JP2014131396A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源安定化のための制御と、振動抑制のための制御との両立を容易にする
【解決手段】発電機５の第１系統５６は、界磁コイルを有し、車両２００に搭載された内燃機関２で発生するトルクにより界磁コイルを駆動することで発電するとともに、発電機５の第２系統５９は、界磁コイルを有し、内燃機関２で発生するトルクにより界磁コイルを駆動することで発電する。また、電子制御装置１の第１系統発電機トルク演算部７５と発電機５の第１系統制御回路６１は、第１系統５６で発電した電気エネルギで、車両２００に搭載されたバッテリ６を充電するために、界磁コイル９１に流れる電流を制御するとともに、電子制御装置１の発電機第２系統指示信号生成部７６と発電機５の第２系統制御回路６２は、車両２００の振動を抑制するために、界磁コイル９２に流れる電流を制御する。界磁コイル９１のインダクタンスは界磁コイル９２のインダクタンスよりも大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載された内燃機関で発生するトルクを利用した発電を制御する車両用制御装置に関する。

従来、車両の乗り心地・操安性向上実現手段として、車両で生じる振動を抑制するとともに車載バッテリの蓄電量を維持するために、運転者が要求するトルクと、振動を抑制するためのトルクとの加算値を低周波成分と高周波成分とに分離して、上記低周波成分のトルクを発生させるように内燃機関を制御するとともに、上記高周波成分のトルクを発生させるように発電機を制御する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

特許第４４８３９８５号公報

しかし、特許文献１に記載の技術では、車載バッテリの蓄電量を維持する電源安定化と、振動を抑制するための高精度なトルク制御とを１つの発電機で行う必要があり、電源安定化と、振動抑制のためのトルク制御とを両立しようとすると、振動制御に必要なトルク制御の応答性を確保するために、電源安定化のための発電のエネルギ変換効率が低下するという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、電源安定化のための制御と、振動抑制のための制御との両立を容易にする技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の車両用制御装置は、第１発電部が、第１界磁コイルを有し、車両に搭載された内燃機関で発生するトルクにより第１界磁コイルを駆動することで発電するとともに、第２発電部が、第２界磁コイルを有し、内燃機関で発生するトルクにより第２界磁コイルを駆動することで発電する。また第１発電制御手段が、第１発電部で発電した電気エネルギで、車両に搭載されたバッテリを充電するために、第１界磁コイルに流れる電流を制御するとともに、第２発電制御手段が、車両の振動を抑制するために、第２界磁コイルに流れる電流を制御する。そして、第１界磁コイルのインダクタンスは、第２界磁コイルのインダクタンスよりも大きい。

このように構成された車両用制御装置では、車両に搭載されたバッテリ（以下、車載バッテリという）を充電するための発電を行う第１発電部と、車両の振動を抑制するための発電を行う第２発電部とが別々に設けられている。このため、電源安定化のための制御（以下、電源安定化制御という）を第１発電部に対し実行し、車両の振動を抑制するための制御（以下、振動抑制制御という）を第２発電部に対し実行させることができる。これにより、電源安定化制御が振動抑制制御に影響を及ぼしたり、逆に、振動抑制制御が電源安定化制御に影響を及ぼしたりするという事態の発生を抑制することができ、電源安定化制御と振動抑制制御との両立を容易にすることができる。

また、第１発電部で消費するトルクは運転者の操作意図と無関係で、内燃機関で相殺する必要がある。よって、第１界磁コイルの応答周波数は内燃機関の吸気応答周波数より低く設定する必要がある。吸気以外（点火、噴射など）で対応すると燃費およびエミッションが悪化するおそれがあるためである。これに対し、内燃機関の空気慣性および空気粘性に依存する吸気応答より、車両振動は高い周波数成分を含むため、第２界磁コイルは第１界磁コイルより高い周波数応答が必要となる。

このため、請求項１に記載の車両用制御装置では、第１界磁コイルのインダクタンスは第２界磁コイルのインダクタンスよりも大きい。これにより、第１界磁コイルのインダクタンスが小さい場合と比較して、同じ電気エネルギを発生させるために必要な励磁電流が小さくなり、界磁コイルの抵抗等による損失が減少する。すなわち、第１発電部の発電効率を向上させることができる。

また、請求項１に記載の車両用制御装置において、請求項２に記載のように、第２界磁コイルのインダクタンスは、振動の変動に対応して第２発電部が発電する電気エネルギを変動させることができるように予め設定された応答周波数となるように設定されるとよい。

このように構成された車両用制御装置では、第２界磁コイルのインダクタンスが振動の変動に対応した応答周波数となるように設定されているため、第２発電部は、振動の変動に追随した発電を行うことができ、車両の振動を抑制することができる。

また請求項８に記載の車両用制御装置は、第１発電部が、第１界磁コイルを有し、車両に搭載された内燃機関で発生するトルクにより第１界磁コイルを駆動することで発電するとともに、第２発電部が、第２界磁コイルを有し、内燃機関で発生するトルクにより第２界磁コイルを駆動することで発電する。また第１発電制御手段が、第１発電部で発電した電気エネルギで、車両に搭載されたバッテリを充電するために、第１界磁コイルに流れる電流を制御するとともに、第２発電制御手段が、車両の振動を抑制するために、第２界磁コイルに流れる電流を制御する。

これにより、請求項１と同様に、車載バッテリを充電するための発電を行う第１発電部と、車両の振動を抑制するための発電を行う第２発電部とが別々に設けられているため、電源安定化制御が振動抑制制御に影響を及ぼしたり、逆に、振動抑制制御が電源安定化制御に影響を及ぼしたりするという事態の発生を抑制することができ、電源安定化制御と振動抑制制御との両立を容易にすることができる。

また、第１発電部で消費するトルクは運転者の操作意図と無関係で、内燃機関で相殺する必要がある。よって、第１発電部の応答周波数は内燃機関の吸気応答周波数より低く設定する必要がある。吸気以外（点火、噴射など）で対応すると燃費およびエミッションが悪化するおそれがあるためである。これに対し、内燃機関の空気慣性および空気粘性に依存する吸気応答より、車両振動は高い周波数成分を含むため、第２発電部は第１発電部より高い周波数応答が必要となる。また、第２発電部は、振動の変動に追随した発電を行う必要がある。

このため、請求項８に記載の車両用制御装置は、第２発電部の発電量およびそれに伴う負荷トルクの応答周波数が、制御対象となる車両振動の周波数よりも高く、かつ、第１発電部の発電電力およびそれに伴う発電トルクの応答周波数が、第２発電部の発電電力およびそれに伴う発電トルクの応答周波数より低い。

電子制御装置１と車両２００の構成を示すブロック図である。 車両２００の概略構成を示す図である。 発電機５の概略構成を示す平面図である。 補正車輪軸トルク算出部７２の構成を示すブロック図である。 発電機５の概略構成を示す回路図である。 トルク制御処理の前半部分を示すフローチャートである。 トルク制御処理の後半部分を示すフローチャートである。 電子制御装置１により算出される各トルクの変化の具体例を示すグラフである。 別の実施形態の発電機５の概略構成を示す回路図である。 別の実施形態の発電機５の概略構成を示す回路図である。

以下に本発明の実施形態について図面とともに説明する。
本実施形態の電子制御装置１は、図１に示すように、車両２００に搭載され、車両２００の内燃機関２の制御を行う。

内燃機関２は、電子制御装置１からの要求に応じてトルクを発生させ、発生したトルクを、そのクランク軸２１（図２を参照）を介して伝達装置３へ出力する。
伝達装置３は、変速機３１（図２を参照）およびディファレンシャルギア３２（図２を参照）などで構成される。そして伝達装置３は、内燃機関２から入力したトルクを、変速機３１のギア比とディファレンシャルギア３２のギア比とを乗ずることで得られる減速比Ｒｇ倍に増加させて、車輪軸４１（図２を参照）へ出力する。これにより、車輪軸４１に連結されている車輪４にトルクが伝達される。

発電機５は、内燃機関２により回転駆動されて発電することによってバッテリ６を充電する。そして、バッテリ６から電気負荷７へ電力が供給される。内燃機関２のクランク軸２１と発電機５の回転軸５１（図２を参照）にはそれぞれプーリ２２，５２（図２を参照）が取り付けられており、プーリ２２とプーリ５２との間にベルト５３（図２を参照）が架け渡されている。これにより、内燃機関２で発生したトルクが発電機５に伝達される。

また発電機５は、ロータ５４とステータ５５とから構成される第１系統５６と、ロータ５７とステータ５８とから構成される第２系統５９とを備える（図３を参照）。そして発電機５は、第１系統５６を制御する第１系統制御回路６１と、第２系統５９を制御する第２系統制御回路６２とを備える。

第１系統制御回路６１は、バッテリ６の電圧が所定電圧になるように、ロータ５４に流れる励磁電流Ｉｆａｄを制御する。第２系統制御回路６２は、電子制御装置１から入力する電流制御デューティ指令値Ｆｄｕｔｙ（後述）に基づいてデューティ制御を行うことにより、ロータ５７に流れる励磁電流を制御する。

ストロークセンサ８は、運転者によるアクセルペダル９の踏み込み量を検出し、検出結果を電子制御装置１へ出力する。
クランク角センサ１０は、内燃機関２のクランク軸２１の回転に応じて所定角度毎（例えば３０°ＣＡ毎）にエッジが生じるクランク角信号を出力する。電子制御装置１は、このクランク角信号に基づいて、内燃機関２の回転速度Ｎｅおよびクランク角度を算出する。

電子制御装置１は、要求車輪軸トルク算出部７１、補正車輪軸トルク算出部７２、変速機ギア選択部７３、発電機トルク補正分演算部７４、第１系統発電機トルク演算部７５、発電機第２系統指示信号生成部７６、発電トルク演算部７７および内燃機関トルク演算部７８を備える。

要求車輪軸トルク算出部７１は、ストロークセンサ８により検出されたアクセルペダル踏み込み量に基づいて、車輪軸４１に掛かるトルクを算出する。アクセルペダル踏み込み量は運転手によるトルク要求に対応するため、以下、要求車輪軸トルク算出部７１が算出するトルクを、運転者要求車輪軸トルクＴｗ＿ｄという。なお、添字のｗは、車輪軸４１に掛かるときのトルクであることを示す。

補正車輪軸トルク算出部７２は、車両モデル部８１およびＬＱＲ（Linear Quadratic Regulator）コントローラゲイン８２を備える（図４を参照）。
車両モデル部８１は、車両振動モデルを用いて、車両２００の状態を推定する。この車両振動モデルは、車両２００の前輪と車体との間および後輪と車体との間のそれぞれが、所定のバネ定数と所定の減衰係数が設定されたサスペンションで連結されているとして車両２００がピッチング振動およびシャシと車輪間で振動する場合を想定し、車両２００の車両状態を状態方程式で表現したものである。そして車両モデル部８１は、要求車輪軸トルク算出部７１により算出された運転者要求車輪軸トルクＴｗ＿ｄを用いて、この状態方程式の演算を行い、車両２００の車両状態を算出する。

ＬＱＲコントローラゲイン８２は、車両モデル部８１が算出した車両状態に基づいて、車両２００の振動を抑制するためのトルクを算出して出力する。なお、振動を抑制するためのトルクを車両振動モデルを用いて算出する方法は従来知られているため、詳細な説明を省略する。以下、補正車輪軸トルク算出部７２が算出するトルクを、補正車輪軸トルクＴｗ＿ｃという。

変速機ギア選択部７３は、要求車輪軸トルク算出部７１からの運転者要求車輪軸トルクＴｗ＿ｄと、駆動軸（プロペラシャフト）の回転速度とを用いて、変速機３１のギアを選択する。

発電機トルク補正分演算部７４は、第２系統補正発電トルクＴａ＿２ｃと、第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂを算出する。なお、添字のａは、発電機５の回転軸５１に掛かるときのトルクであることを示す。

第２系統補正発電トルクＴａ＿２ｃは、下式（１）により算出される。ここで、Ｒｐは、内燃機関２のプーリ２２と発電機５のプーリ５２とのプーリ比である。
Ｔａ＿２ｃ ＝ Ｔｗ＿ｃ／（Ｒｇ×Ｒｐ） ・・・（１）
第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂは、Ｔａ＿２ｃの正側補正のためのオフセットである。なお、トルクＴｗ＿ｄ，Ｔｗ＿ｃは正負に及ぶ値であるのに対し、トルクＴａ＿２ｂは負の値である。また、トルクＴａ＿２ｂの値は、その絶対値がＴａ＿２ｃの振幅より大きくなるように予め設定された一定値である。Ｔａ＿２ｃが例えば−１Ｎ・ｍから＋１Ｎ・ｍの間で変動する場合（すなわち、Ｔａ＿２ｃの振幅が１Ｎ・ｍである場合）には、トルクＴａ＿２ｂは−１Ｎ・ｍより小さい値に設定される。

そして発電機トルク補正分演算部７４は、第２系統補正発電トルクＴａ＿２ｃと第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂとを加算した値（すなわち、Ｔａ＿２ｂ＋Ｔａ＿２ｃ）を発電機第２系統指示信号生成部７６へ出力する。また発電機トルク補正分演算部７４は、第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂを発電トルク演算部７７へ出力する。

第１系統発電機トルク演算部７５は、発電機５の第１系統５６で発電を行うために必要なトルクＴａ＿１ｂ（以下、第１系統発電負荷トルクＴａ＿１ｂという）を算出する。第１系統発電負荷トルクＴａ＿１ｂは、下式（２）に示すように、発電機５の第１系統５６の励磁電流Ｉｆａｄと、内燃機関２の回転速度Ｎｅとに基づいて算出される。なお、トルクＴａ＿１ｂは負の値である。

Ｔａ＿１ｂ ＝ ｆ（Ｉｆａｄ，Ｎｅ） ・・・（２）
発電機第２系統指示信号生成部７６は、発電機５の第２系統５９のロータ５７に流れる励磁電流を制御するための電流制御デューティ指令値Ｆｄｕｔｙを、下式（３）に示すように、トルク（Ｔａ＿２ｂ＋Ｔａ＿２ｃ）と、内燃機関２の回転速度Ｎｅとに基づいて算出する。そして発電機第２系統指示信号生成部７６は、算出した電流制御デューティ指令値Ｆｄｕｔｙを第２系統制御回路６２へ出力する。

Ｆｄｕｔｙ ＝ ｇ（Ｔａ＿２ｂ＋Ｔａ＿２ｃ，Ｎｅ） ・・・（３）
発電トルク演算部７７は、発電機５での発電で消費されるトルクＴｅ＿ｂ（以下、発電消費トルクＴｅ＿ｂという）を下式（４）により算出する。なお、添字のｅは、内燃機関２のクランク軸２１に掛かるときのトルクであることを示す。

Ｔｅ＿ｂ ＝ （Ｔａ＿１ｂ ＋ Ｔａ＿２ｂ）×Ｒｐ ・・・（４）
内燃機関トルク演算部７８は、内燃機関２での燃焼で発生させるトルクＴｅ＿ｉ（以下、燃焼トルクＴｅ＿ｉという）を下式（５），（６）により算出する。

Ｔｅ＿ｄ ＝ Ｔｗ＿ｄ／Ｒｇ ・・・（５）
Ｔｅ＿ｉ ＝ （Ｔｅ＿ｄ ＋ Ｔｅ＿ｂ） ・・・（６）
そして電子制御装置１は、算出した燃焼トルクＴｅ＿ｉに基づいて、スロットル弁の開度を変えるスロットルモータ（不図示）、各気筒内の燃料に着火するための点火プラブ（不図示）、および各気筒に燃料を噴射するインジェクタ（不図示）といった各種アクチュエータを制御して、内燃機関２を作動させる。

また発電機５は、図５に示すように、ロータ５４，５７を構成する界磁コイル９１，９２と、ステータ５５，５８を構成する三相電機子コイル９３，９４と、三相全波整流器９５とを備える。

三相全波整流器９５は、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８，Ｄ９を備えている。そして、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３のカソードがバッテリ６の正極に接続されるとともに、ダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９のアノードがバッテリ６の負極に接続される。また、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３のアノードにそれぞれダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６のカソードが接続されるとともに、ダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９のカソードにそれぞれダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６のアノードが接続される。

すなわち、三相全波整流器９５は、ダイオードＤ１，Ｄ４，Ｄ７が直列に接続された第１ダイオード列と、ダイオードＤ２，Ｄ５，Ｄ８が直列に接続された第２ダイオード列と、ダイオードＤ３，Ｄ６，Ｄ９が直列に接続された第３ダイオード列を並列接続した回路構成を有している。

そして、三相電機子コイル９３の３つの端子はそれぞれ、ダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６のアノードに接続される。また、三相電機子コイル９４の３つの端子はそれぞれ、ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３のアノードに接続される。

すなわち、第１系統５６と第２系統５９は、直列に接続されている。このため、第１系統５６で発生した電気エネルギと、第２系統５９で発生した電気エネルギとが加算されて、バッテリ６に供給される。

また、界磁コイル９１のインダクタンスは、界磁コイル９２のインダクタンスよりも大きい。
なお、コイルの時定数Ｔ［ｓ］と応答周波数ｆ［Ｈｚ］は、コイルのインダクタンスをＬ［Ｈ］とし、コイルの直流抵抗と回路抵抗との加算値をＲ［Ω］として、下式（７），（８）で表される。すなわち、インダクタンスが大きくなるほど、応答周波数が低下する。

Ｔ ＝ Ｌ／Ｒ ・・・（７）
ｆ ＝ １／２πＴ ＝ Ｒ／２πＬ ・・・（８）
また、界磁コイルのインダクタンスが小さい場合には、界磁コイルのインダクタンスが大きい場合と比較して、同じ電気エネルギを三相電機子コイルで発生させるために必要な励磁電流が大きくなり、上記の抵抗Ｒによる損失が増加する。すなわち、インダクタンスが小さくなるほど、発電効率が低下する。

したがって、第１系統５６は、発電効率が高く応答性が低い。一方、第２系統５９は、発電効率が低く応答性が高い。
そして、界磁コイル９２のインダクタンスは、界磁コイル９２の応答周波数が車両２００の振動の周波数に対応するように設定される。

次に、このように構成された電子制御装置１が実行するトルク制御処理の手順を図６および図７を用いて説明する。このトルク制御処理は、電子制御装置１の動作中において繰り返し実行される処理である。

このトルク制御処理が実行されると、電子制御装置１は、まずＳ１０にて、運転者要求車輪軸トルクＴｗ＿ｄを算出する。そしてＳ２０にて、車両振動モデルを用いて、車両２００の状態を推定し、さらにＳ３０にて、Ｓ２０で算出した車両状態に基づいて、補正車輪軸トルクＴｗ＿ｃを算出する。またＳ４０にて、運転者要求車輪軸トルクＴｗ＿ｄと駆動軸の回転速度とを用いて変速機３１のギアを選択する。

その後Ｓ５０にて、発電機５の第１系統５６と第２系統５９が正常であるか否かを判断する。ここで、第１系統５６と第２系統５９が正常である場合には（Ｓ５０：ＹＥＳ）、Ｓ６０にて、第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂを算出し、さらにＳ７０にて、第２系統補正発電トルクＴａ＿２ｃを算出する。そしてＳ８０にて、電流制御デューティ指令値Ｆｄｕｔｙを算出し、この電流制御デューティ指令値Ｆｄｕｔｙを第２系統制御回路６２へ出力する。これにより、第２系統制御回路６２は、電流制御デューティ指令値Ｆｄｕｔｙに基づいて、発電機５の第２系統５９を制御する。

またＳ９０にて、第１系統発電負荷トルクＴａ＿１ｂを算出し、Ｓ１００にて、発電消費トルクＴｅ＿ｂを算出し、Ｓ１１０にて、燃焼トルクＴｅ＿ｉを算出する。そしてＳ１２０にて、Ｓ１１０で算出した燃焼トルクＴｅ＿ｉを発生させるように内燃機関２を制御して、トルク制御処理を一旦終了する。

またＳ５０にて、第１系統５６と第２系統５９の少なくとも一方が異常である場合には（Ｓ５０：ＮＯ）、Ｓ１３０にて、第１系統５６が正常であるか否かを判断する。ここで、第１系統５６が正常である場合には（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、第２系統５９が異常であると判断し、Ｓ１４０にて、第２系統５９が故障である旨を示す故障情報を電子制御装置１の外部へ出力する。

そしてＳ１５０にて、第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂの値を０に設定するとともに、Ｓ１６０にて、第２系統補正発電トルクＴａ＿２ｃの値を０に設定する。これにより、第２系統５９による発電が実質的に停止する。

次にＳ１７０にて、第１系統発電負荷トルクＴａ＿１ｂを算出し、Ｓ１００に移行する。
またＳ１３０にて、第１系統５６が正常でない場合には（Ｓ１３０：ＮＯ）、Ｓ１８０にて、第２系統５９が正常であるか否かを判断する。ここで、第２系統５９が正常である場合には（Ｓ１８０：ＹＥＳ）、第１系統５６が異常であると判断し、Ｓ１９０にて、第１系統５６が故障である旨を示す故障情報を電子制御装置１の外部へ出力する。

そしてＳ２００にて、第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂの値を、予め設定された最大値Ｔａ＿２ｂ＿ｍａｘに設定し、さらにＳ２１０にて、第２系統補正発電トルクＴａ＿２ｃを算出する。そしてＳ２２０にて、電流制御デューティ指令値Ｆｄｕｔｙを算出し、この電流制御デューティ指令値Ｆｄｕｔｙを第２系統制御回路６２へ出力する。これにより、第２系統制御回路６２は、電流制御デューティ指令値Ｆｄｕｔｙに基づいて、発電機５の第２系統５９を制御する。

次にＳ２３０にて、第１系統発電負荷トルクＴａ＿１ｂの値を０に設定し、Ｓ１００に移行する。
またＳ１８０にて、第２系統５９が正常でない場合には（Ｓ１８０：ＮＯ）、第１系統５６と第２系統５９の両方が異常であると判断し、Ｓ２４０にて、第１系統５６と第２系統５９の両方が故障である旨を示す故障情報を電子制御装置１の外部へ出力する。

そしてＳ２５０にて、第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂの値を０に設定するとともに、Ｓ２６０にて、第２系統補正発電トルクＴａ＿２ｃの値を０に設定する。
次にＳ２７０にて、第１系統発電負荷トルクＴａ＿１ｂの値を０に設定し、Ｓ２８０にて、運転者に退避走行を促す表示を例えばインストルメントパネル（不図示）に実行させるための退避走行指令を電子制御装置１の外部へ出力し、Ｓ１００に移行する。

次に、電子制御装置１により算出される各トルクの変化の具体例を図８を用いて説明する。
図８に示すように、運転者要求車輪軸トルクＴｗ＿ｄは、時刻ｔ１に０から増加を開始し時刻ｔ２で増加を終了し、時刻ｔ２から時刻ｔ３まで一定値を維持し、時刻ｔ３に減少を開始し、時刻ｔ４で再び０になるとする。

上記のように運転者要求車輪軸トルクＴｗ＿ｄが変化する場合に、補正車輪軸トルクＴｗ＿ｃは、時刻ｔ２の前後と時刻ｔ４の前後で、振動を制御するために値を変動させる（図中の指示Ｐ１，Ｐ２を参照）。

また第２系統補正発電トルクＴａ＿２ｃは、上式（１）に示すように、補正車輪軸トルクＴｗ＿ｃに比例するため、時刻ｔ２の前後と時刻ｔ４の前後で値を変動させる（図中の指示Ｐ３，Ｐ４を参照）。

また、第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂは負の一定値であるため、第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂと第２系統補正発電トルクＴａ＿２ｃとの加算値（図中のＴａ＿２ｂ＋Ｔａ＿２ｃを参照）も、時刻ｔ２の前後と時刻ｔ４の前後で値を変動させる（図中の指示Ｐ３，Ｐ４を参照）。

また第１系統発電負荷トルクＴａ＿１ｂは、発電パワー要求一定の場合、運転者要求車輪軸トルクＴｗ＿ｄの増加に伴う回転速度Ｎｅの上昇に起因して、時刻ｔ０に負の一定値から増加を開始し時刻ｔ３で増加を終了し、回転速度Ｎｅが一定になった後、一定値を維持する。

また、上述のように第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂは負の一定値であるため、第１系統発電負荷トルクＴａ＿１ｂと第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂとの加算値（図中のＴａ＿１ｂ＋Ｔａ＿２ｂを参照）も、第１系統発電負荷トルクＴａ＿１ｂに類似した変化を示す。

また発電消費トルクＴｅ＿ｂは、上式（４）に示すように、第１系統発電負荷トルクＴａ＿１ｂと第２系統ベーストルクＴａ＿２ｂとの加算値に比例するため、この加算値に類似した変化を示す。

また、トルクＴｅ＿ｄは、上式（５）に示すように、運転者要求車輪軸トルクＴｗ＿ｄに比例するため、運転者要求車輪軸トルクＴｗ＿ｄに類似した変化を示す。
また燃焼トルクＴｅ＿ｉは、トルクＴｅ＿ｄと発電消費トルクＴｅ＿ｂの絶対値との加算値である。このため燃焼トルクＴｅ＿ｉは、時刻ｔ１に一定値から増加を開始し時刻ｔ２で増加を終了し、時刻ｔ２に減少を開始する。そして燃焼トルクＴｅ＿ｉは、時刻ｔ３まで、発電消費トルクＴｅ＿ｂの変化量に応じた減少を続け、その後、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで、トルクＴｅ＿ｄの変化量に応じた減少を続ける。

このように、発電機５の第１系統５６は、界磁コイル９１を有し、車両２００に搭載された内燃機関２で発生するトルクにより界磁コイル９１を駆動することで発電するとともに、発電機５の第２系統５９は、界磁コイル９２を有し、内燃機関２で発生するトルクにより界磁コイル９２を駆動することで発電する。また、電子制御装置１の第１系統発電機トルク演算部７５と発電機５の第１系統制御回路６１は、第１系統５６で発電した電気エネルギで、車両２００に搭載されたバッテリ６を充電するために、界磁コイル９１に流れる電流を制御するとともに、電子制御装置１の発電機第２系統指示信号生成部７６と発電機５の第２系統制御回路６２は、車両２００の振動を抑制するために、界磁コイル９２に流れる電流を制御する。

このように構成された電子制御装置１および発電機５では、車両２００に搭載されたバッテリ６を充電するための発電を行う第１系統５６と、車両の振動を抑制するための発電を行う第２系統５９とが別々に設けられている。このため、電源安定化のための制御（以下、電源安定化制御という）を第１系統５６に対し実行し、車両２００の振動を抑制するための制御（以下、振動抑制制御という）を第２系統５９に対し実行させることができる。これにより、電源安定化制御が振動抑制制御に影響を及ぼしたり、逆に、振動抑制制御が電源安定化制御に影響を及ぼしたりするという事態の発生を抑制することができ、電源安定化制御と振動抑制制御との両立を容易にすることができる。

また、第１系統５６で消費するトルクは運転者の操作意図と無関係で、内燃機関２で相殺する必要がある。よって、第１系統５６の応答周波数は内燃機関２の吸気応答周波数より低く設定する必要がある。吸気以外（点火、噴射など）で対応すると燃費およびエミッションが悪化するおそれがあるためである。これに対し、内燃機関２の空気慣性および空気粘性に依存する吸気応答より、車両振動は高い周波数成分を含むため、第２系統５９は第１系統５６より高い周波数応答が必要となる。また、第２系統５９は、振動の変動に追随した発電を行う必要がある。

このため、電子制御装置１および発電機５では、第２系統５９の発電量およびそれに伴う負荷トルクの応答周波数が、制御対象となる車両振動の周波数よりも高く、かつ、第１系統５６の発電電力およびそれに伴う発電トルクの応答周波数が、第２系統５９の発電電力およびそれに伴う発電トルクの応答周波数より低い。

また、電子制御装置１および発電機５では、界磁コイル９１のインダクタンスは界磁コイル９２のインダクタンスよりも大きい。これにより、界磁コイル９１のインダクタンスが小さい場合と比較して、同じ電気エネルギを発生させるために必要な励磁電流が小さくなり、界磁コイル９１の抵抗等による損失が減少する。すなわち、第１系統５６の発電効率を向上させることができる。

また、界磁コイル９１のインダクタンスを界磁コイル９２のインダクタンスよりも大きくするのは、第１系統５６で設定された応答周波数が、第２系統５９で設定された応答周波数よりも低いという関係を満たすようにする必要があるからである。

また、界磁コイル９２のインダクタンスは、振動の変動に対応して第２系統５９が発電する電気エネルギを変動させることができるように予め設定された応答周波数となるように設定されている。

これにより、第２系統５９は、振動の変動に追随した発電を行うことができ、車両２００の振動を抑制することができる。
また、第１系統５６と第２系統５９とが直列に接続されている。これにより、第１系統５６と第２系統５９とが並列に接続に接続される場合と異なり、第１系統５６と同等の起電力を第２系統５９で発生させる必要がないため、第２系統５９の励磁電流をその分小さくすることができる。このため、第１系統５６と第２系統５９とが並列に接続に接続される場合よりも、第２系統５９の発電効率を向上させることができる。

また、第１系統５６が異常であるか否かを判断し（Ｓ５０，Ｓ１３０，Ｓ１８０）、第１系統５６が異常である場合に（Ｓ５０：ＮＯ，Ｓ１３０：ＮＯ，Ｓ１８０：ＹＥＳ）、第１系統５６が異常でないときよりも第２系統５９で発生する電気エネルギが大きくなるように、界磁コイル９２に流れる電流を制御する（Ｓ２００）。

これにより、第１系統５６でバッテリ６を充電することができない場合であっても第２系統５９でバッテリ６を充電することが可能となり、バッテリ６の蓄電量の低下を抑制することができる。このため、第１系統５６が故障したときに、車両２００の運転者が車両２００を退避走行させるための時間を稼ぐことができる。

また、第２系統５９が異常であるか否かを判断し（Ｓ５０，Ｓ１３０）、第２系統５９が異常である場合に（Ｓ５０：ＮＯ，Ｓ１３０：ＹＥＳ）、界磁コイル９２に電流が流れないように制御する（Ｓ１５０，Ｓ１６０）。これにより、車両２００の振動を抑制するための制御が実行されなくなる。このため、第２系統５９の異常に起因して車両２００の振動を抑制するための制御に異常が発生してしまうというという事態の発生を抑制することができる。

以上説明した実施形態において、電子制御装置１および発電機５は本発明における車両用制御装置、界磁コイル９１は本発明における第１界磁コイル、第１系統５６は本発明における第１発電部、界磁コイル９２は本発明における第２界磁コイル、第２系統５９は本発明における第２発電部、第１系統発電機トルク演算部７５と第１系統制御回路６１は本発明における第１発電制御手段、発電機第２系統指示信号生成部７６と第２系統制御回路６２は本発明における第２発電制御手段、Ｓ５０，Ｓ１３０，Ｓ１８０の処理は本発明における第１故障判断手段、Ｓ５０，Ｓ１３０の処理は本発明における第２故障判断手段である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
例えば上記実施形態では、第１系統と第２系統とが直列に接続されているものを示したが、第１系統と第２系統とが並列に接続されているようにしてもよい。

具体的には、発電機５は、図９に示すように、界磁コイル１０１，１０２と、三相電機子コイル１０３，１０４と、三相全波整流器１０５，１０６と、第１系統制御回路１０７と、第２系統制御回路１０８とを備える。

まず、界磁コイル１０１のインダクタンスは、界磁コイル１０２のインダクタンスよりも大きい。
三相全波整流器１０５は、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３，Ｄ１４，Ｄ１５，Ｄ１６を備えている。そして、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３のカソードがバッテリ６の正極に接続されるとともに、ダイオードＤ１４，Ｄ１５，Ｄ１６のアノードがバッテリ６の負極に接続される。また、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３のアノードにそれぞれダイオードＤ１４，Ｄ１５，Ｄ１６のカソードが接続される。

三相全波整流器１０６は、ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３，Ｄ２４，Ｄ２５，Ｄ２６を備えている。そして、ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３のカソードがバッテリ６の正極に接続されるとともに、ダイオードＤ２４，Ｄ２５，Ｄ２６のアノードがバッテリ６の負極に接続される。また、ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３のアノードにそれぞれダイオードＤ２４，Ｄ２５，Ｄ２６のカソードが接続される。

すなわち、三相全波整流器１０５と三相全波整流器１０６は互いに並列に接続されている。
そして、三相電機子コイル１０３の３つの端子はそれぞれ、ダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３のアノードに接続される。また、三相電機子コイル１０４の３つの端子はそれぞれ、ダイオードＤ２１，Ｄ２２，Ｄ２３のアノードに接続される。

さらに、第１系統制御回路１０７には界磁コイル１０１が接続され、第２系統制御回路１０８には界磁コイル１０２が接続される。
以上より、発電機５の第１系統１１１と発電機５の第２系統１１２は、並列に接続されている。これにより、第１系統１１１が断線故障した場合でも第２系統１１２で独立してバッテリ６を充電することができる。

また、発電機５は、図１０に示すように、界磁コイル１２１，１２２と、三相電機子コイル１２３と、三相全波整流器１２４と、第１系統制御回路１２５と、第２系統制御回路１２６とを備えるようにしてもよい。

まず、界磁コイル１２１のインダクタンスは、界磁コイル１２２のインダクタンスよりも大きい。
三相全波整流器１２４は、ダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３，Ｄ３４，Ｄ３５，Ｄ３６を備えている。そして、ダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３のカソードがバッテリ６の正極に接続されるとともに、ダイオードＤ３４，Ｄ３５，Ｄ３６のアノードがバッテリ６の負極に接続される。また、ダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３のアノードにそれぞれダイオードＤ３４，Ｄ３５，Ｄ３６のカソードが接続される。

そして、三相電機子コイル１２３の３つの端子はそれぞれ、ダイオードＤ３１，Ｄ３２，Ｄ３３のアノードに接続される。
さらに、第１系統制御回路１２５には界磁コイル１２１が接続され、第２系統制御回路１２６には界磁コイル１２２が接続される。そして、発電機５は、構造または制御により、界磁コイル１２１と界磁コイル１２２との間で相互インダクタンスを発生させないように構成されている。例えば、界磁コイル１２１と界磁コイル１２２とが互いに直交するように配置される。

これにより、発電機５の第１系統は、界磁コイル１２１を駆動することで、三相電機子コイル１２３に電気エネルギを発生させ、発電機５の第２系統は、界磁コイル１２２を駆動することで、三相電機子コイル１２３に電気エネルギを発生させることができる。このため、１つの電機子コイルを２つの系統で共有することができ、電機子コイルの数を減らすことができるため、電機子コイル数の減少分、発電機の製造コストを低減することができる。

また上記実施形態では、第１系統と第２系統の両方を一体の発電機としたものを示したが、第１系統の特徴を有する発電機と第２系統の特徴を有する発電機の２台を設置することでも同様の効果を得ることは可能である。

また、公知の回生制動を実行する場合には、この回生制動を発電機５の第１系統で実行することで、回生制動による制動補正と、発電機５の第２系統による制振補正とを両立させることが可能である。

１…電子制御装置、２…内燃機関、５…発電機、６…バッテリ、５６…第１系統、５９…第２系統、６１，１０７，１２５…第１系統制御回路、６２，１０８，１２６…第２系統制御回路、７５…第１系統発電機トルク演算部、７６…発電機第２系統指示信号生成部、９１，９２，１０１，１０２，１２１，１２２…界磁コイル

Claims (9)

1. 第１界磁コイル（９１，１０１，１２１）を有し、車両（２００）に搭載された内燃機関（２）で発生するトルクにより前記第１界磁コイルを駆動することで発電する第１発電部（５６，１１１）と、
   第２界磁コイル（９２，１０２，１２２）を有し、前記内燃機関で発生するトルクにより前記第２界磁コイルを駆動することで発電する第２発電部（５９，１１２）と、
   前記第１発電部で発電した電気エネルギで、前記車両に搭載されたバッテリを充電するために、前記第１界磁コイルに流れる電流を制御する第１発電制御手段（６１，７５）と、
   前記車両の振動を抑制するために、前記第２界磁コイルに流れる電流を制御する第２発電制御手段（６２，７６）とを備え、
   前記第１界磁コイルのインダクタンスは、前記第２界磁コイルのインダクタンスよりも大きい
   ことを特徴とする車両用制御装置。
2. 前記第２界磁コイルのインダクタンスは、前記振動の変動に対応して前記第２発電部が発電する電気エネルギを変動させることができるように予め設定された応答周波数となるように設定される
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
3. 前記第１発電部（５６）と前記第２発電部（５９）とが直列に接続される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置。
4. 前記第１発電部（１１１）と前記第２発電部（１１２）とが並列に接続される
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置。
5. 電機子コイル（１２３）を備え、
   前記第１発電部は、前記第１界磁コイル（１２１）を駆動することで、前記電機子コイルに電気エネルギを発生させ、
   前記第２発電部は、前記第２界磁コイル（１２２）を駆動することで、前記電機子コイルに電気エネルギを発生させる
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用制御装置。
6. 前記第１発電部が故障したか否かを判断する第１故障判断手段（Ｓ５０，Ｓ１３０，Ｓ１８０）を備え、
   前記第２発電制御手段は、
   前記第１発電部が故障したと前記第１故障判断手段が判断した場合に、前記第１発電部が故障していないときよりも前記第２発電部で発生する電気エネルギが大きくなるように、前記第２界磁コイルに流れる電流を制御する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の車両用制御装置。
7. 前記第２発電部が故障したか否かを判断する第２故障判断手段（Ｓ５０，Ｓ１３０）を備え、
   前記第２発電制御手段は、
   前記第２発電部が故障したと前記第２故障判断手段が判断した場合に、前記第２界磁コイルに電流が流れないように制御する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の車両用制御装置。
8. 第１界磁コイル（９１，１０１，１２１）を有し、車両（２００）に搭載された内燃機関（２）で発生するトルクにより前記第１界磁コイルを駆動することで発電する第１発電部（５６，１１１）と、
   第２界磁コイル（９２，１０２，１２２）を有し、前記内燃機関で発生するトルクにより前記第２界磁コイルを駆動することで発電する第２発電部（５９，１１２）と、
   前記第１発電部で発電した電気エネルギで、前記車両に搭載されたバッテリを充電するために、前記第１界磁コイルに流れる電流を制御する第１発電制御手段（６１，７５）と、
   前記車両の振動を抑制するために、前記第２界磁コイルに流れる電流を制御する第２発電制御手段（６２，７６）とを備え、
   前記第２発電部の発電量およびそれに伴う負荷トルクの応答周波数が、制御対象となる車両振動の周波数よりも高く、かつ、前記第１発電部の発電電力およびそれに伴う発電トルクの応答周波数が、前記第２発電部の発電電力およびそれに伴う発電トルクの応答周波数より低い
   ことを特徴とする車両用制御装置。
9. 前記第１発電部で設定された応答周波数と、前記第２発電部で設定された応答周波数との関係は、前記第１界磁コイルのインダクタンスを前記第２界磁コイルのインダクタンスよりも大きくすることによって定められる
   ことを特徴とする請求項８に記載の車両用制御装置。

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