JP5896081B2 - 充電制御装置、車両制御装置、車両、充電制御方法、および車両制御方法 - Google Patents

充電制御装置、車両制御装置、車両、充電制御方法、および車両制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、車両に搭載されるバッテリの充電制御装置、車両制御装置、車両、充電制御方法、および車両制御方法関する。
自動車には、エンジンとバッテリが搭載されており、エンジンの動力によってバッテリは充電される。従来、バッテリへの充電を行う充電制御として、通常走行中はバッテリへの充電を抑えることで燃料消費量を節約し、減速走行中に回生発電によりバッテリへの充電を行なう技術が知られている。
また、燃料消費量を節約するものとして、アイドリングストップ(アイドル・リダクションともいう)制御が知られている。下記の特許文献1には、燃費向上の要請から、充電制御の機能とアイドリングストップ制御の機能との両方を備える自動車が開示されている。一方、補機の消費電流の増大に応じて、オルタネータの発電電圧を大きくする充電制御装置が知られている(下記特許文献4等)。
特開2005−67293号公報 特開2011−163281号公報 特開2004−176624号公報 特開2007−230513号公報
しかしながら、前記技術では、アイドリングストップ制御によるエンジンの停止中に、バッテリに蓄積された電気が補機類によって消費されると、SOC(State of Charge )が低下してエンジンが再始動されることがあった。「SOC」とは、バッテリにどの程度の電力が残存しているかを示す指標である。ところで、ウインカやストップランプが点灯する場合、パワーステアリングやパワーウィンドウが動作する場合等、バッテリに蓄積された電気が大量に消費される場合がある。このような大電流に基づいて発電機の発電を制御すると、燃料消費が多くなるという問題があった。そのため、このような大電流の消費については、ノイズとして扱い、発電の制御の条件として用いないことが好ましい。一方、ウインカやストップランプの点灯は、比較的長く持続する場合があるため、このような大電流をノイズとして発電機の発電の制御の条件から完全に除外した場合、バッテリのSOCが低下し易く、アイドリングストップ制御によるエンジンの停止中に、エンジンが再始動されやすくなるという問題があった。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
(1)本発明の一形態によれば、エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される発電機と、前記発電機の発電量によって充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を用いて動作する補機類と、を有する車両に搭載されるバッテリの充電制御装置が提供される。この形態の充電制御装置は、前記補機類の負荷状態を検出する負荷状態検出部と、前記補機類の負荷状態に基づいて、前記バッテリへの充電を制御する充電制御部と、を備え、前記充電制御部は、前記補機類の負荷の大きさ状態が、あらかじめ定められた閾値よりも低い状態から前記閾値よりも高い状態に遷移したことを検知した場合、前記遷移を検知してからあらかじめ定められた時間が経過するまでの期間については、遷移前の前記補機類の負荷の大きさに基づいて、前記発電機の発電電圧を制御し、あらかじめ定められた時間が経過した後の期間については、前記負荷状態検出部で検出された前記補機類の負荷の大きさに基づいて前記発電機の発電電圧を制御する。この形態の充電制御装置によれば、補機類の負荷状態が瞬時に、あらかじめ定められた閾値よりも低い状態から前記閾値よりも高い状態に遷移したた場合であっても、あらかじめ定められた時間が経過するまでの期間については、この遷移をノイズとして除去し、遷移前の前記補機類の負荷状態に基づいて、前記発電機の発電電圧を制御できる。また、補機類の負荷状態があらかじめ定められた期間以上に比較的長く続く定常的な負荷の増大の場合には、検出された負荷状態に基づいて前記発電機の発電電圧を制御することができる。
(2)上記形態の充電制御装置において、前記車両は前記エンジンを始動させるためのスタータを備えており、前記閾値は、前記エンジンがアイドリングストップしている状態における前記補機類の消費電流よりも大きく、前記スタータの消費電流よりも小さい値であってもよい。この形態の充電制御装置によれば、閾値を、いわゆるクラッキング電流よりも小さい値に設定できる。
(3)上記形態の充電制御装置において、前記充電制御部は、前記補機類の電流の実測値を用いて、前記発電機の発電電圧を制御するための前記補機類の電流の算出値を算出し、前記補機類の電流の算出値を算出する際に、前記補機類の電流の算出値の変動を前記補機類の電流の実測値の変動よりも緩和するなまし処理を実行してもよい。この形態の充電制御装置によれば、補機類の電流の算出値を算出する際になまし処理を実行するので、補機類の電流の実測値に対して、算出値を緩やかに追従させることが可能となる。
(4)本発明の一形態によれば、エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される発電機と、前記発電機で発電された電力によって充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を用いて動作する補機類と、を有する車両に搭載される車両制御装置が提供される。この車両制御装置は、上記形態の充電制御装置と、前記エンジンのアイドリングストップ制御を行うアイドリングストップ制御部と、前記バッテリの蓄電状態(SOC)を検出するSOC検出部と、を備え、前記充電制御装置は、さらに、前記車両の走行時に、前記バッテリの使用可能なSOC範囲に対して、前記アイドリングストップ制御によるエンジン停止から再始動までのストップアンドスタート期間において使用すると予想されるアイドリングストップ用容量を前記電流値に基づいて設定するアイドリングストップ用容量設定部と、前記車両の走行時に、前記SOC検出部によって検出されたSOCに対応する、前記使用可能なSOC範囲における残存容量が、前記アイドリングストップ用容量を下回ることを回避するように、前記発電機の発電量を制御する残存容量制御部と、を備えてもよい。この形態の車両制御装置によれば、車両の走行時に、発電機の発電量を制御することで、バッテリの使用可能SOC範囲における残存容量が、ストップアンドスタート期間において使用すると予想されるアイドリングストップ用容量を下回ることを回避するように制御される。このため、ストップアンドスタート期間の途中でSOC不足からエンジンが再始動されることを抑制することができる。エンジンの運転時における動力増大によるSOCの増加は、ストップアンドスタート期間の途中でSOC不足からエンジンを再始動する場合に比べて、単位SOC(例えばSOC1%)当たりの燃費効果が高いことから、車両の燃費を向上させることができる。また、補機類の負荷状態が瞬時に、あらかじめ定められた閾値よりも低い状態から前記閾値よりも高い状態に遷移した場合であっても、あらかじめ定められた時間が経過するまでの期間については、この遷移をノイズとして除去し、遷移前の前記補機類の負荷状態に基づいて、前記発電機の発電電圧を制御できる。また、補機類の負荷状態があらかじめ定められた期間以上に比較的長く続く定常的な負荷の増大の場合には、検出された負荷状態に基づいて前記発電機の発電電圧を制御することができる。
(5)本発明の一形態によれば、車両が提供される。この車両は、エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される発電機の発電量によって充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を用いて動作する補機類と、上記形態のいずれか1つに記載の車両制御装置と、を備えてもよい。
(6)本発明の一形態によれば、エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される発電機と、前記発電機で発電された電力によって充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を用いて動作する補機類と、を有する車両に搭載されるバッテリの充電制御方法が提供される。このバッテリの充電制御方法は、(a)前記補機類の負荷の大きさを検出する工程と、(b)前記補機類の負荷の大きさが、あらかじめ定められた閾値よりも低い状態から前記閾値よりも高い状態に遷移したか否かを判断する工程と、(c)前記補機類の負荷の大きさに基づいて、前記バッテリへの充電を制御する工程と、を備え、前記工程(b)において前記補機類の負荷の大きさが、あらかじめ定められた閾値よりも低い状態から前記閾値よりも高い状態に遷移したことが検知された場合、前記工程(c)において、前記遷移を検知してからあらかじめ定められた時間が経過するまでの期間については、遷移前の前記補機類の負荷の大きさに基づいて、前記発電機の発電電圧が制御され、あらかじめ定められた時間が経過した後の期間については、検出された前記補機類の負荷の大きさに基づいて前記発電機の発電電圧が制御されてもよい。
(7)本発明の一形態によれば、エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される発電機で発電された電力によって充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を用いて動作する補機類とを有する車両を制御する車両制御方法が提供される。この車両制御方法は、上記形態の充電制御方法における工程に加え、(d)アイドリングストップ制御を行う工程と、(e)前記バッテリの蓄電状態(SOC)を検出する工程と、(f)前記補機類に流れる電流の電流値を測定する工程と、(g)前記補機類の電流の算出値を算出する際に、前記補機類の電流の算出値の変動を前記補機類の電流の実測値の変動よりも緩和するなまし処理を実行する工程と、(h)前記車両の走行時に、前記バッテリの使用可能なSOC範囲に対して、前記アイドリングストップ制御によるエンジン停止から再始動までのストップアンドスタート期間において使用すると予想されるアイドリングストップ用容量を、前記工程(g)によって補正された電流値に基づいて設定する工程と、を備え、前記工程(c)においては、さらに、前記車両の走行時に、前記SOC検出部によって検出されたSOCに対応する、前記使用可能なSOC範囲における残存容量が、前記アイドリングストップ用容量を下回ることを回避するように、前記発電機の発電量が制御されてもよい。
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、バッテリの充電制御装置の他、車両制御装置、車両、充電制御方法、および車両制御方法等の形態で実現することができる。
本発明の一実施形態としての自動車の構成を示す説明図である。 ECUの構成を機能的に示す説明図である。 目標SOC推定ルーチンを示すフローチャートである。 SOC配分要求レベル算出用マップMPを示す説明図である。 目標SOC算出用テーブルTBを示す説明図である。 自動車の運転中における車速とバッテリのSOC(現在SOC値C2)についてのタイムチャートを示す説明図である。 自車両状態P2に対応する補機類の電流を算出するためのフローチャートを示す。 エンジン再始動時のバッテリの放電電流を示すグラフである。 なまし処理を示す制御ブロック図である。 図7のステップS2100の処理を示すフローチャートである。 本実施形態におけるバッテリの放電電流と補機類の電流の算出値を示す説明図である。 比較例の処理フローチャートである。 比較例におけるバッテリ電流を示す説明図である。
次に、本発明の実施形態を以下の順序で説明する。
A.全体構成:
B.ECUの構成:
C.目標SOC推定部の構成:
D.自車両状態予測部の構成:
E.作用、効果:
F.変形例:
A.全体構成:
図1は、本発明の一実施形態としての自動車200の構成を示す説明図である。自動車200は、アイドリングストップ機能を搭載した車両である。自動車200は、エンジン10と、自動変速機15と、ディファレンシャルギア20と、駆動輪25と、スタータ30と、オルタネータ35と、バッテリ40と、電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)50とを備えている。
エンジン10は、ガソリンや軽油などの燃料を燃焼させることによって動力を発生させる内燃機関である。エンジン10の動力は、自動変速機15に伝達されるとともに、駆動機構34を介してオルタネータ35に伝達される。エンジン10の出力は、運転者により操作されるアクセルペダル(図示せず)の踏み込み量に応じて、エンジンコントロールコンピュータ(図示せず)により変更される。
自動変速機15は、変速比の変更(いわゆるシフトチェンジ)を自動的に実行する。エンジン10の動力(回転数・トルク)は、自動変速機15によって変速され、所望の回転数・トルクとして、ディファレンシャルギア20を介して、左右の駆動輪25に伝達される。こうして、エンジン10の動力は、アクセルペダルの踏み込み量に応じて変更されつつ、自動変速機15を介して駆動輪25に伝達されて、車両(自動車200)の加速・減速が行なわれることになる。
オルタネータ35は、エンジン10の動力の一部を用いて発電を行なう発電機である。発電された電力は、インバータ(図示せず)を介してバッテリ40の充電に用いられる。本明細書では、オルタネータ35を用いたエンジン10の動力による発電を「燃料発電」と呼ぶ。オルタネータ35は、[課題を解決するための手段]の欄に記載した「発電機」に相当する。駆動機構34は、オルタネータ35にエンジン10の動力を伝達する。本実施形態では、駆動機構34としてベルトドライブの構成を採用している。
バッテリ40は、鉛蓄電池で構成された二次電池であり、電圧14Vの直流電源として機能する。バッテリ40は、エンジン本体以外に設けられた周辺機器に電力を供給する。本明細書では、エンジン本体以外に設けられた周辺機器であって、バッテリ40の電力を用いて動作する機器を、「補機」と呼ぶ。また、補機の集まりを、「補機類」と呼ぶ。自動車200は、補機類70として、ヘッドライト72、空調装置(A/C)74、ストップランプ76、方向指示器78等を備える。前述したスタータ30も補機類70に含まれる。
スタータ30は、バッテリ40から供給される電力によってエンジン10を始動させる装置であり、セルモータ(図示せず)を備えている。通常は、停止している自動車の運転を開始する際に、運転者がイグニッションスイッチ(図示せず)を操作すると、スタータ30が起動し、エンジン10が始動する。このスタータ30は、以下で説明するように、アイドリングストップ状態からエンジン10を再始動させる場合にも利用される。本明細書では、「アイドリングストップ状態」とは、アイドリングストップ制御による停止状態をいう。なお、スタータ30が動作するときには、いわゆるクラッキング電流とも呼ばれる瞬時的な大電流が流れる。
ECU50は、コンピュータプログラムを実行するCPU、コンピュータプログラム等を記憶するROM、一時的にデータを記憶するRAM、各種センサ、スイッチ、アクチュエータ、ライト等に接続される入出力ポート等を備える。ECU50に接続されるセンサやスイッチとしては、駆動輪25の回転速度を検出する車輪速センサ82、ブレーキペダル(図示せず)の踏み込みの有無を検出するブレーキスイッチ84、アクセルペダル(図示せず)の踏み込み量をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ86、バッテリ40の充放電電流を検出するバッテリ電流センサ88、およびオルタネータ35の出力電流を検出するオルタネータ電流センサ89、方向指示器の作動を指示する方向指示器スイッチ87等が設けられている。アクチュエータとしては、スタータ30やオルタネータ35等が該当する。ECU50は、バッテリ40から電力の供給を受けている。
ECU50は、前記各種のセンサやスイッチ、エンジンコントロールコンピュータ(図示せず)からの信号をもとに、スタータ30やオルタネータ35を制御することによって、エンジン停止と再始動を制御(アイドリングストップ制御)するとともにバッテリ40のSOCを制御する。このECU50が本発明に直接関わる車両制御装置である。また、ECU50は、ブレーキスイッチ84がオン状態となったときに、ストップランプ76を点灯させ、方向指示器スイッチ87がオン状態となったときに、方向指示器78のランプを点滅させるといった制御も行う。
B.ECUの構成:
図2は、ECU50の構成を機能的に示す説明図である。図示するように、ECU50は、アイドリングストップ制御部90と、SOC制御部100とを備える。アイドリングストップ制御部90およびSOC制御部100は、実際は、ECU50に備えられたCPUが、ROMに記憶されたコンピュータプログラムを実行することで実現する機能を示す。
アイドリングストップ制御部90は、車輪速センサ82で検出された車輪速Vhとアクセル開度センサ86で検出されたアクセル開度Tpとを取得し、エンジン10を停止/始動させる指示Ssをスタータ30に出力する。詳しくは、アイドリングストップ制御部90は、車輪速Vhが低下して所定速度(例えば10km/h)未満となったときに、エンジン停止条件が成立したとしてエンジン停止の指示Ssをスタータ30に出力し、その後、アクセル開度Tpからアクセルペダルが踏み込まれたことが検出されたときに、エンジン再始動条件が成立したとしてエンジン再始動の指示Ssをスタータ30に出力する。
すなわち、アイドリングストップ制御部90は、エンジン停止条件が成立したときにエンジン10を停止させ、前記停止後においてエンジン再始動条件が成立したときにエンジン10を再始動させる。前記エンジン停止条件およびエンジン再始動条件は、前述したものに限らない。例えば、車輪速Vhが完全に0km/hとなることをエンジン停止条件とすることもできるし、ブレーキペダルから足が離れたことをエンジン再始動条件とすることもできる。
SOC制御部100は、目標SOC推定部110と、バッテリSOC算出部120と、フィードバック制御部130とを備える。目標SOC推定部110は、車両の走行時(例えば、車輪速Vh>0km/hの時)に、アイドリングストップ制御によるエンジン停止から再始動までの期間(以下、「ストップアンドスタート期間」と呼ぶ)において使用すると予想されるSOCを、目標SOC(以下、「目標SOC値」とも呼ぶ)C1として推定するもので、詳しい構成についてはC節で説明する。なお、この目標SOC推定部110が[課題を解決するための手段]の欄に記載した「アイドリングストップ用容量設定部」に相当する。「SOC」は、バッテリに残存している電気量を、バッテリを満充電したときに蓄えられる電気量で除した値として定義される。
バッテリSOC算出部120は、バッテリ電流センサ88によって検出されたバッテリ40の充放電電流(「バッテリ電流」と呼ぶ)に基づいて、バッテリ40の現在のSOC(以下、「現在SOC値」と呼ぶ)C2を算出する。詳しくは、バッテリ40の充電電流をプラス値とし、バッテリ40の放電電流をマイナス値として充電電流値Abを積算することで、現在SOC値C2を算出する。バッテリ電流センサ88およびバッテリSOC算出部120の構成が、[課題を解決するための手段]の欄に記載した「SOC検出部」に相当する。なお、SOC検出部は、バッテリ電流センサ88によって検出されたバッテリ電流に基づいて算出するものに限る必要はなく、バッテリ電解液比重センサ、セル電圧センサ、バッテリ端子電圧センサ等に基づいて求める構成としてもよい。さらに、SOC検出部は、バッテリに残存している電気量を検出する構成に限る必要もなく、例えば充電可能量等の他のパラメータで蓄電状態を検出するものとすることもできる。
フィードバック制御部130は、車両の走行時に、目標SOC値C1から現在SOC値C2を差し引いた差分値を求め、その差分値を値0にフィードバック制御で一致させる電圧指示値Svを求める。その電圧指示値Svはオルタネータ35の発電量を指示するもので、オルタネータ35に送られる。この結果、燃料発電によって現在SOC値C2が目標SOC値C1に制御される。フィードバック制御部130の構成が、[課題を解決するための手段]の欄に記載した「残存容量制御部」に相当する。
SOC制御部100には、図示はしないが、上記以外に、「バッテリ制御」と呼ばれる機能と、「充電制御」と呼ばれる機能が設けられている。バッテリ制御について説明する。バッテリ、特に本実施形態の鉛バッテリは、長寿命化の要請から、使用可能なSOC範囲(運用するSOC範囲)が予め定められている。このため、このSOC範囲の下限値(例えば60%)をバッテリ40のSOCが下回るときにエンジン10の動力を増大してSOCを前記SOC範囲内とし、SOC範囲の上限値(例えば90%)をSOCが上回るときにSOCを消費して前記SOC範囲内とする「バッテリ制御」が行われる。アイドリングストップ制御によるエンジンの停止時においてもSOCが下限値を下回ると、エンジンが始動して燃料発電によってSOCを前記SOC範囲内とする。
「充電制御」は、通常走行中に燃料発電によるバッテリへの充電を抑えることで燃料消費量を節約し、減速走行中に回生発電によりバッテリへの充電を行なう制御処理である。充電制御については周知の構成であることから、詳しく説明しないが、概ね次の処理を行う。充電制御においては、通常走行時におけるフィードバック制御部130によるフィードバック制御を、目標SOC値C1が現在SOC値C2を上回るときに実行し、通常走行時に目標SOC値C1が現在SOC値C2以下であるときには、所定の発電カット電圧をオルタネータ35への電圧指示値Svとする。この構成により、通常走行時における充電を抑制し燃料消費量を節約することができる。なお、「通常走行」とは、車速が0km/hである「停車」、および前記回生発電が行われる「減速走行」のいずれにも該当しない自動車200の状態である。
C.目標SOC推定部の構成:
目標SOC推定部110は、走行環境予測部112と、自車両状態予測部114と、SOC配分要求レベル算出部116と、目標SOC算出部118とを備える。
走行環境予測部112は走行環境を予測する。ここでいう「走行環境」とは、今後(現在以後)どれくらいアイドリングストップ状態となるかを示すパラメータであり、今後の所定期間におけるストップアンドスタート期間の割合に関わるパラメータとも言える。すなわち、「走行環境」は、アイドリングストップ制御による停車を引き起こす車両の走行環境である。走行環境予測部112は、詳しくは、車輪速センサ82によって検出された車輪速Vhに基づいて、走行環境を指数で示す走行環境指数を算出する。具体的には、現在から遡る所定期間(例えば10分間)における停車時間の比率Rを車輪速Vhに基づいて算出し、その比率から走行環境指数P1を算出する。すなわち、所定期間において車輪速Vhが値0となる停車時間の合計を求め、その合計を所定期間の全時間で割り算することで比率Rを算出し、その比率Rから走行環境指数P1を算出する。
比率Rが高いということは、前記車両の停止頻度と停止期間の長さが高いということであり、今後の車両の停止頻度と長さも高いと予測することができる。このため、本実施形態では、下記に従って走行環境指数P1を決定する。
・10分間停止時間比率R<38%のとき、走行環境指数P1を値1とする。
・38%≦10分間停止時間比率R<42%のとき、走行環境指数P1を値2とする。
・42%≦10分間停止時間比率R<46%のとき、走行環境指数P1を値3とする。
・10分間停止時間比率R≧46%のとき、走行環境指数P1を値4とする。
前記38%、42%、46%という閾値はこれらに限らず、別の数値とすることができる。また、求める走行環境指数P1は1〜4までの4つに限らず、3つ、5つ、6つ等の他の数とすることもできる。なお、走行環境指数P1が低い場合は郊外であり、走行環境指数P1が高い場合は市街地であると言えることから、走行環境指数P1の値が高いほど、市街化度が高いといえる。
本実施形態では、走行環境指数P1を車輪速センサ82によって検出された車輪速Vhに基づいて求めていたが、本発明ではこれに限られない。例えば、車速センサによって検出された車速の平均値、車輪速センサ82によって検出された車輪速Vhの変化率(すなわち加速度)、MT(Manual Transmission)車の場合手動変速機のシフトポジション、またはAT(Automatic Transmission)車の場合の自動変速機のギヤ比等に基づいて求める構成としてもよい。すなわち、車速の平均値が低いほど市街化度が高くなることから、車速の平均値が低いほど走行環境指数P1を高い値とすればよい。車輪速Vhの変化率が高いほど市街化度が高くなることから、車輪速Vhの変化率が高いほど走行環境指数P1を高い値とすればよい。手動変速機のシフトポジションが頻繁に行われるほど市街化度が高くなることから、手動変速機のシフトポジションが頻繁に行われるほど走行環境指数P1を高い値とすればよい。自動変速機のギヤ比等が頻繁に切り換わるほど市街化度が高くなることから、自動変速機のギヤ比等が頻繁に切り換わるほど走行環境指数P1を高い値とすればよい。
なお、前記車輪速Vhと車輪速Vhに替わる各パラメータは、それらの中から選択した1つに基づいて走行環境指数P1を求める構成に限る必要もなく、2つ以上のパラメータに基づいて走行環境指数P1を求める構成としてもよい。2つ以上のパラメータを採用する場合、各パラメータに個別の重み付け指数を掛けて走行環境指数P1を求める構成とすることが好ましい。なお、前述した車輪速Vhと車輪速Vhに替わる各パラメータを採用することで、自動車200という自律系のみで走行環境を予測することができる。これに対して、自律系の外側から取得する情報に基づいて、走行環境指数P1を求める構成としてもよい。自律系の外側から取得する情報としては、ナビゲーションシステムの道路地図情報等がある。ナビゲーションシステムの道路地図情報に基づいて今後の走行地位置が市街地か郊外かを見極めて、走行環境指数P1を求めることができる。
自車両状態予測部114は、自動車200の状態(自車両状態)を予測する。ここでいう「自車両状態」とは、自動車200が今後どの程度SOCを消費するかを表すパラメータである。自車両状態予測部114は、オルタネータ電流センサ89によって検出されたオルタネータの発電電流値Aaと、バッテリ電流センサ88によって検出されたバッテリの充電電流値Abと、に基づいて、補機類70で費やす電力量を算出し、その電力量を自車両状態P2として出力する。補機類70で費やす電力量が大きいときにはSOCを消費する速度は早いことから、本実施形態では、自車両状態予測部114は、補機類70で費やす電力量を自車両状態P2として求める。自車両で費やす電力量の詳しい求め方については、D節で詳述する。
前記構成の走行環境予測部112および自車両状態予測部114は、自動車200の運転が開始された以後、常にその予測を行っている。各部122〜124は、実際は、ECU50に備えられたCPUが、ROMに記憶されたコンピュータプログラムを実行することで実現する。走行環境予測部112によって算出した走行環境指数P1と、自車両状態予測部114によって算出した自車両状態P2とは、SOC配分要求レベル算出部116に送られる。
SOC配分要求レベル算出部116は走行環境指数P1および自車両状態P2に基づいてSOC配分要求レベルP3を算出し、目標SOC算出部118はSOC配分要求レベルP3に基づいて目標SOC値C1を算出する。以下、SOC配分要求レベル算出部116および目標SOC算出部118の内容を、以下に詳述する。
図3は、目標SOC推定ルーチンを示すフローチャートである。この目標SOC推定ルーチンは、車両の走行時に所定時間(例えば、60sec)毎に繰り返し実行される。すなわち、目標SOC推定ルーチンは、アイドリングストップ制御によるエンジン10の停止時には実行されない。図示するように、処理が開始されると、ECU50のCPUは、走行環境予測部112(図2)によって求められた走行環境指数P1を取得する(ステップS100)とともに、自車両状態予測部114(図2)によって求められた自車両状態P2を取得する(ステップS200)。
ステップS200の実行後、CPUは、SOC配分要求レベル算出用マップMPを用いて、走行環境指数P1と自車両状態P2に基づいてSOC配分要求レベルを算出する処理を行う(ステップS300)。バッテリには、先に説明したように、使用可能なSOC範囲がバッテリの種類毎に定められている。本実施形態では、使用可能SOC範囲をアイドリングストップ用と充電制御用とに配分することを図っており、「SOC配分要求レベル」は前記配分のレベルを指定するパラメータである。
図4は、SOC配分要求レベル算出用マップMPを示す説明図である。図示するように、SOC配分要求レベル算出用マップMPは、横軸に走行環境指数P1をとり、縦軸に自車両状態P2をとり、横軸の値と縦軸の値とに対応するSOC配分要求レベルP3をマッピングしたマップデータである。走行環境指数P1と、自車両状態P2と、SOC配分要求レベルP3との関係を、予め実験的にあるいはシミュレーションにより求めることで、SOC配分要求レベル算出用マップMPは作成されており、ROMに記憶している。ステップS300では、ROMからSOC配分要求レベル算出用マップMPを呼び出し、そのマップMPを参照して、ステップS100で求めた走行環境指数P1とステップS200で求めた自車両状態P2とに対応するSOC配分要求レベルP3を取得する。図示の例では、SOC配分要求レベルP3としてA、B、C、Dの4つの値が用意されている。A、B、C、Dはこの順で高い値となっている。走行環境指数P1が高いほど、自車両状態P2が高いほど、SOC配分要求レベルP3は高い値となる。
図3に戻って、ステップS300の実行後、CPUは、目標SOC算出用テーブルTBを用いて、SOC配分要求レベルP3に基づいて目標SOC値C1を算出する処理を行う(ステップS400)。
図5は、目標SOC算出用テーブルTBを示す説明図である。図示するように、目標SOC算出用テーブルTBは、横軸にSOC配分要求レベルP3をとり、縦軸に目標SOC値C1をとり、直線LでSOC配分要求レベルP3と目標SOC値C1の関係を示している。このSOC配分要求レベルP3と目標SOC値C1の関係を、予め実験的にあるいはシミュレーションにより求めることで、目標SOC算出用テーブルTBは作成されており、ROMに記憶している。ステップS400は、ROMから目標SOC算出用テーブルTBを呼び出し、そのテーブルTBを参照して、ステップS300で算出したSOC配分要求レベルP3に対応する目標SOC値C1を取得する。
図示するように、直線Lで示される目標SOC値C1は、バッテリ40の使用可能SOC範囲W内に設定される値であり、その使用可能SOC範囲Wを充電制御用容量とアイドリングストップ用容量とに配分したときの配分率を示す。換言すれば、バッテリ40の使用可能SOC範囲Wに対して、アイドリングストップ用容量の領域が下側に、充電制御用容量の領域が上側にそれぞれ設定されており、両領域の境が目標SOC値C1となっている。また、使用可能SOC範囲Wの下限値にアイドリングストップ用容量を加えた水準が目標SOC値C1として設定されているとも言える。
充電制御用容量は、前述した充電制御による燃料発電の抑制によって必要となる電池容量である。アイドリングストップ用容量は、今後のストップアンドスタート期間において使用されると予想される容量である。本実施形態では、アイドリングストップ用容量は、予想される最大の大きさに定められている。SOC配分要求レベルP3が高い値になるほど、アイドリングストップ用容量は大きくなっている。直線Lよりも上側にSOCを制御したとき、そのSOCに対応する使用可能SOC範囲内の残存容量がアイドリングストップ用容量を上回ることからアイドリングストップ制御を完全に実施できるといえるが、その上回る分だけ余剰である。このため、直線Lで示される目標SOC値C1は、今後アイドリングストップ制御を完全に実施でき、かつSOC貯蔵のための発電量を最小にできるSOCを示しているといえる。
目標SOC値C1は、直線Lに示すように、SOC配分要求レベルP3の上昇に従ってリニアに増大するものであったが、本発明ではこれに限られない。例えば、SOC配分要求レベルP3が所定値以下のときにはSOC配分要求レベルP3の上昇に従ってリニアに増大し、SOC配分要求レベルP3が所定値を上回るときには一定値を維持するように、目標SOC値C1を定めた構成としてもよい。この構成は、使用可能SOC範囲が比較的小さいバッテリの場合に有効である。さらに、目標SOC値C1の変化を直線で示す構成に換えて、曲線で示す構成とすることもできる。
図3に戻って、ステップS400の実行後、CPUは、ステップS400で算出した目標SOC値C1をフィードバック制御部130に出力し(ステップS500)、その後、目標SOC推定ルーチンを一旦終了する。フィードバック制御部130(図2)では、現在SOC値C2が前記算出された目標SOC値C1に制御される。現在SOC値C2は、バッテリ40の使用可能SOC範囲における残存容量を指し示すが、上記制御の結果、車両走行中に、残存容量はアイドリングストップ用容量を下回ることを回避することができる。すなわち、図5において、現在SOC値が充電制御用容量の領域に位置するとき、すなわち、前記残存容量がアイドリングストップ用容量を上回るときに、充電制御がなされて燃料発電によるバッテリ40への充電が抑えられている。そして、SOCが低下してアイドリングストップ用容量を下回ろうとするとき、燃料発電によって、直線Lで示される目標SOC値C1にSOCは制御されることで、前記アイドリングストップ用容量を下回ろうとすることが回避される。
図6は、自動車200の運転中における車速とバッテリ40のSOC(現在SOC値C2)についてのタイムチャートを示す説明図である。タイムチャートは、縦軸に車速とSOCをとり、横軸に時間をとったものである。自動車200の運転が開始され、時刻t0において自動車200が発進すると、車速は次第に増し、通常走行に至る。その後、時刻t1において、車両が減速状態に移行する。この時刻t0から時刻t1までのt0−t1期間においては、実線に示すように、SOCは徐々に低下する。この実線は従来例についてのもので、本実施形態では2点鎖線のように変化する。これについては後述する。
時刻t1の後、時刻t2において車両は停止する。t1−t2の期間では、減速による回生発電がなされ、実線に示すようにSOCは徐々に上昇する。時刻t2(厳密に言えばエンジン停止条件が成立したとき)から車速が立ち上がる時刻t3までの期間がストップアンドスタート期間SSTであり、エンジン10は停止されている。ストップアンドスタート期間SSTでは、補機類による電力消費によってSOCは徐々に下降する。従来例では、実線に示すように、この停止の最中にSOCが下限値SLに達すると(時刻tb)、バッテリ制御によってエンジン10は再始動することになる。再始動後、実線に示すように、エンジン10の動力により発電されSOCは増大する。
本実施形態では、通常走行時にSOCが低下して、バッテリ40の使用可能SOC範囲における残存容量がアイドリングストップ用容量を下回ったときに(時刻ta)、燃料発電によってSOCが増大される。図中2点鎖線に示すようにta−t2期間においてSOCは増大する。この増大は、今後のストップアンドスタート期間に使用すると予想される最大の電池容量を考慮したものであることから、ストップアンドスタート期間t2−t3においてSOCが低下しても、SOCは下限値SLに至ることがない。なお、「今後のストップアンドスタート期間」とは、図示の一つのストップアンドスタート期間SSTに限るものではなく、所定の期間において複数のストップアンドスタート期間があれば、それらストップアンドスタート期間の全部である。
したがって、本実施形態では、従来例のように、ストップアンドスタート期間t2−t3において、SOCが下限値に達してエンジン10が再始動されることがない。自車両状態予測部114について、次に詳述する。
D.自車両状態予測部の構成:
図7は、自車両状態P2に対応する補機類の電流を算出するためのフローチャートを示す。本実施形態では、補機類70に流れる電流(以下「補機類70の電流」と呼ぶ。)の実測値ではなく、補機類70に流れる電流の算出値を用いて自車両状態P2が算出される。実測値では、クラッキング電流のように、瞬時に大電流が流れる場合がある。クラッキング電流とは、瞬間的に流れる大電流を意味する。クラッキング電流の一例として、エンジン10の始動時、あるいは再始動時において、スタータ30が消費する大電流が上げられる。クラッキング電流のような大電流が生じた場合には、このような大電流を補機類70に流れる電流の算出の条件としないことが好ましい。
上述したよう、自車両状態予測部114は、オルタネータ電流センサ89によって検出されたオルタネータの発電電流値Aaと、バッテリ電流センサ88によって検出されたバッテリの充電電流値Abと、を用いて補機類70の電流を算出し、補機類で消費される電力量、を算出し、その電力量を自車両状態P2として出力する。したがって、クラッキング電流を自車両状態P2の算出の条件から除外しなかった場合、自車両状態予測部114は、クラッキング電流を含めて補機類70で費やされる電力量を算出し、自車両状態P2として出力する。また、SOC制御部100は、クラッキング電流の大きさに基づいて、オルタネータ35の発電電圧を制御する。その結果、オルタネータ35の発電量が大きくなり、燃費を悪化させる場合がある。
図8は、エンジン再始動時のバッテリの放電電流を示すグラフである。エンジン10の再始動前は、補機類70により一定量の電流が消費されている。エンジン10の再始動のときには、スタータ30が始動し、大電流が消費される。エンジン10が動作していなければ、オルタネータ35は駆動されず、発電もしていないので、スタータ30が消費する電流は、バッテリ40からの放電電流のみとなる。その結果、バッテリ40の放電電流は160Aを超える大電流となる。この大電流は、いわゆるクラッキング電流となる。なお、クラッキング電流の放電時間は0.5〜0.6秒と短い。エンジン10が始動すると、駆動機構34を介してオルタネータ35が駆動され、発電されるので、バッテリ40の放電電流は少なくなり、あるいは、オルタネータ35からバッテリ40に充電される。
自車両状態予測部114は、以下のように、クラッキング電流を自車両状態P2の算出の条件から除外する。ステップS2000では、補機類70の電流の実測値が測定される。電流はオルタネータ35により生成され、一部がバッテリ40に充電され、残部が補機類70に供給される。補機類70の電流の実測値は、オルタネータ35により生成された電流から、バッテリ40に充電される電流を引くことにより得られる。なお、オルタネータ35が発生する電流よりも、補機類70の電流が大きい場合には、バッテリ40から補機類70に電流が供給される。かかる場合、バッテリ40は放電となるが、放電はマイナスの大きさの電流の充電、と考えることができる。したがって、同様に、補機類70の電流を測定することができる。
ステップS2100では、自車両状態予測部114は、クラッキング電流などの瞬時の大ノイズを除去するか、補機類70の電流を算出する際になまし処理を実行するかを判断する。どのようなときにノイズ除去処理が実行され、どのようなときになまし処理が実行されるかは、後述する。自車両状態予測部114は、ステップS2200では、ノイズ除去処理を実行し、ステップS2300では、なまし処理を実行する。ノイズ除去処理、なまし処理の内容についても後述する。ノイズ除去処理がされた補機類70の電流、あるいは、なまし処理がされた補機類70の電流を「補機類70の電流の算出値」と呼ぶ。補機類70の電流の算出値は、オルタネータ35の発電電圧の制御条件として用いられる。また、補機類70の電流の算出値から補機類70で費やされる電力量が算出され、その電力量は、自車両状態P2として出力される。
ここで、ノイズ除去処理、なまし処理の2つの処理に分ける理由を説明する。バッテリ40から大電流が放電される例を考えると、スタータ30によるエンジン10の始動以外に、ストップランプ、ウインカの点灯、パワーウィンドウ、パワーステアリング、アンチロックブレーキにより消費される電流等が上げられる。エンジン10の始動以外は、比較的長時間にわたり電流が流れる場合や、複数の要因が重なって電流が大きくなる場合もある。かかる場合には、オルタネータ35による発電を行わなければ、バッテリ40から電流を放電させすぎてしまう場合がある。したがって、クラッキング電流のような短時間の大電流のみを、自車両状態P2の算出やオルタネータ35の発電電圧の制御条件から除外し、ストップランプ、ウインカの点灯、パワーウィンドウ、パワーステアリング、アンチロックブレーキ等による比較的長時間にわたり電流が流れる場合については、自車両状態P2の算出やオルタネータ35の発電電圧の制御条件から除外しないことが好ましい。
図9は、なまし処理を示す制御ブロック図である。第1の減算器1940は、オルタネータ35の発電電流値Aaからバッテリ40の充電電流値Abを引いて、補機類70の電流の実測値Acを算出する。この補機類70の電流の実測値Acは、補機類70で実際に消費される電流である。
第2の減算器1942は、補機類70の電流の実測値Acから、補機類70の電流の前回の算出値Ae0を引いて、なまし入力電流値Ac*を算出する。なまし処理は、あらかじめ定められた間隔で繰り返される。このなまし処理の最後の処理は、後述するように、加算器1946で行われる。なまし処理が1サイクル実行されると、補機類70の電流の算出値Aeが出力される。この算出値Aeは、次サイクルでは、前サイクルの補機類70の電流の算出値Ae0として利用される。なまし入力電流値Ac*は、前サイクルの補機類70の電流の算出値Ae0と、補機類70の電流の実測値Acとの差分である。
除算器1944は、なまし入力電流値Ac*を平滑化数kで割ることにより、前サイクルの補機類70の電流の算出値Aeと、補機類70の電流の実測値Acとの差分を1/kにして、なまし出力電流値Adを算出する。平滑化数kの値としては、1より大きい値であればよい。平滑化数kを2とすれば、補機類70の電流の算出値Aeは、補機類70の電流の実測値Acと、前回の補機類70の電流の算出値Ae0との平均値となる。平滑化数を2以上の整数mとして、過去の(m−1)回分の補機類70の電流の算出値と、今回の補機類70の電流の実測値Acとの移動平均としても良い。
加算器1946は、補機類70の電流の前回の算出値Ae0に、ステップS2120で算出されたなまし出力電流値Adを加えて、補機類70の電流の算出値Aeを算出する。補機類70の電流の算出値Aeは、次サイクルにおいて、補機類70の電流の前回の算出値Ae0として利用される。また、補機類70の電流の算出値Aeは、自車両状態P2の算出に用いられる。消費電流の実測値Acが補機類70の電流の前回の算出値Ae0よりも小さければ、補機類70の電流の算出値Aeは補機類70の電流の前回の算出値Ae0よりも小さくなり、消費電流の実測値Acが補機類70の電流の前回の算出値Ae0よりも大きければ、補機類70の電流の算出値Aeは、補機類70の電流の前回の算出値Ae0よりも大きくなる。
図10は、図7のステップS2100の処理を示すフローチャートである。ステップS2110では、自車両状態予測部114は、前回のバッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が閾値It以下であり、かつ、今回のバッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が閾値Itを超えているか否かを判断する。なお、バッテリ40の放電の実測値は、バッテリ40の充電電流値Abの正負を逆にしたものである。閾値Itの大きさとしては、エンジン10がアイドリングストップ状態におけるバッテリ40の消費電力よりも大きく、スタータ30が始動するときの電流よりも小さい値が好ましく、例えば、95Aから120Aの範囲内で設定されても良い。
上記2つの条件をいずれも満たす場合、自車両状態予測部114は、処理をステップS2120に移行し、マスクカウンタMCの値を0として、マスクカウンタをリセットする。一方、上記2つの条件の少なくとも一方を満たさない場合には、自車両状態予測部114は、処理をステップS2230に移行し、現在のマスクカウンタMCの値に1を加える。上記2つの条件をいずれも満たす場合とは、図8において、バッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が閾値It以下の状態から閾値Itを超える状態に遷移する場合であり、いわゆるクラッキング電流が発生する場合である。
ステップS2140では、自車両状態予測部114は、マスクカウンタMCの値が、あらかじめ定められた判定値X以下か否かを判断する。マスクカウンタMCの値がX以下の場合には、自車両状態予測部114は、処理をステップS2200(ノイズ除去処理)に移行する。ノイズ除去処理では、補機類70の電流の算出値Aeとして、補機類70の電流の前回の算出値Ae0が用いられる。補機類70の電流の前回の算出値Ae0は、今回のバッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)の影響を受けていない。したがって、今回のバッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)は、ノイズとして、補機類70の電流の算出値Aeから除外される。
一方、ステップS2140において、マスクカウンタMCの値がXを超える場合には、自車両状態予測部114は、処理をステップS2300に移行する。ステップS2300では、上述されたなまし処理が実行され、なまし処理後の補機類70の電流の算出値Aeが算出される。なまし処理の内容は、図9に説明した処理と同様の処理である。
図11は、本実施形態におけるバッテリ40の放電電流と、補機類70の電流の算出値を示す説明図である。図11(A)は、バッテリ40の放電電流がなめらかに大きくなる例であり、図11(B)は、バッテリ40の放電電流が急激に大きくなる例である。図10におけるステップS2230のXの値として、5を用いているが、マスクカウンタMCの値によりマスクされる期間(「マスク期間」とも呼ぶ。)は、なまし処理で用いられた平滑化数kよりも小さい値で設定されることが好ましい。なお、本実施形態では、マスクカウンタMCを用い、マスクカウンタMCの値によりステップS2140の判断を行っているが、マスクカウンタMCの代わりにタイマを用いても良い。
図10で説明したように、バッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が閾値Itを超えたとき、マスクカウンタMCの値がゼロにリセットされる。その後、マスクカウンタMCの値がX(=5)を超える前までは、ステップS2240の処理が実行される。その結果、図11に示すように、バッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が閾値Itを超えてから、マスクカウンタの値がX(=5)を超える前までの期間については、補機類70の電流の算出値Aeとして、バッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が閾値Itを超える直前の補機類70の電流の算出値が用いられ、マスク期間の間維持される。すなわち、この期間は、クラッキング電流というノイズは、補機類70の電流の算出値Aeを算出するための条件から除去される。
一方、マスクカウンタの値がX(=20)を超えた以降については、図10のステップS2300(なまし処理)が実行される。そのため、図11に示すように、マスク期間が経過すると、補機類70の電流の算出値Aeは、バッテリ40の放電電流の実測値に近づいていく。その結果、補機類70の電流の算出値Aeをバッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)に追従させることが、可能となる。なお、補機類70の電流の算出値Aeが大きくなると、オルタネータ35の制御電圧も大きくなるため、オルタネータ35の発電量が増加し、バッテリ40の放電電流の実測値が小さくなる。
図12は、比較例の処理フローチャートである。この比較例では、マスク期間を設けず、大電流の影響を緩和する処理を実行する。ステップS2400では、自車両状態予測部114は、バッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が、閾値Itよりも大きいか否かを判断する。バッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が、閾値Itよりも大きい場合には、自車両状態予測部114は、処理をステップS410に移行し、補機類70の電流の算出値Aeとして、補機類70の電流の前回の算出値Ae0が用いられる。この処理は、図10のステップS2200の処理と同様である。また、バッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が、閾値It以下の場合には、自車両状態予測部114は、処理をステップS2420に移行し、なまし処理を実行する。この処理は、図10のステップS2300の処理と同様である。
図13は、比較例におけるバッテリ電流を示す説明図である。図13(A)は、バッテリ40からの放電電流がなめらかに大きくなる例であり、図13(B)は、バッテリ40からの放電電流が急激に大きくなる例である。比較例では、バッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が、閾値Itよりも大きくなると、補機類70の電流の算出値Aeとして、補機類70の電流の前回の算出値Ae0が用いられる。また、バッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が、閾値It以下となるまで、補機類70の電流の算出値Aeとして、バッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が閾値Itを超える直前の補機類70の電流の算出値Aeが維持される。すなわち、比較例では、バッテリ40の放電電流の実測値が、閾値It以下とならないかぎり、補機類70の電流の算出値Aeはバッテリ40の放電電流の実測値に近づかない。これに対し、図11に示す本実施形態の説明図では、バッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)が、閾値Itよりも大きくても、マスク期間が終了すると、補機類70の電流の算出値Aeはバッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)に近づく。大電流の影響を緩和する処理が実行される際に、本実施形態のようにマスク期間が設けられると、マスク期間の経過後に、補機類70の電流の算出値Aeをバッテリ40の放電電流の実測値(−Ab)に追従させることが可能となる。その結果、マスク期間の経過後に、オルタネータ35の制御電圧を上げることができ、バッテリ40への充電が容易となる。一方、比較例のようにマスク期間が設けられないと、補機類70の電流の算出値Aeをバッテリ40の放電電流の実測値に追従させることが困難である。その結果、オルタネータ35の制御電圧を上げることができず、バッテリ40への充電ができない場合がある。このように、マスク期間は、一定期間に限られることが好ましい。
E.作用、効果:
本実施形態の自動車200では、図6を用いて既述したように、ストップアンドスタート期間t2−t3において、SOCが下限値に達してエンジン10が再始動されることがない。ストップアンドスタート期間の途中でSOC不足からエンジンを再始動する場合は、エンジンの運転時に動力増大してSOCを増加する場合に比べて、3倍から5倍近くの燃料量が必要である。すなわち、エンジンの運転時における単位SOC(例えばSOC1%)当たりの燃費効果は、ストップアンドスタート期間の途中でSOC不足からエンジンを再始動する場合に比べて、3倍から5倍優れている。したがって、本実施形態の自動車200は、従来例に比べて燃費を向上させることができる。
さらに、本実施形態によれば、補機類70に流れる電流値が一時的に変動した場合に、なまし処理において最新の電流値の影響が抑制されることから、その一時的な電流値の変動によって、充電制御用容量とアイドリングストップ用容量との間の配分率が誤って設定されることを防止することができる。
補機類70にいわゆるクラッキング電流が生じる場合、クラッキング電流は、補機類70の電流を算出する上でノイズとなる。本実施形態では、あらかじめ定められた期間、オルタネータ35の発電電圧の制御の基礎として、クラッキング電流が生じる直前のバッテリ40の放電電流の算出値を用いるの、クラッキング電流の影響(ノイズの影響)を抑制し、大電流が持続する場合(クラッキング電流でない場合)には、オルタネータ35の発電電圧の制御の基礎となるバッテリ40の放電電流の算出値を、バッテリ40の放電電流の実測値に近づけることが可能となる。
F.変形例:
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
・変形例1:
上記実施形態では、走行環境指数P1と自車両状態P2に基づいてSOC配分要求レベルP3を一旦求め、SOC配分要求レベルP3に基づいて目標SOCを算出する構成であったが、これに換えて、走行環境指数P1と自車両状態P2に基づいて、目標SOCを直接、算出する構成としてもよい。すなわち、走行環境指数P1と自車両状態P2に基づいて、バッテリの使用可能SOC範囲を充電制御用とアイドリングストップ用とを配分する配分率を直接算出する構成としてもよい。
・変形例2:
上記実施形態では、SOC配分要求レベルは、走行環境指数P1と自車両状態P2の両方に基づいて算出していたが、これに換えて、自車両状態P2だけに基づいて算出する構成としてもよい。
・変形例3:
上記実施形態では、結線LN(図1参照)側に流れる電流の実測値Ac、すなわち補機類を含めた電子機器全般に流れる電流の電流値を、オルタネータの発電電流値Aaとバッテリの充電電流値Ab(放電電流(−Ab))に基づいて算出する構成としたが、本発明ではこれに限られない。例えば、結線LNの上流側に電流センサを設けて、この電流センサから電流値を得る構成としてもよい。要は、バッテリの電力を用いて動作する、補機類を含めた電子機器全般に流れる電流の電流値を取得することができれば、いずれの構成とすることもできる。
・変形例4:
上記実施形態では、バッテリは鉛蓄電池としたが、本発明ではこれに限られない。例えば、リチウムイオン蓄電池、ロッキングチェア型蓄電体等の他の種類のバッテリに替えることもできる。また、上記実施形態では、車両は自動車であったが、これに換えて、電車等の自動車以外の車両としてもよい。
・変形例5:
上記実施形態においてソフトウェアで実現されている機能の一部をハードウェア(例えば集積回路)で実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現されている機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。
・変形例6:
なお、前述した実施形態および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。例えば、通常走行中はバッテリへの充電を抑えることで燃料消費量を節約し、減速走行中に回生発電によりバッテリへの充電を行なう充電制御についても省略することができる。
10…エンジン
15…自動変速機
20…ディファレンシャルギア
25…駆動輪
30…スタータ
34…駆動機構
35…オルタネータ
40…バッテリ
50…ECU
70…補機類
72…ヘッドライト
74…空調装置
82…車輪速センサ
84…ブレーキスイッチ
86…アクセル開度センサ
87…方向指示器スイッチ
88…バッテリ電流センサ
89…オルタネータ電流センサ
90…アイドリングストップ制御部
100…SOC制御部
110…目標SOC推定部
112…走行環境予測部
114…自車両状態予測部
116…SOC配分要求レベル算出部
118…目標SOC算出部
120…バッテリSOC算出部
130…フィードバック制御部
200…自動車
1940、1942…減算器
1944…除算器
1946…加算器

Claims (7)

  1. エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される発電機と、前記発電機で発電された電力によって充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を用いて動作する補機類と、を有する車両に搭載されるバッテリの充電制御装置であって、
    前記補機類の負荷状態を検出する負荷状態検出部と、
    前記補機類の負荷状態に基づいて、前記バッテリへの充電を制御する充電制御部と、
    を備え、
    前記充電制御部は、前記補機類の負荷の大きさ状態が、あらかじめ定められた閾値よりも低い状態から前記閾値よりも高い状態に遷移したことを検知した場合、
    前記遷移を検知してからあらかじめ定められた時間が経過するまでの期間については、遷移前の前記補機類の負荷の大きさに基づいて、前記発電機の発電電圧を制御し、
    あらかじめ定められた時間が経過した後の期間については、前記負荷状態検出部で検出された前記補機類の負荷の大きさに基づいて前記発電機の発電電圧を制御する、充電制御装置。
  2. 請求項1に記載の充電制御装置において、
    前記車両は前記エンジンを始動させるためのスタータを備えており、
    前記閾値は、前記エンジンがアイドリングストップしている状態における前記補機類の消費電流よりも大きく、前記スタータの消費電流よりも小さい値である、充電制御装置。
  3. 請求項1または2に記載の充電制御装置において、
    前記充電制御部は、
    前記補機類の電流の実測値を用いて、前記発電機の発電電圧を制御するための前記補機類の電流の算出値を算出し、
    前記補機類の電流の算出値を算出する際に、前記補機類の電流の算出値の変動を前記補機類の電流の実測値の変動よりも緩和するなまし処理を実行する、
    充電制御装置。
  4. エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される発電機と、前記発電機で発電された電力によって充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を用いて動作する補機類と、を有する車両に搭載される車両制御装置であって、
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の充電制御装置と、
    前記エンジンのアイドリングストップ制御を行うアイドリングストップ制御部と、
    前記バッテリの蓄電状態(SOC)を検出するSOC検出部と、
    を備え、
    前記充電制御装置は、さらに、
    前記車両の走行時に、前記バッテリの使用可能なSOC範囲に対して、前記アイドリングストップ制御によるエンジン停止から再始動までのストップアンドスタート期間において使用すると予想されるアイドリングストップ用容量を前記電流値に基づいて設定するアイドリングストップ用容量設定部と、
    前記車両の走行時に、前記SOC検出部によって検出されたSOCに対応する、前記使用可能なSOC範囲における残存容量が、前記アイドリングストップ用容量を下回ることを回避するように、前記発電機の発電量を制御する残存容量制御部と、
    を備える、車両制御装置。
  5. 車両であって、
    エンジンと、
    前記エンジンの動力によって駆動される発電機で発電された電力によって充電可能なバッテリと、
    前記バッテリの電力を用いて動作する補機類と、
    請求項に記載の車両制御装置と、
    を備える、車両。
  6. エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される発電機と、前記発電機で発電された電力によって充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を用いて動作する補機類と、を有する車両に搭載されるバッテリの充電制御方法であって、
    (a)前記補機類の負荷の大きさを検出する工程と、
    (b)前記補機類の負荷の大きさが、あらかじめ定められた閾値よりも低い状態から前記閾値よりも高い状態に遷移したか否かを判断する工程と、
    (c)前記補機類の負荷の大きさに基づいて、前記バッテリへの充電を制御する工程と、
    を備え、
    前記工程(b)において前記補機類の負荷の大きさが、あらかじめ定められた閾値よりも低い状態から前記閾値よりも高い状態に遷移したことが検知された場合、前記工程(c)において、
    前記遷移を検知してからあらかじめ定められた時間が経過するまでの期間については、遷移前の前記補機類の負荷の大きさに基づいて、前記発電機の発電電圧が制御され、
    あらかじめ定められた時間が経過した後の期間については、検出された前記補機類の負荷の大きさに基づいて前記発電機の発電電圧が制御される、
    充電制御方法。
  7. エンジンと、前記エンジンの動力によって駆動される発電機で発電された電力によって充電可能なバッテリと、前記バッテリの電力を用いて動作する補機類とを有する車両を制御する車両制御方法であって、
    請求項に記載の充電制御方法における工程に加え、
    (d)アイドリングストップ制御を行う工程と、
    (e)前記バッテリの蓄電状態(SOC)を検出する工程と、
    (f)前記補機類に流れる電流の電流値を測定する工程と、
    (g)前記補機類の電流の算出値を算出する際に、前記補機類の電流の算出値の変動を前記補機類の電流の実測値の変動よりも緩和するなまし処理を実行する工程と、
    (h)前記車両の走行時に、前記バッテリの使用可能なSOC範囲に対して、前記アイドリングストップ制御によるエンジン停止から再始動までのストップアンドスタート期間において使用すると予想されるアイドリングストップ用容量を、前記工程(g)によって補正された電流値に基づいて設定する工程と、
    を備え、
    前記工程(c)においては、さらに、前記車両の走行時に、前記SOC検出部によって検出されたSOCに対応する、前記使用可能なSOC範囲における残存容量が、前記アイドリングストップ用容量を下回ることを回避するように、前記発電機の発電量が制御される、
    車両制御方法。
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