JP2003134894A - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発電機における発電量を、発電電力の要求変化
に追従させて変化させつつ、走行トルクの変化を回避で
きるようにする。 【解決手段】電気負荷エネルギー等に基づいて設定され
る発電電力指令を、発電機の回転数（rpm）によって要
求発電トルクに変換する。そして、前記要求発電トルク
分だけエンジントルク指令を補正する一方、前記要求発
電トルクを、エンジントルク指令に対する実際のエンジ
ントルクの応答遅れに相当する時定数のフィルタで処理
し、該フィルタを通過した要求発電トルクによって発電
機の発電を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の駆動力を発
生するエンジンで駆動される車両用発電機の制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、車両の駆動力を発生するエン
ジンで駆動される発電機において、該発電機の発電量
を、発電電力要求（電気負荷エネルギー要求）に従って
制御する構成とした車両用発電機の制御装置が知られて
いる（特開２００１−１６９４７６号公報参照）。

【０００３】上記発電機の制御装置では、消費電流を検
出すると共に、発電機の発電電流を検出し、前記消費電
流と発電電流との差が所定値以内になるように、発電機
の発電量を制御する構成となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の構成
のように、発電電力の要求変化に追従させて発電量を変
化させる構成の場合、発電量の要求変化に伴って発電負
荷トルクが変化し、該発電負荷トルクの変化分だけ車両
の走行トルクが変化してしまう。このように、発電量の
要求変化時に運転者のアクセル操作とは無関係に走行ト
ルクが変化すると、運転者に違和感を与え、また、運転
者が発電量の要求変化に伴う走行トルクの変動分をアク
セル操作で相殺する必要が生じるという問題があった。

【０００５】ここで、電気負荷状態とは無関係に発電機
の発電量を一定にすると、上記問題の発生は回避できる
が、この場合、発電量の不充足分をバッテリの充放電で
対応することが要求されることになる。従って、バッテ
リの充放電が繰り返されることにより、効率の劣化やバ
ッテリ寿命の低下が発生し、また、バッテリ容量として
大きなものを備える必要が生じ、更に、バッテリフェー
ル時に車両特性が急激に変化してしまうという問題が生
じる。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、車両の駆動力を発生するエンジンで駆動される発
電機における発電量を、発電電力の要求変化に追従させ
て変化させつつ、走行トルクの変化を回避できる車両用
発電機の制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】そのため請求項１記載の
発明は、車両の駆動力を発生するエンジンで駆動される
発電機における発電量を要求値に応じて制御する一方、
発電機における発電量要求値の変化時に、エンジンの出
力を補正する構成とした。上記構成によると、発電機に
おける発電量を要求値に応じて制御し、かつ、発電量要
求値の変化に伴う発電負荷トルクの変化時に、エンジン
の出力トルクが補正される。

【０００８】請求項２記載の発明では、発電量要求値に
過渡応答遅れ補正を施し、該補正後の要求値に応じて発
電機における発電量を制御する構成とした。上記構成に
よると、発電量要求値の変化に応じてエンジンの出力ト
ルクを補正する一方、前記発電量要求値に過渡応答遅れ
補正を施して発電機における発電量を制御する。

【０００９】請求項３記載の発明では、前記過渡応答遅
れ補正が、エンジンの出力補正指令に対するエンジン出
力の応答遅れに相当する時定数によって前記発電量要求
値を補正する構成とした。上記構成によると、発電量要
求値の変化に応じたエンジンの出力トルクの補正指令に
対して実際のエンジン出力が遅れて変化することに対応
して、発電機の発電量制御における要求値が変化するこ
とになる。

【００１０】請求項４記載の発明では、前記発電量要求
値が、発電機の回転速度に応じた要求発電トルクとして
与えられる構成とした。上記構成によると、要求発電ト
ルクに応じて発電機の発電量が制御される一方、要求発
電トルクの変化分だけエンジンの出力トルクが補正され
る。請求項５記載の発明では、前記要求発電トルクを、
発電機の発電効率によって補正設定する構成とした。

【００１１】上記構成によると、要求発電トルクを、発
電機の発電効率（フリクション等の損失）によって補正
して、該補正された要求発電トルクで発電機の発電量を
制御し、かつ、前記補正された要求発電トルクの変化分
だけエンジンの出力トルクを補正する。請求項６記載の
発明では、前記発電効率を、発電機の回転速度及び要求
発電トルクに応じて推定する構成とした。

【００１２】上記構成によると、発電機の回転速度及び
要求発電トルクによって異なる発電効率を推定し、該推
定した発電効率に応じて要求発電トルクを補正する。

【００１３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によると、発電量要
求値の変化に伴う発電負荷トルクの変化分だけエンジン
の出力トルクが補正されるので、発電量要求値の変化時
における車両走行トルクの変化を回避でき、車両の運転
性を向上させることができるという効果がある。

【００１４】請求項２記載の発明によると、エンジン出
力トルクの補正指令に対する実際の出力トルクの変化遅
れに対応して発電負荷トルクを変化させることができ、
発電量要求値の変化に伴う車両走行トルクの変化を、エ
ンジン出力トルクの補正で相殺させることができるとい
う効果がある。請求項３記載の発明によると、発電負荷
トルクとエンジン出力トルクとを精度良く同調させて変
化させ、発電量要求値の変化に伴う車両走行トルクの変
化を高精度に相殺させることができるという効果があ
る。

【００１５】請求項４記載の発明によると、発電負荷ト
ルクの変化分だけ、エンジン出力トルクを精度良く補正
することができるという効果がある。請求項５記載の発
明によると、発電効率に応じて要求発電トルクを補正す
ることで、発電機の発電量を要求に対応して正確に制御
することができるという効果がある。

【００１６】請求項６記載の発明によると、発電機の回
転速度及び要求発電トルクによって異なる発電効率に対
応して、発電効率に応じた要求発電トルクの補正を精度
良く行なわせることができるという効果がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
する。図１は、実施形態における車両用エンジン及び車
両用発電機の制御系を示すシステム構成図である。この
図１に示すシステムにおいて、エンジン１は駆動トルク
発生用として車両に搭載されるものであり、該エンジン
１の出力軸１ａを介して図示省略した駆動輪が駆動され
る。

【００１８】前記エンジン１には、該エンジン１で駆動
されることで発電を行なう発電機２が付設される。前記
エンジン１と発電機２との間は、ギヤを用いた動力伝達
系で接続される。具体的には、前記エンジン１のクラン
ク軸３に軸支されたギヤ４と、発電機２の駆動軸５に軸
支されたギヤ６とが噛み合わされ、前記ギヤ４，６によ
って発電機２がエンジン１で回転駆動される。

【００１９】尚、エンジン１から発電機２への動力伝達
系を、上記のギヤを用いる構成に限定するものではな
く、例えば、プーリとベルトとの組み合わせを用いるこ
とができる。マイクロコンピュータを含んで構成される
コントロールユニット１１は、アクセル開度等に基づく
要求駆動力に基づいて、エンジンコントローラ１２に対
してエンジントルク指令を出力する。

【００２０】エンジントルク指令を受けた前記コントロ
ールユニット１１は、指令されたトルク要求値に対応す
るトルクをエンジン１において発生させるべく、吸気絞
りを行なう電制スロットルバルブ（図示省略）の開度を
制御することでエンジン１の吸入空気量を調整したり、
また、燃料噴射弁（図示省略）による燃料噴射量の制御
によって燃焼混合気の空燃比を制御する。

【００２１】但し、エンジントルク指令に対応するエン
ジン１の制御としては、吸気バルブの作動特性の可変に
よる吸入空気量の制御や、点火時期の制御など、公知の
エンジン出力トルクを変更し得る種々の制御を適用でき
る。また、前記コントロールユニット１１は、各種の要
求発電量設定用情報に基づいて要求発電トルクを設定
し、前記発電機２に対して発電トルク指令（発電制御信
号）を出力する。

【００２２】前記発電機２は、電動パワーステアリング
や電気補助駆動装置（補助駆動モータ）などの各種の電
気負荷に電力を与えると共に、バッテリ７を充電するも
のである。前記各種電気負荷８を制御する負荷コントロ
ーラ１３は、前記コントロールユニット１１に対して電
気負荷エネルギーの要求を要求発電量設定用情報として
出力する。

【００２３】また、前記バッテリ７の充電などを制御す
るバッテリコントローラ１４からのバッテリ状態・バッ
テリ収支エネルギー情報が、前記コントロールユニット
１１に対して要求発電量設定用情報として入力される。
更に、前記コントロールユニット１１には、エンジン回
転数（rpm）を検出する回転数計測センサ１５からの検
出信号が入力される。

【００２４】前記回転数計測センサ１５は、エンジン１
の出力軸１ａに軸支されたシグナルプレート１６の周縁
に一定角度毎に設けられた被検出部を検出することで、
前記被検出部毎にパルス信号を発生するものである。前
記コントロールユニット１１は、前記パルス信号の発生
周期又は所定時間内におけるパルス信号の発生数を計測
することで、エンジン回転数rpm（エンジン回転速度）
を演算する。

【００２５】ここで、図２のブロック線図に基づいて、
コントロールユニット１１におけるエンジントルク指令
及び発電トルク指令の設定処理の詳細を説明する。前記
図２において、要求発電電力推定部１１０では、前記電
気負荷エネルギー要求情報やバッテリ状態・バッテリ収
支エネルギー情報に基づいて要求発電電力を推定し、該
推定結果に基づいて発電電力指令を出力する。

【００２６】具体的には、図３に示すように、各種電気
負荷における電気負荷エネルギー要求を総和し、更に、
これに、バッテリ収支エネルギー情報（＝発電量−消費
エネルギー）を加算することで、発電電力指令を設定す
る。一方、前記回転数計測センサ１５からの検出信号に
基づき、発電機軸回転数算出部１１１で発電機回転数
（rpm）を算出する。

【００２７】具体的的には、前記回転数計測センサ１５
からの検出信号に基づき算出されるエンジン回転数（rp
m）を、ギヤ比（又はプーリ比）に基づいて発電機軸回
転数（rpm）に変換する。前記発電電力指令は、前記発
電機回転数（rpm）で除算されることで、発電機２にお
ける要求発電トルクに変換される。

【００２８】前記要求発電トルクは、エンジントルク補
正用のゲインを乗算された後、エンジントルク指令値に
足し込まれる一方、エンジントルク指令に対する実際の
出力トルクの過渡応答遅れに相当する時定数のフィルタ
１１２で処理された後、発電トルク指令として発電機２
に出力される。例えば、図４に示すように、電気負荷要
求が増大変化すると、エンジン出力トルクの要求が増大
補正されて、発電負荷トルクの増大分をエンジン出力ト
ルクの増大で補って、車両の走行トルクが電気負荷要求
の変化に伴って変化しないようにする。

【００２９】但し、エンジン出力トルクの指令に対して
実際のエンジン出力トルクは遅れて変化するため、要求
発電トルクをそのまま出力すると、比較的応答の速い発
電トルク指令による発電負荷トルクの増大に対して、実
際のエンジン出力トルクの変化が遅れ、走行トルクが変
動することになってしまう。そこで、エンジン出力トル
ク指令の補正に伴う実際のエンジン出力トルクの変化に
対応して発電負荷トルクが変化するように、要求発電ト
ルクに応答遅れ補正を施してから発電機２に出力させる
ようにしてある。

【００３０】これにより、発電負荷トルクの変化分に精
度良く追従してエンジン出力トルクを変化させることが
でき、発電トルク指令の変化に影響されることなく走行
トルクを安定させることができる（図４参照）。従っ
て、発電電力の要求変化時に走行トルクが変動すること
で、運転者に違和感を与えることがなく、また、運転者
が発電量の要求変化に伴う走行トルクの変動分をアクセ
ル操作で相殺する必要も生じないから、車両の運転性を
向上させることができる。

【００３１】ところで、発電機２の要求発電トルクに対
して実際に得られる発電量は、発電機２におけるフリク
ション等の損失によって、実際には要求発電電力よりも
少なくなってしまう。そこで、図５のブロック線図に示
す第２実施形態のように、前記発電機２における損失に
対応する補正を、前記要求発電トルクに対して施す構成
とすることが好ましい。

【００３２】図５に示す第２実施形態では、要求発電ト
ルクと発電機回転数（rpm）とに対応して予め発電効率
（％）を記憶したマップを備え、そのときの要求発電ト
ルク及び発電機回転数（rpm）に対応する発電効率を検
索する。そして、前記発電効率で要求発電トルクを除算
することで、フリクション等の損失分を上乗せした要求
発電トルクとし、該発電効率により補正した要求発電ト
ルクに応じてエンジントルク指令を補正し、また、発電
効率により補正した要求発電トルクに応答遅れ補正を施
して発電機２に出力させるようにする。

【００３３】上記のように、要求発電トルクを発電効率
で補正する構成であれば、図６に示すように、発電要求
値に近似する実発電量を得ることができ、発電量を正確
に制御することができる。尚、上記実施形態では、要求
発電電力を要求発電トルクに変換し、該要求発電トルク
に基づいてエンジントルク指令を補正する構成とした
が、簡易的には、要求発電電力に基づいてエンジントル
ク指令を補正する構成としても良い。

【００３４】また、要求発電トルクをフィルタで処理す
ることで応答遅れ補正を施す代わりに、要求発電トルク
を加重平均演算し、該加重平均値を発電機２に出力する
構成としても良い。更に、上記実施形態では、要求発電
トルク分を常にエンジントルク指令に上乗せする構成し
たが、要求発電トルクの変化代に応じた補正値でエンジ
ントルク指令を補正し、その後、補正値を徐々に減らす
ことで、要求発電トルクの変化時にのみ、エンジントル
ク指令を補正する構成としても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態における車両用エンジン及び発電機の
制御系を示すシステム構成図。

【図２】実施形態におけるエンジントルク指令及び発電
トルク指令の設定制御の詳細を示すブロック線図。

【図３】実施形態における要求発電電力の推定処理を示
すブロック線図。

【図４】実施形態における制御特性及び効果を示すタイ
ムチャート。

【図５】第２の実施形態におけるエンジントルク指令及
び発電トルク指令の設定制御を示すブロック線図。

【図６】第２の実施形態の効果を説明するための線図。

【符号の説明】

１…エンジン ２…発電機 ３…クランク軸 ４，６…ギヤ ５…駆動軸 ７…バッテリ ８…電気負荷 １１…コントロールユニット １２…エンジンコントローラ １３…負荷コントローラ １４…バッテリコントローラ １５…回転数計測センサ １１０…要求発電電力推定部 １１１…発電機回転数算出部 １１２…フィルタ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の駆動力を発生するエンジンで駆動さ
   れる発電機における発電量を要求値に応じて制御する車
   両用発電機の制御装置であって、 前記発電量要求値の変化時に、前記エンジンの出力を補
   正することを特徴とする車両用発電機の制御装置。
2. 【請求項２】前記発電量要求値に過渡応答遅れ補正を施
   し、該補正後の要求値に応じて発電機における発電量を
   制御することを特徴とする請求項１記載の車両用発電機
   の制御装置。
3. 【請求項３】前記過渡応答遅れ補正が、エンジンの出力
   補正指令に対するエンジン出力の応答遅れに相当する時
   定数によって前記発電量要求値を補正することを特徴と
   する請求項２記載の車両用発電機の制御装置。
4. 【請求項４】前記発電量要求値が、前記発電機の回転速
   度に応じた要求発電トルクとして与えられることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用発電
   機の制御装置。
5. 【請求項５】前記要求発電トルクを、発電機の発電効率
   によって補正設定することを特徴とする請求項４記載の
   車両用発電機の制御装置。
6. 【請求項６】前記発電効率を、発電機の回転速度及び要
   求発電トルクに応じて推定することを特徴とする請求項
   ５記載の車両用発電機の制御装置。