(57)【要約】  【課題】  必要な発電量を確保しつつ発電による燃料消費量増加分を確実に低減する。  【解決手段】  エンジン運転中に、所定の演算周期で発電による燃料消費率増加分を発電機１６の発電量で割り算して電費（単位発電量当たりの燃料消費量増加分）を求め、この電費の使用頻度、発電可能量平均値、平均消費電力のデータに基づいてバッテリ１２の充放電収支がバランスするように目標電費を算出し、現在の電費を目標電費と比較して発電機１６の発電を実行するか否かを判定する。この際、平均消費電力が所定値より少ない場合は、バッテリ１２の放電量も少なくなることを考慮して、要求発電量を発電効率が最大となるように設定して燃費低減効果を高め、平均消費電力が所定値以上の場合は、バッテリ１２の放電量も多くなることを考慮して、要求発電量を発電量が最大となるように設定する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の動力で駆動される発電機と、
前記発電機で発電した電力が充電されるバッテリと、
内燃機関の運転中に所定の演算周期で前記発電機の発電による燃料消費量増加分と発電量とに基づいて単位発電量当たりの燃料消費量増加分を算出する燃料消費量算出手段と、  前記燃料消費量算出手段で算出した現在の単位発電量当たりの燃料消費量増加分と目標の燃料消費量増加分とを比較して前記発電機の発電を実行するか否かを判定する発電実行可否判定手段と、
前記バッテリの充放電に影響を与える状態量を検出する状態量検出手段と、
前記状態量検出手段で検出した状態量に応じて前記発電機への要求発電量を設定する要求発電量設定手段と、
前記発電実行可否判定手段の判定結果に基づいて前記発電機の発電を実行する際にその発電量を前記要求発電量設定手段で設定した要求発電量に制御する発電制御手段とを備えていることを特徴とする内燃機関の発電制御装置。
【請求項２】
前記要求発電量設定手段は、前記発電機のそれぞれの回転速度において複数の要求発電量を持ち、その中から１つの要求発電量を選択して設定することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の発電制御装置。
【請求項３】
前記要求発電量設定手段は、前記発電機のそれぞれの回転速度において発電効率が最大又はそれに近い値となるように前記要求発電量を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の発電制御装置。
【請求項４】
前記要求発電量設定手段は、前記発電機のそれぞれの回転速度において発電量が最大又はそれに近い値となるように前記要求発電量を設定することを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の発電制御装置。
【請求項５】
前記状態量検出手段は、前記状態量として消費電力を検出し、
前記要求発電量設定手段は、前記消費電力に応じて前記発電機への要求発電量を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
【請求項６】
前記状態量検出手段は、前記状態量として前記バッテリの充放電状態を検出し、
前記要求発電量設定手段は、前記バッテリの充放電状態に応じて前記発電機への要求発電量を設定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
【請求項７】
前記状態量検出手段は、前記状態量として、過去の走行における運転条件又は過去の走行における運転条件に基づいて算出される目標の燃料消費量増加分を検出し、
前記要求発電量設定手段は、前記過去の走行における運転条件又は過去の走行における運転条件に基づいて算出される目標の燃料消費量増加分に応じて前記発電機への要求発電量を設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
【請求項８】
前記状態量検出手段は、前記状態量として、将来の走行における運転条件又は将来の走行における運転条件に基づいて算出される目標の燃料消費量増加分を予測し、
前記要求発電量設定手段は、前記将来の走行における運転条件又は将来の走行における運転条件に基づいて算出される目標の燃料消費量増加分に応じて前記発電機への要求発電量を設定することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
【請求項９】
前記状態量検出手段は、前記状態量として、将来の走行における消費電力を予測し、
前記要求発電量設定手段は、前記将来の走行における消費電力に応じて前記発電機への要求発電量を設定することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機の発電による燃料消費量増加分を考慮して発電機を制御する機能を備えた内燃機関の発電制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載された発電機（オルタネータ）の制御は、バッテリの充電状態を監視して、バッテリが充電不足とならないように発電機の制御電流（界磁電流）を制御して発電量を制御するようにしたものが多い（特許文献１，２参照）。
【０００３】
この発電機は、内燃機関（エンジン）の動力で駆動されて発電するため、発電時には、発電機を駆動する負荷に応じて燃料が余分に消費されることになる。そこで、発電時の燃料消費量が少なくなる領域でのみ、発電機の発電を行うようにしたものがある（特許文献３，４参照）。
【特許文献１】特開２０００−４５０２号公報
【特許文献２】特開２００１−７８３６５号公報
【特許文献３】特表平６−５０５６１９号公報
【特許文献４】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】
【０００４】
上記特許文献３，４の技術は、いずれも発電による燃料消費量増加分を低減する技術であるが、発電を実行する運転条件を予め設定されたマップで決定するため、マップの精度や車両の使用環境（走行道路状況の相違、運転者による車速・加減速の相違等）や車両特性のばらつきによって燃費節減効果が左右されやすく、必ずしも十分な燃費節減効果が得られるとは限らない。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、必要な発電量を確保しつつ、発電による燃料消費量増加分を確実に低減することができる内燃機関の発電制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の動力で駆動される発電機と、前記発電機で発電した電力が充電されるバッテリと、内燃機関の運転中に所定の演算周期で前記発電機の発電による燃料消費量増加分と発電量とに基づいて単位発電量当たりの燃料消費量増加分を算出する燃料消費量算出手段と、前記燃料消費量算出手段で算出した現在の単位発電量当たりの燃料消費量増加分と目標の燃料消費量増加分とを比較して前記発電機の発電を実行するか否かを判定する発電実行可否判定手段と、前記バッテリの充放電に影響を与える状態量を検出する状態量検出手段と、前記状態量検出手段で検出した状態量に応じて前記発電機への要求発電量を設定する要求発電量設定手段と、前記発電実行可否判定手段の判定結果に基づいて前記発電機の発電を実行する際にその発電量を前記要求発電量設定手段で設定した要求発電量に制御する発電制御手段とを備えた構成としたものである。
【０００７】
このように、単位発電量当たりの燃料消費量増加分を目標の燃料消費量増加分に近付けるように発電機の発電を制御することができるので、発電を実行する運転条件を予め設定されたマップで決定する従来の発電制御方式と比較して、マップの精度や車両の使用環境（走行道路状況の相違、運転者による車速・加減速の相違等）や車両特性のばらつきの影響が少なくなり、必要な発電量を確保しつつ、発電による燃料消費量増加分を確実に低減することができる。
【０００８】
しかも、バッテリの充放電に影響を与える状態量を検出してその状態量に応じて発電機への要求発電量を設定するようにしたので、バッテリの充電量と放電量の収支を速やかに且つ確実にバランスさせるように要求発電量を設定することができ、バッテリの充放電収支と燃費低減とを確実に両立させることができる。
【０００９】
この場合、請求項２のように、前記要求発電量設定手段は、発電機のそれぞれの回転速度において複数の要求発電量を持ち、その中から１つの要求発電量を選択して設定するようにすると良い。このようにすれば、バッテリの充放電に影響を与える状態量の検出値に応じて適切な発電パターンを選択するという制御が可能となり、バッテリの充放電収支をバランスさせながら燃費低減効果を高めることができる。
【００１０】
例えば、請求項３のように、発電機のそれぞれの回転速度において発電効率が最大又はそれに近い値となるように要求発電量を設定すれば、燃費低減効果を高めることができる。また、請求項４のように、発電機のそれぞれの回転速度において発電量が最大又はそれに近い値となるように要求発電量を設定すれば、バッテリの充放電収支のバランス効果を高めることができる。
【００１１】
また、請求項５のように、前記状態量として消費電力を検出し、この消費電力に応じて発電機への要求発電量を設定するようにしても良い。このようにすれば、消費電力が多い条件下であっても、充放電収支を確実にバランスさせることができる。
【００１２】
また、請求項６のように、前記状態量として前記バッテリの充放電状態を検出し、このバッテリの充放電状態に応じて発電機への要求発電量を設定するようにしても良い。このようにすれば、実際のバッテリの充放電状態を確認しながらバッテリの充放電収支を確実にバランスさせることができる。
【００１３】
また、請求項７のように、前記状態量として、過去の走行における運転条件又は過去の走行における運転条件に基づいて算出される目標の燃料消費量増加分を検出し、当該過去の走行における運転条件又は過去の走行における運転条件に基づいて算出される目標の燃料消費量増加分に応じて発電機への要求発電量を設定するようにしても良い。このようにしても、バッテリの充放電収支と燃費低減とを両立させるように要求発電量を設定することができる。
【００１４】
また、請求項８のように、前記状態量として、将来の走行における運転条件又は将来の走行における運転条件に基づいて算出される目標の燃料消費量増加分を予測し、予測した将来の走行における運転条件又は将来の走行における運転条件に基づいて算出される目標の燃料消費量増加分に応じて発電機への要求発電量を設定するようにしても良い。このようにすれば、将来の運転条件の変化を予測してバッテリの充放電収支と燃費低減とを速やかに両立させるように要求発電量を設定することができる。
【００１５】
或は、請求項９のように、前記状態量として、将来の走行における消費電力を予測し、予測した将来の走行における消費電力に応じて前記発電機への要求発電量を設定するようにしても良い。このようにすれば、将来の消費電力の変化を予測してバッテリの充放電収支と燃費低減とを速やかに両立させるように要求発電量を設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した２つの実施例１，２を説明する。
【実施例１】
【００１７】
本発明の実施例１を図１乃至図１０に基づいて説明する。
図１に示す制御装置１１は、バッテリ１２からキースイッチ１３を介して電源が供給され、エンジン運転中に点火装置１４と噴射装置１５の動作を制御すると共に、発電機１６（オルタネータ）の発電を制御する発電制御手段として機能する。
【００１８】
この制御装置１１は、電流センサ１７（電流検出手段）で検出したバッテリ１２の充放電電流及び／又は電圧センサ１８（電圧検出手段）で検出したバッテリ１２の開放端子電圧に基づいてバッテリ１２の残充電量ＳＯＣ（充電割合）を算出する。例えば、バッテリ１２の充放電電流を電流センサ１７で検出して、その検出値を積算していく。この際、バッテリ１２の充電電流をプラス値とし、バッテリ１２の放電電流をマイナス値とすることで、充放電電流積算値をバッテリ１２の残充電量ＳＯＣに応じて増減させる。これにより、充放電電流積算値をバッテリ残充電量ＳＯＣの検出データとして用いることが可能となる。或は、バッテリ１２の開放端子電圧と残充電量ＳＯＣとの関係を表すマップを参照して、現在のバッテリ１２の開放端子電圧に応じた残充電量ＳＯＣを算出するようにしても良い。勿論、バッテリ１２の充放電電流積算値と開放端子電圧の両方に基づいてバッテリ１２の残充電量ＳＯＣを算出するようにしても良い。
【００１９】
次に、本実施例１の発電制御について説明する。
図２は、単位時間当たりの燃料消費量である燃料消費率とエンジン運転条件との関係を示す図である。図２に示すように、燃料消費率は、エンジン回転速度とエンジントルクによって変化する。燃料消費率は、エンジントルクに応じて曲線的に変化するため、エンジン回転速度が一定の場合は、エンジントルクの増加量に対して、燃料消費率の増加量が大きい条件と小さい条件がある。例えば、発電機１６で一定量の発電を実施した場合、発電によりエンジントルクに発電機１６によるトルクが付加され、エンジンの動作点が変わる。このため、燃料消費率は、発電量により変化する。この時、燃料消費率が少ない条件のみ選択して、発電を実施すれば、燃料消費率を低減することが可能となる。
【００２０】
そこで、本実施例１では、発電制御のパラメータとして、単位発電量当たりの燃料消費率増加分（以下「電費」という）を用いる。この電費は、次のようにして算出される。まず、エンジン運転中（走行中）に、発電機１６の発電を実行した場合の燃料消費率（発電時燃料消費率）と発電機１６の発電を停止した場合の燃料消費率（非発電時燃料消費率）との差分から発電による燃料消費率増加分を求め、この発電による燃料消費率増加分を発電機１６の発電量で割り算して電費（単位発電量当たりの燃料消費量増加分）を求める。
電費(g/skW) ＝（発電時燃料消費率−非発電時燃料消費率）／発電量
【００２１】
また、本実施例１では、エンジン運転中に、所定の演算周期（例えば８ｍｓ周期）で、クラス毎の電費の使用頻度、電費平均値、発電可能量平均値及び平均消費電力を算出し、これら各データに基づいてバッテリ１２の充放電収支が０となる（充電量と放電量がバランスする）ように目標電費を算出すると共に、バッテリ１２の現在の残充電量ＳＯＣと目標残充電量との偏差を小さくするように目標電費をＰＩ制御によりフィードバック補正し、現在の電費を補正後の目標電費（最終目標電費）と比較して発電機１６の発電を実行するか否かを判定する。ここで、「クラス」とは、電費の最小値（０）から最大値までの範囲を所定数に分割した所定範囲を意味する。
【００２２】
更に、本実施例１では、バッテリ１２の充放電に影響を与える状態量として平均消費電力を検出し、この平均消費電力に応じて発電機１６への要求発電量を設定する。例えば、平均消費電力が所定値よりも少ないときには、バッテリ１２の放電量も少なくなることを考慮して、要求発電量を発電効率が最大（又はそれに近い値）となるように設定して燃費低減効果を高め、平均消費電力が所定値以上のときには、バッテリ１２の放電量も多くなることを考慮して、要求発電量を発電量が最大（又はそれに近い値）となるように設定して、平均消費電力が多い状況下でも、バッテリ１２の残充電量ＳＯＣを確実に目標残充電量まで充電できるようにする。
【００２３】
また、本実施例１では、目標電費の算出に用いるデータのサンプル数が予め設定された所定数ＮＦＣlmt になる毎（１つのサンプル区間が終了する毎）に、該サンプル数を初期化すると共に、該データの最終値を制御装置１１のメモリ（記憶手段）に記憶し、前記データの最終値の記憶後に開始された今回のサンプル区間のサンプル数に応じて今回のサンプル区間のデータを前記メモリに記憶されている前回のサンプル区間のデータの最終値を用いて補正し、該補正後のデータに基づいて目標電費を算出するようにしている。このようにすれば、今回のサンプル区間のサンプル数がまだ少ない場合でも、前回のサンプル区間のデータの最終値を今回のサンプル区間のデータに適度に反映させて、目標電費の連続性と信頼性を維持することができる。
【００２４】
以上説明した本実施例１の発電制御は、制御装置１１によって図３乃至図１０の各ルーチンによって実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。
【００２５】
［電費算出ルーチン］
図３の電費算出ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう燃料消費量算出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、現在の運転条件（例えばエンジン回転速度、吸入空気量、要求発電量等）を読み込む。ここで、要求発電量は、後述する図９の要求発電量設定ルーチンによって設定される。
【００２６】
この後、ステップ１０２に進み、現在の運転条件から現在のエンジントルクを算出した後、ステップ１０３に進み、要求発電量をトルクに換算し（つまり要求発電量分の発電を行うのに必要なトルクを算出し）、これを要求発電量トルクとして制御装置１１のメモリに記憶する。
【００２７】
そして、次のステップ１０４で、発電機１６が発電中であるか否かを判定し、発電中であれば、ステップ１０５に進み、現在の発電量をトルクに換算して、これを現在の発電量トルクとして制御装置１１のメモリに記憶し、次のステップ１０６で、上記ステップ１０２で算出した現在のエンジントルクから上記ステップ１０５で算出した現在の発電量トルクを差し引いて非発電時トルクを求める。この非発電時トルクは、発電機１６の発電を停止した場合のエンジントルクに相当する。一方、上記ステップ１０４で、発電中でないと判定されれば、ステップ１０７に進み、現在のエンジントルクをそのまま非発電時トルクとする。
【００２８】
以上のようにして非発電時トルクを算出した後、ステップ１０８に進み、上記ステップ１０２で算出した現在のエンジントルクに上記ステップ１０３で算出した要求発電量トルクを加算して発電時トルクを求める。この発電時トルクは、発電機１６の発電を実行した場合のエンジントルクに相当する。
【００２９】
この後、ステップ１０９に進み、現在のエンジン回転速度と非発電時トルクに応じた非発電時燃料消費率(g/s) を図２と同様の燃料消費率算出マップにより算出する。この非発電時燃料消費率は、発電機１６の発電を停止した場合の燃料消費率に相当する。燃料消費率の算出マップは、定常運転条件における燃料消費率を予め計測し、設定しておく。
【００３０】
この後、ステップ１１０に進み、現在のエンジン回転速度と発電時トルクに応じた発電時燃料消費率(g/s) を図２と同様の燃料消費率算出マップにより算出する。この発電時燃料消費率は、発電機１６の発電を実行した場合の燃料消費率に相当する。
【００３１】
この後、ステップ１１１に進み、発電時燃料消費率(g/s) と非発電時燃料消費率(g/s) との差分を現在の発電量(kW)で割り算して、単位発電量当たりの燃料消費率である電費ＣＦＣ(g/skW) を求める。
ＣＦＣ(g/kWs) ＝（発電時燃料消費率−非発電時燃料消費率）／発電量
【００３２】
［電費クラスデータ蓄積ルーチン］
図４及び図５の電費クラスデータ蓄積ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、上記図３の電費算出ルーチンによって所定周期で算出された電費ＣＦＣを統計処理してクラス毎の電費ＣＦＣの使用頻度を算出すると共に、電費平均値、発電可能量平均値を算出して、それらのデータを制御装置１１のメモリに蓄積する。
【００３３】
本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、エンジン回転速度と発電機１６の発電特性との関係を表すマップ等から現在のエンジン回転速度に応じた発電可能量ＧＰを算出する。この後、ステップ２０２に進み、現在までの合計サンプル数ＮＦＣtotal のカウント値をカウントアップして、ステップ２０３に進み、現在の合計サンプル数ＮＦＣtotal が１つのサンプル区間全体の合計サンプル数に相当する所定値ＮＦＣlmt を越えたか否かを判定し、現在の合計サンプル数ＮＦＣtotal が所定数ＮＦＣlmt を越えていなければ、サンプル区間の途中であると判断して、ステップ２０６に進み、現在の合計サンプル数ＮＦＣtotal と所定数ＮＦＣlmt を用いて現在及び過去のデータに対する補正係数Ｋnew ，Ｋold を算出する。
Ｋnew ＝ＮＦＣtotal ／ＮＦＣlmt       ……（１）
Ｋold ＝１−Ｋnew                     ……（２）
【００３４】
これに対して、上記ステップ２０３で、現在の合計サンプル数ＮＦＣtotal が所定値ＮＦＣlmt を越えていると判定されれば、１つのサンプル区間の終了時期と判断して、ステップ２０４に進み、合計サンプル数ＮＦＣtotal のカウンタをリセットして合計サンプル数ＮＦＣtotal を初期値“１”に戻し、次のステップ２０５で、前回の本ルーチンの実行により演算した各クラスＡ〜Ｚの電費平均値ＣＦＣave(A)〜ＣＦＣave(Z)、発電可能量平均値ＧＰave(A)〜ＧＰave(Z)、使用頻度Ｒ(A) 〜Ｒ(Z) と後述する図６の平均消費電力算出ルーチンで算出した平均消費電力ＣＰave のデータをそれぞれ前回のサンプル区間の各データの最終値ＣＦＣavebf(A)〜ＣＦＣavebf(Z)、ＧＰavebf(A)〜ＧＰavebf(Z)、Ｒbf(A) 〜Ｒbf(Z) 、ＣＰavebf として制御装置１１のメモリ（記憶手段）に記憶する。
【００３５】
《各クラスＡ〜Ｚの電費平均値ＣＦＣave の最終値の記憶》
ＣＦＣavebf(A)＝ＣＦＣave(A)
ＣＦＣavebf(B)＝ＣＦＣave(B)
・・・・・・・・・・・・・
ＣＦＣavebf(Z)＝ＣＦＣave(Z)
《各クラスＡ〜Ｚの発電可能量平均値ＧＰave の最終値の記憶》
ＧＰavebf(A)＝ＧＰave(A)
ＧＰavebf(B)＝ＧＰave(B)
・・・・・・・・・・・・
ＧＰavebf(Z)＝ＧＰave(Z)
《各クラスＡ〜Ｚの使用頻度Ｒの最終値の記憶》
Ｒbf(A) ＝Ｒ(A)
Ｒbf(B) ＝Ｒ(B)
・・・・・・・
Ｒbf(Z) ＝Ｒ(Z)
《平均消費電力ＣＰave の最終値の記憶》
ＣＰavebf ＝ＣＰave
【００３６】
この後、ステップ２０６に進み、現在の合計サンプル数ＮＦＣtotal と所定数ＮＦＣlmt を用いて前記（１）、（２）式により現在及び過去のデータに対する補正係数Ｋnew ，Ｋold を算出する。このステップ２０６の処理は、前述したようにステップ２０３で「Ｎｏ」と判定された場合も行われるため、エンジン運転中に所定の演算周期（例えば８ｍｓ周期）で、現在及び過去のデータに対する補正係数Ｋnew ，Ｋold が算出される。
【００３７】
この後、図５のステップ２０７ａに進み、今回の電費ＣＦＣが最小のクラスであるクラスＡに含まれるか否か（電費ＣＦＣ＜Ａか否か）を判定し、今回の電費ＣＦＣがクラスＡに含まれれば、クラスＡのデータを次のようにして更新する。
【００３８】
まず、ステップ２０８ａで、クラスＡのサンプル数ＮＦＣ(A) のカウント値をカウントアップした後、ステップ２０９ａに進み、クラスＡの前回の電費平均値 oldＣＦＣave(A)とサンプル数ＮＦＣ(A) と今回の電費ＣＦＣから、現在のサンプル区間における今回のクラスＡの電費平均値ＣＦＣave(A)を次式により算出する。
ＣＦＣave(A)＝［ oldＣＦＣave(A)×｛ＮＦＣ(A) −１｝＋ＣＦＣ］／ＮＦＣ(A)
【００３９】
この後、ステップ２１０ａに進み、クラスＡの前回の発電可能量 oldＧＰave(A)とサンプル数ＮＦＣ(A) と今回の発電可能量ＧＰから、現在のサンプル区間における今回のクラスＡの発電可能量平均値ＧＰave(A)を次式により算出する。
ＧＰave(A)＝［ oldＧＰave(A)×｛ＮＦＣ(A) −１｝＋ＧＰ］／ＮＦＣ(A)
【００４０】
この後、ステップ２１１ａに進み、クラスＡのサンプル数ＮＦＣ(A) を全クラスＡ〜Ｚの合計サンプル数ＮＦＣtotal で割り算して、現在のサンプル区間における今回のクラスＡの使用頻度Ｒ(A) を求める。
Ｒ(A) ＝ＮＦＣ(A) ／ＮＦＣtotal
【００４１】
この後、ステップ２１２ａに進み、現在のサンプル区間における今回のクラスＡの電費平均値ＣＦＣave(A)と、制御装置１１のメモリに記憶された前回のサンプル区間のクラスＡの電費平均値の最終値ＣＦＣavebf(A)と、現在及び過去のデータに対する補正係数Ｋnew ，Ｋold を用いて、現在のサンプル区間におけるクラスＡの最終電費平均値ＣＦＣavef(A) を次式により算出する。
ＣＦＣavef(A) ＝ＣＦＣavebf(A)×Ｋold ＋ＣＦＣave(A)×Ｋnew
【００４２】
上式は、現在及び過去のデータに対する補正係数Ｋnew ，Ｋold を重み係数として用いて、現在のサンプル区間における今回のクラスＡの電費平均値ＣＦＣave(A)と、前回のサンプル区間のクラスＡの電費平均値の最終値ＣＦＣavebf(A)との重み付き平均値を算出して、これを現在のサンプル区間におけるクラスＡの最終電費平均値ＣＦＣavef(A) とすることを意味し、その重み係数（Ｋnew ，Ｋold ）は、現在のサンプル区間の合計サンプル数ＮＦＣtotal に応じて設定される（ステップ２０６）。
【００４３】
この後、ステップ２１３ａに進み、現在のサンプル区間における今回のクラスＡの発電可能量平均値ＧＰave(A)と、メモリに記憶された前回のサンプル区間のクラスＡの発電可能量平均値の最終値ＧＰavebf(A)と、現在及び過去のデータに対する補正係数Ｋnew ，Ｋold を用いて、現在のサンプル区間におけるクラスＡの最終発電可能量平均値ＧＰavef(A) を次式により算出する。
ＧＰavef(A) ＝ＧＰavebf(A)×Ｋold ＋ＧＰave(A)×Ｋnew
【００４４】
この後、ステップ２１４ａに進み、現在のサンプル区間における今回のクラスＡの使用頻度Ｒ(A) と、メモリに記憶された前回のサンプル区間のクラスＡの使用頻度の最終値Ｒbf(A) と、現在及び過去のデータに対する補正係数Ｋnew ，Ｋold を用いて、現在のサンプル区間におけるクラスＡの最終使用頻度Ｒf(A)を次式により算出する。
Ｒf(A)＝Ｒbf(A) ×Ｋold ＋Ｒ(A) ×Ｋnew
【００４５】
一方、前記ステップ２０７a で、今回の電費ＣＦＣがクラスＡに含まれていないと判定されれば、ステップ２０７ｂに進み、今回の電費ＣＦＣがクラスＡの次に大きいクラスＢに含まれるか否か（Ａ≦電費ＣＦＣ＜Ｂか否か）を判定し、今回の電費ＣＦＣがクラスＢに含まれれば、ステップ２０８ｂ〜２１４ｂの処理を実行して、上記と同様の方法で、現在のサンプル区間におけるクラスＢのサンプル数ＮＦＣ(B) 、電費平均値ＣＦＣave(B)、発電可能量平均値ＧＰave(B)、使用頻度Ｒ(B) 、最終電費平均値ＣＦＣavef(B) 、最終発電可能量平均値ＧＰavef(B) 、最終使用頻度Ｒf(B)を算出して、それらの記憶データを更新する。
【００４６】
これ以降、エンジン運転中に、同様の方法で、クラスＣ、クラスＤ、……クラスＹ、クラスＺについても、現在のサンプル区間における電費平均値ＣＦＣave(C)〜ＣＦＣave(Z)、発電可能量平均値ＧＰave(C)〜ＧＰave(Z)、使用頻度Ｒ(C) 〜Ｒ(Z) 、最終電費平均値ＣＦＣavef(C) 〜ＣＦＣavef(Z) 、最終発電可能量平均値ＧＰavef(C) 〜ＧＰavef(Z) 、最終使用頻度Ｒf(C)〜Ｒf(Z)を算出して、これらのデータを更新する。
【００４７】
［平均消費電力算出ルーチン］
図６の平均消費電力算出ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう状態量検出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、車両で消費される演算周期当たりの消費電力ＣＰを算出する。この後、ステップ３０２に進み、現在のサンプル区間における前回の平均消費電力 oldＣＰave と合計サンプル数ＮＦＣtotal と今回の消費電力ＣＰから、平均消費電力ＣＰave （状態量）を次式により算出する。
ＣＰave ＝｛ oldＣＰave ×（ＮＦＣtotal −１）＋ＣＰ｝／ＮＦＣtotal
【００４８】
この後、ステップ３０３に進み、上記ステップ３０２で算出した今回の平均消費電力ＣＰave と、制御装置１１のメモリに記憶された前回のサンプル区間の平均消費電力の最終値ＣＰavebf と、現在及び過去のデータに対する補正係数Ｋnew ，Ｋold を用いて、現在のサンプル区間における最終平均消費電力ＣＰavefを次式により算出する。
ＣＰavef＝ＣＰavebf ×Ｋold ＋ＣＰave ×Ｋnew
【００４９】
上式は、現在及び過去のデータに対する補正係数Ｋnew ，Ｋold を重み係数として用いて、今回の平均消費電力ＣＰave と、前回のサンプル区間の平均消費電力の最終値ＣＰavebf との重み付き平均値を算出して、これを現在のサンプル区間における最終電費平均値ＣＦＣavef(A) とすることを意味し、その重み係数（Ｋnew ，Ｋold ）は、現在のサンプル区間の合計サンプル数ＮＦＣtotal に応じて設定される（図４のステップ２０６）。
【００５０】
［目標電費算出ルーチン］
図７の目標電費算出ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう目標値算出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ４０１で、各クラスＡ〜Ｚの最終発電可能量平均値ＧＰavef(A) 〜ＧＰavef(Z) にそれぞれ最終使用頻度Ｒf(A)〜Ｒf(Z)を乗算して各クラスＡ〜Ｚの発電可能量ＧＰ(A) 〜ＧＰ(Z) を求める。
【００５１】
ＧＰ(A) ＝ＧＰavef(A) ×Ｒf(A)
ＧＰ(B) ＝ＧＰavef(B) ×Ｒf(B)
・・・・・・・・・・・・・
ＧＰ(Z) ＝ＧＰavef(Z) ×Ｒf(Z)
【００５２】
この後、ステップ４０２に進み、クラスＡでの充放電収支ＢＡＬ(A) を、クラスＡの発電可能量ＧＰ(A) から最終平均消費電力ＣＰavefを差し引いて求める。
ＢＡＬ(A) ＝ＧＰ(A) −ＣＰavef
【００５３】
この後、ステップ４０３に進み、クラスＡからクラスＢまでの充放電収支ＢＡＬ(B) をクラスＡでの充放電収支ＢＡＬ(A) にクラスＢの発電可能量ＧＰ(B) を足し合わせて求める。
ＢＡＬ(B) ＝ＢＡＬ(A) ＋ＧＰ(B)
【００５４】
以下、同様の処理を各クラスＣ〜Ｚ毎に繰り返すことで、クラスＡから各クラスＣ〜Ｚまでの充放電収支ＢＡＬ(C) 〜ＢＡＬ(Z) を算出する（ステップ４０４）。
ＢＡＬ(C) ＝ＢＡＬ(B) ＋ＧＰ(C)
・・・・・・・・・・・・・・・
ＢＡＬ(Z) ＝ＢＡＬ(Y) ＋ＧＰ(Z)
【００５５】
この後、ステップ４０５ａに進み、クラスＡでの充放電収支ＢＡＬ(A) が０より大きいか否か（プラス値であるか否か）を判定する。その結果、クラスＡでの充放電収支ＢＡＬ(A) が０より大きい（プラス値）と判定されれば、クラスＡのみの発電で充放電収支が取れる（クラスＡの範囲内で目標電費ＴＣＦＣを設定すれば良い）と判断して、ステップ４０６ａに進み、クラスＡの上限値［Ａ］、充放電収支ＢＡＬ(A) 、発電可能量ＧＰ(A) を用いて、目標電費ＴＣＦＣを次式により算出する。
ＴＣＦＣ＝Ａ−（Ａ−０）×ＢＡＬ(A) ／ＧＰ(A)
これにより、クラスＡの範囲内で充放電収支が０となる電費を算出して、この電費を目標電費ＴＣＦＣとする。
【００５６】
一方、上記ステップ４０５ａで、クラスＡでの充放電収支ＢＡＬ(A) が０以下（マイナス値）と判定されれば、ステップ４０５ｂに進み、クラスＡからクラスＢまでの充放電収支ＢＡＬ(B) が０より大きいか否か（プラス値であるか否か）を判定する。その結果、クラスＡからクラスＢまでの充放電収支ＢＡＬ(B) が０より大きい（プラス値）と判定されれば、クラスＡからクラスＢまでの発電で充放電収支が取れる（クラスＢの範囲内で目標電費ＴＣＦＣを設定すれば良い）と判断して、ステップ４０６ｂに進み、クラスＢの上限値［Ｂ］、充放電収支ＢＡＬ(B) 、発電可能量ＧＰ(B) を用いて、目標電費ＴＣＦＣを次式により算出する。
ＴＣＦＣ＝Ｂ−（Ｂ−Ａ）×ＢＡＬ(B) ／ＧＰ(B)
これにより、クラスＢの範囲内で充放電収支が０となる電費を算出して、この電費を目標電費ＴＣＦＣとする。
【００５７】
以下、同様の処理を各クラスＣ〜Ｙ毎に繰り返すことで、充放電収支が０以上となる最小のクラスを探索して、充放電収支が０以上となる最小のクラスの範囲内で充放電収支が０となる電費を算出して、この電費を目標電費ＴＣＦＣとする（ステップ４０５ｙ、４０６ｙ）。
ＴＣＦＣ＝Ｃ−（Ｃ−Ｂ）×ＢＡＬ(C) ／ＧＰ(C)
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
ＴＣＦＣ＝Ｙ−（Ｙ−Ｘ）×ＢＡＬ(Y) ／ＧＰ(Y)
【００５８】
クラスＡからクラスＹまでの充放電収支ＢＡＬ(Y) が０以下（マイナス値）となる場合は、クラスＡからクラスＹまでの範囲を使用して発電しても、充放電収支が取れないことを意味するため、ステップ４０６ｚに進み、目標電費ＴＣＦＣを許容される最大の電費であるクラスＺの上限値［Ｚ］に設定する。
ＴＣＦＣ＝Ｚ
【００５９】
［目標電費補正量算出ルーチン］
図８の目標電費補正量算出ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、次のようにして目標電費補正量ＴＣＦＣcmp を算出する。本ルーチンが起動されると、まずステップ５０１で、現在のＳＯＣ（バッテリ残充電量）と目標ＳＯＣとの偏差を小さくするように目標電費ＴＣＦＣをフィードバック補正するためのＩ項（積分項）補正量Ｉcmp(i)を次式により算出する。
Ｉcmp(i)＝Ｉcmp(i-1)＋（ＳＯＣ−目標ＳＯＣ）×ＫＩ
ＳＯＣ＝現充電量／満充電量×１００（％）
ここで、Ｉcmp(i-1)は前回のＩ項補正量、ＫＩはＩ項ゲインである。
【００６０】
この後、ステップ５０２に進み、目標電費ＴＣＦＣをＰＩ制御（比例積分制御）によりフィードバック補正するための目標電費補正量ＴＣＦＣcmp を、Ｐ項（比例項）補正量Ｐcmp(i)とＩ項補正量Ｉcmp(i)とを加算して求める。
ＴＣＦＣcmp ＝Ｐcmp(i)＋Ｉcmp(i)
＝（ＳＯＣ−目標ＳＯＣ）×ＫＰ＋Ｉcmp(i)
ここで、ＫＰはＰ項ゲインである。
【００６１】
［要求発電量設定ルーチン］
図９の要求発電量設定ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう要求発電量設定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ５１１で、前記図６の平均消費電力算出ルーチンによって算出された最終平均消費電力ＣＰavefを所定値と比較し、最終平均消費電力ＣＰavefが所定値よりも少なければ、ステップ５１２に進み、要求発電量を発電効率が最大（又はそれに近い値）となるように設定し、最終平均消費電力ＣＰavefが所定値以上のときには、ステップ５１３に進み、要求発電量を発電量が最大（又はそれに近い値）となるように設定する。要するに、現在のサンプル区間における最終平均消費電力ＣＰavefが所定値よりも少ないときには、バッテリ１２の放電量も少なくなることを考慮して、要求発電量を発電効率が最大（又はそれに近い値）となるように設定して燃費低減効果を高め、最終平均消費電力ＣＰavefが所定値以上のときには、バッテリ１２の放電量も多くなることを考慮して、要求発電量を発電量が最大（又はそれに近い値）となるように設定して、平均消費電力が多い状況下でも、バッテリ１２の残充電量ＳＯＣを確実に目標残充電量まで充電できるようにするものである。
【００６２】
［発電実行判定ルーチン］
図１０の発電実行判定ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう発電実行可否判定手段と発電制御手段手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ６０１で、前記図７の目標電費算出ルーチンで算出した目標電費ＴＣＦＣに上記目標電費補正量ＴＣＦＣcmp を加算することで、目標電費ＴＣＦＣを目標電費補正量ＴＣＦＣcmp で補正して最終目標電費ＴＣＦＣｆを求める。
ＴＣＦＣｆ＝ＴＣＦＣ＋ＴＣＦＣcmp
【００６３】
この後、ステップ６０２に進み、現在の電費ＣＦＣが最終目標電費ＴＣＦＣｆよりも大きいか否かを判定し、現在の電費ＣＦＣが最終目標電費ＴＣＦＣｆよりも大きければ、ステップ６０３に進み、発電指令値を０にセットして、発電機１６の発電を停止させる。これにより、バッテリ１２の過充電を防止する。
【００６４】
一方、現在の電費ＣＦＣが最終目標電費ＴＣＦＣｆ以下であれば、ステップ６０４に進み、発電指令値を前記図９の要求発電量設定ルーチンで設定した要求発電量にセットする。これにより、走行中（エンジン運転中）に、発電機１６の界磁コイルに発電指令値に応じた制御電流を流して、要求発電量に応じた電力を発電させることで、電費ＣＦＣを最終目標電費ＴＣＦＣｆに制御して、ＳＯＣ（バッテリ残充電量）を目標ＳＯＣに速やかに収束させる。
【００６５】
以上説明した本実施例１では、電費の使用頻度と発電可能量と平均消費電力とに基づいて目標電費を設定し、電費を目標電費と比較して発電機１６の発電を制御するようにしたので、発電を実行する運転条件を予め設定されたマップで決定する従来の発電制御方式と比較して、マップの精度や車両の使用環境（走行道路状況の相違、運転者による車速・加減速の相違等）や車両特性のばらつきの影響が少なくなり、必要な発電量を確保しつつ、発電による燃料消費量増加分を確実に低減することができ、燃費低減と充放電収支の両立が可能となる。
【００６６】
しかも、本実施例１では、バッテリ１２の充放電に影響を与える状態量として、現在のサンプル区間における最終平均消費電力ＣＰavef（過去の走行における平均消費電力）を用い、この最終平均消費電力ＣＰavefに応じて発電機１６への要求発電量を設定するようにしたので、消費電力に応じて発電量や発電効率を適正に制御することができ、バッテリ１２の充放電収支と燃費低減とを確実に両立させることができる。
【００６７】
尚、本実施例１では、平均消費電力に応じて発電機１６への要求発電量を２段階に切り換えるようにしたが、これを３段階以上に切り換えるようにしても良い。
また、平均消費電力に代えて、バッテリ１２の充放電状態（ＳＯＣ）又は運転条件又は目標電費のいずれかを用いて、発電機１６への要求発電量を設定するようにしても良い。要するに、バッテリ１２の充放電に影響を与える状態量を検出してその状態量に応じて発電機１６への要求発電量を設定するようにすれば良い。
【００６８】
また、本実施例１では、電費の使用頻度と発電可能量と平均消費電力とに基づいて目標電費を設定するようにしたが、例えば、電費の使用頻度のみに基づいて目標電費を設定したり、電費の使用頻度と発電可能量とに基づいて目標電費を設定するようにしても良い。
【実施例２】
【００６９】
上記実施例１では、バッテリ１２の充放電に影響を与える状態量として、現在のサンプル区間における最終平均消費電力ＣＰavef（過去の走行における平均消費電力）を用いて発電機１６への要求発電量を設定するようにしたが、将来の走行における消費電力を予測し、予測した将来の走行における消費電力に応じて発電機１６への要求発電量を設定するようにしても良い。以下、これを具体化した本発明の実施例２を図１１及び図１２に基づいて説明する。
【００７０】
［消費電力予測ルーチン］
図１１の消費電力予測ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう状態量検出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ７０１で、今回の運転期間中にヘッドライトの点灯・消灯の切り換えの可能性があるか否かを、例えば現在の時刻に基づいて予測する。或は、これを現在の時刻とナビゲーションシステムの目的地情報に基づいて予測しても良い。また、ヘッドライト以外の電気負荷、例えば空調装置のオン・オフを温度変化等に基づいて予測するようにしても良い。
【００７１】
このステップ７０１で、今回の運転期間中にヘッドライトの点灯・消灯の切り換えの可能性がないと予測されれば、そのまま本ルーチンを終了するが、今回の運転期間中にヘッドライトの点灯・消灯の切り換えの可能性有りと予測されれば、ステップ７０２に進み、前回までに既にヘッドライトの点灯・消灯の切り換えの可能性有りと予測済みであるか否かを判定する。もし、前回までに既にヘッドライトの点灯・消灯の切り換えの可能性有りと予測済みであれば、そのまま本ルーチンを終了するが、前回までにヘッドライトの点灯・消灯の切り換えの可能性有りと予測されていなければ（つまり今回初めてヘッドライトの点灯・消灯の切り換えの可能性有りと予測されれば）、ステップ７０３に進み、将来の消費電力予測値を次式により算出する。
消費電力予測値＝｛（ヘッドライト点灯・消灯に応じた電力）×（点灯・消灯時間）
＋平均消費電力×（点灯・消灯までの時間）｝／（運転終了までの時間）      
【００７２】
［要求発電量設定ルーチン］
図１２の要求発電量設定ルーチンは、エンジン運転中に所定周期（例えば８ｍｓ周期）で実行され、特許請求の範囲でいう要求発電量設定手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ８０１で、前記図１１の消費電力予測ルーチンによって算出された将来の消費電力予測値を所定値と比較し、将来の消費電力予測値が所定値よりも少なければ、ステップ８０２に進み、要求発電量を発電効率が最大（又はそれに近い値）となるように設定し、将来の消費電力予測値が所定値以上のときには、ステップ８０３に進み、要求発電量を発電量が最大（又はそれに近い値）となるように設定する。要するに、将来の消費電力予測値が所定値よりも少ないときには、将来のバッテリ１２の放電量も少なくなることを考慮して、要求発電量を発電効率が最大（又はそれに近い値）となるように設定して燃費低減効果を高め、将来の消費電力予測値が所定値以上のときには、将来のバッテリ１２の放電量も多くなることを考慮して、要求発電量を発電量が最大（又はそれに近い値）となるように設定して、将来の平均消費電力が多い状況下でも、バッテリ１２の残充電量ＳＯＣを確実に目標残充電量まで充電できるようにするものである。
その他の処理は、前記実施例１と同じである。
【００７３】
以上説明した本実施例２によれば、将来の走行における消費電力を予測し、予測した将来の消費電力に応じて発電機１６への要求発電量を設定するようにしたので、将来の消費電力の変化を予測してバッテリ１２の充放電収支と燃費低減とを速やかに両立させるように要求発電量を設定することができる。
【００７４】
尚、本実施例２では、将来の消費電力予測値に応じて発電機１６への要求発電量を２段階に切り換えるようにしたが、これを３段階以上に切り換えるようにしても良い。
また、将来の消費電力予測値に代えて、将来の走行における運転条件又は将来の走行における運転条件に基づいて算出される目標電費を予測し、予測した将来の走行における運転条件又は将来の走行における運転条件に基づいて算出される目標電費に応じて発電機１６への要求発電量を設定するようにしても良い。要するに、将来のバッテリ１２の充放電に影響を与える状態量を予測してその状態量に応じて発電機１６への要求発電量を設定するようにすれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の実施例１のシステム構成を説明するブロック図である。
【図２】燃料消費率とエンジン運転条件との関係を示す図である。
【図３】実施例１の電費算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】実施例１の電費クラスデータ蓄積ルーチンの前半部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施例１の電費クラスデータ蓄積ルーチンの後半部の処理の流れを示すフローチャートである。
【図６】実施例１の平均消費電力算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】実施例１の目標電費算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】実施例１の目標電費補正量算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】実施例１の要求発電量設定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１０】実施例１の発電実行判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】実施例２の消費電力予測ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【図１２】実施例２の発電実行判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７６】
１１…制御装置（発電制御手段，燃料消費量算出手段，発電実行可否判定手段，状態量検出手段，要求発電量設定手段）、１２…バッテリ、１３…キースイッチ、１６…発電機、１７…電流センサ、１８…電圧センサ
【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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【図６】
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【図７】
2007049779.tif 000009
【図８】
2007049779.tif 000010
【図９】
2007049779.tif 000011
【図１０】
2007049779.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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