JP5343953B2 - 電圧供給装置の故障検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、エンジンの自動停止及び自動再始動を実行する車両に適用され、エンジンの自動再始動時に電気負荷へ供給される電圧を上昇させる電圧供給装置に関する。

従来、この種の装置において、エンジンの自動再始動時にバッテリ電圧が設定値以下に低下すると、電気負荷へ供給される電圧を電圧補償回路により上昇させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、同様の装置において、エンジンの自動停止条件が成立したことに応じて、電圧供給装置の昇圧動作を確認し、昇圧動作が異常である場合には、エンジンの自動停止を禁止するものがある（例えば、特許文献２参照）。

この特許文献２に記載のものでは、エンジンの自動停止条件が成立すると、電圧供給装置の入力電圧と出力電圧との間でダイオードの順方向電圧に相当する電圧降下を生じさせ、その時の入力電圧と出力電圧とを検出する。その後、電圧降下分が補償されるように昇圧動作を行い、その時に検出される入力電圧と出力電圧との差に基づいて、昇圧動作が正常に行われているか否か判定する。詳しくは、検出される入力電圧と出力電圧との差が、所定の判定値以下である場合には昇圧動作が正常に行われていると判定し、所定の判定値を上回る場合には昇圧動作が異常であると判定する。

特開２００２−３８９８４号公報 特開２００７−５６７２８号公報

ところで、電圧供給装置の入力電圧は、その時のバッテリ電圧や、車載発電機の発電状態等によって常に変化する。このため、上記特許文献２に記載のものでは、検出される入力電圧と出力電圧との差が常に変化することとなり、昇圧動作が正常であるか否かを正確に判定できないおそれがある。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電圧供給装置の故障をより正確に判定することのできる故障検出装置を提供することにある。

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用した。

請求項１に記載の発明は、エンジンと、充電及び放電の可能なバッテリと、電気負荷と、前記バッテリから供給される電圧により駆動されるスタータと、所定条件に基づいて、前記エンジンを自動停止させるとともに、前記スタータにより前記エンジンを自動再始動させる自動停止再始動手段と、供給される電圧を上昇させ、その上昇させた電圧を前記電気負荷へ供給する電圧供給回路を有し、前記エンジンの自動再始動時に前記バッテリから供給される電圧を前記電圧供給回路により上昇させる電圧供給装置と、前記エンジンの駆動力により発電して前記バッテリ及び前記電圧供給装置へ電圧を供給する発電機と、所定条件の成立時に前記エンジンの燃料カットを実行する燃料カット手段と、前記発電機の発電状態を制御し、前記燃料カット手段による燃料カットの実行中に前記発電機により一定電圧を供給させる発電制御手段と、前記バッテリ及び前記発電機から前記電圧供給装置を介して前記電気負荷へ供給される電圧を所定電圧降下させる電圧降下手段と、備える車両に適用され、前記電圧供給装置の故障を検出する故障検出装置であって、前記発電制御手段が前記発電機により前記一定電圧を供給させている場合に、前記発電機から供給される電圧を前記電圧供給回路により上昇させ、前記発電機から供給される電圧と前記電圧供給回路により上昇させた電圧との比較に基づいて、前記電圧供給装置の故障を検出することを特徴とする。

上記構成によれば、所定条件に基づいて、エンジンが自動停止されるとともに、スタータによりエンジンが自動再始動させられる。このとき、スタータはバッテリから供給される電圧により駆動されるため、バッテリからスタータ以外の電気負荷へ供給される電圧が低下する。これに対して、エンジンの自動再始動時に、バッテリから供給される電圧が電圧供給回路により上昇させられ、その上昇させられた電圧が電気負荷へ供給される。

また、エンジンの駆動力により発電機で発電が行われ、バッテリ及び電圧供給装置へ電圧が供給される。そして、所定条件の成立時にエンジンの燃料カットが実行され、燃料カットの実行中に発電機により一定電圧が供給される。これにより、燃料を消費することなく発電が行われバッテリに充電されるため、エンジンの燃費を改善することができる。

そして、燃料カットの実行中に発電機から電圧供給装置を介して電気負荷へ供給される一定電圧は、電圧降下手段により所定電圧降下させられる。電圧供給装置の故障検出では、発電機により一定電圧が供給されている場合に、その発電機から供給される電圧が電圧供給回路により上昇させられる。このため、発電機から供給される電圧と電圧供給回路により上昇させられた電圧とを比較することにより、電圧供給装置の故障を検出することができる。

例えば、発電機から供給される電圧と電圧供給回路により上昇させられた電圧とに、電圧降下手段により降下させられた所定電圧に相当する差がある場合は、電気負荷へ供給される電圧が電圧供給回路により上昇させられておらず、電圧供給装置が故障していると検出することができる。一方、発電機から供給される電圧と電圧供給回路により上昇させられた電圧とに、ほとんど差がない場合又は電圧降下手段により降下させられた所定電圧よりも小さな差がある場合は、電気負荷へ供給される電圧が電圧供給回路により上昇させられており、電圧供給装置が正常に動作していると検出することができる。

ここで、発電機から供給される電圧と電圧供給回路により上昇させられた電圧との比較は、発電機により一定電圧が供給されている場合に行われる。したがって、その時にバッテリから供給される電圧等にかかわらず、電圧供給装置に一定電圧が供給されている状態で上記電圧の比較を行うことができる。その結果、電圧供給装置の故障をより正確に検出することができる。

請求項２に記載の発明では、上記請求項１に記載の発明との変更点として、前記発電制御手段が前記発電機により前記一定電圧を供給させている場合に、前記発電機から供給される電圧を前記電圧供給回路により上昇させる前に前記電気負荷へ供給される電圧と、前記発電機から供給される電圧を前記電圧供給回路により上昇させた後に前記電気負荷へ供給される電圧との比較に基づいて、前記電圧供給装置の故障を検出する。

例えば、電圧を電圧供給回路により上昇させる前に電気負荷へ供給される電圧と、電圧を電圧供給回路により上昇させた後に電気負荷へ供給される電圧とに、ほとんど差がない場合は、電気負荷へ供給される電圧が電圧供給回路により上昇させられておらず、電圧供給装置が故障していると検出することができる。一方、電圧を電圧供給回路により上昇させる前に電気負荷へ供給される電圧よりも、電圧を電圧供給回路により上昇させた後に電気負荷へ供給される電圧が高い場合は、電気負荷へ供給される電圧が電圧供給回路により上昇させられており、電圧供給装置が正常に動作していると検出することができる。

ここで、電圧を電圧供給回路により上昇させる前に電気負荷へ供給される電圧と、電圧を電圧供給回路により上昇させた後に電気負荷へ供給される電圧との比較は、発電機により一定電圧が供給されている場合に行われる。したがって、その時にバッテリから供給される電圧等にかかわらず、電圧供給装置に一定電圧が供給される状態で上記電圧の比較を行うことができる。その結果、電圧供給装置の故障をより正確に検出することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明において、前記自動停止再始動手段は、前記車両の速度が低下する過程において、前記車両の速度が判定速度よりも低いことを条件として前記エンジンを自動停止させるものであり、前記燃料カット手段は、前記車両の速度が低下する過程において、前記エンジンの回転速度が所定の回転速度以下になるまで前記燃料カットを実行するものであり、前記発電制御手段が前記発電機により前記一定電圧を供給させており、且つ前記車両の速度が前記判定速度まで低下する直前の前記燃料カットの実行中に、前記電圧供給装置の故障を検出する。

上記構成によれば、車両の速度が低下する過程において、車両の速度が判定速度よりも低いことを条件としてエンジンが自動停止させられる。このため、車両の速度が０になっていない場合であっても、車両の速度が判定速度よりも低い場合には、エンジンが自動停止させられる。また、エンジンの燃料カットでは、車両の速度が低下する過程において、エンジンの回転速度が所定の回転速度以下になるまで燃料カットが実行される。そして、エンジンの燃料カット実行中には、発電機により一定電圧が供給される。

ここで、電圧供給装置が故障した場合には、エンジンの自動始動時に電気負荷へ供給される電圧を上昇させることができず、電気負荷の動作等に不都合が生じるおそれがある。したがって、エンジンを自動停止させるよりも前に電圧供給装置の故障を検出し、故障が検出された場合にはエンジンの自動停止を禁止する必要がある。ただし、電圧供給装置の故障検出から電圧供給装置が動作されるまでの期間が長い場合には、電圧供給装置の動作時の信頼性を確保することが難しくなる。

この点、上記構成によれば、発電機により一定電圧が供給されており、且つ車両の速度が判定速度まで低下する直前の燃料カットの実行中、すなわちエンジンを自動停止させる条件が成立する直前に、電圧供給装置の故障が検出される。このため、エンジンが自動停止させられる前に電圧供給装置の故障を検出することができるとともに、故障の検出から電圧供給装置が動作されるまでの期間を短くすることができる。その結果、電圧供給装置の動作の信頼性を向上させることができる。さらに、エンジンを自動停止させる条件が成立する直前に電圧供給装置の故障を検出するため、エンジンを自動停止させる条件が成立した後に電圧供給装置の故障を検出する構成と比較して、エンジンを自動停止させる時期が遅れることを抑制することができる。したがって、エンジンの停止される期間が短くなることを抑制することができ、エンジンの燃費が悪化することを抑制することができる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記発電制御手段は、前記燃料カット手段による燃料カットの実行中に、前記電気負荷へ供給可能な最大の一定電圧を前記発電機により供給させるものである。

上記構成によれば、燃料カットの実行中に、電気負荷へ供給可能な最大の一定電圧が発電機により供給されるため、発電量を最大限増加させることができ、エンジンの燃費を更に改善することができる。このとき、燃料カットの実行中に発電機から電圧供給装置を介して電気負荷へ供給される一定電圧は、電圧降下手段により所定電圧降下させられる。したがって、電気負荷へ供給可能な最大の一定電圧が発電機により供給されている場合であっても、その発電機から供給される電圧を電圧供給回路により上昇させることが可能となる。その結果、請求項１に記載の発明や請求項２に記載の発明と同様にして、電圧供給装置の故障を検出することができる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ及びその周辺構成を示すブロック図。 ＤＣ−ＤＣコンバータの電気的構成を示す電気回路図。 燃料カット中の充電制御の態様を示すタイムチャート。 ＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出制御の処理手順を示すフローチャート。 ＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出制御の態様を示すタイムチャート。 ＤＣ−ＤＣコンバータの故障検出制御の変形例についてその処理手順を示すフローチャート。

以下、一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態は、走行状態であってもエンジンの自動停止及び自動再始動を実行する車両に適用され、バッテリから供給される電圧を上昇させるＤＣ−ＤＣコンバータの故障を検出する故障検出装置として具体化している。

図１は、ＤＣ−ＤＣコンバータ及びその周辺構成を示すブロック図である。同図に示すように、車両１０は、エンジン２０、スタータ２１、オルタネータ２２、バッテリ２３、各種のセンサ２５〜２８、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０、各種の電気負荷６０、エンジンＥＣＵ（Electric Control Unit）６１、及びアイドルストップＥＣＵ６２を備えている。

エンジン２０は、多気筒ガソリンエンジンであり、ＥＦＩ（Electronic Fuel Injection）ユニット２０ａ、点火プラグ等を備えている。バッテリ２３は、充電及び放電の可能な鉛蓄電池である。

ＥＦＩユニット２０ａ、スタータ２１、オルタネータ２２、及びＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、バッテリ２３の電圧入出力ラインに接続されている。エンジンＥＣＵ６１、アイドルストップＥＣＵ、及び各種の電気負荷６０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の電圧出力ラインに接続されている。

上記ＥＦＩユニット２０ａは、エンジン２０の気筒ごとに燃料を噴射する。点火プラグは、エンジン２０の気筒ごとに、噴射された燃料に対して点火を行う。これにより、エンジン２０において駆動力が発生させられる。

スタータ２１は、バッテリ２３から供給される電源電圧ＶＢにより駆動され、エンジン２０の始動時にエンジン２０を回転させる。そして、エンジン２０の自動再始動時には、アイドルストップＥＣＵ６２からの始動信号ＳＴＡＲＴに基づいて、スタータ２１が駆動される。

オルタネータ２２（発電機）は、バッテリ２３から供給される電源電圧ＶＢに基づいて内蔵するロータに磁界を発生させるとともに、エンジン２０の駆動力によりロータを回転させ、ロータの周囲に設けられたステータに交流電圧を発生させる。さらに、オルタネータ２２は、内蔵するダイオードによって、発生した交流電圧を整流して直流電圧に変換する。そして、オルタネータ２２は、その変換した直流電圧（発電電圧ＶＧ）をＤＣ−ＤＣコンバータ３０へ供給するとともに、発電電圧ＶＧをバッテリ２３へ供給してバッテリ２３を充電する。オルタネータ２２は、内蔵するロータに供給する電圧を変更することにより、発生させる発電電圧ＶＧの大きさを変更する。

ＤＣ−ＤＣコンバータ３０（電圧供給装置）は、供給される電圧（入力電圧ＶＩＮ）を上昇させ、その上昇させた電圧（出力電圧ＶＯＵＴ）を、エンジンＥＣＵ６１，アイドルストップＥＣＵ６２，各種の電気負荷６０へ供給する昇圧回路５０を備えている。すなわち、バッテリ２３から供給される電源電圧ＶＢ、及びオルタネータ２２から供給される発電電圧ＶＧは、ＤＣ―ＤＣコンバータ３０を介して、エンジンＥＣＵ６１，アイドルストップＥＣＵ６２，各種の電気負荷６０へ供給される。

エンジンＥＣＵ６１は、周知のマイクロコンピュータ等を備えてなる電子制御装置である。エンジンＥＣＵ６１、各種のセンサ２５〜２８の検出結果等に基づいて、ＥＦＩユニット２０ａによる燃料噴射量制御、点火プラグによる点火制御など各種のエンジン制御や、オルタネータ２２による発電状態の制御を実行する。エンジンＥＣＵ６１（発電制御手段）は、オルタネータ２２へ発電信号ＧＥＮを送信して、オルタネータ２２の内蔵するロータに供給される電圧を制御し、オルタネータ２２により発生させる発電電圧ＶＧの大きさを制御する。センサ類について詳しくは、エンジンＥＣＵ６１には、アクセルペダルの踏込み操作量を検出するアクセルセンサ２５、ブレーキペダルの踏込み操作量を検出するブレーキセンサ２６、車両１０の速度を検出する車速センサ２７、エンジン２０の回転速度を検出する回転速度センサ２８等が接続されており、これら各センサの検出信号がエンジンＥＣＵ６１に逐次入力される。

アイドルストップＥＣＵ６２は、周知のマイクロコンピュータ等を備えてなる電子制御装置である。アイドルストップＥＣＵ６２（自動停止再始動手段）は、エンジン２０の運転中に所定の自動停止条件が成立すると、エンジン停止信号ＥＳＴをＥＦＩユニット２０ａへ送信してエンジン２０を自動停止させる。その後、アイドルストップＥＣＵ６２は、所定の自動再始動条件が成立すると、始動信号ＳＴＡＲＴをスタータ２１へ送信してエンジン２０を自動再始動させる。なお、アイドルストップＥＣＵ６２とエンジンＥＣＵ６１とは接続されており、それらの間で通信が行われる。

エンジン２０の自動停止条件としては、例えば、ブレーキペダルの踏込み操作が行われたこと、車速が所定のエンジン停止車速（判定速度）よりも低いこと等の少なくともいずれかが含まれる。また、エンジン２０の自動再始動条件としては、例えば、エンジン停止状態において、ブレーキペダルの踏込み操作が行われていないこと、アクセルペダルの踏込み操作が行われていること等の少なくともいずれかが含まれる。こうしたアイドルストップ制御は、車両１０の速度が低下する過程、すなわち車両１０が走行状態（車速が０よりも高い状態）であっても行われる。

そして、スタータ２１によりエンジン２０が始動される際に、バッテリ２３から、エンジンＥＣＵ６１，アイドルストップＥＣＵ，及び各種の電気負荷６０へ供給される電圧が、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０により上昇させられる。このため、エンジン２０の始動時に、バッテリ２３からスタータ２１以外の電気負荷へ供給される電圧が低下することを抑制することができる。

図２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の電気的構成を示す電気回路図である。同図に示すように、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０は、昇圧回路５０、電圧検出センサ５６，５７、及びＣＰＵ３８等を備えている。

昇圧信号入力端子３３を通じてＣＰＵ３８へ、アイドルストップＥＣＵ６２の昇圧信号ＤＤＯＮが入力される。また、ＣＰＵ３８は、アイドルストップＥＣＵ６２と接続されており、ＣＰＵ３８とアイドルストップＥＣＵ６２との間で通信が行われる。

昇圧回路５０（電圧供給回路）は、コンデンサ５１，５５、コイル５２、出力制御リレー５３，５４を備えている。

コンデンサ５１の一方の電極は、電圧入力端子３１に接続され、他方の電極は接地されている。コイル５２の一方端は、電圧入力端子３１に接続されている。出力制御リレー５３はＭＯＳトランジスタ５３ａ及びダイオード５３ｂを備え、出力制御リレー５４はＭＯＳトランジスタ５４ａ及びダイオード５４ｂを備えている。そして、コイル５２の他方端は、ＭＯＳトランジスタ５３ａのドレインとＭＯＳトランジスタ５４ａのソースとの間部分に接続されている。ＭＯＳトランジスタ５３ａのソースとドレインとの間部分には、ソースからドレインへ電流を流すダイオード５３ｂが接続されている。ＭＯＳトランジスタ５４ａのソースとドレインとの間部分には、ソースからドレインへ電流を流すダイオード５４ｂが接続されている。

ＭＯＳトランジスタ５３ａのソースは接地されており、ＭＯＳトランジスタ５４ａのドレインは、電圧出力端子３２に接続されている。

そして、昇圧回路５０は、電圧入力端子３１から供給された電圧（入力電圧ＶＩＮ）を昇圧し、その昇圧した電圧（出力電圧ＶＯＵＴ）を電圧出力端子３２に供給する。

ＭＯＳトランジスタ５３ａのゲートには、ＣＰＵ３８が接続されている。ＭＯＳトランジスタ５４ａのゲートは開放されている。ＭＯＳトランジスタ５３ａのゲートには、ＣＰＵ３８から、ＭＯＳトランジスタ５３ａをスイッチング制御する信号ＰＷＭが入力される。ＣＰＵ３８は、ＭＯＳトランジスタ５３ａが信号ＰＷＭに従ってオン／オフされるように、そのゲート電位を制御する。これにより、入力電圧ＶＩＮは、信号ＰＷＭによってＭＯＳトランジスタ５３ａがオンされた期間に応じて昇圧されて出力制御リレー５４に供給される。

ＭＯＳトランジスタ５４ａのゲートは開放されているため、ＭＯＳトランジスタ５４ａは常時オフとなっている。このため、出力制御リレー５４へ供給される電圧は、出力制御リレー５４のダイオード５４ｂ（電圧降下手段）により、ダイオード５４ｂの順方向電圧に相当する電圧だけ降下させられる。このとき、コンデンサ５５は、ダイオード５４ｂを介して供給される電圧を平滑化し、その平滑化された電圧を出力電圧ＶＯＵＴとして電圧出力端子３２へ供給する。

電圧検出センサ５６は、昇圧回路５０へ供給される入力電圧ＶＩＮを検出し、その検出した入力電圧ＶＩＮをＣＰＵ３８へ出力する。電圧検出センサ５７は、昇圧回路５０から供給される出力電圧ＶＯＵＴを検出し、その検出した出力電圧ＶＯＵＴをＣＰＵ３８へ出力する。

ここで、ＣＰＵ３８は、エンジン２０の自動再始動時において、バッテリ２３から供給される電圧を昇圧回路５０により上昇させる。ＣＰＵ３８は、電圧検出センサ５６から入力電圧ＶＩＮを入力し、電圧検出センサ５７から出力電圧ＶＯＵＴを入力する。ＣＰＵ３８は、入力電圧ＶＩＮ，出力電圧ＶＯＵＴに基づいて、ＭＯＳトランジスタ５３ａをスイッチング制御する信号ＰＷＭを生成して、ＭＯＳトランジスタ５３ａのゲートへ出力する。

具体的には、ＣＰＵ３８は、電圧指令値Ｖｏｒｄを一定電圧Ｖｃに設定する。この電圧Ｖｃは、通常動作時においてバッテリ２３が供給する電源電圧ＶＢ（例えば１２Ｖ）程度に設定される。そして、ＣＰＵ３８は、下式（１）によりＭＯＳトランジスタ５３ａのオンデューティＤ＿ＯＮを演算する。

Ｄ＿ＯＮ＝１−ＶＩＮ／Ｖｏｒｄ・・・（１）
そして、ＣＰＵ３８は、演算されたオンデューティＤ＿ＯＮによりＭＯＳトランジスタ５３ａをオン／オフするための信号ＰＷＭを生成し、その生成した信号ＰＷＭをＭＯＳトランジスタ５３ａへ出力する。なお、ＣＰＵ３８は、入力電圧ＶＩＮが一定電圧Ｖｃよりも高い場合には、電圧指令値Ｖｏｒｄを入力電圧ＶＩＮに設定する。

さらに、ＣＰＵ３８は、電圧検出センサ５７から出力電圧ＶＯＵＴを入力すると、電圧指令値Ｖｏｒｄと出力電圧ＶＯＵＴとの偏差Ｖｏｒｄ−ＶＯＵＴを演算し、その演算した偏差Ｖｏｒｄ−ＶＯＵＴが０となるようにオンデューティＤ＿ＯＮを演算する。このように、ＣＰＵ３８は、入力電圧ＶＩＮと出力電圧ＶＯＵＴとを用いてフィードバック制御を行う。

本実施形態において、エンジンＥＣＵ６１は、所定条件の成立時にエンジン２０の燃料カットを実行するとともに、燃料カットの実行中にオルタネータ２２により一定電圧を供給させてバッテリ２３に充電を行う。

図３は、燃料カット中の充電制御の態様を示すタイムチャートである。同図に示すように、時刻ｔ１１において車両１０の速度が増加し始めると、エンジンＥＣＵ６１は、オルタネータ２２による発電電圧を所定の電圧ＶＧ１に制御する。詳しくは、エンジンＥＣＵ６１は、オルタネータ２２へ発電信号ＧＥＮを送信して、オルタネータ２２の内蔵するロータに供給される電圧を制御し、オルタネータ２２により電圧ＶＧ１を発生させるように制御する。この電圧ＶＧ１は、オルタネータ２２による発電を抑制するための電圧である。このため、時刻ｔ１１以降、バッテリ２３の充電が抑制される。そして、エンジンＥＣＵ６１は、車両１０の速度が一定速度となった場合も、継続して発電電圧を電圧ＶＧ１に制御する。

時刻ｔ１２において車両１０の速度が低下し始めると、エンジン２０の燃料カットを実行する条件が成立し、エンジンＥＣＵ６１は燃料カット信号ＦＣＵＴをＥＦＩユニット２０ａに送信して、エンジン２０の燃料カットを実行する。燃料カットの実行条件としては、例えば、アクセルペダルが踏み込みこまれていないこと、エンジン２０の回転速度が所定の燃料カット回転速度（例えば１５００ｒｐｍ）よりも高いことを含む。ここで、エンジンＥＣＵ６１は、エンジン２０の回転速度が、燃料カット回転速度よりも若干低い所定の再供給回転速度（例えば１２００ｒｐｍ）以下になるまで燃料カットを実行する。

このようにエンジン２０の燃料カットが実行されると、エンジンＥＣＵ６１は、オルタネータ２２による発電電圧を所定の電圧ＶＧ２に制御する。この電圧ＶＧ２は、オルタネータ２２から各種の電気負荷６０へ供給可能な最大の電圧であり、例えば１４．５［Ｖ］に設定されている。この電圧ＶＧ２は、オルタネータ２２の発電能力と、各種の電気負荷６０が入力可能な最大電圧とに基づいて設定されている。このため、時刻ｔ１２以降、バッテリ２３へ充電が行われ、バッテリ２３の容量が増加する。これにより、燃料を消費することなく発電が行われバッテリ２３に充電されるため、エンジン２０の燃費を改善することができる。

そして、時刻ｔ１３においてエンジン２０の燃料カットが終了すると、エンジンＥＣＵ６１は、オルタネータ２２による発電電圧を電圧ＶＧ２から低下させる。このため、時刻ｔ１３以降、バッテリ２３の充電が抑制される。

図４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障検出制御の処理手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、アイドルストップＥＣＵ６２により、所定の周期で繰り返し実行される。

まず、エンジン２０の燃料カット中であるか否か判定する（Ｓ１０）。具体的には、アイドルストップＥＣＵ６２は、エンジンＥＣＵ６１との通信に基づき、エンジン２０の燃料カットが実行されているか否か判定する。このとき、エンジン２０の燃料カット中であれば、上述したように、オルタネータ２２による発電電圧が所定の電圧ＶＧ２に制御されている。

上記判定において、エンジン２０の燃料カット中でないと判定した場合には（Ｓ１０：ＮＯ）、この一連の処理を一旦終了する（ＥＮＤ）。一方、エンジン２０の燃料カット中であると判定した場合には（Ｓ１０：ＹＥＳ）、車両１０の速度が所定の故障検出車速よりも低い否か判定する（Ｓ１１）。具体的には、車速センサ２７により検出される速度が、故障検出車速よりも低いか否か判定する。この故障検出車速は、上述したエンジン停止車速よりも若干高い速度に設定されている。

上記判定において、車両１０の速度が故障検出車速よりも低くないと判定した場合には（Ｓ１１：ＮＯ）、この一連の処理を一旦終了する（ＥＮＤ）。一方、車両１０の速度が故障検出車速よりも低いと判定した場合には（Ｓ１１：ＹＥＳ）、車両１０の速度がエンジン停止車速以上であるか否か判定する（Ｓ１２）。具体的には、車速センサ２７により検出される速度が、エンジン停止車速以上であるか否か判定する。このとき、車両１０の速度がエンジン停止車速以上である場合には、エンジン２０の自動停止条件が成立しておらず、エンジン２０の運転が継続されている。

上記判定において、車両１０の速度がエンジン停止車速以上でないと判定した場合には（Ｓ１２：ＮＯ）、この一連の処理を一旦終了する（ＥＮＤ）。すなわち、車両１０の速度がエンジン停止車速よりも低く、エンジン２０が自動停止させられている可能性がある場合には、ＤＣ―ＤＣコンバータ３０の故障判定を実行しない。一方、車両１０の速度がエンジン停止車速以上であると判定した場合には（Ｓ１２：ＹＥＳ）、昇圧回路５０により入力電圧ＶＩＮを上昇させる（Ｓ１３）。

具体的には、エンジン２０の燃料カットが実行されているため、オルタネータ２２により電圧ＶＧ２が入力電圧ＶＩＮとして供給されている。そして、ＭＯＳトランジスタ５３ａのオンデューティＤ＿ＯＮが０％の状態、すなわちＭＯＳトランジスタ５３ａがオフの状態において、出力制御リレー５４ではダイオード５４ｂの順方向電圧に相当する電圧の降下が生じている。ここで、アイドルストップＥＣＵ６２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のＣＰＵ３８の制御を通じて、ダイオード５４ｂによる電圧降下に相当する電圧を上昇させる。すなわち、ダイオード５４ｂの電圧降下を補償するように、昇圧回路５０により入力電圧ＶＩＮを上昇させる。

詳しくは、ＣＰＵ３８による制御を通じて、電圧指令値Ｖｏｒｄを電圧ＶＧ２に設定し、上記（１）式によってＭＯＳトランジスタ５３ａのオンデューティＤ＿ＯＮを演算する。さらに、ＣＰＵ３８による制御を通じて、電圧検出センサ５７から出力電圧ＶＯＵＴを入力し、電圧指令値Ｖｏｒｄと出力電圧ＶＯＵＴとの偏差Ｖｏｒｄ−ＶＯＵＴを演算し、その演算した偏差Ｖｏｒｄ−ＶＯＵＴが０となるようにフィードバック制御を行う。

続いて、入力電圧ＶＩＮと出力電圧ＶＯＵＴとの偏差が判定値Ｖｒよりも小さいか否か判定する（Ｓ１４）。具体的には、アイドルストップＥＣＵ６２は、ＣＰＵ３８による制御を通じて、電圧検出センサ５６から入力電圧ＶＩＮを入力し、電圧検出センサ５７から出力電圧ＶＯＵＴを入力し、それらの偏差が判定値Ｖｒよりも小さいか否か判定する。この判定値Ｖｒは、入力電圧ＶＩＮと出力電圧ＶＯＵＴとが略同一であることを判定可能な値に設定されている。

上記判定において、入力電圧ＶＩＮと出力電圧ＶＯＵＴとの偏差が判定値Ｖｒよりも小さくないと判定した場合には（Ｓ１４：ＮＯ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が故障していると検出する（Ｓ１５）。そして、エンジン２０の自動停止を禁止し（Ｓ１６）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。すなわち、以後、エンジン２０の自動停止条件が成立したとしても、エンジン２０を自動停止させることを禁止する。

一方、上記判定において、入力電圧ＶＩＮと出力電圧ＶＯＵＴとの偏差が判定値Ｖｒよりも小さいと判定した場合には（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が正常であると検出し（Ｓ１７）、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。すなわち、以後、エンジン２０の自動停止条件に基づいてエンジン２０の自動停止を行い、エンジンの自動再始動条件に基づいてエンジン２０の自動再始動を行う。

図５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障検出制御の態様を示すタイムチャートである。同図に示すように、時刻ｔ２１において車両１０の速度が増加し始め、その後に一定速度が維持される。時刻ｔ２２においてエンジン２０の燃料カット実行条件が成立し、燃料カットが実行されるとともに、オルタネータ２２の発電電圧が電圧ＶＧ２に制御される。

時刻ｔ２３において車両１０の速度が故障検出車速（２３［ｋｍ／ｈ］）を下回るとともに、エンジン停止車速（２０［ｋｍ／ｈ］）よりも高い状態となる。このため、昇圧回路５０により入力電圧ＶＩＮが上昇させられ、入力電圧ＶＩＮと出力電圧ＶＯＵＴとの比較に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障が検出される。このとき、オルタネータ２２により一定の電圧ＶＧ２がＤＣ−ＤＣコンバータ３０に供給されているため、入力電圧ＶＩＮと出力電圧ＶＯＵＴとの比較を正確に行うことができる。さらに、エンジン２０が停止させられる直前に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障を検出することができ、エンジン２０を自動停止させる時期が遅れることを抑制することができる。ここでは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が正常であると検出されるものとする。

時刻ｔ２４において車両１０の速度がエンジン停止車速よりも低くなり、エンジン２０が自動停止させられる。その後、時刻ｔ２５においてエンジン２０の自動再始動条件が成立し、エンジン２０が自動再始動させられるとともに、昇圧回路５０により入力電圧ＶＩＮが上昇させられる。ここで、エンジン２０が停止させられる直前に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障が検出されるため、故障の検出からエンジン２０の再始動、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ３０による昇圧動作までの期間を短くすることができる。

時刻ｔ２６において燃料カットが実行されるとともに、オルタネータ２２の発電電圧が電圧ＶＧ２に制御される。時刻ｔ２７において昇圧回路５０により入力電圧ＶＩＮが上昇させられ、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障が検出される。ここでは、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が正常であると検出され、車両１０の速度が増加して一定速度に維持されるものとする。すなわち、車両１０が自動停止されない場合であっても、車両１０の速度が故障検出車速を下回ると、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障が検出される。

その後、時刻ｔ２８，ｔ２９，ｔ３０において、それぞれ時刻ｔ２２，ｔ２３，ｔ２４と同様の処理が実行される。

以上詳述した本実施形態は以下の利点を有する。

・エンジン２０の駆動力によりオルタネータ２２で発電が行われ、バッテリ２３及びＤＣ−ＤＣコンバータ３０へ電圧が供給される。そして、所定条件の成立時にエンジン２０の燃料カットが実行され、燃料カットの実行中にオルタネータ２２により一定の電圧ＶＧ２が供給される。これにより、燃料を消費することなく発電が行われバッテリ２３に充電されるため、エンジン２０の燃費を改善することができる。

・燃料カットの実行中にオルタネータ２２からＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介して各種の電気負荷６０へ供給される一定の電圧ＶＧ２は、ダイオード５４ｂにより順方向電圧に相当する電圧だけ降下させられる。ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障検出では、オルタネータ２２により一定の電圧ＶＧ２が供給されている場合に、そのオルタネータ２２から供給される電圧（入力電圧ＶＩＮ）が昇圧回路５０により上昇させられる。このため、入力電圧ＶＩＮと昇圧回路５０により上昇させられた電圧（出力電圧ＶＯＵＴ）とを比較することにより、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障を検出することができる。

ここで、入力電圧ＶＩＮと出力電圧ＶＯＵＴとの比較は、オルタネータ２２により一定の電圧ＶＧ２が供給されている場合に行われる。したがって、その時にバッテリ２３から供給される電圧等にかかわらず、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０に一定の電圧ＶＧ２が供給されている状態で上記電圧の比較を行うことができる。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障をより正確に検出することができる。

・オルタネータ２２により一定の電圧ＶＧ２が供給されており、且つエンジンの回転速度が所定の再供給回転速度まで低下する直前、すなわちエンジン２０を自動停止させる条件が成立する直前の燃料カット実行中に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障が検出される。このため、エンジン２０が自動停止させられる前にＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障を検出することができる。また、故障の検出からＤＣ−ＤＣコンバータ３０が動作されるまでの期間を短くすることができる。その結果、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の動作の信頼性を向上させることができる。

・エンジン２０を自動停止させる条件が成立する直前にＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障を検出するため、エンジン２０を自動停止させる条件が成立した後にＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障を検出する構成と比較して、エンジン２０を自動停止させる時期が遅れることを抑制することができる。したがって、エンジン２０の停止される期間が短くなることを抑制することができ、エンジン２０の燃費が悪化することを抑制することができる。

・燃料カットの実行中に、各種の電気負荷６０へ供給可能な最大の電圧ＶＧ２がオルタネータ２２により供給されるため、発電量を最大限増加させることができ、エンジン２０の燃費を更に改善することができる。このとき、燃料カットの実行中にオルタネータ２２からＤＣ−ＤＣコンバータ３０を介して各種の電気負荷６０へ供給される電圧ＶＧ２は、ダイオード５４ｂにより所定電圧降下させられる。したがって、各種の電気負荷６０へ供給可能な最大の電圧ＶＧ２がオルタネータ２２により供給されている場合であっても、そのオルタネータ２２から供給される電圧を昇圧回路５０により上昇させることが可能となり、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障を検出することができる。

上記実施形態に限定されず、例えば次のように実施することもできる。

・昇圧信号ＤＤＯＮとして、昇圧信号入力端子３３を通じてＣＰＵ３８へ、イグニションスイッチの始動信号ＳＴＡＲＴを入力するようにしてもよい。

・各リレーは、ＭＯＳトランジスタ以外の電界効果型トランジスタ、もしくは接合型トランジスタを備えるものであってもよい。

・出力制御リレー５４に代えて、単なるダイオードを設けてもよい。

・昇圧回路５０において出力電圧ＶＯＵＴを供給する時に、出力制御リレー５４のＭＯＳトランジスタ５４ａのゲートに、Ｄ＿ＯＮ＝ＶＩＮ／Ｖｏｒｄで算出されるオンデューティＤ＿ＯＮをＣＰＵ３８から入力するようにしてもよい。こうした構成によれば、出力電圧ＶＯＵＴの供給時に、ダイオード５４ｂでの電圧損失を抑制することができる。

・回転速度センサ２８により検出されるエンジン２０の回転速度と、車載変速機のギア比とに基づいて、車両１０の速度を算出することもできる。

・アイドルストップＥＣＵ６２において、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のＣＰＵ３８から入力電圧ＶＩＮ及び出力電圧ＶＯＵＴの検出結果を入力できない場合には、信号の入出力を行うインターフェースが故障していると検出してもよい。

・図６は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障検出制御の変形例について、その処理手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、アイドルストップＥＣＵ６２により、所定の周期で繰り返し実行される。同図において、図４と同一の処理については、同一のステップ番号を付すことにより説明を省略する。

Ｓ１０〜１２の処理は図４と同一であり、続いて、アイドルストップＥＣＵ６２は、ＣＰＵ３８により、電圧検出センサ５７から出力電圧ＶＯＵＴｐｒｅを入力する。すなわち、昇圧回路５０により入力電圧ＶＩＮを上昇させる前に、電圧検出センサ５７により出力電圧ＶＯＵＴｐｒｅを検出させる。続いて、入力電圧ＶＩＮを上昇させるＳ１３の処理は、図４と同一である。

続いて、アイドルストップＥＣＵ６２は、ＣＰＵ３８により、電圧検出センサ５７から出力電圧ＶＯＵＴａｆｔを入力する。すなわち、昇圧回路５０により入力電圧ＶＩＮを上昇させた後に、電圧検出センサ５７により出力電圧ＶＯＵＴａｆｔを検出させる。そして、出力電圧ＶＯＵＴａｆｔと出力電圧ＶＯＵＴｐｒｅとの偏差が判定値Ｖｒよりも小さいか否か判定する（Ｓ２２）。この判定値Ｖｒは、出力電圧ＶＯＵＴｐｒｅと出力電圧ＶＯＵＴａｆｔとが略同一であることを判定可能な値に設定されている。

Ｓ１５〜１７の処理は図４と同一である。このような構成によっても、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０により正常に入力電圧ＶＩＮの昇圧が行われたか否か、すなわちＤＣ−ＤＣコンバータ３０が故障しているか否かを判定することができる。その結果、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

・上記実施形態では、アイドルストップＥＣＵ６２によりＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障を検出するようにしたが、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０のＣＰＵ３８によりＤＣ−ＤＣコンバータ３０の故障を検出するようにしてもよい。この場合には、図１に示すように、ＣＰＵ３８は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３０が故障している場合に、警告信号ＷＡＲＮを生成してアイドルストップＥＣＵ６２へ出力するとよい。

・エンジン２０は、ガソリンエンジンに限定されず、ディーゼルエンジンであってもよい。

１０…車両、２０…エンジン、２１…スタータ、２２…オルタネータ（発電機）、２３…バッテリ、３０…ＤＣ−ＤＣコンバータ（電圧供給装置）、５０…昇圧回路（電圧供給回路）、６０…電気負荷、６１…エンジンＥＣＵ（燃料カット手段、発電制御手段）、６２…アイドルストップＥＣＵ（自動停止再始動手段、故障検出装置）。

Claims (4)

1. エンジンと、
   充電及び放電の可能なバッテリと、
   電気負荷と、
   前記バッテリから供給される電圧により駆動されるスタータと、
   所定条件に基づいて、前記エンジンを自動停止させるとともに、前記スタータにより前記エンジンを自動再始動させる自動停止再始動手段と、
   供給される電圧を上昇させ、その上昇させた電圧を前記電気負荷へ供給する電圧供給回路を有し、前記エンジンの自動再始動時に前記バッテリから供給される電圧を前記電圧供給回路により上昇させる電圧供給装置と、
   前記エンジンの駆動力により発電して前記バッテリ及び前記電圧供給装置へ電圧を供給する発電機と、
   所定条件の成立時に前記エンジンの燃料カットを実行する燃料カット手段と、
   前記発電機の発電状態を制御し、前記燃料カット手段による燃料カットの実行中に前記発電機により一定電圧を供給させる発電制御手段と、
   前記バッテリ及び前記発電機から前記電圧供給装置を介して前記電気負荷へ供給される電圧を所定電圧降下させる電圧降下手段と、
   を備える車両に適用され、前記電圧供給装置の故障を検出する故障検出装置であって、
   前記発電制御手段が前記発電機により前記一定電圧を供給させている場合に、前記発電機から供給される電圧を前記電圧供給回路により上昇させ、前記発電機から供給される電圧と前記電圧供給回路により上昇させた電圧との比較に基づいて、前記電圧供給装置の故障を検出することを特徴とする電圧供給装置の故障検出装置。
2. エンジンと、
   充電及び放電の可能なバッテリと、
   電気負荷と、
   前記バッテリから供給される電圧により駆動されるスタータと、
   所定条件に基づいて、前記エンジンを自動停止させるとともに、前記スタータにより前記エンジンを自動再始動させる自動停止再始動手段と、
   供給される電圧を上昇させ、その上昇させた電圧を前記電気負荷へ供給する電圧供給回路を有し、前記エンジンの自動再始動時に前記バッテリから供給される電圧を前記電圧供給回路により上昇させる電圧供給装置と、
   前記エンジンの駆動力により発電して前記バッテリ及び前記電圧供給装置へ電圧を供給する発電機と、
   所定条件の成立時に前記エンジンの燃料カットを実行する燃料カット手段と、
   前記発電機の発電状態を制御し、前記燃料カット手段による燃料カットの実行中に前記発電機により一定電圧を供給させる発電制御手段と、
   前記バッテリ及び前記発電機から前記電圧供給装置を介して前記電気負荷へ供給される電圧を所定電圧降下させる電圧降下手段と、
   を備える車両に適用され、前記電圧供給装置の故障を検出する故障検出装置であって、
   前記発電制御手段が前記発電機により前記一定電圧を供給させている場合に、前記発電機から供給される電圧を前記電圧供給回路により上昇させる前に前記電気負荷へ供給される電圧と、前記発電機から供給される電圧を前記電圧供給回路により上昇させた後に前記電気負荷へ供給される電圧との比較に基づいて、前記電圧供給装置の故障を検出することを特徴とする電圧供給装置の故障検出装置。
3. 前記自動停止再始動手段は、前記車両の速度が低下する過程において、前記車両の速度が判定速度よりも低いことを条件として前記エンジンを自動停止させるものであり、
   前記燃料カット手段は、前記車両の速度が低下する過程において、前記エンジンの回転速度が所定の回転速度以下になるまで前記燃料カットを実行するものであり、
   前記発電制御手段が前記発電機により前記一定電圧を供給させており、且つ前記車両の速度が前記判定速度まで低下する直前の前記燃料カットの実行中に、前記電圧供給装置の故障を検出する請求項１又は２に記載の電圧供給装置の故障検出装置。
4. 前記発電制御手段は、前記燃料カット手段による燃料カットの実行中に、前記電気負荷へ供給可能な最大の一定電圧を前記発電機により供給させるものである請求項１〜３のいずれか１項に記載の電圧供給装置の故障検出装置。

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