JP5609998B2 - 車両用制振制御装置及び車両用制振制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両の振動を発電機の回転駆動トルクにより抑制して適切に減衰させる、車両用制振制御装置及び車両用制振制御システムに関する。

車両の各種振動には、エンジンのクランクシャフトやドライブシャフト等がねじれて振動するネジレ振動、駆動力や制動力により車体がピッチング方向に振動するピッチング振動、エンジン自体の振動等が挙げられる。これらの振動を抑制して減衰させるようにスロットル開度や燃料噴射量、点火時期等のエンジン指令値を変化させれば、エンジントルクが車両の振動を打ち消すように変動して、前記振動をある程度は低減できる。しかし、エンジン指令値を変化させることに伴い、排気エミッション悪化や燃費悪化を招くおそれがある。

そこで、特許文献１に記載の制振制御では、エンジン駆動の発電機の駆動トルクを、制振用のエンジン負荷として利用する点に着目し、発電機の駆動トルクが前記振動を抑制させるように発電量を変化させている。これによれば、発電機の駆動トルクで車両の振動を抑制でき、しかも、排気エミッション悪化や燃費悪化を招くこともなくなる。

特許第４４８３９８５号公報

さて、一般的な車載発電機は、発電電圧が電子機器の電源電圧やバッテリの起電力により決定する電圧を制御目標とし、電圧レギュレータのフィードバック制御により、発電機の励磁巻線を流れるフィールド電流を操作するため、消費トルクを直接制御することはなかった。上記特許文献１に記載の制振制御では、消費トルク制御手段としてフィールド電流の操作により出力電流を直接制御して発電量を変化させると、逆に電圧を直接制御できなくなるため、電子機器の電源を安定させる特殊な装置を追加する必要があった。

すなわち、充放電時の電気抵抗（充放電抵抗）が大きいバッテリを採用した場合、発電電流に応じて充電抵抗損失分だけ発電電圧が変動し、また、バッテリ残容量に応じて充放電抵抗が大きく変化するため、上述の如く出力電流のみで消費トルクを制御することが困難で、また、発電電圧を直接、制御できない。そのため、充放電抵抗が小さいバッテリの採用、電子機器のための電圧安定装置が必要になる等、新規装置を追加設置する必要があった。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、新規装置を増設することなく、発電機の駆動トルクによる車両の制振を実現する車両用制振制御装置及び車両用制振制御システムを提供することにある。

上記目的を達成する発明は以下の点を特徴とする。すなわち、内燃機関により駆動して発電する発電機と、前記発電機の発電電圧を外部より指令される調整電圧指令値となるよう、前記発電機の励磁巻線に流れるフィールド電流を制御するレギュレータと、前記発電機の発電電力を充電するバッテリと、を備える車両に適用されることを前提とし、振動抑制成分演算手段、容量維持成分演算手段、調整電圧算出手段を備える。振動成分演算手段は、車両の振動を抑制するのに必要な発電機の駆動トルクを駆動トルク要求値として、該駆動トルク要求値に相当する電圧指令値である振動抑制成分（ΔＶＣ）を演算する。容量維持成分演算手段は、バッテリの残容量が予め設定された許容制御範囲内に維持され、かつ、振動抑制成分に相当する発電電力分をバッテリへ受入れ可能となるように、バッテリの残容量を制御するために必要な発電機の駆動トルクを充電供給電力要求値として、該充電供給電力要求値に相当する電圧指令値である容量維持成分（Ｖｄｃ）を演算する調整電圧算出手段は、容量維持成分（Ｖｄｃ）に振動抑制成分（ΔＶＣ）を加算することで調整電圧（Ｖａ）を算出する。

これによれば、車両の振動を抑制することを目的として調整電圧を決定することとなるので、その調整電圧に基づきレギュレータを作動させることにより、車両の振動を発電機の補正トルクで抑制して減衰できる。したがって、このように補正トルク実行に必要な調整電圧を演算して設定するだけで車両の振動抑制を実現できるので、先述した「出力電流を直接制御するための新規装置」を不要にできる。

更に、容量維持成分演算手段は、容量維持成分（Ｖｄｃ）を、制御対象である車両振動より低い周波数の充電供給電力要求値から算出し、振動抑制成分演算手段は、振動抑制成分（ΔＶＣ）を、制御対象である車両振動以上の周波数の駆動トルク要求値から算出してもよい。この電圧指令（調整電圧）を構成する振動抑制成分と容量維持成分とは、周波数が異なるため互いに干渉することなく、それぞれが個別の指令値として作用する。

本発明の一実施形態にかかる車両用制振制御装置を示すブロック図。 図１のドライバ要求車輪軸トルク推定手段による演算処理手順を示すフローチャート。 図１の車載機器電力供給トルク演算手段による演算処理手順を示すフローチャート。 図１のエンジン指令値算出手段による演算処理手順を示すフローチャート。 図１の車輪軸トルク補正量演算手段による演算処理手順を示すフローチャート。 図１のバッテリ充電量管理手段による演算処理手順を示すフローチャート。 図１のオルタネータ指令値演算手段による演算処理手順を示すフローチャート。 車両振動の制振制御（運動制御）を実施した場合と実施しない場合との比較を説明する図。 ドライバ要求エンジントルクＴｒ、消費電力トルクΔＴｄｃおよび車輪軸トルク補正量ΔＴｗの波形を示す図。

以下、本発明にかかる車両用制振制御装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１に示すように、車両用制振制御装置が適用される車両には、点火着火式の走行用エンジン１０（内燃機関）、エンジン１０により回転駆動して発電するオルタネータ２０（発電機）、発電機の発電電力を充電するバッテリ３０、エンジン１０およびオルタネータ２０の作動を制御する演算装置（ＥＣＵ１３）が搭載されている。

ＥＣＵ１３は、点火時期、燃料噴射量、スロットル開度等のエンジン指令値を演算して通信バスライン１４へ送信する。エンジン１０が有する点火装置や燃料噴射弁、電動スロットルバルブ等の各種アクチュエータは、ＥＣＵ１３で演算されたエンジン指令値に基づき作動する。

なお、通信バスライン１４には、クランク角センサ１１、アクセルセンサ１２、電流センサ３２、電圧センサ３３等、各種センサの検出値が送信される。クランク角センサ１１は、クランク軸の時間あたりの回転数（エンジン回転数Ｎｅ）の演算に用いる信号を出力する。アクセルセンサ１２は、車両運転者により操作されるアクセルペダルの踏込み操作量（アクセル開度Ａｃｃ）の演算に用いる信号を出力する。電流センサ３２は、バッテリ３０の端子電流（バッテリ電流Ｉｂ）の検出値を出力する。電圧センサ３３は、バッテリ３０の端子電圧（バッテリ電圧Ｖｂ）の検出値を出力する。なお、バッテリ電流Ｉｂの符号に基づき、充電電流および放電電流のいずれであるかを特定できる。

さらにＥＣＵ１３は、以下に説明する調整電圧Ｖａの指令値を演算し、制御のために十分な通信速度を持つ通信手段を介してレギュレータ２１へ送信する。レギュレータ２１は、オルタネータ２０の発電電圧が外部より指令される調整電圧Ｖａになるよう、オルタネータ２０の励磁巻線に流れるフィールド電流をデューティ制御する。

具体的には、発電電圧（上記バッテリ電圧Ｖｂに相当）が調整電圧Ｖａより低くなっている場合には、フィールド電流のデューティ値Ｆｄｕｔｙを上昇させてフィールド電流を増大させる。これにより、発電量が増大して発電電圧が上昇する。一方、発電電圧が調整電圧Ｖａより高くなっている場合には、前記Ｆｄｕｔｙを低下させてフィールド電流を減少させる。これにより、発電量が減少して発電電圧が低下する。このようにレギュレータ２１が作用することで、エンジン回転数Ｎｅの変動に伴いオルタネータ２０の時間あたりの回転数（オルタ回転数Ｎａ）が変動しても、発電電圧が調整電圧Ｖａに維持されるようになる。

また、バッテリ３０の残容量は予め設定された許容制御範囲内に維持されるように、ＥＣＵ１３は調整電圧Ｖａの指令値を設定する。この許容制御範囲は、後述する振動抑制成分ΔＶＣに相当する発電電力分をバッテリへ受入れ可能となるように、バッテリ３０の残容量が満充電とならず、かつ、バッテリの劣化速度が極度に早まることを防止できる範囲を指す。すなわち、バッテリ残容量が許容制御範囲を超えて少なくなった場合には、調整電圧Ｖａを上昇させることにより充電供給電力を増大させ、バッテリ残容量を迅速に許容制御範囲内に回復させる。一方、バッテリ残容量が許容制御範囲を超えて多くなった場合には、調整電圧Ｖａを低下させることにより充電供給電力を低下させ、バッテリ３０が満充電状態になることを回避する。

さて、オルタネータ２０の駆動トルクはエンジン１０の負荷と言えるので、オルタネータ２０の発電量を車両の振動制御機能を有する演算装置の要求トルクに合わせて変化させることで、車両の振動を適切に抑制することができる。そこで本実施形態では、車両振動の抑制に必要な駆動トルク（補正トルク）を演算装置で算出し、補正トルクを実現するために必要な調整電圧Ｖａの指令値を演算している。要するに、先述したようにバッテリ残容量を許容制御範囲に維持させる調整電圧の成分（容量維持成分Ｖｄｃ）に、車両振動を制御する調整電圧の成分（振動抑制成分ΔＶＣ）を重畳させ、ＥＣＵ１３は調整電圧Ｖａの指令値を演算する。

この時、容量維持成分Ｖｄｃの電圧は、制御対象である車両振動より低い周波数となるようにローバスフィルタ処理され、振動抑制成分ΔＶＣの電圧は、制御対象である車両振動以上の周波数の駆動トルク要求値より算出される。このように各成分Ｖｄｃ，ΔＶＣの
周波数を異ならせることにより、目的の異なる２つの制御器が干渉して、制御目標である電圧が振動することを防いでいる。

図１に示す各種手段４０、５０、６０、７０、８０、９０は、ＥＣＵ１３が有するマイクロコンピュータの演算内容を機能別に表したブロック図であり、これらの手段４０〜９０により、先述したエンジン指令値および調整電圧指令値Ｖａが演算される。なお、手段７０、８０、９０は調整電圧設定手段に相当する。

ドライバ要求車輪軸トルク推定手段４０は、図２に示す手順により、ドライバ要求エンジントルクＴｒおよびドライバ要求車輪軸トルクＴｗを少なくとも車輪軸トルクＴｗの波形を維持できる周期で繰り返し演算する。すなわち、先ずステップＳ４１において、通信バスライン１４を通じてエンジン回転数Ｎｅおよびアクセル開度Ａｃｃを取得する。

続くステップＳ４２では、エンジントルクＴｒを関数ｆｕｎｃ１にしたがって推定する。具体的には、アクセル開度Ａｃｃをスロットル開度に変換し、ベンチ試験などで計測した特性マップを用いてスロットル開度およびエンジン回転数Ｎｅからエンジン負荷率を算出する。つまり、スロットル開度は、アクセル開度Ａｃｃに従って変化し、そのスロットル開度とエンジン負荷の大きさによってエンジン回転数Ｎｅが決まるという関係を有する。このようにして算出されたエンジン負荷率およびエンジン回転数Ｎｅから、前記マップを用いてドライバ要求エンジントルクＴｒを算出する。

なお、図記載は無いが、取得したアクセル開度Ａｃｃとエンジン回転数Ｎｅより、ドライバが要求エンジントルクＴｒを先に決定し、前記マップの逆関数により求めたスロットル開度を制御する方法でも同様の効果を得る。

続くステップＳ４３では、ドライバ要求エンジントルクＴｒを車輪軸のトルクＴｗに変換する。具体的には、ディファレンシャルギアも含めたクランク軸から車輪軸までのギア比をドライバ要求エンジントルクＴｒに乗じて、ドライバ要求車輪軸トルクＴｗを算出する。続くステップＳ４４では、ドライバ要求エンジントルクＴｒをエンジン指令値演算手段６０へ出力するとともに、ドライバ要求車輪軸トルクＴｗを車輪軸トルク補正量演算手段７０へ出力する。

なお、図記載は無いが、車両運転者のアクセル操作によって決まるアクセル開度Ａｃｃから、先にドライバ要求車輪軸トルクＴｗを算出し、その算出したドライバ要求車輪軸トルクＴｗを、ディファレンシャルギアも含めたクランク軸から車輪軸までのギア比で除することでドライバ要求エンジントルクＴｒに変換しても同様の効果を得る。

車載機器電力供給トルク演算手段５０は、図３に示す手順により、車載機器３１（図１に示す電気負荷）へ電力を供給するためのトルク（消費電力トルクΔＴｄｃ）を前記周期で繰り返し演算する。すなわち、先ずステップＳ５１において、通信バスライン１４を通じてエンジン回転数Ｎｅ、フィールド電流デューティ値Ｆｄｕｔｙ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂを取得する。

続くステップＳ５２では、取得したエンジン回転数Ｎｅにプーリー比を乗じてオルタ回転数Ｎａを算出する。続くステップＳ５３では、取得したデューティ値Ｆｄｕｔｙおよびオルタ回転数Ｎａに基づき、オルタネータ２０から出力される電流（オルタ発生電流Ｉａ）を算出する。

続くステップＳ５４では、取得したバッテリ電流Ｉｂをオルタ発生電流Ｉａから減算することで、車載機器３１へ流れる電流（消費電流Ｉａ−Ｉｂ）を算出する。そして、算出
した消費電流Ｉａ−Ｉｂ、バッテリ電圧Ｖｂ、およびオルタ回転数Ｎａに基づき、先述した消費電力トルクΔＴｄｃを関数ｆｕｎｃ５に従って算出する。具体的には、図３（ａ）に示す演算式にしたがって消費電力トルクΔＴｄｃを算出する。なお、演算式中のεはオルタネータ２０のエネルギ変換効率を示し、演算式中のＴは消費電力トルクΔＴｄｃを示す。続くステップＳ５５では、算出した消費電力トルクΔＴｄｃにローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理を施し、制振制御の対象となる周波数帯の信号成分が除去された消費電力トルクΔＴｄｃをエンジン指令値算出手段６０へ出力する。

エンジン指令値算出手段６０は、図４に示す手順により、先述したエンジン指令値を前記周期で繰り返し演算する。すなわち、先ずステップＳ６１において、先述したドライバ要求エンジントルクＴｒおよび消費電力トルクΔＴｄｃを取得する。

続くステップＳ６２では、取得したドライバ要求エンジントルクＴｒに消費電力トルクΔＴｄｃを加算して、エンジントルク指令値Ｔｅを算出する。なお、図９（ａ）は、ドライバ要求エンジントルクＴｒの時間変化を示す波形であり、アクセルペダル操作に応じて逐次変化する。また、図９（ｂ）は、消費電力トルクΔＴｄｃの時間変化を示す波形であり、車載機器３１の電気負荷変動に応じて逐次変化する。したがって、これらの両波形を重ね合わせた波形が、エンジントルク指令値Ｔｅの時間変化に相当する。

要するに、ドライバによるアクセルペダル操作分に、車載機器３１の電気負荷変動分を上乗せして、エンジントルク指令値Ｔｅを算出する。そして、続くステップＳ６３において、算出したエンジントルク指令値Ｔｅを実現するためのスロットル開度、燃料噴射量および点火時期を、ベンチ試験により計測したマップ等を用いて算出する。続くステップＳ６４では、算出したスロットル開度、燃料噴射量および点火時期の指令値を、エンジン指令値として通信バスライン１４へ送信する。エンジン１０が有する先述した各種アクチュエータは、エンジン指令値に従って作動する。

車輪軸トルク補正量演算手段７０は、図５に示す手順により、車両の振動を打ち消すのに必要なオルタネータ２０の駆動トルクに相当する車輪軸トルク（車輪軸トルク補正量ΔＴｗ）を、前記周期で繰り返し演算する。すなわち、先ずステップＳ７１において、先述したドライバ要求車輪軸トルクＴｗを取得する。続くステップＳ７２では、取得したドライバ要求車輪軸トルクＴｗを車両振動モデルに入力して、車両に生じる振動状態を推定する。なお、図中のｘは状態量ベクトル（車体各部の振動変位・速度）、ｕは入力ベクトル（ドライバ要求車輪軸トルクＴｗ）を示しており、車両振動モデルの具体例としては、特開２００６−６０９３６号公報の図４に記載のバネ上振動モデル等が挙げられる。ここでは、車両モデルとして車両の運動方程式から導出した線形モデルを用いており、図中の関数ｆｕｎｃ２は、Ａ，Ｂを定数の配列として「ｄｘ／ｄｔ＝Ａｘ＋Ｂｕ」で表される。

続くステップＳ７３では、推定した振動状態に基づき車輪軸トルク補正量ΔＴｗを算出する。この車輪軸トルク補正量ΔＴｗは、車両の振動を抑制するためのオルタネータ２０の駆動トルクに相当するものであり、この補正量ΔＴｗを加味して調整電圧指令値Ｖａを設定することで、車両振動を抑制することを図っている。そして、このように設定した結果生じた車両振動速度を抑えるように、状態量ｘをフィードバックして車輪軸トルク補正量ΔＴｗを算出する。このフィードバックのゲインをＫとした場合、図中の関数ｆｕｎｃ３は「ΔＴｗ＝−Ｋｘ」となる。続くステップＳ７４では、算出した車輪軸トルク補正量ΔＴｗを、オルタネータ指令値演算手段９０へ出力する。

バッテリ充電量管理手段８０は、図６に示す手順により、先述した容量維持成分Ｖｄｃおよびバッテリ容量を前記周期で繰り返し演算する。ここでは、満充電からの減少割合ＤＯＤ（Depth of Discharge）をバッテリ容量の相関値として演算する。また、容量維持成
分Ｖｄｃによりバッテリ残容量を前記許容制御範囲に維持させるにあたり、その許容制御範囲の下限値に対応するＤＯＤをＴｈ１、上限値に対応するＤＯＤをＴｈ２とする。したがって、Ｔｈ１＞ＤＯＤ＞Ｔｈ２となるように容量維持成分Ｖｄｃは演算される。

すなわち、先ずステップＳ８１において、エンジン回転数Ｎｅ、フィールド電流デューティ値Ｆｄｕｔｙ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂを取得する。続くステップＳ８２では、ＤＯＤがＴｈ１の際のバッテリ電流Ｉｂｔｈを、取得したバッテリ電圧Ｖｂから関数ｆｕｎｃ６を用いて算出する。なお、関数ｆｕｎｃ６は、予め実施した試験により得られたＩｂｔｈ−Ｖｂ特性から同定した関係式である。この関数ｆｕｎｃ６を用いる代わりに、例えばＩｂｔｈ−Ｖｂの特性を、マップにて記憶させておき、そのマップを用いてバッテリ電圧Ｖｂからバッテリ電流Ｉｂｔｈを算出してもよい。

続くステップＳ８３では、ＤＯＤがＴｈ１にまで増大（バッテリ容量が下限値まで減少）したか否かを、取得したバッテリ電流ＩｂがＩｂｔｈを超えて大きくなったか否かに基づき判定する。なお、ＤＯＤが大きいほど電流受容性が高まるので、バッテリ電流Ｉｂは大きくなる。

但し、以下の条件１、２を満たし、かつＩｂ＞Ｉｂｔｈとなった場合に、ＤＯＤ＞Ｔｈ１と判定する。すなわち、車載機器３１への供給電力が過大ではなく発電量が飽和していないことを条件１とする。例えば、Ｆｄｕｔｙ＜１００％である場合に条件１を満たすと判定する。また、エンジンが完爆状態にあることを条件２とする。例えば、エンジン回転数Ｎｅがアイドリングの下限値Ｎｅｔｈ以上になっている状態がＴ秒以上経過した場合に条件２を満たすと判定する。

ＤＯＤがＴｈ１にまで増大していないと判定された場合（Ｓ８３：ＮＯ）、続くステップＳ８４１において、取得したバッテリ電流Ｉｂに相当する充電量Ｉｂ×Δｔをバッテリ容量Ｃｂに加算してＣｂを更新する。ここでＣｂの値は不揮発性メモリに記憶し、初期値には前回バッテリ充電量管理を実施した際の最終値を使用する。続くステップＳ８４２では、算出したＣｂを、関数ｆｕｎｃ８^-1を用いてＤＯＤに変換する。

但し、関数ｆｕｎｃ８は、満充電状態のバッテリ容量をＣ_{b_MAX} で表すものとして 「Ｃｂ＝Ｃ_{b_MAX}・（１００−ＤＯＤ）／１００」で表され、関数ｆｕｎｃ８^-1は、この式をＤＯＤについて解いた式で表される。

一方、ＤＯＤがＴｈ１にまで増大したと判定された場合（Ｓ８３：ＹＥＳ）、続くステップＳ８５１において、ＤＯＤをＴｈ１の値に初期化する。或いは、取得したバッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂに基づき関数ｆｕｎｃ７を用いてＤＯＤを推定して初期化する。但し、関数ｆｕｎｃ７は、実験により同定した関係式である。

続くステップＳ８５２ではＤＯＤを、関数ｆｕｎｃ８を用いてバッテリ容量Ｃｂに変換する。
続くステップＳ８６では、推定したＤＯＤの値に基づき、Ｔｈ１＞ＤＯＤ＞Ｔｈ２を維持するための容量維持成分Ｖｄｃを決定する。例えば、容量維持成分ＶｄｃとＤＯＤとの関係を、予め試験して取得してマップ等にて記憶させておき、そのマップを用いてＤＯＤから容量維持成分Ｖｄｃを算出する。容量維持成分Ｖｄｃは、振動抑制成分ΔＶＣとの制御干渉を回避するために、制御対象である車両振動の周波数より低い周波数のローパスフィルタにより信号処理される。例えば、ＤＯＤに応じた容量維持成分Ｖｄｃの要求に変化があった時に、容量維持成分Ｖｄｃの周波数が、振動抑制成分ΔＶＣの周波数に干渉して不可制御となることを回避できる。また、振動抑制成分ΔＶＣに相当する発電電力分をバッテリ３０へ受入れ可能となるように、バッテリ容量の上限値（つまりＤＯＤの下限値
Ｔｈ２）を満充電より小さい値に設定している。

要するに、Ｓ８３、Ｓ８４１、Ｓ８４２、Ｓ８５１、Ｓ８５２の処理では、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂに基づきＤＯＤを推定する。但し、Ｉｂ＝Ｉｂｔｈとなった時点で（Ｓ８３：ＹＥＳ）、ＤＯＤ推定値をＴｈ１またはＴｈ１の推定値に初期化する（Ｓ８５１）。これにより、ＤＯＤの推定誤差抑制を図っている。そして、続くステップＳ８７では、算出した容量維持成分Ｖｄｃおよび推定したＤＯＤをオルタネータ指令値演算手段９０へ出力する。

オルタネータ指令値演算手段９０は、図７に示す手順により、調整電圧指令値Ｖａを前記周期で繰り返し演算する。すなわち、先ずステップＳ９１において、先述した車輪軸トルク補正量ΔＴｗを取得する。続くステップＳ９２では、車輪軸トルク補正量ΔＴｗをオルタ負荷トルク補正量ΔＴａに変換する。具体的には、ディファレンシャルギアも含めたクランク軸から車輪軸までのギア比、およびオルタネータ２０の回転軸とクランク軸とのプーリー比で、車輪軸トルク補正量ΔＴｗを除して、オルタ負荷トルク補正量ΔＴａを算出する。

続くステップＳ９３では、通信バスライン１４を通じてエンジン回転数Ｎｅ、フィールド電流デューティ値Ｆｄｕｔｙ、バッテリ電流Ｉｂおよびバッテリ電圧Ｖｂを取得するとともに、先述した容量維持成分ＶｄｃおよびＤＯＤを取得する。続くステップＳ９４では、取得したエンジン回転数Ｎｅにプーリー比を乗じてオルタ回転数Ｎａを算出する。

続くステップＳ９５では、変換したオルタ負荷トルク補正量ΔＴａに対応する、オルタネータ２０での発生電流ΔＩｃを算出する。具体的には、オルタ負荷トルク補正量ΔＴａ、バッテリ電圧Ｖｂおよびオルタ回転数Ｎａに基づき、図３に示す関数ｆｕｎｃ５の逆関数に従って発生電流ΔＩｃを算出する。

続くステップＳ９６では、算出した発生電流ΔＩｃおよび取得したＤＯＤに基づき、振動抑制成分ΔＶＣを関数ｆｕｎｃ９に従って算出する。なお、発生電流ΔＩｃを全てバッテリ３０で受け入れるものとして、発生電流ΔＩｃをバッテリ３０に流すための電圧変化分を運動制御のための振動抑制成分ΔＶＣとする。

関数ｆｕｎｃ９の具体例を説明すると、発生電流ΔＩｃとＤＯＤを入力とするマップを用いて、発生電流ΔＩｃに対応する電圧変化量を、振動抑制成分ΔＶＣとして算出する。なお、バッテリ３０の充電時と放電時とで、前記マップの特性は変化するので、発生電流ΔＩｃの符号から充電および放電のいずれであるかを判断し、充電および放電のいずれであるかに応じて振動抑制成分ΔＶＣを補正する。或いは、充電用マップおよび放電用マップの両方を作成して記憶させておき、対応するマップを用いて振動抑制成分ΔＶＣを算出するようにしてもよい。

続くステップＳ９７では、算出した振動抑制成分ΔＶＣに、取得した容量維持成分Ｖｄｃを加算して、調整電圧指令値Ｖａを算出する。続くステップＳ９８では、算出した調整電圧指令値Ｖａをレギュレータ２１へ出力する。レギュレータ２１は、オルタネータ２０の発電電圧が調整電圧指令値Ｖａになるよう、フィールド電流をデューティ制御する。

次に、車輪軸トルク補正量ΔＴｗを加味してオルタネータ２０を駆動させることによる車両振動の制振制御（運動制御）を実施した場合と、運動制御を実施しなかった場合との比較について、図８を用いて説明する。

例えば車両ドライバがアクセルペダルを踏み込むと、運動制御を実施しない場合には、
車輪軸トルクがアクセル開度Ａｃｃに応じて増大し（図８（ｂ）参照）、そのトルク増大にともなって車両振動が発生する（図８（ｃ）参照）。この車両振動とは、車両の上下ピッチング運動、前後シャシ運動など、様々な振動を指す。なお、この場合のオルタ負荷トルクは、消費電力トルクおよび容量維持トルクにしたがって変動する波形となる（図８（ａ）参照）
これに対し、運動制御を実施する場合のオルタ負荷トルクは、車輪軸トルク補正量ΔＴｗ、消費電力トルクおよび容量維持トルクにしたがって変動する波形となる（図８（ｄ）参照）。つまり、アクセルペダルを踏み込んだ直後に、演算装置により、車両振動を予測すると同時に、振動抑制（減衰）させるための補正トルクを演算し、オルタの負荷トルクを補正する（図８（ｅ）参照）。その結果、車両振動が抑制される（図８（ｆ）参照）。

ちなみに、図８（ｃ）（ｆ）に示す振動波形は、ステップ上に上昇する主成分に脈動成分が重畳した形状である。例えば、ブレーキ制動時には車体が前傾した状態で車速低下していき、加速走行時には車体が後傾した状態で車速上昇していく。このような前傾や後傾の車体挙動が「主成分」の振動に相当し、前後傾しながらも車体ピッチングが振動して脈動する車体挙動が「脈動成分」の振動に相当する。

そして、補正トルクによる振動抑制の対象は脈動成分であり、主成分は振動抑制の対象とはしていない。したがって、補正トルクによる運動制御を実施した場合の図８（ｆ）に示す振動波形は、運動制御を実施していない（ｃ）の波形と比べて主成分はそのままで、脈動成分が抑制された形状となっている。なお、図８（ｃ）では、主成分よりも高周波の脈動成分を図示しているが、主成分よりも低周波の脈動成分についても、補正トルクによる振動抑制の対象としてもよい。

なお、上記ステップＳ７２およびステップＳ７３では、プラントモデルにより車両の振動を計算機上で再現し、その振動を減衰させるように車輪軸トルク補正量ΔＴｗを算出している。図９（ｂ）に示す消費電力トルクΔＴｄｃの周波数は、図９（ｃ）に示す車輪軸トルク補正量ΔＴｗの周波数成分のうち最低のものより、更に低くなるように設定されている。

そして、オルタネータ２０の負荷トルクには、車両振動を抑制するための運動制御による車輪軸トルク補正量ΔＴｗ（図９（ｃ）参照）と、消費電力トルク（図９（ｄ）参照）と、後述するようにバッテリ容量を許容制御範囲に維持させるのに要する容量維持トルクとが含まれる。前述のごとく、調整電圧Ｖａの指令値は、車両振動より低い周波数の容量維持成分Ｖｄｃに、車両振動以上の周波数の振動抑制成分ΔＶＣを重畳させることで決定している。つまり、発電に消費される容量維持トルクの周波数は、車輪軸トルク補正量ΔＴｗに比べて低く設定されているため、図９（ｃ）に示す車輪軸トルク補正量ΔＴｗの波形と、容量維持トルクの波形とが干渉することはない。

また、図９（ｄ）に示すオルタ消費電力トルクの波形は、車輪軸トルク補正量ΔＴｗの周波数に比べて低周波数となるように設定しており、オルタ消費電力トルク分は、先述したエンジンの消費電力トルクΔＴｄｃとして、ドライバ要求エンジントルクＴｒに上乗せしてエンジン出力を増大させている。つまり、図９（ｄ）に示すオルタ消費電力トルクの波形と図９（ｂ）に示すエンジンの消費電力トルクΔＴｄｃの波形とは打ち消し合うようにエンジン指令値を設定している。なお、オルタネータの容量維持トルクが走行性能上問題とならない場合、ΔＴｄｃ＝０として処理しても問題ない。

以上により、本実施形態によれば、車両振動に合わせてオルタネータ２０の発電量を変化させることで、オルタネータ２０の駆動トルクで車両振動を抑制することができる。そして、このようにオルタネータ２０の発電量を変化させることを、調整電圧指令値Ｖａを
変化させることで実現させる。よって、従来必要となっていた「出力電流を直接制御するための新規装置」を不要にでき、既存のＥＣＵ１３で調整電圧指令値Ｖａを変化させるだけで振動抑制を実現できる。

さらに、本実施形態によれば、以下の効果も発揮される。
・調整電圧指令値Ｖａを算出するにあたり、バッテリ充電量管理手段８０により容量維持成分Ｖｄｃを演算し、車輪軸トルク補正量演算手段７０およびオルタネータ指令値演算手段９０により振動抑制成分ΔＶＣを演算する。よって、これらの演算値Ｖｄｃ、ΔＶＣを加算して調整電圧指令値Ｖａを算出するので、調整電圧指令値Ｖａの算出を容易に実現できる。なお、バッテリ充電量管理手段８０は容量維持成分演算手段に相当し、車輪軸トルク補正量演算手段７０およびオルタネータ指令値演算手段９０は振動抑制成分演算手段に相当する。

・ステップＳ９６において発生電流ΔＩｃに対応する振動抑制成分ΔＶｃを算出するにあたり、これらΔＩｃとΔＶｃの相関関係は、バッテリ残容量に応じて異なる。この点を鑑みた本実施形態では、ＤＯＤを加味して発生電流ΔＩｃに対応する振動抑制成分ΔＶｃを算出するので、振動抑制成分ΔＶｃを高精度で算出できる。よって、車両振動を精度良く抑制することができる。

・ステップＳ９６において発生電流ΔＩｃに対応する振動抑制成分ΔＶｃを算出するにあたり、これらΔＩｃとΔＶｃの相関関係は、充電時と放電時とで異なる。この点を鑑みた本実施形態では、充電／放電のいずれであるかを加味して発生電流ΔＩｃに対応する振動抑制成分ΔＶｃを算出するので、振動抑制成分ΔＶｃを高精度で算出できる。よって、車両振動を精度良く抑制することができる。要するに、ステップＳ９６では、バッテリ特性を加味して振動抑制成分ΔＶｃを算出している。

・ステップＳ９５においてオルタ負荷トルク補正量ΔＴａに対応する発生電流ΔＩｃを算出するにあたり、これらΔＴａとΔＩｃの相関関係は、オルタ回転数Ｎａに応じて異なる。この点を鑑みた本実施形態では、オルタ回転数Ｎａを加味してオルタ負荷トルク補正量ΔＴａに対応する発生電流ΔＩｃを算出するので、発生電流ΔＩｃを高精度で算出でき、ひいては、振動抑制成分ΔＶＣを高精度で算出できる。よって、車両振動を精度良く抑制することができる。

・消費電力トルクΔＴｄｃの周波数が、少なくとも、図９（ｃ）に示す車輪軸トルク補正量ΔＴｗの周波数成分のうち最低のものより、更に低くなるように設定されている。よって、エンジントルクのうち消費電力トルクΔＴｄｃの発電分に対応するトルクの波形と、車輪軸トルク補正量ΔＴｗの発電分に対応するトルクの波形とが干渉することが回避される。よって、消費電力トルクΔＴｄｃによる車載機器３１への電力供給と、車輪軸トルク補正量ΔＴｗによる振動抑制との両機能が干渉して機能低下することを回避できる。

・振動抑制成分ΔＶＣに相当する発電電力分をバッテリ３０へ受入れ可能となるように、バッテリ容量の上限値（つまりＤＯＤの下限値Ｔｈ２）を満充電より小さい値に設定している。そのため、振動抑制成分ΔＶＣに相当するエンジン出力分のエネルギは、バッテリ３０への充電エネルギとして回収されるので、振動抑制のための運動制御により燃費が悪化することを回避できる。

（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・図１に示す例では、ＥＣＵ１３は、６つの演算手段４０〜９０の各々で各種演算を実施して、エンジン指令値および調整電圧指令値Ｖａを最終的な演算結果として出力している。但し、本発明はこれら６つの演算手段４０〜９０による演算に限定されるものではなく、ＥＣＵ１３への各種入力（例えばＡｃｃ、Ｎｅ、Ｆｄｕｔｙ、Ｉｂ、Ｖｂ）に基づいて、エンジン指令値および調整電圧指令値Ｖａを演算するものであれば、これら両指令値の演算に用いる中間値（例えばΔＴｄｃ、Ｔｒ、Ｔｗ、ΔＴｗ、Ｖｄｃ、ＤＯＤ）の演算を、適宜廃止するようにしてもよい。

・上記実施形態では、関数ｆｕｎｃ１〜ｆｕｎｃ８の内容について例示しているが、これらは例示した内容に限定されるものではなく、同等の結果が得られるのであればどのような手法を用いてもよい。

・上記実施形態では、バッテリの残容量を表すパラメータとしてＤＯＤ（Depth of Discharge）を用いているが、ＳＯＣ（State Of Charge）を用いてもよい。なお、ＤＯＤとＳＯＣは、単位をパーセントで表すものとして（１）式に示す関係を有するため、相互に置き換えることは容易である。

ＳＯＣ［％］＝１００［％］−ＤＯＤ［％］ （１）
・上記実施形態では、エンジン指令値算出手段６０が、エンジン指令値として、三つの指令値（スロットル開度、燃料噴射量、点火時期）を算出しているが、いずれか一つ、又は二つを算出するように構成してもよい。

２０…オルタネータ（発電機）、２１…レギュレータ、３０…バッテリ、７０…車輪軸トルク補正量演算手段（調整電圧設定手段）、８０…バッテリ充電量管理手段（調整電圧設定手段）、９０…オルタネータ指令値演算手段（調整電圧設定手段）、Ｖａ…調整電圧。

Claims (7)

1. 内燃機関により駆動して発電する発電機（２０）、前記発電機の発電電圧が外部から指令される調整電圧（Ｖａ）になるよう、前記発電機の励磁巻線に流れるフィールド電流を制御するレギュレータ（２１）、前記発電機の発電電力を充電するバッテリ（３０）を備える車両に適用される車両用制振制御装置であって、
   前記車両の振動を抑制するのに必要な前記発電機の駆動トルクを駆動トルク要求値として、該駆動トルク要求値に相当する電圧指令値である振動抑制成分（ΔＶＣ）を演算する振動抑制成分演算手段（７０、９０、Ｓ７１〜Ｓ７４、Ｓ９１〜Ｓ９６）と、
   前記バッテリの残容量が予め設定された許容制御範囲内に維持され、かつ、前記振動抑制成分に相当する発電電力分を前記バッテリへ受入れ可能となるように、前記バッテリの残容量を制御するために必要な前記発電機の駆動トルクを充電供給電力要求値として、該充電供給電力要求値に相当する電圧指令値である容量維持成分（Ｖｄｃ）を演算する容量維持成分演算手段（８０、Ｓ８１〜Ｓ８７）と、
   前記容量維持成分（Ｖｄｃ）に前記振動抑制成分（ΔＶＣ）を加算することで前記調整電圧（Ｖａ）を算出する調整電圧算出手段（９０、Ｓ９７〜Ｓ９８）と、
   を備えることを特徴とする車両用制振制御装置。
2. 前記容量維持成分演算手段は、前記容量維持成分（Ｖｄｃ）を、制御対象である車両振動より低い周波数の前記充電供給電力要求値から算出し、
   前記振動抑制成分演算手段は、前記振動抑制成分（ΔＶＣ）を、制御対象である車両振動以上の周波数の前記駆動トルク要求値から算出することを特徴とする請求項１に記載の車両用制振制御装置。
3. 前記許容制御範囲は、前記バッテリの残容量が満充電とならず、かつ、前記バッテリの劣化速度が極度に速まることを防止できる範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の車両用制振制御装置。
4. 前記振動抑制成分演算手段（Ｓ９６）は、前記バッテリの残容量に応じて前記振動抑制成分を演算することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の車両用制振制御装置。
5. 前記振動抑制成分演算手段（Ｓ９６）は、前記バッテリが放電および充電のいずれの状態であるかに応じて前記振動抑制成分を演算することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用制振制御装置。
6. 前記振動抑制成分演算手段（Ｓ９５）は、前記発電機の回転数に応じて前記振動抑制成分を演算することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両用制振制御装置。
7. 内燃機関により駆動して発電する発電機（２０）と、
   前記発電機の発電電圧が外部から指令される調整電圧（Ｖａ）になるよう、前記発電機の励磁巻線に流れるフィールド電流を制御するレギュレータ（２１）と、
   前記発電機の発電電力を充電するバッテリ（３０）と、
   前記車両の振動を抑制するのに必要な前記発電機の駆動トルクを駆動トルク要求値として、該駆動トルク要求値に相当する電圧指令値である振動抑制成分（ΔＶＣ）を演算する振動抑制成分演算手段（７０、９０、Ｓ７１〜Ｓ７４、Ｓ９１〜Ｓ９６）と、
   前記バッテリの残容量が予め設定された許容制御範囲内に維持され、かつ、前記振動抑制成分に相当する発電電力分を前記バッテリへ受入れ可能となるように、前記バッテリの残容量を制御するために必要な前記発電機の駆動トルクを充電供給電力要求値として、該充電供給電力要求値に相当する電圧指令値である容量維持成分（Ｖｄｃ）を演算する容量維持成分演算手段（８０、Ｓ８１〜Ｓ８７）と、
   前記容量維持成分（Ｖｄｃ）に前記振動抑制成分（ΔＶＣ）を加算することで前記調整電圧（Ｖａ）を算出する調整電圧算出手段（９０、Ｓ９７〜Ｓ９８）と、
   を備えることを特徴とする車両用制振制御システム。

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