JP2017061182A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用制御装置のコストを抑制する。【解決手段】高電圧系３１と低電圧系３３との間に設けられるコンバータ３４と、コンバータ３４と低電圧バッテリ３２との間に設けられるリレースイッチ４４と、コンバータ３４とリレースイッチ４４との間の通電ライン４１に接続される複数の電気機器５０〜５２と、低電圧バッテリ３２とリレースイッチ４４との間の通電ライン４３に接続されるスタータジェネレータ５３と、スタータジェネレータ５３を駆動してエンジン１３を始動する際に、リレースイッチ４４を遮断状態に切り替えるエンジン始動制御部７０と、コンバータ３４から出力される第１電流値を検出する第１電流検出部７１と、低電圧バッテリ３２から出力される第２電流値を検出する第２電流検出部７２と、第１電流値と第２電流値とに基づいて、コンバータ３４から通電ライン４１に出力されるスイッチ遮断後の第３電流値を推定する電流推定部７３と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、高電圧系と低電圧系とを有する車両用制御装置に関する。

駆動用モータ等に電力を供給する高電圧バッテリを備える高電圧系と、電気機器等に電力を供給する低電圧バッテリを備える低電圧系と、を有する車両が開発されている（特許文献１参照）。また、動力源としてエンジンが搭載される車両においては、低電圧系にエンジン始動用のスタータモータが設けられている。

特開平１１−３４１６０１号公報

ところで、スタータモータの消費電力は大きいことから、スタータモータによるエンジン始動時には、低電圧系に対する印加電圧が瞬間的に低下する虞がある。このように、印加電圧が瞬間的に低下することは、電気機器等の正常な動作を妨げる要因であることから、エンジン始動時における電圧低下を防止することが求められていた。

そこで、低電圧系を、スタータモータおよび第１バッテリからなる第１低電圧系と、電気機器および第２バッテリからなる第２低電圧系と、第１低電圧系と第２低電圧系との間に設けられるスイッチとによって、構成することが考えられる。このような低電圧系を備える車両用制御装置においては、エンジン始動時にスイッチを遮断することにより、第１低電圧系と第２低電圧系とを切り離すことができ、電気機器に対する印加電圧の低下を防止することが可能である。

しかしながら、低電圧系に複数のバッテリを組み込むことは、車両用制御装置のコストを増大させる要因となっていた。

本発明の目的は、車両用制御装置のコストを抑制することにある。

本発明の車両用制御装置は、高電圧蓄電体を備える高電圧系と、前記高電圧蓄電体よりも低電圧の低電圧蓄電体を備える低電圧系と、を有する車両用制御装置であって、前記高電圧系と前記低電圧系との間に設けられ、前記高電圧系と前記低電圧系とを接続するコンバータと、前記コンバータと前記低電圧蓄電体との間に設けられ、前記コンバータと前記低電圧蓄電体とを接続する導通状態と、前記コンバータと前記低電圧蓄電体とを分離する遮断状態と、に切り替えられるスイッチと、前記コンバータと前記スイッチとの間の第１通電経路に接続され、前記第１通電経路から電流が供給される複数の電気機器と、前記低電圧蓄電体と前記スイッチとの間の第２通電経路に接続され、前記第２通電経路から電流が供給されるエンジン始動用のスタータモータと、前記スタータモータを駆動してエンジンを始動する際に、前記スイッチを導通状態から遮断状態に切り替え、前記コンバータと前記スタータモータとを分離するエンジン始動制御部と、前記スイッチが導通状態に制御された状態のもとで、前記コンバータから前記第１通電経路に出力される第１電流値を検出する第１電流検出部と、前記スイッチが導通状態に制御された状態のもとで、前記低電圧蓄電体から前記第２通電経路に出力される第２電流値を検出する第２電流検出部と、前記第１電流値と前記第２電流値とに基づいて、前記コンバータから前記第１通電経路に出力されるスイッチ遮断後の第３電流値を推定する電流推定部と、を有し、前記エンジン始動制御部は、前記スタータモータを駆動して前記エンジンを始動する際に、前記第３電流値が閾値を下回る場合には、前記スイッチを導通状態から遮断状態に切り替える一方、前記第３電流値が前記閾値を上回る場合には、前記スイッチを導通状態に保持したまま前記複数の電気機器を順に停止させ、前記第３電流値が前記閾値を下回った後に前記スイッチを導通状態から遮断状態に切り替える。

本発明によれば、エンジン始動に備えてスイッチを遮断状態に切り替えた場合には、コンバータから電気機器に電流を供給することができるため、低電圧蓄電体を増やすことなく低電圧系を構成することができ、車両用制御装置のコストを抑制することができる。しかも、エンジン始動に備えてスイッチを遮断状態に切り替える際に、第３電流値が閾値を上回る場合には、スイッチを導通状態に保持したまま複数の電気機器を順に停止させ、第３電流値が閾値を下回った後にスイッチが遮断状態に切り替えられる。これにより、コンバータの出力電流を抑制することができるため、コンバータのコストを抑制することができ、車両用制御装置のコストを抑制することができる。

本発明の一実施の形態である車両用制御装置を示す概略図である。 走行モードの１つであるモータ走行モードの作動状況を示す説明図である。 走行モードの１つであるパラレル走行モードの作動状況を示す説明図である。 スタータジェネレータを用いたエンジン始動状況を示す説明図である。 エンジン始動制御を構成する余裕電流算出処理の実行手順の一例を示すフローチャートである。 エンジン始動制御を構成するエンジン始動処理の実行手順の一例を示すフローチャートである。 （ａ）および（ｂ）は、コンバータ電流、バッテリ電流、推定出力電流および余裕出力電流の算出状況を示すイメージ図である。 クラッチ締結によるエンジン始動状況を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０を示す概略図である。図１に示すように、車両用制御装置１０は、複数の動力源を備えたパワーユニット１１と、パワーユニット１１に電力を供給する電源システム１２と、を有している。パワーユニット１１は、動力源として、エンジン１３およびモータジェネレータ（駆動用モータ）１４を有している。また、パワーユニット１１は、プライマリプーリ１５およびセカンダリプーリ１６からなる無段変速機１７を有している。

プライマリプーリ１５の一方側には、クラッチ２０を介してエンジン１３のクランク軸２１が連結されている。プライマリプーリ１５の他方側には、モータジェネレータ１４のロータ２２が連結されている。また、セカンダリプーリ１６には、駆動輪出力軸２３等を介して駆動輪２４が連結されている。このように、エンジン１３と駆動輪２４との間には、締結状態と解放状態とに切り替えられるクラッチ２０が設けられている。クラッチ２０を締結状態に切り替えることにより、エンジン１３と駆動輪２４とは機械的に接続される一方、クラッチ２０を解放状態に切り替えることにより、エンジン１３と駆動輪２４とは機械的に分離される。

電源システム１２は、高電圧バッテリ（高電圧蓄電体）３０を備える高電圧系３１と、高電圧バッテリ３０よりも低電圧の低電圧バッテリ（低電圧蓄電体）３２を備える低電圧系３３と、を有している。高電圧系３１と低電圧系３３の間にはコンバータ３４が設けられており、コンバータ３４を介して高電圧系３１と低電圧系３３とは電気的に接続されている。ＤＣＤＣコンバータとも呼ばれるコンバータ３４は、高電圧系３１からの直流電力を降圧して低電圧系３３に供給する機能を有している。高電圧バッテリ３０とコンバータ３４とを接続する通電ライン３５，３６には、インバータ３７および高電圧機器３８が接続されている。直流電力と交流電力とを相互に変換するインバータ３７は、モータジェネレータ１４のステータ３９に接続されている。なお、高電圧機器３８としては、無段変速機１７等にオイルを吐出する電動オイルポンプや、エアコンディショナ用の電動コンプレッサ等がある。

電源システム１２の低電圧系３３について説明する。コンバータ３４の出力端子４０には通電ライン（第１通電経路）４１が接続されており、低電圧バッテリ３２の正極端子４２には通電ライン（第２通電経路）４３が接続されている。コンバータ３４側の通電ライン４１と低電圧バッテリ３２側の通電ライン４３とは、導通状態と遮断状態とに切り替えられるリレースイッチ（スイッチ）４４を介して電気的に接続されている。リレースイッチ４４を導通状態に制御することにより、コンバータ３４と低電圧バッテリ３２とは電気的に接続される一方、リレースイッチ４４を遮断状態に制御することにより、コンバータ３４と低電圧バッテリ３２とは電気的に分離される。なお、以下の説明では、リレースイッチ４４の導通状態について「閉じる」と記載し、リレースイッチ４４の遮断状態について「開く」と記載する。

通電ライン４１には、複数の電気機器５０〜５２が電気的に接続されている。これらの電気機器５０〜５２は、電気機器５０〜５２の停止が与える影響の大きさに応じて、カテゴリ１、カテゴリ２およびカテゴリ３の３つに分類される。カテゴリ１に分類される電気機器５０とは、この電気機器を停止させた場合であっても、車両走行に大きな影響を与えることのない電気機器であり、かつ乗員に大きな違和感を与えることのない電気機器である。また、カテゴリ３に分類される電気機器５２とは、この電気機器を停止させた場合に、車両走行に影響を与える虞のある電気機器や、乗員に違和感を与える虞のある電気機器である。さらに、カテゴリ２に分類される電気機器５１とは、前述したカテゴリ１および３に分類されない電気機器である。すなわち、カテゴリ１に分類される電気機器５０とは停止させ易い電気機器であり、カテゴリ３に分類される電気機器５２とは停止させ難い電気機器である。換言すれば、カテゴリ２の電気機器５１は、カテゴリ３の電気機器５２よりも停止させ易く、カテゴリ１の電気機器５０は、カテゴリ２の電気機器５１よりも停止させ易い。

なお、カテゴリ１〜３のそれぞれには、複数の電気機器が分類されている。例えば、カテゴリ１に分類される電気機器５０としては、ワイパーモータ、ワイパーデアイサー、ウォッシャポンプ、空調ファン、シートヒータ、エンジン冷却ファンおよびバッテリ冷却ファンがある。また、カテゴリ２に分類される電気機器５１としては、ウィンドウ、スライドドアおよびバックドア等を開閉駆動するアクチュエータがある。また、カテゴリ３に分類される電気機器５２としては、各種コントローラ、スロットルモータ、油圧系のバルブユニット、イグナイタ、ヘッドライト、ハザードランプ、ストップランプ、エアバッグ、運転支援装置（自動ブレーキ等）、電動パワーステアリング、および電動負圧ポンプがある。

また、図１に示すように、低電圧バッテリ３２の正極端子４２に接続される通電ライン４３には、エンジン始動用のスタータジェネレータ（スタータモータ）５３が電気的に接続されている。スタータジェネレータ５３の出力軸５４は、ベルト機構５５を介してエンジン１３のクランク軸２１に連結されている。スタータジェネレータ５３は、所謂ＩＳＧ（integrated starter generator）であり、クランク軸２１を始動回転させる電動機として機能するだけでなく、クランク軸２１に駆動されて発電する発電機として機能する。

車両用制御装置１０は、パワーユニット１１および電源システム１２を制御するため、コントローラ６０を有している。コントローラ６０は、エンジン１３、インバータ３７、無段変速機１７、クラッチ２０、およびスタータジェネレータ５３等に制御信号を出力することにより、パワーユニット１１の作動状態を制御することが可能である。また、コントローラ６０は、コンバータ３４、リレースイッチ４４、および電気機器５０〜５２等に制御信号を出力することにより、電源システム１２の作動状態を制御することが可能である。また、コントローラ６０には、通電ライン４１の電流値を検出する電流センサ６１が接続されており、通電ライン４３の電流値を検出する電流センサ６２が接続されている。さらに、コントローラ６０には図示しない各種センサが接続されており、コントローラ６０には、アクセルペダル操作量（以下、アクセル開度と記載する。）、ブレーキペダル操作量、車速等の車両状態を示す各種情報が入力される。なお、コントローラ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータや、各種アクチュエータの制御電流を生成する駆動回路部等によって構成されている。

［走行モード］
続いて、車両用制御装置１０が備える走行モードの例について説明する。図２は走行モードの１つであるモータ走行モードの作動状況を示す説明図であり、図３は走行モードの１つであるパラレル走行モードの作動状況を示す説明図である。なお、図２および図３には、パワーユニット１１における動力伝達状況が白抜きの矢印を用いて示されており、電源システム１２における電力供給状況が黒塗りの矢印を用いて示されている。

図２に示すように、車両用制御装置１０は、走行モードとして、エンジン１３を停止させてモータジェネレータ１４を駆動するモータ走行モードを有している。モータ走行モードを実行する際には、クラッチ２０が解放状態に制御されており、駆動輪２４からエンジン１３が切り離されている。これにより、エンジン１３を停止させた状態のもとで、モータジェネレータ１４によって駆動輪２４を駆動することができる。また、モータ走行モードを実行する際には、電源システム１２のリレースイッチ４４が閉じられており、リレースイッチ４４を介して電気機器５０〜５２に低電圧バッテリ３２が接続されている。これにより、低電圧系３３の電気機器５０〜５２には、コンバータ３４から電流が供給されるだけでなく、低電圧バッテリ３２から電流が供給される。

図３に示すように、車両用制御装置１０は、走行モードとして、エンジン１３およびモータジェネレータ１４を駆動するパラレル走行モードを有している。パラレル走行モードを実行する際には、クラッチ２０が締結状態に制御されており、駆動輪２４にエンジン１３が接続されている。これにより、モータジェネレータ１４によって駆動輪２４を駆動するだけでなく、エンジン１３によって駆動輪２４を駆動することができる。また、パラレル走行モードを実行する際には、電源システム１２のリレースイッチ４４が閉じられており、リレースイッチ４４を介して電気機器５０〜５２にスタータジェネレータ５３が接続されている。これにより、低電圧系３３の電気機器５０〜５２には、コンバータ３４および低電圧バッテリ３２から電流が供給されるだけでなく、発電駆動されるスタータジェネレータ５３から電流が供給される。

これらの走行モードは、車速やアクセル開度等に基づき、コントローラ６０によって決定される。例えば、車速が低い場合やアクセル開度が小さい場合には、走行モードとしてモータ走行モードが設定される。一方、車速が高い場合やアクセル開度が大きい場合には、走行モードとしてパラレル走行モードが設定される。したがって、アクセルペダルが踏み込まれてアクセル開度が増加すると、コントローラ６０によってモータ走行モードからパラレル走行モードへの切り替えが決定され、走行モードの切り替えに備えてスタータジェネレータ５３によるエンジン始動が開始される。なお、高電圧バッテリ３０の充電状態ＳＯＣが低下した場合であっても、コントローラ６０によってモータ走行モードからパラレル走行モードへの切り替えが決定される。

［エンジン始動］
以下、走行モードの切り替えに伴うエンジン始動について説明する。図４はスタータジェネレータ５３を用いたエンジン始動状況を示す説明図である。なお、図４には、パワーユニット１１における動力伝達状況が白抜きの矢印を用いて示されており、電源システム１２における電力供給状況が黒塗りの矢印を用いて示されている。

図４に示すように、スタータジェネレータ５３を用いてエンジン１３を始動する際には、リレースイッチ４４が開かれた後に、スタータジェネレータ５３の目標駆動トルクが引き上げられる。これにより、低電圧バッテリ３２からスタータジェネレータ５３に電流が供給され、スタータジェネレータ５３の回転駆動によってエンジン１３が始動される。そして、エンジン１３が始動された後には、図３に示すように、リレースイッチ４４が閉じられ、クラッチ２０が締結状態に切り替えられ、走行モードがモータ走行モードからパラレル走行モードに切り替えられる。このように、エンジン始動時にはリレースイッチ４４が開かれることから、低電圧バッテリ３２およびスタータジェネレータ５３からなる電源系６３と、コンバータ３４および電気機器５０〜５２からなる電源系６４とは電気的に分離される。これにより、エンジン始動時にスタータジェネレータ５３によって大電流が消費されたとしても、電気機器５０〜５２に対する瞬間的な電圧低下を防止することができ、電気機器５０〜５２の作動状態を継続させることができる。

ところで、図２に示すように、リレースイッチ４４が閉じられるモータ走行モードにおいては、コンバータ３４および低電圧バッテリ３２の双方から電気機器５０〜５２に対して電流が供給されている。一方、図４に示すように、リレースイッチ４４が開かれるエンジン始動時においては、コンバータ３４のみから電気機器５０〜５２に対して電流が供給されている。このように、エンジン始動時にリレースイッチ４４を開くことは、コンバータ３４の出力電流を増加させてしまう要因となっていた。また、コンバータ３４の出力電流を過度に増加させることは、コンバータ３４の定格電流を引き上げる要因であり、コンバータ３４のコストを増大させる要因であった。このため、エンジン始動時にリレースイッチ４４を開きながらも、コンバータ３４の出力電流を抑制することが求められている。

そこで、コントローラ６０は、エンジン始動時におけるコンバータ３４の出力電流を抑制するため、以下の手順に沿ってエンジン始動制御を実行する。以下、コントローラ６０によるエンジン始動制御の実行手順について説明する。まず、図１に示すように、コントローラ６０は、エンジン始動制御部７０、第１電流検出部７１、第２電流検出部７２、および電流推定部７３を有している。エンジン始動制御部７０は、コントローラ６０に入力される各種信号に基づいて、モータ走行モードからパラレル走行モードに切り替えるか否か、つまりエンジン１３を始動するか否かについて判定する。また、エンジン始動制御部７０は、リレースイッチ４４、スタータジェネレータ５３およびクラッチ２０等を制御することにより、エンジン始動時におけるパワーユニット１１および電源システム１２の作動状態を制御する。第１電流検出部７１は、リレースイッチ４４が閉じられた状態のもとで、電流センサ６１の検出信号に基づき、コンバータ３４から通電ライン４１に出力される電流値であるコンバータ電流（第１電流値）ＩＣを検出する。また、第２電流検出部７２は、リレースイッチ４４が閉じられた状態のもとで、電流センサ６２の検出信号に基づき、低電圧バッテリ３２から通電ライン４３に出力される電流値であるバッテリ電流（第２電流値）ＩＢを検出する。さらに、電流推定部７３は、コンバータ電流ＩＣおよびバッテリ電流ＩＢに基づいて、コンバータ３４から通電ライン４１に出力されるスイッチ遮断後の電流値である推定出力電流（第３電流値）Ｉｃ１を推定する。

［余裕電流算出処理］
図５はエンジン始動制御を構成する余裕電流算出処理の実行手順の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、ステップＳ１０では、リレースイッチ４４が閉じられた状態のもとで、コンバータ３４から通電ライン４１に出力されるコンバータ電流ＩＣが検出される。続くステップＳ１１では、リレースイッチ４４が閉じられた状態のもとで、低電圧バッテリ３２から通電ライン４３に出力されるバッテリ電流ＩＢが検出される。なお、低電圧バッテリ３２の放電時には、バッテリ電流ＩＢが正の値として検出され、低電圧バッテリ３２の充電時には、バッテリ電流ＩＢが負の値として検出される。

ステップＳ１２では、コンバータ電流ＩＣとバッテリ電流ＩＢとを加算することにより、コンバータ３４から通電ライン４１に出力されるスイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１が算出される。すなわち、図２に示すように、リレースイッチ４４を閉じた状態のもとで、コンバータ電流ＩＣとバッテリ電流ＩＢとが出力される状況とは、低電圧系３３の電気機器５０〜５２によってコンバータ電流ＩＣとバッテリ電流ＩＢとが消費される状況である。このため、図３に示すように、リレースイッチ４４が開かれた場合には、コンバータ電流ＩＣとバッテリ電流ＩＢとを合算した推定出力電流Ｉｃ１が、コンバータ３４から電気機器５０〜５２に向けて出力されることになる。このように、推定出力電流Ｉｃ１とは、リレースイッチ４４が開かれたスイッチ遮断後に、コンバータ３４から通電ライン４１に出力される電流値となっている。

図５に示すように、続くステップＳ１３では、コンバータ３４の定格電流値Ｉｍａｘから推定出力電流Ｉｃ１を減算することにより、コンバータ３４の余裕出力電流Ｉｃ２が算出される。この余裕出力電流Ｉｃ２とは、スイッチ遮断後におけるコンバータ３４の出力電流の余裕代である。すなわち、余裕出力電流Ｉｃ２が正側に大きく算出される場合とは、スイッチ遮断後の出力電流である推定出力電流Ｉｃ１が、コンバータ３４の上限電流である定格電流値Ｉｍａｘまで余裕の有ることを意味している。また、余裕出力電流Ｉｃ２が正側に小さく算出される場合や、余裕出力電流Ｉｃ２が負側に算出される場合とは、推定出力電流Ｉｃ１が定格電流値Ｉｍａｘまで余裕の無いことや、推定出力電流Ｉｃ１が定格電流値Ｉｍａｘを超えることを意味している。

［エンジン始動処理］
図６はエンジン始動制御を構成するエンジン始動処理の実行手順の一例を示すフローチャートである。図６のフローチャートにおいては、符号ａの箇所で互いに接続されている。また、図７（ａ）および（ｂ）は、コンバータ電流ＩＣ、バッテリ電流ＩＢ、推定出力電流Ｉｃ１および余裕出力電流Ｉｃ２の算出状況を示すイメージ図である。なお、図６および図７においては、リレースイッチ４４が「リレーＳＷ」と記載され、リレースイッチ４４の遮断状態が「ＯＰＥＮ」と記載され、リレースイッチ４４の導通状態が「ＣＬＯＳＥ」と記載され、スタータジェネレータ５３が「ＩＳＧ」と記載される。

図６に示すように、ステップＳ２０では、余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘ以下であるか否かが判定される。ここで、図７（ａ）に示すように、所定値ｉｘとは、スイッチ遮断後にコンバータ３４が確保すべき出力電流の余裕代である。すなわち、余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘを超える場合とは、図７（ａ）に示すように、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１が、定格電流値Ｉｍａｘ以下に設定される電流値（閾値）ＩＸを下回る場合、つまり定格電流値Ｉｍａｘを十分に下回る場合である。一方、余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘ以下である場合とは、図７（ｂ）に示すように、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１が、定格電流値Ｉｍａｘ以下に設定される電流値ＩＸを上回る場合、つまり定格電流値Ｉｍａｘを上回る虞のある場合である。

図６に示すように、ステップＳ２０において、余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘを上回ると判定された場合には、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１が、定格電流値Ｉｍａｘを十分に下回ることから、ステップＳ２１に進み、リレースイッチ４４が開かれる。続くステップＳ２２では、スタータジェネレータ５３によってエンジン１３が始動され、ステップＳ２３では、リレースイッチ４４が閉じられる。これにより、前述した図２、図４、図３の順に示すように、低電圧系３３に設けられた電気機器５０〜５２の作動状態を維持しつつ、エンジン１３を始動させることができ、走行モードをモータ走行モードからパラレル走行モードに切り替えることができる。なお、続くステップＳ２４は、エンジン始動処理において電気機器５０，５１を停止させた場合に、これらの電気機器５０，５１を再起動するステップである。このため、電気機器５０，５１を停止させていない今回の制御フローでは、ステップＳ２４において処理を施すことなくルーチンを抜ける。

［第１段階］
続いて、推定出力電流Ｉｃ１を下げる第１段階の制御について説明する。ステップＳ２０において、余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘ以下であると判定された場合には、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１が、定格電流値Ｉｍａｘを上回る虞があることから、ステップＳ２５に進み、コンバータ３４の出力電圧が所定電圧だけ下げられる。このように、コンバータ３４の出力電圧を下げることにより、低電圧系３３に負荷抵抗で動作する電気機器（シートヒータ等）が含まれる場合には、電気機器の消費電流を下げることができ、コンバータ電流ＩＣおよびバッテリ電流ＩＢを下げることができる。これにより、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１を下げることができ、判定に用いられる余裕出力電流Ｉｃ２を正側に増やすことができる。

このように、ステップＳ２５において、コンバータ３４の出力電圧が下げられると、ステップＳ２６に進み、更新された余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘ以下であるか否かが判定される。ステップＳ２６において、余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘを上回ると判定された場合には、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１が、定格電流値Ｉｍａｘを十分に下回る状況である。このため、ステップＳ２１においてリレースイッチ４４が開かれ、ステップＳ２２においてエンジン１３が始動され、ステップＳ２３においてリレースイッチ４４が閉じられる。なお、続くステップＳ２４は、エンジン始動処理において電気機器５０，５１を停止させた場合に、これらの電気機器５０，５１を再起動するステップである。このため、電気機器５０，５１を停止させていない今回の制御では、ステップＳ２４において処理を施すことなくルーチンを抜ける。

［第２段階］
続いて、推定出力電流Ｉｃ１を下げる第２段階の制御について説明する。ステップＳ２６において、余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘ以下であると判定された場合には、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１が、定格電流値Ｉｍａｘを上回る虞があることから、ステップＳ２７に進み、カテゴリ１に分類される電気機器５０から停止対象に該当する電気機器を停止させる。すなわち、カテゴリ１に分類される複数の電気機器５０には停止順序が予め設定されており、ステップＳ２７に進む度に、所定の停止順序に従って電気機器５０が止められる。このように、低電圧系３３の電気機器５０を順に停止させることにより、低電圧系３３の消費電流を減少させることができ、コンバータ電流ＩＣおよびバッテリ電流ＩＢを減少させることができる。これにより、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１を減少させることができ、余裕出力電流Ｉｃ２を増加させることができる。

このように、ステップＳ２７において、電気機器５０を停止させて余裕出力電流Ｉｃ２を増加させると、ステップＳ２８に進み、更新された余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘ以下であるか否かが判定される。ステップＳ２８において、余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘを上回ると判定された場合には、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１が、定格電流値Ｉｍａｘを十分に下回る状況である。このため、ステップＳ２１においてリレースイッチ４４が開かれ、ステップＳ２２においてエンジン１３が始動され、ステップＳ２３においてリレースイッチ４４が閉じられる。そして、リレースイッチ４４を閉じることでコンバータ３４の出力電流が低下すると、ステップＳ２４に進み、ステップＳ２７において停止させた電気機器５０を再起動させる。

一方、ステップＳ２８において、更新された余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘを上回ると判定された場合には、ステップＳ２９に進み、カテゴリ１に分類される全ての電気機器５０が停止したか否かが判定される。ステップＳ２９において、作動中の電気機器５０が存在すると判定された場合には、ステップＳ２７に戻り、所定の停止順序に従って新たな電気機器５０が止められる。一方、ステップＳ２９において、カテゴリ１の電気機器５０が全て停止中であると判定された場合には、ステップＳ３０に進み、第２段階から第３段階に制御が移行する。

［第３段階］
続いて、クラッチ締結によるエンジン始動を試みる第３段階の制御について説明する。ステップＳ３０において、クラッチ締結によってエンジン１３を始動回転させる所謂「押しがけ」が可能であるか否かが判定される。ステップＳ３０においては、モータジェネレータ１４における現在の出力トルクと出力可能な上限トルクとが比較され、出力トルクにエンジン始動時のクランキングトルクを上乗せすることが可能であるか否かが判定される。ステップＳ３０において、出力トルクにクランキングトルクを上乗せすることが可能であると判定された場合、つまりエンジン１３の押しがけが可能であると判定された場合には、ステップＳ３１に進む。ステップＳ３１では、クランキングトルク分だけモータジェネレータ１４の出力トルクが引き上げられ、続くステップＳ３２では、クラッチ２０が締結状態に切り替えられてエンジン１３が始動される。

ここで、図８はクラッチ締結によるエンジン始動状況を示す説明図である。なお、図８には、パワーユニット１１における動力伝達状況が白抜きの矢印を用いて示されており、電源システム１２における電力供給状況が黒塗りの矢印を用いて示されている。図８に示すように、クラッチ２０を解放状態から締結状態に切り替えることにより、エンジン１３と駆動輪２４とを連結することができる。これにより、走行中の駆動輪２４と共にエンジン１３のクランク軸２１を回転させることができ、スタータジェネレータ５３を用いることなくエンジン１３を始動させることができる。しかも、クラッチ２０を締結する際には、モータジェネレータ１４の出力トルクが引き上げられる。これにより、エンジン１３のクランキングトルクをモータジェネレータ１４によって補うことができ、乗員に対して減速による違和感を与えることなくエンジン１３を始動することができる。さらに、クラッチ締結によってエンジン１３を始動する際には、スタータジェネレータ５３が駆動されないことから、電源システム１２のリレースイッチ４４は導通状態に保持される。

一方、図６に示すように、ステップＳ３０において、出力トルクにクランキングトルクを上乗せすることが不可能であると判定された場合とは、乗員に違和感を与えずに押しがけすることが困難な場合である。この場合には、ステップＳ３３に進み、カテゴリ２に分類される電気機器５１から停止対象に該当する電気機器を停止させる。すなわち、カテゴリ２に分類される複数の電気機器５１には停止順序が予め設定されており、ステップＳ３３に進む度に、所定の停止順序に従って電気機器５１が止められる。前述したように、低電圧系３３に設けられる電気機器５１を停止させることにより、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１を減少させることができ、余裕出力電流Ｉｃ２を増加させることができる。

このように、ステップＳ３３において、電気機器５１を止めることで余裕出力電流Ｉｃ２を増加させると、ステップＳ３４に進み、更新された余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘ以下であるか否かが判定される。ステップＳ３４において、余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘを上回ると判定された場合には、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１が、定格電流値Ｉｍａｘを十分に下回る状況である。このため、ステップＳ２１においてリレースイッチ４４が開かれ、ステップＳ２２においてエンジン１３が始動され、ステップＳ２３においてリレースイッチ４４が閉じられる。そして、リレースイッチ４４を閉じることでコンバータ３４の出力電流が低下すると、ステップＳ２４に進み、ステップＳ２７，Ｓ３３において停止させた電気機器５０，５１を再起動させる。

一方、ステップＳ３４において、更新された余裕出力電流Ｉｃ２が所定値ｉｘを上回ると判定された場合には、ステップＳ３５に進み、カテゴリ２に分類される全ての電気機器５１が停止したか否かが判定される。ステップＳ３５において、作動中の電気機器５１が存在すると判定された場合には、ステップＳ３０に戻り、エンジン１３の押しがけが可能であるか否かが判定される。そして、ステップＳ３０において、エンジン１３の押しがけが困難であると判定された場合には、ステップＳ３３に進み、所定の停止順序に従って新たな電気機器５１が止められる。

これまで説明したように、車両用制御装置１０においては、低電圧バッテリ３２およびスタータジェネレータ５３からなる電源系６３と、コンバータ３４および電気機器５０〜５２からなる電源系６４と、電源系６３と電源系６４との間に設けられるリレースイッチ４４と、を有している。これにより、エンジン始動に備えてリレースイッチ４４を遮断状態に切り替える際に、コンバータ３４から電気機器５０〜５２に電流を供給することができるため、低電圧バッテリ３２を増やすことなく低電圧系３３を構成することができ、車両用制御装置１０のコストを抑制することができる。

しかも、第２段階の制御として説明したように、エンジン始動に備えてリレースイッチ４４を遮断状態に切り替える際に、スイッチ遮断後の推定出力電流Ｉｃ１が電流値ＩＸを上回る場合には、リレースイッチ４４を導通状態に保持したまま電気機器５０を順に停止させ、推定出力電流Ｉｃ１が電流値ＩＸを下回った後にリレースイッチ４４を遮断状態に切り替えている。これにより、コンバータ３４の出力電流を抑制することができるため、コンバータ３４のコストを抑制することができ、車両用制御装置１０のコストを抑制することができる。

また、第３段階の制御においては、カテゴリ２に分類される電気機器５１を順に停止させながら、スタータジェネレータ５３によるエンジン始動を試みるとともに、モータジェネレータ１４の余裕トルクを判定しながら、クラッチ締結によるエンジン始動を試みることになる。すなわち、第３段階の制御では、複数の電気機器５０〜５２のうち一部の電気機器５０，５１を停止させても推定出力電流Ｉｃ１が電流値ＩＸを上回る場合に、スタータジェネレータ５３によるエンジン始動に代え、クラッチ締結によるエンジン始動が実行される。これにより、リレースイッチ４４を遮断することができない場合であっても、エンジン１３を始動することができる。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。前述したように、ステップＳ２０，Ｓ２６，Ｓ２８，Ｓ３４においては、余裕出力電流Ｉｃ２と所定値ｉｘとの大小関係を比較することにより、推定出力電流（第３電流値）Ｉｃ１と電流値（閾値）ＩＸとの大小関係を判定している。すなわち、推定出力電流Ｉｃ１と電流値ＩＸとの大小関係を間接的に判定しているが、これに限られることはなく、推定出力電流Ｉｃ１と電流値ＩＸとの大小関係を直に比較しても良い。

図示する例では、シリーズパラレル方式のパワーユニット１１を用いているが、これに限られることはなく、シリーズ方式のパワーユニットであっても良く、パラレル方式のパワーユニットであっても良い。また、図示する例では、パワーユニット１１に無段変速機１７を組み込んでいるが、これに限られることはなく、エンジン１３を備えるパワーユニットであれば如何なるパワーユニットであっても良い。また、前述の説明では、エンジン１３を始動するスタータモータとして、発電機としても機能するスタータジェネレータ５３を用いているが、これに限られることはなく、発電機として機能しないスタータモータであっても良い。

前述の説明では、蓄電体としてバッテリ３０，３２を用いているが、これに限られることはなく、蓄電体としてキャパシタを用いても良い。また、前述の説明では、電源システム１２のスイッチとして、機械的な接点を備えたリレースイッチ４４を用いているが、これに限られることはなく、機械的な接点を持たない半導体スイッチを用いても良い。また、図示する例では、低電圧バッテリ３２やコンバータ３４の正極側に電流センサ６１，６２を設けているが、これに限られることはなく、低電圧バッテリ３２やコンバータ３４の負極側に電流センサを設けても良い。

１０ 車両用制御装置
１３ エンジン
１４ モータジェネレータ（駆動用モータ）
２０ クラッチ
２４ 駆動輪
３０ 高電圧バッテリ（高電圧蓄電体）
３１ 高電圧系
３２ 低電圧バッテリ（低電圧蓄電体）
３３ 低電圧系
３４ コンバータ
４１ 通電ライン（第１通電経路）
４３ 通電ライン（第２通電経路）
４４ リレースイッチ（スイッチ）
５０〜５２ 電気機器
５３ スタータジェネレータ（スタータモータ）
６０ コントローラ
６１ 電流センサ
６２ 電流センサ
７０ エンジン始動制御部
７１ 第１電流検出部
７２ 第２電流検出部
７３ 電流推定部
ＩＣ コンバータ電流（第１電流値）
ＩＢ バッテリ電流（第２電流値）
Ｉｃ１ 推定出力電流（第３電流値）
ＩＸ 電流値（閾値）
Ｉｍａｘ 定格電流値

Claims (5)

1. 高電圧蓄電体を備える高電圧系と、前記高電圧蓄電体よりも低電圧の低電圧蓄電体を備える低電圧系と、を有する車両用制御装置であって、
   前記高電圧系と前記低電圧系との間に設けられ、前記高電圧系と前記低電圧系とを接続するコンバータと、
   前記コンバータと前記低電圧蓄電体との間に設けられ、前記コンバータと前記低電圧蓄電体とを接続する導通状態と、前記コンバータと前記低電圧蓄電体とを分離する遮断状態と、に切り替えられるスイッチと、
   前記コンバータと前記スイッチとの間の第１通電経路に接続され、前記第１通電経路から電流が供給される複数の電気機器と、
   前記低電圧蓄電体と前記スイッチとの間の第２通電経路に接続され、前記第２通電経路から電流が供給されるエンジン始動用のスタータモータと、
   前記スタータモータを駆動してエンジンを始動する際に、前記スイッチを導通状態から遮断状態に切り替え、前記コンバータと前記スタータモータとを分離するエンジン始動制御部と、
   前記スイッチが導通状態に制御された状態のもとで、前記コンバータから前記第１通電経路に出力される第１電流値を検出する第１電流検出部と、
   前記スイッチが導通状態に制御された状態のもとで、前記低電圧蓄電体から前記第２通電経路に出力される第２電流値を検出する第２電流検出部と、
   前記第１電流値と前記第２電流値とに基づいて、前記コンバータから前記第１通電経路に出力されるスイッチ遮断後の第３電流値を推定する電流推定部と、
   を有し、
   前記エンジン始動制御部は、
   前記スタータモータを駆動して前記エンジンを始動する際に、
   前記第３電流値が閾値を下回る場合には、前記スイッチを導通状態から遮断状態に切り替える一方、
   前記第３電流値が前記閾値を上回る場合には、前記スイッチを導通状態に保持したまま前記複数の電気機器を順に停止させ、前記第３電流値が前記閾値を下回った後に前記スイッチを導通状態から遮断状態に切り替える、車両用制御装置。
2. 請求項１記載の車両用制御装置において、
   前記エンジンと駆動輪との間には、前記エンジンと前記駆動輪とを接続する締結状態と、前記エンジンと前記駆動輪とを分離する解放状態と、に切り替えられるクラッチが設けられ、
   前記エンジン始動制御部は、前記複数の電気機器のうち一部の電気機器を停止させても前記第３電流値が前記閾値を上回る場合に、前記スタータモータによる前記エンジンの始動に代え、前記クラッチを解放状態から締結状態に切り替えて前記エンジンを始動する、車両用制御装置。
3. 請求項２記載の車両用制御装置において、
   前記エンジン始動制御部は、前記クラッチを解放状態から締結状態に切り替えて前記エンジンを始動する際に、前記スイッチを導通状態に保持する、車両用制御装置。
4. 請求項２または３記載の車両用制御装置において、
   前記エンジン始動制御部は、前記クラッチを解放状態から締結状態に切り替えて前記エンジンを始動する際に、前記駆動輪に連結される駆動用モータの出力トルクを増加させる、車両用制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の車両用制御装置において、
   前記閾値は、前記コンバータの定格電流値以下に設定される電流値である、車両用制御装置。

Images