(57)【要約】【課題】低μ登坂、深雪巡航といった高発電、低速度の走行状態にあっても発電機を充分冷却し、発電機停止までの時間を延長することが可能な車両用制御装置を提供する。【解決手段】前輪１Ｌ、１Ｒを駆動するエンジン２、このエンジン２によって駆動される発電機７、エンジン２によって駆動されて発電機７を冷却するウォーターポンプ１４を有する車両を制御する車両用制御装置において、発電機７を構成するダイオードに流れる素子電流が、エンジン２の回転数によって決まる所定の値以上に達した場合、エンジン２の駆動力を前輪１Ｌ、１Ｒに伝える際の変速比を減速側へ移行させてエンジン２の回転数を高める４ＷＤコントローラ８を設ける。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動輪を駆動する内燃機関、当該内燃機関によって駆動される発電機、前記内燃機関によって駆動されて前記発電機を冷却する水冷ポンプを有する車両を制御する、車両用制御装置であって、
前記発電機を構成する素子に流れる素子電流が、前記内燃機関の回転数によって決まる所定の値以上に達した場合、前記内燃機関の駆動力を前記駆動輪に伝える際の変速比を減速側へ移行させて前記内燃機関の回転数を高める回転数制御手段を備えることを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記駆動輪の駆動によって走行される車両の舵角を検出す舵角センサによって所定の値以上の舵角が検出された場合、前記回転数制限手段は、前記内燃機関の回転数を高める制御をしないことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
駆動輪を駆動する内燃機関、当該内燃機関によって駆動される発電機、前記内燃機関によって駆動されて前記発電機を冷却する水冷ポンプを有する車両を制御する、車両用制御方法であって、
前記発電機を構成する素子に流れる素子電流が、前記内燃機関の回転数によって決まる所定の値以上に達した場合、前記内燃機関の駆動力を前記駆動輪に伝える際の変速比を減速側へ移行させて前記内燃機関の回転数を高める回転数制御ステップを含むことを特徴とする車両用制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用制御装置及び車両用制御方法に係り、特に水冷式のクーリングシステムによって冷却される発電機を備えた車両の車両用制御装置及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、エンジンによって発電機を回転させて発電し、その電力を状況に応じてモータに供給するモータ四輪駆動の車両がある。このような車両の公知技術としては、例えば、特許文献1が挙げられる。
上記した発電機には、エンジンと共に水冷式のクーリングシステムによって冷却されるものがある。クーリングシステムにおいて冷却水を循環させるポンプを、ウォーターポンプという。
【０００３】
発電機に要求される発電量が大きい場合、稼働率が高まって発電機を構成する素子の発熱量も高まる。発電機の素子は、２００℃程度の熱によって破損の可能性を生じることが知られていて、破損の可能性が生じる場合には停止するよう制御されている。
したがって、冷却水を循環させるウォーターポンプには、発電機に要求される発電量が大きいほど高速に冷却水を循環させ、冷却効果を高めることが要求される。冷却することによって発電機を許容温度の範囲内に長時間維持することにより、発電機の作動時間を延ばして四輪駆動車の走破性悪化を防ぐことができる。
【特許文献１】特開２００４−２１５４９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、車両の走行状況には、発電機に要求される発電量がエンジン回転数に比して高い状態がある。この状態としては、例えば、摩擦係数μの低い坂道を登る（低μ登坂）、あるいは深い積雪中を走行する場合（深雪巡航）が挙げられる。
低μ登坂、あるいは深雪巡航する場合、モータ四輪駆動車両は、後輪をも駆動して高トルクを出力する必要が生じる一方、高速で走行することができない。このため、発電機の発熱量が高まっても、これを充分冷却することができずに発電機が停止してしまうといった不具合が生じ得る。
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、低μ登坂、深雪巡航といった高発電、低速度の走行状態にあっても発電機を充分冷却し、発電機停止までの時間を延長することが可能な車両用制御装置及び車両用制御方法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】
【０００５】
以上の課題を解決するため、本発明の車両用制御装置は、駆動輪を駆動する内燃機関と、当該内燃機関によって駆動される発電機とを備えた車両を制御する、車両用制御装置であって、前記発電機を構成する素子に流れる素子電流が、前記内燃機関の回転数によって決まる所定の値以上に達した場合、前記内燃機関の駆動力を前記駆動輪に伝える際の変速比を減速側へ移行させて前記内燃機関の回転数を高める回転数制御手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の車両用制御方法は、駆動輪を駆動する内燃機関、当該内燃機関によって駆動される発電機、前記内燃機関によって駆動されて前記発電機を冷却する水冷ポンプを有する車両を制御する、車両用制御方法であって、前記発電機を構成する素子に流れる素子電流が、前記内燃機関の回転数によって決まる所定の値以上に達した場合、前記内燃機関の駆動力を前記駆動輪に伝える際の変速比を減速側へ移行させて前記内燃機関の回転数を高める回転数制御ステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このような本発明によれば、車両に備えられる発電機を構成する素子に流れる素子電流が内燃機関の回転数によって決まる所定の値以上に達した場合、この内燃機関の駆動力を駆動輪に伝える際の変速比を減速側へ移行させ、内燃機関の回転数を高めることができる。このため、素子の発熱量が現状のエンジン回転数では冷却できない程度である場合、現状の速度を維持しつつ内燃機関の回転数を高めて水冷ポンプの回転数を高めることができる。水冷ポンプの回転数が高まることにより、水冷ポンプから吐出される水量が増大し、冷却効果が高まって発電機の素子温度が低下するので、発電機を許容範囲の温度内でより長い時間動作させることができる。
したがって、本発明は、低μ登坂、深雪巡航といった高発電、低速度の走行状態にあっても発電機を充分冷却し、発電機停止までの時間を延長することが可能な車両用制御装置及び車両用制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図を参照して本発明に係る車両用制御装置、車両用制御方法の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態の車両用制御装置が搭載される車両を模式的に示した図である。図示した車両は、モータ四輪駆動車両であって、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。図中、１６の図番を付した構成は、エンジン２の駆動力を主駆動輪に伝達するトランスミッション１６である。
【０００９】
なお、本実施形態は、トランスミッション１６を大きさの異なる複数のギアを組み合わせた構成とし、ＡＴ（Automatic Transmission）車に適用したものとする。ただし、本実施形態は、ギアの切替えによってシフトチェンジする構成に限定されるものでなく、ギアを使わずベルトやチェーンとプーリを利用した無段階自動変速機を適用したＣＶＴ（Continuously Variable Transmission）車にも適用することができる。
【００１０】
また、図示した車両は、舵角センサ１７を備えている。なお、舵角センサは、ハンドルを切った時の前輪の操舵角を感知するセンサであって、周知の構成であるからこれ以上の説明を省くものとする。
エンジン２の吸気管路には、図示しない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を調整制御するバルブである。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、アクチュエータのステップ数に応じた回転角によって開度が調整制御されるバルブである。
【００１１】
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り、エンジンの出力トルクを運転者のアクセルペダルの操作とは独立して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を調整することによってエンジン２による前輪１Ｌ、１Ｒの加速スリップを抑制する駆動力を制御することができる。
【００１２】
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。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。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。
【００１３】
また、図示したモータ四輪駆動車両は、エンジン２及び発電機７を冷却する水冷のクーリングシステムを備えている。クーリングシステムは、冷却水を循環させるためのウォーターポンプ１４を備えていて、ウォーターポンプ１４は、エンジンの回転に連動して回転するクランクシャフトから動力を得て、タイミングベルトやドライブベルトを介して駆動される。ウォーターポンプ１４の内側にはインペラー（羽根）が付いており、この羽根で冷却水をかき回すように循環させている
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。
【００１４】
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。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。 
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を出力している。 
【００１５】
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、クラッチ１２は、湿式多板クラッチ、パウダークラッチ、ポンプ式クラッチでのいずれであってもよい。
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。 
【００１６】
４ＷＤコントローラ８には、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、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。 
【００１７】
４ＷＤコントローラ８は、入力された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。モータトルク指令値Ｔｔは、モータ４に出力要求されるトルク値である。そして、モータトルク指令値とモータ回転速度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 ………（１） 
目標発電電力は、除記したモータ必要電力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。ここで、Иｍはモータ効率である。
Ｐｇ＝Ｐｍ／Иｍ ………（２） 
【００１８】
以上の構成に加え、本実施形態の４ＷＤコントローラ８は、本実施形態特有の制御部２００を備えている。図２は、制御部２００を説明するための機能ブロック図である。制御部２００は、発電機を構成する素子（ダイオード）に流れる電流を検出する電流センサ２０２、電流センサ２０２によって検出されたダイオード電流が、エンジン２の回転数によって決まる所定の値以上に達した場合、エンジン２の回転数を高めること発電機保護制御部２０３を備えている。
【００１９】
本実施形態では、発電機保護制御部２０３に舵角センサ１７の出力信号も入力されているものとする。
発電機保護制御部２０３によるエンジン回転数を高める制御は、トランスミッション１６に制御信号を出力し、エンジン２の駆動力を前輪１Ｌ、１Ｒに伝える際の変速比を減速側へ移行させる、いわゆるシフトダウン実行させることによって実現される。シフトダウンによってプロペラシャフト側のギアがより径の大きいギアへ切替えられることにより、車両の速度を一定に保ちながらエンジン回転数を高めることが可能になる。
【００２０】
以上の構成において、制御部２００は、本実施形態の車両用制御装置である。また、発電機保護制御部２０３は、本実施形態の回転数制御手段として機能している。
また、エンジン回転数センサ２０１、発電機電流センサ２０２は、いずれも車両に通常備えられる構成である。このため、車両制御装置が備えなくとも既存の構成を利用して本実施形態を実現することが可能である。
【００２１】
エンジン回転数センサ２０１は、例えば、図示しないイグニッションが出力するイグニッションパルスを使って検出するセンサを利用することができる。また、発電機電流センサ２０２として、前記したジャンクションボックス１０に内蔵されてインバータ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を用いることも可能である。なお、エンジン回転数の制御にダイオードの電流を使用する理由は、ダイオードの発熱量が電流の二乗に比例しているためにダイオードの発熱の程度を電流によって推定することができることによる。
【００２２】
発電機保護制御部２０３は、電流センサ２０２によって検出されたダイオード電流が所定の値以上に達した否かを、予めダイオード電流とエンジン回転数との関係を対応付けたマップを使って判断している。このため、制御部２００は、このマップを保存しておくマップメモリ２０４を備えるものとした。図３は、マップメモリ２０４に保存されているマップを例示した図である。
【００２３】
図３に示したマップは、ダイオードを流れる発電機７のシステム電流Ｉｄｃを横軸に示し、このシステム電流が検出されている場合にダイオードの温度を許容範囲に抑えることができる冷却水を循環させるためのエンジン回転数（目標エンジン回転数Ｎ＊）を縦軸に示している。このマップによれば、検出されたシステム電流が対応する目標エンジン回転数Ｎ＊以下である場合、ダイオードに許容範囲以上の熱が加わるおそれがあると判断することができる。
【００２４】
なお、本実施形態の車両用制御装置は、発電機７のダイオードが熱を持つ程度のシステム電流が検出され、かつエンジン回転数がダイオードを冷却するのに不十分な条件である場合にのみ実行される。
図中に示したＩｔｈは、本実施形態の制御を実行が開始されるシステム電流である。また、Ｎｔｈは、システム電流がしきい値Ｉｔｈに達した場合、発電機７を充分冷却できないと考えられるエンジン回転数のしきい値である。本実施形態の制御は、システム電流ＩｄｃがＩｔｈ以上の値であって、かつ、エンジン回転数がしきい値Ｎｔｈ以下であった場合に開始される。
【００２５】
多くの場合、車両は、システム電流ＩｄｃはＩｔｈ以下、エンジン回転数はＮｔｈ以下の状態で走行しているものと考えられる。
このため、発電機保護制御部２０３は、エンジン２の回転数が、図３に示したマップにおいてシステム電流に対応する目標エンジン回転数Ｎ＊以下であれば、トランスミッション１６を制御してエンジン２をシフトダウンさせる。シフトダウンにより、エンジン２の回転数が高まってウェーターポンプ１４が高速に駆動して単位時間内に循環する冷却水の水量が多くして冷却効果が高まる。
【００２６】
冷却効果が高まれば、ダイオードが冷やされて許容温度以上の熱が加わるまでの時間が長くなり、発電機７の作動時間を延長することができる。
なお、エンジンの回転数を一定に保った場合、ダイオードの温度はエンジン回転数に応じた一定の温度で飽和することがわかっている。図４は、エンジン回転数Ａとエンジン回転数Ａの２倍の回転数のエンジン回転数Ｂとにおいて、飽和するダイオードの温度の相違を比較して示した図である。許容温度が矢線で示す温度の場合、回転数Ａではダイオードの温度が許容温度以上の温度で飽和することがわかる。このため、図３のマップでは、許容温度以下であって、かつマージンを持った温度に対応するシステム電流と、この温度で飽和する回転数Ｂが対応して設定される。
【００２７】
ところで、一般的に、車両が比較的急峻な角度でカーブしている場合、シフトダウンをすると駆動輪に瞬間的に大きな駆動力が作用し、運転者が意図しない加速度や横滑り等が発生して車両の挙動が不安定になることが知られている。このため、本実施形態では、発電機保護制御部２０３が舵角センサ１７の出力する信号を入力し、この値が所定のしきい値以上であった場合、エンジン２の回転数を高める制御をしないものとした。
このような構成により、本実施形態は、発電機の動作時間を延長するためにされる制御によって車両の挙動が不安定になる可能性を低減し、より確実に車両走行の安全性を確保しながら発電機の保護動作をすることができる。
【００２８】
図５は、以上述べた本実施形態の車両用制御装置によってなされる車両制御方法を説明するためのフローチャートである。なお、本実施形態の車両制御方法では、図示したフローチャートとは別に、エンジン２の回転数、発電機７のシステム電流Ｉｄｃや舵角センサ１７によって検出された確度が周期的に電機保護制御部２０３に取り込まれているものとする。
【００２９】
図示したように、本実施形態の車両制御方法では、先ず、周期的な測定において直前に検出されたエンジン２の回転数Ｎｅを、図３に示した予め定められたしきい値Ｎｔｈと比較する（Ｓ５０１）。この結果、エンジン回転数ＮｅがＮｔｈ以下でない場合（Ｓ５０１：Ｎｏ）、本実施形態の車両制御が実行されることなく繰り返しエンジン回転数がしきい値Ｎｔｈと比較される。
【００３０】
一方、エンジン回転数Ｎｅがしきい値以下であった場合（Ｓ５０１：Ｙｅｓ）、発電機保護制御部２０３は、システム電流Ｉｄｃが、しきい値Ｉｔｈ以上であるか否か判断する（Ｓ５０２）。この結果、システム電流Ｉｄｃがしきい値Ｉｔｈ以下である場合（Ｓ５０２：Ｎｏ）、本実施形態の車両制御を実行することなく繰り返しエンジン回転数がしきい値Ｎｔｈと比較される。
【００３１】
また、システム電流Ｉｄｃが、しきい値ｔｈ以上であった場合（Ｓ５０２：Ｙｅｓ）、発電機保護制御部２０３は、舵角センサ１７によって検出された角度θが、舵角のしきい値θｔｈ以下であるか否か判断する（Ｓ５０３）。舵角θがしきい値θｔｈ以下であれば（Ｓ５０３：Ｙｅｓ）、発電機保護制御部２０３は、図３に示したマップにしたがって目標エンジン回転数Ｎ＊を算出する（Ｓ５０４）。そして、算出された目標エンジン回転数Ｎ＊で回転するように、トランスミッション１６に指令するための信号を出力する（Ｓ５０５）。
【００３２】
このような本発明によれば、車両に備えられる発電機７のダイオードに流れる素子電流がエンジン２の回転数によって決まる所定の値以上に達した場合、エンジン２の駆動力を車輪に伝える際の変速比を減速側へ移行させる。この動作により、素子が所定の程度以上に発熱した場合、エンジン回転数を高めることによってウォーターポンプ１４の稼働率を高めて冷却効率を高めることができる。冷却効果が高まれば、発電機７の素子温度が低下するので、発電機７を許容範囲の温度内でより長い時間動作させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態の車両用制御装置が搭載される車両を模式的に示した図である。
【図２】図１に示した４ＷＤコントローラにおける本発明の一実施形態特有の制御部の機能ブロック図である。
【図３】図２に示したマップメモリに保存されているマップを例示した図である。
【図４】本発明の一実施形態のエンジン回転数の相違によるダイオードの飽和温度の相違を比較して示した図である。
【図５】本発明の一実施形態の車両用制御装置によってなされる車両制御方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１Ｌ，１Ｒ，３Ｌ，３Ｒ  車輪
２  エンジン
４  モータ
７  発電機
８  ４ＷＤコントローラ
１０  ジャンクションボックス
１４  ウェーターポンプ
１６  トランスミッション
１７  舵角センサ
２００  制御部
２０１  エンジン回転数センサ
２０２  電流センサ
２０２  発電機電流センサ
２０３  発電機保護制御部
２０４  マップメモリ
【図１】
2008195151.tif 000003
【図２】
2008195151.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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