JP3292064B2 - 発電機駆動用エンジンの制御方法およびその装置 - Google Patents
発電機駆動用エンジンの制御方法およびその装置Info
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Description
ジンの制御方法およびその装置に係り、特にシリーズハ
イブリッド車に搭載される発電機駆動用エンジンの制御
方法およびその装置に関する。
の電気自動車は、シリーズハイブリッド車(以下、SH
EVと記す)と呼ばれ、該SHEVは電気自動車の航続
距離の向上等を狙ったものである。ここに、発電機駆動
用エンジンとは、燃料タンクからの燃料の供給を受ける
エンジンと、該エンジンの機械出力により発電する発電
機(エンジン駆動の発電機)を備えた装置をいう。従
来、SHEVにおける発電機駆動用エンジンの制御シス
テムとしては、バッテリが充電状態のときにはバッテリ
のエネルギのみで走行し、バッテリの充電量が少なくな
ったときには発電機駆動用エンジンを駆動して発電機を
動作させてバッテリを充電し、充電量が所定値に達した
ら前記発電機を停止するシステムが提案されている。S
HEVは、ガソリンエンジン駆動車に比べ前述の如くエ
ンジン駆動頻度が少ないことから本質的に低公害車とし
ての資質を有する。
ンの制御システムでは、外部からバッテリを再充電する
ことを繰り返す運転方法を継続すると、バッテリの駆動
力のみで走行することになる。従って、発電機駆動用エ
ンジンを駆動しないので排気ガスは排出されない。しか
し、燃料タンクからの燃料蒸発分(ベーパ)は蒸発燃料
捕獲手段(例えば、キャニスタ)からエンジンに排出
(パージ)されないため、飽和してしまい大気中に放出
されることが考えられ、SHEVに求められる低公害車
であることに反してしまう。
の提案,がある。 特開平5−270294号公報 ハイブリッド電気自動車において発電機を駆動させるた
めのエンジンのクランク角をセンサでモニタし、所定の
時間エンジンが駆動していない場合、強制的にエンジン
を駆動させる(ベーパをパージさせる)手段。 特開平6−233410号公報 キャニスタの重量をロードセルにて測定し、所定の重量
を越えた場合にエンジンを始動する手段。
来の提案にはそれぞれ次の欠点がある。 特開平5−270294号公報の欠点 エンジンの未使用時間のみを検出しているため、ベーパ
量,ベーパのパージ量の推定が困難である。そのため、
無駄なエンジン駆動が行われる可能性があり、トータル
として排気性能が悪化するおそれがある。 特開平6−233410号公報の欠点 通常、キャニスタは車両の振動から保護するため固定し
なければならない。従って、キャニスタを固定した上で
重量を測定しなければないので、キャニスタの設置方法
及び設定が難しく、また、キャニスタが水分を吸着して
重量が増加する等の理由により、必要以上にエンジンが
作動するおそれがある。
目してなされたもので、その目的は、無駄に発電機駆動
用エンジンを駆動することが無く、低公害を実現する発
電機駆動用エンジンの制御方法およびその装置を提供す
ることである。
に請求項1記載の発明は、燃料タンクから燃料の供給を
受けるエンジンと、該エンジンの機械出力により駆動さ
れて発電する発電機と、該発電機の発電電力を蓄えるバ
ッテリとを備え、該バッテリに蓄えられた電力によりモ
ータを回転させて車両を駆動する発電機駆動用エンジン
において、前記燃料タンクにおける燃料ベーパ量を該燃
料タンク内の燃料温度と燃料残量とに基づいて求め、エ
ンジン駆動時におけるエンジン回転とエンジントルクと
に基づいて燃料ベーパのパージ量を求め、前記求めた燃
料ベーパ量とパージ量とによりベーパ捕獲手段に捕獲さ
れている燃料ベーパ量を推定することにより、前記燃料
ベーパが前記ベーパ捕獲手段からオーバーフローし大気
に放出される以前に前記エンジンを駆動させ、前記燃料
ベーパを前記エンジンにパージすることを特徴とする。
リの充電容量と単位時間当たりのバッテリ消費容量とに
基づいてベーパ許容量を決定し、前記ベーパ捕獲手段に
捕獲されていると推定した燃料ベーパ量が前記ベーパ許
容量を超えた場合にエンジンを駆動させるようにしたこ
とを特徴とする。
から燃料の供給を受けるエンジンと、該エンジンの機械
出力により駆動されて発電する発電機と、該発電機の発
電電力を蓄えるバッテリとを備え、該バッテリに蓄えら
れた電力によりモータを回転させて車両を駆動する発電
機駆動用エンジンにおいて、前記燃料タンクにおける燃
料ベーパ量を求める燃料ベーパ量算出手段と、エンジン
駆動時におけるエンジン回転とエンジントルクとに基づ
いて燃料ベーパのパージ量を求めるパージ量算出手段
と、燃料ベーパを捕獲するベーパ捕獲手段と、前記燃料
ベーパ量算出手段およびパージ量算出手段とに基づき前
記ベーパ捕獲手段に捕獲されている燃料ベーパ量を推定
する推定手段と、前記燃料ベーパが前記ベーパ捕獲手段
からオーバーフローし大気に放出される以前に前記エン
ジンを駆動させるエンジン制御手段とを備えたことを特
徴とする。
リの充電容量と単位時間当たりのバッテリ消費容量とに
基づいてベーパ許容量を決定するタイミング制御手段を
備え、前記エンジン制御手段は、前記推定手段で推定し
た燃料ベーパ量が前記ベーパ許容量を超えた場合にエン
ジンを駆動させることを特徴とする。
タンク内の燃料温度と燃料残量とに基づいて燃料ベーパ
量を計算し、ベーパ捕獲手段(キャニスタ)のベーパ量
を推定することにより、キャニスタがオーバーフロー
し、大気中にベーパが放出する以前にエンジンを駆動
し、ベーパをエンジンにパージするシステムとしたの
で、無駄に発電機駆動用エンジンを駆動することが無
く、低公害を実現し空質悪化を抑制することができる。
に基づいて説明する。
ンジンを搭載したSHEVの要部システム構成図であ
る。図1において、10は発電機駆動用エンジン、11
は発電機駆動用エンジン10に駆動され電気エネルギを
発生する発電機、12は発電機11等から供給される電
気エネルギを蓄積するバッテリ、13はバッテリ12か
ら供給される電気エネルギで車両の駆動し、減速時のエ
ネルギ回生に用いるモータ、14はモータ出力を駆動輪
15に伝える変速機,減速機等の駆動系、16はこれら
の各構成部材を制御する制御装置である。モータ13
は、バッテリ12または発電機11のどちらか一方若し
くは両者から電力の供給を受ける。通常、モータ13の
要求出力分のエネルギがバッテリ12にある場合(即
ち、バッテリ12が充分な充電状態にある場合)には、
モータ13はバッテリ12のエネルギで駆動し、発電機
駆動用エンジン10及び発電機11は駆動しない。
13の要求出力を満たさなくなった場合、または所定の
設定充電量を下回った場合には、発電機駆動用エンジン
10を駆動し、これに機械的に直結若しくは変速機又は
ベルトなどを介して取付けられた発電機11により発生
するエネルギをモータ13へのエネルギ供給及びバッテ
リ12の充電に用いる。
充電量がモータ13の要求出力を満たした場合、若しく
はバッテリ12が所定の充電量に達した場合には、発電
機駆動用エンジン10を停止させ、発電機10からの発
電を停止する。制御装置16は次の各種制御を行う。即
ち、駆動用モータ13の入出力制御(オン・オフ制
御)、バッテリ12の充放電制御、発電機11の出力制
御、発電機駆動用エンジン10の始動,停止,スロット
ルバルブによる回転数の制御であり、更に、図2(次に
説明する)に示す燃料ベーパ抑制装置の制御を行う。
である。燃料タンク20内に発生した燃料ベーパは、燃
料ベーパ導管21によりキャニスタ22等からなるベー
パ捕獲装置に捕獲される。キャニスタ22に捕獲された
ベーパは、大気連通管23から導入される空気と共にパ
ージカットバルブ24およびパージコントロールバルブ
25を介して吸入空気管26に設けたパージポート27
よりパージされ、吸入空気と共にエンジンに供給され
る。
定値に達したとき開となる。この差圧は、スロットルバ
ルブ28付近に設けられた負圧導入口29よりパージV
Cカットバルブ30(VC;Vacuum Contorol )を介し
て導入される圧力と大気圧の差である。制御装置16は
パージコントロールバルブ25及びパージVCカットバ
ルブ30を制御し、キャニスタ22からのベーパのパー
ジ量及びパージのON−OFFを制御する。燃料タンク
20の内部には、燃料温度測定用センサ31,燃料残量
計32が装備され、タンク燃料温度、燃料残量を常時モ
ニタし制御装置16に信号を送る。
トである。フローチャートのスタート時点は、発電機駆
動用エンジン10と発電機11とが停止している状態で
ある。先ず、ステップ100(S100)において燃料
タンク20内の温度センサ31の値Tfuelを読み込み
(燃料温度)、S101では同様に燃料残量計32の値
Mfuelを読み込む(燃料残量)。燃料タンク20内のベ
ーパ量は、図4(A),(B)に示すように、タンク内
の燃料温度及びタンク内の燃料残量の関数として表すこ
とができる。
に燃料タンク20内に発生したベーパ量ΔWvapaは、S
102に示すように、f(Tfuel,Mfuel)で推定する
ことができる。前回までのトータルベーパ量をWvapaと
すると現在のトータルベーパ量は、S103に示すよう
に、Wvapa=Wvapa+ΔWvapaとなる。なお、Wvapaと
図示のWbpとは等しい。即ち、「bp」は「vapa」を意味
している。
の計測時までの間に発電機駆動用エンジン10が駆動し
たか否かを判定し、エンジン駆動の有無は制御装置16
に設けたメモリ(図示せず)に記憶しておけばよい。駆
動していない場合はS105に進み、キャニスタ22の
ベーパ吸着量Wcan =Wvapaとして、S109へ進む。
と判定した場合は、S106にてエンジンの駆動時のベ
ーパパージ量Wpurge (予めメモリに記憶してある)を
読み込む(なお、エンジン駆動時のベーパパージ量の算
出は、図5において説明する)。従って、現在のキャニ
スタ22のベーパ吸着量Wcan は、S107に示すよう
に、燃料タンク20のベーパ量とキャニスタ22からの
パージ量の差、Wcan=Wvapa−Wpurge により求める
ことができる。
n が「Wcan ≦0」か否かを判定し、Wcan ≧0となっ
た場合にS109へ進み、Wcan ≦0の場合は、キャニ
スタ22内のベーパ吸着量を0とみなし、計算上の累積
誤差を避けるためにも、Wcan =0としてS111でリ
セットし、メインルーチンS112へ戻る。
設定されたベーパ許容量Woverf とキャニスタ22のベ
ーパ吸着量Wcan を比較する。若し、Wcan がWoverf
を越えた場合には、S110において発電機駆動用エン
ジン10の始動モードと判定して該エンジン10を駆動
させ、キャニスタ22内のベーパを吸入空気管26にパ
ージコントロールバルブ25を介してパージし、このベ
ーパを発電機駆動用エンジン10にて燃焼させる。
erf の場合は、キャニスタ22のベーパパージの為のエ
ンジン駆動の必要性がないと判定し、メインルーチンS
112へ戻る。なお、Woverf の値は、キャニスタ22
から実際にベーパがオーバーフローして大気に放出され
る限界よりも余裕代をもたせた小さい値に設定する。
ベーパパージ量を算出するためのロジックを示すフロー
チャートである。
には、エンジン駆動時におけるベーパパージ量の計算を
開始する。S201ではエンジン回転数Neng を読み込
み、続いて、S202にてエンジントルクTeng を読み
込む。エンジントルクTengは発電機トルクTgen 若し
くは吸入負圧等Peng により計測される。
からのベーパのパージ量Wpurge は、図6に示すよう
に、エンジン回転数Neng とエンジントルクTeng の関
数としてマップにて表すことができるので、予め制御装
置16内にこのマップを設定しておくことにより、前回
計測時から今回計測時までのベーパはパージ量ΔWpurg
e を求めることができる(S203)。従って、今回の
計算までのパージ量の累積Wpurge は、前回計算時まで
の累積値にΔWpurge を加えることで求まる。このよう
にして求めた、ベーパパージ量の累計値を予め制御装置
16のメモリ(図示せず)に記憶しておき、前記図3の
S106の計算に用いる。
制御ロジック(図5参照)を組み込むことにより、常に
キャニスタ22内の燃料ベーパの吸着量を推定すること
ができるため、ベーパがキャニスタ22からオーバーフ
ロー(Woverf )して大気中に放出される前に、エンジ
ンを駆動することが可能となり、ベーパをエンジン側に
パージし燃焼させ空質悪化を抑制することができる。本
実施形態例によれば、現行の燃料ベーパシステムを流用
でき、簡単な構造で安価に実施でき、特に、非常に単純
な制御であり、プログラム作成が容易である。
し、空質改善効果、バッテリの劣化防止効果を可能とし
た場合である。図8は、本実施形態例のフローチャート
である。フローチャートのスタート時は第1実施形態例
のS105及びS108である(図3参照)。
w を読み込み、S302で前回計測時の充電量SOCol
d (前記メモリに記憶しておく)とSOCnew を比較
し、時間当りのSOCの変化率ΔSOCを求める(ΔS
OC=SOCnew −SOCold。ΔSOC;計測時間周
期毎の平均バッテリ消費量)。S303では、現在の充
電量SOCに基づき、このときの最大可能充電量Gmax1
を求める。
ジン側への可能パージ量を推定し、これによりS305
にてキャニスタ22からオーバーフローする許容値Wpu
rge1(エンジン駆動開始ベーパ吸着量)が決まる。同様
にS306においてΔSOCよりこのときの最大可能充
電量Gmax2を求める。S307ではGmax2(=SOC)
より可能パージ量を推定し、これによりS308にてキ
ャニスタオーバーフロー許容値Wpurge 2 が決まる。S
309においてはSOCとΔSOCから求めたWoverf1
とWoverf2の大きい方、即ちエンジン駆動タイミングを
少しでも遅らせる方を選択しS109へ進む。
した概念図である。バッテリ充電量SOCが大きいとき
は(SOC大)、SOCをそれ以上上げないために発電
機11の発電量を下げなければならないのでエンジン出
力も小さく、吸入空気量も少なくなるのでベーパの大量
パージができない。逆に、SOCが低いときは充電量を
上げるためエンジンも高負荷運転をするため吸入空気量
も大きくなるため、ベーパの大量パージが可能となる。
これを図9(A)の「パージ量の差」として示す。
間からエンジンを駆動した場合でも(エンジンONの開
始時点)、SOCの大小によりキャニスタ22からのベ
ーパパージ量は異なるため、ベーパ許容量Woverf の値
はSOCの大小に応じて変化させる制御を行う。
充電量と等価と見なせるので、ΔSOCが大きいほどエ
ンジン出力も大きくなり、パージ量も大きくできる。図
9(B)に示すように、バッテリ充電量SOC(図9
(A)参照)とは逆の特性となるが、ベーパ許容量Wov
erf の値も平均バッテリ消費量ΔSOCの関数となる。
パパージのためにエンジン駆動時間を最適に設定するこ
とが可能となることから、トータルな排気排出量が低減
できる。本実施形態例によれば、現行の燃料ベーパシス
テムを流用でき、簡単な構造で安価に実施でき、特に、
ベーパパージのためのエンジン駆動タイミングをバッテ
リの状態に応じて制御することにより、空質改善に効果
的で、また、バッテリの劣化防止効果もある。
ンジンを搭載したSHEVの要部システム構成図であ
る。
ムの構成図である。
る。
パ発生量がタンク内の燃料温度及びタンク内の燃料残量
の関数として表すことを示すデータ図である。
細部フローチャートである。
パのパージ量がエンジン回転数とエンジントルクの関数
としてマップにて表すデータ図である。
燃料ベーパの吸着量を推定可能なことを示す概念図であ
る。
る。
手段、推定手段、エンジン制御手段) 22 キャニスタ(ベーパ捕獲手段) 25 パージコントロールバルブ 31 燃温センサ(燃料ベーパ量算出手段) 32 燃料残量計(燃料ベーパ量算出手段) Woverf キャニスタオーバーフロー設定値 Wcan キャニスタベーパ吸着量 Wpurge キャニスタベーパパージ量 SOC バッテリ充電量 ΔSOC バッテリ容量変化率
Claims (4)
- 【請求項1】 燃料タンクから燃料の供給を受けるエン
ジンと、該エンジンの機械出力により駆動されて発電す
る発電機と、該発電機の発電電力を蓄えるバッテリとを
備え、該バッテリに蓄えられた電力によりモータを回転
させて車両を駆動する発電機駆動用エンジンにおいて、 前記燃料タンクにおける燃料ベーパ量を該燃料タンク内
の燃料温度と燃料残量とに基づいて求め、 エンジン駆動時におけるエンジン回転とエンジントルク
とに基づいて燃料ベーパのパージ量を求め、 前記求めた燃料ベーパ量とパージ量とによりベーパ捕獲
手段に捕獲されている燃料ベーパ量を推定することによ
り、 前記燃料ベーパが前記ベーパ捕獲手段からオーバーフロ
ーし大気に放出される以前に前記エンジンを駆動させ、
前記燃料ベーパを前記エンジンにパージすることを特徴
とする発電機駆動用エンジンの制御方法。 - 【請求項2】 前記バッテリの充電容量と単位時間当た
りのバッテリ消費容量とに基づいてベーパ許容量を決定
し、前記ベーパ捕獲手段に捕獲されていると推定した燃
料ベーパ量が前記ベーパ許容量を超えた場合にエンジン
を駆動させるようにしたことを特徴とする請求項1記載
の発電機駆動用エンジンの制御方法。 - 【請求項3】 燃料タンクから燃料の供給を受けるエン
ジンと、該エンジンの機械出力により駆動されて発電す
る発電機と、該発電機の発電電力を蓄えるバッテリとを
備え、該バッテリに蓄えられた電力によりモータを回転
させて車両を駆動する発電機駆動用エンジンにおいて、 前記燃料タンクにおける燃料ベーパ量を求める燃料ベー
パ量算出手段と、 エンジン駆動時におけるエンジン回転とエンジントルク
とに基づいて燃料ベーパのパージ量を求めるパージ量算
出手段と、 燃料ベーパを捕獲するベーパ捕獲手段と、 前記燃料ベーパ量算出手段およびパージ量算出手段とに
基づき前記ベーパ捕獲手段に捕獲されている燃料ベーパ
量を推定する推定手段と、 前記燃料ベーパが前記ベーパ捕獲手段からオーバーフロ
ーし大気に放出される以前に前記エンジンを駆動させる
エンジン制御手段とを備えたことを特徴とする発電機駆
動用エンジンの制御装置。 - 【請求項4】 前記バッテリの充電容量と単位時間当た
りのバッテリ消費容量とに基づいてベーパ許容量を決定
するタイミング制御手段を備え、 前記エンジン制御手段は、前記推定手段で推定した燃料
ベーパ量が前記ベーパ許容量を超えた場合にエンジンを
駆動させる ことを特徴とする請求項3記載の発電機駆動
用エンジンの制御装置。
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US08/955,571 US5962927A (en) | 1996-10-22 | 1997-10-22 | Method of controlling generator driving engine and system for embodying the same |
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