JP2009012568A

JP2009012568A - 車両用制御装置

Info

Publication number: JP2009012568A
Application number: JP2007175253A
Authority: JP
Inventors: Tomoharu Maeda; 智治前田; Takanori Moriya; 孝紀守屋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2009-01-22

Abstract

【課題】アイドリングストップからエンジンが再始動する度のリレーの切換音による車両の商品性上の悪影響を解消するとともに、リレーの耐久性の向上を図ることができる車両用制御装置を提供する。
【解決手段】アイドリングストップモードへの移行を行うエンジン停止後にエコランＥＣＵ３５からバッテリ２の電圧を低下させる「エンジン始動指示」を表す信号が出力されたエンジン始動時に、シートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３、ブロア３４４、およびラジエータファン３２２などの第２電気負荷の作動を禁止するような負荷制御手段１２による負荷制御を電源制御ＥＣＵ１によって禁止している。
【選択図】図１

Description

停止条件が成立した場合にエンジンを自動的に停止し、再始動条件が成立した場合にエンジンを再始動するエンジン制御システムを有する車両用制御装置に関し、詳しくは、バッテリからリレーを介して電気負荷に電源供給される際のリレーの切換音を激減させて車両の商品性の向上およびリレーの耐久性の向上を図る対策に係る。

一般に、車両に搭載されたバッテリには、シートヒータやデフォッガなどの電気負荷が接続され、これらの電気負荷がバッテリからの電力供給を受けて動作するようになっている。このバッテリは、エンジンの駆動時に充電されるものの、エンジンの停止時に放電することになる。しかも、エンジンの停止時にバッテリから電気負荷に対し電力供給がなされると、バッテリの電圧低下が顕著に表れることになる。

そこで、従来より、バッテリからの電力供給による電気負荷の作動を制限するように該電気負荷を制御する電気負荷制御手段を設け、バッテリの電圧低下を保証するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、このような電気負荷制御手段は、バッテリの電圧が低下するときまたは電圧の低下が予想されるときにおいても、電気負荷を作動制限するように制御している。
特開２００１−１１９８０８号公報

ところで、近年より、燃費を上昇させる走行方式として、アイドリングストップと呼ばれるシステムが適用されている。このシステムでは、信号待ちなどで車両が停車しているときに、エンジンを自動的に停止し、その後車両が発進する際に、エンジンを自動的に再始動する。このように、車両停止中にエンジンを停止することにより、その間の燃料の消費および排ガスの排出を停止することができる。

しかし、エンジンの再始動を行う際には、スタータモータに大電流が流れるため、バッテリの電圧が低下することになる。そして、アイドリングストップによるエンジンの停止時にバッテリからの電力供給によって電気負荷が作動していると、この電気負荷が、バッテリの電圧が低下するエンジンの再始動時に、電気負荷制御手段によって作動制限されることになる。その場合、バッテリと電気負荷との間にはリレーが介設されているため、アイドリングストップからエンジンが再始動する度にリレーがオフ状態に切り換えられる。このため、リレーの切換音が頻繁に発生し、この頻繁に発生するリレーの切換音が車両の商品性上において悪影響を与える上、リレーの耐久性が危惧される。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、アイドリングストップからエンジンが再始動する度のリレーの切換音による車両の商品性上の悪影響を解消するとともに、リレーの耐久性の向上を図ることができる車両用制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明では、停止条件が成立した場合にエンジンを自動的に停止し、再始動条件が成立した場合にエンジンを再始動するエンジン制御システムを有する車両用制御装置を前提とする。そして、電気機器に電力を供給するバッテリと、このバッテリからの電力供給を受けて動作し、上記エンジンの再始動を行うためのスタータと、上記バッテリからの電力供給を受けて動作する電気負荷と、上記バッテリの電圧が低下するときまたは電圧の低下が予想されるときに、上記電気負荷を作動制限するように制御する電気負荷制御手段と、上記自動停止後に上記バッテリの電圧が低下するエンジン再始動時に、上記電気負荷制御手段による制御を禁止する制御手段とを備えている。

この特定事項により、アイドリングストップによる自動停止後にバッテリの電圧が低下するエンジンの再始動時に、電気負荷を作動制限するような電気負荷制御手段による制御が制御手段によって禁止されているので、アイドリングストップによるエンジンの停止時にバッテリからの電力供給によって電気負荷が作動していても、この電気負荷の作動が、エンジンの再始動を行う際のバッテリの電圧低下に伴って制限されることはない。このため、バッテリと電気負荷との間に介設されたリレーが、アイドリングストップからエンジンが再始動する度にオフ状態に切り換えられることがない。これにより、リレーの切換音の発生回数が激減し、頻繁なリレーの切換音による車両の商品性上の悪影響を解消して車両の商品性を高めることが可能となる上、リレーの切換頻度が大幅に減少してリレーの耐久性を大幅に向上させることが可能となる。

また、電気負荷を具体的に特定するものとして、以下の構成が掲げられる。つまり、電気負荷として、短期では電流の負荷の影響が小さく、かつ室内に設置される小電流の電気負荷を適用している。

この特定事項により、アイドリングストップによるエンジンの停止時にバッテリからの電力供給によって作動している電気負荷として、短期では電流の負荷の影響が小さい小電流の電気負荷が適用されているので、アイドリングストップからエンジンが再始動する際に小電気負荷をオフ状態に切り換えなくてもバッテリの電圧低下にさほど影響を与えることがなく、エンジンの再始動を円滑に行うことが可能となる。

しかも、小電気負荷が室内に設置されているので、リレーの切換音の発生回数の激減に伴い、車両の商品性上の悪影響が効率よく解消されて、車両の商品性をより一層高めることが可能となる。

以上、要するに、アイドリングストップによる自動停止後にバッテリの電圧が低下するエンジンの再始動時に、電気負荷を作動制限するような電気負荷制御手段による制御を禁止することで、アイドリングストップによるエンジンの停止時に作動している電気負荷をエンジンの再始動時に作動制限した際のバッテリと電気負荷との間でのリレーの切り換えをなくし、リレーの切換音の発生回数を激減させて車両の商品性を高めることができる上、リレーの切換頻度を大幅に減少させてリレーの耐久性を大幅に向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る車両用制御装置を含むシステムの全体構成を示すブロック図である。

図１において、１は制御手段としての電源制御ＥＣＵであって、この電源制御ＥＣＵ１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備えているとともに、バッテリ２の状態を判定するバッテリ状態判定手段１１と、車両に装備された電気負荷としての各種電気機器に対する電力の供給または遮断を指令する電気負荷制御手段としての負荷制御手段１２とを備えている。上記各種電気機器は、短期に電流の負荷の影響が大きいＥＰＳ３１０（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＰＯＷＥＲＳＴＥＥＲＩＮＧ）、およびＡＩ（ＡＩＲＩＮＪＥＣＴＩＯＮ）システム３２０などの第１電気機器と、短期では電流の負荷の影響が小さいシートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３、ブロア３４４、およびラジエータファン３２２などの第２電気機器とに分けられている。このような第２電気機器のうち、シートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３およびブロア３４４は、それぞれ室内に設置され、短期では電流の負荷の影響が小さくかつ室内に設置される小電流の電気負荷として構成されている。

そして、上記バッテリ状態判定手段１１は、バッテリ２の容量、内部抵抗、および電圧電流特性（Ｖ−Ｉ特性）などに基づいてバッテリ２の状態を判定している。また、負荷制御手段１２は、短期にバッテリ２の電圧低下またはその電圧低下が予想される短期大電流負荷発生時に、第２電気機器の作動を制限するように制御している。この場合、ＥＰＳ３１０およびＡＩシステム３２０などの第１電気機器は、バッテリ２の電圧を低下させる信号または電圧の低下が予想される信号を負荷制御手段１２に入力、具体的には、後述するように、エンジンＥＣＵ３２のＡＩシステム３２０からのＡＩ作動信号およびＡＩ作動予告信号、ＥＰＳＥＣＵ３１からのＥＰＳ３１０の作動に要するＥＰＳ作動電流値の信号などを負荷制御手段１２に入力し、この負荷制御手段１２では、これらの信号の入力により、電圧電流特性などに基づいてバッテリ２の電圧低下またはその電圧低下が予想される短期大電流負荷発生時であることを判定している。なお、図１中２１は電流センサであって、温度センサが一体化されている。

上記ＥＰＳ３１０は、ＥＰＳ３１０専用のＥＰＳＥＣＵ３１からの指令により作動する。また、ＥＰＳＥＣＵ３１は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備えている。このＥＰＳＥＣＵ３１は、電源制御ＥＣＵ１の負荷制御手段１２にデータ通信可能に接続され、ＥＰＳ３１０の作動に要するＥＰＳ作動電流値を負荷制御手段１２に対し出力している。

上記ＡＩシステム３２０は、エンジンＥＣＵ３２に設けられ、エンジンの排気通路に設けられた排気浄化触媒よりも上流側に電動式のエアポンプにより二次空気を供給して触媒を活性化させるものである。また、エンジンＥＣＵ３２は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備えている。このエンジンＥＣＵ３２は、電源制御ＥＣＵ１の負荷制御手段１２にデータ通信可能に接続され、ＡＩシステム３２０のエアポンプの作動に要するＡＩ作動信号およびエアポンプの作動を予告するＡＩ作動予告信号を負荷制御手段１２に対し出力している。一方、エンジンＥＣＵ３２には、オルタネータ３２１および上記ラジエータファン３２２が接続されている。そして、エンジンＥＣＵ３２は、ラジエータファン３２２に対する電力の供給または遮断を指令する指令信号が負荷制御手段１２から入力され、この負荷制御手段１２からの指令信号に基づいてラジエータファン３２２の作動を制御している。

上記シートヒータ３３０は、電源制御ＥＣＵ１の負荷制御手段１２にデータ通信可能に接続され、シートヒータ３３０に対する電力の供給または遮断を指令する指令信号を負荷制御手段１２から入力するようになっている。

上記デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３およびブロア３４４は、エアコンＥＣＵ３４からの指令により作動する。また、エアコンＥＣＵ３４は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備え、電源制御ＥＣＵ１の負荷制御手段１２にデータ通信可能に接続されている。そして、エアコンＥＣＵ３４は、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３およびブロア３４４に対する電力の供給または遮断を指令する指令信号が負荷制御手段１２から入力され、この負荷制御手段１２からの指令信号に基づいてデフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３およびブロア３４４の作動をそれぞれ個別に制御している。

また、上記エンジンＥＣＵ３２には、エコランＥＣＵ３５がデータ通信可能に接続されている。このエコランＥＣＵ３５は、エンジンＥＣＵ３２の上位に位置付けられる電子制御装置であり、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備えている。また、エコランＥＣＵ３５は、停止条件が成立した場合にアイドリングストップによりエンジンを自動的に停止させる一方、再始動条件が成立した場合にアイドリングストップからエンジンを再始動させるエンジン制御システムを構築している。エコランＥＣＵ３５には、アクセルペダルの踏み込みを検知するアクセルスイッチ、ブレーキペダルの踏み込みを検知するブレーキスイッチ、車両の車速を検出する速度センサなどが接続されている。そして、エコランＥＣＵ３５は、これらのセンサ・スイッチ群から入力された情報と、他のＥＣＵから通信線を介して得た情報を用いて、後述する「アイドリングストップ移行条件」の判定処理を行う。また、エンジンＥＣＵ３２は、マイクロコンピュータにバスを介して接続された入力インタフェース及び出力インタフェースを備え、入力インタフェースに接続されたセンサ群やスイッチ群からの検出信号を取り込み、出力インタフェースに接続された各種電気機器類やアクチュエータ群の制御量を演算して、各種電気機器類やアクチュエータ群を制御すると共に、他のＥＣＵ１，３１，３４，３５との間でデータ通信を行なう。つまり、各ＥＣＵ１，３１，３２，３４，３５は、制御に必要な制御データの一部をデータ通信により他のＥＣＵから受取り、この制御データを他のＥＣＵとの間で共用している。

そして、エコランＥＣＵ３５は、上述したデータ通信により得られるセンサ・スイッチ群からの入力信号により、所定のアイドリングストップ移行条件が成立したか否かを判定、具体的には、ブレーキペダルが踏み込まれているか、車速が０か、バッテリ２の電圧が所定値以上であるか否かなどの判定を行い、これらが満たされている場合に、アイドリングストップ移行条件が成立したと判定する。また、エコランＥＣＵ３５は、上記アイドリングストップ移行条件が成立すると、エンジンＥＣＵ３２に「エンジン停止指示」を表す信号を出力する。このとき、エンジンＥＣＵ３２は、アイドリングストップ条件が成立したかどうかを判定、具体的には、エンジンの暖機が完了、アクセルペダルが全閉状態、車速が０等の予め定めた全ての条件が満たされている場合に、アイドリングストップ条件が満たされたと判定する。そして、エンジンＥＣＵ３２においてアイドリングストップ条件が成立した場合には、アイドリングストップモードに移行してエンジン停止のための燃料噴射カットを実行する一方、エンジンＥＣＵ３２のアイドリングストップ条件が成立しない場合には、アイドリングストップモードへの移行は行わない。

一方、エコランＥＣＵ３５は、上述したデータ通信により得られるセンサ・スイッチ群からの入力信号により、アイドリングストップ解除条件が成立したか否かを判定、具体的には、アクセルペダルが踏まれた、車速発生等の条件が満たされている場合に、アイドリングストップ解除条件が満たされたと判定している。そして、エコランＥＣＵ３５は、このアイドリングストップ解除条件が成立すると、エンジンＥＣＵ３２に「エンジン始動指示」を表す信号を出力する。このとき、エンジンＥＣＵ３２は、燃料噴射制御を開始して通常のエンジン制御動作に移行し、これによって、アイドリングストップから復帰する。

上記電源制御ＥＣＵ１は、バッテリ状態判定手段１１により判定されたバッテリ２の状態をエコランＥＣＵ３５に対し出力している。また、エンジンＥＣＵ３２は、後述するアイドリングストップ条件が成立したときにアイドリングストップが許可状態であることをエコランＥＣＵ３５に対し出力している。そして、エコランＥＣＵ３５は、アイドリングストップ移行条件が成立した際に「エンジン停止指示」を表す信号をそれぞれ電源制御ＥＣＵ１およびエンジンＥＣＵ３２に対し出力する一方、アイドリングストップ解除条件が成立した際に「エンジン始動指示」を表す信号をそれぞれ電源制御ＥＣＵ１およびエンジンＥＣＵ３２に対し出力している。この場合、「エンジン始動指示」を表す信号がエンジンＥＣＵ３２に対し出力されると、バッテリ２からの電力供給を受けてスタータが動作し、エンジンを再始動させる。

そして、本発明の特徴部分として、電源制御ＥＣＵ１は、エコランＥＣＵ３５から「エンジン停止指示」を表す信号がエンジンＥＣＵ３２に出力されたエンジンの自動停止後に上記バッテリ２の電圧が低下するエンジン再始動時、つまりエコランＥＣＵ３５から「エンジン始動指示」を表す信号が出力されたときに、短期では電流の負荷の影響が小さいシートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３、ブロア３４４、およびラジエータファン３２２などの第２電気機器の作動を制限するような負荷制御手段１２による負荷制御を禁止している。つまり、電源制御ＥＣＵ１は、エコランＥＣＵ３５からの「エンジン停止指示」の信号によるエンジンの自動停止時にシートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３、ブロア３４４、およびラジエータファン３２２などの第２電気機器が作動状態であれば、エコランＥＣＵ３５から「エンジン始動指示」を表す信号が出力されたときに、シートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３、ブロア３４４、およびラジエータファン３２２などへの電力供給を禁止する負荷制御手段１２による負荷制御を禁止している。この場合、シートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３、ブロア３４４、およびラジエータファン３２２などの第２電気機器は、バッテリ２に対しそれぞれリレーを介して接続され、これらのリレーが電源制御ＥＣＵ１および負荷制御手段１２からの指令によりオン状態またはオフ状態へ切り換えられることによって、個々の作動が制御されるようになっている。

次に、エコランＥＣＵ３５から「エンジン始動指示」を表す信号が出力された際の電源制御ＥＣＵ１および負荷制御手段１２によるエコランＥＣＵ３５との協調制御の流れを図２のフローチャートに基づいて説明する。

まず、図２のフローチャートのステップＳＴ１において、エコランＥＣＵ３５から「エンジン停止指示」を表す信号が出力されたエンジンＥＣＵ３２においてアイドリングストップ条件が成立してアイドリングストップモードに移行し、燃料噴射カットの実行によりエンジンを停止するアイドリングストップモードへの移行を行うエンジン停止であるか否かを判定する。

上記ステップＳＴ１の判定が、アイドリングストップモードへの移行を行うエンジン停止であるＹＥＳの場合には、ステップＳＴ２において、バッテリ２の電圧を低下させる信号または電圧の低下が予想される信号が入力されるまで待機する。具体的には、エンジンＥＣＵ３２のＡＩシステム３２０からのＡＩ作動信号およびＡＩ作動予告信号、ＥＰＳＥＣＵ３１からのＥＰＳ３１０の作動に要するＥＰＳ作動電流値の信号、並びにエコランＥＣＵ３５からの「エンジン始動指示」を表す信号のいずれかが入力されるまで待機する。

その後、ステップＳＴ３において、上記ステップＳＴ２で入力された信号が、エコランＥＣＵ３５からの「エンジン始動指示」を表す信号であるか否かを判定する。

上記ステップＳＴ３の判定が、エコランＥＣＵ３５からの「エンジン始動指示」を表す信号であるＹＥＳの場合には、ステップＳＴ４に進む。

このステップＳＴ４では、上記ステップＳＴ１の判定によりアイドリングストップモードへの移行を行うエンジン停止が行われたのち、またはアイドリングストップモードへの移行を行うエンジン停止が行われる前から、シートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３、ブロア３４４、およびラジエータファン３２２などの第２電気機器が電力供給されて作動状態であれば、その作動状態にある第２電気機器への電力供給を禁止する負荷制御を禁止している。

このように、アイドリングストップモードへの移行を行うエンジンの自動停止後にエコランＥＣＵ３５からバッテリ２の電圧を低下させる「エンジン始動指示」を表す信号が出力されたエンジン始動時に、シートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３、ブロア３４４、およびラジエータファン３２２などの第２電気機器の作動を禁止するような負荷制御手段１２による負荷制御が電源制御ＥＣＵ１によって禁止されているので、アイドリングストップモードへの移行を行うエンジン停止が行われたのち、またはアイドリングストップモードへの移行を行うエンジン停止が行われる前から、シートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３、ブロア３４４、およびラジエータファン３２２などの第２電気機器が電力供給されて作動状態であっても、これらの第２電気機器の作動が、エンジンの始動を行う際のバッテリ２の電圧低下に伴って制限されることはない。このため、バッテリ２と第２電気機器との間に介設されたリレーが、エコランＥＣＵ３５からの「エンジン始動指示」を表す信号によりエンジンが再始動する度にオフ状態に切り換えられることがない。これにより、リレーの切換音の発生回数が激減し、頻繁なリレーの切換音による車両の商品性上の悪影響を解消して車両の商品性を高めることができる上、リレーの切換頻度が大幅に減少してリレーの耐久性を大幅に向上させることができる。

また、シートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３、ブロア３４４およびラジエータファン３２２などのように短期では電流の負荷の影響が小さい小電流の第２電気機器に対し負荷制御手段１２による負荷制御が禁止されていることにより、エコランＥＣＵ３５からの「エンジン始動指示」を表す信号によりエンジンが再始動する際にこれらの第２電気機器をオフ状態に切り換えなくてもバッテリ２の電圧低下にさほど影響を与えることがなく、エンジンの再始動を円滑に行うことができる。

しかも、シートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３およびブロア３４４などは室内に設置されているので、リレーの切換音の発生回数の激減に伴い、車両の商品性上の悪影響が効率よく解消されて、車両の商品性をより一層高めることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、上記実施形態では、第１電気機器として、ＡＩシステム３２０やＥＰＳ３１０などを適用した場合について述べたが、電磁サスペンションやアクティブスタビライザなどが第１電気機器として適用されていてもよい。この場合、電磁サスペンションやアクティブスタビライザなどからの作動信号が、バッテリの電圧低下またはその電圧低下を予想する信号として負荷制御手段に入力される。

また、上記実施形態では、負荷制御手段１２にエコランＥＣＵ３５からの「エンジン始動指示」を表す信号が入力された際にシートヒータ３３０、デフォッガ３４２、ミラーヒータ３４３、ブロア３４４、およびラジエータファン３２２などの第２電気機器への電力供給を禁止する負荷制御を禁止したが、負荷制御手段による負荷制御の禁止対象は、これに限られるものではなく、その他の短期では電流の負荷の影響が小さい小電流の電気負荷であればなんでもよい。

本発明の実施形態に係る車両用制御装置を含んだシステムの全体構成を示すブロック図である。「エンジン始動指示」を表す信号が出力された際の電源制御ＥＣＵおよび負荷制御手段によるエコランＥＣＵとの協調制御の流れを示すフローチャート図である。

符号の説明

１電源制御ＥＣＵ（制御手段）
１２負荷制御手段（電気負荷制御手段）
２バッテリ
３１０ＥＰＳ（電気負荷）
３２０ＡＩシステム（電気負荷）
３２２ラジエータファン（電気負荷）
３３０シートヒータ（小電流の電気負荷）
３４２デフォッガ（小電流の電気負荷）
３４３ミラーヒータ（小電流の電気負荷）
３４４ブロア（小電流の電気負荷）

Claims

停止条件が成立した場合にエンジンを自動的に停止し、再始動条件が成立した場合にエンジンを再始動するエンジン制御システムを有する車両用制御装置において、
電気機器に電力を供給するバッテリと、
このバッテリからの電力供給を受けて動作し、上記エンジンの再始動を行うためのスタータと、
上記バッテリからの電力供給を受けて動作する電気負荷と、
上記バッテリの電圧が低下するときまたは電圧の低下が予想されるときに、上記電気負荷を作動制限するように制御する電気負荷制御手段と、
上記自動停止後に上記バッテリの電圧が低下するエンジンの再始動時に、上記電気負荷制御手段による制御を禁止する制御手段と
を備えていることを特徴とする車両用制御装置。
請求項１に記載の車両用制御装置において、
上記電気負荷としては、短期では電流の負荷の影響が小さく、かつ室内に設置される小電流の電気負荷が適用されていることを特徴とする車両用制御装置。