JP2004150354A - 内燃機関の運転制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の運転制御装置であって、バッテリを搭載した車両におけるアイドルストップ可否の的確な判断装置を提供することを目的とする。
【解決手段】内燃機関により駆動されて発電を行なう発電機と、発電機が発電した電力の少なくとも一部により充電されて電力を蓄えるバッテリと、所定のタイミングで、発電機による発電を停止する発電停止手段と、発電停止手段より発電が停止されたとき、バッテリの残容量を電気的に検出する残容量検出手段と、検出されたバッテリの残容量によって、車両の運転状態に基づいて内燃機関の運転停止条件が成立したときに内燃機関を停止するか否かを判断する判断手段と、判断手段の判断結果を参照して、運転状態に基づく内燃機関の運転停止の制御を行なう運転停止制御手段とを備えた内燃機関の運転制御装置とする。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリおよび発電機を搭載した車両の運転状態に基づいて、内燃機関の運転を停止する運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両の運転中に内燃機関の運転を停止する運転制御装置、例えばアイドルストップ装置が提案されている。こうした装置では、省エネルギや排ガス浄化の観点からのみアイドルストップの可否を判断するのではなく、バッテリの状態も判断基準として採用し、内燃機関を停止するか否かを最終的に判断している。ここで特に重要となるのは、判断基準として用いるバッテリの残容量の把握である。想定したバッテリの残容量が不正確だと、バッテリに余裕があると誤認してアイドルストップに入った後、内燃機関の再始動が困難になる場合があるからである。バッテリの残容量の推定手段として、バッテリの端子電圧および負荷電流の検出値に基づくものが知られている。こうしたアイドルストップ可否判断方法およびバッテリの残容量測定手段を示す文献としては、下記のものがある。
【特許文献１】
特開２００２−３１６７１号公報
【特許文献２】
特開２００１−３０４００８号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうしたバッテリの残容量を加味して内燃機関の停止条件を判断しようとすると、バッテリには、内燃機関により駆動される発電機から充電が行われているので、残容量を正確に把握することができず、結果的に内燃機関の停止条件を的確に判断することができないことがあるという問題があった。特に、バッテリの端子電圧および負荷電流から残容量を検出しようとすると、バッテリの充電がなされている状態では検出値そのものが不正確となり、複雑な処理を経なければ、適切なアイドルストップの可否判断ができないという問題があった。
【０００４】
また、最近では、アイドルストップを前提として、内燃機関の再始動に用いるメインバッテリ（スタータモータを駆動）と、主に補機に電力を供給するサブバッテリとを使用する２バッテリシステムを搭載した車両も提案されている。こうした２バッテリシステムでは、内燃機関の停止中は、補機への電力供給は、主としてメインバッテリから行われるが、補機負荷が大きくなりメインバッテリからの電力供給では不足する場合には、補助バッテリからも電力供給をする。したがって、補機の負荷によっては、補助バッテリの残容量が不足し、内燃機関の再始動に大きな電力を必要とする補機（例えば、ＣＶＴのオイルポンプなど）が存在すると、その始動に支障を来たす事があった。
【０００５】
本発明は、こうした問題を解決し、バッテリを搭載した車両における内燃機関の停止条件の判断を的確に行なうことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するため、以下の手法をとった。すなわち、本発明の内燃機関の運転制御装置は、車両の運転中に、該車両の運転状態に基づいて、車載の内燃機関の運転を停止する運転制御装置であって、前記内燃機関により駆動されて発電を行なう発電機と、該発電機が発電した電力の少なくとも一部により充電されて電力を蓄えるバッテリと、所定のタイミングで、前記発電機による発電を停止する発電停止手段と、該発電停止手段より発電が停止されたとき、前記バッテリの残容量を電気的に検出する残容量検出手段と、該検出された前記バッテリの残容量によって、前記車両の運転状態に基づいて前記内燃機関の運転停止条件が成立したときに前記内燃機関を停止するか否かを判断する判断手段と、該判断手段の判断結果を参照して、前記運転状態に基づく前記内燃機関の運転停止の制御を行なう運転停止制御手段とを備えたことを要旨としている。
【０００７】
本発明の内燃機関の運転制御装置によれば、所定のタイミングで、発電停止手段により発電機による発電を停止し、その状態でバッテリの残容量を電気的に検出する。したがって、検出結果には発電機による充電の影響がないため、バッテリの残容量を正確に検出することができる。さらに、正確な検出結果に基づいて、内燃機関の運転停止をするか否かの判断が行えるため、内燃機関の運転停止後の再始動時に必要な電力の確保が容易となる。
【０００８】
また、前記所定のタイミングは、前記車両の運転状態に基づき、前記内燃機関の運転停止条件が成立したときとすることができる。すなわち、内燃機関の運転停止条件が成立したときに、発電停止手段により発電を停止し、バッテリの残容量を電気的に検出し、内燃機関の運転停止の判断をする。したがって、内燃機関の運転を実際に停止する前に判断を行なうことができるので、内燃機関を停止してしまって、バッテリに無用な負荷を掛けることがない。
【０００９】
所定のタイミングは、前記車両の運転状態に基づき、前記内燃機関の運転停止条件が成立して該内燃機関の運転が停止された後とすることもできる。この場合、内燃機関は既に運転を停止しているから、前記運転停止制御手段は、前記判断手段により内燃機関を停止しないと判断された場合には、前記内燃機関の運転停止を中断、すなわち内燃機関を始動する、という構成にすればよい。内燃機関の運転停止後に、バッテリの残容量を電気的に検出し、判断手段により内燃機関の運転停止を続行するか中断するかを判断するため、内燃機関の運転を停止する条件が成立するまで発電機の発電を停止できない状況においても、バッテリの残容量を正確に検出することができる。
【００１０】
また、残容量検出手段は、バッテリの残容量をバッテリの端子電圧と負荷電流とから検出する構成とすることができる。バッテリの端子電圧と負荷電流の検出は、比較的容易に行え、複雑な装置を必要としないため、検出手段として有効である。さらに、判断手段は、バッテリの残容量を検出するため端子電圧と負荷電流とのマップを参照して、上記の判断を行なうこともできる。バッテリの端子電圧と負荷電流のマップを用いれば、内燃機関の運転停止が可能な領域に入るかどうかは簡単に判断できる。
【００１１】
本発明の内燃機関の運転制御装置では、バッテリを、内燃機関の始動用のスタータモータを駆動するメインバッテリとは別に設けられ、車両に搭載された補機を運転するのに用いる補助バッテリとして適用することができる。かかる運転制御装置では、発電機による補助バッテリの充電を行なうことなくその残容量を検出し、判断手段により内燃機関を停止するか否かの判断を行う。したがって、補機用電圧の低下を防ぐことができる。
【００１２】
また、前記判断手段は、前記メインバッテリの残容量が所定値以上の場合には、前記判断手段のマップに代えて、メインバッテリの残容量を加味したマップを参照して、前記判断を行なう手段であり、該内燃機関の運転が停止された際、少なくとも前記補助バッテリから電力が持ち出される場合には、前記該内燃機関の運転停止の間に、前記バッテリの電力を用いて前記補助バッテリの充電を行なう補助バッテリ充電手段を備えることができる。かかる装置を採用すると、メインバッテリによって充電された補助バッテリは残容量が増え電力に余裕がある状態となる。したがって、内燃機関の運転停止をする頻度が増加して、燃費の向上につながる。
【００１３】
また、こうした内燃機関の運転制御装置で用いられるメインバッテリとしては、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池の一つを考えることができる。一般的に、前記の電池は、鉛電池よりも残容量を検出しやすいため、メインバッテリの残容量の判断精度が向上し、補助バッテリへの充電が行える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１実施例であり、内燃機関の運転制御装置（以下、アイドルストップ制御装置と呼ぶ）の構成を示すブロック図である。このアイドルストップ制御装置は、主に、内燃機関であるエンジン１０と、エンジン１０ヘの燃料噴射装置２０、エンジン１０始動用のスタータモータ３０と、エンジン１０の動力より発電を行うオルタネータ４０と、エンジン１０の運転を制御するＥＦＩＥＣＵ５０と、スタータモータ３０や後述する補機１２０へ電力供給を行う電源システム６０と、電源システム６０の状態に基づいてバッテリの状態などを判断する電源制御ユニット７０から構成されている。
【００１５】
ＥＦＩＥＣＵ５０は、エンジン１０の運転中は、吸入空気量Ｑに応じて燃料噴射量τを制御する処理を行なうが、車両の運手状態信号より停止可能条件が揃ったときにエンジン１０の運転を停止する制御も併せて行なっている。こうした制御を行なうため、ＥＦＩＥＣＵ５０は、エンジン１０の吸入空気量Ｑを検出するエアフロメータ８０、エンジン１０に供給される空気量を調節するスロットルバルブ９０やアクセルペダルの位置αを検出する検出センサ１００、またエンジン１０駆動軸の回転ＮＥを検出する回転センサ１１０、エンジン１０に燃料噴射を行なう燃料噴射装置２０等と電気的に接続されている。
【００１６】
ＥＦＩＥＣＵ５０は、吸入空気量Ｑ、アクセルペダルの踏込量α、スロットルバルブ９０の開度θ、エンジン１０回転数ＮＥ、その他、図示しない車速センサＶや酸素センサなどの車両の運転状態を判断する信号を受け、エンジン１０の燃料噴射装置２０へ、燃料噴射量τを指示する。また、ＥＦＩＥＣＵ５０は、電源制御ユニット７０とも接続されている。エンジン１０を停止するか否かの判断は、車両の運転状態のみならず、電源システム６０の状態も反映して行われる。ＥＦＩＥＣＵ５０と電源制御ユニット７０との協働の下で行われるエンジン停止制御（以下、アイドルストップという）の様子については、種々の形態があり得るので、各形態ごとに実施例を変えて詳しく説明する。
【００１７】
第１実施例のアイドルストップ制御装置の電源システム６０は、メインバッテリ２００とサブバッテリ２１０を用いた２バッテリシステムとして構成されている。この電源システムを図２に示す。電源システム６０は２つのバッテリの他は、主に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０と、サブバッテリ２１０の端子電圧を測定する電圧センサ２３０と、負荷電流を測定する電流センサ２４０から構成されている。この電源システム６０には、リレー２６０の接点を介してオルタネータ４０が接続されており、補機１２０やリレー２５０の接点を介してスタータモータ３０に、それぞれ電力を供給可能である。リレー２６０は電源制御ユニット７０により、リレー２５０はＥＦＩＥＣＵ５０により、それぞれ駆動され、接点をオン・オフしている。
【００１８】
２つのバッテリの内、メインバッテリ２００は、主にスタータモータ３０駆動に使用され、サブバッテリ２１０は、その他の補機１２０、例えばエアコンディショナやステレオやＣＶＴのオイルポンプの駆動用として使用される。本実施例ではメインバッテリ２００に１６ボルトのリチウムイオン電池を、サブバッテリ２１０には１２ボルトの鉛蓄電池を採用している。メインバッテリ２００は、リレー２５０の接点を介してスタータモータ３０に接続されている他、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０とも接続されている。サブバッテリ２１０からの電源ラインは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の出力と接続されており、更に補機１２０にも接続されている。したがって、エンジン１０が運転されており、その動力を用いてオルタネータが発電した電力は、まず補機１２０の駆動に用いられ、更に余剰の電力が存在すれば、サブバッテリ２１０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を介してメインバッテリ２００を充電するのに用いられる。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０は、２つの直流電源の間で双方向に電力をやり取りすることが可能なコンバータであり、電圧の異なるメインバッテリ２００とサブバッテリ２１０間に配置されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０は電源制御ユニット７０からの信号を受けて、その動作のオン・オフおよびいずれの電源システムから他方の電源システムへ電源を供給するかの設定が可能である。オルタネータ４０からの電源ラインには、リレー２６０の接点が介装されており、電源制御ユニット７０からは、このリレー２６０を駆動することにより、オルタネータ４０による発電をオン・オフすることができる。なお、オルタネータ４０による発電のオン・オフは、例えばエンジン１０の出力軸との間に電動クラッチを設け、これを駆動することにより行っても良い。あるいは、オルタネータ４０に、その出力をオン・オフできる機構を設け、これを直接駆動するものとしても良い。
【００２０】
サブバッテリ２１０に設けられた電圧センサ２３０と電流センサ２４０は、電源制御ユニット７０に接続されている。電源制御ユニット７０は、端子電圧Ｖａと負荷電流Ｉａとから、サブバッテリ２１０の状態を検出し、サブバッテリ２１０の状態に基づく残容量からアイドルストップの可否を判断し、その判断結果の信号をＥＦＩＥＣＵ５０へ伝達している。ＥＦＩＥＣＵ５０は、前述の車両の運転状態を示す種々の入力信号によりアイドルストップのための運転条件が成立したことを判断しているが、エンジン１０を停止するか否かの最終的な判断であるアイドルストップの判断は、電源制御ユニット７０の出力信号も見て行っていることになる。つまり、仮に車両の運転状態からエンジン１０を停止する条件が揃っていたとしても、電源制御ユニット７０からのバッテリ残容量を加味した上でなければアイドルストップが実行されないのである。
【００２１】
次に第１実施例におけるアイドルストップ制御について、図３のフローチャートを用いて説明する。図３に示したフローチャートは、電源制御ユニット７０が行なう処理を示す。電源制御ユニット７０は、ＥＦＩＥＣＵ５０からの指令を受けたとき、図３のフローチャートに示した処理を起動する。ＥＦＩＥＣＵ５０は、車両の運転状態から、アイドルストップのための運転条件が成立したと判断したときに、電源制御ユニット７０に指令を出して、図３のフローチャートに示した処理を実行させる。
【００２２】
車両が信号待ちなどで停止すると、エンジン１０はアイドリング状態となるが、この時点では、オルタネータ４０はリレー２６０の接点がオンであるため、サブバッテリ２１０側の電源ラインに接続供給されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０もオン状態であり、メインバッテリ２００からの電流をサブバッテリ２１０側の電源ラインに供給している。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０やオルタネータ４０の動作の停止、起動などのタイミングを、図４に示す。図４（ａ）にはオルタネータ４０の動作（すなわち、リレー２６０の動作）のタイミングが、（ｂ）にはＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の動作のタイミングが、それぞれ示してある。また（ａ）と（ｂ）の動作変化による電力供給を重ね合わせた結果を、（ｃ）に、サブバッテリ２１０側の電源ラインの電圧として示した。前述の車両が信号待ちなどで停止するときには、図４（ｃ）に示したように、サブバッテリ２１０は充電状態となり、電源ラインの電圧Ｖａは、オルタネータ４０の発電電圧となる。
【００２３】
車両が停止して、アイドルストップのための運転条件が成立すると、ＥＦＩＥＣＵ５０からの指令により、電源制御ユニット７０は、オルタネータ４０の発電を遮断（リレー２６０の接点をオフ）する信号と、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の動作を停止する信号を出力する（ステップＳ３００）。すなわち、オルタネータ４０からの発電とＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を介したメインバッテリ２００からの電流を一旦遮断し、一時的に補機１２０負荷に使用される電流はサブバッテリ２１０のみから供給する状態を作り出す。なお、オルタネータ４０停止中に補機１２０を駆動する電力は、本来メインバッテリ２００から供給されるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を停止するのは、わずかな時間（例えば本実施例では約１秒間）である。図４（ｃ）に示したように、タイミングＴ１からタイミングＴ２までの１秒間は、補機１２０の電力をサブバッテリ２１０が受け持つため、サブバッテリ２１０は放電状態となり、その端子電力Ｖａは低下する。
【００２４】
次に、オルタネータ４０による発電やＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の動作を停止している間（すなわち、図４のタイミングＴ１からタイミングＴ２の間）に、電圧センサ２３０，電流センサ２４０によりサブバッテリ２１０の端子電圧Ｖａおよび負荷電流Ｉａを検出する処理を行う（ステップＳ３１０）。続いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を作動させる（ステップＳ３１５）。この結果、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０から、サブバッテリ２１０側の電源ラインに電力が供給されることになり、図４（ｃ）にタイミングＴ２として示したように、再びサブバッテリ２１０の端子電圧Ｖａは上昇する。
【００２５】
次に、電源ユニット７０は、予め記憶した端子電圧と負荷電流とのマップを読み込む処理を行う（ステップＳ３２０）。このマップは，サブバッテリ２１０の残容量が正常とみなしうる限界の端子電圧Ｖａと負荷電流Ｉａとの関係を示すものである。その一例を図５に示した。バッテリの残容量は、端子電圧Ｖａと負荷電流Ｉａとから概ね推定する事ができる。ここでは、車両の信号待ちなどで生じる通常のアイドルストップ期間中に、補機１２０への電力供給によってサブバッテリ２１０が消尽しない余裕を見越した残容量を、アイドルストップの条件判断のための下限値として、マップの形で記憶している。
【００２６】
なお、図中の最低電圧１０．５ボルトは、１２ボルトバッテリが過放電となる値であり放電における下限値である。また、最大電流５０アンペアはＤＣ／ＤＣコンバータ２２０からの最大電流値である。サブバッテリ２１０の電池劣化時の内部抵抗を傾きとする直線によって、アイドルストップ可能領域［１］と、アイドルストップ禁止領域［２］，［３］が形成されている。アイドルストップ禁止領域［２］は、サブバッテリ２１０の残容量が過少となっており、アイドルストップ実行時に、エンジン１０を止めて、オルタネータ４０による発電がないと、サブバッテリ２１０の残容量が次のエンジン１０の始動に耐えない可能性があるとされる領域である。また、アイドルストップ禁止領域［３］は、補機１２０に必要とされる電流が過大となっており、サブバッテリ２１０側の電源ラインへのＤＣ／ＤＣコンバータ２２０からの供給量を越えているため、サブバッテリ２１０から、必ず電力が持ち出される領域である。
【００２７】
図３のフローチャートに戻って説明を続ける。電源制御ユニット７０は、図示しない記憶領域から上述のマップを呼び出し、マップと上記のサブバッテリ２１０の端子電圧Ｖａ，負荷電流Ｉａとを比較参照して、アイドルストップが可能か否か判断する（ステップＳ３３０）。検出した端子電圧Ｖａ及び負荷電流Ｉａが、アイドルストップ可能領域［１］に入っていれば、アイドルストップが可能であるという結果をＥＦＩＥＣＵ５０へ送信する処理を行なう（ステップＳ３５０）。かかる指令を受けたＥＦＩＥＣＵ５０は、エンジン１０を停止してアイドルストップ状態に入ることになる。図４のタイミングＴ２からタイミングＴ３までの間は、アイドルストップに入った状態を表している。この間は、エンジン１０停止中であるため、オルタネータ４０は発電せず、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０から、サブバッテリ２１０側の電源ラインへの供給状態が続くことになる。
【００２８】
やがて車両が動き出す等の理由でアイドルストップの条件が満たされなくなると、ＥＦＩＥＣＵ５０により、エンジン１０を再始動する処理が行われる。エンジン１０再始動時（図４のタイミングＴ３）にはメインバッテリ２００はステータモータ３０始動に電力の大部分を供給するため、補機１２０の負荷の一部はサブバッテリ２１０が受け持つことになる。その場合は、サブバッテリ２１０はわずかに放電状態となるが、スタータモータ３０によるエンジン１０の始動に要する時間は、わずかな時間（図４のタイミングＴ３からタイミングＴ４は約０．５秒）であるため、その間は、サブバッテリ２１０の電力により補機１２０は運転される。エンジン１０が再始動すれば再び、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０とオルタネータ４０からの電力供給により、サブバッテリ２１０は徐々に充電状態に戻る。
【００２９】
一方、ステップＳ３３０で、サブバッテリ２１０の端子電圧Ｖａおよび負荷電流Ｉａが、アイドルストップ禁止領域［２］に属している、すなわち、サブバッテリ２１０の残容量が不足していると判断された場合や、アイドルストップ禁止領域［３］に属している、すなわち、サブバッテリ２１０から電力が持ち出されてしまう場合には、アイドルストップはサブバッテリ２１０の状態から見て禁止されているとして、運転席メータパネルや別途設けたモニタに警告表示を出力し（ステップＳ３４０）、ＥＦＩＥＣＵ５０へアイドルストップ禁止の信号を送信する処理を行なう（ステップＳ３６０）。その直後に、オルタネータ４０からの電力供給を受けるため、電源制御ユニット７０は、オルタネータ４０のリレー２６０の接点をオン状態にする（ステップＳ３７０）。このとき、ＥＦＩＥＣＵ５０では、サブバッテリ２１０の残容量が不足するとの判断を受けて、エンジン１０の停止は行なわない。
【００３０】
第１実施例における制御によれば、アイドルストップ条件が成立した時、実際にアイドルストップに入る前に、サブバッテリ２１０への充電が行われていない状態での端子電圧Ｖａ、負荷電流Ｉａから、エンジン１０を停止して良いか否かの判断を行なうことができる。したがって、充電の影響のない正確なサブバッテリ２１０の残容量が検出でき、エンジン１０停止の判断が正確に行なえる。しかも、アイドルストップ実行中に使用する補機１２０の負荷により、サブバッテリ２１０から電力の持ち出しが行われる状況となることはほとんど生じない。この結果、サブバッテリ２１０の残容量が低下している状態でアイドルストップを行なうことがないので、ＣＶＴのオイルポンプなどの駆動初期に大きな電力を必要とする補機１２０へサブバッテリ２１０から確実に電力を供給することができる。
【００３１】
次に本発明の第２実施例について説明する。第２実施例のアイドルストップ制御装置は、第１実施例と同一のハードウェア構成を備え、発電停止指令と残容量検出とを行うタイミングのみ、第１実施例と異なる。したがって、ハードウェア構成は、符号を同一とし、説明を省略する。第２実施例では、ＥＦＩＥＣＵ５０は車両の運転条件を示す種々の入力信号によりアイドルストップのための運転条件が成立したことを判断すると、まずエンジン１０を停止する。その後、ＥＦＩＥＣＵ５０は電源制御ユニット７０の出力信号を見て、アイドルストップの続行または中止（すなわちエンジン１０の再始動）の処理をする。つまり、アイドルストップのための運転条件が成立していれば、その時点で、エンジン１０を停止するのである。
【００３２】
ここで、第２実施例におけるアイドルストップ制御について、図６のフローチャートを用いて説明する。図６に示したフローチャートは、第１実施例と同様に、電源制御ユニット７０が行なう処理を示す。ＥＦＩＥＣＵ５０は、車両の運転状態から、アイドルストップのための運転条件が成立したと判断するとアイドルストップを実行し、その時に、電源制御ユニット７０に指令を出して、図６のフローチャートに示した処理を実行させる。
【００３３】
ＥＦＩＥＣＵ５０からの指令により、電源制御ユニット７０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の動作を停止する信号を出力する（ステップＳ５００）。第２実施例では、ＥＦＩＥＣＵ５０からの指令がある時は、すでにアイドルストップ実施状態（エンジン１０が停止した状態）であるため、オルタネータ４０からの発電は停止している。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の動作を停止すれば、一時的に補機１２０負荷に使用される電流はサブバッテリ２１０のみから供給する状態を作り出すことができる。ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０やオルタネータ４０の動作の停止、起動などのタイミングを、図７に示す。図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は、図４の説明と同様であり、各機器の動作タイミングを示している。
【００３４】
アイドルストップが実施されるとエンジン１０は停止状態となるため、オルタネータ４０のリレー２６０の接点がオン・オフ状態に関わらず、サブバッテリ２１０側の電源ラインに、オルタネータ４０からは、電力供給はされていない。一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０はオン状態であり、メインバッテリ２００からの電流をサブバッテリ２１０側の電源ラインに供給している。よって、図７（ｃ）に示したように、サブバッテリ２１０側の電源ラインの電圧Ｖａは所定の電圧値となる。ここで図６のステップＳ５００で述べた、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の動作停止処理が行われると、図７に示したタイミングＴ１からタイミングＴ２までの１秒間は、サブバッテリ２１０は放電状態となり、その端子電力Ｖａは低下するのは前述の通りである。
【００３５】
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の動作を停止している間（図７のタイミングＴ１からタイミングＴ２の間）に、電圧センサ２３０，電流センサ２４０によりサブバッテリ７０の端子電圧Ｖａおよび負荷電流Ｉａを検出する処理を行う（ステップＳ５１０）。続いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を作動させる（ステップＳ５１５）。図７に示したタイミングＴ２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０からの電力供給により、サブバッテリ２１０の端子電圧Ｖａは上昇する。
【００３６】
次に、電源制御ユニット７０は、予め記憶した端子電圧と負荷電流とのマップを読み込む処理を行う（ステップＳ５２０）。このマップと上記のサブバッテリ２１０の端子電圧Ｖａ，負荷電流Ｉａとを比較参照して、電源制御ユニット７０は、アイドルストップの続行が可能か否か判断する（ステップＳ５３０）。なおこのマップは図５に一例を示したマップと同様である。検出した端子電圧Ｖａ及び負荷電流Ｉａが、図５に示したアイドルストップ可能領域［１］に入っていれば、アイドルストップの続行が可能であるという結果をＥＦＩＥＣＵ５０へ送信する処理を行なう（ステップＳ５５０）。かかる指令を受けたＥＦＩＥＣＵ５０は、そのまま、エンジン１０の停止を維持してアイドルストップ状態を継続する。図７のタイミングＴ２からタイミングＴ３までの間は、アイドルストップを継続した状態を表している。この間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０からのみ、サブバッテリ２１０側の電源ラインへの供給状態が続く。その後、アイドルストップの条件が満たされなくなり、エンジン１０の再始動が行われる過程は、第１実施例と同様であり省略する。
【００３７】
一方、ステップＳ５３０で、サブバッテリ２１０の端子電圧Ｖａおよび負荷電流Ｉａがアイドルストップ禁止領域［２］に属している、すなわち、サブバッテリ２１０の残容量が不足していると判断された場合やアイドルストップ禁止領域［３］に属している、すなわち、サブバッテリ２１０から電力が持ち出されてしまう場合には、アイドルストップはサブバッテリ２１０の状態から見て許容できないとして、運転席メータパネルや別途設けたモニタに警告表示を出力し（ステップＳ５４０）、ＥＦＩＥＣＵ５０へ信号を送信する処理を行なう（ステップＳ５６０）。このとき、ＥＦＩＥＣＵ５０では、サブバッテリ２１０の残容量が不足するとの判断を受けて、エンジン１０を直ちに再始動する。エンジン１０の始動に伴ってオルタネータ４０の発電電力はリレー２６０を介してサブバッテリ２１０側の電源ラインに供給され、補機１２０の運転に使用される。なお、ステップＳ５４０の警告表示は、運転者に補機１２０負荷が大きいことを告知するのみでなく、電気的に制御されている補機１２０、例えばエアコンディショナ等の消費電力を強制的に下げるように制御することとしても良い。
【００３８】
以上説明した第２実施例によれば、サブバッテリ２１０の残容量を正確に検出できるという点では第１実施例と同様の効果を奏する上、更にサブバッテリ２１０の残容量の検出を、エンジン１０を一旦停止してから行なっているので、アイドルストップの運転条件が成立しているときに、直ぐにオルタネータ４０が停止できないような場合でも、アイドルストップの条件が成立しているか否かを正確に判断することができる。ここで、オルタネータ４０が停止できない場合とは、例えば、夜間走行時のヘッドライト使用時等、補機１２０の運転に必要な電力が高い場合などを考えることができる。したがって、車両走行中などにオルタネータ４０を停止できない場合でも、サブバッテリ２１０の残容量を正しく検出して、アイドルストップの実施を的確に行なうことができる。また、こうした場合、本実施例のアイドルストップ制御装置では、アイドルストップの条件がサブバッテリ２１０についても成り立っていればそのままエンジン１０の停止を継続し、アイドルストップの条件がサブバッテリ２１０の残容量から見て成り立っていないと判断すれば、直ちにエンジン１０を再始動している。したがって、サブバッテリ２１０の残容量が低下しているときに、サブバッテリ２１０から無用な放電を継続することがない。
【００３９】
次に、本発明の第３実施例について説明する。第３実施例のアイドルストップ制御装置は、第１実施例の全体構成とほぼ同一のハードウェア構成を備え、第１実施例の電源システム内部に、メインバッテリ２００の電池状態測定部８００を付加している。したがって、全体構成の説明および第１実施例の電源システムと共通箇所については説明を省略する。
【００４０】
第３実施例の２バッテリシステムを図８に示す。第３実施例では、メインバッテリ２００の電源ラインに電池状態計測部８００を配している。電池状態計測部８００は、メインバッテリ２００の端子電圧Ｖｂと負荷電流Ｉｂを計測するセンサを備えている。また、電池状態計測部８００と電源制御ユニット７０は電気的に接続されている。電源制御ユニット７０は、電池状態計測部８００からのメインバッテリ２００の端子電圧Ｖｂと負荷電流Ｉｂとから、メインバッテリ２００の状態を検出し、メインバッテリ２００の状態に基づく残容量からサブバッテリ２１０への充電の可否を判断し、その結果に基づいて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の動作のオン・オフ指令を出力する機能が付加されている。
【００４１】
以下に、第３実施例におけるアイドルストップ制御の詳細について、図９のフローチャートを用いて説明する。図９に示したフローチャートは、電源制御ユニット７０が行なう処理を示す。ここでは、第２実施例と同様にＥＦＩＥＣＵ５０は、車両の運転状態から、アイドルストップのための運転条件が成立したと判断したときに、まずエンジン１０を停止して、電源制御ユニット７０に指令を出して、図９のフローチャートに示した処理を実行させる。
【００４２】
ＥＦＩＥＣＵ５０からの指令により、電源制御ユニット７０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の動作を停止する信号を出力する（ステップＳ９００）。次に、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の動作を停止している間に、サブバッテリ２１０の端子電圧Ｖａおよび負荷電流Ｉａを検出し、かつ電池状態検出部８００によりメインバッテリ２００の端子電圧Ｖｂと負荷電流Ｉｂを検出する処理をする（ステップＳ９１０）。電源ユニット７０は、予め記憶したメインバッテリ２００の端子電圧と負荷電流とのマップを読み込む処理を行う（ステップＳ９２０）。このマップの一例を図１０に示した。
【００４３】
電源制御ユニット７０は、図示しない記憶領域からこのマップを呼び出し、マップと上記のメインバッテリ２００の端子電圧Ｖｂ，負荷電流Ｉｂとを比較参照して、サブバッテリ２１０に充電できる電力余裕がメインバッテリ２００に有るか否かを判断する（ステップＳ９３０）。検出した端子電圧Ｖｂ及び負荷電流Ｉｂが、図１０に示した充電可能領域［４］に入っていれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０をオン状態にする指令を出して（ステップＳ９４０）、サブバッテリ２１０に充電を行う。このＤＣ／ＤＣコンバータ２２０の作動により、サブバッテリ２１０の残容量が正常とみなしうる限界領域が広がることになる。その一例を図１１に示した。図１１に示した破線Ｂの傾きは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０停止（オフ状態）時、つまりサブバッテリ２１０を充電する前の電池劣化時の内部抵抗を示している（以下、マップＢと呼ぶ）。ここでステップＳ９４０において、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を作動（オン状態に）させサブバッテリ２１０に充電が行われると、図１１に示した実線Ａとなり、アイドルストップの条件判断のための下限値は、図中α１からα２へと低下する。つまり、サブバッテリ２１０へ充電がなされることによって、アイドルストップの可能な領域が増加したことになる。電源制御ユニット７０は、これを別のマップとして記憶している（以下、マップＡと呼ぶ）。
【００４４】
電源制御ユニット７０は、図示しない記憶領域からマップＡを呼び出し（ステップＳ９５０）、マップＡと前述のサブバッテリ２１０の端子電圧Ｖａ，負荷電流Ｉａとを比較参照して、アイドルストップが可能か否か判断する（ステップＳ９６０）。以降のステップＳ９７０からＳ９９５までの処理は、第２実施例と同様であり、アイドルストップ続行可能および続行不可能の指令をＥＦＩＥＣＵ５０へ伝達することになる。このように、電源制御ユニット７０は、サブバッテリ２１０の残容量のみならずメインバッテリ２００の残容量をも加味した上でアイドルストップの可否を判断し、その判断結果をＥＦＩＥＣＵ５０に伝達している。つまり、電源制御ユニット７０は、メインバッテリ２００の残容量に余裕があると判断した場合には、サブバッテリ２１０を充電することで、サブバッテリ２１０のアイドルストップ可否判断の下限値を下げて判断し、ＥＦＩＥＣＵ５０に信号を出力するのである。
【００４５】
一方、ステップＳ９３０でメインバッテリ２００の残容量にサブバッテリ２１０を充電するほどの余裕がないと判断された場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０はオフ状態を維持する。メインバッテリ２００は、スタータモータ３０を始動させる電力を供給するのが一番の役割であリ、スタータモータ３０始動のための電力確保を優先する。したがって、電源ラインが接続していることで、補機１２０やサブバッテリ２１０の充電に電力を供給してしまい、メインバッテリ２００の残容量が不足してしまうことがない。なお、この場合には、電源制御ユニット７０は、図示しない記憶領域からマップＢを呼び出し（ステップＳ９５５）、アイドルストップが可能か否か判断する（ステップＳ９６０）。
【００４６】
第３実施例では、メインバッテリ２００の残容量に余裕がある場合には、メインバッテリ２００を用いて、サブバッテリ２１０を充電するので、電源の状態から見たアイドルストップの可能な領域は図１１に示したように拡大される。したがって、アイドルストップを実行する頻度が増加し、燃費の向上につながることとなる。
【００４７】
なお、メインバッテリ２００は前述のように、リチウムイオン電池であるため、一般的に電池状態を検出しやすい。また本実施例では、メインバッテリ２００の残容量の判断にはマップ用いたが、本発明はこれに限らず、メインバッテリ２００の残容量判断には、所定の設計値を決定しておいて比較することとしても良い。さらに、メインバッテリ２００の残容量の判断機能をＥＦＩＥＣＵ５０に備え、ＥＦＩＥＣＵ５０の指令により電源制御ユニット７０がＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を作動させることとすることもできる。
【００４８】
また、本実施例では、発電停止手段によりオルタネータ４０の発電を停止する所定のタイミングを、アイドルストップを実行する前や後としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば所定のインターバルで、電源制御ユニット７０から発電停止の指令を出し、オルタネータ４０の発電機の発電を停止し、また、ＤＣ／ＤＣコンバータからの電力の供給を停止して検出した、バッテリの端子電圧、負荷電流を随時、電源制御ユニット７０に記憶して判断時に使用する構成としても同様の効果を奏する。
【００４９】
さらに、本実施例では２バッテリシステムに採用したが、本発明は、１バッテリシステムに採用しても、オルタネータの発電停止により、オルタネータの発電の影響を受けずに、バッテリ残容量が検出できるため、適切にアイドリングストップ判断が行え、同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例のアイドルストップ制御装置の構成を示すブロック図。
【図２】本実施例の電源システムである２バッテリシステムの構成図。
【図３】第１実施例の発電停止指令と残容量検出とを行うタイミングを、アイドルストップ実施条件成立時とした場合のフローチャート。
【図４】第１実施例の制御におけるサブバッテリ状態を示すタイミングチャート。
【図５】サブバッテリの状態を判断するためのマップを示す説明図。
【図６】第２実施例の発電停止指令と残容量検出とを行うタイミングを、アイドルストップ実施条件成立後とした場合のフローチャート。
【図７】第２実施例の制御におけるサブバッテリ状態を示すタイミングチャート。
【図８】第３実施例の電源システムである２バッテリシステムの構成図。
【図９】第３実施例のアイドルストップ制御のフローチャート。
【図１０】メインバッテリの状態を判断するためのマップを示す説明図。
【図１１】充電によるサブバッテリの状態を判断するためのマップの変化を示す説明図。
【符号の説明】
１０…エンジン
２０…燃料噴射装置
３０…スタータモータ
４０…オルタネータ
５０…ＥＦＩＥＣＵ
６０…電源システム
７０…電源制御ユニット
８０…エアフロメータ
９０…スロットルバルブ
１００…位置検出センサ
１１０…回転センサ
１２０…補機
２００…メインバッテリ
２１０…サブバッテリ
２２０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２３０…電圧センサ
２４０…電流センサ
２５０…リレー
２６０…リレー
８００…電池状態測定部

Claims (8)

1. 車両の運転中に、該車両の運転状態に基づいて、車載の内燃機関の運転を停止する運転制御装置であって、
   前記内燃機関により駆動されて発電を行なう発電機と、
   該発電機が発電した電力の少なくとも一部により充電されて電力を蓄えるバッテリと、
   所定のタイミングで、前記発電機による発電を停止する発電停止手段と、
   該発電停止手段より発電が停止されたとき、前記バッテリの残容量を電気的に検出する残容量検出手段と、
   該検出された前記バッテリの残容量によって、前記車両の運転状態に基づいて前記内燃機関の運転停止条件が成立したときに前記内燃機関を停止するか否かを判断する判断手段と、
   該判断手段の判断結果を参照して、前記運転状態に基づく前記内燃機関の運転停止の制御を行なう運転停止制御手段と
   を備えた内燃機関の運転制御装置。
2. 前記所定のタイミングは、前記車両の運転状態に基づき、前記内燃機関の運転停止条件が成立したときである請求項１記載の内燃機関の運転制御装置。
3. 請求項１記載の内燃機関の運転制御装置であって、
   前記所定のタイミングは、前記車両の運転状態に基づき、前記内燃機関の運転停止条件が成立して該内燃機関の運転が停止された後であり、
   前記運転停止制御手段は、前記判断手段により内燃機関を停止しないと判断された場合には、前記内燃機関の運転停止を中断する手段である
   内燃機関の運転制御装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか記載の内燃機関の運転制御装置であって、
   前記残容量検出手段は、前記残容量を、前記バッテリの端子電圧と負荷電流とから検出する手段である内燃機関の運転制御装置。
5. 請求項４記載の内燃機関の運転制御装置であって、
   前記判断手段は、前記バッテリの残容量を検出するための前記端子電圧と負荷電流のマップを参照して、前記判断を行う手段である内燃機関の運転制御装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか記載の内燃機関の運転制御装置であって、
   前記バッテリは、前記内燃機関の始動用のスタータモータを駆動するメインバッテリとは別に設けられ、前記車両に搭載された補機を運転するのに用いる補助バッテリである
   内燃機関の運転制御装置。
7. 請求項６記載の内燃機関の運転制御装置であって、
   前記判断手段は、前記メインバッテリの残容量が所定値以上の場合には、前記判断手段のマップに代えて、メインバッテリの残容量を加味したマップを参照して、前記判断を行なう手段であり、
   該内燃機関の運転が停止された際、少なくとも前記補助バッテリから電力が持ち出される場合には、前記内燃機関の運転停止の間に、前記メインバッテリの電力を用いて前記補助バッテリの充電を行なう補助バッテリ充電手段を備えた
   内燃機関の運転制御装置。
8. 請求項６または７記載の内燃機関の運転制御装置であって、
   前記メインバッテリは、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池の一つである内燃機関の運転制御装置。

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