JP6790979B2 - 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、走行用の駆動力源である内燃機関と、内燃機関の回転によって発電可能なオルタネータと、内燃機関を始動させるスタータと、オルタネータにより充電されるとともに、スタータに電力を供給するバッテリとを備える車両が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

このような車両の制御装置は、内燃機関を一時的に停止させるアイドリングストップ制御を実行可能に構成されている。このアイドリングストップ制御では、アイドリングストップ開始条件が成立した場合に内燃機関を自動的に停止させるとともに、アイドリングストップ終了条件が成立した場合に内燃機関を自動的に再始動させる。これにより、燃費の改善を図ることが可能である。

特開２０１５−２２０８６３号公報

ここで、車両の制御装置は、バッテリのＳＯＣ（State of Charge：充電状態）が所定値以上の場合にアイドリングストップ制御を許可し、バッテリのＳＯＣが所定値未満の場合にアイドリングストップ制御を禁止するように構成されている。また、車両の制御装置は、たとえば、イグニッションがオンされる前（イグニッションオフ中）に初期ＳＯＣを推定し、その初期ＳＯＣに対してＳＯＣの変化量を加算して現在のＳＯＣを算出するように構成されている。

しかしながら、イグニッションオフになり、バッテリに対する充放電が停止されても、分極による影響が解消されるのに時間を要することから、初期ＳＯＣの推定ができない場合がある。このように、初期ＳＯＣの推定ができない場合には、ＳＯＣが不明になるため、アイドリングストップ制御が禁止されることが考えられる。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、充電状態が不明な場合であっても、アイドリングストップ制御を許可することが可能な車両の制御装置を提供することである。

本発明による車両の制御装置は、走行用の駆動力源である内燃機関と、内燃機関の回転によって発電可能な発電機と、内燃機関を始動させるスタータと、発電機により充電されるとともに、スタータに電力を供給するバッテリとを備える車両に適用されるものである。車両の制御装置は、内燃機関を一時的に停止させるアイドリングストップ制御と、走行状態に応じて発電機の発電電圧を調整する充電制御とを実行可能であり、充電制御が禁止された場合に発電機の発電電圧が所定値に設定されるように構成されており、イグニッションオフ時にバッテリの充電状態が推定できなかった場合に、充電制御を禁止するとともに、アイドリングストップ制御を許可するように構成されている。

このように構成することによって、発電機によりバッテリを充電することができるので、充電状態が不明な場合であっても、アイドリングストップ制御を許可することができる。

本発明の車両の制御装置によれば、充電状態が不明な場合であっても、アイドリングストップ制御を許可することができる。

本発明の一実施形態によるＥＣＵを備える車両の概略構成を示した図である。 図１のＥＣＵを示したブロック図である。 本実施形態のＥＣＵによる制御を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態によるＥＣＵ５を備える車両１００について説明する。

車両１００は、図１に示すように、内燃機関１と、オルタネータ２と、スタータ３と、バッテリ４と、ＥＣＵ５とを備えている。この車両１００は、内燃機関１からの駆動力によって走行するように構成されている。

−内燃機関−
内燃機関１は、走行用の駆動力源であり、たとえば多気筒ガソリンエンジンである。この内燃機関１は、スロットル開度（吸入空気量）、燃料噴射量および点火時期などにより運転状態を制御可能に構成されている。内燃機関１の出力軸には、オルタネータ２およびスタータ３が機械的に接続されている。

−オルタネータ−
オルタネータ２は、内燃機関１の回転によって発電可能に構成されている。このオルタネータ２では、発電電圧を調整することにより、発電電力量を調整することが可能である。オルタネータ２により発電された電力は、バッテリ４の充電や車両１００の電動部品の駆動に用いられる。なお、オルタネータ２は、本発明の「発電機」の一例である。

−スタータ−
スタータ３は、内燃機関１を始動させるために設けられている。このスタータ３は、バッテリ４から供給される電力により駆動されるように構成されている。すなわち、スタータ３は、バッテリ４からの電力によって内燃機関１をクランキングするように構成されている。

−バッテリ−
バッテリ４は、オルタネータ２で発電された電力を蓄電するとともに、蓄電した電力をスタータ３などの車両１００の電動部品に供給するように構成されている。すなわち、バッテリ４には、オルタネータ２およびスタータ３などが電気的に接続されている。このバッテリ４は、たとえば、定格電圧が１２Ｖの鉛蓄電池である。

−ＥＣＵ−
ＥＣＵ５は、車両１００を制御するように構成されている。このＥＣＵ５は、図２に示すように、ＣＰＵ５１と、ＲＯＭ５２と、ＲＡＭ５３と、バックアップＲＡＭ５４と、入力インターフェース５５と、出力インターフェース５６とを含んでいる。なお、ＥＣＵ５は、本発明の「車両の制御装置」の一例である。

ＣＰＵ５１は、ＲＯＭ５２に記憶された各種制御プログラムやマップに基づいて演算処理を実行する。ＲＯＭ５２には、各種制御プログラムや、それら各種制御プログラムを実行する際に参照されるマップなどが記憶されている。ＲＡＭ５３は、ＣＰＵ５１による演算結果や各センサの検出結果などを一時的に記憶するメモリである。バックアップＲＡＭ５４は、イグニッションをオフする際に保存すべきデータなどを記憶する不揮発性のメモリである。

入力インターフェース５５には、クランクポジションセンサ６１、アクセル開度センサ６２、スロットル開度センサ６３、車速センサ６４、ブレーキペダルセンサ６５、電圧センサ６６、電流センサ６７、温度センサ６８およびイグニッションスイッチ６９などが接続されている。

クランクポジションセンサ６１は、内燃機関１の回転速度（角速度）を算出するために設けられている。アクセル開度センサ６２は、アクセルペダルの踏込量（アクセル開度）を検出するために設けられている。スロットル開度センサ６３は、スロットルバルブのスロットル開度を検出するために設けられている。車速センサ６４は、車両１００の車速を算出するために設けられている。ブレーキペダルセンサ６５は、ブレーキペダルの踏み込みの有無を検出するために設けられている。電圧センサ６６は、バッテリ４の電圧を検出するために設けられている。電流センサ６７は、バッテリ４の充放電電流を検出するために設けられている。温度センサ６８は、バッテリ４の温度を検出するために設けられている。イグニッションスイッチ６９は、イグニッションのオンオフを切り替えるために設けられている。

出力インターフェース５６には、インジェクタ１１、イグナイタ１２、スロットルモータ１３、オルタネータ２およびスタータ３などが接続されている。インジェクタ１１は、燃料噴射弁であり、燃料噴射量を調整可能である。イグナイタ１２は、点火プラグによる点火時期を調整するために設けられている。スロットルモータ１３は、スロットルバルブのスロットル開度を調整するために設けられている。

そして、ＥＣＵ５は、各センサの検出結果などに基づいて、スロットル開度、燃料噴射量および点火時期などを制御することにより、内燃機関１の運転状態を制御可能に構成されている。

ここで、ＥＣＵ５は、内燃機関１を一時的に停止させるアイドリングストップ制御を実行可能に構成されている。このアイドリングストップ制御では、アイドリングストップ開始条件が成立した場合に内燃機関１を自動的に停止させるとともに、アイドリングストップ終了条件が成立した場合に内燃機関１を自動的に再始動させる。これにより、燃費の改善を図ることが可能である。

なお、ＥＣＵ５では、たとえば、車速が所定値以下であり、かつ、ブレーキペダルが踏み込まれた場合に、アイドリングストップ開始条件が成立すると判断される。また、ＥＣＵ５では、たとえば、アイドリングストップ開始条件が成立した後にブレーキペダルの踏み込みが解除された場合に、アイドリングストップ終了条件が成立すると判断される。

また、ＥＣＵ５は、オルタネータ２の発電電圧を調整する充電制御を実行可能に構成されている。この充電制御では、バッテリ４のＳＯＣ（State of Charge：充電状態）が所定の運用範囲内になるように発電電圧が調整される。また、充電制御では、車両１００の走行状態に応じてオルタネータ２の発電電圧が調整される。たとえば、定速時や加速時には、車両１００の電動部品に対して主にバッテリ４から電力を供給し、オルタネータ２での発電を抑制して燃費の改善を図りながら、減速制動時には、オルタネータ２で発電された回生電力によりバッテリ４を充電するようになっている。すなわち、内燃機関１の駆動時の発電負荷を低減して燃費の改善を図りながら、内燃機関１の被駆動時に回生発電によってバッテリ４を充電するようにしている。

さらに、ＥＣＵ５は、アイドリングストップ制御および充電制御の許可および禁止を切り替え可能に構成されている。このＥＣＵ５は、たとえば、バッテリ４のＳＯＣが所定値以上の場合にアイドリングストップ制御および充電制御を許可し、バッテリ４のＳＯＣが所定値未満の場合にアイドリングストップ制御および充電制御を禁止するように構成されている。なお、充電制御が禁止された場合には、オルタネータ２の発電電圧が所定値に設定される。この所定値は、たとえば、バッテリ４が満充電状態になるように予め設定された一定値である。このため、バッテリ４のＳＯＣが所定値未満の場合には、燃費改善のためのアイドリングストップ制御および充電制御が禁止され、バッテリ４の充電が優先して行われる。すなわち、この所定値は、たとえば、予め設定された値であり、燃費改善よりもバッテリ４の充電を優先して行う必要があるか否かを判定するための閾値である。

また、ＥＣＵ５は、バッテリ４のＳＯＣを算出するように構成されている。具体的には、イグニッションがオンされる前（イグニッションオフ中）に初期ＳＯＣを推定し、その初期ＳＯＣに対してＳＯＣの変化量が加算されて現在のＳＯＣが算出される。初期ＳＯＣは、イグニッションオフ時のバッテリ４の電圧（分極による影響が解消された状態でのバッテリ電圧）をバッテリ４のＯＣＶ（Open Circuit Voltage：開回路電圧）とみなして、バッテリ４のＯＣＶとＳＯＣとの関係を示したＯＣＶ−ＳＯＣマップに基づいて算出される。つまり、ＥＣＵ５のＲＯＭ５２にはＯＣＶ−ＳＯＣマップが記憶されており、そのＯＣＶ−ＳＯＣマップを用いてイグニッションオフ時のバッテリ４の電圧（電圧センサ６６の検出結果）から初期ＳＯＣが導出される。ＳＯＣの変化量は、バッテリ４の充放電電流の積算値に基づいて算出される。

ここで、イグニッションオフになり、バッテリ４に対する充放電が停止されても、分極による影響が解消されるのに時間を要することから、初期ＳＯＣの推定ができない場合が生じ得る。たとえば、イグニッションオフ後に、バッテリ４の電圧が安定した状態で所定時間が経過した場合には、分極による影響が解消されたと判断することができるので、そのときのバッテリ４の電圧を用いて初期ＳＯＣを推定することが可能であるが、バッテリ４の電圧が安定した状態で所定時間が経過する前にイグニッションがオンされると、初期ＳＯＣを推定することができない。そこで、本実施形態では、ＥＣＵ５は、初期ＳＯＣが推定できなかった場合に、充電制御を禁止するとともに、アイドリングストップ制御を許可するように構成されている。

−ＥＣＵによる制御−
次に、図３を参照して、本実施形態のＥＣＵ５による制御について説明する。なお、以下のフローは所定の時間間隔毎に繰り返し行われる。また、以下の各ステップはＥＣＵ５により実行される。

まず、図３のステップＳ１において、イグニッションがオンされるか否かが判断される。たとえば、イグニッションスイッチ６９がオン操作された場合に、イグニッションがオンされると判断される。そして、イグニッションがオンされると判断された場合には、ステップＳ２に移る。その一方、イグニッションがオンされないと判断された場合（イグニッションオフが継続される場合）には、ステップＳ６に移る。

次に、ステップＳ２において、イグニッションオフ中に（後述するステップＳ６で）初期ＳＯＣの推定ができているか否かが判断される。そして、初期ＳＯＣの推定ができていると判断された場合には、ステップＳ３に移る。その一方、初期ＳＯＣの推定ができていないと判断された場合には、ＳＯＣが不明となるため、ステップＳ７に移る。

次に、ステップＳ３において、初期ＳＯＣに対してＳＯＣの変化量が加算されることにより、現在のＳＯＣが推定される。なお、ＳＯＣの変化量は、電流センサ６７により検出されるバッテリ４の充放電電流の積算値に基づいて算出される。

次に、ステップＳ４では、現在のＳＯＣに基づいて、アイドリングストップ制御および充電制御の許可および禁止が判断される。たとえば、現在のＳＯＣが所定値以上の場合には、アイドリングストップ制御および充電制御が許可され、現在のＳＯＣが所定値未満の場合には、アイドリングストップ制御および充電制御が禁止される。

アイドリングストップ制御が許可されると、アイドリングストップ開始条件が成立した場合に内燃機関１が自動的に停止され、アイドリングストップ終了条件が成立した場合に内燃機関１が自動的に再始動される。また、充電制御が許可されると、現在のＳＯＣや車両１００の走行状態などに応じてオルタネータ２の発電電圧が調整される。

アイドリングストップ制御および充電制御が禁止されると、内燃機関１が自動的に停止されなくなるとともに、オルタネータ２の発電電圧が所定値に設定される。この所定値は、たとえば、バッテリ４が満充電状態になるように予め設定された一定値である。したがって、オルタネータ２の発電電力により、バッテリ４が充電されるとともに、車両１００の電動部品が駆動される。

次に、ステップＳ５において、イグニッションがオフされるか否かが判断される。たとえば、イグニッションスイッチ６９がオフ操作された場合に、イグニッションがオフされると判断される。そして、イグニッションがオフされないと判断された場合（イグニッションオンが継続される場合）には、ステップＳ３に戻る。その一方、イグニッションがオフされると判断された場合には、ステップＳ６に移る。

次に、ステップＳ６において、初期ＳＯＣの推定が行われる。たとえば、イグニッションオフ後に、バッテリ４の電圧が安定した状態で所定時間が経過した場合に、そのときのバッテリ４の電圧に基づいて初期ＳＯＣが推定され、リターンに移る。一方、イグニッションオフ後に、バッテリ４の電圧が安定した状態で所定時間が経過していない場合には、初期ＳＯＣの推定ができないと判断され、リターンに移る。なお、バッテリ４の電圧が安定した状態とは、バッテリ４の電圧が所定範囲内に収まっている状態である。また、所定時間は、たとえば、分極による影響が解消されているか否かを判定するために予め設定された時間である。

また、初期ＳＯＣの推定ができていない場合（ステップＳ２：No）には、ステップＳ７において、充電制御が禁止される。このため、オルタネータ２の発電電圧が所定値に設定される。したがって、オルタネータ２の発電電力により、バッテリ４が充電されるとともに、車両１００の電動部品が駆動される。すなわち、内燃機関１が運転されていればバッテリ４から放電されない。

次に、ステップＳ８において、バッテリ４の電圧が所定値以上であるか否かが判断される。この所定値は、たとえば、予め設定された値であり、アイドリングストップ制御を許可できるか否かを判定するための閾値である。そして、バッテリ４の電圧が所定値以上であると判断された場合には、内燃機関１の再始動の際にスタータ３を駆動するための電池容量がバッテリ４に確保されているため、ステップＳ９に移る。その一方、バッテリ４の電圧が所定値以上ではないと判断された場合（バッテリ４の電圧が所定値未満の場合）には、内燃機関１の再始動の際にスタータ３を駆動するための電池容量がバッテリ４に確保されていないため、ステップＳ１０に移る。

そして、ステップＳ９では、アイドリングストップ制御が許可される。このため、アイドリングストップ開始条件が成立した場合に内燃機関１が自動的に停止され、アイドリングストップ終了条件が成立した場合に内燃機関１が自動的に再始動される。なお、内燃機関１が停止されているときはオルタネータ２が発電しておらず、内燃機関１の再始動時にはバッテリ４から電力が供給されてスタータ３が駆動される。その後、ステップＳ１１に移る。

また、ステップＳ１０では、アイドリングストップ制御が禁止される。このため、内燃機関１が自動的に停止されなくなる。その後、ステップＳ１１に移る。

次に、ステップＳ１１において、イグニッションがオフされるか否かが判断される。そして、イグニッションがオフされないと判断された場合（イグニッションオンが継続される場合）には、ステップＳ７に戻る。その一方、イグニッションがオフされると判断された場合には、ステップＳ６に移る。

−効果−
本実施形態では、上記のように、イグニッションオフ時に初期ＳＯＣが推定できなかった場合に、充電制御を禁止するとともに、アイドリングストップ制御を許可することによって、オルタネータ２によりバッテリ４を充電することができるので、ＳＯＣが不明な場合であっても、アイドリングストップ制御を許可することができる。これにより、燃費の悪化を抑制することができる。

また、本実施形態では、イグニッションオフ時に初期ＳＯＣが推定できなかった場合において、バッテリ４の電圧が所定値以上である場合にアイドリングストップ制御を許可するとともに、バッテリ４の電圧が所定値未満である場合にアイドリングストップ制御を禁止することによって、内燃機関１の再始動の際にスタータ３を駆動するための電池容量をバッテリ４に確保してから、アイドリングストップ制御を許可することができる。

−他の実施形態−
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、本実施形態では、内燃機関１が多気筒ガソリンエンジンである例を示したが、これに限らず、内燃機関がディーゼルエンジンなどであってもよい。

また、本実施形態では、発電機として機能するオルタネータ２が設けられる例を示したが、これに限らず、オルタネータに代えて、発電機および電動機として機能するモータジェネレータが設けられていてもよい。

また、本実施形態では、バッテリ４が鉛蓄電池である例を示したが、これに限らず、バッテリがニッケル水素二次電池などであってもよい。また、鉛蓄電池とニッケル水素二次電池とが並列に接続されていてもよい。

また、本実施形態において、ＥＣＵ５が複数のＥＣＵにより構成されていてもよい。

本発明は、走行用の駆動力源である内燃機関と、内燃機関の回転によって発電可能な発電機と、内燃機関を始動させるスタータと、発電機により充電されるとともに、スタータに電力を供給するバッテリとを備える車両を制御する車両の制御装置に利用可能である。

１ 内燃機関
２ オルタネータ（発電機）
３ スタータ
４ バッテリ
５ ＥＣＵ（車両の制御装置）
１００ 車両

Claims (1)

1. 走行用の駆動力源である内燃機関と、前記内燃機関の回転によって発電可能な発電機と、前記内燃機関を始動させるスタータと、前記発電機により充電されるとともに、前記スタータに電力を供給するバッテリとを備える車両に適用される車両の制御装置であって、
   前記内燃機関を一時的に停止させるアイドリングストップ制御と、走行状態に応じて前記発電機の発電電圧を調整する充電制御とを実行可能であり、前記充電制御が禁止された場合に前記発電機の発電電圧が所定値に設定されるように構成されており、
   イグニッションオフ時に前記バッテリの充電状態が推定できなかった場合に、前記充電制御を禁止するとともに、前記アイドリングストップ制御を許可するように構成されていることを特徴とする車両の制御装置。

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