JP6925914B2 - 車両制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両制御装置に関し、特に、バッテリの出力電圧に基づいて電気負荷に電力を供給する電源ユニットと、徐励発電によってバッテリを充電するオルタネータとを備える車両を制御する、車両制御装置に関する。

エンジン始動時にはスタータモータに瞬間的に大電流が供給されるため、バッテリの電源容量が十分でない場合には、バッテリの出力電圧の瞬断によってシステムダウンが生じるおそれがある。これを踏まえて、特許文献１では、近い将来にバッテリの出力電圧に瞬断が生じ得ると判断されると、駆動電力の供給を中止する供給中止信号が、車載機器用電源ユニットに出力される。車載機器群に対する駆動電力の供給は、瞬断が発生する前に車載機器用電源ユニットによって中止される。

バッテリの負荷は車載機器群によって消費されていた駆動電力相当分だけ軽くなり、大電流がスタータモータに供給される時のバッテリの最低電圧が高められる。瞬断によるシステムダウンは、バッテリの最低電圧が高められることで回避される。

特開２０１４−１６９０１３号公報

特許文献１では、近い将来にバッテリの出力電圧に瞬断が生じ得るか否かは、バッテリの出力電圧を閾値電圧と比較したり、バッテリの出力電圧の単位時間当たりの減少率を算出したりすることで判断される。

しかし、このような手法では、バッテリの出力電圧に瞬断が生じ得ると判断してから車載機器群への電力供給を中止するまでに時間がかかり、この結果、バッテリの出力電圧に瞬断が生じるおそれがある。

それゆえに、この発明の主たる目的は、エンジンの始動時にバッテリの出力電圧に瞬断が生じる懸念を軽減することができる、車両制御装置を提供することである。

この発明に係る車両制御装置は、バッテリの出力電圧に基づいて電気負荷に電力を供給する電源ユニットと、徐励発電によってバッテリを充電するオルタネータとを備える車両を制御する車両制御装置であって、バッテリの劣化状態に応じて異なる態様で電源ユニットおよび／またはオルタネータの設定を変更する処理を実行する設定変更手段、および設定変更手段の処理の後に電源ユニットを起動する起動手段を備え、電気負荷は、走行に必要不可欠な不可欠装備と、運転者の快適性を高める快適装備とを含み、設定変更手段は、第１設定変更手段と第２設定変更手段とを含み、バッテリの劣化状態として、バッテリの劣化度合いを示す閾値が複数設定され、閾値として、第１の閾値と、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値とを有し、第１設定変更手段は、第１の閾値に基づき、徐励発電における目標電圧が上昇するようにオルタネータの設定を変更する第１処理を実行し、第２設定変更手段は、第２の閾値に基づき、エンジンが始動されたとき電気負荷のうち快適装備への電力供給が軽減されるように電源ユニットの設定を変更する第２処理を実行する。

エンジンが始動されると、バッテリの劣化状態に応じて、電気負荷が軽減されるように電源ユニットの設定が調整されるか、徐励発電における目標電圧が上昇するようにオルタネータの設定が変更されるか、或いはその両方が実行される。電源ユニットから電気負荷への電力の供給は、このような設定変更処理の後に開始される。これによって、エンジンの始動時にバッテリの出力電圧に瞬断が生じる懸念を軽減することができる。

この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

この実施例の車両の要部構成の一部を示すブロック図である。 図１に示すＥＣＵの動作の一部を示すフロー図である。 図１に示すＥＣＵの動作の他の一部を示すフロー図である。 （Ａ）はエンジン回転数とオルタネータ温度とオルタネータ電流値との関係の一例を示すマップであり、（Ｂ）はエンジン回転数とオルタネータ温度とオルタネータ電流値との関係の他の一例を示すマップである。 （Ａ）はバッテリ電圧値の時間的変化の一例を示すグラフであり、（Ｂ）はバッテリ電流値の時間的変化の一例を示すグラフである。 劣化抵抗値とバッテリの劣化度合との関係の一例を示すグラフである。 オルタネータ電圧値の時間的変化の一例を示すグラフである。

図１を参照して、この実施例の車両１０は、３つの気筒１４１〜１４３が形成された４ストローク型のエンジン（内燃機関）１２を動力源として備える。

イグニッションキー（図示せず）によってＩＧオン操作が行われるか、或いはアイドルストップ状態でアイドルスタート条件が成立すると、ＥＣＵ３６は、エンジン１２を始動するべくリレー２８をオンする。バッテリ２６の電力はオン状態のリレー２８を介してスタータ３０に供給され、スタータ３０はバッテリ２６の電力によってクランキングを実行する。エンジン１２はクランキングによって始動し、気筒１４１〜１４３の各々に設けられたピストン（図示せず）は、クランクシャフト１６がアイドル回転数で回転できる速度で上下動する。

クランクシャフト１６とプロペラシャフト２０との間には、ＣＶＴ１８が介在する。クランクシャフト１６の回転力は、ＣＶＴ１８に設定された変速比でプロペラシャフト２０に伝達される。プロペラシャフト２０の回転力はその後、ドライブシャフト（図示せず）を介してタイヤまで伝達され、これによって車両１０が前進する。

なお、クランクシャフト１６の回転数はエンジン１２の回転数（＝エンジン回転数）に相当するところ、エンジン回転数は、図示しないアクセルペダルの踏み込み量に応じて変化し、かつエンジン回転センサ３４によって検知される。

クランクシャフト１６の回転力はまた、ベルト２２を介してオルタネータ２４の回転軸２４ｓに伝達される。オルタネータ２４は徐励発電を行い、オルタネータ２４の出力電圧値（＝オルタネータ電圧値）は徐々に目標電圧値まで上昇する。バッテリ２６は、こうして動作するオルタネータ２４によって充電される。なお、オルタネータ２４の温度（＝オルタネータ温度）は、温度センサ３２によって検知される。

車両１０に搭載される電気負荷としては、エンジン駆動部品（インジェクタ，プラグ等），ライト，ＶＳＣのような走行に必要不可欠な装備つまり不可欠装備の他に、ヒートシータやエアコンのような運転者の快適性を高める装備つまり快適装備がある。電源ユニット３８は、バッテリ２６の出力電圧に基づいてこれらの装備に電力を供給する。

上述のようにオルタネータ２４は徐励発電を行うため、エンジン１２が始動した直後のオルタネータ２４の出力は、バッテリ２６の出力よりも格段に小さい。したがって、バッテリ２６の劣化によってバッテリ２６の出力が低下すると、相対的に電気負荷が過大となり、バッテリ２６の出力が瞬断するおそれがある。

ここで、不可欠装備に対して電力を供給する優先度は、快適装備に電力を供給する優先度よりも格段に高い。また、アイドルスタート条件の成立に応答して不可欠装備に電力を供給する必要性は、ＩＧオン操作に応答して不可欠装備に電力を供給する必要性よりも格段に高い。

そこで、この実施例では、アイドルストップ状態においてアイドルスタート条件が成立したとき、図２および図３に示すフロー図に従う車両制御処理をＥＣＵ３６に実行させるようにしている。

なお、このフロー図に対応する制御プログラムは、メモリ３６ｍに記憶される。また、エンジン１２の回転数およびオルタネータ２４の温度は、図示しない別ルーチンの下で繰り返し検出される。

さらに、メモリ３６ｍには、エンジン回転数とオルタネータ温度とオルタネータ電流値（＝オルタネータ２４の出力電流値）との関係を示すマップがバッテリ電圧値毎に準備される（図４（Ａ），図４（Ｂ）参照）。

図４（Ａ）によれば、オルタネータ電流値は、エンジン回転数およびオルタネータ温度に応じて、Ｉ１２（１，１）〜Ｉ１２（７，７）の間で変化する。また、図４（Ｂ）によれば、オルタネータ電流値は、エンジン回転数およびオルタネータ温度に応じて、Ｉ１３（１，１）〜Ｉ１３（７，７）の間で変化する。

図２を参照して、ステップＳ１ではバッテリ２６の出力電圧値（＝バッテリ電圧値）を検出し、ステップＳ３ではバッテリ２６の出力電流値（＝バッテリ電流値）を検出する。ステップＳ５ではオルタネータ温度を別ルーチンから取得し、ステップＳ７ではエンジン回転数を別ルーチンから取得する。

ステップＳ９では、ステップＳ１で検出されたバッテリ電圧値に対応するマップを上述した複数のマップの中から選択する。ステップＳ９ではまた、ステップＳ５で取得されたオルタネータ温度およびステップＳ７で検出されたエンジン回転数に対応するオルタネータ電流値を、選択したマップを参照して推定する。

ステップＳ１１では、ステップＳ１で検出されたバッテリ電圧値をステップＳ３で検出されたバッテリ電流値で割り算して抵抗値を算出し、算出された抵抗値と既定抵抗値との差分を劣化抵抗値として検出する。

ここで、既定抵抗値とは、バッテリ２６が新品（ＳＯＣ＝１００％）の状態で検出されたバッテリ電圧値およびバッテリ電流値から算出された抵抗値である。既定抵抗値を定義するバッテリ電圧値およびバッテリ電流値が図５（Ａ）および図５（Ｂ）に描かれた点線に沿って変化し、現状の抵抗値を定義するバッテリ電圧値およびバッテリ電流値が図５（Ａ）および図５（Ｂ）に描かれた実線に沿って変化する場合、点線と実線との差分が劣化抵抗値に相当する。また、図６から分かるように、バッテリ２６の劣化度合いは、劣化抵抗値が増大するほど増大する。

ステップＳ１３では、数式１に従って不足電圧値を算出する。
［数式１］
不足電圧値＝｛Ｋ−オルタネータ電流値｝＊劣化抵抗値

数式１によれば、ステップＳ９で推定されたオルタネータ電流値が定数Ｋから引き算され、これによって得られた引き算値がステップＳ１１で検出された劣化抵抗値と掛け算される。こうして算出される不足電圧値は、オルタネータ２４による徐励発電の目標電圧値をバッテリ２６の劣化を考慮して補正するべく用いられる。

ステップＳ１５では、不足電圧値が０Ｖを上回るか否かを判別する。判別結果がＮＯであれば、ステップＳ１７に進み、徐励発電の目標電圧値が初期値に合わせられるようにオルタネータ２４の設定を調整する（図７参照）。ステップＳ１９では、オルタネータ電圧値が目標電圧値に達したか否かを繰り返し判別する。

判別結果がＮＯからＹＥＳにすると、ステップＳ２１で電源ユニット３８を起動する。電気負荷への電力の供給は、電源ユニット３８の起動によって開始される。車両制御処理は、電源ユニット３８が起動された後に終了する。

一方、ステップＳ１５の判別結果がＹＥＳであれば、ステップＳ２３に進み、劣化抵抗値が閾値ＴＨ１を下回るか否かを判別する。判別結果がＹＥＳであればそのままステップＳ１９に戻る一方、判別結果がＮＯであればステップＳ２５〜Ｓ３１で以下の処理を実行してからステップＳ１９に戻る。

つまり、ステップＳ２５では、徐励発電の目標電圧値が“初期値＋不足電圧値” に合わせられるようにオルタネータ２４の設定を調整する（図７参照）。ステップＳ２７では、劣化抵抗値が閾値ＴＨ１よりも大きい閾値ＴＨ２を下回るか否かを判別する。

判別結果がＮＯでればステップＳ２９に進み、快適装備の働きが弱化するように電源ユニット３８に設定を変更する。一方、判別結果がＹＥＳであれば、快適装備が所定期間だけ停止されるように電源ユニット３８に設定を変更する。電気負荷は、こうして段階的に制限される。

以上の説明から分かるように、車両１０には、エンジン１２の他に、バッテリ２６の出力電圧に基づいて電気負荷に電力を供給する電源ユニット３８と、徐励発電によってバッテリ２６を充電するオルタネータ２４とが設けられる。アイドルスタート条件の成立によってエンジン１２が始動されると、ＥＣＵ３６は、電気負荷が軽減されるように電源ユニット３８の設定を変更する処理および／または徐励発電における目標電圧値が上昇するようにオルタネータ２４の設定を変更する処理を、バッテリ２６の劣化状態に応じて異なる態様で実行する(S23~S31)。このような設定変更処理が完了すると、ＥＣＵ３６は、電源ユニット３８を起動する(S21)。これによって、エンジン１２の始動時にバッテリ２６の出力電圧に瞬断が生じる懸念を軽減することができる。

１０ …車両
１２ …エンジン
２４ …オルタネータ
２６ …バッテリ
３２ …温度センサ
３４ …エンジン回転センサ
３６ …ＥＣＵ
３８ …電源ユニット

Claims (1)

1. バッテリの出力電圧に基づいて電気負荷に電力を供給する電源ユニットと、徐励発電によって前記バッテリを充電するオルタネータとを備える車両を制御する車両制御装置であって、
   前記バッテリの劣化状態に応じて異なる態様で前記電源ユニットおよび／または前記オルタネータの設定を変更する処理を実行する設定変更手段、および
   前記設定変更手段の処理の後に前記電源ユニットを起動する起動手段を備え、
   前記電気負荷は、走行に必要不可欠な不可欠装備と、運転者の快適性を高める快適装備とを含み、
   前記設定変更手段は、第１設定変更手段と第２設定変更手段とを含み、
   前記バッテリの劣化状態として、前記バッテリの劣化度合いを示す閾値が複数設定され、
   前記閾値として、第１の閾値と、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値とを有し、
   前記第１設定変更手段は、前記第１の閾値に基づき、前記徐励発電における目標電圧が上昇するように前記オルタネータの設定を変更する第１処理を実行し、
   前記第２設定変更手段は、前記第２の閾値に基づき、エンジンが始動されたとき前記電気負荷のうち前記快適装備への電力供給が軽減されるように前記電源ユニットの設定を変更する第２処理を実行する、車両制御装置。

Images