JP2017197116A - 車載システム - Google Patents
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Abstract
【課題】トルクアシストを実施する車両において、車載システム全体での電力効率を向上させる。【解決手段】車両10を走行させるエンジン11と、エンジン11の出力軸12に連結されているISG13と、ISG13の駆動時において、ISG13に電力を供給するバッテリ14と、車両10に搭載され、バッテリ14から電力を供給される電気負荷51〜55と、ISG13を制御するECU30と、を備える車載システムにおいて、電気負荷51〜55は、動作時において所定値より大きな電力を所定時間より長い時間にわたって消費する特定負荷51〜53を含み、ECU30は、車両10の走行中において、ISG13を駆動することで、出力軸12にトルクを付与するトルクアシストを実施するトルクアシスト制御と、特定負荷51〜53が動作している場合に、トルクアシストを禁止する制御とを実施する。【選択図】 図1
Description
車両の走行中において、エンジンの出力軸に連結された回転電機を駆動することで、エンジンの出力軸にトルクを付与するトルクアシストを実施する車載システムに関する。
車両の走行中において、エンジンの出力軸に連結された回転電機(モータ)によって、エンジンの出力軸にトルクを付与するトルクアシストを実施する構成が知られている(例えば、特許文献1)。
トルクアシストを実施することで、燃料噴射量を低減し、燃費を向上させることができる。ここで、トルクアシストによる電力消費は、エンジンにおける運動エネルギーを発電機が電力に変換してから電源装置に対して充電し、その後、電源装置に充電された電力を回転電機に対して放電することで運動エネルギーに変換するものであり、エネルギー損失が発生する。このため、エンジンにおける運動エネルギーを直接車両の走行に用いたり、電源装置に充電された電力を直接的にラジエータファンや、リアデフォッガや、ブロアファンなどの電気負荷により消費したりする方が、トルクアシストを実施するより燃費向上効果が高い。しかしながら、回生発電が多く実施され、電気負荷における消費電力が少なく、電源装置において電力が余るような場合には、トルクアシストを実施すると燃費向上効果を得られる。
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、トルクアシストを実施する車両において、車載システム全体での電力効率を向上させることが可能な車載システムを提供することを主たる目的とする。
第1の構成は、車両(10)を走行させるエンジン(11)と、前記エンジンの出力軸(12)に連結されている回転電機(13)と、前記回転電機の駆動時において、前記回転電機に電力を供給する電源装置(14)と、前記車両に搭載され、前記電源装置から電力を供給される電気負荷(51〜55)と、前記回転電機を制御する制御装置(30,90)と、を備える車載システムにおいて、前記電気負荷は、動作時において所定値より大きな電力を所定時間より長い時間にわたって消費する特定負荷(51〜53)を含み、前記制御装置は、前記車両の走行中において、前記回転電機を駆動することで、前記エンジンの出力軸にトルクを付与するトルクアシストを実施するトルクアシスト制御部と、前記特定負荷が動作している場合に、前記トルクアシスト制御部による前記トルクアシストにおけるトルク付与を抑制する抑制部と、を備えていることを特徴とする。
ここで、車両に搭載されている電気負荷のうち、消費電力量が所定値より大きく、かつ、所定時間より長い時間にわたって動作する電気負荷を特定負荷とし、それ以外の負荷を一般負荷と定義する。特定負荷は、例えば、ラジエータファンやリアデフォッガやヒータなどであり、一般負荷は、例えば、ヘッドライトやパワーステアリングなどである。特定負荷が動作する場合、電気負荷全体における消費電力が大きくなる。
電気負荷における消費電力が大きい場合、トルクアシストを実施するよりも、電気負荷における電力消費を優先した方が、車載システム全体での電力効率が向上する。そこで、電気負荷のうち消費電力量が所定値より大きく、かつ、所定時間より長い時間にわたって動作する電気負荷を特定負荷としてあらかじめ定め、その特定負荷が動作している場合にトルクアシストにおけるトルク付与を抑制する構成とした。このような構成にすることで、トルクアシストの実施の機会を確保するとともに、トルクアシストより優先して、電気負荷における直接的な電力消費を実施可能にし、車載システム全体での電力効率を向上させることができる。さらに、本構成によれば、特定負荷の動作の有無のみに基づいて、トルク付与の抑制の可否を判断できる。つまり、制御を簡素化できる。
第2の構成は、前記抑制部は、複数の前記特定負荷が動作していることを条件として、前記トルクアシストにおけるトルク付与を抑制することを特徴とする。
複数の特定負荷が同時に動作することで、電気負荷全体における消費電力が大きくなる。そこで、複数の特定負荷が同時に動作していることを条件としてトルクアシストにおけるトルク付与を抑制する構成とした。このような構成にすることで、トルクアシストより優先して、電気負荷における直接的な電力消費を実施可能にし、車載システム全体での電力効率を向上させることができる。
第3の構成は、前記抑制部は、前記電気負荷における消費電力が所定の第1閾値より大きい場合、又は、前記特定負荷が動作している場合に、前記トルクアシストにおけるトルク付与を抑制することを特徴とする。
電気負荷における消費電力が所定の第1閾値より大きい場合にトルクアシストにおけるトルク付与を抑制する構成とする。ここで、特定負荷が動作している場合、消費電力が第1閾値より小さい場合であっても、将来的に消費電力が第1閾値を超える可能性が大きい。そこで、消費電力の実際値が所定の第1閾値より大きい場合、又は、特定負荷が動作している場合にトルクアシストにおけるトルク付与を抑制する構成とした。
第4の構成は、前記特定負荷は、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータファン(51)を含むことを特徴とする。特定負荷は、具体的にはラジエータファンである。
第5の構成は、前記特定負荷は、前記車両のガラスの結露を除去するデフォッガ(52)を含むことを特徴とする。特定負荷は、具体的にはデフォッガである。より具体的には、リアガラスの結露を除去するリアデフォッガである。
第6の構成は、前記特定負荷は、前記車両に搭載されたエアコン用のブロアファン(53)を含むことを特徴とする。具体的には、エアコン用のブロアファンである。
第7の構成は、前記制御装置は、前記特定負荷の動作が停止された場合に、前記抑制部による前記トルクアシストにおけるトルク付与の抑制を解除する解除部を備えていることを特徴とする。
特定負荷の動作が停止された場合に、トルクアシストにおけるトルク付与の抑制を解除することで、トルクアシスト実施の機会を確保することが可能になる。
第8の構成は前記解除部は、前記特定負荷の動作が停止されてから所定の時間経過後に、前記抑制部による前記トルクアシストにおけるトルク付与の抑制を解除することを特徴とする。
特定負荷の動作が停止されてからトルクアシストにおけるトルク付与の抑制が実際に解除されるまでの間に時間的猶予を設けることで、制御を安定化させることができる。
第9の構成は、前記電源装置は二次電池であって、前記抑制部は、前記二次電池の温度の検出値が所定値より小さい場合に、前記トルクアシストにおけるトルク付与の抑制を実施しないことを特徴とする。
二次電池は、温度が低いほど内部抵抗が増加し、充放電時の電力効率が悪化するという特性を有する。そこで、二次電池の温度の検出値が所定値より小さい場合には、トルクアシストにおけるトルク付与の抑制を実施しないことで、二次電池を積極的に利用し、二次電池の温度を向上させ、充放電時の電力効率を向上させることができる。
第10の構成は、前記電源装置は二次電池であって、前記抑制部は、前記二次電池の充電率が所定値より大きい場合に、前記トルクアシストにおけるトルク付与の抑制を実施しないことを特徴とする。
二次電池の充電率SOCが所定値より大きい場合に、トルクアシストにおけるトルク付与の抑制を実施しない構成とした。この構成にすることで、回生発電における発電電力を効率的に二次電池に対して充電することが可能になり、全体としての電力効率を向上させることができる。
(第1実施形態)
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、走行駆動源としてのエンジンを備える車両であって、エンジンの出力軸に対し、ISG(Integrated Starter Generator)の回転軸が連結されたものを想定している。
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、走行駆動源としてのエンジンを備える車両であって、エンジンの出力軸に対し、ISG(Integrated Starter Generator)の回転軸が連結されたものを想定している。
図1に車両10に搭載された車載システムを示す。車両10において、エンジン11は、ガソリンや軽油等の燃料の燃焼により駆動される内燃機関であり、周知のとおり燃料噴射弁や点火装置等を適宜備えている。エンジン11には、回転電機としてのISG13(Integrated Starter Generator)が一体に設けられており、ISG13の回転軸はエンジン出力軸12に対してベルト15等により駆動連結されている。この場合、エンジン出力軸12の回転によってISG13の回転軸が回転する一方、ISG13の回転軸の回転によってエンジン出力軸12が回転する。
つまり、ISG13は、エンジン出力軸12の回転により発電(発電)を行う発電機能と、エンジン出力軸12に回転力(動力)を付与する動力出力機能とを備えるものとなっている。ISG13には車載のバッテリ14(電源装置)が電気接続されている。バッテリ14から電力を供給されることでISG13が駆動されるとともに、ISG13の発電電力によりバッテリ14が充電される。バッテリ14の電力は後述する各種電気負荷51〜55の駆動に用いられる。
発電機としてのISG13は、車両10の走行中、車両10の減速時において回生発電を実施し、バッテリ14を充電する。また、バッテリ14の充電率(SOC: State Of Charge)が所定値より低下する場合に、エンジン出力軸12の回転により発電を行い、バッテリ14を充電する。また、モータとしてのISG13は、エンジン始動時において、エンジン11に初期回転(クランキング回転)を付与する。さらに、ISG13は、車両10の走行中において、エンジン出力軸12に対して動力を付与するトルクアシストを実施する。
図2を用いて、ISG13の構成を説明する。図2に示すように、ISG13は、巻線界磁型の回転電機である。ISG13を構成するロータ71(回転子)は、界磁巻線72を備え、エンジン11のクランク軸と動力伝達が可能とされている。また、ISG13を構成するステータ73(固定子)には、電機子巻線74が3相巻線となるように巻回されている。
界磁巻線72には、ISG13を構成する界磁電流出力部80によって直流電圧が印加可能とされている。界磁電流出力部80は、バッテリ14から供給される電力を用いて、界磁巻線72に印加する界磁電圧Vfを調整することにより、界磁巻線72に流れる界磁電流Ifを制御する。界磁電流出力部80は、具体的には、DCDCコンバータである。また、電機子巻線74には、ISG13を構成するインバータ81が接続されている。インバータ81は、バッテリ14から供給される直流電力を三相交流電力に変換して、電機子巻線74に供給する。
ISG13を構成する制御部90は、界磁電流出力部80及びインバータ81を制御することで、駆動時には出力トルクを調整し、発電時には発電電力を調整する。出力トルク及び発電電力は後述するECU30から指令値が入力される。
図1の説明に戻り、バッテリ14は、具体的には、鉛蓄電やリチウムイオン蓄電池である。また、バッテリ14は、スイッチを介して鉛蓄電池及びリチウムイオン蓄電池が並列接続されて構成されるものであってもよい。バッテリ14が、鉛蓄電池及びリチウムイオン蓄電池が並列接続されて構成される場合、車両10の走行状態に応じて、スイッチを制御することで、鉛蓄電池及びリチウムイオン蓄電池の一方を優先的に充放電する構成とするとよい。
エンジン出力軸12には、動力伝達手段としてのクラッチ装置16を介して変速機17が接続されている。クラッチ装置16は摩擦式クラッチであり、エンジン出力軸12に接続されたエンジン11側の円板(フライホイール等)と、トランスミッション入力軸21(T/M入力軸21)に接続された変速機17側の円板(クラッチディスク等)とを有する一組のクラッチ機構を備えている。クラッチ装置16において両円板が相互に接触することで、エンジン11と変速機17との間で動力が伝達される動力伝達状態となり、両円板が相互に離間することで、エンジン11と変速機17との間の動力伝達が遮断される動力遮断状態となる。本実施形態のクラッチ装置16は、動力伝達状態/動力遮断状態の切り替えをモータ等のアクチュエータによって行う自動クラッチとして構成されている。なお、変速機17の内部にクラッチ装置16が設けられる構成であってもよい。
変速機17は複数の変速段を有する自動変速機である。変速機17は、T/M入力軸21から入力されるエンジン11の動力を、車速やエンジン回転速度、シフト位置に応じた変速比により変速してT/M出力軸22に出力する。
T/M出力軸22には、ディファレンシャルギア25及びドライブシャフト26(車両駆動軸)を介して車輪27が接続されている。このため、T/M出力軸22から入力される車輪27の回転運動から得られる動力(回転動力)が変速機17を介してT/M入力軸21に出力される。すなわち、車輪27の回転動力によりT/M入力軸21が回転する。
車輪27には、図示しない油圧回路等により駆動されることで各車輪27に対して制動力を付与するブレーキアクチュエータ28が設けられている。ブレーキアクチュエータ28は、ブレーキペダルの踏力を作動油に伝達する図示しないマスタシリンダの圧力に応じて、各車輪27に対する制動力を調整する。
「制御装置」であるECU30は、アクセルセンサ41やブレーキセンサ42などの検出結果に基づいて、燃料噴射弁による燃料噴射量制御及び点火装置による点火制御などの各種エンジン制御や、ISG13による始動及び発電の制御、ブレーキアクチュエータ28による制動制御を実施する。また、ECU30は、各種センサの検出結果に基づいて、クラッチ装置16の断続制御や変速機17の変速段の切替制御を実施する。なお、アクセルセンサ41は、ドライバによるアクセルペダル(図示略)の操作量を検出するセンサであり、ブレーキセンサ42はドライバによるブレーキペダル(図示略)の操作量を検出するセンサである。
また、ECU30は、アイドリングストップ制御として、周知のとおり所定の自動停止条件の成立によりエンジン11を自動停止させ、かつその自動停止状態下で所定の再始動条件の成立によりエンジン11を自動再始動させる。自動停止・再始動の条件には、車速、アクセル操作、ブレーキ操作等が含まれる。
また、ECU30は、自動再始動制御を実施する。ECU30は、制御部90に指令を行うことで、エンジン11を再始動させるべく、エンジン11のクランキングに必要な始動トルクに一致する駆動トルクをISG13に発生させる。そして、その駆動トルクがエンジン出力軸12に伝達することにより、エンジン11のクランキングが行われ、エンジン11が再始動する。
また、「トルクアシスト制御部」としてのECU30は、制御部90に指令を行うことで、エンジン11の運転中において、所定の加速要求(アシスト要求)がある場合に、ISG13によってトルクアシストを実施する。さらに、ECU30は、所定の回生要求がある場合に、回生発電を行わせる。なお、アクセルペダルの踏込操作が行われた場合にアシスト要求があることとし、ブレーキペダルの踏込操作が行われた場合に回生要求があることとしている。
車両10には、各種電気負荷51〜55が搭載されている。具体的には、電気負荷51は、エンジンの冷却水を冷却するラジエータファンである。電気負荷52は、リアガラスの結露を除去するリアデフォッガである。電気負荷53は、エアコン用のブロアファンである。電気負荷54は、ECU30のような一定電圧の供給を要求する一定電圧要求負荷である。電気負荷55は、ブレーキアクチュエータ28や、パワーステアリング用のアクチュエータや、パワーウィンドウ用のアクチュエータのような所定の駆動要求に応じて駆動する駆動負荷である。
電気負荷51〜53は、他の電気負荷54,55と比較した場合に、消費電力が大きく、かつ、所定時間にわたって継続的に動作する。以下、これら電気負荷51〜53のことを、特定負荷51〜53とも呼称する。また、電気負荷52,53は、ドライバを含むユーザによって、車両10の車室に設けられたコントロールパネル60が操作されることで動作する。コントロールパネル60は、車室前方のダッシュボード上に設けられており、複数のスイッチから構成されている。なお、コントロールパネル60は、複数のスイッチに代えて、タッチパネルを備える入力装置であってもよい。
ここで、トルクアシストによる電力消費は、エンジン11における運動エネルギーを発電機としてのISG13が電力に変換してからバッテリ14に対して充電し、その後、バッテリ14に充電された電力をモータとしてのISG13に対して放電することで運動エネルギーに変換するものである。このため、エンジン11における運動エネルギーを直接車両10の走行に用いたり、バッテリ14に充電された電力を直接的にラジエータファン51や、リアデフォッガ52や、ブロアファン53などの電気負荷51〜55により消費したりする方が、トルクアシストを実施するより燃費向上効果が高い。しかしながら、回生発電が多く実施され、電気負荷51〜55における消費電力が少なく、バッテリ14において電力が余るような場合には、トルクアシストを実施すると燃費向上効果を得られる。
そこで、本実施形態では、「抑制部」としてのECU30は、特定負荷51〜53が動作しているか否かを監視し、特定負荷51〜53の少なくとも一つが動作していることを条件として、トルクアシストにおけるトルク付与を抑制する。より具体的には、特定負荷51〜53の少なくとも一つが動作していることを条件として、トルクアシストを禁止することで、トルク付与を抑制する。
また、ECU30は、バッテリ14に設けられた温度センサ44から、バッテリ14の温度の検出値を取得する。そして、バッテリ14の温度が所定値より小さい場合に、トルクアシストを禁止しない。さらに、本実施形態では、バッテリ14の温度が所定値以上である場合に、トルクアシストの禁止を解除する。
二次電池であるバッテリ14は、温度が低いほど内部抵抗が増加し、充放電時の電力効率が悪化するという特性を有する。そこで、バッテリ14の温度の検出値が所定値(例えば、10℃)より小さい場合には、トルクアシストの禁止を実施しないことで、バッテリ14を積極的に利用し、バッテリ14の温度を向上させ、充放電時の電力効率を向上させることができる。
また、ECU30は、バッテリ14の充放電電流を検出する電流センサ43の検出値、及び、バッテリ14の端子間電圧を検出する電圧センサ(図示略)の検出値に基づいて、バッテリ14の充電率を算出する。そして、ECU30は、バッテリ14の充電率が所定値より大きい場合に、トルクアシストの禁止を実施しない。さらに、本実施形態では、バッテリ14の充電率が所定値より大きい場合に、トルクアシストの禁止を解除する。本構成により、回生発電における発電電力を効率的にバッテリ14に対して充電することが可能になり、全体としての電力効率を向上させることができる。
図3に本実施形態におけるトルクアシストの禁止制御処理を表すフローチャートを示す。本処理はECU30によって所定周期毎に実施される。
ステップS01において、車両10が走行中であるか否かを判定する。車両10が走行中でない場合(S01:NO)、ステップS02において、車載システムのトルクアシスト禁止状態を解除し、処理を終了する。より具体的には、トルクアシスト禁止フラグを無効化する。車両10が走行中である場合(S01:YES)、ステップS03において、バッテリ14の温度が所定値以上であるか否かを判定する。バッテリ14の温度が所定値未満である場合(S03:NO)、ステップS02において、トルクアシスト禁止状態を解除し、処理を終了する。
バッテリ14の温度が所定値以上である場合(S03:YES)、ステップS04において、バッテリ14の充電率が所定値以下であるか否かを判定する。バッテリ14の充電率が所定値より大きい場合(S04:YES)、ステップS02において、トルクアシスト禁止状態を解除し、処理を終了する。
バッテリ14の充電率が所定値以下である場合(S04:YES)、ステップS05において、ISG13が駆動中であるか否かを判定する。ISG13が駆動中(クランキング中又はトルクアシスト中)である場合(S05:YES)、そのまま処理を終了する。
ISG13が駆動中でない場合(S05:NO)、ステップS06において、特定負荷51〜53の全てが停止しているか否かを判定する。特定負荷51〜53の全てが停止している場合(S06:YES)、ステップS07において、特定負荷51〜53の全てが停止してから所定時間が経過しているか否かを判定する。特定負荷51〜53の全てが停止してから所定時間が経過していない場合(S07:NO)、再度ステップS06において、特定負荷51〜53の全てが停止しているか否かを判定する。
特定負荷51〜53の全てが停止してから所定時間が経過している場合(S07:YES)、ステップS02において、トルクアシスト禁止状態を解除し、処理を終了する。また、ステップS06において、特定負荷51〜53の少なくとも一つが動作している場合(S06:NO)、ステップS08において、車両システムの状態をトルクアシスト禁止状態として、処理を終了する。
図4に、トルクアシスト禁止処理を実施する場合(実線)と、実施しない場合(破線)におけるバッテリ14の充電率(SOC)の時間変化を表すタイミングチャートを示す。
まず、トルクアシスト禁止処理を実施しない構成(破線)について説明を行う。時刻T1において、特定負荷51〜53の少なくとも一つが動作を開始する。これにより、バッテリ14の充電率の低下速度が増加する。時刻T2〜時刻T3において、アクセルペダルの踏込操作に伴って、トルクアシスト要求が生じる。時刻T2〜時刻T3において、トルクアシストが実施されるため、バッテリ14の充電率が急速に低下する。その後、時刻T3以降において、特定負荷51〜53が動作することで、時刻T1〜時刻T2と同様の速度でバッテリ14の充電率が低下し、時刻T4において充電率が所定の下限値(SOC2)に達する結果、ISG13における発電が開始され、バッテリ14の充電が開始される。ここで下限値(SOC2)は、充電率が下限値以下になると、バッテリ14の劣化が急速に進行する値に応じて設定されている。
次に、トルクアシスト禁止処理を実施する構成(実線)について説明を行う。時刻T1において、特定負荷51〜53の少なくとも一つが動作を開始する。これにより、バッテリ14の充電率の低下速度が増加する。さらに、時刻T1において、バッテリ14の充電率が所定値(SOC1)より低い。これにより、トルクアシスト禁止処理を実施する本構成では、トルクアシストが禁止される。このため、時刻T2〜T3において、アクセルペダルの踏込操作に伴って、トルクアシスト要求が生じるが、トルクアシストが行われない。トルクアシストが行われないことで、バッテリ14の充電率の急速な低下が生じず、バッテリ14の充電率が所定の下限値(SOC2)に達しない。このため、バッテリ14の充電を実施するためのISG13における発電が実施されず、エンジン11における燃料噴射量を低減できる。また、特定負荷51〜53が動作していない場合は、トルクアシストが実施されるため、燃料噴射量を低減し、燃費を向上させることができる。
(第2実施形態)
本実施形態では、第1実施形態の図3に示すトルクアシストの禁止制御処理を変更する。図5に本実施形態におけるトルクアシストの禁止制御処理を表すフローチャートを示す。本処理はECU30によって所定周期毎に実施される。また、図3と同一の処理については同一の符号を付し説明を省略する。
本実施形態では、第1実施形態の図3に示すトルクアシストの禁止制御処理を変更する。図5に本実施形態におけるトルクアシストの禁止制御処理を表すフローチャートを示す。本処理はECU30によって所定周期毎に実施される。また、図3と同一の処理については同一の符号を付し説明を省略する。
本実施形態では、ISG13が駆動中でない場合(S05:NO)、ステップS11において、動作中の特定負荷51〜53の個数が1以下となっている否かを判定する。動作中の特定負荷51〜53の個数が1以下の場合(S06:YES)、ステップS07において、動作中の特定負荷51〜53の個数が1以下となってから所定時間が経過しているか否かを判定する。動作中の特定負荷51〜53の個数が1以下となってから所定時間が経過していない場合(S07:NO)、再度ステップS11において、動作中の特定負荷51〜53の個数が1以下となっているか否かを判定する。
動作中の特定負荷51〜53の個数が1以下となってから所定時間が経過している場合(S07:YES)、ステップS02において、トルクアシスト禁止状態を解除し、処理を終了する。また、ステップS11において、動作中の特定負荷51〜53の個数が2以上となっている場合(S06:NO)、ステップS08において、車両システムの状態をトルクアシスト禁止状態として、処理を終了する。
つまり、本実施形態では、特定負荷51〜53のうち2以上のものが動作していることを条件として、トルクアシストを禁止する制御を実施する。ここで、特定負荷51〜53のうちn以上のものが動作していることを条件として、トルクアシストを禁止する制御を実施するものであってもよい(nは3以上の自然数)。
(第3実施形態)
本実施形態では、「抑制部」としてのECU30は、電気負荷51〜55における消費電力を取得する。そして、ECU30が、電気負荷51〜55における消費電力が所定の第1閾値Th1より大きい場合に、トルクアシストを禁止する。第1閾値Th1は、トルクアシスト制御における消費電力と、電気負荷51〜55における消費電力と、バッテリ14の満充電容量と、に基づき、設定される値である。第1閾値Th1は、電気負荷51〜55における消費電力が第1閾値Th1より大きいことを条件としてトルクアシストを禁止した場合、トルクアシストを禁止しない場合と比較して、車載システム全体での電力効率・燃費が向上するような値にあらかじめ設定されている。より具体的には、第1閾値Th1は、車両走行中にバッテリ14の充電を目的としてISG13での発電が実施されることを抑制しつつ、トルクアシストの実施機会が確保可能な値に設定されている。
本実施形態では、「抑制部」としてのECU30は、電気負荷51〜55における消費電力を取得する。そして、ECU30が、電気負荷51〜55における消費電力が所定の第1閾値Th1より大きい場合に、トルクアシストを禁止する。第1閾値Th1は、トルクアシスト制御における消費電力と、電気負荷51〜55における消費電力と、バッテリ14の満充電容量と、に基づき、設定される値である。第1閾値Th1は、電気負荷51〜55における消費電力が第1閾値Th1より大きいことを条件としてトルクアシストを禁止した場合、トルクアシストを禁止しない場合と比較して、車載システム全体での電力効率・燃費が向上するような値にあらかじめ設定されている。より具体的には、第1閾値Th1は、車両走行中にバッテリ14の充電を目的としてISG13での発電が実施されることを抑制しつつ、トルクアシストの実施機会が確保可能な値に設定されている。
ECU30は、バッテリ14に設けられた電流センサ43から、バッテリ14から電気負荷51〜55及びISG13に対して流れる電流である負荷電流の検出値を取得する。ECU30は、負荷電流の検出値に基づいて、電気負荷51〜55における消費電力を算出する。具体的には、バッテリ14の出力電圧と負荷電流の検出値との積を、消費電力として算出する。ECU30は、算出された消費電力と、第1閾値Th1とを比較して、電気負荷51〜55の消費電力が第1閾値Th1より大きいか否かを判定する。
図6に本実施形態におけるトルクアシストの禁止制御処理を表すフローチャートを示す。本処理はECU30によって所定周期毎に実施される。図3と同一の処理については同一の符号を付し説明を省略する。
本実施形態では、ISG13が駆動中でない場合(S05:NO)、ステップS21において、電気負荷51〜55の消費電力を取得する。ステップS22において、消費電力が第1閾値Th1より大きいか否かを判定する。消費電力が第1閾値Th1より大きい場合(S22:YES)、ステップS08において、車両システムの状態をトルクアシスト禁止状態として、処理を終了する。
消費電力が第1閾値Th1以下の場合、ステップS06において、特定負荷51〜53が全て停止中であるか否かを判定する。特定負荷51〜53の少なくとも一つが動作中である場合(S06:NO)、ステップS08において、車両システムの状態をトルクアシスト禁止状態として、処理を終了する。特定負荷51〜53が全て停止中である場合(S06:YES)、ステップS07において、消費電力が第1閾値Th1以下となって、かつ、特定負荷51〜53が全て停止中になってから、所定時間が経過しているか否かを判定する。所定時間が経過していない場合(S07:NO)、ステップS21以降の処理を繰り返す。また、所定時間が経過している場合(S07:YES)、ステップS02において、トルクアシスト禁止状態を解除し、処理を終了する。
(第4実施形態)
本実施形態では、第3実施形態と同様に、電気負荷51〜55における消費電力が所定の第1閾値Th1より大きい場合に、トルクアシストを禁止する。さらに、電気負荷51〜55における消費電力が所定の第2閾値Th2以下、かつ、特定負荷51〜53が停止中である場合に、トルクアシストの禁止を解除する。第2閾値Th2は、第1閾値Th1と同様に、トルクアシスト制御における消費電力と、電気負荷51〜55における消費電力と、バッテリ14の満充電容量と、に基づき、設定される値である。第2閾値Th2は、電気負荷51〜55における消費電力が所定の第2閾値Th2以下、かつ、特定負荷51〜53が停止中であることを条件としてトルクアシストの禁止を解除した場合、トルクアシストの禁止を解除しない場合と比較して、車載システム全体での電力効率・燃費が向上するような値にあらかじめ設定されている。より具体的には、第2閾値Th2は、車両走行中にバッテリ14の充電を目的としてISG13での発電が実施されることを抑制しつつ、トルクアシストの実施機会が確保可能な値に設定されている。
本実施形態では、第3実施形態と同様に、電気負荷51〜55における消費電力が所定の第1閾値Th1より大きい場合に、トルクアシストを禁止する。さらに、電気負荷51〜55における消費電力が所定の第2閾値Th2以下、かつ、特定負荷51〜53が停止中である場合に、トルクアシストの禁止を解除する。第2閾値Th2は、第1閾値Th1と同様に、トルクアシスト制御における消費電力と、電気負荷51〜55における消費電力と、バッテリ14の満充電容量と、に基づき、設定される値である。第2閾値Th2は、電気負荷51〜55における消費電力が所定の第2閾値Th2以下、かつ、特定負荷51〜53が停止中であることを条件としてトルクアシストの禁止を解除した場合、トルクアシストの禁止を解除しない場合と比較して、車載システム全体での電力効率・燃費が向上するような値にあらかじめ設定されている。より具体的には、第2閾値Th2は、車両走行中にバッテリ14の充電を目的としてISG13での発電が実施されることを抑制しつつ、トルクアシストの実施機会が確保可能な値に設定されている。
図7に本実施形態におけるトルクアシストの禁止制御処理を表すフローチャートを示す。本処理はECU30によって所定周期毎に実施される。図6と同一の処理については同一の符号を付し説明を省略する。
本実施形態では、ISG13が駆動中でない場合(S05:NO)、ステップS21において、電気負荷51〜55の消費電力を取得する。ステップS31において、消費電力が第2閾値Th2より大きいか否かを判定する。消費電力が第2閾値Th2より大きい場合(S31:YES)、ステップS32において、消費電力が第1閾値Th1(>Th2)より大きいか否かを判定する。消費電力が第1閾値Th1より大きい場合(S32:YES)、ステップS08において、車両システムの状態をトルクアシスト禁止状態として、処理を終了する。また、消費電力が第1閾値Th1以下の場合(S32:NO)、そのまま処理を終了する。消費電力が第2閾値Th2以下の場合(S31:NO)、ステップS06以降の処理を行う。
本構成では、閾値Th1,Th2を二段階にすることで、禁止と、禁止の解除との間にヒステリシスを設けている。このヒステリシスにより、制御を安定化させることができる。
(第5実施形態)
第1〜4実施形態では、「トルクアシスト制御部」、「抑制部」、及び、「禁止解除部」としての機能を「制御装置」としてのECU30が有する構成とした。これを変更し、本実施形態では、「制御装置」としてのISG13の制御部90が、「トルクアシスト制御部」、「抑制部」、及び、「解除部」としての機能を有するものとする。
第1〜4実施形態では、「トルクアシスト制御部」、「抑制部」、及び、「禁止解除部」としての機能を「制御装置」としてのECU30が有する構成とした。これを変更し、本実施形態では、「制御装置」としてのISG13の制御部90が、「トルクアシスト制御部」、「抑制部」、及び、「解除部」としての機能を有するものとする。
制御部90は、図8に示すように、特定負荷51〜53の動作状態を取得する。また、制御部90は、第4実施形態のトルクアシスト禁止処理(図7)と同一の処理を行う。
さらに、制御部90は、ISG13の発電時における発電電力に基づいて、電気負荷51〜55の消費電力が閾値Th1,Th2より大きいか否かを判定する。ISG13の発電時において、ISG13において発電された電力は、バッテリ14及び電気負荷51〜55に対して供給される。つまり、ISG13の発電電力と、電気負荷51〜55の消費電力とは相関を有する。そこで、制御部90は、ISG13の発電電力に基づいて、電気負荷51〜55の消費電力が閾値Th1,Th2より大きいか否かを判定することが可能になる。
制御部90は、界磁巻線72に供給される電流量に基づいて、ISG13の発電電力を推定する。より具体的には、制御部90は、界磁電流出力部80から界磁巻線72に対して印加される周期的なパルス電圧のデューティを取得し、そのデューティに基づいて、界磁巻線72に対して供給される発電電力を推定する。
ISG13は、バッテリ14から電力を供給され、出力軸12に対してトルクを付与するモータとしての機能と、バッテリ14に対して電力を供給することで、バッテリ14を充電する発電機としての機能を有するものである。制御部90は、ISG13のモータとしての機能と、発電機としての機能との両方を制御するものである。このため、ISG13は、ISG13の発電電力に関する情報を保持しており、この情報に基づいて、電気負荷51〜55の消費電力量を外部との情報通信を行うことなく取得することできる。つまり、構成を簡素化できる。
(他の実施形態)
・上記実施形態では、特定負荷51〜53が動作している場合に、トルクアシストを禁止することでトルク付与を抑制する構成とした。これを変更し、特定負荷51〜53が動作している場合に、トルクアシストにおけるトルク付与量を、基本値から所定割合(例えば、50%)又は所定値を減じることでトルク付与を抑制する構成としてもよい。トルク付与量の基本値は、例えば、アクセルペダルの踏込量や踏込速度(アクセル操作量及びアクセル操作量の時間微分値)などに基づいて設定される。また、トルク付与量の基本値として、固定値を用いてもよい。
・上記実施形態では、特定負荷51〜53が動作している場合に、トルクアシストを禁止することでトルク付与を抑制する構成とした。これを変更し、特定負荷51〜53が動作している場合に、トルクアシストにおけるトルク付与量を、基本値から所定割合(例えば、50%)又は所定値を減じることでトルク付与を抑制する構成としてもよい。トルク付与量の基本値は、例えば、アクセルペダルの踏込量や踏込速度(アクセル操作量及びアクセル操作量の時間微分値)などに基づいて設定される。また、トルク付与量の基本値として、固定値を用いてもよい。
また、特定負荷51〜53が動作している場合に、トルクアシストにおけるトルク付与を実施する期間を、基本時間から所定割合(例えば、50%)又は所定値を減じることでトルク付与を抑制する構成としてもよい。トルク付与の基本時間は、例えば、アクセルペダルの踏込量や踏込速度(アクセル操作量及びアクセル操作量の時間微分値)や踏込時間などに基づいて設定される。また、トルク付与の基本時間として、固定値を用いてもよい。
・第4実施形態における負荷電流の検出値に基づいて、電気負荷51〜55における消費電力を算出する構成と、第5実施形態におけるISG13の発電時における発電電力に基づいて、電気負荷51〜55の消費電力を推定する構成と、を併せ持つ構成としてもよい。
・第1実施形態のECU30は、バッテリ14の温度が所定値以上である場合に、トルクアシストの禁止を解除する。これを変更し、バッテリ14の温度が所定値以上である場合に、トルクアシストの禁止を解除せず、かつ、トルクアシストの禁止を実施しない構成としてもよい。つまり、図3に示すフローチャートにおいて、ステップS03において否定的な判断が為された場合に、ステップS20におけるトルクアシスト禁止状態の解除を実施することなく処理を終了するものとしてもよい。
・第1実施形態のECU30は、バッテリ14の充電率が所定値以上である場合に、トルクアシストの禁止を解除する。これを変更し、バッテリ14の充電率が所定値より大きい場合に、トルクアシストの禁止を解除せず、かつ、トルクアシストの禁止を実施しない構成としてもよい。つまり、図3に示すフローチャートにおいて、ステップS04において否定的な判断が為された場合に、ステップS20におけるトルクアシスト禁止状態の解除を実施することなく処理を終了するものとしてもよい。
10…車両、11…エンジン、12…エンジン出力軸、13…ISG(回転電機)、30…ECU(制御装置)、51〜55…電気負荷、51〜53…特定負荷。
Claims (10)
- 車両(10)を走行させるエンジン(11)と、
前記エンジンの出力軸(12)に連結されている回転電機(13)と、
前記回転電機の駆動時において、前記回転電機に電力を供給する電源装置(14)と、
前記車両に搭載され、前記電源装置から電力を供給される電気負荷(51〜55)と、
前記回転電機を制御する制御装置(30,90)と、
を備える車載システムにおいて、
前記電気負荷は、動作時において所定値より大きな電力を所定時間より長い時間にわたって消費する特定負荷(51〜53)を含み、
前記制御装置は、
前記車両の走行中において、前記回転電機を駆動することで、前記エンジンの出力軸にトルクを付与するトルクアシストを実施するトルクアシスト制御部と、
前記特定負荷が動作している場合に、前記トルクアシスト制御部による前記トルクアシストにおけるトルク付与を抑制する抑制部と、
を備えていることを特徴とする車載システム。 - 前記抑制部は、複数の前記特定負荷が動作していることを条件として、前記トルクアシストにおけるトルク付与を抑制することを特徴とする請求項1に記載の車載システム。
- 前記抑制部は、前記電気負荷における消費電力が所定の第1閾値より大きい場合、又は、前記特定負荷が動作している場合に、前記トルクアシストにおけるトルク付与を抑制することを特徴とする請求項1に記載の車載システム。
- 前記特定負荷は、前記エンジンの冷却水を冷却するラジエータファン(51)を含むことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の車載システム。
- 前記特定負荷は、前記車両のガラスの結露を除去するデフォッガ(52)を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の車載システム。
- 前記特定負荷は、前記車両に搭載されたエアコン用のブロアファン(53)を含むことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の車載システム。
- 前記制御装置は、前記特定負荷の動作が停止された場合に、前記抑制部による前記トルクアシストにおけるトルク付与の抑制を解除する解除部を備えていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の車載システム。
- 前記解除部は、前記特定負荷の動作が停止されてから所定の時間経過後に、前記抑制部による前記トルクアシストにおけるトルク付与の抑制を解除することを特徴とする請求項7に記載の車載システム。
- 前記電源装置は二次電池であって、
前記抑制部は、前記二次電池の温度の検出値が所定値より小さい場合に、前記トルクアシストにおけるトルク付与の抑制を実施しないことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の車載システム。 - 前記電源装置は二次電池であって、
前記抑制部は、前記二次電池の充電率が所定値より大きい場合に、前記トルクアシストにおけるトルク付与の抑制を実施しないことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の車載システム。
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