JP2015094242A - 車両のエンジン自動停止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 勾配路の走行中においても適切なエンジン停止及び再始動を達成可能な車両のエンジン自動停止制御装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の車両のエンジン自動停止制御装置では、路面勾配が所定閾値以下のときはエンジンの自動停止を許可し、その後、所定の条件が成立したときはエンジンを自動停止し、所定の条件が成立しなくなったときはモータを駆動してエンジンを再始動する。そして、エンジンの自動停止から再始動により発進する時、制動力制御手段を制御して勾配に応じた制動力を付与するヒルホールド制御を行う。このとき、バッテリの電圧が低いときは、電圧が高いときよりも路面勾配の所定閾値を小さな値に変更することとした。
【選択図】 図２

Description

本発明は、走行中にエンジンを自動停止するエンジン自動停止制御装置に関する。

車両のエンジン自動停止・再始動制御装置として、特許文献１に記載の技術が開示されている。この公報には、所定の許可条件が成立したときは、エンジン自動停止を許可してエンジンを停止し、所定の許可条件が成立しなくなったときは、エンジン自動停止を禁止してエンジンを再始動することで、燃費の向上を図っている。尚、所定の許可条件として、勾配が所定の閾値以下のときに所定の許可条件が成立したと判断し、勾配が所定の閾値より大きいときは所定の許可条件が成立しなくなったと判断する。

特開2006-307866号公報

ところで、近年、運転状態に応じて車両の制動力を制御可能な制動力制御装置を搭載した車両が増加している。この制動力制御装置には、車両が登坂路に停車している状態から発進するときに車両がずり下がらないように車両に制動力を付与するヒルホールド機能を搭載しているものがある。

ヒルホールド機能は、車両が停車している路面の勾配に応じた制動力を発生させるため、勾配が急なほど大きな制動力を付与することになる。このヒルホールド機能による制動力はバッテリからの電力により実現するものであり、大きな制動力を発生させるためには大きな電力が必要となる。よって、ヒルホールド機能を保証するためには、バッテリ電圧がヒルホールド機能に必要となる最大電力を保証する電圧（以下、ヒルホールド保証電圧と記載する。）以上であることが必要である。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ヒルホールド機能とエンジン自動停止・再始動制御との組み合わせを考量しておらず、検討の余地を残していた。例えば、所定の許可条件である勾配を表す所定の閾値を急な勾配に相当する値に設定すると、エンジン自動停止の許可領域を広げることができるものの、ヒルホールド機能によって大きな制動力を発生させる必要が生じるため、ヒルホールド保証電圧は高くなる。しかし、エンジン再始動時にスタータモータ等を駆動すると、瞬間的に大きな電流が流れるため、バッテリ電圧が瞬間的に低い電圧まで大きく低下するため、瞬低電圧がヒルホールド保証電圧よりも低くなり、ヒルホールド機能が作用できずに車両ずり下がりを招くおそれがある。すなわち、勾配を表す所定の閾値は、瞬低電圧がヒルホールド保証電圧以上となる範囲で設定しなければならないが、バッテリの経年変化や低温によってバッテリ電圧が小さく変化していくため、やはりエンジン再始動時にヒルホールド保証電圧を確保できなくなる場合が生じ、車両がずり下がる恐れがあった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、勾配路の走行中においても適切なエンジン停止及び再始動を達成可能な車両のエンジン自動停止制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の車両のエンジン自動停止制御装置では、路面勾配が所定閾値以下のときはエンジンの自動停止を許可し、その後、所定の条件が成立したときはエンジンを自動停止し、所定の条件が成立しなくなったときはモータを駆動してエンジンを再始動する。そして、エンジンの自動停止から再始動により発進する時、制動力制御手段を制御して勾配に応じた制動力を付与するヒルホールド制御を行う。このとき、バッテリの電圧が低いときは、電圧が高いときよりも路面勾配の所定閾値を小さな値に変更することとした。

よって、勾配に応じてエンジンを停止もしくは再始動することができ、燃費の向上及び運転性の向上を図ることができる。また、電圧に応じてエンジンの自動停止が許可される所定閾値を変更するため、ヒルホールド制御によるブレーキ液圧確保中にモータを駆動してエンジンを再始動したとしても、バッテリ電圧の瞬低によるブレーキ液圧不足を招くことがなく、車両のずり下がりを防止できる。

実施例１の車両のエンジン自動停止制御装置の構成を表すシステム図である。 実施例１の閾値設定制御処理を実行する際のエンジン自動停止制御装置の作動及びブレーキ液圧制御ユニットの作動を表すフローチャートである。 比較例として実施例１の閾値設定制御処理を実行しなかった場合のエンジン自動停止制御装置の作動及びブレーキ液圧制御ユニットの作動を表すタイムチャートである。 小さな勾配において実施例１の閾値設定制御処理を実行した場合のエンジン自動停止制御装置の作動及びブレーキ液圧制御ユニットの作動を表すタイムチャートである。 大きな勾配において実施例１の閾値設定制御処理を実行した場合のエンジン自動停止制御装置の作動及びブレーキ液圧制御ユニットの作動を表すタイムチャートである。

図１は実施例１の車両のエンジン自動停止制御装置の構成を表すシステム図である。実施例１の車両は、エンジン1と、スタータモータ2と、自動変速機3と、ブレーキ液圧制御ユニット7と、スタータモータ2及びブレーキ液圧制御ユニット7に電源ライン9aを介して電力を供給するバッテリ9と、を有する。内燃機関であるエンジン1には、エンジン始動を行うスタータモータ2が備えられ、エンジンコントローラ8からのエンジン始動指令に基づいてエンジンクランキングを行われると共に燃料が噴射され、エンジン1が自立回転可能となると、スタータモータ2を停止する。エンジン1から出力された回転駆動力は、自動変速機3に入力されて所望の変速比によって変速された後、ドライブシャフト4を介して駆動輪5に伝達される。

ブレーキ液圧制御ユニット7（制動力制御手段）は、各種電磁弁及びモータにより駆動されるポンプを内蔵するブレーキ液圧制御アクチュエータ7aと、このブレーキ液圧制御アクチュエータ7aの作動状態を制御するブレーキコントローラ7bとから構成されている。ブレーキ液圧制御アクチュエータ7aは、マスタシリンダ6及びホイルシリンダ7cと配管を介して接続されている。エンジンコントローラ8とブレーキコントローラ7bとはCAN通信線10を介して接続されており、情報の送受信が可能に構成されている。スタータモータ2及びブレーキ液圧制御ユニット7には、バッテリ9から電力を供給するための電源ライン9aが接続されている。

エンジン1に空気を吸入するためのエアインテーク1aには、吸入空気の負圧を利用して倍力するブレーキブースタ1bが接続され、ブレーキペダル踏力を倍力することでマスタシリンダ6内にマスタシリンダ圧を発生させる。マスタシリンダ6で発生した液圧は、ブレーキ液圧制御アクチュエータ7aに供給され、ブレーキ液圧制御アクチュエータ7a内の制御バルブ7a1を介してホイルシリンダ7cに供給される。ホイルシリンダ7cは、駆動輪5と一体に回転するブレーキロータ4aにブレーキパットを押圧して摩擦制動力を発生させる。

エンジンコントローラ8には、運転者のブレーキペダル操作によりオン信号を出力するブレーキスイッチ11からのブレーキ信号と、運転者のアクセルペダル操作量を検出するアクセルペダル開度センサ12からのアクセル信号と、エンジン水温や、クランク角、エンジン回転数等の信号とを入力する。また、ブレーキコントローラ7bには、マスタシリンダ圧を検出するブレーキ液圧センサ13からのブレーキ液圧信号と、ブレーキブースタ1bに供給される負圧を検出するブレーキ負圧センサ14からの負圧信号と、車両の前後加速度を検出する加速度センサ15からの前後加速度信号とを入力する。エンジンコントローラ8は、CAN通信線10を介して上記各種信号を入力し、これら信号に基づいてエンジン1の始動もしくは自動停止を実施する。
尚、ブレーキ液圧センサ13に代えてブレーキペダルストローク量やブレーキペダル踏力を検出するセンサ、もしくはホイルシリンダ圧を検出するセンサ等を用い、これによりブレーキペダル操作量を検出することで運転者の制動操作意図を検出してもよく、特に限定しない。

また、エンジンコントローラ8内には、車両が走行中の路面勾配を検知する路面勾配検出部8aを有する。路面勾配検出部8aでは、例えば駆動輪に伝達されるトルクと、車輪速等から検出される実際の車両加速度と、加速度センサにより検出される車両に作用している加速度との差等から路面勾配を推定する。

（エンジン自動停止制御処理）
次に、エンジン自動停止制御処理について説明する。実施例１の車両のエンジン自動停止制御装置は、車両停止時に、所定の条件が成立したときは、エンジンアイドリングを停止する所謂アイドリングストップ制御を行う。加えて、車両走行中であっても、減速中であり、このまま車両停止してアイドリングストップ制御に移行する可能性が高いと判断したときは、エンジン1を停止するコーストストップ制御を行う。尚、アイドリングストップ制御やコーストストップ制御については周知の構成を適宜実施すればよいため、詳細な説明は省略する。

ブレーキ液圧制御ユニット7では、勾配路においてアイドリングストップ制御もしくはコーストストップ制御を行う際、エンジン再始動時に車両ずり下がりを防止する観点から、車両に制動力を付与するヒルホールド制御を実施する。具体的には、路面勾配検出部8aにより検出された路面勾配に基づいて必要な制動力を演算し、モータを駆動してポンプを作動させることによりブレーキ液圧を発生させ、ホイルシリンダW／Cに必要なブレーキ液圧を供給する。

ここで、上記構成に基づく課題について説明する。ヒルホールド制御は、車両が停車している路面の勾配に応じた制動力を発生させるため、勾配が急なほど大きな制動力を付与する。このヒルホールド制御による制動力はバッテリ9からの電力により実現するものであり、大きな制動力を発生させるためには大きな電力が必要となる。よって、ヒルホールド制御の作動を保証するためには、バッテリ電圧がヒルホールド制御に必要となる最大電力を保証するヒルホールド保証電圧以上であることが必要である。

このとき、アイドリングストップ制御を許可する路面勾配条件を表す所定の閾値として、急な勾配に相当する値に設定すると、エンジン自動停止の許可領域を広げることができるものの、ヒルホールド制御によって大きな制動力を発生させる必要が生じるため、ヒルホールド保証電圧は高くなる。しかし、エンジン再始動時にスタータモータ等を駆動すると、大きな電流が流れることでバッテリ電圧が瞬間的に低い電圧まで低下（以下、瞬低電圧と記載する。）し、瞬低電圧がヒルホールド保証電圧よりも低くなることで、ヒルホールド制御による制動力が確保できずに車両ずり下がりを招くおそれがある。
すなわち、路面勾配条件を表す所定の閾値は、瞬低電圧がヒルホールド保証電圧以上となる範囲で設定しなければならないが、バッテリ9の経年変化や低温によってバッテリ電圧が小さく変化していくため、やはりエンジン再始動時にヒルホールド保証電圧を確保できなくなる場合が生じ、車両がずり下がる恐れがある。そこで、実施例１では、バッテリ電圧に応じて所定の閾値を変更することで、バッテリ9の状態に応じた適切な閾値を設定する閾値設定制御処理を実行し、燃費の改善を図りつつ車両ずり下がりを防止することとした。

図２は実施例１の閾値設定制御処理を実行する際のエンジン自動停止制御装置の作動及びブレーキ液圧制御ユニットの作動を表すフローチャートである。
ステップS1では、バッテリ最低電圧を検知する。ここで、バッテリ最低電圧とは、スタータモータ2の作動によるエンジン始動時にバッテリ電圧が低下したときの電圧等が該当する。
ステップS2では、バッテリ最低電圧が予め設定された所定電圧以下か否かを判断し、所定電圧以下のときはステップS3に進んで勾配の閾値である所定の閾値を小に設定する。一方、所定電圧未満のときはステップS4に進んで勾配の閾値である所定の閾値を大に設定する。所定電圧とは、バッテリ9が新品時においてスタータモータ2を作動させた時にバッテリ電圧が低下したときの値に設定しておく。これにより、バッテリ9が劣化や低温で電圧が確保できなくなった場合を検知できる。

ステップS5では、勾配を除く他のコーストストップ制御もしくはアイドルストップ制御の開始条件が成立したか否かを判断し、成立していないときはステップS8に進んでエンジン1を停止することなく本制御フローを繰り返す。一方、成立しているときはステップS6に進む。
ステップS6では、路面勾配検出部8aにより路面勾配を検知する。
ステップS7では、検知された勾配がステップS3もしくはS4にて設定された所定の閾値未満か否かを判断し、所定の閾値未満の場合はステップS9に進み、それ以外の場合はステップS8に進んでエンジン1を停止することなく本制御フローを繰り返す。

ステップS9では、エンジン1を停止する。
ステップS10では、ブレーキ液圧制御ユニット7に対して勾配に応じたヒルホールド制御による制動力を要求する。
ステップS11では、エンジン1の再始動要求があるか否かを判断し、再始動要求が無い場合はステップS9に戻ってエンジン停止及びヒルホールド制御を継続し、再始動要求がある場合はステップS12に進む。
ステップS12では、スタータモータ2によりクランキングしてエンジン再始動を行う。
ステップS13では、ヒルホールド制御による制動力を解除する要求を出力する。

図３は比較例として実施例１の閾値設定制御処理を実行しなかった場合のエンジン自動停止制御装置の作動及びブレーキ液圧制御ユニットの作動を表すタイムチャートである。尚、この比較例では、勾配の所定の閾値が比較的大きな値として設定されており、積極的にアイドリングストップ制御やコーストストップ制御が許可されるものとする。
時刻ｔ１において、運転者がブレーキペダルを離したことで、アイドリングストップ制御条件が不成立となり、スタータモータ2の駆動によりエンジンクランキングが行われる。このとき、バッテリ電圧は大きく低下している。その後、運転者がアクセルペダルを踏み込んで発進する。

時刻ｔ２において、運転者がブレーキペダルを踏み始め、車両が減速して車両が停止する。時刻ｔ３において、勾配路であっても所定の閾値よりも小さな勾配であるためアイドリングストップ制御が許可され、ヒルホールド制御によってブレーキ液圧制御ユニット7がポンプアップを行い、ホイルシリンダ圧が高められて制動力を発生する。しかし、十分なバッテリ電圧が確保されていないため、十分な制動液圧が確保できていない。
時刻ｔ４において、運転者がブレーキペダルを離すことでアイドリングストップ制御の許可条件が不成立となり、エンジンクランキングが開始される。すると、スタータモータ2に電流が流れてバッテリ9の電圧がヒルホールド保証電圧よりも下回ってしまう。そうすると、ホイルシリンダ圧が低下してしまい、車両ずり下がりを防止するのに必要な液圧が確保できず、車両ずり下がりが発生してしまう。

図４は小さな勾配において実施例１の閾値設定制御処理を実行した場合のエンジン自動停止制御装置の作動及びブレーキ液圧制御ユニットの作動を表すタイムチャートである。
時刻ｔ１において、運転者がブレーキペダルを離したことで、アイドリングストップ制御条件が不成立となり、スタータモータ2の駆動によりエンジンクランキングが行われる。このとき、バッテリ電圧は所定電圧を下回るため、勾配の所定閾値が小さな値に変更される。
時刻ｔ２において、運転者がブレーキペダルを踏み始め、車両が減速して車両が停止する。時刻ｔ３において、勾配路であっても時刻ｔ１において小さな値に変更された所定閾値よりも小さな勾配であるためアイドリングストップ制御が許可され、ヒルホールド制御によってブレーキ液圧制御ユニット7がポンプアップを行い、ホイルシリンダ圧が高められて制動力を発生する。
時刻ｔ４において、運転者がブレーキペダルを離すことでアイドリングストップ制御の許可条件が不成立となり、エンジンクランキングが開始される。このとき、バッテリ電圧が低下するものの、勾配が小さいため、さほど大きな電圧降下が生じることはなく、ブレーキ液圧を確保できるため、車両がずり下がることはない。

図５は大きな勾配において実施例１の閾値設定制御処理を実行した場合のエンジン自動停止制御装置の作動及びブレーキ液圧制御ユニットの作動を表すタイムチャートである。
時刻ｔ１において、運転者がブレーキペダルを離したことで、アイドリングストップ制御条件が不成立となり、スタータモータ2の駆動によりエンジンクランキングが行われる。このとき、バッテリ電圧は所定電圧を下回るため、勾配の所定閾値が小さな値に変更される。
時刻ｔ２において、運転者がブレーキペダルを踏み始め、車両が減速して車両が停止する。時刻ｔ３において、勾配が時刻ｔ１において小さな値に変更された所定閾値よりも大きな勾配であるためアイドリングストップ制御が許可されることはなく、エンジン自動停止制御が実施されることはなく、ヒルホールド制御も実施されない。よって、ヒルホールド制御中のスタータモータ2のクランキングによるブレーキ液圧不足と言った課題が生じることはなく、車両がずり下がることもない。

このように、実施例１にあっては、バッテリ9の最低電圧が所定電圧よりも低いときには勾配を表す所定の閾値を小さく変更し、ヒルホールド制御に必要な電力が小さな場合のみアイドリングストップ制御もしくはコーストストップ制御を許可するため、エンジン再始動時に電圧降下によるブレーキ液圧不足を招くことがない。よって、車両のずり下がりを防止することができる。

以上説明したように、実施例１にあっては下記の作用効果が得られる。
（１）エンジン1と、エンジン1を始動するためのスタータモータ2（モータ）と、任意の制動力を発生可能なブレーキ液圧制御ユニット7（制動力制御手段）と、スタータモータ2とブレーキ液圧制御ユニット7とに電力を供給するバッテリ9と、路面勾配が所定閾値以下のときはエンジン1の自動停止を許可し、その後、所定の条件が成立したときはエンジン1を自動停止し、所定の条件が成立しなくなったときはスタータモータ2を駆動してエンジン1を再始動するエンジン自動停止制御（エンジン制御手段）と、エンジン1の自動停止からの発進時に、ブレーキ液圧制御ユニット7を制御して勾配に応じた制動力を付与するステップS10（ヒルホールド制御手段）と、バッテリ9の電圧が低いときは、電圧が高いときよりも所定閾値を小さな値に変更するステップS2，S3（閾値設定手段）と、を備えた。
よって、勾配に応じてエンジン1を停止もしくは再始動することができ、燃費の向上及び運転性の向上を図ることができる。また、電圧に応じてエンジンの自動停止が許可される所定閾値を変更するため、ヒルホールド制御によるブレーキ液圧確保中にスタータモータ2を駆動してエンジン1を再始動したとしても、バッテリ電圧の瞬低によるブレーキ液圧不足を招くことがなく、車両のずり下がりを防止できる。

〔実施例２〕
次に、実施例２について説明する。基本的な構成は実施例１と同じであるため、異なる点についてのみ説明する。実施例１では、ステップS2において、バッテリ9の電圧が低下したか否かを判断する閾値である所定電圧として、バッテリ9が新品時の状態でスタータモータ2を作動させたときに低下したときのバッテリ電圧値を設定した。すなわち、所定電圧より低下した場合とは、バッテリ9が劣化し始めた状態、もしくは低温で十分な電圧を確保できない状態を検知することと同義であった。
これに対し、実施例２では、ヒルホールド制御で必要とされるヒルホールド保証電圧を所定電圧として設定している点が異なる。すなわち、ヒルホールド保証電圧を所定電圧として設定することで、仮にバッテリ9の劣化や、低温により電圧が低下している場合であっても、ヒルホールド保証電圧さえ確保できればアイドリングストップ制御やコーストストップ制御を実施することができ、燃費の改善を図ることができる。

以上説明したように、実施例２にあっては下記の作用効果を得ることができる。
（２）エンジン1と、エンジン1を始動するためのスタータモータ2（モータ）と、任意の制動力を発生可能なブレーキ液圧制御ユニット7（制動力制御手段）と、スタータモータ2とブレーキ液圧制御ユニット7とに電力を供給するバッテリ9と、路面勾配が所定閾値以下のときはエンジン1の自動停止を許可し、その後、所定の条件が成立したときはエンジン1を自動停止し、所定の条件が成立しなくなったときはスタータモータ2を駆動してエンジン1を再始動するエンジン自動停止制御（エンジン制御手段）と、エンジン1の自動停止からの発進時に、ブレーキ液圧制御ユニット7を制御して勾配に応じた制動力を付与するステップS10（ヒルホールド制御手段）と、バッテリ9の電圧がブレーキ液圧制御ユニット7の作動を保証するヒルホールド保証電圧（保証電圧）よりも低いときは、所定閾値を小さな値に変更するステップS2，S3（閾値設定手段）と、を備えた。
よって、勾配に応じてエンジン1を停止もしくは再始動することができ、燃費の向上及び運転性の向上を図ることができる。また、最低電圧がヒルホールド保証電圧よりも低いときは、所定閾値を小さな値に変更することで、一般的な走行状態として多くの場面と考えられる平坦路や、それに準じる小さな勾配路ではアイドリングストップ制御やコーストストップ制御を許可することで、車両のずり下がりを防止しつつ燃費の改善を図ることができる。

以上、本願発明を実施例に基づいて説明してきたが、上記実施例に限らず、他の構成であっても本願発明に含まれる。例えば、実施例１では、一般的なスタータモータを採用した例を示したが、これ以外の始動装置であってもよい。例えば、エンジンのクランク軸とベルトを介して結合するオルタネータをモータとしても使用できるようにし、このオルタネータによりエンジンの初回始動と再始動とを行うようにしても良いし、初回始動はスタータモータで行い、再始動のみをオルタネータで行うようにしてもよい。また、ハイブリッド車両において、力行と回生を行うモータジェネレータによりエンジンの再始動を行うようにしてもよい。

１ エンジン
２ スタータモータ
３ 自動変速機
４ ドライブシャフト
５ 駆動輪
６ マスタシリンダ
７ ブレーキ液圧制御ユニット
８ エンジンコントロールユニット
８ａ 路面勾配検出部
９ バッテリ

Claims (2)

1. エンジンと、
   前記エンジンを始動するためのモータと、
   任意の制動力を発生可能な制動力制御手段と、
   前記モータと前記制動力制御手段とに電力を供給するバッテリと、
   路面勾配が所定閾値以下のときは前記エンジンの自動停止を許可し、その後、所定の条件が成立したときは前記エンジンを自動停止し、所定の条件が成立しなくなったときは前記モータを駆動して前記エンジンを再始動するエンジン制御手段と、
   前記エンジンの自動停止からの発進時に、前記制動力制御手段を制御して勾配に応じた制動力を付与するヒルホールド制御手段と、
   前記バッテリの電圧が低いときは、電圧が高いときよりも前記所定閾値を小さな値に変更する閾値設定手段と、
   を備えたことを特徴とする車両のエンジン自動停止制御装置。
2. エンジンと、
   前記エンジンを始動するためのモータと、
   任意の制動力を発生可能な制動力制御手段と、
   前記モータと前記制動力制御手段とに電力を供給するバッテリと、
   路面勾配が所定閾値以下のときは前記エンジンの自動停止を許可し、その後、所定の条件が成立したときは前記エンジンを自動停止し、所定の条件が成立しなくなったときは前記モータを駆動して前記エンジンを再始動するエンジン制御手段と、
   前記エンジンの自動停止からの発進時に、前記制動力制御手段を制御して勾配に応じた制動力を付与するヒルホールド制御手段と、
   前記バッテリの電圧が前記制動力制御手段の作動を保証する保証電圧よりも低いときは、前記所定閾値を小さな値に変更する閾値設定手段と、
   を備えたことを特徴とする車両のエンジン自動停止制御装置。

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