(57)【要約】【課題】発電機と交流モータとの組み合わせで、安定したモータトルク制御を行うことができる車両用駆動制御装置を提供する。【解決手段】トルク指令値Ｔｔとモータ回転速度Ｖｍとに基づいてモータ４が必要とするモータ必要電力Ｐｍを算出し、このモータ必要電力Ｐｍに基づいて発電機７の界磁を制御する。このとき、モータ必要電力Ｐｍから発電機７が出力すべき目標出力電力ＰＧを算出し、目標出力電力ＰＧに基づいて発電機７の目標動作点（Ｖｔ，Ｉｔ）を含む出力可能特性線Ｓｔを設定し、発電機７の出力電圧Ｖ及び出力電流Ｉから決定される現在の動作点（Ｖ，Ｉ）を含む出力可能特性線Ｓが、目標の出力可能特性線Ｓｔに一致するように発電機７の界磁電流Ｉｆｇを制御する。【選択図】      図１
2006306144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主駆動輪を駆動する内燃機関と、その内燃機関で駆動される発電機と、当該発電機の電力がインバータを介して供給されて従駆動輪を駆動する交流モータとを備える車両用駆動制御装置において、
前記交流モータが必要とするモータ必要電力に基づいて、前記発電機が出力すべき目標出力電力を演算する目標出力電力演算手段と、該目標出力電力演算手段で算出された目標出力電力に基づいて、前記発電機の回転速度及び界磁電流をパラメータとする目標の発電機出力特性線を設定する特性線設定手段と、該特性線設定手段で設定された目標の発電機出力特性線に基づいて、前記発電機の界磁を制御する界磁制御手段とを備えることを特徴とする車両用駆動制御装置。
【請求項２】
前記界磁制御手段は、前記発電機の出力電圧及び出力電流から決定される動作点を含む現在の発電機出力特性線が、前記目標の発電機出力特性線となるように前記発電機の界磁を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用駆動制御装置。
【請求項３】
前記発電機出力特性線を線形な線に近似し、前記界磁制御手段は、前記現在の発電機出力特性線の切片が前記目標の発電機出力特性線の切片となるように前記発電機の界磁を制御することを特徴とする請求項２に記載の車両用駆動制御装置。
【請求項４】
前記発電機の界磁電流を検出する界磁電流検出手段を有し、前記界磁制御手段は、前記現在の発電機出力特性線が前記目標の発電機出力特性線となるように、前記界磁電流検出手段で検出された界磁電流をフィードバック制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用駆動制御装置。
【請求項５】
前記界磁制御手段は、前記現在の発電機出力特性線が前記目標の発電機出力特性線となるように、前記発電機の界磁をＰＷＭデューティ比で制御することを特徴とする請求項２又は３に記載の車両用駆動制御装置。
【請求項６】
前記界磁制御手段は、前記発電機の界磁コイルへの供給電圧が大きいほど、前記ＰＷＭデューティ比を小さく設定することを特徴とする請求項５に記載の車両用駆動制御装置。
【請求項７】
前記発電機はベルトによって駆動され、前記目標出力電力演算手段は、前記発電機を駆動するベルトの伝達可能トルクの上限に相当する電力制限値により、前記目標出力電力の上限を制限することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の車両用駆動制御装置。
【請求項８】
前記目標出力電力演算手段は、内燃機関の負荷過大による運転性劣化を防止可能な電力制限値により、前記目標出力電力の上限を制限することを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の車両用駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主駆動軸を駆動する内燃機関（エンジン）で発電機を駆動し、その発電機の出力で交流モータを駆動する車両用駆動制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の車両用駆動制御装置としては、従駆動軸を発電機の電力で駆動される直流モータで駆動し、この直流モータの界磁電流を制御することで駆動トルクを制御するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２３９８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来の車両用駆動制御装置にあっては、直流モータを適用してモータトルクを制御しているので、トルクアップをするためには直流モータの電機子電流を増加させる必要があるが、直流モータのブラシの寿命に限界があるため、電機子電流の増加に限界があり、質量の重い車両への適用が困難であったり４ＷＤ性能の向上が図れなかったりという未解決の課題がある。
【０００４】
ところで、直流モータの代わりに交流モータ＋インバータの構成を適用してモータトルクを制御することも考えられるが、一般に発電機の制御応答性は低く、インバータによるモータ制御の応答性は高いことが知られており、このような発電機とインバータとを組み合わせた場合、発電機の出力電圧と出力電流とは、電気負荷となるインバータの制御状態によって変動する可能性がある。
【０００５】
したがって、この変動した発電機の出力電圧と出力電流とに基づいて発電機の発電量を制御すると、発電機制御が安定せずに制御点が変動し、所望の駆動力を安定して発生できないという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、発電機と交流モータとの組み合わせで、安定したモータトルク制御を行うことができる車両用駆動制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用駆動制御装置は、交流モータが必要とするモータ必要電力に基づいて、目標出力電力演算手段で発電機が出力すべき目標出力電力を演算し、前記目標出力電力演算手段で算出された目標出力電力に基づいて、特性線設定手段で前記発電機の回転速度及び界磁電流をパラメータとする目標の発電機出力特性線を設定し、前記特性線設定手段で設定された発電機出力特性線に基づいて、界磁制御手段で前記発電機の界磁を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、交流モータが必要とする電力から発電機が出力すべき目標出力電力を算出し、この目標出力電力から設定される目標の発電機出力特性線に基づいて発電機の界磁を制御するので、インバータ側の制御の動きにより発電機側の負荷が変動したとしても、発電機の目標値は変動しない。このため、発電機制御系の変動を防止して安定した発電機制御を行うことができ、所望の駆動力を安定して発生できないという問題を回避することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を四輪駆動車両に適用した場合の概略構成図である。
この図１に示すように、本実施形態の車両は、左右前輪１Ｌ、１Ｒが、内燃機関であるエンジン２によって駆動される主駆動輪であり、左右後輪３Ｌ、３Ｒが、モータ４によって駆動可能な従駆動輪である。
【０００９】
前記エンジン２の吸気管路には、例えばメインスロットルバルブとサブスロットルバルブとが介装されている。メインスロットルバルブは、アクセルペダルの踏込み量等に応じてスロットル開度が調整制御される。サブスロットルバルブは、ステップモータ等をアクチュエータとし、そのステップ数に応じた回転角により開度が調整制御される。従って、サブスロットルバルブのスロットル開度をメインスロットルバルブの開度以下等に調整することによって、運転者のアクセルペダルの操作とは独立して、エンジンの出力トルクを減少させることができる。つまり、サブスロットルバルブの開度調整が、エンジン２による前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑制する駆動力制御となる。
【００１０】
上記エンジン２の出力トルクＴｅは、トランスミッション及びデファレンスギヤ５を通じて左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される。また、エンジン２の出力トルクＴｅの一部は、無端ベルト６を介して発電機７に伝達されることで、発電機７は、エンジン２の回転数Ｎｅにプーリ比を乗じた回転数Ｎｇで回転する。
上記発電機７は、４ＷＤコントローラ８によって調整される界磁電流Ｉｆｇに応じてエンジン２に対し負荷となり、その負荷トルクに応じた発電をする。この発電機７の発電電力の大きさは、回転数Ｎｇと界磁電流Ｉｆｇとの大きさにより決定される。なお、発電機７の回転数Ｎｇは、エンジン２の回転数Ｎｅからプーリ比に基づき演算することができる。
【００１１】
図２は発電機７の界磁電流駆動回路の構造を示す図である。この回路は、図２（ａ）に示すように、界磁電流電源として車両の１４Vバッテリ７ａのような定電圧電源と発電機自身の出力電圧とを選択する構成を適用し、界磁電流電源のプラス側を界磁コイル７ｂに繋げて、トランジスタ７ｃをスイッチングするように構成されている。この場合、発電機出力がバッテリ電圧Ｖｂを下回っている状態では、他励領域となってバッテリ電圧Ｖｂが界磁コイル７ｂの電源となる。即ち、界磁コイル７ｂへの供給電圧はＶｂとなる。また、発電機出力が増加して出力電圧Ｖｇがバッテリ電圧Ｖｂ以上となると、自励領域となって発電機の出力電圧Ｖｇが選ばれて界磁コイル７ｂの電源となり、界磁コイル７ｂへの供給電圧はＶｇとなる。
【００１２】
このように、界磁電流値を発電機の電源電圧により増大することができるので、大幅な発電機出力の増加が可能である。
なお、界磁電流駆動回路は、図２（ｂ）に示すように界磁電流電源として車両の１４Vバッテリ７ａのみ（他励領域のみ）を適用するようにしてもよい。
発電機７が発電した電力は、ジャンクションボックス１０及びインバータ９を介してモータ４に供給可能となっている。前記モータ４の駆動軸は、減速機１１及びクラッチ１２を介して後輪３Ｌ、３Ｒに接続可能となっている。なお、本実施形態のモータ４は交流モータである。また、図中の符号１３はデファレンスギヤを示す。
【００１３】
ジャンクションボックス１０内には、インバータ９と発電機７とを接続・遮断するリレーが設けられている。そして、このリレーが接続されている状態で、発電機７から図示しない整流器を介して供給された直流の電力は、インバータ９内で三相交流に変換されてモータ４を駆動する。
また、ジャンクションボックス１０内には、発電電圧を検出する発電機電圧センサと、インバータ９の入力電流である発電電流を検出する発電機電流センサとが設けられ、これらの検出信号は４ＷＤコントローラ８に出力される。また、モータ４の駆動軸にはレゾルバが連結されており、モータ４の磁極位置信号θを出力する。
【００１４】
また、前記クラッチ１２は、例えば湿式多板クラッチであって、４ＷＤコントローラ８からの指令に応じて締結及び開放を行う。なお、本実施形態においては、締結手段としてのクラッチを湿式多板クラッチとしたが、例えばパウダークラッチやポンプ式クラッチであってもよい。
また、各車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒには、車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲが設けられている。各車輪速センサ２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲは、対応する車輪１Ｌ、１Ｒ、３Ｌ、３Ｒの回転速度に応じたパルス信号を車輪速検出値として４ＷＤコントローラ８に出力する。
【００１５】
前記４ＷＤコントローラ８は、例えばマイクロコンピュータ等の演算処理装置を備えて構成され、前記各車輪速度センサ２７ＦＬ〜２７ＲＲで検出される車輪速度信号、ジャンクションボックス１０内の電圧センサ及び電流センサの出力信号、モータ４に連結されたレゾルバの出力信号及びアクセルペダル（不図示）の踏込み量に相当するアクセル開度等が入力される。
【００１６】
４ＷＤコントローラ８は、図３に示すように、目標モータトルク演算部８Ａ、発電機制御部８Ｂ、モータ制御部８Ｃ、ＴＣＳ制御部８Ｄ、クラッチ制御部８Ｅを備える。
目標モータトルク演算部８Ａは、４輪の車輪速度信号に基づいて算出される前後輪の車輪速度差とアクセルペダル開度信号とから、モータトルク指令値Ｔｔを算出する。
図４は、目標モータトルク演算部８Ａの詳細を示すブロック図である。先ず、前後回転差演算部８１で、４輪の車輪速度信号Ｖｆｒ〜Ｖｒｒに基づいて次式をもとに前後回転差ΔＶを算出する。
ΔＶ＝（Ｖｆｒ＋Ｖｆｌ）／２−（Ｖｒｒ−Ｖｒｌ）／２  ………（１）
【００１７】
そして、前後回転差ΔＶに基づいて、第１モータ駆動力演算部８２で予め格納されたマップを参照し、第１モータ駆動力ＴΔＶを算出して後述するセレクトハイ部に出力する。この第１モータ駆動力ＴΔＶは、前後回転差ΔＶが大きくなると共に比例的に大きく算出されるように設定されている。
車速演算部８３では、４輪の車輪速度信号と車両が発生する総駆動力Ｆとをセレクトローして車速信号Ｖを算出する。ここで、総駆動力Ｆは、トルクコンバータ滑り比から推定される前輪駆動力とモータトルク指令値Ｔｔから推定される後輪駆動力との和によって求められる。
【００１８】
第２モータ駆動力演算部８４では、第２モータ駆動力Ｔｖを算出する。具体的には、車速演算部８３から出力された車速Ｖとアクセル開度Ａｃｃとに基づいて、予め格納されたマップを参照して、算出する。この第２モータ駆動力Ｔｖは、アクセル開度Ａｃｃが大きくなるほど大きく、また車速Ｖが大きくなるほど小さく算出されるように設定されている。
【００１９】
次にセレクトハイ部８５で、前記第１モータ駆動力演算部８２から出力された第１モータ駆動力ＴΔＶと、前記第２モータ駆動力演算部８４から出力された第２モータ駆動力Ｔｖとをセレクトハイした値を、目標トルクＴｔｔとして後輪ＴＣＳ制御部８６に出力する。
そして、後輪速Ｖｒｌ，Ｖｒｒ、車速Ｖに基づいて、公知の方法により後輪トラクションコントロール制御を行って、最終的なモータ４のトルク指令値Ｔｔを出力する。
【００２０】
モータ制御部８Ｃは、トルク指令値Ｔｔとモータ回転速度Ｖｍとから、図５に示す公知のベクトル制御を行う。そして、インバータ９に３相パワー素子のスイッチング制御信号を出力して３相交流電流を制御する。
ＴＣＳ制御部８Ｄは、エンジントルク制御コントローラ（ＥＣＭ）からのエンジン発生駆動トルクデマンド信号Ｔｅｔ、前輪回転速度Ｖｆｒ，Ｖｆｌ、車速Ｖに基づいて、公知の方法によりＥＣＭに対してエンジン発生駆動トルクデマンド信号Ｔｅを送り返すことにより前輪トラクションコントロール制御を行う。
クラッチ制御部８Ｅは、上記クラッチ１２の状態を制御し、４輪駆動状態と判定している間はクラッチ１２を接続状態に制御する。
【００２１】
図６は、発電機７の発電制御を行う発電機制御部８Ｂの詳細を示すブロック図である。
この発電機制御部８Ｂは、モータ必要電力演算部１０１と、目標発電電力演算部１０２と、発電電力制限部１０３と、目標発電電力決定部１０４と、目標動作点設定部１０５と、現在動作点検出部１０６と、発電電力制御部１０７とで構成され、発電機７の界磁電流Ｉｆｇを制御する。
モータ必要電力演算部１０１は、前記目標モータトルク演算部８Ａで算出されたトルク指令値Ｔｔとモータ回転速度Ｖｍとに基づいて、次式をもとにモータ４に必要な電力Ｐｍを算出する。
Ｐｍ＝Ｔｔ×Ｖｍ  ………（２）
【００２２】
目標発電電力演算部１０２では、モータ必要電力演算部１０１から出力されるモータ必要電力Ｐｍに基づいて、次式をもとに発電機７が出力すべき発電機必要電力Ｐｇを算出する。
Ｐｇ＝Ｐｍ／Иｍ  ………（３）
ここで、Иｍはモータ効率である。つまり、発電機必要電力Ｐｇはモータ必要電力Ｐｍよりモータ効率分多く出力しなければならないことになる。
【００２３】
発電電力制限部１０３では、発電電力の制限値ＰＬ１及びＰＬ２を出力する。電力制限値ＰＬ１は、発電電力が発電機７を駆動するベルトの伝達可能トルクに応じて決まる電力を上回らないようにするための上限値であり、次式をもとに算出する。
ＰＬ１＝Ｔｂ×ωｇ×Иｇ  ………（４）
ここで、Ｔｂはベルト伝達可能トルク、ωｇは発電機７の回転速度、Иｇは発電機効率であり、ＰＬ１はベルト伝達可能トルクがＴｂであるときに発電機７が発電可能な最大発電量に相当する。
つまり電力制限値ＰＬ１は、図７（ａ）に示すように、発電機７の回転速度ωｇが大きくなるにつれて比例的に大きく算出されることになる。
【００２４】
また、電力制限値ＰＬ２は、発電電力が、エンジンの負荷過大によるエンストや運転性劣化を起こす可能性のある電力を上回らないようにするための上限値である。この制限値ＰＬ２は、エンジントルク制御コントローラ（ＥＣＭ）から与えられる。
この電力制限値ＰＬ２は、図７（ｂ）に示すように、発電機７の回転速度ωｇが大きくなるほど、またアクセル開度Ａｃｃが大きくなるほど大きく算出されることになる。
そして、目標発電電力演算部１０２及び発電電力制限部１０３の演算結果が目標発電電力決定部１０４に入力されて、発電機必要電力Ｐｇと電力制限値ＰＬ１，ＰＬ２とがセレクトローされ、発電機の目標出力電力ＰＧが算出される。
【００２５】
図７（ｃ）は、発電機必要電力Ｐｇと電力制限値ＰＬ１，ＰＬ２とのうち、発電機必要電力Ｐｇが最も小さい場合を示しており、この場合、現在速度での発電機必要電力Ｐｇが目標出力電力ＰＧとして選択される。
目標動作点設定部１０５では、先ず目標発電電力決定部１０４から出力される目標出力電力ＰＧ即ちモータ使用可能電力に基づいて、次式をもとにモータトルク指令値Ｔを算出する。
Ｔ＝（ＰＧ×Иｍ）／Ｖｍ  ………（５）
【００２６】
次に、このモータトルク指令値Ｔを効率良く発生することができるインバータ９の入力電圧及び入力電流即ち発電機７の目標電圧Ｖｔ及び目標電流Ｉｔをモータ使用可能電力ＰＧの範囲内で決定する。具体的には、図８に示すように、モータ使用可能電力ＰＧに相当する電力一定線Ｐと、破線で示す最大効率動作点線ηとの交点を発電機７の目標動作点（Ｖｔ，Ｉｔ）として選定する。
【００２７】
一般に発電機効率は高電圧・低電流時が高く、モータ効率は微小電流時を除けば大きい変化がないことから、発電機効率とモータ効率とをあわせた総合効率の良い高電圧・低電流で動作することが望ましい。また、システムには上限電圧Ｖmax（例えば、６０Ｖ）や上限電流Ｉmax（インバータ素子の定格や発電機・モータの設計上決まる。例えば、３０Ａ）が存在するので、電圧が上限電圧Ｖmaxに近づいたら、電圧は略一定もしくは微増で電流値が増加する動作点が選ばれ、最終的には電流値増加も上限電流Ｉmaxまでとなる。これらの動作点を連続した線が最大効率動作点線ηであり、この最大効率動作点線ηは予め格納しておく。
【００２８】
図９は、発電機７の出力即ちインバータ９の入力における動作点（電圧・電流）を示す図である。図中実線は、発電機の回転速度と界磁電流とをパラメータとした発電機出力特性線（発電機の出力可能特性線）であり、ある回転速度である界磁電流が与えられているとき、発電機はこの出力可能特性線上の電圧・電流を発生する。
実際の出力可能特性線は非線形な線であるが、制御領域における出力可能特性線は単調減少であることから、本実施形態では線形近似を用いる。つまり、出力可能特性線の線形近似式は次式で表される。
Ｖ＝−ａ×Ｉ＋Ｖ0  ………（６）
ここで、Ｖ0は電圧軸切片（Ｖ軸切片）であり、電流が零であるときの電圧である。また、ａは発電機の特性から予め設定された定数である。なおａは、高精度を得るために、回転速度や界磁電流の大きさをパラメータとする可変常数としてもよい。
【００２９】
次に、目標動作点（Ｖｔ，Ｉｔ）を含む出力可能特性線Ｓｔの目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔを算出する。具体的には、目標電圧Ｖｔ及び目標電流Ｉｔをもとに、出力可能特性線Ｓｔの線形近似式Ｖｔ＝−ａ×Ｉｔ＋Ｖ0ｔに基づいて、目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔを算出する。
現在動作点検出部１０６では、図９に示す現在の動作点（Ｖ，Ｉ）を含む出力可能特性線ＳのＶ軸切片Ｖ0を算出する。具体的には、現在の電圧Ｖ及び電流Ｉをもとに、出力可能特性線Ｓの線形近似式Ｖ＝−ａ×Ｉ＋Ｖ0に基づいて、Ｖ軸切片Ｖ0を算出する。
発電電力制御部１０７では、Ｖ軸切片Ｖ0と目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔとの大小関係に応じて、発電機７の界磁電流Ｉｆｇの増減を制御する。
【００３０】
例えば、インバータ側の入力インピーダンスの変動により発電機の電圧及び電流が変化しても、その電圧及び電流は発電機の出力可能特性線上を動くので、Ｖ軸切片が変化することはない。したがって、Ｖ軸切片Ｖ0を目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔに一致させることで、現在の出力可能特性線Ｓと目標の出力可能特性線Ｓｔとの差をなくすと共に、インバータ側の制御の変動により発電機側の負荷が変動した場合であっても、発電機制御系の変動を防止するようにする。
この図６において、目標発電電力演算部１０２、発電電力制限部１０３及び目標発電電力決定部１０４の処理が目標出力電力演算手段手段に対応し、目標動作点設定部１０５の処理が特性線設定手段に対応し、発電電力制御部１０７の処理が界磁制御手段に対応している。
【００３１】
図１０は、第１の実施形態における発電電力制御部１０７を示すブロック図である。この第１の実施形態における発電電力制御部１０７では、目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔとＶ軸切片Ｖ0との偏差が零となるように、実際の発電機界磁電流Ｉｆｇをモニタしながら発電機界磁電流値をフィードバックするものである。
先ず、目標動作点設定部１０５からの目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔと現在動作点検出部１０６からのＶ軸切片Ｖ0との偏差ΔＶ0がＰＩＤ制御部１２１に入力され、ＰＩＤ制御部１２１は、偏差ΔＶ0が零となるような目標界磁電流Ｉｆｔを出力する。
【００３２】
本実施形態では、界磁電流検出手段としての界磁電流センサを設けて実際の発電機界磁電流Ｉｆｇを検出する。そして、界磁電流センサにより検出された実界磁電流Ｉｆｇと目標界磁電流Ｉｆｔとの偏差ΔＩｆを求めてＰＩＤ制御部１２２に出力する。ＰＩＤ制御部１２２は、偏差ΔＩｆが零となるように実界磁電流Ｉｆｇを制御する。
これにより、Ｖ軸切片Ｖ0は目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔに一致することになる。つまり、発電機７は、モータ４が必要とする電力Ｐｍから算出される発電機７が出力すべき目標出力電力ＰＧに応じたトルク指令値Ｔを、効率良く発生することができる動作点で作動されることになる。
【００３３】
このように、上記第１の実施形態では、交流モータが必要とする電力から発電機が出力すべき目標出力電力を算出し、現在の動作点を含む出力可能特性線が、当該目標出力電力に基づいて設定される発電機の目標動作点を含む出力可能特性線と一致するように発電機の界磁電流を制御するので、インバータ側の制御の動きにより発電機側の負荷が変動したとしても、発電機の界磁電流指令値の変動をなくすことができる。これにより、発電機制御系の変動を防止して安定した発電機制御を行うことができると共に、エンジンと直結していることによる振動問題や所望の駆動力を安定して発生できないという問題を回避することができる。
【００３４】
また、発電機の出力可能特性線を線形な線として線形近似式で与えるので、現在の出力可能特性線の切片が目標の出力可能特性線の切片と一致するように制御するという比較的容易な方法で、確実に現在の出力可能特性線を目標の出力可能特性線に一致させることができる。
さらに、発電機の界磁電流をモニタしておき、この実界磁電流が目標界磁電流に追従するようにフィードバック制御するので、確実に現在の出力可能特性線の切片を目標の切片に追従させることができる。
【００３５】
なお、上記第１の実施形態においては、発電機の出力可能特性線を線形な線とし、現在の出力可能特性線を目標の出力可能特性線に追従させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、現在の出力可能特性線と目標の出力可能特性線との関係を非線形マップにより比較して、現在の出力可能特性線を目標の出力可能特性線に追従させるようにしてもよい。
【００３６】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
この第２の実施形態は、前述した第１の実施形態において、発電機の界磁電流をＰＷＭ制御することで、目標のＶ軸切片と現在のＶ軸切片との偏差を零にするようにしたものである。
図１１は、第２の実施形態における発電電力制御部１０７の詳細示すブロック図である。
先ず、目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔとＶ軸切片Ｖ0との偏差ΔＶ0をＰＩＤ制御部１２３に入力する。
【００３７】
ＰＩＤ制御部１２３は、偏差ΔＶ0に応じて、発電機７の界磁電流駆動回路のＰＷＭデューティ比Ｄを制御する。具体的には、Ｖ0ｔ＞Ｖ0であるときＰＷＭデューティ比Ｄを増加し、Ｖ0ｔ＜Ｖ0であるときＰＷＭデューティ比Ｄを減少する。
例えば、以下のようなＰＩＤ制御を施す。
Ｄ＝α×（Ｖ0ｔ−Ｖ0）＋β×∫（Ｖ0ｔ−Ｖ0）  ………（７）
【００３８】
図１２はＰＷＭデューティ比Ｄと界磁電流Ｉｆｇとの関係を示す特性図であり、横軸はＰＷＭデューティ比Ｄ、縦軸は界磁電流Ｉｆｇである。この特性図に示すように、デューティ比Ｄが０％のとき界磁電流Ｉｆｇは流れず、デューティ比Ｄが１００％に近づくにつれて界磁電流Ｉｆｇはたくさん流れるようになっている。
また、この特性は、界磁電源電圧Ｖｆが大きいほど傾きが大きく、界磁コイルの抵抗が小さいほど傾きが大きくなるようになっており、発電機出力電圧Ｖｇがバッテリ電圧Ｖｂ以下であるときＩｆｇ＝ａ×Ｄで表され、Ｖｇ＞ＶｂであるときＩｆｇ＝ａ×Ｖｆ×Ｄで表される。ここでａは定数である。
【００３９】
このようにして出力されたＰＷＭデューティ比ＤをＰＷＭ駆動部１２４で制御することで、界磁電流Ｉｆｇを制御することができ、結果としてＶ軸切片Ｖ0が目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔとなるように制御することができる。
このように、第２の実施形態では、発電機の界磁電流をＰＷＭ制御するので、界磁電流の電圧変動や界磁コイルの抵抗値変動等による界磁電流制御の誤差要因を全部含めて、実出力電力と目標出力電力の大きいループで制御することができるので、界磁電流センサを設ける必要がなくなり、コストを削減することができる。
【００４０】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
この第３の実施形態は、界磁電源電圧とＰＷＭデューティ比との乗算値をフィードバック制御するようにしたものである。
すなわち、第３の実施形態における発電電力制御部１０７では、前述した第２の実施形態におけるＰＩＤ制御部１２３で界磁電源電圧ＶｆとＰＷＭデューティ比Ｄとの積（Ｖｆ×Ｄ）をフィードバック制御してＰＷＭデューティ比Ｄを出力するようにしたことを除いては、図１２と同様の構成を有するので、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔとＶ軸切片Ｖ0との偏差ΔＶ0がＰＩＤ制御部１２３に入力されると、ＰＩＤ制御部１２３は、下記（８）式に示すＰＩＤ制御を施してＰＷＭデューティ比Ｄを出力する。
Ｖｆ×Ｄ＝α×（Ｖ0ｔ−Ｖ0）＋β×∫（Ｖ0ｔ−Ｖ0）
Ｄ＝｛α×（Ｖ0ｔ−Ｖ0）＋β×∫（Ｖ0ｔ−Ｖ0）｝／Ｖｆ  ………（８）
前述したように、Ｖｇ＞Ｖｂにおいて界磁電流Ｉｆｇ＝ａ×Ｖｆ×Ｄであり、この関係から（Ｖｆ×Ｄ）を界磁電流Ｉｆｇと見立ててフィードバック制御することが可能となる。
【００４２】
ところで、発電機電圧Ｖｇがバッテリ電圧Ｖｂ以下の場合、ＰＷＭデューティ比Ｄは界磁電流Ｉｆｇとほぼ比例関係にあるが、発電機電圧Ｖｇがバッテリ電圧Ｖｂより大きい場合、界磁電源電圧Ｖｆが増大するため、同じデューティ比Ｄでも界磁電流Ｉｆｇは大きくなる。言い換えれば、発電機電圧Ｖｇが高い領域で低電圧時と同じ界磁電流Ｉｆｇを発生させるためには、ＰＷＭデューティ比Ｄを小さくする必要がある。
【００４３】
本実施形態では、界磁電源電圧とＰＷＭデューティ比との乗算値（Ｖｆ×Ｄ）を界磁電流Ｉｆｇと見立ててフィードバック制御するので、例えば、発電機電圧Ｖｇが高い領域ではＰＷＭデューティ比Ｄが小さく設定されるなど、界磁電源電圧Ｖｆの大きさに応じたＰＷＭデューティ比の重み設定をすることができる。これにより、例えば、Ｖｇ≦Ｖｂでのある制御点からＶｇ＞Ｖｂでのある制御点に遷移するとき、発電出力のオーバーシュートや出力変動が発生を防止することができる。
【００４４】
このように、上記第３の実施形態では、界磁電源電圧ＶｆとＰＷＭデューティ比Ｄとの積をフィードバック制御するので、実質的に界磁電流Ｉｆｇをフィードバック制御しているような制御効果を得ることができる。
また、界磁電源電圧Ｖｆが大きい領域では、ＰＷＭデューティ比の重みを低電圧時と比べて小さく設定することができるので、界磁電源電圧の大きさを考慮した適切な制御を行うことができる。
【００４５】
なお、上記各実施形態においては、目標モータトルク演算部８Ａで算出されたトルク指令値Ｔｔを発電機制御部８Ｂ及びモータ制御部８Ｃの両方に出力する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、トルク指令値Ｔｔを発電機制御部８Ｂのみに出力するようにしてもよい。
この場合、図３における発電機・モータ制御部８Ｆのブロック図の詳細を図１３に示すように、発電機制御部８Ｂの目標発電電力決定部１０４で算出された目標出力電力ＰＧをモータ制御部８Ｃの目標モータトルク決定部２０１に出力する。そして、目標モータトルク決定部２０１で、当該目標出力電力ＰＧに基づいて前記（５）式をもとにトルク指令値Ｔを算出し、このトルク指令値Ｔをトルク指令値Ｔｔとしてモータ制御処理部２０２に出力して前述した図５のベクトル制御を行えばよい。
【００４６】
また、上記各実施形態においては、発電機制御部８Ｂに目標動作点設定部１０５を設けて目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔを設定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、発電機制御部８Ｂの目標発電電力決定部１０４で算出された目標出力電力ＰＧに基づいて、モータ制御部８Ｃで目標Ｖ軸切片Ｖ0ｔを設定し、これを発電電力制御部１０７に出力するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】発電機の構造を示す図である。
【図３】図１の４ＷＤコントローラの詳細を示すブロック図である。
【図４】図３の目標モータトルク演算部の詳細を示すブロック図である。
【図５】図３のモータ制御部の詳細を示すブロック図である。
【図６】図３の発電機制御部の詳細を示すブロック図である。
【図７】電力制限値と目標出力電力との関係を示す図である。
【図８】目標動作点の選定方法を説明する図である。
【図９】発電電力制御の概念を説明する図である。
【図１０】第１の実施形態における発電電力制御部の詳細を示すブロック図である。
【図１１】第２、第３の実施形態における発電電力制御部の詳細を示すブロック図である。
【図１２】ＰＷＭデューティ比Ｄと界磁電流Ｉｆｇとの関係を示す特性図である。
【図１３】図３の発電機・モータ制御部の他の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４８】
１Ｌ、１Ｒ 前輪
２  エンジン
３Ｌ、３Ｒ  後輪
４  モータ
６  ベルト
７  発電機
８  ４ＷＤコントローラ
８Ａ  目標モータトルク演算部
８Ｂ  発電機制御部
８Ｃ  モータ制御部
８Ｄ  ＴＣＳ制御部
８Ｅ  クラッチ制御部
８Ｆ  発電機・モータ制御部
９  インバータ
１０ ジャンクションボックス
１１ 減速機
１２ クラッチ
２７ＦＬ、２７ＦＲ、２７ＲＬ、２７ＲＲ  車輪速センサ
１０１  モータ必要電力演算部
１０２  目標発電電力演算部
１０３  発電電力制限部
１０４  目標発電電力決定部
１０５  目標動作点設定部
１０６  現在動作点検出部
１０７  発電電力制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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