JP6160490B2 - ハイブリッド車 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、ハイブリッド車に関するものである。

従来より、モータジェネレータをエンジンで駆動して発電を行うハイブリッド車が知られている。例えば、特許文献１に係るハイブリッド車では、エンジンの熱効率とモータの効率とを合わせたパワーユニットの効率が最大となる発電トルクで発電制御を行っている。

特開２００６−３４７２８３号公報

このようなハイブリッド車においては、必要な発電量が小さい場合には、エンジンの回転数を低下させることによってモータジェネレータの発電量を調整する。しかしながら、エンジンの回転数を低下させると、エンジンの熱効率が低下してしまう。つまり、従来のハイブリッド車では発電時のエンジンの熱効率に対する対策が不十分であり、この点において改善の余地がある。

ここに開示された技術は、エンジンでモータジェネレータを駆動して発電を行う際のエンジンの熱効率を向上させるものである。

ここに開示されたハイブリッド車は、エンジンと、バッテリと、前記エンジンにより駆動されて前記バッテリを充電するモータジェネレータと、車両の走行状態及び前記バッテリのＳＯＣに基づいて目標発電量を求め、該目標発電量に応じて少なくとも回転数を含む前記エンジンの複数のパラメータを制御して前記モータジェネレータの発電量を調整する制御部とを備え、前記制御部は、前記複数のパラメータのうち前記エンジンの回転数を他のパラメータよりも優先的に変更して前記モータジェネレータの発電量を調整する第１運転領域と、前記モータジェネレータの発電量が前記第１運転領域よりも小さい運転領域であって、前記複数のパラメータのうち、前記目標発電量の変化に対応して変化させた場合の前記エンジンの熱効率の変化量が該エンジンの回転数を該目標発電量に対応して変化させた場合の該エンジンの熱効率の変化量よりも小さいパラメータを該エンジンの回転数よりも優先的に変更して該モータジェネレータの発電量を調整する第２運転領域とを有し、前記複数のパラメータには、前記エンジンの空燃比が含まれており、前記制御部は、前記第２運転領域において、前記エンジンの空燃比を該エンジンの回転数よりも優先的に変更して前記モータジェネレータの発電量を調整し、前記モータジェネレータの発電量が前記第２運転領域よりも小さい運転領域であって、前記エンジンの回転数を空燃比よりも優先的に変更して前記モータジェネレータの発電量を調整する第３運転領域を有するものとする。

前記の構成によれば、エンジンの複数のパラメータを変更することによってモータジェネレータの発電量が調整される。複数のパラメータのうちエンジンの回転数を変更する場合、エンジンの回転数が低くなるほど、モータジェネレータの発電量は小さくなる。一方で、エンジンの回転数が低い領域では、エンジンの熱効率の変化量が大きい。すなわち、かかる領域では、モータジェネレータの発電量を低減すべく、エンジンの回転数を低下させると、エンジンの熱効率も大きく低下してしまう。そのため、モータジェネレータの発電量が相対的に小さい第２運転領域では、制御部は、複数のパラメータのうち、目標発電量の変化に対応して変化させた場合のエンジンの熱効率の変化量がエンジンの回転数を目標発電量に対応して変化させた場合のエンジンの熱効率の変化量よりも小さいパラメータをエンジンの回転数よりも優先的に変更してモータジェネレータの発電量を調整する。

これにより、第２運転領域において、モータジェネレータの発電量を低下させる際のエンジンの熱効率の低下を抑制することができる。

一方、モータジェネレータの発電量が大きい第１運転領域においては、エンジン回転数を他のパラメータよりも優先的に変更することによってモータジェネレータの発電量を調整する。モータジェネレータの発電量が大きい場合には、エンジン回転数は高くなる。エンジン回転数が高いと、エンジンの熱効率も高い。つまり、モータジェネレータの発電量が大きい運転領域においては、エンジン回転数によってモータジェネレータの発電量を調整しても、エンジンの熱効率を維持することができる。また、エンジン回転数は、モータジェネレータの発電量を調整可能なパラメータの中でも、モータジェネレータの発電量を調整できる幅が広い。つまり、第１運転領域においては、エンジンの熱効率を維持しつつ、モータジェネレータの発電量を広い範囲で調整することができる。

尚、モータジェネレータの発電量を調整可能なエンジンのパラメータとしては、例えば、エンジンの空燃比及び排気循環量（ＥＧＲ量）等が挙げられる。エンジンの空燃比については、詳しくは後述するが、空燃比がリーンになるほどモータジェネレータの発電量が低下する。ＥＧＲ量については、ＥＧＲ制御弁の開度や吸排気弁の開閉時期によってＥＧＲ量を調整することができる。ＥＧＲ量を増加させるほど、新気の吸気量が低下してエンジン出力が低下するため、モータジェネレータの発電量が低下する。

また、或るパラメータを別のパラメータよりも優先的に変更するとは、別のパラメータを変更することを排除するものではなく、或るパラメータと別のパラメータの両方を変更する場合には或るパラメータの変化に対応するモータジェネレータの発電量の変化の方が別のパラメータの変化に対するモータジェネレータの発電量の変化の方が大きいことを意味する。

また、前記の構成によれば、少なくともエンジンの回転数及び空燃比を変更することによってモータジェネレータの発電量が調整される。モータジェネレータの発電量は、エンジン回転数を低くするほど、又は、エンジンの空燃比をリーンにするほど小さくなる。エンジン回転数が低い領域ではエンジンの熱効率の変化量が大きい。そのため、モータジェネレータの発電量が小さい第２運転領域では、エンジンの空燃比をエンジン回転数よりも優先的に変更してエンジンの回転数を変更することによって、エンジンの熱効率の変動を小さく、即ち、熱効率の低下を抑制することができる。

前述の如く、エンジンの空燃比をリーンにすることによって、モータジェネレータの発電量を低下させることができるものの、エンジンの空燃比をリーンにするには限界がある。つまり、発電量が非常に小さい場合には、空燃比を優先して変更することによってはモータジェネレータの発電量を調整することが困難な場合がある。そこで、モータジェネレータの発電量が第２運転領域よりも小さい第３運転領域においては、エンジン回転数を空燃比よりも優先的に変更してモータジェネレータの発電量を調整する。これにより、モータジェネレータの発電量を調整できる範囲を拡大することができる。

尚、このとき、エンジンの空燃比はエンジン回転数に応じてエンジンの熱効率が高くなるように設定されることが好ましい。こうすることによって、モータジェネレータの発電量が非常に小さい場合であっても、発電量の調整を可能としつつ、エンジンの熱効率を向上させることができる。

前記ハイブリッド車によれば、エンジンでモータジェネレータを駆動して発電を行う際のエンジンの熱効率を向上させることができる。

ハイブリッド車の概略図である。 ハイブリッド車のエンジン及び制御システムを示す図である。 発電運転のフローチャートである。 第１発電運転におけるエンジン回転数と発電量との関係を示す図である。 第２発電運転における空燃比と発電量との関係を示す図である。 第３発電運転におけるエンジン回転数と発電量との関係を示す図である。 エンジン回転数に対する発電量及び熱効率の関係を示すである。 空燃比に対する発電量及び熱効率の関係を示すである。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、ハイブリッド車１（以下、「車両１」という）の概略図であり、図２は、ハイブリッド車のエンジン及び制御システムを示す図である。この車両１は、所謂シリーズ式のハイブリッド車であって、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、回生発電電力を発生可能なものであって、車両１の減速時にジェネレータとして作動して、その発電した電力（回生発電電力）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。

前記各ロータ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。

前記各ロータ収容室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前記各ロータ収容室１１ａに連通している。吸気通路１４の前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の前記分岐部よりも下流側の各分岐路には、前記水素タンク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（燃料噴射弁）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。

前記排気通路１５は、上流側では、各ロータ収容室１１ａ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三元触媒８１とＮＯｘ吸蔵還元触媒（以下、「ＮＯｘ触媒」という）８２とが配設されている。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。

前記各ロータハウジング１１（各気筒）には、前記水素タンク７０から供給された水素（燃料）をロータ収容室１１ａ内（気筒内）に直接噴射する直噴用インジェクタ１８（燃料噴射弁）と、前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２つの点火プラグ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、予め設定された設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、前記エンジン水温が前記設定温度以上であるときに作動する。これは、前記エンジン水温が前記設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１１ａ内に供給される燃料量が不足する。そこで、前記氷結によるロータ収容室１１ａ内への供給燃料量の不足を防止するべく、前記エンジン水温が、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。前記エンジン水温が前記設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、前記設定温度以上であり、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、始動時における前記エンジン水温が前記設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、前記エンジン水温が前記設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のドライバによるアクセルペダルの踏み込み量（ドライバ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と、車両１の車速を検出する車速センサ１０３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エンジン冷却水の温度（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、吸気通路１４内に吸入される吸気流量を検出するエアフローセンサ１０８と、バッテリ３０の温度を検出するバッテリ温度センサ１０９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とが設けられている。

前記エアフローセンサ１０８により検出される吸気流量は、エンジン１０の各気筒への空気充填量に対応している。また、回転角センサ１０４は、エンジン１０の回転数（以下、エンジン回転数という）を検出するエンジン回転数センサを兼ねている。さらに、空燃比センサ１０５により検出される排気ガスの空燃比は、エンジン１０の実空燃比に対応している。

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、エアフローセンサ１０８、バッテリ温度センサ１０９等からの各種信号が入力されるようになっている。コントロールユニット１００は、制御部の一例である。

そして、コントロールユニット１００は、前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。

インバータ５０は、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駆動トルクを発生させてエンジン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機能を持っている。そして、コントロールユニット１００は、インバータ５０を制御して、エンジン１０の始動時には、モータジェネレータ２０の作動状態を前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、前記発電状態に切り換える。モータジェネレータ２０が前記発電状態にあるとき、インバータ５０の制御によりモータジェネレータ２０の吸収トルクを変更することで、モータジェネレータ２０による発電電力を変更することができるようになっている。また、インバータ５０は、モータジェネレータ２０を、エンジン１０を駆動もせずかつ発電もしない空回り状態（モータジェネレータ２０の吸収トルクが０である状態）にすることも可能であり、コントロールユニット１００がインバータ５０を制御してモータジェネレータ２０を空回り状態にしたとき、エンジン１０は、負荷がかからない無負荷運転状態となる。一方、モータジェネレータ２０が前記発電状態にあるとき、エンジン１０は、モータジェネレータ２０の発電動作による負荷がかかる有負荷運転状態となる。

さらに、インバータ５０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第１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第２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第３態様とに切換えることができる機能を持っている。

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。コントロールユニット１００は、バッテリ３０のＳＯＣが高い状況では該１態様を優先的に使用し、ＳＯＣが低い状況では第２態様又は第３態様を優先的に使用する。ここでの第２態様とは、発電電力が全て走行用モータ４０で消費される場合と、発電電力が走行用モータ４０での消費とバッテリ３０の充電との両方に使われる場合とがある。前者の場合には、ＳＯＣを維持しながら走行用モータ４０を駆動し、後者の場合には、ＳＯＣを増加させながら（充電しながら）走行用モータ４０を駆動する。第３態様の状況としては、アクセル開度センサ１０２等からの入力情報に基づくドライバの加速要求が大きい場面や、バッテリ３０の放電可能電力が低い場合等が挙げられる。尚、タンク圧力センサ１０７による水素タンク７０内の水素残量が所定値以下になった場合やエンジン１０がオーバーヒートした場合などでは第１態様を選択する。

コントロールユニット１００は、発電要求に基づいて、エンジン１０にモータジェネレータ２０を駆動させ発電を行う（以下、この運転を「発電運転」という）。発電要求は、例えば、バッテリの放電可能電力が低いとき又は、ドライバの加速要求が大きいときに発せられる。また、要求される発電量は、バッテリの放電可能電力又はドライバの加速要求の大きさに応じて変化する。

以下に、コントロールユニット１００による発電運転を詳しく説明する。図３は、発電運転のフローチャートである。図４は、第１発電運転におけるエンジン回転数と発電量との関係を示す。図５は、第２発電運転における空燃比と発電量との関係を示す。図６は、第３発電運転におけるエンジン回転数と発電量との関係を示す。図７に、エンジン回転数に対する発電量及び熱効率の関係を示す。図８に、空燃比に対する発電量及び熱効率の関係を示す。

まず、ステップＳ１０１において、コントロールユニット１００は、前記各種センサからの出力信号を読み込む。

続く、ステップＳ１０２において、コントロールユニット１００は、エンジン回転数、アクセル開度及びバッテリ３０のＳＯＣ等に基づいて目標発電量を算出する。

ステップＳ１０３は、コントロールユニット１００は、算出した目標発電量に基づいて発電運転を行うか否かを判定する。具体的には、コントロールユニット１００は、目標発電量が０でなければ、発電運転を行うと判定し、目標発電量が０であれば、発電運転を行わないと判定する。コントロールユニット１００は、発電運転を行うと判定したときにはステップＳ１０４へ進む一方、発電運転を行わないと判定したときにはステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０４では、コントロールユニット１００は、目標発電量が所定の第１発電量Ｘ１以上か否かを判定する。コントロールユニット１００は、目標発電量が第１発電量Ｘ１以上である場合にはステップＳ１０５へ進む一方、目標発電量が第１発電量Ｘ１未満である場合にはステップＳ１０６へ進む。

ステップＳ１０５においては、コントロールユニット１００は、第１発電運転を行う。第１発電運転は、図４に示すように、エンジン回転数を空燃比よりも優先して変更してモータジェネレータ２０の発電量を調整する運転である。エンジン回転数を空燃比よりも優先して変更するとは、モータジェネレータ２０の発電量を調整するに際してエンジン回転数及び空燃比を変化させた場合に、エンジン回転数の変化に対応する発電量の変化の方が空燃比の変化に対する発電量の変化の方が大きいことを意味する。つまり、モータジェネレータ２０の発電量の調整に関し、エンジン回転数の方が空燃比よりも支配的となっている。当然ながら、エンジン回転数を空燃比よりも優先して変更するとは、エンジン回転数だけを変更して空燃比を変更しないことも含まれる。

具体的には、目標発電量が第１発電量Ｘ１から最大発電量Ｘ０までの間は、エンジン回転数をＲ１からＲ０の間で調整する。このとき、エンジン１０の空燃比は、エンジン１０の熱効率が高くなるようにエンジン回転数に応じて調整される。例えば、エンジン回転数がＲ１のときには、Ｒ２のときに比べて空燃比がリーンに設定されている。

また、ステップＳ１０４において目標発電量が第１発電量Ｘ１未満であると判定された場合には、コントロールユニット１００は、ステップＳ１０６において、目標発電量が第１発電量Ｘ１よりも小さな第２発電量Ｘ２以上か否かを判定する。コントロールユニット１００は、目標発電量が第２発電量Ｘ２以上である場合にはステップＳ１０７へ進む一方、目標発電量が第２発電量Ｘ２未満である場合にはステップＳ１０８へ進む。

ステップＳ１０７においては、コントロールユニット１００は、第２発電運転を行う。第２発電運転は、図５に示すように、エンジン１０の空燃比をエンジン回転数よりも優先して変更してモータジェネレータ２０の発電量を調整する運転である。空燃比をエンジン回転数よりも優先して変更するとは、モータジェネレータ２０の発電量を調整するに際してエンジン回転数及び空燃比を変化させた場合に、空燃比の変化に対応する発電量の変化の方がエンジン回転数の変化に対する発電量の変化の方が大きいことを意味する。つまり、モータジェネレータ２０の発電量の調整に関し、空燃比の方がエンジン回転数よりも支配的となっている。当然ながら、空燃比をエンジン回転数よりも優先して変更するとは、空燃比だけを変更してエンジン回転数を変更しないことも含まれる。

具体的には、目標発電量が第２発電量Ｘ２から第１発電量Ｘ１までの間は、エンジン１０の空燃比をＡ２からＡ１の間で調整する。この第２発電運転の間は、エンジン回転数は、所定の回転数（例えば、第１発電運転における最小のエンジン回転数Ｒ１）で一定とされている。

つまり、目標発電量が第１発電量Ｘ１以上か否かによって、エンジン回転数を優先的に変更してモータジェネレータ２０の発電量を調整するか、空燃比を優先的に変更してモータジェネレータ２０の発電量を調整するかが切り替わる。

ここで、目標発電量が第１発電量Ｘ１未満の運転領域においては、エンジン回転数の方が空燃比よりもエンジンの熱効率へ与える影響が大きくなっている。すなわち、図７，８に示すように、目標発電量が第１発電量Ｘ１未満の運転領域においては、モータジェネレータ２０の発電量を所定発電量ΔＷだけ変化させる場合に、エンジン回転数を該所定発電量ΔＷに相当する量だけ変化させたときのエンジン１０の熱効率の変化量Δη１の方が、空燃比を該所定発電量ΔＷに相当する量だけ変化させたときのエンジン１０の熱効率の変化量Δη２よりも大きい。つまり、第１発電量Ｘ１未満の発電量においては、空燃比を変化させることによって発電量を低下させる方が、エンジン回転数を変化させることによって発電量を低下させる場合よりも、エンジン１０の熱効率の低下を抑制することができる。

また、ステップＳ１０６において目標発電量が第２発電量Ｘ２未満であると判定された場合には、コントロールユニット１００は、ステップＳ１０８において第３発電運転を行う。第３発電運転は、図６に示すように、エンジン回転数を空燃比よりも優先して変更してモータジェネレータ２０の発電量を調整する運転である。

具体的には、目標発電量が第２発電量Ｘ２から第３発電量Ｘ３までの間は、エンジン回転数をＲ２からＲ１の間で調整する。このとき、エンジン１０の空燃比は、エンジン１０を適切に運転できるように且つエンジン１０の熱効率が高くなるようにエンジン回転数に応じて調整される。例えば、エンジン回転数がＲ２のときには、Ｒ１のときに比べて空燃比がリッチに設定されている。

前記第２発電運転のようにエンジン１０の空燃比を変更することによってモータジェネレータ２０の発電量を調整することができるものの、その調整幅は小さい。つまり、空燃比をリーンにしても、エンジン１０を適切に運転しつつ、モータジェネレータ２０の発電量を低下させるには限界がある。そこで、モータジェネレータ２０の発電量が非常に小さい運転領域、即ち、目標発電量が第２発電量Ｘ２未満の運転領域では、エンジン回転数を空燃比よりも優先して変更してモータジェネレータ２０の発電量を調整する。これにより、モータジェネレータ２０の発電量が非常に小さい運転領域における発電量の調整が可能となる。

このとき、エンジン１０の空燃比がエンジン１０を適切に運転できるように且つエンジン１０の熱効率が高くなるようにエンジン回転数に応じて調整されているので、エンジン１０の熱効率もできる限り高く維持される。

したがって、前記ハイブリッド車１は、エンジン１０と、バッテリ３０と、前記エンジン１０により駆動されて前記バッテリ３０を充電するモータジェネレータ２０と、車両の走行状態及び前記バッテリ３０のＳＯＣに基づいて目標発電量を求め、該目標発電量に応じて少なくとも回転数を含む前記エンジン１０の複数のパラメータを制御して前記モータジェネレータ２０の発電量を調整するコントロールユニット１００とを備え、前記コントロールユニット１００は、前記複数のパラメータのうち前記エンジン１０の回転数を他のパラメータよりも優先的に変更して前記モータジェネレータの発電量を調整する第１運転領域と、前記モータジェネレータ２０の発電量が前記第１運転領域よりも小さい運転領域であって、前記複数のパラメータのうち、前記目標発電量の変化に対応して変化させた場合の前記エンジン１０の熱効率の変化量が該エンジン１０の回転数を該目標発電量に対応して変化させた場合の該エンジン１０の熱効率の変化量よりも小さいパラメータを該エンジン１０の回転数よりも優先的に変更して該モータジェネレータ２０の発電量を調整する第２運転領域とを有する。

前記の構成によれば、モータジェネレータ２０の発電量が相対的に大きいときには、エンジン１０の回転数が他のパラメータよりも優先的に変更されてモータジェネレータ２０の発電量が調整される。このとき、モータジェネレータ２０の発電量が大きいので、エンジン１０の回転数も高くなる。その結果、エンジン１０の熱効率も比較的高くなる。

一方、モータジェネレータ２０の発電量が相対的に小さいときには、エンジン１０の回転数以外のパラメータがエンジン１０の回転数よりも優先的に変更されてモータジェネレータ２０の発電量が調整される。このとき、モータジェネレータ２０の発電量が小さいので、エンジン１０の回転数が低くなる。そのため、モータジェネレータ２０の発電量に合わせてエンジン１０の回転数を低下させると、エンジン１０の熱効率が低くなってしまう。一方、このとき変更されるパラメータは、目標発電量の変化に対応して変化させた場合のエンジン１０の熱効率の変化量がエンジン１０の回転数を該目標発電量に対応して変化させた場合のエンジン１０の熱効率の変化量よりも小さい。そのため、モータジェネレータ２０の発電量を調整する際のエンジン１０の熱効率の低下を抑制することができる。

また、前記複数のパラメータには、前記エンジン１０の空燃比が含まれており、前記コントロールユニット１００は、前記第２運転領域において、前記エンジン１０の空燃比を該エンジン１０の回転数よりも優先的に変更して前記モータジェネレータ２０の発電量を調整する。

前記の構成によれば、モータジェネレータ２０の発電量が相対的に大きいときには、エンジン１０の回転数がエンジン１０の空燃比よりも優先的に変更されてモータジェネレータ２０の発電量が調整される。このとき、モータジェネレータ２０の発電量が大きいので、エンジン１０の回転数も高くなり、エンジン１０の熱効率も比較的高くなる。

一方、モータジェネレータ２０の発電量が相対的に小さいときには、エンジン１０の空燃比がエンジン１０の回転数よりも優先的に変更されてモータジェネレータ２０の発電量が調整される。モータジェネレータ２０の発電量が相対的に小さい領域においては、エンジン１０の空燃比を目標発電量の変化に対応して変化させた場合のエンジン１０の熱効率の変化量の方がエンジン１０の回転数を該目標発電量に対応して変化させた場合のエンジン１０の熱効率の変化量よりも小さい。そのため、エンジン１０の熱効率の低下を抑制することができる。

さらに、前記コントロールユニット１００は、前記モータジェネレータ２０の発電量が前記第２運転領域よりも小さい運転領域であって、前記エンジン１０の回転数を空燃比よりも優先的に変更して前記モータジェネレータ２０の発電量を調整する第３運転領域を有する。

モータジェネレータ２０の発電量は、エンジン１０の空燃比を変更することによっても調整できるものの、その調整幅は狭い。つまり、エンジン１０の空燃比をリーンにしすぎると、エンジン１０を適切に運転することが難しくなる。そのため、エンジン１０の空燃比を変更するにしても、低減できるモータジェネレータ２０の発電量は限られる。そこで、モータジェネレータ２０の発電量が非常に小さい運転領域では、エンジン１０の回転数が空燃比よりも優先的に変更されてモータジェネレータ２０の発電量が調整される。こうすることによって、モータジェネレータ２０の発電量の調整幅を拡大することができる。

このとき、エンジン１０の空燃比をエンジン１０を適切に運転でき且つエンジン１０の熱効率が高くなるようにエンジン１０の回転数に応じて設定することによって、エンジン１０の熱効率をできる限り高く維持することができる。

《その他の実施形態》
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、前記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、前記実施形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。また、添付図面および詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、前記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。

前記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

前記実施形態では、エンジン１０はロータリピストンエンジンであるが、これに限られるものではない。エンジン１０はレシプロエンジンであってもよい。また、燃料は水素に限られるものではなく、ガソリンや軽油等であってもよい。

前記コントロールユニット１００による制御は、前記フローチャートの制御に限られるものではない。モータジェネレータ２０の発電量を調整する際に、優先的に変更するパラメータをエンジン１０の回転数と空燃比とで該発電量に応じて切り替える限りは、任意の手順で制御を行うことができる。

また、第１発電運転においては、エンジン１０の空燃比は一定であってもよい。第２発電運転においては、エンジン１０の回転数が変更されてもよい。

また、コントロールユニット１００は、エンジン１０の回転数及び空燃比を変更することによってモータジェネレータ２０の発電量を調整しているが、それ以外のパラメータを変更してもよい。例えば、コントロールユニット１００は、エンジン１０の空燃比に代えて、又は、エンジン１０の空燃比に加えて、排気循環量（ＥＧＲ量）を変更してもよい。ＥＧＲ量については、ＥＧＲ制御弁の開度や吸排気弁の開閉時期によってＥＧＲ量を調整することができ、ＥＧＲ量を増加させるほど、新気の吸気量が低下してエンジン出力が低下するため、モータジェネレータ２０の発電量を低下させることができる。

以上説明したように、ここに開示された技術は、ハイブリッド車について有用である。

１ ハイブリッド車
１０ エンジン
２０ モータジェネレータ
３０ バッテリ
１００ コントロールユニット（制御部）

Claims (1)

1. エンジンと、
   バッテリと、
   前記エンジンにより駆動されて前記バッテリを充電するモータジェネレータと、
   車両の走行状態及び前記バッテリのＳＯＣに基づいて目標発電量を求め、該目標発電量に応じて少なくとも回転数を含む前記エンジンの複数のパラメータを制御して前記モータジェネレータの発電量を調整する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記複数のパラメータのうち前記エンジンの回転数を他のパラメータよりも優先的に変更して前記モータジェネレータの発電量を調整する第１運転領域と、
   前記モータジェネレータの発電量が前記第１運転領域よりも小さい運転領域であって、前記複数のパラメータのうち、前記目標発電量の変化に対応して変化させた場合の前記エンジンの熱効率の変化量が該エンジンの回転数を該目標発電量に対応して変化させた場合の該エンジンの熱効率の変化量よりも小さいパラメータを該エンジンの回転数よりも優先的に変更して該モータジェネレータの発電量を調整する第２運転領域とを有し、
   前記複数のパラメータには、前記エンジンの空燃比が含まれており、
   前記制御部は、
   前記第２運転領域において、前記エンジンの空燃比を該エンジンの回転数よりも優先的に変更して前記モータジェネレータの発電量を調整し、
   前記モータジェネレータの発電量が前記第２運転領域よりも小さい運転領域であって、前記エンジンの回転数を空燃比よりも優先的に変更して前記モータジェネレータの発電量を調整する第３運転領域を有するハイブリッド車。

Images