JP2005351202A - エンジン停止始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドルストップ状態でステアリングアシストモータの消費電流が過大になる前にエンジン始動用モータを駆動する。
【解決手段】
本発明は、所定の運転条件のときにエンジン（６）を停止又は始動させる車両のエンジン停止始動制御装置において、エンジン（６）が停止中に、パワーステアリング用モータ（１）の負荷が過負荷状態になると予測されたとき、エンジン始動用モータ（５）を起動してエンジン（６）を始動させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン停止始動制御装置に関するものである。

車両の走行条件に応じてエンジンの停止と再始動とを制御するアイドルストップ車両は、エンジン停止中にバッテリを充電することはできない。

また、車両に搭載される電動パワーステアリング装置は、運転者によるステアリングホイールの回転操作に対するアシスト力を発生させる電動モータ（以下「ステアリングアシストモータ」という）を備えており、電動モータの電力はバッテリから供給されている。

電動パワーステアリング装置を搭載したアイドルストップ車両がアイドルストップしたときに、ステアリングホイールを最大角まで回転させた状態でさらに回転させようとするとステアリングアシストモータの消費電流が急激に増大してバッテリ容量が低下する。よって、バッテリ電圧が低下してエンジン始動用のスタータモータ又はモータジェネレータ（エンジン始動用モータ）の駆動力が低下するので、エンジンの再始動が困難になる。

そこで、ステアリングアシストモータの消費電流が所定値を超えたとき、ステアリングアシストモータの出力を制限する技術が特許文献１に記載されている。
特開平１１−３４８８０１号公報

しかし、このような技術ではステアリングアシストモータの消費電流が所定値を超えた後に車両の走行条件によってアイドルストップ解除指令が送信されたとき、バッテリの充電状態が十分でなければバッテリ電圧の低下によりエンジン始動用モータの駆動力が低下するのでエンジンの再始動が困難になる。また、ステアリングアシストモータの出力を制限し過ぎると運転者に不快感を与える。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、電動パワーステアリング装置を搭載したアイドルストップ車両がアイドルストップしたときに、ステアリングホイールを最大角まで回転させた状態でさらに回転させようとした状態でのエンジンの再始動を回避させることができるアイドルストップ制御装置を提供することを目的としている。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、所定の運転条件のときにエンジン（６）を停止又は始動させる車両のエンジン停止始動制御装置において、エンジン（６）の発電電力によって充電されるバッテリ（４）と、バッテリ（４）の電力によって操舵力に対する補助力を発生するパワーステアリング用モータ（１）と、バッテリ（４）の電力によってエンジン（６）を始動させるエンジン始動用モータ（５）と、ステアリングホイール（８）の操舵角を検出する操舵角検出センサ（２）と、操舵角に基づいてパワーステアリング用モータ（１）の負荷が過負荷状態になることを予測するモータ過負荷状態予測部（Ｓ１０５）と、エンジン（６）が停止中に、パワーステアリング用モータ（１）が過負荷状態になると予測されたとき、エンジン始動用モータ（５）を起動してエンジン（６）を始動させるエンジン始動用モータ制御部（Ｓ１０７）とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、アイドルストップ状態でステアリングアシストモータの消費電流が過大になる前にエンジン始動用モータを駆動することができるので、アイドルストップ解除時のエンジン始動性を向上させることができる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

図１は、本発明によるアイドルストップ制御装置を示す構成図である。本装置は、ステアリングアシストモータ１と、操舵角センサ２と、パワーステアリングコントローラ３と、バッテリ４と、エンジン始動用モータ５と、エンジン６と、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）７とを備えている。

ステアリングアシストモータ１は、運転者によるステアリング操作に応じてアシスト力を発生させて、運転者の操舵力に付加している。

操舵角センサ２は、ステアリングホイール８の操舵角を検知してＥＣＵ７に送信している。

パワーステアリングコントローラ３は、ステアリングアシストモータ１のアシスト力を制御している。また、パワーステアリングコントローラ３は、操舵角センサ２によって検知された操舵角をＥＣＵ７に送信している。

バッテリ４は、ステアリングアシストモータ１及びエンジン始動用モータ５に電力を供給している。バッテリ４は、エンジン６によって駆動されるオルタネータ９からの発電電力によって充電される。

エンジン始動用モータ５は、エンジン６のクランク軸に直結されておりＥＣＵ７からエンジン始動指令が送信されたときに、バッテリ４から電力供給を受けてエンジン６を始動させる。

エンジン６は、ＥＣＵ７からのエンジン始動指令に応じて運転している。エンジン６に備えられたオルタネータ９はエンジン６の出力トルクによって発電してバッテリ４を充電している。また、エンジン回転速度センサ１０及びエンジン水温センサ１１はエンジン６に備えられており、それぞれエンジン回転速度及びエンジン水温を検知してＥＣＵ７へ送信している。

また、アクセル開度センサ１２は運転者によるアクセルペダルの踏み込み操作量を検知している。ブレーキ油圧センサ１３はブレーキペダルの踏み込み操作量を検知している。車速センサ１４は車両の速度を検知している。これらの検出値はＥＣＵ７に送信されている。

ＥＣＵ７は、各種センサの検出値を受信してエンジン６の始動・停止制御を行っている。

ここで、ＥＣＵ７で行う制御について図２を参照しながら説明する。図２は本発明のエンジン６の停止・始動制御装置の制御を示したフローチャートである。なお、ＥＣＵ７は本制御を所定時間（例えば１０ｍｓ）ごとに繰り返し実行している。本発明による制御では、アイドリングストップ解除時のエンジン６の始動性を向上させるためにステアリングアシストモータ１が過負荷状態になる前にあらかじめエンジン６を始動させておくように制御を行う。

ステップＳ１０１では、ステアリングホイール８の操舵角θを読み込む。操舵角θはパワーステアリングコントローラ３に設けられた操舵角センサ２によって検知される。

ステップＳ１０２では、ステップＳ１０１で読み込んだ操舵角θから操舵速度ωを算出する。操舵速度ωは以下の（１）式で算出される。

ω＝（θ−θ’）／ｔ ・・・（１）
ここで、
θ’：前回処理時の操舵角、
ｔ：制御周期（例えば１０ｍｓ）、とする。

ステップＳ１０３では、最大角到達時間Ｔを算出する。最大角到達時間Ｔは、操舵角θが上昇していき最大値θｍａｘに達するまでに要する時間であり、以下の（２）式で算出される。

Ｔ＝（θｍａｘ−θ）／ω ・・・（２）
ここで、
Ｔ：最大角到達時間、
θｍａｘ：ステアリングホイール８の最大角、とする。

ステップＳ１０４では、操舵角閾値θ１を算出する。操舵角閾値θ１は、ステップＳ１０３の（２）式の最大角到達時間Ｔにエンジン６の始動に要する時間Ｔｅを代入した以下の（３）式で算出される。

θ１＝θｍａｘ−ωＴｅ ・・・（３）
ここで、
θ１：操舵角閾値、
Ｔｅ：エンジン６の始動に要する時間、とする。

操舵角閾値θ１は操舵角θが増大しているときに、操舵角θが最大値θｍａｘとなってステアリングアシストモータ１が過負荷状態になる前にエンジン６の始動時間Ｔｅを確保できるように設定される。すなわち、操舵角θが操舵角閾値θ１を超えてから最大角θｍａｘに達するまでの時間Ｔが、エンジン６の始動に要する時間Ｔｅと等しくなるように設定される。また、（３）式で算出された操舵角閾値θ１から微小角だけ減算した値を操舵角閾値θ１としてもよい。なお、微小角は予め実験などによって求めておく。すなわち、操舵角θが操舵角閾値θ１を超えてから最大角θｍａｘに達するまでの時間Ｔが、エンジン６の始動に要する時間Ｔｅより微小時間だけ大きくなるように設定してもよい。これにより、操舵角θが最大値θｍａｘとなってステアリングアシストモータ１が過負荷状態になる前に、より確実にエンジン６の始動時間Ｔｅを確保することができる。

ステップＳ１０５では、ステップＳ１０１で読み込んだ操舵角θがステップＳ１０４で算出した操舵角閾値θ１より大きいか否かを判定する。操舵角θが操舵角閾値θ１より大きければステップＳ１０６へ進み、操舵角θが操舵角閾値θ１以下であれば処理を終了する。ここで、操舵角θが操舵角閾値θ１を超えたとき、その後操舵角θが最大角となることでステアリングアシストモータ１の消費電流ｉが急上昇して過負荷状態になると予測される。

ステップＳ１０６では、エンジン６がアイドルストップ状態であるか否かを判定する。アイドルストップ状態であればステップＳ１０７へ進み、アイドルストップ状態でなければステップＳ１０８へ進む。ここで、アイドルストップ状態とは信号待ちや渋滞時などのエンジン運転中でかつ車速がほぼ０である状態において、所定のエンジン停止条件が成立してエンジン６を停止させた状態である。

なお、エンジン停止条件とは、例えばエンジン水温センサ１１及びブレーキ油圧センサ１３の検出値が所定値以上、車速センサ１４及びアクセル開度センサ１２の検出値が所定値以下、並びにエンジン回転速度センサ１０の検出値がアイドル回転速度と等しいなどの条件である。エンジン水温センサ１１の検出値が所定値以上であればエンジン６の暖気が終了していると判断することができる。ブレーキ油圧センサ１３の検出値が所定値以上であればブレーキペダルが踏み込まれていると判断することができる。また、車速センサ１４の検出値が所定値以下であれば車速がほぼ０であると判断することができる。アクセル開度センサ１２の検出値が所定値以下であればアクセルペダルが踏み込まれていないと判断することができる。さらに、エンジン回転速度センサ１０の検出値がアイドル回転速度範囲内にあればエンジン６がアイドル運転中であると判断することができる。

ステップＳ１０７では、エンジン６を始動させて処理を終了する。ステップＳ１０５で操舵角θが操舵角閾値θ１より大きいと判定されているのでアイドルストップを解除してエンジン６を始動させることでステアリングアシストモータ１が過負荷状態になる前にエンジン６を始動させることができる。よって、アイドルストップ解除時のエンジン６の始動性を向上させることができる。

ステップＳ１０８では、ステップＳ１０６でアイドルストップ状態でないと判定されているので、アイドルストップの実施を禁止して処理を終了する。ここで、ステップＳ１０５で操舵角θが操舵角閾値θ１より大きいと判定されたことにより、ステアリングアシストモータ１が過負荷状態となって消費電流ｉが増大すると予想される。そこで、バッテリ電圧の急激な低下を防止するためにはエンジン６を運転状態にしておく必要がある。よって、ステップＳ１０６においてアイドルストップ状態ではないと判定されているので、ステップＳ１０８ではエンジン６が停止しないようにアイドルストップを禁止する。

以上の制御をまとめて作用を説明する。なお、理解を容易にするために図２のフローチャートに対応する符号を括弧内に示した。運転者が操作するステアリングホイール８の操舵角θから操舵速度ωを算出する（Ｓ１０２）。算出された操舵速度ωと操舵角θとに基づいて最大角到達時間Ｔを算出する（Ｓ１０３）。最大角到達時間Ｔがエンジンの始動に要する時間Ｔｅ以上になるように操舵角閾値θ１を算出する（Ｓ１０４）。操舵角θが操舵角閾値θ１を越えているか否かを判定して（Ｓ１０５）、超えていればアイドルストップ状態か否かを判定する（Ｓ１０６）。アイドルストップ状態であればアイドルストップを解除してエンジン６を始動させ（Ｓ１０７）、アイドルストップ状態でなければアイドルストップの実施を禁止する（Ｓ１０８）。

ここで理解を容易にするために、図３及び図４を用いて本発明によるエンジン６の停止・始動制御装置の内容について説明する。図３及び図４はいずれも（ａ）は操舵角θ、（ｂ）は操舵速度ω、（ｃ）はステアリングアシストモータ消費電流ｉ、（ｄ）はバッテリ電圧Ｖ及び（ｅ）はモータ始動信号の時系列データを示している。図３は本発明による制御を行わない場合の各種データを示しており、図４は本発明による制御を行う場合の各種データを示している。

ここで、操舵角θは操舵角センサ２によって検出された検出値である。操舵速度ωは図２のステップＳ１０２で算出された値である。ステアリングアシストモータ消費電流ｉはバッテリ４からステアリングアシストモータ１に供給される電流を示している。バッテリ電圧はバッテリ４の電圧である。モータ始動信号はエンジン６を始動させるときにＥＣＵ７からエンジン始動用モータ５に送信される信号である。

初めに図３を参照しながら本発明による制御を行わない場合について説明する。運転者がステアリングホイール８を一定方向に操作していくと操舵角θは上昇していき時刻Ｔ２で最大角θｍａｘに達する（図３（ａ））。このときステアリングアシストモータ１は過負荷状態となり消費電流ｉが急上昇して（図３（ｃ））、バッテリ電圧Ｖが低下する（図３（ｄ））。この時刻Ｔ２においてエンジン６の運転条件により又はバッテリ４の充電のためにアイドルストップが解除されると、エンジン６を始動するためにエンジン始動用モータ５に対してモータ始動信号が送信される（図３（ｅ））。しかし、バッテリ電圧Ｖは低下しており、エンジン始動用モータ５の駆動力が低下するのでエンジン６の始動性が悪化する。

次に図４を参照しながら本発明による制御を行う場合について説明する。運転者がステアリングホイール８を一定方向に操作していくと操舵角θは上昇していく（図４（ａ））。時刻Ｔ１において操舵角θが図２のステップＳ１０４において算出した操舵角閾値θ１を越えるとエンジン６を始動するためにモータ始動信号が送信される（図４（ａ）、（ｅ））。このとき、ステアリングアシストモータ消費電流ｉは過大な値にはなっていないのでバッテリ電圧Ｖには余裕があり（図４（ｃ）、（ｄ））、エンジン始動用モータ５の駆動力が低下することはない。よって、エンジン６の始動性が悪化することはなく、エンジン６の始動によってバッテリ４の充電が開始される。その後、時刻Ｔ２において操舵角θが最大角θｍａｘに達してステアリングアシストモータ１が過負荷状態となり、消費電流ｉが急上昇する（図４（ｃ））。このとき、エンジン６は既に運転中でありバッテリ４に対する充電は開始されているのでバッテリ電圧が急激に低下することはない（図４（ｄ））。

以上のように本実施形態では、運転者が操作するステアリングホイール８の操舵角θが操舵角閾値θ１を越えたときアイドルストップ状態を解除するので、ステアリングアシストモータ１が過負荷状態となって消費電流ｉが増大する前にエンジン６を始動させることができる。よって、アイドルストップ解除時のエンジン６の始動性を向上させることができる。

また、操舵角閾値θ１は操舵角θと操舵速度ωとに基づいて算出され、操舵角θが最大値θｍａｘになるまでの間にエンジン６を始動する時間を確保することができるように設定される。よって、ステアリングアシストモータ１が過負荷状態となる前にエンジン６を始動できて、エンジン６の始動性を向上させることができる。

さらに、操舵角θが操舵角閾値θ１を越え、かつエンジン６がアイドルストップ中でないときアイドルストップ状態にすることを禁止するので、ステアリングアシストモータ１が過負荷状態になったときにバッテリ４の容量が低下して始動困難となることを防止することができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

例えば、本実施形態ではアイドルストップを実施するエンジン停止条件として各種センサからの検出値を用いているが、これに限定されるものではない。

また、本実施形態では通常のエンジン搭載車両を用いているが、ハイブリッド車両などに適用しても同様の効果が得られる。

さらに、本実施形態では電動パワーステアリング装置を用いて説明しているが、電動モータによって油圧ポンプを駆動させ、発生した油圧によって操舵力をアシストする装置などに適用しても同様の効果が得られる。

本発明によるアイドルストップ制御装置の構成図である。 本実施形態の制御フローチャートである。 本発明による制御を行わない場合の各種時系列データを示している。 本発明による制御を行う場合の各種時系列データを示している。

符号の説明

１ ステアリングアシストモータ
２ 操舵角センサ（操舵角検出センサ）
３ パワーステアリングコントローラ（パワーステアリング用モータ）
４ バッテリ
５ エンジン始動用モータ
６ エンジン
７ ＥＣＵ
８ ステアリングホイール
９ オルタネータ
１０ エンジン回転速度センサ
１１ エンジン水温センサ
１２ アクセル開度センサ
１３ ブレーキ油圧センサ
１４ 車速センサ
Ｓ１０２ 操舵速度算出部
Ｓ１０３ 最大角到達時間算出部
Ｓ１０５ モータ過負荷状態予測部
Ｓ１０７ エンジン始動用モータ制御部
Ｓ１０８ エンジン停止制御部

Claims (3)

1. 所定の運転条件のときにエンジンを停止又は始動させる車両のエンジン停止始動制御装置において、
   エンジンの発電電力によって充電されるバッテリと、
   前記バッテリの電力によって操舵力に対する補助力を発生するパワーステアリング用モータと、
   前記バッテリの電力によってエンジンを始動させるエンジン始動用モータと、
   ステアリングホイールの操舵角を検出する操舵角検出センサと、
   前記操舵角に基づいて前記パワーステアリング用モータの負荷が過負荷状態になることを予測するモータ過負荷状態予測部と、
   エンジンが停止中に、前記パワーステアリング用モータが過負荷状態になると予測されたとき、前記エンジン始動用モータを起動してエンジンを始動させるエンジン始動用モータ制御部と、
   を備えることを特徴とする車両のエンジン停止始動制御装置。
2. 前記操舵角から操舵速度を算出する操舵速度算出部と、
   前記操舵角と前記操舵速度とに基づいて前記操舵角が最大角に到達するまでに要する時間を算出する最大角到達時間算出部とをさらに備え、
   前記モータ過負荷状態予測部は、前記操舵角が最大角に到達するまでに要する時間がエンジンの始動に要する時間と等しい又は微小時間だけ長くなったとき、前記パワーステアリング用モータが過負荷状態になると予測する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両のエンジン停止始動制御装置。
3. エンジンが運転中に、前記パワーステアリング用モータが過負荷状態になると予測されたとき、エンジンの停止制御を禁止するエンジン停止制御部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の車両のエンジン停止始動制御装置。

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