JP3754604B2 - 車両のエンジン自動停止始動装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、アイドル運転時にエンジン停止条件が成立するとエンジンを停止させて燃料消費量を節減し、その後にエンジン始動条件が成立するとエンジンを始動する車両のエンジン自動停止始動装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
かかる車両のエンジン自動停止始動装置は、特開平10−325346号公報により公知である。このものは、バッテリの充電量、即ちバッテリの温度、電圧、電流に基づいて算出したバッテリの残容量が、エンジンを再始動するのに必要な電力量とエンジンの停止中に補機を駆動するのに必要な電力量との和を越えた場合に、エンジンの停止を許可するようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところでバッテリの残容量は雰囲気温度や劣化状態に応じて大きく変化するため、その残容量を少ない誤差で正確に検出することは極めて困難である。上記従来のものは、正確に検出することが困難なバッテリの残容量に基づいてエンジン停止の可否を判定するようになっているため、誤判定が起こり易いという問題があった。また誤判定を回避するためにエンジン停止を許可する条件を厳しく設定すると、バッテリがエンジン停止に耐えるだけの余力を持つ場合にもエンジン停止が禁止されてしまい、充分な燃料消費量を節減効果が得られないという問題が発生する。
【0004】
本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、車両のエンジン自動停止始動装置において、バッテリの状態に応じてエンジン停止の可否を的確に判定できるようにすることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1に記載された発明によれば、エンジンの停止条件が成立するとエンジンを停止し、その後にエンジンの始動条件が成立するとエンジンを再始動する車両のエンジン自動停止始動装置において、エンジンの運転状態に応じてバッテリに充電される充電電力とバッテリから持ち出される消費電力との差分を算出する電力差分算出手段と;電力差分算出手段が算出した差分の積算値を算出する充電電力積算値算出手段と;エンジンの停止を目標時間継続した場合に、その目標時間の間にバッテリから持ち出される消費電力の積算値を推定する消費電力積算値推定手段と;充電電力積算値算出手段で算出した積算値と消費電力積算値推定手段で推定した積算値とを比較する比較手段と;比較手段の比較結果に基づいてエンジンの停止の可否を判定する判定手段と;を備えたことを特徴とする車両のエンジン自動停止始動装置が提案される。
【0006】
上記構成によれば、バッテリに充電される充電電力とバッテリから持ち出される消費電力との差分を積算してバッテリに充電された電力の積算値を算出する一方、エンジンの停止を目標時間継続した場合にバッテリから持ち出されるであろう電力の積算値を推定し、バッテリに充電された電力の積算値がエンジンの停止中にバッテリから持ち出される電力の積算値以上である場合にエンジンの停止を許可するので、エンジンを停止した後にバッテリの容量が不足してエンジンの再始動ができなくなるのを確実に防止することができる。その結果、バッテリの容量を必要最小限に抑えることができ、かつ可能な限りエンジンを停止させて燃料を節減することができる。特にエンジン停止の可否を判定する基準となる電力の積算値、つまりバッテリに実際に充電された電力の積算値を、充電電力と消費電力との差分に基づいて算出するので、温度変化や劣化状態のような各種の条件により変動するバッテリの残容量に基づいてエンジン停止の可否を判定するものに比べて、その判定精度を大幅に高めることができる。
【0007】
また請求項2に記載された発明によれば、請求項1の構成に加えて、比較手段による比較の結果、充電電力積算値算出手段で算出した積算値が消費電力積算値推定手段で推定した積算値以上であっても、エンジンの停止時間が前記目標時間以上になるとエンジンを始動することを特徴とする車両のエンジン自動停止始動装置が提案される。
【0008】
上記構成によれば、エンジンの停止時間が目標時間以上になるとエンジンを始動するので、エンジンの停止中にバッテリが放電して始動不能になる事態や、バッテリが経年変化で劣化して始動不能になる事態を回避することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に示した本発明の実施例に基づいて説明する。
【0010】
図1〜図5は本発明の一実施例を示すもので、図1は車両の全体構成図、図2はモード切り替えルーチンのフローチャート、図3はエンジン停止可否判定ルーチンのフローチャート、図4はエンジン回転数からジェネレータの発電量を検索するテーブルを示す図、図5は電子制御ユニットのエンジン停止可否判定回路のブロック図である。
【0011】
図1に示すように、車両はエンジンEを備えており、エンジンEの駆動力はオートマチックトランスミッションTを介して駆動輪たる前輪Wf,Wfに伝達される。エンジンEを始動するスタータモータ4は、マイクロコンピュータよりなる電子制御ユニット1に接続されたパワードライブユニット2により駆動される。42ボルトの高圧バッテリ3はパワードライブユニット2を介してスタータモータ4に接続される。エンジンEのクランクシャフトに直結されたスタータモータ4は発電機としても機能するもので、エンジンEでスタータモータ4を駆動することにより、あるいは車両の減速時に前輪Wf,Wf側からエンジンEに逆伝達される駆動力でスタータモータ4を回生制動することにより、スタータモータ4が発電した電力で高圧バッテリ3が充電される。
【0012】
エアコン、ライト、カーステレオ等の各種補機類5および燃料噴射制御装置8に給電するための12ボルトの低圧バッテリ6は、エンジンEにより駆動されるジェネレータ7により充電される。
【0013】
電子制御ユニット1は、低圧バッテリ6の状態に応じて燃料噴射制御装置8による燃料カットを行ってエンジンEのアイドル停止を制御するとともに、スタータモータ4によるエンジンEの再始動を制御する。そのために、電子制御ユニット1には、従動輪たる後輪Wr,Wrの回転数に基づいて車速を検出する車速センサSaからの信号と、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサSbからの信号と、ブレーキペダル9の操作を検出するブレーキスイッチScからの信号と、スロットルバルブ10の開度を検出するスロットル開度センサSdからの信号と、各補機類5の電力消費量(つまり低圧バッテリ6から補機類5への電力持ち出し量)を検出する消費電力センサSeからの信号とが入力される。
【0014】
ところで、一般の車両は減速時に燃料カットを行い、エンジン回転数がアイドル回転数まで低下すると、エンジンEが停止しないように燃料カットを中止してアイドル運転を維持し得る量の燃料の供給を再開するようになっている。しかしながら本実施例では、所定の運転条件が成立したときに燃料カットに続く燃料供給の復帰を行わずにエンジンEを停止させ、前記所定の運転条件が成立しなくなったときに燃料供給の復帰を行ってエンジンEを再始動することにより、アイドル運転時にエンジンEを極力停止させて更なる燃料消費量の節減を図るようになっている。
【0015】
そこで、本実施例の車両の運転状態は、ランモード、アイドルモード、ストップモード、ゴーモードおよびスタートモードの5種類のモードに切り替えられる。
【0016】
ランモードは、エンジンEによる通常の走行を行うモードであり、その間にエンジンEにより、あるいは回生制動によりスタータモータ4に発電を行わせて高圧バッテリ3を充電する。アイドルモードは、エンジンEのアイドル運転を行うモードであり、その間にエンジンEによりスタータモータ4に発電を行わせて高圧バッテリ3を充電する。ストップモードは、アイドル運転を行わずにずにエンジンEを停止させるモードであり、車両の減速中に回生制動によりスタータモータ4に発電を行わせて高圧バッテリ3を充電する。ゴーモードは、アイドル停止中のエンジンEを再始動するモードである。スタートモードは、ゴーモードからランモードに移行するモードである。
【0017】
次に、5種類のモードの選択を図2のフローチャートに基づいて説明する。
【0018】
先ずステップS1で車速センサSaで検出した車速VPをアイドルモード判定用車速閾値VIDLEと比較し、VP≦VIDLEが成立しない高速走行時、あるいはステップS2でスロットル開度センサSdで検出したスロットル開度THAをアイドルモード判定用スロットル開度閾値THSIDLEと比較し、THA≦THSIDLEが成立しない高スロットル開度時には、ステップS15でランモードを選択する。
【0019】
ステップS1でVP≦VIDLEが成立する低速走行時であり、かつステップS2でTHA≦THSIDLEが成立する低スロットル開度時には、ステップS3で高圧系システム起動判定フラグF MOTSTBを参照する。高圧系システム起動判定フラグF MOTSTBは42ボルトの高圧バッテリ3で駆動されるスタータモータ4が起動中であるか待機中であるかを示すもので、F MOTSTB=0でスタータモータ4が待機中であれば、ステップS14でアイドル停止を行うことなくアイドルモードを選択する。
【0020】
ステップS3でF MOTSTB=1が成立してスタータモータ4が起動中であれば、ステップS4でランモード通過判定フラグF STOPENAを参照し、F STOPENA=0で未だ1度もランモードを通過していない場合には、前述と同様にステップS14でアイドル停止を行うことなくアイドルモードを選択する。尚、ランモード通過判定フラグF STOPENAは、スタートモードにて「0」にリセットされ、その後のランモードにて「1」にセットされる。つまり、エンジンEの始動後にランモード通過判定フラグF STOPENAを一旦「0」にリセットしておき、実際にランモードで車両が走行したことを判別して「1」にセットするようになっている。
【0021】
ステップS4でF STOPENA=1が成立して少なくとも1度はランモードを通過している場合には、ステップS5でアイドルモード所定時間経過判定用タイマTMIDLEを参照し、TMIDLE≠0でアイドルモードが成立してから所定時間が経過していなければ、ステップS14でアイドルモードを更に継続する。尚、アイドルモード所定時間経過判定用タイマTMIDLEは、アイドルモードにて初期値IDLEにセットされる。
【0022】
ステップS5でアイドルモード所定時間経過判定用タイマTMIDLE=0でアイドルモードが成立してから所定時間が経過している場合、ステップS6で前回ゴーモードでなく、ステップS7でブレーキスイッチScがオンしていてドライバーが車両を走行させる意思がなく、かつステップS8でオートマチックトランスミッション準備完了フラグF ATOK=1でオートマチックトランスミッションTの変速が可能になっていれば、ステップS9でストップモードを選択してエンジンEを停止する。
【0023】
ステップS7でブレーキスイッチScがオンしておらず、かつステップS10で前回ストップモードでない場合には、ステップS14でアイドルモードが更に継続される。ステップS10で前回ストップモードである場合、あるいはステップS6で前回ゴーモードである場合には、ステップS11に移行してゴーモード所定時間経過判定用タイマーTMGOを参照する。その結果、TMGO≠0でゴーモードが成立してから所定時間が経過していなければ、ステップS13でゴーモードを選択あるいは継続してスタータモータ4によりエンジンEを始動する。そしてステップS11でTMGO=0であってゴーモードが成立してから所定時間が経過していれば、ステップS12でゴーモードからスタートモードに移行する。
【0024】
さて、図2のフローチャートのステップS9でストップモードが選択されたとき、低圧バッテリ6の状態に応じてエンジンEを停止させても良いか否かが判定される。なぜならば、低圧バッテリ6の状態がエンジンEの再始動に耐えることができない場合にエンジンEを停止させてしまうと、エンジンEの再始動が困難になる可能性があるからである。
【0025】
そこで本実施例では、電子制御ユニット1にエンジン停止可否判定回路を設けてエンジンEの停止可否の判定を行っている。
【0026】
図5に示すように、電子制御ユニット1に設けられたエンジン停止可否判定回路は、電力差分算出手段M1と、充電電力積算値算出手段M2と、消費電力積算値推定手段M3と、比較手段M4と、判定手段M5とを備える。以下、このエンジン停止可否判定回路の作用を図3のフローチャートに基づいて説明する。
【0027】
先ずステップS21で前回イグニッションスイッチがオフの場合、つまり今回初めてイグニッションスイッチがオンした場合には、ステップS28でバッテリ充電電力積算値BATSUMを初期値0にセットし、ステップS29でエンジンEの停止を禁止する。
【0028】
前記ステップS21で前回イグニッションスイッチがオンの場合、つまり初めてイグニッションスイッチがオンしてから2回目以降のループでは、ステップS22でエンジン回転数センサSbで検出したエンジン回転数Neを図4のテーブルに適用し、エンジン回転数Neに応じたジェネレータ7の発電電力WACGを検索する。続くステップS23で、消費電力センサSeで検出した補機類5の消費電力VEL、即ち補機類5が低圧バッテリ6から持ち出す消費電力VELを前記ジェネレータ7の発電電力WACGから減算することにより、電力差分算出手段M1がジェネレータ7の発電電力WACGおよび補機類5の消費電力VELの差分DBATを算出する。この差分DBATは低圧バッテリ6を実際に充電する電力に対応する。続くステップS24でバッテリ充電電力積算値の前回値BATSUM(n−1)に前記差分DBATを加算することにより、充電電力積算値算出手段M2がバッテリ充電電力積算値の今回値BATSUMを算出する。
【0029】
続くステップS25で、消費電力センサSeで検出した補機類5の現時点の消費電力VELに既知のブレーキランプの消費電力WBRKを加算したものに、予め設定したアイドル停止継続時間目標値TISTP(例えば、120sec)を乗算することにより、消費電力積算値推定手段M3がアイドル停止中のバッテリ消費電力推定積算値WCONを推定する。そしてステップS26で比較手段M4がバッテリ消費電力積算値BATSUMとアイドル停止中のバッテリ消費電力推定積算値WCONとを比較する。その結果、BATSUM≧WCONであれば、判定手段M5がアイドル停止継続時間目標値TISTPが経過した後でも高圧バッテリ3でスタータモータ4を作動させてエンジンEを再始動できると判断し、ステップS27でエンジンEの停止を許可する。一方、前記ステップS26でBATSUM<WCONであれば、判定手段M5がアイドル停止継続時間目標値TISTPが経過した後に高圧バッテリ3でスタータモータ4を作動させてエンジンEを再始動できない可能性があると判断し、ステップS29でエンジンEの停止を禁止する。
【0030】
尚、ストップモード中であっても、ステップS26でバッテリ消費電力積算値BATSUMがアイドル停止中のバッテリ消費電力推定積算値WCONを下回ってアイドル停止禁止となった場合には、直ちにスタータモータ4を駆動してエンジンEを始動させる。
【0031】
以上のように、充電電力積算値算出手段M2で低圧バッテリ6に充電された電力の積算値を算出する一方、消費電力積算値推定手段M3で予め設定したアイドル停止時間の間に低圧バッテリ6から持ち出されるであろう電力の積算値を推定し、低圧バッテリ6に充電された電力の積算値がアイドル停止時間の間に低圧バッテリ6から持ち出されると推定される電力の積算値以上である場合にエンジンEの停止を許可するので、エンジンEの始動用の低圧バッテリ6の容量を必要最小限に抑え、かつ可能な限りエンジンEのアイドル停止を実行して燃料を節減しながら、エンジンEの停止後に低圧バッテリ6の容量不足で燃料噴射制御装置8や点火装置を作動させることとができなくなり、エンジンEの再始動が困難になる事態を確実に回避することができる。
【0032】
しかも、温度変化や劣化の程度に応じて変動する低圧バッテリ6の残容量に基づいてエンジンEの停止の可否を判定することなく、低圧バッテリ6に実際に充電されたバッテリ充電電力積算値BATSUMに基づいてエンジンEの停止の可否を判定するので、判定精度を大幅に高めることができる。
【0033】
次に、図6に基づいて本発明の第2実施例を説明する。
【0034】
図6を図3(第1実施例)と比較すると明らかなように、第2実施例ではステップS26およびステップS27間に新たにステップS30が追加されており、その他のステップは第1実施例と同じである。
【0035】
そしてステップS26で比較手段M4がバッテリ消費電力積算値BATSUMとアイドル停止中のバッテリ消費電力推定積算値WCONとを比較し、BATSUM≧WCONが成立しても、次のステップS30で、エンジンEの停止と同時に加算を開始するタイマーTのカウント値を前記アイドル停止継続時間目標値TISTP(例えば、120sec)と比較し、カウント値がアイドル停止継続時間目標値TISTP未満のときはステップS27でエンジンEの停止を許可し、カウント値がアイドル停止継続時間目標値TISTP以上になるとステップS29でエンジンEの停止を禁止して始動を行う。
【0036】
本実施例によれば、エンジンEが停止した後にアイドル停止継続時間目標値TISTPが経過すると自動的にエンジンEが始動されるので、エンジンEの停止時間がアイドル停止継続時間目標値TISTPを越えたために低圧バッテリ6の消費電力と充電電力とがアンバランスになった場合だけでなく、低圧バッテリ6が経年変化で劣化したような場合にも、エンジンEが始動不能になる事態を回避することができる。
【0037】
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。
【0038】
例えば、図2のフローチャートのステップS8およびステップS9間に、図6のステップS30と同じステップを追加することができる。こうすることにより、エンジンEが停止した後にアイドル停止継続時間目標値TISTPが経過すると自動的にエンジンEが始動されるので、エンジンEの停止中に低圧バッテリ6が放電して始動不能になる事態を回避することができる。
【0039】
また実施例ではエンジンEだけを走行用駆動源とする車両を例示したが、本発明はエンジンEおよび走行用モータを走行用駆動源とするバイブリッド車両に対しても適用することができる。この場合、走行用モータをスタータモータに兼用することができる。
【0040】
また実施例ではアイドル停止継続時間目標値TISTPを120secに設定したが、その長さは適宜変更可能である。
【0041】
【発明の効果】
以上のように請求項1に記載された発明によれば、バッテリに充電される充電電力とバッテリから持ち出される消費電力との差分を積算してバッテリに充電された電力の積算値を算出する一方、エンジンの停止を目標時間継続した場合にバッテリから持ち出されるであろう電力の積算値を推定し、バッテリに充電された電力の積算値がエンジンの停止中にバッテリから持ち出される電力の積算値以上である場合にエンジンの停止を許可するので、エンジンを停止した後にバッテリの容量が不足してエンジンの再始動ができなくなるのを確実に防止することができる。その結果、バッテリの容量を必要最小限に抑えることができ、かつ可能な限りエンジンを停止させて燃料を節減することができる。特にエンジン停止の可否を判定する基準となる電力の積算値、つまりバッテリに実際に充電された電力の積算値を、充電電力と消費電力との差分に基づいて算出するので、温度変化や劣化状態のような各種の条件により変動するバッテリの残容量に基づいてエンジン停止の可否を判定するものに比べて、その判定精度を大幅に高めることができる。
【0042】
また請求項2に記載された発明によれば、エンジンの停止時間が目標時間以上になるとエンジンを始動するので、エンジンの停止中にバッテリが放電して始動不能になる事態や、バッテリが経年変化で劣化して始動不能になる事態を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】車両の全体構成図
【図2】モード切り替えルーチンのフローチャート
【図3】エンジン停止可否判定ルーチンのフローチャート
【図4】エンジン回転数からジェネレータの発電量を検索するテーブルを示す図
【図5】電子制御ユニットのエンジン停止可否判定回路のブロック図
【図6】本発明の第2実施例に係る、前記図3に対応するフローチャート
【符号の説明】
6 低圧バッテリ(バッテリ)
E エンジン
M1 電力差分算出手段
M2 充電電力積算値算出手段
M3 消費電力積算値推定手段
M4 比較手段
M5 判定手段
WACG 発電電力(充電電力)
VEL 補機類の消費電力(消費電力)
DBAT 差分
BATSUM バッテリ充電電力積算値(差分の積算値)
TISTP アイドル停止継続時間目標値(目標時間)
WBRK ブレーキランプの消費電力(消費電力)
WCON バッテリ消費電力推定積算値(消費電力の積算値)
Claims (2)
- エンジン(E)の停止条件が成立するとエンジン(E)を停止し、その後にエンジン(E)の始動条件が成立するとエンジン(E)を再始動する車両のエンジン自動停止始動装置において、
エンジン(E)の運転状態に応じてバッテリ(6)に充電される充電電力(WACG)とバッテリ(6)から持ち出される消費電力(VEL)との差分(DBAT)を算出する電力差分算出手段(M1)と;
電力差分算出手段(M1)が算出した差分(DBAT)の積算値(BATSUM)を算出する充電電力積算値算出手段(M2)と;
エンジン(E)の停止を目標時間(TISTP)継続した場合に、その目標時間(TISTP)の間にバッテリ(6)から持ち出される消費電力(VEL,WBRK)の積算値(WCON)を推定する消費電力積算値推定手段(M3)と;
充電電力積算値算出手段(M2)で算出した積算値(BATSUM)と消費電力積算値推定手段(M3)で推定した積算値(WCON)とを比較する比較手段(M4)と;
比較手段(M4)の比較結果に基づいてエンジン(E)の停止の可否を判定する判定手段(M5)と;
を備えたことを特徴とする車両のエンジン自動停止始動装置。 - 比較手段(M4)による比較の結果、充電電力積算値算出手段(M2)で算出した積算値(BATSUM)が消費電力積算値推定手段(M3)で推定した積算値(WCON)以上であっても、エンジン(E)の停止時間が前記目標時間(TISTP)以上になるとエンジン(E)を始動することを特徴とする、請求項1に記載の車両のエンジン自動停止始動装置。
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