JP5328971B1

JP5328971B1 - 内燃機関の回生制動システム

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Publication number: JP5328971B1
Application number: JP2012255958A
Authority: JP
Inventors: 徹田仲
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-11-22
Filing date: 2012-11-22
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2032-11-22
Also published as: JP2014101859A

Abstract

【課題】発電機の動作の結果として現れる発生電圧を取得し、これと出力電圧とを比較することで、出力開始タイミングをその発生前にエンジン制御装置が把握し、エンジンブレーキによる制動トルクとの合計制動トルクの急変を避ける内燃機関の回生制動システムを得る。
【解決手段】発電機２は、回転により交流を発電し、これを整流子により整流して出力端子６から直流を出力すると共に、整流前の電圧をエンジン制御装置４へ伝達し、エンジン制御装置４は、前記整流前の電圧と出力端子６から出力される電圧とから発電機２の出力開始タイミングを予測すると共に、発電機２の界磁電流により発電機２の発生トルクを制御し、更に、前記界磁電流を制御して、無発電状態の発電機２を発電状態にするとき、内燃機関１が発生する制動トルクを前記予測した出力開始タイミングを用いて調整する。
【選択図】図１

Description

この発明は、エンジン制御装置が発電機の出力を無発電から発電へ制御する場合において、発電機のトルク発生出力開始タイミングを予測し、そのタイミングにあわせて内燃機関のトルクを調整する内燃機関の回生制動システムに関するものである。

従来より、車両の減速時に車両の運動エネルギーを発電機で電力に変換し、蓄電装置へ充電することで、加速時などの発電を抑制し、結果として燃費を向上させる技術がある。最近では、エンジンブレーキによる制動トルクと、発電機による制動トルク（以下、回生トルクと称する。）を調整し、より減速時の発電量を増大させる技術が例えば特開平９−１３５５０２号公報（特許文献１）に開示されている。

この技術によれば、回生トルクを先に決定し、その分だけエンジンブレーキによる制動トルクを減じ、合計の制動トルクが回生トルクの大小に影響されないようにしている。これにより、ドライバーに減速違和感を生じさせず、かつ、希望どおりの回生トルクを設定することが可能となる。なお、発電機の発電量と回生トルクとは比例関係にあるので、回生トルクを設定することは、発電量を設定することと等価である。そして、発電量は、例えば発電機の界磁電流に依存するので、これをエンジン制御装置が決定し、指示することで、回生トルクを制御することができる。

上記について図１１を用いて説明する。図１１は、縦軸をアクセル開度とトルクとするタイミングチャートである。まず、時刻Ｔ４にて、ドライバーがアクセルをＯＦＦしアイドルを指令する。アクセル開度に同調してスロットルバルブが閉まり、エンジンブレーキが少し遅れた時刻Ｔ３から発生し始める。次第にエンジンブレーキは増大し、ある値に到達する。このトルク変化がドライバーの期待する制動トルクの挙動であり、合計制動トルクで示す波形となる。このとき、エンジン制御装置は、蓄電装置の容量などから希望する発電量、即ち、回生トルクを決定し、合計制動トルクから回生トルクを減じることで、エンジンブレーキによる制動トルクを演算する。そして、目標となるエンジンブレーキによる制動トルクを実現するように、例えば電子制御スロットルの目標スロットル開度を制御し、同時に、目標となる回生トルクを実現するように、例えば発電機の界磁電流を制御する。

ところで、電子制御スロットルの目標スロットル開度を全閉、又はアイドル開度に変更してから、実際のエンジンブレーキによる制動トルクが変化し始めるまでには、遅れ時間Ｄ１がある。この遅れ時間Ｄ１は、吸気管の容量による遅れ時間、燃料カット制御への移行時間などのエンジン制御により生じる時間である。図１１では、時刻Ｔ４にてアクセルＯＦＦと同期してスロットル開度もアイドル開度となるが、Ｄ１だけ遅れてエンジンブレーキによる制動トルクが発生する。

同様に、発電機についても界磁電流を変更してから、実際の回生トルクが変化し始めるまでには遅れ時間Ｄ２がある。図１１では、時刻Ｔ３にて回生トルクを発生させようとしても、Ｄ２だけ遅れて回生トルクが発生する。

上記遅れ時間Ｄ２について、そのメカニズムを以下に説明する。まず、システム構成を図１２により説明する。内燃機関１の駆動軸と発電機２の回転軸は、連結手段としてのベルト３により動力が伝えられるように構成されている。内燃機関１は、エンジン制御装置４により制御され、例えば図示しない電子制御スロットルにより吸気量が制御されることで、出力トルクやエンジンブレーキによる制動トルクが制御される。

発電機２は、通信端子５によりエンジン制御装置４と接続されている。エンジン制御装置４は、目標界磁電流を発電機２へ送信し、発電機２は実測する実界磁電流と上記目標界磁電流が一致するようにフィードバック制御を行う。このようにして、エンジン制御装置４は発電機２の出力を制御する。

発電機２の出力端子６は、蓄電装置７とエンジン制御装置４に接続される。また、発電機２の出力電圧は、エンジン制御装置４が測定する。なお、出力電圧は上記方法の他に、発電機２自身が出力端子６の電圧を測定し、エンジン制御装置４へ送信する場合、あるいは蓄電装置７が出力電圧を測定し、エンジン制御装置４へ別に装備された通信ラインにより送信する場合などがある。

発電機２の内部構成を図１３により説明する。図１３において、発電機２の回転軸とともに回転するロータ８が、蓄電装置７から出力端子６を経由して供給される電力で磁束を発生し、その結果、ステータ９に交流が発生し、これが整流子１０により整流され、出力端子６から直流となって蓄電装置７へ供給される。

一方、エンジン制御装置４では、前述のとおり、目標界磁電流を演算し、発電機２の通信端子５を経由して通信処理部１１へ送信し、界磁電流制御部１２において界磁電流フィードバック制御の目標値となる。界磁電流制御部１２は、シャント抵抗やホール素子など図示しない回路で界磁電流を実測し、界磁電流の目標値と一致するように駆動素子１３をフィードバック制御する。

次に、図１４を用いてメカニズムを説明する。図１４は、発電機２の界磁電流、電圧、トルクを縦軸とするタイミングチャートである。時刻Ｔ３で、無発電（界磁電流＝０）からエンジン制御装置４が指示する界磁電流の目標値（破線）となるように発電機２は界磁電流を流そうとする。しかし、ロータ８のインダクタンスの影響で、実線で示すように、徐々にしか界磁電流の実値は増大しない。

界磁電流の増大につれて、ステータ９に発生する交流電圧も増大するが、整流子により整流される前の電圧が、蓄電装置７と接続されている出力端子６の電圧（以下、出力電圧と称する。）よりも低い間は、発電機２からの出力電流は０、つまり、回生トルクは０である。やがて、整流子により整流される前の電圧が出力電圧より大きくなり、発電機２から蓄電装置７に向けて電流が流れ始める。これを出力開始タイミングとすると、このときから回生トルクが発生することになる。このように、界磁電流の目標値を設定してから、回生トルクが発生するまでには、遅れ時間Ｄ２が存在する。なお、整流子により整流される前の電圧を、後述する整流回路で整流し、フィルタでノイズとリップルを除去した電圧を発生電圧と称することにする。

また、遅れ時間Ｄ２や、その要因である界磁電流や回生トルクの波形や時定数は、発電機２のインダクタンスや回転速度、出力電圧などに依存することになる。そして、これらは、更に、温度や磁気回路内のギャップなどに依存する。このようなばらつき要素があるため、エンジン制御装置４が界磁電流の目標値から想定する回生トルクに対し、実際の回生トルクはずれてしまう。実際の回生トルクのずれ方によって、トルクショックが小さい場合と大きい場合があり、以下、これを図１５と図１６により説明する。

図１５は、縦軸をトルクとするタイミングチャートである。図１１同様、アクセルＯＦＦとなってからＤ１遅れた時刻Ｔ３にて、合計制動トルクは図１１と同じ変化を始める。このとき、仮に、実際の回生トルクが図１１に示す回生トルク量（図１５では破線表示）より少なく、実線で示すＬ１の波形であったとする。すると、実際の合計制動トルクはＬ２の波形となり、図１１での期待された合計制動トルク（図１５では破線表示）の波形から小さい側へずれてしまう。しかし、合計制動トルクＬ２の波形の変化速度は急激ではなく、トルクショックは小さく、ドライバーに与える減速違和感は少ない。

図１６は、図１５と同様のタイミングチャートであるが、回生トルクの出力開始タイミングが、図１１でのタイミングに比べて遅い場合を示している。即ち、実際の回生トルクがＬ３の波形であったとする。これは、図１１に示す回生トルク量（図１６では破線表示）より遅く発生するため、実際の合計制動トルクはＬ４の波形となり、図１１での期待された合計制動トルク（図１６では破線表示）の波形から小さい側へずれてしまう。この場合、図１５と異なり、合計制動トルクＬ４の波形の変化速度は急激であり、トルクショックは大きく、ドライバーに与える減速違和感が大きい。

このように、回生トルクの演算では、出力開始タイミングを正確に推定することが重要となる。上記特許文献１では、この点に関する考慮がされていないため、図１６に示すような大きなトルクショックが発生する問題がある。

このため、発電機の出力開始タイミングを推定する手法として、例えばエンジン制御装置が把握する発電機の状態パラメータを増やし、物理モデルや物理式による予測を正確に行うなどの手法を用いた出力開始タイミングの推定手法が考えられる。

例えば特開２００９−６０６７９号公報（特許文献２）では、発電機が、発電機の回転速度、温度、出力電圧、界磁電流などを測定し、エンジン制御装置へ通信する技術が開示されている。また、例えば特開２００７−２２１９０１号公報（特許文献３）では、発電機が測定した出力電流を、エンジン制御装置へ通信する技術が開示されている。

特開平９−１３５５０２号公報特開２００９−６０６７９号公報特開２００７−２２１９０１号公報

しかし、上記特許文献２の技術を適用し、発電機の回転速度や温度、あるいは界磁電流という状態パラメータを得たとしても、物理式や物理モデルなどによる予測の精度はあまり望めない。なぜなら、発電機の物理モデルには、相互インダクタンスなどの同定の難しい要素があるためである。その結果、図１６に示す挙動を防止するほどの精度は得られない。

また、出力電圧を得たとしても、出力開始タイミングまでの出力電圧は、蓄電装置から供給される電圧であるため発電機の状態パラメータとはならず、出力電圧が変化した時は、出力開始タイミングであるから、それを制御装置が受信して、直後にエンジンブレーキによる制動トルクを変更しようとスロットル開度の目標値を変更しても、スロットル動作遅れ時間や、吸気管の容量によるエンジンブレーキの応答遅れ時間があるため、図１６に示す問題を防ぐことは出来ない。その結果、出力開始タイミングを正確に推定できない。

また、上記特許文献３の技術を適用し、実測された出力電流を得たとしても、特許文献２の出力電圧同様、出力開始タイミングまでは出力電流は０の一定で、また、０以上の出力電流を検出した時が出力開始タイミングであるから、既にエンジンの制御は間に合わず、図１６に示す急激なトルク変化を防ぐことはできない。

この発明は、このような点を解決するために提案されたものであり、物理モデルなどは用いず、発電機の動作の結果として現れる発生電圧を取得し、これと出力電圧とを比較することで、出力開始タイミングをその発生前にエンジン制御装置が把握し、エンジンブレーキによる制動トルクとの合計制動トルクの急変を避ける内燃機関の回生制動システムを得ることを目的とするものである。

この発明に係る内燃機関の回生制動システムは、車両に備えられた内燃機関と、前記内燃機関もしくは前記車両により回転される発電機と、前記内燃機関と前記発電機を制御するエンジン制御装置と、を備え、
前記発電機は、回転により交流を発電し、これを前記発電機が具備する整流子により整流して出力端子から直流を出力すると共に、整流前の電圧を前記エンジン制御装置へ伝達し、
前記エンジン制御装置は、前記整流前の電圧と前記出力端子から出力される電圧とから前記発電機の出力開始タイミングを予測すると共に、前記発電機の発生トルク、出力電圧、出力電流、界磁電流、或いはこれらと等価な操作量の少なくとも１つを操作量として前記発電機の発生トルクを制御し、更に、前記操作量を制御して、無発電状態の前記発電機を発電状態にするとき、前記内燃機関が発生する制動トルクを前記予測した出力開始タイミングを用いて調整する。

この発明に係る内燃機関の回生制動システムによれば、発電機の出力開始タイミング、即ち、回生トルク発生タイミングをエンジン制御装置が前もって正確に把握できるので、エンジンブレーキによる制動トルクを回生トルク発生タイミングと一致したタイミングとなるように制御でき、合計制動トルクの急変を避けることができる。

この発明の実施の形態１に係る発電機とエンジン制御装置の内部構成を示す図である。この発明の実施の形態１に係る発電機の出力開始タイミング計算の根拠を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態１に係るエンジンと発電機によるトルク分担の調整方法を示すフローチャートである。この発明の実施の形態１に係るエンジンブレーキの応答遅れ時間を算出する適合データの例を示す特性図である。この発明の実施の形態１に係る合計制動トルク目標値を算出する適合データの例を示す特性図である。この発明の実施の形態１に係る目標界磁電流を算出する適合データの例を示す特性図である。この発明の実施の形態１に係る回生トルク収束値を算出する特性データの例を示す特性図である。この発明の実施の形態１に係る目標スロットル開度を算出する適合データの例を示す特性図である。この発明の実施の形態１に係る遅れ時間を算出する適合データの例を示す特性図である。この発明の実施の形態１に係るエンジンと発電機によるトルク分担の調整方法を示すタイミングチャートである。回生時のエンジンと発電機によるトルク分担の変化を示すタイミングチャートである。従来の内燃機関の回生制動システムの構成を示す図である。従来の発電機の内部構成を示す図である。発電機の回生トルク発生の遅れ時間のメカニズムを示すタイミングチャートである。回生時のエンジンと発電機によるトルク分担に内在する従来技術の課題を示すタイミングチャートである。回生時のエンジンと発電機によるトルク分担に内在する従来技術の課題を示すタイミングチャートである。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る内燃機関の回生制動システムについて図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施の形態１に係る内燃機関の回生制動システムを用いた発電機とエンジン制御装置の内部構成を示す図である。図中、従来装置と同一又は相当部分には従来装置と同一符号を付している。なお、内燃機関１、発電機２、エンジン制御装置４、蓄電装置７のシステム構成は従来装置と同様で、図１２に示す構成となっている。また、以降の説明では、目標界磁電流により発電機２の出力を制御するが、他の場合として、発電機２のトルク、出力電圧、出力電流、或いはこれらと等価な操作量の少なくとも１つを操作量とする制御であればよい。

図１において、発電機２は、従来の発電機と同様、発電機２の回転軸とともに回転するロータ８が、蓄電装置７から出力端子６を経由して供給される電力で磁束を発生する。その結果、ステータ９に交流電圧が発生し、これが整流子１０により整流され、出力端子６から直流電圧となって蓄電装置７へ供給される。

発電機２は、更に、ステータ９の任意の一相の電圧を、結線１４にて整流回路１５へ入力し、ここで直流電圧に変換する。次に、フィルタ１６にてノイズとリップルの除去を行い、得られた電圧値（前述のとおり、これが発生電圧である。）を通信処理部１１で所定のＣＡＮデータに変換し、このＣＡＮデータを通信端子５からエンジン制御装置４へ送信する構成となっている。なお、エンジン制御装置４と発電機２の間の通信方法は、上記のＣＡＮデータによる通信方式の他、シリアル通信、ＰＷＭのＤＵＴＹ比による通信などにより構成される場合もある。

エンジン制御装置４では、発電機２から送信されたＣＡＮデータは、受信処理部１７で受信され、発生電圧へ変換される。受信された時刻ｔでの発生電圧をＶａ（ｔ）で表すこととする。この値は、出力開始時刻推定部１８へ伝達される。また、発電機２の出力電圧は、直流電圧となって出力端子６からエンジン制御装置４へ伝達され、フィルタ１９によるノイズ除去の後、出力電圧算出部２０に伝達される。出力電圧算出部２０では、所定処理周期ごとに出力電圧をＡ／Ｄ変換し、これを出力開始時刻推定部１８へ伝達する。この時刻ｔでの出力電圧をＶｂ（ｔ）で表すこととする。

出力開始時刻推定部１８では、時刻ｔと１処理周期前ｔ−１における発生電圧Ｖａと出力電圧Ｖｂから、２つの電圧が一致する時刻Ｔ１を推定する。これについて図２を用いて具体的に説明する。図２は、発生電圧Ｖａと出力電圧Ｖｂのタイミングチャートで、現在時刻ｔまでは実線で、以降の将来時間を破線で推定している図となっている。このとき、発生電圧Ｖａと出力電圧Ｖｂの線形補完が交わる時刻をＴ１と推定する。即ち、Ｔ１は次の式１となる。
Ｔ１＝ｔ＋｛Ｖｂ（ｔ）−Ｖａ（ｔ）｝／〔｛Ｖｂ（ｔ−１）−Ｖａ（ｔ−１）｝
−｛Ｖｂ（ｔ）−Ｖａ（ｔ）｝〕・・・・・・式１
このＴ１が、回生トルクが実際に発生するタイミング、即ち、出力開始タイミングで、このＴ１を次の制動トルク制御部２１へ伝達する。

制動トルク制御部２１では、まず、エンジン回転速度と吸気管負圧から演算したドライバーの要求する合計制動トルクの目標値を演算する。更に、目標界磁電流と発電機回転速度から演算した回生トルクの収束値を演算する。これらから、ドライバーの要求する合計制動トルクの目標値から回生トルクの収束値を減算して、エンジンブレーキによる制動トルクを演算する。次に、エンジンブレーキによる制動トルクを生成するための目標スロットル開度を演算し、上記出力開始時刻推定部１８で演算された時刻Ｔ１と、電子制御スロットルの応答遅れ時間や、吸気管の容量によるエンジンブレーキの応答遅れ時間を考慮して、上記目標スロットル開度を実現するように電子制御スロットル２２のモータを駆動する。

図３は、上記の動作を実現するフローチャートである。この処理はエンジン制御装置４に設けられたマイクロコンピュータにより、所定処理周期ごとに実行される。現在の時刻をｔ、１処理周期前をｔ−１とし、スタートより開始する。

まず、ステップＳ１では、アクセル開度が０か否か、即ち、アクセルＯＦＦであるか否かを判定する。アクセル開度が０の場合、即ち、アクセルＯＦＦの場合は、ステップＳ２へ進み、０より大きい場合は、ステップＳ５へ進む。

ステップＳ２では、アクセル開度が０より大から０になった時刻をＴ４として保存する。つまり、アクセルＯＦＦになった時刻をＴ４とする。また、遅れ時間Ｄ１は、吸気管の容量によるエンジンブレーキの応答遅れ時間と燃料カット制御への移行時間などのエンジン制御により生じる時間の２つの和として演算する。まず、吸気管の容量によるエンジンブレーキの応答遅れ時間は、吸気管負圧とエンジン回転速度をパラメータとする、予め適合されたデータ、例えば図４のデータから演算する。また、燃料カット制御への移行時間などのエンジン制御により生じる時間は、エンジン制御装置自身が把握している値である。

ステップＳ３では、アクセル開度が０となった時刻Ｔ４に、上記遅れ時間Ｄ１を加えた時刻（即ちＴ３）に到達したか否かが判定される。現在の時刻ｔが、これら以上、即ち、時刻Ｔ３へ到達した場合はステップＳ４へ進み、時刻Ｔ３に到達していない場合はステップＳ５へ進む。ステップＳ４では、時刻Ｔ３になった後、最初に１回だけ実行するステップＳ７からステップＳ１２までをコントロールする処理を行う。即ち、初回フラグがリセットであればステップＳ６へ進み、セットであれば、ステップＳ１３へ進む。

ステップＳ５では、ステップＳ１とステップＳ３から分岐した場合に、初回フラグをリセットして、次のアクセルＯＦＦ時での時刻Ｔ３に備える。ステップＳ６では、初回フラグをセットする。この処理は、ステップＳ７からステップＳ１２までの処理を２回以上実行されるのを防ぐ処理である。

ステップＳ７では、合計制動トルク目標値ＴＱ１を、吸気管負圧とエンジン回転速度をパラメータとする、予め適合されたデータ、例えば図５のデータから算出する。ステップＳ８では、目標界磁電流を、蓄電装置７の容量をパラメータとする、予め適合されたデータ、例えば図６のデータから算出する。ステップＳ９では、算出された目標界磁電流を発電機２へ通信で送信する。

ステップＳ１０では、回生トルク収束値ＴＱ２を、目標界磁電流と発電機回転速度をパラメータとする、予め測定しておいた発電機２の特性データ、例えば図７のデータから算出する。ステップＳ１１では、エンジンブレーキによる制動トルクを、合計制動トルク目標値ＴＱ１から回生トルク収束値ＴＱ２を減算して求める。ステップＳ１２では、目標スロットル開度ＴＨ１を、エンジンブレーキによる制動トルクとエンジン回転速度をパラメータとする、予め適合されたデータ、例えば図８のデータから算出する。

ステップＳ１３からは、目標スロットル開度を上記で算出したＴＨ１へ変更指示する時刻Ｔ２を算出する処理となる。ステップＳ１３では、整流子１０により整流される前の電圧である発生電圧Ｖａを発電機２から受信する。ステップＳ１４では、エンジン制御装置４に接続されている発電機２の出力端子６の電圧をＡ／Ｄ変換して、出力電圧Ｖｂを算出する。ステップＳ１５では、発生電圧Ｖａ、出力電圧Ｖｂに等しくなる時刻Ｔ１を、上記式１に従って算出する。

ステップＳ１６では、スロットル目標開度を指示してからエンジンブレーキによる制動トルクが変化するまでの遅れ時間Ｄ３を、出力電圧Ｖｂをパラメータとする、予め適合されたデータ、例えば図９のデータから算出する。ステップＳ１７では、目標スロットル開度を指示する時刻Ｔ２を、時刻Ｔ１から遅れ時間Ｄ３を減じることで演算する。

ステップＳ１８では、時刻Ｔ２から今の時刻ｔを減算し、その差が演算周期よりも短いか否かを判定する。もし、短い場合はステップＳ１９へ進み、目標スロットル開度をＴＨ１に設定し、エンドへ進む。もし、長い場合は次の演算周期で判定するため、目標スロットル開度の変更は行わず、そのままエンドへ進む。ステップＳ２０は、ステップＳ５に続いて実施されるステップで、目標スロットル開度の演算は、アクセル開度などに依存して決定される通常の演算結果を反映し、エンドへ進む。

上記説明においては、発電機２からエンジン制御装置４への通信遅れ時間は考慮していないが、通信遅れ時間を考慮して、Ｔ２を演算してもよい。即ち、
Ｔ２＝Ｔ１−Ｄ３−通信遅れ時間
とする。

上記図３に示すフローチャートに基づく処理により、変化するトルクなどの動作を、図１０のタイミングチャートを用いて説明する。図１１と同様、アクセルＯＦＦ（図１０（ａ））と連動して、時刻Ｔ４でスロットル開度はアイドル開度になり（図１０（ｇ））、前述のとおり、時刻Ｔ３からエンジンブレーキによる制動が始まる（図１０（ｅ））。合計制動トルクの目標値ＴＱ１は、吸気管負圧とエンジン回転速度をパラメータとする、予め適合されたデータ、例えば図５のデータから演算する。

また、同じ時刻Ｔ３にて、目標界磁電流を発電機２に指示する（図１０（ｂ））。この目標値は、蓄電装置７の容量をパラメータとする、予め適合されたデータ、例えば図６のデータから算出する。また、目標界磁電流とエンジン回転速度や車速から得られる発電機２の回転速度をパラメータとする、予め測定しておいた発電機２の特性データ、例えば、図７のデータから回生トルクの収束値ＴＱ２を求めることができる（図１０（ｄ））。

これにより、エンジンブレーキによる制動トルクは、ＴＱ１−ＴＱ２と演算することができ（図１０（ｅ）、（ｆ））、スロットルの流量特性、例えば図８のデータからスロットル目標開度ＴＨ１が演算できる（図１０（ｇ））。

また、時刻Ｔ３以降、発電機２の発生電圧Ｖａも得られるため、時刻Ｔ１が式１にて演算できる（図１０（ｃ））。また、出力電圧Ｖｂから遅れ時間Ｄ３を、例えば図９のデータから演算し、スロットルの目標開度に上記ＴＨ１を指示する時刻Ｔ２を、時刻Ｔ１からＤ３を減じて演算する。

現在の時刻ｔに対し、上記時刻Ｔ２が、この演算周期よりも将来の時刻であれば、スロットルの目標開度は変更せず、アイドル開度に維持するが、もし、Ｔ２が直近の時刻であれば、スロットルの目標開度をＴＨ１へ更新する（図１０（ｇ））。

このようにすることで、時刻Ｔ１にてエンジンブレーキによる制動トルクは減少し始め（図１０（ｆ））、代わりに回生トルクが上昇し（図１０（ｄ））、合計制動トルクは急激な変化をしないこととなる（図１０（ｅ））。即ち、回生トルクの発生するタイミングにあわせてエンジンブレーキによる制動トルクが調整されるため、合計制動トルクは常にドライバーの期待する値となる。

なお、上記説明においては、発電機２内の整流素子による電圧降下量、即ち、発生電圧Ｖａに対し影響する整流回路１５の電圧降下量、及び出力電圧Ｖｂに対し影響する整流子１０の電圧降下量を考慮していないが、これらを考慮してより精度を向上させることもできる。

上記説明においては、合計制動トルク、回生トルクは、それぞれ時刻Ｔ３以降の初回に１回演算されるが、エンジンモデルや発電機モデルを用いた動的な値として演算することもできる。また、エンジンブレーキによる制動トルクから目標スロットル開度への演算も、エンジンモデルによる動的な値として演算することもできる。

また、図１２では、発電機２はベルト３により駆動されるが、ギアなどの連結手段により内燃機関１の回転が伝達されるように構成される場合にもこの発明は適用できる。

更に、発電機２が内燃機関１とは直接結合されず、車両の運動エネルギーを、内燃機関１と発電機２のそれぞれで吸収する場合にもこの発明は適用できる。例えば、車両の前輪は内燃機関１により駆動、制動され、車両の後輪は発電機２とギアにより結合され、後輪の回転により発電、制動されるような構成においてもこの発明は適用できる。

以上説明のように、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１内燃機関、２発電機、３ベルト、４エンジン制御装置、５通信端子、６出力端子、７蓄電装置、８ロータ、９ステータ、１０整流子、１１受信処理部、１２界磁電流制御部、１３駆動素子、１４結線、１５整流回路、１６フィルタ、１７受信処理部、１８出力開始時刻推定部、１９フィルタ、２０出力電圧算出部、２１制動トルク制御部、２２電子制御スロットル

Claims

車両に備えられた内燃機関と、前記内燃機関もしくは前記車両により回転される発電機と、前記内燃機関と前記発電機を制御するエンジン制御装置と、を備え、
前記発電機は、回転により交流を発電し、これを前記発電機が具備する整流子により整流して出力端子から直流を出力すると共に、整流前の電圧を前記エンジン制御装置へ伝達し、
前記エンジン制御装置は、前記整流前の電圧と前記出力端子から出力される電圧とから前記発電機の出力開始タイミングを予測すると共に、前記発電機の発生トルク、出力電圧、出力電流、界磁電流、或いはこれらと等価な操作量の少なくとも１つを操作量として前記発電機の発生トルクを制御し、更に、前記操作量を制御して、無発電状態の前記発電機を発電状態にするとき、前記内燃機関が発生する制動トルクを前記予測した出力開始タイミングを用いて調整することを特徴とする内燃機関の回生制動システム。