JP2017031806A - エンジン自動停止制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 運転者の意図に沿った転舵が可能なエンジン自動停止制御装置を提供すること。【解決手段】 本発明のエンジン自動停止制御装置では、エンジン自動停止中に運転者の操舵に応じてエンジン再始動を行うにあたり、運転者が急操舵を開始したときは、エンジン再始動を開始せず、その後、緩操舵になったときにエンジン再始動を開始することとした。【選択図】 図６

Description

本発明は、走行中にエンジンを自動停止する車両の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、アイドリングストップ制御中に操舵速度が所定速度より大きくなると、エンジンを再始動する技術が開示されている。

特開２０１１−２０２６１６号公報

ここで、急操舵時では、電動パワーステアリングのパワーステアリングモータが大電流を消費するが、エンジンの再始動時もクランキング開始時にスタータモータが大電流を消費する。よって、上記従来技術のようにアイドリングストップ中に急操舵が行われたときに、エンジンを再始動すると、パワーステアリングモータとスタータモータとが同時に大電流を消費することとなり、バッテリ電圧が大きく低下する（以下、瞬低と記載する。）。この瞬低により、運転者が急操舵を要求しているにも関わらず、パワーステアリングモータに供給できる電力が不足してしまい、パワーステアリングモータの出力トルク不足によって所望の急転舵が実現できないという問題があった。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、運転者の意図に沿った転舵が可能な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、本発明のエンジン自動停止制御装置では、エンジン自動停止中に運転者の操舵に応じてエンジン再始動を行うにあたり、運転者が急操舵を開始したときは、エンジン再始動を開始せず、その後、緩操舵になったときにエンジン再始動を開始することとした。

よって、エンジン自動停止中に急操舵が行われたとき、直ちにエンジン再始動が行われることがなく、パワーステアリングモータへの供給電力が不足することを防止でき、運転者が要求している操舵状態を実現できる。

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の車両における操舵アシスト制御処理を表すフローチャートである。 実施例１の操舵速度と電動パワーステアリング装置に流れる電流との関係を表す特性図である。 実施例１における操舵速度に対する操舵トルクの関係を拡大して表す特性図である。 実施例１のエンジン自動停止制御処理を表すフローチャートである。 実施例１の電動パワーステアリング装置におけるエンジン再始動許可条件の判断処理を表すフローチャートである。 実施例１の電動パワーステアリング装置に流れる電流と操舵トルクとの関係を表す特性図と、操舵トルクの時間変化を表すタイムチャートである。 実施例１の図７に示す操舵状態(a)におけるエンジン再始動制御処理を表すタイムチャートである。 実施例１の図７に示す操舵状態(c)であって、かつ、緩操舵におけるエンジン再始動制御処理を表すタイムチャートである。 実施例１の図７に示す操舵状態(c)であって、かつ、急操舵におけるエンジン再始動制御処理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。エンジン1から出力された回転駆動力は、トルクコンバータ2を介して自動変速機3に入力され、所望の変速比によって変速された後、駆動輪4に伝達される。
内燃機関であるエンジン1は、エンジン始動を行うスタータモータ1aを有する。このスタータモータ1aは、12VのバッテリBATを電源として駆動されるモータであり、エンジン始動指令に基づいてスタータモータ1aを駆動してエンジンクランキングを行い、エンジン1が自立回転可能となると、スタータモータ1aを停止する。

エンジン1は、エンジンコントロールユニット10によって作動状態が制御される。エンジンコントロールユニット10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からのアクセル開度信号APOと、車速センサ13からの車速信号VSPとを入力する。エンジンコントロールユニット10は、上記各種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エンジン自動停止制御処理を行う。実施例１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。尚、アイドリング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。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。

通常のコーストストップ制御を行わないアイドリングストップ車両にあっては、運転者がアクセルペダルを操作することなく惰性走行している所謂コースト走行状態（ブレーキペダル操作をしている状態を含む）のときには、燃料噴射を停止し、駆動輪４から伝達されるコーストトルクによってロックアップクラッチを介してエンジン回転数を維持している。しかし、所定車速まで減速すると、ロックアップクラッチは解放されるため、燃料噴射しなければエンジン１は停止してしまう。そこで、ロックアップクラッチが解放されるタイミングで燃料噴射を再開し、エンジン自立回転を維持している。その後、車両が完全停止し、ブレーキペダルが十分に踏み込まれているといった各種条件が成立しているか否かを判定した後、エンジンアイドリングを停止する。

ここで、燃料噴射を停止していた走行状態から、一旦燃料噴射を再開し、再度エンジン停止を行う過程において、燃料噴射再開時の燃料を更に抑制することができれば、燃費を改善することが可能となる。そこで、所定の条件が成立したコースト走行時には、燃料噴射の再開を行うことなく、エンジンを停止したまま（燃料噴射等を行わない）とするコーストストップ制御を実施し、車両停止後は通常のアイドリングストップ制御にそのまま移行することとした。
コーストストップ制御を行う際の条件として、第1に運転者のブレーキペダル操作量が所定範囲内（すなわち上限値と下限値の間）であることとした。ブレーキペダル操作量を条件の一つとしたのは、コーストストップ制御の開始もしくは終了は、運転者の制動意図に基づいて行うべきものだからである。第2にマスタシリンダ圧が上記上限値及び下限値の範囲内か否かを判断し、範囲内と判断したときはエンジン自動停止を行う。一方、範囲外と判断したときはエンジン停止状態であればエンジン再始動を行い、エンジン作動状態であればそのままエンジン作動状態を継続する。

また、車両の操舵機構は、運転者が操舵するステアリングホイール30と、ステアリングホイール30に接続されたステアリングシャフト33と、ステアリングシャフト33の先端に設けられたピニオン35と、ピニオン35と噛合いつつピニオン35の回転運動を軸方向運動に変換して移動するラック36と、ラック36によって転舵される転舵輪37とから構成されている。また、操舵機構には、運転者の操舵トルクをアシストする電動パワーステアリング装置40が設けられている。この電動パワーステアリング装置40は、バッテリBATを電源とするパワーステアリングモータ40aと、パワーステアリングモータ40aの駆動軸に設けられたウォーム34aと、ウォーム34aと噛合うと共にステアリングシャフト33と一体に回転するウォームホイール34と、パワーステアリングモータ40aの駆動状態を制御するパワーステアリングコントロールユニット20と、を有する。

パワーステアリングコントロールユニット20は、ステアリングホイール30の操舵角を検出する舵角センサ31からの舵角信号θと、運転者の操舵トルクを検出するトルクセンサ32からの操舵トルク信号TSとを入力する。また、エンジンコントロールユニット10とはCAN通信線L1を介して接続されており、車速信号VSPやエンジン再始動許可条件の成立状態等の互いの情報を送受信する。パワーステアリングコントロールユニット20では、検出された車速VSP，操舵トルクTS及び操舵角θ等に基づいてアシストトルクを算出し、パワーステアリングモータ40aにアシストトルクに応じて電流指令を出力する。

（電動パワーステアリング装置による操舵アシスト制御処理）
次に、電動パワーステアリング装置40で実行される操舵アシスト制御処理について説明する。図２は実施例１の車両における操舵アシスト制御処理を表すフローチャートである。
ステップS1では、操舵トルクTSと車速VSPとに基づいて基準アシストトルクTaを決定する。操舵トルクTSが大きいほど基準アシストトルクも大きくなり、また、車速VSPが高いほど基準アシストトルクを小さくする。
ステップS2では、操舵角θを微分して操舵速度を演算し、操舵速度が高いほどアシストトルクを減少補正する粘性補正量Thを算出する。これは、通常の操舵における粘性項を模擬したものであり、周知の構成であるため説明を省略する。
ステップS3では、基準アシストトルクTaと粘性補正量Thとの和を最終的なアシストトルクTAとしてパワーステアリングモータ40aに出力する。

〔操舵速度と電動パワーステアリング電流との関係〕
図３は実施例１の操舵速度と電動パワーステアリング装置40に流れる電流との関係を表す特性図である。この特性図は、S字、Uターン、クランク、右折、左折、縦列駐車、道沿い店舗駐車場への進入といった各種走行状態における操舵速度と電動パワーステアリング装置40に流れる電流との関係をプロットしたものである。例えば、バッテリBATの電圧が9V以上であれば、図３中の9Vで示す線の電流を流すことができるため、ほぼ全ての走行シーンにおいて必要な電流を供給可能である。しかし、例えばコーストストップ制御によるエンジン停止状態からエンジン再始動要求によってスタータモータ1aに電流が流れ、バッテリBATの電圧が低下し、例えばバッテリ電圧が7Vに低下すると、図３の操舵感NG領域に示すように、十分なアシストトルクを発生できない場面が生じうる。

図４は実施例１における操舵速度に対する操舵トルクの関係を拡大して表す特性図である。図４に示すように、操舵トルクが小さくても、操舵速度が大きくなる走行状態が実在しており、図３に示すように、バッテリ電圧が7Vまで低下すると、操舵速度がV1（例えば350deg/sec）以上のときに必要とされる電流を供給できない走行状態が生じうる。この場合、アシストトルクが不足し、運転者にとってステアリングホイール30が操舵中に引っ掛かるような違和感となる場面がある。そこで、実施例１では、電動パワーステアリング装置40に供給する電流が不足するおそれがある操舵状態にあっては、バッテリ電圧が低下するおそれがあるエンジン再始動を禁止し、このような操舵状態が終了してからエンジン再始動を許可する構成とした。

（エンジン自動停止制御処理）
図５は実施例１のエンジン自動停止制御処理を表すフローチャートである。
ステップS10では、ブレーキ信号がONであり、その他のエンジン停止条件が成立しているか否かを判断し、成立しているときはステップS11に進み、それ以外のときは本ステップを繰り返す。
ステップS11では、エンジン1の自動停止を実行する。
ステップS12では、パワーステアリングコントロールユニット20において実行される後述の電動パワーステアリング装置の作動状態に係るエンジン再始動許可条件（以下、パワステ条件と記載する。）以外のエンジン再始動条件が成立しているか否かを判断し、成立しているときはステップS13に進み、それ以外のときはステップS11に進んで継続的にエンジン停止を実行する。
ステップS13では、パワステ条件が成立しているか否かを判断し、成立しているときはステップS14に進んでエンジン再始動（クランキング）を行い、成立していないときはステップS12に戻って継続的にエンジン停止を実行する。

図６は実施例１の電動パワーステアリング装置におけるエンジン再始動許可条件（パワステ条件）の判断処理を表すフローチャートである。
ステップS21では、操舵トルクTSが所定値TB以下か否かを判断し、TB以下の場合はステップS22に進み、それ以外の場合はステップS24に進んでエンジン再始動を禁止する。
ステップS22では、操舵トルクTSが所定時間tB以内に所定値TBを超えるか否かを判断し、超えると判断したときはステップS22に進んでエンジン再始動を禁止し、超えないと判断したときはステップS23に進む。尚、所定時間tB以内に超えるか否かを判定するにあたっては、操舵開始時における操舵トルクTSの勾配が（TS/tB）以上か否かを判断すればよい。
ステップS23では、操舵速度dθ/dtが所定値V1以内か否かを判断し、所定値V1以内のときはステップS24に進んでエンジン再始動を許可し、所定値V1よりも大きいときはステップS24に進んでエンジン再始動を禁止する。ここで、所定値V1とは、エンジン再始動時に低下するバッテリ電圧により出力可能な電力により所望の操舵トルクを実現可能な操舵速度を表し、操舵速度が所定値V1よりも高いときはエンジン再始動を禁止して電力を確保し、所定値V1よりも低いときはエンジン再始動を許可する。

次に、上記フローチャートの詳細について説明する。図７は実施例１の電動パワーステアリング装置に流れる電流と操舵トルクとの関係を表す特性図と、操舵トルクの時間変化を表すタイムチャートである。まず、図７の左側部分について説明すると、操舵トルクの上昇に伴って電動パワーステアリング装置40に流れる電流は増大していく。このとき、バッテリ電圧の瞬低時における電流供給限界によって最大電流値が決定されており、その最大電流に相当する操舵トルクを所定値TBと定義している。操舵トルクが所定値TBよりも大きいときは、これ以上の電流が供給できないことからアシストトルクが不足することを意味する。よって、この場合はエンジン再始動を禁止する（ステップS21→S24参照）。

次に、図７の右側部分について説明する。運転者がステアリングホイール30を操舵し始めたとき、この時点での操舵トルクTSの上昇率を演算し、操舵トルクTSが所定時間tB以内に所定値TBを超えるか否かを予測する。操舵状態(a)の場合は、所定時間tB以内に所定値TBを超えるため、操舵速度が高い急操舵であると判断でき、エンジンの再始動を禁止する（ステップS22→S24参照）。このように、操舵操作初期において後々、バッテリBATから供給する電力が不足する可能性を判断することで、早めにエンジン再始動の許可又は禁止を判断することができる。一方、操舵状態(b)の場合、所定時間tB内に所定値TBを超えないと予測されるため、操舵速度が低い緩操舵であると判断できる。尚、所定時間tBが経過後に操舵トルクがTBを超えた場合は、超えている間だけエンジン再始動を禁止する。また、継続的に所定値TBを超えない操舵状態(c)の場合には、エンジン再始動を禁止することはない。

図８は実施例１の図７に示す操舵状態(a)におけるエンジン再始動制御処理を表すタイムチャートである。エンジン再始動禁止を行わない従来技術にあっては、操舵トルクTSが所定時間tB以内に所定値TBを超えるような場面であっても、エンジン再始動を許可してしまう。このとき、スタータモータ1aの駆動によりバッテリBATの電圧が瞬低し、電動パワーステアリング装置40に供給される電力も低下することでアシストトルク不足となり、運転者の操舵トルクTSが瞬間的に上昇することでステアリングホイール30が操舵中に引っかかるような違和感となる。これに対し、実施例１のように、操舵トルクTSが所定時間tB以内に所定値TBを超えると予測されたときは、エンジン再始動を禁止することで、エンジン再始動時におけるバッテリ電圧の瞬低を回避することができ、スムーズな操舵状態を実現できる。

次に、操舵速度の違いによるエンジン再始動禁止判断について説明する。図９は実施例１の図７に示す操舵状態(c)であって、かつ、緩操舵におけるエンジン再始動制御処理を表すタイムチャートである。操舵トルクTSが所定時間tB以内に所定値TBを超えず、かつ、操舵速度も所定値以内であるため、緩操舵であり、バッテリ電圧の瞬低が生じたとしても、電動パワーステアリング装置40に必要な電流を供給できる。よって、エンジン再始動を禁止しなくてもスムーズな操舵状態を実現できる。

図１０は実施例１の図７に示す操舵状態(c)であって、かつ、急操舵におけるエンジン再始動制御処理を表すタイムチャートである。操舵トルクTSが所定時間tB以内に所定値TBを超えないものの、操舵速度が所定値より大きいため、急操舵であり、バッテリ電圧の瞬低によって電動パワーステアリング装置40に必要な電流を供給できないおそれがある。そこで、エンジン再始動を禁止し、操舵速度が所定値以内となってからエンジン再始動禁止を解除する。これにより、操舵速度が速い状態ではエンジン再始動を禁止し、操舵速度が遅い状態ではエンジン再始動を許可することで、エンジン再始動時に電動パワーステアリング装置40に必要な電流を供給でき、スムーズな操舵状態を実現できる。

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を得ることができる。
（１）エンジン1を始動するスタータモータ1aと、運転者の操舵トルクをアシストする電動パワーステアリング装置40と、スタータモータ1a及び電動パワーステアリング装置40に電力を供給するバッテリBATと、エンジン自動停止中に運転者の操舵状態に基づいてエンジン再始動を行うエンジンコントロールユニット20（制御手段）と、を備え、エンジンコントロールユニット20は、運転者の操舵状態が急操舵のときはエンジン再始動を開始せず、その後、緩操舵になったときにエンジン再始動を開始することとした。
すなわち、エンジン自動停止中に急操舵が行われたときは、直ちにエンジン再始動を開始することがないため、電動パワーステアリング装置40に供給する電力が不足することを防止でき、運転者の要求するスムーズな操舵状態を実現できる。

（２）エンジンコントロールユニット20は、運転者の操舵トルクTSが操舵開始から所定時間tB以内に所定トルクTBを超えると予測されたとき、運転者の操舵状態が急操舵であると判断する。
よって、所定時間tBが経過する前の段階で急操舵か否かを判断することができ、急操舵の場合、事前にエンジン再始動を禁止することで電力不足によるアシストトルク不足を回避でき、運転者の要求するスムーズな操舵状態を実現できる。

（３）エンジンコントロールユニット20は、運転者の操舵トルクTSが操舵開始から所定時間tB以内に所定トルクTBを超えないと予測されたとき、運転者の操舵状態が緩操舵であると判断する。
よって、所定時間tBが経過する前の段階で緩操舵か否かを判断することができ、緩操舵の場合に素早くエンジン1を再始動できる。

（４）エンジンコントロールユニット20は、運転者の操舵状態が緩操舵であっても、操舵速度dθ/dtが所定値V1（エンジン再始動時に低下するバッテリ電圧により出力可能な操舵速度）より大きいときは、エンジン再始動を開始しない。
よって、スタータモータ1aの駆動に伴う電力不足が生じないため、電動パワーステアリング装置40に供給する電力が不足することを防止でき、運転者の要求するスムーズな操舵状態を実現できる。

1 エンジン
1a スタータモータ
10 エンジンコントロールユニット
11 ブレーキスイッチ
12 アクセルペダル開度センサ
13 車速センサ
20 パワーステアリングコントロールユニット
30 ステアリングホイール
31 舵角センサ
32 トルクセンサ
40 電動パワーステアリング装置
40a パワーステアリングモータ
BAT バッテリ

Claims (4)

1. エンジンを始動するスタータモータと、
   運転者の操舵トルクをアシストする電動パワーステアリング装置と、
   前記スタータモータ及び前記電動パワーステアリング装置に電力を供給するバッテリと、
   エンジン自動停止中に運転者の操舵状態に基づいてエンジン再始動を行う制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、運転者の操舵状態が急操舵のときはエンジン再始動を開始せず、その後、緩操舵になったときにエンジン再始動を開始することを特徴とするエンジン自動停止制御装置。
2. 請求項１に記載のエンジン自動停止制御装置において、
   前記制御手段は、運転者の操舵トルクが操舵開始から所定時間以内に所定トルクを超えると予測されたとき、運転者の操舵状態が急操舵であると判断することを特徴とするエンジン自動停止制御装置。
3. 請求項１または２に記載のエンジン自動停止制御装置において、
   前記制御手段は、運転者の操舵トルクが操舵開始から所定時間以内に所定トルクを超えないと予測されたとき、運転者の操舵状態が緩操舵であると判断することを特徴とするエンジン自動停止制御装置。
4. 請求項１ないし３いずれか一つに記載のエンジン自動停止制御装置において、
   前記制御手段は、運転者の操舵状態が緩操舵であっても、操舵速度がエンジン再始動時に低下するバッテリ電圧により出力可能な所定操舵速度より大きいときは、エンジン再始動を開始しないことを特徴とするエンジン自動停止制御装置。