JP2012246867A - アイドルストップ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドルストップ実行頻度の低下を防止して、燃費性能の向上を図る。
【解決手段】アイドルストップ条件が成立したら内燃機関を停止するアイドルストップを実行し、アイドルストップ中に再始動条件が成立したら内燃機関を再始動するアイドルストップ制御装置１において、その運行の初回始動時にバッテリ電圧に基づいてバッテリ出力の低下を判定するバッテリ出力低下判定部Ｓ１００と、バッテリ出力が低下していると判定したときにアイドルストップを禁止するアイドルストップ禁止部Ｓ１１０と、バッテリ充電量が内燃機関４の再始動に必要な出力を発生し得る充電量として予め設定した禁止解除用判定値Ｂ以上となった場合にアイドルストップの禁止を解除する禁止解除部Ｓ１３０と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両の運転状態に応じて内燃機関を停止及び再始動させるアイドルストップ制御装置に関する。

燃費性能や環境性能等の向上を目的として、車両運転中に所定のアイドルストップ条件が成立したら内燃機関を停止（以下、アイドルストップという）し、アイドルストップ中に復帰条件が成立したら内燃機関を再始動させる、いわゆるアイドルストップ制御が知られている。

ところで、バッテリ電圧がスタータモータを駆動できない程度まで低下している状態でアイドルストップすると、再始動の条件が成立しても内燃機関を再始動させることができなくなる。このように、バッテリの状態によってはアイドルストップを禁止する必要がある。バッテリの状態に応じたアイドルストップの禁止・許可の判定は、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１では、アイドルストップの禁止・許可を判定する閾値としてのバッテリ電圧を予め設定しておき、車両運行の初回始動時における所定期間中のバッテリ電圧の最小値と閾値とを比較している。そして、バッテリ電圧の最小値が閾値より低くなった場合には、それ以降のアイドルストップを禁止している。

特開２００９−１３９５３号公報

しかしながら、特許文献１ではその運行における初回始動時の判定でアイドルストップが禁止されると、その運行終了までアイドルストップは禁止されたままとなる。このため、例えば走行中にバッテリ充電量が増加する等して、アイドルストップを実行可能なバッテリ電圧になっているにもかかわらず、アイドルストップを実行できない状況が生じ得る。すなわち、アイドルストップを実行する頻度が低下して、燃費性能向上等の効果が得られなくおそれがある。

そこで、本発明では、バッテリの状態に応じてアイドルストップの禁止と許可を切り替えることで、アイドルストップの頻度を確保して、燃費性能を向上し得る制御装装置を提供することを目的とする。

本発明のアイドルストップ制御装置は、アイドルストップ条件が成立したら内燃機関を停止するアイドルストップを実行し、前記アイドルストップ中に再始動条件が成立したら内燃機関を再始動する。そして、その運行の初回始動時にバッテリ電圧に基づいてバッテリ出力の低下を判定するバッテリ出力低下判定部と、バッテリ出力が低下していると判定したときにアイドルストップを禁止するアイドルストップ禁止部とを備える。さらに、バッテリ充電量が内燃機関の再始動に必要な出力を発生し得る充電量として予め設定した禁止解除用判定値以上となった場合にアイドルストップの禁止を解除する禁止解除部を備える。

本発明によれば、禁止解除部を備えるので、初回始動時の判定でアイドルストップが禁止された場合でも、バッテリが充電されて再始動に必要な出力を発生し得るようになったらアイドルストップを実行することができる。その結果、アイドルストップの頻度を確保して、燃費性能の向上を図ることができる。

本発明の実施形態に係るアイドルストップ制御装置を使用するシステムの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るアイドルストップ制御装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態に係るアイドルストップ制御装置の作動について説明するタイムチャートである。 比較例としてのアイドルストップ制御について説明するタイムチャートである。 バッテリ充電状態判定値を設定するためのマップの一例を示す図である。

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、本発明によるアイドルストップ制御装置を使用するシステムの一例を示す図である。

アイドルストップ制御装置１を適用できる内燃機関４は、エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）２と、バッテリ３と、スタータ５と、オルタネータ６と、を備える。

ＥＣＭ２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。そしてＥＣＭ２は、各種センサからの信号を受けて、内燃機関４の運転状態を制御する。

バッテリ３は、内燃機関４を始動させるときにＥＣＭ２やスタータ５に電力を供給する。また、バッテリ３は、オルタネータ６が発電した電気の一部を充電する。なお、アイドルストップ制御装置１は、バッテリ３内の液温を検出するバッテリ温度センサ７、バッテリ電圧を検出する電圧センサ８を備え、バッテリ温度センサ７の信号はＥＣＭ２に読み込まれる。

内燃機関４は、図１においては直列４気筒内燃機関となっているが、これに限られるわけではない。内燃機関４のクランク軸４１は片端にクランクプーリ４１Ａが取り付けられる。クランクプーリ４１Ａ及びオルタネータ６にベルト４２が架けられる。これによりクランク軸４１の駆動力がベルト４２を介してオルタネータ６に伝達される。

スタータ５は、バッテリ３の電力によって機関始動時にクランク軸４１をクランキングする。スタータ５は、運行開始時の初回始動時には運転者のイグニッションスイッチ操作により作動開始する。なお、運転者がイグニッションスイッチをＯＮにしてからＯＦＦにするまでを一つの運行とする。つまり、途中でアイドルストップ制御による停止・再始動があっても、運転者がイグニッションスイッチ操作で内燃機関４を停止するまでは、一つの運行である。

また、アイドルストップ中に再始動する場合には、後述する再始動条件の成立を検知したＥＣＭ２からの信号により作動開始する。一方、作動開始したスタータ５は、運転者の操作による作動またはアイドルストップ中の作動のいずれであっても、予め設定した条件が成立したら停止する。停止する条件は、例えば、機関回転速度が完爆回転速度を超えたこと、または作動開始から一定時間が経過したこと、等である。

オルタネータ６は、内燃機関運転中にクランク軸４１の駆動力によって発電し、電装負荷に電力供給する。そしてオルタネータ６の発電余剰分はバッテリ３に充電される。一方、オルタネータ６の発電量が不足するときは、バッテリ３が電力供給を補う。

なお、オルタネータ６をモータとしても作動し得るモータジェネレータとし、機関始動時にベルト４２を介してオルタネータ６の駆動力をクランク軸４１に伝達することでクランキングするようにしてもよい。

次に、具体的なアイドルストップ制御ロジックについてフローチャートに沿って説明する。

図２は、本実施形態に係るアイドルストップ制御ルーチンを説明するフローチャートである。なおアイドルストップ制御装置１は、この処理を微少時間（たとえば１０ミリ秒）サイクルで繰り返し実行する。

本制御ルーチンでは、ＥＣＭ２は機関始動に伴い降下するバッテリ電圧の最小値に基づいて、アイドルストップの禁止・許可を決定する。また、ＥＣＭ２はバッテリ充電量に基づいてアイドルストップの禁止を解除するか否かを決定する。以下、フローチャートのステップにしたがって説明する。

ステップＳ１００で、ＥＣＭ２は、直近の機関始動時における始動時バッテリ電圧降下最小値が、予め設定したバッテリ出力低下判定値Ａ以下であるか否かを判定する。具体的には、スタータ５の作動開始から作動停止までのバッテリ電圧をモニタしておき、その期間中の最小値を読み込んでバッテリ出力低下判定値Ａとを比較する。

この判定は、仮にアイドルストップを実行したら再始動可能か否かを判定するものである。始動時バッテリ電圧降下最小値とは、スタータ５が作動開始してから停止するまでのバッテリ電圧の最小値である。

バッテリ出力低下判定値Ａとは、バッテリ３の出力が、機関始動後にアイドルストップを実行したら再始動が不可能な程度まで低下しているか否かを判定する為の閾値である。バッテリ電圧はスタータ５の作動開始に伴って急激に降下し、その後エンジン回転速度の上昇に伴って徐々に回復する特性がある。そして、バッテリ３の劣化や充電不足等でバッテリ出力が低下するほど、始動時バッテリ電圧降下最小値が低くなる。

そこで、機関始動後にアイドルストップからの再始動が可能な状態のバッテリ３の、始動時バッテリ電圧降下最小値をバッテリ出力低下判定値Ａとして設定する。

ＥＣＭ２は、始動時バッテリ電圧降下最小値がバッテリ出力低下判定値Ａ以下の場合はステップＳ１１０でアイドルストップを禁止してアイドルストップ禁止フラグＦＮＧを１にし、バッテリ出力低下判定値Ａより大きい場合はステップＳ１３０の処理を実行する。

なお、モニタしているバッテリ電圧をバッテリ出力低下判定値Ａと逐次比較し、バッテリ出力低下判定値Ａ以下となったらステップＳ１１０の処理を実行するようにしてもよい。また、ステップＳ１００で用いた始動時バッテリ電圧降下最小値は、次回始動時まで保存する。つまり、次回始動時までステップＳ１００の判定結果は同じになる。

ステップＳ１２０で、ＥＣＭ２は、バッテリ充電量ＳＯＣが予め設定したバッテリ充電状態判定値Ｂ以上であるか否かを判定する。バッテリ充電状態判定値Ｂとは、アイドルストップを実行しても内燃機関４を再始動するのに十分なバッテリ出力を発生し得る充電状態を示す値である。バッテリ充電状態判定値Ｂは、始動時バッテリ電圧降下最小値及びバッテリ温度に基づいて、例えば図５のマップを参照して設定する。図５はバッテリ充電状態判定値Ｂの設定に用いるマップの一例を示しており、横軸はバッテリ温度、縦軸はバッテリ充電状態判定値Ｂである。図中の各実線は、始動時バッテリ電圧降下最小値毎のバッテリ充電状態判定値Ｂを示している。

図５に示すように、バッテリ充電状態判定値Ｂは、始動時バッテリ電圧降下最小値が小さいほど小さく、また、バッテリ温度が高いほど小さく設定する。

バッテリ充電量ＳＯＣがバッテリ充電状態判定値Ｂ以上の場合は、ＥＣＭ２はステップＳ１３０の処理を実行する。バッテリ充電量ＳＯＣがバッテリ充電状態判定値Ｂより小さい場合は、ＥＣＭ２は処理を終了する。

ステップＳ１３０で、ＥＣＭ２はアイドルストップを許可し、アイドルストップ禁止フラグＦＮＧをゼロにする。なお、既にアイドルストップが禁止されている場合には、アイドルストップの禁止を解除する。

ステップＳ１４０で、ＥＣＭ２はアイドルストップフラグＦがゼロか否かを判定する。アイドルストップフラグＦがゼロの場合は、ステップＳ１５０の処理を実行する。アイドルストップフラグＦが１の場合はステップＳ１７０の処理を実行する。

ステップＳ１５０で、ＥＣＭ２はアイドルストップ条件が成立しているか否かを判定する。アイドルストップ条件は、内燃機関４の回転速度がアイドル回転速度のまま一定時間経過したとき、内燃機関４の冷却水温度やバッテリ３の状態が所定状態であるとき、運転者がアクセルペダルをＯＦＦにしているとき、等に成立する。

アイドルストップ条件が成立していると判定した場合は、ＥＣＭ２はステップＳ１６０でアイドルストップを実行し、かつアイドルストップフラグＦを１にして処理を終了する。アイドルストップ条件が成立していないと判定した場合は、そのまま処理を終了する。

一方、ステップＳ１４０でアイドルストップフラグＦが１であった場合は、ＥＣＭ２はステップＳ１７０で再始動条件が成立しているか否かを判定する。再始動条件は、イグニッションスイッチがＯＮの状態で一定時間が経過した場合、アイドルストップ中に運転者がブレーキペダルを離したとき、等に成立する。再始動条件が成立していると判定した場合は、ＥＣＭ２はステップＳ１８０で内燃機関４を再始動させ、かつアイドルストップフラグＦをゼロにして処理を終了する。

上述したように、本制御ルーチンは、始動時の判定でアイドルストップが禁止された場合でも、その後に内燃機関４を再始動可能な状態になったら、アイドルストップの禁止を解除するものである。

ところで、始動時バッテリ電圧最小値がバッテリ出力低下判定値Ａ以下である場合、その原因がバッテリ３の劣化であれば、その後の走行中に回復することはない。しかし、単にバッテリの充電不足である場合には、走行中の充電により回復する可能性がある。そして本制御ルーチンによれば、単なる充電不足が原因のバッテリ出力低下によってアイドルストップが禁止された場合には、走行中にバッテリ出力が回復すればアイドルストップ禁止は解除される。その結果、アイドルストップの頻度を不要に低下させることを防止できる。

次に、本実施形態の制御を実行した場合のアイドルストップ制御装置１の実際の作動及びその効果について説明する。

図３は、図２の制御ルーチンを実行した場合のタイムチャートである。図４は比較例のタイムチャートであり、始動時の判定でアイドルストップが禁止されると当該運行終了までアイドルストップが禁止されたままになる場合について示している。

図３では、タイミングｔ１１でイグニッションスイッチがＯＮになり、タイミングｔ１２でスタータ５が作動して、内燃機関４が始動している。そして内燃機関４が完爆状態となったタイミングｔ１３でスタータ５は停止している。このとき、始動時バッテリ電圧降下最小値がバッテリ出力低下判定値Ａ以下になっているので、タイミングｔ１３でアイドルストップが禁止されている。

その後、走行中にバッテリ充電量ＳＯＣが増大し、バッテリ充電状態判定値Ｂ以上になったタイミングｔ１４でアイドルストップの禁止が解除されている。そして、アイドルストップ条件が成立したタイミングｔ１５からアイドルストップを実行している。アイドルストップ中のタイミングｔ１６で再始動条件が成立するとスタータ５が作動し、内燃機関４が再始動している。再始動時における始動時バッテリ電圧降下最小値はバッテリ出力低下判定値Ａより大きいので、アイドルストップは禁止されていない。

上記のように、タイミングｔ１４でアイドルストップの禁止が解除されているので、仮にタイミングｔ１４からタイミングｔ１５の間でアイドルストップ条件が成立したとしても、アイドルストップを実行できる。

一方、図４に示した比較例も、タイミングｔ２１−ｔ２３については図３のタイミングｔ１１−ｔ１３と同様である。

しかし、タイミングｔ２４でバッテリ充電量ＳＯＣがバッテリ充電状態判定値Ｂ以上になってもアイドルストップは禁止されたままである。その後、運転者がイグニッションスイッチをＯＦＦにしたタイミングｔ２５で、内燃機関４が停止してアイドルストップの禁止が解除される。そして、タイミングｔ２６で再びイグニッションスイッチがＯＮになり、タイミングｔ２７でスタータ５が作動して、内燃機関４が再始動している。再始動時における始動時バッテリ電圧降下最小値はバッテリ出力低下判定値Ａ以上なので、アイドルストップは禁止されない。

このように、タイミングｔ２３でアイドルストップが禁止されると、その後の走行中にアイドルストップ可能な状態に回復したとしても、当該運行が終了するタイミングｔ２５までアイドルストップは禁止されたままとなる。したがって、仮にタイミングｔ２４以降にアイドルストップ条件が成立しても、アイドルストップは実行されない。

上述したように、本実施形態によれば、アイドルストップを実行可能な状態になったらアイドルストップの禁止を解除するので、単なる充電不足等でアイドルストップが禁止された場合には、充電量が回復すればアイドルストップを実行することができる。また、バッテリ３の劣化によりバッテリ出力が低下している場合には、アイドルストップの禁止は解除されないので、再始動不能になることを防止できる。その結果、アイドルストップの頻度の低下を抑制し、燃費性能の向上を図ることができる。

これに対して比較例の場合には、バッテリ出力低下の原因がバッテリの劣化か単なる充電不足かによらず、アイドルストップを禁止したらその運行中はアイドルストップの禁止は解除されない。したがって、実際にはアイドルストップを実行可能な状態であってもアイドルストップが禁止される状況が生じる。その結果、アイドルストップの頻度が低下して、燃費性能向上の効果が抑制されるおそれがある。

また、本制御ルーチンでは、始動時バッテリ電圧降下最小値が大きいほどバッテリ充電状態判定値Ｂを小さい値に設定する。これにより、始動時バッテリ電圧降下最小値とバッテリ出力低下判定値Ａとの差が小さいほど、アイドルストップの禁止を解除するまでに必要なバッテリ充電量ＳＯＣが小さくなる。したがって、アイドルストップの禁止が解除されるまでに要する時間を、バッテリ３の状態に応じて短縮することができる。その結果、アイドルストップ実行の頻度を確保して、燃費性能の向上を図ることができる。

さらに、本制御ルーチンでは、始動時バッテリ電圧降下最小値となるときのバッテリ温度が高いほど、バッテリ充電状態判定値Ｂを小さい値に設定する。これは、バッテリ充電量ＳＯＣが同じでも、バッテリ温度が高い方がより高いバッテリ出力を発生できるという特性に基づく。これによっても、アイドルストップの禁止を解除するまでに要する時間を短縮することができる。その結果、アイドルストップ実行の頻度を確保して、燃費性能の向上を図ることができる。

上述した本実施形態による効果をまとめると、次のようになる。

その運行の初回始動時にバッテリ出力の低下によりアイドルストップが禁止されても、バッテリ充電量がバッテリ充電状態判定値Ｂ以上となった場合にアイドルストップの禁止を解除する禁止解除部（Ｓ１３０）とを備える。これにより、アイドルストップの頻度低下を抑制し、燃費性能の向上を図ることができる。

また、始動時バッテリ電圧降下最小値が大きいほどバッテリ充電状態判定値Ｂを小さい値に設定するので、アイドルストップ禁止を解除するまでの期間を短くすることができる。これによりアイドルストップ実行の頻度を確保して燃費性能の向上を図ることができる。

また、バッテリ温度が高いほどバッテリ充電状態判定値Ｂを小さい値に設定するので、これによってもアイドルストップ禁止を解除するまでの期間を短くし、アイドルストップ実行の頻度を確保して燃費性能の向上を図ることができる。

なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。

１ アイドルストップ制御装置
２ エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）
３ バッテリ
４ 内燃機関
５ スタータ
６ オルタネータ
７ バッテリ温度センサ
８ 電圧センサ

Claims (3)

1. アイドルストップ条件が成立したら内燃機関を停止するアイドルストップを実行し、前記アイドルストップ中に再始動条件が成立したら内燃機関を再始動するアイドルストップ制御装置において、
   その運行の初回始動時にバッテリ電圧に基づいてバッテリ出力の低下を判定するバッテリ出力低下判定部と、
   バッテリ出力が低下していると判定したときにアイドルストップを禁止するアイドルストップ禁止部と、
   バッテリ充電量が前記内燃機関の再始動に必要な出力を発生し得る充電量として予め設定した禁止解除用判定値以上となった場合に前記アイドルストップの禁止を解除する禁止解除部と、
   を備えることを特徴とするアイドルストップ制御装置。
2. 前記禁止解除部は、前記初回始動時のバッテリ電圧が高いほど前記禁止解除用判定値を小さい値に設定する請求項１に記載のアイドルストップ制御装置。
3. 前記バッテリの液温を検出するバッテリ温度検出手段を備え、
   前記禁止解除部は、バッテリ温度が高いほど前記禁止解除用判定値を小さい値に設定する請求項１または２に記載のアイドルストップ制御装置。

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