JP2017206982A - 制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃費向上とエンジンの駆動により発生する振動の抑制とを両立させることが可能な仕組みを提供する。
【解決手段】発電機の発電負荷の変動が推定される発電負荷情報と、前記発電機へエンジンの出力を伝達する補機ベルトの張力の変動が推定されるベルト張力情報と、を受け付ける入力部と、前記発電負荷情報に係る値の第１の変動ピークと前記ベルト張力情報に係る値の第２の変動ピークとの一致性を判定する判定部と、前記判定部により前記第１の変動ピークと前記第２の変動ピークとが一致すると判定される場合に、前記補機ベルトに伝達される振動の周波数を変えるための指令を出力する制御部と、を備える制御装置。
【選択図】図８

Description

本発明は、エンジンの振動低減制御装置に関する。

近年、自動車における静粛性を向上させるための技術について研究開発が行われている。当該静粛性を向上させるための技術として、エンジンに関わる補機ベルトシステム（以下、単に補機ベルトシステムとも称する。）における共振を抑制する技術がある。

例えば、特許文献１では、発電機が発生させる交流電圧の特定周波数成分と所定値との比較に基づいて補機ベルトが共振していると判定される場合、発電機の発電負荷を変更する制御装置に係る発明が開示されている。

他方で、燃費向上のための技術について研究開発が行われている。燃費向上のための技術のうちの１つとして、補機ベルトにおけるフリクションを低減する技術がある。具体的には、補機ベルトの張力を低減する技術がある。詳細には、エンジン補機のうちの１つである発電機、例えばオルタネータの構成要素をソリッドプーリからオルタネータダンパ（以下、ＡＬＴダンパとも称する。）へ変更することにより、オルタネータのトルク変動が抑制される。ＡＬＴダンパは、プーリと、当該プーリとオルタネータシャフト（以下、ＡＬＴシャフトとも称する。）との間に設けられるスプリング（以下、ＡＬＴスプリングとも称する。）とを有し、当該ＡＬＴスプリングがトルク変動を抑制する。

特開２００９−１１８６９６号公報

しかし、特許文献１に代表される従来技術では、オルタネータに上述したようなＡＬＴダンパが適用される場合、振動を抑制することができないおそれがあるという問題があった。例えば、概してＡＬＴスプリングの固有振動数がエンジンクランクシャフトの回転変動周波数（以下、クランク回転変動周波数とも称する。）または車両の共振周波数と異なるＡＬＴダンパが設置されるが、経年劣化などにより事後的にＡＬＴスプリングの固有振動数が変化する場合がある。そのため、変化後のＡＬＴスプリングの固有振動数がクランク回転変動周波数と一致するときには共振が発生し、エンジンから伝達される振動が増幅される。その結果、車体フロアに増幅された振動が伝達され、車両の乗員に不快感を与えたり、エンジン制御に悪影響を及ぼしたりするおそれがある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、燃費向上とエンジンの駆動により発生する振動の抑制とを両立させることが可能な仕組みを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、発電機の発電負荷の変動が推定される発電負荷情報と、前記発電機へエンジンの出力を伝達する補機ベルトの張力の変動が推定されるベルト張力情報と、を受け付ける入力部と、前記発電負荷情報に係る値の第１の変動ピークと前記ベルト張力情報に係る値の第２の変動ピークとの一致性を判定する判定部と、前記判定部により前記第１の変動ピークと前記第２の変動ピークとが一致すると判定される場合に、前記補機ベルトに伝達される振動の周波数を変えるための指令を出力する制御部と、を備える制御装置が提供される。

また、前記発電負荷情報は、前記発電機が発生させる電流の値に係る情報を含んでもよい。

また、前記制御部は、前記エンジンの出力軸の回転数に係るエンジン回転数情報に基づいて変更後の前記振動の周波数を決定してもよい。

また、前記指令は、発電の程度を前記発電機に低下させる指令を含んでもよい。

また、前記指令は、前記エンジンの出力軸の回転数を前記エンジンに増加させる指令を含んでもよい。

また、前記制御部は、前記発電機の発電の程度の変更可否に応じて、発電の程度を前記発電機に変更させる第１の指令または前記エンジンの出力軸の回転数を前記エンジンに変更させる第２の指令のうちの少なくとも一方を出力してもよい。

また、前記制御部は、前記エンジンがアイドル状態である場合に、前記指令を出力してもよい。

以上説明したように本発明によれば、燃費向上とエンジンの駆動により発生する振動の抑制とを両立させることが可能な仕組みが提供される。

エンジンに関わる補機ベルトシステムの構成の例を示す図である。 ＡＬＴダンパの構成の例を示す図である。 オルタネータの内部構成の例を示す図である。 エンジン振動が増幅される現象を説明するためのフローチャートである。 ＡＬＴスプリングの固有振動数の変化による特性の変化の例を示すグラフである。 エンジン振動が増幅される場合のオルタネータに関する各指標の変化の例を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る制御システムの構成の例を概略的に示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置の処理の例を概念的に示すフローチャートである。 従来の補機ベルトシステムの動作例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置を備える補機ベルトシステムの動作例を示す図である。 従来の補機ベルトシステムの動作例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る制御装置を備える補機ベルトシステムの動作例を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．序論＞
まず、発明経緯について説明する。始めに、図１を参照して、エンジンに関わる補機ベルトシステムについて説明する。図１は、エンジンに関わる補機ベルトシステムの構成の例を示す図である。

図１に示したように、補機ベルトシステムは、クランクプーリ１０、オルタネータ２０、空調装置（コンプレッサ）３０、水ポンプ４０、アイドラ５０および補機ベルト１を備える。

補機ベルト１は、エンジンの駆動により回転するクランクプーリ１０のトルクをオルタネータ２０などの補機に伝達する。オルタネータ２０などの補機は、伝達されるトルクにより作動する。例えば、オルタネータ２０は、補機ベルト１を介して伝達されるトルクによりＡＬＴシャフトが回転することにより発電を行う。ＡＬＴシャフトは、従来ではソリッドプーリを介して補機ベルト１と接続されていたが、近年では燃費向上のためＡＬＴダンパを介して補機ベルト１と接続されることがある。ＡＬＴダンパは、プーリおよびスプリングを備える。図２を参照して、ＡＬＴダンパの構成について詳細に説明する。図２は、ＡＬＴダンパの構成の例を示す図である。

図２に示したように、ＡＬＴダンパ２２は、プーリ２３およびＡＬＴスプリング２４を備える。プーリ２３には補機ベルト１が架けられ、プーリ２３は補機ベルト１の動きに応じて回転する。ＡＬＴスプリング２４は、プーリ２３およびＡＬＴシャフト２１と接続され、プーリ２３の回転に応じて回転することによりＡＬＴシャフト２１を回転させる。さらに、図３を用いてオルタネータ２０の内部構成について説明する。図３は、オルタネータ２０の内部構成の例を示す図である。

図３に示したように、オルタネータ２０は、レギュレータ２５および回路として示されるオルタネータＡＳＳＹを備える。レギュレータ２５は、制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００から入力される信号に応じてオルタネータＡＳＳＹの動作を制御する。例えば、レギュレータ２５は、ＥＣＵ１００から入力される信号に応じてオルタネータＡＳＳＹの有するコイルへの励磁の有無を切り替えることにより、オルタネータＡＳＳＹによる発電を制御する。オルタネータＡＳＳＹは、図３に示したように、例えば三相交流回路を有し、ＡＬＴシャフト２１の回転により交流電圧および交流電流を発生させる。なお、発生した交流電流は整流回路で直流電流に整流され、他の補機またはバッテリへ供給される。

ここで、ＡＬＴダンパ２２を用いたオルタネータ２０では、エンジンの駆動により発生する振動（以下、エンジン振動とも称する。）が増幅される場合がある。図４を参照して、エンジン振動が増幅される現象について説明する。図４は、エンジン振動が増幅される現象を説明するためのフローチャートである。

まず、エンジンアイドル状態において、シフトがＤレンジに設定され、空調装置が起動されるとする（ステップＳ１）。ここで、空調装置３０の作動には電力が要される。そのため、空調装置３０へ電力を供給するオルタネータ２０の発電量を増加させることを目的としてエンジン回転数が上昇させられる。

エンジン回転数が上昇することにより、クランク回転変動周波数がＡＬＴスプリング２４の固有振動数と一致する（ステップＳ２）。ここで、補機ベルトシステムの設計時または製造時においては、ＡＬＴスプリング２４の固有振動数と、エンジンアイドル状態におけるクランク回転変動周波数と、が一致しないＡＬＴスプリング２４が選択される。しかし、使用または経年による劣化などにより、ＡＬＴスプリング２４の固有振動数とクランク回転変動周波数とが一致する場合がある。さらに、図５を参照して、ＡＬＴスプリング２４の固有振動数の変化について説明する。図５は、ＡＬＴスプリング２４の固有振動数の変化による特性の変化の例を示すグラフである。

上述したようにＡＬＴスプリング２４の固有振動数は、経年劣化などにより変化する。ＡＬＴスプリング２４の固有振動数の変化は、ＡＬＴスプリング２４に付加されるトルクとトルクに応じた捩れ量との関係において表れる。例えば、図５に示したように、劣化前のＡＬＴスプリング２４については、トルクＮ１が付加される場合、捩れ量がθ１である。このとき、トルクＮに対して以下のような式（１）が成立する。

上記式（１）におけるｋはスプリング定数を示し、θはＡＬＴスプリング２４の捩れ量を示す。さらに、上記式（１）から劣化前のＡＬＴスプリング２４の固有振動数ｆｎは、以下のような式（２）で表される。

上記式（２）におけるＪはＡＬＴシャフトのイナーシャを示す。

しかし、劣化後のＡＬＴスプリング２４については、同じトルクＮ１が付加される場合であっても、捩れ量がθ１＋Δθとなり、捩れ量が増加する。このとき、トルクＮに対して以下のような式（３）が成立する。

さらに、上記式（３）から劣化後のＡＬＴスプリング２４の固有振動数ｆｎは、以下のような式（４）で表される。

式（２）および式（４）を参照すると、劣化後のＡＬＴスプリング２４の固有振動数が劣化前のＡＬＴスプリング２４の固有振動数よりも低下している。そのため、想定されるエンジンアイドル状態におけるクランク回転変動周波数よりも固有振動数が高いＡＬＴスプリング２４が設置される場合であっても劣化によりクランク回転変動周波数と固有振動数とが一致するおそれがある。

図４を参照して、エンジン振動が増幅される現象についての説明に戻ると、クランク回転変動周波数とＡＬＴスプリング２４の固有振動数とが一致することにより、ＡＬＴスプリング２４の捩れ量の位相と補機ベルト１の張力の位相とが一致する（ステップＳ３）。具体的には、補機ベルト１の張力の変動はクランク回転変動に対応しているため、クランク回転変動周波数がＡＬＴスプリングの固有振動数と一致すると、補機ベルト１の張力の位相とＡＬＴスプリング２４の捩れ量の位相とが一致するようになる。

ＡＬＴスプリング２４の捩れ量の位相と補機ベルト１の張力の位相とが一致することにより、ＡＬＴスプリング２４にて共振が発生する（ステップＳ４）。具体的には、ＡＬＴスプリング２４の捩れタイミングに応じたタイミングで補機ベルト１の張力によりトルクがＡＬＴスプリング２４に付加されることにより、ＡＬＴスプリング２４にて共振が発生する。

ＡＬＴスプリング２４にて共振が発生すると、クランク回転変動の振幅が増幅される（ステップＳ５）。具体的には、ＡＬＴスプリング２４の捩れ量すなわちＡＬＴスプリング２４にかかるトルクが増大することに伴い、クランク回転変動に応じて変動する補機ベルト１の張力も増大する。

その結果、エンジンおよび補機ベルトシステムが格納されるマウントを通じて、車体フロアに振動が伝達される（ステップＳ６）。

さらに、図６を参照して、エンジン振動の増幅を推定することができるオルタネータ２０に関する指標について説明する。図６は、エンジン振動が増幅される場合のオルタネータ２０に関する各指標の変化の例を示すグラフである。図６の上段には、プーリ回転およびＡＬＴシャフト回転の変化がそれぞれ示されている。図６の中段には、補機ベルト張力の変化が示されている。図６の下段には、ＡＬＴスプリングに付加されるトルクの変化が示されている。

図６に示したように、時間ｔ１以降において、補機ベルト張力の位相とＡＬＴスプリングトルクの位相とが一致している。例えば、時間ｔ２およびｔ４において、補機ベルト張力の上昇ピークとＡＬＴスプリングトルクの上昇ピークとが一致している。また、時間ｔ３およびｔ５において、補機ベルト張力の下降ピークとＡＬＴスプリングトルクの下降ピークとが一致している。そのため、ＡＬＴスプリング２４において共振が発生し、エンジンから伝達される振動が増幅される。

そこで、本発明の一実施形態では、燃費向上とエンジンの駆動により発生する振動の抑制とを両立させることが可能な制御システムおよび当該制御システムを実現させるための制御装置を提案する。

＜２．本発明の一実施形態＞
次に、本発明の一実施形態に係る制御システムおよび制御装置ついて説明する。

＜２−１．装置の構成＞
まず、図７を参照して、本発明の一実施形態に係る制御装置の機能構成について説明する。図７は、本発明の一実施形態に係る制御システムの構成の例を概略的に示すブロック図である。

図７に示したように、本発明の一実施形態に係る制御システムは、オルタネータ２０および他の補機、ブラケット歪量センサ６０、クランク回転センサ６１、バッテリ７０、シフトレバーユニット８０、エンジン９０ならびに制御装置１００を備える。さらに、制御装置１００は、入出力部１０１、判定部１０２および制御部１０３を備える。

（入出力部）
入出力部１０１は、入力部として、制御装置１００の外部装置からの情報を受け付ける。具体的には、入出力部１０１は、オルタネータ２０の発電負荷の変動が推定される発電負荷情報と、補機ベルト１の張力の変動が推定されるベルト張力情報と、を受け付ける。発電負荷情報としては、オルタネータ２０が発生させる電流の値に係る情報（以下、ＡＬＴ電流情報とも称する。）がある。また、ベルト張力情報としては、補機を支持するブラケットの歪量に係る情報（以下、ＢＫＴ歪量情報とも称する。）がある。例えば、入出力部１０１は、オルタネータ２０からＡＬＴ電流情報を受け付け、ブラケット歪量センサ６０からＢＫＴ歪量情報を受け付ける。

また、入出力部１０１は、制御部の一部として、制御装置１００の外部装置へ情報を出力する。具体的には、入出力部１０１は、外部装置の動作を制御する指令を出力する。より具体的には、入出力部１０１は、補機ベルト１に伝達される振動の周波数を変えるための指令を出力する。詳細には、入出力部１０１は、後述する第１の指令をオルタネータ２０またはオルタネータ２０の動作を制御する装置へ出力する。また、入出力部１０１は、後述する第２の指令をエンジン９０またはエンジン９０の動作を制御する装置へ出力する。例えば、第１の指令および第２の指令は制御部１０３により決定され、入出力部１０１は決定された第１の指令または第２の指令を出力する。

（判定部）
判定部１０２は、補機ベルトシステムにおける共振の発生有無を判定する。具体的には、判定部１０２は、発電負荷情報とベルト張力情報とに基づいてＡＬＴダンパすなわちＡＬＴスプリングの共振の発生有無を判定する。より具体的には、判定部１０２は、発電負荷情報に係る値の第１の変動ピークとベルト張力情報に係る値の第２の変動ピークとの一致性を判定する。詳細には、判定部１０２は、ＡＬＴ電流情報の示す値の上昇ピークおよびＢＫＴ歪量情報の示す値の上昇ピークのタイミングが一致しているかを判定する。例えば、判定部１０２は、ＡＬＴ電流情報の示す値およびＢＫＴ歪量情報の示す値を微分することにより得られる値の各々が０または０と判定される値であるかを判定する。さらに、判定部１０２は、微分により得られた値の各々が０または０と判定される値であるとの判定が所定の期間継続したかを判定する。なお、判定部１０２は、微分により得られた値の各々が０または０と判定される値であると所定の回数連続して判定されたかを判定してもよい。また、上昇ピークの代わりに下降ピークが当該一致性の判定に用いられてもよく、上昇ピークおよび下降ピークの両方が当該一致性の判定に用いられてもよい。

（制御部）
制御部１０３は、車両に搭載される装置の動作を制御する。具体的には、制御部１０３は、車両の状態に応じて共振抑制モードの設定有無を制御する。より具体的には、制御部１０３は、エンジン９０およびシフトレバーユニット８０の状態に応じて共振抑制モードの設定有無を制御する。例えば、エンジン９０がアイドル状態で、シフトレバーがＤレンジに設定されている場合、制御部１０３は、共振抑制モードをＯＮに設定する。なお、エンジン９０およびシフトレバーユニット８０の状態は、エンジン９０およびシフトレバーユニット８０から得られる情報に基づいて判定されてよい。

共振抑制モードでは、制御部１０３は、判定部１０２の判定結果に基づいて共振を抑制するための指令を入出力部１０１に出力させる。具体的には、制御部１０３は、判定部１０２により上記第１の変動ピークと上記第２の変動ピークとが一致すると判定される場合に、補機ベルト１に伝達される振動（以下、ベルト伝達振動とも称する。）の周波数を変えるための指令を入出力部１０１に出力させる。詳細には、制御部１０３は、エンジン９０の出力軸の回転数に係るエンジン回転数情報に基づいて変更後のベルト伝達振動の周波数を決定する。例えば、制御部１０３は、エンジン９０の出力軸の回転の周波数すなわちクランク回転変動周波数よりも高い周波数への変更を決定する。これは、共振が発生している間のベルト伝達振動の周波数すなわち共振周波数は、クランク回転変動周波数と一致するためである。言い換えると、クランク回転変動に係る振動により発生している共振を抑制するためである。そして、制御部１０３は、ベルト伝達振動の周波数が決定された周波数に変化するような動作を指示する指令を入出力部１０１に出力させる。なお、エンジン回転数情報は、クランク回転センサ６１から受け付けられる。

ベルト伝達振動の周波数を変えるための指令としては、上述したように第１の指令および第２の指令がある。第１の指令として、制御部１０３は、発電の程度をオルタネータ２０に変更させる指令を決定する。具体的には、制御部１０３は、発電の程度をオルタネータ２０に低下させる指令を決定する。例えば、制御部１０３は、オルタネータ２０に発電させる目標電圧を設定されている目標電圧から所定値を引き下げる。これにより、発電により得られる電流量が低下すると共にＡＬＴスプリングにかかるトルクが低下する。従って、ＡＬＴスプリングにかかるトルクの変動幅が縮小することによりトルク変動の周波数が上昇する。

また、第２の指令として、制御部１０３は、エンジン９０の出力軸の回転数をエンジン９０に変更させる指令を決定する。具体的には、制御部１０３は、エンジン９０の出力軸の回転数をエンジン９０に増加させる指令を決定する。例えば、制御部１０３は、目標エンジン回転数を設定されている目標エンジン回転数から所定値を引き上げる。これにより、エンジン回転数が増加すると共にクランク回転変動周波数が上昇する。

そして、制御部１０３は、オルタネータ２０の状態に基づいて、入出力部１０１に出力させる指令を第１の指令および第２の指令から選択する。具体的には、制御部１０３は、オルタネータ２０の発電の程度の変更可否に応じて、第１の指令または第２の指令のうちの少なくとも一方を入出力部１０１に出力させる。詳細には、制御部１０３は、オルタネータ２０における発電負荷（以下、発電量とも表現する。）の増加可否に応じて指令の種類を選択する。例えば、制御部１０３は、バッテリ７０から提供されるバッテリ電圧情報に基づいて、上述のようにオルタネータ２０に発電の程度を低下させた場合にもバッテリ７０において所定量の電力が維持されるかを判定する。バッテリ７０において所定量の電力が維持されると判定される場合、制御部１０３は、第１の指令を入出力部１０１に出力させる。他方で、バッテリ７０において所定量の電力が維持されないと判定される場合は、制御部１０３は、第２の指令を入出力部１０１に出力させる。これにより、オルタネータ２０の発電量が低下することによるバッテリ７０の電力不足のせいでバッテリ７０の電力を用いて作動する装置が停止することを回避することができる。

＜２−２．装置の処理＞
次に、図８を参照して、本発明の一実施形態に係る制御装置１００の処理について説明する。図８は、本発明の一実施形態に係る制御装置１００の処理の例を概念的に示すフローチャートである。

制御装置１００は、エンジン９０がアイドル状態であるかを判定する（ステップＳ２０１）。具体的には、制御部１０３は、エンジン９０から得られる情報に基づいてエンジン９０がアイドル状態であるかを判定する。なお、シフトレバーユニット８０の状態も判定されてよい。

エンジン９０がアイドル状態であると判定されると（ステップＳ２０１／ＹＥＳ）、制御装置１００は、ベルト張力値およびＡＬＴ電流値について変動ピークのタイミングが把握される情報を生成する（ステップＳ２０２）。具体的には、制御部１０３は、エンジン９０がアイドル状態であると判定されると、共振抑制モードをＯＮに設定する。共振抑制モードがＯＮに設定されると、判定部１０２は、ブラケット歪量センサ６０から提供されるＢＫＴ歪量情報の示す値と、オルタネータ２０から提供されるＡＬＴ電流情報の示す値と、を微分する。

次に、制御装置１００は、変動ピークのタイミングが同じであるかを判定する（ステップＳ２０３）。具体的には、判定部１０２は、ＢＫＴ歪量情報の示す値およびＡＬＴ電流情報の示す値の微分により得られる値の各々が０または０と判定される値であるかを判定する。さらに、判定部１０２は、微分により得られた値の各々が０または０と判定される値であるとの判定が所定の期間継続したかを判定する。

変動ピークのタイミングが同じであると判定されると（ステップＳ２０３／ＹＥＳ）、制御装置１００は、クランク回転数からクランク回転変動周波数を算出する（ステップＳ２０４）。具体的には、制御部１０３は、クランク回転数すなわちエンジン回転数からクランク回転変動周波数の一次成分を算出する。

なお、変動ピークのタイミングが同じでないと判定されると（ステップＳ２０３／ＮＯ）、処理がステップＳ２０１へ戻される。具体的には、後述するオルタネータ２０またはエンジン９０の制御が実行されていることにより共振が抑制されている場合、または当該制御が実行されていない状態で共振が発生していない場合に、処理がステップＳ２０１へ戻され、共振の発生有無についての監視が継続される。

次に、制御装置１００は、ＡＬＴ電流値が所定値以下であるかを判定する（ステップＳ２０５）。具体的には、制御部１０３は、現時点におけるＡＬＴ電流情報の示す値が所定値以下であるかを判定する。これは、共振抑制のための制御としてオルタネータ２０の発電量を低下させても電力の供給不足が生じないかを判定するためである。例えば、オルタネータ２０の発電量が低下することにより、オルタネータ２０が供給している電流量すなわち消費されている電流量が低下し、電流が供給される補機の動作に影響を及ぼすおそれがあるためである。

ＡＬＴ電流値が所定値以下であると判定されると（ステップＳ２０５／ＹＥＳ）、制御装置１００は、目標電圧を変更する（ステップＳ２０６）。具体的には、制御部１０３は、目標電圧を引き下げ、オルタネータ２０の発電電圧を引き下げられた目標電圧へ変更させる第１の指令を入出力部１０１に出力させる。

次に、制御装置１００は、オルタネータ２０の端子電圧が急峻に低下したかを判定する（ステップＳ２０７）。具体的には、制御部１０３は、第１の指令を入出力部１０１に出力させた後、オルタネータ２０の発電電圧が所定の早さ以上で低下したかを判定する。

オルタネータ２０の端子電圧が急峻に低下したと判定されると（ステップＳ２０７／ＮＯ）、処理がステップＳ２０１へ戻される。他方で、オルタネータ２０の端子電圧の低下量が所定量以上であると判定されると（ステップＳ２０７／ＹＥＳ）、処理が後述するステップＳ２１０へ進められる。

他方で、ＡＬＴ電流値が所定値超過であると判定されると（ステップＳ２０５／ＮＯ）、制御装置１００は、目標エンジン回転数を変更する（ステップＳ２０８）。具体的には、制御部１０３は、目標エンジン回転数を引き上げ、エンジン回転数を引き上げられた目標エンジン回転数へエンジン９０に変更させる第２の指令を入出力部１０１に出力させる。

なお、エンジン９０がアイドル状態でないと判定されると（ステップＳ２０１／ＮＯ）、制御装置１００は、目標電圧または目標エンジン回転数が変更済みであるかを判定する（ステップＳ２０９）。具体的には、制御部１０３は、共振抑制モードがＯＦＦであるか、または共振抑制モードがＯＮでありかつ目標電圧または目標エンジン回転数が既に変更済みであるか、を判定する。

目標電圧または目標エンジン回転数が変更済みであると判定されると（ステップＳ２０９／ＹＥＳ）、制御装置１００は、目標電圧または目標エンジン回転数を復帰させる（ステップＳ２１０）。具体的には、制御部１０３は、共振抑制モードがＯＮでありかつ目標電圧または目標エンジン回転数が既に変更済みであると判定される場合、目標電圧または目標エンジン回転数を通常値へ復帰させる。次いで、制御部１０３は、共振抑制モードをＯＦＦに設定する。

他方で、目標電圧または目標エンジン回転数が変更済みでないと判定されると（ステップＳ２０９／ＮＯ）、処理が終了する。具体的には、制御部１０３は、共振抑制モードがＯＦＦであると判定される場合、目標電圧または目標エンジン回転数を維持する。

＜２−３．動作例＞
以上、本発明の一実施形態に係る制御装置１００の処理について説明した。次に、制御装置１００を備える補機ベルトシステムの動作例について、従来の補機ベルトシステムの動作例と対比して説明する。また、オルタネータ２０の発電量を制御する場合とエンジン回転数を制御する場合とに分けて説明する。

（オルタネータの発電量の制御）
まず、図９および図１０を参照して、オルタネータ２０の発電量が制御される場合について説明する。図９は、従来の補機ベルトシステムの動作例を示す図である。図１０は、本発明の一実施形態に係る制御装置１００を備える補機ベルトシステムの動作例を示す図である。

従来の補機ベルトシステムでは、共振を抑制するための制御が実行されないため、オルタネータ２０において、共振が発生する前の制御と実質的に同一の制御すなわち図９に示したように発電のための内部トリガの切り替えが継続されている。そのため、図９に示したように発電電流値であるＡＬＴ電流値はレンジｒ１の範囲で変動し、ＡＬＴシャフト回転数はレンジｒ２の範囲で変動している。ここで、ＡＬＴ電流値はＡＬＴスプリングにかかるトルクに応じて変動するため、ＡＬＴスプリングにかかるトルクが図９に示したＡＬＴ電流値のように変動していると推定される。

これに対し、制御装置１００を備える補機ベルトシステムでは、共振を抑制するためにオルタネータ２０に発電電圧値であるＡＬＴ電圧値を低下させることにより、ＡＬＴ電流値が低下させられる。例えば、オルタネータ２０における内部トリガの切り替えが図１０に示したように小刻みに切り替えられることにより、ＡＬＴ電流値はレンジｒ１よりも狭いレンジｒ３の範囲で変動している。また、ＡＬＴシャフト回転数も同様に、レンジｒ２よりも狭いレンジｒ４の範囲で変動している。上述したように、ＡＬＴスプリングにかかるトルクはＡＬＴ電流値に応じて変化するため、ＡＬＴスプリングにかかるトルクの変動が抑制されていることになる。すなわち、ＡＬＴスプリングの共振が抑制されていることになる。

（エンジン回転数の制御）
続いて、図１１および図１２を参照して、エンジン回転数が制御される場合について説明する。図１１は、従来の補機ベルトシステムの動作例を示す図である。図１２は、本発明の一実施形態に係る制御装置１００を備える補機ベルトシステムの動作例を示す図である。

従来の補機ベルトシステムでは、共振を抑制するための制御が実行されないため、ＡＬＴスプリングの固有振動数がクランク回転変動周波数の一次成分Ｆ１と一致する振動数へ変化すると、図１１に示したように周波数Ｆ１において許容値Ｌ１を超える振動レベルの振動が発生する。これは、周波数がＦ１であるクランク回転変動に係る振動がＡＬＴスプリングの共振により増幅されたためである。

これに対し、制御装置１００を備える補機ベルトシステムでは、共振を抑制するためにエンジン回転数すなわちクランク回転数が上昇させられる。そのため、クランク回転変動周波数が例えばＦ１から図１２に示したようなＦ２へ変化する。その結果、ＡＬＴスプリングの共振周波数Ｆ１とクランク回転変動周波数Ｆ２とが異なることにより、図１２に示したように周波数Ｆ１において振動が発生しなくなる。すなわち、ＡＬＴスプリングの共振が抑制されていることになる。なお、クランク回転変動に係る振動は周波数Ｆ２において発生しているが、当該振動の振動レベルは許容値Ｌ１未満である。

＜３．むすび＞
以上、本発明の一実施形態によれば、制御装置１００は、発電機の発電負荷の変動が推定される発電負荷情報と、発電機へエンジンの出力を伝達する補機ベルトの張力の変動が推定されるベルト張力情報と、を受け付ける。そして、制御装置１００は、発電負荷情報に係る値の第１の変動ピークとベルト張力情報に係る値の第２の変動ピークとの一致性を判定し、第１の変動ピークと第２の変動ピークとが一致すると判定される場合に、補機ベルトに伝達される振動の周波数を変えるための指令を出力する。

従来では、燃費向上を目的としてオルタネータにＡＬＴダンパが適用される場合、ＡＬＴダンパの有するＡＬＴスプリングの劣化によりＡＬＴスプリングが共振し、補機ベルトに伝達されるエンジンの出力に係る振動が増幅されるおそれがあった。また、劣化後のＡＬＴスプリングの固有振動数は予め把握することが困難であった。

これに対し、制御装置１００によれば、劣化後のＡＬＴスプリング２４の固有振動数を把握することなく、ＡＬＴスプリング２４の共振を抑制することができる。従って、ＡＬＴスプリングを有するＡＬＴダンパが適用された補機ベルトシステムにおいて事後的な固有振動数の変動により発生する共振を抑制することができ、燃費向上とエンジンの駆動により発生する振動の抑制とを両立させることが可能となる。

また、上記発電負荷情報は、発電機が発生させる電流の値に係る情報を含む。ここで、共振を発生させる振動はＡＬＴスプリング２４にかかるトルクの変動により発生する。しかし、ＡＬＴスプリング２４にかかるトルクを測定することは困難である。そこで、ＡＬＴスプリング２４にかかるトルクの変動に応じて変動するＡＬＴ電流情報を利用することにより、ＡＬＴスプリング２４にかかるトルクを測定することなく、共振の有無の判定を行うことができる。なお、仮にＡＬＴスプリング２４にかかるトルクを測定することが可能である場合には、ＡＬＴ電流情報の代わりにＡＬＴスプリング２４にかかるトルクを示す情報が利用されてもよい。

また、制御装置１００は、エンジンの出力軸の回転数に係るエンジン回転数情報に基づいて変更後の上記振動の周波数を決定する。ここで、エンジン９０の出力による振動は、共振により増幅され車両の静粛性を妨げるおそれのある振動の１つである。そこで、エンジン９０の出力による振動の周波数に相当するエンジン回転変動すなわちクランク回転変動の周波数と異なる周波数にＡＬＴスプリング２４の振動周波数をシフトすることにより、エンジン９０の出力による振動の増幅を回避することができる。従って、車両における振動を効果的に抑制することが可能となる。

なお、抑制のターゲットとなる振動は、エンジン９０の出力による振動以外の振動であってもよい。例えば、抑制のターゲットとなる振動は、車体の他のユニットの動作が起因となる振動であってよい。制御装置１００は、ＡＬＴスプリング２４の共振の原因と推定される振動の周波数を特定し、ＡＬＴスプリング２４の固有振動数が特定される振動の周波数と異なるようにオルタネータ２０の発電量を制御してよい。

また、上記指令は、発電の程度を発電機に変更させる第１の指令を含む。このため、エンジン回転数の変更なしに共振による振動の増幅を抑制することができる。従って、エンジンの出力が変化することを回避することができ、車両の走行に影響を与えるおそれを抑制することが可能となる。

また、上記第１の指令は、発電の程度を発電機に低下させる指令を含む。このため、オルタネータ２０の発電量を増加させることなく、共振を抑制することができる。従って、オルタネータ２０においてバッテリ７０の容量を超える過剰な発電を防止しながら、共振を抑制することが可能となる。

また、上記指令は、エンジンの出力軸の回転数をエンジンに変更させる第２の指令を含む。このため、オルタネータ２０による発電量の変更なしに共振による振動の増幅を抑制することができる。従って、オルタネータ２０による発電量が変化することを回避することができ、共振抑制のための制御により電力の供給が不安定となるおそれを回避することが可能となる。

また、第２の指令は、エンジンの出力軸の回転数をエンジンに増加させる指令を含む。このため、エンジン回転数が低下することなく、共振を抑制することができる。従って、エンジン回転数の低下による駆動力の低下または車速もしくは加速の低下などのドライバビリティの悪化の要因となりかねない現象の発生を抑制することが可能となる。

また、制御装置１００は、発電機の発電の程度の変更可否に応じて、発電の程度を発電機に変更させる第１の指令またはエンジンの出力軸の回転数をエンジンに変更させる第２の指令のうちの少なくとも一方を出力する。このため、高い電力消費のためにオルタネータ２０の発電量を下げることができない場合であっても、共振抑制のための制御を実行することができる。従って、より多くの場面で共振を抑制することが可能となる。なお、オルタネータ２０の発電量およびエンジン回転数の両方が制御されてもよい。この場合、オルタネータ２０の発電量の制御のみが行われる場合と比べて、発電量の低下の程度を小さくすることができる。

また、制御装置１００は、エンジンがアイドル状態である場合に、上記指令を出力する。ここで、エンジンがアイドル状態である場合すなわち車両が走行していない場合には、概して車両の乗員は車体の振動を感じやすい。そこで、エンジンがアイドル状態にある場合に、ＡＬＴスプリング２４の共振による振動の増幅が抑制されることにより、乗り心地の悪化を回避することができる。従って、車両の静粛性を効果的に乗員に印象付けることが可能となる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、制御装置１００は、クランク回転変動周波数の一次成分に係る共振を抑制する制御を実行するとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、制御装置１００は、クランク回転変動周波数の二次以上の成分に係る共振を抑制する制御を実行してもよい。

また、上記実施形態では、エンジンがアイドル状態である場合に共振抑制のための制御が実行される例を説明したが、車両の乗員に振動が感じとられやすい他の場合において当該制御が実行されてもよい。当該他の場合としては、車両が低速で走行している場合がある。例えば、エンジン回転数が所定値以下で車速が所定値以下である場合が想定される。

また、上記の実施形態のフローチャートに示されたステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的にまたは個別的に実行される処理をも含む。また時系列的に処理されるステップでも、場合によっては適宜順序を変更することが可能であることは言うまでもない。

また、制御装置１００に内蔵されるハードウェアに上述した制御装置１００の各論理構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、当該コンピュータプログラムが記憶された記憶媒体も提供される。

１ 補機ベルト
１０ クランクプーリ
２０ オルタネータ
３０ 空調装置
４０ 水ポンプ
５０ アイドラ
６０ ブラケット歪量センサ
６１ クランク回転センサ
７０ バッテリ
８０ シフトレバーユニット
９０ エンジン
１００ 制御装置
１０１ 入出力部
１０２ 判定部
１０３ 制御部

Claims (7)

1. 発電機の発電負荷の変動が推定される発電負荷情報と、前記発電機へエンジンの出力を伝達する補機ベルトの張力の変動が推定されるベルト張力情報と、を受け付ける入力部と、
   前記発電負荷情報に係る値の第１の変動ピークと前記ベルト張力情報に係る値の第２の変動ピークとの一致性を判定する判定部と、
   前記判定部により前記第１の変動ピークと前記第２の変動ピークとが一致すると判定される場合に、前記補機ベルトに伝達される振動の周波数を変えるための指令を出力する制御部と、
   を備える制御装置。
2. 前記発電負荷情報は、前記発電機が発生させる電流の値に係る情報を含む、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御部は、前記エンジンの出力軸の回転数に係るエンジン回転数情報に基づいて変更後の前記振動の周波数を決定する、
   請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記指令は、発電の程度を前記発電機に低下させる指令を含む、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 前記指令は、前記エンジンの出力軸の回転数を前記エンジンに増加させる指令を含む、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記制御部は、前記発電機の発電の程度の変更可否に応じて、発電の程度を前記発電機に変更させる第１の指令または前記エンジンの出力軸の回転数を前記エンジンに変更させる第２の指令のうちの少なくとも一方を出力する、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記制御部は、前記エンジンがアイドル状態である場合に、前記指令を出力する、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。

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