JP2018199349A - 制御装置及び車載システム - Google Patents

Abstract

【課題】発電時においてドライバビリティの低下を抑制することができる制御装置及び車載システムを提供すること。
【解決手段】ＥＣＵ１００は、エンジン１０と、高電圧補機４０に対して発電電力を供給する回転電機２０と、を備え、エンジン１０の出力トルクにより、車両の走行が行われるとともに、回転電機２０の発電が行われる車載システムに用いられる。ＥＣＵ１００は、高電圧補機４０の給電要求に基づいてエンジン１０の出力トルクを制御するトルク制御部１０１を備える。また、ＥＣＵ１００は、給電要求に基づいて出力トルクが増加される場合に、その出力トルクの増加が行われる場合の当初期間において発電電力を制限しつつ出力トルクによる回転電機２０の発電を行わせる発電制御部１０３を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、内燃機関と発電機を制御する制御装置、及び車載システムに関するものである。

従来、例えば、排気浄化装置（触媒）の暖機を行うために、エンジンの出力トルクを増加させて、排気温度を上昇させることが知られている（例えば、特許文献１）。その際、エンジンにおける排気温度を上昇させるために増加させた出力トルクを利用して発電機（電気モータ）に発電させ、その発電により蓄電池（バッテリ）に電力を蓄電させて、燃費悪化を抑制している。

特開２００７−２３０４７５号公報

ところで、発電機による発電電力は、蓄電池の充電に用いられるほか、電気負荷の駆動にも用いられる。例えば、電気負荷の駆動に伴い給電要求が生じた場合において、蓄電状態や温度環境などに起因して蓄電池の利用が制限されている場合、蓄電池からの電気負荷への給電に代えて、発電機から電気負荷への発電電力の供給が行われる。この場合、発電機の発電トルクを確保すべく、エンジンの出力トルクの増加が行われる。

しかしながら、出力トルクを増加させるようにエンジンに対して指示しても、吸気遅れなどに起因して、指示に応じた出力トルクとなるまでに時間を要する。このため、指示直後に出力トルクが実際に増加していないにもかかわらず、出力トルクのうち発電機が発電のために利用される発電トルクが増加すると、出力トルクのうち走行に利用される駆動トルクが一時的に減少することとなる。走行に利用される駆動トルクが減少すると、ドライバの意図通りに加速しない等、ドライバビリティが低下する虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、発電時においてドライバビリティの低下を抑制することができる制御装置及び車載システムを提供することを主たる目的とするものである。

上記課題を解決するため、第１の発明の制御装置は、内燃機関と、電気負荷に対して発電電力を供給する発電機とを備え、前記内燃機関の出力トルクにより、車両の走行が行われるとともに、前記発電機の発電が行われる車載システムに用いられ、前記電気負荷の給電要求に基づいて前記内燃機関の出力トルクを制御するトルク制御部と、前記給電要求に基づいて前記出力トルクが増加される場合に、その出力トルクの増加が行われる場合の当初期間において発電電力を制限しつつ前記出力トルクによる前記発電機の発電を行わせる発電制御部と、を備える。

内燃機関の出力トルクにより、車両の走行が行われるとともに、発電機の発電が行われる。このため、給電要求に基づく出力トルクの増加過渡期において、発電電力を増加させるために、発電に利用される発電トルクを大きくすると、走行に利用される駆動トルクの意図しない減少を招く。そこで、出力トルクの増加が行われる場合の当初期間において、発電電力を制限することにより、発電トルクの増加に伴って駆動トルクが減少することを抑制することができる。これにより、発電時においてドライバビリティの低下を抑制することができる。

第２の発明において、前記発電制御部は、前記当初期間において、前記発電機の発電効率の増加に伴う発電電力の増加を制限する一方、前記当初期間の終了後、前記発電機の発電効率を大きくして発電電力を増加させる。

これにより、当初期間中、電気負荷に印加される電圧が上昇することを抑制できる。また、当初期間終了後、発電効率を大きくするため、出力トルクの増加量を抑制できる。

第３の発明において、前記発電制御部は、前記当初期間において、前記出力トルクの増加量に応じて、前記発電機の発電効率を低下させる。

これにより、当初期間中、出力トルクの増加量に応じて発電機の発電電力を抑制することができる。このため、過度な電力が電気負荷に供給されることを防止できる。したがって、電気負荷に印加される電圧が上昇することを抑制できる。また、発電電力を無駄にすることがない。

第４の発明において、前記給電要求に基づき前記内燃機関に指示される前記出力トルクの指示増加量と、前記当初期間の開始後、前記内燃機関の前記出力トルクの実増加量との比較に基づき、前記当初期間の終了を判定する判定部を備えた。

出力トルクの指示増加量と、出力トルクの実増加量とを比較することにより、内燃機関の吸気遅れ等に起因する出力トルクの増加の遅れが解消されたか否かを適切に判定することができる。すなわち、駆動トルクの減少がどれだけ生じるか適切に判定することができる。これにより、適切に当初期間の終了を判定することができる。

第５の発明において、前記判定部は、前記給電要求に基づき前記発電電力を増加させた場合において所定の出力トルクが確保されるか否かを判定し、その判定結果に基づき、前記当初期間の終了を判定する。

これにより、給電要求に基づき発電電力を発電させて駆動トルクの減少が生じても、所定の出力トルクを確保することができる。このため、例えば、内燃機関の運転が停止することを抑制できる程度の出力トルクを確保するように構成すれば、内燃機関の停止に基づくドライバビリティの低下を防止できる。

第６の発明では、前記給電要求に基づいて前記電気負荷に前記発電機から前記発電電力を供給させるか否かを制御する給電制御部を備え、前記給電制御部は、前記当初期間中、前記電気負荷に前記発電電力を供給させることを制限する。

これにより、当初期間中、電気負荷に供給される発電電力を抑制して、発電機への負荷、すなわち、発電トルクが増加することを抑制することができる。

第７の発明では、前記電気負荷が複数設けられ、複数の前記電気負荷ごとに前記発電電力を供給させるか否かを制御する給電制御部を備え、前記給電制御部は、前記発電機の発電電力をいずれかの前記電気負荷に対して供給させている間に、新たな電気負荷から前記給電要求がされた場合、前記当初期間中、当該新たな前記電気負荷に前記発電電力を供給させることを制限する。

これにより、当初期間中、電気負荷に供給される発電電力を抑制して、発電機への負荷、すなわち、発電トルクが増加することを抑制することができる。その一方で、当初期間前から発電電力が供給されている電気負荷への電力供給を維持することができる。

第８の発明では、前記給電制御部は、前記当初期間中、当該当初期間の開始前から前記発電電力が供給されている前記電気負荷の印加電圧が所定の判定値以上となった場合、前記新たな電気負荷へ前記発電電力を供給させる。

例えば、何らかの原因で発電効率を低下させることができず、内燃機関の出力トルク増加に伴い、発電電力が増加した場合であっても、電気負荷に過電圧が印加されることを防止できる。

第９の発明では、前記発電制御部は、前記当初期間中、当該当初期間の開始前から前記発電電力が供給されている前記電気負荷の印加電圧が所定の判定値以上となった場合、前記新たな給電要求に基づき発電効率を大きくして前記発電電力を増加させる。

これにより、過電圧の印加を防止するために新たな電気負荷に発電電力を供給させる際、発電効率を大きくして発電電力を増加させるため、発電トルクの増加を抑制することができる。すなわち、出力トルクのうち、発電トルクの増加を抑制するため、駆動トルクの変化量を抑制できる。

第１０の発明では、前記車載システムには、前記発電機からの発電電力を蓄える蓄電池が設けられ、前記発電制御部は、前記蓄電池の利用が制限されている場合、前記発電機に発電を実行させる。

蓄電池の利用が制限されている場合でも、電気負荷に電力を供給させることができる。また、発電電力を電気負荷に供給させる場合であっても、発電のために走行に利用される駆動トルクが低下してドライバビリティが低下することを防止できる。

第１１の発明では、前記車載システムには、前記内燃機関の排気を浄化する浄化装置が設けられ、前記発電制御部は、前記浄化装置の暖機を行うために前記内燃機関が運転中である場合であって、前記給電要求が行われた場合に、前記当初期間において、前記発電電力を制限しつつ前記出力トルクによる前記発電機の発電を行わせる。

浄化装置の暖機を行うために内燃機関が運転中である場合、通常、出力トルクのうち駆動トルクは最低限に設定されている。このため、駆動トルクを減らして発電トルクを増やすと、内燃機関が停止するほど、駆動トルクが減る可能性がある。そこで、暖機中、増加期間において、発電電力を増加させることを制限することにより、内燃機関の運転を継続させ、暖機を確実に行わせることができるようにした。

第１２の発明の車載システムは、上述した制御装置と、内燃機関と、電気負荷に対して発電電力を供給する発電機と、を備え、前記内燃機関の出力トルクにより、車両の走行が行われるとともに、前記発電機の発電が行われる。

これにより、発電時においてドライバビリティの低下を抑制することができる。

車載システムの概要を示すブロック図。 ＥＣＵの機能を示すブロック図。 出力トルクの変化態様を示すタイムチャート。 発電電力供給処理を示すフローチャート。 調整処理を示すフローチャート。 出力トルクの変化態様及び発電電力の増加タイミングを示すタイムチャート。 出力トルクの変化態様及び発電電力の増加タイミングを示すタイムチャート。

以下、実施形態について説明を行う。なお、以下の実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

図１に示すように、車両１に搭載される車載システムは、内燃機関としてのエンジン１０、発電機としての回転電機２０、蓄電池としてのリチウムイオン蓄電池３０、電気負荷としての高電圧補機４０、制御装置としてのＥＣＵ１００等、を備えている。

＜エンジン１０＞
エンジン１０は、排気装置１１と接続されている。排気装置１１は、排気マニホールド１２と、浄化装置としての触媒装置１３を有している。排気マニホールド１２は、エンジン１０に取り付けられ、エンジン１０のシリンダ（気筒）から排出される排気ガスを集合させる。触媒装置１３は、排気マニホールド１２の下流側で、当該排気マニホールド１２に取り付けられている。触媒装置１３は、装置内部に設けられた触媒によって排気ガスを浄化する。

＜回転電機２０＞
回転電機２０は、例えば、３相交流モータとインバータとを有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のＩＳＧ（Integrated Starter Generator）として構成されている。回転電機２０は、エンジン１０のクランク軸（出力軸）や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、クランク軸に駆動力（回転力）を付与する力行機能とを備えている。なお、回転電機２０に代えて、例えば、オルタネータ等、力行機能を備えていない発電機を採用してもよい。

＜リチウムイオン蓄電池３０＞
リチウムイオン蓄電池３０は、回転電機２０と接続されている。また、リチウムイオン蓄電池３０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１ａを介して鉛蓄電池３１が接続されている。これら各蓄電池３０，３１の定格電圧は異なり、例えば、リチウムイオン蓄電池３０の方が高電圧（４８Ｖ）であり、鉛蓄電池３１の方が、低電圧（１２Ｖ）である。また、各蓄電池３０，３１に対しては回転電機２０による充電が可能となっている。

なお、リチウムイオン蓄電池３０に対して回転電機２０と鉛蓄電池３１とが並列接続されているが、どのように接続するかは任意に変更してもよい。例えば、回転電機２０に対して並列にリチウムイオン蓄電池３０及び鉛蓄電池３１が接続されていてもよい。

鉛蓄電池３１は周知の汎用蓄電池である。これに対し、リチウムイオン蓄電池３０は、鉛蓄電池３１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池３０は、鉛蓄電池３１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であるとよい。また、リチウムイオン蓄電池３０は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。

＜高電圧補機４０＞
高電圧補機４０は、回転電機２０及びリチウムイオン蓄電池３０から電力が供給される電気負荷である。高電圧補機４０は、車両１に搭載された電装機器であり、例えば、空調装置等である。高電圧補機４０は、複数備えられている。

また、車両１には、鉛蓄電池３１に接続され、鉛蓄電池３１から電力が供給される低電圧補機４１と、鉛蓄電池３１に接続され、エンジン１０を始動させるスタータ４２が設けられている。低電圧補機４１は、車両１に搭載された電装機器であり、例えば、ＥＣＵ、ヘッドライト、オーディオ、パワーウィンドウ等である。低電圧補機４１は、複数備えられている。高電圧補機４０及び低電圧補機４１は、供給される電力の電圧が異なる。スタータ４２は、エンジン１０の始動時に、鉛蓄電池３１から電力が供給される。

＜ＥＣＵ１００＞
ＥＣＵ１００は、ＣＰＵと、記憶部としてのメモリとを備え、メモリに格納されたプログラムをＣＰＵにて実行することにより、ＥＣＵ１００が備える各種機能が実現される。なお、各種機能は、ハードウェアである電子回路によって実現されてもよく、あるいは、少なくとも一部をソフトウェア、すなわちコンピュータ上で実行される処理によって実現されてもよい。また、例えば、機能ごと、あるいは制御対象ごとに、あるいは処理ごとに、ＥＣＵを複数備えてもよい。

図２に示すように、ＥＣＵ１００が備える機能として、例えば、エンジン１０の出力トルクを制御するエンジン制御部１０１（トルク制御部）としての機能がある。より詳しくは、エンジン制御部１０１は、アクセルペダルの操作量や高電圧補機４０からの給電要求などの制御情報に基づき、出力トルクを増減させるようにエンジン１０を制御する。例えば、エンジン制御部１０１は、アクセルペダルの操作量の増減に応じて、出力トルクを増減させるようにエンジン１０を制御する。また、エンジン制御部１０１は、給電要求に応じて発電させる発電電力の増減に応じて、出力トルクを増減させるようにエンジン１０を制御する。

また、ＥＣＵ１００が備える機能として、例えば、リチウムイオン蓄電池３０が制限なく利用可能な状態であるか否かを判定する状態判定部１０２としての機能がある。具体的には、状態判定部１０２は、リチウムイオン蓄電池３０の電池状態（例えば、温度等）を取得し、取得した電池状態に基づき、リチウムイオン蓄電池３０が制限なく利用可能な状態であるか否かを判定する。例えば、状態判定部１０２は、リチウムイオン蓄電池３０が極低温状態（又は極高温状態）である場合には、リチウムイオン蓄電池３０の利用が制限されると判定する。また、例えば、状態判定部１０２は、リチウムイオン蓄電池３０の充放電を制御するために設けられたスイッチの状態を取得し、取得したスイッチの状態に基づき、リチウムイオン蓄電池３０が制限なく利用可能な状態であるか否かを判定する。例えば、状態判定部１０２は、スイッチに異常（例えば故障）がある場合には、リチウムイオン蓄電池３０の利用が制限されると判定する。

また、ＥＣＵ１００が備える機能として、例えば、回転電機２０の発電を制御する回転電機制御部１０３（発電制御部）としての機能がある。より詳しくは、回転電機制御部１０３は、リチウムイオン蓄電池３０が利用可能な状態で、かつ、回生発電が可能な状態（例えば、車両１の減速中）である場合、回転電機２０に発電（回生発電）させる。また、詳しくは後述するが、回転電機制御部１０３は、高電圧補機４０からの給電要求に基づき、回転電機２０に発電させる場合もある。

また、回転電機制御部１０３は、発電中、回転電機２０の発電効率を変更して、発電電力を増減させる機能も有する。発電効率とは、発電のために回転電機２０により利用されるエネルギー（機械入力）に対して、取り出されるエネルギー（発電電力）の効率のことである。回転電機制御部１０３は、例えば、インバータを介して電流ベクトル制御を行う等、周知の方法により、発電効率を変更可能に構成されている。

ＥＣＵ１００が備える機能として、高電圧補機４０に発電電力を供給させるか否かを制御する給電制御部１０４としての機能がある。より詳しくは、給電制御部１０４は、高電圧補機４０の給電要求に基づき、所定のタイミングで、高電圧補機４０に回転電機２０からの発電電力を供給させる。例えば、給電制御部１０４は、所定のタイミングで、給電要求を行った高電圧補機４０に対して、発電電力の供給を許可する指示を行うことにより、高電圧補機４０に発電電力を供給させる。なお、給電制御部１０４は、高電圧補機４０毎に発電電力を供給させるか否かを制御することが可能に構成されている。

ところで、回転電機２０の発電電力を増加させる際、出力トルクのうち発電に利用される発電トルクが増える代わりに、走行に利用される駆動トルクが減ってしまう場合がある。ここで、図３に基づき、高電圧補機４０からの給電要求に伴い、発電電力を増加させるためにエンジン１０の出力トルクを増加させる場合について例示する。この場合、エンジン１０の吸気遅れなどに起因して、出力トルクの増加指示がされてから（時点Ｔ１）から、出力トルクの実増加量が指示増加量に達するまで（時点Ｔ３）時間を要する。つまり、エンジン１０への出力トルクの増加指示を行っても、出力トルクが一気に増加するわけではない。実際には、出力トルクの実増加量は、指示増加量に至るまで、増加指示が行われてから漸増していく。

このため、出力トルクの増加が行われている（増加過渡期における）時点Ｔ２において、発電電力を増加させるために発電トルクを増やす（例えば、新たな電気負荷に発電電力を供給させることにより回転電機２０の負荷を増やす）と、その代わりに、走行に利用される駆動トルクが減ることとなる。図３では、出力トルクのグラフにおいて、破線で駆動トルクの変化を示す。すなわち、実線と破線の間が発電トルクとなり、破線以下が駆動トルクとなる。

駆動トルクが減ると、アクセルペダルの操作量と比較して車両１が加速しない等、ドライバビリティが低下する虞がある。そこで、ドライバビリティの低下を防止すべく、発電電力を増加させる際、図４に示す発電電力供給処理を行うこととしている。発電電力供給処理は、ＥＣＵ１００により所定周期ごとに実行される。

ＥＣＵ１００は、エンジン１０の運転中（稼働中）であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。エンジン１０の運転中でない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、発電電力供給処理を終了する。

エンジン１０の運転中である場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、リチウムイオン蓄電池３０が制限なく利用可能な状態であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１において、ＥＣＵ１００は状態判定部１０２として機能する。制限なく利用可能な状態である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、発電電力供給処理を終了する。

なお、エンジン１０の運転中でない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、又はリチウムイオン蓄電池３０が利用可能な状態である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、高電圧補機４０へ電力を供給させる際には、ＥＣＵ１００は、リチウムイオン蓄電池３０から電力を供給させる。

リチウムイオン蓄電池３０の利用が制限される場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、高電圧補機４０から、高電圧補機４０の駆動に基づく新たな給電要求が行われたか否かを判定する（ステップＳ１３）。なお、新たな給電要求には、エンジン１０の運転開始後、最初の給電要求も含まれる。

新たな給電要求が行われていないと判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、高電圧補機４０からの給電要求に基づき、高電圧補機４０から要求された要求電力を算出する（ステップＳ１４）。なお、複数の高電圧補機４０からの給電要求がある場合には、ＥＣＵ１００は、各高電圧補機４０から要求された電力を算出し、算出した電力を合算することにより、要求電力を算出する。

そして、ＥＣＵ１００は、算出した要求電力に対応する発電電力を発電させるように、回転電機２０の発電効率を調整して回転電機２０に発電させる（ステップＳ１５）。つまり、ＥＣＵ１００は、現状の発電トルクが維持されるように、すなわち、回転電機２０への負荷が変わらないようにしつつ発電効率を変更することにより、要求電力に対応する発電電力を回転電機２０に発電させる。本実施形態において要求電力に対応する発電電力とは、要求電力と等しい発電電力又は要求電力よりもわずかに大きい発電電力のことである。

例えば、給電要求がされた時において要求電力が発電電力よりも大きい場合、ＥＣＵ１００は、発電効率を大きくして、要求電力に対応する発電電力を発電させる。一方、給電要求がされた時において要求電力が発電電力よりも小さい場合、ＥＣＵ１００は、発電効率を小さくして、要求電力に対応する発電電力を発電させる。なお、ステップＳ１５において、要求電力に変更がない場合には、回転電機２０の発電効率を維持させ、発電電力を維持させることとなる。

すなわち、ステップＳ１４，Ｓ１５により、ＥＣＵ１００は、高電圧補機４０からの給電要求に基づき、回転電機２０の発電効率を調整して回転電機２０に発電させている。

その後、ＥＣＵ１００は、給電要求を行った高電圧補機４０に対して回転電機２０の発電電力を供給させる（ステップＳ１６）。すなわち、ＥＣＵ１００は、給電要求を行った高電圧補機４０に対して回転電機２０の発電電力が供給されることを許可する。これにより、給電要求を行った高電圧補機４０は、発電電力を入力し、駆動することとなる。また、駆動させる高電圧補機４０が複数ある場合、ＥＣＵ１００は、駆動させる高電圧補機４０毎に、発電電力を供給させる。その後、発電電力供給処理を終了する。

なお、新たな給電要求が行われていないと判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、発電電力の変更や、供給先を変更する必要がないのであれば、ステップＳ１４〜Ｓ１６の処理を省略してもよい。

一方、新たな給電要求が行われたと判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、前述同様、高電圧補機４０からの給電要求に基づき、高電圧補機４０へ供給させる要求電力を算出する（ステップＳ１７）。

そして、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の出力トルクを増加させる必要があるか否かを判定する（ステップＳ１８）。具体的には、ＥＣＵ１００は、現状の発電トルクが維持されるように、すなわち、回転電機２０への負荷が変わらないように、発電効率を大きくすることにより、算出した要求電力に対応する発電電力を発電させることができるか否かを判定する。例えば、ＥＣＵ１００は、現状の発電トルクで回転電機２０の発電効率を最大にした場合に、算出した要求電力以上の発電電力を発電させることができるか否かを判定する。

エンジン１０の出力トルクを増加させる必要があると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ１９の調整処理へ移行する。一方、エンジン１０の出力トルクを増加させる必要がないと判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、前述したステップＳ１５の処理へ移行する。

次に図５に基づきステップＳ１９に示す調整処理について説明する。まず、ＥＣＵ１００は、回転電機２０の発電効率を最大とした場合において、給電要求に基づきステップＳ１７で算出された要求電力に対応する発電電力を発電させるために、回転電機２０から要求される発電要求トルクを算出する（ステップＳ２１）。

そして、ＥＣＵ１００は、算出した発電要求トルクに駆動要求トルクを加算することにより、エンジン１０に指示される出力トルク（指示トルク）を算出する（ステップＳ２２）。駆動要求トルクは、例えば、アクセルペダルの操作量などの制御情報に基づき算出可能とされる。

次に、ＥＣＵ１００は、算出した指示トルクに基づき、エンジン１０の出力トルクを制御する（ステップＳ２３）。すなわち、ステップＳ２３において、ＥＣＵ１００は、出力トルクが指示トルクと一致、又は指示トルクよりもわずかに大きくなるまで、エンジン１０の出力トルクを増加させるように制御する。

そして、ＥＣＵ１００は、エンジン１０の出力トルクの増加を開始させた時から、当初期間を開始させる（ステップＳ２４）。出力トルクの増加を開始させた時とは、例えば、エンジン１０に出力トルクの増加を指示した時である。また、ＥＣＵ１００が、エンジン１０の出力トルクの増加制御を開始した時でもよい。

この当初期間中、ＥＣＵ１００は、発電電力を制限しつつ回転電機２０の発電を行わせる。つまり、ＥＣＵ１００は、新たな給電要求により要求される発電電力を回転電機２０に発電させることを制限する。言い換えると、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２４において、発電電力の制限を開始する。これにより、当初期間中、算出した要求電力に対応する発電電力が発電されることがなくなる。

より具体的には、ＥＣＵ１００は、当初期間において、給電要求に基づき回転電機２０の発電効率を大きくすることを制限する。また、ＥＣＵ１００は、当初期間において、新たな給電要求に基づき高電圧補機４０に発電電力を供給させることを制限し、これにより、発電トルク（回転電機２０の負荷）が増加することを制限する。

なお、当初期間中、車両１の走行に利用される駆動トルクが一定である場合、出力トルクの増加に伴い、回転電機２０により利用される発電トルクが増加することとなる。また、ＥＣＵ１００は、当初期間前から発電電力が供給されている高電圧補機４０に対しては、発電電力を継続して供給させる。つまり、ＥＣＵ１００は、今回よりも以前の給電要求に基づき、高電圧補機４０への発電電力の供給を維持する。

ところで、エンジン１０の運転中、すなわち、イグニッションオン中である場合、通常、複数の高電圧補機４０のうち少なくとも一部は駆動しており、当初期間中であっても、当該高電圧補機４０には発電電力が継続して供給される。一方、前述したように、当初期間中、駆動トルクが一定である場合、出力トルクが増加すると、発電トルクが増加することとなる。

したがって、当初期間中、発電効率の変更をしなければ、発電トルクの増加に伴い、発電電力が増加することとなる。一方、当初期間中、ＥＣＵ１００は、新たな給電要求に基づき高電圧補機４０への発電電力の供給を制限している。このため、当初期間前から駆動している高電圧補機４０へ供給される発電電力が増加することとなる。この場合、発電電力が増加しても、高電圧補機４０へ供給される電流は変わらないため、印加電圧が増えることとなり、過電圧となる虞がある。

そこで、ＥＣＵ１００は、当初期間中、エンジン１０の出力トルク（現在の出力トルク）に応じて、回転電機２０の発電効率を調整している（ステップＳ２５）。より詳しくは、ＥＣＵ１００は、当初期間の開始からの出力トルクの実増加量（発電トルクの増加量）に反比例するように、発電効率を減少させて、回転電機２０の発電電力を一定にさせている。つまり、ＥＣＵ１００は、当初期間の開始からの出力トルクの実増加量に応じて、発電効率の変化量を調整して、回転電機２０の発電電力を一定にさせている。

出力トルクは、エンジン１０の状態（スロットル開度、エンジン回転速度、気筒内の圧力（燃焼圧）など）を検出する検出部から取得された情報に基づき、その推定値がＥＣＵ１００により算出可能とされている。なお、エンジン１０の出力トルクを検出可能なトルクセンサを設け、当該トルクセンサから出力トルクを取得してもよい。

このため、出力トルクの実増加量は、当初期間の開始時における出力トルクを記憶しておき、当該出力トルク（開始時の出力トルク）と、エンジン１０の状態に基づき算出された出力トルク（現在の出力トルク）とを比較することにより、特定可能である。現在の出力トルクは、ステップＳ２５の処理時に取得されることが望ましい。

なお、発電効率の変更可能な範囲は、予め決められている。このため、発電効率が最小となるまで調整された場合、それ以降、発電効率を小さくすることができない。このため、当初期間中であっても、発電効率が最小とした後に発電トルクが増加した場合、回転電機２０の発電電力が増加し、高電圧補機４０の印加電圧が上昇する場合がある。

次に、ＥＣＵ１００は、給電要求に基づきエンジン１０にその出力が指示される出力トルクの指示増加量と、当初期間の開始後における出力トルクの実増加量との比較に基づき、駆動トルクの変化量を算出する（ステップＳ２６）。すなわち、要求電力に対応する発電電力を発電させるために、発電効率を大きくするとともに発電トルク（回転電機２０の負荷）を増加させた場合における駆動トルクの低下量を算出する。

ステップＳ２６の処理について詳しく説明する。ＥＣＵ１００は、ステップＳ２２にて算出された指示トルクから当初期間の開始時における出力トルクを減算することにより、指示増加量を算出する。

なお、発電要求トルクから当初期間の開始時における発電トルクを減算することにより、指示増加量を算出してもよい。指示増加量は、当初期間の開始時に算出して記憶部に記憶させておき、読みだしてもよい。

次に、ＥＣＵ１００は、当初期間が開始してからの出力トルクの実際の増加量（実増加量）を算出する。出力トルクの実増加量は、例えば、現在の出力トルクから、当初期間開始時の出力トルクを減算することにより算出される。そして、ＥＣＵ１００は、指示増加量から実増加量を減算することにより、走行に利用される駆動トルクの変化量を算出する。

次に、ＥＣＵ１００は、駆動トルクが低下しても、少なくともエンジン１０の運転が継続するか否かについて判定する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７において、ＥＣＵ１００は、例えば、駆動トルクから変化量を減算したトルクが、所定値以上であるか否かに基づき、運転が継続するか否かについて判定する。

なお、所定値は、エンジン１０の運転を継続するのに最低限必要な出力トルクにより定められる。本実施形態において、所定値は、最低限必要な出力トルクよりもわずかに高い値とされている。

運転が継続する場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、電圧センサ等により検出された各高電圧補機４０の印加電圧を取得し、高電圧補機４０の印加電圧のうち、いずれかが過電圧判定値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２８）。過電圧判定値は、それ以上の電圧が印加されると、高電圧補機４０に不具合が生じる可能性がある値に基づき予め設定される。

前述したように、エンジン１０の運転中、複数の高電圧補機４０のうち、少なくとも一部は駆動しており、当初期間の開始前から当該高電圧補機４０に発電電力が供給されている。この発電電力は、当初期間中、発電トルクが増加しても、原則として、ステップＳ２５の処理により一定となるように調整されている。しかしながら、ステップＳ２５では、発電効率が最小となった後、それ以降は小さくすることができないため、発電電力が増加し、それに伴い印加電圧が過電圧判定値以上となる可能性がある。そこで、ステップＳ２８において、印加電圧が過電圧となる虞があるか否かを判定している。

過電圧判定値以上でない場合（ステップＳ２８：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、ステップＳ２６で算出した駆動トルクの変化量が閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２９）。閾値は、ドライバビリティが低下しないと想定される走行に利用される駆動トルクの変化量に基づき設定されている。例えば、閾値は、「０」や「０」付近の値であってもよい。

過電圧判定値以上である場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、又は閾値以下である場合（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１００は、当初期間が終了したものと判定し（ステップＳ３０）、要求電力に対応する発電電力となるように発電電力を増加させる（ステップＳ３１）。すなわち、ＥＣＵ１００は、ステップＳ３０において発電電力の制限を解除（終了）し、発電効率を増加させて給電要求により要求される発電電力を回転電機２０に発電させる。より具体的には、発電効率を最大にして、発電電力を回転電機２０に発電させる。

そして、ＥＣＵ１００は、給電要求に基づいて高電圧補機４０に回転電機２０の発電電力を供給させる（ステップＳ３２）。その後、調整処理を終了する。

一方、運転が継続しない場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、又は閾値以下でない場合（ステップＳ２９：ＮＯ）、ＥＣＵ１００は、一定の時間経過後、再びステップＳ２５の処理へ移行する。

ステップＳ１６，Ｓ３２の処理により、ＥＣＵ１００は、給電制御部１０４として機能する。また、ステップＳ２３の処理により、ＥＣＵ１００は、エンジン制御部１０１として機能する。また、ステップＳ１５，Ｓ２５，Ｓ３１の処理により、ＥＣＵ１００は、回転電機制御部１０３として機能する。

次に、図６、図７に示すタイミングチャートを参照して、発電電力の増加タイミングと、出力トルクの変化について説明する。図６、図７では、新たな給電要求に応じて、発電トルクを増加させる必要がある場合における発電電力の増加タイミングと、出力トルクの変化態様について説明する。すなわち、ステップＳ１８において、出力トルクが増加させる必要があると判定されたことを前提として説明する。図６，７では、出力トルクのグラフにおいて、破線で駆動トルクの変化を示す。すなわち、実線と破線の間が発電トルクとなり、破線以下が駆動トルクとなる。また、図６では、当初期間中、出力トルクが増加しても、発電効率を低下させることにより、発電電力を一定にすることができることを前提として説明する。

図６に示すように、新たな給電要求により要求される要求電力が増加することに伴い、エンジン１０の出力トルクの増加を開始させる（時点Ｔ１１）。すなわち、時点Ｔ１１において、当初期間が開始する。時点Ｔ１１において、エンジン１０の出力トルクの実増加量は、ゼロである。このため、時点Ｔ１１において、駆動トルクの変化量は、指示増加量に等しい。

当初期間（時点Ｔ１１〜時点Ｔ１２）中、エンジン１０の出力トルクは、漸増していく。その期間中、ＥＣＵ１００は、発電効率を低下させて、発電電力を一定となるように維持する。このため、当初期間（時点Ｔ１１〜時点Ｔ１２）中、エンジン１０の出力トルクが増加しても、高電圧補機４０への印加電圧が上昇することを抑制し、過電圧が印加されることを防止できる。

時点Ｔ１２において、要求電力に対応する発電電力を発電させても、エンジン１０の運転が継続し、且つ、駆動トルクの変化量が閾値以下となったものとして説明する。時点Ｔ１２において、ＥＣＵ１００は、当初期間が終了したものと判定し、発電効率を最大にし、発電電力を増加させる。また、ＥＣＵ１００は、給電要求に基づき発電電力を各高電圧補機４０に供給させる。

時点Ｔ１２において、新たな給電要求に基づき発電電力を高電圧補機４０に供給することに基づき、回転電機２０への負荷が増え、発電トルクが増加する可能性がある。しかしながら、この場合であっても、前提により、駆動トルクは、エンジン１０の運転を継続するのに最低限必要なトルク以上となり、エンジン１０の運転を確実に継続させることができる。また、時点Ｔ１２において、発電トルクが増加する場合があっても、前提により、駆動トルクの変化量は、閾値以下となるため、ドライバビリティの低下を抑制することができる。

次に図７に基づき説明する。図７では、出力トルクの増加中に、発電効率が最小に設定されてしまうことを前提に説明する。

図７に示すように、新たな給電要求により要求される要求電力が増加することに伴い、エンジン１０の出力トルクの増加を開始させる（時点Ｔ２１）。すなわち、時点Ｔ２１において、当初期間が開始する。時点Ｔ２１においては、エンジン１０の出力トルクの実増加量は、ゼロである。このため、時点Ｔ２１において、駆動トルクの変化量は、指示増加量に等しい。

当初期間の時点Ｔ２１〜時点Ｔ２２までの間、エンジン１０の出力トルクは、増加していく。その期間中、発電効率を低下させて、発電電力を一定となるように維持する。このため、この当初期間（時点Ｔ２１〜時点Ｔ２２）中、エンジン１０の出力トルクが増加しても、高電圧補機４０への印加電圧が上昇することを抑制し、過電圧が印加されることを防止できる。

しかしながら、前提に示すように、時点Ｔ２２において、発電効率が最小に設定される。このため、時点Ｔ２２以降では、出力トルクの増加に伴い（すなわち、発電トルクの増加に伴い）、発電電力も増加する。このため、当初期間の開始前から発電電力が供給されている高電圧補機４０の印加電圧が上昇していく。

時点Ｔ２３において、要求電力に対応する発電電力を発電させても、エンジン１０の運転が継続し、且つ、印加電圧が過電圧判定値以上となったと判定されるものとして説明する。時点Ｔ２３において、印加電圧が過電圧判定値以上となったと判定すると、駆動トルクの変化量が閾値以下となっていなくても、ＥＣＵ１００は、当初期間が終了したものと判定し、発電効率を最大にし、発電電力を増加させる。また、ＥＣＵ１００は、給電要求に基づき発電電力を各高電圧補機４０に供給させる。これにより、新たな高電圧補機４０に発電電力が供給されることに伴い、印加電圧が下降し、過電圧となることが解消される。また、発電効率を大きくするため、発電トルクが大きくなることが抑制され、駆動トルクの減少が抑制される。

なお、時点Ｔ２３において、新たな給電要求に基づき発電電力を高電圧補機４０に供給することに基づき、回転電機２０への負荷が増え、発電トルクが増加する。しかしながら、この場合であっても、前提により、駆動トルクは、エンジン１０の運転を継続するのに最低限必要なトルク以上となる。このため、エンジン１０の運転を確実に継続させることができる。すなわち、エンジン１０が止まってしまい、エンジン１０の停止に基づくドライバビリティの低下を防止できる。

また、時点Ｔ２３以降も、実増加量が指示増加量と等しくなるまで（時点Ｔ２４）、出力トルクは漸増する。これにより、駆動トルクが回復することとなる。

上記によれば以下の優れた効果を奏することができる。

エンジン１０の出力トルクにより、車両１の走行が行われるとともに、回転電機２０の発電が行われる。このため、給電要求に基づく出力トルクの増加過渡期において、発電電力を増加させるために、発電に利用される発電トルクを大きくすると、走行に利用される駆動トルクの意図しない減少を招く。そこで、ＥＣＵ１００は、給電要求に基づき出力トルクの増加が行われる場合の当初期間において、発電電力を制限する（ステップＳ２４〜Ｓ３０）。これにより、当初期間中、発電トルクの増加を制限し、駆動トルクの減少を抑制することができる。このため、発電時においてドライバビリティの低下を抑制することができる。

ＥＣＵ１００は、当初期間において、給電要求に基づき回転電機２０の発電効率を大きくすることを制限する。これにより、当初期間中、高電圧補機４０に印加される電圧が上昇することを抑制できる。

また、ＥＣＵ１００は、当初期間の終了後、給電要求に基づき回転電機２０の発電効率を大きくして発電電力を増加させる（ステップＳ３１）。これにより、出力トルクの増加量（指示増加量）を抑制でき、当初期間を短くすることが可能となる。

ＥＣＵ１００は、当初期間中、出力トルクの実増加量に応じて、発電効率を漸減させて発電電力を一定に維持する（ステップＳ２５）。これにより、当初期間中、出力トルクが増加したとしても回転電機２０の発電電力を抑制することができる。このため、増加した発電電力が高電圧補機４０に供給されることを防止できる。したがって、高電圧補機４０に印加される印加電圧を調整できる。また、発電電力を無駄にすることがない。

ＥＣＵ１００は、出力トルクの指示増加量と、出力トルクの実増加量との比較に基づき、駆動トルクの変化量を算出し、当該変化量により当初期間の終了を判定する。つまり、ＥＣＵ１００は、駆動トルクの変化量が、閾値以下となった場合（ステップＳ２９：ＹＥＳ）、当初期間が終了したと判定する。このため、駆動トルクの変化量を閾値以下となるように調整することができる。また、出力トルクが十分に増加した場合、適切に当初期間の終了を判定できる。

ＥＣＵ１００は、給電要求に基づき発電電力を増加させた場合であっても、エンジン１０の運転を継続するのに最低限必要な出力トルクが確保される場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、当初期間の終了を許可する（当初期間を終了させることが可能となる）。すなわち、ステップＳ２７において、要求電力を印加してもエンジン１０の運転が継続可能であることが判断されるため、当初期間を終了した場合であっても、エンジン１０の運転が停止することを抑制できる。これにより、エンジン１０の停止に基づくドライバビリティの低下を防止できる。

ＥＣＵ１００は、当初期間中、新たな給電要求に基づき、高電圧補機４０に発電電力を供給させることを制限する。これにより、当初期間中、回転電機２０への負荷、すなわち、発電トルクが増加することを抑制することができる。

ＥＣＵ１００は、当初期間中、当該当初期間の開始前から発電電力が供給されている高電圧補機４０の印加電圧が過電圧判定値以上となった場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、新たな高電圧補機４０へ発電電力を供給させる（ステップＳ３２）。これにより、発電効率を低下させることができず、出力トルクの増加に伴い発電電力が増加した場合であっても、高電圧補機４０に過電圧が印加されることを防止できる。

ＥＣＵ１００は、当初期間中、高電圧補機４０の印加電圧が過電圧判定値以上となった場合（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、発電効率を最大にして発電電力を増加させる（ステップＳ３１）。これにより、発電効率の調整により発電電力が増加するため、発電トルクが増加することを抑制し、駆動トルクの減少を抑制することができる。

ＥＣＵ１００は、リチウムイオン蓄電池３０の利用が制限されている場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、回転電機２０に発電させる。これにより、リチウムイオン蓄電池３０の利用が制限されている場合でも、高電圧補機４０に電力を供給させることができる。

当初期間は、触媒装置１３の暖機を行うためにエンジン１０が運転中である場合であっても設定され、発電電力の増加が制限される場合がある。この場合、通常、出力トルクのうち駆動トルクは最低限に設定されている。このため、駆動トルクを減らしてまで発電トルクを増やすと、エンジン１０が停止するほど、駆動トルクが減る可能性がある。そこで、暖機中、当初期間において、発電電力を増加させることを制限することにより、エンジン１０の運転を継続させ、暖機を確実に行わせることができるようにした。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

・上記実施形態において、高電圧補機４０は、複数備えられていたが、単数でもよい。また、高電圧補機４０の定格電圧は、任意に変更してもよい。例えば、低電圧補機４１に変更してもよい。

・上記実施形態において、当初期間を、所定時間経過後、終了させてもよい。これにより、出力トルクの増加指示が行われてから、発電電力を増加させるまでの最大時間を制御することができる。

・上記実施形態において、当初期間中、出力トルクの増加に応じて、発電効率を低下させなくてもよい。

・上記実施形態において、高電圧補機４０への印加電圧が過電圧判定値以上となっても、発電効率を大きくして発電電力を増加させなくてもよい。

・上記実施形態において、発電要求トルクを算出する際、発電効率を最大にすることを前提として算出したが、任意に変更してもよい。例えば、現状の発電効率であってもよいが、最小の発電効率でないことが望ましい。

・上記実施形態において、当初期間が終了する際、発電効率を最大としたが、任意に変更してもよい。

・上記実施形態において、当初期間中、駆動トルクを一定とするのであれば、駆動要求トルクは、当初期間の開始時の出力トルクから当初期間の開始時の発電トルクを減算することによっても、算出可能である。当初期間の開始時の発電トルクは、例えば、回転電機２０の発電効率と、発電電力に基づき、算出可能である。

・上記実施形態において、状態判定部１０２は、ステップＳ１１において、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣ（残存容量：State Of Charge）に基づいて利用可能であるか否かを判定してもよい。例えば、リチウムイオン蓄電池３０のＳＯＣが過放電状態を示す値以下の場合、利用不可能であると判定してもよい。

・上記実施形態において、リチウムイオン蓄電池３０の利用が制限されていない場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）であっても、ステップＳ１３以降の処理を実行させてもよい。

１…車両、１０…エンジン、２０…回転電機、３０…リチウムイオン蓄電池、４０…高電圧補機、１００…ＥＣＵ、１０１…エンジン制御部、１０３…回転電機制御部。

Claims (12)

1. 内燃機関（１０）と、電気負荷（４０）に対して発電電力を供給する発電機（２０）とを備え、前記内燃機関の出力トルクにより、車両の走行が行われるとともに、前記発電機の発電が行われる車載システムに用いられる制御装置（１００）において、
   前記電気負荷の給電要求に基づいて前記内燃機関の出力トルクを制御するトルク制御部（１０１）と、
   前記給電要求に基づいて前記出力トルクが増加される場合に、その出力トルクの増加が行われる場合の当初期間において発電電力を制限しつつ前記出力トルクによる前記発電機の発電を行わせる発電制御部（１０３）と、を備える制御装置。
2. 前記発電制御部は、前記当初期間において、前記発電機の発電効率の増加に伴う発電電力の増加を制限する一方、前記当初期間の終了後、前記発電機の発電効率を大きくして発電電力を増加させる請求項１に記載の制御装置。
3. 前記発電制御部は、前記当初期間において、前記出力トルクの増加量に応じて、前記発電機の発電効率を低下させる請求項１又は２に記載の制御装置。
4. 前記給電要求に基づき前記内燃機関に指示される前記出力トルクの指示増加量と、前記当初期間の開始後、前記内燃機関の前記出力トルクの実増加量との比較に基づき、前記当初期間の終了を判定する判定部を備えた請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記判定部は、前記給電要求に基づき前記発電電力を増加させた場合において所定の出力トルクが確保されるか否かを判定し、その判定結果に基づき、前記当初期間の終了を判定する請求項４に記載の制御装置。
6. 前記給電要求に基づいて前記電気負荷に前記発電機から前記発電電力を供給させるか否かを制御する給電制御部（１０４）を備え、
   前記給電制御部は、前記当初期間中、前記電気負荷に前記発電電力を供給させることを制限する請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記電気負荷が複数設けられ、複数の前記電気負荷ごとに前記発電電力を供給させるか否かを制御する給電制御部（１０４）を備え、
   前記給電制御部は、前記発電機の発電電力をいずれかの前記電気負荷に対して供給させている間に、新たな電気負荷から前記給電要求がされた場合、前記当初期間中、当該新たな前記電気負荷に前記発電電力を供給させることを制限する請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の制御装置。
8. 前記給電制御部は、前記当初期間中、当該当初期間の開始前から前記発電電力が供給されている前記電気負荷の印加電圧が所定の判定値以上となった場合、前記新たな電気負荷へ前記発電電力を供給させる請求項７に記載の制御装置。
9. 前記発電制御部は、前記当初期間中、当該当初期間の開始前から前記発電電力が供給されている前記電気負荷の印加電圧が所定の判定値以上となった場合、前記新たな給電要求に基づき発電効率を大きくして前記発電電力を増加させる請求項８に記載の制御装置。
10. 前記車載システムには、前記発電機からの発電電力を蓄える蓄電池（３０）が設けられ、
    前記発電制御部は、前記蓄電池の利用が制限されている場合、前記発電機に発電を実行させる請求項１〜９のうちいずれか１項に記載の制御装置。
11. 前記車載システムには、前記内燃機関の排気を浄化する浄化装置（１３）が設けられ、
    前記発電制御部は、前記浄化装置の暖機を行うために前記内燃機関が運転中である場合であって、前記給電要求が行われた場合に、前記当初期間において、前記発電電力を制限しつつ前記出力トルクによる前記発電機の発電を行わせる請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載の制御装置。
12. 請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載の制御装置（１００）と、
    内燃機関（１０）と、
    電気負荷に対して発電電力を供給する発電機（２０）と、を備え、
    前記内燃機関の出力トルクにより、車両の走行が行われるとともに、前記発電機の発電が行われる車載システム。

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