JP2008289318A - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機制御によるバッテリの過度な劣化を防止する。
【解決手段】内燃機関の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、回転電機の運転を内燃機関の運転状態に応じて制御する回転電機制御手段と、蓄電手段の蓄電量を監視する蓄電監視手段とを備え、内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値以下で且つ蓄電監視手段が検出した蓄電量が所定値以下の場合である第３の運転状態のときには、蓄電量が所定値を超えている場合である第２の運転状態のときに於ける所定のタイミングとは異なるタイミングに基づいて回転電機を駆動領域と発電領域とで切替えて運転すると共に、その切替えるタイミングを変化させることを可能とし、且つその駆動領域に対する発電領域の割合を、第２の運転状態に於ける場合の駆動領域に対する発電領域の割合よりも増加させる。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転電機により内燃機関の回転数の変動を低減するようにした内燃機関の制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の回転軸に回転電機を連結し、この回転電機の発電機としての動作及び電動機としての動作を夫々制御することにより、内燃機関の燃焼によるトルク変動を少なくして内燃機関の振動を低減させるようにした技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に示された従来の技術は、内燃機関の燃焼により発生するトルクを、回転電機の電動機としての動作による発生トルクと発電機としての動作による吸収トルクとにより抑制することにより、内燃機関の燃焼により発生するトルクの変動を少なくするようにした技術である。

即ち、内燃機関の燃焼によって生ずるトルクの変動成分が正の時は、発電機として動作している回転電機の発電出力を大きくして吸収トルクを大きくし、若しくは電動機として動作している回転電機の発生トルクを小さくすることにより、内燃機関の正のトルク変動成分を吸収し、又、内燃機関の燃焼によって生ずるトルク変動成分が負の時は、発電機として動作している回転電機の発電出力を小さくして吸収トルクを小さくし、若しくは電動機として動作している回転電機の発生トルクを大きくすることにより、内燃機関の負のトルク変動成分を吸収するもので、全体として内燃機関の燃焼によるトルク変動を抑制することで内燃機関の振動を抑制するものである。

特開平１−２６７３２７号公報

しかしながら、このような従来の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関が発生するトルクを抑制するために、長期間に亘って、回転電機が電動機として動作する時間が、発電機として動作する時間を超過することがあると、回転電機が電動機として動作することによる消費電力が、発電機として動作することによる充電電力より多くなってしまい、バッテリの蓄電量が低下する結果、バッテリの充電状態(以下、ＳＯＣと称する)が低下する。又、ＳＯＣが低下したままでバッテリを充電せず、連続して放置した場合には、バッテリの劣化が早まるので、バッテリの劣化度合いによっては、内燃機関の始動が不可能となったり、バッテリの交換が必要になる可能性がある。

又、前述の従来の内燃機関の制御装置によれば、バッテリの充電状態及び放電状態を監視する機能を備えておらず、バッテリの劣化状態に応じて回転電機の発電動作及び駆動動作を制御することができない。

この発明は、従来の内燃機関の制御装置に於ける前述のような課題を解消するためになされたもので、内燃機関のトルク変動によって発生する振動を低減し、かつバッテリを過度に劣化させることがない内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。

この発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力軸に連結され発電した電力を蓄電手段に蓄電する回転電機と、前回転電機を前記出力軸にトルクを付加する駆動領域と前記内燃機関に駆動されて発電を行う発電領域とで切替えて運転する回転電機制御手段とを有する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記回転電機の運転を前記内燃機関の運転状態に応じて制御する回転電機制御手段と、前記蓄電手段の蓄電量を監視する蓄電監視手段とを備え、前記回転電機制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値を超えているとき、前記回転電機を前記発電領域で運転する第１の運転状態と、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が前記所定値以下で且つ前記蓄電監視手段が検出した前記蓄電量が所定値を超えているとき、前記回転角度検出手段が検出する前記回転角度に対応した所定のタイミングに基づいて前記回転電機を前記駆動領域と前記発電領域とで切替えて運転する第２の運転状態と、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が前記所定値以下で且つ前記蓄電監視手段が検出した前記蓄電量が所定値以下のとき、前記所定のタイミングとは異なるタイミングに基づいて前記回転電機を前記駆動領域と前記発電領域とで切替えて運転すると共に、その切替えるタイミングを変化させることを可能とした第３の運転状態とするように構成されたことを特徴とするものである。

又、この発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力軸に連結され発電した電力を蓄電手段に蓄電する回転電機と、前回転電機を前記出力軸にトルクを付加する駆動領域と前記内燃機関に駆動されて発電を行う発電領域とで切替えて運転する回転電機制御手段とを有する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記回転電機の運転を前記内燃機関の運転状態に応じて制御する回転電機制御手段と、前記蓄電手段の蓄電量を監視する蓄電監視手段とを備え、前記回転電機制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値を超えているとき、前記回転電機を前記発電領域で運転する第１の運転状態と、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が前記所定値以下で且つ前記蓄電監視手段が検出した前記蓄電量が所定値を超えているとき、前記回転角度検出手段が検出する前記回転角度に対応した所定のタイミングに基づいて前記回転電機を前記駆動領域と前記発電領域とで切替えて運転する第２の運転状態と、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が前記所定値以下で且つ前記蓄電監視手段が検出した前記蓄電量が所定値以下のとき、前記回転電機の発電電圧の目標値を前記第２の運転状態に於ける前記回転電機の発電電圧の目標値とは異なる値とすると共に、その目標値を変化させることを可能とした第３の運転状態とするように構成されたことを特徴とするものである。

この発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、回転電機の運転を内燃機関の運転状態に応じて制御する回転電機制御手段と、蓄電手段の蓄電量を監視する蓄電監視手段とを備え、回転電機制御手段は、内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値を超えているとき、回転電機を発電領域で運転する第１の運転状態と、内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値以下で且つ蓄電監視手段が検出した蓄電量が所定値を超えているとき、回転角度検出手段が検出する回転角度に対応した所定のタイミングに基づいて回転電機を駆動領域と発電領域とで切替えて運転する第２の運転状態と、内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値以下で且つ蓄電監視手段が検出した蓄電量が所定値以下のとき、所定のタイミングとは異なるタイミングに基づいて回転電機を駆動領域と発電領域とで切替えて運転すると共に、その切替えるタイミングを変化させることを可能とした第３の運転状態とするように構成されているので、内燃機関のトルク変動を抑制しつつ、蓄電手段の蓄電量を制御することができる。

又、この発明の内燃機関の制御装置によれば、内燃機関の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、回転電機の運転を内燃機関の運転状態に応じて制御する回転電機制御手段と、蓄電手段の蓄電量を監視する蓄電監視手段とを備え、回転電機制御手段は、内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値を超えているとき、回転電機を発電領域で運転する第１の運転状態と、内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値以下で且つ蓄電監視手段が検出した蓄電量が所定値を超えているとき、回転角度検出手段が検出する回転角度に対応した所定のタイミングに基づいて回転電機を駆動領域と発電領域とで切替えて運転する第２の運転状態と、内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値以下で且つ蓄電監視手段が検出した蓄電量が所定値以下のとき、回転電機の発電電圧の目標値を第２の運転状態に於ける回転電機の発電電圧の目標値とは異なる値とすると共に、その目標値を変化させることを可能とした第３の運転状態とするように構成されているので、内燃機関のトルク変動を抑制しつつ、蓄電手段への充電量を大きくすることができ、バッテリの蓄電量が低下することを防止することができる。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、回転電機の運転を内燃機関の運転状態に応じて制御する回転電機制御手段と、蓄電手段の蓄電量を監視する蓄電監視手段とを備え、回転電機制御手段は、内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値以下で且つ蓄電監視手段が検出した蓄電量が所定値以下の場合である第３の運転状態のときには、蓄電量が所定値を超えている場合である第２の運転状態のときに於ける所定のタイミングとは異なるタイミングに基づいて回転電機を駆動領域と発電領域とで切替えて運転すると共に、その切替えるタイミングを変化させることを可能とし、且つその駆動領域に対する発電領域の割合を、第２の運転状態に於ける場合の駆動領域に対する発電領域の割合よりも増加させることを特徴とする。

前記切替えタイミングの変化と駆動領域に対する発電領域の割合の増加は、前記第３の運転状態に於ける前記発電領域の区間の終了時点を、前記第２の運転状態に於ける前記発電領域の区間の終了時点よりも延長することにより行われる。

更に、前記発電領域の区間の終了時点の延長は、前記駆動領域の終了時点から動作するカウンタの所定のカウント値に基づいて設定される。

又、前記カウンタの所定のカウント値は、少なくとも前記蓄電監視手段により得られた前記蓄電量と前記内燃機関の平均回転速度とをパラメータとして発電期間を設定したマップに基づいて設定される。

前記駆動領域に対する前記発電領域の割合の増加は、前記内燃機関の点火周期毎に行われる。

以下、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置について詳細に説明する。図１は、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置の構成図である。図１に於いて、気筒内での燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジン（以下、内燃機関と称する）１は、周知のように複数の気筒内での燃料の燃焼によりクランク軸を駆動し、出力軸１００から回転トルクを発生する。回転電機であるモータジェネレータ４は、固定子に設けられた三相の電機子巻線（図示せず）と回転子に設けられた界磁巻線（図示せず）を備え、その回転子軸４００が内燃機関１の出力軸１００にベルト等のトルク伝達手段３００を介して連結されている。

モータジェネレータ４は、内燃機関１によりトルク伝達手段３００を介して運動エネルギーが回転子軸４００に伝達され、且つ界磁巻線に電流が供給されるときは、発電機として動作し、その電機子巻線に発生した三相交流電力により後述する回転電機制御手段としてのモータジェネレータ制御装置１０を介して蓄電手段としてのバッテリ２を充電する。このとき、モータジェネレータ４は内燃機関１の出力軸１００に対してトルクを吸収する作用をなす。又、モータジェネレータ４が、その電機子巻線と界磁巻線とにバッテリ２から電流が供給されるときは三相交流電動機として動作し、その回転子に発生したトルクはトルク伝達手段３００を介して内燃機関１の出力軸１００に伝達される。このとき、モータジェネレータ４は内燃機関１の出力軸１００に対してトルクを付与する作用をなす。

バッテリ２は、モータジェネレータ制御装置１０を介してモータジェネレータ４の電機子巻線にワイヤハーネスにより接続されている。電流センサ３は、バッテリ２の端子に設置され、バッテリ２の充電電流又は放電電流を検出する。回転角度検出手段としてのクランク角センサ５は、内燃機関１の出力軸１００に固定された歯車５００の外周面に空隙を介して対向して設置されており、出力軸１００の回転に伴い歯車５００の個々の歯が空隙を通過する毎に発生するパルスを検出し、その検出したパルスに基づいてクランク軸の回転角度を検出する。

モータジェネレータ制御装置１０は、トルク発生タイミング設定手段７と、トルク発生量設定手段８と、トルク発生吸収装置制御手段９、及び蓄電監視手段６を備えている。トルク発生タイミング設定手段７は、内燃機関１のアイドル回転時の回転速度が所定値よりも低い場合に、クランク角センサ５によって得られたパルスを回転角度に変換し、その回転角度と蓄電監視手段６によって得られたバッテリ蓄電量に応じてモータジェネレータ４のトルクの発生タイミングを演算する。トルク発生量設定手段８は、内燃機関１のアイドル回転時の回転速度が所定値よりも低い場合に、クランク角センサ５によって得られたパルスを回転角度に変換し、その回転角度に基づいて、モータジェネレータ４の必要なトルクの発生量を設定する。

トルク発生吸収装置制御手段９は、トルク発生タイミング設定手段７によって設定されたトルク発生タイミングとトルク発生量設定手段８によって設定されたトルク発生量とに基づくトルクをモータジェネレータ４に発生させるために、モータジェネレータ４の界磁巻線に供給する界磁電流の目標値と電機子巻線に供給する相電流の目標値とを算出し、その算出結果に基づく指令を発生して相電流及び界磁電流を制御するスイッチング素子（図示せず）に供給してスイッチング制御を行なう。蓄電監視手段６は、バッテリ２の電圧と電流センサ３によって得られたバッテリ２の充電電流又は放電電流に基づいてバッテリ蓄電量を演算する。

モータジェネレータ制御装置１０は、前述の、トルク発生タイミング設定手段７とトルク発生量設定手段８とトルク発生吸収装置制御手段９と蓄電監視手段６との他に、図示していないマイクロコンピュータ（以下、ＣＰＵと称する）と、ランダムアクセスメモリ（以下、ＲＡＭと称する）と、リードオンリーメモリ（以下、ＲＯＭと称する）、及びインターフェイス回路（以下、ＩＦ回路と称する）等を備え、バッテリ２から供給される電力により所定の動作を行うものである。

図２は、この発明の実施の形態１に於ける内燃機関の制御装置に於いて、蓄電監視手段６によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも高い場合に於ける動作を示すタイムチャートであり、（ａ）はクランク角度、（ｂ）は内燃機関回転速度、（ｃ）は基本トルク発生タイミング、（ｄ）は発電許可フラグ、（ｅ）は界磁電流及び相電流、（ｆ）は内燃機関トルク、（ｇ）はモータジェネレータトルクを夫々示し、（ｈ）は発電開始角度及び発電終了角度を記憶した発電開始角度・発電終了角度マップ、（ｉ）は界磁電流及び相電流を記憶した界磁電流・相電流マップ、（ｊ）はモータジェネレータトルク発生量を記憶したモータジェネレータトルクマップ、（ｋ）は内燃機関トルクを記憶した内燃機関トルクマップを夫々示している。

図２に於いて、（ａ）に示す内燃機関１のクランク角度１１は、時刻ｔの経過に伴なって周期的に変化し、この実施の形態１では、１点火周期を制御上の基本周期Ｔとしており、クランク角度１１はその基本周期Ｔ毎にその値がリセットされる。（ｂ）に示す内燃機関1の回転速度１２は、時刻ｔの経過に伴なって周期的に変化し、その時間平均回転速度１３で示される。内燃機関回転速度１２は、クランク角度１１を時間微分することにより求められる。内燃機関１は、最低回転速度付近で燃料に点火し、燃料の燃焼により回転速度１２が上昇する。

図２の（ｃ）に示すモータジェネレータ４の基本トルク発生タイミング１４は、駆動領域Ｍと発電領域Ｇを有し、駆動領域Ｍのときは、モータジェネレータ４を電動機として駆動動作をさせることが可能であることを示し、発電領域Ｇのときは、モータジェネレータ４を発電機として発電動作をさせることが可能であることを示す。基本トルク発生タイミング１４が発電領域Ｇとなり始める時刻ｔ０、ｔ２、ｔ４に於けるクランク角度１１を発電開始角度とし、基本トルク発生タイミング１４が駆動領域Ｍとなり始める時刻ｔ１、ｔ３に於けるクランク角度１１を発電終了角度とする。駆動開始角度は発電終了角度に等しい。基本トルク発生タイミング１４は、モータジェネレータ制御装置１０のＲＯＭ内に記憶されている図２の（ｈ）に示す発電開始角度・発電終了角度マップに基づいて決定される。図２の（ｈ）に示す発電開始角度・発電終了角度マップについては後述する。

図２の（ｄ）に示すモータジェネレータ４の発電動作若しくは駆動動作を決定する発電許可フラグ１５は、基本トルク発生タイミング１４が駆動領域Ｍから発電領域Ｇに変化したタイミングである時刻ｔ０、ｔ２、ｔ４でセットされて「１」となり、基本トルク発生タイミング１４が発電領域Ｇから駆動領域Ｍに変化したタイミングである時刻ｔ１、ｔ３で発電許可フラグ１５がリセットされて「０」となる。

発電許可フラグ１５が「０」のときは、モータジェネレータ４は、モータジェネレータ制御装置１０の制御に基づいて界磁電流と相電流が供給されて電動機としての駆動動作を行い、内燃機関１に対してトルクを付与する。他方、発電許可フラグ１５が「１」のときは、モータジェネレータ４は、モータジェネレータ制御装置１０の制御に基づいて界磁電流が供給されて発電機としての発電動作を行い、内燃機関１に対してトルクを吸収する。

図２の（ｅ）に示す相電流１６は、モータジェネレータ３の固定子に設けられた三相コイルに流れる電流であり、界磁電流１７は、モータジェネレータ３の回転子に設けられた磁界コイルに流れる電流である。モータジェネレータ４は、相電流１６と界磁電流１７とバッテリ２の電圧との値に基づいて動作が決定される。相電流１６と界磁電流１７は、モータジェネレータ制御装置１０によって制御され、その大きさは後述する図２の（ｉ）に示すモータジェネレータ制御装置１０内のＲＯＭに記憶されている界磁電流・相電流マップにより決定される。

図２の（ｆ）に示す内燃機関トルク１８は、平均内燃機関回転速度１３毎に予め計測されてモータジェネレータ制御装置１０のＲＯＭ内に記憶されている後述する図２の（ｋ）に示す内燃機関トルクマップにより計算される。図２の（ｇ）に示すモータジェネレータ４の運転により発生するモータジェネレータトルク１９は、図２の（ｊ）に示すモータジェネレータ制御装置１０のＲＯＭ内に記憶されている後述するモータジェネレータトルクマップにより計算されたトルク発生量に基づいてモータジェネレータ制御装置１０から出力される相電流１６と界磁電流１７とバッテリ２の電圧の値により、その大きさが決定される。

内燃機関トルク１８に対してモータジェネレータトルク１９を付与又は吸収することで、内燃機関１の出力側におけるトルク変動を小さくすることができ、これにより内燃機関１の振動を低減することができる。図２の（ｈ）に示す発電開始角度・発電終了角度マップに於けるモータジェネレータ４の発電開始角度２０、及びモータジェネレータ４の発電終了角度２１は、モータジェネレータ制御装置１０のＲＯＭ内に記憶されており、平均内燃機関回転速度１３に基づいてその値が決定される。

図２の（ｉ）に示す界磁電流・相電流マップに於けるモータジェネレータ４の三相コイル内に流れる相電流２２、及びはモータジェネレータ４の界磁コイルに流れる界磁電流２３は、モータジェネレータ制御装置１０のＲＯＭ内に記憶されている図２の（ｋ）に示す後述の内燃機関トルクマップに基づいて計算されたトルク発生量によりその値が決定される。

図２の（ｊ）に示すモータジェネレータトルクマップに於いて、Ｘ軸は平均内燃機関回転速度１３を示し、Ｚ軸（図示せず）はクランク角度１１を示している。モータジェネレータトルク２４は、単位クランク角度毎に値を持っていて、Ｘ軸とＺ軸の線形補完によりその値が算出される。図２の（ｋ）に示す内燃機関トルクマップに於ける内燃機関トルク２５は、平均内燃機関回転速度１３毎に予め計測され、モータジェネレータ制御装置１０内のＲＯＭに記憶されて固定されており、内燃機関回転速度１２に基づいてその値が決定される。

図３は、この発明の実施の形態１に於ける内燃機関の制御装置に於いて、蓄電監視手段６によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合に於ける動作を示す説明図である。図３に於いて、（ａ）は内燃機関回転速度、（ｂ）は基本トルク発生タイミングを示し、図２の（ｂ）、（ｃ）に夫々対応する。図３の（ｃ）は発電機間延長カウンタ、（ｄ）は発電許可フラグ、（ｅ）は界磁電流及び相電流、（ｆ）は内燃機関トルク、（ｇ）はモータジェネレータトルクを夫々示す。図３の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は、夫々図２の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）に対応する。又、図２の（ｈ）に示す発電開始角度・発電終了角度マップ、（ｉ）に示す界磁電流・相電流マップ、（ｊ）に示すモータジェネレータトルクマップ、（ｋ）に示す内燃機関トルクマップは、図３に示す動作の場合にも共通に用いられる。

図３の（ａ）に於いて、時刻により変化する内燃機関回転速度２６は、時間平均回転速度２７を有する。図３の（ｂ）にモータジェネレータ４の基本トルク発生タイミング２８が示されている。図３の（ｄ）に示す発電許可フラグ３０が「０」のときには、モータジェネレータ制御装置１０からモータジェネレータ４に界磁電流３２と相電流３１が供給され、モータジェネレータ４を電動機として駆動し、内燃機関１にトルクを付与する。他方、発電許可フラグ３０が「１」のときには、モータジェネレータ制御装置１０からモータジェネレータ４に界磁電流３２が供給され、モータジェネレータ４を発電機として動作させ、内燃機関１に対してトルクを吸収する。

図３の（ｃ）に示す発電期間延長カウンタ２９は、基本トルク発生タイミングが駆動領域Ｍから発電領域Ｇに変化したタイミングである時刻ｔ０で発電許可フラグ３０がセットされて「１」になると同時に所定値にセットされる。発電許可フラグ３０は、発電期間延長カウンタ２９のカウント値が０になるまでリセットされないように構成されており、従って「１」にセットされている発電許可フラグ３０は、時刻ｔ０〜ｔ５、ｔ２〜ｔ６の所定期間は「１」を持続し、発電許可フラグ３０が「１」である期間が、図２で示したバッテリ蓄電量が所定値よりも高い場合に比べてｔ１〜ｔ５、ｔ３〜ｔ６の間、延長される。

ここで、発電期間延長カウンタ２９によりセットされる所定値は、基本トルク発生タイミング２８の発電開始角度から発電終了角度に達する時間よりも長い時間に設定されている。このようにして、図２で示したバッテリ蓄電量が所定値よりも高い場合での発電許可フラグ１５と比較して、発電許可フラグ３０が「１」である期間を延長できる結果、蓄電監視手段５によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合は、モータジェネレータ４が発電状態である期間を延長することができる。

次に、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の制御装置の電動機としての制御動作について、図４、図５、図６、図７、図８に示すフローチャートに基づいて説明する。図４は、運転状態判定ルーチンを示し、先ず、ステップＳ１０１に於いて、内燃機関１がアイドル運転か否かの判定を行い、アイドル運転中であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０２へ進む。アイドル中でなく走行中であれば（Ｎｏ）、モータジェネレータ４を発電状態で動作させる通常の内燃機関制御を実行するべくステップＳ１０４へ進み、第１運転状態フラグを「１」にセットする。

ステップＳ１０２では、内燃機関回転速度Ｎｅと電動機制御実行判定内燃機関回転速度Ｎｅｉとを比較する。内燃機関回転速度Ｎｅが電動機制御実行判定内燃機関回転速度Ｎｅｉよりも大きい場合（Ｎｏ）は、電動機制御を実行する必要がないと判断し、通常の内燃機関制御に従属するべくステップＳ１０４へ進み、第１運転状態フラグをセットして「１」とする。内燃機関回転速度Ｎｅが電動機制御実行判定内燃機関回転速度Ｎｅｉよりも小さい場合（Ｙｅｓ）は、アイドル回転速度低下に伴い発生する内燃機関１のトルク変動を抑制する必要があると判断し、電動機制御を実行するべくステップＳ１０３へ進む。

ステップＳ１０３では、バッテリ２の蓄電量の低下の有無の判定を行う。蓄電監視手段６によって得られた蓄電量が、予め設定された所定の蓄電量よりも小さい場合（Ｙｅｓ）は、バッテリの蓄電量が低下しており、電動機制御を変更することによりバッテリ２の蓄電量を増大させる必要があると判断し、ステップＳ１０６へ進み、第３運転状態フラグをセットして「１」とする。他方、蓄電監視手段６によって得られた蓄電量が、予め設定された所定の蓄電量よりも大きい場合（Ｎｏ）は、バッテリ２の蓄電量は低下しておらず、電動機制御を変更する必要はないと判断し、ステップＳ１０５に進み、第２運転状態フラグを「１」にセットする。

次に、ステップＳ１０７では、第１運転状態フラグが「１」であるか否かを判定し、フラグが「１」であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ１０８へ進み、通常の内燃機関制御に従属する。他方、第１運転状態フラグが「０」であれば、ステップＳ１０９へ進み、電動機制御を実行するために図５に示す電動機制御演算処理ルーチンにジャンプする。

図５に示す電動機制御演算処理ルーチンでは、ステップＳ２０１に於いて、モータジェネレータ４の発電を許可するか否かを判定するために、図６に示すトルク発生タイミング演算処理ルーチンにジャンプし、以下の動作を行なう。即ち、図６に於いて、ステップＳ３０１では、クランク角センサ５により検出されるクランク角度に基づいて、内燃機関１の回転速度を算出し、ステップＳ３０２に進む。

ステップＳ３０２では、トルク発生タイミング設定手段７に於いて、モータジェネレータ４の発電を開始させる発電開始角度とモータジェネレータ４の発電を終了させる発電終了角度を、平均内燃機関回転速度をパラメータとした図９及び図１０に示す基本トルク発生タイミングマップより特定し、ステップＳ３０３へ進む。図９及び図１０に示す基本トルク発生タイミングマップは、図２の（ｈ）に示す発電開始角度・発電終了角度マップに対応する。

次に、図６のステップＳ３０３に於いて、前述の図４のフローチャートにて説明した第３運転状態フラグが「０」（第２運転状態フラグが「１」）であるか否かを判定し、第３運転状態フラグが「０」であれば（Ｎｏ）、蓄電量は低下していないと判断し、電動機制御を実行するべくステップＳ３０４へ進む。ステップＳ３０４では、クランク角センサ５で得られたクランク角度が、ステップＳ３０２で設定した発電開始角度から発電終了角度の範囲内にあるかを判定し、範囲内にあるとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ３０５へ進み、発電許可フラグをセットして「１」とし、範囲外にあるとき（Ｎｏ）は、ステップＳ３０６へ進み、発電許可フラグを「０」にリセットし、図５の電動機制御演算処理ルーチンへリターンする。

又、図６のステップＳ３０３に於いて第３運転状態フラグが「１」であると判定すれば（Ｙｅｓ）、蓄電量は低下していると判断し、ステップＳ３０７へ進む。ステップＳ３０７では、前回の発電許可フラグが「０」であれば、電動機制御を変更し、発電状態の期間を延長するべく図７に示す発電期間延長制御ルーチンにジャンプする。又、前回の発電許可フラグが「１」であれば、電動機制御を実行するべくステップＳ３０４へ進む。

図７に示す発電期間延長制御ルーチンにジャンプすると、ステップＳ４０１では、クランク角センサ５で得られたクランク角度が、図６のステップＳ３０２で設定した発電開始角度から発電終了角度の範囲内にあるかを判定し、範囲内にあるとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ４０２へ進み、図８に示す発電許可カウントルーチンへジャンプし、範囲外であるとき（Ｎｏ）は、ステップＳ４０３へ進む。

図８に示す発電許可カウントルーチンへジャンプすると、ステップＳ５０１では、発電許可フラグが「０」から「１」へ変化した時点、つまりモータジェネレータ４が駆動領域Ｍから発電領域Ｇに変化した時点を検出する。もし、モータジェネレータ４が駆動領域Ｍから発電領域Ｇに変化した時点であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ５０２へ進み、発電許可カウンタを後述する所定値にセットし、駆動領域Ｍから発電領域Ｇに変化した時点でなければ（Ｎｏ）、発電許可カウンタを減算（０になると止まる）し、図７のフローチャートへリターンする。

モータジェネレータ４の発電期間である発電許可カウンタの所定値は、蓄電監視手段６によって得られた蓄電量及び内燃機関回転速度をパラメータとして制御マップから特定する。つまり、発電許可カウンタの所定値は、モータジェネレータ制御装置１０のＲＯＭ内に記憶されているマップに基づいて、その蓄電量と内燃機関回転数により値が決定される。図１１は、任意の内燃機関回転速度毎に設定された発電期間マップであり、Ｘ軸は蓄電量、Ｙ軸は発電期間を示す。この発電期間マップは、内燃機関の回転速度毎に設けられており、発電許可カウンタの所定値は、内燃機関の回転速度に応じたマップから蓄電量に対応した所定値として算出される。

次に、図７に示す発電期間延長制御ルーチンのステップＳ４０３では、発電許可カウンタが０になっていれば、発電状態を終了可能と判断し、発電許可フラグをリセットして「０」とする。もしそうでなければ、発電許可フラグをセットして「１」とし、図５に示す電動機制御演算処理ルーチンフローチャートへリターンする。

図５に示す電動機制御演算処理ルーチンへリターンし、そのステップＳ２０２では、トルク発生量設定手段８に於いて振動を低減するために必要なモータジェネレータ４のトルク発生量を、内燃機関１の回転速度と角度から、内燃機関トルクマップ及びモータジェネレータトルクマップに基づいて算出する。モータジェネレータ制御装置１０内の図示しないＲＯＭには、前述したように回転速度毎に計測された内燃機関１のトルクが図２の（ｋ）に示す内燃機関トルクマップとして記憶されている。又、前述したように、ＲＯＭ内には回転速度とモータジェネレータ４の界磁電流とモータジェネレータ３の相電流を変化させた場合に発生するモータジェネレータ４のトルク量も図２の（ｊ）に示すモータジェネレータトルクマップとして記憶されている。

次にステップＳ２０３では、ステップＳ２０２で設定されたモータジェネレータ４のトルク発生量に基づいて、モータジェネレータ４の動作に必要な界磁電流と相電流の目標値を図２の（ｉ）に示す界磁電流・相電流マップに基づいて演算し、ステップＳ２０４へ進み、発電許可フラグが「１」であるかどうかを判定する。発電許可フラグが「１」である場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ２０５に進み、モータジェネレータ４を発電機として動作させ、発電許可フラグが「１」でない場合（Ｎｏ）は、ステップ２０６に進んでモータジェネレータ４を電動機として動作させる。

以上述べたように、この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置によれば、電動機制御の実行時に於いて、バッテリ２の蓄電量が所定値よりも小さい場合は、電動機制御の内容を変更することにより、発電状態と駆動状態の切替えタイミングを可変とし、予め設定された発電期間に応じて、発電終了時期を延長することにより、モータジェネレータ４の駆動領域の期間に対する発電領域の期間の割合を増加することが可能となる結果、内燃機関１が発生する振動を抑制しつつ、バッテリへの充電期間を長くすることが可能となり、バッテリの蓄電量が過度に低下することを防止することができる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、回転電機の運転を内燃機関の運転状態に応じて制御する回転電機制御手段と、蓄電手段の蓄電量を監視する蓄電監視手段とを備え、回転電機制御手段は、内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値以下で且つ蓄電監視手段が検出した蓄電量が所定値以下の場合である第３の運転状態のときには、蓄電量が所定値を超えている場合である第２の運転状態のときに於ける所定のタイミングとは異なるタイミングに基づいて回転電機を駆動領域と発電領域とで切替えて運転すると共に、その切替えるタイミングを変化させることを可能とし、且つその駆動領域に対する発電領域の割合を、第２の運転状態に於ける場合の駆動領域に対する発電領域の割合よりも増加させるものであって、その切替えタイミングの変化と駆動領域に対する発電領域の割合の増加は、前記内燃機関の平均回転速度をパラメータとして発電開始角度と発電終了角度を設定したマップに基づいて前記発電領域を設定することにより行われることを特徴とする。

前記駆動領域に対する前記発電領域の割合の増加は、前記内燃機関の点火周期毎に行われる。

次に、この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１２は、この発明の実施の形態２に於ける制御装置に於いて、蓄電監視手段６によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合に於ける動作を説明するタイムチャートであり、（ａ）は内燃機関回転速度、（ｂ）は基本トルク発生タイミング、（ｃ）は後述する第２トルク発生タイミング、（ｄ）は発電許可フラグ、（ｅ）は界磁電流及び相電流、（ｆ）は内燃機関トルク、（ｇ）はモータジェネレータトルクを夫々示し、（ｈ）は発電開始角度及び発電終了角度を記憶した発電開始角度・発電終了角度マップを示している。

尚、この発明の実施の形態２に於ける制御装置に於いて、蓄電監視手段６によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも高い場合に於けるタイムチャートは、実施の形態１に於ける図２のタイムチャートに等しい。

以下、実施の形態２の制御装置について、蓄電監視手段６によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合における内燃機関の電動機制御装置の動作について、図１２に基づいて、この発明の第１の実施例に於けるタイムチャートと異なる部分を主体に説明する。

図１２の（ａ）に於いて、時刻により変化する内燃機関回転速度３５は、時間平均回転速度３６を有している。（ｂ）に示すモータジェネレータ４の基本トルク発生タイミング１４は、実施の形態１に於ける図２の（ｃ）に示すバッテリ蓄電量が所定値よりも高い場合の基本トルク発生タイミングと同一のものであり、駆動領域Ｍと発電領域Ｇを有し、駆動領域Ｍのときは、モータジェネレータ４を電動機として駆動動作をさせることが可能であることを示し、発電領域Ｇのときは、モータジェネレータ４を発電機として発電動作をさせることが可能であることを示す。図１２の（ｃ）に示す第２トルク発生タイミング３７は、蓄電監視手段６によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合におけるモータジェネレータ４のトルク発生タイミングであり、駆動領域Ｍと発電領域Ｇを有する。

図１２の（ｄ）に示す発電許可フラグ３８が「０」のときには、モータジェネレータ制御装置１０からモータジェネレータ４に界磁電流と相電流が供給されて電動機として駆動され、内燃機関１にトルクを付与する。他方、発電許可フラグ３８が「１」のときには、モータジェネレータ制御装置１０からモータジェネレータ４に界磁電流が供給されて発電機として動作し、内燃機関１に対してトルクを吸収する。

第２トルク発生タイミング３７が駆動領域Ｍ１から発電領域Ｇ１に変化するタイミングである時刻ｔ０１で発電許可フラグ３８はセットされて「１」となり、第２基本トルクタイミング３７が発電領域Ｇから駆動領域Ｍに変化するタイミングである時刻ｔ１１にて発電許可フラグ３８はリセットされて「０」となる。

図１２の（ｃ）に示すように、第２トルク発生タイミング３７は、この発明の第１の実施例に於いて図２の（ｃ）で示した基本トルク発生タイミング、即ち図１２の（ｂ）に示す基本トルク発生タイミングよりも、発電開始角度と発電終了角度の差が大きくなるように設定されている。この発電開始角度と発電終了角度は、図１２の（ｈ）に示すモータジェネレータ制御装置８のＲＯＭ内に記憶されている発電開始角度・発電終了角度マップに基づいて決定され、発電許可フラグ３８が「１」である期間をｔ１からｔ１１までの期間だけ長期間とされる結果、バッテリ蓄電量が所定値よりも高い場合の発電期間であるｔ０からｔ１までの期間に対して、バッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合に於ける発電期間であるｔ０１からｔ１１までの期間を長期化することとなる。

この発明の実施の形態２に係る内燃機関の制御装置の電動機制御としての動作は、実施の形態１の図５で説明した電動機制御処理ルーチンに於けるステップＳ２０１でのトルク発生タイミング演算処理のみが異なる。

次に、図１３に示すフローチャートを用いてそのトルク発生タイミング演算処理ルーチンの動作を説明する。実施の形態１に於ける図５に示すフローチャートのステップＳ２０１から、図１３に示すトルク発生タイミング演算処理ルーチンにジャンプすると、先ず、ステップＳ６０１にて、クランク角センサ５により得られるクランク角度に基づいて、内燃機関１の回転速度を算出する。次に、ステップＳ６０２に進み、図４に示すステップＳ１０６に於ける第３運転状態フラグが「０」（第２運転状態フラグが「１」）であるか否かを判定する。その判定の結果、第３運転状態フラグが「０」である場合は、図４により説明したようにステップＳ１０３にてバッテリ２の蓄電量の低下の有無の判定を行った結果、蓄電監視手段６によって得られた蓄電量が、予め設定された所定の蓄電量よりも小さくないと判定したことを意味しており、従って、蓄電量は低下していないと判断し、ステップＳ６０３へ進む。

ステップＳ６０２にて蓄電量は低下していないと判断された場合は、トルク発生タイミング設定手段７に於いて、モータジェネレータ４の発電を開始させる発電開始角度とモータジェネレータ４の発電を終了させる発電終了角度を、図１２の（ｂ）に示す基本トルク発生タイミングを形成するように、平均内燃機関回転速度をパラメータとした図９及び図１０に示す基本トルク発生タイミングマップに基づいて特定する。

他方、ステップ６０２による判定の結果、第３運転状態フラグが「０」でない、即ち「１」であると判定した場合は、蓄電量は低下していると判断し、ステップ６０４へ進む。ステップＳ６０４では、トルク発生タイミング設定手段７に於いて、モータジェネレータ４の発電を開始させる発電開始角度とモータジェネレータ４の発電を終了させる発電終了角度を、平均内燃機関回転速度をパラメータとした図１４と図１５に示す第２トルク発生タイミングマップより特定する。図１４及び図１５に示す第２トルク発生タイミングマップの発電開始角度と発電終了角度の差、即ちモータジェネレータ４の発電流域Ｇの期間は、図９及び図１０に示す基本トルク発生タイミングマップの発電開始角度と発電終了角度の差よりも大きくなるように設定されている。

次に、ステップＳ６０５に進み、クランク角センサ５で得られたクランク角度が、ステップＳ６０３若しくはステップＳ６０４で設定した発電開始角度から発電終了角度の範囲内にあるかを判定し、その範囲内にあるときはステップＳ６０６へ進み、発電許可フラグをセットして「１」とし、範囲外であるときはステップＳ６０７へ進み、発電許可フラグをリセットして「０」とし、図５に示す電動機制御演算処理ルーチンのステップＳ２０２へリターンする。

以上述べたように、この発明の実施の形態２による内燃機関の制御装置によれば、電動機制御実行時に於いて、バッテリ２の蓄電量が所定値よりも小さい場合は、電動機制御の内容を変更することにより、発電領域と駆動領域の切替えタイミングを可変とし、予め設定された第２トルク発生タイミングマップにより、点火周期間でクランク角度に応じて設定されるモータジェネレータ４の発電開始時期と発電終了時期の間隔を拡大させることにより、モータジェネレータ４の駆動期間に対する発電期間の割合を増加することが可能となる結果、内燃機関１が発生する振動を抑制しつつ、バッテリ２の充電期間を長くすることが可能となり、バッテリの蓄電量が過度に低下することを防止することができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３による内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、回転電機の運転を内燃機関の運転状態に応じて制御する回転電機制御手段と、蓄電手段の蓄電量を監視する蓄電監視手段と、内燃機関の点火周期より短い所定区間内に於ける内燃機関の回転速度瞬時値を演算する回転速度瞬時値演算手段を備え、回転電機制御手段は、内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値以下で且つ蓄電監視手段が検出した蓄電量が所定値以下の場合である第３の運転状態のときには、蓄電量が所定値を超えている場合である第２の運転状態のときに於ける所定のタイミングとは異なるタイミングに基づいて回転電機を駆動領域と発電領域とで切替えて運転すると共に、その切替えるタイミングを変化させることを可能とし、且つその駆動領域に対する発電領域の割合を、第２の運転状態に於ける場合の駆動領域に対する発電領域の割合よりも増加させるものであって、その切替えタイミングの変化と駆動領域に対する発電領域の割合の増加は、前記回転速度瞬時値演算手段により演算した回転速度瞬時値が所定の瞬時回転速度値以下となったとき回転電機の発電を停止することにより行なうことを特徴としている。

前記所定の瞬時回転速度値は、少なくとも前記蓄電監視手段により得られた前記蓄電量
に基づいて設定される。

前記駆動領域に対する前記発電領域の割合の増加は、前記内燃機関の点火周期毎に行われる

次に、この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１６は、この発明の実施の形態３に於ける制御装置に於いて、蓄電監視手段６によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合の動作を示すタイムチャートで、（ａ）は内燃機関回転速度、（ｂ）は基本トルク発生タイミング、（ｃ）は発電機期間延長フラグ、（ｄ）は発電許可フラグ、（ｅ）は界磁電流及び相電流、（ｆ）は内燃機関トルク、（ｇ）はモータジェネレータトルクを夫々示している。尚、実施の形態３に於いて、蓄電監視手段６によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも高い場合におけるタイムチャートは、図２に示したこの発明の実施の形態１に於けるタイムチャートに等しい。

以下、図１６を用いて蓄電監視手段６によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合に於ける内燃機関の制御装置の動作について、図２に示したこの発明の実施の形態１に於けるタイムチャートと異なる部分を主体に説明する。

図１６の（ａ）に於いて、４５は瞬時内燃機関回転速度を表し、４６は発電停止瞬時内燃機関回転速度を表す。図１６の（ｂ）に示すモータジェネレータ４の基本トルク発生タイミング４７は、実施の形態１に於ける図２の（ｃ）に示すバッテリ蓄電量が所定値よりも高い場合の基本トルク発生タイミングと同一のものであり、駆動領域Ｍと発電領域Ｇを有し、駆動領域Ｍのときは、モータジェネレータ４を電動機として駆動動作をさせることが可能であることを示し、発電領域Ｇのときは、モータジェネレータ４を発電機として発電動作をさせることが可能であることを示す。

図１６の（ｄ）に示す発電許可フラグ４９が「０」のときには、モータジェネレータ制御装置１０からモータジェネレータ４に界磁電流と相電流が供給されて電動機として駆動され、内燃機関１にトルクを付与し、他方、発電許可フラグ４９が「１」のときには、モータジェネレータ制御装置１０からモータジェネレータ４に界磁電流が供給されて発電機として動作し、内燃機関１に対してトルクを吸収する。

図１６の（ｃ）に示す発電延長フラグ４８は、基本トルク発生タイミング４７が駆動領域Ｍから発電領域Ｇに変化したタイミングである時刻ｔ０で発電許可フラグ４９が「１」にセットされ、基本トルク発生タイミング４７が発電領域Ｇから駆動領域Ｍに変化したタイミングである時刻ｔ１になると同時に「１」にセットされ、瞬時内燃機関回転速度４５が発電停止瞬時内燃機関回転速度４６よりも小さくなる時刻ｔ１１までの間、発電延長フラグ４８は「０」にリセットされない。

発電延長フラグ４８が「１」である間は、発電許可フラグ４９をリセットして「０」にすることができないため、発電許可フラグ４９が「１」である期間をｔ１からｔ１１間長期化できる結果、バッテリ蓄電量が所定値よりも高い場合の発電期間であるｔ０からｔ１までの期間に対して、バッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合における発電期間ｔ０からｔ１１までの期間は長期化されることとなる。

この発明の実施の形態３に係る内燃機関の制御時の動作は、実施の形態１の場合の図６に示すトルク発生タイミング演算処理ルーチンに於けるステップＳ３０８での発電期間延長制御ルーチンのみが異なる。

以下、図１７に示すフローチャートを用いて、その発電期間延長制御ルーチンの動作を説明する。図６に示すフローチャートに於いて、ステップＳ３０８にて図１７に示す発電期間延長処理ルーチンにジャンプすると、まずステップＳ７０１に於いて、クランク角センサ５で得られたクランク角度が、図６のステップＳ３０２で設定した発電開始角度から発電終了角度の範囲内にあるかを判定し、範囲内にあるとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ７０２へ進み、範囲外であるとき（Ｎｏ）は、ステップＳ７０３へ進む。

ステップＳ７０２では、発電許可フラグ４９が「１」から「０」に変化した時点、つまりモータジェネレータ４が発電領域Ｇから駆動領域Ｍに変化した時点を検出する。もし、モータジェネレータ４が発電領域Ｇから駆動領域Ｇに変化した時点であれば（Ｙｅｓ）、ステップＳ７０４へ進み、発電延長フラグ４８をセットして「１」とする。モータジェネレータ４が発電領域Ｇから駆動領域Ｇに変化した時点でなければ（Ｎｏ）、ステップＳ７１０へ進み、発電許可フラグ４９をセットして「１」とし、図６のフローチャートへリターンする。

ステップＳ７０４にて発電延長フラグ４８をセットして「１」にすれば、次に、ステップＳ７０５に進み、クランク角センサ５から得られるクランク角度に基づいて、点火工程区間より短い所定区間の平均回転速度である瞬時回転速度Ｎｅｒを算出する。次に、ステップＳ７０６では、発電停止瞬時回転速度Ｎｅｊを、蓄電監視手段６によって得られたバッテリ蓄電量をパラメータとした図１８に示す制御マップから算出する。

次に、ステップＳ７０７では、ステップＳ７０５で算出した瞬時回転速度Ｎｅｒと、ステップＳ７０６で算出した発電停止瞬時回転速度Ｎｅｊとを比較する。その結果、Ｎｅｒ≦Ｎｅｊの場合（Ｙｅｓ）は、瞬時回転速度Ｎｅｒが発電停止瞬時回転速度Ｎｅｊよりも低いので、モータジェネレータ４が発電した場合、発電負荷により内燃機関回転数の低下が発生すると判断し、ステップＳ７０８へ進んで発電延長フラグをリセットして「０」とする。次に、ステップＳ７０９に進み、発電許可フラグをリセットして「０」とし、図６のフローチャートにリターンする。

他方、ステップＳ７０７での比較の結果、Ｎｅｒ＞Ｎｅｊの場合（Ｎｏ）には、瞬時回転速度Ｎｅｒが発電停止瞬時回転速度Ｎｅｊよりも高いので、ジェネレータ４が発電した場合、モータジェネレータ４の発電により、内燃機関１のトルクが吸収され内燃機関回転数の上昇を抑制することが可能となるとともに、バッテリ２への充電が可能であると判断し、ステップＳ７１０に進み、発電許可フラグをセットして「１」とし、図６のフローチャートにリターンする。

以上述べたこの発明の実施の形態３による内燃機関の制御装置によれば、電動機制御実行時において、バッテリ２の蓄電量が所定値よりも小さい場合は、電動機制御の内容を変更することにより、発電領域と駆動領域の切替えタイミングを可変とし、瞬時内燃機関回転速度が、予め設定された発電停止瞬時内燃機関回転速度よりも小さくなるまでモータジェネレータ４の発電終了時期を延長することにより、モータジェネレータ４の駆動期間に対する発電期間の割合を増加することが可能となる結果、内燃機関１が発生する振動を抑制しつつ、バッテリ２への充電期間を長くすることが可能となり、バッテリの蓄電量が過度に低下することを防止することができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４による内燃機関の制御装置は、内燃機関の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、回転電機の運転を内燃機関の運転状態に応じて制御する回転電機制御手段と、蓄電手段の蓄電量を監視する蓄電監視手段とを備え、内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値以下で且つ蓄電監視手段が検出した蓄電量が所定値以下の場合である第３の運転状態のときには、回転電機の発電電圧の目標値を、蓄電量が所定値を超える場合である第２の運転状態に於ける回転電機の発電電圧の目標値とは異なる値とすると共に、その目標値を変化させることを可能としたことを特徴とする。

前記発電機の目標値は、前記蓄電監視手段により検出した前記蓄電手段の蓄電量と所定値との偏差に基づいて設定される。

又、回転電機の界磁電流を補正する界磁電流補正手段を備え、前記第３の運転状態のときに前記発電電圧の目標値に基づいて前記回転電機の界磁電流を補正する。

次に、この発明の実施の形態４に係る内燃機関の制御装置について説明する。図１９はこの発明の実施の形態４に係る内燃機関の制御装置の構成図である。図１９に於いて、モータジェネレータ制御装置５９は、モータジェネレータ４を制御する信号を出力するものであり、蓄電監視手段５４と、トルク発生タイミング設定手段５５と、トルク発生量設定手段５６と、トルク発生吸収装置制御手段５７と、界磁電流補正手段５８と備えている。
又、これらの手段５４〜５８の他に、図示していないＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭ、及びＩＦ回路等を備え、バッテリ２から供給される電力により所定の動作を行うものである。その他の構成は、図１に示す実施の形態１に示す内燃機関の制御装置と同様である。

蓄電監視手段５４は、バッテリ２の電圧と、電流センサ３によって得られたバッテリ２の充電電流若しくは放電電流に基づいてバッテリ２の蓄電量を演算する。トルク発生タイミング設定手段５５は、内燃機関１のアイドル時の回転速度が所定値よりも低い場合には、クランク角センサ５によって得られたパルスを回転角度に変換し、その角度によってトルクの発生タイミングを演算する。

トルク発生量設定手段５６は、内燃機関１のアイドル時の回転速度が所定値よりも低い場合には、クランク角センサ５によって得られた回転角度をもとに必要なトルクの発生量を設定する。トルク発生吸収装置制御手段５７は、トルク発生タイミング設定手段５５によって設定されたトルク発生タイミングとトルク発生量設定手段５６によって設定されたトルク発生量に基づいてモータジェネレータ４にトルクを発生させるための界磁電流と相電流の目標値を算出し、その指令をモータジェネレータ４に与える。界磁電流補正手段５８は、トルク発生吸収装置制御手段５７に於いて設定された界磁電流を、目標電圧に応じて補正する。

図２０は、この発明の実施の形態４に於ける内燃機関の制御装置の動作を表すタイムチャートで、蓄電監視手段５４によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合を示し、実施の形態１の場合に於ける図３に対応する。図２０の（ａ）は内燃機関回転速度、（ｂ）は基本トルク発生タイミング、（ｃ）は発電許可フラグ、（ｄ）はバッテリ電圧、（ｅ）は目標電圧、（ｆ）は界磁電流補正係数、（ｇ）は界磁電流及び相電流、（ｈ）は内燃機関トルク、（ｉ）はモータジェネレータトルクを夫々示す。尚、蓄電監視手段５４によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも高い場合に於けるタイムチャートは、図２に示したこの発明の実施の形態１に於けるタイムチャートに等しい。

次に、図２０に基づいて、蓄電監視手段５４によって得られたバッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合に於ける内燃機関の制御装置の動作について、図３に示したこの発明の実施の形態１に於けるタイムチャートと異なる部分を主体に説明する。図２０の（ａ）に示すように、時刻により変化する内燃機関回転速度６０は、時間平均回転速度６１を備える。

図２０の（ｂ）に示すモータジェネレータ４の基本トルク発生タイミング６２は、駆動領域Ｍと発電領域Ｇを有し、駆動領域Ｍのときは、モータジェネレータ４を電動機として駆動動作をさせることが可能であり、発電領域Ｇのときは、モータジェネレータ４を発電機として発電動作をさせることが可能である。基本トルク発生タイミング６２が発電領域Ｇとなり始める時刻ｔ０、ｔ２、ｔ４に於けるクランク角度１１を発電開始角度とし、基本トルク発生タイミング１４が駆動領域Ｍとなり始める時刻ｔ１、ｔ３に於けるクランク角度１１を発電終了角度とする。駆動開始角度は発電終了角度に等しい。

図２０の（ｃ）に示す発電許可フラグ６３が「０」のときには、モータジェネレータ制御装置５９からモータジェネレータ４に界磁電流と相電流が供給されてモータジェネレータ４を電動機として駆動し、内燃機関１にトルクを付与する。他方、発電許可フラグ６３が「１」のときには、モータジェネレータ制御装置５９からモータジェネレータ４に界磁電流が供給されてモータジェネレータ４を発電機として動作させ、内燃機関１に対してトルクを吸収する。

基本トルク発生タイミング６２が、駆動領域Ｍから発電領域Ｇに変化したタイミングである時刻ｔ０にて発電許可フラグ６３がセットされて「１」となり、基本トルク発生タイミング６２が発電領域Ｇから駆動領域Ｍに変化したタイミングである時刻ｔ１にて発電許可フラグ６３がリセットされて「０」となる。

図２０の（ｄ）に示す６４は、バッテリ２の蓄電量が低下していない状態であると判断できる基準バッテリ電圧を表し、６５は実際のバッテリ電圧を表す。（ｅ）に示す目標電圧６６は、発電許可フラグ６３が「１」である場合に設定される。（ｆ）に示す界磁電流補正係数６７は、目標電圧６６に応じて算出される。（ｇ）に示す界磁電流６９は、界磁電流補正係数６７によって補正された界磁電流を表す。

界磁電流補正係数６７は、発電許可フラグ６３が「１」である場合に、基準バッテリ電圧６４と実際のバッテリ電圧６５との差から算出された目標電圧６６に応じて演算されるもので、バッテリ電圧６５が低下し、目標電圧６６が高いときには、界磁電流６９が大きくなるように係数設定されているので、発電領域Ｇの期間中は目標電圧６６に応じて界磁電流６９を増大することができる結果、バッテリ蓄電量が所定値よりも高い場合における界磁電流に対して、バッテリ蓄電量が所定値よりも低い場合における界磁電流は増大される。尚、６８はモータジェネレータ４の電機子巻線に流れる相電流である。

この発明の実施の形態４のに係る内燃機関の制御装置の動作は、実施の形態１の場合に於ける図４に示した運転状態判定ルーチンに対して、電動機制御演算処理ルーチンが異なるので、以下述べるこの発明の実施の形態４に係る内燃機関の制御装置の動作の説明は、図２１、図２２、図２３のフローチャートを用いて、その異なる部分を主体に説明する。

前述の図４に示すフローチャートに於いて、ステップＳ１０９から図２１に示す電動機制御演算処理ルーチンにジャンプすると、ステップＳ８０１に於いて、図２２に示すトルク発生タイミング演算処理ルーチンにジャンプする。図２２に於いて、ステップＳ９０１では、クランク角センサ５から算出されるクランク角度に基づいて、内燃機関１の回転速度を算出する。次にステップＳ９０２ではトルク発生タイミング設定手段５５に於いて、モータジェネレータ４の発電を開始させる発電開始角度とモータジェネレータ４の発電を終了させる発電終了角度を、平均内燃機関回転速度６１をパラメータとした図２の（ｈ）に示した発電開始角度・発電終了角度マップにより特定し、ステップＳ９０３へ進む。

ステップＳ９０３では、クランク角センサ５で得られたクランク角度が、ステップＳ９０２で設定した発電開始角度から発電終了角度の範囲内にあるか否かを判定し、範囲内にあるとき（Ｙｅｓ）は、ステップＳ９０４へ進み、発電許可フラグ６３をセットして「１」とする。クランク角センサ５で得られたクランク角度が、ステップＳ９０２で設定した発電開始角度から発電終了角度の範囲外にあるとき（Ｎｏ）は、ステップＳ９０５へ進み、発電許可フラグ６３をリセットして「０」とし、図２１の電動機制御演算処理ルーチンへリターンする。

図２１の電動機制御演算ルーチンにリターンすると、ステップＳ８０２により、トルク発生量設定手段５６に於いて、振動を低減するために必要なモータジェネレータ４のトルク発生量を、内燃機関１の回転速度と角度から演算する。モータジェネレータ制御装置５９内の図示しないＲＯＭには、内燃機関１の回転速度毎に計測された内燃機関１のトルクが記憶されている。又、ＲＯＭ内には、前述の図２の（ｉ）に示した界磁電流・相電流マップ、及び（ｊ）に示したモータジェネレータトルクマップが格納されており、内燃機関１の回転速度とモータジェネレータ４の界磁電流と相電流を変化させた場合に発生するモータジェネレータ４のトルク量が、これらのマップに基づいて演算される。

次に、ステップＳ８０３では、ステップＳ８０２で設定されたトルク発生量に基づいて、モータジェネレータ４の動作に必要な界磁電流と相電流の目標値を演算し、次にステップＳ８０４へ進み、前述の第３運転状態フラグが「１」であるか否かを判定する。その判定の結果、第３運転状態フラグが「１」である場合（Ｙｅｓ）は、バッテリ２の蓄電量が低下していると判断し、界磁電流６９を補正するためにステップＳ８０５へ進み、図２３に示す界磁電流補正演算処理ルーチンにジャンプする。ステップＳ８０４での判定の結果、第３運転状態フラグが「０」である場合（Ｎｏ）は、ステップＳ８０６へ進む。

図２３の界磁電流補正係数演算処理ルーチンへジャンプすると、ステップＳ１００１では発電許可フラグが「１」であるか否かを判定し、発電許可フラグが「１」である場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１００２へ進み、発電許可フラグが「０」である場合（Ｎｏ）は、図２１の電動機制御演算処理ルーチンへリターンする。

ステップＳ１００２では、バッテリ電圧Ｖｂを読み込み、ステップＳ１００３へ進む。ステップＳ１００３では、予め設定された基準バッテリ電圧ＶｂｓとステップＳ１００２で読み込んだバッテリ電圧Ｖｂとの差（ΔＶｂ）をパラメータとした図２４に示す制御マップにより目標電圧ＴＶｂを設定する。蓄電量が低下している場合は、バッテリ電圧Ｖｂが低下しているため、予め設定された基準バッテリ電圧Ｖｂｓとバッテリ電圧Ｖｂとの差（ΔＶｂ）が増大する結果、目標電圧ＴＶｂは増大する。

次にステップＳ１００４では、図２１の電動機制御演算ルーチンのステップＳ８０３で設定した界磁電流の目標値を補正する界磁電流補正係数を、目標電圧ＴＶｂをパラメータとした図２５に示す制御マップより設定し、ステップＳ１００５へ進む。ステップＳ１００５では、ステップＳ８０３で設定した界磁電流の目標値とステップＳ１００４で設定した界磁電流補正係数６７とにより、補正演算後の界磁電流の目標値を演算し、図２１に示すフローチャートにリターンする。

図２１の電動機制御演算ルーチンにリターンして、ステップＳ８０６では、発電許可フラグが「１」であるか否かを判定する。発電許可フラグが「１」である場合（Ｙｅｓ）は、モータジェネレータ４を発電機として動作させ、そうでない場合（Ｎｏ）は、モータジェネレータ４を電動機として動作させる。

以上述べたようにこの発明の実施の形態４による内燃機関の制御装置によれば、電動機制御実行時に於いて、バッテリ２の蓄電量が所定値よりも小さい場合は、電動機制御の内容を変更することにより、電動機の発電電圧の目標値を可変とし、モータジェネレータ４が駆動期間中である場合には、目標電圧を増大させることにより、モータジェネレータ４の界磁電流量を増大補正することが可能となる結果、内燃機関１が発生する振動を抑制しつつ、バッテリへの充電量を増大することが可能となり、バッテリの蓄電量が過度に低下することを防止することができる。

実施の形態１〜４の変形例
実施の形態１〜４では蓄電装置をバッテリ２として示したが、蓄電装置をキャパシタで実現してもよい。

又、実施の形態１〜４ではクランク角度検出手段５を角度センサとして示したが、クランク角検出手段５を、内燃機関１の制御装置からトルク発生タイミング設定手段に対してタイミング信号を定期的に送信することにより実現してもよい。

又、実施の形態１〜４ではクランク角度検出手段５を角度センサとして示したが、クランク角度検出手段５を回転周期センサにより実現してもよい。

更に、実施の形態１〜４ではクランク角度検出手段５を角度センサとして示したが、クランク角度検出手段５を回転速度センサにより実現してもよい。

又、実施の形態１〜４ではクランク角度検出手段５を角度センサとして示したが、クランク角度検出手段５を、内燃機関１の出力トルクを検出するトルクセンサにより実現してもよい。

又、実施の形態１〜４ではクランク角度検出手段５を角度センサとして示したが、クランク角度検出手段５を内燃機関１の筒内圧センサにより実現してもよい。

この発明の実施の形態１による内燃機関の制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態１に於ける内燃機関の制御装置の、蓄電量が所定値よりも高い場合に於ける動作を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態１に於ける内燃機関の制御装置の、蓄電量が所定値よりも低い場合に於ける動作を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態１に於ける装置の運転状態判定ルーチンを示すフローチャートである。 この発明の実施の形態１に於ける装置の電動機演算処理ルーチンのフローチャートである。 この発明の実施の形態１に於ける装置のトルク発生タイミング演算処理ルーチンのフローチャートである。 この発明の実施の形態１に於ける装置の発電期間延長処理ルーチンのフローチャートである。 この発明の実施の形態１に於ける装置の発電許可カウント処理ルーチンのフローチャートである。 この発明の実施の形態１に於ける装置の基本トルク発生タイミングマップである。 この発明の実施の形態１に於ける装置の基本トルク発生タイミングマップである。 この発明の実施の形態１に於ける装置の発電期間マップである。 この発明の実施の形態２に於ける装置の、蓄電量が所定値よりも低い場合に於ける動作を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態２に於ける装置のトルク発生タイミング演算処理ルーチンのフローチャートである。 この発明の実施の形態２に於ける装置の基本トルク発生タイミングマップである。 この発明の実施の形態２に於ける装置の基本トルク発生タイミングマップである。 この発明の実施の形態３に於ける装置の、蓄電量が所定値よりも低い場合に於ける動作を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態３に於ける装置の発電期間延長処理ルーチンのフローチャートである。 この発明の実施の形態３に於ける装置の発電停止瞬時回転速度を設定する制御マップである。 この発明の実施の形態４による内燃機関の制御装置の構成図である。 この発明の実施の形態４に於ける装置の、蓄電量が所定値よりも低い場合に於ける動作を示すタイムチャートである。 この発明の実施の形態４に於ける装置の電動機演算処理ルーチンのフローチャートである。 この発明の実施の形態４に於ける装置のトルク発生タイミング演算処理ルーチンのフローチャートである。 この発明の実施の形態４に於ける装置の界磁電流補正演算処理ルーチンのフローチャートである。 この発明の実施の形態４に於ける装置の目標電圧を設定する制御マップである。 この発明の実施の形態４に於ける装置の界磁電流補正係数を設定する制御マップである。

符号の説明

１ 内燃機関
２ バッテリ
３ 電流センサ
４ モータジェネレータ
５ クランク角センサ
６、５４ 蓄電監視手段
７、５５ トルク発生タイミング設定手段
８、５６ トルク発生量設定手段
９、５７ トルク発生吸収装置制御手段
１０、５９ モータジェネレータ制御装置
５８ 界磁電流補正手段
１００ 内燃機関の出力軸
３００ トルク伝達手段
４００ モータジェネレータの回転子軸
５００ 歯車
１１ クランク角度
１２、２６、４５、６０ 内燃機関回転速度
１３、２７、４６、６１ 時間平均回転速度
１４、２８、４７、６２ 基本トルク発生タイミング
１５、３０、４９、６３ 発電許可フラグ
１６、２２、３１、５０、６８ 相電流
１７、２３、３２、５１、６９ 界磁電流
１８、２５、３３、５２、７０ 内燃機関トルク
１９、２４、３４、５３、７１ モータジェネレータトルク
２０、４３ 発電開始角度
２１、４４ 発電終了角度
２９ 発電期間延長カウンタ
４８ 発電延長フラグ
６４ 基準バッテリ電圧
６５ バッテリ電圧
６６ 目標電圧
６７ 界磁電流補正係数

Claims (13)

1. 内燃機関の出力軸に連結され発電した電力を蓄電手段に蓄電する回転電機と、前回転電機を前記出力軸にトルクを付加する駆動領域と前記内燃機関に駆動されて発電を行う発電領域とで切替えて運転する回転電機制御手段とを有する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記回転電機の運転を前記内燃機関の運転状態に応じて制御する回転電機制御手段と、前記蓄電手段の蓄電量を監視する蓄電監視手段とを備え、前記回転電機制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値を超えているとき、前記回転電機を前記発電領域で運転する第１の運転状態と、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が前記所定値以下で且つ前記蓄電監視手段が検出した前記蓄電量が所定値を超えているとき、前記回転角度検出手段が検出する前記回転角度に対応した所定のタイミングに基づいて前記回転電機を前記駆動領域と前記発電領域とで切替えて運転する第２の運転状態と、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が前記所定値以下で且つ前記蓄電監視手段が検出した前記蓄電量が所定値以下のとき、前記所定のタイミングとは異なるタイミングに基づいて前記回転電機を前記駆動領域と前記発電領域とで切替えて運転すると共に、その切替えるタイミングを変化させることを可能とした第３の運転状態とするように構成されたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
2. 前記第３の運転状態に於ける前記駆動領域に対する前記発電領域の割合は、前記第２の運転状態に於ける前記割合よりも増加されることを特徴とした請求項１に記載の内燃機関の回転電機制御装置。
3. 前記駆動領域に対する前記発電領域の割合の増加は、前記第３の運転状態に於ける前記発電領域の区間の終了時点を、前記第２の運転状態に於ける前記発電領域の区間の終了時点よりも延長することにより行われることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
4. 前記発電領域の区間の終了時点の延長は、前記駆動領域の終了時点から動作するカウンタの所定のカウント値に基づいて設定されることを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の制御装置。
5. 前記カウンタの所定のカウント値は、少なくとも前記蓄電監視手段により得られた前記蓄電量と前記内燃機関の平均回転速度とをパラメータとして発電期間を設定したマップに基づいて設定されることを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の制御装置。
6. 前記駆動領域に対する前記発電領域の割合の増加は、少なくとも前記内燃機関の平均回転速度をパラメータとして発電開始角度と発電終了角度を設定したマップに基づいて前記発電領域を設定することにより行われることを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
7. 前記内燃機関の点火周期より短い所定区間内に於ける前記内燃機関の回転速度瞬時値を演算する回転速度瞬時値演算手段を備え、前記第３の運転状態のときには、前記回転速度瞬時値演算手段により演算した前記回転速度瞬時値が所定の瞬時回転速度値以下となったとき前記回転電機の発電を停止することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の回転電機制御装置。
8. 前記所定の瞬時回転速度値は、少なくとも前記蓄電監視手段により得られた前記蓄電量
   に基づいて設定されることを特徴とする請求項７に記載の内燃機関の制御装置。
9. 前記所定の瞬時回転速度値は、前記第３の運転状態に於ける前記駆動領域に対する前記発電領域の割合が、前記第２の運転状態に於ける前記割合よりも増加するように設定されることを特徴とする請求項７又は８に記載の内燃機関の制御装置。
10. 前記駆動領域に対する前記発電領域の割合の増加は、前記内燃機関の点火周期毎に行われることを特徴とする請求項２乃至６の何れか、又は９に記載の内燃機関の制御装置。
11. 内燃機関の出力軸に連結され発電した電力を蓄電手段に蓄電する回転電機と、前回転電機を前記出力軸にトルクを付加する駆動領域と前記内燃機関に駆動されて発電を行う発電領域とで切替えて運転する回転電機制御手段とを有する内燃機関の制御装置であって、前記内燃機関の出力軸の回転角度を検出する回転角度検出手段と、前記回転電機の運転を前記内燃機関の運転状態に応じて制御する回転電機制御手段と、前記蓄電手段の蓄電量を監視する蓄電監視手段とを備え、前記回転電機制御手段は、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が所定値を超えているとき、前記回転電機を前記発電領域で運転する第１の運転状態と、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が前記所定値以下で且つ前記蓄電監視手段が検出した前記蓄電量が所定値を超えているとき、前記回転角度検出手段が検出する前記回転角度に対応した所定のタイミングに基づいて前記回転電機を前記駆動領域と前記発電領域とで切替えて運転する第２の運転状態と、前記内燃機関のアイドル運転時の回転速度が前記所定値以下で且つ前記蓄電監視手段が検出した前記蓄電量が所定値以下のとき、前記回転電機の発電電圧の目標値を前記第２の運転状態に於ける前記回転電機の発電電圧の目標値とは異なる値とすると共に、その目標値を変化させることを可能とした第３の運転状態とするように構成されたことを特徴とする内燃機関の回転電機制御装置。
12. 前記発電機の目標値は、前記蓄電監視手段により検出した前記蓄電手段の蓄電量と所定値との偏差に基づいて設定されることを特徴とする請求項１１に記載の内燃機関の制御装置。
13. 前記回転電機の界磁電流を補正する界磁電流補正手段を備え、前記第３の運転状態のときに前記発電電圧の目標値に基づいて前記回転電機の界磁電流を補正することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の内燃機関の制御装置。

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