JP7222620B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

従来、エンジンを駆動源として走行する車両には、エンジンから出力される動力により駆動されて発電する発電機であるオルタネータが設けられており、オルタネータにより発電される電力は、バッテリに充電され、又は、車両の各種補機に供給される。オルタネータは、具体的には、三相のステータ巻線を有しており、電磁誘導によって当該ステータ巻線に三相交流の電流が生じるようになっている。このようなオルタネータとして、例えば、特許文献１に開示されているように、ステータ巻線の結線状態をスター結線とデルタ結線との間で切り替え可能となっているものがある。

特開平３－３７０００号公報

オルタネータのステータ巻線の結線状態がスター結線である場合と、デルタ結線である場合とでは、オルタネータにおける回転数（具体的には、ロータの回転数）に対する発電電力の特性が異なる。そこで、発電効率を向上させるために、例えば、オルタネータの回転数に基づいて、オルタネータの発電電力が大きくなるように、オルタネータのステータ巻線の結線状態を切り替えることが考えられる。ここで、ステータ巻線の結線状態がスター結線とデルタ結線のいずれであるかによって、オルタネータにおける回転数に対する駆動負荷（つまり、オルタネータを駆動するために必要なトルク）の特性も異なってくる。ゆえに、エンジンから出力される動力を利用したオルタネータの発電における発電効率を向上させることのみに着目してオルタネータのステータ巻線の結線状態の切り替えを行った場合、車両の燃費が悪化するおそれがある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、発電効率及び燃費を適切に向上させることが可能な、新規かつ改良された車両の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、駆動輪を駆動するための動力を出力するエンジンと、前記エンジンから出力される動力により駆動されて発電する発電機と、を備える車両の制御装置であって、前記発電機の巻線の結線状態は、スター結線とデルタ結線との間で切り替え可能となっており、前記制御装置は、前記発電機の巻線の結線状態を切り替える制御部を有し、前記制御部は、前記発電機の発電、前記車両の走行、又は前記エンジンの温度の少なくともいずれかに関するパラメータに基づいて、前記エンジンから出力される動力を前記発電機による発電と前記駆動輪の駆動とのいずれに優先して利用するかを判定し、前記エンジンから出力される動力を前記発電機による発電に優先して利用すると判定した場合、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値に基づいて、前記発電機の発電電力が大きくなるように、前記発電機の巻線の結線状態を切り替え、前記エンジンから出力される動力を前記駆動輪の駆動に優先して利用すると判定した場合、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値に基づいて、前記発電機の駆動負荷が小さくなるように、前記発電機の巻線の結線状態を切り替える、車両の制御装置が提供される。

前記制御部は、前記エンジンから出力される動力を前記発電機による発電に優先して利用すると判定した場合、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値が第１基準値より低い場合に前記発電機の巻線の結線状態をスター結線に切り替え、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値が前記第１基準値以上である場合に前記発電機の巻線の結線状態をデルタ結線に切り替えてもよい。

前記制御部は、前記エンジンから出力される動力を前記駆動輪の駆動に優先して利用すると判定した場合、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値が第２基準値より低い場合に前記発電機の巻線の結線状態をデルタ結線に切り替え、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値が前記第２基準値以上である場合に前記発電機の巻線の結線状態をスター結線に切り替えてもよい。

前記発電機の発電に関するパラメータは、前記発電機と接続されるバッテリの残存容量、又は前記車両の要求電力の少なくともいずれか含んでもよい。

前記車両の走行に関するパラメータは、前記車両の車速、前記車両の加速度、走行路の勾配、又は前記車両のアクセル開度の少なくともいずれかを含んでもよい。

前記エンジンの温度に関するパラメータは、前記エンジンの潤滑油の油温、又は前記エンジンの冷却水の水温の少なくともいずれかを含んでもよい。

以上説明したように本発明によれば、発電効率及び燃費を適切に向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係る車両の概略構成を示す模式図である。 同実施形態に係るオルタネータの概略構成の一例を示す模式図である。 ステータ巻線の結線状態がスター結線に切り替えられている場合における同実施形態に係るオルタネータを示す模式図である。 ステータ巻線の結線状態がデルタ結線に切り替えられている場合における同実施形態に係るオルタネータを示す模式図である。 同実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態に係る制御装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。 ステータ巻線の結線状態がスター結線である場合及びデルタ結線である場合の各々についてのオルタネータにおける回転数に対する発電電力の特性を示す模式図である。 ステータ巻線の結線状態がスター結線である場合及びデルタ結線である場合の各々についてのオルタネータにおける回転数に対する駆動負荷の特性を示す模式図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．車両の構成＞
まず、図１～図５を参照して、本発明の実施形態に係る車両１の構成について説明する。

図１は、車両１の概略構成を示す模式図である。図２は、車両１に搭載されるオルタネータ２０の概略構成の一例を示す模式図である。図３及び図４は、ステータ巻線２１の結線状態がスター結線に切り替えられている場合及びデルタ結線に切り替えられている場合の各場合におけるオルタネータ２０をそれぞれ示す模式図である。図５は、車両１に搭載される制御装置１００の機能構成の一例を示すブロック図である。

なお、車両１は本発明に係る制御装置が搭載される車両の一例に過ぎず、本発明に係る制御装置は、車両１と異なる構成の車両に搭載されてもよい。

図１に示されるように、車両１は、エンジン１０と、オルタネータ（発電機）２０と、制御装置１００とを備える。さらに、車両１は、バッテリ３０と、エンジン回転数センサ５１と、車速センサ５２と、加速度センサ５３と、アクセル開度センサ５４と、エンジン水温センサ５５と、バッテリセンサ５６と、エンジン油温センサ５７とを備える。車両１は、具体的には、エンジン１０を駆動源として走行する車両である。

エンジン１０は、ガソリン等を燃料として動力を生成する内燃機関であり、車両１の駆動輪９２を駆動するための動力を出力する。エンジン１０の出力軸であるクランクシャフトはギヤ列９１の入力側と接続されており、ギヤ列９１の出力側は駆動輪９２の車軸と接続されている。ゆえに、エンジン１０から出力される動力は、ギヤ列９１を介して駆動輪９２へ伝達され、駆動輪９２が駆動される。具体的には、ギヤ列９１は変速機を含んでおり、エンジン１０から出力される動力は当該変速機により変速されて駆動輪９２へ伝達される。

オルタネータ２０は、三相の交流発電機であり、エンジン１０から出力される動力により駆動されて発電する。オルタネータ２０により発電される電力（以下、オルタネータ２０の発電電力とも呼ぶ。）は、バッテリ３０に充電され、又は、車両１の各種補機に供給される。補機は、例えば、車両内の空調機器又は音響機器等の各種機器を含む。

例えば、オルタネータ２０は、プーリ及びベルトを介してエンジン１０のクランクシャフトと接続されており、エンジン１０から出力される動力がプーリ及びベルトを介してオルタネータ２０に伝達されるようになっている。なお、オルタネータ２０は、エンジン１０のクランクシャフトと直接的に接続されていてもよい。

上記のように、車両１では、エンジン１０から出力される動力は、駆動輪９２の駆動に利用される他、オルタネータ２０による発電にも利用され得る。なお、オルタネータ２０は、車両の減速時に、車輪の回転エネルギを用いて発電（回生発電）することができてもよい。

図２に示されるように、オルタネータ２０は、例えば、ステータ巻線２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、ロータ巻線２２と、整流回路２３と、レギュレータ２４と、第１スイッチ２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、第２スイッチ２６ａ，２６ｂ，２６ｃとを有する。本実施形態では、オルタネータ２０の巻線の結線状態（具体的には、ステータ巻線２１ａ，２１ｂ，２１ｃの結線状態）は、スター結線とデルタ結線との間で切り替え可能となっている。

なお、以下では、ステータ巻線２１ａ，２１ｂ，２１ｃをそれぞれ区別しない場合、これらを単にステータ巻線２１と総称する。

ステータ巻線２１ａ，２１ｂ，２１ｃとロータ巻線２２は、それぞれオルタネータ２０のステータとロータに巻回されている。なお、ロータはステータの内側に配置されるとともに、ベルト等を介してエンジン１０のクランクシャフトに接続され、エンジンの動力によって回転駆動される。ロータ巻線２２には励磁電流が印加され、ステータ巻線２１ａ，２１ｂ，２１ｃに三相交流の電流が生じるようになっている。

整流回路２３は、ステータ巻線２１から供給される交流電流を直流電流に整流する機能を有する。例えば、整流回路２３は、ステータ巻線２１ａ，２１ｂ，２１ｃの各々と接続される三相のブリッジ回路を含んでおり、当該ブリッジ回路にダイオード２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ，２３１ｄ，２３１ｅ，２３１ｆが設けられている。

レギュレータ２４は、オルタネータ２０の発電電力を調整する機能を有する。具体的には、レギュレータ２４は、ロータ巻線２２に印加される励磁電流を調整することによって、オルタネータ２０の発電電力の電圧を調整することができる。

第１スイッチ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ及び第２スイッチ２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、ステータ巻線２１の結線状態をスター結線とデルタ結線との間で切り替えるためのスイッチである。

具体的には、第１スイッチ２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、それぞれステータ巻線２１ａ，２１ｂ，２１ｃにおける整流回路２３側に対して逆側に接続されている。それにより、ステータ巻線２１ａ，２１ｂ，２１ｃにおける整流回路２３側に対して逆側は、第１スイッチ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを介して中性点２９で互いに接続されている。

また、第２スイッチ２６ａは、ステータ巻線２１ａにおける整流回路２３側とステータ巻線２１ｂにおける整流回路２３側に対して逆側との間に接続されている。第２スイッチ２６ｂは、ステータ巻線２１ｂにおける整流回路２３側とステータ巻線２１ｃにおける整流回路２３側に対して逆側との間に接続されている。第２スイッチ２６ｃは、ステータ巻線２１ｃにおける整流回路２３側とステータ巻線２１ａにおける整流回路２３側に対して逆側との間に接続されている。それにより、ステータ巻線２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、第２スイッチ２６ａ，２６ｂ，２６ｃを介して閉回路を形成するように互いに直列に接続されている。

第１スイッチ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの全てが閉じられ、第２スイッチ２６ａ，２６ｂ，２６ｃの全てが開かれた場合、図３に示すように、ステータ巻線２１ａ，２１ｂ，２１ｃにおける整流回路２３側に対して逆側が中性点２９で互いに電気的に接続される。それにより、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態は、スター結線となる。一方、第１スイッチ２５ａ，２５ｂ，２５ｃの全てが開かれ、第２スイッチ２６ａ，２６ｂ，２６ｃの全てが閉じられた場合、図４に示すように、ステータ巻線２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、閉回路を形成するように互いに直列に電気的に接続される。それにより、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態は、デルタ結線となる。

バッテリ３０は、電力を充放電可能な二次電池である。バッテリ３０としては、例えば、鉛蓄電池が用いられるが、これら以外の電池（例えば、リチウムイオン電池等）が用いられてもよい。

具体的には、バッテリ３０は、車両１の各種補機と接続されており、補機に供給される電力を蓄電する。バッテリ３０は、上記で例示した空調機器又は音響機器等の補機に加え、エンジン１０を始動させるための始動用モータと接続されており、当該始動用モータがバッテリ３０の電力を用いて駆動されることによって、エンジン１０が始動される。

また、バッテリ３０は、オルタネータ２０と接続されており、オルタネータ２０により発電される電力がバッテリ３０に供給されることによって、バッテリ３０が充電されるようになっている。

エンジン回転数センサ５１は、エンジン１０の回転数を検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

車速センサ５２は、車両１の速度である車速を検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

加速度センサ５３は、車両１の加速度を検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

アクセル開度センサ５４は、ドライバによるアクセルペダルの操作量に相当するアクセル開度を検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

エンジン水温センサ５５は、エンジン１０の冷却水の水温を検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

バッテリセンサ５６は、バッテリ３０の残存容量（以下、ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）とも称する。）を含む状態量を検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

エンジン油温センサ５７は、エンジン１０の潤滑油の油温を検出し、検出結果を制御装置１００へ出力する。

制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＣＰＵの実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶する記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

また、制御装置１００は、車両１に搭載される各装置と通信を行う。制御装置１００と各装置との通信は、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて実現される。

なお、本実施形態に係る制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により少なくとも部分的に分割されてもよく、複数の機能が１つの制御装置によって実現されてもよい。制御装置１００が有する機能が複数の制御装置により少なくとも部分的に分割される場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。

例えば、図５に示されるように、制御装置１００は、取得部１１０と、制御部１２０とを有する。

取得部１１０は、制御部１２０が行う処理において用いられる各種情報を取得する。また、取得部１１０は、取得した情報を制御部１２０へ出力する。例えば、取得部１１０は、車両１の各センサと通信することによって、各センサから出力される各種情報を取得する。

制御部１２０は、オルタネータ２０の動作を制御する。例えば、制御部１２０は、判定部１２１と、レギュレータ制御部１２２と、スイッチ制御部１２３とを含む。

判定部１２１は、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電と駆動輪９２の駆動とのいずれに優先して利用するかを判定し、判定結果をスイッチ制御部１２３へ出力する。判定部１２１による判定結果は、スイッチ制御部１２３が行う処理に用いられる。

レギュレータ制御部１２２は、レギュレータ２４に対して動作指令を出力することによって、レギュレータ２４の動作を制御する。それにより、オルタネータ２０の発電電力を制御することができる。例えば、レギュレータ制御部１２２は、バッテリ３０の残存容量及び車両１の要求電力（つまり、車両１の各種補機に供給する電力の要求値）等に基づいて、オルタネータ２０の発電電力を制御する。なお、制御装置１００は、例えば、車両１の各種補機や当該各種補機を制御する制御装置と通信することによって、車両１の要求電力を示す情報を取得し得る。

スイッチ制御部１２３は、オルタネータ２０の各スイッチに対して動作指令を出力することによって、各スイッチの開閉動作を制御する。それにより、ステータ巻線２１の結線状態を切り替えることができる。具体的には、スイッチ制御部１２３は、オルタネータ２０の第１スイッチ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ及び第２スイッチ２６ａ，２６ｂ，２６ｃの開閉動作を制御することによって、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をスター結線とデルタ結線との間で切り替える。

より詳細には、スイッチ制御部１２３は、上述したように、第１スイッチ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを閉じ、第２スイッチ２６ａ，２６ｂ，２６ｃを開くことによって、図３に示すように、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をスター結線に切り替えることができる。一方、スイッチ制御部１２３は、第１スイッチ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを開き、第２スイッチ２６ａ，２６ｂ，２６ｃを閉じることによって、図４に示すように、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をデルタ結線に切り替えることができる。

上記のように、制御部１２０は、レギュレータ２４の制御の他に、各スイッチの開閉動作を制御することによって、ステータ巻線２１の結線状態をスター結線とデルタ結線との間で切り替えることができる。具体的には、制御部１２０は、後述にて詳細に説明するように、オルタネータ２０の発電、車両１の走行、又はエンジン１０の温度に関するパラメータの少なくともいずれかと、オルタネータ２０の回転数と相関を有する指標値とに基づいて、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替える。それにより、発電効率及び燃費を適切に向上させることが可能となる。このような、制御部１２０により行われるステータ巻線２１の結線状態の切り替えの制御（以下、切替制御とも呼ぶ。）の詳細については、後述にて説明する。

＜２．制御装置の動作＞
続いて、図６～図８を参照して、本発明の実施形態に係る制御装置１００の動作について説明する。

図６は、本実施形態に係る制御装置１００が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。具体的には、図６に示される制御フローは、制御部１２０により行われるステータ巻線２１の結線状態の切替制御に関する処理の流れの一例を示すものである。なお、図６に示される制御フローは、例えば、車両の電源システムが起動した後において、設定時間おきに繰り返される。

図６に示される制御フローが開始されると、まず、ステップＳ５０１において、判定部１２１は、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動よりもオルタネータ２０による発電に優先して利用するか否かを判定する。エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定された場合（ステップＳ５０１／ＹＥＳ）、ステップＳ５０３へ進む。一方、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定された場合（ステップＳ５０１／ＮＯ）、ステップＳ５０５へ進む。

具体的には、判定部１２１は、オルタネータ２０の発電、車両１の走行、又はエンジン１０の温度に関するパラメータの少なくともいずれかに基づいて、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電と駆動輪９２の駆動とのいずれに優先して利用するかを判定する。

上記パラメータは、例えば、バッテリ３０の残存容量、車両１の要求電力、車両１の車速、車両１の加速度、走行路の勾配、車両１のアクセル開度、エンジン１０の冷却水の水温、又はエンジン１０の潤滑油の油温の少なくとも１つを含む。なお、バッテリ３０の残存容量及び車両１の要求電力は、オルタネータ２０の発電に関するパラメータの一例に相当し、車両１の車速、車両１の加速度、走行路の勾配、及び車両１のアクセル開度は、車両１の走行に関するパラメータの一例に相当し、エンジン１０の冷却水の水温及びエンジン１０の潤滑油の油温は、エンジン１０の温度に関するパラメータの一例に相当する。また、これらのパラメータは、例えば、制御装置１００の記憶素子に記憶されている。

例えば、判定部１２１は、バッテリ３０の残存容量が基準残存容量より低い場合、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定する。一方、判定部１２１は、バッテリ３０の残存容量が基準残存容量以上である場合、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定する。基準残存容量は、例えば、バッテリ３０の電力が枯渇する可能性が高い状況であるか否かを適切に判定し得る値に設定される。

また、例えば、判定部１２１は、車両１の要求電力が基準電力より大きい場合、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定する。一方、判定部１２１は、車両１の要求電力が基準電力以下である場合、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定する。基準電力は、例えば、オルタネータ２０及びバッテリ３０から各種補機に供給される電力が要求電力に対して不足しやすい状況であるか否かを適切に判定し得る値に設定される。

また、例えば、判定部１２１は、車両１の車速が基準速度（例えば、８０［ｋｍ／ｈ］程度）より大きい場合、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定する。一方、判定部１２１は、車両１の車速が基準速度以下である場合、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定する。基準速度は、例えば、駆動輪９２へ伝達される動力が要求値に対して不足しやすい状況であるか否かを適切に判定し得る値に設定される。

また、例えば、判定部１２１は、車両１の加速度が基準加速度より大きい場合、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定する。一方、判定部１２１は、車両１の加速度が基準加速度以下である場合、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定する。基準加速度は、例えば、駆動輪９２へ伝達される動力が要求値に対して不足しやすい状況であるか否かを適切に判定し得る値に設定される。

また、例えば、判定部１２１は、走行路の勾配が上り勾配である場合、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定する。一方、判定部１２１は、走行路の勾配が平坦又は下り勾配である場合、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定する。なお、制御装置１００は、例えば、加速度センサ５３による検出結果に基づいて、走行路の勾配を算出し得る。

また、例えば、判定部１２１は、車両１のアクセル開度が基準開度より大きい場合、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定する。一方、判定部１２１は、車両１のアクセル開度が基準開度以下である場合、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定する。基準開度は、例えば、駆動輪９２へ伝達される動力が要求値に対して不足しやすい状況であるか否かを適切に判定し得る値に設定される。

また、例えば、判定部１２１は、エンジン１０の潤滑油の油温が基準油温より低い場合、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定する。一方、判定部１２１は、エンジン１０の潤滑油の油温が基準油温以上である場合、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定する。基準油温は、例えば、エンジン１０の暖機が完了しているか否かを適切に判定し得る値に設定される。なお、潤滑油の油温が基準油温より低い場合（例えば、エンジン１０の暖機が完了していない場合）には、エンジン１０の潤滑油の粘度が高くなっていることに起因して、エンジン１０のフリクションが大きくなっているので、駆動輪９２へ伝達される動力が要求値に対して不足しやすい状態となっている。

また、例えば、判定部１２１は、エンジン１０の冷却水の水温が基準水温より低い場合、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定する。一方、判定部１２１は、エンジン１０の冷却水の水温が基準水温以上である場合、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定する。基準水温は、例えば、エンジン１０の暖機が完了しているか否かを適切に判定し得る値に設定される。なお、冷却水の水温が基準水温より低い場合（例えば、エンジン１０の暖機が完了していない場合）には、エンジン１０のフリクションが大きくなっているので、駆動輪９２へ伝達される動力が要求値に対して不足しやすい状態となっている。

なお、判定部１２１は、複数のパラメータに基づいて、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電と駆動輪９２の駆動とのいずれに優先して利用するかを判定してもよい。また、判定部１２１は、上記で例示したパラメータ以外のパラメータに基づいて、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電と駆動輪９２の駆動とのいずれに優先して利用するかを判定してもよい。

以下で説明するように、ステップＳ５０３及びステップＳ５０５では、スイッチ制御部１２３は、ステップＳ５０１での判定部１２１による判定結果及びオルタネータ２０の回転数（具体的には、オルタネータ２０のロータの回転数）と相関を有する指標値に基づいて、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替える。なお、以下では、オルタネータ２０の回転数自体を上記指標値として用いる例について説明するが、オルタネータ２０の回転数と異なる値（例えば、エンジン１０の回転数等）が上記指標値として用いられてもよい。

ステップＳ５０１でエンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定された場合（ＹＥＳと判定された場合）、ステップＳ５０３において、スイッチ制御部１２３は、オルタネータ２０の発電効率を向上させるための切替制御を行う。

具体的には、ステップＳ５０３において、スイッチ制御部１２３は、オルタネータ２０の発電電力が大きくなるように、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替える。この際、スイッチ制御部１２３は、上記指標値としてのオルタネータ２０の回転数に基づいて、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態の切り替えを行う。なお、制御装置１００は、例えば、エンジン回転数センサ５１による検出結果及びエンジン１０とオルタネータ２０との間でのプーリ比に基づいて、オルタネータ２０の回転数を算出し得る。

例えば、スイッチ制御部１２３は、オルタネータ２０の回転数が第１基準回転数より低い場合にオルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をスター結線に切り替え、オルタネータ２０の回転数が第１基準回転数以上である場合にオルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をデルタ結線に切り替える。第１基準回転数は、例えば、ステータ巻線２１の結線状態がスター結線である場合とデルタ結線である場合との間でオルタネータ２０の発電電力が等しくなる回転数であり、結線状態がいずれの状態である場合に発電電力が大きくなるかを判定するための指標である。第１基準回転数は、本発明に係る第１基準値の一例に相当する。

図７は、ステータ巻線２１の結線状態がスター結線である場合及びデルタ結線である場合の各々についてのオルタネータ２０における回転数に対する発電電力の特性を示す模式図である。

なお、図７では、各結線状態についてのオルタネータ２０における回転数に対する発電電力の特性があくまでも模式的に示されているものに過ぎず、当該特性は、具体的には、オルタネータ２０の仕様に応じて異なる。ゆえに、例えば、第１基準回転数の値についても、オルタネータ２０の仕様に応じて異なる。

図７に示されるように、ステータ巻線２１の結線状態がスター結線である場合とデルタ結線である場合の双方において、オルタネータ２０の発電電力は、例えば、オルタネータ２０の回転数の上昇に伴って上昇する特性を有する。

ここで、図７に示されるように、オルタネータ２０の回転数が第１基準回転数より低い場合、ステータ巻線２１の結線状態がスター結線である場合におけるオルタネータ２０の発電電力の方が、ステータ巻線２１の結線状態がデルタ結線である場合におけるオルタネータ２０の発電電力と比較して大きい。一方、オルタネータ２０の回転数が第１基準回転数より高い場合、ステータ巻線２１の結線状態がデルタ結線である場合におけるオルタネータ２０の発電電力の方が、ステータ巻線２１の結線状態がスター結線である場合におけるオルタネータ２０の発電電力と比較して大きい。

ゆえに、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を、オルタネータ２０の回転数が第１基準回転数より低い場合にスター結線に切り替え、オルタネータ２０の回転数が第１基準回転数以上である場合にデルタ結線に切り替えることによって、オルタネータ２０の発電電力が大きくなるように、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替えることができる。それにより、オルタネータ２０の発電効率を効果的に向上させることができる。

ステップＳ５０１でエンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定された場合（ＮＯと判定された場合）、ステップＳ５０５において、スイッチ制御部１２３は、車両１の燃費を向上させるための切替制御を行う。

具体的には、ステップＳ５０５において、スイッチ制御部１２３は、オルタネータ２０の駆動負荷（つまり、オルタネータ２０を駆動するために必要なトルク）が小さくなるように、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替える。この際、スイッチ制御部１２３は、上記指標値としてのオルタネータ２０の回転数に基づいて、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態の切り替えを行う。

例えば、スイッチ制御部１２３は、オルタネータ２０の回転数が第２基準回転数より低い場合にオルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をデルタ結線に切り替え、オルタネータ２０の回転数が第２基準回転数以上である場合にオルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をスター結線に切り替える。第２基準回転数は、例えば、ステータ巻線２１の結線状態がスター結線である場合とデルタ結線である場合との間でオルタネータ２０の駆動負荷が等しくなる回転数であり、結線状態がいずれの状態である場合に駆動負荷が小さくなるかを判定するための指標である。第２基準回転数は、本発明に係る第２基準値の一例に相当する。

図８は、ステータ巻線２１の結線状態がスター結線である場合及びデルタ結線である場合の各々についてのオルタネータ２０における回転数に対する駆動負荷の特性を示す模式図である。

なお、図８では、各結線状態についてのオルタネータ２０における回転数に対する駆動負荷の特性があくまでも模式的に示されているものに過ぎず、当該特性は、具体的には、オルタネータ２０の仕様に応じて異なる。ゆえに、例えば、第２基準回転数の値についても、上述した第１基準回転数と同様に、オルタネータ２０の仕様に応じて異なる。よって、上述した第１基準回転数と第２基準回転数の大小関係は、具体的には、オルタネータ２０の仕様に応じて異なり、第１基準回転数と第２基準回転数とが一致する場合もある。また、第１基準回転数又は第２基準回転数の少なくともいずれかが存在しない場合もある。

図８に示されるように、ステータ巻線２１の結線状態がスター結線である場合とデルタ結線である場合の双方において、オルタネータ２０の駆動負荷は、例えば、オルタネータ２０の回転数の上昇に伴って上昇した後下降する特性を有する。

ここで、図８に示されるように、オルタネータ２０の回転数が第２基準回転数より低い場合、ステータ巻線２１の結線状態がデルタ結線である場合におけるオルタネータ２０の駆動負荷の方が、ステータ巻線２１の結線状態がスター結線である場合におけるオルタネータ２０の駆動負荷と比較して小さい。一方、オルタネータ２０の回転数が第２基準回転数より高い場合、ステータ巻線２１の結線状態がスター結線である場合におけるオルタネータ２０の駆動負荷の方が、ステータ巻線２１の結線状態がデルタ結線である場合におけるオルタネータ２０の駆動負荷と比較して小さい。

ゆえに、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を、オルタネータ２０の回転数が第２基準回転数より低い場合にデルタ結線に切り替え、オルタネータ２０の回転数が第２基準回転数以上である場合にスター結線に切り替えることによって、オルタネータ２０の駆動負荷が小さくなるように、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替えることができる。それにより、エンジン１０から出力される動力がオルタネータ２０を駆動するために過度に消費されることを抑制することができるので、車両１の燃費を効果的に向上させることができる。

＜３．制御装置の効果＞
続いて、本発明の実施形態に係る制御装置１００の効果について説明する。

本実施形態に係る制御装置１００は、オルタネータ２０の発電、車両１の走行、又はエンジン１０の温度に関するパラメータの少なくともいずれかと、オルタネータ２０の回転数と相関を有する指標値とに基づいて、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替える制御部１２０を有する。それにより、上記指標値に基づくステータ巻線２１の結線状態の切替制御を、状況に応じて異ならせることができる。具体的には、オルタネータ２０の発電効率を向上させるための切替制御と車両１の燃費を向上させるための切替制御とを状況に応じて適切に使い分けて実行することができる。よって、発電効率及び燃費を適切に向上させることができる。

さらに、本実施形態によれば、上記のようにオルタネータ２０の発電効率を適切に向上させることができることによって、オルタネータ２０をより小型化及び軽量化することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、上記パラメータに基づいて、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電と駆動輪９２の駆動とのいずれに優先して利用するかを判定し、判定結果及び上記指標値に基づいて、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替えることが好ましい。それにより、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用する場合にオルタネータ２０の発電効率を向上させるための切替制御を適切に行うことができ、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用する場合に車両１の燃費を向上させるための切替制御を適切に行うことができる。よって、発電効率及び燃費をより適切に向上させることができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定した場合、上記指標値に基づいて、オルタネータ２０の発電電力が大きくなるように、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替えることが好ましい。それにより、オルタネータ２０の発電効率を効果的に向上させることができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電に優先して利用すると判定した場合、上記指標値が第１基準値より低い場合にオルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をスター結線に切り替え、上記指標値が第１基準値以上である場合にオルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をデルタ結線に切り替えることが好ましい。それにより、オルタネータ２０の発電効率を効果的に向上させることを適切に実現することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定した場合、上記指標値に基づいて、オルタネータ２０の駆動負荷が小さくなるように、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替えることが好ましい。それにより、エンジン１０から出力される動力がオルタネータ２０を駆動するために過度に消費されることを抑制することができるので、車両１の燃費を効果的に向上させることができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、制御部１２０は、エンジン１０から出力される動力を駆動輪９２の駆動に優先して利用すると判定した場合、上記指標値が第２基準値より低い場合にオルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をデルタ結線に切り替え、上記指標値が第２基準値以上である場合にオルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をスター結線に切り替えることが好ましい。それにより、エンジン１０から出力される動力がオルタネータ２０を駆動するために過度に消費されることを適切に抑制することができるので、車両１の燃費を効果的に向上させることを適切に実現することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、上記パラメータは、オルタネータ２０と接続されるバッテリ３０の残存容量を含むことが好ましい。それにより、例えば、バッテリ３０の残存容量が基準残存容量より低い場合に、オルタネータ２０の発電効率を向上させるための切替制御を行うことができる。ゆえに、そのような場合に、オルタネータ２０の発電効率を向上させることができるので、バッテリ３０の電力が枯渇することを抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、上記パラメータは、車両１の要求電力を含むことが好ましい。それにより、例えば、要求電力が基準電力より大きい場合に、オルタネータ２０の発電効率を向上させるための切替制御を行うことができる。ゆえに、そのような場合に、オルタネータ２０の発電効率を向上させることによって、オルタネータ２０及びバッテリ３０から各種補機に供給される電力が要求電力に対して不足することを抑制することができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、上記パラメータは、車両１の車速を含むことが好ましい。それにより、例えば、車速が基準速度を超えている場合に、車両１の燃費を向上させるための切替制御を行うことができる。ゆえに、そのような場合に、エンジン１０から出力される動力がオルタネータ２０を駆動するために過度に消費されることを抑制することによって、駆動輪９２へ伝達される動力が要求値に対して不足することを抑制することができる。したがって、燃費をより適切に向上させることができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、上記パラメータは、車両１の加速度を含むことが好ましい。それにより、例えば、加速度が基準加速度を超えている場合に、車両１の燃費を向上させるための切替制御を行うことができる。ゆえに、そのような場合に、エンジン１０から出力される動力がオルタネータ２０を駆動するために過度に消費されることを抑制することによって、駆動輪９２へ伝達される動力が要求値に対して不足することを抑制することができる。したがって、燃費をより適切に向上させることができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、上記パラメータは、走行路の勾配を含むことが好ましい。それにより、例えば、走行路の勾配が上り勾配である場合に、車両１の燃費を向上させるための切替制御を行うことができる。ゆえに、そのような場合に、エンジン１０から出力される動力がオルタネータ２０を駆動するために過度に消費されることを抑制することによって、駆動輪９２へ伝達される動力が要求値に対して不足することを抑制することができる。したがって、燃費をより適切に向上させることができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、上記パラメータは、車両１のアクセル開度を含むことが好ましい。それにより、例えば、アクセル開度が基準開度より大きい場合に、車両１の燃費を向上させるための切替制御を行うことができる。ゆえに、そのような場合に、エンジン１０から出力される動力がオルタネータ２０を駆動するために過度に消費されることを抑制することによって、駆動輪９２へ伝達される動力が要求値に対して不足することを抑制することができる。したがって、燃費をより適切に向上させることができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、上記パラメータは、エンジン１０の潤滑油の油温を含むことが好ましい。それにより、例えば潤滑油の油温が基準油温より低い場合に、車両１の燃費を向上させるための切替制御を行うことができる。ゆえに、そのような場合に、エンジン１０から出力される動力がオルタネータ２０を駆動するために過度に消費されることを抑制することによって、駆動輪９２へ伝達される動力が要求値に対して不足することを抑制することができる。したがって、燃費をより適切に向上させることができる。

また、本実施形態に係る制御装置１００では、上記パラメータは、エンジン１０の冷却水の水温を含むことが好ましい。それにより、例えば、冷却水の水温が基準水温より低い場合に、車両１の燃費を向上させるための切替制御を行うことができる。ゆえに、そのような場合に、エンジン１０から出力される動力がオルタネータ２０を駆動するために過度に消費されることを抑制することによって、駆動輪９２へ伝達される動力が要求値に対して不足することを抑制することができる。したがって、燃費をより適切に向上させることができる。

＜４．むすび＞
以上説明したように、本実施形態に係る制御装置１００は、オルタネータ２０の発電、車両１の走行、又はエンジン１０の温度に関するパラメータの少なくともいずれかと、オルタネータ２０の回転数と相関を有する指標値とに基づいて、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替える制御部１２０を有する。それにより、オルタネータ２０の発電効率を向上させるための切替制御と車両１の燃費を向上させるための切替制御とを状況に応じて適切に使い分けて実行することができるので、発電効率及び燃費を適切に向上させることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

また、例えば、上記では、図１を参照して、本発明に係る制御装置が搭載される車両の一例として車両１の構成について説明したが、上述したように、本発明に係る制御装置が搭載される車両の構成は上記の例に限定されない。例えば、本発明に係る制御装置が搭載される車両として、車両１に対して他の構成要素を追加した車両が適用されてもよい。具体的には、本発明に係る制御装置が搭載される車両として、エンジンの他に駆動源としての駆動用モータをさらに備える車両が適用されてもよい。

また、例えば、上記では、図２を参照して、本発明に係るオルタネータの一例としてオルタネータ２０の構成について説明したが、本発明に係るオルタネータの構成は上記の例に限定されない。本発明に係るオルタネータでは、オルタネータのステータ巻線の結線状態がスター結線とデルタ結線との間で切り替え可能となっていればよい。例えば、本発明に係るオルタネータとして、図２に示されるオルタネータ２０に対して他の構成要素を追加したものが適用されてもよい。

また、例えば、上記では、図６のフローチャートを参照して、スイッチ制御部１２３がオルタネータ２０の発電効率を向上させるための切替制御（例えば、ステップＳ５０３）と車両１の燃費を向上させるための切替制御（例えば、ステップＳ５０５）とのいずれかを実行する例について説明したが、スイッチ制御部１２３は他の切替制御をさらに実行してもよい。例えば、スイッチ制御部１２３は、車両１の制動力を高めたい場合（例えば、下り勾配の走行路の走行時に速度が比較的高くなっている場合等）に、オルタネータ２０の駆動負荷が大きくなるように、オルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態を切り替えてもよい。この場合、例えば、スイッチ制御部１２３は、オルタネータ２０の回転数が第２基準回転数より低い場合にオルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をスター結線に切り替え、オルタネータ２０の回転数が第２基準回転数以上である場合にオルタネータ２０のステータ巻線２１の結線状態をデルタ結線に切り替える。

また、例えば、上記では、判定部１２１は、オルタネータ２０の発電に関するパラメータ、車両１の走行に関するパラメータ又はエンジン１０の温度に関するパラメータの少なくともいずれかに基づいて、エンジン１０から出力される動力をオルタネータ２０による発電と駆動輪９２の駆動とのいずれに優先して利用するかを判定する例について説明したが、判定に用いられるパラメータは他にもあっても良く、例えば外気温、天候、気圧、湿度等を用いてもよい。

１ 車両
１０ エンジン
２０ オルタネータ
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ ステータ巻線
２２ ロータ巻線
２３ 整流回路
２４ レギュレータ
２５ａ，２５ｂ，２５ｃ 第１スイッチ
２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 第２スイッチ
２９ 中性点
３０ バッテリ
５１ エンジン回転数センサ
５２ 車速センサ
５３ 加速度センサ
５４ アクセル開度センサ
５５ エンジン水温センサ
５６ バッテリセンサ
５７ エンジン油温センサ
９１ ギヤ列
９２ 駆動輪
１００ 制御装置
１１０ 取得部
１２０ 制御部
１２１ 判定部
１２２ レギュレータ制御部
１２３ スイッチ制御部
２３１ａ，２３１ｂ，２３１ｃ，２３１ｄ，２３１ｅ，２３１ｆ ダイオード

Claims (6)

1. 駆動輪を駆動するための動力を出力するエンジンと、
   前記エンジンから出力される動力により駆動されて発電する発電機と、
   を備える車両の制御装置であって、
   前記発電機の巻線の結線状態は、スター結線とデルタ結線との間で切り替え可能となっており、
   前記制御装置は、前記発電機の巻線の結線状態を切り替える制御部を有し、
   前記制御部は、
   前記発電機の発電、前記車両の走行、又は前記エンジンの温度の少なくともいずれかに関するパラメータに基づいて、前記エンジンから出力される動力を前記発電機による発電と前記駆動輪の駆動とのいずれに優先して利用するかを判定し、
   前記エンジンから出力される動力を前記発電機による発電に優先して利用すると判定した場合、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値に基づいて、前記発電機の発電電力が大きくなるように、前記発電機の巻線の結線状態を切り替え、
   前記エンジンから出力される動力を前記駆動輪の駆動に優先して利用すると判定した場合、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値に基づいて、前記発電機の駆動負荷が小さくなるように、前記発電機の巻線の結線状態を切り替える、
   車両の制御装置。
2. 前記制御部は、前記エンジンから出力される動力を前記発電機による発電に優先して利用すると判定した場合、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値が第１基準値より低い場合に前記発電機の巻線の結線状態をスター結線に切り替え、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値が前記第１基準値以上である場合に前記発電機の巻線の結線状態をデルタ結線に切り替える、
   請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記制御部は、前記エンジンから出力される動力を前記駆動輪の駆動に優先して利用すると判定した場合、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値が第２基準値より低い場合に前記発電機の巻線の結線状態をデルタ結線に切り替え、前記発電機の回転数、又は、当該回転数と相関を有する値が前記第２基準値以上である場合に前記発電機の巻線の結線状態をスター結線に切り替える、
   請求項１又は２に記載の車両の制御装置。
4. 前記発電機の発電に関するパラメータは、前記発電機と接続されるバッテリの残存容量、又は前記車両の要求電力の少なくともいずれかを含む、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
5. 前記車両の走行に関するパラメータは、前記車両の車速、前記車両の加速度、走行路の勾配、又は前記車両のアクセル開度の少なくともいずれかを含む、
   請求項１～４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
6. 前記エンジンの温度に関するパラメータは、前記エンジンの冷却水の水温、又は前記エンジンの潤滑油の油温の少なくともいずれかを含む、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の車両の制御装置。

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