JP5855359B2

JP5855359B2 - オルタネータの制御装置

Info

Publication number: JP5855359B2
Application number: JP2011119503A
Authority: JP
Inventors: 直樹大治; 圭司寺村; 俊介深谷
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Denso Corp
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd; Denso Corp
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2016-02-09
Anticipated expiration: 2031-05-27
Also published as: JP2012249436A

Description

本発明は、車両に搭載され、エンジン回転を伝達することによりオルタネータを駆動し発電を行うシステムを制御する制御装置に関する。

一般に自動車では、内燃機関の出力の一部を利用して発電を行い、その発電した電力をバッテリに充電するとともに、電子制御装置（ＥＣＵ）及び照明灯、エアコンディショナ、ラジエータを空冷するファンのモータ、オーディオ機器その他種々の電気負荷に供給している。

燃費を向上させるためには、コースト走行時（車両の減速時、燃料カット走行時等）に車軸側から機関側に伝達される慣性トルクを利用して発電する回生制動を積極的に用いることが望ましい。一方で、回生制動の度合いを著しく大きくすることは、いわゆるエンジンブレーキが効きすぎる状態を招き、ドライバビリティの低下につながる。

燃費効率とドライバビリティとの両立を図る上で、どの程度回生して発電を行うべきであるかは、そのときの車速や機関の冷却水温、潤滑油温、変速機の作動油温等に応じて異なってくる。ハイブリッド車両では、モータジェネレータによって発電する電力の大きさを柔軟にコントロールすることが可能であり、様々な状況に合わせてエンジンブレーキ力を適正化することが容易である（例えば、下記特許文献を参照）。

しかしながら、非ハイブリッド車両では、ハイブリッド車両に比してシンプルな電気回路が実装されるのみであることから、様々な状況に合わせてエンジンブレーキ力を適正化することが容易でないと言えた。

特開平１１−１９１９０３号公報

本発明は、コースト走行時に発電する電力の大きさをコントロールでき、エンジンブレーキ力の適正化を図り得るシステムを、簡便な構成により実現しようとするものである。

本発明に係るオルタネータの制御装置は、車両に搭載され、エンジン回転を伝達することによりオルタネータを駆動し発電を行うシステムを制御するものであって、フィールドコイルへの通電のＤＵＴＹ比であるｆＤＵＴＹを操作することを通じて、オルタネータが発電し出力する電圧の大きさを少なくともＨＩ電位とＬＯ電位との二段階に切り替えることが可能なレギュレータと、前記オルタネータの発電電圧をＨＩとするかＬＯとするかを指令する信号を前記レギュレータに入力可能な制御部とを備え、少なくともコースト走行中、実測ｆＤＵＴＹと目標ｆＤＵＴＹとの差分に応じて、前記制御部が前記レギュレータに入力するＨＩ指令とＬＯ指令とを組み合わせてなるパルス信号におけるＨＩ指令とＬＯ指令との割合を変化させるものであり、前記目標ｆＤＵＴＹは、自動変速機のトルクコンバータのロックアップが開始される車速の近傍において最も低く設定し、当該車速の近傍よりも車速が高い領域において車速が高いほど目標ｆＤＵＴＹを高く設定し、かつ当該車速の近傍よりも車速が低い領域において車速が低いほど目標ｆＤＵＴＹを高く設定することを特徴とする。

目標ｆＤＵＴＹは、車速、機関温度、変速機の温度またはエンジン回転数等に応じて補正することが好ましい。

また、本発明に係るオルタネータの制御装置は、車両に搭載され、エンジン回転を伝達することによりオルタネータを駆動し発電を行うシステムを制御するものであって、フィールドコイルへの通電のＤＵＴＹ比であるｆＤＵＴＹを操作することを通じて、オルタネータが発電し出力する電圧の大きさを少なくともＨＩ電位とＬＯ電位との二段階に切り替えることが可能なレギュレータと、前記オルタネータの発電電圧をＨＩとするかＬＯとするかを指令する信号を前記レギュレータに入力可能な制御部とを備え、前記制御部は、検出回路を介して検出したフィールドコイルの通電波形を基に過去の所定時間分のｆＤＵＴＹを知得し、そのｆＤＵＴＹに、前記レギュレータにＨＩ指令またはＬＯ指令を入力してからその指令内容に対応した波形が前記検出回路を介して検出されるまでの遅延時間分のｆＤＵＴＹを加味して実測ｆＤＵＴＹを得、この実測ｆＤＵＴＹと目標ｆＤＵＴＹとの差分に応じて、前記レギュレータに入力する信号を変化させるものであり、前記目標ｆＤＵＴＹは、自動変速機のトルクコンバータのロックアップが開始される車速の近傍において最も低く設定し、当該車速の近傍よりも車速が高い領域において車速が高いほど目標ｆＤＵＴＹを高く設定し、かつ当該車速の近傍よりも車速が低い領域において車速が低いほど目標ｆＤＵＴＹを高く設定することを特徴とする。

本発明によれば、コースト走行時に発電する電力の大きさをコントロールでき、エンジンブレーキ力の適正化を図り得るシステムを、簡便な構成によって実現することができる。

本発明の一実施形態における内燃機関の構成を示す図。同実施形態における自動変速機の構成を示す図。同実施形態におけるオルタネータの制御装置を示す回路図。オルタネータの発電量の上限と車速との関係を示すグラフ。制御部がレギュレータに入力する指令信号、及び制御部が知得するｆＤＵＴＹの模様を示すタイミングチャート。制御部がレギュレータに入力する指令信号を示すタイミングチャート。同実施形態の制御装置によるオルタネータの制御例を示すタイミングチャート。

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に一気筒の構成を概略的に示した内燃機関は、自動車に搭載されるものである。内燃機関の吸気系１には、アクセルペダルの踏込量に応じて開閉するスロットルバルブ（特に、電子スロットルバルブ）１１を設けており、スロットルバルブ１１の下流にはサージタンク１３を一体に有する吸気マニホルド１２を取り付けている。サージタンク１３には、吸気管内圧力（過給圧または吸気負圧）を検出する圧力センサを配している。

排気系５には、排気マニホルド５１を取り付け、排出ガス浄化用の三元触媒５２を装着している。そして、触媒５２の上流にフロントＯ₂センサを、下流にリアＯ₂センサを、それぞれ配している。Ｏ₂センサは、排出ガスに接触して反応することにより、排出ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。

吸気系１と排気系５との間には、ＥＧＲ装置６を介設する。ＥＧＲ装置６は、始端が排気マニホルド５１に連通し終端がサージタンク１３に連通する外部ＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲ通路６１上に設けた外部ＥＧＲバルブ６２とを要素としてなる。ＥＧＲバルブ６２を開放すれば、排出ガスを排気系５から吸気系１へと還流して吸気に混合する外部ＥＧＲを実現できる。

気筒２上部に形成される燃焼室の天井部（シリンダヘッド）には、吸気バルブ２１、排気バルブ２２、インジェクタ３及び点火プラグ２３を設ける。

図２に、自動変速機の一例を示す。この自動変速機は、トルクコンバータ７及びベルト式ＣＶＴ９を具備する無段変速機である。内燃機関が出力する回転駆動力は、内燃機関のクランク軸からトルクコンバータ７の入力側のポンプインペラ７１に入力され、出力側のタービンランナ７２に伝達される。タービンランナ７２の回転は、遊星歯車機構を用いた前後進切換装置８を介してＣＶＴ９の駆動軸９４に伝わり、ＣＶＴ９における変速を経て従動軸９５を回転させる。従動軸９５には出力ギヤ１０１を固設してあり、この出力ギヤ１０１はデファレンシャル装置のリングギヤ１０２と噛合して車軸及び駆動輪（図示せず）を回転させる。

トルクコンバータ７は、ロックアップ機構（図示せず）を備える。ロックアップ機構は、この分野では既知のもので、トルクコンバータ７の入力側と出力側とをロックアップするロックアップクラッチと、ロックアップクラッチを断接切替駆動するための油圧を制御するロックアップソレノイドバルブとを要素とする。ロックアップ機構は、自動変速機による変速比の変更を伴わない状況においてロックアップクラッチを接続、入力側と出力側とを締結する。

前後進切換装置８は、そのサンギア８１が入力軸７３を介してタービンランナ７２と連絡し、リングギア８２が駆動軸９４と連絡している。プラネタリギア８３１を支持するプラネタリキャリア８３と変速機ケースとの間には、断接切換可能な油圧クラッチたるフォワードブレーキ８４を介設している。また、プラネタリキャリア８３とサンギア８１（または、入力軸７３）との間にも、断接切換可能な油圧クラッチたるリバースクラッチ８５を介設している。

走行レンジのうちのＤレンジでは、フォワードブレーキ８４を締結し、リバースクラッチ８５を切断する。これにより、入力軸７３の回転が逆転されかつ減速されて駆動軸９４に伝達され、前進走行となる。翻って、Ｒレンジでは、リバースクラッチ８５を締結し、フォワードブレーキ８４を切断する。これにより、サンギア８１とプラネタリキャリア８３とが一体的に回転し、入力軸７３と駆動軸９４とが直結して後進走行となる。非走行レンジであるＮレンジ、Ｐレンジでは、リバースクラッチ８４、フォワードブレーキ８５をともに切断する。

ＣＶＴ９は、駆動プーリ９１及び従動プーリ９２と、両プーリ９１、９２に巻き掛けられたベルト９３とを要素とする。駆動プーリ９１は、駆動軸９４に固定した固定シーブ９１１と、駆動軸９１上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９１２と、可動シーブ９１２の後背に配設された液圧サーボ９１３とを有しており、液圧サーボ９１３を操作し可動シーブ９１２を変位させることを通じて変速比を無段階に変更できる。並びに、従動プーリ９２は、従動軸９５に固設した固定シーブ９２１と、従動軸９５上にローラスプラインを介して軸方向に変位可能に支持させた可動シーブ９２２と、可動シーブ９２２の後背に配設された液圧サーボ９２３とを有しており、液圧サーボ９２３を操作し可動シーブ９２２を変位させることを通じてトルク伝達に必要なベルト推力を与える。

内燃機関及びＣＶＴ９の運転制御を司るＥＣＵ４は、中央演算装置４１、記憶装置４２、入力インタフェース４３、出力インタフェース４４等を有するマイクロコンピュータシステムである。

入力インタフェース４３には、吸気管内圧力を検出する圧力センサから出力される吸気圧信号ａ、エンジン回転数を検出する回転数センサから出力される回転数信号ｂ、車速を検出する車速センサから出力される車速信号ｃ、アクセルペダルの踏込量（または、スロットルバルブ１１の開度）を検出するアクセル開度センサから出力されるアクセル開度信号ｄ、シフトレバーの位置（シフトレンジ）を検出するシフトポジションスイッチから出力されるシフトポジション信号ｅ、冷却水温を検出する水温センサから出力される水温信号ｆ、吸気カム軸９１の端部にあるタイミングセンサから出力されるクランク角度信号及び気筒判別用信号ｇ、排気カム軸９２の端部にあるタイミングセンサから所定クランク角度の回転毎に出力される排気カム信号ｈ、フロントＯ₂センサから出力される上流側空燃比信号ｉ、リアＯ₂センサから出力される下流側空燃比信号ｊ、ノッキングの発生状況を検出するノックセンサから出力されるノッキング信号ｋ等が入力される。

出力インタフェース４４からは、インジェクタ３に対して燃料噴射信号ｎ、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、ＥＧＲバルブ６２に対してＥＧＲバルブ開度信号ｏ、ＣＶＴ９に対して変速比信号ｐ等を出力する。

中央演算装置４１は、記憶装置４２に予め格納されているプログラムを解釈、実行して、内燃機関の燃料噴射量や点火時期、ＥＧＲガスの還流量（吸気のＥＧＲ率）、変速比等の制御を遂行する。

ＥＣＵ４は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋを入力インタフェース４３を介して取得し、現状の吸気量及び吸気のＥＧＲ率を推定して、それらに基づいて制御入力である燃料噴射量、燃料噴射タイミング、点火タイミング、ＥＧＲバルブ６２の開度（ＥＧＲステップ数）、ＣＶＴ９の変速比等を演算する。そして、演算した制御入力に対応した制御信号ｍ、ｎ、ｏ、ｐを、出力インタフェース４４を介して印加する。この制御入力の算定手法は、既知の内燃機関の運転制御と同様とすることができるので、ここでは説明を割愛する。

発電システムに関して述べる。オルタネータ１１０は、ベルト及びプーリを要素とする巻掛伝動機構等を介して内燃機関のクランク軸に接続しており、クランク軸の回転に従動して回転し発電する。図３に、発電システムの等価回路を示す。オルタネータ１１０は、ステータに巻回されたステータコイル１１１と、ステータの内側に配置され回転するロータに巻回されたフィールドコイル１１２とを有する。ステータコイル１１１は三相コイルであり、三相交流の誘起電流を発電する。この誘起電流は、整流器１１３によって直流電流とした上でバッテリ１２０に蓄電する。

オルタネータ１１０が発電し出力する電圧の大きさを制御するレギュレータ１３０は、オルタネータ１１０に付帯するＩＣ式のもので、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ等に代表されるパワーデバイス（電力用半導体素子）を用いた切替回路１３１を介してフィールドコイル１１２に通電する。そして、パワーデバイスのスイッチ動作により、フィールドコイル１１２への通電をＯＮ／ＯＦＦする。オルタネータ１１０の出力電圧、即ちステータコイル１１１に誘起される電圧は、フィールドコイル１１２を流れるフィールド電流のＤＵＴＹ比（ｆＤＵＴＹ）に比例して大きくなる。レギュレータ１３０の電圧制御回路１３２は、制御部たるＥＣＵ４からオルタネータ１１０の出力電圧を指令する信号ｑを受け付け、その指令された出力電圧を実現するようにｆＤＵＴＹを調節するＰＷＭ制御を行う。

広汎に普及している車両用オルタネータ１１０のレギュレータ１３０では、オルタネータ１１０の出力電圧を二段階、例えば１４．５Ｖまたは１２．８Ｖに切り替えることができる。この場合のＥＣＵ４は、レギュレータ１３０に対し、オルタネータ１１０の出力電圧をＨＩ電位＝１４．５Ｖとするか、ＬＯ電位＝１２．８Ｖとするかを指令する信号ｑを入力する。

なお、レギュレータ１３０として、オルタネータ１１０の出力電圧を所定範囲、例えば１２Ｖ〜１５．５Ｖの間で連続的に変えることのできるリニアレギュレータを採用することもできる。この場合のＥＣＵ４は、レギュレータ１３０に対し、オルタネータ１１０の出力電圧を上記範囲内の何れの値にするかを指令する信号ｑを入力する。以降の説明では、比較的高位の電圧値をＨＩ電位、比較的低位の電圧値をＬＯ電位と呼称するが、その具体的な数値は一意に限定されない。ＬＯ電位は、バッテリ１２０の電圧以下またはバッテリ１２０の電圧に近い低電圧に定めることが望ましい。バッテリ１２０電圧はバッテリ１２０の充電状態等に応じて上下するものの、通常は所定電圧、例えば１２Ｖ以上である。

オルタネータ１１０の出力電圧がバッテリ１２０の電圧を超越するとき、バッテリ１２０が充電される。つまり、オルタネータ１１０がクランク軸の回転のエネルギを費やして電気エネルギを生成する仕事をし、バッテリ１２０に電力を供給する。バッテリ１２０への充電量は、オルタネータ１１０の出力電圧とバッテリ１２０電圧との電位差に依存する。逆に、オルタネータ１１０の出力電圧がバッテリ１２０電圧に満たないか、バッテリ１２０電圧に近いときには、バッテリ１２０が充電されずオルタネータ１１０が仕事をしない、またはオルタネータ１１０がする仕事が小さくなる。要するに、ＥＣＵ４からレギュレータ１３０にＨＩ電位を指令するとエンジン回転に対するオルタネータ１１０の負荷が増し、ＬＯ電位を指令するとエンジン回転に対するオルタネータ１１０の負荷が減る。

コースト走行中、即ち車軸からクランク軸にトルクが伝達されエンジン回転が維持される状況での運転中においては、燃料噴射を一時的に停止する燃料カットを実行していることが多い。燃料カットは、所定の燃料カット条件（アクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となり、かつエンジン回転数が一定以上ある等）が成立したときに開始され、所定の燃料カット終了条件（アクセルペダルの踏込量が閾値を上回った、またはエンジン回転数が所定の復帰回転数にまで低下した等）が成立したときに終了する。燃費の向上のためには、コースト走行中に積極的にオルタネータ１１０で発電し、機械エネルギを回生してバッテリ１２０に充電することが望ましい。その一方、発電量が多くなると制動効果も強くなり、エンジンブレーキが効きすぎるというドライバビリティ上の問題を招くおそれがある。

そこで、状況に応じてオルタネータ１１０の発電量に上限を設け、エンジンブレーキ力が高まりすぎるのを防止する。オルタネータ１１０による発電量、換言すればバッテリ１２０への充電量は、ｆＤＵＴＹが高いほど増加し、ｆＤＵＴＹが低いほど減少する。従って、ｆＤＵＴＹに目標となる上限値を設定し、ｆＤＵＴＹを当該上限値にクリップするようにする。

図４は、発電量の上限を規定する目標ｆＤＵＴＹと、そのときの車速との関係を示したものである。基本的に、車速が低いほど目標ｆＤＵＴＹを低くして発電量を減らし、車速が高いほど目標ｆＤＵＴＹを高くして発電量を増やす。但し、車速が十分に高い領域では、オルタネータ１１０の発電に起因する負荷によるエンジン回転及び車軸の減速度は問題とならなくなるので、発電量の上限クリップは不要である。また、車速が低い領域では、トルクコンバータ７におけるロックアップが解除されるため、目標ｆＤＵＴＹを高くしても車軸が急制動されることはない。故に、トルクコンバータ７のロックアップが開始される車速の近傍、ロックアップが開始される車速よりも若干低い車速の領域において、目標ｆＤＵＴＹを最も低く設定する。

目標ｆＤＵＴＹに影響を与える要素は、車速だけではない。内燃機関及び／または変速機の温度も、目標ｆＤＵＴＹを定める上で無視できない。内燃機関の温度を示唆する冷却水温や、変速機の温度を示唆するＣＶＴ９（及び、トルクコンバータ７）の作動油温が低い状況では、元来エンジン回転に対する負荷が高いと言える。状況如何によらずエンジンブレーキ力を一定に保つには、冷却水温及び／または作動油温が低いほど、目標ｆＤＵＴＹを低く補正する必要がある。エンジン回転数についても同様であり、エンジン回転数が低いほど、目標ｆＤＵＴＹを低く補正する。

加えて、バッテリ１２０の充電状態や電気負荷の稼働状況によっても、目標ｆＤＵＴＹを補正する。バッテリ１２０があまり充電されていない、または電気負荷の消費電力が大きいような状況では、エンジンブレーキ力が強化されることを容認してもオルタネータ１１０による発電量を増加させた方がよい。よって、バッテリ１２０電圧が低い場合や電気負荷の稼働数が多い（または、消費電力が多い）場合には、バッテリ１２０電圧が高い場合や電気負荷の稼働数が少ない（または、消費電力が少ない）場合と比べて、目標ｆＤＵＴＹを高く補正する。

総じて、ＥＣＵ４は、車速、冷却水温、作動油温、エンジン回転数、バッテリ１２０電圧、電気負荷等を参照して目標ｆＤＵＴＹを決定する。

他方、ＥＣＵ４は、検出回路１３３を介してフィールド電流の波形を検出し、実測ｆＤＵＴＹを算定する。図３に示しているように、検出回路１３３は、パワーデバイスに入力されるＰＷＭ制御電流の波形を観測することで間接的にフィールド電流の波形を検出し、その信号ｒをＥＣＵ４に送るものである。尤も、フィールドコイル１１２を流れる電流自体を直接観測して波形を検出し、その信号をＥＣＵ４に送るものとしても構わない。

ところが、フィールド電流波形を検出してこれを基にｆＤＵＴＹを演算する際に、遅延が発生する。図５は、その遅延の内容を説明するものである。ＥＣＵ４からレギュレータ１３０に与える出力電圧指令をＬＯ電位からＨＩ電位へ、またはＨＩ電位からＬＯ電位へと切り替えるとき、その指令の信号がレギュレータ１３０に到達するまでの通信遅延ｔ₂がまず存在する。そして、指令の信号を受信したレギュレータ１３０が、指令に対応してパワーデバイスに入力するＰＷＭ制御電流波形ひいてはフィールド電流波形を変化させてｆＤＵＴＹを変動させるが、そのｆＤＵＴＹの変動を検出回路１３３を介してＥＣＵ４が知得するまでの遅延ｔ₃も存在している。つまり、ＥＣＵ４が出力電圧に係る指令を発してから、その指令がｆＤＵＴＹに反映されたことをＥＣＵ４が知得するまでの間に、遅延時間ｔ₂、ｔ₃が生じる。

上記の遅延時間ｔ₂、ｔ₃がオルタネータ１１０の出力の制御に遅れをもたらすことを抑止する目的で、本実施形態では、目標ｆＤＵＴＹと比較する実測ｆＤＵＴＹの算定手法に工夫を加えている。ＥＣＵ４は、検出回路１３３を介して検出したフィールド電流波形を基に過去の所定時間ｔ₁分のｆＤＵＴＹを知得するとともに、そのｆＤＵＴＹに、遅延時間ｔ₂、ｔ₃分のｆＤＵＴＹを加味して実測ｆＤＵＴＹを得る。遅延時間ｔ₂におけるフィールド電流波形、遅延時間ｔ₃におけるフィールド電流波形はそれぞれ、ＥＣＵ４からレギュレータ１３０に指令を与えることにより具現されるものであるので、ＥＣＵ４において予想（先読み）が可能である。そして、既に計測している時間ｔ₁分のｆＤＵＴＹ（ｔ₁）と、遅延時間ｔ₂分の予想ｆＤＵＴＹ（ｔ₂）と、遅延時間ｔ₃分の予想ｆＤＵＴＹ（ｔ₃）とから、
実測ｆＤＵＴＹ＝ｆＤＵＴＹ（ｔ₁）＋（ｔ₂／ｔ₁）×ｆＤＵＴＹ（ｔ₂）＋（ｔ₃／ｔ₁）×ｆＤＵＴＹ（ｔ₃）
を算出することができる。これにより、遅延時間ｔ₂、ｔ₃の影響を抑制できる。

さらに、本実施形態では、上式の（ｔ₁＋ｔ₂＋ｔ₃）時間分の実測ｆＤＵＴＹについて移動平均をとることで、目標ｆＤＵＴＹと比較する実測ｆＤＵＴＹを予めなまし処理するようにしている。

ＥＣＵ４は、少なくともコースト走行中、目標ｆＤＵＴＹ及び実測ｆＤＵＴＹの演算を、（ｔ₁＋ｔ₂＋ｔ₃）時間毎に反復的に実行し、両者を比較してレギュレータ１３０に与える指令を変化させることで、実測ｆＤＵＴＹを目標ｆＤＵＴＹに追従させるフィードバック制御を行う。

フィードバック制御のために簡単な方法は、目標ｆＤＵＴＹ＞実測ｆＤＵＴＹの期間においてレギュレータ１３０にＨＩ電位の指令を与え、目標ｆＤＵＴＹ＜実測ｆＤＵＴＹの期間においてレギュレータ１３０にＬＯ電位の指令を与えることである。しかしながら、このような手法では、実測ｆＤＵＴＹが目標ｆＤＵＴＹの周りで比較的大きく振動することが避けられない。フィールド電流のｆＤＵＴＹの振動が大きいと、エンジン回転に対するオルタネータ１１０の負荷トルクの変動も大きくなり、実測ｆＤＵＴＹが目標ｆＤＵＴＹを上回るときにエンジンブレーキ力が過大となって車両の減速度が想定外に高くなるおそれがある。

安全かつ適当な減速度を得るため、本実施形態では、ＥＣＵ４からレギュレータ１３０にＨＩ指令とＬＯ指令とを組み合わせてなるパルス信号ｑを入力することとし、目標ｆＤＵＴＹと実測ｆＤＵＴＹとの差分の大きさに応じて、前記パルス信号におけるＨＩ指令とＬＯ指令との割合を変化させる。いわば、ＨＩ指令及びＬＯ指令のパルスを用いて“ＰＷＭ制御”を行う。

図６に、目標ｆＤＵＴＹと実測ｆＤＵＴＹとの差分と、レギュレータ１３０に指令として入力するパルス信号ｑとの対応関係を示している。図６中、［Ｉ］ないし［III］は実測ｆＤＵＴＹが目標ｆＤＵＴＹよりも大きい場合におけるパルス信号ｑで、［Ｉ］は差分が最大のケース、［III］は差分が最小のケース、［II］は［Ｉ］と［III］との中間のケースである。何れも、ＬＯ指令の期間がＨＩ指令の期間を上回っており、［Ｉ］がＬＯ指令の期間の割合が最も多く、［III］がＬＯ期間の割合が最も少ない。

［IV］は、実測ｆＤＵＴＹが目標ｆＤＵＴＹに略等しい場合におけるパルス信号ｑで、ＬＯ指令の期間とＨＩ指令の期間とが均等である。

［Ｖ］ないし［VII］は、実測ｆＤＵＴＹが目標ｆＤＵＴＹよりも小さい場合におけるパルス信号ｑで、［VII］は差分が最大のケース、［Ｖ］は差分が最小のケース、［VI］は［VII］と［Ｖ］との中間のケースである。何れも、ＨＩ指令の期間がＬＯ指令の期間を上回っており、［VII］がＬＯ指令の期間の割合が最も多く、［Ｖ］がＬＯ期間の割合が最も少ない。

図７に、コースト走行中のオルタネータ１１０の発電量の上限クリップ制御の例を示す。図７中、破線が目標ｆＤＵＴＹ、実線が実測ｆＤＵＴＹである。ＥＣＵ４は、アイドルスイッチがＯＮ、即ちアクセルペダルの踏込量が０または０に近い閾値以下となったときに、車速その他の指標に応じた目標ｆＤＵＴＹを設定して、実測ｆＤＵＴＹの上限ガードを開始する。その後、アイドルスイッチがＯＦＦ、即ちアクセルペダルの踏込量が閾値以上となったときに、実測ｆＤＵＴＹの上限ガードを終了する。このとき、即時に目標ｆＤＵＴＹを最大値とするのではなく、時間経過に伴って徐々に目標ｆＤＵＴＹを最大値まで引き上げてゆくようにする。

本実施形態では、車両に搭載され、エンジン回転を伝達することによりオルタネータ１１０を駆動し発電を行うシステムを制御するものであって、フィールドコイル１１２への通電のＤＵＴＹ比であるｆＤＵＴＹを操作することを通じて、オルタネータ１１０が発電し出力する電圧の大きさを少なくともＨＩ電位とＬＯ電位との二段階に切り替えることが可能なレギュレータ１３０と、前記オルタネータ１１０の発電電圧をＨＩとするかＬＯとするかを指令する信号ｑを前記レギュレータ１３０に入力可能な制御部４とを備え、少なくともコースト走行中、実測ｆＤＵＴＹと目標ｆＤＵＴＹとの差分に応じて、前記制御部４が前記レギュレータ１３０に入力するＨＩ指令とＬＯ指令との組み合わせのパルス信号ｑにおけるＨＩ指令とＬＯ指令との割合を変化させる制御装置を構成した。

本実施形態によれば、オルタネータ１１０の発電電圧を二段階で指示する簡易な構成のシステムにおいても、エンジンブレーキ力が過大とならないよう仔細に制御することができ、また低コストで実現可能である。

車速、機関温度、変速機の温度またはエンジン回転数等に応じて目標ｆＤＵＴＹを補正するため、オルタネータ１１０の発電に起因した機械的損失の多寡に応じてきめ細かいエンジンブレーキ力の制御が可能である。

また、前記制御部４が、検出回路１３３を介して検出したフィールドコイル１１２の通電波形を基に過去の所定時間ｔ₁分のｆＤＵＴＹを知得し、そのｆＤＵＴＹに、前記レギュレータ１３０にＨＩ指令またはＬＯ指令を入力してからその指令内容に対応した波形が前記検出回路１３３を介して検出されるまでの遅延時間ｔ₂、ｔ₃分のｆＤＵＴＹを加味して実測ｆＤＵＴＹを得、この実測ｆＤＵＴＹと目標ｆＤＵＴＹとの差分に応じて、前記レギュレータ１３０に入力する信号を変化させるようにしているため、遅延時間ｔ₂、ｔ₃の存在によるオルタネータ１１０の出力の制御の遅れを抑止することができる。

レギュレータ１３０がリニアレギュレータである場合には、コースト運転中以外の（燃料噴射及び燃焼を伴う）運転領域において、オルタネータ１１０の発電電圧を柔軟にコントロールできるという副効用もある。

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

本発明は、車両に搭載される内燃機関に付帯するオルタネータの制御に利用することができる。

０…内燃機関
４…制御部（ＥＣＵ）
１１０…オルタネータ
１１２…フィールドコイル
１３０…レギュレータ

Claims

車両に搭載され、エンジン回転を伝達することによりオルタネータを駆動し発電を行うシステムを制御するものであって、
フィールドコイルへの通電のＤＵＴＹ比であるｆＤＵＴＹを操作することを通じて、オルタネータが発電し出力する電圧の大きさを少なくともＨＩ電位とＬＯ電位との二段階に切り替えることが可能なレギュレータと、
前記オルタネータの発電電圧をＨＩとするかＬＯとするかを指令する信号を前記レギュレータに入力可能な制御部とを備え、
少なくともコースト走行中、実測ｆＤＵＴＹと目標ｆＤＵＴＹとの差分に応じて、前記制御部が前記レギュレータに入力するＨＩ指令とＬＯ指令とを組み合わせてなるパルス信号におけるＨＩ指令とＬＯ指令との割合を変化させるものであり、
前記目標ｆＤＵＴＹは、自動変速機のトルクコンバータのロックアップが開始される車速の近傍において最も低く設定し、当該車速の近傍よりも車速が高い領域において車速が高いほど目標ｆＤＵＴＹを高く設定し、かつ当該車速の近傍よりも車速が低い領域において車速が低いほど目標ｆＤＵＴＹを高く設定することを特徴とするオルタネータの制御装置。
少なくともコースト走行中、車速、機関温度、変速機の温度またはエンジン回転数に応じて目標ｆＤＵＴＹを補正する請求項１記載の制御装置。
前記制御部は、検出回路を介して検出したフィールドコイルの通電波形を基に過去の所定時間分のｆＤＵＴＹを知得し、そのｆＤＵＴＹに、前記レギュレータにＨＩ指令またはＬＯ指令を入力してからその指令内容に対応した波形が前記検出回路を介して検出されるまでの遅延時間分のｆＤＵＴＹを加味して実測ｆＤＵＴＹを得、この実測ｆＤＵＴＹと目標ｆＤＵＴＹとの差分に応じて、前記パルス信号に含まれるＨＩ指令とＬＯ指令との割合を変化させる請求項１または２記載の制御装置。
車両に搭載され、エンジン回転を伝達することによりオルタネータを駆動し発電を行うシステムを制御するものであって、
フィールドコイルへの通電のＤＵＴＹ比であるｆＤＵＴＹを操作することを通じて、オルタネータが発電し出力する電圧の大きさを少なくともＨＩ電位とＬＯ電位との二段階に切り替えることが可能なレギュレータと、
前記オルタネータの発電電圧をＨＩとするかＬＯとするかを指令する信号を前記レギュレータに入力可能な制御部とを備え、
前記制御部は、検出回路を介して検出したフィールドコイルの通電波形を基に過去の所定時間分のｆＤＵＴＹを知得し、そのｆＤＵＴＹに、前記レギュレータにＨＩ指令またはＬＯ指令を入力してからその指令内容に対応した波形が前記検出回路を介して検出されるまでの遅延時間分のｆＤＵＴＹを加味して実測ｆＤＵＴＹを得、この実測ｆＤＵＴＹと目標ｆＤＵＴＹとの差分に応じて、前記レギュレータに入力する信号を変化させるものであり、
前記目標ｆＤＵＴＹは、自動変速機のトルクコンバータのロックアップが開始される車速の近傍において最も低く設定し、当該車速の近傍よりも車速が高い領域において車速が高いほど目標ｆＤＵＴＹを高く設定し、かつ当該車速の近傍よりも車速が低い領域において車速が低いほど目標ｆＤＵＴＹを高く設定することを特徴とするオルタネータの制御装置。