JP5035431B2 - 車両制御システム - Google Patents

Description

本発明は、車両制御システムに関する。

従来、蓄電装置からの電力を消費して操舵操作をアシストするアシストトルクを操舵装置に作用させるパワーステアリング装置の技術が知られている。また、自動でエンジンを停止させることが可能な車両において、エンジンの停止中に予め定められた条件に基づいて始動装置によって自動でエンジンを始動させる技術が知られている。

例えば、特許文献１には、所定の停止条件が満たされた場合にエンジンを一時的に停止させるエコラン制御を実行するエコラン制御部と、モータを駆動することにより操舵系に操舵補助力を付与する電動パワーステアリング制御部とを備える車両制御装置の技術が開示されている。

特開２００９−２２７０９４号公報

ここで、パワーステアリング装置を搭載し、かつエンジンを停止して走行することが可能な車両において、エンジンを停止して走行中に走行条件等に基づいて始動装置によってエンジンが自動で始動される場合がある。このような車両において、パワーステアリング装置と始動装置とが共通の蓄電装置からの電力により作動するものである場合、この蓄電装置に対する始動装置からの電力要求とパワーステアリング装置からの電力要求とが重なる可能性がある。始動装置およびパワーステアリング装置に同時に電力を供給できる蓄電装置は大容量のものとなるが、大容量の蓄電装置は重量増加等を招くという問題がある。エンジンを停止して走行中にパワーステアリング装置に対する電力供給能力を確保でき、かつ蓄電装置の容量を低減できることが望まれている。

本発明の目的は、パワーステアリング装置と、エンジンを停止して走行中にエンジンを始動させる始動装置とを備えた車両において、エンジンを停止して走行中におけるパワーステアリング装置に対する蓄電装置の電力供給能力の確保と、蓄電装置の小容量化とを両立できる車両制御システムを提供することである。

本発明の車両制御システムは、車両の動力源であるエンジンと、蓄電装置と、前記エンジンの回転と連動して回転することで発電する発電機と、前記蓄電装置からの電力を消費して前記エンジンを始動させる始動装置と、前記蓄電装置および前記発電機からそれぞれ電力の供給を受けることが可能であり、前記供給された電力を消費して作動するパワーステアリング装置とを備え、前記エンジンを停止させて惰性により前記車両を走行させる惰性走行の実行時において、車速に基づいて前記始動装置によって前記エンジンを始動させ、かつ前記エンジンを始動させるときの車速である所定車速を前記蓄電装置の状態に応じて変化させることを特徴とする。

上記車両制御システムにおいて、前記蓄電装置の電力供給能力が低い場合の前記所定車速は、前記蓄電装置の電力供給能力が高い場合の前記所定車速よりも大きな車速であることが好ましい。

上記車両制御システムにおいて、前記パワーステアリング装置が消費する電力は、車速に応じて変化するものであって、前記所定車速は、前記エンジンの始動時に前記始動装置で消費される電力と前記パワーステアリング装置で消費される電力とを前記蓄電装置が同時に出力可能な車速の範囲の下限の車速、あるいは前記車速の範囲内における前記下限の車速の近傍の車速であることが好ましい。

上記車両制御システムにおいて、前記車速の範囲とは、前記蓄電装置が、前記蓄電装置から電力の供給を受ける機器の作動可能な電圧範囲の出力電圧を維持したままで、前記始動装置で消費される電力と前記パワーステアリング装置で消費される電力とを同時に出力できる範囲であることが好ましい。

上記車両制御システムにおいて、車速を含む走行条件が予め定められた惰性走行禁止領域にある場合に前記惰性走行の実行を禁止して前記エンジンを運転させるものであって、前記蓄電装置の電力供給能力が低い場合の前記惰性走行禁止領域は、前記蓄電装置の電力供給能力が高い場合の前記惰性走行禁止領域よりも広いことが好ましい。

上記車両制御システムにおいて、前記蓄電装置の電力供給能力が低いほど、前記惰性走行禁止領域が広くなることが好ましい。

上記車両制御システムにおいて、更に、前記車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生装置を備え、前記惰性走行の実行時に前記回生装置が出力する電力を前記蓄電装置、前記始動装置、あるいは前記パワーステアリング装置の少なくとも一つに供給させるものであって、前記回生装置が出力する電力に基づいて前記所定車速を決定することが好ましい。

上記車両制御システムにおいて、前記惰性走行の実行時における前記回生装置の出力電圧を、前記惰性走行以外の走行状態における前記回生装置の出力電圧よりも高くすることが好ましい。

本発明にかかる車両制御システムは、蓄電装置と、エンジンの回転と連動して回転することで発電する発電機と、蓄電装置からの電力を消費してエンジンを始動させる始動装置と、蓄電装置および発電機からそれぞれ電力の供給を受けることが可能であり、供給された電力を消費して作動するパワーステアリング装置とを備え、エンジンを停止させて惰性により車両を走行させる惰性走行の実行時において、車速に基づいて始動装置によってエンジンを始動させ、かつエンジンを始動させるときの車速である所定車速を蓄電装置の状態に応じて変化させる。よって、上記車両制御システムによれば、エンジンを停止して走行中におけるパワーステアリング装置に対する蓄電装置の電力供給能力の確保と、蓄電装置の小容量化とを両立できるという効果を奏する。

図１は、第１実施形態にかかる車両制御システムの制御内容について説明するための図である。 図２は、第１実施形態にかかる車両の要部を示す概略構成図である。 図３は、エンジンの始動判定方法の一例を示す図である。 図４は、バッテリの電力供給能力について説明するための図である。 図５は、第１実施形態の変形例にかかる車両の要部を示す概略構成図である。 図６は、回生オルタネータの発電時における電力供給能力について説明するための図である。 図７は、回生オルタネータが発電しているときの車両制御システムの制御内容について説明するための図である。 図８は、第２実施形態にかかる制御内容について説明するための図である。

本発明にかかる車両制御システムの一実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記の実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるものあるいは実質的に同一のものが含まれる。

（第１実施形態）
図１から図７を参照して、第１実施形態について説明する。本実施形態は、車両制御システムに関する。図１は、本発明の第１実施形態にかかる車両制御システムの制御内容について説明するための図、図２は、第１実施形態にかかる車両の要部を示す概略構成図である。

本実施形態の車両制御システム１−１は、エンジン（図２の符号１０参照）を停止させた状態で車両（図２の符号１参照）を走行させる制御装置を備えた車両１を制御するものである。車両制御システム１−１は、エンジン１０を停止させて、エンジン抵抗損失（もしくはエンジンブレーキ損失）をなくし、惰性により車両１を走行させる惰性走行（フリーラン）の実行中に、電動パワーステアリング装置（ＥＰＳ、図２の符号１８参照）に電力を供給するためにエンジン１０を始動させてオルタネータ（図２の符号１２参照）で発電を開始する。以下に説明するように、車両制御システム１−１は、惰性走行中にＥＰＳ１８に対するバッテリ（図２の符号１６参照）の電力供給能力を確保できるようにエンジン始動のタイミングを決定する。

エンジン１０を停止させた状態で車両１を走行させる場合、走行エンジン停止中にはオルタネータ１２による発電が行えない。このため、バッテリ１６の電力供給能力と、ＥＰＳ１８などの大電力負荷による消費電力とを考慮してエンジン１０を始動させてオルタネータ１２で発電を開始する必要がある。ここで、エンジン始動のスタータ駆動とＥＰＳ操舵のタイミングとが重なる可能性も考慮する必要がある。

エンジン１０を始動するためにスタータ（図２の符号１１参照）を駆動すると、一時的（一般的に１秒未満）に電源電圧が低下する。１個のバッテリ１６で、フリーランシステムとＥＰＳシステムとを共存させようとすると、ＥＰＳ１８の安定動作が保証できる条件下のみでエンジン停止を許可する（保証できない条件下ではエンジン停止を禁止する）必要がある。ＥＰＳ１８に対する電力供給能力を確保するためには、エンジン停止を許可する領域を狭くすること、言い換えると、ＥＰＳ１８の電流が小さい条件のとき（車速の高いとき）やバッテリ１６の充電が十分なときにエンジン１０を始動させることが有効である。しかしながら、燃費向上のためには、できる限りエンジン停止を許可したい（すなわち、エンジン自動始動をさせたくない）。従って、適切な保証判定方法に基づいてエンジン停止を許可できることが望まれる。また、バッテリ１６の性能はバッテリ１６の状態（充電状態、温度、劣化度等）により変化し、ＥＰＳ安定動作の保証に影響するため、その対策が必要である。

本実施形態では、車両制御システム１−１は、惰性走行の実行時において、車速に基づいてエンジン１０を始動させる。ＥＰＳ１８では、車速が低速となるほどアシストトルクが大きくなり、消費電力が増加する。従って、車速に基づいてＥＰＳ１８で消費される最大電流を推定可能である。車両制御システム１−１は、ＥＰＳ１８で消費される最大電流およびエンジン始動時にスタータ１１で消費される電流をバッテリ１６が同時に出力可能な車速の範囲でエンジン停止を許可する。また、車速が低下していく場合、ＥＰＳ１８およびスタータ１１に同時に適切な電流を供給できる車速範囲にあるうちに、エンジン１０を始動させて電力供給能力を確保する。

エンジン１０を始動させるときの車速（所定車速）は、エンジン１０の始動時にスタータ１１で消費される電力とＥＰＳ１８で消費される電力とをバッテリ１６が同時に出力可能な車速の範囲の下限の車速である。本実施形態では、バッテリ１６の放電可能な最大電流に基づいて所定車速が決定されている。すなわち、所定車速は、バッテリ１６の出力可能な最大電流がＥＰＳ１８に流れる最大電流およびスタータ電流を同時に満足できる車速の範囲における下限とされている。これにより、本実施形態の車両制御システム１−１によれば、惰性走行時におけるＥＰＳ１８に対するバッテリ１６の電力供給能力の確保とバッテリ１６の小容量化とを両立することが可能で、かつ燃費の向上を図ることができる。特に、本実施形態の車両制御システム１−１は、バッテリ１６の状態に応じて所定車速を変化させる。よって、ＥＰＳ１８に対する電力供給能力を確保することと燃費の向上とを最大限に両立させることが可能となる。

本実施形態は、以下の（１）から（８）の構成要素を備えた車両を前提としている。
（１）走行中にエンジンを停止し、惰性走行可能なパワトレシステム、またはスタータによってエンジンを始動するマイルドＨＶシステム。
（２）オルタネータ（エンジン駆動発電機）。
（３）スタータモータ。
（４）ＥＰＳ（電動パワステ）。
（５）バッテリ。
（６）バッテリ状態検出装置（バッテリ電流、電圧、温度などからバッテリＳＯＣ（充電量）、バッテリＳＯＨ（劣化度）を算出する部品（システム）。加えて、バッテリ内部抵抗を算出するタイプでも可）。
（７）車速センサ。
（８）ＥＣＵ。

図２において、符号１は、車両を示す。車両１は、動力源であるエンジン１０、オルタネータ１２、クラッチ１３、Ｔ／Ｍ１４、バッテリ１６、ＥＰＳ１８およびＥＣＵ２０を備える。

エンジン１０は、公知の熱機関、例えば内燃機関である。エンジン１０は、スタータ１１を有する。スタータ１１は、バッテリ１６からの電力を消費してエンジン１０を始動させる始動装置である。スタータ１１は、例えば、公知のスタータモータであり、バッテリ１６からの電力により回転することでエンジン１０を回転させてエンジン１０を始動させることができる。

バッテリ１６は、充放電が可能な蓄電装置である。バッテリ１６としては、例えば、鉛蓄電池を用いることができる。バッテリ１６は、スタータ１１およびＥＰＳ１８と接続されており、スタータ１１およびＥＰＳ１８に電力を供給することができる。バッテリ１６には、バッテリ１６の状態を検出するバッテリ状態検出装置１７が設けられている。バッテリ状態検出装置１７は、バッテリ１６の充電状態ＳＯＣ、バッテリ１６の温度およびバッテリ１６の劣化度ＳＯＨ等を検出することができる。充電状態ＳＯＣとは、例えば、バッテリ１６の充電容量に対する実際の充電量の割合（％）とすることができる。また、劣化度ＳＯＨは、バッテリ１６の劣化の度合いを示す値である。劣化度ＳＯＨは、バッテリ１６の劣化の度合いが大きいほど小さな値となる。充電状態ＳＯＣや劣化度ＳＯＨは、公知の方法によって検出される。

エンジン１０には、オルタネータ１２が設けられている。オルタネータ１２は、エンジン１０の回転軸１０ａの回転と連動して回転することで発電を行う発電機である。オルタネータ１２は、発電量が調節可能となっている。オルタネータ１２で発電された電力は、スタータ１１やＥＰＳ１８などの電力負荷に供給される。また、バッテリ１６は、オルタネータ１２で発電された電力によって充電可能である。エンジン１０が停止している（回転軸１０ａが回転していない）ときには、オルタネータ１２も停止しており、オルタネータ１２による発電は行われない。

Ｔ／Ｍ１４は、車両１の変速機である。Ｔ／Ｍ１４は、エンジン１０から伝達される回転を変速して図示しない駆動輪に伝達する。エンジン１０の回転軸１０ａは、クラッチ１３を介してＴ／Ｍ１４の入力軸１４ａと連結されている。クラッチ１３が係合している場合、エンジン１０の回転軸１０ａとＴ／Ｍ１４の入力軸１４ａとは互いに動力を伝達することができる。この場合、エンジン１０の出力する動力は、Ｔ／Ｍ１４を介して駆動輪に伝達される。一方、クラッチ１３が開放している場合、エンジン１０の回転軸１０ａとＴ／Ｍ１４の入力軸１４ａとは切り離されており、互いに動力を伝達することができない。つまり、クラッチ１３が開放した状態では、エンジン１０を停止させた状態で車両１を走行させることが可能である。Ｔ／Ｍ１４は、駆動輪の回転と連動して回転するものであり、車両１の走行中には常時回転する。

ＥＰＳ１８は、電動パワーステアリング装置である。ＥＰＳ１８は、オルタネータ１２およびバッテリ１６と接続されている。ＥＰＳ１８は、オルタネータ１２およびバッテリ１６からそれぞれ電力の供給を受けることが可能であり、供給された電力を消費して作動して操舵操作をアシストするアシストトルクを図示しない操舵装置に作用させる。

例えば、オルタネータ１２が発電を行っていない場合、ＥＰＳ１８はバッテリ１６からの電力を消費して作動する。また、オルタネータ１２が発電を行っている場合、ＥＰＳ１８は、バッテリ１６あるいはオルタネータ１２の少なくともいずれか一方の電力を消費して作動する。

ＥＰＳ１８は、運転者が操舵装置を操作する際の操舵トルクを検出し、検出された操舵トルクに応じたアシストトルクを操舵装置に作用させる。ＥＰＳ１８は、図示しないモータを有し、このモータにより任意のアシストトルクを操舵装置に作用させることができる。

車両１には、エンジン１０を含む車両１の各部を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０が設けられている。ＥＣＵ２０は、エンジン１０と電気的に接続されており、エンジン１０の各種制御を実行する。例えば、ＥＣＵ２０は、エンジン１０における燃料の噴射量や噴射時期、点火時期等を制御する。また、ＥＣＵ２０は、エンジン１０の始動制御を実行する。エンジン１０を始動する場合、ＥＣＵ２０は、スタータ１１を作動させてエンジン１０のクランキングを行い、クランキングによりエンジン回転数が上昇するとエンジン１０への燃料の噴射および点火を行う。ＥＣＵ２０は、こうしたエンジン１０の制御を含む車両１の総合的な制御を行う。車両１には、車速を検出する車速センサ１９が設けられている。バッテリ状態検出装置１７および車速センサ１９は、ＥＣＵ２０と接続されており、バッテリ状態検出装置１７および車速センサ１９の検出結果を示す信号がＥＣＵ２０に出力される。本実施形態の車両制御システム１−１は、エンジン１０、スタータ１１、バッテリ１６、オルタネータ１２、ＥＰＳ１８およびＥＣＵ２０を備える。

ＥＣＵ２０は、オルタネータ１２と接続されており、オルタネータ１２を制御する。ＥＣＵ２０は、クラッチ１３が係合しているとき、すなわちエンジン１０の回転軸１０ａが回転しているときにオルタネータ１２に発電を行わせる。ＥＣＵ２０は、例えば、電力負荷の要求電力に基づいてオルタネータ１２の発電量を決定する。

ＥＣＵ２０は、エンジン１０を停止させて惰性により車両１を走行させる惰性走行を実行可能である。惰性走行は、例えば、車両１の走行中にアクセルオフされた場合に実行されるものである。ＥＣＵ２０は、図示しないアクセルペダルに対する操作量を検出するセンサの検出結果に基づき、アクセルオフと判定すると惰性走行を実行する。ＥＣＵ２０は、惰性走行時には、クラッチ１３を開放し、エンジン１０の回転を停止させて車両１を走行させる。

ＥＰＳ１８は、操舵トルクと車速とに基づいてアシストトルクの目標値（目標アシストトルク）を決定する。アシストトルクが車速に基づいて変化するものであるため、以下に図３を参照して説明するように、惰性走行時には車速に基づいてエンジン１０を再始動させる必要がある。図３は、エンジン１０の始動判定方法の一例を示す図である。

図３において、横軸は車速、縦軸は電流値を示す。符号Ｉｅｐｓは、ＥＰＳ１８のモータに流れる（消費される）最大電流（以下、単に「ＥＰＳ最大電流」と記載する。）を示す。ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓは、それぞれの車速において発生させるアシストトルクの最大値に対応している。図３に示すように、ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓは、車速が小さくなるほど大きな電流値となる。これは、車速が小さくなるほど操舵装置の抵抗が大きなものとなってＥＰＳ１８が大きなアシストトルクを発生させることに対応している。

また、符号Ｉｄは、バッテリ１６が放電可能な最大電流（以下、単に「バッテリ最大電流」と記載する。）を示す。バッテリ最大電流Ｉｄは、バッテリ１６が少なくとも所定の電圧以上の出力電圧を維持したままで放電することが可能な最大の電流値である。この所定の電圧は、バッテリ１６から電力の供給を受ける機器が正常に作動することが可能な電圧の範囲の値である。すなわち、所定の電圧以上の電圧が維持されていれば、バッテリ１６からの電力によって各機器が正常に動作することができる。バッテリ最大電流Ｉｄは、車速によらず概ね一定の値である。

符号Ｉａは、オルタネータ１２が発電して出力することができる最大電流（以下、単に「オルタ最大電流」と記載する。）を示す。オルタ最大電流Ｉａは、車速によって変化するものであり、低速側の領域では、車速が小さくなるほど電流値が減少する。また、符号Ｉｓｐは、最大供給電流を示す。最大供給電流Ｉｓｐは、バッテリ１６とオルタネータ１２とで出力可能な電流の最大値、すなわち、バッテリ最大電流Ｉｄとオルタ最大電流Ｉａとの和である。

惰性走行の実行時には、オルタネータ１２が停止しているため、ＥＰＳ１８に供給可能な最大電流は、バッテリ最大電流Ｉｄとなる。ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓは、車速が小さいほど大きな値となり、低車速の領域では、符号Ａで示すように、ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓに対してバッテリ最大電流Ｉｄが下回る。このため、低車速で走行する場合には、エンジン１０を運転状態としてオルタネータ１２で発電する電力をＥＰＳ１８に供給する必要がある。

また、図４を参照して説明するように、エンジン１０の停止を禁止すべき車速領域は変動する。図４は、バッテリ１６の電力供給能力について説明するための図である。図４において、符号ｖ１は、バッテリ１６の電力供給能力が高い場合においてＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓとバッテリ最大電流Ｉｄとが交差する車速を示す。この車速ｖ１よりも低速側では、ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓに対してバッテリ最大電流Ｉｄが下回るため、エンジン１０の停止が禁止される必要がある。一方、車速ｖ１よりも高速側では、ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓに対してバッテリ最大電流Ｉｄが上回るため、エンジン１０の停止を許可することができる。

充電状態ＳＯＣや劣化度ＳＯＨ、バッテリ１６の温度が低下した場合など、バッテリ１６の電力供給能力が低い場合には、矢印Ｙ１に示すように、バッテリ最大電流Ｉｄが低下する。符号ｖ２は、バッテリ最大電流Ｉｄが低下した場合において、ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓとバッテリ最大電流Ｉｄとが交差する車速を示す。図４に示すように、バッテリ１６の電力供給能力が低下すると、エンジン１０の停止を禁止すべき車速領域は拡大し、エンジン１０の停止を許可することができる車速領域は縮小する。

従って、惰性走行時に矢印Ｙ２に示すように減速する場合、どの車速でエンジン１０を再始動させる必要があるかは、バッテリ１６の状態によって変動する。バッテリ１６の電力供給能力が低い場合には、電力供給能力が高い場合よりも高い車速においてエンジン１０を再始動させる必要がある。

さらに、エンジン１０の始動時にスタータ１１を駆動するときに、バッテリ１６において電圧降下が発生することも考慮する必要がある。バッテリ１６において電圧降下が発生したとしてもＥＰＳ１８に対する電力供給能力を確保できるように、エンジン１０の再始動のタイミングを決定できることが望ましい。

本実施形態の車両制御システム１−１では、図１を参照して説明するように、ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓだけでなくスタータ電流Ｉｓｔに基づいて、エンジン１０を始動させるときの車速（所定車速）が決定される。これにより、惰性走行中におけるＥＰＳ１８に対する電力供給能力を確保でき、かつバッテリ１６に必要とされる容量を低減することができる。

図１において、符号Ｉｓｔは、スタータ電流を示す。スタータ電流Ｉｓｔは、エンジン１０を始動させるときにスタータ１１に流れる（バッテリ１６から放電される）電流の最大値である。また、符号Ｉｃは、スタータ１１およびＥＰＳ１８がそれぞれ単独で作動したときに流れる最大電流の合計、すなわち、ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓとスタータ電流Ｉｓｔの和である。以下の説明では、このＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓとスタータ電流Ｉｓｔの和Ｉｃを「最大消費電流Ｉｃ」と記載する。

本実施形態では、最大消費電流Ｉｃとバッテリ最大電流Ｉｄとが交差する所定車速ｖｔにおいてエンジン１０が始動される。すなわち、所定車速ｖｔよりも大きな車速の領域は、エンジン１０の停止が許可されるエンジン停止許可車速域Ｒ２とされ、所定車速ｖｔ以下の車速の領域は、エンジン１０の停止が禁止されるエンジン停止禁止車速域Ｒ１とされる。エンジン停止許可車速域Ｒ２は、エンジン１０の始動時にスタータ１１で消費される電力とＥＰＳ１８で消費される電力とをバッテリ１６が同時に出力可能な車速の範囲に対応する。また、エンジン停止許可車速域Ｒ２は、バッテリ１６が、バッテリ１６から電力の供給を受ける機器の作動可能な電圧範囲の出力電圧を維持したままで、最大消費電流Ｉｃを出力できる車速の範囲である。所定車速ｖｔは、このエンジン停止許可車速域Ｒ２の下限の車速に対応している。言い換えると、エンジン停止禁止車速域Ｒ１およびエンジン停止許可車速域Ｒ２は、それぞれ所定車速ｖｔによって決まる。

減速状況下でも、エンジン停止許可車速域Ｒ２内でエンジン１０を始動すれば、エンジン始動とＥＰＳ作動のタイミングが一致してもＥＰＳ１８とスタータ１１を同時に動作させることができる。走行中にアクセルオフされると、ＥＣＵ２０は、現在の車速に基づいて惰性走行が可能であるか否かを判定する。現在車速が所定車速ｖｔ以下のエンジン停止禁止車速域Ｒ１にある場合、ＥＣＵ２０は、惰性走行の実行を禁止して、エンジン１０を運転した状態で車両１を走行させる。

一方、現在車速が所定車速ｖｔを上回る場合には、ＥＣＵ２０は、惰性走行を許可し、クラッチ１３を開放状態として、エンジン１０を停止させて車両１を走行させることができる。エンジン停止許可車速域Ｒ２において惰性走行を実行しているときに、矢印Ｙ３に示すように減速して車速が所定車速ｖｔまで低下すると、ＥＣＵ２０はエンジン１０を始動させる。エンジン１０が始動されてオルタネータ１２が発電を行うことで、スタータ１１およびＥＰＳ１８に対して、最大供給電流Ｉｓｐまでの電流を供給可能となる。これにより、所定車速ｖｔ以下のエンジン停止禁止車速域Ｒ１において、ＥＰＳ１８に供給する電力を確保することができる。このように、車両制御システム１−１は、惰性走行の実行時において、車速に基づいてスタータ１１によってエンジン１０を始動させる。

また、ＥＣＵ２０は、バッテリ１６の状態に応じたバッテリ最大電流Ｉｄに基づいてエンジン停止が可能であるか否かを判定する。ＥＣＵ２０がエンジン停止を禁止するエンジン停止禁止条件は、以下の式（１）に示すように定められている。
Ｉｄ（Ｖｂａｔ，Ｒｂａｔ）≦Ｉｅｐｓ（ｖ）＋Ｉｓｔ…（１）
但し、
Ｖｂａｔ：バッテリ端子電圧
Ｒｂａｔ：バッテリ内部抵抗
ｖ：車速（現在車速）
である。

バッテリ内部抵抗Ｒｂａｔは、充電状態ＳＯＣ、劣化度ＳＯＨおよびバッテリ温度Ｔｂａｔをパラメータとする予め記憶されたマップに基づいて算出することができる。もしくは、バッテリ状態検出装置１７として、バッテリ内部抵抗Ｒｂａｔを検出または推定できるものを用いるようにすればよい。この場合、ＥＣＵ２０は、バッテリ状態検出装置１７の検出結果からバッテリ内部抵抗Ｒｂａｔを取得することができる。なお、バッテリ内部抵抗Ｒｂａｔは、充電状態ＳＯＣ、劣化度ＳＯＨあるいはバッテリ温度Ｔｂａｔの少なくとも一つに基づいて決定されればよい。つまり、所定車速ｖｔを変化させるバッテリ１６の状態とは、充電状態ＳＯＣ、劣化度ＳＯＨ、バッテリ温度Ｔｂａｔの少なくとも一つであればよい。

ＥＣＵ２０は、予め記憶している計算式（プログラム）に基づいて、バッテリ端子電圧Ｖｂａｔおよびバッテリ内部抵抗Ｒｂａｔからバッテリ最大電流Ｉｄを決定する。バッテリ最大電流Ｉｄは、例えば、下記式（２）によって算出される。
Ｉｄ＝（Ｖｂａｔ−Ｖｍｉｎ）／Ｒｂａｔ…（２）
但し、Ｖｍｉｎとは、ＥＰＳ動作可能最低電圧であり、予め定められたＥＰＳ１８が正常に動作可能な最低電圧を示す。

また、ＥＣＵ２０は、車速ｖに基づいて予め記憶している計算式に基づいてＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓを決定する。スタータ電流Ｉｓｔは、予めＥＣＵ２０が記憶している値である。ＥＣＵ２０は、上記式（１）が成立する場合、エンジン１０の停止を禁止する。例えば、運転者が走行中にエンジン１０を停止させようとしても、エンジン１０の停止が禁止される。一方、ＥＣＵ２０は、上記式（１）が成立しない場合、エンジン１０の停止を許可することができる。このように、本実施形態では、バッテリ１６の状態によって変化するバッテリ最大電流Ｉｄと、最大消費電流Ｉｃ（ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓ＋スタータ電流Ｉｓｔ）との比較結果に基づいてエンジン１０の停止の可否を決定する。つまり、車両制御システム１−１は、バッテリ１６の状態に応じて所定車速を変化させる。なお、バッテリ最大電流ＩｄおよびＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓは、計算式に代えて、予め記憶しているマップに基づいて決定されてもよい。

図４を参照して説明したように、充電状態ＳＯＣが低下した場合などバッテリ１６の電力供給能力が低い場合には、電力供給能力が高い場合よりも、バッテリ最大電流Ｉｄが低下する（矢印Ｙ１参照）。従って、バッテリ１６の電力供給能力が低い場合の所定車速ｖｔは、電力供給能力が高い場合の所定車速ｖｔよりも大きな車速となり、エンジン停止禁止車速域Ｒ１が広くなる。また、バッテリ１６の電力供給能力が低いほど、エンジン停止禁止車速域Ｒ１が広くなる。

以上説明したように、本実施形態の車両制御システム１−１によれば、惰性走行中におけるＥＰＳ１８に対する電力供給能力の確保とバッテリ１６小容量化との両立を可能とし、かつ燃費の向上を図ることができる。特に、バッテリ１６の状態に基づいて所定車速ｖｔが変化することで、ＥＰＳ１８に対する電力供給能力の確保と燃費の向上とが最大限に両立可能となる。

なお、最大消費電流Ｉｃを決定する電流値は、ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓおよびスタータ電流Ｉｓｔには限定されない。バッテリ１６からの電力により作動する電力負荷がＥＰＳ１８およびスタータ１１以外にも存在する場合、それらに供給される電流値が最大消費電流Ｉｃに加算されてもよい。

本実施形態では、所定車速ｖｔは、エンジン停止許可車速域Ｒ２の下限の車速とされたが、これには限定されない。所定車速ｖｔは、エンジン停止許可車速域Ｒ２内における下限の車速の近傍の車速であってもよい。例えば、減速時の車速の変化が大きい場合に、エンジン停止許可車速域Ｒ２の下限の車速よりも大きな車速を所定車速ｖｔとし、車速がこの所定車速ｖｔまで低下したときにエンジン１０が始動されてもよい。

なお、本実施形態では、車速に基づいて惰性走行の可否が決定されたが、惰性走行の可否を決定する走行条件は、これには限定されない。本実施形態では、エンジン停止禁止車速域Ｒ１が惰性走行を禁止する惰性走行禁止領域に対応し、エンジン停止許可車速域Ｒ２が惰性走行を許可する惰性走行許可領域に対応しているが、惰性走行禁止領域や惰性走行許可領域は、車速以外の走行条件を含む走行条件の領域であってもよい。すなわち、車速に加えて他の走行条件に基づいて惰性走行の禁止や許可が決定されてもよい。このような車速以外の走行条件を含むエンジン停止禁止車速域において、蓄電装置の電力供給能力が低い場合の惰性走行禁止領域が、蓄電装置の電力供給能力が高い場合の惰性走行禁止領域よりも広く設定されるようにしてもよい。惰性走行禁止領域において、車速以外の走行条件とは、例えば、エンジン水温やエアコン設定温度である。

（第１実施形態の変形例）
第１実施形態の変形例について説明する。図５は、本変形例にかかる車両の要部を示す概略構成図である。本変形例にかかる車両１は、回生オルタネータ１５を備える点が上記第１実施形態の車両１と異なる。

図５に示すように、Ｔ／Ｍ１４の出力軸側には、回生オルタネータ１５が設けられている。回生オルタネータ１５は、Ｔ／Ｍ１４の図示しない出力軸の回転と連動して回転することで発電を行うものである。回生オルタネータ１５は、車両１の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生装置として機能する。回生オルタネータ１５は、発電量が調節可能となっている。回生オルタネータ１５は、スタータ１１、バッテリ１６およびＥＰＳ１８と接続されており、発電した電力をスタータ１１、バッテリ１６およびＥＰＳ１８に供給可能である。回生オルタネータ１５が発電している場合、ＥＰＳ１８はバッテリ１６やオルタネータ１２に加えて回生オルタネータ１５からの電力を消費して作動してもよく、回生オルタネータ１５からの電力のみを消費して作動してもよい。ＥＣＵ２０は、クラッチ１３が開放しているとき、すなわちエンジン１０およびオルタネータ１２が駆動輪から切り離されているときに、回生オルタネータ１５に発電を行わせることができる。回生オルタネータ１５に発電を行わせるか否かは、回生効率に基づいて決定されてもよい。

ＥＣＵ２０は、惰性走行時に回生オルタネータ１５が発電を行っている場合、以下に図６および図７を参照して説明するようにエンジン停止を許可できるか否かを判定する。図６は、回生オルタネータ１５の発電時における電力供給能力について説明するための図である。

図６において、符号Ｉａｌｔは、回生オルタネータ１５が出力する電流（以下、単に「回生オルタ電流」と記載する。）を示す。符号Ｉｓｕｍは、回生オルタ電流Ｉａｌｔとバッテリ最大電流Ｉｄの和であり、惰性走行においてバッテリ１６と回生オルタネータ１５とで出力可能な電流値（以下、「回生時供給可能電流」と記載する。）を示す。惰性走行時に回生オルタネータ１５に発電を行わせた場合、回生時供給可能電流Ｉｓｕｍの範囲でスタータ１１およびＥＰＳ１８が電力の供給を受けることが可能である。回生オルタネータ１５の出力は、車速によって変化するものであり、低車速では回生オルタネータ１５の出力は小さくなる。このため、回生オルタネータ１５が発電を行っている場合であっても、低車速の領域ではＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓを回生時供給可能電流Ｉｓｕｍが下回ることがある。

図７は、回生オルタネータ１５が発電しているときの車両制御システム１−１の制御内容について説明するための図である。惰性走行時において、回生オルタネータ１５が出力する電力は、バッテリ１６、スタータ１１およびＥＰＳ１８に供給可能となっている。符号ｖｔ１は、回生オルタネータ１５が発電しているときの所定車速を示す。所定車速ｖｔ１は、回生時供給可能電流Ｉｓｕｍと最大消費電流Ｉｃとが交差する車速である。このように、回生オルタネータ１５が発電しているときの所定車速ｖｔ１は、回生オルタネータ１５が発電していないときの所定車速ｖｔよりも小さな車速となる。よって、回生オルタネータ１５が発電しているときは、回生オルタネータ１５による発電がない場合よりも広い車速域でエンジン１０の停止を許可することが可能となる。つまり、惰性走行の実行時において、回生オルタネータ１５に発電を行わせるようにすることで、エンジン停止禁止車速域Ｒ１を縮小させて燃費の向上を図ることができる。

回生オルタネータ１５が発電しているときの所定車速ｖｔ１は、回生オルタネータ１５が出力する電力に応じて変化する。つまり、車両制御システム１−１は、回生オルタネータ１５が出力する電力に基づいて所定車速を決定する。

回生オルタネータ１５が発電しているときのエンジン停止禁止条件は、以下の式（３）に示すように定められている。
Ｉｄ（Ｖｂａｔ，Ｒｂａｔ）＋Ｉａｌｔ（ｖ）
≦Ｉｅｐｓ（ｖ）＋Ｉｓｔ…（３）

ＥＣＵ２０は、予め記憶している計算式に基づいて、バッテリ最大電流Ｉｄ、回生オルタ電流ＩａｌｔおよびＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓを決定する。例えば、バッテリ最大電流Ｉｄは、上記式（２）によって算出可能である。ＥＣＵ２０は、上記式（３）が成立する場合、エンジン１０の停止を禁止する。一方、ＥＣＵ２０は、上記式（３）が成立しない場合、エンジン１０の停止を許可することができる。なお、バッテリ最大電流Ｉｄ、回生オルタ電流ＩａｌｔおよびＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓは、計算式に代えて、予め記憶しているマップに基づいて決定されてもよい。

なお、惰性走行時に回生発電を行う発電機は、回生オルタネータ１５には限定されない。例えば、本変形例は、エンジン停止時に回生発電を行うことができる発電機を備えたハイブリッド車両に適用可能である。

（第２実施形態）
図８を参照して、第２実施形態について説明する。第２実施形態については、上記実施形態で説明したものと同様の機能を有する構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。図８は、第２実施形態にかかる制御内容について説明するための図である。

本実施形態では、惰性走行時に回生オルタネータ１５の発電電圧を高くすることで、エンジン停止許可車速域Ｒ２を拡大させる。これにより、燃費の向上を図ることができる。図８において、符号Ｉｓｕｍ１は、本実施形態の惰性走行時の回生時供給可能電流を示す。本実施形態では、惰性走行時には、惰性走行以外の走行状態よりも回生オルタネータ１５の出力電圧が高圧とされる。以下の説明では、惰性走行時において回生オルタネータ１５の出力電圧を惰性走行以外の走行状態における出力電圧よりも高圧とした発電状態を「高圧発電時」と記載する。

符号Ｉｓｕｍ０は、惰性走行以外の走行状態における出力電圧で回生オルタネータ１５に発電を行わせた場合の回生時供給可能電流を示す。以下の説明では、惰性走行時において回生オルタネータ１５の出力電圧を惰性走行以外の走行状態と同じ出力電圧とした発電状態を「低圧発電時」と記載する。なお、惰性走行以外の走行状態とは、例えば、エンジン１０を運転させてエンジン１０の動力で走行する走行状態である。

このように、ＥＣＵ２０は、惰性走行時には、惰性走行以外の走行状態におけるよりも回生オルタネータ１５の発電電圧を高くする。これにより、惰性走行時には、それ以外の走行状態よりも回生オルタ電流Ｉａｌｔが増加し、矢印Ｙ４に示すように回生時供給可能電流Ｉｓｕｍを大きな値とすることができる。

また、回生オルタネータ１５の発電電圧が高圧となり、ＥＰＳ１８への供給電圧が高くなることで、矢印Ｙ５に示すように、ＥＰＳ最大電流Ｉｅｐｓが低下する。同様に、回生オルタネータ１５の発電電圧が高圧となることで、スタータ電流Ｉｓｔも低下する。符号Ｉｓｔ１は、高圧発電時のスタータ電流を示し、符号Ｉｓｔ０は、低圧発電時のスタータ電流を示す。高圧発電時のスタータ電流Ｉｓｔ１は、低圧発電時のスタータ電流Ｉｓｔ０よりも小さい。これにより、符号Ｙ６に示すように、高圧発電時の最大消費電流Ｉｃ１は、低圧発電時の最大消費電流Ｉｃ０よりも小さなものとなる。

このように、回生オルタネータ１５の出力電圧を高圧とした場合、回生時供給可能電流Ｉｓｕｍが増加し、かつ、最大消費電流Ｉｃが低下することで、矢印Ｙ７に示すように所定車速ｖｔ１が低速となる。よって、エンジン停止許可車速域Ｒ２が拡大し、エンジン停止禁止車速域Ｒ１が縮小する。つまり、本実施形態によれば、惰性走行を実行可能な車速領域が拡大し、燃費の向上が可能となる。

なお、惰性走行時において回生オルタネータ１５に発電を行わせる場合に、一部の車速においてのみ回生オルタネータ１５の発電電圧を高くするようにしてもよい。例えば、惰性走行において、現在車速が所定車速ｖｔ１の近傍の車速である場合に限り、回生オルタネータ１５の発電電圧を惰性走行以外の走行状態における発電電圧よりも高くするようにしてもよい。このようにしても、エンジン停止許可車速域Ｒ２を拡大させることが可能である。

なお、上記の各実施形態の内容は、適宜組み合わされて実行されてもよい。

以上のように、本発明にかかる車両制御システムは、エンジンを停止して車両を走行させる惰性走行が可能な車両に有用であり、特に、惰性走行中におけるパワーステアリング装置に対する蓄電装置の電力供給能力の確保と、蓄電装置の小容量化とを両立するのに適している。

１−１ 車両制御システム
１ 車両
１０ エンジン
１１ スタータ
１２ オルタネータ
１５ 回生オルタネータ
１６ バッテリ
１８ ＥＰＳ（電動パワーステアリング装置）
２０ ＥＣＵ
Ｉｃ 最大消費電流
Ｉｄ バッテリ最大電流
Ｉｅｐｓ ＥＰＳ最大電流
Ｉｓｔ スタータ電流
Ｒ１ エンジン停止禁止車速域
Ｒ２ エンジン停止許可車速域
ｖｔ 所定車速

Claims (8)

1. 車両の動力源であるエンジンと、
   蓄電装置と、
   前記エンジンの回転と連動して回転することで発電する発電機と、
   前記蓄電装置からの電力を消費して前記エンジンを始動させる始動装置と、
   前記蓄電装置および前記発電機からそれぞれ電力の供給を受けることが可能であり、前記供給された電力を消費して作動するパワーステアリング装置とを備え、
   前記エンジンを停止させて惰性により前記車両を走行させる惰性走行の実行時において、車速に基づいて前記始動装置によって前記エンジンを始動させ、かつ前記エンジンを始動させるときの車速である所定車速を前記蓄電装置の状態に応じて変化させる
   ことを特徴とする車両制御システム。
2. 前記蓄電装置の電力供給能力が低い場合の前記所定車速は、前記蓄電装置の電力供給能力が高い場合の前記所定車速よりも大きな車速である
   請求項１に記載の車両制御システム。
3. 前記パワーステアリング装置が消費する電力は、車速に応じて変化するものであって、
   前記所定車速は、前記エンジンの始動時に前記始動装置で消費される電力と前記パワーステアリング装置で消費される電力とを前記蓄電装置が同時に出力可能な車速の範囲の下限の車速、あるいは前記車速の範囲内における前記下限の車速の近傍の車速である
   請求項２に記載の車両制御システム。
4. 前記車速の範囲とは、前記蓄電装置が、前記蓄電装置から電力の供給を受ける機器の作動可能な電圧範囲の出力電圧を維持したままで、前記始動装置で消費される電力と前記パワーステアリング装置で消費される電力とを同時に出力できる範囲である
   請求項３に記載の車両制御システム。
5. 車速を含む走行条件が予め定められた惰性走行禁止領域にある場合に前記惰性走行の実行を禁止して前記エンジンを運転させるものであって、前記蓄電装置の電力供給能力が低い場合の前記惰性走行禁止領域は、前記蓄電装置の電力供給能力が高い場合の前記惰性走行禁止領域よりも広い
   請求項１に記載の車両制御システム。
6. 前記蓄電装置の電力供給能力が低いほど、前記惰性走行禁止領域が広くなる
   請求項５に記載の車両制御システム。
7. 更に、前記車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する回生装置を備え、前記惰性走行の実行時に前記回生装置が出力する電力を前記蓄電装置、前記始動装置、あるいは前記パワーステアリング装置の少なくとも一つに供給させるものであって、前記回生装置が出力する電力に基づいて前記所定車速を決定する
   請求項２から４のいずれか１項に記載の車両制御システム。
8. 前記惰性走行の実行時における前記回生装置の出力電圧を、前記惰性走行以外の走行状態における前記回生装置の出力電圧よりも高くする
   請求項７に記載の車両制御システム。

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