JP5217430B2 - オルタネータ制御装置およびオルタネータ制御方法 - Google Patents

オルタネータ制御装置およびオルタネータ制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、オルタネータ制御装置およびオルタネータ制御方法に関し、更に詳しくは、バッテリの充電制御および車両に作用するオルタ制駆動力を制御するオルタ制駆動力制御を行うオルタネータ制御装置およびオルタネータ制御方法に関するものである。
通常の車両は、エンジンが発生する駆動力やブレーキ装置が発生する制動力などの制駆動力が作用する。ここで、エンジンは、大きな駆動力（例えば１０００Ｎ程度）を発生することを目的としているため、小さな駆動力（例えば、数十Ｎ程度）変化に対する追従性に問題がある。また、要求された駆動力を発生するまでの応答性にも問題がある。
特許文献１に示す従来技術は、ジャークが発生する場合に、目標トルクに対する実出力トルクのうちプラス側不要トルクを減少させるために、自動ブレーキ装置やエンジン補機を作動させ、ジャークの抑制制御による運転フィーリングの悪化を防ぐものである。つまり、従来技術として、制駆動力を要求制駆動力に基づいてフィードバック制御をする際に、オルタネータが発生し、車両に作用するオルタ制駆動力を用いる技術が開示されている。
特開２００７−９８８５号公報
ところで、オルタネータは、バッテリを充電するために、エンジンの駆動力により発電するものである。つまり、バッテリの充電制御は、車両に搭載されたオルタネータに発電させることで行われる。しかしながら、バッテリの充電制御中に、上記オルタ制駆動力を車両の走行状態に基づいて制御するオルタ制駆動力制御が行われてしまうと、バッテリの充電制御が適切に行われず、オルタネータの発電によるエネルギー回収が効率的に行われないという虞がある。
そこで、本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、オルタ制駆動力制御を考慮してオルタネータの発電によるエネルギー回収を効率的に行うことができるオルタネータ制御装置およびオルタネータ制御方法を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるオルタネータ制御装置では、車両に搭載されたオルタネータに発電させ、バッテリの充電制御を行う充電制御手段と、前記オルタネータの発電により発生する負荷を増減させることで発生する、前記車両に作用するオルタ制駆動力を当該車両の走行状態に基づいて制御するオルタ制駆動力制御を行うオルタ制駆動力制御手段と、前記バッテリの充電状態に基づいたＳＯＣ値を前記オルタ制駆動力に基づいて補正するＳＯＣ値補正手段と、を備えることを特徴とする。
また、上記オルタネータ制御装置において、前記充電制御手段は、前記車両の加減速状態および前記補正されたＳＯＣ値に基づいて、前記充電制御における目標電圧を設定する目標電圧設定手段を有し、前記設定された目標電圧に基づいて前記充電制御を行うことが好ましい。
また、上記オルタネータ制御装置において、前記バッテリのバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段をさらに備え、前記充電制御手段は、前記目標電圧と前記検出されたバッテリ電圧との差に基づいて充電目標電流値を算出する充電目標電流値算出手段を有し、前記算出された充電目標電流値に基づいて前記充電制御を行い、オルタ制駆動力制御手段は、前記車両の走行状態に基づいて前記オルタ制駆動力を設定するオルタ制駆動力設定手段および前記設定されたオルタ制駆動力に基づいてオルタ目標電流値を算出するオルタ目標電流値算出手段を有し、前記算出されたオルタ目標電流値に基づいてオルタ制駆動力制御を行い、前記ＳＯＣ値補正手段は、前記オルタ目標電流値に基づいて前記ＳＯＣ値を補正することが好ましい。
また、上記オルタネータ制御装置において、オルタ制駆動力制御手段は、前記車両にオルタ制駆動力を実際に作用させるタイミングで前記オルタ目標電流値に基づいたオルタ制駆動力制御を行う位相合わせフィルタを有し、前記ＳＯＣ値補正手段は、前記位相合わせフィルタによる位相合わせに基づいて前記オルタ目標電流値の時間積分値であるオルタネータ発電量に基づいてＳＯＣゲインを算出し、前記算出されたＳＯＣゲインに基づいて前記ＳＯＣ値を補正することが好ましい。
また、上記オルタネータ制御装置において、前記充電制御手段は、前記車両に要求される要求制駆動力と前記オルタ制駆動力との合計値に基づいて前記車両の加減速状態を判定する加速状態判定手段を有することが好ましい。
また、上記オルタネータ制御装置において、前記車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、前記オルタネータのオルタ電流値を検出するオルタネータ電流検出手段と、前記検出されたオルタ電流値と前記現在位置に対応させて記憶する記憶手段とをさらに備え、前記制駆動力制御手段は、前記車両が前記記憶されている現在位置を通過する場合には、当該現在位置に対応して記憶されているオルタ電流値を目標電流値としてオルタ制駆動力制御を行うことが好ましい。
また、本発明にかかるオルタネータ制御方法では、前記車両に搭載されたオルタネータの発電により発生する負荷を増減させることで発生する、前記車両に作用するオルタ制駆動力を当該車両の走行状態に基づいて制御するオルタ制駆動力制御を行う手順と、バッテリの充電状態に基づいてＳＯＣ値を算出する手順と、前記オルタ制駆動力に基づいて前記ＳＯＣ値を補正する手順と、前記車両の加減速状態および前記ＳＯＣ値に基づいて目標電圧を設定する手順と、前記設定された目標電圧に基づいて前記オルタネータに発電させ、前記バッテリ充電制御を行うことを特徴とする。
本発明にかかるオルタネータ制御装置およびオルタネータ制御方法は、バッテリの充電制御中に、オルタ制駆動力制御を行う場合は、オルタ制駆動力に基づいてバッテリの充電状態に基づいたＳＯＣ値を補正する。そして、例えば充電制御が設定された目標電圧に基づいて行われる場合は、目標電圧を車両の加減速状態および補正したＳＯＣ値に基づいて設定する。従って、バッテリの充電制御は、オルタ制駆動力制御によりオルタネータがオルタ制駆動力を発生しても、発生したオルタ制駆動力を考慮して行うことができる。これにより、オルタ制駆動力制御を考慮してオルタネータの発電によるエネルギー回収を効率的に行うことができるという効果を奏する。
また、ＳＯＣ値の補正は、オルタ制駆動力制御によりオルタネータが将来的に発生するオルタ制駆動力によるオルタネータ発電量に基づいて行われる。従って、補正されたＳＯＣ値は、車両の将来的なＳＯＣ値となり、将来的なＳＯＣ値に基づいて充電制御を行うことができる。これにより、オルタ制駆動力制御を考慮してオルタネータの発電によるエネルギー回収をさらに効率的に行うことができるという効果を奏する。
また、車両に要求される要求制駆動力のみならず、オルタ制駆動力制御によりオルタネータが将来的に発生するオルタ制駆動力を考慮して車両の加減速状態を判断することができる。従って、車両の将来的な加減速状態に基づいて充電制御を行うことができる。これにより、オルタ制駆動力制御を考慮してオルタネータの発電によるエネルギー回収をさらに効率的に行うことができるという効果を奏する。
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、下記の実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、下記の実施の形態では、車両に制駆動力を作用させる駆動源としてエンジンのみが搭載された車両について説明するが本発明はこれに限定されるものではない。駆動源がエンジンとモータとからなるハイブリッド車両であっても良い。ここで、制駆動力とは、車両を前方あるいは後方に走行させるために車両に作用する駆動力（プラスの制駆動力）と、この駆動力が車両に作用する方向と反対方向に作用する制動力（マイナスの制駆動力）とを含むものである。なお、駆動力は主にエンジン２が発生するものであり、制動力は主に図示しないブレーキ装置が発生するものである。
図１は、実施の形態にかかるオルタネータ制御装置を備える車両の概略構成例を示す図である。図２は、オルタネータ制御装置の構成例を示す図である。図３は、加減速状態とＳＯＣ補正値と目標電圧との関係を示す図である。図１に示すように、車両１は、エンジン２と、オルタネータ３と、バッテリ４と、エンジンＥＣＵ５と、オルタＥＣＵ６とが搭載されている。なお、７は、エンジン２が発生する制駆動力を変速比に基づいて変換する変速機である。また、８は、変速機７により変換されたエンジン２が発生する制駆動力を車輪である後輪１０Ｒに伝達する差動装置である。また、９は、車両１に搭載されているワイパー、ライト、ＥＰＳ（電動パワーステアリング）、ＶＧＲＳ（ギヤ比可変ステアリング）などの電気負荷であり、バッテリ４に充電された電力あるいはオルタネータ３の発電により供給される電力により、作動するものである。また、１０Ｆ，１０Ｒは、車両１に作用する制駆動力を路面に伝達する車輪であり、１０Ｆは前輪、１０Ｒは後輪である。実施の形態では、車両１に作用する制駆動力は、後輪１０Ｒを介して路面に伝達される。また、１１は、エンジン２とオルタネータ３とを連結し、エンジン２が発生する制駆動力およびオルタネータ３が発生するオルタ制駆動力を互いに伝達する伝達部材であり、例えばベルトやチェーンなどである。１２は、車両１に設けられ、車両１の状態を検出するその他のセンサであり、オルタＥＣＵ６に接続され、車両１の状態がオルタＥＣＵ６に出力される。その他のセンサ１２は、例えば車両１の図示しない各車輪の車輪速度を検出する車輪速度センサ、車両１の姿勢を検出するＧセンサなどである。
エンジン２は、車両１に搭載され、制駆動力を発生するものであり、エンジンＥＣＵ５により運転が制御されるものである。エンジン２は、クランクシャフト２１を介して変速機７と連結されており、発生した制駆動力が変速機７に伝達される。ここで、変速機７は、差動装置８と連結されており、伝達されたエンジン２が発生した制駆動力が変速比に基づいて変換されて差動装置８に伝達される。また、差動装置８は、後輪１０Ｒと連結されており、伝達されたエンジン２が発生した制駆動力（変速機７により変速比に基づいて変換された制駆動力）が後輪１０Ｒに伝達される。エンジン２は、オルタネータ３が発生するオルタ制駆動力と比較して大きい制駆動力を発生する。
オルタネータ３は、車両１に搭載され、エンジン２の制駆動力により発電するものである。また、オルタネータ３は、オルタ制駆動力を車両１に作用させるものでもある。オルタネータ３は、例えば、図示しない整流器が設けられた三相交流発電機であり、交流電流で発電された電力を直流電流に変換して出力するものである。オルタネータ３は、エンジン２の頻度の高いエンジン回転数で、電気負荷９およびバッテリ４に電力を供給するのに最適な電圧の電力を発電できるように構成されている。オルタネータ３は、回転子３１と図示しないが固定子により構成されており、回転子３１が伝達部材１１を介して、エンジン２のクランクシャフト２１と連結されている。従って、オルタネータ３は、エンジン２の制駆動力が伝達部材１１を介して回転子３１に伝達され、回転子３１が固定子に対して回転することで、発電するものである。また、オルタネータ３は、発電することで発生する負荷を増減することで、オルタ制駆動力を発生するものである。例えばエンジン２の制駆動力が一定の状態で、現在のオルタネータ３の負荷を減少させると、変速機７および差動装置８を介して後輪１０Ｒに作用する制駆動力が増加する。つまり、オルタネータ３は、オルタ制駆動力、ここではオルタ駆動力（プラスの制駆動力）が発生することとなる。一方、エンジン２の制駆動力が一定で、例えば現在のオルタネータ３の負荷を増加させると、変速機７および差動装置８を介して後輪１０Ｒに作用する制駆動力が減少するので、オルタ制駆動力、ここではオルタ制動力（マイナスの制駆動力）が発生することとなる。つまり、後輪１０Ｒには、エンジン２の制駆動力からオルタネータ３のオルタ制駆動力を引いた制駆動力が作用することとなる。
オルタネータ３は、オルタＥＣＵ６と接続されている。オルタネータ３は、オルタＥＣＵ６によるバッテリ４の充電制御により発電が制御され、オルタＥＣＵ６によるオルタ制駆動力制御により発生するオルタ制駆動力が制御される。
バッテリ４は、蓄電装置であり、オルタネータ３と電気負荷９とに接続されている。バッテリ４は、定格電圧の二次電池により構成されており、オルタネータ３が発電した電力を蓄電するものである。なお、バッテリ４は、バッテリ電圧センサ４１が設けられている。バッテリ電圧センサ４１は、バッテリ電圧検出手段であり、バッテリ４の現在のバッテリ電圧Ｖｒ（Ｖ）を検出するものである。バッテリ電圧センサ４１は、オルタＥＣＵ６と接続されており、検出されたバッテリ電圧Ｖｒは、オルタＥＣＵ６に出力される。また、バッテリ４は、バッテリ電流センサ４２が設けられている。バッテリ電流センサ４２は、充放電電流検出手段であり、バッテリ４が充電される際の電流値およびバッテリ４が放電される際の電流値である充放電電流値Ｉｘ（Ａ）を検出するものである。バッテリ電流センサ４２は、オルタＥＣＵ６と接続されており、検出された充放電電流値Ｉｘは、オルタＥＣＵ６に出力される。
エンジンＥＣＵ５は、エンジン２を運転制御するものである。エンジンＥＣＵ５は、運転者の意志に基づいて設定、あるいは車両１の自動走行制御において算出される車両１に要求される要求制駆動力に基づいて、噴射信号、点火信号、バルブ開度信号などをエンジン２に出力し、これらの出力信号により、図示しない燃料噴射弁によりエンジン２に供給される燃料の燃料供給量や噴射タイミングなどの燃料噴射制御、図示しない点火プラグの点火制御、エンジン２の図示しない吸気経路に設けられた図示しないスロットルバルブのバルブ開度制御などが行われる。なお、エンジンＥＣＵ５は、オルタＥＣＵ６と接続されており、エンジンＥＣＵ５に入力されたエンジン２の運転状態に基づく情報、例えば要求制駆動力などは、適宜オルタＥＣＵ６に出力される。ここで、エンジンＥＣＵ５のハード構成は、主に演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）、プログラムや情報を格納するメモリ（ＳＲＡＭなどのＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなどのＲＯＭ（Read Only Memory））、入出力インターフェースなどから構成され、既知のエンジンＥＣＵと同様であるため、詳細な説明は省略する。
オルタＥＣＵ６は、オルタネータ３の動作を制御するものである。また、オルタＥＣＵ６は、バッテリ４の充電状態を監視するものでもある。オルタＥＣＵ６は、充電制御およびオルタ制駆動力制御を行うものである。オルタＥＣＵ６は、図２に示すように、充電制御部６１と、オルタ制駆動力制御部６２と、ＳＯＣ値算出部６３と、ＳＯＣ値補正部６４と、オルタネータ制御部６５とを有する。ここで、オルタＥＣＵ６のハード構成は、エンジンＥＣＵ５とほぼ同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、６６は、後述する目標電圧設定マップなどを記憶する記憶部である。
充電制御部６１は、充電制御手段であり、オルタネータ３に発電させ、バッテリ４の充電制御を行うものである。充電制御部６１は、目標電圧設定部６１ａと、充電目標電流値算出部６１ｂと、加減速状態判定部６１ｃとを有する。
目標電圧設定部６１ａは、目標電圧設定手段であり、充電制御における目標電圧Ｖ＊（Ｖ）を設定するものである。目標電圧設定部６１ａは、後述する加減速状態判定部６１ｃにより判定された車両１の加減速状態およびＳＯＣ値算出部６３により算出されたＳＯＣ値Ａ（％）をＳＯＣ値補正部６４により補正した値、すなわち補正されたＳＯＣ値（以下、単に「ＳＯＣ補正値と」称する。）Ｂ（％）に基づいて目標電圧Ｖ＊を設定するものである。具体的には、車両１の加減速状態と、ＳＯＣ補正値Ｂと、記憶部６６に記憶されている目標電圧設定マップとに基づいて目標電圧Ｖ＊を設定する。
ここで、目標電圧設定マップは、図３に示すように、加減速状態とＳＯＣ補正値Ｂと目標電圧Ｖ＊との関係に基づいたマップであり、車両１の加減速状態と、ＳＯＣ補正値Ｂとから目標電圧Ｖ＊を設定することができるものである。目標電圧設定マップでは、実施の形態では、予め目標電圧Ｖ＊がＬＯＷ、ＭＩＤ、ＨＩＧＨの３つに設定されており、電圧としての大きさはＬＯＷ＜ＭＩＤ＜ＨＩＧＨの関係となる。また、目標電圧設定マップでは、予め加減速状態が減速中、定常走行中、加速中の３つに設定されている。また、目標電圧設定マップでは、予めＳＯＣ補正値Ｂと、閾値Ｃ，Ｄとの関係で、バッテリ４の充電状態が充電状態大、充電状態中、充電状態小の３つに設定されている。ここで、閾値Ｃはバッテリ４のＳＯＣ値Ａが十分に大きいと判断される値であり、閾値Ｄはバッテリ４のＳＯＣ値Ａが十分に小さいと判断される値であり、閾値Ｃ＞閾値Ｄの関係となる。充電状態大とはＳＯＣ補正値Ｂが閾値Ｃ以上の状態であり、充電状態中とはＳＯＣ補正値Ｂが閾値Ｃ未満であり閾値Ｄを超える状態であり、充電状態小とは、ＳＯＣ補正値Ｂが閾値Ｄ以下の状態をいう。目標電圧設定マップは、車両１が減速中であると目標電圧Ｖ＊が定常走行中あるいは加速中と比較して高めに設定され、オルタネータ３の発電によるバッテリ４の充電を積極的に行う。一方、目標電圧設定マップは、車両１が加速中であると目標電圧Ｖ＊が減速中あるいは定常走行中と比較して低めに設定され、オルタネータ３の発電によるバッテリ４の充電を消極的に行い、オルタネータ３が発電することで発生する負荷を減少させ、エンジン２が発生する制駆動力（ここでは、駆動力）の減少を抑制する。また、目標電圧設定マップは、充電状態大でバッテリ４のＳＯＣ値Ａが十分に大きい場合は、積極的にバッテリ４の充電を行う必要がないので、充電状態中あるいは充電状態小と比較して目標電圧Ｖ＊が低めに設定される。一方、目標電圧設定マップは、充電状態小でバッテリ４のＳＯＣ値Ａが十分に小さい場合は、積極的にバッテリ４の充電を行う必要があるので、充電状態大あるいは充電状態中と比較して目標電圧Ｖ＊が高めに設定される。なお、充電状態大とは、ＳＯＣ補正値Ｂが閾値Ｃを超える状態であり、充電状態中とはＳＯＣ補正値Ｂが閾値Ｃ以下であり閾値Ｄ以上の状態であり、充電状態小とはＳＯＣ補正値Ｂが閾値Ｄ未満の状態であっても良い。
充電目標電流値算出部６１ｂは、充電目標電流値算出手段であり、充電目標電流値Ｉｂ（Ａ）を算出するものである。充電目標電流値算出部６１ｂは、上記目標電圧設定部６１ａにより目標電圧Ｖ＊と、バッテリ電圧センサ４１により検出され、オルタＥＣＵ６に出力されたバッテリ電圧Ｖｒとの差に、電圧値を電流値に変換するゲインｇを乗算した値を充電目標電流値Ｉｂとして算出する。なお、充電目標電流値算出部６１ｂにより算出された充電目標電流値Ｉｂは、オルタネータ制御部６５に出力される。
加減速状態判定部６１ｃは、加減速状態判定手段であり、車両１の加減速状態を判定するものである。加減速状態判定部６１ｃは、車両１に要求される要求制駆動力Ｆｘ（Ｎ）とオルタ制駆動力Ｆｏ（Ｎ）との合計値Ｆｔ（Ｎ）に基づいて車両１の加減速状態を判定するものである。実施の形態では、加減速状態判定部６１ｃは、合計値Ｆｔと閾値Ｅ、Ｇとの関係で、車両１の加減速状態を「加速中」、「定常走行中」、「減速中」のいずれかに判定する。ここで、閾値Ｅは車両１が加速していると判断される値であり、閾値Ｇは車両１が減速していると判断される値であり、閾値Ｅ＞閾値Ｇの関係となる。加減速状態判定部６１ｃは、合計値Ｆｔが閾値Ｅ以上であると「加速中」と判定し（Ｆｔ≧Ｅ）、合計値Ｆｔが閾値Ｅ未満であり閾値Ｇを超えると「定常走行中」と判定し（Ｅ＞Ｆｔ＞Ｇ）、合計値Ｆｔが閾値Ｇ以下であると「減速中」と判定する（Ｇ≧Ｆｔ）。従って、車両１に要求される要求制駆動力Ｆｘのみならず、オルタ制駆動力制御によりオルタネータ３が将来的に発生するオルタ制駆動力Ｆｏを考慮して車両１の加減速状態を判断することができる。これにより、車両１の将来的な加減速状態に基づいて充電制御を行うことができる。なお、減速状態判定部６１ｃは、合計値Ｆｔが閾値Ｅを超えると「加速中」と判定し（Ｆｔ＞Ｅ）、合計値Ｆｔが閾値Ｅ以下であり閾値Ｇ以上であると「定常走行中」と判定し（Ｅ≧Ｆｔ≧Ｇ）、合計値Ｆｔが閾値Ｇ未満であると「減速中」と判定しても良い（Ｇ＞Ｆｔ）。
オルタ制駆動力制御部６２は、オルタ制駆動力制御手段であり、オルタネータ３が発生し、車両１に作用するオルタ制駆動力Ｆｏを車両１の走行状態に基づいて制御するオルタ制駆動力制御を行うものである。オルタ制駆動力制御部６２は、車両の走行状態に基づいてオルタネータ３にオルタ制駆動力Ｆｏを発生させ、発生したオルタ制駆動力Ｆｏを車両１に作用させるものである。オルタ制駆動力制御部６２は、オルタ制駆動力設定部６２ａと、オルタ目標電流値算出部６２ｂと、位相合わせフィルタ部６２ｃとを有する。
オルタ制駆動力設定部６２ａは、オルタ制駆動力設定手段であり、車両１の走行状態に基づいてオルタ制駆動力Ｆｏを設定するものである。オルタ制駆動力設定部６２ａは、車両１の走行状態、特に車両１の挙動などに基づいてオルタ制駆動力Ｆｏを設定するものである。具体的には、オルタ制駆動力設定部６２ａは、例えば、車両１の制振、車両１のピッチ角の変動、ロール角の変動、ヨー角の変動の抑制や、エンジン２が発生する制駆動力の変動を抑制することを目的として、オルタ制駆動力Ｆｏを設定するものである。オルタ制駆動力設定部６２ａは、エンジンＥＣＵ５からオルタＥＣＵ６に出力された情報、例えば要求制駆動力Ｆｏ、エンジン回転数や、その他のセンサ１２により検出されオルタＥＣＵ６に出力された情報、例えば車両１の図示しない各車輪の車輪速度、車両１の姿勢などからオルタ制駆動力Ｆｘを設定するものである。
オルタ目標電流値算出部６２ｂは、オルタ目標電流値算出手段であり、オルタ目標電流値Ｉｏ（Ａ）を算出するものである。オルタ目標電流値算出部６２ｂは、上記オルタ制駆動力設定部６２ａにより設定されたオルタ制駆動力Ｆｏに基づいてオルタ目標トルクＴｏ（Ｎｍ）を算出する。オルタ目標電流値算出部６２ｂは、算出されたオルタ目標トルクＴｏに基づいてオルタ目標電流値Ｉｏを算出する。なお、オルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値Ｉｏは、後述するＳＯＣ値補正部６４に出力される。また、オルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値Ｉｏは、後述する位相合わせフィルタ部６２部ｃを介してオルタネータ制御部６５に出力される。
位相合わせフィルタ部６２ｃは、位相合わせフィルタであり、車両１にオルタ制駆動力Ｆｏを実際に作用させるタイミングで、オルタ目標電流値Ｉｏに基づいたオルタ制駆動力制御を行うものである。位相合わせフィルタ部６２ｃは、車両１に設定されたオルタ制駆動力Ｆｏを実際に作用させるタイミングでオルタネータ３により発生させるために、上記オルタ制駆動力設定部６２ａにより設定されたオルタ制駆動力Ｆｏに基づいてオルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値Ｉｏを上記タイミングに基づいて遅れてオルタネータ制御部６５に出力する。位相合わせフィルタ部６２ｃは、遅れを上記オルタ制駆動力設定部６２ａがオルタ制駆動力Ｆｏを設定する目的に基づいて設定する。位相合わせフィルタ部６２ｃは、遅れを例えば１０〜１０００ｍｓ程度に設定する。なお、位相合わせフィルタ部６２ｃによる遅れは、一定値であっても良いし、車両１の車速（その他のセンサ１２により検出された図示しない各車輪の車輪速度に基づいたもの）に基づいて変化させても良い。
ＳＯＣ値算出部６３は、バッテリ４の充電状態を算出するものである。ＳＯＣ値算出部６３は、バッテリ電流センサ４２により検出され、オルタＥＣＵ６に出力された充放電電流値Ｉｘに基づいて、バッテリ４の充電状態であるバッテリ４の充電率、すなわちＳＯＣ値Ａ（％）を算出するものである。ＳＯＣ値算出部６３は、検出された充放電電流値Ｉｘの時間積分値をバッテリ４のバッテリ容量Ｋで除算した値をＳＯＣ値Ａとして算出する。
ＳＯＣ値補正部６４は、ＳＯＣ値補正手段であり、バッテリ４の充電状態に基づいたＳＯＣ値Ａをオルタ制駆動力Ｆｏに基づいて補正するものである。ＳＯＣ値補正部６４は、上記ＳＯＣ値算出部６３により算出されたＳＯＣ値Ａを上記オルタ制駆動力設定部６２ａにより算出されたオルタ制駆動力Ｆｏに基づいて補正した値であるＳＯＣ補正値Ｂを算出するものである。ＳＯＣ値補正部６４は、上記位相合わせフィルタ部６２ｃによる位相合わせに基づいてオルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値Ｉｏの時間積分値であるオルタネータ発電量Ｘｏ（Ａｈ）を算出する。ＳＯＣ値補正部６４は、算出したオルタネータ発電量Ｘｏに基づいてＳＯＣゲインＧを算出し、算出したＳＯＣゲインＧに基づいてＳＯＣ値Ａを補正する。ＳＯＣ値補正部６４は、算出したオルタネータ発電量Ｘｏをバッテリ４のバッテリ容量Ｋで除算した値をＳＯＣゲインＧとして算出し、算出したＳＯＣゲインＧをＳＯＣ値Ａに加算した値をＳＯＣ補正値Ｂとして算出する。従って、ＳＯＣ値補正部６４によるＳＯＣ値Ａの補正は、オルタ制駆動力制御によりオルタネータ３が将来的に発生するオルタ制駆動力Ｆｏによるオルタネータ発電量Ｘｏに基づいて行われ、ＳＯＣ補正値Ｂが車両１の将来的なＳＯＣ値となる。これにより、充電制御部６１は、将来的なＳＯＣ値に基づいて充電制御を行うことができる。
オルタネータ制御部６５は、オルタネータ３を制御するものである。オルタネータ制御部６５は、オルタネータ３のフィールド電流を増減することでオルタネータ３を制御する。オルタネータ制御部６５は、上記充電目標電流値算出部６１ｂにより算出された充電目標電流値Ｉｂとオルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値Ｉｏとの合計値に基づいてオルタネータ３のフィールド電流を増減する。従って、充電制御部６１は、オルタネータ制御部６５を介して、目標電圧設定部６１ａにより設定された目標電圧Ｖ＊に基づいて、すなわち充電目標電流値算出部６１ｂにより算出された充電目標電流値Ｉｂに基づいてバッテリ４の充電制御を行う。また、オルタ制駆動力制御部６２は、オルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値Ｉｏに基づいてオルタ制駆動力制御を行う。
次に、オルタＥＣＵ６の動作について説明する。ここでは、オルタＥＣＵ６によるオルタネータ制御方法について説明する。特に、オルタ制駆動力制御部６２により、オルタネータ３がオルタ制駆動力Ｆｏを発生する場合における充電制御部６１によるバッテリ４の充電制御について説明する。図４は、オルタ制駆動力制御におけるオルタＥＣＵの動作フロー図である。また、図５は、充電制御におけるオルタＥＣＵの動作フロー図である。
まず、オルタＥＣＵ６のオルタ制駆動力制御部６２の動作について説明する。オルタ制駆動力制御部６２は、図４に示すように、バッテリ状態および車両１の走行状態を取得する（ステップＳＴ１０１）。ここでは、オルタ制駆動力制御部６２は、バッテリ電流センサ４２により検出された充放電電流値Ｉｘ、ＳＯＣ値算出部６３により算出されたＳＯＣ値Ａなどに基づいて、例えばバッテリ４が劣化状態、バッテリ４のモード状態、バッテリ４の充放電状態などをバッテリ状態として取得する。また、オルタ制駆動力制御部６２は、エンジンＥＣＵ５からオルタＥＣＵ６に出力された情報、例えば要求制駆動力Ｆｘ、エンジン回転数や、その他のセンサ１２により検出されオルタＥＣＵ６に出力された情報、例えば車両１の図示しない各車輪の車輪速度、車両１の姿勢などに基づいて、例えば、車両１のピッチ角の変動状態、ロール角の変動状態、ヨー角の変動状態や、エンジン２が発生する制駆動力の変動状態などを車両１の走行状態として取得する。
次に、オルタ制駆動力制御部６２は、バッテリ状態に基づいてオルタ制駆動力制御を行うことが可能か否かを判定する（ステップＳＴ１０２）。ここでは、オルタ制駆動力制御部６２は、バッテリ状態が例えばバッテリ４が劣化している状態、バッテリ４のモードがリフレッシュモードである状態、バッテリ４が過放電状態あるいはバッテリ４過充電状態である場合は、オルタ制駆動力制御を行うことができないと判定（ステップＳＴ１０２否定）し、オルタ制駆動力制御部６２によるオルタ制駆動力制御を行わない。つまり、バッテリ状態により、オルタ制駆動力制御が行えない場合や充電制御を優先して行う場合などでは、オルタ制駆動力制御部６２によるオルタ制駆動力制御を行わない。
次に、オルタ制駆動力制御部６２のオルタ制駆動力設定部６２ａは、バッテリ状態に基づいてオルタ制駆動力制御を行うことが可能と判定される（ステップＳＴ１０２肯定）と、車両１の走行状態に基づいてオルタ制駆動力Ｆｏを設定する（ステップＳＴ１０３）。ここでは、オルタ制駆動力設定部６２ａは、例えば車両１の図示しない各車輪の車輪速度から将来的に車両１のピッチ角の変動がある場合に、ピッチ角の変動を抑制することができるオルタ制駆動力Ｆｏを設定する。
次に、オルタ制駆動力制御部６２は、オルタ制駆動力設定部６２ａにより設定されたオルタ制駆動力Ｆｏを充電制御部６１の加減速状態判定部６１ｃに出力する（ステップＳＴ１０４）。
次に、オルタ制駆動力制御部６２のオルタ目標電流値算出部６２ｂは、オルタ制駆動力設定部６２ａにより設定されたオルタ制駆動力Ｆｏに基づいてオルタ目標トルクＴｏを算出する（ステップＳＴ１０５）。
次に、オルタ目標電流値算出部６２ｂは、算出したオルタ目標トルクＴｏに基づいてオルタ目標電流値Ｉｏを算出する（ステップＳＴ１０６）。
次に、オルタ制駆動力制御部６２は、オルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値ＩｏをＳＯＣ値補正部６４に出力する（ステップＳＴ１０７）。
次に、オルタ制駆動力制御部６２の位相合わせフィルタ部６２ｃは、オルタ制駆動力制御の位相合わせを行う（ステップＳＴ１０８）。ここでは、位相合わせフィルタ部６２ｃは、上記オルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値Ｉｏを車両１にオルタ制駆動力Ｆｏを実際に作用させるタイミングで、オルタネータ制御部６５に出力するために、上記タイミングに基づいてオルタ目標電流値Ｉｏのオルタネータ制御部６５への出力を遅らせる。例えば、オルタ制駆動力設定部６２ａにより車両１のピッチ角の変動を抑制することができるオルタ制駆動力Ｆｏが設定された場合は、実際に車両１のピッチ角が変動する際にオルタネータ３により設定されたオルタ制駆動力Ｆｏを発生するように、オルタネータ制御部６５へのオルタ目標電流値Ｉｏの出力を遅らせる。
次に、位相合わせフィルタ部６２ｃは、位相合わせ後に、オルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値Ｉｏをオルタネータ制御部６５に出力する（ステップＳＴ１０９）。
次に、オルタＥＣＵ６の充電制御部６１の動作について説明する。充電制御部６１は、図５に示すように、要求制駆動力Ｆｘ、バッテリ電圧Ｖｒおよび充放電電流値Ｉｘを取得する（ステップＳＴ２０１）。ここでは、充電制御部６１は、エンジンＥＣＵ５からオルタＥＣＵ６に出力された要求制駆動力Ｆｘおよびバッテリ電圧センサ４１により検出され、オルタＥＣＵ６に出力されたバッテリ電圧Ｖｒおよびバッテリ電流センサ４２により検出され、オルタＥＣＵ６に出力された充放電電流値Ｉｘを取得する。
次に、オルタＥＣＵ６のＳＯＣ値算出部６３は、ＳＯＣ値Ａを算出する（ステップＳＴ２０２）。ここでは、ＳＯＣ値算出部６３は、上記取得された充放電電流値Ｉｘの時間積分値をバッテリ４のバッテリ容量Ｋで除算した値をＳＯＣ値Ａとして算出する。
次に、ＳＯＣ値補正部６４は、オルタネータ発電量Ｘｏを算出する（ステップＳＴ２０３）。ここでは、ＳＯＣ値補正部６４は、上記位相合わせフィルタ部６２ｃによる位相合わせに基づいてオルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値Ｉｏの時間積分値であるオルタネータ発電量Ｘｏを算出する。
次に、ＳＯＣ値補正部６４は、算出したオルタ発電量Ｘｏに基づいてＳＯＣゲインＧを算出する（ステップＳＴ２０４）。ここでは、ＳＯＣ値補正部６４は、算出したオルタネータ発電量Ｘｏをバッテリ４のバッテリ容量Ｋで除算した値をＳＯＣゲインＧとして算出する（Ｇ＝Ｘｏ／Ｋ）。
次に、ＳＯＣ値補正部６４は、算出したＳＯＣゲインＧに基づいてＳＯＣ補正値Ｂを算出する（ステップＳＴ２０５）。ここでは、ＳＯＣ値補正部６４は、算出したＳＯＣゲインＧをＳＯＣ値Ａに加算した値をＳＯＣ補正値Ｂとして算出する（Ｂ＝Ａ＋Ｇ）。なお、ＳＯＣ値補正部６４は、算出したＳＯＣ補正値Ｂを目標電圧設定部６１ａに出力する。
次に、充電制御部６１の加減速状態判定部６１ｃは、加減速状態を判定する（ステップＳＴ２０６）。ここでは、加減速状態判定部６１ｃは、取得された要求制駆動力Ｆｘとオルタ制駆動力制御部６２から加減速状態判定部６１ｃに出力されたオルタ制駆動力Ｆｏとの合計値Ｆｔに基づいて車両１の加減速状態を「加速中」、「定常走行中」、「減速中」のいずれかに判定する。
次に、充電制御部６１の目標電圧設定部６１ａは、目標電圧Ｖ＊を設定する（ステップＳＴ２０７）。ここでは、目標電圧設定部６１ａは、加減速状態判定部６１ｃにより判定された車両１の加減速状態と、ＳＯＣ値補正部６４から出力されたＳＯＣ補正値Ｂと、目標電圧設定マップに基づいて目標電圧Ｖ＊を設定する。
次に、充電制御部６１の充電目標電流値算出部６１ｂは、充電目標電流値Ｉｂを算出する（ステップＳＴ２０８）。充電目標電流値算出部６１ｂは、目標電圧設定部６１ａにより設定された目標電圧Ｖ＊と、取得されたバッテリ電圧Ｖｒとの差に、ゲインｇを乗算した値を充電目標電流値Ｉｂとして算出する（Ｉｂ＝（Ｖ＊−Ｖｒ）×ｇ）。
次に、充電目標電流値算出部６１ｂは、算出された充電目標電流値Ｉｂをオルタネータ制御部６５に出力する（ステップＳＴ２０９）。
次に、オルタＥＣＵ６のオルタネータ制御部６５は、充電制御部６１により算出された充電目標電流値Ｉｂおよびオルタ制駆動力制御部６２により算出されたオルタ目標電流値Ｉｏに基づいてオルタネータ３を制御する（ステップＳＴ２１０）。ここで、オルタネータ制御部６５は、充電目標電流値Ｉｂとオルタ目標電流値Ｉｏとの合計値に基づいてオルタネータ３のフィールド電流を増減する。従って、オルタネータ３は、設定された目標電圧Ｖ＊に基づいて発電し、設定されたオルタ制駆動力Ｆｏを発生する。これにより、オルタＥＣＵ６は、オルタネータ３を制御することにより、バッテリ４の充電制御を行うとともに、オルタ制駆動力制御を行う。
以上のように、実施の形態にかかるオルタＥＣＵ６は、バッテリ４の充電制御中に、オルタ制駆動力制御を行う場合は、オルタ制駆動力Ｆｏに基づいてバッテリ４の充電状態に基づいたＳＯＣ値Ａを補正する。そして、例えば充電制御が設定された目標電圧Ｖ＊に基づいて行われる場合は、目標電圧Ｖ＊を車両１の加減速状態および補正したＳＯＣ値であるＳＯＣ補正値Ｂに基づいて設定する。従って、バッテリ４の充電制御は、オルタ制駆動力制御によりオルタネータ３がオルタ制駆動力Ｆｏを発生しても、発生したオルタ制駆動力Ｆｏを考慮して行うことができる。これにより、オルタ制駆動力制御を考慮してオルタネータ３の発電によるエネルギー回収を効率的に行うことができる。
なお、上記実施の形態では、オルタ制駆動力制御部６２は、オルタ制駆動力設定部６２ａにより設定されたオルタ制駆動力Ｆｏに基づいて、オルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値Ｉｏのみに基づいてオルタ制駆動力制御を行うが本発明はこれに限定されるものではない。オルタ制駆動力制御部６２は、例えば、予め記憶されているオルタ制駆動力制御部６２から出力されたオルタ目標トルクＦｏに基づいて算出されたオルタ目標電流値Ｉｏに基づいてオルタ制駆動力制御を行っても良い。この場合は、車両１の現在位置を検出する現在位置検出手段として例えば図示しないナビゲーションシステムを備え、オルタＥＣＵ６に接続されている。また、ナビゲーションシステムの図示しない記憶部は、オルタ目標トルクＦｏに基づいて算出されたオルタ目標電流値Ｉｏを現在位置に対応させて記憶する記憶手段として機能する。ナビゲーションシステムの図示しない記憶部は、ナビゲーションシステムにより検出された車両１の現在位置と、現在位置においてオルタ目標トルクＦｏに基づいて算出されたオルタ目標電流値Ｉｏとの関係を記憶する。オルタ制駆動力制御部６２は、車両１が記憶されている現在位置を通過する場合には、現在位置に対応してナビゲーションシステムの記憶部に記憶されているオルタ目標電流値Ｉｏに基づいてオルタ制駆動力制御を行うものである。なお、オルタ目標電流値Ｉｏを現在位置に対応させて記憶する記憶手段は、オルタＥＣＵ６の記憶部６６であっても良い。
具体的には、図示しないナビゲーションシステムの記憶部は、例えば、車両１が所定距離（例えば、１０ｍ）走行するごとに、オルタ目標電流値算出部６２ｂにより算出されたオルタ目標電流値Ｉｏを積算したオルタ電流積算値をナビゲーションシステムにより検出した現在位置と関連づけて記憶する。オルタ目標電流値算出部６２ｂは、車両１がナビゲーションシステムの記憶部に記憶されているオルタ電流積算値に対応する現在位置を通過する場合に、現在位置に対応するオルタ電流積算値をオルタ目標電流値Ｉｏとしてオルタ制駆動力制御を行う。なお、オルタ目標電流値算出部６２ｂは、車両１が記憶されている現在位置を通過すると予測される場合には、車両１の車速に基づいて予め通過すると予測される現在位置に対応するオルタ電流積算値をオルタ目標電流値Ｉｏとしてオルタ制動力駆動制御を行っても良い。この場合は、位相合わせフィルタ部６２ｃは、遅れを車両１の車速に基づいて変化させる。
以上のように、オルタネータ制御装置およびオルタネータ制御方法は、バッテリの充電制御および車両に作用するオルタ制駆動力を制御するオルタ制駆動力制御を行うオルタネータ制御装置およびオルタネータ制御方法に有用であり、特に、オルタ制駆動力制御を考慮してオルタネータの発電によるエネルギー回収を効率的に行うのに適している。
実施の形態にかかるオルタネータ制御装置を備える車両の概略構成例を示す図である。 オルタネータ制御装置の構成例を示す図である。 加減速状態とＳＯＣ補正値と目標電圧との関係を示す図である。 オルタ制駆動力制御におけるオルタＥＣＵの動作フロー図である。 充電制御におけるオルタＥＣＵの動作フロー図である。
符号の説明
１ 車両
２ エンジン
３ オルタネータ
４ バッテリ
５ エンジンＥＣＵ
６ オルタＥＣＵ
６１ 充電制御部（充電制御手段）
６１ａ 目標電圧設定部（目標電圧設定手段）
６１ｂ 充電目標電流値算出部（充電目標電流値算出手段）
６１ｃ 加減速状態判定部（加減速状態判定手段）
６２ オルタ制駆動力制御部
６２ａ オルタ制駆動力設定部（オルタ制駆動力設定手段）
６２ｂ オルタ目標電流値算出部（オルタ目標電流値算出手段）
６２ｃ 位相合わせフィルタ部（位相合わせフィルタ）
６３ ＳＯＣ値算出部
６４ ＳＯＣ値補正部（ＳＯＣ値補正手段）
６５ オルタネータ制御部
６６ 記憶部（記憶手段）
７ 変速機
８ 差動装置
９ 電気負荷
１０Ｆ 前輪
１０Ｒ 後輪
１１ 伝達部材
１２ その他のセンサ

Claims (7)

  1. 車両に搭載されたオルタネータに発電させ、バッテリの充電制御を行う充電制御手段と、
    前記オルタネータの発電により発生する負荷を増減させることで発生する、前記車両に作用するオルタ制駆動力を当該車両の走行状態に基づいて制御するオルタ制駆動力制御を行うオルタ制駆動力制御手段と、
    前記バッテリの充電状態に基づいたＳＯＣ値を前記オルタ制駆動力に基づいて補正するＳＯＣ値補正手段と、
    を備えることを特徴とするオルタネータ制御装置。
  2. 前記充電制御手段は、前記車両の加減速状態および前記補正されたＳＯＣ値に基づいて、前記充電制御における目標電圧を設定する目標電圧設定手段を有し、前記設定された目標電圧に基づいて前記充電制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のオルタネータ制御装置。
  3. 前記バッテリのバッテリ電圧を検出するバッテリ電圧検出手段をさらに備え、
    前記充電制御手段は、前記目標電圧と前記検出されたバッテリ電圧との差に基づいて充電目標電流値を算出する充電目標電流値算出手段を有し、前記算出された充電目標電流値に基づいて前記充電制御を行い、
    オルタ制駆動力制御手段は、前記車両の走行状態に基づいて前記オルタ制駆動力を設定するオルタ制駆動力設定手段および前記設定されたオルタ制駆動力に基づいてオルタ目標電流値を算出するオルタ目標電流値算出手段を有し、前記算出されたオルタ目標電流値に基づいてオルタ制駆動力制御を行い、
    前記ＳＯＣ値補正手段は、前記オルタ目標電流値に基づいて前記ＳＯＣ値を補正することを特徴とする請求項１または２に記載のオルタネータ制御装置。
  4. オルタ制駆動力制御手段は、前記車両にオルタ制駆動力を実際に作用させるタイミングで前記オルタ目標電流値に基づいたオルタ制駆動力制御を行う位相合わせフィルタを有し、
    前記ＳＯＣ値補正手段は、前記位相合わせフィルタによる位相合わせに基づいて前記オルタ目標電流値の時間積分値であるオルタネータ発電量に基づいてＳＯＣゲインを算出し、前記算出されたＳＯＣゲインに基づいて前記ＳＯＣ値を補正することを特徴とする請求項３に記載のオルタネータ制御装置。
  5. 前記充電制御手段は、前記車両に要求される要求制駆動力と前記オルタ制駆動力との合計値に基づいて前記車両の加減速状態を判定する加速状態判定手段を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のオルタネータ制御装置。
  6. 前記車両の現在位置を検出する現在位置検出手段と、前記オルタネータのオルタ電流値を検出するオルタネータ電流検出手段と、前記検出されたオルタ電流値と前記現在位置に対応させて記憶する記憶手段とをさらに備え、
    前記制駆動力制御手段は、前記車両が前記記憶されている現在位置を通過する場合には、当該現在位置に対応して記憶されているオルタ電流値を目標電流値としてオルタ制駆動力制御を行うことを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載のオルタネータ制御装置。
  7. 車両に搭載されたオルタネータの発電により発生する負荷を増減させることで発生する、前記車両に作用するオルタ制駆動力を当該車両の走行状態に基づいて制御するオルタ制駆動力制御を行う手順と、
    バッテリの充電状態に基づいてＳＯＣ値を算出する手順と、
    前記オルタ制駆動力に基づいて前記ＳＯＣ値を補正する手順と、
    前記車両の加減速状態および前記ＳＯＣ値に基づいて目標電圧を設定する手順と、
    前記設定された目標電圧に基づいて前記オルタネータに発電させ、前記バッテリ充電制御を行うことを特徴とするオルタネータ制御方法。
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