JP7260647B2 - シリーズハイブリッド式ビークル - Google Patents

Description

本発明は、シリーズハイブリッド式ビークルに関する。

例えば、特許文献１には、ハイブリッド式ビークルが記載されている。ハイブリッド式ビークルでは、運転者の要求に応じた加速を実現するために、電力がバッテリからモータに供給される。また、減速時にモータの発電をバッテリに充電することによって回生ブレーキが実施される。回生ブレーキで発電する許容量及び加速の能力は、バッテリの状態の影響を受ける。特許文献１のハイブリッド式ビークルでは、定期的にバッテリの充電量を取得することにより、バッテリの状態を監視する。

バッテリの充電量を取得する方法として、バッテリの開放電圧からバッテリのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を算出する方法がある。バッテリの開放電圧は、バッテリの電流＝０の時のバッテリの端子電圧である。バッテリのＳＯＣの算出は、バッテリに固有のバッテリ残量－開放電圧特性から、検出したバッテリの開放電圧に対応するバッテリ残量を検出することにより行う。

特開２０１７－２０６０４６号公報

特開平１１－１０３５０５号公報

特許文献１のビークルは、モータが、エンジンの駆動を補助する補助動力源として使用される、パラレルハイブリッド式ビークルである。特許文献１のパラレルハイブリッド式ビークルは、エンジンの動力により車輪を駆動するとともにモータに供給される電力を制限して、バッテリの充放電が発生しないようにする。特許文献１のパラレルハイブリッド式ビークルは、バッテリの電流及び端子電圧を複数回検出してバッテリの開放電圧を検出し、バッテリのＳＯＣを算出する。これにより、特許文献１のパラレルハイブリッド式ビークルは、走行中にもバッテリの充電量を取得することができる。
特許文献１のパラレルハイブリッド式ビークルでは、バッテリの充電量を精密に検出するために、バッテリの開放電圧の変動を減衰させる期間が設けられている。特許文献１のビークルは、バッテリの充電量を算出するために、バッテリの開放電圧の検出を行う期間中に、モータの電力制限を行う。

ハイブリッド式ビークルには、上記のパラレルハイブリッド式ビークル以外に、エンジンによって直接推進器を駆動しないシリーズハイブリッド式ビークルがある。シリーズハイブリッド式ビークルは、発電用エンジンにより発電用電動機を駆動して発電し、発電用電動機及びバッテリのうちの少なくとも１つからの電力により推進用電動機を駆動する。シリーズハイブリッド式ビークルでは、推進器が、推進用電動機から出力されたパワーによって駆動され、エンジンからのパワーを伝達する経路から切り離されている。このため、シリーズハイブリッド式ビークルでバッテリの充電量の取得のために走行中にモータ（推進用電動機）の電力が制限されると、走行自体が制限されてしまう。
シリーズハイブリッド式ビークルでは、高い頻度で精密なバッテリの充電量を取得することが望まれていた。

本発明の目的は、高い頻度で精密なバッテリの充電量を取得できるシリーズハイブリッド式ビークルを提供することである。

本発明者らは、シリーズハイブリッド式ビークルのバッテリの精密な充電量を取得することについて検討した。

例えば、特許文献２には、シリーズハイブリッド式ビークルが示されている。特許文献２の技術では、まず、バッテリの充放電電流検出値を積分してバッテリの充電量が演算される。ただし、特許文献２によれば、積分の演算結果による充電量に誤差がたまりやすい。つまり、積分の演算による充電量は精密でない。そこで、特許文献２の技術では、発電機の発電電力が前記モータの消費電力検出値と一致することが図られている。より具体的には、車速が検出され、車速に対応する走行抵抗がマップを参照して演算され、そして、発電機による走行抵抗分の電力の発電が図られている。特許文献２によれば、走行抵抗分の電力を発電機により発電すれば、バッテリからモータへの走行電力の供給が不要となりバッテリの充放電電流は０となる。この時の電圧に基づきバッテリの充電量を推定し、電流検出値の積分による充電量を補正する。特許文献２の技術によれば、電圧に基づくバッテリの充電量の推定によって、電流検出値の積分による誤差を補正することができる。

本発明者らは、充電量の取得について詳細に検討したところ、実際のシリーズハイブリッド式ビークルでは、車速に対応する走行抵抗に基づいて発電機を制御しても精密な充電量を得ることは容易でないことが分かった。
既に説明したように、バッテリの充電量を精密に検出するためには、バッテリの電圧の変動が減衰するための期間が求められる。充電又は放電が終了した直後は、バッテリに電流が流れていなくてもバッテリの電圧が変動するためである。
理論的には、車速が一定であり、走行抵抗の変動が存在しない場合、特許文献２に示すように、車速に対応する走行抵抗分の電力を発電機により発電すればバッテリの電流を０にできる可能性がある。
しかし、実際には、シリーズハイブリッド式ビークルが走行を開始した後、走行抵抗の変動が存在しない状態で車速が一定の状態になるまで、バッテリの電流を０にすることはできない。また、シリーズハイブリッド式ビークルにおける実際の走行は、加速と減速の繰返しである。運転者には車速が一定のように思われても、実際には、速度は変動している。また、空気抵抗、路面の傾斜、及び路面の荒さに応じて走行抵抗も変動している。
例えば、加速と減速の間には、加速度が０となる瞬間が存在する。しかし上述したように、バッテリの充電量を精密に検出するためには、バッテリの電圧の変動が減衰するための期間が求められる。実際には、バッテリの電圧の変動が減衰するための期間を維持できるほど、車速及び走行抵抗が一定に維持される頻度は限られる。特許文献２では、基本的に電流の積分の演算により充電量が求められる。正確な充電量の推定による補正がなければ、低い精度の充電量を用いることになる。

本発明者らは、充電量の取得について更に詳細に検討する中で、条件の発想を転換し、シリーズハイブリッド式ビークルの加速中の状態又は減速中の状態で、バッテリの電圧により充電量を得ることを考えた。
具体的には、加速指示に基づいてコンバータから出力される電流とインバータに供給される電流がともに増加し、且つ、減速指示に基づいてコンバータから出力される電流とインバータに供給される電流がともに減少するようにコンバータ及びインバータが制御される。これによって、発電用電動機が発生する電流をコンバータからバッテリに供給することなく又は実質的に供給することなくインバータに供給しつつ、推進用電動機から加速指示又は減速指示に基づいたパワーを出力させる。

これによって、シリーズハイブリッド式ビークルの加速中の状態又は減速中の状態でも、バッテリの電流を０又は実質的に０とすることができる。つまり車速が一定の状態になることを待たずに、バッテリの電流を０又は実質的に０とすることができる。また、バッテリの電流が０又は実質的に０となった後でバッテリの電圧の変動が減衰する期間を維持しやすい。即ち、バッテリの電圧がバッテリの精密な充電量を反映するようになる期間を維持しやすい。

加速中の状態又は減速中の状態でも、電圧の変動が減衰した状態のバッテリの電圧に基づいてバッテリの充電量を取得することができる。このため、高い頻度で精密なバッテリの充電量を取得することができる。

以上の目的を達成するために、本発明のシリーズハイブリッド式ビークルは、次の構成を備える。
（１） シリーズハイブリッド式ビークルであって、
前記シリーズハイブリッド式ビークルは、
回転するクランク軸を有し、燃焼によって生じるパワーを、前記クランク軸を介して出力する発電用エンジンと、
前記クランク軸と連動するよう設けられ前記発電用エンジンに駆動され発電する発電用電動機と、
前記発電用電動機から出力される電流を整流して出力するコンバータと、
前記発電用電動機とは異なる、電流の供給を受けてパワーを出力する推進用電動機と、
前記コンバータから出力される電流の少なくとも一部で前記推進用電動機を駆動するインバータと、
前記コンバータに対し、前記インバータと並列に接続され、前記コンバータから出力される電流を充電し、充電した電流を前記インバータに供給するバッテリと、
前記クランク軸からのパワーを機械的に伝達する伝達経路と接続されることなく前記推進用電動機から出力されるパワーによって駆動され前記シリーズハイブリッド式ビークルを推進させる推進器と、
前記シリーズハイブリッド式ビークルの加速指示又は減速指示を出力する推進指示部と、
前記推進指示部の前記加速指示に基づいて前記コンバータから出力される電流と前記インバータに供給される電流がともに増加し、且つ、前記推進指示部の前記減速指示に基づいて前記コンバータから出力される電流と前記インバータに供給される電流がともに減少するように前記発電用エンジン、前記コンバータ、及び前記インバータを制御することによって、前記発電用エンジンの動作に伴い前記発電用電動機が発生する電流を前記コンバータから前記バッテリに供給することなく又は実質的に供給することなく前記インバータに供給しつつ、前記推進用電動機から前記加速指示又は前記減速指示に基づいたパワーを出力させるとともに、前記バッテリの電圧に基づいて前記バッテリの充電量を取得するように構成された制御装置と、
を備える。

（１）のシリーズハイブリッド式ビークルは、発電用エンジンと、発電用電動機と、コンバータと、推進用電動機と、インバータと、バッテリと、推進器と、推進指示部と、制御装置とを備える。
発電用エンジンは、回転するクランク軸を有し、燃焼によって生じるパワーを、クランク軸を介して出力する。
発電用電動機は、クランク軸と連動するよう設けられ発電用エンジンに駆動され発電する。
コンバータは、発電用電動機から出力される電流を整流して出力する。
推進用電動機は、発電用電動機とは異なる。推進用電動機は、電流の供給を受けてパワーを出力する。
インバータは、コンバータから出力される電流の少なくとも一部で推進用電動機を駆動する。
バッテリは、コンバータに対し、インバータと並列に接続される。バッテリは、コンバータから出力される電流を充電し、充電した電流をインバータに供給する。
推進器は、クランク軸からのパワーを機械的に伝達する伝達経路と接続されることなく推進用電動機から出力されるパワーによって駆動されシリーズハイブリッド式ビークルを推進させる。
推進指示部は、シリーズハイブリッド式ビークルの加速指示又は減速指示を出力する。
制御装置は、推進指示部の加速指示に基づいてコンバータから出力される電流とインバータに供給される電流がともに増加するように発電用エンジン、コンバータ、及びインバータを制御する。また更に、制御装置は、推進指示部の減速指示に基づいてコンバータから出力される電流とインバータに供給される電流がともに減少するように発電用エンジン、コンバータ、及びインバータを制御する。
これによって推進指示部は、発電用エンジンの動作に伴い発電用電動機が発生する電流をコンバータからバッテリに供給することなく又は実質的に供給することなくインバータに供給する。そして、推進指示部は、発電用電動機が発生する電流をインバータに供給しつつ、推進用電動機から加速指示又は減速指示に基づいたパワーを出力させる。

加速指示に基づいてコンバータから出力される電流とインバータに供給される電流がともに増加し、且つ、減速指示に基づいてコンバータから出力される電流とインバータに供給される電流がともに減少するようにコンバータ及びインバータが制御される。これによって、発電用電動機が発生する電流をコンバータからバッテリに供給することなく又は実質的に供給することなくインバータに供給しつつ、推進用電動機から加速指示又は減速指示に基づいたパワーを出力させる。

これによって、シリーズハイブリッド式ビークルの加速中の状態又は減速中の状態でも、バッテリの電流を０又は実質的に０とすることができる。つまり車速が一定の状態になることを待たずに、バッテリの電流を０又は実質的に０とすることができる。また、バッテリの電流が０又は実質的に０となり、バッテリの電圧の変動が減衰する期間を維持しやすい。

加速中の状態又は減速中の状態でも、電圧の変動が減衰した状態のバッテリの電圧に基づいてバッテリの充電量を取得することができるので、高い頻度で精密なバッテリの充電量を取得することができる。

本発明の一つの観点によれば、シリーズハイブリッド式ビークルは、以下の構成を採用できる。
（２） （１）のシリーズハイブリッド式ビークルであって、
前記制御装置は、前記バッテリの充電量を取得する期間において、前記コンバータの出力電流の変化量が、前記インバータの入力電流の変化量に等しく又は実質的に等しくなるように、前記コンバータの出力電流を制御して、前記インバータの電流変化に適合させる。

（２）のシリーズハイブリッド式ビークルによれば、制御装置が、バッテリの充電量を取得する期間において、コンバータの出力電流の変化量が、インバータの入力電流の変化量に等しく又は実質的に等しくなるように、コンバータの出力電流を制御する。そのため、（２）のシリーズハイブリッド式ビークルでは、バッテリの充電量を取得する期間において、インバータの入力電流が変化してもバッテリに電流が流れない。従って、バッテリの電圧は開放電圧と実質的に等しくなる。このため、バッテリの開放電圧に基づいて充電量を精密に算出することができる。なお、ここで「等しく又は実質的に等しく」とは、厳密な意味において等しい場合に限定されず、制御に係るタイムラグ等に起因するズレが許容されることを意味する。

本発明の一つの観点によれば、シリーズハイブリッド式ビークルは、以下の構成を採用できる。
（３） （２）のシリーズハイブリッド式ビークルであって、
前記制御装置は、加速指示を契機として、前記発電用電動機から供給される電力で駆動される前記推進用電動機により前記加速指示に応じた目標パワーを出力するように、前記加速指示よりも前に、前記発電用電動機の負荷トルクを変更することにより前記発電用エンジンのエンジン回転速度を変更する。

（３）のシリーズハイブリッド式ビークルによれば、制御装置が、加速指示を契機として、発電用電動機から供給される電力で駆動される推進用電動機により加速指示に応じた目標パワーを出力するように、加速操作よりも前に、発電用電動機の負荷トルクを変更することにより発電用エンジンのエンジン回転速度を変更する。（３）のシリーズハイブリッド式ビークルにおいて、制御装置は、加速指示よりも前に発電用エンジンのエンジン回転速度を増大することにより、発電用エンジンの余裕出力を増大する。余裕出力とは、とあるスロットル弁の開度で発電用エンジンから出力されるパワーと、エンジン回転速度を維持したままスロットル全開で発電用エンジンから出力されるパワーとの差である。発電用エンジンの余裕出力が増大すると、発電用エンジンのパワーの増大即ち発電用電動機の電力増大が、大きな変化量を伴う加速指示に対応しやすい。つまり、大きな変化量を伴う加速指示に対し、バッテリから出力される電流を抑制できる頻度が増大する。従って、（３）のシリーズハイブリッド式ビークルによれば、より高い頻度で精密なバッテリの充電量を取得することができる。

本発明の一つの観点によれば、シリーズハイブリッド式ビークルは、以下の構成を採用できる。
（４） （２）のシリーズハイブリッド式ビークルであって、
前記制御装置は、前記バッテリの充電量を取得する期間において、前記発電用エンジンを、最小燃料消費率曲線上で動作させる。

（４）のシリーズハイブリッド式ビークルによれば、制御装置が、バッテリの充電量を取得する期間において、発電用エンジンを、最小燃料消費率曲線上で動作させる。これにより、（４）のシリーズハイブリッド式ビークルは、精密なバッテリの充電量を取得しつつ、エンジンによる燃料消費を抑えることができる。

本発明の一つの観点によれば、シリーズハイブリッド式ビークルは、以下の構成を採用できる。
（５） （２）乃至（４）のいずれか１つのシリーズハイブリッド式ビークルであって、
前記推進指示部は、前記シリーズハイブリッド式ビークルの運転者に操作されるアクセル操作子である。

（５）のシリーズハイブリッド式ビークルの推進指示部は、アクセル操作子である。請求項２のシリーズハイブリッド式ビークルは、運転者がアクセル操作子を操作することにより、バッテリの充電量を取得する期間においても、シリーズハイブリッド式ビークルの加速操作を行うことができる。

本発明の一つの観点によれば、シリーズハイブリッド式ビークルは、以下の構成を採用できる。
（６） （２）乃至（４）のいずれか１つのシリーズハイブリッド式ビークルであって、
前記推進指示部は、前記シリーズハイブリッド式ビークルから離れた遠隔操作機器から受信する無線信号に基づいて前記加速指示又は前記減速指示を出力する受信部である。

（６）のシリーズハイブリッド式ビークルの推進指示部は、シリーズハイブリッド式ビークルの運転者に操作される遠隔操作機器から無線信号を受信する受信部である。推進指示部は、無線信号に基づいて加速指示を出力する。（６）のシリーズハイブリッド式ビークルは、運転者が遠隔操作機器を操作することにより、バッテリの充電量を取得する期間においても、遠隔操作によりシリーズハイブリッド式ビークルの加速操作を行うことができる。

本発明の一つの観点によれば、シリーズハイブリッド式ビークルは、以下の構成を採用できる。
（７） （２）乃至（４）のいずれか１つのシリーズハイブリッド式ビークルであって、
前記推進指示部は、運転者の加速又は減速の操作によらず、前記シリーズハイブリッド式ビークルの移動経路情報に基づいて前記加速指示又は前記減速指示を出力する自動推進指示部である。

（７）のシリーズハイブリッド式ビークルの推進指示部は、運転者の操作によらず加速指示又は減速指示を自動的に出力する。シリーズハイブリッド式ビークルは、自動で推進することができる。（７）のシリーズハイブリッド式ビークルは、自動で推進する場合でも高い頻度で精密なバッテリの充電量を取得することができる。

本明細書にて使用される専門用語は特定の実施例のみを定義する目的であって発明を制限する意図を有しない。本明細書にて使用される用語「及び／又は」は一つの、又は複数の関連した列挙された構成物のあらゆる又は全ての組み合わせを含む。本明細書中で使用される場合、用語「含む、備える（including）」「含む、備える（comprising）」又は「有する（having）」及びその変形の使用は、記載された特徴、工程、操作、要素、成分及び／又はそれらの等価物の存在を特定するが、ステップ、動作、要素、コンポーネント、及び／又はそれらのグループのうちの１つ又は複数を含むことができる。本明細書中で使用される場合、用語「取り付けられた」、「接続された」、「結合された」及び／又はそれらの等価物は広く使用され、直接的及び間接的な取り付け、接続及び結合の両方を包含する。更に、「接続された」及び「結合された」は、物理的又は機械的な接続又は結合に限定されず、直接的又は間接的な電気的接続又は結合を含むことができる。他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての用語（技術用語及び科学用語を含む）は、本発明が属する当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義された用語のような用語は、関連する技術及び本開示の文脈における意味と一致する意味を有すると解釈されるべきであり、本明細書で明示的に定義されていない限り、理想的又は過度に形式的な意味で解釈されることはない。本発明の説明においては、多数技術及び工程が開示されていると理解される。これらの各々は個別の利益を有し、それぞれは、他の開示された技術の１つ以上、又は、場合によっては全てとともに使用することもできる。従って、明確にするために、この説明は、不要に個々のステップの可能な組み合わせを全て繰り返すことを控える。それにもかかわらず、明細書及び特許請求の範囲は、そのような組み合わせが全て本発明及び請求項の範囲内にあることを理解して読まれるべきである。
本明細書では、新しいシリーズハイブリッド式ビークルについて説明する。以下の説明では、説明の目的で、本発明の完全な理解を提供するために多数の具体的な詳細を述べる。しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細なしに本発明を実施できることが明らかである。本開示は、本発明の例示として考慮されるべきであり、本発明を以下の図面又は説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。

シリーズハイブリッド式ビークルは、シリーズハイブリッド式輸送機関である。シリーズハイブリッド式ビークルでは、車輪等の推進器は、推進用電動機から出力されたパワーによって駆動される。推進器は、クランク軸からの動力を伝達する経路と接続されていない。そのため、推進器は、発電用エンジンにより出力されるパワーが機械的に伝達されないように構成されている。即ち、本開示におけるシリーズハイブリッド式ビークルは、所謂シリーズ・パラレルハイブリッド式ビークルを含まない。シリーズハイブリッド式ビークルは、例えば車輪を有するシリーズハイブリッド式車両である。シリーズハイブリッド式ビークルに係るビークルとしては、例えば、自動車、列車、船舶、航空機などが挙げられる。自動車としては、特に限定されず、例えば、四輪自動車、鞍乗型車両などが挙げられる。四輪自動車は、例えば、車室を有する。航空機としては、特に限定されず、例えば、回転翼機、固定翼機などが挙げられる。回転翼機としては、ヘリコプター、マルチコプター、ドローンが挙げられる。固定翼機としては、飛行機が挙げられる。ビークルは、運転者が搭乗することにより直接運転してもよく、また、運転者が搭乗せずに無線等により運転してもよい。ビークルは、ゴルフカーであってもよい。ビークルは、キャタピラタイプの雪上車であってもよい。ビークルは、除雪機であってもよい。ビークルは、ビークルを操縦する運転者が乗るように構成されていてもよく、運転者が乗らないように構成されていてもよい。ビークルは、遠隔操作されるように構成されていてもよく、自動運転により移動するように構成されていてもよい。

鞍乗型車両（straddled vehicle）とは、運転者がサドルに跨って着座する形式のビークルをいう。鞍乗型車両としては、例えば、スクータ型、モペット型、オフロード型、オンロード型の自動二輪車が挙げられる。また、鞍乗型車両としては、自動二輪車に限定されず、例えば、自動三輪車、ＡＴＶ（Ａｌｌ－Ｔｅｒｒａｉｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ）等であってもよい。自動三輪車は、２つの前輪と１つの後輪とを備えていてもよく、１つの前輪と２つの後輪とを備えていてもよい。鞍乗型車両の推進器は、後輪であってもよく、前輪であってもよい。また、鞍乗型車両の推進器は、後輪及び前輪の双方であってもよい。

また、ビークルは、例えばリーン姿勢で旋回可能に構成されている。リーン姿勢で旋回可能に構成されたビークルは、カーブの内方向に傾いた姿勢で旋回するように構成される。これにより、リーン姿勢で旋回可能に構成されたビークルは、旋回時にビークルに加わる遠心力に対抗する。リーン姿勢で旋回可能に構成されたビークルとしては、例えば、リーン姿勢で旋回可能に構成された鞍乗型車両（例えば、自動二輪車、自動三輪車）が挙げられる。リーン姿勢で旋回可能に構成されたビークルでは、軽快性が求められるため、加速・減速に対する進行の応答性が重要視される。

発電用エンジンは、例えば、単気筒エンジン及び２以上の気筒を有するエンジンを含む。発電用エンジンの動作とは、エンジンが、ガスの燃焼によって生じるパワーをクランク軸のトルク及び回転速度として出力することである。エンジンは、例えば、４ストロークの間に高負荷領域と低負荷領域とを有する４ストロークエンジンである。４ストロークの間に高負荷領域と低負荷領域とを有する４ストロークエンジンは、例えば、単気筒エンジン、２気筒エンジン、不等間隔燃焼型３気筒エンジン、又は、不等間隔燃焼型４気筒エンジンである。高負荷領域とは、エンジンの１燃焼サイクルのうち、負荷トルクが１燃焼サイクルにおける負荷トルクの平均値よりも高い領域をいう。ただし、発電用エンジンは、３以上の気筒を有する等間隔燃焼型エンジンでもよい。

エンジンの燃料消費率とは、エンジンが一定の仕事をするのにどのくらいの量の燃料を消費するかを示す値である。エンジンの燃料消費率は、例えば、１ｋＷの出力を得るために１時間当たりに消費した燃料消費量によって表される。
最小燃料消費率曲線は、エンジンの各パワーにおいて燃料消費率が最も低いエンジンの動作点である。燃料消費量は、ある特定のパワーでも、例えばエンジンのトルク及び回転速度に応じて異なる。最小燃料消費率曲線は、各パワーで最小の燃料消費量を得る条件でのエンジン動作点によって構成される。即ち、最小燃料消費率曲線は、各パワーにおいてエンジンパワーを除く条件を最適化して得られる最小燃料消費量である。

推進指示部は、例えばアクセル操作子である。アクセル操作子は、例えばアクセルグリップである。アクセル操作子は、例えばペダルでもよい。アクセル操作子の操作量は、例えば、操作力が付与されていない状態を基準とした、アクセル操作子の操作量である。例えば、操作量は、例えば、操作力が付与されていない状態でのアクセルグリップの位置に対する、操作による変位量である。但し、操作量は、これに限られず、操作力が付与されていない状態に対する、操作で印加される力の量でもよい。
また、推進指示部は、例えば、シリーズハイブリッド式ビークルの運転者が操作する遠隔操作機器からの加速又は減速を示す無線信号を受信する受信部であってもよい。遠隔操作機器は、例えば、リモートコントローラである。遠隔操作機器は、運転者がレバーの操作をすることにより、シリーズハイブリッド式ビークルの加速又は減速を示す無線信号の送信を行う。遠隔操作機器の操作量は、例えば、操作力が付与されていない状態を基準とした、レバーの操作量である。例えば、操作量は、例えば、操作力が付与されていない状態でのレバーの位置に対する、操作による変位量である。但し、操作量は、これに限られず、操作力が付与されていない状態に対する、レバーに印加される力の量でもよい。
また、推進指示部は、例えば、自動推進制御装置であってもよい。自動推進制御装置は、シリーズハイブリッド式ビークルの走行経路又は飛行経路、並びにそれらの経路に沿って設定された速度に基づいて、加速指示又は減速指示を出力する。例えば、風向きや路面の傾きと行った外乱によって速度が変わった場合に速度を自律的に回復するため、加速指示又は減速指示を出力してもよい。例えば、自動推進制御装置は、遠隔操作機器から指示される速度及び方向の目標を受信し、この目標を維持するような加速指示又は減速指示を出力してもよい。

推進指示部から受信した加速指示とは、シリーズハイブリッド式ビークルを加速させるために、推進指示部により出力された加速指示である。例えば運転者の加速操作によるアクセル操作子の操作量が、推進指示部において加速指示としての電気信号に変換される。推進指示部から受信した減速指示とは、シリーズハイブリッド式ビークルを減速させるために、推進指示部により出力された減速指示である。例えば運転者がシリーズハイブリッド式ビークルを減速させるためアクセル操作子に対する操作力を弱めることにより減速指示が出力される。例えば、アクセル操作子に対する操作力を弱めると、減速指示によって推進用電動機に供給される電力が減少するため、シリーズハイブリッド式ビークルの加速が止まり、減速する。
シリーズハイブリッド式ビークルが空中を飛行するドローンである場合、重力加速度に逆らう上昇、即ち高度の増大は加速に相当する。例えば、ドローンが傾斜姿勢を取りながら水平方向に移動する場合には、水平方向における速度の増加は加速に相当する。また、水平方向における速度の減少は減速に相当する。
例えば、加速指示及び減速指示は、加速及び減速の程度を表す要求パワーを含んでいる。要求パワーは、推進用電動機から出力されるべきパワーの量を表す。要求パワーは、例えば、加速及び減速の程度に応じた量である。ただし加速指示及び減速指示は、これに限られず、例えば、単純に固定された量のパワーについて加速及び減速を表してもよい。

コンバータから出力される電流とインバータに供給される電流がともに増加すること、及びコンバータから出力される電流とインバータに供給される電流がともに減少することは、例えば、コンバータの出力電流の変化量がインバータの入力電流の変化量に等しく又は実質的に等しくなるように制御することである。例えば、制御装置は、コンバータに与える電流指示における変化量と、インバータに与える示における変化量を等しく又は実質的に等しくする。
また、例えば、制御装置は、コンバータに与える電流指示における変化の速度と、インバータに与える指示における変化の速度を等しく又は実質的に等しくする。但し、制御装置は、これに限られず、例えば、コンバータとインバータとで、変化の速度が異なるようにしてもよい。また、コンバータに対する電流指示における電流の大きさ（絶対値）と、インバータに対する電流指示における電流の大きさ（絶対値）とは、異なっていてもよい。例えば、コンバータに対する電流指示における電流の大きさは、インバータに対する電流指示における電流の大きさと比べ、補機の消費電力の分、大きくてもよい。

制御装置は、加速指示に基づいてコンバータから出力される電流とインバータに供給される電流がともに増加し、且つ、減速指示に基づいてコンバータから出力される電流とインバータに供給される電流がともに減少するように制御を行なう。但し、制御装置が上記制御を実施する期間は、特に限定されない。例えば、制御装置は、上記制御を常に実施してもよい。
また、制御装置は、例えば、バッテリの充電量を取得する期間で上記制御を実施してもよい。制御装置は、例えば、断続的にバッテリの充電量を取得する。バッテリの充電量を取得する期間は、例えば、周期的に到来する。バッテリの充電量を取得する期間以外の期間では、加速指示に基づいてコンバータから出力される電流とインバータに供給される電流がともに増加しなくてもよい。また、例えば、バッテリの充電量を取得する期間以外の期間では、コンバータから出力される電流の増加量とインバータに供給される電流の増加量が実質的に等しくなくてもよい。この場合、バッテリの電流は０以外の電流である。この場合、例えば、加速時にバッテリから出力される電力によってインバータに供給される電流を増大する。また、減速時にインバータに供給される電流の一部でバッテリを充電する。

加速操作に対するビークルの加速の応答性の再現性とは、加速操作に対するビークルの加速の応答の変動が抑えられることである。ビークルの加速の応答性の再現性は、加速操作に対し加速度が規定のレベルに増大するまでの時間又は加速度の増大量に基づいて取得される。ビークルの加速の応答性の再現性は、例えば、推進用電動機の回転軸の加速度が規定のレベルに増大するまでの時間又は加速度の増大量に基づいて取得されることも可能である。

加速操作を契機として前記推進用電動機により出力されるパワーは、加速操作の後、発電用エンジンのエンジン回転速度が増大する前に、推進用電動機により出力されるパワーを意味する。例えば、発電用エンジンのエンジン回転速度が増大する前に、発電用エンジンの出力トルクが増大することによって発電用エンジンから出力されるパワーが増大する。これにより、発電用電動機から出力されるパワーが増大する。また、推進用電動機により出力されるパワーが増大する。

発電用電動機は、発電が可能な回転電機である。発電用電動機は、始動モータと異なる電動機であってもよい。発電用電動機は、アウターロータ型でもよく、また、インナーロータ型でもよい。また、発電用電動機は、ラジアルギャップ型でなく、アキシャルギャップ型でもよい。一つの実施形態によれば、発電用電動機では、ロータが、永久磁石を備えている。一つの実施形態によれば、推進用電動機及び発電用電動機の両方では、ロータが、永久磁石を備えている。

バッテリは、電気エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置である。バッテリは、発電用電動機で発電された電力の供給を受ける。但し、バッテリが供給を受ける電力は特に限られず、例えば、推進用電動機が発電する電力でもよい。つまり、バッテリは、推進用電動機が回生発電する電力を充電してもよい。

電流がバッテリに流れない又は実質的に流れない状態は、例えばバッテリの端子が外部の負荷等の接続から開放された場合のようにバッテリに電流が全く流れない状態を含む。但し、電流がバッテリに流れない又は実質的に流れない状態は、これに限られず、測定されるバッテリの電圧からバッテリの充電量が実質的に推定可能な程度の微少な電流が流れる状態も含む。つまり、電流がバッテリに流れない又は実質的に流れない状態は、バッテリに流れる電流が０に抑制された状態に限定されず、実質的に０に近い値に抑制された状態を含む。

開放電圧とは、バッテリの端子に負荷を電気的に接続していない状態でのバッテリ端子間の電圧である。開放電圧は、バッテリの端子に負荷を接続している場合であっても、負荷を接続してない状態と同等の状態を作り出すことによっても、検出することができる。つまり、電流が実質的にバッテリに流れない状態における電圧は、開放電圧である。例えば、開放電圧は、バッテリに流れる電流を０にして又は実質的に０にして、負荷を接続していない状態と同等の状態を作り出して、検出することができる。

推進用電動機は、モータ動作が可能な回転電機である。推進用電動機は、例えば発電とモータ動作の双方が可能な回転電機であってもよい。推進用電動機は、アウターロータ型でもよく、また、インナーロータ型でもよい。また、推進用電動機は、ラジアルギャップ型でなく、アキシャルギャップ型でもよい。

推進器は、例えば、車輪（駆動輪）、キャタピラー、プロペラなどが挙げられる。ビークルが自動車である場合は、推進器は、例えば車輪（駆動輪）である。駆動輪は、後輪であってもよく、前輪であってもよい。また、駆動輪は、後輪及び前輪の双方であってもよい。ビークルが航空機である場合は、推進器は、例えばプロペラである。

制御装置は、プログラムを実行するプロセッサを有していてもよく、また、電子回路でもよい。

制御装置は、例えば、コンバータの出力電流の変化量が、インバータの入力電流の変化量に等しく又は実質的に等しくなるように、コンバータの出力電流を制御する。但し、制御装置は、特に限られず、例えば、インバータの入力電流の変化量がコンバータの出力電流の変化量に等しく又は実質的に等しくなるようにインバータの出力電流を制御してもよい。また、制御装置は、例えば、コンバータとインバータの双方に対する電流の指示として実質的に等しい変化量の指示を出力してもよい。

本発明によれば、推進中においてもバッテリの充電量の取得を行うことのできる、シリーズハイブリッド式ビークルを提供することができる。

第１の実施形態に係るシリーズハイブリッド式ビークルの主な構成要素を示す模式図である。 図１のシリーズハイブリッド式ビークルの主な構成要素のそれぞれの関係を示す模式図である。 図１のシリーズハイブリッド式ビークルの制御装置によるバッテリの充電量の取得の動作を示すフローチャートである。 図１のシリーズハイブリッド式ビークルの制御装置によるコンバータからの入力電流の制御の詳細な動作を示すフローチャートである。 シリーズハイブリッド式ビークルのエンジンの余裕出力について説明する図である。 第２の実施形態における、シリーズハイブリッド式ビークルの制御装置によるコンバータからの出力電流の電流出力制御の詳細な動作を示すフローチャートである。 シリーズハイブリッド式ビークルのエンジンの最小燃料消費率曲線について説明する図である。 第３の実施形態における、シリーズハイブリッド式ビークルの制御装置によるコンバータからの出力電流の電流出力制御の詳細な動作を示すフローチャートである。

以下、本発明を、好ましい実施形態に基づいて図面を参照しつつ説明する。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係るシリーズハイブリッド式ビークルの主な構成要素を示す模式図である。図１を参照して、本実施形態のシリーズハイブリッド式ビークルの概要を説明する。本実施形態のシリーズハイブリッド式ビークルは、エンジンにより発電機を駆動し、発電機の電力により、推進器を駆動する。

図１のパート（ａ）に示すシリーズハイブリッド式ビークル１（以下、ビークル１とする）は、車体２と、車体２に回転可能に取り付けられた推進器３ｂとを備える。ビークル１は、発電ユニットＧＵと、推進ユニットＤＵと、制御装置６０と、バッテリ４と、推進指示部８とを備える。ビークル１は、例えば、鞍乗型車両である。推進器３ｂは、例えば車輪である。

発電ユニットＧＵは、車体２に搭載され、発電用エンジン１０と、発電用電動機２０と、コンバータ７０とを備える。
発電用エンジン１０（以下、エンジン１０とする）は、図示しない回転可能なクランク軸１５を有する。エンジン１０は、空気及び燃料の混合ガスの燃焼によって生じるパワーをクランク軸１５のトルク及び回転速度として出力する。発電用電動機２０は、エンジン１０に駆動され発電を行う。発電用電動機２０は、クランク軸１５と連動するよう設けられている。発電用電動機２０は、動力伝達装置２５を介して又は介さずにクランク軸１５と接続されている。コンバータ７０は、発電用電動機２０から出力される電流を整流して出力する。

推進ユニットＤＵは、車体２に搭載され、推進用電動機３０と、インバータ８０とを備える。
推進用電動機３０は、発電用電動機２０とは異なる。推進用電動機３０は、電流の供給を受けて推進器３ｂを駆動する。推進用電動機３０は、動力伝達装置３５を介して又は介さずに推進器３ｂを駆動する。
推進器３ｂは推進用電動機３０により駆動される推進器である。推進器３ｂは、クランク軸１５からの動力を伝達する経路に接続されていない。推進器３ｂは、推進用電動機３０から出力されたパワーのみによって駆動される。
インバータ８０は、コンバータ７０から出力される電流の少なくとも一部で推進用電動機３０を駆動する。例えば、コンバータ７０から出力される電流の一部がバッテリ４に流れる場合、コンバータ７０から出力される電流の一部がインバータ８０に流れる。また、コンバータ７０から出力される電流の全てがインバータ８０に流れる場合もある。コンバータ７０及びインバータ８０は、制御装置６０によって制御される。制御装置６０は、例えばベクトル制御（正弦波制御）によってコンバータ７０から出力される電流及びインバータ８０に入力される電流を制御する。ただし、制御装置６０は、ベクトル制御に限られず、単純なＰＷＭ制御、又は位相制御によってコンバータ７０から出力される電流及びインバータ８０に入力される電流を制御してもよい。

バッテリ４は、コンバータ７０に対し、インバータ８０と並列に接続される。バッテリ４は、コンバータ７０から出力された電流を充電し、充電した電流をインバータ８０に供給する。
推進指示部８は、加速指示及び減速指示を出力する。推進指示部８は、例えば、ビークル１の運転者による加速操作又は減速操作が入力されるアクセル操作子である。また、推進指示部８は、例えば、移動経路情報に基づいて加速指示及び減速指示を出力する自動推進指示部、又は、遠隔操作機器から受信する信号に基づいて加速指示又は減速指示を出力する受信部でもよい。

制御装置６０は、バッテリ４の充電状態の監視のために、定期的にバッテリ４の充電量を取得する。バッテリ４の充電量は、ビークル１が停止している場合に、取得することができる。図１のパート（ｂ）に示すように、ビークル１が停止している場合は、発電用電動機２０からコンバータ７０を介してバッテリ４に電流Ｉが供給されず、バッテリ４からインバータ８０を介して推進用電動機３０に電流Ｉが供給されない。そのため、バッテリ電流が０となり、制御装置６０は、バッテリ４の開放電圧を取得できる。

また、バッテリ４の充電量は、ビークル１が停止している場合のほか、推進用電動機３０の動作中に取得することができる。即ち、制御装置６０は、ビークル１の推進中、バッテリ４の充電量を取得することができる。制御装置６０は、バッテリ４の充電量を取得する期間に、推進指示部８から受信した加速指示又は減速指示に基づいて、インバータ８０に供給される電流を増大又は減少するようにエンジン１０、コンバータ７０及びインバータ８０を制御する。この時、図１のパート（ｃ）に示すように、制御装置６０は、エンジン１０、コンバータ７０及びインバータ８０を制御することにより、コンバータ７０からの電流Ｉが、バッテリ４に流れることなく、インバータ８０に流れるようにする。
バッテリ４の開放電圧は、バッテリ４の充電量と相関関係を有する。但し、バッテリ４の電圧は、例えば、バッテリに流れている電流が実質的に０に変化した後のある期間、変動する場合がある。制御装置６０は、バッテリに流れている電流が実質的に０に変化した時点からバッテリ４の電圧の変動が低下するまでの期間より長い期間をバッテリ４の充電量を取得する期間として設定している。

ビークル１は、発電ユニットＧＵ及びバッテリ４から電力の供給を受けた推進ユニットＤＵによって駆動される。具体的には、ビークル１の推進ユニットＤＵの推進用電動機３０が、発電ユニットＧＵのコンバータ７０及び／又はバッテリ４からインバータ８０を介して電流の供給を受けて回転パワーを出力する。ビークル１は、推進用電動機３０が出力した回転パワーを推進器３ｂが受けることによって推進する。

本実施形態のビークル１の制御装置６０は、下記（ｉ）及び（ｉｉ）を満たすようにエンジン１０、コンバータ７０及びインバータ８０を制御する。
（ｉ）インバータ８０に供給される電流が推進指示部８の加速指示又は減速指示に応じて増加又は減少する。
（ｉｉ）エンジン１０の動作中に発電用電動機２０で発生しコンバータ７０から出力される電流が、インバータ８０から入力され推進用電動機３０に供給される電流とともに増加又は減少する。
これによって制御装置６０は、電流をコンバータ７０からバッテリ４に供給することなく又は実質的に供給することなく、インバータ８０に供給するように制御する。
そのため、制御装置６０は、エンジン１０の動作中に、バッテリ４へ電流が供給されないようにしつつ、クランク軸１５からのパワーを伝達する経路に接続されていない推進器３ｂを、推進指示部８からの指示に応じて駆動するように推進用電動機３０からパワーを出力させる。この状況下において、制御装置６０は、バッテリ４の電圧に基づいてバッテリ４の充電量を取得することができる。即ち、制御装置６０は、ビークル１の推進中にバッテリ４の電流を０又は実質的に０にすることができる。これにより、ビークル１の制御装置６０は、一定期間バッテリ４の開放電圧を検出することができる。制御装置６０は、バッテリ４の電圧に基づいて精密な充電量を取得することができる。

制御装置６０は、推進指示部８の加速指示に基づいてコンバータ７０から出力される電流とインバータ８０に供給される電流がともに増加するように、エンジン１０、コンバータ７０、及びインバータ８０を制御する。また、制御装置６０は、推進指示部８の減速指示に基づいてコンバータ７０から出力される電流とインバータ８０に供給される電流がともに減少するように、エンジン１０、コンバータ７０、及びインバータ８０を制御する。
制御装置６０は、例えば、コンバータ７０から出力される電流量を、推進指示部８からの指示に応じたパワーを出力するためにインバータ８０が必要とする電流量に適合させる。
電流の具体的な制御には、種々の方法がある。例えば、コンバータ７０及びインバータ８０がベクトル制御（正弦波制御）に基づいて動作する場合、コンバータ７０及びインバータ８０のそれぞれに流れる電流は、電流値として直接指示することができる。また、コンバータ７０及びインバータ８０が単純なＰＷＭ制御又は位相制御に基づいて動作する場合でも、制御値と電流の対応関係を示すマップ等を用いて、間接的に電流を指示することができる。また、制御装置６０は、例えば、コンバータ７０に流れる電流を検出し、検出した電流に応じて、インバータ８０に対する指示における入力電流の量を決定することもできる。
例えば、制御装置６０は、加速指示に基づいて、コンバータ７０に対する電流指示における電流増大量と、インバータ８０に対する電流指示における電流増大量を等しく又は実質的に等しくする。また、制御装置６０は、減速指示に基づいて、コンバータ７０に対する電流指示における電流減少量と、インバータ８０に対する電流指示における電流減少量を等しく又は実質的に等しくする。
これにより、制御装置６０は、バッテリ４に流れる電流を実質的に０にする。

図２は、図１のビークル１の主な構成要素のそれぞれの関係を示す模式図である。
ビークル１の推進指示部８は、加速指示及び減速指示を出力する。推進指示部８は、運転者がビークル１の加速又は減速を操作するためのアクセルグリップである。制御装置６０は、推進指示部８の指示に基づいて、エンジン１０に備えられたスロットル弁ＳＶと、燃料噴射装置１８と、発電用電動機２０と、推進用電動機３０とを電子制御により制御する。この時、制御装置６０は、バッテリ４の充電量を参照して、エンジン１０に供給される混合ガスの量を調整するように燃料噴射装置１８及びスロットル弁ＳＶを調整する。

推進指示部８には、アクセルセンサ８ａが設けられている。アクセルセンサ８ａは、運転者による推進指示部８の操作量を検知する。アクセルセンサ８ａは、例えば推進指示部８に設けられるポテンショメータである。アクセルセンサ８ａは、運転者の推進指示部８の操作量に応じた信号を出力する。つまり、推進指示部８は、要求パワーを含む加速指示又は減速指示を出力する。制御装置６０は、アクセルセンサ８ａの出力信号によって加速指示、及び減速指示を取得する。

エンジン１０は、クランクケース１１と、シリンダ１２と、ピストン１３と、コネクティングロッド１４と、クランク軸１５とを備える。ピストン１３は、シリンダ１２内に往復移動自在に設けられる。クランク軸１５は、クランクケース１１内に回転可能に設けられている。コネクティングロッド１４は、ピストン１３とクランク軸１５を接続している。シリンダ１２の上部には、シリンダヘッド１６が取り付けられている。シリンダ１２とシリンダヘッド１６とピストン１３とによって、燃焼室が形成される。クランク軸１５は、クランクケース１１に、一対のベアリング１７を介して、回転自在な態様で支持されている。クランク軸１５の第１の端部１５ａには、発電用電動機２０が取り付けられている。

エンジン１０には、スロットル弁ＳＶと、燃料噴射装置１８と、点火プラグ１９とが設けられている。スロットル弁ＳＶは、燃焼室に供給される空気の量を調整する。燃料噴射装置１８は、燃料を噴射することによって、スロットル弁ＳＶにより燃焼室に供給される空気に燃料を供給する。空気及び燃料の混合ガスが、燃焼室に供給される。燃料噴射装置１８による燃料の供給、及びスロットル弁ＳＶの開度は、推進指示部８の加速指示及び減速指示に基づいて調整される。点火プラグ１９は、燃焼室に供給される空気及び燃料の混合気を燃焼させる。

エンジン１０は、内燃機関である。エンジン１０は、燃料の供給を受ける。エンジン１０は、燃料と空気の混合ガスを燃焼する燃焼動作によって回転パワーを出力する。スロットル弁ＳＶと燃料噴射装置１８とは、供給される空気及び燃料の量を調整することによって、エンジン１０から出力される回転パワーを調節する。スロットル弁ＳＶと燃料噴射装置１８とは、エンジン１０から出力される回転パワーを調整する回転パワー調整装置として機能する。

エンジン１０は、クランク軸１５を介して回転パワーを出力する。クランク軸１５の回転パワーは、発電用電動機２０により電力に変換される。発電用電動機２０により変換された電力は、推進用電動機３０に供給されて再び回転パワーとして出力される。推進用電動機により出力された回転パワーは、推進器３ｂとしての車輪に伝達される。ビークル１では、推進器３ｂが、エンジン１０のクランク軸１５からの動力を伝達する経路から切り離されているため、エンジン１０は直接的に推進器３ｂを駆動しない。即ち、エンジン１０の動力は、推進器３ｂに直接伝達されない。

本実施形態のエンジン１０は、例えば単気筒の４ストロークエンジンである。すなわち、エンジン１０は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程、及び排気行程の４行程を繰返しながらクランク軸１５を正回転させる。本実施形態のエンジン１０は、空冷型エンジンである。

発電ユニットＧＵの発電用電動機２０は、永久磁石式三相ブラシレス型発電機である。発電用電動機２０は、ロータ２１と、ステータ２２とを有する。本実施形態の発電用電動機２０は、ラジアルギャップ型である。発電用電動機２０は、アウターロータ型である。即ち、ロータ２１はアウターロータである。ステータ２２はインナーステータである。
ロータ位置検出装置２４は、ロータ２１の位置を検出する装置である。

本実施形態において、発電用電動機２０は、速度比可変の変速装置又はクラッチ等の動力伝達装置２５を介して又は介することなく、クランク軸１５に接続される。発電用電動機２０は、エンジン１０のクランク軸１５と連動するように、クランク軸１５と接続されている。詳細には、ロータ２１が、クランク軸１５に対し固定された速度比で回転するようクランク軸１５と接続されている。発電用電動機２０は、エンジン１０が燃焼動作する場合に、エンジン１０に駆動されて発電する。詳細には、エンジン１０のピストン１３が、燃焼動作により上下動してクランク軸１５を回転させる。発電用電動機２０は、ロータ２１がクランク軸１５と連動してステータ２２の周囲を回転することにより、発電する。

推進ユニットＤＵの推進用電動機３０は、永久磁石式三相ブラシレス型電動機である。推進用電動機３０は、ロータ３１と、ステータ３２とを有する。本実施形態の推進用電動機３０は、ラジアルギャップ型である。推進用電動機３０は、アウターロータ型である。即ち、ロータ３１はアウターロータである。ステータ３２はインナーステータである。推進用電動機３０の回転軸線は、ビークル進行方向と直交する方向に配置される。推進用電動機３０の回転軸の先端部は、推進用電動機３０の回転軸に平行に配置される駆動軸９０に連結される。

推進用電動機３０は、発電用電動機２０及び／又はバッテリ４から供給される電力によって動作する。発電用電動機２０が出力する電流が増大すると、コンバータ７０からインバータ８０に供給される電流が増大し、推進用電動機３０に供給される電流が増大する。発電用電動機２０が出力する電力は、コンバータ７０及びインバータ８０を介して、推進用電動機３０に供給される。

推進ユニットＤＵの推進器３ｂは、駆動軸９０を備える。駆動軸９０は、推進器３ｂの車軸に回転パワーを伝達する。駆動軸９０は、推進用電動機３０を介して推進器３ｂに回転パワーが伝達されるように、推進用電動機３０に直接的又は間接的に接続されている。詳細には、推進用電動機３０のロータ３１が、直接的に、又は動力伝達装置３５を介して駆動軸９０と接続されている。推進器３ｂは、推進用電動機３０により回転駆動される。これによって、推進用電動機３０は、ビークル１を走行させる。動力伝達に関し、推進用電動機３０は、エンジン１０及び発電用電動機２０と機械的に接続されていない。

推進器３ｂの駆動軸９０には、車速センサ３ｄが設けられている。車速センサ３ｄは、駆動軸９０の回転速度に応じた周波数の信号を出力する。制御装置６０は、車速センサ３ｄの出力信号に基づいて車速を算出する。

コンバータ７０には、発電用電動機２０と、バッテリ４とが接続されている。バッテリ４は、発電用電動機２０に対し電流の授受を行う。コンバータ７０は、複数の図示しないスイッチング部を備えている。スイッチング部のそれぞれは、スイッチング素子を有する。スイッチング素子は、例えばトランジスタであり、より詳細にはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチング部は、三相ブリッジインバータを構成している。

コンバータ７０と発電用電動機２０とを接続するラインには、電流センサ（不図示）が設けられ、発電用電動機２０における２相の電流を検出する。

インバータ８０には、推進用電動機３０と、コンバータ７０と、バッテリ４とが接続されている。バッテリ４は、推進用電動機３０に対し貯蔵電力の供給を行う。インバータ８０は、複数の図示しないスイッチング部を備えている。スイッチング部のそれぞれは、スイッチング素子を有する。スイッチング素子は、例えばトランジスタであり、より詳細にはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。

インバータ８０と推進用電動機３０とを接続するラインには、電流センサ（不図示）が設けられ、推進用電動機３０における２相の電流を検出する。

バッテリ４は、前照灯７が接続されている。前照灯７は、電力を消費しながら動作する、ビークル１に搭載された補機である。バッテリ４であるバッテリと、コンバータ７０及びインバータ８０とを接続するラインには、電流・電圧センサ６５が設けられている。電流・電圧センサ６５は、バッテリ４であるバッテリに流れる電流及び電圧を検出する。電流・電圧センサ６５は、バッテリ４とコンバータ７０及びインバータ８０とを接続するラインのうち、前照灯７への分岐点とバッテリ４との間に設けられている。

制御装置６０は、エンジン制御部６１と、発電制御部６２と、推進制御部６３と、充電量取得部６４とを備えている。
エンジン制御部６１は、スロットル弁ＳＶと、燃料噴射装置１８と、点火プラグ１９とが接続されている。エンジン制御部６１は、スロットル弁ＳＶと、点火プラグ１９と、燃料噴射装置１８とを制御することによって、エンジン１０の燃焼動作を制御する。エンジン制御部６１は、エンジン１０の燃焼動作を制御することによって、エンジン１０の回転パワーを制御する。
発電制御部６２は、コンバータ７０を制御することによって、発電用電動機２０の動作を制御する。
推進制御部６３は、要求されるパワーを推進用電動機３０が出力できるように、推進指示部８の加速指示及び減速指示に含まれる要求パワーに基づいてインバータ８０から推進用電動機３０に供給する電流及び電圧を制御する。

充電量取得部６４は、バッテリ４の充電量を取得する。充電量取得部６４は、充電量取得開始判定部６４１と、ＳＯＣ算出部６４２と、電流出力制御部６４３とを備える。

充電量取得開始判定部６４１は、例えば、バッテリの充電量の取得を周期的に実施する。充電量取得開始判定部６４１は、バッテリの充電量を取得する動作を開始するか否かを判定する。詳細には、充電量取得開始判定部６４１は、前回バッテリ４の充電量の取得を行った後、一定時間経過したか否かを判定することにより、バッテリ４の充電量の取得を開始するか否かを判定する。充電量取得開始判定部６４１は、バッテリ４の充電量の取得を行った後、一定時間経過した場合に、制御装置６０に、充電量の取得を開始させる。対照的に、充電量取得開始判定部６４１は、バッテリ４の充電量の算出を行った後、一定時間経過していない場合には、制御装置６０に、充電量の算出を開始させない。

ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ４の充電量を取得するために、バッテリ４のＳＯＣを算出する。バッテリ４のＳＯＣは、バッテリの開放電圧から算出する。バッテリ４の開放電圧は、バッテリの電流＝０となった時のバッテリの端子電圧である。バッテリ４のＳＯＣは、バッテリに固有のバッテリ残量－開放電圧特性から、検出したバッテリの開放電圧に対応する値を算出することにより行う。

電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流の変化量が、インバータ８０の入力電流の変化量に等しく又は実質的に等しくなるように、コンバータ７０の出力電流を制御して、インバータ８０の電流変化に適合させる。これにより、コンバータ７０からの電流が、バッテリ４に流れることなく、インバータ８０に流れる。この時、バッテリ４のバッテリ電流が実質的に０になるため、ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ４の開放電圧を検出することができる。

制御装置６０は、図示しない中央処理装置と、図示しない記憶装置とを有するコンピュータで構成されている。中央処理装置は、制御プログラムに基づいて演算処理を行う。記憶装置は、プログラム及び演算に関するデータを記憶する。

エンジン制御部６１と、発電制御部６２と、推進制御部６３と、充電量取得部６４とは、図示しないコンピュータとコンピュータで実行される制御プログラムとによって実現される。従って、以降説明する、エンジン制御部６１と、発電制御部６２と、推進制御部６３と、充電量取得部６４とのそれぞれによる動作は、制御装置６０の動作ということができる。なお、エンジン制御部６１と、発電制御部６２と、推進制御部６３と、充電量取得部６４とは、電気的に接続されており、例えば互いに異なる装置として互いに離れた位置に構成されてもよく、また、一体に構成されるものであってもよい。

次に、本実施形態に係るビークル１の制御装置６０によるバッテリ４の充電量の算出の動作について詳細に説明する。図３は、ビークル１の制御装置６０によるバッテリ４の充電量の検出の動作を示すフローチャートである。

ビークル１の制御装置６０によるバッテリ４の充電量の検出は、ビークル１が停止中、及び推進中双方の場合に行われる。先ず、ステップＳ１１において、充電量取得開始判定部６４１は、前回のバッテリ４の充電量の検出後、所定時間が経過したか否かを判定する。バッテリの充電量の検出は、一定の時間おきに定期的に行われる。これにより、ビークル１は、バッテリの状態を定期的に監視している。

ステップＳ１１において、前回のバッテリ４の充電量の検出後、所定時間が経過していないと判定された場合、動作は再びＳ１１に戻り、充電量取得開始判定部６４１が、前回のバッテリ４の充電量の検出後、所定時間が経過したか否かを判定する。

ステップＳ１１において、前回のバッテリ４の充電量の検出後、所定時間が経過したと判定された場合、ＳＯＣ算出部６４２は、少なくとも１回、バッテリ４のバッテリ電流を検出する。バッテリ４のバッテリ電流が０であれば、ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ４の開放電圧を検出することができる。これにより、バッテリ４のＳＯＣを算出することができる。
詳細には、先ず、ステップＳ１２において、ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ電流の検出回数Ｎを１と設定する。ステップＳ１３において、ＳＯＣ算出部６４２は、Ｎ回目のバッテリ電流の検出を行う。その後、ステップＳ１４において、ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ電流が０であるか否かを判定する。例えば、ビークル１が停止状態であれば、エンジン１０及び推進用電動機３０は停止状態である。この時、ビークル１のエンジン１０の動作は停止し、且つ推進用電動機の動作も停止しているため、コンバータ７０及びインバータ８０との間で電流の授受が行われない状態である。従って、この時、ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ４のバッテリ電流が０であることを検出する。ステップＳ１４において、バッテリ電流が０であると判定された場合、動作はステップＳ１９に進み、ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ４の開放電圧からバッテリ４のＳＯＣを算出する。

ステップＳ１４において、バッテリ電流が０でないと判定された場合、動作はステップＳ１５に進み、ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ電流の検出回数Ｎが所定の回数ｎを超えたか否かを判定する。例えば、ビークル１が長時間の推進状態である場合、エンジン１０及び推進用電動機３０は停止状態でないため、バッテリ４のバッテリ電流は０にならない。この時、バッテリ電流を複数回検出したとしても、バッテリ電流は０にはならないため、バッテリ４の開放電圧を計測することができない。この場合、ＳＯＣ算出部６４２は、後述するステップＳ１７からステップＳ２０においてバッテリ電流を実質的に０にできる状態を作り出し、バッテリ４の開放電圧を検出することによりバッテリ４のＳＯＣを算出する。
ステップＳ１５において、バッテリ電流の検出回数Ｎが所定の検出回数ｎを超えていないと判定された場合、ＳＯＣ算出部６４２は、ステップＳ１６において、バッテリ電流の検出回数Ｎに１を加えた数を、新たなバッテリ電流の検出回数Ｎとする。その後、再びステップＳ１３に戻り、ＳＯＣ算出部６４２は、Ｎ回目のバッテリ電流の検出を行う。

ステップＳ１５において、バッテリ電流の検出回数Ｎが所定の回数ｎを超えたと判定された場合、電流出力制御部６４３は、バッテリ電流を実質的に０にできる状態を作り出し、バッテリ４の開放電圧を検出することによりバッテリ４のＳＯＣを算出する。詳細には、ステップＳ１７において、制御装置６０は、推進指示部８の加速指示に基づいてコンバータ７０から出力される電流とインバータ８０に供給される電流がともに増加するようにコンバータ７０及びインバータ８０を制御する。また、制御装置６０は、推進指示部８の減速指示に基づいてコンバータ７０から出力される電流とインバータ８０に供給される電流がともに減少するようにコンバータ７０及びインバータ８０を制御する。より詳細には、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０からの出力電流をインバータ８０への入力電流に適合させる電流出力制御を行う。電流出力制御部６４３が、コンバータ７０からの出力電流の電流出力制御を行うことにより、コンバータ７０からの電流が、バッテリ４に流れることなく、インバータ８０に流れる。そうすると、バッテリ４のバッテリ電流が実質的に０になるため、ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ４の開放電圧を検出することができる。

ステップＳ１８において、ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ４のＳＯＣの算出条件が成立したか否かを判定する。ＳＯＣの算出条件とは、バッテリ電流が一定の期間０に維持されている場合である。ステップＳ１８において、バッテリ４のＳＯＣ算出条件が成立していないと判定された場合、再びステップＳ１８に戻り、ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ４のＳＯＣの算出条件が成立したか否かを判定する。ステップＳ１８において、バッテリ４のＳＯＣ算出条件が成立したと判定された場合、動作はステップＳ１９に進み、ＳＯＣ算出部６４２は、バッテリ４の開放電圧を検出し、バッテリ４のＳＯＣを算出する。
ステップＳ１９においてバッテリ４のＳＯＣを算出したのち、ステップＳ２０において、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０からの出力電流の電流出力制御を終了する。

次に、ステップＳ１７からステップＳ２０までの制御に並行し、コンバータ７０からの出力電流を制御する電流出力制御について説明する。
図４は、ビークル１の制御装置６０による電流出力制御の詳細な動作を示すフローチャートである。図４の電流出力制御は、図３におけるステップＳ１７の動作を契機として開始する。
先ず、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０からの出力電流の電流出力制御を開始した後、コンバータ７０の出力電流Ｉｃの変化量が、インバータ８０の入力電流Ｉｉの変化量に等しく又は実質的に等しくなるように、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを制御して、インバータ８０の電流変化に適合させる。例えば、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０からの出力電流の電流出力制御を開始した後、コンバータ７０の出力電流Ｉｃが、インバータ８０の入力電流Ｉｉに等しくなるように、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを制御して、インバータ８０の電流変化に適合させる。
詳細には、ステップＳ２１において、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより大きいか否かを判定する。ステップＳ２１でコンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより大きいと判定された場合、動作はステップＳ２２に進み、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを減少させるようにコンバータ７０を制御する。ステップＳ２１でコンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより小さいと判定された場合、動作はステップＳ２３に進み、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを増加させるようにインバータ８０を制御する。

次に、ステップＳ２４において、エンジン制御部６１は、推進指示部８からの加速指示又は減速指示が変更されたか否かを判定する。エンジン制御部６１は、加速指示又は減速指示に含まれる要求パワーが変更されたか否かも判定する。例えば、加速指示又は減速指示の変更は、エンジン制御部６１が推進指示部８からの信号を受信することにより検知される。ステップＳ２４において、ビークル１の運転者により推進指示部８からの加速指示又は減速指示によって要求パワーが変更されたと判定された場合、動作はステップＳ２５に進み、推進制御部６３は、インバータ８０への入力電流Ｉｉを変更するようにインバータ８０を制御する。インバータ８０の入力電流Ｉｉは、推進用電動機３０が目標パワーを出力するために必要な電流になるように増加または減少される。
ステップＳ２５においてインバータ８０への入力電流Ｉｉを変更した後、動作はステップＳ２６に進み、エンジン制御部６１は、エンジン１０のパワーを変更する。詳細には、エンジン制御部６１は、目標パワーに基づいて、スロットル弁ＳＶ開度及び燃料噴射装置１８による燃料噴射量の少なくとも一つを変更することにより、エンジン１０のパワーを変更する。エンジン１０のパワーは、加速指示又は減速指示に含まれる要求パワーを目標として増加又は減少される。
ステップＳ２６において、エンジン制御部６１がエンジン１０のパワーを変更したのち、動作はステップＳ２７に進み、電流出力制御部６３３は、コンバータ７０からの出力電流Ｉｃを変更するようにコンバータ７０を制御する。コンバータ７０の出力電流Ｉｃは、インバータ８０への入力電流Ｉｉの変化に適合するように増加又は減少される。
ステップＳ２７において、電流出力制御部６３３がコンバータ７０からの出力電流Ｉｃを変更したのち、動作は再びステップＳ２１に戻る。電流出力制御部６４３は、再度、ステップＳ２１からステップＳ２３において、コンバータ７０の出力電流Ｉｃが、インバータ８０の入力電流Ｉｉと実質的に等しくなるようにコンバータ７０の出力電流Ｉｃを制御する。コンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の電流変化に適合する。

ステップＳ２４において加速指示又は減速指示が変更されないと判定された場合、動作はステップＳ２８に進み、電流出力制御部６４３は、バッテリ４のＳＯＣが算出されたか否かを判定する。ステップＳ２８において、バッテリ４のＳＯＣが算出されたと判定された場合、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０からの出力電流の電流出力制御を終了する。ステップＳ２８において、バッテリ４のＳＯＣが算出されていないと判定された場合、動作は再びステップＳ２１に戻り、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより大きいか否かを判定する。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態においては、第１の実施形態のステップＳ１７からステップＳ２０までのコンバータ７０からの出力電流の電流出力制御が異なる。本実施形態においては、コンバータ７０への出力電流の電流出力制御開始の後、制御装置６０は、エンジン１０のエンジン回転速度を増加させる。制御装置６０は、ビークル１の運転者の加速操作より前にエンジン１０のエンジン回転速度を増加させることにより、エンジン１０の余裕出力を増加させることができる。これにより、推進指示部８が加速指示を出力した場合に、加速指示を契機として、発電用電動機２０から供給される電力で駆動される推進用電動機３０により加速操作に応じた目標パワーを出力することができる。つまり、バッテリ４からの電流の出力なしに、推進用電動機３０が目標パワーを出力できる。従って、本実施形態のビークル１は、通常であればバッテリ４からの電流の出力が必要となる加速指示に対応する場合でも、バッテリ４の充電量を取得することができる。また、バッテリ４の充電量の取得中においても、加速操作に対するシリーズハイブリッド式ビークルの加速の応答性の再現性を有する。
エンジン１０のエンジン回転速度の増加は、エンジン１０のパワーを変更せずに、発電用電動機２０の負荷トルクを変更することにより行う。

ここで、余裕出力について、図５を参照して説明する。図５は、エンジンの余裕出力について説明する図である。図５のグラフにおいて、縦軸はエンジントルク、横軸はエンジン回転速度を示している。パワーは、エンジン回転速度とエンジントルクの積に比例する。

余裕出力とは、あるエンジン回転速度及びあるエンジントルクから求まるエンジンパワーと、上記エンジン回転速度と同一のエンジン回転速度でエンジンから出力される最大の回転パワーとの差をいう。即ち、余裕出力とは、スロットル弁開度及び／又は燃料噴射量に応じて、エンジン回転速度の上昇を待たずに出力可能なパワーを意味する。

例えば、スロットル弁ＳＶのある開度におけるエンジン１０の動作点ＹＨ１では、エンジン回転速度がＲ２［ｒｐｍ］であり、エンジントルクがＴ１［Ｎｍ］である（動作点ＹＨ１）。この時、エンジン回転速度がＲ２［ｒｐｍ］のまま、スロットル弁ＳＶの開度を最大にすると、エンジントルクがＴ８［Ｎｍ］まで上がる（動作点ＹＨ３）。従って、この時のエンジン余裕出力は、Ｐ３（＝Ｔ８×Ｒ２×α）［Ｗ］からＰ１（＝Ｔ１×Ｒ２×α）［Ｗ］を引いたＰ３－Ｐ１である。Ｐ３－Ｐ１の値は、（Ｔ８－Ｔ１）×Ｒ２×α［Ｗ］である（αは、［ｒｐｍ］×［Ｎｍ］から［Ｗ］への補正値となる定数である）。

ここで、エンジンの余裕出力は、エンジン回転速度によって異なる。少なくともエンジンが最大出力Ｐｍａｘを生じるエンジン最大出力回転速度Ｒｍａｘ以下のエンジン回転速度の領域において、余裕出力はエンジン回転速度が低いほど小さくなる傾向を有する。これは、スロットル弁の最大開度におけるエンジンパワーが、図５のＷｉｄｅ－Ｏｐｅｎ－Ｔｈｒｏｔｔｌｅ（以下、ＷＯＴとする。）曲線を示す曲線Ｗにより制限を受けるからである。ＷＯＴ曲線とは、スロットル弁を全開にして燃料の供給を最大にした場合に、エンジン自体が出力できるエンジン回転速度とエンジントルクとの関係を表す曲線である。ある走行状態（あるエンジン回転速度）において、スロットル弁を全開にして燃料の供給を最大にしたとしても、エンジントルクがＷＯＴ曲線を超えることはない。ＷＯＴ曲線は、個々のエンジンそれぞれが有する固有の特性である。以降の説明でも、エンジン回転速度がエンジン最大出力回転速度Ｒｍａｘ以下の範囲にある場合について説明する。

例えば、あるエンジン条件下において、エンジン回転速度がＲ１［ｒｐｍ］でエンジントルクがＴ３［Ｎｍ］の時の動作点を、動作点ＹＬ１とする。また、エンジン回転速度がＲ２［ｒｐｍ］でエンジントルクがＴ１［Ｎｍ］の時の動作点を、動作点ＹＨ１とする。この時、動作点ＹＬ１におけるエンジンパワーと、動作点ＹＨ１におけるエンジンパワーは、ともにＰ１［Ｗ］である（図２において破線Ｐ１により表している）。Ｐ１で指示される破線は、パワーＰ１が得られる速度とトルクの組合せを表している。Ｐ１で指示される破線は、等出力線である。Ｐ２、Ｐ３で指示される破線は、パワーＰ１とは異なるパワーが得られる等出力線である。
動作点ＹＨ１の時にスロットル弁を全開にすると、エンジンパワーがＰ１からＰ３まで上昇する（動作点ＹＨ３）。これに対し、動作点ＹＬ１の時にスロットル弁ＳＶを全開にすると、エンジン１０が出力するパワーは、ＷＯＴ曲線Ｗと重なるＰ２で頭打ちとなる（動作点ＹＬ２）。この時、エンジントルクは、Ｔ６で頭打ちとなる。従って、動作点ＹＬ１において、エンジン１０のパワーは動作点ＹＨ１の時ほどには上がらない。従って、推進指示部８の加速指示に対するパワーの増大の応答性が低下してしまう。

このことから、低回転かつ高負荷（スロットル弁高開度）と高回転かつ低負荷（スロットル弁低開度）の２つの条件下では、互いに等しいパワーが出力されている場合、前者より後者の方が、エンジン余裕出力が大きいといえる。このため、前者より後者の方が、スロットル弁開度及び／又は燃料噴射量に応じてエンジン回転速度の上昇を待たずに出力可能なパワーが大きい。つまり、エンジン回転速度が低い場合における加速操作の応答性は、エンジン回転速度が高い場合の加速操作の応答性ほど高くない。

本実施形態のビークル１は、エンジン１０から出力されるパワーを発電用電動機２０により電力に変換する。ビークル１は、発電用電動機２０で変換した電力を、バッテリ４に充電された電力とともに推進用電動機３０に供給する。ビークル１では、エンジン回転速度が低い場合に推進指示部８から加速指示が出力されると、エンジン余裕出力が小さいため、発電用電動機２０から出力可能な電力も小さい。発電用電動機２０から推進用電動機３０に供給される電力の不足分がバッテリ４から供給されることによって、推進用電動機３０の出力するパワーを増加させる。これにより、加速指示に対するビークル１の加速の応答性が向上する。

しかし、バッテリ４から電流が出力される期間、充電量を取得することができない。バッテリ４の充電量の取得中は、制御装置６０は、バッテリ４の開放電圧を取得するために、バッテリ４から供給される電流を実質的に０にすることが求められるからである。仮にバッテリ４の電流を０に強制する場合、バッテリ４から推進用電動機３０に電力が供給されないため、推進用電動機３０は、発電用電動機２０により発電された電力しか供給されない。そのため、推進用電動機３０に供給される電力は不足する。従って、エンジン回転速度が低い場合における加速操作の応答に再現性を持たせることができない。
本実施形態のビークル１では、制御装置６０が図６に記載したフローチャートに示す動作を行う。

図６は、本実施形態における、ビークル１の制御装置６０によるコンバータ７０からの出力電流の電流出力制御の詳細な動作を示すフローチャートである。
制御装置６０は、加速指示を契機として、発電用電動機２０から供給される電力で駆動される推進用電動機３０により上記加速指示に応じた目標パワーを出力するように、加速指示よりも前に、エンジン１０の回転速度を変更する。制御装置６０は、エンジン１０に対する発電用電動機２０の負荷トルクを変更することによりエンジン１０のエンジン回転速度を変更する。

より詳細には、制御装置６０は、コンバータ７０からの出力電流の電流出力制御開始後、先ず、エンジン１０のエンジン回転速度を増加させる。より詳細には、ステップＳ３１において、制御装置６０の発電制御部６２が、発電用電動機２０の回転負荷を減少させるようにコンバータ７０を制御する。これにより、エンジン１０は、出力するパワーを変更することなく、エンジン回転速度を増加させることができる。従って、発電用電動機２０から出力される電力の変動も抑制できる。
例えば、エンジン１０のエンジン回転速度をエンジン最大出力におけるエンジン最大出力回転速度Ｒｍａｘまで増加させると、スロットル弁が全開の場合に、エンジン１０は回転速度の更なる上昇を待つことなく瞬時にパワーを最大出力まで上げることができる。

次に、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃが、インバータ８０の入力電流Ｉｉに等しくなるように、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを制御して、インバータ８０の電流変化に適合させる。詳細には、ステップＳ３２において、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより大きいか否かを判定する。ステップＳ３２でコンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより大きいと判定された場合、動作はステップＳ３３に進み、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを減少させるようにコンバータ７０を制御する。ステップＳ３２でコンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより小さいと判定された場合、動作はステップＳ３４に進み、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを増加させるようにコンバータ７０を制御する。

次に、ステップＳ３５において、エンジン制御部６１は、推進指示部８からの加速指示又は減速指示が変更されたか否かを判定する。エンジン制御部６１は、加速指示又は減速指示に含まれる要求パワーが変更されたか否かも判定する。加速指示又は減速指示によって、要求パワーが変更されたと判定された場合、動作はステップＳ３６に進み、推進制御部６３は、インバータ８０への入力電流Ｉｉを変更するようにインバータ８０を制御する。インバータ８０の入力電流Ｉｉは、推進用電動機３０が推進指示部８の指示に基づいて要求されるパワーを出力するために必要な電流になるように増加または減少される。
ステップＳ３６においてインバータ８０への入力電流Ｉｉを変更した後、動作はステップＳ３７に進み、エンジン制御部６１は、エンジン１０のエンジンパワーを変更する。詳細には、エンジン制御部６１は、推進指示部８からの指示に基づいて、スロットル弁ＳＶ開度及び燃料噴射装置１８による燃料噴射量の少なくとも一つを変更することにより、エンジンパワーを増加させる。エンジン１０のパワーは、推進指示部８の加速指示又は減速指示に含まれる要求パワーを目標として増加又は減少される。
本実施形態のビークル１では、エンジン１０のエンジン回転速度を上昇させることにより、余裕出力を増加させることができる。これにより、ビークル１の運転者が推進指示部８を介して加速操作をした場合に、加速操作を契機として、発電用電動機２０から供給される電力で駆動される推進用電動機３０により、エンジン１０の回転速度の上昇を待たずに加速操作に応じた目標パワーに応じたパワーを出力することができる。従って、本実施形態のビークル１では、加速操作の応答に再現性を持たせることができる。
また、実施形態のビークル１では、エンジン１０のエンジン回転速度を上昇させることにより、予め余裕出力を増加させる。このため、後の大きな変化量を伴う加速指示に対し、発電用電動機２０から供給される電力の変化で対応できる頻度が増大する。つまり、大きな変化量を伴う加速指示に対し、バッテリ４から出力される電流を抑制できる頻度が増大する。従って、実施形態のビークル１では、より高い頻度で精密なバッテリの充電量を取得することができる。
また、実施形態のビークル１では、余裕出力を増加させる場合、発電用電動機２０の回転負荷を減少させることによってエンジン回転速度を増加させる。この場合、発電用電動機２０から出力される電力の変動が抑えられる。
従って、回転速度が増速しても、バッテリ４に対する充放電量は実質的に変化しない。従って、回転速度が増速する場合に、例えば、バッテリ４が満充電の状態となりバッテリ４が劣化する可能性が減少する。このため、ビークル１に設けられるバッテリ４の容量の増大を抑制することができる。つまり、本実施形態のビークル１によれば、バッテリ４の大型化を抑制しつつ余裕出力を増大することによって、より高い頻度で精密なバッテリの充電量を取得することができる。

ステップＳ３７において、エンジン制御部６１がエンジン１０のパワーを変更したのち、動作はステップＳ３８に進み、電流出力制御部６３３は、コンバータ７０からの出力電流Ｉｃを変更するようにコンバータ７０を制御する。コンバータ７０の出力電流Ｉｃは、インバータ８０への入力電流Ｉｉの変化に適合するように増加又は減少される。
ステップＳ３８において、電流出力制御部６３３がコンバータ７０からの出力電流Ｉｃを変更したのち、動作は再びステップＳ３２に戻る。電流出力制御部６３３は、再度、ステップＳ３２からステップＳ３４において、コンバータ７０の出力電流Ｉｃの変化量が、インバータ８０の入力電流Ｉｉの電流変化に等しく又は実質的に等しくなるように、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを制御して、インバータ８０の電流変化に適合させる。

ステップＳ３５において、ビークル１の運転者による推進指示部８の加速指示、減速指示、又は要求パワーが変更されないと判定された場合、ステップＳ３９において、電流出力制御部６４３は、バッテリ４のＳＯＣが算出されたか否かを判定する。ステップＳ３９において、バッテリ４のＳＯＣが算出されたと判定された場合、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０からの出力電流の電流出力制御を終了する。ステップＳ３９において、バッテリ４のＳＯＣが算出されていないと判定された場合、動作は再びステップＳ３２に戻り、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより大きいか否かを判定する。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態においては、第１の実施形態のステップＳ１７からステップＳ２０までのコンバータ７０からの出力電流の電流出力制御が異なる。本実施形態においては、コンバータ７０からの出力電流の電流出力制御開始の後、ビークル１の運転者が加速操作又は減速指示を行った場合に、制御装置６０は、エンジン１０を、最小燃料消費率曲線上で動作させる。制御装置６０は、エンジン１０を、最小燃料消費率曲線上で動作させることにより、バッテリ４の充電量の取得中に、エンジン１０の燃料の消費を抑えながら、ビークル１を加速又は減速させることができる。

図７は、最小燃料消費率曲線について説明する図である。図７のグラフにおいて、縦軸はエンジン１０のエンジントルク、横軸はエンジン１０のエンジン回転速度を示している。
図７の曲線Ｗは、ＷＯＴ曲線である。図７の破線の閉曲線Ｆ１、Ｆ２、及びＦ３は、燃料消費率等高線である。燃料消費率等高線は、エンジントルク及びエンジン回転速度に基づくエンジン動作点について、燃料消費率が等しくなる点を結んだ線である。同一の燃料消費率等高線上における各点は、燃料消費率が同一である。燃料消費率は、燃料消費率等高線で囲まれた内の方が外の方よりも燃料消費率が少なくなる。図７のグラフにおいては、閉曲線Ｆ１の中の点Ｆ０は燃料消費率が最も少ない。点Ｆ０は、最小燃料消費率を表す点、即ち、エンジン１０における最も燃料消費率が少ない動作点である。従って、エンジン１０は、点Ｆ０で動作させると、最も効率が良い。燃料消費率等高線が、閉曲線Ｆ１からＦ２、更にはＦ３へと広がるに従って、燃料消費率は高くなる。従って、エンジン１０の動作点が、閉曲線Ｆ２、Ｆ３へと広がるに従って、エンジン１０の効率が低下する。

図７の曲線Ｘは、エンジン１０の最小燃料消費率曲線である。曲線Ｘは、エンジン１０を、最小燃料消費量で運転するためのエンジントルク及びエンジン回転速度の対応関係を示す動作点の集まりである。最小燃料消費率曲線は、所望のパワーを出力するための最小の燃料消費量を得る条件での動作点によって構成される。即ち、最小燃料消費率曲線は、各パワーにおいてパワーを除く条件を最適化して得られる最小燃料消費量を有する点の集まりである。従って、曲線Ｘは、最小燃料消費率曲線における最小燃料消費率を示す点Ｆ０を通る。また、例えば、図７の動作点Ｙ１は、エンジン１０のパワーがＰ２において最も燃料消費率が少ない動作点である。また、図７の動作点Ｙ２は、エンジン１０のパワーがＰ３において最も燃料消費が少ない動作点である。

図８は、本実施形態における、ビークル１の制御装置６０によるコンバータ７０への出力電流の電流出力制御の詳細な動作を示すフローチャートである。先ず、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃの変化量が、インバータ８０の入力電流Ｉｉの変化量に等しく又は実質的に等しくなるように、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを制御して、インバータ８０の電流変化に適合させる。詳細には、ステップＳ６１において、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより大きいか否かを判定する。ステップＳ６１でコンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより大きいと判定された場合、動作はステップＳ６２に進み、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを減少させるようにコンバータ７０を制御する。ステップＳ６１でコンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより小さいと判定された場合、動作はステップＳ６３に進み、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを増加させるようにコンバータ７０を制御する。

次に、ステップＳ６４において、エンジン制御部６１は、エンジン制御部６１は、推進指示部８からの加速指示又は減速指示が変更されたか否かを判定する。エンジン制御部６１は、加速指示又は減速指示に含まれる要求パワーが変更されたか否かも判定する。加速指示、減速指示、又は要求パワーが変更されたと判定された場合、ステップＳ６５において、推進制御部６３は、インバータ８０への入力電流Ｉｉを変更するようにインバータ８０を制御する。インバータ８０の入力電流Ｉｉは、推進指示部８の加速指示又は減速指示に含まれる要求パワーに応じ目標パワーを出力するために必要な電流になるように増加または減少される。
ステップＳ６５においてインバータ８０への入力電流Ｉｉを変更した後、動作はステップＳ６６に進み、エンジン制御部６１は、最小燃料消費率曲線を示す曲線Ｘに沿って、エンジン１０のエンジンパワーを上昇させる。詳細には、エンジン制御部６１は、推進指示部８の指示に基づいてスロットル弁ＳＶ開度及び燃料噴射装置１８による燃料噴射量の少なくとも一つを変更する。エンジン１０のパワーは、推進指示部８の加速指示又は減速指示に含まれる要求パワーを目標として増加又は減少される。この時、制御装置６０は、インバータ８０の入力電流Ｉｉ及びビークル１の車速を取得しながら、スロットル弁ＳＶ開度及び燃料噴射装置１８による燃料噴射量の少なくとも一つを変更する。
本実施形態のビークル１では、バッテリ４の充電量の取得中に、エンジン１０の燃料消費を抑えながら目標パワーに応じたパワーを出力することができる。

ステップＳ６６において、エンジン制御部６１がエンジン１０のエンジンパワーを増加させたのち、動作はステップＳ６７に進み、電流出力制御部６３３は、コンバータ７０からの出力電流Ｉｃを変更するようにコンバータ７０を制御する。コンバータ７０の出力電流Ｉｃは、インバータ８０への入力電流Ｉｉの変化に適合するように増加又は減少される。
ステップＳ６７において、電流出力制御部６３３がコンバータ７０からの出力電流Ｉｃを変更したのち、動作は再びステップＳ６１に戻る。電流出力制御部６４３は、再度、ステップＳ６１からステップＳ６３において、コンバータ７０の出力電流Ｉｃの変化量が、インバータ８０の入力電流Ｉｉの変化量に等しく又は実質的に等しくなるように、コンバータ７０の出力電流Ｉｃを制御して、インバータ８０の電流変化に適合させる。

ステップＳ６４において、推進指示部８の加速指示、減速指示、又は要求パワーが変更されないと判定された場合、ステップＳ６８において、電流出力制御部６４３は、バッテリ４のＳＯＣが算出されたか否かを判定する。ステップＳ６８において、バッテリ４のＳＯＣが算出されたと判定された場合、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０からの出力電流の電流出力制御を終了する。ステップＳ６８において、バッテリ４のＳＯＣが算出されていないと判定された場合、動作は再びステップＳ６１に戻り、電流出力制御部６４３は、コンバータ７０の出力電流Ｉｃがインバータ８０の入力電流Ｉｉより大きいか否かを判定する。

［第４の実施形態］
本実施形態では、第１乃至第３の実施形態におけるビークル１の制御を、推進器３ｂとしての回転翼を有するドローンに適用する。本実施形態における推進指示部８（例えば図１参照）は、運転者に操作される図示しない遠隔操作機器からの加速指示又は減速指示を示す無線信号を受信する受信部である。受信部は、加速指示又は減速指示を出力する。ビークル１としてのドローンは、推進指示部８としての自動推進制御装置を有してもよい。自動推進制御装置は、遠隔操作機器からの操作を受信しつつ自動操縦及び姿勢制御を実施する場合に加速指示又は減速指示を出力する。

［第５の実施形態］
本実施形態では、第１乃至第３の実施形態におけるビークル１の制御を、自動走行車両に適用する。本実施形態における推進指示部８（例えば図１参照）は、自動走行する場合に、走行経路並びに走行経路に沿って設定された速度に基づいて、加速指示又は減速指示を出力する。本実施形態における推進指示部８（例えば図１参照）は、運転者に操作される図示しない遠隔操作機器からの加速指示又は減速指示を示す無線信号を受信する受信部であってもよい。

１ ビークル
２ 車体
３ｂ 推進器
４ バッテリ
８ 推進指示部
１０ 発電用エンジン
１１ クランクケース
１２ シリンダ
１３ ピストン
１４ コネクティングロッド
１５ クランク軸
１６ シリンダヘッド
１８ 燃料噴射装置
１９ 点火プラグ
２０ 発電用電動機
２１、３１ ロータ
２２、３２ ステータ
２４、３４ ロータ位置検出装置
３０ 推進用電動機
６０ 制御装置
６１ エンジン制御部
６２ 発電制御部
６３ 推進制御部
６４ 充電量取得部
６５ 電流・電圧センサ
７０ コンバータ
８０ インバータ
９０ 駆動軸
ＧＵ 発電ユニット
ＤＵ 推進ユニット
ＳＶ スロットル弁

Claims (7)

1. シリーズハイブリッド式ビークルであって、
   前記シリーズハイブリッド式ビークルは、
   回転するクランク軸を有し、燃焼によって生じるパワーを、前記クランク軸を介して出力する発電用エンジンと、
   前記クランク軸と連動するよう設けられ前記発電用エンジンに駆動され発電する発電用電動機と、
   前記発電用電動機から出力される電流を整流して出力するコンバータと、
   前記発電用電動機とは異なる、電流の供給を受けてパワーを出力する推進用電動機と、
   前記コンバータから出力される電流の少なくとも一部で前記推進用電動機を駆動するインバータと、
   前記コンバータに対し、前記インバータと並列に接続され、前記コンバータから出力される電流を充電し、充電した電流を前記インバータに供給するバッテリと、
   前記クランク軸からのパワーを機械的に伝達する伝達経路と接続されることなく前記推進用電動機から出力されるパワーによって駆動され前記シリーズハイブリッド式ビークルを推進させる推進器と、
   前記シリーズハイブリッド式ビークルの加速指示又は減速指示を出力する推進指示部と、
   前記推進指示部の前記加速指示に基づいて前記コンバータから出力される電流と前記インバータに供給される電流がともに増加し、且つ、前記推進指示部の前記減速指示に基づいて前記コンバータから出力される電流と前記インバータに供給される電流がともに減少するように前記発電用エンジン、前記コンバータ、及び前記インバータを制御することによって、前記発電用エンジンの動作に伴い前記発電用電動機が発生する電流を前記コンバータから前記バッテリに供給することなく又は実質的に供給することなく前記インバータに供給しつつ、前記推進用電動機から前記加速指示又は前記減速指示に基づいたパワーを出力させるとともに、前記電流が前記コンバータから供給されないか又は実質的に供給されない前記バッテリの電圧に基づいて前記バッテリの充電量を取得するように構成された制御装置と、
   を備える。
2. 請求項１に記載のシリーズハイブリッド式ビークルであって、
   前記制御装置は、前記バッテリの充電量を取得する期間において、前記コンバータの出力電流の変化量が、前記インバータの入力電流の変化量に等しく又は実質的に等しくなるように、前記コンバータの出力電流を制御して、前記インバータの電流変化に適合させる。
3. 請求項２に記載のシリーズハイブリッド式ビークルであって、
   前記制御装置は、加速指示を契機として、前記発電用電動機から供給される電力で駆動される前記推進用電動機により前記加速指示に応じた目標パワーを出力するように、前記加速指示よりも前に、前記発電用電動機の負荷トルクを変更することにより前記発電用エンジンのエンジン回転速度を変更する。
4. 請求項２に記載のシリーズハイブリッド式ビークルであって、
   前記制御装置は、前記バッテリの充電量を取得する期間において、前記発電用エンジンを、最小燃料消費率曲線上で動作させる。
5. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載のシリーズハイブリッド式ビークルであって、
   前記推進指示部は、前記シリーズハイブリッド式ビークルの運転者に操作されるアクセル操作子である。
6. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載のシリーズハイブリッド式ビークルであって、
   前記推進指示部は、前記シリーズハイブリッド式ビークルから離れた遠隔操作機器から受信する無線信号に基づいて前記加速指示又は前記減速指示を出力する受信部である。
7. 請求項２乃至４のいずれか１項に記載のシリーズハイブリッド式ビークルであって、
   前記推進指示部は、運転者の加速又は減速の操作によらず、前記シリーズハイブリッド式ビークルの移動経路情報に基づいて前記加速指示又は前記減速指示を出力する自動推進指示部である。

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