車両搭載用発電装置

【課題】エンジンの駆動力によって発電を行う車両搭載用発電装置において、エンジンを制御する構成を簡単にすることを目的とする。
【解決手段】操作部３２は、ユーザの操作に基づく運転操作情報を制御部１２に出力する。制御部１２は、運転操作情報および車両の走行状態に基づいて、車両駆動回路２８を制御すると共にエンジン出力目標値を決定する。そして、記憶部３４に記憶されたエンジン出力・制御電圧テーブルを参照し、エンジン出力目標値に対応付けられた制御電圧Ｖａの値を求める。制御部１２は、制御電圧Ｖａがエンジン出力・制御電圧テーブルに基づいて求められた値となるよう、電圧調整回路２４を制御する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの駆動力によって発電を行う車両搭載用発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリーズハイブリッド自動車につき広く研究開発が行われている。シリーズハイブリッド自動車は、エンジンのトルクによってジェネレータを駆動して発電を行い、発電電力によって走行用モータを駆動して車両を走行させる。ジェネレータによる発電電力のうち車両の走行に用いられない電力、および走行用モータによる回生電力は、繰り返して充放電が可能な二次電池に供給される。二次電池に充電された電力は、走行制御に応じて走行用モータに供給され、走行電力として用いられる。シリーズハイブリッド自動車によれば、回生電力を走行電力に用いると共に、走行電力の不足分をエンジンによる発電電力によって補うことができる。
【０００３】
特許文献１には、シリーズハイブリッド自動車について記載されている。このシリーズハイブリッド自動車においては、ジェネレータが出力する交流発電電圧を整流する整流器が設けられている。整流器が出力する直流電圧は、昇圧チョッパ回路によって電圧値が調整された後、二次電池（バッテリ）に印加される。特許文献１には、昇圧チョッパ回路の制御によりバッテリの電圧制御を行う旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２４５３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
シリーズハイブリッド自動車では、走行用モータの回転状態、二次電池の充電状態等に応じてエンジンを制御する。エンジンの制御は、エンジンに供給される燃料の流量を調整するスロットルの制御によって行われる。しかし、スロットルの制御は機械的な制御であるため、制御機構が複雑になるという問題があった。
【０００６】
また、シリーズハイブリッド自動車のエンジンおよびジェネレータを走行状態に応じて適切に制御する方法は、従来技術において十分に確立されていない。
【０００７】
本発明は、このような課題に対してなされたものである。すなわち、エンジンの駆動力によって発電を行う車両搭載用発電装置において、エンジンを制御する構成を簡単にすることを目的とする。
【０００８】
また、車両搭載用発電装置において、エンジンおよびジェネレータを走行状態に応じて適切に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、前記車両の制御状態に応じて前記エンジンの目標駆動状態を決定する目標駆動状態決定部と、を備え、前記電力調整部は、前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、を備え、前記電圧調整回路は、前記目標駆動状態に応じて前記直流伝送電圧を調整することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る車両搭載用発電装置においては、前記電圧調整回路は、繰り返して充放電が可能な蓄電手段と、前記直流伝送電圧と前記蓄電手段の出力電圧との間の電圧変換を行う昇降圧コンバータ回路と、を備えることが好適である。
【００１１】
また、本発明に係る車両搭載用発電装置においては、直流電力を交流電力に変換する逆方向変換回路を備え、前記逆方向変換回路は、前記直流伝送電圧に基づく直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を前記ジェネレータに至る電力経路に出力し、前記ジェネレータに前記エンジンの始動を行わせることが好適である。
【００１２】
また、本発明は、燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、を備え、前記電力調整部は、前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、を備え、前記ジェネレータは、回転数対トルク特性におけるジェネレータ動作範囲であって、前記直流伝送電圧が一定であるという条件下で、前記ジェネレータの回転数の増加に対し前記ジェネレータに与えられるトルクが増加する、ジェネレータ動作範囲で動作し、前記エンジンは、回転数対トルク特性におけるエンジン動作範囲が、前記ジェネレータ動作範囲と重なるよう、回転数対トルク特性が設定されていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る車両搭載用発電装置においては、発電電力目標値に対応する、前記ジェネレータに与えられるトルクおよび前記ジェネレータの回転数と、前記ジェネレータ動作範囲と前記エンジン動作範囲との重複範囲における、前記エンジンおよび前記ジェネレータの各回転数対トルク特性と、前記重複範囲における前記エンジンの最適燃料消費率特性と、に基づいて、前記エンジンおよび前記ジェネレータの動作条件を決定し、当該動作条件に基づいて前記エンジンおよび前記ジェネレータを制御する制御部、
を備えることが好適である。
【００１４】
また、本発明は、燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、前記電力調整部を制御する制御部と、を備え、前記電力調整部は、前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、を備え、前記制御部は、前記直流伝送電圧を媒介変数とした、前記ジェネレータについての回転数対トルク特性に基づいて、前記ジェネレータの回転数検出値と、前記ジェネレータに与えられるトルクの目標値と、前記直流伝送電圧の目標値とを、を対応付ける対応付け手段と、前記対応付け手段による対応付け関係に基づいて前記直流伝送電圧の目標値を決定し、その目標値に基づいて前記電圧調整回路を制御する電圧調整回路制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る車両搭載用発電装置においては、前記エンジンの停止制御を行うための回転数目標値を決定する回転数目標値決定手段と、前記回転数検出値と、前記回転数目標値との差異に基づく比例積分演算に基づいて、前記ジェネレータに与えられるトルクの目標値を決定するトルク目標値決定手段と、を備え、前記電圧調整回路制御手段は、前記回転数検出値と、前記トルク目標値決定手段によって決定された目標値と、に基づいて、前記直流伝送電圧の目標値を決定することが好適である。
【００１６】
また、本発明は、燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、を備え、前記電力調整部は、前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、を備え、前記電圧調整回路は、前記ジェネレータが発電を行わないときは、前記電力調整部と前記車両駆動部との間で授受されるべき電力に基づいて前記直流伝送電圧を調整し、前記ジェネレータが発電を行うときは、前記ジェネレータが発電すべき電力に基づいて前記直流伝送電圧を調整することを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、を備え、前記電力調整部は、前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、を備え、前記電圧調整回路は、前記車両駆動部に至る電力経路に電圧を与える蓄電手段と、前記ジェネレータから前記変換回路を介して出力される電圧を昇圧し、昇圧された電圧を前記直流伝送電圧として、前記車両駆動部に至る電力経路および前記蓄電手段に与えるコンバータ回路と、を備え、前記直流伝送電圧を当該昇圧動作に伴って調整することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、を備え、前記電力調整部は、前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、を備え、前記電圧調整回路は、前記車両駆動部に至る電力経路に電圧を与える蓄電手段と、前記ジェネレータから前記変換回路を介して出力される電圧を降圧し、降圧された電圧を前記車両駆動部に至る電力経路および前記蓄電手段に与えるコンバータ回路と、を備え、前記ジェネレータから前記変換回路を介して出力される電圧を前記直流伝送電圧として、当該直流伝送電圧を当該降圧動作に伴って調整することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明に係る車両搭載用発電装置においては、前記ジェネレータの回転振動を抑制するための前記直流伝送電圧の目標値を、振動抑制目標値として決定する振動抑制目標値決定手段と、前記車両の走行状態および運転操作に応じた前記直流伝送電圧の目標値を、走行制御目標値として決定する走行制御目標値決定手段と、前記振動抑制目標値および走行制御目標値に基づいて、前記直流伝送電圧の目標値を振動抑制／走行制御目標値として決定する振動抑制／走行制御目標値決定手段と、を備え、前記コンバータ回路は、前記直流伝送電圧が、前記振動抑制／走行制御目標値に達するよう動作することが好適である。
【００２０】
また、本発明に係る車両搭載用発電装置においては、前記振動抑制目標値決定手段は、前記直流伝送電圧を媒介変数とした、前記ジェネレータについての回転数対トルク特性に基づいて、前記ジェネレータの回転数検出値と、前記ジェネレータに与えられるトルクの目標値と、前記直流伝送電圧の目標値とを、を対応付ける対応付け手段と、前記ジェネレータの回転振動を抑制するための、前記ジェネレータに与えられるトルクの目標値を決定するトルク目標値決定手段と、を備え、前記ジェネレータの回転数検出値と、前記トルク目標値決定手段によって決定された目標値と、前記対応付け手段による対応付け関係と、に基づいて前記振動抑制目標値を決定することが好適である。
【００２１】
また、本発明に係る車両搭載用発電装置においては、前記ジェネレータは、回転数対トルク特性におけるジェネレータ動作範囲であって、前記直流伝送電圧が一定であるという条件下で、前記ジェネレータの回転数の増加に対し前記ジェネレータに与えられるトルクが増加する、ジェネレータ動作範囲で動作し、前記エンジンは、回転数対トルク特性におけるエンジン動作範囲が、前記ジェネレータ動作範囲と重なるよう、回転数対トルク特性が設定され、前記走行制御目標値決定手段は、前記車両の走行状態および運転操作に応じた発電電力目標値を決定する発電電力目標値決定手段を備え、前記発電電力目標値に対応する、前記ジェネレータに与えられるトルクおよび前記ジェネレータの回転数と、前記ジェネレータ動作範囲と前記エンジン動作範囲との重複範囲における、前記エンジンおよび前記ジェネレータの各回転数対トルク特性と、前記重複範囲における前記エンジンの最適燃料消費率特性と、に基づいて、前記走行制御目標値を決定することが好適である。
【００２２】
本発明において、前記直流伝送電圧は、ジェネレータの回転状態を制御する制御電圧としての意義を有する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、エンジンの駆動力によって発電を行う車両搭載用発電装置において、エンジンを制御する構成を簡単にすることができる。また、エンジンおよびジェネレータを走行状態に応じて適切に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムの構成を示す図である。
【図２】整流回路および昇降圧コンバータ回路の構成を示す図である。
【図３】エンジン出力・制御電圧テーブルの内容をグラフを以て示す図である。
【図４】第２実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムの構成を示す図である。
【図５】インバータ回路および昇降圧コンバータ回路の構成を示す図である。
【図６】車両駆動回路の構成例を示す図である。
【図７】発電制御テーブルの構成を示す図である。
【図８】モータジェネレータの回転数対トルク特性の例を示す図である。
【図９】エンジンおよびモータジェネレータの各回転数対トルク特性とを重ねて示す図である。
【図１０】制御電圧演算ユニットの構成を示す図である。
【図１１】電圧決定テーブルの構成を示す図である。
【図１２】電圧決定テーブルを作成するための回転数対トルク特性の例を示す図である。
【図１３】エンジン停止回転制御を実行するための制御電圧演算ユニットの構成を示す図である。
【図１４】エンジン停止回転制御を実行した場合の回転数の時間変化を示す図である。
【図１５】第３実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムの構成を示す図である。
【図１６】第４実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムの構成を示す図である。
【図１７】第３実施形態に用いられるジェネレータの回転数対トルク特性の例を示す図である。
【図１８】スイッチング制御ユニットの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１に本発明の第１実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムの構成を示す。このシリーズハイブリッド車両駆動システムは、走行用モータ３０に電力を供給し、または走行用モータ３０から発電電力を回収する車両駆動回路２８を備える。また、エンジン１６によってモータジェネレータ２０を駆動して発電を行い、二次電池２６の充放電制御を行うと共に、車両駆動回路２８に対する電力供給および電力回収を行う発電ユニット１０を備える。シリーズハイブリッド車両駆動システムは、さらに、車両の走行制御に応じて車両駆動回路２８および発電ユニット１０を制御する制御部１２、ならびに、制御部１２の制御に用いられる操作部３２および記憶部３４を備える。
【００２６】
車両駆動回路２８は、制御部１２の制御に応じて、発電ユニット１０から出力される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を走行用モータ３０に出力する。また、車両駆動回路２８は、制御部１２の制御に応じて、走行用モータ３０から出力される交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を発電ユニット１０に出力する。さらに、車両駆動回路２８は、制御部１２の制御に応じて、走行用モータ３０と発電ユニット１０との間で授受される電力の大きさを調整する。このような機能を有する回路として、車両駆動回路２８は、直流電圧を昇圧または降圧する昇降圧コンバータ回路、交流直流変換を行うインバータ回路等を備えていてもよい。
【００２７】
制御部１２は、車両を加速するときは、発電ユニット１０から走行用モータ３０へと電力が供給されるよう発電ユニット１０および車両駆動回路２８を制御する。また、制御部１２は、車両を回生制動するときは、走行用モータ３０から発電ユニット１０へと発電電力が供給されるよう、車両駆動回路２８および発電ユニット１０を制御する。この制御は、走行用モータ３０の電力入出力端子の端子間電圧を調整することで行われる。
【００２８】
発電ユニット１０の構成およびその動作について説明する。二次電池２６から車両駆動回路２８に電力を供給することができるときは、エンジン１６およびモータジェネレータ２０は、車両の走行中に停止していてもよい。エンジン１６およびモータジェネレータ２０は、次のような制御によって、車両の走行開始時または車両の走行時に回転を開始する。
【００２９】
スタータ１４は、制御部１２の制御に基づいてエンジン１６のシャフトを回転させ、エンジン１６の始動を行う。エンジン１６の始動の際には、点火タイミング、排気バルブおよび吸気バルブの開閉タイミング等のエンジン１６に対する制御が制御部１２によって行われる。エンジン１６は、その出力に応じて燃料供給管１８から燃料を吸引する。ここで、エンジン１６の出力とは、シャフトの単位時間当たりの回転数にトルクおよび所定の比例定数を乗じた値をいう。なお、スタータ１４は、エンジン１６を始動する前の段階において、ピストンの位置がエンジン１６の始動に適した位置となるよう、エンジン１６のシャフトを回転させ、その回転角を予め調整してもよい。
【００３０】
エンジン１６のシャフトは、モータジェネレータ２０のシャフトに接続されている。これによって、エンジン１６およびモータジェネレータ２０はトルクを作用し合う。モータジェネレータ２０は、エンジン１６のトルクによって発電を行い、発電によって生じた交流電力を交流直流変換回路２２に出力する。モータジェネレータ２０は、単相交流電力を発生するものであっても、多相交流電力を発生するものであってもよい。ここでは、例として３相交流電力を発生するものを採り上げる。
【００３１】
交流直流変換回路２２は、モータジェネレータ２０から出力された交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を電圧調整回路２４に出力する。交流直流変換回路２２には、交流端子２２ｕ，２２ｖおよび２２ｗの端子間電圧と、直流端子２２ａおよび直流端子２２ｂの端子間電圧との間に、一方が増加すれば他方も増加し、一方が減少すれば他方も減少する関係があるものを用いる。
【００３２】
このような交流直流変換回路２２を用いることで、電圧調整回路２４の交流直流変換回路２２側の調整出力端子２４ａおよび２４ｂの端子間電圧の増減に応じて、交流直流変換回路２２の交流端子２２ｕ，２２ｖおよび２２ｗの端子間電圧、すなわち、モータジェネレータ２０の電力入出力端子２０ｕ，２０ｖおよび２０ｗの端子間電圧も増減し、モータジェネレータ２０の発電電力も増減する。これによって、電圧調整回路２４の調整出力端子２４ａおよび２４ｂの端子間電圧の増減に応じて、モータジェネレータ２０から交流直流変換回路２２を介して電圧調整回路２４に供給される発電電力が制御される。
【００３３】
このような機能を有する交流直流変換回路２２としては、図２に示すような整流回路３６を用いてもよい。整流回路３６は、スイッチング素子として６個のダイオード３８を備える。
【００３４】
整流回路３６には、上下のダイオード３８の組が、交流端子２２ｕ，２２ｖおよび２２ｗに対応して設けられる。上下のダイオード３８の組においては、上側のダイオード３８のアノード端子が下側のダイオード３８のカソード端子に接続される。また、各組の上側のダイオード３８のカソード端子は直流端子２２ａに接続され、各組の下側のダイオード３８のアソード端子は直流端子２２ｂに接続される。ダイオード３８は、アノード端子の電位がカソード端子の電位よりも高くなるよう電圧が印加されたときに導通する。これによって、整流回路３６は、３相交流電力を直流電力に変換する。すなわち、交流端子２２ｕ，２２ｖおよび２２ｗの端子間電圧が、直流端子２２ａおよび２２ｂの端子間電圧を超える期間では、整流回路３６は、各ダイオード３８の整流作用により、交流端子２２ｕ，２２ｖおよび２２ｗに印加される３相交流電圧を直流電圧に変換し、直流端子２２ａおよび２２ｂから出力する。
【００３５】
本実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムは、交流直流変換回路２２および電圧調整回路２４が、モータジェネレータ２０と走行用モータ３０との間で授受される電力を調整する電力調整部として機能する。これによって、モータジェネレータ２０の発電電力、およびモータジェネレータ２０からエンジン１６に与えられる反作用トルクが調整され、エンジン１６の出力が制御される。エンジン１６に対するこのような制御は次のように行われる。
【００３６】
電圧調整回路２４は、制御部１２の制御に基づいて二次電池２６の出力電圧を昇圧し、交流直流変換回路２２側の調整出力端子２４ａと調整出力端子２４ｂとの間、および車両駆動回路２８側の調整出力端子２４ｃと調整出力端子２４ｄとの間に制御電圧Ｖａを出力する。そして、制御部１２の制御に基づいて制御電圧Ｖａを調整する。
【００３７】
電圧調整回路２４は、エンジン１６の出力を増加させるときは、制御電圧Ｖａを増加させる。制御電圧Ｖａが増加することにより、モータジェネレータ２０の電力入出力端子２０ｕ，２０ｖおよび２０ｗの端子間電圧が増加し、モータジェネレータ２０のステータ巻線に流れる負荷電流が減少する。これによって、モータジェネレータ２０のシャフトに作用する反作用電磁力が減少してエンジン１６のシャフトに対する反作用トルクが減少し、エンジン１６の出力は増加する。
【００３８】
一方、電圧調整回路２４は、エンジン１６の出力を減少させるときは、制御電圧Ｖａを減少させる。制御電圧Ｖａが減少することにより、モータジェネレータ２０の電力入出力端子２０ｕ，２０ｖおよび２０ｗの端子間電圧が減少し、モータジェネレータ２０のステータ巻線に流れる負荷電流が増加する。これによって、モータジェネレータ２０のシャフトに作用する反作用電磁力が増加してエンジン１６のシャフトに対する反作用トルクが増加し、エンジン１６の出力は減少する。
【００３９】
本実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムでは、電圧調整回路２４によって制御電圧Ｖａを調整することにより、モータジェネレータ２０の発電電力、すなわち負荷電力が制御され、エンジン１６の出力が制御される。したがって、エンジン１６の燃料供給管１８にスロットルを設けなくとも、エンジン１６の出力を制御することができる。
【００４０】
制御電圧Ｖａの調整に基づくエンジン１６の出力制御の具体例につき説明する。シリーズハイブリッド車両駆動システムは、イグニッションキー、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトポジションレバー等を含む操作部３２を備える。操作部３２は、ユーザの操作に基づいて運転操作情報を制御部１２に出力する。また、シリーズハイブリッド車両駆動システムは、車両の走行状態を示す走行情報を取得し、制御部１２に与える図示しない手段を備える。走行情報は、例えば、車両の速度、走行用モータ３０の回転数、車両駆動回路２８内部の電圧、電流等の情報を含む。
【００４１】
さらに、シリーズハイブリッド車両駆動システムは、エンジン１６がモータジェネレータ２０に対して出力すべきエンジン出力の目標値と、制御電圧Ｖａとを対応付けたエンジン出力・制御電圧テーブルを記憶する記憶部３４を備える。図３にエンジン出力・制御電圧テーブルの内容をグラフを以て示す。横軸は制御電圧Ｖａを示し、縦軸はエンジン出力目標値を示す。
【００４２】
制御部１２は、運転操作情報および走行情報に基づいて、車両駆動回路２８を制御すると共にエンジン出力目標値を決定する。そして、記憶部３４に記憶されたエンジン出力・制御電圧テーブルを参照し、エンジン出力目標値に対応付けられた制御電圧Ｖａの値を求める。制御部１２は、制御電圧Ｖａがエンジン出力・制御電圧テーブルに基づいて求められた値となるよう、電圧調整回路２４を制御する。
【００４３】
電圧調整回路２４としては、図２に示すような昇降圧コンバータ回路４０を用いてもよい。昇降圧コンバータ回路４０は、スイッチング素子として２個のＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備える。スイッチング素子には、ＩＧＢＴの他、サイリスタ、トライアック、一般的なバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ等を用いてもよい。電圧調整回路２４に接続される二次電池２６には、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池等の他、キャパシタ等の他のエネルギー蓄電装置を用いてもよい。このキャパシタとしては、電気二重層キャパシタを用いることが好適である。
【００４４】
上ＩＧＢＴ４４のエミッタ端子は、下ＩＧＢＴ４６のコレクタ端子に接続される。下ＩＧＢＴ４６のエミッタ端子は、二次電池２６の負極に接続される。上ＩＧＢＴ４４のコレクタ端子とエミッタ端子との間には、エミッタ端子側がアノード端子となるようダイオード４８が接続される。下ＩＧＢＴ４６のコレクタ端子とエミッタ端子との間には、エミッタ端子側がアノード端子となるようダイオード４８が接続される。
【００４５】
上ＩＧＢＴ４４のコレクタ端子と下ＩＧＢＴ４６のエミッタ端子との間には出力コンデンサ５０が接続される。上ＩＧＢＴ４４のコレクタ端子は、調整出力端子２４ａおよび２４ｃに接続され、下ＩＧＢＴ４６のエミッタ端子は、二次電池２６の負極に接続される。さらに、二次電池２６の負極は、調整出力端子２４ｂおよび２４ｄに接続される。
【００４６】
制御部１２は、次のような原理に基づき、上ＩＧＢＴ４４および下ＩＧＢＴ４６のスイッチング制御を行い、電圧の昇降圧制御を行う。
【００４７】
上ＩＧＢＴ４４をオフにし、下ＩＧＢＴ４６をオンにすると、インダクタ４２を介して二次電池２６の正極から下ＩＧＢＴ４６のコレクタ端子に電流が流入する。この状態において下ＩＧＢＴ４６をオフとするとインダクタ４２に流れる電流が遮断され、インダクタ４２に誘導起電力が発生する。
【００４８】
二次電池２６の出力電圧に誘導起電力を加えた電圧が、出力コンデンサ５０の端子間電圧より大きい場合には、ダイオード４８が導通する。これによって、出力コンデンサ５０が充電される。したがって、二次電池２６の出力電圧よりも大きい電圧によって出力コンデンサ５０が充電され、出力コンデンサ５０の端子間電圧が調整出力端子２４ａと調整出力端子２４ｂとの間、および調整出力端子２４ｃと調整出力端子２４ｄとの間から出力される。
【００４９】
二次電池２６の出力電圧に誘導起電力を加えた電圧が、出力コンデンサ５０の端子間電圧より小さい場合には、ダイオード４８が遮断状態となる。このとき、上ＩＧＢＴ４４をオンにすることにより、出力コンデンサ５０から上ＩＧＢＴ４４、インダクタ４２を介して二次電池２６の正極へと至る電流が流れる。これによって、出力コンデンサ５０に蓄積されている電荷が放電され、調整出力端子２４ａと調整出力端子２４ｂとの間の制御電圧Ｖａ、および調整出力端子２４ｃと調整出力端子２４ｄとの間の制御電圧Ｖａが低下すると共に、二次電池２６が充電される。
【００５０】
二次電池２６の出力電圧に誘導起電力を加えた電圧が、出力コンデンサ５０の端子間電圧と等しいときは、上ＩＧＢＴ４４およびダイオード４８のいずれにも電流は流れず、出力コンデンサ５０の端子間電圧は維持され、調整出力端子２４ａと調整出力端子２４ｂとの間の制御電圧Ｖａ、および調整出力端子２４ｃと調整出力端子２４ｄとの間の制御電圧Ｖａは一定に維持される。
【００５１】
このような回路動作によれば、二次電池２６の出力電圧にインダクタ４２の誘導起電力を加えた電圧に近づくよう制御電圧Ｖａが調整される。インダクタ４２の誘導起電力は、下ＩＧＢＴ４６をオフにする直前においてインダクタ４２に流れる電流の大きさに基づいて定まる。この電流は、下ＩＧＢＴ４６をオンにする時間を長くすることで大きくなり、下ＩＧＢＴ４６をオンにする時間を短くすることで小さくなる。また、上記のように、制御電圧Ｖａを調整するためには、下ＩＧＢＴ４６のオフ時に上ＩＧＢＴ４４をオンにする必要がある。そこで、制御部１２は、上ＩＧＢＴ４４と下ＩＧＢＴ４６を交互にオンオフ制御することで制御電圧Ｖａを調整する。
【００５２】
次に、車両駆動回路２８による走行用モータ３０の制御、および電圧調整回路２４による二次電池２６の充放電制御について説明する。車両駆動回路２８は、制御電圧Ｖａが電圧調整回路２４によって調整されるという条件の下、電圧調整回路２４と走行用モータ３０との間で授受される電力を制御する。すなわち、車両を加速する場合には、電圧調整回路２４から走行用モータ３０に電力を供給する。そして、車両を減速する場合には、走行用モータ３０から電圧調整回路２４に電力を供給する。
【００５３】
電圧調整回路２４は、車両駆動回路２８に供給すべき電力がモータジェネレータ２０の発電電力を超えるときは、二次電池２６から車両駆動回路２８に電力を供給する。また、車両駆動回路２８に供給すべき電力がモータジェネレータ２０の発電電力以下であるときは、モータジェネレータ２０の発電電力のうち車両駆動回路２８に供給されない電力を二次電池２６に供給し、二次電池２６を充電する。さらに、電圧調整回路２４は、車両駆動回路２８から走行用モータ３０の発電電力が供給されているときは、その電力を二次電池２６に供給し、二次電池２６を充電する。
【００５４】
上述のように、第１実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムでは、スタータ１４によってエンジン１６を始動する。ここで、モータジェネレータ２０に対する電力供給回路を設けることにより、モータジェネレータ２０をエンジン１６の駆動手段として用いることができ、モータジェネレータ２０にスタータ１４と同様の機能を持たせることができる。そこで、次に説明する第２実施形態では、交流直流変換回路２２として電圧調整回路２４からモータジェネレータ２０へと電力をすることができるものを用いる。そして、第１実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムで用いられていたスタータ１４を省略し、エンジン１６の始動をモータジェネレータ２０によって行う。
【００５５】
第２実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムについて図４を参照して説明する。図１のシリーズハイブリッド車両駆動システムの構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
交流直流変換回路２２としては、図５に示すようなインバータ回路５２を用いてもよい。上述の整流回路３６は、交流電力から直流電力への変換を行う変換回路である。これに対し、インバータ回路５２は、直流電力から交流電力への変換および交流電力から直流電力への変換を行う双方向変換回路である。インバータ回路５２は、スイッチング素子として６個のＩＧＢＴ（ＩｎｓｕｌａｔｅｄＧａｔｅＢｉｐｏｌａｒＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を備える。スイッチング素子には、ＩＧＢＴの他、サイリスタ、トライアック、一般的なバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ等を用いてもよい。
【００５７】
上ＩＧＢＴ５４のエミッタ端子は、下ＩＧＢＴ５６のコレクタ端子に接続される。上ＩＧＢＴ５４のコレクタ端子は直流端子２２ａに接続され、下ＩＧＢＴ５６のエミッタ端子は直流端子２２ｂに接続される。上ＩＧＢＴ５４と下ＩＧＢＴ５６との接続点には、交流端子２２ｕが接続される。
【００５８】
また、インバータ回路５２は、交流端子２２ｖに対応する上ＩＧＢＴ５８および下ＩＧＢＴ６０を備える。インバータ回路５２は、さらに、交流端子２２ｗに対応する上ＩＧＢＴ６２および下ＩＧＢＴ６４を備える。組をなす上下のＩＧＢＴは、上ＩＧＢＴ５４および下ＩＧＢＴ５６と同様に、直流端子２２ａおよび２２ｂ、ならびに交流端子２２ｖおよび２２ｗに接続される。すなわち、上ＩＧＢＴのエミッタ端子は、それと組をなす下ＩＧＢＴのコレクタ端子に接続される。上ＩＧＢＴのコレクタ端子は直流端子２２ａに接続され、下ＩＧＢＴのエミッタ端子は、直流端子２２ｂに接続される。組をなす上下のＩＧＢＴの接続点には、ＩＧＢＴの組に対応する交流端子が接続される。各ＩＧＢＴのコレクタ端子とエミッタ端子との間には、エミッタ端子側をアノード端子として、ダイオード６６が接続される。
【００５９】
各ＩＧＢＴは、ゲート端子に与えられる信号に基づき、制御部１２によってオンオフ制御される。総てのＩＧＢＴがオフであるとき、インバータ回路５２は、３相交流電力を直流電力に変換する整流回路として機能する。すなわち、交流端子２２ｕ，２２ｖおよび２２ｗの端子間電圧が、直流端子２２ａおよび２２ｂの端子間電圧を超える期間では、インバータ回路５２は、各ダイオード６６の整流作用により、交流端子２２ｕ、２２ｖおよび２２ｗに印加される３相交流電圧を直流電圧に変換し、直流端子２２ａおよび２２ｂから出力する。
【００６０】
また、インバータ回路５２は、各ＩＧＢＴを所定のタイミングでオンオフ制御することにより、直流端子２２ａおよび２２ｂに印加された直流電圧を３相交流電圧に変換し、交流端子２２ｕ、２２ｖおよび２２ｗに出力する。
【００６１】
第２実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムの動作について説明する。初期状態として、エンジン１６およびモータジェネレータ２０は停止しているものする。このとき、交流直流変換回路２２が備えるＩＧＢＴはオフとなっている。
【００６２】
交流直流変換回路２２は、ＩＧＢＴのスイッチング制御により、電圧調整回路２４から出力された制御電圧Ｖａを３相交流電圧に変換し、モータジェネレータ２０に出力する。これによって、モータジェネレータ２０はエンジン１６のシャフトにトルクを与える。エンジン１６は、モータジェネレータ２０から与えられたトルクによって始動する。エンジン１６が始動した後の発電ユニット１０の動作は、第１実施形態と同様である。
【００６３】
このような構成によれば、発電ユニット１０にエンジン１６を始動するためのスタータを設けなくともよい。これによって、シリーズハイブリッド車両駆動システムの構成が簡略化される。
【００６４】
本実施形態では、モータジェネレータ２０によってエンジン１６を始動するのに必要な電力が、モータジェネレータ２０から電力調整回路２４へと供給される発電電力の最大値よりも小さい場合が多い。この場合、インバータ回路５２を非対称インバータ回路としてもよい。非対称インバータ回路とは、各ＩＧＢＴの許容電流値をダイオード６６の許容電流値よりも小さくしたものである。
【００６５】
なお、第１および第２の実施形態においては、エンジン１６の燃料供給管１８にスロットルを用いない構成とした。しかし、エンジン１６が吸入する燃料の流量を制限するために、弁の開き具合を２段階または３段階で調整可能とした簡易なスロットルを燃料供給管１８に設けてもよい。あるいは、エンジン１６を燃料消費率が最適となる状態で運転するために、スロットルを残してもよい。また、第１および第２実施形態に係る発電ユニット１０は、電気自動車の電力供給装置に付加的に搭載され、走行用モータ３０に補助的に電力を供給する、いわゆるＥＶレンジエクステンダとして用いてもよい。
【００６６】
また、第１および第２の実施形態においては、電圧調整回路２４として、調整出力端子２４ａと調整出力端子２４ｂとの間、および調整出力端子２４ｃと調整出力端子２４ｄとの間に同一値の制御電圧Ｖａを出力するものについて説明した。電圧調整回路２４としては、調整出力端子２４ａと調整出力端子２４ｂとの間、および調整出力端子２４ｃと調整出力端子２４ｄとの間に互いに異なる値の電圧を出力するものを用いてもよい。
【００６７】
なお、図１および図４のシリーズハイブリッド車両駆動システムにおける車両駆動回路２８には、図５のインバータ回路５２と同様の回路を用いてもよい。その場合の回路構成を電圧調整回路２４および走行用モータ３０と共に図６に示す。図１および図４に示す構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。インバータ回路６８は、スイッチング素子として６個のＩＧＢＴを備える。スイッチング素子には、ＩＧＢＴの他、サイリスタ、トライアック、一般的なバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ等を用いてもよい。後述の実施形態において用いられるＩＧＢＴについても同様である。
【００６８】
インバータ回路６８は、走行用モータ３０のＵ相電力伝送線に対応する上ＩＧＢＴ７０および下ＩＧＢＴ７２、走行用モータ３０のＶ相電力伝送線に対応する上ＩＧＢＴ７４および下ＩＧＢＴ７６、さらに、走行用モータ３０のＷ相電力伝送線に対応する上ＩＧＢＴ７８および下ＩＧＢＴ８０を備える。組をなす上下のＩＧＢＴにおける上ＩＧＢＴのエミッタ端子は、それと組をなす下ＩＧＢＴのコレクタ端子に接続される。各組の上ＩＧＢＴのコレクタ端子は調整出力端子２４ｃに接続され、各組の下ＩＧＢＴのエミッタ端子は、調整出力端子２４ｄに接続される。組をなす上下のＩＧＢＴの接続点には、ＩＧＢＴの組に対応する相の電力伝送線が接続される。各ＩＧＢＴのコレクタ端子とエミッタ端子との間には、エミッタ端子側をアノード端子としてダイオード６６が接続される。
【００６９】
各ＩＧＢＴは、ゲート端子に与えられる信号に基づき、制御部１２によってオンオフ制御される。総てのＩＧＢＴがオフであるとき、インバータ回路６８は、３相交流電力を直流電力に変換する整流回路として機能する。すなわち、インバータ回路６８は、走行用モータ３０の交流発電電圧を直流電圧に整流し、電圧調整回路２４に出力する。また、インバータ回路６８は、各ＩＧＢＴを所定のタイミングでオンオフ制御することにより、調整出力端子２４ｃと２４ｄとの間の直流電圧を３相交流電圧に変換し走行用モータ３０に出力する。
【００７０】
また、図１および図４のシリーズハイブリッド車両駆動システムは、ＥＶモードまたはＨＶモードのいずれかが選択され、選択されたモードによって車両の駆動が行われる構成としてもよい。ここで、ＥＶモードとは、モータジェネレータ２０による発電を行わず、専ら二次電池２６の電力によって車両を駆動する走行モードをいう。また、ＨＶモードとは、モータジェネレータ２０の発電電力および二次電池２６の電力の両者によって車両を駆動するモードをいう。モードの選択は、二次電池２６の充電電荷量の検出結果に応じて制御部１２が行ってもよい。また、二次電池２６の充電電荷量が十分であるという条件の下、ユーザによる操作部３２の操作を通じて、制御部１２の動作をＥＶモードまたはＨＶモードのいずれかに設定する構成としてもよい。
【００７１】
ＥＶモードおよびＨＶモードのいずれのモードにおいても、車両駆動回路２８は、制御部１２の制御に基づいて、電圧調整回路２４と走行用モータ３０との間で授受される電力を制御する。ただし、制御電圧Ｖａの目標値を設定する処理はＥＶモードとＨＶモードとで異なる。
【００７２】
まず、ＥＶモードの場合について説明する。制御部１２は、車両を加速するときは、電圧調整回路２４から走行用モータ３０に電力を供給することが可能となるよう、制御電圧Ｖａの目標値を加速制御電圧値として決定する。そして、制御電圧Ｖａが加速制御電圧値となるよう電圧調整回路２４を制御する。制御部１２は、電圧調整回路２４から走行用モータ３０に電力が供給されるよう車両駆動回路２８を制御する。
【００７３】
制御部１２は、車両を回生制動するときは、走行用モータ３０から電圧調整回路２４に電力を供給することが可能となるよう、制御電圧Ｖａの目標値を回生制御電圧値として決定する。そして、制御電圧Ｖａが回生制御電圧値となるよう電圧調整回路２４を制御する。制御部１２は、走行用モータ３０から電圧調整回路２４に電力が供給されるよう車両駆動回路２８を制御する。このように、ＥＶモードにおいては、制御電圧Ｖａの目標値は、電圧調整回路２４と走行用モータ３０との間で授受される電力に応じて決定される。なお、車両駆動回路２８が、電圧の昇降圧機能を有している場合には、制御電圧Ｖａの目標値を一定としてもよい。
【００７４】
一方、ＨＶモードにおいては、制御電圧Ｖａの目標値については、先に目標下限値が設定され、この目標下限値を下回らないという条件の下、モータジェネレータ２０の発電制御に応じて制御電圧Ｖａの目標値が決定される。この目標下限値は、電圧調整回路２４と走行用モータ３０との間で電力が授受されるための最小の値として定められる。目標下限値は、走行状態、操作部３２から出力された運転操作情報等に応じて決定してもよい。例えば、走行用モータ３０が発生すべきトルクが大きい程、目標下限値は大きい値に設定される。
【００７５】
制御部１２は、車両の走行状態、二次電池２６の充電電荷量の検出値、操作部３２から出力された運転操作情報等に基づいて、モータジェネレータ２０の発電電力目標値を決定する。制御部１２は、発電電力目標値に基づいて制御電圧Ｖａの目標値を決定する。そして、決定された目標値が目標下限値以上であるときは、制御電圧Ｖａがその目標値となるよう、電圧調整回路２４を制御する。他方、制御部１２は、決定された目標値が下限値未満であるときは、制御電圧Ｖａが目標下限値となるよう、電圧調整回路２４を制御する。
【００７６】
このような制御によれば、ＨＶモードにおいては、走行用モータ３０の制御に影響を与えないという条件の下で、モータジェネレータ２０の制御を優先して制御電圧Ｖａの目標値が決定される。これによって、エンジン１６、モータジェネレータ２０および走行用モータ３０のそれぞれの制御に適した制御電圧Ｖａの目標値を容易に決定することができる。
【００７７】
次に、図１および図４に示されたシリーズハイブリッド車両駆動システムにおいて用いられる発電制御について説明する。この発電制御においては、記憶部３４に記憶された図７に示すような発電制御テーブルが用いられる。発電制御テーブルは、発電電力目標値に対し、エンジン１６からモータジェネレータ２０に与えられるトルク、モータジェネレータ２０の回転数、エンジン１６のスロットル開度、ジェネレータ制御電圧（制御電圧Ｖａ）の各目標値を対応付けたものである。なお、ジェネレータ制御電圧は、上述の制御電圧Ｖａと同一の電圧を指す。
【００７８】
発電制御テーブルは、後述のように、エンジン１６およびモータジェネレータ２０が、それぞれの回転数対トルク特性が所定の条件を満足するよう構成されていることを前提とした上で、エンジン１６の燃料消費率が最適化されるよう作成されている。
【００７９】
制御部１２は、車両の走行状態、および操作部３２から出力された運転操作情報に基づいて、モータジェネレータ２０に対する発電電力目標値を求める。そして、発電制御テーブルを参照することで、その発電電力目標値に対応するトルク、回転数、スロットル開度およびジェネレータ制御電圧の各目標値を取得する。制御部１２は、エンジン１６からモータジェネレータ２０に与えられるトルク、モータジェネレータ２０の回転数、エンジン１６のスロットルの開度、およびジェネレータ制御電圧が、各目標値に達するよう、電圧調整回路２４およびエンジン１６のスロットルを制御する。
【００８０】
エンジン１６およびモータジェネレータ２０のそれぞれの回転数対トルク特性に基づき発電制御テーブルを作成する手法について説明する。図８（ａ）にモータジェネレータ２０の回転数対トルク特性の例を示す。横軸は回転数を示し、縦軸はエンジン１６から与えられるトルクを示す。この図には、ジェネレータ制御電圧をＶａ１〜Ｖａ１０で一定にした場合のそれぞれにつき、回転数とトルクとの関係が示されている。すなわち、ジェネレータ制御電圧は媒介変数である。ジェネレータ制御電圧Ｖａ１〜Ｖａ１０には、Ｖａ１＜Ｖａ２＜・・・＜Ｖａ１０の関係がある。
【００８１】
ジェネレータ制御電圧が一定であるという条件の下では、エンジン１６からモータジェネレータ２０に与えられるトルクには上限が生じる。すなわち、回転数を増加させる場合、回転数の増加と共にトルクは増加し、トルクが上限に達した後は、回転数の増加と共にトルクが減少する。本実施形態においては、回転数の増加と共にトルクが増加する範囲でモータジェネレータ２０を動作させる。モータジェネレータ２０については、図８（ａ）の破線で示されるように、車両の走行時においてトルクおよび回転数が取り得る範囲としてジェネレータ動作範囲Ｇが定められている。ただし、図８（ａ）の破線で示された範囲において、回転数の増加と共にトルクが減少する特性曲線上の値は、発電制御において用いられない。
【００８２】
また、図８（ｂ）にエンジン１６の回転数対トルク特性を示す。この図は、スロットル開度を媒介変数として、回転数とトルクとの一般的な関係を示したものである。スロットル開度をＴ１〜Ｔ９で一定にした場合のそれぞれにつき、回転数とトルクとの関係が破線を以て示されている。ただし、Ｔ１＜Ｔ２＜・・・＜Ｔ９の関係がある。図８（ｂ）の実線Ｏｐｔで示された曲線は、エンジン１６の燃料消費率が最小となることを示す最適燃費線である。エンジン１６については、図８（ｂ）の一点鎖線で示されるように、車両の走行時においてトルクおよび回転数が取り得る範囲としてエンジン動作範囲Ｅが定められている。
【００８３】
本実施形態においては、エンジン１６およびモータジェネレータ２０は、エンジン動作範囲Ｅおよびジェネレータ動作範囲Ｇが重なるよう構成されている。この場合において、エンジン１６およびモータジェネレータ２０の各回転数対トルク特性を重ねたものを図９に示す。図７の発電制御テーブルは、エンジン動作範囲Ｅおよびジェネレータ動作範囲Ｇが重ねられた回転数対トルク特性に基づき、次のようにして作成される。
【００８４】
発電制御テーブルおける回転数およびトルクの各目標値は、図９に示す回転数対トルク特性において、Ｔ＝Ｐ／（Ｎ×π／３０）（Ｐは一定値）で表される反比例曲線と最適燃費線Ｏｐｔとの交点の座標として定められている。ここで、Ｔはトルク、Ｐは発電電力目標値、Ｎは回転数である。すなわち、Ｔ＝Ｐ／（Ｎ×π／３０）で表される反比例曲線と最適燃費線との交点の座標は、その発電電力目標値Ｐに対応する回転数およびトルクの各目標値を示す。また、発電制御テーブルおけるスロットル開度およびジェネレータ制御電圧の各目標値は、このようにして求められた交点座標における媒介変数の値から求められる。
【００８５】
発電制御テーブルを用いた制御によれば、発電電力目標値を与えることで、エンジン１６の燃料消費率を最小にすることが可能なトルク、回転数、スロットル開度およびジェネレータ制御電圧の各目標値が取得され、各目標値を用いてエンジン１６の燃料消費率を最小にする制御を実行することができる。
【００８６】
なお、上記では、エンジン１６の回転数とモータジェネレータ２０の回転数とが同一であるものとしてエンジン動作範囲Ｅおよびジェネレータ動作範囲Ｇを重ねた例を示した。エンジン１６とモータジェネレータ２０との間に、所定の回転比率を以てトルクを伝達するトルク伝達機構が備えられている場合には、いずれか一方の動作範囲における回転数を、その回転比率によって他方の回転数に換算した上で、他方の動作範囲に重ねることとすればよい。
【００８７】
次に、図１および図４に示されたシリーズハイブリッド車両駆動システムにおいて用いられる回転状態制御について説明する。この回転状態制御では、制御部１２の内部に構成された図１０に示す制御電圧演算ユニット８２が用いられる。制御電圧演算ユニット８２は、モータジェネレータ２０の回転数の検出値Ｎｇと、モータジェネレータ２０の回転数の目標値Ｎ^*との差異に対する比例積分演算によってトルク目標値Ｔｐを求める。そして、モータジェネレータ２０のトルク目標値Ｔｐと回転数検出値Ｎｇとに基づいてジェネレータ制御電圧の目標値Ｖ^*を求める。制御部１２は、ジェネレータ制御電圧が目標値Ｖ^*に達するよう電圧調整回路２４を制御する。
【００８８】
制御電圧演算ユニット８２は、加算器８４、比例積分器８６、およびテーブル参照部８８を備える。加算器８４は、モータジェネレータ２０の回転数検出値Ｎｇの極性を反転した値と、モータジェネレータ２０の回転数目標値Ｎ^*とを加算し、これらの値の差異を指令値ｅとして求め、比例積分器８６に出力する。比例積分器８６は、指令値ｅに対する比例積分演算に基づいてトルク目標値Ｔｐを求める。テーブル参照部８８は、記憶部３４に記憶されている電圧決定テーブルを参照し、モータジェネレータ２０のトルク回転数検出値Ｎｇおよびトルク目標値Ｎ^*に対応するジェネレータ制御電圧の目標値を制御電圧目標値Ｖ^*として取得し、その制御電圧目標値Ｖ^*を出力する。
【００８９】
図１１に電圧決定テーブルを示す。電圧決定テーブルは、回転数検出値およびトルク目標値に対し制御電圧目標値を対応付けたものである。電圧決定テーブルは、モータジェネレータ２０の回転数対トルク特性に基づいて作成されている。すなわち、図１２に示す回転数対トルク特性におけるジェネレータ動作範囲においては、１つの回転数検出値および１つのトルク目標値に対し、１つの制御電圧目標値が決定される。例えば、回転数対トルク特性において回転数検出値を示す直線Ａ、およびトルク目標値を示す直線Ｂを引いた場合、これらの直線の交点を通る回転数対トルク特性曲線に対応するジェネレータ制御電圧が、その回転数検出値およびトルク目標値に対する制御電圧目標値となる。図１２の例では、制御電圧目標値はＶａ５である。このように、電圧決定テーブルは、回転数対トルク特性に基づいて制御電圧目標値を求めることで作成されている。
【００９０】
制御電圧演算ユニット８２による回転状態制御によれば、モータジェネレータ２０について固有の回転数対トルク特性に応じて、モータジェネレータ２０の回転状態を制御することができる。
【００９１】
ここで説明した回転状態制御はエンジン停止回転制御に用いてもよい。図１３にエンジン停止回転制御を実行するための制御電圧演算ユニット９０の構成を示す。図１０に示す構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。この制御電圧演算ユニット９０は、図１０の制御電圧演算ユニット８２に対し、モータジェネレータ２０の回転数目標値を決定する回転数目標値決定部９２を設けたものである。回転数目標値決定部９２は、エンジン停止回転制御が開始された時以後の経過時間に応じて値が変化する回転数目標値Ｎ^*を出力する。制御電圧演算ユニット９０は、回転数検出値Ｎｇと回転数目標値Ｎ^*との差異に対する比例積分演算によってトルク目標値Ｔｐを求め、そのトルク目標値Ｔｐと回転数検出値Ｎｇとに基づいて制御電圧目標値Ｖ^*を求める。制御部１２は、ジェネレータ制御電圧が制御電圧目標値Ｖ^*に達するよう電圧調整回路２４を制御する。
【００９２】
図１４に、エンジン停止回転制御を実行した場合の回転数の時間変化を実線で示し、エンジン停止回転制御を実行しない場合の回転数の時間変化を破線で示す。横軸はエンジン停止回転制御が開始された時を基準とした時間を示し、縦軸は回転数を示す。エンジン停止回転制御を実行しない場合、エンジンシャフトにクランク振動が生じて回転数が変動する。このクランク振動は乗り心地に影響を及ぼすことがある。そこで、エンジン停止回転制御を実行することで、回転数の変動を抑制し乗り心地をより良好にすることができる。また、エンジン停止回転制御が開始されてからエンジンシャフトが停止するまでの時間を短縮することができる。
【００９３】
図１５に第３実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムの構成を示す。図１、図２、図４および図６に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。ここで、上述のモータジェネレータ２０に対応するジェネレータ９４は、回転子９４ｒ、３相のジェネレータ界磁巻線９４ｕ、９４ｖおよび９４ｗを以て表し、走行用モータ３０は、回転子３０ｒ、３相のモータ界磁巻線３０ｕ、３０ｖおよび３０ｗを以て表す。
【００９４】
交流直流変換回路としては、図２に示される回路と同様の整流回路３６が用いられる。電圧調整回路としては、昇圧片方向コンバータ回路９６が用いられる。また、車両駆動回路としては、図６に示される回路と同様のインバータ回路６８が用いられる。
【００９５】
ジェネレータ界磁巻線９４ｕ、９４ｖおよび９４ｗは、中性点において一端が共通に接続される。ジェネレータ界磁巻線９４ｕ、９４ｖおよび９４ｗのそれぞれの他端は、整流回路３６における、各相に対応する上下のダイオード３８の組の接続点に接続される。モータ界磁巻線３０ｕ、３０ｖおよび３０ｗは、中性点において一端が共通に接続される。モータ界磁巻線３０ｕ、３０ｖおよび３０ｗのそれぞれの他端は、インバータ回路６８における、各相に対応する上下のＩＧＢＴの組の接続点に接続される。
【００９６】
昇圧片方向コンバータ回路９６は、ＩＧＢＴ９８、ダイオード１００、出力コンデンサ１０２、および二次電池２６を備える。ＩＧＢＴ９８のコレクタ端子は、整流回路３６の上側の各ダイオード３８のカソード端子に接続され、エミッタ端子は、整流回路３６の下側の各ダイオード３８のアノード端子に接続される。ダイオード１００のアノード端子は、ＩＧＢＴ９８のコレクタ端子に接続され、カソード端子は出力コンデンサ１０２の一端に接続される。出力コンデンサ１０２の他端は、ＩＧＢＴ９８のエミッタ端子に接続される。二次電池２６の正極は、ダイオード１００のカソード端子に接続され、負極はＩＧＢＴ９８のエミッタ端子に接続される。
【００９７】
ジェネレータ９４は、各ジェネレータ巻線に発生する発電電圧が二次電池２６の出力電圧よりも小さくなるよう動作する。ＩＧＢＴ９８は、制御部１２によってスイッチング制御される。ＩＧＢＴ９８がオンであるときは、ジェネレータ界磁巻線に発生した発電電圧に基づいて、ジェネレータ界磁巻線から整流回路３６を介してＩＧＢＴ９８に電流が流れる。また、ＩＧＢＴ９８には、コレクタ端子からエミッタ端子に向かう方向に電流が流れる。このときＩＧＢＴ９８がオフになることにより、ジェネレータ界磁巻線に発生した誘導起電力が発電電圧に加わり、この電圧がＩＧＢＴ９８のコレクタ端子とエミッタ端子との間に現れる。これによって、出力コンデンサ１０２、二次電池２６、およびインバータ回路６８には、発電電圧に誘導起電力が加えられた電圧がダイオード１００を介して印加される。
【００９８】
このような構成によれば、ＩＧＢＴ９８のスイッチングタイミングを調整することで、ＩＧＢＴ９８のコレクタ端子とエミッタ端子との間の電圧がジェネレータ制御電圧Ｖａとして制御される。これによって、エンジン１６およびジェネレータ９４の制御を行うことができる。また、インバータ回路６８には、二次電池２６によって電圧が印加されているため、ジェネレータ制御電圧Ｖａが変動した場合であっても、インバータ回路６８に印加される電圧の変動は小さい。これによって、インバータ回路６８に印加される電圧からジェネレータ制御電圧Ｖａを独立させて制御することができ、エンジン１６およびジェネレータ９４の制御を容易に行うことができる。
【００９９】
図１６に第４実施形態に係るシリーズハイブリッド車両駆動システムの構成を示す。図１５に示される構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【０１００】
本実施形態は、第３実施形態における昇圧片方向コンバータ回路９６を降圧片方向コンバータ回路１０４に置き換えたものである。降圧片方向コンバータ回路１０４は、高圧側コンデンサ１０６、ＩＧＢＴ１０８、ダイオード１１０、降圧インダクタ１１２、低圧側コンデンサ１１４および二次電池２６を備える。高圧側コンデンサ１０６は、整流回路３６の上側の各ダイオード３８のカソード端子と、整流回路３６の下側の各ダイオード３８のアノード端子との間に接続される。ＩＧＢＴ１０８のコレクタ端子は、整流回路３６の上側の各ダイオード３８のカソード端子に接続され、エミッタ端子は、ダイオード１１０のカソード端子に接続される。また、ダイオード１１０のアノード端子は、整流回路３６の下側の各ダイオード３８のアノード端子に接続される。降圧インダクタ１１２の一端は、ＩＧＢＴ１０８とダイオード１１０との接続点に接続され、その他端は二次電池２６の正極に接続される。二次電池２６の負極は、ダイオード１１０のアノード端子に接続される。低圧側コンデンサ１１４は、二次電池２６の正極と負極との間に接続される。
【０１０１】
ジェネレータ９４は、各ジェネレータ巻線に発生する発電電圧が二次電池２６の出力電圧よりも大きくなるよう動作する。ＩＧＢＴ１０８は、制御部１２によってスイッチング制御される。ＩＧＢＴ１０８がオンであるときには、ジェネレータ界磁巻線から整流回路３６、およびＩＧＢＴ１０８を介して降圧インダクタ１１２に電流が流れる。このときＩＧＢＴ１０８がオフとなることにより、降圧インダクタ１１２に誘導起電力が現れる。これによって、二次電池２６、低圧側コンデンサ１１４、およびインバータ回路６８に、ダイオード１１０を介して降圧インダクタ１１２の誘導起電力が印加される。他方、ＩＧＢＴ１０８がオフになることにより、高圧側コンデンサ１０６の端子間には、ジェネレータ界磁巻線の誘導起電力および発電電圧がインバータ制御電圧Ｖａとして印加される。
【０１０２】
このような構成によれば、ＩＧＢＴ１０８のスイッチングタイミングを調整することで、高圧側コンデンサ１０６の端子間電圧がジェネレータ制御電圧Ｖａとして制御される。これによって、エンジン１６およびジェネレータ９４の制御を行うことができる。また、インバータ回路６８には、二次電池２６によって電圧が印加されているため、ジェネレータ制御電圧Ｖａが変動した場合であっても、インバータ回路６８に印加される電圧Ｖａの変動は小さい。これによって、インバータ回路６８に印加される電圧からジェネレータ制御電圧を独立させて制御することができ、エンジン１６およびジェネレータ９４の制御を容易に行うことができる。
【０１０３】
第３および第４実施形態に用いられるジェネレータ９４の相違について説明する。上述のように第３実施形態におけるジェネレータ９４は、各ジェネレータ巻線に発生する発電電圧が二次電池２６の出力電圧よりも小さくなるよう動作し、第４実施形態におけるジェネレータ９４は、各ジェネレータ巻線に発生する発電電圧が二次電池２６の出力電圧よりも大きくなるよう動作する。したがって、第３実施形態と第４実施形態とでは回転数対トルク特性が異なるジェネレータ９４が用いられる。
【０１０４】
図１７（ａ）に第３実施形態に用いられるジェネレータ９４の回転数対トルク特性を例示する。ＶａＡ、ＶａＢおよびＶａＣは、媒介変数としてのジェネレータ制御電圧であり、ＶａＡ＜ＶａＢ＜ＶａＣ＜Ｖ_Battの関係がある。ここで、Ｖ_Battは二次電池２６の電圧である。また、図１７（ｂ）に第４実施形態に用いられるジェネレータ９４の回転数対トルク特性を例示する。
【０１０５】
次に、第３および第４実施形態に用いられるジェネレータ制振制御について説明する。この制御では、ジェネレータ９４の回転振動を抑制する。ジェネレータ振動はエンジン本体の振動に起因していることがあり、ジェネレータ振動を抑制することでエンジン本体の振動が抑制され、乗り心地が向上することが多い。図１８にジェネレータ制振制御を実行するスイッチング制御ユニット１１６の構成を示す。図１５に示す構成要素と同一の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。スイッチング制御ユニット１１６は、トルク目標値決定部１１８、発電制御テーブル参照部１２０、加算器１２２、電力目標値決定部１２４、電圧決定テーブル参照部１２６、キャリア信号生成器１２８およびＰＷＭ変調器１３０を備え、制御部１２の内部に構成される。なお、ここでは、第３実施形態の回路構成を示しているが、本制御は第４実施形態の回路構成に対しても用いることができる。また、エンジン１６およびジェネレータ９４は、回転数対トルク特性におけるエンジン動作範囲、およびジェネレータ動作範囲が重なるよう構成されているものとする。
【０１０６】
トルク目標値決定部１１８は、ジェネレータ９４の回転数検出値Ｎｇに基づいて、回転子９４ｒの回転振動を抑制するためのトルク目標値Ｔｓを求める。この演算は、回転数検出値を用いる周知の制御技術によって行われる。電圧決定テーブル参照部１２６は、トルク目標値決定部１１８によって求められたトルク目標値Ｔｓ、およびジェネレータ９４の回転数検出値Ｎｇを取得する。そして、記憶部３４に記憶された図１１に示す電圧決定テーブルを参照することによって制御電圧目標値を取得し、この制御電圧目標値を振動抑制目標値Ｖｓ^*として加算器１２２に出力する。
【０１０７】
他方、電力目標値決定部１２４は、走行状態、および運転操作情報に基づいて、ジェネレータ９４の発電電力目標値Ｐ^*を求める。発電制御テーブル参照部１２０は、電力目標値決定部１２４によって求められた発電電力目標値Ｐ^*を取得する。そして、記憶部３４に記憶された図７に示す発電制御テーブルを参照することによって制御電圧目標値を取得し、この制御電圧目標値を走行制御目標値Ｖｐ^*として加算器１２２に出力する。加算器１２２は、振動抑制目標値Ｖｓ^*および走行制御目標値Ｖｐ^*を加算した値を、振動抑制／走行目標値Ｖｓｐ^*としてＰＷＭ変調器１３０に出力する。
【０１０８】
キャリア信号生成器１２８からは、三角波形、のこぎり波形等の時間波形を有するキャリア信号が出力される。ＰＷＭ変調器１３０は、キャリア信号および振動抑制／走行目標値Ｖｓｐ^*とに基づいてＰＷＭ変調信号を生成する。このＰＷＭ変調信号は、キャリア信号の１周期のうち、キャリア信号の値が振動抑制／走行目標値Ｖｓｐ^*以上となる時間長に応じてデューティ比が定まる矩形波信号である。ＰＷＭ変調器１３０は、ＰＷＭ変調信号が示すデューティ比でＩＧＢＴ１０８をオンオフ制御する。これによって、昇圧片方向コンバータ回路９６は、ジェネレータ制御電圧Ｖａが振動抑制／走行目標値Ｖｓｐ^*に達するよう制御される。
【０１０９】
ジェネレータ制振制御によれば、回転子９４ｒの回転振動を抑制するためのトルク目標値が求められ、このトルク目標値に基づいてジェネレータ制御電圧が制御される。これによって、車両の乗り心地を向上させることができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０発電ユニット、１２制御部、１４スタータ、１６エンジン、１８燃料供給管、２０モータジェネレータ、２０ｕ，２０ｖ，２０ｗ電力入出力端子、２２交流直流変換回路、２２ａ，２２ｂ直流端子、２２ｕ，２２ｖ，２２ｗ交流端子、２４電圧調整回路、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ調整出力端子、２６二次電池、２８車両駆動回路、３０走行用モータ、３２操作部、３４記憶部、３６整流回路、３８，４８，６６ダイオード、４０昇降圧コンバータ回路、４２インダクタ、４４，５４，５８，６２上ＩＧＢＴ、４６，５６，６０，６４下ＩＧＢＴ、５０出力コンデンサ、５２，６８インバータ回路、７０，７４，７８上ＩＧＢＴ、７２，７６，８０下ＩＧＢＴ、８２，９０制御電圧演算ユニット、８４，１２２加算器、８６比例積分器、８８テーブル参照部、９２回転数目標値決定部、９４ジェネレータ、９４ｒ，３０ｒ回転子、９４ｕ，９４ｖ，９４ｗジェネレータ界磁巻線、３０ｕ，３０ｖ，３０ｗモータ界磁巻線、９６昇圧片方向コンバータ回路、９８，１０８ＩＧＢＴ、１００，１１０ダイオード、１０２出力コンデンサ、１０４降圧片方向コンバータ回路、１０６高圧側コンデンサ、１１２降圧インダクタ、１１４低圧側コンデンサ、１１６スイッチング制御ユニット、１１８トルク目標値決定部、１２０発電制御テーブル参照部、１２４電力目標値決定部、１２６電圧決定テーブル参照部、１２８キャリア信号生成器、１３０ＰＷＭ変調器。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、
前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、
前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、
前記車両の制御状態に応じて前記エンジンの目標駆動状態を決定する目標駆動状態決定部と、
を備え、
前記電力調整部は、
前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、
前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、
を備え、
前記電圧調整回路は、
前記目標駆動状態に応じて前記直流伝送電圧を調整することを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両搭載用発電装置において、
前記電圧調整回路は、
繰り返して充放電が可能な蓄電手段と、
前記直流伝送電圧と前記蓄電手段の出力電圧との間の電圧変換を行う昇降圧コンバータ回路と、
を備えることを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両搭載用発電装置において、
直流電力を交流電力に変換する逆方向変換回路を備え、
前記逆方向変換回路は、
前記直流伝送電圧に基づく直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を前記ジェネレータに至る電力経路に出力し、前記ジェネレータに前記エンジンの始動を行わせることを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項４】
燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、
前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、
前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、
を備え、
前記電力調整部は、
前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、
前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、
を備え、
前記ジェネレータは、
回転数対トルク特性におけるジェネレータ動作範囲であって、前記直流伝送電圧が一定であるという条件下で、前記ジェネレータの回転数の増加に対し前記ジェネレータに与えられるトルクが増加する、ジェネレータ動作範囲で動作し、
前記エンジンは、
回転数対トルク特性におけるエンジン動作範囲が、前記ジェネレータ動作範囲と重なるよう、回転数対トルク特性が設定されていることを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両搭載用発電装置において、
発電電力目標値に対応する、前記ジェネレータに与えられるトルクおよび前記ジェネレータの回転数と、
前記ジェネレータ動作範囲と前記エンジン動作範囲との重複範囲における、前記エンジンおよび前記ジェネレータの各回転数対トルク特性と、
前記重複範囲における前記エンジンの最適燃料消費率特性と、に基づいて、前記エンジンおよび前記ジェネレータの動作条件を決定し、当該動作条件に基づいて前記エンジンおよび前記ジェネレータを制御する制御部、
を備えることを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項６】
燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、
前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、
前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、
前記電力調整部を制御する制御部と、
を備え、
前記電力調整部は、
前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、
前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、
を備え、
前記制御部は、
前記直流伝送電圧を媒介変数とした、前記ジェネレータについての回転数対トルク特性に基づいて、前記ジェネレータの回転数検出値と、前記ジェネレータに与えられるトルクの目標値と、前記直流伝送電圧の目標値とを、を対応付ける対応付け手段と、
前記対応付け手段による対応付け関係に基づいて前記直流伝送電圧の目標値を決定し、その目標値に基づいて前記電圧調整回路を制御する電圧調整回路制御手段と、
を備えることを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項７】
請求項６に記載の車両搭載用発電装置において、
前記エンジンの停止制御を行うための回転数目標値を決定する回転数目標値決定手段と、
前記回転数検出値と、前記回転数目標値との差異に基づく比例積分演算に基づいて、前記ジェネレータに与えられるトルクの目標値を決定するトルク目標値決定手段と、
を備え、
前記電圧調整回路制御手段は、
前記回転数検出値と、前記トルク目標値決定手段によって決定された目標値と、に基づいて、前記直流伝送電圧の目標値を決定することを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項８】
燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、
前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、
前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、
を備え、
前記電力調整部は、
前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、
前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、
を備え、
前記電圧調整回路は、
前記ジェネレータが発電を行わないときは、前記電力調整部と前記車両駆動部との間で授受されるべき電力に基づいて前記直流伝送電圧を調整し、前記ジェネレータが発電を行うときは、前記ジェネレータが発電すべき電力に基づいて前記直流伝送電圧を調整することを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項９】
燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、
前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、
前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、
を備え、
前記電力調整部は、
前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、
前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、
を備え、
前記電圧調整回路は、
前記車両駆動部に至る電力経路に電圧を与える蓄電手段と、
前記ジェネレータから前記変換回路を介して出力される電圧を昇圧し、昇圧された電圧を前記直流伝送電圧として、前記車両駆動部に至る電力経路および前記蓄電手段に与えるコンバータ回路と、
を備え、
前記直流伝送電圧を当該昇圧動作に伴って調整することを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項１０】
燃料の燃焼によりトルクを発生するエンジンと、
前記エンジンとの間でトルクを作用し合うジェネレータと、
前記ジェネレータが接続され、車両を電力駆動する車両駆動部との間で電力を授受し、当該車両駆動部との間で授受される電力を調整する電力調整部と、
を備え、
前記電力調整部は、
前記ジェネレータが発生した交流電力を直流電力に変換し、その直流電力を前記車両駆動部に至る電力経路に出力する変換回路と、
前記変換回路と前記車両駆動部との間の電力経路に伝送される直流伝送電圧を調整する電圧調整回路と、
を備え、
前記電圧調整回路は、
前記車両駆動部に至る電力経路に電圧を与える蓄電手段と、
前記ジェネレータから前記変換回路を介して出力される電圧を降圧し、降圧された電圧を前記車両駆動部に至る電力経路および前記蓄電手段に与えるコンバータ回路と、
を備え、
前記ジェネレータから前記変換回路を介して出力される電圧を前記直流伝送電圧として、当該直流伝送電圧を当該降圧動作に伴って調整することを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０に記載の車両搭載用発電装置において、
前記ジェネレータの回転振動を抑制するための前記直流伝送電圧の目標値を、振動抑制目標値として決定する振動抑制目標値決定手段と、
前記車両の走行状態および運転操作に応じた前記直流伝送電圧の目標値を、走行制御目標値として決定する走行制御目標値決定手段と、
前記振動抑制目標値および走行制御目標値に基づいて、前記直流伝送電圧の目標値を振動抑制／走行制御目標値として決定する振動抑制／走行制御目標値決定手段と、
を備え、
前記コンバータ回路は、
前記直流伝送電圧が、前記振動抑制／走行制御目標値に達するよう動作することを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の車両搭載用発電装置において、
前記振動抑制目標値決定手段は、
前記直流伝送電圧を媒介変数とした、前記ジェネレータについての回転数対トルク特性に基づいて、前記ジェネレータの回転数検出値と、前記ジェネレータに与えられるトルクの目標値と、前記直流伝送電圧の目標値とを、を対応付ける対応付け手段と、
前記ジェネレータの回転振動を抑制するための、前記ジェネレータに与えられるトルクの目標値を決定するトルク目標値決定手段と、を備え、
前記ジェネレータの回転数検出値と、前記トルク目標値決定手段によって決定された目標値と、前記対応付け手段による対応付け関係と、に基づいて前記振動抑制目標値を決定することを特徴とする車両搭載用発電装置。
【請求項１３】
請求項１１または請求項１２に記載の車両搭載用発電装置において、
前記ジェネレータは、
回転数対トルク特性におけるジェネレータ動作範囲であって、前記直流伝送電圧が一定であるという条件下で、前記ジェネレータの回転数の増加に対し前記ジェネレータに与えられるトルクが増加する、ジェネレータ動作範囲で動作し、
前記エンジンは、
回転数対トルク特性におけるエンジン動作範囲が、前記ジェネレータ動作範囲と重なるよう、回転数対トルク特性が設定され、
前記走行制御目標値決定手段は、
前記車両の走行状態および運転操作に応じた発電電力目標値を決定する発電電力目標値決定手段を備え、
前記発電電力目標値に対応する、前記ジェネレータに与えられるトルクおよび前記ジェネレータの回転数と、
前記ジェネレータ動作範囲と前記エンジン動作範囲との重複範囲における、前記エンジンおよび前記ジェネレータの各回転数対トルク特性と、
前記重複範囲における前記エンジンの最適燃料消費率特性と、に基づいて、前記走行制御目標値を決定することを特徴とする車両搭載用発電装置。

【図１】