JP4407826B2 - 内燃機関の発電制御装置 - Google Patents
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Description
図1に示す制御装置11は、バッテリ12からキースイッチ13を介して電源が供給され、エンジン運転中に点火装置14と噴射装置15の動作を制御すると共に、発電機16(オルタネータ)の発電を制御する発電制御手段として機能する。
図2は、単位時間当たりの燃料消費量である燃料消費率とエンジン運転条件との関係を示す図である。図2に示すように、燃料消費率は、エンジン回転速度とエンジントルクによって変化する。燃料消費率は、エンジントルクに応じて曲線的に変化するため、エンジン回転速度が一定の場合は、エンジントルクの増加量に対して、燃料消費率の増加量が大きい条件と小さい条件がある。例えば、発電機16で一定量の発電を実施した場合、発電によりエンジントルクに発電機16によるトルクが付加され、エンジンの動作点が変わる。このため、燃料消費率は、発電量により変化する。この時、燃料消費率が少ない条件のみ選択して、発電を実施すれば、燃料消費率を低減することが可能となる。
電費(g/skW) =(発電時燃料消費率−非発電時燃料消費率)/発電量
図3の電費算出ルーチンは、エンジン運転中に所定周期(例えば8ms周期)で実行され、特許請求の範囲でいう燃料消費量算出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ101で、現在の運転条件(例えばエンジン回転速度、吸入空気量、要求発電量等)を読み込む。ここで、要求発電量は、予め発電機16の最大発電可能量、発電機16の発電効率等から設定される。
CFC(g/kWs) =(発電時燃料消費率−非発電時燃料消費率)/発電量
図4及び図5の電費クラスデータ蓄積ルーチンは、エンジン運転中に所定周期(例えば8ms周期)で実行され、上記図3の電費算出ルーチンによって所定周期で算出された電費CFCを統計処理してクラス毎の電費CFCの使用頻度を算出すると共に、電費平均値、発電可能量平均値を算出して、それらのデータを制御装置11のメモリに蓄積する。
Knew =NFCtotal /NFClmt ……(1)
Kold =1−Knew ……(2)
CFCavebf(A)=CFCave(A)
CFCavebf(B)=CFCave(B)
・・・・・・・・・・・・・・
CFCavebf(Z)=CFCave(Z)
《各クラスA〜Zの発電可能量平均値GPave の最終値の記憶》
GPavebf(A)=GPave(A)
GPavebf(B)=GPave(B)
・・・・・・・・・・・・
GPavebf(Z)=GPave(Z)
《各クラスA〜Zの使用頻度Rの最終値の記憶》
Rbf(A) =R(A)
Rbf(B) =R(B)
・・・・・・・
Rbf(Z) =R(Z)
《平均消費電力CPave の最終値の記憶》
CPavebf =CPave
CFCave(A)=[ oldCFCave(A)×{NFC(A) −1}+CFC]/NFC(A)
GPave(A)=[ oldGPave(A)×{NFC(A) −1}+GP]/NFC(A)
R(A) =NFC(A) /NFCtotal
CFCavef(A) =CFCavebf(A)×Kold +CFCave(A)×Knew
GPavef(A) =GPavebf(A)×Kold +GPave(A)×Knew
Rf(A)=Rbf(A) ×Kold +R(A) ×Knew
[平均消費電力算出ルーチン]
図6の平均消費電力算出ルーチンは、エンジン運転中に所定周期(例えば8ms周期)で実行され、後述する図7の消費電力補正値算出ルーチンと共に特許請求の範囲でいう消費電力情報算出手段及び将来消費電力予測手段としての役割を果たす。
CPave ={ oldCPave ×(NFCtotal −1)+CP}/NFCtotal
CPavef=CPavebf ×Kold +CPave ×Knew +CPcmp ……(1)
図7の消費電力補正値算出ルーチンは、上記図6の平均消費電力算出ルーチンのステップ303で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ311で、上記図6の平均消費電力算出ルーチンのステップ301と302で算出した現在の消費電力CPと現在のサンプル区間(過去の走行履歴)における平均消費電力CPave との偏差(以下「消費電力偏差」という)CPdev を算出する。
CPdev =CP−CPave
CPcmpdev[i] =CPdev /NFCtotal
CPcmp[i]=CPcmp[i-1]−CPcmpdev[i]
CPcmp[i]=0
図8の目標電費算出ルーチンは、エンジン運転中に所定周期(例えば8ms周期)で実行され、特許請求の範囲でいう目標値算出手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ401で、各クラスA〜Zの最終発電可能量平均値GPavef(A) 〜GPavef(Z) にそれぞれ最終使用頻度Rf(A)〜Rf(Z)を乗算して各クラスA〜Zの発電可能量GP(A) 〜GP(Z) を求める。
GP(B) =GPavef(B) ×Rf(B)
・・・・・・・・・・・・・
GP(Z) =GPavef(Z) ×Rf(Z)
BAL(A) =GP(A) −CPavef
BAL(B) =BAL(A) +GP(B)
BAL(C) =BAL(B) +GP(C)
・・・・・・・・・・・・・・・
BAL(Z) =BAL(Y) +GP(Z)
TCFC=A−(A−0)×BAL(A) /GP(A)
これにより、クラスAの範囲内で充放電収支が0となる電費を算出して、この電費を目標電費TCFCとする。
TCFC=B−(B−A)×BAL(B) /GP(B)
これにより、クラスBの範囲内で充放電収支が0となる電費を算出して、この電費を目標電費TCFCとする。
TCFC=C−(C−B)×BAL(C) /GP(C)
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
TCFC=Y−(Y−X)×BAL(Y) /GP(Y)
TCFC=Z
図9の目標電費補正量算出ルーチンは、エンジン運転中に所定周期(例えば8ms周期)で実行され、次のようにして目標電費補正量TCFCcmp を算出する。本ルーチンが起動されると、まずステップ501で、現在のSOC(バッテリ残充電量)と目標SOCとの偏差を小さくするように目標電費TCFCをフィードバック補正するためのI項(積分項)補正量Icmp(i)を次式により算出する。
Icmp(i)=Icmp(i-1)+(SOC−目標SOC)×KI
SOC=現充電量/満充電量×100(%)
ここで、Icmp(i-1)は前回のI項補正量、KIはI項ゲインである。
TCFCcmp =Pcmp(i)+Icmp(i)
=(SOC−目標SOC)×KP+Icmp(i)
ここで、KPはP項ゲインである。
図10の発電実行判定ルーチンは、エンジン運転中に所定周期(例えば8ms周期)で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ601で、前記図8の目標電費算出ルーチンで算出した目標電費TCFCに上記目標電費補正量TCFCcmp を加算することで、目標電費TCFCを目標電費補正量TCFCcmp で補正して最終目標電費TCFCfを求める。
TCFCf=TCFC+TCFCcmp
図12の平均消費電力算出ルーチンは、エンジン運転中に所定周期(例えば8ms周期)で実行され、後述する図13及び図14の各ルーチンと共に特許請求の範囲でいう消費電力情報算出手段及び将来消費電力予測手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まずステップ701で、車両で消費される演算周期当たりの消費電力CPを算出する。この後、ステップ702に進み、現在のサンプル区間における前回の平均消費電力 oldCPave と合計サンプル数NFCtotal と今回の消費電力CPから、現在のサンプル区間における今回の平均消費電力CPave を次式により算出する。
CPave ={ oldCPave ×(NFCtotal −1)+CP}/NFCtotal
CPavef=CPavebf ×Kold +CPave ×Knew +CPest
図13の消費電力変化予測ルーチンは、前記図12の平均消費電力算出ルーチンのステップ703で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ801で、今回の運転期間中にヘッドライトの点灯/消灯の切り換えの可能性があるか否かを、例えば現在の時刻に基づいて予測する。或は、これを現在の時刻とナビゲーションシステムの目的地情報に基づいて予測しても良い。また、ヘッドライト以外の電気負荷、例えば空調装置のオン/オフを温度変化等に基づいて予測するようにしても良い。
図14の消費電力変化予測ルーチンは、前記図12の平均消費電力算出ルーチンのステップ704で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ901で、ヘッドライトの点灯/消灯の切り換えの可能性有りと予測済みであるか否かを判定し、まだ点灯/消灯の切り換えの可能性有りと予測されていなければ、ステップ908に進み、今回の消費電力補正値CPest[i]を0にセットする。
tescmp =test −tp
CPestmp =CPesttg /tescmp
CPest[i]=CPest[i-1]+CPestmp
Claims (7)
- 内燃機関の動力で駆動される発電機と、
前記発電機で発電した電力が充電されるバッテリと、
内燃機関の運転中に所定の演算周期で前記発電機の発電による燃料消費量増加分と発電量とに基づいて単位発電量当たりの燃料消費量増加分を算出する燃料消費量算出手段と、 内燃機関の運転中に所定の演算周期で消費電力の情報を算出する消費電力情報算出手段と、
過去の走行履歴における前記単位発電量当たりの燃料消費量増加分の使用頻度と前記消費電力の情報とに基づいて目標の燃料消費量増加分を算出する目標値算出手段と、
前記燃料消費量算出手段で算出した現在の単位発電量当たりの燃料消費量増加分と前記目標の燃料消費量増加分とを比較して前記発電機の発電を制御する発電制御手段と
を備えた内燃機関の発電制御装置において、
将来の消費電力を予測する将来消費電力予測手段を備え、
前記目標値算出手段は、前記将来消費電力予測手段で予測した将来の消費電力と過去の走行履歴における消費電力とを前記消費電力の情報として用いて前記目標の燃料消費量増加分を算出することを特徴とする内燃機関の発電制御装置。 - 前記消費電力情報算出手段は、過去の走行履歴における平均消費電力を算出し、
前記将来消費電力予測手段は、前記過去の走行履歴における平均消費電力と現在の消費電力との偏差に基づいて将来の消費電力変化量を予測し、前記過去の走行履歴における平均消費電力と前記将来の消費電力予測変化量とに基づいて将来の平均消費電力の収束値を予測し、
前記目標値算出手段は、前記将来消費電力予測手段で予測した前記将来の平均消費電力の予測収束値を前記消費電力の情報として用いて前記目標の燃料消費量増加分を算出することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の発電制御装置。 - 前記消費電力情報算出手段は、過去の走行履歴における平均消費電力を算出し、
前記将来消費電力予測手段は、将来の電気負荷の使用状況の変化を予測して、将来の電気負荷の使用状況の変化による将来の消費電力変化量を予測し、前記過去の走行履歴における平均消費電力と前記将来の消費電力予測変化量とに基づいて将来の平均消費電力の収束値を予測し、
前記目標値算出手段は、前記将来消費電力予測手段で予測した前記将来の平均消費電力の予測収束値を前記消費電力の情報として用いて前記目標の燃料消費量増加分を算出することを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の発電制御装置。 - 前記将来消費電力予測手段は、前記将来の消費電力予測変化量を徐々に減衰させることを特徴とする請求項2又は3に記載の内燃機関の発電制御装置。
- 前記目標値算出手段は、前記将来の消費電力の予測タイミングから実消費電力が変化するまでの期間に前記将来の消費電力予測変化量を補正する手段を備えていることを特徴とすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の内燃機関の発電制御装置。
- 前記目標値算出手段は、実消費電力と前記将来の消費電力との偏差と、前記将来の消費電力の予測タイミングから実消費電力が変化するまでの時間とに基づいて前記将来の消費電力予測変化量を補正する手段を備えていることを特徴とする請求項5に記載の内燃機関の発電制御装置。
- 内燃機関の動力で駆動される発電機と、
前記発電機で発電した電力が充電されるバッテリと、
内燃機関の運転中に所定の演算周期で前記発電機の発電による燃料消費量増加分と発電量とに基づいて単位発電量当たりの燃料消費量増加分を算出する燃料消費量算出手段と、 内燃機関の運転中に所定の演算周期で消費電力の情報を算出する消費電力情報算出手段と、
過去の走行履歴における前記単位発電量当たりの燃料消費量増加分の使用頻度と前記消費電力の情報とに基づいて目標の燃料消費量増加分を算出する目標値算出手段と、
前記燃料消費量算出手段で算出した現在の単位発電量当たりの燃料消費量増加分と前記目標の燃料消費量増加分とを比較して前記発電機の発電を制御する発電制御手段と
を備えた内燃機関の発電制御装置において、
将来の消費電力を予測する将来消費電力予測手段を備え、
前記目標値算出手段は、前記将来消費電力予測手段で予測した将来の消費電力と過去の走行履歴における消費電力とに基づいて前記目標の燃料消費量増加分を補正する手段を備えていることを特徴とする内燃機関の発電制御装置。
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