JP2013128344A

JP2013128344A - 制御装置、制御方法

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Publication number: JP2013128344A
Application number: JP2011276309A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 宏佐藤; Kazuya Yoshizawa; 和也義澤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-12-16
Filing date: 2011-12-16
Publication date: 2013-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-16
Also published as: JP5708468B2

Abstract

【課題】ロックアップ解除に伴う減速度変動を低減するオルタネータの制御装置を提供すること。
【解決手段】車速の減少に応じてオルタネータのトルクが低下するように発電電圧を低下させるオルタネータの制御装置１００であって、トルクコンバータのロックアップ解除時における変速機の変速比を推定する変速比推定手段２４と、ロックアップ解除時の変速比に現在の変速比が近づくにしたがい小さくなるオルタネータの目標トルクを決定するオルタネータ制御手段２５とを有し、前記オルタネータ制御手段は、オルタネータの発電量が所定値を超えて増大しないようにオルタネータの発電電圧又は前記目標トルクを制限する、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車速の減少に応じてオルタネータのトルクが低下するように発電電圧を低下させるオルタネータの制御装置に関する。

ＣＶＴ車やＡＴ車ではエンジンの回転をトルクコンバータで変速機に伝えるが、トルクコンバータはエンジンと変速機とを断接するクラッチ機構を備えることが多い。クラッチ機構付きトルクコンバータは、所定条件下でエンジンと変速機を直結してトルクコンバータにおいて流体すべりにより生じる伝達効率の低下を抑制する。また、アクセルペダルが踏み込まれなくなると、所定のＥＣＵ（Electronic Control Unit）が燃料噴射を停止すると共に、オルタネータの発電電圧を増大させる。クラッチ機構がエンジンと変速機を直結した状態を保つことで車輪がエンジンを回転させるので、燃料を消費せずに効率的に発電することができる。

車速又はエンジン回転数が低下していくとＥＣＵは、例えば車速が閾値よりも低下するためシフトダウンを行うが、そのシフトダウンによりショック（減速度、加速度の変動、以下、「加減速変動」という）が生じることがある。この加減速変動は車速が落ちてくるに従い、変速機がエンジストールを防止するために変速比を増大させるために生じる。変速比の増加に伴い車両の減速度の変化がロックアップ解除前に急激に増加した状態になる。

また、ロックアップを解除した直後も、クラッチの急な解除によるリリース感と、燃料カット終了に伴う駆動力の発生により加減速変動が生じることがある。

このため、ロックアップ前後の加減速変動を低減する技術が従来から考えられている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１には、内燃機関の燃料カットの開始に伴って内燃機関に働く補機負荷を増加させ、燃料カットの終了に伴って補機負荷を減少させる制御装置が開示されている。

特開２０１０−０１９１２９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された制御装置では、燃料カット時に補機負荷を増大させるため減速度が増大してしまい、却って変速比の増大による加減速変動が増幅されるおそれがある。また、補機負荷を増大させた分だけ減速時の発電量が低下してしまう。

本発明は、上記課題に鑑み、ロックアップ解除に伴う減速度変動を低減する駆動力伝達装置の制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、車速の減少に応じてオルタネータのトルクが低下するように発電電圧を低下させるオルタネータの制御装置であって、トルクコンバータのロックアップ解除時における変速機の変速比を推定する変速比推定手段と、ロックアップ解除時の変速比に現在の変速比が近づくにしたがい小さくなるオルタネータの目標トルクを決定するオルタネータ制御手段と、を有し、前記オルタネータ制御手段は、オルタネータの発電量が所定値を超えて増大しないようにオルタネータの発電電圧又は前記目標トルクを制限する、ことを特徴とする。

ロックアップ解除に伴う減速度変動を低減するオルタネータの制御装置を提供することができる。

減速時にオルタネータのトルクを低減する制御においてトルク変動の抑制を説明する図の一例である。車両駆動装置とこれを制御するＥＣＵの概略構成図の一例である。ＥＣＵの機能ブロック図の一例である。理想的な減速度及びこの減速度により得られる制御効果を説明する図の一例である。ロックアップ解除時の変速比を推定する手順を示すフローチャート図の一例である。Ｊｅｒｋ一定とするオルタネータトルクの制御手順を示すフローチャート図の一例を示す図である。ＰＩ演算の手順を示すフローチャート図の一例である。ＰＩ演算の制御ブロック図の一例である。電気負荷の変動に対応した目標発電電圧の制御におけるＰＩ演算の手順を示すフローチャート図の一例である。目標発電電圧の制御による効果を説明する図の一例である。減速時発電電圧を決定するフローチャート図と、励磁電流マップの一例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、減速時にオルタネータのトルクを低減する制御において、電気負荷の変動に伴うオルタネータのトルク変動の抑制を説明する図の一例である。図１はオルタネータ目標電圧、オルタネータトルク、電気負荷を同じ時間軸に示している。

まず、前提とするロックアップ解除前後の加減速変動を低減する制御と、その制御における不都合について説明する。
（１）まず、本実施形態のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御装置）は減速時にオルタネータのトルクを徐々に低減することで、ロックアップ解除前後の加減速変動を低減する。オルタネータのトルクが徐々に低減されるので減速度が緩やかになり（例えばＪｅｒｋ一定になり）、ロックアップ解除前後の加減速変動が低減される。
（２）オルタネータトルクを低減させる方法として、オルタネータのトルクをオルタネータの目標発電電圧にフィードバックする方法がある。つまり、オルタネータのトルクが徐々に低下する目標制御トルクを決定し、目標制御トルクになるようにオルタネータの目標発電電圧を制御する方法である。図１（ａ）（ｂ）に示すように、オルタネータの目標制御トルクが徐々に低下するに従い、オルタネータの目標発電電圧も徐々に低下している。
（３）しかしながら、図１（ｃ）に示すように、ロックアップ中に電気負荷（補機の負荷）が急激に減少する場合がある。この場合、負荷が減った分、オルタネータの発電電圧が増大するので、オルタネータは発電量を下げる。発電量が下がることで、図１（ｂ）に示すように、オルタネータの実トルクも低下する。するとオルタネータの目標制御トルクと実トルクに乖離が生じるが、この乖離が目標発電電圧にフィードバックされているので、実トルクを上げるため、図１（ａ）に示すようにオルタネータの目標発電電圧が上がってしまう。
（４）オルタネータの目標発電電圧が上昇すると、オルタネータの実トルクも増大するのでエンジン負荷が変わってしまう。すると、ロックアップ解除するタイミングでなくロックアップ解除されたり、ロックアップ解除すべきタイミングでロックアップ解除されないなど、ロックアップ解除に影響が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態のＥＣＵは、（４）のロックアップ解除に対する影響を以下のように低減する。
I．図１（ｅ）に示すように、オルタネータの実トルクが目標制御トルクを下回っても、図１（ｄ）に示すように目標発電電圧を増大しない。
II．したがって、ロックアップ状態で減速中に電気負荷が急激に減少しても、目標発電電圧が増大しないので、図１（ｅ）に示すように、オルタネータの実トルクがほとんど大きくならない。

このように制御することで、Ｊｅｒｋ一定になるようにオルタネータのトルクを減少させた場合に、ロックアップ解除前後の加減速変動を抑制すると共に、ロックアップ解除への影響を低減できる。

〔構成例〕
図２は、本実施形態の車両駆動装置２００とこれを制御するＥＣＵ１００の概略構成図の一例を示す。エンジン１２の出力軸の一方は、トルクコンバータ１３に連結され、他方の出力軸は巻き掛け伝達機構１７に連結されている。

エンジン１２は、公知のレシプロエンジン又はディーゼルエンジンあり、燃料の種類は問わない。レシプロエンジンの場合、吸気、圧縮、膨張、排気の４工程を繰り返し経ることで、不図示のクランクシャフトを回転させる。クランクシャフトはトルクコンバータ１３に連結される。ＥＣＵ１００は、例えばアクセル開度、エンジン回転速度及び車速に応じてマップから必要なトルクを決定し、燃料噴射量や点火タイミングを制御する。

トルクコンバータ１３は、ポンプインペラーとタービンライナーを有し、流体（オイル）を介してエンジン１２の回転をトランスミッション側に伝達する。ポンプインペラーがエンジン１２により回転するとオイルをタービンライナー側に送り出す。タービンライナー側もオイルにより回転するが、タービンライナーを回転させたオイルはポンプインペラーの背面に回り込みポンプインペラーを回転させる。これにより、ポンプインペラーはエンジン１２からの入力トルクより大きいトルクで回転する。

このトルクコンバータ１３は、ロックアップクラッチ機構を備えている。このロックアップクラッチ機構は、油圧制御回路による油圧制御に基づき作動して、トルクコンバータ１３のエンジン側とトランスミッション側との直接的な動力伝達を可能としている。なお、ロックアップクラッチ機構を備えるトルクコンバータ１３の変速機側は、エンジン１２から入力される回転の方向を反転する不図示の回転方向切替機構に連結されている。回転方向切り替え機構は、車両の後退時、エンジン１２から入力される回転の方向を反転することで車両の後退を可能にしている。

トルクコンバータ１３のタービンライナー側は、変速機１４に連結されている。この変速機１４は、変速比を無段階で連続的に変更可能なＣＶＴ（Continuously Variable Transmission：ＣＶＴ）である。有限の変速比に自動的に変更するオートマチックトランスミッションでもよいが、本実施形態には変速比が連続的に変化するＣＶＴが適している。ＣＶＴは、例えば、入力側（エンジン側）と出力側（ドライブシャフト側）の２つのプーリー（プライマリープーリーとセカンダリープーリー）に金属ベルトを巻き掛け、２つのプーリーの径を変化させることで、エンジン回転数と車輪側の回転速比を変える。なお、ＣＶＴの構造としては、ベルトとプーリーの代わりに、ローラーとディスクを使用するトロイダルＣＶＴでもよい。

ＥＣＵ１００はアクセルペダルの踏み込み量等から決定したトルクを最も効率よく得られるエンジン回転速度と変速比に制御することで、燃費向上を可能にしている。変速機１４の出力は、不図示の減速機やプロペラシャフト（ＦＲ車の場合）１８、ディファレンシャルを介してドライブシャフト１９に連結されている。

エンジン１２の他方の出力軸に連結された巻き掛け伝達機構１７は、エンジン１２の回転を補機１１とオルタネータ１５に伝達する。広義の補機１１にはオルタネータが含まれるが、本実施形態では補機１１とオルタネータを別に扱う。オルタネータ以外の補機１１には、冷却ファン、ウォータポンプ、エアコンのコンプレッサ、
パワステのポンプなどであり、巻き掛け伝達機構１７はオルタネータ１５に加えこれらを作動させるための発電用のベルトを回転させる。オルタネータ１５が発電した電力は消費電力の少ない各種電気負荷及びバッテリ１６に供給される。

オルタネータ１５は、フィールドコイルを励磁状態で回転させることにより、ステータコイルに誘起電力を発生させ、誘起電流を整流器により直流電流に変換してバッテリ１６に充電する。また、オルタネータ１５は、充電電圧を調整するレギュレータを備えている。オルタネータ１５は、後述するＥＣＵ１００からレギュレータに設定される目標電圧に応じて、フィールドコイルに流れる励磁電流を制御する。これにより、ステータコイルに発生する誘起電力（オルタネータの発電電圧）が制御される。

フィールドコイルに流れる励磁電流が大きくなると、ステータコイルとの間の回転抵抗が増すので、オルタネータのトルクが増大する。よって、発電電圧によって、オルタネータ１５のトルクがエンジン１２の負荷を増減する。オルタネータ１５のトルクと発電電圧の関係はマップなどにより関連づけられている。または、オルタネータ１５のトルクをトルクセンサにより検出してもよい。

ＥＣＵ１００は、オルタネータ１５の発電電圧、エンジン１２及び変速機１４を制御する電子制御装置である。ＥＣＵ１００は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力チャネル、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信装置等を備えたマイコンを有している。ＲＯＭにはオルタネータ１５、エンジン１２及び変速機１４等を制御するプログラムが記憶されており、ＣＰＵがプログラムを実行し各種のハードウェアを制御することで以下の機能を提供する。

図３は、ＥＣＵ１００の機能ブロック図の一例である。ＥＣＵ１００にはアクセルペダルセンサ３１及び車速センサ３２が接続されている。この他、ＣＡＮ通信やセンサから各種の車両情報を得られるが図示は省略している。ＥＣＵ１００は、燃料カット部２１、発電制御部２２、及び、ロックアップ制御部２３を有し、発電制御部２２は変速比推定部２４、オルタトルク制御部２５、及び、発電電圧指示部２６を有する。

燃料カット部２１は、所定の条件が成立したことを条件に、エンジン１２への燃料供給を停止する。所定の条件は、例えば、アクセルペダル開度がゼロであることとするが、さらに車速が一定値以上であることを所定の条件に加えてもよい。ブレーキペダルの踏み込みの有無は問わない。また、車両では運転者がアクセルペダルを踏み込んでいても、例えばスピードリミッタの制限速度に接近した場合では燃料供給を停止することがある。よって、広義の所定の条件とはエンジン駆動が不要になった状態をいう。

また、オルタトルク制御部２５は、減速中のオルタネータ１５の目標発電電圧を算出する。オルタトルク制御部２５は、ロックアップされた状態で車速が閾値以上でない場合、目標発電電圧（以下、減速制御発電電圧という）を決定する。この減速制御発電電圧の決定が、ロックアップ前後の加減速変動を低減するためのオルタネータ１５のトルク制御に相当する。詳しくは後述するが、オルタトルク制御部２５は、オルタネータ１５の目標制御トルクを算出し、目標制御トルクから減速制御発電電圧を算出する。変速比推定部２４は、目標制御トルクを算出するために、ロックアップ解除時の変速比を推定する。

発電電圧指示部２６は、目標発電電圧をオルタネータ１５に指示する。本実施形態では目標発電電圧が３種類ある。１つは、燃料カットされている状態で車速が閾値以上の場合の目標発電電圧（以下、最大目標発電電圧という）である。もう１つは、燃料カットされていない状態の目標発電電圧（以下、最小目標発電電圧という）である。最大目標発電電圧は、例えば15〔Ｖ〕であり、最小目標発電電圧は例えば12.5〜13.5〔Ｖ〕である。後者において発電電圧指示部２６は、車速が大きくバッテリ残量が少ないほど大きい最小目標発電電圧を指示し、車速が小さくバッテリ残量が多いほど小さい最小目標発電電圧を指示する。数値は、あくまで一例であり、最大目標発電電圧は最小目標発電電圧よりも高ければよい。燃料カット時の目標発電電圧（最大目標発電電圧）を大きくすることで車輪がエンジン１２を回す回生力を効率的に電気に変換できる。また、３つ目は、オルタトルク制御部２５が決定したロックアップ前後の加減速変動を低減するための減速制御発電電圧である。

なお、発電制御部２２は、目標発電電圧が変更される際に、目標発電電圧が急に大きくなったり、又は、小さくなったりしないように、目標発電電圧の変化速度に制限を設けている。目標発電電圧が急に大きくなると、電装品への供給電圧が急に大きくなり乗員が違和感を覚える場合があるためである（例えばワイパーの作動速度が急に速くなる）。また、目標発電電圧が急に小さくなると、電装品への供給電圧が十分でなくなるためである。したがって、オルタトルク制御部２５が算出した減速時発電電圧Ｖが目標発電電圧の変化速度の加減を下回る場合、変化速度の下限値に対応する目標発電電圧に制限される。

ロックアップ制御部２３は、発電制御と独立にロックアップ及びその解除を行う。ロックアップ制御部２３は、スロットル開度および車速をパラメータとするロックアップとロックアップ解除の切り替えマップを有している。例えば、切り替えマップには、スロットル開度と車速に対応づけてロックアップ線とロックアップ解除線が規定されている。両線が一致しないのはヒステレシスを設けるためである。ロックアップ制御部２３は実際のスロットル開度および車速に基づき切り替えマップを参照し、ロックアップ及びその解除を制御する。ロックアップ解除状態では、車速とスロットル開度の組がロックアップ線を超えて変化するとロックアップされる。また、ロックアップ状態において、車速とスロットル開度の組がロックアップ解除線を越えて変化すると、ロックアップが解除される。スロットル開度がゼロ（アクセルオフ）の状態において、ロックアップが解除される車速はロックアップ解除線の最も小さい車速になるので容易に求めることができる。
〔減速制御発電電圧の決定〕
一般に、理想とされる減速度はＪｅｒｋの変化が少ない減速度だと言われている。したがって、車両の減速度が、Ｊｅｒｋの変化の少ない減速度になるようにオルタネータトルクを制御すればよい。なお、Ｊｅｒｋは減速度に対し１階の時間微分を行ったものに相当する。

図４は、理想的な減速度及びこの減速度により得られる制御効果を説明する図の一例である。図４では、車速、減速度、オルタネータ制御、変速比γを同じ時間軸に表示している。運転者は時刻ｔ１にてアクセルペダルの踏み込みを終了したため、車両が減速を開始する。トルクコンバータ１３はすでにロックアップされている。発電電圧指示部２６は、アクセルペダルオフ（減速開始）かつ車速が閾値以上なので、発電効率を上げるためオルタネータ１５に最大目標発電電圧を指示する。

変速比γは、エンジンストールを防止するため時刻ｔ１から徐々に増加していく。車両の減速度は、変速比の増大に伴って増大する（エンジン回転抵抗やオルタネータトルク等によっても減速する）。例えば、時刻ｔ２以降のように車速が閾値より小さくなると減速度が急に小さくなり、ロックアップ前後の加減速変動が大きくなる（図の点線で示す減速度）。

そこで、オルタトルク制御部２５は、車速が閾値より小さくなった場合に、Ｊｅｒｋの変化の少ない減速度（減速度がほぼ一定になるように）が得られるようにオルタネータ１５のトルクを制御する。目指す減速度は実線のような減速度であり、この減速なら、ロックアップ解除前に変速比が増加していても車両の減速度の変化を小さくできる。

図４の実線のＪｅｒｋの変化の少ない減速度を得るには、ロックアップ解除される変速比まで徐々にオルタネータ１５のトルクを低減すればよい。しかし、ロックアップ解除時の変速比γは車両の減速度によって変わりうるため一定ではない。そこで、ロックアップ解除時の車速を使用して、ロックアップ解除時の変速比γ_endを推定する。

図５は、ロックアップ解除時の変速比γ_endを推定する手順を示すフローチャート図の一例である。この処理は、次述する図６の手順の一部として実行される。すなわち、車両はアクセルオフで減速中であり、車速が閾値より小さくなっている。なお、トルクコンバータ１３はすでにロックアップされている。

まず、変速比推定部２４は、現在の車速を車速センサ３２から取得する（Ｓ４０１）。

そして、車速から加速度を算出する（Ｓ４０２）。車両は減速中なので、加速度は負となる。加速度は、例えば車速に時間微分処理を施す（前回値との差分を単位時間当たりの車速変化に置き換える）ことなどで求められる。

次いで、変速比推定部２４は、ロックアップ解除時の車速を演算する（Ｓ４０３）。ロックアップ解除時の車速は、ロックアップ解除線においてスロットル開度がゼロの時の車速から求められる。これを、減速度により補正する（減速度が大きいほど解除の車速を大きくし、減速度が小さいほど解除の車速を小さくする）ことで、ロックアップ解除時の車速を求める。

変速比推定部２４は、Ｓ４０３の車速を使って、ロックアップ解除時のプライマリープーリーの回転数を算出する（Ｓ４０４）。ロックアップ解除時の車速とプライマリープーリーの回転数は、予め実験的に求められている。すなわち、ロックアップ解除時の車速が分かれば、マップや関数によりプライマリープーリーの回転数が求められるようになっている。

次に、変速比推定部２４は、Ｓ４０３の車速を使って、ロックアップ解除時のセカンダリープーリーの回転数を算出する（Ｓ４０５）。セカンダリープーリーの回転数は減速機構で減速され車輪に伝わるので、減速機構の減速比と車速から一意に求めることができる。

以上で、プライマリープーリーとセカンダリープーリーの回転数が求められたので、変速比推定部２４は、ロックアップ解除時の変速比γ_endを推定する（Ｓ４０６）。

そして、変速比推定部２４は、Ｓ４０６で推定した変速比γ_endを補正する（Ｓ４０７）。変速比γは、上限や下限があるので、上限を超えない値に補正したり、予め設計されている効率的な変速比として取り得る値に補正する。

ロックアップ解除される変速比γ_endが推定できたので、この変速比γ_endとＪｅｒｋ一定となる制御を開始した時の変速比γ_startから、現在の変速比γの変化に応じて小さくなるオルタネータ１５の目標制御トルクＴ_Ｄを算出する。下式は、目標制御トルクＴ_Ｄを求める算出式の一例である。

式（１）
Ｔ_０：Ｊｅｒｋ一定制御を開始した時に読み出されたオルタネータのトルク
Ｔ_Ｄ：目標制御トルク
γ_start：Ｊｅｒｋ一定制御を開始した時の変速比
γ_end：ロックアップ解除時の変速比
γ：Ｊｅｒｋ一定制御の制御中に求めた現在の変速比
式（１）では、変速比γ_endと変速比γ_startの差に対する、変速比γ_endと現在の変速比γの差の比に、制御開始時のオルタネータのトルクＴ_０をかけたものとなる。よって、Ｔ_０の係数は最大でも１以下であり、現在の変速比γが変速比γ_endに近づくに従いゼロに近くなる。このため、目標制御トルクＴ_Ｄも徐々にゼロに接近し、この時の目標発電電圧は最小目標発電電圧よりも小さくなる。

続いて、目標制御トルクＴ_Ｄを用いた減速時発電電圧の算出について説明する。オルタトルク制御部２５は、目標制御トルクＴ_Ｄをオルタネータ１５の目標発電電圧にフィードバックすることで、Ｊｅｒｋ一定となる目標発電電圧を算出する。

図６は、Ｊｅｒｋ一定とするオルタネータトルクの制御手順を示すフローチャート図の一例を、図７は図６のＳ６０のＰＩ演算の手順を示すフローチャート図の一例をそれぞれ示す。また、図８は、図６のＳ６０のＰＩ演算の制御ブロック図の一例をそれぞれ示す。図６の手順は、IG‐ONによりスタートし、サイクル時間毎に実行される。

まず、発電制御部２２は、アクセルオフか否かを判定する（Ｓ１０）。アクセルオフであるので、車両は減速中であるとしてよい。

アクセルオフでない場合（Ｓ１０のＮｏ）、発電電圧指示部２６は最小発電電圧をオルタネータ１５に指示する（Ｓ９０）。

アクセルオフの場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、発電制御部２２は車速が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ２０）。車速が閾値以上の場合、ロックアップ解除前後の加減速変動は生じないためである。車速が閾値以上の場合（Ｓ２０のＹｅｓ）、発電電圧指示部２６は最大発電電圧をオルタネータ１５に指示する（Ｓ８０）。

車速が閾値以上でない場合（Ｓ２０のＮｏ）、オルタトルク制御部２５は、減速時発電電圧の算出（Ｊｅｒｋ一定制御）を開始する。したがって、Ｊｅｒｋ一定制御の開始条件は、例えばアクセルオフかつ車速が閾値未満である。

まず、オルタトルク制御部２５はオルタネータ１５のトルクＴ_０を、現在の発電電圧に基づいてマップなどから読み出す（Ｓ３０）。

そして、変速比推定部２４はロックアップ解除時の変速比γ_endを算出する（Ｓ４０）。γ_endの求め方は図５にて説明した。

次に、オルタトルク制御部２５は、式（１）を用いて変速比γ_end、Ｔ_０、γ_start、及び、γを用いて、目標制御トルクＴ_Ｄを算出する（Ｓ５０）。

そして、オルタトルク制御部２５は、次式（２）により減速時発電電圧Ｖを求める（Ｓ６０）。

Ｖ(n)＝V(n‐1)＋ΔV
＝V(n‐1)＋KP｛ΔT(n‐1)−(T_Ｄ−T）｝＋KI∫(T_Ｄ−T）dt … 式（２）
なお、KPは比例制御におけるゲイン、KIは積分制御におけるゲインである。また、Ｖ(n-1)は１サイクル前の減速時発電電圧Ｖである。式の詳細は後述するが、目標制御トルクＴ_Ｄとオルタネータのトルクの差をＰＩ演算により減速時発電電圧にフィードバックしている。ＰＩ制御以外にＰＩＤ制御等を用いてもよい。

そして、オルタトルク制御部２５は、減速時発電電圧Ｖをオルタネータ１５に設定する（Ｓ５０）。オルタネータ１５の発電電圧は徐々に小さくなり、オルタネータ１５のトルクも小さくなる。

図７，８を用いてステップＳ６０の減速時発電電圧Ｖの演算について説明する。
まず、図８に示すように比較器４１が、目標制御トルクＴ_Ｄと検出された実際のオルタネータ１５のトルクＴの差ΔＴを出力する。トルクの差ΔＴは積分器４２とＰ制御側４８に出力される。

積分器４２はトルクの差ΔＴを積分する。また、Ｐ制御側４８は、比較器４３、遅延回路４５、及び、乗算器４４を有している。まず、遅延回路４５は１サイクル前のトルクの差ΔＴを保持しておき、比較器４３に出力する。比較器４３は、今回のトルクの差ΔＴと１サイクル前のΔＴの差ΔΔＴを算出する。そして、乗算器４４が比例制御のゲインとΔΔＴを乗算して比例演算を行う。ΔＴではなくΔΔＴに比例制御を行うのは、直接の制御対象がトルクでなく、目標発電電圧だからである。

加算器４６は積分器４２の出力と乗算器４４の出力を加算して、ΔＶを算出する。加算器４７は、このΔＶと前回の減速時発電電圧Ｖを加算して今回の目標発電電圧である減速時発電電圧Ｖを算出する。

図７は図８の制御ブロックのフローチャート図である。まず、オルタトルク制御部２５は目標制御トルクＴ_Ｄと読み取った実際のオルタネータトルクＴの差ΔT＝Ｔ_Ｄ−Ｔ、及び、前回のΔTと今回のΔTの差＝ΔΔT＝ΔT(n‐1)−ΔTを算出する（Ｓ６０１）。ΔTの算出は比較器４１の処理、ΔΔTの算出は比較器４３の処理に相当する。

次に、ΔＶ＝KP｛ΔT(n‐1)−(T_Ｄ−T）｝＋KI∫(T_Ｄ−T）dt を演算する（Ｓ６０２）。この第1項がＰ制御側４８の演算であり、第２項が積分器４２の演算である。

オルタトルク制御部２５は、Ｓ６０２のΔＶと前回の減速時発電電圧Ｖを加算して、今回の減速時発電電圧Ｖを算出する（Ｓ６０３）。この処理が加算器４７の加算に相当する。

以上のように、減速度がＪｅｒｋ一定となる目標制御トルクＴ_Ｄから、オルタネータ１５の目標発電電圧が得られた。よって、ロックアップ解除前後の加減速変動を低減することができる。

〔電気負荷の変動に対応した目標発電電圧の指示〕
しかしながら、図６〜８の手順で得られる減速時発電電圧Ｖは、減速時発電電圧Ｖが大きくなることを許容しているため、電気負荷に変動が生じた場合にオルタネータ１５のトルクの減少が目標発電電圧を増大させるおそれがある。目標発電電圧が増大すると、オルタネータトルクが増大し、ロックアップ解除時に加減速変動が生じるおそれがある。そこで、本実施形態では、減速時発電電圧Ｖが増大しないように減速時発電電圧Ｖを決定する。

図９は図６のＳ６０の減速時発電電圧の演算手順を示すフローチャート図の一例を示す。すなわち、Ｊｅｒｋ一定制御の全体的な流れは図６と同じであるが、本実施形態ではＳ６０のＰＩ演算の手順が異なっている。

図９では、Ｓ４６０１〜６０３の処理は図７と同じであるが、新たにＳ６０２−１の処理が加えられている。

オルタトルク制御部２５は、ステップＳ６０２でΔＶを演算した後、ΔＶを０以下に制御する（Ｓ６０２−１）。すなわち、電気負荷に変動が生じ、オルタネータ１５のトルクが減少して目標発電電圧を増大させることがないように、ΔＶを０以下に制限する。こうすることで、減速時発電電圧が急に大きくなったり、オルタネータ１５のトルクが急に大きくなることを防止できる。

なお、ΔＶを０以下に制限するとは、
(i) ΔＶ＞０の場合 ΔＶ←０
(ii) ΔＶ≦０の場合 ΔＶのまま
とすることを意味する。

ここで、ΔＶを０以下に制限することには、極めて小さい値以下にΔＶを制限することを含む。例えば、ΔＶは、目標発電電圧Ｖの上限の変化速度の制約を受けるので、目標発電電圧Ｖは上限の変化速度を超えて変化しない。したがって、ΔＶは、最大で、目標発電電圧Ｖの上限の変化速度を満たす変化量未満であればよい。具体的には、上限の変化速度の１／１０〜１／２程度になるように、ΔＶに０でない値を設定することができる。

〔ΔＶを０以下に制限することの効果〕
図１０は、本実施形態の目標発電電圧の制御による効果を説明する図の一例である。図１０では、目標発電電圧、オルタネータトルク、電気負荷、エンジン回転数（及びタービン回転数）、ロックアップ／解除が同じ時間軸に示されている。

図６のフローチャート図の処理により、（１）オルタネータ１５の目標制御トルクＴ_Ｄが低下し、（２）目標発電電圧も徐々に低下する。（３）電気負荷が減少すると、オルタネータ１５は一定電圧になるよう発電量を低下させるため、（４）オルタネータ１５のトルクも低下する。このため、目標制御トルクＴ_Ｄと、実トルクの差ΔＴが大きくなる。

このままだとステップＳ６０２の処理によればΔＶが大きくなってしまうが、本実施形態ではΔＶを０以下に制限するので、（５）目標発電電圧が大きくなること及びそれによりオルタネータ１５のトルクが増大することもない。

オルタネータ１５の目標制御トルクＴ_Ｄは変速比が増大して徐々に小さくなるので、電気負荷の減少により低下したオルタネータ１５のトルクが目標制御トルクＴ_Ｄを上回ると、ΔＶが負値となる。これにより、（６）オルタネータ１５のトルクは目標制御トルクＴ_Ｄへの追従を再開する。

また、オルタネータトルクが急に増大していないのでエンジン回転数も急に落ち込むことなく、（７）緩やかに減少する。なお、タービン回転数は変速比が変わるためエンジン回転数に比べてゆっくりと低下する。

このように、Ｊｅｒｋ一定制御下にあっても、電気負荷の減少に対しオルタネータ１５のトルクが急に増大することを防止できる。したがって、ロックアップ制御への影響も抑制できる。

〔オルタネータのトルクの別の制御方法〕
上記では、オルタネータ１５の目標制御トルクに対し、フィードバック制御で目標発電電圧を決定した。しかし、フィードバック制御を用いることなく目標制御トルクＴ_Ｄからマップにより目標発電電圧（励磁電流）を決定する場合も、トルクの増大を抑制する制御が可能である。

オルタネータ１５のトルクを目標発電電圧にフィードバックしないので、電気負荷が減少した際、目標発電電圧がトルクの減少により急に増大することはない。しかし、電気負荷が減少し、目標発電電圧が低下した状態で、電気負荷が増大すればオルタネータの目標発電電圧やトルクが急に増大する場合がある。このため、フィードバック制御を用いない場合でも、トルクの増大を抑制する制御は有効である。

図１１は、減速時発電電圧を決定するフローチャート図と、励磁電流マップの一例を示す図である。図１１の手順は図６のＳ６０に相当する。すでに、オルタトルク制御部２５は、式（１）により目標制御トルクＴ_Ｄを算出している。目標制御トルクＴ_Ｄに対し、ΔＶを０以下に制限する処理と同等の処理を施すには、目標制御トルクＴ_Ｄを前回値以下に制御すればよい（Ｓ６１１）。

目標制御トルクＴ_Ｄを前回値以下に制御するとは、
(i) 目標制御トルクＴ_Ｄ＞前回値目標制御トルクＴ_Ｄ←前回値
(ii)目標制御トルクＴ_Ｄ≦前回値の場合目標制御トルクＴ_Ｄのまま
なお、ΔVと同様に、目標制御トルクＴ_Ｄを前回値以下に制御することには、目標制御トルクＴ_Ｄを前回値よりもわずかに大きな値にすることを含む。

オルタトルク制御部２５は、このようにして決定した目標制御トルクＴ_Ｄに基づき励磁電流マップを参照して励磁電流を決定する（Ｓ４４２）。励磁電流マップの励磁電流は、ＰＩ演算で得られる目標発電電圧と同等の発電電圧が得られるフィールドコイルの励磁電流である。励磁電流は、発電電圧が大きいほど大きくなるので、発電電圧に応じて、目標制御トルクＴ_Ｄと励磁電流の関係が変わってくる。また、オルタネータの回転数が大きいほど小さい励磁電流で目的の発電量が得られるので、オルタネータ回転数に応じて、目標制御トルクＴ_Ｄと励磁電流の関係が変わってくる。したがって、励磁電流マップは、発電電圧とオルタネータ回転数に応じて用意されている。

オルタトルク制御部２５は、目標制御トルクＴ_Ｄ、オルタネータ回転数及び現在の発電電圧に基づき励磁電流マップを参照しオルタネータ１５に指示する励磁電流を決定する。このようにして決定された励磁電流なら、目標発電電圧が前回の目標発電電圧より大きくなることもない。

この後、発電電圧指示部２６は、図６のＳ７０の代わりに励磁電流をオルタネータ１５に指示する。これにより、オルタネータ１５はＰＩ制御で得られる目標発電電圧と同等の発電電圧で発電することができるので、Ｊｅｒｋ一定の減速度が得られ、電気負荷の変動によりオルタネータ１５のトルクが上昇することを抑制できる。

以上説明したように、本実施形態のＥＣＵ１００は、目標制御トルクＴ_Ｄから励磁電流を求めＪｅｒｋ一定のオルタネータトルクを算出する方法によっても、電気負荷の減少によりオルタネータのトルクが変動することを抑制できる。

１１補機
１２エンジン
１３トルクコンバータ
１４変速機
１５オルタネータ
１６バッテリ
１００ＥＣＵ

Claims

車速の減少に応じてオルタネータのトルクが低下するように発電電圧を低下させるオルタネータの制御装置であって、
トルクコンバータのロックアップ解除時における変速機の変速比を推定する変速比推定手段と、
ロックアップ解除時の変速比に現在の変速比が近づくにしたがい小さくなるオルタネータの目標トルクを決定するオルタネータ制御手段と、を有し、
前記オルタネータ制御手段は、オルタネータの発電量が所定値を超えて増大しないようにオルタネータの発電電圧又は前記目標トルクを制限する、
ことを特徴とする制御装置。
前記オルタネータ制御手段は、前記目標トルクとオルタネータの実トルクの差をオルタネータの発電電圧にフィードバックすることでオルタネータの目標発電電圧を決定し、
前記目標トルクに対しオルタネータの実トルクが小さくなった場合でも、前記目標発電電圧が所定値を超えて増大しないように前記目標発電電圧を決定する、
ことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
前記オルタネータ制御手段は、フィードバック制御により前記発電電圧を増大させる必要があっても、前記発電電圧を増大させない、
ことを特徴とする請求項２記載の制御装置。
前記オルタネータ制御手段は、決定した前記目標トルクが前回の前記目標トルクより大きい場合、決定した前記目標トルクを前回の前記目標トルクに維持し、
前記目標トルクとオルタネータの励磁電流を対応づけたマップから、前記目標トルクに対応づけられた励磁電流を読み出しオルタネータに設定する、
ことを特徴とする請求項１記載の制御装置。
前記オルタネータ制御手段は、アクセルオフかつロックアップ中のトルクコンバータが車輪の回転をオルタネータに伝え発電する際、車両の減速度が略一定に近づくように前記目標トルクを決定する、ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の制御装置。
車速の減少に応じてオルタネータのトルクが低下するように発電電圧を低下させるオルタネータの制御装置の制御方法であって、
トルクコンバータのロックアップ解除時における変速機の変速比を推定する変速比推定ステップと、
ロックアップ解除時の変速比に現在の変速比が近づくにしたがい小さくなるオルタネータの目標トルクを決定するオルタネータ制御ステップと、
オルタネータの発電量が所定値を超えて増大しないようにオルタネータの発電電圧又は前記目標トルクを制限するステップと、
を有することを特徴とする制御方法。