JP3731594B2 - 車両用発電制御装置、及びこれを備えた車両用駆動制御装置 - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンからのベルト伝動で発電を行う車両用発電制御装置、及びこれを備えた車両用駆動制御装置に関するものである。
ところで、ベルト伝動で発電を行う場合、発電機の負荷トルクが大きいとベルトスリップが発生する可能性があり、このベルトスリップが発生すると発電機の出力が低下してしまう。これを考慮して、従来、ベルト伝動で発電を行うときに、発電機の負荷トルクを制限してベルトスリップの防止を図るものがあった（特許文献１参照）。
特開２００３−１９３８７７号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載された従来例のように、ベルトスリップを防止するために単に発電機の負荷トルクを制限すると、その分、発電機の出力が低下してしまうという問題がある。また、上記従来例では、エンジントルクを制限することでベルトスリップの防止を図ることも示されているが、エンジントルクを制限すれば車両の駆動力が低下してしまうという新たな問題が生じる。
そこで、本発明は上記問題に着目してなされたものであり、ベルトスリップを防止しつつ、発電機の出力を低下させることがない車両用発電制御装置を提供することを課題としている。
そこで、本発明は上記問題に着目してなされたものであり、ベルトスリップを防止しつつ、発電機の出力を低下させることがない車両用発電制御装置を提供することを課題としている。
上記課題を解決するために、本発明に係る車両用発電制御装置は、車輪の加速スリップ度合を検出したときに、内燃機関の出力を制限して、車輪の加速スリップを目標値以下に制限するトラクションコントロール手段を備え、ベルトがスリップしないよう内燃機関に対する発電機の負荷トルクを制限するときに、トラクションコントロール手段の目標値を増加させることにより、発電機の回転数を増加させることを特徴としている。
本発明によれば、発電機の負荷トルクを制限するときに、トラクションコントロール手段の目標値を増加させることにより、発電機の回転数を増加させることで、ベルトスリップを防止しつつ、発電機の出力低下を抑制することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明における第１実施形態の概略構成図であり、前輪１ＦＬ・１ＦＲをエンジン２（内燃機関）で駆動する主駆動輪とし、後輪１ＲＬ・１ＲＲを電動モータ３（電動機）で駆動可能な補助駆動輪とする所謂スタンバイ型の４輪駆動車両である。
エンジン２の出力は、トルクコンバータを有する自動変速機４（変速機）、及びディファレンシャルギヤ５を順に介して前輪１ＦＬ・１ＦＲに伝達されると共に、Ｖベルト６を介してジェネレータ７（発電機）にも伝達される。ジェネレータ７は、Ｖベルト６を介して伝達された動力によって発電を行い、発電した電力はパワーケーブル８を通じて電動モータ３へ直接供給される。電動モータ３の出力は、減速機９、電磁クラッチ１０、及びディファレンシャルギヤ１１を順に介して後輪１ＲＬ・１ＲＲに伝達される。
図１は、本発明における第１実施形態の概略構成図であり、前輪１ＦＬ・１ＦＲをエンジン２（内燃機関）で駆動する主駆動輪とし、後輪１ＲＬ・１ＲＲを電動モータ３（電動機）で駆動可能な補助駆動輪とする所謂スタンバイ型の４輪駆動車両である。
エンジン２の出力は、トルクコンバータを有する自動変速機４（変速機）、及びディファレンシャルギヤ５を順に介して前輪１ＦＬ・１ＦＲに伝達されると共に、Ｖベルト６を介してジェネレータ７（発電機）にも伝達される。ジェネレータ７は、Ｖベルト６を介して伝達された動力によって発電を行い、発電した電力はパワーケーブル８を通じて電動モータ３へ直接供給される。電動モータ３の出力は、減速機９、電磁クラッチ１０、及びディファレンシャルギヤ１１を順に介して後輪１ＲＬ・１ＲＲに伝達される。
ここで、エンジン２の出力は、吸気管路１２（例えば、インテークマニホールド）に設けられたスロットルバルブ１３の開度を調節するエンジンコントローラ１４によって制御される。エンジンコントローラ１４は、アクセルセンサ１５で検出されるアクセルペダル１６の操作量に応じて、スロットルバルブ１３に連結されたスロットルモータ１７の回転角を制御する。
また、自動変速機４の変速比は、通常、運転者による変速操作、及び自車速やアクセル操作量に基づいてＡＴコントローラ１８によって制御されるが、ＡＴコントローラ１８に入力される４ＷＤコントローラ１９からの変速制御指令によっても制御可能となっている。
また、ジェネレータ７は、図２に示すように、発電電圧Ｖを調整するトランジスタ式のレギュレータ２０を備えており、このレギュレータ２０が４ＷＤコントローラ１９からの発電制御指令に応じて界磁電流Ｉｇを調整することによりジェネレータ７の発電電圧Ｖが制御される。
また、自動変速機４の変速比は、通常、運転者による変速操作、及び自車速やアクセル操作量に基づいてＡＴコントローラ１８によって制御されるが、ＡＴコントローラ１８に入力される４ＷＤコントローラ１９からの変速制御指令によっても制御可能となっている。
また、ジェネレータ７は、図２に示すように、発電電圧Ｖを調整するトランジスタ式のレギュレータ２０を備えており、このレギュレータ２０が４ＷＤコントローラ１９からの発電制御指令に応じて界磁電流Ｉｇを調整することによりジェネレータ７の発電電圧Ｖが制御される。
また、パワーケーブル８の途中に設けられたジャンクションボックス２１には、メインリレー２２と電流センサ２３とが設けられている。メインリレー２２は、４ＷＤコントローラ１９からのリレー制御指令に応じて電動モータ３に対する電力供給のＯＮ／ＯＦＦを行い、電流センサ２３は、電動モータ３へ通電される電機子電流Ｉａを検出し４ＷＤコントローラ１９に出力する。さらに、ジャンクションボックス２１では、内蔵されたモニター回路により、ジェネレータ７による発電電圧Ｖと、モータ誘起電圧Ｅとが検出され４ＷＤコントローラ１９に出力される。
また、電動モータ３は、４ＷＤコントローラ１９からのモータ制御指令に応じて界磁電流Ｉｍが制御されることにより、駆動トルクＴｍが調整される。また、電動モータ３は、内蔵されたサーミスタ２４によりモータ温度が検出されると共に、モータ回転センサ２５によりモータ回転数Ｎｍが検出されており、各検出信号が４ＷＤコントローラ１９に出力される。
また、電磁クラッチ１０は、４ＷＤコントローラ１９からのクラッチ制御指令に応じて励磁電流の通電が制御されることにより、電動モータ３から後輪１ＲＬ・１ＲＲへの出力伝達が制御される。
なお、４ＤＷコントローラ２０には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ２６、スロットルバルブ１３のスロットル開度θを検出するスロットルセンサ２７、及び各車輪速ＶｗFL〜ＶｗRRを検出する車輪速センサ２８ＦＬ〜２８ＲＲの各検出信号も入力される。
また、電磁クラッチ１０は、４ＷＤコントローラ１９からのクラッチ制御指令に応じて励磁電流の通電が制御されることにより、電動モータ３から後輪１ＲＬ・１ＲＲへの出力伝達が制御される。
なお、４ＤＷコントローラ２０には、エンジン回転数Ｎｅを検出するエンジン回転センサ２６、スロットルバルブ１３のスロットル開度θを検出するスロットルセンサ２７、及び各車輪速ＶｗFL〜ＶｗRRを検出する車輪速センサ２８ＦＬ〜２８ＲＲの各検出信号も入力される。
次に、４ＷＤコントローラ１９で実行する４ＷＤ制御処理を、図３のフローチャートに従って説明する。
この４ＷＤ制御処理は、所定時間（例えば１０msec）毎に実行され、図３に示すように、エンジン２に対するジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*を演算するステップＳ１の負荷トルク演算処理と、目標負荷トルクＴｇ*を制限するステップＳ２の負荷トルク制限処理と、目標負荷トルクＴｇ*に基づいてジェネレータ７の発電を制御すると共に、電動モータ３を駆動制御するステップＳ３のＧ／Ｍ制御処理と、を順次実行する。なお、電動モータ３を駆動制御する際には、メインリレー２２を通じて電動モータ３に電力が供給されていると共に、電磁クラッチ１０が締結状態にあるものとする。
この４ＷＤ制御処理は、所定時間（例えば１０msec）毎に実行され、図３に示すように、エンジン２に対するジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*を演算するステップＳ１の負荷トルク演算処理と、目標負荷トルクＴｇ*を制限するステップＳ２の負荷トルク制限処理と、目標負荷トルクＴｇ*に基づいてジェネレータ７の発電を制御すると共に、電動モータ３を駆動制御するステップＳ３のＧ／Ｍ制御処理と、を順次実行する。なお、電動モータ３を駆動制御する際には、メインリレー２２を通じて電動モータ３に電力が供給されていると共に、電磁クラッチ１０が締結状態にあるものとする。
ここで、上記ステップＳ１の負荷トルク演算処理では、図４に示すように、先ずステップＳ１０で、主駆動輪としての前輪１ＦＬ・１ＦＲのスリップ速度ΔＶFを算出する。このスリップ速度ΔＶFは、例えば、前輪１ＦＬ・１ＦＲの平均車輪速から、後輪１ＲＬ・１ＲＲの平均車輪速を減じて算出する。
続くステップＳ１１では、スリップ速度ΔＶFが例えば０より大きいか否かを判定する。この判定結果がΔＶF≦０であるときには、前輪１ＦＬ・１ＦＲは加速スリップしていないと判断し、ステップ１２に移行してからエンジン２に対するジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*を０に設定して負荷トルク演算処理を終了する。
続くステップＳ１１では、スリップ速度ΔＶFが例えば０より大きいか否かを判定する。この判定結果がΔＶF≦０であるときには、前輪１ＦＬ・１ＦＲは加速スリップしていないと判断し、ステップ１２に移行してからエンジン２に対するジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*を０に設定して負荷トルク演算処理を終了する。
一方、上記ステップＳ１１の判定結果がΔＶF＞０であるときには、前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしていると判断してステップＳ１３に移行する。
ステップＳ１３では、スリップ速度ΔＶFを用い、前輪１Ｌ・１Ｒの加速スリップを抑えるために必要なジェネレータ７の負荷トルク増加分ΔＴｇを下記（１）式に従って算出する。ここで、Ｋ１は係数である。
ΔＴｇ＝Ｋ１・ΔＶF ・・・・・・（１）
ステップＳ１３では、スリップ速度ΔＶFを用い、前輪１Ｌ・１Ｒの加速スリップを抑えるために必要なジェネレータ７の負荷トルク増加分ΔＴｇを下記（１）式に従って算出する。ここで、Ｋ１は係数である。
ΔＴｇ＝Ｋ１・ΔＶF ・・・・・・（１）
続くステップＳ１４では、ジェネレータ７の負荷トルクＴｇを、下記（２）式に従って算出する。ここで、Ｖはジェネレータ７の発電電圧、Ｉａは電機子電流、Ｎｇはジェネレータ７の回転数、Ｋ２は係数、Ｋ３は効率である。なお、ジェネレータ７の回転数Ｎｇは、エンジン回転数Ｎｅにプーリ比を乗じて算出する。
Ｔｇ＝Ｋ２・Ｖ・Ｉａ／（Ｋ３・Ｎｇ） ・・・・・・（２）
続くステップＳ１５では、下記（３）式に従って、エンジン２に対するジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*を算出して負荷トルク演算処理を終了する。
Ｔｇ*＝Ｔｇ＋ΔＴｇ ・・・・・・（３）
Ｔｇ＝Ｋ２・Ｖ・Ｉａ／（Ｋ３・Ｎｇ） ・・・・・・（２）
続くステップＳ１５では、下記（３）式に従って、エンジン２に対するジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*を算出して負荷トルク演算処理を終了する。
Ｔｇ*＝Ｔｇ＋ΔＴｇ ・・・・・・（３）
次に、前記ステップＳ２の負荷トルク制限処理では、図５に示すように、先ずステップＳ２０で、目標負荷トルクＴｇ*がジェネレータ７の容量で定まる最大負荷トルクＴｇMAXより大きいか否かを判定する。この判定結果がＴｇ*＞ＴｇMAXであるときには、ステップＳ２１に移行して目標負荷トルクＴｇ*を最大負荷トルクＴｇMAXに制限してからステップＳ２２に移行する。一方、判定結果がＴｇ*≦ＴｇMAXであるときには、そのままステップＳ２２に移行する。
ステップＳ２２では、図６に示すような制御マップを参照し、エンジン回転数Ｎｅをパラメータとしてスロットル開度θから現在のエンジントルクＴｅを算出する。
続くステップＳ２３では、エンジン２を停止させることなくエンジントルクＴｅを低減できる低減許容トルクＴdropを、下記（４）式に従って算出する。ここで、ＴｅMINはエンジン２を運転し続けるのに必要な最低限度のエンジントルクであり、エンジン回転数Ｎｅ等から算出してもよいし、所定値を用意しておいてもよい。
Ｔdrop＝Ｔｅ−ＴｅMIN ・・・・・・（４）
続くステップＳ２３では、エンジン２を停止させることなくエンジントルクＴｅを低減できる低減許容トルクＴdropを、下記（４）式に従って算出する。ここで、ＴｅMINはエンジン２を運転し続けるのに必要な最低限度のエンジントルクであり、エンジン回転数Ｎｅ等から算出してもよいし、所定値を用意しておいてもよい。
Ｔdrop＝Ｔｅ−ＴｅMIN ・・・・・・（４）
続くステップＳ２４では、目標負荷トルクＴｇ*が低減許容トルクＴdropより大きいか否かを判定する。この判定結果がＴｇ*＞Ｔdropであるときには、ステップＳ２５に移行して目標負荷トルクＴｇ*を低減許容トルクＴdropに制限してからステップＳ２６に移行する。なお、目標負荷トルクＴｇ*を、低減許容トルクＴdropから所定値αを減じた値（＝Ｔdrop−α）に制限して余裕を持たせてもよい。一方、判定結果がＴｇ*≦Ｔdropであるときには、そのままステップＳ２６に移行する。
ステップＳ２６では、図７に示すような制御マップを参照し、ベルトスリップが発生するＶベルト６の伝動トルク上限値Ｔslipをエンジン回転数Ｎｅに応じて算出する。ここで、図７の制御マップでは、エンジン回転数Ｎｅが高くなるにつれて、伝動トルク上限値Ｔslipが段階的に小さくなるように設定されている。
続くステップＳ２７では、目標負荷トルクＴｇ*が伝動トルク上限値Ｔslipよりも大きいか否かを判定する。この判定結果がＴｇ*＞Ｔslipであるときには、ステップＳ２８に移行して目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslipに制限してからステップＳ２９に移行する。
続くステップＳ２７では、目標負荷トルクＴｇ*が伝動トルク上限値Ｔslipよりも大きいか否かを判定する。この判定結果がＴｇ*＞Ｔslipであるときには、ステップＳ２８に移行して目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslipに制限してからステップＳ２９に移行する。
ステップＳ２９では、自動変速機４の変速比をローギヤ側に変更、すなわちダウンシフトさせる変速制御指令をＡＴコントローラ１８に出力して負荷トルク制限処理を終了する。
一方、上記ステップＳ２７の判定結果がＴｇ*≦Ｔslipであるときには、そのまま負荷トルク制限処理を終了する。
次に、前記ステップＳ３のＧ／Ｍ制御処理では、図８に示すように、先ずステップＳ３０で、スリップ速度ΔＶFが０より大きいか否かを判定する。この判定結果がΔＶF≦０であるときには、前輪１ＦＬ・１ＦＲは加速スリップしていないと判断し、そのままＧ／Ｍ制御処理を終了する。
一方、上記ステップＳ３０の判定結果がΔＶF＞０であるときには、前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしていると判断してステップＳ３１に移行する。
一方、上記ステップＳ２７の判定結果がＴｇ*≦Ｔslipであるときには、そのまま負荷トルク制限処理を終了する。
次に、前記ステップＳ３のＧ／Ｍ制御処理では、図８に示すように、先ずステップＳ３０で、スリップ速度ΔＶFが０より大きいか否かを判定する。この判定結果がΔＶF≦０であるときには、前輪１ＦＬ・１ＦＲは加速スリップしていないと判断し、そのままＧ／Ｍ制御処理を終了する。
一方、上記ステップＳ３０の判定結果がΔＶF＞０であるときには、前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしていると判断してステップＳ３１に移行する。
このステップＳ３１では、フローチャート内で示すような制御マップを参照して、モータ回転数Ｎｍから目標モータ界磁電流Ｉｍ*を算出する。ここで、目標界磁電流Ｉｍ*は、モータ回転数Ｎｍが高速域に達すると、公知の弱め界磁制御によって小さくされる。すなわち、電動モータ３が高速回転すると誘起電圧が上昇してモータトルクＴｍが低下するので、界磁電流Ｉｍを小さくすることで誘起電圧の上昇を抑制し、モータトルクＴｍの低下防止を図る。
続くステップＳ３２では、電動モータ３の界磁電流Ｉｍを目標界磁電流Ｉｍ*に調整するモータ制御指令を電動モータ３に出力する。
続くステップＳ３３では、目標負荷トルクＴｇ*に基づいて目標モータトルクＴｍ*を算出する。
続くステップＳ３４では、フローチャート内に示すような制御マップを参照し、目標モータトルクＴｍ*をパラメータとして電動モータ３の目標界磁電流Ｉｍ*から目標電機子電流Ｉａ*を算出する。
続くステップＳ３５では、フローチャート内に示すような制御マップを参照し、目標界磁電流Ｉｍ*をパラメータとしてモータ回転数Ｎｍから電動モータ３の誘起電圧Ｅを算出する。
続くステップＳ３６では、下記（５）式に従って、ジェネレータ７で発電する目標電圧Ｖ*を算出する。ここで、Ｒは電動モータ３のコイルとパワーケーブル９の合成抵抗である。
Ｖ*＝Ｉａ*・Ｒ・Ｅ ・・・・・・（５）
続くステップＳ３３では、目標負荷トルクＴｇ*に基づいて目標モータトルクＴｍ*を算出する。
続くステップＳ３４では、フローチャート内に示すような制御マップを参照し、目標モータトルクＴｍ*をパラメータとして電動モータ３の目標界磁電流Ｉｍ*から目標電機子電流Ｉａ*を算出する。
続くステップＳ３５では、フローチャート内に示すような制御マップを参照し、目標界磁電流Ｉｍ*をパラメータとしてモータ回転数Ｎｍから電動モータ３の誘起電圧Ｅを算出する。
続くステップＳ３６では、下記（５）式に従って、ジェネレータ７で発電する目標電圧Ｖ*を算出する。ここで、Ｒは電動モータ３のコイルとパワーケーブル９の合成抵抗である。
Ｖ*＝Ｉａ*・Ｒ・Ｅ ・・・・・・（５）
続くステップＳ３７では、ジェネレータ７の発電電圧Ｖを目標電圧Ｖ*と一致させるためにジェネレータ７の界磁電流Ｉｇを調整する発電制御指令をレギュレータ２０に出力してＧ／Ｍ制御処理を終了する。
以上、図４におけるステップＳ１０〜Ｓ１５の処理と、図８におけるステップＳ３３〜Ｓ３７の処理とが負荷トルク制御手段に対応し、図５におけるステップＳ２７及びＳ２８の処理が負荷トルク制限手段に対応し、図５におけるステップＳ２９の処理が回転数増加手段に対応している。
以上、図４におけるステップＳ１０〜Ｓ１５の処理と、図８におけるステップＳ３３〜Ｓ３７の処理とが負荷トルク制御手段に対応し、図５におけるステップＳ２７及びＳ２８の処理が負荷トルク制限手段に対応し、図５におけるステップＳ２９の処理が回転数増加手段に対応している。
次に、上記第１実施形態の動作や作用効果について説明する。
今、アクセルペダル１６が大きく踏込まれたり、或いは降雨路、雪路、凍結路のように路面の摩擦係数が低かったりして、エンジン２によって駆動される前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしたとする。
このとき、エンジン２に対するジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*が、前輪１ＦＬ・１ＦＲのスリップ速度ΔＶFに応じて算出され（ステップＳ１３〜Ｓ１５）、この目標負荷トルクＴｇ*に基づいてジェネレータ７の発電が開始される（ステップＳ３３〜Ｓ３５）。こうして、加速スリップで損失する回転エネルギーを電気エネルギーに変換するときに、エンジン２の出力が抑制されることになり、前輪１ＦＬ・１ＦＲの加速スリップを抑制することができる。
今、アクセルペダル１６が大きく踏込まれたり、或いは降雨路、雪路、凍結路のように路面の摩擦係数が低かったりして、エンジン２によって駆動される前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしたとする。
このとき、エンジン２に対するジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*が、前輪１ＦＬ・１ＦＲのスリップ速度ΔＶFに応じて算出され（ステップＳ１３〜Ｓ１５）、この目標負荷トルクＴｇ*に基づいてジェネレータ７の発電が開始される（ステップＳ３３〜Ｓ３５）。こうして、加速スリップで損失する回転エネルギーを電気エネルギーに変換するときに、エンジン２の出力が抑制されることになり、前輪１ＦＬ・１ＦＲの加速スリップを抑制することができる。
そして、ジェネレータ７で発電された電力を電動モータ３に供給し、この電動モータ３によって後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動することにより（ステップＳ３１、Ｓ３２）、エネルギー効率を向上させるだけでなく、スムーズで安定した発進・走行性能を発揮することができる。
ここで、Ｖベルト６のベルト伝動でジェネレータ７の発電を行う際、このジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslip以下に制限することにより（ステップＳ２７、Ｓ２８）、ベルトスリップの発生を確実に防止することができる。
ここで、Ｖベルト６のベルト伝動でジェネレータ７の発電を行う際、このジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslip以下に制限することにより（ステップＳ２７、Ｓ２８）、ベルトスリップの発生を確実に防止することができる。
ところで、ジェネレータ７の出力Ｐｇは、発電効率ηとジェネレータ回転数Ｎｇと負荷トルクＴｇとを乗算した値（Ｐｇ＝η×Ｎｇ×Ｔｇ）で表される。したがって、図９（ａ）に示すように、例えばエンジン回転数がＮｅ1のときに、目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslip1で制限すると、図９（ｂ）に示すように、ジェネレータ出力ＰｇがＰｇ1まで低下してしまう。
そこで、本実施形態では、目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslip1で制限する場合、自動変速機４の変速比をローギヤ側に変更、すなわちダウンシフトさせることで（ステップＳ２９）、エンジン回転数Ｎｅ及びジェネレータ回転数Ｎｇを増加させる。
これによって、ベルトスリップを確実に防止しつつ、上記のＰｇ＝η×Ｎｇ×Ｔｇの関係より、目標負荷トルクＴｇを電動トルク上限値Ｔslip1で制限しない場合のジェネレータ出力Ｐｇと略同等のＰｇATを得ることができる。延いては、ジェネレータ７の出力低下を確実に抑制することで電動モータ３の出力が低下することも抑制でき、４輪駆動としての安定性を向上させることができる。
これによって、ベルトスリップを確実に防止しつつ、上記のＰｇ＝η×Ｎｇ×Ｔｇの関係より、目標負荷トルクＴｇを電動トルク上限値Ｔslip1で制限しない場合のジェネレータ出力Ｐｇと略同等のＰｇATを得ることができる。延いては、ジェネレータ７の出力低下を確実に抑制することで電動モータ３の出力が低下することも抑制でき、４輪駆動としての安定性を向上させることができる。
なお、上記第１実施形態では、エンジン回転数Ｎｅに応じて伝動トルク上限値Ｔslipを算出しているが、これに限定されるものではなく、例えば車体速度に応じて伝動トルク上限値Ｔslipを算出してもよい。
また、上記第１実施形態では、変速機として自動変速機４を用いているが、これに限定されるものではなく、ベルト式無段変速機やトロイダル型無段変速機などの無段変速機を用いてもよい。この場合には、目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslipで制限するときに、ジェネレータ回転数Ｎｇの増加を微調整することができるので、ジェネレータ７の出力Ｐｇを最適化することができる。
また、上記第１実施形態では、変速機として自動変速機４を用いているが、これに限定されるものではなく、ベルト式無段変速機やトロイダル型無段変速機などの無段変速機を用いてもよい。この場合には、目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslipで制限するときに、ジェネレータ回転数Ｎｇの増加を微調整することができるので、ジェネレータ７の出力Ｐｇを最適化することができる。
また、上記第１実施形態では、目標電圧Ｖ*に応じて界磁電流Ｉｇを調整することによりジェネレータ７の発電を制御しているが、これに限定されるものではなく、例えば、目標電機子電流Ｉａ*と実際の電機子電流Ｉａとの偏差ΔＩａに比例制御ゲインを乗じてジェネレータ界磁電流Ｉｇを算出し、このジェネレータ界磁電流Ｉｇに応じて算出するデューティ比に基づいてジェネレータ７の発電を制御してもよい。
さらに、上記第１実施形態では、ジェネレータ７で発電した電力を電動モータ３のみに供給しているが、これに限定されるものでなく、バッテリ、点火装置、始動装置、エアコンディショナ等の電装品に供給してもよい。
さらに、上記第１実施形態では、前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしたときにだけ、ジェネレータ７の発電を開始して後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動しているが、これに限定されるものでなく、前輪１ＦＬ・ＦＲが加速スリップしていないときであっても、アクセル開度等に応じてジェネレータ７の発電を開始して後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動してもよい。
さらに、上記第１実施形態では、前輪１ＦＬ・１ＦＲが加速スリップしたときにだけ、ジェネレータ７の発電を開始して後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動しているが、これに限定されるものでなく、前輪１ＦＬ・ＦＲが加速スリップしていないときであっても、アクセル開度等に応じてジェネレータ７の発電を開始して後輪１ＲＬ・１ＲＲを駆動してもよい。
また、上記第１実施形態では、前輪１ＦＬ・１ＦＲをエンジン２で駆動する主駆動輪とし、後輪１ＲＬ・１ＲＲを電動モータ３で駆動可能な補助駆動輪としているが、これに限定されるものではなく、後輪１ＲＬ・１ＲＲを主駆動輪とし、前輪１ＦＬ・１ＦＲを補助駆動輪としてもよい。
さらに、上記第１実施形態では、本発明を４輪車両に適用しているが、２輪車両や３輪車両などに適用してもよい。
次に、本発明の第２実施形態を図１０〜図１２に基づいて説明する。
この第２実施形態は、前述した第１実施形態において、目標負荷トルクＴｇ*を電動トルク上限値Ｔslipで制限するときに、ジェネレータ回転数Ｎｇを増加させる別の方法を示すものである。
さらに、上記第１実施形態では、本発明を４輪車両に適用しているが、２輪車両や３輪車両などに適用してもよい。
次に、本発明の第２実施形態を図１０〜図１２に基づいて説明する。
この第２実施形態は、前述した第１実施形態において、目標負荷トルクＴｇ*を電動トルク上限値Ｔslipで制限するときに、ジェネレータ回転数Ｎｇを増加させる別の方法を示すものである。
そこで、第２実施形態の概略構成では、図１０に示すように、前述したＡＴコントローラ１８に替えて新たなＴＣＳコントローラ２９を備えたことを除いては、図１と同様の構成を有するので、図１との対応部分には同一符号を付し、詳細説明はこれを省略する。
このＴＣＳコントローラ２９は、前輪１ＦＬ・１ＦＲの加速スリップ率Ｓ（スリップ度合）が、４ＷＤコントローラ１９から出力される目標加速スリップ率Ｓ*と一致するように、運転者のアクセル操作に係らずエンジン２の出力を制限するトラクションコントロールを行う。具体的には、エンジンコントローラ１４を介してエンジン２のスロットル開度や燃料供給を制御してエンジン２の出力を制限する。
このＴＣＳコントローラ２９は、前輪１ＦＬ・１ＦＲの加速スリップ率Ｓ（スリップ度合）が、４ＷＤコントローラ１９から出力される目標加速スリップ率Ｓ*と一致するように、運転者のアクセル操作に係らずエンジン２の出力を制限するトラクションコントロールを行う。具体的には、エンジンコントローラ１４を介してエンジン２のスロットル開度や燃料供給を制御してエンジン２の出力を制限する。
そして、第２実施形態の負荷トルク制限処理では、図１１に示すように、前述したステップＳ２９を新たなステップＳ４０〜Ｓ４５に変更したことを除いては、図５の負荷トルク制限処理と同様の処理を実行するので、図５との対応部分には同一符号を付し、詳細説明はこれを省略する。
先ず、ステップＳ４０では、下記（６）式に従って、電動トルク上限値Ｔslipによる目標負荷トルクＴｇ*の制限量ΔＴｇを算出する。
ΔＴｇ＝Ｔｇ*−Ｔslip ・・・・・・（６）
先ず、ステップＳ４０では、下記（６）式に従って、電動トルク上限値Ｔslipによる目標負荷トルクＴｇ*の制限量ΔＴｇを算出する。
ΔＴｇ＝Ｔｇ*−Ｔslip ・・・・・・（６）
続くステップＳ４１では、ＴＣＳコントローラ２９へ出力する基本の目標スリップ率Ｓ*を、上記の制限量ΔＴｇに基づいて算出する。
続くステップＳ４２では、目標負荷トルクＴｇ*の制限によって生じるジェネレータ出力の不足量ΔＰｇを、下記（７）式に従って算出する。
ΔＰｇ＝η・Ｎｇ・ΔＴｇ ・・・・・・（７）
続くステップＳ４３では、ジェネレータ７の出力不足量ΔＰｇを補うのに必要なエンジン回転数の増加量ΔＮｅを、上記の不足量ΔＰｇから算出する。
続くステップＳ４４では、エンジン回転数をΔＮｅ分増加させるのに必要な目標スリップ率の増加量ΔＳ*を、上記の増加量ΔＮｅから算出する。
続くステップＳ４２では、目標負荷トルクＴｇ*の制限によって生じるジェネレータ出力の不足量ΔＰｇを、下記（７）式に従って算出する。
ΔＰｇ＝η・Ｎｇ・ΔＴｇ ・・・・・・（７）
続くステップＳ４３では、ジェネレータ７の出力不足量ΔＰｇを補うのに必要なエンジン回転数の増加量ΔＮｅを、上記の不足量ΔＰｇから算出する。
続くステップＳ４４では、エンジン回転数をΔＮｅ分増加させるのに必要な目標スリップ率の増加量ΔＳ*を、上記の増加量ΔＮｅから算出する。
続くステップＳ４５では、上記ステップＳ４１で算出した目標スリップ率Ｓ*に、上記ステップＳ４４で算出した増加量ΔＳ*を加算して最終的な目標スリップ率Ｓ*を算出し、この最終的な目標スリップ率Ｓ*をＴＣＳコントローラ２９へ出力して負荷トルク制限処理を終了する。
以上、図１１におけるステップＳ４０及びＳ４１の処理がトラクションコントロール手段に対応し、ステップＳ４２〜Ｓ４５の処理が回転数増加手段に対応している。
以上、図１１におけるステップＳ４０及びＳ４１の処理がトラクションコントロール手段に対応し、ステップＳ４２〜Ｓ４５の処理が回転数増加手段に対応している。
次に、上記第２実施形態の動作や作用効果について説明する。
今、ジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslipで制限したとすると（ステップＳ２８）、目標負荷トルクＴｇ*を制限した分だけ、エンジン出力の抑制ができなくなる。そこで、トラクションコントロールの目標スリップ率Ｓ*を目標負荷トルクの制限量ΔＴｇに応じて設定することにより（ステップＳ４０、Ｓ４１）、ジェネレータ７の発電でエンジン出力を抑制しきれない分をトラクションコントロールで補い、伝動トルク上限値Ｔslipで制限する前の目標負荷トルクＴｇ*に従ってエンジン２の出力を確実に抑制して、車両の安定性を確保することができる。
今、ジェネレータ７の目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslipで制限したとすると（ステップＳ２８）、目標負荷トルクＴｇ*を制限した分だけ、エンジン出力の抑制ができなくなる。そこで、トラクションコントロールの目標スリップ率Ｓ*を目標負荷トルクの制限量ΔＴｇに応じて設定することにより（ステップＳ４０、Ｓ４１）、ジェネレータ７の発電でエンジン出力を抑制しきれない分をトラクションコントロールで補い、伝動トルク上限値Ｔslipで制限する前の目標負荷トルクＴｇ*に従ってエンジン２の出力を確実に抑制して、車両の安定性を確保することができる。
但し、前述した第１実施形態の場合と同様、図１２（ａ）に示すように、目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslip1で制限すると、図１２（ｂ）に示すように、ジェネレータ出力ＰｇがＰｇ1まで低下してしまうので、目標負荷トルクＴｇを伝動トルク上限値Ｔslip1で制限するときに、ＴＣＳコントローラ２９に出力する目標スリップ率Ｓ*を増加させる、つまりエンジン２の出力制限量を抑制することで（ステップＳ４２〜Ｓ４５）、エンジン回転数Ｎｅ及びジェネレータ回転数Ｎｇを増加させる。
これによって、ベルトスリップを確実に防止しつつ、目標負荷トルクＴｇを伝動トルク上限値Ｔslip1で制限しない場合のジェネレータ出力Ｐｇと同等のＰｇTCSを得ることができる。また、目標スリップ率Ｓ*の設定次第で、エンジン２の出力制限量を自在に抑制することができるので、ジェネレータ７の出力Ｐｇを最適化することができる。
その他の作用効果については前述した第１実施形態と同様である。
その他の作用効果については前述した第１実施形態と同様である。
なお、上記第２実施形態では、目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslipで制限するときだけ、トラクションコントロールを作動させているが、これに限定されるものではなく、目標負荷トルクＴｇ*をジェネレータ７の容量で定まる最大負荷トルクＴｇMAXで制限するときにも、トラクションコントロールを作動させてもよい。さらには、常時、トラクションコントロールを作動させていてもよく、この場合、車輪が加速スリップしても、ジェネレータ７の発電とトラクションコントロールとにより、直ちに車輪の加速スリップを抑制することができる。
また、上記第２実施形態では、目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルク上限値Ｔslipで制限したときに、その制限量ΔＴｇに応じて目標スリップ率Ｓ*を増加させているが、これに限定されるものではなく、通常の目標スリップ率Ｓ*（例えば、Ｓ*＝１０％）を、或る程度の大きさに設定された所定値（例えば、Ｓ*＝２０％）まで増加させてもよい。
次に、本発明の第３実施形態を図１３に基づいて説明する。
次に、本発明の第３実施形態を図１３に基づいて説明する。
この第３実施形態は、前述した第２実施形態において、目標負荷トルクＴｇ*を電動トルク上限値Ｔslipで制限するときに、ジェネレータ回転数Ｎｇを増加させる別の方法を示すものである。
そこで、第３実施形態の負荷トルク制限処理では、図１３に示すように、前記ステップＳ４１を削除すると共に、前記ステップＳ４４及びＳ４５を新たなステップＳ５４〜Ｓ５５に変更したことを除いては、図１１の負荷トルク制限処理と同様の処理を実行するので、図１１との対応部分には同一符号を付し、詳細説明はこれを省略する。
そこで、第３実施形態の負荷トルク制限処理では、図１３に示すように、前記ステップＳ４１を削除すると共に、前記ステップＳ４４及びＳ４５を新たなステップＳ５４〜Ｓ５５に変更したことを除いては、図１１の負荷トルク制限処理と同様の処理を実行するので、図１１との対応部分には同一符号を付し、詳細説明はこれを省略する。
先ず、ステップＳ５４では、エンジン回転数をΔＮｅ分増加させるのに必要なスロットル開度の増加量Δθを、上記の増加量ΔＮｅから算出する。
続くステップＳ５５では、スロットル開度θをΔθ分だけ増加させるスロットル制御指令をエンジンコントローラ１４に出力して負荷トルク制限処理を終了する。
以上、図１３におけるステップＳ４２、Ｓ４３、Ｓ５４、Ｓ５５の処理が回転数増加手段に対応している。
続くステップＳ５５では、スロットル開度θをΔθ分だけ増加させるスロットル制御指令をエンジンコントローラ１４に出力して負荷トルク制限処理を終了する。
以上、図１３におけるステップＳ４２、Ｓ４３、Ｓ５４、Ｓ５５の処理が回転数増加手段に対応している。
このように、上記第３実施形態によれば、目標負荷トルクＴｇを伝動トルク上限値Ｔslipで制限するときに、エンジン２のスロットル開度θを増加させて、エンジン回転数Ｎｅ及びジェネレータ回転数Ｎｇを増加させるので、ベルトスリップの発生を防止しつつ、ジェネレータ７の出力低下を確実に抑制することができる。また、スロットル開度の増加分Δθの設定次第で、エンジン２の出力を自在に増加することができるので、ジェネレータ７の出力Ｐｇを最適化することができる。
なお、上記の第１〜第３実施形態の他にも、目標負荷トルクＴｇ*を伝動トルクＴslipで制限するときに、ジェネレータ回転数Ｎｇを増加させる方法として、例えば、図１４に示すように、エンジン２とジェネレータ７とを連結するベルト式無段変速機３０を備え、このベルト式無段変速機３０の変速比を増速側に変更することにより、ジェネレータ回転数Ｎｇを増加させる方法もある。
このように、ジェネレータ回転数Ｎｇを増加させる方法には、自動変速機４の変速比をダウンシフトする方法と、トラクションコントロールの目標スリップ率Ｓ*を増加させる方法と、スロットル開度θを直接増加させる方法と、ベルト式無段変速機３０を用いる方法とがあるが、もちろん、これらの方法のうち、何れか１つの方法を適宜選択したり、或いは複数の方法を任意に組合せたりしてジェネレータ回転数Ｎｇを増加させてもよい。
１ＦＬ・１ＦＲ 前輪
１ＲＬ・１ＲＲ 後輪
２ エンジン（内燃機関）
３ 電動モータ（電動機）
４ 自動変速機（変速機）
５ ディファレンシャルギヤ
６ Ｖベルト（ベルト）
７ ジェネレータ（発電機）
８ パワーケーブル
９ 減速機
１０ クラッチ
１１ ディファレンシャルギヤ
１２ 吸気管路
１３ スロットルバルブ
１４ エンジンコントローラ
１５ アクセルセンサ
１６ アクセルペダル
１７ スロットルモータ
１８ ＡＴコントローラ
１９ ４ＷＤコントローラ
２０ レギュレータ
２１ ジャンクションボックス
２２ メインリレー
２３ 電流センサ
２４ サーミスタ
２５ モータ回転センサ
２６ エンジン回転数センサ
２７ スロットルセンサ
２８ＦＬ〜２８ＲＲ 車輪速センサ
２９ ＴＣＳコントローラ
３０ ベルト式無段変速機
Ｉｇ ジェネレータの界磁電流
Ｖ 発電電圧
Ｎｇ ジェネレータ回転数
Ｉａ 電機子電流
Ｉｍ 電動モータの界磁電流
Ｅ 電動モータの誘起電圧
Ｎｍ モータ回転数
Ｔｇ ジェネレータの負荷トルク（Ｔｇ*は目標値）
Ｔｅ エンジントルク
Ｔslip 伝動トルク上限値
Ｓ スリップ率（Ｓ*は目標値）
Ｐｇ ジェネレータの出力
１ＲＬ・１ＲＲ 後輪
２ エンジン（内燃機関）
３ 電動モータ（電動機）
４ 自動変速機（変速機）
５ ディファレンシャルギヤ
６ Ｖベルト（ベルト）
７ ジェネレータ（発電機）
８ パワーケーブル
９ 減速機
１０ クラッチ
１１ ディファレンシャルギヤ
１２ 吸気管路
１３ スロットルバルブ
１４ エンジンコントローラ
１５ アクセルセンサ
１６ アクセルペダル
１７ スロットルモータ
１８ ＡＴコントローラ
１９ ４ＷＤコントローラ
２０ レギュレータ
２１ ジャンクションボックス
２２ メインリレー
２３ 電流センサ
２４ サーミスタ
２５ モータ回転センサ
２６ エンジン回転数センサ
２７ スロットルセンサ
２８ＦＬ〜２８ＲＲ 車輪速センサ
２９ ＴＣＳコントローラ
３０ ベルト式無段変速機
Ｉｇ ジェネレータの界磁電流
Ｖ 発電電圧
Ｎｇ ジェネレータ回転数
Ｉａ 電機子電流
Ｉｍ 電動モータの界磁電流
Ｅ 電動モータの誘起電圧
Ｎｍ モータ回転数
Ｔｇ ジェネレータの負荷トルク（Ｔｇ*は目標値）
Ｔｅ エンジントルク
Ｔslip 伝動トルク上限値
Ｓ スリップ率（Ｓ*は目標値）
Ｐｇ ジェネレータの出力
Claims (6)
- 車輪を駆動する内燃機関と、該内燃機関からベルトを介して伝達される動力によって発電する発電機と、前記内燃機関に対する前記発電機の負荷トルクを、前記ベルトがスリップしない値に制限する負荷トルク制限手段と、を備えた車両用発電制御装置において、
前記車輪の加速スリップを検出したときに、前記内燃機関の出力を制限して、当該車輪の加速スリップ度合を目標値以下に制限するトラクションコントロール手段と、前記負荷トルク制限手段が前記発電機の負荷トルクを制限するときに、前記目標値を増加させることにより、前記発電機の回転数を増加させる回転数増加手段と、を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。 - 前記回転数増加手段は、前記負荷トルク制限手段による前記負荷トルクの制限量に応じて、前記発電機の回転数を増加させることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電制御装置。
- 前記内燃機関と車輪との間に介装された変速機を備え、
前記回転数増加手段は、前記変速機の変速比をローギヤ側に変更することで、前記発電機の回転数を増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用発電制御装置。 - 前記回転数増加手段は、前記内燃機関のスロットル開度を増加させることにより当該内燃機関の回転数を増加させて、前記発電機の回転数を増加させることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の車両用発電制御装置。
- 前記内燃機関で駆動する車輪が加速スリップしたときに、当該車輪の加速スリップ度合に応じて、前記発電機の負荷トルクを制御する負荷トルク制御手段を備え、
前記トラクションコントロール手段は、前記負荷トルク制御手段によって制御された前記発電機の負荷トルクが、前記負荷トルク制限手段で制限されるときに、前記内燃機関の出力を制限することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の車両用発電制御装置。 - 請求項１〜５の何れか一項に記載の車両用発電制御装置と、前記発電機で発電された電力によって駆動され、前記内燃機関で駆動する車輪とは別の車輪を駆動可能な電動機と、を備えることを特徴とする車両用駆動制御装置。
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