JP2007100565A - エンジン始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリの放電能力の低下に係わらずエンジン始動時にバッテリを含む車載機器に望ましくない動作状態が発生するのを防止可能なエンジン始動制御装置を提供すること。
【解決手段】エンジン始動に際してバッテリの蓄電状態を調べ（Ｓ１００）、それがエンジン始動に耐えることができるかどうか、もしくは、走行に関連する装置である電動操舵装置や電動制動装置やそれらを制御する電子制御装置の正常作動を保証する電源電圧を維持できるかどうかをこの蓄電状態に基づいて判定し（Ｓ１０２）、蓄電不足の場合にはエンジン始動を禁止する（Ｓ１０４）。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車用内燃機関（エンジンと略称する）の始動を制御するエンジン始動制御装置に関する。

従来の車両用エンジン始動動作は、イグニッションキーのオンによりバッテリから給電されてエンジン始動動作を行うスタータにより行われる。この種のエンジン始動系としてはたとえば下記の特許文献１などに記載され、周知となっている。

また、近年、車両走行系はますます電動化されつつあり、たとえば下記の特許文献２のような電動操舵装置や電動制動装置が従来の機械式のものに代えて一般的となっている。
特許第３０８４７８９号 特許第３１８６０４８号

上記した従来の車両用エンジン始動系において、エンジン始動（点火式内燃機関ではエンジン着火）の成功の可否は、バッテリの放電能力とエンジン始動系の動作条件とにより決定される。バッテリ放電能力が低下したり、エンジン始動系の負荷トルクが重かったりすると、スタータによるエンジン始動時にエンジン回転数が持続的回転数上昇可能なレベルまで上昇できず（たとえば点火式内燃機関では着火に必要な最低回転数値を超えることができず）、エンジン始動に失敗する。放電能力が大幅に不足した状態のバッテリがこのようなエンジン始動の失敗により更にダメージを受けることは周知となっている。

また、エンジン回転数が持続上昇可能なレベル（たとえばエンジン着火可能なレベル）に達した場合でも、電動操舵装置や電動制動装置、更にはそれらを制御する電子制御装置のような走行関連装置へのバッテリからの印加電圧がそれらの正常動作可能な最低電圧を下回ってしまう場合もあった。もちろん、エンジン着火などによりエンジン回転数が上昇して発電機の発電が開始された後、発電機からバッテリへの充電が所定時間継続されると、バッテリ及び発電機からなる給電系からこれら電動操舵装置や電動制動装置などの電動式走行関連機器への給電電圧がそれらの最低作動電圧値を上回り、その結果として電動式走行関連機器は正常に作動する。

しかし、バッテリ劣化が進行していたり、深く放電していたりする場合には、エンジン着火からこれら走行関連装置への印加電圧が正常に回復するまでに相当の長期間を要し、この間、これら走行関連装置が正常に動作せず、走行安全性に問題を生じる可能性が予想される。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、バッテリの放電能力の低下に係わらずエンジン始動時にバッテリを含む車載機器に望ましくない動作状態が発生するのを防止可能なエンジン始動制御装置を提供することをその目的としている。

上記課題を解決する第１発明のエンジン始動制御装置は、イグニッションキーのオンによりバッテリから給電されてエンジン始動動作を行うエンジン始動手段と、前記バッテリから給電されて車両走行制御動作を行う所定の走行関連装置を前記エンジンの始動時に駆動可能かどうかを少なくとも前記バッテリの状態量に基づいて判定するバッテリ状態検出判定手段と、前記駆動が不能であると判定された場合に前記イグニッションキーのオンにもかかわらず前記エンジン始動手段の作動を禁止するエンジン始動インタロック手段とを備えることを特徴としている。走行関連装置としては、たとえば電動操舵装置（電動ステアリング装置）や、電動制動装置（電動ブレーキ装置）や、それらを制御する電子制御装置などが挙げられる。

すなわち、この第１発明によれば、エンジン始動の際にバッテリから給電されて必須に作動状態とされる走行関連装置への作動電力供給が十分かどうかを判定し、エンジン始動が可能かどうかにかかわらず、エンジン始動に際してこれら走行関連装置への作動電力供給が保証されない場合に、エンジン始動を禁止する。このようにすれば、最終的にエンジン始動に成功したとしてもその後の発電による走行関連装置への給電が確立されるまでの間、走行関連装置の動作が保証されず、たとえばエンジン始動後に操舵不能に陥ったり、制動不能に陥ったりすることを防止することができる。

上記課題を解決する第２発明のエンジン始動制御装置は、イグニッションキーのオンによりバッテリから給電されてエンジン始動動作を行うエンジン始動手段と、前記バッテリがエンジン始動に必要な最小放電電力値又は最小放電電力量値を前記エンジンの始動時に放電可能かどうかを少なくとも前記バッテリの状態量に基づいて判定するバッテリ状態検出判定手段と、前記放電が不能であると判定された場合に前記イグニッションキーのオンにもかかわらず前記エンジン始動手段の作動を禁止するエンジン始動インタロック手段とを備えることを特徴としている。

すなわち、この第２発明によれば、エンジン始動の際にバッテリがエンジン始動に最低必要な蓄電量を有しているかどうかを判定し、蓄電量がこの条件を満足しない場合にはエンジン始動を禁止する。このようにすれば、エンジン始動不能な状態でのエンジン始動動作による無駄なバッテリ放電を防止して、バッテリの過放電保護を実現でき、バッテリ寿命を改善することができる。

好適な態様において、バッテリ状態検出判定手段は、イグニッションキーのオンによるエンジン始動手段の作動開始前にこの判定を行う。このようにすれば、イグニッションキーがオンされる前に予めエンジン始動動作を許可すべきかどうかが判定済みであるため、イグニッションキーのオン時点又はそれ以前にエンジン始動インタロック手段を作動させてエンジン始動を禁止することができ、イグニッションキーのオン後に前記判定を行う場合に比べて、判定及び禁止の遅れがなく、かつ、イグニッションキーのオンによる無駄な電力消費を防止することもできる。

好適な態様において、イグニッションキーのオン後でかつイグニッションキーのオンによるエンジン始動手段の動作開始前にこの判定を行う。このようにすれば、イグニッションキーがオンされる前に予めエンジン始動動作を許可すべきかどうかが判定済みであるため、イグニッションキーのオン直後にバッテリ状態を判定するため、たとえ長期の車両運転休止期間の後でも最新のバッテリ状態に基づいて判定を行うことができ、上記車両運転休止期間に定期的なバッテリ状態のモニタリングも不要となる。

好適な態様において、バッテリ状態判定手段は、イグニッションキーのオンによるエンジン始動手段の動作開始直後にこの判定を行う。このようにすれば、エンジン始動手段としてのスタータへの通電直後に前記判定を行うため、最新のバッテリ状態をその大放電状態で判定することができ、判定精度を大幅に高精度化することができる。

好適な態様において、このバッテリの状態量は、バッテリの充電率、残存容量、内部抵抗、余寿命及び電圧の少なくとも一つを含む。このようにすれば、通常においてバッテリ状態の判定のために演算乃至検出する通常のバッテリパラメータを用いて上記判定を行うため、回路又はソフトウエア処理を複雑化することなく、このバッテリパラメータをエンジン始動後は、バッテリ状態のモニターやその制御のために利用することができる。

好適な態様において、エンジン始動インタロック手段は、エンジン始動手段としてのスタータ装置、エンジン点火装置及び燃料供給装置のうちの少なくとも一つへのバッテリからの給電を遮断する遮断スイッチを有する。このようにすれば、極めて簡素な構成によりエンジン始動を禁止することができる。

本発明の好適態様を以下の実施形態より具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施形態に限定されるものではなく、その他の公知技術を用いて本発明の技術思想を実現してもよいことはもちろんである。

（実施形態１）
点火式内燃機関（エンジン）搭載車両に搭載した実施形態１の車両用エンジン始動系を図１に示す回路図を参照して説明する。

この車両用エンジン始動制御装置は、１はバッテリ、２はイグニッションキースイッチ（イグニッションキーとも言う）、３はスタータ（エンジン始動手段）、４はコントローラ（バッテリ状態検出判定手段）、５は遮断リレー（エンジン始動インタロック手段）、６は発電機、７は電源ラインである。スタータ３はマグネットスイッチ３１とスタータモータ３２とをもち、スタータモータ３２の駆動トルクはエンジン８のクランクシャフトに与えられる。スタータ３、コントローラ４及び遮断リレー５は本発明で言う車両用エンジン始動制御装置を構成している。

バッテリ１の負極端子は接地され、正極端子は電源ライン７を通じてのマグネットスイッチ３１の電源側接点端子３３に印加されている。電源ライン７は、イグニッションキースイッチ２及び遮断リレー５を通じてマグネットスイッチ３１のコイル接点端子３４に接続されている。電源ライン７は発電機６から発電電力を給電されるとともに不図示の多数の電気負荷に給電している。コントローラ４は、マイコンを内蔵するとともに、バッテリ電圧を検出し、このバッテリ電圧に基づいてバッテリ１の蓄電状態を判定し、判定結果に基づいてバッテリ蓄電状態が不良と判定した場合に遮断リレー５を開閉制御する。

以下、コントローラ４のエンジン始動インタロック動作を図２に示すフローチャートを参照して説明する。まず、イグニッションキースイッチ２のオンによりコントローラ４に電源電圧を給電すると、コントローラ４に内蔵されたマイクロコンピュータは所定の初期化動作（リセット動作）を行った後、バッテリ１の電圧ＶＢを読み込み（Ｓ１００）、読み込んだバッテリ１の電圧ＶＢが所定のしきい値電圧値Ｖth未満かどうかを判定する（Ｓ１０２）。この実施例では、このしきい値電圧値Ｖｔｈはたとえば８Ｖに設定されている。また、バッテリ１の常用電圧はたとえば１２〜１５Ｖに設定されている。

判定時点においては、イグニッションキースイッチ２がオンしているため、常閉リレーである遮断リレー５はオン状態となっており、バッテリ１からスタータ３へ非常に大きなエンジン始動電流が通電され、バッテリ１の内部抵抗によりバッテリ電圧ＶＢは大きく低下している。バッテリ１の劣化状態や蓄電状態はバッテリの端子電圧に強い正相関をもち、したがって、バッテリ１の蓄電状態（放電可能状態）はバッテリ電圧ＶＢに強く依存している。

この実施例では、バッテリ１から給電されて作動する不図示の電動操舵装置、不図示の電動制動装置及びそれらを制御する不図示の電子制御装置の正常動作が可能な最低電源電圧値を上記しきい値電圧値Ｖｔｈとして採用している。ステップＳ１０２にてバッテリ電圧ＶＢがしきい値電圧値Ｖｔｈ未満であるということはこれら装置が正常動作しない可能性が生じることを意味する。そこで、この実施形態では、バッテリ電圧ＶＢがしきい値電圧値Ｖｔｈ未満である場合に遮断リレー５を開いてバッテリ１からスタータ３への給電を停止し、これによりエンジン始動を停止させる。

このようにすれば、エンジン始動直後におけるバッテリ１の放電能力不足により、電動操舵装置や電動制動装置やそれらを制御する電子制御装置などの走行関連装置の正常動作が保証できないと判定した場合には、スタータ３への通電開始後、この通電を遮断リレー５により遮断するため、走行関連装置の不確実な動作状態がエンジン始動直後に発生することを防止することができる。また、スタータ３への通電を早期に遮断することができるため、エンジン始動禁止すべき場合には速やかな禁止を実現して無駄なバッテリーの消耗も防止することができる。更に、スタータ３への大電流通電状態におけるバッテリ電圧ＶＢにより上記判定を行うため、判定精度を向上することができる。

（変形態様）
なお、上記実施形態において、以下の変更が可能なことは図示説明するまでもないことは明らかである。まず、エンジンとしては点火式内燃機関の代わりに圧縮着火式内燃機関でもよい。遮断リレー５の代わりに半導体リレーでもよい。イグニッションキースイッチ２と遮断リレー５との前後配置関係は逆としてもよく、遮断リレー５をマグネットスイッチ３１のコイルと接地との間に配置してもよい。イグニッションキースイッチ２からスタータ３のマグネットスイッチ３１のコイルに直接通電する代わりに、イグニッションキースイッチ２によりマグネットスイッチ３１のコイルへの通電を断続するリレーをオンさせ、このリレーのオンによりマグネットスイッチ３１に通電してもよい。この場合には、このリレーに遮断リレー５と同等の遮断機能を付与することができる。すなわち、このリレーのコイルへの通電を制御する回路に上記遮断のための信号電圧を入力してこのリレーを遮断することができる。エンジン始動停止のためのスタータへの通電停止に加えて、あるいは、エンジン始動停止のためのスタータへの通電停止を行うことなく、エンジン始動に必須の機器たとえば着火装置や燃料供給装置の作動を停止させてエンジン始動を停止してもよい。なお、これらエンジン始動に必須の機器たとえば着火装置や燃料供給装置の作動停止は、これら機器へ印加する電源電圧を遮断する他、これら機器の動作を制御する電子制御装置への停止信号の出力により実施しても良いことは明白である。

その他、図２の制御では、ステップＳ１００にてイグニッションキースイッチ２のオン後、バッテリ電圧ＶＢを読み込んだ直後にステップＳ１０２にて判定動作を行ったが、スタータモータ３２への通電開始直後にはスタータモータ３２へは非常な大電流が流れるとともにその電流波形変化が大きいため、ステップＳ１００において検出するバッテリ電圧ＶＢは、コントローラ４のマイコン初期化後の所定期間におけるバッテリ電圧ＶＢの最小値あるいは平均値などとしてもよい。

（実施形態２）
他の実施形態を図１に示す回路図を参照して説明する。この実施形態はしきい値電圧値Ｖｔｈの値を変更した以外は実施形態１と同じである。この実施形態のしきい値電圧値Ｖｔｈは、エンジン始動に必要な最小放電電力値（又は最小放電電力量値）をエンジン始動時に放電可能なバッテリ１の蓄電状態に相当するバッテリ電圧値とされる。よく知られているように、バッテリ１がスタータ３に放電可能な電力又は電力量はバッテリ電圧ＶＢに強い正相関をもつ。したがって、しきい値電圧値Ｖｔｈを適切に定めれば、スタータ３がエンジン始動が成就する回転数までエンジンを駆動できないにもかかわらずスタータ３に通電していたずらにバッテリ１を更に消耗させてしまうという問題を良好に防止することができる。このしきい値電圧値Ｖｔｈはたとえば６．５Ｖに設定されている。すなわち、実施形態では、エンジン始動の際にバッテリ１がエンジン始動に最低必要な蓄電量を有しているかどうかを判定し、バッテリ１の蓄電状態を示す電池パラメータとしてのバッテリ電圧ＶＢの大きさに基づいて判定し、蓄電量がこの条件を満足しない場合にはエンジン始動を禁止する。このようにすれば、エンジン始動不能な状態でのエンジン始動動作による無駄なバッテリ放電を防止して、バッテリの過放電保護を実現でき、バッテリ寿命を改善することができる。

（変形態様）
その他、上記実施形態１、２では次の変更が可能である。

まず、図１の制御では、イグニッションキースイッチ２がオンしてスタータ３に通電した直後にバッテリ１の蓄電状態の判定を行ったが、イグニッションキースイッチ２がオンされる前にたとえば定期的にバッテリ１の蓄電状態を判定してもよい。もしくは、スタータ３はイグニッションキースイッチ２のオンにより作動するリレーのオンにより通電されるようにしておき、イグニッションキースイッチ２がオンされた後、このリレーをオンすることなくバッテリ１の蓄電状態を検出判定し、この判定結果に基づいてこのリレーをオンするか否かを決定しても良い。このようにすれば、エンジン始動を最終的に停止するにもかかわらず一旦、スタータ３に通電してバッテリ１を消耗させてしまう不具合を回避することができる。

その他、上記したバッテリ１の蓄電状態（本発明で言うバッテリの状態量）としては、上記電圧に代えて、より一層精密にその放電可能電力を示す充電率、残存容量、内部抵抗、余寿命などを採用しても良い。検出されたバッテリ１の電圧と電流とを用いて演算を行うことによりこれらの電池パラメータを取得できることはもはや電池技術において周知事項であるため、これら充電率、残存容量、内部抵抗、余寿命などの演算の詳細説明は省略される。

実施形態の車両用エンジン始動制御装置を説明するための回路図である。 図１のコントローラのエンジン始動禁止用の制御動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ バッテリ
２ イグニッションキースイッチ（イグニッションキー）
３ スタータ（エンジン始動手段）
４ コントローラ（バッテリ状態検出判定手段）
５ 遮断リレー（エンジン始動インタロック手段）
６ 発電機
７ 電源ライン
８ エンジン
３１ マグネットスイッチ
３２ スタータモータ

Claims (7)

1. イグニッションキーのオンによりバッテリから給電されてエンジン始動動作を行うエンジン始動手段と、
   前記バッテリから給電されて車両走行制御動作を行う所定の走行関連装置を前記エンジンの始動時に駆動可能かどうかを少なくとも前記バッテリの状態量に基づいて判定するバッテリ状態検出判定手段と、
   前記駆動が不能であると判定された場合に前記イグニッションキーのオンにもかかわらず前記エンジン始動手段の作動を禁止するエンジン始動インタロック手段と、
   を備えることを特徴とする車両用エンジン始動制御装置。
2. イグニッションキーのオンによりバッテリから給電されてエンジン始動動作を行うエンジン始動手段と、
   前記バッテリがエンジン始動に必要な最小放電電力値又は最小放電電力量値を前記エンジンの始動時に放電可能かどうかを少なくとも前記バッテリの状態量に基づいて判定するバッテリ状態検出判定手段と、
   前記放電が不能であると判定された場合に前記イグニッションキーのオンにもかかわらず前記エンジン始動手段の作動を禁止するエンジン始動インタロック手段と、
   を備えることを特徴とする車両用エンジン始動制御装置。
3. 請求項１又は２記載の車両用エンジン始動制御装置において、
   前記バッテリ状態検出判定手段は、
   前記イグニッションキーのオンによる前記エンジン始動手段の作動開始前に前記判定を行う車両用エンジン始動制御装置。
4. 請求項１又は２記載の車両用エンジン始動制御装置において、前記バッテリ状態検出判定手段は、
   前記イグニッションキーのオン後でかつ前記イグニッションキーのオンによる前記エンジン始動手段の動作開始前に前記判定を行う車両用エンジン始動制御装置。
5. 請求項１又は２記載の車両用エンジン始動制御装置において、
   前記バッテリ状態判定手段は、
   前記イグニッションキーのオンによる前記エンジン始動手段の動作開始直後に前記判定を行う車両用エンジン始動制御装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか記載の車両用エンジン始動制御装置において、
   前記バッテリの状態量は、前記バッテリの充電率、残存容量、内部抵抗、余寿命及び電圧の少なくとも一つを含む車両用エンジン始動制御装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか記載のエンジン始動制御装置において、
   前記エンジン始動インタロック手段は、
   前記エンジン始動手段としてのスタータ装置、エンジン点火装置及び燃料供給装置のうちの少なくとも一つへの前記バッテリからの給電を遮断する遮断スイッチを有するエンジン始動制御装置。

Images