JP5093518B2 - 自動停止再始動車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動停止再始動車両の制御装置に関し、特にバッテリの状態に基づいてエンジンの自動停止及び始動を制御する自動停止再始動車両の制御装置に関する。

走行停止時にエンジンを自動的に停止して燃費を向上させる自動停止再始動車両が開発されている。自動停止再始動車両は、例えば車速が０である等の所定の停止条件が成立したときにエンジンを自動停止する（以下、アイドルストップという）。また、アイドルストップ後にブレーキ操作解除等の所定の始動条件が成立したときにエンジンを再始動させる。ところで、アイドルストップ時には、ヘッドライトや空調ファン等の電気負荷の一部はエンジンの停止に拘わらず車両のバッテリから給電されて作動を続けており、これらの電気負荷によるバッテリの消費によりバッテリが過放電状態となり再始動が不能となる虞がある。

そこで、エンジン運転中にバッテリの消費電流が所定値を超えた場合には、アイドルストップを規制するとともに、アイドルストップ中にバッテリの消費電流が所定値を超えた場合には強制的にエンジンを始動させる（以下、強制オートスタートという）ことで、バッテリの過放電を防止する技術が開発されている（特許文献１）。

特開２００１−１７３４８０号公報

しかしながら、例えば燃料噴射ポンプやラジエータファンのようにエンジン運転時にのみ作動する電気負荷もある。したがって、アイドルストップ中に消費電流が所定値を超えて強制的にエンジンが始動しても、エンジン運転とともに燃料噴射ポンプやラジエータファン等の機器が作動して更に消費電流が増加してしまう。したがって、バッテリの過放電を確実に防止するために、特にアイドルストップ時に消費電流の大きい電気負荷を作動させている場合には速やかに強制オートスタートを行うことが望ましい。

一方、アイドルストップによる燃費向上効果を多く得るために、例えばバッテリの容量が大きい場合には極力アイドルストップ時間を多く確保することが望ましい。
本発明はこのような問題に鑑み発明されたものであって、適切なタイミングでエンジンの停止及び強制始動を行い、バッテリの過放電防止と燃費向上とを両立させる自動停止再始動車両の制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明は、車両の電気負荷に給電するバッテリと、車両に搭載されたエンジンにより駆動されてバッテリを充電する発電機とを備え、所定の停止条件の成立時にエンジンを自動停止させ、自動停止後の所定の始動条件の成立時にエンジンを自動始動させる自動停止再始動車両の制御装置において、電気負荷に相関する相関値として電気負荷の消費電流を検出する相関値検出手段と、エンジンの運転中に相関値検出手段により検出した相関値が第１の所定時間以上継続して第１の所定値以上となった場合に、停止条件の成立によるエンジンの自動停止を規制する停止規制手段と、所定の停止条件の成立によりエンジンが停止しているときに、相関値検出手段により検出した相関値が第２の所定時間以上継続して第２の所定値以上となった場合に、エンジンを強制的に始動させる強制始動手段と、を備え、第１の所定値と第２の所定値とを異なる値に設定することを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１において、第２の所定値を、第１の所定値より小さく設定することを特徴とする。
また、請求項３の発明は、請求項２において、第１の所定値と第２の所定値との差を、エンジンの運転中にのみ作用する電気負荷の総和に基づいて設定することを特徴とする。
また、請求項４の発明は、請求項１において、第２の所定値を、第１の所定値より大きく設定することを特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかにおいて、第２の所定時間を、第１の所定時間より短く設定することを特徴とする。

本発明の請求項１の自動停止再始動車両の制御装置によれば、停止規制手段においてエンジンの自動停止を規制する電気負荷の消費電流の閾値である第１の所定値と、強制始動手段においてエンジンを強制的に始動させる電気負荷の消費電流の閾値である第２の所定値とが異なるので、エンジンの自動停止と強制始動とが異なるバッテリの充放電状態で実行される。したがって、車両のエンジン、バッテリや電気負荷等の仕様に合わせてエンジンの自動停止と強制始動とを夫々適切なタイミングで実行させることが可能となり、バッテリの過放電防止とアイドルストップ時間の確保とを両立させることができる。

請求項２の自動停止再始動車両の制御装置によれば、第２の所定値が第１の所定値より小さく設定されるので、強制始動手段によるエンジンの強制的な始動が行われ易くなり、バッテリの過放電を抑制することができる。
請求項３の自動停止再始動車両の制御装置によれば、第２の所定値が第１の所定値より小さく、かつ第１の所定値と第２の所定値との差がエンジン運転中にのみ作用する電気負荷の総和に基づいて設定されるので、停止規制手段による自動停止規制のし易さと強制始動手段による強制始動のし易さとの差が低減され、違和感なくエンジンの自動停止及び強制始動を実行させることができる。

請求項４の自動停止再始動車両の制御装置によれば、第２の所定値が第１の所定値より大きく設定されるので、強制始動手段によるエンジンの強制的な始動が行われ難くなる。したがって、自動停止時間を長く確保して燃費を向上させることができる。
請求項５の自動停止再始動車両の制御装置によれば、エンジンの強制始動がより早い時間で判定され、迅速な強制始動が可能となる。よって、バッテリの過放電を更に抑制することができる。

自動停止再始動車両の電気系統の概略構成図である。 自動停止再始動制御部における停止規制機能及び強制オートスタート機能の判定要領を示すフローチャートである。 エンジン始動時の車両消費電流とバッテリ電圧の推移の一例を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る自動停止再始動車両の電気系統の概略構成図である。
図１に示すように、自動停止再始動車両、所謂アイドルストップ車両には、エンジン１、オルタネータ２、スタータモータ３及びバッテリ４が備えられている。オルタネータ２は、エンジン１により駆動されて発電し、車両に搭載したヘッドランプ等の電気負荷５に対して電力を供給するとともに、バッテリ４に電力を供給して充電する。スタータモータ３は、バッテリ４から電力を供給されて駆動し、エンジン１を始動させる。また、電気負荷５はバッテリ４からも電力を供給されて作動可能となっている。

ＥＣＵ６は、入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等）、中央処理装置（ＣＰＵ）及びタイマを含んで構成されており、エンジン１全般の制御を行う。ＥＣＵ６には、自動停止再始動制御部６ａが備えられている。自動停止再始動制御部６ａは、所定の停止条件、例えばキースイッチ、アイドルスイッチ及びブレーキスイッチがオン、車速が所定車速以下ならびにエンジン回転速度が所定回転数以下である場合に、エンジン１の燃料噴射弁からの燃料噴射を停止してエンジン運転を自動停止させる（アイドルストップ）。また、自動停止再始動制御部６ａは、上記アイドルストップ（自動停止）時に、所定の始動条件、例えばブレーキ操作解除によりブレーキスイッチがオフとなった場合に、スタータモータ３を作動させてエンジン１を再始動する。

バッテリ４の端子と電気負荷５との間を繋ぐ線路には、バッテリ４から電気負荷５への放電電流値Ｉbを検出する電流センサ７が設けられている。そして、自動停止再始動制御部６ａは、更に、電気負荷５の相関値として車両消費電流Ｉwを算出し（相関値検出手段）、該車両消費電流Ｉwに基づいてアイドルストップを禁止する停止規制機能（停止規制手段）と、アイドルストップ時に強制的にエンジン１を始動させる強制オートスタート機能（強制始動手段）とを備えている。車両消費電流Ｉwは、電気負荷５による消費電流の総和であって、電流センサ７により検出した放電電流値Ｉbとオルタネータ２の発電電流値Ｉpとを加算して求められる。オルタネータ２の発電電流値Ｉpは、例えば自動停止再始動制御部６ａにおいてエンジン１の回転速度とオルタネータ２の負荷ＤＵＴＹ信号（オルタネータ２の負荷に関連した値であり、発電度合いを示す）とから演算して求められる。

図２は、自動停止再始動制御部６ａにおける停止規制機能及び強制オートスタート機能の判定要領を示すフローチャートである。
本ルーチンは、エンジン１のキースイッチＯＮにより繰り返し行われる。
まず、ステップＳ１０では、アイドルストップ中であるか否かを判別する。アイドルストップ中である場合には、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ２０では、電流センサ７から入力した放電電流値Ｉbとオルタネータ２の発電電流値Ｉpとを加算して車両消費電流Ｉwを求め、該車両消費電流Ｉwが４０Ａ以上である時間を計測する。そして、アイドルストップ中において車両消費電流Ｉwが４０Ａ（第２の所定値Ｉ2）以上である時間が３sec（第２の所定時間Ｔ2）以上継続したか否かを判別する。車両消費電流Ｉwが４０Ａ以上である時間が３sec以上継続した場合には、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０では、上記強制オートスタートを実行して、強制的にエンジン１を始動させる。そして、本ルーチンを終了する。
ステップＳ２０において、アイドルストップ中に車両消費電流Ｉwが４０Ａ以上である時間が３sec以上継続していない場合には、ステップＳ４０に進む。
ステップＳ４０では、アイドルストップを継続させる。そして、本ルーチンを終了する。

ステップＳ１０において、アイドルストップ中でないと判定した場合には、ステップＳ５０に進む。
ステップＳ５０では、ステップＳ２０と同様に車両消費電流Ｉwを求め、該車両消費電流Ｉwが、５０Ａ以上である時間を計測する。そして、エンジン１運転中に車両消費電流Ｉwが５０Ａ（第１の所定値Ｉ1）以上である時間が５sec（第１の所定時間Ｔ1）以上継続したか否かを判別する。車両消費電流Ｉwが５０Ａ以上である時間が５sec以上継続した場合には、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０では、上記停止規制機能によりアイドルストップを禁止する。そして、本ルーチンを終了する。
ステップＳ５０において、車両消費電流Ｉwが５０Ａ以上である時間が５sec以上継続していない場合には、ステップＳ７０に進む。
ステップＳ７０では、アイドルストップを許可する。よって、前述のアイドルストップ条件が成立している場合には、アイドルストップが実行される。そして本ルーチンを終了する。

以上のように制御することで、本実施形態では、アイドルストップ中においては、車両消費電流Ｉwが４０Ａ以上である時間が３sec以上継続した場合には強制オートスタートする一方、車両消費電流Ｉwが４０Ａ以上である時間が３sec以上継続していない場合には、アイドルストップが継続される。また、アイドルストップ中でない、即ちエンジン運転中であるときには、車両消費電流Ｉwが５０Ａ以上である時間が５sec以上継続した場合には、アイドルストップを禁止する一方、車両消費電流Ｉwが５０Ａ以上である時間が５sec以上継続していない場合には、アイドルストップが許可される。

図３は、エンジン始動時の車両消費電流Ｉw及びバッテリ電圧Ｖbの推移の一例を示すグラフである。
ところで、エンジン始動時では、図３に示すように、スタータモータ３の作動開始時に瞬間的に大電流が供給され、バッテリ電圧Ｖbが低下する。また、アイドルストップ中であっても、ヘッドライトやブロワＦＡＮ等の電気負荷５の一部は、バッテリ４から電流が供給されて作動している。したがって、アイドルストップ状態からエンジンが始動するときには、スタータモータ３への供給電流とヘッドライト等の電気負荷５への供給電流とが合計されるので、バッテリ４の実容量が低下している場合には、バッテリ電圧Ｖbが更に低下して、再始動が困難となる虞がある。また、バッテリ４の実容量が許容以上に低下すると、バッテリ４が劣化する虞がある。

そこで、本実施形態では、上記のように、車両消費電流Ｉwが大きく所定時間以上継続した場合には、バッテリ４の実容量が急激に低下する虞があると見做し、アイドルストップを禁止することで、エンジン１が始動不能となることを未然に防ぐことができるとともに、アイドルストップ中においては強制的にエンジン１を再始動させることで、バッテリ４の実容量をすみやかに回復させて始動不能及びバッテリ４の劣化を回避することができる。

特に、本実施形態では、強制オートスタートを判別するための車両消費電流の閾値である第１の所定値Ｉ1とアイドルストップ禁止を判別するための車両消費電流の閾値である第２の所定値Ｉ2とを異なった値に設定している。以下にその理由について、表１を用いて説明する。
表１は、本実施形態におけるアイドルストップ許可の瞬間の各種電気負荷５の車両消費電流Ｉwと、アイドルストップ突入後の各種電気負荷５の車両消費電流Ｉwを示す表である。

アイドルストップ許可の瞬間（アイドルストップ直前）では未だエンジン１が作動状態であるので、例えば、本実施形態では、表１に示すように、エンジン１の運転に必要な電流１０ＡとラジエータＦＡＮの消費電流１０Ａとが車両消費電流Ｉwに計上され、車両消費電流Ｉwの累計が４３Ａとなる。そして、本実施形態では、この４３Ａより若干大きい５０Ａを第１の所定値とし、車両消費電流Ｉwが５０Ａで第１の所定時間Ｔ1以上継続した場合にアイドルストップを禁止するように設定している。したがって、アイドルストップ許可の瞬間よりも更に７Ａ以上消費電流が上回った状態が続くとアイドルストップが禁止される。

一方、アイドルストップ突入後では、エンジン１が停止しているので、エンジン１の運転に必要な電流（燃料噴射弁等）１０ＡとラジエータＦＡＮの消費電流１０Ａは車両消費電流Ｉwに計上されておらず、車両消費電流Ｉwの累計は２３Ａである。そして、本実施形態では、アイドルストップ後の強制オートスタートを実行するか否かを判別する閾値である第２の所定値を、第１の所定値（５０Ａ）より少ない４０Ａとしている。したがって、アイドルストップ突入時より更に１７Ａ以上消費電流が上回る状態が続くと強制オートスタートするように設定している。

ここで、例えば第１の所定値Ｉ1と第２の所定値Ｉ2とを例えば５０Ａで同一に設定すると、エンジン運転状態から７Ａ更に追加消費するだけでアイドルストップが禁止されてしまうのに対し、一旦アイドルストップに突入してしまうと２７Ａ追加消費しないと強制オートスタートしないことになり、アイドルストップの禁止のし易さと強制オートスタートのし易さとで差が生じ、違和感が発生する。

これに対し、本実施形態では、アイドルストップ後の強制オートスタートを実行するか否かを判別する閾値である第２の所定値Ｉ2を、アイドルストップを禁止するか否かを判別する閾値である第１の所定値Ｉ1の５０Ａより少ない４０Ａとすることで、アイドルストップ状態から１７Ａ消費すれば強制オートスタートするので、上記のように第１の所定値Ｉ1と第２の所定値Ｉ2とを５０Ａに設定する場合と比較して違和感が減少するとともに、強制オートスタートし易くなることから、バッテリ４の充電機会を増加させてバッテリ４の過放電を抑制することができる。

なお、本実施形態では、アイドルストップ禁止を判定する閾値である第１の所定値Ｉ1を５０Ａ、強制オートスタートを実行する閾値である第２の所定値Ｉ2を４０Ａに設定しているが、本発明はこの値に限定するものではなく、エンジン１や電気負荷５に応じて第１の所定値Ｉ1と第２の所定値Ｉ2とを適宜異なる値に設定してもよい。特に、第１の所定値Ｉ1と第２の所定値Ｉ2との差を、上記エンジンやラジエータＦＡＮといったエンジン１運転時のみ作動する電気負荷５の消費電流の総和（表１の場合２０Ａ）と同一にすれば、アイドルストップ禁止のし易さと強制オートスタートのし易さとの差がなくなり、違和感を無くすことができる。

また、本実施形態とは逆に、第２の所定値Ｉ2を第１の所定値Ｉ1より大きく設定してもよい。このようにすれば、強制オートスタートし難くなるので、アイドルストップ時間を増加させて燃費を向上させることができる。これは、バッテリ４の容量が比較的大きく過放電し難い場合に有効である。
このように、本実施形態ではエンジン１、バッテリ４や電気負荷５に応じて、アイドルストップ禁止を判別する閾値である第１の所定値Ｉ1と強制オートスタートを判別する閾値である第２の所定値Ｉ2とを異なるように適宜設定することで、エンジン１、バッテリ４や電気負荷５等の仕様に合わせてエンジン１のアイドルストップ（自動停止）と強制始動とを夫々適切なタイミングで実行させることができ、バッテリ４の過放電防止とアイドルストップ時間の増加による燃費の向上とを両立させることが可能となる。

なお、本実施形態では、アイドルストップ禁止を判定する際の第１の所定時間Ｔ1を５sec、強制オートスタートを判定する際の第２の所定時間Ｔ2を３secに設定しているが、これらの所定時間についても適宜設定してもよい。特に、本実施形態のように、第１の所定時間Ｔ1に対し第２の所定時間Ｔ2を短くした場合には、強制オートスタートの実行を早めて充電を迅速に行うことができ、バッテリ４の過放電を確実に防止することができる。

また、本実施形態では、消費電流検出手段として、電流センサ７により検出した放電電流値Ｉbとオルタネータ２の発電電流値Ｉpとを加算して車両消費電流Ｉwを求めているが、本発明はこれに限定するものではない。例えば、各種電気負荷５の作動状況から間接的に演算して車両消費電流Ｉwを推定してもよい。

１ エンジン
２ オルタネータ
３ スタータモータ
４ バッテリ
５ 電気負荷
６ ＥＣＵ
６ａ 自動停止再始動制御部
７ 電流センサ

Claims (5)

1. 車両の電気負荷に給電するバッテリと、前記車両に搭載されたエンジンにより駆動されて前記バッテリを充電する発電機とを備え、所定の停止条件の成立時に前記エンジンを自動停止させ、自動停止後の所定の始動条件の成立時に前記エンジンを自動始動させる自動停止再始動車両の制御装置において、
   前記電気負荷に相関する相関値として前記電気負荷の消費電流を検出する相関値検出手段と、
   前記エンジンの運転中に前記相関値検出手段により検出した前記相関値が第１の所定時間以上継続して第１の所定値以上となった場合に、前記停止条件の成立による前記エンジンの自動停止を規制する停止規制手段と、
   前記所定の停止条件の成立により前記エンジンが停止しているときに、前記相関値検出手段により検出した前記相関値が第２の所定時間以上継続して第２の所定値以上となった場合に、前記エンジンを強制的に始動させる強制始動手段と、を備え、
   前記第１の所定値と前記第２の所定値とが異なる値に設定されることを特徴とする自動停止再始動車両の制御装置。
2. 前記第２の所定値は、前記第１の所定値より小さく設定されることを特徴とする請求項１に記載の自動停止再始動車両の制御装置。
3. 前記第１の所定値と前記第２の所定値との差は、前記エンジンの運転中にのみ作用する前記電気負荷の総和に基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載の自動停止再始動車両の制御装置。
4. 前記第２の所定値は、前記第１の所定値より大きく設定されることを特徴とする請求項１に記載の自動停止再始動車両の制御装置。
5. 前記第２の所定時間は、前記第１の所定時間より短く設定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自動停止再始動車両の制御装置。

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