JP2016176394A - 車両制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】エンジンを自動停止させる期間を長くさせることにより燃費を向上させること。
【解決手段】バッテリの電力を消費してエンジンを始動させる始動装置を備えた車両の制御装置において、エンジンを自動停止中（ステップＳ１：Ｙｅｓ）、シフトポジションが所定の閾値切替条件を満たす場合には（ステップＳ２：Ｙｅｓ）、エンジン再始動条件に含まれる電圧閾値を、閾値切替条件を満たさない場合（ステップＳ２：Ｎｏ）に設定される第１閾値（ステップＳ３）よりも低い第２閾値に設定する（ステップＳ４）ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両制御装置に関する。
従来、車両が停止時や走行中、ドライバがアクセルペダルから足を離したことを検出した場合などに、エンジンを自動停止させる制御装置が知られている。
例えば、特許文献１には、エンジンを自動停止させる期間を長くするために、車両が停止前であっても車速が所定値以下でアイドルストップ条件が成立するとアイドルストップ制御を実行することが記載されている。また、特許文献１には、アイドルストップ条件に含まれる対象項目について一度成立した項目を対象から除外することが記載されている。
特開２０１４−０６６２２２号公報
しかしながら、特許文献１に記載の制御装置は、アイドルストップ制御を実行するものであり、走行中の車両が停止することを前提としている。つまり、車速がある程度以上で走行中に所定条件が成立するとエンジンを自動停止させて車両を惰性走行させることが知られているため、特許文献１に記載の制御装置では適用可能な範囲が限定的である。したがって、エンジンを自動停止させる期間を長くする技術には開発の余地がある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、エンジンを自動停止させる期間を長くし燃費を向上できる車両制御装置を提供することを目的とする。
本発明は、エンジンと、バッテリと、前記バッテリの電力を消費して前記エンジンを始動させる始動装置とを備えた車両の制御装置において、前記バッテリの電圧もしくはＳＯＣを検出するバッテリ検出手段と、前記エンジンのピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、シフトポジションを検出するシフトポジション検出手段と、所定のエンジン停止条件が成立した場合に前記エンジンを自動停止させる自動停止手段と、前記ピストン位置検出手段および前記シフトポジション検出手段の検出結果により、前記ピストン位置と前記シフトポジションとの少なくともどちらか一方が所定の閾値切替条件を満たすか否かを判定する判定手段と、前記自動停止手段により前記エンジンを自動停止中に、前記判定手段により前記閾値切替条件を満たすと判定された場合、前記電圧もしくは前記ＳＯＣと比較される閾値としてエンジン再始動条件に含まれる再始動閾値を、前記閾値切替条件を満たさないと判定された場合に設定される第１閾値よりも低い第２閾値に設定する閾値切替手段とを備えていることを特徴とする。
上記発明に係る車両制御装置では、エンジンを自動停止中に、シフトポジションとピストン位置とのうち少なくともどちらか一方が閾値切替条件を満たすことによって、エンジン再始動時の始動装置における消費電力が少ないことを予測している。その消費電力が少ないことを予測できる場合にはエンジン再始動条件の再始動閾値を通常（閾値切替条件の不成立時）の第１閾値よりも低い第２閾値に設定する。これにより、再始動閾値が第２閾値に設定された場合には、バッテリ電圧もしくはＳＯＣが第１閾値よりも低い場合でも第２閾値を下回るまではエンジン停止を継続させられるため、エンジンを自動停止できる期間を第１閾値の場合よりも延長できる。
本発明は、上記発明において、前記閾値切替条件は、前記シフトポジションがニュートラルレンジまたはパーキングレンジであることを含み、前記閾値切替手段は、前記シフトポジションが前記ニュートラルレンジまたは前記パーキングレンジである場合には、前記再始動閾値を前記第２閾値に設定することが好ましい。
上記発明に係る車両制御装置では、シフトポジションがニュートラルレンジまたはパーキングレンジの場合、変速機はニュートラル状態となり、エンジン再始動時の始動装置における消費電力が少ないことを予測できる。そのため、シフトポジションに基づいて再始動閾値を第２閾値に設定するので、エンジンを自動停止できる期間を第１閾値の場合よりも延長できる。
本発明は、上記発明において、前記車両は、動力伝達経路中で前記エンジンと変速機との間に設けられたクラッチをさらに備え、前記自動停止手段は、前記クラッチを制御する手段を含み、前記自動停止手段は、前記エンジン停止条件が成立する場合、前記クラッチを開放させ、かつ前記エンジンを自動停止させ、前記閾値切替条件は、前記ピストン位置が膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点以外の位置であることを含み、前記閾値切替手段は、前記ピストン位置が前記膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点以外の位置である場合には、前記再始動閾値を前記第２閾値に設定することが好ましい。
上記発明に係る車両制御装置では、ピストン位置が膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点以外の位置である場合、その気筒への燃料噴射および点火することによりエンジン再始動時の負荷が小さいこと、すなわちエンジン再始動時の始動装置における消費電力が少ないことを予測できる。そのため、ピストン位置に基づいて再始動閾値を第２閾値に設定するので、エンジンを自動停止できる期間を第１閾値の場合よりも延長できる。
本発明は、上記発明において、前記閾値切替条件は、前記エンジン冷却水の温度が所定の水温閾値以下であることをさらに含み、前記閾値切替手段は、前記ピストン位置が前記膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点以外の位置である場合、かつ前記エンジン冷却水の温度が前記水温閾値以下ではない場合には、前記再始動閾値を前記第１閾値よりも低い第３閾値に設定し、前記閾値切替手段は、前記ピストン位置が前記膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点以外の位置である場合、かつ前記エンジン冷却水の温度が前記水温閾値以下である場合には、前記再始動閾値を前記第３閾値よりも低い第４閾値に設定することが好ましい。
上記発明に係る車両制御装置では、エンジン冷却水の温度が水温閾値以下である場合、気筒内の温度が低く気筒内の空気密度が高いことを予測できる。これにより、エンジン再始動時に燃焼効率が良い状態でトルクを生じさせられることを予測できる。そのため、エンジン冷却水の温度に基づいて再始動閾値を第１閾値よりも低い第３閾値または第４閾値に設定するので、エンジンを自動停止できる期間を第１閾値の場合よりも延長できる。さらに、第４閾値は第３閾値よりも低いため、エンジン冷却水が水温閾値以下の場合には再始動閾値を第４閾値に設定することによって、エンジンを自動停止できる期間を第３閾値の場合よりも延長できる。
本発明に係る車両制御装置では、エンジンを自動停止中、再始動時の始動装置における消費電力が少ないことを、シフトポジションとピストン位置とのどちらかが閾値切替条件を満たすことにより予測し、再始動閾値を通常の第１閾値より低い第２閾値に設定する。これにより、バッテリについての再始動閾値が引き下げられ、バッテリ電圧もしくはＳＯＣが第１閾値よりも低下しても第２閾値よりも高い場合にはエンジンを自動停止させ続けるため、エンジンを自動停止できる期間を長くさせることができるという効果を奏する。
図１は、第１実施形態の閾値切替制御フローを示すフローチャート図である。 図２は、第１実施形態のエンジン再始動制御フローを示すフローチャート図である。 図３は、第１実施形態におけるエンジン再始動時のバッテリ電圧および消費電力の時間的な変化を示すタイムチャート図である。 図４は、第１実施形態の車両制御装置および車両を示す概略図である。 図５は、第２実施形態の閾値切替制御フローを示すフローチャート図である。 図６は、第２実施形態のエンジン再始動制御フローを示すフローチャート図である。 図７は、第２実施形態の車両制御装置および車両を示す概略図である。 図８は、第２実施形態の変形例における閾値切替制御フローを示すフローチャート図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態における車両制御装置について具体的に説明する。
［１．第１実施形態］
図１〜図４を参照して、第１実施形態の車両制御装置について説明する。
［１−１．車両］
図４は、第１実施形態の車両制御装置および車両を示す概略図である。第１実施形態で対象とする車両Ｖｅは、パワートレーンとして、動力源であるエンジン（ＥＮＧ）１と、自動変速機（Ｔ／Ｍ）２と、出力軸３と、デファレンシャル４と、車軸５と、駆動輪６とを備えている。
エンジン１は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンなど周知の内燃機関である。自動変速機２は、自動で変速比を変化でき、かつ自動でニュートラル状態に設定できる周知の変速機である。エンジン１のクランクシャフト（図示せず）は、流体流によってトルク増幅作用を生じる流体伝動装置（トルクコンバータ）を介して自動変速機２の入力軸２ａと動力伝達可能に接続されている。そのため、エンジン１から出力された動力（エンジントルク）は自動変速機２を介して出力軸３に伝達する。また、出力軸３はデファレンシャル４を介して車軸５に動力伝達可能に連結されている。したがって、エンジン１から自動変速機２を介して出力軸３へ出力された伝達トルクはデファレンシャル４および車軸５を介して駆動輪６に伝達する。
さらに、車両Ｖｅは、エンジン１を始動させる始動装置７と、二次電池であるバッテリ８とを備えている。バッテリ８と始動装置７とはインバータ（図示せず）を介して電力の授受が可能に接続されている。その始動装置７は、バッテリ８の電力を消費してエンジン１をクランキングさせるスタータモータを備えた周知の始動装置である。なお、始動装置７に含まれるスタータモータのロータ軸は、ベルト機構などの周知の伝動機構（図示せず）を介してエンジン１のクランクシャフトと動力伝達可能に接続される。
［１−２．車両制御装置］
図４に示すように、第１実施形態の車両制御装置１０は、車両Ｖｅを制御する電子制御装置（以下「ＥＣＵ」という）２０を備えている。ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータを主体に構成され、入力されたデータおよび予め記憶しているデータに基づいて所定のプログラムに従って演算を実行する。ＥＣＵ２０には、バッテリセンサ３１と、シフトポジションセンサ３２と、クランク角センサ３３と、アクセル開度センサ３４と、ブレーキストロークセンサ３５とから出力された信号が入力される。
バッテリセンサ３１は、バッテリ８の電圧（以下「バッテリ電圧」という）Ｖｂや充放電電流などを検出し、バッテリ信号を出力する。シフトポジションセンサ３２は、ＤレンジやＮレンジやＰレンジなどの現在のシフトポジションを検出し、シフト信号を出力する。クランク角センサ３３は、クランク位置（クランク角）およびエンジン回転数（クランクシャフトの角速度）を検出し、クランク角信号を出力する。アクセル開度センサ３４は、アクセルペダル操作量を検出し、アクセル開度信号を出力する。ブレーキストロークセンサ３５は、ブレーキペダル操作量を検出し、ブレーキ信号を出力する。また、いずれも図示しないが、ＥＣＵ２０には、車速を検出する車速センサや、入力軸２ａの回転数を検出するセンサや、自動変速機２がニュートラル状態であることを検出するセンサからの信号が入力される。
ＥＣＵ２０は、各センサ３１〜３５からの入力信号を検出する検出部２１と、検出部２１の検出結果に基づいて各種の条件を満たしているか否かを判定する判定部２２と、エンジン１を自動停止させる自動停止制御部２３と、エンジン再始動条件に含まれる閾値（以下「再始動閾値」という）を切り替える閾値切替部２４と、エンジン１を再始動させる再始動制御部２５とを備えている。
検出部２１は、バッテリ検出部２１ａと、シフトポジション検出部２１ｂと、クランク角検出部２１ｃと、アクセル開度検出部２１ｄと、ブレーキペダル操作量検出部２１ｅとを備えている。バッテリ検出部２１ａは、バッテリセンサ３１からのバッテリ信号に基づいてバッテリ電圧やバッテリ８の充電状態（ＳＯＣ）を検出する。シフトポジション検出部２１ｂは、シフトポジションセンサ３２からのシフト信号に基づいてシフトポジションを検出する。クランク角検出部２１ｃは、クランク角センサ３３からのクランク角信号に基づいてクランク角やピストン位置を検出する。アクセル開度検出部２１ｄは、アクセル開度センサ３４からのアクセル開度信号に基づいてアクセルペダル操作量およびペダル操作の有無を検出する。ブレーキペダル操作量検出部２１ｅは、ブレーキストロークセンサ３５からのブレーキ信号に基づいてブレーキペダル操作量およびペダル操作の有無を検出する。なお、検出部２１は、各検出部２１ａ〜２１ｅにおける検出結果を判定部２２へ出力するように構成されてもよい。
判定部２２は、検出部２１からの検出結果に基づいて、各種制御の実行条件を満たすか否かを判定する。例えば、判定部２２により所定のエンジン始動条件を満たすと判定された場合、自動停止制御２３はエンジン停止制御を実行する。また、判定部２２により所定の閾値切替を満たすと判定された場合、閾値切替部２４は閾値切替制御を実行する。さらに、判定部２２により所定のエンジン再始動条件を満たすと判定された場合、再始動制御部２５はエンジン再始動制御を実行する。なお、これらの制御について詳細に後述する。
ＥＣＵ２０は、各種の演算処理を行った結果に基づいて指令信号を出力し、制御対象となる車載装置（エンジン１，自動変速機２，始動装置７，バッテリ８，インバータ等を含む）を制御する。一例として、ＥＣＵ２０は、エンジン１への燃料供給量や吸入空気量や燃料噴射や点火時期などを制御する。さらに、ＥＣＵ２０は、車両状態に応じてエンジン１を自動停止させて燃費を向上させる制御を実行できるように構成されている。その制御には、いわゆるストップ・アンド・スタート制御（Ｓ＆Ｓ制御）や、エコラン制御や、アイドルストップ制御などと称される制御が含まれる。この説明では、それらの制御をまとめて「Ｓ＆Ｓ制御」と記載する。
［１−３．Ｓ＆Ｓ制御］
Ｓ＆Ｓ制御によるエンジン１の自動停止は一時的なものである。ＥＣＵ２０は、Ｓ＆Ｓ制御を実行することによって、エンジン停止制御およびエンジン再始動制御を実行することになる。要するに、Ｓ＆Ｓ制御では、所定の実行条件（エンジン停止条件）が成立することによってエンジン停止制御を実行しエンジン１を自動停止させ、所定の復帰条件（エンジン再始動条件）が成立することによってエンジン再始動制御を実行しエンジン１を再始動させる。なお、以下の説明では、エンジン停止条件を単に「停止条件」と記載し、エンジン再始動条件を単に「再始動条件」と記載する。
具体的には、判定部２２の判定結果から停止条件が成立する場合、自動停止制御部２３はエンジン停止制御として、エンジン１への燃料噴射および点火を停止させるフューエルカット制御（以下「Ｆ／Ｃ制御」という）を実行する。判定部２２の判定結果からエンジン１を自動停止中に再始動条件が成立する場合、再始動制御２５はエンジン再始動制御として、バッテリ８の電力を消費し始動装置７によってクランクシャフトを回転させる始動制御を実行し、エンジン１を再始動させる。
さらに、Ｓ＆Ｓ制御は、車両Ｖｅが停止中または走行中に実行可能である。例えば、信号待ちなどで車両Ｖｅが停車中にエンジン１を自動停止させる停止Ｓ＆Ｓ制御や、車両Ｖｅが停止に向けて減速中にエンジン１を自動停止させる減速Ｓ＆Ｓ制御や、ある程度以上の車速で走行中にエンジン１を自動停止させるフリーランＳ＆Ｓ制御がある。
停止Ｓ＆Ｓ制御は、車速が「０」かつブレーキペダルが踏み込まれること（ブレーキＯＮ）により実行され、ブレーキペダルが戻されること（ブレーキＯＦＦ）により復帰し、エンジン１を再始動させる。減速Ｓ＆Ｓ制御は、車両Ｖｅが所定の車速以下の車速で走行中に、アクセルペダルが戻され（アクセルＯＦＦ）かつブレーキペダルが踏み込まれること（ブレーキＯＮ）により実行され、ブレーキペダルが戻されること（ブレーキＯＦＦ）もしくはアクセルペダルが踏み込まれること（アクセルＯＮ）により復帰し、エンジン１を再始動させる。フリーランＳ＆Ｓ制御は、車両Ｖｅがある程度以上の車速で走行中に、アクセルペダルが戻されること（アクセルＯＦＦ）により実行され、アクセルペダルが踏み込まれること（アクセルＯＮ）により復帰し、エンジン１を再始動させる。
このように、ＥＣＵ２０は、検出部２１（アクセル開度検出部２１ｄ，ブレーキペダル操作量検出部２１ｅ）で検出したアクセル開度センサ３４やブレーキストロークセンサ３５からの信号に基づいて判定部２２で停止条件または再始動条件を満たすか否かを判定し、ドライバ要求（アクセルペダル操作，ブレーキペダル操作）に基づくＳ＆Ｓ制御を実行している。さらに、自動停止制御２３および再始動制御部２５はシステム要求に基づくＳ＆Ｓ制御を実行できるように構成されている。
ここで、システム要求によるＳ＆Ｓ制御の一例として、ＥＣＵ２０がバッテリ電圧Ｖｂに基づいてエンジン再始動制御を実行する場合について説明する。ＥＣＵ２０は、バッテリ検出部２１ａがバッテリセンサ３１のバッテリ信号に基づいてエンジン自動停止中のバッテリ電圧Ｖｂを検出し、判定部２２が再始動条件として設定されている再始動閾値とバッテリ電圧Ｖｂとを比較する。判定部２２の判定結果からバッテリ電圧Ｖｂが再始動閾値よりも低い場合（バッテリ電圧Ｖｂについての再始動条件を満たす場合）、再始動制御部２５はシステム要求によってエンジン再始動制御を実行する。
システム要求による再始動条件には、バッテリ電圧Ｖｂが再始動閾値よりも低いことが含まれる。これは、始動装置７がバッテリ８の電力を消費してエンジン１を再始動させるので電力消費によってバッテリ８で電圧降下が生じるためである。そこで、エンジン再始動時にバッテリ電圧Ｖｂが下限電圧Ｖｍｉｎを下回らないようにするために、バッテリ電圧Ｖｂについての再始動閾値を設定している。さらに、エンジン再始動時の車両状態に応じて始動装置７でクランクシャフトを回転させる際の負荷（始動負荷）の大きさは異なるため、その始動負荷に応じて消費電力の大きさが異なることになる。したがって、ＥＣＵ２０は、エンジン自動停止中、エンジン再始動に必要な電力が少ないことを予測した場合には、バッテリ電圧Ｖｂについて再始動閾値を通常よりも低く設定する閾値切替制御を実行する。なお、以下の説明では、バッテリ電圧Ｖｂについての再始動閾値を「電圧閾値」と記載する。
［１−４．閾値切替制御］
閾値切替制御の実行条件（以下「閾値切替条件」という）には、エンジン再始動に必要であると予測される電力が通常よりも少ないことが含まれる。すなわち、始動装置７によりエンジン１をクランキングする際の負荷が通常よりも小さいことが、閾値切替条件に含まれる。
具体的には、閾値切替条件は、シフトポジションがＰレンジまたはＮレンジであることを含む。始動装置７でクランクシャフトを回転させる際、自動変速機２がニュートラル状態のほうがニュートラル状態ではない場合よりも始動負荷は小さい。例えば、シフトがＰレンジの場合、パーキングブレーキ（図示せず）により駆動輪６の回転が規制されているので、自動変速機２をニュートラル状態にできる。シフトがＮレンジの場合もＰレンジと同様に自動変速機２はニュートラル状態である。一方、シフトがＤレンジの場合、自動変速機２は動力伝達が可能な状態であるためニュートラル状態ではない。つまり、シフトがＰレンジまたはＮレンジの場合、Ｄレンジの場合よりも始動負荷が小さいことになる。なお、車両Ｖｅが自動運転システムなどにより発進可能に構成されている場合には、自動変速機２を自動で一旦ニュートラル状態にしてから、エンジン再始動制御を実行するように構成されてよい。
そのため、ＥＣＵ２０は、シフトポジション検出部２１ｂがシフトポジションセンサ３２からのシフト信号に基づいてシフトポジションを検出することによって、判定部２２において自動変速機２がニュートラル状態であるか否かを判定でき、始動負荷の大小関係を予測することができる。したがって、ＥＣＵ２０は、ＰレンジまたはＮレンジである場合、Ｄレンジの場合よりも始動負荷が小さく消費電力が少ないと判断し、閾値切替部２４が電圧閾値をＤレンジの場合よりも低く設定する。このように電圧閾値が通常よりも低く設定されることにより、再始動条件が通常よりも緩くなり、エンジン自動停止時間を長くさせることができる。
［１−５．閾値切替制御フロー］
図１は、第１実施形態における閾値切替制御フローを示すフローチャート図である。なお、図１に示す制御ルーチンは繰り返し実行される。判定部２２は、エンジン自動停止中であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ステップＳ１ではＳ＆Ｓ制御（エンジン停止制御）を実行中であるか否かを判定してもよい。エンジン自動停止中でないことによりステップＳ１で否定的に判断された場合、この制御ルーチンは終了する。
エンジン自動停止中であることによりステップＳ１で肯定的に判断された場合、判定部２２は、シフトポジションがＰレンジまたはＮレンジであるか否かを判定する（ステップＳ２）。判定部２２は、ステップＳ２でシフトポジションについての閾値切替条件が成立しているか否かを判定している。
シフトポジションがＰレンジまたはＮレンジでないこと（例えばＤレンジであること）によりステップＳ２で否定的に判断された場合、閾値切替部２４は、電圧閾値を第１閾値Ｖｔｈ１に設定する（ステップＳ３）。第１閾値Ｖｔｈ１は、通常（閾値切替条件が不成立時）の電圧閾値である。
シフトポジションがＰレンジまたはＮレンジであることによりステップＳ２で肯定的に判断された場合、閾値切替部２４は、電圧閾値を第２閾値Ｖｔｈ２に設定する（ステップＳ４）。第２閾値Ｖｔｈ２は、第１閾値Ｖｔｈ１よりも低い電圧閾値である。
［１−６．エンジン再始動制御フロー］
図２は、システム要求によるエンジン再始動制御フローを示すフローチャート図である。なお、図２に示す制御ルーチンは繰り返し実行される。判定部２２は、エンジン自動停止中（Ｓ＆Ｓ制御中）であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。エンジン自動停止中ではないことによりステップＳ１１で否定的に判断された場合、この制御ルーチンは終了する。
エンジン自動停止中であることによりステップＳ１１で肯定的に判断された場合、判定部２２は、バッテリ電圧Ｖｂが電圧閾値よりも低いか否かを判定する（ステップＳ１２）。バッテリ電圧Ｖｂが電圧閾値以上であることよりステップＳ１２で否定的に判断された場合、この制御ルーチンは終了する。
例えば、シフトポジションがＤレンジの場合、電圧閾値が第１閾値Ｖｔｈ１に設定されているので、ステップＳ１２では判定部２２によってバッテリ電圧Ｖｂが第１閾値Ｖｔｈ１よりも低いか否かを判定する。あるいは、シフトポジションがＮレンジまたはＰレンジの場合、電圧閾値が第２閾値Ｖｔｈ２に設定されているので、ステップＳ１２では判定部２２によってバッテリ電圧Ｖｂが第２閾値Ｖｔｈ２よりも低いか否かを判定する。
バッテリ電圧Ｖｂが電圧閾値よりも低いことによりステップＳ１２で肯定的に判断された場合、再始動制御部２５は、エンジン再始動制御を実行し、始動装置７によってエンジン１を再始動させる（ステップＳ１３）。ステップＳ１３のエンジン再始動制御は、エンジン１を始動装置７のみによって再始動させる制御である。
［１−７．タイムチャート］
図３は、エンジン再始動時のバッテリ電圧Ｖｂおよび消費電力Ｐの変化を示すタイムチャート図である。図３には、シフトポジションがＤレンジの場合を実線で、Ｐレンジの場合を一点鎖線で示す。図３に示す時刻ｔ１前の車両状態は、エンジン自動停止中（Ｓ＆Ｓ制御中）である。そのエンジン自動停止中にバッテリ電圧Ｖｂは低下する。シフトポジションがＤレンジの場合、電圧閾値は第１閾値Ｖｔｈ１であるため、バッテリ電圧Ｖｂが低下して第１閾値Ｖｔｈ１に到達すると、システム要求によるエンジン再始動要求がなされる（時刻ｔ１）。時刻ｔ１時点において再始動条件が成立するため、バッテリ８では始動装置７によって第１始動電力Ｐ１が消費される。第１始動電力Ｐ１の大きさに応じてバッテリ電圧Ｖｂは低下するものの下限電圧Ｖｍｉｎを下回ることはない。
シフトポジションがＰレンジの場合、電圧閾値は第２閾値Ｖｔｈ２であるため、バッテリ電圧Ｖｂが低下して第２閾値Ｖｔｈ２に到達すると、システム要求によるエンジン再始動要求がなされる（時刻ｔ２）。時刻ｔ２時点において再始動条件が成立するため、バッテリ８では始動装置７によって第２始動電力Ｐ２が消費される。第２始動電力Ｐ２の大きさに応じてバッテリ電圧Ｖｂは低下するものの下限電圧Ｖｍｉｎを下回ることはない。
ここで、第１閾値Ｖｔｈ１と第２閾値Ｖｔｈ２とに設定されている場合を比較する。まず、エンジン停止期間について比較する。エンジン停止時刻（Ｓ＆Ｓ制御の開始時刻）が同じ時刻であり、かつ時刻ｔ２は時刻ｔ１よりも後の時点を表すため、第２閾値Ｖｔｈ２に設定されている場合のほうが第１閾値Ｖｔｈ１に設定されている場合よりもエンジン１を自動停止させている期間が長い。つまり、Ｆ／Ｃ制御の実行期間が延長されているため燃費は向上する。
次に、始動装置７の消費電力Ｐについて比較する。第２閾値Ｖｔｈ２に設定されている場合の第２始動電力Ｐ２は第１始動電力Ｐ１よりも少ない。これは、シフトポジションがＮレンジまたはＰレンジの場合、Ｄレンジの場合に比べてエンジン再始動時の自動変速機２における負荷が小さいためである。すなわち、第２閾値Ｖｔｈ２に設定されている場合のほうが第１閾値Ｖｔｈ１に設定されている場合よりもエンジン再始動時におけるバッテリ電圧Ｖｂの降下量は少ない。
以上説明したように、第１実施形態の車両制御装置によれば、エンジン自動停止中のシフトポジションがＰレンジまたはＮレンジの場合にバッテリ電圧の再始動閾値を通常よりも低く設定する。そのため、エンジン自動停止期間を従来よりも長くさせることができ、車両の燃費を向上させることができる。
なお、上述した第１実施形態では、閾値切替制御によって第１閾値と第２閾値とを設定したが、閾値切替制御は第２閾値のみを設定する制御であってもよい。つまり、第１閾値が予め設定されており、閾値切替条件を満たす場合には、閾値切替制御によって電圧閾値を第１閾値から第２閾値へ切り替えるように構成されてもよい。この場合、上述した閾値切替制御フロー中、図１のステップＳ３は省略される。さらに、第１閾値を予め設定する方法は周知の方法であってよい。
［２．第２実施形態］
次に、図５〜図７を参照して、第２実施形態の車両制御装置について説明する。第２実施形態では、第１実施形態とは異なり、エンジン１のピストン位置に基づいて閾値切替制御を実行する。なお、第２実施形態の説明では、第１実施形態と同様の構成については説明を省略し、その参照符号を引用する。
［２−１．車両］
図７は、第２実施形態の車両制御装置および車両を示す概略図である。車両Ｖｅは、動力伝達経路中でエンジン１と自動変速機２との間にクラッチＣを備えている。また、エンジン１は直噴式に構成されている。クラッチＣは、選択的に係合もしくは開放させることができる摩擦式のクラッチである。クラッチＣにおいて、一方の摩擦係合要素はエンジン１のクランクシャフトに連結され、かつ他方の係合要素は自動変速機２の入力軸に連結されている。また、クラッチＣは油圧アクチュエータに動作する油圧式であってもよく電磁式などであってもよい。
車両Ｖｅでは、クラッチＣを開放させることにより、エンジン１が動力伝達系から切り離され、エンジントルクを駆動輪６に伝達できない。また、クラッチＣが係合することにより、エンジン１と自動変速機２とがトルク伝達可能に接続され、エンジントルクを駆動輪６に伝達できる。
始動装置７は、発電電動機（以下「ＭＧ」という）を備えている。そのＭＧは、バッテリ８から供給された電力により駆動してスタータモータとして機能し、外力が作用することによりロータ軸が回転して発電する発電機として機能する。始動装置７で発電した電力をバッテリ８に充電できる。つまり、始動装置７のＭＧを発電機もしくはスタータモータとして機能させることにより、バッテリ８のＳＯＣが変化することになる。
［２−２．車両制御装置］
図７に示すように、車両制御装置１０は、水温センサ３６から出力された信号がＥＣＵ２０に入力されるように構成されている。水温センサ３６は、エンジン冷却水の温度を検出し、水温信号を出力する。検出部２１は、水温センサ３６からの水温信号に基づいてエンジン冷却水の温度Ｔを検出するエンジン冷却水温検出部２１ｆを備えている。また、ＥＣＵ２０は、クラッチＣを選択的に係合もしくは開放させるクラッチ制御と、始動装置７のＭＧを制御するＭＧ制御とを実行するように構成されている。例えば、ＥＣＵ２０は、クラッチＣが所定の係合力となるような油圧指令値を油圧アクチュエータへ出力する。また、ＥＣＵ２０がインバータ（図示せず）を制御することによって、始動装置７のＭＧをスタータモータあるいは発電機として機能させられるとともに、始動装置７とバッテリ８との間で電力の授受が行わる。バッテリ検出部２１ａは、バッテリセンサ３１から入力されたバッテリ信号に基づいてバッテリ電圧Ｖｂや充放電電流や内部抵抗やＳＯＣなどを検出することができる。なお、ＥＣＵ２０はバッテリ検出部２１ａが検出したバッテリ電圧Ｖｂおよび充放電電流に基づいてＳＯＣを演算するように構成されてもよい。
例えば、エンジン１から出力された動力をＭＧのロータ軸に作用させることにより始動装置７のＭＧで発電する。また、クラッチＣを係合させかつエンジン１を停止中に、駆動輪６側からの外力をＭＧのロータ軸に作用させることにより始動装置７のＭＧで発電（回生発電）する。そして、始動装置７のＭＧで発電した電力はバッテリ８に充電される。このようにしてバッテリ８のＳＯＣは変化する。
また、ＥＣＵ２０は、クランク角検出部２１ｃにおいてクランク角センサ３３からの入力信号に基づいてクランク位置（クランク角）とともに各気筒のピストン位置を検出することができる。そして、ＥＣＵ２０は、各気筒で独立して燃料噴射および点火することができるとともに、クランクシャフトが２回転で各気筒１回ずつ燃料噴射および点火するように制御する。なお、第２実施形態の車両制御装置１０では、上述した第１実施形態とは異なり、シフトポジションセンサおよびシフトポジション検出部を備えていなくてもよい。
［２−３．Ｓ＆Ｓ制御］
ＥＣＵ２０は、判定部２２の判定結果から停止条件が成立した場合、自動停止制御部２３の制御によってクラッチＣを開放させ、かつエンジン１への燃料噴射および点火を停止（エンジン１を自動停止）させる。また、ＥＣＵ２０は、判定部２２の判定結果から再始動条件が成立した場合、再始動制御部２５の制御によってクラッチＣを係合させ、かつエンジン１への燃料噴射および点火を再開させる。つまり、自動停止制御部２３および再始動制御２５には、クラッチＣを選択的に係合もしくは開放させるクラッチ制御を実行する機能的手段が含まれる。
例えば、車両Ｖｅが高車速で走行中に停止条件が成立してフリーランＳ＆Ｓ制御を実施する場合、クラッチＣを開放させ、かつＦ／Ｃ制御を実施し、車両Ｖｅを惰性走行（フリーラン）させる。フリーランＳ＆Ｓ制御時にクラッチＣを開放させることにより、駆動輪６がエンジン１を連れ回さないため車両Ｖｅが惰性走行する距離を延ばすことが可能になる。これにより、燃費を向上させることができる。
また、再始動制御部２５によるエンジン再始動制御では、再始動条件を満たす場合に、始動装置７によるクランキングに併せてエンジン１の燃料噴射および点火を行うことによりエンジン１を始動させる。始動装置７のみによるエンジン再始動ではなく、燃料点火による生じる燃焼エネルギによってクランクシャフトを回転させる着火始動を行う。これにより、始動装置７のみでエンジン再始動を行う場合よりも、始動装置７によるエンジン始動に併せて着火始動するほうがエンジン始動時の消費電力Ｐを抑制できる。
さらに、再始動制御部２５による始動方法としては、始動装置７を用いずに、エンジン１の燃料噴射および点火のみにより、すなわち燃焼エネルギのみによってエンジン始動させる方法であってもよい。このように、着火始動のみによってエンジン１を再始動させる場合、始動装置７による消費電力Ｐ分を抑制することが可能になる。要するに、第２実施形態の車両制御装置１０では、再始動条件を満たす場合、少なくとも着火始動を行うように構成されている。
［２−４．閾値切替制御］
クランク角検出部２１ｃによる検出結果からピストン位置が燃料点火し易い位置である場合には、エンジン再始動時の負荷が小さいことになる。そこで、エンジン１のある気筒におけるピストン位置が燃料点火（着火）し易い位置であることを閾値切替条件とする。
閾値切替条件は、ピストン位置が膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点（ＴＤＣ）以外の位置であることを含む。つまり、判定部２２は、膨張行程であること、上死点ではないこと、排気弁が開く前で気筒内が密閉状態であること、これら全てを満たす場合に、閾値切替条件が成立すると判断できる。また、閾値切替条件を満たすピストン位置として、上死点近傍でないことが好ましい。上死点近傍とは、吸気行程における上死点から排気弁が閉じるまでに相当する範囲と表現できる。
Ｓ＆Ｓ制御中は、クラッチＣを開放され、かつＦ／Ｃ制御中のため、ピストン位置は変位しない。例えば車両Ｖｅが停車中に限らず走行中も、クラッチＣが開放していることによりエンジン１は駆動輪６に連れ回されないためピストン位置が変位することはない。さらに、ＥＣＵ２０は、エンジン自動停止中に、クランク角検出部２１ｃが検出したクランク角信号に基づいて始動装置７のＭＧを制御して、ピストン位置を上述した着火に適した範囲内に変位させる制御を実行できるように構成さていてもよい。
［２−５．閾値切替制御フロー］
図５は、第２実施形態における閾値切替制御フローを示すフローチャート図である。なお、図５に示す制御ルーチンは繰り返し実行される。判定部２２は、エンジン自動停止中であるか否かを判定する（ステップＳ２１）。エンジン自動停止中ではないことによりステップＳ２１で否定的に判断された場合、この制御ルーチンは終了する。
エンジン自動停止中であることによりステップＳ２１で肯定的に判断された場合、判定部２２は、ピストン位置が着火し易い位置であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。ステップＳ２２は、ピストン位置が閾値切替条件を満たしているか否かを判定する。すなわち、ステップＳ２２では、クランク角検出部２１ｃで検出したクランク角信号に基づいて、判定部２２においてピストン位置が膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点以外の位置であるか否かを判定する。
ピストン位置が着火し易い位置でないことによりステップＳ２２で否定的に判断された場合、閾値切替部２４は、電圧閾値を第１閾値Ｖｔｈ１に設定する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３の第１閾値Ｖｔｈ１は通常の電圧閾値である。また、着火し易い位置ではないこととは、膨張行程であっても上死点に位置する場合や、下死点近傍に位置する場合などである。
ピストン位置が着火し易い位置であることによりステップＳ２２で肯定的に判断された場合、閾値切替部２４は、電圧閾値を第２閾値Ｖｔｈ２に設定する（ステップＳ２４）。第２閾値Ｖｔｈ２は、第１閾値Ｖｔｈ１よりも低い電圧閾値である。
［２−６．エンジン再始動制御フロー］
図６は、再始動閾値が第２閾値Ｖｔｈ２に設定されている場合、システム要求によるエンジン再始動制御フローを示すフローチャート図である。なお、図６に示す制御ルーチンは繰り返し実行される。判定部２２は、エンジン自動停止中であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。エンジン自動停止中ではないことによりステップＳ３１で否定的に判断された場合、この制御ルーチンは終了する。
エンジン自動停止中であることによりステップＳ３１で肯定的に判断された場合、判定部２２は、バッテリ電圧Ｖｂが第２閾値Ｖｔｈ２よりも低いか否かを判定する（ステップＳ３２）。バッテリ電圧Ｖｂが第２閾値Ｖｔｈ２よりも低くないことによりステップＳ３２で否定的に判断された場合、この制御ルーチンは終了する。
バッテリ電圧Ｖｂが第２閾値Ｖｔｈ２よりも低いことによりステップＳ３２で肯定的に判断された場合、再始動制御部２５は、クラッチＣを係合させ（ステップＳ３３）、かつ着火始動および始動装置７によるエンジン再始動制御を実行し、エンジン１を再始動させる（ステップＳ３４）。ステップＳ３４では、上述したステップＳ２２で肯定的に判断された気筒すなわち閾値切替条件を満たすピストンン位置の気筒を対象にして燃料噴射および点火を行う。なお、ステップＳ３４のエンジン再始動制御では、着火始動のみによってエンジン１を再始動させてもよい。
以上説明した通り、第２実施形態の車両制御装置によれば、ピストン位置が着火し易い位置にある場合には、バッテリ電圧の再始動閾値を通常よりも低く設定する。これにより、エンジンを自動停止させる時間を延ばせるので、燃費を向上させることができる。
［３．第２実施形態の変形例］
次に、図８を参照して、第２実施形態の変形例における車両制御装置１０について説明する。この変形例は第２実施形態とは異なり、第２閾値Ｖｔｈ２として、設定条件の異なる二種類の閾値を設定するように構成されている。なお、この変形例の説明では、第２実施形態と同様の構成については説明を省略しその参照符号を引用する。
この変形例では、ピストン位置についての閾値切替条件（以下「第１切替条件」という）と、エンジン冷却水の温度Ｔについての閾値切替条件（以下「第２切替条件」という）との二つの条件を用いるように構成されている。これは、エンジン冷却水の温度Ｔが低いほうが、気筒内の空気密度は高く、点火による燃焼エネルギの効率が良く、出力トルクが増大するために始動装置７の消費電力Ｐが少なくなるからである。そのため、第２切替条件は、エンジン冷却水の温度Ｔが所定の水温閾値以下であることを含む。なお、第１切替条件は、第２実施形態と同様に、ピストン位置が燃焼点火し易い位置（例えば膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点ＴＤＣ以外の位置）であることを含む。
具体的には、判定部２２の判定結果から第１および第２切替条件のうち第１切替条件のみが成立する場合、閾値切替部２４は電圧閾値を第３閾値Ｖｔｈ３に設定する。判定部２２の判定結果から第１および第２切替条件の両方が成立する場合、閾値切替部２４は電圧閾値を第４閾値Ｖｔｈ４に設定する。要は、第１切替条件のみが成立すれば閾値切替条件としては成立していることになり、上述した第２閾値Ｖｔｈ２と同様に、いずれも第１閾値Ｖｔｈ１よりも低い第３閾値Ｖｔｈ３もしくは第４閾値Ｖｔｈ４を設定できる。さらに、第２切替条件を満たすことにより、第３閾値Ｖｔｈ３によりも低い第４閾値Ｖｔｈ４を設定できる。
要するに、この変形例では、判定部２２の判定結果からピストン位置が第１切替条件を満たす場合、閾値切替部２４は上述した第２閾値Ｖｔｈ２の代わりに、電圧閾値を第３閾値Ｖｔｈ３または第４閾値Ｖｔｈ４に設定する。すなわち、この変形例でも第１閾値よりも低い電圧閾値を設定するが、その電圧閾値には第３閾値Ｖｔｈ３と第４閾値Ｖｔｈ４という設定条件が異なる二種類の閾値が含まれることになる。
［３−１．閾値切替制御フロー］
図８は、この変形例の閾値切替制御フローを示すフローチャート図である。なお、図８のステップＳ４１は図５のステップＳ２１と、図８のステップＳ４２は図５のステップＳ２２と、図８のステップＳ４３は図５のステップＳ２３と同様である。
ピストン位置が着火し易い位置であることによりステップＳ４２で肯定的に判断された場合（第１切替条件：成立）、判定部２２は、エンジン冷却水の温度Ｔが水温閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ４４）。ステップＳ４４では判定部２２によって第２切替条件を満たしているか否かを判定する。例えば、ステップＳ４４の水温閾値は、停止条件に含まれる水温閾値（Ｓ＆Ｓ許可水温）以上、かつ完全暖機状態の水温未満の所定値である。なお、その水温閾値は予め設定されていてよい。
エンジン冷却水の温度Ｔが水温閾値以下ではないことによりステップＳ４４で否定的に判断された場合（第１切替条件：成立，第２切替条件：不成立）、閾値切替部２４は、電圧閾値を第３閾値Ｖｔｈ３に設定する（ステップＳ４５）。第３閾値Ｖｔｈ３は、第１閾値Ｖｔｈ１よりも低い電圧閾値である。すなわち、第２切替条件が不成立であっても（ステップＳ４４：Ｎｏ）、閾値切替部２４は電圧閾値を通常よりも低く設定する。
エンジン冷却水の温度Ｔが水温閾値以下であることによりステップＳ４４で肯定的に判断された場合（第１切替条件：成立，第２切替条件：成立）、閾値切替部２４は、電圧閾値を第４閾値Ｖｔｈ４に設定する（ステップＳ４６）。第４閾値Ｖｔｈ４は、第３閾値Ｖｔｈ３よりも低い電圧閾値である。つまり、第１および第２切替条件が両方成立する場合（ステップＳ４４：Ｙｅｓ）、閾値切替部２４は電圧閾値を通常よりも低く、かつピストン位置のみが成立する場合よりも低く設定する。
以上説明した通り、第２実施形態の変形例における車両制御装置によれば、エンジン冷却水の温度が低い場合には、再始動条件に含まれる電圧閾値を通常よりも低く設定するので、エンジンを自動停止させる期間を延ばすことができる。これにより、燃費を向上させることができる。
なお、本発明に係る車両制御装置は、上述した各実施形態および変形例に限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲で適宜変更か可能である。
例えば、本発明は、第１実施形態と第２実施形態と第２実施形態の変形例とを組み合わせた車両制御装置であってもよい。つまり、本発明に係る車両制御装置は、シフトポジションとピストン位置とのうち少なくともどちらか一方が閾値切替条件を満たしている場合に、電圧閾値を閾値切替条件が不成立の場合よりも低く設定するように構成されてよい。さらに、本発明は、上述した車両のパワートレーンと、上述した各種の制御との組み合わせが可能である。一例として、第２実施形態で説明したクラッチを搭載した車両を対象として、第１実施形態で説明した各種の制御を実行するように構成されてもよい。
また、本発明に係る車両制御装置は、上述した各実施形態および変形例におけるバッテリ電圧の代わりに、バッテリのＳＯＣを判定パラメータとして使用するように構成されてもよい。要するに、ＳＯＣについての再始動閾値が再始動条件に含まれてもよい。つまり、バッテリ電圧が電圧閾値よりも低い場合、もしくはＳＯＣがＳＯＣ閾値（ＳＯＣについての再始動閾値）よりも低い場合に、再始動条件が成立することになる。例えば、上述したバッテリ電圧をＳＯＣと読み替え、かつ電圧閾値をＳＯＣ閾値と読み替えることができる。具体的には、閾値切替部２４は、閾値切替条件を満たさない場合にＳＯＣ閾値を通常の第１閾値ＳＯＣｔｈ１に設定し、かつ閾値切替条件を満たす場合にＳＯＣ閾値を第１閾値ＳＯＣｔｈ１よりも低い第２閾値ＳＯＣｔｈ２に設定する。判定部２２は、バッテリ検出部２１ａで検出したＳＯＣがＳＯＣ閾値（再始動閾値）よりも低いか否かを判定することによって、エンジン再始動条件を満たしているか否かを判定できる。判定部２２によってエンジン自動停止中にＳＯＣがＳＯＣ閾値よりも低いと判定された場合、再始動制御部２５はエンジン再始動制御を実行する。
ここで、上述した各実施形態および変形例と、本発明との対応関係について記載する。上述したバッテリ検出部２１ａは、本発明におけるバッテリ検出手段に相当する。上述したシフトポジション検出部２１ｂは、本発明におけるシフトポジション検出手段に相当する。上述したクランク角検出部２１ｃは、本発明におけるピストン位置検出手段に相当する。上述した判定部２２は、本発明における判定手段に相当する。上述した自動停止制御部２３は、本発明における自動停止手段に相当する。上述した閾値切替部２４は、本発明の閾値切替手段に相当する。なお、上述したエンジン自動停止時にクラッチＣを開放させる制御を実行する機能的手段は、本発明における自動停止手段に相当する。
１ エンジン
２ 自動変速機
７ 始動装置
１０ 車両制御装置
２０ 電子制御装置（ＥＣＵ）
Ｖｅ 車両

Claims (4)

  1. エンジンと、バッテリと、前記バッテリの電力を消費して前記エンジンを始動させる始動装置とを備えた車両の制御装置において、
    前記バッテリの電圧もしくはＳＯＣを検出するバッテリ検出手段と、
    前記エンジンのピストン位置を検出するピストン位置検出手段と、
    シフトポジションを検出するシフトポジション検出手段と、
    所定のエンジン停止条件が成立した場合に前記エンジンを自動停止させる自動停止手段と、
    前記ピストン位置検出手段および前記シフトポジション検出手段の検出結果により、前記ピストン位置と前記シフトポジションとの少なくともどちらか一方が所定の閾値切替条件を満たすか否かを判定する判定手段と、
    前記自動停止手段により前記エンジンを自動停止中に、前記判定手段により前記閾値切替条件を満たすと判定された場合、前記電圧もしくは前記ＳＯＣと比較される閾値としてエンジン再始動条件に含まれる再始動閾値を、前記閾値切替条件を満たさないと判定された場合に設定される第１閾値よりも低い第２閾値に設定する閾値切替手段と
    を備えていることを特徴とする車両制御装置。
  2. 前記閾値切替条件は、前記シフトポジションがニュートラルレンジまたはパーキングレンジであることを含み、
    前記閾値切替手段は、前記シフトポジションが前記ニュートラルレンジまたは前記パーキングレンジである場合には、前記再始動閾値を前記第２閾値に設定する
    ことを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
  3. 前記車両は、動力伝達経路中で前記エンジンと変速機との間に設けられたクラッチをさらに備え、
    前記自動停止手段は、前記クラッチを制御する手段を含み、
    前記自動停止手段は、前記エンジン停止条件が成立する場合、前記クラッチを開放させ、かつ前記エンジンを自動停止させ、
    前記閾値切替条件は、前記ピストン位置が膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点以外の位置であることを含み、
    前記閾値切替手段は、前記ピストン位置が前記膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点以外の位置である場合には、前記再始動閾値を前記第２閾値に設定する
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の車両制御装置。
  4. 前記閾値切替条件は、前記エンジン冷却水の温度が所定の水温閾値以下であることをさらに含み、
    前記閾値切替手段は、前記ピストン位置が前記膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点以外の位置である場合、かつ前記エンジン冷却水の温度が前記水温閾値以下ではない場合には、前記再始動閾値を前記第１閾値よりも低い第３閾値に設定し、
    前記閾値切替手段は、前記ピストン位置が前記膨張行程であって排気弁が閉じていて上死点以外の位置である場合、かつ前記エンジン冷却水の温度が前記水温閾値以下である場合には、前記再始動閾値を前記第３閾値よりも低い第４閾値に設定する
    ことを特徴とする請求項３に記載の車両制御装置。
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