JP2008240696A - 内燃機関の自動停止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、現在のユーザの意図を自動停止制御に反映させることができる、内燃機関の自動停止装置の提供を目的とする。
【解決手段】自動停止条件の成立時にエンジン９を自動的に停止させ、前記自動停止条件の成立時に所定の自動停止禁止条件が成立しているとエンジン９の自動停止を禁止する、エコランＥＣＵ１０を備え、ユーザが手動で操作可能なエコラン頻度切替スイッチ１５からの切替信号に基づいてエンジン９の自動停止の禁止頻度が低くなる方向に前記自動停止禁止条件が変更されることを特徴とする、内燃機関の自動停止装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動停止条件成立時に自動停止禁止条件が成立していない限り内燃機関を自動的に停止させる、内燃機関の自動停止装置に関する。

近年、燃費、排ガス、騒音などの観点から、所定の自動停止条件が成立時に内燃機関を自動的に停止させ、所定の自動始動条件成立時に内燃機関を自動的に再始動させる自動停止／始動装置の開発が進んでいる。一方、蓄電池からの給電によって作動するスタータモータによって内燃機関は始動するので、自動停止／始動による充放電の繰り返しが蓄電池などの寿命低下の誘因となるおそれがある。そこで、このような自動停止／始動装置には、蓄電池などの寿命を確保できるように、自動停止を禁止する自動停止禁止条件が設けられていることが多い。

この自動停止禁止条件に着目した従来技術として、自動停止条件成立時に所定の自動停止禁止条件が成立していると自動停止制御を禁止する自動停止禁止手段と、内燃機関の始動に関わる要素（例えば、蓄電装置、スタータモータ、オルタネータ）の使用履歴に応じて自動停止禁止条件を変更する禁止条件変更手段とを備える、内燃機関の自動停止・始動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の開示内容には、蓄電装置などの使用頻度や使用時間が少なく性能低下が殆どないときに無駄に自動停止制御を禁止してかえって燃料消費率の悪化を招くことを防ぐために、内燃機関の始動に関わる蓄電装置などの使用頻度や使用時間が少ない場合は、自動停止制御の禁止領域が縮小（自動停止制御の実行領域が拡大）されるよう自動停止禁止条件を変更する点が示唆されている。
特開２０００−２２０４８８号公報

しかしながら、特許文献１の開示技術のように、蓄電池などの使用履歴に応じて一義的に内燃機関の自動停止禁止条件を変更し自動停止制御を行うシステム主体の動作が、ユーザにとって勝手が悪い場合もある。

そこで、本発明は、現在のユーザの意図を自動停止制御に反映させることができる、内燃機関の自動停止装置の提供を目的とする。

上記課題を解決するため、第１の発明に係る内燃機関の自動停止装置は、
自動停止条件成立時に内燃機関を自動的に停止させる自動停止手段と、
前記自動停止条件成立時に所定の自動停止禁止条件が成立していると前記自動停止手段による自動停止を禁止する自動停止禁止手段と、
ユーザからの自動停止に関する要求指令に基づいて前記自動停止禁止条件を変更する禁止条件変更手段と、を備えることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明に係る内燃機関の自動停止装置であって、
前記禁止条件変更手段は、前記自動停止手段による自動停止の禁止頻度が低くなる方向に前記自動停止禁止条件を変更することを特徴とする。

第３の発明は、第１の発明に係る内燃機関の自動停止装置であって、
前記禁止条件変更手段による前記自動停止禁止条件の変更は、前記内燃機関の停止指示後に解除されることを特徴とする。

第４の発明は、第１の発明に係る内燃機関の自動停止装置であって、
前記要求指令は、前記ユーザが操作可能な手動スイッチを介して受け付けられることを特徴とする。

第５の発明は、第４の発明に係る内燃機関の自動停止装置であって、
前記手動スイッチによって、前記自動停止禁止条件の変更要否が切り替えられることを特徴とする。

本発明によれば、現在のユーザの意図を自動停止制御に反映させることができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明に係る内燃機関の自動停止装置の一実施形態であるエコランシステム１００の構成図である。車両は、様々な電気負荷を搭載している。車載の電気負荷として、例えば、空調装置、音響装置、シートヒータ、シガーソケット、各種ＥＣＵ（Electronic Control Unit）などが挙げられる。なお、これらの電気負荷は、あくまで例示であって負荷の種類を限定するものではない（図１は、負荷Ａ，Ｂ，Ｃとして例示）。これらの電気負荷の電源は、オルタネータ１やバッテリ２である。オルタネータ１やバッテリ２は、電源ライン１４を介して、各電気負荷に電力を供給する。

オルタネータ１は、エンジン９を動力源とする発電機であって、車両を走行させるためのエンジン９の出力によって発電を行う。オルタネータ１で発生した電力によって、電気負荷が動作したり、バッテリ２が充電されたりする。

なお、バッテリ２への充電等はモータ（電動機）を回生動作させても可能なので、オルタネータ１以外の発電手段として、回生制御が可能なモータをエコランシステム１００に備えてもよい。例えば、車両の減速時に制動力を確保するために、車輪駆動軸に連結されるモータを回生制御することによって、インバータを介してバッテリ２に充電をすることができる。

また、オルタネータ１は、発電機の機能と回生制御可能なモータの機能の両方備えるモータ／ジェネレータ（いわゆる、ＭＧ）でもよい。例えば、ＭＧは、車両減速時に回生制御することによって、バッテリ２に充電をすることができる。

バッテリ２も、オルタネータ１と同様に、電源ライン１４を介して電気負荷に電力を供給する。バッテリ２は、オルタネータ１の電力供給能力が足りない時に電気負荷に電力を供給し、また、エンジン９を始動させるためのスタータモータ３に電力を供給する。バッテリ２の具体例として、鉛電池が挙げられる。

また、オルタネータ１が停止している状態では、バッテリ２から電気負荷に電力を供給し得る。例えば、エンジン９が停止してオルタネータ１の不作動状態である停車状態で必要とされる電力は、バッテリ２から電気負荷に電力を供給することができる。

スタータモータ３は、バッテリ２から電力供給を受けてエンジン９を始動させるものである。スタータモータ３を始動させる操作信号がエコランＥＣＵ１０から出力された場合、スタータスイッチ３ａがオンすることによりスタータリレー３ｂがオンする。これにより、スタータモータ３への通電がなされ、スタータモータ３のピニオンギアとエンジン９のフライホイールのリングギアとが噛み合う（接続する）。これにより、スタータモータ３が回転することによってフライホイールを介してエンジン９のクランクシャフトが回転し、エンジン９が始動する。スタータモータ３を停止させる操作信号がエコランＥＣＵ１０から出力された場合（又は、スタータモータ３を始動させる操作信号の出力が無くなった場合）、スタータスイッチ３ａがオフすることによりスタータリレー３ｂがオフする。これにより、スタータモータ３のピニオンギアとエンジン９のフライホイールのリングギアは離れ、非通電となって、スタータモータ３の回転は停止する。

スイッチ６は、ユーザ（ドライバー）からのエンジンの始動や停止の指示を受け付ける操作スイッチである。スイッチ６の具体例として、イグニッションスイッチ（キースイッチ）が挙げられる。また、キーをキーシリンダに差し込んでエンジンの始動や停止の操作をするタイプもあるし、モーメンタリー式のボタンスイッチタイプもある。スイッチ６がオンの場合にスイッチ６で遮断されていた電源ライン１４が通電し、逆に、スイッチ６がオフの場合に電源ライン１４が遮断される。ドライバーはエンジンを始動させたい場合にはスイッチ６をオン側に操作し、エンジンを停止させたい場合にはスイッチ６をオフ側に操作する。

スイッチ６のオン／オフ状態はエコランＥＣＵ１０に入力される。スイッチ６のオフからオンへの変化を検知したエコランＥＣＵ１０は、スタータモータ３を始動させる操作信号を出力することによって、スタータモータ３の始動が完了する。なお、スイッチ６のオフからオンへの変化を検知した不図示の他のＥＣＵ（例えば、エンジンＥＣＵ）が、エコランＥＣＵ１０に対して、スタータモータ３を始動させる操作信号を出力するように指令をしてもよい。スイッチ６のオフを検知したエコランＥＣＵ１０（又は、エンジンＥＣＵ）は、エンジン９を停止させる。

また、エコランＥＣＵ１０は、所定の自動停止条件成立時に所定の自動停止禁止条件が成立していない限りエンジン９を自動的に停止させ、所定の自動始動条件成立時にエンジン９を自動的に再始動させる制御手段である。エコランＥＣＵ１０は、ユーザからの自動停止に関する要求指令に応じて初期状態の自動停止禁止条件を第２の自動停止禁止条件に変更し、第２の自動停止禁止条件の下で自動停止条件が成立しているか否かを判断し、自動停止条件が成立している場合にはエンジン９を自動停止させる。詳細は後述するが、自動停止禁止条件の変更によって、自動停止の実行頻度が変更可能となる。ユーザからの自動停止に関する要求指令は、エコラン頻度切替スイッチ１５を介して、エコランＥＣＵ１０に入力される。

エコラン頻度切替スイッチ１５は、乗員からの自動停止の実行頻度に関する切替指令を手動で受け付け、エコランＥＣＵ１０にその切替指令を伝達する操作スイッチである。ドライバーは、エコラン頻度切替スイッチ１５を操作することによって、自動停止の実行頻度を手動で切り替えることができる。エコランＥＣＵ１０は、エコラン頻度切替スイッチ１５からの切替信号に基づいて自動停止禁止条件を標準頻度条件と高頻度条件に切り替える。例えば、エコラン頻度切替スイッチ１５の操作によって、自動停止の実行頻度の推奨値としてエコランＥＣＵ１０によって自動的に設定されている標準値とその標準値より自動停止の実行頻度を高めた高頻度値との切り替えが可能となる。自動停止の実行頻度の推奨値は、自動停止／自動始動による充放電の繰り返しによってバッテリ２の極板や活物質などの酸化などが生じ、バッテリ２の寿命が低下するのを防ぐため、予めメーカー側で設定されている。

また、エコラン頻度切替スイッチ１５は、例えば、乗員が操作しやすいように車室内のインストルメントパネルに設置される。エコラン頻度切替スイッチ１５のスイッチ方式として、例えば、モーメンタリー式やオルタネイト式やプッシュプル式のボタンスイッチなどが挙げられる。エコラン頻度切替スイッチ１５は、例えば、エコランＥＣＵ１０に対して自動停止の実行頻度に関する切替指令を無線で伝達する無線装置でもよい。

また、エコランＥＣＵ１０は、バッテリ２の充放電電流を検出する電流センサ４の出力値に基づいてバッテリ２の充放電電流値（バッテリ電流値）を算出する。電流センサ４に内蔵される電流検出部には、ホール素子によって電流を検出するタイプやシャント抵抗によって電流を検出するタイプなどがある。電流センサ４は、例えば、検出した電流に応じた電圧（０〜５Ｖ）を出力する。また、エコランＥＣＵ１０は、バッテリ２の電圧を検出する電圧センサ５の出力値に基づいてバッテリ２の電圧値を算出する。バッテリ２の電圧とは、図１からも明らかなように、電源ライン１４の電圧であって電気負荷Ａ，Ｂ，Ｃ等に印加される電圧に相当する。

また、エコランＥＣＵ１０は、バッテリ２の充放電電流を検出する電流センサ４やバッテリ２の電圧を検出する電圧センサ５を用いてバッテリ２の電流値や電圧値を検出することによって、バッテリ２の容量がどれだけ残っているのかを示す「充電率（ＳＯＣ：State of Charge）」を算出する。充電率は、満充電容量に対する残容量を示すものである。エコランＥＣＵ１０は、例えば、バッテリ２の充放電電流の積算（積分）などにより充電率（残容量）を算出する。電気量（バッテリ２の容量）の時間的変化の割合が、電流に相当するからである。残容量はバッテリ２の満充電時の容量からバッテリ２から放電された放電容量を引いた値に相当することから、エコランＥＣＵ１０は、バッテリ２に接続される電源ライン上の電流センサ４等によってバッテリ２の充放電電流をモニターしその履歴をメモリに記録することによって、充電率（残容量）を算出することが可能になる。なお、満充電時の初期容量の情報は、エコランＥＣＵ１０に内蔵の不揮発性メモリなどに記憶しておくとよい。

また、エコランＥＣＵ１０は、放電初期時のバッテリ２の電圧の極小値を測定することによって充電率を推定してもよい。放電初期時の電圧の落ち込みにより生じる極小値と充電率は相関があることが知られているため、エコランＥＣＵ１０は、その相関関係（例えば、マップデータ）に基づいて充電率を推定することができる。

また、エコランＥＣＵ１０は、放電初期時のバッテリ２の内部抵抗を測定することによって充電率及び満充電容量を算出してもよい。内部抵抗は、初期放電電流と初期放電電圧によって算出される。内部抵抗と充電率、ならびに、内部抵抗と満充電容量は、相関があることが知られている。エコランＥＣＵ１０は、バッテリ２の内部抵抗に対する充電率の算出マップを参照して、バッテリ２の内部抵抗に対応する充電率を算出する。エコランＥＣＵ１０は、バッテリ２の内部抵抗に対する満充電容量の算出マップを参照して、バッテリ２の内部抵抗に対応する満充電容量を算出する。

なお、エコランＥＣＵ１０は、上述の制御動作を実行するための制御プログラムや制御データを記憶するＲＯＭ１０ａ、その制御プログラムの処理データを一時的に記憶するＲＡＭ１０ｂ、その制御プログラムを処理するＣＰＵ１０ｃ、外部と情報をやり取りするための入出力インターフェースなどの複数の回路要素によって構成されたものである。また、エコランＥＣＵ１０は一つの制御ユニットとは限らず、上述の制御動作が分担されるように複数の制御ユニットであってよい。例えば、いわゆる電源ＥＣＵや電源マネージメントＥＣＵに分担されてよい。

ＲＯＭ１０ａには、自動停止の実行頻度をその推奨値（標準値）に制限するための標準頻度用ガード値と自動停止の実行頻度をその推奨値より高めた高頻度値に制限するための高頻度用ガード値が記憶されている。ＣＰＵ１０ｃは、エコラン頻度切替スイッチ１５からの切替信号に応じてＲＯＭ１０ａから上記いずれかのガード値を読み出し、その読み出したガード値を自動停止制御プログラム内の自動停止禁止条件に適用する。

また、エコランＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチ６がオンしてからのバッテリ２の放電電流を積算する。エコランＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチ６がオンしてからのバッテリ２の放電電流の積算値（積算放電量）が現在適用のガード値以上になった場合、自動停止条件が成立していても自動停止禁止条件が成立しているとして、自動停止を禁止する。なお、積算放電量の単位は、例えば［Ａｓｅｃ］で表すことができる。

また、エコランＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチ６がオンしてからのバッテリ２の充放電電流を積算してもよい。この場合、エコランＥＣＵ１０は、イグニッションスイッチ６がオンしてからのバッテリ２の充放電電流の積算値（積算充放電量）が現在適用のガード値以上になった場合、自動停止条件が成立していても自動停止禁止条件が成立しているとして、自動停止を禁止する。

それでは、本発明に係る内燃機関の自動停止装置の一実施形態であるエコランシステム１００による自動停止制御について述べる。エコランＥＣＵ１０の自動停止制御は、ＣＰＵ１０ｃが図２，３に示される制御ルーチンを有する制御プログラムをＲＯＭ１０ａから読み出しその処理をすることによって実行される。図２は、自動停止制御のメインルーチンである。図３は、自動停止禁止条件を切り替えるためのサブルーチンである。

図２において、イグニッションスイッチ６がオフからオンに切り替わることにより、エンジン９が始動する。ステップ１０においてイグニッションスイッチ６のオフからオンへの変化を検知したＣＰＵ１０ｃは、デフォルト条件として、自動停止禁止条件を標準頻度条件に設定する（ステップ２０）。すなわち、イグニッションスイッチ６のオフからオンへの変化を検知したＣＰＵ１０ｃは、ＲＯＭ１０ａから標準頻度用ガード値を読み込み、そのガード値を自動停止禁止条件に適用する。

ＣＰＵ１０ｃは、図１に例示の車載センサに基づいて、エンジン９の自動停止条件が成立しているか否かを判断する（ステップ３０）。エンジン９の自動停止条件は、例えば、『車速センサ２０によって検出される車速が零、且つ、シフトポジションセンサ２１によって検出されるシフトポジション状態がニュートラルポジション、且つ、クランクポジションセンサ２２によって検出されるエンジン９の回転数が所定値以下、且つ、アクセルポジションセンサ２３によって検出されるアクセルペダルの踏み込み量が零』と設定される。

ＣＰＵ１０ｃは、エンジン９の自動停止条件が成立していると判断した場合、エンジン９の自動停止禁止条件が成立しているか否かを判断する（ステップ４０）。ＣＰＵ１０ｃは、上述の積算放電量等に基づいて自動停止禁止条件が成立していると判断した場合、自動停止を禁止する、すなわちエンジン９を停止させない（ステップ５０）。一方、ＣＰＵ１０ｃは、上述の積算放電量等に基づいて自動停止禁止条件が成立していないと判断した場合、自動停止を実行する、すなわちエンジン９を停止させる（ステップ７０）。

ここで、ステップ４０で判断される自動停止禁止条件に適用されるガード値は、図３の割り込みルーチンによって決められる。ＣＰＵ１０ｃは、エコラン頻度切替スイッチ１５からの切替信号の割り込みが生じるたびに（ステップ１００）、自動停止禁止条件を標準頻度条件と高頻度条件に切り替える（ステップ１１０）。すなわち、ＣＰＵ１０ｃは、自動停止禁止条件に適用されるガード値が標準頻度用ガード値に設定されている状態でエコラン頻度切替スイッチ１５のオンを検知すると、自動停止禁止条件に適用するガード値を高頻度用ガード値に設定変更する。逆に、ＣＰＵ１０ｃは、自動停止禁止条件に適用されるガード値が高頻度用ガード値に設定されている状態でエコラン頻度切替スイッチ１５のオンを検知すると、自動停止禁止条件に適用するガード値を標準頻度用ガード値に設定変更する。

図２に戻り、ステップ７０において自動停止を実行したＣＰＵ１０ｃは、車載センサに基づいて、自動停止中のエンジン９を自動始動させるための自動始動条件が成立したか否かを判断する（ステップ８０）。ＣＰＵ１０ｃは、自動始動条件が成立したと判断した場合に、自動始動を実行する（ステップ９０）。なお、自動停止中にイグニッションスイッチ６がオフされれば、本フローは終了させてよい。

そして、ステップ５０又はステップ９０の後に、イグニッションスイッチ６がオフになるまで、ステップ３０からの制御ステップが繰り返し実行される（ステップ６０）。

したがって、本実施例のエコランシステム１００によれば、ユーザの自動停止の頻度を上げるか否かの意思をエコラン頻度切替スイッチ１５によってエコランＥＣＵ１０に伝達することができ、ユーザの要求に合った実行頻度で自動停止を実行させることができる。

すなわち、従来のエコランシステムでは、自動停止をさせてもよい状況であっても、バッテリ等の寿命を考慮し、一定の閾値を超えた場合には自動停止禁止条件が成立しているとして、自動停止が禁止されてしまう。しかしながら、本実施例のエコランシステム１００は、ユーザが自動停止させてもよいと判断すれば、自動停止の頻度を上げることができ、燃費の向上効果を一層得られる。

また、本実施例のエコランシステム１００によれば、イグニッションスイッチ６のオフの後にイグニッションスイッチ６が再度オンされれば、デフォルト条件として、自動停止禁止条件を標準頻度条件に設定されるので、高頻度条件に設定され続けてバッテリ等の寿命に対する影響が大きくなることを防ぐことができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、エコランシステム１００は、自動停止禁止条件が標準頻度条件に設定されているのか高頻度条件に設定されているのかをユーザに知らせる報知手段を備えてもよい。報知手段として、例えば、表示装置や音声出力装置が挙げられる。表示装置を用いれば、ランプの点灯状態やディスプレイによる表示によって、自動停止禁止条件の設定内容をユーザに認識させることができる。スピーカ等の音声出力装置を用いれば、音声案内によって、自動停止禁止条件の設定内容をユーザに認識させることができる。

また、ユーザからの自動停止に対する要求指令をエコランＥＣＵ１０に対して伝達する伝達手段は、手動のスイッチ１５でなく、ユーザの音声を認知してエコランＥＣＵ１０に対して伝達する音声認識装置でもよいし、要求指令メニューを選択表示し、選択された要求指令をエコランＥＣＵ１０に対して伝達するタッチパネル装置でもよい。

また、エコランＥＣＵ１０は、バッテリ２の充電率が所定値以下になった場合に、自動停止条件が成立していても自動停止禁止条件が成立しているとして、自動停止を禁止するようにしてもよい。

また、バッテリ２の具体例として鉛電池を挙げたが、それ以外の蓄電池でもよい。例えば、ニッケル水素電池、リチウムイオンバッテリ、電気二重層キャパシタ、それらのいずれかを組み合わせたものでもよい。

本発明に係る内燃機関の自動停止装置の一実施形態であるエコランシステム１００の構成図である。 自動停止制御のメインルーチンである。 自動停止禁止条件を切り替えるためのサブルーチンである。

符号の説明

１ オルタネータ
２ バッテリ
３ スタータモータ
４ 電流センサ
５ 電圧センサ
６ イグニッションスイッチ
９ エンジン
１０ エコランＥＣＵ
１５ エコラン頻度切替スイッチ

Claims (5)

1. 自動停止条件成立時に内燃機関を自動的に停止させる自動停止手段と、
   前記自動停止条件成立時に所定の自動停止禁止条件が成立していると前記自動停止手段による自動停止を禁止する自動停止禁止手段と、
   ユーザからの自動停止に関する要求指令に基づいて前記自動停止禁止条件を変更する禁止条件変更手段と、を備える、内燃機関の自動停止装置。
2. 前記禁止条件変更手段は、前記自動停止手段による自動停止の禁止頻度が低くなる方向に前記自動停止禁止条件を変更する、請求項１に記載の内燃機関の自動停止装置。
3. 前記禁止条件変更手段による前記自動停止禁止条件の変更は、前記内燃機関の停止指示後に解除される、請求項１に記載の内燃機関の自動停止装置。
4. 前記要求指令は、前記ユーザが操作可能な手動スイッチを介して受け付けられる、請求項１に記載の内燃機関の自動停止装置。
5. 前記手動スイッチによって、前記自動停止禁止条件の変更要否が切り替えられる、請求項４に記載の内燃機関の自動停止装置。

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