JP2008050981A - 電動機付きターボチャージャの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電動機付きターボチャージャを高温環境下で使用した場合であれ、こうした使用環境に起因した出力劣化を抑制してターボチャージャの長期にわたる継続的な安定動作を実現することのできる電動機付きターボチャージャの制御装置を提供する。
【解決手段】ターボチャージャ本体２５と同ターボチャージャ本体２５の駆動をアシスト（助勢）するアシスト電動機２８とを備える電動機付きターボチャージャ２０の制御に用いられ、アシスト電動機２８の動作を制御する装置（モータＥＣＵ４０）として、制御目標値に相当するアシスト電動機２８の目標電力値と実際に同アシスト電動機２８へ供給される実電力値とを比較することにより両者の相違度合を算出するプログラムと、このプログラムにより算出された相違度合（比率）に基づいて、該相違度合に起因したアシスト電動機２８のトルク誤差を補償する（補正係数を更新する）プログラムと、を備える構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ターボチャージャ本体に取り付けられて同ターボチャージャ本体の駆動をアシスト（助勢）するアシスト電動機（アシストモータ）についてその動作を制御する電動機付きターボチャージャの制御装置に関する。

一般にターボチャージャは、回転軸（シャフト）の両端にタービンとコンプレッサとを有して構成される。そして、タービンを排気流で回転させることにより、その動力でコンプレッサを駆動することができるようになっている。そして、このコンプレッサの駆動により、大気圧よりも高い圧力がエンジンに供給されることになる。こうしたターボチャージャによりエンジン吸気系にて過給が行われることで、エンジントルクの増大等を図ることができる。

また近年、このターボチャージャ本体の回転軸に電動機（アシスト電動機）を取り付け、このアシスト電動機の動力でターボチャージャ本体の駆動をアシストするようにした電動機付きターボチャージャの開発も進められている（例えば特許文献１参照）。この電動機付きターボチャージャでは、例えば低回転域から高回転域へ移行する際（加速時）に、上記アシスト電動機によりターボチャージャ本体の回転軸に対してアシスト動力を付与することで、エンジンの立ち上がり特性を改善することができる。

ここで、図１２を参照して、従来一般に知られているアシスト電動機の一例として、かご型ロータを用いた交流駆動の誘導電動機について説明する。なお、同図１２において、（ａ）は、この電動機に用いられるかご型ロータの概略構造を示す斜視図、（ｂ）は、同ロータの鉄心部分の軸断面構造を模式的に示す断面図、（ｃ）は、同ロータに用いられるエンドリングを軸方向からみた図である。

この誘導電動機は、図１２（ａ）に示されるような回転子としてのかご型ロータ５１に対して、このロータ５１を囲繞するような固定子（界磁）としての励磁コイル（図示略）を設けることによって形成される。そして、ロータ５１の軸中心には、出力軸としての回転軸５３が取り付けられ、この回転軸５３を中心にしてロータ５１は上記励磁コイル（界磁）に囲繞されることになる。

ロータ５１は、同図１２（ａ）に示されるように、略円柱状をなし、鉄心（コア）５１１を備える。鉄心５１１は、略円盤状の珪素鋼板５１１ａがロータ５１の軸（柱）方向に積層されて構成され、これら珪素鋼板５１１ａの１つ１つには、図１２（ｂ）に示されるように、ロータ５１の軸中心に対して上記回転軸５３を取り付けるための嵌挿孔５１１ｂや、ロータ５１の周縁部に対して所定角度ごとに例えばアルミニウムからなる導体バー５１２を取り付ける（装着する）ための収容孔５１１ｃ等が形成されている。また、収容孔５１１ｃごとに切欠き５１１ｄが設けられることにより、同収容孔５１１ｃは径外側に開放されている。そして、これら珪素鋼板５１１ａが積層されて鉄心５１１を形成した状態では、これら嵌挿孔５１１ｂ、収容孔５１１ｃ、及び切欠き５１１ｄが、それぞれ同鉄心５１１を軸方向に貫通するようになる。

また、ロータ５１の軸方向両端には、一対のエンドリング５１３が設けられている。これら一対のエンドリング５１３は、それぞれ上記珪素鋼板５１１ａと略同一の径の略円盤状をなし、鉄心５１１と共に略円柱状のロータ５１を形成している。すなわち、ロータ５１は、上記鉄心５１１が、これら一対のエンドリング５１３に挟み込まれて形成されている。詳しくは、同エンドリング５１３の軸中心部には、図１２（ｃ）に示されるように、上記嵌挿孔５１１ｂと連通してロータ５１の軸中心に上記回転軸５３を貫通させるような嵌挿孔５１３ａが形成されている。また、同エンドリング５１３の周縁部には、導体バー５１２を接合するための接合孔５１３ｂがそれぞれ上記収容孔５１１ｃに対応して形成されている。そして、これら収容孔５１１ｃ及び接合孔５１３ｂを完全に埋めるようにアルミニウム鋳造材料を鋳込むことによって、鉄心５１１を囲うようなかご状の導体バー５１２が形成されることになる。

以上がこの誘導電動機の構成に関する説明である。次に、この誘導電動機の動作について説明する。すなわち、こうした構成を有する誘導電動機を駆動する際には、図示しない励磁コイル（同電動機を囲繞する界磁）に交流電圧を印加することにより、その印加電圧（界磁印加電圧）に対応した回転磁界を発生させる。これにより、その回転磁界に応じてロータ５１（詳しくは導体バー５１２）に誘導電流（渦電流）が流れる。そして、この誘導電流と回転磁界との作用によって力が発生し、界磁印加電圧の周波数に対応する同期速度（界磁速度）とは非同期にロータ５１が回転することになる。
特開２００５−４２６８４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された装置をはじめとする従来一般の電動機付きターボチャージャは、長期にわたる安定動作を実現するためには未だ改善の余地を残すものとなっている。

例えば、こうした電動機付きターボチャージャを継続的に使用していると出力特性（特にトルク特性）に経年的（累積的）な劣化が生じてしまい、狙い通りの出力が得られなくなることが、発明者によって確認されている。そして発明者は、この出力劣化の原因が当該電動機付きターボチャージャの使用環境にあると考えている。

すなわち前述のように、こうした電動機付きターボチャージャは、エンジン排気系に設けられたタービンが排気流によって駆動されるように構成される。したがって、ターボチャージャ本体、及びこの本体に取り付けられたアシスト電動機は、通常、高温環境で使用されることになる。例えば自動車用ディーゼルエンジンでは、排気温度が「７００℃」程度であり、電動機付きターボチャージャは、この高温環境の中で使用される。しかしながら、上記特許文献１に記載された装置をはじめとする従来一般の電動機付きターボチャージャは、このような厳しい使用環境に長期にわたって耐え得るだけの耐熱性を必ずしも有していない。したがって、同装置がこのような高温環境で長期にわたって使用された場合には、長時間高温に晒されることにより、狙い通りの出力が得られなくなることが懸念されるようになる。例えば先の図１２に例示した誘導電動機をアシスト電動機として用いた電動機付きターボチャージャでは、上記高温環境下で長期にわたって使用した場合に導体バー５１２の鋳込み接合部に僅かながら接触抵抗の増大が生じる。そしてこれにより、ロータ５１（詳しくは導体バー５１２）に流れる誘導電流（渦電流）が低下し、誘導電動機の出力（特にトルク）に少なからず劣化（低下）が生じるようになる。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、電動機付きターボチャージャを高温環境下で使用した場合であれ、こうした使用環境に起因した出力劣化を抑制してターボチャージャの長期にわたる継続的な安定動作を実現することのできる電動機付きターボチャージャの制御装置を提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するための手段、及び、その作用効果について記載する。

請求項１に記載の発明では、エンジン排気系に設けられたタービンが排気流によって駆動されることに基づき同タービンと連動するコンプレッサによりエンジン吸気系にて過給を行うターボチャージャ本体と、該ターボチャージャ本体に取り付けられて同ターボチャージャ本体の駆動をアシスト（助勢）するアシスト電動機とを備える電動機付きターボチャージャの制御に用いられ、前記アシスト電動機の動作を制御する装置（電動機付きターボチャージャの制御装置）であって、制御目標値に相当する前記アシスト電動機の目標電力値と実際に同アシスト電動機へ供給される実電力値とを比較することにより、これら両者の相違度合を算出する相違度合算出手段と、前記相違度合算出手段により算出された相違度合に基づいて、該相違度合に起因した前記アシスト電動機のトルク誤差を補償するトルク誤差補償手段と、を備えることを特徴とする。

回転速度等についての補正は、一般の電動機に対しても行われている。しかし、電動機のトルクについては、有用な補正方法が未だ確立されていない実情にある。そこで発明者は、電力値とトルクとが基本的には一定の相関関係を有している点に着目し、アシスト電動機の目標電力値と実電力値との相違度合に基づいて補正（例えば両者の相違度合を減らす、あるいは完全に無くすような補正）を行う構成とすれば上記アシスト電動機のトルク誤差を的確に補償することができるようになることを見出して上記構成を発明した。こうした構成であれば、例えば前述のように導体接合部で接触抵抗の増大が生じた場合にも、この接触抵抗の増大に起因して劣化した出力を、上記トルク誤差補償手段により早期に補正することが可能になり、制御対象とする電動機付きターボチャージャの出力に上記経年的な劣化に起因する誤差が含まれる期間についてもこれが、短期に抑えられるようになる。すなわち、上記構成によれば、電動機付きターボチャージャを高温環境下で使用した場合であれ、こうした使用環境に起因した出力劣化（通常は出力低下）を抑制してターボチャージャの長期にわたる継続的な安定動作（出力誤差の少ない動作）を実現することができるようになる。

なお、前記相違度合算出手段としては、複数回の取得、算出により得られた目標電力値及び実電力値、又は相違度合についての平均をとって、それに基づき最終的な相違度合を得るものなどが有効である。こうした構成であれば、アシスト電動機の目標電力値と実電力値との相違度合をより高い精度で算出することができるようになる。

ところで、前記相違度合算出手段により算出される相違度合としては、アシスト電動機の目標電力値と実電力値との差分（例えば「目標電力値−実電力値」）を用いることもできる。しかし実用面を考えた場合には、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の装置において、前記相違度合算出手段が、前記相違度合として、前記目標電力値と前記実電力値との比率を算出するものである構成が有効である。このような構成であれば、演算の簡易さと正確さとを同時に得ることが容易になり、ひいては上述のトルク補正を行う上での実用性が高くなる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の装置において、前記トルク誤差補償手段が、前記アシスト電動機への電力供給量を補正するものである、ことを特徴とする。

このように、前記アシスト電動機への電力供給量を補正する、すなわち、例えば制御目標値を通常（補正前の制御目標値）よりも高く（又は低く）設定したり、あるいは制御目標値よりも多く（又は少なく）前記アシスト電動機へ電力が供給されるように設定したりすることで、前記目標電力値と前記実電力値とを一致させる、又は一致に近づけることができるようになる。したがって上記構成によれば、前記目標電力値と前記実電力値との相違度合を減らす、あるいは完全に無くすような補正を、より容易且つ的確に行うことが可能になる。

なお、前記アシスト電動機の電力値を補正する構成としては、例えばアシスト電動機に与えられる電流及び電圧の少なくとも一方の大小を補正する構成が考えられる。しかし、アシスト電動機（特に交流電動機）の制御装置としては、コンバータやインバータ等の電圧制御回路を備える構成が一般であり、こうした構成を利用することで、電圧の補正は容易になる。このため実用上は、電圧の大小を補正する構成が特に有効である。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置において前記アシスト電動機が、固定子としての界磁に交流電圧が印加されることにより、その界磁印加電圧に対応した回転磁界と該回転磁界に応じて回転子に流れる誘導電流との作用により力を生じさせ、前記界磁印加電圧の周波数に対応する同期速度とは非同期に前記回転子を回転させる誘導電動機である、ことを特徴とする。

同期電動機等で用いられる永久磁石からなるロータは一般に、金属中に磁石が埋め込まれて形成される。しかし、こうした複雑な構造を有する永久磁石ロータをアシスト電動機として用いた場合には、誘導電動機で用いられる金属（例えばアルミニウム）ロータと比較して強度の面で劣るものとなり、遠心力に対する十分な耐性を得ることが難しい。そこで従来、ターボチャージャ本体への動力アシスト用電動機として誘導電動機を用いることで、遠心力に対する十分な耐性を確保している。しかしながら、この誘導電動機を用いた場合には、前述した高温環境下での使用に起因して、ロータ接合部（特に鋳込み接合部）で抵抗値の変化が生じてその変化が僅かであっても、誘導電動機の出力に大きな劣化（出力低下）が発生する。このため、経年変化と共にその劣化が累積的に増加していくことが課題となる。この点、上記構成によれば、このような出力劣化を早期に補正することが可能になり、遠心力に対する十分な耐性を確保しつつ、ターボチャージャの長期にわたる継続的な安定動作（出力誤差の少ない動作）を実現することができるようになる。

そしてこの場合、前記トルク誤差補償手段を、請求項５に記載の発明のように、前記同期速度と前記回転子の回転速度との速度差に相当するすべりの大小を補正するように構成することで、トルクとすべりとの相関関係に基づいて、トルク誤差をより容易且つ的確に補償することができるようになる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置において、前記相違度合算出手段により算出された相違度合が大きいか否かを判断する相違度合大小判断手段を備え、前記トルク誤差補償手段が、前記相違度合大小判断手段により相違度合が大きいと判断された場合に前記トルク誤差の補償を行うものである、ことを特徴とする。

通常、上述のトルク補正（トルク誤差の補償）の回数が増えるほど補正自体の精度は上がるとはいえ、処理負荷は逆に大きくなる。この点、上記構成によれば、特に補正が必要となる場合だけ、すなわち相違度合が大きい場合だけに、上述のトルク補正を行うことが可能となり、ひいては補正精度の向上と処理負荷の軽減との両立が図られるようになる。

請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置において、前記トルク誤差補償手段が、前記アシスト電動機の経時的なトルク誤差を逐次補償するものであり、該トルク誤差補償手段の逐次補償による累積的な補償量が大きいか否かを判断する補償量大小判断手段と、前記補償量大小判断手段により補償量が大きいと判断された場合に所定のフェイルセーフ処理を行うフェイルセーフ手段と、をさらに備える、ことを特徴とする。

通常、前記アシスト電動機の劣化度合（経時的なトルク誤差）が小さいうちは補正で対応することも可能であるが、劣化度合が大きくなりすぎると補正では対応しきれずアシスト電動機の交換や修理等といった適宜のフェイルセーフ処理が必要になる。この点、上記構成は、こうした場合にも対応し得るものとなっている。すなわち、補償量大小判断手段により、前記アシスト電動機の劣化度合が補正で対応しきれないほど大きくなったことを検知して、フェイルセーフ手段により、所定のフェイルセーフ処理を実行する。こうすることで、前記アシスト電動機の劣化度合の大小に応じて所望のフェイルセーフ処理を行うことが可能になる。

なお、フェイルセーフ処理の態様としては種々の態様が考えられるため、エンジンの仕様等に応じて最適な態様を採用することが望ましい。しかし実用面からみれば、請求項８に記載の発明のように、前記所定のフェイルセーフ処理が、前記アシスト電動機のトルクに対する累積的な補償量が大きい旨を報知する処理である構成が特に有効である。こうした構成であれば、例えば警告灯や警告ブザー、あるいは異常信号発生装置等の適宜の報知手段により、運転者等に異常である旨を報知すること（警告灯の点灯、ブザーの鳴動、あるいはエラーメッセージ等の異常信号の送信等）が可能となり、運転者等は必要に応じてアシスト電動機の交換や修理等を行うことができるようになる。このため、前記アシスト電動機の異常動作等の防止が図られ、ひいては制御システム全体としてのセキュリティレベルの向上が図られるようにもなる。

ところで、前記アシスト電動機のトルク誤差は、前記ターボチャージャ本体の運転条件（例えば前記目標電力値）や運転状態（例えば前記ターボチャージャ本体の回転速度）等に対して一様であるとは限らない。したがって、高い頻度で上述のトルク補正を行う場合には、請求項９に記載の発明のように、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置において、前記ターボチャージャ本体の運転条件又は運転状態の別にそれぞれ所定パラメータ（例えば前記アシスト電動機の電圧やすべり等）に係る補正係数を関連付ける関連付け手段（例えばマップや関係式等）を備え、前記トルク誤差補償手段が、前記関連付け手段に基づき時々の前記ターボチャージャ本体の運転条件又は運転状態に対応する補正係数で前記所定パラメータを補正することによって前記トルク誤差の補償を行うものである構成とすることが望ましい。こうして、前記ターボチャージャ本体の運転条件又は運転状態の別に前記トルク誤差の補償に係る補正係数を用意しておくことで、高い頻度で上述のトルク補正を行う場合にも、その用意された補正係数を用いて、都度の補正を的確に高い精度で行うことが可能になる。

また、こうした構成を現状のエンジン制御システムにおいて具体的に実現する上では、請求項１０に記載の発明のように、前記関連付け手段が、ターボチャージャ本体の回転速度の別にそれぞれ所定パラメータに係る補正係数を関連付けるものであり、前記トルク誤差補償手段が、前記関連付け手段に基づき時々のターボチャージャ本体の回転速度に対応する前記補正係数で前記所定パラメータを補正することによって前記トルク誤差の補償を行うものである構成とすることが特に有効である。こうした装置は、実現が容易であり補正の精度も高い。

以下、本発明に係る電動機付きターボチャージャの制御装置を具体化した一実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、本発明に係る制御装置が、車両ディーゼルエンジン（内燃機関）の制御システムに搭載されているものとする。

はじめに、図１〜図４を参照して、この車両制御システムの構成について詳述する。なお図１は、同システムの全体的な構成を概略的に示す構成図である。

同図１に示されるように、この車両制御システムは、コモンレール式の燃料噴射装置を備えた４気筒のレシプロ式ディーゼルエンジン１０（詳細は図示略）を制御対象とするものであり、電子制御ユニットとしてのエンジンＥＣＵ３０及びモータＥＣＵ４０等により、ターボチャージャ本体２５に取り付けられたアシスト電動機（アシストモータ）２８をはじめとする各種アクチュエータ（アシスト電動機２８以外は図示略）を制御するように構成されている。また、図示しない車両には、車両制御のための各種センサが設けられている。例えば、クランク位置（回転角度位置）と共にエンジン回転速度等を検出可能とすべく所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）クランク角信号（電気信号）を出力するクランク角センサ３１や、運転者によるアクセルペダルの操作量（アクセル開度）を検出してこれを電気信号として出力するアクセルセンサ３２等が設けられている。

こうしたシステムにあってモータＥＣＵ４０は、電動機付きターボチャージャの制御装置に相当するものであり、主に、エンジン１０の吸気管１１と排気管１２との間に設けられた電動機付きターボチャージャ２０を制御するものである。ここで、電動機付きターボチャージャ２０は、排気動力を利用してエンジン吸気系にて過給を行うターボチャージャ本体２５と、このターボチャージャ本体２５に取り付けられて同本体２５の駆動をアシスト（助勢）するアシスト電動機２８とを備えて構成されている。そして、ターボチャージャ本体２５は、吸気管１１の中途に設けられたコンプレッサ（コンプレッサインペラ）２１と、排気管１２の中途に設けられたタービン（タービンホイール）２２とを有し、これらコンプレッサ２１及びタービン２２がシャフト２３（ターボチャージャ本体２５とアシスト電動機２８との共通の出力軸に相当）にて連結されている。すなわち、排気管１２を流れる排気によってタービン２２が回転し、その回転力がシャフト２３を介してコンプレッサ２１に伝達され、このコンプレッサ２１により、吸気管１１内を流れる空気が圧縮されて過給が行われるようになっている。またこの際、過給された空気が、図示しないインタークーラ（例えばコンプレッサ２１の下流側に配設）により冷却されることで、吸入空気の充填効率はさらに高められることになる。

ここで図２を参照して、電動機付きターボチャージャ２０の構造についてより詳細な説明を加える。なお、図２は、電動機付きターボチャージャ２０の内部構造を詳細に示す内部側面図である。また、本実施形態で用いる上記アシスト電動機２８は、かご型ロータを用いた交流駆動の誘導電動機（いわゆるＡＣモータの１つ）であり、その構造は、先の図１２に例示した電動機の構造と同様であるため、ここでは概略的な構造のみを説明し、詳細な構造についての説明は割愛する。

同図２に示されるように、この電動機付きターボチャージャ２０は、適宜のハウジング２４内に、上記コンプレッサ２１、タービン２２、シャフト２３、及びアシスト電動機２８が共に収容されて構成されている。また、アシスト電動機２８は、シャフト２３に対してタービン２２寄りに取り付けられた回転子としてのかご型ロータ２８ａと、このロータ２８ａを囲繞するように配設（ハウジング２４に固定）された固定子としての励磁コイル２８ｂ（界磁）とを有して構成され、励磁コイル２８ｂに交流電圧（ここでは６相）が印加されることに基づいて、ターボチャージャ本体２５の上記過給動作をアシスト（助勢）するようになっている。

そして、こうしたシステム（図１）の中で電子制御ユニットとして主体的に車両制御を行う部分がエンジンＥＣＵ３０やモータＥＣＵ４０である。これらＥＣＵ３０，４０は、周知のマイクロコンピュータ（図示略）を備え、エンジン１０の運転状態やユーザの要求を検出する各種センサの検出値に基づいて所望とされる態様で各種アクチュエータを操作することにより、エンジン１０の制御を主として当該車両に係る各種の制御を行うものである。また、これらＥＣＵ３０，４０に搭載されるマイクロコンピュータは各々、各種の演算を行うＣＰＵ（基本処理装置）、その演算途中のデータや演算結果等を一時的に記憶するメインメモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）、プログラムメモリとしてのＲＯＭ（読み出し専用記憶装置）、データ保存用メモリとしてのＥＥＰＲＯＭ（電気的に書換可能な不揮発性メモリ）等といった各種の演算装置及び記憶装置を有して構成されている。そしてＲＯＭには、車両制御に係る各種のプログラムや制御マップ等が、またデータ保存用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）には、エンジン１０の設計データをはじめとする各種の制御データ等が、それぞれ予め格納されている。

また前述したように、モータＥＣＵ４０は、本実施形態に係る電動機付きターボチャージャの制御装置に相当するものである。以下、図３を参照して、モータＥＣＵ４０の構成についてさらに詳しく説明する。

同図３に示すように、このモータＥＣＵ４０は、各部４０１〜４１１を備え、例えば電圧「１２Ｖ」で電力供給を行う電源としての車載バッテリ４１から電力の供給を受け、エンジンＥＣＵ３０から随時取得する要求アシスト量や、逐次検出されるターボチャージャ２０の回転速度（電動機２８の回転速度に相当）等に基づいて、アシスト電動機２８（詳しくは６相の励磁コイル２８ｂ）に対する通電を制御している。なお、要求アシスト量（目標出力ＡＱ）は、時々のエンジン運転状態に応じて必要とされるアシスト電動機２８の駆動量に相当するものであり、エンジン１０の運転状態（例えばエンジン回転速度や、アクセル操作量、要求エンジントルク等）に基づき、エンジンＥＣＵ３０にて算出される。また、ターボチャージャ２０の回転速度（ターボ回転速度Ｎｒ）は、コンプレッサ２１（図２）に対して配設された回転速度検出センサ４２（図２では図示略）からのピックアップ信号（シャフト２３の回転速度信号）に基づき、回転速度算出部４０１にて算出される。

すなわち、このモータＥＣＵ４０では、目標設定部４０２が、それらエンジンＥＣＵ３０及び回転速度算出部４０１から、それぞれ目標出力ＡＱ及びターボ回転速度Ｎｒを取得することにより、これら両パラメータに基づいて、最適な目標界磁速度Ｎｆ（励磁コイル２８ｂに印加すべき交流電圧の周波数）及び目標電圧ＶＡ（励磁コイル２８ｂに印加すべき交流電圧の大きさ）を算出する。図４に、この算出態様の詳細を示す。

同図４に示すように、この目標設定部４０２は、目標界磁速度Ｎｆ及び目標電圧ＶＡを算出するためのマップＭ１１，Ｍ１３及び関係式Ｍ１２を備えて構成されている。ここで、マップＭ１１は、ターボ回転速度Ｎｒについて、最適なアシスト電動機２８のスリップ率Ｓ（すべり）を一意的に定めるものである。ちなみに、本実施形態のマップＭ１１では、ターボ回転速度Ｎｒが大きくなるほどこれに対応する適合値としてのスリップ率Ｓが小さくなるような相関関係（図４中のグラフ参照）が定められている。また、関係式Ｍ１２は、ターボ回転速度Ｎｒとスリップ率Ｓとについて、最適な目標界磁速度Ｎｆを一意的に定めるものであり、本実施形態では「Ｎｆ＝Ｎｒ／（１−Ｓ）」なる関係式を用いている。この目標設定部４０２では、上記マップＭ１１により、回転速度算出部４０１から取得したターボ回転速度Ｎｒに対応するスリップ率Ｓを求め、これらターボ回転速度Ｎｒとスリップ率Ｓとに対応する最適な目標界磁速度Ｎｆを、上記関係式Ｍ１２により算出している。また一方、マップＭ１３は、目標界磁速度Ｎｆと目標出力ＡＱとについて、最適な目標電圧ＶＡを一意的に定めるものである。ちなみに、本実施形態のマップＭ１３では、目標界磁速度Ｎｆが大きくなるほど、また目標出力ＡＱが大きくなるほど、これらに対応する適合値としての目標電圧ＶＡが大きくなるような相関関係（図４中のグラフ参照）が定められている。そして、この目標設定部４０２では、上記関係式Ｍ１２により算出された目標界磁速度ＮｆとエンジンＥＣＵ３０から取得した目標出力ＡＱとに対応する最適な目標電圧ＶＡを、このマップＭ１３に基づいて求めている。

このように、この目標設定部４０２では、マップＭ１１，Ｍ１３及び関係式Ｍ１２に基づいて、上記目標出力ＡＱ及びターボ回転速度Ｎｒに対応する最適な目標界磁速度Ｎｆ及び目標電圧ＶＡが算出されている。そして、この目標設定部４０２にて算出された目標界磁速度Ｎｆ及び目標電圧ＶＡは、信号発生部４０３（図３）へ入力される。この信号発生部４０３は、ＰＷＭ発生部４０４，４０６及び駆動波形発生部４０７に対して、適宜の電気信号を与えることにより、これら各波形発生部４０４，４０６，４０７を通じて所望の波形を作成するものである。

ＰＷＭ発生部４０４は、信号発生部４０３から与えられた電気信号（目標電圧ＶＡに応じた信号）に基づいて、その信号に対応するデューティ比の矩形波形を作成し、コンバータ部４０５に対してＰＷＭ（パルス幅変調）制御を行うものである。このモータＥＣＵ４０では、こうしたＰＷＭ発生部４０４を通じて、コンバータ部４０５の出力電圧値（電圧の大きさ）を制御している。ここでコンバータ部４０５は、直流電流（ＤＣ）を異なる電圧値の直流電流へ変換するものであり、いわゆるＤＣ−ＤＣコンバータとして機能する。具体的には、コンバータ部４０５は、バッテリ４１から電源電圧（例えば「１２Ｖ」）の供給されるチョークコイルと、このチョークコイルに対する通電の有無を制御するためのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）とからなる３相のチョッパ型昇圧回路によって、各相で昇圧された電圧がコンデンサにチャージされる（蓄電される）ように構成されている。そして、こうしたコンバータ部４０５では、ＰＷＭ発生部４０４からの矩形波形が、スイッチング素子としてのＦＥＴのゲートに印加されることにより、同波形のデューティ比（通電時間）に基づいてコンバータ部４０５の出力電圧値が制御（例えば「３０Ｖ」に制御）されることになる。なお、デューティ比は、基本周期ＤＴに対する論理ハイレベルの期間Ｄｔの割合、すなわち「（Ｄｔ／ＤＴ）×１００（％）」と定義される比率である。

一方、ＰＷＭ発生部４０６は、信号発生部４０３から与えられた電気信号（目標電圧ＶＡに応じた信号）に基づいて、その信号に対応するデューティ比の矩形波形を作成するものであり、駆動波形発生部４０７は、信号発生部４０３から与えられた電気信号（目標界磁速度Ｎｆに応じた信号）に基づいて、その信号に対応する周波数（励磁コイル２８ｂに印加すべき交流電圧の周波数に相当）の駆動波形（矩形波形）を作成するものである。そして、合成部４０８は、例えばアンド回路からなり、これら波形発生部４０６，４０７により作成された波形を合成してインバータ部４０９へ付与するものである。

インバータ部４０９は、ＰＷＭ発生部４０６によりＰＷＭ（パルス幅変調）制御されることで出力電圧値（電圧の大きさ）を可変とし、また駆動波形発生部４０７による駆動波形に基づいて出力周波数を可変とする。すなわち、このインバータ部４０９では、コンバータ部４０５から供給される直流電流についてその周波数と電圧値との両方が可変とされるようになっている。具体的には、インバータ部４０９は、アシスト電動機２８の６相の励磁コイル２８ｂの通電状態（電圧の極性や電圧値等）を制御する１２個のＦＥＴによって構成され、ＰＷＭ発生部４０６及び駆動波形発生部４０７からの矩形波形が、スイッチング素子としてのそれらＦＥＴのゲートに印加されることにより、同波形に基づいて出力電圧値や出力周波数が制御されることになる。これにより、６相の励磁コイル２８ｂには、位相が６０°ずつずれた電圧（電流）が供給されることになる。

また、モータＥＣＵ４０は、バッテリ４１から供給される電圧及び電流の大きさを別々に検出するために電圧検出部４１０及び電流検出部４１１を備える。これら電圧検出部４１０及び電流検出部４１１は、当該モータＥＣＵ４０の電力供給ラインに対して配設され、コンバータ部４０５へ供給される電圧及び電流の大きさを検出する。なお、電圧検出部４１０は、バッテリ４１から印加される電圧を直接的に検出しているため、常にバッテリ４１の電源電圧（例えば「１２Ｖ」）に略等しい電圧が検出されることになる。ただし、これら電圧検出部４１０及び電流検出部４１１の協働により検出される電力（＝電圧×電流）の大きさとしては、アシスト電動機２８へ供給される電力（アシスト電動機２８への電力供給量）に等しいものが得られる。

以上、本実施形態に係る車両制御システムの構成について説明した。次に、図５〜図９を参照しつつ、上記モータＥＣＵ４０の処理を中心に、このシステムの動作について説明する。

先の特許文献１に記載のシステムと同様、このシステムにおいても、例えば低回転域から高回転域へ移行する際（加速時）に、上記アシスト電動機２８によりターボチャージャ本体２５の回転軸（シャフト２３）に対してアシスト動力を付与することで、エンジンの立ち上がり特性を改善している。具体的には、エンジンＥＣＵ３０からの要求アシスト量（目標出力ＡＱ）に基づき、モータＥＣＵ４０が、その目標出力ＡＱを満足するようにアシスト電動機２８の駆動を制御している。

しかしながら、電動機付きターボチャージャ２０を継続的に使用していると、アシスト電動機２８の経年劣化に起因して出力特性（特にトルク特性）に経年的（累積的）な劣化（低下）が生じてしまうことは前述したとおりである。本実施形態では、上記モータＥＣＵ４０によりアシスト電動機２８のトルクを補正する（トルク誤差を補償する）ことで、こうした出力劣化を抑制して電動機付きターボチャージャ２０の長期にわたる継続的な安定動作（出力誤差の少ない動作）を実現している。

図５〜図７は、本実施形態の上記モータＥＣＵ４０により実行されるトルク補正の処理手順を示すフローチャートである。なお、これら各図の一連の処理は、基本的には、モータＥＣＵ４０でＲＯＭに記憶されたプログラムが実行されることにより、所定クランク角ごとに又は所定時間周期で逐次実行される。また、これら各図の処理において用いられる各種パラメータの値は、例えばモータＥＣＵ４０に搭載されたＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ等の記憶装置に随時記憶され、必要に応じて随時更新される。

同図５〜図７に示されるように、いずれの図に示す一連の処理においても、最初のステップでは実行条件の成否を判断する。すなわち、図５の処理では、フラグＦ１，Ｆ２のいずれにも「０」が設定されていること、図６の処理では、フラグＦ１に「１」が設定されていること、図７の処理では、フラグＦ２に「１」が設定されていること、が実行条件に相当し、この条件が成立するまで繰り返しその実行条件の成否判断を実行し、この条件が成立したことに基づいて次のステップに進む。なお、本実施形態では、これらフラグＦ１，Ｆ２の初期値が「０」に設定されている。したがって、はじめは図５の処理だけが進行することになる。以下、図５の処理について説明する。

同図５に示すように、この一連の処理においては、まずステップＳ１１，Ｓ１２で、上述の実行条件の成否を判断し、この条件が成立したことに基づいてステップＳ１３へ移行する。ステップＳ１３では、目標出力ＡＱと閾値Ａ１（例えば所定の固定値あるいは可変値）とを比較して、目標出力ＡＱが閾値Ａ１よりも大きい（ＡＱ＞Ａ１）か否かを判断する。そして、このステップＳ１３で、「ＡＱ＞Ａ１」なる関係が成立しない旨判断された場合には、続くステップＳ１６〜Ｓ１８で、タイマカウンタＴ、フラグＦ１，Ｆ２をそれぞれリセット（「０」を設定）する。なお、タイマカウンタＴは、上記「ＡＱ＞Ａ１」なる関係が成立してからの経過時間を示すものである。一方、アシストフラグＦ１及び電力算出フラグＦ２は、前述したように、図５〜図７の処理の各実行条件に係るものである。

他方、ステップＳ１３で、「ＡＱ＞Ａ１」なる関係が成立する旨判断された場合には、続くステップＳ１４で、タイマカウンタＴをインクリメント（Ｔ＝Ｔ＋１）して、続くステップＳ１５で、タイマカウンタＴと閾値Ｔ１（例えば所定の固定値あるいは可変値）とを比較して、タイマカウンタＴが閾値Ｔ１よりも大きい（Ｔ＞Ｔ１）か否かを判断する。そして、このステップＳ１５で、「Ｔ＞Ｔ１」なる関係が成立しない旨判断された場合には、この図５の一連の処理を終了し、「Ｔ＞Ｔ１」なる関係が成立するまで、上記ステップＳ１１〜Ｓ１５の処理を繰り返し実行する。

他方、ステップＳ１５で、「Ｔ＞Ｔ１」なる関係が成立する旨判断された場合には、すなわち閾値Ｔ１に相当する期間中、常に（安定して）上記「ＡＱ＞Ａ１」の状態で維持された場合には、続くステップＳ１５ａ，Ｓ１５ｂで、アシストフラグＦ１及びカウンタＮに対してそれぞれ「１」を設定する。これにより、図６の処理の実行条件が成立するとともに、図５の処理の実行条件が成立しなくなる。次に、図６の処理について説明する。

同図６に示すように、この一連の処理においては、まずステップＳ２１で、上述の実行条件の成否を判断し、この条件が成立したことに基づいてステップＳ２２へ移行する。ステップＳ２２では、目標出力ＡＱに基づいて目標電力ＰＱ１を算出する。具体的には、例えば「ＰＱ１＝ＡＱ×１／η」（η：アシスト電動機２８の効率）なる関係式に基づいて算出する。そして、続くステップＳ２３にて、この算出値（目標電力ＰＱ１）を過去Ｎ回の算出値と共に平均化する（「ＰＱ２＝ΣＰＱ１／Ｎ」）ことにより平均目標電力ＰＱ２を得る。なお、「Ｎ＝１」の場合は、平均化するにはデータが足りないため、実質的にこの平均化の処理（ステップＳ２３）は割愛されることになる。

続くステップＳ２４では、電圧検出部４１０及び電流検出部４１１（図３）により、バッテリ４１からモータＥＣＵ４０へ供給（入力）される電圧の大きさ（実入力電圧ＶＤ）及び電流の大きさ（実入力電流ＩＤ）を検出する。そして、続くステップＳ２５で、これら実入力電圧ＶＤ及び実入力電流ＩＤに基づいて、実際にアシスト電動機２８へ供給（入力）されている電力（実入力電力ＰＤ１）を算出する。具体的には、例えば「ＰＤ１＝ＩＤ×ＶＤ」なる関係式に基づいて算出する。そして、続くステップＳ２６にて、この算出値（実入力電力ＰＤ１）を過去Ｎ回の算出値と共に平均化する（「ＰＤ２＝ΣＰＤ１／Ｎ」）ことにより平均実入力電力ＰＤ２を得る。なお、「Ｎ＝１」の場合は、平均化するにはデータが足りないため、実質的にこの平均化の処理（ステップＳ２６）は割愛されることになる。

こうして平均実入力電力ＰＤ２を算出したら、次にステップＳ２７で、カウンタＮをインクリメント（Ｎ＝Ｎ＋１）して、続くステップＳ２８で、カウンタＮと閾値Ｎ１（例えば所定の固定値あるいは可変値）とを比較して、カウンタＮが閾値Ｎ１以上（Ｎ≧Ｎ１）か否かを判断する。そして、このステップＳ２８で、「Ｎ≧Ｎ１」なる関係が成立しない旨判断された場合には、この図６の一連の処理を終了し、「Ｎ≧Ｎ１」なる関係が成立するまで、上記ステップＳ２１〜Ｓ２８の処理を繰り返し実行する。

他方、ステップＳ２８で、「Ｎ≧Ｎ１」なる関係が成立する旨判断された場合には、すなわち「Ｎ１−１」回（例えば３回）の取得、算出により得られた各「Ｎ１−１」個の目標電力ＰＱ１及び実入力電力ＰＤ１についての平均値として上記平均目標電力ＰＱ２及び平均実入力電力ＰＤ２を得ることができた場合には、続くステップＳ２８ａ，Ｓ２８ｂで、アシストフラグＦ１に「０」を、また電力算出フラグＦ２に「１」をそれぞれ設定する。これにより、図７の処理の実行条件が成立するとともに、図６の処理の実行条件が成立しなくなる。次に、図７の処理について説明する。

同図７に示すように、この一連の処理においては、まずステップＳ３１で、上述の実行条件の成否を判断し、この条件が成立したことに基づいてステップＳ３２へ移行する。

ステップＳ３２では、例えば「Ｒ＝ＰＤ２／ＰＱ２」なる関係式に基づいて、上述の平均目標電力ＰＱ２と平均実入力電力ＰＤ２との比率Ｒを算出する。なお、この比率Ｒは、アシスト電動機２８の目標電力値と実電力値との相違度合に相当するものであり、劣化が無い状態では「１」であり、劣化が進行するほど小さな値になる。

次いで、ステップＳ３３では、この比率Ｒと閾値Ｒ１（例えば所定の固定値あるいは可変値）とを比較して、比率Ｒが閾値Ｒ１（例えば固定値「０．９」）よりも小さい（Ｒ＜Ｒ１）か否かを判断する。そして、このステップＳ３３で、「Ｒ＜Ｒ１」なる関係が成立しない旨判断された場合には、トルク誤差は小さい、すなわちトルク補正（トルク誤差の補償）は必要ないとして、続くステップＳ３７で、電力算出フラグＦ２に「０」を設定した後、この図７の一連の処理を終了する。これにより、図５の処理の実行条件が成立するとともに、図７の処理の実行条件が成立しなくなるため、図７の処理は実質的に停止し、また図５の処理が実行されるようになる。

他方、ステップＳ３３で、「Ｒ＜Ｒ１」なる関係が成立する旨判断された場合には、トルク補正の必要があるとして、補正係数の算出を開始する。すなわち、まずステップＳ３４で、比率Ｒの関数ｆ（Ｒ）に基づいて、補正係数の変化量ΔＫＶを算出する。具体的には、電力値は電圧値の２乗に比例する（オームの法則）ので、例えば「ΔＫＶ＝√（１／Ｒ）」なる関係式に基づいて、この変化量ΔＫＶを算出する。なお、この変化量ΔＫＶは、劣化が無い状態では「１」であり、劣化が進行するほど大きな値になる。

そして、続くステップＳ３５で、現在の補正係数ＫＶ（補正無しの場合は「１」）と上記変化量ΔＫＶとに基づいて暫定的な補正係数ｔＫＶを算出する。具体的には、例えば「ｔＫＶ＝ＫＶ×ΔＫＶ」なる関係式に基づいて、この暫定補正係数ｔＫＶを算出する。なお、補正係数ＫＶは、経時的なトルク劣化に基づく累積的なトルク誤差を補償する（誤差を相殺する）ための係数で、いわば累積的な補償量を示すものである。この補正係数ＫＶは、逐次更新されている（下記ステップＳ３６ａ）。

次に、ステップＳ３６で、ステップＳ３５で算出された暫定補正係数ｔＫＶと閾値Ｋ１（例えば所定の固定値あるいは可変値）とを比較して、暫定補正係数ｔＫＶが閾値Ｋ１よりも小さい（ｔＫＶ＜Ｋ１）か否かを判断する。そして、このステップＳ３６で、「ｔＫＶ＜Ｋ１」なる関係が成立しない旨判断された場合には、アシスト電動機２８の劣化度合が補正では対応しきれないほど大きくなったとして、続くステップＳ３６ｂで、所定のフェイルセーフ処理を実行する。具体的には、例えば警告灯や警告ブザー、あるいは異常信号発生装置等の適宜の報知装置（報知手段）により、運転者やエンジンＥＣＵ３０等に異常である旨を報知する（警告灯の点灯、ブザーの鳴動、あるいはエラーメッセージ等の異常信号の送信等）。これにより、異常信号を受信した各装置は異常時用の運転に切り替えることが可能になり、運転者等は必要に応じてアシスト電動機２８の交換や修理等を行うことができるようになる。そして、このフェイルセーフ処理を実行した後、補正係数ＫＶを更新せずにステップＳ３７へ移行することで、前述と同様、この図７の処理は実質的に停止し、図５の処理が開始されることになる。

他方、ステップＳ３６で、「ｔＫＶ＜Ｋ１」なる関係が成立する旨判断された場合には、続くステップＳ３６ａで、暫定補正係数ｔＫＶに基づき補正係数ＫＶを更新する（ＫＶ＝ｔＫＶ）。そして、さらに続くステップＳ３７で、電力算出フラグＦ２に「０」を設定した後、この図７の一連の処理を終了することで、前述と同様、この図７の処理は実質的に停止し、図５の処理が開始されることになる。

本実施形態では、こうして補正係数ＫＶが逐次更新されている。そして、図８（図４に対応した図）に示すように、この補正係数ＫＶに基づいてアシスト電動機２８のトルク補正を行うべく、目標設定部４０２（図３）から出力される（換言すれば信号発生部４０３へ入力される）信号の１つである目標電圧ＶＡに対して補正（補正係数ＫＶによる乗算）を行っている。この目標電圧ＶＡは、励磁コイル２８ｂへ印加される交流電圧の大きさを示すものであり、この目標電圧ＶＡが適宜の値に補正されることで、出力誤差、ひいてはトルク誤差は的確に補償されることになる。そして、この補正により、電動機付きターボチャージャ２０の長期にわたる継続的な安定動作（出力誤差の少ない動作）が実現されることになる。

図９（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ図５〜図７の処理が実行された場合の各制御パラメータ（（ａ）目標出力ＡＱ、（ｂ）目標電圧ＶＡ、（ｃ）スリップ率Ｓ、（ｄ）ターボ回転速度Ｎｒ、（ｅ）実入力電圧ＶＤ、（ｆ）実入力電流ＩＤ）の推移を示すタイミングチャートである。

すなわち、この図９中のタイミングｔ１で、エンジンＥＣＵ３０からアシスト要求が送られてくると、目標出力ＡＱ（図９（ａ））が閾値Ａ１を超え、ステップＳ１３（図５）で「ＡＱ＞Ａ１」なる関係が成立する旨判断されるようになる。そして、閾値Ｔ１に相当する期間中、常に（安定して）上記「ＡＱ＞Ａ１」の状態が維持されると、タイミングｔ２で、図６の一連の処理が実行されるようになり、ステップＳ２８（図６）で、「Ｎ１−１」回（例えば３回）の取得、算出により、上記平均目標電力ＰＱ２及び平均実入力電力ＰＤ２が取得される。そして、これらの値に基づき、図７の処理を通じて補正係数ＫＶが算出、更新された後、タイミングｔ３で、アシスト電動機２８によるアシストが停止される。

これにより、その後タイミングｔ４で、エンジンＥＣＵ３０から再びアシスト要求が送られてきた場合には、補正係数ＫＶで補正された目標電圧ＶＡ（図９（ｂ）中の実線）が信号発生部４０３（図３）に与えられるようになる。なお、図９（ｂ）中の破線Ｌ１は補正前の値（目標電圧ＶＡ）を示すものである。

そして、図９（ｅ）及び（ｆ）中に実線にて示されるように、信号発生部４０３の電気信号に基づいて制御されるアシスト電動機２８への電力供給量も、その補正係数ＫＶが反映されたものとなる。すなわち、アシスト電動機２８の導体接合部の劣化（接触抵抗の増大）により低下した分だけ電力供給量は増量される。なお、本実施形態ではバッテリ４１から印加される電圧を直接的に検出している（図３参照）ため、検出値としての実入力電圧ＶＤは略一定であり、主に実入力電流ＩＤの変化として電力値の変化が検出される。また、図９（ｆ）中の破線Ｌ３も、補正前の値（ここでは電流値）を示すものである。

こうしてアシスト電動機２８への電力供給量が補正されることにより、図９（ｄ）中に実線にて示されるように、ターボ回転速度Ｎｒも補正され、このターボ回転速度Ｎｒに準ずる態様で、アシスト電動機２８のトルクについてもこれが、的確に補正されることになる。なお、ターボ回転速度Ｎｒは、回転速度算出部４０１（図３）にて算出されるものである。また、図９（ｄ）中の破線Ｌ２も、補正前の値（ここではターボ回転速度Ｎｒ）を示すものである。

そして、この時（タイミングｔ１〜ｔ３の期間での補正後）の目標電力値（平均目標電力ＰＱ２）と実電力値（平均実入力電力ＰＤ２）との相違度合（比率Ｒ）に基づき、先のタイミングｔ１〜ｔ３に対応するタイミングｔ４〜ｔ６にて前述と同様にして、補正係数ＫＶがさらに更新されることになる。こうして補正係数ＫＶは、基本的にはアシスト実行の都度（ただし、長期アシストの場合は１回のアシスト実行につき複数回）、必要に応じて更新されることになる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

（１）エンジン排気系に設けられたタービン２２が排気流によって駆動されることに基づき同タービン２２と連動するコンプレッサ２１によりエンジン吸気系にて過給を行うターボチャージャ本体２５と、該ターボチャージャ本体２５に取り付けられて同ターボチャージャ本体２５の駆動をアシスト（助勢）するアシスト電動機２８とを備える電動機付きターボチャージャ２０の制御に用いられ、アシスト電動機２８の動作を制御する装置（モータＥＣＵ４０）として、制御目標値に相当するアシスト電動機２８の目標電力値（平均目標電力ＰＱ２）と実際に同アシスト電動機２８へ供給される実電力値（平均実入力電力ＰＤ２）とを比較することにより、これら両者の相違度合を算出するプログラム（相違度合算出手段、図７のステップＳ３２）と、ステップＳ３２（図７）にて算出された相違度合（比率Ｒ）に基づいて、該相違度合に起因したアシスト電動機２８のトルク誤差を補償する（補正係数ＫＶを更新する）プログラム（トルク誤差補償手段、図７のステップＳ３６ａ）と、を備える構成とした。これにより、電動機付きターボチャージャ２０の出力劣化（出力低下）を抑制して同ターボチャージャ２０の長期にわたる継続的な安定動作（出力誤差の少ない動作）を実現することができるようになる。

（２）複数回（例えば３回）の取得、算出により得られた目標電力値及び実電力値についての平均をとってそれに基づき最終的な相違度合（比率Ｒ）を得るプログラム（図６のステップＳ２２〜Ｓ２６）を備える構成とした。これにより、アシスト電動機２８の目標電力値と実電力値との相違度合（比率Ｒ）をより高い精度で算出することができるようになる。

（３）ステップＳ３２（図７）において、目標電力値（平均目標電力ＰＱ２）と実電力値（平均実入力電力ＰＤ２）との比率Ｒを算出するようにした。これにより、演算の簡易さと正確さとを同時に得ることが容易になる。

（４）ステップＳ３６ａ（図７）において、アシスト電動機２８への電力供給量を補正する（目標電圧ＶＡに係る補正係数ＫＶを更新する）ようにした。これにより、目標電力値（平均目標電力ＰＱ２）と実電力値（平均実入力電力ＰＤ２）との相違度合を減らす、あるいは完全に無くすような補正を、より容易且つ的確に行うことが可能になる。

（５）アシスト電動機２８が、固定子としての界磁（励磁コイル２８ｂ）に交流電圧が印加されることにより、その界磁印加電圧に対応した回転磁界と該回転磁界に応じて回転子（かご型ロータ２８ａ）に流れる誘導電流（渦電流）との作用により力を発生させ、界磁印加電圧の周波数に対応する同期速度（界磁速度）とは非同期に回転子を回転させる誘導電動機（図１２参照）である構成とした。これにより、遠心力に対する十分な耐性を確保することが可能になる。

（６）ステップＳ３２（図７）にて算出された相違度合が大きい（比率Ｒが小さい）か否かを判断するプログラム（相違度合大小判断手段、図７のステップＳ３３）を備える構成とし、ステップＳ３３において相違度合が大きいと判断された場合にのみ、ステップＳ３６ａ（図７）においてトルク誤差の補償（補正係数ＫＶの更新）を行うようにした。これにより、特に補正が必要となる場合だけ、すなわち相違度合が大きい場合だけに、上述のトルク補正を行うことが可能となり、ひいては補正精度の向上と処理負荷の軽減との両立が図られるようになる。

（７）ステップＳ３６ａ（図７）において、アシスト電動機２８の経時的なトルク誤差を逐次補償（補正係数ＫＶを逐次更新）するように構成し、この逐次補償による累積的な補償量が大きいか否かを判断するプログラム（補償量大小判断手段、図７のステップＳ３６）と、このプログラムにより補償量が大きいと判断された場合に所定のフェイルセーフ処理を行うプログラム（フェイルセーフ手段、図７のステップＳ３６ｂ）と、をさらに備える構成とした。これにより、アシスト電動機２８の劣化度合が補正で対応しきれないほど大きくなったことを検知して、所定のフェイルセーフ処理を行うことが可能になる。

（８）所定のフェイルセーフ処理（図７のステップＳ３６ｂ）が、アシスト電動機２８のトルクに対する累積的な補償量が大きい旨を報知する処理（警告灯の点灯、ブザーの鳴動、あるいはエラーメッセージ等の異常信号の送信等）である構成とした。これにより、アシスト電動機２８の異常動作等の防止が図られ、ひいては制御システム全体としてのセキュリティレベルの向上が図られるようにもなる。

本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施しても良い。

・ステップＳ３６ｂ（図７）で実行するフェイルセーフ処理の態様は上記実施形態で示したものに限られず、エンジンの仕様等に応じて最適な態様を採用することができる。もっとも、このフェイルセーフ処理は必須の構成ではなく、用途等に応じて必要なければステップＳ３６（図７）の判断処理共々このフェイルセーフ処理に係るステップＳ３６ｂの処理を割愛するようにしてもよい。

・上記実施形態では、ステップＳ３３（図７）において相違度合が大きい（比率Ｒが小さい）と判断された場合にだけ補正係数ＫＶの更新を行うようにした。しかし、ステップＳ３３の判断処理を割愛して、比率Ｒ算出（ステップＳ３２）の度に（毎度）補正係数ＫＶの更新を行うようにしてもよい。

・上記実施形態では、目標設定部４０２から出力される信号の１つである目標電圧ＶＡに対して補正を行うようにした（図８参照）。しかしこれに限られず、目標設定部４０２へ入力される（換言すればエンジンＥＣＵ３０から送られてくる）信号の１つである目標出力ＡＱに対して補正を行うようにしてもよい。ただしこの場合、補正係数ＫＶは、電圧に係る補正係数ではなく電力に係る補正係数として求めるようにする。

・上記実施形態では、制御目標値（目標電圧ＶＡ）を通常（補正前の制御目標値）よりも高く設定するようにした。しかしこれに限られず、制御目標値は不変のままその制御目標値よりも多くアシスト電動機２８へ電力が供給されるように設定することによっても、前記（４）の効果に準ずる効果を得ることはできる。

・図１０に示すように、アシスト電動機２８について同期速度（界磁速度）と回転子（ロータ２８ａ）の回転速度との速度差に相当するすべり（スリップ率Ｓ）に係る補正係数ＫＳを求め、この補正係数ＫＳに基づいてすべりの大小を補正するように構成することもできる。こうすることで、トルクとすべりとの相関関係に基づいて、トルク誤差を容易且つ的確に補償することができるようになる。図１１に、アシスト電動機２８について電圧値（交流電圧値）を一定にした場合のトルクとすべり（スリップ率Ｓ）との関係を概略的に示す。

同図１１に示されるように、これらトルクとスリップ率Ｓとは、スリップ率Ｓが小さい領域（スリップ率Ｓが「０〜Ｓ１」となる領域）において略比例関係（スリップ率Ｓが大きくなるほどトルクも大きくなる）を有する。このため、すべり（スリップ率Ｓ）を補正する場合には、この略比例関係になる領域を利用する（この領域で電動機２８を使用する）ことで、補正係数ＫＳを容易に求めることが可能になる。具体的には、この場合、比率Ｒ（図７のステップＳ３２にて算出）と補正係数の変化量ΔＫＳとの関係は、「ＫＳ＝１／Ｒ」なる関係式で表すことができる。したがって、先のステップＳ３４（図７）の処理に代えて、この関係式に基づいて比率Ｒから補正係数の変化量ΔＫＳを求める処理を行うようにすれば、その後のステップは補正係数ＫＶの場合と同様にして、補正係数ＫＳを更新することができる。そして、この補正係数ＫＳにより、すべりの大小を補正することで、トルクも補正されることになる。

・複数種の補正係数を併せ用いて、トルクの補正（トルク誤差の補償）を行うようにしてもよい。例えば目標電圧ＶＡに係る補正係数ＫＶとすべりに係る補正係数ＫＳとの両方を用いるようにしてもよい。

・目標電力値（平均目標電力ＰＱ２）と実電力値（平均実入力電力ＰＤ２）との相違度合は、比率に限られず、任意の比較値を用いることができる。例えばこれらの差分（例えば「目標電力値−実電力値」）を用いるようにしてもよい。

・補正の種類や補正に係る演算内容としても、補正係数による乗算（図８や図１０参照）に限られず任意であり、例えば四則演算（加減剰余）や微分・積分等の演算を任意に組み合わせてより精密な補正を行うようにしてもよい。

・ターボチャージャ本体２５の運転条件（例えば目標電力値）や運転状態（例えばターボチャージャ本体２５の回転速度）の別に補正係数を用意するようにしてもよい。例えば「２万ｒｐｍ」，「４万ｒｐｍ」，「６万ｒｐｍ」，…，「１４万ｒｐｍ」，「１６万ｒｐｍ」，「１８万ｒｐｍ」といったターボ回転速度Ｎｒに対して、それぞれ補正係数ＫＶ１，ＫＶ２，ＫＶ３，…，ＫＶ７，ＫＶ８，ＫＶ９を各別に関連付けて（マップ化して）、これを適宜の記憶装置（例えばＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリ）に保存する。そして、先のステップＳ３６ａ（図７）では、都度の（時々の）ターボ回転速度Ｎｒに応じた補正係数を更新する（例えば「１４万ｒｐｍ」であれば補正係数ＫＶ７を更新する等）ように構成してもよい。こうした構成であれば、高い頻度でトルク補正を行う場合にも、ターボチャージャ本体２５の運転条件又は運転状態の別に用意された補正係数を用いて、都度の補正を的確に高い精度で行うことが可能になる。なお、関連付け手段としては、マップのほかに、関係式等も用いることができる。

・上記実施形態では、目標電力値及び実電力値についての平均をとってそれに基づき最終的な相違度合（比率Ｒ）を得るようにしたが、これら目標電力値及び実電力値ではなく相違度合（比率Ｒ）自体についての平均をとってこの平均値を最終的な相違度合（比率Ｒ）とするように構成してもよい。こうした場合にも、前記（２）の効果に準ずる効果を得ることはできる。もっとも、平均値を用いること自体は必須の構成ではなく、必要な精度が確保される場合には平均値を求める構成は必要ない。

・上記実施形態では、アシスト電動機２８として、かご型ロータを用いた交流駆動の誘導電動機（図１２）を採用した場合について言及したが、他の種類の電動機（モータ）を用いた場合にも、基本的には同様に本発明を適用することができる。例えば巻線型の誘導電動機を含めた他の交流電動機（ＡＣモータ）、あるいはブラシレスモータを含めた直流電動機（ＤＣモータ）であっても、電動機（モータ）の寿命（劣化度合）に温度（特に使用温度環境）が大きく影響する場合が多い。このため、これらの電動機（モータ）をアシスト電動機２８として採用した場合にも、本発明を適用することは有益である。

・制御対象とする電動機付きターボチャージャの構造は図２に例示したものに限られず基本的には任意である。すなわち、アシスト電動機２８の配設態様（配設位置等）等も用途等に応じて任意に設定することができる。

・要は、目標電力値と実電力値とを比較することによりこれら両者の相違度合を算出する手段（例えばプログラム）と、この手段により算出された相違度合に基づいて、該相違度合に起因したアシスト電動機のトルク誤差を補償する手段（例えばプログラム）と、を備える構成であれば、出力劣化を抑制してターボチャージャの長期にわたる継続的な安定動作を実現する、という所期の目的は達成されることになる。

・上記実施形態では、各種のソフトウェア（プログラム）を用いるようにしたが、専用回路等のハードウェアで同様の機能を実現するようにしてもよい。

・上記実施形態では、一例として車両ディーゼルエンジンのコモンレールシステムに本発明を適用した場合について言及したが、これに限られず、例えば直噴エンジンを含めた火花点火式のガソリンエンジン等についても、基本的には同様に本発明を適用することができる。

本発明に係る電動機付きターボチャージャの制御装置の一実施形態について、該装置の適用されたエンジン制御システムの概略を示す構成図。 同実施形態で制御対象とする電動機付きターボチャージャの内部構造を詳細に示す内部側面図。 主に同実施形態におけるモータＥＣＵの構成の詳細を示すブロック図。 同実施形態におけるモータＥＣＵでの目標界磁速度及び目標電圧の算出態様を示すブロック図。 同実施形態におけるトルク補正の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態におけるトルク補正の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態におけるトルク補正の処理手順を示すフローチャート。 同実施形態におけるトルク補正態様を示すブロック図。 （ａ）〜（ｆ）は、それぞれ同実施形態のトルク補正時における各制御パラメータの推移を示すタイミングチャート。 他の実施形態におけるトルク補正態様を示すブロック図。 同他の実施形態のアシスト電動機（誘導電動機）について電圧値を一定にした場合のトルクとすべり（スリップ率Ｓ）との関係を概略的に示すグラフ。 従来一般に知られているアシスト電動機の構成の一例について、（ａ）は、同電動機に用いられるかご型ロータの概略構造を示す斜視図、（ｂ）は、同ロータの鉄心部分の軸断面構造を模式的に示す断面図、（ｃ）は、同ロータに用いられるエンドリングを軸方向からみた図。

符号の説明

１０…エンジン、２０…電動機付きターボチャージャ、２１…コンプレッサ（コンプレッサインペラ）、２２…タービン（タービンホイール）、２３…シャフト、２４…ハウジング、２５…ターボチャージャ本体、２８…アシスト電動機（アシストモータ）、２８ａ…ロータ、２８ｂ…励磁コイル、３０…エンジンＥＣＵ、４０…モータＥＣＵ。

Claims (10)

1. エンジン排気系に設けられたタービンが排気流によって駆動されることに基づき同タービンと連動するコンプレッサによりエンジン吸気系にて過給を行うターボチャージャ本体と、該ターボチャージャ本体に取り付けられて同ターボチャージャ本体の駆動をアシストするアシスト電動機とを備える電動機付きターボチャージャの制御に用いられ、前記アシスト電動機の動作を制御する装置であって、
   制御目標値に相当する前記アシスト電動機の目標電力値と実際に同アシスト電動機へ供給される実電力値とを比較することにより、これら両者の相違度合を算出する相違度合算出手段と、
   前記相違度合算出手段により算出された相違度合に基づいて、該相違度合に起因した前記アシスト電動機のトルク誤差を補償するトルク誤差補償手段と、
   を備えることを特徴とする電動機付きターボチャージャの制御装置。
2. 前記相違度合算出手段は、前記相違度合として、前記目標電力値と前記実電力値との比率を算出するものである請求項１に記載の電動機付きターボチャージャの制御装置。
3. 前記トルク誤差補償手段は、前記アシスト電動機への電力供給量を補正するものである請求項１又は２に記載の電動機付きターボチャージャの制御装置。
4. 前記アシスト電動機は、固定子としての界磁に交流電圧が印加されることにより、その界磁印加電圧に対応した回転磁界と該回転磁界に応じて回転子に流れる誘導電流との作用により力を生じさせ、前記界磁印加電圧の周波数に対応する同期速度とは非同期に前記回転子を回転させる誘導電動機である請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動機付きターボチャージャの制御装置。
5. 前記トルク誤差補償手段は、前記同期速度と前記回転子の回転速度との速度差に相当するすべりの大小を補正するものである請求項４に記載の電動機付きターボチャージャの制御装置。
6. 前記相違度合算出手段により算出された相違度合が大きいか否かを判断する相違度合大小判断手段を備え、
   前記トルク誤差補償手段は、前記相違度合大小判断手段により相違度合が大きいと判断された場合に前記トルク誤差の補償を行うものである請求項１〜５のいずれか一項に記載の電動機付きターボチャージャの制御装置。
7. 前記トルク誤差補償手段は、前記アシスト電動機の経時的なトルク劣化を逐次補償するものであり、
   該トルク誤差補償手段の逐次補償による累積的な補償量が大きいか否かを判断する補償量大小判断手段と、
   前記補償量大小判断手段により補償量が大きいと判断された場合に所定のフェイルセーフ処理を行うフェイルセーフ手段と、
   をさらに備える請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動機付きターボチャージャの制御装置。
8. 前記所定のフェイルセーフ処理は、前記アシスト電動機のトルクに対する累積的な補償量が大きい旨を報知する処理である請求項７に記載の電動機付きターボチャージャの制御装置。
9. 前記ターボチャージャ本体の運転条件又は運転状態の別にそれぞれ所定パラメータに係る補正係数を関連付ける関連付け手段を備え、
   前記トルク誤差補償手段は、前記関連付け手段に基づき時々の前記ターボチャージャ本体の運転条件又は運転状態に対応する補正係数で前記所定パラメータを補正することによって前記トルク誤差の補償を行うものである請求項１〜８のいずれか一項に記載の電動機付きターボチャージャの制御装置。
10. 前記関連付け手段は、ターボチャージャ本体の回転速度の別にそれぞれ所定パラメータに係る補正係数を関連付けるものであり、
    前記トルク誤差補償手段は、前記関連付け手段に基づき時々のターボチャージャ本体の回転速度に対応する前記補正係数で前記所定パラメータを補正することによって前記トルク誤差の補償を行うものである請求項９に記載の電動機付きターボチャージャの制御装置。

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