JP2009191722A - アイドルストップ車両の始動制御装置及び始動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛酸バッテリを２つ使用したコスト及び搭載性に優れたアイドルストップ車両を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、アイドルストップ車両の始動制御装置であって、アイドルストップ中の車両の電気負荷へ電力を供給する主蓄電手段と、主蓄電手段よりも低容量の補助蓄電手段と、外気温が所定温度より高い高温時には、補助蓄電手段の電力をスタータモータに供給してエンジンを始動又は再始動する高温時エンジン始動手段（Ｓ４）と、外気温が前記所定温度より低い低温時には、主蓄電手段の電力をスタータモータに供給してエンジンを始動する低温時エンジン始動手段（Ｓ３）と、低温時には、アイドルストップを禁止する第１アイドルストップ禁止手段（Ｓ７）と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明はアイドルストップ車両の始動制御装置及び始動制御方法に関する。

従来のアイドルストップ車両の始動制御装置として、２つのバッテリを搭載し、エンジン始動時に使用するバッテリを切り替えるものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２６６８８８号公報

アイドルストップ車両は、アイドルストップ後のエンジン再始動を保証する必要があるため、エンジン再始動に使用するバッテリの充電量を検出し、把握しておく必要がある。

しかしながら、前述した従来のアイドルストップ車両の始動制御装置は、搭載された２つのバッテリのうちのいずれか一方のバッテリに、エンジン始動時又は再始動時以外でもバッテリ充電量の検出が可能なリチウムイオンバッテリなどの高性能バッテリを採用する必要があった。そのため、コストダウンが図れなかった。

また、コストダウンのために、２つのバッテリをいずれも安価な鉛酸バッテリで構成しようとすると、鉛酸バッテリは、充電量の検出がエンジン始動時又は再始動時以外するこことができないため、エンジン始動用バッテリとエンジン再始動用バッテリを共通にする必要があった。エンジン始動用のバッテリは、冷機始動等を保証する必要があり、低容量にすることができない。したがって、エンジン再始動用のバッテリを低容量にすることができず、車両への搭載性に問題があった。

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、バッテリの低容量化により車両への搭載性を向上させ、コストダウンを図ったアイドルストップ車両の始動制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、予め設定されたエンジン停止条件の成立時にエンジン（１）を停止し、予め設定されたエンジン再始動条件の成立時にスタータモータ（４）を作動させてエンジン（１）を再始動するアイドルストップ車両の始動制御装置であって、アイドルストップ中の車両の電気負荷（９）へ電力を供給する主蓄電手段（５）と、前記主蓄電手段（５）よりも低容量の補助蓄電手段（６）と、外気温が所定温度より高い高温時には、前記補助蓄電手段（６）の電力を前記スタータモータ（４）に供給してエンジン（１）を始動又は再始動する高温時エンジン始動手段（Ｓ４）と、外気温が前記所定温度より低い低温時には、前記主蓄電手段（５）の電力を前記スタータモータ（４）に供給してエンジン（１）を始動する低温時エンジン始動手段（Ｓ３）と、前記低温時には、アイドルストップを禁止する第１アイドルストップ禁止手段（Ｓ７）と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、補助蓄電手段によるエンジン始動を高温時に限り、低温時には主蓄電手段の電力を使用して確実にエンジンを始動できるようにした。これにより、補助蓄電手段に対して冷機始動等の保証が不要となるので、補助蓄電手段の低容量化が可能となる。したがって、補助蓄電手段の車両への搭載性が向上する。

アイドルストップが実施される高温時は、補助蓄電手段によってエンジンの始動・再始動が行われる。これにより、補助蓄電手段に、エンジン始動時又は再始動時以外でもバッテリ充電量の検出が可能なリチウムイオンバッテリなどの高性能バッテリを採用しなくても、補助蓄電手段の充電量の検出ができる。したがって、コストダウンが図れる。また、低温時には、アイドルストップを禁止することで、アイドルストップ制御の不安定化が避けられる。

以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態による２つの鉛酸バッテリを備えるアイドルストップ車両の始動制御装置のシステム概略図である。

アイドルストップ車両の始動制御装置は、エンジン１と、オルタネータ２と、スタータモータ４と、メインバッテリ５と、サブバッテリ６と、電力制御用リレースイッチ７と、コントローラ８と、を備える。

エンジン１は、車両の駆動力を発生する。

オルタネータ２は、エンジン１によって駆動されて発電する。オルタネータ２は、一端部に設けられたオルタネータ駆動用プーリ２ａを介して、ベルト３でエンジン１のクランクシャフトプーリ１ａと連係されている。

スタータモータ４は、エンジン１を始動する。スタータモータ４は、先端に装着されたピニオンギヤによって、そのピニオンギヤと噛み合うエンジン１のフライホイールの外周に形成されたリングギヤを駆動する。スタータモータ４への電力供給の断続は、リレースイッチ４ａによって行われる。

メインバッテリ５は、低温時（例えば外気温度が０℃以下）のエンジン始動時にスタータモータ４へ電力を供給すると共に、アイドルストップ時にヘッドライト等の電気負荷９へ電力を供給する。メインバッテリ５は、リチウムイオンバッテリと比べて安価な鉛酸バッテリである。

サブバッテリ６は、高温時（例えば外気温度が０℃以上）及び低温時のエンジン始動時にスタータモータ４へ電力を供給すると共に、アイドルストップ後のエンジン再始動時にスタータモータ４へ電力を供給する。サブバッテリ６は、メインバッテリ５よりも低容量の鉛酸バッテリである。

電力制御用リレースイッチ７は、低温時のエンジン始動時に閉じてメインバッテリ５とサブバッテリ６とを接続する。これにより、エンジン始動に大電力が必要な低温時には、スタータモータ４へメインバッテリ５及びサブバッテリ６から電力が供給されるので、低温時においてもエンジン始動を確実に行うことができる。また、電力制御用リレースイッチ７は、車両走行時や車両減速時などオルタネータ２による発電が実施されているときにも閉じられる。メインバッテリ５及びサブバッテリ６に電力を貯蔵するためである。

コントローラ８は、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）を備えたマイクロコンピュータで構成される。コントローラ８には、外気温センサ１０などの運転状態を検出する種々のセンサ類からの信号が入力されている。コントローラ８は、これらの信号に基づいて、スタータ４のリレースイッチ４ａ及び電力制御用リレースイッチ７を断続する。

ところで、アイドルストップ車両の場合、アイドルストップ後にエンジンを再始動させる必要があるため、エンジン再始動用のバッテリ（すなわちスタータモータに電力を供給するバッテリ）の充電量を把握しておく必要がある。以下では、図２を参照して、車両に搭載された鉛酸バッテリの充電量（State of Charge；ＳＯＣ）の検出方法について説明する。

図２は、サブバッテリ６（鉛酸バッテリ）の充電量の検出方法について説明する図である。図２（Ａ）は、エンジン１を始動したときのサブバッテリ６の電圧降下の様子を示した図である。図２（Ｂ）は、バッテリ充電量と後述する始動時最小電圧との関係を示した図である。

図２（Ａ）に示すように、サブバッテリ６の電圧は、エンジン始動直後にいったん急降下し、その後しばらくすると元に戻り、公称電圧となる。この急降下したときのバッテリ電圧の最小値が始動時最小電圧である。

図２（Ｂ）に示すように、鉛酸バッテリの充電量は、始動時最小電圧と相関関係にある。したがって、サブバッテリ６の始動時最小電圧を検出することで、充電量を検出することができる。

このように、鉛酸バッテリの充電量の検出は、大電流放電時の電圧降下が起きたときの最小電圧値を検出することで行われる。したがって、車両に搭載した鉛酸バッテリの充電量の検出は、現状ではエンジン始動時以外に行うことができない。

そのため、スタータ用のバッテリと、アイドルストップ時用のバッテリとを搭載するアイドルストップ車両において、両方を安価な鉛酸バッテリで構成しようとすると、以下のような問題が発生する。

鉛酸バッテリは、エンジン始動時以外に充電量を検出できないので、エンジン始動用のバッテリと、アイドルストップ後のエンジン再始動用のバッテリとを、共通にしなければならない。エンジン始動用のバッテリは、寒冷地で長期間放置した後の始動性を確保する必要があるので、大容量のバッテリが必要である。

一方で、アイドルストップ時用の電力供給用のバッテリも、エンジン停止中におけるヘッドライト等の電気負荷への電力供給を保証する必要があるので、大容量のバッテリが必要である。

そのため、従来のアイドルストップ車両では、メインバッテリ５とサブバッテリ６とを安価な鉛酸バッテリで構成した場合、いずれのバッテリも大容量のバッテリとする必要があった。このように、２つの大容量バッテリを搭載しなければならないとすると、エンジンルームの搭載スペースが特に限られる小型車両では２つもバッテリを搭載することができず、アイドルストップすることが困難となる。また、一方のバッテリをリチウムイオンバッテリ等の高性能バッテリにすると、コストがかかりすぎてしまう。

そこで、本実施形態では、このような問題を解決すべく、鉛酸バッテリを２つ搭載するアイドルストップ車両において、バッテリ温度に応じてエンジン始動時に使用するバッテリを切り替える。以下では、このアイドルストップ車両の始動制御について説明する。

図３は、アイドルストップ車両の始動制御について説明するフローチャートである。コントローラ８は、このルーチンを所定の演算周期（例えば１０ミリ秒）で繰り返し実行する。

ステップＳ１において、コントローラ８は、バッテリ温度が所定温度より低いか否かを判定する。具体的には、バッテリ温度の代用値である外気温が０℃より低い低温時か否かを判定する。コントローラ８は、外気温が低温時であればステップＳ２に処理を移行し、高温時であればステップＳ３に処理を移行する。

ステップＳ２において、コントローラ８は、電力制御用リレースイッチ７を閉じてメインバッテリ５とサブバッテリ６とを接続する。

ステップＳ３において、コントローラ８は、メインバッテリ５及びサブバッテリ６からの電力をスタータモータ４に供給してエンジンを始動する。これは、低温時にはバッテリ性能が低下するため、サブバッテリ６のみでは始動性能を確保できない場合があるためである。

ステップＳ４において、コントローラ８は、電力制御用リレースイッチ７を開いたままサブバッテリ６からの電力供給のみでスタータモータ４を駆動してエンジン１を始動する。

ステップＳ５において、コントローラ８は、サブバッテリ６の充電量（State of Charge；ＳＯＣ）を検出する。

ステップＳ６において、コントローラ８は、サブバッテリ６の充電量が、アイドルストップ後にエンジンを再始動するのに十分な充電量であるか否かを判定する。具体的には、サブバッテリ６の充電量が所定量（例えば８５％）より大きいか否かを判定する。コントローラ８は、サブバッテリ６の充電量がアイドルストップ後の再始動に不十分であればステップＳ７に処理を移行する。一方で、サブバッテリ６の充電量がアイドルストップ後の再始動に十分な充電量であればステップＳ８に処理を移行する。

ステップＳ７において、コントローラは、アイドルストップ制御を禁止する。

これは、外気温が低温時の場合は（Ｓ１でＹｅｓ）、暖房性能を確保する必要があるが、アイドルストップすると、エンジンの発熱によって温められたエンジン冷却水をヒータコアに供給できなくなり、暖房性能を確保できなくなるからである。また、低温時には、バッテリの充電能力が極端に低下するため、始動してからアイドルストップまでの間に、エンジン始動により消費した電力の充電が十分に行われていない可能性があるからである。

そして、外気温が常温の場合であっても、サブバッテリ６の充電量が十分でないときは（Ｓ１、Ｓ６でＮｏ）、アイドルストップ後のエンジン再始動を保証できないためである。また、サブバッテリ６の充電量が不十分な状態で再始動を行うと、さらなる充電量の低下によってサブバッテリ６が劣化するためである。

ここで、アイドルストップ制御とは、例えば信号待ちによって車両が停止したときなどに、所定のエンジン停止条件が成立していればエンジン１を自動停止させ、その後、所定のエンジン再始動条件が成立すればエンジン１を再始動させる制御である。

エンジン停止条件としては、アクセル開度の踏み込み量が所定量より小さいこと、ブレーキペダルが踏み込まれていること、車速が所定値よりも小さいことなどがある。エンジン再始動条件としては、アクセル開度の踏み込み量が所定量より大きいこと、ブレーキペダルが踏み込まれていないことなどがある。

ステップＳ８において、コントローラ８は、アイドルストップ制御を許可する。

以上説明した本実施形態によれば、高温時には、サブバッテリ６でエンジン１を始動し、バッテリの放電性能が低下する低温時には、メインバッテリ５及びサブバッテリ６でエンジン１を始動することとした。

これにより、メインバッテリ５及びサブバッテリ６を安価な鉛酸バッテリで構成しても、サブバッテリ６の容量を高温時の始動性能が確保できる容量にとどめることができ、サブバッテリ６の低容量化が図れる。その結果、車両搭載性が向上する。

また、アイドルストップ中のエンジン停止時における電気負荷９への電力供給をメインバッテリ５で行うこととすることで、アイドルストップ中においても電気負荷９へ安定した電力供給を行うことができる。そして、低温時には、サブバッテリ６とメインバッテリ５とを用いてエンジン始動するため、低温時におけるエンジン始動性を確保できる。なお、メインバッテリ５及びサブバッテリ６でエンジン１を始動する低温時には、そもそもアイドルストップ制御が禁止されているため(Ｓ１でＹｅｓ、Ｓ７)、始動時にサブバッテリ６の充電量を検出できなくても問題はない。

また、メインバッテリ５及びサブバッテリ６を、安価な鉛酸バッテリで構成することができるので、コストダウンを図ることができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

例えば、本実施形態では、低温時は、メインバッテリ５及びサブバッテリ６からスタータモータ４へ電力を供給していたが、メインバッテリ５のみで電力供給を行ってもよい。

本発明の一実施形態による２つの鉛酸バッテリを備えるアイドルストップ車両の始動制御装置のシステム概略図である。 サブバッテリ（鉛酸バッテリ）の充電量の検出方法について説明する図である。 アイドルストップ車両の始動制御について説明するフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
４ スタータモータ
５ メインバッテリ（主蓄電手段）
６ サブバッテリ（補助蓄電手段）
Ｓ３ 高温時エンジン始動手段
Ｓ４ 低温時エンジン始動手段
Ｓ５ 充電量検出手段
Ｓ１，Ｓ７ 第１アイドルストップ禁止手段
Ｓ６，Ｓ７ 第２アイドルストップ禁止手段

Claims (5)

1. 予め設定されたエンジン停止条件の成立時にエンジンを停止し、予め設定されたエンジン再始動条件の成立時にスタータモータを作動させてエンジンを再始動するアイドルストップ車両の始動制御装置であって、
   アイドルストップ中の車両の電気負荷へ電力を供給する主蓄電手段と、
   前記主蓄電手段よりも低容量の補助蓄電手段と、
   外気温が所定温度より高い高温時には、前記補助蓄電手段の電力を前記スタータモータに供給してエンジンを始動又は再始動する高温時エンジン始動手段と、
   外気温が前記所定温度より低い低温時には、前記主蓄電手段の電力を前記スタータモータに供給してエンジンを始動する低温時エンジン始動手段と、
   前記低温時には、アイドルストップを禁止する第１アイドルストップ禁止手段と、
   を備えることを特徴とするアイドルストップ車両の始動制御装置。
2. 前記低温時エンジン始動手段は、前記主蓄電手段の他に、前記補助蓄電手段の電力も前記スタータモータに供給してエンジンを始動する
   ことを特徴とする請求項１に記載のアイドルストップ車両の始動制御装置。
3. 前記主蓄電手段及び前記補助蓄電手段は、鉛酸バッテリである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のアイドルストップ車両の始動制御装置。
4. 前記高温時エンジン始動手段によってエンジンを始動した直後の前記補助蓄電手段の電圧値に基づいて、前記補助蓄電手段の充電量を検出する充電量検出手段と、
   前記充電量が、アイドルストップ後の再始動に必要な所定の充電量より小さいときにアイドルストップを禁止する第２アイドルストップ禁止手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１つに記載のアイドルストップ車両の始動制御装置。
5. 予め設定されたエンジン停止条件の成立時にエンジンを停止し、予め設定されたエンジン再始動条件の成立時にスタータモータを作動させてエンジンを再始動するアイドルストップ車両の始動制御方法であって、
   外気温が所定温度より高い高温時には、アイドルストップ中の車両の電気負荷へ電力を供給する主蓄電部よりも低容量の補助蓄電部の電力を前記スタータモータに供給してエンジンを始動又は再始動する高温時エンジン始動工程と、
   外気温が前記所定温度より低い低温時には、前記主蓄電部の電力を前記スタータモータに供給してエンジンを始動する低温時エンジン始動工程と、
   前記低温時には、アイドルストップを禁止する第１アイドルストップ禁止工程と、
   を備えることを特徴とするアイドルストップ車両の始動制御方法。

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