JP2016152646A - 車両の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費の悪化とコストの上昇を防止しつつ、アクチュエータおよび電装系の良好な作動を維持することができる車両の制御装置を提供すること。【解決手段】エンジンＥＣＵ１０の発電制御部１１は、アクチュエータ３０が駆動する期間は、発電電圧が上昇するようオルタネータ４０を制御する。また、発電制御部１１は、アクチュエータ３０が駆動する期間は、アクチュエータ３０の駆動時に見込まれる電圧降下量を補う電圧上昇量で、発電電圧が上昇するよう、オルタネータ４０を制御する。また、発電制御部１１は、変速開始要求の発生から変速終了までの期間は、発電電圧が上昇するようオルタネータ４０を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、発電機の発電電圧を制御する車両の制御装置に関する。

近年、自動車等の車両には、ＡＭＴ（Automated Manual Transmission）と言われる自動変速機が搭載されている。ＡＭＴは、平行軸歯車式の手動変速機（ＭＴ：Manual Transmission）に、変速操作を行うように駆動するアクチュエータを追加することで自動変速を可能にしている。

従来、ＡＭＴを搭載したこの種の車両の制御装置として、電力により駆動する電動アクチュエータを用いてトランスミッションの変速操作を行うものが知られている（特許文献１参照）。
特許文献１に記載の車両の制御装置は、アクチュエータの駆動に起因して電源電圧が低下した異常時には、アクチュエータの変速操作を禁止したり、アクチュエータへの通電時間を長くすることで、電気負荷が更に増大することを回避している。

特開２００６−２５８２００号公報

しかしながら、特許文献１に記載の従来の車両の制御装置にあっては、アクチュエータの駆動に起因して電源電圧が低下した際に、更なる電気負荷の増大を回避できるが、電源電圧が定格電圧を下回ることを回避出来ないため、アクチュエータおよび電装系が動作不良を起こすという問題があった。

具体的には、電源電圧が定格電圧を下回ると、例えば、スピードメータ等の照明が明滅することでドライバに不快感を与え、各種の制御ユニットが正常に動作できなくなり、ワイパーの動作が不定周期になってしまう。

この対策として、発電機の発電電圧を常時高くしておくことが有効であるが、この場合、発電量の増加による電気負荷の増大により燃費が悪化してしまうという問題があった。

また、アクチュエータの駆動時の電圧降下を小さくするためにはバッテリの容量を大きくすることが有効であるが、この場合、コストが上昇してしまうという問題があった。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたもので、燃費の悪化とコストの上昇を防止しつつ、アクチュエータおよび電装系の良好な作動を維持することができる車両の制御装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的達成のため、電力が供給されることでトランスミッションの変速操作を行うように駆動するアクチュエータと、前記アクチュエータおよび電装系に供給される電力を発電する発電機と、を備える車両の制御装置であって、前記アクチュエータが駆動する期間は、発電電圧が上昇するよう前記発電機を制御する発電制御部を備えることを特徴とするものである。

本発明によれば、アクチュエータが駆動する期間は発電機の発電電圧が上昇するので、アクチュエータおよび電装系へ供給される電圧が、アクチュエータの駆動に起因する電圧降下によって定格電圧を下回ることが防止される。このため、アクチュエータおよび電装系の良好な作動を維持することができる。

また、アクチュエータが駆動する期間は発電機の発電電圧が上昇するので、発電電圧を常時上昇させて発電負荷を増加させる場合より、燃費の悪化を抑制することができる。

また、電圧が定格電圧を下回ることを防止するために、バッテリの容量を大きくする必要がないので、コストの上昇を防止できる。この結果、燃費の悪化とコストの上昇を防止しつつ、アクチュエータおよび電装系の良好な作動を維持することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る車両の制御装置を搭載した車両の要部を示す構成図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る車両の制御装置によって実行される発電電圧制御処理の流れを示すフローチャートである。 図３は、本発明の実施の形態に係る車両における変速時のタイミングチャートである。 図４は、従来の車両における変速時のタイミングチャートである。

以下、図１から図３を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る制御装置を搭載した車両１は、エンジン２と、トランスミッション３と、発電機としてのオルタネータ４０と、バッテリ４５と、車両の制御装置としてのエンジンＥＣＵ１０と、トランスミッションＥＣＵ２０とを含んで構成されている。

エンジン２は、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うとともに、圧縮行程及び膨張行程の間に点火を行い車両１の駆動力を発生させる４サイクルのガソリンエンジンによって構成されている。なお、エンジン２は、ディーゼルエンジンで構成されてもよい。

トランスミッション３は、図示しない変速機構およびクラッチと、アクチュエータ３０とを備えている。変速機構は、一般的に手動変速機に用いられる平行軸歯車式の変速機構として構成されており、常時噛み合い式の複数のギヤ対を有する。クラッチは、接続状態に切り換えられた場合にエンジン２の動力を変速機構に伝達し、切断状態に切り換えられた場合にエンジン２から変速機構への動力の伝達を遮断する。

アクチュエータ３０は、電動アクチュエータまたは電動油圧アクチュエータとして構成されており、電力が供給されることでトランスミッション３の変速操作を行うように駆動する。アクチュエータ３０が行う変速操作は、クラッチを断続するクラッチ断続操作と、変速機構の変速段を切り換える変速段切換操作とからなる。

すなわち、トランスミッション３は、手動変速機においてクラッチ断続操作および変速段切換操作を自動化した自動変速機である、ＡＭＴ（Automated Manual Transmission）として構成されている。

アクチュエータ３０は変速アクチュエータ３１を備えており、この変速アクチュエータ３１は、変速機構の変速段を切り換える変速段切換操作を行う。

アクチュエータ３０はクラッチアクチュエータ３２を備えており、このクラッチアクチュエータ３２は、変速段切換操作の前後に、クラッチを切断および接続するクラッチ断続操作を行う。詳しくは、クラッチアクチュエータ３２は、変速段切換操作の前にクラッチを切断し、変速段切換操作の後にクラッチを接続する。

車両１において、エンジン２から出力された回転は、トランスミッション３で成立している変速段に応じた変速比で変速され、図示しないディファレンシャル等を介して各駆動輪に出力される。

アクチュエータ３０は、信号線２１によりトランスミッションＥＣＵ２０に電気的に接続されており、トランスミッションＥＣＵ２０からの制御信号によって制御される。

オルタネータ４０の入力軸４１には図示しないプーリが固定されている。エンジン２のクランク軸２Ａには図示しないプーリが固定されている。入力軸４１のプーリとクランク軸２Ａのプーリにはベルト４２が巻き掛けられている。

オルタネータ４０は、エンジン２のクランク軸２Ａからプーリとベルト４２を介して入力軸４１に回転が伝達されることで、電力を発電する。

オルタネータ４０はレギュレータＩＣ４３を備えており、このレギュレータＩＣ４３は、オルタネータ４０の発電電圧を調整する。より詳しくは、レギュレータＩＣ４３は、オルタネータの４０の図示しないロータコイルに流れるフィールド電流（励磁電流）を増減することで、図示しないステータコイルから出力される発電電圧を調整している。また、レギュレータＩＣ４３は、オルタネータ４０が発電した三相交流の電力を直流の電力に整流している。

レギュレータＩＣ４３は、導線２５を介してバッテリ４５に電気的に接続されており、オルタネータ４０で発電された電力をバッテリ４５に供給している。また、レギュレータＩＣ４３は、導線２６を介してエンジンＥＣＵ１０、トランスミッションＥＣＵ２０、アクチュエータ３０および電装系４４に接続されており、オルタネータ４０で発電された電力をこれらの電気負荷に供給している。電装系４４は、例えば、運転席の各種のメータ、およびワイパー等からなる。

バッテリ４５は、鉛バッテリからなる二次電池であり、オルタネータ４０で発電された電力を蓄電したり、または、電気負荷に電力を供給する。バッテリ４５は、オルタネータ４０のレギュレータＩＣ４３と同電位となるよう接続されている。

また、車両１は、アクセルポジションセンサ１０５と、車速センサ１０６とを備えている。アクセルポジションセンサ１０５は、図示しないアクセルペダルに設けられており、アクセルペダルの踏み込み量を検出する。車速センサ１０６は、トランスミッション３の図示しない出力軸に設けられており、この出力軸の回転速度に基づく車速を検出する。

アクセルポジションセンサ１０５および車速センサ１０６は、エンジンＥＣＵ１０に電気的に接続されている。アクセルポジションセンサ１０５および車速センサ１０６の検出信号は、エンジンＥＣＵ１０に出力される。

エンジンＥＣＵ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

エンジンＥＣＵ１０のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをエンジンＥＣＵ１０として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、エンジンＥＣＵ１０において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、エンジンＥＣＵ１０として機能する。

エンジンＥＣＵ１０の入力ポートには、上述したアクセルポジションセンサ１０５、車速センサ１０６等の各種センサ類が接続されている。

エンジンＥＣＵ１０の出力ポートには、エンジン２が信号線２３を介して接続されている。エンジンＥＣＵ１０は、アクセルポジションセンサ１０５が検出したアクセル開度、車速センサ１０６が検出した車速等の車両１の運転状態に基づいて、エンジン２を制御する。

エンジンＥＣＵ１０の出力ポートには、レギュレータＩＣ４３が信号線２４を介して接続されている。エンジンＥＣＵ１０は、信号線２４によってレギュレータＩＣ４３に制御信号を送信することで、オルタネータ４０の発電電圧を制御する。

また、エンジンＥＣＵ１０には、トランスミッションＥＣＵ２０が信号線２２により双方向通信可能に接続されている。エンジンＥＣＵ１０は、トランスミッションＥＣＵ２０と互いにデータのやり取りを行うようになっている。

ここで、信号線２１、２２、２３、２４は、ＣＡＮ（Controller Area Network）、またはＬＩＮ（Local Interconnect Network）等の車載ネットワークを構成している。

このように構成されたエンジンＥＣＵ１０は、アクチュエータ３０の駆動期間は、発電電圧が上昇するようオルタネータ４０を制御する発電制御部１１としての機能を有する。

詳しくは、エンジンＥＣＵ１０は、オルタネータ４０のレギュレータＩＣ４３に発電指示電圧および励磁電流最大値を送信する。この発電指示電圧を受けて、レギュレータＩＣ４３は、オルタネータ４０の実際の発電電圧が発電指示電圧となるようにオルタネータ４０を制御する。また、レギュレータＩＣ４３は、エンジンＥＣＵ１０に負荷情報フィールドレシオデューティおよび各種のダイアグノシス情報を送信する。

より詳しくは、発電制御部１１は、アクチュエータ３０の駆動時に見込まれる電圧降下が補われる電圧上昇量で、発電電圧が上昇するよう、オルタネータ４０を制御する。本実施形態では、エンジンＥＣＵ１０からレギュレータＩＣ４３に送信される発電指示電圧は、通常の発電指示電圧に、アクチュエータ３０の駆動時に見込まれる電圧降下量と所定のマージンを加算した値である。アクチュエータ３０の駆動時に見込まれる電圧降下量は、実験的または理論的に導き出される値であり、予め設定されている。

また、発電制御部１１は、トランスミッションＥＣＵ２０への変速開始要求の発生からトランスミッション３の変速終了までの期間は、発電電圧が上昇するようオルタネータ４０を制御する。

すなわち、アクチュエータ３０が駆動される変速シーケンスは、変速開始要求が発生してオルタネータ４０の発電電圧が上昇した直後に実施される。また、変速シーケンスの終了直後に、トランスミッション３の変速終了が判定されると、オルタネータ４０の発電電圧が通常の発電電圧に戻される。したがって、変速開始要求の発生からトランスミッション３の変速終了までの期間は、アクチュエータ３０の駆動期間を含んでいる。

一方、トランスミッションＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、フラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

トランスミッションＥＣＵ２０のＲＯＭには、各種制御定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをトランスミッションＥＣＵ２０として機能させるためのプログラムが記憶されている。すなわち、トランスミッションＥＣＵ２０において、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより、当該コンピュータユニットは、トランスミッションＥＣＵ２０として機能する。

トランスミッションＥＣＵ２０の出力ポートには、トランスミッション３のアクチュエータ３０が接続されている。

トランスミッションＥＣＵ２０は、アクセルポジションセンサ１０５が検出したアクセル開度、車速センサ１０６が検出した車速等の車両１の運転状態に基づいて、アクチュエータ３０の変速アクチュエータ３１およびクラッチアクチュエータ３２を制御することにより、車両１の変速を行う。

次に、図２を参照して、本実施の形態に係るエンジンＥＣＵ１０によって実行される発電電圧制御処理の流れについて説明する。なお、この発電電圧制御処理は、所定の時間間隔で繰り返し実行される。

図２に示すように、エンジンＥＣＵ１０は、変速開始要求が発生したか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、変速開始要求は、トランスミッションＥＣＵ２０に変速指示を行う条件が成立した場合に発生する。

ステップＳ１で変速開始要求が発生していないと判定した場合、エンジンＥＣＵ１０は、通常のオルタネータ制御を行う（ステップＳ７）。すなわち、エンジンＥＣＵ１０は、通常の発電電圧となるようオルタネータ４０を制御する。

一方、ステップＳ１で変速開始要求が発生したと判定した場合、エンジンＥＣＵ１０は、オルタネータ４０への発電指示電圧を算出する（ステップＳ２）。ステップＳ２で算出される発電指示電圧は、前述したように、通常の発電指示電圧に、アクチュエータ３０の駆動時に見込まれる電圧降下量と所定のマージンを加算した値である。

次いで、エンジンＥＣＵ１０は、オルタネータ４０のレギュレータＩＣ４３への発電指示電圧を、ステップＳ２で算出した発電指示電圧に上昇させる（ステップＳ３）。これにより、オルタネータ４０の発電電圧は、通常の発電電圧から上昇する。

次いで、エンジンＥＣＵ１０は、トランスミッションＥＣＵ２０へ変速開始要求を出力する（ステップＳ４）。この変速開始要求に基づき、トランスミッションＥＣＵ２０は、トランスミッション３における変速シーケンスを開始する。

変速シーケンスにおいて、トランスミッションＥＣＵ２０は、トランスミッション３においてクラッチの切断、変速段の変更、クラッチの接続からなる一連の動作を行うよう、アクチュエータ３０を駆動させる。

次いで、エンジンＥＣＵ１０は、トランスミッション３の状態が変速終了であるか否かを判定する（ステップＳ５）。ここでは、エンジンＥＣＵ１０は、トランスミッションＥＣＵ２０から受け取った制御情報に基づいて、トランスミッション３における変速シーケンスが終了したか否かを判定し、変速シーケンスが終了したと判定した場合に、変速終了と判定する。

エンジンＥＣＵ１０は、ステップＳ５で変速終了ではないと判定した場合、ステップＳ５を再び実行し、変速終了と判定した場合、オルタネータ４０への発電指示電圧を通常の発電指示電圧に戻す（ステップＳ６）。これにより、オルタネータ４０の発電電圧は、通常の発電電圧に戻る。

次に、図３を参照して、本実施の形態に係る車両の制御装置の作用について説明する。なお、図３に示したタイミングチャートは、トランスミッション３の変速過程における、アクチュエータ３０の駆動タイミングと、オルタネータ４０への発電指示電圧と、オルタネータ４０の発電電圧と、を時系列に示している。

図３に示すように、時間ｔ０において、エンジンＥＣＵ１０において変速開始要求が発生すると、アクチュエータ３０の駆動時に見込まれる電圧降下量を補う電圧上昇量で、発電指示電圧が通常の発電指示電圧から上昇する。これにより、発電指示電圧の上昇に応じて実際の発電電圧が通常の発電電圧から上昇する。ここで、通常の発電電圧とは、アクチュエータ３０および電装系４４が正常に作動可能な定格電圧の範囲内の電圧である。

その後、時間ｔ１において、変速シーケンスが開始されてアクチュエータ３０が駆動すると、アクチュエータ３０の駆動に起因する電圧降下が発生する。しかし、本実施形態では、時間ｔ０で発電電圧を上昇させているため、時間ｔ１で発生した電圧降下が打ち消される。すなわち、時間ｔ１で降下した後の発電電圧は、時間ｔ０以前の通常の発電電圧を下回らない。

そして、時間ｔ１から時間ｔ２の期間、変速シーケンスが実施され、この変速シーケンスにおいて、アクチュエータ３０は、クラッチの切断と、変速段の変更と、クラッチの接続とからなる一連の動作を行う。

なお、図３では、発電の電圧の電圧降下が時間ｔ１でのみ発生しているが、変速シーケンス中は、アクチュエータ３０が常に動作しているため、時間ｔ１以外のタイミングでも電圧降下が発生し得る。

その後、時間ｔ２において、変速シーケンスが終了してアクチュエータ３０の駆動が終了する。その後、時間ｔ３において、エンジンＥＣＵ１０は、変速終了を判定すると、上昇させていた発電指示電圧を通常の発電指示電圧に戻す。これにより、オルタネータ４０が発電する発電電圧が、時間ｔ０以前の通常の発電電圧に戻る。

このように、図３のタイミングチャートでは、アクチュエータが駆動する時間ｔ１から時間ｔ２の変速シーケンスの期間、発電電圧が上昇するよう、オルタネータ４０のレギュレータＩＣ４３が制御される。

より詳しくは、変速シーケンスの開始前の時間ｔ０から変速シーケンスの終了後の時間ｔ３の期間、アクチュエータ３０の駆動時に見込まれる電圧降下量を補う電圧上昇量で発電電圧が上昇するよう、オルタネータ４０のレギュレータＩＣ４３が制御される。

このため、時間ｔ１から時間ｔ２の変速シーケンスの期間において、発電電圧が降下したときも、発電電圧が定格電圧を下回ることがない。

一方、図４に示すように、従来の車両では、変速シーケンスの有無に関わらず発電指示電圧が通常の発電指示電圧のまま一定となっている。このため、時間ｔ１から時間ｔ２の変速シーケンスの期間において、アクチュエータの駆動に起因して発電電圧が降下する。そして、発電電圧が降下したとき、発電電圧が定格電圧を下回ってしまう。

以上のように、本実施の形態に係る車両の制御装置において、発電制御部１１は、アクチュエータ３０が駆動する期間は、発電電圧が上昇するようオルタネータ４０を制御する。

これにより、アクチュエータ３０が駆動する期間はオルタネータ４０の発電電圧が上昇するので、アクチュエータ３０および電装系４４へ供給される電圧が、アクチュエータ３０の駆動に起因する電圧降下によって定格電圧を下回ることが防止される。このため、アクチュエータ３０および電装系４４の良好な作動を維持することができる。

また、アクチュエータ３０が駆動する期間はオルタネータ４０の発電電圧が上昇するので、発電電圧を常時上昇させて発電負荷を増加させる場合より、燃費の悪化を抑制することができる。

また、電圧が定格電圧を下回ることを防止するために、バッテリ４５の容量を大きくする必要がないので、コストの上昇を防止できる。

この結果、燃費の悪化とコストの上昇を防止しつつ、アクチュエータ３０および電装系４４の良好な作動を維持することができる。

また、本実施の形態に係る車両の制御装置において、発電制御部１１は、アクチュエータ３０が駆動する期間は、アクチュエータ３０の駆動時に見込まれる電圧降下量を補う電圧上昇量で、発電電圧が上昇するよう、オルタネータ４０を制御する。

これにより、アクチュエータ３０が駆動する期間は、アクチュエータ３０の駆動時に見込まれる電圧降下量を補う電圧上昇量で、オルタネータ４０の発電電圧が上昇する。このため、アクチュエータ３０および電装系４４へ供給される電圧が、アクチュエータ３０の駆動に起因する電圧降下によって定格電圧を下回ることが確実に防止されるので、確実にアクチュエータ３０および電装系４４の良好な作動を維持することができる。

また、アクチュエータ３０が駆動する期間は、アクチュエータ３０の駆動時に見込まれる電圧降下量を補う電圧上昇量で、オルタネータ４０の発電電圧が上昇するので、発電電圧を常時上昇させて発電負荷が増加することによる燃費の悪化を確実に抑制することができる。

また、本実施の形態に係る車両の制御装置において、発電制御部１１は、変速開始要求の発生から変速終了までの期間は、発電電圧が上昇するようオルタネータ４０を制御する。

これにより、変速開始要求の発生から変速終了までの期間は、オルタネータ４０の発電電圧が上昇する。このため、アクチュエータ３０および電装系４４へ供給される電圧が、アクチュエータ３０の駆動に起因する電圧降下によって定格電圧を下回ることが確実に防止されるので、確実にアクチュエータ３０および電装系４４の良好な作動を維持することができる。

また、変速開始要求の発生から変速終了までの期間は、オルタネータ４０の発電電圧が上昇するので、発電電圧を常時上昇させて発電負荷が増加することによる燃費の悪化を確実に抑制することができる。

上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１０ エンジンＥＣＵ（車両の制御装置）
１１ 発電制御部
３０アクチュエータ
４０ オルタネータ（発電機）

Claims (3)

1. 電力が供給されることでトランスミッションの変速操作を行うように駆動するアクチュエータと、
   前記アクチュエータおよび電装系に供給される電力を発電する発電機と、を備える車両の制御装置であって、
   前記アクチュエータが駆動する期間は、発電電圧が上昇するよう前記発電機を制御する発電制御部を備えることを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記発電制御部は、前記アクチュエータが駆動する期間は、前記アクチュエータの駆動時に見込まれる電圧降下量を補う電圧上昇量で、前記発電電圧が上昇するよう、前記発電機を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記発電制御部は、変速開始要求の発生から変速終了までの期間は、前記発電電圧が上昇するよう前記発電機を制御することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置。

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