(57)【要約】【課題】減速時にオルタネータによる効率的な回生発電を行いながらも、自動変速機における変速制御精度、及び、ドライバビリティを良好に確保可能な車両の制御装置を提供する。【解決手段】本発明は、エンジン（２）の動力を自動変速機（３）を介して駆動輪に伝達し、オルタネータ（４）で発電した電力をバッテリ（５）に充電する車両の制御装置に関し、走行状態を検出する手段（８）と、自動変速機の変速制御を実施する手段（９）と、オルタネータの駆動状態を制御する制御手段（１０）とを備える。オルタネータ制御手段（１０）は、車両が減速状態に変速制御を実施する場合、オルタネータの発電トルクの制限値を通常時に比べて低くなるように一時的に変更することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの動力を自動変速機を介して駆動輪に伝達し、前記エンジンによって駆動されるオルタネータで発電した電力をバッテリに充電する車両の制御装置であって、
前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
前記走行状態検出手段によって検出された走行状態に基づいて前記自動変速機の変速制御を実施する自動変速機制御手段と、
前記オルタネータの駆動状態を制御するオルタネータ制御手段と
を備え、
前記オルタネータ制御手段は、前記走行状態検出手段によって検出された走行状態から前記車両が減速状態にあり、且つ、前記自動変速機制御手段が前記自動変速機に対して変速制御を実施する場合、前記オルタネータ制御手段に対して前記オルタネータの発電トルクの制限値を通常時に比べて低くなるように一時的に変更することを特徴とする車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの動力を自動変速機を介して駆動輪に伝達し、エンジンによって駆動される発電機で発電した電力をバッテリに充電する車両の制御装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両における各種電力需要を賄うために、動力源（例えばエンジン）の動力の一部を用いてオルタネータを発電機として駆動し、バッテリを充電することが広く行われている。このようなオルタネータの発電機駆動は、エンジンの動力の一部を消費することから少なからず燃費性能を低下させるため、車両の走行状態に応じた適切なタイミングで行うことが重要である。
【０００３】
この種のオルタネータ制御の一例として、例えば特許文献１乃至３がある。特許文献１及び２では、オルタネータを単なる発電機としてだけではなく、エンジンスタータや駆動アシスト装置等の他の機能を兼ね備えるように使用することによって、車両構成の効率化を図り、性能向上を行っている。また特許文献３では、車両のダウンシフト制御時にオルタネータの負荷を低減させることで、シフトショックを低減する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００４−５１８９１７号公報
【特許文献２】特開２００１−２４１４７０号公報
【特許文献３】特開２００６−１４３０００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献の他にも、オルタネータの効果的な制御方法として、車両の減速時に回生駆動を行うことにより、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収し、燃費性能を向上されることが行われている。しかしながら、単に減速時に回生発電量を増やすだけでは、発電効率が悪かったり、ドライバビリティの低下が問題となる。
【０００６】
ところで、昨今の車両では、車両の走行状態に基づいて自動的に変速制御を実施する自動変速機が普及しているが、この種の自動変速機では例えばエンジンの出力トルクに基づいてシフトチェンジが行われる。上述したように、減速時にオルタネータで回生発電した場合、エンジンにとって負荷となるため、出力トルクに外乱として作用してしまう。そのため、自動変速機のシフトチェンジ精度に対して悪影響を及ぼし、燃費性能やドライバビリティの低下をもたらしてしまうおそれがある。
【０００７】
本発明は上述の問題点に鑑みなされたものであり、減速時にオルタネータによる効率的な回生発電を行いながらも、自動変速機における変速制御精度、及び、ドライバビリティを良好に確保可能な車両の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両の制御装置は上記課題を解決するために、エンジンの動力を自動変速機を介して駆動輪に伝達し、前記エンジンによって駆動されるオルタネータで発電した電力をバッテリに充電する車両の制御装置であって、前記車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、前記走行状態検出手段によって検出された走行状態に基づいて前記自動変速機の変速制御を実施する自動変速機制御手段と、前記オルタネータの駆動状態を制御するオルタネータ制御手段とを備え、前記オルタネータ制御手段は、前記走行状態検出手段によって検出された走行状態から前記車両が減速状態にあり、且つ、前記自動変速機制御手段が前記自動変速機に対して変速制御を実施する場合、前記オルタネータ制御手段に対して前記オルタネータの発電トルクの制限値を通常時に比べて低くなるように一時的に変更することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、減速時にオルタネータが回生駆動された際に、自動変速機でシフトチェンジが実施される場合、オルタネータの発電トルクの制限値を通常時に比べて低くなるように一時的に変更する。これにより、減速時に自動変速機にシフトチェンジする際に、変速制御の基準となるエンジンの出力トルクへの外乱を減少することができるので、効率的な回生発電を行いながらも、自動変速機における変速制御精度、及び、ドライバビリティを良好に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る車両の制御装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】本実施形態に係る車両の制御装置の処理内容を示すフローチャートである。
【図３】エンジン回転数及び出力トルクに対応するオルタネータの回生効率を示すマップである。
【図４】走行例における車速、電圧指示、バッテリＳＯＣ、トルク制限の時間変化を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１２】
図１は、本実施形態に係る車両の制御装置の全体構成を示すブロック図である。車両１は走行用動力源としてエンジン２を搭載しており、該エンジン２の出力は自動変速機３を介して、駆動輪７に伝達される。またエンジン２の動力の一部はオルタネータ４の駆動用として使用されるように構成されている。オルタネータ４が発電機として駆動されることにより発電した電力はバッテリ５に充電され、必要に応じて車両１内の負荷で消費される。
【００１３】
自動変速機３は、車両１の走行状態に基づいて変速制御（シフトチェンジ）を自動的に実施する変速機であり、その変速制御は後述する自動変速機ＥＣＵ（以下、適宜「ＴＭ−ＥＣＵ」と称する）９によって、エンジン２の出力トルクに応じて、適切な変速段が自動的に選択される。本実施形態では特に、自動変速機３はデュアルクラッチトランスミッションであり、互いに独立した２つの動力伝達系を備え、一方の動力伝達系を介して駆動輪７に動力が伝達されている際に、予め次に選択される変速ギアを他方の動力伝達系で選択（プレシフト）することによって、迅速なシフトチェンジが可能に構成されている。
【００１４】
バッテリ５は、例えばリチウムイオン、鉛蓄電池等の二次電池であって、オルタネータ４で発電した電力を充電する。バッテリ５における充放電制御は、後述する発電制御ＥＣＵ１０によって実施され、バッテリ充電量（ＳＯＣ：ＳＴａＴｅ  ｏｆ  ｃｈａｒｇｅ）が予め定められた上限値、下限値によって規定される所定範囲になるように制御される。
【００１５】
車両１の制御系６は、互いにＣＡＮ通信によってデータ送受信が可能なエンジンＥＣＵ８、ＴＭ−ＥＣＵ９、及び、発電制御ＥＣＵ１０によって構成されている。
エンジンＥＣＵ８は、エンジン１の動作制御を担う制御ユニットであって、例えばアクセル開度や車速に応じて、燃料噴射タイミングや燃料噴射量を制御することにより、エンジン１の運転状態を制御する。
尚、このようなアクセル開度や車速に対する燃料噴射タイミングや燃料噴射量は、予めメモリ等の記憶手段に記憶されたマップに基づいて制御されるとよい。
【００１６】
ＴＭ−ＥＣＵ９は自動変速機３の動作制御を担う制御ユニットであり、例えばエンジン１の出力トルクに応じて、変速制御（シフトチェンジ）を行う。例えば、エンジン２の出力トルクと対応する変速段とが予め対応付けておくことにより、自動的な変速制御が実施される。
【００１７】
発電制御ＥＣＵ１０は、オルタネータ４の駆動制御を担う制御ユニットであって、例えば車両１の走行状態やバッテリ５の充電状態に応じてオルタネータ４を駆動させることで発電することにより、バッテリ５の充電を行う。本実施形態では特に、発電制御ＥＣＵ１０はオルタネータ４に対して発電トルク制限を行うことにより、オルタネータ４が良好な発電効率を有する範囲で動作するように制御される。
【００１８】
制御系６は、エンジン２と通信するエンジンＥＣＵによってエンジン２の出力トルク及び回転数を参照することによって、制御パラメータとして出力トルク及び回転数を用いる。またバッテリ５には、充電量を検出するための充電量センサ１１が設けられており、その検出値もまたＣＡＮ通信７によって上述の制御系６に送られることによって、各種制御に用いられる。
【００１９】
続いて上記構成を備える車両１の制御装置における具体的な処理内容について説明する。図２は、本実施形態に係る車両の制御装置の処理内容を示すフローチャートである。
まずエンジン２が始動すると（ステップＳ１０１）、発電制御ＥＣＵ１０は充電量センサ１１の検出値に基づいて、バッテリ５の充電量ＳＯＣが閾値（下限値）ＳＯＣ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。すなわち、バッテリ５に車両１内の電力需要を賄うために必要最低限の電力が残っているか否かを判定する。
【００２０】
充電量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ１以上である場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、十分なバッテリ残量があるとしてオルタネータ４の発電を停止することで、燃費性能の向上が図られる（ステップＳ１０３）。このように燃費性能の向上を図るべくオルタネータ４の発電を停止している場合であっても、車両１の減速時にはオルタネータ４を回生駆動することにより、車両１の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収するのが、燃費性能にとって好ましいことである。そのため、発電制御ＥＣＵ１０はトルクセンサ１１の検出値に基づいて、エンジン２の出力トルクがゼロ以下であるか否かを判定することにより、車両１が減速状態にあるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。エンジン２の出力トルクがゼロ以下である場合（ステップＳ１０４：ＹＥＳ）、発電制御ＥＣＵ１０はオルタネータ４に対して回生指示を行い、回生発電を実施する（ステップＳ１０５）。
【００２１】
オルタネータ４が回生駆動されると、ＴＭ−ＥＣＵ９は自動変速機３において、シフトチェンジ準備（プレシフト）が行われるか否かを判定する（ステップＳ１０６）。シフトチェンジ準備が行われる場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、発電制御ＥＣＵ１０は発電トルク制限をオルタネータ４に対して行う（ステップＳ１０７）。ここで発電トルク制限とは、オルタネータ４の発電トルクを通常時に比べて低く制限することを意味しており、その制限度合は予め規定されている。
【００２２】
その後、ＴＭ−ＥＣＵ９はシフトチェンジを終了すると（ステップＳ１０８）、出力トルクがゼロ以上か否かを判定し（ステップＳ１０９）、オルタネータ発電を停止して（ステップＳ１１０）、処理を戻す。
【００２３】
このように減速時にオルタネータ４で回生発電を行っている最中にシフトチェンジを行う場合には、一時的に発電トルク制限を行うことによって、エンジン２の出力トルクに対して外乱となるオルタネータ４の発電トルクを制限することによって、シフトチェンジを精度よく実施することができる。
【００２４】
一方、充電量ＳＯＣが閾値ＳＯＣ１未満である場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、バッテリ５の充電量が足りないために、オルタネータ４で通常発電を行う（ステップＳ１１１）。ここで通常発電とは、車両１が減速状態にあるか否かに関わらず、エンジン２の動力の一部を用いてオルタネータ４を所定の発電トルクで駆動することにより、発電を行う制御を意味する。そして、発電制御ＥＣＵ１０は、予めメモリ等の記憶部１４に記憶されたエンジン効率マップ１５に基づいて、エンジン効率が悪い領域で運転が行われているか否かを判定する（ステップＳ１１２）。
【００２５】
図３はエンジン効率マップ１５の一例を示す図である。この例では、エンジン回転数及びエンジンの出力トルクを変数としたエンジン効率が等高線状に規定されている。発電制御ＥＣＵ１０は、エンジンＥＣＵ８から回転数センサ及び出力トルクセンサの検出値を取得し、当該エンジン効率マップ１５に基づいてエンジン効率を求め、所定閾値と大小を比較することにより、エンジン効率が悪いか否かの判定を行う。
【００２６】
エンジン効率が悪い場合（ステップＳ１１２：ＹＥＳ）、発電制御ＥＣＵ１０はオルタネータ４に対して発電トルク制限を指示する（ステップＳ１１３）。これによりエンジン２に対して負荷となるオルタネータ４の発電トルクを減らすことで、エンジン効率を改善し、燃費性能の向上を図る。
【００２７】
一方、ステップＳ１１２にてエンジン効率がよい場合には（ステップＳ１１２：ＮＯ）、発電制御ＥＣＵ１０はシフトチェンジ準備が行われるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。そしてシフト準備が行われると（ステップＳ１１４：ＹＥＳ）、上述のステップＳ１０７〜Ｓ１０８と同様に、オルタネータ４に対して発電トルク制限を指示し（ステップＳ１１３）、シフトチェンジを完了させる（ステップＳ１１５）。その後、再びエンジン効率の判定を行い（ステップＳ１１６）、エンジン効率が改善すると（ステップＳ１１６：ＮＯ）、オルタネータ４を通常制御し処理を戻す（ステップＳ１１７）。
【００２８】
このように減速時にオルタネータ４を回生駆動する場合でないときでも、エンジン効率が悪化した場合やシフトチェンジを実施する場合に、一時的に発電トルク制限を行うことで、シフトチェンジの精度や燃費性能を向上させることができる。
【００２９】
続いて図４を参照して、実際の走行例に沿って上記処理内容を説明する。図４は走行例における車速、電圧指示、バッテリＳＯＣ、発電トルクの時間変化を示すタイミングチャートである（尚、図４では、発電トルク制限値と共に実発電トルクの推移を示している）。
【００３０】
図４では、車両１の走行状態として、発進・加速走行期間Ｔ１、定速走行期間Ｔ２、減速走行期間Ｔ３、停車期間Ｔ４に分類されている。
まず発進・加速走行期間Ｔ１では、車速Ｖはドライバのアクセル操作に伴って次第に増加する。このときオルタネータ４はエンジン２の動力の一部を利用して発電を行うが、消費量が発電量を上回る低発電状態にあるため、バッテリ５の充電量ＳＯＣは次第に減少する。この例では特に、発進・加速走行期間Ｔ１の終了タイミングでバッテリ５の充電量が下限値に到達している。
【００３１】
定速走行期間Ｔ２では、その開始時にはバッテリ５の充電量が下限値に到達しているため、発電制御ＥＣＵ１０はオルタネータ４に指示を送ることにより、通常発電を実施する。通常発電状態では、上述した低発電状態に比べて発電量を増加するようにオルタネータ４を制御することにより、発電量が消費量を上回るようになっている。通常発電状態は、バッテリ５の充電量が所定値に到達するまで継続され、バッテリ５の充電量回復が図られている。その後、発電制御ＥＣＵ１０はオルタネータ４を低発電状態に戻すことで、エンジン２の負荷を軽減して燃費性能を向上させている。
【００３２】
このように発進・加速走行期間Ｔ１、低速走行期間Ｔ２では、車両２の走行状態、バッテリ５の充電量に基づいてオルタネータ４が駆動されることで発電が行われるが、シフトチェンジが行われる際（図４ではシフトチェンジタイミングを矢印で示している）には、一時的に出力トルク制限が行われている。これにより、変速制御において制御パラメータとして用いられるエンジン２の出力トルクに対する外乱を抑制することでシフトチェンジ精度を向上させ、ドライバビリティを改善することができる。またシフトチェンジ時以外にも、エンジン効率が低い運転状態であると判断された場合にも出力トルク制限を適宜実施することで、燃費性能の向上が図られている。
【００３３】
減速走行期間Ｔ３では、発電制御ＥＣＵ１０はオルタネータ４を回生駆動することにより、車両２の運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、バッテリ５に蓄積する。回生駆動時の発電量は、通常発電状態より大きく設定されており、これにより優れたエネルギー回収効率を達成し、燃費性能の向上に貢献する。
【００３４】
減速走行期間Ｔ３においても、シフトチェンジが行われる際には出力トルク制限が行われる。上述したように減速走行期間Ｔ３ではオルタネータが回生駆動されることによって大きな回生トルクが発生するため、変速制御に用いられるエンジン２の出力トルクに対する外乱も大きい。そのため、シフトチェンジ時に一時的にオルタネータの出力トルク制限を行うことにより、シフトチェンジ精度を向上させ、ドライバビリティを改善することができる。
【００３５】
尚、停車期間Ｔ４では、エンジンは低回転・低負荷状態で効率が悪い状態にあるため、オルタネータ４は低発電状態に維持される。
【００３６】
以上説明したように、減速時にオルタネータ４が回生駆動された際に、自動変速機３でシフトチェンジが実施される場合、オルタネータ４の発電トルクの制限値を通常時に比べて低くなるように一時的に変更する。これにより、減速時に自動変速機にシフトチェンジする際に、変速制御の基準となるエンジン２の出力トルクへの外乱を減少することができるので、効率的な回生発電を行いながらも、自動変速機３における変速制御精度、及び、ドライバビリティを良好に確保できる。
【符号の説明】
【００３７】
１  車両
２  エンジン
３  自動変速機
４  オルタネータ
５  バッテリ
６  制御系
７  ＣＡＮ通信
８  エンジンＥＣＵ８
９  ＴＭ−ＥＣＵ
１０  発電制御ＥＣＵ
１１  充電量センサ
１４  記憶部
１５  エンジン効率マップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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