JP7298013B2 - 車両の制御システム、車両の制御装置及び該制御装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の出力トルクを利用して発電可能なモータを備えた車両の制御システムに関する。

従来、自動車等の車両において、燃料消費量の削減あるいは排気エミッションの低減を目的としてアイドルストップ制御が実用化されている。アイドルストップ制御を実行可能な車両においては、アイドルストップ制御による内燃機関の自動停止後の内燃機関の再始動を所定回数以上実行可能な状態を維持するために、車両の走行中に蓄電装置の蓄電率が所定値未満になると蓄電装置の蓄電率を上昇させる強制発電制御が行われるものがある（例えば、特許文献１等）。

特開２０１２－１８３９１５号公報

上記のような強制発電制御では、運転者の運転操作や車両の運転状況に応じてバッテリへの充電電流が変動するため、強制充電走行制御を開始してからバッテリの蓄電率が所定の閾値になるまでの時間が変動することで、強制発電制御により蓄電装置の蓄電率が所定の目標蓄電率まで上昇されるまでの期間が当初予定より延長されてしまうことがある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、目標時間内に蓄電装置の蓄電率を所定の目標蓄電率まで上昇させることができる車両の制御システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両の駆動トルクを出力する内燃機関と、内燃機関の出力トルクにより駆動されて発電するモータと、モータの発電電力を蓄電可能な蓄電装置と、蓄電装置の蓄電率が所定の下限値を下回っている場合に内燃機関の出力トルクを利用して蓄電装置に充電する電力をモータに発電させる強制発電制御を実行可能な制御装置と、を備え、制御装置は、所定の目標充電時間内に蓄電率を所定の目標蓄電率まで上昇させるための目標発電電流を設定するとともに、目標発電電流を生成するために必要な内燃機関の出力トルクである発電用トルクを求め、発電用トルクに基づいて内燃機関を制御し、目標発電電流にしたがって蓄電装置を蓄電した場合の基準蓄電率変化線に応じた基準蓄電率よりも実際の蓄電率が下回っている場合、基準蓄電率と、実際の蓄電率と、の差に基づいて発電用トルクを逐次フィードバック制御する車両の制御システムが提供される。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両の駆動トルクを出力する内燃機関と、前記内燃機関の出力トルクにより駆動されて発電するモータと、前記モータの発電電力を蓄電可能な蓄電装置とを備える車両の制御装置であって、前記制御装置は、前記蓄電装置の蓄電率が所定の下限値を下回っている場合に前記内燃機関の出力トルクを利用して前記蓄電装置に充電する電力を前記モータに発電させる強制発電制御を実行し、前記強制発電制御では、所定の目標充電時間内に蓄電率を所定の目標蓄電率まで上昇させるための目標発電電流を設定するとともに、目標発電電流を生成するために必要な内燃機関の出力トルクである発電用トルクを求め、発電用トルクに基づいて内燃機関を制御し、目標発電電流にしたがって蓄電装置を蓄電した場合の基準蓄電率変化線に応じた基準蓄電率よりも実際の蓄電率が下回っている場合、基準蓄電率と、実際の蓄電率と、の差に基づいて発電用トルクを逐次フィードバック制御する車両の制御装置が提供される。

以上説明したように本発明によれば、目標充電時間内に蓄電装置の蓄電率を所定の目標蓄電率まで上昇させることができる。

本発明の実施の形態に係る車両の制御システムの基本構成を示す模式図である。 同実施形態に係る車両の制御システムの制御装置（エンジンＥＣＵ）の機能構成を示すブロック図である。 強制発電制御の参考例を説明するための図である。 同実施形態に係る強制発電制御を説明するための図である。 図４の一部を拡大して示す図である。 エンジンＥＣＵの処理動作を示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．車両の制御システムの基本構成＞
まず、本発明の実施の形態に係る車両の制御システムの基本構成の一例を説明する。図１は、車両の制御システム１の基本構成を示す模式図である。図１に示した車両の制御システム１は、駆動源として内燃機関１０を備え、アイドルストップ制御を実行可能に構成されている。

車両の制御システム１は、内燃機関１０、自動変速機２０、モータジェネレータ（ＩＳＧ）１３及び駆動輪６０を備える。自動変速機２０及びモータジェネレータ１３は、内燃機関１０に接続されている。モータジェネレータ１３は、本発明のモータに相当する。

内燃機関１０は、ガソリン又はディーゼル等を燃料として車両の駆動トルクを生成する内燃機関である。内燃機関１０は、あらかじめ設定された所定の自動停止条件の成立時に自動的に停止され、その後、あらかじめ設定された所定の再始動条件の成立時に自動的に再始動される。内燃機関１０は、出力軸としてのクランクシャフト１７を有する。内燃機関１０は、クランクシャフト１７の回転角度を検出するクランク角センサ１５を備える。

自動変速機２０は、例えば無段変速機構（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）又は有段式変速機構等の変速機構を備える。変速機構は、トルクコンバータ２１を介して内燃機関１０のクランクシャフト１７に接続されている。自動変速機２０は、内燃機関１０のクランクシャフト１７から入力された回転トルクを所定の変速比で変換して駆動軸５９に伝達する。

モータジェネレータ１３は、内燃機関１０の初始動時あるいはアイドルストップ制御による内燃機関１０の始動時等に、内燃機関１０をクランキングさせるために用いられる。モータジェネレータ１３の回転軸１３ａは、ギヤあるいは駆動ベルト等を介して内燃機関１０のクランクシャフト１７に連結されている。モータジェネレータ１３は、二次電池２５に接続され、内燃機関１０の始動時に二次電池２５から供給される電力で内燃機関１０をクランキングする。モータジェネレータ１３は、整流回路や電圧レギュレータを一体的に備え、内燃機関１０の動力を利用して発電を行う発電機としての機能を有している。モータジェネレータ１３は、内燃機関１０からギヤ等を介して回転駆動されて発電し、二次電池２５を充電する。二次電池２５は、スタータモータ１１の他にも車両に搭載された各種補機４９に電力を供給するように構成されていてもよい。

二次電池２５は、例えば定格２００Ｖのリチウムイオンバッテリであってもよい。二次電池２５は、センサユニット４１を備える。センサユニット４１は、二次電池２５の開放電圧（以下、「バッテリ電圧」ともいう）を検出する電圧センサ及び二次電池２５の温度（以下、「電池温度」ともいう）を検出する温度センサの機能を有する。

なお、二次電池２５は、本発明における蓄電装置の一態様であり、蓄電装置は、モータジェネレータ１３の発電電力を蓄電可能な装置であれば二次電池に限られない。例えば、蓄電装置は、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、鉛蓄電池、アルカリ蓄電池、キャパシタ、フライホイールを用いた蓄電装置等のいずれかであってもよい。

車両の制御システム１は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の通信バス１００に接続される複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）を備える。各ＥＣＵは、例えばマイクロコンピュータ又はマイクロプロセッサユニット等を備えて構成されている。なお、各ＥＣＵの一部又は全部は、ファームウェア等の更新可能なもので構成されていてもよく、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等からの指令によって実行されるプログラムモジュール等であってもよい。

また、各ＥＣＵは、マイクロコンピュータ等により実行されるプログラムや種々の演算に用いるパラメータ、検出データ、演算結果の情報等を記憶する図示しない記憶装置を備える。記憶装置は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶素子であってもよく、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、ＣＤ－ＲＯＭ、ストレージ装置等の記憶装置であってもよい。

ＥＣＵは、エンジンＥＣＵ１０１及びトランスミッションＥＣＵ１０３を含む。エンジンＥＣＵ１０１は、モータジェネレータ１３を含む内燃機関１０を制御する。トランスミッションＥＣＵ１０３は、トルクコンバータ２１を含む自動変速機２０を制御する。各ＥＣＵには、各種センサ類からの信号や通信バス１００を介して送信される各種制御情報が入力される。各ＥＣＵは、これらの入力に基づいて駆動系の各種アクチュエータ類を駆動する。

＜２．制御装置（エンジンＥＣＵ）＞
以下、本発明の制御装置に相当するエンジンＥＣＵ１０１の構成例を具体的に説明する。エンジンＥＣＵ１０１は、二次電池２５の蓄電率が所定の閾値を下回ったときに、モータジェネレータ１３を用いて二次電池２５に充電する電力を発電する強制発電制御を実行可能に構成されている。強制発電制御とは、内燃機関１０を停止させることなく迅速に二次電池２５の充電を行う制御をいう。例えば、車両のアクセサリスイッチがオンの状態で、内燃機関１０を始動させないまま補機を使用し続けた後にイグニッションスイッチをオンにした場合や、長期間車両を停止させた後に車両の制御システム１を起動させた場合、さらには、車両の使用中であっても補機を高負荷で使用し続けた場合等に強制発電制御が実行され得る。

図２は、エンジンＥＣＵ１０１の構成のうち、二次電池２５の強制発電制御に関連する機能構成を示すブロック図である。エンジンＥＣＵ１０１は、蓄電率取得部１１１、ＩＳＧ制御部１１３、要求トルク算出部１１５、発電用トルク算出部１１７、目標駆動トルク算出部１１９及びエンジン制御部１２１を備える。蓄電率取得部１１１、ＩＳＧ制御部１１３、要求トルク算出部１１５、発電用トルク算出部１１７、目標駆動トルク算出部１１９及びエンジン制御部１２１は、マイクロコンピュータ等によるプログラムの実行により実現される機能であってよい。

エンジンＥＣＵ１０１には、クランク角センサ１５、イグニッションスイッチ６１及びセンサユニット４１が接続されている。クランク角センサ１５は、内燃機関１０のクランクシャフト１７の回転角度を検出し、検出した信号をエンジンＥＣＵ１０１に出力する。センサユニット４１は、バッテリ電圧及び電池温度を検出し、検出した信号をエンジンＥＣＵ１０１に出力する。

（蓄電率取得部）
蓄電率取得部１１１は、二次電池２５を含むバッテリユニットから二次電池２５の蓄電率（ＳＯＣ：State of Charge）の情報を取得する。なお、二次電池２５を含むバッテリユニットが、蓄電率を算出する機能を有していない場合、蓄電率取得部１１１が蓄電率を算出するように構成されていてもよい。蓄電率の算出方法は特に限定されるものではないが、例えば、蓄電率取得部１１１は、センサユニット４１から出力されるバッテリ電圧及び電池温度に基づいて、二次電池２５の蓄電率を算出する。

（ＩＳＧ制御部）
ＩＳＧ制御部１１３は、モータジェネレータ１３の駆動を制御する。ＩＳＧ制御部１１３は、内燃機関１０を始動させる際にモータジェネレータ１３を駆動して、内燃機関１０のクランクシャフト１７を回転させるクランキング動作を行う。本実施形態に係る車両の制御システム１において、ＩＳＧ制御部１１３は、少なくともアイドルストップ制御による内燃機関１０の再始動時に内燃機関１０のクランキング動作を行う。また、ＩＳＧ制御部１１３は、車両の減速時に、駆動輪６０の回転エネルギを利用して二次電池２５に充電する電力を発電する回生制御を実行する。

さらに、ＩＳＧ制御部１１３は、二次電池２５の蓄電率が所定の下限値を下回っている場合に、内燃機関１０の出力トルクを利用して二次電池２５に充電する電力を発電する強制発電制御を実行する。所定の下限値は、例えば、内燃機関１０のクランキング動作を所定回数以上実行するために必要な蓄電率以上に設定される。これにより、アイドルストップ制御による内燃機関１０の再始動ができなくなるおそれが低減され、アイドルストップ制御を継続させることが可能になる。

また、ＩＳＧ制御部１１３は、強制発電制御を実行する際、目標蓄電率を設定し、二次電池２５の蓄電率が目標蓄電率に到達するまで強制発電制御を実行する。その際、本実施形態においては、ＩＳＧ制御部１１３は、強制発電制御の実行時間が、あらかじめ設定された所定の最大目標充電時間内に完了するように目標発電電流を設定しながら強制発電制御を実行する。目標蓄電率は、例えば、二次電池２５の劣化度合い又は充放電効率の少なくとも一方に基づいて設定される。また、最大目標充電時間は、例えば、モータジェネレータ１３の発電効率又は充放電効率の少なくとも一方に基づいて設定される。係る最大目標充電時間は、あらかじめ設定された固定値であってもよく、強制発電制御の実行開始ごとに設定されてもよい。

このとき、ＩＳＧ制御部１１３は、設定した最大目標充電時間を車両の乗員に通知してもよい。例えば、ＩＳＧ制御部１１３は、車内のインストルメントパネルやナビゲーション装置の表示装置等の表示画面に、強制発電制御の実行時間あるいは残時間を表示させてもよい。あるいは、ＩＳＧ制御部１１３は、スピーカーを介して、音声により最大目標充電時間あるいは充電完了までの残時間を通知してもよい。その他、ＩＳＧ制御部１１３は、適宜の手段により最大目標充電時間あるいは充電完了までの残時間を通知してもよい。

（要求トルク算出部）
要求トルク算出部１１５は、車両の要求駆動力を出力するために内燃機関１０から出力させる要求トルクを算出する。例えば、要求トルク算出部１１５は、要求加速度及びエンジン回転数に基づいて要求トルクを算出する。要求加速度は、ドライバにより操作されるアクセルペダルの操作量に基づいて求めることができる。あるいは、車両が自動運転制御を実行可能な車両である場合、要求加速度は、自動運転を司る制御装置から取得されてもよい。エンジン回転数は、クランク角センサ１５から出力される信号に基づいて求めることができる。

（発電用トルク算出部）
発電用トルク算出部１１７は、二次電池２５に充電する電力を発電するために内燃機関１０から出力させる発電用トルクを算出する。本実施形態に係る車両の制御システム１において、発電用トルク算出部１１７は、二次電池２５の強制発電制御を実行する際に、所定の最大目標充電時間内に蓄電率を所定の目標蓄電率まで上昇させるための目標発電電流を設定するとともに、目標発電電流を生成するために必要な発電用トルクを算出する。目標蓄電率は、少なくとも強制発電制御の実行の判定に用いられる下限値よりも大きい適切な値に設定される。

発電用トルク算出部１１７は、強制発電制御の実行開始時に、現在の蓄電率と目標蓄電率との差に基づいて必要充電電力を求める。また、発電用トルク算出部１１７は、当該必要充電電力と所定の最大目標充電時間とに基づいて目標発電電流を設定する。発電用トルク算出部１１７は、補機の消費電力の情報を取得して、当該補機に消費させる補機用発電電流を目標発電電流に加算して発電用トルクを求めてもよい。

（目標駆動トルク算出部）
目標駆動トルク算出部１１９は、目標トルクと発電用トルクとを加算して内燃機関１０の目標駆動トルクを算出する。

（エンジン制御部）
エンジン制御部１２１は、目標駆動トルクに基づいて内燃機関１０の駆動を制御する。具体的に、エンジン制御部１２１は、目標駆動トルクに基づいて内燃機関１０に備えられた燃料噴射弁、スロットルバルブ、ＥＧＲバルブ（排気再循環バルブ）等の駆動量を算出し、これらの制御を行う。これにより、内燃機関１０から出力されるトルクの一部が二次電池２５に充電される電力の発電に用いられ、残りの一部が車両の駆動力として用いられる。

＜３．強制発電制御の具体例＞
次に、エンジンＥＣＵ１０１により実行される強制発電制御を具体的に説明する。

（参考例）
まず、発電用トルクを一定の値に維持するとともに、モータジェネレータ１３に一定の発電用トルク相当の発電をさせる強制発電制御を実行する参考例を簡単に説明する。図３は、二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが下限値ＳＯＣ＿ｌｏを下回った状態の内燃機関１０の始動直後に実行される参考例の強制発電制御を示す説明図であり、強制発電制御中のエンジン回転数Ｎｅ、発電用トルクＴｑ＿ｇｅｎ、発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ及び二次電池２５の蓄電率ＳＯＣの推移を示している。制御システム１の温度が低い場合にモータジェネレータ１３の発電効率は低下することから、図３に示した例では、車両の制御システム１が起動してからの経過時間が長くなるにつれて目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αが大きくなっている。

発電用トルクＴｑ＿ｇｅｎを一定の値とし、モータジェネレータ１３に定電圧発電をさせる場合、モータジェネレータ１３の発電電流ｃｕｒ＿ｍｇは、エンジン回転数Ｎｅの変動やモータジェネレータ１３の発電効率の変化に伴って変動する。つまり、モータジェネレータ１３の発電電流ｃｕｒ＿ｍｇは、ドライバの運転操作によって変動する。このため、強制発電制御を開始してから蓄電率ＳＯＣが目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔに到達するまでの時間Ｔｉ＿ｇｅｎを予測することはできない。また、強制発電制御を開始してから蓄電率が目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔに到達するまでの間に、モータジェネレータ１３の発電電流ｃｕｒ＿ｍｇが、効率よく発電を行う場合の目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αを下回る期間が多くなり、強制発電制御の実行時間が長くなるおそれがある。

（実施形態の例）
次に、本実施形態に係る車両の制御システム１のエンジンＥＣＵ１０１により実行される強制発電制御の例を説明する。図４は、本実施形態に係る車両の制御システム１のエンジンＥＣＵ１０１による強制発電制御を示す説明図であり、強制発電制御中のエンジン回転数Ｎｅ、発電用トルクＴｑ＿ｇｅｎ、発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ及び二次電池２５の蓄電率ＳＯＣの推移を示している。また、図４中には、目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αが示されるとともに、目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αを発電させて二次電池２５を充電した場合の基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αが示されている。なお、図４に示す基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αは、あくまでも一例にすぎず、基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αは、目標発電電流ｃｕｒ_ｍｇ_αの設定の仕方により様々に変化し得る。

本実施形態において、エンジンＥＣＵ１０１は、強制発電制御の実行開始時に、現在の蓄電率ＳＯＣ＿ｓｔと目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔとの差ΔＳＯＣに基づいて必要充電電力を求め、求められた必要充電電力と所定の最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔとに基づいて目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αを設定する。必要充電電力は、現在の蓄電率ＳＯＣ＿ｓｔと目標蓄電率ＳＯＳ＿ｔｇｔとの差ΔＳＯＣ（％）に、二次電池２５の１００％充電容量を乗じることにより求めることができる。この必要充電電力を、二次電池２５の充電電圧及び最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔで割ることによって目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αを算出することができる。

図４に示した例では、モータジェネレータ１３の発電効率及び二次電池２５の充電効率を考慮して目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αが設定されている。図４に示した例は内燃機関１０の始動直後に強制発電制御を実行する例であり、制御システム１の温度は低温の状態から上昇する。これに伴って、モータジェネレータ１３の発電効率及び二次電池２５の充電効率も徐々に上昇する。なお、フィードバック制御により補正されない状態での目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αは、モータジェネレータ１３の発電効率及び二次電池２５の充電効率を考慮することなく、必要充電電力を、二次電池２５の充電電圧及び最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔで割ることによって求められる一定値であってもよい。

モータジェネレータ１３の発電効率及び二次電池２５の充電効率は、ともに温度に依存する。このため、モータジェネレータ１３の目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αも温度上昇とともに漸増するように設定されている。例えば、センサユニット４１から出力されるバッテリ温度Ｔ＿ｂａｔと二次電池２５の充電効率η＿ｂａｔあるいはモータジェネレータ１３の発電効率η＿ｍｇとの関係を示すマップ情報をあらかじめ格納しておき、当該マップ情報を参照することにより、目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αを設定することができる。基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αは、最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔの経過時に二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔとなるように、目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αにしたがってモータジェネレータ１３に発電させた場合の蓄電率ＳＯＣの推移を示している。

ここで、本実施形態において発電用トルク算出部１１７は、基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αに応じた基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘと、実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔとの差に基づいて、発電用トルクを逐次フィードバック制御する。具体的に、発電用トルク算出部１１７は、実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔが基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘより下回った場合、基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘと実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔとの差に基づいて発電用トルクをフィードバック制御する。これにより、実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔが基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘに追いつくまでの間、発電電流ｃｕｒ＿ｍｇは目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αよりも増大され、最大目標充電時間内に二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔに到達するようになる。

図５は、図４中に示す蓄電率ＳＯＣの推移のうち点線で囲んだ領域Ｏを拡大して示す説明図である。発電用トルク算出部１１７は、所定の演算サイクルＴｉ＿１～Ｔｉ＿４ごとに基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αに応じた基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘ＿１（ＳＯＣ＿Ｘ＿２，ＳＯＣ＿Ｘ＿３，ＳＯＣ＿Ｘ＿４）と、実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔ＿１（ＳＯＣ＿ａｃｔ＿２，ＳＯＣ＿ａｃｔ＿３，ＳＯＣ＿ａｃｔ＿４）との差を求め、この差に基づくＰＩＤ制御を行い、発電用トルクを算出する。所定の演算サイクルは、例えば、エンジンＥＣＵ１０１の処理能力により規定される演算サイクルであってもよい。これにより、二次電池２５の蓄電率ＳＯＣを基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αに沿って効率よく目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔまで上昇させることができる。

なお、発電用トルク算出部１１７は、実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔが基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘを下回った場合に、実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔと基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘとの差に基づいて発電用トルクをフィードバック制御するが、実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔが基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘを上回っている場合には最大目標充電時間よりも早く充電が完了することも考えられるため、補正は行わないように設定されている。

＜４．動作例＞
次に、本実施形態に係る車両の制御システム１の制御装置（エンジンＥＣＵ）１０１による強制充電制御の動作例を説明する。

図６は、エンジンＥＣＵ１０１の処理動作を示すフローチャートである。
まず、エンジンＥＣＵ１０１の蓄電率取得部１１１は、二次電池２５に設けられたバッテリコントローラにより算出された二次電池２５の蓄電率ＳＯＣの情報を取得する（ステップＳ１１）。蓄電率取得部１１１は、二次電池２５に設けられたセンサユニット４１から出力される情報に基づいて蓄電率ＳＯＣを算出してもよい。

次いで、エンジンＥＣＵ１０１のＩＳＧ制御部１１３は、蓄電率取得部１１１が取得した二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが所定の下限値ＳＯＣ＿ｌｏを下回っているか否かを判別する（ステップＳ１３）。下限値ＳＯＣ＿ｌｏは、例えば、アイドルストップ制御による内燃機関１０の再始動時のクランキング動作を実行可能な蓄電率以上に設定される。つまり、アイドルストップ制御による内燃機関１０の自動停止後の内燃機関１０の再始動が不可能とならないように、二次電池２５の蓄電率ＳＯＣの下限値ＳＯＣ＿ｌｏが設定される。

二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが下限値ＳＯＣ＿ｌｏ以上の場合（Ｓ１３／Ｎｏ）、ＩＳＧ制御部１１３は、蓄電率ＳＯＣの算出（ステップＳ１１）及び蓄電率ＳＯＣが下限値ＳＯＣ＿ｌｏ以上であるかの判別（ステップＳ１３）を繰り返す。一方、二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが下限値ＳＯＣ＿ｌｏを下回った場合（Ｓ１３／Ｙｅｓ）、ＩＳＧ制御部１１３は、強制発電制御による目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔを設定する（ステップＳ１５）。上述のとおり、目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔは、例えば、二次電池２５の劣化度合い又は充放電効率の少なくとも一方に基づいて設定される。

次いで、エンジンＥＣＵ１０１の発電用トルク算出部１１７は、最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔ内に二次電池２５の蓄電率ＳＯＣを目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔまで上昇させるために、最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔに応じて目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αを設定する（ステップＳ１７）。上述のとおり、最大目標充電時間は、例えば、モータジェネレータ１３の発電効率又は充放電効率の少なくとも一方に基づいて設定される。係る最大目標充電時間は、あらかじめ設定された固定値であってもよく、強制発電制御の実行開始ごとに設定されてもよい。また、目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αは、例えば、現在の蓄電率ＳＯＣ＿ｓｔと目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔとの差ΔＳＯＣに基づいて求められる必要充電電力を、二次電池２５の充電電圧及び最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔで割ることによって算出することができる。

目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αは、一定の値であってもよく、二次電池２５の充電効率やモータジェネレータ１３の発電効率に影響を与える温度に基づいて設定されてもよい。本実施形態においては、上述のとおり、モータジェネレータ１３の発電効率及び二次電池２５の充電効率を考慮して、時間の経過に伴って目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αの値が漸増するように設定される。温度に依存するモータジェネレータ１３の発電効率マップ及び温度に依存する二次電池２５の充電効率マップは、あらかじめ作成されてエンジンＥＣＵ１０１の図示しない記憶部に記憶されており、発電用トルク算出部１１７は、これらのマップ情報を参照して目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αを設定する。

次いで、発電用トルク算出部１１７は、モータジェネレータ１３を用いて二次電池２５に充電する電力を発電するために内燃機関１０に出力させる発電用トルクを算出する（ステップＳ１９）。例えば、発電用トルクＴｑ＿ｇｅｎは、目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αと、温度に依存するモータジェネレータ１３の発電効率マップと、温度に依存する二次電池２５の充電効率マップと、車両に設けられた補機の消費電力とに基づいて算出することができる。これ以外にも、内燃機関１０や二次電池２５、モータジェネレータ１３、ドライバの要求加速度等に基づいて、発電用トルクに制限をかけてもよい。

次いで、目標駆動トルク算出部１１９は、発電用トルク算出部１１７が算出した発電用トルクＴｑ＿ｇｅｎと、要求トルク算出部１１５が車両の要求加速度に基づいて算出した要求トルクＴｑ＿ｖｅｈとを足して内燃機関１０の目標駆動トルクＴｑ＿ｉｃｅを算出する（ステップＳ２１）。

次いで、エンジン制御部１２１は、目標駆動トルク算出部１１９が算出した目標駆動トルクＴｑ＿ｉｃｅに基づいて内燃機関１０の駆動を制御するとともに、ＩＳＧ制御部１１３は、発電用トルク算出部１１７が算出した発電用トルクに相当する発電が行われるようにモータジェネレータ１３の駆動を制御する（ステップＳ２３）。これにより、モータジェネレータ１３による発電電力が二次電池２５に充電される。このとき、強制発電制御の開始時において、ＩＳＧ制御部１１３は、最大目標充電時間あるいは充電完了までの残時間を車両の乗員に通知してもよい。

次いで、発電用トルク算出部１１７は、二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αに沿って上昇しているか否かを判別する（ステップＳ２５）。発電用トルク算出部１１７は、例えば、エンジンＥＣＵ１０１の処理能力により規定される演算サイクルごとにステップＳ２５の判別を行う。二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αに沿って上昇していない場合（Ｓ２５／Ｎｏ）、つまり、基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿α上の基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘから二次電池２５の実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔを引いた差の値が所定値以上となった場合、発電用トルク算出部１１７は、基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿α上の基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘと実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔとの差に基づいてＰＩＤ演算を行う（ステップＳ２９）。次いで、発電用トルク算出部１１７は、ステップＳ１９に戻り、ＰＩＤ演算の結果を反映させて発電用トルクＴｑ＿ｇｅｎを算出する。発電用トルク算出部１１７は、基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘと実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔとの差に基づいて発電用トルクＴｑ＿ｇｅｎの補正係数を設定し、設定した補正係数を用いて発電用トルクＴｑ＿ｇｅｎを算出してもよい。

一方、二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αに沿って、あるいは、基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αを上回った状態で上昇している場合（Ｓ２５／Ｙｅｓ）、つまり、基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿α上の基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘから二次電池２５の実際の蓄電率ＳＯＣを引いた差の値が所定値未満である場合、発電用トルク算出部１１７は、二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが、目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔに到達したか否かを判別する（ステップＳ２７）。二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔに到達していない場合（Ｓ２７／Ｎｏ）、発電用トルク算出部１１７は、ステップＳ２５に戻り、二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αに沿って、あるいは、基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿αを上回った状態で上昇しているか否かの判別を繰り返す。

一方、二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔに到達した場合（Ｓ２７／Ｙｅｓ）、ＩＳＧ制御部１１３及び発電用トルク算出部１１７は、強制発電制御に関連する演算を終了する（ステップＳ３１）。これにより、強制発電制御が終了する。

なお、ＩＳＧ制御部１１３が、最大目標充電時間あるいは充電完了までの残時間を車両の乗員に通知する場合、実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔが基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘを上回っているときには、すでに算出されている最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔを補正し、最大目標充電時間あるいは充電完了までの残時間を通知してもよい。

以上説明したように、本実施形態に係る車両の制御システム１によれば、二次電池２５の蓄電率ＳＯＣが低下して下限値ＳＯＣ＿ｌｏを下回り強制発電制御を実行する場合に、所定の最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔ内に強制発電制御を完了させることができる。その際に、制御装置（エンジンＥＣＵ１０１）は、最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔに応じて、蓄電率ＳＯＣを目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔまで上昇させるための目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αを設定し、目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αを生成するために必要な内燃機関１０の発電用トルクＴｑ＿ｇｅｎを求める。そして、制御装置は、この発電用トルクＴｑ＿ｇｅｎに基づいて内燃機関１０及びモータジェネレータ１３の駆動を制御する。このため、アイドルストップ制御による内燃機関１０の停止が禁止される状態が長時間になったり内燃機関１０の出力トルクが過度に増大したりしてドライバビリティや商品性が低下することを抑制することができる。

また、本実施形態に係る車両の制御システム１において、制御装置は、モータジェネレータ１３の発電効率及び二次電池２５の充電効率を考慮して目標発電電流ｃｕｒ＿ｍｇ＿αを設定する。このため、発電効率のよい駆動状態でモータジェネレータ１３による発電を行いながら、二次電池２５を充電させることができ、エネルギ効率を向上させることができる。

また、本実施形態に係る車両の制御システム１において、制御装置は、目標発電電流にしたがって二次電池２５を充電した場合の基準蓄電率変化線ＳＯＣ＿α上の基準蓄電率ＳＯＣ＿Ｘと、実際の蓄電率ＳＯＣ＿ａｃｔとの差に基づいて、発電用トルクＴｑ＿ｇｅｎのＰＩＤ制御を実行する。このため、発電効率が高い状態を維持しつつ、最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔ内で二次電池２５の蓄電率ＳＯＣを目標蓄電率ＳＯＣ＿ｔｇｔに上昇させることができる。

また、本実施形態に係る車両の制御システム１において、制御装置は、設定した最大目標充電時間Ｔｉ＿ｔｇｔあるいは充電完了までの残時間を車両の乗員に通知してもよい。これにより、乗員は、強制発電制御が終了する時期を知ることができ、アイドルストップ制御による内燃機関１０の自動停止が行われない場合であっても、乗員が違和感を持たないようにすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態に係る車両の制御システム１は、車両の駆動源として内燃機関１０を備えた車両の制御システムであったが、本発明は係る例に限定されない。車両の制御システムは、車両の駆動源として内燃機関及び駆動用モータを備えたハイブリッド車両の制御システムであってもよい。この場合、アイドルストップ制御による内燃機関１０の自動停止後に、駆動用モータによって車両を再発進させるのであれば、強制発電制御により、駆動用モータに供給される電力の供給源となる二次電池に充電が行われる。

また、上記実施形態に係る車両の制御システム１では、エンジンＥＣＵ１０１が、強制発電制御を実行する際の最大目標充電時間、目標発電電流及び発電用トルクを算出する機能を有していたが、本発明は係る例に限定されない。エンジンＥＣＵ１０１や、モータジェネレータ１３又は駆動用モータの制御装置を統合的に制御する制御装置が当該機能を有していてもよい。

また、上記実施形態に係る車両の制御システム１は、自動変速機を備えた制御システムの例であったが、本発明は係る例に限定されない。本発明は、マニュアル式の変速機（Ｍａｎｕａｌ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）を備えた車両の制御システム１に適用することもできる。

Claims (8)

1. 車両の駆動トルクを出力する内燃機関（１０）と、
   前記内燃機関（１０）の出力トルクにより駆動されて発電するモータ（１３）と、
   前記モータ（１３）の発電電力を蓄電可能な蓄電装置（２５）と、
   前記蓄電装置（２５）の蓄電率が所定の下限値を下回っている場合に前記内燃機関（１０）の出力トルクを利用して前記蓄電装置（２５）に充電する電力を前記モータ（１３）に発電させる強制発電制御を実行可能な制御装置（１０１）と、を備え、
   前記制御装置（１０１）は、
   所定の目標充電時間内に前記蓄電率を所定の目標蓄電率まで上昇させるための目標発電電流を設定するとともに、前記目標発電電流を生成するために必要な前記内燃機関（１０）の出力トルクである発電用トルクを求め、前記発電用トルクに基づいて前記内燃機関（１０）を制御し、
   前記目標発電電流にしたがって前記蓄電装置（２５）を蓄電した場合の基準蓄電率変化線に応じた基準蓄電率よりも実際の蓄電率が下回っている場合、前記基準蓄電率と、前記実際の蓄電率と、の差に基づいて前記発電用トルクを逐次フィードバック制御することを特徴とする、車両の制御システム。
2. 前記制御装置（１０１）は、
   前記強制発電制御の実行開始時に、現在の蓄電率と前記目標蓄電率との差に基づいて必要充電電力を求め、前記必要充電電力と前記所定の目標充電時間とに基づいて前記目標発電電流を設定することを特徴とする、請求項１に記載の車両の制御システム。
3. 前記制御装置（１０１）は、
   前記必要充電電力と前記所定の目標充電時間と前記モータ（１３）の発電効率とに基づいて前記目標発電電流を設定することを特徴とする、請求項２に記載の車両の制御システム。
4. 前記制御装置（１０１）は、
   少なくとも前記駆動トルクと前記発電用トルクとの和に基づいて、前記内燃機関（１０）を制御することを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の車両の制御システム。
5. 前記制御装置（１０１）は、
   さらに前記車両に設けられた補機に消費させる補機用発電電流を前記目標発電電流に加算して前記発電用トルクを求めることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の車両の制御システム。
6. 前記制御装置（１０１）は、
   前記目標発電電流に基づいて前記目標充電時間又は充電完了までの残時間を前記車両の乗員に通知することを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の車両の制御システム。
7. 車両の駆動トルクを出力する内燃機関（１０）と、前記内燃機関（１０）の出力トルクにより駆動されて発電するモータ（１３）と、前記モータ（１３）の発電電力を蓄電可能な蓄電装置（２５）とを備える車両の制御装置（１０１）であって、
   前記制御装置（１０１）は、前記蓄電装置（２５）の蓄電率が所定の下限値を下回っている場合に前記内燃機関（１０）の出力トルクを利用して前記蓄電装置（２５）に充電する電力を前記モータ（１３）に発電させる強制発電制御を実行し、
   前記強制発電制御では、所定の目標充電時間内に前記蓄電率を所定の目標蓄電率まで上昇させるための目標発電電流を設定するとともに、前記目標発電電流を生成するために必要な前記内燃機関（１０）の出力トルクである発電用トルクを求め、前記発電用トルクに基づいて前記内燃機関（１０）を制御し、
   前記目標発電電流にしたがって前記蓄電装置（２５）を蓄電した場合の基準蓄電率変化線に応じた基準蓄電率よりも実際の蓄電率が下回っている場合、前記基準蓄電率と、前記実際の蓄電率と、の差に基づいて前記発電用トルクを逐次フィードバック制御する
   車両の制御装置。
8. 車両の駆動トルクを出力する内燃機関（１０）と、前記内燃機関（１０）の出力トルクにより駆動されて発電するモータ（１３）と、前記モータ（１３）の発電電力を蓄電可能な蓄電装置（２５）とを備える車両の制御装置（１０１）の制御方法であって、
   前記制御装置（１０１）は、前記蓄電装置（２５）の蓄電率が所定の下限値を下回っている場合に前記内燃機関（１０）の出力トルクを利用して前記蓄電装置（２５）に充電する電力を前記モータ（１３）に発電させる強制発電制御を実行し、
   前記強制発電制御は、
   前記蓄電装置（２５）の現在の蓄電率及び目標蓄電率を取得するステップと、
   所定の目標充電時間内に前記蓄電率を所定の目標蓄電率まで上昇させるための目標発電電流を設定するとともに、前記目標発電電流を生成するために必要な前記内燃機関（１０）の出力トルクである発電用トルクを求め、前記発電用トルクに基づいて前記内燃機関（１０）を制御するステップと、
   前記目標発電電流にしたがって前記蓄電装置（２５）を蓄電した場合の基準蓄電率変化線に応じた基準蓄電率よりも実際の蓄電率が下回っている場合、前記基準蓄電率と、前記実際の蓄電率と、の差に基づいて前記発電用トルクを逐次フィードバック制御するステップと、
   を備える車両の制御装置の制御方法。

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