JP2020019399A - 車両用制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料噴射再開に備えてエンジンを適切に制御する。【解決手段】第１車速を上回る速度域での減速走行時に、ロックアップクラッチを締結状態に制御し、スロットルバルブを開き側に制御する第１減速制御部と、第１車速を下回りかつ第１車速よりも低い第２車速を上回る速度域での減速走行時に、ロックアップクラッチを滑り状態または解放状態に制御し、スロットルバルブを開き側または閉じ側に制御する第２減速制御部と、第２車速を下回る速度域での減速走行時に、ロックアップクラッチを解放状態に制御し、スロットルバルブを閉じ側に制御する第３減速制御部と、を有し、第２減速制御部は、コンプレッサが停止状態である場合に、ロックアップクラッチを滑り状態に制御し（Ｓ１７）、スロットルバルブを開き側に制御し（Ｓ１８）、コンプレッサが作動状態である場合に、ロックアップクラッチを解放状態に制御し（Ｓ２５）、スロットルバルブを閉じ側に制御する（Ｓ２６）。【選択図】図１２

Description

本発明は、車両に搭載される車両用制御装置に関する。
自動車等の車両を減速走行させる際には、エンジンが燃料噴射を停止する燃料カット状態に制御される（特許文献１〜３参照）。このようなエンジンの燃料カット中に、エンジン回転数が所定の下限回転数まで低下した場合には、燃料噴射が再開されてエンジンはアイドリング状態に移行する。
ところで、エンジンの燃料消費量を抑制する観点から、減速走行時の燃料カットを長く継続させることが重要である。このため、減速走行時には、ロックアップクラッチを締結するとともに、スロットルバルブを開いてポンプ損失を低減することにより、エンジン回転数を緩やかに低下させることが考えられる。また、減速走行時にスロットルバルブを開いた場合には、エンジンの吸入空気量が増加することから、燃料噴射を再開する前に吸入空気量を削減することが必要である。
特開２００４−３４７００４号公報 特開２００５−７５０６６号公報 特開２００５−１９８４１３号公報
しかしながら、エンジンには空調装置のコンプレッサが連結されるため、コンプレッサの作動状況によっては、エンジン負荷が急増してエンジン回転数が急速に低下する虞がある。つまり、コンプレッサの作動状況によっては、吸入空気量の削減が間に合わずに燃料噴射が再開され、エンジントルクが過度に出力されてしまう虞がある。このように、燃料噴射再開時にエンジントルクを過度に出力させることは、車両減速度を減少させて乗員に違和感を与えてしまう要因であることから、燃料噴射再開に備えてエンジンを適切に制御することが求められている。
本発明の目的は、燃料噴射再開に備えてエンジンを適切に制御することにある。
本発明の車両用制御装置は、車両に搭載される車両用制御装置であって、減速走行時にエンジン回転速度が下限速度まで低下した場合に、燃料カット状態から燃料噴射状態に制御されるエンジンと、前記エンジンに連結され、作動状態と停止状態とに制御される冷媒圧縮機と、前記エンジンに連結され、締結状態と滑り状態と解放状態とに制御されるロックアップクラッチと、前記エンジンの吸気系に設けられ、基準開度を上回る開き側と前記基準開度を下回る閉じ側とに制御されるスロットルバルブと、第１車速を上回る速度域での減速走行時に、前記ロックアップクラッチを締結状態に制御し、前記スロットルバルブを開き側に制御する第１減速制御部と、前記第１車速を下回りかつ前記第１車速よりも低い第２車速を上回る速度域での減速走行時に、前記ロックアップクラッチを滑り状態または解放状態に制御し、前記スロットルバルブを開き側または閉じ側に制御する第２減速制御部と、前記第２車速を下回る速度域での減速走行時に、前記ロックアップクラッチを解放状態に制御し、前記スロットルバルブを閉じ側に制御する第３減速制御部と、を有し、前記第２減速制御部は、前記冷媒圧縮機が停止状態である場合に、前記ロックアップクラッチを滑り状態に制御し、前記スロットルバルブを開き側に制御し、前記冷媒圧縮機が作動状態である場合に、前記ロックアップクラッチを解放状態に制御し、前記スロットルバルブを閉じ側に制御する。
本発明によれば、第１車速を下回りかつ第１車速よりも低い第２車速を上回る速度域での減速走行時に、冷媒圧縮機が停止状態である場合には、ロックアップクラッチが滑り状態に制御され、スロットルバルブが開き側に制御され、冷媒圧縮機が作動状態である場合には、ロックアップクラッチが解放状態に制御され、スロットルバルブが閉じ側に制御される。これにより、燃料噴射再開に備えてエンジンを適切に制御することができる。
本発明の一実施の形態である車両用制御装置が搭載された車両の構成例を示す概略図である。 電源回路の一例を簡単に示した回路図である。 車両用制御装置が備える制御系の一例を示す概略図である。 スタータジェネレータを燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 スタータジェネレータを発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 スタータジェネレータを回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 スタータジェネレータを力行状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。 コンプレッサ停止中の減速走行制御によるロックアップクラッチ等の作動状況の一例を示すタイミングチャートである。 （Ａ）〜（Ｃ）は、コンプレッサ停止中の減速走行制御によるロックアップクラッチ等の作動状況の一例を示す概略図である。 コンプレッサ作動中の減速走行制御によるロックアップクラッチ等の作動状況の一例を示すタイミングチャートである。 （Ａ）および（Ｂ）は、コンプレッサ作動中の減速走行制御によるロックアップクラッチ等の作動状況の一例を示す概略図である。 減速走行制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。
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。
［車両構成］
図１は本発明の一実施の形態である車両用制御装置１０が搭載された車両１１の構成例を示す概略図である。図１に示すように、車両１１には、エンジン１２を動力源に用いたパワーユニット１３が搭載されている。エンジン１２のクランク軸１４には、ベルト機構１５を介してスタータジェネレータ（モータジェネレータ）１６が連結されている。また、エンジン１２のクランク軸１４には、ベルト機構１５およびエアコンクラッチ１７を介して空調装置のコンプレッサ（冷媒圧縮機）１８が連結されている。さらに、エンジン１２にはトルクコンバータ１９を介して変速機構２０が連結されており、変速機構２０にはデファレンシャル機構２１等を介して車輪２２が連結されている。
エンジン１２のクランク軸１４に連結されるトルクコンバータ１９には、ロックアップクラッチ２３が組み込まれている。つまり、エンジン１２には、ロックアップクラッチ２３が連結されている。ロックアップクラッチ２３を制御するため、トルクコンバータ１９には電磁バルブや油路等からなるバルブユニット２４が接続されており、バルブユニット２４にはマイコン等からなるミッションコントローラ２５が接続されている。ミッションコントローラ２５によってバルブユニット２４を制御することにより、アプライ室２６とリリース室２７との油圧を制御することができ、ロックアップクラッチ２３を、締結状態、滑り状態、解放状態に制御することができる。
ロックアップクラッチ２３を締結状態や滑り状態に制御することにより、クランク軸１４とタービン軸２８とはロックアップクラッチ２３を介して互いに連結される。ロックアップクラッチ２３を締結状態に制御した場合には、クランク軸１４とタービン軸２８との回転速度を互いに一致させることができ、ロックアップクラッチ２３を滑り状態に制御した場合には、クランク軸１４とタービン軸２８との回転速度を互いにずらすことができる。また、ロックアップクラッチ２３を解放状態に制御することにより、クランク軸１４とタービン軸２８とはトルクコンバータ１９を介して互いに連結される。
エンジン１２の吸気系３０を構成する吸気マニホールド３１には、吸入空気量を調整するスロットルバルブ３２が設けられている。スロットルバルブ３２を開いて流路面積を拡大することにより、エンジン１２の吸入空気量を増やすことができ、スロットルバルブ３２を閉じて流路面積を縮小することにより、エンジン１２の吸入空気量を減らすことができる。また、エンジン１２には、吸気ポートやシリンダ内に燃料を噴射するインジェクタ３３が設けられている。インジェクタ３３から燃料を噴射させることにより、エンジン１２は燃料噴射状態に制御される一方、インジェクタ３３からの燃料噴射を停止させることにより、エンジン１２は燃料カット状態に制御される。さらに、エンジン１２には、イグナイタや点火コイルからなる点火装置３４が設けられている。点火装置３４によって点火時期を制御することにより、エンジントルク等を制御することができる。なお、スロットルバルブ３２、インジェクタ３３および点火装置３４には、マイコン等からなるエンジンコントローラ３５が接続されている。
エンジン１２に連結されるスタータジェネレータ１６は、発電機および電動機として機能する所謂ＩＳＧ（Integrated Starter Generator）である。スタータジェネレータ１６は、クランク軸１４に駆動される発電機として機能するだけでなく、クランク軸１４を回転させる電動機として機能する。例えば、アイドリングストップ制御においてエンジン１２を再始動させる場合や、発進時や加速時においてエンジン１２をアシスト駆動する場合に、スタータジェネレータ１６は力行状態に制御され、スタータジェネレータ１６は電動機として機能する。スタータジェネレータ１６は、ステータコイルを備えたステータ４０と、フィールドコイルを備えたロータ４１と、を有している。また、スタータジェネレータ１６には、ステータコイルやフィールドコイルの通電状態を制御するため、インバータ、レギュレータおよびマイコン等からなるＩＳＧコントローラ４２が設けられている。ＩＳＧコントローラ４２によってフィールドコイルやステータコイルの通電状態を制御することにより、スタータジェネレータ１６の発電電圧、発電トルク、力行トルク等が制御される。
エンジン１２に連結されるコンプレッサ１８は、空調装置の冷凍サイクルを構成する冷媒圧縮機である。空調装置の図示しない冷媒循環回路には、冷媒を圧縮するコンプレッサ１８が設けられるだけでなく、冷媒を液化させる図示しないコンデンサや、冷媒を気化させる図示しないエバポレータ等が設けられる。エンジン１２とコンプレッサ１８との間のエアコンクラッチ１７を締結状態に制御することにより、エンジン１２とコンプレッサ１８とを互いに連結することができ、コンプレッサ１８を作動状態に制御することができる。一方、エアコンクラッチ１７を解放状態に制御することにより、エンジン１２とコンプレッサ１８とを互いに切り離すことができ、コンプレッサ１８を停止状態に制御することができる。また、エアコンクラッチ１７を制御するため、マイコン等からなる空調コントローラ４３が設けられている。なお、エアコンクラッチ１７としては、電磁クラッチを用いることができる。
［電源回路］
車両１１に設けられる電源回路５０について説明する。図２は電源回路５０の一例を簡単に示した回路図である。図２に示すように、電源回路５０は、スタータジェネレータ１６に電気的に接続される鉛バッテリ５１と、これと並列にスタータジェネレータ１６に電気的に接続されるリチウムイオンバッテリ５２と、を備えている。なお、リチウムイオンバッテリ５２を積極的に放電させるため、リチウムイオンバッテリ５２の端子電圧は、鉛バッテリ５１の端子電圧よりも高く設計されている。また、リチウムイオンバッテリ５２を積極的に充放電させるため、リチウムイオンバッテリ５２の内部抵抗は、鉛バッテリ５１の内部抵抗よりも小さく設計されている。
スタータジェネレータ１６の正極端子１６ａには正極ライン５３が接続され、リチウムイオンバッテリ５２の正極端子５２ａには正極ライン５４が接続され、鉛バッテリ５１の正極端子５１ａには正極ライン５５を介して正極ライン５６が接続される。これらの正極ライン５３，５４，５６は、接続点５７を介して互いに接続されている。また、スタータジェネレータ１６の負極端子１６ｂには負極ライン５８が接続され、リチウムイオンバッテリ５２の負極端子５２ｂには負極ライン５９が接続され、鉛バッテリ５１の負極端子５１ｂには負極ライン６０が接続される。これらの負極ライン５８，５９，６０は、基準電位点６１を介して互いに接続されている。
図１に示すように、鉛バッテリ５１の正極ライン５５には、正極ライン６２が接続されている。この正極ライン６２には、各種アクチュエータや各種コントローラ等の電気機器６３からなる電気機器群６４が接続されている。また、鉛バッテリ５１の負極ライン６０には、バッテリセンサ６５が設けられている。バッテリセンサ６５は、鉛バッテリ５１の充放電状況を検出する機能を有している。鉛バッテリ５１の充放電状況としては、例えば、鉛バッテリ５１の充電電流、放電電流、端子電圧、充電状態ＳＯＣ等が挙げられる。
また、電源回路５０には、鉛バッテリ５１および電気機器６３等からなる第１電源系７１が設けられており、リチウムイオンバッテリ５２およびスタータジェネレータ１６等からなる第２電源系７２が設けられている。そして、第１電源系７１と第２電源系７２との間に設けられる正極ライン５６を介して、鉛バッテリ５１とリチウムイオンバッテリ５２とは互いに並列接続されている。この正極ライン５６には、過大電流によって溶断する電力ヒューズ７３が設けられるとともに、オン状態とオフ状態とに制御される第１スイッチＳＷ１が設けられている。また、リチウムイオンバッテリ５２の正極ライン５４には、オン状態とオフ状態とに制御される第２スイッチＳＷ２が設けられている。
スイッチＳＷ１をオン状態に制御することにより、第１電源系７１と第２電源系７２とを互いに接続することができる一方、スイッチＳＷ１をオフ状態に制御することにより、第１電源系７１と第２電源系７２とを互いに切り離すことができる。また、スイッチＳＷ２をオン状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６とリチウムイオンバッテリ５２とを互いに接続することができる一方、スイッチＳＷ２をオフ状態に制御することにより、スタータジェネレータ１６とリチウムイオンバッテリ５２とを互いに切り離すことができる。
これらのスイッチＳＷ１，ＳＷ２は、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体素子によって構成されるスイッチであっても良く、電磁力等を用いて接点を機械的に開閉させるスイッチであっても良い。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオン状態とは、電気的に接続される通電状態や導通状態を意味しており、スイッチＳＷ１，ＳＷ２のオフ状態とは、電気的に切断される非通電状態や遮断状態を意味している。なお、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は、リレーやコンタクタ等とも呼ばれている。
図１に示すように、電源回路５０には、バッテリモジュール７４が設けられている。このバッテリモジュール７４は、リチウムイオンバッテリ５２を有するとともに、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を有している。また、バッテリモジュール７４は、マイコンや各種センサ等からなるバッテリコントローラ７５を有している。バッテリコントローラ７５は、リチウムイオンバッテリ５２の充電状態ＳＯＣ、充電電流、放電電流、端子電圧、セル温度、内部抵抗等を監視する機能や、スイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御する機能を有している。なお、充電状態ＳＯＣ（State of Charge）とは、バッテリの設計容量に対する蓄電量の比率である。換言すれば、充電状態ＳＯＣとは、バッテリの満充電容量に対して残存する電気量の比率である。
［制御系］
図３は車両用制御装置１０が備える制御系の一例を示す概略図である。図１および図３に示すように、車両用制御装置１０は、エンジン１２、ロックアップクラッチ２３、スタータジェネレータ１６および電源回路５０等を互いに協調させて制御するため、マイコン等からなるメインコントローラ８０を有している。このメインコントローラ８０は、インジェクタ３３を制御する燃料制御部８１、点火装置３４を制御する点火制御部８２、スロットルバルブ３２を制御するスロットル制御部８３、ロックアップクラッチ２３を制御するロックアップ制御部８４、およびスタータジェネレータ１６を制御するＩＳＧ制御部（モータ制御部）８５を有している。また、メインコントローラ８０は、コンプレッサ１８を制御するコンプレッサ制御部８６、およびスイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御するスイッチ制御部８７等を有している。なお、スロットル制御部８３およびロックアップ制御部８４は、後述する減速走行制御において、スロットルバルブ３２およびロックアップクラッチ２３を制御する第１減速制御部、第２減速制御部および第３減速制御部として機能している。
メインコントローラ８０や前述した各コントローラ２５，３５，４２，４３，７５は、ＣＡＮやＬＩＮ等の車載ネットワーク９０を介して互いに通信自在に接続されている。メインコントローラ８０は、各種コントローラやセンサからの情報に基づいて、エンジン１２、ロックアップクラッチ２３、スタータジェネレータ１６および電源回路５０等を制御する。なお、メインコントローラ８０は、エンジンコントローラ３５を介して、スロットルバルブ３２、インジェクタ３３および点火装置３４を制御する。また、メインコントローラ８０は、ＩＳＧコントローラ４２を介してスタータジェネレータ１６を制御し、ミッションコントローラ２５を介してロックアップクラッチ２３を制御する。さらに、メインコントローラ８０は、空調コントローラ４３を介してコンプレッサ１８を制御し、バッテリコントローラ７５を介してスイッチＳＷ１，ＳＷ２を制御する。
図３に示すように、メインコントローラ８０に接続されるセンサ類として、アクセルペダルの操作量を検出するアクセルセンサ９１、ブレーキペダルの操作量を検出するブレーキセンサ９２、スロットルバルブ３２の開度を検出するスロットル開度センサ９３、エンジン回転速度であるエンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ９４、車両１１の走行速度である車速を検出する車速センサ９５がある。また、メインコントローラ８０に接続されるセンサ類として、空調装置の起動時などに操作されるエアコンスイッチ９６、車室内の温度を検出する室温センサ９７、外気温度を検出する外気温センサ９８等がある。
［スタータジェネレータ発電制御］
続いて、メインコントローラ８０によるスタータジェネレータ１６の発電制御について説明する。メインコントローラ８０のＩＳＧ制御部８５は、ＩＳＧコントローラ４２に制御信号を出力し、スタータジェネレータ１６を発電状態や力行状態に制御する。例えば、ＩＳＧ制御部８５は、リチウムイオンバッテリ５２の充電状態ＳＯＣが低下すると、スタータジェネレータ１６の発電電圧を上げて燃焼発電状態に制御する一方、リチウムイオンバッテリ５２の充電状態ＳＯＣが上昇すると、スタータジェネレータ１６の発電電圧を下げて発電休止状態に制御する。
図４はスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。なお、スタータジェネレータ１６の燃焼発電状態とは、エンジン動力によってスタータジェネレータ１６を発電させる状態、つまりエンジン１２内で燃料を燃焼させてスタータジェネレータ１６を発電させる状態である。例えば、リチウムイオンバッテリ５２の充電状態ＳＯＣが所定の下限値を下回る場合には、リチウムイオンバッテリ５２を充電して充電状態ＳＯＣを高めるため、エンジン動力によってスタータジェネレータ１６を発電させる。このように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が、鉛バッテリ５１およびリチウムイオンバッテリ５２の端子電圧よりも上げられる。これにより、図４に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６から、リチウムイオンバッテリ５２、電気機器群６４および鉛バッテリ５１等に対して電流が供給され、リチウムイオンバッテリ５２や鉛バッテリ５１が緩やかに充電される。
図５はスタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。例えば、リチウムイオンバッテリ５２の充電状態ＳＯＣが所定の上限値を上回る場合には、リチウムイオンバッテリ５２を積極的に放電させるため、エンジン動力を用いたスタータジェネレータ１６の発電が休止される。このように、スタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御する際には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が、鉛バッテリ５１およびリチウムイオンバッテリ５２の端子電圧よりも下げられる。これにより、図５に黒塗りの矢印で示すように、リチウムイオンバッテリ５２から電気機器群６４に電流が供給されるため、スタータジェネレータ１６の発電を停止させることができ、エンジン負荷を軽減することができる。なお、発電休止状態におけるスタータジェネレータ１６の発電電圧としては、リチウムイオンバッテリ５２を放電させる発電電圧であれば良い。例えば、スタータジェネレータ１６の発電電圧を０Ｖに制御しても良く、スタータジェネレータ１６の発電電圧を０Ｖよりも高く制御しても良い。
前述したように、メインコントローラ８０のＩＳＧ制御部８５は、充電状態ＳＯＣに基づきスタータジェネレータ１６を燃焼発電状態や発電休止状態に制御しているが、車両減速時には多くの運動エネルギーを回収して燃費性能を高めることが求められる。そこで、車両減速時には、スタータジェネレータ１６の発電電圧が引き上げられ、スタータジェネレータ１６は回生発電状態に制御される。これにより、スタータジェネレータ１６の発電電力を増加させることができるため、運動エネルギーを積極的に電気エネルギーに変換して回収することができ、車両１１のエネルギー効率を高めて燃費性能を向上させることができる。このような回生発電を実行するか否かについては、アクセルペダルやブレーキペダルの操作状況等に基づき決定される。つまり、アクセルペダルの踏み込みが解除される減速走行時や、ブレーキペダルが踏み込まれる減速走行時には、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。
ここで、図６はスタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。スタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御する際には、前述した燃焼発電状態よりもスタータジェネレータ１６の発電電圧が上げられる。これにより、図６に黒塗りの矢印で示すように、スタータジェネレータ１６から、リチウムイオンバッテリ５２や鉛バッテリ５１に対して大きな電流が供給されるため、リチウムイオンバッテリ５２や鉛バッテリ５１は急速に充電される。また、リチウムイオンバッテリ５２の内部抵抗は、鉛バッテリ５１の内部抵抗よりも小さいことから、発電電流の大部分はリチウムイオンバッテリ５２に供給される。
なお、図４〜図６に示すように、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態、回生発電状態および発電休止状態に制御する際に、スイッチＳＷ１，ＳＷ２はオン状態に保持されている。つまり、図示する電源回路５０においては、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の切替制御を行うことなく、スタータジェネレータ１６の発電電圧を制御するだけで、リチウムイオンバッテリ５２の充放電を制御することが可能である。これにより、簡単にリチウムイオンバッテリ５２の充放電を制御することができるだけでなく、スイッチＳＷ１，ＳＷ２の耐久性を向上させることができる。
［スタータジェネレータ力行制御］
続いて、スタータジェネレータ１６の力行制御について説明する。メインコントローラ８０のＩＳＧ制御部８５は、例えば、アイドリングストップ制御においてエンジン１２を再始動させる場合に、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御する。ここで、図７はスタータジェネレータ１６を力行状態に制御したときの電流供給状況の一例を示す図である。図７に示すように、アイドリングストップ制御におけるエンジン再始動時に、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御する際には、スイッチＳＷ１がオン状態からオフ状態に切り替えられる。これにより、リチウムイオンバッテリ５２からスタータジェネレータ１６に大電流が供給される場合であっても、電気機器群６４に対する瞬間的な電圧低下を防止することができ、電気機器群６４等を正常に機能させることができる。
なお、図７に示した例では、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御する際に、スイッチＳＷ１をオフ状態に切り替えているが、これに限られることはなく、スイッチＳＷ１をオン状態に保持したままスタータジェネレータ１６を力行状態に制御しても良い。例えば、発進時や加速時にエンジン１２を補助するモータアシスト制御においては、前述したエンジン再始動時に比べてスタータジェネレータ１６の消費電力が小さいため、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御する際にはスイッチＳＷ１がオン状態に保持される。このように、消費電力の小さなモータアシスト制御においては、スイッチＳＷ１をオン状態に保持したとしても、鉛バッテリ５１からスタータジェネレータ１６に大電流が流れることはなく、電気機器群６４の電源電圧を安定させることができる。
［減速走行制御］
続いて、コースト走行等の減速走行時に、メインコントローラ８０の各制御部８１〜８５によって実行される減速走行制御について説明する。以下の説明では、空調装置のコンプレッサ１８が停止している場合の減速走行制御について説明した後に、空調装置のコンプレッサ１８が作動している場合の減速走行制御について説明する。なお、コースト走行とは、アクセルペダルおよびブレーキペダルの踏み込みが解除される緩やかな減速走行である。
図８はコンプレッサ停止中の減速走行制御によるロックアップクラッチ２３等の作動状況の一例を示すタイミングチャートである。図９（Ａ）〜（Ｃ）は、コンプレッサ停止中の減速走行制御によるロックアップクラッチ２３等の作動状況の一例を示す概略図である。図９（Ａ）には時刻ｔａ１の状況が示され、図９（Ｂ）には時刻ｔａ２の状況が示され、図９（Ｃ）には時刻ｔａ３の状況が示される。
また、図１０はコンプレッサ作動中の減速走行制御によるロックアップクラッチ２３等の作動状況の一例を示すタイミングチャートである。図１１（Ａ）および（Ｂ）は、コンプレッサ作動中の減速走行制御によるロックアップクラッチ２３等の作動状況の一例を示す概略図である。図１１（Ａ）には時刻ｔｂ１の状況が示され、図１１（Ｂ）には時刻ｔｂ２の状況が示される。
図８および図１０に示される「Ｌ／Ｕ」はロックアップクラッチ２３であり、「ＩＳＧ」はスタータジェネレータ１６であり、「スロットル開度」はスロットルバルブ３２の開度である。また、本明細書において、スロットルバルブ３２の開き側とは、スロットル開度が所定の基準開度Ｘ１を上回る側であり、スロットルバルブ３２の閉じ側とは、スロットル開度が基準開度Ｘ１を下回る側である。
［タイミングチャート：コンプレッサ停止］
以下、図８および図９に基づいて、コンプレッサ停止中の減速走行制御を説明する。
（時刻ｔａ１）
図８に時刻ｔａ１で示されるように、第１車速Ｖ１を上回る速度域Ｓｒ１での減速走行時（符号ａ１）には、エンジン１２が燃料カット状態に制御され（符号ｂ１）、スタータジェネレータ１６が回生発電状態（発電状態）に制御され（符号ｃ１）、ロックアップクラッチ２３が締結状態に制御される（符号ｄ１）。つまり、図９（Ａ）に示すように、減速走行時にはロックアップクラッチ２３が締結されるため、矢印α１で示すように、車輪２２からスタータジェネレータ１６に向けて効率良く回転力を伝達することができる。これにより、スタータジェネレータ１６の回生トルク（発電トルク）を高めることができ、減速走行時の発電電力を増やすことができる。
また、図８に時刻ｔａ１で示されるように、回生発電が実施される減速走行時には、スロットルバルブ３２が開き側に制御される（符号ｅ１）。このように、スロットルバルブ３２を開き側に制御することにより、図９（Ａ）に白抜きの矢印で示すように、エンジン１２の吸入空気量を増加させることができ、エンジン１２のポンプ損失を減少させることができる。これにより、エンジンブレーキを減らすことができるため、車両減速度を過度に増加させずに回生トルクを増やすことができ、発電電力を増やして多くの運動エネルギーを回収することができる。
（時刻ｔａ２）
図８に時刻ｔａ２で示されるように、車速が第１車速Ｖ１まで低下すると（符号ａ２）、ロックアップクラッチ２３は締結状態からスリップ状態に切り替えられる（符号ｄ２）。このロックアップクラッチ２３のスリップ状態は、車速が第１車速Ｖ１よりも低い第２車速Ｖ２に達するまで継続される（符号ｄ２〜ｄ３）。また、時刻ｔａ２において、スタータジェネレータ１６は回生発電状態に保持され（符号ｃ２）、エンジン１２は燃料カット状態に保持され（符号ｂ２）、スロットルバルブ３２は開き側に保持される（符号ｅ２）。
このように、第１車速Ｖ１を下回る速度域Ｓｒ２での減速走行時には、ロックアップクラッチ２３がスリップ状態に制御される（符号ｄ２）。ロックアップクラッチ２３をスリップさせることにより、図９（Ｂ）に矢印α２で示すように、車輪２２からエンジン１２を介してスタータジェネレータ１６に伝達される回転力を減らすことができる。これにより、低車速領域における車両減速度の過度な増加を抑制することができ、乗員に違和感を与えることなく燃料カットや回生発電を継続することができる。また、油圧クラッチであるロックアップクラッチ２３をスリップ状態に制御することにより、後に解放状態に切り替えられるロックアップクラッチ２３の応答性を高めることができる。
（時刻ｔａ３，ｔａ４）
図８に時刻ｔａ３で示されるように、車速が第２車速Ｖ２まで低下すると（符号ａ３）、ロックアップクラッチ２３はスリップ状態から解放状態に切り替えられる（符号ｄ４）。また、時刻ｔａ３においては、エンジン１２を燃料カット状態に保持したまま（符号ｂ３）、スタータジェネレータ１６は力行状態に制御され（符号ｃ３）、スロットルバルブ３２は閉じ側に制御される（符号ｅ３）。このように、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御することにより、ロックアップクラッチ２３が解放された場合であっても、エンジン回転数の急速な低下を抑制することができる（符号ｆ１）。そして、スタータジェネレータ１６が所定時間に渡って力行状態に制御されると、スタータジェネレータ１６は発電休止状態に切り替えられる（符号ｃ４）。続いて、図８に時刻ｔａ４で示されるように、エンジン回転数が所定の下限速度Ｘ２まで低下すると（符号ｆ２）、エンジン１２に対する燃料噴射が再開される（符号ｂ４）。
このように、エンジン１２に対する燃料噴射が再開されると、車両１１の加速方向にエンジントルクが出力されるため、減速走行中に車両減速度を大きく減少させてしまう虞がある。そこで、メインコントローラ８０は、前述したように、ロックアップクラッチ２３が解放されると（符号ｄ４）、スロットルバルブ３２を閉じ側に制御する（符号ｅ３）。これにより、エンジン１２の吸入空気量を減少させておくことができるため、エンジン１２の燃料噴射が再開された場合であっても、エンジントルクを小さく抑えることができる。つまり、乗員に違和感を与えることなく燃料噴射を再開することができる。さらに、メインコントローラ８０は、ロックアップクラッチ２３が解放されると（符号ｄ４）、スタータジェネレータ１６を力行状態に制御する（符号ｃ３）。これにより、図９（Ｃ）に矢印α３で示すように、スタータジェネレータ１６からエンジン１２に回転力が伝達されるため、エンジン回転数の急速な低下を抑制することができる。つまり、図８に示すように、エンジン回転数の急速な低下を抑制することができ（符号ｆ１）、燃料噴射再開までの時間Ｔ１を確保することができるため、燃料噴射再開に備えて十分に吸入空気量を減少させることができる。このように、燃料噴射再開に備えてエンジン１２を適切に制御することができる。
［タイミングチャート：コンプレッサ作動］
続いて、図１０および図１１に基づいて、コンプレッサ作動中の減速走行制御を説明する。
（時刻ｔｂ１）
図１０に時刻ｔｂ１で示されるように、第１車速Ｖ１を上回る速度域Ｓｒ１での減速走行時（符号ａ１）には、エンジン１２が燃料カット状態に制御され（符号ｂ１）、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御され（符号ｃ１）、ロックアップクラッチ２３が締結状態に制御される（符号ｄ１）。つまり、図１１（Ａ）に示すように、減速走行時にはロックアップクラッチ２３が締結されるため、矢印α１で示すように、車輪２２からスタータジェネレータ１６に向けて効率良く回転力を伝達することができる。これにより、スタータジェネレータ１６の回生トルクを高めることができ、減速走行時の発電電力を増やすことができる。
また、図１０に時刻ｔｂ１で示されるように、回生発電が行われる減速走行時には、スロットルバルブ３２が開き側に制御される（符号ｅ１）。このように、スロットルバルブ３２を開き側に制御することにより、図１１（Ａ）に白抜きの矢印で示すように、エンジン１２の吸入空気量を増加させることができ、エンジン１２のポンプ損失を減少させることができる。これにより、エンジンブレーキを減らすことができるため、車両減速度を過度に増加させずに回生トルクを増やすことができ、発電電力を増やして多くの運動エネルギーを回収することができる。
（時刻ｔｂ２，ｔｂ３）
図１０に時刻ｔｂ２で示されるように、車速が第１車速Ｖ１まで低下すると（符号ａ２）、エンジン１２を燃料カット状態に保持したまま（符号ｂ２）、ロックアップクラッチ２３が締結状態から解放状態に切り替えられる（符号ｄ２）。また、スタータジェネレータ１６は回生発電状態から発電休止状態に切り替えられ（符号ｃ２）、スロットルバルブ３２は開き側から閉じ側に切り替えられる（符号ｅ２）。続いて、図１０に時刻ｔｂ３で示されるように、エンジン回転数が所定の下限速度Ｘ２まで低下すると（符号ｆ１）、エンジン１２に対する燃料噴射が再開される（符号ｂ３）。
このように、エンジン１２に対する燃料噴射が再開されると、車両１１の加速方向にエンジントルクが出力されるため、減速走行中に車両減速度を大きく減少させてしまう虞がある。そこで、メインコントローラ８０は、車速が第１車速Ｖ１まで低下すると（符号ａ２）、スロットルバルブ３２を閉じ側に制御する（符号ｅ２）。これにより、図１０（Ｂ）に白抜きの矢印で示すように、エンジン１２の吸入空気量を減少させておくことができるため、エンジン１２の燃料噴射が再開された場合であっても、エンジントルクを小さく抑えることができる。
すなわち、コンプレッサ１８が作動状態である場合には、エンジン負荷が増加した状態であることから、エンジン回転数が急速に低下し易くなり、燃料噴射が早期に再開され易くなる。そこで、メインコントローラ８０は、車速が第１車速Ｖ１を下回るという早いタイミングで、スタータジェネレータ１６の回生発電を停止させ（符号ｃ２）、スロットルバルブ３２を閉じ側に制御する（符号ｅ２）。つまり、コンプレッサ１８が停止状態である場合には、車速が第２車速Ｖ２を下回るという遅いタイミングで、スロットルバルブ３２を閉じ側に制御するのに対し、コンプレッサ１８が作動状態である場合には、車速が第１車速Ｖ１を下回るという早いタイミングで、スロットルバルブ３２を閉じ側に制御している。このように、コンプレッサ作動時には、コンプレッサ停止時よりも早いタイミングで、スロットルバルブ３２を閉じ側に制御することで吸入空気量の削減を開始している。これにより、エンジン１２の吸入空気量を減少させるための時間Ｔ２を確保することができ、エンジントルクを小さく抑えることができる。このように、燃料噴射再開に備えてエンジン１２を適切に制御することができる。
（時刻ｔｂ４）
なお、図１０に時刻ｔｂ４で示されるように、車速が第２車速Ｖ２まで低下すると（符号ａ３）、ロックアップクラッチ２３は解放状態に保持され（符号ｄ３）、スタータジェネレータ１６は発電休止状態に保持され（符号ｃ３）、エンジン１２は燃料噴射状態に保持され（符号ｂ４）、スロットルバルブ３２は閉じ側に保持される（符号ｅ３）。つまり、第２車速Ｖ２を下回る速度域Ｓｒ３での減速走行時には、ロックアップクラッチ２３が解放状態に制御され、スロットルバルブ３２は閉じ側に制御される。
［減速走行制御：フローチャート］
以下、前述した減速走行制御をフローチャートに沿って簡単に説明する。図１２は減速走行制御の実行手順の一例を示すフローチャートである。なお、図１２において、「Ｌ／Ｕ」はロックアップクラッチ２３であり、「ＩＳＧ」はスタータジェネレータ１６であり、「スロットル」はスロットルバルブ３２である。
図１２に示すように、ステップＳ１０では、減速走行中であるか否かが判定される。ステップＳ１０において、減速走行中であると判定された場合には、ステップＳ１１に進み、車速が第１車速Ｖ１を上回るか否かが判定される。ステップＳ１１において、車速が第１車速Ｖ１を上回ると判定された場合には、前述した速度域Ｓｒ１での減速走行であることから、ステップＳ１２に進み、ロックアップクラッチ２３が締結状態に制御され、ステップＳ１３に進み、スロットルバルブ３２が開き側に制御され、ステップＳ１４に進み、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。これにより、車両減速度を過度に増加させずに、スタータジェネレータ１６の回生トルクを高めることができる。
また、ステップＳ１１において、車速が第１車速Ｖ１以下であると判定された場合には、ステップＳ１５に進み、エンジン１２に連結されるコンプレッサ１８が停止状態であるか否かが判定される。ステップＳ１５において、コンプレッサ１８が停止状態であると判定された場合には、ステップＳ１６に進み、車速が第２車速Ｖ２を上回るか否かが判定される。ステップＳ１６において、車速が第２車速Ｖ２を上回ると判定された場合には、コンプレッサ１８が停止状態であり、かつ前述した速度域Ｓｒ２での減速走行であることから、ステップＳ１７に進み、ロックアップクラッチ２３がスリップ状態に制御され、ステップＳ１８に進み、スロットルバルブ３２が開き側に制御され、ステップＳ１９に進み、スタータジェネレータ１６が回生発電状態に制御される。これにより、低車速領域における車両減速度の過度な増加を抑制することができ、乗員に違和感を与えることなく燃料カットや回生発電を継続することができる。
また、ステップＳ１６において、車速が第２車速Ｖ２以下であると判定された場合には、コンプレッサ１８が停止状態であり、かつ前述した速度域Ｓｒ３での減速走行であることから、ステップＳ２０に進み、ロックアップクラッチ２３が解放状態に制御され、ステップＳ２１に進み、スロットルバルブ３２が閉じ側に制御される。続くステップＳ２２では、速度域Ｓｒ３での減速走行が所定時間内であるか否かが判定される。ステップＳ２２において、速度域Ｓｒ３での減速走行を開始してから所定時間内であると判定された場合には、ステップＳ２３に進み、スタータジェネレータ１６が力行状態に制御される。一方、ステップＳ２２において、速度域Ｓｒ３での減速走行を開始してから所定時間を超えたと判定された場合には、ステップＳ２４に進み、スタータジェネレータ１６が発電休止状態に制御される。このように、スタータジェネレータ１６を所定時間に渡って力行状態に制御することにより、エンジン回転数の急速な低下を抑制することができ、燃料噴射再開に備えて十分に吸入空気量を減少させることができる。
一方、ステップＳ１５において、コンプレッサ１８が作動状態であると判定された場合には、コンプレッサ１８が作動状態であり、かつ前述した速度域Ｓｒ２，Ｓｒ３での減速走行であることから、ステップＳ２５に進み、ロックアップクラッチ２３が解放状態に制御され、ステップＳ２６に進み、スロットルバルブ３２が閉じ側に制御され、ステップＳ２７に進み、スタータジェネレータ１６が発電休止状態に制御される。このように、コンプレッサ１８が作動している場合には、エンジン回転数が下がり易く燃料噴射が早期に再開されるため、速度域Ｓｒ２での減速走行が開始された段階で、早めにスロットルバルブ３２が閉じ側に制御される。これにより、燃料噴射再開に備えて十分に吸入空気量を減少させることができる。
これまで説明したように、第１車速Ｖ１を下回りかつ第２車速Ｖ２を上回る速度域Ｓｒ２での減速走行時に、コンプレッサ１８が停止状態である場合には、ロックアップクラッチ２３がスリップ状態に制御され、スロットルバルブ３２が開き側に制御される。一方、第１車速Ｖ１を下回りかつ第２車速Ｖ２を上回る速度域Ｓｒ２での減速走行時に、コンプレッサ１８が作動状態である場合には、ロックアップクラッチ２３が解放状態に制御され、スロットルバルブ３２が閉じ側に制御される。
このように、コンプレッサ１８が停止状態である場合には、エンジン負荷が減少してエンジン回転数の急速な低下を回避することができるため、第１車速Ｖ１を下回る速度域Ｓｒ２において、ロックアップクラッチ２３がスリップ状態に制御され、スロットルバルブ３２が開き側に制御される。これにより、エンジン回転数を緩やかに低下させることができるため、エンジン１２の燃料カット状態を継続して燃料消費量を抑制することができる。また、スタータジェネレータ１６の回生発電状態を継続することができ、多くの回生電力を回収することができる。
そして、コンプレッサ１８が停止状態である場合には、第１車速Ｖ１よりも低い第２車速Ｖ２を下回る速度域Ｓｒ３において、ロックアップクラッチ２３が解放状態に制御され、スロットルバルブ３２が閉じ側に制御される。このように、コンプレッサ１８が停止状態である場合には、エンジン回転数を緩やかに低下させることができるため、速度域Ｓｒ３でスロットルバルブ３２を閉じ側に制御した場合であっても、燃料噴射再開に備えて吸入空気量を十分に削減することができる。
一方、コンプレッサ１８が作動状態である場合には、エンジン負荷が増加してエンジン回転数が急速に低下し易いことから、第１車速Ｖ１を下回る速度域Ｓｒ２において、ロックアップクラッチ２３が解放状態に制御され、スロットルバルブ３２が閉じ側に制御される。これにより、早いタイミングで吸入空気量の削減を開始することができるため、燃料噴射再開に備えて吸入空気量を十分に削減することができる。
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。例えば、車両用制御装置１０は、エンジン１２に連結されるスタータジェネレータ１６を有しているが、これに限られることはない。例えば、減速走行時にスタータジェネレータ１６を回生発電状態に制御しない車両用制御装置であっても、本発明を有効に適用することが可能である。すなわち、エンジン１２の燃料カット状態を長く継続する観点から、減速走行時にスロットルバルブ２３を開き側に制御する場合であっても、本発明を適用することにより、燃料噴射再開に備えてエンジン１２を適切に制御することができる。
図８に示した例では、減速走行制御中に渡ってコンプレッサ１８の停止状態が継続されており、図１０に示した例では、減速走行制御中に渡ってコンプレッサ１８の作動状態が継続されているが、これに限られることはない。コンプレッサ１８は車室内の温度変化等に応じて停止状態や作動状態に切り替えられるため、この切り替えに対応してロックアップクラッチ２３、スタータジェネレータ１６およびスロットルバルブ３２が制御される。例えば、図８に符号ｚ１で示すように、速度域Ｓｒ２での減速走行時に、コンプレッサ１８が停止状態から作動状態に切り替えられた場合には、ロックアップクラッチ２３はスリップ状態から解放状態に切り替えられ（符号ｚ２）、スタータジェネレータ１６は回生発電状態から発電休止状態に切り替えられ（符号ｚ３）、スロットルバルブ３２は開き側から閉じ側に切り替えられる（符号ｚ４）。
前述の説明では、車両１１の減速走行として惰性走行であるコースト走行を例示しているが、これに限られることはない。例えば、ブレーキペダルを踏み込みながら減速する減速走行において、前述した減速走行制御を実行しても良い。また、スロットルバルブ３２の開き側としては、スロットル開度が基準開度Ｘ１を上回る側であれば良い。つまり、スロットルバルブ３２の開き側としては、全開状態であっても良く、全開以外の開度であっても良い。また、スロットルバルブ３２の閉じ側としては、スロットル開度が基準開度Ｘ１を下回る側であれば良い。つまり、スロットルバルブ３２の閉じ側としては、全閉状態であっても良く、全閉以外の開度であっても良い。
前述の説明では、コンプレッサ１８が停止状態であり、かつ車速が第２車速Ｖ２を下回る場合に、スタータジェネレータ１６を所定時間に渡って力行状態に制御しているが、これに限られることはない。例えば、エンジン回転数に基づいてスタータジェネレータ１６の力行状態を停止しても良い。また、図８および図１０に示した例では、エンジン１２に対する燃料噴射を再開する際に、スタータジェネレータ１６を発電休止状態に制御しているが、これに限られることはない。例えば、リチウムイオンバッテリ５２の充電状態ＳＯＣが低下している場合には、スタータジェネレータ１６を燃焼発電状態に制御しても良い。また、エンジン１２に対する燃料噴射を再開する際に、点火時期を遅らせてエンジントルクを低減する点火遅角制御を実行しても良い。
前述の説明では、エアコンクラッチ１７を締結することでコンプレッサ１８を作動状態に制御し、エアコンクラッチ１７を解放することでコンプレッサ１８を停止状態に制御しているが、これに限られることはない。例えば、冷媒圧縮機として、冷媒の圧縮量を変化させることができる可変容量コンプレッサを採用した場合には、冷媒の圧縮量を調整することによって、冷媒圧縮機を作動状態と停止状態とに制御しても良い。また、前述の説明では、メインコントローラ８０を、スロットル制御部８３、ロックアップ制御部８４およびＩＳＧ制御部８５等として機能させているが、これに限られることはない。例えば、他のコントローラ或いは複数のコントローラを、スロットル制御部８３、ロックアップ制御部８４およびＩＳＧ制御部８５等として機能させても良い。
前述の説明では、スタータジェネレータ１６に対して２つの蓄電体を接続しているが、これに限られることはなく、スタータジェネレータ１６に対して１つの蓄電体を接続しても良い。また、前述の説明では、鉛バッテリ５１とリチウムイオンバッテリ５２とを採用しているが、これに限られることはなく、他の種類のバッテリやキャパシタを採用しても良い。また、各蓄電体は、異なる種類の蓄電体に限られることはなく、同じ種類の蓄電体であっても良い。また、図１および図２に示した例では、リチウムイオンバッテリ５２の正極ライン５４にスイッチＳＷ２を設けているが、これに限られることはない。例えば、図２に一点鎖線で示すように、リチウムイオンバッテリ５２の負極ライン５９にスイッチＳＷ２を設けても良い。
１０ 車両用制御装置
１１ 車両
１２ エンジン
１６ スタータジェネレータ（モータジェネレータ）
１８ コンプレッサ（冷媒圧縮機）
２３ ロックアップクラッチ
３０ 吸気系
３２ スロットルバルブ
８０ メインコントローラ
８３ スロットル制御部（第１減速制御部，第２減速制御部，第３減速制御部）
８４ ロックアップ制御部（第１減速制御部，第２減速制御部，第３減速制御部）
８５ ＩＳＧ制御部（モータ制御部）
Ｘ１ 基準開度
Ｘ２ 下限速度
Ｖ１ 第１車速
Ｖ２ 第２車速
Ｓｒ１ 速度域
Ｓｒ２ 速度域
Ｓｒ３ 速度域

Claims (3)

  1. 車両に搭載される車両用制御装置であって、
    減速走行時にエンジン回転速度が下限速度まで低下した場合に、燃料カット状態から燃料噴射状態に制御されるエンジンと、
    前記エンジンに連結され、作動状態と停止状態とに制御される冷媒圧縮機と、
    前記エンジンに連結され、締結状態と滑り状態と解放状態とに制御されるロックアップクラッチと、
    前記エンジンの吸気系に設けられ、基準開度を上回る開き側と前記基準開度を下回る閉じ側とに制御されるスロットルバルブと、
    第１車速を上回る速度域での減速走行時に、前記ロックアップクラッチを締結状態に制御し、前記スロットルバルブを開き側に制御する第１減速制御部と、
    前記第１車速を下回りかつ前記第１車速よりも低い第２車速を上回る速度域での減速走行時に、前記ロックアップクラッチを滑り状態または解放状態に制御し、前記スロットルバルブを開き側または閉じ側に制御する第２減速制御部と、
    前記第２車速を下回る速度域での減速走行時に、前記ロックアップクラッチを解放状態に制御し、前記スロットルバルブを閉じ側に制御する第３減速制御部と、
    を有し、
    前記第２減速制御部は、
    前記冷媒圧縮機が停止状態である場合に、前記ロックアップクラッチを滑り状態に制御し、前記スロットルバルブを開き側に制御し、
    前記冷媒圧縮機が作動状態である場合に、前記ロックアップクラッチを解放状態に制御し、前記スロットルバルブを閉じ側に制御する、
    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、
    前記エンジンに連結されるモータジェネレータと、
    前記モータジェネレータを発電状態と力行状態とに制御するモータ制御部と、
    を有し、
    前記モータ制御部は、減速走行時であり、かつ前記スロットルバルブが開き側に制御される場合に、前記モータジェネレータを発電状態に制御する、
    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、
    前記モータ制御部は、前記冷媒圧縮機が停止状態での減速走行時であり、かつ車速が前記第２車速を下回る場合に、前記モータジェネレータを力行状態に制御する、
    車両用制御装置。
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