JP7124352B2 - vehicle power controller - Google Patents
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Description
本発明は、エンジンの自動停止およびエンジンの再始動が可能な車両に設けられる電力制御装置に関する。 The present invention relates to a power control device provided in a vehicle capable of automatically stopping and restarting the engine.
従来、燃費性能を高めること等を目的として、車両において、減速時にエンジンにより発電機を駆動させて発電させることや、エンジンのアイドル運転時にエンジンを自動停止させるいわゆるアイドルストップを実施し且つアクセルペダルの踏込等に応じてエンジンを再始動することが行われている。 Conventionally, for the purpose of improving fuel consumption performance, etc., in a vehicle, a generator is driven by the engine during deceleration to generate electricity, and the so-called idling stop that automatically stops the engine during idling of the engine is implemented and the accelerator pedal is pressed. The engine is restarted in response to depression or the like.
例えば、特許文献1には、エンジンに連結されて電動機および発電機として機能するモータジェネレータと、モータジェネレータに電力を供給するとともにモータジェネレータで発電された電力を蓄電するキャパシタとを備えた車両が開示されている。この車両では、減速時に、エンジンによってモータジェネレータを駆動して発電させ、生成された電力をキャパシタに蓄電させる。そして、アイドルストップ後のエンジンの再始動時に、キャパシタの電力によってモータジェネレータを駆動してエンジンを強制的に回転させる。
For example,
特許文献1の車両では、キャパシタに加えて、鉛蓄電池が設けられている。そして、キャパシタに蓄えられた電力あるいはモータジェネレータで生成された電力の一部を、DC-DCコンバータによって降圧して鉛蓄電池および各種電気負荷に付与するように構成されている。
In the vehicle of
特許文献1の構成では、キャパシタと電気負荷との間に介在するコンバータが、電圧を昇圧する機能を有さず降圧する機能のみを有するように構成されている。そのため、コストを低く抑えることができる。しかしながら、この構成では、DC-DCコンバータを介してキャパシタから電力が供給される電気負荷が適切に作動しないおそれがある。
In the configuration of
具体的には、エンジンの再始動時にモータジェネレータの駆動に伴ってキャパシタの電圧が大幅に低下したときに、コンバータの入力電圧がコンバータの出力電圧を下回るおそれがある。このようにコンバータの入力電圧がコンバータの出力電圧を下回ると、コンバータは入力電圧を降圧できず、コンバータを介したキャパシタから各種電気負荷への電力供給が停止してしまう。この結果、これら電気負荷の電力源がキャパシタよりも電圧の低い鉛蓄電池に切り替わって電気負荷に加えられる電圧が急低下し、電気負荷が適切に作動しないおそれがある。 Specifically, when the voltage of the capacitor drops significantly as the motor generator is driven when the engine is restarted, the input voltage of the converter may drop below the output voltage of the converter. When the input voltage of the converter falls below the output voltage of the converter in this way, the converter cannot step down the input voltage, and power supply from the capacitor to various electric loads via the converter stops. As a result, the power source for these electrical loads is switched to a lead-acid battery with a voltage lower than that of the capacitor, causing a sudden drop in the voltage applied to the electrical loads and possibly causing the electrical loads to not operate properly.
本発明は、前記のような事情に鑑みてなされたものであり、適切なエンジンの再始動と適切な電気負荷への電力供給とを両立できる電力制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power control apparatus capable of appropriately restarting an engine and appropriately supplying power to an electrical load.
前記課題を解決するために、本発明は、エンジンの自動停止およびエンジンの再始動が可能な車両に設けられる電力制御装置であって、エンジンにより駆動されて発電する発電
装置と、車両の減速時に前記発電装置で発電された電力を蓄電可能な蓄電池と、前記蓄電池の電力を用いてエンジンに駆動力を付与可能な駆動力付与装置と、車両に設けられる電気負荷と前記蓄電池との間に介在して、前記蓄電池の電圧を降圧して前記電気負荷に電力を供給する降圧装置と、前記電気負荷と電気的に接続されるとともに前記降圧装置から出力された電力を蓄電できるように当該降圧装置に電気的に接続されて、最大出力電圧が前記蓄電池よりも低い2次蓄電池と、前記降圧装置の出力電圧が変更されるように当該降圧装置を制御可能であるとともに、エンジンを再始動させる要求があったときにエンジンを再始動させるための駆動力が前記駆動力付与装置からエンジンに付与されるように当該駆動力付与装置を制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、エンジンの自動停止時に、前記降圧装置の出力電圧をエンジンの自動停止前の電圧よりも低く且つ前記2次蓄電池の最大出力電圧よりも高い調整電圧に向けて漸減させる出力電圧低下制御を実施し、前記降圧装置の出力電圧をエンジンの自動停止前の電圧よりも低下させた状態で前記駆動力付与装置によりエンジンを再始動させることを特徴とする車両の電力制御装置を提供する(請求項1)。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a power control device provided in a vehicle capable of automatically stopping and restarting the engine, comprising: a power generation device driven by the engine to generate power; A storage battery capable of storing electric power generated by the power generation device, a driving force imparting device capable of applying driving force to an engine using the electric power of the storage battery, and an electric load provided on the vehicle and interposed between the storage battery. and a step-down device electrically connected to the electric load to supply electric power to the electric load by stepping down the voltage of the storage battery, and the step-down device electrically connected to the electric load so as to store the power output from the step-down device. A secondary storage battery having a maximum output voltage lower than that of the storage battery, and a step-down device capable of controlling the step-down device so that the output voltage of the step-down device is changed, and a request to restart the engine a control device for controlling the driving force applying device so that the driving force for restarting the engine is applied from the driving force applying device to the engine when there is an automatic When the engine is stopped, the output voltage drop control is performed to gradually decrease the output voltage of the step-down device toward an adjusted voltage that is lower than the voltage before the automatic stop of the engine and higher than the maximum output voltage of the secondary storage battery , Provided is a power control device for a vehicle, wherein the driving force applying device restarts the engine in a state where the output voltage of the step-down device is lowered below the voltage before the engine is automatically stopped (Claim 1).
この構成によれば、車両の減速時のエネルギーを電力として蓄電池に蓄電させることでエネルギー効率を高くできる。また、エンジンの再始動時に蓄電池に蓄えられた電力によって駆動力付与装置を駆動してエンジンに駆動力を付与することで、エンジンを適切に再始動させることができる。また、2次蓄電池によって電気負荷に電力を供給することができ、電気負荷の作動を維持することができるとともに、発電機で発電され且つ蓄電池に蓄えきれなかった電力を2次蓄電池に蓄電することができ、エネルギー効率を高めることができる。 According to this configuration, energy efficiency can be increased by storing energy in the storage battery as electric power during deceleration of the vehicle. Further, when the engine is restarted, the electric power stored in the storage battery is used to drive the driving force applying device to apply the driving force to the engine, so that the engine can be properly restarted. In addition, it is possible to supply electric power to the electric load by the secondary storage battery, to maintain the operation of the electric load, and to store in the secondary storage battery the electric power generated by the generator that cannot be stored in the storage battery. energy efficiency.
しかも、この構成では、エンジンの自動停止時に、車両に設けられる電気負荷と蓄電池との間に介在する降圧装置の出力電圧を、エンジンの自動停止前の電圧よりも低い調整電圧に向けて漸減させる出力電圧低下制御を実施する。そのため、エンジンの自動停止後に行われるエンジンの再始動時に、降圧装置の出力電圧を低くしておくことができる。従って、エンジンの再始動時に蓄電池から多量の電力が駆動力付与装置に供給されて蓄電池の電圧が低下しても、降圧装置を介した蓄電池から電気負荷への電力供給を維持することができ、電気負荷に加えられる電圧が急変するのを防止できる。特に、この構成では、調整電圧に向けて降圧装置の出力電圧が漸減されるため、出力電圧を調整電圧まで低下させつつこの低下時に降圧装置の出力電圧ひいては電気負荷に加えられる電圧が急変するのも防止できる。従って、電気負荷を安定して適切に作動させることができる。 Moreover, in this configuration, when the engine is automatically stopped, the output voltage of the step-down device interposed between the electrical load provided in the vehicle and the storage battery is gradually reduced toward the adjusted voltage lower than the voltage before the engine was automatically stopped. Implement output voltage drop control. Therefore, the output voltage of the step-down device can be kept low when the engine is restarted after the engine is automatically stopped. Therefore, even if a large amount of electric power is supplied from the storage battery to the driving force applying device when the engine is restarted and the voltage of the storage battery drops, power supply from the storage battery to the electric load via the step-down device can be maintained. It is possible to prevent sudden changes in the voltage applied to the electrical load. In particular, in this configuration, since the output voltage of the step-down device is gradually decreased toward the regulated voltage, the output voltage of the step-down device is reduced to the regulated voltage while the output voltage of the step-down device, and thus the voltage applied to the electrical load, changes suddenly. can also be prevented. Therefore, the electric load can be operated stably and appropriately.
前記構成において、前記制御装置は、前記蓄電池の内部抵抗が所定の判定抵抗値以上のときに前記出力電圧低下制御を実施し、前記蓄電池の内部抵抗が前記判定抵抗値未満のときは前記出力電圧低下制御を禁止するのが好ましい(請求項2)。 In the above configuration, the control device performs the output voltage reduction control when the internal resistance of the storage battery is equal to or greater than a predetermined determination resistance value, and the output voltage when the internal resistance of the storage battery is less than the determination resistance value. It is preferable to prohibit the decrease control (claim 2).
蓄電池の内部抵抗が高いときの方が低いときよりも、蓄電池の電力を用いて駆動力付与装置を駆動したときの蓄電池の電圧降下が大きくなって蓄電池の電圧が降圧装置の出力電圧を下回りやすい。これに対して、この構成によれば、蓄電池の内部抵抗が高いことに伴ってエンジンの再始動時の蓄電池の電圧降下が大きいときにも、降圧装置を介した蓄電池から電気負荷への電力供給を維持することができ、電気負荷に加えられる電圧が急低下するのを確実に防止できる。そして、蓄電池の内部抵抗が低く蓄電池の電圧が降圧装置の出力電圧を下回りにくいときに出力電圧低下制御を禁止していることで、電気負荷に高い電圧が安定して供給される機会を多く確保することができる。 When the internal resistance of the storage battery is high, the voltage drop in the storage battery when the driving force applying device is driven using the power of the storage battery is greater than when the internal resistance of the storage battery is low, and the voltage of the storage battery tends to fall below the output voltage of the step-down device. . On the other hand, according to this configuration, even when the voltage drop of the storage battery when the engine is restarted is large due to the high internal resistance of the storage battery, power is supplied from the storage battery to the electric load via the step-down device. can be maintained, and a sudden drop in the voltage applied to the electrical load can be reliably prevented. In addition, by prohibiting output voltage drop control when the internal resistance of the storage battery is low and the voltage of the storage battery is unlikely to fall below the output voltage of the step-down device, there are many opportunities to stably supply a high voltage to the electrical load. can do.
前記構成において、前記制御装置は、前記蓄電池の劣化状態と前記蓄電池の温度とに基づいて、前記蓄電池の内部抵抗を推定するのが好ましい(請求項3)。 In the above configuration, it is preferable that the control device estimates the internal resistance of the storage battery based on the deterioration state of the storage battery and the temperature of the storage battery.
このようにすれば、蓄電池の内部抵抗をより精度よく推定できる。 By doing so, the internal resistance of the storage battery can be estimated more accurately.
前記構成において、前記制御装置は、前記調整電圧を、前記蓄電池の内部抵抗が高いときの方が低いときよりも低い電圧になるように設定する、のが好ましい(請求項4)。 In the above configuration, it is preferable that the control device sets the adjustment voltage to be lower when the internal resistance of the storage battery is high than when the internal resistance is low (claim 4).
前記のように、蓄電池の内部抵抗が高いときの方が低いときよりも、駆動力付与装置等の装置を駆動したときの蓄電池の電圧降下は大きい。これに対して、この構成では、前記調整電圧を、蓄電池の内部抵抗が高いときの方が低いときよりも低い電圧になるように設定している。そのため、エンジンの再始動時に降圧装置の出力電圧が蓄電池の電圧よりも高くなるのを回避しつつ、降圧装置の出力電圧が過度に低くなるのを防止して電気負荷に高い電圧が安定して供給される機会を多く確保することができる。 As described above, when the internal resistance of the storage battery is high, the voltage drop of the storage battery when a device such as a driving force applying device is driven is greater than when the internal resistance is low. In contrast, in this configuration, the adjustment voltage is set to be lower when the internal resistance of the storage battery is high than when it is low. Therefore, when the engine is restarted, the output voltage of the step-down device is prevented from becoming higher than the voltage of the storage battery, and the output voltage of the step-down device is prevented from becoming excessively low. You can secure many opportunities to be supplied.
前記構成において、前記制御装置は、前記調整電圧を、停車していない状態でエンジンの自動停止がなされるときの方が停車した状態でエンジンの自動停止がなされるときよりも低い電圧になるように設定する、のが好ましい(請求項5)。 In the above configuration, the control device sets the regulated voltage to be lower when the engine is automatically stopped while the vehicle is not stopped than when the engine is automatically stopped while the vehicle is stopped. (Claim 5).
停車していない状態でエンジンの自動停止がなされるときは、停車していない状態でエンジンが再始動される可能性がある。そして、このように停車していない状態でエンジンが再始動される場合は、エンジンの再始動時にエンジンを車速に対応した高い回転数まで高めねばならず、停車状態でエンジンの自動停止がなされるときよりも、駆動力付与装置の駆動力を高くせねばならない。そのため、この場合には、エンジンの再始動時における蓄電池の電圧降下が高くなる。 When the engine is automatically stopped while the vehicle is not stopped, the engine may be restarted while the vehicle is not stopped. When the engine is restarted in such a state that the vehicle is not stopped, the engine must be increased to a high rotational speed corresponding to the vehicle speed when the engine is restarted, and the engine is automatically stopped when the vehicle is stopped. The driving force of the driving force applying device must be increased more than ever. Therefore, in this case, the voltage drop of the storage battery increases when the engine is restarted.
これに対して、この構成では、前記調整電圧が、停車していない状態でエンジンの自動停止がなされるときの方が停車した状態でエンジンの自動停止がなされるときよりも低くされる。従って、停車していない状態でエンジンの再始動がなされるときにも、蓄電池の電圧がエンジンの再始動時に降圧装置の出力電圧よりも低くなるのを確実に防止できるとともに、停車状態でエンジンが再始動されるときに降圧装置の出力電圧が過度に低くなるのを防止して蓄電池から降圧装置を介して電気負荷に高い電圧が安定して供給される機会を多く確保することができる。 In contrast, in this configuration, the adjustment voltage is lower when the engine is automatically stopped while the vehicle is not stopped than when the engine is automatically stopped while the vehicle is stopped. Therefore, even when the engine is restarted while the vehicle is not stopped, it is possible to reliably prevent the voltage of the storage battery from becoming lower than the output voltage of the step-down device when the engine is restarted. It is possible to prevent the output voltage of the step-down device from becoming excessively low when the engine is restarted, thereby securing many opportunities for stably supplying a high voltage from the storage battery to the electric load via the step-down device.
前記構成において、車両は、車室の車幅方向の両側部に沿って車両前後方向にそれぞれ延びる一対のサイドシルと、車室の床面の下方に設けられて車両前後方向に延びるフロアトンネルとを備え、前記蓄電池は、1列に配置された複数の電池を含み、車室の床面よりも下方且つ前記フロアトンネルと一方の前記サイドシルとの間に前記各電池が車両前後方向に並ぶ姿勢で配置されている、のが好ましい(請求項6)。 In this configuration, the vehicle includes a pair of side sills extending in the longitudinal direction of the vehicle along both sides of the compartment in the vehicle width direction, and a floor tunnel provided below the floor surface of the compartment and extending in the longitudinal direction of the vehicle. The storage battery includes a plurality of batteries arranged in a line, and the batteries are aligned in the longitudinal direction of the vehicle below the floor surface of the passenger compartment and between the floor tunnel and one of the side sills. It is preferable that they are arranged (Claim 6).
このようにすれば、フロアトンネルとサイドシルとの間の空間を利用して複数の電池を含む比較的大きな蓄電池を車両に搭載することができる。ただし、前記のように複数の電池を1列に配置した場合、つまり、複数の電池を直列に配置した場合には、蓄電池の内部抵抗が大きくなって、エンジンの再始動時に駆動力付与装置を駆動したときの蓄電池の電圧降下が大きくなりやすい。これに対して、本発明では、前記のように、エンジンの再始動時に蓄電池が電圧降下しても降圧装置の出力電圧を蓄電池の電圧よりも低い電圧に維持することができる。従って、前記のように蓄電池をレイアウトしながら、電気負荷の作動を安定して適切な状態にすることができる。 In this way, the space between the floor tunnel and the side sill can be used to mount a relatively large storage battery including a plurality of batteries on the vehicle. However, when a plurality of batteries are arranged in a row as described above, that is, when a plurality of batteries are arranged in series, the internal resistance of the storage battery increases, and the driving force applying device is disabled when the engine is restarted. The voltage drop of the storage battery during driving tends to increase. In contrast, in the present invention, as described above, even if the voltage of the storage battery drops when the engine is restarted, the output voltage of the step-down device can be maintained at a voltage lower than the voltage of the storage battery. Therefore, while laying out the storage battery as described above, the electric load can be stably operated in an appropriate state.
前記構成において、前記駆動力付与装置は、少なくともエンジンの再始動時は、前記蓄電池と前記2次蓄電池とのうち前記蓄電池の電力のみによって駆動される、のが好ましい(請求項8)。 In the above configuration, it is preferable that, at least when the engine is restarted, the driving force imparting device is driven only by electric power of the storage battery or the secondary storage battery (claim 8).
このようにすれば、2次蓄電池の電力消費機会を少なく抑えて2次蓄電池の劣化を抑制できる。 In this way, it is possible to suppress the deterioration of the secondary storage battery by suppressing the power consumption opportunity of the secondary storage battery.
以上説明したように、本発明の電力制御装置によれば、適切なエンジンの再始動と適切な電気負荷への電力供給とを両立することができる。 As described above, according to the power control device of the present invention, it is possible to achieve both appropriate restarting of the engine and appropriate power supply to the electric load.
以下、図面を参照しつつ、本開示の実施の形態が説明される。なお、各図では、同様の要素には同様の符号が付され、適宜、説明が省略される。 Embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. In addition, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected to the same element and description is abbreviate|omitted suitably.
(1)車両の全体構成
図1は、エンジンの停止制御装置が搭載された車両の構成を概略的に示す図である。
(1) Overall Configuration of Vehicle FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a vehicle equipped with an engine stop control device.
車両1は、例えば4輪自動車である。エンジン2は、車両1のエンジンルームに設けられる。エンジン2の駆動力は、クランクシャフト2aからトランスミッション、終減速機、駆動軸等を介して車輪1aに伝達されて、車両1を走行させる。
車両1には、図1に示されるように、車両の駆動源としてのエンジン2、スタータ3、モータジェネレータ4、Liバッテリ(リチウムバッテリ)9、DC-DCコンバータ10、鉛バッテリ12、および各種電気機器が搭載されている。モータジェネレータ4は、後述するように、電動機としての機能と発電機としての機能を有するいわゆるISG(Integrated Starter-Generator)であり、以下では、これをISG4という。
As shown in FIG. 1, the
Liバッテリ9は請求項にいう「蓄電池」に相当し、鉛バッテリ12は請求項にいう「2次蓄電池」に相当し、DC-DCコンバータ10は請求項にいう「降圧装置」に相当する。また、ISG4は請求項にいう「発電装置」および「駆動力付与装置」に相当する。つまり、本実施形態では、発電装置と駆動力付与装置とが一体とされて一つの装置で構成されている。
The
図1の例では、エンジン2は、一列に並ぶ4つの気筒2cを備えた直列4気筒エンジンである。本実施形態では、エンジン2は、ガソリンを含む燃料により駆動されるエンジンである。エンジン2は、各気筒2c内に燃料を噴射するインジェクタ30(図4参照)と、各気筒2c内の混合気(空気と燃料の混合気)に点火する点火プラグ31(図4参照)とを備えている。インジェクタ30と点火プラグ31とは、1つの気筒2cにつき1つずつ設けられている。
In the example of FIG. 1, the
(高電圧回路)
Liバッテリ9は、高電圧ラインL1を介して、ISG4、シートヒータ5およびPTCヒータ6に電気的に接続されており、これらは高電圧回路14を構成する。
(high voltage circuit)
The
ISG4は、発電機および電動機として動作可能な装置である。ISG4は、ベルト4aを介してエンジン2のクランクシャフト2aに連結されている。
The ISG4 is a device that can operate as a generator and a motor. The
ISG4は、発電機として動作する際には、エンジン2のクランクシャフト2aと連動して回転するロータを磁界中で回転させることにより発電を行う。ISG4は、磁界を発生するフィールドコイルへの供給電流の増減に応じて、最大数十Vまでの範囲で発電電圧を調節することが可能になっている。ISG4には、発電された交流電力を直流電力に変換する整流器(図示省略)が内蔵されている。ISG4で発電された電力は、この整流器で直流に変換された後に、高電圧ラインL1に出力され、高電圧ラインL1を介してLiバッテリ9に蓄電される。
When operating as a generator, the
本実施形態では、ISG4は、車両の減速時に発電機として動作するように制御されて、エンジン2の回転エネルギーを電気に変換する。つまり、本実施形態では、ISG4は、いわゆる減速回生発電を行うように構成されている。
In this embodiment, the
ISG4は、電動機として動作する際は、Liバッテリ9からの電力供給を受けて駆動され、ベルト4aを介してエンジン2のクランクシャフト2aに駆動力を伝達して、エンジン2に駆動力を付与する。
When operating as an electric motor, the
このように、本実施形態では、ISG4は、エンジン2により駆動されて発電する発電装置と、Liバッテリの電力を用いてエンジン2に駆動力を付与可能な駆動力付与装置として機能する。また、Liバッテリが、車両の減速時にISG4で発電された電力を蓄電可能な蓄電池として機能する。
Thus, in this embodiment, the
ISG4は、冷間始動時を除くエンジンの始動時に、電動機として動作してエンジン2を始動させる(エンジン2を強制的に回転させる)。本実施形態では、車両1は、エンジン2の自動停止ができるように構成されており、エンジン2の自動停止後のエンジン2の再始動時もISG4によってエンジン2が再始動される。具体的には、車両1に設けられたイグニッションスイッチを乗員が操作することによって、エンジン2は始動/停止される。また、車速が所定値以下でエンジンがアイドル状態にある等の条件が成立するとエンジン2は自動的に停止され、その後、アクセルペダルが踏み込まれる等の条件が成立するとエンジン2は自動的に再始動される。
The
また、ISG4は、エンジン負荷の低いとき等に電動機として動作するように制御されて、エンジン2に駆動力を付与する。つまり、本実施形態では、ISG4は、いわゆるトルクアシストを行うようにも構成されている。
Also, the
Liバッテリ9は、正極にリチウムを含み、正極と負極との間でのリチウムイオンの移動により充放電するバッテリである。Liバッテリ9は、鉛バッテリ12よりも速い速度で充放電ができるとともに、鉛バッテリ12よりも充放電による劣化が進行しにくい。本実施形態では、ISG4で生成された電力がLiバッテリ9に蓄電されるように構成されていることで、エンジン2の減速エネルギーを効率よく電力として車両1に貯蔵することができる。そして、このようにISG4で生成された電力をより多く蓄電できるように、Liバッテリ9の公称電圧は、鉛バッテリ12の交渉電圧よりも高い電圧とされている。本実施形態では、Liバッテリ9の公称電圧は、DC24Vとされている。ここで、充放電速度が高く電力を多く貯蔵可能な装置としては、キャパシタがあるが、Liバッテリ9は、同じサイズのキャパシタに比べて容量を大きくすることができる。従って、本実施形態では、電力を貯蔵するための装置の小型化も実現されている。
The
図2は、Liバッテリ9の配置を説明するための図であって車両1の一部を概略的に示した平面図である。図2の例では、車両1の前部にエンジンルーム1が形成されており、その後方に車室80が形成されている。
FIG. 2 is a diagram for explaining the arrangement of the
車両1は、フロアパネルの上方に設けられて車室の床面を構成するパネル81と、車両の車幅方向の両側部に形成された開口部(ドア部分)の下部に設けられて車室80の車幅方向の両側部に沿って車両前後方向にそれぞれ延びる一対のサイドシル82とを備える。また、車両1は、パネル81の下方にエンジンルーム1と連通するように設けられて、エンジン2の排気ガスを車両1の外部に排出するためのダクトが内側を通るフロアトンネル83を備える。フロアトンネル83は、フロアパネル81の車幅方向の中央部分が上方に膨出することで形成されている。Liバッテリ9は、パネル81の下方であってフロアトンネル83と一方のサイドシル82(図2の例では、右側のサイドシル82)との間に、配置されている。図2の例では、Liバッテリ9は、パネル81の前部の下方であって運転席あるいは助手席の下方に配置されている。
The
このように配置されることで、本実施形態では、ISG4とLiバッテリ9との距離、ひいては、これらをつなぐ電線が短く抑えられている。
By arranging in this way, in this embodiment, the distance between the
ここで、フロアトンネル83とサイドシル82との車幅方向の離間距離は短い。これに対して、本実施形態では、Liバッテリ9を構成する複数のLi蓄電池のセル(電池)9aが、一列に並ぶように配設されて直列接続されて、Liバッテリ9が平面視で所定の方向に長く延びる形状とされている。そして、Liバッテリ9が、その長手方向つまりセル9aの配列方向が車両前後方向に沿うように配置されている。これにより、Liバッテリ9を、前記のようにISG4との距離が短く抑えられる位置に配置することが可能となっている。
Here, the distance between the
シートヒータ5(高電圧電気機器の一例、車室ヒータの一例)は、車両1の座席を加熱するためのヒータである。PTCヒータ6(高電圧電気機器の一例、車室ヒータの一例)は、車両1の室内を暖房するためのヒータである。触媒ヒータ7は、排ガスを浄化する触媒を加熱するためのヒータである。シートヒータ5、PTCヒータ6、及び触媒ヒータ7は、DC数十Vでも安定して動作するため、高電圧ラインL1の側に配置されている。
A seat heater 5 (an example of a high-voltage electric device, an example of a vehicle interior heater) is a heater for heating the seat of the
(低電圧回路)
鉛バッテリ12は、低電圧ラインL2を介して、スタータ3及び低電圧電気機器13に電気的に接続されており、これらは低電圧回路15を構成する。この低電圧電気機器13は、請求項にいう「電気負荷」に相当する。
(low voltage circuit)
The
鉛バッテリ12は、本実施形態では、直列接続された6セルの鉛蓄電池を含む。この構成により、鉛バッテリ12の公称電圧は、DC12Vになっている。
The lead-
スタータ3は、エンジン2を始動するための装置である。スタータ3は、ギヤ駆動式の装置であり、エンジン2のリングギヤ2bに連結されたピニオンギヤ3aを有する。スタータ3の駆動力は、ピニオンギヤ3a及びリングギヤ2bを介して、エンジン2のクランクシャフト2aに伝達される。スタータ3は、冷間始動時(冷間時に乗員のイグニッションスイッチの操作に伴ってエンジン2を始動させる時)にのみ駆動されてエンジン2を始動させる。
Starter 3 is a device for starting
低電圧電気機器13は、鉛バッテリ12の公称電圧と同じ電圧(本実施形態では、DC12V)以下の電圧で動作する電気機器である。低電圧電気機器13は、例えば、電動式パワーステアリング機構(EAPS)、エアコン、オーディオ機器、各種の照明装置を含む。
The low-voltage
(DC-DCコンバータ)
DC-DCコンバータ10は、高電圧回路14と低電圧回路15との間に設けられており、これら回路14、15どうしをつないでいる。
(DC-DC converter)
A DC-
DC-DCコンバータ10は、高電圧ラインL1から低電圧ラインL2に(つまり図1中、左側から右側に)供給される電力の電圧を降圧するための装置である。Liバッテリ9からの出力電力およびISG4によって発電された電力は、DC-DCコンバータ10によって電圧が降圧されて低電圧電気機器13に供給される。また、ISG4によって発電された電力の余剰分は鉛バッテリ12に供給され、鉛バッテリ12が充電される。
The DC-
DC-DCコンバータ10は、これ以外の機能、例えば上記とは反対方向(つまり図1中、右側から左側へ)の電力の供給を許容したり、電圧を昇圧したりする機能は有しておらず、電圧の降圧のみを行う。このように構成されることで、本実施形態では、高電圧ラインL1と低電圧ラインL2とをつなぎつつ、これをつなぐためのコンバータの構造を簡素化してコストを格段に低く抑えることができる。
The DC-
図3は、DC-DCコンバータ10の構成を説明するための概略図である。DC-DCコンバータ10は、FETからなるスイッチング素子10a、10b(Hi-FET10aとLow-FET10b)を内蔵しており、これらスイッチング素子10a、10bのオンオフスイッチングによって入力電圧を変化させて出力する。このDC-DCコンバータ10では、スイッチング素子10a、10bのオンオフ時間を変更することで、出力電圧を変更することが可能となっている。スイッチング素子10a、10bのオンオフ時間の変更は、後述するECU100により行われるようになっており、ECU100は、後述するように出力電圧の目標値を設定するとともに、この目標値が実現されるスイッチング素子10a、10bのオンオフ時間を算出し、このオンオフ時間が実現されるようにDC-DCコンバータ10に指令信号を出力する。
FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the configuration of the DC-
ここで、高電圧ラインL1側から低電圧ラインL2側へつまり鉛バッテリ12および低電圧電気機器13に電力が安定して供給されるように、DC-DCコンバータ10の出力電圧は、基本的に、鉛バッテリ12の公称電圧および低電圧電気機器13の作動電圧よりも十分に高い基本出力電圧とされる。つまり、DC-DCコンバータ10の出力電圧の目標値である目標出力電圧が基本出力電圧とされ、これが実現されるように、ECU100によりDC-DCコンバータ10(DC-DCコンバータ10に内蔵されたFET10a、10b)が制御される。本実施形態では、鉛バッテリ12の公称電圧が12Vであるのに対して、基本出力電圧は14.4Vに設定されている。なお、この基本出力電圧は、Liバッテリ9の液温等に応じて変更されてもよい。
Here, the output voltage of the DC-
(2)制御系統
図3は、図1に示される車両1の制御系統の電気的構成を概略的に示すブロック図である。図3に示されるECU100は、エンジンを統括的に制御するためのマイクロプロセッサであり、周知のCPU、ROM、RAM等から構成されている。
(2) Control System FIG. 3 is a block diagram schematically showing the electrical configuration of the control system of
ECU100には各種センサによる検出情報や各種スイッチの操作信号が入力される。
Information detected by various sensors and operation signals of various switches are input to the
具体的に、車両1には、クランク角センサSN20、水温センサSN21、外気温センサSN22、アクセルセンサSN23、ブレーキセンサSN24、車速センサSN25、Liバッテリ電圧センサSN26、Liバッテリ電流センサSN27、イグニッションスイッチSW28、PTCヒータスイッチSW29、シートヒータスイッチSW30等が設けられている。
Specifically, the
クランク角センサSN20は、クランクシャフト2aの回転速度ひいてはエンジン回転数を検出する。水温センサSN21は、エンジン2を冷却するためのエンジン冷却水の温度を検出する。外気温センサSN22は、外気温つまり車両1の周囲の気温を検出する。アクセルセンサSN23は、車両1に設けられたアクセルペダルの踏込量を検出する。ブレーキセンサSN24は、フットブレーキペダルの踏込量を検出する。車速センサSN25は、車速を検出する。Liバッテリ電圧センサSN26、Liバッテリ電流センサSN27は、それぞれ、Liバッテリ9の入出力電圧および入出力電流を検出する。イグニッションSW(イグニッションスイッチ)20は、前記のように、乗員がエンジン2の始動/停止を行うためのスイッチである。PTCヒータSW28は、乗員がPTCヒータ6の駆動/停止を行うためのスイッチである。シートヒータSW29は、乗員がシートヒータ5の駆動/停止を行うためのスイッチである。
The crank angle sensor SN20 detects the rotation speed of the
ECU100は、各センサ、各スイッチの入力情報に基づいて種々の判定や演算等を実行しつつ車両1に設けられた各装置を制御する。ECU100は、インジェクタ30、点火プラグ31、スタータ3、ISG4、シートヒータ5、PTCヒータ6、DC-DCコンバータ10、低電圧電気機器13等と電気的に接続されており、前記演算の結果等に基づいてこれらの機器にそれぞれ制御用の信号を出力する。このECU100は、請求項にいう「制御装置」に相当する。
The
例えば、水温センサSN21で検出されたエンジン冷却水の温度が所定温度未満のときにイグニッションSW20が操作されると、ECU100は、冷間始動時であると判定して、スタータ3を駆動させる。ECU100は、PTCヒータSW28、シートヒータSW29等のスイッチの操作に応じて、シートヒータ5、PTCヒータ6、低電圧電気機器13等を駆動させる。
For example, if the ignition switch 20 is operated when the temperature of the engine cooling water detected by the water temperature sensor SN21 is lower than a predetermined temperature, the
また、ECU100は、車速センサSN25で検出された車速が低下中であること等に伴ってISG4を発電機として駆動させて、ISG4に前記のように減速回生発電を行わせる。ECU100は、アクセルペダルの踏込量やクランク角センサSN20により検出されたエンジン回転数等に基づいてエンジン負荷を算出し、エンジン負荷が所定値未満のときは、ISG4を電動機として駆動させてISG4からエンジン2にトルクを付与する。
Further, the
また、ECU100は、所定の条件が成立するとエンジン2を自動停止させる。さらに、その後、ブレーキペダルが踏み込まれておらずアクセルペダルが踏み込まれている等の条件の成立が成立すると、ISG4を電動機として駆動させてエンジン2を再始動させる。
Further, the
ここで、前記のように、高電圧回路14と低電圧回路15とをつなぐコンバータとして、降圧機能を有するDC-DCコンバータ10を用いれば、コストを極めて小さく抑えることができる。しかしながら、この構成では、エンジン2の再始動時に低電圧回路15に接続された低電圧電気機器13に付与される電圧が急低下するおそれがある。
Here, if the DC-
図5を用いて具体的に説明する。図5は、後述する出力電圧低下制御を実施しなかったときの車両の各パラメータの時間変化を模式的に示した図である。図5には、上から順に、車速、エンジン回転数、Liバッテリ9の電圧、DC-DCコンバータ10の出力電圧、低電圧電気機器13に入力される電圧を示している。
A specific description will be given with reference to FIG. FIG. 5 is a diagram schematically showing temporal changes in each parameter of the vehicle when the output voltage drop control described later is not performed. FIG. 5 shows vehicle speed, engine speed, voltage of the
時刻t11にて車両が減速を開始すると、ISG4が発電機として駆動されて発電を行うことでLiバッテリ9の電圧は上昇する。しかし、時刻t12にてエンジン回転数がアイドル回転数に低下したこと等に伴ってエンジン2が自動停止されると、Liバッテリ9の電圧は徐々に低下していく。その後、時刻t13にて、エンジンを再始動させる要求があると、ISG4が電動機として駆動されてエンジン2を強制的に回転させる。このとき、Liバッテリ9からはISG4に向けて非常に大きな電力が放出され、Liバッテリ9の電圧は急降下する。この電圧低下量が大きいと、Liバッテリ9の電圧が、破線で示したDC-DCコンバータ10の出力電圧よりも低下してしまう。そして、Liバッテリ9の電圧がDC-DCコンバータ10の出力電圧よりも低下すると、DC-DCコンバータ10が降圧機能しか有していないことから、Liバッテリ9から低電圧回路15側へ電力が供給されなくなり、低電圧電気負荷13に入力される電圧が急低下する。
When the vehicle starts decelerating at time t11, the
本実施形態では、低電圧回路15に鉛バッテリ12が設けられていることから、DC-DCコンバータ10から電力が出力されなくても、鉛バッテリ12によって低電圧回路15に設けられた各低電圧電気機器13への電力供給を維持することはできる。しかし、前記のように、DC-DCコンバータ10の出力電圧は、基本的に、鉛バッテリ12の公称電圧よりも十分に高い値とされている。そのため、DC-DCコンバータ10から電力が出力されなくなって各低電圧電気機器13への電力供給源が鉛バッテリ12に切り替わると、これら低電圧電気機器13に供給される電圧が急低下して、低電圧電気機器13の作動状態が変化してしまう。例えば、低電圧電気機器13としてライトが作動しているときに、このライトがちらつく場合がある。また、低電圧電気機器13としてオーディオが作動しているときに、オーディオの音量が変化する場合がある。これらは、乗員に違和感を生じさせる。
In this embodiment, since the
そこで、本実施形態では、このようなエンジンの自動停止時に低電圧電気機器13に供給される電圧が急低下するという事態が生じるのを防止するための出力電圧低下制御を実施する。
Therefore, in the present embodiment, output voltage drop control is performed to prevent the voltage supplied to the low-voltage
(自動停止制御)
図6のフローチャート等を用いて、出力電圧低下制御を含むエンジン2の自動停止時の制御について説明する。以下の説明、および、図6では、エンジンの自動停止を、アイドルストップと記す。
(automatic stop control)
The control when the
ステップS1にて、ECU100は、各センサの検出値を含む車両の各種情報を読み込む。ステップS1の後はステップS2に進む。
In step S1, the
ステップS2では、ECU100は、車両1がアイドルストップを実施することが可能な状態にあることを示す条件であるアイドルストップ許可条件が成立したか否かを判定する。本実施形態では、エンジン冷却水の温度が所定の温度以上であり、エンジン回転数が所定の回転数以下であり、アクセルペダルがオフ状態(アクセル開度がゼロ)であり、フットブレーキペダルの踏込量が0より大きい(フットブレーキペダルが踏み込まれている)ときに、アイドルストップ許可条件が成立したと、判定される。
In step S2, the
ステップS2の判定がNOであってアイドルストップ許可条件が非成立のときは、ECU100はそのまま処理を終了する(ステップS1に戻る)。
When the determination in step S2 is NO and the idling stop permission condition is not satisfied, the
一方、ステップS2の判定がYESであってアイドルストップ許可条件が成立したときは、ステップS3に進む。ステップS3では、ECU100は、車速が予め設定された第1判定車速以下且つ予め設定された第2判定車速よりも大きく、さらに、Liバッテリ9のSOC(State Of Charge:残容量)が予め設定された判定SOC以上であるという特定条件が成立しているか否かを判定する。第1判定車速は、0km/hよりも大きい値であって、例えば、16km/h程度に設定されている。第2判定車速は、第1判定車速よりも小さい値であって0km/hに設定されている。判定SOCは、0より大きく100%よりも小さい値に設定されている。
On the other hand, when the determination in step S2 is YES and the idle stop permission condition is satisfied, the process proceeds to step S3. In step S3, the
ステップS3の判定がYESであって前記特定条件が成立しているとき、つまり、車速が第2判定車速以上よりも大きく車両は完全には停車していないが車速が第1判定車速以下と低く、かつ、Liバッテリ9のSOCが判定SOC以上であって比較的多く確保されている場合は、ステップS4に進む。ステップS4では、ECU100は、有車速フラグを1とする。この有車速フラグは、ステップS3の判定がYESのときに1となり、その他のときに0となるフラグである。なお、図示は省略したが、ステップS2の判定がNOのときは有車速フラグは0にリセットされる。ステップS4の後はステップS7に進む。
When the determination in step S3 is YES and the specific condition is satisfied, that is, the vehicle speed is higher than the second determination vehicle speed and the vehicle is not completely stopped, but the vehicle speed is lower than the first determination vehicle speed. And when the SOC of the
一方、ステップS3の判定がNOであって前記特定条件が非成立のときは、ステップS5に進む。ステップS5では、ECU100は、車速が第2判定車速以下であって停車中であるか否かを判定する。
On the other hand, when the determination in step S3 is NO and the specific condition is not established, the process proceeds to step S5. In step S5, the
ステップS5の判定がYESであって車速が第2判定車速以下の場合(停車中の場合)は、ステップS6に進む。ステップS6では、ECU100は、有車速フラグを0にする。ステップS6の次はステップS7に進む。
If the determination in step S5 is YES and the vehicle speed is equal to or lower than the second determination vehicle speed (when the vehicle is stopped), the process proceeds to step S6. In step S6, the
ステップS7では、ECU100は、Liバッテリ9の内部抵抗が予め設定された判定抵抗値以上であるか否かを判定する。
In step S7, the
Liバッテリ9の内部抵抗は、Liバッテリ9の温度とLiバッテリ9の劣化の進み具合とによって推定される。
The internal resistance of the
具体的には、ECU100は、Liバッテリ9が充放電に伴って発熱した量をLiバッテリ電圧センサSN26およびLiバッテリ電流センサSN27により検出されたLiバッテリ9の入出力電圧および入出力電流に基づいて随時推定するとともに、推定した発熱量に基づいてこの発熱に伴うLiバッテリ9の温度上昇量を随時推定している。さらに、ECU100は、この温度上昇量と外気温とに基づいて、Liバッテリ9の温度を随時推定している。
Specifically, the
また、ECU100は、エンジンの再始動に伴ってISG4が駆動されたときにLiバッテリ9から放出された電流と電圧(Liバッテリ電圧センサSN26およびLiバッテリ電流センサSN27により検出された電流と電圧)とに基づいて、Liバッテリ9の劣化の進み具合を推定する。具体的には、ECU100は、Liバッテリ9から放出された電流が少ないほど且つ放出された電圧が低いほどLiバッテリ9の劣化が進んでいると推定する。本実施形態では、これら電流が少ないほど且つ電圧が低いほど大きい値となるパラメータであってLiバッテリ9の劣化の進み具合を数値化したパラメータ(以下、適宜、劣化パラメータという)が設定されており、ECU100は、前記電流および電圧に基づいて劣化パラメータの値を算出する。ECU100は、エンジンの再始動に伴ってISG4が駆動される毎に劣化パラメータの値を算出して更新し、記憶する。
In addition, the
本実施形態では、ECU100には、図7に示すマップが記憶されている。このマップは、横軸をLiバッテリ9の温度、縦軸をLiバッテリ9の内部抵抗としたマップである。また、このマップに示された複数のラインは、劣化パラメータの値(Liバッテリ9の劣化の進み具合)が互いに異なるラインである。ECU100は、このマップから、現時点(ステップS7実施時点)でのLiバッテリ9の温度の推定値と、現時点(ステップS7実施時点)で記憶している劣化パラメータの値とに対応するLiバッテリ9の内部抵抗を抽出して、これを現時点(ステップS7実施時点)でのLiバッテリ9の内部抵抗として推定する。図7に示されるように、Liバッテリ9の温度が低いほど且つ劣化パラメータの値が大きくLiバッテリ9の劣化の進み具合が大きいほど、Liバッテリ9の内部抵抗は高い値に推定される。
In this embodiment, the
図6に戻り、ステップS7の判定がNOであってLiバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値未満のときは、ECU100は、ステップS8に進む。ステップS8では、ECU100は、DC-DCコンバータ10の出力電圧の目標値である目標出力電圧を、基本出力電圧に維持し、ステップS13に進む。以下、適宜、DC-DCコンバータ10の出力電圧の目標値である目標出力電圧を、単に、目標出力電圧という。
Returning to FIG. 6, when the determination in step S7 is NO and the internal resistance of the
ステップS13では、ECU100は、アイドルストップを実施する。具体的には、ECU100は、インジェクタ30による燃料噴射を停止させるとともに、点火プラグ31による点火を停止させる。このように、Liバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値未満のときは、後述する出力電圧低下制御が実施されることなくアイドルストップが実施される。
In step S13, the
一方、ステップS7の判定がYESであってLiバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値以上のときは、ECU100は、ステップS8に進む。
On the other hand, when the determination in step S7 is YES and the internal resistance of the
ステップS8では、ECU100は、推定したLiバッテリ9の内部抵抗と有車速フラグとに基づいて目標出力電圧を決定する。
In step S8, the
図8は、Liバッテリ9の内部抵抗と、目標出力電圧との関係を示したグラフである。図8において、実線は有車速フラグが0のときのライン、破線は有車速フラグが1のときのラインである。前記のように、ステップS7の判定がNOであってLiバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値未満のときは、DC-DCコンバータ10の出力電圧は基本出力電圧に維持される。一方、Liバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値以上のときは有車速フラグが1のときと0のときとのいずれにおいても、目標出力電圧は基本出力電圧よりも低い電圧とされる。また、Liバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値以上のときは、目標出力電圧は、Liバッテリ9の内部抵抗が大きいときの方が小さいときよりも小さい値とされる。図8の例では、Liバッテリ9の内部抵抗に比例してこの内部抵抗が増大するほど目標出力電圧は小さくされる。また、図8に示すように、Liバッテリ9の内部抵抗が同じであっても有車速フラグが1のときの方が0のときよりも、目標出力電圧は小さい値とされる。このステップS9で設定される目標出力電圧であって基本出力電圧よりも低い電圧が、請求項にいう「調整電圧」である。
FIG. 8 is a graph showing the relationship between the internal resistance of the
例えば、図8の例では、判定抵抗値は13mΩとされる。また、基本出力電圧は14.4Vとされる。そして、有車速フラグが1のときは、Liバッテリ内部抵抗が13.5mΩまで増加すると目標出力電圧は13.8V程度とされる。一方、有車速フラグが0のときは、Liバッテリ内部抵抗が13.5mΩまで増加すると目標出力電圧は14.2V程度とされる。 For example, in the example of FIG. 8, the determination resistance value is 13 mΩ. Also, the basic output voltage is set to 14.4V. When the vehicle speed flag is 1, the target output voltage is about 13.8 V when the Li battery internal resistance increases to 13.5 mΩ. On the other hand, when the vehicle speed flag is 0, the target output voltage is about 14.2 V when the Li battery internal resistance increases to 13.5 mΩ.
ステップS9の後は、ステップS10に進む。ステップS10では、ECU100は、DC-DCコンバータ10の現在(ステップS10の実施時点)の出力電圧(現出力電圧)、ステップS9で決定した目標出力電圧との差に基づいて、DC-DCコンバータ10の出力電圧の低下速度である電圧低下速度を決定する。本実施形態では、現出力電圧には、ECU100で設定されている出力電圧の指令値が用いられる。
After step S9, the process proceeds to step S10. In step S10, the
図9は、実出力電圧から目標出力電圧を引いた値であって出力電圧の低下量の目標値(以下、目標低下電圧という)と、電圧低下速度との関係を示した図である。図9に示すように、本実施形態では、目標低下電圧が大きいときの方が小さいときよりも電圧低下速度が大きくされる。図9の例では、目標低下電圧が所定値dV0以上では電圧低下速度は一定に維持され、目標低下電圧が所定値dV0未満では目標低下電圧に比例して目標低下電圧が大きくなるほど電圧低下速度は小さくされる。例えば、目標低下電圧は、0.5V/sec~2V/ses程度に設定される。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the target value of the amount of decrease in the output voltage (hereinafter referred to as target voltage drop), which is a value obtained by subtracting the target output voltage from the actual output voltage, and the voltage drop rate. As shown in FIG. 9, in this embodiment, when the target voltage drop is large, the voltage drop rate is set higher than when the target voltage drop is small. In the example of FIG. 9, when the target voltage drop is equal to or higher than the predetermined value dV0, the voltage drop speed is kept constant, and when the target voltage drop is less than the predetermined value dV0, the voltage drop speed increases in proportion to the target voltage drop as the target voltage drop increases. made smaller. For example, the target voltage drop is set to approximately 0.5 V/sec to 2 V/ses.
ステップS10の後は、ステップS11に進む。ステップS11では、ECU100は、DC-DCコンバータ10の出力電圧を低下させる。具体的には、前記のように、ECU100は、DC-DCコンバータ10に内蔵されているスイッチング素子10a、10bのオンオフ時間を変更する。このとき、ECU100は、DC-DCコンバータ10の出力電圧がステップS10で設定した電圧低下速度で低下していくように、スイッチング素子10a、10bのオンオフ時間を調整する。これにより、DC-DCコンバータ10の出力電圧は、目標出力電圧に向けて漸減される。
After step S10, the process proceeds to step S11. In step S11, the
ステップS11の後は、ステップS12に進む。ステップS12では、DC-DCコンバータ10の現出力電圧が目標出力電圧以下になったか否かを判定する。この判定がNOであってDC-DCコンバータ10の現出力電圧がまだ目標出力電圧まで低下していない場合はステップS11に戻る。一方、この判定がYESとなってDC-DCコンバータ10の現出力電圧が目標出力電圧まで低下すると、ステップS13に進みアイドルストップを実施する。
After step S11, the process proceeds to step S12. In step S12, it is determined whether or not the current output voltage of the DC-
このように、本実施形態では、ECU100は、Liバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値未満のときは、アイドルストップ許可条件が成立しても、すぐにはアイドルストップを実施せず、DC-DCコンバータ10の出力電圧を基本目標電圧からこれよりも低い電圧に向けて低下させるとともに、この出力電圧を漸減させる出力電圧低下制御を実施する。また、このときは、DC-DCコンバータ10の出力電圧が目標出力電圧まで低下してはじめてアイドルストップを実施する。
As described above, in the present embodiment, when the internal resistance of the
そして、本実施形態では、このようにして、出力電圧を目標出力電圧まで低下した後にアイドルストップを実施した場合は、少なくともエンジンが再始動されるまでの間、DC-DCコンバータ10の出力電圧を目標出力電圧に維持する。
In this embodiment, when the idle stop is performed after the output voltage has decreased to the target output voltage, the output voltage of the DC-
(3)作用等
図10は、車両走行時に、前記の出力電圧低下制御を含むエンジンの自動停止制御を実施したときの各パラメータの時間変化を模式的に示した図である。図10には、上から順に、車速、アイドルストップ許可フラグ、エンジン回転数、Liバッテリ9の温度、Liバッテリ9の内部抵抗、Liバッテリ9の電圧、DC-DCコンバータ10の出力電圧、低電圧電気機器13に入力される電圧を示している。アイドルストップ許可フラグは、アイドルストップ許可条件が成立していると1になり、その他のときは0となるフラグである。
(3) Effects, etc. FIG. 10 is a diagram schematically showing changes over time in each parameter when automatic engine stop control including the output voltage reduction control is performed while the vehicle is running. FIG. 10 shows, from top to bottom, vehicle speed, idle stop permission flag, engine speed, temperature of
図10に示すように、車両の走行に伴ってLiバッテリ9の温度は徐々に増大していき、これに伴って、Liバッテリ9の内部抵抗は徐々に低下していく。
As shown in FIG. 10, the temperature of the
時刻t1にて車両が減速を開始するとISG4が発電を開始する。これに伴って、Liバッテリ9の電圧は、時刻t1後、徐々に増大する。
When the vehicle starts decelerating at time t1, the
時刻t2では、アイドルストップ許可条件が成立する(アイドルストップ許可フラグが0から1になる)。しかし、時刻t2でのLiバッテリ9の内部抵抗は判定抵抗値以上である。そのため、時刻t2では、アイドルストップは実施されず、出力電圧低下制御が開始される。前記のように、本実施形態では、所定の低下速度で目標出力電圧が低下するようになっており、時刻t2後、DC-DCコンバータ10の出力電圧は漸減していく。これに伴い、時刻t2後、低電圧電気負荷13の入力電圧も漸減していく。そして、時刻t3にて、DC-DCコンバータ10の出力電圧が目標出力電圧V1であって基本出力電圧V0よりも低い電圧V1まで低下すると、アイドルストップが実施されてエンジン2が停止される。そして、時刻t3以後、DC-DCコンバータ10の出力電圧は、目標出力電圧V1に維持される。
At time t2, the idle stop permission condition is met (the idle stop permission flag changes from 0 to 1). However, the internal resistance of the
時刻t2以後は、エンジン2がアイドル運転されることおよびエンジン2が停止されることに伴って、ISG4からLiバッテリ9への電力の供給が停止する。そのため、時刻t2以後はLiバッテリ9の電圧は徐々に低下していく。
After time t2, the power supply from the
時刻t4にてアイドルストップ許可条件が非成立となりエンジンを再始動させる条件が成立すると、ISG4が電動機として駆動される。これにより、Liバッテリ9の電圧は急低下する。しかしながら、このとき、DC-DCコンバータ10の出力電圧は低い電圧V1とされている。そのため、Liバッテリ9の電圧はDC-DCコンバータ10の出力電圧よりも高い値に維持される。従って、時刻t4において、低電圧電気負荷13の入力電圧は急低下せず、低電圧電気負荷13には安定して必要な電圧が供給される。
At time t4, when the condition for permitting idle stop is not satisfied and the condition for restarting the engine is satisfied, the
時刻t4にてエンジンが再始動されることに伴い、DC-DCコンバータ10の出力電圧は、基本出力電圧V0に戻される。図9の例では、このときDC-DCコンバータ10の出力電圧は基本出力電圧V0に向けて漸増される。
As the engine is restarted at time t4, the output voltage of the DC -
その後、車両が加速および定常走行された後、時刻t5にて、車両の減速が再び開始すると、前記と同様に、Liバッテリ9の電圧は増大していく。また、時刻t6にてアイドルストップ許可条件が成立するが、このときも、まだ、Liバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値以上であることから、DC-DCコンバータ10の出力電圧が基本出力電圧V0よりも低い電圧V2まで漸減され、その後、時刻t7にてアイドルストップが実施される。
Thereafter, after the vehicle has been accelerated and has been running steadily, at time t5, when the vehicle starts decelerating again, the voltage of
ここで、時刻t6では、車速が0より大きい状態、つまり、有車速フラグが1の状態でアイドルストップの許可条件が成立している。一方、時刻t2では、車速が0の状態であって有車速フラグが0の状態でアイドルストップの許可条件が成立している。従って、時刻t6にて設定されるDC-DCコンバータ10の目標出力電圧(時刻t7にて実現される出力電圧)V2は、時刻t2で設定されるDC-DCコンバータ10の目標出力電圧(時刻t3にて実現される出力電圧)V1よりも低い値とされる。
Here, at time t6, the vehicle speed is greater than 0, that is, the vehicle speed flag is 1, and the condition for permitting idle stop is satisfied. On the other hand, at time t2, the vehicle speed is 0 and the vehicle speed flag is 0, and the idle stop permission condition is satisfied. Therefore, the target output voltage V2 of DC-
また、前記と同様に、Liバッテリ9の電圧は時刻t6以後徐々に低下し、時刻t8にてエンジンが再始動されたときに、この電圧は急低下する。しかし、このときも、Liバッテリ9の電圧はDC-DCコンバータ10の出力電圧V2よりも高く維持され、低電圧電気負荷13の入力電圧の急変は防止される。
Also, in the same manner as described above, the voltage of the
一方、時刻t9にLiバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値を下回った後の時刻t10にてアイドルストップ許可フラグが1となったときには、Liバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値未満であることから、出力電圧低下制御は実施されず、時刻t10にてすぐさまアイドルストップが実施されてエンジン2が停止される。
On the other hand, when the idle stop permission flag becomes 1 at time t10 after the internal resistance of the
このように、本実施形態に係る装置によれば、車両の減速時のエネルギーを電力としてLiバッテリ9に蓄電させることで車両全体のエネルギー効率を高くすることができる。また、エンジン2の再始動時にLiバッテリ9に蓄えられたこの電力によってISG4を駆動してエンジン2に駆動力を付与することができ、エンジン2を適切に再始動させることができる。
As described above, according to the device according to the present embodiment, the energy efficiency of the vehicle as a whole can be increased by storing energy in the
しかも、エンジンの自動停止時に、DC-DCコンバータ10の出力電圧を、エンジン2の自動停止前の電圧よりも低い電圧に向けて漸減させる出力電圧低下制御を実施し、DC-DCコンバータ10の出力電圧が低い電圧に維持された状態でエンジンが再始動される。そのため、エンジンの自動停止後からエンジンの再始動までの期間、DC-DCコンバータ10の出力電圧をLiバッテリ9の電圧よりも低い電圧に維持することができ、Liバッテリ9からDC-DCコンバータ10を介して低電圧電気負荷13に電力を供給し続けることができる。従って、エンジンの再始動時にISG4が電動機として駆動されることに伴ってこの電力供給が停止して低電圧電気負荷13の作動状態が急変するのを防止できる。特に、本実施形態では、エンジンの自動停止時に、DC-DCコンバータ10の出力電圧を漸減させている。そのため、DC-DCコンバータ10の出力電圧を低下させて前記効果を得つつ、この出力電圧の低下によって低電圧電気負荷13に加えられる電圧が急変するのも防止することができ、低電圧電気負荷13を安定して適切に作動させることができる。
Moreover, when the engine is automatically stopped, the output voltage drop control is performed to gradually decrease the output voltage of the DC-
また、本実施形態では、Liバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値以上のときにのみ前記の出力電圧低下制御を実施し、Liバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値未満のときには出力電圧低下制御を実施しない(禁止する)。そのため、Liバッテリ9の内部抵抗が高いためにLiバッテリ9の電圧降下が大きく低電圧電気負荷13の入力電圧が急低下しやすい場合に、確実にこの低電圧電気負荷13の入力電圧の急低下を防止することができる。そして、Liバッテリ9の内部抵抗が比較的引く低電圧電気負荷13の入力電圧の急低下が生じにくいときにDC-DCコンバータ10の出力電圧が過度に低くされるのを防止できる。従って、DC-DCコンバータ10を介してLiバッテリ9から低電圧電気負荷13に高い電圧が安定して供給される機会を多く確保することができる。
Further, in the present embodiment, the output voltage drop control is performed only when the internal resistance of the
また、本実施形態では、図7を用いて説明したように、出力電圧低下制御を実施する場合において、有車速フラグが1であって停車していない状態でエンジンの自動停止がなされるときの方が、有車速フラグが0であって停車している状態でエンジンの自動停止がなされるときよりも、DC-DCコンバータ10の出力電圧が低くされる。
Further, in the present embodiment, as described with reference to FIG. 7, when the output voltage drop control is performed, the engine is automatically stopped when the vehicle speed flag is 1 and the vehicle is not stopped. In this case, the output voltage of the DC-
そのため、エンジンの再始動時にLiバッテリ9の電圧がDC-DCコンバータの出力電圧よりも低くなるのを防止しながら、DC-DCコンバータ10の出力電圧が過度に低くされるのを防止して低電圧電気負荷13に高い電圧が安定して供給される機会を多く確保することができる。
Therefore, when the engine is restarted, the voltage of the
具体的には、停車していない状態でエンジンの自動停止がなされるときは、その後、停車していない状態でエンジンが再始動される可能性がある。そして、このように停車していない状態でエンジンが再始動される場合は、エンジンの再始動時にエンジンを車速に対応した高い回転数まで高めねばならず、停車した状態でエンジンの自動停止がなされるときよりもISG4の駆動力を高くせねばならない。また、ブレーキ装置に電力を供給せねばならないこと等からも、ISG4の駆動力を高くせねばならない。そのため、停車していない状態でエンジンが再始動される場合は、エンジンの再始動時におけるLiバッテリ9の電圧降下量が大きくなる。
Specifically, when the engine is automatically stopped while the vehicle is not stopped, the engine may be restarted while the vehicle is not stopped. When the engine is restarted in such a state that the vehicle is not stopped, the engine must be increased to a high rotational speed corresponding to the vehicle speed when the engine is restarted, and the engine is automatically stopped while the vehicle is stopped. The driving force of ISG4 must be made higher than the time. In addition, the driving force of the
これに対して、前記のように構成されていることで、本実施形態によれば、停車していない状態でエンジンが自動停止されて停車していない状態でエンジンが再始動されるときにも、Liバッテリの電圧がDC-DCコンバータの出力電圧よりも低くなるのを確実に防止できる。そして、停車している状態でエンジンが自動停止したときであってエンジンの再始動時におけるLiバッテリ9の電圧降下量が少なく抑えられるときに、DC-DCコンバータ10の出力電圧が過度に低くされるのを防止することができる。
On the other hand, with the configuration as described above, according to the present embodiment, even when the engine is automatically stopped while the vehicle is not stopped and the engine is restarted while the vehicle is not stopped. , the voltage of the Li battery can be reliably prevented from becoming lower than the output voltage of the DC-DC converter. The output voltage of the DC-
また、本実施形態によれば、複数のLi蓄電池のセルが一列に並ぶように配設されたLiバッテリ9を用い、これをフロアパネル81の下方であってフロアトンネル83とサイドシル82との間の空間に配置している。従って、この空間を利用して、Liバッテリ9をISG4により近い位置に適切に配置することができる。ISG4とLiバッテリ9との距離、ひいては、これらをつなぐ電線を短く抑えることができる。
Further, according to the present embodiment, the
ただし、このように複数の電池を1列に配置して複数の電池を直列に接続すると、Liバッテリ9の内部抵抗が大きくなりやすい。そして、Liバッテリ9の内部抵抗が大きいと、エンジンの再始動時にLiバッテリ9の電圧が大きく低下しやすい。これに対して、本実施形態では、前記のように、エンジンの再始動時にLiバッテリ9の電圧が低下してもDC-DCコンバータ10の出力電圧がLiバッテリ9の電圧よりも低い電圧に維持される。そのため、前記のレイアウトを実現しながら、Liバッテリ9から低電圧電気機器13への電力供給を維持してこれの作動を安定させることができる。
However, when a plurality of batteries are arranged in a row and connected in series in this manner, the internal resistance of the
(4)変形例
前記実施形態では、エンジン2の自動停止時において、Liバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値以上のときに出力電圧低下制御を実施し、Liバッテリ9の内部抵抗が判定抵抗値未満のときは出力電圧低下制御を実施しない場合について説明したが、Liバッテリ9の内部抵抗によらず常に出力電圧低下制御を実施してもよい。
(4) Modification In the above-described embodiment, when the
また、出力電圧低下制御の実施と禁止との判定を、Liバッテリ9の内部抵抗以外のパラメータを用いて行ってもよい。例えば、Liバッテリ9の劣化が所定の状態よりも進んでいるときに出力電圧低下制御を実施し、Liバッテリ9の劣化が所定の状態まで進んでいないときは出力電圧低下制御を禁止するようにしてもよい。また、Liバッテリ9の温度が所定の温度未満のときに出力電圧低下制御を実施し、Liバッテリ9の温度が所定の温度以上のときには出力電圧低下制御を禁止するようにしてもよい。
Further, a parameter other than the internal resistance of the
また、出力電圧低下制御の実施と禁止との判定を、Liバッテリ9のSOCに基づいて行うようにしてもよい。例えば、Liバッテリ9のSOCが所定値未満のときに出力電圧低下制御を実施し、Liバッテリ9のSOCが所定値以上のときは出力電圧低下制御を禁止するようにしてもよい。さらに、Liバッテリ9のSOCとLiバッテリ9の内部抵抗とを組み合わせて、Liバッテリ9のSOCが所定値未満で且つLiバッテリ9の内部抵抗が所定値以上のときに出力電圧低下制御を実施し、Liバッテリ9のSOCが所定値以上、または、Liバッテリ9の内部抵抗が所定値未満のときは出力電圧低下制御を禁止するようにしてもよい。
Further, the determination of whether to perform or prohibit the output voltage drop control may be made based on the SOC of the
また、前記実施形態では、ISG4により発電された電力を蓄電する蓄電池としてLiバッテリ9を用いた場合について説明したが、この蓄電池はLiバッテリ9に限らない。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the
2 エンジン
4 ISG(発電装置、駆動力付与装置)
9 Liバッテリ(蓄電池)
10 DC-DCコンバータ(降圧装置)
12 鉛バッテリ(2次蓄電池)
13 低電圧電気機器(電気負荷)
14 高電圧回路
15 低電圧回路
100 ECU(制御装置)
2
9 Li battery (storage battery)
10 DC-DC converter (step-down device)
12 lead battery (secondary storage battery)
13 Low-voltage electrical equipment (electrical load)
14
Claims (7)
エンジンにより駆動されて発電する発電装置と、
車両の減速時に前記発電装置で発電された電力を蓄電可能な蓄電池と、
前記蓄電池の電力を用いてエンジンに駆動力を付与可能な駆動力付与装置と、
車両に設けられる電気負荷と前記蓄電池との間に介在して、前記蓄電池の電圧を降圧して前記電気負荷に電力を供給する降圧装置と、
前記電気負荷と電気的に接続されるとともに前記降圧装置から出力された電力を蓄電できるように当該降圧装置に電気的に接続されて、最大出力電圧が前記蓄電池よりも低い2次蓄電池と、
前記降圧装置の出力電圧が変更されるように当該降圧装置を制御可能であるとともに、エンジンを再始動させる要求があったときにエンジンを再始動させるための駆動力が前記駆動力付与装置からエンジンに付与されるように当該駆動力付与装置を制御する制御装置とを備え、
前記制御装置は、エンジンの自動停止時に、前記降圧装置の出力電圧をエンジンの自動停止前の電圧よりも低く且つ前記2次蓄電池の最大出力電圧よりも高い調整電圧に向けて漸減させる出力電圧低下制御を実施し、前記降圧装置の出力電圧をエンジンの自動停止前の電圧よりも低下させた状態で前記駆動力付与装置によりエンジンを再始動させる、ことを特徴とする車両の電力制御装置。 A power control device provided in a vehicle capable of automatically stopping and restarting the engine,
a power generating device driven by an engine to generate power;
a storage battery capable of storing electric power generated by the power generation device when the vehicle decelerates;
a driving force imparting device capable of imparting a driving force to an engine using electric power of the storage battery;
a voltage step-down device interposed between an electric load provided in a vehicle and the storage battery for stepping down the voltage of the storage battery and supplying electric power to the electric load;
a secondary storage battery electrically connected to the electric load and electrically connected to the step-down device so as to store power output from the step-down device, and having a maximum output voltage lower than that of the storage battery;
The step-down device can be controlled so that the output voltage of the step-down device is changed, and when there is a request to restart the engine, the driving force for restarting the engine is supplied from the driving force applying device to the engine. A control device that controls the driving force applying device so that the driving force applying device is applied to
When the engine is automatically stopped, the control device reduces the output voltage of the step-down device to a level lower than the voltage before the engine was automatically stopped.and higher than the maximum output voltage of the secondary storage batteryIn a state in which the output voltage drop control is performed to gradually decrease the output voltage to the lower adjustment voltage, and the output voltage of the step-down device is decreased below the voltage before the engine automatically stopped.By the driving force applying deviceAn electric power control device for a vehicle, characterized by restarting an engine.
前記制御装置は、前記蓄電池の内部抵抗が所定の判定抵抗値以上のときに前記出力電圧低下制御を実施し、前記蓄電池の内部抵抗が前記判定抵抗値未満のときは前記出力電圧低下制御を禁止する、ことを特徴とする車両の電力制御装置。 In the vehicle power control device according to claim 1,
The control device performs the output voltage drop control when the internal resistance of the storage battery is equal to or greater than a predetermined determination resistance value, and prohibits the output voltage drop control when the internal resistance of the storage battery is less than the determination resistance value. A power control device for a vehicle, characterized by:
前記制御装置は、前記蓄電池の劣化状態と前記蓄電池の温度とに基づいて、前記蓄電池の内部抵抗を推定する、ことを特徴とする車両の電力制御装置。 In the vehicle power control device according to claim 2,
A power control device for a vehicle, wherein the control device estimates an internal resistance of the storage battery based on a deterioration state of the storage battery and a temperature of the storage battery.
前記制御装置は、前記調整電圧を、前記蓄電池の内部抵抗が高いときの方が低いときよりも低い電圧になるように設定する、ことを特徴とする車両の電力制御装置。 In the vehicle power control device according to any one of claims 1 to 3,
A power control device for a vehicle, wherein the control device sets the regulated voltage to be lower when the internal resistance of the storage battery is high than when the internal resistance is low.
前記制御装置は、前記調整電圧を、停車していない状態でエンジンの自動停止がなされるときの方が停車した状態でエンジンの自動停止がなされるときよりも低い電圧になるように設定する、ことを特徴とする車両の電力制御装置。 In the vehicle power control device according to any one of claims 1 to 4,
The control device sets the regulated voltage to be a lower voltage when the engine is automatically stopped while the vehicle is not stopped than when the engine is automatically stopped while the vehicle is stopped. A power control device for a vehicle characterized by:
車両は、車室の車幅方向の両側部に沿って車両前後方向にそれぞれ延びる一対のサイドシルと、車室の床面の下方に設けられて車両前後方向に延びるフロアトンネルとを備え、
前記蓄電池は、1列に配置された複数の電池を含み、車室の床面よりも下方且つ前記フロアトンネルと一方の前記サイドシルとの間に前記各電池が車両前後方向に並ぶ姿勢で配置されている、ことを特徴とする車両の電力制御装置。 In the vehicle power control device according to any one of claims 1 to 5,
The vehicle includes a pair of side sills extending in the vehicle front-rear direction along both sides of the vehicle interior in the vehicle width direction, and a floor tunnel provided below the floor surface of the vehicle interior and extending in the vehicle front-rear direction,
The storage battery includes a plurality of batteries arranged in a line, and the batteries are arranged below the floor surface of the passenger compartment and between the floor tunnel and one of the side sills in the longitudinal direction of the vehicle. A power control device for a vehicle, characterized in that:
前記駆動力付与装置は、少なくともエンジンの再始動時は、前記蓄電池と前記2次蓄電池とのうち前記蓄電池の電力のみによって駆動される、ことを特徴とする車両の電力制御装置。 In the vehicle power control device according to claim 6 ,
An electric power control apparatus for a vehicle, wherein the driving force imparting device is driven by only the electric power of the storage battery or the secondary storage battery at least when the engine is restarted.
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