JP2012066623A - 内燃機関の出力制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】発電機の発電時に内燃機関の出力を制御する内燃機関の出力制御装置において、内燃機関をエンリッチ領域で運転する機会を減らし、運転効率や燃費性能を向上しつつ、排ガスの悪化を防止すること。
【解決手段】内燃機関により駆動される発電機の発電電力又は駆動用バッテリに貯蓄された電力により車両を推進可能な駆動モータを備えた電動車両にて、内燃機関の運転状態をストイキ運転からエンリッチ運転に移る境界に対応する機関出力判定値(β)を設定し、駆動用バッテリの検知されたSOC値に応じて内燃機関の出力を機関出力判定値(β)以下に制限する。
【選択図】図1
【解決手段】内燃機関により駆動される発電機の発電電力又は駆動用バッテリに貯蓄された電力により車両を推進可能な駆動モータを備えた電動車両にて、内燃機関の運転状態をストイキ運転からエンリッチ運転に移る境界に対応する機関出力判定値(β)を設定し、駆動用バッテリの検知されたSOC値に応じて内燃機関の出力を機関出力判定値(β)以下に制限する。
【選択図】図1
Description
この発明は、内燃機関の出力制御装置に係り、特に車両に搭載される内燃機関によって駆動される発電機の発電時における内燃機関の出力を制御する内燃機関の出力制御装置に関する。
近年、車両には、燃費向上を目的として、電動車両としてのハイブリッド車が提案され、実用化されている。
このハイブリッド車は、内燃機関によって電気エネルギを発生させ、その電気エネルギにより発電機(モータ)が車両を駆動させる手段として存在するシリーズ式ハイブリッド車と、内燃機関及び発電機によって駆動輪を回転させるパラレル式ハイブリッド車とに分類される。
シリーズ式ハイブリッド車では、内燃機関が駆動輪と連結していないため、内燃機関の燃焼効率の高い領域での運転が可能となるものである。
このハイブリッド車は、内燃機関によって電気エネルギを発生させ、その電気エネルギにより発電機(モータ)が車両を駆動させる手段として存在するシリーズ式ハイブリッド車と、内燃機関及び発電機によって駆動輪を回転させるパラレル式ハイブリッド車とに分類される。
シリーズ式ハイブリッド車では、内燃機関が駆動輪と連結していないため、内燃機関の燃焼効率の高い領域での運転が可能となるものである。
特許文献1に係る電気自動車用エンジン駆動発電機の制御装置は、平均発電電力が所定の目標値近傍である場合に、よりリーンリミットに近くなるよう、検出した発電電力に基づいて求めた発電電力変動に応じて、内燃機関の空燃比を制御するものである。
特許文献2に係るトルク変動を検出して空燃比制御を行うハイブリッド車両は、内燃機関の運転条件の変動が所定量以下である準定常運転状態における発電機の発電電力の変動量に基づいて、内燃機関の空燃比を制御するものである。
特許文献2に係るトルク変動を検出して空燃比制御を行うハイブリッド車両は、内燃機関の運転条件の変動が所定量以下である準定常運転状態における発電機の発電電力の変動量に基づいて、内燃機関の空燃比を制御するものである。
ところが、シリーズ式ハイブリッド車では、内燃機関の高負荷運転時には、効率の悪いエンリッチ領域で駆動することになり、燃費低下、排ガス悪化の原因となっていた。
また、シリーズ式ハイブリッド車では、電力貯蓄状態である充電状態・電池残量(以下「SOC値」と表記する)の低下を防止するため、発電機が発生している出力と同等の電力を内燃機関が運転するように構成されている。また、SOC値を任意のSOC目標値にするために、SOC値がSOC目標値未満の場合には、発電機の発生出力以上の電力を内燃機関で駆動してSOC値の回復を図っている。
しかしながら、発電機の発生出力が内燃機関のストイキ領域での運転で賄えない大きさである場合には、エンリッチ領域での運転を余儀なくされ、燃費低下、排ガス悪化を招くという不都合があった。
また、シリーズ式ハイブリッド車では、電力貯蓄状態である充電状態・電池残量(以下「SOC値」と表記する)の低下を防止するため、発電機が発生している出力と同等の電力を内燃機関が運転するように構成されている。また、SOC値を任意のSOC目標値にするために、SOC値がSOC目標値未満の場合には、発電機の発生出力以上の電力を内燃機関で駆動してSOC値の回復を図っている。
しかしながら、発電機の発生出力が内燃機関のストイキ領域での運転で賄えない大きさである場合には、エンリッチ領域での運転を余儀なくされ、燃費低下、排ガス悪化を招くという不都合があった。
そこで、この発明の目的は、内燃機関をエンリッチ領域で運転する機会を減らし、運転効率や燃費性能を向上しつつ、排ガスの悪化を防止する内燃機関の出力制御装置を提供することにある。
この発明は、内燃機関によって駆動される発電機と、この発電機により発電された電力を貯蓄可能であるとともに電力貯蓄状態であるSOC値を検知可能な駆動用バッテリと、前記発電機により発電された電力又は前記駆動用バッテリに貯蓄された電力を使って車両を推進可能な駆動モータとを備えた電動車両に搭載される内燃機関の出力制御装置であって、前記発電機の発電時に前記内燃機関の出力を制御する内燃機関の出力制御装置において、前記内燃機関の運転状態をストイキ運転からエンリッチ運転に移る境界に対応する機関出力判定値を設定し、前記駆動用バッテリの検知されたSOC値に応じて前記内燃機関の出力を前記機関出力判定値以下に制限することを特徴とする。
この発明の内燃機関の出力制御装置は、内燃機関をエンリッチ領域で運転する機会を減らすることができ、運転効率や燃費性能を向上しつつ、排ガスの悪化を防止できる。
この発明は、運転効率や燃費性能を向上しつつ、排ガスの悪化を防止する目的を、内燃機関をエンリッチ領域で運転する機会を減らして実現するものである。
図1〜図6は、この発明の実施例1を示すものである。
図6において、1は電動車両としてのシリーズ式ハイブリッド車(以下「ハイブリッド車」という)、2Lは左駆動輪、2Rは右駆動輪である。
ハイブリッド車1は、内燃機関3と、この内燃機関3によって駆動される発電機4と、この発電機4により発電された電力を貯蓄可能であるとともに電力貯蓄状態であるSOC値を検知可能な駆動用バッテリ(電池)5と、発電機4により発電された電力又は駆動用バッテリ5に貯蓄された電力を使って車両1を推進可能な駆動モータ6とを搭載している。
内燃機関3は、燃料噴射量や点火時期等を制御して燃焼状態をストイキ運転やエンリッチ運転に制御する機関制御装置7を備えている。
この機関制御装置7は、排ガスセンサ8を使用して内燃機関3の空燃比のフィードバック制御を行い、また、検知された吸入空気量に対し適量の燃料を供給する燃料噴射制御を行うとともに、機関温度(冷却水温)等により周知の各種補正制御を行う。
発電機4と駆動モータ6と機関制御装置7とは、出力駆動制御手段としての駆動コントローラ9に連絡している。
この駆動コントローラ9は、SOC情報を入力するために駆動用バッテリ5に連絡するとともに、アクセル開度を検出するアクセルセンサ10と、車速を検出する車速センサ11とに連絡し、内燃機関制御指令(PWR3)を出力して内燃機関3を駆動制御するとともに、発電トルク指令を出力して発電機4を駆動制御し、さらに、駆動トルク指令を出力して駆動モータ6を駆動制御する。
また、ハイブリッド車1においては、発電機4と駆動用バッテリ5との間で、その他の電気負荷12が接続している。
図6において、1は電動車両としてのシリーズ式ハイブリッド車(以下「ハイブリッド車」という)、2Lは左駆動輪、2Rは右駆動輪である。
ハイブリッド車1は、内燃機関3と、この内燃機関3によって駆動される発電機4と、この発電機4により発電された電力を貯蓄可能であるとともに電力貯蓄状態であるSOC値を検知可能な駆動用バッテリ(電池)5と、発電機4により発電された電力又は駆動用バッテリ5に貯蓄された電力を使って車両1を推進可能な駆動モータ6とを搭載している。
内燃機関3は、燃料噴射量や点火時期等を制御して燃焼状態をストイキ運転やエンリッチ運転に制御する機関制御装置7を備えている。
この機関制御装置7は、排ガスセンサ8を使用して内燃機関3の空燃比のフィードバック制御を行い、また、検知された吸入空気量に対し適量の燃料を供給する燃料噴射制御を行うとともに、機関温度(冷却水温)等により周知の各種補正制御を行う。
発電機4と駆動モータ6と機関制御装置7とは、出力駆動制御手段としての駆動コントローラ9に連絡している。
この駆動コントローラ9は、SOC情報を入力するために駆動用バッテリ5に連絡するとともに、アクセル開度を検出するアクセルセンサ10と、車速を検出する車速センサ11とに連絡し、内燃機関制御指令(PWR3)を出力して内燃機関3を駆動制御するとともに、発電トルク指令を出力して発電機4を駆動制御し、さらに、駆動トルク指令を出力して駆動モータ6を駆動制御する。
また、ハイブリッド車1においては、発電機4と駆動用バッテリ5との間で、その他の電気負荷12が接続している。
また、このハイブリッド車1には、図5に示すように、発電電力の決定を行うように、前記駆動コントローラ9を含んで、発電機4の発電時に内燃機関3の出力を制御する出力制御装置13が搭載される。
この出力制御装置13においては、図5に示すように、アクセルセンサ10と車速センサ11とに連絡して駆動トルク指令を演算するとともに駆動モータ6に駆動トルク指令を出力する駆動トルク演算部14と、この駆動トルク演算部14に連絡して実駆動モータ出力(PWR1)を演算する実駆動モータ出力演算部15と、駆動用バッテリ5とSOC目標値設定部16とに連絡して駆動用バッテリ5からのSOC値とSOC目標値設定部16からのSOC目標値とを比較するSOC値比較部17と、このSOC値比較部17に連絡してSOC値とSOC目標値との偏差を算出するSOC偏差算出部18と、このSOC偏差算出部18に連絡して電池要求電力(PWR2)を演算する電池要求電力演算部19と、この電池要求電力演算部19と実駆動モータ出力演算部15とに連絡して電池要求電力(PWR2)と実駆動モータ出力(PWR1)とを比較する出力比較部20と、この出力比較部20に連絡した発電要求部21と、この発電要求部21に連絡して内燃機関制御指令(PWR3)と発電トルク指令とを制御して出力する発電制御部22とを備える。
ここで、駆動コントローラ9は、駆動モータ6とその他電気負荷12が消費する電力を発電するために、内燃機関3に内燃機関制御指令(PWR3)を送信するとともに、発電機4に対して発電トルク指令を送信して制御する。このとき、駆動コントローラ9は、総じて見れば、消費電力=発電電力となるように制御する。また、駆動用バッテリ5を電力バッファとして使用することで、電力収支の差分を充電/放電することにより、消費電力と発電電力の瞬時値が必ずしも一致している必要はないものである。
また、駆動トルク演算部14では、図3に示すように、車速から駆動トルク指令が求められる。
また、実駆動モータ出力演算部15では、図4に示すように、人為的に変化されるアクセル開度から実駆動モータ出力(PWR1)が求められる。
この出力制御装置13においては、図5に示すように、アクセルセンサ10と車速センサ11とに連絡して駆動トルク指令を演算するとともに駆動モータ6に駆動トルク指令を出力する駆動トルク演算部14と、この駆動トルク演算部14に連絡して実駆動モータ出力(PWR1)を演算する実駆動モータ出力演算部15と、駆動用バッテリ5とSOC目標値設定部16とに連絡して駆動用バッテリ5からのSOC値とSOC目標値設定部16からのSOC目標値とを比較するSOC値比較部17と、このSOC値比較部17に連絡してSOC値とSOC目標値との偏差を算出するSOC偏差算出部18と、このSOC偏差算出部18に連絡して電池要求電力(PWR2)を演算する電池要求電力演算部19と、この電池要求電力演算部19と実駆動モータ出力演算部15とに連絡して電池要求電力(PWR2)と実駆動モータ出力(PWR1)とを比較する出力比較部20と、この出力比較部20に連絡した発電要求部21と、この発電要求部21に連絡して内燃機関制御指令(PWR3)と発電トルク指令とを制御して出力する発電制御部22とを備える。
ここで、駆動コントローラ9は、駆動モータ6とその他電気負荷12が消費する電力を発電するために、内燃機関3に内燃機関制御指令(PWR3)を送信するとともに、発電機4に対して発電トルク指令を送信して制御する。このとき、駆動コントローラ9は、総じて見れば、消費電力=発電電力となるように制御する。また、駆動用バッテリ5を電力バッファとして使用することで、電力収支の差分を充電/放電することにより、消費電力と発電電力の瞬時値が必ずしも一致している必要はないものである。
また、駆動トルク演算部14では、図3に示すように、車速から駆動トルク指令が求められる。
また、実駆動モータ出力演算部15では、図4に示すように、人為的に変化されるアクセル開度から実駆動モータ出力(PWR1)が求められる。
そして、出力制御装置13の駆動コントローラ9では、図2に示すように、内燃機関3の運転状態をストイキ運転からエンリッチ運転に移る境界に対応する機関出力判定値(β)を設定し、駆動用バッテリ5の検知されたSOC値に応じて内燃機関3の出力を機関出力判定値(β)以下に制限する。
これにより、駆動用バッテリ5の検知されたSOC値に応じてエンリッチ運転を抑制することができ、また、燃費性能の確保と排ガス浄化性能の確保(有害成分の低減)ができる。
これにより、駆動用バッテリ5の検知されたSOC値に応じてエンリッチ運転を抑制することができ、また、燃費性能の確保と排ガス浄化性能の確保(有害成分の低減)ができる。
また、発電に伴う内燃機関3の出力を、図2に示すように、運転者の操作するアクセル開度に基づいて算出する実駆動モータ出力(PWR1)と、駆動用バッテリ5の検知されたSOC値に基づいて算出する電池要求電力(PWR2)とを加算して求め、内燃機関3の出力が機関出力判定値(β)以下の場合には、検知されたSOC値と所定値(α)との大小関係にかかわらず制限を行わない。
これにより、実駆動モータ出力(PWR1)と電池要求電力(PWR2)を加算して求めた内燃機関3の出力が、機関出力判定値(β)よりも高く、駆動用バッテリ5の検知されたSOC値が高い場合には制限を行い、実駆動モータ出力(PWR1)と電池要求電力(PWR2)とを加算して求めた内燃機関3の出力が、機関出力判定値(β)より高くても、駆動用バッテリ5の検知されたSOC値が低い場合には、内燃機関3の出力を機関出力判定値(β)以下とする制限を行なわないようにできるので、運転者要求を反映した車両を推進するための駆動トルクの確保と、駆動用バッテリ5のSOCの維持との両立を図ることができる。
また、実駆動モータ出力(PWR1)と電池要求電力(PWR2)とを加算して求めた内燃機関3の出力が低い場合には、内燃機関3の出力を機関出力判定値(β)以下とする制限をしないので、運転者要求を反映した車両を推進する為の駆動トルクの確保と、駆動用バッテリ5のSOCの維持との両立を図ることができる。
これにより、実駆動モータ出力(PWR1)と電池要求電力(PWR2)を加算して求めた内燃機関3の出力が、機関出力判定値(β)よりも高く、駆動用バッテリ5の検知されたSOC値が高い場合には制限を行い、実駆動モータ出力(PWR1)と電池要求電力(PWR2)とを加算して求めた内燃機関3の出力が、機関出力判定値(β)より高くても、駆動用バッテリ5の検知されたSOC値が低い場合には、内燃機関3の出力を機関出力判定値(β)以下とする制限を行なわないようにできるので、運転者要求を反映した車両を推進するための駆動トルクの確保と、駆動用バッテリ5のSOCの維持との両立を図ることができる。
また、実駆動モータ出力(PWR1)と電池要求電力(PWR2)とを加算して求めた内燃機関3の出力が低い場合には、内燃機関3の出力を機関出力判定値(β)以下とする制限をしないので、運転者要求を反映した車両を推進する為の駆動トルクの確保と、駆動用バッテリ5のSOCの維持との両立を図ることができる。
次に、この実施例1に係る内燃機関3の出力制御を、図1のフローチャートに基づいて説明する。
図1に示すように、駆動コントローラ9においてプログラムがスタートすると(ステップA01)、準備状態(READY状態)、つまり、走行可能状態(待機を含む)となる(ステップA02)。
そして、実駆動モータ出力(PWR1)を算出するとともに、SOC値(SOC1)を算出し、さらに、SOC目標値とするための要求電力としての電池要求電力(PWR2)を算出する(ステップA03)。
次いで、SOC1≧所定値(α)か否かを判断する(ステップA04)。
このステップA04がNOの場合には、これ以上SOC値を下げられず、SOC値の回復の必要があると判断して、PWR1+PWR2を、内燃機関制御指令(PWR3)とし(ステップA05)、SOC値の回復を図る。この場合、SOC値は、電池要求電力(PWR2)の分だけ回復して行く。
前記ステップA04がYESの場合には、SOC値が許容下限値(α)に対して余裕があると判断し、PWR1+PWR2と、内燃機関3がエンリッチ領域での駆動が必要となる機関出力判定値(β)とを比較、つまり、PWR1+PWR2≦βか否かを判断する(ステップA06)。
このステップA06がNOの場合には、内燃機関制御指令(PWR3)を機関出力判定値(β)に設定し(ステップA07)、内燃機関3がエンリッチ領域で駆動しない状況とすることで、燃費低下、排ガス悪化を防止する。
このステップA06がYESの場合には、PWR1+PWR2を、内燃機関制御指令(PWR3)として制御する(ステップA08)。
前記ステップA05の処理後、前記ステップA07の処理後、又は、前記ステップA08の処理後は、プログラムをリターンする(ステップA09)。
図1に示すように、駆動コントローラ9においてプログラムがスタートすると(ステップA01)、準備状態(READY状態)、つまり、走行可能状態(待機を含む)となる(ステップA02)。
そして、実駆動モータ出力(PWR1)を算出するとともに、SOC値(SOC1)を算出し、さらに、SOC目標値とするための要求電力としての電池要求電力(PWR2)を算出する(ステップA03)。
次いで、SOC1≧所定値(α)か否かを判断する(ステップA04)。
このステップA04がNOの場合には、これ以上SOC値を下げられず、SOC値の回復の必要があると判断して、PWR1+PWR2を、内燃機関制御指令(PWR3)とし(ステップA05)、SOC値の回復を図る。この場合、SOC値は、電池要求電力(PWR2)の分だけ回復して行く。
前記ステップA04がYESの場合には、SOC値が許容下限値(α)に対して余裕があると判断し、PWR1+PWR2と、内燃機関3がエンリッチ領域での駆動が必要となる機関出力判定値(β)とを比較、つまり、PWR1+PWR2≦βか否かを判断する(ステップA06)。
このステップA06がNOの場合には、内燃機関制御指令(PWR3)を機関出力判定値(β)に設定し(ステップA07)、内燃機関3がエンリッチ領域で駆動しない状況とすることで、燃費低下、排ガス悪化を防止する。
このステップA06がYESの場合には、PWR1+PWR2を、内燃機関制御指令(PWR3)として制御する(ステップA08)。
前記ステップA05の処理後、前記ステップA07の処理後、又は、前記ステップA08の処理後は、プログラムをリターンする(ステップA09)。
次いで、この内燃機関3の出力制御を、図2のタイムチャートに基づいて説明する。
図2に示すように、準備状態(READY状態)となり(時間t1)、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を超えていないので、内燃機関3の出力がPWR1+PWR2であるが、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を超える時点で(時間t2)、SOC値が所定値(α)未満となっていないため、内燃機関3で駆動する出力は、機関出力判定値(β)に制限されている(時間t2〜時間t3)。この時間t2〜時間t3では、内燃機関3の出力が機関出力判定値(β)に制限されているため、駆動用バッテリ5が放電傾向にある。
そして、駆動モータ6の発生出力が機関出力判定値(β)以下となり、内燃機関制御指令(PWR3)が、実駆動モータ出力(PWR1)+SOC目標値にするための電池要求電力(PWR2)で駆動し、SOC値の回復を図る(時間t2〜時間t4)。なお、時間t3〜時間t4では、内燃機関3の出力がPWR1+PWR2であるため、駆動用バッテリ5が充電傾向にある。
そして、再び、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を越えるが、SOC値が所定値(α)以上のために、内燃機関制御指令(PWR3)は、機関出力判定値(β)に制限されている(時間t4〜時間t5)。この時間t4〜時間t5では、内燃機関3の出力が機関出力判定値(β)に制限されているため、駆動用バッテリ5が放電傾向にある。
図2に示すように、準備状態(READY状態)となり(時間t1)、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を超えていないので、内燃機関3の出力がPWR1+PWR2であるが、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を超える時点で(時間t2)、SOC値が所定値(α)未満となっていないため、内燃機関3で駆動する出力は、機関出力判定値(β)に制限されている(時間t2〜時間t3)。この時間t2〜時間t3では、内燃機関3の出力が機関出力判定値(β)に制限されているため、駆動用バッテリ5が放電傾向にある。
そして、駆動モータ6の発生出力が機関出力判定値(β)以下となり、内燃機関制御指令(PWR3)が、実駆動モータ出力(PWR1)+SOC目標値にするための電池要求電力(PWR2)で駆動し、SOC値の回復を図る(時間t2〜時間t4)。なお、時間t3〜時間t4では、内燃機関3の出力がPWR1+PWR2であるため、駆動用バッテリ5が充電傾向にある。
そして、再び、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を越えるが、SOC値が所定値(α)以上のために、内燃機関制御指令(PWR3)は、機関出力判定値(β)に制限されている(時間t4〜時間t5)。この時間t4〜時間t5では、内燃機関3の出力が機関出力判定値(β)に制限されているため、駆動用バッテリ5が放電傾向にある。
即ち、この実施例1に係る出力制御装置13における発電電力の決定方法は、図5に示すように、車両走行に必要な駆動モータ6ヘの駆動トルクに基づいて実駆動モータ出力(PWR1)を演算する。また、駆動モータ6への駆動トルク指令は、図3に示すように、車速から演算する。
車両走行に影響を与える発電量は、内燃機関3の運転状態と密接に関連するため、操作に対して期持する内燃機関3の運転状態とずれて、運転者が違和感を覚えることがないように、図4に示すように、運転者の人為操作に基づくアクセル開度(スロットル開度)を主とする運転状態を基に、実駆動モータ出力(PWR1)を決定する。
そして、図5に示すように、SOC値(充電状態、電池残量)とSOC目標値の差分であるSOC偏差を求め、このSOC偏差に基づいて、SOC目標値とするための電池要求電力(PWR2)の演算を行う。この結果、SOC値がSOC偏差に基づいて正負の電池要求電力(PWR2)に制御されるので、つまり、充電/放電の各状態に制御されるので、SOC値は、SOC目標値を中心とするある範囲に収まることになる。これが、フィードバック制御となる。
実駆動モータ出力(PWR1)とSOC目標値にするための電池要求電力(PWR2)とを加算し、発電要求を求める。この発電要求に従い、最終的な発電制御が実施される。また、内燃機関3の燃焼制御は、この発電要求に基づいて内燃機関エンジン制御指令(PWR3)を求める。
実駆動モータ出力(PWR1)のみに従って発電制御を実施すると、駆動用バッテリ5は、電流の流れ込み状態若しくは電流の持ち出し状態への傾倒が大きくなり、過充電や過放電に至るおそれがあるが、この制御により、それらを回避することができる。
基本的に、人為操作(アクセル開度、スロットル開度)と車速に基づいて決定した実駆動モータ出力(PWR1)に、電池要求電力(PWR2)を加えたものが、最終的な実発電量、つまり、内燃機関3の目標出力である内燃機関制御指令(PWR3)となる。
エンリッチ運転を回避するための内燃機関3の出力制限を行う際には、瞬間的には演算した通りの収支に必ずしも一致していないものである。
そして、そのままその収支を累積しても、生じたずれが蓄積して問題となることがないのは、ずれが駆動用バッテリ5の充放電量に現れ、それがSOC偏差に現れるため、別に記載されたフィードバック制御の結果、ずれも補正されるからである。
従って、収支は一致することになり、総じて見れば、消費電力=発電電力となる。それゆえ、電池要求電力(PWR2)は、発電補正量となる。
車両走行に影響を与える発電量は、内燃機関3の運転状態と密接に関連するため、操作に対して期持する内燃機関3の運転状態とずれて、運転者が違和感を覚えることがないように、図4に示すように、運転者の人為操作に基づくアクセル開度(スロットル開度)を主とする運転状態を基に、実駆動モータ出力(PWR1)を決定する。
そして、図5に示すように、SOC値(充電状態、電池残量)とSOC目標値の差分であるSOC偏差を求め、このSOC偏差に基づいて、SOC目標値とするための電池要求電力(PWR2)の演算を行う。この結果、SOC値がSOC偏差に基づいて正負の電池要求電力(PWR2)に制御されるので、つまり、充電/放電の各状態に制御されるので、SOC値は、SOC目標値を中心とするある範囲に収まることになる。これが、フィードバック制御となる。
実駆動モータ出力(PWR1)とSOC目標値にするための電池要求電力(PWR2)とを加算し、発電要求を求める。この発電要求に従い、最終的な発電制御が実施される。また、内燃機関3の燃焼制御は、この発電要求に基づいて内燃機関エンジン制御指令(PWR3)を求める。
実駆動モータ出力(PWR1)のみに従って発電制御を実施すると、駆動用バッテリ5は、電流の流れ込み状態若しくは電流の持ち出し状態への傾倒が大きくなり、過充電や過放電に至るおそれがあるが、この制御により、それらを回避することができる。
基本的に、人為操作(アクセル開度、スロットル開度)と車速に基づいて決定した実駆動モータ出力(PWR1)に、電池要求電力(PWR2)を加えたものが、最終的な実発電量、つまり、内燃機関3の目標出力である内燃機関制御指令(PWR3)となる。
エンリッチ運転を回避するための内燃機関3の出力制限を行う際には、瞬間的には演算した通りの収支に必ずしも一致していないものである。
そして、そのままその収支を累積しても、生じたずれが蓄積して問題となることがないのは、ずれが駆動用バッテリ5の充放電量に現れ、それがSOC偏差に現れるため、別に記載されたフィードバック制御の結果、ずれも補正されるからである。
従って、収支は一致することになり、総じて見れば、消費電力=発電電力となる。それゆえ、電池要求電力(PWR2)は、発電補正量となる。
図7は、この発明の実施例2を示すものである。
この実施例2においては、上述の実施例1と同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
この実施例2の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、出力制御装置13では、検知されたSOC値(SOC1)が駆動用バッテリ5の常用範囲の下限値となる所定値(α)を越える場合は、内燃機関3の出力を機関出力判定値(β)以下に制限する一方、検知されたSOC値が所定値(α)以下となる場合には(図7の時間t5以降で示す)、内燃機関3の出力を機関出力判定値(β)以下とする制限を解除する。
この実施例2においては、上述の実施例1と同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
この実施例2の特徴とするところは、以下の点にある。即ち、出力制御装置13では、検知されたSOC値(SOC1)が駆動用バッテリ5の常用範囲の下限値となる所定値(α)を越える場合は、内燃機関3の出力を機関出力判定値(β)以下に制限する一方、検知されたSOC値が所定値(α)以下となる場合には(図7の時間t5以降で示す)、内燃機関3の出力を機関出力判定値(β)以下とする制限を解除する。
次に、この実施例2に係る内燃機関3の出力制御を、図7のタイムチャートに基づいて説明する。
図7に示すように、準備状態(READY状態)となり(時間t1)、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を超えていないので、内燃機関3の出力がPWR1+PWR2であるが、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を超える時点で(時間t2)、SOC値が所定値(α)未満となっていないため、内燃機関3で駆動する出力は、機関出力判定値(β)に制限されている(時間t2〜時間t3)。この時間t2〜時間t3では、内燃機関3の出力が機関出力判定値(β)に制限されているため、駆動用バッテリ5が放電傾向にある。
そして、駆動モータ6の発生出力が機関出力判定値(β)以下となり、内燃機関制御指令(PWR3)が、実駆動モータ出力(PWR1)+SOC目標値にするための電池要求電力(PWR2)で駆動し、SOC値の回復を図る(時間t2〜時間t4)。時間t3〜時間t4では、内燃機関3の出力がPWR1+PWR2であるため、駆動用バッテリ5が充電傾向にある。
そして、再び、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を越えるが、SOC値が所定値(α)以上のために、内燃機関制御指令(PWR3)は、機関出力判定値(β)に制限されている(時間t4〜時間t5)。この時間t4〜時間t5では、内燃機関3の出力が機関出力判定値(β)に制限されているため、駆動用バッテリ5が放電傾向にある。
その後、SOC値が所定値(α)未満となった時点で、これ以上のSOC値の低下を防止するために、内燃機関制御指令(PWR3)の制限を解除し、PWR1+PWR2で、内燃機関3を駆動する(時間t5以降)。この時間t5以降では、内燃機関3の出力がPWR1+PWR2であるため、駆動用バッテリ5が充電傾向にある。
これにより、この実施例2では、エンリッチ領域に入る頻度を低減することで、エンリッチ運転を抑制し、燃費性能の向上と、排ガス浄化性能の向上(有害成分の低減)を果たすことができ、また、駆動用バッテリ5の検知されたSOC値を所定値(α)以上に保持し易くでき、SOC値の著しい低下を防止できる。
図7に示すように、準備状態(READY状態)となり(時間t1)、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を超えていないので、内燃機関3の出力がPWR1+PWR2であるが、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を超える時点で(時間t2)、SOC値が所定値(α)未満となっていないため、内燃機関3で駆動する出力は、機関出力判定値(β)に制限されている(時間t2〜時間t3)。この時間t2〜時間t3では、内燃機関3の出力が機関出力判定値(β)に制限されているため、駆動用バッテリ5が放電傾向にある。
そして、駆動モータ6の発生出力が機関出力判定値(β)以下となり、内燃機関制御指令(PWR3)が、実駆動モータ出力(PWR1)+SOC目標値にするための電池要求電力(PWR2)で駆動し、SOC値の回復を図る(時間t2〜時間t4)。時間t3〜時間t4では、内燃機関3の出力がPWR1+PWR2であるため、駆動用バッテリ5が充電傾向にある。
そして、再び、実駆動モータ出力(PWR1)が機関出力判定値(β)を越えるが、SOC値が所定値(α)以上のために、内燃機関制御指令(PWR3)は、機関出力判定値(β)に制限されている(時間t4〜時間t5)。この時間t4〜時間t5では、内燃機関3の出力が機関出力判定値(β)に制限されているため、駆動用バッテリ5が放電傾向にある。
その後、SOC値が所定値(α)未満となった時点で、これ以上のSOC値の低下を防止するために、内燃機関制御指令(PWR3)の制限を解除し、PWR1+PWR2で、内燃機関3を駆動する(時間t5以降)。この時間t5以降では、内燃機関3の出力がPWR1+PWR2であるため、駆動用バッテリ5が充電傾向にある。
これにより、この実施例2では、エンリッチ領域に入る頻度を低減することで、エンリッチ運転を抑制し、燃費性能の向上と、排ガス浄化性能の向上(有害成分の低減)を果たすことができ、また、駆動用バッテリ5の検知されたSOC値を所定値(α)以上に保持し易くでき、SOC値の著しい低下を防止できる。
なお、この発明においては、上述の実施例に限定されず、種々応用改変が可能であることは勿論である。
例えば、走行に必要な電力を供給するための実駆動モータ出力(PWR1)は、運転者の人為操作、アクセル開度(スロットル開度)に基づく運転者要求発電量を演算によって求めても良い。この運転者要求発電量は、出力たる発電量である実駆動モータ出力(PWR1)に対応するが、演算による発電量の演算結果の場合は、駆動モータが消費する電力と必ずしも一致させる必要はない。
実駆動モータ出力(PWR1)を、図4に示すように、アクセル開度(スロットル開度)が小さいときより大きいときの方が増加勾配が小さくなる(アクセル開度が増大する程、発電量の増加量が少なくなる)ように非線形に設定しても良い。
例えば、走行に必要な電力を供給するための実駆動モータ出力(PWR1)は、運転者の人為操作、アクセル開度(スロットル開度)に基づく運転者要求発電量を演算によって求めても良い。この運転者要求発電量は、出力たる発電量である実駆動モータ出力(PWR1)に対応するが、演算による発電量の演算結果の場合は、駆動モータが消費する電力と必ずしも一致させる必要はない。
実駆動モータ出力(PWR1)を、図4に示すように、アクセル開度(スロットル開度)が小さいときより大きいときの方が増加勾配が小さくなる(アクセル開度が増大する程、発電量の増加量が少なくなる)ように非線形に設定しても良い。
この発明の内燃機関の出力制御装置を、各種車両に適用できる。
1 ハイブリッド車
3 内燃機関
4 発電機
5 駆動用バッテリ
6 駆動モータ
7 機関制御装置
9 駆動コントローラ
10 アクセルセンサ
11 車速センサ
13 出力制御装置
14 駆動トルク演算部
15 実駆動モータ出力演算部
19 電池要求電力演算部
21 発電要求部
22 発電制御部
α 所定値
β 機関出力判定値
3 内燃機関
4 発電機
5 駆動用バッテリ
6 駆動モータ
7 機関制御装置
9 駆動コントローラ
10 アクセルセンサ
11 車速センサ
13 出力制御装置
14 駆動トルク演算部
15 実駆動モータ出力演算部
19 電池要求電力演算部
21 発電要求部
22 発電制御部
α 所定値
β 機関出力判定値
Claims (3)
- 内燃機関によって駆動される発電機と、この発電機により発電された電力を貯蓄可能であるとともに電力貯蓄状態であるSOC値を検知可能な駆動用バッテリと、前記発電機により発電された電力又は前記駆動用バッテリに貯蓄された電力を使って車両を推進可能な駆動モータとを備えた電動車両に搭載される内燃機関の出力制御装置であって、前記発電機の発電時に前記内燃機関の出力を制御する内燃機関の出力制御装置において、前記内燃機関の運転状態をストイキ運転からエンリッチ運転に移る境界に対応する機関出力判定値を設定し、前記駆動用バッテリの検知されたSOC値に応じて前記内燃機関の出力を前記機関出力判定値以下に制限することを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
- 前記検知されたSOC値が前記駆動用バッテリの常用範囲の下限値となる所定値を越える場合は、前記内燃機関の出力を前記機関出力判定値以下に制限する一方、前記検知されたSOC値が前記所定値以下となる場合には、前記内燃機関の出力を前記機関出力判定値以下とする制限を解除することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の出力制御装置。
- 発電に伴う前記内燃機関の出力を、運転者の操作するアクセル開度に基づいて算出する実駆動モータ出力と前記駆動用バッテリの検知されたSOC値に基づいて算出する電池要求電力とを加算して求め、前記内燃機関の出力が前記機関出力判定値以下の場合には、前記検知されたSOC値と前記所定値との大小関係にかかわらず、前記内燃機関の出力を前記機関出力判定値以下とする制限を行わないことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の内燃機関の出力制御装置。
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