JP2001234838A - 車両のエンジン自動停止再始動装置 - Google Patents

車両のエンジン自動停止再始動装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】登り勾配でのアイドルストップや、次に速やか
な発進が要求されるアイドルストップに限って誘導モー
タの初期励磁を行うようにして、スムーズな発進特性を
確保しつつ燃費の悪化を最小限に抑える。 【解決手段】エンジン回転がトルクコンバータ４を介し
て駆動輪に伝達される一方、自動停止条件が成立すると
エンジン１を停止し、再始動の条件が成立すると誘導型
電動機２を起動してエンジン１を再始動させる。車両が
登り勾配にあることを検出したときにはエンジン自動停
止時に誘導型電動機２を初期励磁する。また、速やかな
発進が要求されると判断されたときも誘導型電動機２を
初期励磁する。これにより再始動時に瞬時のうちにクリ
ープ駆動力を発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はたとえば車両を一
時的に停車するときにエンジンを自動的に停止し、発進
するときに自動的にエンジンを再始動する装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】車両の走行中に信号などにより一時的に
停車している間、エンジンを自動的に停止し、いわゆる
アイドルストップを行い、再発進するときに自動的に始
動することにより、無駄な燃料の消費を抑制し、かつ排
気組成を向上させるようにした装置が、特開平８−２９
１７２５号公報によって公開されている。
【０００３】なお、この場合、エンジンを起動するため
に誘導モータを備えたものでは、初期励磁に依存して回
転数の上昇が遅れるため、とくに登り坂でアイドルスト
ップを解除して発進するときなど、エンジン回転数の上
昇が遅れ、クリープ駆動力が大きくならず、車両が後退
する可能性もあった。
【０００４】これを防ぐために、特開平８−６１１１０
号により、傾斜センサにより登り坂での停車を検出した
ときには、アイドルストップを中止し、停車中はエンジ
ンをアイドル回転させ、クリープ駆動力を発生させるこ
とで、車両の後退を回避するようにした提案がなされて
いる。
【０００５】また、アイドルストップを行ったときに
は、常に誘導モータを初期励磁しておき、エンジン再始
動時には瞬時にエンジン回転数を上昇させられるように
した提案もある。
【０００６】
【発明が解決すべき課題】しかし、前者の場合には、登
り坂でのアイドルストップは一切行えないので、上り下
りの多い街中での走行や、山道等での走行時にアイドル
ストップによる効果を享受できず、その分だけ燃費や排
気の悪化が避けられない。
【０００７】これに対して後者では、アイドルストップ
を行うものの、常時誘導モータの初期励磁を行っている
ため、電力消費が避けられず、やはり燃費の悪化につな
がってしまう。
【０００８】本発明はこのような問題に着目し、登り勾
配でのアイドルストップや、次に速やかな発進が要求さ
れるアイドルストップに限って誘導モータの初期励磁を
行うようにして、スムーズな発進特性を確保しつつ燃費
の悪化を最小限に抑えることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、エンジン
の回転に伴いクリープ駆動力が発生する動力伝達機構
と、自動停止条件が成立するとエンジンを停止し、再始
動の条件が成立すると誘導型電動機を駆動してエンジン
を再始動させる手段を備えた車両において、車両の傾斜
を検出する手段と、車両が所定値以上の登り勾配にある
ことを検出したときにはエンジン自動停止時に前記誘導
型電動機を初期励磁する制御手段とを備える。
【００１０】第２の発明は、エンジンの回転に伴いクリ
ープ駆動力が発生する動力伝達機構と、自動停止条件が
成立するとエンジンを停止し、再始動の条件が成立する
と誘導型電動機を駆動してエンジンを再始動させる装置
を備えた車両において、エンジン再始動時に速やかな発
進が要求される条件かどうか判断する手段と、速やかな
発進が要求されると判断されたときはエンジン自動停止
時に前記誘導型電動機を初期励磁する制御手段とを備え
る。
【００１１】第３の発明は、第２の発明において、前記
速やかな発進が要求される条件としては、車高が所定値
よりも低下している状態である。
【００１２】第４の発明は、第２の発明において、前記
速やかな発進が要求される条件としては、ハンドル舵角
が所定値以上の状態である。
【００１３】第５の発明は、第２の発明において、前記
速やかな発進が要求される条件としては、ブレーキペダ
ルの解除側への操作速度が所定値以上の状態である。
【００１４】
【作用、効果】第１の発明ではアイドルストップ中に車
両が登り坂にあるとき、また第２の発明では、アイドル
ストップ状態から速やかな発進動作が要求されるとき
に、誘導型電動機はアイドルストップ中でも、初期励磁
をかけられる。
【００１５】このため、エンジン再始動が判断され、誘
導型電動機に駆動電流が供給されると、瞬時に誘導型電
動機のトルクを立ち上げられ、回転数が急速に上昇し、
クリープ駆動力を高めることができる。これにより、登
り坂で車両が後退することなくスムーズに発進でき、ま
た、急発進が必要なときには、遅れることなく速やかな
発進動作に入ることができる。また、常時初期励磁を行
うのではないので、初期励磁による燃費の悪化は最小限
にとどめることができる。
【００１６】速やかな発進が要求される場合として、第
３の発明のように車高が所定値よりも低下していると
き、すなわち車両の積載荷重が大きく、もともとの加速
条件が悪いとき、第４の発明のようにハンドル舵角が所
定値以上のとき、すなわち交差点での右折時など速やか
な発進が要求されるとき、また、第５の発明のようにブ
レーキペダルの解放が早く、急発進を要求しているとき
などがあり、それぞれ誘導型電動機を初期励磁しておく
ことで、速やかな発進動作に移行することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
【００１８】図１において、１はエンジン、２はエンジ
ン２と同期回転する発電・電動機（モータジェネレー
タ）としての誘導型電動機、３は誘導型電動機２に対し
てトルクコンバータ４を介して連結する無段変速機で、
無段変速機３の出力側の回転は車両の図示しない駆動輪
に伝達される。なお、これらトルクコンバータ４と無段
変速機３とで動力伝達機構を構成している。
【００１９】エンジン１はガソリンエンジンやディーゼ
ルエンジン等が備えられ、またトルクコンバータ４を備
える無段変速機３の代わりにトルクコンバータ付きの有
段自動変速機を用いてもよい。
【００２０】無段変速機３は入力側と出力側の可変プー
リと、これらの間に掛け回したベルトとから構成され、
可変プーリのプーリ比率を変化させることにより、ベル
トを介して伝達される速度比が変わる。速度比は運転条
件に応じて変化するように設定されていて、油圧により
変化する可変プーリのプーリ幅（溝幅）を運転条件によ
り調整することで変速比が制御される。なお、図示しな
い前進後進切換機構により車両の前進と後退走行が切換
えられる。
【００２１】前記誘導型電動機２はエンジン１の出力軸
に直結もしくはギヤ、チェーンなどを介して連結され、
エンジン１と同期して回転し、エンジン１を始動させる
ために電動機（始動用電動機）として機能したり、バッ
テリ１１を充電するために発電機として機能するように
なっていて、これらの制御を行うためにコントロールユ
ニット１０が備えられる。
【００２２】コントロールユニット１０は誘導型電動機
２を電動機として機能させるときはインバータ１２を介
してバッテリ１１からの電流を供給し、また発電機とし
て機能させるときはインバータ１２を介して励磁電流を
送り込むと同時に発電された電力をバッテリ１１に充電
する。誘導型電動機２は、始動時などエンジン１を始動
したり、あるいは必要に応じて加速時などエンジン１の
出力を補ったりするときに電動機として機能させられ、
またバッテリ１１のチャージ電圧が下がったときや、車
両の惰性走行時などのエネルギ回生のために発電機とし
て機能させられる。
【００２３】コントロールユニット１０は走行中の車両
が交差点などで一時的に停車するときにエンジン１を停
止させ（このことをアイドルストップと呼ぶ）、発進時
にはエンジン１を自動的に再始動するという自動停止・
再始動制御を行うため、一時的にエンジン１を停止させ
る条件が成立すると、エンジンコントロールモジュール
１４を介してエンジン１の回転を停止させ、また再始動
する条件の成立により誘導型電動機２を駆動して停止し
たエンジン１を再始動するように構成されている。
【００２４】コントロールユニット１０にはこれらの制
御を実行するために、各種センサからの信号が入力す
る。ただし図には代表的なセンサのみが示されており、
２１はエンジン冷却水温を検出する水温センサ、２２は
ブレーキ踏み込み状態を検出するブレーキストロークセ
ンサ、２３は車両が登り坂などの傾斜状態にあるかどう
かを検出する傾斜センサ、２４はハンドルの舵角を検出
する舵角センサ、２５は無段変速機３の油温を検出する
ための油温センサ、２６はバッテリ１１のチャージ状態
を検出するバッテリセンサ、２７は車高（後輪車軸の上
下方向位置）を検出するための車高センサである。
【００２５】エンジンは車両走行中に交差点で一時的に
停車したときなど、一定の自動停止条件が成立すると変
速機がドライブレンジ（Ｄレンジ）にある場合において
もアイドルストップが行われ、発進時やバッテリチャー
ジ電圧低下時などに再始動条件が成立すると、変速機の
ドライブレンジを維持した状態でアイドルストップを解
除して再始動される。
【００２６】変速機がドライブレンジ（Ｄレンジ）にあ
る場合のエンジンの自動停止は、具体的には、車速がゼ
ロ、ブレーキペダルが踏み込まれ（ブレーキＯＮ）、車
両のドアが閉じ、かつボンネットが閉じているときに、
以下の条件、つまりバッテリチャージ電圧、ブレーキブ
ースタ負圧、エンジン水温、変速機油温、変速機油圧が
それぞれ規定値以上であることを条件にして成立する。
【００２７】また、このようにして成立中のアイドルス
トップは、以下のうち一つでも条件が成立、すなわち、
アクセルペダルが踏み込まれ（アクセルＯＮ）、ブレー
キペダルが解放され（ブレーキＯＦＦ）、またはバッテ
リチャージ電圧、ブレーキブースタ負圧、エンジン冷却
水温、変速機油温、変速機油圧がそれぞれ一つでも規定
値低下に低下したときに解除され、誘導型電動機２によ
る再始動が行われる。
【００２８】このとき、本発明では、車両が登り坂の途
中で停止している場合や、次の発進動作が速やかな発進
動作を要求されているとき、例えば、車両の積載荷重が
大きく、もともとの加速条件が悪いとき、交差点での右
折時など速やかな発進が要求されるとき、またはブレー
キペダルの解放が早く、急発進を要求しているときなど
では、予め誘導型電動機２を初期励磁しておくことで、
エンジン再始動時に瞬時に誘導型電動機２のトルクを増
大させてエンジン起動を行い、大きなクリープ駆動力を
発生させ、車両の後退を阻止し、あるいは速やかな発進
動作に移行することを可能とする。
【００２９】このエンジン自動停止、再始動制御につい
て図２のフローチャートにしたがって説明する。
【００３０】ステップＳ１ではエンジンがアイドルスト
ップ中かどうかの判断が行われる。
【００３１】アイドルストップは、変速機がドライブレ
ンジ（Ｄレンジ）にある場合には、車速がゼロ、ブレー
キペダルが踏み込まれ（ブレーキＯＮ）、車両のドアが
閉じ、かつボンネットが閉じているときに、以下の条
件、つまりバッテリチャージ電圧、ブレーキブースタ負
圧、エンジン水温、変速機油温、変速機油圧がそれぞれ
規定値以上であることを条件にして行われる。
【００３２】なお、アイドルストップは例えば交差点な
どでの一時的な停車時に成立し、このときはエンジン１
が停止させられる。
【００３３】アイドルストップ中であるときは、ステッ
プＳ２で変速機がドライブレンジにあるかどうか判断
し、ドライブレンジにあるときは、ステップＳ３で誘導
型電動機２の励磁要求があるかどうか判断する。励磁要
求は車両が登り坂り坂にあるときや、速やかな発進が要
求されるときに成立し、このために傾斜センサ２３の検
出した登り坂勾配が所定値以上、あるいはハンドル舵角
センサ２４の検出した操舵角が所定値以上、車高センサ
２７の検出した車高が所定値以下で積載重量が多いと
き、またはブレーキストロークセンサ２２の出力からブ
レーキ解除速度が所定値以上であって運転者が急発進を
必要としているときなどに励磁要求が出される。
【００３４】ステップＳ３で励磁要求があると、ステッ
プＳ４に進んで誘導型電動機２に初期励磁がかけられ、
これにより誘導型電動機２は駆動（トルク）電流を供給
したときに瞬時にトルクが立ち上がる。なお、初期励磁
してもトルク電流を流さないと誘導型電動機２は回転す
ることはなく、ロータが励磁されるだけである。
【００３５】そして、ステップＳ５でエンジン再始動条
件が成立したかどうか、つまり起動要求があるかどうか
が判断される。
【００３６】この起動要求は、変速機がドライブレンジ
（Ｄレンジ）であり、車速がゼロ、ブレーキペダルが踏
み込まれ（ブレーキＯＮ）、車両のドアが閉じ、かつボ
ンネットが閉じた状態でのアイドルストップ中に、アク
セルペダルが踏み込まれ（アクセルＯＮ）、ブレーキペ
ダルが解除され（ブレーキＯＦＦ）、ブレーキペダルが
所定値以上動き出し（ブレーキ緩み）、または、バッテ
リチャージ電圧、ブレーキブースタ負圧、エンジン冷却
水温、変速機油温、変速機油圧がそれぞれ一つでも規定
値低下に低下したときの、いずれか一つでも成立したと
きに行われる。
【００３７】この起動要求には、運転者がブレーキペダ
ルを離したり、アクセルペダルを踏んで発進の意志を示
したりする意図的な場合と、ブレーキペダルは踏まれた
ままだが、バッテリチャージ電圧が規定値以下になり、
発電する必要が発生したときなど運転者の意図しない場
合とがある。
【００３８】ステップＳ３で励磁要求の無いときは、そ
のまま誘導型電動機２に初期励磁をかけることなく、ス
テップＳ５に移行する。
【００３９】起動要求があるときはステップ６に進んで
誘導型電動機２を起動する。このとき予め初期励磁がか
けられているときは、誘導型電動機２は駆動（トルク）
電流の供給により瞬時に回転数が上昇するし、初期励磁
がかけられていないときはやや遅れて回転数が上昇す
る。
【００４０】誘導型電動機２の回転によりトルクコンバ
ータ４からクリープ駆動力が無段変速機３を経由して駆
動輪に伝達される一方、エンジン１も同期的に回転す
る。
【００４１】トルクコンバータ４のクリープ駆動力は、
エンジン回転数の上昇に対してほぼ二次的に比例する特
性で増加する。
【００４２】次いで、ステップＳ７においてエンジン１
の起動が行われる。エンジン１の起動はガソリンエンジ
ンの場合はエンジンへの燃料の噴射とともに点火栓によ
る点火動作を開始することにより行う。なお、燃料噴射
は点火よりも前に開始しておき、着火がスムーズに行わ
れるようにしてもよい。
【００４３】このようにしてエンジン１の起動が行われ
たら、ステップＳ８において、エンジン停止要求がある
かどうかを判断する。なお、前記ステップＳ１でアイド
ルストップ中に無いとき、及びステップＳ５で起動要求
の無いときは、直接的にこのステップＳ８に進む。
【００４４】変速機がドライブレンジ（Ｄレンジ）にあ
る場合のエンジン停止要求は、車速がゼロ、ブレーキペ
ダルが踏み込まれ（ブレーキＯＮ）、車両のドアが閉
じ、かつボンネットが閉じているエンジン運転中に、以
下の条件、つまりバッテリチャージ電圧、ブレーキブー
スタ負圧、エンジン水温、変速機油温、変速機油圧がそ
れぞれ規定値以上であることを条件にして、行われる。
【００４５】もし、停止要求がなければ、そのまま発進
動作などに移行していく。なお、停止要求があるとき
は、ステップＳ９に進み、アイドルストップの条件が成
立したものとして、エンジンは停止される。
【００４６】それ以降は上記した動作が繰り返される。
【００４７】次に作用について説明する。
【００４８】アイドルストップ中にはエンジンを再始動
する条件が成立すると、エンジンの起動が行われ、これ
に伴ってクリープ駆動力が発生する。
【００４９】エンジン１を起動する誘導型電動機２は、
励磁電流とトルク電流を流すことにより回転し、励磁電
流を流してからロータを励磁するまでに0.1秒〜0.2秒ほ
どかかり、この後に回転を始める。
【００５０】このため誘導型電動機２に初期励磁をかけ
るときと、かけないときではエンジン回転数の立ち上が
りに、図３に示すような差が出てくる。初期励磁したと
きは速やかに回転数が上昇するが、点線で示すように初
期励磁のないときは回転数の上昇が遅れてしまう。
【００５１】車両が登り坂の途中でアイドルストップが
行われたすると、運転者の発進動作を感知してエンジン
再始動が行われるときに、誘導型電動機２のトルクの立
ち上がりが遅れると、それだけクリープ駆動力の発生が
遅れ、ブレーキを解除したときに車両が後退する可能性
もある。
【００５２】しかし、本発明ではこのような登り勾配で
の停車時には、予め誘導型電動機２に初期励磁がかけら
れているため、エンジン再始動が判断されると、瞬時の
うちに誘導型電動機２が回転し、エンジン回転が上昇し
てクリープ駆動力が発生する。
【００５３】図４はブレーキ解放後における単位時間当
たりの車両の後退量を示す。初期励磁の無い場合には後
退量が大きくなるが、初期励磁をかけると、アイドルス
トップの無い通常の車両、つまり停車中常時クリープ駆
動力が発生している車両と略同程度の小さい後退量にす
ることができる。
【００５４】また、誘導型電動機２の初期励磁は、車両
が登り坂にあるときだけではなく、速やかな発進が要求
されるときにも行われる。例えば、車両の積載荷重が大
きく、もともとの加速条件が悪いときや、交差点での右
折時など速やかな発進が要求されるときがある。このよ
うな状態は、車両の車高が積載荷重によって変化する
（後輪車軸が下がる）ことから判断でき、また交差点で
の右折時などハンドルの回転位置が所定値以上の舵角に
なっていることを検出することにより、判断できる。
【００５５】また、運転者が急発進を必要とし、ブレー
キペダルを急に解放するときには、この解放速度から急
発進を判断して、このときにも直ちに初期励磁をかけ
る。
【００５６】図５にも示すが、例えば、ブレーキストロ
ークセンサ２２の検出するストローク変化が所定短時間
（例えば30msec）のうちに所定量（10mm）以上変化した
とき、すなわちブレーキ解放速度が所定値以上のとき
に、直ちに初期励磁をかけるようになっている。
【００５７】通常はブレーキストロークが例えば15mmま
で戻ったときにブレーキＯＦＦが検出され、誘導型電動
機２が励磁されるが、本発明ではアイドルストップする
ときのブレーキストローク量である35mmの位置から、ブ
レーキストロークが10mmほど戻った25mmの位置までの間
にブレーキペダルの解放速度を判定し、これが上記した
所定速度以上のときは直ちに初期励磁をかけ、これに対
してゆっくりと解放するときは通常時のブレーキストロ
ーク位置（15mm）で励磁を開始する。誘導型電動機２の
初期励磁の遅れ時間は0.1秒〜0.2秒であるので、このよ
うにブレーキペダルの急な解放を検出したときに初期励
磁をかけると、ブレーキペダルがＯＦＦになってから初
期励磁をかけるのに比較して、それだけ早期に誘導型電
動機２のトルクを発生させられ、速やかな発進動作がで
きる。
【００５８】なお、図５において、停車時に維持される
一般的なブレーキ制動力は、実験によると、アイドルス
トップするときのブレーキストローク量よりも大きく、
かつフルストローク量よりも少し小さい範囲内に入るこ
とが確認されている。
【００５９】このようにして急発進を要求しているとき
などでは、予め誘導型電動機２を初期励磁しておくこと
で、エンジン再始動時に瞬時に大きなクリープ駆動力を
発生させ、車両の速やかな発進を可能とする。
【００６０】また、誘導型電動機２を初期励磁するの
は、全てのアイドルストップ時ではなく、登り坂での停
車時、あるいは速やかな発進動作が要求されるときな
ど、一部の領域に限定されるので、初期励磁に必要な電
力消費を最小限にくい止め、その分だけ燃費の悪化を抑
えられる。
【００６１】本発明は上記の実施の形態に限定されず
に、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がな
しうることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の概略構成図である。
【図２】制御動作のフローチャートである。
【図３】初期励磁の有るときと無いときでのエンジン再
始動時の回転数上昇特性を比較して示す説明図である。
【図４】初期励磁の有るときと無いときとでの車両の路
面勾配に対する後退量を示す説明図である。
【図５】ブレーキストローク量と初期励磁をかけるタイ
ミングを示す説明図である。
【符号の説明】
１ エンジン ２ 誘導型電動機 ３ 無段変速機 ４ トルクコンバータ １０ コントローラ １１ バッテリ ２１ 冷却水温センサ ２２ ブレーキストロークセンサ ２３ 傾斜センサ ２４ 舵角センサ ２５ 油温センサ ２６ バッテリセンサ ２７ 車高センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3D037 FA15 FA23 FA24 FA25 FA26 FA27 FB00 FB05 3G093 AA05 AA06 AA16 AB01 BA21 BA22 CB05 DA06 DB00 DB07 DB09 DB11 DB15 DB18 DB19 EB00 FA11

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンの回転に伴いクリープ駆動力が発
    生する動力伝達機構と、 自動停止条件が成立するとエンジンを停止し、再始動の
    条件が成立すると誘導型電動機を駆動してエンジンを再
    始動させる手段を備えた車両において、 車両の傾斜を検出する手段と、 車両が所定値以上の登り勾配にあることを検出したとき
    にはエンジン自動停止時に前記誘導型電動機を初期励磁
    する制御手段とを備えることを特徴とする車両のエンジ
    ン自動停止再始動装置。
  2. 【請求項２】エンジンの回転に伴いクリープ駆動力が発
    生する動力伝達機構と、 自動停止条件が成立するとエンジンを停止し、再始動の
    条件が成立すると誘導型電動機を駆動してエンジンを再
    始動させる装置を備えた車両において、 エンジン再始動時に速やかな発進が要求される条件かど
    うか判断する手段と、 速やかな発進が要求されると判断されたときはエンジン
    自動停止時に前記誘導型電動機を初期励磁する制御手段
    とを備えることを特徴とする車両のエンジン自動停止再
    始動装置。
  3. 【請求項３】前記速やかな発進が要求される条件として
    は、車高が所定値よりも低下している状態である請求項
    ２に記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
  4. 【請求項４】前記速やかな発進が要求される条件として
    は、ハンドル舵角が所定値以上の状態である請求項２に
    記載の車両のエンジン自動停止再始動装置。
  5. 【請求項５】前記速やかな発進が要求される条件として
    は、ブレーキペダルの解除側への操作速度が所定値以上
    の状態である請求項２に記載の車両のエンジン自動停止
    再始動装置。
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