(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン停止条件が成立した場合に、エンジンへの燃料供給を停止して前記エンジンを停止させ、その後エンジン再始動条件が成立した場合に、前記エンジンを再始動させるエンジン制御部を備えた車両に適用されるエンジン停止制御装置であって、
前記エンジンに接続され、界磁巻線に流れる界磁電流を制御することで発電量を制御するとともに、電機子巻線の通電相が半導体スイッチによって切り替えられる界磁巻線型の発電機と、
前記発電機の発電動作によって、前記エンジンに対して発電制動トルクをかける発電制動モードと、前記半導体スイッチによって前記電機子巻線の各通電相を短絡するとともに、前記界磁巻線に前記界磁電流を流すことにより、前記エンジンに対して短絡制動トルクをかける短絡制動モードとを切り替えるエンジン停止部と、を備え、
前記エンジン停止部は、前記エンジン停止条件が成立した場合に、まず前記発電制動モードを選択して、前記エンジンに対して前記発電制動トルクをかけ、その後前記短絡制動モードを選択して、前記エンジンに対して前記短絡制動トルクをかけ、
前記エンジン停止部は、前記エンジンの回転数が所定回転数未満となった場合に、前記発電制動モードから前記短絡制動モードに切り替え、
前記所定回転数は、前記界磁巻線に対して定格電流を流した場合に、前記発電機の発電電圧が、前記発電機に接続されたバッテリのバッテリ電圧を下回る回転数である
エンジン停止制御装置。
【請求項２】
エンジン停止条件が成立した場合に、エンジンへの燃料供給を停止して前記エンジンを停止させ、その後エンジン再始動条件が成立した場合に、前記エンジンを再始動させるエンジン制御部を備えた車両に適用されるエンジン停止制御装置であって、
前記エンジンに接続され、界磁巻線に流れる界磁電流を制御することで発電量を制御するとともに、電機子巻線の通電相が半導体スイッチによって切り替えられる界磁巻線型の発電機と、
前記発電機の発電動作によって、前記エンジンに対して発電制動トルクをかける発電制動モードと、前記半導体スイッチによって前記電機子巻線の各通電相を短絡するとともに、前記界磁巻線に前記界磁電流を流すことにより、前記エンジンに対して短絡制動トルクをかける短絡制動モードとを切り替えるエンジン停止部と、を備え、
前記エンジン停止部は、前記エンジン停止条件が成立した場合に、まず前記発電制動モードを選択して、前記エンジンに対して前記発電制動トルクをかけ、その後前記短絡制動モードを選択して、前記エンジンに対して前記短絡制動トルクをかけ、
前記エンジン停止部は、前記発電機から前記発電機に接続されたバッテリに流れる電流が、ゼロＡ近傍の所定範囲内になった場合に、前記発電制動モードから前記短絡制動モードに切り替える
エンジン停止制御装置。
【請求項３】
前記エンジン停止部は、前記短絡制動モードに切り替えた後、時間が経過するに従って、前記短絡制動トルクが大きくなるように、前記界磁電流を制御する
請求項１または請求項２に記載のエンジン停止制御装置。
【請求項４】
前記エンジン停止部は、
前記短絡制動モードを、前記界磁電流を一定の電流値に制御し、前記半導体スイッチによって短絡制動のオン、オフを切り替える高回転短絡制動モードと、前記半導体スイッチによって短絡制動をオン状態とし、前記界磁電流を、前記エンジンの回転変動を打ち消すトルクが発生する電流値に制御する低回転短絡制動モードとに分け、
前記短絡制動モードに切り替えた後、前記エンジンの回転数が、前記界磁巻線の時定数に基づいて算出される短絡制動モード切り替え回転数以上である場合には、前記高回転短絡制動モードを選択し、前記短絡制動モード切り替え回転数未満である場合には、前記低回転短絡制動モードを選択する
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載のエンジン停止制御装置。
【請求項５】
前記発電機は、発電電動機である
請求項１から請求項４までの何れか１項に記載のエンジン停止制御装置。
【請求項６】
エンジン停止条件が成立した場合に、エンジンへの燃料供給を停止して前記エンジンを停止させ、その後エンジン再始動条件が成立した場合に、前記エンジンを再始動させる車両に適用されるエンジン停止制御装置によって実行されるエンジン停止制御方法であって、
前記エンジン停止条件が成立した場合に、前記エンジンに接続され、界磁巻線に流れる界磁電流を制御することで発電量を制御する発電機の発電動作によって、前記エンジンに対して発電制動トルクをかける発電制動モードを選択するステップと、
前記発電制動モードを選択するステップに続いて、前記発電機の電機子巻線の通電相を切り替える半導体スイッチによって、前記電機子巻線の各通電相を短絡するとともに、前記界磁巻線に前記界磁電流を流すことにより、前記エンジンに対して短絡制動トルクをかける短絡制動モードを選択するステップと、
を有し、
前記エンジンの回転数が所定回転数未満となった場合に、前記発電制動モードから前記短絡制動モードに切り替えられ、
前記所定回転数は、前記界磁巻線に対して定格電流を流した場合に、前記発電機の発電電圧が、前記発電機に接続されたバッテリのバッテリ電圧を下回る回転数である
エンジン停止制御方法。
【請求項７】
エンジン停止条件が成立した場合に、エンジンへの燃料供給を停止して前記エンジンを停止させ、その後エンジン再始動条件が成立した場合に、前記エンジンを再始動させる車両に適用されるエンジン停止制御装置によって実行されるエンジン停止制御方法であって、
前記エンジン停止条件が成立した場合に、前記エンジンに接続され、界磁巻線に流れる界磁電流を制御することで発電量を制御する発電機の発電動作によって、前記エンジンに対して発電制動トルクをかける発電制動モードを選択するステップと、
前記発電制動モードを選択するステップに続いて、前記発電機の電機子巻線の通電相を切り替える半導体スイッチによって、前記電機子巻線の各通電相を短絡するとともに、前記界磁巻線に前記界磁電流を流すことにより、前記エンジンに対して短絡制動トルクをかける短絡制動モードを選択するステップと、
を有し、
前記発電機から前記発電機に接続されたバッテリに流れる電流が、ゼロＡ近傍の所定範囲内になった場合に、前記発電制動モードから前記短絡制動モードに切り替えられる
エンジン停止制御方法。
【請求項８】
エンジン停止条件が成立した場合に、エンジンへの燃料供給を停止して前記エンジンを停止させ、その後エンジン再始動条件が成立した場合に、前記エンジンを再始動させるエンジン制御部を備えた車両に適用されるエンジン停止制御装置であって、
前記エンジンに接続され、界磁巻線に流れる界磁電流を制御することで発電量を制御するとともに、電機子巻線の通電相が半導体スイッチによって切り替えられる界磁巻線型の発電機と、
前記発電機の発電動作によって、前記エンジンに対して発電制動トルクをかける発電制動モードと、前記半導体スイッチによって前記電機子巻線の各通電相を短絡するとともに、前記界磁巻線に前記界磁電流を流すことにより、前記エンジンに対して短絡制動トルクをかける短絡制動モードとを切り替えるエンジン停止部と、を備え、
前記エンジン停止部は、前記エンジン停止条件が成立した場合に、まず前記発電制動モードを選択して、前記エンジンに対して前記発電制動トルクをかけ、その後前記短絡制動モードを選択して、前記エンジンに対して前記短絡制動トルクをかけ、
前記エンジン停止部は、前記短絡制動モードに切り替えた後、時間が経過するに従って、前記短絡制動トルクが大きくなるように、前記界磁電流を制御する
エンジン停止制御装置。
【請求項９】
エンジン停止条件が成立した場合に、エンジンへの燃料供給を停止して前記エンジンを停止させ、その後エンジン再始動条件が成立した場合に、前記エンジンを再始動させるエンジン制御部を備えた車両に適用されるエンジン停止制御装置であって、
前記エンジンに接続され、界磁巻線に流れる界磁電流を制御することで発電量を制御するとともに、電機子巻線の通電相が半導体スイッチによって切り替えられる界磁巻線型の発電機と、
前記発電機の発電動作によって、前記エンジンに対して発電制動トルクをかける発電制動モードと、前記半導体スイッチによって前記電機子巻線の各通電相を短絡するとともに、前記界磁巻線に前記界磁電流を流すことにより、前記エンジンに対して短絡制動トルクをかける短絡制動モードとを切り替えるエンジン停止部と、を備え、
前記エンジン停止部は、前記エンジン停止条件が成立した場合に、まず前記発電制動モードを選択して、前記エンジンに対して前記発電制動トルクをかけ、その後前記短絡制動モードを選択して、前記エンジンに対して前記短絡制動トルクをかけ、
前記エンジン停止部は、
前記短絡制動モードを、前記界磁電流を一定の電流値に制御し、前記半導体スイッチによって短絡制動のオン、オフを切り替える高回転短絡制動モードと、前記半導体スイッチによって短絡制動をオン状態とし、前記界磁電流を、前記エンジンの回転変動を打ち消すトルクが発生する電流値に制御する低回転短絡制動モードとに分け、
前記短絡制動モードに切り替えた後、前記エンジンの回転数が、前記界磁巻線の時定数に基づいて算出される短絡制動モード切り替え回転数以上である場合には、前記高回転短絡制動モードを選択し、前記短絡制動モード切り替え回転数未満である場合には、前記低回転短絡制動モードを選択する
エンジン停止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両走行中に所定のエンジン停止条件が成立した場合に、エンジンへの燃料供給を停止し、その後所定のエンジン再始動条件が成立した場合に、始動装置を用いてエンジンの回転数を上昇させるとともに、エンジンへの燃料供給を再開するアイドリングストップ機能を備えた車両に適用されるエンジン停止制御装置およびエンジン停止制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アイドリングストップ機能を備えた車両では、ドライバの運転操作によってエンジンの再始動が要求された場合に、即座に再始動する迅速性が求められる。このとき、膨張行程で停止状態にある気筒に燃料を噴射することで迅速な再始動が可能となるが、膨張行程にあるクランク角範囲の中でも、ある特定のクランク角範囲にエンジンを停止させることにより、再始動性が向上することが知られている。【０００３】
そこで、エンジンの停止位置を適切な位置に制御することが必要となるが、ピストンのポンピングによって、エンジンの回転数は常に変動している。また、エンジンのフリクション等の要因によって、回転の低下挙動（減速度）はエンジン毎に異なる。そのため、エンジンの停止位置を適切な位置に精度良く制御することができないという問題があった。【０００４】
このような問題を解決する方法として、発電機の発電制動トルクを用いてエンジンの停止位置を制御する方法（例えば、特許文献１参照）や、電機子巻線の三相短絡による短絡制動トルクを用いてエンジンの停止位置を制御する方法（例えば、特許文献２、３参照）が提案されている。なお、各特許文献の制御の詳細については、後述する。【０００５】
ここで、車両に搭載される発電機の種類としては、界磁巻線に電流を流すことで発生する磁束により、電機子巻線に起電力を生じさせて発電動作とする界磁巻線型（同期機型）の発電機が一般的である。また、界磁巻線型の発電機に制動をかける方法は２つあり、一方は発電による発電制動であり、他方は電機子巻線の短絡による短絡制動である。【０００６】
コイルに発生する起電力は、一般にコイルを横切る磁束の速さに比例する。発電機は、プーリを介してエンジンと同期回転しているので、エンジンの回転数が高いほど、発電機の発電電圧を高くすることができる。なお、発電機の発電電圧がバッテリの端子間電圧よりも高い場合に充電状態となるので、発電電圧がバッテリの端子間電圧を下回った場合は発電動作とならず、発電制動トルクは発生しない。【０００７】
一方、短絡制動によるトルクは、電機子巻線の起電力を内部で消費することにより発生するものなので、バッテリ電圧の制約を受けない上に、極低回転域でもトルクを発生させることができる。しかしながら、磁石式の発電機では、回転子に常時磁束が発生しているので、短絡制動時に新たな電力を必要としないのに対して、界磁巻線型の発電機では、短絡制動を行うにあたり、界磁巻線に電流を流して磁束を発生させなければならないので、余分な電力が消費される。【０００８】
また、発電制動トルクは、バッテリ電圧に依存性があること、および短絡制動トルクは、バッテリ電圧に依存性がないことから、発電制動モード時における制動トルク特性と、短絡制動モード時における制動トルク特性とは、一般に一致しないことが分かる。【０００９】
ここで、特許文献１には、発電制動トルクを用いて停止位置を制御する方法が記載されている。この方法では、上述したように、低回転域で十分な発電制動トルクを発生させることができないので、回転停止に至る目標回転数（回転低下挙動）と一致させるように、発電制動トルクを制御している。これにより、発電制動トルクで制御できない低回転域の回転数挙動を揃え、特定のクランク角範囲にエンジンを停止させることとしている。【００１０】
また、特許文献２には、短絡制動トルクを用いて停止位置を制御する方法が記載されている。この方法では、上述したように、発電制動トルクを発生させることができない低回転域においても短絡制動トルクを発生させることにより、目標停止位置付近に精度良くエンジンを停止させることとしている。【００１１】
また、特許文献３には、特許文献２と同様に、短絡制動トルクを用いて停止位置を制御する方法が記載されている。この方法では、エンジンが所定回転数未満となった場合に、電動機の通電相を短絡して、短絡制動トルクを発生させることにより、エンジンを停止させることとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１０−４３５３２号公報
【特許文献２】特開２００１−１９３５４０号公報
【特許文献３】特開２００８−１３７５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。
特許文献１に係る発明において、再始動性を向上させるためには、上述したクランク角範囲をより精度良く制御する必要があるが、極低回転域で発電制動トルクを確保することができないので、エンジンの逆回転（揺り戻し）が発生し、逆回転中に再始動要求があった場合には、正転中よりも大きな駆動力が必要になるので、結果的に始動性が低下するという問題がある。【００１４】
また、特許文献２に係る発明は、磁石式の電動機を用いたものであり、各通電相を短絡することで短絡制動トルクを得ることができる。ここで、特許文献２に係る発明を界磁巻線型の発電機に適用すると、磁束は界磁電流によって発生し、電流の大きさによって短絡制動トルクも変化することから、単に通電相を短絡するだけでは短絡制動トルクを得ることができず、さらに、目標停止位置でエンジンが回転停止するように、界磁電流を適切に制御する必要があるという問題がある。【００１５】
また、特許文献３に係る発明では、エンジンが所定回転数未満となった場合に、電動機の通電相を短絡して、短絡制動トルクを発生させるが、界磁巻線は、一般に電機子巻線に比べてインダクタンス成分が大きく、電圧の変化に対する電流の変化には、応答遅れが伴う。そのため、特許文献３に係る発明では、電動機に短絡制動トルクの発生を指令してから、実際にエンジンが停止するまでに応答遅れが発生するので、エンジンを速やかに停止させることができないという問題がある。【００１６】
ここで、界磁電流が流れていない状態から所望の電流まで達する時間よりも、界磁電流が流れている状態から所望の電流まで達する時間の方が、短くなることが知られている。特許文献３に係る発明は、磁石式の電動機を用いたものなので、界磁巻線を持たず、また、短絡制動モードに切り替える直前の界磁電流の状態が明確でないので、界磁巻線型の発電機に適用した場合に、応答遅れが発生する恐れがある。【００１７】
さらに、短絡制動モードに切り替える所定回転数は、界磁巻線の状態を考慮して設定されたものではないので、エンジンが発電可能な回転数であるにもかかわらず、短絡制動モードに切り替わる可能性があり、結果的に減速時の運動エネルギが無駄に消費される恐れがある。【００１８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、界磁巻線型の発電機を用いて、揺り戻しを発生させることなく、目標停止位置に精度良くエンジンを停止させるとともに、消費電力が少なく、エネルギ効率の高いエンジン停止制御装置およびエンジン停止制御方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
この発明に係るエンジン停止制御装置は、エンジン停止条件が成立した場合に、エンジンへの燃料供給を停止してエンジンを停止させ、その後エンジン再始動条件が成立した場合に、エンジンを再始動させるエンジン制御部を備えた車両に適用されるエンジン停止制御装置であって、エンジンに接続され、界磁巻線に流れる界磁電流を制御することで発電量を制御するとともに、電機子巻線の通電相が半導体スイッチによって切り替えられる界磁巻線型の発電機と、発電機の発電動作によって、エンジンに対して発電制動トルクをかける発電制動モードと、半導体スイッチによって電機子巻線の各通電相を短絡するとともに、界磁巻線に界磁電流を流すことにより、エンジンに対して短絡制動トルクをかける短絡制動モードとを切り替えるエンジン停止部と、を備え、エンジン停止部は、エンジン停止条件が成立した場合に、まず発電制動モードを選択して、エンジンに対して発電制動トルクをかけ、その後短絡制動モードを選択して、エンジンに対して短絡制動トルクをかけ、エンジン停止部は、エンジンの回転数が所定回転数未満となった場合に、発電制動モードから短絡制動モードに切り替え、所定回転数は、界磁巻線に対して定格電流を流した場合に、発電機の発電電圧が、発電機に接続されたバッテリのバッテリ電圧を下回る回転数であるものである。
【００２０】
また、この発明に係るエンジン停止制御方法は、エンジン停止条件が成立した場合に、エンジンへの燃料供給を停止してエンジンを停止させ、その後エンジン再始動条件が成立した場合に、エンジンを再始動させる車両に適用されるエンジン停止制御装置によって実行されるエンジン停止制御方法であって、エンジン停止条件が成立した場合に、エンジンに接続され、界磁巻線に流れる界磁電流を制御することで発電量を制御する発電機の発電動作によって、エンジンに対して発電制動トルクをかける発電制動モードを選択するステップと、発電制動モードを選択するステップに続いて、発電機の電機子巻線の通電相を切り替える半導体スイッチによって、電機子巻線の各通電相を短絡するとともに、界磁巻線に界磁電流を流すことにより、エンジンに対して短絡制動トルクをかける短絡制動モードを選択するステップと、を有し、エンジンの回転数が所定回転数未満となった場合に、発電制動モードから短絡制動モードに切り替えられ、所定回転数は、界磁巻線に対して定格電流を流した場合に、発電機の発電電圧が、発電機に接続されたバッテリのバッテリ電圧を下回る回転数であるものである。
【発明の効果】
【００２１】
この発明に係るエンジン停止制御装置によれば、エンジン停止部は、エンジン停止条件が成立した場合に、まず発電機の発電動作によって、エンジンに対して発電制動トルクをかける発電制動モードを選択して、エンジンに対して発電制動トルクをかけ、その後半導体スイッチによって電機子巻線の各通電相を短絡するとともに、界磁巻線に界磁電流を流すことにより、エンジンに対して短絡制動トルクをかける短絡制動モードを選択して、エンジンに対して短絡制動トルクをかける。
また、この発明に係るエンジン停止制御方法によれば、エンジン停止条件が成立した場合に、発電機の発電動作によって、エンジンに対して発電制動トルクをかける発電制動モードを選択するステップと、このステップに続いて、半導体スイッチによって電機子巻線の各通電相を短絡するとともに、界磁巻線に界磁電流を流すことにより、エンジンに対して短絡制動トルクをかける短絡制動モードを選択するステップとを有している。
そのため、揺り戻しを発生させることなく、目標停止位置に精度良くエンジンを停止させるとともに、消費電力が少なく、エネルギ効率の高いエンジン停止制御装置およびエンジン停止制御方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置を示す構成図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置におけるエンジン回転数、発電電圧およびバッテリ電流のそれぞれと、時間との関係を示す説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置における発電機の発電制動トルク特性を示す説明図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置における発電機の短絡制動トルク特性を示す説明図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置の制御処理を示すフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置のエンジン停止処理のサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置の処理結果を示すタイミングチャートである。
【図８】この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置の制御処理における高回転短絡制動モードを示すタイミングチャートである。
【図９】この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置の制御処理における低回転短絡制動モードを示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、この発明に係るエンジン停止制御装置およびエンジン停止制御方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明するが、各図において同一、または相当する部分については、同一符号を付して説明する。
【００２４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置を示す構成図である。図１において、このエンジン停止制御装置は、界磁巻線型の発電機１０（以下、単に「発電機１０」と称する）、電機子巻線駆動回路２０、発電機電力センサ３０、バッテリ電圧センサ４０、バッテリ５０、発電機駆動部６０、エンジン停止部７０およびエンジン制御部８０を備えている。
【００２５】
発電機１０は、電機子巻線１１、界磁巻線１２および界磁巻線駆動回路１３を有している。電機子巻線駆動回路２０は、６個の半導体スイッチ（ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ、ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ）を有している。また、発電機駆動部６０は、界磁巻線駆動指令値生成部６１および半導体スイッチ制御部６２を有している。
【００２６】
発電機１０において、電機子巻線１１は固定子であり、界磁巻線１２は回転子である。また、電機子巻線１１に通電される通電相は、半導体スイッチにより切り替えられる。発電機１０は、界磁巻線１２に流れる界磁電流を制御することで、発電電圧もしくは発電電流、または発電制動トルクを制御するとともに、外部に接続されたバッテリ５０を充電する。なお、発電機１０の回転軸は、図示しないエンジンに接続され、エンジンの回転に同期して回転しており、発電時は、エンジン出力の一部が電力に変換される。
【００２７】
電機子巻線１１について、界磁巻線１２に流れる電流により発生した磁束が、電機子巻線１１を鎖交すると、起電力が発生する。ここで、起電力の大きさは、界磁巻線１２に発生する磁束が鎖交する単位時間あたりの変化に比例する。つまり、界磁巻線１２に流れる電流が大きければ大きいほど、また、エンジン回転数が高ければ高いほど、発生する起電力は大きくなる。
【００２８】
界磁巻線１２は、バッテリ５０からの電力により、自身に磁束を生じさせる。界磁巻線１２に発生する磁束の大きさは、界磁巻線１２に流れる電流の大きさに比例する。ここで、界磁巻線１２に流れる電流の大きさは、界磁巻線駆動指令値生成部６１によって目標値が決定され、この目標値に一致するように、界磁巻線駆動回路１３によって制御される。
【００２９】
電機子巻線駆動回路２０は、一般に全波整流回路と呼ばれ、電機子巻線１１で発生した三相交流波形を全波整流して、直流として取り扱えるようにする。なお、通常は、整流素子としてダイオードが用いられるが、ダイオードは整流時のロスが大きい。そこで、この電機子巻線駆動回路２０では、ダイオードの代わりにロスが小さい半導体スイッチを、三相交流の電気角に応じてオン、オフすることにより、整流時の効率を高めている。
【００３０】
発電機電力センサ３０は、発電機１０の端子電圧および電流を検出可能なセンサであり、発電機駆動部６０に接続されている。バッテリ電圧センサ４０は、バッテリ５０の電圧を検出可能なセンサであり、エンジン停止部７０に接続されている。バッテリ５０は、発電機１０により充電されるとともに、図示しない別系統の車両電気負荷に接続されており、この電気負荷に電力を供給している。
【００３１】
発電機駆動部６０は、内部に界磁巻線駆動指令値生成部６１および半導体スイッチ制御部６２を有し、エンジン制御部８０からの発電指令や、エンジン停止部７０からの制動指令（発電制動指令、短絡制動指令）に応じて、発電機１０を制御する。
【００３２】
界磁巻線駆動指令値生成部６１は、エンジン制御部８０からの発電指令や、エンジン停止部７０からの制動指令に応じて、界磁巻線１２に流す電流の目標値を演算する。
【００３３】
半導体スイッチ制御部６２は、エンジン制御部８０からの発電指令や、エンジン停止部７０からの発電制動指令があった場合には、三相交流の電気角に応じて、発生した電力が直流として取り出せるように、半導体スイッチのオン、オフを指令する。
【００３４】
また、半導体スイッチ制御部６２は、エンジン停止部７０からの短絡制動指令があった場合には、上位の半導体スイッチ（ＵＨ、ＶＨ、ＷＨ）をオフするとともに、下位の半導体スイッチ（ＵＬ、ＶＬ、ＷＬ）をオンして、電機子巻線１１の通電相を短絡（三相短絡）する。なお、上位の半導体スイッチがオンされて、下位の半導体スイッチがオフされてもよい。
【００３５】
エンジン停止部７０は、エンジン制御部８０から送信されるエンジン回転数等の情報や、バッテリ電圧センサ４０等から出力される電圧情報等に基づいて、最適なエンジン停止方法を判定し、発電機駆動部６０に対して、エンジンの制動（発電制動、短絡制動）を指令する。
【００３６】
エンジン制御部８０は、図示しないアクセルペダルやシフト等の情報に基づいて、ドライバおよび車両が要求する出力となるように、エンジンへ流入する空気量やエンジンの点火時期、燃料噴射量等を制御して、エンジンの出力を制御する。
【００３７】
また、エンジン制御部８０は、所定のエンジン停止条件（例えば、車速１５ｋｍ／ｈ以下でのブレーキ踏み込み操作）が成立した場合に、エンジンへの燃料噴射を停止し、所定のエンジン再始動条件（例えば、ブレーキ解除操作、アクセル踏み込み操作等）が成立した場合に、図示しないスタータ（始動装置）によりエンジンを回転させるとともに、エンジンへの燃料噴射を再開する（いわゆる、アイドリングストップ機能）。
【００３８】
ここで、図２を参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置におけるエンジン回転数（図２（ａ））、発電電圧（図２（ｂ））およびバッテリ電流（図２（ｃ））と、時間との関係についてそれぞれ説明する。
【００３９】
図２（ａ）〜（ｃ）において、エンジン回転数が低下している場合には、発電機１０の発電電圧は、エンジン回転数の低下とともに低下する。また、発電機１０の発電電圧が、バッテリ端子電圧を下回るＴ１のタイミングで、バッテリに流れる電流が、充電から放電へと変化する。
【００４０】
続いて、図３、４を参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置における発電機１０の発電制動トルク特性および短絡制動トルク特性についてそれぞれ説明する。
【００４１】
図３に示す発電制動トルク特性において、発電機１０が外部へ電力を出力しない回転数Ａ未満の領域では、発電による制動トルクは発生しない。また、図４に示す短絡制動トルク特性において、発電機１０が外部へ電力を出力しない回転数Ａ未満の領域であっても、短絡による制動トルクが発生する。このとき、ほぼゼロ回転から制動トルクが発生していることが分かる。
【００４２】
次に、図５のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置の制御処理について説明する。ここで、図５の処理は、エンジン停止部７０によって実行される。
【００４３】
まず、所定のエンジン停止条件が成立しているか否かが判定される（ステップＳ１０１）。
ステップＳ１０１において、エンジン停止条件が成立していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、そのまま図５の制御処理が終了する。
【００４４】
一方、ステップＳ１０１において、エンジン停止条件が成立している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、所定のエンジン回転数範囲毎にあらかじめ設定された目標停止位置のマップを用いて、目標停止位置が算出される（ステップＳ１０２）。
【００４５】
続いて、ステップＳ１０２で算出された目標停止位置と、あらかじめ設定された所定の減速度とに基づいて、目標回転数（の軌跡）が算出される（ステップＳ１０３）。
次に、エンジン停止処理のサブルーチンが実行され（ステップＳ１０４）、図５の制御処理が終了する。
【００４６】
続いて、図６のフローチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置のエンジン停止処理のサブルーチンについて説明する。ここで、図６の処理は、特に明示した場合を除き、エンジン停止部７０によって実行される。
【００４７】
まず、あらかじめ設定された所定の制動モード切り替え条件が成立しているか否かが判定される（ステップＳ２０１）。
ステップＳ２０１において、制動モード切り替え条件が成立していない（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制動モードが発電制動モードに設定される（ステップＳ２０２）。
【００４８】
なお、制動モード切り替え条件は、具体的には、エンジン回転数が所定回転数未満になったこと、発電機電力センサ３０で検出される発電機１０からバッテリ５０への電流がゼロＡ近傍の所定範囲内になったこと等が挙げられる。また、所定回転数は、界磁巻線１２の電気的な時定数に基づいて算出されてもよいし、界磁巻線１２に対して定格電流を流した場合に、発電機電力センサ３０で検出される発電機１０の発電電圧が、バッテリ電圧センサ４０で検出されるバッテリ電圧を下回る回転数であってもよい。
【００４９】
次に、目標回転数と現在のエンジン回転数との差が任意の所定倍されて、目標制動トルクが算出される（ステップＳ２０３）。
続いて、界磁巻線駆動指令値生成部６１において、ステップＳ２０３で算出された目標制動トルクを実現するために必要な目標界磁電流が、上述した発電制動トルク特性から算出される（ステップＳ２０４）。
【００５０】
次に、界磁巻線駆動指令値生成部６１により、ステップＳ２０４で算出された目標界磁電流が、界磁巻線駆動回路１３に指令される（ステップＳ２０５）。
続いて、半導体スイッチ制御部６２により、発電動作となるように、半導体スイッチを用いて通電相が切り替えられて（ステップＳ２０６）、ステップＳ２２２に移行する。このとき、電機子巻線駆動回路２０により、半導体スイッチ制御部６２からの指令に基づいて、半導体スイッチが切り替えられる。
【００５１】
一方、ステップＳ２０１において、制動モード切り替え条件が成立している（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、現在のエンジン回転数（Ｎｅ）が、短絡制動モード切り替え回転数（あらかじめ設定された所定Ｎｅ）未満であるか否かが判定される（ステップＳ２０７）。ここで、短絡制動モード切り替え回転数は、界磁巻線１２の電気的な時定数に基づいて算出される。
【００５２】
ステップＳ２０７において、現在のエンジン回転数が、短絡制動モード切り替え回転数以上である（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、制動モードが高回転短絡制動モードに設定される（ステップＳ２０８）。
【００５３】
次に、目標回転数と現在のエンジンの平均回転数との差が任意の所定倍されて、目標制動トルクが算出される（ステップＳ２０９）。
続いて、界磁巻線駆動指令値生成部６１において、ステップＳ２０８で算出された目標制動トルクを実現するために必要な目標界磁電流が、上述した短絡制動トルク特性から算出される（ステップＳ２１０）。
【００５４】
次に、界磁巻線駆動指令値生成部６１により、ステップＳ２１０で算出された目標界磁電流が、界磁巻線駆動回路１３に指令される（ステップＳ２１１）。このとき、界磁電流は、一定になるように制御される。
【００５５】
続いて、エンジン回転数が時間微分されて、エンジン回転加速度（ｄＮｅ）が算出される（ステップＳ２１２）。
次に、ステップＳ２１２で算出されたエンジン回転加速度の正負が判定される（ステップＳ２１３）。
【００５６】
ステップＳ２１３において、エンジン回転加速度が正である（ゼロよりも大きい）（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、半導体スイッチ制御部６２により、短絡制動動作となるように、半導体スイッチを用いて通電相が短絡されて（ステップＳ２１４）、ステップＳ２２２に移行する。このとき、電機子巻線駆動回路２０により、半導体スイッチ制御部６２からの指令に基づいて、半導体スイッチが切り替えられる。
【００５７】
一方、ステップＳ２１３において、エンジン回転加速度が負である（ゼロ以下である）（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、半導体スイッチ制御部６２により、短絡制動動作とならないように、半導体スイッチを用いて回路が開放されて（ステップＳ２１５）、ステップＳ２２２に移行する。このとき、電機子巻線駆動回路２０により、半導体スイッチ制御部６２からの指令に基づいて、半導体スイッチが切り替えられる。
【００５８】
一方、ステップＳ２０７において、現在のエンジン回転数が、短絡制動モード切り替え回転数未満である（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、制動モードが低回転短絡制動モードに設定される（ステップＳ２１６）。
【００５９】
続いて、エンジン回転数が時間微分されて、エンジン回転加速度が算出される（ステップＳ２１７）。
次に、目標回転数と現在のエンジンの平均回転数との差が任意の所定倍されて、目標制動トルクが算出される（ステップＳ２１８）。
【００６０】
続いて、界磁巻線駆動指令値生成部６１において、ステップＳ２１８で算出された目標制動トルクを実現するために必要な目標界磁電流が、上述した短絡制動トルク特性から算出される（ステップＳ２１９）。
次に、界磁巻線駆動指令値生成部６１により、ステップＳ２１９で算出された目標界磁電流が、界磁巻線駆動回路１３に指令される（ステップＳ２２０）。
【００６１】
続いて、半導体スイッチ制御部６２により、短絡制動動作となるように、半導体スイッチを用いて通電相が短絡されて（ステップＳ２２１）、ステップＳ２２２に移行する。このとき、電機子巻線駆動回路２０により、半導体スイッチ制御部６２からの指令に基づいて、半導体スイッチが切り替えられる。
【００６２】
次に、エンジンが停止したか否かが判定される（ステップＳ２２２）。ここで、エンジンの停止は、エンジンがあらかじめ設定された所定時間にわたって、ゼロ回転近傍で任意に設定される所定回転数範囲内にある場合に、エンジンが停止していると判定される。
【００６３】
ステップＳ２２２において、エンジンが停止した（すなわち、Ｙｅｓ）と判定された場合には、図６の処理が終了する。
一方、ステップＳ２２２において、エンジンが停止していない（回転中である）（すなわち、Ｎｏ）と判定された場合には、ステップＳ２０１に戻って、処理が繰り返し実行される。
【００６４】
以下、図７のタイミングチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置の処理結果（図５、６のフローチャート）について、発電制動トルクのみを用いて（発電制動モードのみで）エンジンの停止位置を制御した場合、および短絡制動のみを用いて（短絡制動モードのみで）エンジンの停止位置を制御した場合と比較して説明する。なお、短絡制動モードのうち、図６のステップＳ２０８、２１６で示した高回転短絡制動モードおよび低回転短絡制動モードについては、図８、９において後述する。
【００６５】
図７において、横軸は時間を示している。また、図７の縦軸は、上から順に、ドライバのブレーキ操作、エンジン制御部８０内で演算されるエンジン停止条件、エンジン停止部７０内で演算されるエンジン制動モード、エンジンの速度、エンジン回転数、目標制動トルク、実制動トルク、エンジンクランク角度を示している。
【００６６】
また、図７において、実線は、この発明の実施の形態１に係る処理によりエンジンの停止位置を制御した場合の動作を示し、一点鎖線は、発電制動トルクのみを用いてエンジンの停止位置を制御した従来技術による動作を示し、点線は、短絡制動トルクのみを用いてエンジンの停止位置を制御した従来技術による動作を示している。
【００６７】
まず、時刻Ｔ１以前の領域では、ブレーキは踏まれておらず、車両は惰性で走行している。
続いて、時刻Ｔ１において、ドライバはブレーキを踏み、車両は減速を開始する。
【００６８】
次に、時刻Ｔ２において、所定のエンジン停止条件が成立する。このとき、エンジン停止部７０は、エンジン制御部８０から送信されるエンジン停止条件の成立を受けて、所定のエンジン制動モード切り替え条件が成立しているか否かを判定する。この結果、条件が成立しているので、エンジン停止部７０は、エンジン制動モードを発電制動モードに設定する。
【００６９】
これにより、車両は減速を継続し、エンジン回転数も低下する。同時に、目標制動トルクが算出され、所定の時定数をもって界磁電流が立ち上がることにより、発電制動トルクが発生する。なお、短絡制動モードのみでエンジンの停止位置を制御した従来技術によれば、この領域で発電制動トルクによる制動を実行していないので、エンジン回転数の低下が、発電制動トルクをかけた場合に比べて緩やかになる。
【００７０】
続いて、時刻Ｔ３において、所定のエンジン制動モード切り替え条件が成立から不成立に変化する。この結果、エンジン停止部７０は、エンジン制動モードを短絡制動モードに設定する。
【００７１】
これにより、車速は減速を継続し、エンジン回転数も低下を継続する。このとき、直前に発電制動モードを経由しているので、界磁電流は既に一定の値をもっており、短絡制動モードに切り替えた場合であっても、継続して目標制動トルクを維持することができる。
【００７２】
なお、発電制動モードのみでエンジンの停止位置を制御した従来技術によれば、時刻Ｔ３において、エンジン回転数が発電下限回転数ＮＥ１を下回っており、発電制動トルクが低下している。さらに、時刻Ｔ３以降は、発電制動トルクをかけることができないので、エンジン停止までの挙動は、エンジンの惰性によって決定され、必ずしも算出された目標停止位置付近で停止しない。
【００７３】
これに対して、時刻Ｔ３から短絡制動モードのみでエンジンの停止位置を制御した従来技術によれば、直前まで界磁電流が流れていなかったので、所定の時定数をもって界磁電流が増加する。そのため、目標制動トルクを実現できるまでにある程度の所定時間を要する。この間、エンジンの回転数は、目標回転数に対して緩やかに推移することとなる。その結果、目標停止位置に到達するまでの時間が遅くなる。
【００７４】
次に、時刻Ｔ４において、エンジンは目標停止位置に到達する。このとき、目標制動トルクはゼロに変更されるが、界磁電流は時定数をもって低下するので、ある程度の所定期間は制動トルクが発生する。そのため、エンジンの逆回転（揺り戻し）は発生しない。
【００７５】
続いて、時刻Ｔ５において、発電制動モードのみでエンジンの停止位置を制御した従来技術におけるエンジン回転数が、ゼロに到達する。なお、時刻Ｔ３から時刻Ｔ５までの間、制動トルクがかけられていない（制御されていない）ので、ゼロ回転時の停止位置は、目標停止位置から大きく外れている。また、エンジンの回転停止直前に制動トルクがかけられていないので、エンジンの逆回転（揺り戻し）が発生する。
【００７６】
次に、時刻Ｔ６において、短絡制動モードのみでエンジンの停止位置を制御した従来技術におけるエンジン回転数が、ゼロに到達する。ここで、エンジンの回転停止直前まで制動トルクがかけられているので、ゼロ回転時の停止位置は、目標停止位置付近となる。また、エンジンの逆回転も発生しない。
【００７７】
しかしながら、発電制動モードにより車両の運動エネルギが電力に変換されていないこと、および短絡制動モードの期間が、この発明の実施の形態１に係る短絡制動モードの期間よりも長くなることから、制動に必要なエネルギが、この発明の実施の形態１のものよりも多くなる。
【００７８】
続いて、時刻Ｔ７において、発電制動モードのみでエンジンの停止位置を制御した従来技術におけるエンジン回転数が、逆回転を経た後、ゼロに到達する。ここで、エンジンが逆回転したので、時刻Ｔ５でのエンジンクランク角度よりも目標停止位置には近づいているものの、目標停止位置付近での制動トルクが制御されていないので、目標停止位置近傍に停止していないことが分かる。
【００７９】
以下、図８、９のタイミングチャートを参照しながら、この発明の実施の形態１に係るエンジン停止制御装置の制御処理における、図６のステップＳ２０８、２１６で示した高回転短絡制動モードおよび低回転短絡制動モードについて説明する。なお、図８は、高回転短絡制動モード（図７に示した短絡制動モードにおける時刻Ｔ３近傍）を示し、図９は、低回転短絡制動モード（図７に示した短絡制動モードにおける時刻Ｔ４近傍）を示している。
【００８０】
図８、９において、横軸は時間を示している。また、図８、９の縦軸は、上から順に、エンジン回転数、回転加速度、界磁電流、半導体スイッチ、制動トルクを示している。なお、図８、９において、目標回転数、目標トルクおよび実制動トルクは、実際には斜めの線で表されるが、簡単のために、直線で表している。
【００８１】
図８において、瞬時回転数は、複数あるピストンの上下運動を回転運動に変えているので、所定の幅を持って脈動している。また、平均回転数は、振幅の中心付近に演算される。
【００８２】
回転加速度は、瞬時回転数の微分演算によって求められる。また、界磁電流は、平均目標トルク（後述する）と短絡制動トルク特性とに基づいて、一定値となるように制御される。
【００８３】
半導体スイッチは、回転加速度が正の場合にオン（三相短絡実行）とし、回転加速度が負の場合にオフ（回路オープン、三相短絡なし）とする。また、制動トルクは、半導体スイッチがオフ（回路オープン、三相短絡なし）の場合に発生せず、半導体スイッチがオン（三相短絡実行）の場合に、所定の大きさの制動トルクが発生する。
【００８４】
ここで、高回転短絡制動モード時は、界磁電流を常に流しているので、三相短絡制動のオン、オフにかかわらず、電流分の損失が発生する。平均目標トルクは、平均回転数と目標回転数との差に基づいて求められる。
【００８５】
図９において、瞬時回転数は、複数あるピストンの上下運動を回転運動に変えているので、所定の幅を持って脈動している。また、平均回転数は、振幅の中心付近に演算される。
【００８６】
回転加速度は、瞬時回転数の微分演算によって求められる。また、界磁電流は、発電機１０の短絡制動トルク特性に基づいて、目標トルクを実現するために必要な大きさに制御される。
【００８７】
半導体スイッチは、常時オン（三相短絡実行）している。また、制動トルクは、回転加速度に応じた値で制御される。すなわち、回転加速度が正であれば制動トルクは大きくなり、回転加速度が負であれば制動トルクは小さくなる。
【００８８】
ここで、平均目標トルクは、平均回転数と目標回転数との差に基づいて求められる。また、目標トルクは、回転加速度を任意の所定倍した値を、平均目標トルクに加えた値として算出される。
【００８９】
以上のように、実施の形態１によれば、エンジン停止部は、エンジン停止条件が成立した場合に、まず発電機の発電動作によって、エンジンに対して発電制動トルクをかける発電制動モードを選択して、エンジンに対して発電制動トルクをかけ、その後半導体スイッチによって電機子巻線の各通電相を短絡するとともに、界磁巻線に界磁電流を流すことにより、エンジンに対して短絡制動トルクをかける短絡制動モードを選択して、エンジンに対して短絡制動トルクをかける。
そのため、揺り戻しを発生させることなく、目標停止位置に精度良くエンジンを停止させるとともに、消費電力が少なく、エネルギ効率の高いエンジン停止制御装置およびエンジン停止制御方法を得ることができる。
すなわち、短絡制動モードの期間を極力短くして、消費電力を抑えるとともに、可能な限り、運動エネルギを電気エネルギとして回収することができる。
【００９０】
また、発電制動モードと短絡制動モードとを組み合わせることにより、界磁電流が立ち上がった状態で短絡制動モードに切り替えることができるので、高い応答性を実現することができる。
また、異なるトルク特性の制動モードを切り替えることにより、広い回転域において、停止位置制御の制御性を向上させることができる。
【００９１】
また、エンジン停止部は、エンジンの回転数が所定回転数未満となった場合に、発電制動モードから短絡制動モードに切り替える。
ここで、エンジンの回転センサは、一般的な車両には搭載されているので、特別な装置を追加することなく、適切なタイミングで制動モードを切り替えることができる。
【００９２】
また、所定回転数は、界磁巻線の時定数に基づいて算出される。
そのため、エンジンの気筒間周期が界磁巻線の時定数よりも長い領域において、短絡制動による停止位置制御が効果的に働かないことにより、不必要に電力を消費したり、精度良く制御できなくなったりすることを防止することができる。
【００９３】
また、所定回転数は、界磁巻線に対して定格電流を流した場合に、発電機の発電電圧が、発電機に接続されたバッテリのバッテリ電圧を下回る回転数である。
そのため、発電限界回転数まで発電制動モードを維持するので、運動エネルギを回生して、電力として蓄えることができ、高いエネルギ効率を実現することができる。
【００９４】
また、エンジン停止部は、発電機からバッテリに流れる電流が、ゼロＡ近傍の所定範囲内になった場合に、発電制動モードから短絡制動モードに切り替える。
ここで、充電電流を直接検出することにより、ぎりぎりまで発電制動モードを維持することができるので、運動エネルギを回生して、電力として蓄えることができ、高いエネルギ効率を実現することができる。
【００９５】
また、エンジン停止部は、短絡制動モードに切り替えた後、時間が経過するに従って、短絡制動トルクが大きくなるように、界磁電流を制御する。
そのため、界磁電流を、低回転域でのトルクが増大するように制御することにより、揺り戻しを防止することができる。
【００９６】
また、エンジン停止部は、短絡制動モードを、界磁電流を一定の電流値に制御し、半導体スイッチによって短絡制動のオン、オフを切り替える高回転短絡制動モードと、半導体スイッチによって短絡制動をオン状態とし、界磁電流を、エンジンの回転変動を打ち消すトルクが発生する電流値に制御する低回転短絡制動モードとに分け、界磁巻線の時定数に基づいて算出される短絡制動モード切り替え回転数に応じて、高回転短絡制動モードと低回転短絡制動モードとを切り替える。
そのため、低回転域において、制動トルクの制御性が高い界磁電流による短絡制動を導入することにより、目標停止位置に精度良くエンジンを停止させるとともに、回転数によらず気筒間変動を小さくして、ドライバビリティを向上させることができる。
また、短絡制動モード切り替え回転数を、界磁巻線の時定数に基づいて算出することにより、エンジン回転数の変動抑制効果を高めることができる。
【００９７】
また、発電機は、発電電動機である。
そのため、再始動用の始動装置として、発電電動機を備えた車両であっても、本発明を適用することが可能となり、ハードウェアの大きな変更なしに、ドライバビリティを向上させることができる。
【図１】
0005971668.tif 000002
【図２】
0005971668.tif 000003
【図３】
0005971668.tif 000004
【図４】
0005971668.tif 000005
【図５】
0005971668.tif 000006
【図６】
0005971668.tif 000007
【図７】
0005971668.tif 000008
【図８】
0005971668.tif 000009
【図９】
0005971668.tif 000010