(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関によって駆動されることにより発電する発電機と、
前記発電機の発電電力によって充電されるバッテリと、
前記内燃機関の出力に応じて前記発電機の発電量を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、
前記発電機が発電を行わない場合と前記発電機が発電を行って前記車両の電装部品に電力を供給すると共に前記バッテリを充電した場合との間の前記内燃機関の燃料消費量の差を、前記電装部品の動作に最低限必要な電力量と放電時に前記バッテリが供給可能な電力量との和で除算することで表される電力燃費係数を、前記発電機の発電電圧と前記内燃機関の回転数とに基づいて演算し、
前記バッテリの残存容量に基づいて発電するか否かを判定するための判定閾値を演算し、
前記電力燃費係数が前記判定閾値以下である場合には、前記電力燃費係数が最小になる発電電圧で発電するように前記発電機を制御すること
を特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電源装置において、
前記制御手段は、前記電力燃費係数が前記判定閾値より大きい場合には、発電を行わないように前記発電機を制御することを特徴とする車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関によって駆動されることにより発電する発電機の動作を制御する車両用電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に車両には、電装部品への電力供給やバッテリの充電を行うために、発電機が搭載されている。この発電機は、内燃機関によって駆動されて発電するために、燃料を消費する。このため、発電のために発電機が消費する燃料を削減することにより車両の燃費改善を図る提案がなされている。このような提案の一つとして、発電機の発電量を増加（例えば１００Ｗ）させた時の単位発電量（例えば１Ｗ）あたりの燃料消費量の増加分を算出し、算出された増加分がバッテリの残存容量に応じて決定される判定値よりも小さい場合において発電機を駆動する車両用電源装置がある。
【特許文献１】特開２００５−１２９７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記車両用電源装置は、上述の通り、燃料消費量の増加分の大小に応じて発電を行うか否かを判断する構成になっており、発電を行うか否かを判断する際、発電機の発電電圧や発電電力については全く考慮していない。一般に、電装部品の消費電力量やバッテリの充放電損失は、発電機の発電電圧の増加に合わせて増加する。このため従来の車両用電源装置によれば、発電機の発電電圧が高くなることによって、電装部品の消費電力やバッテリの充放電損失が増加して発電機の発電量が増加し、結果として、発電を行うために消費される燃料を期待通りに低減できないことがある。
【０００４】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的、発電を行うために消費される燃料を確実に低減可能な車両用電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る車両用電源装置は、発電機が発電を行わない場合と発電機が発電を行って車両の電装部品に電力を供給すると共にバッテリを充電した場合との間の内燃機関の燃料消費量の差を、電装部品の動作に最低限必要な電力量と放電時にバッテリが供給可能な電力量との和で除算することで表される電力燃費係数を、発電機の発電電圧と内燃機関の回転数とに基づいて演算し、バッテリの残存容量に基づいて発電するか否かを判定するための判定閾値を演算し、電力燃費係数が判定閾値以下である場合には、電力燃費係数が最小になる発電電圧で発電するように発電機を制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係る車両用電源装置によれば、電装部品の動作を保証しつつ電力供給のための燃料消費量が最小になる発電電圧を選択するので、発電を行うために消費される燃料を確実に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
【０００８】
〔車両の構成〕
始めに、図１を参照して、本発明が適用された本発明の一実施形態となる車両の構成について説明する。
【０００９】
本発明の一実施形態となる車両１は、図１に示すように、主駆動輪２ａ，２ｂを駆動する内燃機関（エンジン）３、従駆動輪４ａ，４ｂを駆動可能な電動モータ５、内燃機関３に隣接配置された発電機６、及び電動モータ５の駆動力を従駆動輪４ａ，４ｂに伝達する減速機７を有する。発電機６は、パワーハーネス８を介してインバータ９及び切替機構１０に接続され、内燃機関３によって駆動されることにより発電した電力をそれぞれインバータ９を介して電動モータ５及び切替機構１０を介して電装部品用のバッテリ１１に供給することができる。発電機６，インバータ９，及び切替機構１０の作動はコントローラ１２により制御される。バッテリ１１には、バッテリ１１の蓄電状態を検出するための検出センサ１１ａが設置されており、この検出センサ１１ａにより検出された情報はコントローラ１２に入力される。
【００１０】
〔発電制御処理〕
本発明の一実施形態となる車両１では、コントローラ１２が以下に示す発電制御処理を実行することにより、電装部品の動作を保証しつつ電力供給のための燃料消費量が最小になる発電機６の発電電圧を選択する。以下、この発電制御処理を実行する際のコントローラ１２の動きについて説明する。
【００１１】
いま発電電圧Ｖ０（例えば１２．５Ｖ）で発電機６から発電電力を供給した時の電装部品の消費電力を最小消費電力量Ｗ０（図２参照）、すなわち電装部品の動作に最低限必要な電力量と定義すると、最小消費電力量Ｗ０は以下の数式１のように表される。なお数式１中のパラメータＩ０は、発電機６の発電電流を示す。
【数１】
0005353079.tif 000002
【００１２】
また発電電圧Ｖ０より大きい発電電圧Ｖ１（＞Ｖ０）で発電機６から発電電力を供給した場合の電装部品の消費電力量Ｗ１は以下の数式２のように表される。従って、消費電力量Ｗ１と最小消費電力量Ｗ０の差分値（Ｗ１−Ｗ０）は、不必要な消費電力増分になり、図２に示すように発電機６の発電電圧の増加に伴い増加する。なお数式２中のパラメータＩ１，Ｒはそれぞれ発電機６の発電電流及び車両電装部品の電気抵抗を示す。
【数２】
0005353079.tif 000003
【００１３】
一方、バッテリ１１に充電される電力量Ｗｂａｔは、バッテリ１１の充電電流をＩｂａｔとすると、以下の数式３のように表される。また放電時（電圧Ｖ０）にバッテリ１１が供給可能な電力量Ｗｄｉｓｂａｔは、バッテリ１１の充放電クーロン効率をηＣｂａｔとすると、以下の数式４のように表される。従って、電力量Ｗｂａｔと電力量Ｗｄｉｓｂａｔの差分値（Ｗｂａｔ−Ｗｄｉｓｂａｔ）は、充放電に伴う電力損失となり、図２に示すように発電機６の発電電圧の増加に伴い増加する。
【数３】
0005353079.tif 000004
【数４】
0005353079.tif 000005
【００１４】
以上のことから、発電機６が発電を行わない場合と上述のように発電を行って電装部品に電力を供給すると共にバッテリ１１を充電した場合の燃料消費量の差をＦＣ１と定義すると、発電機６の電力燃費係数ＤＮＣ１は以下の数式５のように表され、図３に示すように発電電圧に応じて変化する。
【数５】
0005353079.tif 000006
【００１５】
そこで本実施形態では、コントローラ１２は電力燃費係数ＤＮＣ１に応じて発電機６の発電動作を制御する。以下、図４に示すフローチャートを参照して、電力燃費係数ＤＮＣ１に応じた発電機６の発電制御処理について説明する。図４に示すフローチャートは、内燃機関３の駆動が開始したタイミングで開始となり、発電制御処理はステップＳ１の処理に進む。
【００１６】
ステップＳ１の処理では、コントローラ１２が、検出センサ１１ａを介してバッテリ１１の残存容量（State Of Charge : SOC）を検出する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、発電制御処理はステップＳ２の処理に進む。
【００１７】
ステップＳ２の処理では、コントローラ１２が、数式５を用いて発電機６の発電電圧をパラメータとした発電機６の電力燃費係数ＤＮＣ１を演算する。なおこのステップＳ２の処理は、予め実行しておき、実行結果を記憶しておくようにしてもよい。図５は内燃機関の回転数が1000及び2000rpmの際に演算された発電電圧と電力燃費係数ＤＮＣ１の関係を示す図である。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、発電制御処理はステップＳ３の処理に進む。
【００１８】
ステップＳ３の処理では、コントローラ１２が、ステップＳ１の処理により検出されたバッテリ１１の残存容量に基づいて発電するか否かを判定するための発電許可ＤＮＣ１（判定閾値）を演算する。具体的には、図６に示すように、バッテリ１１の残存容量（バッテリＳＯＣ）が所定値Ｖｍａｘ以上である場合、充電されることによってバッテリ１１が劣化することを回避するために、コントローラ１２は発電を行わないように発電許可ＤＮＣ１を０に設定する。一方、バッテリ１１の残存容量が所定値Ｖｍｉｎ（＜Ｖｍａｘ）以下である場合には、コントローラ１２はバッテリ１１を劣化させないために必ず発電を行うように発電許可ＤＮＣ１を大きく設定する。そしてバッテリ１１の残存容量が所定値Ｖｍｉｎと所定値Ｖｍａｘの間にある場合には、残存容量が大きい程、放電に対する余力があることになるので、コントローラ１２は、バッテリ１１の残存容量の増加に応じて発電許可ＤＮＣ１１を小さく設定する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、発電制御処理はステップＳ４の処理に進む。
【００１９】
ステップＳ４の処理では、コントローラ１２が、ステップＳ２の処理により演算された発電機６の電力燃費係数ＤＮＣ１がステップＳ３の処理により設定された発電許可ＤＮＣ１以下であるか否かを判別する。そして判別の結果、電力燃費係数ＤＮＣ１が発電許可ＤＮＣ１以下でない場合、コントローラ１２は発電制御処理をステップＳ５の処理に進める。一方、電力燃費係数ＤＮＣ１が発電許可ＤＮＣ１以下である場合、コントローラ１２は発電制御処理をステップＳ６の処理に進める。
【００２０】
ステップＳ５の処理では、コントローラ１２が、発電を行わないように発電機６を制御する。これにより、ステップＳ５の処理は完了し、発電制御処理はステップＳ１の処理に戻る。
【００２１】
ステップＳ６の処理では、コントローラ１２が、ステップＳ２の演算結果に基づいて電力燃費係数ＤＮＣ１が最小になる発電電圧を算出し、算出された発電電圧で発電するように発電機６を制御する。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、発電制御処理はステップＳ１の処理に戻る。
【００２２】
以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる電動車両では、コントローラ１２が、発電機６の発電電圧をパラメータとして、発電機６が発電を行った場合と行わない場合の内燃機関３の燃料消費量の差分値ＦＣ１を演算し、発電機６の電力により駆動される電装部品が動作可能な最小電圧値の際の電装部品の消費電力量Ｗ０とバッテリ１１が放電可能な電力量Ｗｄｉｓｂａｔの和値を演算する。そしてコントローラ１２は、演算された差分値ＦＣ１を和値（Ｗ０＋Ｗｄｉｓｂａｔ）で除算することにより、発電機６の発電電圧毎に電力燃費係数ＤＮＣ１を演算し、演算された電力燃費係数ＤＮＣ１が最小になる発電機６の発電電圧を特定し、特定された発電電圧で発電するように発電機６を制御する。そしてこのような構成によれば、コントローラ１２が電装部品の動作を保証しつつ電力供給のための燃料消費量が最小になる発電電圧を選択するので、発電を行うために消費される燃料を確実に低減することができる。
【００２３】
また数式２，３から明らかなように差分値ＦＣ１は発電機６の発電電圧に応じて変化することになるので、発電電圧に応じて発電機６の発電電圧が変化することが考慮され、結果として図７に示すように発電電力に応じて変化する発電機の発電機６の発電効率を考慮して発電機６の発電電圧を決定することができる。また数式４に示すように発電機６の発電電圧の変化によって生じるバッテリ１１の充放電電力損失の変化を演算するので、バッテリ１１の充放電損失を考慮して発電効率が最もよくなる発電機６の発電電圧を決定することができる。
【００２４】
また本発明の一実施形態となる車両１では、コントローラ１２は、バッテリ１１の残存容量が大きい程小さくなる発電許可ＤＮＣ１を設定し、電力燃費係数ＤＮＣ１が発電許可ＤＮＣ１以下である場合に発電を行い、電力燃費係数ＤＮＣ１が発電許可ＤＮＣ１以上である場合には発電を行わない。このような構成によれば、バッテリ１１の残存容量に余裕がある時は発電効率の良い発電電圧で発電を行い、バッテリ１１の残存容量に余裕がない時には、発電効率が比較的悪い発電電圧でも発電を行うようになるので、バッテリ１１の充放電収支と燃費向上の両立を図ることができる。
【００２５】
以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態となる車両の構成を示す模式図である。
【図２】発電機の発電電圧の変化に伴う電装部品の消費電力量及びバッテリの電力損失量の変化を示す図である。
【図３】発電機の発電電圧の変化に伴う電力燃費係数の変化を示す図である。
【図４】本発明の実施形態となる発電制御処理の流れを示すフローチャート図である。
【図５】発電電圧をパラメータとした電力燃費係数の演算結果例を示す図である。
【図６】バッテリの残存容量と判定閾値の関係を示す図である。
【図７】内燃機関の回転数及び発電電流と発電効率の関係を示す等高線図である。
【符号の説明】
【００２７】
１：車両
２ａ，２ｂ：主駆動輪
３：内燃機関（エンジン）
４ａ，４ｂ：従駆動輪
５：電動モータ
６：発電機
７：減速機
８：パワーハーネス
９：インバータ
１０：切替機構
１１：バッテリ
１１ａ：検出センサ
１２：コントローラ
【図１】
0005353079.tif 000007
【図２】
0005353079.tif 000008
【図３】
0005353079.tif 000009
【図４】
0005353079.tif 000010
【図５】
0005353079.tif 000011
【図６】
0005353079.tif 000012
【図７】
0005353079.tif 000013