JP5709489B2

JP5709489B2 - 車両の制御装置

Info

Publication number: JP5709489B2
Application number: JP2010266005A
Authority: JP
Inventors: 大輔岸; 岸　　大輔; 平尾　知之; 知之平尾; 古川　晃; 晃古川
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2015-04-30
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: JP2012117402A

Description

本発明は、エンジンとベルト式無段変速機とオルタネータとを備えた車両の制御装置、特に燃費向上とバッテリ劣化防止とを図る制御装置に関するものである。

従来の車両では、バッテリが劣化すると、それを検知してオルタネータが自動的に発電する機能を有するが、劣化していないバッテリであれば、できるだけオルタネータ負荷を減らし、出力トルクを増加させたい。そのため、減速時（フューエルカット時）に集中してオルタネータによる発電を実施し、燃費向上を図る方法が実施されている。しかし、減速時のみに発電を集中すると、バッテリの充電不足が発生する可能性がある。

特に、無段変速機の場合、低車速になると、Ｌｏｗ戻りのためにセカンダリ圧が上昇し、その結果、オイルポンプの負荷が上昇し、減速度がさらに増加するという結果を招く。そのため、無段変速機を搭載した車両では、減速時のみに発電を集中しようとすると、限定された領域でしかオルタネータの発電を実施できず、電力収支が悪化し、バッテリ劣化を招きやすい。

特許文献１には、バッテリ劣化や燃費悪化を抑制するための車両制御装置が開示されている。すなわち、バッテリ状態から発電必要電気量を算出し、走行状態からエンジン必要トルクを算出し、これら発電必要電気量とエンジン必要トルクとを調停して車両必要トルクを決定し、これにより目標エンジン回転数を決定することを特徴としている。

この場合、発電必要電気量とエンジン必要トルクとから目標エンジン回転数を決定しているが、無段変速機を搭載した車両の場合、アクセル開度と車速とから目標入力回転数（ロックアップ時には目標エンジン回転数）を設定してフィードバック制御するため、上述のトルク制御と無段変速機の変速制御とが干渉する可能性がある。また、特許文献１には変速機に関する記述がなく、いかなる制御を行うのか不明である。オルタネータの作動によって負荷トルクが変わるので、上述のような制御では現状の運転状態よりも燃費が悪化する可能性がある。

特開２００７−２３９５２６号公報

本発明の目的は、燃費率が悪化しない領域でオルタネータを作動させることで、オルタネータの作動領域を拡大できる車両の制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、エンジンと、ベルト式無段変速機と、エンジンにより駆動されるオルタネータとを備え、エンジン動力により無段変速機を介して車輪を駆動する車両であって、前記無段変速機はアクセル開度と車速とに対応して目標入力回転数を決定し、この目標入力回転数に向かって変速比をフィードバック制御するものであり、前記エンジンはエンジントルクを増加させるトルクアップ手段を備えた車両において、エンジントルクとエンジン回転数とに基づく燃費率マップと最適燃費線とを予め記憶した記憶手段と、エンジン駆動状態から、前記オルタネータの非作動状態における前記燃費率マップ上の現状位置を推定する手段と、前記推定現状位置が前記最適燃費線よりも低トルク領域側にある場合に、前記推定現状位置と前記最適燃費線との間のトルク差ΔＴを求める手段と、前記トルク差ΔＴに応じて前記トルクアップ手段によりエンジントルクを増加させるよう制御する手段と、バッテリ電圧を検出し、充電が必要かどうかを判定する手段と、前記トルク差ΔＴが前記オルタネータの最大負荷トルクＴａより小さいとき、オルタネータの作動を禁止し、バッテリの充電が必要であって、かつ前記トルク差ΔＴが前記オルタネータの最大負荷トルクＴａより大きいとき、オルタネータの作動を許可する手段と、を備えたことを特徴とする車両の制御装置を提供する。

本発明では、エンジン駆動状態から、オルタネータの非作動状態における燃費率マップ上の現状位置を推定し、この推定現状位置が最適燃費線よりも低トルク領域側にある場合、推定現状位置と最適燃費線との間のトルク差ΔＴを求め、トルク差ΔＴに応じてエンジントルクを増加させることで、現状位置を最適燃費線に近づける。エンジントルクの増加は、公知のトルクアップ手段（例えば電子スロットルや点火時期制御装置など）を用いて容易に実施できる。次に、トルク差ΔＴをオルタネータの最大負荷トルクＴａと比較し、ΔＴ＜Ｔａのときにはオルタネータの作動を禁止し、ΔＴ≧Ｔａのときにはオルタネータの作動を許可する。つまり、オルタネータの負荷トルクが最大となった場合でも、トルク増加作用が得られる場合にのみオルタネータを作動を許可することで、オルタネータの作動によって燃費が悪化したり車両の駆動トルクが現状より低下するのを防止できる。さらに、従来の無段変速機を搭載した車両ではオルタネータの作動領域が減速中に限定されるのに対し、本発明では減速中以外の領域でもオルタネータを作動させることが可能になるので、電力収支を改善でき、バッテリの劣化を防止できる。

オルタネータとしては、ＯＮ／ＯＦＦ制御だけの簡易型と、負荷調整型とがある。前者の場合には、燃費が悪化しない領域でのみ使用可能であるが、制御が簡単である。負荷調整型の場合には、例えば要求発電量を変更することにより、負荷トルクを自在に可変できるので、オルタネータの作動領域をさらに広げることが可能である。

以上のように、本発明によれば、減速中以外の領域でもオルタネータを作動させることが可能になるので、バッテリの劣化を抑制できると共に、燃費の悪化が小さい領域でのみオルタネータを作動させるため、オルタネータの作動による燃費の悪化を抑制できる。また、オルタネータの作動によって車両の駆動トルクが低下するのを抑制できるので、走行中の違和感がない。

本発明に係る車両のシステム図である。無段変速機の変速特性図である。エンジンの回転数とトルクとの関係を示す図である。本発明に係るオルタネータの作動制御の一例のフローチャート図である。

以下に、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明にかかる車両のシステムの一例を示す。エンジン１は公知のトルクアップ装置（電子スロットル、点火時期制御装置など）１２を備えたものである。エンジン出力軸１１は、ロックアップクラッチ付きのトルクコンバータ３を経て無段変速機２の入力軸（タービン軸）２０に接続されている。入力軸２０はベルト式無段変速機構２１を介してドライブシャフト２５と接続され、車輪が駆動される。なお、前後進切替機構など他の機構は図示を省略してある。無段変速機構２１は、周知のようにプライマリプーリ２２とセカンダリプーリ２３との間にベルト２４を巻き掛け、両プーリ２２，２３のベルト巻き掛け径を相互に変化させることにより、変速比を無段階に変化させるものである。

無段変速機２にはプーリ２２，２３の作動用、及びトルクコンバータ３のロックアップクラッチ制御用の油圧制御装置２６が設けられている。油圧制御装置２６は複数のソレノイド弁を備えており、これらソレノイド弁をコントロールユニット４０で制御することにより、無段変速機構２１を変速制御すると共に、ロックアップクラッチを断接制御している。一般に、プライマリプーリ２２の油室に供給される作動油を流量制御することにより変速制御が実施され、セカンダリプーリ２３の油室に供給される作動油を圧力制御することによりベルト挟圧制御が実施される。

エンジン１の近傍にはオルタネータ１５が設けられ、このオルタネータ１５は、エンジン１の出力軸１１によりベルト１６を介して駆動される。この実施例のオルタネータ１５は電圧のＯＮ／ＯＦＦ切替により、負荷トルクが自動的に決定されるものである。なお、コントロールユニット４０により要求発電量を変更することにより、負荷トルクを電気的に可変できるオルタネータを用いてもよい。

コントロールユニット４０には、車速（セカンダリ回転数）、アクセル開度（スロットル開度）、エンジン回転数、プライマリプーリ回転数（入力回転数）、ブレーキ信号、Ｐ，Ｒ，Ｎ，Ｄ，Ｌなどのシフト位置、バッテリ電圧などを検出する各種センサ４１〜４７から信号が入力され、エンジン１及び無段変速機２を統合的に制御すると共に、オルタネータ１５を制御する機能も備えている。コントロールユニット４０のメモリには、エンジン制御用プログラム、無段変速機制御用プログラム、オルタネータ制御用プログラム、及び各種データが格納されている。エンジン制御や無段変速機制御はそれ自体公知であるため、詳しい説明を省略する。

コントロールユニット４０には、無段変速機２の変速特性マップが予め設定されている。変速特性マップは、一例として図２に示すように、縦軸に目標入力回転数（目標プライマリ回転数）、横軸に車速（セカンダリ回転数）をとり、アクセル開度（又はスロットル開度）をパラメータとして設定したものである。図２では、アクセル開度０％，２５％，５０％，１００％の４つの特性が示されている。これら特性は、通常の場合、燃費評価用の走行パターンにおいて、各アクセル開度におけるエンジンの最適燃費線にほぼそった特性に設定されている。しかしながら、一般的な走行状態では、このエンジンの最適燃費線から乖離することも少なくない。

コントロールユニット４０は、走行時における車速及びアクセル開度から目標入力回転数（目標プライマリ回転数）を求め、実入力回転数がその目標入力回転数に近づくように変速比（プライマリプーリへの油量）を制御する。また、負荷トルクに応じてベルト挟圧を決定し、目標とするベルト挟圧へセカンダリプーリの油圧を制御している。

図３は、コントロールユニット４０に予め記憶されたエンジンの燃費率マップと最適燃費線の一例を示す。燃費率マップは、等燃費率におけるエンジン回転数とエンジントルクの位置をプロットした等高線で表され、中心部ほど燃費率は良好である。最適燃費線は、エンジンの最良の燃費状態を達成できる特性を描いた線であり、等燃費率線と等出力線との交点を結んだ線で表される。

例えば、図３のＡ点が現時点での走行状態であると仮定する。トルクアップ装置１２は、エンジン回転数を変化させずに、現時点Ａの走行状態の燃費を最適燃費線の状態Ｂまで向上させるために、例えば電子スロットル開度の増加又は点火時期の制御を実施してエンジントルクを矢印で示すように上昇させる。その際、もしバッテリ電圧が基準値より低下していると、オルタネータを作動させるのが望ましいが、従来ではオルタネータの作動が減速時にのみに限定されていたため、オルタネータを作動できないことがあった。本発明ではこのようなエンジントルク増幅時にオルタネータを作動することで、オルタネータの作動領域を拡大し、バッテリの劣化を防止する。但し、オルタネータを駆動することで負荷トルクが発生し、その負荷トルクによっては現時点Ａより燃費が悪化する可能性がある。そこで、本発明ではエンジントルク増加値とオルタネータの最大負荷トルクとを比較し、オルタネータを作動しても現時点Ａでの燃費率線より悪化せず、車両の駆動トルクが低下しない領域でのみオルタネータの作動を許可する。

図４は、本発明に係るオルタネータの作動制御の一例を示す。まず最初に、現エンジン回転数を検出し（ステップＳ１）、同回転数での燃費率マップから現時点のエンジントルクＡを算出する（ステップＳ２）。次に、現エンジン回転数と同じ回転数での最適燃費線のエンジントルク（最適トルク）Ｂを読み出し（ステップＳ３）、最適トルクＢと現時点のトルクＡとのトルク差（ΔＴ）を算出する（ステップＳ４）。このトルク差が発電可能トルクになる。

次に、バッテリ電圧等を検出し、充電が必要かどうかを判定する（ステップＳ５）。充電が必要であれば、オルタネータを駆動したときの最大負荷トルクＴａと発電可能トルクΔＴとを比較し（ステップＳ６）、ΔＴ≧Ｔａの場合には、オルタネータの作動を許可する（ステップＳ７）。つまり、オルタネータの作動と共に最適燃費線に相当するエンジントルク値へトルクアップ制御を行う。もし、バッテリの充電が不要な場合や、ΔＴ＜Ｔａの場合には、オルタネータの作動を禁止し、トルクアップ制御だけを実施する（ステップＳ８）。この制御によって、減速時以外にもオルタネータ１５を駆動することが可能になり、電力収支を改善でき、バッテリの劣化を防止できる。また、トルクアップ装置１２は最適燃費線に近づくようにエンジントルクを増加させるので、オルタネータ１５の作動のために現時点よりも燃費が悪化するという事態を防止でき、車両の駆動トルク（無段変速機の出力側トルク）が現状より低下しないので、走行中の違和感を防止できる。

前記実施形態では、発電可能トルクΔＴとオルタネータの最大負荷トルクＴａとの比較によって、オルタネータの作動／非作動を決定したが、オルタネータの最大負荷トルクを調整可能な場合には、オルタネータの最大負荷トルクＴａがトルク差ΔＴを越えないように最大負荷トルクＴａを設定した上でオルタネータを作動させてもよい。例えば、オルタネータのフィールドコイルの界磁電流を調整するレギュレータを備え、そのレギュレータに対しＦデューティと呼ばれるデューティ信号を入力することで、オルタネータの発電量を調整できるものがある。この場合には、発電可能トルクΔＴを計算した後（ステップＳ４）、発電可能トルクΔＴからＦデューティ比を算出し、Ｆデューティ比を指示してオルタネータの負荷を制御すればよい。この場合には、発電可能トルクΔＴが最大負荷トルクＴａより小さな領域でもオルタネータを作動させることができ、より広い領域でオルタネータを作動させることが可能になる。

１エンジン
２無段変速機
３トルクコンバータ
１２トルクアップ装置
１５オルタネータ
２０入力軸
２２プライマリプーリ
２３セカンダリプーリ
２４ベルト
２５出力軸（ドライブシャフト）
２６油圧制御装置
４０コントロールユニット
４１車速センサ
４２アクセル開度センサ
４３エンジン回転数センサ
４４タービン（プライマリ）回転数センサ
４７バッテリ電圧センサ

Claims

エンジンと、ベルト式無段変速機と、エンジンにより駆動されるオルタネータとを備え、エンジン動力により無段変速機を介して車輪を駆動する車両であって、
前記無段変速機はアクセル開度と車速とに対応して目標入力回転数を決定し、この目標入力回転数に向かって変速比をフィードバック制御するものであり、
前記エンジンはエンジントルクを増加させるトルクアップ手段を備えた車両において、
エンジントルクとエンジン回転数とに基づく燃費率マップと最適燃費線とを予め記憶した記憶手段と、
エンジン駆動状態から、前記オルタネータの非作動状態における前記燃費率マップ上の現状位置を推定する手段と、
前記推定現状位置が前記最適燃費線よりも低トルク領域側にある場合に、前記推定現状位置と前記最適燃費線との間のトルク差ΔＴを求める手段と、
前記トルク差ΔＴに応じて前記トルクアップ手段によりエンジントルクを増加させるよう制御する手段と、
バッテリ電圧を検出し、充電が必要かどうかを判定する手段と、
前記トルク差ΔＴが前記オルタネータの最大負荷トルクＴａより小さいとき、オルタネータの作動を禁止し、バッテリの充電が必要であって、かつ前記トルク差ΔＴが前記オルタネータの最大負荷トルクＴａより大きいとき、オルタネータの作動を許可する手段と、
を備えたことを特徴とする車両の制御装置。