(57)【要約】【課題】低負荷時でも発電を高効率に行う。【解決手段】発電制御システムＳは、駆動輪９０を駆動する駆動モータ５０に供給する電力を得る第１発電機１０と、第１発電機１０と並列に設けられ、駆動モータ５０に供給する電力を得る第２発電機２０と、必要な発電電力量が閾値Ｔよりも小さい場合には、第１発電機１０と第２発電機２０のうちの一方を発電させる第１発電制御を行い、発電電力量が閾値Ｔよりも大きい場合には、第１発電機１０及び第２発電機２０を発電させる第２発電制御を行う制御装置１００と、を備える。【選択図】図１
2017171127.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被駆動体を駆動する駆動モータに供給する電力を得る第１発電機と、
前記第１発電機と並列に設けられ、前記駆動モータに供給する電力を得る第２発電機と、
必要な発電電力量が閾値よりも小さい場合には、前記第１発電機と前記第２発電機のうちの一方を発電させる第１発電制御を行い、前記発電電力量が前記閾値よりも大きい場合には、前記第１発電機及び前記第２発電機を発電させる第２発電制御を行う発電制御部と、
を備える、発電制御システム。
【請求項２】
前記発電制御部は、発電中に、前記第１発電制御と前記第２発電制御を切り替える、
請求項１に記載の発電制御システム。
【請求項３】
前記第２発電機の発電電力量に応じた発電効率は、前記第１発電機の発電電力量に応じた発電効率と同じ大きさである、
請求項１又は２に記載の発電制御システム。
【請求項４】
充放電可能なバッテリーを更に備え、
前記発電制御部は、前記駆動モータ及び前記バッテリーの少なくとも一方に電力を供給する際に、前記第１発電制御及び前記第２発電制御を行う、
請求項１から３のいずれか１項に記載の発電制御システム。
【請求項５】
前記被駆動体は、車両の駆動輪であり、
前記第１発電機及び前記第２発電機は、前記車両の内燃機関を原動機として有する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の発電制御システム。
【請求項６】
被駆動体を駆動する駆動モータに供給する電力を得る第１発電機の発電と、前記第１発電機と並列に設けられ、前記駆動モータに供給する電力を得る第２発電機の発電とを制御する発電制御方法であって、
必要な発電電力量が閾値よりも小さい場合には、前記第１発電機と前記第２発電機のうちの一方を発電させる第１発電制御を行うステップと、
前記発電電力量が前記閾値よりも大きい場合には、前記第１発電機及び前記第２発電機を発電させる第２発電制御を行うステップと、
を有する、発電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電制御システム及び発電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被駆動体を駆動する駆動モータに電力を供給する発電機の発電を制御する発電制御システムとして、例えば駆動輪を駆動モータで駆動させるシリーズ型ハイブリット車において、走行中に駆動モータへ電力を供給する発電機の発電制御が行われている。発電機は負荷に応じて発電が大きくなる特性を有するため、シリーズ型ハイブリット車においては大型の発電機が利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４３３１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、大型の発電機を用いた場合には、低負荷時の発電効率が低下してしまう。例えば、シリーズ型ハイブリット車における低速走行時等の低負荷時には、駆動モータへ供給すべき電力が小さいため、大型の発電機が発電を行うと発電効率が悪くなる。
なお、低負荷時に、発電機を停止してバッテリーから駆動モータへ電力を供給する方法も検討されうるが、かかる場合には、バッテリーの残量低下やバッテリーへの充放電損失が問題となる。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、低負荷時でも発電を高効率に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様においては、被駆動体を駆動する駆動モータに供給する電力を得る第１発電機と、前記第１発電機と並列に設けられ、前記駆動モータに供給する電力を得る第２発電機と、必要な発電電力量が閾値よりも小さい場合には、前記第１発電機と前記第２発電機のうちの一方を発電させる第１発電制御を行い、前記発電電力量が前記閾値よりも大きい場合には、前記第１発電機及び前記第２発電機を発電させる第２発電制御を行う発電制御部と、を備える、発電制御システムを提供する。
かかる発電制御システムにおいて、第１発電機及び第２発電機は、１つの大型発電機で発電する場合に比べて、それぞれ低負荷時の発電効率が高い。このため、車両の低速走行時等の低負荷時（発電電力量が閾値よりも小さい場合）に、第１発電機と第２発電機のうちの一方を発電させることで、低負荷時でも高効率で発電を行うことが可能となる。また、高負荷時には、第１発電機及び第２発電機の両方を発電させることにより高出力で発電できるので、バッテリーから駆動モータへの電力供給を抑制でき、この結果バッテリーの残量低下等を抑制できる。
【０００７】
また、前記発電制御部は、発電中に、前記第１発電制御と前記第２発電制御を切り替えることとしてもよい。
【０００８】
また、前記第２発電機の発電電力量に応じた発電効率は、前記第１発電機の発電電力量に応じた発電効率と同じ大きさであることとしてもよい。
【０００９】
また、前記発電制御システムは、充放電可能なバッテリーを更に備え、前記発電制御部は、前記駆動モータ及び前記バッテリーの少なくとも一方に電力を供給する際に、前記第１発電制御及び前記第２発電制御を行うこととしてもよい。
【００１０】
また、前記被駆動体は、車両の駆動輪であり、前記第１発電機及び前記第２発電機は、前記車両の内燃機関を原動機として有することとしてもよい。
【００１１】
本発明の第２の態様においては、被駆動体を駆動する駆動モータに供給する電力を得る第１発電機の発電と、前記第１発電機と並列に設けられ、前記駆動モータに供給する電力を得る第２発電機の発電とを制御する発電制御方法であって、必要な発電電力量が閾値よりも小さい場合には、前記第１発電機と前記第２発電機のうちの一方を発電させる第１発電制御を行うステップと、前記発電電力量が前記閾値よりも大きい場合には、前記第１発電機及び前記第２発電機を発電させる第２発電制御を行うステップと、を有する、発電制御方法を提供する。
かかる発電制御方法によれば、低負荷時（発電電力量が閾値よりも小さい場合）に、第１発電機と第２発電機のうちの一方を発電させることで、低負荷時でも高効率で発電を行うことが可能となる。また、高負荷時には、第１発電機及び第２発電機の両方を発電させることにより高出力で発電できるので、バッテリーから駆動モータへの電力供給を抑制でき、この結果バッテリーの残量低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、低負荷時でも発電を高効率に行うことができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一の実施形態に係る発電制御システムＳの構成の一例を示す模式図である。
【図２】比較例に係る発電機の発電電力量と発電効率の関係を示す図である。
【図３】本実施形態における発電電力量と発電効率の関係を示す図である。
【図４】閾値Ｔを説明するための図である。
【図５】発電制御の処理例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】
【００１４】
＜発電制御システムの構成＞
図１を参照しながら、本発明の一の実施形態に係る発電制御システムＳの構成について説明する。
【００１５】
図１は、一の実施形態に係る発電制御システムＳの構成の一例を示す模式図である。発電制御システムＳは、例えばトラック等の車両に搭載されている。車両は、ここでは駆動輪を駆動モータで駆動させるシリーズ型ハイブリット車である。発電制御システムＳは、図１に示すように、第１発電機１０と、第２発電機２０と、バッテリー３０と、インバータ４０と、駆動モータ５０と、制御装置１００とを有する。
【００１６】
第１発電機１０は、発電を行い駆動モータ５０に供給する電力を得る。第１発電機１０は、車両の走行状態に応じて、発電電力量を変える。また、第１発電機１０は、車両の走行状態に応じて、駆動モータ５０に電力を供給するのに加えて、バッテリー３０を充電する。
【００１７】
第１発電機１０は、第１エンジン１１と第１発電モータ１２を含む。第１エンジン１１は、内燃機関であり、ここではディーゼルエンジンであるが、ガソリンエンジンであってもよい。第１発電モータ１２は、第１エンジン１１の駆動軸に連結されており、第１エンジン１１により駆動される。
【００１８】
第２発電機２０は、第１発電機１０と並列に設けられており、発電を行い駆動モータ５０に供給する電力を得る。第２発電機２０は、車両の走行状態に応じて、発電電力量を変える。また、第２発電機２０は、車両の走行状態に応じて、駆動モータ５０に電力を供給するのに加えて、バッテリー３０を充電する。なお、第２発電機２０の発電電力量に応じた発電効率は、第１発電機１０の発電電力量に応じた発電効率と同じ大きさである。
【００１９】
第２発電機２０は、第２エンジン２１と第２発電モータ２２を含む。第２エンジン２１は、内燃機関であり、ここではディーゼルエンジンであるが、ガソリンエンジンであってもよい。第２発電モータ２２は、第２エンジン２１の駆動軸に連結されており、第２エンジン２１により駆動される。
【００２０】
バッテリー３０は、充放電可能な蓄電池である。バッテリー３０は、第１発電機１０及び第２発電機２０の少なくとも一方によって、充電される。バッテリー３０は、放電して駆動モータ５０に電力を供給する。
【００２１】
インバータ４０は、バッテリー３０と駆動モータ５０の間に設けられ、直流電力と交流電力を変換する。例えば、インバータ４０は、バッテリー３０からの出力を変換して、駆動モータ５０に供給する。
【００２２】
駆動モータ５０は、被駆動体である車両の駆動輪９０を駆動させて、車両を走行させる。例えば、駆動モータ５０は、第１発電機１０及び第２発電機２０の少なくとも一方からの電力や、バッテリー３０からの電力を受けて、駆動輪９０を駆動させる。なお、車両の減速時に駆動モータ５０が発生する回生電力は、バッテリー３０に充電される。
【００２３】
制御装置１００は、発電制御システムＳの動作全体を制御する。本実施形態では、制御装置１００は、第１発電機１０及び第２発電機２０の発電を制御する発電制御部の機能を有する。制御装置１００は、例えば、ＲＯＭ及びＲＡＭ等により構成される記憶部と、ＣＰＵにより構成される制御部とを有する。制御部は、記憶部に記憶されているプログラムを実行して、各種処理を行う。
【００２４】
＜発電機の発電効率＞
本実施形態では、低負荷時の発電効率を高めるために、小型発電機である第１発電機１０及び第２発電機２０を用いている。負荷は、ここでは第１発電モータ１２や第２発電モータ２２の出力軸における負荷であり、例えばバッテリー３０、インバータ４０及び駆動モータ５０に左右され、車両の低速走行時には低負荷となる。以下においては、本実施形態における発電効率について、比較例と対比しながら説明する。
【００２５】
図２は、比較例に係る発電機の発電電力量と発電効率の関係を示す図である。比較例に係るシリーズ型ハイブリット車においては、２つの発電機を有する本実施形態とは異なり、１つの大型発電機が用いられる。大型発電機は、第１発電機１０及び第２発電機２０に比べて、最大出力電力が大きい発電機である。通常、発電機は負荷に応じて発電が大きくなる特性を有するが、低速走行時等の低負荷時には発電電力量が小さい。そして、比較例に係る発電機においては、発電電力量が小さい場合（図２のＡの部分）に発電効率が小さくなってしまう。
【００２６】
図３は、本実施形態における発電電力量と発電効率の関係を示す図である。なお、図３では、本実施形態の発電効率を太線で示し、対比するために図２の比較例の発電効率を破線で示している。本実施形態では、小型発電機である第１発電機１０及び第２発電機２０を用いることで、図３に示すように、発電電力量が小さい場合（低負荷時）の発電効率が高くなる。低負荷時の小型発電機の発電効率が大型発電機の発電効率よりも高い理由は、例えば、エンジンが小型発電機を駆動させる際の出力が、大型発電機を駆動させる際の出力よりも大きいことに起因する。なお、第１発電機１０及び第２発電機２０は、例えば、同時に出力を行うと最大出力が比較例に係る大型発電機の最大出力と同じ大きさになる関係にある。
【００２７】
本実施形態に係る制御装置１００は、第１発電機１０及び第２発電機２０による発電制御を行う。ここでは、制御装置１００は、駆動モータ５０への電力の供給の際に発電制御を行うものとして説明する。
【００２８】
制御装置１００は、負荷に応じて必要な発電電力量が閾値よりも小さい場合（低負荷時）には、第１発電機１０と第２発電機２０のうちの一方を発電させる第１発電制御を行う。ここでは、制御装置１００は、低負荷時には第１発電機１０を発電させるものとするが、これには限定されず、第１発電機１０に代えて第２発電機２０を発電させることとしてもよい。一方で、制御装置１００は、必要な発電電力量が閾値よりも大きい場合（高負荷時）には、第１発電機１０及び第２発電機２０の両方を発電させる第２発電制御を行う。かかる場合には、負荷の大きさに応じて発電機の使用数を切り替えることになる。そして、低負荷時に、小型発電機である第１発電機１０を発電させることで、発電効率を高めることができる。
【００２９】
図４は、閾値Ｔを説明するための図であり、図３の発電電力量が小さい領域での発電効率を示している。図４に示すように、閾値Ｔは、第１発電機１０が単独で発電する際の発電効率を示す曲線Ｌ１と、第１発電機１０及び第２発電機２０の両方が発電する際の発電効率を示す曲線Ｌ２との交点での発電電力量である。図４を見ると分かるように、発電電力量が閾値Ｔよりも小さい領域では、第１発電機１０単独の発電効率が高く、発電電力量が閾値Ｔよりも大きい領域では、第１発電機１０及び第２発電機２０による発電効率が高い。このため、本実施形態では、発電電力量が閾値Ｔより小さい場合には第１発電制御が行われ、発電電力量が閾値Ｔより大きい場合には第２発電制御が行われる。
【００３０】
制御装置１００は、車両の走行時において発電する際に、第１発電制御と第２発電制御を切り替える。車両の走行状態に応じて必要な発電電力量が変化するが、上記のように発電中に第１発電制御と第２発電制御を切り替えることで、車両の走行中に負荷が変動しても高効率で発電を行うことができる。また、制御装置１００は、第２発電制御を行う際に、第１発電機１０及び第２発電機２０を同時に発電させる。これにより、高負荷時に高出力の発電を高効率で行うことができるので、バッテリー３０から駆動モータ５０の電力供給を抑制でき、バッテリー３０の残量低下を抑制できる。
【００３１】
また、前述したように、第２発電機２０の発電電力量に応じた発電効率は、第１発電機１０の発電電力量に応じた発電効率と同じ大きさである。かかる場合には、第１発電制御及び第２発電制御を行う際に、第１発電機１０と第２発電機２０を同様に動作させることができるので、制御を行いやすくなる。
【００３２】
上記においては、駆動モータ５０への電力の供給の際に、第１発電制御及び第２発電制御を行うこととしたが、これに限定されない。例えば、駆動モータ５０及びバッテリー３０に電力を供給する際に、第１発電制御及び第２発電制御を行ってもよい。また、バッテリー３０に電力を供給する際に、第１発電制御及び第２発電制御を行ってもよい。すなわち、駆動モータ５０とバッテリー３０の少なくとも一方に電力を供給する際に、第１発電制御及び第２発電制御が行われる。
【００３３】
＜発電制御の処理例＞
図５を参照しながら、発電制御の処理例について説明する。本処理は、制御装置１００の制御部が記憶部に記憶されたプログラムを実行することで実現される。
【００３４】
図５は、発電制御の処理例を示すフローチャートである。
まず、制御装置１００は、負荷に応じて必要な発電電力量が閾値Ｔよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。そして、ステップＳ１０２で発電電力量が閾値Ｔよりも小さいと判定した場合には（Ｙｅｓ）、制御装置１００は、第１発電制御を行う（ステップＳ１０４）。すなわち、制御装置１００は、第１発電機１０を発電させて、電力を駆動モータ５０に供給する。
【００３５】
一方で、ステップＳ１０２で発電電力量が閾値Ｔよりも大きいと判定した場合には（Ｎｏ）、制御装置１００は、第２発電制御を行う（ステップＳ１０６）。すなわち、制御装置１００は、第１発電機１０及び第２発電機２０の両方を発電させて、電力を駆動モータ５０に供給する。
【００３６】
その後、制御装置１００は、発電を終了しない場合には（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、発電電力量と閾値Ｔとを比較して、発電中に発電制御を切り替える（ステップＳ１０２〜Ｓ１０６）。すなわち、制御装置１００は、発電中に、負荷に応じて使用する発電機を切り替える。これにより、高効率で発電を継続させることができる。
【００３７】
＜本実施形態における効果＞
上述した本実施形態の発電制御システムＳは、並列に設けられた小型発電機である第１発電機１０及び第２発電機２０を有する。そして、発電制御システムＳは、負荷に応じて必要な発電電力量が閾値Ｔよりも小さい場合には第１発電機１０と第２発電機２０のうちの一方を発電させる第１発電制御を行い、発電電力量が閾値Ｔよりも大きい場合には第１発電機１０及び第２発電機２０を発電させる第２発電制御を行う。
第１発電機１０と第２発電機２０は、１つの大型発電機で発電する場合に比べて、それぞれ低負荷時の発電効率が高い。このため、車両の低速走行時等の低負荷時（発電電力量が閾値Ｔよりも小さい場合）に、第１発電機１０と第２発電機２０の一方を発電させることで、低負荷時でも高効率で発電を行うことが可能となる。また、高負荷時には、第１発電機１０及び第２発電機２０の両方を発電させることにより高出力で発電できるので、バッテリー３０から駆動モータ５０への電力供給を抑制でき、この結果バッテリー３０の残量低下を抑制できる。
【００３８】
なお、上記では、発電制御システムＳが、トラック等の車両に搭載されていることとしたが、これに限定されない。例えば、発電制御システムＳは、車両以外の装置（例えば、発電装置、建設機械、船舶等）に搭載されてもよい。
【００３９】
また、上記では、第１発電機１０の第１発電モータ１２が第１エンジン１１により駆動され、第２発電機２０の第２発電モータ２２が第２エンジン２１により駆動されることとしたが、これに限定されない。例えば、第１発電モータ１２及び第２発電モータ２２は、共通のエンジンにより駆動されてもよい。
【００４０】
また、上記では、第１発電機１０及び第２発電機２０が、原動機として、内燃機関である第１エンジン１１及び第２エンジン２１を有することとしたが、これに限定されない。例えば、第１発電機１０及び第２発電機２０は、内燃機関以外の原動機を有することとしてもよい。
【００４１】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４２】
１０    第１発電機
２０    第２発電機
３０    バッテリー
５０    駆動モータ
１００    制御装置
Ｓ    発電制御システム
Ｔ    閾値
【図１】
2017171127.tif 000003
【図２】
2017171127.tif 000004
【図３】
2017171127.tif 000005
【図４】
2017171127.tif 000006
【図５】
2017171127.tif 000007