(57)【要約】【課題】この発明は、発電機温度を考慮して発電機の出力変化を制限することで、内燃機関の回転数の急激な変化を抑制し、振動を低減することを目的とする。【解決手段】この発明は、内燃機関１の動力を用いて発電する発電機２の発電量を制御する制御部７を備える内燃機関１の制御装置６であって、制御部７は、内燃機関１の目標トルクを変更する際に、発電機２の発電機温度より発電効率を算出し、発電効率によって変化する発電機２の発電負荷と、内燃機関１に備えられた蓄電池４の蓄電容量とに基づいて、予め決定された出力変化率で、発電機２の発電量を変更することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の動力を用いて発電する発電機の発電量を制御する制御部を備える内燃機関の制御装置であって、前記制御部は、前記内燃機関の目標トルクを変更する際に、前記発電機の発電機温度より発電効率を算出し、前記発電効率によって変化する前記発電機の発電負荷と、前記内燃機関に備えられた蓄電池の蓄電容量とに基づいて、予め決定された出力変化率で、前記発電機の発電量を変更することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記内燃機関に備えられた蓄電池の蓄電容量の低下に基づいて、前記出力変化率を所定率以下にならないように制限することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の動力を用いて発電する発電機の発電量を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の動力を用いて発電する発電機は、制御装置の制御部によって発電量を制御される。制御部は、内燃機関に備えられた電気負荷の必要とする電力（電気負荷量）に基づいて発電機の発電負荷を求め、求めた発電負荷により内燃機関の目標トルクを設定し、発電機の発電量を制御する。
発電機は、発電機自体の温度（発電機温度）の上昇によって発電効率が低下し、発電機の出力（発電量）が減少することが知られている。
これに対して、特許文献１においては、発電機温度の上昇によって低下する発電機の出力を、内燃機関の回転数と共に発電機の回転数を上昇させ、発電量を増加させることによって電気負荷に十分な電力を供給させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１７１９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電気負荷のＯＮ／ＯＦＦによる電気負荷量の変更と同時に、発電機を駆動する内燃機関の目標トルクを変更し回転数を上昇／下降させることは、振動の要因となる。
また、発電機が出力する電力量は、発電機温度により変化し、発電機温度が高温になるほど出力が低下する。そのため、発電機温度が高温になるほど、発電機の出力の低下分を補うように内燃機関により発電機の回転数を上昇させて発電量を増加し、電気負荷に対して十分な電力を供給する必要がある。このような発電機温度の変化に対する内燃機関の回転数の上昇（あるいは、下降）は、振動の要因となる。
【０００５】
そこで、この発明は、電気負荷量の変更に応じて発電機を駆動する内燃機関の目標トルクを変更する際に、内燃機関の回転数の急激な変化を抑制し、振動を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、内燃機関の動力を用いて発電する発電機の発電量を制御する制御部を備える内燃機関の制御装置であって、制御部は、内燃機関の目標トルクを変更する際に、発電機の発電機温度より発電効率を算出し、発電効率によって変化する発電機の発電負荷と、内燃機関に備えられた蓄電池の蓄電容量とに基づいて、予め決定された出力変化率で、発電機の発電量を変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、電気負荷量の変更に応じて発電機を駆動する内燃機関の目標トルクを変更する際に、発電機を駆動する内燃機関の回転数の急激な変化を抑制でき、振動を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は内燃機関の制御装置のシステム構成図である。（実施例）
【図２】図２は発電ｄｕｔｙが１００％のときの発電機温度の違いによる発電量の変化を示す図である。（実施例）
【図３】図３は発電負荷要求トルクと蓄電容量とにより決定される発電機の出力変化率を示す図である。（実施例）
【図４】図４は電気負荷が変化した際の発電機の出力変化率に応じて変化する発電負荷要求トルク及び内燃機関回転数を示す図である。（実施例）
【図５】図５は内燃機関の制御装置による制御のフローチャートである。（実施例）
【発明を実施するための形態】
【０００９】
この発明の内燃機関の制御装置は、発電機温度より算出される発電効率によって変化する発電機の発電負荷と、蓄電池の蓄電容量とに基づいて決定された出力変化率で、発電機の発電量を変更することで、内燃機関の回転数の急激な変化を抑制し、振動を低減する。
【実施例】
【００１０】
以下、図に基づいて、この発明の実施例を説明する。図１〜図５は、この発明の実施例を示すものである。図１において、内燃機関１は、図示しない車両に搭載され、発生した動力で車両を走行させる。内燃機関１は、発電機２と電気負荷３と蓄電池４とを備える。発電機２は、ギアやチェーンなどの動力伝達機構５により内燃機関１に接続される。発電機２は、内燃機関１が発生する動力により駆動され、発電する。電気負荷３は、発電機２が発電する電力、蓄電池４の電力で動作する。蓄電池４は、電気負荷３に電力を供給して動作させ、また、発電機２が発電した電力により充電される。
発電機２は、制御装置６の制御部７により制御される。制御部７は、演算処理装置からなる。制御部７は、制御のための情報として、内燃機関１の内燃機関回転数と出力トルクとを入力し、発電機２の発電機回転数と発電機温度と発電機出力（発電量）とを入力し、電気負荷３の電気負荷状態（ＯＮ／ＯＦＦ）を入力し、蓄電池４の蓄電容量を入力する。
制御部７は、入力する情報から電気負荷３の電気負荷状態に応じて必要とする電力（電気負荷量）を求め、求めた電力を発電するために発電機２の駆動に必要な発電負荷を算出する。制御部７は、発電機２の駆動に必要な発電負荷を負担する内燃機関１の出力として、発電負荷要求トルクを求める。制御部７は、発電負荷要求トルクにより内燃機関１の目標トルクを変更し、内燃機関１の実トルクが目標トルクになるように出力を変化させ、発電機２の発電量を変更する。
【００１１】
図２に示すように、発電機２は、発電機温度が上昇すると発電効率が低下し、発電量が減少する。これより、発電機温度が高くなった場合は、発電量の減少分を補うように内燃機関１の回転数を上昇させて発電機２の回転数を上昇させ、発電量を増加させる必要がある。また、発電機２は、発電機温度が低下すると発電効率が上昇し、発電量が増加する。これより、発電機温度が低くなった場合は、発電量の増加分を減らすように内燃機関１の回転数を下降させて発電機２の回転数を下降させ、発電量を減少させる必要がある。
そこで、制御部７は、電気負荷３の必要とする電力（電気負荷量）が変化して発電機２を駆動する内燃機関１の目標トルクを変更する際に、発電機２の発電機温度より発電効率を算出する。発電効率は、発電機２の発電機回転数と発電機温度より演算して求める。制御部７は、求めた発電効率によって変化する発電機２の発電負荷要求トルクを算出し、求めた発電負荷要求トルクにより内燃機関１の目標トルクを変更する。
【００１２】
制御部７は、図３に示すように、発電効率によって変化する発電機２の発電負荷要求トルクと、蓄電池４の蓄電容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）とに基づいて、発電機２の出力を変化させる割合（出力変化率）を決定する。
発電機２の出力変化率は、発電負荷要求トルクが大きく、蓄電容量が高いほど、「小」になるように設定される。一方、出力変化率は、発電負荷要求トルクが小さく、蓄電容量が低いほど、「大」になるように設定される。出力変化率は、小さくなるほど、発電機２の出力変化を制限する度合いが大きくなる。
制御部７は、発電負荷要求トルクと蓄電容量とに基づいて、予め決定された出力変化率で発電機２の発電量を変更するように、内燃機関１の出力を変化させる。
また、制御部７は、図３に示すように、蓄電容量に対する出力変化率の制限値として、所定率を設定している。制御部７は、蓄電池４の蓄電容量の低下に基づいて、出力変化率を所定率以下にならないように制限する。
【００１３】
制御部７は、図４に示すように、電気負荷３がＯＦＦからＯＮに変化した際（ｔ１）の、発電機温度の違いによるトルク差を、発電負荷要求トルクと蓄電容量とに基づいて決定した出力変化率で徐々に変化させる。
出力変化率は、小さくなるほど発電機２の出力変化を制限する度合いが大きくなり、発電負荷要求トルクが目標値に達するまでの時間が長くなる（１点鎖線ｔ１−ｔ５）。一方、出力変化率は、大きくなるほど発電機２の出力変化を制限する度合いが小さくなり、発電負荷要求トルクが目標値に達するまでの時間が短くなる（１点鎖線ｔ１−ｔ４）。
制御部７は、決定した出力変化率で変化する発電機２の発電負荷要求トルクにより目標トルクを変更し、内燃機関１の出力を目標トルクになるように変化させて、発電機２の発電量を変更する。このとき、内燃機関１の回転数は、図４に示すように、従来の急激な変化（実線ｔ１−ｔ２・破線ｔ１−ｔ３）に対して、発電機２の出力変化率の大小に応じて従来よりも徐々に変化（１点鎖線ｔ１−ｔ４及びｔ１−ｔ５）される。
【００１４】
内燃機関１の制御装置６は、発電機２の発電量を変更する際に、図５に示すフローチャートに従い制御部７により内燃機関１及び発電機２を制御する。
図５において、制御装置６の制御部７は、制御のプログラムがスタートすると（Ａ０１）、発電機回転数を検出し（Ａ０２）、発電機温度を検出する（Ａ０３）。制御部７は、発電機回転数と発電機温度より発電効率を演算し（Ａ０４）、電気負荷３がＯＮしたかを判断する（Ａ０５）。
制御部７は、電気負荷３がＯＮしない場合（Ａ０５：ＮＯ）、この判断（Ａ０５）を繰り返す。制御部７は、電気負荷３がＯＮした場合（Ａ０５：ＹＥＳ）、標準状態（発電機温度が２０〜２５℃）での発電負荷要求トルクと、演算（Ａ０４）で求めた発電効率とを乗算して、現在の発電負荷要求トルクを演算する（Ａ０６）。
標準状態での発電負荷要求トルクは、電気負荷３に必要となる電力を発電機温度が２０〜２５℃の発電機２で発電する際に内燃機関１に付加されるトルクであり、事前にマップ等で準備しておく。現在の発電負荷要求トルクは、マップ等から読み出した標準状態での発電負荷要求トルクに発電効率を乗算して求められる。制御部７は、求めた発電負荷要求トルクにより内燃機関１の目標トルクを変更する。
【００１５】
制御部７は、演算（Ａ０６）で求めた現在の発電負荷要求トルクが、現在の発電機最大負荷トルク以上であるかを判断する（Ａ０７）。
判断（Ａ０７）においては、現在の発電機回転数での発電機出力（発電機最大負荷トルク）に対して現在の発電負荷要求トルクが超える場合、つまり発電機２の稼働率（発電ｄｕｔｙ）がほぼ上限となり、内燃機関回転数を上昇させなければならない状態であるかどうかを判断する。
制御部７は、発電負荷要求トルクが発電機最大負荷トルク以上でない場合（Ａ０７：ＮＯ）、通常制御を行い（Ａ０８）、発電機回転数の検出（Ａ０２）にリターンする（Ａ０９）。
通常制御（Ａ０８）においては、発電機２の稼働率を上昇させ、発電機２の出力（発電量）を増加させ、電気負荷３に十分な電力を供給する。この場合、内燃機関回転数は上昇しない。
【００１６】
一方、制御部７は、発電負荷要求トルクが現在の発電機最大負荷トルク以上である場合（Ａ０７：ＹＥＳ）、発電機２の発電負荷要求トルクと蓄電池４の蓄電容量に基づいて発電機２の出力変化率を決定し（Ａ１０）、決定された出力変化率で変化する発電負荷要求トルクにより内燃機関１の出力を目標トルクになるように変化させる（Ａ１１）。
出力変化率を決定（Ａ１０）において、制御部７は、蓄電池４の蓄電容量の低下に基づいて、出力変化率を所定率以下にならないように制限する。
判断（Ａ０７）がＹＥＳの場合、内燃機関回転数、または発電機回転数を上昇させなければ、十分な電力が供給できない状態である。このため、処理（Ａ１１）においては、処理（Ａ１０）で決定した出力変化率にて内燃機関１の出力を変化させることで、出力変化率の大小に応じて内燃機関１の回転数を徐々に変化させる（図４の１点鎖線ｔ１−ｔ４及びｔ１−ｔ５）。
制御部７は、出力を変化する内燃機関１の実トルクが発電負荷要求トルクにより変更した目標トルクにほぼ達したかを判断する（Ａ１２）。制御部７は、内燃機関１の実トルクが目標トルクに達しない場合（Ａ１２：ＮＯ）、この判断（Ａ１２）を繰り返す。制御部７は、内燃機関１の実トルクが目標トルクに達した場合（Ａ１２：ＹＥＳ）、発電機回転数の検出（Ａ０２）にリターンする（Ａ１３）。
（Ａ１０）〜（Ａ１２）においては、現在の発電負荷要求トルクが現在の発電機最大負荷トルク以上（Ａ０７：ＹＥＳ）であるので、内燃機関回転数を上昇させ、発電機２の出力を増加し、電気負荷３に十分な電力を供給する。
【００１７】
このように、内燃機関１の制御装置６は、発電機温度の上昇による発電効率の低下に伴って減少する発電量を補うために、発電機２を駆動する内燃機関１への発電負荷要求トルクが増加する場合、増加する発電負荷要求トルクに対して蓄電池４からの電力持ち出しによる発電機２の出力変化を予め決定された出力変化率で制限（なまし処理）する。
これにより、内燃機関１の制御装置６は、電気負荷量の変更に応じて発電機２を駆動する内燃機関１の目標トルクを変更する際に、発電機温度を考慮して発電機２の出力変化を制限することで、発電機２を駆動する内燃機関１の回転数の急激な変化を抑制でき、振動を低減することが可能である。
また、内燃機関１の制御装置６は、蓄電池４の蓄電容量に余裕がない状態では、内燃機関１の出力がゆっくりと変化することによる蓄電池４の消耗を防止するために、発電機２の出力変化率の下限として所定率を設定している。
これにより、内燃機関１の制御装置６は、所定率を下回らないように出力変化率を制限することで、蓄電池４の劣化を防止することが可能である。
【００１８】
なお、上述実施例においては、電気負荷３のＯＮ時（発電負荷要求トルク増加時）について説明したが、電気負荷３のＯＦＦ時（発電負荷要求トルク減少時）にも適用可能である。
即ち、内燃機関１の制御装置６は、発電機温度の低下による発電効率の上昇に伴って増加する発電量を減らすために、発電機２を駆動する内燃機関１への発電負荷要求トルクが減少する場合、減少する発電負荷要求トルクに対して発電機２の出力変化を出力変化率で制限する。
これにより、内燃機関１の制御装置６は、発電機２を駆動する内燃機関１の目標トルクを変更する際に、発電機温度を考慮して発電機２の出力変化を制限することで、発電機２を駆動する内燃機関１の回転数の急激な変化を抑制でき、振動を低減することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明は、発電機を駆動する内燃機関の目標トルクを変更する際に、発電機温度を考慮して発電機の出力変化を制限することで、発電機を駆動する内燃機関の回転数の急激な変化を抑制でき、振動を低減することができるものであり、発電機を備える内燃機関を搭載した自動車などの車両に限らず、船舶や気動車などの交通機関に適用可能である。
【符号の説明】
【００２０】
１  内燃機関
２  発電機
３  電気負荷
４  蓄電池
５  動力伝達機構
６  制御装置
７  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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