JP6539681B2 - エンジン停止始動制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、車両に搭載されたエンジンを、停止条件の成立により停止し、再始動条件の成立により再始動する機能を制御するエンジン停止始動制御装置に関する。
自動車等の車両の燃費向上等を目的として、交差点等での走行停止時にエンジンの作動を停止し、車両の発進時にはエンジンを再始動するアイドルストップ機能が知られている。当該機能を制御する装置は、車両走行時に交差点等で停車するなどして、所定の停止条件が成立したときにエンジンのアイドル運転を停止し、その後、所定の再始動条件が成立したときにエンジンを再始動する。
特許第５７８３７１０号公報 特許第３８５８６２９号公報 特許第５５８５７８７号公報
上記説明したアイドルストップを行うと燃費が向上する反面、エンジンからの駆動力が得られないため、傾斜路上では制動力又は駆動力が得られずに車両がずり下がる。このため、車両が停車した際には、路面の傾斜を検出し、傾斜値が所定以上であればアイドルストップを行わないことで制動力を確保でき、車両の商品性を担保できる。但し、走行していた車両が停車した直後は、車体の左右を軸にした前後揺れ、すなわちピッチングが発生し、ピッチング発生時に検出された傾斜値は正確ではない。このため、正確な傾斜値を検出するには、停車から所定時間が経過するまでエンジンを作動したまま待機する必要がある。しかし、当該所定時間が経過するまでアイドルストップを開始できないため、所定時間分の燃費向上はできない。
このように、車両の停車直後にアイドルストップを開始すると、燃費は向上するが、停車直後の時点ではピッチングが収束していないため、路面の傾斜判断を誤る可能性がある。一方、停車直後はアイドルストップを行わず、所定時間経過後にアイドルストップを開始すると、傾斜判断の精度は向上するが、アイドルストップを行わない所定時間の分だけ燃費向上の効果が得られないといった課題がある。
本発明の目的は、燃費の向上を確保しつつ、路面の傾斜判断を誤る可能性を減らし、高精度なアイドルストップの判断が可能なエンジン停止始動制御装置を提供することである。
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
車両に搭載されたエンジン（例えば、後述の実施形態でのエンジン１０１）を、前記車両の停車時の路面の傾斜値を含む停止条件の成立により停止し、再始動条件の成立により再始動する機能を制御するエンジン停止始動制御装置であって、
前記車両に作用する前後加速度を取得する取得部（例えば、後述の実施形態での加速度センサー１１１）と、
走行していた車両が停車した時点から経過した時間である停車時間を計測する停車時間計測部と、
前記車両が停車した後一定時間毎に、前記車両の停車後の前記前後加速度に基づいて、前記停止条件を判断する制御部（例えば、後述の実施形態でのＥＣＵ１１３）と、を備え、
前記制御部は、前記車両の諸元から導かれる、前記車両が制動されて停車した場合に発生するピッチングの一周期以上の時間である第一所定時間内の前記前後加速度に基づく判断処理を、前記一定時間毎に行い、前記停車時間が、前記車両の停車後にアイドルストップを行った場合の停車継続時間毎の再始動要求が発生する頻度に基づいて予め定めた、前記停車からの経過時間である第二所定時間を経過した後に、前記判断時点の直近の前記第一所定時間内の前記前後加速度の最大値と最小値の差分が所定値以下であり、かつ、前記判断時点の前記前後加速度の絶対値がしきい値以下であれば、前記傾斜値についての前記停止条件が成立したと判断する、エンジン停止始動制御装置である。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記制御部は、車両が急停車した場合を含むいかなる場合であってもその際に発生したピッチングが収束する時間である第三所定時間が経過した時点の、前記前後加速度の絶対値が前記しきい値以下であれば、前記傾斜値についての前記停止条件が成立したと判断する。
車両が停車した後の前後加速度の所定時間中の最大値と最小値の差分が小さければ、停車直後に発生する前後揺れ（ピッチング）はある程度収束したと推定できる。また、前後加速度は、車両が走行する路面の傾斜に影響され、傾斜が大きいと前後加速度の絶対値が大きくなる。したがって、請求項１の発明のように、車両が停車した後の前後加速度の第一所定時間内の最大値と最小値の差分が所定値以下との条件から、停車した車両に発生したピッチングが収束したことを推定し、かつ、前後加速度の絶対値がしきい値以下との条件から路面の傾斜が小さいことを、停車時間が、第二所定時間を経過した後に、判断した場合には、傾斜値についてのエンジンの停止条件が成立したと判断することによって、いわゆるアイドルストップを行うことによる燃費の向上と、路面の傾斜判断を誤る可能性を減らした、高精度なアイドルストップの判断とが可能である。
第三所定時間を、車両が急停車した場合を含むいかなる場合であってもその際に発生したピッチングが収束する時間に設定するので、請求項２の発明のように、停車から第三所定時間が経過した時点で、上記差分が所定値以下か否かの判断は行わず、前後加速度の絶対値がしきい値以下であれば傾斜値についての停止条件が成立したと判断することで、アイドルストップの開始タイミングを無用に遅らせることなく、燃費の向上が可能となる。
一実施形態のエンジン停止始動制御装置を備えた車両の内部構成を示すブロック図である。 アイドルストップ機能を制御するＥＣＵの内部構成を示すブロック図である。 アイドルストップを開始する前のＥＣＵが行う処理の流れを示すフローチャートである。 アイドルストップを開始した停車時間毎の、アイドルストップを行ってもエンジンが停止する前に再始動要求が発生する頻度を示すグラフである。 停車時間ｔｓが１０００ｍ秒となった時点でｄ≦ｄｔｈと判断される場合の車速と前後加速度の各経時変化の一例を示すグラフである。 停車時間ｔｓが１０００ｍ秒となった時点でｄ＞ｄｔｈと判断される場合の車速と前後加速度の各経時変化の一例を示すグラフである。
以下、本発明に係るエンジン停止始動制御装置を備えた車両の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態のエンジン停止始動制御装置を備えた車両の内部構成を示すブロック図である。図１に示す車両は、エンジン（ENG）１０１と、スターターモータ（以下、単に「スターター」という）１０３と、変速機（T/M）１０５と、バッテリ（BAT）１０７と、車速センサー１０９と、加速度センサー１１１と、ＥＣＵ１１３とを備える。当該車両では、エンジン１０１が出力した動力が、変速機１０５、ディファレンシャルギヤ８及び左右の車軸９，９を介して、駆動輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。なお、図１中の太い実線は機械連結を示し、二重点線は電力配線を示し、細い実線の矢印は制御信号又は検出信号を示す。
以下、図１の車両が有する各構成要素について説明する。
エンジン１０１は、車両が走行するための動力を出力する。エンジン１０１の回転軸は、変速機１０５の入力軸及びスターター１０３の回転子に接続されている。
スターター１０３は、エンジン１０１の始動を行う電動機である。
変速機１０５は、エンジン１０１からの動力を所定の変速比で変速して駆動輪ＤＷに伝達する。変速機１０５の変速比はＥＣＵ１１３からの指示に応じて変更される。なお、変速機１０５には、エンジン１０１と駆動輪Ｗ，Ｗとの間の動力伝達経路を断接するクラッチＣＬが含まれる。
バッテリ１０７は、直列又は並列に接続された複数の蓄電セルを有する。バッテリ１０７は、例えば、鉛蓄電池である。
車速センサー１０９は、車両の走行速度（車速ＶＰ）を検出する。車速センサー１０９によって検出された車速ＶＰを示す信号は、ＥＣＵ１１３に送られる。
加速度センサー１１１は、車両の前後方向に作用する加速度（以下「前後加速度」という。）を検出する。加速度センサー１１１によって検出された前後加速度を示す信号は、ＥＣＵ１１３に送られる。なお、前後加速度の値は、車両の前方向に加速度がかかった場合は正値を示し、車両の後方向に加速度がかかった場合は負値を示す。したがって、走行中の車両が減速して停車する際の前後加速度は負値を示す。また、登坂路上で停車した状態の前後加速度の値は正値を示し、降坂路上で停車した状態の前後加速度の値は負値を示す。傾斜路で停車した状態の前後加速度の絶対値が大きいほど、路面の傾斜は大きいと推定できる。
ＥＣＵ１１３は、エンジン１０１の運転制御、スターター１０３の駆動制御、及び変速機１０５における変速制御等を行う。また、ＥＣＵ１１３は、車両の走行における燃費向上を目的として、駐停車や信号待ち等の間にエンジン１０１のアイドリング動作を停止する機能（アイドルストップ機能）を制御する。図２は、アイドルストップ機能を制御するＥＣＵ１１３の内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、ＥＣＵ１１３は、停車時間計測部１５１と、停止条件成立判断部１５３と、再始動条件成立判断部１５５とを有する。以下、ＥＣＵ１１３が有する各構成要素について説明する。
停車時間計測部１５１は、車速センサー１０９から得られた車速ＶＰに基づいて、走行していた車両が停車した時点から経過した時間（以下「停車時間」という。）ｔｓを計測する。
停止条件成立判断部１５３は、停車時間計測部１５１が計測した停車時間ｔｓ及び加速度センサー１１１から得られた前後加速度に基づいて、アイドルストップを実行するための条件、すなわちエンジン１０１を停止する条件（停止条件）が成立したか否かを判断する。なお、停止条件成立判断部１５３による停止条件が成立したか否かの判断の詳細については後述する。停止条件成立判断部１５３は、停止条件が成立した場合には、エンジン１０１を停止するための処理を行う。
再始動条件成立判断部１５５は、車両の運転者によるアクセルペダル操作に応じたアクセルペダル開度（ＡＰ開度）に基づいて、アイドルストップを解除するための条件、すなわちエンジン１０１を再始動する条件（再始動条件）が成立したか否かを判断する。再始動条件成立判断部１５５は、再始動条件が成立した場合には、エンジン１０１を始動するための処理を行う。
図３は、アイドルストップを開始する前のＥＣＵ１１３が行う処理の流れを示すフローチャートである。図３に示すように、ＥＣＵ１１３は、エンジン１０１が作動中か否かを判断し（ステップＳ１０１）、エンジン１０１が作動中であればステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０３では、停車時間計測部１５１は、停車時間ｔｓを０に初期化する。次に、停車時間計測部１５１は、車速ＶＰが０になったか否かを判断し（ステップＳ１０５）、車速ＶＰが０になれば、エンジン１０１の駆動力によって走行していた車両が停車したと判断し、ステップＳ１０７に進む。ステップＳ１０７では、停車時間計測部１５１は、停車時間ｔｓの計測を開始する。
次に、停止条件成立判断部１５３は、停車時間ｔｓが１０００ｍ秒以上かつ１５００ｍ秒未満（１０００ｍ秒≦ｔｓ＜１５００ｍ秒）か否かを判断する（ステップＳ１０９）。このため、停止条件成立判断部１５３は、停車時間ｔｓが０秒から１０００ｍ秒に到達した時点で、当該時点から直近の所定時間Ｔｄ内の前後加速度の最大値ａｍａｘと最小値ａｍｉｎの差分ｄ（＝ａｍａｘ−ａｍｉｎ）がしきい値ｄｔｈ以下（ｄ≦ｄｔｈ）か否かを判断する（ステップＳ１１１）。
なお、前後加速度の差分ｄを得るための所定時間Ｔｄは、車両が制動されて停車した場合に発生するピッチングの一周期に等しく設定される。当該ピッチングの周期は、主に車両の車体重量とサスペンションの特性によって決定される。このように、所定時間Ｔｄを車両の緒元によって異なるピッチングの周期に等しく設定することで、停車後の前後加速度の最大値ａｍａｘと最小値ａｍｉｎの差分を正確に導出できる。なお、所定時間Ｔｄは、上記ピッチングの一周期以上の時間に設定されても良い。
また、停車毎のステップＳ１１１を最初に行うタイミングを停車時間ｔｓが１０００ｍ秒となった時点とすることで、アイドルストップを行った際の高い継続可能性が見込まれる。図４は、アイドルストップを開始した停車時間毎の、アイドルストップを行ってもエンジン１０１が停止する前に再始動要求が発生する頻度を示すグラフである。図４に示すように、アイドルストップを行ってもエンジン１０１が停止する前に再始動要求が発生する頻度は、停車時間ｔｓが１０００ｍ秒未満の時点でアイドルストップを開始した場合では高いが、停車時間ｔｓが１０００ｍ秒以降の時点でアイドルストップを開始した場合には低下する。このため、停車時間ｔｓが１０００ｍ秒未満の時点で上記ステップＳ１１１の判断を行うと、最終的にアイドルストップを行ったとしてもすぐに再始動要求が発生する可能性が高いため、結果として無用なアイドルストップが頻発する。しかし、本実施形態のように、停車時間ｔｓが１０００ｍ秒となった時点で上記ステップＳ１１１の判断を行えば、高い確率でアイドルストップが継続して行われ、無用なアイドルストップが発生する確率は低い値に抑えられる。なお、図４では、無用なアイドルストップが発生する頻度は、停車時間ｔｓが６００ｍ秒を超えた時点から低下しているため、停車時間ｔｓが６００ｍ秒となった時点で上記ステップＳ１１１の判断を行っても良い。
ステップＳ１１１においてｄ≦ｄｔｈと判断された場合、停止条件成立判断部１５３は、車両の停車に伴い発生したピッチングが収束したと判断して、ステップＳ１１３に進む。図５は、停車時間ｔｓが１０００ｍ秒となった時点でｄ≦ｄｔｈと判断される場合の車速と前後加速度の各経時変化の一例を示すグラフである。
一方、ステップＳ１１１においてｄ＞ｄｔｈと判断された場合は、ステップＳ１０９に戻る。図６は、停車時間ｔｓが１０００ｍ秒となった時点でｄ＞ｄｔｈと判断される場合の車速と前後加速度の各経時変化の一例を示すグラフである。図６に示すように、停車時間ｔｓが１０００ｍ秒の時点で差分ｄが大きく、車両の停車に伴い発生したピッチングが収束していないと判断される場合は、停車時間ｔｓが１０００ｍ秒を超えても１５００ｍ秒となるまでは、停止条件成立判断部１５３は一定時間毎にステップＳ１１１の処理を行う。
ステップＳ１１３では、停止条件成立判断部１５３は、ｄ≦ｄｔｈであるときに得られた前後加速度の絶対値（｜ａ｜）がしきい値ｔｈ以下（｜ａ｜≦ｔｈ）か否かを判断し、｜ａ｜≦ｔｈであればステップＳ１１５に進む。一方、｜ａ｜＞ｔｈと判断された場合はステップＳ１０９に戻る。すなわち、ピッチングが収束したと判断しても、車両が停車した路面の傾斜が大きいために前後加速度の絶対値がしきい値よりも大きければ、ステップＳ１１５には進まない。
ステップＳ１１５では、停止条件成立判断部１５３は、停止条件が成立したと判断し、エンジン１０１を停止するための処理を行う。一方、ステップＳ１１５の処理が行われないまま停車時間ｔｓが１５００ｍ秒になると（ステップＳ１１７）、停止条件成立判断部１５３は、この時点での前後加速度の絶対値（｜ａ｜）がしきい値ｔｈ以下（｜ａ｜≦ｔｈ）か否かを判断し、｜ａ｜≦ｔｈであればステップＳ１１５に進む。一方、｜ａ｜＞ｔｈと判断された場合はステップＳ１０９に戻る。
停車時間ｔｓが１５００ｍ秒になると、図６に示すように、車両が急減速して停車した場合であってもピッチングは収束する。すなわち、停車時間ｔｓが１５００ｍ秒となった時点であれば、当該時点から直近の所定時間Ｔｄ内の前後加速度の最大値ａｍａｘと最小値ａｍｉｎの差分ｄは、車両が図５に示す緩減速をした場合も図６に示す急減速をした場合であっても、しきい値ｄｔｈ以下となる。言い換えれば、所定時間Ｔｄ内の前後加速度の差分ｄがしきい値ｄｔｈ以下となるまでに要する時間は、車両が急減速をした場合の方が長いが、停車時間ｔｓが１５００ｍ秒まで経過すれば、減速の程度がいかなる場合であっても差分ｄはしきい値ｄｔｈ以下となる。したがって、停車時間ｔｓが１５００ｍ秒となった以降は、差分ｄがしきい値ｄｔｈ以下か否かの判断は行わない。
以上説明したように、エンジン１０１の駆動力によって走行していた車両が停車した後の前後加速度の所定時間Ｔｄ中の最大値ａｍａｘと最小値ａｍｉｎの差分ｄが小さければ、停車に伴い発生したピッチングはある程度収束したと推定できる。また、前後加速度は、車両が走行する路面の傾斜に影響され、傾斜が大きいと前後加速度の絶対値（｜ａ｜）が大きくなる。本実施形態では、エンジン１０１の駆動力によって走行していた車両が停車して停車時間ｔｓが１０００ｍ秒を経過した時点で、直近の所定時間Ｔｄ内の前後加速度の最大値ａｍａｘと最小値ａｍｉｎの差分ｄがしきい値ｄｔｈ以下か否かを判断し、ｄ≦ｄｔｈであればこのとき得られた前後加速度の絶対値（｜ａ｜）がしきい値ｔｈ以下か否かを判断し、｜ａ｜≦ｔｈであれば停止条件が成立したと判断し、エンジン１０１を停止するための処理を行う。また、停車時間ｔｓが１０００ｍ秒を経過した時点で停止条件が成立しなくても、１５００ｍ秒に到達するまでは、同様の条件を満たせば停止条件が成立したと判断する。なお、停車時間ｔｓが１０００ｍ秒以降に停止条件が成立してアイドルストップを開始すれば、このアイドルストップは継続される可能性が高い。このように、アイドルストップが継続される可能性が高く、かつ、停車に伴い発生するピッチングが収束した時点で傾斜判断を行うため、アイドルストップを行うことによる燃費の向上と、ピッチングが収束した状態での高精度な傾斜判断とが可能である。
また、停車時間ｔｓが、車両が急停車した場合を含むいかなる場合であってもその際に発生したピッチングが収束する時間である１５００ｍ秒を経過した後は、上記差分ｄがしきい値ｄｔｈ以下か否かの判断は行わず、｜ａ｜≦ｔｈであれば停止条件が成立したと判断することで、アイドルストップの開始タイミングを無用に遅らせることなく、燃費の向上が可能となる。また、停車時間ｔｓが１５００ｍ秒を経過しても上記差分ｄがしきい値ｄｔｈ以下とならない場合は、前後加速度にエラー値が含まれている可能性が高い。したがって、上記差分ｄがしきい値ｄｔｈ以下か否かの判断は行わず、｜ａ｜≦ｔｈであれば停止条件が成立したと判断することで、前後加速度が誤検出されても、アイドルストップの開始タイミングを無用に遅らせることなく、燃費の向上が可能となる。
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、車両には、スターター１０３の代わりに、エンジン１０１の始動の他、エンジン１０１の出力を補助する補助トルクの発生又はエンジン１０１の出力の少なくとも一部による回生動作を行うＩＳＧ（Integrated Starter Generator）が搭載されても良い。この場合、ＩＳＧは比較的大きな電力を利用するため、バッテリ１０７としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の蓄電セルが直列に接続された、例えば１００〜２００Ｖの高電圧を供給可能な蓄電器が用いられる。
１０１ エンジン（ENG）
１０３ スターターモータ（SMOT）
１０５ 変速機（T/M）
１０７ バッテリ（BAT）
１０９ 車速センサー
１１１ 加速度センサー
１１３ ＥＣＵ
１５１ 停車時間計測部
１５３ 停止条件成立判断部
１５５ 再始動条件成立判断部

Claims (2)

  1. 車両に搭載されたエンジンを、前記車両の停車時の路面の傾斜値を含む停止条件の成立により停止し、再始動条件の成立により再始動する機能を制御するエンジン停止始動制御装置であって、
    前記車両に作用する前後加速度を取得する取得部と、
    走行していた車両が停車した時点から経過した時間である停車時間を計測する停車時間計測部と、
    前記車両が停車した後一定時間毎に、前記車両の停車後の前記前後加速度に基づいて、前記停止条件を判断する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記車両の諸元から導かれる、前記車両が制動されて停車した場合に発生するピッチングの一周期以上の時間である第一所定時間内の前記前後加速度に基づく判断処理を、前記一定時間毎に行い、前記停車時間が、前記車両の停車後にアイドルストップを行った場合の停車継続時間毎の再始動要求が発生する頻度に基づいて予め定めた、前記停車からの経過時間である第二所定時間を経過した後に、前記判断時点の直近の前記第一所定時間内の前記前後加速度の最大値と最小値の差分が所定値以下であり、かつ、前記判断時点の前記前後加速度の絶対値がしきい値以下であれば、前記傾斜値についての前記停止条件が成立したと判断する、エンジン停止始動制御装置。
  2. 請求項１に記載のエンジン停止始動制御装置であって、
    前記制御部は、車両が急停車した場合を含むいかなる場合であってもその際に発生したピッチングが収束する時間である第三所定時間が経過した時点の、前記前後加速度の絶対値が前記しきい値以下であれば、前記傾斜値についての前記停止条件が成立したと判断する、エンジン停止始動制御装置。
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