JP2013083163A

JP2013083163A - 福祉車両の内燃機関制御装置

Info

Publication number: JP2013083163A
Application number: JP2011221932A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Maekawa; 剛前川
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-05-09

Abstract

【課題】簡易的な手段で福祉機器の動作中にはエコラン機能を動作させないように構成した、福祉車両の内燃機関制御装置を提供する。
【解決手段】福祉車両の内燃機関制御装置１は、エコランＥＣＵ１０、ウエルキャブＥＣＵ２０、および切り替えスイッチ３０で構成される。切り替えスイッチ３０がＯＮ状態である場合、エコランＥＣＵ１０によるエコラン機能の制御が禁止状態に、かつ、ウエルキャブＥＣＵ２０による福祉機器の動作が許可状態に設定される。切り替えスイッチ３０がＯＦＦ状態である場合、エコランＥＣＵ１０によるエコラン機能の制御が許可状態に、かつ、ウエルキャブＥＣＵ２０による福祉機器の動作が禁止状態に設定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、福祉車両の内燃機関制御装置に関し、より特定的には、福祉車両に設備される機器の使用に応じて内燃機関の運転状態を制御する制御装置に関する。

周知のように、ガソリンをはじめとする化石燃料の将来的な枯渇に関する問題や、地球温暖化対策である二酸化炭素排出量の削減といった国際的な流れに沿うべく、ガソリンを燃料とするエンジンを内燃機関に用いた自動車においては、車両の燃料消費量をより少なくすること、つまり低燃費化が強く要望されている。この低燃費化を実現するために車両に搭載される機能の１つとして、エコノミーランニング（以下、エコランと略して記す）機能が知られている。

エコラン機能とは、車両の運転状態が所定の停止条件を満足した場合に、内燃機関であるエンジンを停止させて燃料の消費を止め、またこのエンジン停止中に、車両の運転状態が所定の再始動条件を満足した場合に、エンジンを再始動させるという機能である。例えば、特許文献１を参照。このエコラン機能は、アイドリングストップ機能などとも呼ばれる。
このエコラン機能では、所定の停止条件を満足した場合に所定の再始動条件を満足するまでの間だけでも一時的にエンジンを停止させることで、低燃費化の効果を得ることができるのである。

エコラン機能の判定に用いられる停止条件としては、例えば以下の事項が挙げられる。
・アクセルペダルが踏み込まれていない
・車両の走行速度が所定の速度以下である
・ブレーキペダルが踏み込まれている
・内燃機関冷却水の温度が所定の温度以上である
・車両バッテリの充電量が所定値以上である

また、エコラン機能の判定に用いられる再始動条件としては、例えば以下の事項が挙げられる。
・ブレーキペダルが踏み込まれていない
・アクセルペダルが踏み込まれている
・車両バッテリの充電量が所定値未満である

このエコラン機能は、低燃費化を実現するための有効な手段であるため、一般的な自家用車両だけでなく、トラック等の業務用車両や身体障害者などが利用する福祉車両にも幅広く搭載されつつある。

身体障害者などが利用する福祉車両には、車椅子を運転席や後部座席といった車両室内の床面まで上昇させるリフト装置など、一般車両にはない特殊な福祉機器が設備されている。例えば、特許文献２を参照。
この福祉機器は、通常は車両のバッテリを電源として動力を発生させる。このため、福祉機器を使用している間は、バッテリの電圧低下を防止するためおよびバッテリの寿命を確保するために、車両が停車している状態であってもエンジン（すなわち、オルタネータ）を動作させてバッテリを充電し続けることが望ましい。

特開２０１１−１４４７３０号公報特開２００６−１２２５６７号公報

ところで、エンジンの一時的な停止を目的としたエコラン機能を福祉車両に搭載した場合、次のような問題の発生が考えられる。
第１に、エコラン機能の実行によってエンジンが停止中（オルタネータによる充電停止中）に福祉機器を動作させた場合、動作させる福祉機器（リフト装置など）によっては多くの電力を消費して車両のバッテリ上がりを招いてしまう。

第２に、福祉機器を動作させている途中に、エコラン機能が実行されてエンジンが停止（オルタネータによる充電停止）したり、今まで実行されていたエコラン機能が実行解除されてエンジンが再始動（オルタネータによる充電開始）したりすると、車両バッテリの電圧が急激に変動して、福祉機器に動作不良（操作ショック）が発生し使用者に危険が及ぶおそれがある。前者は、福祉機器の動作前には満たされなかった停止条件が、福祉機器の動作中に満たされた場合などが考えられる。後者は、福祉機器の動作によって車両バッテリの電圧が低下してしまい、再始動条件が満たされた場合などが考えられる。

これらの問題の発生を回避するためには、福祉機器の動作中にはエコラン機能を動作させない、という制御方法が考えられる。この制御方法は、エコラン機能を制御する電子制御ユニットおよび福祉機器の動作を制御する電子制御ユニットを、それぞれ専用に設計すれば実現可能である。しかし、２つの電子制御ユニットをそれぞれ専用に設計すれば、設計コストが高くなるという課題が残る。

それ故に、本発明の目的は、電子制御ユニットを専用設計することなく、簡易的な手段で福祉機器の動作中にはエコラン機能を動作させないように構成した、福祉車両の内燃機関制御装置を提供することである。

本発明は、車両の運転状態が停止条件を満足した場合に内燃機関の運転を停止させ、車両の運転状態が再始動条件を満足した場合に内燃機関の運転を再始動させるエコラン機能を搭載した、福祉車両における内燃機関を制御する装置に向けられている。
そして、上記目的を達成するために、本発明の福祉車両の内燃機関制御装置は、福祉車両に設備される福祉機器の動作を制御する福祉機器電子制御ユニットと、エコラン機能を制御するエコラン電子制御ユニットと、福祉機器電子制御ユニットによる福祉機器の動作を許可状態に、かつ、エコラン電子制御ユニットによるエコラン機能の制御を禁止状態に設定する第１のモードと、福祉機器電子制御ユニットによる福祉機器の動作を禁止状態に、かつ、エコラン電子制御ユニットによるエコラン機能の制御を許可状態に設定する第２のモードとを、選択的に切り替えるスイッチとを備えている。

上記本発明によれば、福祉機器の動作を許可した場合にエコラン機能を強制的に禁止することができる。これにより、エンジン停止中における福祉機器の動作による車両バッテリの上がりを回避することができる。また、福祉機器を動作させているときに、エンジンの停止や始動が生じないため、福祉機器の使用者に危険が及ぶおそれがなくなる。

本発明の一実施形態に係る福祉車両の内燃機関制御装置１の構成を示す概略図切り替えスイッチ３０によるエコラン機能および福祉機器動作の切り替え状態を説明する図本発明の他の実施形態に係る福祉車両の内燃機関制御装置２の構成を示す概略図図３に示す他の実施形態に係る福祉車両の内燃機関制御装置２で行われる処理を説明するシーケンス図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る福祉車両の内燃機関制御装置１の構成を示す概略図である。この本実施形態に係る福祉車両の内燃機関制御装置１は、エコラン機能を備えた福祉車両に搭載され、エコラン機能制御用電子制御ユニット（以下、エコランＥＣＵと記す）１０と、福祉機器動作用電子制御ユニット（以下、ウエルキャブＥＣＵと記す）２０と、切り替えスイッチ３０とで構成される。

エコランＥＣＵ１０は、車両に搭載されるエコラン機能を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ：electrical control unit）である。
ウエルキャブＥＣＵ２０は、車両に設備される福祉機器の動作を制御する電子制御ユニットである。

切り替えスイッチ３０は、エコラン機能の許可／禁止の設定と、福祉機器動作の許可／禁止の設定とを、同時に切り替えるためのスイッチである。本来、この切り替えスイッチ３０は、本発明が適用されないエコラン機能を搭載する車両では、エコランＥＣＵ１０の制御端子ＣＯＮＴに接続され、エコラン機能だけを許可／禁止するために設けられるものである。本発明では、この切り替えスイッチ３０が、エコランＥＣＵ１０の制御端子ＣＯＮＴに接続されると共に、ウエルキャブＥＣＵ２０の制御端子ＣＯＮＴにも接続されている。

本発明では、エコランＥＣＵ１０の制御端子ＣＯＮＴおよびウエルキャブＥＣＵ２０の制御端子ＣＯＮＴの両方に接続された切り替えスイッチ３０によって、以下の状態を切り替えることを行う。
図２は、切り替えスイッチ３０によるエコラン機能および福祉機器動作の切り替え状態を説明する図である。

図２において、切り替えスイッチ３０がＯＮ状態である場合、すなわち図１に示す回路においてスイッチが電気的に導通して、エコランＥＣＵ１０の制御端子ＣＯＮＴおよびウエルキャブＥＣＵ２０の制御端子ＣＯＮＴの両方が接地される場合である。この制御端子ＣＯＮＴの接地により、エコランＥＣＵ１０の制御ＩＣ（集積回路）１３には、電源電圧Ｖ１を抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２とで分圧した電圧が印加され、ウエルキャブＥＣＵ２０の制御ＩＣ２３には、電源電圧Ｖ２を抵抗Ｒ２１と抵抗Ｒ２２とで分圧した電圧が印加される。
この切り替えスイッチ３０がＯＮ状態である場合、エコランＥＣＵ１０によるエコラン機能の制御が禁止状態に、かつ、ウエルキャブＥＣＵ２０による福祉機器の動作が許可状態になる、第１のモードに設定される。

一方、切り替えスイッチ３０がＯＦＦ状態である場合、すなわち図１に示す回路においてスイッチが電気的に非導通となり、エコランＥＣＵ１０の制御端子ＣＯＮＴおよびウエルキャブＥＣＵ２０の制御端子ＣＯＮＴの両方が開放となる場合である。この制御端子ＣＯＮＴの開放により、エコランＥＣＵ１０の制御ＩＣ１３には電源電圧Ｖ１が印加され、ウエルキャブＥＣＵ２０の制御ＩＣ２３には電源電圧Ｖ２が印加される。
この切り替えスイッチ３０がＯＦＦ状態である場合、エコランＥＣＵ１０によるエコラン機能の制御が許可状態に、かつ、ウエルキャブＥＣＵ２０による福祉機器の動作が禁止状態になる、第２のモードに設定される。

このように、切り替えスイッチ３０によって、エコラン機能の制御と福祉機器の動作とは、相対する状態に設定される。このため、エコランＥＣＵ１０とウエルキャブＥＣＵ２０とは、制御ＩＣの動作論理を異ならせておく必要がある。この図１および図２に示した例では、エコランＥＣＵ１０の制御ＩＣ１３が「ハイアクティブ」で動作し、ウエルキャブＥＣＵ２０の制御ＩＣ２３が「ローアクティブ」で動作している。
なお、エコランＥＣＵ１０の制御ＩＣ１３を「ローアクティブ」で動作させ、ウエルキャブＥＣＵ２０の制御ＩＣ２３を「ハイアクティブ」で動作させる場合には、エコラン機能の制御および福祉機器の動作は、切り替えスイッチ３０がＯＮ状態である場合に第２のモードによる設定となり、切り替えスイッチ３０がＯＦＦ状態である場合に第１のモードによる設定となる。

以上のように、本発明の一実施形態に係る福祉車両の内燃機関制御装置１によれば、本来ならエコラン機能の許可／禁止を設定するためだけに設けられる切り替えスイッチ３０を、福祉機器動作の許可／禁止を設定することに連動させて使用する。従って、福祉機器の動作を許可した場合にエコラン機能を強制的に禁止することができる。
これにより、エンジン停止中における福祉機器の動作による車両バッテリの上がりを回避することができる。また、福祉機器を動作させているときに、エンジンの停止や始動が生じないため、福祉機器の使用者に危険が及ぶおそれがなくなる。
さらには、エコラン機能用として設けられた切り替えスイッチ３０を福祉機器の動作にも共用するため、既存のＥＣＵの組み合わせのままで上述した福祉車両の内燃機関制御装置１を実現することが可能となる。

なお、本来エコラン機能の許可／禁止を設定するためだけに設けられる切り替えスイッチ３０を、エコラン機能と福祉機器動作とで共用しない場合であっても、次に示す制御を行うことによって福祉機器の動作を許可した場合にエコラン機能を強制的に禁止することができる。
図３は、本発明の他の実施形態に係る福祉車両の内燃機関制御装置２の構成を示す概略図である。図４は、図３に示す他の実施形態に係る福祉車両の内燃機関制御装置２で行われる処理を説明するシーケンス図である。

福祉車両の内燃機関制御装置２は、エコランＥＣＵ１０と、ウエルキャブＥＣＵ２０と、切り替えスイッチ３０および４０とを備える。エコランＥＣＵ１０とウエルキャブＥＣＵ２０とは、バス等の通信線５０で相互に接続されている。切り替えスイッチ３０は、エコラン機能の許可／禁止の設定を切り替えるためのスイッチ（エコランキャンセルスイッチとも呼ばれる）であり、エコランＥＣＵ１０の制御端子ＣＯＮＴに接続されている。切り替えスイッチ４０は、福祉機器動作の許可／禁止の設定を切り替えるためのスイッチ（ウエルキャブメインスイッチとも呼ばれる）であり、ウエルキャブＥＣＵ２０の制御端子ＣＯＮＴに接続されている。

上記構成において、エコランＥＣＵ１０とウエルキャブＥＣＵ２０とは、例えば通信線５０を介したＣＡＮ（Controller Area Network）通信によって、図４に示す信号のやり取りを行う。

切り替えスイッチ４０がＯＮ状態となると（Ｓ１０１）、ウエルキャブＥＣＵ２０は、エコランＥＣＵ１０に対してエコラン機能禁止信号を送信する（Ｓ１０２）。エコランＥＣＵ１０は、ウエルキャブＥＣＵ２０から送信されてくるエコラン機能禁止信号を受信すると（Ｓ１０３）、エコラン機能の禁止を設定する処理を行う（Ｓ１０４）。このとき、エコラン機能によってエンジンが停止中であればエンジンの再始動が実行される。なお、このエコラン機能禁止の設定は、切り替えスイッチ３０のＯＮ／ＯＦＦ状態にかかわらず優先的に設定される。

エコラン機能の禁止を設定したエコランＥＣＵ１０は、ウエルキャブＥＣＵ２０に対してウエルキャブ許可信号を送信する（Ｓ１０５）。ウエルキャブＥＣＵ２０は、エコランＥＣＵ１０から送信されてくるウエルキャブ許可信号を受信すると（Ｓ１０６）、福祉機器動作の許可を設定する処理を行う（Ｓ１０７）。

このように制御することで、エコラン機能用の切り替えスイッチ３０と、福祉機器動作用の切り替えスイッチ４０とを、それぞれ個別に用いた構成であっても、福祉機器の動作を許可した場合にエコラン機能を強制的に禁止することができる。
なお、切り替えスイッチ４０がＯＦＦ状態となったときのシーケンス処理も、基本的な流れは図４と同じであり、各処理における「禁止」と「許可」とが入れ替わった内容が実行される。

本発明の内燃機関制御装置は、エコラン機能が搭載された福祉車両に利用可能であり、特に車両に設備された福祉機器の動作を許可したときにエコラン機能を強制的に禁止したい場合などに適している。

１、２内燃機関制御装置
１０エコラン機能制御用電子制御ユニット（エコランＥＣＵ）
２０福祉機器動作用電子制御ユニット（ウエルキャブＥＣＵ）
３０、４０切り替えスイッチ
５０信号線
Ｖ１、Ｖ２電圧
Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ２１、Ｒ２２抵抗
１３、２３制御集積回路（制御ＩＣ）

Claims

車両の運転状態が停止条件を満足した場合に内燃機関の運転を停止させ、車両の運転状態が再始動条件を満足した場合に内燃機関の運転を再始動させるエコラン機能を搭載した、福祉車両における内燃機関を制御する装置であって、
前記福祉車両に設備される福祉機器の動作を制御する福祉機器電子制御ユニットと、
前記エコラン機能を制御するエコラン電子制御ユニットと、
前記福祉機器電子制御ユニットによる福祉機器の動作を許可状態に、かつ、前記エコラン電子制御ユニットによるエコラン機能の制御を禁止状態に設定する第１のモードと、前記福祉機器電子制御ユニットによる福祉機器の動作を禁止状態に、かつ、前記エコラン電子制御ユニットによるエコラン機能の制御を許可状態に設定する第２のモードとを、選択的に切り替えるスイッチとを備える、福祉車両の内燃機関制御装置。