JP5729372B2 - 発電制御装置、および発電制御システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関を有する車両に搭載され、内燃機関により駆動される発電機がバッテリに対する給電を行う際の発電電力を制御する発電制御装置、および発電制御システムに関する。

上記の発電制御装置として、発電機の駆動トルクを制御することによって車両の各種振動を抑制するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、車両の各種振動としては、エンジンのクランクシャフトやドライブシャフト等がねじれて振動するネジレ振動、駆動力や制動力により車体がピッチング方向に振動するピッチング振動、エンジン自体の振動等が挙げられる。

特許第４４８３９８５号公報

ところで、上記のような発電制御装置では、発電電圧が所定の基準電圧になるよう、発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を電圧レギュレータでフィードバック制御するのが一般的である。このために、上記特許文献１に記載の発電制御装置では、励磁電流の操作により出力電流を制御して発電量を変化させており、特殊な装置を追加する必要があった。

すなわち、充放電時の電気抵抗（充放電抵抗）が大きいバッテリを採用した場合、バッテリ残容量に応じて充放電抵抗が大きく変化するため、上述の如く出力電流を直接制御して発電量を変化させる制御が困難になる。そのため、充放電抵抗が小さいバッテリの採用が必要になる等、新規装置を追加設置する必要があった。

そこで、このような問題点を鑑み、内燃機関を有する車両に搭載され、内燃機関により駆動される発電機がバッテリに対する給電を行う際の発電電力を制御する発電制御装置、および発電制御システムにおいて、バッテリに対する給電および車両の振動の抑制をより簡素な構成で実現できるようにすることを本発明の目的とする。

かかる目的を達成するために成された本発明の発電制御装置において、車両状態取得手段はバッテリの状態および車両の運動状態を含む車両状態を取得し、パラメータ値演算手段は、車両状態に基づいて、バッテリの残容量を基準範囲内に維持するために必要な充電パラメータ値、および前記車両の振動を抑制するための制振パラメータ値を演算する。そして、励磁電流設定手段は、充電パラメータ値および制振パラメータ値に基づいて、発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を設定する。

なお、バッテリの状態としては、バッテリの電圧や電流、発電機からの出力される電圧や電流、バッテリ温度等が該当する。また、車両の運動状態としては、例えば、車両の振動ベクトルやモーメント、ピッチングやロールの量等、運動に関する値が該当する。

さらに、充電パラメータ値とは、例えば、バッテリの残容量を維持するための励磁電流やこの値をトルク値に換算した値等が該当する。また、制振パラメータ値とは、例えば、車両の振動を抑制するためのトルク値やこのトルク値を励磁電流に換算した値等が該当する。

このような発電制御装置によれば、発電機からの出力電流を制御するのではなく、充電パラメータ値および制振パラメータ値に基づいて、発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を制御するので、バッテリに対する給電および車両の振動の抑制をより簡素な構成で実現できる。

また、上記発電制御装置においては、バッテリの電圧値を取得する電圧値取得手段と、バッテリの電圧値に基づいて充電パラメータ値を演算する充電パラメータ値演算手段と、バッテリの電圧値または充電パラメータ値に含まれる高周波成分を除去するフィルタ手段と、を備え、パラメータ値取得手段は、フィルタ手段により高周波成分が除去された充電パラメータ値を取得するようにしてもよい。

ここで、バッテリの残容量を基準範囲内に維持するための発電機に対する制御量（充電パラメータ値）の周波数成分は、制振パラメータ値の周波数成分よりも低い周波数であることが一般的である。しかし、バッテリの電圧値を充電パラメータ値にフィードバックすると、相対的に周波数が高い制振パラメータ値の影響を受けやすくなるため、本構成ではフィルタ手段により高周波成分を除去するようにしている。

このような発電制御装置によれば、バッテリの電圧値のフィードバック制御時に高周波成分の影響を受けることを緩和することができるので、発電機に適切な励磁電流を与えることができる。

本発明の実施形態にかかる車両用制振制御装置を示すブロック図である。 演算装置１３（ドライバ要求車輪軸トルク推定手段）が実行するドライバ要求車輪軸トルク推定処理を示すフローチャートである。 演算装置１３（エンジン指令値演算手段）が実行するエンジン指令値演算処理を示すフローチャートである。 演算装置１３（車輪軸トルク補正量演算手段）が実行する車輪軸トルク補正量演算処理を示すフローチャートである。 演算装置１３（バッテリ充電量管理手段）が実行するバッテリ充電量管理処理を示すフローチャートである。 第１実施形態においてオルタネータ指令値演算手段の機能を示すブロック図である。 第１実施形態において演算装置１３（オルタネータ指令値演算手段）が実行するオルタネータ指令値演算処理を示すフローチャートである。 第１実施形態においてトルクや電圧の波形の一例を示すグラフである。 第２実施形態においてオルタネータ指令値演算手段の機能を示すブロック図である。 第２実施形態において演算装置１３（オルタネータ指令値演算手段）が実行するオルタネータ指令値演算処理を示すフローチャートである。 第３実施形態においてオルタネータ指令値演算手段の機能を示すブロック図である。 第３実施形態において演算装置１３（オルタネータ指令値演算手段）が実行するオルタネータ指令値演算処理を示すフローチャートである。 第３実施形態においてトルクや電圧の波形の一例を示すグラフである。

本発明にかかる実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
［第１実施形態］
本発明が適用された発電制御システム１は、例えば乗用車等の車両に搭載されている。発電制御システム１は、図１に示すように、点火着火式の走行用エンジン１０、エンジン１０により回転駆動して発電するオルタネータ２０、発電機の発電電力を充電するバッテリ３０、エンジン１０およびオルタネータ２０の作動を制御する演算装置（ＥＣＵ１３）を備えている。

ＥＣＵ１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するコンピュータを備えており、点火時期、燃料噴射量、スロットル開度等のエンジン指令値を演算して通信バスライン１４へ送信する。エンジン１０が有する点火装置や燃料噴射弁、電動スロットルバルブ等の各種アクチュエータは、ＥＣＵ１３で演算されたエンジン指令値に基づき作動する。

なお、通信バスライン１４には、クランク角センサ１１、アクセルセンサ１２、電流センサ３２、電圧センサ３３等、各種センサの検出値が送信される。クランク角センサ１１は、クランク軸の所定時間あたりの回転数（エンジン回転数Ｎｅ）の演算に用いる信号を出力する。アクセルセンサ１２は、車両運転者により操作されるアクセルペダルの踏込み操作量（アクセル開度Ａｃｃ）の演算に用いる信号を出力する。

電流センサ３２は、バッテリ３０の端子電流（バッテリ電流Ｉｂ）の検出値を出力する。電圧センサ３３は、バッテリ３０の端子電圧（バッテリ電圧Ｖｂ）の検出値を出力する。なお、バッテリ電流Ｉｂの符号に基づき、充電電流および放電電流のいずれであるかを特定できるよう構成されている。

さらにＥＣＵ１３は、以下に説明するオルタネータ２０の励磁巻線における励磁電流のデューティ比の指令値を演算し、制御のために十分な通信速度を持つ通信手段（図示省略）を介してオルタネータ２０へ送信する。

具体的には、発電電圧（上記バッテリ電圧Ｖｂに相当）が所定の調整電圧Ｖａより低くなっている場合には、励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙを上昇させて励磁電流を増大させる。これにより、発電量が増大して発電電圧が上昇する。一方、発電電圧が調整電圧Ｖａより高くなっている場合には、Ｆｄｕｔｙを低下させて励磁電流を減少させる。

これにより、発電量が減少して発電電圧が低下する。このようにエンジン回転数Ｎｅの変動に伴いオルタネータ２０の所定時間あたりの回転数（オルタ回転数Ｎａ）が変動しても、発電電圧が調整電圧Ｖａに維持されるようになる。

また、バッテリ３０の残容量を所定範囲に維持させるように励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙを設定している。すなわち、バッテリ残容量が所定範囲を超えて少なくなった場合には、励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙを上昇させることにより充電供給電力を増大させ、バッテリ残容量を迅速に所定範囲内に回復させる。

一方、バッテリ残容量が所定範囲を超えて多くなった場合には、励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙを低下させることにより充電供給電力を低下させ、バッテリ３０が満充電状態になることを回避する。要するに、バッテリ残容量を所定範囲に維持させるように、ＥＣＵ１３は励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙの指令値を設定する。

さて、オルタネータ２０の駆動トルクはエンジン１０の負荷といえるので、オルタネータ２０の発電量を車両の振動制御機能を有する演算装置の要求トルクに合わせて変化させることで、車両の振動を適切に抑制することができる。そこで本実施形態では、車両振動の抑制に必要な駆動トルク（補正トルク）を演算装置で算出し、補正トルクを実現するために必要な励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙを演算する。

図１に示す各種手段４０、６０、７０、８０、９０は、ＥＣＵ１３が有するコンピュータの演算内容を機能別に表したブロック図であり、これらの手段４０〜９０により、前述したエンジン指令値および励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙが演算される。

ドライバ要求車輪軸トルク推定手段４０は、図２のドライバ要求車輪軸トルク推定処理に示す手順により、ドライバ要求エンジントルクＴｒおよびドライバ要求車輪軸トルクＴｗを所定周期で繰り返し演算する。すなわち、図２に示すように、まず通信バスライン１４を通じてエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃｃを取得する（Ｓ４１）。

続いて、取得したエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃｃに基づき、車両運転者が要求するエンジントルクＴｒを関数ｆｕｎｃ１にしたがって推定する（Ｓ４２）。具体的には、アクセル開度Ａｃｃをスロットル開度に変換し、所定のマップを用いてスロットル開度およびエンジン回転数Ｎｅからエンジン負荷率を算出する。そして、所定のマップを用いてエンジン負荷率およびエンジン回転数Ｎｅからドライバ要求エンジントルクＴｒを算出する。

続いて、ドライバ要求エンジントルクＴｒを車輪軸のトルクＴｗに変換する（Ｓ４３）。具体的には、ディファレンシャルギアも含めたクランク軸から車輪軸までのギア比をドライバ要求エンジントルクＴｒに乗じて、ドライバ要求車輪軸トルクＴｗを算出する。そして、ドライバ要求エンジントルクＴｒをエンジン指令値演算手段６０へ出力するとともに、ドライバ要求車輪軸トルクＴｗを車輪軸トルク補正量演算手段７０へ出力し（Ｓ４４）、ドライバ要求車輪軸トルク推定処理を終了する。

次に、エンジン指令値演算手段６０は、図３のエンジン指令値演算処理に示す手順により、前述したエンジン指令値を所定周期で繰り返し演算する。すなわち、図３に示すように、まず、前述したドライバ要求エンジントルクＴｒおよび消費電力トルクΔＴｂａｔｔを取得する（Ｓ６１）。ここで、消費電力トルクΔＴｂａｔｔは、車載機器３１によって消費される電力に対応するエンジン出力トルクを示し、後述するオルタネータ指令値演算処理にて求められる。

続いて、取得したドライバ要求エンジントルクＴｒに消費電力トルクΔＴｂａｔｔを加算して、エンジントルク指令値Ｔｅを算出する（Ｓ６２）。すなわち、ドライバによるアクセルペダル操作分に、車載機器３１の電気負荷（変動）分を上乗せして、エンジントルク指令値Ｔｅを算出する。

そして、算出したエンジントルク指令値Ｔｅを実現するためのスロットル開度、燃料噴射量および点火時期を、所定のマップ等を用いて算出する（Ｓ６３）。そして、算出したスロットル開度、燃料噴射量および点火時期の指令値を、エンジン指令値として通信バスライン１４へ送信し（Ｓ６４）、エンジン指令値演算処理を終了する。なお、エンジン１０が有する前述した各種アクチュエータは、エンジン指令値に従って作動することになる。

次に、車輪軸トルク補正量演算手段７０は、図４の車輪軸トルク補正量演算処理に示す手順により、車両の振動を打ち消すのに必要なオルタネータ２０の駆動トルクに相当する車輪軸トルク（車輪軸トルク補正量ΔＴｗ）を、所定周期で繰り返し演算する。すなわち、図４に示すように、まず前述したドライバ要求車輪軸トルクＴｗを取得する（Ｓ７１）。

続いて、所定のマップを利用してドライバ要求車輪軸トルクＴｗに基づいて車両に生じる振動状態を推定する（Ｓ７２）。そして、推定した振動状態に基づき車輪軸トルク補正量ΔＴｗを算出する（Ｓ７３）。Ｓ７２およびＳ７３の処理においては、例えば、特許第４４８３９８５号公報の段落［００５３］および図４等に示されるような手法を用いて車輪軸トルク補正量ΔＴｗを求めればよい。

この車輪軸トルク補正量ΔＴｗは、車両の振動を抑制するためのオルタネータ２０の駆動トルクに相当するものであり、この補正量ΔＴｗを加味して調整電圧指令値Ｖａを設定することで、車両振動を抑制することを図っている。続いて、算出した車輪軸トルク補正量ΔＴｗを、オルタネータ指令値演算手段９０へ出力し（Ｓ７４）、車輪軸トルク補正量演算処理を終了する。

バッテリ充電量管理手段８０は、図５のバッテリ充電量管理処理に示す手順により、調整電圧指令値Ｖｒｅｆを所定周期で繰り返し演算する。ここでは、バッテリ３０の満充電からの減少割合ＤＯＤ（Depth of Discharge）をバッテリ容量の相関値として演算する。また、調整電圧指令値Ｖｒｅｆによりバッテリ残容量を所定範囲に維持させるにあたり、所定範囲の下限値に対応するＤＯＤをＴｈ１、上限値に対応するＤＯＤをＴｈ２とする。したがって、Ｔｈ１＞ＤＯＤ＞Ｔｈ２となるように調整電圧指令値Ｖｒｅｆは演算される。

すなわち、図５に示すように、まずエンジン回転数Ｎｅ、励磁電流デューティ比Ｆｄｕｔｙ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂを取得する（Ｓ８１）。続いて、ＤＯＤがＴｈ１の際のバッテリ電流Ｉｂｔｈを、取得したバッテリ電圧Ｖｂから算出する（Ｓ８２）。例えば、予め実施した試験により得られたＩｂｔｈ−Ｖｂの特性を、マップにて記憶させておき、そのマップを用いてバッテリ電圧Ｖｂからバッテリ電流Ｉｂｔｈを算出する。

そして、ＤＯＤがＴｈ１にまで増大（バッテリ容量が下限値まで減少）したか否かを、取得したバッテリ電流ＩｂがＩｂｔｈを超えて大きくなったか否かに基づき判定する（Ｓ８３）。なお、ＤＯＤが大きいほど電流受容性が高まるので、バッテリ電流Ｉｂは大きくなる。

ただし、以下の条件１、２を満たし、かつＩｂ＞Ｉｂｔｈとなった場合に、ＤＯＤ＞Ｔｈ１と判定する。すなわち、車載機器３１への供給電力が過大ではなく発電量が飽和していないことを条件１とする。例えば、Ｆｄｕｔｙ＜１００％である場合に条件１を満たすと判定する。また、エンジンが完爆状態にあることを条件２とする。例えば、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅｔｈ以上になっている状態がＴ秒以上経過した場合に条件２を満たすと判定する。

ＤＯＤがＴｈ１にまで増大していないと判定された場合（Ｓ８３：ＮＯ）、取得したバッテリ電流Ｉｂに相当する充電量Ｉｂ×Δｔをバッテリ容量Ｃｂに加算してＣｂを更新する（Ｓ８４１）。ここでＣｂの値は不揮発性メモリに記憶し、初期値には前回バッテリ充電量管理を実施した際の最終値を使用する。続いて、算出したＣｂをＤＯＤに変換し（Ｓ８４２）、後述するＳ８６の処理に移行する。

一方、ＤＯＤがＴｈ１にまで増大したと判定された場合（Ｓ８３：ＹＥＳ）、ＤＯＤをＴｈ１の値に初期化する（Ｓ８５１）。また或いは、取得したバッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂに基づきＤＯＤを推定して初期化する。そして、ＤＯＤをバッテリ容量Ｃｂに変換する（Ｓ８５２）。

続いて、推定したＤＯＤの値に基づき、Ｔｈ１＞ＤＯＤ＞Ｔｈ２を維持するための容量維持成分ＶＤＣを決定する（Ｓ８６）。例えば、調整電圧指令値ＶｒｅｆとＤＯＤとの関係を、予め試験して取得してマップ等にて記憶させておき、そのマップを用いてＤＯＤから調整電圧指令値Ｖｒｅｆを算出する。

要するに、Ｓ８３、Ｓ８４１、Ｓ８４２、Ｓ８５１、Ｓ８５２の処理では、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂに基づきＤＯＤを推定する。ただし、Ｉｂ＝Ｉｂｔｈとなった時点で（Ｓ８３：ＹＥＳ）、ＤＯＤ推定値をＴｈ１またはＴｈ１の推定値に初期化する（Ｓ８５１）。これにより、ＤＯＤの推定誤差抑制を図っている。続いて、算出した容量維持成分ＶＤＣおよび推定したＤＯＤをオルタネータ指令値演算手段９０へ出力し（Ｓ８７）、バッテリ充電量管理処理を終了する。
なお、精度向上のためＤＯＤ推定結果を元に調整電圧指令値Ｖｒｅｆを算出しているが、Ｖｒｅｆに一定電圧値を指令するだけでも、ＤＯＤは指令したＶｒｅｆに対応する値に保たれることになり、適切な一定Ｖｒｅｆ値（満充電や空充電に対して余裕がある範囲）を指令すれば、同等の機能が達成できる。つまり、バッテリ充電量管理手段は上記のような簡略化した手段でも機能を実現することもできる。

オルタネータ指令値演算手段９０は、図６に示す機能を備えている。これらの機能について、図７に示すオルタネータ指令値演算処理を用いて説明する。オルタネータ指令値演算処理ではオルタネータ２０に対する励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙおよび車載機器３１による消費電力に対応する消費電力トルクΔＴｂａｔｔを所定周期で繰り返し演算する。特に、本実施形態においては、バッテリ電圧補正成分と制振成分とを励磁電流として合算することで励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙを求める。

すなわち、図７に示すように、まず調整電圧指令値Ｖｒｅｆ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂ、エンジン回転数Ｎｅ、車輪軸トルク補正量ΔＴｗを取得する（Ｓ９１）。続いて、オルタ軸トルク変換部９０１（図６参照）としての機能を用いて、オルタ負荷トルク補正量ΔＴａを演算する（Ｓ９２）。この処理では、駆動軸の減速ギア比やオルタネータ駆動ベルトのプーリー比、そして、車輪軸トルク補正量ΔＴｗに基づいて、オルタ負荷トルク補正量ΔＴａを得る。

続いて、トルク→励磁電流ｄｕｔｙ比変換部９０３としての機能を用いて、オルタネータ２０の回転数であるオルタ回転数Ｎａを算出する（Ｓ９３）。オルタ回転数Ｎａは、エンジン回転数Ｎｅとオルタネータ駆動ベルトのプーリー比との積によって求められる。

続いて、オルタ回転数Ｎａ、バッテリ電圧Ｖｂ、およびバッテリ電流Ｉｂを用いて、ΔＴａを実現する励磁電流のデューティ比ΔＤａを求める（Ｓ９４）。そして、減算器９０２としての機能を用いて、調整電圧指令値Ｖｒｅｆとバッテリ電圧Ｖｂとの差分を求め、電圧レギュレータ９０４としての機能を用いて、バッテリ電圧補正分の励磁電流のデューティ比ΔＤｂａｔｔを算出する（Ｓ９５）。なお、電圧レギュレータ９０４は、入力された電圧に応じたデューティ比を生成する機能を有する。

続いて、ローパスフィルタ９０５としての機能を用いて、ΔＤｂａｔｔのうちの高周波成分を除去する（Ｓ９６）。そして、励磁電流ｄｕｔｙ比→トルク変換部９０７としての機能を用いて、オルタ回転数Ｎａ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂに基づいて、バッテリ電圧補正分の励磁電流のデューティ比ΔＤｂａｔｔを消費電力トルクΔＴｂａｔｔに変換する（Ｓ９７）。

この処理では、予め準備された励磁電流ｄｕｔｙ比とオルタ回転数Ｎａとの関係を示すマップに基づいてオルタネータ２０によって発生する電流値を演算し、この電流値からバッテリ電流Ｉｂを減算することで、車載機器３１に流れる電流値を算出する。そして、バッテリ電圧Ｖｂと車載機器３１に流れる電流値との積を、オルタネータ２０の効率（既知）とオルタ回転数Ｎａとの積で除算することによって消費電力トルクΔＴｂａｔｔを求める。なお、前述のＳ９４の処理で求めた励磁電流のデューティ比ΔＤａは、上記演算の逆演算を行うことで求めることができる。

続いて、消費電力トルクΔＴｂａｔｔをエンジン指令値演算手段６０に出力する（Ｓ９８）。そして、加算部９０６としての機能を用いて、ローパスフィルタ９０５通過後のバッテリ電圧補正分の励磁電流のデューティ比ΔＤｂａｔｔと、ΔＴａを実現する励磁電流のデューティ比ΔＤａとを加算し（Ｓ９９）、この値をオルタネータ２０に対する励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙとしてオルタネータ２０に出力する（Ｓ１００）。このような処理が終了すると、オルタネータ指令値演算処理を終了する。

［第１実施形態による効果］
以上のように詳述した発電制御システム１において演算装置１３は、バッテリ３０の状態および自車両の運動状態を含む車両状態を取得する。そして、車両状態に基づいて、バッテリの残容量を基準範囲内に維持するために必要な充電パラメータ値（ΔＤｂａｔｔ、第２実施形態ではΔＴｂａｔｔ、第３実施形態ではＶｒｅｆｕ）および車両の振動を抑制するための制振パラメータ値（ΔＤａ、第２実施形態ではΔＴａ）を演算する。そして、充電パラメータ値および制振パラメータ値に基づいて、オルタネータ２０の励磁巻線に流れる励磁電流を設定する。

このような発電制御システム１によれば、オルタネータ２０からの出力電流を制御するのではなく、充電パラメータ値および制振パラメータ値に基づいて、オルタネータ２０の励磁巻線に流れる励磁電流を制御するので、バッテリ３０に対する給電および車両の振動の抑制をより簡素な構成で実現できる。

このような発電制御システム１によれば、図８に示すように、車載機器３１によって消費される電力（トルク）と、消費された電力に応じてオルタネータ２０において必要とされるトルク［６］とを一致させることができる。そして、振動成分を補正するための補正トルク［１］を加算したオルタ発生トルク［２］を生成することができる。この際、バッテリ電圧［４］は、調整電圧指令Ｖｒｅｆに概ね一致させることができる。

また、発電制御システム１において演算装置１３は、バッテリ３０の電圧値を取得し、バッテリ３０の電圧値に基づいて充電パラメータ値を演算する。そして、バッテリ３０の電圧値または充電パラメータ値に含まれる高周波成分をローパスフィルタ９０５によって除去し、高周波成分が除去された充電パラメータ値（ΔＤｂａｔｔ）を利用する。

ここで、バッテリ３０の残容量を基準範囲内に維持するためのオルタネータ２０に対する制御量（充電パラメータ値）の周波数成分は、制振パラメータ値の周波数成分よりも低い周波数であることが一般的である。しかし、バッテリ３０の電圧値を充電パラメータ値にフィードバックすると出力された制振パラメータ値の影響を受けやすくなるため、本構成ではローパスフィルタ９０５により高周波成分を除去するようにしている。

このような発電制御システム１によれば、バッテリ３０の電圧値のフィードバック制御時に高周波成分の影響を受けることを緩和することができるので、オルタネータ２０に適切な励磁電流を与えることができる。

［第２実施形態］
次に、別形態の発電制御システムについて説明する。本実施形態以下の発電制御システムでは、第１実施形態の発電制御システム１と異なる箇所のみを詳述し、第１実施形態の発電制御システム１と同様の箇所については、同一の符号を付して説明を省略する。

第２実施形態のオルタネータ指令値演算手段９０は、図９に示す機能を備えている。これらの機能について、図１０に示すオルタネータ指令値演算処理を用いて説明する。オルタネータ指令値演算処理では第１実施形態と同様に、オルタネータ２０に対する励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙおよび車載機器３１による消費電力に対応する消費電力トルクΔＴｂａｔｔを所定周期で繰り返し演算する。ただし、本実施形態においては、バッテリ電圧補正成分と制振成分とをトルクとして合算し、その後、励磁電流に変換することで励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙを求める。

詳細には、図１０に示すように、まず調整電圧指令値Ｖｒｅｆ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂ、エンジン回転数Ｎｅ、車輪軸トルク補正量ΔＴｗを取得する（Ｓ１１１）。そして、減算器９０２としての機能を用いて、調整電圧指令値Ｖｒｅｆとバッテリ電圧Ｖｂとの差分を求め、電圧レギュレータ９０４としての機能を用いて、バッテリ電圧補正分の励磁電流のデューティ比ΔＤｂａｔｔを算出する（Ｓ１１２）。続いて、ローパスフィルタ９０５としての機能を用いて、ΔＤｂａｔｔのうちの高周波成分を除去する（Ｓ１１３）。

続いて、トルク→励磁電流ｄｕｔｙ比変換部９０３としての機能を用いて、オルタネータ２０の回転数であるオルタ回転数Ｎａを算出する（Ｓ１１４）。そして、励磁電流ｄｕｔｙ比→トルク変換部９１１としての機能を用いて、オルタ回転数Ｎａ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂに基づいて、バッテリ電圧補正分の励磁電流のデューティ比ΔＤｂａｔｔを消費電力トルクΔＴｂａｔｔに変換する（Ｓ１１５）。続いて、消費電力トルクΔＴｂａｔｔをエンジン指令値演算手段６０に出力する（Ｓ１１６）。

そして、オルタ軸トルク変換部９０１としての機能を用いて、オルタ負荷トルク補正量ΔＴａを演算する（Ｓ１１７）。この処理では、駆動軸の減速ギア比やオルタネータ駆動ベルトのプーリー比、そして、車輪軸トルク補正量ΔＴｗに基づいて、オルタ負荷トルク補正量ΔＴａを得る。

続いて、加算部９１２としての機能を用いて、消費電力トルクΔＴｂａｔｔとオルタ負荷トルク補正量ΔＴａとを加算することでトルクΔＴを得る（Ｓ１１８）。そして、トルク→励磁電流ｄｕｔｙ比変換部９１３としての機能を用いて、オルタ回転数Ｎａ、バッテリ電圧Ｖｂ、およびバッテリ電流Ｉｂに基づいて、ΔＴを実現する励磁電流のデューティ比ΔＤｆを求める（Ｓ１１９）。なお、Ｓ１１４およびＳ１１９の処理は、前述のＳ９７およびＳ９４の処理と同様にして実施される。

そして、ΔＴを実現する励磁電流のデューティ比ΔＤｆをオルタネータ２０に対する励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙとしてオルタネータ２０に出力する（Ｓ１２０）。このような処理が終了すると、第２実施形態のオルタネータ指令値演算処理を終了する。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態の発電制御システムについて説明する。本実施形態のオルタネータ指令値演算手段９０は、図１１に示す機能を備えている。これらの機能について、図１２に示すオルタネータ指令値演算処理を用いて説明する。このオルタネータ指令値演算手段９０は、電圧レギュレータ９０４から出力される励磁電流デューティ比Ｆｄｕｔｙの上限値を設定することができるものの、電圧レギュレータ９０４から出力される励磁電流デューティ比Ｆｄｕｔｙが直接設定できない場合を想定している。

オルタネータ指令値演算処理では、図１２に示すように、まず調整電圧指令値Ｖｒｅｆ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂ、エンジン回転数Ｎｅ、車輪軸トルク補正量ΔＴｗを取得する（Ｓ１３１）。そして、オルタ軸トルク変換部９０１としての機能を用いて、オルタ負荷トルク補正量ΔＴａを演算する（Ｓ１３２）。

続いて、調整電圧指令値Ｖｒｅｆをかさ上げする処理を行う（Ｓ１３３）。この処理では、加算器９２１としての機能を用いて、調整電圧指令値Ｖｒｅｆに対して一定量（ｏｆｆｓｅｔ）を加算することで、Ｖｒｅｆｕを得る。なお、一定量とは、オルタ負荷トルク補正量（制振トルク値）ΔＴａに応じた励磁電流の値（制振電流値）の振幅が吸収可能なように、この振幅よりも大きな値に設定されていればよい。

続いて、減算器９２７としての機能を利用して、かさ上げ後の調整電圧指令値Ｖｒｅｆｕとバッテリ電圧Ｖｂとの差分を算出し、電圧レギュレータ９０４としての機能を利用して、かさ上げ後の調整電圧指令値Ｖｒｅｆｕに対応する励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙ＿ｂｓを算出する。

また、減算器９２２としての機能を利用して、調整電圧指令値Ｖｒｅｆとバッテリ電圧Ｖｂとの差分を算出し、電圧レギュレータモデル９２３としての機能を利用して、調整電圧指令値Ｖｒｅｆに対応する励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙ＿ｂｓｍを算出する（Ｓ１３４）。ここで、電圧レギュレータモデル９２３は、電圧レギュレータ９０４と同様に、入力された電圧に応じたデューティ比を生成する機能を有する。

続いて、ローパスフィルタ９０５としての機能を用いて、Ｆｄｕｔｙ＿ｂｓｍのうちの高周波成分を除去する（Ｓ１３５）。なお、高周波成分が除去されたＦｄｕｔｙ＿ｂｓｍは、ΔＶｂａｔｔとしてエンジン指令値演算手段６０に対して出力される。

次に、励磁電流ｄｕｔｙ比→トルク変換部９２４としての機能を用いて、オルタ回転数Ｎａ、バッテリ電圧Ｖｂ、バッテリ電流Ｉｂに基づいて、参照用のバッテリ電圧補正分の励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙ＿ｂｓｍを消費電力トルクＴａ＿ｂｓに変換する（Ｓ１３６）。

続いて、加算部９２５としての機能を用いて、消費電力トルクＴａ＿ｂｓとオルタ負荷トルク補正量ΔＴａとの和をトルクＴａとして求め（Ｓ１３７）、トルク→励磁電流ｄｕｔｙ比変換部９２６としての機能を用いて、Ｔａを実現する励磁電流のデューティ比の上限値Ｆｄｕｔｙ＿ｍを求める（Ｓ１３８）。

そして、最小値選択部９２８としての機能を用いて、励磁電流のデューティ比の上限値Ｆｄｕｔｙ＿ｍと調整電圧指令値Ｖｒｅｆｕに対応する励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙ＿ｂｓとのうちのより小さな値をオルタネータ２０に対する励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙとして設定する（Ｓ１３９）。続いて、このＦｄｕｔｙをオルタネータ２０に出力し（Ｓ１４０）、第３実施形態のオルタネータ指令値演算処理を終了する。

なお、最小値選択部９２８は、入力された値のうちの最小値を出力する機能を有するが、本実施形態においては調整電圧指令値Ｖｒｅｆｕをかさ上げしているので、常に励磁電流のデューティ比の上限値Ｆｄｕｔｙ＿ｍに応じた値がオルタネータ２０に対する励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙとして出力される。

このような第３実施形態の発電制御システムによれば、図１３に示すように、補正トルクΔＴａや発電要求トルクＴａ＿ｂｓを加味した励磁電流のデューティ比の上限値Ｆｄｕｔｙ＿ｍに、予めかさ上げした調整電圧指令値Ｖｒｅｆｕに対応する励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙ＿ｂｓを抑制して出力することができる。

よって、調整電圧指令値Ｖｒｅｆｕに対応する励磁電流のデューティ比Ｆｄｕｔｙ＿ｂｓを直接的に変更できない仕様であっても、間接的に適切な値にＦｄｕｔｙ＿ｂｓを変更することができる。

［その他の実施形態］
本発明の実施の形態は、上記の実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採りうる。

例えば、上記実施形態において、演算装置１３が実行するソフトウェアに基づく処理として説明したが、全部または一部を、電子回路等に置き換えて実現してもよい。また、上記の各実施形態は、可能限りにおいて組み合わせ実現することができ、本発明の課題を解決できる限りにおいて、各実施形態に記載の構成を省くことができる。

［実施形態の構成と本発明の構成との関係］
上記実施形態の演算装置１３は本発明でいう発電制御装置に相当し、本実施形態のエンジン１０は本発明でいう内燃機関に相当する。また、本実施形態のオルタネータ２０は本発明でいう発電機に相当する。

さらに、上記実施形態の演算装置１３が実行する処理のうち、Ｓ９１，Ｓ１１１，Ｓ１３１の処理は本発明でいう車両状態取得手段に相当し、Ｓ９２〜Ｓ９８、Ｓ１１２〜Ｓ１１７、Ｓ１３２〜Ｓ１３７の処理は本発明でいうパラメータ値演算手段に相当する。また、Ｓ９６の処理は本発明でいうフィルタ手段に相当し、Ｓ９９、Ｓ１１８、Ｓ１１９、Ｓ１３８、Ｓ１３９の処理は本発明でいう励磁電流設定手段に相当する。

さらに、Ｓ１００、Ｓ１２０、Ｓ１４０の処理は本発明でいう出力手段に相当し、Ｓ１３９の処理は本発明でいう抑制手段に相当する。

１…発電制御システム、１０…エンジン、１１…クランク角センサ、１２…アクセルセンサ、１３…ＥＣＵ、１３…演算装置、１４…通信バスライン、２０…オルタネータ、３０…バッテリ、３１…車載機器、３２…電流センサ、３３…電圧センサ、４０…ドライバ要求車輪軸トルク推定手段、６０…エンジン指令値演算手段、７０…車輪軸トルク補正量演算手段、８０…バッテリ充電量管理手段、９０…オルタネータ指令値演算手段。

Claims (6)

1. 内燃機関（１０）を有する車両に搭載され、前記内燃機関により駆動される発電機（２０）がバッテリ（３０）に対する給電を行う際の発電電力を制御する発電制御装置（１３）であって、
   前記バッテリの状態および前記車両の運動状態を含む車両状態を取得する車両状態取得手段（Ｓ９１，Ｓ１１１，Ｓ１３１）と、
   前記車両状態に基づいて、前記バッテリの残容量を基準範囲内に維持するために必要な充電パラメータ値（ΔＤｂａｔｔ、ΔＴｂａｔｔ、Ｖｒｅｆｕ）、および前記車両の振動を抑制するための制振パラメータ値（ΔＤａ、ΔＴａ）を演算するパラメータ値演算手段（Ｓ９２〜Ｓ９８、Ｓ１１２〜Ｓ１１７、Ｓ１３２〜Ｓ１３７）と、
   前記充電パラメータ値および前記制振パラメータ値に基づいて、前記発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を設定する励磁電流設定手段（Ｓ９９、Ｓ１１８、Ｓ１１９、Ｓ１３８、Ｓ１３９）と、
   を備え、
   前記パラメータ値演算手段は、前記充電パラメータ値として前記バッテリの残容量を基準範囲内に維持するために必要な励磁電流に関する値を表す維持電流値を演算するとともに、前記制振パラメータ値として前記車両の振動を抑制するために必要な発電機におけるトルク値を励磁電流に変換した値を表す制振電流値を演算し、
   前記励磁電流設定手段は、前記維持電流値と前記制振電流値とを合算した値を前記励磁電流として設定すること
   を特徴とする発電制御装置。
2. 内燃機関（１０）を有する車両に搭載され、前記内燃機関により駆動される発電機（２０）がバッテリ（３０）に対する給電を行う際の発電電力を制御する発電制御装置（１３）であって、
   前記バッテリの状態および前記車両の運動状態を含む車両状態を取得する車両状態取得手段（Ｓ９１，Ｓ１１１，Ｓ１３１）と、
   前記車両状態に基づいて、前記バッテリの残容量を基準範囲内に維持するために必要な充電パラメータ値（ΔＤｂａｔｔ、ΔＴｂａｔｔ、Ｖｒｅｆｕ）、および前記車両の振動を抑制するための制振パラメータ値（ΔＤａ、ΔＴａ）を演算するパラメータ値演算手段（Ｓ９２〜Ｓ９８、Ｓ１１２〜Ｓ１１７、Ｓ１３２〜Ｓ１３７）と、
   前記充電パラメータ値および前記制振パラメータ値に基づいて、前記発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を設定する励磁電流設定手段（Ｓ９９、Ｓ１１８、Ｓ１１９、Ｓ１３８、Ｓ１３９）と、
   を備え、
   前記パラメータ値演算手段は、前記充電パラメータ値として前記バッテリの残容量を基準範囲内に維持するために必要な励磁電流に関する値を発電機におけるトルク値に変換した維持トルク値を演算するとともに、前記制振パラメータ値として前記車両の振動を抑制するために必要な発電機におけるトルク値を表す制振トルク値を演算し、
   前記励磁電流設定手段は、前記維持トルク値と前記制振トルク値とを合算した値を電流値に変換することによって得られた値を前記励磁電流として設定すること
   を特徴とする発電制御装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の発電制御装置において、
   前記車両状態取得手段は、前記バッテリの状態として前記バッテリの電圧値を取得し、
   前記パラメータ値演算手段は、前記バッテリの電圧値に基づいて前記充電パラメータ値を演算するとともに、
   前記バッテリの電圧値または前記充電パラメータ値に含まれる高周波成分を除去するフィルタ手段（Ｓ９６）、を備え、
   前記励磁電流設定手段は、前記フィルタ手段により高周波成分が除去された充電パラメータ値および前記制振パラメータ値に基づいて、前記発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を設定すること
   を特徴とする発電制御装置。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の発電制御装置において、
   前記パラメータ値演算手段は、前記充電パラメータ値として前記バッテリの残容量を基準範囲内に維持するために必要な励磁電流に関する値を表す維持電流値に対して一定量を加算した加算電流値を演算し、
   前記励磁電流設定手段にて設定された励磁電流を上限値として、前記加算電流値を前記
   上限値に抑制する抑制手段（Ｓ１３９）、
   を備えたことを特徴とする発電制御装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の発電制御装置において、
   前記励磁電流設定手段により設定された励磁電流を前記発電機の励磁巻線に出力する出力手段（Ｓ１００、Ｓ１２０、Ｓ１４０）
   を備えたことを特徴とする発電制御装置。
6. 車両に搭載され、内燃機関と、前記内燃機関により駆動される発電機と、前記発電機によって充電されるバッテリと、前記バッテリに対する給電を行う際の発電電力を制御する発電制御装置とを備えた発電制御システムであって、
   前記発電制御装置は、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の発電制御装置として構成されていること
   を特徴とする発電制御システム。

Images