JP4853456B2

JP4853456B2 - エンジンの自動停止装置

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Publication number: JP4853456B2
Application number: JP2007280427A
Authority: JP
Inventors: 雅之鐵野; 章友久米; 勝正吉田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2027-10-29
Also published as: JP2009108733A

Description

本発明は、エンジンの自動停止装置に関する。

従来より、燃費やエミッション性の向上を目的として、所定の自動停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止させると共に、エンジンの自動停止中に所定の再始動条件が成立したときに、当該エンジンを自動的に始動させる、いわゆるアイドルストップを行うシステムが知られている（例えば特許文献１参照）。

こうしたアイドルストップシステムにおいて、バッテリが劣化していた場合にエンジンを自動的に停止させてしまうと、エンジン停止に伴い発電機が停止するため電気負荷への電力供給に支障を来す虞がある。このことから前記の自動停止条件には、バッテリが劣化していないという非劣化条件が含まれる。
特開２００４−２７８４０２号公報

ところで、バッテリが劣化していることに起因してエンジンの自動停止が禁止されているときに、バッテリが例えば新品に交換されることによりバッテリの劣化状態が解消された場合には、そのことをできるだけ早期に検出してエンジンの自動停止を再開することが、燃費やエミッション性の向上を図る上で望ましい。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、エンジンの自動停止装置において、バッテリの劣化状態の解消をできるだけ早期にかつ正確に判定することにある。

本発明の一側面によると、エンジンの自動停止装置は、エンジンと、車両に搭載された電気負荷に常時接続されて、当該電気負荷に電力を供給する第１バッテリと、前記エンジンの始動モータに常時接続されて、当該始動モータに電力を供給する第２バッテリと、前記エンジンによって駆動されると共に、前記第１及び第２バッテリに発電電力を供給する発電機と、前記第１バッテリと前記始動モータとの間に介設されて、両者を接続状態と非接続状態とに切り替える第１切替手段と、前記第２バッテリと前記発電機との間に介設されて、両者を接続状態と非接続状態とに切り替える第２切替手段と、前記第１バッテリが劣化していることを判断するバッテリ劣化判定手段と、前記第１バッテリが劣化していない非劣化条件を少なくとも含む所定の停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止させると共に、その自動停止後、所定の始動条件が成立したときに前記エンジンを再始動させる制御手段と、を備える。

前記制御手段はさらに、乗員のイグニッション操作に基づいて前記エンジンを始動させるときには、前記第１切替手段によって第１バッテリと始動モータとを接続状態にして、前記第１及び第２バッテリの双方から前記始動モータに電力を供給させかつ、そのエンジンの始動後には、前記第１切替手段による前記第１バッテリと始動モータとの接続を解除すると共に、前記第２切替手段によって第２バッテリと発電機とを接続状態にすることで、前記発電機の発電電力により前記第２バッテリを充電させる一方、前記バッテリ劣化判定手段によって前記第１バッテリが劣化していると判断されているときには、前記イグニッション操作に基づくエンジンの始動後において、前記第２切替手段による第２バッテリと発電機との接続を一時的に禁止して前記第２バッテリの充電開始を遅延させると共に、前記発電機の発電電圧を低下させる判定期間を設けかつ、その判定期間内において検出した前記電気負荷の作動に伴う前記第１バッテリの電圧低下度合いに基づいて、前記第１バッテリの劣化状態が解消されたか否かを判定する。

この構成は、第１及び第２バッテリを含む、いわゆる２バッテリシステムであり、第１バッテリは主に電気負荷に電力を供給するバッテリ、第２バッテリは始動モータに電力を供給するバッテリである。

この構成において、乗員のイグニッション操作に基づくエンジンの始動時には、第１切替手段によって第１バッテリと始動モータとを接続状態にして、前記第１及び第２バッテリの双方から前記始動モータに電力を供給させることで、エンジンを始動させる。そうして、そのエンジンの始動後には、第１切替手段による第１バッテリと始動モータとの接続を解除すると共に、前記第２切替手段によって第２バッテリと発電機とを接続状態にすることで、発電機の発電電力により前記第２バッテリを充電させる。

ここで、前述したバッテリの劣化状態が解消されたことを可及的に早期に判断しようとすると、イグニッション操作に基づきエンジンを始動した直後に判断することが望ましい。しかしながら、イグニッション操作に基づくエンジンの始動時には、第２切替手段によって第２バッテリと発電機とを接続状態にして発電機の発電電力により前記第２バッテリを充電させているため、第１バッテリの状態（例えば電圧低下度合い）を正確に判断することができない。

そこで、前記の構成では、バッテリ劣化判定手段によって第１バッテリが劣化していると判断されているときには、前記イグニッション操作に基づくエンジンの始動後において、前記第２切替手段による第２バッテリと発電機との接続を一時的に禁止して前記第２バッテリの充電開始を遅延させると共に、前記発電機の発電電圧を低下させる判定期間を設ける。そして、その判定期間内において前記電気負荷の作動に伴う前記第１バッテリの電圧低下度合いを計測し、その電圧低下度合いに基づき前記第１バッテリの劣化状態が解消されたか否かを判定する。

このように、第２バッテリの充電を行わず、しかも発電機の発電電圧を低下させている最中に、第１バッテリの電圧低下度合いを検出して、第１バッテリの劣化状態が解消されたか否かを判定することにより、その判定精度は高くなる。従って、第１バッテリの劣化状態が解消されたか否かを、可及的に早期にかつ、精度良く判定することができる。このことによって、エンジンの自動停止が早期に再開されることになるため、燃費及びエミッションの向上が図られる。

前記制御手段は、判定期間内における前記発電機の発電電圧を、前記電気負荷の作動保証電圧に設定する、とすることが好ましい。こうすることで、エンジン始動後の判定期間においても、電気負荷の作動に支障が生じることが回避される。

また、前記制御手段は、前記第１バッテリの劣化解消判定に際し、当該第１バッテリの温度に応じた補正を行う、とすることが好ましい。バッテリの温度に応じてバッテリの電圧低下度合いは変動するため、温度補正を行うことにより、第１バッテリの電圧低下度合いをより正確に検出して、第１バッテリの劣化状態が解消されたか否かの判定精度がより一層高くなる。

以上説明したように、本発明によれば、第１バッテリの劣化が判定されているときには、イグニッション操作によるエンジンの始動後に、第２バッテリの充電開始を遅延させかつ、発電機の発電電圧を低下させる判定期間を設けると共に、その判定期間内における第１バッテリの電圧低下度合いから、当該第１バッテリの劣化状態が解消されたか否かを判定するため、その判定を可及的に早期にかつ、精度よく行うことができる。それによって、第１バッテリの劣化状態が解消されたときには、エンジンの自動停止を早期に再開することができ、燃費及びエミッションをより一層向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

−アイドルストップシステムの概略構成−
図１及び図２は、本実施形態に係るエンジンの自動停止装置を含むアイドルストップシステムの実施形態を示している。このシステムＥは、シリンダヘッド１０及びシリンダブロック１１を備えたエンジン１と、該エンジン１を制御するためのＥＣＵ２（エンジンコントローラ）とを備えている。前記エンジン１には、図２に示すように４つの気筒１２Ａ〜１２Ｄが設けられていて、該各気筒１２Ａ〜１２Ｄの内部には、図１に示すように、クランク軸３に連結されるピストン１３がそれぞれ嵌挿され、これにより、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内部でピストン１３の上方には燃焼室１４が形成されている。

ここで、一般的に、多気筒４サイクルエンジンにおいては、各気筒が所定の位相差をもって吸気、圧縮、膨張、排気の各行程からなる燃焼サイクルを行うようになっており、この実施形態の４気筒エンジンの場合、気筒列方向一端側から１番気筒１２Ａ、２番気筒１２Ｂ、３番気筒１２Ｃ、４番気筒１２Ｄと呼ぶと、１番気筒（＃１）、３番気筒（＃３）、４番気筒（＃４）、２番気筒（＃２）の順にクランク角で１８０度ずつの位相差をもって燃焼が行われるようになっている。そうして、エンジン１の駆動に伴う出力トルクは、クランク軸３に連結されたトルクコンバータ及び自動変速機（ＡＴ）５２（図３参照）を介して、図示省略の駆動輪に伝達されることになる。

前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれの燃焼室１４の頂部には、該燃焼室１４内の混合気に点火して燃焼させるための点火プラグ１５が設けられていて、それらの各点火プラグ１５先端の電極が前記燃焼室１４を臨むように配置されている。また、前記燃焼室１４の側方（図１の右方向）には、先端の噴孔を燃焼室１４に臨ませて燃料噴射弁１６が配設されている。この燃料噴射弁１６は、図示しないニードル弁及びソレノイドを内蔵し、前記ＥＣＵ２からのパルス信号の入力によりそのパルス幅に対応する時間だけ開弁駆動されて、その駆動時間に応じた量の燃料を各気筒１２Ａ〜１２Ｄ内に直接、噴射するように構成されている。そして、その燃料の噴射方向が前記点火プラグ１５の電極付近に向かうように調整されている。

また、前記燃料噴射弁１６には、図示しないが、燃料ポンプにより燃料供給通路等を介して燃料が供給されるようになっており、その燃料供給圧は、各気筒１２Ａ〜１２Ｄの圧縮行程中期以降で高圧の気筒内燃焼室１４に燃料を噴射できるように、その燃焼室１４の圧力よりも高い値に設定されている。

前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄの燃焼室１４の上部には、該燃焼室１４に向かって開口する吸気ポート１７及び排気ポート１８が設けられていて、これらのポート１７，１８に吸気弁１９及び排気弁２０がそれぞれ配設されている。これらの吸気弁１９及び排気弁２０は、図示省略のカムシャフト等からなる動弁機構により駆動され、上述のとおり、各気筒１２Ａ〜１２Ｄが所定の位相差をもって燃焼サイクルを行うように、該各気筒毎の吸・排気弁１９，２０の開閉タイミングが設定されている。

また、前記吸気ポート１７及び排気ポート１８にそれぞれ連通するように吸気通路２１及び排気通路２２が設けられており、図２に示すように、前記吸気ポート１７に近い吸気通路２１の下流側は各気筒１２Ａ〜１２Ｄ毎に独立の分岐吸気通路２１ａとされ、この各分岐吸気通路２１ａの上流端がそれぞれサージタンク２１ｂに連通している。このサージタンク２１ｂよりも上流の吸気通路２１は各気筒１２Ａ〜１２Ｄに共通の共通吸気通路２１ｃであり、この通路２１ｃには例えばバタフライ弁により通路断面積を調節して吸気流を絞るスロットル弁２３と、これを駆動するアクチュエータ２４とが配設され、さらに、図２にのみ示すが、スロットル弁２３の上流側には吸気量を検出するためのエアフローセンサ２５が配設されている。

一方、前記各気筒１２Ａ〜１２Ｄからの排気が集合する排気通路２２の集合部下流には、排気を浄化するための触媒２９が配設されている。この触媒２９は、いわゆる三元触媒とすればよいが、これに限るものではなく、例えば、いわゆるリーンＮＯｘ触媒であってもよい。

また、前記エンジン１には、ベルト等によりクランク軸３に駆動連結されたオルタネータ２８が付設されており、このオルタネータ２８によって発電された電力は、図３に示すようにバッテリ８０に蓄電されるようになっている。

さらに、前記エンジンシステムＥには、前記クランク軸３の回転角を検出する２つのクランク角センサ３０，３１が設けられており、主に一方のクランク角センサ３０からの信号に基づいてエンジン回転速度を求めるとともに、それら２つのクランク角センサ３０，３１から出力される互いに位相のずれたクランク角信号によって、前記クランク軸３の回転方向及び回転角度を検出するようになっている。加えて、このエンジンシステムＥには、カムシャフトの特定の回転位置を検出して気筒識別信号として出力するカム角センサ３２、エンジン１の運転・停止を手動で切替えるオンオフ操作が行われるイグニッションスイッチ３３（ＩＧスイッチ）、車速を検出する電磁ピックアップからなる車速センサ３４、ブレーキ液圧を検出するブレーキ液圧センサ３５等が配設されている。

前記ＥＣＵ２は、前記各センサ及びスイッチ２５，３０〜３５からの信号を受け、前記燃料噴射弁１６に対して燃料噴射量及びその噴射時期を制御する信号を出力するとともに、点火プラグ１５の点火装置２７に対して点火時期を制御する信号を出力し、さらに、前記スロットル弁２３のアクチュエータ２４に対してスロットル開度を制御する信号を出力する。そして、以下に詳述するが、前記ＥＣＵ２は、アイドル時において所定のエンジン停止条件が成立したときに、各気筒１２Ａ〜１２Ｄへの燃料供給を停止して（燃料カット）自動的にエンジンを停止させるとともに、その後、運転者のブレーキ操作等により所定のエンジン再始動条件が成立したときには、自動的にエンジン１を再始動させるようになっている。

ここで、本実施形態に係るエンジン１は、その再始動に際し、後述する始動モータ５４の力を借りることなく、エンジン１を自力で始動させることが可能にされている。すなわち、まず、ピストン１３が圧縮行程の途中で停止している気筒１２で最初の燃焼を行わせて、ピストン１３を押し下げることにより、クランク軸３を少しだけ逆転させ、これにより、膨張行程にある気筒１２のピストン１３を上昇させて、この気筒１２内の混合気を圧縮する。そして、そのようにして圧縮されて温度及び圧力の高くなった膨張行程気筒１２内の混合気に点火して、燃焼させることにより、クランク軸３に正転方向のトルクを与えて、エンジン１を始動するようにしている（いわゆる燃焼始動）。

そのようにエンジン１を自力で始動させるためには、停止時に膨張行程にある気筒１２の燃焼によってクランク軸３にできるだけ大きな正転方向のトルクを与え、これにより、続いて圧縮上死点（以下、ＴＤＣと略称）を迎える気筒１２が、その圧縮反力（圧縮圧力）に打ち勝ってＴＤＣを越えるようにしなければならない。従って、エンジン１の確実な始動のためには前記停止時膨張行程気筒１２内に燃焼のための空気を十分に確保しておく必要がある。

それと共に、エンジンの始動性を高める上では、膨張行程にある気筒１２のピストン１３の停止位置を、再始動に好適な所定範囲内に収めるようにする必要がある。

そのために前記のエンジン１は、後述するように、その自動停止時に、スロットル弁２３の開度調整による停止時圧縮行程気筒１２や膨張行程気筒１２内への吸入空気量を調整したり、オルタネータ２８の発電量の調整によるエンジン１の外部負荷の調整を行ったりする。

但し、そのような自動停止時の制御を行っても、種々の要因により、膨張行程にある気筒１２のピストン１３の停止位置が所定範囲内に収まらない場合があり、その場合には、燃焼始動によるエンジン１の再始動を行わずに、始動モータ５４による始動を行うことが望ましい。

前記エンジン１には、エンジン１を最初に始動するとき（つまり、イグニッション操作によってエンジン１を始動するとき）や、前述した燃焼始動によるエンジン１の再始動が不可能なときにエンジン１を始動するために、始動モータ５４が設けられている。この始動モータ５４は、前記クランク軸３に固定されたリングギヤ５５に噛み合うピニオンギヤを備えており、このピニオンギヤは、リングギヤに噛み合う噛合位置と、リングギヤから離れた退避位置との間を往復移動可能にされている。始動モータ５４によってエンジン１を再始動する際には、ＥＣＵ２による制御に従って、ピニオンギヤを移動させてリングギヤ５５に噛み合わせると共に始動モータ５４を駆動させることによって、クランク軸３を回転駆動、つまり、クランキングすることになる。

図３は、アイドルストップシステムに係る電力供給系の構成を示し、このシステムは、メインバッテリ８０ａと、サブバッテリ８０ｂとの２つのバッテリを備えた、２バッテリシステムとされている。

メインバッテリ８０ａは、相対的に容量の大きいバッテリである。メインバッテリ８０ａは、車両電気負荷８２に常時接続されていて、主としてこれらに対する電力供給を行う。車両電気負荷８２は、第１負荷群８２ａ、第２負荷群８２ｂ、及び第３負荷群８２ｃに大別される。

第１負荷群８２ａは、一般的な電気負荷のうち、始動モータ５４によるクランキング時にバッテリ電圧が一時的に低下することが望ましくない電気負荷である。具体的には、エアバッグコントロールユニット、ＥＨＰＡＳ（電子油圧式パワーステアリング）コントロールユニット、ナビゲーションシステム、オーディオ、各種メータ類等が挙げられる。

第２負荷群８２ｂは、一般的な電気負荷のうち、始動モータ５４によるクランキング時に、バッテリ電圧が一時的に低下してもあまり問題にならない電気負荷である。具体的には、各種ライト、デフォッガ等が挙げられる。

第３負荷群８２ｃは、この車両特有の電気負荷であり、具体的には坂道停車中に車両のずり下がりを防止するヒルホルダ機構、電動パワーステアリングのモータ等が挙げられる。ヒルホルダ機構は、エンジン１の自動停止中にパワーブレーキが作動しないことをカバーするものであり、電動パワーステアリングは、エンジン１の自動停止中にＥＨＰＡＳが作動しないことをカバーするものである。

メインバッテリ８０ａはまた、パワーリレー８５を介して始動モータ５４に接続されている。パワーリレー８５はＥＣＵ２によってそのオン・オフが制御される。パワーリレー８５がオフのときには、メインバッテリ８０ａから始動モータ５４への電力供給がなされず、パワーリレー８５がオンのときに、メインバッテリ８０ａから始動モータ５４への電力供給が可能となる。このように、パワーリレー８５は、メインバッテリ８０ａから始動モータ５４への電力供給とその供給停止とを切り替える第１切替手段として機能する。

メインバッテリ８０ａはさらに、オルタネータ２８に常時接続されており、これによって、オルタネータ２８によって発電された電力はメインバッテリ８０ａに蓄電される。

サブバッテリ８０ｂは、相対的に容量の小さいバッテリであり、ここでは始動モータ５４の駆動専用のバッテリとされている。サブバッテリ８０ｂは、始動モータ５４に対し常時接続されており、始動モータ５４に対し電力供給が可能とされている。サブバッテリ８０ｂはまた、チャージリレー８７を介してオルタネータ２８（メインバッテリ８０ａ）に接続されている。チャージリレー８７はＥＣＵ２によってそのオン・オフが制御される。チャージリレー８７がオンのときには、オルタネータ２８で発電された電力はサブバッテリ８０ｂにも蓄電される。このように、チャージリレー８７は、オルタネータ２８からサブバッテリ８０ｂへの発電電力の供給とその供給停止とを切り替える第２切替手段として機能する。

前述したように、燃焼始動によるエンジン１の再始動が不可能なときには、始動モータ５４によるクランキングによってエンジン１が始動される。このときには、パワーリレー８５がオフにされることで、サブバッテリ８０ｂから始動モータ５４に電力が供給されて、始動モータ５４が駆動することになる。このクランキング時における始動モータ５４での消費電力は比較的大きいため、サブバッテリ８０ｂのバッテリ電圧は一時的に大きく低下する。しかしながら、車両電気負荷８２は、メインバッテリ８０ａからの電力供給を受けており、サブバッテリ８０ｂの電圧低下の影響は受けない。これは特に、バッテリ電圧の低下が望ましくない第１負荷群８２ａや第３負荷群８２ｃに対する電圧低下を防止する上で効果的である。

さらに、ＩＧスイッチ３３の操作によってエンジン１を始動させるときには、後述するように、パワーリレー８５をオンにすることで、サブバッテリ８０ｂとメインバッテリ８０ａとの双方から、始動モータ５４に電力が供給される。

そうして、サブバッテリ８０ｂの電力によってエンジン１を始動させた後には、チャージリレー８７をオンにすることで、サブバッテリ８０ｂの充電が行われるようになる。

前記メインバッテリ８０ａ及びサブバッテリ８０ｂはそれぞれＥＣＵ２に接続されており、ＥＣＵ２は、メインバッテリ８０ａ及びサブバッテリ８０ｂそれぞれのバッテリ電圧やＳＯＣ（State of Charge）の検出値に基づいて、各バッテリ８０ａ，８０ｂの劣化状態（劣化しているか否か）を随時判断する。メインバッテリ８０ａの劣化判定としては、具体的には、イグニッション操作に基づくエンジン１の始動中でのメインバッテリ８０ａの電圧低下度合いや、エンジン１の自動停止中でのメインバッテリ８０ａの電圧低下度合いに基づいて判断する。そうして、メインバッテリ８０ａが劣化していると判断したときには、ＥＣＵ２は、メインバッテリ劣化フラグをオンにする。このメインバッテリ劣化フラグは、後述するように、エンジン１の自動停止制御及びエンジン１の始動時における制御に利用される。

−エンジンの自動停止始動制御−
次に、前記ＥＣＵ２により実行される、エンジン１の自動停止制御について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。

先ずステップＳ１１においては、車速センサ３４の検出値に基づいて車速が０ｋｍ／ｈであるか否かを判定し、車速が０ｋｍ／ｈでないのＮＯのときにはステップＳ１１を繰り返す一方、車速が０であるのＹＥＳのときにはステップＳ１２に移行する。

ステップＳ１２では、アイドルストップ条件（エンジンの自動停止条件）が成立したか否かを判定する。具体的に自動停止条件には、アクセルがオフで、ブレーキがオンの他に、ブレーキ液圧センサ３５の検出値に基づき、検出したブレーキ液圧が所定のしきい値以上である、の条件が含まれる。また、前述したようにメインバッテリ８０ａが劣化しているときに立てられるメインバッテリ劣化フラグがオフであるの条件（非劣化条件）が含まれる。これは、メインバッテリ８０ａが劣化している状態でエンジン１を停止させてしまうと、車両電気負荷８２への電力供給に支障を来すためである。

自動停止条件が成立していないのＮＯのときにはステップＳ１２を繰り返す一方、自動停止条件が成立したのＹＥＳのときにはステップＳ１３に移行する。

ステップＳ１３では、エンジン１の停止制御を実行する。このエンジン１の停止制御は、ピストン位置を燃焼始動に最適な所定の範囲内に収めるための制御であり、具体的には、スロットル弁２３の開度調整による停止時圧縮行程気筒１２や膨張行程気筒１２内への吸入空気量を調整したり、オルタネータ２８の発電量の調整によるエンジン１の外部負荷の調整を行ったりする。それによりエンジン１の回転速度を調整して、ピストン１３を所定の停止範囲に収まるように、エンジン１を停止させる。このようにしてエンジン１が自動停止されることになる。

次に、前記ＥＣＵ２により実行される、エンジン１の再始動制御について、図５に示すフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、ステップＳ２１では、再始動条件が成立したか否かを判定する。例えばブレーキ液圧センサ３５の検出値に基づき、運転者がブレーキペダルを戻し操作して、車両を発進させようとしているとき等は、再始動条件が成立したことになる。再始動条件が成立していないのＮＯのときにはステップＳ２１を繰り返す一方、再始動条件が成立したのＹＥＳのときにはステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２では、ピストン１３の停止位置に基づいて、そのピストン停止位置が、燃焼始動が可能な所定範囲内に収まっているか否かを判定し、所定範囲内に収まっているのＹＥＳのときにはステップＳ２３に移行する一方、所定範囲内に収まっていないのＮＯのときにはステップＳ２４に移行する。

ステップＳ２３では、前述したように燃焼始動によってエンジン１を再始動させる一方、燃焼始動が不可能であるステップＳ２４では、サブバッテリ８０ｂからの電力供給のみで始動モータ５４を駆動して、クランキングによりエンジン１を再始動させる。

次に、図６を参照しながら、イグニッション操作に基づきエンジン１を始動する際の制御について説明する。この制御においては、メインバッテリ８０ａが劣化していると判定されているときには、エンジン１の始動後にそのメインバッテリ８０ａの劣化状態が解消されたか否かを判定するようにしている。

先ずスタート後のステップＳ３１では、ＥＣＵ２が起動しているか否かを判定し、ＥＣＵ２が起動していないのＮＯのときにはステップＳ３１を繰り返し、ＥＣＵ２が起動しているのＹＥＳのときにはステップＳ３２に移行する。

ステップＳ３２では、ＩＧスイッチ３３がオンになったか否かを判定し、オンになっていないのＮＯのときにはステップＳ３２を繰り返し、オンになったのＹＥＳのときにはステップＳ３３に移行する。

ステップＳ３３では、パワーリレー８５をオンにし、続くステップＳ３４でＩＧスイッチ３３のポジションが「スタータ」であるか否かを判定する。スタータでないのＮＯのときにはステップＳ３４を繰り返し、スタータであるのＹＥＳのときにはステップＳ３５に移行する。

ステップＳ３５では、前述したように、パワーリレー８５がオンであることから、メイン及びサブの２つのバッテリ８０ａ，８０ｂから始動モータ５４に電力が供給され、それによって始動モータ５４が駆動される。そうして続くステップＳ３６では、ＩＧスイッチ３３がスタータからオンに戻ったか否かを判定し、ＩＧスイッチ３３がオンに戻ってない（オンでない）のＮＯのときにはステップＳ３５に戻る一方、ＩＧスイッチ３３がオンに戻った（オンである）のＹＥＳのときにはステップＳ３７に移行する。

ステップＳ３７では、エンジンストールか否か（エンジン１が始動したか否か）を判定し、エンジンストールである（エンジン１が始動していない）のＹＥＳのときにはステップ３８に移行しパワーリレー８５をオフにした後にフローを終了する。一方、エンジンストールでない（エンジン１が始動した）のＮＯのときにはステップＳ３９に移行する。

ステップＳ３９では、メインバッテリ劣化フラグがオンであるか否かを判定し、劣化フラグがオンでない（メインバッテリ８０ａが劣化していない）のＮＯのときにはステップＳ３２４に移行して、チャージリレー８７をオンにする。続くステップＳ３２５においてサブバッテリ８０ｂの電流値が許容電流（例えば４０Ａ）以下になるように、オルタネータ２８のレギュレート電圧を設定した後に、ステップＳ３２６においてサブバッテリ８０ｂの電流値が許容電流以下であるか否かを判定する。ＮＯのときにはステップＳ３２５に戻る一方、ＹＥＳのときにはステップＳ３２７に移行して、パワーリレー８５をオフにしてメインバッテリ８０ａと始動モータ５４とを非接続状態にする。そうして、サブバッテリ８０ｂの充電を行う。

これに対し、ステップＳ３９でメインバッテリ劣化フラグがオンである（メインバッテリ８０ａが劣化していると判定されている）のＹＥＳのときにはステップＳ３１０に移行する。

ステップＳ３１０では、パワーリレー８５をオフにし、続くステップＳ３１１で、オルタネータ２８のレギュレート電圧を、車両電気負荷８２の作動保証電圧まで低下させる。この作動保証電圧は、例えばヘッドランプがちらつかない程度の電圧（具体的には１１．５Ｖ程度）としてもよい。

そうして、続くステップＳ３１２において、メインバッテリ８０ａの電圧が１２Ｖ以上であるか否かを判定する。電圧が１２Ｖ以上でないのＮＯであるときは、メインバッテリ８０ａの劣化状態が解消されたか否かを判定するまでもなく、メインバッテリ８０ａは劣化したままの状態であると判断することができるため、ステップＳ３２２に移行して、オルタネータ２８のレギュレート電圧をサブバッテリ８０ｂの電圧まで高め、続くステップＳ３２３においてチャージリレー８７をオンにすることで、サブバッテリ８０ｂの充電を直ちに開始する。

一方、ステップＳ３１２において電圧が１２Ｖ以上のＹＥＳであると判定されたときには、ステップＳ３１３に移行して、メインバッテリ８０ａの電流と電圧を計測する。ここでは車両電気負荷８２が無い状態での、メインバッテリ８０ａの電流と電圧とが計測される。そうして、続くステップＳ３１４において、所定の電気負荷（例えばＡＴ５２のオイルポンプ等）を作動させ、その電気負荷の作動状態でメインバッテリ８０ａの電流と電圧を計測する（ステップＳ３１５）。そうして、ステップＳ３１６で、作動させた電気負荷を停止させる。

ステップＳ３１７においては、図７に示すように、ステップＳ３１３（点Ａ）及びＳ３１５（点Ｂ）のそれぞれで計測したメインバッテリ８０ａの電流値及び電圧値から、電気負荷の作動に伴うメインバッテリ８０ａの電圧の低下度合い（実線の傾き参照）を算出する。

その算出後、ステップＳ３１８では、オルタネータ２８のレギュレート電圧をサブバッテリ８０ｂ電圧に設定し、ステップＳ３１９でチャージリレー８７をオンにすることで、サブバッテリ８０ｂの充電を開始する。

そうして、ステップＳ３２０では、図７に示すように、ステップＳ３１７で算出したメインバッテリ８０ａの電圧低下度合い（同図における実線の傾き）と、予め設定されてＥＣＵ２に記憶されている新品のバッテリにおける電圧低下度合い（同図における一点鎖線の傾き：評価指標）とを比較して、メインバッテリ８０ａの劣化状態が解消されたか、つまりメインバッテリ８０ａが交換されたか否かを判定する。つまり、電気負荷の作動に伴うバッテリ電圧の低下度合いは、新品のバッテリでは小さくなるため、バッテリの電圧低下度合いを比較することによって、そのバッテリが新品に交換されたか否かを判定することが可能になる。

ここで、バッテリの電圧低下度合いは、当該バッテリの温度によって変動することから、メインバッテリ８０ａの温度を検出し、その温度に応じて前記評価指標の補正を、例えば補正係数やマップを用いることによって行うようにしてもよい。

そうしてステップＳ３２０において、メインバッテリ８０ａが新品でないのＮＯのときには、メインバッテリ劣化フラグをオンにしたままフローを終了する一方、新品であるのＹＥＳのときには、ステップＳ３２１でメインバッテリ劣化フラグをクリア（フラグをオフ）した後にフローを終了する。

こうしてメインバッテリ劣化フラグがオフにされた後は、エンジンの自動停止条件に含まれる前記非劣化条件が成立することになるから、エンジン１が自動停止され得ることになる（図４参照）。

このように、前記のアイドルストップシステムでは、メインバッテリ８０ａが劣化しているときは、エンジン１の自動停止を禁止する一方で、イグニッション操作に基づくエンジン１の始動直後に、メインバッテリ８０ａが交換されたか否かを判定することで、メインバッテリ８０ａの劣化状態が解消されたことを可及的に早期に判定することができる。それによって、メインバッテリ８０ａの劣化に起因して禁止していたエンジン１の自動停止を早期に再開させることができ、燃費及びエミッションの向上を図る上で有利になる。

また、そのバッテリ交換に係る判定は、サブバッテリ８０ｂの充電開始を遅延させると共に、オルタネータ２８のレギュレート電圧を低下させた判定期間内において行っているため、メインバッテリ８０ａの電圧低下度合いを精度良く判定することができ、メインバッテリ８０ａの劣化状態が解消されたことの判定精度を高くすることができる。そうして、エンジン１の自動停止制御を適切に再開することができる。

さらに、前記の判定期間内におけるオルタネータ２８のレギュレート電圧は、車両電気負荷８２の作動保証電圧に設定されているため、車両電気負荷８２の動作に支障を来すことはない。

加えて、メインバッテリ８０ａの劣化解消判定においては、そのメインバッテリ８０ａの温度に応じて評価指標の補正を行うため、メインバッテリ８０ａが新品に交換されたか否かをより精度良く判定することができ、誤判定を回避することができる。

尚、前記のエンジン１は燃焼始動が可能に構成されていたが、これに限らず、例えばエンジン１は始動モータ５４による始動のみが可能に構成されていてもよい。

以上説明したように、本発明は、バッテリの劣化状態が解消されたことを早期に検出することで、燃費及びエミッションを向上させることができるから、エンジンの自動停止装置として有用である。

本発明の実施形態に係るアイドルストップシステムの概略構成図である。エンジンの吸気系及び排気系の構成を示す模式図である。アイドルストップシステムに係る電力供給系の概略構成図である。エンジンの自動停止に係る制御を示すフローチャートである。エンジンの再始動に係る制御を示すフローチャートである。イグニッション操作に基づくエンジンの始動に係る制御を示すフローチャートである。バッテリの劣化解消判定の基準を説明する図である。

符号の説明

１エンジン
２ＥＣＵ（制御手段、バッテリ劣化判定手段）
２８オルタネータ（発電機）
３３ＩＧスイッチ
５４始動モータ
８０ａメインバッテリ（第１バッテリ）
８０ｂサブバッテリ（第２バッテリ）
８２車両電気負荷
８５パワーリレー（第１切替手段）
８７チャージリレー（第２切替手段）

Claims

エンジンと、
車両に搭載された電気負荷に常時接続されて、当該電気負荷に電力を供給する第１バッテリと、
前記エンジンの始動モータに常時接続されて、当該始動モータに電力を供給する第２バッテリと、
前記エンジンによって駆動されると共に、前記第１及び第２バッテリに発電電力を供給する発電機と、
前記第１バッテリと前記始動モータとの間に介設されて、両者を接続状態と非接続状態とに切り替える第１切替手段と、
前記第２バッテリと前記発電機との間に介設されて、両者を接続状態と非接続状態とに切り替える第２切替手段と、
前記第１バッテリが劣化していることを判断するバッテリ劣化判定手段と、
前記第１バッテリが劣化していない非劣化条件を少なくとも含む所定の停止条件が成立したときに前記エンジンを自動停止させると共に、その自動停止後、所定の始動条件が成立したときに前記エンジンを再始動させる制御手段と、を備え、
前記制御手段はさらに、
乗員のイグニッション操作に基づいて前記エンジンを始動させるときには、前記第１切替手段によって第１バッテリと始動モータとを接続状態にして、前記第１及び第２バッテリの双方から前記始動モータに電力を供給させかつ、そのエンジンの始動後には、前記第１切替手段による前記第１バッテリと始動モータとの接続を解除すると共に、前記第２切替手段によって第２バッテリと発電機とを接続状態にすることで、前記発電機の発電電力により前記第２バッテリを充電させる一方、
前記バッテリ劣化判定手段によって前記第１バッテリが劣化していると判断されているときには、前記イグニッション操作に基づくエンジンの始動後において、前記第２切替手段による第２バッテリと発電機との接続を一時的に禁止して前記第２バッテリの充電開始を遅延させると共に、前記発電機の発電電圧を低下させる判定期間を設けかつ、その判定期間内において検出した前記電気負荷の作動に伴う前記第１バッテリの電圧低下度合いに基づいて、前記第１バッテリの劣化状態が解消されたか否かを判定するエンジンの自動停止装置。
請求項１に記載のエンジンの自動停止装置において、
前記制御手段は、前記判定期間内における前記発電機の発電電圧を、前記電気負荷の作動保証電圧に設定するエンジンの自動停止装置。
請求項１に記載のエンジンの自動停止装置において、
前記制御手段は、前記第１バッテリの劣化解消判定に際し、当該第１バッテリの温度に応じた補正を行うエンジンの自動停止装置。