JP2014202141A - 制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
エンジンが回転停止から始動しない故障を未然に防ぐ、信頼性が高い制御装置を実現する。
【解決手段】
制御装置１は、エンジンを始動するためのスタータモータ３６と電源との導通、非導通を切り替える直接に接続された少なくとも２つのリレー３０、３２を備えるスタータリレーと、マイクロコンピュータ４０とを備え、マイクロコンピュータ４０は、エンジンを始動させる場合にスタータモータ３６と電源とを導通させるようにスタータリレーを制御し、所定の停止条件の成立によりエンジンを停止し、所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動し、エンジンの停止指令時から再始動条件の成立までに、少なくとも１つのリレーを作動させ続けてスタータリレーの故障の診断をする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両のエンジンを制御する制御装置および制御方法に関し、特に、エンジンを始動するためのスタータモータを制御する制御装置および制御方法に関する。

自動車の制御として、駐停車や信号待ちなどの間にエンジンを停止させ、運転者の発進操作を検知して再始動させる制御である、アイドリングストップと呼ばれる制御がある。

アイドリングストップ制御の場合、エンジンを停止状態から作動させたいのに作動しない故障が発生することがある。そのような故障の原因として、スタータ制御回路を構成するリレーの故障がある。

従来、スタータ制御回路に使用するリレーの故障を、定期的に異常検査処理を実行することで発見する、スタータ制御装置が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１２−２０２３０９号公報

しかし、定期的であるがために、異常検査処理後にリレーの故障が生じた場合はエンジンの停止状態から作動しない故障が生じる。一方、時間間隔を短くして頻繁に異常検査処理を実行すると、リレーのオン、オフの回数が増えるためにリレーの寿命が短くなり、逆に信頼性が低下する。

そのため、さらに信頼性が高い制御装置が望まれている。

本発明は、制御装置であって、エンジンを始動するためのスタータモータと電源との導通、非導通を切り替える、直接に接続された少なくとも２つのリレーを備えるスタータリレーと、処理ユニットと、を備える。そして当該処理ユニットは、エンジンを始動させる場合に、スタータモータと電源とを導通させるようにスタータリレーを制御し、所定の停止条件の成立によりエンジンを停止し、所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動し、所定の停止条件の成立によるエンジンの停止指令時から所定の再始動条件の成立までに、少なくとも１つのリレーを作動させ続けて、スタータリレーの故障の診断をするよう構成されている。

本発明の一の態様によると、処理ユニットは、診断においてスタータリレーが正常に作動可能であると判断するまで、エンジンの停止を禁止する。

本発明の他の態様によると、処理ユニットは、診断においてスタータリレーが正常に作動可能であると判断した場合に、エンジンの停止を行う。

本発明の他の態様によると、処理ユニットは、エンジン停止指令時にエンジンへの燃料供給またはエンジンの点火を停止することでエンジンの停止を開始し、且つ、診断を開始し、エンジンが所定回転数に低下する前に故障と判断した場合は、点火および燃料供給の少なくともいずれか一方を再開してエンジンの回転を維持するように制御する。

本発明の他の態様によると、処理ユニットは、エンジン停止指令時に、エンジンへの燃料供給またはエンジンの点火を停止することでエンジンの停止を開始し、且つ診断を開始し、エンジンが所定回転数に低下する前に診断が終了しなかった場合に、点火および前記燃料供給の少なくともいずれか一方を再開し、エンジンの回転が停止しないように制御する。

本発明の他の態様によると、処理ユニットは、エンジン停止指令時に、スタータリレーのうち、一方のリレーを作動させている状態で、他方のリレーを作動させる指令を出力していないにも関わらず、他方のリレーが導通状態となった場合に、エンジンの点火およびエンジンへの燃料供給の少なくともいずれか一方を停止する。

本発明の他の態様によると、処理ユニットは、リレーを作動させる指令を出力していないにも関わらず、リレーが導通状態となった場合には、診断をしない。

本発明の他の態様によると、エンジン停止時への移行は、運転者によるエンジン停止要求を検知したことを条件とする。

本発明の他の態様によると、処理ユニットは、診断で故障ではない判断を条件としてエンジンを停止し、エンジンの停止後、所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動する。

また本発明は、制御方法であって、エンジンを始動するためのスタータモータと電源との導通、非導通を切り替える、直接に接続された少なくとも２つのリレーを備えるスタータリレーを制御してエンジンを始動させ、所定の停止条件の成立によりエンジンを停止し、所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動し、所定の停止条件の成立によるエンジンの停止指令時から所定の再始動条件の成立までに、少なくとも１つのリレーを作動させ続けてスタータリレーの故障の診断をする。

エンジン停止前にスタータリレーの故障診断をすることにより、リレーがオフ故障していた場合にエンジンが始動できなくなる故障を、信頼性が高く防止することができる。

本発明の第１の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る制御装置の、マイクロコンピュータの構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係る制御装置の、スタータリレーのオフ故障が生じていない場合の動作を示すタイミング図である。 本発明の第１の実施形態に係る制御装置の、スタータリレーのオフ故障が生じた場合の動作を示すタイミング図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

以下に示す各実施形態に係る制御装置は、リレーのオフ故障をアイドリングストップの前に検出する。リレーのオフ故障とは、リレーのオフ状態での故障であり、リレーを導通状態（オン）させたいのにオンにならない故障である。

≪第１実施形態≫
図１は、本発明の第１の実施形態に係る制御装置の構成を示すブロック図である。

制御装置１はリレー群側１０とマイクロコンピュータ周辺側２０とで構成される。リレー群側１０とマイクロコンピュータ周辺側２０とは、線材（図示せず）を介してコネクタで接続されている。

［リレー群側の構成］
まず、リレー群側１０を説明する。

リレー群側１０には電圧として、バッテリ電圧＋Ｂと、接地電圧と、イグニッション電圧ＩＧと、が供給される。

バッテリ電圧＋Ｂと、接地電圧とはバッテリから供給される。

イグニッション電圧ＩＧは、バッテリ電圧＋Ｂから生成されて供給される。

リレー群側１０を構成する個々のリレーは、コイル部分とスイッチ部分により構成されており、コイル部分に電流が流れることでスイッチ部分の接点が短絡（オン）がされるように構成されている。

リレー群側１０は、ＳＴ１リレー３０と、ＳＴ２リレー３２、スタータモータリレー３４と、スタータモータ（starter motor）３６と、を備える。

ＳＴ１リレー３０と、ＳＴ２リレー３２とは、スタータモータ３６を制御するためのリレーである。ＳＴ１リレー３０と、ＳＴ２リレー３２とにより、電源とスタータモータ３６間の導通、非導通を切り替えるスタータリレーと呼ぶことができる。

ＳＴ１リレー３０のコイルの一方の端子３０ａは、イグニッション電圧ＩＧと接続されている。ＳＴ１リレー３０のコイルの他方の端子３０ｂは、コネクタ端子ＳＴ１ＲＬＹと接続されている。ＳＴ１リレー３０のスイッチの一方の端子３０ｃは、バッテリ電圧＋Ｂと接続されている。ＳＴ１リレー３０のスイッチの他方の端子３０ｄは、ＳＴ２リレー３２のスイッチの端子３２ｃと接続されている。

ＳＴ１リレー３０のスイッチは、コネクタ端子ＳＴ１ＲＬＹからの駆動信号のレベルがローになると、コイルに電流が流れてオンになる。その結果、ＳＴ１リレー３０はオンとなる。ＳＴ１リレー３０のスイッチは、コネクタ端子ＳＴ１ＲＬＹからの駆動信号のレベルがハイになると、コイルに電流が流れずオフになる。その結果、ＳＴ１リレー３０はオフとなる。

ＳＴ２リレー３２のコイルの一方の端子３２ａは、イグニッション電圧ＩＧと接続されている。ＳＴ２リレー３２のコイルの他方の端子３２ｂは、コネクタ端子ＳＴ２ＲＬＹと接続されている。ＳＴ２リレー３２のスイッチの一方の端子３２ｃは、ＳＴ１リレー３０のスイッチの端子３０ｄと接続されている。すなわち、ＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２とは直接に接続されている。ＳＴ２リレー３２のスイッチの他方の端子３２ｄは、スタータモータリレー３４のコイルの端子３４ａと接続されている。

ＳＴ２リレー３２のスイッチは、コネクタ端子ＳＴ２ＲＬＹからの駆動信号のレベルがローになると、コイルに電流が流れてオンになる。その結果、ＳＴ２リレー３２はオンとなる。ＳＴ２リレー３２のスイッチは、コネクタ端子ＳＴ２ＲＬＹからの駆動信号のレベルがハイになるとコイルに電流が流れずオフになる。その結果ＳＴ２リレー３２はオフとなる。

なお、スタータリレーを１つで構成しないのは、フェイルセーフの観点からである。そのため、スタータリレーは２つに限らず、３つ以上のリレーを用い、直列に接続して構成してもよい。

スタータモータリレー３２は、スタータモータ３６を回転させるためのリレーである。

スタータモータリレー３４のコイルの一方の端子３４ａは、ＳＴ２リレー３２のスイッチの端子３２ｄと接続されている。スタータモータリレー３４のコイルの他方の端子３４ｂは、接地電圧と接続されている。スタータモータリレー３４のスイッチの一方の端子３４ｃは、バッテリ電圧＋Ｂと接続されている。スタータモータリレー３４のスイッチの他方の端子３４ｄは、スタータモータ３６の端子３６ａと接続されている。

スタータモータリレー３４のスイッチは、ＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２の両方がオンとなることで、コイルの一方の端子の電圧がバッテリ電圧＋Ｂとなり、コイルに電流が流れ、スイッチがオンになる。その結果、スタータモータリレー３４はオンとなる。

スタータモータリレー３４のスイッチは、ＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２のどちらか一方がオフとなると、コイルの一方の端子の電圧が不定となり、コイルに電流が流れず、スイッチがオフになる。その結果、スタータモータリレー３４はオフとなる。

以上より、スタータモータリレー３４は、コネクタ端子ＳＴ１ＲＬＹからの駆動信号と、コネクタ端子ＳＴ２ＬＹからの駆動信号の、両方のレベルがローになるとオンとなり、コネクタ端子ＳＴ１ＲＬＹからの駆動信号と、コネクタ端子ＳＴ２ＲＬＹからの駆動信号の、一方のレベルがハイになるとオフとなる。

従って、エンジンを始動するためのスタータモータ３６と電源との導通、非導通の切り替えは、スタータリレーを構成するＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２によって制御される。

スタータモータ３６はエンジンを始動させるためのモータである。スタータモータ３６がエンジンの初期的な回転を発生させ、その回転をもとに、エンジンが燃焼による自力での回転を開始する。

スタータモータ３６の一方の端子３６ａはスタータモータリレー３４のスイッチの端子３４ｄと接続されている。スタータモータ３６の他方の端子３６ｂは、接地電圧と接続されている。

スタータモータ３６は、スタータモータリレー３４がオンとなると、スタータモータ３６の一方の端子がバッテリ電圧＋Ｂとなることにより、電流が流れ、回転をする。スタータモータ３６は、スタータモータリレー３４がオフとなると、スタータモータ３６の一方の端子が不定電圧となることにより、電流が流れず、回転をしない。

すなわちスタータモータ３６は、コネクタ端子ＳＴ１ＲＬＹからの駆動信号と、コネクタ端子ＳＴ２ＲＬＹからの駆動信号との、全てのレベルがローになった場合に回転し、どれか一つのレベルがハイになると回転しない。

ＳＴ１リレー３０のスイッチとＳＴ２リレー３２のスイッチとを接続する場所の信号ＳＴＲＬＤの電圧は、コネクタ端子ＳＴＲＬＤを介してマイクロコンピュータ周辺側２０へ伝達される。

信号ＳＴＲＬＤの電圧は、ＳＴ１リレー３０がオンでＳＴ２リレー３２がオフの場合、バッテリ電圧＋Ｂとなる。信号ＳＴＲＬＤの電圧は、ＳＴ１リレー３０がオンでＳＴ２リレー３２がオンの場合、スタータモータ３６のコイルに電流が流れるため、スタータモータ３６のコイルが有する抵抗分により、バッテリ電圧＋Ｂとなる。

すなわち信号ＳＴＲＬＤの電圧は、ＳＴ１リレー３０がオンであればバッテリ電圧＋Ｂとなる。

信号ＳＴＲＬＤの電圧は、ＳＴ１リレー３０がオフでＳＴ２リレー３２がオンの場合、接地電圧となる。信号ＳＴＲＬＤの電圧は、ＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２とが共にオフの場合、不定電圧となる。

［マイクロコンピュータ周辺側の構成］
次に、マイクロコンピュータ周辺側２０を説明する。

マイクロコンピュータ周辺側２０には電圧として、＋ＶＣＣと接地電圧が供給される。

＋ＶＣＣは、バッテリ電圧＋Ｂから生成されて供給される。

マイクロコンピュータ周辺側２０は、マイクロコンピュータ４０と、ＳＴ１リレー駆動回路５０と、ＳＴ２リレー駆動回路５２と、出力監視回路５６と、フィルタ５８と、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３と、を備える。

ＳＴ１リレー駆動回路５０は、マイクロコンピュータ４０からのＳＴ１リレー制御信号を入力し、ＳＴ１リレー３０を駆動するＳＴ１リレー駆動信号を出力する回路である。ＳＴリレー１駆動回路５０の出力は、コネクタ端子ＳＴ１ＲＬＹを介してＳＴ１リレー３０のコイルの一方の端子に接続されている。

ＳＴ１リレー駆動回路５０の出力は、オープンコレクタまたはオープンドレインとなっている。そのため、ＳＴ１リレー制御信号がＳＴ１リレー３０をオンさせる指令の場合、ＳＴ１リレー駆動回路５０の出力は接地電圧レベルとなり、ＳＴ１リレー３０の端子３０ｂを接地電圧レベルにしてＳＴ１リレー３０がオンするように駆動する。一方、ＳＴ１リレー制御信号がＳＴ１リレー３０をオフさせる指令の場合、ＳＴ１リレー駆動回路５０の出力はハイレベルとなり、ＳＴ１リレー３０がオフするように駆動する。

ＳＴ２リレー駆動回路５２は、マイクロコンピュータ４０からのＳＴ２リレー制御信号を入力し、ＳＴ２リレー３２を駆動するＳＴ２リレー駆動信号を出力する回路である。ＳＴ２リレー駆動回路５２の出力は、コネクタ端子ＳＴ２ＲＬＹを介してＳＴ２リレー３２のコイルの一方の端子に接続されている。

ＳＴ２リレー駆動回路５２の出力は、オープンコレクタまたはオープンドレインとなっている。そのため、ＳＴ２リレー制御信号がＳＴ２リレー３２をオンさせる指令の場合、ＳＴ２リレー駆動回路５２の出力は接地電圧レベルとなり、ＳＴ２リレー３２の端子３２ｂを接地電圧レベルにしてＳＴ２リレー３２がオンするように駆動する。一方、ＳＴ２リレー制御信号がＳＴ２リレー３２をオフさせる指令の場合、ＳＴ２リレー駆動回路５２の出力はハイレベルとなり、ＳＴ２リレー３２がオフするように駆動する。

出力監視回路５６は、ＳＴリレー１駆動回路５０の出力とＳＴ１ＲＬＹコネクタとを接続する場所の信号ＳＴＣＮＴ１Ｒの電圧を、マイクロコンピュータ４０が備えるＡＤ変換器の入力範囲の電圧に変換する回路である。出力監視回路５６の出力は、マイクロコンピュータ４０のＡＤ変換器の入力であるＳＴＣＮＴ１ＲＡＤ端子に入力される。

フィルタ５８は、信号ＳＴＲＬＤのノイズを除去するための回路である。フィルタ５８の出力は、マイクロコンピュータ４０のＡＤ変換器の入力であるＳＴＲＬＤＡＤ端子に入力される。

抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３は、フィルタ５８の入力に接続されている。

抵抗Ｒ１は一方の端子が＋ＶＣＣ電圧と接続され、他方の端子がフィルタ５８の入力と接続されている。

抵抗Ｒ２は一方の端子が接地電圧と接続され、他方の端子がフィルタ５８の入力と接続されている。抵抗Ｒ２の抵抗値は、抵抗Ｒ１と同一の抵抗値とするが、同一に限るものではなく、異なる抵抗値であってもよい。

抵抗Ｒ３は一方の端子がコネクタ端子ＳＴＲＬＤと接続され、他方の端子がフィルタ５８の入力と接続されている。

抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とにより、コネクタ端子ＳＴＲＬＤが接続されていない場合など信号ＳＴＲＬＤが不定レベルの電圧となったときにフィルタ５８の入力を中間レベルの電圧に変換する役割を果たす。なお、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値が異なる場合は抵抗値に応じて中間レベルの電圧が適宜設定される。

抵抗Ｒ３は抵抗Ｒ１、Ｒ２と共に、信号ＳＴＲＬＤの電圧を分圧する役割とを果たす。

次に、マイクロコンピュータを説明する。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る制御装置の、マイクロコンピュータの構成を示すブロック図である。

マイクロコンピュータ４０は、Ｏポート６０と、ＡＤ変換器７０と、メモリ８０と、処理ユニット９０と、を備える。

Ｏポート６０は、処理ユニット９０と接続されており、ハイ、ローで表す論理信号の出力部である。Ｏポート６０は、ＳＴＣ１ＯＵＴ端子と、ＳＴＣ２ＯＵＴ端子と、を備える。

ＳＴＣ１ＯＵＴ端子からは、ＳＴ１リレー３０を制御するためのＳＴ１リレー制御信号が出力される。ＳＴ１リレー制御信号は、ＳＴ１リレー駆動回路５０を介してＳＴ１リレー３０を制御する。

ＳＴＣ２ＯＵＴ端子からは、ＳＴ２リレー３２を制御するためのＳＴ２リレー制御信号が出力される。ＳＴ２リレー制御信号は、ＳＴ２リレー駆動回路５２を介してＳＴ２リレー３２を制御する。

ＡＤ変換器７０は入力信号の電圧レベルをデジタル信号に変換する。ＡＤ変換器７０は入力端子として、ＳＴＣＮＴ１ＲＡＤ端子と、ＳＴＲＬＤＡＤ端子とを備える。

ＳＴＣＮＴ１ＲＡＤ端子は信号ＳＴＣＮＴ１Ｒの電圧を監視するために、出力監視回路５６の出力電圧を入力する端子である。

ＳＴＲＬＤＡＤ端子は信号ＳＴＲＬＤを監視するために、フィルタ５８の出力電圧を入力する端子である。

処理ユニット９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、プログラムが書き込まれたＲＯＭ（Read Only Memory）、データの一時記憶のためのＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ８０を有するコンピュータであり、スタータ制御部９２と、点火制御部９４と、燃料供給制御部９６と、エンジン制御統括部９８と、を備える。処理ユニット９０が備える上記各部は、コンピュータである処理ユニット９０がプログラムを実行することにより実現され、当該コンピュータ・プログラムは、コンピュータ読み取り可能な任意の記憶媒体に記憶させておくことができる。

なお、処理ユニット９０が備える上記各部は、プログラムの実行により実現されるほか、それぞれ一つ以上の電気部品を含む専用のハードウェアとして構成することもできる。

エンジン制御統括部９８は、スタータ制御部９２と、点火制御部９４と、燃料供給制御部９６と、を統括してエンジンの制御をし、所定のエンジン停止条件の成立によりエンジンを停止し、所定の再始動条件の成立によりエンジンを再始動させる役割も果たす。

また、エンジン制御統括部９８は、エンジン回転数、車速など、各種制御に必要な情報を計算するために各種センサから情報を入力する。計算された回転数データ、車速データはメモリ８０に記憶される。

点火制御部９４は、エンジンの点火を制御する。

燃料供給制御部９６は、エンジンへの燃料供給を制御する。

スタータ制御部９２は、スタータモータ３６を制御するためにリレー群を制御する。スタータ制御部９２は、スタータモータ３６を制御するために各種動作モードを備え、各動作モードにおいて、スタータリレーなどを制御すると共に、スタータ制御に関する信号の監視を実行する。

［スタータ制御部の動作モード］
次に、スタータ制御部９２の動作モードを説明する。

スタータ制御部９２は、待機モードと、オートスタートモードと、ストップモードと、オフ故障診断モードと、Ｉ／Ｓ復帰モードと、の動作モードを備える。

待機モードは、エンジン停止の状態である。たとえば、運転者が車のキーをエンジンキーの穴に差し込み、エンジンスタート操作をする前の状態のとき、あるいはアイドリングストップの状態である。

オートスタートモードは、運転者が車のキーをエンジンキーの穴に差し込み、エンジンスタート操作をする状態である。スタータ制御部９２は、スタータモータ３６を回転させるようにリレーを制御する。

ストップモードは、エンジンが動作中であり、スタータ制御部９２がスタータモータ３６の作動を停止している状態である。通常の自動車走行状態は、ストップモードとなる。

オフ故障診断モードは、ストップモードから待機モードへ移行する前の状態である。オフ故障診断モードは、制御ユニット９０からエンジンの停止指令がされたとき、実際にエンジン停止状態となる前に、スタータリレーを診断する状態である。エンジンの停止指令は、運転者がキー操作によるエンジン停止要求、または、運転者が車両の走行中に車速が所定速度以下となるまでブレーキの作動を継続することによるエンジンの停止要求を検知したこと、などを条件として出力される。

Ｉ／Ｓ復帰モードは、待機モードでのエンジン停止状態からエンジン回転をさせ、復帰させる状態である。スタータ制御部９２は、スタータモータ３６を回転させる制御をする。

［動作手順］
次に、制御装置の動作手順について説明する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る制御装置の、スタータリレーのオフ故障が生じていない場合の動作を示すタイミング図である。

まず図３の各信号を説明する。

スタータ制御モードはスタータ制御部９２の動作モードを示す。

スタータ信号は、車両の運転者がエンジンスタート操作をしたときに発生するスタート信号である。スタータ信号はオンでスタート信号発生を示し、オフでスタート信号不発生（停止）を示すものとする。

ＳＴ１リレー制御信号は、マイクロコンピュータ４０から出力される、ＳＴ１リレー３０の指令信号を示す。ＳＴ１リレー制御信号がオンでＳＴ１リレー３０を作動させる（オンにする）指令を示し、オフでＳＴ１リレー３０を作動させない（オフにする）指令を示すものとする。

ＳＴ２リレー制御信号は、マイクロコンピュータ４０から出力される、ＳＴ２リレー３２の指令信号を示す。ＳＴ２リレー制御信号がオンでＳＴ２リレー３２をオンにする指令を示し、オフでＳＴ２リレー３２をオフにする指令を示すものとする。

ＳＴＣＮＴ１ＲＡＤは、信号ＳＴＣＮＴ１Ｒの電圧に基づいた出力監視回路５６の出力信号の電圧レベルを示す。正常状態では、ハイレベルであればＳＴ１リレー３０はオフとなり、ローレベルであればＳＴ１リレー３０はオンとなる。

ＳＴＲＬＤＡＤは、コネクタ端子ＳＴＲＬＤの電圧に基づいたフィルタ５８の出力信号の電圧レベルを示す。

正常状態では、ＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２が共にオフの場合、信号ＳＴＲＬＤの電圧は不定となるので、フィルタ５６入力では抵抗Ｒ１、Ｒ２により中間電圧となり、ＳＴＲＬＤＡＤも中間電圧となる。ＳＴ１リレー３０がオンの場合、信号ＳＴＲＬＤの電圧はバッテリ電圧＋Ｂとなり、抵抗Ｒ３、Ｒ１、Ｒ２により分圧されることでＳＴＲＬＤＡＤはハイレベルとなる。ＳＴ１リレー３０がオフ、ＳＴ２リレー３２がオンの場合、信号ＳＴＲＬＤの電圧は接地電圧となり、抵抗Ｒ３、Ｒ１、Ｒ２により分圧されてＳＴＲＬＤＡＤはローレベルとなる。

異常状態である場合のＳＴＣＮＴ１ＲＡＤとＳＴＲＬＤＡＤとは後述する。

［正常状態の動作手順］
次に、スタータリレーが正常状態の動作手順を説明する。

図３のｔで示す矢印の方向に時間が経過するものとする。

スタータ制御モードが、待機モード、オートスタートモード、ストップモード、オフ故障診断モード、待機モード、Ｉ／Ｓ復帰モード、ストップモードへ順に移行する例を示す。

まず、最初の待機モードについて説明する。

運転者が車のキーをエンジンキーの穴に差し込み、エンジンスタート操作をする前の状態のとき、スタータ制御は、エンジン停止状態である待機モードになる。

スタータ信号と、ＳＴ１リレー制御信号と、ＳＴリレー２制御信号とは、全てオフである。

ＳＴＣＮＴ１ＲＡＤは、ＳＴ１リレー駆動回路５０がＳＴ１リレー３０をオフに制御する駆動信号を出力しているので、信号ＳＴＣＮＴ１Ｒがイグニッション電圧ＩＧとなり、ハイレベルの電圧となる。

ＳＴＲＬＤＡＤは、ＳＴリレー１駆動回路５０がＳＴ１リレー３０をオフに制御する駆動信号を出力し、ＳＴリレー２駆動回路５２がＳＴ２リレー３２をオフに制御する駆動信号を出力しているので、ＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２の両方がオフとなり、信号ＳＴＲＬＤが不定電圧となるので、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とにより、中間レベルの電圧となる。

車両の運転者がエンジンスタート操作をすると、スタータ制御部９２は、オートスタートモードへ移行する。

次に、オートスタートモードについて説明する。

スタータ信号は、車両の運転者がエンジンスタート操作をしたあと、所定時間だけオンとなる。

スタータ制御部９２は、ＳＴ１リレー制御信号と、ＳＴ２リレー制御信号とを、オンに制御する。その結果、ＳＴ１リレー３０と、ＳＴ２リレー３２とは、オンになり、スタータモータリレー３４もオンになる。

ＳＴＣＮ１ＲＡＤは、ＳＴ１リレー駆動回路５０からＳＴ１リレー３０をオンにする駆動信号が出力されるので、ローレベルの電圧となる。

ＳＴＲＬＤＡＤは、ＳＴ１リレー３０がオンとなるので、ハイレベルの電圧となる。ＳＴＲＬＤＡＤのハイレベル検出により、スタータモータ３６に電流が流れていることが検知できる。

以上の制御により、スタータモータリレー３４がオンとなるから、スタータモータ３６の端子３６ａがバッテリ電圧＋Ｂとなり、スタータモータ３６に電流が流れ、スタータモータ３６が回転する。スタータモータ３６が回転することにより、エンジンが始動する。

エンジンが始動すると、スタータ制御部９２は、ストップモードへ移行する。

次に、ストップモードについて説明する。

スタータ制御部９２は、ＳＴ１リレー制御信号をオフに制御する。その結果、ＳＴ１リレー３０はオフになり、スタータモータリレー３４もオフになる。

スタータ制御部９２は、ＳＴ２リレー制御信号を、所定時間ＴＬだけオンに制御した状態を保ち、その後オフに制御する。スタータモータリレー３４を確実にオフに制御するためである。

スタータモータリレー３４がオフとなるから、スタータモータ３６の端子３６ａが不定電圧となりスタータモータ３６に電流が流れず、スタータモータ３６が停止する。

ＳＴＣＮ１ＲＡＤは、ＳＴ１リレー駆動回路５０からＳＴ１リレー３０をオフにする駆動信号が出力されるので、信号ＳＴＣＮ１Ｒがイグニッション電圧ＩＧとなり、ハイレベルの電圧となる。

ＳＴＲＬＤＡＤは、所定時間ＴＬのときはＳＴ１リレー３０がオフ、ＳＴ２リレー３２がオンとなるので、ローレベルの電圧となる。その後はＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２とが共にオフとなるので、中間レベルの電圧となる。

運転者が車両の走行中に車速が所定速度以下となるまでブレーキの作動を継続した場合など運転者によるエンジン停止要求があった場合、または所定条件の成立の場合などにより、エンジンの停止指令がされたならば、スタータ制御部９２は、アイドリングストップ状態になる待機モードに移行する前に、オフ故障診断モードへ移行する。

次に、オフ故障診断モードについて説明する。

オフ故障診断モードは、スタータリレーのオフ故障を診断する状態である。

スタータ制御部９２は、ＳＴ１リレー制御信号をオフに制御したまま、ＳＴ２リレー制御信号をオンに制御する。すなわち、２つのスタータリレーのうち、ＳＴ２リレー３２を作動させる。

その結果、ＳＴ２リレー３２はオンとなる。ＳＴ１リレー３０はオフのままであり、スタータモータリレー３４もオフのままである。

正常状態であれば、ＳＴＣＮ１ＲＡＤは、ＳＴリレー１駆動回路５０からＳＴ１リレー３０をオフにする駆動信号が出力されるので、信号ＳＴＣＮ１Ｒがイグニッション電圧ＩＧとなり、ハイレベルの電圧のままとなる。これによりスタータ制御部９２は、ＳＴ１リレー３０が断線などのオフ故障ではない正常状態である、と判断する。なお、ＳＴ１リレー３０のオフ故障検出は、オフ故障検出モードに限らずＳＴ１リレー３０をオフに制御するストップモードでも可能である。

また正常状態であれば、ＳＴＲＬＤＡＤは、ＳＴ１リレー３０がオフ、ＳＴ２リレー３２がオンとなるので、ローレベルの電圧となる。スタータ制御部９２は、ＳＴＲＬＤＡＤがストップモードでの中間レベルからローレベルの電圧に変化があったことを確認することで、ＳＴ２リレー３２がオフ故障ではない正常状態である、と判断する。

このように、スタータ制御部９２は、スタータモータ３６を回転させない状態で、スタータリレーを構成するＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２との、それぞれが正常に作動可能かを、分離して判断できる。

エンジン制御統括部９８は、ＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２とが正常状態であり、正常に作動可能であると判断されるまで、点火制御部９４または燃料供給制御部９６で、エンジンの停止を禁止する。

エンジン制御統括部９８は、ＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２とが正常に作動可能であると判断された後にアイドリングストップ制御であるエンジンの停止の実行を開始する。

スタータ制御部９２は、エンジン停止状態となると待機モードに移行する。

次に、オフ故障診断モード後の待機モードについて説明する。

スタータ制御部９２は、ＳＴ１リレー制御信号をオフに制御したままにする。またスタータ制御部９２は、ＳＴ２リレー制御信号をオンに制御したままにする。

ＳＴＣＮ１ＲＡＤは、ＳＴ１リレー駆動回路５０からＳＴリレー３０をオフにする駆動信号が出力されるのでハイレベルの電圧を保つ。

ＳＴＲＬＤＡＤは、ＳＴ１リレー３０がオフ、ＳＴ２リレー３２がオンとなるので、ローレベルの電圧となる。

スタータ制御部９２は、オフ故障診断モードから待機モードに移行すれば、ＳＴ２リレー３２をオンさせる必要なない。しかし、後述するＩ／Ｓ復帰モードではスタータモータ３６を回転させるために、ＳＴ２リレー３２をオンさせる必要がある。スタータ制御部９２が、オフ故障診断モードからＩ／Ｓ復帰モードまで、ＳＴ２リレー３２をオンさせる制御を継続し、作動させ続けるのは、リレーの動作回数を増やさないためである。一般に、リレーは動作回数が増えるほど寿命が短くなるので、リレーの動作回数を増やさないことによりリレーの寿命を延ばすことができる。その結果、信頼性が向上する。

スタータ制御部９２は、運転者の発信操作を検知するなど、所定のエンジン再始動条件が成立すると、アイドリングストップ状態から復帰させるＩ／Ｓ復帰モードに移行する。

次に、Ｉ／Ｓ復帰モードを説明する。

スタータ制御部９２は、ＳＴ１リレー３０と、ＳＴ２リレー３２とを、オンに制御する。その結果、ＳＴ１リレー３０と、ＳＴ２リレー３２と、はオンになり、スタータモータリレー３４もオンになる。

以上の制御により、スタータモータリレー３４がオンとなるから、スタータモータ３６の端子３６ａがバッテリ電圧＋Ｂとなり、スタータモータ３６に電流が流れ、スタータモータ３６が回転する。スタータモータ３６が回転することにより、エンジンが始動する。

ＳＴＣＮ１ＲＡＤは、ＳＴ１リレー駆動回路５０からＳＴ１リレー３０をオンにする駆動信号が出力されるのでローレベルの電圧となる。

ＳＴＲＬＤＡＤは、ＳＴ１リレー３０がオンとなるので、ハイレベルの電圧となる。

エンジンが始動すると、スタータ制御部９２は、ストップモードへ移行する。

［スタータリレー故障発生時の動作手順］
次に、アイドリングストップ状態に移行する前であるストップモード中にスタータリレーにオフ故障が発生した場合の検出に関して説明する。

図４は。本発明の第１の実施形態に係る制御装置の、スタータリレーのオフ故障が生じた場合の動作を示すタイミング図である。図４は、図３でオートスタートモード後のストップモードからを示す。

スタータ制御部９２は、ストップモードから待機モードに移行する前にオフ故障診断モードに移行する。

オフ故障診断モードでは、スタータ制御部９２は、ＳＴ１リレー制御信号をオフに制御したまま、ＳＴ２リレー制御信号をオンに制御する。その結果、ＳＴ２リレー３２はオンとなる。ＳＴ１リレー３０はオフのままであり、スタータモータリレー３４もオフのままである。

ＳＴ２リレー３２が断線した状態になると、ＳＴ２リレー３２をオンに制御するようにＳＴ２リレー駆動回路５２から駆動信号が供給されるが、ＳＴ２リレー３２はオンにならずオフ状態を継続する。ＳＴ１リレー３０もオフ状態を継続する。その結果、信号ＳＴＲＬＤの電圧は不定電圧となり、ＳＴＲＬＤＡＤは中間レベルを継続する。

すなわちＳＴＲＬＤＡＤは、ＳＴ２リレー３２の断線がなければローレベル電圧になるはずが、中間レベルとなる。これによりスタータ制御部９２は、ＳＴ２リレー３２がオフ故障状態であると判断する。

一方、ＳＴ１リレー３０が断線した状態になると、信号ＳＴＣＮ１Ｒの電圧は、イグニッション電圧ＩＧが供給されないため不定電圧となり、ＳＴＣＮ１ＲＡＤはローレベルとなる。すなわちＳＴＣＮ１ＲＡＤは、ＳＴ１リレー３０の断線がなければハイレベルになるはずが、ローレベルとなる。これによりスタータ制御部９２は、ＳＴ１リレー３０がオフ故障状態であると判断する。図４ではストップモードでＳＴ１リレー３０が断線した状態となった例を示している。

このように、スタータ制御部９２は、スタータモータ３６を回転させない状態で、スタータリレーを構成するＳＴ１リレー３０とＳＴ２リレー３２との、それぞれがオフ故障状態であるかを、分離して判断できる。

スタータ制御部９２がＳＴ１リレー３０またはＳＴ２リレー３２がオフ故障と判断すれば、制御ユニット９０はただちにアイドリングストップ制御を禁止する指令を、点火制御部９４と燃料供給制御部９６とへ出力する。アイドリングストップ制御をすればオフ故障のために、アイドリングストップから復帰できないためである。

スタータ制御部９２は、スタータリレーのオフ故障であることの判断を約２００〜４００ｍｓの時間をかけて慎重に行う。たとえば、一度ＳＴＲＬＤＡＤの中間レベルを検知したならば、さらに数１００ｍｓ後に再びＳＴＲＬＤＡＤを判定し、それでも中間レベルであったときに初めてＳＴ２リレー３２のオフ故障であると判断する。オフ故障と判断されればアイドリングストップ制御を禁止するので、ゆっくりでも支障がないためである。

逆に、オフ故障ではない判断は１００ｍｓ以内に早く行う。たとえば、一度ＳＴＲＬＤＡＤのローレベルを検知したならば、ＳＴ２リレー３２はオフ故障ではないと判断する。これによりアイドリングストップへ早く移行し、アイドリングストップ時間を少しでも長く確保できる。

エンジン制御統括部９８は、オフ故障診断モード中はアイドリングストップをさせないように、点火制御部９４または燃料供給制御部９６で、エンジンの点火または燃料供給を制御する。これにより、アイドリングストップ状態から復帰できない故障を未然に防止することができる。

なお、オフ故障診断モードは、アイドリングストップへの移行のときだけに限らず、前述したように、運転者のキー操作によるエンジン停止操作のときに行われてもよい。スタータリレーがオフ故障となれば、エンジンが始動できなくなることはアイドリングストップへの移行と同じであるからである。

≪第２実施形態≫
第１実施形態では、オフ故障診断モードで、スタータ制御部９２が、一度ＳＴＲＬＤＡＤのローレベルを検知したならばＳＴ２リレー３２はオフ故障ではないと判断した後に、エンジン制御統括部９８は、アイドリングストップ制御を開始したが、本実施形態では、オフ故障診断モードの開始とともにアイドリングストップ制御を開始する。

アイドリングストップ制御の開始は、点火制御部９４によるエンジンの点火の停止または燃料供給制御部９６によるエンジンの燃料供給を停止することで開始する。

アイドリングストップ制御を開始すると、エンジンの回転数は９００ｒｐｍから降下していくが、５００ｒｐｍ以上であればスタータを作動させることなく、燃料供給の再開と点火の再開でアイドル回転数まで復帰させることができる。

そのため、エンジン回転数が５００ｒｐｍ以上の状態でスタータリレーのオフ故障が検知されれば、エンジン制御統括部９８は、アイドリングストップ制御を中止し、ただちにアイドリング制御へ復帰させる。エンジン制御統括部９８は、点火制御部９４によるエンジンの点火を再開、または燃料供給制御部９６によるエンジンの燃料供給の再開をすることで、エンジンの回転をアイドリング状態に制御する。

本実施形態によれば、オフ故障診断モードが終了するまで待たない時間分だけ、アイドリングストップ状態へ早く移行することができる。

≪第３実施形態≫
第２実施形態では、オフ故障診断モードで、エンジン回転数が５００ｒｐｍ以上の状態でスタータリレーのオフ故障が検知されれば、エンジン制御統括部９８は、アイドリングストップ制御を中止し、ただちにアイドリング制御へ復帰させたが、エンジン回転数が５００ｒｐｍ以下になる前にオフ故障診断が終了しなかった場合が生じうる。

そのため本実施形態では、エンジン制御統括部９８は、エンジン回転数が５００ｒｐｍ以下になる前にオフ故障診断が終了したか否か判定し、オフ故障診断が終了していない場合は、アイドリングストップ制御を中止し、ただちにアイドリング制御へ復帰させる。エンジン制御統括部９８は、点火制御部９４によるエンジンの点火を再開、または燃料供給制御部９６によるエンジンの燃料供給の再開をすることで、エンジンの回転をアイドリング状態に制御する。

本実施形態によれば、オフ故障診断が終了するまで待たない時間分だけアイドリングストップ状態へ早く移行することができると共に、フェイルセーフの観点からオフ故障ではないという判断ができない場合はアイドリング制御へ復帰させ、オフ故障に伴うアイドルストップ再始動不良を未然に防止することができる。

≪第４実施形態≫
第１実施形態で、オフ故障診断モード中はＳＴ１リレー３０をオフ、ＳＴ２リレー３２をオンに制御したが、ＳＴ１リレー３０がオフにならずオンになってしまう故障が生じた場合には、スタータモータ３６が動作し、エンジンが停止できない故障となってしまう。

エンジンが停止できない故障は重大な故障であるので、制御ユニット９０は、スタータリレーのオン故障をオフ故障よりも優先して対策をすることが好ましい。

オフ故障診断モードで、ＳＴ１リレー３０がオフにならずオンになっている場合、信号ＳＴＲＬＤはバッテリ電圧＋Ｂとなるため、ＳＴＲＬＤＡＤはハイレベルとなるのでオン故障を検知できる。

そのため本実施形態では、スタータ制御部９２が、オフ故障診断モード中にＳＴＲＬＤＡＤがハイレベルであることを検知したならば、エンジン制御統括部９８は、エンジンストップ制御を行う。エンジン制御統括部９８は、点火制御部９４によるエンジンの点火を停止、または燃料供給制御部９６によるエンジンの燃料供給の停止をすることで、エンジンストップ制御を実行する。

本実施形態によれば、スタータリレーのオン故障を検知すれば早期にエンジン回転を停止することができる。

なお、スタータリレーのオン故障は、オフ故障診断モードに限らず検出できる。ＳＴ１リレー３０をオフかつＳＴ２リレー３２をオフ制御に制御中で、ＳＴ１リレー３０がオフにならずオンになっている場合は、信号ＳＴＲＬＤはバッテリ電圧＋Ｂとなるため、ＳＴＲＬＤＡＤはハイレベルとなるのでＳＴ１リレー３０のオン故障を検知できる。また、ＳＴ２リレー３２をオフに制御中で、ＳＴ２リレー３２がオフにならずオンになっている場合は、信号ＳＴＲＬＤは接地電圧となるため、ＳＴＲＬＤＡＤはローレベルとなるのでＳＴ２リレー３２のオン故障を検知できる。

また、スタータ制御部９２は、ＳＴ１リレー３０またはＳＴ２リレー３２に対して作動させる指令を出力していないにも関わらず、ＳＴ１リレー３０またはＳＴ２リレー３２が導通状態となるスタータリレーのオン故障を診断して検知した場合には、オフ故障診断をしないように制御することができる。

以上説明したように、第１ないし第４の実施形態に係る制御装置によれば、所定の停止条件の成立によるエンジンの停止指令時から所定の再始動条件の成立までに、少なくとも１つのリレーを作動させ続けてスタータリレーの故障の診断をする。

これにより、エンジンが停止状態から始動しない故障を未然に防止することができると共に、故障の診断によるリレーの動作回数をなるべく少なくさせて、リレーの長寿命化を実現することができる。また、運転者にスタータリレーにオフ故障している旨をインジケータなどで通知し、エンジンを停止する前に整備してもらうように警告することができる。

また、エンジン動作中に定期的に検査する場合と比べて、アイドリングストップ制御をする直前に検査をするので、定期的に検査した後で且つアイドリングストップ制御をする直前にスタータリレーのオフ故障が発生してもオフ故障が発見され、エンジンが作動しない状態を未然に防止することができる。

なお本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１・・・制御装置、１０・・・リレー群側１０、２０・・・マイクロコンピュータ周辺側、３０・・・ＳＴ１リレー、３２・・・ＳＴ２リレー、３４・・・スタータモータリレー、３６・・・スタータモータ、４０・・・マイクロコンピュータ、５０・・・ＳＴ１リレー駆動回路、５２・・・ＳＴ２リレー駆動回路、５６・・・出力監視回路、５８・・・フィルタ、６０・・・Ｏポート、７０・・・ＡＤ変換器、８０・・・メモリ、９０・・・処理ユニット、９２・・・スタータ制御部、９４・・・点火制御部、９６・・・燃料供給制御部、９８・・・エンジン制御統括部、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３・・・抵抗。

Claims (10)

1. エンジンを始動するためのスタータモータと電源との導通、非導通を切り替える、直接に接続された少なくとも２つのリレーを備えるスタータリレーと、
   処理ユニットと、を備え、
   前記処理ユニットは、
   前記エンジンを始動させる場合に、前記スタータモータと前記電源とを導通させるように、前記スタータリレーを制御し、
   所定の停止条件の成立により前記エンジンを停止し、
   所定の再始動条件の成立により前記エンジンを再始動し、
   前記所定の停止条件の成立による前記エンジンの停止指令時から前記所定の再始動条件の成立までに、少なくとも１つの前記リレーを作動させ続けて前記スタータリレーの故障の診断をする、
   制御装置。
2. 前記処理ユニットは、
   前記診断において、前記スタータリレーが正常に作動可能であると判断するまで、前記エンジンの停止を禁止する、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記処理ユニットは、
   前記診断において、前記スタータリレーが正常に作動可能であると判断した場合に、前記エンジンの停止を行う、
   請求項１または２に記載の制御装置。
4. 前記処理ユニットは、
   前記エンジン停止指令時に、前記エンジンへの燃料供給または前記エンジンの点火を停止することで前記エンジンの停止を開始し、且つ、前記診断を開始し、
   前記エンジンが所定回転数に低下する前に前記故障と判断した場合は、前記点火および前記燃料供給の少なくともいずれか一方を再開して、前記エンジンの回転を維持するように制御する、
   請求項１ないし３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記処理ユニットは、
   前記エンジン停止指令時に、前記エンジンへの燃料供給または前記エンジンの点火を停止することで前記エンジンの停止を開始し、且つ前記診断を開始し、
   前記エンジンが所定回転数に低下する前に前記診断が終了しなかった場合に、前記点火および前記燃料供給の少なくともいずれか一方を再開し、前記エンジンの回転が停止しないように制御する、
   請求項１ないし４のいずれか一項に記載の制御装置。
6. 前記処理ユニットは、
   前記エンジン停止指令時に、前記スタータリレーのうち、一方の前記リレーを作動させている状態で、他方の前記リレーを作動させる指令を出力していないにも関わらず、他方の前記リレーが導通状態となった場合に、前記エンジンの点火および前記エンジンへの燃料供給の少なくともいずれか一方を停止する、
   請求項１ないし５のいずれか一項に記載の制御装置。
7. 前記処理ユニットは、前記リレーを作動させる指令を出力していないにも関わらず、前記リレーが導通状態となった場合には、前記診断をしない、
   請求項１ないし６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 前記エンジン停止時への移行は、運転者によるエンジン停止要求を検知したことを条件とする、
   請求項１ないし７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 前記処理ユニットは、
   前記診断で故障ではない判断を条件として前記エンジンを停止し、
   前記エンジンの停止後、所定の再始動条件の成立により前記エンジンを再始動する、
   請求項１ないし８のいずれか一項に記載の制御装置。
10. エンジンを始動するためのスタータモータと電源との導通、非導通を切り替える、直接に接続された少なくとも２つのリレーを備えるスタータリレーを制御して、前記エンジンを始動させ、
    所定の停止条件の成立により前記エンジンを停止し、
    所定の再始動条件の成立により前記エンジンを再始動し、
    前記所定の停止条件の成立による前記エンジンの停止指令時から前記所定の再始動条件の成立までに、少なくとも１つの前記リレーを作動させ続けて前記スタータリレーの故障の診断をする、
    制御方法。

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