JP5327012B2 - アイドルストップ制御装置およびアイドルストップ制御方法 - Google Patents

アイドルストップ制御装置およびアイドルストップ制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、アイドルストップを制御する技術に関する。
従来、バッテリ電圧が所定の判定電圧よりも低い場合には、アイドルストップを禁止する技術が知られている(特許文献1参照)。
特開平10−47105号公報
しかしながら、近年のアイドルストップ制御装置において、アイドルストップからの再始動では、エンジンの初回始動のときのようにドライバの始動操作に応じてエンジンを始動する始動装置とは別に、ベルト機構を介してエンジンを始動する始動装置でエンジンを再始動させることがある。上述した従来の技術には、このようなベルト機構を介してエンジンを再始動させる始動装置によってエンジンの再始動が可能かどうかを判定することは開示されていない。
本発明によるアイドルストップ制御装置およびアイドルストップ制御方法は、ドライバの始動操作に応じてエンジンを始動する第1の始動装置によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧と、所定のアイドルストップ解除条件に応じてベルト機構を介してエンジンを始動する第2の始動装置によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧との電圧差を記憶し、第1の始動装置によるエンジン始動時におけるバッテリの最低電圧と、上記電圧差とに基づいて、第2の始動装置によるエンジン始動時におけるバッテリの最低電圧を推定する。そして、推定したバッテリ最低電圧が所定のバッテリ電圧以下の場合に、アイドルストップ解除条件に応じた第2の始動装置によるエンジンの始動を禁止することを特徴とする。
本発明によれば、ベルト機構を介してエンジンを再始動させる始動装置でアイドルストップから再始動させる場合でも、エンジンの再始動が可能かどうかを判定することができる。
第1の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置の構成を示すブロック図である。 電圧差を検出する処理手順を示すフローチャートである。 アイドルストップ制御の処理手順を示すフローチャートである。 第2の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置によって行われるアイドルストップ制御の処理手順を示すフローチャートである。 第3の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置の構成を示すブロック図である。 第3の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置によって行われるアイドルストップ制御の処理手順を示すフローチャートである。
以下、図1〜図6を参照しながら、本発明の各実施の形態について説明する。本発明は、信号待ち等の一時停止・発進時に、自動的にエンジンの停止・再始動を行う、いわゆるアイドルストップ車両に適用される。
−第1の実施の形態−
図1は、第1の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置の構成を示すブロック図である。スタータモータ2は、ドライバのエンジン始動操作に基づいて、ピニオンギヤ(不図示)をエンジン1のリングギヤ(不図示)に噛み合わせて、フライホイール(不図示)へ動力(回転)を伝えることにより、エンジン1の始動を行う。
モータジェネレータ5は、ベルト6によってエンジン1に連結されており、エンジン1を駆動源としてジェネレータ(発電機)として機能するとともに、アイドルストップからの再始動時にエンジン1を始動するモータとしても機能する。
バッテリ3は、スタータモータ2およびモータジェネレータ5に電流を供給する。電圧センサ7は、バッテリ3の電圧を検出して、ECU4に出力する。電流センサ8は、バッテリ3の充放電電流を検出して、ECU4に出力する。
メモリ9は、スタータモータ2によってエンジン始動を行った場合のバッテリ最低電圧と、モータジェネレータ5によってエンジン始動を行った場合のバッテリ最低電圧との電圧差のデータを記憶する。
ECU4は、アイドルストップの制御を含むエンジン1の全般的な制御を行う。特に、ECU4は、後述するように、モータジェネレータ5によってエンジンを始動させる場合のバッテリ最低電圧を推定し、推定したバッテリ最低電圧に基づいて、アイドルストップの可否を判定する。
図2は、スタータモータ2によってエンジン始動を行った場合のバッテリ電圧と、モータジェネレータ5によってエンジン始動を行った場合のバッテリ電圧との電圧差を検出する処理手順を示すフローチャートである。車両が起動すると、ECU4は、ステップS10の処理を開始する。
ステップS10では、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1を検出する。エンジン始動時には、バッテリ3からスタータモータ2に電流を供給するため、バッテリ3の電圧が一時的に大きく低下する。ECU4は、電圧センサ7によって検出されるバッテリ電圧を繰り返し取得し、バッテリ電圧が最も低下した時の電圧を、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1として検出する。なお、エンジン始動時のバッテリ電圧の低下量は、エンジン1をクランキングさせる際の機械的負荷や電気的負荷、また、バッテリ3の劣化度合い等によって異なる。
ステップS20では、モータジェネレータ5によるエンジン再始動時、すなわち、アイドルストップからのエンジン再始動時におけるバッテリ最低電圧V2を検出する。ここでも、ECU4は、電圧センサ7によって検出されるバッテリ電圧を繰り返し取得し、バッテリ電圧が最も低下した時の電圧を、モータジェネレータ5によるエンジン再始動時のバッテリ最低電圧V2として検出する。
ステップS30では、ステップS10で求めたバッテリ最低電圧V1から、ステップS20で求めたバッテリ最低電圧V2を減算することにより、電圧差ΔV(=V1−V2)を求める。求めた電圧差ΔVは、メモリ9に記憶させておく。
図3は、ECU4によって行われるアイドルストップ制御の処理手順を示すフローチャートである。車両が起動すると、ECU4は、ステップS100の処理を開始する。
ステップS100では、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1’を検出する。このバッテリ最低電圧V1’も、エンジン始動時にバッテリ3の電圧が最も低下した時の電圧である。
ステップS110では、モータジェネレータ5によるエンジン再始動時におけるバッテリ最低電圧V2’を算出する。具体的には、ステップS100で検出したバッテリ最低電圧V1’から、メモリ9に記憶させた電圧差ΔVを減算することにより、モータジェネレータ5によるエンジン再始動時のバッテリ最低電圧V2’を算出する。このバッテリ最低電圧V2’は、モータジェネレータ5によってエンジン1の再始動を行う場合において、バッテリ3の電圧が最も低下した時の推定電圧値である。
ここで、メモリ9に複数の電圧差ΔVのデータが記憶されている場合、最新の電圧差ΔVを用いてもよいし、複数の電圧差ΔVの平均値を算出して用いてもよい。また、平均値を算出する際に、直近の所定数の電圧差ΔVを用いるようにしてもよい。
ステップS120では、ステップS110で算出したバッテリ最低電圧V2’が所定の判定電圧Vthより大きいか否かを判定する。所定の判定電圧Vthは、エンジン1を始動するために必要な駆動電流をモータジェネレータ5に供給し得ることを保証する電圧、あるいはECU4がリセットすることがないようECU4の作動を保証する電圧であり、実験等を行うことによって、予め適切な値に設定しておく。本実施の形態では、バッテリ3の性能や経年劣化、および、モータジェネレータ5の性能等に応じて、モータジェネレータ5によってエンジン1を始動する際のバッテリ最低電圧を精度良く求めることができるので、バッテリ3の性能バラツキや経年劣化、および、モータジェネレータ5の性能バラツキ等を考慮せずに、判定電圧Vthを設定することができる。バッテリ最低電圧V2’が所定の判定電圧Vthより大きいと判定すると、ステップS130に進み、所定の判定電圧Vth以下であると判定すると、ステップS130に進む。
ステップS130では、アイドルストップを許可する。これにより、所定のアイドルストップ条件が成立(例えば、車速が0km/hでブレーキペダルを踏んだとき)した際に、ECU4は、エンジン1を停止させる。また、アイドルストップ中に所定のアイドルストップ解除条件が成立(例えば、ブレーキペダルから足を離したとき)した際には、ECU4は、エンジン1をモータジェネレータ5で再始動させる。
一方、ステップS140では、アイドルストップを禁止する。例えば、アイドルストップ禁止フラグをセットすることによって、所定のアイドルストップ条件が成立した場合でも、ECU4は、エンジン1を停止させる処理を行わない。
第1の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置によれば、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧と、モータジェネレータ5によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧との電圧差ΔVを求めておき、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧と、求めておいた電圧差ΔVとに基づいて、モータジェネレータ5によってエンジン1を始動する際のバッテリ最低電圧を算出し、算出したバッテリ最低電圧が所定の判定電圧Vthより高い場合に、アイドルストップを許可し、所定の判定電圧以下の場合に、アイドルストップを禁止する。これにより、ドライバの始動操作に応じてエンジンを始動する始動装置(スタータモータ2)と、所定のアイドルストップ解除条件に応じてエンジンを始動する始動装置(モータジェネレータ5)とが異なるアイドルストップ制御装置でも、アイドルストップの可否を判定できる。すなわち、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧と、モータジェネレータ5によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧との間には所定の電圧差ΔVを有するため、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧を検出しておけば、この電圧差ΔVを用いることによって、モータジェネレータ5によるエンジン1を始動する際のバッテリ最低電圧が推定でき、アイドルストップ可否判定が可能となる。
また、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧と、モータジェネレータ5によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧とをそれぞれ電圧センサ7で検出して電圧差ΔVを求め、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧と、求めておいた電圧差ΔVとに基づいて、モータジェネレータ5によってエンジン1を始動する際のバッテリ最低電圧を算出する。これにより、バッテリやモータジェネレータの性能等に応じて、モータジェネレータ5によってエンジン1を始動する際のバッテリ最低電圧を精度良く求めることができる。また、バッテリ3が劣化した場合でも、劣化状態に応じて、モータジェネレータ5によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧を求めることができる。従って、バッテリ3の性能のバラツキやバッテリ3の経年劣化、また、モータジェネレータ5の性能バラツキ等を考慮せずに、判定電圧Vthを設定することができ、アイドルストップの頻度を高くすることができる。
なお、本実施形態では、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧と、モータジェネレータ5によるエンジン始動時におけるバッテリ最低電圧とを電圧センサ7で検出して電圧差ΔVを求めたが、電圧差ΔVを固定値として予めメモリ9に記憶させておいても構わない。
また、本実施形態では、モータジェネレータ5によるエンジン再始動時におけるバッテリ最低電圧V2’が所定の判定電圧Vth以下であると判定するとアイドルストップを禁止しているが、アイドルストップを禁止せず、モータジェネレータ5によるエンジンの再始動を止めて、その代わりにスタータモータ2によってエンジンを再始動させても構わない。すなわち、モータジェネレータ5によるエンジン再始動時におけるバッテリ最低電圧V2’が所定の判定電圧Vth以下の場合には、アイドルストップ解除条件に応じたモータジェネレータ5によるエンジンの始動を禁止する。
−第2の実施の形態−
第1の実施の形態では、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1と、モータジェネレータ5によるエンジン再始動時のバッテリ最低電圧V2との差ΔVは、変化しないものとして、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1’から電圧差ΔVを減算することによって、モータジェネレータ5でエンジン再始動を行う際の推定バッテリ最低電圧V2’を算出した。しかしながら、スタータモータ2によるエンジン始動後に、バッテリ3の充放電が行われると、バッテリ3のV−I特性が変化するため、電圧差ΔVも変化する。第2の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置では、スタータモータ2によるエンジン始動後のバッテリ3の充放電量に基づいて、電圧差ΔVを補正する。
図4は、第2の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置によって行われるアイドルストップ制御の処理手順を示すフローチャートである。図3に示すフローチャートの処理と同一の処理については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。車両が起動すると、ECU4は、ステップS100の処理を開始する。
ステップS100において、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1’を検出すると、ステップS400に進む。ステップS400では、電流センサ8によって検出される充放電電流に基づいて、例えば、電流積算等の既知の方法により、バッテリ3の充放電量を算出する。
ステップS410では、メモリ9に記憶されている電圧差ΔVを読み出して、ステップS400で算出した充放電量に基づいて補正する。具体的には、バッテリ3の充電量が放電量よりも多く、ステップS400で充電量が算出された場合には、電圧差ΔVを小さくする補正を行う。逆に、バッテリ3の放電量が充電量よりも多く、ステップS400で放電量が算出された場合には、電圧差ΔVを大きくする補正を行う。
このときに、充電量が多いほど、電圧差ΔVを小さくする度合いを大きくし、放電量が多いほど、電圧差ΔVを大きくする度合いを大きくする。例えば、充電量および放電量と、電圧差ΔVの補正量との関係を定めたテーブルデータを予め用意しておき、ステップS400で算出した充放電量に基づいて、テーブルデータを参照して、電圧差ΔVの補正量を求めて、電圧差ΔVを補正するようにしてもよい。
ステップS110以降の処理は、図3に示すフローチャートのステップS110以降の処理と同じである。
第2の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置によれば、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧と、モータジェネレータ5によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧との電圧差ΔVを、バッテリ3の充放電量に基づいて補正するので、バッテリ3の状態に応じて、モータジェネレータ5によってエンジン1を始動する際のバッテリ最低電圧V2’をさらに精度良く求めることができる。これにより、バッテリ3のSOCを考慮せずに、判定電圧Vthを設定することができ、アイドルストップの頻度を高くすることができる。
−第3の実施の形態−
第1の実施の形態では、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1と、モータジェネレータ5によるエンジン再始動時のバッテリ最低電圧V2との差ΔVは、変化しないものとして、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1’から電圧差ΔVを減算することによって、モータジェネレータ5でエンジン再始動を行う際の推定バッテリ最低電圧V2’を算出した。しかしながら、スタータモータ2によるエンジン始動後に、バッテリ3の温度が変化すると、バッテリ3のV−I特性が変化するため、電圧差ΔVも変化する。第3の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置では、スタータモータ2によるエンジン始動後のバッテリ3の温度変化量に基づいて、電圧差ΔVを補正する。
図5は、第3の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置の構成を示すブロック図である。第3の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置は、図1に示す第1の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置の構成に対して、バッテリ3の温度を検出する温度センサ50が追加されている。
図6は、第3の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置によって行われるアイドルストップ制御の処理手順を示すフローチャートである。図3に示すフローチャートの処理と同一の処理については、同一の符号を付して詳しい説明は省略する。車両が起動すると、ECU4は、ステップS100の処理を開始する。
ステップS100において、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1’を検出すると、ステップS600に進む。ステップS600では、スタータモータ2によるエンジン始動時に温度センサ50で検出されたバッテリ温度T1と、その後に温度センサ50で検出されるバッテリ温度T2との温度差ΔT(=T2−T1)を求める。図6に示すフローチャートの処理は繰り返し行われるため、バッテリ温度T2は、ステップS600の処理を行うタイミングで温度センサ50によって検出される温度である。
ステップS610では、メモリ9に記憶されている電圧差ΔVを読み出して、ステップS600で算出した温度差ΔTに基づいて補正する。具体的には、温度差ΔTが大きくなるほど、電圧差ΔVを小さくする補正を行う。
ステップS110以降の処理は、図3に示すフローチャートのステップS110以降の処理と同じである。
第3の実施の形態におけるアイドルストップ制御装置によれば、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧と、モータジェネレータ5によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧との電圧差ΔVを、バッテリ3の温度変化量に基づいて補正するので、バッテリ3の状態に応じて、モータジェネレータ5によってエンジン1を始動する際のバッテリ最低電圧V2’をさらに精度良く求めることができる。これにより、バッテリ3の温度変化を考慮せずに、判定電圧Vthを設定することができ、アイドルストップの頻度を高くすることができる。
本発明は、上述した第1〜第3の実施の形態に限定されることはなく、その技術的思想の範囲内でなしうる様々な変更、改良が含まれることは言うまでもない。例えば、上述した各実施の形態では、モータジェネレータ5によるエンジン始動時のバッテリ電圧低下量がスタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ電圧低下量よりも大きいものとして、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1から、モータジェネレータ5によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V2を減算することによって、電圧差ΔVを求めた。しかし、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ電圧低下量がモータジェネレータ5によるエンジン始動時のバッテリ電圧低下量よりも大きい場合には、モータジェネレータ5によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V2からスタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1を減算することによって、電圧差ΔVを求め、スタータモータ2によるエンジン始動時のバッテリ最低電圧V1’に電圧差ΔVを加算することによって、モータジェネレータ5によってエンジン1を始動する際のバッテリ最低電圧V2’を算出する。この場合、スタータモータ2によるエンジン始動後のバッテリ3の充電量が多いほど、電圧差ΔVを大きくする補正を行い、エンジン始動後のバッテリ3の放電量が多いほど、電圧差ΔVを小さくする。また、スタータモータ2によるエンジン始動後のバッテリ3の温度変化量ΔTが大きくなるほど、電圧差を大きくする補正を行う。
1…エンジン
2…スタータモータ
3…バッテリ
4…ECU
5…モータジェネレータ
6…ベルト
7…電圧センサ
8…電流センサ
9…メモリ
50…温度センサ
電圧センサ7、ECU4、図2のS10,S20…バッテリ電圧検出手段
ECU4、図2のS30…電圧差算出手段
メモリ9…記憶手段
ECU4、S110…バッテリ電圧推定手段
ECU4、S120〜S140…制御手段
ECU4、S400…充放電量算出手段
ECU4、S410,S610…電圧差補正手段
温度センサ50…バッテリ温度検出手段
ECU4、S600…バッテリ温度変化量算出手段

Claims (8)

  1. 所定のアイドルストップ条件が成立すると、エンジンを自動的に停止させるアイドルストップ制御装置であって、
    ドライバの始動操作に応じて、前記エンジンへ動力を伝達することにより、前記エンジンを始動する第1の始動装置と、
    所定のアイドルストップ解除条件に応じて、ベルト機構を介して前記エンジンへ動力を伝達することにより、前記エンジンを始動する第2の始動装置と、
    前記第1の始動装置および前記第2の始動装置に電流を供給するバッテリの電圧を検出するバッテリ電圧検出手段と、
    前記第1の始動装置によるエンジン始動時におけるバッテリの最低電圧と、前記第2の始動装置によるエンジン始動時におけるバッテリの最低電圧との電圧差を記憶する記憶手段と、
    前記第1の始動装置によるエンジン始動時に前記バッテリ電圧検出手段によって検出されるバッテリの最低電圧と、前記記憶手段に記憶されている電圧差とに基づいて、前記第2の始動装置によるエンジン始動時におけるバッテリの最低電圧を推定するバッテリ電圧推定手段と、
    前記バッテリ電圧推定手段によって推定されたバッテリ最低電圧が所定のバッテリ電圧以下の場合に、アイドルストップ解除条件に応じた第2の始動装置によるエンジンの始動を禁止する制御手段と、
    を備えることを特徴とするアイドルストップ制御装置。
  2. 前記第1の始動装置によるエンジン始動時に前記バッテリ電圧検出手段によって検出されるバッテリの最低電圧と、前記第2の始動装置によるエンジン始動時に前記バッテリ電圧検出手段によって検出されるバッテリの最低電圧との電圧差を算出する電圧差算出手段を備え、
    前記記憶手段は、前記電圧差算出手段によって算出される電圧差を記憶することを特徴とする請求項1に記載のアイドルストップ制御装置。
  3. 前記バッテリの充放電量を算出する充放電量算出手段と、
    前記第1の始動装置によるエンジン始動後のバッテリの充放電量に基づいて、前記電圧差を補正する電圧差補正手段と、
    をさらに備え、
    前記バッテリ電圧推定手段は、前記第1の始動装置によるエンジン始動時に前記バッテリ電圧検出手段によって検出されるバッテリの最低電圧と、前記補正された電圧差とに基づいて、前記第2の始動装置によるエンジン始動時におけるバッテリの最低電圧を推定することを特徴とする請求項1に記載のアイドルストップ制御装置。
  4. 前記電圧差補正手段は、前記第2の始動装置によるエンジン始動時のバッテリ電圧低下量が前記第1の始動装置によるエンジン始動時のバッテリ電圧低下量よりも大きい場合であって、前記第1の始動装置によるエンジン始動後のバッテリの充電量が放電量よりも多い場合には、前記電圧差を小さくし、前記第1の始動装置によるエンジン始動後のバッテリの放電量が充電量よりも多い場合には、前記電圧差を大きくすることを特徴とする請求項3に記載のアイドルストップ制御装置。
  5. 前記電圧差補正手段は、前記第1の始動装置によるエンジン始動後のバッテリの充電量が多いほど、前記電圧差を小さくする度合いを大きくし、前記第1の始動装置によるエンジン始動後のバッテリの放電量が多いほど、前記電圧差を大きくする度合いを大きくすることを特徴とする請求項4に記載のアイドルストップ制御装置。
  6. 前記バッテリの温度を検出するバッテリ温度検出手段と、
    前記第1の始動装置によるエンジン始動後のバッテリ温度の変化量を算出するバッテリ温度変化量算出手段と、
    前記バッテリ温度の変化量に基づいて、前記電圧差を補正する電圧差補正手段と、
    をさらに備え、
    前記バッテリ電圧推定手段は、前記第1の始動装置によるエンジン始動時に前記バッテリ電圧検出手段によって検出されるバッテリの最低電圧と、前記補正された電圧差とに基づいて、前記第2の始動装置によるエンジン始動時におけるバッテリの最低電圧を推定することを特徴とする請求項1に記載のアイドルストップ制御装置。
  7. 前記電圧差補正手段は、前記第2の始動装置によるエンジン始動時のバッテリ電圧低下量が前記第1の始動装置によるエンジン始動時のバッテリ電圧低下量よりも大きい場合に、前記バッテリ温度の変化量が大きいほど、前記電圧差を小さくすることを特徴とする請求項6に記載のアイドルストップ制御装置。
  8. 所定のアイドルストップ条件が成立すると、エンジンを自動的に停止させるアイドルストップ制御方法であって、
    ドライバの始動操作に応じて、前記エンジンへ動力を伝達することにより、前記エンジンを始動する第1の始動装置によるエンジン始動時におけるバッテリの最低電圧と、所定のアイドルストップ解除条件に応じて、ベルト機構を介して前記エンジンへ動力を伝達することにより、前記エンジンを始動する第2の始動装置によるエンジン始動時におけるバッテリの最低電圧との電圧差を記憶し、
    前記第1の始動装置によるエンジン始動時に検出されたバッテリの最低電圧と、前記電圧差とに基づいて、前記第2の始動装置によるエンジン始動時におけるバッテリの最低電圧を推定し、
    前記推定したバッテリ最低電圧が所定のバッテリ電圧以下の場合に、アイドルストップ解除条件に応じた第2の始動装置によるエンジンの始動を禁止する、
    ことを特徴とするアイドルストップ制御方法。
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