JP2005002866A - 車両のアイドルストップ制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】電動モーターに出力制限がかかってもアイドルストップ制御頻度を高めて燃費を向上させることができると共に、モーター出力制限時でありながらアイドルストップが許可された場合、スムーズにアイドルストップ後の発進を行うことができる車両のアイドルストップ制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジン１とモータージェネレータ２とが搭載され、無段変速機４が走行レンジで車両停止すると、車両停止している間、エンジン１を停止し、発進の際に再始動を行うアイドルストップ制御手段を備えた車両のアイドルストップ制御装置において、前記アイドルストップ制御手段は、前記モータージェネレータ２の出力に制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可する手段とした。
【選択図】 図２
【解決手段】エンジン１とモータージェネレータ２とが搭載され、無段変速機４が走行レンジで車両停止すると、車両停止している間、エンジン１を停止し、発進の際に再始動を行うアイドルストップ制御手段を備えた車両のアイドルストップ制御装置において、前記アイドルストップ制御手段は、前記モータージェネレータ２の出力に制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可する手段とした。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、エンジン始動モーター機能と走行モーター機能とエンジンアシストモーター機能とを兼ねた電動モーターが搭載された車両のアイドルストップ制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンと電動モーターとが搭載された車両のアイドルストップ制御装置は、電動モーターが高負荷等で発熱した場合やバッテリ容量が低下した場合には出力制限をかけるようにしている。しかし、電動モーターに出力制限がかかると、出力制限値に応じてエンジン始動時間が遅くなる。このため、従来の車両のアイドルストップ制御装置では、電動モーターに出力制限がかかるとアイドルストップを禁止していた。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７４２７３号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両のアイドルストップ制御装置にあっては、電動モーターに出力制限がかかるとアイドルストップを禁止するという構成になっていたため、電動モーターに出力制限がかかると、アイドルストップ制御頻度が低下し、燃費が悪化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電動モーターに出力制限がかかってもアイドルストップ制御頻度を高めて燃費を向上させることができると共に、モーター出力制限時でありながらアイドルストップが許可された場合、スムーズにアイドルストップ後の発進を行うことができる車両のアイドルストップ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、エンジンと電動モーターとが搭載され、変速機が走行レンジで車両停止すると、車両停止している間、エンジンを停止し、発進の際に再始動を行うアイドルストップ制御手段を備えた車両のアイドルストップ制御装置において、
前記アイドルストップ制御手段は、前記電動モーターの出力に制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可する手段とした。
【０００７】
ここで、「電動モーターの出力制限」とは、例えば、電動モータが高負荷等により発熱することでの出力制限や、電動モーターに電力を供給するバッテリーの容量低下による出力制限をいう。
【０００８】
【発明の効果】
よって、本発明の車両のアイドルストップ制御装置にあっては、電動モーターの出力に制限がかかった場合でも、車両停止状態によってアイドルストップが可能となるため、電動モーターに出力制限がかかってもアイドルストップ制御頻度を高めて燃費を向上させることができる。また、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の停止状態からの発進が可能か否かの判定を行っているため、モーター出力制限時でありながらアイドルストップが許可された場合、スムーズにアイドルストップ後の発進を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両のアイドルストップ制御装置を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の車両のアイドルストップ制御装置を示す全体システム図である。第１実施例装置が適用される車両の駆動系は、図１に示すように、エンジン１、モータージェネレータ２（電動モータ）、トルクコンバータ３、無段変速機４、プロペラシャフト５、ディファレンシャル６、ドライブシャフト７，８、左右後輪９，１０を備えている。なお、駆動輪である左右後輪９，１０に対し、従動輪として左右前輪１１，１２が装備されている。
【００１１】
前記エンジン１としては、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が用いられる。
【００１２】
前記モータージェネレータ２は、エンジン１の出力軸に直結され、エンジン１と同期して回転し、エンジン１を始動させるためのスターターモーターとして機能したり、モーター走行を行うときの走行モーターとして機能したり、エンジン１のアシストを行うアシストモーターとして機能したり、さらには、後述するバッテリー１９を充電するための発電機（ジェネレータ）としても機能するようになっている。
【００１３】
前記トルクコンバータ３及び無段変速機４は、モータージェネレータ２の出力軸に直結されていて、トルクコンバータ３及び無段変速機４の代わりに、トルクコンバータ付きの有段自動変速機、もしくは、電磁クラッチ付き有段変速機等を用いても良い。
【００１４】
アイドルストップ制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１３、モータコントローラ１４、ＣＶＴコントローラ１５、ブレーキコントローラ１６、エンジンアクチュエータ１７、インバータ１８、バッテリー１９、変速機アクチュエータ２０を備えている。
【００１５】
アイドルストップ制御システムは、走行中の車両が交差点等で一時的に停車するとき、エンジン１を停止させ、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（このことをアイドルストップという）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ラ１３を介してエンジンアクチュエータ１７へ指令を出力することでエンジン１の回転を停止させ、また、再始動する条件の成立によりモータージェネレータ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。
【００１６】
前記エンジンコントローラ１３には、エンジン水温センサ２１、前後加速度センサ２２、ウインカスイッチ２３等からの情報が入力される。
【００１７】
前記モータコントローラ１４には、モーター温度センサ２４（モーター温度検出手段）等からの情報が入力され、インバータ１８にモーター制御指令やジェネレータ制御指令を出力する。なお、インバータ１８からはバッテリー１９の容量情報（ＳＯＣ）がモータコントローラ１４に送出される（バッテリー容量検出手段）。
【００１８】
前記ＣＶＴコントローラ１５には、車速センサ２５、アクセル開度センサ２６、インヒビタースイッチ２７、ＣＶＴ油温センサ２８、ＣＶＴ油圧センサ２９等からの情報が入力され、変速機アクチュエータ２０（例えば、シフトソレノイドやライン圧ソレノイド等）に制御指令を出力する。なお、インヒビタースイッチ２７は、シフトレバーにより選択されているレンジ位置（例えば、ＤレンジやＮレンジ等）を検出する。
【００１９】
前記ブレーキコントローラ１６には、ブレーキスイッチ３０、ブレーキブースタ負圧センサ３１等からの情報が入力され、これらの情報はアイドルストップ制御の開始条件を判断するときに用いられる。
【００２０】
なお、エンジンコントローラ１３とモータコントローラ１４とＣＶＴコントローラ１５とブレーキコントローラ１６とは、互いに情報を交換し合うＣＡＮ通信線３２により接続されている。
【００２１】
次に、作用を説明する。
【００２２】
［アイドルストップ制御処理］
図２は第１実施例装置のエンジンコントローラ１３にて実行されるアイドルストップ制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００２３】
ステップＳ１では、下記の条件を満足するアイドルストップ要求時か否かが判断され、ＹＥＳの場合はステップＳ２へ移行し、ＮＯの場合は再度、各情報を読み込んでアイドルストップ要求時か否かを判断する。
ここで、アイドルストップ要求条件は、Ｄレンジで、車速ゼロで、ブレーキＯＮで、ドアを閉じ、ボンネットを閉じた状態でのエンジン運転中に、
・バッテリＳＯＣ
・ブレーキブースタ負圧
・エンジン水温
・ＣＶＴ油温
・ＣＶＴ油圧
がそれぞれしきい値を超えていることを条件とする。これらの条件の全てを満足した場合には、エンジン１を停止するアイドルストップ要求を出す。
【００２４】
ステップＳ２では、ステップＳ１でのアイドルストップ要求に対し、モータージェネレータ２により出力することが可能なモーター出力最大値であるモーター可能出力を算出し、ステップＳ３へ移行する（モーター可能出力算出手段）。
ここで、モーター可能出力は、モータージェネレータ２が出力制限を受けていないときには定格出力とし、モーター発熱やバッテリー容量低下により出力制限を受けているときには定格出力から制限出力を差し引いた出力とする。
【００２５】
ステップＳ３では、ステップＳ２にて算出されたモーター可能出力によりエンジン始動時間の推定を行い、ステップＳ４へ移行する（エンジン始動時間推定手段）。
このエンジン始動時間は、例えば、モータージェネレータ２の出力を変えてエンジン始動時間を測定し、これらの測定データに基づいて推定する。
【００２６】
ステップＳ４では、前後加速度センサ２２やウインカスイッチ２３等で車両状態の推定を行い、ステップＳ５へ移行する。
このとき、前後加速度センサ２２からの前後加速度情報により車両が停止しているときの路面勾配の判定を行う。また、ウインカスイッチ２３は、交差点に進入等、ドライバーが急な発進を求めている状態の判定を行う。
【００２７】
ステップＳ５では、推定されるエンジン始動時間を発進可能かどうかの判断基準とし、モーター可能出力と車両停止状態による二次元マップをアイドルストップ禁止領域とアイドルストップ許可領域とに分けたアイドルストップ可否判定マップＭ（図３）を作成し、モーター可能出力算出値と車両停止状態推定値によりアイドルストップ可否判定マップＭ上で特定される作動点が、アイドルストップ禁止領域に属する場合にアイドルストップを禁止してステップＳ１へ戻り、アイドルストップ許可領域に属する場合にアイドルストップを許可してステップＳ６へ移行する（アイドルストップ制御手段）。
ここで、図３に示すアイドルストップ可否判定マップＭは、予めシミュレーションや車両適合により求めておいたマップである。例えば、最大６ｋｗの出力のモーターが、モーター発熱やバッテリー容量不足による出力制限により、モーター可能出力５０％となった場合において、図４に示すように、エンジン始動時間は０．３秒（１００％）→０．４秒（５０％）となる。０．４秒のエンジン始動時間は、平地（勾配０％）での発進では問題とならないが、８％勾配の坂道発進では問題となる。このとき、平地発進ではアイドルストップは可能と判断し、８％勾配の坂道発進ではアイドルストップは不可能と判断する。
【００２８】
ステップＳ６では、ステップＳ５でのアイドルストップ許可判定に基づいて、エンジン１を停止するアイドルストップ制御を実施する。
【００２９】
［アイドルストップ制御作動］
アイドルストップ要求時には、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ５へと進む流れとなり、ステップＳ５において、モーター可能出力とエンジン始動時間と車両停止状態とにより、総合的にアイドルストップの可否が判断される。
【００３０】
そして、ステップＳ５において、アイドルストップ禁止と判定された場合には、ステップＳ５からステップＳ１へ戻って改めてアイドルストップ要求の有無が判断される。また、ステップＳ５において、アイドルストップ許可と判定された場合には、ステップＳ５からステップＳ６へ進んで、車両の燃費や排気エミッションの改善を図るために、エンジン１を自動的に停止し、車両が再び発進する際にはエンジン１を自動的に再始動するアイドルストップ制御が実施される。
【００３１】
すなわち、従来のように、モーター出力制限やバッテリーＳＯＣ低下が発生すると、アイドルストップを禁止するのではなく、モーター出力制限やバッテリーＳＯＣ低下によるモーター可能出力を算出し、モーター可能出力と車両停止状態と組み合わせて総合的に判断することにより、アイドルストップ制御頻度を向上させることができる。
【００３２】
［モーター出力制限時の対比作用］
例えば、モーターが高負荷等で発熱した場合、モーターに出力制限をかける。しかし、出力制限がかかると、出力制限値に応じてエンジン始動時間が遅くなる。このため、従来、モーターに出力制限がかかるとアイドルストップを禁止していた。従って、以下に列挙するような問題があった。
・エンジン始動兼、走行及びアシスト用モーターに出力制限がかかるとアイドルストップを禁止する構成になっていたため、モーター出力制限がかかると、アイドルストップ頻度が低下し、燃費が悪化する。
・エンジン始動兼、走行及びアシスト用モーターに出力制限がかかると、アイドルストップを禁止しなければならないため、モーターアシストが可能な時と、可能でない時で最大駆動力差が生じる。
・バッテリーＳＯＣ低下によりモーター出力低下が発生すると、アイドルストップを禁止する構成となっていたため、バッテリーＳＯＣが低下するとアイドルストップ頻度が低下し、燃費が悪化する。また、アイドルストップを禁止するバッテリーＳＯＣの低下制限値が高く、減速回生エネルギーを多く回収できない。もしくは、バッテリーの小型化ができない。
【００３３】
これに対し、第１実施例装置では、モータージェネレータ２の出力に制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可するようにした。
例えば、図４に示すように、モーター出力１００％で６ｋｗの場合、エンジン始動時間は、１００％の時で０．３秒、５０％の時で０．４秒、１７％の時で０．７５秒となる。
この時、停止状況が下記のときには、アイドルストップを許可するモーター可能出力は、次のように行う。
平地停止：１００％、５０％、１７％
平地停止急発進モード：１００％、５０％
平地停止ウインカ点灯：１００％、５０％
坂道（８％勾配）停止：１００％
従って、モーター発熱によりモーターに出力制限がかかった場合には、下記に列挙する利点を有する。
・高負荷によるモータージェネレータ２の発熱等でモータージェネレータ２に出力制限がかかった場合でも、車両停止状態によってはアイドルストップが可能となる。
・アイドルストップ頻度が向上するため、燃費も向上する。
・出力制限に応じてエンジン始動時間を予測（推定）し、予測したエンジン始動時間で今の停止状態からの発進が可能かどうかの判定を行っているため、モータージェネレータ２に出力制限がかかってもスムーズなアイドルストップ後の発進が可能になる。
・燃費向上を優先し、アイドルストップを必ずするようにすると、モーター出力制限がかからない範囲で、モーターアシストを行うため、モータアシストが可能な時と、可能でない時で最大駆動力差が生じるが、モーター出力制限に拘束されることなくモーターアシストが可能である。
【００３４】
また、バッテリーＳＯＣ低下によりモーターに出力制限がかかった場合には、下記に列挙する利点を有する。
・バッテリーＳＯＣ低下によりモータージェネレータ２に出力制限がかかった場合でも、車両停止状態によってはアイドルストップが可能となる。
・アイドルストップ頻度が向上するため、燃費も向上する。
・出力制限に応じてエンジン始動時間を予測（推定）し、予測したエンジン始動時間で今の停止状態からの発進が可能かどうかの判定を行っているため、モータージェネレータ２に出力制限がかかってもスムーズなアイドルストップ後の発進が可能になる。
・アイドルストップを禁止するバッテリーＳＯＣの低下制限値を低くでき、減速回生エネルギーを多く回収できる。もしくは、バッテリー１９の小型化を図ることができる。
【００３５】
次に、効果を説明する。
第１実施例の車両のアイドルストップ制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３６】
（１） エンジン１とモータージェネレータ２とが搭載され、無段変速機４が走行レンジで車両停止すると、車両停止している間、エンジン１を停止し、発進の際に再始動を行うアイドルストップ制御手段を備えた車両のアイドルストップ制御装置において、前記アイドルストップ制御手段は、前記モータージェネレータ２の出力に制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可するため、モータージェネレータ２に出力制限がかかってもアイドルストップ制御頻度を高めて燃費を向上させることができると共に、モーター出力制限時でありながらアイドルストップが許可された場合、スムーズにアイドルストップ後の発進を行うことができる。
【００３７】
（２） 前記モータージェネレータ２の温度を検出するモーター温度センサ２４を設け、前記アイドルストップ制御手段は、モータジェネレータ２の発熱により出力制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可するため、エンジン始動モーター兼、走行及びアシスト用モーターであり、負荷の高いモータジェネレータ２が搭載された車両において、モータジェネレータ２の発熱により出力制限がかかってもアイドルストップ制御頻度を高めて燃費を向上させることができると共に、モーター出力制限に拘束されることなくモーターアシストが可能である。
【００３８】
（３） 前記モータージェネレータ２に電力を供給するバッテリー１９の容量を検出するバッテリー容量検出手段を設け、前記アイドルストップ制御手段は、バッテリー１９の容量低下により出力制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可するため、エンジン始動モーター兼、走行及びアシスト用モーターであり、バッテリー電力消費量が高いモータジェネレータ２が搭載された車両において、モータジェネレータ２の発熱により出力制限がかかってもアイドルストップ制御頻度を高めて燃費を向上させることができると共に、減速回生エネルギーを多く回収、もしくは、バッテリー１９の小型化を図ることができる。
【００３９】
（４） 前記モータージェネレータ２の出力制限によるモーター可能出力を算出するモーター可能出力算出ステップＳ２と、前記モーター可能出力によりエンジン始動時間を推定するエンジン始動時間推定ステップＳ３と、車両停止路面の勾配状態を推定する車両停止状態推定ステップＳ４と、を設け、前記アイドルストップ制御手段は、推定されるエンジン始動時間を発進可能かどうかの判断基準とし、モーター可能出力と車両停止状態による二次元マップをアイドルストップ禁止領域とアイドルストップ許可領域とに分けたアイドルストップ可否判定マップＭを作成し、モーター可能出力算出値と車両停止状態推定値によりアイドルストップ可否判定マップＭ上で特定される作動点が、アイドルストップ許可領域に属する場合にアイドルストップを許可するため、モーター可能出力とエンジン始動時間と車両停止状態との総合的な判断により、モーター出力制限時に簡単に精度良くアイドルストップの可否を判定することができる。
【００４０】
以上、本発明の車両のアイドルストップ制御装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００４１】
例えば、第１実施例では、エンジン始動モーター兼、走行及びアシスト用モーターとしてのモータジェネレータを電動モーターとして搭載された車両への適用例を示したが、エンジン始動モーターのみ、または、走行モーターのみ、または、アシストモーターのみ、または、何れか２つの機能有する電動モーターを搭載した車両にも適用することができる。
【００４２】
第１実施例では、アイドルストップ可否判定に、推定されるエンジン始動時間を発進可能かどうかの判断基準とし、モーター可能出力と車両停止状態による二次元マップをアイドルストップ禁止領域とアイドルストップ許可領域とに分けたマップを用いる例を示したが、例えば、車両停止状態毎にエンジン始動時間またはモーター可能出力によりアイドルストップの禁止・許可を決めたマップを複数設定しても良い。
【００４３】
第１実施例では、モーター発熱またはバッテリー容量不足によりモーター出力が制限される例を示したが、他の要因によりモーター出力が制限される場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車両のアイドルストップ制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置のエンジンコントローラにて実行されるアイドルストップ制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】第１実施例装置でのアイドルストップ可否判定に用いられるマップを示す図である。
【図４】１００％出力が６ｋｗであるモーターのモーター可能出力１００％でのエンジン始動時間とモーター可能出力５０％でのエンジン始動時間とモーター可能出力１７％でのエンジン始動時間の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ モータージェネレータ（電動モータ）
３ トルクコンバータ
４ 無段変速機
５ プロペラシャフト
６ ディファレンシャル
７，８ ドライブシャフト
９，１０ 左右後輪
１１，１２ 左右前輪
１３ エンジンコントローラ
１４ モータコントローラ
１５ ＣＶＴコントローラ
１６ ブレーキコントローラ
１７ エンジンアクチュエータ
１８ インバータ
１９ バッテリー
２０ 変速機アクチュエータ
２１ エンジン水温センサ
２２ 前後加速度センサ
２３ ウインカスイッチ
２４ モーター温度センサ（モーター温度検出手段）
２５ 車速センサ
２６ アクセル開度センサ
２７ インヒビタースイッチ
２８ ＣＶＴ油温センサ
２９ ＣＶＴ油圧センサ
３０ ブレーキスイッチ
３１ ブレーキブースタ負圧センサ
３２ ＣＡＮ通信線
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、エンジン始動モーター機能と走行モーター機能とエンジンアシストモーター機能とを兼ねた電動モーターが搭載された車両のアイドルストップ制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンと電動モーターとが搭載された車両のアイドルストップ制御装置は、電動モーターが高負荷等で発熱した場合やバッテリ容量が低下した場合には出力制限をかけるようにしている。しかし、電動モーターに出力制限がかかると、出力制限値に応じてエンジン始動時間が遅くなる。このため、従来の車両のアイドルストップ制御装置では、電動モーターに出力制限がかかるとアイドルストップを禁止していた。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２７４２７３号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両のアイドルストップ制御装置にあっては、電動モーターに出力制限がかかるとアイドルストップを禁止するという構成になっていたため、電動モーターに出力制限がかかると、アイドルストップ制御頻度が低下し、燃費が悪化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、電動モーターに出力制限がかかってもアイドルストップ制御頻度を高めて燃費を向上させることができると共に、モーター出力制限時でありながらアイドルストップが許可された場合、スムーズにアイドルストップ後の発進を行うことができる車両のアイドルストップ制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では、エンジンと電動モーターとが搭載され、変速機が走行レンジで車両停止すると、車両停止している間、エンジンを停止し、発進の際に再始動を行うアイドルストップ制御手段を備えた車両のアイドルストップ制御装置において、
前記アイドルストップ制御手段は、前記電動モーターの出力に制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可する手段とした。
【０００７】
ここで、「電動モーターの出力制限」とは、例えば、電動モータが高負荷等により発熱することでの出力制限や、電動モーターに電力を供給するバッテリーの容量低下による出力制限をいう。
【０００８】
【発明の効果】
よって、本発明の車両のアイドルストップ制御装置にあっては、電動モーターの出力に制限がかかった場合でも、車両停止状態によってアイドルストップが可能となるため、電動モーターに出力制限がかかってもアイドルストップ制御頻度を高めて燃費を向上させることができる。また、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の停止状態からの発進が可能か否かの判定を行っているため、モーター出力制限時でありながらアイドルストップが許可された場合、スムーズにアイドルストップ後の発進を行うことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両のアイドルストップ制御装置を実現する実施の形態を、図面に示す第１実施例に基づいて説明する。
【００１０】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１は第１実施例の車両のアイドルストップ制御装置を示す全体システム図である。第１実施例装置が適用される車両の駆動系は、図１に示すように、エンジン１、モータージェネレータ２（電動モータ）、トルクコンバータ３、無段変速機４、プロペラシャフト５、ディファレンシャル６、ドライブシャフト７，８、左右後輪９，１０を備えている。なお、駆動輪である左右後輪９，１０に対し、従動輪として左右前輪１１，１２が装備されている。
【００１１】
前記エンジン１としては、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等が用いられる。
【００１２】
前記モータージェネレータ２は、エンジン１の出力軸に直結され、エンジン１と同期して回転し、エンジン１を始動させるためのスターターモーターとして機能したり、モーター走行を行うときの走行モーターとして機能したり、エンジン１のアシストを行うアシストモーターとして機能したり、さらには、後述するバッテリー１９を充電するための発電機（ジェネレータ）としても機能するようになっている。
【００１３】
前記トルクコンバータ３及び無段変速機４は、モータージェネレータ２の出力軸に直結されていて、トルクコンバータ３及び無段変速機４の代わりに、トルクコンバータ付きの有段自動変速機、もしくは、電磁クラッチ付き有段変速機等を用いても良い。
【００１４】
アイドルストップ制御系は、図１に示すように、エンジンコントローラ１３、モータコントローラ１４、ＣＶＴコントローラ１５、ブレーキコントローラ１６、エンジンアクチュエータ１７、インバータ１８、バッテリー１９、変速機アクチュエータ２０を備えている。
【００１５】
アイドルストップ制御システムは、走行中の車両が交差点等で一時的に停車するとき、エンジン１を停止させ、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（このことをアイドルストップという）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ラ１３を介してエンジンアクチュエータ１７へ指令を出力することでエンジン１の回転を停止させ、また、再始動する条件の成立によりモータージェネレータ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。
【００１６】
前記エンジンコントローラ１３には、エンジン水温センサ２１、前後加速度センサ２２、ウインカスイッチ２３等からの情報が入力される。
【００１７】
前記モータコントローラ１４には、モーター温度センサ２４（モーター温度検出手段）等からの情報が入力され、インバータ１８にモーター制御指令やジェネレータ制御指令を出力する。なお、インバータ１８からはバッテリー１９の容量情報（ＳＯＣ）がモータコントローラ１４に送出される（バッテリー容量検出手段）。
【００１８】
前記ＣＶＴコントローラ１５には、車速センサ２５、アクセル開度センサ２６、インヒビタースイッチ２７、ＣＶＴ油温センサ２８、ＣＶＴ油圧センサ２９等からの情報が入力され、変速機アクチュエータ２０（例えば、シフトソレノイドやライン圧ソレノイド等）に制御指令を出力する。なお、インヒビタースイッチ２７は、シフトレバーにより選択されているレンジ位置（例えば、ＤレンジやＮレンジ等）を検出する。
【００１９】
前記ブレーキコントローラ１６には、ブレーキスイッチ３０、ブレーキブースタ負圧センサ３１等からの情報が入力され、これらの情報はアイドルストップ制御の開始条件を判断するときに用いられる。
【００２０】
なお、エンジンコントローラ１３とモータコントローラ１４とＣＶＴコントローラ１５とブレーキコントローラ１６とは、互いに情報を交換し合うＣＡＮ通信線３２により接続されている。
【００２１】
次に、作用を説明する。
【００２２】
［アイドルストップ制御処理］
図２は第１実施例装置のエンジンコントローラ１３にて実行されるアイドルストップ制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００２３】
ステップＳ１では、下記の条件を満足するアイドルストップ要求時か否かが判断され、ＹＥＳの場合はステップＳ２へ移行し、ＮＯの場合は再度、各情報を読み込んでアイドルストップ要求時か否かを判断する。
ここで、アイドルストップ要求条件は、Ｄレンジで、車速ゼロで、ブレーキＯＮで、ドアを閉じ、ボンネットを閉じた状態でのエンジン運転中に、
・バッテリＳＯＣ
・ブレーキブースタ負圧
・エンジン水温
・ＣＶＴ油温
・ＣＶＴ油圧
がそれぞれしきい値を超えていることを条件とする。これらの条件の全てを満足した場合には、エンジン１を停止するアイドルストップ要求を出す。
【００２４】
ステップＳ２では、ステップＳ１でのアイドルストップ要求に対し、モータージェネレータ２により出力することが可能なモーター出力最大値であるモーター可能出力を算出し、ステップＳ３へ移行する（モーター可能出力算出手段）。
ここで、モーター可能出力は、モータージェネレータ２が出力制限を受けていないときには定格出力とし、モーター発熱やバッテリー容量低下により出力制限を受けているときには定格出力から制限出力を差し引いた出力とする。
【００２５】
ステップＳ３では、ステップＳ２にて算出されたモーター可能出力によりエンジン始動時間の推定を行い、ステップＳ４へ移行する（エンジン始動時間推定手段）。
このエンジン始動時間は、例えば、モータージェネレータ２の出力を変えてエンジン始動時間を測定し、これらの測定データに基づいて推定する。
【００２６】
ステップＳ４では、前後加速度センサ２２やウインカスイッチ２３等で車両状態の推定を行い、ステップＳ５へ移行する。
このとき、前後加速度センサ２２からの前後加速度情報により車両が停止しているときの路面勾配の判定を行う。また、ウインカスイッチ２３は、交差点に進入等、ドライバーが急な発進を求めている状態の判定を行う。
【００２７】
ステップＳ５では、推定されるエンジン始動時間を発進可能かどうかの判断基準とし、モーター可能出力と車両停止状態による二次元マップをアイドルストップ禁止領域とアイドルストップ許可領域とに分けたアイドルストップ可否判定マップＭ（図３）を作成し、モーター可能出力算出値と車両停止状態推定値によりアイドルストップ可否判定マップＭ上で特定される作動点が、アイドルストップ禁止領域に属する場合にアイドルストップを禁止してステップＳ１へ戻り、アイドルストップ許可領域に属する場合にアイドルストップを許可してステップＳ６へ移行する（アイドルストップ制御手段）。
ここで、図３に示すアイドルストップ可否判定マップＭは、予めシミュレーションや車両適合により求めておいたマップである。例えば、最大６ｋｗの出力のモーターが、モーター発熱やバッテリー容量不足による出力制限により、モーター可能出力５０％となった場合において、図４に示すように、エンジン始動時間は０．３秒（１００％）→０．４秒（５０％）となる。０．４秒のエンジン始動時間は、平地（勾配０％）での発進では問題とならないが、８％勾配の坂道発進では問題となる。このとき、平地発進ではアイドルストップは可能と判断し、８％勾配の坂道発進ではアイドルストップは不可能と判断する。
【００２８】
ステップＳ６では、ステップＳ５でのアイドルストップ許可判定に基づいて、エンジン１を停止するアイドルストップ制御を実施する。
【００２９】
［アイドルストップ制御作動］
アイドルストップ要求時には、図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ５へと進む流れとなり、ステップＳ５において、モーター可能出力とエンジン始動時間と車両停止状態とにより、総合的にアイドルストップの可否が判断される。
【００３０】
そして、ステップＳ５において、アイドルストップ禁止と判定された場合には、ステップＳ５からステップＳ１へ戻って改めてアイドルストップ要求の有無が判断される。また、ステップＳ５において、アイドルストップ許可と判定された場合には、ステップＳ５からステップＳ６へ進んで、車両の燃費や排気エミッションの改善を図るために、エンジン１を自動的に停止し、車両が再び発進する際にはエンジン１を自動的に再始動するアイドルストップ制御が実施される。
【００３１】
すなわち、従来のように、モーター出力制限やバッテリーＳＯＣ低下が発生すると、アイドルストップを禁止するのではなく、モーター出力制限やバッテリーＳＯＣ低下によるモーター可能出力を算出し、モーター可能出力と車両停止状態と組み合わせて総合的に判断することにより、アイドルストップ制御頻度を向上させることができる。
【００３２】
［モーター出力制限時の対比作用］
例えば、モーターが高負荷等で発熱した場合、モーターに出力制限をかける。しかし、出力制限がかかると、出力制限値に応じてエンジン始動時間が遅くなる。このため、従来、モーターに出力制限がかかるとアイドルストップを禁止していた。従って、以下に列挙するような問題があった。
・エンジン始動兼、走行及びアシスト用モーターに出力制限がかかるとアイドルストップを禁止する構成になっていたため、モーター出力制限がかかると、アイドルストップ頻度が低下し、燃費が悪化する。
・エンジン始動兼、走行及びアシスト用モーターに出力制限がかかると、アイドルストップを禁止しなければならないため、モーターアシストが可能な時と、可能でない時で最大駆動力差が生じる。
・バッテリーＳＯＣ低下によりモーター出力低下が発生すると、アイドルストップを禁止する構成となっていたため、バッテリーＳＯＣが低下するとアイドルストップ頻度が低下し、燃費が悪化する。また、アイドルストップを禁止するバッテリーＳＯＣの低下制限値が高く、減速回生エネルギーを多く回収できない。もしくは、バッテリーの小型化ができない。
【００３３】
これに対し、第１実施例装置では、モータージェネレータ２の出力に制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可するようにした。
例えば、図４に示すように、モーター出力１００％で６ｋｗの場合、エンジン始動時間は、１００％の時で０．３秒、５０％の時で０．４秒、１７％の時で０．７５秒となる。
この時、停止状況が下記のときには、アイドルストップを許可するモーター可能出力は、次のように行う。
平地停止：１００％、５０％、１７％
平地停止急発進モード：１００％、５０％
平地停止ウインカ点灯：１００％、５０％
坂道（８％勾配）停止：１００％
従って、モーター発熱によりモーターに出力制限がかかった場合には、下記に列挙する利点を有する。
・高負荷によるモータージェネレータ２の発熱等でモータージェネレータ２に出力制限がかかった場合でも、車両停止状態によってはアイドルストップが可能となる。
・アイドルストップ頻度が向上するため、燃費も向上する。
・出力制限に応じてエンジン始動時間を予測（推定）し、予測したエンジン始動時間で今の停止状態からの発進が可能かどうかの判定を行っているため、モータージェネレータ２に出力制限がかかってもスムーズなアイドルストップ後の発進が可能になる。
・燃費向上を優先し、アイドルストップを必ずするようにすると、モーター出力制限がかからない範囲で、モーターアシストを行うため、モータアシストが可能な時と、可能でない時で最大駆動力差が生じるが、モーター出力制限に拘束されることなくモーターアシストが可能である。
【００３４】
また、バッテリーＳＯＣ低下によりモーターに出力制限がかかった場合には、下記に列挙する利点を有する。
・バッテリーＳＯＣ低下によりモータージェネレータ２に出力制限がかかった場合でも、車両停止状態によってはアイドルストップが可能となる。
・アイドルストップ頻度が向上するため、燃費も向上する。
・出力制限に応じてエンジン始動時間を予測（推定）し、予測したエンジン始動時間で今の停止状態からの発進が可能かどうかの判定を行っているため、モータージェネレータ２に出力制限がかかってもスムーズなアイドルストップ後の発進が可能になる。
・アイドルストップを禁止するバッテリーＳＯＣの低下制限値を低くでき、減速回生エネルギーを多く回収できる。もしくは、バッテリー１９の小型化を図ることができる。
【００３５】
次に、効果を説明する。
第１実施例の車両のアイドルストップ制御装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００３６】
（１） エンジン１とモータージェネレータ２とが搭載され、無段変速機４が走行レンジで車両停止すると、車両停止している間、エンジン１を停止し、発進の際に再始動を行うアイドルストップ制御手段を備えた車両のアイドルストップ制御装置において、前記アイドルストップ制御手段は、前記モータージェネレータ２の出力に制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可するため、モータージェネレータ２に出力制限がかかってもアイドルストップ制御頻度を高めて燃費を向上させることができると共に、モーター出力制限時でありながらアイドルストップが許可された場合、スムーズにアイドルストップ後の発進を行うことができる。
【００３７】
（２） 前記モータージェネレータ２の温度を検出するモーター温度センサ２４を設け、前記アイドルストップ制御手段は、モータジェネレータ２の発熱により出力制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可するため、エンジン始動モーター兼、走行及びアシスト用モーターであり、負荷の高いモータジェネレータ２が搭載された車両において、モータジェネレータ２の発熱により出力制限がかかってもアイドルストップ制御頻度を高めて燃費を向上させることができると共に、モーター出力制限に拘束されることなくモーターアシストが可能である。
【００３８】
（３） 前記モータージェネレータ２に電力を供給するバッテリー１９の容量を検出するバッテリー容量検出手段を設け、前記アイドルストップ制御手段は、バッテリー１９の容量低下により出力制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可するため、エンジン始動モーター兼、走行及びアシスト用モーターであり、バッテリー電力消費量が高いモータジェネレータ２が搭載された車両において、モータジェネレータ２の発熱により出力制限がかかってもアイドルストップ制御頻度を高めて燃費を向上させることができると共に、減速回生エネルギーを多く回収、もしくは、バッテリー１９の小型化を図ることができる。
【００３９】
（４） 前記モータージェネレータ２の出力制限によるモーター可能出力を算出するモーター可能出力算出ステップＳ２と、前記モーター可能出力によりエンジン始動時間を推定するエンジン始動時間推定ステップＳ３と、車両停止路面の勾配状態を推定する車両停止状態推定ステップＳ４と、を設け、前記アイドルストップ制御手段は、推定されるエンジン始動時間を発進可能かどうかの判断基準とし、モーター可能出力と車両停止状態による二次元マップをアイドルストップ禁止領域とアイドルストップ許可領域とに分けたアイドルストップ可否判定マップＭを作成し、モーター可能出力算出値と車両停止状態推定値によりアイドルストップ可否判定マップＭ上で特定される作動点が、アイドルストップ許可領域に属する場合にアイドルストップを許可するため、モーター可能出力とエンジン始動時間と車両停止状態との総合的な判断により、モーター出力制限時に簡単に精度良くアイドルストップの可否を判定することができる。
【００４０】
以上、本発明の車両のアイドルストップ制御装置を第１実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この第１実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００４１】
例えば、第１実施例では、エンジン始動モーター兼、走行及びアシスト用モーターとしてのモータジェネレータを電動モーターとして搭載された車両への適用例を示したが、エンジン始動モーターのみ、または、走行モーターのみ、または、アシストモーターのみ、または、何れか２つの機能有する電動モーターを搭載した車両にも適用することができる。
【００４２】
第１実施例では、アイドルストップ可否判定に、推定されるエンジン始動時間を発進可能かどうかの判断基準とし、モーター可能出力と車両停止状態による二次元マップをアイドルストップ禁止領域とアイドルストップ許可領域とに分けたマップを用いる例を示したが、例えば、車両停止状態毎にエンジン始動時間またはモーター可能出力によりアイドルストップの禁止・許可を決めたマップを複数設定しても良い。
【００４３】
第１実施例では、モーター発熱またはバッテリー容量不足によりモーター出力が制限される例を示したが、他の要因によりモーター出力が制限される場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車両のアイドルストップ制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例装置のエンジンコントローラにて実行されるアイドルストップ制御処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】第１実施例装置でのアイドルストップ可否判定に用いられるマップを示す図である。
【図４】１００％出力が６ｋｗであるモーターのモーター可能出力１００％でのエンジン始動時間とモーター可能出力５０％でのエンジン始動時間とモーター可能出力１７％でのエンジン始動時間の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ エンジン
２ モータージェネレータ（電動モータ）
３ トルクコンバータ
４ 無段変速機
５ プロペラシャフト
６ ディファレンシャル
７，８ ドライブシャフト
９，１０ 左右後輪
１１，１２ 左右前輪
１３ エンジンコントローラ
１４ モータコントローラ
１５ ＣＶＴコントローラ
１６ ブレーキコントローラ
１７ エンジンアクチュエータ
１８ インバータ
１９ バッテリー
２０ 変速機アクチュエータ
２１ エンジン水温センサ
２２ 前後加速度センサ
２３ ウインカスイッチ
２４ モーター温度センサ（モーター温度検出手段）
２５ 車速センサ
２６ アクセル開度センサ
２７ インヒビタースイッチ
２８ ＣＶＴ油温センサ
２９ ＣＶＴ油圧センサ
３０ ブレーキスイッチ
３１ ブレーキブースタ負圧センサ
３２ ＣＡＮ通信線
Claims (4)
- エンジンと電動モーターとが搭載され、変速機が走行レンジで車両停止すると、車両停止している間、エンジンを停止し、発進の際に再始動を行うアイドルストップ制御手段を備えた車両のアイドルストップ制御装置において、
前記アイドルストップ制御手段は、前記電動モーターの出力に制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可することを特徴とする車両のアイドルストップ制御装置。 - 請求項１に記載された車両のアイドルストップ制御装置において、
前記電動モーターの温度を検出するモーター温度検出手段を設け、
前記アイドルストップ制御手段は、電動モータの発熱により出力制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可することを特徴とする車両のアイドルストップ制御装置。 - 請求項１に記載された車両のアイドルストップ制御装置において、
前記電動モーターに電力を供給するバッテリーの容量を検出するバッテリー容量検出手段を設け、
前記アイドルストップ制御手段は、バッテリーの容量低下により出力制限がかかったとき、出力制限によるモーター可能出力に基づいて、今の車両停止状態からの発進が可能か否かを判定し、発進可能である場合にはアイドルストップを許可することを特徴とする車両のアイドルストップ制御装置。 - 請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載された車両のアイドルストップ制御装置において、
前記電動モーターの出力制限によるモーター可能出力を算出するモーター可能出力算出手段と、
前記モーター可能出力によりエンジン始動時間を推定するエンジン始動時間推定手段と、
車両停止路面の勾配状態を推定する車両停止状態推定手段と、を設け、
前記アイドルストップ制御手段は、推定されるエンジン始動時間を発進可能かどうかの判断基準とし、モーター可能出力と車両停止状態による二次元マップをアイドルストップ禁止領域とアイドルストップ許可領域とに分けたアイドルストップ可否判定マップを作成し、モーター可能出力算出値と車両停止状態推定値によりアイドルストップ可否判定マップ上で特定される作動点が、アイドルストップ許可領域に属する場合にアイドルストップを許可することを特徴とする車両のアイドルストップ制御装置。
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-
2003
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