JP2010509544A - 熱機関の自動的停止および再始動装置の指令方法 - Google Patents

Abstract

本方法は、電気エネルギー保存手段と、熱機関に接続された可逆的オルタネータとを含む車両の熱機関の自動的停止および再始動装置の指令方法に関する。本方法は、オルタネータ（１０）の温度を所定の第１温度と比較すること（１６、１８）、電気エネルギー保存手段に関する以下の２つの条件、すなわち温度（１２）が所定の第２温度よりも低いこと、ならびに充電レベル（１４）が所定のしきい値より低いこと、のうちの少なくとも一方の発生を検出すること（１６、１８）、および、オルタネータの温度が所定の第１温度より高くかつ２つの条件のうちの少なくとも一方が発生した場合、熱機関の自動再始動を禁止すること（２６）にある。

Description

本発明は、２００６年１１月１５日出願のフランス特許出願第０６５４９０３号の優先権を主張するものである。その内容（明細書、特許請求の範囲、図）を参照によりここに組み込む。

本発明は、乗物、特に自動車の熱機関の自動的停止および再始動装置の指令方法に関する。

熱機関の燃料消費量および汚染を制限するために、熱機関の停止および再始動装置（以下「Ａ＆Ｒ装置」と表記し英語の「Ｓｔｏｐ ＆ Ｓｔａｒｔ」を指す）を具備する車両もある。車両の速度が実質的に０になる毎にエンジンの停止が自動的に指令され、運転者が表明する要求（例えばアクセルペダルの踏み込みまたはブレーキペダルから足を離す操作）、あるいは車両からの要求（例えば、いくつかの要素の温度の維持、冬季における車内の暖房または夏季における空調の維持、あるいは触媒の温度、すなわち触媒の効果の維持）を受けてエンジンは自動的に再始動する。

Ａ＆Ｒ装置は、いくつかの条件の発生を制御するセンサに接続された論理回路を含み、これらの条件のうちの１つまたは複数が発生すると、Ａ＆Ｒは、（例えば燃料の噴射の切断による）エンジンの停止、あるいはエンジンが停止しているときにはエンジンの再始動、のいずれかを指令する。再始動は、可逆的オルタネータに接続された電気エネルギー保存手段を備える電気技術回路により行われ、可逆的オルタネータ自体も、伝達プーリおよびベルトシステムによりエンジンのクランクシャフトに結合される。電気エネルギー保存手段は１つまたは複数のバッテリ、あるいはスーパーコンデンサで構成することができる。オルタネータが熱機関によって駆動されているときには、このオルタネータから保存手段ならびに車両の種々の電気装置に電気が供給される（機械的エネルギーから電気的エネルギーへの変換）。オルタネータは、保存手段から電力を供給されモータとして作動するときには、クランクシャフトを回転させる（電気的エネルギーから機械的エネルギーへの変換）。したがってオルタネータにより熱機関を始動させることができる。

出願人によるフランス特許出願第２８１６８９１号は、車両の熱機関の自動的始動および停止指令システムを記載している。エンジンの制御アルゴリズムを含むコンピュータは、以下のパラメータ、すなわち、車両の速度、選択したギア比、クラッチの位置、エンジンの回転速度、エンジンの温度、車両の傾斜、ドアの接触装置、およびオルタネータのロック、に応じて作動する。この特許出願に記載されている装置は、正常に作動するものの、電気技術回路の諸要素を考慮しないという欠点を有する。

極限的または臨界の条件では、オルタネータまたは保存手段の性能が不充分になって熱機関の再始動を確保することができなくなることがある。そのため、事実上どのような状況でもエンジンを再始動することができるように、これらの要素の大型化が行われるが、それによりこれらの要素のコストならびにスペースが増大する。しかしながらこのような臨界条件が発生するのは車両の合計走行時間のうちのおよそ１０％程度でしかない。

本発明は、そのような臨界条件を検出すること、およびそのような条件が発生したときＡ＆Ｒ機能を禁止することにある。そうすることにより、オルタネータおよび電気エネルギー保存手段の大型化を避けることができ、したがってこれらの装置のコスト、重量、および体積の節減が実現される。

より詳細には、本発明は、電気エネルギー保存手段と、熱機関に接続された可逆的オルタネータとを含む車両の熱機関の自動的停止および再始動装置の指令方法に関する。本発明によれば、本方法は、
− オルタネータの温度を所定の第１温度と比較すること、
− 電気エネルギー保存手段に関する以下の２つの条件、すなわち温度が所定の第２温度よりも低いこと、及び充電レベルが所定のしきい値より低いこと、のうちの少なくとも一方の発生を検出すること、
− オルタネータの温度が所定の第１温度より高くかつ２つの条件のうちの少なくとも一方が発生した場合、熱機関の自動再始動を禁止すること
にある。

オルタネータの温度は、そのステータの温度とするのが有利である。

好ましくは、
− 所定の第１温度は１１０℃から１５０℃の間に含まれ、好ましくはおよそ１３０℃であり；
− 充電レベルの所定のしきい値が最大充電レベルの９０％未満であり、好ましくはおよそ８０％であり；
− 所定の第２温度は−１５℃から＋５℃の間に含まれ、好ましくは−１０℃付近である。

本発明の好ましい実施形態によれば、熱機関の自動的再始動を禁止するか否かを決定するために前記２つの条件を考慮する。

有利には、熱機関の再始動を禁止することに加え、オルタネータの温度が所定の第１温度よりも高くかつ保存手段に関する前記２つの条件の少なくとも一方が出現した場合、熱機関の自動的停止が禁止される。

本発明のその他の長所および特徴は、添付の図面、すなわち本発明による方法を示す線図である図１を参照して行う非限定的例として示した本発明の一実施形態についての以下の説明において明らかになろう。

本発明による方法のステップを示す。

本発明により指令または制御される熱機関の自動的停止および再始動装置は、複数のセンサと、論理回路と、（発電機としてまたはモータとして作動することができる）可逆的オルタネータと、電気エネルギー保存手段とを含む。電気エネルギー保存手段は、１つまたは複数のバッテリ、あるいはオルタネータが発電機として作動するときに充電されるスーパーコンデンサ（大容量コンデンサ）で構成することができる。センサは、一方がステータの温度専用であり他方がエネルギー保存手段（好ましくは保存手段の内部温度）専用である温度プローブ、ならびにエネルギー保存手段の充電レベルをモニタする電圧計および／または電流計である。これらのセンサは、本発明の方法の諸ステップを含む本装置の制御アルゴリズムをメモリに格納した論理回路に接続される。オルタネータの温度はロータの温度によってもモニタすることができる。そのためにロータには直流電圧が供給され、ロータ内を流れる電流値を測定する。ロータの温度は電流値を基にして判定される。

図１に示す本方法の種々のステップは（温度および充電レベルを検出するステップを除き本方法の次のステップ１０、１２および１４）、論理回路、好ましくはマイクロプロセッサによって実行される。本方法のステップ１０でオルタネータの内部温度を検出し、ステップ１２で電気エネルギー保存手段の内部温度を検出し、ステップ１４で電気エネルギー保存手段の充電状態を検出する。

ステップ１６は、
− オルタネータの温度を所定の第１温度と比較することにあり、オルタネータの温度が第１温度よりも高い場合、第１の臨界条件が得られ、
− 電気エネルギー保存手段の温度を所定の第２温度と比較することにあり、電気エネルギー保存手段の温度が第２温度よりも低い場合、第２の臨界条件が得られ、
− 電気エネルギー保存手段の充電レベルを所定のしきい値と比較することにあり、電気エネルギー保存手段の充電レベルがこのしきい値よりも低い場合、第３の臨界条件が得られる。所定のしきい値は充電の最大値に対する百分率で表され、充電の最大値は満充電された電気エネルギー保存手段に相当する。

動作中のオルタネータおよび電気エネルギー保存手段が遭遇する通常の温度領域においては、温度が上昇するとオルタネータの効果が低下し、反対に、温度が低下すると、電気エネルギー保存手段の効果が低下する（例えばマイナス温度の場合にはバッテリの効果が著しく低下する）ことに留意されたい。

ステップ１８で、臨界条件のうちの少なくとも１つが得られたかどうか判定する。得られなかった場合、Ａ＆Ｒ機能、すなわち熱機関の自動的停止および再始動機能は禁止されない（ステップ２０）。得られた場合は、ステップ２２で熱機関が停止されたかどうか判定する。熱機関が停止されていない場合は、Ａ＆Ｒ機能による熱機関の停止を禁止する（ステップ２４）。熱機関が停止している場合は、Ａ＆Ｒ機能による熱機関の停止を禁止し、熱機関は従来の始動装置により再始動される（ステップ２６）。

本方法は車両の走行中連続的に用いられる。したがってステップ２０、２４および２６の各ステップの後は、臨界条件のうちの少なくとも１つに達したかどうかを改めて判定するためにステップ１８に戻る。

第１および第２温度の値ならびに電気エネルギー保存手段の充電しきい値は熱機関の特性によって異なる。例えばディーゼルエンジンは、始動の際により高いトルクを必要とする。電気エネルギー保存手段の容量が同じであるとすると、ディーゼルエンジンの場合の充電のしきい臨界値は、ガソリンエンジンの場合よりも高い値にあらかじめ設定されることになる。とはいえ以下のような値を示すことができる。すなわち、（オルタネータの）第１臨界温度は１１０℃から１５０℃の間とすることができ、好ましくは１３０℃付近であり、（電気エネルギー保存手段の）第２臨界温度は−１５℃から＋５℃の間とすることができ、好ましくは−１０℃付近であり、電気エネルギー保存手段の充電しきい値レベルは９０％以下とすることができ、好ましくは８０％付近である。

臨界値を決定するにあたっては種々のパラメータ同士の組合せが重要である。例えばパラメータのうちの１つのみが、上で示した臨界値の範囲（例えばオルタネータの温度の場合、１１０℃から１５０℃）内に含まれる値に達した場合、このパラメータの臨界値は、同領域内の高い温度（例えば１４０℃）に設定することができる。反対に、パラメータのうちの２つまたは３つが種々の臨界値領域内にある値に達した場合、より厳しい臨界値（例えば、電気エネルギー保存手段の臨界温度の場合は０℃、オルタネータの臨界温度の場合は１２０℃）を設定することができる。平均すると、例えば、第１温度（オルタネータの臨界温度）については１３０℃という値を、第２温度（エネルギー保存手段の温度）については−１０℃という値を、そして電気エネルギー保存手段については８０％という充電レベルのしきい値を採用することができる。

本方法の簡単な実施形態によれば、オルタネータの温度（ステップ１０）、ならびに、電気エネルギー保存手段に関する２つのステップ１２および１４のうちの一方、すなわち温度または充電レベル、の一方しか考慮しないようにすることができる。また、従来のスタータを具備するエンジンの場合、エンジンの再始動しか考慮しないようにすることができる。この場合、臨界条件のうちの１つに達したにもかかわらずＡ＆Ｒ機能によってエンジンが停止した場合、エンジンは、オルタネータではなくスタータによって再始動することができる。

本発明により、もはや、すべての動作条件（特に、バッテリの場合の例えば−２０℃など極端な条件）を満たさなくとも、オルタネータおよび電気エネルギー保存手段の諸要素を名目動作条件に合わせて寸法設定することにより、これらの要素の寸法を最適化することが可能になる。こうすることにより、Ａ＆Ｒ装置の所望の性能に応じてこれらの要素のコストが最適化される。臨界条件を支配することによりＡ＆Ｒ機能による始動の確実性が向上する。本発明により、スタータモードにおける可逆的オルタネータの出力を制限することができ、したがって同オルタネータが消費する電流値を低減することが可能になる。よって車両の種々の電気機器の端子における電圧はより安定したものになり、それにより、これらの電気機器の端子における電圧をほぼ一定に保つ機能を有するシステムのサイズを制限することができるようになる。

当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、説明し図示した実施形態以外の実施形態を考案することが可能であろう。

Claims (8)

1. 電気エネルギー保存手段と、熱機関に接続された可逆的オルタネータとを含む車両の熱機関の自動的停止および再始動装置の指令方法であって、
   オルタネータ（１０）の温度を所定の第１温度と比較すること（１６、１８）、
   電気エネルギー保存手段に関する以下の２つの条件、すなわち温度（１２）が所定の第２温度よりも低いこと、及び充電レベル（１４）が所定のしきい値より低いこと、のうちの少なくとも一方の発生を検出すること（１６、１８）、
   オルタネータの温度が所定の第１温度より高くかつ２つの条件のうちの少なくとも一方が発生した場合、熱機関の自動再始動を禁止すること（２６）
   にあることを特徴とする方法。
2. オルタネータの温度がそのステータの温度であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 所定の第１温度が１１０℃から１５０℃の間に含まれ、充電レベルの所定のしきい値が最大充電レベルの９０％未満であることを特徴とする、請求項１から２のいずれか一項に記載の方法。
4. 所定の第１温度がおよそ１３０℃であり、充電レベルの所定のしきい値が最大充電レベルのおよそ８０％であることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 所定の第２温度が−１５℃から＋５℃の間に含まれることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
6. 所定の第２温度が−１０℃付近であることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
7. 熱機関の自動的再始動を禁止するか否かを決定するために前記２つの条件（１２、１４）を考慮することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 熱機関の再始動を禁止することに加え、オルタネータの温度が所定の第１温度よりも高くかつ保存手段に関する前記２つの条件の少なくとも一方が出現した場合、熱機関の自動的停止が禁止される（２４）ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。

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