JP2022142492A - 自動車 - Google Patents

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Abstract

【課題】サブバッテリとしての第２蓄電装置の負担を軽減する。【解決手段】自動車の制御装置は、所定停止条件が成立したときにエンジンを停止し、所定停止条件の成立に伴ってエンジンを停止している最中に所定始動条件が成立したときに第１蓄電装置からの電力により第１電動機を用いてエンジンを始動するようエンジンと第１電動機とを制御する。制御装置は、所定始動条件の成立に伴って第１電動機を用いたエンジンの始動ができなかったときには、第２蓄電装置からの電力により第２電動機を用いてエンジンを始動し、その後の所定停止条件の成立に伴うエンジンの停止を禁止する。【選択図】図２

Description

本発明は、自動車に関し、詳しくは、エンジンをクランキング可能な第１電動機と、エンジンをクランキング可能な第２電動機と、を備える自動車に関する。
従来、この種の技術としては、エンジンを始動可能なモータに給電するメインバッテリとエンジンを始動可能なスタータに給電するサブバッテリとを併用した蓄電システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。このシステムでは、メインバッテリにはニッケル水素電池またはリチウムイオン電池が用いられ、サブバッテリには鉛電池が用いられている。そして、イグニッションオンされたときに、メインバッテリの温度が設定温度より高いときにはメインバッテリからモータに給電してエンジンを始動し、メインバッテリの温度が設定温度以下のときにはサブバッテリからスタータに給電してエンジンを始動する。
国際公開２０１４／２０８０２８号
上述の蓄電システムを搭載する自動車において、いわゆるアイドルストップを行なう場合、アイドルストップ後のエンジン始動ではメインバッテリからモータに給電してのエンジンの始動が行なわれる。この場合、何らかの不都合により、アイドルストップ後のメインバッテリからモータに給電してもエンジンが始動できないときには、サブバッテリからスタータに給電してエンジン始動を行なうことが考えられるが、その後も継続してサブバッテリからスタータに給電してエンジンを始動すると、サブバッテリの負担が大きくなる。サブバッテリとして粗悪品が用いられたときには、サブバッテリに破損が生じてしまう。
本発明の自動車は、サブバッテリの負担を軽減することを主目的とする。
本発明の自動車は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
本発明の自動車は、
エンジンと、
前記エンジンをクランキング可能な第１電動機と、
前記第１電動機に電力を供給する第１蓄電装置と、
前記エンジンをクランキング可能な第２電動機と、
前記第２電動機に電力を供給する第２蓄電装置と、
所定停止条件が成立したときに前記エンジンを停止し、前記所定停止条件の成立に伴って前記エンジンを停止している最中に所定始動条件が成立したときに前記第１電動機を用いて前記エンジンを始動するよう前記エンジンと前記第１電動機とを制御する制御装置と、
を備える自動車であって、
前記制御装置は、前記所定始動条件の成立に伴って前記第１電動機を用いた前記エンジンの始動ができなかったときには、前記第２電動機を用いて前記エンジンを始動し、その後の前記所定停止条件の成立に伴う前記エンジンの停止を禁止する、
ことを特徴とする。
この本発明の自動車では、所定停止条件が成立したときにエンジンを停止し、所定停止条件の成立に伴ってエンジンを停止している最中に所定始動条件が成立したときに、第１蓄電装置から電力供給を受ける第１電動機を用いてエンジンを始動するようエンジンと第１電動機とを制御する。所定始動条件の成立に伴って第１電動機を用いたエンジンの始動ができなかったときには、第２蓄電装置から電力供給を受ける第２電動機を用いてエンジンを始動する。そして、その後の所定停止条件の成立に伴うエンジンの停止を禁止する。このように第１電動機によるエンジン始動ができなかったときに第２電動機によりエンジン始動したときにはその後のエンジンの停止と始動とを繰り返すのを禁止することにより、第２蓄電装置から電力供給を受けて第２電動機によりエンジンを始動する機会を少なくすることができる。この結果、第２蓄電装置の負担を軽減することができる。もとより、第１電動機によるエンジン始動ができなかったときに第２電動機によりエンジンを始動するから、その後の走行を継続することができる。
こうした本発明の自動車において、前記第１蓄電装置はリチウムイオン電池またはニッケル水素電池であり、前記第２蓄電装置は鉛電池であるものとしてもよい。こうすれば、予期せずに粗悪な鉛電池が第２蓄電装置として用いられたとしても、第２蓄電装置の負担は軽減されているから、その後の走行を継続することができる。
本発明の自動車において、前記制御装置は、システム起動の際、前記第１蓄電装置の温度が閾値温度以上のときには前記第１電動機を用いて前記エンジンを始動し、前記第１蓄電装置の温度が前記閾値温度未満のときには前記第２電動機を用いて前記エンジンを始動するものとしてもよい。こうすれば、第２電動機を用いたエンジン始動を抑制することができる。
本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。 実施例の自動車２０のメインＥＵＣ７０により実行されるアイドルストップ制御の一例を示すフローチャートである。
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施例としての自動車２０の構成の概略を示す構成図である。実施例の自動車２０は、図示するように、エンジン２２と、スタータ２５と、モータ３０と、インバータ３２と、自動変速装置４０と、高電圧バッテリ６０と、低電圧バッテリ６７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８と、メイン電子制御ユニット（以下、「メインＥＣＵ」という）７０とを備える。
エンジン２２は、燃料タンクから燃料供給系を介して供給されるガソリンや軽油などを燃料として用いて吸気、圧縮、膨張（爆発燃焼）、排気の各行程により動力を出力する多気筒（４気筒や６気筒など）の内燃機関として構成されている。エンジン２２は、エンジン用電子制御ユニット（以下、「エンジンＥＣＵ」という）２４により運転制御される。
エンジンＥＣＵ２４は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。エンジンＥＣＵ２４には、エンジン２２を運転制御するのに必要な各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されており、エンジンＥＣＵ２４からは、エンジン２２を運転制御するための各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。
エンジン２２の出力軸としてのクランクシャフト２３には、エンジン２２をクランキングするためのスタータモータ２５が接続されている。また、エンジン２２のクランクシャフト２３には、ねじれ要素としてのダンパ２８の入力側も接続されている。エンジン２２のクランクシャフト２３には、プーリ２３ｂが取り付けられている。
モータ３０は、例えば同期発電電動機として構成されている。モータ３０の回転軸にはプーリ３０ｂが取り付けられている。プーリ３０ｂには、エンジン２２のクランクシャフト２３に取り付けられたプーリ２３ｂを回転駆動可能にベルト３１が掛けられている。インバータ３２は、モータ３０の駆動に用いられると共に高電圧側電力ライン６１に接続されている。モータ３０は、メインＥＣＵ７０によってインバータ３２の複数のスイッチング素子がスイッチング制御されることにより、回転駆動される。
自動変速装置４０は、トルクコンバータ４３と、６段変速の自動変速機４５と、図示しない油圧回路とを備える。トルクコンバータ４３は、一般的な流体式の伝導装置として構成されており、モータ３０の回転軸に接続された入力軸４１の動力を自動変速機４５の入力軸である中間回転軸４４にトルクを増幅して伝達したり、トルクを増幅することなくそのまま伝達したりする。自動変速機４５は、中間回転軸４４に接続されると共に駆動軸４６に接続された出力軸４２に接続され、複数の遊星歯車と、油圧駆動の複数の摩擦係合要素（クラッチ，ブレーキ）とを有する。なお、駆動軸４６は、後輪５５ａ、５５ｂに車軸５６およびリヤデファレンシャルギヤ５７を介して連結されている。この自動変速機４５は、例えば、複数の摩擦係合要素の係脱により第１速から第６速までの前進段や後進段を形成して中間回転軸４４と出力軸４２との間で動力を伝達する。
高電圧バッテリ６０は、例えばリチウムイオン電池やニッケル水素電池が用いられ、インバータ３２に接続された高電圧側電力ライン６１に接続されている。低電圧バッテリ６７は、定格電圧が高電圧バッテリ６０よりも低い例えば鉛電池が用いられ、スタータモータ２５に接続された低電圧側電力ライン６６に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６８は、高電圧側電力ライン６１と低電圧側電力ライン６６とに接続されている。このＤＣ／ＤＣコンバータ６８は、メインＥＣＵ７０によって制御されることにより、高電圧側電力ライン６１の電力を降圧して低電圧側電力ライン６６に供給する。
メインＥＣＵ７０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭや、データを一時的に記憶するＲＡＭ、入出力ポート、通信ポートを備える。メインＥＣＵ７０には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。メインＥＣＵ７０に入力される信号としては、例えば、モータ３０の回転子の回転位置を検出する図示しない回転位置センサからのモータ３０の回転子の回転位置φｍ、駆動軸４６に取り付けられた回転数センサ４６ａからの駆動軸４６の回転数Ｎｐなどを挙げることができる。また、高電圧バッテリ６０に取り付けられた温度センサ６０ａからのバッテリ温度Ｔｂや、高電圧バッテリ６０の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからの高電圧バッテリ６０の電圧Ｖｈや、高電圧バッテリ６０の出力端子に取り付けられた図示しない電流センサからの高電圧バッテリ６０の電流Ｉｈ、低電圧バッテリ６７の端子間に取り付けられた図示しない電圧センサからの低電圧バッテリ６７の電圧Ｖｂも挙げることができる。さらに、イグニッションスイッチ８０からのイグニッション信号や、シフトレバー８１の操作位置を検出するシフトポジションセンサ８２からのシフトポジションＳＰ、アクセルペダル８３の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ８４からのアクセル開度Ａｃｃ、ブレーキペダル８５の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ８６からのブレーキペダルポジションＢＰ、車速センサ８８からの車速Ｖも挙げることができる。
メインＥＣＵ７０からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。メインＥＣＵ７０から出力される信号としては、例えば、スタータモータ２５への制御信号や、インバータ３２への制御信号や、自動変速装置４０への制御信号、ＤＣ／ＤＣコンバータ６８への制御信号も挙げることができる。メインＥＣＵ７０は、エンジンＥＣＵ２４と通信ポートを介して接続されている。
こうして構成された実施例の自動車２０では、イグニッションスイッチ８０がオンされたときに、高電圧バッテリ６０に取り付けられた温度センサ６０ａにより検出されたバッテリ温度Ｔｂが閾値温度Ｔｒｅｆ以上のときには、高電圧バッテリ６０からモータ３０に電力供給し、モータ３０によりエンジン２２をクランキングしてエンジン２２を始動する。エンジン２２の始動は、メインＥＣＵ７０によるモータ３０の駆動制御と、メインＥＣＵ７０からの始動制御信号を受信したエンジンＥＣＵ２４の吸入空気量制御や燃料噴射制御、点火制御などのエンジン始動制御とにより行なわれる。一方、イグニッションスイッチ８０がオンされたときに、バッテリ温度Ｔｂが閾値温度Ｔｒｅｆ未満のときには、低電圧バッテリ６７からスタータ２５に電力供給し、スタータ２５によりエンジン２２をクランキングしてエンジン２２を始動する。この際のエンジン２２の始動は、メインＥＣＵ７０によるスタータ２５の駆動制御と、メインＥＣＵ７０からの始動制御信号を受信したエンジンＥＣＵ２４のエンジン始動制御とにより行なわれる。ここで、閾値温度Ｔｒｅｆは、冷間時におけるエンジン２２の始動であるか否かを判定する温度であり、例えば－１０℃や－５℃，０℃などを用いることができる。高電圧バッテリ６０としてリチウムイオン電池を用いた場合、冷間時には出力制限（許容最大出力制限）Ｗｏｕｔが小さくなり、高電圧バッテリ６０からの電力を用いてのモータ３０によるエンジン２２の始動が困難な場合が生じる。このため、冷間時でもエンジン２２の始動に実績のある低電圧バッテリ６７（鉛電池）からの電力を用いてのスタータ２５によるエンジン始動を行なうのである。
実施例の自動車２０では、燃費の向上を図るためにアイドルストップ制御が行なわれる。アイドルストップ制御は、所定停止条件が成立したときにエンジン２２の運転を停止し、その後、所定始動条件が成立したときにエンジン２２を始動する制御である。所定停止条件としては、車速Ｖが値０である条件やブレーキ踏圧が第１閾値以上である条件などのすべてが成立していることを挙げることができる。所定始動条件としてはブレーキ踏圧が第１閾値より小さい第２閾値未満となった条件などが成立していることを挙げることができる。実施例では、アイドルストップからの復帰、即ち所定始動条件が成立したときのエンジン２２の始動は、通常は、高電圧バッテリ６０からの電力を用いてモータ３０によりエンジン２２をクランキングすることにより行なわれる。
次に、実施例の自動車２０において、アイドルストップからの復帰（エンジン２２の始動）に失敗したときの動作について説明する。アイドルストップからの復帰に失敗した事象としては、何らかの異常により高電圧バッテリ６０の出力制限Ｗｏｕｔが小さくなり、モータ３０からエンジン２２をクランキングするのに必要なトルクを出力することができない場合などを挙げることができる。図２は、実施例の自動車２０のメインＥＵＣ７０により実行されるアイドルストップ制御の一例を示すフローチャートである。この制御は繰り返し実行される。
アイドルストップ制御が実行されると、メインＥＣＵ７０は、まず、アイドルストップ禁止フラグＦが値０であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。アイドルストップ禁止フラグＦは、イグニッションスイッチ８０がオンされてシステム起動したときの初期化処理により値０が設定され、アイドルストップが禁止されたときに値１に設定されるものである。アイドルストップ禁止フラグＦが値１であると判定したときには、アイドルストップが禁止されていると判断し、アイドルストップを行なうことなく本制御を終了する。
ステップＳ１００でアイドルストップ禁止フラグＦが値０であると判定したときには、所定停止条件が成立するのを待つ（ステップＳ１１０）。所定停止条件が成立したときには、エンジン２２の運転を停止し（ステップＳ１２０）、所定始動条件が成立するのを待つ（ステップＳ１３０）。所定始動条件が成立すると、高電圧バッテリ６０からの電力を用いてモータ３０によりエンジン２２をクランキングしてエンジン２２を始動する（ステップＳ１４０）。そして、エンジン２２の始動に失敗したか否かを判定する（ステップＳ１５０）。エンジン２２の始動に成功したときには本制御を終了する。
ステップＳ１５０でエンジン２２の始動に失敗したと判定したときには、低電圧バッテリ６７からの電力を用いてスタータ２５によりエンジン２２をクランキングしてエンジン２２を始動する（ステップＳ１６０）。そして、その後のアイドルストップを禁止するためにアイドルストップ禁止フラグＦに値１を設定し（ステップＳ１７０）、本制御を終了する。アイドルストップ禁止フラグＦは、イグニッションスイッチ８０をオフしてシステム停止し、その後、イグニッションスイッチ８０をオンとしてシステム起動したときに値０に初期化されるから、アイドルストップの禁止はそのトリップ（システム停止するまで）となる。
以上説明した実施例の自動車２０では、アイドルストップの所定停止条件が成立したときにエンジン２２の運転を停止し、その後にアイドルストップの所定始動条件が成立したときに高電圧バッテリ６０からの電力を用いてモータ３０によりエンジン２２をクランキングしてエンジン２２を始動する。このモータ３０によるエンジン２２の始動に失敗したときには、低電圧バッテリ６７からの電力を用いてスタータ２５によりエンジン２２をクランキングしてエンジン２２を始動し、その後のアイドルストップを禁止する。これにより、低電圧バッテリ６７からの電力を用いてスタータ２５によりエンジン２２を始動する機会を少なくすることができる。この結果、低電圧バッテリ６７の負担を軽減することができる。特に、低電圧バッテリ６７として粗悪品の鉛電池が用いられた場合でも、低電圧バッテリ６７の負担を軽減するから、いわゆる耳痩せなどの不都合を抑制することができる。
実施例の自動車２０では、高電圧バッテリ６０からの電力を用いてのモータ３０によるエンジン２２の始動と、低電圧バッテリ６７からの電力を用いてのスタータ２５によるエンジン２２の始動とが可能なものとして構成したが、異なるバッテリからの電力を用いての異なる電動機によるエンジン始動が可能であれば如何なる構成としてもよい。即ち、種々のハイブリッド自動車にも適用することができる。
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、エンジン２２が「エンジン」に相当し、モータ３０が「第１電動機」に相当し、高電圧バッテリ６０が「第１蓄電装置」に相当し、スタータ２５が「第２電動機」に相当し、低電圧バッテリ６７が「第２蓄電装置」に相当し、メイン電子制御ユニット７０およびエンジン用電子制御ユニット２４が「制御装置」に相当する。
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
本発明は、自動車の製造産業などに利用可能である。
２０ 自動車、２２ エンジン、２３ クランクシャフト、２３ａ 回転数センサ、２３ｂ プーリ、２４ エンジンＥＣＵ、２５ スタータモータ、２８ ダンパ、３０ モータ、３０ｂ プーリ、３１ ベルト、３２ インバータ、４０ 自動変速装置、４１ 入力軸、４６ａ 回転数センサ、４２ 出力軸、４３ トルクコンバータ、４４ 中間回転軸、４５ 自動変速機、４６ 駆動軸、５５ａ 後輪、５６ 車軸、５７ リヤデファレンシャルギヤ、６０ 高電圧バッテリ、６１ 高電圧側電力ライン、６６ 低電圧側電力ライン、６７ 低電圧バッテリ、６８ ＤＣ／ＤＣコンバータ、７０ メイン電子制御ユニット（メインＥＣＵ）、８０ イグニッションスイッチ、８１ シフトレバー、８２ シフトポジションセンサ、８３ アクセルペダル、８４ アクセルペダルポジションセンサ、８５ ブレーキペダル、８６ ブレーキペダルポジションセンサ、８８ 車速センサ。

Claims (3)

  1. エンジンと、
    前記エンジンをクランキング可能な第１電動機と、
    前記第１電動機に電力を供給する第１蓄電装置と、
    前記エンジンをクランキング可能な第２電動機と、
    前記第２電動機に電力を供給する第２蓄電装置と、
    所定停止条件が成立したときに前記エンジンを停止し、前記所定停止条件の成立に伴って前記エンジンを停止している最中に所定始動条件が成立したときに前記第１電動機を用いて前記エンジンを始動するよう前記エンジンと前記第１電動機とを制御する制御装置と、
    を備える自動車であって、
    前記制御装置は、前記所定始動条件の成立に伴って前記第１電動機を用いた前記エンジンの始動ができなかったときには、前記第２電動機を用いて前記エンジンを始動し、その後の前記所定停止条件の成立に伴う前記エンジンの停止を禁止する、
    ことを特徴とする自動車。
  2. 請求項１記載の自動車であって、
    前記第１蓄電装置は、リチウムイオン電池またはニッケル水素電池であり、
    前記第２蓄電装置は、鉛電池である、
    自動車。
  3. 請求項１または２記載の自動車であって、
    前記制御装置は、システム起動の際、前記第１蓄電装置の温度が閾値温度以上のときには前記第１電動機を用いて前記エンジンを始動し、前記第１蓄電装置の温度が前記閾値温度未満のときには前記第２電動機を用いて前記エンジンを始動する、
    自動車。
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