JP4269339B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、減速運転時に車両の減速エネルギで発電機を駆動して発電し、その電力をバッテリに充電する車両の制御装置に関する発明である。

一般に、車両に搭載される自動変速機は、エンジンのクランク軸に、トルクコンバータを介して変速歯車機構を連結し、所定の運転領域でトルクコンバータのポンプインペラ（入力軸）とタービンランナ（出力軸）とをロックアップクラッチで直結状態にして自動変速機の伝達効率を向上させるようにしたものが多い。

このようなロックアップクラッチ付き自動変速機を搭載した車両においては、例えば、特許文献１（特開平１１−１０７８０５号公報）に記載されているように、減速運転時に実施される減速時燃料カット期間中に、自動変速機のロックアップ（ロックアップクラッチＯＮ）によりトルクコンバータの入出力軸間を直結した状態にして、車両の減速エネルギを利用して発電機（オルタネータ）を駆動して発電する減速回生発電を行うことで、車両の減速エネルギを電気エネルギに変換してバッテリに回収するようにしたものがある。この特許文献１の減速回生発電では、要求減速度に応じて発電機の発電量が最大となるように発電機の界磁コイルに流す制御電流（界磁電流）をデューティ制御するようになっている。
特開平１１−１０７８０５号公報（第１頁、第４頁等）

ところで、バッテリ充電割合（ＳＯＣ）が低下したときには、発電機を駆動するエンジン回転速度（自動変速機の入力軸回転速度）を上昇させて減速回生発電の発電量を増加させ、バッテリ充電割合を速やかに回復させることが望ましい。

しかし、従来の制御では、減速運転時に、車速の低下に応じて自動変速機のタービン回転速度やエンジン回転速度が低下するため（図１８参照）、バッテリ充電割合が低下して減速回生発電の発電量を増加させることが望ましい状態になっても、燃料カットされる減速運転時には、エンジン回転速度（発電機の回転速度）を意図的に上昇させることは不可能である。このため、バッテリ充電割合が低下しても、減速回生発電の発電量を意図的に増加させることは不可能であり、バッテリ充電割合を速やかに回復させることは困難である。

また、現在の車両に一般に搭載されている界磁コイル式の発電機（オルタネータ）は、発電機の回転速度によって発電量（発電電流）が変化するが、この他、界磁コイルに流す制御電流（界磁電流）によっても発電量が変化し、制御電流が大きくなるほど界磁磁界が強くなって発電機の発電トルクが大きくなるという特性がある。このため、上記特許文献１のように、要求減速度に応じて発電機の発電量が最大となるように発電機の制御電流を制御すると、減速運転時に発電機の発電トルクが大きくなりすぎる。このため、減速運転時に発電機の大きな発電トルクによってエンジン回転速度が早期に燃料カット復帰回転速度以下に低下して、減速時燃料カット期間が短くなってしまい、減速時燃料カットによる燃費向上効果が低下するばかりか、減速回生発電期間も短くなって減速回生発電による減速エネルギ回収効率（ひいては燃費向上効果）も低下してしまうという問題が発生する。特に、近年の車両の電気負荷の増大化傾向に伴って発電量の大きい発電機を搭載する傾向があり、この発電機の発電量の増大に伴って発電機の発電トルクも大きくなるため、上述した問題が益々大きくなる傾向がある。

本発明は、これらの事情を考慮してなされたものであり、従って本発明の目的は、バッテリ充電割合の低下時に、減速回生発電の発電量を意図的に増加させてバッテリの充電状態を速やかに回復させることができると共に、減速運転時の発電機の発電トルクによる内燃機関の回転速度の早期低下を防止して減速時燃料カット期間を長くすることができ、燃費を向上させることができる車両の制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、バッテリの充電状態を充電状態判定手段により判定し、減速運転時にバッテリの充電状態と減速状態に基づいて発電機の界磁コイルに流れる制御電流（以下「発電機の制御電流」という）と自動変速機の変速比を制御することで、発電機を駆動する回転エネルギをバッテリの充電状態に応じて制御して該発電機の発電量（発電電流）をバッテリの充電状態に応じて制御することを第１の特徴とし、更に、自動変速機は、複数の変速段に変速する変速機構を備え、減速運転時に充電状態判定手段で判定したバッテリの充電状態が目標値より低下するほどシフト点を通常よりも高速側に補正することを第２の特徴とするものである。このように、減速運転時にバッテリの充電状態と減速状態に基づいて発電機の制御電流と自動変速機の変速比を制御すれば、減速運転時に発電機の発電トルクが過大とならないように発電機の制御電流を制御しながら、自動変速機の変速比の制御によって内燃機関の回転速度（発電機の回転速度）を意図的に上昇させて発電機の発電量（発電電流）を増加させることが可能となり、バッテリの充電状態を適正な充電状態に速やかに回復させることができる。しかも、減速運転時に発電機の発電トルクが過大とならないように発電機の制御電流を制御できるため、減速運転時の発電機の発電トルクによる内燃機関の回転速度の早期低下を防止して減速時燃料カット期間を長くすることができ、燃費を向上させることができる。

ところで、自動変速機の種類は、複数の変速段に変速する自動変速機の他に、連続的に変速比を変化させる無段変速機がある。

請求項１に係る発明は、複数の変速段に変速する自動変速機を搭載した車両において、減速運転時に充電状態判定手段で判定したバッテリの充電状態が目標値より低下するほどシフト点を通常よりも高速側に補正するようにすると良い。このようにすれば、バッテリの充電状態が適正な充電状態である目標値より低下するほど、シフトダウンを早めに行って内燃機関の回転速度を上昇させて発電機の回転速度を上昇させるという制御が可能となり、この発電機の回転速度の上昇によって発電機の発電量（発電電流）を増加させることが可能となる。

また、連続的に変速比を変化させる無段変速機においては、請求項２のように、減速運転時に充電状態判定手段で判定したバッテリの充電状態が目標値より低下するほど変速比を大きくするように制御するようにすると良い。このようにすれば、バッテリの充電状態が適正な充電状態より低下するほど、変速比を早めに大きくして内燃機関の回転速度（発電機の回転速度）を上昇させるという制御が可能となり、それによって発電機の発電量（発電電流）を増加させることが可能となる。

また、請求項３のように、減速運転時に自動変速機の出力軸回転速度又は車速又は前記内燃機関の回転速度が低くなるほど発電機の制御電流を低下させるようにすると良い。このようにすれば、減速運転時に自動変速機の出力軸回転速度又は車速又は内燃機関の回転速度が低くなってエンストの危険性が高まるほど、発電機の制御電流を低下させて発電トルクを低下させるという制御が可能となり、車両の減速エネルギが減速回生発電を行えないレベルに低下するまで、エンストを防止しつつ減速回生発電を継続することができる。

また、請求項４のように、減速運転時に充電状態判定手段で判定したバッテリの充電状態に基づいて該バッテリを目標値に充電するのに必要な発電量（以下「要求発電量」という）を算出し、この要求発電量と減速状態に基づいて発電機の制御電流と自動変速機の変速比を制御するようにしても良い。このようにすれば、発電機の発電量（発電電流）を要求発電量に一致させるように発電機の制御電流と自動変速機の変速比を制御することが可能となり、バッテリの充電状態を適正な充電状態である目標値に制御しやすくなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてシステム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２には、モータ等によって開度調節されるスロットルバルブ１３と、スロットル開度を検出するスロットル開度センサ１４とが設けられている。更に、スロットルバルブ１３の下流側に設けられたサージタンク１５には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１６が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１６の吸気ポート近傍に、それぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁１７が取り付けられている。

また、自動変速機１８は、エンジン１１のクランク軸１９に、トルクコンバータ２０の入力軸２１が連結され、このトルクコンバータ２１の出力軸２２に、例えば４速の変速段に切り替える変速歯車機構２３が連結されている。トルクコンバータ２０の内部には、流体継手を構成するポンプインペラ２４とタービンランナ２５が対向して設けられ、ポンプインペラ２４とタービンランナ２５との間には、オイルの流れを整流するステータ２６が設けられている。ポンプインペラ２４は、トルクコンバータ２０の入力軸２１に連結され、タービンランナ２５は、トルクコンバータ２０の出力軸２２に連結されている。

トルクコンバータ２０には、入力軸２１側と出力軸２２側とを直結状態にするためのロックアップクラッチ２７が設けられている。エンジン１１の出力トルクは、トルクコンバータ２０を介して変速歯車機構２３に伝達され、変速歯車機構２３の複数のギヤで変速されて、車輪の駆動軸に伝達されるようになっている。

エンジン１１には、エンジン回転速度Ｎｅ（＝トルクコンバータ２０の入力軸回転速度）を検出するエンジン回転速度センサ２８が設けられ、自動変速機１８には、トルクコンバータ２０の出力軸回転速度であるタービン回転速度Ｎｔ（タービンランナ２５の回転速度）を検出するタービン回転速度センサ２９が設けられている。また、ブレーキスイッチ３０によってブレーキ操作が検出され、車速センサ３１によって車速が検出される。

一方、界磁コイル式の発電機３２（オルタネータ）には、クランク軸１９に連結されたクランクプーリ３３の回転がベルト３４を介して伝達され、クランク軸１９の動力で発電機３２が回転駆動されて発電され、その発電電力がバッテリ３７に充電される。このバッテリ３７には、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出回路３８が接続されている。本実施例では、バッテリ３７として、急速充電可能な二次電池（例えばリチウム電池）が用いられている。

上述した各種センサの出力やバッテリ電圧検出回路３８の出力は、制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）３５に入力される。このＥＣＵ３５は、エンジン１１と自動変速機１８を総合的に制御する１個又は複数個のマイクロコンピュータにより構成され、各種のエンジン制御プログラム（図示せず）を実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１７の燃料噴射量や点火プラグ（図示せず）の点火時期を制御すると共に、シフトレバーの操作レンジや運転条件に応じて自動変速機１８の油圧制御回路３６を制御して、変速歯車機構２３の例えば４速の変速比（変速段）を切り換える。

また、ＥＣＵ３５は、減速運転時にロックアップクラッチ２７の係合力を制御して、トルクコンバータ２０の出力軸回転速度（タービン回転速度Ｎt ）と入力軸回転速度（エンジン回転速度Ｎe ）との差であるロックアップクラッチ２７のスリップ量（以下「Ｌ／Ｕスリップ量」と表記する）を制御するＬ／Ｕスリップ制御を行いながら、発電機３２を駆動して減速回生発電を行うようにしている。以下の説明では、「Ｌ／Ｕ」は「ロックアップ」を意味する。

更に、ＥＣＵ３５は、特許請求の範囲でいう制御手段として機能し、後述する各ルーチンを実行することで、減速運転時（減速回生発電時）にバッテリ３７の充電状態に基づいて該バッテリ３７を適正な充電状態に充電するのに必要な発電量（以下「要求発電量」という）を算出し、この要求発電量と減速状態に基づいて発電機３２の制御電流と自動変速機１８の変速比を制御することで、発電機３２を駆動する減速エネルギを要求発電量に応じて制御して該発電機３２の発電量（発電電流）を要求発電量に応じて制御する。
以下、このＥＣＵ３５が実行する各ルーチンの処理内容を説明する。

［メインルーチン］
図２のメインルーチンは、イグニッションスイッチのＯＮ期間中に所定周期（例えば４ｍｓ周期）で実行される。本ルーチンが起動されると、まずステップ１０１で、後述する図３の減速判定ルーチンを実行して、スロットル開度（アクセル開度）とブレーキスイッチ３０のＯＮ／ＯＦＦによって運転者の減速要求の度合を判定する。この後、ステップ１０２に進み、後述する図４のＬ／Ｕ制御切替えルーチンを実行して、上記ステップ１０１で判定した減速要求度合とエンジン回転速度Ｎｅに応じてＬ／Ｕ制御を切り替える。

この後、ステップ１０３に進み、後述する図５のバッテリ充電割合判定ルーチンを実行して、バッテリ電圧検出回路３８で検出したバッテリ電圧に基づいてバッテリ充電割合ＳＯＣを算出する。

そして、次のステップ１０４で、後述する図７の要求発電量算出ルーチンを実行して、バッテリ充電割合ＳＯＣに基づいて要求発電量ＲＥＱＧＥＮを算出する。この後、ステップ１０５に進み、後述する図９の変速パターン決定ルーチンを実行して、減速運転時（Ｌ／Ｕスリップ制御時）と通常運転時とで変速パターンを切り替える。つまり、減速運転時（Ｌ／Ｕスリップ制御時）に、要求発電量ＲＥＱＧＥＮに応じて４→３速のシフト点と３→２速のシフト点を通常よりも高車速側に補正して、要求発電量ＲＥＱＧＥＮに応じてシフトダウンを通常よりも早めに行ってエンジン回転速度Ｎｅを上昇させて発電機３２の回転速度を上昇させ、発電機３２の発電量（発電電流）を増加させる。

この後、ステップ１０６に進み、上記ステップ１０５で決定した変速パターンに従って変速処理した後、ステップ１０７に進み、後述する図１６の発電機制御電流算出ルーチンを実行して、バッテリ充電割合ＳＯＣとタービン回転速度Ｎｔ等に基づいて発電機３２の制御電流ＩＧＥＮを算出する。この後、ステップ１０８に進み、発電機３２の界磁コイルに上記制御電流ＩＧＥＮを流して発電させる処理を行う。

［減速判定ルーチン］
図３の減速判定ルーチンは、前記図２のステップ１０１で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ２０１で、スロットル全閉であるか否かを判定し、スロットル全閉でない場合は、非減速状態（定速走行又は加速状態）と判断して、ステップ２０３に進み、強減速フラグＸＳを“０”にセットし、次のステップ２０４で、弱減速フラグＸＭを“０”にセットして本ルーチンを終了する。このように、強減速フラグＸＳ＝０、弱減速フラグＸＭ＝０にセットすることで、非減速状態（定速走行又は加速状態）であることを表す。

上記ステップ２０１で、スロットル全閉と判定されれば、ステップ２０２に進み、ブレーキが踏まれているか否か（ブレーキスイッチ３０がＯＮであるか否か）を判定し、ブレーキが踏まれていれば、スロットル全閉でブレーキを踏み込んで減速する“強減速状態”と判断して、ステップ２０５に進み、強減速フラグＸＳを“１”にセットし、次のステップ２０６で、弱減速フラグＸＭを“０”にセットして本ルーチンを終了する。このように、強減速フラグＸＳ＝１、弱減速フラグＸＭ＝０にセットすることで、強減速状態であることを表す。

これに対して、上記ステップ２０２で、ブレーキが踏まれていないと判定されれば、スロットル全閉でブレーキを踏まずに減速する“弱減速状態”と判断して、ステップ２０７に進み、強減速フラグＸＳを“０”にセットし、次のステップ２０８で、弱減速フラグＸＭを“１”にセットして本ルーチンを終了する。このように、強減速フラグＸＳ＝０、弱減速フラグＸＭ＝１にセットすることで、弱減速状態であることを表す。

［Ｌ／Ｕ制御切替えルーチン］
図４のＬ／Ｕ制御切替えルーチンは、前記図２のステップ１０２で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ３０１で、エンジン回転速度Ｎｅが所定値αよりも高いか否かを判定する。ここで、所定値αは車両の運転状態に対応して変化する値に設定される。もし、エンジン回転速度Ｎｅが所定値α以下と判定されれば、ロックアップ可能な運転状態ではないと判断して、ステップ３０５に進み、Ｌ／ＵフラグＸＬＵを“０”にセットし、次のステップ３０６で、Ｌ／ＵスリップフラグＸＳＬＵを“０”にセットする。これにより、ロックアップクラッチ２７を解放する。

上記ステップ３０１で、エンジン回転速度Ｎｅが所定値αよりも高いと判定されれば、ステップ３０２に進み、弱減速フラグＸＭが“１”であるか否かを判定し、弱減速フラグＸＭが“１”であれば、弱減速状態（急ブレーキによるエンストの可能性無し）と判断して、ステップ３０３に進み、Ｌ／ＵフラグＸＬＵを“０”にセットし、次のステップ３０４で、Ｌ／ＵスリップフラグＸＳＬＵを“１”にセットする。これにより、減速運転時のＬ／Ｕスリップ制御に切り替える。

また、上記ステップ３０２で、弱減速フラグＸＭが“０”と判定されれば、ステップ３０７に進み、強減速フラグＸＳが“１”であるか否かを判定し、強減速フラグＸＳが“１”であれば、強減速状態（急ブレーキによるエンストの可能性有り）と判断して、ステップ３０８に進み、Ｌ／ＵフラグＸＬＵを“０”にセットし、次のステップ３０９で、Ｌ／ＵスリップフラグＸＳＬＵを“０”にセットする。これにより、ロックアップクラッチ２７を解放する。

これに対して、上記ステップ３０７で、強減速フラグＸＳが“０”と判定された場合は、上記ステップ３０２でも、弱減速フラグＸＭが“０”と判定されているため、非減速状態（定速走行又は加速状態）と判断して、ステップ３１０に進み、通常のＬ／Ｕ制御を実行する。

［バッテリ充電割合判定ルーチン］
図５のバッテリ充電割合判定ルーチンは、前記図２のステップ１０３で実行されるサブルーチンであり、バッテリ３７の充電割合ＳＯＣ（充電状態）を判定する充電状態判定手段として機能する。本ルーチンが起動されると、まずステップ４０１で、バッテリ充電割合ＳＯＣの検出タイミングであるか否かを判定する。ここで、バッテリ充電割合ＳＯＣの検出タイミングは、バッテリ３７の電圧が開放端子電圧（ＯＣＶ）の状態になるタイミングであり、例えば、エンジン始動直前のイグニッションスイッチＯＮ状態のとき等、バッテリ３７の充放電が停止又は少なくなる期間にバッテリ３７の電圧を開放端子電圧（ＯＣＶ）の状態にすることが可能である。

上記ステップ４０１で、バッテリ充電割合ＳＯＣの検出タイミングでないと判定されれば、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終了するが、バッテリ充電割合ＳＯＣの検出タイミングであると判定されれば、ステップ４０２に進み、開放端子電圧ＯＣＶの状態を強制的に作り出すための処理（例えば車両の電気負荷の一時的なＯＦＦ）を行う。

この後、ステップ４０３に進み、バッテリ３７の電圧が開放端子電圧ＯＣＶの状態であるか否かを判定し、開放端子電圧ＯＣＶの状態でなければ、そのまま本ルーチンを終了するが、開放端子電圧ＯＣＶの状態であれば、ステップ４０４に進み、バッテリ電圧検出回路３８で検出したバッテリ電圧（ＯＣＶ）を読み込む。

この後、ステップ４０５に進み、図６に示す開放端子電圧ＯＣＶの状態時のバッテリ電圧をパラメータとするバッテリ充電割合ＳＯＣのマップを参照して、現在のバッテリ電圧に応じたバッテリ充電割合ＳＯＣを算出する。図６のバッテリ充電割合ＳＯＣのマップは、バッテリ３７としてリチウム電池を用いた場合に、開放端子電圧ＯＣＶの状態時のバッテリ電圧に応じてバッテリ充電割合ＳＯＣがほぼリニアに変化することを考慮して設定されている。本実施例では、バッテリ３７（リチウム電池）の充電特性を考慮して、短時間の減速回生発電による急速充電に余裕を持たせるために目標のバッテリ充電割合を５０％として減速回生発電時の発電量を制御するようにしているが、５０％以外のバッテリ充電割合を目標として減速回生発電時の発電量を制御するようにしても良いことは言うまでもない。本実施例では、開放端子電圧ＯＣＶの状態時のバッテリ電圧が１４Ｖのときに、バッテリ充電割合ＳＯＣが目標値（５０％）となる。

［要求発電量算出ルーチン］
図７の要求発電量算出ルーチンは、前記図２のステップ１０４で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ５０１で、上記図６のバッテリ充電割合判定ルーチンで算出したバッテリ充電割合ＳＯＣを読み込み、次のステップ５０２で、バッテリ充電割合目標値（５０％）から現在のバッテリ充電割合ＳＯＣを差し引いて充電不足割合ＣＭＰＳＯＣを求める。
ＣＭＰＳＯＣ＝５０−ＳＯＣ

この後、ステップ５０３に進み、図８に示す充電不足割合ＣＭＰＳＯＣをパラメータとする要求発電量ＲＥＱＧＥＮのマップを参照して、現在の充電不足割合ＣＭＰＳＯＣに応じた要求発電量ＲＥＱＧＥＮを算出する。この図８の要求発電量ＲＥＱＧＥＮのマップは、発電機３２の発電能力やバッテリ３７の充電特性を考慮して、充電不足割合ＣＭＰＳＯＣが大きくなるほど、要求発電量ＲＥＱＧＥＮが大きくなるように設定されている。

［変速パターン決定ルーチン］
図９の変速パターン決定ルーチンは、前記図２のステップ１０５で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ６０１で、Ｌ／ＵスリップフラグＸＳＬＵが減速運転時のＬ／Ｕスリップ制御を意味する“１”であるか否かを判定し、Ｌ／ＵスリップフラグＸＳＬＵが“０”であれば、減速回生発電を行わないため、ステップ６０７に進み、通常シフトマップ（図１２、図１５参照）を用いて通常シフト制御を実行する。

一方、上記ステップ６０１で、Ｌ／ＵスリップフラグＸＳＬＵが“１”と判定されれば、減速運転時のＬ／Ｕスリップ制御と減速回生発電を実行するために、ステップ６０２に進み、前記図７の要求発電量算出ルーチンで算出された要求発電量ＲＥＱＧＥＮを読み込む。この後、ステップ６０３に進み、要求発電量ＲＥＱＧＥＮが０よりも大きいか否か（バッテリ充電割合ＳＯＣが目標値５０％未満であるか否か）を判定し、要求発電量ＲＥＱＧＥＮが０以下（バッテリ充電割合ＳＯＣが目標値５０％以上）であれば、減速回生発電を行う必要はないと判断して、ステップ６０７に進み、通常シフトマップ（図１２、図１５参照）を用いて通常シフト制御を実行する。

これに対して、上記ステップ６０３で、要求発電量ＲＥＱＧＥＮが０よりも大きい（バッテリ充電割合ＳＯＣが目標値５０％未満である）と判定されれば、要求発電量ＲＥＱＧＥＮに応じた減速回生発電を行う必要があると判断して、ステップ６０４に進み、後述する図１０の４→３速シフト点算出ルーチンを実行して、要求発電量ＲＥＱＧＥＮに応じて４→３速のシフト点を通常よりも高車速側に補正して、要求発電量ＲＥＱＧＥＮに応じて４→３速シフトダウンを通常よりも早めに行ってエンジン回転速度Ｎｅを上昇させて発電機３２の回転速度を上昇させ、発電機３２の発電量（発電電流）を増加させる。

この後、ステップ６０５に進み、要求発電量ＲＥＱＧＥＮが４→３速シフトダウンにより得られる最大の発電量ａ’よりも大きいか否かを判定し、要求発電量ＲＥＱＧＥＮが４→３速シフトダウン時の最大の発電量ａ’以下であれば、そのまま本ルーチンを終了するが、要求発電量ＲＥＱＧＥＮが４→３速シフトダウン時の最大の発電量ａ’よりも大きければ、更にエンジン回転速度Ｎｅ（発電機３２の回転速度）を上昇させる必要があると判断して、ステップ６０６に進み、後述する図１３の３→２速シフト点算出ルーチンを実行して、要求発電量ＲＥＱＧＥＮに応じて３→２速のシフト点を通常よりも高車速側に補正して、要求発電量ＲＥＱＧＥＮに応じて３→２速シフトダウンを通常よりも早めに行ってエンジン回転速度Ｎｅ（発電機３２の回転速度）を上昇させ、発電機３２の発電量（発電電流）を増加させる。

［４→３速シフト点算出ルーチン］
図１０の４→３速シフト点算出ルーチンは、上記図９の変速パターン決定ルーチンのステップ６０４で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ７０１で、要求発電量ＲＥＱＧＥＮが４→３速シフトダウン時の最大発電量ａ’よりも小さいか否かを判定し、要求発電量ＲＥＱＧＥＮが４→３速シフトダウン時の最大発電量ａ’以上であれば、ステップ７０３に進み、４→３速シフトダウン時の通常シフトマップからのシフト点補正量Ａ［図１２参照］を上限値（本実施例では３０ｋｍ／ｈ）にセットする。

これに対して、上記ステップ７０１で、要求発電量ＲＥＱＧＥＮが４→３速シフトダウン時の最大発電量ａ’よりも小さいと判定されれば、ステップ７０２に進み、図１１に示す４→３速シフトダウン時のシフト点補正量Ａのマップを参照して、現在の要求発電量ＲＥＱＧＥＮに応じたシフト点補正量Ａを算出する。この図１１のシフト点補正量Ａのマップは、要求発電量ＲＥＱＧＥＮが大きくなるほど、シフト点補正量Ａを増加させて４→３速シフトダウンを早めるように設定されている。

以上のようにして、ステップ７０２又は７０３で、シフト点補正量Ａを算出した後、ステップ７０４に進み、通常シフトマップの減速運転時（スロットル全閉）の４→３速シフト点（本実施例では４０ｋｍ／ｈ）にシフト点補正量Ａを加算して、４→３速シフト点４３ＳＦＴを求める。
４３ＳＦＴ＝４０＋Ａ

［３→２速シフト点算出ルーチン］
図１３の３→２速シフト点算出ルーチンは、上記図９の変速パターン決定ルーチンのステップ６０６で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ８０１で、３→２速シフト点３２ＳＦＴを算出するための要求発電量ＲＥＱＧＥＮ２を次式により算出する。
ＲＥＱＧＥＮ２＝ＲＥＱＧＥＮ−ａ’

この場合、３→２速シフト点３２ＳＦＴを算出するための要求発電量ＲＥＱＧＥＮ２は当初の要求発電量ＲＥＱＧＥＮから４→３速シフトダウン時の最大発電量ａ’を差し引いた値に設定されている。

この後、ステップ８０２に進み、要求発電量ＲＥＱＧＥＮ２が３→２速シフトダウン時の最大発電量ｂ’よりも小さいか否かを判定し、要求発電量ＲＥＱＧＥＮ２が３→２速シフトダウン時の最大発電量ｂ’以上であれば、ステップ８０４に進み、３→２速シフトダウン時の通常シフトマップからのシフト点補正量Ｂ［図１５参照］を上限値（本実施例では２０ｋｍ／ｈ）にセットする。

これに対して、上記ステップ８０２で、要求発電量ＲＥＱＧＥＮ２が３→２速シフトダウン時の最大発電量ｂ’よりも小さいと判定されれば、ステップ８０３に進み、図１４に示す３→２速シフトダウン時のシフト点補正量Ｂのマップを参照して、現在の要求発電量ＲＥＱＧＥＮ２に応じたシフト点補正量Ｂを算出する。この図１４のシフト点補正量Ｂのマップは、要求発電量ＲＥＱＧＥＮ２が大きくなるほど、シフト点補正量Ｂを増加させて３→２速シフトダウンを早めるように設定されている。

以上のようにして、ステップ８０３又は８０４で、シフト点補正量Ｂを算出した後、ステップ８０５に進み、通常シフトマップの減速運転時（スロットル全閉）の３→２速シフト点（本実施例では２０ｋｍ／ｈ）にシフト点補正量Ｂを加算して、３→２速シフト点３２ＳＦＴを求める。
３２ＳＦＴ＝２０＋Ｂ

［発電機制御電流算出ルーチン］
図１６の発電機制御電流算出ルーチンは、前記図２のステップ１０７で実行されるサブルーチンである。本ルーチンが起動されると、まずステップ９０１で、Ｌ／ＵスリップフラグＸＳＬＵが減速運転時のＬ／Ｕスリップ制御を意味する“１”であるか否かを判定し、Ｌ／ＵスリップフラグＸＳＬＵが“０”であれば、減速回生発電を行わないため、ステップ９０６に進み、発電機制御電流ＩＧＥＮを０にセットして本ルーチンを終了する。

これに対して、上記ステップ９０１で、Ｌ／ＵスリップフラグＸＳＬＵが減速運転時のＬ／Ｕスリップ制御を意味する“１”であると判定されれば、ステップ９０２に進み、エンジン回転速度Ｎｅが所定値βよりも高いか否かを判定する。ここで、所定値βは、発電機３２で減速回生発電可能な最低のエンジン回転速度（例えば８５０ｒｐｍ）に設定されている。この所定値βは、燃料カット復帰回転速度（例えば８００ｒｐｍ）よりも少し高く設定されている。

このステップ９０２で、エンジン回転速度Ｎｅが所定値β（発電終了回転速度）以下と判定されれば、減速回生発電を行えないと判断して、ステップ９０６に進み、発電機制御電流ＩＧＥＮを０にセットして本ルーチンを終了する。

一方、ステップ９０２で、エンジン回転速度Ｎｅが所定値β（発電終了回転速度）よりも高いと判定されれば、減速回生発電可能と判断して、ステップ９０３に進み、バッテリ充電割合ＳＯＣが目標値（５０％）以下であるか否かを判定し、バッテリ充電割合ＳＯＣが目標値（５０％）を越えていれば、発電機３２を充電する必要はないため、ステップ９０６に進み、発電機制御電流ＩＧＥＮを０にセットして本ルーチンを終了する。

上記ステップ９０３で、バッテリ充電割合ＳＯＣが目標値（５０％）以下と判定されれば、減速回生発電を行う必要があると判断して、ステップ９０４に進み、タービン回転速度Ｎｔを読み込み、次のステップ９０５で、図１７に示すタービン回転速度Ｎｔをパラメータとする発電機制御電流ＩＧＥＮのマップを参照して、現在のタービン回転速度Ｎｔに応じた発電機制御電流ＩＧＥＮを算出する。

この図１７の発電機制御電流ＩＧＥＮのマップは、タービン回転速度Ｎｔが低くなるほど発電機制御電流ＩＧＥＮが小さくなるように設定されている。要するに、発電機３２の制御電流（界磁電流）が大きくなるほど、界磁磁界が強くなって発電機３２の駆動トルクが大きくなるため、減速運転時に車両の減速エネルギ（タービン回転速度Ｎｔ、車速）が低く、発電機３２の回転速度が低くなっている領域で、発電機３２の制御電流が大きいと、発電機３２の大きな駆動トルクによってエンジン回転速度Ｎｅが落ち込んでエンストに陥る可能性がある。この対策として、図１７のマップのように、減速運転時に車両の減速エネルギ（タービン回転速度Ｎｔ）が低くなるほど発電機制御電流ＩＧＥＮを小さくすれば、減速運転時に車両の減速エネルギが低くなって発電機３２の回転速度が低くなるほど発電機３２の駆動トルクを低下させて、エンジン回転速度Ｎｅの落ち込みやエンストを未然に防止することができる。但し、タービン回転速度Ｎｔが比較的高い所定値以上の領域では、車両の減速エネルギが大きく、発電機３２の回転速度も高いため、発電機制御電流ＩＧＥＮを通常運転時と同様の値に設定している。

尚、図１７の発電機制御電流ＩＧＥＮのマップのパラメータとして、タービン回転速度Ｎｔの代わりに、車速又はエンジン回転速度Ｎｅを用いて、車速又はエンジン回転速度Ｎｅが低くなるほど発電機制御電流ＩＧＥＮが小さくなるように設定しても、同様の効果を得ることができる。

以上説明した本実施例の減速回生発電の制御を図１８のタイムチャートを用いて従来の制御と比較して説明する。
従来は、減速運転時にシフト位置が４速に保持されたまま減速されるため、車速の低下に応じてタービン回転速度Ｎｔ（エンジン回転速度Ｎｅ）も低下するだけである。このため、バッテリ充電割合ＳＯＣが目標値（５０％）よりも低下して発電機３２の発電量を増加させることが望ましい状態になっても、燃料カットされる減速運転時には、エンジン回転速度Ｎｅ（発電機３２の回転速度）を意図的に上昇させることは不可能である。このため、バッテリ充電割合ＳＯＣが低下しても、発電機３２の発電量を意図的に増加させることは不可能であり、バッテリ充電割合ＳＯＣを十分に回復させることは困難である。

これに対して、本実施例では、図１８の時刻ｔ1 で、スロットルバルブ１３が全閉されて減速運転が開始され、Ｌ／Ｕスリップ制御の実行条件が成立してＬ／ＵスリップフラグＸＳＬＵが“１”にセットされると、Ｌ／Ｕスリップ制御が開始されると共に、燃料カットが開始される。そして、その時点のバッテリ充電割合ＳＯＣから求めた充電不足割合ＣＭＰＳＯＣに基づいて要求発電量ＲＥＱＧＥＮを算出し、この要求発電量ＲＥＱＧＥＮに応じて４→３速シフトダウン時のシフト点補正量Ａを設定する。これにより、図１８の例では、減速運転開始時に、Ｌ／Ｕスリップ制御を開始すると同時に４→３速のシフトダウンが実行される。その結果、減速運転開始時に車両の減速エネルギによってタービン回転速度Ｎｔとエンジン回転速度Ｎｅが上昇して、発電機３２の回転速度が上昇するため、発電機３２の発電量（発電電流）が要求発電量ＲＥＱＧＥＮに応じて増加し、バッテリ充電割合ＳＯＣの回復度合が従来よりも大きく改善される。この際、タービン回転速度Ｎｔに応じた制御電流ＩＧＥＮを発電機３２に流すことで、車両の減速エネルギを効率良く使用して減速回生発電を実行する。

その後、当初の要求発電量ＲＥＱＧＥＮから４→３速シフトダウン時の最大発電量ａ’を差し引いた値（ＲＥＱＧＥＮ−ａ’）に応じて３→２速シフトダウン時のシフト点補正量Ｂを設定する。これにより、図１８の例では、時刻ｔ2 で、３→２速のシフトダウンが実行され、それによって、再び車両の減速エネルギによってタービン回転速度Ｎｔとエンジン回転速度Ｎｅが上昇して、発電機３２の回転速度が上昇するため、発電機３２の発電量（発電電流）がその時点の要求発電量（ＲＥＱＧＥＮ−ａ’）に応じて増加し、バッテリ充電割合ＳＯＣの回復度合が従来よりも大きく改善される。

その後、エンジン回転速度Ｎｅが発電終了回転速度以下に低下した時点ｔ3 で、減速回生発電を終了し、その後、エンジン回転速度Ｎｅが燃料カット復帰回転速度以下に低下した時点ｔ4 で、燃料カットを終了すると共に、ロックアップをＯＦＦする。

以上説明した本実施例では、減速運転時（減速回生発電時）にバッテリ３７の充電状態に基づいて該バッテリ３７を適正な充電状態に充電するのに必要な発電量（要求発電量）を算出し、この要求発電量と減速状態に基づいて発電機３２の制御電流と自動変速機１８の変速比を制御するようにしたので、減速運転時に発電機３２の発電トルクが過大とならないように発電機３２の制御電流を制御しながら、自動変速機１８の変速比の制御によってエンジン回転速度Ｎｅ（発電機３２の回転速度）を意図的に上昇させて発電機３２の発電量（発電電流）を増加させることが可能となり、バッテリ３７の充電状態を適正な充電状態に速やかに回復させることができる。しかも、減速運転時に発電機３２の発電トルクが過大とならないように発電機３２の制御電流を制御できるため、減速運転時の発電機３２の発電トルクによるエンジン回転速度Ｎｅの早期低下を防止して減速時燃料カット期間を長くすることができ、燃費を向上させることができる。

尚、本実施例では、４速の自動変速機１８について説明したが、３速以下又は４速以上の自動変速機を搭載した車両にも本発明を適用して実施できる。
また、本発明は、連続的に変速比を変化させる無段変速機搭載した車両にも適用して実施できる。この場合、減速運転時にバッテリの充電状態が適正な充電状態より低下するほどほど変速比を大きくするように制御するようにすると良い。このようにすれば、バッテリの充電状態が適正な充電状態より低下するほど、変速比を早めに大きくしてエンジン回転速度（発電機の回転速度）を上昇させるという制御が可能となり、それによって発電機の発電量（発電電流）を増加させることが可能となる。

本発明の一実施例におけるシステム全体の概略構成図である。 メインルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 減速判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 Ｌ／Ｕ制御切替ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 バッテリ充電割合判定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 開放端子電圧ＯＣＶの状態時のバッテリ電圧をパラメータとするバッテリ充電割合ＳＯＣのマップの一例を概念的に示す図である。 要求発電量算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 充電不足割合ＣＭＰＳＯＣをパラメータとする要求発電量ＲＥＱＧＥＮのマップの一例を概念的に示す図である。 変速パターン決定ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 ４→３速シフト点算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 ４→３速シフトダウン時のシフト点補正量Ａのマップのマップの一例を概念的に示す図である。 ４→３速のシフトマップの一例を概念的に示す図である。 ３→２速シフト点算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 ３→２速シフトダウン時のシフト点補正量Ｂのマップのマップの一例を概念的に示す図である。 ３→２速のシフトマップの一例を概念的に示す図である。 発電機制御電流算出ルーチンの処理の流れを示すフローチャートである。 タービン回転速度Ｎｔをパラメータとする発電機制御電流ＩＧＥＮのマップの一例を概念的に示す図である。 本発明の一実施例の減速運転時の制御例を従来と比較して説明するタイムチャートである。

符号の説明

１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１３…スロットルバルブ、１７…燃料噴射弁、１８…自動変速機、１９…クランク軸、２０…トルクコンバータ、２１…入力軸、２２…出力軸、２３…変速歯車機構、２４…ポンプインペラ、２５…タービンランナ、２６…ステータ、２７…ロックアップクラッチ、２８…エンジン回転速度センサ、２９…タービン回転速度センサ、３２…発電機、３５…ＥＣＵ（制御手段，充電状態判定手段）、３７…バッテリ、３８…バッテリ電圧検出回路

Claims (4)

1. 内燃機関の動力で駆動される発電機と、この発電機で発電した電力が充電されるバッテリと、前記内燃機関の動力伝達系に設けられた自動変速機と、減速運転時に前記発電機の界磁コイルに流れる制御電流を制御して発電量を制御する制御手段とを備えた車両の制御装置において、
   前記バッテリの充電状態を判定する充電状態判定手段を設け、
   前記自動変速機は、複数の変速段に変速する変速機構を備え、
   前記制御手段は、減速運転時に前記充電状態判定手段で判定した前記バッテリの充電状態と減速状態に基づいて前記発電機の界磁コイルに流れる制御電流と前記自動変速機の変速比を制御することで、前記発電機を駆動する回転エネルギを前記バッテリの充電状態に応じて制御して該発電機の発電量を前記バッテリの充電状態に応じて制御する手段と、減速運転時に前記充電状態判定手段で判定した前記バッテリの充電状態が目標値より低下するほどシフト点を通常よりも高速側に補正する手段とを有することを特徴とする車両の制御装置。
2. 内燃機関の動力で駆動される発電機と、この発電機で発電した電力が充電されるバッテリと、前記内燃機関の動力伝達系に設けられた自動変速機と、減速運転時に前記発電機の界磁コイルに流れる制御電流を制御して発電量を制御する制御手段とを備えた車両の制御装置において、
   前記バッテリの充電状態を判定する充電状態判定手段を設け、
   前記自動変速機は、連続的に変速比を変化させる無段変速機であり、
   前記制御手段は、減速運転時に前記充電状態判定手段で判定した前記バッテリの充電状態と減速状態に基づいて前記発電機の界磁コイルに流れる制御電流と前記自動変速機の変速比を制御することで、前記発電機を駆動する回転エネルギを前記バッテリの充電状態に応じて制御して該発電機の発電量を前記バッテリの充電状態に応じて制御する手段と、減速運転時に前記充電状態判定手段で判定した前記バッテリの充電状態が目標値より低下するほど変速比を大きくするように制御する手段とを有することを特徴とする車両の制御装置。
3. 前記制御手段は、減速運転時に前記自動変速機の出力軸回転速度又は車速又は前記内燃機関の回転速度が低くなるほど前記発電機の界磁コイルに流れる制御電流を低下させる手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記制御手段は、減速運転時に前記充電状態判定手段で判定した前記バッテリの充電状態に基づいて該バッテリを目標値に充電するのに必要な発電量（以下「要求発電量」という）を算出し、この要求発電量と減速状態に基づいて前記発電機の界磁コイルに流れる制御電流と前記自動変速機の変速比を制御する手段を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の車両の制御装置。

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