JP2007239528A

JP2007239528A - 車両用制御装置

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Publication number: JP2007239528A
Application number: JP2006060643A
Authority: JP
Inventors: Ichiyo Yamaguchi; 一陽山口
Original assignee: Denso Ten Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】車両状態を考慮してエンジン及び発電機への最適なトルク分配を行うことにより、バッテリ劣化及び燃費悪化を共に抑制することができる車両用制御装置を提供する。
【解決手段】車両必要トルク調停部２９は、バッテリ状態決定部２４からのバッテリ状態と燃費決定部２５からの燃費情報に基づいてトルク分配方法を決定し、オルタトルクデマンド部２２からの発電必要量とエンジントルク算出部２３からのエンジン必要トルク及び最適エンジントルク算出部２８からの最適エンジントルクを用いて発電機とエンジンのトルク分配を行うことにより、車両必要トルクを決定する。そして、目標エンジン回転数決定部３０は、車両必要トルク調停部２９からの車両必要トルクに基づいて目標エンジン回転数を決定し、エンジンＥＣＵに送信する。
【選択図】図２

Description

本発明は、バッテリ状態、電装品使用状況及び車両状態に基づいて車両必要トルクを決定する車両用制御装置に関する。

車両の電子制御装置（以下、ＥＣＵという）は、車両の制御機構との間で信号のやり取りを行って車両の電子制御を行うものであり、例えば、エンジン制御ＥＣＵには車両に装備されているセンサ群で検出された、車速、エンジン回転数、空気流入量等の情報が入力され、エンジン制御ＥＣＵはこれらの情報に基づいて所定の演算処理を行い、その演算結果（例えば、燃料噴射量やバイパス空気量などを制御するための信号）を車両に装備された、電動スロットルやスタータ噴射弁等の制御機構へ送出し、燃料の噴射量や流入空気量の制御などを行っている。

近年急速な自動車普及に伴い上記のような車両用電子制御装置が増加するとともに、快適性、安全性あるいは利便性向上のニーズにより車載電装品が急増している。例えば、走行系では、上記のようなエンジン制御ＥＣＵ、ブレーキの制御を行うブレーキ制御ＥＣＵ、ステアリングの制御を行うステアリング制御ＥＣＵ、エンジンの駆動と停止を行いながら車両を走行させるエコランシステム等があり、安全性を確保するものとして衝突軽減システム（プリクラッシュ）、エアバックシステム、アンチブレーキシステム（ＡＢＳ）、横滑り防止システム等がある。また、利便性の向上を図るものとして、プッシュスタートシステム、キーレスシステム、電動スライドドアなどが有り、快適性を向上するものとして、ＡＶ装置、エアコン、ナビゲーション装置などが普及している。

そして、今後も更なる快適性、利便性、安全性向上を図るため、路車間通信装置、高機能運転システム、自動運転システム、ドライバモニタ、事故回避システム、衝突防止システム、車両周辺監視装置等の車載電装品が増加していくことが予想され、バッテリ負荷の増加に伴うバッテリ劣化や電装品増加に伴う給電不足発生が予想されるので、バッテリ劣化抑制を図ることができるバッテリの充電制御や車両状況に応じた給電不能防止制御が行われている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２４９９００号公報

図２７は、従来の充電制御方法を説明するための図であり、安全系システム、例えば、プリクラッシュ、ＡＢＳ等の作動時に使用される給電必須電気量が１ＫＷ、電装品の使用電気量が1.5ＫＷ、バッテリ充電要求量が0.5ＫＷとすると、給電不能抑制のため、電装品要求量とバッテリ充電要求量の総和、すなわち、３ＫＷをオルタネータへの発電要求量として発電指令している。

上記のように、従来は、車両状況、バッテリ状態によらず発電指令を行っており、オルタネータの発電量が増えれば、車両必要トルクが上がり、燃費が悪化するので、電装品高負荷時は燃費が悪化するという問題が生じていた。
また、車両必要トルクはエンジン（走行）トルクと発電トルクの和であるので、給電不能抑制のため、オルタネータの発電量が増加すると、走行トルク不足によりドラビリが悪化するという問題も生じている。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、バッテリ状態や走行モード・燃費等の車両状態を考慮してエンジン及び発電機への最適なトルク分配を行うことにより、バッテリ劣化及び燃費悪化を共に抑制することができる車両用制御装置を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置（１）は、
バッテリ状態、電装品使用状況、車両状態及び外部情報に基づいて、発電機要求電気量を算出する発電機要求電気量算出手段と、エンジン必要トルクを算出するエンジン必要トルク算出手段と、最適エンジントルクを算出する最適エンジントルク算出手段と、上記各算出手段の算出結果に基づいて発電機とエンジンのトルク分配を行って車両必要トルクを決定するトルク調停手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明に係る車両用制御装置（２）は、車両用制御装置（１）において、
上記トルク調停手段が、バッテリ状態及び／または燃費情報に基づいてエンジン及び発電機のトルクの分配方法を変更することを特徴とする。

さらに、本発明に係る車両用制御装置（３）は、車両用制御装置（１）において、
ユーザの意思を検出するユーザ意思検出手段を備え、
上記最適エンジントルク算出手段が、上記ユーザ意思検出手段の検出結果に応じて最適エンジントルクを補正することを特徴とする。

また、本発明に係る車両用制御装置（４）は、車両用制御装置（１）において、
バッテリ状態に応じてバッテリ要求電気量を算出するバッテリ要求電気量算出手段と、電装品使用電気量を算出する電装品使用電気量算出手段と、給電必須電気量を算出する給電必須電気量算出手段とを備え、
上記発電機要求電気量算出手段が、上記電装品使用電気量と給電必須電気量とにより必要最小電気量を算出し、上記電装品使用電気量と給電必須電気量とバッテリ要求充電量とにより必要電気量を算出し、
上記トルク調停手段が、車両必要トルクを算出する際に、上記必要最小電気量または上記必要電気量のいずれを用いるかまたは上記必要最小電気量及び上記必要電気量の範囲内のどの値を用いるかを決定することを特徴とする。

本発明に係る車両用制御装置（１）、（２）によれば、バッテリ状態、電装品使用状況、車両状態及び外部情報に基づいて算出された、発電機要求電気量、エンジン要求トルク及び最適エンジントルクを使用して、バッテリ状態及び／または燃費情報等に応じてエンジンと発電機のトルクが分配されるので、エンジン及び発電機への最適なトルク分配が可能となり、バッテリ劣化及び燃費悪化を共に抑制することができる。

また、本発明に係る車両用制御装置（３）によれば、ユーザの意思により最適エンジントルクが補正されるか、あるいは、エンジンと発電機のトルク分配方法が変更されるので、確かなエンジン最適トルクの演算や最適なトルク分配を行うことができ、さらに燃費向上とバッテリ劣化抑制を図ることが可能となる

さらに、本発明に係る車両用制御装置（４）によれば、車両必要トルクを算出する際に、車両状態に応じて必要最小電気量または必要電気量のいずれを用いるかまたは必要最小電気量及び必要電気量の範囲内のどの値を用いるかが決定されるので、燃費向上とバッテリ劣化抑制を図ることができる。

以下、本発明の車両用制御装置の実施例について、図面を用いて説明する。
図１は本発明の車両用制御装置を適用したトルク管理装置含む車両制御システムの全体構成を示すブロック図であり、このシステムは、車両に搭載されるトルク管理装置１、バッテリ２、オルタネータ３、及び、エンジンＥＣＵ４・エアコン５・カーナビゲーション装置６等の車両電装品よりなり、トルク管理装置１と、バッテリ２、オルタネータ３及び種々の車両電装品とは、通信ライン７、電源ライン８を介して接続されている。また、トルク管理装置１には、車速センサ、エンジン回転数センサ、シフトポジションセンサ、燃料センサ、イグニッション（ＩＧ）スイッチ、アクセサリ（ＡＣＣ）スイッチ等の各種のセンサ９から種々のセンサ値やスイッチのオン／オフ状態が入力されるとともに、ドライバが「スポーツ」、「ノーマル」、「エコノミー」の運転特性を選択する運転選択スイッチ（ＳＷ）１０の選択情報も入力されている。

トルク管理装置１は、バッテリ２の状態や電装品使用状況及び車両状態に基づいてオルタネータ３とエンジンのトルク分配を行って車両必要トルクを決定するものであり、ＣＰＵ１１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１３、入出力回路（図示せず）等から構成されている。ＣＰＵ１１はトルク管理装置１のハードウェア各部を制御するとともに、ＲＯＭ１２に記憶されたプログラムに基づいて車両必要トルク演算等のプログラムを実行する。ＲＯＭ１２は上記の車両必要トルク演算プログラム等の種々のプログラムや、自車両の車種、車両グレード、装備等の自車情報、及びトルク算出マップ等のテーブルを記憶し、ＲＡＭ１３はＳＲＡＭ等で構成され、一時的に発生するデータを記憶する。

また、バッテリ２は電源ライン８を介してエンジンＥＣＵ４・エアコン５・カーナビゲーション装置６等の電装品に給電するもので、バッテリ２の充放電電流、端子電圧、バッテリ液温度を検出するセンサ（図示せず）を備えており、これらのセンサの出力が通信ライン７を介してトルク管理装置１に入力される。オルタネータ３は、エンジン（図示せず）により駆動され、電源ライン８を介してバッテリ２を充電するとともに、車両の他の電気負荷に電力を供給する。

一方、エンジンＥＣＵ４は、上記したように、車速、エンジン回転数、空気流入量等の情報に基づいて所定の演算処理を行い、その演算結果を電動スロットルやスタータ噴射弁等の制御機構へ送出し、燃料の噴射量や流入空気量の制御などを行うものであり、カーナビゲーション装置６は、車両の目的地までの道路情報、気象情報、所要時間などを検出してトルク管理装置１に入力する。
なお、トルク管理装置はエンジン制御ＥＣＵまたは図示しない電源制御装置と一体型であってもよい。

図２は、図１のトルク管理装置１の構成を機能で表した機能ブロック図であり、各部はＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３により構成され、ソフトウェアによりこれらの機能が実行される。
オルタトルクデマンド部２２は、データの入出力を実行するプラットフォーム部２１を介して各種センサ９、バッテリ２及び各種電装品から情報を入手し、バッテリ状態に応じたバッテリ要求電力量や電装品使用電力量及び給電必須電力量を算出し、電装品使用電力量と給電必須電力量とにより必要最小電力量を決定するとともに、電装品使用電力量と給電必須電力量とバッテリ要求充電量とにより必要電力量を決定し、発電必要量として出力する。

また、エンジントルク算出部２３は、プラットフォーム部２１を介して各種センサ９から車速、アクセル開度等の情報を受け取ってエンジントルクを算出し、バッテリ状態決定部２４は、プラットフォーム部２１を介して入力されるバッテリ２の電圧、電流、バッテリ液温度等に基づいてバッテリ２の充電率（ＳＯＣ）や内部抵抗等のバッテリ状態を算出するとともに、その高低を判断する。さらに、燃費決定部２５は、プラットフォーム部２１を介して各種センサ９から燃料残量や走行距離等の情報を受け取って車両の実燃費を算出し、算出した実燃費と車両の平均燃費を比較することにより燃費の良否を判断する。

また、自車状況検出部２６はＲＯＭ１２に記憶された情報に基づいて車種・車両グレードを検出するとともに、車両重量センサ（図示せず）の出力に基づいて乗車人数を検出し、外部情報決定部２７は、ナビゲーション装置６や傾斜センサ（図示せず）等の出力に基づいて、登坂、平坦路、降坂等の経路情報を決定する。
そして、最適エンジントルク算出部２８は、自車状況検出部２６、外部情報決定部２７からの情報と、各種センサ９からの車速、アクセル開度等に基づいて、最適エンジントルクを算出する。

また、車両必要トルク調停部２９は、バッテリ状態決定部２４からのバッテリ状態と燃費決定部２５からの燃費情報に基づいてトルク分配方法を決定し、オルタトルクデマンド部２２からの発電必要量とエンジントルク算出部２３からのエンジン必要トルク及び最適エンジントルク算出部２８からの最適エンジントルクを用いて発電機とエンジンのトルク分配を行うことにより、車両必要トルクを決定し、目標エンジン回転数決定部３０は、車両必要トルク調停部２９からの車両必要トルクに基づいて目標エンジン回転数を決定し、通信ライン７を介してエンジンＥＣＵ４に送信する。

一方、図３は図２のオルタトルクデマンド部２２の構成を機能で表した機能ブロック図であり、上記と同様に、各部はＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３により構成され、ソフトウェアによりこれらの機能が実行される。
車両状況検出部３１は、プラットフォーム部２１を介して各種センサ９からエンジン回転数、シフト状況、アクセル開度等の情報を受け取り、走行モード決定部３２は車両状況検出部３１からの情報に基づいて加速、減速、アイドリング、定速走行等の走行モードを決定して、充電制御方式決定部３３及び給電必須電力決定部３４に通知する。

また、バッテリ状態検出部３５は、プラットフォーム部２１を介して入力されるバッテリ２の電圧、電流、バッテリ液温度等に基づいてバッテリ２の充電率（ＳＯＣ）や内部抵抗等を検出してバッテリ要求発電量決定部３６及び充電モード決定部３７に入力し、充電モード決定部３７はバッテリ２の充電率に応じて充電モードを決定して充電制御方式決定部３３に通知する。発電カット有無判定部３８は、ドライバの運転特性や運転選択スイッチ１０のドライバ自身の設定により、加速時の発電カットの有無を判別して充電制御方式決定部３３に通知する。そして、充電制御方式決定部３３は走行モード決定部３２から通知された走行モード、充電モード決定部３７から通知された充電モード及び発電カット有無判定部３８からの情報に基づいて充電制御方式を決定してバッテリ要求発電量決定部３６に入力し、バッテリ要求発電量決定部３６は、バッテリ状態検出部３５から入力されたバッテリ２の充電率及び充電制御方式決定部３３から通知された充電制御方式に基づいてバッテリ要求発電量を決定する。

一方、給電必須電力決定部３４は、走行モード決定部３２から通知された走行モードに基づいて給電必須電力を決定して給電制御要求発電量決定部３９に入力し、電装品使用量決定部４０は、プラットフォーム部２１を介して入力される、種々の電装品の起動状態・駆動状態に基づいて電装品の消費電力を決定し、給電制御要求発電量決定部３９に入力する。また、給電制御要求発電量決定部３９は、給電必須電力決定部３４からの要求電力と電装品使用量決定部４０からの要求電力に基づいて給電制御要求発電量を決定する。
なお、この実施例では、電装品の起動状態・駆動状態に基づいて電装品の消費電力を電装品使用量決定部４０で決定したが、各電装品が起動時に消費電力をトルク管理装置１に申告するようにすることもできる。

そして、発電機必要発電量決定部４１は、バッテリ要求発電量決定部３６からの要求発電量と給電制御要求発電量決定部３９からの要求発電量に基づいて、給電制御要求発電量から必要最小電力量Ｗ１を決定するとともに、給電制御要求発電量とバッテリ要求発電量から必要電力量Ｗ２を決定して車両必要トルク調停部２９に出力する。
また、このオルタトルクデマンド部２２は、車両必要トルク調停部２９から入力された発電要求量を通信ライン７を介してオルタネータ３に発電指令として送信する。

次に、上記のオルタトルクデマンド部２２の各機能部の作用を図１のブロック図及び図４のフローチャートを用いて説明する。
トルク管理装置１のＣＰＵ１１は、１６ｍｓ毎に図４のフローチャートに示す発電必要量演算プログラムを実行しており、このプログラムを開始すると、まず、バッテリ２の電圧、電流、バッテリ液温度等の検出出力に基づいてバッテリ２の充電率、内部抵抗等のバッテリ状態を検出してＲＡＭ１３に記憶した（ステップ１０１）後、各種センサ９からエンジン回転数、シフト状況、アクセル開度等の車両状態の情報を検出し（ステップ１０２）、これらの情報に基づいて加速、減速、アイドリング、定速走行等の走行モードを決定してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ１０３）。

次に、ＣＰＵ１１は、各種電装品の起動状態・駆動状態に基づいて電装品の消費電力を検出してＲＡＭ１３に記憶した（ステップ１０４）後、ＲＡＭ１３に記憶した走行モードと、ＲＯＭ１２に記憶された電装品への給電要否テーブルに基づいて給電必須電力を決定してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ１０５）。
図５は、走行モードと電装品の給電の要否との関係を示すテーブルの一例を示すものであり、プリクラッシュシステム（ＰＣＳ）、アンチブレーキシステム（ＡＢＳ）、エアバックシステム（ＡＸＳ）、横滑り防止システム（ＶＳＣ）等の電装品への給電要否が、加速、定速、減速、アイドル等の走行モードに応じて設定されており、例えば、アイドリング時にはプリクラッシュシステム（ＰＣＳ）等の給電が不要とされ、給電必須電力は、エアバックシステム（ＡＸＢ）の使用電力のみとなる。

走行モードによらず給電必須電力が固定の場合、図６（ａ）に示すように、電装品使用電力が1.2ＫＷ、給電必須電力が0.6ＫＷ、バッテリ充電要求量が1.2ＫＷとすると、オルタネータ３への発電要求量は３ＫＷとなるが、上記のように、給電必須電力を走行モードに応じて可変することにより、例えば、アイドリング時には、図６（ｂ）に示すように、給電必須電力がエアバックシステムのみの0.2ＫＷとなるので、発電要求量を2.6ＫＷに減らすことができ、従来に比べ0.4ＫＷの発電カットが可能となり、発電量増大による燃費悪化を防止することができる。

給電必須電力を決定すると、次に、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３に記憶されたバッテリ２の充電率（ＳＯＣ）に応じて充電モードを決定してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ１０６）。すなわち、ＣＰＵ１１は、図７に示すように、充電率が７５％以下のとき、発電モード、充電率が７５％〜８８％のとき、通常モード、充電率が８８％以上のとき、ＳＯＣ維持モードに決定してＲＡＭ１３に記憶する。

次に、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３に記憶された充電モード、走行モード及び運転選択スイッチ１０により設定された加速時発電カットの要否に基づいて充電制御方式を決定した（ステップ１０７）後、ＲＡＭ１３に記憶されたバッテリ２の充電率及び上記の充電制御方式に基づいてバッテリ要求発電量を決定してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ１０８）。
なお、バッテリ要求発電量は、バッテリ要求発電量＝（目標充電率−現状充電率）／１００＊バッテリ容量で求めることができる。

これにより、図７に示すように、発電モード時には、バッテリ２の充電率に応じてバッテリ要求発電量を算出し、所定電圧（13.8Ｖ）＋αの電圧で充電し、通常モード時には、同様に、バッテリ２の充電率に応じてバッテリ要求発電量を算出し、所定電圧（13.8Ｖ）で充電するようにバッテリ要求発電量を決定する。また、ＳＯＣ維持モードでは、バッテリ２の充電率に応じてバッテリ要求発電量を算出するとともに、走行モードが加速の場合には、発電をカットし、充電率が９５％以上で、走行モードが減速の場合には発電を禁止するように、バッテリ要求発電量を決定する。

なお、運転選択スイッチ１０により、ドラビリ優先、すなわち、「スポーツ」の運転モードが選択されている場合には、加速時発電カットと判断され、走行モードが加速のときは、常に、発電をカットするようにバッテリ要求発電量が決定される。
この実施例では、運転選択スイッチ１０により加速時発電カットの要否を判断したが、カーナビゲーション装置６から取得したカーブ、直線等の道路状況、各種センサ９から取得したブレーキやアクセルの使用状況に基づいてドライバの特性、例えば、「ノーマルタイプ」、アクセル、ブレーキを頻繁に使用する「スポーツタイプ」、スピードを出さない「エコノミータイプ」等の運転特性を自動的に検出し、ドライバの特性が「スポーツ」の場合に、加速時発電カット要と判断することもできる。

バッテリ要求発電量を決定すると、次に、ＣＰＵ１１は、ＲＡＭ１３に記憶された給電必須電力及び電装品使用量に基づいて給電制御要求発電量を決定する（ステップ１０９）。この後、ＣＰＵ１１は、この給電制御要求発電量に基づいて発電機必要最小電力量Ｗ１を決定する（ステップ１１０）とともに、給電制御要求発電量とバッテリ要求発電量に基づいて発電機必要電力量Ｗ２を決定してＲＡＭ１３に記憶し（ステップ１１１）、プログラムを終了する。

一方、トルク管理装置１のＣＰＵ１１は、別途、１６ｍｓ毎に図８に示す車両必要トルク決定プログラムを実行しており、このプログラムを開始すると、各種センサ９からアクセル開度、車速等の情報を取得した（ステップ２０１）後、ＲＯＭ１２に記憶されている、車速及びアクセル開度と駆動力（トルク）との関係を示すテーブルを使用してエンジン必要トルクＴenを算出しＲＡＭ１３に記憶する（ステップ２０２）。
図９は上記のテーブルの一例を示すものであり、図に示すように、アクセル開度毎に車速とトルクとの関係を示す曲線がＲＯＭ１２に記憶されており、ＣＰＵ１１は、車両のアクセル開度に対応した曲線を選択し、選択した曲線を使用して車速に対応したトルクを算出することにより、エンジン必要トルクＴenを求める。

次に、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２から車種、車両グレード、装備状態を取得し、車両重量センサ（図示せず）から車重を取得することにより自車情報を取得する（ステップ２０３）とともに、カーナビゲーション装置６から経路、自車位置、道路状況等の外部情報を取得した（ステップ２０４）後、車種・車重毎にＲＯＭ１２に記憶されている登坂、平坦路、降坂それぞれのトルク算出マップから該当するマップを読み出し、ステップ２０１で取得したアクセル開度及び車速に基づいてエンジン最適トルクＴeoを算出する（ステップ２０５）。
すなわち、図１０（ａ）に示すような降坂時のテーブル、図１０（ｂ）に示すような登坂時のテーブル、あるいは平坦路のテーブルがそれぞれ車種・重量毎にＲＯＭ１２に記憶されており、検出した車種、重量及び道路状況に基づいていずれかのテーブルを読み出し、そのテーブルから車両のアクセル開度に対応した曲線を選択し、選択した曲線を使用して車速に対応したトルクを算出することにより、エンジン最適トルクＴeoを求める。

エンジン必要トルクＴen及びエンジン最適トルクＴeoを算出すると、ＣＰＵ１１は、バッテリ２から電圧、電流、バッテリ液温度等を取得してバッテリ２の充電率（ＳＯＣ）や内部抵抗等のバッテリ状態を算出して充電率をＲＡＭ１３に記憶するとともに、その高低を判断し、判断結果をＲＡＭ１３に記憶した（ステップ２０６）後、燃料残量や車両走行距離の情報に基づいて車両の実燃費を算出し、算出した実燃費と車両の平均燃費を比較することにより燃費の良否を判断し、判断結果をＲＡＭ１３に記憶する（ステップ２０７）。

そして、燃費の良否を判断すると、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶された、図１１（ａ）に示す車両必要トルク算出制御切り換えテーブルを参照することにより、ＲＡＭ１３に記憶されたバッテリ２の充電率の高低判断結果と燃費良否判断結果に基づいて、車両必要トルク算出の制御方法を決定する（ステップ２０８）。次に、決定した制御方法に従って、発電機必要最小電力量Ｗ１、発電機必要電力量Ｗ２、エンジン必要トルクＴen及びエンジン最適トルクＴeoに基づいて、車両必要トルクＴを決定してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ２０９）。

例えば、燃費が良く、バッテリ状態が悪い場合には、制御［１］により車両必要トルクが算出されるので、図１２に示すように、エンジン必要トルクＴenをエンジン最適トルクＴeoまでカットしてエンジントルクＴeとし、カット分を発電機必要電力量Ｗ２に対応したトルクに加算して発電トルクＴwとし、エンジントルクＴeと発電トルクＴwを加算することにより車両必要トルクＴを決定する。これにより、エンジントルクカット分がバッテリ充電に回されるので、バッテリ充電を優先することが可能となる。
また、燃費もバッテリ状態も良い場合には、制御［３］により車両必要トルクが算出され、図１３に示すように、エンジン必要トルクＴenをエンジントルクＴeとして採用し、発電機必要最小電力量Ｗ１に対応したトルクを発電トルクＴwとして採用して車両必要トルクＴが決定されるので、バッテリ充電がカットされ、現状維持の制御が行われる。

車両必要トルクを決定すると、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶された最適燃費線及びトルクとエンジン回転数との関係を示すテーブルを使用することにより、決定した車両必要トルクＴとカーナビゲーション装置６から取得した道路情報に基づいて目標エンジン回転数を決定し、通信ライン７を介してエンジンＥＣＵ４に通知する（ステップ２１０）とともに、ステップ２０９で決定した発電トルクＴwに対応した発電機要求発電量Ｗを通信ライン７を介してオルタネータ３に発電指令として通知し（ステップ２１１）、プログラムを終了する。

図１４は、ＲＯＭ１２に記憶されている最適燃費線及びトルクとエンジン回転数との関係を示すテーブルの一例を示すものであり、平坦路における最適燃費のエンジン回転数とトルクとの関係を示す曲線と、降坂路における最適燃費のエンジン回転数とトルクとの関係を示す曲線とがマップとして記憶されており、ＣＰＵ１１は、カーナビゲーション装置６から取得した道路情報に基づいていずれかの曲線を選択し、選択した曲線を使用して決定した車両必要トルクＴに基づいて目標エンジン回転数を決定する。

なお、上記の実施例では、エンジントルクカット時に、エンジン必要トルクからカットした分を全て発電トルクに加算したが、燃費状態によってカット分を全て足すか割合を決めて足すかを切り換えるようにすることもできる。

以上のように、バッテリの充電率の高低判断結果と燃費良否の判断結果に基づいて、発電機要求発電量Ｗとして発電機必要最小電力量Ｗ１を使用するか発電機必要電力量Ｗ２を使用するか、あるいは、エンジン必要トルクをカットするか否かを決定することにより、バッテリ状態や走行モード・燃費等の車両状況に応じて車両必要トルクを分配することができるので、燃費向上とバッテリ劣化抑制をともに達成することができる。

上記の実施例では、検出した車種、重量及び道路状況に応じてエンジン最適トルクを算出したが、ユーザ意思も考慮してエンジン最適トルクを算出することもでき、以下、ユーザ意思も考慮してエンジン最適トルクを算出する場合の実施例について説明する。
なお、本実施例のトルク管理装置を含む車両制御システムの構成は図１と同じであるので、詳細な説明は省略する。

図１５は、本実施例のトルク管理装置１の構成を機能で表した機能ブロック図であるが、図２の構成にユーザ意思検出部３１が追加されている点を除いて図２の構成と同じであるので、ユーザ意思検出部３１以外の各部の説明は省略する。
ユーザ意思検出部３１は、運転選択スイッチ１０のスイッチ状態を検出することにより、ユーザが「スポーツ」、「ノーマル」、「エコノミー」のいずれの運転状態を選択しているかを検出することにより、ユーザ意思を検出する。なお、上記と同様に、カーナビゲーション装置６から取得したカーブ、直線等の道路状況や各種センサ９から取得したブレーキやアクセルの使用状況に基づいてドライバの特性、例えば、「ノーマルタイプ」、アクセル、ブレーキを頻繁に使用する「スポーツタイプ」、スピードを出さない「エコノミータイプ」等の運転特性を自動的に検出するようにすることも可能である。

そして、トルク管理装置１のＣＰＵ１１は、１６ｍｓ毎に図１６に示す車両必要トルク決定プログラムを実行するが、ステップ３０１〜ステップ３０４及びステップ３０７〜ステップ３１２の作用は図８のフローチャートのステップ２０１〜ステップ２０４及びステップ２０６〜ステップ２１１の作用と同じであるので、説明を省略し、ステップ３０５及びステップ３０６についてのみ説明する。

カーナビゲーション装置６から経路、自車位置、道路状況等の外部情報を取得した（ステップ３０４）後、ＣＰＵ１１は、運転選択スイッチ１０のスイッチ状態を検出することにより、ユーザが「スポーツ」、「ノーマル」、「エコノミー」のいずれの運転モードを選択しているかを検出し、検出した運転モード、すなわち、ユーザ意思をＲＡＭ１３に記憶する（ステップ３０５）。
次に、ＣＰＵ１１は、車種・車重毎にＲＯＭ１２に記憶されている登坂、平坦路、降坂それぞれのトルク算出マップから該当するマップを読み出し、ステップ３０１で取得したアクセル開度及び車速に基づいてトルクを算出した後、図１７に示す運転モード毎の補正係数を算出したトルクに乗算することにより、エンジン最適トルクＴeoを算出する（ステップ３０６）。

以上のように、算出したトルクをユーザ意思、すなわち、運転モードによって補正することにより、ユーザの意向に沿ってエンジン最適トルクを決定することができる。

また、ユーザ意思に加えて危険度も考慮してエンジン最適トルクを算出することもでき、以下、危険度も考慮してエンジン最適トルクを算出する場合の実施例について説明する。
なお、本実施例のトルク管理装置を含む車両制御システムの構成も図１と同じであるので、詳細な説明は省略する。

図１８は、本実施例のトルク管理装置１の構成を機能で表した機能ブロック図であるが、図１５の構成に外部環境検出部３２が追加されている点を除いて図１５の構成と同じであるので、外部環境検出部３２以外の各部の説明は省略する。
外部環境検出部３２は、カーナビゲーション装置６や車両通信装置（図示せず）等から得た外部通信データに基づいて、気象情報や渋滞情報などのエリア情報を検出し、危険度を算出するものである。

そして、トルク管理装置１のＣＰＵ１１は、１６ｍｓ毎に図１９に示す車両必要トルク決定プログラムを実行するが、ステップ４０１〜ステップ４０４及びステップ４０９〜ステップ４１４の作用は図８のフローチャートのステップ２０１〜ステップ２０４及びステップ２０６〜ステップ２１１の作用と同じであるので、説明を省略し、ステップ４０５〜ステップ４０８の作用についてのみ説明する。

カーナビゲーション装置６から経路、自車位置、道路状況等の外部情報を取得した（ステップ４０４）後、ＣＰＵ１１は、運転選択スイッチ１０のスイッチ状態を検出することにより、ユーザが「スポーツ」、「ノーマル」、「エコノミー」のいずれの運転モードを選択しているかを検出し、検出した運転モードをＲＡＭ１３に記憶する（ステップ４０５）。
次に、ＣＰＵ１１は、カーナビゲーション装置６や車両通信装置（図示せず）等から得た外部通信データに基づいて、気象情報や渋滞情報などの外部環境情報を取得した（ステップ４０６）後、雨、風、エリア、路面情報、渋滞情報等からその地点の危険度（０〜１００）を予測する（ステップ４０７）。

危険度を予測した後、ＣＰＵ１１は、車種・車重毎にＲＯＭ１２に記憶されている登坂、平坦路、降坂それぞれのトルク算出マップの中から該当するマップを読み出し、ステップ４０１で取得したアクセル開度及び車速に基づいてトルクを算出した後、図１７に示す運転モード毎の補正係数を算出したトルクに乗算するとともに、図２０に示す危険度毎の補正係数を乗算することにより、エンジン最適トルクＴeoを算出する（ステップ４０８）。

以上のように、算出したトルクを運転モード及び危険度によって補正してエンジン最適トルクを決定することにより、さらに的確なエンジン最適トルクを決定することができる。

以上の実施例では、バッテリの充電率の高低判断結果と燃費良否の判断結果に基づいて発電機とエンジンのトルク分配方法を決定したが、バッテリの充電率の高低判断結果と燃費良否の判断結果に加えてユーザ意思も考慮して発電機とエンジンのトルク分配方法を決定することもでき、以下、ユーザ意思も考慮して発電機とエンジンのトルク分配方法を決定する場合の実施例について説明する。
なお、本実施例のトルク管理装置を含む車両制御システムの構成も図１と同じであるので、詳細な説明は省略する。

図２１は、本実施例のトルク管理装置１の構成を機能で表した機能ブロック図であるが、図２の構成にユーザ意思検出部３１が追加されている点を除いて図２の構成と同じであるので、ユーザ意思検出部３１以外の各部の説明は省略する。
ユーザ意思検出部３１は、図１５と同様に、運転選択スイッチ１０のスイッチ状態を検出することにより、ユーザが「スポーツ」、「ノーマル」、「エコノミー」のいずれの運転状態を選択しているかを検出するものである。

そして、トルク管理装置１のＣＰＵ１１は、１６ｍｓ毎に図２２に示す車両必要トルク決定プログラムを実行するが、ステップ５０１〜ステップ５０７の作用は図８のフローチャートのステップ２０１〜ステップ２０７の作用と同じであるので、説明を省略し、ステップ５０８以降についてのみ説明する。
燃費の良否を判断する（ステップ５０７）と、ＣＰＵ１１は、運転選択スイッチ１０のスイッチ状態を検出することにより、ユーザが「スポーツ」、「ノーマル」、「エコノミー」のいずれの運転モードを選択しているかを検出し、検出した運転モードをＲＡＭ１３に記憶する（ステップ５０８）。

次に、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶された、運転モード毎の車両必要トルク算出制御切り換えテーブルの中から該当する運転モードのテーブルを選択し、選択したテーブルを使用して、ＲＡＭ１３に記憶された充電率の高低判断結果と燃費良否判断結果に基づいて、車両必要トルク算出の制御方法を決定する（ステップ５０９）。次に、決定した制御方法に従って、発電機必要最小電力量Ｗ１、発電機必要電力量Ｗ２、エンジン必要トルクＴen、エンジン最適トルクＴeoに基づいて、車両必要トルクＴを決定してＲＡＭ１３に記憶する（ステップ５１０）。

図２３（ａ）〜（ｃ）は、ノーマル、エコノミー、スポーツの３つの運転モード毎の車両必要トルク算出制御切り換えテーブルの一例を示すものであり、例えば、運転モードとして、ノーマルが選択され、燃費並かつバッテリ並であれば、制御［７］が選択されるので、車両必要トルクを算出する場合には、図２３（ｄ）の制御［７］に示すように、エンジントルクカットはせず、バッテリ充電を優先するトルク分配が行われるので、エンジン必要トルクＴenがエンジントルクＴeとして採用され、発電機必要電力量Ｗ２に対応したトルクが発電トルクＴwとして採用されて車両必要トルクＴが決定される。

次に、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶された最適燃費線及びトルクとエンジン回転数との関係を示すテーブルを使用することにより、決定した車両必要トルクＴとカーナビゲーション装置６から取得した道路情報に基づいて目標エンジン回転数を決定し、通信ライン７を介してエンジンＥＣＵ４に通知する（ステップ５１１）とともに、ステップ５０９で決定した発電トルクＴwに対応した発電機要求発電量Ｗを通信ライン７を介してオルタネータ３に発電指令として通知し（ステップ５１２）、プログラムを終了する。

以上のように、ユーザ意思も考慮して発電機とエンジンのトルク分配の制御方法を切り換えることにより、燃費向上とバッテリ劣化抑制を図ると同時に、ユーザの意思も反映することができる。

上記の実施例では、ユーザ意思も考慮してトルク分配を行ったが、ユーザ意思に加えて危険度も考慮してトルク分配を行うこともでき、以下、危険度も考慮して発電機とエンジンのトルク分配を行う場合の実施例について説明する。
なお、本実施例のトルク管理装置を含む車両制御システムの構成も図１と同じであるので、詳細な説明は省略する。

図２４は、本実施例のトルク管理装置１の構成を機能で表した機能ブロック図であるが、図２１の構成に外部環境検出部３２が追加されている点を除いて図２１の構成と同じであるので、外部環境検出部３２以外の各部の説明は省略する。
外部環境検出部３２は、上記と同様に、カーナビゲーション装置６や車両通信装置（図示せず）等から得た外部通信データに基づいて、気象情報や渋滞情報などのエリア情報を検出し、危険度を算出するものである。

そして、トルク管理装置１のＣＰＵ１１は、１６ｍｓ毎に図２５に示す車両必要トルク決定プログラムを実行するが、ステップ６０１〜ステップ６０８及びステップ６１２〜ステップ６１４の作用は図２２のフローチャートのステップ５０１〜ステップ５０８及びステップ５１０〜ステップ５１２の作用と同じであるので、説明を省略し、ステップ６０９〜ステップ６１１の作用についてのみ説明する。

運転モードを検出してユーザ意思をＲＡＭ１３に記憶した（ステップ６０８）後、ＣＰＵ１１は、ナビゲーション装置６や車両通信装置等から得た外部通信データに基づいて、気象情報や渋滞情報などの外部環境情報を取得し（ステップ６０９）、雨、風、エリア、路面情報、渋滞情報等からその地点の危険度を予測する（ステップ６１０）。

次に、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に記憶された、運転モード毎、危険度毎の車両必要トルク算出制御切り換えテーブルの中から該当するテーブルを選択し、選択したテーブルを使用して、ＲＡＭ１３に記憶された充電率の高低判断結果と燃費良否判断結果に基づいて、車両必要トルク算出の制御方法を決定する（ステップ６１１）。

図２６（ａ）〜（ｃ）は、運転モードがノーマルの場合の、危険度小、危険度中及び危険度大、それぞれの場合の車両必要トルク算出制御切り換えテーブルの一例を示すものであり、例えば、運転モードがノーマル時に、危険度大で、燃費悪かつバッテリ良であれば、制御［５］が選択されるので、車両必要トルクを算出する場合には、図２６（ｄ）の制御［５］に示すように、エンジントルクカットし、バッテリ充電小とされてトルク分配が行われるので、エンジン必要トルクＴenがエンジン最適トルクＴeoまでカットされてエンジントルクＴeとして採用され、発電機必要最小電力量Ｗ１に対応したトルクが発電トルクＴwとして採用されて車両必要トルクＴが決定されるので、燃費を確保することができる。

以上のように、ユーザ意思に加えて危険度も考慮して発電機とエンジンのトルク分配の制御方法を切り換えることにより、さらに最適にバッテリ状態や走行モード・燃費等の車両状況に応じて車両必要トルクを分配することができる。

なお、上記の実施例２、３に示すように、ユーザ意思や危険度を考慮してエンジン最適トルクを算出するようにすると、精度は落ちるが処理を簡略化することができ、また、上記の実施例４、５に示すように、ユーザ意思や外部環境を考慮して発電機とエンジンのトルク分配の制御方法を切り換えるようにすると、精度が上がるが、処理が複雑になる。

本発明の車両用制御装置を適用したトルク管理装置含む車両制御システムの全体構成を示すブロック図である。トルク管理装置の構成を機能で表した機能ブロック図である。オルタトルクデマンド部の構成を機能で表した機能ブロック図である。オルタトルクデマンド部の作用を示すフローチャートである。給電要否テーブルの一例を示すものである。発電要求量の演算の一例を示すものである。バッテリの充電率と充電モード及び充電制御方法との関係を示すテーブルである。車両必要トルク決定プログラムの作用を示すフローチャートである。車速及びアクセル開度とトルクとの関係を示すテーブルの一例を示すものである。車種・車重毎の登坂、降坂のトルク算出マップの一例を示すものである。車両必要トルク算出制御切り換えテーブル及び制御内容の一例を示すものである。車両必要トルク算出の一例を示すものである。車両必要トルク算出の他の例を示すものである。最適燃費線及びトルクとエンジン回転数との関係を示すテーブルの一例を示すものである。トルク管理装置の他の実施例の構成を機能で表した機能ブロック図である。図１５のトルク管理装置の車両必要トルク決定プログラムの作用を示すフローチャートである。運転モード毎のエンジン最適トルク補正係数の一例である。トルク管理装置のさらに他の実施例の構成を機能で表した機能ブロック図である。図１８のトルク管理装置の車両必要トルク決定プログラムの作用を示すフローチャートである。危険度毎のエンジン最適トルク補正係数の一例である。トルク管理装置のさらに他の実施例の構成を機能で表した機能ブロック図である。図２１のトルク管理装置の車両必要トルク決定プログラムの作用を示すフローチャートである。車両必要トルク算出制御切り換えテーブル及び制御内容の他の例を示すものである。トルク管理装置のさらに他の実施例の構成を機能で表した機能ブロック図である。図２４のトルク管理装置の車両必要トルク決定プログラムの作用を示すフローチャートである。車両必要トルク算出制御切り換えテーブル及び制御内容のさらに他の例を示すものである。従来の充電制御方法を説明するための図である。

符号の説明

１トルク管理装置
１１ＣＰＵ
１２ＲＯＭ
１３ＲＡＭ
２バッテリ
３オルタネータ
４エンジンＥＣＵ
５エアコン
６カーナビゲーション装置
７通信ライン
８電源ライン
９各種センサ
１０運転選択スイッチ

Claims

バッテリ状態、電装品使用状況、車両状態及び外部情報に基づいて、発電機要求電気量を算出する発電機要求電気量算出手段と、エンジン必要トルクを算出するエンジン必要トルク算出手段と、最適エンジントルクを算出する最適エンジントルク算出手段と、上記各算出手段の算出結果に基づいて発電機とエンジンのトルク分配を行って車両必要トルクを決定するトルク調停手段とを備えたことを特徴とする車両用制御装置。
請求項１に記載された車両用制御装置において、
上記トルク調停手段が、バッテリ状態及び／または燃費情報に基づいてエンジン及び発電機のトルクの分配方法を変更することを特徴とする車両用制御装置。
請求項１に記載された車両用制御装置において、
ユーザの意思を検出するユーザ意思検出手段を備え、
上記最適エンジントルク算出手段が、上記ユーザ意思検出手段の検出結果に応じて最適エンジントルクを補正することを特徴とする車両用制御装置。
請求項１に記載された車両用制御装置において、
バッテリ状態に応じてバッテリ要求電気量を算出するバッテリ要求電気量算出手段と、電装品使用電気量を算出する電装品使用電気量算出手段と、
給電必須電気量を算出する給電必須電気量算出手段とを備え、
上記発電機要求電気量算出手段が、上記電装品使用電気量と給電必須電気量とにより必要最小電気量を算出し、上記電装品使用電気量と給電必須電気量とバッテリ要求充電量とにより必要電気量を算出し、
上記トルク調停手段が、車両必要トルクを算出する際に、必要最小電気量または必要電気量のいずれを用いるかまたは必要最小電気量及び必要電気量の範囲内のどの値を用いるかを決定することを特徴とする車両用制御装置。