JP2011066957A

JP2011066957A - 発電制御システム

Info

Publication number: JP2011066957A
Application number: JP2009212975A
Authority: JP
Inventors: Kenji Yaguchi; 健司矢口
Original assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Current assignee: Mitsubishi Fuso Truck and Bus Corp
Priority date: 2009-09-15
Filing date: 2009-09-15
Publication date: 2011-03-31

Abstract

【課題】本発明は、車両の運行全体での電力収支を管理し、発電機の発電を制御することにより燃費を低減することのできる発電制御システムを提供する。
【解決手段】運行パターンに加え、交通情報よりリアルタイムにエンジン(1)の無負荷運転時間におけるオルタネータ(2)での発電量Ｖaを予測し、走行中の電力負荷(11)における無負荷運転開始までの予測消費電力量Ｖcを予測し、バッテリ(4)の充電量Ｖdを検出し、発電量Ｖa、予測消費電力量Ｖc及び充電量Ｖdより電力収支が成立するか否か予測しており、電力収支が成立する場合には、エンジン(1)の無負荷運転の直前から所定時間Ｔdの範囲においてオルタネータ(2)での発電を停止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、発電制御システムに関し、詳しくは、電力収支を予測し、状況に応じて発電機の発電を制御する技術に関する。

従来、発電制御システムでは、エンジンの無負荷運転（下り坂、減速時の燃料カット）中に、発電機（オルタネータ）の発電量を増大させている。
しかしながら、発電機の発電量を増大させると、車両の減速度が過剰に大きくなり、早く減速することとなり運転者が早くアクセルを踏み込み、または、エンジン回転数が燃料供給を再開する回転数に早く到達することで、燃料カット時間が短くなり、かえって燃費を悪化させることになる。

この様なことから、無負荷運転中に発電機の発電量を制御して減速度を調整しつつ、減速エネルギを回収し、最適な燃料カット時間に調整し燃費を向上させることのできるオルタネータ制御装置が開発されている（特許文献１）。

特開２００４−１２０８７７号公報

上記特許文献１のオルタネータ制御装置では、無負荷運転中に車速から目標減速度を設定し、実際の減速度と目標減速度を基に発電機での発電量を決定し、目標減速度よりも実際の減速度が大きくなるにしたがい発電量を小さくし、逆に目標減速度よりも実際の減速度が小さくなるにしたがい発電量を大きくするように発電機の発電量を制御している。

しかしながら、無負荷運転中の減速度に応じて発電機の発電量を可変させる発電機の制御では、車両の運行全体での電力の発電と消費の電力収支を管理することができず、通常走行時において不要な発電をするという問題がある。
このように通常走行時での不要な発電は、エンジンの負荷が高くなることとなり、燃費が悪化し好ましいことではない。

本発明は、この様な問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、車両の運行全体での電力収支を管理し、発電機の発電を制御することにより燃費を低減することのできる発電制御システムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発電制御システムは、内燃機関で駆動されて発電を行う発電機の発電制御システムにおいて、前記内燃機関の無負荷運転時に前記発電機により発電し、通常走行時に前記内燃機関が無負荷運転となる直前の所定時間において前記発電機の発電を停止することを特徴とする。

また、請求項２の発電制御システムでは、請求項１の発明において、内燃機関で駆動されて発電を行う発電機の発電制御システムにおいて、前記内燃機関の無負荷運転時間を予測する無負荷運転時間予測手段と、前記内燃機関の無負荷運転時における前記発電機の発電量を予測する発電量予測手段と、走行中の消費電力量を検出し、前記消費電力量より前記無負荷運転時間予測手段が前記内燃機関の無負荷運転時間を予測した時点から前記内燃機関の無負荷運転が開始するまでの消費電力量を予測する消費電力量検出・予測手段と、バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、走行中の前記発電機での発電量を検出する発電量検出手段とを備え、前記所定時間は、前記無負荷運転時間予測手段と前記発電量予測手段と前記消費電力量検出・予測手段、前記バッテリ充電量検出手段と前記発電量検出手段での予測結果及び検出結果より算出することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、減速及び下り坂等における内燃機関の無負荷運転時の減速エネルギを発電機により電力に回生し、余剰分をバッテリに充電するようにしており、通常走行時には内燃機関が無負荷運転となる直前の所定時間において発電機での発電を停止している。
これにより、内燃機関の無負荷運転時に通常走行時の発電機の停止によるバッテリ電力の消費分を補うように発電することができ電力収支を成立させることができる。

従って、通常走行時に発電機を停止することによりエンジン負荷を低減することができ、燃費を低減することができる。
また、請求項２の発明によれば、無負荷運転時間予測手段と発電量予測手段と消費電力検出・予測手段、バッテリ充電量検出手段と発電量検出手段での予測結果及び検出結果より、通常走行時に発電機の発電を停止する所定時間を算出している。

これにより、車両運行全体での電力収支を考慮して通常走行時に発電機を効率的に停止することができる。
従って、通常走行時のエンジン負荷を効率的に低減することができるので更に燃費を低減することができる。

本発明の実施形態に係る車両の発電システムを示すシステムブロック図である。本発明の実施形態に係る発電制御システムの発電制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る車両の発電システムを示すシステムブロック図であり、以下、当該車両の発電システムの構成を説明する。

図１に示すように、車両の発電システムは、エンジン（内燃機関）１、オルタネータ（発電機）２、電子コントロールユニット（以下、ＥＣＵという）（発電制御システム）３、バッテリ４、電気負荷（例えば、ラジエターファン、ヘッドランプ等の車両全体の電気機器）１１、ナビゲーションシステム１２から構成される。なお、それぞれの構成要素は、電気的に接続される。
図示しない車両に搭載されるエンジン１には、オルタネータ２が装着され、オルタネータ２は、ベルト１ａを介してエンジン１により駆動される。

オルタネータ２は、電気負荷１１に電力を供給すると共に、バッテリ４の充電をするものである。
ＥＣＵ３は、エンジン１の総合的な制御を行うための制御装置であり、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）及び中央演算処理装置（ＣＰＵ）等を含んで構成される。

ＥＣＵ３の入力側には、バッテリ４、図示しない車速センサ等のセンサ類、電気負荷１１及び車両の運行ルートを入力し車両運行時に現在位置や周辺状況の案内を行なうナビゲーションシステム１２が電気的に接続されており、これら各種センサ類からの検出情報が入力される。
一方、ＥＣＵ３の出力側には、オルタネータ２が電気的に接続されている。

これより、ＥＣＵ３は、ナビゲーションシステム１２からの運行ルート及び交通情報等から無負荷運転時間予測手段３ａにて無負荷運転の時間及び発電量予測手段３ｂにてオルタネータ２での発電量を予測し、消費電力量検出・予測手段３ｃにて走行中の電気負荷１１での消費電力量を検出し、該検出結果より無負荷運転が開始するまでの消費電力を予測し、バッテリ充電量検出手段３ｄにてバッテリ４の充電量を検出し、発電量検出手段３ｅにて走行中のオルタネータ２での発電量を検出しリアルタイムに電力の収支を予測しオルタネータ２での発電を制御する出力信号をオルタネータ２へ供給する。

以下、このように構成された本発明の実施形態に係る発電制御システムの作用及び効果について詳細に説明する。
図２は、ＥＣＵ３の実行する本発明に係る発電制御システムにおける発電制御の制御ルーチンを示すフローチャートである。

図２に示すように、ステップＳ１０では、車両の運行ルートをナビゲーションシステム１２に入力する。
ステップＳ１２では、ナビゲーションシステム１２よりナビ情報（運行ルート、道路勾配情報、信号情報、位置情報及び交通情報（例えば渋滞最後尾情報）など）を受信する。

ステップＳ１４では、無負荷運転時間予測手段３ａにて車速センサから入手した現在の車速とナビ情報（信号情報、位置情報、交通情報（例：渋滞最後尾）など）から、信号及び渋滞最後尾等の対象位置までの減速時間Ｔaを予測する。
ステップＳ１６では、無負荷運転時間予測手段３ａにて車速センサから入手した現在の車速とナビ情報（交通情報、道路勾配情報など）から、下り坂に要する走行時間Ｔbを予測する。

ステップＳ１８では、信号及び渋滞最後尾等の対象位置までの減速時間Ｔa及び下り坂に要する走行時間Ｔbより無負荷運転時間予測手段３ａにてエンジン１の無負荷運転時間Ｔcを下記式(１)より算出する。
エンジン無負荷運転時間Ｔc＝減速時間Ｔa＋下り坂に要する走行時間Ｔb・・・（１）
ステップＳ２０では、無負荷運転時間Ｔcを基に発電量予測手段３ｂにて無負荷運転時間Ｔcにおけるオルタネータ２での発電量Ｖaを予測する。
ステップＳ２２では、消費電力量検出・予測手段３ｃにて現時点での走行中の電力負荷１１における消費電力量Ｖbを検出する。

ステップＳ２４では、消費電力量検出・予測手段３ｃにて消費電力量Ｖbより現時点からエンジン１の無負荷運転が開始するまでの予測消費電力量Ｖcを検出する。
ステップＳ２６では、バッテリ充電量検出手段３ｄにて現時点でのバッテリ４の充電量Ｖdを検出する。

ステップＳ２８では、無負荷運転時のオルタネータ２での発電量Ｖa、走行中に電気負荷１１が消費する予測消費電力量Ｖc及びバッテリ４の充電量Ｖdより電力収支を考慮し、電力量が十分か否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）で電力量が十分であれば、ステップＳ３０に進み、判別結果が偽（Ｎｏ）で電力量が不十分であれば、ステップＳ３６に進みオルタネータ２を通常発電としステップＳ１２へ戻る。

ステップＳ３０では、発電量検出手段３eにて走行中のオルタネータ２での発電量Ｖeを検出する。即ち、現在のエンジン１による通常走行中（負荷運転時）の発電量Ｖeを求める。
ステップＳ３２では、下記式（２）より走行中にオルタネータ２での発電を停止する所定時間Ｔdを算出する。
所定時間Ｔd＝エンジン無負荷運転時間Ｔcにおけるオルタネータ２の発電量Ｖa
／通常走行中の発電量Ｖe・・・（２）

ステップＳ３４では、走行中のオルタネータ２での発電を所定時間Ｔd停止する停止信号をオルタネータ２に出力し、ステップＳ１２へ戻る。
このように、本発明の実施形態に係る発電制御システムによれば、運行パターンに加え、交通情報よりリアルタイムにエンジン１の無負荷運転時間におけるオルタネータ２での発電量Ｖaを予測し、走行中の電力負荷５における予測消費電力量Ｖcとバッテリ４の充電量Ｖdより電力収支が成立するか否か予測しており、電力収支が成立する場合には、エンジン１の無負荷運転の直前から所定時間Ｔdの範囲においてオルタネータ２での発電を停止するようにしている。

これにより、発電量の予測精度が向上し、車両全体での電力収支を考慮して、オルタネータ２で効率的に発電し、エンジン１の負荷を低減することができるので、効率的に燃費を低減することができる。

１エンジン（内燃機関）
２オルタネータ（発電機）
３ＥＣＵ（発電制御システム）
３ａ無負荷運転時間予測手段
３ｂ発電量予測手段
３ｃ消費電力量検出・予測手段
３ｄバッテリ充電量検出手段
３ｅ発電量検出手段
４バッテリ
１１電気負荷
１２ナビゲーションシステム

Claims

内燃機関で駆動されて発電を行う発電機の発電制御システムにおいて、
前記内燃機関の無負荷運転時に前記発電機により発電し、通常走行時に前記内燃機関が無負荷運転となる直前の所定時間において前記発電機の発電を停止することを特徴とする発電制御システム。
前記内燃機関の無負荷運転時間を予測する無負荷運転時間予測手段と、
前記内燃機関の無負荷運転時における前記発電機の発電量を予測する発電量予測手段と、
走行中の消費電力量を検出し、前記消費電力量より前記無負荷運転時間予測手段が前記内燃機関の無負荷運転時間を予測した時点から前記内燃機関の無負荷運転が開始するまでの消費電力量を予測する消費電力量検出・予測手段と、
バッテリの充電量を検出するバッテリ充電量検出手段と、
走行中の前記発電機での発電量を検出する発電量検出手段とを備え、
前記所定時間は、前記無負荷運転時間予測手段と前記発電量予測手段と前記消費電力量検出・予測手段、前記バッテリ充電量検出手段と前記発電量検出手段での予測結果及び検出結果より算出することを特徴とする、請求項１に記載の発電制御システム。