JP2007239619A - エコラン制御装置及びエコラン制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】始動時充電率の検出前であっても、エコラン制御を実行できるか否かを正確に決定することができるエコラン制御装置及びエコラン制御方法を提供する。
【解決手段】エンジン停止条件が成立すると、始動時充電率SOC-bが検出済みか否かを判定し（ステップ１０２）、充電率SOC-bが未だ検出されていない場合、駐車中のバッテリ状態が良好であったか否かを判定し、駐車中のバッテリ状態が悪い場合、エコランを禁止し、駐車中のバッテリ状態が良い場合は所定回数のみエコランを許可する（ステップ101〜106）。一方、充電率SOC-bが検出済みである場合は、充電率SOC-bが所定値Ａoより大きい場合、エコランを許可し、充電率SOC-bが所定値Ａoより小さい場合、エコランを禁止する（ステップ107〜109）。
【選択図】図６

Description

本発明は、エンジンの駆動と停止を行いながら車両を走行させるエコラン（アイドリングストップ）機能を備えたエコラン制御装置及びエコラン制御方法に関する。

近年、燃費改善及びエミッション低減を目的として、所定のエンジン停止条件成立時にエンジン自動停止を指令し、その後の所定のエンジン始動条件成立時にエンジン自動再始動を指令してエンジン始動モータを駆動させるエンジン自動停止再始動制御（いわゆるエコラン制御）が採用されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２２２０３５号公報

すなわち、信号待ち等において、実際には車両が走行していないにもかかわらずエンジンをアイドリング状態で駆動していると、排気ガスが出るとともに、燃料の消費が増加するという問題があった。このため、信号などで車両が停止している状態や走行中であってもアクセルオフが一定時間継続した場合等に、エンジンを一時的に停止させ、このエンジンの一時停止状態で、アクセルが踏まれると再びエンジンを始動して発進させるようにしている。
このエコラン制御システムによれば、エンジンを走行に必要なときだけ駆動し、それ以外は停止させることで、燃費を向上させるとともに、エンジン駆動時間の短縮によって排ガス量を減少させることができる。

このようなエコラン制御システムをＬｉバッテリ等の通常バッテリとは異なる電源によって駆動する場合には、特に問題は生じないが、通常バッテリでエコラン制御を行うシステム、すなわち、１電源エコランシステムでは、バッテリの充電状態が悪いと再始動できなくなる恐れがある。
このため、スタータ駆動直後に検出したバッテリの始動時充電率に基づいてエコラン制御を実行するか否かを決定することにより、バッテリの充電率（ＳＯＣ）が再始動できる値以上であるときのみ、エコランを許可するようにしている。

上記のように、従来のエコラン制御システムでは、スタータ駆動直後に検出したバッテリの始動時充電率に基づいてエコラン制御の可否を決定しているが、始動時充電率検出（擬似開放電圧算出）が完了するまでは、エコラン制御の可否が決定できないため、駐車前（イグニッションオフ）に算出した充電率を使用してエコラン制御を実行するか否かを決定している。

しかしながら、駐車前に検出したバッテリの充電率は、従来、エンジン始動時に検出した始動時充電率をバッテリの放電電流の積算値により補正した値を使用しており、クランキング時も電流積算すると充電率の算出精度が悪化するので、駐車前に検出したバッテリの充電率は実充電率とかけ離れた値になっている可能性がある。

また、車両が駐車中であっても、例えば、盗難が発生した場合に警報を発生するセキュリティＥＣＵ等が動作していると、駐車中の放電によりバッテリの充電率が減少していることもあるので、駐車前に検出したバッテリの充電率を使用してエコラン制御の可否を判定した場合、駐車前に検出したバッテリの充電率とバッテリの実充電率とが乖離していると、最悪の場合、エンジンを再始動できなくなるという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、始動時充電率の検出前であっても、エコラン制御を実行できるか否かを正確に決定することができるエコラン制御装置及びエコラン制御方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため、本発明に係るエコラン制御装置（１）は、
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、エンジン始動条件が成立するとエンジンを自動的に始動させる制御手段を備えたエコラン制御装置であって、
上記制御手段が、始動時充電率に基づいてエコラン制御の実施可否を判断するとともに、始動時充電率が検出されるまでは、イグニッションオフ中のバッテリ充電率に基づいてエコラン制御の実施可否を判断することを特徴とする。

また、本発明に係るエコラン制御装置（２）は、エコラン制御装置（１）において、
上記制御手段が、イグニッションオフ前のバッテリ充電率と、スリープ時間、異常放電履歴、電流積算値のいずれかとに基づいてイグニッションオフ中のバッテリ充電率を判断することを特徴とする。

さらに、本発明に係るエコラン制御装置（３）は、エコラン制御装置（２）において、
上記制御手段が、車両電源オフ状態で、全ＥＣＵがスリープに入った後に、バッテリ状態をモニタすることにより、イグニッションオフ前のバッテリ充電率を検出することを特徴とする。

また、本発明に係るエコラン制御方法（１）は、
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、エンジン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コラン制御方法であって、
始動時充電率に基づいてエコラン制御の実施可否を判断するとともに、始動時充電率が検出されるまでは、イグニッションオフ中のバッテリ充電率に基づいてエコラン制御の実施可否を判断することを特徴とする。

本発明に係るエコラン制御装置（１）、（２）及びエコラン制御方法（１）によれば、始動時充電率が検出されるまでは、例えば、イグニッションオフ前のバッテリ充電率等から検出したイグニッションオフ中のバッテリ充電率に基づいてエコラン制御の実施可否が判断されるので、始動時充電率の検出前であっても、エコラン制御を実行できるか否かを正確に決定することができる。

また、本発明に係るエコラン制御装置（３）によれば、車両電源オフ状態で、全ＥＣＵがスリープに入った後に、バッテリ状態をモニタすることにより、イグニッションオフ前のバッテリ充電率が検出されるので、イグニッションオフ前のバッテリ充電率を正確に検出することができる。

以下、本発明のエコラン制御装置の実施例について、図面を用いて説明する。
図１はエンジン制御システムの概略ブロック図であり、図に示すように、このエンジン制御システムは、エンジン１、エンジンの運転状態を制御するエンジンＥＣＵ２、エンジンの自動停止から自動始動までをエコランモードとして制御するエコランＥＣＵ３及びバッテリ５の状態を検出してオルタネータ６の発電制御を行う電源管理装置４により構成されている。
エンジンＥＣＵ２は燃料系や点火系等の各部を制御することで通常走行時におけるエンジン１の燃焼を制御するとともに、エンジン一時停止において、エンジン１の停止及び再始動を制御する。

一方、エコランＥＣＵ３には、アクセルセンサ１１、ブレーキスイッチ１２、車速センサ１３、エンジン回転数センサ１４等の種々のセンサ等の出力が入力され、エコランＥＣＵ３は、これらのセンサの出力に基づいて所定のエンジン停止条件、エンジン始動条件が成立するか否かを判断し、エンジン自動停止、エンジン自動再始動をエンジンＥＣＵ２に指令する。

このエコランＥＣＵ３は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ（Read Only Memory）３２、ＲＡＭ（Random Access Memory)３３から構成され、ＣＰＵ３１はエコランＥＣＵ３のハードウェア各部を制御するとともに、ＲＯＭ３２に記憶されたプログラムに基づいてエコラン自動停止やエコラン再始動等の各種のプログラムを実行する。また、ＲＯＭ３２は上記のエコラン自動停止やエコラン再始動等の各種のプログラムを記憶し、ＲＡＭ３３はＳＲＡＭ等で構成され、プログラムの実行時に発生する一時的なデータを記憶する。
なお、本実施例では、エンジンＥＣＵ２とエコランＥＣＵ３は別々である例を示したが、エンジンＥＣＵがエコラン機能を備えた一体型であってもよい。

また、アクセルセンサ１１はアクセルペダルが踏まれているか否かを検出し、アクセルペダルが踏み込まれているとき、オン信号を出力し、ブレーキスイッチ１２はブレーキペダルが踏み込まれたとき、及びパーキングブレーキが作動しているとき、それぞれオン信号を出力する。車速センサ１３は車両の出力軸の回転を検出することにより車速を検出し、エンジン回転数センサ１４はエンジン１の回転軸の回転数を検出することによりエンジン回転数を検出する。

そして、エコランＥＣＵ３は、エンジン１の動作中、アクセルセンサ１１、ブレーキスイッチ１２、車速センサ１３、エンジン回転数センサ１４等の各種センサの出力を取り込み、所定のエコラン条件、例えば、アクセルオフ、かつ、ブレーキオン、かつ、車速＝０、かつ、エンジン回転数が６００〜１０００ｒｐｍの範囲にあるアイドル状態の所定時間、例えば、２秒間継続、を判定すると、アイドリングストップを実施する。

一方、電源管理装置４は、バッテリ５の仮想開放電圧、擬似開放電圧を算出し、これらの値に基づいてバッテリ放電特性、すなわち、仮想開放電圧から検出したバッテリ充電率SOC-a、及び、始動時充電率、すなわち、擬似開放電圧から検出したバッテリ充電率SOC-bを検出し、これらの値によってオルタネータ６の発電を制御するとともに、エコランＥＣＵ３に始動時充電率SOC-bを入力する。

図１に示すように、バッテリ５には、電流検出器５１が直列に接続されるとともに、電圧検出器５２が並列に接続され、バッテリ５内にはバッテリの液温度を検出するバッテリ液温度検出器５３が設けられている。電流検出器５１はバッテリ５の充放電電流を、電圧検出器５２はバッテリ５の端子電圧を検出し、これらの検出出力はバッテリ液温度検出器５３の検出出力とともに、電源管理装置４に入力される。
また、エンジン１により駆動されるオルタネータ６は、通信ライン７を介して電源管理装置４から指令を受け、電源ライン８を介してバッテリ５を充電するとともに、車両の他の電気負荷に電力を供給する。

次に、電源管理装置４がバッテリ充電率SOC-a、SOC-bを検出する場合の作用について説明する。
図２は、駐車状態から走行を開始し、再び駐車するまでのエンジン状態、電源管理装置のウェイクアップ状態、及びバッテリ充電率SOC-a、SOC-bの更新状況を説明するための図であり、アクセサリ（ＡＣＣ）スイッチ、イグニッション（ＩＧ）スイッチがオンになりエンジン１が駆動された場合、及び、エコラン再始動時に電源管理装置４は、バッテリ充電率SOC-aを検出する。

すなわち、電源管理装置４は、図３（ａ）に示すように、スタータ（ＳＴＡ）駆動信号がオンになると、一定のマスク期間の経過後に電流検出器５１からのバッテリ５の充放電電流と、電圧検出器５２からのバッテリ５の端子電圧をサンプリングしてデータとして取得し、ＳＴＡ信号がオフすると、取得した電圧、電流データを図３（ｂ）に示すようにＸ−Ｙ座標にプロットすることにより放電特性を求め、この放電特性からバッテリ電流０［Ａ］時のバッテリ電圧を求めることにより仮想開放電圧を算出する。

そして、算出した仮想開放電圧に基づいて、メモリ（図示せず）に記憶されている、図４に示すバッテリ開放電圧と充電率（ＳＯＣ）との関係を示すマップを使用して、充電率SOC-aを検出する。
なお、図３（ａ）に示すように、電動パワステ（ＥＰＳ）の作動信号がオンした場合にも、上記と同様にして、仮想開放電圧を算出して充電率SOC-aを検出する。

また、エンジン始動を検出すると、電源管理装置４は、図５に示すように、オルタネータ６の調整電圧を１４［Ｖ］に保持し（１）、バッテリ５を充電状態とし、このバッテリ充電状態が所定時間継続されると、オルタネータ６の調整電圧を12.5［Ｖ］に低下させてバッテリ５を放電状態とする（２）。そして、放電状態で電流が安定すると、オルタネータ６の調整電圧を１４［Ｖ］へ徐増させ（３）、このとき、電流検出器５１及び電圧検出器５２からの信号をサンプリングすることにより、バッテリ５の充放電電流と端子電圧をデータとして取得し、このサンプリング結果から電流値bism＝０［Ａ］時、すなわち、オルタネータ６とバッテリ５間の電流値＝０になった時の電圧値bvsmを求めることにより擬似開放電圧を算出する。

そして、上記と同様に、算出した擬似開放電圧に基づいて、図４に示すバッテリ開放電圧と充電率（ＳＯＣ）との関係を示すマップを使用することにより、充電率SOC-bを検出してエコランＥＣＵ３に入力し、エコランＥＣＵ３は入力された充電率SOC-bをＲＡＭ３３に記憶する。
この充電率SOC-bを算出した後、電源管理装置４は電流検出器５１の出力に基づいてバッテリ５の充放電電流を積算し、この積算値によって充電率SOC-bを補正しながら、逐次エコランＥＣＵ３に入力する。
なお、充電率SOC-aは走行開始直後に検出できるが精度が悪く、充電率SOC-bは精度が高いので、エコランＥＣＵ３は、始動時充電率SOC-bを用いてエコラン制御の実施可否を判断する。

次に、エンジン１の動作中、エコランＥＣＵ３が実行するエコラン制御プログラムの作用について図６のフローチャートにより説明する。
エコランＥＣＵ３のＣＰＵ３１は、エンジン１の動作中、常時、図６のフローチャートに示すエコラン制御プログラムを実行しており、このプログラムを開始すると、まず、アクセルセンサ１１、ブレーキスイッチ１２、車速センサ１３、エンジン回転数センサ１４等の各種センサの出力を取り込み、所定のエコラン条件、例えば、アクセルオフ、かつ、ブレーキオン、かつ、車速＝０、かつ、エンジン回転数が６００〜１０００ｒｐｍの範囲にあるアイドル状態が所定時間、例えば、２秒間継続したか否かを判定することにより、エンジン停止条件が成立したか否かを判定し（ステップ１０１）、エンジン停止条件が成立していないと判定した場合、プログラムを終了する。

エンジン停止条件が成立したと判定した場合、ＣＰＵ３１は、電源管理装置４から充電率SOC-bが入力されたか否かを判断することにより、充電率SOC-bが検出済みか否かを判定し（ステップ１０２）、充電率SOC-bが未だ検出されていないと判定した場合、駐車中のバッテリ状態が良好であったか否かを判定する（ステップ１０３）。

なお、駐車時の車両電源ALLOFF状態で、全ＥＣＵ（車両用電子制御装置）がスリープ状態に入った後に、バッテリ電圧をモニタすることにより、開放電圧と同等の電圧を取得することができるので、この電圧に基づいて検出した駐車前のバッテリ充電率を記憶しておくことにより、この駐車前のバッテリ充電率から駐車中のバッテリ状態を判断することができるが、さらに、この駐車前のバッテリ充電率を、エコランＥＣＵのスリープ時間（駐車時間）・ＣＡＮバスウェイクアップ等の異常放電履歴、駐車中のバッテリの放電電流の積算値などによって補正することにより、より正確にエンジン再駆動時のバッテリ状態を判断することができる。

駐車中のバッテリ状態が悪い、すなわち、駐車前の充電率が低かったと判断した場合、ＣＰＵ３１は、エコランを禁止した（ステップ１０４）後、プログラムを終了する。また、駐車中のバッテリ状態が良い、すなわち、駐車前の充電率が高かったと判断した場合、ＣＰＵ３１は、充電率SOC-bの検出前に所定回数エコランを許可したか否かを判定する（ステップ１０５）。

そして、充電率SOC-bの検出前に所定回数エコランを許可していないと判定した場合、ＣＰＵ３１は、エコランを許可する（ステップ１０６）。すなわち、ＣＰＵ３１は、エンジンＥＣＵ２に対してエンジン一時停止信号を出力することによってアイドリングストップを実施し、エンジンＥＣＵ２が燃料系や点火系を制御してエンジン１を一時停止させる。
また、ステップ１０５で充電率SOC-bの検出前に所定回数エコランを許可したと判定した場合、バッテリ５の充電状態が悪化している可能性があるので、ＣＰＵ３１は、エコランを禁止した（ステップ１０４）後、プログラムを終了する。

一方、ステップ１０２で、充電率SOC-bが検出済みであると判定した場合、ＣＰＵ３１は、充電率SOC-bが所定値Ａoより大きいか否かを判定し（ステップ１０７）、充電率SOC-bが所定値Ａoより大きいと判定した場合、エコランを許可した（ステップ１０８）後、プログラムを終了し、充電率SOC-bが所定値Ａoより小さいと判定した場合、エコランを禁止した（ステップ１０９）後、プログラムを終了する。

以上のように、始動時充電率SOC-bが検出されるまでは、例えば、駐車前のバッテリ充電率等から検出した駐車中のバッテリ状態の良否に応じてエコラン制御の実施可否が判断されるので、始動時充電率SOC-bの検出前であっても、エコラン制御を実行できるか否かを正確に決定することができる。

なお、上記の実施例では、駐車前のバッテリ充電率を、駐車時の車両電源ALLOFF状態で、全ＥＣＵがスリープ状態に入った後にバッテリ電圧をモニタすることにより検出したが、プッシュボタンによりエンジン始動・停止、電源切替えを行うことができるプッシュボタンスタートシステムを備えた車両では、プッシュボタンがエンジン停止意図で押された場合、電源管理装置４に始動時充電率の検出を実施させ、その後エンジンを停止することにより駐車前のバッテリ充電率を検出することも可能である。

また、上記の実施例では、エンジン停止条件として、アクセルオフ、かつ、ブレーキオン、かつ、車速＝０、かつ、エンジン回転数が６００〜１０００ｒｐｍの範囲にあるアイドル状態の所定時間継続を条件として採用したが、その他の様々な条件を採用することも可能である。

本発明のエコラン制御装置を適用したエンジン制御システムの概略構成を示すブロック図である。 駐車状態から走行を開始し、再び駐車するまでのエンジン状態、電源管理装置のウェイクアップ状態、及びバッテリ充電率SOC-a、SOC-bの更新状況を説明するための図である。 バッテリの仮想開放電圧の算出方法を説明するための図である。 バッテリ開放電圧と充電率との関係を示すマップである。 バッテリの擬似開放電圧の算出方法を説明するための図である。 エコランＥＣＵが実行するエコラン制御プログラムの作用を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ エンジンＥＣＵ
３ エコランＥＣＵ
４ 電源管理装置
５ バッテリ
６ オルタネータ
７ 通信ライン
８ 電源ライン
１１ アクセルセンサ
１２ ブレーキスイッチ
１３ 車速センサ
１４ エンジン回転数センサ
３１ ＣＰＵ
３２ ＲＯＭ
３３ ＲＡＭ
５１ 電流検出器
５２ 電圧検出器
５３ バッテリ液温度検出器

Claims (4)

1. 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、エンジン始動条件が成立するとエンジンを自動的に始動させる制御手段を備えたエコラン制御装置であって、
   上記制御手段が、始動時充電率に基づいてエコラン制御の実施可否を判断するとともに、始動時充電率が検出されるまでは、イグニッションオフ中のバッテリ充電率に基づいてエコラン制御の実施可否を判断することを特徴とするエコラン制御装置。
2. 請求項１に記載されたエコラン制御装置において、
   上記制御手段が、イグニッションオフ前のバッテリ充電率と、スリープ時間、異常放電履歴、電流積算値のいずれかとに基づいてイグニッションオフ中のバッテリ充電率を判断することを特徴とするエコラン制御装置。
3. 請求項２に記載されたエコラン制御装置において、
   上記制御手段が、車両電源オフ状態で、全ＥＣＵがスリープに入った後に、バッテリ状態をモニタすることにより、イグニッションオフ前のバッテリ充電率を検出することを特徴とするエコラン制御装置。
4. 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、エンジン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コラン制御方法であって、
   始動時充電率に基づいてエコラン制御の実施可否を判断するとともに、始動時充電率が検出されるまでは、イグニッションオフ中のバッテリ充電率に基づいてエコラン制御の実施可否を判断することを特徴とするエコラン制御方法。
   

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