(57)【要約】      （修正有）【課題】燃費効率の燃料消費量の少ない状態においてオルタネータによる発電を実施することで、内燃機関の燃費の改善が可能な発電制御装置を提供すること。【解決手段】エンジン本体４により駆動され発電を行うオルタネータ６と、オルタネータ６を駆動するためにエンジン本体４が単位時間当たりに消費する燃料消費量を算出し、算出された前記燃料消費量に応じて、オルタネータ６の発電状態を切り替えるＥＣＵ２と、を具備することを特徴とする発電制御装置１００。【選択図】図１
2010259151.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関により駆動され発電を行う発電機と、
前記発電機を駆動するために前記内燃機関が単位時間当たりに消費する燃料消費量を算出する燃料消費量算出部と、
前記燃料消費量算出部により算出された前記燃料消費量に応じて、前記発電機の発電状態を切り替える発電状態制御部と、を具備することを特徴とする発電制御装置。
【請求項２】
前記発電機が行う発電により充電される充電部と、
前記充電部の電圧を測定する電圧測定部と、をさらに備え、
前記充電部が低充電状態にあることを前記電圧測定部が検出した場合、前記燃料消費量に応じた判断に優先して、前記発電状態制御部は前記発電機が発電を行うように前記発電状態を切り替えることを特徴とする請求項１記載の発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両においては、内燃機関（エンジン）が発生するエネルギーにより、発電機（オルタネータ）を駆動し発電を行うことがある。オルタネータにより発電された電気は、バッテリに充電される。
【０００３】
例えば、特許文献１には、バッテリの充電状態や電気負荷に応じて、バッテリの調整電圧を変更する技術が開示されている。特許文献２には、エンジン回転数に応じて発電を停止または抑制する制御を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７２８７４号公報
【特許文献２】特開２００４−１１２９１７号公報
【０００５】
しかしながら、オルタネータを駆動させることは、エンジンの負荷となる。このため、オルタネータによる発電中は、エンジンの燃費が悪化することがある。つまり、特許文献１の技術では、発電によるエンジンへの負荷を考慮していないため、エンジンの燃費が悪化することがある。また、特許文献２のようなエンジン回転数に基づいた判断では、実際にはエンジン負荷が高い領域で発電を行っていることもあり、この場合はオルタネータを駆動させるためにエンジンに負荷がかかり、燃費が悪化することがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、内燃機関の燃費の改善が可能な発電制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、内燃機関により駆動され発電を行う発電機と、前記発電機を駆動するために前記内燃機関が単位時間当たりに消費する燃料消費量を算出する燃料消費量算出部と、前記燃料消費量算出部により算出された前記燃料消費量に応じて、前記発電機の発電状態を切り替える発電状態制御部と、を具備することを特徴とする発電制御装置である。本発明によれば、単位時間当たりに消費する燃料消費量の少ない状態において発電を実施するため、内燃機関の燃費の改善が可能となる。
【０００８】
上記構成において、前記発電機が行う発電により充電される充電部と、前記充電部の電圧を測定する電圧測定部と、をさらに備え、前記充電部が低充電状態にあることを前記電圧測定部が検出した場合、前記燃料消費量に応じた判断に優先して、前記発電状態制御部は前記発電機が発電を行うように前記発電状態を切り替える構成とすることができる。この構成によれば、低電圧状態において発電を行うため、充電部の電力が不足する状態を回避することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、内燃機関の燃費の改善が可能な発電制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は実施例に係る発電制御装置の構成を例示する模式図である。
【図２】図２（ａ）から図２（ｃ）は、車両の走行状態と燃料消費量、出力、及び速度との関係を各々例示する図である。
【図３】図３はエンジン回転数とトルクとに応じた燃料消費率を例示する図である。
【図４】図４はエンジン回転数とエンジン負荷とに応じた、発電実施領域を例示する図である。
【図５】図５は実施例に係る発電制御装置の制御を例示するフローチャートである。
【図６】図６（ａ）及び図６（ｂ）は、切り替え機構の一例を例示する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図面を用いて、本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００１２】
まず、実施例に係る発電制御装置１００の構成例について説明する。図１は実施例に係る発電制御装置１００を例示する模式図である。
【００１３】
図１に示すように、発電制御装置１００はエンジン２００に備えられており、エンジン２００はエンジン本体４（内燃機関）を備え、車両１０００に搭載されている。図中に点線で囲ったように、発電制御装置１００は、ＥＣＵ（Ｅｎｇｉｎｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２、オルタネータ６（発電機）、バッテリ８（充電部）、電気負荷１０、プーリ１２、ベルト１６及び電圧計１８を備える。
【００１４】
エンジン本体４は、プーリ１２が設けられたシャフト１４を備えている。シャフト１４は、エンジン本体４の動作により回転する。プーリ１２とオルタネータ６との間にはベルト１６が張設されている。バッテリ８はオルタネータ６及び電気負荷１０に接続されている。電気負荷１０には、例えばヘッドライト、ファン、ハザードランプ、ブレーキランプ、パワーウィンドウ、シート、ワイパー等がある。
【００１５】
エンジン本体４が動作することにより発生する動力は、シャフト１４、プーリ１２及びベルト１６を介してオルタネータ６に伝達され、オルタネータ６を駆動する。つまり、オルタネータ６はエンジン本体４により駆動され、発電を行う。バッテリ８は、オルタネータ６が行う発電により充電される。バッテリ８に充電された電力は、電気負荷１０の動作などに用いられる。
【００１６】
バッテリ８には、バッテリ８の電圧を測定する電圧計１８（電圧測定部）が設けられている。ＥＣＵ２は、エンジン本体４の回転数、及び出力を検出し、また電圧計１８が測定したバッテリ８の電圧を取得する。後述するように、ＥＣＵ２は、プーリ１２とシャフト１４との係合状態を制御することにより、オルタネータ６の発電状態を制御する。
【００１７】
次に、車両１０００の走行状態に応じたオルタネータ６による発電の影響を説明する。図２（ａ）は車両１０００の走行状態とエンジン２００で消費される燃料消費量との関係、図２（ｂ）は走行状態とエンジン本体４の発生出力との関係、図２（ｃ）は車両１０００の走行状態と速度との関係を各々例示する図である。縦軸は、図２（ａ）においては燃料消費量、図２（ｂ）においては出力、図２（ｃ）においては速度を各々表す。図２（ａ）から図２（ｃ）において、横軸は時間を表す。
【００１８】
図２（ａ）において斜線で示した領域は、オルタネータ６を駆動するために、エンジン本体４が追加して消費する燃料消費量である。すなわち、オルタネータ６を駆動することで、燃料は余計に消費される。斜線領域の高さは、オルタネータ６を駆動するために、エンジン本体４が単位時間当たりに消費する燃料消費量を表す。また、図２（ｂ）において斜線で示した領域は、オルタネータ６を駆動するために、エンジン本体４が追加して発生させる出力である。
【００１９】
図２（ｃ）に示すように、時間０からｔ１まではアイドリング、ｔ１からｔ２までは加速、ｔ２からｔ３までは定常走行、ｔ３からｔ４まではフューエルカット状態での減速（以下「Ｆ／Ｃ」と表記する）、ｔ４からｔ５までは減速の状態を各々表す。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、オルタネータ６を駆動するためにエンジン本体４が発生させる出力は、車両１０００の走行状態に関らず略同一である。つまり、エンジン本体４に対するオルタネータ６の負荷は走行状態に関らず略同一である。これに対し、オルタネータ６を駆動するためにエンジン本体４が消費する単位時間当たりの燃料消費量は、車両１０００の走行状態により異なる。以下、この点について説明する。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、アイドリング状態、及び減速状態では、他の走行状態に比較して、オルタネータ６を駆動するために消費される単位時間当たりの燃料消費量が多い。これに対し、加速状態では単位時間当たりの燃料消費量が少ない。定常状態においては、アイドリング状態または減速状態よりも単位時間当たりの燃料消費量が少ないが、加速状態より単位時間当たりの燃料消費量が多い。Ｆ／Ｃ状態ではオルタネータ６が駆動しているか否かに関らず、燃料は消費されない。このように、走行状態に応じて、オルタネータ６を駆動するためにエンジン本体４が消費する単位時間当たりの燃料消費量は変化する。具体的には、アイドリング状態及び減速状態、定常状態、加速状態の順で、単位時間当たりの燃料消費量は減少する。
【００２２】
次に、燃料消費率について説明する。燃料消費率とは、単位時間当たりに単位エネルギーを発生させるために消費される燃料量である。図３は、エンジン回転数とエンジンが発生するトルクとに応じた燃料消費率を例示する図である。横軸はエンジン本体４の回転数であり、縦軸はエンジン本体４が発生するトルクである。また、図中の等値線は、オルタネータ６を駆動する際の燃料消費率を示しており、高回転数、高トルクであるほど、つまり図の右上の領域ほど燃料消費率は改善する。
【００２３】
図中の三角（▲及び△）はアイドリング状態、四角（◆及び◇）は定常状態、丸（●及び○）は加速状態を各々示す。また、黒塗りの記号（▲、◆、●）は発電している場合、白抜きの記号（△、◇、○）は発電していない場合、それぞれにおける燃料消費率を示す。なお、図２（ａ）に示すように、単位時間当たりの燃料消費量が減速状態とアイドリング状態とでは同程度であるため、燃料消費率も減速状態とアイドリング状態とでは同程度である。
【００２４】
図３に示すように、アイドリング状態よりも定常状態の方が、燃料消費率が低下する。すなわち燃料消費率が改善する。また、定常状態よりも加速状態の方が、燃料消費率は改善する。つまり図２（ａ）に示した燃料消費量と同様に、アイドリング状態及び減速状態、定常状態、加速状態の順で燃料消費率は改善する。
【００２５】
次に、オルタネータ６の発電実施領域について説明する。図４はエンジン回転数とエンジン負荷とに応じた、発電実施領域を例示する図である。横軸はエンジン本体４の回転数、縦軸はエンジン本体４の負荷をそれぞれ表す。なお、高回転数、高負荷であるほど、つまり図の右下の領域ほど燃料消費量は減少する。図中の実線は、燃料消費量の閾値を表しており、実線より右下の領域が、実施例に係る発電制御装置１００の発電実施領域である。
【００２６】
図４に示すように、実施例に係る発電制御装置１００では、高回転数、高負荷の領域を発電実施領域とし、低回転数、低負荷の領域は発電停止領域とする。すなわち、オルタネータ６を駆動するための単位時間当たりの燃料消費量が少ない領域を発電実施領域とし、単位時間当たりの燃料消費量が多い領域を発電停止領域とする。例えば、加速状態（図２（ａ）及び図３参照）を発電実施領域とし、アイドリング、定常状態、減速状態は発電停止領域とすることができる。
【００２７】
また、図２（ａ）に示すように、Ｆ／Ｃ状態では、エンジン本体４への燃料供給が遮断される。つまり、オルタネータ６を駆動するために燃料が消費されない。従って、回転数や負荷に関らず、Ｆ／Ｃ状態は発電実施領域となり、オルタネータ６は発電を行う。
【００２８】
次に、実施例に係る発電制御装置１００の制御について説明する。図５は、実施例に係る発電制御装置１００の制御を例示するフローチャートである。
【００２９】
図５に示すように、最初にＥＣＵ２はエンジン２００が運転中か判断する（ステップＳ１０）。Ｎｏの場合、制御は終了する。
【００３０】
Ｙｅｓの場合、ＥＣＵ２は車両１０００の走行状態、つまりエンジン本体４の回転数及び出力を検出する。その後、ＥＣＵ２は、回転数及び出力に基づき、車両１０００の走行状態ごとに、オルタネータ６を駆動するためにエンジン本体４が消費する単位時間当たりの燃料消費量、及び燃料消費率を算出する（ステップＳ１１）。より具体的には、図２（ａ）に示した燃料消費量、及び図３に示した燃料消費率を算出する。すなわち、ＥＣＵ２は燃料消費量算出部に相当する。
【００３１】
ステップＳ１１の後、算出された燃料消費量に応じてＥＣＵ２は、走行状態が図４に示した発電実施領域にあるか判断する（ステップＳ１２）。つまり、ＥＣＵ２は、単位時間当たりの燃料消費量が、所定の閾値（図４参照）より小さいか判断する。Ｙｅｓの場合、ＥＣＵ２はオルタネータ６が発電を行うように、発電状態の制御を行う。この場合、オルタネータ６は駆動し、発電を実施する（ステップＳ１３）。すなわち、ＥＣＵ２は、燃料消費量に応じてオルタネータ６の発電状態を切り替える発電状態制御部に相当する。
【００３２】
ステップＳ１２においてＮｏの場合、ＥＣＵ２は、電圧計１８が測定するバッテリ８の電圧を取得し、電圧に基づきバッテリ８が低充電状態にあるか判断する（ステップＳ１４）。Ｎｏの場合、オルタネータ６は発電を行わない（ステップＳ１５）。
【００３３】
ステップＳ１４においてＹｅｓの場合、オルタネータ６は発電を実施する（ステップＳ１３）。すなわち、バッテリ８が低充電状態にあることを電圧計１８が検出した場合、燃料消費量及び燃料消費率に応じた判断に優先して、ＥＣＵ２はオルタネータ６が発電を行うように発電状態を切り替える。ステップＳ１３またはＳ１５の後、ステップＳ１０に戻る。
【００３４】
次に、発電状態の切り替え機構の例について説明する。図６（ａ）はオルタネータ６が発電を行っている場合、図６（ｂ）は発電を行っていない場合、それぞれの場合においてプーリ１２、シャフト１４及びベルト１６を拡大して例示する断面図である。
【００３５】
図６（ａ）に示すように、エンジン本体４に接続されたシャフト１４には、プーリ用ベアリング２４及びシャフト用ベアリング２６を介して、プーリ１２が設けられている。また、シャフト１４には、板バネ２２を介してアーマチャ２０が設けられている。プーリ１２には永久磁石１３及びコイル１５が備えられ、プーリ１２の周縁部にはベルト１６が架けられている。エンジン本体４（図１参照）が駆動すると、シャフト１４とともにアーマチャ２０も回転する。
【００３６】
プーリ１２に設けられた永久磁石１３の磁力により、アーマチャ２０はプーリ１２に引き付けられ、接触している。すなわち、アーマチャ２０とプーリ１２とは係合している。このため、エンジン本体４の駆動により、プーリ１２は回転する。図１に示すように、ベルト１６はオルタネータ６とプーリ１２との間に張設されている。従って、エンジン本体４が発生する動力は、プーリ１２及びベルト１６を介してオルタネータ６に伝達される。このとき、オルタネータ６は駆動し、発電する。
【００３７】
図６（ｂ）に示すように、電流がコイル１５に流れると、コイル１５は、永久磁石１３の磁束とは逆磁束の磁力を発生させる。永久磁石１３の磁力は、コイル１５が発生させる磁力と打ち消し合うため、弱まる。この結果、板バネ２２の力により、アーマチャ２０はプーリ１２から引き離される。すなわち、アーマチャ２０とプーリ１２とは係合しないため、プーリ１２は回転しない。このとき、エンジン本体４の動力は、オルタネータ６に伝達されない。従って、オルタネータ６は駆動せず、発電しない。ＥＣＵ２は、コイル１５への通電状態の制御、すなわちオルタネータ６の発電状態の制御を行う。
【００３８】
実施例に係る発電制御装置１００は、図２（ａ）及び図３に示すように、車両１０００の走行状態ごとに、オルタネータ６を駆動するためにエンジン本体４が単位時間当たりに消費する燃料消費量及び燃料消費率を算出する（図５のステップＳ１１）。そしてＥＣＵ２は、算出された燃料消費量に応じて、単位時間当たりの燃料消費量の少ない領域、すなわち燃料消費率の良い領域を発電実施領域とする（ステップＳ１２）。このため、実施例によれば、オルタネータ６の駆動による燃料消費量の増加を抑制することができ、エンジン２００の燃費を改善することが可能となる。
【００３９】
また、バッテリ８が低電圧状態にある場合、算出された燃料消費量及び燃料消費率に応じた判断に優先して、オルタネータ６は発電を行う（ステップＳ１４及びＳ１５）。つまり、車両１０００の走行状態がアイドリング状態や定常状態にあっても、オルタネータ６は発電を行い、バッテリ８は充電される。このため、バッテリ８の電力が不足する状態を回避することができる。
【００４０】
さらに、車両１０００の走行及びオルタネータ６を駆動するために燃料が消費されないＦ／Ｃ状態（図２（ａ）参照）が発電実施領域となる。このため、オルタネータ６が発電することによるエンジン２００の燃費悪化が抑制される。また、オルタネータ６の負荷がエンジン本体４に加わり、フリクションが増加するため、減速時のエンジンブレーキの効果をより高めることが可能となる。
【００４１】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
ＥＣＵ                    ２
エンジン本体              ４
オルタネータ              ６
バッテリ                  ８
プーリ                    １２
シャフト                  １４
ベルト                    １６
電圧計                    １８
発電制御装置              １００
エンジン                  ２００
車両                      １０００
【図１】
2010259151.tif 000003
【図２】
2010259151.tif 000004
【図３】
2010259151.tif 000005
【図４】
2010259151.tif 000006
【図５】
2010259151.tif 000007
【図６】
2010259151.tif 000008