JP6020243B2

JP6020243B2 - ハイブリッド車両の制御装置

Info

Publication number: JP6020243B2
Application number: JP2013029010A
Authority: JP
Inventors: 一保堂園; 朗大室
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2013-02-18
Filing date: 2013-02-18
Publication date: 2016-11-02
Anticipated expiration: 2033-02-18
Also published as: JP2014156221A

Description

本発明は、所謂シリーズ式のハイブリッド車両の制御装置に関する技術分野に属する。

従来より、ハイブリッド車両において、エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電するジェネレータと、該ジェネレータによる発電電力を蓄電するバッテリと、該バッテリの蓄電電力及び上記ジェネレータによる発電電力のうちの少なくとも一方の電力で駆動される走行用モータとを備えたものが知られている。

上記のようなハイブリッド車両において、従来、車両の車速と車両のドライバーによるアクセル操作量（アクセル開度）とに基づいてエンジン回転数を制御することにより、燃費効率を向上させるとともに、アクセルペダルの踏み込み状態に応じたエンジン音が出るようにしてドライバビリティを向上させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、特許文献１には、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）が少ない場合に、アクセルペダルの踏み込みにより駆動力を必要とした場合は、エンジンを始動して発電を行い、アクセルペダルを踏み込んだ分だけ、エンジン回転数が上昇することが開示されている。

特開２０１２−１４４１３８号公報

上記特許文献１と同様に、上記ハイブリッド車両においては、エンジンの停止中に、バッテリの残存容量（ＳＯＣ）が所定容量よりも少なくなった場合に、エンジンを始動してジェネレータを発電させ、そのジェネレータによる発電電力を、バッテリに蓄電させるか又は走行用モータに供給して、バッテリの残存容量の回復を図るようにしたり、車両のドライバーによる加速要求に対応できるようにしたりすることが好ましい。

この場合、エンジンの運転中は、エンジンの運転状態に関係なく、エンジンの吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を出来る限り大きくすることで、エンジンを出来る限り効率良く運転して燃費を向上させるようにすることが考えられる。

しかし、スロットル弁の開度が大きいと、エンジンの気筒内に吸い込まれる吸気の脈動による吸気音が大きくなる。アクセル開度が大きくてエンジンの回転数を高めたときや、車両が高速で走行しているときには、上記吸気音よりもエンジン回転音やロードノイズ音の方が高くなり、上記吸気音は聞こえないが、アクセル開度が小さくてエンジンの回転数が低くかつ車両が低速で走行しているときには、エンジン回転音やロードノイズ音に対して上記吸気音が目立つようになり、車両の乗員に不快感を与えてしまう。

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの運転中の吸気音によりハイブリッド車両の乗員に不快感を与えないようにすることにある。

上記の目的を達成するために、本発明では、エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電するジェネレータと、該ジェネレータによる発電電力を蓄電するバッテリと、該バッテリの蓄電電力及び上記ジェネレータによる発電電力のうちの少なくとも一方の電力で駆動される走行用モータとを備えたハイブリッド車両の制御装置を対象として、上記バッテリの残存容量を検出するバッテリ残存容量検出手段と、上記車両の車速を検出する車速検出手段と、上記車両のドライバーの操作によるアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、上記ジェネレータ及びエンジンの作動を制御する制御手段であって、上記エンジンの停止中に、上記バッテリ残存容量検出手段により検出されたバッテリの残存容量が所定容量以下に低下したとき、又は、上記走行用モータの駆動要求出力が、予め設定された設定値以上になったときに、上記エンジンの運転により上記ジェネレータを発電させて、該ジェネレータによる発電電力を、上記バッテリに蓄電させるか又は上記走行用モータに供給するように構成された制御手段と、を備え、上記制御手段は、上記エンジンの運転中において、上記車速検出手段により検出された車速が第１所定速度以下であるとともに上記アクセル開度検出手段より検出されたアクセル開度が所定値以下であるときには、上記エンジンの吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を、所定開度よりも小さい開度に制御するように構成され、更に上記制御手段は、上記車速及び上記アクセル開度により区分された複数の運転領域の該各運転領域で、上記スロットル弁の開度を、該各運転領域毎に予め設定された設定開度に制御するように構成されており、上記複数の運転領域は、上記車速が上記第１所定速度以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値以下である第１運転領域を含み、上記第１運転領域の上記設定開度が、上記複数の運転領域の上記設定開度の中で最も小さい値に設定されている、という構成とした。

上記の構成により、車速検出手段により検出された車速が第１所定速度以下であるとともにアクセル開度検出手段より検出されたアクセル開度が所定値以下であるときには、スロットル弁の開度が所定開度よりも小さい開度に制御されるので、吸気音が抑制される。この結果、エンジン回転音やロードノイズが低くても、吸気音が目立つことはない。一方、上記車速が上記第１所定速度よりも大きいか又は上記アクセル開度が上記所定値よりも大きいときには、上記吸気音がエンジン回転音やロードノイズ音に対して目立ち難くなり、スロットル弁の開度が大きくても、上記吸気音は聞こえ難くなる。したがって、エンジンの運転中の吸気音により車両の乗員に不快感を与えないようにすることができる。

また、上記制御手段は、上記車速及び上記アクセル開度により区分された複数の運転領域の該各運転領域で、上記スロットル弁の開度を、該各運転領域毎に予め設定された設定開度に制御するように構成されており、上記複数の運転領域は、上記車速が上記第１所定速度以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値以下である第１運転領域を含み、上記第１運転領域の上記設定開度が、上記複数の運転領域の上記設定開度の中で最も小さい値に設定されていることにより、エンジン回転音やロードノイズ音の大小に応じて吸気音を適切に抑制することができる。

上記複数の運転領域は、上記車速が上記第１所定速度よりも大きい速度である第２所定速度よりも大きいとともに上記アクセル開度が上記所定値以下である第２運転領域と、上記車速が上記第２所定速度よりも大きい速度である第３所定速度よりも大きいとともに上記アクセル開度が上記所定値よりも大きい第３運転領域とを更に含み、上記第２及び第３運転領域の上記設定開度が、上記複数の運転領域の上記設定開度の中で最も大きい値に設定されている、ことが好ましい。

このことで、第２及び第３運転領域では、吸気量を確保して高効率でエンジンを運転することができる。一方、第２及び第３運転領域では、吸気音は大きくなるが、吸気音よりもエンジン回転音やロードノイズ音の方が高くなるので、吸気音はドライバーを含む乗員には聞こえない。

上記複数の運転領域は、上記車速が上記第１所定速度よりも大きくかつ上記第２所定速度以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値以下である第４運転領域と、上記車速が上記第２所定速度以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値よりも大きい第５運転領域と、上記車速が上記第２所定速度よりも大きくかつ上記第３所定速度以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値よりも大きい第６運転領域とを更に含み、上記第４乃至第６運転領域の上記設定開度が、上記第１運転領域の上記設定開度と上記第２及び第３運転領域の上記設定開度との間の値に設定されている、ことが好ましい。

こうすることで、第１運転領域から第２又は第３運転領域に移行する際に、吸気量の急激な変化を防止することができる。

上記ハイブリッド車両の制御装置において、上記制御手段は、上記設定開度がそれぞれ設定された上記複数の運転領域とは別に上記車速及び上記アクセル開度により区分された複数の運転領域の該各運転領域で、上記エンジンの燃焼空燃比を、該各運転領域毎に予め設定された設定空燃比に制御するように構成されており、上記第１運転領域は、上記設定空燃比がそれぞれ設定された上記複数の運転領域の該設定空燃比の中で最もリーンな空燃比に設定された運転領域内に含まれている、ことが好ましい。

このことにより、第１運転領域では、吸気音を抑制しながら、燃費やエミッションを向上させることができる。

以上説明したように、本発明のハイブリッド車両の制御装置によると、エンジンの運転中において、車速検出手段により検出された車速が第１所定速度以下であるとともにアクセル開度検出手段より検出されたアクセル開度が所定値以下であるときには、エンジンの吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を、所定開度よりも小さい開度に制御し、更に上記車速及び上記アクセル開度により区分された複数の運転領域の該各運転領域で、上記スロットル弁の開度を、該各運転領域毎に予め設定された設定開度に制御し、上記複数の運転領域は、上記車速が上記第１所定速度以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値以下である第１運転領域を含み、上記第１運転領域の上記設定開度が、上記複数の運転領域の上記設定開度の中で最も小さい値に設定されるようにしたことにより、エンジンの運転中の吸気音により車両の乗員に不快感を与えないようにすることができる。また、エンジン回転音やロードノイズ音の大小に応じて吸気音を適切に抑制することができる。

本発明の実施形態に係る制御装置が搭載されたハイブリッド車両を示す概略構成図である。図１に示すハイブリッド車両のエンジン及び制御システムを示す図である。スロットル弁の開度を制御するための第１制御マップを示す図である。燃焼空燃比を制御するための第２制御マップを示す図である。空気過剰率λ＝２．３でかつスロットル弁の開度Ｔａ＝６０％の場合、λ＝２．１でかつＴａ＝６０％の場合、及び、λ＝２．３でかつＴａ＝２０％の場合の、エンジン回転数と、エンジンに駆動されることによるモータジェネレータの発電電力との関係を示すグラフである。コントロールユニットによる処理動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る制御装置が搭載されたハイブリッド車両１（以下、単に車両１という）を示す。この車両１は、所謂シリーズ式のハイブリッド車両であって、車両１に搭載されたエンジン１０と、回転軸が該エンジン１０の出力軸（後述のエキセントリックシャフト１３）に連結されていて、エンジン１０を駆動して始動させかつ該始動後のエンジン１０により駆動されて発電するモータジェネレータ２０と、このモータジェネレータ２０によって発電された電力が蓄電（充電）される高電圧・大容量のバッテリ３０と、エンジン１０に駆動されることによるモータジェネレータ２０の発電電力及びバッテリ３０の蓄電電力（放電電力）の少なくとも一方の電力で駆動される走行用モータ４０とを備えている。

モータジェネレータ２０、バッテリ３０及び走行用モータ４０の間には、インバータ５０が設けられている。このインバータ５０を介して、モータジェネレータ２０の発電電力が、バッテリ３０及び／又は走行用モータ４０に供給されるとともに、バッテリ３０からの放電電力が、モータジェネレータ２０及び／又は走行用モータ４０に供給される。

走行用モータ４０は、モータジェネレータ２０の発電電力及びバッテリ３０からの放電電力の少なくとも一方が供給されることにより駆動される。この走行用モータ４０の駆動力が、デファレンシャル装置６０を介して、駆動輪としての左右の前輪６１に伝達され、これにより、車両１が走行する。尚、走行用モータ４０は、車両１の減速時には、ジェネレータとして作動して、その発電した電力がバッテリ３０に充電される。また、バッテリ３０は、車両１の外部の電源による外部充電が可能である。

エンジン１０は、モータジェネレータ２０による発電用にのみ使用される。エンジン１０は、本実施形態では、水素タンク７０に貯留されている水素ガスが、燃料として供給される水素エンジンである。

図２に示すように、エンジン１０は、ツインロータ式（２気筒）のロータリピストンエンジンであって、２つの繭状のロータハウジング１１内（気筒内）に形成されるロータ収容室１１ａに、概略三角形状のロータ１２がそれぞれ収容されて構成されている。２つのロータハウジング１１は、３つのサイドハウジング（図示せず）の間に挟み込むようにして該サイドハウジングと一体化されてなり、各ロータハウジング１１とその両側のサイドハウジングとで各ロータ収容室１１ａが形成される。尚、図２では、２つのロータハウジング１１（２つの気筒）を展開した状態で図示しており、２つのロータハウジング１１内の中央部にそれぞれ描いているエキセントリックシャフト１３は、同じものである。

上記各ロータ１２は、その三角形の各頂部に図示しないアペックスシールを有し、これらアペックスシールがロータハウジング１１のトロコイド内周面に摺接しており、このことで、各ロータ１２により各ロータ収容室１１ａ（各気筒内）に３つの作動室（燃焼室に相当）が画成される。そして、各ロータ１２は、該ロータ１２の３つのアペックスシールが各々ロータハウジング１１のトロコイド内周面に当接した状態でエキセントリックシャフト１３の周りを自転しながら、該エキセントリックシャフト１３の軸心の周りに公転するようになっている。ロータ１２が１回転する間に、該ロータ１２の各頂部間にそれぞれ形成された作動室が周方向に移動しながら、吸気、圧縮、膨張（燃焼）及び排気の各行程を行い、これにより発生する回転力がロータ１２を介して出力軸としてのエキセントリックシャフト１３から出力される。

上記各ロータ収容室１１ａには、吸気行程にある作動室に連通するように吸気通路１４が連通しているとともに、排気行程にある作動室に連通するように排気通路１５が連通している。吸気通路１４は、上流側では１つであるが、下流側では、２つの分岐路に分岐してそれぞれ上記各ロータ収容室１１ａに連通している。吸気通路１４の上記分岐部よりも上流側には、ステッピングモータ等のスロットル弁アクチュエータ９０により駆動されて吸気通路１４の断面積（弁開度）を調節するスロットル弁１６が配設されている。吸気通路１４の上記分岐部よりも下流側の各分岐路には、上記水素タンク７０から供給された水素（燃料）を吸気通路１４内に噴射する予混合用インジェクタ１７が配設されている。この予混合用インジェクタ１７により噴射された水素は空気と混合された状態（予混合状態）で、吸気行程にある作動室に供給される。

上記排気通路１５は、上流側では、各ロータ収容室１１にそれぞれ連通するように２つ設けられているが、下流側では、１つに合流されている。この排気通路１５の該合流部よりも下流側には、排気ガスを浄化するための排気ガス浄化触媒８０が配設されている。この排気ガス浄化触媒８０は、本実施形態では、ＮＯｘ吸蔵還元触媒とされている。尚、図２において吸気通路１４及び排気通路１５に図示した矢印は、吸気及び排気の流れを示している。

上記各ロータハウジング１１（各気筒）には、上記水素タンク７０から供給された水素（燃料）をロータ収容室１１内（気筒内）に直接噴射する直噴用インジェクタ１８と、上記予混合用インジェクタ１７又は直噴用インジェクタ１８より噴射された水素の点火を行う点火プラグ１９とが設けられている。

予混合用インジェクタ１７は、後述のエンジン水温センサ１０６により検出されたエンジン冷却水の温度（エンジン水温）が所定温度よりも低いときに作動する。一方、直噴用インジェクタ１８は、上記エンジン水温が上記所定温度以上であるときに作動する。これは、上記エンジン水温が上記所定温度よりも低いときには、燃料（水素）が燃焼した際に生じる水蒸気が直噴用インジェクタ１８の噴口において氷結して該噴口が塞がれる場合があるからである。また、ロータハウジング１１のトロコイド内周面に付着した氷が、ロータ１２のアペックスシールによって直噴用インジェクタ１８の噴口内に掻き込まれ、このことによっても直噴用インジェクタ１８の噴口が塞がれる場合がある。このように直噴用インジェクタ１８の噴口が塞がれると、ロータ収容室１１内に供給される燃料量が不足する。そこで、上記氷結によるロータ収容室１１内への供給燃料量の不足を防止するべく、上記エンジン水温が、直噴用インジェクタ１８の噴口で氷結が生じるような温度にあるときには、予混合用インジェクタ１７により燃料の噴射を行う。上記エンジン水温が上記所定温度以上になれば、直噴用インジェクタ１８の噴口内の氷が溶けるとともに、燃料（水素）が燃焼した際に生じる水蒸気が氷結することもないので、空気の充填率を高めて高トルクが得られるように直噴用インジェクタ１８から水素を噴射する。

ここで、エンジン１０の始動時においては、その前のエンジン停止直前のエンジン水温が、通常は、上記所定温度以上であり、そのエンジン停止直前に発生した水蒸気は蒸発しているので、始動時における上記エンジン水温が上記所定温度よりも低くても、直噴用インジェクタ１８の噴口内に氷が存在する可能性は低い。そこで、エンジン１０の始動性を高めるべく、直噴用インジェクタ１８から燃料を噴射する。そして、エンジン１０の始動後においても、上記エンジン水温が上記所定温度よりも低い場合には、直噴用インジェクタ１８から予混合用インジェクタ１７に切り換えることになる。

尚、本実施形態では、予混合用インジェクタ１７は各分岐路において１つしか設けられていないが、直噴用インジェクタ１８は、各ロータハウジング１１において、エキセントリックシャフト１３の軸方向（図２の紙面に垂直な方向）に２つ並んで配設されている（図２では、１つしか見えていない）。

車両１には、バッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧を検出するバッテリ電流・電圧センサ１０１と、車両１のドライバーによるアクセルペダルの踏み込み量（ドライバーの操作によるアクセル開度）を検出するアクセル開度センサ１０２（アクセル開度検出手段）と、車両１の車速を検出する車速センサ１０３（車速検出手段）と、エキセントリックシャフト１３に設けられ、エキセントリックシャフト１３の回転角度位置を検出する回転角センサ１０４（エンジン１０の回転数を検出するエンジン回転数センサを兼ねる）と、エンジン１０の排気ガスの空燃比を検出する空燃比センサ１０５と、ロータハウジング１１の内部に形成されたウォータジャケット（図示せず）に臨んで該ウォータジャケット内を流れる冷却水の温度（エンジン水温）を検出するエンジン水温センサ１０６と、水素タンク７０内の圧力（つまり水素タンク７０内の水素残量）を検出するタンク圧力センサ１０７と、エンジン１０の作動制御や、インバータ５０の作動制御（つまりモータジェネレータ２０及び走行用モータ４０の作動制御）等を行うコントロールユニット１００（制御手段）とが設けられている。

コントロールユニット１００は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭやＲＯＭにより構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力（Ｉ／Ｏ）バスと、を備えている。コントロールユニット１００には、バッテリ電流・電圧センサ１０１、アクセル開度センサ１０２、車速センサ１０３、回転角センサ１０４、空燃比センサ１０５、エンジン水温センサ１０６、タンク圧力センサ１０７等からの各種信号が入力されるようになっている。

そして、コントロールユニット１００は、上記入力信号に基づいて、スロットル弁アクチュエータ９０、ポート噴射用インジェクタ１７、直噴用インジェクタ１８、点火プラグ１９に対して制御信号を出力してエンジン１０を制御するとともに、インバータ５０に対して制御信号を出力してモータジェネレータ２０及び走行用モータ４０を制御する。

コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、モータジェネレータ２０の作動状態を、バッテリ３０からの電力供給によりエンジン１０を駆動する駆動状態と、エンジン１０による駆動により発電して該発電電力をバッテリ３０や走行用モータ４０に供給する発電状態とに切り換えることが可能になっている。そして、コントロールユニット１００は、エンジン１０の始動時には、モータジェネレータ２０の作動状態を上記駆動状態としてエンジン１０を始動し、エンジン１０の始動後には、上記発電状態に切り換える。

また、コントロールユニット１００は、バッテリ電流・電圧センサ１０１により検出された、バッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧に基づいて、バッテリ３０の残存容量（ＳＯＣ）を検出する。このことで、バッテリ電流・電圧センサ１０１及びコントロールユニット１００は、バッテリ３０の残存容量を検出するバッテリ残存容量検出手段を構成することになる。

さらに、コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御することにより、走行用モータ４０の駆動を、バッテリ３０からの放電電力のみでもって行う態様と、モータジェネレータ２０からの発電電力のみでもって行う態様と、バッテリ３０及びモータジェネレータ２０の両方からの電力でもって行う態様とに切換え可能に構成されている。そして、コントロールユニット１００は、バッテリ電流・電圧センサ１０１により検出された、バッテリ３０に出入りする電流及びバッテリ３０の電圧に基づいて、バッテリ３０の残存容量（ＳＯＣ）を検出し、この検出されたバッテリ３０の残存容量と、タンク圧力センサ１０７による水素タンク７０内の水素残量とに基づいて、走行用モータ４０の駆動を、バッテリ３０からの放電電力のみでもって行う態様か、又は、モータジェネレータ２０からの発電電力のみでもって行う態様にする。上記バッテリ３０の残存容量が、予め決められた基準容量（使用下限容量と後述の第１所定容量Ｃ１との間の容量）よりも多くかつ上記水素残量が、予め決められた基準値（燃料の補給が必要である旨の警告をするような値）よりも多い場合には、走行用モータ４０の駆動を、バッテリ３０からの放電電力のみでもって行う態様、及び、モータジェネレータ２０からの発電電力のみでもって行う態様のいずれの態様にしてもよく、この場合に、車両１の乗員が操作する操作スイッチ（図示せず）による選択により、いずれの態様にするかを決定する。

コントロールユニット１００は、上記操作スイッチの操作により、走行用モータ４０の駆動を、バッテリ３０からの放電電力のみでもって行う態様にしている場合において、エンジン１０の停止中に、上記検出されたバッテリ３０の残存容量が第１所定容量Ｃ１以下に低下したとき、又は、走行用モータ４０の駆動要求出力が、予め設定された設定値以上になったときに、エンジン１０を始動してその運転によりモータジェネレータ２０を発電させて、モータジェネレータ２０による発電電力を、バッテリ３０に蓄電させるか又は走行用モータ４０に供給する。本実施形態では、後述の第２及び第３運転領域では、走行用モータ４０の駆動要求出力が上記設定値以上となるので、モータジェネレータ２０による発電電力を走行用モータ４０に供給して、走行用モータ４０の駆動を、バッテリ３０及びモータジェネレータ２０の両方からの電力でもって行う態様にする。一方、他の運転領域では、走行用モータ４０の駆動を、バッテリ３０からの放電電力のみでもって行う態様にするとともに、モータジェネレータ２０による発電電力によってバッテリ３０を充電する。

コントロールユニット１００は、バッテリ３０の残存容量が回復して、上記第１所定容量Ｃ１よりも多い第２所定容量Ｃ２を超えると、エンジン１０を停止し、エンジン１０を停止した状態で、走行用モータ４０の駆動を、バッテリ３０からの放電電力のみでもって行う態様にする。そして、バッテリ３０の残存容量が、再び第１所定容量Ｃ１以下に低下したとき、又は、走行用モータ４０の駆動要求出力が上記設定値以上となったときには、上記の如くエンジン１０を始動する。このようにバッテリ３０の残存容量又は走行用モータ４０の駆動要求出力に応じて、エンジン１０の始動及び停止を繰り返す。

上記第１所定容量Ｃ１は、例えば、バッテリ３０のフル容量の半分よりも少し低い容量に設定され、上記第２所定容量Ｃ２は、例えば、バッテリ３０のフル容量の半分よりも少し高い容量に設定されている。

図３は、上記スロットル弁１６の開度（全開を１００％とし、全閉を０％とする）を制御するための第１制御マップを示す。この第１制御マップは、コントロールユニット１００の上記メモリに予め記憶されたものである。この第１制御マップでは、車両１の車速とアクセル開度（アクセルペダルをフルに踏み込んだときのアクセル開度を１００％とし、踏み込んでいないときのアクセル開度を０％とする）とにより区分された第１乃至第６運転領域Ａ１〜Ａ６が設定されている。これら各運転領域Ａ１〜Ａ６毎に、スロットル弁１６の開度としてコントロールユニット１００が制御すべき設定開度が予め設定されている。コントロールユニット１００は、車速センサ１０３により検出された車速と、アクセル開度センサ１０２により検出されたアクセル開度とに決まる運転領域の上記設定開度でもって、スロットル弁１６の開度を制御する。

上記第１運転領域Ａ１は、上記車速が第１所定速度Ｖ１以下であるとともに上記アクセル開度が所定値Ｋ以下である運転領域である。上記第１所定速度Ｖ１は、例えば１５ｋｍ／ｈ〜２５ｋｍ／ｈであり、上記所定値Ｋは、例えば３５％〜４５％である。第１運転領域Ａ１の上記設定開度は、所定開度よりも小さい開度であって、上記第１乃至第６運転領域Ａ１〜Ａ６の上記設定開度の中で最も小さい値（例えば２０％）に設定されている。第１運転領域Ａ１の上記設定開度は、該第１運転領域Ａ１の中では一定である。第１運転領域Ａ１では、スロットル弁１６の開度を大きくすると、エンジン回転音やロードノイズ音に対して、エンジン１０の気筒内に吸い込まれる吸気の脈動による吸気音が目立つようになり、車両１のドライバーを含む乗員に不快感を与えることになる。そこで、エンジン回転音やロードノイズ音に対して、上記吸気音が目立たない程度にまでスロットル弁１６の開度を小さくする。尚、エンジン１０の回転数は、基本的に、アクセル開度が大きくなるほど、高くなるようになされており、第１運転領域Ａ１では低回転となる。

上記第２運転領域Ａ２は、上記車速が上記第１所定速度Ｖ１よりも大きい速度である第２所定速度Ｖ２よりも大きいとともに上記アクセル開度が上記所定値Ｋ以下である運転領域である。上記第２所定速度Ｖ２は、例えば３０ｋｍ／ｈ〜４０ｋｍ／ｈである。また、上記第３運転領域Ａ３は、上記車速が上記第２所定速度Ｖ２よりも大きい速度である第３所定速度Ｖ３よりも大きいとともに上記アクセル開度が上記所定値Ｋよりも大きい運転領域である。上記第３所定速度Ｖ３は、例えば４５ｋｍ／ｈ〜５５ｋｍ／ｈである。上記第２及び第３運転領域Ａ２，Ａ３の上記設定開度は、上記第１乃至第６運転領域Ａ１〜Ａ６の上記設定開度の中で最も大きい値（例えば６０％〜８０％）に設定されている。第２及び第３運転領域Ａ２，Ａ３の上記設定開度は、エンジン１０の回転数によって変化し、エンジン１０の回転数が大きいほど、大きくなる。

上記第４運転領域Ａ４は、上記車速が上記第１所定速度Ｖ１よりも大きくかつ上記第２所定速度Ｖ２以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値Ｋ以下である運転領域である。また、上記第５運転領域Ａ５は、上記車速が上記第２所定速度Ｖ２以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値Ｋよりも大きい運転領域である。さらに、上記第６運転領域Ａ６は、上記車速が上記第２所定速度Ｖ２よりも大きくかつ上記第３所定速度Ｖ３以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値Ｋよりも大きい運転領域である。これら第４乃至第６運転領域Ａ４〜Ａ６の上記設定開度は、上記第１運転領域Ａ１の上記設定開度と上記第２及び第３運転領域Ａ２，Ａ３の上記設定開度との間の値に設定されている。また、第５運転領域Ａ５の上記設定開度は、第４及び第６運転領域Ａ４，Ａ６の上記設定開度よりも小さい値に設定されている。例えば、第４及び第６運転領域Ａ４，Ａ６の上記設定開度は３５％に設定され、第５運転領域Ａ５の上記設定開度は２５％に設定されている。第４乃至第６運転領域Ａ４〜Ａ６の上記設定開度は、当該各運転領域Ａ４〜Ａ６の中ではそれぞれ一定である。

本実施形態では、コントロールユニット１００は、エンジン１０の始動時には、燃焼空燃比が燃料リッチになるように上記燃料の噴射を行うことで、始動性を向上させる一方、エンジン１０の始動後は、燃焼空燃比が燃料リーンになるように上記燃料の噴射を行うことで、燃費やエミッションを出来る限り向上させるようにしている。

図４は、燃焼空燃比を制御するための第２制御マップを示す。この第２制御マップも、第１制御マップと同様に、コントロールユニット１００の上記メモリに予め記憶されたものである。この第２制御マップでは、上記第１乃至第６運転領域Ａ１〜Ａ６とは別に上記車速及び上記アクセル開度により区分された第１乃至第３運転領域Ｂ１〜Ｂ３が設定されている。これら各運転領域Ｂ１〜Ｂ３毎に、コントロールユニット１００が制御すべき設定空燃比（空気過剰率λ）が予め設定されている。コントロールユニット１００は、車速センサ１０３により検出された車速と、アクセル開度センサ１０２により検出されたアクセル開度とに決まる運転領域の上記設定空燃比（空気過剰率λ）になるように、エンジン１０を制御する。

上記第１運転領域Ｂ１は、上記車速が上記第３所定速度Ｖ３よりも大きい速度である第４所定速度Ｖ４以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値Ｋ以下である運転領域である。上記第４所定速度Ｖ４は、例えば７５ｋｍ／ｈ〜８５ｋｍ／ｈである。上記第１制御マップの第１運転領域Ａ１は、上記第１運転領域Ｂ１内に含まれている。この第１運転領域Ｂ１の上記設定空燃比は、上記第１乃至第３運転領域Ｂ１〜Ｂ３の中で最もリーンな空燃比（例えばλ＝２．３）に設定されている。

上記第２運転領域Ｂ２は、上記車速が上記第４所定速度Ｖ４よりも大きくかつ第５所定速度Ｖ５（第４所定速度Ｖ４よりも大きい速度）以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値Ｋ以下である運転領域である。上記第５所定速度Ｖ５は、例えば８５ｋｍ／ｈ〜９５ｋｍ／ｈである。この第２運転領域Ｂ２では、例えば、λ＝２．２に設定されている。

上記第３運転領域Ｂ３は、上記車速が上記第５所定速度Ｖ５よりも大きいか又は上記アクセル開度が上記所定値Ｋよりも大きい運転領域である。この第３運転領域Ｂ３では、上記第１乃至第３運転領域Ｂ１〜Ｂ３の中で最もリッチな空燃比（例えばλ＝２．１）に設定されている。

図５は、エンジン１０の回転数と、エンジン１０に駆動されることによるモータジェネレータ２０の発電電力との関係を示す。実線で示すラインは、空気過剰率λ＝２．３でかつスロットル弁１６の開度Ｔａ＝６０％の場合のものであり、破線で示すラインは、λ＝２．１でかつＴａ＝６０％の場合のものであり、一点鎖線で示すラインは、λ＝２．３でかつＴａ＝２０％の場合のものである。

上記第１運転領域Ａ１では、スロットル弁１６の開度が小さくてエンジン１０の回転数が低く、しかも、エンジン１０の燃焼空燃比がリーンであるため、図５の一点鎖線で示すラインのように、上記発電電力としては小さくなるが、大きな発電電力が必要な運転領域ではないので、問題はない。この第１運転領域Ａ１では、上記吸気音による乗員への不快感を防止することを優先して、スロットル弁１６の開度を小さくする。これにより、エンジン１０の運転効率は少し低下することになるが、エンジン１０の燃焼空燃比をリーンにすることで、燃費やエミッションの向上を図ることができる。

上記第２及び第３運転領域Ａ２，Ａ３では、スロットル弁１６の開度が大きく、これにより、吸気量を確保して高効率でエンジン１０を運転することができ、大きな発電電力を発生させることができる。特に第３運転領域Ａ３では、エンジン１０の回転数が高く、燃焼空燃比が第１運転領域Ａ１よりもリッチであるので、ドライバーの加速要求に対応することができるようになる。第２及び第３運転領域Ａ２，Ａ３では、吸気音は大きくなるものの、吸気音よりもエンジン回転音やロードノイズ音の方が高くなり、吸気音は乗員には聞こえない。

上記第４乃至第６運転領域Ａ４〜Ａ６では、スロットル弁１６の開度が、上記第１運転領域Ａ１と上記第２及び第３運転領域Ａ２，Ａ３との間の値に制御される。これにより、第１運転領域から第２又は第３運転領域に移行する際に、吸気量の急激な変化を防止することができる。尚、第５及び第６運転領域Ａ５，Ａ６では、加速要求があるにも関わらず、スロットル弁１６の開度が比較的小さいために吸気量が不足気味になるが、加速度が大きいために第５及び第６運転領域Ａ５，Ａ６から直ぐに第３運転領域Ａ３に移行することになり、大きな問題は生じない。

ここで、コントロールユニット１００が、上記操作スイッチの操作により、走行用モータ４０の駆動を、バッテリ３０からの放電電力のみでもって行う態様にしている場合の、該コントロールユニット１００による処理動作について、図６のフローチャートに基づいて説明する。

最初のステップＳ１で、上記操作スイッチを含む各種スイッチや各種センサからの情報を入力し、次のステップＳ２で、バッテリ３０の残存容量（ＳＯＣ）が第１所定容量Ｃ１以下であるか否かを判定する。このステップＳ２の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ３に進む一方、ステップＳ２の判定がＮＯであるときには、ステップＳ８に進む。

上記ステップＳ３では、上記入力情報に中から車速及びアクセル開度を読み込み、次のステップＳ４で、車速及びアクセル開度に応じた運転領域（第１及び第２制御マップの運転領域）を算出する。次のステップＳ５では、上記ステップＳ４で算出した第１制御マップの運転領域に応じたスロットル開度（上記設定開度）を取得し、次のステップＳ６では、上記ステップＳ４で算出した第２制御マップの運転領域に応じた燃焼空燃比（上記設定空燃比（空気過剰率λ））を取得する。

次のステップＳ７では、上記取得したスロットル開度及び燃焼空燃比（λ）に応じてエンジン１０を運転する（スロットル１６の開度、燃料噴射量、燃料噴射時期、点火時期等を制御する）。ステップＳ７の後は、リターンする。

尚、エンジン１０の停止中に、バッテリ３０の残存容量（ＳＯＣ）が第１所定容量Ｃ１以下に低下したときには、モータジェネレータ２０によりエンジン１０を始動させる動作がある。

上記ステップＳ２の判定がＮＯであるときに進むステップＳ８では、バッテリ３０の残存容量（ＳＯＣ）が第２所定容量Ｃ２よりも大きいか否かを判定する。このステップＳ８の判定がＮＯであるときには、上記ステップＳ３に進む一方、ステップＳ８の判定がＹＥＳであるときには、ステップＳ９に進んで、エンジン１０を停止させ、しかる後にリターンする。

以上のように、本実施形態では、エンジン１０の運転中において、検出された車速及びアクセル開度が第１運転領域Ａ１にあるとき（検出された車速が第１所定速度Ｖ１以下であるとともに検出されたアクセル開度が所定値Ｋ以下であるとき）に、スロットル弁１６の開度を、所定開度よりも小さい開度であって、第１乃至第６運転領域Ａ１〜Ａ６の上記設定開度の中で最も小さい値に制御するようにしたので、エンジン１０の運転中の吸気音により車両１の乗員に不快感を与えないようにすることができる。

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、上記実施形態では、エンジン１０を、水素を燃料とするロータリピストンエンジンとしたが、往復動型エンジンであってもよく、水素以外の燃料（例えばガソリン）用いるエンジンであってもよい。

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明は、エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電するジェネレータと、該ジェネレータによる発電電力を蓄電するバッテリと、該バッテリの蓄電電力及び上記ジェネレータによる発電電力のうちの少なくとも一方の電力で駆動される走行用モータとを備えたハイブリッド車両の制御装置に有用である。

１ハイブリッド車両
１０エンジン
２０モータジェネレータ
３０バッテリ
４０走行用モータ
１００コントロールユニット（制御手段）（バッテリ残存容量検出手段）
１０１バッテリ電流・電圧センサ（バッテリ残存容量検出手段）
１０３車速センサ（車速検出手段）

Claims

エンジンと、該エンジンにより駆動されて発電するジェネレータと、該ジェネレータによる発電電力を蓄電するバッテリと、該バッテリの蓄電電力及び上記ジェネレータによる発電電力のうちの少なくとも一方の電力で駆動される走行用モータとを備えたハイブリッド車両の制御装置であって、
上記バッテリの残存容量を検出するバッテリ残存容量検出手段と、
上記車両の車速を検出する車速検出手段と、
上記車両のドライバーの操作によるアクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、
上記ジェネレータ及びエンジンの作動を制御する制御手段であって、上記エンジンの停止中に、上記バッテリ残存容量検出手段により検出されたバッテリの残存容量が所定容量以下に低下したとき、又は、上記走行用モータの駆動要求出力が、予め設定された設定値以上になったときに、上記エンジンの運転により上記ジェネレータを発電させて、該ジェネレータによる発電電力を、上記バッテリに蓄電させるか又は上記走行用モータに供給するように構成された制御手段と、を備え、
上記制御手段は、上記エンジンの運転中において、上記車速検出手段により検出された車速が第１所定速度以下であるとともに上記アクセル開度検出手段より検出されたアクセル開度が所定値以下であるときには、上記エンジンの吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を、所定開度よりも小さい開度に制御するように構成され、
更に上記制御手段は、上記車速及び上記アクセル開度により区分された複数の運転領域の該各運転領域で、上記スロットル弁の開度を、該各運転領域毎に予め設定された設定開度に制御するように構成されており、
上記複数の運転領域は、上記車速が上記第１所定速度以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値以下である第１運転領域を含み、
上記第１運転領域の上記設定開度が、上記複数の運転領域の上記設定開度の中で最も小さい値に設定されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１記載のハイブリッド車両の制御装置において、
上記複数の運転領域は、上記車速が上記第１所定速度よりも大きい速度である第２所定速度よりも大きいとともに上記アクセル開度が上記所定値以下である第２運転領域と、上記車速が上記第２所定速度よりも大きい速度である第３所定速度よりも大きいとともに上記アクセル開度が上記所定値よりも大きい第３運転領域とを更に含み、
上記第２及び第３運転領域の上記設定開度が、上記複数の運転領域の上記設定開度の中で最も大きい値に設定されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項２記載のハイブリッド車両の制御装置において、
上記複数の運転領域は、上記車速が上記第１所定速度よりも大きくかつ上記第２所定速度以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値以下である第４運転領域と、上記車速が上記第２所定速度以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値よりも大きい第５運転領域と、上記車速が上記第２所定速度よりも大きくかつ上記第３所定速度以下であるとともに上記アクセル開度が上記所定値よりも大きい第６運転領域とを更に含み、
上記第４乃至第６運転領域の上記設定開度が、上記第１運転領域の上記設定開度と上記第２及び第３運転領域の上記設定開度との間の値に設定されていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
請求項１〜３のいずれか１つに記載のハイブリッド車両の制御装置において、
上記制御手段は、上記設定開度がそれぞれ設定された上記複数の運転領域とは別に上記車速及び上記アクセル開度により区分された複数の運転領域の該各運転領域で、上記エンジンの燃焼空燃比を、該各運転領域毎に予め設定された設定空燃比に制御するように構成されており、
上記第１運転領域は、上記設定空燃比がそれぞれ設定された上記複数の運転領域の該設定空燃比の中で最もリーンな空燃比に設定された運転領域内に含まれていることを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。