JP4708893B2 - エンジン回転数制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用エンジンの回転数を制御するエンジン回転数制御装置の改良に関する。

車両用エンジンは、エンジンのみを走行動力源とするエンジン車と、エンジン及びバッテリを走行動力源とするハイブリッド車に搭載されている。車両用エンジンが発生するトルク（エンジン出力トルク）は、走行動力発生トルク、発電機駆動トルク、補機駆動トルクとして使用される。車両用エンジンは車輪駆動機構から分離された状態（分離状態）と、車輪駆動機構に連結された状態（連結状態）とをもち、前者の分離状態としてはたとえばアイドル回転状態がよく知られている。

従来公知のエンジン回転数制御について説明する。

アイドル回転状態の車両用エンジンは、アイドル回転数が所定レベルを維持するフィードバック制御を行うことが一般的である。この時、たとえば車両空調用コンプレッサなどの補機のオンオフ信号を利用してアイドル回転数を増減することによりエンジン出力トルクを調整することも行われている。以下、このエンジン回転数制御方式を補機駆動信号利用式エンジン回転数制御技術と称する。

また、発電機の発電電力が不足した結果としてのバッテリの電圧又は残存容量（SOC）の低下状態を検出して、エンジンのアイドル回転数を上昇させ、発電電力を増加する技術が、下記の特許文献に記載されている。以下、このエンジン回転数制御方式をバッテリ充電レベル検出式エンジン回転数制御技術と称する。
特開平１１−３６９１５号公報 特開２００１−２０７８７９号公報 特開２００３−２６９２１６号公報 特開２００４−６８６６４号公報

しかしながら、上記した補機駆動信号利用式エンジン回転数制御技術では、エンジン出力トルクや発電機駆動トルクや制御対象ではないその他の補機駆動トルクの状態に無関係に、制御対象である補機（たとえばコンプレッサ）の断続信号のみにてアイドル回転数の増減を行うために制御性が悪いという欠点があった。たとえば、アイドル運転中に、制御対象としての補機以外のエンジン負荷としての発電機やその他の補機の駆動トルクが、制御対象としての補機の断続によるその駆動トルクの変動と逆方向に作用しても変動しても、それが考慮されることなく一律にアイドル回転数が変更され、無駄が生じてしまう。また、アイドル回転状態からのエンジン回転数の立ち上がりが悪化したりする場合も生じた。

また、上記したバッテリ充電レベル検出式エンジン回転数制御技術では、既に生じたエンジン出力トルクの持続的な不足の結果としてのバッテリ充電レベルの低下を検出して初めてエンジン回転数の増大を指令するため、制御応答性が悪く、バッテリ寿命にも悪影響が生じた。もちろん、バッテリ充電レベルの変化の小変化に応じてエンジン回転数を変更することも可能であるが、この場合には制御応答性が過敏となってハンチングなどの問題が生じてしまう。

つまり、補機の断続やバッテリ充電状態といった入力パラメータを用いた出力パラメータとしてのエンジン回転数を変更する従来の単純なエンジン回転数制御方式は、制御効果が限定的となってしまうという欠点を内包していた。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、発電電力又はエンジン出力トルクの適切で即応性に優れた制御を可能とするエンジン回転数制御装置を提供することをその目的としている。

上記課題を解決する各発明のエンジン回転数制御装置は、発電機及び補機を駆動するとともに走行エネルギーを発生するエンジンを制御するエンジン制御装置と、バッテリ及び電気負荷に給電する前記発電機の発電電力を制御する発電制御装置と、前記補機の駆動状態を制御する補機制御装置とを有する車両用エネルギー制御系に装備され、所定の入力パラメータに基づいて出力パラメータとしてのエンジン回転数を目標値にフィードバック制御するエンジン回転数制御制御装置に適用される。

この種のエンジン回転数を所定の目標値に設定するエンジン回転数制御は、上記したエンジン回転数を所定の目標値に設定するエンジン回転数制御は、たとえば周知のアイドル回転数制御に適用されるがそれに限定されるものではない。たとえば、車両用エンジンは、エンジンのみを走行動力源とするエンジン車と、エンジン及びバッテリを走行動力源とするハイブリッド車に搭載されているが、後者においては、走行状況に対して独立してエンジン回転数を設定することが可能なものもある（インサイト等完全パラレルの場合、走行状態に対して完全に独立ではない）。

このエンジン回転数を所定の目標値に設定するエンジン回転数制御において、目標値は本発明特有の入力パラメータ（後述）以外の所定の入力パラメータに応じて連動変化してもよい。この場合に、本発明特有の入力パラメータを用いたエンジン回転数制御を適用するには、上記所定の入力パラメータに応じて連動変化する目標値に更に本発明特有の入力パラメータに応じた目標値変化を重畳させればよい。

本発明のエンジン回転数制御装置は、前記発電機の発電量の要求値を演算する発電量演算手段と、前記補機の駆動トルクの要求値又は現在値を演算する補機駆動トルク演算手段と、前記エンジンの回転数の現在値に連動する現在の前記発電機の最大発電量に対する前記発電量の要求値の割合が所定範囲よりも大きい場合に発電不足傾向と判断し、前記最大発電量に対する前記発電量の要求値の割合が前記所定範囲よりも小さい場合に発電余裕過剰傾向と判断すると共に、前記発電不足傾向と判断した場合、もしくは前記補機駆動トルクの要求値又は現在値と前記発電量の要求値とに基づいてエンジン出力トルク不足傾向と判断した場合に前記エンジン回転数の増加を要求すべく前記目標値を変更し、前記発電余裕過剰傾向と判断した場合、かつエンジン出力トルク余裕過剰傾向と判断した場合に前記エンジン回転数の減少を要求すべく、前記目標値を変更するエンジン回転数変更手段と、を有することを特徴としている。

なお、ここで言う発電量とは本質的に発電電力の大きさを言うが、発電電圧を略一定とみなせば発電電流としてもよい。発電電力を発電機の効率で割った値はエンジンからみた機械出力であり、この機械出力を発電機あるいはエンジンの回転数で割った値は発電機あるいはエンジンの負荷トルク（消費トルクとも言う）となるため、これらのパラメータにより発電量を表示してもよい。

すなわち、この発明は、エンジン回転数を所定の目標値に設定するエンジン回転数制御を実施するに際して、発電状況に応じてこの目標値を変更する。更に詳しく説明すれば、前記エンジン回転数変更手段は、前記エンジンの回転数の現在値に連動する現在の前記発電機の最大発電量に対する前記発電量の要求値の割合が所定範囲よりも大きい場合に発電不足傾向と判断し、前記最大発電量に対する前記発電量の要求値の割合が所定範囲よりも小さい場合に発電余裕過剰傾向と判断すると共に、前記発電不足傾向と判断した場合、もしくは前記補機駆動トルクの要求値又は現在値と前記発電量の要求値とに基づいてエンジン出力トルク不足傾向と判断した場合に前記エンジン回転数の増加を要求すべく前記目標値を変更し、前記発電余裕過剰傾向と判断した場合、かつエンジン出力トルク余裕過剰傾向と判断した場合に前記エンジン回転数の減少を要求すべく前記目標値を変更する。すなわち、現在の発電量（又はその近未来の予測値でもよい）／最大発電量に等しい発電割合を演算し、この演算結果に基づいてエンジン回転数を調整して適切な発電余力を確保する。このようにすれば、発電余力の過不足防止を正確に実現することができる。
また、この発明によれば、エンジン回転数を所定の目標値に設定するエンジン回転数制御を実施するに際して、上記した発電量に基づくエンジン回転数制御に加えて、補機駆動トルクの大きさによるエンジン回転数の制御を行う。更に具体的に説明すると、エンジン出力トルクはエンジン回転数に強い正相関をもつ。したがって、補機駆動トルクの増大はエンジン出力トルク不足状態発生の可能性を増大させ、補機駆動トルクの減少はエンジン出力トルクが過剰な状態発生の可能性を増大させるためエンジン回転数を減少させる。したがって、この態様によれば、上記した発電機の発電能力を適切に確保するとともに、エンジン出力トルクの余裕度（実際のエンジン出力トルク／現在発生可能なのエンジン出力トルクの最大値）を適切に確保することもできるため、無駄にエンジン回転数を増大
して燃費悪化を招くことなく発電不足解消とドライバビリティの向上と補機駆動能力不足の解消とを実現することができる。
従来のエンジン回転数制御（たとえばアイドル回転数制御）との関係を説明すると、従来のエンジン回転数制御では、補機（たとえば空調用コンプレッサ）の断続に合わせてエンジンのアイドル回転数の変更を指令するものが知られているが、これ技術は補機駆動トルクの変動に起因するエンジンの出力トルクの過不足を判定することなく一律にエンジン回転数の変更を行っているため、無駄が多かった。これに対して、この態様のエンジン回転数制御は、少なくとも補機駆動トルクを演算し、少なくともこの補機駆動トルクの演算結果に基づいてエンジン出力トルクの過不足状況を判定し、このエンジン出力トルクの過不足状況に基づいてエンジン回転数を調整する。よく知られているように、エンジン出力トルクは、走行動力発生トルク、発電機駆動トルク、補機駆動トルクとして定常的に消費される。ただし、アイドル状態においては走行動力発生トルクは、固定的な機械損失分とみなすことができる。したがって、たとえば発電機駆動トルクすなわち発電量と補機駆動トルクとの和に基づいてエンジン出力トルクの要求値を知ることができる。また、発生可能なエンジン出力トルクの最大値はエンジン回転数に強い正相関をもつため、上記エンジン出力トルクの要求値に基づいて最適なエンジン回転数を設定することにより、適切なエンジン出力トルクの発生を実現することができるわけである。

更に具体的に説明すると、発電機の発電可能な発電量（最大発電量）は、エンジン回転数に強い正相関をもつ。したがって、発電不足時にエンジン回転数を増大し、発電余裕過剰時にエンジン回転数を低減することにより、無駄にエンジン回転数を増大して燃費悪化を招くことなく適切な大きさの発電余裕を確保することができる。なお、このようなエンジン回転数の増減は簡単には上記目標値の変更により行うことができる。

従来のエンジン回転数制御（たとえばアイドル回転数制御）との関係を説明すると、従来のエンジン回転数制御では、発電能力の過不足状況に応じてエンジン回転数を変更するとの提案はまったく存在せず、そのため、たとえばアイドル回転数制御時に発電能力が不足して電源系の電圧が低下したり、バッテリ放電が過酷となったりする不具合が生じていた。本発明によればこれら問題を燃費増大を抑止しつつ改善することが可能となる。

好適な態様において、前記発電量の要求値は、前記電気負荷の要求電力値、すなわち選択した電気負荷への給電が必要な電力（消費電力）の総和とされる。これにより、発電量の要求値を必要な精度で簡単に演算することができる。

好適な態様において、前記発電量の要求値は、前記電気負荷の要求電力値と前記バッテリの充放電要求電力とからなる。なお、ここで言うバッテリの充放電要求電力とは、バッテリの充放電電力の現在値又は近未来の予測値、更にはそれらに相関を有する検出値又は演算値を言うものとする。このようにすれば、エンジン回転数の調整による最大発電量の設定を、バッテリの充放電を加味した発電量に基づいて行うことができるため、バッテリの大きな充放電が生じる状況でも発電余力を適切な範囲に保持することができる。なお、バッテリの充放電は、電源系の電圧に応じて変化し、バッテリの残存容量は所定範囲に維持されるのが通常であるため、たとえばバッテリの残存容量や端子電圧を一定レベルとするべく発電制御を行う従来の発電制御方式の採用は当然可能である。

好適な態様において、前記発電機とは別に前記バッテリ及び電気負荷に給電する発電装置を有し、前記発電量の要求値は、前記電気負荷の要求電力値と前記バッテリの充放電要求電力との和、あるいは、前記電気負荷の要求電力値から前記発電装置の発電電力を差し引いた値とされる。なお、この発電装置としては、車載の太陽電池や熱電発電装置更には排気エネルギー発電装置などを考えることができる。このようにすれば、エンジン駆動発電機以外の発電装置を装備する場合においても発電余力を適切な範囲に精度良く保持することができる。

好適な態様において、前記エンジン回転数変更手段は、前記発電量の要求値に基づく前記エンジン回転数の変更要求、又は、前記補機駆動トルクの要求値又は現在値に基づく前記エンジン回転数の変更要求と、前記エンジン出力トルクの要求値又は現在値に基づく前記エンジン回転数の変更要求とに基づいて、前記エンジン回転数の変更を要求する。

このようにすれば、発電量の過不足状況によるエンジン回転数変更要求と、補機駆動トルクの過不足状況によるエンジン回転数変更要求と、エンジン自身のエンジン回転数変更要求（たとえば冷却風量増大のためのエンジン回転数増加要求など）に基づいてエンジン回転数を最終的に設定する。たとえば、これら各エンジン回転数変更要求の論理演算の結果に基づいてエンジン回転数を変更する。これにより、エンジン出力トルクの発生ー消費行う系全体の要求を良好に満たすことができる。

好適な態様において、前記エンジンのアイドル運転中での前記エンジン回転数の変更を所定の上限値未満に規制する。これにより、たとえばアイドル運転中にエンジン回転数が急増して運転者に違和感や不安感を与えたり、トルクコンバータのクリープ増加による望ましくない車両移動が生じたりするのを防止することができる。なお、この明細書で言うアイドル運転とは車両停止状態のみならず、トルクコンバータを通じての車輪へのトルク伝達による車両微速状態（いわゆるクリープ状態）を含むものとする。

好適な態様において、前記エンジン回転数変更手段は、前記所定の上限値を前記エンジンに連結される変速装置の現在の変速比に応じて変更することを特徴とする。具体的には、変速比が大きい場合には車輪に伝達されるクリープトルクが大きくなるためエンジン回転数の上限値は低めに設定し、変速比が小さい場合には車輪に伝達されるクリープトルクが小さくなるためエンジン回転数の上限値は高めに設定する。これにより、クリープトルクの影響を抑止しつつエンジン回転数の調整範囲を拡大することができる。なお、変速装置の変速比の一つとして駐車状態（変速比０）すなわちPレンジを採用することができる。このPレンジでは、上記したクリープ状態の発生は生じないため、エンジン回転数の上限値をDレンジなどに比べて更に高く設定しても構わない。

好適な態様において、前記エンジン制御装置は、前記発電制御装置又は補機制御装置に消費可能なトルクである許可トルクを前記エンジンの出力トルクの範囲内にて演算して送信し、前記発電制御装置又は補機制御装置は、受信した前記許可トルクの範囲内にて前記エンジンの出力トルクを消費し、前記エンジン制御装置は、前記エンジン回転数変更手段として前記エンジン回転数の変更要求に応じてエンジン回転数を変更した後、前記変更されたエンジン回転数に対応する前記許可トルクの変更を前記発電制御装置又は補機制御装置に送信する。

このようにすれば、発電量又はエンジン出力トルクの変更要求に起因するエンジン回転数変更要求に基づいてのエンジン回転数の変更が実際に完了するのを待って、実際の発電量又はエンジン出力トルク（たとえばそのうちの補機駆動トルク）の変更を行うので、エンジン出力トルクの最大値の制約によるエンジン出力トルクの不足や発電量の不足が生じるのを防止することができる。

本発明の好適な実施態様を以下に説明する。ただし、本発明は下記の実施態様に限定解釈されるべきではなく、本発明を公知の技術又はそれと同等の技術の組み合わせにより実現してもよいことは当然である。

（全体装置構成）
この実施例に用いる車両エネルギー制御系を図１に示すブロック回路を参照して説明する。

エンジン101は、ベルトにより発電機102と車両空調用のコンプレッサ120に連結されている。発電機102は、電源ライン111を通じてバッテリ108および負荷制御手段106a〜106b及び図示しないその他の負荷制御手段に接続されて全体として電源系を構成している。

103はエンジン101の制御を行うためのエンジン制御手段、104は発電機102を制御する発電機制御手段、105は電源系を制御する電源制御手段、121はコンプレッサ120を含む車両空調装置（エアコン）を制御するエアコン制御手段（補機制御手段）、113は走行を含む車両の各機能を制御する車両制御手段である。これら制御手段は必要な演算を行うためのマイコン内蔵しており、幅広の実線により図示される通信線により互いに交信可能となっている。具体的には、109は発電機制御手段104，エンジン制御手段103、電源制御手段105、負荷制御手段106a、106b間の交信を可能とするバス（以下、電力情報バスとも呼ぶ）であり、112は発電機102と発電機制御手段104との信号授受を行うシリアル通信線であり、114はコンプレッサ120とエアコン制御手段121との信号授受を行うシリアル通信線であり、115は車両制御手段113とエンジン制御手段103とエアコン制御手段121との間の交信を可能とするバス（以下、トルク情報バスとも呼ぶ）である。もちろん、これら各制御手段間のデータ授受のために公知の種々の通信方式を採用することは可能であるが、本発明の要旨ではないため説明は省略する。

エンジン制御手段103は、エンジン101の種々の状態を検出するセンサ（図示せず）から受信したエンジンの運転状態を示す情報や外部から受信した情報に基づいてエンジン101を制御するとともに、これらセンサや外部から受信した情報や内部演算結果を必要な相手先に送信する。

発電機制御手段104は、発電機102から受信した情報や電源制御手段105やエンジン制御手段103からの指令に基づいて発電機102の発電を制御するとともに、発電機102から検出した発電機102の状態や内部演算結果をエンジン制御手段103や電源制御手段105に送信する。

電源制御手段105は、エンジン制御手段103、発電機制御手段104、負荷制御手段106a〜106bと交信し、電気負荷a1〜a3、b１〜b3を含む各電気負荷の状態及びバッテリ１０８の状態に基づいて必要な発電電流を算出する。なお、この電源系の電圧は略一定と見なした場合、この発電電流を要求発電量と見なすことができる。なお、バッテリ108の充放電電力を検出するために、バッテリ108の充放電電流を検出する電流センサが設けられている。

負荷制御手段106aは負荷a1〜a3の給電制御を、負荷制御手段106bは負荷b1〜b3の給電制御を行い、その他の負荷制御手段も同様に複数の負荷の給電制御を行う。これら負荷制御手段106a〜106bは、上記制御を行うのに必要な操作スイッチ（図示せず）やこの制御のための電流センサなどの各種センサ（図示せず）を含んでおり、外部入力信号やこれらセンサの出力に応じて自己に属する負荷の出力制御又は断続を行う。

車両制御手段113は、イグニッションスイッチの状態、外部からの走行指令（たとえばアクセルペダル踏み量、ブレーキペダル踏み量、変速装置の状態）、エアコン操作パネルの状態などよりに示される運転者の意志に基づいてエンジン制御手段103やエアコン制御手段121に指令を送信し、この指令に従って、エンジン制御手段103はエンジン101を、エアコン制御手段121はエアコンを制御するとともに、エンジン101やエアコンの状態を車両制御手段113に送信する。更に説明すると、車両制御手段１１３は、車両の走行のためにエンジンが発生すべきトルク（走行トルク）を算出する。

エアコン制御手段121は、エアコン特にそのコンプレッサの運転を制御するものであり、更にコンプレッサの回転数を検出して外部に出力している。

（全体動作の説明）
この実施例では、車両に必要なエンジントルクであるエンジントルク要求値を算出し、このエンジントルク要求値に一致するエンジン出力トルクをエンジン101に発生させる制御を行う。すなわち、必要なエンジントルク要求値（負荷トルク値）を算出し、この算出した負荷トルク値に一致するエンジン出力トルクを発生させる。以下、このエンジン制御方式をトルクベースエンジン制御方式と称する。この種のエンジントルク要求値（負荷トルク値）の算出値に一致するエンジン出力トルクを発生させる制御自体は本発明の要旨ではないので説明は省略する。

ただし、エンジン制御においては、エンジン回転数を所定レベルにフィードバック制御を行う動作モード（エンジン回転数制御モードとも言う）が存在する。このエンジン回転数制御モードの好適例はアイドル回転制御（ISC）である。このエンジン回転数制御モードにおいても、エンジントルク要求値に一致するエンジン出力トルクを発生させるが、同時にエンジン回転数は所定目標値に維持される。

本発明の特徴は、このエンジン回転数制御における好適なエンジン回転数の設定に特徴があるため、アイドル回転制御におけるエンジン回転数設定を例として更に具体的に説明する。

（エンジン回転数制御）
一例としてアイドル回転時に実施されるエンジン回転数制御モードの好適例について図2に示す機能ブロック図を参照して以下に説明する。このエンジン回転数制御は図2においてエンジン回転数制御ブロック223として図示されている。

既述したように、エンジンが出力すべきトルクすなわちエンジントルク要求値に一致するエンジン出力トルクが発生させる制御が行われている。エンジントルク要求値T0すなわちエンジンの負荷トルクは、走行などの車両駆動に必要な車両駆動トルク要求値T1と、発電機102の駆動に必要な発電トルク要求値T2と、補機（この実施例ではコンプレッサ）の駆動に必要な補機トルク要求値T3の合計と見なすことができる。なお、補機としてその他の補機を含むことができるが、この実施例では、コンプレッサ以外の補機の駆動トルクは車両駆動トルク要求値T1に含まれている。

この実施例では、車両駆動トルク要求値T1は車両制御手段113により算出され、エンジン制御手段103内のエンジン回転数制御ブロック223に出力される。発電トルク要求値T2は電源制御手段105内の発電制御ブロック221により算出され、エンジン制御手段103内のエンジン回転数制御ブロック223に出力される。補機トルク要求値T3はエアコン制御手段121内のコンプレッサ制御ブロック222により算出され、エンジン制御手段103内のエンジン回転数制御ブロック223に出力される。もちろん、上記各演算ブロックをどの制御手段に内蔵させるか、言い換えればどの制御手段に演算しょりさせるかは適宜決定可能な事項に過ぎない。

エンジン回転数制御ブロック223は、図2に示すように、受信した発電トルク要求値T2と補機トルク要求値T3とを加算器225で加算して合計補機トルク要求値（T2＋T3）を算出し、この合計補機トルク要求値（T2＋T3）を要求回転数演算ブロック227に出力する。要求回転数演算ブロック227は、車両制御手段113から車両駆動トルク要求値T1を受信しており、これら車両駆動トルク要求値T1と合計補機トルク要求値（T2＋T3）とを加算してエンジントルク要求値T0を算出し、このエンジントルク要求値T0に基づいて好適なエンジン回転数値である要求回転数neを演算する。この要求回転数neはエンジン駆動に好適なエンジン回転数値を意味する。

また、この実施例では、発電制御ブロック221も発電トルク要求値T2に基づいて好適なエンジン回転数値である要求回転数ngを演算し、コンプレッサ制御ブロック222も補機トルク要求値T3に基づいて好適なエンジン回転数値である要求回転数nhを演算する。これら各要求回転数ne、ng、nhはエンジン回転数最終決定ブロック229に出力される。

エンジン回転数最終決定ブロック229は、必要な車両状態を受信しており、この車両状態と各要求回転数ne、ng、nhとに基づいて最終的な要求回転数nfを決定し、この要求回転数nfをアイドル回転数制御システム231にその回転数フィードバック制御における目標値として出力する。

（要求回転数演算ブロック227の説明）
要求回転数演算ブロック227の機能について更に説明する。要求回転数演算ブロック227は、あらかじめ記憶する現在のエンジン回転数における発生可能な最大エンジン出力トルクTemaxと、算出したエンジントルク要求値T0とに基づいて、エンジン出力トルクのマージン（TmaxーT0）を好適なレベルで確保すべく、エンジン回転数を上げるか否か判定し、回転数を上げたい場合は要求回転数neをアップし、下げたい場合には要求回転数neをダウンする。

更に説明すると、現在のエンジン回転数においてエンジントルク要求値T0が最大エンジン出力トルクTemax近傍（たとえば９割超）の場合は、さらに車両を加速したい場合の余裕トルクが小さく、ドライバビリティの悪化を招く不具合が生じる。そこでこの場合にはエンジン回転数を上げることによりトルク余裕を確保し、ドライバビリティを向上させる。逆に、現在のエンジン回転数においてエンジントルク要求値T0が最大エンジン出力トルクTemaxより大幅に小さい場合には、機械ロスの増大などにより燃費悪化を招く。そこでこの場合にはエンジン回転数を下げることにより燃費を向上させる。

（エンジン回転数最終決定ブロック229の説明）
エンジン回転数最終決定ブロック229の機能について更に説明する。エンジン回転数最終決定ブロック229は、入力される各要求回転数のうち最大値のものを選択して最終的な要求回転数nfとしてエンジンのISC（アイドルスピードコントロール）あるいは変速機制御に要求する。なお、エンジン回転数最終決定ブロック229において、入力された車両状態に基づいて、最終的な要求回転数nfの制限すなわち上下限の設定をおこなう。

この実施例では、この車両状態として、トルクコンバータ搭載車にて停車かつDレンジ状態の条件が採用され、エンジン回転数最終決定ブロック229はこの条件が満足される場合に、エンジン回転数の大幅な増大を禁止する。これにより、エンジン回転数の大幅な増大によりクリープ力が増加して車両の飛び出しが発生するのを防止することができる。その他、この車両状態としてカーブ走行中の条件を採用することができる。これによりエンジン回転数変化を禁止することで安定にカーブを曲がることが可能になる。

（発電制御におけるエンジン回転数制御の説明）
次に、図2に示す発電制御ブロック221の機能を図3を参照して更に詳しく説明する。既述したように、電源制御手段105は、電気負荷a1〜a3、b１〜b3を含む各電気負荷の状態及びバッテリ１０８の状態に基づいて必要な発電電流すなわち要求電力（本発明で言う発電量）Pを算出する。

電源制御手段105に内蔵される発電制御ブロック221は、トルク演算ブロック203と要求回転数決定ブロック205とを有している。トルク演算ブロック203は、既述の要求電力Pと実回転数Nとから発電機駆動のための要求トルクである発電トルク要求値T2を算出する演算ブロックである。実回転数としてはトルクをエンジンベースにて表すためにエンジン回転数を採用した。つまり、発電機102の効率をηとすれば、T2・2πN＝P／ηとなる。この式から発電のための要求トルクすなわち発電トルク要求値T2が算出される。

次に、要求回転数決定ブロック205の機能について更に説明する。要求回転数決定ブロック205は、あらかじめ記憶する現在のエンジン回転数（発電機回転数に連動）にて発電機が発電可能な発電電力である最大発電量Pmaxと、要求されている発電量（要求電力）Pとに基づいて、両者の割合が好適範囲となるようにエンジン回転数を上げるか否か判定し、回転数を上げたい場合は要求回転数ngをアップし、下げたい場合には要求回転数ngをダウンする。

なお、上記した要求回転数ngの調整のための演算は、最大発電量Pmaxと要求電力Pとに基づいて行う代わりに、Tmax・2πN＝Pmax／ηの式に最大発電量Pmaxとエンジン回転数Nとを代入して発電機がこのエンジン回転数にて発生可能な最大トルクである最大発電トルクTmaxを用いて行っても良い。すなわち、発電トルク要求値T2と最大発電トルクTmaxとの割合が好適範囲となるようにエンジン回転数を上げるか否か判定し、回転数を上げたい場合は要求回転数ngをアップし、下げたい場合には要求回転数ngをダウンする。

更に説明すると、現在のエンジン回転数において発電トルク要求値T2が最大発電トルクTmax近傍（たとえば９割超）の場合は要求回転数ngのアップを要求し、所定割合（例えば30%）を下回った場合は、要求回転数ngのダウンを要求する。

（コンプレッサ制御におけるエンジン回転数制御の説明）
次に、図2に示すコンプレッサ制御ブロック222の機能を図4を参照して更に詳しく説明する。

エアコン制御手段121に内蔵されるコンプレッサ制御ブロック222は、トルク演算ブロック213と要求回転数決定ブロック215とを有している。トルク演算ブロック213は、コンプレッサ駆動のための要求トルクである補機トルク要求値T3を算出する演算ブロックである。実回転数としてはトルクをエンジンベースにて表すためにエンジン回転数を採用した。この種の回転機械の駆動に要するトルクは回転数に正相関を有しているため予め記憶するマップにエンジン回転数N（コンプレッサ回転数に連動）を代入して算出することができる。なお、コンプレッサ駆動トルクは更に正確には、温度により変動し、また可変容量コンプレッサではその容量設定割合により変化するため、検出したこれらのファクターを考慮して更に正確に補機トルク要求値T3を演算することができることは当然である。

次に、要求回転数決定ブロック215の機能について更に説明する。要求回転数決定ブロック215は、エアコン制御手段121が形成するコンプレッサの駆動レベル要求に応じてそれに対応するエンジン回転数（コンプレッサ回転数に連動）を要求する。すなわち、冷房に関して言えば冷房能力のアップが要求される場合にはこの冷房能力の実現を可能とするコンプレッサ回転数に対応するエンジン回転数が要求回転数nhとして演算されるかあるいは予め記憶するマップから導出される。

（発電制御におけるエンジン回転数変化の説明）
発電制御におけるエンジン回転数変化を図5〜図6を参照して説明する。図5〜図6において、横軸は、発電トルク占有率（＝発電トルク要求値T2／最大発電トルクTmax）を示し、縦軸は要求回転数ngを示す。もちろん、発電トルク占有率（＝発電トルク要求値T2／最大発電トルクTmax）の代わりに、既述した電力基準にて同様の意味を持つ占有率を算出しても良い。

図5では、発電トルク占有率が90％となると要求回転数ngは600rpmから900rpmにアップされ、発電トルク占有率が30％になると要求回転数ngは600rpmにダウンされる。ここで、回転数遷移時に破線で示すに勾配が存在するのは、例えば600rpmで90％に達して800rpm要求を出した結果、800rpmに回転数が変更されると発電に必要なトルクが減少することを意味している。ベースとなる回転数600rpmは通常の電気負荷をまかなえる回転数を設定し、800ｒｐｍは多くの電気負荷を同時稼働可能な回転数に設定されている（図１０参照）。

図6は、要求回転数ngを3段階に変化させる場合の回転数の遷移状態を示す例であり、このように要求回転数nを多段階に設定すると運転者への違和感を低減させ、さらには燃費悪化も抑えることが可能になる。

（発電制御における要求回転数ngの変更制御例1）
図3に示す要求回転数決定ブロック205に図5に示すエンジン回転数2段階制御例を適用した場合の具体的な制御例を図7に示すフローチャートを参照して以下に説明する。

まず、電気負荷a1〜a3、b１〜b3を含む各電気負荷の消費電力とバッテリ１０８の充放電電力の和を算出して要求電力（本発明で言う発電量）Pを算出する（S100）。次に、現在のエンジン回転数における最大発電量Pmaxを予め記憶するマップからサーチし、これら発電量Pと最大発電量Pmaxとから占有率（発電量割合）rを算出する（S102）。なお、r＝（P／Pmax）×100％である。次に、占有率（発電量割合）rが90％を超えたかどうかを判定し（S104）、超えていれば要求回転数ngのアップを要求し（S106）、超えていなければ占有率（発電量割合）rが30％未満かどうかを判定し（S108）、そうでなければ現在の要求回転数を要求し（S110）、未満であれば要求回転数ngのダウンを要求する（S112）。次に、求めた要求回転数ngが所定の回転数上下限の範囲内かどうかを判定して逸脱していればこの上下限の値に変更して最終的な要求回転数ngを求め（S114）、これをエンジン回転数制御ブロック223に出力する（S116）。なお、回転数上下限値はシフト状態などにより変更することができる。

（発電制御における要求回転数ngの変更制御例2）
図3に示す要求回転数決定ブロック205により実施される要求回転数ngの変更制御の他例を図8に示すフローチャートを参照して以下に説明する。

この要求回転数ngの変更制御は、図7に示す占有率の代わりに発電量を用いる点にその特徴がある。図8は図7のステップS102、S104、S108を変更したものであり、具体的には占有率（発電量割合）r＝（P／Pmax）×100％の代わりに、要求電力すなわち発電量Pを算出し、その大小によりエンジン回転数を変更するものである。具体的には、発電量Pが所定値以上（例えば１２００W）であれば要求回転数ngをアップし、要求回転数ngが別の所定値（８００W）未満となれば要求回転数ngをダウンさせる。

このエンジン回転数変更方式は、発電量Pすなわち要求電力が小さい場合には最大発電量Pmaxが小さくても、更なる急な発電量増加に即応できるだけのマージン（PmaxーP）が確保でき、発電量Pすなわち要求電力が大きい場合には最大発電量Pmaxを大きくしなければ、更なる急な発電量増加に即応できるだけのマージン（PmaxーP）が確保できないという点に着目してなされている。これにより、無駄な回転数アップを回避しつつ電気負荷やバッテリが要求する電力を余裕をもって給電することができる。

この発電量Pによるエンジン回転数遷移例を図9、図10に示す。図9は図5と同様の2段階制御の例を示し、図10は図6と同様の3段階制御の例を示す。その他、図11に示すように、発電量Pと要求回転数ngとを所定範囲にて連動変化させてもよいことは当然である。なお、図8の電力パラメータであるPmax、Pを既述したようにトルクパラメータに換算して同様の制御を行ってもよいことはもちろんである。更に、発電量Pを、バッテリ充放電電力を除く電気負荷の消費電力のみとしてもよい。

（エンジン回転数制御ブロック223の構成例の説明）
エンジン回転数制御ブロック223を実現するフローチャートを図12を参照して以下に説明する。

まず発電トルク要求値T2と補機トルク要求値T3とを読み込み（S200）、車両駆動トルク要求値T1を読み込む（S202）。次に、これらを加算してエンジントルク要求値T0を算出する（S204）。次に、エンジントルク要求値T0が最大エンジン出力トルクTemaxの90％を超えているかどうかを判定し（S206）、超えていれば要求回転数neのアップを要求し（S208）、超えていなければエンジントルク要求値T0が最大エンジン出力トルクTemaxの30％未満かどうかを判定し（S210）、そうでなければ現在の要求回転数を要求し（S212）、未満であれば要求回転数neのダウンを要求する（S214）。

次に、発電制御における要求回転数ng、補機駆動における要求回転数nhと要求回転数neとを比較して（S216）、最も高い値を選択し、更にこの要求回転数が所定の回転数上下限の範囲内かどうかを判定して逸脱していればこの上下限の値に変更して最終的な要求回転数nfを求め（S218）、これをアイドル回転数フィードバック制御における目標値とする（S220）。

（クリープ低減のための要求回転数の上限設定の説明）
なお、上記各フローチャートにおける要求回転数の上限は、トルクコンバータ車においてクリープトルク（トルクコンバータを通じての車輪側への車輪駆動トルク）を所定値以下に制限するために重要である。

すなわち、アイドル状態において車輪に伝達される車輪駆動トルクは、エンジン回転数と変速比の関数となる。したがって、上記各実施例における要求した要求回転数と、検出した変速装置の変速比とに基づいて車輪駆動トルク（クリープトルク）が所定値を超えないように要求回転数を設定することが好適である。

（変形態様）
図7又は図8に示す発電制御に起因するエンジン回転数の変更要求によりエンジン回転数が変更された場合の発電制御について図13、図14に示すフローチャートを参照して説明する。

電源制御手段105は、既述したエンジン回転数制御において実際にエンジン回転数の変更が完了したかどうかを判定し（S300）、変更が完了したら新しいエンジン回転数に対応する最大発電量Pmaxに応じて発電機制御手段104に許可する発電トルクである許可トルクを変更し、それを発電機制御手段104に送信する（S302）。なお、ここで言う許可トルクは、最大発電量Pmaxとエンジン回転数とから演算される発電機102が消費可能なエンジン出力トルク成分である。電源制御手段105は、この許可トルクを受信し（S400）、受信したこの許可トルクの範囲にて発電トルク要求値T2に相当する発電を行う（S402）。すなわち、この実施態様では、発電機制御手段104は、要求回転数ngを変更した場合でも、自己に割り当てられた許可トルクが実際の回転数変更により変更されない限り発電状態を変更しない。これにより、エンジン回転数が変更されない前に発電量を増大させて発電トルク要求値T2が許可トルクを超えてしまう不具合を防止することができる。

（変形態様）
上記実施態様では、要求電力Pを、電気負荷a1〜a3、b １〜b3を含む各電気負荷の消費電力とするか、あるいはそれにバッテリ108の充放電電力を加えたものとした。しかし、この場合、図15に示すように電源系に発電機102以外の発電装置130が接続されている場合、発電機102に対する正確な要求発電量の算出ができない。この種の発電装置としては熱的又は光学的な車載発電装置が想定される。

そこで、この場合においては、要求電力Pを、電気負荷a1〜a3、b1〜b3を含む各電気負荷の消費電力からこの発電装置130の発電電力を差し引いた量、もしくは、更にそれにバッテリ108の充放電電力を加えたものとした。これにより正確に要求発電量＝要求電力Pを算出することができる。

実施例に用いる車両エネルギー制御系を示すブロック回路である。 実施例の特徴を示す回転数制御のためのブロック図である。 実施例の特徴を示す発電制御のためのブロック図である。 実施例の特徴を示す補機駆動制御のためのブロック図である。 発電制御によるエンジン回転数の二段階制御を示す図である。 発電制御によるエンジン回転数の三段階制御を示す図である。 発電制御によるエンジン回転数制御の一例を示すフローチャートである。 発電制御によるエンジン回転数制御の他例を示すフローチャートである。 発電制御の一例を示すフローチャートである。 発電制御によるエンジン回転数の二段階制御を示す図である。 発電制御によるエンジン回転数の三段階制御を示す図である。 エンジントルク余裕を確保するためのエンジン回転数制御を示すフローチャートである。 エンジン回転数変更後の発電トルク変更動作を示すフローチャートである。 エンジン回転数変更後の発電トルク変更動作を示すフローチャートである。 発電機以外の発電装置を装備する場合の車両エネルギー制御系を示すブロック回路である。

符号の説明

101 エンジン
102 発電機
103 エンジン制御手段（エンジン制御装置）
104 発電機制御手段（発電制御装置）
105 電源制御手段（発電制御装置）
106a 負荷制御手段
106b 負荷制御手段
108 バッテリ
111 電源ライン
113 車両制御手段（エンジン制御装置）
120 コンプレッサ（補機）
121 エアコン制御手段（補機制御装置）
130 発電装置
203 トルク演算ブロック
205 要求回転数決定ブロック
213 トルク演算ブロック
215 要求回転数決定ブロック
221 発電制御ブロック（発電量演算手段）
222 コンプレッサ制御ブロック（補機駆動トルク演算手段）
223 エンジン回転数制御ブロック（エンジン回転数変更手段、エンジン出力トルク演算手段）
225 加算器
227 要求回転数演算ブロック
229 エンジン回転数最終決定ブロック
231 アイドル回転数制御システム
N エンジン回転数（実回転数）
Pmax 最大発電量
P 発電量（要求電力）
T0 エンジントルク要求値
T1 車両駆動トルク要求値
T2 発電トルク要求値
T3 補機トルク要求値
Temax 最大エンジン出力トルク
Tmax 最大発電トルク
a1〜a3 電気負荷
b1〜b3 電気負荷

Claims (8)

1. 発電機及び補機を駆動するとともに走行エネルギーを発生するエンジンを制御するエンジン制御装置と、バッテリ及び電気負荷に給電する前記発電機の発電電力を制御する発電制御装置と、前記補機の駆動状態を制御する補機制御装置とを有する車両用エネルギー制御系に装備され、所定の入力パラメータに基づいて出力パラメータとしてのエンジン回転数を目標値にフィードバック制御するエンジン回転数制御装置において、
   前記発電機の発電量の要求値を演算する発電量演算手段と、
   前記補機の駆動トルクの要求値又は現在値を演算する補機駆動トルク演算手段と、
   前記エンジンの回転数の現在値に連動する現在の前記発電機の最大発電量に対する前記発電量の要求値の割合が所定範囲よりも大きい場合に発電不足傾向と判断し、前記最大発電量に対する前記発電量の要求値の割合が前記所定範囲よりも小さい場合に発電余裕過剰傾向と判断すると共に、前記発電不足傾向と判断した場合、もしくは前記補機駆動トルクの要求値又は現在値と前記発電量の要求値とに基づいてエンジン出力トルク不足傾向と判断した場合に前記エンジン回転数の増加を要求すべく前記目標値を変更し、前記発電余裕過剰傾向と判断した場合、かつエンジン出力トルク余裕過剰傾向と判断した場合に前記エンジン回転数の減少を要求すべく、前記目標値を変更するエンジン回転数変更手段と、
   を有することを特徴とするエンジン回転数制御装置。
2. 請求項１記載のエンジン回転数制御装置において、
   前記発電量の要求値は、
   前記電気負荷の要求電力値からなることを特徴とするエンジン回転数制御装置。
3. 請求項１記載のエンジン回転数制御装置において、
   前記発電量の要求値は、
   前記電気負荷の要求電力値と前記バッテリの充放電要求電力とからなることを特徴とすることを特徴とするエンジン回転数制御装置。
4. 請求項２又は３記載のエンジン回転数制御装置において、
   前記発電機とは別に前記バッテリ及び電気負荷に給電する発電装置を有し、
   前記発電量の要求値は、
   前記電気負荷の要求電力値と前記バッテリの充放電要求電力との和、あるいは、前記電気負荷の要求電力値から前記発電装置の発電電力を差し引いた値とされることを特徴とするエンジン回転数制御装置。
5. 請求項１記載のエンジン回転数制御装置において、
   前記エンジン回転数変更手段は、
   前記発電量の要求値に基づく前記エンジン回転数の変更要求、又は、前記補機駆動トルクの要求値又は現在値に基づく前記エンジン回転数の変更要求と、前記エンジン出力トルクの要求値又は現在値に基づく前記エンジン回転数の変更要求とに基づいて、前記エンジン回転数の変更を要求することを特徴とするエンジン回転数制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか記載のエンジン回転数制御装置において、
   前記エンジン回転数変更手段は、
   前記エンジンのアイドル運転中での前記エンジン回転数の変更を所定の上限値未満に規制することを特徴とするエンジン回転数制御装置。
7. 請求項６記載のエンジン回転数制御装置において、
   前記エンジン回転数変更手段は、
   前記所定の上限値を前記エンジンに連結される変速装置の現在の変速比に応じて変更することを特徴とするエンジン回転数制御装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか記載のエンジン回転数制御装置において、
   前記エンジン制御装置は、前記発電制御装置又は補機制御装置に消費可能なトルクである許可トルクを前記エンジンの出力トルクの範囲内にて演算して送信し、
   前記発電制御装置又は補機制御装置は、受信した前記許可トルクの範囲内にて前記エンジンの出力トルクを消費し、
   前記エンジン制御装置は、前記エンジン回転数変更手段として前記エンジン回転数の変更要求に応じてエンジン回転数を変更した後、前記変更されたエンジン回転数に対応する前記許可トルクの変更を前記発電制御装置又は補機制御装置に送信することを特徴とするエンジン回転数制御装置。

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