JPH066898B2 - ターボチャージャ駆動用電源装置 - Google Patents

ターボチャージャ駆動用電源装置

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JPH066898B2 JP1116264A JP11626489A JPH066898B2 JP H066898 B2 JPH066898 B2 JP H066898B2 JP 1116264 A JP1116264 A JP 1116264A JP 11626489 A JP11626489 A JP 11626489A JP H066898 B2 JPH066898 B2 JP H066898B2
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Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は回転電機付ターボチャージャに取付けた回転電
機に電力を供給するターボチャージャ駆動用電源装置に
関する。
（従来の技術） エンジンの排気エネルギーにより駆動されるタービンに
コンプレッサを直結し、給気を圧縮してエンジンに供給
することによりエンジン出力の増強を計ろうとするター
ボチャージャが広く用いられている。
そしてこの種の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、エンジンの運転状態に応じて回転電
機を電動機または発電機として作動させ、エンジンが少
なくとも低速高負荷の運転領域では電動機として力行さ
せ、ターボチャージャの過給作動を付勢させる提案が内
燃機関のターボチャージャとして特開昭６０−１９５３
２９号公報に開示されている。
（発明が解決しようとする課題） 上述の公開公報に開示された提案においては、エンジン
の回転数と負荷とを検出し、低回転高負荷時にはバッテ
リを電源として回転電機に供給し、コンプレッサの回転
を高めて過給気を増圧させてエンジン出力を上昇させて
いるが、急加速を要するとき車載のバッテリが電源の場
合、その内部抵抗のため大電力が瞬時に投入できず、し
たがってエンジンに対するブースト圧力の急速な上昇が
制限されトルクアップ時の素早い応答性が得られないと
いう問題が生じている。
本発明はこのような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に配置された回転電機に対
し急加速時には瞬時に大電力を供給してエンジンのトル
クアップ時のレスポンス特性を良好にしようとするター
ボチャージャ駆動用電源装置を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明によれば、電動ー発電機となる回転電機をタービ
ン軸に備えたターボチャージャを駆動するターボチャー
ジャ駆動用電源装置において、前記回転電機の電源とな
るバッテリと、該バッテリにパワーＭＯＳ型ＦＥＴから
なるスイッチング用制御素子を介して並列接続された電
気二重層コンデンサと、前記回転電機の急速駆動時に前
記制御素子をオン制御する制御手段とを有することを特
徴とするターボチャージャ駆動用電源装置が提供され
る。
（作用） 本発明では、スイッチング用制御素子と大容量コンデン
サとの直列接続回路をバッテリに並列に接続し、エンジ
ンのトルクアップ時には制御素子をオン制御してバッテ
リとともにコンデンサからの電力を回転電機に供給する
ので、立上りの鋭いコンデンサからの大電流が回転電機
を駆動し、ターボチャージャの回転を急上昇させて過給
圧を急速に高めることにより、エンジン出力の応答性が
向上する。
（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の構成を示すブロック回路図
である。
同図において、１はターボチャージャであり、図示して
いないエンジンの排気エネルギーにより駆動されるター
ビン１１と、該タービン１１のトルクにより駆動されて
エンジンに吸気を圧送するコンプレッサ１２とを備え、
さらにタービン１１とコンプレッサ１２との間の回転軸
には電動−発電機となる回転電機１３が配置されてい
る。
そして、エンジンの排気エネルギーに余力のあるときは
回転電機１３を発電機として作動させ、排気エネルギー
を電力として回収して車載のバッテリの充電を行うとと
もに、一方、エンジンが低速高負荷時には回転電機１３
に電力を供給して力行させ、低回転時の少ない排気エネ
ルギーを回転電機１３のトルクにより補ってコンプレッ
サを付勢することにより過給気の増大を計るよう構成さ
れている。
２はバッテリで例えば通常の鉛蓄電池であり、車載の機
器や回転電機１３の電源となるもの、３は電圧変換器で
バッテリ２からの直流電力を昇圧するもので、例えばス
イッチング回路と昇圧変圧器を備えて回転電機１３の駆
動用に昇圧するもの、４はインバータで、電圧変換器３
から昇圧されて供給された電力を、回転電機１３の力行
駆動に適する周波数の電力に変換するものである。
５は大容量のコンデンサであり、例えば電気二重層原理
を利用した静電容量の大きいもので、従来のアルミ電解
コンデンサと比較すると同一体積で数十倍の静電容量を
有している。
周知事項ではあるが、電気二重層コンデンサの容量は、
もはや１０００ファラッドの容量を持つものも現われて
おり、内部抵抗も鉛バッテリと比較して数十分の一程度
小さいことも周知のことである。従って、たとえば１２
ボルトの端子電圧に充電されている１０００ファラッド
の電気二重層コンデンサの両電極を短絡させた場合、１
０キロアンペアの大電流を瞬時に流すことができる。そ
して、該コンデンサ５はスイッチング用の制御素子とな
るパワーＦＥＴ７を介してバッテリ２に接続されてい
る。
パワーＦＥＴ７は大電流の制御できるＭＯＳ型が用いら
れ、ゲートＧに信号を印加することにより、ドレインＤ
からソースＳに電流が通じ、コンデンサ５に蓄えられた
電荷が電圧変換器３に供給されるように結線されてい
る。なお、ソースＳとドレインＤとの間の単一方向性の
接合抵抗を通ずる電流により、常にバッテリ２を電源と
してコンデンサ５が充電されるように構成されている。
６はコントローラでマイクロコンピュータからなり、演
算処理を行う中央制御装置、演算処理手順、制御手順や
制御マップなどを格納する各種メモリ、入／出力ポート
などを備えており、アクセルペダル８からの踏込量信号
ＰＳ、コンデンサ６の端子電圧信号、エンジン回転信
号、バッテリ電圧信号などが入力されると、所定の演算
処理が行われて格納された制御手順や格納されたマップ
に基づいた所定の指令が発せられる。
そして、エンジンが定常運転や高速運転にて排気エネル
ギーが大きく、コンプレッサ１２の過給用の駆動力に余
裕のあるときは、回転電機１３を発電機として作動させ
て、その発電電力によりバッテリ２を充電するように指
令したり、また、アクセルペダルが急激に踏込まれてエ
ンジンの急加速を要する場合と判断すると、パワーＦＥ
Ｔ７のゲートに信号が送られ、コンデンサ５の蓄えた電
荷を電圧変換器３やインバータ４を介して回転電機１３
に供給して力行させ、エンジンへのブースト圧を急速に
上昇させるように指令するものである。
第２図はエンジンを加速運転する際に回転電機を電動作
動させる場合の処理フロー図である。
つぎに、第２図を用いて本実施例の作動を説明すると、
ステップ１にてレギュレータがオフであり、ステップ２
でアクセルペダル８の踏込量ＰＳが入力され、踏込量が
最大（ＷＯＴ）に踏込まれていると、ステップ３にて電
圧変換器に対して１００％のパワーに指示する。つい
で、ステップ４でコンデンサ５の電圧により充電状態を
チェックし、充電されていると判断すると、ステップ５
でパワーＦＥＴ７のゲートＧに指令を送ってオンとな
し、所定の時間ホールドを行う。つぎにステップ６で電
圧変換器３、インバータ４に指令してそれぞれ作動させ
ることによりコンデンサ５からは第３図のＣ曲線に示す
ような大電流が供給され、回転電機１３を急激に駆動し
てコンプレッサ１２の過給作動を付勢することになり、
このためエンジンは過給圧の急上昇により回転数が急激
に増加し、出力トルクも急上昇して立上りの鋭い応答性
が得られることになる。なお第３図に示すＣ曲線のよう
に通電直後はコンデンサ５から大電流が供給されるが、
この供給電流は短時間に徐々に減少することになり、立
上りの遅いＢ曲線のようなバッテリ２からの電流に移行
するもので、前述のＦＥＴのゲートへの指令のホールド
はコンデンサ５からの電流供給のタイミングに応答させ
てあるものである。
前述のステップ２にてアクセルペダル踏込量が最大でな
い場合はステップ８に進み、該踏込量に対応した昇圧指
示が行われ、バッテリ２のみの電力が電圧変換器３、イ
ンバータ４を介して回転電機１３に供給され、コンプレ
ッサ１２の過給作動を付勢する。なお、ステップ４にて
コンデンサ５が十分に充電されていない場合もバッテリ
２の電力だけが供給されることになる。
以上、本発明を上述の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） 本発明によれば制御素子となるパワーＦＥＴと大容量コ
ンデンサとの直列回路をバッテリに並列接続して、エン
ジンの急速なトルクアップ時にはパワーＦＥＴをオン制
御してバッテリからの電力とともにコンデンサの電荷を
回転電機に供給するので、コンデンサからの立上りの鋭
い大電流によって回転電機が急速に回転上昇し、ターボ
チャージャからの過給圧を急上昇させることにより、エ
ンジントルクが急激に増大して、エンジンのトルクアッ
プ時の応答性が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の構成を示すブロック回路
図、第２図は本実施例の処理を示す処理フロー図、第３
図は本実施例におけるコンデンサおよびバッテリからの
電流を示す曲線図である。 １…ターボチャージャ、２…バッテリ、５…コンデン
サ、６…コントローラ、７…パワーＦＥＴ、１３…回転
電機。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電動ー発電機となる回転電機をタービン軸
    に備えたターボチャージャを駆動するターボチャージャ
    駆動用電源装置において、前記回転電機の電源となるバ
    ッテリと、該バッテリにパワーＭＯＳ型ＦＥＴからなる
    スイッチング用制御素子を介して並列接続された電気二
    重層コンデンサと、前記回転電機の急速駆動時に前記制
    御素子をオン制御する制御手段とを有することを特徴と
    するターボチャージャ駆動用電源装置。
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