JP2016046878A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転者に減速感を与えることない運転状態でもエネルギロスを回生し、十分な回生量を得て燃費の更なる改善を図れるようにする。【解決手段】シフトレバーがＤレンジ等の走行レンジにあり、アクセルペダルおよびブレーキペダルがともにオフ状態で、車速センサ１７による検出車速が例えば３０（ｋｍ／ｈ）〜６０（ｋｍ／ｈ）の中高速域の所定車速範囲にあって電気負荷がオフであるときに、エンジン制御部１２により、第２の回生条件が成立したとしてオルタネータ９が制御されて鉛バッテリ２に回生エネルギが回生される。そのため、第２の回生条件が成立する状況では車両はいわゆる惰行していて良く転がる状況にあり、このような惰行状況下では回生を行っても運転者は減速感を感じないことから、第２の回生条件が成立すれば回生を行うことで十分な回生量を得ることができる。【選択図】図１

Description

この発明は、ブレーキペダルのオンによりオルタネータ等の発電手段により蓄電手段に回生する車両用制御装置に関する。

従来、自動車等の車両において、蓄電手段と、エンジンの駆動力により発電して蓄電手段を充電するとともにエンジンの駆動中に蓄電手段に回生エネルギを回生して充電するオルタネータ等の発電手段とを備え、車両減速時に発電手段により蓄電手段に回生する車両用制御装置を搭載し、燃費の改善を図ることが行われている（特許文献１）。

特開２０１４−３９３７０号公報（段落０００２ほか参照）

しかしながら、従来の回生機能を有する車両用制御装置の場合、減速時にオルタネータで回生してブレーキによるエネルギロスを電気エネルギに変換して蓄電装置に蓄積しているが、ブレーキペダルのオンによる減速時にのみ回生する制御であるため、エネルギロスの回生が十分であるとはいえない。

本発明は、運転者に減速感を与えることない運転状態でもエネルギロスを回生し、十分な回生量を得て燃費の更なる改善を図れるようにすることを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明の車両用制御装置は、蓄電手段と、エンジンの駆動力により発電して前記蓄電手段を充電するとともに前記エンジンの駆動中に前記蓄電手段に回生エネルギを回生して充電する発電手段とを備え、ブレーキペダルのオンにより第１の回生条件が成立したときに前記発電手段により前記蓄電手段に回生する車両用制御装置であって、車速を検出する車速検出手段と、シフトレバーが走行レンジにあり、アクセルペダルおよびブレーキペダルがともにオフ状態で、前記車速検出手段による検出車速が中高速域の所定車速範囲にあるときに、第２の回生条件が成立したとして前記発電手段を制御して前記蓄電手段に回生エネルギを回生する制御手段とを備えることを特徴としている（請求項１）。

また、前記制御手段は、前記蓄電手段の残容量が予め設定された設定値より低いときに、前記蓄電手段に回生エネルギ量が増大するように前記発電手段を制御してもよい（請求項２）。

また、前記制御手段は、前記第２の回生条件としての前記所定車速範囲を所定量広げることにより、前記蓄電手段への回生エネルギ量を増大させるようにしてもよい（請求項３）。

請求項１に係る発明によれば、シフトレバーが走行レンジにあり、アクセルペダルおよびブレーキペダルがともにオフ状態で、前記車速検出手段による検出車速が中高速域の所定車速範囲にあるときに、制御手段により、第２の回生条件が成立したとして発電手段が制御されて、蓄電手段にロスとして無駄になっていた回生エネルギが回生される。そのため、第２の回生条件が成立する状況では車両はいわゆる惰行していて良く転がる状況にあり、この惰行状況下では発電手段により蓄電手段に回生エネルギを回生して充電しても、運転者は減速感を感じないことから、第２の回生条件が成立すれば減速中ではない走行中であっても回生が行われることになり、十分な回生量を得ることができて燃費の向上を図ることができる。

請求項２に係る発明によれば、蓄電手段の残容量が予め設定された設定値より低いときに、制御手段により、蓄電手段に回生エネルギ量が増大するように発電手段が制御されるため、蓄電手段の残容量が減っているときに、回生エネルギにより蓄電手段をいち早く充電することができる。

請求項３に係る発明によれば、蓄電手段への回生エネルギ量を増大させる場合に、制御手段により、第２の回生条件としての所定車速範囲を所定量広げるため、運転者に減速感を与えない車速範囲で回生する場合に、第２の回生条件としての所定車速範囲を拡大することで、運転者に与える減速感はほぼゼロもしくは最小限にしつつ、残容量が減少した蓄電手段を回生エネルギにより素早く充電することができる。

本発明に係る車両用制御装置の一実施形態のブロック図である。 一実施形態の動作説明図である。 一実施形態の説明図である。

本発明に係る車両用制御装置をアイドルストップ車に適用した場合の一実施形態について、図１ないし図３を参照して説明する。

図１に示すように、アイドリングストップ車１は、軽量化、小型化等を図るため、本発明における蓄電手段である１２Ｖの比較的小容量の１個の鉛バッテリ２を有し、この鉛バッテリ２の負極端子はアイドリングストップ車１の車体に接続されている。

そして、アイドリングストップ車１の駆動源であるエンジン３は、トランスミッション側のＣＶＴ４を有し、このＣＶＴ４とエンジン３との間にトルクコンバータ（ロックアップクラッチの機構を含む）５が介在している。

エンジン３はスタータ６により始動され、このスタータ６にはリレー７を介して鉛バッテリ２から電力が断接自在に供給されてエンジン３を始動する駆動力を発生する。また、鉛バッテリ２の正極端子とリレー７との間に鉛バッテリ２に接近して設けられたバッテリセンサ８により、鉛バッテリ２の温度（雰囲気温度）、電圧、電流の検知信号が後述するエンジン制御部に出力され、エンジン３の回転力がベルト１０を介して、本発明における発電手段に相当するオルタネータ９に伝達され、車両の走行中等にオルタネータ９の発電出力により鉛バッテリ２の充電が行われる一方、後に詳述するように、走行中に回生条件が成立したときにオルタネータ９が制御され、エネルギロスとして無駄になっていた回生エネルギが鉛バッテリ２に回生されて鉛バッテリ２が充電されるようになっている。

さらに、図１に示すように、アイドリングストップ車１には、アイドリングストップ制御のＥＣＵが形成するアイドリングストップ制御部１１が設けられるとともに、エンジン制御のＥＣＵが形成するエンジン制御部１２、横滑り制御のＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）ＥＣＵが形成するブレーキ制御部１３、ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）制御のＥＣＵが形成するＣＶＴ制御部１４が設けられ、これら各制御部１１〜１４はそれぞれマイクロコンピュータ等により形成され、ＣＡＮ等の通信バス１６を介して情報のやり取りを行う。なお、エンジン制御部１２は、後に詳述するように、本発明における制御手段に相当する。

そして、アイドリングストップ制御部１１は、減速度が予め定められた所定値未満を含む所定のエンジン自動停止条件（例えば、ストップランプが点灯していて所定車速以下であって所定減速度未満である等の条件）の成立が確認されると、走行が完全に停止しなくても所定車速以下（例えば、７ｋｍ／ｈ以下）に低下したとき、エンジン制御部１２にエンジン停止指令が出力され、エンジン３が自動停止される。続いて、自動停止状態においてドライバがブレーキペダルから足を離すと、アイドリングストップ制御部１１により所定のエンジン再始動条件が成立したことが確認され、停止しているエンジン３が自動的に再始動される。

また、図１に示すように、車速を検出してブレーキ制御部１３に自車速情報を与える車速センサ１７（本発明の「車速検出手段」に相当）が設けられ、ブレーキ制御部１３にブレーキ機構のマスタシリンダ圧（ブレーキ液圧）の検出情報を与える液圧センサ１８が設けられ、ダッシュボードにはコンビネーションメータが形成する表示部１９が設けられ、通信バス１６を介して受信した各種の表示データが表示部１９に表示されるようになっている。

そして、アイドルストップ制御中ではないエンジン３の停止状態において、シフトレバーがＰレンジに切り換わった状態で、ドライバがブレーキペダルを踏んだままドライバがエンジン始動操作であるＩＧキー（図示せず）操作を行うことにより、スタータ６が作動してエンジン３が完爆し、エンジン３の回転数が所定回転数に達すると、エンジン制御部１２によりエンジン始動が完了したと判断され、その後リレー７によりスタータ６への電力が切断されて所定時間経過した後に、ブレーキ制御部１３によりブレーキアクチュエータが駆動されて所定のブレーキ力付与が開始されてヒルホールド制御が開始されるようになっている。

次に、上記した構成を有するアイドリングストップ車１のアイドリングストップ動作を簡単に説明すると、シフトレバーがＰレンジに切り換わった状態で、ドライバがブレーキペダルを踏んだままＩＧキーをオン操作してエンジンスタートを指令することにより、ＩＧオンの信号が例えば通信バス１６からアイドリングストップ制御部１１に入力され、この入力に基づいてアイドリングストップ制御部１１はリレー７を瞬時に通電してオンし、鉛バッテリ２の電源をスタータ６に給電してスタータ６を始動し、停止していたエンジン３を始動する（初回始動）。エンジン３が始動してオルタネータ９の発電電力で鉛バッテリ２が一旦満充電状態に充電されると、その後は、ＩＧキーのオフ操作でエンジン３が停止するまで、アイドリングストップ制御部１１がアイドリングストップ制御を実行する。この初回始動の間、後に詳述するようにヒルホールド制御が実行される。

アイドリングストップ制御部１１には、通信バス１６を介してエンジン制御部１２の情報（エンジンの回転数や冷却水温等のエンジンの情報）および、鉛バッテリ２の電流、温度等の情報、ブレーキ制御部１３を介した車速センサ１７による検出車速、液圧センサ１８によるマスタシリンダ圧等の情報、図示省略したストップランプスイッチ、カーテシスイッチ等の車内各部のスイッチの情報等が入力される。

そして、これらの情報に基づき、アイドリングストップ制御中のアイドリングストップ制御部１１は、交通信号の赤信号等にしたがってドライバがブレーキペダルを踏み込み、マスタシリンダ圧が所定の踏込圧以上になっていることを検出すると、アイドリングストップ制御の所定のエンジン自動停止条件（例えば、ストップランプが点灯（ブレーキ液圧が所定圧以上）していて所定車速以下である等の条件）の成立を確認することにより、走行が完全に停止しなくても走行中に所定車速以下（例えば、７ｋｍ/ｈ以下）に低下すれば、エンジン制御部１２にエンジン停止指令を出力し、エンジン制御部１２が燃料スロットルを絞ったりしてエンジン３を自動停止する。

そして、アイドリングストップによるエンジン３の自動停止の状態で、交通信号が青信号に変わるなどしてドライバがブレーキペダルから足を離し、マスタシリンダ圧が所定の開放圧に低下したことを検出すると、アイドリングストップ制御部１１が、アイドリングストップ制御の所定のエンジン再始動条件の成立を確認し、アイドリングストップ制御部１１はリレー７を瞬時に通電してオンし、鉛バッテリ２の電源をスタータ６に給電してスタータ６を始動し、停止しているエンジン３を自動的に再始動する。以降、減速中の所定のエンジン停止条件の成立に基づくエンジン３の自動停止と、所定のエンジン再始動条件の成立に基づくエンジン３の自動的な再始動とが交互に行なわれる。

このとき、エンジン３が再始動すると、エンジン回転数情報が完爆を示す所定回転数に達し、ブレーキ力がマスタシリンダ圧に応じて変化する元の状態に戻り、アクセルペダルの踏み込みがないという状態はいわゆるアイドリング状態であり、このアイドリング状態であってもアイドリングストップ車１が発進し得るようなクリープ力がエンジン３およびトルクコンバータ５により発生される。

ところで、上記した構成のアイドルストップ車１は、次のような回生機能を備えている。すなわち、ブレーキペダルのオン（踏み込み）がブレーキペダルセンサ（図示せず）により検出されると、アイドルストップ車１は減速状態にあるため、エンジン３は燃料が噴射されなくても回転している状態であり、エンジン３の回転力がベルト１０を介してオルタネータ９に伝達されてオルタネータ９は発電状態にある。そこで、減速時にオルタネータ９の発電電力をロスとして無駄にしないように鉛バッテリ２に回生すべく、ブレーキペダルセンサによるブレーキペダルのオンの検出時に、エンジン制御部１２により第１の回生条件が成立したと判断され、エンジン制御部１２によりオルタネータ９が回生モードに制御され、鉛バッテリ２にオルタネータ９の発電電力である回生エネルギが回生されて鉛バッテリ２が充電される。

このとき、図２の各曲線は車速と回生による減速度との関係を示し、曲線Ｌ１はオルタネータ９を７０（Ａ）で発電するように制御した場合、曲線Ｌ２はオルタネータ９を１５０（Ａ）で発電するように制御した場合を例示しており、ブレーキペダルの踏み込み量に基づくブレーキマスタシリンダ圧の大小に応じ、ブレーキペダルはオンであっても踏み込み量が少なくてマスタシリンダ圧が低いときには、オルタネータ９を７０（Ａ）で発電するように制御して図２中の曲線Ｌ１のような回生による減速度になるようにし、ブレーキペダルはオンであって踏み込み量が大きくマスタシリンダ圧が高いときには、オルタネータ９を１５０Ａで発電するように制御して図２中の曲線Ｌ２のような回生による減速度になるようにし、マスタシリンダ圧が高いほど回生量が増大するように、エンジンＥＣＵ１２によりオルタネータ９が制御される。

また、走行中であっても、シフトレバーの切換位置がＤレンジなどの走行レンジにあることが検知され、アクセルペダルセンサ（図示せず）によりアクセルペダルのオフが検出されるとともに、ブレーキペダルセンサによりブレーキペダルのオフが検出された状態であって、エアコンやライトなどの電気負荷がすべてオフで、車速センサ１７による検出車速が中高速域である３０（ｋｍ／ｈ）〜８０（ｋｍ／ｈ）、最も好ましくは３０（ｋｍ／ｈ）〜６０（ｋｍ／ｈ）の所定車速範囲にあれば、エンジンＥＣＵ１２により第２の回生条件が成立したとしてオルタネータ９が回生制御され、エンジン制御部１２によりオルタネータ９が回生モードに制御され、鉛バッテリ２に回生エネルギが回生されて鉛バッテリ２が充電される。

このように、第２の回生条件が成立するときの車速と回生による減速度との関係は、図２中の曲線Ｌ３のようになり、惰行車速である３０（ｋｍ／ｈ）〜６０（ｋｍ／ｈ）の中高速の範囲では、減速度は０．０３（Ｇ）前後と非常に低く、このように回生による減速度の低い車速範囲で回生制御を行っても、回生による減速度の上昇はわずかであって０．０４（Ｇ）程度にしかならず、運転者はエンジンブレーキによる減速感を感じるくらいであって、回生による減速感を運転者が感じるおそれはほとんどない。そのため、上記した第２の回生条件が成立したと判断されたときには、ブレーキペダルが踏まれていない惰行状態においても、図２中のハッチングに示すような惰行によるオルタネータ９の発電電力である回生エネルギが鉛バッテリ２に回生され、鉛バッテリ２の充電が行われる。

また、第２の回生条件のパラメータとして、最も好ましくは３０（ｋｍ／ｈ）〜６０（ｋｍ／ｈ）の車速範囲として説明したが、ブレーキペダルが踏まれていない惰行状態において、鉛バッテリ２の残容量が予め定められた所定値以下、つまり鉛バッテリ２のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）が例えば９０％以下であるときには、鉛バッテリ２の残容量が少なくできるだけ早く鉛バッテリ２を充電する必要があることから、第２の回生条件である車速範囲を上下に所定量広げ、鉛バッテリ２への回生エネルギ量を増大させるように、エンジン制御部１２によりオルタネータ９が制御される。

すなわち、図２の車速と回生による減速度との関係を、車速とオルタネータ９の発電量との関係として表わすと、図３に示すようになり、仮に図３中の線Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３はそれぞれ図２の曲線Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３に対応するとして、図３中の線Ｍ３およびハッチングで表わされた回生可能なエネルギ（発電電力）を、車速の低い側および高い側にそれぞれ範囲を広げることにより、図３中の線Ｍ４に示すように、回生なエネルギ（発電電力）が増加するため、第２の回生条件が成立するときに、そのときの鉛バッテリ２のＳＯＣがバッテリセンサ８により検知される温度（雰囲気温度）、電圧、電流等から、所定値である例えば９０％以下であると判断されれば、エンジン制御部１２により、図３中の線Ｍ４のように車両が良く転がる車速を発電のピークとして車速範囲が２０（ｋｍ／ｈ）〜７０（ｋｍ／ｈ）に広げられ、オルタネータ９から鉛バッテリ２に回生なエネルギである発電電力を増大するように、オルタネータ９が制御される。

したがって、上記した実施形態によれば、シフトレバーがＤレンジなどの走行レンジにあり、アクセルペダルおよびブレーキペダルがともにオフ状態で、車速センサ１７による検出車速が例えば３０（ｋｍ／ｈ）〜６０（ｋｍ／ｈ）の中高速域の所定車速範囲にあって電気負荷がオフであるときに、エンジン制御部１２により、第２の回生条件が成立したとしてオルタネータ９が制御されて鉛バッテリ２に回生エネルギが回生されるため、第２の回生条件が成立する状況では車両は惰行していて良く転がる状況にあり、このような惰行状況下ではオルタネータ９により鉛バッテリ２に回生エネルギを回生して充電しても、運転者は減速感をほとんど感じることがないことから、第２の回生条件が成立すれば、減速中ではない走行中であっても回生を行うことで、十分な回生量を得ることができて燃費のいっそうの向上を図ることができる。

また、鉛バッテリ２の残容量（ＳＯＣ）が予め設定された設定値（例えば９０％）より低いときに、第２の回生条件としての所定車速範囲（３０〜６０ｋｍ／ｈ）を拡大することで、運転者に与える減速感はほぼゼロもしくは最小限にしつつ、残容量が減少した鉛バッテリ２を回生エネルギにより素早く充電することができる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能である。

例えば、上記した実施形態では、第２の回生条件における所定車速範囲を３０（ｋｍ／ｈ）〜６０（ｋｍ／ｈ）として説明したが、この範囲に限定されるものではなく、要するにアクセルオフ、ブレーキオフの惰行状態であって、車両が良く転がる車速範囲に設定すればよい。さらに、上記した実施形態では、第２の回生条件に電気負荷がすべてオフであることを加えているが、電気負荷がすべてオフであることを第２の回生条件に加えなくてもよい。

また、上記した実施形態では、第２の回生条件における車速範囲を広げる際の鉛バッテリ２の残容量のしきい値（所定値）として、ＳＯＣが９０％の場合を例示したが、特にしきい値としてＳＯＣ９０％に限定されるものではなく、ＳＯＣが９２％や８８％などであってもよいのは勿論である。

また、上記した実施形態では、蓄電手段を１個の鉛バッテリ２として説明したが、鉛バッテリ２のほかにサブバッテリを備えた車両であっても、本発明を同様に実施することができる。

また、上記した実施形態では、本発明をアイドルストップ車１に適用した場合について説明したが、アイドルストップ機能を搭載しない車両についても本発明を同様に適用できるのはいうまでもない。

１ …アイドリングストップ車（車両）
２ …鉛バッテリ(蓄電手段)
３ …エンジン
９ …オルタネータ（発電手段）
１２ …エンジン制御部（制御手段）

Claims (3)

1. 蓄電手段と、エンジンの駆動力により発電して前記蓄電手段を充電するとともに前記エンジンの駆動中に前記蓄電手段に回生エネルギを回生して充電する発電手段とを備え、ブレーキペダルのオンにより第１の回生条件が成立したときに前記発電手段により前記蓄電手段に回生する車両用制御装置であって、
   車速を検出する車速検出手段と、
   シフトレバーが走行レンジにあり、アクセルペダルおよびブレーキペダルがともにオフ状態で、前記車速検出手段による検出車速が中高速域の所定車速範囲にあるときに、第２の回生条件が成立したとして前記発電手段を制御して前記蓄電手段に回生エネルギを回生する制御手段と
   を備えることを特徴とする車両用制御装置。
2. 請求項１に記載の車両用制御装置において、
   前記制御手段は、前記蓄電手段の残容量が予め設定された設定値より低いときに、前記蓄電手段に回生エネルギ量が増大するように前記発電手段を制御することを特徴とする車両用制御装置。
3. 請求項２に記載の車両用制御装置において、
   前記制御手段は、前記第２の回生条件としての前記所定車速範囲を所定量広げることにより、前記蓄電手段への回生エネルギ量を増大させることを特徴とする車両用制御装置。

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