JP2013249032A - 車両の電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】モータジェネレータの使用範囲を車両走行中のトルクアシストに拡大して、運転性を良くする場合に、電気負荷を２つのバッテリに最適に分配し得る装置を提供する。
【解決手段】トルクアシスト中に電源として用いる第１バッテリ（４１）と、トルクアシスト中にトルクアシスト以外の電気負荷の電源として用いる第２バッテリ（４２）と、トルクアシストを行なわないときには断接手段（４３）を接続し、トルクアシストを開始するときに断接手段（４３）を切断した上でアシストトルクを漸増させる手段（５１）とを備える車両の電源装置において、トルクアシスト時に、アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値以下である電気負荷である第１電気負荷の電源として第１バッテリ（４１）を用い、アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値より大きい電気負荷である第２電気負荷の電源として第２バッテリ（４２）を用いる。
【選択図】図５

Description

この発明は車両の電源装置、特に二つのバッテリを用いたトルクアシスト車両における電気負荷の接続方法に関する。

アイドルストップを行う車両においては、エンジンを再始動させるたびにスタータが使用されるため、アイドルストップを行わない車両に比べてバッテリの電力消費量が増大する。この対策として、第１バッテリと第２バッテリの複数のバッテリを備えるものがある（特許文献１参照）。このものでは、第１バッテリは、スタータやランプやデフォッガなど、供給電力量の多少の変動は許されるものの大電力を必要とする電気負荷（第１電気負荷）の電源として第１バッテリを用いている。また、小電力で駆動するものの供給電力の変動が許されない、例えば有段自動変速機用の電動オイルポンプ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどの電気負荷（第２電気負荷）の電源として第２バッテリを用いている。

特開２００８−０８２２７５号公報

ところで、上記特許文献１の技術では、アイドルストップ制御についてしか考慮していない。モータジェネレータの使用範囲を車両走行中のトルクアシストに拡大した場合の電気負荷の２つのバッテリへの分配に関しては一切記載がないのである。

そこで本発明は、モータジェネレータの使用範囲を車両走行中のトルクアシストに拡大して、運転性を良くする場合に、電気負荷を２つのバッテリに最適に分配し得る装置を提供することを目的とする。

本発明の車両の電源装置は、トルクアシスト中にトルクアシストの電源として用いる第１バッテリと、トルクアシスト中にトルクアシスト以外の電気負荷の電源として用いる第２バッテリと、前記第１バッテリと前記第２バッテリを断接する断接手段と、前記トルクアシストを行なわないときには前記断接手段を接続し、前記トルクアシストを開始するときに前記断接手段を切断した上で前記アシストトルクを漸増させるアシストトルク実行手段とを備えている。この場合に、本発明の車両の電源装置では、前記トルクアシスト時に、前記アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値以下の電気負荷である第１電気負荷の電源として前記第１バッテリを用い、前記アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値より大きい電気負荷である第２電気負荷の電源として前記第２バッテリを用いる。

アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値より大きい（つまり官能的に機能低下をもたらす）電気負荷である第２電気負荷は比較的電源の消費が大きいため、第１電気負荷の電源をも第２バッテリにしてしまうと、第２電気負荷に官能的に機能低下をもたらしたり、第２バッテリを大容量にしたりしなければならない。一方、本発明によれば、トルクアシスト時にアシストトルクを漸増させる限り、アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値以下の（つまり官能的に機能低下をもたらすことがない）電気負荷である第１電気負荷の電源として第１バッテリを用いることにしたので、第１電気負荷による第２バッテリの電力消費がなくなることから、第２電気負荷に官能的に機能低下をもたらすことを回避でき、車両の信頼性を向上させることができる。また、第２バッテリを大容量にしたりする必要がなくなるので、第２バッテリの小型化（最適化）を図ることができる。

本発明の第１実施形態の車両の駆動装置の概略構成図である。 ガソリンエンジンの制御システム図である。 第１実施形態のエンジン再始動からのタイミングチャートである。 第１実施形態のトルクアシストを説明するためのフローチャートである。 二つのバッテリを用いたトルクアシスト車両に用いる第１実施形態の電源装置の概略構成図である。 トルクアシスト期間におけるヘッドランプの明るさの時間変化を示す特性図である。 トルクアシスト期間におけるワイパーのスイープ速度の時間変化を示す特性図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態の車両１の駆動装置の概略構成図である。図１において車両１には、エンジン２、モータジェネレータ２１、エアコン用コンプレッサ３１を有している。すなわち、エンジン２の出力軸３、モータジェネレータ２１の回転軸２２、エアコン用コンプレッサ３１の回転軸３２が平行に配置され、出力軸３の一端にクランクプーリ４が、回転軸２２、３２に各プーリ２３、３３が取り付けられている。これら３つの各プーリ４、２３、３３にはベルト５が掛け回され、エンジン２の出力軸３、回転軸２３、３３の間はベルト５によって動力が伝達（伝導）される。

エンジン２にはエンジンの始動に用いるスタータ６も備えている。エンジン２の出力軸３の他端にはトルクコンバータ８、ベルト式の自動変速機９が接続されている。トルクコンバータ８は図示しないポンプインペラ、タービンランナを有する。ベルト式の自動変速機９は図示しないプライマリプーリ、セカンダリプーリ、これらプーリに掛け回されるスチールベルトを有する。エンジン２の回転駆動力はこれらトルクコンバータ８、自動変速機９を介して最終的に車両駆動輪（図示しない）に伝達される。

車両１の電源として、メインバッテリ４１とサブバッテリ４２を備える。いずれも１４Ｖバッテリである。２つのバッテリ４１、４２の間は並列された２つのリレー４３によって接続されている。

上記のスタータ６、モータジェネレータ２１は、メインバッテリ４１とリレー４３の間に接続され、電力はメインバッテリ４１から供給される。なお、モータジェネレータ２１は交流機から構成されているため、メインバッテリ４１からの直流を交流に変換するインバータ２４を付属している。

エンジン２、スタータ６及びモータジェネレータ２１を制御するため、エンジンコントロールモジュール５１を備える。

ここで、ガソリンエンジンの構成を図２を参照して概説すると、図２はガソリンエンジンの制御システム図である。各吸気ポート（図示しない）には燃料噴射弁７が設けられている。燃料噴射弁７は、燃料をエンジン２に間欠的に供給するものである。

吸気通路１１には電子制御のスロットル弁１２を備え、スロットルモータ１３によってスロットル弁１２の開度（以下、「スロットル開度」という。）が制御される。実際のスロットル開度はスロットルセンサ１４により検出され、エンジンコントロールモジュール５１に入力されている。

エンジンコントロールモジュール５１には、アクセルセンサ５３からのアクセル開度（アクセルペダル５２の踏込量）の信号、クランク角センサ５４からのクランク角の信号、エアフローメータ５５からの吸入空気量の信号が入力されている。クランク角センサ５４の信号からはエンジン２の回転速度が算出される。エンジンコントロールモジュール５１では、これらの信号に基づいて目標吸入空気量及び目標燃料噴射量を算出し、目標吸入空気量及び目標燃料噴射量が得られるようにスロットルモータ１３及び各燃料噴射弁７に指令を出す。

ここで、吸入空気量の制御について概説する（特開平９−２８７５１３号公報参照）。アクセル開度ＡＰＯとエンジン回転速度Ｎｅとから所定のマップを検索することにより目標基本吸入空気量及び目標当量比ｔＤＭＬをそれぞれ算出する。目標基本吸入空気量を目標当量比ｔＤＭＬで除算した値を目標吸入空気量とする。そして、この目標吸入空気量とエンジン回転速度から所定のマップを検索することにより目標スロットル弁開度を求める。目標スロットル弁開度を指令値に変換してスロットルモータ１３に出力する。

次に、燃料噴射（燃料噴射量及び燃料噴射時期）の制御について概説する。エアフローメータ５５の出力をＡ／Ｄ変換し、リニアライズして吸入空気量Ｑａを算出する。この吸入空気量Ｑａとエンジン回転速度Ｎｅから、ほぼ理論空燃比（当量比＝１．０）の混合気が得られる基本噴射パルス幅Ｔｐ０［ｍｓ］を、Ｔｐ０＝Ｋ×Ｑａ／Ｎｅ（ただし、Ｋは定数）として求める。次に、
Ｔｐ＝Ｔｐ０×Ｆｌｏａｄ＋Ｔｐ-1×（１−Ｆｌｏａｄ）
ただし、Ｆｌｏａｄ：加重平均係数、
Ｔｐ-1：前回のＴｐ、
の式によりシリンダ空気量相当パルス幅Ｔｐ［ｍｓ］を求める。これは、シリンダ（燃焼室）に流入する空気量（つまりシリンダ空気量）がエアフロメータ部での吸入空気量に対して応答遅れを有するので、この応答遅れを一次遅れで近似したものである。一次遅れの係数である加重平均係数Ｆｌｏａｄ［無名数］は、回転速度Ｎｅ及びシリンダ容積Ｖの積Ｎｅ・Ｖと吸気管の総流路面積Ａａから所定のマップを検索することにより求める。このようにして求めたシリンダ空気量相当パルス幅Ｔｐに基づいて、燃料噴射弁７に与える燃料噴射パルス幅Ｔｉ［ｍｓ］を、
Ｔｉ＝Ｔｐ×ｔＤＭＬ×（α＋αｍ−１）×２＋Ｔｓ
ただし、ｔＤＭＬ：目標当量比［無名数］、
α：空燃比フィードバック補正係数［無名数］、
αｍ：空燃比学習値［無名数］、
Ｔｓ：無効噴射パルス幅［無名数］、
の式により算出する。そして、所定の燃料噴射時期になったときにこの燃料噴射パルス幅Ｔｉの期間、燃料噴射弁７を開く。

なお、ガソリンエンジン２では、燃焼室（シリンダ）に臨んで点火プラグを備えている。エンジンコントロールモジュール５１では、圧縮上死点前の所定の時期に点火コイルの一次側電流を遮断することにより点火プラグに火花を発生させ、これによって燃焼室内の混合気に点火する。

また、エンジンコントロールモジュール５１ではスタータスイッチ５６からの信号に基づいて初回の始動要求があると判断したときにはスタータ６を駆動しエンジン２を始動させる。

また、エンジンコントロールモジュール５１では、燃費向上を目的としてアイドルストップ制御を行う。すなわち、アクセルペダル５２が踏み込まれておらず（ＡＰＯ＝０）、ブレーキペダル５７が踏み込まれ（ブレーキスイッチ５８がＯＮ）、かつ車両１が停止状態にある（車速ＶＳＰ＝０）のときにアイドルストップ許可条件が成立する。このときには、燃料噴射弁７から吸気ポートへの燃料噴射を遮断してエンジン２を停止する。これによって無駄な燃料消費を低減する。

その後、アイドルストップ状態でアクセルペダル５２が踏み込まれたり、ブレーキペダル５７が戻される（ブレーキスイッチ５８がＯＦＦ）などすると、アイドルストップ許可条件が不成立となる。このときにはモータジェネレータ２１をスタータとして用いてエンジン２をクランキングし、燃料噴射弁７からの燃料噴射と点火プラグによる火花点火とを再開しエンジン２を再始動する。

このように、モータジェネレータ２１をアイドルストップからのエンジン再始動用として専ら用いることで、スタータ６の使用頻度を減らしてスタータ６を保護する。なお、スタータ６やモータジェネレータ２１を駆動するときには、エンジンコントロールモジュール５１により２つのリレー４３をともに遮断して、メインバッテリ４１とサブバッテリ４２を電気的に切り離す。これによって、エンジン２の始動操作に伴いサブバッテリ４２の電圧が変動することを防止する。

図１に戻り、車両１には自動変速機用コントロールユニット６１を備える。自動変速機用コントロールユニット６１では、車速とスロットル開度とから定まる車両の走行条件に応じて、自動変速機９の変速比を無段階に制御する。また、ポンプインペラ、タービンランナを有するトルクコンバータ８には、ポンプインペラとタービンランナとを締結・開放する機械式のロックアップクラッチを備えている。ロックアップクラッチを締結する車両の走行域はロックアップ領域（車速とスロットル開度とをパラメータとしている）として予め定めている。自動変速機用コントロールユニット６１では車両の走行条件がロックアップ領域となったとき、ロックアップクラッチを締結してエンジン２と変速機９とを直結状態とし、車両の走行条件がロックアップ領域とないときにはロックアップクラッチを開放する。エンジン２と変速機９とを直結状態としたときにはトルクコンバータ８でのトルクの吸収がなくなり、その分燃費が良くなる。

車両１にはまた、ビークルダイナミックコントロール（Ｖehicle Ｄynamics Ｃontrol）ユニット６２、車速感応式の電動パワーステアリング（Ｅlectric Ｐower Ｓteering）用コントロールユニット６３、エアコン用オートアンプ６４、コンビネーションメータ６６を備える。ビークルダイナミックコントロールユニット６２は、車両の横滑りや尻振りを起こしそうになると、横滑り状態をセンサが検知し、ブレーキ制御とエンジン出力制御により走行時の車両安定性を向上させるものである。車速感応式電動パワーステアリング用コントロールユニット６３では、トルクセンサからの操舵トルク及び車速から最適なアシストトルク信号をＥＰＳモータに出力する。

エンジンコントロールモジュール５１と３つの各コントロールユニット６１〜６３、エアコン用オートアンプ６４、コンビネーションメータ６６の間はＣＡＮ（Ｃontroller Ａrea Ｎetwork）で接続している。

さて、モータジェネレータ２１を使用する範囲をエンジンの始動用のみにとどめるのではなく車両走行中のトルクアシスト用にまで拡大することができれば、運転性がよくなると本発明者が思い至った。

ここで、エンジンの出力軸にベルト及びプーリを介してモータジェネレータを機械的に結合し、このモータジェネレータでエンジンの始動を行う従来装置がある。しかしながら、従来装置では、モータジェネレータをエンジンの始動用に用いる場合しか考慮していない。車両走行中のトルクアシストに拡大した場合のモータジェネレータの設計・制御方法については一切記載がない。

そこで本発明の第１実施形態では、アイドルストップからの再始動用に用いているモータジェネレータ２１の使用範囲を車両走行中のトルクアシストにまで拡大する。すなわち、アイドルストップからのエンジン２の再始動後かつ車両１の走行開始後にエンジン回転速度が予め定めた所定の回転速度域にある場合に限ってモータジェネレータ２１を用いたトルクアシストを許可する。トルクアシストの許可中にエンジン回転速度が所定の回転速度域を外れたときにはトルクアシストを禁止する。

そして、トルクアシストを許可するときには、エンジン２をトルクアシストするよう、メインバッテリ４１を電源として用いてモータジェネレータ２１に所定のアシストトルクを発生させ、トルクアシストを禁止するときにはアシストトルクを発生させない。これによって、エンジン２の再始動後かつ車両１の走行開始後に良好な加速応答性（運転性）が得られるようにする。

メインバッテリ４１、サブバッテリ４２の各電圧はモニターし、エンジンコントロールモジュール５１に入力させておく。エンジンコントロールモジュール５１ではメインバッテリ４１、サブバッテリ４２の各電流に基づいてメインバッテリ４１のＳＯＣ（Ｓtate Ｏf Ｃharge）を算出し、このＳＯＣに基づいてメインバッテリ４１の充放電の収支を管理する。メインバッテリ４１、サブバッテリ４２の電流は各電流センサ４７、４８によって検出する（図５参照）。

インバータ２４とエンジンコントロールモジュール５１とは、ＬＩＮ（Ｌocal Ｉnterconnect Ｎetwork）で接続している。このＬＩＮを介してエンジンコントロールモジュール５１がインバータ２４に対して、モータジェネレータ２１を駆動するのか、それともモータジェネレータ２１で発電させるのか、モータとして駆動するためにどのくらいの電流を流すのか等を指令する。

エンジン２の回転はクランクプーリ４、プーリ２３およびベルト５を介し増速されてモータジェネレータ２１に伝達される。第１実施形態では、２つのプーリ４、２３およびベルト５を介しての増速比は２．６であり、エンジン２の回転速度が５０００ｒｐｍのときモータジェネレータの回転速度は１３０００ｒｐｍとなる。なお、増速比は２．６の場合に限られるものでない。

エンジン２およびモータジェレータ２１には回転振動の共振点が存在する。この回転振動の共振点はエンジン２の回転速度で１０００ｒｐｍより低い回転速度域に存在する。ベルト５の張力が低い状態でトルクアシストを実行すると、エンジン２およびモータジェネレータ２１の回転振動の共振により（共振回転速度域で）ベルト滑りが発生し、ベルト５に鳴きが発生してしまう恐れがある。

一方、この共振によるベルト滑りを防止するためにベルト５の張力を高くすると、クランクプーリ４とベルト５との間でのフリクションが増大してしまい燃費悪化を招くことになる。クランクプーリ４とベルト５との間でのフリクション増大による燃費悪化は避けなければならず、ベルト張力を高めに設定することはできない。

したがって、共振によるベルト滑り防止を考え、エンジン２の回転速度が１０００ｒｐｍ（第１閾値）より高い回転速度域（モータジェネレータ回転速度が２６００ｒｐｍより高い中・高回転速度域）でトルクアシストを許可し、エンジンの回転速度が１０００ｒｐｍ（第１閾値）以下の回転速度域（モータジェネレータ回転速度が２６００ｒｐｍ以下の低回転速度域）ではトルクアシストを禁止することとしている。

エンジン２の再始動後かつ車両１の走行開始後にエンジン回転速度が第１閾値を超えているときにモータジェネレータ２１を用いて行うトルクアシストについて図３を参照してさらに説明する。図３はエンジン再始動の開始からエンジン回転速度、車両トルク、車速、アクセル開度がどのように変化するのかをモデルで示したタイミングチャートである。ここで、「車両トルク」とは車両の駆動に用いられるトルクのことで、通常はエンジントルクが車両トルクとなる。一方、モータジェネレータ２１によるトルクアシストがあるときには、このアシストトルクとエンジントルクの合計が車両トルクとなる。図３の下方に示した２つのフラグについては後述する。

ｔ１のタイミングでアイドルストップ許可条件が不成立となり、モータジェネレータ２１を用いてエンジン２のクランキングを行うと共に、燃料噴射弁７からの燃料噴射及び点火プラグによる火花点火を再開する。これによってエンジン２が燃焼を開始すればエンジン回転速度が急上昇するが、所定の完爆回転速度を横切るｔ２のタイミングでエンジン２が再始動したと判定される。

一方、ｔ２の付近でドライバ（運転者）がアクセルペダル５２を少し踏み込んだため、燃料噴射弁７からの燃料噴射量（Ｔｐ）と空入空気量Ｑａとが増加する。これによって、エンジン回転速度が上昇し車両トルク（＝エンジントルク）が増加するので、車両１がｔ３のタイミングより走行を開始し、車速がゆっくりと上昇している。車両１を発進させた後もアクセル開度は一定であるので、エンジン回転速度と車両トルクとはｔ３のタイミングを過ぎた当たりで一定値へと落ち着く。

次に、ｔ５のタイミングでドライバがアクセルペダル５２を踏み込んだとすると、アクセル開度の増加に応じてエンジン回転速度が上昇する。エンジン回転速度ＲＰＭが第１閾値ＲＰＭＬＯＫを超えるｔ６のタイミングでモータジェネレータ２１の低回転速度域を外れたと判断し、メインバッテリ４１からインバータ２４に電流を流してモータジェネレータ２１をモータとして駆動する。これによって、モータジェネレータ２１の低回転速度域を外れたモータジェネレータ２１の中・高回転速度域ではエンジントルクにモータトルクが加わり（トルクアシスト）、ドライバの望む加速が直ぐに得られることとなる。この場合、モータジェネレータ２１が発生するトルクはゼロから漸増して最大トルクとなるようにする（図３の第２段目参照）。

一方、モータジェネレータ２１によるトルクアシスト分をエンジン２の発生するトルクで賄おうとすると、燃料噴射弁７からの燃料供給を増量補正しなければならず、それだけ燃料消費が多くなり、燃費が悪くなる。これに対して、車両１の減速時にモータジェネレータ２１により運動エネルギーを電気エネルギーとして回収しその回収した電気エネルギーをメインバッテリ４１に蓄えておく。そして、エンジン回転速度ＲＰＭが第１閾値ＲＰＭＬＯＫを超えたときにこの電気エネルギーを蓄えたメインバッテリ４１を電源として用いてモータジェネレータ２１にアシストトルクを発生させるのであれば、燃料を消費することがないので、燃費を悪くすることがない。また、モータジェネレータ２１はエンジン２よりも応答良くトルクを発生することができる。応答が良ければ、ドライバがアクセルペダルを踏み込み過ぎることを避けることができる。

エンジンコントロールモジュール５１で行われるこのモータジェネレータ２１を用いてのトルクアシストを、図４のフローチャートを参照して詳述する。図４のフローは一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行する。

ステップ１でエンジン２の初回始動後であるか否かをみる。エンジン２の初回始動はスタータ６を用いるものである。エンジン２の初回始動後でないときにはそのまま今回の処理を終了する。

エンジン２の初回始動後であるときにエンジン２の再始動後であるか否かをみる。エンジン２の再始動とは、アイドルストップからのエンジン始動のことである。アイドルストップからのエンジン始動はモータジェネレータ２１によって行われるので、車両停止中にモータジェネレータ２１が作動したときにアイドルストップからのエンジン始動が行われたと判断すればよい。アイドルストップからのエンジン始動が行われていなければそのまま今回の処理を終了する。

アイドルストップからのエンジン始動が行われた後であればステップ３に進み、車両１の走行中であるか否かをみる。車速がゼロまたはゼロに近い値以下であるときには車両の停止中（走行中でない）と判断してそのまま今回の処理を終了する。

車速がゼロでないときまたはゼロに近い値を超えているときには車両の走行中であると判断してステップ４に進み、トルクアシスト許可条件が成立しているか否かをみる。すなわち、次の〈１〉、〈２〉の全ての条件が成立してないときにトルクアシスト許可条件が成立したと判断する。言い換えると、次の〈１〉、〈２〉のいずれかの条件でも成立するときにはトルクアシスト許可条件が成立しないと判断しトルクアシストを禁止する。
〈１〉ロックアップクラッチを開放しているとき、
〈２〉メインバッテリ４１のＳＯＣがトルクアシスト許可値未満であるとき、
上記〈１〉のときにトルクアシストを禁止するのは、ロックアップクラッチを開放しているときにエンジン２にアシストトルクを加えても、アシストトルクの一部がトルクコンバータ８で吸収されてしまい、トルク伝達の効率が悪いためである。一方、ロックアップクラッチを締結しエンジン２と変速機９とを直結状態としているときにエンジン２に対してアシストトルクを加えるのであれば、アシストトルクの分が車両トルクの増加となるので、トルク伝達の効率が悪くなることがない。

上記〈２〉のときにトルクアシストを禁止する、言い換えるとメインバッテリ４１のＳＯＣがトルクアシスト許可値以上であるときにトルクアシストを許可することとしている。

このように本実施形態では、車両挙動制御装置との干渉を主に防止する観点からトルクアシストを許可する条件を限定している。

上記〈１〉と〈２〉の両方とも成立していないときにはトルクアシスト許可条件が成立したと判断してステップ５に進み、トルクアシスト許可フラグ＝１とする。これを図３で示すと、ｔ４のタイミングでトルクアシスト許可フラグがゼロから１へと切換わっている。

一方、上記〈１〉と〈２〉のいずれか一方でも成立するときにはトルクアシスト許可条件が成立しないと判断しステップ６に進み、トルクアシスト許可フラグ＝０とする。

ステップ７では改めてトルクアシスト許可フラグをみる。トルクアシスト許可フラグ＝１であるときにはステップ８に進みエンジン回転速度ＲＰＭ［ｒｐｍ］と第１閾値ＲＰＭＬＯＫ［ｒｐｍ］を比較する。第１閾値ＲＰＭＬＯＫはモータジェネレータ２１の低回転速度域の上限を定める値で、予め定めておく。エンジン回転速度ＲＰＭが第１閾値を超えているときには、モータジェネレータ２１の低回転速度域を外れたと判断する。このときにはトルクアシストを実行するためステップ８からステップ９に進みトルクアシスト実行フラグ＝１とする。

このトルクアシスト実行フラグ＝１によりエンジンコントロールモジュール５１がインバータ２４に電流を流しモータジェネレータ２１をモータとして駆動する。これを図３で示すと、ｔ６のタイミングでトルクアシスト実行フラグがゼロから１へと切換わり、ｔ６のタイミングで応答良くモータトルクがエンジントルクに加わっている。

ここで、モータジェネレータ２１をモータとして駆動するに際しては、モータジェネレータ２１が最大トルクを発生するようにインバータ２４に最大の電流を流すことが考えられる。しかしながら、運転ショックを感じやすいエンジン２の低回転速度域でモータジェネレータ２１がステップ的に最大トルクを発生するのでは運転ショックが生じてしまう。そこで、モータジェネレータ２１が発生するトルクがゼロから漸増して最大トルクとなるように、インバータ２４に流す電流値を制御する。また、モータトルクを解除するに際しても、最大トルクから漸減してゼロとなるように、インバータ２４に流す電流値を制御する。

トルクアシストを行わせる期間（つまりインバータ２４に電流を流す期間）は一定時間とする。トルクアシストを行わせる期間を長くすればそれだけメインバッテリ４１の電力消費を早めるので、メインバッテリ４１の電力消費に大きな影響を与えることがないようにこの時間を適合により定める。

一方、ステップ８でエンジン回転速度ＲＰＭが第１閾値ＲＰＭＬＯＫ以下であるときには、モータジェネレータ２１の低回転速度域にあると判断しステップ１０に進みトルクアシスト実行フラグ＝０とする。このトルクアシスト実行フラグ＝０によりエンジンコントロールモジュール５１がインバータ２４への電流供給を遮断してモータジェネレータ２１を非駆動状態とする。つまり、車両走行中での加速によってドライバが望みの加速が得られたとしてアクセルペダル５２を戻すことによりエンジン回転速度ＲＰＭが第１閾値ＲＰＭＬＯＫ以下となれば、トルクアシスト実行フラグ＝０となり、モータジェネレータ２１によるトルクアシストが禁止される。車両の走行開始後にモータジェネレータ２１の低回転速度域を外れたときにはトルクアシストを実行し、トルクアシスト中にモータジェネレータ２１の低回転速度域に戻ったときにはトルクアシストを禁止するのである。これにより、モータジェネレータ２１の低回転速度域におけるベルト５の鳴きを防止し、各プーリ４、２３、３３の回転軸３、２２、３２の強度を確保しつつ、燃費向上と良好な加速応答性（運転性）を両立できる。ステップ７でトルクアシスト許可条件が成立しない場合にもステップ１０に進みトルクアシスト実行フラグ＝０とする。

本実施形態はモータジェネレータ２１に最大トルクまで発生させる場合であるが、これにかぎられるものでない。例えば最大トルク未満の一定トルクを発生させるようにしてもかまわない。

このように、本実施形態では、エンジン２の出力軸３にベルト及びプーリ５を介して機械的に結合されたモータジェネレータ２１と、エンジン２をトルクアシストするよう、モータジェネレータ２１に所定のアシストトルクを発生させるモータジェネレータ制御手段（５１）と、車両１の走行開始後にエンジン回転速度が低回転速度域の上限を定める第１閾値を超えているときに制御手段（５１）によるトルクアシストを許可し、トルクアシストの許可中にエンジン回転速度が前記第１閾値以下となったときには制御手段（５１）によるトルクアシストを禁止するトルクアシスト許可・禁止手段（５１）とを備えている。本実施形態によれば、車両１の走行開始後にモータジェネレータ２１の中・高回転速度域ではドライバの加速意思（加速要求）を尊重してモータジェネレータ２１によるトルクアシストを許可し、トルクアシスト中にモータジェネレータ２１の低回転速度域となったときには当該トルクアシストを禁止するので（図４のステップ８〜１０参照）、車両走行開始後のモータジェネレータ２１の中・高回転速度域でアクセルペダル５２を踏み込んで加速を行ったときには加速応答性が良くなる。また、モータジェネレータ２１の低回転速度域ではトルクアシストを禁止するので、モータジェネレータ２１の低回転速度域におけるベルト５の鳴きを防止し、各プーリ４、２３、３３の回転軸３、２２、３２の強度を確保できる。このように、モータジェネレータ２１の低回転速度域におけるベルト５の鳴きを防止し、各プーリ４、２３、３３の回転軸３、２２、３２の強度を確保しつつ、車両走行開始後のモータジェネレータ２１の中・高回転速度域で加速応答性を良くすることができる。

本実施形態によれば、バッテリ４１を備え、モータジェネレータ２１により車両減速時の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収し、このモータジェネレータ２１の回収した電気エネルギーバッテリ４１に蓄えると共に、モータジェネレータ２１に所定のアシストトルクを発生させるときにはバッテリ４１を電源として用いるので、燃料消費がなく、従って燃費が向上する。

本実施形態によれば、エンジン２の出力軸３にベルト５及びプーリ２３を介して機械的に結合されたモータジェネレータ２１と、エンジン２をトルクアシストするよう、モータジェネレータ２１に所定のアシストトルクを発生させるモータジェネレータ制御手段（５１）と、アイドルストップ許可条件が成立したときエンジン２を停止し、エンジン停止中にアイドルストップ許可条件が非成立となったときモータジェネレータ２１を用いてエンジン２の再始動を行わせるアイドルストップ・再始動手段（５１）と、モータジェネレータ２１によるエンジン２の再始動後かつ車両１の走行開始後にエンジン回転速度がモータジェネレータ２１の低回転速度域の上限を定める第１閾値を超えているときに制御手段（５１）によるトルクアシストを許可し、トルクアシストの許可中にエンジン回転速度が前記第１閾値以下となったときには制御手段（５１）によるトルクアシストを禁止するトルクアシスト許可・禁止手段（５１）とを備えるので、モータジェネレータ２１の低回転速度域におけるベルト５の鳴きを防止し、各プーリ４、２３、３３の回転軸３、２２、３２の強度を確保しつつ、車両走行開始後のモータジェネレータ２１の中・高回転速度域での加速応答性（運転性）がよくなるほか、モータジェネレータ２１及びアイドルストップ・再始動手段（５１）を既に備えている車両であれば、モータジェネレータ２１の仕様変更と簡単なソフトウエアの変更のみで対処できるので、大幅なコストアップを招くことを避けることができる。

本実施形態によれば、車両の挙動を制御する車両挙動制御装置（６２、６３）を備え、これらの装置（６２、６３）が作動しているときにはトルクアシストを許可しないので、車両挙動制御装置（６２、６３）による制御性が悪化することを避けることができる。

本実施形態によれば、エンジン２の出力軸３とベルト式の自動変速機９の間に介装され、ポンプインペラとタービンランナとを有するトルクコンバータ８と、ポンプインペラとタービンランナとを断接する機械式のロックアップクラッチと、一定の車両走行条件が成立したときロックアップクラッチを接続するロックアップクラッチ制御手段（６１）とを備え、ロックアップクラッチ制御手段（６１）がロックアップクラッチを締結していないときにはトルクアシストを許可しないので、トルク伝達の効率が低下することを避けることができる。これで、トルクアシストの説明を終了する。

さて、本実施形態の車両１では、アイドルストップ状態からエンジン２を再始動させるたびにモータジェネレータ２１が使用されるため、アイドルストップを行わない車両に比べてバッテリの電力消費量が増大する。この対策として、図５に示したようにメインバッテリ４１（第１バッテリ）とサブバッテリ４２（第２バッテリ）の複数のバッテリを備えている。ここで、図５は二つのバッテリ４１、４２を用いたトルクアシスト車両に用いる本実施形態の電源装置の概略構成図で、図１と同一部分には同一の符号を付している。

ここで、供給電力量の多少の変動は許されるものの大電力を必要とする第１の電気負荷の電源としてメインバッテリを用い、小電力で駆動するものの供給電力の変動が許されない第２の電気負荷の電源としてサブバッテリを用いる従来装置がある。従来装置でいう第１の電気負荷は、スタータやランプやデフォッガなどである。また、従来装置でいう第２の電気負荷は、有段自動変速機用の電動オイルポンプ、オーディオ、ナビゲーションシステムなどの電気負荷である。

しかしながら、従来装置では、トルクアシストを行っていないので、トルクアシスト時に、いかなる電気負荷を２つの各バッテリにどのように分配するかについて一切記載がない。

そこで本実施形態では、異なる電気負荷を２つのバッテリ４１、４２に対して次のように分配する。トルクアシスト時にはモータジェネレータ２１がメインバッテリ４１からの電力供給を受けて駆動されるためメインバッテリ４１に電圧降下が生じ、またトルクアシスト時にはリレー４３（断接手段）を切断する。これらを考慮してモータジェネレータ２１、スタータ６を除く残り全ての電気負荷の電源としてサブバッテリ４２を用いることが考えられる。

しかながら、この場合にはサブバッテリ４２の負担が重くなる。サブバッテリ４２に接続する電気負荷の中には例えば電動パワーステアリング装置８２など比較的電源の消費が大きい電気負荷が含まれるので、こうした電気負荷に機能低下が生じる。したがって、モータジェネレータ２１、スタータ６を除く残り全ての電気負荷の電源としてサブバッテリ４２を用いる場合にはサブバッテリ４２を大容量にしなければならないという問題が生じる。

そこで、本発明者は、トルクアシスト時にメインバッテリ４１を電源とし得る電気負荷がないかと発想した。これは、トルクアシスト時にメインバッテリ４１を電源とし得る電気負荷がもしあれば、その分サブバッテリ４２の負担を減らし、電動パワーステアリング装置８２など比較的電源の消費が大きい電気負荷に機能低下が生じることを避けることができるためである。

例えばヘッドランプ７１の電源をメインバッテリ４１とした場合には、メインバッテリ４１に電圧降下が生じるトルクアシスト時にヘッドランプ７１の明るさがトルクアシストを行わないときより暗くなる。同様に、ワイパー７２の電源をメインバッテリ４１とした場合には、メインバッテリ４１に電圧降下が生じるトルクアシスト時にワイパー７２のスイープ速度がトルクアシストを行わないときより遅くなる。

しかしながら、アシストトルクはトルクアシストの開始時より漸増させるようにしているので、ヘッドランプ７１は徐々にしか暗くならず、ワイパー７２のスイープ速度も徐々にしか低下しない。つまり、アシストトルク漸増中におけるヘッドランプ７１の明るさ、ワイパー７２のスイープ速度の各変化は運転者が明確に感じられるほどでないと考えられる。また、トルクアシストを長く行うのであれば、アシストトルク漸増中における各変化に運転者が気づく機会が増えるといえるが、トルクアシストを行う期間は短い時間でしかないので、その各変化に運転者は殆ど気づき得ないと考えられる。

一方、トルクアシストに伴うヘッドランプ７１の明るさやワイパー７２のスイープ速度の各低下は、厳密には確かに物理的な機能低下である。しかしながら、アシストトルク漸増中にゆっくりと暗くなるヘッドランプ７１の一時的な変化や、アシストトルク漸増中にゆっくりと遅くなるワイパー７２のスイープ速度の一時的な変化は運転者が許容できる範囲にあるのも事実である。

そこで本実施形態では、電気負荷の機能低下について物理的な尺度とは別に官能的な尺度を新たに導入する。これについて図６、図７を参照して説明する。

まず、図６は横軸に時間を、縦軸にアシストトルク、ヘッドランプ７１の明るさを採ったものである。なお、ヘッドランプ７１の明るさは、トルクアシストを行っていないとき１００％であるとする。

図６上段においてｔ１１のタイミングでトルクアシストを開始したとき、アシストトルクは漸増し（徐々に増加し）、ｔ１２のタイミングより一定値となり、ｔ１３のタイミングより漸減し（徐々に減少し）、ｔ４のタイミングでゼロとなる。ｔ１からｔ４までの期間（トルクアシスト期間）は、例えば１分程度と比較的短い時間である。

図６下段においてＡ１矢印のようにヘッドランプ７１の明るさがｔ１１以降も変わらず１００％であればヘッドランプ７１に物理的な機能低下はない。しかしながら、ヘッドランプ７１の電源をメインバッテリ４１としているときには、トルクアシストに伴う電圧低下の影響を受けて、ヘッドランプ７１の明るさが図６下段のように低下する。すなわち、ｔ１１からヘッドランプ７１の明るさが徐々に低下し（ヘッドランプ７１が徐々に暗くなり）、ｔ１２より一定値となり、ｔ１３より明るさが徐々に増加し（ヘッドランプ７１が徐々に明るくなり）、ｔ１４のタイミングで明るさが１００％に戻る。このように、トルクアシスト期間でヘッドランプ７１の明るさが低下することは、ヘッドランプ７１の物理的な機能低下である。

一方、アシストトルクを漸増させる期間にヘッドランプ７１が暗くなるというヘッドランプ７１の物理的な機能低下があっても運転者にとっては、官能的（感覚的）に機能低下と認識されない範囲が存在する。すなわち、ヘッドランプ７１が暗くなる程度が相対的に小さいために機能低下をもたらすことがないと運転者に認識される範囲と、ヘッドランプ７１が暗くなる程度が相対的に大きいために機能低下をもたらすと運転者に認識される範囲とが存在する。そこで、ヘッドランプ７１が暗くなる程度が相対的に小さいために機能低下をもたらすことがないと運転者に認識されることを「官能的に機能低下をもたらすことがない」と定義する。また、ヘッドランプ７１が暗くなる程度が相対的に大きいために機能低下をもたらすと運転者に認識されることを「官能的に機能低下をもたらす」と定義する。すると、図６下段においてＣ１、Ｄ１、Ｅ１の各矢印のようにアシストトルクを漸増させる期間に明るさが低下するときには物理的にも官能的にも機能低下をもたらすことになる。一方、Ｂ１矢印のようにアシストトルクを漸増させる期間に明るさが低下するときには、物理的には機能低下であっても官能的には機能低下をもたらすことがない。

言い換えると、アシストトルクを漸増させる期間でのヘッドランプ７１の明るさの勾配（図６下段では勾配は負であるが、絶対値で考える）が一点鎖線で示した所定値ＳＬ１より大きいとき官能的に機能低下をもたらすこととなる。一方、アシストトルクを漸増させる期間でのヘッドランプ７１の明るさの勾配（図６下段では勾配は負であるが、絶対値で考える）が一点鎖線で示した所定値ＳＬ１以下のとき官能的に機能低下をもたらすことがない。上記の所定値ＳＬ１は官能的に機能低下をもたらす場合と官能的に機能低下をもたらすことがない場合とを区分けする値であり、適合により予め求めておく。

次に、図７は横軸に時間を、縦軸にアシストトルク、ワイパー７２のスイープ速度を採ったものである。なお、ワイパー７２のスイープ速度は、トルクアシストを行っていないとき１００％であるとする。図７上段に示すアシスとトルクの変化は図６上段と同じである。

図７下段においてＡ２矢印のようにスイープ速度がｔ１１以降も変わらず１００％であればワイパー７２に物理的な機能低下はない。しかしながら、ワイパー７２の電源をメインバッテリ４１としているときには、トルクアシストに伴う電圧低下の影響を受けて、ワイパー７２のスイープ速度が図７下段のように低下する。すなわち、ｔ１１からスイープ速度が徐々に低下し、ｔ１２より一定値となり、ｔ１３より徐々に増加し、ｔ４のタイミングで１００％に戻る。このように、トルクアシスト期間でスイープ速度が低下することは、ワイパー７２の物理的な機能低下である。

一方、アシストトルクを漸増させる期間にスイープ速度が遅くなるというワイパー７２の物理的な機能低下があっても運転者にとっては、官能的（感覚的）に機能低下と認識されない範囲が存在する。すなわち、スイープ速度が遅くなる程度が相対的に小さいために機能低下をもたらすことがないと運転者に認識される範囲と、スイープ速度が遅くなる程度が相対的に大きいために機能低下をもたらすと運転者に認識される範囲とが存在する。そこで、スイープ速度が遅くなる程度が相対的に小さいために機能低下をもたらすことがないと運転者に認識されることを「官能的に機能低下をもたらすことがない」と定義する。また、スイープ速度が遅くなる程度が相対的に大きいために機能低下をもたらすと運転者に認識されることを「官能的に機能低下をもたらす」と定義する。すると、図７下段においてＣ２、Ｄ２、Ｅ２の各矢印のようにアシストトルクを漸増させる期間にスイープ速度が低下するときには物理的にも官能的にも機能低下をもたらすことになる。一方、Ｂ２矢印のようにアシストトルクを漸増させる期間にスイープ速度が低下するときには、物理的には機能低下であっても官能的には機能低下をもたらすことがない。

言い換えると、アシストトルクを漸増させる期間でのスイープ速度の勾配（図７下段では勾配は負であるが、絶対値で考える）が一点鎖線で示した所定値ＳＬ２より大きいとき官能的に機能低下をもたらすこととなる。一方、アシストトルクを漸増させる期間でのスイープ速度の勾配（図６下段では勾配は図では負であるが、絶対値で考える）が一点鎖線で示した所定値ＳＬ２以下のとき官能的に機能低下をもたらすことがない。上記の所定値ＳＬ２は官能的に機能低下をもたらす場合と官能的に機能低下をもたらすことがない場合とを区分けするであり、適合により予め求めておく。

ここでは、ヘッドランプ７１とワイパー７２を例に挙げた。他の電気負荷についても同様に考え、アシストトルクを漸増させる期間に物理的な機能低下があっても運転者にとっては、官能的（感覚的）に機能低下と認識されない範囲が存在すれば、その電気負荷はメインバッテリ４１を電源とする電気負荷とすればよい。

ここで、ヘッドランプの明るさ（あるいはスイープ速度）に勾配を有することは電気負荷の機能低下であるから、アシストトルクを漸増させる期間でのヘッドランプの明るさの勾配を「アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度」と定義する。このように定義したとき、アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値ＳＬ１より大きい場合に官能的に機能低下をもたらすこととなる。また、アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値ＳＬ１以下である場合に官能的に機能低下をもたらすことがない。以下では、官能的に機能低下をもたらすことがない、つまりアシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値ＳＬ１以下である電気負荷を第１電気負荷４４とする。一方、メインバッテリ４１から電源供給を受けるとすれば官能的に機能低下をもたらす、つまりアシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値ＳＬ１より大きい電気負荷を第２電気負荷４５とする。

このように、第１電気負荷４４と第２電気負荷４５の２種類の電気負荷に分類した上で、本実施形態では、図５、図１に示したようにトルクアシスト時に第１電気負荷４４の電源としてメインバッテリ４１を用い、第２電気負荷４５の電源としてサブバッテリ４２を用いる。

上記の第２電気負荷４５は、供給電圧の影響でちらつき易い電装部品８１と、電圧の瞬間的な低下に弱いコントローラ類９１に分けることできる。電装部品８１としては、電動パワーステアリング（ＥＰＳ）８２、ビークルダイナミックコントロール（ＶＤＣ）８３、ナビゲーションシステム（ＮＡＶＩ）８４、コンビネーションメータ６６などがある。コントローラ類９１としては、自動変速機用コントロールユニット６１、ビークルダイナミックコントロールユニット６２、車速感応式パワーステアリング用コントロールユニット６３、エアコン用オートアンプ６４、エアコン用インバータ９２がある。

このように構成した場合の本実施形態の作用効果を説明する。

本実施形態では、トルクアシスト中にトルクアシストの電源として用いるメインバッテリ４１（第１バッテリ）と、トルクアシスト中にトルクアシスト以外の電気負荷の電源として用いるサブバッテリ４２（第２バッテリ）と、メインバッテリ４１とサブバッテリ４２を断接するリレー４３（断接手段）と、トルクアシストを行なわないときにはリレー４３を接続し、トルクアシストを開始するときにリレー４３を切断した上でアシストトルクを漸増させるエンジンコントロールモジュール５１（アシストトルク実行手段）とを備える車両の駆動装置において、トルクアシスト時に、アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値以下の電気負荷である第１電気負荷の電源としてメインバッテリ４１を用い、アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値より大きい電気負荷である第２電気負荷の電源としてサブバッテリ４２を用いる。アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値より大きい（つまり官能的に機能低下をもたらす）電気負荷である第２電気負荷４５は比較的電源の消費が大きいため、第１電気負荷４４の電源をもサブバッテリ４２にしてしまうと、第２電気負荷４５に官能的に機能低下をもたらしたり、サブバッテリ４２を大容量にしたりしなければならない。本実施形態よれば、トルクアシスト時にアシストトルクを漸増させる限り、アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値以下の（つまり官能的に機能低下をもたらすことがない）電気負荷である第１電気負荷４４の電源としてメインバッテリ４１を用いることにしたので、第１電気負荷４４によるサブバッテリ４２の電力消費がなくなることから、第２電気負荷４５に官能的に機能低下をもたらすことを回避でき、車両の信頼性を向上させることができる。また、サブバッテリ４２を大容量にしたりする必要がなくなるので、サブバッテリ４２のサイズを最低限まで小さくすることができる（サブバッテリの最適化）。

本実施形態によれば、トルクアシスト実行手段は、エンジン２の出力軸３にベルト及びプーリ５を介して機械的に結合されたモータジェネレータ２１と、 エンジン２をトルクアシストするよう、トルクアシストを開始するときにモータジェネレータ２１に漸増するアシストトルクを発生させるモータジェネレータ制御手段（５１）と、車両の走行開始後にエンジン回転速度がモータジェネレータの低回転速度域の上限を定める第１閾値を超えているときに前記制御手段（５１）によるトルクアシストを許可し、トルクアシストの許可中にエンジン回転速度が前記第１閾値以下となったときには前記制御手段（５１）によるトルクアシストを禁止するトルクアシスト許可・禁止手段（５１）とを備えるので、車両走行開始後のモータジェネレータ２１の中・高回転速度域でアクセルペダル５２を踏み込んで加速を行ったときには加速応答性が良くなる。また、モータジェネレータ２１の低回転速度域ではトルクアシストを禁止するので、モータジェネレータ２１の低回転速度域におけるベルト５の鳴きを防止し、各プーリ４、２３、３３の回転軸３、２２、３２の強度を確保できる。

１ 車両
２ エンジン
５ ベルト
７ 燃料噴射弁
１２ スロットル弁
２１ モータジェネレータ
２２ 回転軸
２３ プーリ
４１ メインバッテリ（第１バッテリ）
４２ サブバッテリ（第２バッテリ）
４３ リレー（断接手段）
４４ 第１電気負荷
４５ 第２電気負荷
５１ エンジンコントロールモジュール（トルクアシスト実行手段、モータジェネレータ制御手段、トルクアシスト許可・禁止手段）
７１ ヘッドランプ
７２ ワイパー
８１ 電装部品
９１ コントローラ類

Claims (2)

1. トルクアシスト時にトルクアシストの電源として用いる第１バッテリと、
   トルクアシスト時にトルクアシスト以外の電気負荷の電源として用いる第２バッテリと、
   前記第１バッテリと前記第２バッテリを断接する断接手段と、
   前記トルクアシストを行なわないときには前記断接手段を接続し、前記トルクアシストを開始するときに前記断接手段を切断した上で前記アシストトルクを漸増させるトルクアシスト実行手段と
   を備える車両の駆動装置において、
   前記トルクアシスト時に、前記アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値以下の電気負荷である第１電気負荷の電源として前記第１バッテリを用い、前記アシストトルクを漸増させる期間での機能低下の程度が所定値より大きい電気負荷である第２電気負荷の電源として前記第２バッテリを用いることを特徴とする車両の電源装置。
2. 前記トルクアシスト実行手段は、
   エンジンの出力軸にベルト及びプーリを介して機械的に結合されたモータジェネレータと、
   エンジンをトルクアシストするよう、前記トルクアシストを開始するときに前記モータジェネレータに漸増するアシストトルクを発生させるモータジェネレータ制御手段と、
   車両の走行開始後にエンジン回転速度が前記モータジェネレータの低回転速度域の上限を定める第１閾値を超えているときに前記制御手段によるトルクアシストを許可し、トルクアシストの許可中にエンジン回転速度が前記第１閾値以下となったときには前記制御手段によるトルクアシストを禁止するトルクアシスト許可・禁止手段と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両の電源装置。

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