JP2013189944A - 車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 リレーの閉固着に伴うサブバッテリの電圧降下を防止できる車両の制御装置を提供する。
【解決手段】 車両の走行前であってドライバのイグニッション操作後にリレー8が閉固着しているか否かを判定し、リレー8が閉固着していると判定された場合はスタータモータ3およびSSGモータ4の駆動を禁止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。
特許文献１には、エンジンのクランク軸を回転駆動可能なモータに電力を供給するメインバッテリと、車両に搭載される電装品に電力を供給するサブバッテリと、サブバッテリとモータとの間に介装されたリレーとを有するエンジン始動装置が開示されている。
この従来技術では、ドライバのイグニッション操作によるエンジン始動時、リレーの接点を閉じてサブバッテリとモータとを接続し、メインバッテリとサブバッテリの双方からモータに電力を供給している。
特開２００９−１０８７３３号公報
上記従来技術において、リレーが閉固着した場合、モータの駆動に伴いサブバッテリに電圧降下が発生し、電装品の確実な作動を確保できない。
本発明の目的は、リレーの閉固着に伴うサブバッテリの電圧降下を防止できる車両の制御装置を提供することにある。
本発明では、車両の走行前であってドライバのイグニッション操作後にリレーが閉固着しているか否かを判定し、リレーが閉固着していると判定された場合はモータの駆動を禁止する。
よって、本発明の車両の制御装置にあっては、リレーの閉固着に伴うサブバッテリの電圧降下を防止できる。
実施例１の車両の電源系を示すシステム図である。 実施例１のエンジンコントロールユニット9で実行されるON固着判定およびモータ駆動禁止処理の流れを示すフローチャートである。 実施例１のON固着判定作用を示すタイムチャートである。 実施例２のエンジンコントロールユニット9で実行されるON固着判定およびモータ駆動禁止処理の流れを示すフローチャートである。 実施例２のON固着判定作用を示すタイムチャートである。 実施例３のエンジンコントロールユニット9で実行されるON固着判定およびモータ駆動禁止処理の流れを示すフローチャートである。 実施例３のON固着判定作用を示すタイムチャートである。
〔実施例１〕
図１は、実施例１の車両の電源系を示すシステム図である。
実施例１の車両は、電源系としてメインバッテリ1とサブバッテリ2とを有する。メインバッテリ1とサブバッテリ2は共に、既存の車両で用いられる一般的な14V系バッテリである。
メインバッテリ1は、メイン電源回路6を介してスタータモータ3、SSG(Separated starter generator motor)モータ4、始動系電装品5、電装品Aに電力を供給する。
スタータモータ3は、ドライバがエンジン始動用のスタートスイッチ(SW)をONしたとき、すなわち、エンジンの初回始動時に駆動され、エンジンのクランク軸を回転駆動してエンジンを始動させる。
SSGモータ4は、アイドリングストップ制御およびコーストストップ制御によるエンジン再始動時に駆動され、エンジンのクランク軸を回転駆動してエンジンを再始動させる。アイドリングストップ制御とは、車両停止時に所定のエンジン停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、その後、所定のエンジン再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる制御である。また、コーストストップ制御とは、車両の惰性走行時に所定のエンジン停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、その後、所定のエンジン再始動条件が成立するとエンジンを再始動させる制御である。
さらに、SSGモータ4は、車両の走行中、エンジンにより駆動されるジェネレータとして機能する他、モータ補助駆動制御（トルクアシスト制御）にも供される。モータ補助駆動制御とは、ドライバの要求駆動力に対してエンジントルクで不足する場合、不足分をSSGモータ4のモータトルクで補う制御であり、主に急発進時等に実施される。SSGモータ4の回生運転により発電された電力は、メインバッテリ1またサブバッテリ2に貯留される。
始動系電装品5は、エンジン始動時または再始動時に動作する。
電装品Aは、スタータモータ3またはSSGモータ4の駆動時、メインバッテリ1に電圧降下が生じても車両の走行に支障を来さないような電気負荷である。
サブバッテリ2は、サブ電源回路7を介して電装品B,C,D,E,F,Gに電力を供給する。電装品B〜Gは、スタータモータ3またはSSGモータ4の駆動時、サブバッテリ2に電圧降下が生じた場合、車両の走行に支障を来すような電気負荷であり、例えば、エアバッグコントロールユニット、ブレーキコントロールユニット、パワーステアリングコントロールユニット、ナビゲーションシステム、オーディオ、各種メータ類等が挙げられる。
メイン電源回路6とサブ電源回路7との間にはリレー回路8が介装されている。リレー回路8は、第１リレー8aと第２リレー8bとの二重系に構成されている。両リレー8a,8bは、常開接点を有するリレーであって、エンジンコントロールユニット9により制御される。以下、特に区別する必要がない場合、両リレー8a,8bを併せてリレー8と称す。
エンジンコントロールユニット9は、スタータモータ3およびSSGモータ4の駆動時、リレー8に接点を開く指令を出力し、それ以外の場合はリレー8に接点を閉じる指令を出力する。リレー8の接点が閉じたままであると、スタータモータ3やSSGモータ4の駆動時にサブバッテリ2から大電流が供給されることで、サブバッテリ2に大きな電圧降下が生じ、電装品B,C,D,E,F,Gの確実な作動を確保できないからである。
ところが、リレー8が閉固着(ON固着)している場合、リレー8に接点を開く指令が出力されている場合であっても、サブバッテリ2からスタータモータやSSGモータ4に大電流が供給されるため、サブバッテリ2の電圧降下が発生し、電装品B,C,D,E,F,Gの確実な作動を確保できない。
そこで、エンジンコントロールユニット9は、リレー8のON固着に伴うサブバッテリ2の電圧降下を防止することを狙いとし、以下に示すようなON固着判定およびモータ駆動禁止処理を実施する。
［ON固着判定およびモータ駆動禁止処理］
図２は、実施例１のエンジンコントロールユニット9で実行されるON固着判定およびモータ駆動禁止処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
ステップS1では、イグニッションスイッチがOFFからONに切り替わったか否かを判定し、YESの場合はステップS2へ進み、NOの場合はステップS13へ進む。
ステップS2では、ON固着判定タイマNGTIMEをリセットする。
ステップS3では、初回始動中であるか否かを判定し、YESの場合はステップS4へ進み、NOの場合はステップS13へ進む。
ステップS4では、電圧センサ11によりメインバッテリ1の電圧VBを読み込む。
ステップS5では、電圧センサ12によりサブバッテリ2の電圧VBSを読み込む。
ステップS6では、メインバッテリ電圧VBとサブバッテリ電圧VBSとの電圧差が所定電圧差DVB以下であるか否かを判定し、YESの場合はステップS7へ進み、NOの場合はステップS8へ進む。
ステップS7では、ON固着判定タイマNGTIMEをカウントアップする。
ステップS8では、ON固着判定タイマNGTIMEをリセットする。
ステップS9では、ON固着判定タイマNGTIMEが所定時間TIMEMX以上であるか否かを判定し、YESの場合はステップS10へ進み、NOの場合はリターンへ進む。
ステップS10では、リレー8はON固着していると判定する。
ステップS11では、モータ駆動制御（モータ補助駆動制御、アイドリングストップ制御、コーストストップ制御）の実施を禁止する。
ステップS12では、リレー8はON固着していないと判定する。ステップS9、ステップS10およびステップS12は、閉固着判定手段である。
ステップS13では、モータ駆動制御の実施を許可する。ステップS11とステップS13は、モータ駆動許可手段である。
ステップS14では、所定のディレイ時間の経過後、リレー8をONからOFFに切り替える。ここで、ディレイ時間は、メインバッテリ電圧VBがスタータモータ3の駆動前の電圧まで復帰したと判定できる時間とする。
次に、作用を説明する。
図３は、実施例１のON固着判定作用を示すタイムチャートである。
（正常時）
時点t1では、スタートSWがONされてスタータモータ3にメインバッテリ1から電力が供給されるため、メインバッテリ1には大きな電圧降下が生じる。このとき、リレー8はOFFであるため、サブバッテリ2に大きな電圧降下が生じることはない。
時点t2では、ON固着判定タイマNGTIMEが所定時間TIMEMXに達する。このとき、メインバッテリ電圧VBとサブバッテリ電圧VBSとの電圧差は所定電圧差DVBよりも大きいため、ON固着していないと判定される。
時点t3では、エンジン回転数が所定回転数に達したため、スタータモータ3が停止することで、メインバッテリ1の電圧降下は小さくなる。
時点t4では、時点t2から所定のディレイ時間が経過したため、リレー8をOFFからONに切り替える。
（ON固着時）
リレー8がON固着している場合、時点t1では、スタータモータ3にサブバッテリ2から電力が供給されるため、メインバッテリ1と同様にサブバッテリ2にも大きな電圧降下が生じる。
時点t2では、ON固着判定タイマNGTIMEが所定時間TIMEMXに達する。このとき、メインバッテリ電圧VBとサブバッテリ電圧VBSとの電圧差は所定電圧差DVB以下であるため、ON固着していると判定され、モータ駆動制御（モータ補助駆動制御、アイドリングストップ制御、コーストストップ制御）の実施が禁止される。
ここで、リレー8のON固着時にモータ駆動制御が実施された場合、スタータモータ3およびSSGモータ4の駆動に伴うサブバッテリ2の電圧降下によって、電装品B,C,D,E,F,Gを確実に作動させるために必要な電圧を確保できず、ハンドルやブレーキが効きにくくなるなど、車両の走行に支障を来すおそれがある。
そこで、実施例１では、リレー8がON固着している場合はスタータモータ3またはSSGモータ4を駆動する各種のモータ駆動制御を禁止することにより、リレー8のON固着に伴うサブバッテリ2の電圧降下を防止できるため、電装品B,C,D,E,F,Gの確実な作動を確保できる。
また、実施例１では、エンジンの初回始動後にリレー8のON固着を判定する。走行前にリレー8がOFFされるべき条件下でON固着を判定することで、走行中にモータ駆動制御が実施されて電装品B,C,D,E,F,Gが正常に動作しなくなるのを未然に防ぐことができる。
さらに、実施例１では、メインバッテリ電圧VBとサブバッテリ電圧VBSとの電圧差を比較し、電圧差が所定電圧差DVB以下である状態が所定時間継続した場合にリレー8がON固着していると判定する。エンジンの初回始動後はスタータモータ3に大電流が流れるため、リレー8がON固着してない場合、メインバッテリ1の電圧降下はサブバッテリ2の電圧降下と比較して大きくなる。一方、リレー8がON固着している場合、サブバッテリ2はメインバッテリ1と同様に電圧降下するため、電圧差はほぼゼロとなる。よって、電圧差を所定電圧差DVBと比較することでリレー8がON固着しているか否かを精度良く判定できる。特に、エンジン始動時はスタータモータ3に大電流が流れるため、リレー8のON固着時にはサブバッテリ2の電力状態が大きく変化し、ON固着の判定が容易である。
次に、実施例１の車両の制御装置にあっては、以下に列挙する効果を奏する。
(1) エンジンのクランク軸を回転駆動可能なスタータモータ3およびSSGモータ4に電力を供給するメインバッテリ1と、車両に搭載される電装品B,C,D,E,F,Gに電力を供給するサブバッテリ2と、スタータモータ3およびSSGモータ4とサブバッテリ2との間に介装されたリレー8と、リレー8がON固着しているか否かを判定する閉固着判定手段(S9,S10,S12)と、リレー8がON固着してないと判定された場合はスタータモータ3およびSSGモータ4の駆動を許可し、リレー8がON固着していると判定された場合はスタータモータ3およびSSGモータ4の駆動を禁止するモータ駆動許可手段(S11,S13)と、を備えたため、リレー8のON固着に伴うサブバッテリ2の電圧降下を防止でき、電装品B,C,D,E,F,Gの確実な作動を確保できる。
(2) 閉固着判定手段は、車両の走行前であってドライバのイグニッション操作後にリレー8のON固着を判定するため、走行中にモータ駆動制御が実施されて電装品B,C,D,E,F,Gが動作しなくなるのを未然に防ぐことができる。また、エンジン始動時はスタータモータ3に大電流が流れるため、リレー8のON固着時にはサブバッテリ2の電力状態が大きく変化し、ON固着の判定が容易である。
(3) 閉固着判定手段は、メインバッテリ電圧VBとサブバッテリ電圧VBSとの電圧差が所定電圧差DVB以下である場合にリレー8がON固着していると判定するため、リレー8がON固着しているか否かを精度良く判定できる。
〔実施例２〕
実施例２では、アイドリングストップ制御のエンジン再始動中にリレー8のON固着を判定する点で実施例１と相違する。
［ON固着判定およびモータ駆動禁止処理］
図４は、実施例２のエンジンコントロールユニット9で実行されるON固着判定およびモータ駆動禁止処理の流れを示すフローチャートで、以下、図２に示した実施例１と異なるステップについてのみ説明する。
ステップS21では、アイドリングストップ制御のエンジン再始動中であるか否かを判定し、YESの場合はステップS4へ進み、NOの場合はステップS13へ進む。
次に、作用を説明する。
図５は、実施例２のON固着判定作用を示すタイムチャートである。
（正常時）
時点t1では、車両停止時に所定のエンジン停止条件（ブレーキスイッチON）が成立したため、アイドルストップ制御を開始し、エンジンを停止させる。
時点t2では、所定のエンジン再始動条件（ブレーキスイッチOFF）が成立する。
時点t3では、スタートSWがONされてSSGモータ4にメインバッテリ1から電力が供給されるため、メインバッテリ1には大きな電圧降下が生じる。このとき、リレー8はOFFであるため、サブバッテリ2に大きな電圧効果が生じることはない。
時点t4では、ON固着判定タイマNGTIMEが所定時間TIMEMXに達する。このとき、メインバッテリ電圧VBとサブバッテリ電圧VBSとの電圧差は所定電圧差DVBよりも大きいため、ON固着していないと判定される。
時点t5では、エンジン回転数が所定回転数に達したため、スタータモータ3が停止することで、メインバッテリ1の電圧降下は小さくなる。
時点t6では、時点t4から所定のディレイ時間が経過したため、リレー8をOFFからONに切り替える。
（ON固着時）
リレー8がON固着している場合、時点t3では、SSGモータ4にサブバッテリ2から電力が供給されるため、メインバッテリ1と同様にサブバッテリ2にも大きな電圧降下が生じる。
時点t4では、ON固着判定タイマNGTIMEが所定時間TIMEMXに達する。このとき、メインバッテリ電圧VBとサブバッテリ電圧VBSとの電圧差は所定電圧差DVB以下であるため、ON固着していると判定され、モータ駆動制御（モータ補助駆動制御、アイドリングストップ制御、コーストストップ制御）の実施が禁止される。
よって、実施例２の車両の制御装置にあっては、実施例１の効果(1),(3)に加え、以下の効果を奏する。
(4) 閉固着判定手段(S9,S10,S12)は、車両停止時に所定のエンジン停止条件が成立するとエンジンを自動停止させ、その後、所定のエンジン再始動条件が成立するとエンジンを再始動させるアイドリングストップ制御のエンジン再始動中にリレー8のON固着を判定するため、走行中にモータ駆動制御が実施されて電装品B,C,D,E,F,Gが動作しなくなるのを未然に防ぐことができる。また、エンジン再始動時はSSGモータ4に大電流が流れるため、リレー8のON固着時にはサブバッテリ2の電力状態が大きく変化し、ON固着の判定が容易である。
〔実施例３〕
実施例３では、モータ補助駆動制御中にリレー8のON固着を判定する点で実施例１と相違する。
［ON固着判定およびモータ駆動禁止処理］
図６は、実施例３のエンジンコントロールユニット9で実行されるON固着判定およびモータ駆動禁止処理の流れを示すフローチャートで、以下、図２に示した実施例１と異なるステップについてのみ説明する。
ステップS31では、モータ補助駆動制御中であるか否かを判定し、YESの場合はステップS4へ進み、NOの場合はステップS13へ進む。
次に、作用を説明する。
図７は、実施例３のON固着判定作用を示すタイムチャートである。
（正常時）
時点t1では、アクセルペダルが急踏みされてモータ補助駆動制御が作動し、SSGモータ4にメインバッテリ1から電力が供給されるため、メインバッテリ1には大きな電圧降下が生じる。このとき、リレー8はOFFであるため、サブバッテリ2に大きな電圧降下が生じることはない。
時点t2では、ON固着判定タイマNGTIMEが所定時間TIMEMXに達する。このとき、メインバッテリ電圧VBとサブバッテリ電圧VBSとの電圧差は所定電圧差DVBよりも大きいため、ON固着していないと判定される。
時点t3では、アクセルペダルが一定となったため、SSGモータ4が停止することで、メインバッテリ1の電圧降下は小さくなる。
時点t4では、時点t2から所定のディレイ時間が経過したため、リレー8をOFFからONに切り替える。
（ON固着時）
リレー8がON固着している場合、時点t1では、SSGモータ4にサブバッテリ2から電力が供給されるため、メインバッテリ1と同様にサブバッテリ2にも大きな電圧降下が生じる。
時点t2では、ON固着判定タイマNGTIMEが所定時間TIMEMXに達する。このとき、メインバッテリ電圧VBとサブバッテリ電圧VBSとの電圧差は所定電圧差DVB以下であるため、ON固着していると判定され、モータ駆動制御（モータ補助駆動制御、アイドリングストップ制御、コーストストップ制御）の実施が禁止される。
よって、実施例３の車両の制御装置にあっては、実施例１の効果(1),(3)に加え、以下の効果を奏する。
(5) 閉固着判定手段(S9,S10,S12)は、車両の停止中に加え、走行中にSSGモータ4を駆動するモータ補助駆動制御の実施中にリレー8のON固着を判定するため、リレー8がON固着している場合には、モータ補助駆動制御を即座に停止することができる。また、モータ補助駆動制御中はSSGモータ4に大電流が流れるため、リレー8のON固着時にはサブバッテリ2の電力状態が大きく変化し、ON固着の判定が容易である。
（他の実施例）
以上、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて説明したが、実施例に限らず、他の構成であっても本発明に含まれる。
実施例では、メインバッテリ電圧とサブバッテリ電圧との電圧差が所定電圧差以下である場合にリレーが閉固着していると判定する例を示したが、サブバッテリの電圧が所定の電圧以下である場合、またはサブバッテリの電流が所定の電流以上である場合にリレーが閉固着していると判定しても良い。
1 メインバッテリ
2 サブバッテリ
3 スタータモータ
4 SSGモータ
5 始動系電装品
6 メイン電源回路
7 サブ電源回路
8 リレー回路
8a 第１リレー
8b 第２リレー
9 エンジンコントロールユニット
11 電圧センサ
12 電圧センサ
S9,S10,S12 閉固着判定手段
S11,S13 モータ駆動許可手段

Claims (5)

  1. エンジンのクランク軸を回転駆動可能なモータに電力を供給するメインバッテリと、
    車両に搭載される電装品に電力を供給するサブバッテリと、
    前記モータと前記サブバッテリとの間に介装されたリレーと、
    前記リレーが閉固着しているか否かを判定する閉固着判定手段と、
    前記リレーが閉固着してないと判定された場合は前記モータの駆動を許可し、前記リレーが閉固着していると判定された場合は前記モータの駆動を禁止するモータ駆動許可手段と、
    を備えたことを特徴とする車両の制御装置。
  2. 請求項１に記載の車両の制御装置において、
    前記閉固着判定手段は、車両の走行前であってドライバのイグニッション操作後に前記リレーの閉固着を判定することを特徴とする車両の制御装置。
  3. 請求項１または請求項２に記載の車両の制御装置において、
    前記閉固着判定手段は、車両停止時に所定のエンジン停止条件が成立すると前記エンジンを自動停止させ、その後、所定のエンジン再始動条件が成立すると前記エンジンを再始動させるアイドリングストップ制御のエンジン再始動中に前記リレーの閉固着を判定することを特徴とする車両の制御装置。
  4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の車両の制御装置において、
    前記閉固着判定手段は、車両の停止中に加え、走行中に前記モータを駆動するトルクアシスト制御の実施中に前記リレーの閉固着を判定することを特徴とする車両の制御装置。
  5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の車両の制御装置において、
    前記閉固着判定手段は、前記サブバッテリの電力状態に基づいて前記リレーの閉固着を判定することを特徴とする車両の制御装置。
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