JP2006097565A - 電動過給機装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの放電と電源電圧の低下を抑止しつつ加速レスポンスの向上を図ることが可能な電動過給機装置を提供すること。
【解決手段】電動ターボチャージャへのアシストの増加率を発電機の発電量増加の遅延を加味して発電量の増加率に略等しいレベルとすることにより、電源電圧低下を抑止しつつ車両加速フィーリングの良好な電動ターボチャージャの電動駆動を行うことができる。
【選択図】図３

Description

本発明は電動ターボチャージャなどの電動過給機装置に関し、特に電動過給機への給電電力配分制御に関する。

エンジンにターボチャージャを装備することによりエンジンのダウンサイジングを実現して車両の小型軽量化とそれによる燃費改善を図ることが期待されるが、ターボチャージャ付きエンジンの加速レスポンスの悪化が大きな欠点であった。この問題を改善するために、急加速時にターボチャージャを電動駆動する電動ターボチャージャが実用化されている。

この電動ターボチャージャの制御例として、下記の特許文献１は、電動ターボチャージャの電動駆動初期にブースト圧が所定値に到達するまで電動ターボチャージャに最大電流を給電することにより加速レスポンスを改善することを提案している。
特開平７−１１９６５号公報

しかしながら、上記した特許文献１による電動ターボチャージャの電動駆動では、ドライバーの大加速操作の度にバッテリから電動ターボチャージャに大きな電力を給電し、その後、発電機によるバッテリを充電するサイクルを頻繁に繰り返す必要があり、バッテリ劣化が促進されるという問題があり、この問題は特に電動ターボチャージャに大電流を給電して加速レスポンス改善効果を向上しようとすると顕著となった。また、電動ターボチャージャの電動動作開始とともに電動ターボチャージャにただちに最大電力を給電したとしても、ターボチャージャの慣性遅れやモータの起動時における大きな損失の発生により電力使用効率が悪いと言う問題が生じた。なお、バッテリの放電により電源電圧が低下すると、発電機の制御装置により発電量が増加してバッテリ放電と電源電圧低下を補償する動作が生じるのであるが、電動ターボチャージャの電動駆動に際して電動ターボチャージャへ最初から最大電力を給電すると、この補償動作が追いつかず、その結果として上記したバッテリの放電とそれによる電源電圧の低下とを回避することができなかった。

この問題の発生を防止するには、電動ターボチャージャの電動駆動の開始時点からゆっくりと電動ターボチャージャへの給電電力（アシスト電力とも言う）を増加すればよいが、この場合には、この場合には、電動ターボチャージャによるエンジントルク増加分が小さくなって発電機の負荷トルクの増加分とで相殺され、車両加速トルクの増加レスポンスが低下するために、加速フィーリングが大幅に悪化してしまうと言う問題があり、ターボチャージャを電動駆動する効果が大きく減殺されてしまうという不具合が生じてしまう。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、バッテリの放電と電源電圧の低下を抑止しつつ加速レスポンスの向上を図ることが可能な電動過給機装置を提供することをその目的としている。

上記目的を達成するための第１発明の電動過給機装置は、自己が発生する電動力により駆動されてエンジンの吸入空気を圧縮する電動過給機と、前記エンジンにより駆動される発電機により給電される蓄電装置を含む電源系から給電されて前記電動過給機にアシストを制御する制御回路とを備える電動過給機装置において、前記制御回路が、前記電動過給機へのアシストの供給初期にて所定の増加率で前記アシストを増加させるアシスト急増期間を設定し、前記アシスト急増期間における前記アシストの増加量を前記アシスト急増期間における前記発電機の発電量の可能な最大増加量に略等しい値よりも小さく設定することを特徴としている。

なお、ここで言う「略等しい」とは、アシスト急増期間におけるアシストがアシスト急増期間にて発電機が達成可能な発電量の増加量の＋３０％とすることを意味するものとする。

本発明によれば、アシスト急増期間において、アシストの増加量を発電機の発電量の増加量に略等しい値よりも小さい値を設定しているので、バッテリの放電と電源電圧の低下を抑止しつつ加速レスポンスの向上を図ることが可能な電動過給機装置を実現することができる。つまり、アシスト急増期間において、大幅にバッテリの放電が進行して車両用電気負荷の電源電圧が低下することを防止可能な範囲にて、アシストを供給可能な最大値まで増加させることができる。また、発電機がほぼ発電可能な発電量の範囲でできる限り大きいアシストを電動過給機に給電することができるために車両加速フィーリングの悪化を抑止することができる。

なお、このアシスト急増期間の初期において、許容される電源電圧降下率の範囲でバッテリからアシスト電力の一部を供給することができる。アシスト急増期間の初期におけるこのアシストの増大はその後におけるエンジントルクの増大と発電電力の増大を速やかにもたらすために効果的である。ここで言う「許容される電源電圧の降下率の範囲」は、たとえば電源電圧すなわちバッテリ電圧の５％以下の範囲の降下率とされる。これによれば、車両用電気負荷への悪影響を許容しつつバッテリからのアシスト電力の供給を行うことができる。また、このアシスト急増期間の後期又はその直後において、許容される電源電圧の増加率の範囲で発電機からバッテリへ充電がなされることもできる。

好適な態様において、前記制御回路は、前記アシスト急増期間に後続して、前記電動過給機へアシストを定常的に給電するアシスト定常給電期間を設定する。これにより、アシスト急増期間の後で既に十分に増大した発電電力により電動過給機の電動駆動を持続させることができる。

好適な態様において、前記電動過給機は、排気ガスにより駆動される排気タービンを有する電動ターボチャージャからなる。このようにすれば、車両用電気負荷やバッテリへの悪影響を許容範囲に抑止しつつ電動ターボチャージャの電動駆動による加速フィーリングの向上を実現することができる。

好適な態様において、前記制御回路は、前記アシスト急増期間における前記アシストの増加率をこのアシスト急増期間にて最大限得られる前記発電機の発電増加率すなわち最大発電増加率に略等しい値よりも小さい値を設定する。なお、ここで言う「略等しい」とは、アシスト急増期間におけるアシストの増加率が発電機の発電電力（発電量）の上記最大増加率の＋３０％とすることを意味するものとする。アシスト急増期間のアシストの増加率は、アシスト急増期間におけるアシストの増加量をアシスト急増期間の長さで割ることにより決定されることができる。アシスト急増期間における発電電力の増加率は、アシスト急増期間における発電電力の増加量をアシスト急増期間の長さで割ることにより決定されることができる。

このようにすれば、アシスト急増期間において、大幅にバッテリの放電が進行して車両用電気負荷の電源電圧が低下することを防止可能な範囲にて、アシストを供給可能な最大値まで増加させることができる。また、ほぼアシスト急増期間における発電機の発電増加率の範囲でできる限り大きいアシストを電動過給機に給電することができるために車両加速フィーリングの悪化を抑止することができる。

好適な態様において、前記制御回路は、前記アシスト急増期間を、前記発電機の遅延時定数に略等しい値よりも長く設定する。このようにすれば、アシスト急増期間において、大幅にバッテリの放電が進行して車両用電気負荷の電源電圧が低下することを防止しつつ、アシストを供給可能な最大値まで増加することができる。なお、ここで言う「略等しい」とは、アシスト急増期間が、発電機の遅延時定数の７０％以上の範囲とすることを意味するものとする。

更に説明すると、アシスト急増期間の初期においてなされたバッテリからのアシストの放電により生じた電源電圧（バッテリ電圧）の低下を回復するべく発電量を増加させるフィードバック制御を行う発電機において、上記発電量の増加は、電源電圧低下時点から所定の遅延時間（以下、フィードバック制御の遅延時定数とも称する）をもつ。

したがって、もしも、アシスト急増期間が上記遅延時間よりも大幅に短ければ、アシスト急増期間は発電機の発電量の十分な増加を待たずに終了してしまい、その結果としてアシスト急増期間において電動過給機に給電したアシストの多くは、バッテリから給電されることになり、電源電圧の低下が許容できないレベルとなる。もしくは、電源電圧の許容できない低下を防止するために僅かなアシストしかバッテリから電動過給機に給電できないことになる。

そこで、この態様では、アシスト急増期間の後期において上記発電機の発電電力増加がある程度間に合うようにアシスト急増期間を設定する。これにより電動過給機に与えるアシストの増加が発電機の発電電力増加から大幅に増大しない範囲で電動過給機の電動駆動を実施することができるわけである。

好適な態様において、前記制御回路は、前記発電機の発電電力をＰ、前記発電機のエンジン軸換算発電機トルクをＴａｌｔ、係数Ｋ２をＴａｌｔ／Ｐ、アシスト急増期間における発電機の発電電力累計を既述定義済みのＰsum、前記アシスト急増期間における過給による前記エンジンのトルク増加量をＴａｄｄ、係数Ｋ１をＴａｄｄ／Ｐsum、アシスト急増期間の長さをＴとした場合に、アシスト急増期間の長さＴを係数比Ｋ２／Ｋ１より短く設定する。このようにすれば、発電機の発電トルク増加勾配よりも電動過給によるエンジントルク増加勾配を大きくすることができるため、加速滞留感を防止することができる。

好適な態様において、前記制御回路は、前記電動過給機装置へのアシストの給電に際して、前記アシスト急増期間とその後のアシスト定常給電期間とからなるサイクルを複数回繰り返すことを特徴としている。

このようにすれば、慣性などの存在のために大電力給電による増速効果が十分に働かない電動過給機の電動駆動の初期すなわちアシスト急増期間の初期におけるアシストの浪費を防止しつつ、アシスト急増期間の他の期間に放電可能なバッテリ電力量を有効利用するので、電源電圧降下を抑止しつつ加速フィーリングの向上を図ることができる。

好適な態様において、前記制御回路は、前記アシスト急増期間だけ、給電中の所定の車両用電気負荷への給電を低減乃至停止する。このようにすれば、この低減乃至停止の分だけ電源電圧低下を回避しつつアシストを増大することができるため、一層の加速フィーリングの改善を実現することができる。また、この低減乃至停止は発電電力の十分な増加が完了したアシスト急増期間終了後には停止されるため、この車両用電気負荷の動作中断乃至低下による悪影響を最小限にとどめることができる。

上記目的を達成するための第２発明の電動過給機装置は、電動力により駆動されてエンジンの吸入空気を圧縮する電動過給機と、前記エンジンにより駆動される発電機により給電される蓄電装置を含む電源系から給電されて前記電動過給機に給電するアシストを制御する制御回路とを備える電動過給機装置において、前記制御回路が、前記電動過給機へのアシストの供給初期にて所定の増加率で前記アシストを所定の定常値まで増加させるアシスト急増期間を設定し、前記アシスト急増期間における前記アシストの増加率を、アシスト急増期間における前記発電機の可能な最大発電増加率に略等しい値に設定することを特徴としている。

なお、アシスト急増期間のアシストの増加率は、アシスト急増期間におけるアシストの増加量をアシスト急増期間の長さで割ることにより決定されることができる。アシスト急増期間における発電電力の増加率は、アシスト急増期間における発電電力の増加量をアシスト急増期間の長さで割ることにより決定されることができる。ここで言う「略等しい値」とは、アシスト急増期間において発電機をその可能な最大発電増加率で発電した場合のアシスト急増期間の長さに対してアシスト急増期間の長さの７０〜１３０％の範囲となるアシストの増加率を言うものとする。

本発明によれば、アシスト急増期間において、アシストの増加量を、このアシスト急増期間において実現可能な発電機の発電量の最大増加量に略等しいく設定しているので、バッテリの放電と電源電圧の低下を抑止しつつ加速レスポンスの向上を図ることが可能な電動過給機装置を実現することができる。つまり、アシスト急増期間において、大幅にバッテリの放電が進行して車両用電気負荷の電源電圧が低下することを防止可能な範囲にて、アシストを供給可能な最大値まで増加させることができる。また、発電機がほぼ発電可能な発電量の範囲内でできる限り大きいアシストを電動過給機に給電することができるために車両加速フィーリングの悪化を抑止することができる。

なお、このアシスト急増期間の初期において、許容される電源電圧降下率の範囲でバッテリからアシストの一部を供給することができる。アシスト急増期間の初期におけるこのアシストの増大はその後におけるエンジントルクの増大と発電電力の増大を速やかにもたらすために効果的である。ここで言う「許容される電源電圧の降下率の範囲」は、たとえば電源電圧すなわちバッテリ電圧の５％以下の範囲の降下率とされる。これによれば、車両用電気負荷への悪影響を許容しつつバッテリからのアシストの供給を行うことができる。また、このアシスト急増期間の後期又はその直後において、許容される電源電圧の増加率の範囲で発電機からバッテリへ充電がなされることもできる。

上記目的を達成するための第３発明の電動過給機装置は、電動力により駆動されてエンジンの吸入空気を圧縮する電動過給機と、前記エンジンにより駆動される発電機により給電される蓄電装置を含む電源系から給電されて前記電動過給機に給電するアシストを制御する制御回路とを備える電動過給機装置において、前記制御回路は、前記電動過給機へのアシストの供給初期にて所定の増加率で前記アシストを所定の定常値まで増加させるアシスト急増期間を設定し、前記アシスト急増期間を、前記発電機の遅延時定数に略等しい値よりも長く設定することを特徴としている。

このようにすれば、アシスト急増期間において、大幅にバッテリの放電が進行して車両用電気負荷の電源電圧が低下することを防止しつつ、アシストを供給可能な最大値まで増加することができる。なお、ここで言う「略等しい」とは、アシスト急増期間が、発電機の遅延時定数の７０％以上の範囲となることを意味するものとする。

更に説明すると、アシスト急増期間の初期においてなされたバッテリからのアシスト電力の放電により生じた電源電圧（バッテリ電圧）の低下を回復するべく発電量を増加させるフィードバック制御を行う発電機において、上記発電量の増加は、電源電圧低下時点から所定の遅延時間（以下、フィードバック制御の遅延時定数とも称する）をもつ。したがって、もしも、アシスト急増期間が上記遅延時間よりも大幅に短ければ、アシスト急増期間は発電機の発電量の十分な増加を待たずに終了してしまい、その結果としてアシスト急増期間において電動過給機に給電したアシスト電力の多くは、バッテリから給電されることになり、電源電圧の低下が許容できないレベルとなる。もしくは、電源電圧の許容できない低下を防止するために僅かなアシスト電力しかバッテリから電動過給機に給電できないことになる。そこで、この発明では、アシスト急増期間の後期において上記発電機の発電電力増加がほぼ間に合うようにアシスト急増期間を設定する。これにより電動過給機に与えるアシストの増加が発電機の発電電力増加から大幅に増大しない範囲で電動過給機の電動駆動を実施することができるわけである。

本発明によれば、アシスト急増期間におけるバッテリの充放電と電源電圧の低下を抑止しつつ加速レスポンスの向上を図ることが可能な電動過給機装置を実現することができる。つまり、アシスト急増期間において、大幅にバッテリの放電が進行して車両用電気負荷の電源電圧が低下することを防止可能な範囲にて、アシストを供給可能な最大値まで増加させることができる。また、発電機がほぼ発電可能な発電量の範囲内でできる限り大きいアシストを電動過給機に給電することができるために車両加速フィーリングの悪化を抑止することができる。

なお、このアシスト急増期間の初期において許容される電源電圧降下率の範囲でバッテリからアシスト電力の一部を供給することがこうてきである。ここで言う「許容される電源電圧の降下率の範囲」は、たとえば電源電圧すなわちバッテリ電圧の５％以下の範囲の降下率とされる。これによれば、車両用電気負荷への悪影響を許容しつつバッテリからのアシスト電力の供給を行うことができる。上記バッテリの放電は、アシスト急増期間の後期又はその直後において、許容される電源電圧の増加率の範囲で発電機からバッテリへの充電により回復される。

好適な態様において、前記制御回路は、前記アシスト急増期間におけるアシストの積分値であるアシスト量が前記発電電力の積分値である発電電力量に略等しく設定なるように前記アシストを制御する。

ここで言う「略等しい」とは、「アシスト急増期間におけるアシスト量がアシスト急増期間における発電電力量の７０〜１３０％の範囲であることを言うものとする。

この態様によれば、アシスト急増期間においてトルクアシストのために消費した電力エネルギーをほぼ発電機から賄うようにアシストを調整するため、バッテリ放電と電源電圧低下を抑止しつつ車両加速フィーリングを改善することができる。

以下、本発明の電動過給機の制御装置の好適実施態様を図面を参照して説明する。ただし、この発明は下記の実施態様に限定されるものでなく、本発明の技術思想を公知の技術又はそれと同等機能をもつ技術の組み合わせにより実現してもよいことは言うまでもない。

（装置構成）
図１はこの実施例の電動過給機の電気系統を示すブロック図である。１は本発明で言う電動過給機をなす電動ターボチャージャであり、ターボチャージャ２とこのターボチャージャ２の回転軸と直結された回転電機３とからなる。４は図示しないエンジンにより駆動される発電機、５は発電機４により充電されるバッテリ、６はインバータ、７は送電用の電源線である。電源線７は、発電機４とバッテリ５とインバータ６と図示しない多数の車両用電気負荷とを給電可能に接続している。インバータ６は、電源線７から給電される直流電力を三相交流電力に変換して三相同期回転電機である回転電機３に給電して回転電機３を電動動作させるとともに、回転電機３が発電した三相交流電力を整流して電源線７に供給する。８は、整流器付き励磁コイル式三相同期発電機である発電機４の励磁電流を制御する。コントローラ８はマイコンを内蔵しており、本発明で言う電動過給機の制御装置を構成している。

（制御動作説明）
コントローラ８は、従来の電動ターボチャージャと同様、アクセルペダルが踏み込まれた場合など回転電機３の動作要求（以下、アシスト要求とも言う）がなされた場合に、回転電機３を駆動してターボチャージャ２の駆動力をアシストしてエンジンへの吸入空気量を増加させ車両の加速性を向上させる。

この実施例の回転電機３のアシスト制御について図２に示すタイミングチャートを参照して説明する。時点ｔ０において回転電機３の動作要求すなわちアシスト要求がコントローラ８に入力すると、コントローラ８は、所定の電力増加率（ｄＰａ／ｄｔ）で増加するたとえば電力であるアシストＰａを回転電機３に給電するようにインバータ６を制御し、これにより回転電機３は受電したアシストＰａにより ターボチャージャ２を電動アシストする。アシストＰａが電源系（発電機４、バッテリ５及び車両用電気負荷を含む回路）が許容する所定の許容最大値以下の値で設定したリミット電力値Ｐａｔｈに時点ｔ１にて達すると、その後、アシストＰａはリミット電力値Ｐａｔｈに固定され、回転電機３はこのリミット電力値Ｐａｔｈにてターボチャージャ２を電動アシストする。なお、上記アシスト要求は、コントローラ８又は外部の電子制御装置にて、アクセルペダルの踏み込み量やその増加率を検出しそれらが所定レベルを超えた場合に創成されることができる。この時、ターボチャージャ２の回転数やブースト圧を読み込み、それらが大きい場合にはアシスト要求の創成を停止することもできる。アシスト要求創成条件自体は本発明の要旨ではないのでこれ以上の説明は省略する。

上記アシスト制御を図３に示すフローチャートを参照して更に具体的に説明する。まず、ターボチャージャ２のコンプレッサ部の吐出圧力である過給圧（実過給圧とも言う）Ｐｒをターボチャージャ２に設置した不図示の圧力センサから読み込み（Ｓ１００）、ターボチャージャ２のコンプレッサ部の吐出圧力の目標値である目標過給圧Ｐｐと実過給圧Ｐｒとの差である圧力差ΔＰを演算する（Ｓ１０２）。目標過給圧Ｐｐは予め記憶する一定値としてもよく、あるいはアクセルペダル踏み込み量やその増加率に基づいて予め記憶するマップからサーチしてもよく、更にエンジン回転数や車速などの運転条件を加味して演算して決定してもよい。

次に、演算した圧力差ΔＰが所定のしきい値ΔＰｔｈ以上かどうかを判定し（Ｓ１０４）、圧力差ΔＰが所定のしきい値ΔＰｔｈを下回ればルーチンを終了し、以上であれば、インバータ６に給電するべき（又はインバータ６が出力するべき）アシストＰａがリミット電力値Ｐａｔｈに到達したかどうか判断し（Ｓ１０６）、到達すればステップＳ１００にリターンする。ステップＳ１０６にて、アシストＰａがリミット電力値Ｐａｔｈに到達していなければ、アシストＰａに所定の増加量ΔＰａを加算してアシストＰａの今回値とし（Ｓ１０８）、それをインバータ６に出力し（Ｓ１１０）、その後でステップＳ１００にリターンする。なお、図３に示すルーチンを１サイクル実施するに要する時間は予め決定された一定時間に調整される。これにより、図３に示すアシストＰａの制御を行うことができる。

（効果）
上記説明した実施例１によれば、アシスト要求が発生した場合に、まず所定増加率でアシストＰａを増加させた後、リミット電力値Ｐａｔｈでの一定アシスト給電を行う。この実施例によれば、次に説明するように、アシストＰａをほぼ発電機４の発電量増加で賄いつつ良好な車両加速トルクのレスポンスの良好な増加を図ることができ、電源電圧低下やバッテリ放電負担の増加を抑止することができる。

上記したこの実施例のアシスト給電の効果を図４に示すタイミングチャートを参照して詳しく説明する。

ａは上記したこの実施例のアシストＰａの波形を示し、ｂはアシストＰａを緩やかな増加率で増加する場合のアシストＰａの波形を示し、ｃはアシストＰａをアシスト要求が発生した時点にてただちに立ち上げる場合のアシストＰａの波形を示す。ａの波形を急増型波形と称し、ｂを徐増型波形と称し、ｃを瞬時立ち上げ型波形と称する。

ｄはバッテリ５から急増型波形のアシスト電力ａを給電する場合における車両加速トルクの波形を示し、ｅはバッテリ５から徐増型波形のアシスト電力ａを給電する場合における車両加速トルクの波形を示し、ｆは発電機４から急増型波形のアシスト電力ａを給電する場合における車両加速トルクの波形を示し、ｇは発電機４から徐増型波形のアシスト電力ａを給電する場合における車両加速トルクの波形を示す。

ｈは発電機４から急増型波形のアシストＰａの為の電力を給電する場合の発電機トルクの波形を示し、ｉは発電機４から徐増型波形のアシストＰａの為の電力を給電する場合の発電機トルクの波形を示す。なお、ここで言う発電機トルクとは、発電機４を駆動するためのエンジン負荷トルクを意味する。

まず、バッテリ５から急増型波形のアシストＰａの為の電力を給電する場合、エンジンには発電機トルクが掛からないために車両加速トルクの波形はｄとなり、優れたレスポンスの車両加速トルクの増加を実現することができる。ただしこのような給電形態をとると、バッテリ５の放電とその後の充電とが必要となるし、また電源線７のバス電圧がアシスト電力を供給中に降下してしまい、他の電気負荷の動作不良を招いてしまうという問題がある。

次に、バッテリ５から徐増型波形のアシストＰａの為の電力を給電する場合も、エンジンには発電機トルクが掛からないために車両加速トルクの波形はｅとなり、波形ｄよりも劣るもののやや優れたレスポンスの車両加速トルクの増加を実現することができる。ただし、この場合もバッテリ５の放電とその後の充電とが必要となり、電源電圧（バス電圧とも言う）も降下してしまうという問題がある。

次に、発電機４から急増型波形のアシストＰａの為の電力を給電する場合、エンジンには発電機トルクｈが掛かるために車両加速トルクの波形はｆとなり、バッテリ５から給電する場合よりは劣るものの良好なレスポンスの車両加速トルクの増加を実現することができる。また、バッテリ５の放電とその後の充電とを抑止することもできるため、バッテリ５の負担を減らし、またバス電圧の降下も抑制することができる
次に、発電機４から徐増型波形のアシストＰａの為の電力を給電する場合、エンジンには発電機トルクｉが掛かるために、車両加速トルクの波形はｇとなり、車両加速トルクの増加レスポンスが非常に悪化することがわかる。これは、アシストＰａの立ち上がりが悪いために車両加速トルクの波形の立ち上がりが悪いうえ、この車両加速トルクの増加率は、エンジントルクの増加率から発電トルクの増加率を差し引いた値となるため、車両加速トルクの増加過程において車両加速トルクの増加率が非常に悪化してしまうためである。

結局、以上のことから、車両加速トルクの増加レスポンスの悪化を抑止しつつバッテリの放電負担の低減とそれに伴う電源電圧低下の抑止を実現するには、発電機４からのアシストＰａの為の電力の給電と、アシスト初期におけるアシストＰａの急増すなわち所定増加率でのアシストＰａの増加が必要であることがわかる。

急増型波形ａによりアシストＰａを立ち上げる場合の効果を以下に更に具体的に説明する。簡単に示すためエンジン回転が１２００ｒｐｍ固定と仮定する。発電機４の発電量（発電電力）Ｐと発電機４のエンジン軸換算した発電機トルクＴａｌｔは、Ｔａｌｔ＝Ｋ２ｘＰ という関係が成立する。Ｋ２は定数である。すなわち、発電機トルク（エンジンに掛かる発電機駆動のための負荷トルク）は、発電電力に比例するとみなすことができる。また、過給によるエンジンのトルク増加量Ｔａｄｄは

で表せる。Ｋ１は定数である。つまり、エンジンのトルク増加量Ｔａｄｄは、アシスト急増期間における発電機の発電電力累計に比例するとみなすことができる。従って、発電機４を発電している場合の車両加速トルクは、Ｔａｄｄ−Ｔａｌｔで表され、ジャーク値ｄ（Ｔａｄｄ−Ｔａｌｔ）／ｄｔ＞０が成立すると、加速が継続している体感を得ることができる。

上記諸式から、ｄｔ＜Ｋ２／Ｋ１が成立するので、例えばＫ２＝０．０１７、Ｋ１＝０．０３４のとき、ｄｔ＜０．５となる。つまり、アシスト急増期間をＫ２／Ｋ１より短く設定することにより、加速フィーリングの望ましくない悪化を防止することができる。上記例では、アシストＰａを投入可能な最大パワーすなわちリミット電力値Ｐａｔｈまで０．５秒より短い時間で増加させれば滞留感が発生しないわけである。

なお、アシストＰａを瞬時立ち上げ型波形ｃにて立ち上げる場合、これをバッテリ５からの給電により賄う場合、もっとも優れた車両加速トルクの増加レスポンスを実現できるのは当然である。しかし、この場合には、バッテリ５の急激な大放電とそれによる電源電圧の低下とが発生してしまう。更に、アシストＰａの増加率が大きすぎると、発電機４の発電増加がそれに追従できないため、電源電圧の低下やバッテリ放電の増加を招き、他の電気負荷の誤動作等の問題も派生してしまう。なお、バッテリ５から電動ターボチャージャ１への給電に伴うバッテリ５の電圧低下を解消するための発電機４の発電量の増加制御はフィードバック制御であり、所定の遅れ時間をもつことは周知事項である。

結局、アシストすなわち電動ターボチャージャ１の電動駆動初期におけるアシストＰａの増加率は図４に示す範囲ａ１〜ａ２に設定することが上記した諸点のバランスにおいて最も有効であることが判明した。

好適態様において、アシスト急増期間におけるアシストの増加率が発電機の発電増加率に対して＋３０％よりも小さい値となるようにａ１、ａ２が設定される。これにより、バッテリの放電と電源電圧の低下を抑止しつつ加速レスポンスの向上を図ることができる。

好適な態様において、アシスト急増期間が発電機の遅延時定数の７０％よりも大きい値なるようにａ１、ａ２が設定される。これにより、バッテリの放電と電源電圧の低下を抑止しつつ加速レスポンスの向上を図ることができる。また、電動過給器のモータやその駆動装置の効率や回転数に応じて、アシスト急増期間の電力増加率は、図７のＸに示すような直線だけでなく、Ｙ，Ｚに示すように凹凸のある勾配も含む。

（変形態様）
上記説明したように、電動ターボチャージャ１へのアシストの給電において重要な点は、アシスト給電初期すなわちアシスト開始初期におけるアシストの増加波形である。

そこで、このアシスト急増期間、たとえば空調用電動コンプレッサなど給電の低減乃至停止が可能な車両用電気負荷への給電を低減乃至停止することができる。このようにすることで、発電トルクの増加が抑えられ上記記載と同じ効果を得ることが可能になる。

（変形態様）
発電機の発電電力に関する特性は、エンジン回転数すなわち発電機回転数や現在の車両用電気負荷への給電量などにも依存する。そこで、これらのパラメータを検出し、それに基づいてアシスト急増期間におけるアシストの増加率やリミット電力値Ｐａｔｈを設定するようにすれば、電源電圧降下を抑止しつつ行う電動ターボチャージャ１を最大限良好に電動駆動することができる。

実施例２の回転電機３のアシスト制御について図５に示すタイミングチャートを参照して説明する。この変形態様では、時点ｔ０において回転電機３の動作要求すなわちアシスト要求がコントローラ８に入力されると、コントローラ８は、所定の電力増加率（ｄＰａ１／ｄｔ）で増加するアシストＰａを回転電機３に給電するようにインバータ６を制御し、これにより回転電機３は受電したアシストＰａによりターボチャージャ２を電動アシストする。

アシストＰａが中間許容最大値である中間リミット電力値Ｐａｔｈ１に時点ｔ１にて達すると、その後、アシストＰａは中間リミット電力値Ｐａｔｈ１に固定され、回転電機３はこのリミット電力値Ｐａｔｈ１にてターボチャージャ２を電動アシストする。

次に、このアシスト状態にて時点ｔ２に達すると、コントローラ８は、所定の電力増加率（ｄＰａ２／ｄｔ）で増加するアシストＰａを回転電機３に給電するようにインバータ６を制御し、これにより回転電機３は受電したアシストＰａによりターボチャージャ２を電動アシストする。

アシストＰａが最終的な許容最大値である最終リミット電力値Ｐａｔｈ２に時点ｔ３にて達すると、その後、アシストＰａは最終リミット電力値Ｐａｔｈ２に固定され、回転電機３はこのリミット電力値Ｐａｔｈ２にてターボチャージャ２を電動アシストする。

上記アシスト制御を図６に示すフローチャートを参照して更に具体的に説明する。このルーチンは、本質的に図３に示すルーチンにおいてステップＳ１１１〜Ｓ１１８を追加したものである。まず、ターボチャージャ２のコンプレッサ部の吐出圧力である過給圧（実過給圧とも言う）Ｐｒをターボチャージャ２に設置した不図示の圧力センサから読み込み（Ｓ１００）、ターボチャージャ２のコンプレッサ部の吐出圧力の目標値である目標過給圧Ｐｐと実過給圧Ｐｒとの差である圧力差ΔＰを演算する（Ｓ１０２）。目標過給圧Ｐｐは予め記憶する一定値としてもよく、あるいはアクセルペダル踏み込み量やその増加率に基づいて予め記憶するマップからサーチしてもよく、更にエンジン回転数や車速などの運転条件を加味して演算して決定してもよい。

次に、演算した圧力差ΔＰが所定のしきい値ΔＰｔｈ以上かどうかを判定し（Ｓ１０４）、圧力差ΔＰが所定のしきい値ΔＰｔｈを下回ればルーチンを終了し、以上であれば、インバータ６に給電するべき（又はインバータ６が出力するべき）アシストＰａが中間リミット電力値Ｐａｔｈ１に到達したかどうか判断し（Ｓ１０６）、到達していれば後述のステップＳ１１１に進み、到達していなければアシストＰａに所定の増加量ΔＰａを加算してアシストＰａの今回値とし（Ｓ１０８）、ステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１１では、時点ｔ１からの経過時間をカウントするためのタイマーが現在カウント中かどうかを判定し、カウント中であればステップＳ１１４にジャンプし、カウント中でなければこのタイマーをスタートして（Ｓ１１２）、ステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４ではこのタイマーが満了して時点ｔ２に到達したかどうかを判定し、タイマーが満了していなければステップＳ１１０に進み、満了していなければ、インバータ６に給電するべき（又はインバータ６が出力するべき）アシストＰａが最終リミット電力値Ｐａｔｈ２に到達したかどうか判断し（Ｓ１１６）、到達していればステップＳ１００にリターンし、到達していなければアシストＰａに所定の増加量ΔＰａ’を加算してアシストＰａの今回値とし（Ｓ１１８）、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、演算されたアシストＰａをインバータ６に送信して、インバータ６によるアシストＰａによる回転電機３の電動駆動を行わせる。なお、増加量ΔＰａ’は増加量ΔＰａと等しくしても構わない。また、図８で示すように２段以上の多段でのアシストも含む。

（効果）
上記説明した実施例２によれば、アシスト要求が発生した場合に、まず所定増加率でアシストＰａを増加させた後、中間リミット電力値Ｐａｔｈ１での一定アシスト給電を所定時間だけ継続し、その後、所定増加率でアシストＰａを増加させた後、最終リミット電力値Ｐａｔｈ２での一定アシスト給電を継続する。このようにすれば、アシスト初期においてはターボチャージャの回転数が小さいためアシストが比較的小さくても過給効果を得られ、その後、ターボチャージャの回転数が増加するとアシストに応じた過給効果を得ることができる。この実施例によればこの問題を改善して限られた電力の有効使用を図ることができる。また、この実施例では、アシストＰａの増加を時点ｔ１に達したら一旦、停止するため、バッテリの放電負担や負荷電源系の電源電圧低下を抑止しつつ時点ｔ０から時点ｔ１までのアシストＰａの増加率を増大することができる。

（変形態様）
変形態様として、アシスト急増期間におけるアシストの増加率を、アシスト急増期間における発電機の可能な最大発電増加率に略等しい値に設定するために、アシスト急増期間において発電機をその可能な最大発電増加率で発電した場合の予想アシスト急増期間に対してアシスト急増期間がその７０〜１３０％の範囲となるようにアシストの増加率を設定することにより、上記と同様の効果を得ることができる。なお、この予想アシスト急増期間の長さは運転状況と予め記憶するデータにより予想することができる。

（変形態様）
変形態様として、アシスト急増期間におけるアシストの積分値であるアシスト量が同期間の前記発電電力の積分値である予想発電電力量の７０〜１３０％の範囲となるようにアシストを制御することにより、上記と同様の効果を得ることができる。なお、この予想発電電力量の大きさは運転状況と予め記憶するデータにより予想することができる。

実施例１の電動過給機の電気系統を示すブロック図である。 実施例１の電動過給機への給電制御（アシスト制御）を説明するタイミングチャートである。 実施例１の電動過給機への給電制御（アシスト制御）を説明するフローチャートである。 実施例１の電動過給機への給電制御（アシスト制御）の効果を説明するタイミングチャートである。 実施例２の電動過給機への給電制御（アシスト制御）を説明するタイミングチャートである。 実施例２の電動過給機への給電制御（アシスト制御）を説明するフローチャートである。 実施例１におけるアシストの変化特性の他例を示すタイムチャートである。 実施例２におけるアシストの変化特性の他例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ 電動ターボチャージャ（電動過給機）
２ ターボチャージャ
３ 回転電機
４ 発電機
５ バッテリ
６ インバータ（制御回路）
７ 電源線
８ コントローラ（制御回路）

Claims (11)

1. 電動力により駆動されてエンジンの吸入空気を圧縮する電動過給機と、
   前記エンジンにより駆動される発電機により給電される蓄電装置を含む電源系から給電されて前記電動過給機を制御する制御回路と、
   を備える電動過給機装置において、
   前記制御回路は、
   前記電動過給機へのアシストの供給初期にて所定の増加率で前記アシストを増加させるアシスト急増期間を設定し、
   前記アシスト急増期間における前記アシストの増加量を前記アシスト急増期間における前記発電機の発電量の可能な最大増加量に略等しい値よりも小さく設定することを特徴とする電動過給機装置。
2. 請求項１記載の電動過給機装置において、
   前記制御回路は、前記アシスト急増期間に後続して、前記電動過給機へアシストを定常的に給電するアシスト定常給電期間を設定することを特徴とする電動過給機装置。
3. 請求項１又は２記載の電動過給機装置において、
   前記電動過給機は、排気ガスにより駆動される排気タービンを有する電動ターボチャージャからなることを特徴とする電動過給機装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか記載の電動過給機装置において、
   前記制御回路は、
   前記アシスト急増期間における前記アシストの増加率を、アシスト急増期間における前記発電機の可能な最大発電増加率に略等しい値よりも小さく設定することを特徴とする電動過給機装置。
5. 請求項１乃至３のいずれか記載の電動過給機装置において、
   前記制御回路は、
   前記アシスト急増期間を、前記発電機の遅延時定数に略等しい値よりも長く設定することを特徴とする電動過給機装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか記載の電動過給機装置において、
   前記制御回路は、
   前記発電機の発電電力をＰ、前記発電機のエンジン軸換算した発電機トルクをＴａｌｔ、係数Ｋ２をＴａｌｔ／Ｐ、アシスト急増期間における発電機の発電電力累計をＰsum、前記アシスト急増期間における過給による前記エンジンのトルク増加量をＴａｄｄ、係数Ｋ１をＴａｄｄ／Ｐsum、アシスト急増期間の長さをＴとした場合に、アシスト急増期間の長さＴを係数比Ｋ２／Ｋ１より短く設定することを特徴とする電動過給機装置。
   

   
7. 請求項１乃至６のいずれか記載の電動過給機装置において、
   前記制御回路は、
   前記電動過給機装置へのアシストの給電に際して、前記アシスト急増期間とその後のアシスト定常給電期間とからなるサイクルを複数回繰り返すことを特徴とする電動過給機装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか記載の電動過給機装置において、
   前記制御回路は、
   給電中の所定の車両用電気負荷への給電を前記アシスト急増期間に低減乃至停止することを特徴とする電動過給機装置。
9. 電動力により駆動されてエンジンの吸入空気を圧縮する電動過給機と、
   前記エンジンにより駆動される発電機により給電される蓄電装置を含む電源系から給電されて前記電動過給機に給電するアシストを制御する制御回路と、
   を備える電動過給機装置において、
   前記制御回路は、
   前記電動過給機へのアシストの供給初期にて所定の増加率で前記アシストを所定の定常値まで増加させるアシスト急増期間を設定し、
   前記アシスト急増期間における前記アシストの増加率を、アシスト急増期間における前記発電機の可能な最大発電増加率に略等しい値に設定することを特徴とする電動過給機装置。
10. 電動力により駆動されてエンジンの吸入空気を圧縮する電動過給機と、
    前記エンジンにより駆動される発電機により給電される蓄電装置を含む電源系から給電されて前記電動過給機に給電するアシストを制御する制御回路と、
    を備える電動過給機装置において、
    前記制御回路は、
    前記電動過給機へのアシストの供給初期にて所定の増加率で前記アシストを所定の定常値まで増加させるアシスト急増期間を設定し、
    前記アシスト急増期間を、前記発電機の遅延時定数に略等しく設定することを特徴とする電動過給機装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか記載の電動過給機装置において、
    前記制御回路は、
    前記アシスト急増期間におけるアシストの積分値であるアシスト量が前記発電電力の積分値である発電電力量に略等しく設定なるように前記アシストを制御することを特徴とする電動過給機装置。

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