JP6833522B2

JP6833522B2 - 車両用制御装置

Info

Publication number: JP6833522B2
Application number: JP2017001476A
Authority: JP
Inventors: 健太木束地; 秀信渡辺
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2017-01-07
Filing date: 2017-01-07
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2037-01-07
Also published as: JP2018111341A

Description

本発明は、車両用制御装置に関する。

近年、高圧縮比のガソリンエンジンが注目を集めている。ガソリンエンジンの高圧縮比化により、熱効率の向上を図ることができる。

しかしながら、高圧縮比のガソリンエンジンでは、たとえば、吸気温度が上昇すると、燃焼室内の燃料と空気との混合気が点火プラグからの火炎伝播の前に自己着火する現象、いわゆるノッキング（エンジンノック）が発生しやすくなるので、リタード（点火時期が遅角）が必要となる。その結果、図３に示されるように、ガソリンエンジンのトルクが低下する。このリタードによるトルクの低下が生じると、車両の走行性能が低下するために、運転者が走行性能の悪化を感じるうえに、走行性能を確保するために燃料増量領域までスロットルバルブを開いた状態（アクセルペダルを踏み込んだ状態）での走行が増え、燃費が悪化する。

特開２０１２−２２９６７５号公報

本発明の目的は、高圧縮ガソリンエンジンにおけるリタードの影響を抑制できる、車両用制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、ガソリンエンジン、モータ、モータに供給される電力を蓄積するバッテリと、バッテリを充電する電力を発生するジェネレータを搭載し、モータの動力により走行をアシストする機能を有する車両に用いられる制御装置であって、ガソリンエンジンの吸気温度に対応する吸気温度対応値が第１値以上であるか否かを判別する温度判別手段と、バッテリの残量に対応する残量対応値が第２値以下であるか否かを判別する残量判別手段と、温度判別手段により吸気温度対応値が第１値以上であると判別され、かつ、残量判別手段により残量対応値が第２値以下であると判別された場合に、ジェネレータによる発電を増量させる発電増量手段とを含む。

この構成によれば、ガソリンエンジンの吸気温度に対応する吸気温度対応値が第１値以上であり、かつ、バッテリの残量に対応する残量対応値が第２値以下である場合に、ジェネレータによる発電が増量される。これにより、バッテリの残量を増やすことができ、モータの動力による走行アシスト（モータアシスト）に必要な電力を確保することができる。その結果、バッテリの残量不足のためにモータアシストが制限されることを抑制でき、車両の発進時などにモータアシストが行われることにより、運転者がリタードの影響による走行性能低下を感じることなく、ガソリンエンジンの燃料増量領域での使用率を低減させることができる。

本発明によれば、リタードのトルク低下の影響を抑制することができる。その結果、車両の走行性能を確保でき、燃料増量領域までスロットルバルブを開いた状態での車両の走行による燃費の悪化を抑制できる。

本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両の要部の構成を示す図である。電力確保処理の流れを示すフローチャートである。エンジンの吸気温度と点火遅角との関係および点火遅角とトルクダウンとの関係を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜車両の要部構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る制御装置が搭載された車両１の要部の構成を示す図である。

車両１は、エンジン２を主駆動源とし、ＩＳＧ（integrated starter generator：インテグレーテッドスタータジェネレータ）３を走行アシストに使用するハイブリッドシステムを搭載している。

エンジン２は、高圧縮比のガソリンである。エンジン２には、エンジン２の燃焼室への吸気量を調整するための電子スロットルバルブ、燃料を吸入空気に噴射するインジェクタ（燃料噴射装置）および燃焼室内に電気放電を生じさせる点火プラグなどが設けられている。

ＩＳＧ３は、電力の供給により動力を発生するモータ機能と動力を電力に回生するジェネレータ機能とを併有している。ＩＳＧ３は、モータ機能による走行アシストが可能であり、また、モータ機能によるエンジン２のスタータとしての使用が可能に設けられている。ＩＳＧ３がモータとして機能するときには、メインバッテリ（図示せず）とは別に設けられたアシスト用サブバッテリ４からインバータを介してＩＳＧ３に電力が供給される。ＩＳＧ３がジェネレータとして機能するときには、ＩＳＧ３による発電電力がＩＳＧ３からインバータを介してアシスト用サブバッテリ４に供給される。

車両１には、複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。複数のＥＣＵには、エンジン制御のためのエンジンＥＣＵ１１およびブレーキ制御（姿勢制御）のためのブレーキＥＣＵ１２およびアイドリングストップ（ＩＤＳ）制御のためのＩＤＳＥＣＵ１３が含まれる。各ＥＣＵは、マイコン（マイクロコントローラユニット）を含む構成であり、マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、データフラッシュ（フラッシュメモリ）などが内蔵されている。複数のＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。また、各ＥＣＵには、制御に必要な各種センサが接続されている。

エンジンＥＣＵ１１に接続されているセンサには、電流センサ２１および吸気温度センサ２２などが含まれる。

電流センサ２１には、アシスト用サブバッテリ４に供給される充電電流とアシスト用サブバッテリ４から出力される放電電流とを区別して検出可能なものが採用されている。

吸気温度センサ２２は、エンジン２の吸気管を流通する空気の温度に応じた検出信号を出力する。

また、エンジンＥＣＵ１１には、図示されていないが、アクセルペダルの操作量に応じた検出信号を出力するアクセルセンサ、エンジン２のクランクシャフトの回転に同期したパルス信号を検出信号として出力するエンジン回転センサなどの各種センサが接続されている。

エンジンＥＣＵ１１は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、エンジン２の始動、停止および出力調整などのため、エンジン２の電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグ、ならびにＩＳＧ３などを制御する。また、ＥＣＵ１１は、アシスト用サブバッテリ４の充電残量であるバッテリ残量を算出し、アシスト用サブバッテリ４の充電容量（満充電量）に対するバッテリ残量の比率であるＳＯＣ（State Of Charge）に基づいて、ＩＳＧ３による発電およびＩＳＧ３による走行アシストを制御する。

ブレーキＥＣＵ１２に接続されているセンサには、ブレーキセンサ２３、車速センサ２４およびＧセンサ２５などが含まれる。

ブレーキセンサ２３は、車室内に配設されたブレーキペダルの操作量に応じた検出信号を出力する。

なお、車両１のブレーキ系統では、ブレーキペダルが踏み込まれると、そのブレーキペダルに入力された踏力がブレーキブースタに伝達される。ブレーキブースタに伝達された踏力は、ブレーキブースタの負圧によって増幅（倍力）され、ブレーキブースタからブレーキマスタシリンダに入力される。ブレーキマスタシリンダでは、ブレーキブースタから入力される力に応じた液圧が発生する。ブレーキマスタシリンダの液圧は、ブレーキアクチュエータ２６に伝達される。ブレーキアクチュエータ２６には、各車輪のブレーキに設けられたホイールシリンダの液圧を制御するためのバルブなどが内蔵されている。ブレーキマスタシリンダからブレーキアクチュエータ２６に伝達された液圧は、各ブレーキのホイールシリンダに分配されて伝達される。そして、ホイールシリンダの液圧により、ブレーキから車輪にブレーキ力（制動力）が付与される。

車速センサ２４は、たとえば、車両１の走行に伴って回転する磁性体からなるロータと、ロータと非接触に設けられた電磁ピックアップとを備えている。ロータが一定角度回転する度に、電磁ピックアップからパルス信号が出力され、そのパルス信号がブレーキＥＣＵ１２に入力される。パルス信号の周波数は、車速に対応するので、ブレーキＥＣＵ１２は、車速センサ２４から入力されるパルス信号の周波数を車速に換算する。

Ｇセンサ２５は、錘の変位に応じた信号を車両１の加速度に応じた検出信号として出力するものが採用されている。車速および／または路面の勾配が変化すると、錘が変位し、その変位に応じた信号がＧセンサ２５から出力される。ブレーキＥＣＵ１２は、Ｇセンサ２５の検出信号から車両１が所在する路面の勾配（傾斜角）を求める。すなわち、Ｇセンサ２５の検出信号から取得される加速度には、車速の変化による加速度成分と路面の勾配による加速度成分とが含まれる。一方、車速を微分して求められる加速度は、車速の変化による加速度成分のみである。したがって、Ｇセンサ２５の検出信号から取得される加速度と車速の微分値との差を求めることにより、路面の勾配による加速度成分が得られるので、その加速度成分から路面の勾配を算出することができる。

なお、車速センサ２４およびＧセンサ２５は、ブレーキＥＣＵ１２とは別のＥＣＵに接続されていてもよい。その場合、そのＥＣＵにより、車速、車両１の加速度および路面の勾配が取得されて、それらの情報がブレーキＥＣＵ１２に入力されるとよい。

ブレーキＥＣＵ１２は、車速、ブレーキペダルの操作量および他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、ブレーキアクチュエータ２６などを制御し、車両１の姿勢が安定に保たれた状態で車両１が制動されるように、各ブレーキから車輪に付与される制動力を制御する。

ＩＤＳＥＣＵ１３には、アイドリングストップ制御に必要な情報として、ＩＤＳＥＣＵ１３には、ブレーキＥＣＵ１２から車速およびブレーキペダルの操作量などの情報が入力される。

アイドリングストップ制御では、車両１の走行中に、運転者によるブレーキ操作（たとえば、ブレーキペダルの踏操作）がなされると、ＩＤＳＥＣＵ１３により、アイドリングストップ条件が成立しているか否かが繰り返し判断される。アイドリングストップ条件には、たとえば、ブレーキ操作が一定時間以上継続しているというブレーキ条件、車両１のステアリング機構（ステアリングホイール）に加えられている操舵トルクがＩＤＳ禁止トルク未満であるという操舵トルク条件、車速が０ｋｍ／ｈよりも大きいアイドリングストップ実施車速（たとえば、１０ｋｍ／ｈ）以下であるという車速条件などが含まれる。すべてのアイドリングストップ条件が成立すると、ＩＤＳＥＣＵ１３からエンジンＥＣＵ１１にアイドリングストップ要求が出力され、エンジンＥＣＵ１１により、エンジン２が停止される。

アイドリングストップ制御によるエンジン２の停止中は、所定の復帰条件が成立しているか否かが繰り返し判断される。復帰条件には、たとえば、運転者によるブレーキ操作が解除されるという条件が含まれる。復帰条件が成立すると、ＩＤＳＥＣＵ１３からエンジンＥＣＵ１１に再始動要求が出力される。この再始動要求を受けて、エンジンＥＣＵ１１により、エンジン２が再始動される。

＜電力確保処理＞
図２は、電力確保処理の流れを示すフローチャートである。

車両１のイグニッションスイッチがオンである間、エンジンＥＣＵ１１により、電力確保処理が繰り返し実行される。

電力確保処理では、吸気温度センサ２２の検出信号から取得されるエンジン２の吸気温度が所定温度Ａ以上であるか否かが判別される（ステップＳ１）。

吸気温度が所定温度Ａ以上である場合には（ステップＳ１のＹＥＳ）、アシスト用サブバッテリ４のＳＯＣが所定値Ｂ以下であるか否かが判別される（ステップＳ２）。

ＳＯＣが所定値Ｂ以下である場合には（ステップＳ２のＹＥＳ）、ＩＳＧ３による走行アシストが可能な電力を確保するため、発電増量制御が実行（オン）される（ステップＳ３）。

発電増量制御には、次の（１）〜（３）の制御が含まれる。

（１）ＩＤＳ禁止
アイドリングストップ制御によるエンジン２の停止が禁止（ＩＤＳ禁止）される。すなわち、アイドリングストップ条件が成立し、ＩＤＳＥＣＵ１３からエンジンＥＣＵ１１にアイドリングストップ要求が出力されても、エンジンＥＣＵ１１によるエンジン２の停止制御が行われない。これにより、ＩＳＧ３による発電が行われる期間が増えるので、ＩＳＧ３による発電量が増大し、アシスト用サブバッテリ４の残量を増やすことができる。

（２）低負荷領域での発電増量
エンジン２が低負荷領域で動作している状態では、車両１の制動中に限らず、車両１の加速走行および定常走行中にもＩＳＧ３による発電が行われる。これにより、ＩＳＧ３による発電が行われる期間が増えるので、ＩＳＧ３による発電量が増大し、アシスト用サブバッテリ４の残量を増やすことができる。エンジン２が低負荷領域で動作しており、エンジン２に余力があるので、加速走行および定常走行中にＩＳＧ３による発電が行われても、車両１の走行性能に影響はない。

（３）強ブレーキ時の発電増量
ブレーキペダルが所定量以上に踏み込まれた場合、車両１の制動中に行われるＩＳＧ３による発電量が通常よりも増量される。これにより、ＩＳＧ３による発電量が増大し、アシスト用サブバッテリ４の残量を増やすことができる。

一方、吸気温度が所定温度Ａ未満である場合には（ステップＳ１のＮＯ）、吸気温度が所定温度Ａより低い所定温度Ｃ以下であるか否かが判別される（ステップＳ４）。

吸気温度が所定温度Ｃよりも高い場合（ステップＳ４のＮＯ）、電力確保処理が一旦終了され、電力確保処理が新たに開始されて、吸気温度が所定温度Ａ以上であるか否かが再び判別される（ステップＳ１）。

吸気温度が所定温度Ｃ以下である場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、発電増量制御中であればその発電増量制御が終了されて（ステップＳ５）、発電確保処理が終了される。

また、吸気温度が所定温度Ａ以上であって（ステップＳ１のＹＥＳ）、ＳＯＣが所定値Ｂよりも大きい場合には（ステップＳ２のＮＯ）、ＳＯＣが所定値Ｂより大きい所定値Ｄ以上であるか否かが判別される（ステップＳ６）。

ＳＯＣが所定値Ｄ未満である場合（ステップＳ６のＮＯ）、電力確保処理が一旦終了され、電力確保処理が新たに開始されて、吸気温度が所定温度Ａ以上であるか否かが再び判別される（ステップＳ１）。

ＳＯＣが所定値Ｄ以上である場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、発電増量制御中であればその発電増量制御が終了されて（ステップＳ５）、発電確保処理が終了される。

＜作用効果＞
以上のように、エンジン２の吸気温度が所定温度Ａ以上であり、かつ、アシスト用サブバッテリ４のＳＯＣが所定値Ｂ以下である場合に、ＩＳＧ３による発電が増量される。これにより、アシスト用サブバッテリ４の残量を増やすことができ、ＩＳＧ３による走行アシストに必要な電力を確保することができる。その結果、アシスト用サブバッテリ４の残量不足のためにＩＳＧ３による走行アシストが制限されることを抑制でき、車両１の発進時などにＩＳＧ３による走行アシストが行われることにより、エンジン２の高負荷領域での使用率を低減させることができる。

そして、その走行アシストにより、リタードによるトルクの低下を抑制できるので、車両１の走行性能を確保でき、燃料増量領域までスロットルバルブを開いた状態での車両の走行による燃費の悪化を抑制できる。

＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

前述の各センサは、本発明に関連するセンサを例示したものに過ぎず、エンジンＥＣＵ１１、ブレーキＥＣＵ１２およびＩＤＳＥＣＵ１３には、他のセンサが接続されていてもよい。

また、エンジンＥＣＵ１１、ブレーキＥＣＵ１２およびＩＤＳＥＣＵ１３の機能の全部または一部が１つのＥＣＵに集約されていてもよい。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１：車両
２：エンジン（ガソリンエンジン）
３：ＩＳＧ（モータ、ジェネレータ）
４：アシスト用サブバッテリ（バッテリ）
１１：エンジンＥＣＵ（車両用制御装置、温度判別手段、残量判別手段、発電増量手段）

Claims

ガソリンエンジンと、モータと、前記モータに供給される電力を蓄積するバッテリと、前記バッテリを充電する電力を発生するジェネレータとを搭載し、前記ガソリンエンジンの吸気温度の上昇につれて前記ガソリンエンジンの点火時期が遅角され、かつ、前記モータの動力により走行をアシストする機能を有する車両に用いられる制御装置であって、
前記ガソリンエンジンの吸気温度に対応する吸気温度対応値が第１値以上であるか否かを判別する温度判別手段と、
前記バッテリの残量に対応する残量対応値が第２値以下であるか否かを判別する残量判別手段と、
前記温度判別手段により前記吸気温度対応値が前記第１値以上であると判別され、かつ、前記残量判別手段により前記残量対応値が前記第２値以下であると判別された場合に、前記ジェネレータによる発電を増量させる発電増量手段とを含む、車両用制御装置。