JPH01122400A - 回転電機付ターボチャージャの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はターボチャージャの回転軸に電力−発電機を取
付けた回転電機付ターボチャージャの制御装置に関する
。

（従来の技術） エンジンの排気管にターボチャージャを取付け、このタ
ーチャージャの回転軸に電動−発電機を直結して排気エ
ネルギーを回収しようとする提案が種々なされている。

このようにターボチャージャに電動−発電機となる回転
電機を取付け、内燃機関の運転状態に応じて電動機また
は発電機として作動させる内燃機関のターボチャージャ
の提案が特開昭６０−１９５３２９号公報に開示されて
いる。また、回転電機を内燃機関の回転数検出手段と、
負荷検出手段とからの信号により、バッテリを充電させ
たり、ターボチャージャの過給作動を助勢しようとする
回転電機付ターボチャージャの制御装置の提案が特願昭
６２−１０５９８１号に示されている。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のこれらの提案においては、回転電機を電動機作動
、または発電機作動として制御し運転しているが、ター
ボチャージャの回転数が過大となったときの発電電圧の
過電圧防止の制御がなされておらず、また電動機作動時
の回転電機への電力をバッテリに蓄積された充電量に応
じて供給する制御がなされていない欠点がある。

本発明はこれらの問題に鑑みてなされたものであり、そ
の目的はターボチャージャの回転数が過大となった時は
電力回生制動を行って回転電機の過電圧発電を抑制する
にあたり、バッテリの充電量に応じて回転電機からの供
給電力を制御しようとする回転電機付ターボチャージャ
の制御装置を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、ターボチャージャに取付けた電動−発電機
となる回転電機と、該回転電機の発電電力にて充電され
、過給作動の助勢時に電力を供給するバッテリとを備え
た回転電機付ターボチャージャの制御装置において、前
記ターボチャージャの過大回転時に回転電機の出力を電
力回生して制動する回生制動手段と、前記バッテリに蓄
積された充電量が設定された所定電圧を越えたとき回転
電機の発電電力を放電する放電制御手段とを備えたこと
を特徴とする回転電機付ターボチャージャの制御装置が
提供される。

（作用） 本発明によれば、ターボチャージャの回転数が上限の回
転数を超過するとき、バッテリの充電量に応じて過給作
動時の回転電機からの供給電力を制御する作用がある。

（実施例） つぎに本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図であり
、同図において、１はエンジンで吸気管１ａを通じて吸
入する空気と、噴射器２を介して燃料タンク２ａから供
給される燃料との燃焼エネルギーにより車輪３を回転さ
せて車両を駆動するもので、排気管１ｂを介して燃焼後
の排気ガスが排出される。なおエンジン１はクラッチペ
ダル４ａの踏込みによりエンジントルクを断続するクラ
ッチ４と、エンジントルクを変速する変速機４ｂとを有
しており、クラッチ４にはその断続を検出するクラッチ
センサ４Ｃが取付けられて、検出された信号が後述する
電子制御装置５に送出される。また、１ｃはエンジン回
転センサ、２ｂはアクセルペダル２ｄに取付けられたア
クセルペダルセンサであり、それぞれ検出したエンジン
回転信号やアクセル踏込量に対応するエンジン負荷信号
を電子制御装置５に送出するものである。

６は排気管１ｂおよび吸気管１ａに接続されたターボチ
ャージャであり、排気ガスエネルギーにより駆動される
タービン６ｂと、吸気を過給するコンプレッサ６ａとを
有し、これらの両者を接続する回転軸６Ｃには電動機あ
るいは発電機として作動する回転電機７が取付けられて
いる。そして排気エネルギーによりタービン６ｂが回転
駆動されると回転電機７は発電機モードとなり、その発
電電力は電力変換器７ａに送電され、電力変換器７ａの
作動により車載のバッテリ５ａを充電するものである。

なお、電力変換器７ａは交流電力を直流電力に変換する
整流平滑回路、直流電力の電圧を自在に変換するコンバ
ータ回路、直流電力を周波数調整自在の交流電力に変換
するインバータ回路、半導体制御素子を用いて電圧や電
流を制御するデユーティ制御回路などの各種の強電制御
回路を備えており、電子制御装置５からの制御指令によ
って各種の強電制御回路が制御されるものである。した
がって、エンジン１のトルクを増大させるときには、バ
ッテリ５ａからの直流電力を変換して回転電機７に供給
し、電動機モードとしてコンプレッサ６ａを駆動して、
吸気を圧縮しエンジン１への過給圧を上昇させるよう作
動するものである。なお、８は放熱用抵抗器で電力変換
器７ａに接続され、ターボチャージャ６の過大回転時の
発電電力を消費して回生制動をかけるものである。

図中の１ｅはバイパスアクチュエータで排気流路を制御
して排気エネルギーが小さいときに流路を狭めて速度を
増加させるものであり、１ｄは吸気管１ａに取付けられ
たブースト圧センサで吸気圧を検出するもの、６ｄは回
転軸６ｃに取付けられたタービンセンサでターボチャー
ジャ６の回転数を検出するもの、７ｂは回転重機７に取
付けられた位相センサで回転電機７の磁界とロータの出
力との位相を検出するもの、７ｃは回転電機７の電圧の
計測や通過する電力を積算する電力センサで、検出され
たそれぞれからの信号は電子制御装置５に送出されるよ
う構成されている。

電子制御装置５はマイクロコンピュータよりなり、前述
の各種のセンサからの信号などを入力して演算処理や計
数の比較などを行う中央処理装置、制御プログラムや各
種のデータを格納する各種メモリ装置、各種の信号を受
令したり制御指令を発令する人／出力装置などを有して
おり、エンジン１への供給燃料を増加させる噴射器アク
チュエータ２Ｃへの信号も発令するものである。なお、
電子制御装置５の有する各種メモリには、アクセルペダ
ル位置に相当する燃料供給量に見合った°吸気のブース
ト圧や、アクセルペダル位置に相当するエンジン回転数
のデータや、これらに対応するマツプ、バッテリ５ａの
適正な充電量のメモリなどが格納されている。

第２図は本実施例の作動の一例を示す処理ツー身／ ロー図であり、第２図を参照して本実施例の作動を説明
する。

まず、ステップａではエンジン回転センサＩＣからの信
号を読込み、回転電機７からの発電電力をバッテリ５ａ
に供給しない状態にして、バッテリ５ａの電圧の読込を
行う（ステップｂ、ｃ）。

ステップｄではバッテリ５ａの適正な充電量に対応する
電圧ＶＬＬ（例えば８０％の充電量に対する電圧値）と
ステップＣにて読込んだ電圧とを比較し、電圧ＶＬＬが
大きいときは電力センサ７Ｃを作動させて通過する電力
量を積算するようにして、その電力の積算を行う（ステ
ップｅ、ｆ）。

そして積算した電力量が所定の電力１ｋ　Ｖ　ｏ　ｃに
達しない場合は供給を行うが、電力量Ｖ。Ｃの状態では
供給電力を制限して、バッテリの所要充電量を保持する
ように保護を行う（ステップｇ）。

つぎにステップ１ではエンジン回転センナＩＣからの信
号を読込み、エンジン回転がアイドリング回転か否かチ
エツクし、アイドリング状態でないときはステップ２に
進んでクラッチが接か否かをチエツクする。ここでクラ
ッチセンサ４ｃからの信号が接のときはステップ３へ、
断のときはステップ４に進んでステップ２のフローを繰
返すことになる。

ステップ３ではアクセルペダルセンサ２ｂからの信号を
読込み、ステップ５にてその踏込量が部分的に踏込まれ
ているか、−杯に踏込まれているかをチエツクして、部
分踏込みの場合はステップ６〜９に穆行する。そして、
エンジン回転センサ１ｃとブースト圧センサ１ｄとから
信号を読込み、部分踏込みのアクセルペダル位置の燃料
供給量に相当する吸気管のブースト圧Ｐｂｃの演算を行
い、Ｐ、。と読込んだ現ブースト圧Ｐａｌと差の計算を
行う。

ステップ１０では前述のＰ　ＢＣ−Ｐ　Ｉｌｌの演算結
果よりエンジン１の加速か定速かを判断し、演算結果が
大となり加速と判断の場合はステップ１１〜１４に穆行
する。ここでは加速に要するブースト圧上昇のための駆
動室ｙｊＪ機（回転電機７）に供給する電力の演算と、
タービンセンサ６ｄによるタービン回転数の検出と、前
記演算結果に基づく電力を供給する電力変換器７ａのデ
ユーティ制御と、位相センサ７ｂからの信号に基づく電
動機駆動時の効率の制御とを行って、電動機作動にて増
大したブースト圧をステップ１５で検出し、供給燃料を
増加する制御をステップ１６にて行う。

ステップ１７ではブースト圧の増加の程度のチエツクを
行い、ブースト圧の増加が所定値以上の場合はステップ
１８にてアクセルペダルセンサ２ｂからアクセルペダル
位置を検出し、ステップ１９にてはエンジン回転センサ
ＩＣからエンジン回転を検出する。そして、ステップ２
０ではこれらの検出信号に基づいて、アクセルペダル位
置に相当するエンジン回転より現エンジン回転が小さい
場合は回転篭ｍ７を電動機モードとし、大きい場合は発
電機モードとするよう判断して、前者の場合はステップ
２１に、後者の場合はステップｈに進む。

ステップ２１では回転電機７を電動機駆動させるための
電力の計算を行い、ステップ２２ではタービンセンサ６
ｄからタービン回転を検出し、ついでステップ２３〜２
５に移行してバッテリ５ａからの電力を電力変換器７ａ
に制御して回転電機７に供給して電動機駆動してコンプ
レッサ６ａの作動により過給してブースト圧を上昇させ
る。

そしてブースト圧センサ１ｄにてブースト圧を検出し、
噴射器アクチュエータ２Ｃを制御して燃料供給量を制御
して、エンジン１の駆動力を増大させる制御を行う。

ステップ２０にて発電機モードと判定した場合はステッ
プｂに進んで電子制御装置５にて過給か・発電作動かを
読込んで過給作動の場合はステップｊ、ｐに移行して発
電回路をオフにする。

また、発電作動の場合はステップｊでタービンセンサ６
ｄによりターボチャージャ６の回転数ＮＴを計測し、こ
の回転数ＮＴと予想される上限の回転数ＮＴＬとをステ
ップにで比較する。ここで計測した回転数Ｎ丁が上限の
回転数ＮＴＬを超えているときは、回転電機７の発電力
に負荷をかけて回転数を低下させる制御を行う。そして
発電電力によりバッテリ５ａを充電し負荷をかけるが、
バッテリ電圧■、アがバッテリの上限電圧ｖｕＴに達し
ている場合は、電力変換器７ａに接続した放熱用抵抗器
８に発電電力を供給して負荷をかけ、電力回生制動によ
りターボチャージャ６の回転を低下させる制御を行い（
ステップ１１Ｎｎ）、ステップ２６に進む。

ステップ２６では電圧センサ７Ｃにより発電電圧の計測
を行い、ステップ２７にてバッテリ電圧との比較を行う
。そして、発電電圧がバッテリ電圧より高圧のときはス
テップ２８〜３０に進んでバッテリを充電する処理を行
い、発電電圧が低いときはステップ３２．３３に進んで
電力変換器７ａにて昇圧制御してバッテリの充電となる
が、ステップ３０にて充電状態にならない場合はステッ
プ３１に進んで故障信号を発して警告することになる。

一方、ステップ５でアクセルペダル２ｄが一杯に踏込ま
れているときはステップ３８〜４１に進み、エンジン回
転センサＩＣからエンジン回転信号を読込み、回転電機
７へ供給する最大電力を電子制御装置５により検索し、
タービンセンサ６ｄからタービン回転を検出しごブース
ト圧センサ１ｄから現ブースト圧Ｐ♂２を検出する。そ
してステップ４２では最大ブーストと現ブースト圧ｐｕ
ｔとを比較し、ＰＲ２が最大ブースト圧に達していない
ときはステップ４３〜４６に移行する。ここでは、電力
変換器７ａを介して回転電機７への供給電力を増大させ
る制御と、位相センサ７ｂからの信号により回転電機フ
を効率よく駆動する制御と、現ブースト圧の検出と、供
給燃料を増加させる制御とを実行して、前記のステップ
１７に進んでブースト圧がどの程度増大されたかのチエ
ツクが行われることになる。

なお、ステップ４２にてＰ１１２が最大ブースト圧に達
しているときも上記と同様にステップ１７のチエツクの
フローに進む。

また、最初のステップ１にてエンジン回転センサ１ｃか
らの信号によりエンジン１がアイドリンク状態と判断さ
れたときは、ステップ３４〜３７に移行し、アイドリン
グ状態のため排気エネルギーが少ないため、バイパスア
クチュエータ１ｅを制御して排気の流速を高めてタービ
ン６ｂの回転を早め、電圧センサ７ｃにより発電機作動
の回転電機７からの発電電圧をチエツクし、バッテリ電
圧と比較して電力変換器７ａにてバッテリ５ａを充電で
きる電圧に制御してからステップ２９に進んで充電作動
を行うことになる。

以上本発明を上述の一実施例によって説明したが、本発
明の主旨の範囲内で種々の変形が可能であり、これらを
本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 本発明によれば、ターボチャージャの回転数がその上限
の回転数を超過するときは、発電機作動の回転電機から
の発電電力を抵抗回路に通じて電力負荷をかけ、ターボ
チャージャの回転に電力回生制動をかけ回転数の上昇を
抑制する効果があるとともに、過給作動時に回転電機か
ら供給されるバッテリへの電力を、バッテリに蓄積され
た充電量に応じて制御することにより、バッテリが常に
良好な状態の充電量に保持されて、バッテリが保護され
る効果が生ずる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す構成ブロック図、第２
図は本発明の作動の一例を示す処理フロー図である。 １・・・エンジン、５・・・電子制御装置、５ａ・・・
バッテリ、６・・・ターボチャージャ、６ｄ・・・ター
ビンセンサ、７・・・回転電機、７ａ・・・電力変換器
、７Ｃ・・・電力センサ、８・・・放熱用抵抗器。 特許出願人　　いすＸ自動車株式会社 代　理　人　　弁理士　辻　　　　實

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ターボチャージャに取付けた電動−発電機となる回転電
   機と、該回転電機の発電電力にて充電され、過給作動の
   助勢時に電力を供給するバッテリとを備えた回転電機付
   ターボチャージャの制御装置において、前記ターボチャ
   ージャの過大回転時に回転電機の出力を電力回生して制
   動する回生制動手段と、前記バッテリに蓄積された充電
   量が設定された所定電圧を越えたとき回転電機の発電電
   力を放電する放電制御手段とを備えたことを特徴とする
   回転電機付ターボチャージャの制御装置。