JP2020056414A - 車両の制御装置及び、制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリのＳＯＣを高位に保つことにより、バッテリ上がりやバッテリ劣化の発生を効果的に抑制する。【解決手段】駆動力源１０から駆動輪２０Ｌ，２０Ｒへの動力伝達を断接可能なクラッチ装置１２を有すると共に、駆動力源１０の動力で発電駆動するオルタネータ３０及び、オルタネータ３０で発電される電力を蓄電するバッテリ装置３１を有する車両１の制御装置１００であって、バッテリ装置３１のＳＯＣを取得する残存容量取得部１１０と、所定の惰行制御開始条件が満たされると、クラッチ装置１２を断にすると共に、駆動力源１０の出力回転数を低下させる惰行制御を実行する惰行制御実行部１３０と、取得されるＳＯＣが所定の下限閾値以下の場合に、惰行制御の実行を禁止する惰行制御禁止部１４０とを備えた。【選択図】図２

Description

本開示は、車両の制御装置及び、制御方法に関する。

従来、車両に搭載されたエンジンが車両の走行に寄与しない運転状態になると、エンジンと駆動輪との間の動力伝達を遮断すると共に、エンジン回転数をアイドリング回転数又は相当する回転数まで低下させることにより、燃料消費を抑えるようにする惰行制御が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１８−０６３０２４号公報 特開２０１７−０２５８１６号公報

一般的に、車載バッテリを充電するオルタネータは、エンジンの動力で駆動され、エンジン回転数が低くなるほどその発電量も低下する。このため、バッテリの残存容量（State Of Charge；以下、ＳＯＣ）が低位の状態、或は、電装品の消費電力が大きい状態で、エンジン回転数を低下させる惰行制御を実行すると、オルタネータの発電量では必要な電力を賄うことができず、バッテリ上がりやバッテリ劣化等を引き起こすといった課題がある。

本開示の技術は、バッテリのＳＯＣを高位に保つことにより、バッテリ上がりやバッテリ劣化の発生を効果的に抑制することを目的とする。

本開示の装置は、駆動力源から駆動輪への動力伝達を断接可能なクラッチ装置を有すると共に、該クラッチ装置よりも入力側の動力伝達系から伝達される前記駆動力源の動力で発電駆動するオルタネータ及び、該オルタネータで発電される電力を蓄電するバッテリ装置を有する車両の制御装置であって、前記バッテリ装置の残存容量を取得する残存容量取得手段と、所定の惰行制御開始条件が満たされると、前記クラッチ装置を断にすると共に、前記駆動力源の出力回転数を低下させる惰行制御を実行する惰行制御実行手段と、取得される前記残存容量が所定の下限閾値以下の場合に、前記惰行制御の実行を禁止する惰行制御禁止手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記バッテリ装置の電力を消費する電装品の消費電力を取得する消費電力取得手段をさらに備え、前記惰行制御禁止手段は、取得される前記残存容量が所定の下限閾値以下の場合、又は、取得される前記消費電力が所定の上限閾値以上の場合に、前記惰行制御の実行を禁止することが好ましい。

本開示の方法は、駆動力源から駆動輪への動力伝達を断接可能なクラッチ装置を有すると共に、該クラッチ装置よりも入力側の動力伝達系から伝達される前記駆動力源の動力で発電駆動するオルタネータ及び、該オルタネータで発電される電力を蓄電するバッテリ装置を有する車両の制御方法であって、所定の惰行制御開始条件が満たされると、前記クラッチ装置を断にすると共に、前記駆動力源の出力回転数を低下させる惰行制御の実行を、前記バッテリ装置の残存容量が所定の下限閾値以下の場合に禁止することを特徴とする。

また、前記惰行制御の実行を、前記バッテリ装置の残存容量が所定の下限閾値以下の場合、又は、前記バッテリ装置の電力を消費する電装品の消費電力が所定の上限閾値以上の場合に禁止することが好ましい。

本開示の技術によれば、バッテリのＳＯＣを高位に保つことにより、バッテリ上がりやバッテリ劣化の発生を効果的に抑制することができる。

本実施形態の車両を示す模式的な全体構成図である。 本実施形態に係る電子制御ユニット及び関連する構成を示す機能ブロック図である。 オルタネータ特性マップの一例を示す模式図である。 本実施形態に係る制御処理を説明するフローチャート図である。 （Ａ）は本実施形態に係る制御処理のタイミングチャートであり、（Ｂ）は従来例に係る制御処理のタイミングチャートである。 他の実施形態に係る制御処理を説明するフローチャート図である。

以下、添付図面に基づいて、本実施形態に係る車両の制御装置及び、制御方法について説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

図１は、本実施形態の車両１を示す模式的な全体構成図である。車両１には、駆動力源の一例としてエンジン１０が搭載されている。エンジン１０のクランクシャフト１１は、クラッチ装置１２を介して変速機１３の入力軸１４に接続されている。変速機１３の出力軸１５は、プロペラシャフト１６、差動装置１７、駆動軸１８Ｌ，１８Ｒを介して駆動輪（左右後輪）２０Ｌ，２０Ｒにそれぞれ接続されている。

なお、符号２１Ｌ，２１Ｒは車両１の左右前輪、符号３０はオルタネータ、符号３１はバッテリ装置、符号３２は空調システム等の各種電装品、符号１００は電子制御ユニット（Electric Control Unit；以下、ＥＣＵ）をそれぞれ示している。

クラッチ装置１２は、エンジン１０のクランクシャフト１１と、変速機１３の入力軸１４との間の動力伝達経路を断接する。本実施形態では、クラッチ装置１２は、クラッチ作動装置２２により断接作動される。クラッチ作動装置２２の作動は、ＥＣＵ１００からの指令に応じて制御される。

変速機１３は、例えば、機械式自動変速機（Automated Manual Transmission；ＡＭＴ）又は、自動変速機（Automated Transmission；ＡＴ）である。なお、変速機１３は、後述する惰行制御時に、クラッチ装置１２をクラッチ作動装置２２により強制的に断にできる構成であれば、手動変速機（Manual Transmission；ＭＴ）であってもよい。

オルタネータ３０は、クランクシャフト１１（クラッチ装置１２よりも入力側の動力伝達系）にベルト、プーリ等を介して接続されており、エンジン１０の回転動力で発電駆動する。オルタネータ３０で発電される電力は、各種電装品３２に供給されるとともに、電気的に接続されたバッテリ装置３１に蓄電（充電）される場合がある。

車両１は、エンジン回転数センサ４０、車速センサ４１、アクセル開度センサ４２及び、ブレーキペダルセンサ４３等を備えている。

エンジン回転数センサ４０は、クランクシャフト１１からエンジン回転数Ｎｅを取得する。車速センサ４１は、変速機１３の出力軸１５又は、プロペラシャフト１６から車速Ｖを取得する。アクセル開度センサ４２は、不図示のアクセルペダルの踏み込み量に応じたアクセル開度（エンジン１０の燃料噴射指示値）Ｑを取得する。ブレーキペダルセンサ４３は、不図示のブレーキペダルの踏み込みから運転者によるブレーキ操作の有無を取得する。これら各種センサ類４０〜４３のセンサ値は、電気的に接続されたＥＣＵ１００に出力される。

ＥＣＵ１００は、エンジン１０、クラッチ装置１２、変速機１３、クラッチ作動装置２２、電装品３２等の各種制御を行うもので、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。

図２は、本実施形態に係るＥＣＵ１００及び関連する構成を示す機能ブロック図である。ＥＣＵ１００は、バッテリ残存容量演算部１１０（残存容量取得手段）と、電装品消費電力演算部１２０（消費電力取得部）と、惰行制御実行部１３０（惰行制御実行手段）と、惰行制御禁止部１４０（惰行制御禁止手段）とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ１００に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。

バッテリ残存容量演算部１１０は、バッテリ装置３１から得られる電圧などからＳＯＣを演算する。バッテリ残存容量演算部１１０により演算されるＳＯＣは、惰行制御禁止部１４０に出力される。

電装品消費電力演算部１２０は、各種電装品３２による消費電力を演算する。電装品消費電力演算部１２０により演算される消費電力は、惰行制御禁止部１４０に出力される。

惰行制御実行部１３０は、入力されるセンサ値に基づいて、所定の惰行制御開始条件を満たすか否かを判定する。惰行制御開始条件としては、例えば、アクセル開度Ｑが所定量以上低下した場合としてもよい。なお、惰行制御開始条件としては、これに限られず、種々の条件とすることができ、例えば、１以上のセンサ値についてのエンジン１０が２０Ｌ，２０Ｒ（図１参照）に対して正の仕事をしない運転状態に対応する条件としてもよい。

惰行制御実行部１３０は、惰行制御開始条件を満たすと判定した場合には、エンジン回転数Ｎｅを所定の回転数（例えば、アイドル回転数又は相当する回転数）に低下させる制御を行うとともに、クラッチ作動装置２２にクラッチ装置１２を断にさせるように制御する。

また、惰行制御実行部１３０は、入力されるセンサ値に基づいて、所定の惰行制御終了条件を満たすか否かを判定する。惰行制御終了条件としては、例えば、アクセル開度Ｑが所定量以上増加した場合としてもよい。なお、惰行制御終了条件としては、これに限られず、種々の条件とすることができ、例えば、１以上のセンサ値についてのエンジン１０が駆動輪２０Ｌ，２０Ｒ（図１参照）に対して正の仕事をしない運転状態が解消されたことを示す条件としてもよい。

さらに、惰行制御実行部１３０は、惰行制御終了条件を満たすと判定した場合には、エンジン回転数Ｎｅを、例えば、変速機１３の入力軸１４（何れも図1参照）の回転数に合わせるように上昇させる制御を行うとともに、クラッチ作動装置２２にクラッチ装置１２を接にさせるように制御する。

惰行制御禁止部１４０は、以下の禁止条件（１）、（２）の何れかが成立する場合には、惰行制御実行部１３０による惰行制御の実行処理を禁止する。

（１）バッテリ残存容量演算部１１０から入力されるバッテリ装置３１のＳＯＣが低位であることを示す所定の下限閾値以下の場合。

（２）電装品消費電力演算部１２０から入力される各種電装品３２の消費電力が所定の上限閾値以上の場合、具体的には、惰行制御時のエンジン回転数Ｎｅ（アイドル回転数又は相当する回転数）に応じたオルタネータ３０の発電量では各種電装品３２の消費電力を賄いきれず、バッテリ装置３１のＳＯＣが所定の下限閾値以下に低下すると見込まれる場合。

禁止条件（１）については、バッテリ装置３１のＳＯＣが低位の状態で、オルタネータ３０の発電量が低下する惰行制御を実行すると、ＳＯＣのさらなる低下によりバッテリ上がり等を引き起こす可能性があるためである。所定の下限閾値については、車両１の具体的な構成、オルタネータ３０やバッテリ装置３１の容量、性能等に応じて適宜に設定すればよい。また、下限閾値は、固定値に限定されず、不図示の外気温センサにより取得される外気温度が低いほど、下限閾値を低くするように設定してもよい。或は、バッテリ装置３１の経年等に応じて下限閾値を低くするように設定してもよい。

禁止条件（２）については、各種電装品３２の消費電力が大きい状態で、オルタネータ３０の発電量が低下する惰行制御を実行すると、ＳＯＣの大幅な低下を招き、バッテリ上がり等を引き起こす可能性があるためである。惰行制御を実行した場合のオルタネータ３０の発電量は、例えば、横軸にエンジン回転数Ｎｅ、縦軸にオルタネータ３０の発電量を規定した図３に示すオルタネータ特性マップを、惰行制御時のエンジン回転数に基づいて参照することにより推定すればよい。

惰行制御禁止部１４０は、惰行制御開始条件が満たされる際に、これら禁止条件（１）,（２）の何れかが成立する場合には、クラッチ作動装置２２にクラッチ装置１２を接に維持させる指示信号を出力することにより、惰行制御の実行を禁止する。このように、バッテリ装置３１の低ＳＯＣ時や各種電装品３２の消費電力が大きい場合に、クラッチ装置１２を接にして惰行制御を禁止すると、エンジン回転数Ｎｅは高回転側で維持され、オルタネータ３０の発電量も効果的に維持されるようになる。これより、バッテリ装置３１のＳＯＣを高位に保つことが可能となり、バッテリ上がりやバッテリ劣化の発生を効果的に抑制することができる。

次に、図４に基づいて、本実施形態に係る制御処理のフローを説明する。本制御処理は、例えば、エンジン１０の始動（イグニッションスイッチのキースイッチＯＮ）と同時に開始される。

ステップＳ１００では、車両１の走行状態が惰行制御開始条件を満たすか否かを判定する。車両１の走行状態が惰行制御開始条件を満たさない場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１００の処理を繰り返す。一方、車両１の走行状態が惰行制御開始条件を満たす場合（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、上述の禁止条件（１），（２）の何れかが成立するか否かを判定する。具体的には、（１）バッテリ装置３１のＳＯＣが所定の下限閾値以下の場合、或は、（２）惰行制御時のエンジン回転数Ｎｅに応じたオルタネータ３０の発電量では各種電装品３２の消費電力を賄いきれない場合の何れかが成立すると（Ｙｅｓ）、本制御はステップＳ１２０に進み、クラッチ装置１２を接にして惰行制御の実行を禁止し、その後リターンされる。一方、禁止条件（１），（２）の何れもが成立しない場合（Ｎｏ）、本制御はステップＳ１３０に進む。

ステップＳ１３０では、惰行制御を開始する。具体的には、エンジン回転数Ｎｅを惰行制御時の所定の回転数（例えば、アイドル回転数又は相当する回転数）に低下させる制御を行うとともに、クラッチ装置１２を断にさせるように制御する。惰行制御が開始されると、エンジン回転数Ｎｅが低くなるので、エンジン１０における燃料消費を適切に低減することができる。

次いで、ステップＳ１４０では、車両１の走行状態が惰行制御終了条件を満たすか否かを判定する。車両１の走行状態が惰行制御終了条件を満たさない場合（Ｎｏ）には、惰行制御の状態を維持し、ステップＳ１４０の処理を繰り返す。一方、車両１の走行状態が惰行制御終了条件を満たす場合（Ｙｅｓ）には、ステップＳ１５０に進み、惰行制御終了処理を行う。

ステップＳ１５０では、エンジン回転数Ｎｅを、例えば、変速機１３の入力軸１４の回転数に合わせるように上昇させる制御を開始するとともに、クラッチ装置１２を接にさせる惰行制御終了処理を実行し、その後、本制御はリターンされる。

次に、本実施形態に係る制御装置及び、制御方法による作用効果について説明する。

図５（Ａ）は、本実施形態に係る制御処理のタイミングチャートであり、図５（Ｂ）は従来例に係る制御処理のタイミングチャートである。これら図５（Ａ），（Ｂ）において、時刻ｔ０〜ｔ１は車両１の加速走行により変速機１３が順次シフトアップされている期間、時刻ｔ１は惰行制御開始条件が成立した時、時刻ｔ２は惰行制御終了条件が成立した時、時刻ｔ２〜ｔ３は車両１の減速走行により変速機１３が順次シフトダウンされている期間を示している。

図５（Ｂ）に示すように、従来例に係る制御処理においては、時刻ｔ１にて惰行制御開始条件が成立すると、バッテリ装置が低ＳＯＣの状態にあるか否かにかかわらず、或は、各種電装品３２の消費電力が所定の上限閾値以上であるか否かにかかわらず、エンジン回転数Ｎｅを低下させると共にクラッチ装置を断にする惰行制御を開始する。

このため、惰行制御の実行期間である時刻ｔ１〜ｔ２に亘ってエンジン回転数Ｎｅは低い状態（アイドリング回転数又は相当する回転数）となり、これに伴いオルタネータの発電量も大きく低下する。その結果、時刻ｔ１〜ｔ２にて、オルタネータの発電不足によりバッテリ装置のＳＯＣが大幅に低下し、バッテリ上がりやバッテリ劣化等を引き起こすといった課題がある。

これに対し、図５（Ａ）に示す本実施形態に係る制御処理においては、時刻ｔ１にて惰行制御開始条件が成立しても、（１）バッテリ装置３１のＳＯＣが所定の下限閾値以下の場合、或は、（２）惰行制御時のエンジン回転数Ｎｅに応じたオルタネータ３０の発電量では各種電装品３２の消費電力を賄いきれない場合には、クラッチ装置１２を接にして惰行制御の実行を禁止するように構成されている（時刻ｔ１〜ｔ２参照）。

すなわち、惰行制御を禁止することにより、エンジン回転数Ｎｅは高回転側で維持されて、オルタネータ３０の発電量も効果的に維持されるようになる。これより、バッテリ装置３１のＳＯＣを高位に保つことが可能になり、バッテリ上がりやバッテリ劣化の発生を効果的に抑制することができる。

なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。

例えば、図４のフローにおいて、本制御はステップＳ１２０で惰行制御の実行を禁止した後にリターンされるものとして説明したが、図６に示すように、ステップＳ１２０で惰行制御の実行を禁止した後、ステップＳ１００の判定に戻すようにしてもよい。このように構成すれば、惰行制御開始条件が満たされている状態で、上記禁止条件（１），（２）が解消（例えば、ＳＯＣが回復）した場合には、惰行制御を適宜に開始することが可能になる。

また、車両１は、駆動力源としてエンジン１０を備えるものとして説明したが、駆動力源としてエンジン１０及び走行用モータを併用するハイブリッド車両等であってもよい。

１ 車両
１０ エンジン（駆動力源）
１２ クラッチ装置
１３ 変速機
２０Ｌ，２０Ｒ 駆動輪
３０ オルタネータ
３１ バッテリ装置
３２ 電装品
１００ ＥＣＵ
１１０ バッテリ残存容量演算部（残存容量取得手段）
１２０ 電装品消費電力演算部（消費電力取得部）
１３０ 惰行制御実行部（惰行制御実行手段）
１４０ 惰行制御禁止部（惰行制御禁止手段）

Claims (4)

1. 駆動力源から駆動輪への動力伝達を断接可能なクラッチ装置を有すると共に、該クラッチ装置よりも入力側の動力伝達系から伝達される前記駆動力源の動力で発電駆動するオルタネータ及び、該オルタネータで発電される電力を蓄電するバッテリ装置を有する車両の制御装置であって、
   前記バッテリ装置の残存容量を取得する残存容量取得手段と、
   所定の惰行制御開始条件が満たされると、前記クラッチ装置を断にすると共に、前記駆動力源の出力回転数を低下させる惰行制御を実行する惰行制御実行手段と、
   取得される前記残存容量が所定の下限閾値以下の場合に、前記惰行制御の実行を禁止する惰行制御禁止手段と、を備える
   ことを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記バッテリ装置の電力を消費する電装品の消費電力を取得する消費電力取得手段をさらに備え、
   前記惰行制御禁止手段は、取得される前記残存容量が所定の下限閾値以下の場合、又は、取得される前記消費電力が所定の上限閾値以上の場合に、前記惰行制御の実行を禁止する
   請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 駆動力源から駆動輪への動力伝達を断接可能なクラッチ装置を有すると共に、該クラッチ装置よりも入力側の動力伝達系から伝達される前記駆動力源の動力で発電駆動するオルタネータ及び、該オルタネータで発電される電力を蓄電するバッテリ装置を有する車両の制御方法であって、
   所定の惰行制御開始条件が満たされると、前記クラッチ装置を断にすると共に、前記駆動力源の出力回転数を低下させる惰行制御の実行を、前記バッテリ装置の残存容量が所定の下限閾値以下の場合に禁止する
   ことを特徴とする車両の制御方法。
4. 前記惰行制御の実行を、前記バッテリ装置の残存容量が所定の下限閾値以下の場合、又は、前記バッテリ装置の電力を消費する電装品の消費電力が所定の上限閾値以上の場合に禁止する
   請求項３に記載の車両の制御方法。

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