JP6269540B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アイドリングストップ制御を実行し得る車両に搭載される車両制御装置に関する。

従来、車両のエンジンを自動的に停止させるアイドリングストップ制御を実行するシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１記載のシステムは、所定の開始条件（例えば、車速が１０ｋｍ／ｈなどの所定速度未満になったこと又は完全にゼロになったこと）が成立したときに、アイドリングストップ制御を実行開始する。また、アイドリングストップ制御の実行中、所定の終了条件（例えば、アクセルペダルが踏み込まれたことが検出されたこと）が成立したときに、エンジンを自動的に再始動させてそのアイドリングストップ制御を実行終了する。

また、上記特許文献１記載のシステムにおいては、車両走行中、アイドリングストップ制御の実行期間中に使用すると予想される電力量が算出されて、その算出された電力量を賄ううえで要求されるバッテリ容量をバッテリの残存容量が下回らないようにオルタネータの発電量が制御される。かかる構成によれば、アイドリングストップ制御の実行期間の途中で、バッテリが残存容量不足に至り易くなるのを回避することができ、エンジンが再始動され易くなるのを抑制することができる。

国際公開第２０１３／０７２９７４号

ところで、アイドリングストップ制御としては、車両が停車することを条件として実行開始するもの（以下、停車アイドリングストップ制御と称す。）と、車輪速が所定車速（例えば１０ｋｍ／ｈ）以下になることを条件として（すなわち、車両減速時から）実行開始するもの（以下、減速アイドリングストップ制御と称す。）と、がある。停車アイドリングストップ制御によれば、車両停車中にエンジンが作動するアイドリング運転を停止することができるので、かかるアイドリング運転による燃料消費を削減することができる。また、減速アイドリングストップ制御によれば、停車アイドリングストップ制御に比べて、エンジンを停止させる期間を長くすることができるので、燃費効果を向上させることはできる。

しかしながら、エンジンを停止させる期間が長くなると、その分、車両で必要な電力をバッテリのみが賄う期間が長くなる。従って、減速アイドリングストップ制御では、停車アイドリングストップ制御に比べて、制御実行期間中に使用すると予想される電力量が増大し、その電力量を賄ううえでバッテリに要求される充電状態（ＳＯＣ）が大きくなる。

かかる事態が生ずるにもかかわらず、上記特許文献１記載の如く、車両走行中、停車アイドリングストップ制御と減速アイドリングストップ制御との区別なく一律に、その制御実行期間中に使用すると予想される電力量が算出されて、オルタネータの発電制御が行われると、以下に示す不都合が生じる。具体的には、減速アイドリングストップ制御の実行期間の途中でバッテリが残存容量不足に至り易くなり、或いは、車両走行中にオルタネータが過剰に発電して停車アイドリングストップ制御の実行開始時にバッテリの残存容量が過剰に大きくなるおそれがある。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、停車アイドリングストップ制御の実行開始時及び減速アイドリングストップ制御の実行開始時の双方でバッテリを過不足なく充電させておくことが可能な車両制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、エンジンと、前記エンジンからの動力により発電する発電機と、前記発電機の発電により充電可能なバッテリと、を有する車両に搭載される車両制御装置であって、前記エンジンを自動的に停止させるアイドリングストップ制御を、車両停車を含む第１開始条件及び所定の車両減速を含む第２開始条件のうちの何れかが成立したときに実行開始し、また、実行開始後、所定の終了条件が成立したときに実行終了するアイドリングストップ制御部と、車両走行中、前記第１開始条件又は前記第２開始条件の成立に伴う前記アイドリングストップ制御の実行開始から実行終了までの期間において使用されると予想される電力量を賄ううえで前記バッテリに要求される目標充電状態を算出する目標値算出部と、車両走行中、前記バッテリの充電状態が前記目標充電状態に制御されるように、前記発電機の発電量を制御する発電制御部と、車両走行中、前記第１開始条件及び前記第２開始条件のうち何れの条件が成立するかを予測する次回制御予測部と、前記目標値算出部により算出される前記目標充電状態が、前記次回制御予測部により成立すると予測された条件が前記第２開始条件である場合は前記第１開始条件である場合に比して大きくなるように、補正を行う補正部と、を備える車両制御装置である。

本発明によれば、停車アイドリングストップ制御の実行開始時及び減速アイドリングストップ制御の実行開始時の双方でバッテリを過不足なく充電させておくことができる。

本発明の一実施例である車両制御装置を搭載する車両の構成図である。 本発明の一実施例である車両制御装置の構成図である。 本実施例の車両制御装置においてバッテリの目標ＳＯＣ値を推定すべく実行されるメインルーチンの一例のフローチャートである。 本実施例の車両制御装置において用いられる一例のＳＯＣ配分要求レベル算出用マップである。 本実施例の車両制御装置において用いられる一例の目標ＳＯＣ値算出用テーブルである。 本実施例の車両制御装置において目標ＳＯＣ値を算出するのに必要な走行環境指数Ｐを算出すべく実行されるサブルーチンの一例のフローチャートである。 停車アイドリングストップ制御時と減速アイドリングストップ制御時とのエンジン停止タイミングの違いを表した図である。

以下、図面を用いて、本発明に係る車両制御装置の具体的な実施の形態について説明する。

図１は、本発明の一実施例である車両制御装置１０を搭載する車両の構成図を示す。また、図２は、本実施例の車両制御装置１０の構成図を示す。本実施例の車両制御装置１０は、エンジン１２と、オルタネータ１４と、バッテリ１６と、を有する車両１８に搭載される制御装置である。

エンジン１２は、ガソリンや軽油などの燃料を燃焼させることにより動力を発生させる内燃機関である。エンジン１２とオルタネータ１４とは、駆動機構２０を介して連結されている。エンジン１２により発生された動力は、変速機２２を介して駆動輪２４に伝達されると共に、駆動機構２０を介してオルタネータ１４に伝達される。オルタネータ１４は、エンジン１２からの動力により発電する発電機である。

オルタネータ１４とバッテリ１６とは、電力線２６を介して接続されている。オルタネータ１４により発電された電力は、電力線２６を介してバッテリ１６及び補機２８に供給される。バッテリ１６は、出力電圧が１４ボルト程度である直流の鉛畜電池などである。バッテリ１６は、オルタネータ１４の発電により充電され得る。尚、補機２８は、エアコンやライトなどの各種の電気負荷であり、バッテリ１６及びオルタネータ１４からの電力により作動する。

本実施例において、車両制御装置１０を搭載する車両１８は、アイドリングストップ制御（すなわち、スタートアンドストップ制御（Ｓ＆Ｓ制御）或いはエコラン制御）を実行することが可能な車両である。アイドリングストップ制御は、所定の開始条件が成立した場合にエンジン１２を自動的に停止させると共に、また、その自動停止後、所定の終了条件が成立した場合にエンジン１２を自動的に再始動するものである。所定の開始条件は、例えば、アクセルペダルオフ、ブレーキペダルオン、車両１８が停車したこと（車速がゼロになったこと）、車速が所定車速以下に低下したこと、エンジン負荷が所定値以下であることなどである。また、所定の終了条件は、例えば、アクセルペダルオン、ブレーキペダルオフ、エンジン負荷が増大したことなどである。

アイドリングストップ制御としては、車両１８が停車することを条件として実行開始するもの（以下、停車アイドリングストップ制御と称す。）と、車両減速時から実行開始するもの（以下、減速アイドリングストップ制御と称す。）と、がある。停車アイドリングストップ制御と減速アイドリングストップ制御とは、開始条件を互いに異にする。

具体的には、停車アイドリングストップ制御の開始条件は、少なくとも車両停車を含む。また、減速アイドリングストップ制御の開始条件は、少なくとも所定の車両減速（例えば、車速が１０ｋｍ／ｈなどの所定速度未満になったこと）を含む。尚、減速アイドリングストップ制御は、車両の走行中に実行開始されるものであるため、その減速アイドリングストップ制御の開始条件は、上記した所定の車両減速の他、停車アイドリングストップ制御の開始条件には含まれない、例えばトランスミッションの油圧条件などの安全走行を確保するための所定条件を含む。このため、安全走行を確保するための所定条件が成立しないときは、停車アイドリングストップ制御が減速アイドリングストップ制御の実行開始に先立って実行開始されることが起こり得る。

本実施例において、車両１８は、停車アイドリングストップ制御及び減速アイドリングストップ制御の双方を実行することが可能である。すなわち、車両１８は、停車アイドリングストップ制御の開始条件及び減速アイドリングストップ制御の開始条件のうちの何れかの開始条件が成立したときに、その開始条件が成立したアイドリングストップ制御を実行することが可能である。

車両制御装置１０は、マイクロコンピュータを主体に構成される電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す。）３０を備えている。ＥＣＵ３０は、プログラムを実行するＣＰＵと、プログラムやデータを記憶するＲＯＭと、一時的にデータを記憶するＲＡＭと、各種センサやアクチュエータ等に接続される入出力ポートと、を有している。

ＥＣＵ３０には、アイドリングストップ制御の開始条件の成立有無及び終了条件の成立有無を判別するために必要なデータが入力されると共に、バッテリ１６の充電を制御するために必要なデータが入力される。ＥＣＵ３０に接続されるセンサとしては、車速センサ３２、ブレーキペダルセンサ３４、アクセル開度センサ３６、バッテリセンサ３８、オルタネータセンサ４０などである。

車速センサ３２は、車両１８の車速に応じた信号を出力するセンサである。ブレーキペダルセンサ３４は、ブレーキペダルの踏み込みの有無に応じた信号を出力するセンサである。アクセル開度センサ３６は、アクセルペダルの踏み込み量や踏み込み開度に応じた信号を出力するセンサである。バッテリセンサ３８は、バッテリ１６の充放電電流や端子電圧を出力するセンサである。オルタネータセンサ４０は、オルタネータ１４の出力電流に応じた信号を出力するセンサである。

ＥＣＵ３０は、車速センサ３２からの信号に基づいて車両１８の車速を検出する。ブレーキペダルセンサ３４からの信号に基づいてブレーキペダルの踏み込み有無を判別する。アクセル開度センサ３６からの信号に基づいてアクセルペダルの踏み込み量や踏み込み開度を検出する。バッテリセンサ３８からの信号に基づいてバッテリ１６の充放電電流や端子電圧などを検出する。オルタネータセンサ４０からの信号に基づいてオルタネータ１４の出力電流を検出する。

ＥＣＵ３０は、各種センサやエンジンコントロールコンピュータからの信号に基づいて、アクチュエータとしてのエンジンスタータ４２やオルタネータ１４などを制御することによって、エンジン１２の自動停止と自動再始動とを行うアイドリングストップ制御を実行すると共に、バッテリ１６の充電状態（ＳＯＣ；state of charge）を制御する。尚、バッテリ１６のＳＯＣは、バッテリ１６に残存している容量を、バッテリ１６の満充電時に蓄えられる容量で除した値として定義される。

ＥＣＵ３０は、アイドリングストップ制御部５０と、ＳＯＣ制御部５２と、を備えている。アイドリングストップ制御部５０及びＳＯＣ制御部５２は、ＥＣＵ３０の有するＣＰＵがプログラムを実行することにより実現される機能である。

アイドリングストップ制御部５０は、所定の開始条件が成立したか否かを判別する。アイドリングストップ制御部５０は、所定の開始条件が成立したか否かの判別として、具体的には、停車アイドリングストップ制御の開始条件が成立したか否かを判別すると共に、減速アイドリングストップ制御の開始条件が成立したか否かを判別する。

例えば、アイドリングストップ制御部５０は、車両１８が停車して検出車速がゼロとなりかつブレーキペダルがオンされていることが検出され、更に、他の開始条件が成立したときに、停車アイドリングストップ制御の開始条件が成立したと判別する。また、車両１８が減速して検出車速が所定車速以下となってかつブレーキペダルがオンされていることが検出され、更に、安全走行確保のための所定条件を含む他の開始条件が成立したときに、減速アイドリングストップ制御の開始条件が成立したと判別する。

アイドリングストップ制御部５０は、アイドリングストップ制御の開始条件が成立したと判別すると、そのアイドリングストップ制御の実行を開始して、エンジンコントロールコンピュータに対してエンジン１２の自動停止を指令する。この場合、エンジン１２は、アイドリングストップ制御部５０によるエンジンコントロールコンピュータを介した自動停止指令に従って停止される。

アイドリングストップ制御部５０は、また、アイドリングストップ制御の実行中、所定の終了条件が成立したか否かを判別する。例えば、アイドリングストップ制御部５０は、アイドリングストップ制御の実行中にブレーキペダルがオフされたことが検出され、更に、他の終了条件が成立したときに、そのアイドリングストップ制御の終了条件が成立したと判別する。

アイドリングストップ制御部５０は、アイドリングストップ制御の終了条件が成立したと判別すると、エンジンコントロールコンピュータ及びエンジンスタータ４２に対してエンジン１２の自動的な再始動を指令する。この場合、エンジン１２は、アイドリングストップ制御部５０による自動再始動指令に従って再始動される。

ＳＯＣ制御部５２は、目標ＳＯＣ推定部５４と、ＳＯＣ算出部５６と、フィードバック制御部５８と、を有する。目標ＳＯＣ推定部５４は、後に詳述する如く、車両走行中、アイドリングストップ制御による実行開始（すなわち、エンジン１２の自動停止）から実行終了（すなわち、エンジン１２の自動再始動）までの期間（以下、アイドリングストップ期間と称す。）において使用されると予想される電力量を賄ううえでバッテリ１６に要求されるＳＯＣを、目標ＳＯＣ値として推定する。

ＳＯＣ算出部５６は、バッテリセンサ３８を用いて検出したバッテリ１６の充放電電流に基づいて、バッテリ１６の現在のＳＯＣ値（以下、現在ＳＯＣ値と称す。）を算出する。具体的には、例えば充電側をプラス値としかつ放電側をマイナス値として、バッテリ１６の充放電電流を積算して、現在ＳＯＣ値を算出する。尚、ＳＯＣ算出部５６は、バッテリ１６の充放電電流に基づいて現在ＳＯＣ値を算出するものに限らず、その充放電電流に代えて或いはその充放電電流に加えて、バッテリ電解液比重やセル電圧，バッテリ端子電圧などに基づいて現在ＳＯＣ値を算出するものであってもよい。

フィードバック制御部５８は、車両走行中、目標ＳＯＣ推定部５４による目標ＳＯＣ値とＳＯＣ算出部５６による現在ＳＯＣ値との差分を求め、その差分値をフィードバックによりゼロに一致させるための電圧指示値を求める。フィードバック制御部５８は、その電圧指示値をオルタネータ１４の発電指示値としてオルタネータ１４に出力する。オルタネータ１４は、フィードバック制御部５８からの電圧指示値に従って、エンジン１２からの動力により発電する。この場合、オルタネータ１４を用いたエンジン１２の燃料消費を伴う発電（燃料発電）によりバッテリ１６のＳＯＣ値が目標ＳＯＣ値に制御される。

ＳＯＣ制御部５２には、バッテリ制御機能と、充電制御機能と、が設けられている。バッテリ１６（特に、鉛畜電池の場合）については、長寿命化の要請から、使用可能なＳＯＣ範囲が予め定められている。そこで、以下に示すバッテリ制御が行われる。すなわち、バッテリ１６の現在ＳＯＣ値が上記の使用可能なＳＯＣ範囲の下限値（例えば６０％）を下回る場合に、エンジン１２の動力を増大させることでバッテリ１６のＳＯＣ値を速やかに上記のＳＯＣ範囲内へ向けて上昇させる。また、バッテリ１６の現在ＳＯＣ値が上記のＳＯＣ範囲の上限値（例えば９０％）を上回る場合に、バッテリ１６の放電量を増大させることでバッテリ１６のＳＯＣ値を速やかに上記のＳＯＣ範囲内へ向けて下降させる。

尚、アイドリングストップ制御によるエンジン１２の自動停止中においても、バッテリ１６のＳＯＣ値が上記ＳＯＣ範囲の下限値を下回ると、そのアイドリングストップ制御の終了条件が成立したとして、エンジン１２が再始動されて、オルタネータ１４を用いたエンジン１２の燃料消費を伴う燃料発電によりバッテリ１６のＳＯＣ値が上記ＳＯＣ範囲内に制御される。

また、充電制御は、車両１８の減速走行中にその減速による回生発電によりバッテリ１６への充電を行うことで、減速走行以外の走行中（通常走行中）における燃料発電によるバッテリ１６への充電を抑えて燃料消費量を低減させる処理である。充電制御においては、通常走行中におけるフィードバック制御部５８によるフィードバック制御を、バッテリ１６の現在ＳＯＣ値が目標ＳＯＣ値を下回るときに実行し、現在ＳＯＣ値が目標ＳＯＣ値を上回るときには所定の発電カット電圧を発電指示値としてオルタネータ１４に供給するものとする。

次に、本実施例の目標ＳＯＣ推定部５４について説明する。

ＥＣＵ３０のＳＯＣ制御部５２の目標ＳＯＣ推定部５４は、自車両状態算出部６０と、走行環境算出部６２と、ＳＯＣ配分要求レベル算出部６４と、目標ＳＯＣ算出部６６と、を有する。

自車両状態算出部６０は、車両１８の状態（自車両状態）Ｖを予測する。この自車両状態Ｖは、車両１８が今後にＳＯＣを消費する程度を表すパラメータであって、例えば、バッテリ１６の充放電電流やオルタネータ１４の出力電流などである。自車両状態算出部６０は、バッテリセンサ３８を用いて検出されたバッテリ１６の充放電電流と、オルタネータセンサ４０を用いて検出されたオルタネータ１４の出力電流と、に基づいて、補機２８などで消費される電力量を自車両状態Ｖとして算出する。

尚、自車両状態算出部６０は、バッテリ１６やオルタネータ１４の電流に基づくことに代えて、空調装置の消費電力と対応関係がある空調情報（例えば、目標温度と車内温度との差）、又は、エンジン水温と周囲温度との差などのエンジン１２の暖機状況を示す情報などに基づいて、自車両状態Ｖを求めるものとしてもよい。また、自車両状態算出部６０は、上記したパラメータのうち２つ以上を組み合わせて自車両状態Ｖを求めるものとしてもよい。

走行環境算出部６２は、車両１８の走行環境を予測する。この走行環境とは、車両１８が今後にアイドリングストップ制御を実行すると予想される期間を表すパラメータであって、具体的には、今後所定期間におけるアイドリングストップ制御の実行する期間（エンジン１２の自動停止時間）の割合を表すものである。走行環境算出部６２は、車両１８の走行環境を指数で表した走行環境指数Ｐを算出する。

走行環境算出部６２は、基準算出部７０と、次回制御予測部７２と、補正部７４と、を有する。基準算出部７０は、走行環境情報に基づいて、車両１８の基準となる走行環境（具体的には、車両停車を引き起こして停車アイドリングストップ制御を実行開始し得る走行環境）を指数で表した基準走行環境指数Ｐ０を算出する。具体的には、走行環境情報としての車速センサ３２を用いて検出された車速に基づいて、現時点から遡る所定期間（例えば、１０分間）における停車時間の比率を算出し、その比率から基準走行環境指数Ｐ０を算出する。すなわち、その所定期間において車速がゼロとなる停車時間の合計を求め、その合計値を所定期間の全期間で割り算することで比率を算出し、基準走行環境指数Ｐ０を算出する。

上記の比率が高ければ、車両１８の停車頻度や停車時間が長いと判断できるので、今後も車両１８の停車頻度や停車時間も比較的長いと予測することができる。そこで、基準算出部７０は、上記の比率が高いほど基準走行環境指数Ｐ０を高い値に設定する。尚、基準走行環境指数Ｐ０は、上記の比率に応じてリニアに変化されるものに限らず、その比率に応じて段階的・離散的に変化されるものであってもよい。また、基準算出部７０は、車速に基づくことに代えて、車輪速、車輪速の変化率、シフトポジション、又は自動変速機のギヤ比などに基づいて、基準走行環境指数Ｐ０を求めるものとしてもよい。

次回制御予測部７２は、車両１８において現時点から将来的直近のタイミングで成立すると予想される開始条件が停車アイドリングストップ制御に係る開始条件であるか或いは減速アイドリングストップ制御に係る開始条件であるかを予測する。すなわち、実行されると予想されるアイドリングストップ制御（次回Ｓ＆Ｓ制御）が停車アイドリングストップ制御であるか或いは減速アイドリングストップ制御であるかを予測する。次回制御予測部７２は、第１予測部７２ａと、第２予測部７２ｂと、第３予測部７２ｃと、を有する。

第１予測部７２ａは、車両外部から供給される情報（車両外部情報）に基づいて、次回Ｓ＆Ｓ制御を予測する。車両外部情報とは、ナビゲーションシステムや道路情報センタなどからの車両１８が今後走行すると予測される走行経路の情報、その走行経路の渋滞有無の情報、その走行経路での最高車速及び平均車速の情報などである。車両外部情報では、停車アイドリングストップ制御が実行される可能性の高いものと減速アイドリングストップ制御が実行される可能性の高いものとが区別されている。第１予測部７２ａは、この車両外部情報に基づいて、次回Ｓ＆Ｓ制御が停車アイドリングストップ制御及び減速アイドリングストップ制御のうちの何れであるかを予測する。

第２予測部７２ｂは、過去のアイドリングストップ制御の実行履歴に基づいて、次回Ｓ＆Ｓ制御を予測する。例えば、過去実行された複数回のアイドリングストップ制御のうちでの実行割合の多い方を、予測する次回Ｓ＆Ｓ制御として設定する。尚、この予測では、停車アイドリングストップ制御と減速アイドリングストップ制御との単純な回数平均を用いることとしてもよいし、また、両制御の実施時間を加味した加重平均を用いることとしてもよい。尚、第２予測部７２ｂは、過去のアイドリングストップ制御の実行履歴が無い初回時は、次回Ｓ＆Ｓ制御の初期値として、燃費効果を高め易い減速アイドリングストップ制御を設定することとすればよい。

第３予測部７２ｃは、車両１８が置かれている状況（自車両状況）に基づいて、次回Ｓ＆Ｓ制御を予測する。自車両状況とは、車両１８の水温、油温、その他システムによる減速アイドリングストップ制御を禁止すべき要求などである。自車両状況では、減速アイドリングストップ制御を禁止すべきか否かが区別されている。第３予測部７２ｃは、この自車両状況に基づいて、次回Ｓ＆Ｓ制御が停車アイドリングストップ制御及び減速アイドリングストップ制御のうちの何れであるかを予測する。

補正部７４は、基準算出部７０により算出された基準走行環境指数Ｐ０を、次回制御予測部７２で予測した次回Ｓ＆Ｓ制御に従って補正する。補正部７４での補正は、次回制御予測部７２の各予測部７２ａ，７２ｂ，７２ｃでの予測結果を組み合わせて総合して得られる次回Ｓ＆Ｓ制御に従って行われる。尚、この補正に際しては、予測部７２ａ，７２ｂ，７２ｃでの予測結果を均等に扱うこととしてもよいし、また、それらの予測結果を重み付けすることとしてもよい。また、補正部７４での補正に必要なデータが不足する場合は、燃費効果を高め易い減速アイドリングストップ制御をフェールセーフの次回Ｓ＆Ｓ制御として用いることとしてもよい。

補正部７４は、次回制御予測部７２で予測した次回Ｓ＆Ｓ制御が停車アイドリングストップ制御であると予測されるときは、基準走行環境指数Ｐ０を補正することなく、すなわち、基準走行環境指数Ｐ０に補正係数"１"を乗算して、走行環境指数Ｐを得る。一方、次回制御予測部７２で予測した次回Ｓ＆Ｓ制御が減速アイドリングストップ制御であると予測されるときは、基準走行環境指数Ｐ０を高くなるように補正して、すなわち、基準走行環境指数Ｐ０に"１"を超える補正係数を乗算して、走行環境指数Ｐを得る。

自車両状態算出部６０及び走行環境算出部６２は共に、車両１８の運転が開始された以後、常に算出を行う。自車両状態算出部６０が算出した自車両状態Ｖ、及び、走行環境算出部６２が算出した走行環境指数Ｐはそれぞれ、ＳＯＣ配分要求レベル算出部６４に供給される。

ＳＯＣ配分要求レベル算出部６４は、自車両状態算出部６０からの自車両状態Ｖと、走行環境算出部６２からの走行環境指数Ｐと、に基づいて、ＳＯＣ配分要求レベルＬを算出する。ＳＯＣ配分要求レベル算出部６４が算出したＳＯＣ配分要求レベルＬは、目標ＳＯＣ算出部６６に供給される。目標ＳＯＣ算出部６６は、ＳＯＣ配分要求レベル算出部６４からのＳＯＣ配分要求レベルＬに基づいて、バッテリ１６の目標ＳＯＣ値を算出する。

以下、図３〜図５を参照して、目標ＳＯＣ推定部５４における、ＳＯＣ配分要求レベル算出部６４での自車両状態Ｖ及び走行環境指数Ｐの取得から目標ＳＯＣ算出部６６での目標ＳＯＣ値の算出及び出力について説明する。

図３は、本実施例の車両制御装置１０においてＥＣＵ３０の目標ＳＯＣ推定部５４がバッテリ１６の目標ＳＯＣ値を推定すべく実行するメインルーチンの一例のフローチャートを示す。図４は、本実施例の車両制御装置１０において用いられる一例のＳＯＣ配分要求レベル算出用マップを表した図を示す。図５は、本実施例の車両制御装置１０において用いられる一例の目標ＳＯＣ値算出用テーブルを表した図を示す。

本実施例において、ＥＣＵ３０の目標ＳＯＣ推定部５４は、図３に示すルーチンを、車両走行中に所定時間（例えば、１０秒や１分など）ごとに繰り返し実行する。

目標ＳＯＣ推定部５４のＳＯＣ配分要求レベル算出部６４は、自車両状態算出部６０にて求められた自車両状態Ｖを取得すると共に（ステップ１００）、走行環境算出部６２にて求められた走行環境指数Ｐを取得する（ステップ１１０）。そして、ＳＯＣ配分要求レベル算出部６４は、図４に示す如きＳＯＣ配分要求レベル算出用マップを用いて、それらの取得した自車両状態Ｖ及び走行環境指数Ｐに基づいて、ＳＯＣ配分要求レベルＬを算出する（ステップ１２０）。

バッテリ１６には、使用可能なＳＯＣ範囲が予め定められている。この使用可能なＳＯＣ範囲は、アイドリングストップ制御に必要な容量と充電制御に必要な容量とに配分されたものとなっており、上記のＳＯＣ配分要求レベルＬは、このアイドリングストップ制御用容量と充電制御用容量との配分のレベルを指定するパラメータである。上記したＳＯＣ配分要求レベル算出用マップは、図４に示す如く、自車両状態Ｖと走行環境指数Ｐとの関係に対応するＳＯＣ配分要求レベルＬをマッピングしたマップデータである。具体的には、自車両状態Ｖが高いほどＳＯＣ配分要求レベルＬを高い値とすると共に、走行環境指数Ｐが高いほどＳＯＣ配分要求レベルＬを高い値とするものである。尚、このＳＯＣ配分要求レベル算出用マップは、予め実験的に或いはシミュレーションに基づいて定められている。

上記ステップ１２０では、まず、上記のＳＯＣ配分要求レベル算出用マップをＲＯＭから読み出し、そのマップを参照して、自車両状態算出部６０からの自車両状態Ｖと走行環境算出部６２からの走行環境指数Ｐとに対応するＳＯＣ配分要求レベルＬを算出する。このＳＯＣ配分要求レベル算出部６４にて算出されたＳＯＣ配分要求レベルＬは、目標ＳＯＣ算出部６６に供給される。

目標ＳＯＣ算出部６６は、ＳＯＣ配分要求レベル算出部６４にて求められたＳＯＣ配分要求レベルＬを取得した後、図５に示す如き目標ＳＯＣ値算出用テーブルを用いて、その取得したＳＯＣ配分要求レベルＬに基づいて、バッテリ１６の目標ＳＯＣ値を算出する（ステップ１３０）。

上記した目標ＳＯＣ値算出用テーブルは、図５に示す如く、ＳＯＣ配分要求レベルＬと目標ＳＯＣ値との関係を表したものであって、ＳＯＣ配分要求レベルＬに応じて目標ＳＯＣ値がリニアに変化するものである。尚、この目標ＳＯＣ値算出用テーブルは、予め実験的に或いはシミュレーションに基づいて定められている。上記ステップ１３０では、この目標ＳＯＣ値算出用テーブルを読み出し、そのテーブルを参照して、ＳＯＣ配分要求レベル算出部６４からのＳＯＣ配分要求レベルＬに対応する目標ＳＯＣ値を算出する。

図５に示す如く、直線Ｚで示される目標ＳＯＣ値は、バッテリ１６の使用可能なＳＯＣ範囲内に設定される値であり、その使用可能なＳＯＣ範囲をアイドリングストップ制御用容量と充電制御用容量とに配分したときの配分率を示す。すなわち、バッテリ１６の使用可能なＳＯＣ範囲に対して、直線Ｚで示される目標ＳＯＣ値を境界として、下側領域がアイドリングストップ制御用容量の領域に、かつ、上側領域が充電制御用容量の領域に、それぞれ設定される。目標ＳＯＣ値は、使用可能なＳＯＣ範囲の下限値に対してアイドリングストップ制御用容量を加えた値に設定される。

充電制御用容量は、充電制御による燃料発電の抑制によって必要となる容量である。また、アイドリングストップ制御用容量は、今後のアイドリングストップ期間において使用されると予想される容量である。アイドリングストップ制御用容量は、予想される最大の大きさに定められている。アイドリングストップ制御用容量は、ＳＯＣ配分要求レベルＬが高いほど大きな値となる。

バッテリ１６のＳＯＣが直線Ｚで示される目標ＳＯＣ値よりも上側に制御されたときは、そのＳＯＣに対応する使用可能なＳＯＣ範囲内の残存容量がアイドリングストップ制御用容量を上回るので、アイドリングストップ制御を適切に実施できるが、その上回る分だけ余剰な容量が生じる。このため、上記した直線Ｚで示される目標ＳＯＣ値は、今後アイドリングストップ制御を適切に実施でき、かつ、バッテリ１６におけるＳＯＣ貯蔵のための燃料発電の発電量を最小にできるＳＯＣを示していることとなる。

尚、目標ＳＯＣ値は、上記の如く、ＳＯＣ配分要求レベルＬの上昇に従ってリニアに増大するものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、目標ＳＯＣ値は、ＳＯＣ配分要求レベルＬが所定値以下であるときはＳＯＣ配分要求レベルＬの上昇に従ってリニアに増大し、ＳＯＣ配分要求レベルＬが所定値を上回るときは一定値を維持するように、定められていてもよい。この構成は、バッテリ１６の使用可能なＳＯＣ範囲が比較的小さいときに有効である。また例えば、目標ＳＯＣ値は、ＳＯＣ配分要求レベルＬの上昇に従って曲線的に増大するものであってもよい。

目標ＳＯＣ推定部５４の目標ＳＯＣ算出部６６は、上記の如く算出した目標ＳＯＣ値を、フィードバック制御部５８へ出力する（ステップ１４０）。すなわち、目標ＳＯＣ算出部６６で算出された目標ＳＯＣ値は、フィードバック制御部５８に供給される。フィードバック制御部５８は、目標ＳＯＣ推定部５４からの目標ＳＯＣ値とＳＯＣ算出部５６からの現在ＳＯＣ値との差分に基づいてバッテリ１６のＳＯＣ値が目標ＳＯＣ値に一致するように、オルタネータ１４への電圧指示値を求め、オルタネータ１４へ出力する。これにより、バッテリ１６のＳＯＣ値は、目標ＳＯＣ値に制御される。

現在ＳＯＣ値は、バッテリ１６の残存容量を示すものであるが、上記のＳＯＣの制御により、現在ＳＯＣ値が上記の使用可能なＳＯＣ範囲内の充電制御用容量の領域にあるとき、すなわち、バッテリ１６の残存容量が上記の使用可能なＳＯＣ範囲内のアイドリングストップ制御用容量を上回るときは、充電制御が実施されて、燃料発電によるバッテリ１６への充電は抑えられる。また、バッテリ１６の残存容量が低下してアイドリングストップ制御用容量を下回ろうとするときは、燃料発電によってＳＯＣ値が目標ＳＯＣ値に制御されるので、バッテリ１６のＳＯＣがアイドリングストップ制御用容量を大きく下回ることは回避される。

本実施例の車両制御装置１０を搭載する車両１８が発進後、少なくとも減速し始めるまでは、バッテリ１６のＳＯＣ値は徐々に低下する。そして、車両１８が減速し始めると、充電制御によってその減速による回生発電がなされるので、バッテリ１６のＳＯＣ値は徐々に上昇する。また、アイドリングストップ制御の実行開始から実行終了までの期間（アイドリングストップ期間）は、エンジン１２が停止されるので、補機２８による電力消費によってバッテリ１６のＳＯＣ値は徐々に低下する。仮にアイドリングストップ制御の実行期間中に現在ＳＯＣ値が使用可能なＳＯＣ範囲の下限値を下回ると、アイドリングストップ制御の終了条件が成立したとして、エンジン１２が再始動され、エンジン１２の動力によりオルタネータ１４が発電してその燃料発電によりバッテリ１６のＳＯＣ値は上昇するが、この場合は燃料消費量が増大してしまう。

これに対して、本実施例の車両制御装置１０においては、バッテリ１６の残存容量が低下してアイドリングストップ制御用容量を下回った時点で、燃料発電によりバッテリ１６のＳＯＣ値が増大される。このＳＯＣ値の増大は、今後のアイドリングストップ期間において使用されると予想される最大の電力量を考慮したものである。このため、アイドリングストップ期間においてバッテリ１６のＳＯＣ値が低下したとしても、その現在ＳＯＣ値が上記の使用可能なＳＯＣ範囲の下限値を下回ることは回避され、その結果として、アイドリングストップ期間の途中においてエンジン１２が再始動されることは抑制される。

アイドリングストップ期間の途中においてＳＯＣ不足に起因してエンジン１２が再始動される場合は、エンジン１２の運転中に動力増大によってＳＯＣ増大が図られる場合に比べて、必要な燃料量が多くなる。すなわち、エンジン運転中における単位ＳＯＣ（例えば、ＳＯＣ１％）当たりの燃費効果は、エンジン再始動によるものに比べて優れている。従って、本実施例によれば、燃費を向上させることが可能である。

以下、図６及び図７を参照して、目標ＳＯＣ推定部５４における、走行環境算出部６２での走行環境指数Ｐの算出について説明する。

図６は、本実施例の車両制御装置１０においてＥＣＵ３０が目標ＳＯＣ値を算出するのに必要な走行環境指数Ｐを算出すべく実行するサブルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図７は、停車アイドリングストップ制御時と減速アイドリングストップ制御時とのエンジン停止タイミングの違いを表した図を示す。

本実施例のＥＣＵ３０の目標ＳＯＣ推定部５４（具体的には、走行環境算出部６２）は、図６に示すルーチンを、車両走行中、特にアイドリングストップ制御（停車アイドリングストップ制御及び減速アイドリングストップ制御の何れも）が実行されていないタイミングで、所定時間（例えば、１０秒や１分など）ごとに繰り返し実行する。

走行環境算出部６２は、基準算出部７０にて、所定期間中における車両１８の停車時間の比率を表す基準走行環境指数Ｐ０を算出する（ステップ２００）と共に、次回制御予測部７２にて、次回、停車アイドリングストップ制御の開始条件及び減速アイドリングストップ制御の開始条件のうち何れの開始条件が成立するか否か、すなわち、次回Ｓ＆Ｓ制御が停車アイドリングストップ制御であるか或いは減速アイドリングストップ制御であるかを予測する（ステップ２１０）。

停車アイドリングストップ制御は、車両停車を開始条件の一つとする一方、減速アイドリングストップ制御は、所定の車両減速（例えば、車速が１０ｋｍ／ｈなどの所定速度未満になったこと）を開始条件の一つとする。このため、車速のみに着目し、他の開始条件がすべて成立する場合は、図７に示す如く、停車アイドリングストップ制御によるアイドリングストップ期間（エンジン停止時間）Ｔ１に比べて、減速アイドリングストップ制御によるアイドリングストップ期間（エンジン停止時間）Ｔ２は、所定期間ΔＴだけ長くなる。アイドリングストップ期間が長くなれば、その長くなった分だけ、アイドリングストップ期間において使用されると予想される最大の電力量も増大する。

かかる事態が生じるにもかかわらず、目標ＳＯＣ推定部５４にて算出されるバッテリ１６の目標ＳＯＣ値が次回Ｓ＆Ｓ制御に関係なく一律に設定されると、減速アイドリングストップ制御の実行期間の途中でバッテリ１６が残存容量不足に至り易くなり、或いは、車両走行中にオルタネータ１４が過剰に発電して停車アイドリングストップ制御の実行開始時にバッテリ１６の残存容量が過剰に大きくなるおそれがある。例えば、走行環境算出部６２にて算出される走行環境指数Ｐが、常に、基準算出部７０にて算出される停車アイドリングストップ制御によって車両停車を引き起こす走行環境に基づく基準走行環境指数Ｐ０であると、減速アイドリングストップ制御の実行期間の途中でバッテリ１６が残存容量不足に至り易くなる。

これに対して、本実施例において、走行環境算出部６２は、基準算出部７０にて、所定期間中における車両１８の停車時間の比率を表す基準走行環境指数Ｐ０を算出し、かつ、次回制御予測部７２にて、次回、停車アイドリングストップ制御の開始条件及び減速アイドリングストップ制御の開始条件のうち何れの条件が成立するか否かを予測した後、その成立すると予測される条件に応じて基準走行環境指数Ｐ０の補正を実施して、走行環境指数Ｐを算出する（ステップ２２０）。

具体的には、次回に停車アイドリングストップ制御の開始条件が成立すると予測したときは、基準走行環境指数Ｐ０を補正することなく、その基準走行環境指数Ｐ０に補正係数"１"を乗算して、走行環境指数Ｐを得る。一方、次回に減速アイドリングストップ制御の開始条件が成立すると予測したときは、基準走行環境指数Ｐ０に"１"を超える補正係数を乗算して、基準走行環境指数Ｐ０を高くなるように補正することで、走行環境指数Ｐを得る。

このように、本実施例においては、次回Ｓ＆Ｓ制御が減速アイドリングストップ制御であると予測されるときは、次回Ｓ＆Ｓ制御が停車アイドリングストップ制御であると予測されるときに比べて、走行環境指数Ｐを高くすることができる。ＳＯＣ配分要求レベルＬは、走行環境指数Ｐが高いほど高い値となる。また、目標ＳＯＣ値は、ＳＯＣ配分要求レベルＬが高いほど大きな値となる。

従って、本実施例によれば、目標ＳＯＣ推定部５４の目標ＳＯＣ算出部６６にて算出されるバッテリ１６の目標ＳＯＣ値が、次回Ｓ＆Ｓ制御が減速アイドリングストップ制御であるときは停車アイドリングストップ制御であるときに比べて大きくなるように、走行環境指数Ｐの補正を行うことができる。このため、次回Ｓ＆Ｓ制御が減速アイドリングストップ制御であるときは、次回Ｓ＆Ｓ制御が停車アイドリングストップ制御であるときに比べて、目標ＳＯＣ推定部５４の目標ＳＯＣ算出部６６にて算出されるバッテリ１６の目標ＳＯＣ値を大きくすることができる。

かかる構成によれば、減速アイドリングストップ制御が実行開始された後、その実行期間の途中でバッテリ１６がＳＯＣ不足に至り易くなるのを予防することができる。また、車両走行中にオルタネータ１４が過剰に発電して停車アイドリングストップ制御の実行開始時にバッテリ１６のＳＯＣが過剰に大きくなるのを回避することができるので、オルタネータ１４による燃料発電に伴う燃料消費量の無駄な増大を抑えることができる。従って、本実施例の車両制御装置１０によれば、停車アイドリングストップ制御の実行開始時及び減速アイドリングストップ制御の実行開始時の双方でバッテリ１６を過不足なく充電させておくことができる。

尚、上記の実施例においては、停車アイドリングストップ制御の少なくとも車両停車を含む開始条件が特許請求の範囲に記載した「第１開始条件」に、減速アイドリングストップ制御の少なくとも所定の車両減速を含む開始条件が特許請求の範囲に記載した「第２開始条件」に、目標ＳＯＣ値が特許請求の範囲に記載した「目標充電状態」に、ＥＣＵ３０のＳＯＣ制御部５２の目標ＳＯＣ推定部５４の目標ＳＯＣ算出部６６が特許請求の範囲に記載した「目標値算出部」に、ＳＯＣ制御部５２のフィードバック制御部５８が特許請求の範囲に記載した「発電制御部」に、次回制御予測部７２（具体的には、第１予測部７２ａ、第２予測部７２ｂ、及び第３予測部７２ｃ）が特許請求の範囲に記載した「次回制御予測部」に、補正部７４が特許請求の範囲に記載した「補正部」に、それぞれ相当している。

ところで、上記の実施例においては、次回制御予測部７２にて、次回、停車アイドリングストップ制御の開始条件及び減速アイドリングストップ制御の開始条件のうち何れの条件が成立するかを予測するために、第１予測部７２ａによる車両外部情報と、第２予測部７２ｂによる過去のアイドリングストップ制御の実行履歴と、第３予測部７２ｃによる自車両状態と、を用いることとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、少なくとも何れか一を用いることとすればよい。

また、上記の実施例においては、次回Ｓ＆Ｓ制御が減速アイドリングストップ制御であると予測されるとき、基準走行環境指数Ｐ０に"１"を超える補正係数を乗算して、走行環境指数Ｐを得ることとしている。この際、補正係数は、"１"を超える常に一定の値であってもよく、この一定の値は、停車アイドリングストップ制御の開始条件と減速アイドリングストップ制御の開始条件との違いを考慮して定められていればよく、減速アイドリングストップ制御の開始条件（例えば、車速に関する開始条件としての所定速度の大きさ）に応じて定められていてもよい。

また、上記の補正係数は、"１"を超える範囲で所定期間当たりの減速アイドリングストップの実行割合（例えば実施時間）に応じて増減されるものとしてもよく、例えば、その実施時間が長いほど大きな値としてもよい。また、上記の補正係数は、"１"を超える範囲で、減速アイドリングストップ制御の開始条件が成立する可能性（確率）に応じて可変されることとしてもよい。具体的には、減速アイドリングストップ制御の開始条件が成立する可能性が高いほど、"１"に対して大きくされることとしてもよい。

また、上記の実施例においては、車両停車を引き起こして停車アイドリングストップ制御を実行開始し得る走行環境を指数で表した基準走行環境指数Ｐ０を算出したうえで、次回Ｓ＆Ｓ制御が停車アイドリングストップ制御であると予測される場合は、その基準走行環境指数Ｐ０を補正することなくそのまま走行環境指数Ｐとして設定する一方、次回Ｓ＆Ｓ制御が減速アイドリングストップ制御であると予測される場合に、その基準走行環境指数Ｐ０を高くなるように補正した値を走行環境指数Ｐとして設定することとしている。

しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、逆に、車両減速を引き起こして減速アイドリングストップ制御を実行開始し得る走行環境を指数で表した基準走行環境指数Ｐ０を算出したうえで、次回Ｓ＆Ｓ制御が減速アイドリングストップ制御であると予測される場合は、その基準走行環境指数Ｐ０を補正することなくそのまま走行環境指数Ｐとして設定する一方、次回Ｓ＆Ｓ制御が停車アイドリングストップ制御であると予測される場合に、その基準走行環境指数Ｐ０を低くなるように補正した値を走行環境指数Ｐとして設定することとしてもよい。

また、上記の実施例においては、車両停車を引き起こして停車アイドリングストップ制御を実行開始し得る走行環境を指数で表した基準走行環境指数Ｐ０を、次回Ｓ＆Ｓ制御に応じて補正して走行環境指数Ｐを得るものとし、その走行環境指数Ｐに基づいてＳＯＣ配分要求レベルＬを算出して目標ＳＯＣ値を算出することとしている。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、上記の基準走行環境指数Ｐ０に基づいてＳＯＣ配分要求レベルＬの基準値ひいては目標ＳＯＣ値の基準値を算出したうえで、そのＳＯＣ配分要求レベルＬの基準値又は目標ＳＯＣ値の基準値を次回Ｓ＆Ｓ制御に応じて補正して、最終的な目標ＳＯＣ値を算出することとしてもよい。

１０ 車両制御装置
１２ エンジン
１４ オルタネータ
１６ バッテリ
１８ 車両
３０ 電子制御ユニット（ＥＣＵ）
５０ アイドリングストップ制御部
５２ ＳＯＣ制御部
５４ 目標ＳＯＣ推定部
５６ ＳＯＣ算出部
５８ フィードバック制御部
６２ 走行環境算出部
７０ 基準算出部
７２ 次回制御予測部
７２ａ 第１予測部
７２ｂ 第２予測部
７２ｃ 第３予測部
７４ 補正部

Claims (1)

1. エンジンと、前記エンジンからの動力により発電する発電機と、前記発電機の発電により充電可能なバッテリと、を有する車両に搭載される車両制御装置であって、
   前記エンジンを自動的に停止させるアイドリングストップ制御を、車両停車を含む第１開始条件及び所定の車両減速を含む第２開始条件のうちの何れかが成立したときに実行開始し、また、実行開始後、所定の終了条件が成立したときに実行終了するアイドリングストップ制御部と、
   車両走行中、前記第１開始条件又は前記第２開始条件の成立に伴う前記アイドリングストップ制御の実行開始から実行終了までの期間において使用されると予想される電力量を賄ううえで前記バッテリに要求される目標充電状態を算出する目標値算出部と、
   車両走行中、前記バッテリの充電状態が前記目標充電状態に制御されるように、前記発電機の発電量を制御する発電制御部と、
   車両走行中、前記第１開始条件及び前記第２開始条件のうち何れの条件が成立するかを予測する次回制御予測部と、
   前記目標値算出部により算出される前記目標充電状態が、前記次回制御予測部により成立すると予測された条件が前記第２開始条件である場合は前記第１開始条件である場合に比して大きくなるように、補正を行う補正部と、
   を備える車両制御装置。

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