(57)【要約】【課題】２つの電圧系統と電気加熱触媒を有する車両であっても、ヘジテーションの発生を防止し、ドライバに不自然な感覚を与えることなく発進性を良好に保つ。【解決手段】ＥＣＵ５０は、充電に際しては、モータジェネレータ４の発電トルクを直接的に制御することなく、目標電圧を出力して充電を実行させるものであり、高電圧バッテリ２は回生等により充電が行われるものであるため、通常は、予め設定しておいた７０％のバッテリ残存容量に相当する電圧値により充電が行われる。そして、ＥＣＵ５０は、電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂに通電する際には、電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂに通電が開始されてからヒータ１１ｂへの通電時間よりも長く予め設定した第１の設定時間内に車両が発進される場合は、この発進から予め設定する第２の設定時間が経過するまでは、充電の目標電圧を通常時の設定値より小さく設定する。【選択図】図２
2005248810.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電圧系統の電源と、
上記第１の電圧系統よりも高電圧の第２の電圧系統の電源と、
上記第２の電圧系統の電源によるヒータ加熱式のエンジン排気系に介装した電気加熱触媒と、
上記第１の電圧系統の電源と上記第２の電圧系統の電源に対する充電を制御する充電制御手段とを備えた車両の充電制御装置であって、
上記充電制御手段は、上記電気加熱触媒のヒータに通電が開始されてから該ヒータへの通電時間よりも長く予め設定した第１の設定時間内に車両が発進される場合は、該発進から予め設定する第２の設定時間が経過するまでは上記電源に対する充電を制限することを特徴とする車両の充電制御装置。
【請求項２】
上記充電制御手段は、上記第１の電圧系統の電源と上記第２の電圧系統の電源に対する充電は、上記第２の電圧系統の電源に予め設定する目標電圧を加えることで実行し、上記充電の制限は、上記目標電圧を通常時の設定値より小さく設定することで行うことを特徴とする請求項１記載の車両の充電制御装置。
【請求項３】
上記電気加熱触媒のヒータには上記第２の電圧系統の電源から電力を供給し、上記充電制御手段には上記第１の電圧系統の電源から電力を供給することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の車両の充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの電圧系統と電気加熱触媒を有する車両の充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンを駆動源とする自動車等の車両においては、電装品の小型軽量化、効率向上、及び、これらによる燃費の向上、排ガスの低減を目的として、バッテリ電圧の高電圧化が要請されている。このバッテリ電圧の高電圧化に際しては、車載電装品の従来製品との互換性や耐久性等に対する配慮が必要となることから、実用的には、従来の低電圧の電圧系統と高電圧の電圧系統とを備えたデュアル電源システムが具体化されている。
【０００３】
このデュアル電源システムの電圧系統は、例えば、特許文献１に開示されているように、従来の１４Ｖの電圧系統に対し、高電圧の電圧系統として４２Ｖの電圧系統を備えるものが一般的である。特許文献１では、発電機からの４２Ｖ出力を降圧して従来の１４Ｖ負荷に供給するためのＤＣ−ＤＣコンバータを発電機と別体で備えることなく、４２Ｖ出力の交流発電機の電圧制御器に従来の負荷に対応する１４Ｖの電圧を生成する機能を組込むようにしている。
【特許文献１】特開２００２−９５１７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、エンジンを駆動源とする車両においては、エンジン始動時の排気ガス浄化を目的として、排気系に電気加熱触媒を備えるものが知られている。この電気加熱触媒は、エンジン始動前に予めバッテリから電力を供給して触媒を加熱することにより、触媒の早期活性化を図るものである。
【０００５】
しかしながら、上述のような電気加熱触媒を備えた車両においては、電気加熱触媒に通電時或いは通電後直ぐに車両が発進されると、電気加熱触媒への通電により電源容量が減少しているため、エンジンの駆動力が、通常よりも多く、電源への充電に充てられるて、ヘジテーションを発生し、ドライバに不自然な感覚を与えてしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、２つの電圧系統と電気加熱触媒を有する車両であっても、ヘジテーションの発生を防止し、ドライバに不自然な感覚を与えることなく発進性を良好に保つことができる車両の充電制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１の電圧系統の電源と、上記第１の電圧系統よりも高電圧の第２の電圧系統の電源と、上記第２の電圧系統の電源によるヒータ加熱式のエンジン排気系に介装した電気加熱触媒と、上記第１の電圧系統の電源と上記第２の電圧系統の電源に対する充電を制御する充電制御手段とを備えた車両の充電制御装置であって、上記充電制御手段は、上記電気加熱触媒のヒータに通電が開始されてから該ヒータへの通電時間よりも長く予め設定した第１の設定時間内に車両が発進される場合は、該発進から予め設定する第２の設定時間が経過するまでは上記電源に対する充電を制限することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による車両の充電制御装置は、２つの電圧系統と電気加熱触媒を有する車両であっても、ヘジテーションの発生を防止し、ドライバに不自然な感覚を与えることなく発進性を良好に保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。  
図１乃至図３は本発明の実施の一形態を示し、図１は車両の電源系統を示すシステム構成図、図２は電気加熱触媒通電時充電制御プログラムのフローチャート、図３は電気加熱触媒通電時における電気加熱触媒通電と車両発進時の充電目標電圧の関係の一例を示すタイムチャートである。
【００１０】
図１において、符号１，２は車両に搭載されるバッテリであり、本形態においては、バッテリ１は公称電圧１２Ｖ（車両運転時電圧１４Ｖ）、バッテリ２は公称電圧３６Ｖ（１２Ｖ×３；車両運転時電圧１４Ｖ×３＝４２Ｖ）のバッテリである。以下、バッテリ１を低電圧バッテリ、バッテリ２を高電圧バッテリと記載し、低電圧バッテリ１の電圧系統（第１の電圧系統）を１４Ｖ系、高電圧バッテリ２の電圧系統（第２の電圧系統）を４２Ｖ系と記載する。
【００１１】
高電圧バッテリ２は、本形態においては、エンジン３に配設されたモータジェネレータ４によって充電される。モータジェネレータ４は、エンジン３のクランクスプロケット５にベルト６を介して回転軸端部のプーリ７が連結され、エンジン３によって回転されて発電を行うと共に、アイドル停止後の車両発進時にエンジン３を駆動して再始動を行うものであり、インバータ装置８に電気的に接続されている。
【００１２】
インバータ装置８の４２Ｖ側の端子には、高電圧バッテリ２と接続された４２Ｖ系の配線が接続され、この４２Ｖ系の配線には、大電力を要する負荷が接続されている。大電力を要する負荷としては、最初のエンジン始動時のみ使用するスタータモータ９があり、リレーＲＹ１のリレー接点（常開接点）を介して４２Ｖ系の配線に接続されている。また、大電力を要するものの、互いに実使用時期が異なる電気負荷として、エンジン３の排気管１０に介装されたヒータ加熱式の電気加熱触媒１１と、運転者のステアリング１２の操作に対して操舵アシスト力を発生するパワーステアリング装置１３とがあり、それぞれ、リレーＲＹ２，ＲＹ３の各リレー接点（常開接点）を介して４２Ｖ系の配線に接続されている。
【００１３】
電気加熱触媒１１は、本形態においては、エンジン３の排気ガスを浄化する触媒１１ａと、この触媒１１ａの直上流側に配設されたハニカム状の通路を有するヒータ１１ｂとを備えて構成され、エンジン冷態時にヒータ１１ｂに通電してヒータ１１ｂを通過する排気ガスを加熱し、触媒１１ａの早期活性化を図る。ヒータ１１ｂは、通常の電気抵抗ヒータであり、４２Ｖ系の高電圧電源を使用することにより、従来の１４Ｖ系電源を使用した場合に比較して消費電流を低減することができ、簡素な構成によりコスト低減を図ることができると共に、バッテリ電圧降下を抑制して他の車載機器への影響を回避することができる。
【００１４】
また、パワーステアリング装置１３は、本形態においては、ステアリング１２の操舵機構に連設された電動モータと、この電動モータを駆動制御する駆動回路を含んで構成され、電動モータの回転トルクによってアシスト力を発生する。このパワーステアリング装置１３に４２Ｖ系の電源を供給することにより、従来の１４Ｖ系電源を使用した場合に比較して消費電流を低減することができるばかりでなく、バッテリ電圧降下による他の車載機器への影響を回避しつつ、より大きなアシスト力を得ることができる。
【００１５】
尚、電気加熱触媒１１は、ポーラスな導電体の表面に触媒を担持し、触媒担体を電気抵抗ヒータとして用いるものでも良い。また、パワーステアリング装置１３は、電動ポンプによって発生させた油圧を利用してアシスト力を発生するものでも良い。
【００１６】
電気加熱触媒１１とパワーステアリング装置１３とは、前者がエンジン３の冷態始動時にのみ電力を必要とするのみ対し、後者は、通常、エンジン始動後の車両走行時に電力を必要としている。従って、電気加熱触媒１１とパワーステアリング装置１３とは、互いに実使用時期が異なり、同時に使用されることは殆どないことから、電気加熱触媒１１とパワーステアリング装置１３とで高電圧の４２Ｖ系電源を共有化しても、それぞれの負荷容量を加算した電源容量を見込む必要がなく、電源容量の最適化を図ることができる。
【００１７】
尚、以上のことから、高電圧バッテリ２とパワーステアリング装置１３とを接続するリレーＲＹ３は、省略することも可能である。
【００１８】
一方、低電圧の１４Ｖ系の電圧系統としては、インバータ装置８に、４２Ｖ電圧を１４Ｖ電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータ１４が接続されている。このＤＣ−ＤＣコンバータ１４に接続される配線には、低電圧バッテリ１が接続されると共に、リレーＲＹ４のリレー接点（常開接点）を介して図示しない各種ランプやオーディオ等の低電圧負荷（１４Ｖ負荷）が接続されている。
【００１９】
以上のインバータ装置８やリレーＲＹ１〜４は、電子制御装置（ＥＣＵ）５０によって制御される。ＥＣＵ５０は、マイクロコンピュータを中心として定電圧回路や入出力回路等の周辺回路を含んで構成されるものであり、エンジン３の制御、車両の自動停止及び再始動を実行するアイドルストップ制御、パワーステアリング装置１３を介した操舵アシスト制御、インバータ装置８を介したモータジェネレータ４の制御、主に低電圧バッテリ１と高電圧バッテリ２の充電制御等を行う。
【００２０】
尚、図１においては、ＥＣＵ５０は、複数の制御機能を有する単一のユニットとして示しているが、各制御機能を複数のユニットに分散し、互いに通信ラインを介して接続するようにしても良い。
【００２１】
ＥＣＵ５０は、１４Ｖ系の電源が内部の定電圧回路に供給され、所定の安定化された定電圧で動作する。ＥＣＵ５０の入力側には、イグニッションスイッチ１５、スタータスイッチ１６、アクセルペダルスイッチ１７や、バッテリの充電制御を行うために主に高電圧バッテリ２の充電状態、放電状態を管理すべく、高電圧バッテリ２におけるバッテリ温度を検出するバッテリ温度センサ１８、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧計１９、バッテリ電流を検出するバッテリ電流計２０、その他、図示しないスイッチ、センサ等が接続されている。
【００２２】
また、ＥＣＵ５０の出力側には、インバータ装置８、リレーＲＹ１〜４、その他、エンジン３に備えられた１４Ｖ動作の各種アクチュエータ類が接続され、更に、４２Ｖ系の電圧をモニタ中に電圧低下等の異常を検知したとき、点灯或は音によって運転者に警報を発するための警報装置２１が接続されている。
【００２３】
以上の構成による車両の電源系統においては、車両の運転に際してイグニッションスイッチ１５がＯＮされると、このイグニッションスイッチ１５からのＯＮ信号がＥＣＵ５０で検出され、ＥＣＵ５０において、各種センサ類からの信号に基づいて冷態時か否かが判断される。ＥＣＵ５０によって冷態時と判断されたときには、高電圧バッテリ２と電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂとを接続するリレーＲＹ２のリレーコイルに通電してリレー接点を閉とし、ヒータ１１ｂに通電して触媒１１ａの早期活性化を図る。
【００２４】
このとき、ＥＣＵ５０は、同時に、高電圧バッテリ２とパワーステアリング装置１３とを接続するリレーＲＹ３のリレーコイルにも通電し、リレーＲＹ３のリレー接点を閉にすることにより、パワーステアリング装置１３を作動可能状態とする。すなわち、通常、イグニッションスイッチＯＮ後にエンジンが始動するまでは、操舵の必要性は低く、パワーステアリング装置１３が通電可能状態にあっても、電気加熱触媒１１とパワーステアリング装置１３とが同時に電力を消費することはないことから、リレーＲＹ２，ＲＹ３を同時にＯＮする。
【００２５】
尚、ＥＣＵ５０は、高電圧バッテリ２の電圧をモニタしているおり、電気加熱触媒１１の通電中に、万一、パワーステアリング装置１３が使用された場合においても、高電圧バッテリ２の電圧が設定電圧以下に低下したことを検知すると、リレーＲＹ３をＯＦＦしてパワーステアリング装置１３の通電を遮断する等の処置を行い、警報装置２１を作動させて運転者に警告を発する。
【００２６】
その後、スタータスイッチ１６がＯＮされると、このスタータスイッチ１６のＯＮ信号がＥＣＵ５０にて検出され、リレーＲＹ１のリレーコイルに通電して、リレー接点を閉じ、スタータモータ９に通電してエンジン３を始動させる。また、電気加熱触媒１１への通電後、設定時間（例えば、６０sec）が経過したとき、或いは、触媒温度、排気温度、冷却水温度等が設定温度に達したとき、リレーＲＹ２への通電を遮断してリレー接点を開き、電気加熱触媒１１への通電を終了する。
【００２７】
一方、ＥＣＵ５０は、充電制御手段としての機能を有しており、充電に際しては、モータジェネレータ４の発電トルクを直接的に制御することなく、目標とする電圧値（目標電圧）を出力して充電を実行させるものであり、高電圧バッテリ２は回生等により充電が行われるものであるため、通常は、予め設定しておいた７０％のバッテリ残存容量に相当する電圧値により充電が行われるようになっている。
【００２８】
ＥＣＵ５０は、予め設定しておいた回生条件（例えば、アクセルペダルが踏まれておらず、エンジン回転数ＮEが１０００rpm以上で、車速Ｖが４０km/h以上で、駆動系とエンジン３とが連結され燃料が消費されていない条件）が成立する場合には、電力の回生を行う。この回生は、バッテリ温度とブレーキ踏込量に応じて、バッテリ温度が低いほど、ブレーキ踏込量が多いほど高い目標電圧を出力するようになっている。
【００２９】
そして、ＥＣＵ５０は、電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂに通電する際には、後述する電気加熱触媒通電時充電制御プログラムに従って、電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂに通電が開始されてからヒータ１１ｂへの通電時間よりも長く予め設定した第１の設定時間Ｔ1（例えば、ヒータの通電時間＋１８０sec）内に車両が発進される場合は、この発進から予め設定する第２の設定時間Ｔ2（例えば、６０sec）が経過するまでは、充電の目標電圧を上述した通常時の設定値より小さく（例えば、−３０％の値に）設定する。
【００３０】
このＥＣＵ５０で実行される電気加熱触媒通電時充電制御プログラムを、図２のフローチャートで説明する。このプログラムは、リレーＲＹ２への通電（電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂへの通電）がＯＮされると実行されるプログラムで、まず、ステップ（以下、「Ｓ」と略称）１０１で、第１の設定時間Ｔ1と第１のカウント値Ｃount1とが比較される。
【００３１】
Ｓ１０１の判定の結果、第１のカウント値Ｃount1が第１の設定時間Ｔ1以上の場合は、電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂへの通電から十分時間が経っており、バッテリに対する充電が十分に行われ、車両が発進されてもエンジン３の駆動力が大きく充電に充てられることがないため、Ｓ１０２に進み、通常の充電、すなわち、通常の目標電圧による充電処理を実行させてプログラムを抜ける。
【００３２】
逆に、Ｓ１０１の比較の結果、第１のカウント値Ｃount1が第１の設定時間Ｔ1に満たない場合はＳ１０３に進み、第１のカウント値Ｃount1をカウントアップ（Ｃount1＝Ｃount1＋１）し、Ｓ１０４に進む。
【００３３】
Ｓ１０４では、アクセルペダルスイッチ１７がＯＮされたか否か、すなわち、車両が発進されたか否か判定し、アクセルペダルスイッチ１７がＯＦＦで車両が発進されていなければＳ１０２に進み、通常の充電、すなわち、通常の目標電圧による充電処理を実行させてプログラムを抜ける。
【００３４】
Ｓ１０４の判定の結果、アクセルペダルスイッチ１７がＯＮされて、車両が発進されたと判定できる場合は、Ｓ１０５に進み、第２の設定時間Ｔ2と第２のカウント値Ｃount2とが比較される。
【００３５】
Ｓ１０５の比較の結果、第２のカウント値Ｃount2が第２の設定時間Ｔ2以上の場合は、エンジン３の駆動力が発進後十分に高くなり、また、バッテリに対する充電もある程度行われて、エンジン駆動力が充電に充てられてもヘジテーションを発生することがないと判断できるため、Ｓ１０２に進み、通常の充電、すなわち、通常の目標電圧による充電処理を実行させてプログラムを抜ける。
【００３６】
逆に、Ｓ１０５の比較の結果、第２のカウント値Ｃount2が第２の設定時間Ｔ2に満たない場合はＳ１０６に進み、第２のカウント値Ｃount2をカウントアップ（Ｃount2＝Ｃount2＋１）し、Ｓ１０７に進む。
【００３７】
そして、Ｓ１０７では、充電制限処理、すなわち、充電の目標電圧を上述した通常時の設定値より小さく（例えば、−３０％の値に）設定してプログラムを抜ける。
【００３８】
次に、電気加熱触媒通電時における電気加熱触媒通電と車両発進時の充電目標電圧の関係の一例を、図３のタイムチャートで説明する。
【００３９】
まず、この例では、時刻ｔ11で電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂに対する通電が開始され、設定時間（例えば、６０sec）が経過、或いは、触媒温度、排気温度、冷却水温度等が設定温度に達して、時刻ｔ12で電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂに対する通電がＯＦＦされる。
【００４０】
その後、時刻ｔ11から時間Ｔ1を経過しない（時刻ｔ15に至らない）間の時刻ｔ13でアクセルペダルスイッチ１７がＯＮされると、この時刻ｔ13からＴ2の時間が経過される（時刻ｔ14に至る）までは、充電の目標電圧が通常時の電圧値ＶTNよりも低い（本実施形態では、−３０％）のＶTLに設定されることになる。
【００４１】
このように本発明の実施の形態によれば、電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂに通電する際には、電気加熱触媒１１のヒータ１１ｂに通電が開始されてからヒータ１１ｂへの通電時間よりも長く予め設定した第１の設定時間Ｔ1内に車両が発進される場合は、この発進から予め設定する第２の設定時間Ｔ2が経過するまでは、充電の目標電圧を通常時の設定値より小さく設定するため、ヘジテーションの発生を防止し、ドライバに不自然な感覚を与えることなく発進性を良好に保つことが可能となっている。
【００４２】
尚、本実施の形態では、モータジェネレータ４を搭載するエンジン３を例に取って説明したが、モータジェネレータではなくオルタネータを備え、オルタネータの整流出力を４２Ｖ系の高電圧バッテリ２、電気加熱触媒１１、パワーステアリング装置１３に供給すると共に、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４を介して１４Ｖ系の低電圧バッテリ１や各負荷に供給するようにしても良い。
【００４３】
また、本実施の形態では、目標電圧を設定して充電し、充電を制限する場合は目標電圧を通常より低く設定するようにしているが、充電の制限は、バッテリへの充電電流を制限することによっても達成できることは云うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】車両の電源系統を示すシステム構成図
【図２】電気加熱触媒通電時充電制御プログラムのフローチャート
【図３】電気加熱触媒通電時における電気加熱触媒通電と車両発進時の充電目標電圧の関係の一例を示すタイムチャート
【符号の説明】
【００４５】
１    低電圧バッテリ
２    高電圧バッテリ
３    エンジン
４    モータジェネレータ
８    インバータ装置
１１    電気加熱触媒
１１ａ  触媒
１１ｂ  ヒータ
１４    ＤＣ−ＤＣコンバータ
１７    アクセルペダルスイッチ
１８    バッテリ温度センサ
１９    バッテリ電圧計
２０    バッテリ電流計
５０    電子制御装置（充電制御手段）
代理人    弁理士    伊  藤    進
【図１】
2005248810.tif 000003
【図２】
2005248810.tif 000004
【図３】
2005248810.tif 000005