JP2003274511A - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents

車両用発電機の制御装置

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JP2003274511A JP2002071188A JP2002071188A JP2003274511A JP 2003274511 A JP2003274511 A JP 2003274511A JP 2002071188 A JP2002071188 A JP 2002071188A JP 2002071188 A JP2002071188 A JP 2002071188A JP 2003274511 A JP2003274511 A JP 2003274511A
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武彦 小渡
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立行 山本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】車輪を駆動するモータに電力を供給する発電機
の発電を停止したときに、発電機を駆動するエンジンの
急激な回転数の上昇を防止する。 【解決手段】車両を駆動するエンジン１に連結されかつ
駆動される発電機２の発電電力を制御する車両用発電機
の制御装置４において、車輪の回転数を検出する車輪回
転数検出手段７を備え、発電電力を低減するときに、車
輪がスリップしていない場合には、スリップしている場
合に比べて、発電機の発電電力を緩やかに低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】車両の駆動を補助するモータ
に供給する電力量を制御可能な車両用発電機の制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】エンジンの負荷が低減した場合に、エン
ジンの回転数上昇や、車輪のスリップを回避または低減
する手法として、エンジンの出力を電子制御スロットル
等によって低減する手法が知られている。また、この他
にも、特開２０００−１４２５５号公報によって、モー
タによる駆動力を急激に大きくしようとして発電機の発
電電力を急激に増大させたときに、エンジンストールを
防止する制御方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】車両を駆動するエンジ
ンに接続された発電機を有する車両において、発電電力
を低減させると、発電機の発電トルクが減少し、その分
のエンジンのトルクが過剰となり、エンジンの回転数が
増大したり、車両が急加速し、運転者に違和感を与える
可能性がある。特に、前後輪のどちらか一方をエンジン
が駆動し、エンジンが駆動する発電機の電力をモータに
供給し、そのモータでエンジンが駆動していない車輪を
駆動するような車両においては、この現象が生じ易い。
このような車両では発電機の発電トルクも大きいため、
モータの発生トルクを低減した場合に生じる過剰なエン
ジントルクも大きい。そのため、モータのトルクを急激
に低減した場合、エンジンによって駆動する車輪のトル
クの増加も大きく、運転者が意図せぬエンジン回転数の
急増、車両3の急加速が生じることがある。極端な場合
には、図９に示すように、エンジンが駆動する車輪がス
リップし、車両の加速が不安定になる。
【０００４】発明者らは、後輪のどちらか一方をエンジ
ンが駆動し、エンジンが駆動する発電機の電力をモータ
に供給し、そのモータでエンジンが駆動していない車輪
を駆動するような車両の制御における上記問題を新たに
見出したものである。
【０００５】しかしながら、上記問題に対して、電子制
御スロットルを用いてエンジンのトルクを絞ることは容
易に考えられるが、加速が悪化しやすいといった欠点が
ある。また、エンジンを制御するために、電子制御スロ
ットルが必要であり、また制御が複雑になる。
【０００６】本発明は、簡単なシステム構成にて、モー
タによる駆動を停止し、エンジンのみの駆動に切り替え
た場合もスムースな車両の加速が得られ、エンジンの回
転数が安定した状態で運行できる車両と、発電機の制御
装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の車両用発電機の制御装置は、車両を駆動す
るエンジンに連結されかつ駆動される発電機の発電電力
を制御する発電電力制御装置において、車輪のスリップ
を検出するスリップ検出手段を備え、発電電力を低減す
るときに、スリップ検出手段によりスリップが検出され
ていない場合には、スリップが検出されている場合に比
べて、発電機の発電電力を緩やかに低減させるようにし
たものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明に係る一実施の形態を説明
する。図１に、発電機の発電電力を制御する発電電力制
御装置が搭載された車両を示す。本車両は、駆動力を発
生するエンジン１、エンジンの駆動力を使って駆動され
る駆動輪９ａおよび９ｂ、エンジンによって駆動され、
電力を発生する発電機２、発電機の電力の発生量を制御
するコントローラ４、モータアシスト力を発生するモー
タ５，モータによって駆動する二つの車輪８ａ、８ｂに
分配しモータの駆動力を入り切りするクラッチを内蔵し
たディファレンシャル６、各車輪の速度を検出する車輪
速センサ７、発電機からの発生する電流をモータまで導
く配線１０、コントローラ４から発電機２の発電電力を
制御する信号線２、図示しないアクセルペダルの踏み込
み量（すなわちスロットル開度）を検出するアクセルペ
ダルセンサから構成される。アクセルペダルセンサ、車
輪速センサ７の信号はコントローラ４へ伝達される。な
お、本車両においては、前輪がエンジンによって、後輪
がモータによって駆動される。
【０００９】本車両は、通常はエンジン１によって駆動
輪９を駆動して走行するが、場合により低速（おおよそ
時速３０ｋｍまで）では、モータ５によってエンジンに
駆動されていない車輪８を駆動する。低速以上の速度で
は、モータ５の効率が悪化するためエネルギの損失が大
きく、モータへの電力の供給を停止すると同時に、駆動
輪８からのつれまわしによるモータの過回転防止とディ
ファレンシャルやモータの摩擦抵抗によるエネルギ損失
を防ぐために、ディファレンシャル６に組込まれたクラ
ッチを切断する。
【００１０】車両が静止状態から発進し、低速域を越え
るときには上記のモータ停止およびディファレンシャル
内部のクラッチを切り離す操作を行うが、モータ停止の
ためには、モータが接続している発電機の発電を停止す
る操作をする必要があり、それはコントローラ４が行
う。コントローラ４が発電を急に停止した場合には、発
電機が消費していたエンジンのトルクが急に過剰とな
り、エンジンが駆動する車輪に急激に伝わり、ショック
や車輪のスリップ、エンジンの急な回転数上昇につなが
る恐れがある。そのため、コントローラ４は、下記の制
御をおこなう。
【００１１】図２にモータのトルクを減少するときの制
御の概要を示す。モータのトルクを減少するため、ブロ
ック２１では発電機の発電電力を減少する速度の検定を
行う。ブロック２１の演算結果を基に、ブロック２２で
は発電電力の決定を行う。ブロック２３では、ブロック
２２で決定した発電電力となるように、発電機の発電電
力を実際に制御する。このような構成をとるため、発電
電力を減少するときには、減少の速度を様様々に設定す
ることができる。
【００１２】図３に、ブロック２１の内容をしめす。ブ
ロック３１では車輪速検出手段として各車輪の回転速度
測定する車輪速センサの信号を入力する。
【００１３】スリップの有無を調べるため、ブロック３
２では、車輪速センサの検出信号のうち、特に前輪と後
輪の速度差を調べ、後輪の速度が大きい場合には後輪が
スリップしていると判断し、ブロック３３へ進む。後輪
がスリップしていない場合にはブロック３４へ進む。ブ
ロック３３およびブロック３４では、発電電力の減少速
度を係数（Ｋ）として指定する。係数（Ｋ）と減少速度
は正の相関があり、大きいときにはより減少の速度が大
きい。係数Ｋの値はブロック３３の方が、ブロック３４
より大きくなるようにしている。すなわち、スリップを
検知した時には、そうでない場合のときよりも発電電力
の減少速度が速くなるようにしてある。その理由を説明
する。
【００１４】本実施形態の車両は、エンジンで前輪をモ
ータで後輪を駆動する。一般に、後輪がスリップする
と、車両がスピンに陥りやすくなるため、後輪のスリッ
プはできるだけ回避したほうがよい。本車両の場合、後
輪がスリップした場合に、スリップを速やかに解消する
には、モータのトルク、すなわち発電電力を素早く低減
するのが効果的である。そのために、スリップした場合
には、減少速度が速くなるように係数（Ｋ）を設定す
る。
【００１５】一方、スリップしていない場合には、発電
電力の急激な低減はエンジン駆動輪へのトルクの急増大
につながり、前輪のスリップを誘発する可能性があるた
め、避けなければならない。そこで、スリップしていな
い場合には、ブロック３４に格納されている係数（Ｋ）
を採用する。この係数（Ｋ）の値は、ブロック３３に格
納されている係数（Ｋ）の値より小さくなっている。
【００１６】ブロック２２では、ブロック２１で決まっ
た発電電力の減少速度にしたがって、新たに発電電力の
制御目標を決定する。発電電力は、必ずしも発電トルク
に線形の比例をせず、発電電力を減少させたときに、急
激なトルクの変動が現れる可能性がある。そこで、それ
を防止するため、一旦、発電機の発電電力を発電機のト
ルクに置換え、そこからトルクを定められた減少速度に
そって減少し、最後にトルクを発電電力に置換え、その
発電電力に沿うように発電機を制御する。このようにす
ることで、トルクをスムースに減少させることができ、
エンジンの急激なトルク変動を防止することができ、車
両の加速等がより滑らかに行われる。
【００１７】上記のように、後輪のスリップの有無によ
り発電機の発電電力の減少速度を設定したため、モータ
駆動輪のスリップしたときには迅速にモータの駆動トル
クを低減し、またスリップしていない場合には、エンジ
ンが駆動する車輪のトルクがスムースに増えるようにす
ることができる効果がある。
【００１８】図４を使って、スリップしていない場合に
おいても、より円滑に発電機を停止する方法を説明す
る。その場合、ブロック３４をブロック４１から４９で
置換える。ブロック３２でスリップがないと判断される
と、ブロック４１にてエンジン回転数をエンジンの回転
センサパルスから演算し、次にブロック４２にてスロッ
トルバルブ開度をスロットルバルブ開度センサの信号を
用いて求める。これらブロック４１と４２で求めた結果
を、ブロック４３にて、予め格納しておいたスロットル
開度とエンジン回転数をパラメータとしたエンジントル
クの２次元テーブルに参照して、エンジントルクを求め
る。この結果をブロック４９に伝達する。
【００１９】ブロック４４では発電機の現在の出力電
圧、ブロック４５では発電機の現在の出力電流を検出
し、ブロック４６で発電電力を求める。ブロック４７で
はブロック４１で求めたエンジン回転数を受け取り、ブ
ロック４８では発電機の発電電力とエンジンの回転数を
パラメータとした発電機の発電トルクのテーブルから、
現在の発電トルクを求める。そして、ブロック４９では
エンジンのトルクを発電機の発電トルクで割って、エン
ジントルクの発電機のトルクに対する比を求め、さらに
車両によって変わる、実験的に求めた定数を掛けて、発
電電力の減少速度をあらわす係数（Ｋ）とする。このよ
うに、発電トルクに対するエンジンのトルクの比から発
電電力の減少速度をあらわす係数（Ｋ）を定めると、発
電のトルクが相対的にエンジントルクに対し大きいと
き、すなわち発電を停止したときに過剰となるエンジン
トルクが大きいときには、発電電力の減少速度が小さく
なる。
【００２０】これらブロック４１から４９を実施するこ
とによって、発電電力が多いときには発電電力の減少速
度を小さくすることができ、発電電力を減少した際に生
じるエンジンの過剰なトルクの急激な発生を抑えること
ができる。この操作は、現在のエンジンのトルクと発電
機の発電トルクから発電電力の減少速度を決めている
が、より、運転者にとって望ましい速度で発電機の発電
電力を低減するには、次のようにして発電電力の減少速
度を決める方法もある。
【００２１】本車両のように、エンジンにより駆動され
る発電機に直接モータがつながったような構成である場
合、発電機により機械エネルギから電気エネルギに、さ
らにモータにより電気エネルギを機械エネルギに変換す
るので、エネルギの変換ロスが生じる。よって運転者が
より速い加速を望んだときには、なるべく速くモータの
駆動力を停止し、エンジンの駆動力のみで加速を行った
ほうがエネルギの効率が良い。
【００２２】一般に、運転者が速く加速したいときに
は、アクセルペダルの踏み込み量を大きく（スロットル
バルブの開度を大きく）する、あるいは、スロットルペ
ダルの踏み込み速度を速くする。そこで、運転者のアク
セルペダルの操作パターンを記憶しておき、運転者が急
加速を望んでいるようであれば、発電機の発電電力の減
少率を大きくし、速やかにモータの駆動を停止する方法
をとると、運転者の意図に沿ってより急な加速が得られ
る。
【００２３】踏み込みパターンの判別をするのに、簡便
には、図５のブロック５１から５３で示す方法がある。
【００２４】ブロック５１ではブロック４２と同様にス
ロットル開度を検出する。ブロック５２ではブロック５
１の時刻歴を記録しておき、時刻暦からスロットルバル
ブの開度の時間変化率を演算する。ブロック５３には、
ブロック５１で求めた現在のスロットルバルブ開度と、
ブロック５２で演算したスロットルバルブの時間変化率
をパラメータとした、発電電力の減少速度をあらわす係
数（Ｋ）のテーブルがある。このテーブルは、時間変化
率、あるいはスロットルバルブの開度大きくなると係数
（Ｋ）が増大するようにできている。
【００２５】運転者が急な加速をしようとして、アクセ
ルペダルの踏み込み量が大きい、あるいはアクセルペダ
ルの踏み込み速度が速い、といった場合には係数（Ｋ）
が大きくあらわれる。その結果、発電機の発電電力の減
少速度は速くなり、より速やかにモータの駆動が停止さ
れ、エンジンの駆動力による車両の加速ができるように
なる。
【００２６】本実施形態の制御を使った結果例を図６
（ａ）〜（ｄ）に示す。図６（ａ）に係数（Ｋ）が大き
い場合（線Ｂ）と小さい場合（線Ａ）の発電量の時間変
化、図６（ｂ）に発電トルクの時間変化、図６（ｃ）に
エンジン駆動輪のトルクの変化、図６（ｄ）にモータト
ルクの時間変化を示す。係数Ｋが大きい場合（線Ｂ）は
小さい場合に比べて、発電量、発電トルク、モータトル
クは急激に低下する。逆に、エンジン駆動輪のトルク
は、急激に増大している。
【００２７】図７に車輪にスリップがある場合の、車輪
速の時間変化、およびスリップレシオと時間の変化を表
す。線Ｂ（実線）が本実施形態を使用した場合のプロッ
トであり、係数Ｋは大きい。比較のため、係数Ｋが小さ
い場合のプロットを線Ａ（破線）としてしめす。スリッ
プした場合に係数Ｋを大きくすることにより、エンジン
駆動輪とモータ駆動輪の車輪速が速やか一致し、すなわ
ちスリップレシオがゼロに近づいており、より速やかに
車両を安定して走行させることができていることわか
る。
【００２８】図８に、本実施形態を車輪がスリップして
いない場合に適用した例を示す。車輪がスリップしてい
ないので、係数Ｋは小さくなり、そのため発電トルクの
減少は緩やかとなっている。そのため、モータの駆動輪
トルクの減少も緩やかであり車輪のスリップは生じな
い。
【００２９】
【発明の効果】本発明により、簡単なシステム構成に
て、モータによる駆動を停止し、エンジンのみの駆動に
切り替えた場合もスムースな車両の加速が得られ、エン
ジンの回転数が安定した状態で運行できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した車両である。
【図２】 発電機の発電電力を低減する際の基本制御ブ
ロックの説明である。
【図３】 発電機の発電電力を低減する際の低減速度を
決定する制御ブロックの説明である。
【図４】 車輪がスリップしていない場合の発電電力の
低減速度を決定する制御ブロックの説明である。
【図５】 運転者のアクセル操作パターンを考慮した場
合の発電電力の低減速度を決定する制御ブロックの説明
である。
【図６】 発電機の目標発電電力を決定する制御ブロッ
クの説明である。
【図７】 本発明を適用した場合の発電電力とトルクの
変化を示す図である。
【図８】 スリップしたときの制御の効果を説明する図
である。
【図９】 スリップしていないときの制御の効果を説明
する図である。
【符号の説明】
１…エンジン、２…発電機、３…入力信号、４…制御装
置、５…モータ、６…ディファレンシャル、７…車輪速
センサ、８…モータ駆動輪、９…エンジン駆動輪、１０
…電力線。
フロントページの続き (72)発明者 松崎 則和 茨城県水戸市酒門町1092 Ｆターム(参考） 5H115 PA01 PA09 PC06 PG04 PI22 PU01 PU22 PU24 PU25 QE14 QE18 QN03 SE02 SE09 TB03 TE02 TE03 TO12 TO14 TO21 TO22 TO30 UI13

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両の駆動を補助するモータに電力を供給
    する発電機の電力量を制御する車両用発電機の制御装置
    において、 車両の車輪の速度信号に基づいて車輪の回転状態を検出
    し、その車輪の回転状態とモータの回転信号に基づいて
    発電機の電力量を制御する制御信号を生成し出力する演
    算部と、その演算部により出力された制御信号に基づい
    て発電機の電力制御用コイルに流す電流を生成する電流
    発生部と、を有することを特徴とする車両用発電機の制
    御装置。
  2. 【請求項２】車両を駆動するエンジンに連結されかつ駆
    動される発電機の発電電力を制御する車両用発電機の制
    御装置において、 車輪の回転数を検出する車輪回転数検出手段を備え、発
    電電力を低減するときに、車輪がスリップしていない場
    合には、スリップしている場合に比べて、発電機の発電
    電力を緩やかに低減させることを特徴とする車両用発電
    機の制御装置。
  3. 【請求項３】車両を駆動するエンジンに連結されかつ駆
    動される発電機の発電電力を制御する車両用発電機の制
    御装置において、 エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と
    スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度検出
    手段と、現在の発電電力を検出する発電電力検出手段を
    備え、前記発電電力制御装置が、前記エンジン回転数検
    出手段とスロットルバルブ開度検出手段と発電電力検出
    手段の検出値によって、発電電力を低減する際の発電電
    力の減少速度を変えることを特徴とする車両用発電機の
    制御装置。
  4. 【請求項４】請求項２に記載の車両用発電機の制御装置
    において、発電電力を低減する場合に、発電電力検出手
    段が検出した発電トルクによらず、前記スロットル開度
    検出手段が検出したスロットル開度と前記エンジン回転
    数検出手段が検出したエンジン回転数が同一である場
    合、発電トルク検出手段が検出した発電トルクが大きい
    程、発電電力の減少速度を遅くすることを特徴とする車
    両用発電機の制御装置。
  5. 【請求項５】車両を駆動するエンジンに連結され駆動さ
    れ、エンジンの非駆動輪を駆動可能にする電動モータに
    接続された発電機の発電電力を制御する車両用発電機の
    制御装置において、 車輪の速度を検出する手段を備え、第１と第２の所定の
    車輪の速度の範囲で、車輪の速度の増加とともに発電電
    力を減少させることを特徴とする車両用発電機の制御装
    置。
  6. 【請求項６】車両を駆動するエンジンに連結され駆動さ
    れ、エンジンの非駆動輪を駆動可能にする電動モータに
    接続された発電機の発電電力を制御する車両用発電機の
    制御装置において、 スロットルバルブの開度を検出するスロットルバルブ開
    度検出手段と、エンジンの回転数を検出するエンジン回
    転数検出手段と、車輪の回転速度を検出する車輪速度検
    出手段とを備え、第１と第２の所定の車輪の速度の範囲
    で、車輪速度検出手段が検出した車輪の速度の増加とと
    もに発電電力を減少させ、かつ、アクセル開度とアクセ
    ル開度の変化率に応じて、第1の所定の車輪の速度と第
    ２の所定の車輪の速度を設定することを特徴とした車両
    用発電機の制御装置。
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