JP2024062736A - 車載用制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】バッテリレス走行をより適正に終了する。【解決手段】車載用制御装置は、エンジンや、エンジンのクランクシャフトに連結された発電可能な電動機、電動機に高電圧系電力ラインにより接続された高電圧バッテリ、低電圧バッテリ、高電圧電力ラインと低電圧バッテリに接続された低電圧系電力ラインとに接続されたDC/DCコンバータ、高電圧系電力ラインのDC/DCコンバータより高電圧バッテリ側に取り付けられたリレーなどと共に自動車に搭載される。車載用制御装置は、リレーをオフとして高電圧バッテリを切り離して走行するバッテリレス走行を終了するときには、電動機を駆動停止してからDC/DCコンバータを駆動停止する。【選択図】図2
Description
本開示は、車載用制御装置に関し、詳しくは、エンジンのクランクシャフトに連結された発電可能な電動機と、電動機に接続された高電圧バッテリと、低電圧バッテリと、高電圧系電力ラインと低電圧系電力ラインに接続されたDC/DCコンバータと、を備える自動車に搭載される車載用制御装置に関する。
従来、この種の車載用制御装置としては、エンジンと第1モータと駆動軸との3軸に3つの回転要素が接続されたプラネタリギヤと、駆動軸に連結された第2モータと、第1モータおよび第2モータと電力のやりとりを行なう高電圧バッテリと共に自動車に搭載されたものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この車載用制御装置は、高電圧バッテリの異常時には、システムメインリレーをオフとして高電圧バッテリを切り離し、第1モータで発電した電力の全てを第2モータで消費して走行するバッテリレス走行を実行する。車載用制御装置は、バッテリレス走行を終了するときには、第2モータの逆起電圧が直流電圧より大きいか否かを判定し、第2モータの逆起電圧が直流電圧より大きいと判定されている間は直流電圧がPWM制御の持続を可能とする電圧範囲内となるようにインバータのPWM制御を行なう。車載用制御装置は、第2モータの逆起電圧が直流電圧より小さいと判定したときには、直流電圧が低下するようにインバータを制御し、直流電圧が所定の停止電圧に達したときにインバータを停止する。
車載用制御装置としては、エンジンや自動変速装置の他に、エンジンのクランクシャフトに連結された発電可能な電動機や、電動機の電力のやりとりを行なう高電圧バッテリなどと共に自動車に搭載されるものも提案されている。この自動車は、更に、補機に電力を供給する低電圧バッテリや、高電圧バッテリに接続された高電圧系電力ラインと低電圧バッテリに接続された低電圧系電力ラインとに接続されたDC/DCコンバータなども車載することが多い。こうした自動車は、背景技術に記載した自動車とハード構成が異なるため、バッテリレス走行を終了する際に同様の制御を行なうことができず、適正にバッテリレス走行を終了しないとロードダンプが生じる恐れがある。
本開示の車載用制御装置は、エンジンのクランクシャフトに連結された発電可能な電動機と、電動機の電力のやりとりを行なう高電圧バッテリと、を備える車両において、バッテリレス走行をより適正に終了することを主目的とする。
本開示の車載用制御装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本開示の車載用制御装置は、
エンジンと、
前記エンジンのクランクシャフトに連結された発電可能な電動機と、
前記電動機に高電圧系電力ラインにより接続された高電圧バッテリと、
低電圧バッテリと、
前記高電圧電力ラインと前記低電圧バッテリに接続された低電圧系電力ラインとに接続されたDC/DCコンバータと、
前記高電圧系電力ラインの前記DC/DCコンバータより前記高電圧バッテリ側に取り付けられたリレーと、
を備える自動車に車載される車載用制御装置であって、
前記リレーをオフとして前記高電圧バッテリを切り離して走行するバッテリレス走行を終了するときには、前記電動機を駆動停止してから前記DC/DCコンバータを駆動停止する、
ことを特徴とする。
エンジンと、
前記エンジンのクランクシャフトに連結された発電可能な電動機と、
前記電動機に高電圧系電力ラインにより接続された高電圧バッテリと、
低電圧バッテリと、
前記高電圧電力ラインと前記低電圧バッテリに接続された低電圧系電力ラインとに接続されたDC/DCコンバータと、
前記高電圧系電力ラインの前記DC/DCコンバータより前記高電圧バッテリ側に取り付けられたリレーと、
を備える自動車に車載される車載用制御装置であって、
前記リレーをオフとして前記高電圧バッテリを切り離して走行するバッテリレス走行を終了するときには、前記電動機を駆動停止してから前記DC/DCコンバータを駆動停止する、
ことを特徴とする。
本開示の車載用制御装置は、エンジンや、エンジンのクランクシャフトに連結された発電可能な電動機、電動機に高電圧系電力ラインにより接続された高電圧バッテリ、低電圧バッテリ、高電圧電力ラインと低電圧バッテリに接続された低電圧系電力ラインとに接続されたDC/DCコンバータ、高電圧系電力ラインのDC/DCコンバータより高電圧バッテリ側に取り付けられたリレーなどと共に自動車に搭載される。本開示の車載用制御装置は、リレーをオフとして高電圧バッテリを切り離して走行するバッテリレス走行を終了するときには、電動機を駆動停止してからDC/DCコンバータを駆動停止する。これにより、ロードダンプが生じるのを抑止し、バッテリレス走行を適正に終了することができる。
本開示の車載用制御装置において、前記自動車が前記高電圧系電力ラインの前記リレーより前記DC/DCコンバータ側に取り付けられたコンデンサを備える場合には、前記バッテリレス走行を終了するときには、前記電動機を駆動停止してから前記コンデンサの電荷を放電し、その後前記DC/DCコンバータを駆動停止するものとしてもよい。高電圧系電力ラインにコンデンサが取り付けられている場合には、コンデンサの電荷を放電した後にDC/DCコンバータを駆動停止することにより、コンデンサの放電をより適正に行なってバッテリレス走行を終了することができる。
次に、本開示の実施形態について説明する。図1は本開示の実施形態の車載用制御装置を搭載する自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施形態の自動車20は、図示するように、エンジン22と、スタータ25と、モータ30と、インバータ32と、自動変速装置40と、高電圧バッテリ50と、低電圧バッテリ60と、DC/DCコンバータ66と、メイン電子制御ユニット(以下、「メインECU」という。)70とを備える。実施形態では、メイン電子制御ユニット70が車載用制御装置に相当する。
エンジン22は、燃料タンクから燃料供給系を介して供給されるガソリンや軽油などを燃料として用いる多気筒(4気筒や6気筒など)の内燃機関として構成されている。エンジン22は、エンジン用電子制御ユニット(以下、「エンジンECU」という)24により運転制御される。
エンジンECU24は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入力ポート、出力ポート、通信ポートを備える。エンジンECU24は、エンジン22のクランクシャフト23の回転位置を検出するクランクポジションセンサ23aからのクランク角θcrなどのエンジン22を運転制御するのに必要な各種センサからの信号を入力ポートを介して入力する。エンジンECU24は、エンジン22を運転制御するための各種制御信号を出力ポートを介して出力する。エンジンECU24は、クランクポジションセンサ23aからのエンジン22のクランク角θcrに基づいてエンジン22の回転数Neを演算している。
スタータモータ25は、エンジン22の出力軸としてのクランクシャフト23に接続されている。スタータモータ25は、低電圧バッテリ60から電力の供給を受けてエンジン22をクランキングする。また、エンジン22のクランクシャフト23は、ねじれ要素としてのダンパ28の入力側に接続されている。エンジン22のクランクシャフト23には、プーリ23bが取り付けられている。
モータ30は、例えば同期発電電動機として構成されている。モータ30の回転軸にはプーリ30bが取り付けられている。プーリ30bは、エンジン22のクランクシャフト23に取り付けられたプーリ23bに掛けられたベルト31により伝達される動力により回転駆動する。モータ30はインバータ32により駆動される。インバータ32は高電圧系電力ライン61に接続されている。モータ30は、メインECU70によってインバータ32の複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることによって回転駆動する。
自動変速装置40は、トルクコンバータ43と、例えば6段変速の自動変速機45と、図示しない油圧回路とを備える。トルクコンバータ43は、一般的な流体式の伝導装置として構成されている。トルクコンバータ43は、モータ30の回転軸に接続された入力軸41の動力を自動変速機45の入力軸である中間回転軸44にトルクを増幅して伝達したり、トルクを増幅することなくそのまま伝達したりする。自動変速機45は、中間回転軸44に接続されていると共に駆動軸46に接続された出力軸42に接続されている。自動変速機45は、複数の遊星歯車と、油圧駆動の複数の摩擦係合要素(クラッチ,ブレーキ)とを有する。駆動軸46は、駆動輪49a、49bに車軸48およびリヤデファレンシャルギヤ47を介して連結されている。自動変速機45は、例えば、複数の摩擦係合要素の係合および係合の解除により第1速から第6速までの前進段や後進段を形成して中間回転軸44と出力軸42との間で動力を伝達する。
高電圧バッテリ50は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池として構成されている。高電圧バッテリ50は、インバータ32に接続された高電圧系電力ライン51に接続されている。高電圧系電力ライン51には、高電圧バッテリ50を切り離すためのリレー52が取り付けられている。低電圧バッテリ60は、定格電圧が高電圧バッテリ50よりも低い例えば鉛電池などとして構成されている。低電圧バッテリ60は、スタータモータ25や補機68に接続された低電圧系電力ライン51に接続されている。DC/DCコンバータ66は、高電圧系電力ライン51と低電圧系電力ライン61とに接続されている。DC/DCコンバータ66は、メインECU70によって制御されることにより、高電圧系電力ライン51の電力を降圧して低電圧系電力ライン61に供給したり、低電圧系電力ライン61の電力を昇圧して高電圧系電力ライン51に供給する。高電圧系電力ライン51には平滑用のコンデンサ54が取り付けられており、低電圧系電力ライン61には平滑用のコンデンサ64が取り付けられている。
メインECU70は、図示しないが、CPUを中心とするマイクロコンピュータとして構成されており、CPUの他に、処理プログラムを記憶するROMや、データを一時的に記憶するRAM、入力ポート、出力ポート、通信ポートを備える。
メインECU70は、入力ポートを介して、モータ30の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからのモータ30の回転子の回転位置φmや、駆動軸46に取り付けられた回転数センサ46aからの駆動軸46の回転数Npなどを入力する。メインECU70は、入力ポートを介して、高電圧バッテリ50の出力端子に取り付けられた電圧センサ50aからの電池電圧Vbや、電流センサ50bからの充放電電流Ib、高電圧バッテリ50に取り付けられた温度センサ60cからの電池温度Tb、高電圧系電力ライン51に取り付けられた電圧センサ54aからの高電圧系電圧VH、低電圧系電力ライン61に取り付けられた電圧センサ64aからの低電圧系電圧VLも入力する。メインECU70は、入力ポートを介して、イグニッションスイッチ80からのイグニッション信号や、シフトレバー81の操作位置を検出するシフトポジションセンサ82からのシフトポジションSP、アクセルペダル83の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ84からのアクセル開度Acc、ブレーキペダル85の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ86からのブレーキペダルポジションBP、車速センサ88からの車速Vも入力する。
メインECU70は、出力ポートを介して、スタータモータ25への制御信号や、インバータ32への制御信号、リレー52への駆動制御信号、自動変速装置40への制御信号、DC/DCコンバータ66への制御信号、補機68への駆動制御信号などを出力する。
メインECU70は、エンジンECU24と通信ポートを介して接続されている。メインECU70は、高電圧バッテリ60の電圧VHや高電圧バッテリ60に流れる電流Ibなどに基づいて高電圧バッテリ60の蓄電割合SOCを演算している。
メインECU70は、自動車20の走行中は、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸46に要求される駆動軸要求トルクTd*を設定すると共にモータ30から出力すべきモータ要求トルクTm*を設定する。メインECU70は、駆動軸要求トルクTd*をクランクシャフト23に換算したトルクとモータ要求トルクTm*をクランクシャフト23に換算したトルクとの和として実行トルクTeg*を計算し、実行トルクTeg*をエンジンECU24に送信する。エンジンECU24は、受信した実行トルクTeg*がエンジン22から出力されるように吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御を実行する。メインECU70は、モータ要求トルクTm*がモータ30から出力されるようにインバータ32のスイッチング素子をスイッチング制御する。メインECU70は、車速Vと駆動軸要求トルクTd*とによって変速段が区分された変速マップによって定まる変速段となるように自動変速装置40を制御する。
次に、実施例の自動車20の動作、特に高電圧バッテリ50を切り離してのバッテリレス走行を終了する際の動作について説明する。図2は、メインECU70により実行される走行終了処理の一例を示すフローチャートである。
走行終了処理が実行されると、メインECU70は、まず、インバータ32の遮断指令出力されるまで待つ(ステップS100)。メインECU70は、インバータ32の遮断指令が出力されると、バッテレス走行であるか否かを判定する(ステップS110)。バッテリレス走行では、高電圧バッテリ50に異常が生じたことに基づいて、リレー52をオフとして高電圧バッテリ50を切り離した状態で走行する。この場合、メインECU70は、モータ30を発電機として機能するようにインバータ32を制御すると共に高電圧系電力ライン51の電力(モータ30の発電電力)が降圧されて低電圧系電力ライン61に供給されるようにDC/DCコンバータ66を制御するバッテリレス制御を行なう。
メインECU70は、ステップS110でバッテリレス走行ではないと判定したときには、DC/DCコンバータ66の駆動を停止し(ステップS120)、その後、インバータ32の駆動を停止してモータ30の駆動を停止し(ステップS130)、更にその後、コンデンサ34の放電を行なって(ステップS140)、本処理を終了する。コンデンサ34の放電は、インバータ32をスイッチングしてモータ30に通電して熱として消費することなどにより行なうことができる。
メインECU70は、ステップS110でバッテリレス走行であると判定したときには、まず、インバータ32の駆動を停止してモータ30の駆動を停止し(ステップS150)、その後、コンデンサ34の放電を行ない(ステップS160)、更にその後に、DC/DCコンバータ66の駆動を停止して(ステップS170)、本処理を終了する。DC/DCコンバータ66を駆動しているときにインバータの駆動を停止してモータ30の駆動を停止することにより、ロードダンプが生じるのを抑止するためである。
以上説明した実施形態の自動車20が搭載するメインECU70(車載用制御装置)では、リレー52をオフとして高電圧バッテリ50を切り離した状態で走行するバッテリレス走行を終了するときには、DC/DCコンバータ66を駆動している状態でインバータの駆動を停止してモータ30の駆動を停止し、その後にDC/DCコンバータ66の駆動を停止する。これにより、ロードダンプが生じるのを抑止することができる。
実施形態の自動車20では、エンジン22とモータ30とを、2つのプーリ23b,30bと両プーリ23b,30bに巻き掛けられたベルト31とにより接続するものとした。しかし、エンジン22とモータ30とを、チェーン機構により接続するものとしてもよいし、ギヤ機構を介して接続するものとしてもよいし、直結するものとしてもよい。
実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施形態では、エンジン22が「エンジン」に相当し、モータ30が「電動機」に相当し、高電圧バッテリ50が「高電圧バッテリ」に相当し、低電圧バッテリ60が「低電圧バッテリ」に相当し、DC/DCコンバータ66が「DC/DCコンバータ」に相当し、リレー52が「リレー」に相当し、メイン電子制御ユニット(メインECU)70が「車載用制御装置」に相当する。
なお、実施形態の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施形態は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本開示を実施するための形態(実施形態)について説明したが、本開示はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本開示は、車載用制御装置の製造産業などに利用可能である。
20 自動車、22 エンジン、23 クランクシャフト、23a クランクポジションセンサ、23b プーリ、24 エンジンECU、25 スタータモータ、28 ダンパ、30 モータ、30b プーリ、31 ベルト、32 インバータ、40 自動変速装置、41 入力軸、42 出力軸、43 トルクコンバータ、44 中間回転軸、45 自動変速機、46 駆動軸、46a 回転数センサ、47 リヤデファレンシャルギヤ、48 車軸、49a,49b 駆動輪、50 高電圧バッテリ、50a 電圧センサ、50b 電流センサ、50c 温度センサ、51 高電圧系電力ライン、52 リレー、54 コンデンサ、54a 電圧センサ、60 低電圧バッテリ、61 低電圧系電力ライン、64 コンデンサ、64a 電圧センサ、66 DC/DCコンバータ、68 補機、70 メイン電子制御ユニット(メインECU)、80 イグニッションスイッチ、81 シフトレバー、82 シフトポジションセンサ、83 アクセルペダル、84 アクセルペダルポジションセンサ、85 ブレーキペダル、86 ブレーキペダルポジションセンサ、88 車速センサ。
Claims (2)
- エンジンと、
前記エンジンのクランクシャフトに連結された発電可能な電動機と、
前記電動機に高電圧系電力ラインにより接続された高電圧バッテリと、
低電圧バッテリと、
前記高電圧電力ラインと前記低電圧バッテリに接続された低電圧系電力ラインとに接続されたDC/DCコンバータと、
前記高電圧系電力ラインの前記DC/DCコンバータより前記高電圧バッテリ側に取り付けられたリレーと、
を備える自動車に車載される車載用制御装置であって、
前記リレーをオフとして前記高電圧バッテリを切り離して走行するバッテリレス走行を終了するときには、前記電動機を駆動停止してから前記DC/DCコンバータを駆動停止する、
ことを特徴とする車載用制御装置。 - 請求項1の車載用制御装置であって、
前記自動車は、前記高電圧系電力ラインの前記リレーより前記DC/DCコンバータ側に取り付けられたコンデンサを備え、
前記バッテリレス走行を終了するときには、前記電動機を駆動停止してから前記コンデンサの電荷を放電し、その後前記DC/DCコンバータを駆動停止する、
車載用制御装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022170782A JP2024062736A (ja) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 車載用制御装置 |
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