JPH1094295A - ベルト駆動式発電機の制御方法及び制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルトスリップが発生した時に、Ｖベルトを
スリップさせながら内燃機関の回転速度を上げて所期の
発電量を確保しようとせず、一時的に発電機の負荷トル
クを下げる制御によってベルトスリップを早期に解消
し、発電効率を改善する。 【解決手段】 このベルト駆動式発電機の制御装置は、
内燃機関を起動しベルトによってその回転力を発電機７
に伝達して回転させ、この発電機の発電によって蓄電池
２を充電している時に、主コントローラによって内燃機
関の回転速度NEと発電機の回転速度NGとの実速比NE／NG
を演算し、この実速比が許容範囲VH〜VLを逸脱した時に
ベルトスリップ発生と判断し、発電機の負荷を所定幅Δ
Ｐだけ低下させて実速比が設計速比となるように制御し
て、ベルトスリップを解消して発電機の回転速度を維持
し、発電効率の低下を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＶベルトのようなベ
ルトによって内燃機関の回転力を伝達して発電機を回転
駆動し、この発電機の発電する電力によって蓄電池を充
電するシリーズハイブリッド電気自動車におけるベルト
駆動式発電機の制御方法及び制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、このようなベルト駆動式発電機の
制御方法及び制御装置として、例えば、特開平３−１５
５３０６号に記載されたものがある。この従来のベルト
駆動式発電機の制御方法及び制御装置は、蓄電池の残存
容量が所定値以下まで低下した時に内燃機関を運転して
発電機を駆動し、蓄電池を再充電する場合に、発電機の
回転数を監視していて、その回転数に基づいて内燃機関
の回転数を制御することにより、発電機駆動ベルトにス
リップが生じても発電機の回転を一定に保持する構成で
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来のベルト駆動式発電機の制御方法及び制御装置で
は、蓄電池の充電制御を精密に行うことを目的として、
内燃機関そのものの回転数を監視してその回転数を所定
値に制御するのではなく、発電機の回転数を監視して駆
動ベルトにスリップが発生して発電機の回転数が遅くな
った場合でもその回転数の低下を見て内燃機関の回転数
を上げて発電機の回転数を一定に保つ制御をしているた
めに、高負荷発電時や経時劣化などによってベルトスリ
ップが過大になっても継続して発電が行われ、発電効率
が大幅に悪化したり、また所望の発電量が得られなくな
るという問題点があった。

【０００４】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたもので、内燃機関の回転速度と発電機の回転速
度からそれらの実速比を演算し、設計上の速比から大幅
に変化した時にはベルトスリップが発生していると判断
して発電機の負荷を下げてベルトスリップを解消し、発
電効率の大幅な低下を防止するベルト駆動式発電機の制
御方法及び制御装置を提供することを目的とする。

【０００５】本発明はまた、内燃機関の回転速度と発電
機の回転速度との実速比が設計速比より大きく変化した
時には発電機の負荷を下げると共に内燃機関の回転速度
を上昇させることによって、ベルトスリップを解消して
発電効率の大幅な低下を防止すると共に、ベルトスリッ
プ発生前の要求発電量を維持することができるベルト駆
動式発電機の制御方法及び制御装置を提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のベルト
駆動式発電機の制御方法は、内燃機関の回転速度と発電
機の回転速度との実速比を演算し、この実速比が設計速
比に対する許容範囲を逸脱した場合にベルトスリップ発
生と判断し、前記発電機の負荷を所定量低下させて前記
実速比が前記設計速比となるように制御するものであ
り、これによってベルトスリップを解消して発電機の回
転速度を維持し、発電効率の低下を防止する。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１のベルト駆動
式発電機の制御方法において、前記発電機の負荷を所定
量低下させると共に、前記内燃機関の回転速度を所定量
上昇させてベルトスリップ前の要求発電量を確保するよ
うに制御するものであり、これによってベルトスリップ
の解消と共に発電量の低下を防止する。

【０００８】請求項３の発明は、請求項２のベルト駆動
式発電機の制御方法において、前記ベルトスリップ発生
と判断した時に、蓄電池の残存容量を所定値と比較し
て、この所定値を超えている場合には前記発電機の負荷
を所定量低下させて前記実速比が設定速比となるように
制御し、前記所定値を超えていない場合には前記発電機
の負荷を所定量低下させると共に、前記内燃機関の回転
速度を所定量上昇させてベルトスリップ前の要求発電量
を確保するように制御するものである。

【０００９】この請求項３の発明のベルト駆動式発電機
の制御方法では、蓄電池の充電中に内燃機関の回転力を
発電機に伝達するベルトがスリップした時、蓄電池の残
存容量が少ないために充電の必要性が大きい状態ではベ
ルトスリップを解消して発電効率の低下を防止すると共
に要求発電量を確保して蓄電池の早期充電を図り、蓄電
池の残存容量がそれほど少なくなくて充電の必要性がそ
れほど大きくない状態ではベルトスリップを解消して発
電効率の低下を防止するだけにして内燃機関の回転増加
による騒音の発生を小さく抑える。

【００１０】請求項４の発明は、請求項３のベルト駆動
式発電機の制御方法において、前記蓄電池の残存容量の
所定値を５０％とするものであり、蓄電池の充電中に内
燃機関の回転力を発電機に伝達するベルトがスリップし
た時、蓄電池の残存容量が５０％以下であれば充電の必
要性が大きいのでベルトスリップを解消して発電効率の
低下を防止すると共に要求発電量を確保して蓄電池の早
期充電を図り、蓄電池の残存容量が５０％を超えれば充
電の必要性がそれほど大きくないのでベルトスリップを
解消して発電効率の低下を防止するだけにして内燃機関
の回転増加による騒音の発生を低く抑える。

【００１１】請求項５の発明のベルト駆動式発電機の制
御装置は、蓄電池を充電するための発電機と、前記発電
機をベルトを介して回転駆動する内燃機関と、前記内燃
機関の回転速度と発電機の回転速度との実速比を演算す
る速比演算手段と、前記速比演算手段が算出する前記実
速比を監視し、設計速比に対する許容範囲を逸脱した場
合にベルトスリップ発生と判断するベルトスリップ監視
手段と、前記ベルトスリップ監視手段がベルトスリップ
発生と判断した時に、前記発電機の負荷を所定量低下さ
せて前記実速比が前記設計速比となるように制御する発
電機制御手段とを備えたものである。

【００１２】この請求項５の発明のベルト駆動式発電機
の制御装置では、内燃機関を起動しベルトによってその
回転力を発電機に伝達して回転させ、この発電機の発電
によって蓄電池を充電している時に、速比演算手段によ
って内燃機関の回転速度と発電機の回転速度との実速比
を演算し、この実速比が設計速比に対する許容範囲を逸
脱した場合にベルトスリップ監視手段がベルトスリップ
発生と判断する。発電機制御手段はこれを受けて発電機
の負荷を所定量低下させて実速比が設計速比となるよう
に制御することにより、ベルトスリップを解消して発電
機の回転速度を維持し、発電効率の低下を防止する。

【００１３】請求項６の発明は、請求項５のベルト駆動
式発電機の制御装置において、前記ベルトスリップ監視
手段がベルトスリップ発生と判断した時に、前記発電機
制御手段によって前記発電機の負荷を低下させると共
に、前記内燃機関の回転速度を所定量上昇させてベルト
スリップ発生前の要求発電量を確保する内燃機関制御手
段を備えたものである。

【００１４】この請求項６の発明のベルト駆動式発電機
の制御装置では、蓄電池の充電中にベルトスリップ監視
手段がベルトスリップ発生と判断した時、発電機制御手
段が発電機の負荷を所定量低下させて実速比が設定速比
となるように制御し、同時に内燃機関制御手段が内燃機
関の回転速度を所定量上昇させてベルトスリップ前の要
求発電量を確保するように制御することにより、ベルト
スリップを解消して発電効率の低下を防止すると共に要
求発電量を確保して蓄電池の早期充電を図る。

【００１５】請求項７の発明は、請求項６のベルト駆動
式発電機の制御装置において、前記蓄電池の残存容量を
監視する蓄電池監視手段と、前記蓄電池監視手段の監視
する前記残存容量が所定値以上の時に前記発電機制御手
段のみを動作させ、前記残存容量が所定値以下の時に前
記発電機制御手段と共に前記内燃機関制御手段を動作さ
せる充電方法選択手段とを備えたものである。

【００１６】この請求項７の発明のベルト駆動式発電機
の制御装置では、蓄電池の充電中に内燃機関の回転力を
発電機に伝達するベルトがスリップした時、充電方法選
択手段が蓄電池監視手段の監視する蓄電池の残存容量が
少ないために充電の必要性が大きいと判断すれば、発電
機制御手段により発電機の負荷を低下させてベルトスリ
ップを解消し、発電効率の低下を防止すると共に、内燃
機関制御手段により内燃機関の回転速度を上昇させて要
求発電量を確保して蓄電池の早期充電を図る。他方、充
電方法選択手段が蓄電池の残存容量がそれほど少なくな
くて充電の必要性がそれほど大きくないと判断すれば、
発電機制御手段により発電機の負荷を低下させ、ベルト
スリップを解消して発電効率の低下を防止するだけにし
て、内燃機関の回転増加による騒音の発生を小さく抑え
る。

【００１７】請求項８の発明は、請求項７のベルト駆動
式発電機の制御装置において、前記蓄電池の残存容量の
所定値を５０％に設定したものであり、これによって蓄
電池の充電中に内燃機関の回転力を発電機に伝達するベ
ルトがスリップした時、蓄電池の残存容量が５０％以下
であれば充電の必要性が大きいのでベルトスリップを解
消して発電効率の低下を防止すると共に要求発電量を確
保して蓄電池の早期充電を図り、蓄電池の残存容量が５
０％を超えれば充電の必要性がそれほど大きくないので
ベルトスリップを解消して発電効率の低下を防止するだ
けにして内燃機関の回転増加による騒音の発生を小さく
抑える。

【００１８】請求項９の発明は、請求項５〜８のベルト
駆動式発電機の制御装置において、前記スリップ判断手
段がベルトスリップ発生と判断した時に異常通報を行う
警報手段を備えたものであり、ベルトスリップ発生時に
発電機の負荷低減制御及び／又は内燃機関の回転速度上
昇制御と共に異常発生をドライバに知らせる。

【００１９】

【発明の効果】請求項１の発明のベルト駆動式発電機の
制御方法及び請求項５の発明のベルト駆動式発電機の制
御装置によれば、蓄電池の充電動作中に内燃機関から発
電機に駆動力を伝達するベルトにスリップが発生した
時、そのベルトスリップを解消して発電機の回転速度を
維持し、発電効率の低下を防止することができる。

【００２０】請求項２の発明のベルト駆動式発電機の制
御方法及び請求項６の発明のベルト駆動式発電機の制御
装置によれば、蓄電池の充電動作中に内燃機関から発電
機に駆動力を伝達するベルトにスリップが発生した時、
そのベルトスリップを解消すると共に発電量の低下をも
防止して、早期充電が図れる。

【００２１】請求項３の発明のベルト駆動式発電機の制
御方法及び請求項７の発明のベルト駆動式発電機の制御
装置によれば、蓄電池の充電中に内燃機関の回転力を発
電機に伝達するベルトがスリップした時、蓄電池の残存
容量が少ないために充電の必要性が大きい状態ではベル
トスリップを解消して発電効率の低下を防止すると共に
要求発電量を確保して蓄電池の早期充電を図り、蓄電池
の残存容量がそれほど少なくなくて充電の必要性がそれ
ほど大きくない状態ではベルトスリップを解消して発電
効率の低下を防止するだけにして内燃機関の回転増加に
よる騒音の発生を小さく抑えることができる。

【００２２】請求項４の発明のベルト駆動式発電機の制
御方法及び請求項８の発明のベルト駆動式発電機の制御
装置によれば、蓄電池の充電中に内燃機関の回転力を発
電機に伝達するベルトがスリップした時、蓄電池の残存
容量が５０％以下であれば充電の必要性が大きいのでベ
ルトスリップを解消して発電効率の低下を防止すると共
に要求発電量を確保して蓄電池の早期充電を図り、蓄電
池の残存容量が５０％を超えれば充電の必要性がそれほ
ど大きくないのでベルトスリップを解消して発電効率の
低下を防止するだけにして内燃機関の回転増加による騒
音の発生を小さく抑えることができる。

【００２３】請求項９の発明のベルト駆動式発電機の制
御装置によれば、ベルトスリップ発生時に発電機の負荷
低減制御及び／又は内燃機関の回転速度上昇制御を行い
ながら、異常発生をドライバに知らせることができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の
ベルト駆動式発電機の制御装置を利用したシリーズハイ
ブリッド電気自動車制御装置を示している。Ｕ，Ｖ，Ｗ
三相誘導モータで成る車両駆動用の駆動モータ１は、蓄
電池２の直流電力を所望の交流電力に変換するインバー
タ３の出力で回転駆動される。この駆動モータ１にはそ
の回転出力を減速する減速機４が設けられていて、この
減速機４の中に備えられている差動装置（図示せず）に
よって左右の車輪５ａ，５ｂを駆動する。

【００２５】蓄電池２を充電し、また蓄電池電力が不足
する時に直接駆動モータ１にも電力を供給するための原
動力源として内燃機関６が備えられていて、この内燃機
関６には発電機７がＶベルト８によって回転原動力を受
けるように接続されている。

【００２６】内燃機関６はスタータ９によって始動さ
れ、スロットル１０によって回転速度が増減制御され
る。また発電機７が発電する三相交流電力はコンバータ
１１によって直流電力に変換されて蓄電池２を充電し、
インバータ３に入力される。

【００２７】内燃機関６は内燃機関コントローラ（ＥＣ
ＣＳ）１２によって制御されるが、この内燃機関コント
ローラ１２は電気自動車全体の動作制御を司る主コント
ローラ（ＥＶ−ＥＣＵ）１３から始動、停止、回転速度
指令などを受けて動作する。

【００２８】これらの駆動系の動作を制御するために、
駆動モータ１には回転センサ１４が取り付けられてい
て、駆動モータ１の回転子（図示せず）の回転速度を計
測し、主コントローラ（ＥＶ−ＥＣＵ）１３へ検出信号
を送信する。また減速機２には車速センサ１５が取り付
けられていて、車両の走行速度を計測して主コントロー
ラ１３とスピードメータ（図示せず）に検出信号を送信
する。

【００２９】内燃機関６には回転センサ１６が取り付け
られていて、内燃機関６の回転速度を計測し、内燃機関
コントローラ１２と主コントローラ１３とに検出信号を
送信する。発電機７にも回転センサ１７が取り付けれて
いて、発電機７の回転速度を計測し、主コントローラ１
３に検出信号を送信する。

【００３０】この発電機７で発電され、コンバータ１１
を通じて蓄電池２に充電される発電電力は主コントロー
ラ１３と発電機コントローラ（ＧＣ）１８とによって制
御される。なお、蓄電池２は、充電スタンドや家庭用電
源からも充電できるように充電器１９が接続できるよう
になっている。

【００３１】蓄電池２は蓄電池コントローラ（ＢＣ）２
０によって充電量と放電量（残存容量）とがモニタ管理
される。この蓄電池コントローラ２０は主コントローラ
１３から充電開始指令、充電停止指令などを受ける。イ
ンバータ３はモータコントローラ（ＭＣ）２１によって
駆動モータ１に出力する駆動電力の電圧、電流、周波数
をモニタ管理される。

【００３２】主コントローラ１３はセレクトレバー２２
の位置情報、アクセルペダル２３の踏み込み量情報、ブ
レーキペダル２４の踏み込み情報、スタートキー２５の
位置情報を受けて駆動モータ１に指令すべき出力や回転
数を演算し、モータコントローラ２１に指令する。主コ
ントローラ１３はまた、ベルトスリップ発生を検出した
時に警報装置２６を動作させてブザーを鳴らせ、警告灯
を点灯させてドライバに知らせる。

【００３３】次に、上記シリーズハイブリッド電気自動
車制御装置の制御動作について説明する。まず制御動作
の概要について説明する。蓄電池２が十分な残存容量を
持っている場合、ドライバがスタートキー２５をＯＮに
し、セレクトレバー２２をＤ若しくはＲレンジにセット
し、アクセルペダル２３を踏み込む操作を行うことによ
って、主コントローラ（ＥＶ−ＥＣＵ）１３はモータコ
ントローラ（ＭＣ）２１に駆動指令と共にスタートトル
クを発生できるだけの出力電圧、電流、周波数指令を与
え、これを受けたモータコントローラ２１がインバータ
３の電圧、周波数制御を行い、蓄電池２の電力を所望の
電圧、周波数の三相交流電力に変換して駆動モータ１に
供給し、車両をスタートさせる。

【００３４】そして車両スタート後は、ドライバが踏み
込むアクセルペダル２３の踏み込み量の増減に応答して
インバータ３を制御して駆動モータ１に対する供給電力
を調整し、駆動モータ１のトルク制御、速度制御を行
う。

【００３５】蓄電池コントローラ（ＢＣ）２０は蓄電池
２の残存容量を電池電圧によって監視し、残存容量があ
らかじめ設定されている充電開始点まで低下すると主コ
ントローラ１３に充電要求を発し、主コントローラ１３
は内燃機関コントローラ（ＥＣＣＳ）１２に起動指令を
与える。内燃機関コントローラ１２は起動指令を受ける
とスタータ９を作動させて内燃機関６を始動させ、回転
センサ１６の検出信号に基づいて内燃機関６を所望の原
動力が得られるようにスロットル１０を開閉制御する。

【００３６】この内燃機関６の回転原動力はＶベルト８
によって発電機７に伝達され、発電機７が回転して三相
交流発電を行い、この三相交流電力がコンバータ１１に
よって直流電力に変換されて蓄電池２に充電される。こ
の発電機７の発電電力指令は、主コントローラ１３から
発電機コントローラ（ＧＣ）１８に与えられ、発電機コ
ントローラ１８が発電機７の発電電力の電圧、電流をモ
ニタしながらコンバータ１１を制御することによって発
電機７の発電電力を制御する。

【００３７】蓄電池２の充電電圧が充電停止点まで上昇
すると、蓄電池コントローラ（ＢＣ）２０は主コントロ
ーラ１３に充電停止要求を発し、主コントローラ１３か
ら内燃機関コントローラ１２に停止指令が与えられ、内
燃機関６は停止される。

【００３８】なお、この内燃機関６と発電機７との発電
動作中、回転センサ１６，１７それぞれが計測する内燃
機関６の回転速度と発電機７の回転速度とは主コントロ
ーラ１３によって監視され、後述するベルトスリップ制
御に用いられる。

【００３９】このようにして蓄電池２の残存容量を常に
監視していて、残存容量が充電開始点まで低下すると内
燃機関６を起動して発電機７によって発電し、蓄電池２
を再充電し、残存容量が充電停止点まで上昇すると発電
を停止する動作を繰り返し、主に蓄電池２の電力によっ
て駆動モータ１を駆動して車両を走行させるのである。

【００４０】このようなシリーズハイブリッド電気自動
車制御装置の制御動作において、通常、Ｖベルト８がス
リップしていない場合の内燃機関（エンジン）６の回転
数に対する発電機７の出力特性は図２の曲線Ａに示す関
係があり、内燃機関６の回転数に比例して発電機出力が
増加する特性である。この通常の発電機出力特性をエン
ジン特性上に表すと図３に示すようになり、内燃機関６
の回転数に比例して発電機７の駆動トルクが増加する特
性を示す。この図３中、等高線は等燃費線を表してい
て、中心に行くほどに良燃費となっている。

【００４１】また蓄電池２の充放電特性は図４に示す。
この図４の蓄電池特性は、横軸に蓄電池残存容量（ＳＯ
Ｃ）、縦軸に蓄電池電圧をとって示してあり、蓄電池２
の残存容量が減少するのに伴って蓄電池電圧も漸減し、
あるポイントで急激に電圧が低下する特性を示す。そこ
で、実用的にはこの電圧が急低下するポイントを残存容
量０％に設定している。

【００４２】蓄電池２を充電していく場合、図４の特性
曲線を右下から左上がりに蓄電池電圧が上昇して行く
が、充電完了点Ｂ１は回生充電（回生ブレーキ時に駆動
モータ１が発電機となって蓄電池２に回生電力を充電す
る動作）による余裕を考慮して残存容量８０％の点に設
定している。また蓄電池２が放電によって電圧を低下さ
せていった場合に再充電を開始する点、つまり充電開始
点Ｂ２は駆動モータ１の出力（電力消費）が発電容量よ
りも大きい場合に蓄電池２からの持ち出しになることを
考慮して、残存容量３０％の点に設定している。

【００４３】駆動モータ１の出力特性は図５に示すよう
に、定格出力特性Ｐ０に対して最大出力特性Ｐ１をほぼ
２倍に設定している。

【００４４】このような設定において、主コントローラ
（ＥＶ−ＥＣＵ）１３は蓄電池２の充電制御時に図６に
示すフローチャートに基づいて内燃機関６と発電機７と
を制御する。現在発電中であるかどうか判断し（ステッ
プＳ１）、発電中であれば、回転センサ１６から内燃機
関の回転速度（Ｅｎｇ回転速度）ＮＥを読込み（ステッ
プＳ２）、また回転センサ１７から発電機の回転速度Ｎ
Ｇを読込み（ステップＳ３）、実速比ＮＧ／ＮＥを演算
する（ステップＳ４）。

【００４５】続いて、得られた実速比をあらかじめ設定
されている設計速比上限値ＶＨ、速比下限値ＶＬと比較
し、それらの範囲内に収まっているかどうか判断し（ス
テップＳ５）、収まっているようであれば、ベルトスリ
ップが発生していないと見て、蓄電池２の残存容量を蓄
電池コントローラ２０から取り込んで充電停止点Ｂ１ま
で電池電圧が上昇していないかどうか判断する（ステッ
プＳ６）。そして充電停止点Ｂ１まで電池電圧が上昇し
ていなければ発電継続すべしと判断してリターンする
（ステップＳ１０）。

【００４６】ステップＳ６の電池電圧（残存容量）と充
電停止点Ｂ１との比較で、充電停止点Ｂ１まで残存容量
が上昇していれば発電停止指令を内燃機関コントローラ
１２と発電機コントローラ１８に出力して、内燃機関６
を停止させてからリターンする（ステップＳ７〜Ｓ
９）。

【００４７】ところが、ステップＳ５の実速比ＮＥ／Ｎ
Ｇと設計速比との比較において、実速比が設計速比のあ
る範囲を超えて変化していたならば、ベルトスリップ発
生と判断し、図２及び図３に曲線Ｂで示すように発電機
７の発電出力をＰ０からＰ１へ１段階ΔＰだけ下げる指
令を発電機コントローラ１８に出力し（ステップＳ１
１）、続いて警報装置２６のブザーを鳴らすと共に警告
灯を点灯させ、あるいはこれらのいずれか一方を動作さ
せることによってドライバに異常を知らせ（ステップＳ
１２）、この後にリターンする（ステップＳ１３）。

【００４８】こうしてベルトスリップ発生時に、内燃機
関６の回転速度はそのまま維持しながら、発電機７の発
電出力を１段階ΔＰだけ低下させる制御を行うには、図
２及び図３に示すように発電機の出力指令をΔＰだけ下
げる指令を発電機コントローラ１８に与えて発電機負荷
を１段階だけ低下させ、また内燃機関６の出力トルク、
つまり発電機７に対する駆動トルクを現在のトルクＰ０
からΔＰだけ低いトルクＰ１になるように変更する指令
を内燃機関コントローラ１２に与え、スロットル１０を
若干絞らせる制御を行うのである。これによって内燃機
関６の回転速度、したがって発電機７の回転速度も維持
しつつ出力トルクを低下させ、ベルトスリップを解消さ
せて再粘着させるようにするのである。

【００４９】この一度の制御でベルトスリップが解消し
ない場合、Ｐ１→Ｐ２、Ｐ２→Ｐ３、…というようにΔ
Ｐずつ発電機７の出力トルクを低下させる制御を繰り返
すことによってベルトスリップを解消する。なお、ドラ
イバへの警告は、ベルトスリップが解消されたとしても
ベルト張力の再調整が必要な事態に至っているのでそれ
を行うようにドライバに促すために行うのである。

【００５０】この図６に示す内燃機関６と発電機７との
制御ルーチンは周期的に実行されるもので、主コントロ
ーラ１３がこのルーチンに入った時に発電中でなければ
（ステップＳ１）、蓄電池２の残存容量を蓄電池コント
ローラ２０から読み込み、それが充電開始点Ｂ２まで低
下していないかどうか判断し（ステップＳ１４）、低下
していなければそのままリターンする（ステップＳ１
８）。

【００５１】しかしながら、蓄電池２の残存容量が充電
開始点Ｂ２まで低下していれば、充電が必要なので、内
燃機関コントローラ１２に起動指令を与え、また発電機
コントローラ１８にも発電開始指令を出力して所定の発
電量にて発電を開始させる（ステップＳ１５〜Ｓ１
７）。

【００５２】このようにしてこの第１の実施の形態のベ
ルト駆動式発電機の制御方法及び制御装置では、図７
（ａ）に示すように発電機７を発電量１０ＫＷ相当の負
荷で運転していて、２０ＫＷに上昇させようとした時ｔ
０にベルトスリップが発生すれば、同図（ｂ）に示すよ
うに内燃機関６の平均回転速度ΔＮＥはほぼ一定で維持
されるが、同図（ｃ）に示すように発電機７の平均回転
速度ΔＮＧは大きく低下するので、同図（ｄ）に示すよ
うに実速比（ここでは、平均回転速度の比として）ΔＮ
Ｅ／ΔＮＧも大きく低下する。そこで、この実速比を設
計速比上限値ＶＨ、下限値ＶＬと比較し、ＶＨ＞実速比
＞ＶＬの関係を逸脱するようになれば、ここではタイミ
ングｔ１において発電機負荷を一定幅、ここでは発電量
にしてΔＰ＝５ＫＷ分だけ低下させて発電機駆動トルク
を小さくし、ベルトスリップを解消させる制御をするの
である。

【００５３】なお、この発電機７の負荷の低下制御は、
ベルトスリップが解消するまでΔＰずつ繰り返し、段階
的に行う。

【００５４】これによって第１の実施の形態のベルト駆
動式発電機の制御方法及び制御装置では、ベルトスリッ
プを無視して内燃機関の回転速度を上昇させて発電機７
の発電量を維持する制御を行う場合に比べて内燃機関６
の燃料の無駄使いを抑えて発電効率を高く維持すること
ができることになる。

【００５５】またベルトスリップ発生時に上記の制御と
共に、警報を発してドライバに知らせることでドライバ
はＶベルトの再調整の必要性を知ることができるように
なる。

【００５６】次に、本発明の第２の実施の形態につい
て、図８のフローチャート及び図９と図１０の特性図を
用いて説明する。第２の実施の形態のベルト駆動式発電
機の制御方法及び制御装置の機能構成は図１に示した第
１の実施の形態と同様であるが、主コントローラ１３が
ベルトスリップ発生を検出した時に行う内燃機関６と発
電機７との制御の方法が異なる。

【００５７】この第２の実施の形態の特徴は、蓄電池２
の充電動作中に内燃機関６と発電機７とをつなぐＶベル
ト８にスリップが発生した時には発電機７側の負荷トル
クを低減させると共に、反対に内燃機関６の回転数を増
加させることによってベルトスリップを解消すると共に
所期の発電量を常時確保しようとする点にある。

【００５８】そこで、図８のフローチャートに示したよ
うに、主コントローラ１３は発電動作中にベルトスリッ
プの発生を第１の実施の形態と同様の判断によって検出
すると（ステップＳ１〜Ｓ５）、ステップＳ１１−１に
分岐して発電機駆動トルクＰを一定比Ｋだけ下げ（Ｐ←
Ｐ／Ｋ，ここでＫ＞１）、またステップＳ１１−２にお
いて内燃機関（Ｅｎｇ）６の回転数ＮＥ（結果的には発
電機７の回転数ＮＧも）を一定比Ｋだけ上昇させ（ＮＥ
←ＮＥ×Ｋ）、その後、第１の実施の形態と同様に警報
装置２６によってブザーを鳴らしたりあるいは警告灯を
点灯させてドライバにベルトスリップ発生を知らせる制
御を行う（ステップＳ１２）。

【００５９】そしてこの制御はベルトスリップが解消す
るまで、すなわちＶＨ＞実速比＞ＶＬになるまで段階的
に繰り返し実行する。なお、図８のフローチャートにお
ける他のステップの処理はすべて第１の実施の形態と同
様であり、同一の処理ステップには同一のステップ番号
を付すことによって説明は省略する。

【００６０】こうして、この第２の実施の形態のベルト
駆動式発電機の制御方法及び制御装置によれば、図１０
に示す内燃機関特性と発電機出力特性との相関図に示す
ように、ベルトスリップ発生を検出した時には内燃機関
発生トルクＰ０（発電機駆動トルクと対応する）／係数
Ｋ（Ｋ＞１．０）＝Ｐ１の演算を行い、この内燃機関発
生トルクＰ１に一致するように内燃機関発生トルク（ひ
いては、発電機駆動トルク）を低減させると共に、内燃
機関回転速度ＮＥ０×Ｋ＝ＮＥ１の演算を行って内燃機
関６の回転速度をＮＥ０からＮＥ１に上昇させることに
よって、図９の発電機出力特性図に示すように、結果的
には発電機７の発電出力はほぼ一定に維持しながらベル
トスリップを解消する制御を行うのである。そしてこの
制御はベルトスリップが解消するまで繰り返す。

【００６１】これによって第２の実施の形態のベルト駆
動式発電機の制御方法及び制御装置によれば、ベルトス
リップが発生してもベルトスリップ発生前とほぼ同等の
発電量を確保しながらベルトスリップの解消制御ができ
るのである。

【００６２】次に、本発明の第３の実施の形態を図１１
のフローチャートに基づいて説明する。第３の実施の形
態のベルト駆動式発電機の制御方法及び制御装置の機能
構成は図１に示した第１の実施の形態と同様であるが、
主コントローラ１３がベルトスリップ発生を検出した時
に行う内燃機関６と発電機７との制御の方法が第１、第
２の実施の形態と異なり、蓄電池２の充電動作中に内燃
機関６と発電機７とをつなぐＶベルト８のスリップが発
生した時には、蓄電池２の残存容量の大きさに応じて第
１の実施の形態と同様に内燃機関６の回転数は元のまま
にして発電機７の駆動負荷トルクだけを低減させてベル
トスリップを解消させる制御を行うか、第２の実施の形
態のように発電機７側の負荷トルクを低減させると共に
内燃機関６の回転数を増加させることによってベルトス
リップを解消すると共に所期の発電電力を常時確保する
制御を行うかを選択することを特徴とする。

【００６３】この第３の実施の形態において主コントロ
ーラ１３の行う制御動作を図１１のフローチャートに基
づいて説明する。主コントローラ１３は発電動作中にベ
ルトスリップの発生を第１の実施の形態と同様の判断に
よって検出すると（ステップＳ１〜Ｓ５）、ステップＳ
１１１に分岐して蓄電池コントローラ２０が入力する蓄
電池２の残存容量が所定値Ｂ３（＝５０％、図４参照）
であるかどうか比較し、この所定値Ｂ３よりも高ければ
緊急な充電を必要としないので内燃機関６の回転速度を
上昇させて騒音を大きくすることなく、ベルトスリップ
だけを解消することを目的にしてステップＳ１１２に分
岐し、第１の実施の形態と同様に発電機７の発電出力を
ΔＰだけ下げて負荷トルクを低下させる制御を行う。

【００６４】しかしながら、蓄電池２の残存容量が所定
値Ｂ３より低下している場合には、蓄電池２の充電の緊
急度が高いので発電量を維持しながらベルトスリップを
解消する必要があり、ステップＳ１１１の判断でステッ
プＳ１１３に分岐して、第２の実施の形態と同様に発電
機駆動トルクＰを１／Ｋに下げ、またステップＳ１１４
において内燃機関（Ｅｎｇ）６の回転数ＮＥ（結果的に
は発電機７の回転数ＮＧも）をＫ倍に上昇させる制御を
行う。

【００６５】これらのベルトスリップ解消のための制御
の後は、第１の実施の形態と同様に警報装置２６によっ
てブザーを鳴らしたりあるいは警告灯を点灯させてドラ
イバにベルトスリップ発生を知らせる制御を行う（ステ
ップＳ１２）。

【００６６】この制御はベルトスリップが解消するま
で、すなわちＶＨ＞実速比＞ＶＬになるまで段階的に繰
り返し実行する。なお、図１１のフローチャートにおけ
る他のステップの処理はすべて第１の実施の形態と同様
であり、同一の処理ステップには同一のステップ番号を
付すことによって説明は省略する。

【００６７】こうして、この第３の実施の形態のベルト
駆動式発電機の制御方法及び制御装置によれば、内燃機
関６を起動し発電機７を発電させて蓄電池２を充電して
いる最中に、内燃機関６と発電機７をつなぐＶベルト８
にスリップが発生すれば、蓄電池２の残存容量の大小に
応じて、残存容量が所定値Ｂ３を超えるまでに充電が進
んでいれば蓄電池２の充電の緊急度は低いので、内燃機
関６の回転数を上げて騒音を大きくすることなく、ベル
トスリップを解消させることだけをねらって発電機７の
負荷トルクを低減させる制御を行い、蓄電池２の残存容
量が所定値Ｂ３以下であれば蓄電池２の充電の緊急度は
高いので発電機７の負荷トルクを低減させてベルトスリ
ップを解消させるだけでなく、さらに内燃機関６の回転
速度を上昇させ、これに伴って発電機７の回転速度も上
昇させることによって発電容量を確保し、充電速度が低
下しない制御を行うのである。

【００６８】なお、上記の第１〜第３の実施の形態にお
いて充電完了点Ｂ１、充電開始点Ｂ２、残存容量所定値
Ｂ３、また設計速比上限値ＶＨ、下限値ＶＬなどの比較
基準値は特に実施の形態で示したものに限定されること
はなく、車両機種、蓄電池特性、内燃機関や発電機特性
に応じて種々変化するものであり、それらに応じて適切
な値を実験的に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を利用したシリーズ
ハイブリッド電気自動車制御装置の機能ブロック図。

【図２】本発明の第１の実施の形態による発電機の出力
特性図。

【図３】上記の第１の実施の形態による内燃機関の出力
特性と発電機の出力特性との相関図。

【図４】上記の第１の実施の形態で用いられる蓄電池の
特性図。

【図５】上記の第１の実施の形態で用いられる駆動モー
タの出力特性図。

【図６】上記の第１の実施の形態による発電制御のフロ
ーチャート。

【図７】上記の第１の実施の形態による発電制御動作の
タイミングチャート。

【図８】本発明の第２の実施の形態による発電制御のフ
ローチャート。

【図９】上記の第２の実施の形態による発電機の出力特
性図。

【図１０】上記の第２の実施の形態による内燃機関の出
力特性と発電機の出力特性との相関図。

【図１１】本発明の第３の実施の形態による発電制御の
フローチャート。

【符号の説明】

１ 駆動モータ ２ 蓄電池 ３ インバータ ４ 減速機 ５ａ，５ｂ 車輪 ６ 内燃機関 ７ 発電機 ８ Ｖベルト １１ コンバータ １２ 内燃機関コントローラ １３ 主コントローラ １４ 回転センサ １５ 車速センサ １６ 回転センサ １７ 回転センサ １８ 発電機コントローラ ２０ 蓄電池コントローラ ２１ モータコントローラ ２６ 警報装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲田 英二 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 麻生 剛 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 金子 雄太郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 井戸口 隆一 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転速度と発電機の回転速度
   との実速比を演算し、 この実速比が設計速比に対する許容範囲を逸脱した場合
   にベルトスリップ発生と判断し、 前記発電機の負荷を所定量低下させて前記実速比が前記
   設計速比となるように制御することを特徴とするベルト
   駆動式発電機の制御方法。
2. 【請求項２】 前記発電機の負荷を所定量低下させると
   共に、前記内燃機関の回転速度を所定量上昇させてベル
   トスリップ前の要求発電量を確保するように制御するこ
   とを特徴とする請求項１に記載のベルト駆動式発電機の
   制御方法。
3. 【請求項３】 前記ベルトスリップ発生と判断した時
   に、蓄電池の残存容量を所定値と比較して、この所定値
   を超えている場合には前記発電機の負荷を所定量低下さ
   せて前記実速比が設定速比となるように制御し、前記所
   定値を超えていない場合には前記発電機の負荷を所定量
   低下させると共に、前記内燃機関の回転速度を所定量上
   昇させてベルトスリップ前の要求発電量を確保するよう
   に制御することを特徴とする請求項２に記載のベルト駆
   動式発電機の制御方法。
4. 【請求項４】 前記蓄電池の残存容量の所定値を５０％
   とすることを特徴とする請求項３に記載のベルト駆動式
   発電機の制御方法。
5. 【請求項５】 蓄電池を充電するための発電機と、 前記発電機をベルトを介して回転駆動する内燃機関と、 前記内燃機関の回転速度と発電機の回転速度との実速比
   を演算する速比演算手段と、 前記速比演算手段が算出する前記実速比を監視し、設計
   速比に対する許容範囲を逸脱した場合にベルトスリップ
   発生と判断するベルトスリップ監視手段と、 前記ベルトスリップ監視手段がベルトスリップ発生と判
   断した時に、前記発電機の負荷を所定量低下させて前記
   実速比が前記設計速比となるように制御する発電機制御
   手段とを備えて成るベルト駆動式発電機の制御装置。
6. 【請求項６】 前記ベルトスリップ監視手段がベルトス
   リップ発生と判断した時に、前記発電機制御手段によっ
   て前記発電機の負荷を低下させると共に、前記内燃機関
   の回転速度を所定量上昇させてベルトスリップ発生前の
   要求発電量を確保する内燃機関制御手段を備えて成る請
   求項５に記載のベルト駆動式発電機の制御装置。
7. 【請求項７】 前記蓄電池の残存容量を監視する蓄電池
   監視手段と、 前記蓄電池監視手段の監視する前記残存容量が所定値以
   上の時に前記発電機制御手段のみを動作させ、前記残存
   容量が所定値以下の時に前記発電機制御手段と共に前記
   内燃機関制御手段を動作させる充電方法選択手段とを備
   えて成る請求項６に記載のベルト駆動式発電機の制御装
   置。
8. 【請求項８】 前記蓄電池の残存容量の所定値を５０％
   に設定したことを特徴とする請求項７に記載のベルト駆
   動式発電機の制御装置。
9. 【請求項９】 前記ベルトスリップ監視手段がベルトス
   リップ発生と判断した時に異常通報を行う警報手段を備
   えて成る請求項５〜８のいずれかに記載のベルト駆動式
   発電機の制御装置。