JP2008189090A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】要求発電電力が急変する場合でも、バッテリ電圧変動とエンジン回転変動とを両方とも許容レベル以内に抑えるように発電機の発電電力を制御する。
【解決手段】エンジンの応答遅れを考慮して発電機に分配可能なエンジントルク（許可発電トルク）を予測して、この許可発電トルクで発電可能な電力（許可発電電力）と要求発電電力との差と、バッテリの許容電圧変動量に相当する充放電電力と、エンジンの許容回転変動量に相当する発電電力変動量とに基づいて、バッテリの許容電圧変動量とエンジンの許容回転変動量に対して所定の余裕度を確保するように補正発電電力を算出する。そして、この補正発電電力によって許可発電電力を補正して指令発電電力を求め、発電機の発電電力が指令発電電力となるように発電機を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、エンジンによって駆動される発電機の発電電力を制御する機能を備えた車両用制御装置に関する発明である。

近年の車両は，車載機器の電動化が進み，消費電力が増加しているため，エンジン運転中に発電機で多くの電力を発電する必要がある。発電機は、車両の駆動源であるエンジンのトルクで駆動されるため、発電機の発電量が増加すれば、発電機で消費されるエンジントルクが増加するという関係がある。

従来、エンジンに対する発電機の消費トルクは、エンジン制御から見ると外乱として扱われてきたため、発電機により短時間で大きなエンジントルクが消費されると、急激なエンジン回転速度の低下を生じたり、車両の減速感が生じる。その結果、運転者の運転フィーリングに悪影響を与えるだけでなく、最悪の場合、エンジンストールが発生して車両の各システムが破綻するという問題が生じる。

この問題を解決するために、特許文献１（特開平７−２３５９９号公報）に記載されているように、指令発電電力（目標発電電力）を徐変することで、急激な発電機のトルク変化を抑制してエンジン回転変動を抑制するようにしたものがある。
特開平７−２３５９９号公報（第１頁等）

しかし、上記特許文献１のように、エンジン回転変動を抑制することを目的として、指令発電電力を徐変すると、要求発電電力が急変するときに、要求発電電力と実際の発電電力との差が大きくなって、バッテリの電圧変動が大きくなってしまい、その結果、車載電気機器の作動状態が不安定になったり、最悪の場合、車載コンピュータ（ＥＣＵ）が電圧不足で誤動作（リセット等）する可能性もある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、要求発電電力が急変する場合でも、バッテリ電圧変動とエンジン回転変動とを両方とも許容レベル以内に抑えるように発電機の発電電力を制御することができて、バッテリ電圧変動による車載電気負荷の不安定動作等の問題とエンジン回転変動による減速感等の問題を両方とも解決又は軽減できる車両用制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、車両に搭載された電気負荷に電力を供給するバッテリと、このバッテリに充電する発電機と、車両を駆動するエンジンとを備え、前記エンジンの出力トルク（以下「エンジントルク」という）で前記発電機を駆動して発電する車両用制御装置において、前記発電機の発電電力が指令発電電力となるように前記発電機を制御する発電機制御手段と、前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、前記発電機で要求発電電力を発電するのに必要なエンジントルク（以下「要求発電トルク」という）を演算して前記エンジン制御手段に送信する要求発電トルク演算手段と、前記要求発電トルクを確保するように前記エンジンを制御すると共に、前記エンジンの応答遅れを考慮して前記発電機に分配可能なエンジントルク（以下「許可発電トルク」という）を予測して前記発電機制御手段に送信する許可発電トルク演算手段とを備え、前記発電機制御手段は、前記許可発電トルクで発電可能な電力（以下「許可発電電力」という）と前記要求発電電力との間に差が生じた時に前記バッテリの許容電圧変動量と前記エンジンの許容回転変動量に対して所定の余裕度を確保するように前記指令発電電力を決定するようにしたものである。

この構成では、発電機に分配可能なエンジントルク（許可発電トルク）で発電可能な電力（許可発電電力）と要求発電電力との間に差が生じた時に、バッテリの許容電圧変動量とエンジンの許容回転変動量に対して所定の余裕度を確保するように指令発電電力を決定するため、要求発電電力が急変する場合でも、バッテリ電圧変動とエンジン回転変動とを両方とも許容レベル以内に抑えるように発電機の発電電力（指令発電電力）を制御することができて、バッテリ電圧変動による車載電気負荷の不安定動作等の問題とエンジン回転変動による減速感等の問題を両方とも解決又は軽減できる。

この場合、請求項２のように、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅと、バッテリの許容電圧変動量に相当する充放電電力ａと、エンジンの許容回転変動量に相当する発電電力変動量ｂとに基づいて、バッテリの許容電圧変動量とエンジンの許容回転変動量に対して所定の余裕度を確保するように補正発電電力を算出し、この補正発電電力によって許可発電電力を補正して指令発電電力を求めるようにすると良い。

具体的には、例えば、次式により補正発電電力を算出しても良い。
補正発電電力＝Ｅ×ｂ／（ａ＋ｂ）
このようにすれば、バッテリ電圧変動とエンジン回転変動とを両方とも許容レベルａ，ｂから最も遠ざけるように指令発電電力を設定することができる。

また、請求項３のように、バッテリの許容電圧変動量とエンジンの許容回転変動量を、それぞれ複数のレベル（複数段階）に区分して設定し、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅに応じて、バッテリの許容電圧変動量とエンジンの許容回転変動量のレベルを段階的に切り換えるようにしても良い。このようにすれば、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅに応じて、バッテリ電圧変動とエンジン回転変動の許容レベルを段階的に切り換えることができ、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅに応じた適正な発電機の制御を実現できる。

具体的には、請求項４のように、バッテリの許容電圧変動量とエンジンの許容回転変動量は、運転者がバッテリ電圧変動とエンジン回転変動をほとんど気づかない第１のレベルと、電気負荷の作動に必要な最低限のバッテリ電圧確保及びエンジンストール防止に必要な第２のレベルとを設定するようにすると良い。このようにすれば、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅが比較的小さい場合は、運転者がバッテリ電圧変動とエンジン回転変動をほとんど気づかない第１のレベルで発電機を制御することができる。そして、バッテリ電圧変動とエンジン回転変動を第１のレベルに収めきれなくなった段階で、第２のレベルに切り換えれば、電気負荷の作動に必要な最低限のバッテリ電圧を確保しつつエンジンストールを防止するように発電機を制御することができる。

また、請求項５のように、エンジンの許容回転変動量に相当する発電電力変動量をエンジンの回転変動量と発電機の発電電力変動量との関係を示す特性に基づいて算出するようにしても良い。この際、エンジンの回転変動量と発電機の発電電力変動量との関係を示す特性は、マップ（テーブル）や数式等により設定すれば良い。これにより、エンジンの許容回転変動量に相当する発電電力変動量を精度良く算出することができる。

また、バッテリ状態に応じてバッテリの内部抵抗が変化して、バッテリの電圧変動量と充放電電力（電力変動量）との関係が変化することを考慮して、請求項６のように、バッテリ状態からバッテリの内部抵抗を推定し、バッテリの許容電圧変動量に相当する充放電電力を、推定したバッテリの内部抵抗に基づいて算出するようにしても良い。このようにすれば、バッテリの許容電圧変動量に相当する充放電電力を精度良く算出することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した実施例１，２を説明する。

本発明の実施例１を図１乃至図１０に基づいて説明する。
まず、図１に基づいてシステム全体の構成を説明する。
エンジン１１の空気系、燃料噴射系、点火系の各装置は、制御装置１２内のエンジン制御手段１３によって制御される。制御装置１２には、エンジン制御手段１３の他に、車両制御手段１４、発電機制御手段１５、電源制御手段１６が設けられ、これら各制御手段１３〜１６が信号線によって接続されている。

車両制御手段１４は、車両の走行に必要なエンジントルク（以下「要求車両駆動トルク」という）を算出して、この要求車両駆動トルクの情報をエンジン制御手段１３に送信する。

発電機制御手段１５は、エンジントルクで駆動される補機類のうちの発電機（オルタネータ）１７の発電電流を制御するものであり、後述する方法で、エンジン制御手段１３から送信されてくる許可発電トルクで発電可能な電力（許可発電電力）と補正発電電力に基づいて指令発電電力を算出して、この指令発電電力に応じて発電機１７の界磁コイルに流す制御電流を制御することで、発電機１７の発電電力が指令発電電力となるように制御する。

電源制御手段１６は、発電機制御手段１５と、各種の電気負荷１９ａ、１９ｂを制御する負荷制御手段２０ａ，２０ｂに接続され、電気負荷１９ａ、１９ｂの動作状態（消費電力）とバッテリ２１の充電状態を検出して、発電機１７に要求する発電電力（以下「要求発電電力」という）を算出して発電機制御手段１５に送信する。

発電機制御手段１５は、要求発電電力に応じて発電機１７を駆動するのに必要なエンジントルク（以下「要求発電トルク」という）を算出する要求発電トルク演算手段としての機能を備えている。

また、エンジン制御手段１３は、前記要求車両駆動トルク及び前記要求発電トルクを発生するようにエンジン１１の空気系、燃料噴射系、点火系の各装置を制御すると共に、エンジン１１の応答遅れ（吸入空気の応答遅れ、スロットルの応答遅れ等）を考慮して発電機１７に分配可能なエンジントルク（以下「許可発電トルク」という）を予測して発電機制御手段１５に送信する許可発電トルク演算手段としての機能を備えている。

発電機制御手段１５は、エンジン制御手段１３から送信されてくる許可発電トルクで発電可能な電力（以下「許可発電電力」という）を算出して、この許可発電電力と前記要求発電電力との間に差が生じた時に、バッテリ２１の許容電圧変動量とエンジン１１の許容回転変動量に対して所定の余裕度を確保するように指令発電電力（発電機１７の発電電力）を決定する。

これら４つの制御手段１３〜１６は、それぞれ別々のマイクロコンピュータ（ＥＣＵ）で構成しても良いし、１つのマイクロコンピュータ（ＥＣＵ）に２つ以上の制御手段の機能を持たせるようにしても良い。

次に、上述したエンジン制御手段１３と発電機制御手段１５との協調制御による発電機１７の発電電力制御の概要を説明する。
図２（ａ）に示すように、要求発電電力がステップ状に変化すると、発電機１７に分配可能なエンジントルク（許可発電トルク）で発電可能な電力（許可発電電力）は、エンジン１１の応答遅れ（吸入空気の応答遅れ、スロットルの応答遅れ等）によって遅れて変化する。

この場合、要求発電電力のステップ状の変化に応答遅れなく追従して要求発電電力相当分の発電を行えば、図２（ｂ）に破線で示すように、バッテリ２１の電圧変動は生じないが、その代わりに、図２（ｃ）に破線で示すように、エンジン１１の回転速度が大きく変動して、エンジン１１の回転変動量が許容回転変動量を越えてしまう可能性があり、その結果、車両の減速感が生じて運転フィーリングが悪くなったり、最悪の場合、エンジンストールが発生するという問題が生じる。

一方、許可発電電力の変化に応じて許可発電電力相当分の発電を行えば、図２（ｃ）に実線で示すように、エンジン１１の回転変動は生じないが、その代わりに、図２（ｂ）に実線で示すように、バッテリ２１の電圧が大きく変動して、バッテリ２１の電圧変動量が許容電圧変動量を越えてしまう可能性があり、その結果、電気負荷１９ａ、１９ｂの作動状態が不安定になったり、最悪の場合、車載コンピュータ（ＥＣＵ）が電圧不足で誤動作（リセット等）する可能性もある。

このように、バッテリ２１の電圧変動とエンジン１１の回転変動との関係は、図３に示すように、トレードオフの関係があり、許可発電電力相当分のバッテリ２１の電圧変動量と要求発電電力相当分のエンジン１１の回転変動量とを結ぶトレードオフ線（等要求発電電力に対するトレードオフ線）上で、指令発電電力（発電機１７の発電電力）に応じてバッテリ２１の電圧変動量とエンジン１１の回転変動量が変化する。バッテリ２１の電圧変動とエンジン１１の回転変動の両方が許容できる範囲内にトレードオフ線の一部が入るため、指令発電電力（発電機１７の発電電力）を適切に制御すれば、バッテリ２１の電圧変動とエンジン１１の回転変動の両方を許容範囲内に収めることが可能である。

更に、バッテリ２１の電圧変動とエンジン１１の回転変動が許容範囲を越えないようにするには、指令発電電力（発電機１７の発電電力）を図３に示す最適電圧変動・回転変動線上に制御して、バッテリ２１の許容電圧変動量とエンジン１１の許容回転変動量から最も遠ざけることが最良である。

そこで、図４（ａ）及び図５に示すように、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅと、バッテリ２１の許容電圧変動量に相当する充放電電力ａと、エンジン１１の許容回転変動量に相当する発電電力変動量ｂとに基づいて、バッテリ２１の許容電圧変動量とエンジンの許容回転変動量に対して所定の余裕度を確保するように補正発電電力（ｃ1 ）を算出する。 補正発電電力（ｃ1 ）＝Ｅ×ｂ／（ａ＋ｂ）

ここで、充放電電力ａは、充電時にプラス値、放電時にマイナス値となる。発電電力変動量ｂも、エンジン１１の回転変動方向に応じてプラス値又はマイナス値となる。充放電電力ａと発電電力変動量ｂは、一方がプラス値であれば他方もプラス値となり、一方がマイナス値であれば他方もマイナス値となる。尚、補正発電電力（ｃ1 ）の算出方法は、上式に限定されず、要は、バッテリ２１の電圧変動量に相当する充放電電力がａ以下で、且つ、エンジン１１の回転変動量に相当する発電電力変動量がｂ以下となるように補正発電電力（ｃ1 ）を決定すれば良い。

そして、この補正発電電力（ｃ1 ）を許可発電電力に加算することで、補正発電電力によって許可発電電力を補正して指令発電電力を求める。
指令発電電力＝許可発電電力＋補正発電電力（ｃ1 ）

この場合、バッテリ２１の許容電圧変動量とエンジン１１の許容回転変動量は、例えば運転者がバッテリ電圧変動とエンジン回転変動をほとんど気づかないレベルに設定したり、或は、電気負荷１９ａ、１９ｂの作動に必要な最低限のバッテリ電圧確保及びエンジンストール防止に必要なレベル（つまりシステムが破綻しないレベル）に設定したり、或は、これら２つのレベルの中間に設定しても良い。

次に、バッテリ２１の許容電圧変動量に相当する充放電電力ａの算出方法を説明する。バッテリ２１の状態に応じてバッテリ２１の内部抵抗ｒが変化して、バッテリ２１の電圧変動量ΔＶと充放電電力（電力変動量）ΔＷとの関係が変化する。この特性に着目して、バッテリ２１の状態を検出してバッテリ２１の内部抵抗ｒを推定し、図６のバッテリ特性簡易モデルによりバッテリ２１の充放電電力（電力変動量）ΔＷを次式により算出する。

ΔＷ＝（Ｖ＋ΔＶ）・（Ｉ＋ΔＩ）−Ｖ・Ｉ
＝Ｖ・ΔＩ＋ΔＶ・Ｉ＋ΔＶ・ΔＩ
＝Ｖ・ΔＶ／ｒ＋ΔＶ・Ｉ＋ΔＶ² ／ｒ ……［１］
（但し、ΔＩ＝ΔＶ／ｒ）
ここで、Ｖはバッテリ２１の電圧（測定値）、ΔＶはその電圧変動量、Ｉはバッテリ２１の電流（測定値）、ΔＩはその電流変動量である。

上記［１］式において、バッテリ２１の電圧変動量ΔＶがバッテリ２１の許容電圧変動量になるときのΔＷがバッテリ２１の許容電圧変動量に相当する充放電電力ａとなる。
ａ＝Ｖ・ΔＶ／ｒ＋ΔＶ・Ｉ＋ΔＶ² ／ｒ ……［２］
（但し、ΔＶ＝バッテリ２１の許容電圧変動量）

次に、エンジン１１の許容回転変動量に相当する発電電力変動量ｂの算出方法を説明する。予め、図７に示すように、エンジン１１の回転変動量と発電機１７の発電電力変動量との関係を、実験データ、設計データ等に基づいてマップ（テーブル）や数式等により設定しておき、このマップ（テーブル）や数式等を用いてエンジン１１の回転変動量が許容回転変動量になるときの発電電力変動量を算出すれば、それがエンジン１１の許容回転変動量に相当する発電電力変動量ｂとなる。

上述したエンジン制御手段１３と発電機制御手段１５との協調制御による発電機１７の発電電力制御は、図８乃至図１０の各ルーチンによって実行される。以下、これら各ルーチンの処理内容を説明する。

［指令発電電力算出ルーチン］
図８の指令発電電力算出ルーチンは、エンジン運転中に所定周期で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、電気負荷１９ａ、１９ｂの消費電力とバッテリ２１の充電状態を検出して、次のステップ１０２で、電気負荷１９ａ、１９ｂの消費電力とバッテリ２１の充電状態に基づいて、発電機１７に要求する発電電力（要求発電電力）を算出する。

この後、ステップ１０３に進み、後述する図９の許可発電電力算出ルーチンを実行して、許可発電トルクで発電可能な電力（許可発電電力）を算出する。そして、次のステップ１０４で、後述する図１０の補正発電電力算出ルーチンを実行して、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅと、バッテリ２１の許容電圧変動量に相当する充放電電力ａと、エンジン１１の許容回転変動量に相当する発電電力変動量ｂとに基づいて、バッテリ２１の許容電圧変動量とエンジンの許容回転変動量に対して所定の余裕度を確保するように補正発電電力を算出する。

この後、ステップ１０５に進み、補正発電電力を許可発電電力に加算して指令発電電力を求める。
指令発電電力＝許可発電電力＋補正発電電力

そして、次のステップ１０６で、発電機１７へ指令発電電力を出力し、この指令発電電力に応じて発電機１７の界磁コイルに流す制御電流を制御することで、発電機１７の発電電力が指令発電電力となるように制御する。

［許可発電電力算出ルーチン］
図９の許可発電電力算出ルーチンは、上記図８の指令発電電力算出ルーチンのステップ１０３で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、要求発電電力に応じて発電機１７を駆動するのに必要なエンジントルク（要求発電トルク）を算出する。この処理は、発電機制御手段１５によって実行される。そして、次のステップ２０２で、要求発電トルクをエンジン制御手段１３へ送信する。

この後、ステップ２０３に進み、エンジン１１の制御系に要求発電トルクの発生を指令し、次のステップ２０４で、エンジン１１が発生するエンジントルクを推定する。この後、ステップ２０５に進み、エンジン１１の応答遅れ（吸入空気の応答遅れ、スロットルの応答遅れ等）を考慮して発電機１７に分配可能なエンジントルク（許可発電トルク）を算出する。この後、ステップ２０６に進み、許可発電トルクで発電可能な電力（許可発電電力）を算出する。

［補正発電電力算出ルーチン］
図１０の補正発電電力算出ルーチンは、上記図８の指令発電電力算出ルーチンのステップ１０４で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、バッテリ２１の許容電圧変動量に相当する充放電電力ａを図６のバッテリ特性簡易モデルにより算出する。

この後、ステップ３０２に進み、エンジン１１の許容回転変動量に相当する発電電力変動量ｂを図７のマップ又は数式に基づいて算出する。そして、次のステップ３０３で、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅを算出する。尚、これらのステップ３０１〜３０３の各算出処理の順番は順不動であり、適宜、算出順序を変更しても良い。

この後、ステップ３０４に進み、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅと、バッテリ２１の許容電圧変動量に相当する充放電電力ａと、エンジン１１の許容回転変動量に相当する発電電力変動量ｂとを用いて、次式により補正発電電力（ｃ1 ）を算出する。
補正発電電力（ｃ1 ）＝Ｅ×ｂ／（ａ＋ｂ）

以上説明した本実施例１によれば、図４に示すように、発電機１７に分配可能なエンジントルク（許可発電トルク）で発電可能な電力（許可発電電力）と要求発電電力との間に差が生じた時に、バッテリ２１の許容電圧変動量とエンジン１１の許容回転変動量に対して所定の余裕度を確保するように、補正発電電力を算出して、この補正発電電力で許可発電電力を補正して指令発電電力（発電機１７の発電電力）を決定するため、要求発電電力が急変する場合でも、バッテリ電圧変動とエンジン回転変動とを両方とも許容レベル以内に抑えるように発電機１７の発電電力（指令発電電力）を制御することができて、バッテリ電圧変動による電気負荷１９ａ、１９ｂの不安定動作等の問題とエンジン回転変動による減速感等の問題を両方とも解決又は軽減できる。

上記実施例１では、バッテリ２１の許容電圧変動量とエンジン１１の許容回転変動量はそれぞれ１組のみ設定したが、それぞれ複数のレベル（複数段階）に区分して設定し、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅに応じてバッテリ２１の許容電圧変動量とエンジン１１の許容回転変動量のレベルを段階的に切り換えるようにしても良い。

以下、これを具体化した本発明の実施例２を図１１乃至図１５に基づいて説明する。
本実施例２では、バッテリ２１の許容電圧変動量とエンジン１１の許容回転変動量は、運転者がバッテリ電圧変動とエンジン回転変動をほとんど気づかないレベル（第１のレベル）と、運転者は気づくが、システムが破綻しないレベル（つまり電気負荷１９ａ、１９ｂの作動に必要な最低限のバッテリ電圧確保及びエンジンストール防止に必要な第２のレベル）とを設定するようにしている。

運転者が気づかないレベルでは、バッテリ２１の許容電圧変動量に相当する充放電電力がａ1 に設定され、エンジン１１の許容回転変動量に相当する発電電力変動量がｂ1 に設定されている。そして、運転者は気づくが、システムが破綻しないレベルでは、バッテリ２１の許容電圧変動量に相当する充放電電力がａ2 （但しａ1 ＜ａ2 ）に設定され、エンジン１１の許容回転変動量に相当する発電電力変動量がｂ2 （但しｂ1 ＜ｂ2 ）に設定されている。

バッテリ２１の許容電圧変動量に相当する充放電電力ａ1 ，ａ2 は、前記実施例１と同様に図６のバッテリ特性簡易モデルにより算出すれば良く、また、エンジン１１の許容回転変動量に相当する発電電力変動量ｂ2 ，ｂ2 は、前記実施例１と同様に図７のマップにより算出すれば良い。

本実施例２では、許可発電電力と要求発電電力との差｜Ｅ｜を運転者が気づかないレベルの判定値｜ａ1 ＋ｂ1 ｜と比較して、｜Ｅ｜＜｜ａ1 ＋ｂ1 ｜であれば、運転者が気づかないレベルで制御可能であると判断し、補正発電電力（ｃ1 ）を次式により算出する。
補正発電電力（ｃ1 ）＝Ｅ×ｂ1 ／（ａ1 ＋ｂ1 ）

一方、｜Ｅ｜≧｜ａ1 ＋ｂ1 ｜の場合には、許可発電電力と要求発電電力との差｜Ｅ｜を、運転者は気づくが、システムが破綻しないレベルの判定値｜ａ2 ＋ｂ2 ｜とを比較して、｜ａ1 ＋ｂ1 ｜≦｜Ｅ｜＜｜ａ2 ＋ｂ2 ｜であれば、システムが破綻しないレベルで制御可能であると判断し、補正発電電力（ｄ1 ）を次式により算出する。

尚、｜Ｅ｜≧｜ａ2 ＋ｂ2 ｜の場合には、エンジンストール、ＥＣＵリセット等が発生してシステムが破綻するため、本実施例２では制御の対象外とする。
本実施例２では、図１５の補正発電電力算出ルーチンによって補正発電電力を算出する。その他の制御は、前記実施例１と同じであり、図８の指令発電電力算出ルーチンを実行して、図９の許可発電電力算出ルーチンで算出した許可発電電力に補正発電電力を加算して指令発電電力を求める。

図１５の補正発電電力算出ルーチンでは、まずステップ４０１で、運転者が気づかないレベルの許容電圧変動量に相当する充放電電力ａ1 を算出すると共に、システムが破綻しないレベルの許容電圧変動量に相当する充放電電力ａ2 を算出する。この後、ステップ４０２に進み、運転者が気づかないレベルの許容回転変動量に相当する発電電力変動量ｂ1 を算出すると共に、システムが破綻しないレベルの許容回転変動量に相当する発電電力変動量ｂ2 を算出する。そして、次のステップ４０３で、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅを算出する。尚、これらのステップ４０１〜４０３の各算出処理の順番は順不動であり、適宜、算出順序を変更しても良い。

この後、ステップ４０４に進み、許可発電電力と要求発電電力との差｜Ｅ｜を運転者が気づかないレベルの判定値｜ａ1 ＋ｂ1 ｜と比較して、｜Ｅ｜＜｜ａ1 ＋ｂ1 ｜であれば、運転者が気づかないレベルで制御可能であると判断して、ステップ４０５に進み、補正発電電力（ｃ1 ）を次式により算出する。
補正発電電力（ｃ1 ）＝Ｅ×ｂ1 ／（ａ1 ＋ｂ1 ）

一方、｜Ｅ｜≧｜ａ1 ＋ｂ1 ｜の場合は、運転者が気づかないレベルで制御できないと判断して、ステップ４０６に進み、システムが破綻しないレベルで制御するように、補正発電電力（ｄ1 ）を次式により算出する。

以上説明した本実施例２では、｜Ｅ｜＜｜ａ1 ＋ｂ1 ｜の場合には、図１２に示すように、運転者がバッテリ電圧変動とエンジン回転変動をほとんど気づかないレベルで発電機１７を制御することができる。そして、｜Ｅ｜≧｜ａ1 ＋ｂ1 ｜の場合には、図１４に示すように、システムが破綻しないレベルで制御することで、電気負荷１９ａ、１９ｂの作動に必要な最低限のバッテリ電圧を確保しつつエンジンストールを防止するように発電機１７を制御することができる。

本実施例２では、許可発電電力と要求発電電力との差Ｅに応じてバッテリ２１の許容電圧変動量とエンジン１１の許容回転変動量のレベルを２段階に切り換えるようにしたが、３段階以上に切り換えるようにしても良い。

本発明の実施例１におけるシステム全体の構成を示すブロック図である。 従来制御の問題点を説明するための発電電力、バッテリ電圧、エンジン回転速度の挙動を例示するタイムチャートである。 バッテリの電圧変動とエンジンの回転変動との関係がトレードオフの関係にあることを説明する図である。 実施例１の発電制御の制御例を説明するための発電電力、バッテリ電圧、エンジン回転速度の挙動を例示するタイムチャートである。 実施例１の補正発電電力（ｃ1 ）の算出方法を説明する図である。 バッテリ特性簡易モデルを説明する図である。 エンジンの回転変動量と発電機の発電電力変動量との関係を説明する図である。 実施例１の指令発電電力算出ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例１の許可発電電力算出ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例１の補正発電電力算出ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。 実施例２の運転者が気づかないレベルで制御する場合の補正発電電力（ｃ1 ）の算出方法を説明する図である。 実施例２の運転者が気づかないレベルで制御する場合の発電制御の制御例を説明するための発電電力、バッテリ電圧、エンジン回転速度の挙動を例示するタイムチャートである。 実施例２のシステムが破綻しないレベルで制御する場合の補正発電電力（ｄ1 ）の算出方法を説明する図である。 実施例２のシステムが破綻しないレベルで制御する場合の発電制御の制御例を説明するための発電電力、バッテリ電圧、エンジン回転速度の挙動を例示するタイムチャートである。 実施例２の補正発電電力算出ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。

符号の説明

１１…エンジン、１２…制御装置、１３…エンジン制御手段（許可発電トルク演算手段）、１４…車両制御手段、１５…発電機制御手段（要求発電トルク演算手段）、１６…電源制御手段、１７…発電機、１９ａ、１９ｂ…電気負荷、２０ａ，２０ｂ…負荷制御手段、２１…バッテリ

Claims (6)

1. 車両に搭載された電気負荷に電力を供給するバッテリと、このバッテリに充電する発電機と、車両を駆動するエンジンとを備え、前記エンジンの出力トルク（以下「エンジントルク」という）で前記発電機を駆動して発電する車両用制御装置において、
   前記発電機の発電電力が指令発電電力となるように前記発電機を制御する発電機制御手段と、
   前記エンジンを制御するエンジン制御手段と、
   前記発電機で要求発電電力を発電するのに必要なエンジントルク（以下「要求発電トルク」という）を演算して前記エンジン制御手段に送信する要求発電トルク演算手段と、
   前記要求発電トルクを確保するように前記エンジンを制御すると共に、前記エンジンの応答遅れを考慮して前記発電機に分配可能なエンジントルク（以下「許可発電トルク」という）を予測して前記発電機制御手段に送信する許可発電トルク演算手段とを備え、
   前記発電機制御手段は、前記許可発電トルクで発電可能な電力（以下「許可発電電力」という）と前記要求発電電力との間に差が生じた時に前記バッテリの許容電圧変動量と前記エンジンの許容回転変動量に対して所定の余裕度を確保するように前記指令発電電力を決定することを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記発電機制御手段は、前記許可発電電力と前記要求発電電力との差と、前記バッテリの許容電圧変動量に相当する充放電電力と、前記エンジンの許容回転変動量に相当する発電電力変動量とに基づいて、前記バッテリの許容電圧変動量と前記エンジンの許容回転変動量に対して所定の余裕度を確保するように補正発電電力を算出し、この補正発電電力によって前記許可発電電力を補正して前記指令発電電力を求めることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記バッテリの許容電圧変動量と前記エンジンの許容回転変動量は、それぞれ複数のレベルに区分して設定され、
   前記発電機制御手段は、前記許可発電電力と前記要求発電電力との差に応じて前記バッテリの許容電圧変動量と前記エンジンの許容回転変動量のレベルを段階的に切り換えることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用制御装置。
4. 前記バッテリの許容電圧変動量と前記エンジンの許容回転変動量は、運転者がバッテリ電圧変動とエンジン回転変動をほとんど気づかない第１のレベルと、前記電気負荷の作動に必要な最低限のバッテリ電圧確保及びエンジンストール防止に必要な第２のレベルとが設定されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用制御装置。
5. 前記発電機制御手段は、前記エンジンの許容回転変動量に相当する発電電力変動量を前記エンジンの回転変動量と前記発電機の発電電力変動量との関係を示す特性に基づいて算出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用制御装置。
6. 前記発電機制御手段は、前記バッテリ状態から前記バッテリの内部抵抗を推定する手段を有し、前記バッテリの許容電圧変動量に相当する充放電電力を前記バッテリの内部抵抗に基づいて算出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の車両用制御装置。

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