JP2019127211A

JP2019127211A - 車両用制御装置

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Publication number: JP2019127211A
Application number: JP2018011406A
Authority: JP
Inventors: 貴博木下; Takahiro Kinoshita
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2019-08-01
Anticipated expiration: 2038-01-26
Also published as: DE102018132271A1; CN110077394A; JP6626519B2; US11465509B2; US20190232789A1

Abstract

【課題】発電機の発電トルクを適切に制御する。【解決手段】車両用制御装置であって、車輪に動力伝達経路を介して連結される発電機と、乗員に操作されるブレーキ操作部と、車輪を制動する車輪制動部と、車輪制動部に供給されるブレーキ液の圧力を制御する液圧ユニットと、を備えるブレーキ機構と、ブレーキ操作部の操作量であるブレーキストロークＢｓを検出する第１センサと、ブレーキ液の圧力であるブレーキ液圧Ｂｐを検出する第２センサと、第１制御モードが実行される場合に、車両減速時の理想減速度ＤｘをブレーキストロークＢｓに基づき設定する第１理想減速度設定部８０ａと、第２制御モードが実行される場合に、車両減速時の理想減速度Ｄｘをブレーキ液圧Ｂｐに基づき設定する第２理想減速度設定部８０ｂと、第１または第２理想減速度設定部８０ａ，８０ｂが設定する理想減速度Ｄｘに基づいて、発電機の発電トルクを制限するＩＳＧコントローラ２４と、を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、車両の前方状況に基づき車両を減速させる制御モードを備えた車両用制御装置に関する。

自動車等の車両には、モータジェネレータ、オルタネータ或いはＩＳＧ（Integrated Starter Generator）等の発電機が設けられている。これらの発電機は、エンジン動力を用いて発電状態に制御されるだけでなく、車両のエネルギー効率を向上させる観点から、エンジンの燃料カットが行われる車両減速時にも発電状態に制御される（特許文献１〜３参照）。また、車両減速時において発電機を発電状態に制御することは、発電トルクによって車両を更に減速させる要因であるため、過度な減速によって乗員に違和感を与えないように、発電機の発電トルクを適切に制御することが求められている。

特開２０１５−１１６０８５号公報国際公開第２０１２／０９０９２４号国際公開第２０１２／０６３５７２号

ところで、車両の運転支援システムや自動運転システムとして、自己車両を先行車両に追従させるクルーズコントロールシステム等が開発されている。このクルーズコントロールシステムにおいては、ミリ波レーダやカメラ等を用いて車両の前方状況を収集し、自己車両が先行車両に接近する場合には、車両を自動的に減速させて車間距離を確保している。すなわち、乗員によってブレーキペダルが操作されることなく、車両の前方状況に基づき車両を自動的に減速させているが、この車両減速時においても、発電機を積極的に発電させることが求められている。しかしながら、乗員によってブレーキペダルが操作されていない場合には、乗員に違和感を与えないように発電トルクを適切に制御することが困難であった。

本発明の目的は、発電機の発電トルクを適切に制御することにある。

本発明の車両用制御装置は、乗員のブレーキ操作に基づき車両を減速させる第１制御モードと、車両の前方状況に基づき車両を減速させる第２制御モードと、を備える車両用制御装置であって、車輪に動力伝達経路を介して連結される発電機と、乗員に操作されるブレーキ操作部と、前記車輪を制動する車輪制動部と、前記車輪制動部に供給されるブレーキ液の圧力を制御する液圧ユニットと、を備えるブレーキ機構と、前記ブレーキ操作部の操作量であるブレーキ操作量を検出する第１センサと、前記ブレーキ液の圧力であるブレーキ液圧を検出する第２センサと、前記第１制御モードが実行される場合に、車両減速時の許容減速度を前記ブレーキ操作量に基づき設定する第１減速度設定部と、前記第２制御モードが実行される場合に、車両減速時の許容減速度を前記ブレーキ液圧に基づき設定する第２減速度設定部と、前記第１または第２減速度設定部が設定する許容減速度に基づいて、前記発電機の発電トルクを制限する発電トルク制御部と、を有する。

本発明によれば、第１制御モードが実行される場合には、車両減速時の許容減速度がブレーキ操作量に基づき設定され、第２制御モードが実行される場合には、車両減速時の許容減速度がブレーキ液圧に基づき設定される。そして、ブレーキ操作量またはブレーキ液圧に基づき設定された許容減速度に基づいて、車両減速時の発電機の発電トルクが制限される。これにより、発電機の発電トルクを適切に制御することができる。

本発明の一実施の形態である車両用制御装置を備えた車両の構成例を示す概略図である。電源回路の一例を簡単に示した回路図である。車両用制御装置が備える制御系の一例を示す図である。スタータジェネレータを燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。スタータジェネレータを発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。スタータジェネレータを回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。メインコントローラが備える発電制御部の一部を示すブロック図である。（ａ）および（ｂ）は、理想減速度を設定する際に参照される減速度テーブルを簡単に示した図である。回生トルク制限制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。回生トルク制限制御の実行手順の他の例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

［車両構成］
図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０を備えた車両１１の構成例を示す概略図である。図１に示すように、車両１１には、動力源としてのエンジン１２を備えたパワーユニット１３が搭載されている。エンジン１２のクランク軸１４には、ベルト機構１５を介してスタータジェネレータ（発電機）１６が機械的に連結されている。また、エンジン１２にはトルクコンバータ１７を介して変速機構１８が連結されており、変速機構１８にはデファレンシャル機構１９等を介して車輪２０が連結されている。つまり、スタータジェネレータ１６と車輪２０とは、トルクコンバータ１７や変速機構１８等からなる動力伝達経路２１を介して互いに連結されている。

エンジン１２に連結されるスタータジェネレータ１６は、状況に応じて発電機や電動機として機能する所謂ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）である。このスタータジェネレータ１６は、ステータコイルを備えたステータ２２と、フィールドコイルを備えたロータ２３と、を有している。また、スタータジェネレータ１６には、ステータコイルやフィールドコイルの通電状態を制御するため、インバータ、レギュレータおよびマイコン等からなるＩＳＧコントローラ（発電トルク制御部）２４が設けられている。ＩＳＧコントローラ２４によってフィールドコイルやステータコイルの通電状態を制御することにより、スタータジェネレータ１６の発電電圧、発電トルク、力行トルク等を制御することができる。

車両１１には、車輪２０を制動するブレーキ装置（ブレーキ機構）３０が設けられている。ブレーキ装置３０は、乗員に操作されるブレーキペダル（ブレーキ操作部）３１と、ブレーキペダル３１の操作量に応じてブレーキ液の圧力（以下、ブレーキ液圧と記載する。）を高めるマスターシリンダ３２と、を有している。また、ブレーキ装置３０は、車輪２０に固定されるディスクロータ３３と、ディスクロータ３３を制動するキャリパ（車輪制動部）３４と、を有している。

また、マスターシリンダ３２とキャリパ３４との間には、キャリパ３４に供給されるブレーキ液圧を制御するアクチュエータ（液圧ユニット）３５が設けられている。このアクチュエータ３５は、図示しない電動ポンプ、アキュムレータおよび電磁バルブ等によって構成されている。さらに、アクチュエータ３５には、電動ポンプや電磁バルブ等の作動状態を制御し、キャリパ３４に供給されるブレーキ液圧を制御するため、マイコン等からなるブレーキコントローラ３６が接続されている。

ブレーキ装置３０を作動させて車両１１を減速させる際の制御モードとして、乗員のブレーキ操作に基づき車両１１を減速させる手動モード（第１制御モード）があり、車両１１の前方状況に基づき車両１１を減速させる自動モード（第２制御モード）がある。ここで、車両１１には、車速を自動制御する運転支援機能や自動運転機能の１つとして、先行車両との車間距離を一定に保持する追従クルーズコントロール機能が搭載されている。この追従クルーズコントロールの実行中は、ブレーキ装置３０が自動モードで制御されることから、車両１１の前方状況に基づき車両１１は自動的に減速することになる。一方、追従クルーズコントロールの停止中は、ブレーキ装置３０が手動モードで制御されることから、乗員のブレーキ操作に基づき車両１１は減速することになる。

すなわち、手動モードの実行中、つまり追従クルーズコントロールの停止中には、乗員によってブレーキペダル３１が踏み込まれると、マスターシリンダ３２から出力されるブレーキ液圧はアクチュエータ３５を介してキャリパ３４に伝達され、キャリパ３４はブレーキ液圧に応じて車輪２０のディスクロータ３３を制動する。一方、自動モードの実行中、つまり追従クルーズコントロールの実行中には、車両１１の前方状況に応じてアクチュエータ３５からキャリパ３４にブレーキ液圧が出力され、キャリパ３４はブレーキ液圧に応じて車輪２０のディスクロータ３３を制動する。例えば、自己車両１１が先行車両に接近した場合には、自己車両１１を自動的に減速させて先行車両との車間距離を確保するため、アクチュエータ３５からキャリパ３４にブレーキ液圧が出力され、キャリパ３４によって車輪２０が制動される。

［電源回路］
車両１１に搭載される電源回路４０について説明する。図２は電源回路４０の一例を簡単に示した回路図である。図２に示すように、電源回路４０は、スタータジェネレータ１６に電気的に接続されるリチウムイオンバッテリ４１と、これと並列にスタータジェネレータ１６に電気的に接続される鉛バッテリ４２と、を備えている。なお、リチウムイオンバッテリ４１を積極的に放電させるため、リチウムイオンバッテリ４１の端子電圧は、鉛バッテリ４２の端子電圧よりも高く設計されている。また、リチウムイオンバッテリ４１を積極的に充放電させるため、リチウムイオンバッテリ４１の内部抵抗は、鉛バッテリ４２の内部抵抗よりも小さく設計されている。

スタータジェネレータ１６の正極端子１６ａには正極ライン４３が接続され、リチウムイオンバッテリ４１の正極端子４１ａには正極ライン４４が接続され、鉛バッテリ４２の正極端子４２ａには正極ライン４５が接続される。これらの正極ライン４３〜４５は、接続点４６を介して互いに接続されている。また、スタータジェネレータ１６の負極端子１６ｂには負極ライン４７が接続され、リチウムイオンバッテリ４１の負極端子４１ｂには負極ライン４８が接続され、鉛バッテリ４２の負極端子４２ｂには負極ライン４９が接続される。これらの負極ライン４７〜４９は、基準電位点５０を介して互いに接続されている。

鉛バッテリ４２の正極ライン４５には、導通状態と遮断状態とに切り替えられるスイッチＳＷ１が設けられている。また、リチウムイオンバッテリ４１の正極ライン４４には、導通状態と遮断状態とに切り替えられるスイッチＳＷ２が設けられている。これらのスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子によって構成されるスイッチであっても良く、電磁力等を用いて接点を機械的に開閉させるスイッチであっても良い。なお、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、リレーやコンタクタ等とも呼ばれている。

図１に示すように、電源回路４０には、バッテリモジュール５１が設けられている。このバッテリモジュール５１には、リチウムイオンバッテリ４１が組み込まれるとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２が組み込まれている。また、バッテリモジュール５１には、マイコン等からなるバッテリコントローラ５２が設けられている。バッテリコントローラ５２は、リチウムイオンバッテリ４１の充電状態ＳＯＣ、充放電電流、端子電圧、セル温度、内部抵抗等を監視する機能や、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御する機能を有している。なお、充電状態ＳＯＣ（State Of Charge）とは、バッテリの設計容量に対する蓄電量の比率である。

なお、図１に示すように、鉛バッテリ４２の正極ライン４５には、ヘッドライト等の電気機器５４からなる電気機器群５５が接続されている。また、鉛バッテリ４２の正極ライン４５には、電気機器群５５等を保護するヒューズ５６が設けられている。さらに、鉛バッテリ４２の負極ライン４９には、充放電電流、端子電圧および充電状態ＳＯＣ等を検出するバッテリセンサ５７が設けられている。

［車両用制御装置の制御系］
図３は車両用制御装置１０が備える制御系の一例を示す図である。図１および図３に示すように、車両用制御装置１０は、マイコン等からなるメインコントローラ６０を有している。メインコントローラ６０には、エンジンコントローラ６１に制御信号を出力してエンジン１２を制御するエンジン制御部６２が設けられており、ＩＳＧコントローラ２４に制御信号を出力してスタータジェネレータ１６を制御する発電制御部６３が設けられている。また、メインコントローラ６０には、ブレーキコントローラ３６に制御信号を出力してブレーキ装置３０を制御するブレーキ制御部６４が設けられており、エンジンコントローラ６１やブレーキコントローラ３６に制御信号を出力して追従クルーズコントロールを実行するクルコン制御部６５等が設けられている。メインコントローラ６０や前述した各コントローラ２４，３６，５２，６１は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク６６を介して互いに通信自在に接続されている。

メインコントローラ６０に接続されるセンサとして、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ７０、車両１１の走行速度である車速Ｖを検出する車速センサ７１、追従クルーズコントロールを実行する際に操作されるクルコンスイッチ７２、および車両前方の画像情報を検出するカメラユニット７３がある。また、メインコントローラ６０に接続されるセンサとして、ブレーキペダル３１の操作量であるブレーキストローク（ブレーキ操作量）Ｂｓを検出するブレーキセンサ（第１センサ）７４、およびキャリパ３４に供給されるブレーキ液圧Ｂｐを検出する圧力センサ（第２センサ）７５がある。さらに、メインコントローラ６０には、エンジンコントローラ６１からエンジン１２の回転速度Ｎｅ等が入力され、ＩＳＧコントローラ２４からスタータジェネレータ１６の回転速度Ｎｉｓｇ等が入力され、バッテリコントローラ５２からリチウムイオンバッテリ４１の充電状態ＳＯＣ等が入力される。そして、メインコントローラ６０は、各コントローラやセンサからの情報に基づいて、エンジン１２、スタータジェネレータ１６およびブレーキ装置３０を制御する。

［追従クルーズコントロール］
前述したように、車両１１には、車速を自動制御する運転支援機能や自動運転機能の１つとして、先行車両との車間距離を一定に保持する追従クルーズコントロール機能が搭載されている。

メインコントローラ６０のクルコン制御部６５は、クルコンスイッチ７２の操作によって追従クルーズコントロールが開始されると、カメラユニット７３からの画像情報に基づいて、車両前方の先行車両情報を判定する。先行車両情報としては、先行車両の有無、先行車両との車間距離、先行車両との速度差等が挙げられる。そして、クルコン制御部６５によって、所定の車間距離内に先行車両が存在しないと判定された場合には、所定の設定車速を維持するように、エンジン１２や変速機構１８が制御される。一方、クルコン制御部６５によって、所定の車間距離内に先行車両が存在すると判定された場合には、設定車速を超えない範囲で設定車間距離を維持するように、エンジン１２、変速機構１８およびブレーキ装置３０が制御される。

例えば、自己車両１１が先行車両から離れた場合には、エンジン出力を高めて車両１１を自動的に加速させる一方、自己車両１１が先行車両に近づいた場合には、キャリパ３４に供給されるブレーキ液圧を高めて車両１１を自動的に減速させる。このように、追従クルーズコントロールが実行される場合には、乗員によってアクセルペダルやレーキペダルが操作されていない場合であっても、車両１１の前方状況に基づいて車両１１が自動的に加減速を行うことになる。なお、前述の説明では、カメラユニット７３によって先行車両情報を収集しているが、これに限られることはなく、ミリ波レーダ等を用いて先行車両情報を収集しても良い。

［スタータジェネレータの発電制御］
メインコントローラ６０の発電制御部６３は、リチウムイオンバッテリ４１の充電状態ＳＯＣに基づいて、スタータジェネレータ１６の目標発電電圧を設定する。そして、発電制御部６３は目標発電電圧をＩＳＧコントローラ２４に出力し、ＩＳＧコントローラ２４は目標発電電圧に従ってスタータジェネレータ１６の発電電圧を制御し、後述するように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態または発電休止状態に制御する。このように、メインコントローラ６０の発電制御部６３は、リチウムイオンバッテリ４１の充電状態ＳＯＣに基づき、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態または発電休止状態に制御している。

図４はスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。例えば、リチウムイオンバッテリ４１の充電状態ＳＯＣが所定の下限値を下回る場合には、リチウムイオンバッテリ４１を充電して充電状態ＳＯＣを高めるため、エンジン動力によってスタータジェネレータ１６が発電駆動される。このように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が引き上げられ、リチウムイオンバッテリ４１に印加される発電電圧が端子電圧よりも高く調整される。これにより、図４に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６から、リチウムイオンバッテリ４１、電気機器群５５および鉛バッテリ４２等に対して電流が供給され、リチウムイオンバッテリ４１や鉛バッテリ４２が緩やかに充電される。

図５はスタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。例えば、リチウムイオンバッテリ４１の充電状態ＳＯＣが所定の上限値を上回る場合には、リチウムイオンバッテリ４１を積極的に放電させるため、エンジン動力によるスタータジェネレータ１６の発電駆動が休止される。このように、スタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が引き下げられ、リチウムイオンバッテリ４１に印加される発電電圧が端子電圧よりも低く調整される。これにより、図５に黒塗りの矢印で示すように、リチウムイオンバッテリ４１から電気機器群５５に電流が供給されるため、スタータジェネレータ１６の発電駆動を抑制または停止させることができ、エンジン負荷を軽減することができる。

前述したように、メインコントローラ６０の発電制御部６３は、充電状態ＳＯＣに基づきスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態や発電休止状態に制御しているが、車両減速時には多くの運動エネルギーを回収して燃費性能を高めることが必要である。そこで、車両減速時には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が大きく引き上げられ、スタータジェネレータ１６は回生発電状態に制御される。これにより、スタータジェネレータ１６の発電電力つまり回生電力を増加させることができるため、運動エネルギーを積極的に電気エネルギーに変換して回収することができ、車両１１のエネルギー効率を高めて燃費性能を向上させることができる。

このように、スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御するか否かについては、アクセルペダルやブレーキペダル３１の操作状況等に基づき決定される。つまり、アクセルペダルの踏み込みが解除される車両減速時や、ブレーキペダル３１が踏み込まれる車両減速時には、エンジン１２の燃料カットが実施される状況であるため、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。一方、アクセルペダルが踏み込まれる加速走行や定常走行においては、エンジン１２の燃料噴射が実施される状況であるため、スタータジェネレータ１６は燃焼発電状態や発電休止状態に制御される。

ここで、図６はスタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御する際には、前述した燃焼発電状態よりもスタータジェネレータ１６の発電電圧が引き上げられ、リチウムイオンバッテリ４１に印加される発電電圧が端子電圧よりも大幅に引き上げられる。これにより、図６に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６から、リチウムイオンバッテリ４１や鉛バッテリ４２に対して大きな電流が供給されるため、リチウムイオンバッテリ４１や鉛バッテリ４２が急速に充電される。また、リチウムイオンバッテリ４１の内部抵抗は、鉛バッテリ４２の内部抵抗よりも小さいことから、発電電流の大部分はリチウムイオンバッテリ４１に供給される。

なお、図４〜図６に示すように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態、回生発電状態および発電休止状態に制御する際に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は導通状態に保持されている。つまり、車両用制御装置１０においては、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替制御を行うことなく、スタータジェネレータ１６の発電電圧を制御するだけで、リチウムイオンバッテリ４１の充放電を制御することが可能である。これにより、簡単にリチウムイオンバッテリ４１の充放電を制御することができるとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の耐久性を向上させることができる。

［スタータジェネレータの回生トルク］
前述したように、アクセルペダルの踏み込みが解除される車両減速時や、ブレーキペダル３１が踏み込まれる車両減速時には、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。このように、スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御する際には、過度な減速によって乗員に違和感を与えないように、スタータジェネレータ１６の発電トルクつまり回生トルクを制限することが求められている。特に、車両１１が緩やかに減速する状況においては、回生トルクの増加が車体減速度の増加となって顕著に現れるため、乗員に違和感を与えないように回生トルクを制限することが求められている。

以下、スタータジェネレータ１６における回生トルクの制限制御について説明する。図７はメインコントローラ６０が備える発電制御部６３の一部を示すブロック図である。図７に示すように、メインコントローラ６０の発電制御部６３は、第１理想減速度設定部８０ａ、第２理想減速度設定部８０ｂ、理想仕事率算出部８１、転がり抵抗仕事率算出部８２、空気抵抗仕事率算出部８３、エンジン抵抗仕事率算出部８４、回生仕事率算出部８５、およびトルク制限値算出部８６を有している。

第１および第２理想減速度設定部８０ａ，８０ｂは、所定の減速度テーブルを参照することにより、車両１１の許容減速度である理想減速度Ｄｘを設定する。この理想減速度Ｄｘとは、ドライバビリティーの観点から車両減速時に許容される減速度であり、乗員に対して大きな違和感を与えることのない車体減速度の上限値である。つまり、車両減速時においては、車体減速度を理想減速度Ｄｘ以下に抑えることにより、乗員に大きな違和感を与えることなく車両１１を減速させることができる。

ここで、図８（ａ）および（ｂ）は、理想減速度Ｄｘを設定する際に参照される減速度テーブルＴ１，Ｔ２を簡単に示した図である。第１理想減速度設定部（第１減速度設定部）８０ａは、追従クルーズコントロールの停止中、つまり乗員のブレーキ操作に基づき車両１１を減速させる手動モードが実行されると、図８（ａ）に示される減速度テーブル（第１データ群）Ｔ１に基づき理想減速度Ｄｘを設定する。つまり、手動モードにおいて、第１理想減速度設定部８０ａは、車速ＶおよびブレーキストロークＢｓに基づき減速度テーブルＴ１を参照し、減速度テーブルＴ１から車両減速時の理想減速度Ｄｘを設定する。図８（ａ）に示すように、手動モード時の理想減速度Ｄｘは、車速が低下する程に小さく設定される一方、車速が上昇する程に大きく設定される。また、手動モード時の理想減速度Ｄｘは、ブレーキストロークＢｓが減少する程に小さく設定される一方、ブレーキストロークＢｓが増加する程に大きく設定される。

一方、第２理想減速度設定部（第２減速度設定部）８０ｂは、追従クルーズコントロールの実行中、つまり車両１１の前方状況に基づき車両１１を減速させる自動モードが実行されると、図８（ｂ）に示される減速度テーブル（第２データ群）Ｔ２に基づき理想減速度Ｄｘを設定する。つまり、自動モードにおいて、第２理想減速度設定部８０ｂは、車速Ｖおよびブレーキ液圧Ｂｐに基づき減速度テーブルＴ２を参照し、減速度テーブルＴ１とは別の減速度テーブルＴ２から車両減速時の理想減速度Ｄｘを設定する。図８（ｂ）に示すように、自動モード時の理想減速度Ｄｘは、車速が低下する程に小さく設定される一方、車速が上昇する程に大きく設定される。また、自動モード時の理想減速度Ｄｘは、ブレーキ液圧Ｂｐが減少する程に小さく設定される一方、ブレーキ液圧Ｂｐが増加する程に大きく設定される。

このように、ブレーキ操作に基づき車両１１を減速させる手動モードにおいては、乗員によってブレーキペダル３１が操作されることから、第１理想減速度設定部８０ａによって、ブレーキストロークＢｓに基づき理想減速度Ｄｘが設定される。一方、車両１１の前方状況に基づき車両１１を減速させる自動モードにおいては、乗員によってブレーキペダル３１が操作されないことから、第２理想減速度設定部８０ｂによって、ブレーキ液圧Ｂｐに基づき理想減速度Ｄｘが設定される。

続いて、理想仕事率算出部（第１仕事率算出部）８１は、以下の式（１）に基づいて、理想減速度Ｄｘから車体理想減速仕事率（第１減速仕事率）Ｐ１を算出する。この車体理想減速仕事率Ｐ１とは、車体減速度を理想減速度Ｄｘに到達させるために必要な仕事率である。つまり、車体理想減速仕事率Ｐ１に相当するエネルギーを用いて車両１１を減速させることにより、車体減速度を理想減速度Ｄｘまで増加させることが可能である。なお、式（１）に示した「Ｗｖ」は車両質量である。
P1[W]＝Wv[kg]×Dx[m/s²]×V[m/s] ・・（１）

転がり抵抗仕事率算出部（第２仕事率算出部）８２は、以下の式（２）に基づいて、車速Ｖから転がり抵抗仕事率（第２減速仕事率）Ｐ２ａを算出する。この転がり抵抗仕事率Ｐ２ａとは、車両減速時に車両１１を減速させる走行抵抗分の仕事率である。なお、式（２）に示した「μｒ」は転がり抵抗係数であり、「ｇ」は重力加速度である。
P2a[W]＝μr×Wv[kg]×g[m/s²]×V[m/s] ・・（２）

空気抵抗仕事率算出部（第２仕事率算出部）８３は、以下の式（３）に基づいて、車速Ｖから空気抵抗仕事率（第２減速仕事率）Ｐ２ｂを算出する。この空気抵抗仕事率Ｐ２ｂとは、車両減速時に車両１１を減速させる走行抵抗分の仕事率である。なお、式（３）に示した「μｌ」は空気抵抗係数であり、「ρ」は空気密度であり、「Ｓ」は車両１１の前面投影面積である。
P2b[W]＝μl×ρ[kg/m³]×S[m²]×｛V[m/s]｝³ ・・（３）

エンジン抵抗仕事率算出部（第３仕事率算出部）８４は、以下の式（４）に基づいて、エンジン回転数（エンジン１２の回転速度）Ｎｅからエンジンフリクション仕事率（第３減速仕事率）Ｐ３を算出する。このエンジンフリクション仕事率Ｐ３とは、車両減速時に車両１１を減速させるエンジン回転抵抗分の仕事率である。式（４）に示した「Ｔｅｆ」は、エンジンブレーキの制動トルクに相当するエンジンフリクショントルクである。ここで、エンジンフリクショントルクＴｅｆとは、エンジンポンピングロストルク、エンジン機械損失トルクおよびＩＳＧベルトフリクショントルクを合算したトルクである。なお、エンジンポンピングロストルクとは、エンジン１２の吸気行程および排気行程において発生する回転抵抗トルクである。また、エンジン機械損失トルクとは、エンジン図示トルクからエンジン正味トルクを減算したトルクであり、エンジン内部の摩擦抵抗による回転抵抗トルクである。さらに、ＩＳＧベルトフリクショントルクとは、ベルト機構１５の回転抵抗による回転抵抗トルクである。
P3[W]＝Tef[Nm]×Ne[rad/s] ・・（４）

回生仕事率算出部（上限仕事率算出部）８５は、以下の式（５）に基づいて、車体理想減速仕事率Ｐ１から、転がり抵抗仕事率Ｐ２ａ、空気抵抗仕事率Ｐ２ｂおよびエンジンフリクション仕事率Ｐ３を減算し、回生仕事率（上限仕事率）Ｐｇを算出する。この回生仕事率Ｐｇとは、車両減速時の回生発電に許容される仕事率、つまり車両減速時のスタータジェネレータ１６に許容される仕事率の上限値である。
Pg[W]＝｛P1−P2a−P2b−P3[W]｝・・（５）

トルク制限値算出部（上限トルク算出部）８６は、以下の式（６）に基づいて、回生仕事率Ｐｇをスタータジェネレータ１６の回転速度Ｎｉｓｇで除算し、回生トルク制限値（上限トルク）Ｔｇを算出する。この回生トルク制限値Ｔｇとは、車両減速時のスタータジェネレータ１６に許容される回生トルクの上限値である。
Tg[Nm]＝Pg[W]／Nisg[rad/s] ・・（６）

このように、トルク制限値算出部８６によって算出された回生トルク制限値Ｔｇは、トルク制限値算出部８６からＩＳＧコントローラ２４に指令値として出力され、発電トルク制御部であるＩＳＧコントローラ２４は、回生トルク制限値Ｔｇに基づいてスタータジェネレータ１６の回生トルクを制限する。このように、スタータジェネレータ１６の回生トルクを回生トルク制限値Ｔｇ以下に制限することにより、車両減速時の車体減速度を理想減速度Ｄｘ以下に抑えることができるため、乗員に違和感を与えることなく車両１１を減速させることができる。

また、手動モードが実行される場合には、乗員のブレーキ操作によって車両１１が減速することから、ブレーキストロークＢｓに基づいて理想減速度Ｄｘが設定される。一方、自動モードが実行される場合には、ブレーキペダル３１が操作されずに車両１１が減速することから、アクチュエータ３５からキャリパ３４に供給されるブレーキ液圧Ｂｐに基づいて理想減速度Ｄｘが設定される。これにより、自動モードが実行される状況、つまり車両１１の前方状況に応じて自動的に車両１１が減速する状況であっても、適切に理想減速度Ｄｘを設定することができるため、スタータジェネレータ１６の回生トルクを適切に制限することが可能である。

さらに、車体理想減速仕事率Ｐ１、転がり抵抗仕事率Ｐ２ａ、空気抵抗仕事率Ｐ２ｂ、エンジンフリクション仕事率Ｐ３および回生仕事率Ｐｇのように、仕事率つまり単位時間当たりのエネルギーに換算した上で、車体減速度を理想減速度Ｄｘ以下に制限するための回生トルク制限値Ｔｇを算出している。このように、仕事率を用いて回生トルク制限値Ｔｇを算出することにより、あらゆる走行状況毎にマップデータを構築することなく、回生トルク制限値Ｔｇを算出することができる。これにより、複雑なマップデータを構築するための工数を削減することができ、車両用制御装置１０のコストを下げることができる。しかも、理想減速度Ｄｘから回生トルク制限値Ｔｇを算出する制御方法であり、複雑なマップデータを使用しない制御方法であることから、外乱が生じた場合であっても制御の安定性を高めることができる。

ところで、回生トルク制限値Ｔｇ以下に回生トルクを制限した場合であっても、回生トルク制限値Ｔｇが大きく変動した場合には、乗員に対して違和感を与えてしまう虞がある。そこで、メインコントローラ６０には、回生トルク変化率制限値Ｒｔｇを設定するトルク変化率制限値設定部８７が設けられている。そして、トルク制限値算出部８６は、回生トルク変化率制限値Ｒｔｇによって回生トルク制限値Ｔｇの更新量を制限し、回生トルク制限値Ｔｇの過度な変化を抑制している。なお、回生トルク変化率制限値Ｒｔｇとしては、予め設定された値であっても良く、車速Ｖや回生トルク制限値Ｔｇ等に基づき算出される値であっても良い。

［回生トルク制限制御（フローチャート）］
続いて、前述したスタータジェネレータ１６の回生トルク制限制御をフローチャートに沿って説明する。図９は回生トルク制限制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。

図９に示すように、ステップＳ１０では、自動モードが実行されているか否かが判定される。ステップＳ１０において、自動モードの実行中、つまり追従クルーズコントロールが実行中であると判定された場合には、ステップＳ１１に進み、ブレーキ液圧Ｂｐに基づいて理想減速度Ｄｘが設定される。続くステップＳ１２では、理想減速度Ｄｘに基づいて、車両減速時の回生発電に許容される回生仕事率Ｐｇが算出され、続くステップＳ１３では、回生仕事率Ｐｇに基づいて、スタータジェネレータ１６に許容される回生トルク制限値Ｔｇが算出される。そして、ステップＳ１４に進み、回生トルク制限値Ｔｇに基づいて、スタータジェネレータ１６の回生トルクが回生トルク制限値Ｔｇ以下に制限される。

一方、ステップＳ１０において、手動モードの実行中、つまり追従クルーズコントロールが停止中であると判定された場合には、ステップＳ１５に進み、ブレーキストロークＢｓに基づいて理想減速度Ｄｘが設定される。続くステップＳ１２では、理想減速度Ｄｘに基づいて、車両減速時の回生発電に許容される回生仕事率Ｐｇが算出され、続くステップＳ１３では、回生仕事率Ｐｇに基づいて、スタータジェネレータ１６に許容される回生トルク制限値Ｔｇが算出される。そして、ステップＳ１４に進み、回生トルク制限値Ｔｇに基づいて、スタータジェネレータ１６の回生トルクが回生トルク制限値Ｔｇ以下に制限される。

このように、手動モードが実行される場合には、乗員のブレーキ操作によって車両１１が減速することから、ブレーキストロークＢｓに基づいて理想減速度Ｄｘが設定される。一方、自動モードが実行される場合には、ブレーキペダル３１が操作されずに車両１１が減速することから、アクチュエータ３５からキャリパ３４に供給されるブレーキ液圧Ｂｐに基づいて理想減速度Ｄｘが設定される。これにより、自動モードが実行される状況、つまり車両１１の前方状況に応じて自動的に車両１１が減速する状況であっても、適切に理想減速度Ｄｘを設定することができるため、スタータジェネレータ１６の回生トルクを適切に制限することができる。これにより、車両減速時の回生電力を確保するとともに、乗員に違和感を与えることなく車両１１を減速させることができる。

［他の実施形態］
続いて、スタータジェネレータ１６の回生トルク制限制御の他の例をフローチャートに沿って説明する。図１０は回生トルク制限制御の実行手順の他の例を示すフローチャートである。なお、図１０において、図９に示したステップと同様のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略する。

図１０に示すように、ステップＳ１０では、自動モードが実行されているか否かが判定される。ステップＳ１０において、自動モードの実行中、つまり追従クルーズコントロールが実行中であると判定された場合には、ステップＳ２０に進み、ブレーキ液圧ＢｐがブレーキストロークＢｓに変換される。ステップＳ２０においては、例えば、ブレーキ液圧Ｂｐが高いほどに、ブレーキストロークＢｓとして大きな値が設定される一方、ブレーキ液圧Ｂｐが低いほどに、ブレーキストロークＢｓとして小さな値が設定される。

ステップＳ２０において、ブレーキ液圧ＢｐからブレーキストロークＢｓが算出されると、ステップＳ２１に進み、ブレーキストロークＢｓに基づいて理想減速度Ｄｘが設定される。また、ステップＳ１０において、手動モードの実行中、つまり追従クルーズコントロールが停止中であると判定された場合には、ステップＳ２１に進み、ブレーキストロークＢｓに基づいて理想減速度Ｄｘが設定される。続くステップＳ１２では、理想減速度Ｄｘに基づいて、車両減速時の回生発電に許容される回生仕事率Ｐｇが算出され、続くステップＳ１３では、回生仕事率Ｐｇに基づいて、スタータジェネレータ１６に許容される回生トルク制限値Ｔｇが算出される。そして、ステップＳ１４に進み、回生トルク制限値Ｔｇに基づいて、スタータジェネレータ１６の回生トルクが回生トルク制限値Ｔｇ以下に制限される。

このように、手動モードが実行される場合には、乗員のブレーキ操作によって車両１１が減速することから、ブレーキストロークＢｓに基づいて理想減速度Ｄｘが設定される。つまり、第１理想減速度設定部８０ａによって、ブレーキストロークＢｓに基づき理想減速度Ｄｘが設定される。一方、自動モードが実行される場合には、ブレーキペダル３１が操作されずに車両１１が減速することから、ブレーキ液圧ＢｐがブレーキストロークＢｓに変換され、変換されたブレーキストロークＢｓに基づき理想減速度Ｄｘが設定される。つまり、第２理想減速度設定部８０ｂによって、ブレーキ液圧ＢｐがブレーキストロークＢｓに変換され、このブレーキストロークＢｓに基づき理想減速度Ｄｘが設定される。

これにより、自動モードが実行される状況、つまり車両１１の前方状況に応じて自動的に車両１１が減速する状況であっても、適切に理想減速度Ｄｘを設定することができるため、スタータジェネレータ１６の回生トルクを適切に制限することができる。これにより、車両減速時の回生電力を確保するとともに、乗員に違和感を与えることなく車両１１を減速させることができる。また、自動モードが実行される場合には、ブレーキ液圧ＢｐがブレーキストロークＢｓに変換されることから、理想減速度Ｄｘを設定する際に手動モードと共通の減速度テーブルを用いることができる。これにより、減速度テーブルを削減することができるため、システムの開発工数を低減することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。図示する例では、発電機としてＩＳＧであるスタータジェネレータ１６を採用しているが、これに限られることはなく、発電機としてオルタネータを採用しても良く、発電機としてモータジェネレータを採用しても良い。また、前述の説明では、ＩＳＧコントローラ２４を発電トルク制御部として機能させているが、これに限られることはなく、メインコントローラ６０に発電トルク制御部を設けても良い。

前述の説明では、ブレーキペダル３１の操作角を検出するブレーキセンサ７４によってブレーキストロークＢｓを検出しているが、これに限られることはない。マスターシリンダ３２から出力されるブレーキ液圧を検出し、このブレーキ液圧からブレーキストロークＢｓを推定しても良い。この場合には、マスターシリンダ３２から出力されるブレーキ液圧が高くなる程に、ブレーキストロークＢｓとして大きな値が推定される一方、マスターシリンダ３２から出力されるブレーキ液圧が低くなる程に、ブレーキストロークＢｓとして小さな値が推定される。

前述の説明では、車速Ｖ及びブレーキストロークＢｓに基づいて理想減速度Ｄｘを設定し、車速Ｖ及びブレーキ液圧Ｂｐに基づいて理想減速度Ｄｘを設定しているが、これに限られることはない。例えば、乗員の手動操作によって変速比を設定するマニュアルモードや、乗員の手動操作によって減速側に変速比を設定するエンジンブレーキモード等を備える車両１１においては、これらのモードが実行される場合に理想減速度Ｄｘを増加させても良い。これにより、大きな減速度が許容されるマニュアルモード等においては、積極的にスタータジェネレータ１６の発電トルクを高めることができ、車両１１のエネルギー効率を高めることができる。

前述の説明では、回生仕事率Ｐｇを算出するため、転がり抵抗仕事率Ｐ２ａと空気抵抗仕事率Ｐ２ｂとの双方を用いているが、これに限られることはない。例えば、転がり抵抗仕事率Ｐ２ａを用いることなく回生仕事率Ｐｇを算出しても良く、空気抵抗仕事率Ｐ２ｂを用いることなく回生仕事率Ｐｇを算出しても良い。また、前述の説明では、回生トルク制限値Ｔｇを算出するため、エンジンフリクション仕事率Ｐ３を用いているが、これに限られることはなく、エンジンフリクション仕事率Ｐ３を用いることなく、回生トルク制限値Ｔｇを算出しても良い。

なお、車両１１に搭載される電源回路４０としては、例示した電源回路４０に限られることはない。例えば、図示する電源回路４０は、リチウムイオンバッテリ４１と鉛バッテリ４２とを備えているが、これに限られることはなく、１つの蓄電体を備えた電源回路４０であっても良い。また、図示する例では、リチウムイオンバッテリ４１の正極ライン４４にスイッチＳＷ２を設けているが、これに限られることはない。例えば、図２に一点鎖線で示すように、リチウムイオンバッテリ４１の負極ライン４８にスイッチＳＷ２を設けても良い。

１０車両用制御装置
１１車両
１２エンジン
１６スタータジェネレータ（発電機）
２０車輪
２１動力伝達経路
２４ＩＳＧコントローラ（発電トルク制御部）
３０ブレーキ装置（ブレーキ機構）
３１ブレーキペダル（ブレーキ操作部）
３４キャリパ（車輪制動部）
３５アクチュエータ（液圧ユニット）
７４ブレーキセンサ（第１センサ）
７５圧力センサ（第２センサ）
８０ａ第１理想減速度設定部（第１減速度設定部）
８０ｂ第２理想減速度設定部（第２減速度設定部）
８１理想仕事率算出部（第１仕事率算出部）
８２転がり抵抗仕事率算出部（第２仕事率算出部）
８３空気抵抗仕事率算出部（第２仕事率算出部）
８４エンジン抵抗仕事率算出部（第３仕事率算出部）
８５回生仕事率算出部（上限仕事率算出部）
８６トルク制限値算出部（上限トルク算出部）
Ｔ１減速度テーブル（第１データ群）
Ｔ２減速度テーブル（第２データ群）
Ｂｓブレーキストローク（ブレーキ操作量）
Ｂｐブレーキ液圧
Ｄｘ理想減速度（許容減速度）
Ｐ１車体理想減速仕事率（第１減速仕事率）
Ｐ２ａ転がり抵抗仕事率（第２減速仕事率）
Ｐ２ｂ空気抵抗仕事率（第２減速仕事率）
Ｐ３エンジンフリクション仕事率（第３減速仕事率）
Ｐｇ回生仕事率（上限仕事率）
Ｔｇ回生トルク制限値（上限トルク）

Claims

乗員のブレーキ操作に基づき車両を減速させる第１制御モードと、車両の前方状況に基づき車両を減速させる第２制御モードと、を備える車両用制御装置であって、
車輪に動力伝達経路を介して連結される発電機と、
乗員に操作されるブレーキ操作部と、前記車輪を制動する車輪制動部と、前記車輪制動部に供給されるブレーキ液の圧力を制御する液圧ユニットと、を備えるブレーキ機構と、
前記ブレーキ操作部の操作量であるブレーキ操作量を検出する第１センサと、
前記ブレーキ液の圧力であるブレーキ液圧を検出する第２センサと、
前記第１制御モードが実行される場合に、車両減速時の許容減速度を前記ブレーキ操作量に基づき設定する第１減速度設定部と、
前記第２制御モードが実行される場合に、車両減速時の許容減速度を前記ブレーキ液圧に基づき設定する第２減速度設定部と、
前記第１または第２減速度設定部が設定する許容減速度に基づいて、前記発電機の発電トルクを制限する発電トルク制御部と、
を有する、車両用制御装置。
請求項１に記載の車両用制御装置において、
前記第１減速度設定部は、前記第１制御モードが実行される場合に、前記ブレーキ操作量に基づき第１データ群から車両減速時の許容減速度を設定し、
前記第２減速度設定部は、前記第２制御モードが実行される場合に、前記ブレーキ液圧に基づき前記第１データ群とは別の第２データ群から車両減速時の許容減速度を設定する、
車両用制御装置。
請求項１に記載の車両用制御装置において、
前記第１減速度設定部は、前記第１制御モードが実行される場合に、前記ブレーキ操作量に基づき第１データ群から車両減速時の許容減速度を設定し、
前記第２減速度設定部は、前記第２制御モードが実行される場合に、前記ブレーキ液圧を前記ブレーキ操作量に変換し、変換された前記ブレーキ操作量に基づき前記第１データ群から車両減速時の許容減速度を設定する、
車両用制御装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
前記第１または第２減速度設定部が設定する許容減速度に、車両減速時の減速度を到達させる第１減速仕事率を算出する第１仕事率算出部と、
車両減速時の走行速度に基づいて、車両を減速させる走行抵抗分の第２減速仕事率を算出する第２仕事率算出部と、
前記第１減速仕事率から前記第２減速仕事率を減算し、前記発電機の上限仕事率を算出する上限仕事率算出部と、
前記発電機の前記上限仕事率に基づいて、前記発電機の上限トルクを算出する上限トルク算出部と、
を有し、
前記発電トルク制御部は、前記上限トルクに基づいて前記発電機の発電トルクを制限する、
車両用制御装置。
請求項４に記載の車両用制御装置において、
前記発電機に連結されるエンジンと、
前記エンジンの回転速度に基づいて、車両を減速させるエンジン回転抵抗分の第３減速仕事率を算出する第３仕事率算出部と、
を有し、
前記上限仕事率算出部は、前記第１減速仕事率から前記第２および第３減速仕事率を減算し、前記発電機の前記上限仕事率を算出する、
車両用制御装置。