(57)【要約】【課題】運転者の走行快適性を損なわない発電機の制御装置を提供する。【解決手段】この発明による発電機の制御装置は、検出した車両の速度と内燃機関の回転数とのうちの少なくとも一方と、検出したスロットルポジションとアクセルポジションとのうちの少なくとも一方とに基づいて、発電機の目標発電量を算出し、前記算出した目標発電量に基づいて前記発電機の発電量を制御するように構成したものであり、運転者の走行快適性を損なわずに発電ができるという効果がある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動する内燃機関の排気通路に設けられたタービンを介して発電が可能な発電機の制御装置であって、
検出した前記車両の速度と前記内燃機関の回転数とのうちの少なくとも一方と、検出したスロットルポジションとアクセルポジションとのうちの少なくとも一方とに基づいて、前記発電機の目標発電量を算出し、前記算出した目標発電量に基づいて前記発電機の発電量を制御するようにしたことを特徴とする発電機の制御装置。
【請求項２】
前記車両の速度と前記内燃機関の回転数とのうちの少なくとも一方と、スロットルポジションとアクセルポジションとのうちの少なくとも一方とに基づいて、前記発電機の発電量を設定した発電量マップを備え、
検出した前記車両の速度と前記内燃機関の回転数とのうちの少なくとも一方と、検出したスロットルポジションとアクセルポジションとのうちの少なくとも一方とに対応する発電量を、前記発電量マップにより導出し、
前記発電量マップにより導出した発電量に基づいて、前記発電機の目標発電量を算出するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の発電機の制御装置。
【請求項３】
前記車両の前後加速度に基づいて第１の発電量補正係数を設定した加速度補正マップを備え、
検出した前記車両の前後加速度に対応する加速度補正係数を、前記加速度補正マップにより導出し、
前記発電量マップにより導出した前記発電量を、前記加速度補正マップにより導出した前記加速度補正係数により補正することを特徴とする請求項２に記載の発電機の制御装置。
【請求項４】
前記発電機により充電されるバッテリと、前記バッテリの充電状態に基づいて充電状態補正係数を設定した充電状態補正マップとを備え、
検出した前記バッテリの充電状態に対応する充電状態補正係数を、前記充電状態補正マップにより導出し、
前記発電量マップにより導出した前記発電量を、前記充電状態補正マップにより導出した前記充電状態補正係数により補正することを特徴とする請求項２又は３に記載の発電機の制御装置。
【請求項５】
ブレーキポジションに基づいて補正係数を設定したブレーキ補正マップを備え、
検出した前記ブレーキポジションに対応するブレーキ補正係数を、前記ブレーキ補正マップにより導出し、
前記発電量マップにより導出した前記発電量を、前記ブレーキ補正マップにより導出した前記ブレーキ補正係数により補正することを特徴とする請求項２乃至４のうち何れか１項に記載の発電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排気ガスエネルギーによって駆動されるタービンの駆動動力等により発電動作を行う発電機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の排気ガスエネルギーの余剰分を活用してタービンを駆動させ、このタービンの駆動力によりタービンシャフト軸上に設けた発電機を駆動して発電を行うタービン発電機が提案されている。
【０００３】
内燃機関が中高速時の場合は、排気ガスエネルギーが大きくなるため、タービン回転数は高速となる。又、内燃機関が低速時の場合は、排気ガスエネルギーが小さくなるため、タービン回転数は低速となる。タービン発電機は、タービンシャフト軸上に設けられているため、タービン発電機の発電可能な発電量は、内燃機関の状態によって変化する。
【０００４】
従来、この種のタービン発電機に於いて、エンジンブレーキポジションや変速ギヤポジションを検出し、この検出したポジションに応じて電動発電機の発電量を制御すると共に、その発電動作により排気エネルギーに負荷をかけて車両の排気ブレーキを作動させるように構成したものである（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２６３３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に示された装置のようにエンジンブレーキポジションに応じ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い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も変化してしまい、結果として運転者の走行快適性が低下してしまうという課題がある。
【０００７】
この発明は、従来の装置に於ける前述のような課題を解決するために成されたもので、車両の走行快適性への影響が比較的少ない減速時に発電が行われるように目標発電量を制御することにより、運転者の走行快適性を損なわない発電機の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明による発電機の制御装置は、
車両を駆動する内燃機関の排気通路に設けられたタービンを介して発電が可能な発電機の制御装置であって、
検出した前記車両の速度と前記内燃機関の回転数とのうちの少なくとも一方と、検出したスロットルポジションとアクセルポジションとのうちの少なくとも一方とに基づいて、前記発電機の目標発電量を算出し、前記算出した目標発電量に基づいて前記発電機の発電量を制御するようにしたことを特徴とする発電機の制御装置である。
【０００９】
この発明による発電機の制御装置は、望ましくは、車両の速度と内燃機関の回転数とのうちの少なくとも一方と、スロットルポジションとアクセルポジションとのうちの少なくとも一方とに基づいて、発電機の発電量を設定した発電量マップを備え、検出した前記車
両の速度と前記内燃機関の回転数とのうちの少なくとも一方と、検出したスロットルポジションとアクセルポジションとのうちの少なくとも一方とに対応する発電量を、前記発電量マップにより導出し、前記発電量マップにより導出した発電量に基づいて、前記発電機の目標発電量を算出するように構成される。
【００１０】
又、この発明による発電機の制御装置は、望ましくは、車両の前後加速度に基づいて第１の発電量補正係数を設定した加速度補正マップを備え、検出した車両の前後加速度に対応する加速度補正係数を、前記加速度補正マップにより導出し、前記発電量マップにより導出した前記発電量を、前記加速度補正マップにより導出した前記加速度補正係数により補正するように構成される。
【００１１】
更に、又、この発明による発電機の制御装置は、望ましくは、発電機により充電されるバッテリと、前記バッテリの充電状態に基づいて充電状態補正係数を設定した充電状態補正マップとを備え、検出した前記バッテリの充電状態に対応する充電状態補正係数を、前記充電状態補正マップにより導出し、前記発電量マップにより導出した前記発電量を、前記充電状態補正マップにより導出した前記充電状態補正係数により補正するように構成される。
【００１２】
又、この発明による発電機の制御装置は、望ましくは、ブレーキポジションに基づいて補正係数を設定したブレーキ補正マップを備え、検出した前記ブレーキポジションに対応するブレーキ補正係数を、前記ブレーキ補正マップにより導出し、前記発電量マップにより導出した前記発電量を、前記ブレーキ補正マップにより導出した前記ブレーキ補正係数により補正するように構成される。
【発明の効果】
【００１３】
この発明による発電機の制御装置によれば、検出した車両の速度と内燃機関の回転数とのうちの少なくとも一方と、検出したスロットルポジションとアクセルポジションとのうちの少なくとも一方とに基づいて、発電機の目標発電量を算出し、前記算出した目標発電量に基づいて前記発電機の発電量を制御するようにしたので、運転者の走行快適性を損なわずに発電ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態１に係るタービン発電機の全体構成を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係るタービン発電機の発電機制御装置の動作を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るタービン発電機の発電量マップの詳細を示すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態１に係るタービン発電機の発電機制御装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるタービン発電機の制御装置のシステム構成を示す概略構成図である。図１に於いて、内燃機関（以下、「エンジン」と称する場合もある）１は、４気筒のガソリンエンジンで構成されている例を示しているが、４気筒に限らず他の気筒数のエンジンであっても適用可能である。又、エンジン１の燃焼方式については、シリンダ内に燃料を直噴する直噴エンジンだけでなく、スロットルバルブ４の後のインテークマニホールド２内に燃料を噴射するポート噴射エンジンにも適用することも可能である。
【００１６】
内燃機関１に於いて、大気中から取り込まれた吸入空気は、先ず、エアクリーナ７によりゴミや塵などが取り除かれる。エアクリーナ７を通過した吸入空気は、内燃機関１のインテークマニホールド２に送られるが、途中のスロットルバルブ４の開度に応じて、その流入容量が調整される。
【００１７】
インテークマニホールド２を介して内燃機関１に吸入された空気と燃料との混合気は、内燃機関1の燃焼室内に於いて点火され、その混合気の着火後に発生する燃焼エネルギー
は、車両の推進力となる駆動力として利用される。
【００１８】
内燃機関１に於ける混合気の燃焼後の排気ガスは、エキゾーストマニホールド３を介して排出される。この排気ガスのエネルギー（運動エネルギー、圧力）を利用してタービン６が回転駆動される。
【００１９】
タービン６の同軸上にはタービン発電機５の回転子が固定されている。又、タービン発電機５には発電機制御装置９が接続されており、発電機制御装置９によるタービン発電機５の制御により、タービン６の駆動力を電気エネルギーに変換して発電が行われる。更に、発電機制御装置９には、リチウムイオン電池（以下、Ｌｉイオン電池と称する）１１が接続されており、タービン発電機５の発電により得られた電気エネルギーによりＬｉイオン電池１１を充電する。
【００２０】
次に、発電機制御装置９について説明する。発電機制御装置９には、車両の速度（以下、車速と称する）を検出する車速センサ１２、スロットルポジションを検出するスロットルポジションセンサ８、車両の前後加速度を検出する車両前後加速度センサ１３の各センサと、Ｌｉイオン電池１１の充電状態を検出するＬｉイオン電池状態検出用センサ１４が接続されている。発電機制御装置９は、前述の各センサからの信号によりタービン発電機５の発電量を決定し、タービン発電機５による発電量の制御を行う。
【００２１】
図２は、この発明の実施の形態１に係るタービン発電機の発電機制御装置９の動作を示すブロック図である。尚、以下の説明に用いる数値は、一例を示すものであってこれに制限されるものではなく、車両によってその数値は適宜設定され得るものである。
【００２２】
図１及び図２に於いて、先ず、車速センサ１２から与えられる車速検出値２０とスロットルポジションセンサ８から与えられるスロットルポジション検出値２１とに基づいて、発電量マップ２２によりタービン発電機５が出力すべき発電量を参照する。図３は、この発明の実施の形態１に係るタービン発電機の発電量マップの詳細を示すグラフで、縦軸は発電量、横軸はスロットルポジションを示している。
【００２３】
例えば車速検出値が１２０［ｋｍ／ｈ］のように大きい場合には、車両に対する空気抵抗が大きくなり、排気ガスエネルギーによる発電を実施すると、発電負荷トルクが増加して減速感が大きくなりすぎてしまい、運転者の走行快適性を損ねる。又、例えば車速検出値が１０［ｋｍ／ｈ］のように小さい場合には、エンストの可能性が生じるので、排気ガスエネルギーによる発電が不可能な領域となる。このような特性を考慮して、発電量マップ２２は、図３に示すように、スロットルポジションに対する発電量の特性曲線を、車速検出値に対応して異なるように設定している。この発電量マップ２２は、車両に応じて予め用意される。
【００２４】
次に、車速検出値２０とスロットルポジション検出値２１とに基づいて参照した前述の発電量マップ２２による発電量２２１に対して、車両前後加速度センサ１３からの車両の前後加速度検出値２３に基づいて後述する加速度補正マップ２２から得た加速度補正係数
２４１と、Ｌｉイオン電池状態検出センサ１４からのリチウムイオン電池の充電状態（State of Charge：以下、ＳＯＣと称する）検出値２５に基づいて後述するＳＯＣ補正マッ
プ２６から導出したＳＯＣ補正係数２６１とを、乗算器２７により乗算し、目標発電量２８を決定する。
【００２５】
車両の前後加速度２３が大きい、つまり加速時に発電を行うと、発電により発電負荷トルクが増加して加速力が低減する。こうした理由から運転者の走行快適性を考慮した場合には、減速時での発電が好ましい。この特性を考慮して、予め発電機制御装置９内に記憶された加速度補正マップ２４により、前後加速度検出値２３に対応した加速度補正係数２４１を取り出し、この加速度補正係数２４１を、乗算器２７により発電量マップ２２による発電量２２１に乗算して発電量２２１の補正を行う。
【００２６】
加速度補正マップ２４は、横軸を加速度、縦軸を係数として予め車両に応じて用意されたマップであり、前後加速度検出値２３に対応して「２」〜「０」加速度補正係数２４１を設定している。
【００２７】
又、Ｌｉイオン電池への過充電を防止するために、検出したＳＯＣ検出値２５に対応したＳＯＣ補正係数２６１をＳＯＣ補正マップ２６により導出し、このＳＯＣ補正係数２６１を乗算器２７により発電量２２１に乗算する。ＳＯＣ補正マップ２６は、縦軸をＳＯＣ、横軸を発電量係数として予め車両に応じて用意されたマップであり、ＳＯＣ検出値２５に対応して０［％］〜１００［％］のＳＯＣ補正係数２６１を設定している。
【００２８】
Ｌｉイオン電池のＳＯＣ検出値２５は電流・電圧等から求める一般的な手法により、充電状態を検出することで得られる。尚、この発明では、Ｌｉイオン電池の充電状態を検出する公知の様々な手法が適用できるものとする。
【００２９】
次に、前述のように発電量２２１に加速度補正係数２４１とＳＯＣ補正係数２６１とを乗算器２７により乗算して得た目標発電量２８から、その目標発電量２８を発生するための発電機の界磁電流ｉを界磁電流値算出器２９により算出し、その算出した界磁電流ｉを界磁電流出力手段３０から出力する。発電機５は、界磁電流出力手段３０から出力された界磁電流ｉ及びエンジン１の回転速度に基づいた発電量を発生し、Ｌｉイオン電池１１を充電する。
【００３０】
尚、近年、スロットルのない車両が存在する。このような車両に関しては、スロットルポジションセンサ８の代わりにアクセルポジションセンサを用いてアクセルポジションを検出し、アクセルポジションに対応して加速度補正係数を設定した加速度補正マップを用いることで、スロットルポジションを用いた場合と同等の効果を得ることが可能となる。
【００３１】
図４は、この発明の実施の形態１に係るタービン発電機の発電機制御装置の動作を示すフローチャートである。次に、このフローチャートを用いて発電機制御装置９に於ける制御動作の流れを説明する。図４に於いて、先ずステップＳ２０１では、車速センサ１２からの車速検出値２０とスロットルポジションセンサ８からのスロットルポジション検出値２１を検出し、ステップＳ２０２に進む。
【００３２】
ステップＳ２０２では、発電機制御装置１０に予め記憶された発電量マップ２２を参照して、ステップＳ２０１で入手した車速検出値２０とスロットルポジション検出値２１に対応した発電量２２１を取り出し、次のステップＳ２１４に進む。尚、前述したように、発電量マップ２４に設定されている発電量は、車両に応じて異なる。
【００３３】
又、ステップＳ２０１、Ｓ２０２での処理と並行してステップＳ２１１、Ｓ２１２、Ｓ
２１３での処理を行う。即ち、ステップＳ２１１では、車両前後加速度センサ１３からの前後加速度検出値２３を検出して、次のステップＳ２１２に進む。ステップＳ２１２では、発電機制御装置１０に予め記憶された加速度補正マップ２４を参照して、ステップS２
１１で入手した前後加速度検出値２３に対応した加速度補係数を導出し、次のステップＳ２１３に進む。尚、加速度補正マップに設定されている加速度補正係数は、車両により異なる。ステップＳ２１３では、Ｌｉイオン電池１１へ充電する際の過充電防止のため、このＬｉイオン電池１１のＳＯＣをＬｉイオン電池状態検出センサ１４により検出する。
【００３４】
ステップＳ２１４では、ステップＳ２０２での発電量マップ２２による発電量２２１と、ステップＳ２１２での加速度補正マップ２４による加速度補正係数２４１と、ステップＳ２１３でのＳＯＣ補正係数２６１とを乗算器２７にて乗算し、最終的な目標発電量２８を算出する。
【００３５】
次に、ステップＳ２１５に進み、目標発電量２８が「０」より大きいか否かを判定し、目標発電量２８が「０」より大きい場合には、ステップＳ２１６に進んで目標発電量２８に応じた発電機の界磁電流ｉの調整を行い、発電量の調整を行う。一般的には、界磁電流ｉを大きくするにつれて発電量は大きくなる。
【００３６】
一方、ステップＳ２１５での判定の結果、目標発電量２８が「０」の場合には、ステップｓ２１７に進み、タービンの駆動力により発電機５の回転子は回転駆動されてはいるが、その界磁電流ｉを「０」にすることで発電動作を停止させる。
【００３７】
以上述べたように、この発明の実施の形態１によるタービン発電機の制御装置によれば、車速、スロットルポジション、前後加速度、Ｌｉイオン電池のＳＯＣを検出し、これらの検出結果と予め運転者の走行快適性を損なわないように設定された発電量マップによる発電量と、加速度補正マップによる加速度補正係数、及びＳＯＣ補正マップによるＳＯＣ補正係数とから、目標発電量を算出するようにしているので、車両の状況に応じた発電と運転者の走行快適性の両立が可能となる。また、従来、捨てていた排気エネルギーを利用して発電を行うため、燃費改善効果を得ることが可能である。
【００３８】
尚、前述の実施の形態１では、発電量を制御する手段として発電機の界磁電流の調整を行うようにしたが、発電機の界磁に永久磁石を用いている場合は、電機子電流を調整することでも同様の効果を得ることが可能となる。
【００３９】
又、実施の形態１ではタービン発電機に特定しているが、タービン軸と同軸の発電機軸上にコンプレッサを設け、このコンプレッサにより内燃機関への過給が可能な電動過給機を備えた発電機であっても同様の効果を得ることが可能である。この構成の場合には、発電に加えて内燃機関への過給も行うことが可能となる。
【００４０】
更に、この実施の形態１では、前後加速度を検出する車両前後加速度センサを備えているが、簡易な構成をするために車両前後加速度センサを省略し、車速の微分値を前後加速度として用いることも可能であり、この構成の場合には部品点数を少なくすることが可能となる。
【００４１】
又、この実施の形態１では、車速センサを用いているが、車速センサの代わりにエンジン回転数検出センサを用い、エンジン回転数と変速機からの検出値により、車速センサを用いた場合と同等の効果を得ることが可能となる。
【００４２】
更に、目標発電量を算出する場合に、前述の加速度補正係数とＳＯＣ補正係数に併せて、ブレーキポジションセンサからの検出値に基づく減速係数を用いるようにしても良い。
この場合、結果も含めることで、発電補正値をより厳密に設定することができ、運転者の走行快適性をより向上することが可能となる。
【００４３】
又、実施の形態１では、Ｌｉイオン電池を用いたが、鉛電池でも同等の効果が得られ、電池の種類に制限されるものではない。
【００４４】
更に、実施の形態１では、内燃機関としてガソリンエンジンの場合を示したが、ディーゼルエンジンでも同等の効果が得られる。
【００４５】
尚、この発明はこれらの実施の形態のみに限られるものではなく、この発明の範囲内に於いて、種々の実施の形態を取りえることが可能であることは当業者にとって明らかである。
【符号の説明】
【００４６】
１    内燃機関
２    インテークマニホールド
３    エキゾーストマニホールド
４    スロットルバルブ
５    発電機
６    タービン
７    エアクリーナ
８    スロットルポジションセンサ
９    発電機制御装置
１０    発電量マップ
１１    Ｌｉイオン電池
１２    車速センサ
１３    車両前後加速度センサ
１４    Ｌｉイオン電池状態検出センサ
２０    車速検出値
２１    スロットルポジション検出値
２２    発電量マップ
２３    前後加速度検出値
２４    加速度補正マップ
２５    ＳＯＣ検出値
２６    ＳＯＣ補正マップ
２７    乗算器
２８    目標発電量
２９    界磁電流算出器
３０    界磁電流
２２１    発電量
２４１    加速度補正係数
２６１    ＳＯＣ補正係数
【図１】
2010206936.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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