JP5661246B2

JP5661246B2 - 発電制御装置

Info

Publication number: JP5661246B2
Application number: JP2009021071A
Authority: JP
Inventors: 井口　豊樹; 豊樹井口; 堀田　勇; 勇堀田; 智普中野; 長谷川　潤; 潤長谷川; 智之小池; 泰弘小西
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2009-02-02
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2015-01-28
Anticipated expiration: 2029-02-02
Also published as: JP2010174840A

Description

本発明は、発電制御装置に関する。

特許文献１には、バッテリの充電量が所定値以下になった場合あるいはバッテリの放電量の時間的増加量が所定値以上となったときに、発電機によるバッテリの充電を行うために当該発電機を駆動するエンジンを始動する第１の運転制御を行い、前記エンジンの燃料供給系に備えられたキャニスタのパージガスの吸着量が所定値以上となった場合には、当該キャニスタのパージを行うために前記エンジンを始動する第２の運転制御を行うようにした技術が開示されている。

特開平８−３０８０１９

しかしながら、この特許文献１において、第１の運転制御の実施中にバッテリの充電要求が高い場合には、負圧が発生しにくくなってキャニスタのパージが十分に実施できない虞がある。

そこで、本発明は、バッテリの充電量が所定のＳＯＣ閾値以下となった場合にエンジンを始動してバッテリの充電を行う発電制御装置において、キャニスタのパージの必要性の度合を示すパージ必要量が予め設定されたパージ所定値よりも大きい場合には、前記ＳＯＣ閾値を増加させ、かつエンジンを運転する際のエンジン回転数がキャニスタパージを行う上で十分な負圧を発生するような回転数となるように設定されることを特徴としている。

本発明によれば、キャニスタのパージの必要性に応じて、エンジンを早期に始動させることができるため、エンジンの吸気系に負圧が生じるようにエンジン回転数を低下させても、エンジンの運転時間を長くすることで前記バッテリに対して必要な発電量を確保することができ、キャニスタのパージ不足による燃料漏れを確実に防止することができる。

本発明が適用されたＳＨＥＶのシステム構成を模式的に示した説明図。本発明が適用された蒸発燃料の処理系統を模式的に示した説明図。全負荷に対するエンジンの各作動点（運転条件）を示す特性図。全負荷に対するエンジンの各作動点（運転条件）を示す特性図。本発明に係る発電制御装置における制御の流れを示すフローチャート。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明が適用されたＳＨＥＶ（シリーズハイブリッド電気自動車）のシステム構成を模式的に示した説明図である。図１に示すように、ＳＨＥＶは、発電機１１を駆動するためのエンジン１０と、エンジン１０によって駆動して電力を発電する発電機１１と、電気エネルギを蓄積及び供給するバッテリ１２と、車両の駆動及び減速時のエネルギ回生に用いられる駆動のためのモータ１３と、モータ１３の回転を駆動輪１５に伝える変速機、減速機等の駆動系１４と、エンジン１０や発電機１１やモータ１３等を制御する制御部１６とから構成されている。

尚、駆動のためのモータ１３は、バッテリ１２及び発電機１１のうち少なくとも一方から電力の供給を受けるものである。通常、モータ１３が要求する出力分の電気エネルギがバッテリ１２にある場合、すなわち、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の電気エネルギで駆動する一方、発電機１１を駆動するためのエンジン１０及び発電機１１は駆動しない。しかし、バッテリ１２の電気エネルギがモータ１３が要求する出力を満たさなくなった場合、又は、所定の設定充電量を下回った場合には、発電機１１を駆動するためのエンジン１０を駆動し、これに機械的に直結もしくは変速機又は、ベルト等を介して取付けられた発電機１１により発電する電力をモータ１３への駆動エネルギ供給及びバッテリ１２の充電に用いる。再び、バッテリ１２の充電量がモータ１３が要求する出力を満たした場合、もしくはバッテリ１２が所定の充電量に達した場合、発電機１１を駆動するためのエンジン１０を停止させ、発電機１０からの発電を停止する。

また、制御部１６は、車速を検知する車速センサ（図示せず）から読み込んだ車速、バッテリ１２に付加された電圧センサ（図示せず）から読み込んだバッテリ電圧、バッテリ１２に付加された温度センサ（図示せず）から読み込んだバッテリ温度、エンジン１０からのクランク角信号、発電機１１からの発電機トルク、アクセル（図示せず）からのアクセル開度、変速機１１からのシフト位置信号等に基づいて、モータ１３の入出力、バッテリ１２の充放電、発電機１１の出力、及び発電機１１を駆動するためのエンジン１０の始動、停止、スロットルバルブによる回転数等の制御を行うものである。

図２は、エンジン１０の燃料タンク２１内で発生する蒸発燃料の処理系統を模式的に示した説明図であり、２３はキャニスタ、２４はキャニスタ２３と燃料タンク２１とを接続するエバポ通路、２５はスロットルバルブ下流の吸気通路、２６はキャニスタ２３と吸気通路２５とを接続するパージ通路である。

燃料タンク２０とエバポ通路２４との間には、燃料タンク２０内の燃料がキャニスタ２３側に流れるのを防止するため、フロート弁からなるベントバルブ２２が設けられている。このベントバルブ２２は、通常、開状態となっているが、燃料によってフロート弁が液没した時には、閉状態となる。また、パージ通路２６には、パージコントロールバルブ２７が設けられており、このパージコントロールバルブ２７の開度は、前述の制御部１６によって制御される。

燃料タンク２０で発生した蒸発燃料は、エバポ通路２４を介してキャニスタ２３に導かれ、燃料成分だけがキャニスタ２３内の活性炭に吸着され、残りの空気は、ドレーン通路２８を介して、大気開放されたコネクタ２９より外部に放出される。このドレーン通路２８には、この通路を開閉するドレーンカットバルブ３０が設けられており、このバルブ３０の開閉は、前述の制御部１６によって制御される。

キャニスタ２３内の活性炭に吸着された燃料を処理するには、パージコントロールバルブ２７を開き、スロットルバルブ下流に発達する吸気負圧を利用し、大気に開放されたドレーン通路２８からキャニスタ３内に新気を導入する。この新気により活性炭に吸着されていた燃料が脱離され、新気とともにパージ通路２６を介してエンジン１０の吸気通路２５内に導入される。

駆動源を走行用電動機とし、走行用電動機の電源であるバッテリに、走行中に充電する際の発電機の駆動源としてエンジンを搭載した車両において、当該エンジンは、図３及び図４に示すように、発電用の作動点を数点もっているが、バッテリの充電量及び運転条件によりこれらの内の一つの発電用の作動点を選定するのが一般的である。また、車速が大きくなるほど、あるいはアクセル開度が大きくなるほど、バッテリの要求発電量は大きくなる。つまり、負荷が大きくなるほど、エンジン回転数が高くなるほど、バッテリの要求発電量は大きくなる。さらに言えば、バッテリの充電量の消費速度が大きくなるほど、バッテリの要求発電量は大きくなる。

しかしながら、バッテリの充電量と運転条件だけでエンジンの作動点を決定する場合、負圧が発生しない燃費最良点に近い作動点が選定された場合、エンジンが始動しても、吸気系の吸引作用を期待できず、十分なパージが実施されないという問題がある。また、このバッテリの充電を家庭用電源から行えるような場合、エンジンの運転時間が限られてしまうため、燃料タンクからの気化燃料を十分にパージできないという問題がある。

そこで、本実施形態においては、バッテリ１２の電圧に基づいて算出されるバッテリ１２の充電量がＳＯＣ閾値以下となった場合に、エンジン１０を始動して、バッテリ１２の充電を行っているが、キャニスタ２３のパージの必要性が高い場合には、バッテリ１２の要求発電量に応じて前記ＳＯＣ閾値を増加させることで、早期にエンジン１０を始動するようにしたものである。ここで、バッテリ１２の要求発電量が大きい場合ほど、ＳＯＣ閾値が大きくなるよう設定されている。また、バッテリ１２の充電量の消費速度が大きくなるほど、バッテリ１２の要求発電量が大きくなるよう設定されている。換言すれば、車速が大きくなるほど、あるいはアクセル開度が大きくなるほど、バッテリ１２の要求発電量は大きくなるよう設定されている。

また、本実施形態においては、エンジン１０を運転する際のエンジン回転数が、吸気通路２５にキャニスタ２３のパージを行う上で十分な負圧が発生するような回転数となるように設定され、発電量自体は、エンジン１０の運転時間（発電機１１の運転時間）を長くすることにより要求量を満足するように設定されている。そのためエンジン運転中は、吸気通路２５内に吸入負圧を確実に発生させることが可能となるので、キャニスタ２３のパージ不足による燃料漏れを確実に防止することができる。

図５は、上述した本実施形態の制御の流れを示すフローチャートである。

ステップ（以下、単にＳと記す）１では、バッテリ１２のＳＯＣを読み込む。具体的には、バッテリ１２の充電量を読み込む。

Ｓ２では、現在の運転状況を読み込む。具体的には、現在の車速を読み込む。

Ｓ３では、パージ必要量を算出する。このパージ必要量は、キャニスタ２３のパージの必要性の度合を示すパラメータであって、前回パージからの経過時間が長いほど、あるいは前回パージからの負荷の大きい運転を実施した度合が大きいほど、大きくなるよう設定されている。パージ必要量は、例えば、前回パージからの経過時間（時間積算）と、前回パージからのトルク発生状況（負荷積算）と、を用いて算出される。

Ｓ４では、パージ必要量が予め設定された閾値（パージ所定値）よりも大きいか否かを判定し、大きい場合にはキャニスタ２３のパージの必要性が高いとしてＳ５へ進み、そうでない場合にはＳ７へ進む。

Ｓ５では、バッテリ１２の電力消費率を算出する。

Ｓ６では、ＳＯＣ閾値を算出する。ＳＯＣ閾値は、予め設定された基準値と、バッテリ１２の電力消費率に応じて算出された補正値との和である。電力消費率が大きいほど、バッテリ１２の電力消費率に応じて算出された補正値が大きくなるよう設定されている。換言すれば、バッテリ１２の要求発電量が大きいほど、前記補正値は大きくなり、ひいてはＳＯＣ閾値が大きくなる。また、バッテリ１２の電力消費率に加えて、所定の電力消費率以下となる運転が継続する時間に基づいて前記補正値を設定してもよい。その場合、所定の電力消費率以下となる運転が継続する時間が長ければ長いほど、前記補正値が大きくなるように設定される。

Ｓ７では、エンジン１０の運転条件を算出する。エンジン１０の運転条件は、エンジン回転数が、吸気通路２５にキャニスタ２３のパージを行う上で十分な負圧が発生するような回転数となるように設定されている。

Ｓ８では、Ｓ１で読み込んだバッテリ１２のＳＯＣが、Ｓ６で算出されたＳＯＣ閾値よりも小さいか否かを判定し、小さい場合にはバッテリ１２の充電量が十分であるとして今回のルーチンを終了し、そうでない場合にはバッテリ１２に充電の必要があるとしてＳ９へ進む。

Ｓ９では、エンジン１０を始動し、発電機１１による発電を開始して、バッテリ１２に充電する。このとき、吸気通路２５には、キャニスタ２３のパージを行う上で十分な負圧が発生している。

Ｓ１０では、バッテリ１２のＳＯＣが、予め設定された設定値よりも大きくなったか否かを判定し、バッテリ１２のＳＯＣがこの設定値よりも大きくなった場合には、バッテリ１２が充電が完了したものとしてＳ１１へ進みエンジン１０を停止する。バッテリ１２のＳＯＣがこの設定値よりも大きくなっていない場合には、発電機１１による発電を継続する。

尚、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、ＳＨＥＶ以外の車両に対しても適用可能である。

上述した実施形態から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。

（１）バッテリの充電量が所定のＳＯＣ閾値以下となった場合にエンジンを始動してバッテリの充電を行う発電制御装置において、エンジンの燃料供給系に備えられたキャニスタのパージの必要性の度合を示すパージ必要量を算出するパージ必要量算出手段を有し、パージ必要量が予め設定されたパージ所定値よりも大きい場合には、前記ＳＯＣ閾値を増加させる。これによって、キャニスタのパージの必要性に応じて、エンジンを早期に始動させることができる。また、エンジンを早期に始動させることができるため、エンジンの吸気系に負圧が生じるようにエンジン回転数を低下させても、エンジンの運転時間を長くすることで前記バッテリに対して必要な発電量を確保することができ、キャニスタのパージ不足による燃料漏れを確実に防止することができる。

（２）前記（１）に記載の発電制御装置において、前記パージ必要量は、具体的には、前回パージからの経過時間及び運転履歴に応じて算出され、前回パージからの経過時間が長いほど、あるいは前回パージからの負荷の大きい運転を実施した度合が大きいほど、大きくなるよう設定されている。

（３）前記（１）または（２）に記載の発電制御装置において、前記ＳＯＣ閾値は、具体的には、バッテリの要求発電量が大きい場合ほど大きくなるよう設定されている。。

（４）前記（３）に記載の発電制御装置において、バッテリの要求発電量は、具体的には、バッテリの充電量の消費速度が大きくなるほど大きくなるよう設定されている。さらに言えば、バッテリの要求発電量は、車速が大きくなるほど、あるいはアクセル開度が大きくなるほど大きくなるよう設定されている。

１０…エンジン
１１…発電機
１２…バッテリ
１３…モータ
１６…制御部
２３…キャニスタ

Claims

ハイブリッド電気自動車に搭載され、バッテリの充電量が所定のＳＯＣ閾値以下となった場合にエンジンを始動してバッテリの充電を行う発電制御装置において、
エンジンの燃料供給系に備えられたキャニスタのパージの必要性の度合を示すパージ必要量を算出するパージ必要量算出手段を有し、
パージ必要量が予め設定されたパージ所定値よりも大きい場合には、前記ＳＯＣ閾値を増加させ、かつエンジンを運転する際のエンジン回転数がキャニスタパージを行う上で十分な負圧を発生するような回転数となるように設定され、
前記パージ必要量は、前回パージからの経過時間が長いほど、あるいは前回パージからの負荷の大きい運転を実施した度合が大きいほど、大きくなるよう設定されていることを特徴とする発電制御装置。
前記ＳＯＣ閾値は、バッテリの要求発電量が大きい場合ほど大きくなるよう設定されていることを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
バッテリの要求発電量は、バッテリの充電量の消費速度が大きくなるほど大きくなるよう設定されていることを特徴とする請求項２に記載の発電制御装置。