JP2012112286A - アイドルストップ車の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間駐車等によってバッテリの特性が劣化した場合にも、エンジンを最初に始動する際に、バッテリを満充電状態に充電してアイドルストップ制御が開始できるようにし、バッテリの性能劣化を防止しつつ良好なアイドルストップ制御を行なって燃費を向上する。
【解決手段】エンジン３が停止した状態での長時間駐車等によって鉛バッテリ２の性能が低下しても、アイドルストップ制御部１１の推定手段により、エンジン停止中の鉛バッテリ２の消費電流とエンジン停止時間（駐車時間）とに基づいてその間の鉛バッテリ２の放電量を推定し、推定した放電量が鉛バッテリ２に充電されるまでは、アイドルストップ制御部１１の禁止手段によりアイドルストップ制御を禁止し、鉛バッテリ２が確実に満充電状態に充電されてからアイドルストップ制御を開始する。
【選択図】図１

Description

この発明は、アイドルストップ車の制御装置に関し、詳しくは、バッテリの放電に対する制御の向上に関する。

従来、アイドルストップ車の制御装置は、ＩＧ（イグニッション）オンの操作によりエンジンを始動すると、その後は、ＩＧオフの操作によりエンジンが停止するまで、アイドルストップ制御を実行し、所定の停止条件の成立によりエンジンを自動停止し、所定の再始動条件の成立によりエンジンを自動的に再始動することをくり返す。

このようなアイドルストップ車の駆動用のバッテリとして鉛バッテリを使用する場合、エンジンの始動、再始動により放電したバッテリは、オルタネータの発電出力で充電されるが、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）が一定状態を下回ると、エンジンの再始動が困難になるおそれがあるため、アイドルストップ制御中にはバッテリの充放電電流の積算から充電状態を監視して制御の許可／不許可が決定され、不許可になると、アイドルストップ制御が禁止される。

ところで、ＩＧオン操作によるエンジン始動の際（初回始動の際）には、バッテリの状態が不明であるので、バッテリが一旦満充電状態に充電されるのを待ってからアイドルストップ制御が開始される。そのため、バッテリの状態によってはアイドルストップの開始までに時間がかる。

そこで、本出願人は、エンジン始動の際、一定時間内にバッテリが満充電状態にならなくても、バッテリの蓄電状態から甘めに充電完了とみなし、バッテリが満充電状態になるのを待たずにアイドルストップ制御を許可して開始し、また、満充電状態になるのを待たずにアイドルストップを開始したときは、バッテリの充放電収支の監視に基づき、安全性を見込んでアイドルストップ制御を早目に打ち切ってバッテリを充電し、アイドルストップの性能を改善することを既に出願している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１７４８２７号公報

特許文献１に記載の既出願の発明のように、バッテリ性能が低下した場合に、バッテリの充電状態(ＳＯＣ)が満充電（略１００％の充電）状態にならなくても、甘めに充電完了とみなしてアイドルストップ制御を許可して開始し、その後、安全性を見込んでアイドルストップ制御を早目に打ち切ってバッテリを充電するようにしたとしても、ＩＧオフの操作によりエンジンを停止して長時間駐車等した後などには、エンジン停止中にも車内の回路部がバッテリの電力を消費するので、バッテリの状態は不明になる。

したがって、ＩＧオンの操作に基づくエンジン始動の際には、オルタネータの発電出力でバッテリが略１００％の満充電状態に一旦充電されてから、アイドルストップ制御が許可される。

そして、バッテリが満充電状態になったことは、バッテリに流入する充電電流が充電完了を示す所定値（例えば５Ａ）未満に低下することから判断されるが、サルフェーションによって性能が劣化したバッテリの場合、満充電状態にならなくてもバッテリに流入する充電電流が前記所定値未満になることがある。

そこで、サルフェーションによって性能が劣化したバッテリの場合、不十分な充電状態でアイドルストップ制御が開始されるおそれがあり、この場合、バッテリの特性がさらに劣化等する。

本発明は、長時間駐車等によってバッテリの特性が劣化した場合にも、バッテリを確実に満充電状態に充電してアイドルストップ制御が開始できるようにし、バッテリの性能劣化を防止しつつ良好なアイドルストップ制御を行なって燃費を向上することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明のアイドルストップ車の制御装置は、所定の停止条件の成立によりエンジンを自動停止し、自動停止したエンジンを所定の再始動条件の成立により自動的に再始動するアイドルストップ車の制御装置であって、エンジン停止中のバッテリの消費電流とエンジン停止時間とに基づいてエンジン停止中のバッテリの放電量を推定する推定手段と、前記推定手段が推定した放電量がバッテリに充電されるまでアイドルストップ制御を禁止する禁止手段とを備えたことを特徴としている（請求項１）。

また、本発明のアイドルストップ車の制御装置は、バッテリの充電電流が所定値未満の状態になって所定時間が経過しても前記推定手段が推定した放電量がバッテリに充電されなかった場合は、アイドルストップ制御の禁止を解除する解除手段をさらに備えたことを特徴としている（請求項２）。

請求項１に記載の発明によれば、エンジンが停止した状態での長時間駐車等によってバッテリの性能が低下しても、推定手段により、エンジン停止中のバッテリの消費電流（略一定の電流）とエンジン停止時間（駐車時間）とに基づいてその間のバッテリの放電量を推定し、エンジン始動後、推定した放電量がバッテリに充電されるまでは、禁止手段がアイドルストップ制御を禁止するので、サルフェーションによってバッテリの性能が劣化した状態でのＩＧオンの操作によりエンジンを始動しても、バッテリが確実に満充電状態に充電されてからアイドルストップ制御を開始することができ、バッテリの性能劣化を防止しつつ良好なアイドルストップ制御を行なって燃費を向上することができる。

請求項２に記載の発明によれば、エンジン始動後の充電によりバッテリの充電電流が充電完了状態を示す所定値未満の状態に減少した状態になって所定時間が経過しても、推定手段が推定した放電量がバッテリに充電されなければ、解除手段によりアイドルストップ制御の禁止が解除されてアイドルストップ制御が開始され、停止条件の成立によりエンジンが自動停止される。

したがって、エンジン始動後、バッテリが設定された所定時間充電された場合は、バッテリが完全な満充電状態に充電されなくても、例外的に、充電を終了してアイドルストップ制御を開始し、アイドルストップ制御の開始が大幅に遅れることがないようにすることができる。

本発明のアイドルストップ車の制御装置の一実施形態のブロック図である。 図１のエンジンが最初に始動されるときのアイドルストップ制御部の一部の制御例のフローチャートである。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、本発明の一実施形態について、図１および図２を参照して詳述する。

図１はアイドルストップ車１の制御装置のブロック構成を示し、アイドルストップ車１は、軽量化、小型化等を図るため、電源として１２Ｖの比較的小容量の１個の鉛バッテリ２を備える。鉛バッテリ２が本発明の車載のバッテリであり、負極端子はアイドルストップ車１の筐体に接続されている。

図１において、３はアイドルストップ車１のエンジン、４はエンジン３のトランスミッション側の無段変速機（ＣＶＴ：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）でありエンジン３との間にトルクコンバータ（ロックアップクラッチを含む）５が介在する。

６はエンジン３を始動するスタータであり、リレー７を介して鉛バッテリ２から給電される。８は鉛バッテリ２の正極端子とリレー７との間に鉛バッテリ２に接近して設けられたバッテリ温度、バッテリ電流のセンサであり、鉛バッテリ２の温度、電流を検出する。９はエンジン３の回転力がベルト１０を介して伝達されるオルタネータであり、走行中等に発電出力で鉛バッテリ２を充電する。

１１はアイドルストップ制御のＥＣＵが形成するアイドルストップ制御部、１２はエンジン制御のＥＣＵが形成するエンジン制御部、１３はＡＢＳ（ａｎｔｉｌｏｃｋｅｄ ｂｒａｋｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）制御のＥＣＵが形成するＡＢＳ制御部、１４はＣＶＴ制御のＥＣＵが形成するＣＶＴ制御部であり、各制御部１１〜１４はそれぞれマイクロコンピュータ等により形成され、ＣＡＮ等の通信バス１５を介して情報をやり取りする。

１６はダッシュボードのコンビネーションメータが形成する表示部であり、通信バス１５から各種の表示データを受信する。

１７はアイドルストップ制御部１１にアイドルストップ車１の傾き度合い（加速状態）の情報を与えるＧセンサ（加速度センサ）、１８はＡＢＳ制御部１３に車速の検出情報を与える車輪速センサ、１９はＡＢＳ制御部１３にブレーキ機構のマスタシリンダ圧の検出情報を与える液圧センサである。

そして、アイドルストップ車１の概略の制御および動作を説明すると、ドライバがＩＧキー（図示せず）をオン操作してエンジンスタートを指令することにより、ＩＧオンの信号が例えば通信バス１５からアイドルストップ制御部１１に入力され、この入力に基づいてアイドルストップ制御部１１はリレー７を瞬時通電してオンし、鉛バッテリ２の電源をスタータ６に給電してスタータ６を始動し、停止していたエンジン３を始動する（初回始動）。エンジン３が始動してオルタネータ９の発電電力で鉛バッテリ２が一旦満充電状態に充電されると、その後は、ＩＧキーのオフ操作でエンジン３が停止するまで、アイドルストップ制御部１１がアイドルストップ制御を実行する。

アイドルストップ制御部１１には、通信バス１５を介してエンジン制御部１２の情報（エンジンの回転数や冷却水温等のエンジンの情報および、鉛バッテリ２の電流、温度等の情報）、ＡＢＳ制御部１３のマスタシリンダ圧等の情報、ＣＶＴ制御部１４のロックアップ情報や、Ｇセンサ１７の傾き度合いの情報、図示省略したストップランプスイッチ、カーテシスイッチ等の車内各所のスイッチ等の情報が入力される。

そして、これらの情報に基づき、アイドルストップ制御中のアイドルストップ制御部１１は、交通信号の赤信号等にしたがってドライバがブレーキペダルを踏み込み、マスタシリンダ圧が所定の踏込圧以上になっていることを検出すると、アイドルストップ制御の所定の停止条件（例えばストップランプが点灯していて車速が０又は所定車速以下である等の条件）の成立を確認することにより、エンジン制御部１２にエンジン停止を指令し、エンジン制御部１２が燃料スロットルを絞ったりしてエンジン３を自動停止する。

つぎに、交通信号が青信号に変わる等してドライバがブレーキペダルから足を離し、マスタシリンダ圧が所定の開放圧に低下したことを検出すると、アイドルストップ車１がアイドルストップ制御の所定の再始動条件（例えばストップランプが消灯していてドアが閉じている等の条件）の成立を確認することにより、アイドルストップ制御部１１はリレー７を瞬時通電してオンし、鉛バッテリ２の電源をスタータ６に給電してスタータ６を始動し、停止しているエンジン３を自動的に再始動する。

以降、アイドルストップ制御部１１のアイドルストップ制御により、所定の停止条件の成立に基づくエンジン３の自動停止と、所定の再始動条件の成立に基づくエンジン３の自動的な再始動とが交互に行なわれる。

つぎに、ＩＧオンの操作（ＩＧキーのオン操作）に基づくエンジン３の始動時（初回始動時）のアイドルストップ制御部１１の処理について説明する。

アイドルストップ制御中のアイドルストップ制御部１１は、鉛バッテリ２が放電した状態でのエンジン３の再始動の発生を防止するため、エンジン制御部１２から入力されるセンサ８のバッテリ電流の測定情報（例えば、充電方向は正、放電方向は負の電流値の情報）を積算し、積算結果から、常時、バッテリ２の充電状態を精度よく監視し、監視結果に基づいてアイドルストップの許可／不許可を決定する。

しかしながら、例えばＩＧオフの操作（ＩＧキーのオフ操作）によりエンジン３を停止した状態でアイドルストップ車１を車庫等に長時間駐車していたような場合、ドライバがアイドルストップ車１のＩＧキーをオン操作し、ＩＧオンの操作に基づいてエンジン３を始動するときには、それまでのエンジン停止中の間に消費している電流は測定できないため、バッテリ２の充電状態は不明になっている。そこで、ＩＧオンの操作に基づいてエンジン３を始動するときには、アイドルストップ制御部１１は、オルタネータ９の発電出力で鉛バッテリ２が一旦満充電状態になってからアイドルストップ制御を許可する。

そして、鉛バッテリ２が満充電状態になることは、センサ８の充電電流が前記した充電完了を示す所定値（例えば５Ａ）未満に低下することから検出される。そのため、鉛バッテリ２の性能がサルフェーションによって劣化していると、満充電状態にならなくても鉛バッテリ２に流入する充電電流が前記所定値未満になることがあり、満充電状態の誤検出が発生する。

そこで、本実施形態においては、アイドルストップ制御部１１に、本発明の推定手段と禁止手段とを備える。推定手段、禁止手段はマイクロコンピュータがそれぞれのプログラムを実行して形成される。

車庫等に駐車するため、ＩＧオフの操作に基づいてＩＧオフ信号が例えば通信バス１５からアイドルストップ制御部１１に入力されると、アイドルストップ制御部１１がエンジン制御部１２にエンジンの停止を指令し、エンジン制御部１２からアイドルストップ制御部１１に取り込まれるエンジン３の回転数が０になることからアイドルストップ制御部１１はエンジン３の停止を確認する。このとき、推定手段がタイマを起動してエンジン３の停止期間を計時する。

計時するエンジン３の停止期間は、概略、ＩＧオフの操作からつぎのＩＧオンの操作までの期間であり、具体的には、例えばＩＧオフの操作でエンジン３が停止してからＩＧオンの操作によるＩＧオン信号がアイドルストップ制御部１１に入力されるまで（またはスタータ６によりエンジン３が始動されるまで）の期間である。

ところで、エンジン３の停止期間には鉛バッテリ２からアイドルストップ制御部１１等の停電バックアップ動作等を行なう回路部に消費電流（この消費電流の総量を、以下、暗電流という）が流れて鉛バッテリ２の電力を消費し、鉛バッテリ２が放電する。停電バックアップ動作等を行なう回路部は決まっており、暗電流は略一定である。そのため、暗電流とエンジン３の停止期間との積から、その間の鉛バッテリ２の放電量を推定できる。

そこで、推定手段は、鉛バッテリ２の暗電流が予め設定され、暗電流にタイマが計時するエンジン３の停止期間を乗算して、測定困難なエンジン停止中の鉛バッテリ２の放電量を精度よく推定する。なお、前記の乗算は、タイマの起動から停止までの間に繰り返し行なってもよく、タイマが計時を終了したときにのみ行なってもよい。

禁止手段は、ＩＧオンの操作によってエンジン３が始動される際、具体的には、アイドルストップ制御部１１にＩＧオン信号が入力されて推定手段のタイマが計時を終了した直後（またはそれより後のスタータ６によりエンジン３が始動された直後）に、推定手段の推定結果の放電量、すなわち、それまでのエンジン停止中の鉛バッテリ２の推定された放電量を取り込む。さらに、スタータ６によりエンジン３が始動されてオルタネータ９の発電出力で鉛バッテリ２が充電され始めると、センサ８のバッテリ電流の測定情報を積算して鉛バッテリ２の充電量（この充電量を、以下、初期充電量という）を測定する。

そして、初期充電量が推定した放電量以上になって推定手段が推定した放電量が鉛バッテリ２に充電されるまでは、禁止手段はアイドルストップ制御を禁止し、所定の停止条件が成立してもエンジン制御部１２へのエンジン停止の指令は出力されない。

推定手段が推定した放電量が鉛バッテリ２に充電されると、禁止手段はアイドルストップ制御の禁止を解除し、所定の停止条件の成立によりアイドルストップ制御部１１がエンジン制御部１２にエンジン停止の指令を出力してエンジン３を自動停止する。

この場合、エンジン３の始動後（初回始動後）、推定した放電量が鉛バッテリ２に充電されるまでは、禁止手段がアイドルストップ制御を禁止するので、エンジン３を停止した長時間の駐車等に基づきサルフェーションによって鉛バッテリ２の性能が劣化した状態でエンジン３を始動しても、鉛バッテリ２が確実に満充電状態に充電されてからアイドルストップ制御が開始される。したがって、鉛バッテリ２の性能劣化を防止しつつ良好なアイドルストップ制御を行なってアイドルストップ車１の燃費を向上することができる。

ところで、禁止手段がアイドルストップ制御を禁止している間に、何らかの原因で、鉛バッテリ２に流入する充電電流が前記所定値（例えば５Ａ）未満になった状態で、充電時間としては十分な例えば６０ｓ経過するときは、それ以上に充電を続けると、アイドルストップ制御の開始が大幅に遅れることになってドライバ（ユーザ）が不満を感じる可能性が高くなる。

そこで、本実施形態の場合、アイドルストップ制御部１１に解除手段をさらに備える。解除手段もマイクロコンピュータがそのプログラムを実行して形成される。

そして、ＩＧオンの操作によってエンジン３が始動される際、アイドルストップ制御に先立って鉛バッテリ２が充電されるが、このとき、鉛バッテリ２に流入する充電電流が前記所定値未満になった状態で例えば６０ｓ経過しても初期充電量の充電が終了しなければ、解除手段が、禁止手段によるアイドルストップ制御の禁止を強制解除し、鉛バッテリ２が完全な満充電状態に充電されなくても、例外的に、充電を終了してアイドルストップ制御を開始し、アイドルストップ制御の開始が大幅に遅れることがないようにする。

図２はアイドルストップ制御部１１の上記推定手段、禁止手段、解除手段によるエンジンスタート時の処理手順例を示し、ＩＧオフの操作でエンジン３が停止すると、推定手段がタイマを起動してエンジン停止中の時間を計時する（ステップＳ１およびステップＳ２のＮＯ）。つぎにＩＧオンの操作でエンジン３が始動される際には（ステップＳ２のＹＥＳ）、推定手段が設定された暗電流値とエンジン停止中のタイマの計時時間との積からバッテリ２のエンジン停止中の放電量を推定し（ステップＳ３）、アイドルストップ制御を禁止して鉛バッテリ３を充電する（ステップＳ４）。

そして、鉛バッテリ２の充電電流が、充電電流＜５Ａに減少するまでは、ステップＳ５のＮＯを通ってステップＳ４に戻り、アイドルストップ制御を禁止して鉛バッテリ２の充電が続けられる。

さらに、鉛バッテリ２の充電電流が充電電流＜５Ａに減少すると（ステップＳ５のＹＥＳ）、その状態になってから６０ｓ経過するまでは（ステップＳ６のＮＯ）、初期充電量≧推定された放電量（＝タイマの計時時間×暗電流値）になるまでアイドルストップ制御を禁止して鉛バッテリ２の充電がさらに続けられる（ステップＳ７のＮＯ）。

そして、鉛バッテリ２の充電電流が充電電流＜５Ａに減少してから６０ｓ経過する前に推定された放電量の充電が終了すると（ステップＳ７のＹＥＳ）、禁止手段により、その時点でアイドルストップ制御の禁止が解除されてアイドルストップ制御が開始される（ステップＳ８）。

一方、鉛バッテリ２の充電電流が充電電流＜５Ａに減少してから６０ｓ経過すると（ステップＳ６のＹＥＳ）、初期充電量＜推定された放電量（＝タイマの計時時間×暗電流値）であっても、その時点で、解除手段によりアイドルストップ制御の禁止が強制的に解除されてアイドルストップ制御が開始される（ステップＳ８）。

したがって、前記実施形態の場合、エンジン３が停止した状態での長時間駐車等に基づき、サルフェーションによって鉛バッテリ２の性能が劣化した状態でのＩＧオンの操作によりエンジン３を始動すると、鉛バッテリ２が確実に満充電状態に充電されてからアイドルストップ制御を開始することができ、鉛バッテリ２の性能劣化を防止しつつ良好なアイドルストップ制御を行なって燃費を向上することができる。しかも、アイドルストップ制御を禁止した状態での鉛バッテリ２の充電を所定時間（６０ｓ）行なっても、推定した放電量が鉛バッテリ２に充電されなければ、アイドルストップ制御の禁止が例外的に強制解除され、アイドルストップ制御の開始が大幅に遅れることがなく、ドライバ（ユーザ）に不満を感じさせることがない。

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、本発明の推定手段、禁止手段、解除手段はアイドルストップ制御部１１以外の制御部等に設けるようにしてもよい。また、それらの処理手順等は図２の手順に限るものではない。さらに、本発明の所定時間は６０ｓに限るものではない。

つぎに、本発明のバッテリは、どのような容量の鉛バッテリであってもよく、アイドルストップ車１に複数個搭載されていてもよい。また、鉛バッテリ以外の車載のバッテリ（二次電池）であってもよく、充電完了を示す所定値は５Ａに限るものではない。

つぎに、本発明のアイドルストップ車は、変速機の構成がＣＶＴでなくてもよく、自動変速機等の構成であってもよい。

そして、本発明は、エンジン３のみを駆動源とするアイドルストップ車１だけでなく、エンジン３と燃料電池等を駆動源とするハイブリッド車等の種々のアイドルストップ車にも同様に適用することができる。

１ アイドルストップ車
２ 鉛バッテリ
３ エンジン
８ センサ
１１ アイドルストップ制御部

Claims (2)

1. 所定の停止条件の成立によりエンジンを自動停止し、自動停止したエンジンを所定の再始動条件の成立により自動的に再始動するアイドルストップ車の制御装置であって、
   エンジン停止中のバッテリの消費電流とエンジン停止時間とに基づいてエンジン停止中のバッテリの放電量を推定する推定手段と、
   前記推定手段が推定した放電量がバッテリに充電されるまでアイドルストップ制御を禁止する禁止手段とを備えたことを特徴とするアイドルストップ車の制御装置。
2. 請求項１に記載のアイドルストップ車の制御装置であって、
   バッテリの充電電流が所定値未満の状態になって所定時間が経過しても前記推定手段が推定した放電量がバッテリに充電されなかった場合は、アイドルストップ制御の禁止を解除する解除手段をさらに備えたことを特徴とするアイドルストップ車の制御装置。

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