JP7238692B2 - 電動車両のエンジン制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電動車両のエンジン制御装置に関する。
従来、ＲＥＥＶ（Ｒａｎｇｅ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）などの電動車両では、走行中、バッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が低下したときに、エンジンを始動させて発電機による発電を開始し、バッテリの充電を行うことがある。前記電動車両では、エンジンの始動頻度が低いため、走行中にエンジンの暖機が十分になされておらず、エンジンの始動時にはエンジンが冷えており、燃料が気化しにくい環境下である場合が多い。そのため、前記環境下にて、発電機による発電が可能な程度にエンジンの出力を高めると、エンジンから大気中に放出される粒子状物質の粒子数（ＰＮ：Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｎｕｍｂｅｒ）が増加してしまうおそれがある。
特許文献１には、エンジン制御装置が、エンジンの冷間運転時にエンジンの動作点を、燃費を重視した燃費ラインに比べて同一の要求パワーに対応した高回転数且つ低トルク側に移動させる制御を行うことにより、粒子状物質の粒子数を低減させる技術が開示されている。
特開２０１７－１３７７７３号公報
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、粒子状物質の粒子数を低減させるために、エンジン回転数を高回転数にしてしまうと、ＮＶ（Ｎｏｉｓｅ Ｖｉｂｒａｔｉｏｎ）性の悪化を招いてしまう。そのため、粒子状物質の粒子数の低減と低ＮＶ化との両立を図る技術が望まれている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、粒子状物質の粒子数の低減と低ＮＶ化との両立を図ることができる電動車両のエンジン制御装置を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電動車両のエンジン制御装置は、車輪を駆動する駆動力を発生させる回転電機と、前記回転電機に供給される電力を蓄える蓄電装置と、前記蓄電装置を充電する電力を発電する発電機と、前記発電機を駆動する駆動力を発生させるエンジンと、を備える電動車両のエンジン制御装置であって、前記エンジンから大気中に放出される、単位ガス量あたりの粒子状物質の粒子数が、前記エンジンの暖機状態とエンジン回転数とエンジントルクとに対応付けられて設定された目標値以下となるように、且つ、車速が閾値未満のときに、前記車速が前記閾値以上のときよりも前記エンジン回転数が低回転数となるように、前記エンジン回転数と前記エンジントルクとを決定して前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、を備えることを特徴とするものである。
また、上記において、前記エンジン制御手段は、前記エンジンが所定の暖機状態よりも暖まった状態のときに、前記エンジンの間欠運転を許可するようにしてもよい。
これにより、単位ガス量あたりの粒子状物質の粒子数を低減しつつ、エンジンの間欠運転による低ＮＶ化を図ることができる。
また、上記において、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの間欠運転を許可した場合に、前記車速が前記閾値未満のときに前記エンジンの運転を停止し、前記車速が前記閾値以上のときに前記エンジンの運転を行ってもよい。
これにより、低車速時にエンジンの運転を停止させて低ＮＶ化を図ることができる。
また、上記において、前記エンジン制御手段は、前記エンジンの暖機状態ごとに作成された、前記目標値となる前記エンジン回転数と前記エンジントルクとの関係を示したマップから、前記エンジン回転数と前記エンジントルクとを決定してもよい。
これにより、エンジンの暖機状態に応じた前記エンジン回転数と前記エンジントルクとを容易に決定することが可能となる。
また、上記において、前記エンジン制御手段は、前記エンジンを冷却する冷却液の温度、エンジンオイルの温度、エンジン積算空気量、エンジン総稼働時間、または、エンジン運転時の車両走行距離に基づいて、前記エンジンの暖機状態を判断するようにしてもよい。
これにより、エンジンの暖機状態を容易に判断することが可能となる。
本発明に係る電動車両のエンジン制御装置は、粒子状物質の粒子数の低減と低ＮＶ化との両立を図ることができるという効果を奏する。
図１は、実施形態に係る電動車両のエンジン制御装置が適用される電動車両の構成を示すブロック図である。 図２は、エンジン回転数が１２００［ｒｐｍ］の場合における、エンジントルクと単位ガス量あたりのＰＮとエンジンの水温との関係を示したグラフである。 図３は、エンジン回転数が２０００［ｒｐｍ］の場合における、エンジントルクと単位ガス量あたりのＰＮとエンジンの水温との関係を示したグラフである。 図４（ａ）は、水温Ｔ２［℃］における等ＰＮラインの一例を示した図である。図４（ｂ）は、水温Ｔ４［℃］における等ＰＮラインの一例を示した図である。 図５は、エンジン２の水温がＴ２［℃］とＴ４［℃］とにおける、エンジン回転数とエンジントルクとの関係を定めた発電用マップの一例を示した図である。 図６は、第１のエンジン間欠運転モードにおける、車速とエンジン回転数との関係を定めた発電用マップの一例を示した図である。 図７は、第１のエンジン間欠運転モードにおける、エンジン回転数とエンジン２の水温とバッテリ５のＳＯＣとの変化を示したタイムチャートである。 図８は、第２のエンジン間欠運転モードにおける、車速とエンジン回転数との関係を定めた発電用マップの一例を示した図である。 図９は、第２のエンジン間欠運転モードにおける、エンジン回転数とエンジン２の水温とバッテリ５のＳＯＣとの変化を示したタイムチャートである。 図１０は、エンジンの暖機状態に応じた発電用マップを選択する制御の一例を示したフローチャートである。 図１１は、エンジンの暖機状態に応じた発電用マップを選択するとともに、バッテリのＳＯＣの変化に伴ってエンジンの動作点を変化させる制御の一例を示したフローチャートである。
以下に、本発明に係る電動車両のエンジン制御装置の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。本発明のエンジン制御装置が適用される電動車両は、発電用のエンジンと走行用のモータジェネレータとを備えた、ＲＥＥＶなどであり、モータジェネレータからの駆動力のみを利用して走行する車両である。
図１は、実施形態に係る電動車両１のエンジン制御装置２０が適用される電動車両１の構成を示すブロック図である。電動車両１は、エンジン２、発電機３、ＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）４、バッテリ５、モータジェネレータ６、差動装置７、駆動輪８、水温センサ１０、及び、エンジン制御装置２０などを備えている。
エンジン２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関であって、発電機３を駆動するための駆動力を出力する。
発電機３は、エンジン２から出力された駆動力によって発電を行う。発電機３が発電した電力は、ＰＣＵ４を介してバッテリ５またはモータジェネレータ６に供給される。
ＰＣＵ４は、バッテリ５から供給された直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ６に供給したり、発電機３及びモータジェネレータ６が発電した交流電力を直流電力に変換してバッテリ５に供給したりする機能を有している。
バッテリ５は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池によって構成された蓄電装置である。バッテリ５は、発電機３及びモータジェネレータ６によって発電された電力によって充電されるほか、プラグ９を介して外部電源から供給される電力によっても充電可能となっている。なお、バッテリ５は、二次電池に限らず、直流電圧を生成でき、且つ、充電が可能な蓄電装置であればよく、例えばキャパシタ等であってもよい。
モータジェネレータ６は、例えば３相交流の回転電機である。モータジェネレータ６は、発電機３やバッテリ５からＰＣＵ４を介して供給された電力を利用して、差動装置７を介して駆動輪８を駆動させるための駆動力を出力する。また、モータジェネレータ６は、電動車両１の制動時に発電する発電機としての機能も有している。モータジェネレータ６が発電した電力は、ＰＣＵ４を介してバッテリ５に供給される。
水温センサ１０は、エンジン２を冷却する冷却液である冷却水の温度（以下、エンジン２の水温という。）を検出する水温検出手段である。
エンジン制御装置２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などによって構成されている。また、前記ＲＯＭには、エンジン２の暖機状態ごとに予め作成された、単位ガス量あたりのＰＮの目標値となるエンジン回転数とエンジントルクとの関係を示した複数の発電用マップなどが記憶されている。なお、単位ガス量とは、エンジン２から大気中に排気された一定の排気ガス量のことである。そして、エンジン制御装置２０は、水温センサ１０からの水温情報や、不図示の車速センサからの車速情報や、前記ＲＯＭに記憶された発電用マップなどに基づいて、エンジン２のエンジン回転数とエンジントルクとを決定し、エンジン２を制御する。
実施形態に係る電動車両１は、バッテリ５の電力を消費させるＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｄｅｐｅｌｅｔｉｎｇ）モードと、バッテリ５の蓄電量を保持するためにエンジン２を運転させて発電機３による発電を行うＣＳ（Ｃｈａｒｇｅ Ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ）モードと、を含む複数の走行モードを有している。そして、電動車両１では、走行モードがＣＤモードであるときに、走行モードがＣＳモードであるときに比べて、エンジン２を運転させる機会を抑制して、低燃費化及び低ＮＶ化を図ることができる。
図２は、エンジン回転数が１２００［ｒｐｍ］の場合における、エンジントルクと単位ガス量あたりのＰＮとエンジン２の水温との関係を示したグラフである。図３は、エンジン回転数が２０００［ｒｐｍ］の場合における、エンジントルクと単位ガス量あたりのＰＮとエンジン２の水温との関係を示したグラフである。なお、図２及び図３において、エンジン２を冷却する冷却水の温度（以下、エンジン２の水温という。）Ｔ１［℃］，Ｔ２［℃］，Ｔ３［℃］，Ｔ４［℃］，Ｔ５［℃］は、Ｔ１［℃］＜Ｔ２［℃］＜Ｔ３［℃］＜Ｔ４［℃］＜Ｔ５［℃］の関係を満たしている。
図２及び図３から、エンジン回転数が１２００［ｒｐｍ］と２０００［ｒｐｍ］とのどちらの場合でも、エンジン２の水温が高いほど、及び、エンジントルクが高いほど、単位ガス量あたりのＰＮが低減する傾向にあることがわかる。特に、エンジン２の水温がＴ５［℃］に達すると、エンジン回転数及びエンジントルクによらず、単位ガス量あたりのＰＮは非常に少ないことがわかる。
そのため、実施形態に係る電動車両１では、ＣＳモードにおいて、エンジン２の暖機状態が所定状態を満たすまで、言い換えれば、エンジン２の水温が後述する目標水温に至るまで、単位ガス量あたりのＰＮが目標値以下となるように、エンジン制御装置２０によってエンジン回転数とエンジントルクとを制御する。すなわち、エンジン制御装置２０は、ＣＳモードにて発電機３による発電を行う際に、エンジン２の暖機状態に応じて、前記ＲＯＭに記憶された発電用マップを選択し、エンジン回転数とエンジントルクとの制御を行う。また、この際、発電用マップを用いることによって、発電用マップから、エンジン２の暖機状態に応じたエンジン回転数とエンジントルクとを容易に決定することが可能となる。
実施形態に係る電動車両１においては、水温センサ１０の検出結果であるエンジン２の水温に基づいて、エンジン制御装置２０がエンジン２の暖機状態を判断している。これにより、エンジン２の暖機状態を容易に判断することが可能となる。なお、エンジン２の暖機状態の判断は、例えば、エンジンオイルの温度、エンジン積算空気量、エンジン総稼働時間、または、エンジン運転時の車両走行距離などを用いて行っても良い。また、上述したエンジン２の目標水温としては、エンジン２の暖機が完了となるエンジン２の水温を、予め実験によって求めればよいが、例えば、５０［℃］～７０［℃］程度とすればよく、より好ましくは６０［℃］とすればよい。
図４（ａ）は、水温Ｔ２［℃］における等ＰＮラインの一例を示した図である。図４（ｂ）は、水温Ｔ４［℃］における等ＰＮラインの一例を示した図である。
図４（ａ）に示した水温Ｔ２［℃］における等ＰＮラインＬ１と、図４（ｂ）に示した水温Ｔ４［℃］における等ＰＮラインＬ３とは、単位ガス量あたりのＰＮが同じである。また、図４（ａ）に示した水温Ｔ２［℃］における等ＰＮラインＬ２と、図４（ｂ）に示した水温Ｔ４［℃］における等ＰＮラインＬ４とは、単位ガス量あたりのＰＮが同じである。そして、図４（ａ）及び図４（ｂ）から、単位ガス量あたりのＰＮが同じ等ＰＮラインは、エンジン２の水温が高くなると、高エンジントルク側へ推移することがわかる。
ここで、水温Ｔ２［℃］と水温Ｔ４［℃］とにおいて、エンジン出力が同じ、且つ、単位ガス量あたりのＰＮが同じになるように、エンジン２を運転させる場合の一例について説明する。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）において、単位ガス量あたりのＰＮが目標値となる目標の等ＰＮラインは、水温Ｔ２［℃］における等ＰＮラインＬ１と、水温Ｔ４［℃］における等ＰＮラインＬ３とする。なお、目標の等ＰＮラインは、エンジン２の水温がエンジン２の暖機が完了となる目標水温に至るまでの積算ＰＮが設定値以下となるように、予めＷＬＴＣモードなどを含む複数の走行条件下にてテスト走行を実施し、その結果に基づいて決定すればよい。
水温Ｔ４［℃］における等ＰＮラインＬ３上において、水温Ｔ２［℃］における等ＰＮラインＬ１上の動作点Ｐ１と同じエンジン回転数のエンジン２の動作点は、図４（ｂ）に示した動作点Ｐ２となる。また、水温Ｔ２［℃］にて等ＰＮラインＬ１上のエンジン２の動作点Ｐ１と等しいエンジン出力となる等パワーラインＬ５は、水温Ｔ４［℃］における等ＰＮラインＬ３と、動作点Ｐ２よりも低エンジン回転数側にて交差している。
そして、水温Ｔ２［℃］と水温Ｔ４［℃］とにおいて、エンジン出力と単位ガス量当たりのＰＮとを同じにする場合には、エンジン２の動作点を等パワーラインＬ５上に沿って動作点Ｐ１から、等パワーラインＬ５と等ＰＮラインＬ３とが交差する動作点Ｐ３まで移動させる。これにより、水温Ｔ２［℃］と水温Ｔ４［℃］とにおいて、エンジン出力と単位ガス量あたりのＰＮとが同等となるように、エンジン２を運転させることができる。また、この際、エンジン２の動作点を、動作点Ｐ１から動作点Ｐ３にすることによって、水温Ｔ４［℃］のほうが水温Ｔ２［℃］よりも、高エンジントルク及び低エンジン回転数になる。そのため、水温Ｔ４［℃］では、水温Ｔ２［℃］よりもエンジン回転数が低くなる分、低ＮＶ化を図ることができる。
なお、水温Ｔ４［℃］において、等ＰＮラインＬ３よりも単位ガス量あたりのＰＮを少なくする場合には、等ＰＮラインＬ３よりも低エンジントルク側の動作点とすればよい。例えば、水温Ｔ２［℃］の動作点Ｐ１と、エンジン出力を同じにし、単位ガス量あたりのＰＮを少なくする場合には、等パワーラインＬ５上の動作点Ｐ３よりも低エンジントルク側の動作点、例えば、等パワーラインＬ５と等ＰＮラインＬ４とが交差する動作点とすればよい。
図５は、エンジン２の水温がＴ２［℃］とＴ４［℃］とにおける、エンジン回転数とエンジントルクとの関係を定めた発電用マップの一例を示した図である。なお、図５に示した、水温Ｔ２［℃］における等ＰＮラインＬ６と、水温Ｔ４［℃］における等ＰＮラインＬ７とは、単位ガス量あたりのＰＮが同じである。
本実施形態においては、エンジン２の暖機運転を行ってエンジン２の水温が高くなった際、エンジン２の動作点の変更パターンは、例えば、発電量維持、高発電量化、低発電量化の３つのパターンに分けることができる。なお、エンジン２の動作点は、エンジン２の水温が高くなるにつれて、段階的または連続的に変化させればよい。
まず、エンジン２の水温がＴ２［℃］とＴ４［℃］とにおいて、発電機３による発電量を同等にする場合（発電量維持）について説明する。
エンジン制御装置２０は、エンジン２の暖機運転に伴って、エンジン２の水温がＴ２［℃］からＴ４［℃］へと高くなった際に、水温Ｔ２［℃］における等ＰＮラインＬ６上のエンジン２の動作点Ｐ４を、等パワーラインＬ８上に沿って水温Ｔ４［℃］における等ＰＮラインＬ７上まで移動させる。これにより、水温Ｔ２［℃］と水温Ｔ４［℃］とにおいて、エンジン出力と単位ガス量あたりのＰＮとが同等となるエンジン２の動作点（ａ）にて、エンジン２を運転させることができる。よって、水温Ｔ２［℃］と水温Ｔ４［℃］とにおいて、単位ガス量あたりのＰＮを同じにしつつ、発電量を維持することができる。
また、エンジン２の水温がＴ４［℃］のときのエンジン２の動作点（ａ）は、水温Ｔ２［℃］でのエンジン２の動作点Ｐ４のエンジン回転数Ｎｅ２よりも低いエンジン回転数Ｎｅ１（＜Ｎｅ２）へ推移しており、低ＮＶ化を実現できる。
次に、エンジン２の水温がＴ４［℃］のときに、エンジン２の水温がＴ２［℃］のときよりも、発電機３による発電量を高くする場合（高発電量化）について説明する。
エンジン制御装置２０は、エンジン２の暖機運転に伴って、エンジン２の水温がＴ２［℃］からＴ４［℃］へと高くなった際に、等ＰＮラインＬ７上において、動作点（ａ）のエンジン回転数Ｎｅ１よりも高く、エンジン回転数Ｎｅ２以下の範囲内に位置する複数の動作点（ｂ）のいずれかに、エンジン２の動作点を移動させる。動作点（ｂ）は等ＰＮラインＬ７上に位置する動作点（ａ）よりも、高エンジントルク及び高エンジン回転数であることから、エンジン出力が増大し、発電機３による発電量が増大する。よって、水温Ｔ４［℃］では、水温Ｔ２［℃］と単位ガス量あたりのＰＮを同じにしつつ、水温Ｔ２［℃］よりも高発電量化を図ることができる。よって、バッテリ５の充電時間を早めることができる。また、エンジン出力を増大させて高発電量化を図ることにより、水温Ｔ２［℃］と水温Ｔ４［℃］とで発電量を維持する場合よりも、水温Ｔ４［℃］では、水温Ｔ２［℃］よりもエンジン回転数が高回転数に推移するため、エンジン２の暖機に要する時間の短縮化を図ることができる。
次に、エンジン２の水温がＴ２［℃］のときよりもＴ４［℃］のときのほうが、発電機３による発電量を低くする場合（低発電量化）について説明する。
エンジン制御装置２０は、エンジン２の暖機運転に伴って、エンジン２の水温がＴ２［℃］からＴ４［℃］へと高くなった際に、等ＰＮラインＬ７上において、動作点（ａ）よりも低エンジン回転数側に位置する複数の動作点（ｃ）のいずれかに、エンジン２の動作点を移動させる。動作点（ｃ）は、等ＰＮラインＬ７上に位置する動作点（ａ）よりも、低エンジントルク及び低エンジン回転数であることから、エンジン出力が減少し、発電機３による発電量が減少する。よって、水温Ｔ４［℃］では、水温Ｔ２［℃］と単位ガス量あたりのＰＮを同じにしつつ、水温Ｔ２［℃］よりも低発電量化を図ることができる。また、エンジン出力を減少させて低発電量化を図ることにより、水温Ｔ２［℃］と水温Ｔ４［℃］とで発電量を維持する場合よりも、水温Ｔ４［℃］では、水温Ｔ２［℃］よりもエンジン回転数が低回転数に推移するため、さらなる低ＮＶ化を実現することができる。
図６は、第１のエンジン間欠運転モードにおける、車速とエンジン回転数との関係を定めた発電用マップの一例を示した図である。図７は、第１のエンジン間欠運転モードにおける、エンジン回転数とエンジン２の水温とバッテリ５のＳＯＣとの変化を示したタイムチャートである。なお、図７の上段のグラフにおいて、実線はエンジン回転数を示しており、破線は車速を示している。また、図７の中段のグラフにおいて、実線はエンジン２の水温を示しており、破線は車速を示しており、一点鎖線は目標水温を示している。また、図７の下段のグラフにおいて、実線はバッテリ５のＳＯＣを示しており、破線は車速を示している。
実施形態に係る電動車両１では、発電機３が発電した電力によるバッテリ５の充電を実施可能なＣＳモードであっても、バッテリ５のＳＯＣが所定値以上あると、発電機３が発電した電力によるバッテリ５の充電を行わない。すなわち、ＣＳモードでは、エンジン２の運転を停止させて発電機３による発電を行わない、エンジン２の間欠運転を行うことが可能となっている。
一方、エンジン２の暖機が十分になされていないとき、言い換えると、エンジン２の水温が低いときには、エンジン２を始動させたときに発生する単位ガス量あたりのＰＮが特に多くなる。そのため、本実施形態に係る電動車両１では、ＣＳモードにおいて、エンジン２の水温が目標水温よりも低いときに、エンジン２の間欠運転を禁止する第１のエンジン間欠運転モードを有している。この第１のエンジン間欠運転モードでは、例えば、図６において、エンジン２の水温がＴ１［℃］やＴ３［℃］のときにエンジン２の間欠運転を禁止し、エンジン２の水温がＴ５［℃］のときにエンジン２の間欠運転を許可することが可能となっている。また、エンジン２の間欠運転を許可した場合、例えば、エンジン２の水温がＴ５［℃］のときに、車速が閾値Ｖ１［ｋｍ／ｈ］未満のときにエンジン２の運転を停止し、車速が閾値Ｖ１［ｋｍ／ｈ］以上のときにエンジン２の運転を行う。なお、エンジン２の間欠運転において、エンジン２の運転と運転停止との判断基準に用いる、エンジン２の水温と車速の閾値との関係は、予め実験などによって求めておけばよい。
ここで、本願発明者らが鋭意研究を重ねた結果、例えば、エンジン２の水温が６０［℃］（＝Ｔ５［℃］）以上のときに、単位ガス量あたりのＰＮが無視できるレベルになる場合があることがわかった。そのため、第１のエンジン間欠運転モードでは、例えば、図７に示すように、エンジン２の間欠運転の禁止と許可との判断基準とする目標水温を６０［℃］とする。そして、エンジン制御装置２０は、エンジン２の水温が６０［℃］未満のときにはエンジン２の間欠運転を禁止して、エンジン２の水温が６０［℃］以上のときにはエンジン２の間欠運転を許可する。
さらに、エンジン２の間欠運転を許可する場合には、エンジン２の運転と運転停止との判断基準とする車速の閾値を、例えば、４０［ｋｍ／ｈ］（＝Ｖ１［ｋｍ／ｈ］）とする。そして、エンジン制御装置２０は、車速が４０［ｋｍ／ｈ］未満のときにはエンジン２の運転を停止し、車速が４０［ｋｍ／ｈ］以上のときにはエンジン２の運転を行う。このように、エンジン制御装置２０が、車速に応じてエンジン回転数を制限して、車速が４０［ｋｍ／ｈ］未満のときに、エンジン２の運転を停止させることによって、エンジン２の運転に伴って生じる騒音や振動が、搭乗者が比較的気になる低車速時での低ＮＶ化を図ることができる。
よって、実施形態に係る電動車両１では、エンジン制御装置２０が第１のエンジン間欠運転モードにより、車速に応じてエンジン回転数を制限することによって、単位ガス量あたりのＰＮの低減と低ＮＶ化との両立を図ることができる。
なお、エンジン制御装置２０は、車速が４０［ｋｍ／ｈ］未満のときに、エンジン２の運転を停止させるのではなく、車速が４０［ｋｍ／ｈ］以上のときよりもエンジン回転数を下げる制御を行っても良い。これにより、エンジン回転数が下がった分、低ＮＶ化を図ることができる。
また、エンジン制御装置２０は、エンジン２の水温が６０［℃］未満のときにエンジン２の間欠運転を禁止することによって、エンジン２の暖機中はエンジン２を連続して運転させるため、エンジン２の暖機完了に要する時間を短くすることが可能となる。
また、電動車両１では、車速が速くなるほど駆動輪８を駆動させるために必要なモータジェネレータ６の出力は増大する。そのため、実施形態に係る電動車両１においては、図６に示すように、車速が速くなるほどエンジン回転数を高くすることによって、エンジン出力を増大させて発電機３による発電量を増加させる。この際、エンジン回転数が高くなるほどエンジン２の運転に伴って生じる騒音や振動は大きくなるが、高車速時では、搭乗者は比較的気にならないため、ＮＶ悪化を抑制することができる。
図８は、第２のエンジン間欠運転モードにおける、車速とエンジン回転数との関係を定めた発電用マップの一例を示した図である。図９は、第２のエンジン間欠運転モードにおける、エンジン回転数とエンジン２の水温とバッテリ５のＳＯＣとの変化を示したタイムチャートである。なお、図９の上段のグラフにおいて、実線はエンジン回転数を示しており、破線は車速を示している。また、図９の中段のグラフにおいて、実線はエンジン２の水温を示しており、破線は車速を示しており、一点鎖線は目標水温を示している。また、図９の下段のグラフにおいて、実線はバッテリ５のＳＯＣを示しており、破線は車速を示している。
実施形態に係る電動車両１では、通常、エンジン２の運転を停止させた状態にてモータジェネレータ６だけを駆動させて走行を行うことから、搭乗者には、エンジン２の運転に伴って生じる騒音や振動を感じたくないといった要望が有り得る。搭乗者には、低車速、特に、電動車両１が信号待ちなどによって停車しているときに、エンジン２の運転に伴って生じる騒音や振動が気になりやすい。そのため、図８に示すように、実施形態に係る電動車両１では、エンジン２の暖機状態、言い換えれば、エンジン２の水温によらず、エンジン２の間欠運転を許可する第２のエンジン間欠運転モードを有している。
この第２のエンジン間欠運転モードでは、例えば、図８において、エンジン２の水温がＴ１［℃］であって、車速が閾値Ｖ２［ｋｍ／ｈ］未満のときにはエンジン２の運転を停止し、車速が閾値Ｖ２［ｋｍ／ｈ］以上のときにはエンジン２の運転を行う。また、エンジン２の水温がＴ３［℃］であって、車速が閾値Ｖ３［ｋｍ／ｈ］未満のときにはエンジン２の運転を停止し、車速が閾値Ｖ３［ｋｍ／ｈ］以上のときにはエンジン２の運転を行う。また、エンジン２の水温がＴ５［℃］であって、車速が閾値Ｖ４［ｋｍ／ｈ］未満のときにはエンジン２の運転を停止し、車速が閾値Ｖ４［ｋｍ／ｈ］以上のときにはエンジン２の運転を行う。これにより、エンジン２の水温によらず、エンジン２の運転に伴って生じる騒音や振動を、搭乗者が比較的気になる低車速時での低ＮＶ化を図ることができる。
よって、実施形態に係る電動車両１では、エンジン制御装置２０が第２のエンジン間欠運転モードにより、車速に応じてエンジン回転数を制限することによって、単位ガス量あたりのＰＮの低減と低ＮＶ化との両立を図ることができる。
また、図９に示すように、第２のエンジン間欠運転モードにおいて、エンジン２の水温が目標水温（６０［℃］）に到達した後のエンジン２の間欠運転では、間欠運転に伴ってエンジン２の運転を停止させたことに起因するバッテリ５のＳＯＣの低下を補うようなエンジン２の運転を行う。例えば、エンジン制御装置２０は、エンジン２の水温が目標水温（６０［℃］）に到達した後、バッテリ５のＳＯＣが２５［％］よりも下回った所定のタイミングｔ１，ｔ２にて、エンジン回転数を高くしてエンジン出力を増大し、発電機３による発電量を増加させる。
実施形態に係る電動車両１では、第１のエンジン間欠モードと第２のエンジン間欠モードとの切り替えを、例えば、車内に設けられた不図示のモード切り替えスイッチを搭乗者が操作し、前記モード切り替えスイッチからの信号に基づいて、エンジン制御装置２０が行う。なお、第１のエンジン間欠運転モードと第２のエンジン間欠運転モードとの切り替えは、搭乗者がモード切り替えスイッチを操作するものに限定されない。例えば、第１のエンジン間欠運転モードと第２のエンジン間欠運転モードとを識別する単語を、車内に設けられた音声認識装置の集音部に向かって搭乗者が発声し、前記単語に応じた音声識別装置からの信号に基づいて、エンジン制御装置２０が第１のエンジン間欠モードと第２のエンジン間欠モードとの切り替えを行うようにしてもよい。また、車内に設けられたカメラによって運転手を撮影し、撮影された画像に基づいて画像認識装置により運転手を特定し、特定された運転手に対して予め登録された、第１のエンジン間欠運転モードと第２のエンジン間欠運転モードとのうちのどちらか一方のエンジン間欠モードとなるように、エンジン制御装置２０がモード切り替えを行うようにしてもよい。
図１０は、エンジン２の暖機状態に応じた発電用マップを選択する制御の一例を示したフローチャートである。
まず、エンジン制御装置２０は、ＣＳモードであるかを判断する（ステップＳ１）。ＣＳモードではない場合（ステップＳ１にてＮｏ）、エンジン制御装置２０は、一連の制御を終了する。一方、ＣＳモードである場合（ステップＳ１にてＹｅｓ）、エンジン制御装置２０は、車速センサから車速情報を取得する（ステップＳ２）。次に、エンジン制御装置２０は、水温センサ１０からエンジン２の水温情報を取得する（ステップＳ３）。次に、エンジン制御装置２０は、水温センサ１０によって検出されたエンジン２の水温Ｔｈｗが、目標水温の６０［℃］未満であるかを判断する（ステップＳ４）。
エンジン２の水温Ｔｈｗが６０［℃］未満であると判断した場合（ステップＳ４にてＹｅｓ）、エンジン制御装置２０は、発電用マップとしてエンジントルクとエンジン回転数とに制限条件を設定したトルク・回転数制限マップを選択する（ステップＳ５）。次に、エンジン制御装置２０は、トルク・回転数制限マップを用いて、エンジン２の水温に応じた目標の等ＰＮライン上に沿った動作点（Ｎｅ，Ｔｅ）を決定する（ステップＳ６）。なお、前記「Ｎｅ」はエンジン回転数であり、前記「Ｔｅ」はエンジントルクである。
次に、エンジン制御装置２０は、ステップＳ６にて決定した動作点（Ｎｅ，Ｔｅ）によってエンジン２を連続して運転させて、発電機３による発電を行う発電制御を実施して（ステップＳ７）、一連の制御を終了する。
ステップＳ４にて、エンジン２の水温Ｔｈｗが６０［℃］未満ではないと判断した場合（ステップＳ４にてＮｏ）、エンジン制御装置２０は、発電用マップとしてエンジン回転数のみに制約条件を設定した基準発電マップを選択する（ステップＳ８）。次に、エンジン制御装置２０は、エンジン２の間欠運転を許可する（ステップＳ９）。次に、エンジン制御装置２０は、車速が閾値未満であるかを判断する（ステップＳ１０）。車速が閾値未満であると判断した場合（ステップＳ１０にてＹｅｓ）、エンジン制御装置２０は、エンジン２の運転を停止し（ステップＳ１１）、一連の制御を終了する。
一方、車速が閾値未満ではないと判断した場合（ステップＳ１０にてＮｏ）、エンジン制御装置２０は、ステップＳ６へ移行する。
図１１は、エンジン２の暖機状態に応じた発電用マップを選択するとともに、バッテリ５のＳＯＣの変化に伴ってエンジン２の動作点を変化させる制御の一例を示したフローチャートである。
まず、エンジン制御装置２０は、ＣＳモードであるかを判断する（ステップＳ２１）。ＣＳモードではない場合（ステップＳ２１にてＮｏ）、エンジン制御装置２０は、一連の制御を終了する。一方、ＣＳモードである場合（ステップＳ２１にてＹｅｓ）、エンジン制御装置２０は、車速センサから車速情報を取得する（ステップＳ２２）。次に、エンジン制御装置２０は、水温センサ１０からエンジン２の水温情報を取得する（ステップＳ２３）。次に、エンジン制御装置２０は、水温センサ１０によって検出されたエンジン２の水温Ｔｈｗが、目標水温の６０［℃］未満であるかを判断する（ステップＳ２４）。
エンジン２の水温Ｔｈｗが６０［℃］未満であると判断した場合（ステップＳ２４にてＹｅｓ）、エンジン制御装置２０は、発電用マップとしてトルク・回転数制限マップを選択する（ステップＳ２５）。一方、エンジン２の水温Ｔｈｗが６０［℃］未満ではないと判断した場合（ステップＳ２４にてＮｏ）、エンジン制御装置２０は、発電用マップとして基準発電マップを選択する（ステップＳ２６）。
次に、ステップＳ２５にてトルク・回転数制限マップを選択した後、または、ステップＳ２６にて基準発電マップを選択した後、エンジン制御装置２０は、バッテリ５のＳＯＣの推移を算出する（ステップＳ２７）。次に、エンジン制御装置２０は、走行距離２［ｋｍ］あたり１［％］以上、バッテリ５のＳＯＣが変化したか否かを判断する（ステップＳ２８）。
走行距離２［ｋｍ］あたり１［％］以上、バッテリ５のＳＯＣが変化したと判断した場合（ステップＳ２８にてＹｅｓ）、エンジン制御装置２０は、バッテリ５のＳＯＣが低下したかを判断する（ステップＳ２９）。
バッテリ５のＳＯＣが低下したと判断した場合（ステップＳ２９にてＹｅｓ）、エンジン制御装置２０は、発電機３による発電量を基準発電量に対して１［ｋＷ］増加させるエンジン２の動作点を選択する（ステップＳ３０）。そして、エンジン制御装置２０は、発電量を基準発電量に対して１［ｋＷ］増加させるように、エンジン２の水温に応じた動作点（Ｎｅ’，Ｔｅ’）を決定する（ステップＳ３１）。次に、エンジン制御装置２０は、決定した動作点（Ｎｅ’，Ｔｅ’）によってエンジン２を運転させて、発電機３による発電を行う発電制御を実施し（ステップＳ３６）、一連の制御を終了する。
また、ステップＳ２９にて、バッテリ５のＳＯＣが低下していないと判断した場合（ステップＳ２９にてＮｏ）、エンジン制御装置２０は、発電機３による発電量を基準発電量に対して０．５［ｋＷ］減少させる動作点を選択する（ステップＳ３２）。そして、エンジン制御装置２０は、発電量を基準発電量に対して０．５［ｋＷ］減少させるように、エンジン２の水温に応じた動作点（Ｎｅ’’，Ｔｅ’’）を決定する（ステップＳ３３）。次に、エンジン制御装置２０は、決定した動作点（Ｎｅ’’，Ｔｅ’’）によってエンジン２を運転させて、発電機３による発電を行う発電制御を実施し（ステップＳ３６）、一連の制御を終了する。
ステップＳ２８にて、走行距離２［ｋｍ］あたり１［％］以上、バッテリ５のＳＯＣが変化していないと判断した場合（ステップＳ２８にてＮｏ）、エンジン制御装置２０は、基準発電量を維持する（ステップＳ３４）。なお、基準発電量としては、例えば、５［ｋＷ］～７［ｋＷ］である。そして、エンジン制御装置２０は、基準発電量を維持するように、エンジン２の水温に応じた動作点（Ｎｅ，Ｔｅ）を決定する（ステップＳ３５）。次に、エンジン制御装置２０は、決定した動作点（Ｎｅ，Ｔｅ）によってエンジン２を運転させて、発電機３による発電を行う発電制御を実施し（ステップＳ３６）、一連の制御を終了する。
１ 電動車両
２ エンジン
３ 発電機
４ ＰＣＵ
５ バッテリ
６ モータジェネレータ
７ 差動装置
８ 駆動輪
９ プラグ
１０ 水温センサ
２０ エンジン制御装置

Claims (5)

  1. 車輪を駆動する駆動力を発生させる回転電機と、前記回転電機に供給される電力を蓄える蓄電装置と、前記蓄電装置を充電する電力を発電する発電機と、前記発電機を駆動する駆動力を発生させるエンジンと、を備える電動車両のエンジン制御装置であって、
    前記エンジンから大気中に放出される、単位ガス量あたりの粒子状物質の粒子数が、前記エンジンの暖機状態とエンジン回転数とエンジントルクとに対応付けられて設定された目標値以下となるように、且つ、車速が閾値未満のときに、前記車速が前記閾値以上のときよりも前記エンジン回転数が低回転数となるように、前記エンジン回転数と前記エンジントルクとを決定して前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、
    を備えることを特徴とする電動車両のエンジン制御装置。
  2. 前記エンジン制御手段は、前記エンジンが所定の暖機状態よりも暖まった状態のときに、前記エンジンの間欠運転を許可することを特徴とする請求項１に記載の電動車両のエンジン制御装置。
  3. 前記エンジン制御手段は、前記エンジンの間欠運転を許可した場合に、前記車速が前記閾値未満のときに前記エンジンの運転を停止し、前記車速が前記閾値以上のときに前記エンジンの運転を行うことを特徴とする請求項２に記載の電動車両のエンジン制御装置。
  4. 前記エンジン制御手段は、前記エンジンの暖機状態ごとに作成された、前記目標値となる前記エンジン回転数と前記エンジントルクとの関係を示したマップから、前記エンジン回転数と前記エンジントルクとを決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電動車両のエンジン制御装置。
  5. 前記エンジン制御手段は、前記エンジンを冷却する冷却液の温度、エンジンオイルの温度、エンジン積算空気量、エンジン総稼働時間、または、エンジン運転時の車両走行距離に基づいて、前記エンジンの暖機状態を判断することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動車両のエンジン制御装置。
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