JP2006322361A - エンジン自動停止始動装置及び方法並びにエンジン制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 スタータ電源切替リレーを車両の状況に応じて最適に制御することにより消費電力の低減を図ったエンジン自動停止始動装置を提供する。
【解決手段】 このエンジン自動停止始動装置は、電気負荷への電力供給源としてエンジン駆動時用に第一の電源３０及びエンジン停止時用に第二の電源３２を備える車両において、自動停止条件が成立するとエンジンを自動的に停止させ、自動始動条件が成立するとエンジンを自動的に始動させるものであって、スタータ２０への電力供給源として、ＯＦＦ状態で第一の電源が使用される一方、ＯＮ状態で第二の電源が使用されるようにするスタータ電源切替リレー４０と、エンジンが自動停止している状態から自動始動が要求される状態へと移行したタイミングにてスタータ電源切替リレー４０をＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替える制御手段３４と、を具備する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、車両におけるエンジン自動停止始動装置及び方法並びにエンジン制御システムに関する。

アイドリング中のエネルギ消費を低減するため、エンジン自動停止始動装置（アイドリングストップシステム、エコランシステム等ともいう。）が実用化されている。エンジン自動停止始動装置を備えた車両においては、クラッチペダルから足を離してから一定時間経過後にエンジンが自動的に停止する一方、エンジン停止中にクラッチペダルを踏み込むと、エンジンが自動的に始動せしめられる。

エコランシステムを採用する車両では、例えば、Ｐｂ（鉛）バッテリ及びＬｉ（リチウムイオン）バッテリといった二つの電源が搭載される場合がある。ここで、Ｐｂバッテリは、エンジン駆動（通常走行）状態での補機への電力供給源として使用され、一方、Ｌｉバッテリは、エコラン（エンジン停止）中の補機への電力供給源として使用される。

このように、２電源搭載のエコランシステムでは、バッテリの使用用途が区別（差別化）されている。そのため、初回エンジン始動（キー始動）時とエコラン状態からのエンジン再始動時において、スタータへ電力供給を行うバッテリを切り替える必要がある。そのため、２電源（バッテリ）搭載のエコラン車にはスタータの電源を切り替えるリレーが搭載されている。

図１は、かかるスタータ電源切替リレーについての従来の制御方法の一例を示すタイムチャートである。同図において、エコランモードにおけるモード１はエンジン回転状態、モード２はエンジン停止要求状態、モード３はエンジン停止状態、モード４はエンジン始動要求状態、をそれぞれ示す。モード１からモード２へ移行した時点で内部状態信号ＳＴＢＲ１がＯＮにされ、これを受けてスタータ電源切替リレー駆動信号ＳＴＢＲがＯＮにされる。すると、スタータ電源切替リレーは、ＯＮ（Ｌｉバッテリ側）となり、突入状態となる。この突入状態では、約３［Ａ］の電流が流される。

次いで、内部状態信号ＳＴＢＲ２がＯＮにされると、スタータ電源切替リレーは、保持状態に移行する。この保持状態では、約１．３［Ａ］の電流が流される。その後、エンジン回転数が０［ｒｐｍ］となり、エコランモードは、モード２からモード３に移行する。やがて、エコランモードがモード３からモード４に移行すると、スタータリレー駆動信号ＳＴＡがＯＮにされ、エンジン回転数が上昇し始める。そして、エコランモードがモード４からモード１に移行する。さらに、エンジン回転数が１５００［ｒｐｍ］に達すると、内部状態信号ＳＴＢＲ１及びＳＴＢＲ２がともにＯＦＦとされ、これに応じてスタータ電源切替リレー駆動信号ＳＴＢＲがＯＦＦとされる。

このように、スタータ電源切替リレーのＯＮ条件は、エコラン状態（エンジン停止要求状態であるモード２）への移行であり、一方、ＯＦＦ条件は、エコラン状態からエンジンが始動し走行状態へ移動したことである。かくして、スタータ電源切替リレーをＯＮするタイミングがエコラン状態への移行時点であるため、エコラン状態が長ければ長いほどスタータ電源切替リレーをＯＮ状態に維持するのに必要な電力の消費量が増加する。また、スタータ電源切替リレーをＯＦＦするタイミングがエコラン状態からエンジンが始動して走行状態に入った（ある程度回転数が上昇）した時点であるため、エンジン再始動後アイドル状態で車両を放置した場合には、リレーＯＮ状態が継続し、やはりリレーＯＮ状態の維持に必要な電力の消費が増加する。

なお、エンジン自動停止始動装置に関する先行技術文献として、下記特許文献１は、内燃機関の自動停止時に電気負荷が発生しても、内燃機関を再始動させる必要のないエンジン自動停止始動装置を開示している。

特開平１０−１５３１５９号公報

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、スタータ電源切替リレーを車両の状況に応じて最適に制御することにより消費電力の低減を図ったエンジン自動停止始動装置及び方法並びにエンジン制御システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明によれば、電気負荷への電力供給源としてエンジン駆動時用に第一の電源及びエンジン停止時用に第二の電源を備える車両において、所定のエンジン自動停止条件が成立するとエンジンを自動的に停止させ、所定のエンジン自動始動条件が成立するとエンジンを自動的に始動させるエンジン自動停止始動装置であって、スタータへの電力供給源として、ＯＦＦ状態で前記第一の電源が使用される一方、ＯＮ状態で前記第二の電源が使用されるようにするスタータ電源切替リレーと、エンジンが自動停止している状態から自動始動が要求される状態へと移行したタイミングにて前記スタータ電源切替リレーをＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替える制御手段と、を具備することを特徴とするエンジン自動停止始動装置が提供される。

一つの好適な態様では、前記制御手段は、前記スタータ電源切替リレーのＯＮ状態への切り替えに同期してスタータを駆動する。

一つの好適な態様では、前記制御手段は、エンジンが自動停止している状態においてキー操作によるエンジン始動要求があった場合には、前記スタータ電源切替リレーをＯＦＦ状態に維持したままスタータを駆動する。

一つの好適な態様では、前記制御手段は、スタータの駆動が完了し且つエンジン回転数が所定の閾値以上である状態が所定時間以上継続したタイミングにて、前記スタータ電源切替リレーをＯＮ状態からＯＦＦ状態へと切り替える。

一つの好適な態様では、前記制御手段は、スタータの駆動が完了し且つエンジン回転数が所定の閾値以上である状態が所定時間以上継続する状態が成立しなくても、エンジンが自動停止している状態から自動始動が要求される状態へ移行してから所定時間以上経過した場合、又は、エンジンの自動始動が要求される状態においてイグニションスイッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態へと操作された場合には、前記スタータ電源切替リレーをＯＮ状態からＯＦＦ状態へと切り替える。

また、本発明によれば、電気負荷への電力供給源としてエンジン駆動時用に第一の電源及びエンジン停止時用に第二の電源を備える車両において、所定のエンジン自動停止条件が成立するとエンジンを自動的に停止させ、所定のエンジン自動始動条件が成立するとエンジンを自動的に始動させ、スタータへの電力供給源として、ＯＦＦ状態で前記第一の電源が使用される一方、ＯＮ状態で前記第二の電源が使用されるようにするスタータ電源切替リレーを制御するエンジン自動停止始動方法であって、エンジンが自動停止している状態から自動始動が要求される状態へと移行したタイミングにて前記スタータ電源切替リレーをＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替えるステップ、 を具備することを特徴とするエンジン自動停止始動方法が提供される。

また、本発明によれば、電気負荷への電力供給源としてエンジン駆動時用に第一の電源及びエンジン停止時用に第二の電源を備える車両において、所定のエンジン自動停止条件が成立するとエンジンを自動的に停止させ、所定のエンジン自動始動条件が成立するとエンジンを自動的に始動させるエンジン自動停止始動機能を備えたエンジン制御システムであって、スタータへの電力供給源として、ＯＦＦ状態で前記第一の電源が使用される一方、ＯＮ状態で前記第二の電源が使用されるようにするスタータ電源切替リレーと、エンジンが自動停止している状態から自動始動が要求される状態へと移行したタイミングにて前記スタータ電源切替リレーをＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替える制御部と、を具備することを特徴とするエンジン制御システムが提供される。

本発明によるエンジン自動停止始動装置においては、スタータ電源切替リレーをＯＮするタイミングが、自動始動が要求される状態へと移行したタイミング（エンジン再始動状態移行後）となるため、エコラン状態におけるスタータ電源切替リレーの消費電力を低減することができる。エコラン状態が多ければ多いほど、また、長ければ長いほど、効果は大きくなる。

また、スタータを駆動するタイミングをスタータ電源切替リレーと同期させることにより、従来技術より協調した制御が可能となる。

また、エコラン状態においてキー操作によりエンジンが始動される場合に、初回エンジン始動（キー始動）時と同様にスタータへの電力供給を第一の電源（Ｐｂバッテリ）から実施するようにすることで、スタータ電源切替リレーをＯＮしなくてもよくなる。そのため、リレーをＯＮするために必要な消費電力を省くことができる。

また、スタータの駆動が完了（非駆動）し、エンジン回転数のアイドル回転数への復帰後、所定時間その状態が継続した場合に、スタータ電源切替リレーをＯＦＦすることにより、従来よりも早いタイミングでスタータ電源切替リレーをＯＦＦすることが可能となる。よって、リレーＯＮに必要な消費電流を低減することができる。

また、スタータを駆動したにもかかわらず、エンジン回転数がアイドル回転数まで復帰しない場合に、エンジン再始動状態移行後、所定時間が経過したタイミングにてスタータ電源切替リレーを強制的にＯＦＦすることにより、従来より早いタイミングにてスタータ電源切替リレーをＯＦＦすることが可能となる。よって、リレーＯＮに必要な消費電流を低減することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図２は、本発明によるエンジン自動停止始動装置が適用されるシステムの一例を示すブロック図である。同図において、２０はスタータモータ、２２はイグニションスイッチ、２４は補機、２６は電動オイルポンプ、２８はＤＣ−ＤＣコンバータ、３０はＰｂバッテリ（第一の電源）、３２はＬｉバッテリ（第二の電源）、３４はエコランＥＣＵ（電子制御ユニット）、３６はＬｉ電池ＥＣＵ、３８はニュートラルスイッチ、４０はスタータ電源切替リレー、４２はＬｉ電池リレー、４４はスタータリレー、をそれぞれ示す。

なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ２８は、Ｐｂバッテリ３０の出力電圧（約１３［Ｖ］）を昇圧してＬｉバッテリ３２に供給する機能と、Ｌｉバッテリ３２の出力電圧（約１６［Ｖ］）を降圧して電気負荷側に供給する機能とを有する。Ｌｉ電池ＥＣＵ３６は、Ｌｉ電池リレー４２を制御するものである。

エコランＥＣＵ３４は、スタータ電源切替リレー４０をＯＦＦとすることにより、スタータ２０への電力供給源としてＰｂバッテリ３０を選択する一方、スタータ電源切替リレー４０をＯＮとすることにより、スタータ２０への電力供給源としてＬｉバッテリ３２を選択することができる。また、エコランＥＣＵ３４は、スタータリレー４４をＯＮとすることにより、エンジンを自動的に始動させることができる。

なお、エコランＥＣＵ３４は、図示しないエンジンＥＣＵ等の他のＥＣＵと通信で接続されており、また、エコランＥＣＵ３４とエンジンＥＣＵとは、別々でも良いし、或いは一体型であっても良い。

図３は、スタータ電源切替リレーのＯＮ状態への切替制御を示すタイムチャートである。同図において、エコランモードにおけるモード１はエンジン回転状態、モード２はエンジン停止要求状態、モード３はエンジン停止状態、モード４はエンジン始動要求状態、をそれぞれ示す。エコランモードがモード１からモード２へ移行し、エンジン回転数が０［ｒｐｍ］となると、エコランモードは、モード２からモード３に移行する。

やがて、エコランモードがモード３からモード４に移行すると、エコランＥＣＵ３４は内部状態信号ＳＴＢＲ１をＯＮにする。これを受けてスタータ電源切替リレー４０に対する駆動信号ＳＴＢＲがＯＮにされる。その結果、スタータ電源切替リレー４０は、ＯＮとなり、突入状態となる。この突入状態では、約３［Ａ］の電流が流される。

次いで、エコランＥＣＵ３４は、内部状態信号ＳＴＢＲ２をＯＮにする。すると、スタータ電源切替リレー４０は、保持状態に移行する。この保持状態では、約１．３［Ａ］の電流が流される。また、エコランＥＣＵ３４は、ＳＴＢＲ２がＯＮにされたのを受けて、スタータリレー４４に対する駆動信号ＳＴＡをＯＮにすることにより、スタータ２０を駆動する。そして、エンジン回転数が上昇し始め、その後、エコランモードがモード４からモード１に移行する。

このように、スタータ電源切替リレー４０をＯＮするタイミングが、モード４に移行したタイミング（エンジン再始動状態移行後）とされているため、エコラン状態におけるスタータ電源切替リレー４０の消費電力を低減することができる。また、スタータ電源切替リレー４０がＯＮ（Ｌｉバッテリ）側となったことを検知し、スタータリレー４４に通電すなわちスタータ２０を駆動しているため、スタータ電源切替リレー４０とスタータリレー４４との協調が図られている。

図４は、エンジン自動停止状態においてキー操作によるエンジン始動要求があった場合の制御を示すタイムチャートである。同図に示されるように、エコランモードがモード３にあるときに、キー操作による始動要求が発生すると、エコランモードはモード４に移行する。

ここで、キー操作によるエンジン再始動時には、初回キー始動時と同様に、スタータ２０へＰｂバッテリ３０から電力供給を実施しても何ら問題は無い。そこで、エコランＥＣＵ３４は、スタータ電源切替リレー４０に対する駆動信号ＳＴＢＲをＯＮすることなく、すなわち、スタータ電源切替リレー４０をＯＮ（Ｌｉ側）することなく、直ちに、スタータリレー駆動信号ＳＴＡをＯＮにしてスタータ２０を駆動する。かくして、スタータ電源切替リレー４０をＯＮするために必要な消費電力を省くことができる。

図５は、スタータ電源切替リレーのＯＦＦ状態への切替制御を示すタイムチャートである。図３に関して説明したように、スタータリレー４４に対する駆動信号ＳＴＡをＯＮにすることにより、スタータ２０を駆動すると、エンジン回転数が上昇し始め、その後、エコランモードがモード４からモード１に移行する。

エコランＥＣＵ３４は、スタータの駆動により、エンジン回転数がアイドル回転数まで復帰した後、所定時間が経過したタイミングにて、内部状態信号ＳＴＢＲ１及びＳＴＢＲ２をともにＯＦＦとすることにより、スタータ電源切替リレー４０をＯＦＦとする。これにより、従来よりも早いタイミングでスタータ電源切替リレーをＯＦＦすることが可能となる。よって、リレーＯＮに必要な消費電流を低減することができる。

図６は、スタータ電源切替リレーを強制的にＯＦＦする制御を示すタイムチャートである。同図に示されるように、スタータリレー駆動信号ＳＴＡをＯＮにしてスタータ２０を駆動しても、エンジン回転数がアイドル回転数まで復帰しない場合がある。かかる場合、すなわち、エンジン始動要求状態（モード４）へ移行後、所定時間経過した場合には、そのタイミングにて、エコランＥＣＵ３４は、スタータ電源切替リレー４０を強制的にＯＦＦする。その後、エンジンは、エンジンストール状態となる。エコランモードにおけるモード０は、そのエンジンストール状態を表す。

この場合にも、従来よりも早いタイミングにてスタータ電源切替リレー４０をＯＦＦすることが可能となり、リレーＯＮに必要な消費電流を低減することができる。また、エンジン始動要求状態（モード４）においてイグニションスイッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態へと操作された場合にも、スタータ電源切替リレー４０をＯＮ状態からＯＦＦ状態へと切り替えることで、同様の効果を得ることができる。

スタータ電源切替リレーについての従来の制御方法の一例を示すタイムチャートである。 本発明によるエンジン自動停止始動装置が適用されるシステムの一例を示すブロック図である。 スタータ電源切替リレーのＯＮ状態への切替制御を示すタイムチャートである。 エンジン自動停止状態においてキー操作によるエンジン始動要求があった場合の制御を示すタイムチャートである。 スタータ電源切替リレーのＯＦＦ状態への切替制御を示すタイムチャートである。 スタータ電源切替リレーを強制的にＯＦＦする制御を示すタイムチャートである。

符号の説明

２０ スタータモータ
２２ イグニションスイッチ
２４ 補機
２６ 電動オイルポンプ
２８ ＤＣ−ＤＣコンバータ
３０ Ｐｂバッテリ
３２ Ｌｉバッテリ
３４ エコランＥＣＵ
３６ Ｌｉ電池ＥＣＵ
３８ ニュートラルスイッチ
４０ スタータ電源切替リレー
４２ Ｌｉ電池リレー
４４ スタータリレー

Claims (7)

1. 電気負荷への電力供給源としてエンジン駆動時用に第一の電源及びエンジン停止時用に第二の電源を備える車両において、所定のエンジン自動停止条件が成立するとエンジンを自動的に停止させ、所定のエンジン自動始動条件が成立するとエンジンを自動的に始動させるエンジン自動停止始動装置であって、
   スタータへの電力供給源として、ＯＦＦ状態で前記第一の電源が使用される一方、ＯＮ状態で前記第二の電源が使用されるようにするスタータ電源切替リレーと、
   エンジンが自動停止している状態から自動始動が要求される状態へと移行したタイミングにて前記スタータ電源切替リレーをＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替える制御手段と、
   を具備することを特徴とするエンジン自動停止始動装置。
2. 前記制御手段は、前記スタータ電源切替リレーのＯＮ状態への切り替えに同期してスタータを駆動する、請求項１に記載のエンジン自動停止始動装置。
3. 前記制御手段は、エンジンが自動停止している状態においてキー操作によるエンジン始動要求があった場合には、前記スタータ電源切替リレーをＯＦＦ状態に維持したままスタータを駆動する、請求項１に記載のエンジン自動停止始動装置。
4. 前記制御手段は、スタータの駆動が完了し且つエンジン回転数が所定の閾値以上である状態が所定時間以上継続したタイミングにて、前記スタータ電源切替リレーをＯＮ状態からＯＦＦ状態へと切り替える、請求項２又は請求項３に記載のエンジン自動停止始動装置。
5. 前記制御手段は、スタータの駆動が完了し且つエンジン回転数が所定の閾値以上である状態が所定時間以上継続する状態が成立しなくても、エンジンが自動停止している状態から自動始動が要求される状態へ移行してから所定時間以上経過した場合、又は、エンジンの自動始動が要求される状態においてイグニションスイッチがＯＮ状態からＯＦＦ状態へと操作された場合には、前記スタータ電源切替リレーをＯＮ状態からＯＦＦ状態へと切り替える、請求項４に記載のエンジン自動停止始動装置。
6. 電気負荷への電力供給源としてエンジン駆動時用に第一の電源及びエンジン停止時用に第二の電源を備える車両において、所定のエンジン自動停止条件が成立するとエンジンを自動的に停止させ、所定のエンジン自動始動条件が成立するとエンジンを自動的に始動させ、スタータへの電力供給源として、ＯＦＦ状態で前記第一の電源が使用される一方、ＯＮ状態で前記第二の電源が使用されるようにするスタータ電源切替リレーを制御するエンジン自動停止始動方法であって、
   エンジンが自動停止している状態から自動始動が要求される状態へと移行したタイミングにて前記スタータ電源切替リレーをＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替えるステップ、
   を具備することを特徴とするエンジン自動停止始動方法。
7. 電気負荷への電力供給源としてエンジン駆動時用に第一の電源及びエンジン停止時用に第二の電源を備える車両において、所定のエンジン自動停止条件が成立するとエンジンを自動的に停止させ、所定のエンジン自動始動条件が成立するとエンジンを自動的に始動させるエンジン自動停止始動機能を備えたエンジン制御システムであって、
   スタータへの電力供給源として、ＯＦＦ状態で前記第一の電源が使用される一方、ＯＮ状態で前記第二の電源が使用されるようにするスタータ電源切替リレーと、
   エンジンが自動停止している状態から自動始動が要求される状態へと移行したタイミングにて前記スタータ電源切替リレーをＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替える制御部と、
   を具備することを特徴とするエンジン制御システム。

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