JP2014087181A - 車両の発電装置および発電制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電を行う内燃機関の動作領域だけでなく、バッテリの充電状態を考慮することで、燃焼発電による回生電力量の低下を最小限に抑え、発電に消費される燃料量を低減できる車両の発電装置等を提供する。
【解決手段】内燃機関により駆動されて発電を行う発電機と、発電機の発電電力により充電されるバッテリとを備え、所定の車速以下でアイドルストップを行う車両において、内燃機関の発電に消費される燃料量を低減するように発電制御を行う車両の発電制御において、バッテリの端子間電圧であるバッテリ電圧を検出し、検出されたバッテリ電圧が、所定の燃焼発電中断電圧に達するとき、または燃焼発電中断電圧を超えるときに、内燃機関が燃料消費を伴う発電を中断する。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両の発電装置等に係り、特に内燃機関の発電に消費される燃料量の低減に関するものである。

従来、車両には、各種電気負荷への電力供給およびバッテリへ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、内燃機関に駆動されて発電を行うため、内燃機関が稼動中（燃料カット中を除く）は、その発電のためにも燃料が消費されている。

これに対し、近年、環境問題により車両の燃費改善が望まれており、車両が減速中など、内燃機関が燃料カット中に積極的に発電（以下、回生発電という）を行うことで内燃機関が燃料消費を伴う発電（以下、燃焼発電という）の機会を低減する方法や、燃焼発電を行う条件として内燃機関の動作領域を設定することで発電に消費される燃料量を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この従来技術では、発電による内燃機関の動力増加分を加算した燃料消費量マップに基づき、燃料消費量が少ない内燃機関の動作領域で発電を行うことにより、発電に消費される燃料量を低減する。

特許第４１５８６１５号明細書

ところが、上記特許文献１に示される従来技術では、発電時にバッテリの充電状態が考慮されていない。特に一般に広く使用される鉛バッテリでは、バッテリの充電率（以下、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電率）という）が高くなる程、充電受入性が低下する傾向にあるため、過度に燃焼発電を行うことでバッテリのＳＯＣが必要以上に高くなれば、回生発電時の充電受入性が低下し、回生電力量が低下する。低下した回生電力量については、この電力量を補うために燃焼発電機会が増加することで、結果として発電に消費される燃料量が増加するという問題点があった。

この発明は、上記のような従来の問題点を解消するためになされたもので、発電を行う内燃機関の動作領域だけでなく、バッテリの充電状態を考慮することで、燃焼発電による回生電力量の低下を最小限に抑え、発電に消費される燃料量を低減できる車両の発電装置等を提供することを目的とする。

この発明に係る車両の発電装置は、所定の車速以下でアイドルストップを行う車両において、内燃機関により駆動されて発電を行う発電機と、発電機の発電電力により充電されるバッテリと、バッテリの端子間電圧であるバッテリ電圧を検出するバッテリ状態検出部と、バッテリ状態検出部で検出されたバッテリ電圧が、所定の燃焼発電中断電圧に達するとき、または燃焼発電中断電圧を超えるときに、内燃機関が燃料消費を伴う発電を中断する発電制御部とを備えたことを特徴とするものである。

また、この発明に係る車両の発電制御方法は、内燃機関により駆動されて発電を行う発電機と、発電機の発電電力により充電されるバッテリとを備え、所定の車速以下でアイドルストップを行う車両において、内燃機関の発電に消費される燃料量を低減するように発電制御を行う車両の発電制御において、バッテリの端子間電圧であるバッテリ電圧を検出し、検出されたバッテリ電圧が、所定の燃焼発電中断電圧に達するとき、または燃焼発電中断電圧を超えるときに、内燃機関が燃料消費を伴う発電を中断することを特徴とするものである。

この発明に係る車両の発電装置および発電制御方法によれば、発電を行う内燃機関の動作領域だけでなく、バッテリの充電状態を考慮することで、燃焼発電による回生電力量の低下を最小限に抑え、発電に消費される燃料量を低減できる車両の発電装置等を提供できる。

この発明の実施の形態１における車両の発電装置を搭載した内燃機関の概略構成図である。 この発明の実施の形態１における発電制御装置における制御動作を示すタイミングチャートである。 この発明の実施の形態１におけるバッテリの充電状態と燃焼発電中断電圧との関連付けの一例を示した説明図である。 この発明の実施の形態１における発電制御装置の燃焼発電実行処理を示すフローチャートである。

以下、この発明による車両の発電装置等を実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、また、重複する説明は省略する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における車両の発電装置を搭載した内燃機関の概略構成図である。図１において、内燃機関１０１は、ドライブベルトＤＢを介して発電機１０２を駆動し、発電制御装置１０３は、発電電圧調整装置１０４の調整電圧を操作することにより発電機１０２の発電電力を制御する。発電制御装置１０３は、内燃機関制御装置（図示省略）の発電制御部分を抜き出して示したものである。

発電制御装置１０３は、コンピュータで構成される。また、発電実行動作領域判定部１０９、発電電力設定部１１０、発電中断判定部１１１、発電電流算出部１１２、発電電流制御部１１３、発電電圧調整部１０４ａ等を含む発電制御部１２０、および充電率算出部１３１、バッテリの内部抵抗値算出部１３２、バッテリの液温算出部１３３等を含むバッテリ状態算出部１３０からなる部分は、プログラムで実行される機能ブロックとして示されている。また、各部を実行するためのプログラムや処理に使用する各種情報、データが記憶部Ｍに格納されている。

なお、ここではより制御精度の高い形態として、発電電圧調整装置１０４を備えた形態を示すが、安価なシステムとして、発電制御装置１０３は、その内部に発電電圧調整装置１０４に代わる発電電圧調整部１０４ａを備えることができ、その場合は、発電制御装置１０３は発電機１０２の発電電力を直接制御することができる。

発電機１０２で発電された電力は、バッテリ１０５に充電される電力と車両の電気負荷１０６で消費される電力に分配され、バッテリ１０５の充放電電流は、負極端子に取り付けられた電流センサ１０７により検出することができ、同じく電気負荷１０６で消費される電流は、電流センサ１０８により検出することができる。発電機１０２の発電電流は、発電制御装置１０３の発電電流算出部１１２にて、電流センサ１０７で得られるバッテリ１０５の充電電流に電流センサ１０８で得られる車両の電気負荷電流を加算して算出することができる。

なお、ここでは、電流センサ１０７、１０８を備えた形態を示すが、発電機１０２の発電電流を直接検出する形態として発電機１０２とバッテリ１０５の正極端子の間に電流センサ１０２ａを備えてもよい。
また、安価なシステムとしてこれらの電流センサを備えない場合は、発電機１０２がオルタネータであれば、発電電流算出部１１２にて、オルタネータ制御におけるオルタネータ回転数とＦＲデューティー出力から発電電流を、記憶部Ｍに予め格納したマップ（例えば回転数とＦＲデューティー出力と発電電流の関係を示すマップ）に従ってマップ算出してもよい。
また、電流センサ１０７を備えない場合は、発電電流算出部１１２の内部にバッテリ１０５の特性を模擬した演算モデル（例えばプログラムで構成）を備えることで、バッテリの充電電流を推定してもよい。
また、電流センサ１０８を備えない場合は、作動中の電気負荷１０６の定格消費電力から車両の電気負荷電流を算出してもよい。

ここで、電流センサ１０７、電流センサ１０２ａ、バッテリセンサＢＳ、バッテリ電圧を検出する電圧センサＢＶ等を、バッテリ状態を検出するためのバッテリ状態検出部、また、電流センサ１０７と電流センサ１０２ａを特にバッテリ電流検出部とする。なお、バッテリ電圧とは、バッテリ１０５の端子間電圧のことを意味する。

また、バッテリ１０５のＳＯＣ、内部抵抗値および液温といったバッテリ状態は、上記バッテリ状態検出部の検出結果に従って、発電制御装置１０３内のバッテリ状態算出部１３０で演算して求められる。バッテリのＳＯＣの場合は、充電率算出部１３１で演算して求められる。バッテリの内部抵抗値の場合は、内部抵抗値算出部１３２で演算して求められる。バッテリの液温の場合は、液温算出部１３３で演算して求められる。なお、温度センサＢＴをバッテリ状態検出部として、温度センサＢＴによりバッテリの液温を直接検出するようにしてもよい。

図２は、この発明の実施の形態１における図１の発電制御装置１０３における制御動作を示すタイミングチャートである。（ａ）は燃焼発電実行動作領域、（ｂ）はアイドルストップ実行中、（ｃ）は車速、（ｄ）はバッテリＳＯＣ、（ｅ）はバッテリ電圧、（ｆ）は回生電力量、（ｇ）は燃焼発電中断判定、（ｈ）は回生発電実行、（ｉ）は燃焼発電実行、を示す。

図２において、実線２０１は車速を、実線２０２はバッテリの残存容量であるバッテリＳＯＣを、実線２０３はバッテリ電圧を、実線２０４は回生電力量を示し、破線２１１はこの発明を適用しない場合（燃焼発電中断しない従来の場合）のバッテリのＳＯＣを、破線２１２はこの発明を適用しない場合（燃焼発電中断しない従来の場合）のバッテリ電圧を、破線２１３はこの発明を適用しない場合（高ＳＯＣでのバッテリ充電受入性の低下）の回生電力量を示す。

点線２２１はバッテリ電圧がこの値を超えれば燃焼発電を中断する電圧（所定の燃焼発電中断電圧）を、鎖線２２２はバッテリのＳＯＣがこの値を超えれば燃焼発電を中断する上限ＳＯＣ（燃焼発電実行上限ＳＯＣ）を、鎖線２２３はバッテリのＳＯＣがこの値より下がれば燃焼発電を中断しない下限ＳＯＣ（燃焼発電中断下限ＳＯＣ）を示す。また、点線２２４はバッテリ１０５が取り得る第１電圧を、点線２２５はバッテリ１０５が取り得る第２電圧を、破線２４１は燃料消費量の増加に繋がる過剰発電を示す。詳しくは後述する。ここで、バッテリのＳＯＣは、電流センサ１０７で検出したバッテリの充放電電流を積算して算出してもよいし、バッテリセンサＢＳを備えることでバッテリの状態を直接検出してもよい。

また、発電制御部１２０は、バッテリ状態算出部１３０で演算して求められるバッテリ１０５のＳＯＣ、またはバッテリ状態検出部で検出されるバッテリ１０５の液温に応じて、点線２２１が示す燃焼発電中断電圧を設定する。なお、燃焼発電中断電圧の詳細については後述する。

また、以下で説明する車両の車速、ブレーキペダル解放などの再始動要求、内燃機関の回転数、トルク（またはトルクに代わる吸気管圧または充填効率）等の車両状態情報は、内燃機関制御装置（図示省略）中の他の制御装置からの車両状態情報ＶＣ等として得る。

図２に示すように、時刻ｔ１より以前においては、車両の減速が行われる。また、車両の減速（車速低下）と共に回生発電が行われるため、バッテリ電圧が第１電圧２２４を示すと共にバッテリ１０５のＳＯＣが上昇する。

時刻ｔ１では、所定の車速以下でアイドルストップを開始すると同時に、回生発電を終了する。また、回生発電が行われない場合には、バッテリ電圧が第１電圧２２４から低下し、第２電圧２２５を示す。なお、第１電圧２２４は、回生発電が行われる場合の電圧指令値であり、バッテリ１０５の特性および車両に装備された電装品の規定電圧に応じて設定する。一方、第２電圧２２５は、発電が行われない場合にバッテリ電圧が取り得る値である。

時刻ｔ２では、ドライバーのブレーキペダル解放などの再始動要求を受けてアイドルストップを解除する。時刻ｔ２のアイドルストップ解除により内燃機関１０１が再始動し、期間ｔ３および期間ｔ４で内燃機関１０１の動作点が燃焼発電実行動作領域にあると判定すれば、燃焼発電が行われるため、バッテリ電圧が上昇すると共にバッテリ１０５のＳＯＣが上昇する。この間、バッテリ電圧は、燃焼発電中断電圧２２１を超えないため、燃焼発電中断判定（バッテリ電圧＞燃焼発電中断電圧）が成立しない。この場合には、内燃機関１０１の動作点が燃焼発電実行動作領域内であれば、燃焼発電が継続される。

続いて期間ｔ５では、車両の減速と共に回生発電が行われるため、バッテリ１０５のＳＯＣが上昇する。また、回生発電が行われる場合には、バッテリ電圧が上昇し、第１電圧２２４を示す。

期間ｔ６および期間ｔ８では、期間ｔ３および期間ｔ４と同様に、内燃機関１０１の動作点が燃焼発電実行動作領域にあると判定すれば、燃焼発電が行われるため、バッテリ電圧が上昇すると共にバッテリ１０５のＳＯＣが上昇する。この間、バッテリ電圧は、燃焼発電中断電圧２２１を超えるため、燃焼発電中断判定が成立する。この場合には、内燃機関１０１の動作点が燃焼発電実行動作領域内であっても、燃焼発電が中断される。また、期間ｔ６および期間ｔ８では、燃焼発電が中断されれば、バッテリ電圧が第２電圧２２５に低下すると共にバッテリ１０５のＳＯＣが低下する。

また、期間ｔ７および期間ｔ９では、車両の減速と共に回生発電が行われるため、バッテリ電圧が第１電圧２２４に上昇すると共にバッテリ１０５のＳＯＣが上昇する。

これに対して、この発明を適用しない場合には、期間ｔ６および期間ｔ８では、内燃機関の動作点が燃焼発電実行動作領域内であるため、燃焼発電が中断されることなく、継続される。また、期間ｔ６および期間ｔ８では、燃焼発電が継続されれば、バッテリ電圧が第１電圧２２４に上昇すると共にバッテリ１０５のＳＯＣが上昇する。

また、期間ｔ７および期間ｔ９では、車両の減速と共に回生発電が行われるため、バッテリ電圧が第１電圧２２４を示すと共にバッテリ１０５のＳＯＣが上昇する。さらに、回生発電後のバッテリ１０５のＳＯＣは、期間ｔ６および期間ｔ８で燃焼発電が中断され続けた場合（この発明の場合）と同じＳＯＣに到達する。

即ち、この発明を適用しない場合には、この発明を適用する場合と比較して、以下のことがいえる。
（１）期間ｔ６および期間ｔ８において、過剰に燃焼発電が行われることで、燃料消費量が増加するだけでなく、バッテリ１０５のＳＯＣが燃焼発電により必要以上に高くなってしまう。
（２）期間ｔ６および期間ｔ８において、回生発電時のバッテリ電圧が第１電圧２２４に達し、電位差がない状態では、バッテリ１０５に充電される充電量が小さくなってしまう。
（３）（１）および（２）で挙げた事項が起因して、期間ｔ７および期間ｔ９において、回生発電時のバッテリの充電受入性（充電効率）が低下することで、回生電力量が低下する。

従って、バッテリ電圧が燃焼発電中断電圧２２１を超える場合において、燃焼発電が中断されれば、回生発電時のバッテリの充電受入性の低下による回生電力の低下を最小限に抑え、発電に消費される燃料量を低減できる。

期間ｔ９の終了する時刻ｔ１０以降では、時刻ｔ１と同様に所定の車速以下でアイドルストップを開始し、前述した同様の制御動作が行われる。

また、バッテリ１０５のＳＯＣは、アイドルストップ実行毎に上り傾向となる。従って、鎖線２２２に示す燃焼発電実行上限ＳＯＣを定めることで、バッテリ１０５のＳＯＣがこの上限値を超えれば、燃焼発電の実行を中断し、バッテリ１０５のＳＯＣが燃焼発電により必要以上に高くならないように制御する。

一方で、短期間でのアイドルストップの繰り返しや走行中の発電機会の不足、または電力消費が大きいなど、バッテリ１０５の放電量が充電量よりも大きい場合は、バッテリ１０５のＳＯＣは、アイドルストップ実行毎に下がり傾向となり、バッテリの使用下限（バッテリの放電性能の低下により始動不可となる可能性や劣化の進行が懸念される下限ＳＯＣ）より下がることが懸念される。従って、鎖線２２３に示す燃焼発電中断下限ＳＯＣを定めることで、バッテリ１０５のＳＯＣがこの下限値を下回れば燃焼発電の実行を中断せず、バッテリのＳＯＣが過度に下がらないように制御する。

以上により、バッテリ１０５のＳＯＣは、車両走行中は概ね燃焼発電実行上限ＳＯＣ２２２以下で推移し、バッテリ１０５の放電量が大きくなれば回生発電に加え燃焼発電を行うことで、バッテリ１０５を充電することができる。なお、ここで燃焼発電実行上限ＳＯＣ２２２と燃焼発電中断下限ＳＯＣ２２３は車両の走行状態に合わせて設定できることは言うまでもない。

次に、前述した燃焼発電中断電圧の詳細について、図３に示すこの発明の実施の形態１におけるバッテリの充電状態と燃焼発電中断電圧との関連付けの一例を示した説明図を用いて説明する。また、図３（ａ）はバッテリ１０５のＳＯＣと燃焼発電中断電圧との関連付けの一例を示し、図３（ｂ）はバッテリ１０５の液温と燃焼発電中断電圧との関連付けの一例を示す。

ここで、燃焼発電中断電圧の設定について、回生電力の充電受入性に起因するパラメータであるバッテリ１０５のＳＯＣまたは液温を考慮することにより、回生発電時のバッテリの充電受入性の低下による回生電力量の低下を最小限に抑え、発電に消費される燃料量を低減できることを、今回、新たに見いだした。

即ち、バッテリ１０５のＳＯＣを考慮する場合には、バッテリ１０５のＳＯＣが高くなるにつれて、回生発電時のバッテリの充電受入性が低くなるので、回生電力量の低下が懸念される。また、バッテリ１０５の液温を考慮する場合には、バッテリ１０５の液温が低くなるにつれて、回生発電時のバッテリの充電受入性が低くなるので、回生電力量の低下が懸念される。

従って、発電制御部１２０に含まれる発電中断判定部１１１がこれらのパラメータを考慮して、燃焼発電中断電圧を設定することにより、回生電力量の低下を最小限に抑えることができる。具体的には、発電制御部１２０に含まれる発電中断判定部１１１は、以下の（１）、（２）ように燃焼発電中断電圧を設定し、設定した燃焼発電中断電圧に基づいて、燃焼発電中断判定を行うことができる。

（１）バッテリ１０５のＳＯＣを考慮して、発電制御部１２０が燃焼発電中断電圧を設定する場合
図３（ａ）に示すように、バッテリ１０５のＳＯＣが高くなるにつれて、燃焼発電中断電圧が低くなるように、バッテリ１０５のＳＯＣと燃焼発電中断電圧とを関連付けた第１マップをあらかじめ規定し、記憶部Ｍに格納する。
さらに、発電制御部１２０は、記憶部Ｍに格納される第１マップに従って、現在のバッテリ１０５のＳＯＣに対応した燃焼発電中断電圧を設定（マップ算出）する。
これにより、バッテリ１０５のＳＯＣが高いほど、燃焼発電を早く中断することができるので、回生発電時のバッテリの充電受入性の低下による回生電力量の低下を抑えることができると共に発電に消費される燃料量を低減できる。

（２）バッテリ１０５の液温を考慮して、発電制御部１２０が燃焼発電中断電圧を設定する場合
図３（ｂ）に示すように、バッテリ１０５の液温が低くなるにつれて、燃焼発電中断電圧が低くなるように、バッテリ１０５の液温と燃焼発電中断電圧とを関連付けた第２マップをあらかじめ規定し、記憶部Ｍに格納する。
さらに、発電制御部１２０は、記憶部Ｍに格納される第２マップに従って、現在のバッテリ１０５の液温に対応した燃焼発電中断電圧を設定する。
これにより、バッテリ１０５の液温が低いほど、燃焼発電を早く中断することができるので、回生発電時のバッテリの充電受入性の低下による回生電力量の低下を抑えることができると共に発電に消費される燃料量を低減できる。

このように、発電制御部１２０は、第１マップまたは第２マップに従って、燃焼発電中断電圧を設定することができる。これにより、バッテリ電圧が、設定された燃焼発電中断電圧を超えれば、内燃機関１０１の動作点が燃焼発電実行動作領域内であっても、燃焼発電が中断される。

なお、図３に示した第１マップにおけるバッテリ１０５のＳＯＣと燃焼発電中断電圧との関連付け、および第２マップにおけるバッテリ１０５の液温と燃焼発電中断電圧との関連付けは直線状に変化しているが、これに限定されない。すなわち、第１マップおよび第２マップの一例を示したに過ぎず、これらの関連付けは、曲線状など、どのように変化してもよい。

また、発電制御部１２０が燃焼発電中断電圧を設定する場合において、第１マップに従って設定するか、第２マップに従って設定するかは、必要に応じてどちらかを選択すればよい。

また、バッテリ１０５のＳＯＣおよび液温の両方のパラメータと、燃焼発電中断電圧とを関連付けた第３マップをあらかじめ規定して、記憶部Ｍに格納し、発電制御部１２０が記憶部Ｍに格納される第３マップに従って、燃焼発電中断電圧を設定するようにしてもよい。

また、発電制御部１２０は、第１マップ、第２マップまたは第３マップに従って、燃焼発電中断電圧を設定することにより、燃焼発電中断判定を行うことが好ましいが、発電制御部１２０は、あらかじめ規定した一定値である燃焼発電中断電圧に基づいて、燃焼発電中断判定を行ってもよい。

図４は、この発明の実施の形態１における発電制御装置の燃焼発電実行処理を示すフローチャートであり、所定の演算周期（例えば１００ｍｓｅｃ）で実行される。図４において、ステップ４０１では、内燃機関の動作点として回転数とトルク（またはトルクに代わる吸気管圧または充填効率）を検出し（例えば内燃機関制御装置から車両状態情報ＶＣとして得る）、ステップ４０２へ進む。ステップ４０２では、内燃機関の動作点が、例えば予め記憶部Ｍに設定、記憶されている所定の燃焼発電実行動作領域にあれば、ステップ４０３へ進む。ここでステップ４０３では、発電機１０２の回転数と発電電圧に応じて発電電流目標値をマップ算出する。そして、発電電力は、発電電圧に発電電流目標値を乗算して設定する。また、発電機１０２の回転数は、内燃機関１０１の回転数（車両状態情報ＶＣより）にプーリー比を乗算して求め、発電電圧は、バッテリ電圧に発電機１０２までの配線抵抗分の電圧を加算して算出する。バッテリ電圧は、電圧センサＢＶで検出し、配線抵抗値は、記憶部Ｍに予め格納しておく。そしてステップ４０４へ進む。

ステップ４０４では、バッテリの状態としてＳＯＣ、内部抵抗値および液温を検出し、ステップ４０５へ進む。ここで、バッテリのＳＯＣと内部抵抗値は、バッテリの充放電電流とバッテリ電圧から算出してもよいし、バッテリセンサＢＳを備えることでバッテリの状態を直接検出してもよい。また、バッテリの液温は、バッテリの充放電履歴に基づいて、演算モデルを用いて算出してもよいし、温度センサＢＴを備えることでバッテリの液温を直接検出してもよい。

ステップ４０５では、燃焼発電中断判定が不成立の場合、即ちバッテリ電圧が燃焼発電中断電圧を超えるまでは（図２において、期間ｔ６および期間ｔ８にてバッテリ電圧が燃焼発電中断電圧を超えるまでは）、ステップ４０７へ進む。ステップ４０５で燃焼発電中断判定が成立した場合は、ステップ４０６へ進む。ステップ４０６では、バッテリ１０５のＳＯＣが燃焼発電中断下限ＳＯＣ未満であれば放電性能の低下により始動不可となる可能性や劣化の進行が懸念されるため、燃焼発電を中断せずバッテリ１０５を充電するために、ステップ４０７へ進む。ステップ４０７では、バッテリのＳＯＣが燃焼発電実行上限ＳＯＣ以下、即ち燃焼発電による回生電力量の低下が少ない範囲にあれば、燃焼発電の実行を許可し、ステップ４０９へ進む。

ステップ４０２で内燃機関の動作点が燃焼発電実行動作領域外の場合、またはステップ４０５で燃焼発電中断判定が成立し、かつステップ４０６でバッテリのＳＯＣが燃焼発電中断下限ＳＯＣ以上の場合、またはステップ４０７でバッテリのＳＯＣが燃焼発電実行上限ＳＯＣを超える場合は、ステップ４０８へ進む。ステップ４０８では、バッテリ１０５の内部抵抗値が所定範囲にあれば燃焼発電の実行を要しないと判断し、ステップ４１１へ進む。ステップ４０８でバッテリ１０５の内部抵抗値が所定範囲外の場合は、始動性能の低下や劣化の進行が懸念されるため、バッテリ１０５を充電するために燃焼発電の実行を許可し、ステップ４０９へ進む。

ステップ４０９では、バッテリ１０５の充電電流に車両の電気負荷１０６の電気負荷電流を加算して発電機１０２の発電電流瞬時値を算出し、ステップ４１０へ進む。ステップ４１０では、ステップ４０３でマップ算出した発電電流目標値とステップ４０９で算出した発電電流瞬時値の偏差に基づき発電電圧調整装置１０４へ指令する電圧設定値を出力し、ステップ４１３へ進む。

ステップ４１１では、燃焼発電を実行しないことでバッテリ１０５が過剰に放電しないように放電許容電流を設定し、ステップ４１２へ進む。ステップ４１２ではバッテリ１０５の放電許容電流と放電電流（充電電流の逆符号）の偏差に基づき発電電圧調整装置１０４へ指令する電圧設定値を出力し、ステップ４１３へ進む。なお、ここでは、バッテリ１０５の使用状態や劣化度合いに異常がなく、かつ車両の発電装置が正常稼動時の放電手法を示すが、他部により何れかの異常を検出した場合は、ステップ４０８で強制的にステップ４０９へ進めてもよいし、ステップ４１１でバッテリ１０５の充電電流を設定することにより、続くステップで強制的にバッテリを充電してもよい。

ステップ４１３では、ステップ４１０またはステップ４１２で設定された電圧設定値による調整電圧を発電電圧調整装置１０４へ指令し、今回の処理を終了する。

なお、ステップ４０１、４０２は発電実行動作領域判定部１０９、ステップ４０３は発電電力設定部１１０、ステップ４０４はバッテリ状態算出部１３０、ステップ４０５〜４０７、４０８は発電中断判定部１１１、ステップ４０９は発電電流算出部１１２、ステップ４１０〜４１３は発電電流制御部１１３で実行される。

以上の一連の処理により、燃焼発電を実行する場合は、内燃機関１０１の所定の動作領域で、所定の発電電力で、バッテリ電圧が燃焼発電中断電圧を超えるまで発電することができる。また、燃焼発電を実行しない場合は、バッテリ１０５を許容電流の範囲内で放電することができる。

なお、上記ではバッテリ電圧が燃焼発電中断電圧を超えた場合に燃焼発電を中断させているが、バッテリ電圧が燃焼発電中断電圧に達した（等しくなった）場合に燃焼発電を中断させてもよい。

また、ここでは発電機側の制御処理のみを示すが、燃焼発電による車両の駆動トルク変化については、内燃機関側の制御処理として、発電量に応じたトルク分をスロットル開度や点火時期の変更により補うことでドライバーの違和感を防止できることは言うまでもない。

上記のようなこの発明の実施の形態１における車両の発電装置によれば、発電を行う内燃機関の動作領域だけでなくバッテリの充電状態を考慮することで、バッテリ電圧が燃焼発電中断電圧を超えれば、燃焼発電を中断することができ、以降は内燃機関が燃料消費を伴う過剰な発電を行わず、燃焼発電による回生電力量の低下を最小限に留め、発電に消費される燃料量を低減することができる。

この発明による車両の発電装置は、各種車両の内燃機関制御装置に適用可能であり、同様な効果を奏する。

１０１ 内燃機関、１０２ 発電機、１０２ａ、１０７、１０８ 電流センサ、１０３ 発電制御装置、１０４ 発電電圧調整装置、１０４ａ 発電電圧調整部、１０５ バッテリ、１０６ 電気負荷、１０９ 発電実行動作領域判定部、１１０ 発電電力設定部、１１１ 発電中断判定部、１１２ 発電電流算出部、１１３ 発電電流制御部、１２０ 発電制御部、１３０ バッテリ状態算出部、１３１ 充電率算出部、１３２ 内部抵抗値算出部、１３３ 液温算出部、ＤＢ ドライブベルト、Ｍ 記憶部（メモリ）、ＶＣ 車両状態情報。

この発明に係る車両の発電装置は、所定の車速以下でアイドルストップを行う車両において、内燃機関により駆動されて発電を行う発電機と、発電機の発電電力により充電されるバッテリと、バッテリの端子間電圧であるバッテリ電圧を検出するバッテリ状態検出部と、バッテリ状態検出部で検出されたバッテリ電圧が、所定の燃焼発電中断電圧に達するとき、または燃焼発電中断電圧を超えるときに、内燃機関が燃料消費を伴う発電を中断する発電制御部とを備え、バッテリ状態検出部は、バッテリの充電状態をさらに検出し、バッテリ状態検出部で検出されたバッテリの充電状態からバッテリの充電率を算出する充電率算出部をさらに備え、発電制御部は、あらかじめ規定した、バッテリの充電率と燃焼発電中断電圧とを関連付けた第１マップに基づいて、現在のバッテリの充電率に対応した燃焼発電中断電圧を設定することを特徴とするものである。

また、この発明に係る車両の発電制御方法は、内燃機関により駆動されて発電を行う発電機と、発電機の発電電力により充電されるバッテリとを備え、所定の車速以下でアイドルストップを行う車両において、内燃機関の発電に消費される燃料量を低減するように発電制御を行う車両の発電制御において、バッテリの端子間電圧であるバッテリ電圧を検出し、検出されたバッテリ電圧が、所定の燃焼発電中断電圧に達するとき、または燃焼発電中断電圧を超えるときに、内燃機関が燃料消費を伴う発電を中断し、バッテリの充電状態をさらに検出し、検出したバッテリの充電状態からバッテリの充電率を算出し、あらかじめ規定した、バッテリの充電率と燃焼発電中断電圧とを関連付けた第１マップに基づいて、現在のバッテリの充電率に対応した燃焼発電中断電圧を設定することを特徴とするものである。

Claims (10)

1. 所定の車速以下でアイドルストップを行う車両において、
   内燃機関により駆動されて発電を行う発電機と、
   前記発電機の発電電力により充電されるバッテリと、
   前記バッテリの端子間電圧であるバッテリ電圧を検出するバッテリ状態検出部と、
   前記バッテリ状態検出部で検出されたバッテリ電圧が、所定の燃焼発電中断電圧に達するとき、または前記燃焼発電中断電圧を超えるときに、前記内燃機関が燃料消費を伴う発電を中断する発電制御部と、
   を備えたことを特徴とする車両の発電装置。
2. 前記バッテリ状態検出部は、前記バッテリの充電状態をさらに検出し、
   前記バッテリ状態検出部で検出された前記バッテリの充電状態から前記バッテリの充電率を算出する充電率算出部をさらに備え、
   前記発電制御部は、あらかじめ規定した、前記バッテリの充電率と前記燃焼発電中断電圧とを関連付けた第１マップに基づいて、現在の前記バッテリの充電率に対応した燃焼発電中断電圧を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の発電装置。
3. 前記バッテリ状態検出部は、前記バッテリの充電状態をさらに検出し、
   前記バッテリ状態検出部で検出された前記バッテリの充電状態から前記バッテリの液温を算出する液温算出部をさらに備え、
   前記発電制御部は、あらかじめ規定した、前記バッテリの液温と前記燃焼発電中断電圧とを関連付けた第２マップに基づいて、現在の前記バッテリの液温に対応した燃焼発電中断電圧を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の発電装置。
4. 前記バッテリ状態検出部は、前記バッテリの液温をさらに検出し、
   前記発電制御部は、あらかじめ規定した、前記バッテリの液温と前記燃焼発電中断電圧とを関連付けた第２マップに基づいて、現在の前記バッテリの液温に対応した燃焼発電中断電圧を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の発電装置。
5. 前記バッテリ状態検出部は、前記バッテリの充電状態をさらに検出し、
   前記バッテリ状態検出部で検出された前記バッテリの充電状態から前記バッテリの充電率を算出する充電率算出部と、
   前記バッテリの充電状態から前記バッテリの液温を算出する液温算出部と、
   をさらに備え、
   前記発電制御部は、あらかじめ規定した、前記バッテリの充電率および前記バッテリの液温と、前記燃焼発電中断電圧とを関連付けた第３マップに基づいて、現在の前記バッテリの充電率および前記バッテリの液温に対応した燃焼発電中断電圧を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の発電装置。
6. 前記バッテリ状態検出部は、前記バッテリの充電状態および前記バッテリの液温をさらに検出し、
   前記バッテリ状態検出部で検出された前記バッテリの充電状態から前記バッテリの充電率を算出する充電率算出部をさらに備え、
   前記発電制御部は、あらかじめ規定した、前記バッテリの充電率および前記バッテリの液温と、前記燃焼発電中断電圧とを関連付けた第３マップに基づいて、現在の前記バッテリの充電率および前記バッテリの液温に対応した燃焼発電中断電圧を設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の発電装置。
7. 前記バッテリ状態検出部は、前記バッテリの充電状態をさらに検出し、
   前記バッテリ状態検出部で検出された前記バッテリの充電状態から前記バッテリの充電率を算出する充電率算出部をさらに備え、
   前記発電制御部は、前記バッテリの充電率が所定の上限値を超えれば前記内燃機関が燃料消費を伴う発電を中断する
   ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の車両の発電装置。
8. 前記バッテリ状態検出部は、前記バッテリの充電状態をさらに検出し、
   前記バッテリ状態検出部で検出された前記バッテリの充電状態から前記バッテリの充電率を算出する充電率算出部をさらに備え、
   前記発電制御部は、前記バッテリの充電率が所定の下限値を下回れば前記内燃機関が燃料消費を伴う発電を中断しない
   ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の車両の発電装置。
9. 前記バッテリ状態検出部は、前記バッテリの充電状態をさらに検出し、
   前記バッテリ状態検出部で検出された前記バッテリの充電状態から前記バッテリの内部抵抗値を算出する内部抵抗値算出部をさらに備え、
   前記発電制御部は、前記バッテリの内部抵抗値が所定範囲外にあれば前記内燃機関が燃料消費を伴う発電を中断しない、
   ことを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の車両の発電装置。
10. 内燃機関により駆動されて発電を行う発電機と、前記発電機の発電電力により充電されるバッテリとを備え、所定の車速以下でアイドルストップを行う車両において、前記内燃機関の発電に消費される燃料量を低減するように発電制御を行う車両の発電制御において、前記バッテリの端子間電圧であるバッテリ電圧を検出し、検出されたバッテリ電圧が、所定の燃焼発電中断電圧に達するとき、または前記燃焼発電中断電圧を超えるときに、前記内燃機関が燃料消費を伴う発電を中断することを特徴とする車両の発電制御方法。

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