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公開番号2021005960
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210114
出願番号2019118960
出願日20190626
発明の名称内燃機関の回転数維持制御装置
出願人日立オートモティブシステムズ株式会社
代理人特許業務法人開知国際特許事務所
主分類H02P 9/14 20060101AFI20201211BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】内燃機関の回転数のハンチングを抑制するとともに、発電装置の要求発電電流を満たすことが可能な内燃機関の回転数維持制御装置を実現する。
【解決手段】内燃機関の回転数維持制御装置は、内燃機関1の回転数に応じて、発電装置3の目標励磁電流変化率を算出する目標励磁電流変化率算出部202と、発電装置3により充電されるバッテリ4の充電状態に応じて発電装置3の目標発電電圧を算出する目標発電電圧算出部2とを備える。励磁電流の変化率に制限を設定することで、内燃機関回転数Neの低下を抑制し、ハンチングを抑制する。また、定励磁電流制御及び定発電トルク制御ではなく、内燃機関回転数Neの低下時に目標励磁電流を制限しながら増加することにより、発電電流の増加要求にも応答でき、発電電流の低下を抑制することができる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項1】
内燃機関の回転数に応じて、発電装置の目標励磁電流変化率を算出する目標励磁電流変化率算出部と、
前記発電装置により充電されるバッテリの充電状態に応じて前記発電装置の目標発電電圧を算出する目標発電電圧算出部と、
を備えることを特徴とする内燃機関の回転数維持制御装置。
続きを表示(約 1,100 文字)【請求項2】
請求項1に記載の内燃機関の回転数維持制御装置において、
前記目標励磁電流変化率算出部は、前記内燃機関の回転数から、所定時間前の前記内燃機関回転数を減算した回転数変化量からなる回転数変化量制限関数と、目標内燃機関回転数から前記内燃機関の回転数を減算した内燃機関回転数偏差からなる回転数偏差制限関数とに従って前記目標励磁電流変化率を算出することを特徴とする内燃機関の回転数維持制御装置。
【請求項3】
請求項2に記載の内燃機関の回転数維持制御装置において、
前記目標励磁電流変化率算出部は、前記回転数偏差制限関数から得られた値と、前記回転数変化量制限関数から得られた値とを加算して前記目標励磁電流変化率を算出することを特徴とする内燃機関の回転数維持制御装置。
【請求項4】
請求項3に記載の内燃機関の回転数維持制御装置において、
前記回転数偏差制限関数は、前記内燃機関回転数偏差が第1偏差よりも小さい場合は、回転数偏差下限と設定し、前記内燃機関回転数偏差が、前記第1偏差以上であり、第2偏差未満の場合は、前記内燃機関回転数偏差が増加するに従って0から1に直線状に増加し、前記内燃機関回転数偏差が前記第2偏差以上の場合は、回転数偏差上限と設定し、
前記回転数変化量制限関数は、前記回転数変化量が0より大であれば、前記回転数変化量が0から第1変化量まで増加するに従って、0から回転数変化量上限まで直線的に増加し、前記回転数変化量が前記第1変化量以上の場合は前記回転数変化量上限と設定し、前記回転数変化量が0以下であれば、前記回転数変化量が0から第2変化量まで減少するに従って、0から回転数変化量下限まで直線的に減少し、前記回転数変化量が第2変化量以下の場合は回転数変化量下限に設定することを特徴とする内燃機関の回転数維持制御装置。
【請求項5】
請求項3に記載の内燃機関の回転数維持制御装置において、
前記目標発電電圧算出部が算出した前記目標発電電圧及び前記バッテリの電圧から仮目標励磁電流を算出する仮目標励磁電流算出部と、前記目標励磁電流変化率算出部が算出した前記目標励磁電流変化率及び前記仮目標励磁電流から目標励磁電流を算出する目標励磁電流算出部と、をさらに備えることを特徴とする内燃機関の回転数維持制御装置。
【請求項6】
請求項1に記載の内燃機関の回転数維持制御装置において、
車両の内燃機関の回転数維持制御装置であることを特徴とする内燃機関の回転数維持制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、内燃機関の回転数維持制御装置に関する。
続きを表示(約 3,700 文字)【背景技術】
【0002】
内燃機関のアイドル回転状態にて、内燃機関の回転数に応じて発電装置の励磁電流が制御され、バッテリが充電される。励磁電流は、目標発電電圧とバッテリ電圧に応じて算出される。
【0003】
発電電流が励磁電流×ω(∝内燃機関回転数)と正比例であるため、内燃機関の回転数が低くなるとき、発電電流を確保するためには、励磁電流を大きくする必要がある。
【0004】
発電装置の負荷トルクは励磁電流が増加すると増加する。これに対し、内燃機関のアイドル回転数維持機能は、フィードバック制御により内燃機関のトルク、すなわち吸入空気量を増加させることで、内燃機関回転数を上昇させようとする。しかしながら、吸入空気量の応答が遅いため、内燃機関回転数を上昇させすぎ、大きなハンチングが発生する場合がある。
【0005】
これに対して、特許文献1には、アイドル時におけるハンチングを抑制するための技術が記載されている。
【0006】
特許文献1に記載の技術においては、程度の高いハンチングに対して、前ハンチング周期内燃機関平均値相当トルクを目標トルクに設定する定発電トルク制御及び、前ハンチング周期内燃機関回転数平均値相当励磁電流を目標励磁電流に設定する定励磁電流制御という二つの方法がある。
【0007】
特許文献1に記載の技術によれば、発電装置の発電トルクの変動を抑制し、アイドル領域で回転数を収束させる効果がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
特開2008−228433号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、内燃機関回転数が低下したとき、定励磁電流制御により発電電流が低下する。
【0010】
また、定発電トルク制御では、内燃機関回転数が低いほど、励磁電流が増加するが、発電電流は内燃機関回転数×励磁電流に比例し、発電トルクは発電電流×励磁電流に比例する。このため、発電トルクを一定にすると励磁電流の増加を抑えてしまうので、定発電トルク制御によっても発電電流を確保しにくい。
【0011】
さらに、電気負荷の増大時に、要求発電電流が突然高くなっても、公知技術における定発電トルク制御、定励磁電流制御では、発電電流の増加を達成することが困難であり、要求発電電流を達成することが困難である。
【0012】
本発明の目的は、内燃機関の回転数のハンチングを抑制するとともに、発電装置の要求発電電流を満たすことが可能な内燃機関の回転数維持制御装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明は、上記目的を達成するため、次のように構成される。
【0014】
内燃機関の回転数維持制御装において、内燃機関の回転数に応じて、発電装置の目標励磁電流変化率を算出する目標励磁電流変化率算出部と、前記発電装置により充電されるバッテリの充電状態に応じて前記発電装置の目標発電電圧を算出する目標発電電圧算出部と、を備える。
【発明の効果】
【0015】
内燃機関の回転数のハンチングを抑制するとともに、発電装置の要求発電電流を満たすことが可能な内燃機関の回転数維持制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
本発明の実施例1が適用される内燃機関回転数維持制御装置の概略システム構成図である。
本発明の実施例1による目標励磁電流を算出するECM2の内部構成を示す図である。
内燃機関回転数偏差Ne_Diffからなる回転数偏差制限関数f(Ne_Diff)の説明図である。
回転数変化量△Neからなる回転数変化量制限関数f(△Ne)の説明図である。
図2に示した目標発電電圧算出部の内部機能ブロック図である。
図2に示した仮目標励磁電流算出部の機能ブロック図である。
図2に示した目標励磁電流算出部の機能ブロック図である。
本発明の実施例1の効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【実施例】
【0018】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1が適用される内燃機関の回転数維持制御装置の概略システム構成図である。
【0019】
図1において、クランクセンサ6で内燃機関1の回転数Neを検出し、発電制御装置であるECM(Engine Control Module)2に送信する。ECM2は、内燃機関回転数Neから内燃機関スロットル開度を算出する。そして、ECM2は、内燃機関1にスロットル開度指令を出し、吸入空気量を操作する事で内燃機関のトルクを制御する。
【0020】
バッテリ4のバッテリ温度と、バッテリ電圧と、バッテリ4の充電/放電電流量とをバッテリセンサ5で検出する。バッテリセンサ5は、充電/放電電流から算出する実際のSOC(Stage of Charge(バッテリの充電状態))と、検出したバッテリ温度と、バッテリ電圧と、バッテリ4の充電/放電電流量とを、ECM2に送信する。
【0021】
ECM2は、バッテリセンサ5から送信されたSOC、バッテリ電圧、バッテリ温度に基づき算出する目標発電電圧と、目標内燃機関回転数TGNeに基づき算出する目標励磁電流変化率を発電装置3に送信する。
【0022】
発電装置3は、ECM2から送信されたバッテリ電圧と目標発電電圧から励磁電流を決め、目標発電電圧とバッテリ電圧から仮目標励磁電流を算出し、励磁電流変化率とから目標励磁電流を算出する。発電装置3内で流れる励磁電流と内燃機関回転数から発生する発電電流は、整流器(REC)7で直流に整流されてから、バッテリ4にチャージされ、電気負荷8に供給される。
【0023】
図2は、本発明の実施例1による目標励磁電流を算出するECM2の内部構成を示す図である。
【0024】
図2において、ECM2は、内燃機関回転数条件算出部201と、励磁電流変化量制限部202と、目標発電電圧算出部203とを備えている。
【0025】
仮目標励磁電流算出部204及び目標励磁電流算出部205は、発電装置3内の機能ブロックである。
【0026】
内燃機関回転数条件算出部201は、クランクセンサ6から送信された内燃機関回転数Neから、内燃機関回転数Neの回転数変化量△Neを算出する。また、内燃機関回転数条件算出部201は、内燃機関回転数Neと、予め内燃機関回転数条件算出部201内部に設定されている目標内燃機関回転数TGNeとの内燃機関回転数偏差Ne_Diffを算出する。算出した変化量△Ne及び偏差Ne_Diffは、目標励磁電流変化率算出部202に送信される。
【0027】
励磁電流変化量制限部202は、内燃機関回転数条件算出部201から送信された変化量△Neと偏差Ne_Diffから目標励磁電流変化率TCRifを算出する。算出された目標励磁電流変化率TCRifは、目標励磁電流算出部205に送信される。
【0028】
目標発電電圧算出部203は、内燃機関回転数条件算出部201から送信される偏差Ne_Diffと、大気圧センサ(図示せず)から送信される大気圧と、バッテリセンサ5から送信されるバッテリ温度T_BATと、実際のSOCであるSOC_Rとから目標発電電圧VBTを算出する。
【0029】
算出された目標発電電圧VBTは、仮目標励磁電流算出部204に送信される。
また、仮目標励磁電流算出部204にはバッテリセンサ5で計測したバッテリ電圧VBが送信される。仮目標励磁電流算出部204は、目標発電電圧VBTとバッテリ電圧VBとから、仮目標励磁電流Iftmpを算出する。算出した仮目標励磁電流Iftmpは、目標励磁電流算出部205に送信される。
【0030】
目標励磁電流算出部205は、仮目標励磁電流算出部204から送信される仮目標励磁電流Iftmpと、目標励磁電流変化率算出部202から送信される目標励磁電流変化率TCRifとから目標励磁電流Iftを算出する。発電装置3は内部の制御部(図示せず)により、発電装置3における励磁電流が目標励磁電流Iftとなるように制御する。
(【0031】以降は省略されています)

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