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

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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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