(57)【要約】  本発明は、内燃機関（１）の短時間のストップおよびスタータ（２）としての電気機械を用いた内燃機関（１）のスタートを実施する、車両における内燃機関（１）のスタート・ストップ制御のための方法に関する。内燃機関（１）は停止条件が存在する場合に例えば機関制御装置によって停止され、かつ、スタート・ストップ制御装置（１４）によって、始動条件に基づきスタート信号が存在するか否かが確認される。内燃機関（１）の再始動を著しく早期に実施できることによって車両の快適性を向上させるために、スタート・ストップ制御装置（１４）によって、内燃機関（１）が停止するまでの期間（ｔ）内に、運転ストラテジによって内燃機関（１）が制御される。
2011529543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の短時間のストップおよびスタータ（２）としての電気機械を用いた内燃機関（１）のスタートを実施する、車両における内燃機関（１）のスタート・ストップ制御のための方法であって、
前記内燃機関（１）は停止条件が存在する場合に例えば機関制御装置によって停止され、かつ、スタート・ストップ制御装置（１４）によって、始動条件に基づきスタート信号が存在するか否かを確認する、スタート・ストップ制御のための方法において、
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、前記内燃機関（１）が停止するまでの期間（ｔ）内に、運転ストラテジによって前記内燃機関（１）を制御することを特徴とする、スタート・ストップ制御のための方法。
【請求項２】
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、スタート信号（Ｉ）が検出される時点までの前記内燃機関（１）の停止信号の持続時間および／または前記内燃機関（１）の惰性走行の回転数（ｎ1）に依存して、所定の運転ストラテジを選択する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、電気機械への給電の時点および／または持続時間に関する所定の設定、例えば給電の電流強度に関する所定の設定、また、例えば前記電気機械の制動装置（１７）の使用に関する所定の設定を有する運転ストラテジを選択する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、電気機械としての前記スタータ（２）と前記内燃機関（１）を機械的に接続させることができるクラッチ装置（３）が操作される時点に関する所定の設定を有する運転ストラテジを選択する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、前記内燃機関（１）の停止時点に関する所定の設定を有する運転ストラテジを選択する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、前記内燃機関（１）が自立的に始動可能であり、かつ、前記内燃機関（１）をアイドリング回転数へと加速させることができる第１の期間（ｔ1）内にスタート信号が検出されるか否かを検査する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
第１の期間（ｔ1）よりも長い第２の期間（ｔ2）の経過後、または前記内燃機関（１）の回転数の経過に応じて、前記スタート・ストップ制御装置（１４）によってスタート信号が検出されなかった場合には、スタータ（２）への給電が行われ、スタータ（２）の回転数が上昇し、第３の期間（ｔ3）内にスタート信号が検出されるか否かが検査され、前記スタータ（２）を前記内燃機関（１）と噛み合わせるためにクラッチ装置（３）が操作されるように、運転ストラテジを用いて前記スタータ（２）および前記クラッチ装置（３）を制御する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記スタータ（２）に出力の一部を給電し、前記スタート・ストップ制御装置（１４）によってスタート信号が第４の期間（ｔ4）内に検出されるか否かを検査し、前記スタータ（２）の回転数を前記内燃機関（１）の低減していく回転数に合わせて上昇され、前記スタータ（２）をクラッチ装置（３）によって、前記内燃機関（１）の回転数と実質的に同じ回転数でクラッチに入れるか、噛み合わせる、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
第４の期間（ｔ4）が終了するまでにスタート信号が検出されない場合に前記スタータ（２）が停止されるように前記スタータ（２）に電力の一部を給電し、スタータ（２）を前記内燃機関（１）の停止と実質的に同じ時点に停止させる、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記内燃機関（１）の停止信号の発生とほぼ同時に前記スタータ（２）に給電を行い、前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、スタート信号が第５の期間（ｔ5）内に検出されるか否かを検査する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記スタータ（２）の回転数が前記内燃機関（１）の回転数に達すると、前記スタータ（２）をクラッチ装置（３）によって前記内燃機関（１）と接続する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記内燃機関（１）のストップ信号の発生と実質的に同時に前記スタータ（２）を加速させるために前記スタータ（２）に給電を行い、前記内燃機関（１）を所定の第６の期間（ｔ6）の経過後に停止し、第７の期間（ｔ7）内に前記スタータ（２）と前記内燃機関（１）をそれぞれ実質的に同じ回転数でクラッチ装置（３）によって機械的に接続する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記スタータ（２）の回転数を制動装置（１７）によって制動し、前記内燃機関（１）の回転数に合わせる、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
コンピュータプログラムがスタート・ストップ制御装置（１４）において実施される場合に、請求項１から１３までの少なくとも１項記載の方法の全てのステップを実施するためにプログラム命令と共にプログラムメモリにロードされるコンピュータプログラム製品。
【請求項１５】
内燃機関（１）の短時間のストップと、例えばスタータ（２）としての電気機械を用いた、内燃機関（１）のスタートとを実施する、車両における内燃機関（１）のためのスタート・ストップ制御装置（１４）であって、
前記内燃機関（１）は停止条件が存在する場合に機関制御装置（７）によって停止され、かつ、スタータ制御装置（６）によって、始動条件に基づきスタート信号が存在するか否かが確認される、スタート・ストップ制御装置において、
前記スタート・ストップ制御装置（１４）は、プログラムメモリを備えたマイクロコンピュータを有し、有利には請求項１から１３までのいずれか１項に記載された方法を実施するために、例えば請求項１４に記載されたコンピュータプログラム製品が前記プログラムメモリにロードされることを特徴とする、スタート・ストップ制御装置（１４）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の短時間のストップ、また殊にスタータとしての電気機械を用いた内燃機関のスタートのための、車両における内燃機関のスタート・ストップ制御のための方法に関し、内燃機関は停止条件が存在する場合に機関制御装置によって停止され、かつ、スタート・ストップ制御装置によって、始動条件に基づきスタート信号が存在するか否かが確認される。さらに本発明は、コンピュータプログラム製品ならびに車両における内燃機関のためのスタート・ストップ制御装置に関する。
【０００２】
燃料を節約し、また内燃機関の排ガスエミッションを削減するために、例えば信号待ちの際、または短時間のストップを強制する他の交通障害において、車両における内燃機関を機関制御装置によって所定の停止条件にしたがい、殊に所定の時間の経過後に停止させることが公知である。通常の場合、内燃機関は、内燃機関のリングギヤに噛み合わされるスタータピニオンを有するスタータを用いて始動される。スタータピニオンを用いて始動される内燃機関のその種の構造の場合、内燃機関の再始動に関して、内燃機関を再び始動できるようになるまでに待機しなければならない最小時間が存在する。
【０００３】
スタータピニオンを用いる古典的なスタータの他に、ベルト式スタータ、統合スタータ、また、電気機械と内燃機関との間の切り替え可能なクラッチを備えたハイブリッド駆動装置も公知である。最後に挙げた構造では、スタータの種類に応じて内燃機関におけるスタータに関する介入位置も異なるので、内燃機関はスタータピニオン、クランク軸もしくはパワートレーンのいずれかを介して始動される。
【０００４】
DE 10 2006 011 644 A1からは、内燃機関のリングギヤおよびスタータピニオンを備えた装置、またその種の装置の作動方法が公知であり、ここではリングギヤの回転数およびスタータピニオンの回転数が求められ、スタータピニオンは内燃機関の停止に応じて、内燃機関の惰性走行の際と実質的に同じ回転数で噛み合わされる。スタータピニオンは内燃機関が回転し始めるまで噛み合わされた状態のままである。
【０００５】
DE 10 2006 039 112 A1には、自動車の内燃機関のためのスタータの回転数を検出するための方法が記載されている。さらにこの刊行物には、スタータが固有のスタータ制御装置を有し、このスタータ制御装置によってスタータの回転数が算出され、回転数の低下に起因して内燃機関がそれ自体でもはや始動できない場合に、スタータ・ストップ運転においてスタータのピニオンが加速される。ピニオンは惰性走行の内燃機関のリングギヤと同期された回転数で噛み合わされる。
【０００６】
DE 10 2005 004 326には、噛み合わせ過程と始動過程が別個に行われる、内燃機関のための始動装置が記載されている。このために始動装置は制御ユニットを有し、この制御ユニットはスタータピニオンを噛み合わせるための調整素子とスタータモータを別個に駆動制御する。ドライバが新たなスタート要求を発する前に、制御ユニットによって車両の始動過程前にピニオンをリングギヤに噛み合わせることができる。この場合、噛み合いリレーとしての調整素子が内燃機関の惰性走行中に既に駆動制御される。噛み合い装置の摩耗を可能な限り少なくするために、回転数閾値は機関のアイドリング回転数を大幅に下回る。スタータモータの非常に高い始動電流による電圧降下を回避するために、制御装置によって例えばスタータ電流をクロック制御することによって円滑な始動が行われる。搭載電源網の出力がバッテリ状態の分析によって監視され、相応にスタータモータがクロック制御される、もしくはスタータモータに給電される。さらにこの刊行物には、始動時間を短縮するために内燃機関の停止状態においてクランク軸を位置決めできることが記載されている。
【０００７】
DE 10 2005 021 227 A1には、制御ユニット、スタータリレー、スタータピニオンおよびスタータモータを備えた、自動車における内燃機関のための始動装置が記載されている。スタート・ストップ運転ストラテジに関して、給電を調整することによって低減された力でスタータリレーのアンカーを進められ、第１段階でスタータピニオンが内燃機関のリングギヤに噛み合わされ、第２段階でアンカーの完全な力でもってスイッチングコンタクトが閉じられ、スタータモータに最大限のエネルギでもって給電が行われる。スタータモータは制御ユニット内のトランジスタを介して、スタータピニオンを噛み合わせた際に調整された電流でもって回転し始め、歯と歯が噛み合わされた位置において、スタータピニオンがリングギヤにおける後続の歯のすき間に円滑に回転して移動する。
【０００８】
本発明の課題は、車両の快適性を改善するために、内燃機関の再始動を著しく高速に実施することができる、冒頭で述べたような方法、コンピュータプログラムおよびスタート・ストップ制御装置を提供することである。
【０００９】
本発明によれば、この課題は、請求項１，１４および１５の特徴部分に記載されている構成によって解決される。有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１０】
本発明が基礎とする着想は、停止条件に基づき内燃機関が惰性走行する時間を、内燃機関の考えられるスタート時間としてスタート・ストップ制御装置において実現することである。これによって、車両運転の高速な変化を実施することができる。
【００１１】
上記の課題は、内燃機関が停止状態に達するまでの期間内に、スタート・ストップ制御装置が運転ストラテジによって内燃機関を制御する方法によって解決される。したがって、内燃機関を惰性走行において既にスタート・ストップ制御装置によって所定の運転ストラテジに基づき再始動できることによって、信号待ちや同様の交通障害の際に快適性の向上および待機時間の短縮が達成される。この方法を、スタータピニオンを有するスタータを備えた従来の車両にも、ベルト式スタータまたは統合スタータ、もしくは、ジェネレータの機能も同時に満たしているパワートレーン内のスタータを備えたフルハイブリッド車両にも適用することができる。したがって、ドライバは長時間待機する必要はなく、ドライバの素早い切り替え要求に対して非常に高速に反応することができる。したがって、スタート・ストップ制御装置において実現される本発明による方法を用いる車両は運転障害も生じさせない。何故ならば、内燃機関を高速に始動させることができるからである。
【００１２】
最適化されたスタート・ストップ制御を放棄する必要なく、可能な限り資源を節約し、また駆動コンポーネントの寿命、したがってスタータの寿命を延ばすために、スタート・ストップ制御装置によって、所定の運転ストラテジが、スタート信号が検出される時点までの内燃機関の停止信号の持続時間および／または内燃機関の惰性走行時の回転数に依存して選択される。したがって、運転ストラテジを個別に内燃機関のタイプに適合させることができ、また運転ストラテジにおいて、電気機械によって内燃機関を始動させることがそもそも必要であるか否かを決定することができる。
【００１３】
本発明の１つの実施形態によれば、スタート・ストップ制御装置によって、電気機械への給電の時点および／または持続時間に関する所定の設定、殊に給電の大きさないし給電強度に関する所定の設定、また殊に、電気機械の制動装置の使用に関する所定の設定を有する運転ストラテジが選択される。つまり、運転ストラテジが車両タイプおよび所定の駆動コンポーネントに依存して、電気機械の給電の時点ならびに持続時間および／または強度を規定する経験的な値から運転ストラテジを求めることができる。運転ストラテジを製造メーカの希望およびドライバの希望に適合させることができる。例えば、駆動コンポーネントの長い寿命が所望されるのか、または、内燃機関をより早く使用可能状態にすることが重要であるのかといった希望に適合させることができる。
【００１４】
さらに有利には、スタート・ストップ制御装置によって、電気機械としてのスタータと内燃機関を機械的に接続させることができるクラッチ装置が操作される時点に関する所定の設定を有する運転ストラテジが選択される。このことは、別個に調整された運転ストラテジに依存して、スタータが早期に内燃機関と噛み合わされるべきか否か、または、特定のイベント、例えばスタート信号の発生の後にのみ噛み合わされるべきか否かが確認されるという利点を有する。
【００１５】
運転ストラテジをさらに個別的に駆動コンポーネント、例えば電気機械に適合させ、また自動車メーカならびに車両ドライバの考えられる希望に適合させるために、例えば、内燃機関の動作特性に関する変更の希望を可能な限り迅速に実施するために、有利にはスタート・ストップ制御装置によって、内燃機関の停止の時点に関する所定の設定を有する運転ストラテジを選択することができる。したがって、内燃機関は例えば、従来技術から公知の停止条件が示されるだけで停止されるのではなく、例えば、特定のイベント、例えば、スタータの始動もしくはスタータと内燃機関の噛み合わせと結び付けられている新たな停止条件を規定することができる。
【００１６】
第１の有利な実施形態によれば、スタート・ストップ制御装置によって、内燃機関が自立的に始動可能であり、アイドリング回転数へと加速させることができる第１の期間ｔ1内にスタート信号が検出されるか否かが検査される。本発明によるこの第１の運転ストラテジは、内燃機関を始動させるために付加的な電気機械を駆動制御する必要ないので殊に有利である。すなわち、機関制御装置が停止信号「機関停止」を受信した後に、内燃機関が停止する前に、内燃機関を再始動させることができる。種々の措置によって内燃機関を停止することができる。例えば、点火可能な混合気の供給の停止または点火の中断によって内燃機関を停止することができる。内燃機関の機関回転数はスロットルバルブが閉じられることによって線形に低下する。内燃機関がまだ停止していない短い期間内に機関制御装置がスタート信号を受信することによって、機関制御装置はそれより前に講じていた措置を停止することができるので、内燃機関は自身の力で再び自立的に加速することができる。したがって、スタート・ストップ制御装置を用いて、いわゆる「チェンジ・オブ・マインド」、すなわち運転要求の変更を第１の運転ストラテジにしたがい高速に実施することができる。
【００１７】
本発明の１つの実施形態、殊に第２の運転ストラテジによれば、第１の期間ｔ1よりも長い第２の期間ｔ2の経過後に、この第２の期間ｔ2内にスタート・ストップ制御装置によってスタート信号が検出されなかったことが確認されると、スタータへの給電が行われてスタータの回転数が上昇するように、運転ストラテジを用いてスタータならびにスタータと内燃機関を機械的に接続するクラッチ装置に作用が及ぼされる。さらには、クラッチ装置を作動させてスタータを内燃機関と噛み合わせるために、第３の期間ｔ3内にスタート信号が検出されるか否かが検査される。この特別な運転ストラテジによれば、内燃機関をより高速に始動させるための所定の回転数に達するためにスタータがある程度の時間を要することが基礎とされる。したがって、所定の第３の期間ｔ3内にスタート信号が検出された場合にはクラッチ装置が操作される。
【００１８】
クラッチ装置は、例えばハイブリッド駆動装置のクラッチとして電気機械と内燃機関との間に配置されている従来のマルチディスククラッチを有する。択一的にクラッチ装置は、内燃機関のリングギヤに噛み合わされる従来のスタータピニオンを備えた伝動装置も有する。所定の期間内にスタート信号が検出された後にのみ噛み合わせが行われることによって摩耗が低減される。何故ならば、実際にスタート信号が存在する場合にのみ、クラッチ装置は例えばマルチディスククラッチの操作またはスタータピニオンの噛み合わせを行うので、電気機械と内燃機関との間の相対回転数は比較的小さいからである。
【００１９】
スタータはある程度の回転数に達するまである程度の時間を要するので、別の有利な実施形態によれば、スタータには電力の一部、例えば５０％の電力で給電が行われ、スタート・ストップ制御装置によってスタート信号が第４の期間ｔ4内に検出されるか否かが検査され、検出された場合には、スタータの回転数が内燃機関の低減していく回転数に合わせて上昇され、スタータはクラッチ装置を用いて内燃機関の回転数と実質的に同じ回転数でクラッチが入れられるか、内燃機関に噛み合わされる。したがって、内燃機関の停止信号が発生した際、または、後の時点における予防的な措置としてスタータに給電が行われ、スタート信号が検出された場合に内燃機関がより高速に始動される。この運転ストラテジによっても、所定の第４の期間ｔ4内にスタート信号が検出された場合にのみクラッチ装置が操作される。スタート信号が検出された場合、同期された噛み合わせを行うための回転数により早い時点に達する。比較的弱い給電が行われることによって、スタータは、最終的な回転数よりも低い一定の回転数に達する。
【００２０】
さらに有利には、第４の期間ｔ4が終了するまでにスタート信号が検出されない場合、または第４の期間ｔ4外でスタート信号が検出される場合に、スタータが停止されるようにスタータには電力の一部が給電されるので、スタータは内燃機関の停止と実質的に同じ時点に停止する。このことは、停止状態になった後に内燃機関を即座に始動させることができるという利点を有する。これは重要である。何故ならば、内燃機関はいわゆるスリップトルクに起因して、もしくは摩擦に起因して、クラッチ装置を介して内燃機関とまだ機械的に接続されていないスタータよりも大きいマイナスの加速、すなわち回転数のより早く低下を示すからである。したがって上記の措置が講じられない場合には、スタータは内燃機関よりも遅い時点において停止し、したがってスタータピニオンは遅延して、このスタータピニオンが停止した際に漸く噛み合わされる。
【００２１】
本発明の１つの実施形態によれば、殊にスタータピニオンを備えたスタータにおいて、スタータの回転数と内燃機関の回転数とをより早期に同期させるために、内燃機関の停止信号が発生した時点と同じ時点にスタータへの給電が行われ、第５の期間ｔ5内にスタート信号が検出されるか否かがスタート・ストップ制御装置によって検査される。第５の期間ｔ5内にスタート信号が検出されない場合には、スタータへの給電はもはや行われないので、スタータは内燃機関の低下していくアイドリング回転数に合わせて実質的に内燃機関と同時に停止する。スタータおよび内燃機関の伝動装置部分の摩耗を可能な限り少なくし、クラッチ装置が可能な限り長い寿命を有するようにするために、有利には、スタータの回転数と内燃機関の回転数が同期すると、クラッチ装置によってスタータが内燃機関と接続される。
【００２２】
代替的な運転ストラテジによれば、スタータの回転数が内燃機関の回転数のオーダになるまでのスタータの比較的長い回転時間に基づき、有利には、内燃機関のストップ信号の発生と実質的に同時にスタータを加速させるためにスタータに給電が行われた後に、内燃機関は所定の第６の期間ｔ6の経過後に停止されるので、第７の期間ｔ7内にスタート信号が発生し、スタータと内燃機関はそれぞれ実質的に同じ回転数でクラッチ装置によって機械的に接続される。スタータが始動された後に内燃機関を遅延させて停止させることによって、内燃機関の回転数をより早期にスタータの回転数に同期させることができ、したがって、例えばスタータピニオンをクラッチ装置によって、より早い時点にリングギヤに噛み合わせることができるので、内燃機関を始動させるための時間は短縮されている。
【００２３】
別の有利な実施形態によれば、スタータは給電が行われない場合に内燃機関よりも緩慢に減速するので、スタータは制動装置によって内燃機関と同じ回転数まで減速される。したがって、スタータの回転数を制動装置によって、比較的長い時間にわたり速度を介して、内燃機関の回転数に平行させて低減させることができる。スタータは、クラッチ装置を用いて例えばスタータピニオンをリングギヤに噛み合わせることによって機械的な接続を確立するために、比較的長い時間にわたり動作可能な状態にある。制動装置を機械的に、例えば、ディスクブレーキとして構成することができるか、スタータ制御装置による駆動制御装置を備えさせることによって電気機械的に構成することができる。
【００２４】
前述の課題は、コンピュータプログラムがスタート・ストップ制御装置において実施される場合に、上述の方法のうちの少なくとも１つの全てのステップを実施するためにプログラム命令と共にプログラムメモリにロードされるコンピュータプログラム製品によって解決される。
【００２５】
コンピュータプログラム製品は、車両内の付加的な構成部材を必要とせず、車両内に既に設けられている制御装置においてモジュールとして実施することができる。コンピュータプログラム製品を例えば機関制御装置、ハイブリッド制御装置またはスタータ制御装置内に設けることができる。コンピュータプログラム製品は、個別的な特定の顧客要望に容易に適合させることができ、また改善された経験値によって運転ストラテジを改善することができる、もしくは、車両に別個に設けられている値に適合させることができるという利点を有する。
【００２６】
さらに上記の課題は、車両における内燃機関のためのスタート・ストップ制御装置によっても解決され、スタート・ストップ制御装置はプログラムメモリを備えたマイクロコンピュータを有し、プログラムメモリには上述の方法のうちの少なくとも１つを実施するために上述のコンピュータプログラム製品がロードされる。さらにスタート・ストップ制御装置は、所定の期間に依存して所定の運転ストラテジをトリガできるようにするためにタイマを有する。スタート・ストップ制御装置を車両内の別個の制御装置として構成することができる。またスタート・ストップ制御装置をコストの理由から、または機関制御装置、スタータ制御装置またはハイブリッド制御装置内の構造空間を節約するためにそれらの一部として構成することができる。
【００２７】
上記において説明した特徴、また下記においてさらに説明する特徴はそれぞれ記載した組み合わせでしか使用できないのではなく、他の組み合わせにおいても使用できるものであると解される。
【００２８】
以下では、添付の図面に記載した実施例を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】車両の駆動コンポーネントの概略的なブロック回路図を示す。
【図２】第１の運転ストラテジによる回転数と時間の関係を表すダイヤグラムを示す。
【図３】第２の運転ストラテジによる回転数と時間の関係を表すダイヤグラムを示す。
【図４】スタート信号も合わせた、第３の運転ストラテジによる回転数と時間の関係を表すダイヤグラムを示す。
【図５】第４の運転ストラテジによる回転数と時間の関係を表すダイヤグラムを示す。
【図６】スタート信号も合わせた、第４の運転ストラテジによる回転数と時間の関係を表すダイヤグラムを示す。
【図７】第５の運転ストラテジによる回転数と時間の関係を表すダイヤグラムを示す。
【図８】第６の運転ストラテジによる回転数と時間の関係を表すダイヤグラムを示す。
【００３０】
図１は、内燃機関１と、内燃機関１のためのスタータ２として機能する電気機械とを備えている車両における駆動コンポーネントの概略的なブロック回路図を示す。スタータ２と内燃機関１との間には、切り替え可能な機械的な接続のために、クラッチ装置３が構成されており、このクラッチ装置３は図１に示されている殊に有利な実施形態において、スタータピニオン４と内燃機関１のリングギヤ５を有している。クラッチ装置３はさらに噛み合いリレー２１を有しており、この噛み合いリレー２１はスタータピニオン４をリングギヤに噛み合わせるか、始動過程後に噛み合わせを再びはずす。クラッチ装置３、すなわち噛み合いリレー２１はスタータ制御装置６によって所期のように駆動制御される。
【００３１】
クラッチ装置３は、以下において説明する、規定された運転ストラテジとしての方法にしたがい、スタータ２への給電とは別個に駆動制御される。内燃機関１は電子的な機関制御装置７によって駆動制御される。機関制御装置７はインタフェース８を有しており、このインタフェース８はアクセルペダル９、クラッチペダルを含むギヤセレクトセンサ１０、ブレーキペダル１１および別のセンサ１２、例えば車両の速度センサならびに内燃機関１の回転数センサなどから信号を受け取る。インタフェース８を介して機関制御装置７に供給される信号の情報に基づき、停止条件ないし始動条件が内燃機関１のスタート信号として導出される。
【００３２】
図１に示されている有利な実施形態によれば、スタート・ストップ制御装置１４がモジュールとして機関制御装置７に組み込まれている。このことは、スタート・ストップ制御装置１４にとって重要な構成要素が電子的な構成部材として機関制御装置７内に既に存在しているという利点を有する。機関制御装置７は、スタート・ストップ制御装置１４にとって重要なタイマ１３を有している。
【００３３】
それとともにスタート・ストップ制御装置１４は、内燃機関１のスタート・ストップ運転のために、下記において説明する種々の運転ストラテジとしての方法をプログラム命令によって実行するために、コンピュータプログラム製品をロードすることができるプログラムメモリ１５を有する。スタート・ストップ制御装置１４においては複数の停止条件が規定されており、またそれらの停止条件にしたがい機関制御装置７が内燃機関１を停止することが決定される。機関制御装置７は信号をスタート・ストップ制御装置１４に転送し、スタート・ストップ制御装置１４は、規定された停止条件に基づきスタート信号が存在するか否か、したがって内燃機関を再始動する必要があるか否かを検出する。スタート・ストップ制御装置１４は、機関制御装置７との通信によって、内燃機関１を始動させるためにスタータ２としての電気機械をスタータ制御装置６によって制御する必要があるか、もしくは、内燃機関１が第１の運転ストラテジにしたがい依然として自立的に始動できるかを判断する。
【００３４】
したがってスタート・ストップ制御装置１４は、一般的にＣＡＮまたはＬＩＮとして公知であるバスシステムも含まれる電気的な線路を介して、スタータ制御装置６に直接的に情報を提供する。スタート・ストップ制御装置１４を機関制御装置７およびスタータ制御装置６とは別個に構成することもできる。スタータ制御装置６はスタート・ストップ制御装置１４からの情報信号に基づき、一時的に所期の電流強度ならびに電圧でスタータ２に給電することができる。
【００３５】
後続の図面を用いて、スタート・ストップ制御装置１４によって実施され、かつ、従来のスタート・ストップ運転ストラテジに付加的に実施されている、種々の運転ストラテジを説明する。従来技術による従来のスタート・ストップ運転ストラテジは、殊に数秒または数分前から内燃機関１が停止しており、またスタータも停止している状態に関連するものである。
【００３６】
以下では、これとは異なる本発明による運転ストラテジを説明する。本発明による運転ストラテジでは、スタート・ストップ制御装置１４によって限定的な期間内に開始される、すなわち内燃機関の回転数が０に達するまでに実施される。この限定的な期間において、以下のスタート・ストップ運転ストラテジが改善され、また開始される。
【００３７】
図２には回転数と時間の関係を表すダイヤグラムが示されており、スタータ２の回転数は破線２０によって表されており、内燃機関１の回転数は実線１６によって表されている。それらの線の上には、機関制御装置７によってトリガされ、レベル０およびＩを有する、内燃機関１のスイッチング信号が時間的に正確に示されている。
【００３８】
図２では、時点ｔ0において内燃機関１が、スタート信号のレベルのＩから０への変化によって停止されることが示されている。したがって内燃機関１のアイドリング回転数ｎ1は特性曲線１６にしたがい０に向かって低下していく。特性曲線２０によって表されているスタータ２の回転数ｎ2は常に０である。第１の期間ｔ1が経過するまで内燃機関１は自身の力で自立的に始動することができ、自立的に再びアイドリング回転数ｎ1に達することができる。したがってスタート・ストップ制御装置１４は、第１の運転ストラテジにしたがい、第１の期間ｔ1内にスタート信号が検出されるか否かを検査する。スタート信号が点線０１に応じて期間ｔ1内に検出された場合には、内燃機関１の回転数ｎ1は点線の特性曲線１９にしたがい上昇する。スタート信号が検出されない場合には、内燃機関１の回転数ｎ1は特性曲線１６にしたがい停止状態０にまで低下していく。スタータ２および内燃機関１が停止する全体の期間の経過後に、内燃機関１を従来のスタート方法にしたがい始動させることができる。
【００３９】
図３には、回転数と時間の関係を表すダイヤグラムが示されており、また上方には内燃機関１のスイッチング信号と時間の関係を表すダイヤグラムが示されている。第２の運転ストラテジによれば、第２の期間ｔ2の経過後、または所定の内燃機関１の回転数ｎ1が所定の回転数を下回った後に、スタータ２は給電されて、回転数を上昇させる。
【００４０】
第３の期間ｔ3中に点線０１にしたがい始動要求が発せられ、機関制御装置７によって検出されると、その始動要求がスタート・ストップ制御装置１４にスタート信号として転送され、スタータピニオン４はクラッチ装置３によって内燃機関１のリングギヤ５とほぼ同じ回転数ｎでリングギヤ５に噛み合わされ、それ以降はスタータ２へのさらなる給電によって内燃機関１が点線１８にしたがい始動される。
【００４１】
スタート信号が期間ｔ3の終了までに検出されない場合には、スタータ２はもはや給電されず、したがってスタータ２は惰性状態になり、回転数が低下する。スタータ２は通常の場合、内燃機関が停止する時点ｔB0よりも後の時点ｔS0において停止する。このことは、期間ｔ3が終了してから時点ｔS0までに始動要求が発せられた場合、内燃機関１を再始動させるためには時点ｔS0まで待機しなければならないという欠点を有する。この欠点を、図１に示されているようにスタータ２が、スタータ制御装置６によって制御される機械的または電気機械的な制動装置１７を備えるように構成されていれば解決することができる。スタータ２を制動できる場合には、スタータ２は遅くとも時点ｔB0には始動できる状態にある。有利な運転ストラテジによれば、特性曲線１６に応じた内燃機関の回転数に平行させて、スタータ２の回転数を時間の経過とともに低下させるために制動装置１７が使用される。したがって実際には、いつでも内燃機関１と機械的な接続を確立し、その後にスタータ２によって内燃機関１を始動させることができる。制動装置１７の代わりに、スタータピニオンをリングギヤ５に噛み合わせることもできる。
【００４２】
図４は第３の運転ストラテジのヴァリエーションを示し、この運転ストラテジにおいては、スタータ２に低減された電力で給電することによってスタータ２の回転数が低減され、また、所定の第４の期間ｔ4内にスタート信号が検出されるか否かがスタート・ストップ制御装置１４によって検査され、検出された場合には、スタータ２の回転数が内燃機関１の低下する回転数に合わせるように上昇され、時点ｔ5において、スタータピニオン４がクラッチ装置３によって内燃機関１のリングギヤ５に噛み合わされ、この際に２つの伝動装置の回転数は実質的に等しい。この場合の運転ストラテジは点線の特性曲線１８として表されている。特性曲線１８はクラッチが入れられた状態もしくは噛み合わされた状態を表す。これに対して、スタート・ストップ制御装置１４によって第４の期間ｔ4の終了時までにスタート信号が検出されない場合には、スタータ２にはもはや給電されず、内燃機関１の回転数ｎ1およびスタータ２の回転数ｎ2は実質的に同じ時点に０になる。図３とは異なり、ここでは時点ｔB0およびｔS0は実質的に一致する。
【００４３】
図４では、スタータ２が内燃機関１の停止信号の発生時点、すなわち時点ｔ0において信号のレベルが０になる時点にスタータ２に給電されることが示されている。図４の記載とは異なり、図３に示されているように、期間ｔ1の経過後に例えば期間ｔ2内にスタータ２に比較的低い電流を供給することもできる。運転ストラテジの選択は種々の制御量、殊に、スタータ２の選択および内燃機関１のタイプに依存する。
【００４４】
図５は第４の運転ストラテジを示し、この第４の運転ストラテジによれば、時点ｔ0において内燃機関１の停止信号のレベルが０になるとスタータ２に即座に給電され（特性曲線２０を参照されたい）、内燃機関１の低下していく回転数ｎ1（特性曲線１６を参照されたい）に可能な限り早く同期して噛み合わされるようにするために、スタータ２の回転数は回転数ｎ1に合わせて上昇される。クラッチ装置３は常にスタータピニオン４をリングギヤ５に噛み合わせる。したがって期間ｔ7の経過後の時点ｔE1以降では、スタータ２はいつでも再び始動できる状態にある。特性曲線１８は噛み合わされた状態での内燃機関１の回転数ｎ1およびスタータ２の回転数ｎ2の回転数と時間との関係を表す。内燃機関１が停止するまで、もはや待機する必要はない。
【００４５】
図５は、図示されている期間内にスタート信号が検出されず、内燃機関１が停止した後になって初めて再始動される特別な場合を示す。
【００４６】
図６に示されている運転ストラテジは、図５に示した運転ストラテジとは異なり、時点ｔE1において噛み合わされた後に内燃機関１が停止する前に期間ｔ8内にスタート信号が検出され、したがって内燃機関１を既により早い時点において始動させることができる。時点ｔB1においてスタート・ストップ制御装置１４が内燃機関１を始動させるためのスタート信号Ｉを検出する。点線で示された特性曲線１８にしたがい、時点ｔ10において内燃機関１は所定のアイドリング回転数に達する。
【００４７】
図７は第５の運転ストラテジを示し、この第５の運転ストラテジによれば、時点ｔ0において内燃機関１に対するストップ信号のレベル０が検出された後に、スタート・ストップ制御装置１４が内燃機関１を即座にストップするのではなく、先ずスタータ２への給電が行われ、スタータ２は回転数ｎ2へとその回転数を上昇させるので、内燃機関１の停止後のアイドリング回転数よりも低い回転数ｎ1での噛み合わせを後の時点ｔB01において実現することができる。したがって、著しく高い回転数ｎ1，ｎ2での噛み合わせが可能であるので、時間的に比較的早い時点、例えば図６の時点ｔB1に比べてより早い時点ｔB01において内燃機関１に関するスタート信号を形成することができるので、スタータ２は内燃機関１をスタートさせるために、この内燃機関１の回転数を必要とされるアイドリング回転数ｎ1へとより高速に上昇させる。この第５の運転ストラテジによれば、信号「機関停止」を受信すると、先ずスタータ２への給電が行われ、スタータ２の回転数が上昇し、続いて所期の期間ｔ6の経過後に内燃機関１が停止される。図６において示した期間ｔ8はここでは期間ｔ5に相当するが、より早い時点に終了している。期間ｔ5は図２に示した運転ストラテジによる期間ｔ1よりも短いので、内燃機関１はいつでも再びスタートできる状態にある。
【００４８】
図８は、性能を犠牲にして、クラッチ装置および電気機械も含めてスタート・ストップ装置の寿命を最適化し、内燃機関１の高速に変化する動作特性を実現することを目的とした、第６の運転ストラテジの別の実施形態を示す。第６の運転ストラテジおよび特性曲線２０によれば、内燃機関１に関するスタート信号が時点ｔB1においてスタート・ストップ制御装置１４によって検出されて初めてスタータ２への給電が行われる。時点ｔB1は図２の第１の運転ストラテジによる期間ｔ1と同様に比較的遅い時点に表れる。すなわち、内燃機関１を再始動させるためにスタータ２が必要とされる。スタータ２は所定の期間ｔ9において、内燃機関１が停止する時点よりも前に位置する時点ｔBSにおいて、内燃機関１の特性曲線１６にしたがい低下していく機関回転数ｎ1と同期した回転数に達する。スタータピニオンが内燃機関のリングギヤと同期された回転数で時点ｔBSにおいてそのリングギヤに噛み合わされた後に、内燃機関１が自立的に回転するようにこの内燃機関１の回転数ｎ1を上昇させるために、スタータ２は点線で示された特性曲線１８にしたがい時点ｔ10まである程度の時間を要する。図８による運転ストラテジでは摩耗が大幅に低減される。何故ならば、再始動機能はスタート信号がスタート・ストップ制御装置１４によって実際に検出された場合にのみ実施されるからである。したがって、ｔBS−ｔ1の僅かなスタータ遅延時間が実現される。
【００４９】
快適性および寿命を考慮して運転ストラテジの選択を個別に制御することによって、車両のユーザの希望および使用場所に応じて運転ストラテジを個別に変更することができる。内燃機関を止めてから内燃機関が停止するまでの期間中に運転ストラテジを使用することによって、内燃機関の動作特性を迅速に変更することができる。したがって、内燃機関１をドライバの加速要求もしくは始動要求に迅速に反応させることができる。
【００５０】
図２から図８においては、選択された有利な運転ストラテジを例示的に示した。しかしながら上記の運転ストラテジの組み合わせおよび変形形態も存在し、それらも本願発明の対象である。何故ならば、スタータへの給電、スタータと内燃機関の噛み合わせ、また内燃機関の停止および始動は相互に個別的に、内燃機関が依然として停止している期間内の回転数への到達および／または所定の時点での到達に依存して制御されるからである。
【００５１】
全ての図面は概略的に示したものに過ぎず、縮尺通りではない。その他の点においては、殊に、本発明にとって重要なもののみが示されている。
【図１】
2011529543.tif 000003
【図２】
2011529543.tif 000004
【図３】
2011529543.tif 000005
【図４】
2011529543.tif 000006
【図５】
2011529543.tif 000007
【図６】
2011529543.tif 000008
【図７】
2011529543.tif 000009
【図８】
2011529543.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成23年2月8日(2011.2.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の短時間のストップおよびスタータ（２）としての電気機械を用いた内燃機関（１）のスタートを実施する、車両における内燃機関（１）のスタート・ストップ制御のための方法であって、
停止条件が存在する場合に、機関制御装置によって前記内燃機関（１）の停止動作を行い、かつ、スタート・ストップ制御装置（１４）によって、始動条件に基づきスタート信号が存在するか否かを確認する、スタート・ストップ制御のための方法において、
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、前記内燃機関（１）が停止するまでの期間（ｔ）内に、運転ストラテジによって前記内燃機関（１）を制御することを特徴とする、スタート・ストップ制御のための方法。
【請求項２】
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、スタート信号（Ｉ）が検出される時点までの前記内燃機関（１）の停止信号の持続時間または前記内燃機関（１）の惰性運転中の回転数（ｎ1）に依存して、所定の運転ストラテジを選択する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、電気機械への給電の時点または持続時間に関する所定の設定または給電の電流強度に関する所定の設定、また、前記電気機械の制動装置（１７）の使用に関する所定の設定を有する運転ストラテジを選択する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、電気機械としての前記スタータ（２）と前記内燃機関（１）を機械的に接続させることができるクラッチ装置（３）が操作される時点に関する所定の設定を有する運転ストラテジを選択する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、前記内燃機関（１）の停止動作が行われた時点に関する所定の設定を有する運転ストラテジを選択する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、前記内燃機関（１）が自立的に始動可能であり、かつ、前記内燃機関（１）をアイドリング回転数へと加速させることができる第１の期間（ｔ1）内にスタート信号が検出されるか否かを検査する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
第１の期間（ｔ1）よりも長い第２の期間（ｔ2）の経過後、または前記内燃機関（１）の回転数の経過に応じて、前記スタート・ストップ制御装置（１４）によってスタート信号が検出されなかった場合には、スタータ（２）への給電が行われ、スタータ（２）の回転数が上昇し、第３の期間（ｔ3）内にスタート信号が検出されるか否かが検査され、前記スタータ（２）を前記内燃機関（１）と噛み合わせるためにクラッチ装置（３）が操作されるように、運転ストラテジを用いて前記スタータ（２）および前記クラッチ装置（３）を制御する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
前記スタータ（２）に出力の一部を給電し、前記スタート・ストップ制御装置（１４）によってスタート信号が第４の期間（ｔ4）内に検出されるか否かを検査し、前記スタータ（２）の回転数を前記内燃機関（１）の低減していく回転数に合わせて上昇させ、前記スタータ（２）をクラッチ装置（３）によって、前記内燃機関（１）の回転数と実質的に同じ回転数でクラッチに入れるか、噛み合わせる、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
第４の期間（ｔ4）が終了するまでにスタート信号が検出されない場合に前記スタータ（２）が停止されるように前記スタータ（２）に電力の一部を給電し、スタータ（２）を前記内燃機関（１）の停止と実質的に同じ時点に停止させる、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記内燃機関（１）の停止信号の発生とほぼ同時に前記スタータ（２）に給電を行い、前記スタート・ストップ制御装置（１４）によって、スタート信号が第５の期間（ｔ5）内に検出されるか否かを検査する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記スタータ（２）の回転数が前記内燃機関（１）の回転数に達すると、前記スタータ（２）をクラッチ装置（３）によって前記内燃機関（１）と接続する、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
前記内燃機関（１）のストップ信号の発生と実質的に同時に前記スタータ（２）を加速させるために前記スタータ（２）に給電を行い、所定の第６の期間（ｔ6）の経過後に前記内燃機関（１）の停止動作を行い、第７の期間（ｔ7）内に前記スタータ（２）と前記内燃機関（１）をそれぞれ実質的に同じ回転数でクラッチ装置（３）によって機械的に接続する、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
前記スタータ（２）の回転数を制動装置（１７）によって制動し、前記内燃機関（１）の回転数に合わせる、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。
【請求項１４】
コンピュータプログラムがスタート・ストップ制御装置（１４）において実施される場合に、前記スタート・ストップ制御装置（１４）により、前記内燃機関（１）が停止するまでの期間（ｔ）内に、運転ストラテジによって前記内燃機関（１）を制御するために、プログラム命令と共にプログラムメモリにロードされるコンピュータプログラム。
【請求項１５】
内燃機関（１）の短時間のストップと、スタータ（２）としての電気機械を用いた、内燃機関（１）のスタートとを実施する、車両における内燃機関（１）のためのスタート・ストップ制御装置（１４）であって、
停止条件が存在する場合に機関制御装置（７）によって前記内燃機関（１）の停止動作が行われ、かつ、スタータ制御装置（６）によって、始動条件に基づきスタート信号が存在するか否かが確認される、スタート・ストップ制御装置において、
前記スタート・ストップ制御装置（１４）は、プログラムメモリを備えたマイクロコンピュータを有し、前記スタート・ストップ制御装置（１４）により、前記内燃機関（１）が停止するまでの期間（ｔ）内に、運転ストラテジによって前記内燃機関（１）を制御するために、請求項１４に記載されたコンピュータプログラムが前記プログラムメモリにロードされることを特徴とする、スタート・ストップ制御装置（１４）。
【国際調査報告】
2011529543.tif 000011
2011529543.tif 000012
2011529543.tif 000013
2011529543.tif 000014
2011529543.tif 000015
2011529543.tif 000016
2011529543.tif 000017
2011529543.tif 000018
2011529543.tif 000019
2011529543.tif 000020