JP5831746B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、内燃機関型エンジンを搭載する車両のエンジンの停止と再始動とを自動で実施するエンジン停止始動装置と、車両の減速時のエネルギを利用して電池の充電を行う回生充電装置を備えた車両の制御装置に関するものである。

内燃機関型エンジンを搭載する車両の燃費改善技術として、アイドルストップシステムが知られている。
このアイドルストップシステムは、エンジン停止始動装置とも称されるものであり、エンジンの一時的な停止と停止したエンジンの再始動とを夫々自動的に行う。

特開２００３−３５１７６号公報

ところで、従来のエンジン停止始動装置を備える車両の制御装置において、エンジンの再始動時には、例えばスタータモータを始動させてエンジンを再始動させている。
この再始動に際しては、スタータモータを始動させるためのバッテリの電力が必要とされる。
このとき、このバッテリの電力がスタータモータを始動できるほど蓄積できていない場合には、エンジンの再始動が行えないおそれがあるので、バッテリの電力の蓄積状態を常に監視しておく必要がある。

そして、上記の車両の制御装置に関する従来技術としては、上記特許文献１に開示されるものがある。この特許文献１は、アイドリングストップ走行中のエンジン始動または再始動から次のエンジン再始動までの蓄電池の充放電容量を累積積算した収支バランスを求め、収支バランスをあらかじめ設定したしきい値と比較するものである。これにより、蓄電池の電池容量の設定値を定量的に求めることなく充電状態を判定可能とし、アイドリングストップ後のエンジン再始動を確実に行うことができる。
ところで、エンジンブレーキを使用した車両の減速時には燃料噴射が停止されて燃料の節約に貢献できることが知られている。同時にこの車両の減速時のエネルギを利用してオルタネータ（発電機）を駆動させて電力として回生し、電池の充電を行う方法がある。
この回生によって得られる電力によって、エンジン停止始動装置によるエンジン停止と再始動とが可能となる場合がある。このため、この回生による電池の充電量を考慮し、可能な限りエンジンの停止を行えることが望ましい。

この発明は、車両が減速時で且つ燃料供給が停止されている時の電池の充電状況からエンジンの停止と再始動の実施可否を判定して実施するだけでなく、さらに、その電池の充電状況からエンジン停止可能時間を求め、電池の充電状況に見合ったエンジンの停止を行うことができる車両の制御装置を提供することを目的とする。

そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、車両の動力源であるエンジンの自動停止および再始動を行うエンジン停止始動装置を備えた車両の制御装置において、前記エンジン停止始動装置に電力を供給する電池と、前記電池の電流を検出する電池電流検出手段と、前記電池の温度を検出する電池温度検出手段と、前記車両の減速状態を検出する減速状態検出手段と、この減速状態検出手段によって前記車両が減速状態にあることを検出したときにエンジンヘの燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、前記電池電流検出手段によって検出した前記電池の電流の平均値を算出する平均充電電流算出手段と、電池の温度と前記車両が減速状態で前記エンジンへの燃料供給が停止されたことが検出されたときからの所定時間の平均充電電流から前記電池のＳＯＣを推定して推定ＳＯＣを求めるＳＯＣ推定手段と、前記エンジンの自動停止後の再始動を少なくとも一回以上実施できる下限ＳＯＣを求める下限ＳＯＣ算出手段と、前記エンジンの自動停止中の前記電池の放電電流を求める放電電流算出手段と、を備え、前記推定ＳＯＣが前記下限ＳＯＣよりも大きい場合に、前記推定ＳＯＣと前記電池の放電電流とから求める第一停止時間に従って前記エンジンを停止することを許可することを特徴とする。

この発明によれば、車両の減速時のエネルギを利用して電池の充電を行う時に得られる充電電流から、電池のＳＯＣを推定して、エンジンの自動停止および再始動の実施可否の判断及びそれらを実施できる。

図１は車両の制御装置の制御用フローチャートである。（実施例） 図２は車両の制御装置の概略ブロック図である。（実施例）

以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。

図１及び図２はこの発明の実施例を示すものである。
図２において、１は車両の制御装置、２は制御装置１の演算処理などを行う制御手段である。
つまり、前記車両の制御装置１は、図２に示す如く、制御手段２に接続される車両の動力源であるエンジン３の自動停止および再始動を行うエンジン停止始動装置４を備えている。
また、車両の制御装置１は、前記エンジン停止始動装置４に電力を供給する電池５と、車両の速度を検出する車速検出手段６とを備えている。
更に、車両の制御装置１は、電池電流検出手段７と電池温度検出手段８と減速状態検出手段９と燃料供給停止手段１０と平均充電電流算出手段１１とＳＯＣ推定手段１２とを備えている。
このとき、前記電池電流検出手段７は、前記電池５の電流を検出する。
前記電池温度検出手段８は、電池５の温度を検出する。
前記減速状態検出手段９は、前記車両の減速状態を検出する。
前記燃料供給停止手段１０は、前記減速状態検出手段９によって車両が減速状態にあることを検出したときに前記エンジン３ヘの燃料供給を停止する。
前記平均充電電流算出手段１１は、前記電池電流検出手段７によって検出した電池電流の平均値を算出する。
前記ＳＯＣ推定手段１２は、平均充電電流から前記電池５のＳＯＣを推定して推定ＳＯＣを求める。

そして、前記車両が減速状態で前記エンジン３ヘの燃料供給が停止されたことが検出されたときからの所定時間の電池電流の平均値を前記平均充電電流算出手段１１により求め、前記ＳＯＣ推定手段１２によって求めたＳＯＣが所定値よりも大きい時にはエンジンの停止を許可する構成とする。
詳述すれば、前記制御装置１の制御手段２は、前記減速状態検出手段９によって前記車両の減速状態を検出し、車両が減速状態であり、かつ、この減速状態検出手段９によって車両が減速状態にあることを検出したときに、前記燃料供給停止手段１０によって前記エンジン３ヘの燃料供給を停止（燃料カット）したときからの所定時間、例えば３秒間の前記電池電流検出手段７によって電池５の電流ｉを検出する。
また、この電池電流検出手段７によって検出した前記電池５の電流ｉの平均値（「平均充電電流」または「回生電流」ともいう。）を前記平均充電電流算出手段１１により算出する。
そして、前記ＳＯＣ推定手段１２によってＳＯＣを求める際に、以下の表１によって回生電流からＳＯＣであるＳＯＣｘを求め、このＳＯＣｘと所定値ＳＯＣｃ（後述の「下限ＳＯＣ（所定値）」ともいう。）とを比較し、ＳＯＣｘが所定値ＳＯＣｃよりも大きい時にエンジンの停止を許可するものである。
追記すれば、上述のＳＯＣとは「Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ」の略であり、電池の定格容量に対して、充電容量を割合で示した値のことである。
なお、ＳＯＣの使用する単位は「％」である。

表１の値は一例である。

これにより、車両の減速時のエネルギを利用して前記電池５の充電を行う時に得られる充電電流から、電池のＳＯＣを推定して、前記エンジン３の自動停止および再始動の実施可否の判断及びそれらを実施できる。

また、前記制御装置１は、図２に示す如く、下限ＳＯＣ算出手段１３と放電電流算出手段１４とエンジン停止時間算出手段１５と電池充電量算出手段１６とを備えている。
このとき、前記下限ＳＯＣ算出手段１３は、前記エンジン３の自動停止後の再始動を少なくとも一回以上実施できる所定値ＳＯＣｃである下限ＳＯＣを求める。
前記放電電流算出手段１４は、前記エンジン３の自動停止中の前記電池５の放電電流を求める。
前記エンジン停止時間算出手段１５は、前記エンジン３の自動停止から再始動までのエンジン停止可能時間を求める。
前記電池充電量算出手段１６は、前記車両が減速状態で前記エンジン３ヘの燃料供給が停止されたときから車両が停止するまでの充電電流とその時間とから前記電池５への充電量を求める。
更に、前記エンジン停止時間算出手段１５は、図２に示す如く、推定ＳＯＣと下限ＳＯＣとの差と放電電流とからエンジン停止時間である第一停止時間ｔｉｓ１を求める第一停止時間算出手段１７と、前記電池充電量算出手段１６で求めた充電量と放電電流とからエンジン停止時間である第二停止時間ｔｉｓ２を求める第二停止時間算出手段１８とを備えている。
そして、前記制御装置１は、エンジン停止時間を選択する際に、前記第一停止時間算出手段１７と前記第二停止時間算出手段１８との大きい側をエンジン停止時間とするものである。
つまり、前記第一停止時間算出手段１７は、式
ｔｉｓ１＝（ＳＯＣｘ−ＳＯＣｃ）×Ｆｃ／ｉｄ
ｔｉｓ１：第一エンジン停止可能時間（単位：ｔ）
ＳＯＣｘ：回生電流から求めるＳＯＣ（単位：％）
ＳＯＣｃ：所定値である下限ＳＯＣ（単位：％）
Ｆｃ ：満充電容量（所定値）（単位：Ａｈ）
※ Ａｈ：時間と電流の積
ｉｄ ：エンジン停止中の放電電流（単位：Ａ）
※ なお、ｉｄはエンジン停止中に求めるが、事前に求めたマップから求める構成としても良い。
によって第一停止時間ｔｉｓ１を算出する。
また、前記第二停止時間算出手段１８は、式
ｔｉｓ２＝Ａｈｃ／ｉｄ
ｔｉｓ２：第二エンジン停止可能時間（単位：ｔ）
Ａｈｃ ：減速時且つ燃料カット（燃料供給停止）中で車両停止までに得られた充電電気量（単位：Ａｈ）
によって第二停止時間ｔｉｓ２を算出する。
そして、前記制御装置１は、前記第一停止時間算出手段１７からの第一停止時間ｔｉｓ１と前記第二停止時間算出手段１８からの第二停止時間ｔｉｓ２とを比較し、いずれか大きい側をエンジン停止時間として選択するものである。

これにより、車両の減速時のエネルギを利用して前記電池５の充電を行う時に得られる充電電流から、前記エンジン３の停止可能時間を求めることができる。
また、その充電電流から前記エンジン３の停止可能時間を求める手段を複数備え、求めた複数のエンジン停止可能時間の大きい側を採用してエンジン３の停止を行ってより長くエンジン停止を行うことができ、より燃料の節約を行うことができる。

ここで、減速時にオルタネータ（図示せず）によって電池５が回生充電されているときのＳＯＣ推定およびエンジン停止時間の判定について追記する（図１参照。）。
先ず、前記制御装置１は、前記電池電流検出手段７によって電池５の電流ｉを検出するとともに前記電池温度検出手段８によって電池５の温度Ｔをも検出する一方、電池５の電圧Ｖの測定を開始する。
そして、前記減速状態検出手段９によって前記車両の減速状態の検出と、この減速状態検出手段９によって車両が減速状態にあることを検出したときに前記燃料供給停止手段１０によってエンジン３ヘの燃料供給を停止した始めたときから、前記平均充電電流算出手段１１によって所定時間（例えば、３秒間）の平均充電電流である電池電流の平均値を算出する。
このとき、所定時間、つまり３秒間未満の回生は無効とする。
電池電流の平均値を算出した後には、表１によって３秒間平均充電電流とＳＯＣとの関係から推定ＳＯＣのＳＯＣｘを推定する。
また、前記車速検出手段６によって車両の速度を検出した際に、車速が所定速度（例えば、３ｋｍ／ｈ）まで低下した場合、停車することを想定して、アイドルストップ可能判定を実施する。
更に、前記電池電流検出手段７によって検出した電池電流の平均値を算出する平均充電電流算出手段１１と、平均充電電流から前記電池５のＳＯＣを推定して推定ＳＯＣを求めるＳＯＣ推定手段１２とを備えている。
そして、回生電流から求めたＳＯＣであるＳＯＣｘが所定値ＳＯＣｃである下限ＳＯＣより大であれば、エンジン停止を許可する側に移行し、ＳＯＣｘが所定値ＳＯＣｃである下限ＳＯＣ以下であれば、計測へ戻る。
その後、減速時かつ燃料カット中で停車（車速０ｋｍ／ｈ）までに得られた充電電気量Ａｈｃを算出する。
この充電電気量Ａｈｃを算出した後は、ＳＯＣｘと所定値ＳＯＣｃである下限ＳＯＣとの偏差から求めた前記第一停止時間算出手段１７からの第一停止時間ｔｉｓ１、もしくは充電電気量Ａｈｃから求めた前記第二停止時間算出手段１８からの第二停止時間ｔｉｓ２でエンジン停止を行う。
このとき、実施する際のエンジン停止可能時間ｔｉｓは、第一停止時間ｔｉｓ１と第二停止時間ｔｉｓ２とのどちらか大きい側を採用する。

次に、図１の前記車両の制御装置１の制御用フローチャートに沿って作用を説明する。

車両の制御装置１の制御用プログラムがスタート（１０１）すると、制御装置１は、前記電池電流検出手段７によって電池５の電流ｉ（単位：Ａ）を検出するとともに前記電池温度検出手段８によって電池５の温度Ｔ（単位：℃）をも検出する一方、電池５の電圧Ｖ（単位：Ｖ）を測定する処理（１０２）に移行する。
このとき、前記制御装置１の制御手段２が、前記減速状態検出手段９によって前記車両の減速状態を検出し、車両が減速状態であり、かつ、この減速状態検出手段９によって車両が減速状態にあることを検出したときに、前記燃料供給停止手段１０によって前記エンジン３ヘの燃料供給を停止したときからの所定時間、例えば３秒間の前記電池電流検出手段７によって電池５の電流ｉを検出する。
そして、前記電池５の電流ｉ、温度Ｔ、電池５の電圧Ｖを測定する処理（１０２）の後には、前記電池電流検出手段７によって検出した電池５の電流ｉの平均値（「平均充電電流」または「回生電流」ともいう。）を前記平均充電電流算出手段１１により算出する処理（１０３）に移行する。
この電池５の電流ｉの平均値（「平均充電電流」または「回生電流」ともいう。）を算出する処理（１０３）の後には、表１から電池５の電流ｉの平均値（「平均充電電流」または「回生電流」ともいう。）を利用して、前記ＳＯＣ推定手段１２によって回生電流から求めるＳＯＣであるＳＯＣｘを求める処理（１０４）に移行する。
また、ＳＯＣｘを求める処理（１０４）の後には、前記車速検出手段６によって検出した車速が所定速度（例えば、３ｋｍ／ｈ）未満であるか否かの判断（１０５）に移行する。
この判断（１０５）において、判断（１０５）がＮＯの場合には、上述の前記電池５の電流ｉ、温度Ｔ、電池５の電圧Ｖを測定する処理（１０２）に戻る。
判断（１０５）がＹＥＳの場合には、上述の処理（１０４）において回生電流から求めたＳＯＣであるＳＯＣｘが所定値ＳＯＣｃ（「下限ＳＯＣ（所定値）」ともいう。）を越えているか否かの判断（１０６）に移行する。
この判断（１０６）において、判断（１０６）がＮＯの場合には、エンジン停止を禁止する処理（１０７）に移行し、その後に、後述する前記車両の制御装置１の制御用プログラムのエンド（１１４）に移行する。
また、判断（１０６）がＹＥＳの場合には、エンジン停止を許可する処理（１０８）に移行し、減速時かつ燃料カット中で停車（車速０ｋｍ／ｈ）まで充電電気量Ａｈｃを算出する処理（１０９）に移行する。
この充電電気量Ａｈｃを算出する処理（１０９）の後には、エンジン停止可能時間ｔｉｓを算出する処理（１１０）に移行する。
このエンジン停止可能時間ｔｉｓを算出する処理（１１０）においては、前記第一停止時間算出手段１７が、式
ｔｉｓ１＝（ＳＯＣｘ−ＳＯＣｃ）×Ｆｃ／ｉｄ
によって第一停止時間ｔｉｓ１を算出する一方、前記第二停止時間算出手段１８が、式
ｔｉｓ２＝Ａｈｃ／ｉｄ
によって第二停止時間ｔｉｓ２を算出する。
そして、前記第一停止時間算出手段１７の第一停止時間ｔｉｓ１が前記第二停止時間算出手段１８の第二停止時間ｔｉｓ２を越えているか否かの判断（１１１）に移行する。
この判断（１１１）において、判断（１１１）がＹＥＳの場合には、前記第一停止時間算出手段１７からの第一停止時間ｔｉｓ１をエンジン停止可能時間ｔｉｓとして採用し、エンジン停止を行う処理（１１２）に移行し、その後に、前記車両の制御装置１の制御用プログラムのエンド（１１４）に移行する。
判断（１１１）がＮＯの場合には、前記第二停止時間算出手段１８の第二停止時間ｔｉｓ２をエンジン停止可能時間ｔｉｓとして採用し、エンジン停止を行う処理（１１３）に移行し、その後に、前記車両の制御装置１の制御用プログラムのエンド（１１４）に移行する。

なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。

例えば、この発明の実施例においては、単に車両として説明したが、電気を駆動源とする電動車などに応用することも可能である。

１ 車両の制御装置
２ 制御手段
３ エンジン
４ エンジン停止始動装置
５ 電池
６ 車速検出手段
７ 電池電流検出手段
８ 電池温度検出手段
９ 減速状態検出手段
１０ 燃料供給停止手段
１１ 平均充電電流算出手段
１２ ＳＯＣ推定手段
１３ 下限ＳＯＣ算出手段
１４ 放電電流算出手段
１５ エンジン停止時間算出手段
１６ 電池充電量算出手段
１７ 第一停止時間算出手段
１８ 第二停止時間算出手段

Claims (2)

1. 車両の動力源であるエンジンの自動停止および再始動を行うエンジン停止始動装置を備えた車両の制御装置において、前記エンジン停止始動装置に電力を供給する電池と、前記電池の電流を検出する電池電流検出手段と、前記電池の温度を検出する電池温度検出手段と、前記車両の減速状態を検出する減速状態検出手段と、この減速状態検出手段によって前記車両が減速状態にあることを検出したときにエンジンヘの燃料供給を停止する燃料供給停止手段と、前記電池電流検出手段によって検出した前記電池の電流の平均値を算出する平均充電電流算出手段と、電池の温度と前記車両が減速状態で前記エンジンへの燃料供給が停止されたことが検出されたときからの所定時間の平均充電電流から前記電池のＳＯＣを推定して推定ＳＯＣを求めるＳＯＣ推定手段と、前記エンジンの自動停止後の再始動を少なくとも一回以上実施できる下限ＳＯＣを求める下限ＳＯＣ算出手段と、前記エンジンの自動停止中の前記電池の放電電流を求める放電電流算出手段と、を備え、前記推定ＳＯＣが前記下限ＳＯＣよりも大きい場合に、前記推定ＳＯＣと前記電池の放電電流とから求める第一停止時間に従って前記エンジンを停止することを許可することを特徴とする車両の制御装置。
2. 前記車両が減速状態で前記エンジンヘの燃料供給が停止されたときから前記車両が停止するまでの充電電流とその時間とから前記電池への充電量を求める電池充電量算出手段を備え、前記電池充電量算出手段で求めた前記電池の充電量と放電電流とから第二停止時間を求め前記第一停止時間と前記第二停止時間を比較したときの大きい側のエンジン停止時間でエンジン停止を行うことを特徴とする請求項１に記載の車両の制御装置。

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