車輛的發(fā)電裝置以及發(fā)電控制方法
【專利摘要】在對車輛進(jìn)行發(fā)電控制以減少內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電所消耗的燃料量的車輛的發(fā)電控制中，檢測電池的充放電狀態(tài)，根據(jù)檢測得到的充放電狀態(tài)，在電池的充電狀態(tài)因怠速停止后的充電而恢復(fù)到怠速停止前的充電狀態(tài)時(shí)，中斷內(nèi)燃機(jī)伴隨著燃料消耗進(jìn)行的發(fā)電。其中，所述車輛包括：由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動來進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電機(jī)、以及利用發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率進(jìn)行充電的電池，并且該車輛在規(guī)定的車速以下會進(jìn)行怠速停止。
【專利說明】車輛的發(fā)電裝置以及發(fā)電控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車輛的發(fā)電裝置等，尤其涉及內(nèi)燃機(jī)發(fā)電所消耗的燃料量的減少。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，車輛搭載有用于對各種電負(fù)載進(jìn)行供電以及對電池進(jìn)行充電的發(fā)電機(jī)。該發(fā)電機(jī)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動來進(jìn)行發(fā)電，因此，在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中(除了燃料切斷過程)也消耗燃料以用于該發(fā)電。
[0003]與此相對，近年來，因環(huán)境問題而希望能改善車輛的燃料消耗，于是，提出了下述方法:通過在車輛減速過程中等內(nèi)燃機(jī)處于燃料切斷的過程中積極地進(jìn)行發(fā)電(以下，稱為再生發(fā)電)來減少內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行伴隨著消耗燃料的發(fā)電(以下，稱為燃燒發(fā)電)的機(jī)會的方法、或者通過設(shè)定內(nèi)燃機(jī)的動作區(qū)域作為進(jìn)行燃燒發(fā)電的條件來減少發(fā)電所消耗的燃料量的方法(參照專利文獻(xiàn)I)。在該現(xiàn)有技術(shù)中，基于增加了因發(fā)電而產(chǎn)生的內(nèi)燃機(jī)的動力增加部分后得到的燃料消耗量映射，通過在燃料消耗量較少的內(nèi)燃機(jī)的動作區(qū)域中進(jìn)行發(fā)電，來減少發(fā)電所消耗的燃料量。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本專利第4158615號說明書


【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0005]然而，在上述專利文獻(xiàn)I所示的現(xiàn)有技術(shù)中，沒有考慮到發(fā)電時(shí)電池的充電狀態(tài)。特別是在通常所廣泛使用的鉛蓄電池中，由于存在電池的充電率(以下，稱為S0C)越高充電接受能力越低這樣的趨勢，因此，若過度地燃燒發(fā)電使得電池的SOC高達(dá)所需以上，則再生發(fā)電時(shí)的充電接受能力會下降，再生功率量下降。對于下降的再生功率量，為了補(bǔ)償該功率量而增加燃燒發(fā)電的機(jī)會，結(jié)果會導(dǎo)致發(fā)電所消耗的燃料量增加的問題。
[0006]本發(fā)明是為了解決上述這樣的現(xiàn)有問題而完成的，其目的在于，提供一種車輛的發(fā)電裝置等，該車輛的發(fā)電裝置不僅考慮到進(jìn)行發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)的動作區(qū)域，還將電池的充電狀態(tài)考慮在內(nèi)，由此能夠?qū)⒁蛉紵l(fā)電而產(chǎn)生的再生功率量的下降抑制在最小限度，并且能夠減少發(fā)電所消耗的燃料量。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0007]本發(fā)明的車輛的發(fā)電裝置等用于在規(guī)定的車速以下會進(jìn)行怠速停止的車輛，其特征在于，包括:發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動來進(jìn)行發(fā)電；電池，該電池利用所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率來進(jìn)行充電；以及發(fā)電控制裝置，該發(fā)電控制裝置進(jìn)行發(fā)電控制，以減少所述內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電所消耗的燃料量，所述發(fā)電控制裝置包含有:電池狀態(tài)計(jì)算部，該電池狀態(tài)計(jì)算部求得包含所述電池的充放電狀態(tài)在內(nèi)的狀態(tài)；以及發(fā)電控制部，該發(fā)電控制部根據(jù)由所述電池狀態(tài)計(jì)算部求得的充放電狀態(tài)，在所述電池的充電狀態(tài)因怠速停止后的充電而恢復(fù)到怠速停止前的充電狀態(tài)時(shí)，中斷所述內(nèi)燃機(jī)所進(jìn)行的伴隨著消耗燃料的發(fā)電。
發(fā)明效果
[0008]本發(fā)明中，可提供一種車輛的發(fā)電裝置等，該車輛的發(fā)電裝置不僅考慮到進(jìn)行發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)的動作區(qū)域，還將電池的充電狀態(tài)考慮在內(nèi)，由此能夠?qū)⒁蛉紵l(fā)電而產(chǎn)生的再生功率量的下降抑制在最小限度，并且能夠減少發(fā)電所消耗的燃料量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是搭載有本發(fā)明實(shí)施方式I中的車輛的發(fā)電裝置的內(nèi)燃機(jī)的簡要結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式I中的發(fā)電控制裝置的控制動作的時(shí)序圖。
圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式I中的發(fā)電控制裝置的燃燒發(fā)電執(zhí)行處理的流程圖。
圖4是表示本發(fā)明實(shí)施方式2中的發(fā)電控制裝置的控制動作的時(shí)序圖。
圖5是表示本發(fā)明實(shí)施方式3中的發(fā)電控制裝置的控制動作的時(shí)序圖。

【具體實(shí)施方式】
[0010]下面，使用附圖并按照各實(shí)施方式來對本發(fā)明所涉及的車輛的發(fā)電裝置等進(jìn)行說明。此外，在各實(shí)施方式中，對相同或相當(dāng)?shù)牟糠忠韵嗤瑯?biāo)號示出，并省略重復(fù)說明。
[0011]實(shí)施方式1.圖1是搭載有本發(fā)明實(shí)施方式I中的車輛的發(fā)電裝置的內(nèi)燃機(jī)的簡要結(jié)構(gòu)圖。圖1中，內(nèi)燃機(jī)101通過傳動皮帶DB來驅(qū)動發(fā)電機(jī)102，發(fā)電控制裝置103通過操作發(fā)電電壓調(diào)整裝置104的調(diào)整電壓來控制發(fā)電機(jī)102的發(fā)電功率。發(fā)電控制裝置103是通過提取出內(nèi)燃機(jī)控制裝置(省略圖示)的發(fā)電控制部分進(jìn)行圖示而得到的。
[0012]發(fā)電控制裝置103由計(jì)算機(jī)構(gòu)成，將由發(fā)電控制部120、以及電池狀態(tài)計(jì)算部130構(gòu)成的部分示為由程序來執(zhí)行的功能塊，其中，發(fā)電控制部120包括:發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域判定單元109、發(fā)電功率設(shè)定單元110、發(fā)電中斷判定單元111、發(fā)電電流計(jì)算單元112、發(fā)電電流控制單元113、發(fā)電電壓調(diào)整單元104a等，電池狀態(tài)計(jì)算部130包括充電率計(jì)算單元131、充放電量計(jì)算單元132、以及電池的內(nèi)部電阻值計(jì)算單元133等。此外，用于執(zhí)行各單元的程序、處理所使用的各種信息、數(shù)據(jù)存儲于存儲單元M。
[0013]這里，作為具有更高控制精度的方式，示出了具備發(fā)電電壓調(diào)整裝置104的方式，但作為廉價(jià)的系統(tǒng)，發(fā)電控制裝置103可以在其內(nèi)部具備發(fā)電電壓調(diào)整單元104a來替代發(fā)電電壓調(diào)整裝置104，在該情況下，發(fā)電控制裝置103可直接控制發(fā)電機(jī)102的發(fā)電功率。
[0014]由發(fā)電機(jī)102發(fā)電得到的功率被分配成對電池105進(jìn)行充電的功率、以及車輛的電負(fù)載106所消耗的功率，電池105的充放電電流可通過安裝于負(fù)極端子的電流傳感器107檢測得到，同樣地，電負(fù)載106所消耗的電流可通過電流傳感器108檢測得到。發(fā)電機(jī)102的發(fā)電電流可利用發(fā)電控制裝置103的發(fā)電電流計(jì)算單元112，將電流傳感器107得到的電池105的充電電流與電流傳感器108得到的車輛的電負(fù)載電流相加來計(jì)算得到。
[0015]此外，這里示出了具備電流傳感器107、108的方式，但作為對發(fā)電機(jī)102的發(fā)電電流直接進(jìn)行檢測的方式，在發(fā)電機(jī)102與電池105的正極端子之間也可以具備電流傳感器102a。
此外，在作為廉價(jià)的系統(tǒng)而不具備這些電流傳感器的情況下，若發(fā)電機(jī)102為交流發(fā)電機(jī)，則可利用發(fā)電電流計(jì)算單元112，根據(jù)存儲單元M中預(yù)先存儲的映射(例如表示轉(zhuǎn)速、FR占空比輸出、以及發(fā)電電流之間關(guān)系的映射)，基于交流發(fā)電機(jī)控制中的交流發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和FR占空比輸出來映射計(jì)算出發(fā)電電流。
或者，在不具備電流傳感器107的情況下，也可以通過在發(fā)電電流計(jì)算單元112內(nèi)部設(shè)置模擬了電池105特性的運(yùn)算模型(例如由程序構(gòu)成)，來推定電池的充電電流。
在不具備電流傳感器108的情況下，也可以根據(jù)動作中的電負(fù)載106的額定功耗來計(jì)算出車輛的電負(fù)載電流。
[0016]圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式I中圖1的發(fā)電控制裝置103的控制動作的時(shí)序圖。(a)表示燃燒發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域、(b)表示怠速停止執(zhí)行過程、(C)表示車速、(d)表示電池SOC、(e)表示再生功率量、(f)表示燃燒發(fā)電中斷判定、(g)表示執(zhí)行再生發(fā)電、(h)表示執(zhí)行燃燒發(fā)電。
[0017]圖2中，實(shí)線201表示車速，實(shí)線202表示電池的剩余容量即電池S0C(state ofcharge:充電率)，實(shí)線203表示再生功率量，虛線211表示未應(yīng)用本發(fā)明時(shí)(燃燒發(fā)電不中斷的現(xiàn)有技術(shù)的情況)的電池的S0C，虛線212表示未應(yīng)用本發(fā)明時(shí)(在高SOC的狀態(tài)下電池充電接受能力下降)的再生功率量。并且，虛線221表示若電池的SOC超過該值則中斷燃燒發(fā)電的SOC (燃燒發(fā)電中斷S0C)，點(diǎn)劃線222同樣表示若電池的SOC超過該值則中斷燃燒發(fā)電的上限SOC (燃燒發(fā)電執(zhí)行上限S0C)，點(diǎn)劃線223表示若電池的SOC低于該值則不中斷燃燒發(fā)電的下限SOC(燃燒發(fā)電中斷下限S0C)，虛線241表示導(dǎo)致燃料消耗量增加的過度發(fā)電。具體內(nèi)容將在后文中闡述。這里，電池的SOC可以通過對電流傳感器107檢測到的電池的充放電電流進(jìn)行累計(jì)計(jì)算來得到，也可以通過設(shè)置電池傳感器BS來直接檢測電池的狀態(tài)。
[0018]另外，將電流傳感器107、電流傳感器102a、電池傳感器BS、后述的電壓傳感器BV等作為用于檢測電池狀態(tài)的電池狀態(tài)檢測單元，并特別將電流傳感器107和電流傳感器102a作為電池電流檢測單元。各電池狀態(tài)可根據(jù)上述電池狀態(tài)檢測單元的檢測結(jié)果，利用發(fā)電控制裝置103內(nèi)的電池狀態(tài)計(jì)算部130進(jìn)行運(yùn)算而求得。對于電池的S0C，可利用充電率計(jì)算單元131進(jìn)行運(yùn)算而求得。
[0019]此外，獲得以下說明的車輛的車速、剎車踏板松開等再啟動請求、內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩(或替代轉(zhuǎn)矩的進(jìn)氣管壓或填充效率)等車輛狀態(tài)信息來作為來自內(nèi)燃機(jī)控制裝置(省略圖示)中的其他控制裝置的車輛狀態(tài)信息VC等。
[0020]在時(shí)刻tl，在規(guī)定的車速以下開始進(jìn)行怠速停止，與此同時(shí)，將電池105的SOC存儲到發(fā)電控制裝置103的存儲單元M即存儲器。在時(shí)刻t2，接受駕駛員的剎車踏板松開等再起動請求，解除怠速停止，與此同時(shí)，將時(shí)刻tl所存儲的怠速停止開始SOC作為燃燒發(fā)電中斷S0C221進(jìn)行設(shè)置(存儲到存儲器M)。這里，將時(shí)刻tl的怠速停止開始SOC直接設(shè)置為燃燒發(fā)電中斷S0C，但也可以將以怠速停止開始SOC作為基準(zhǔn)加減了規(guī)定量之后得到的S0C、或者在時(shí)刻t2的SOC上加上規(guī)定量后得到的SOC設(shè)置為燃燒發(fā)電中斷S0C。
[0021]由于時(shí)刻t2的怠速停止解除，內(nèi)燃機(jī)101再起動，在期間t3和期間t4中，若判定內(nèi)燃機(jī)101的動作點(diǎn)位于燃燒發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域內(nèi)，則進(jìn)行燃燒發(fā)電，從而電池105的SOC上升。在此期間，由于電池105的SOC不會超過燃燒發(fā)電中斷S0C221，因此，燃燒發(fā)電中斷判定(電池SOC >燃燒發(fā)電中斷S0C)不成立，只要內(nèi)燃機(jī)101的動作點(diǎn)處于燃燒發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域內(nèi)，則持續(xù)進(jìn)行燃燒發(fā)電。
[0022]在接下來的期間t5中，由于在車輛減速的同時(shí)還進(jìn)行再生發(fā)電，因此，電池105的SOC超過燃燒發(fā)電中斷S0C221，燃燒發(fā)電中斷判定成立。這里，若燃燒發(fā)電中斷判定在怠速停止解除后成立一次，則可以在下一次怠速停止執(zhí)行之前保持成立結(jié)果，若在第一次成立后電池105的SOC低于燃燒發(fā)電中斷S0C221，則可將燃燒發(fā)電中斷判定不成立，從而在電池105的SOC再次超過燃燒發(fā)電中斷S0C221之前，在內(nèi)燃機(jī)101的動作點(diǎn)位于燃燒發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域內(nèi)的期間執(zhí)行燃燒發(fā)電。
[0023]此外，這里，示出本發(fā)明不具備作為對象的電池105以外的其他電源的方式，但當(dāng)然也可以采用下述方式，即:在執(zhí)行怠速停止的過程中，由上述其他電源對電池105進(jìn)行充電，在電池105的SOC超過時(shí)刻tl的怠速停止開始SOC的情況下，在時(shí)刻t2燃燒發(fā)電中斷判定成立，從而不執(zhí)行之后的燃燒發(fā)電。
[0024]在期間t6和期間t8中，在未應(yīng)用本發(fā)明的情況下，燃燒發(fā)電不會中斷，由于內(nèi)燃機(jī)的動作點(diǎn)仍處于燃燒發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域內(nèi)，因此，繼續(xù)進(jìn)行燃燒發(fā)電。因此，在期間t7和期間t9中，由于在車輛減速(車速下降)的同時(shí)還進(jìn)行再生發(fā)電，因此，再生發(fā)電后的電池105的SOC達(dá)到與期間t6和期間t8中中斷燃燒發(fā)電再繼續(xù)的情況(本發(fā)明的情況)相同的SOC。S卩，由于在期間t6和期間t8中進(jìn)行過度的燃燒發(fā)電，不僅燃料消耗量增加，電池105的SOC會因燃燒發(fā)電而高達(dá)所需以上，由此導(dǎo)致期間t7和期間t9中再生發(fā)電時(shí)的電池的充電接受能力(充電效率)下降，因而再生功率量下降。
[0025]在期間t9結(jié)束的時(shí)刻tlO，與時(shí)刻tl同樣地將怠速停止開始SOC存儲到發(fā)電控制裝置103的存儲單元M，在接下來的怠速停止解除時(shí)將時(shí)刻tlO所存儲的怠速停止開始SOC作為燃燒發(fā)電中斷S0C221進(jìn)行設(shè)置(存儲到存儲器M)。
[0026]這里，在從時(shí)刻t2到時(shí)刻tlO為止的期間內(nèi)，除了電池105的SOC未達(dá)到時(shí)刻tl的上一次怠速停止開始SOC的情況之外，燃燒發(fā)電中斷S0C221具有在每次執(zhí)行怠速停止時(shí)上升的趨勢。因此，通過定義點(diǎn)劃線222所示的燃燒發(fā)電執(zhí)行上限S0C，來進(jìn)行以下控制，即:若電池105的SOC超過該上限值，則中斷燃燒發(fā)電的執(zhí)行，以使得電池105的SOC不會因燃燒發(fā)電而增高到所需以上。
[0027]另一方面，在短期間內(nèi)反復(fù)進(jìn)行怠速停止、行駛過程中發(fā)電機(jī)會不足、或功耗較大等電池105的放電量大于充電量的情況下，燃燒發(fā)電中斷S0C221具有在每次執(zhí)行怠速停止時(shí)下降的趨勢，因而擔(dān)心會下降到低于電池的使用下限(擔(dān)心會存在因電池的放電性能下降而無法起動的可能性或劣化發(fā)展的下限S0C)。因此，通過定義點(diǎn)劃線223所示的燃燒發(fā)電中斷下限S0C，來進(jìn)行以下控制，即:若電池105的SOC低于該下限值，則使燃燒發(fā)電的執(zhí)行中斷，從而使得電池的SOC不會過度下降。
[0028]通過上述控制，電池105的SOC在車輛行駛過程中約在燃燒發(fā)電執(zhí)行上限S0C222以下進(jìn)行變化，若電池105的放電量變大，則在再生發(fā)電的基礎(chǔ)上進(jìn)行燃燒發(fā)電，由此能夠?qū)﹄姵剡M(jìn)行充電，直至達(dá)到上一次怠速停止開始SOC為止。此外，這里，當(dāng)然也可以根據(jù)車輛的行駛狀態(tài)來設(shè)定燃燒發(fā)電執(zhí)行上限S0C222和燃燒發(fā)電中斷下限S0C223。
[0029]圖3是表示本發(fā)明實(shí)施方式I中的發(fā)電控制裝置的燃燒發(fā)電執(zhí)行處理的流程圖，按規(guī)定的運(yùn)算周期(例如100msec)來執(zhí)行。圖3中，在步驟301中，檢測轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩(或代替轉(zhuǎn)矩的進(jìn)氣管壓或填充效率)來作為內(nèi)燃機(jī)的動作點(diǎn)(例如從內(nèi)燃機(jī)控制裝置得到而作為車輛狀態(tài)信息VC)，并前進(jìn)至步驟302。在步驟302中，若內(nèi)燃機(jī)的動作點(diǎn)位于例如預(yù)先設(shè)定并存儲于存儲單元M的規(guī)定的燃燒發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域，則前進(jìn)至步驟303。這里，在步驟303中，根據(jù)發(fā)電機(jī)102的轉(zhuǎn)速和發(fā)電電壓，映射計(jì)算出發(fā)電電流目標(biāo)值。接著，將發(fā)電電壓與發(fā)電電流目標(biāo)值相乘，由此來設(shè)定發(fā)電功率。發(fā)電機(jī)102的轉(zhuǎn)速可通過將內(nèi)燃機(jī)101的轉(zhuǎn)速(基于車輛狀態(tài)信息VC)與輪徑比(pulley rat1)相乘來求得,發(fā)電電壓可通過將電池電壓與到發(fā)電機(jī)102為止的布線電阻部分的電壓相加來計(jì)算得到。電池電壓由電壓傳感器BV檢測得到，布線電阻值預(yù)先存儲于存儲單元M。接著，前進(jìn)至步驟304。
[0030]在步驟304中，檢測SOC和內(nèi)部電阻值作為電池的狀態(tài)，并前進(jìn)至步驟305。這里，電池的SOC和內(nèi)部電阻值可以根據(jù)電池的充放電電流和電池電壓計(jì)算得到，也可以通過設(shè)置電池傳感器BS來直接檢測出電池的狀態(tài)。
上述電池的內(nèi)部電阻值由電池狀態(tài)計(jì)算部130的內(nèi)部電阻值計(jì)算單元133進(jìn)行運(yùn)算來求得。
[0031]步驟305中，在燃燒發(fā)電中斷判定不成立的情況下，即在回收上一次怠速停止開始后的電池105的放電量之前(圖2中，在期間t5內(nèi)電池的SOC達(dá)到上一次怠速停止開始SOC之前)，前進(jìn)至步驟307。在步驟305中燃燒發(fā)電中斷判定成立的情況下，前進(jìn)至步驟306。在步驟306中，若電池105的SOC小于燃燒發(fā)電中斷下限S0C，則由于擔(dān)心會存在因放電性能的下降而導(dǎo)致無法起動的可能性、或?qū)е铝踊l(fā)展，因此，前進(jìn)至步驟307，以在燃燒發(fā)電不中斷的狀態(tài)下對電池105進(jìn)行充電。在步驟307中，若電池的SOC在燃燒發(fā)電執(zhí)行上限SOC以下，即在因燃燒發(fā)電而導(dǎo)致再生功率量的下降較小的范圍內(nèi)，則允許執(zhí)行燃燒發(fā)電，并前進(jìn)至步驟309。
[0032]在步驟302中，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)的動作點(diǎn)在燃燒發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域外時(shí)，或者在步驟305中燃燒發(fā)電中斷判定成立、且步驟306中電池的SOC在燃燒發(fā)電中斷下限SOC以上時(shí)，或者在步驟307中電池105的SOC超過燃燒發(fā)電執(zhí)行上限SOC時(shí)，前進(jìn)至步驟308。步驟308中，若電池105的內(nèi)部電阻值在規(guī)定范圍內(nèi)，則判定為不需要執(zhí)行燃燒發(fā)電，并前進(jìn)至步驟311。在步驟308中，當(dāng)電池105的內(nèi)部電阻值在規(guī)定范圍外時(shí)，由于擔(dān)心起動性能下降、劣化發(fā)展，因此允許執(zhí)行燃燒發(fā)電來對電池105進(jìn)行充電，并前進(jìn)至步驟309。
[0033]步驟309中，將電池105的充電電流與車輛的電負(fù)載106的電負(fù)載電流相加來計(jì)算出發(fā)電機(jī)102的發(fā)電電流瞬時(shí)值，并前進(jìn)至步驟310。在步驟310中，基于步驟303中通過映射計(jì)算得到的發(fā)電電流目標(biāo)值與步驟309中計(jì)算得到的發(fā)電電流瞬時(shí)值之間的偏差，輸出對發(fā)電電壓調(diào)整裝置104進(jìn)行指令的電壓設(shè)定值，并前進(jìn)至步驟313。
[0034]在步驟311中，設(shè)定放電允許電流以使得電池105不會因不執(zhí)行燃燒發(fā)電而過度放電，并前進(jìn)至步驟312。步驟312中，基于電池105的放電允許電流與放電電流(充電電流的相反符號)之間的偏差，輸出對發(fā)電電壓調(diào)整裝置104進(jìn)行指令的電壓設(shè)定值，并前進(jìn)至步驟313。此外，這里示出了電池105的使用狀態(tài)、劣化程度沒有異常，且車輛的發(fā)電裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的放電方法，但在由其他單元檢測出某些異常的情況下，可以在步驟308中強(qiáng)制前進(jìn)至步驟309，也可通過在步驟311中設(shè)定電池105的充電電流并在接下來的步驟中強(qiáng)制地對電池進(jìn)行充電。
[0035]步驟313中，將基于步驟310或步驟312中所設(shè)定的電壓設(shè)定值的調(diào)整電壓指令給發(fā)電電壓調(diào)整裝置104，并結(jié)束本次處理。
[0036]另外，步驟301、302由發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域判定單元109來執(zhí)行，步驟303由發(fā)電功率設(shè)定單元I1來執(zhí)行，步驟304由電池狀態(tài)計(jì)算部130來執(zhí)行，步驟305?307、308由發(fā)電中斷判定單元111來執(zhí)行，步驟309由發(fā)電電流計(jì)算單元112來執(zhí)行，步驟310?313由發(fā)電電流控制單元113來執(zhí)行。
[0037]通過上述一系列的處理，在執(zhí)行燃燒發(fā)電的情況下，能夠在內(nèi)燃機(jī)101的規(guī)定的動作區(qū)域內(nèi)以規(guī)定的發(fā)電功率進(jìn)行發(fā)電，直到回收怠速停止后的電池105的放電量。在不執(zhí)行燃燒發(fā)電的情況下，能夠在允許電流的范圍內(nèi)對電池105進(jìn)行放電。
[0038]在上述說明中，當(dāng)電池的SOC超過燃燒發(fā)電中斷SOC時(shí)使燃燒發(fā)電中斷，但也可以在電池的SOC達(dá)到燃燒發(fā)電中斷SOC(變?yōu)橄嗟?的情況下使燃燒發(fā)電中斷。
[0039]這里僅示出發(fā)電機(jī)側(cè)的控制處理，但對于因燃燒發(fā)電而引起的車輛的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩的變化，作為內(nèi)燃機(jī)側(cè)的控制處理，當(dāng)然可以通過改變節(jié)流閥開度、點(diǎn)火時(shí)期來補(bǔ)償與發(fā)電量相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩部分，由此來防止駕駛員的不適感。
[0040]根據(jù)上述本發(fā)明的實(shí)施方式I的車輛的發(fā)電裝置，不僅考慮到進(jìn)行發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)的動作區(qū)域，還將電池的SOC考慮在內(nèi)，由此，若電池的SOC達(dá)到上一次怠速停止開始S0C，則能夠使燃燒發(fā)電中斷，之后內(nèi)燃機(jī)不再進(jìn)行伴隨著燃料消耗的過度的發(fā)電，從而能夠?qū)⒁蛉紵l(fā)電而引起再生功率量的下降限制在最小限度，能夠減少發(fā)電所消耗的燃料量。
[0041]實(shí)施方式2.在上述實(shí)施方式I的車輛的發(fā)電裝置中，若電池的SOC達(dá)到上一次怠速停止開始S0C，則中斷燃燒發(fā)電，但在實(shí)施方式2的車輛的發(fā)電裝置中，若怠速停止后的電池的充電功率量超過同期間內(nèi)電池的放電功率量，則中斷燃燒發(fā)電。即，在利用再生發(fā)電和燃燒發(fā)電回收了怠速停止后的車輛的耗電量的時(shí)刻中斷燃燒發(fā)電。
[0042]搭載有實(shí)施方式2的車輛的發(fā)電裝置的內(nèi)燃機(jī)的簡要結(jié)構(gòu)圖與圖1基本相同。表示實(shí)施方式2的發(fā)電控制裝置的控制動作的時(shí)序圖與實(shí)施方式I中的圖2基本相同，但中斷燃燒發(fā)電的控制動作的內(nèi)容不同。表示實(shí)施方式2的發(fā)電控制裝置的燃燒發(fā)電執(zhí)行處理的流程圖與實(shí)施方式I中的圖3基本相同。
[0043]下面，使用圖4所示的表示實(shí)施方式2的發(fā)電控制裝置的控制動作的時(shí)序圖對與實(shí)施方式I不同的點(diǎn)進(jìn)行說明。圖4中，(a)?(h)與圖2相同，⑴表示電池充放電功率量。圖4中，實(shí)線401表示車速,實(shí)線402表示電池的剩余容量即電池S0C(state of charge:充電率)，實(shí)線403表示再生功率量，虛線411表示未應(yīng)用本發(fā)明時(shí)(燃燒發(fā)電不中斷的現(xiàn)有技術(shù)的情況)的電池的S0C，虛線412表示未應(yīng)用本發(fā)明時(shí)(在高SOC的狀態(tài)下電池充電接受能力下降)的再生功率量。點(diǎn)劃線431表示若電池的SOC超過該值則中斷燃燒發(fā)電的上限SOC (燃燒發(fā)電執(zhí)行上限S0C)，點(diǎn)劃線432表示若電池的SOC低于該值則不中斷燃燒發(fā)電的下限SOC(燃燒發(fā)電中斷下限S0C)，虛線441表示導(dǎo)致燃料消耗量增加的過度發(fā)電。
[0044]虛線421表示怠速停止開始后的電池105的放電功率量，實(shí)線422表示同期間內(nèi)電池105的充電功率量。這里，電池105的放電功率量和充電功率量通過按電流傳感器107檢測到的流過電池105的負(fù)極端子的電流(充放電電流)的方向分開對功率進(jìn)行累計(jì)來計(jì)算得到，功率是通過將電池電流與電池電壓相乘來計(jì)算得到。這些可利用電池狀態(tài)計(jì)算部130的充放電量計(jì)算單元132進(jìn)行運(yùn)算來求得。
[0045]在時(shí)刻tl，若在規(guī)定的車速以下開始進(jìn)行怠速停止，則與此同時(shí)，開始進(jìn)行電池105的放電功率量421和充電功率量422的運(yùn)算。在時(shí)刻t2，在怠速停止解除的同時(shí)，內(nèi)燃機(jī)101再起動，在期間t3和期間t4中，若判定內(nèi)燃機(jī)101的動作點(diǎn)位于燃燒發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域，則由于進(jìn)行燃燒發(fā)電，從而電池105的充電功率量422增加。另一方面，在時(shí)刻tl以后不進(jìn)行燃燒發(fā)電或再生發(fā)電的區(qū)間，電池105的放電功率量421增加。在從時(shí)刻tl到期間t4結(jié)束為止的期間，由于電池105的充電功率量不會超過放電功率量，因此，燃燒發(fā)電中斷判定(充電功率量>放電功率量)不成立，在內(nèi)燃機(jī)101的動作點(diǎn)處于燃燒發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域內(nèi)時(shí)進(jìn)行燃燒發(fā)電。
[0046]在接下來的期間t5，由于在車輛減速的同時(shí)還進(jìn)行再生發(fā)電，因此，電池105的充電功率量422超過放電功率量421，燃燒發(fā)電中斷判定成立。S卩，在期間t5內(nèi)的時(shí)刻，由于怠速停止后的車輛的耗電量通過再生發(fā)電和燃燒發(fā)電而回收，因此，燃燒發(fā)電中斷判定成立。這里，若燃燒發(fā)電中斷判定在怠速停止解除后成立一次，則可以在下一次怠速停止執(zhí)行之前保持成立結(jié)果，若在第一次成立后電池105的充電功率量低于放電功率量，則可將燃燒發(fā)電中斷判定不成立，在電池105的充電功率量再次超過發(fā)電功率量之前，在內(nèi)燃機(jī)101的動作點(diǎn)位于燃燒發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域內(nèi)的期間執(zhí)行燃燒發(fā)電。
[0047]這里示出分開計(jì)算電池105的充放電功率量的方式，但也可以在每個(gè)控制周期計(jì)算電池105的充電功率量與放電功率量之間的差分,若該差分在規(guī)定量以下,則中斷燃燒發(fā)電。此外，這里，示出本發(fā)明不具備作為對象的電池105以外的其他電源的方式，但當(dāng)然也可以采用下述方式，即:在執(zhí)行怠速停止的過程中，由該電源對電池105進(jìn)行充電，在電池105的充電功率量超過放電功率量的情況下，在時(shí)刻t2之前燃燒發(fā)電中斷判定成立，從而不執(zhí)行之后的燃燒發(fā)電。
另外，充電功率量、放電功率量、以及兩者間的差分可由電池狀態(tài)計(jì)算部130的充放電量計(jì)算單元132進(jìn)行運(yùn)算來求得。
[0048]此外，在上述說明中，在充電功率量超過放電功率量時(shí)使燃燒發(fā)電中斷，但也可以在充電功率量與放電功率量為相同量(變?yōu)橄嗟?的情況下使燃燒發(fā)電中斷。
[0049]根據(jù)上述本發(fā)明的實(shí)施方式2的車輛的發(fā)電裝置，不僅考慮到進(jìn)行發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)的動作區(qū)域，還將電池的充放電功率量考慮在內(nèi)，由此，能夠在怠速停止后車輛的耗電量回收的同時(shí)中斷燃燒發(fā)電，之后內(nèi)燃機(jī)不再進(jìn)行伴隨著燃料消耗的過度的發(fā)電，從而能夠?qū)⒁蛉紵l(fā)電而引起再生功率量的下降限制在最小限度，能夠減少發(fā)電所消耗的燃料量。此夕卜，本發(fā)明實(shí)施方式2的車輛的發(fā)電裝置中，將電池的充放電量的單位設(shè)為功率量，但在將該單位設(shè)為電量的情況下，也能進(jìn)行與本發(fā)明實(shí)施方式I的車輛的發(fā)電裝置相同的動作。
[0050]實(shí)施方式3.在上述實(shí)施方式2的車輛的發(fā)電裝置中，若怠速停止后的電池的充電功率量超過同期間的放電功率量(或者達(dá)到相同量)則中斷燃燒發(fā)電，但在實(shí)施方式3的車輛的發(fā)電裝置中，若怠速停止后的電池的充電功率量超過怠速停止后到再起動為止的電池的放電功率量(或者達(dá)到相同量)，則中斷燃燒發(fā)電。即，在執(zhí)行怠速停止的過程中，在從電池取出的功率量通過再生發(fā)電和燃燒發(fā)電而得以回收的時(shí)刻中斷燃燒發(fā)電。
[0051]搭載有實(shí)施方式3的車輛的發(fā)電裝置的內(nèi)燃機(jī)的簡要結(jié)構(gòu)圖與圖1基本相同。表示實(shí)施方式3的發(fā)電控制裝置的控制動作的時(shí)序圖與實(shí)施方式2中的圖4基本相同，但中斷燃燒發(fā)電的控制動作的內(nèi)容不同。表示實(shí)施方式3的發(fā)電控制裝置的燃燒發(fā)電執(zhí)行處理的流程圖與實(shí)施方式I中的圖3基本相同。
[0052]下面，使用圖5所示的表示實(shí)施方式3的發(fā)電控制裝置的控制動作的時(shí)序圖對與實(shí)施方式2不同的點(diǎn)進(jìn)行說明。圖5中，(a)?(h)與圖2相同，⑴表示電池充放電功率量。圖5中，實(shí)線501表示車速，實(shí)線502表示電池的剩余容量即電池S0C(state of charge:充電率)，實(shí)線503表示再生功率量，虛線511表示未應(yīng)用本發(fā)明時(shí)(燃燒發(fā)電不中斷的現(xiàn)有技術(shù)的情況)的電池的S0C，虛線512表示未應(yīng)用本發(fā)明時(shí)(在高SOC的狀態(tài)下電池充電接受能力下降)的再生功率量。點(diǎn)劃線531表示若電池的SOC超過該值則中斷燃燒發(fā)電的上限SOC (燃燒發(fā)電執(zhí)行上限S0C)，點(diǎn)劃線532表示若電池的SOC低于該值則不中斷燃燒發(fā)電的下限SOC(燃燒發(fā)電中斷下限S0C)，虛線541表示導(dǎo)致燃料消耗量增加的過度發(fā)電。
[0053]虛線521表示怠速停止開始后到再起動判定成立為止的電池105的放電功率量，實(shí)線522表示怠速停止開始后的電池105的充電功率量。這里，若在怠速停止解除的同時(shí)使內(nèi)燃機(jī)101再起動，由此使得內(nèi)燃機(jī)101超過規(guī)定的轉(zhuǎn)速(例如500r/min)，則再起動判定成立。
[0054]在時(shí)刻tl，在規(guī)定的車速以下開始進(jìn)行怠速停止，與此同時(shí)，開始進(jìn)行電池105的放電功率量521和充電功率量522的運(yùn)算。在時(shí)刻t2，在怠速停止解除的同時(shí)使內(nèi)燃機(jī)101再起動，若再起動判定成立，則停止進(jìn)行電池105的放電功率量的運(yùn)算。在期間t3，若判定為內(nèi)燃機(jī)101的動作點(diǎn)在燃燒發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域，則進(jìn)行燃燒發(fā)電，從而電池105的充電功率量增加。在期間t4，由于與期間t3相同地進(jìn)行燃燒發(fā)電，因此，例如電池105的充電功率量522超過到再起動判定成立為止的放電功率量521，從而燃燒發(fā)電中斷判定(充電功率量>放電功率量)成立。
[0055]S卩，在期間t4內(nèi)的某一時(shí)刻，由于執(zhí)行怠速停止的過程中，從電池105取出的功率量(包含內(nèi)燃機(jī)再起動所消耗的功率量)因再生發(fā)電和燃燒發(fā)電而回收，因此，燃燒發(fā)電中斷判定成立。燃燒發(fā)電中斷后的電池105的SOC要低于燃燒發(fā)電未中斷的情況，但在期間t5之前的期間不會低于燃燒發(fā)電中斷下限S0C532，與燃燒發(fā)電未中斷的情況相比，期間t5中電池105的充電接受能力提高，通過進(jìn)行再生發(fā)電，達(dá)到相同的S0C。這里示出分開計(jì)算電池105的充放電功率量的方式，但也可以在每個(gè)控制周期計(jì)算電池105的充電功率量與放電功率量之間的差分，若該差分在規(guī)定量以下，則中斷燃燒發(fā)電。
另外，充電功率量、放電功率量、以及兩者間的差分可由電池狀態(tài)計(jì)算部130的充放電量計(jì)算單元132進(jìn)行運(yùn)算來求得。
[0056]此外，在上述說明中，在充電功率量超過放電功率量時(shí)使燃燒發(fā)電中斷，但也可以在充電功率量與放電功率量達(dá)到相同量(變?yōu)橄嗟?的情況下使燃燒發(fā)電中斷。
[0057]根據(jù)上述本發(fā)明的實(shí)施方式3的車輛的發(fā)電裝置，不僅考慮到進(jìn)行發(fā)電的內(nèi)燃機(jī)的動作區(qū)域，還將電池的充放電功率量考慮在內(nèi)，由此，能夠在執(zhí)行怠速停止的過程中對從電池取出的功率量進(jìn)行回收，同時(shí)中斷燃燒發(fā)電，之后內(nèi)燃機(jī)不再進(jìn)行伴隨著燃料消耗的過度的發(fā)電，從而能夠?qū)⒁蛉紵l(fā)電而引起再生功率量的下降限制在最小限度，能夠減少發(fā)電所消耗的燃料量。此外，本發(fā)明實(shí)施方式3的車輛的發(fā)電裝置中，將電池的充放電量的單位設(shè)為功率量，但也可以將該單位設(shè)為電量或S0C。
工業(yè)上的實(shí)用性
[0058]本發(fā)明所涉及的車輛的發(fā)電裝置能夠適用于各種車輛的內(nèi)燃機(jī)控制裝置，能夠獲得相同的效果。
標(biāo)號說明
[0059]101內(nèi)燃機(jī)、102發(fā)電機(jī)、102a、107、108電流傳感器、103發(fā)電控制裝置、104發(fā)電電壓調(diào)整裝置、104a發(fā)電電壓調(diào)整單元、105電池、106電負(fù)載、109發(fā)電執(zhí)行動作區(qū)域判定單元、110發(fā)電功率設(shè)定單元、111、發(fā)電中斷判定單元、112發(fā)電電流計(jì)算單元、113發(fā)電電流控制單元、120發(fā)電控制部、130電池狀態(tài)計(jì)算部、131充電率計(jì)算單元、132充放電量計(jì)算單元、133內(nèi)部電阻值計(jì)算單元、DB傳動皮帶、M存儲單元(存儲器)、VC車輛狀態(tài)信息。
【權(quán)利要求】
1.一種車輛的發(fā)電裝置，該車輛是在規(guī)定的車速以下會進(jìn)行怠速停止的車輛，所述車輛的發(fā)電裝置的特征在于，包括: 發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動來進(jìn)行發(fā)電； 電池，該電池利用所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率進(jìn)行充電；以及 發(fā)電控制裝置，該發(fā)電控制裝置進(jìn)行發(fā)電控制，以減少所述內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電所消耗的燃料量， 所述發(fā)電控制裝置包括: 電池狀態(tài)計(jì)算部，該電池狀態(tài)計(jì)算部求得包含所述電池的充放電狀態(tài)在內(nèi)的狀態(tài)；以及 發(fā)電控制部，該發(fā)電控制部根據(jù)由所述電池狀態(tài)計(jì)算部求得的充放電狀態(tài)，在所述電池的充電狀態(tài)因怠速停止后的充電而恢復(fù)到怠速停止前的充電狀態(tài)時(shí)，中斷所述內(nèi)燃機(jī)伴隨著消耗燃料進(jìn)行的發(fā)電。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛的發(fā)電裝置，其特征在于， 包括檢測所述電池的狀態(tài)的電池狀態(tài)檢測單元， 所述電池狀態(tài)計(jì)算部根據(jù)所述電池狀態(tài)檢測單元檢測到的狀態(tài)，計(jì)算所述電池的充電率， 所述發(fā)電控制部在所述電池的充電率因怠速停止后的充電而達(dá)到或超過怠速停止開始時(shí)刻的所述電池的充電率時(shí)，判定所述電池的充電狀態(tài)恢復(fù)。
3.如權(quán)利要求1所述的車輛的發(fā)電裝置，其特征在于， 包括檢測所述電池的充放電電流的電流檢測單元， 所述電池狀態(tài)計(jì)算部根據(jù)所述電池的充放電電流，計(jì)算怠速停止后的所述電池的放電量和充電量， 所述發(fā)電控制部在所述電池的充電量因怠速停止后的充電而達(dá)到或超過與所述電池的放電量相同的量時(shí)，判定所述電池的充電狀態(tài)恢復(fù)。
4.如權(quán)利要求1所述的車輛的發(fā)電裝置，其特征在于， 包括檢測所述電池的充放電電流的電流檢測單元， 所述電池狀態(tài)計(jì)算部根據(jù)所述電池的充放電電流，計(jì)算怠速停止后的所述電池的充電量與放電量之間的差分， 所述發(fā)電控制部在所述差分因怠速停止后的充電而變?yōu)橐?guī)定量以下時(shí)，判定所述電池的充電狀態(tài)恢復(fù)。
5.如權(quán)利要求1所述的車輛的發(fā)電裝置，其特征在于， 包括檢測所述電池的充放電電流的電流檢測單元， 所述電池狀態(tài)計(jì)算部根據(jù)所述電池的充放電電流，計(jì)算怠速停止后到再起動之前的所述電池的放電量和怠速停止后的所述電池的充電量， 所述發(fā)電控制部在所述電池的充電量因怠速停止后的充電而達(dá)到或超過與所述電池的放電量相同的量時(shí)，判定所述電池的充電狀態(tài)恢復(fù)。
6.如權(quán)利要求1所述的車輛的發(fā)電裝置，其特征在于， 包括檢測所述電池的充放電電流的電流檢測單元， 所述電池狀態(tài)計(jì)算部根據(jù)所述電池的充放電電流，計(jì)算怠速停止后到再起動之前的所述電池的放電量與怠速停止后的所述電池的充電量之間的差分， 所述發(fā)電控制部在所述差分因怠速停止后的充電而變?yōu)橐?guī)定值以下時(shí)，判定所述電池的充電狀態(tài)恢復(fù)。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的車輛的發(fā)電裝置，其特征在于， 所述電池狀態(tài)計(jì)算部計(jì)算所述電池的充電率， 所述發(fā)電控制部在所述電池的充電率超過規(guī)定的上限值時(shí)中斷所述內(nèi)燃機(jī)伴隨著燃料消耗進(jìn)行的發(fā)電。
8.如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的車輛的發(fā)電裝置，其特征在于， 所述電池狀態(tài)計(jì)算部計(jì)算所述電池的充電率， 所述發(fā)電控制部在所述電池的充電率低于規(guī)定的下限值時(shí)，不中斷所述內(nèi)燃機(jī)伴隨著燃料消耗進(jìn)行的發(fā)電。
9.如權(quán)利要求1至8的任一項(xiàng)所述的車輛的發(fā)電裝置，其特征在于， 所述電池狀態(tài)計(jì)算部計(jì)算所述電池的內(nèi)部電阻值， 所述發(fā)電控制部在所述電池的內(nèi)部電阻值處于規(guī)定范圍外時(shí)，不中斷所述內(nèi)燃機(jī)伴隨著燃料消耗進(jìn)行的發(fā)電。
10.一種車輛的發(fā)電控制方法，是在對車輛進(jìn)行發(fā)電控制以減少內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電所消耗的燃料量的車輛的發(fā)電控制中所使用的方法，其中，所述車輛包括:由所述內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動來進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電機(jī)、以及利用所述發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率進(jìn)行充電的電池，并且該車輛在規(guī)定的車速以下會進(jìn)行怠速停止，所述車輛的發(fā)電控制方法的特征在于， 檢測所述電池的充放電狀態(tài)，根據(jù)檢測得到的充放電狀態(tài)，在所述電池的充電狀態(tài)因怠速停止后的充電而恢復(fù)到怠速停止前的充電狀態(tài)時(shí)，中斷所述內(nèi)燃機(jī)伴隨著燃料消耗進(jìn)行的發(fā)電。
【文檔編號】H02P9/04GK104365012SQ201280073893
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2012年6月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月14日
【發(fā)明者】谷英明, 伊達(dá)俊明, 和知敏, 岡部健 申請人:三菱電機(jī)株式會社