JP4746624B2 - リバーシブルな電気機器を制御する方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の熱機関をスタートさせる際において、リバーシブルな回転電気機器を制御する方法に関する。

本発明は、自動車業界の分野において特に有利な用途があり、英語の「ストップアンドゴー」または「アイドリングストップ」として知られているシステムのような自動ストップ／スタートシステムが装備された自動車において、有利に適用できるものである。

「ストップアンドゴー」モードに従って作動する自動車には、リバーシブルな電気機器、またはオルタネータ／スタータが装備され、この電気機器は、例えば、ベルトによって、熱機関と連結されている。

一般的な条件下では、自動車におけるリバーシブルな電気機器は、２つの顕著な機能を果たすようになっている。すなわち、一方では、熱機関のシャフトが電気機器のロータを駆動し、ステータに電流を発生するときの従来のオルタネータの機能を有し、また他方では、逆に、電気機器のスタータに加えられた電流によってロータが回転し、次にロータが、従来のスタータと同じように、熱機関のシャフトを駆動するスタータ機能を兼ね備えている。

オルタネータ／スタータを、「ストップアンドゴー」作動モードで使用することは、ある条件下で、自動車自体が静止しているときに、熱機関を完全に停止させ、次に、例えば再スタートリクエストと言われているドライバーのアクションに従い、熱機関を再スタートさせることから成っている。

「ストップアンドゴー」の代表的な状況は、赤信号でストップする場合である。赤信号で自動車が停止すると、熱機関は自動的に停止させられ、次に、信号が青色になると、ドライバーによるクラッチペダルの踏み込み、またはドライバーが自分の自動車を再スタートさせる意図があると解することができる他の動作を、自動車スタート制御システムが検出することにより、オルタネータ／スタータにより機関を再スタートさせる。

省エネルギ、および特に都市環境における公害防止に関して、「ストップアンドゴー」モードには、利点があることは、よく知られているところである。

静止時に、オルタネータ／スタータにより熱機関をスタートさせたいとき、まず最初に実行すべきことは、ロータに最大励磁電流を送って、ロータを励磁させることである。

熱機関をスタートさせるために必要なトルクを得るのに必要なこの励磁は、電気機器のスタータに電流を流して、ロータを回転させるよう、インバータをスタートさせるまでに、ある所定の時間、例えば約１５０ｍｓの間、持続しなければならない。

このようなロータの準備フェーズは、「ストップアンドゴー」システムを管理するための役割を果たす制御モジュールによって送られるスタート命令で実行されるが、このスタートは、スタータの励磁を開始してから、約１５０ｍｓの励磁期間が経過した後でしか、有効とならない。

従って、このような予備的励磁期間があるので、熱機関の始動には、常に遅延が生じる。このことは、自動車の自動ストップ／スタートシステムを付勢する際に、運転の楽しみと効率にとって好ましいことではない。

本発明の目的は、ロータを励磁することにより、スタート命令を実行するためのオルタネータ／スタータの準備には遅延が伴うという欠点を除去し、「ストップアンドゴー」システムに関連し、自動車の熱機関をスタートするための命令を実行できる方法を提供することである。

この目的は、本発明によれば、自動スタートシステムが装備された自動車の熱機関をスタートさせるためのフェーズに対し、前記熱機関に結合されたロータを含むリバーシブルな電気機器を制御する方法であって、前記熱機関をスタートさせるための第１の動作を検出するステップと、前記第１の動作を検出するとすぐに、前記電気機器へ励磁電流を流すステップと、前記第１の動作に続く前記熱機関をスタートさせるための第２の動作を検出するステップと、前記第２の動作を検出したとき、前記熱機関をスタートさせるスタート命令をトリガーするステップとを有することを特徴とする、リバーシブルな電気機器を制御する方法を実施することによって達成される。

従って、スタート命令直前の動作が検出されるとすぐに、すなわち、実際のスタート命令が与えられるとすぐに、励磁電流を流すことにより、本発明の方法によると、予想によりロータを励磁することができる。そのため、スタート命令から、熱機関が実際にスタートする瞬間までに経過する時間が短縮される。その理由は、スタート直前の動作から、スタート命令を送るまでの時間中に、ロータの励磁フェーズの少なくとも一部が解消されるからである。

当然ながら、実際のスタート命令に従うことなく、ロータの予想される準備を実行することができる。この場合、本発明では、前記スタート命令直前の動作を検出してから所定時間後に、スタート命令がトリガーされない場合、励磁電流の印加は遮断される。この時間は、例えば３秒とすることができる。

更に本発明は、励磁電流の印加を遮断した後は、前記直前の動作をキャンセルした後でしか、リバーシブルな電気機器の準備を、新しく始めることはできない。従って、本発明の方法によると、新しくスタートを試みる前に、リセットすることが保証される。

オルタネータ／スタータのオーバーヒートを回避するために、本発明では、所定の最大回数の遮断の試みがなされると、リバーシブルな電気機器を新しく準備する試みを防止することを特徴とするものである。この試みの回数は、最大５回とするのがよい。

本発明のある実施例によれば、前記直前の動作は、熱機関を駆動するために制御ペダルを踏み込むことである。

より正確には、制御ペダルは、クラッチペダルまたはアクセルペダルである。クラッチまたはアクセルペダルによる作動は、「ストップアンドゴー」システムにより熱機関を再スタートする前の、いわゆる条件となる。

クラッチまたはアクセルペダルを踏む、このアクションの選択は、決して限定的なことではなく、本発明は、他の前の条件に関係する別のアクションに対しても、同じように適用することができる。

本発明のこの特定の例において、前記踏み込みは、ペダルを踏み込むための少なくとも１つのセンサによって検出され、第１の踏み込みレベルの検出は、前記リバーシブルな電気機器のロータへ励磁電流を流すことをトリガーし、第２の踏み込みレベルの検出により、前記スタート命令はトリガーされる。

同様に、前記スタート命令直前の動作をキャンセルするには、ペダルの踏み込みをゼロにする。換言すれば、ドライバーは、新しい準備フェーズを可能にするには、ペダルを完全に解放しなければならない。

２つの実施例を考え付くことができる。

第１実施例によれば、２つの連続する二進センサによって、第１の踏み込みレベルおよび第２の踏み込みレベルを検出する。

第２実施例によれば、連続センサによって、第１の踏み込みレベルおよび第２の踏み込みレベルを検出する。

前記第２実施例は、前記連続的なセンサにより、踏み込み速度を、得ることができるという利点も有する。

次に、第１踏み込みレベルの判断を高め、例えば、前記踏み込み速度が所定の最小値まで低下した後に、第１踏み込みレベルの値が増加すると決定するよう、この速度のパラメータを考慮することができる。

本発明によれば、前記最小値よりも遅い踏み込み速度では、リバーシブルな電気機器のロータに、励磁電流を供給しないようにすることもできる。

発明を限定しない例として示す添付図面を参照して行う次の説明により、本発明が何から構成され、どのように実行されるかについて、明瞭に理解できると思う。

図１は、自動車の熱機関の自動ストップスタートを実行するためのシステム、特に上記「ストップアンドゴー」システムを示す。

本明細書の以下の部分では、リバーシブルな電気機器、例えば「ストップアンドゴー」システムの方法に従って制御されるオルタネータ／スタータが設けられている自動車を例にとる。当然ながら、本発明は、リバーシブルな、またはリバーシブルでない他の任意の電気機器にも適用することができるものである。

図１のシステムは、
別個体のオルタネータ／スタータ１と、
オプションの従来の追加スタータ５と、
制御電子回路７とを備えており、
オルタネータ／スタータ１は、ベルト４により、熱機関のクランクシャフトのプーリー３に接続されたプーリー２として終端するシャフトを備えている。このオルタネータ／スタータは、通常オルタネータが占める場所に取り付けられている。

従来形式のスタータ５のピニオンは、熱機関のシャフトを駆動するためのリング６上の歯と噛み合うようになっている。

制御電子回路７は、
リバーシブルなパワーコンバータを構成するとともに、スタータモードで制御を行い、オルタネータモードで同期整流を行うトランジスタブリッジ８と、
コンバータ８の種々のトランジスタを制御するとともに、次の種々の機能、すなわち、
スタータおよびオルタネータモードでの電力制御、
オルタネータモードでのレギュレーション、および
スタータモードからオルタネータモードへの切り換えを管理する制御モジュール９とを備えている。

この目的のために、制御モジュール９には、符号Ｂが付けられたバッテリーの電圧が加えられ、バッテリーには、自動車の点火スイッチ１０によって、制御モジュール９が接続されている。

制御モジュール９は、オルタネータ／スタータ１のロータの回転角位置を、制御モジュールが決定できるようにする入力情報、例えばホール効果センサのようなセンサ１１によって供給される情報を受信する。

制御モジュールは、出力信号として、オルタネータ／スタータ１の界磁巻線およびスタータ５に給電し、ブリッジ８のトランジスタのゲート（Ａ、Ｂ、Ｃ；Ａ’、Ｂ’、Ｃ’）に注入される電圧を発生する。

更に制御モジュール９は、自動車内に分散されている測定検出センサ、例えば種々の部品の位置、例えばクラッチペダル、アクセスペダルなどの位置を検出するためのセンサからの情報を受信する。この情報により、スタート命令を送る前の条件が定められる。

「ストップアンドゴー」システムのような自動スタートシステムでは、直前の動作、例えばクラッチペダルまたはアクセルペダルを踏む動作の後、自動車の熱機関をスタートさせる命令を与えることができる。

スタート命令の直前の動作を検出した後、できるだけ迅速に、機関を実際にスタートさせるために、本発明では、前記直前の動作を検出するとすぐに、例えばスタート命令が送られるのを待つことなく、予想によって電流を早期に流すことにより、オルタネータ／スタータのロータを励磁することを提案するものである。

ロータを準備するこの方法は、少なくとも２つの２ステートセンサ、すなわち、ペダルの移動スタートセンサ（このセンサは、ペダルが解放された場合に、例えば０であり、１０％より大きく踏み込まれた場合に１となる）、および移動終了センサ（このセンサは、ペダルが９０％未満だけ押されると０であり、９０％より多く踏み込まれた場合に１となる）、またはペダルが解放された場合の０と、ペダルが完全に踏み込まれた場合の１００％となる連続した値を供給するようになっており、ペダルに設けられている連続センサによって実行できる。

このような２つの２ステートセンサを設けた場合、移動スタートセンサは、（例えば１０％よりも大きい）第１のペダル踏み込みレベルを検出し、移動終了センサは（例えば９０％よりも大きい）第２の踏み込みレベルを検出する。

移動スタートセンサが付勢された場合に、ロータの励磁を開始し、一方、移動終了センサが次に付勢された場合にしか、実際のスタート命令を送らない。

いずれの場合においても、所定の時間、例えば３秒後、実際のスタート命令が送られない場合に、励磁電流をカットオフすることによって、ロータの励磁を遮断する。ペダルを解放することにより、ドライバーが直前の動作をキャンセルした時にしか、新しい励磁は可能とならない。

オルタネータ／スタータが、オーバーヒートする危険性を防止するためには、実際のスタート命令に従わない励磁の際に、最大５回遮断を試みることが可能となる。

図２におけるタイミング図は、２つの２ステートセンサによるロータの励磁を示すものである。

このタイミング図において、第２の踏み込みレベルに到達する前に、ペダルが解放されているので、最初の励磁が遮断されていることが理解できると思う。第２の励磁の次に、エンジンの実際のスタートが続いており、この場合、移動終了センサは付勢状態となっている。

連続センサの場合、２つのパラメータを考慮できる。まず第１に、ペダルの踏み込みレベルを、第２に踏み込みスピード、すなわち、ドライバーがペダルを踏み込む速度を考慮することができる。この速度は、単位時間当たりの踏み込みパーセントから評価できる。

ドライバーが、１ミリ秒未満の時間で、ペダルを１％よりも多く踏み込んだ場合、アプリケーションは、踏み込みが極めて急速であり、ドライバーは、確かにスタートしたがっていると判断する。

次のアプリケーションは、３０％の踏み込みパーセントに達し、実際のスタート命令が９０％の踏み込みで開始されるので、ロータを励磁し始める。

ドライバーが、１〜３ミリ秒の時間内で、ペダルを１％だけ踏み込んだ場合、アプリケーションは、踏み込み速度が急速であり、ドライバーは、恐らくスタートしたがっていると判断する。

次のアプリケーションは、踏み込みパーセントが６０％に達し、９０％の踏み込み量で、実際のスタート命令がスタートされているので、ロータを励磁し始める。

当然ながら、例えば、踏み込み速度が低下したときに、比例的に増加するロータの励磁をスタートする踏み込みパーセントを考え付くことも可能である。

（例えば１ミリ秒の範囲内で、１％未満の）所定のペダル踏み込み速度を下回る場合に、アプリケーションは、ドライバーはスタートを望んでおらず、ロータを励磁しないと判断する。それにもかかわらず、予想して励磁することの利点から利益を得ることなく、ペダルが９０％よりも多く踏み込まれた場合、スタート命令が与えられる。

また、３秒後、実際のスターと命令が発せられない場合、アプリケーションは、ロータの励磁をストップする。ドライバーがペダルを解放した時にしか、新しく励磁を行うことができない。オーバーヒートが生じる恐れを防止するために、実際のスタート命令がない状態で、最大５回連続的に励磁することが可能である。

自動車の熱機関のための自動的なスタート／ストップシステムの図である。 図１に示されたオルタネータ／スタータのロータの励磁の一例を示すタイミング図である。

符号の説明

１ オルタネータ／スタータ
２、３ プーリー
４ ベルト
５ スタータ
７ 制御電子回路
８ トランジスタブリッジ
９ 制御モジュール

Claims (14)

1. リバーシブル電気機器を制御する方法であって、前記リバーシブル電気機器は、自動開始・停止システムが装備された自動車の熱機関を開始させるための段階を有し、前記熱機関に結合されたロータを備え、
   前記方法は、熱機関を開始させる命令に先立って動作を検出し、前記動作が検出されるとすぐに、電気励磁電流を前記電気機器に流すことを特徴とする方法。
2. 前記動作は、熱機関を駆動するのに関連しているペダルを押圧することであることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 前記ペダルは、クラッチペダルおよび／またはアクセルペダルであることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 前記押圧は、前記ペダルの押圧に関する少なくとも１つのセンサによって検出され、第１押圧レベルの検出は、前記電気励磁電流をリバーシブル電気機器のロータに流すことをトリガーし、第２押圧レベルの検出は、開始させる前記命令をトリガーすることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
5. 前記第１押圧レベルは、少なくとも全押圧レベルの約１０％であり、前記第２押圧レベルは、少なくとも全押圧レベルの約９０％であることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記第１押圧レベルおよび前記第２押圧レベルは、２つの２進センサによって検出されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
7. 前記第１押圧レベルおよび前記第２押圧レベルは、連続センサによって検出されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
8. 前記連続センサは、踏み込み速度を供給できるものであることを特徴とする請求項７記載の方法。
9. 踏み込み速度が所定の最小値まで低下したときに、第１押圧レベルの値が増加することを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 前記最小値を下回る踏み込み速度に対し、リバーシブル電気機器のロータに電気励磁電流が供給されないことを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 前記動作が検出された後の所定時間後に開始命令がトリガーされない場合、電気励磁電流の供給が遮断されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 電気励磁電流の供給が遮断された後、前記動作のキャンセル後にのみ、リバーシブル電気機器を制御する新たな試みがなされることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 前記動作のキャンセルは、前記ペダルの押圧をゼロとすることからなることを特徴とする請求項２または１２に記載の方法。
14. 遮断された試みが所定の最大回数となった後、リバーシブル電気機器を制御する新たな試みが妨げられることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の方法。

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