JP4912310B2 - 熱機関の始動装置を形成する電気機械と電気設備の動作の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車またはツーリングカーの車両に装備される熱機関の自動的停止および始動を制御する方法に関する。

より詳細には、本発明は、車両の熱機関の始動の指令と他の設備の動作の間のアービトレーションに関する。

乗用車やツーリングカーなど、熱機関を備える車両の製造者は、これら熱機関の消費量および汚染物質の排出量を少なくすることのできる技術的解決方法を常に追究している。

現在までに開発された種々の解決方法のうちで、車両が一時的に停止する段階や、エンジンがいずれにせよアイドリングで回転し続け、次いで運転者が車両の発進を所望したときにエンジンの自動始動を行う段階など、エンジンの動作を必要としない車両のあらゆる使用段階でエンジンを自動的に停止させるシステムが提案されている。

このエンジンの自動停止始動方法は、英語で「ストップアンドスタート」または「ストップアンドゴー」とも呼ばれるが、平均すると、所与の行程について、全時間のうちの約２０％で車両が停止しエンジンがアイドリング回転していると見積られるので、エンジンの燃料消費を削減する大きな潜在的可能性を持っている。

通常、「ストップアンドスタート」システムは、車両の運転に関する適切な情報を元にして熱機関の停止および始動を自動的に制御するためのコンピュータを備える。このコンピュータは特に、エンジン停止要求段階を識別するのに適した手段と、エンジンを停止することが実際に可能であるエンジン停止許可段階を識別するのに適した手段と、「車両は現在エンジン停止要求段階にある」および「車両は現在エンジン停止許可段階にある」という条件が揃ったときエンジンを実際に停止させる手段とを含む。

同様に、「ストップアンドスタート」システムは、特に、エンジン始動要求段階を識別するのに適した手段と、エンジンを始動させることが実際に可能であるエンジン始動許可段階を識別するのに適した手段と、「車両は現在エンジン始動要求段階にある」および「車両は現在エンジン始動許可段階にある」という条件が揃ったときエンジンを実際に始動させる手段とを含む。

運転者が自身の車両のエンジンを停止する意志を示し、車両は停止することができあるいはまだ走行している期間のことを「エンジン停止要求段階」と呼ぶ。そのようなエンジン停止の意志は、運転者による車両のブレーキペダルの作動など、種々の基準により特徴付けることができる。

車両の動作がエンジンの回転を必要とせず、したがってエンジンの停止を許可する期間のことを「エンジン停止許可段階」と呼ぶ。エンジンの回転を必要とする車両動作条件は、車両がエンジン停止要求段階にあるのに、車両のある装置の動作自体に関係すると同時に、運転の楽しみを高めることがある。エンジンの停止の妨げとなるこれらの条件は、例えば、エンジンの冷却水温度が所定のあるしきい値より低いなど様々な基準によって特徴付けられる。実際、エンジンは最適な状態で作動するにはある温度に達していなければならず、したがって、エンジンの始動後、あまりに早期にエンジンを停止することによりエンジンの温度上昇を遅らせることは適切ではない。

車両が動作するのにエンジンの始動が必要な期間のことを「エンジン始動要求段階」と呼ぶ。一般的に、そのような始動を必要とする車両の動作条件は、エンジン停止の妨げとなる条件から推論することができる。

車両の動作にあたりエンジンの始動が禁じられない期間のことを「エンジン始動許可段階」と呼ぶ。始動の妨げとなる動作条件は、例えば、クラッチの開または閉状態および／またはトランスミッションの状態、すなわちギアが入っているか入っていないかに関連付けることができる。

「ストップアンドスタート」システムの範囲内で熱機関の始動を行うために、通常、オルタネータスタータと呼ばれる特別に適合された電気機械が使用される。この電気機械は、それが熱機関によって駆動されるときには発電機として作用するとともに、熱機関の始動用の電気モータとして作用する。

この機械は、モータモードすなわち始動装置モードにあるときは、通常バッテリから給電される車両のインパネから相当量の電気を取り出す。したがって、始動の指令が開始されるのと同時に別の電気設備が起動されると問題が生じることがある。

バッテリのサイズを過大にせず、また始動を制限するには、電気設備の起動と同時に始動が指令されるとき、とりわけ、例えばロボット制御式ギアボックスの変速アクチュエータのように電気設備の作動が短時間である場合には、アービトレーション戦略が重要であると本出願人には思われる。

したがって本発明は、始動の指令と電気設備の動作の指令の間でアービトレーションを実施することができる制御方法を目的とする。

本発明による方法は、始動装置と電気設備が同一のエネルギー源から給電され、動作要求段階が確認された後、所定の条件がそれを妨げないことを条件として、始動装置および電気設備の動作がそれぞれ指令される、熱機関の始動装置を形成する電気機械と電気設備の動作の制御に関する。

本発明によれば、この制御方法は、始動装置の動作が電気設備の同時動作を妨げる条件を構成することを特徴とする。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、始動装置の動作指令が設備の同時動作を妨げる。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、設備の動作が始動装置の動作を妨げる。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、設備が車両の伝達システムと協動する。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、設備の動作要求段階の確認から所定の時間が経過した後で、かつこの時間中に始動装置の動作の指令が確認されなかった場合のみ、設備の動作が可能である。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、始動装置の動作の指令が設備の動作要求段階の確認に続いて行われない場合、設備が前記動作要求段階に続いて行われる自身の動作を終了しない限り、始動装置の動作は許可されない。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、始動装置および設備が、対応する動作要求段階の確認を行う特有のコンピュータとそれぞれ協動し、それらのコンピュータが、バスなどの適合されたリンクにより情報を交換する。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、始動装置と協動するコンピュータが、設備と協動するコンピュータに、始動装置の動作が指令されたという情報を送信する。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、設備と協動するコンピュータが、始動装置と協動するコンピュータに、設備の動作要求段階が確認されたという情報を設備のあらゆる指令より前に送信する。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、その後は設備の動作が可能になる所定の時間が、一方のコンピュータから他方のコンピュータへの情報の転送時間および前記情報の処理時間を考慮して設定される。

本発明は、単に例として示した添付の図面を参照して行う以下の説明を読むことにより、よりよく理解されよう。

図１は、熱機関２を具備する自動車の種々の装置を示す図である。車両の居住空間内では、ステアリングコラム４の近傍に配置された（キー付きまたはなしの）スイッチ３によりエンジンの始動または停止が手動で制御されるが、押しボタンタイプの二位置スイッチ５などの手段により、運転者は、「ストップアンドスタート」モード、すなわちエンジン２の自動停止および始動モードでの車両の動作を始動または制止することができる。

車両はさらに、コンピュータ１４によって制御され、付随する変速レバー６を図示してあるロボット制御式ギアボックス１３タイプの伝達機構１３を含む。車両はまた、特にブレーキペダル７によって制御される制動装置も有する。

当然のことながら、これらの装置は、特にクラッチ、エンジン２の冷却用のモータファンユニット、車内の冷暖房用空調装置、さらにはパワーステアリング機構など図示しなかった他の装置を制限するものではない。

熱機関２は、火花点火方式または圧縮点火方式（ディーゼル）の従来の多気筒型エンジンである。これらのタイプのエンジンはよく知られているのでこれ以上詳細には記述しない。従来技術では、エンジン２の運転は、特に燃料の流量を制御するエンジン制御コンピュータ１２により制御される。

エンジン２は、オルタネータスタータを形成する可逆回転電気機械８などの適当な始動手段と協働する。例えばプーリとベルトによる運動伝達により、オルタネータスタータ８のロータはエンジン２のクランクシャフトに接続される。

変形形態では、エンジン２は、オルタネータスタータ８とは異なる図示しない追加のスタータと協働することもできる。

機械８により、車両の熱機関２によって駆動される誘導ロータの回転運動を、ステータのコイル内で誘導される電流に変換することができる。この電流は車両のインパネの配線に電気を供給するとともに、この車両のバッテリ９を充電するためのものである。

機械８はまた、モータまたは回転電気機械を構成し、ロータのシャフトを介して車両の熱機関２を回転駆動することができる。こうしてオルタネータ８は自動車の熱機関２を始動することができる。

したがって、例えば多相型のこの機械８は、特に車両のバッテリを充電するためのオルタネータとして、および自動車の内燃機関すなわち熱機関を始動させるためにそれを駆動するためのスタータとして動作する。この目的のため、オルタネータの発電子の各相に接続された出力ユニットは、モータモードではこれらの相の制御ブリッジの役割を果たし、オルタネータスタータ８がオルタネータモードで動作するときは整流ブリッジの役割を果たす。

そのような機械８は周知であるのでこれ以上詳細には説明しない。例えばフランス特許ＦＲ２８４２０４１号がこのような機械を記載している。

本発明によるエンジンの停止および始動の自動制御方法を用いるシステムは、車両の動作に関するいくつかの情報を元にして、コンピュータ１０および１２を介して機械８の動作ならびにエンジン２の停止および始動を制御するコンピュータ１１を備える。

実際には、コンピュータ１１は、スイッチ３またはボタン５の位置に加えて、エンジン２の回転速度、車両の速度、走行距離、クラッチペダルの位置、アクセルペダルの位置、ギアチェンジレバー６の位置、ブレーキペダル７の位置およびハンドブレーキの位置、ギアボックスで選択されているギア比、エンジンの冷却水の温度、バッテリ９の充電状態、空調状態、運転者からハンドルに加えられているトルクなど、車両の動作に関する必要な情報を提供することができる適切な情報センサと協働する。

本発明でいうコンピュータ１１は、より一般的には、プログラミング手段による制御アルゴリズムを移植することができ、少なくとも１つのメモリを含むシステムであると定義されることに留意することが重要である。ＡＳＩＣタイプのプログラマブルロジックネットワークを使用することができる。このコンピュータ１１は図示するように独特のものとすることも、例えばコンピュータ１０または１２のような他のコンピュータに組み込むことも、あるいはさらに複数のコンピュータに組み込むこともできる。

コンピュータ１１は、適切なセンサから直接に送られる、あるいは多重化バスを経由してコンピュータ１１が接続された他のコンピュータ、特にコンピュータ１４、１２および１０を介して送られる、いくつかの情報を元にして車両の動作を常時監視し、エンジンが回転しているときには、コンピュータは、車両がエンジン停止要求段階およびエンジン停止許可段階にあるか否かを確認し、それからエンジンが停止していると推論する。同様に、エンジンが停止しているときは、コンピュータ１１は、受け取った情報を元にして、車両がエンジン始動要求段階および始動許可段階にあるかどうかを確認し、それからエンジンが始動していると推論する。

エンジン停止要求段階は、ボタン５が「非抑制」位置にあることと、特に、
− ブレーキペダルの位置が「踏み込まれていない位置」から「踏み込まれた位置」に移行すること
− 速度レバーが中立にあること
という基準のうちの一方が守られていることを組み合わせた、車両の動作に関する適切な基準によって定義される。

エンジン停止許可段階に関しては、この段階は、エンジン２の停止の妨げとなるあらかじめ定められた車両の動作条件を識別するいくつかの基準を元にして定義される。

これらの許可段階を定義することができる車両動作条件としては様々なタイプのものを区別することができる。
− エンジン要件（水温など）、ブレーキング支援の必要性、インパネ電気ネットワーク要件、車内の熱的要件など、いわゆる車両に関する条件
− 駐車操作など運転の楽しみに関する条件
− 運転者に関する条件

始動要求段階に関しては、この段階は、エンジンの停止の妨げとなる条件からほぼ推論される。

始動要求の妨げとなる条件に関しては、それらの条件は、選択した速度が存在することなどトランスミッションに関する状況を特に含む。

図２ａおよび図２ｂは、始動装置と変速アクチュエータがバッテリ９から同時にエネルギーを取り込まないようにギアチェンジを行うための、エンジン２の始動手段の作動とロボット制御ギアボックス１３の作動の間のアービトレーションを保証する本発明による方法を実施するためにコンピュータ１４および１１がそれぞれ従うアルゴリズムを記載する概略フローチャートである。

始動装置８の制御と同様に、ロボット制御式ギアボックス１３のギアチェンジは、車両の特定の動作条件がそのようなギアチェンジを妨げない限り、ステップ１００で、ギアチェンジ要求段階の識別を元にしてコンピュータ１４によって制御される。

本発明の対象となる制御方法によれば、コンピュータ１４は、そのようなギアチェンジ要求段階を識別すると、ステップ１０１でその旨をコンピュータ１１に知らせ、次にステップ１０２で、始動が指令されたことを示すコンピュータ１１からの情報を待つ。

実際、コンピュータ１１は、エンジンの始動、すなわち始動装置８の作動が指令されたという情報を、コンピュータ１１がこの情報を判定した後ただちに、コンピュータ１４に必ず知らせる。

「始動装置が指令された」という情報を受け取ったかどうかをテストするステップ１０２は、時間Ｔ中、実行される。この時間の設定値（例えば６０ｍｓ）は、コンピュータ１１がコンピュータ１４から出された「ギアチェンジ要求」情報を受け取り、ギアチェンジ要求を構成するこの新しい出来事を考慮に入れ、これがエンジンの始動の指令を要求するものであるかどうかを判定し、始動が指令されたという情報をコンピュータ１４に返送することができるのに十分な長さである

始動要求が指令されたことを、時間Ｔ１の終了前にコンピュータ１１がコンピュータ１４に知らせた場合、コンピュータ１４は、エンジンが始動して始動装置８が動作状態でなくなったという情報をステップ１０３で入手するまで、要求されたギアチェンジを一時中断する。始動装置８が動作しなくなったとき、ステップ１０４でギアチェンジが行われる。

コンピュータ１４が、時間Ｔ１の終了後も、コンピュータ１１が始動装置８を指令すると決定したという情報を受け取っていない場合、コンピュータ１４はステップ１０４で、要求されたギアチェンジを行うために、ロボット制御式ギアボックスの動作を指令する。

コンピュータ間の通信アーキテクチャが、いかなる始動も指令されていないという特定の情報をコンピュータ１１からコンピュータ１４へ送ることを許さず、したがって少なくともこの基準に関してはギアチェンジの要求を満たすことができる限り、タイマ時間Ｔ１が特に必要であることに留意されたい。そのようなシステムでは、始動の指令がないという情報は単に、所与の時間内に反対の（すなわち「始動が指令された」という）情報が受け取られなかったことから推論される。

したがって、通信アーキテクチャが、いかなる始動も指令されていないという特有の応答をコンピュータ１１からコンピュータ１４へ送信することを許す場合、もはやタイマ時間Ｔ１を管理する必要はない。実際この場合、コンピュータ１４は、自身のギアチェンジの要求に対するコンピュータ１１からの（肯定または否定）応答を待つだけで、次にギアチェンジをし、または一時中断することができる。

コンピュータ１１が、コンピュータ１４から送られてきた「ギアチェンジ要求」情報を処理した後、始動を指令しないと応答した場合、あるいは応答しなかった場合、コンピュータ１１によって始動を指令することは、ロボット制御式ギアボックス１３によってギアチェンジが実際に行われたとの情報をこのコンピュータ１１が入手するまで、もはやできなくなる。

したがって、コンピュータ１１は、ステップ２００で、新しい始動要求段階があるかどうか判定する。そのような段階が存続している場合、コンピュータは、ステップ２０１で、自身が「ギアチェンジ要求」情報を既に処理したかどうか、回答を返送しなかったどうか、あるいは否定応答したかどうかを確認する。

検査２０１の回答が否定である場合は、何も妨げるものがなければ、コンピュータはステップ２０２でエンジン始動を指令する。

試験２０１の回答が肯定である場合、コンピュータは始動の指令を一時的に中断し、ステップ２０３でギアチェンジが終了するのを待つ。ギアチェンジが行われるとすぐ、ステップ２０２で始動の指令が出される。始動の指令が出されると、ステップ２０４でコンピュータはその旨をコンピュータ１４に知らせる。

したがって、上記の戦略によれば、始動装置とギアチェンジアクチュエータの同時動作は不可能になる。

採用したアービトレーションによれば、エンジンの始動は常にギアチェンジよりも優先される。

もちろん本発明は、上で記述した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明から逸脱することなくそれらの実施形態に多くの変更または改変を加えることができる。

このように、本発明は、始動装置が車両のインパネの他の大規模な電気消費体と同時に起動され、その結果、ロボット式制御ギアボックス１３だけでなく他の電気設備も関連し得る、あらゆる状況を対象とする。

本発明による方法を実施するシステムの全体のハードウェアアーキテクチャを示す図である。 本発明による方法を実施するための概略フローチャートである。 本発明による方法を実施するための概略フローチャートである。

Claims (6)

1. 熱機関（２）の始動装置（８）を形成する電気機械と電気設備（１３）の動作の制御方法であって、前記始動装置と前記電気設備が同一のエネルギー源（９）から給電され、動作要求段階が確認された後、所定の条件が前記始動装置と前記電気設備の動作を妨げないことを条件として、前記始動装置（８）および前記設備（１３）の動作がそれぞれ指令される、制御方法において
   前記設備（１３）の動作要求段階の確認から所定の時間（Ｔ１）が経過した後で、かつ前記時間中に前記始動装置（８）の動作の指令が確認されなかった場合のみ、前記設備（１３）の動作が可能であり、前記始動装置（８）の動作の指令が、前記電気設備（１３）の動作要求段階の確認に続いて行われない場合、前記設備（１３）が前記動作要求段階に続いて行われる当該設備（１３）の動作を終了しない限り、前記始動装置（８）の動作は許可されない、前記始動装置（８）の動作が、前記設備（１３）の同時動作を妨げる条件を構成することを特徴とする制御方法。
2. 前記設備（１３）が車両の伝達システムと協動することを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記始動装置（８）および前記設備（１３）が、対応する動作要求段階の確認を行う、前記熱機関（２）の停止および始動を制御するコンピュータ（１１）、前記設備（１３）のギアチェンジを制御するコンピュータ（１４）とそれぞれ協動し、前記コンピュータ（１１、１４）が、バスなどの適合されたリンクにより情報を交換することを特徴とする請求項１または２に記載の制御方法。
4. 前記熱機関（２）の停止および始動を制御するコンピュータ（１１）が、前記設備（１３）のギアチェンジを制御するコンピュータ（１４）に、前記始動装置の動作が指令されたという情報を送信することを特徴とする請求項３に記載の制御方法。
5. 前記設備（１３）のギアチェンジを制御するコンピュータ（１４）が、前記熱機関（２）の停止および始動を制御するコンピュータ（１１）に、前記設備の動作要求段階が確認されたという情報を前記設備（１３）のあらゆる指令より前に送信することを特徴とする請求項３または４に記載の制御方法。
6. 前記所定の時間（Ｔ１）が、前記熱機関（２）の停止および始動を制御するコンピュータ（１１）と、前記設備（１３）のギアチェンジを制御するコンピュータ（１４）間の情報の転送時間および前記情報の処理時間を考慮して設定されることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の制御方法。

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