JP4082167B2 - アイドルストップシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号待ちや渋滞などの際に一時的にエンジンを停止するアイドルストップシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アイドルストップシステムは、信号待ちや渋滞などの車両一時停止時にエンジンを自動的に停止させ、運転者が発進操作を行うと自動的にエンジンを再始動させるシステムである。
【０００３】
アイドルストップシステムは、バッテリとモータジェネレータ（以下、適宜「ＭＧ」と略称する。）とＭＧ制御装置とアイドルストップ制御装置とを備える。ＭＧのロータ軸は、エンジンのクランク軸と、例えばベルトなどにより連結されている。ＭＧは、アイドルストップ制御装置の指示により、アイドルストップ後に起動し、エンジンを再始動させる。一方、ＭＧは、通常走行時においては、エンジンの回転により発電する。そして、この発電によりバッテリを充電している。具体的には、エンジン回転に伴いＭＧが回転すると、誘起電圧が発生する。この誘起電圧をＭＧ制御装置によりダイオード整流し、バッテリに電気エネルギを蓄えている。したがって、アイドルストップシステムにおいては、バッテリの過充電に注意する必要がある。
【０００４】
ここで、特許文献１には、バッテリ過充電時に、交流発電機の界磁コイルに流れる界磁電流を遮断する充電制限装置が紹介されている。この充電制限装置は、マイクロコンピュータを内蔵しており、界磁コイルに界磁電流を供給する電源リレーを、バッテリ過充電時に遮断している。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１７８４４１号公報（第２頁−４頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の充電制限装置を、アイドルストップシステムに単に転用することはできない。すなわち、アイドルストップシステムは、交流発電機ではなくＭＧを備えてる。ＭＧは、発電機としての機能に加え、モータとしての機能も有している。したがって、ＭＧには、力行と発電とを制御するＭＧ制御装置が必須である。
【０００７】
ここで、アイドルストップシステムにおいては、システムの信頼性確保のため、またＭＧ制御装置のコスト低下のため、ＭＧ制御装置をできるだけ簡素化したいというニーズがある。ところが、仮に、界磁電流遮断回路をＭＧ制御装置に搭載すると、その分だけＭＧ制御装置の端子数が増加してしまう。このため、上記簡素化のニーズに反することになる。
【０００８】
また、ＭＧ制御装置は、バッテリ充電制御も行っており、ＭＧ制御装置異常時にはバッテリ過充電につながるおそれがある。したがって、異常時には、確実に発電を停止したい。界磁電流遮断回路をＭＧ制御装置に搭載すると、ＭＧ制御装置自体に異常が発生した場合、界磁電流の遮断が困難となる。
【０００９】
本発明のアイドルストップシステムは、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、ＭＧ制御装置の端子数増加を抑制でき、ＭＧ制御装置に異常が発生した場合であってもバッテリの過充電を抑制できるアイドルストップシステムを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記課題を解決するため、本発明のアイドルストップシステムは、バッテリと、通常走行時においてはエンジンの回転により発電し該バッテリを充電でき、アイドルストップ後においてはエンジンを再始動できるモータジェネレータと、該バッテリと該モータジェネレータとの間に介装され該モータジェネレータを制御するとともに、該バッテリの電圧を検出する電圧検出装置を持つＭＧ制御装置と、該ＭＧ制御装置を制御するアイドルストップ制御装置と、を備えてなるアイドルストップシステムであって、前記アイドルストップ制御装置は、前記ＭＧ制御装置とは別に配置されるとともに、前記バッテリの過充電を抑制するため、前記電圧検出装置により検出された該バッテリの電圧が所定値以上の場合、該バッテリから該ＭＧ制御装置への電源供給を遮断することにより、前記モータジェネレータの発電を停止する発電停止制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
つまり、本発明のアイドルストップシステムは、アイドルストップ制御装置とＭＧ制御装置とを別々に配置するものである。そして、ＭＧ制御装置ではなく、アイドルストップ制御装置により、ＭＧの発電を停止する発電停止制御を行うものである。
【００１２】
本発明のアイドルストップシステムによると、ＭＧ制御装置を介さないで、ＭＧの発電を停止することができる。すなわち、バッテリの過充電を抑制することができる。このため、ＭＧ制御装置の端子数の増加を抑制することができる。また、ＭＧ制御装置に異常が発生した場合でも、確実にＭＧの発電を停止することができる。
【００１３】
（２）好ましくは、前記アイドルストップ制御装置は、前記電圧検出装置のバックアップを行うため、該電圧検出装置とは別に前記バッテリの電圧を検出する構成とする方がよい。
【００１４】
つまり、本構成は、ＭＧ制御装置の持つ電圧検出装置から独立して、アイドルストップ制御装置によりバッテリの電圧を検出するものである。例えば、ＭＧ制御装置の電圧検出装置に異常が発生し検出値が実際のバッテリ電圧よりも低い場合は、実際にはバッテリが過充電状態であるにもかかわらず、検出値が低いためバッテリの充電を継続してしまうおそれがある。
【００１５】
この場合、本構成によると、電圧検出装置とは別に、アイドルストップ制御装置もバッテリの電圧を検出している。このため、電圧検出装置による検出値が所定値未満であっても、アイドルストップ制御装置による検出値が所定値以上であれば、アイドルストップ制御装置は、自己の検出値に基づき発電停止制御を行うことができる。したがって、本構成によると、より確実にバッテリの過充電を抑制することができる。
【００１６】
（３）好ましくは、前記アイドルストップ制御装置は、前記発電停止制御のバックアップを行うため、エンジン回転数を検出し、該検出されたエンジン回転数を所定値以下に抑制し前記モータジェネレータの発電を抑制する発電抑制制御を行う構成とする方がよい。
【００１７】
つまり、本構成は、発電停止制御に加え、アイドルストップ制御装置がエンジン回転数の検出を行うものである。そして、検出されたエンジン回転数を所定値以下に抑制する発電抑制制御を行うものである。何らかの不具合により、発電停止制御を行ってもＭＧの発電が遮断できないと、バッテリは充電され続けてしまう。
【００１８】
ここで、ＭＧ発電量はＭＧ回転数に比例している。そして、ＭＧ回転数はエンジン回転数に比例している。したがって、バッテリの充電を抑制するためには、エンジン回転数を抑制すればよい。そこで、本構成においては、アイドルストップ制御装置がエンジン回転数を検出し、回転数を所定値以下に制御している。したがって、本構成によると、ＭＧの発電を完全に遮断できない状態であっても、発電量を抑制することができる。
【００１９】
（４）好ましくは、前記アイドルストップ制御装置は、アイドルストップ時に前記ＭＧ制御装置の電源を遮断することにより、前記発電停止制御を行う構成とする方がよい。つまり、本構成は、アイドルストップ制御装置が、アイドルストップ時において、ＭＧ制御装置自体の電源を遮断するものである。そして、電源の遮断により、発電停止制御を行うものである。本構成によると、ＭＧ制御装置に電流が流れないため、省エネ化を図ることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のアイドルストップシステムの実施の形態について説明する。
【００２１】
（１）第一実施形態
まず、本実施形態のアイドルストップシステムの構成について説明する。図１に、本実施形態のアイドルストップシステムの概要図を示す。図に示すように、アイドルストップシステム１は、主に、バッテリ２とＭＧ３とＭＧ制御装置４とＥＣＵ（エンジン制御ユニット）５と電源リレー６とを備えている。なお、ＥＣＵ５は、本発明のアイドルストップ制御装置に含まれる。
【００２２】
バッテリ２は、電気エネルギを化学エネルギに変換して貯蔵している。バッテリ２は、後述するＥＣＵ５のマイクロコンピュータ５１、およびＭＧ制御装置４のパワーＭＯＳ（金属−酸化膜−半導体トランジスタ）４２、および電源リレー６に接続されている。
【００２３】
ＭＧ３は、界磁巻線式であって、モータおよび発電機として機能する。ＭＧ３のロータ軸（図略）は、エンジン（図略）のクランク軸にベルト連結されている。回転センサ３１は、ＭＧ３のロータ位置を検出する。回転センサ３１は、ゲート駆動回路４４に電気的に接続されている。
【００２４】
ＭＧ制御装置４は、異常検出装置４０と内部電源４１とパワーＭＯＳ４２と界磁電流制御装置４３とゲート駆動回路４４とを備えている。異常検出装置４０は、本発明の電圧検出装置に含まれる。異常検出装置４０は、パワーＭＯＳ４２および界磁電流制御装置４３およびマイクロコンピュータ５１と接続されている。パワーＭＯＳ４２は、バッテリ２とＭＧ３との間に介挿されている。また、パワーＭＯＳ４２は、ゲート駆動回路４４に接続されている。界磁電流制御装置４３は、前記異常検出装置４０の他、界磁コイル３０およびマイクロコンピュータ５１およびゲート駆動回路４４と接続されている。
【００２５】
ＥＣＵ５は、トランジスタ５０、５２とマイクロコンピュータ５１とを備えている。トランジスタ５０は、マイクロコンピュータ５１および電源リレー６と接続されている。トランジスタ５２は、マイクロコンピュータ５１およびチャージランプ５３と接続されている。マイクロコンピュータ５１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有している。マイクロコンピュータ５１は、前述したように、バッテリ２および異常検出装置４０および界磁電流制御装置４３と接続されている。また、マイクロコンピュータ５１は、エンジン制御関連信号と接続されている。
【００２６】
次に、本実施形態のアイドルストップシステムのＭＧ力行時の動きについて説明する。まず、ＥＣＵ５からＭＧ制御装置４に力行の指示が出される。次いで、ＭＧ制御装置４において、回転センサ３１がＭＧ３のロータ位置を検出する。そして、ゲート駆動回路４４がパワーＭＯＳ４２をＰＷＭ（パルス幅変調方式）駆動する。これにより、ＭＧ３のロータが回転する。そして、アイドルストップ後のエンジンが再始動される。
【００２７】
次に、本実施形態のアイドルストップシステムのバッテリ充電時の動きについて説明する。充電時においては、エンジンの回転によりＭＧ３のロータが回転する。この回転によりステータ巻線に誘起電圧が発生する。この誘起電圧をパワーＭＯＳ４２がダイオード整流し、バッテリー２が充電される。また、発電時においては、マイクロコンピュータ５１が、界磁電流制御装置４３に対して、充電電圧指示を出す。この指示を受けて、界磁電流制御装置４３は、電圧指示値に相当する界磁電流を界磁コイル３０に流す。なお、ＭＧ制御装置４への電力供給は、マイクロコンピュータ５１が、トランジスタ５０により、電源リレー６を制御することにより行われる。
【００２８】
次に、本実施形態のアイドルストップシステムのバッテリ過充電時の動きについて説明する。例えば、ＭＧ制御装置４に異常が発生したり、あるいはＭＧ３のロータ巻線がショートしたりして、上記電圧指示値に相当する電流値以上の界磁電流が界磁コイル３０に流れると、バッテリ２が過充電状態となる。
【００２９】
図２に、本実施形態のアイドルストップシステムの過充電時のフローチャートを示す。バッテリ２の電圧が上昇し（Ｓ１）、異常検出装置４０におけるバッテリ２電圧の検出値が予め記憶された所定値以上になると（Ｓ２）、マイクロコンピュータ５１が発電停止指示を出す（Ｓ３）。この発電停止指示を受け、トランジスタ５０がＯＦＦになる。そして、電源リレー６が遮断される（Ｓ４）。電源リレー６が遮断されると、内部電源４１がＯＦＦになる（Ｓ５）。このため、界磁電流制御装置４３もＯＦＦになる。したがって、界磁コイル３０に流れる界磁電流が遮断される（Ｓ６）。界磁電流が遮断されることにより、ＭＧ３の発電が停止される。そして、チャージランプ５３点灯により、運転者への警告が行われる（Ｓ７）。
【００３０】
次に、本実施形態のアイドルストップシステムの効果について説明する。本実施形態のアイドルストップシステム１によると、ＭＧ制御装置４を介さないで、ＭＧ３の発電を停止することができる。すなわち、バッテリ２の過充電を抑制することができる。このため、ＭＧ制御装置４の端子数の増加を抑制することができる。また、ＭＧ制御装置４に異常がある場合でも、確実にＭＧ３の発電を停止することができる。また、波及効果として、アイドルストップ時にＭＧ制御装置４の電源を電源リレー６で遮断することにより省エネ化できる。
【００３１】
（２）第二実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、発電停止制御をバックアップするため、ＥＣＵがエンジン回転数を所定値以下に抑制する発電抑制制御を行う点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００３２】
図３に、本実施形態のアイドルストップシステムのフローチャートを示す。なお、図２と対応する部位については同じ符号で示す。マイクロコンピュータ５１（図１参照）が発電停止指示を出しても、例えば電源リレー６の異常などにより、界磁電流が遮断されない場合がある。この場合、ＭＧ３が発電を続けるため、バッテリ２が充電され続けてしまうおそれがある。
【００３３】
そこで、本実施形態においては、図に示すバックアップ処理が行われる。マイクロコンピュータ５１が発電停止指示（Ｓ３）を出した後においても、引き続き異常検出装置４０におけるバッテリ２電圧の検出値が上昇している場合（Ｓ７）、マイクロコンピュータ５１は、エンジン回転数を検出する。そして、検出値と予め記憶された所定値とを比較する（Ｓ８）。比較の結果、エンジン回転数が所定値を超えている場合は、マイクロコンピュータ５１は、エンジン回転数を下げる制御を行う（Ｓ９）。この制御は、エンジン回転数が所定値以下になるまで、繰り返される。そして、チャージランプ５３点灯により、運転者への警告が行われる（Ｓ１０）。
【００３４】
次に、本実施形態のアイドルストップシステムの第一実施形態とは異なる効果について説明する。本実施形態のアイドルストップシステムによると、マイクロコンピュータ５１がエンジン回転数を検出し、回転数を所定値以下に制御している。このため、電源リレー６の異常などによりＭＧ３の発電を遮断できない状態であっても、発電量を抑制することができる。
【００３５】
（３）第三実施形態
本実施形態と第二実施形態との相違点は、異常検出装置をバックアップするため、ＥＣＵがバッテリ電圧を検出している点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００３６】
図４に、本実施形態のアイドルストップシステムのフローチャートを示す。なお、図３と対応する部位については同じ符号で示す。何らかの事情により、異常検出装置４０（図１参照）におけるバッテリ２電圧検出値（以下、「第一検出値」と称す。）が、実際のバッテリ２の電圧値（以下、「実際値」と称す。）よりも、低い値を示すことも考えられる。この場合、第一実施形態および第二実施形態によると、たとえ実際値が所定値（発電停止指示のしきい値）以上であっても第一検出値が所定値未満であれば、マイクロコンピュータ５１は発電停止指示を行わない。したがって、実際にはバッテリ２が過充電状態にあるにもかかわらず、バッテリ２が充電され続けてしまうおそれがある。
【００３７】
そこで、本実施形態においては、図に示すバックアップ処理が行われる。第一検出値が所定値未満の場合（Ｓ２）、マイクロコンピュータ５１におけるバッテリ２電圧の検出値（以下、「第二検出値」と称す。）と、予め記憶された所定値と、が比較される（Ｓ１１）。比較の結果、第二検出値が所定値以上の場合、第一検出値が誤りであると判断される。そこで、マイクロコンピュータ５１は、第二検出値に従って、発電停止指示を出す（Ｓ３）。その後、前述した手順に沿って、界磁電流の遮断およびエンジン回転数の制御および運転者への警告が行われる。
【００３８】
次に、本実施形態のアイドルストップシステムの第一実施形態および第二実施形態とは異なる効果について説明する。本実施形態のアイドルストップシステムによると、ＥＣＵ５１が異常検出装置４０のバックアップとしてバッテリ２の電圧を検出している。このため、第一検出値が所定値未満であっても、第二検出値が所定値以上であれば、ＥＣＵ５１は自己の検出値に基づき発電停止制御を行うことができる。したがって、より確実にバッテリ２の過充電を抑制することができる。
【００３９】
（４）その他
以上、本発明のアイドルストップシステムの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。例えば、アイドルストップ制御装置は、ＥＣＵ５から独立して配置してもよい。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によると、ＭＧ制御装置の端子数増加を抑制でき、ＭＧ制御装置に異常が発生した場合であってもバッテリの過充電を抑制できるアイドルストップシステムを提供することができる。また、波及効果として、アイドルストップ時にＭＧ制御装置の電源を遮断することにより省エネが図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第一実施形態のアイドルストップシステムの概要図である。
【図２】 第一実施形態のアイドルストップシステムのフローチャートである。
【図３】 第二実施形態のアイドルストップシステムのフローチャートである。
【図４】 第三実施形態のアイドルストップシステムのフローチャートである。
【符号の説明】
１：アイドルストップシステム、２：バッテリ、３：ＭＧ、３０：界磁コイル、３１：回転センサ、４：ＭＧ制御装置、４０：異常検出装置（電圧検出装置）、４１：内部電源、４２：パワーＭＯＳ、４３：界磁電流制御装置、４４：ゲート駆動回路、５：ＥＣＵ（アイドルストップ制御装置）、５０：トランジスタ、５１：マイクロコンピュータ、５２：トランジスタ、５３：チャージランプ、６：電源リレー。

Claims (4)

1. バッテリと、
   通常走行時においてはエンジンの回転により発電し該バッテリを充電でき、アイドルストップ後においてはエンジンを再始動できるモータジェネレータと、
   該バッテリと該モータジェネレータとの間に介装され該モータジェネレータを制御するとともに、該バッテリの電圧を検出する電圧検出装置を持つＭＧ制御装置と、
   該ＭＧ制御装置を制御するアイドルストップ制御装置と、
   を備えてなるアイドルストップシステムであって、
   前記アイドルストップ制御装置は、前記ＭＧ制御装置とは別に配置されるとともに、前記バッテリの過充電を抑制するため、前記電圧検出装置により検出された該バッテリの電圧が所定値以上の場合、該バッテリから該ＭＧ制御装置への電源供給を遮断することにより、前記モータジェネレータの発電を停止する発電停止制御を行うことを特徴とするアイドルストップシステム。
2. 前記アイドルストップ制御装置は、前記電圧検出装置のバックアップを行うため、該電圧検出装置とは別に前記バッテリの電圧を検出する請求項１に記載のアイドルストップシステム。
3. 前記アイドルストップ制御装置は、前記発電停止制御のバックアップを行うため、エンジン回転数を検出し、該検出されたエンジン回転数を所定値以下に抑制し前記モータジェネレータの発電を抑制する発電抑制制御を行う請求項１に記載のアイドルストップシステム。
4. 前記アイドルストップ制御装置は、アイドルストップ時に前記ＭＧ制御装置の電源を遮断することにより、前記発電停止制御を行う請求項１に記載のアイドルストップシステム。

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