(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン、前記エンジンのクランキングのためのスタータ、前記エンジンの回転によって発電する発電機、および前記発電機による発電電力により充電されるバッテリを搭載した車両に用いられる制御装置であって、
所定のＩＤＳ開始条件が成立したことに応じて、前記エンジンを停止させ、その停止中に所定のＩＤＳ復帰条件が成立したことに応じて、前記バッテリから前記スタータへの電力の供給により前記スタータを作動させて、前記エンジンを再始動させるＩＤＳ制御を実行するＩＤＳ制御手段と、
前記バッテリの端子電圧が目標電圧と一致するように前記発電機の発電を制御する発電制御手段とを含み、
前記発電制御手段は、前記ＩＤＳ制御による前記エンジンの再始動時に、目標電圧を通常値よりも大きい初期値から最終値まで徐々に大きくなるように徐変させ、前記バッテリの端子電圧が目標電圧と一致するまで前記発電機の発電電流を徐々に増加させる徐励制御を実行する、車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車などの車両に用いられる制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジンを駆動源とする車両には、燃費の向上などの目的で、いわゆるＩＤＳ制御（アイドリングストップ制御）が広く採用されている。ＩＤＳ制御では、たとえば、ブレーキペダルが運転者の足で踏み込まれて、ブレーキが作動し、車速が所定のアイドリングストップ実施車速以下に低下すると、エンジンが自動停止（アイドリングストップ）される。エンジンの自動停止後は、たとえば、ブレーキペダルから足が離されて、ブレーキが解除されると、エンジンが自動的に再始動（ＩＤＳ復帰）される。
【０００３】
エンジンの再始動時には、バッテリからエンジンに付随して設けられたスタータに電圧が印加されて、スタータの動力がスタータギヤを介してエンジンのフライホイールに伝達されることにより、エンジンがクランキングされる。そして、エンジンがクランキングされながら、エンジンの点火プラグがスパークされることにより、エンジンが再始動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１０７６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スタータの動作電力が大きいため、エンジンの再始動時には、バッテリの端子電圧（バッテリ電圧）が大きく低下する。バッテリは、オルタネータの発電電力により充電される。この充電によるバッテリの端子電圧の立ち上がりが遅い場合、ＩＤＳ制御によるエンジンの停止および再始動が短期間で繰り返されると、バッテリからの放電量がバッテリへの充電量よりも多くなり（電気量の収支がマイナス）となり、バッテリの端子電圧が大きく低下する。
【０００６】
バッテリの端子電圧の立ち上がりを早めるには、オルタネータのフィールドコイルに供給されるフィールド電流を大きくして、オルタネータの発電量を増大させればよい。しかしながら、フィールド電流が急に大きくなると、エンジンのクランクシャフトの回転抵抗が急増し、エンジンの回転安定性が損なわれる。
【０００７】
本発明の目的は、エンジンの回転安定性（耐ストール性）を確保しつつ、ＩＤＳ制御によるエンジンの再始動時のバッテリの端子電圧の立ち上がりを早めることができる、車両用制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明に係る車両用制御装置は、エンジン、エンジンのクランキングのためのスタータ、エンジンの回転によって発電する発電機、および発電機による発電電力により充電されるバッテリを搭載した車両に用いられる制御装置であって、所定のＩＤＳ開始条件が成立したことに応じて、エンジンを停止させ、その停止中に所定のＩＤＳ復帰条件が成立したことに応じて、バッテリからスタータへの電力の供給によりスタータを作動させて、エンジンを再始動させるＩＤＳ制御を実行するＩＤＳ制御手段と、バッテリの端子電圧が目標電圧と一致するように発電機の発電を制御する発電制御手段とを含み、発電制御手段は、ＩＤＳ制御によるエンジンの再始動時に、目標電圧を通常値よりも大きい初期値から最終値まで徐々に大きくなるように徐変させ、バッテリの端子電圧が目標電圧と一致するまで発電機の発電電流を徐々に増加させる徐励制御を実行する。
【０００９】
この構成によれば、ＩＤＳ制御では、所定のＩＤＳ開始条件が成立すると、エンジンが停止（アイドリングストップ）される。そして、そのエンジンの停止中に所定のＩＤＳ復帰条件が成立すると、スタータが作動されて、スタータの動力によりエンジンがクランキングされる。そして、エンジンがクランキングされながら、エンジンの点火プラグがスパークされることにより、エンジンが再始動される。
【００１０】
発電機による発電は、バッテリの端子電圧がその目標値である目標電圧に一致するように制御される。エンジンの再始動時には、目標電圧の初期値が通常値よりも大きい値に設定される。これにより、スタータの始動に伴うバッテリの端子電圧の低下に対して良好な応答性で発電機による発電が開始される。その結果、バッテリの端子電圧の立ち上がりを早めることができる。
【００１１】
また、エンジンの再始動時には、バッテリの端子電圧が目標電圧と一致するまで、発電機の発電電流を徐々に増加させる徐励制御が実行される。徐励制御により、発電機の発電電流の急増によるエンジンの回転抵抗の急増を抑制することができる。
【００１２】
そして、徐励制御に加えて、目標電圧が初期値から最終値まで徐々に大きくなるように徐変される。これにより、バッテリの端子電圧が目標電圧に一致するまで徐励制御が行われた後、目標電圧の徐変に伴って、バッテリの端子電圧をさらに上昇させることができる。そのため、バッテリからの放電量がバッテリへの充電量よりも多くなる（電気量の収支がマイナスとなる）ことを抑制できる。
【００１３】
よって、エンジンの回転安定性を確保しつつ、ＩＤＳ制御によるエンジンの再始動時のバッテリの端子電圧の立ち上がりを早めることができる。さらに、その端子電圧の立ち上がりが早いことに加えて、バッテリからの放電量がバッテリへの充電量よりも多くなることが抑制されるので、ＩＤＳ制御によるエンジンの停止および再始動が繰り返されても、バッテリの端子電圧が大きく低下することを抑制できる。その結果、バッテリの早期劣化を抑制することができる。
【００１４】
また、目標電圧の初期値が最終値と同じ値に設定されて、目標電圧が徐変されない構成では、バッテリの端子電圧が急上昇し、ヘッドライトのちらつきなどの不具合が発生するおそれがある。目標電圧が徐変される構成では、バッテリの端子電圧が急上昇することを抑制でき、ヘッドライトのちらつきなどの不具合の発生を抑制することができる。
【００１５】
発電機は、オルタネータであってもよい。この場合、徐励制御では、オルタネータのフィールドコイル（ロータコイル）に供給される電流のデューティ比が徐々に上げられることにより、発電機の発電電流が徐々に増加される。
【００１６】
目標電圧の通常値は、バッテリの公称電圧とほぼ同じ値であり、通常値よりも大きい初期値は、バッテリの公称電圧に１より大きい第１係数を乗じた値であり、最終値は、バッテリの公称電圧に第１係数より大きい第２係数を乗じた値であってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、エンジンの回転安定性を確保しつつ、ＩＤＳ制御によるエンジンの再始動時のバッテリの端子電圧の立ち上がりを早めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係るＥＣＵが搭載された車両の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】ＩＤＳ制御の流れを示すフローチャートである。
【図３】ＩＤＳ復帰時に実行される発電制御について説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
＜電気的構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るＥＣＵ１１が搭載された車両１の要部の電気的構成を示すブロック図である。
【００２１】
車両１は、エンジン２を駆動源とする自動車である。エンジン２に付随して、エンジン２のクランキングのためのスタータ３と、エンジン２の回転によって発電するオルタネータ４とが設けられている。また、車両１には、バッテリ５が搭載されている。バッテリ５は、たとえば、公称電圧が１２Ｖの鉛電池である。
【００２２】
スタータ３には、エンジン２の始動時に、バッテリ５から電源ライン６を介して電圧が印加される。エンジン２のクランクシャフトには、フライホイールが保持されており、スタータ３に電圧が印加されると、スタータ３のプランジャが移動して、スタータ３のスタータギヤがエンジン２のフライホイールと噛合する。また、スタータ３に設けられたリレーがオンになり、バッテリ５からスタータ３に供給される電流が増大して、スタータ３からエンジン２に大きなトルクが入力され、そのトルクによりエンジン２がクランキングされる。エンジン２がクランキングされながら、エンジン２の点火プラグがスパークされることにより、エンジン２が始動する。
【００２３】
また、バッテリ５の電圧は、車両１に搭載されているワイパモータ、ヘッドライト、エアコンディショナおよびオーディオ機器などの電気負荷７に印加される。
【００２４】
オルタネータ４は、ロータ、ステータおよびＩＣレギュレータを備えている。ロータは、エンジン２のクランクシャフトの回転に伴って回転する。ロータには、フィールドコイル（ロータコイル）が設けられている。回転しているロータのフィールドコイルにＩＣレギュレータからフィールド電流（励磁電流）が供給されることにより、ステータに設けられているステータコイルに電磁誘導による三相交流電流が流れる。三相交流電流は、整流器で直流電圧に整流される。オルタネータ４は、直流電力を発電電力として出力し、この発電電力が電源ライン６を介してバッテリ５に供給されることにより、バッテリ５が充電される。
【００２５】
ＩＣレギュレータは、フィールドコイルに供給されるフィールド電流のデューティ比ＦＤＵＴＹを制御する。フィールド電流のデューティ比ＦＤＵＴＹが大きいほど、オルタネータ４の発電量が増加し、デューティ比ＦＤＵＴＹが小さいほど、オルタネータ４の発電量が減少する。
【００２６】
また、車両１には、ＣＰＵおよびメモリなどを含む構成のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）が備えられている。各ＥＣＵは、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。
【００２７】
複数のＥＣＵには、ＥＣＵ１１が含まれる。ＥＣＵ１１には、アクセルペダルの操作量に応じた検出信号を出力するアクセルセンサ、エンジン２のクランクシャフトの回転に同期したパルス信号を検出信号として出力するエンジン回転数センサ、エンジン２の電子スロットルバルブの開度（スロットル開度）に応じた検出信号を出力するスロットル開度センサなどの各種センサが接続されている。また、ＥＣＵ１１には、バッテリ５の端子電圧（バッテリ電圧）が入力される。
【００２８】
ＥＣＵ１１は、各種センサの検出信号から取得した情報および／または他のＥＣＵから入力される種々の情報などに基づいて、エンジン２の始動、停止および出力調整などのため、エンジン２の電子スロットルバルブ、インジェクタおよび点火プラグなどを制御する。また、ＥＣＵ１１は、バッテリ電圧の目標値である目標電圧を設定して、目標電圧とバッテリ電圧との差に基づく電圧調整信号を生成し、その電圧調整信号をオルタネータ４のＩＣレギュレータに出力する。電圧調整信号がＩＣレギュレータに受け取られると、ＩＣレギュレータにより、その電圧調整信号に基づいて、オルタネータ４のフィールド電流のデューティ比ＦＤＵＴＹが制御される。
【００２９】
＜ＩＤＳ制御＞
図２は、ＩＤＳ制御の流れを示すフローチャートである。
【００３０】
車両１には、ＩＤＳ制御（アイドリングストップ制御）が採用されている。
【００３１】
ＩＤＳ制御では、車両１の走行中に、ブレーキペダルが操作される（踏まれている）と、ＥＣＵ１１により、所定のＩＤＳ開始条件が成立しているか否かが判定される（ステップＳ１）。ＩＤＳ開始条件は、たとえば、車速が所定のアイドリングストップ実施車速（たとえば、１０ｋｍ／ｈ）以下であり、かつ、ブレーキペダルが一定時間以上操作されているという条件である。ブレーキペダルが操作されている間、ＩＤＳ開始条件が成立しているか否かが一定の周期で判断される。
【００３２】
ＩＤＳ開始条件が成立すると（ステップＳ１のＹＥＳ）、ＥＣＵ１１により、エンジン２が停止（アイドリングストップ）される（ステップＳ２）。
【００３３】
アイドリングストップの開始後、ＥＣＵ１１により、所定のＩＤＳ復帰条件が成立しているか否かが判定される（ステップＳ３）。ＩＤＳ復帰条件は、たとえば、アイドリングストップ中にブレーキペダルの操作が解除される（ブレーキペダルから運転者の足が離される）という条件である。アイドリングストップ中、ＩＤＳ開始条件が成立しているか否かが一定の周期で判断される。
【００３４】
ＩＤＳ復帰条件が成立すると（ステップＳ３のＹＥＳ）、ＥＣＵ１１により、スタータ３が作動される。スタータ３の作動により、エンジン２がクランキングされる。そして、エンジン２のクランキング中にエンジン２の点火プラグがスパークされることにより、エンジン２が再始動されて（ステップＳ４）、ＩＤＳ制御が終了される。
【００３５】
なお、ＥＣＵ１１とは別のＥＣＵ、たとえば、ＩＤＳ制御のためのＩＤＳＥＣＵにより、ＩＤＳ開始条件が成立しているか否かの判定がなされてもよい。この場合、ＩＤＳ開始条件が成立してことに応じて、ＩＤＳＥＣＵからＥＣＵ１１にエンジン停止要求が送信され、このエンジン停止要求を受けて、ＥＣＵ１１により、エンジン２が停止される。また、ＩＤＳＥＣＵにより、ＩＤＳ復帰条件が成立しているか否かの判定がなされる。そして、ＩＤＳ復帰条件が成立すると、ＩＤＳＥＣＵからＥＣＵ１１にエンジン再始動要求が送信され、このエンジン再始動要求を受けて、ＥＣＵ１１により、エンジン２が再始動される。
【００３６】
＜発電制御＞
図３は、ＩＤＳ制御によるエンジン２の再始動時（ＩＤＳ復帰時）に実行される発電制御について説明するためのタイミングチャートである。
【００３７】
ＩＤＳ復帰条件が成立すると、ＥＣＵ１１により、バッテリ電圧の目標値が通常値から通常値よりも大きい初期値に上げられる（時刻Ｔ１）。
【００３８】
エンジン２の再始動のために、スタータ３に電圧が印加されて、スタータ３に内蔵されているリレーがオンになると、バッテリ５からスタータ３に供給される電流が増大し、スタータ３からエンジン２に大きなトルクが入力され、そのトルクによりエンジン２がクランキングされる。スタータ３に供給される電流が増大することにより、バッテリ電圧が急降下する。
【００３９】
バッテリ電圧の急降下により、バッテリ電圧と目標電圧との差が大きくなる。そのため、ＥＣＵ１１により、オルタネータ４のフィールドコイルに供給されるフィールド電流のデューティ比ＦＤＵＴＹがバッテリ電圧と目標電圧との差に応じたデューティ比となるように電圧調整信号が生成されると、フィールド電流が急に大きくなり、エンジン２のクランクシャフトの回転抵抗が急増して、エンジン２の回転安定性が損なわれる。
【００４０】
そこで、バッテリ電圧が目標電圧と一致するまで、徐励制御が実行される。徐励制御では、ＥＣＵ１１により、バッテリ電圧と目標電圧との差に基づいて、フィールド電流のデューティ比ＦＤＵＴＹが所定の変化率で上昇するように電圧調整信号が生成される。これにより、オルタネータ４の発電電流が徐々に増加する。
【００４１】
その一方で、目標電圧が初期値から初期値よりも大きい最終値まで時間Ｔ１−Ｔ２をかけて徐々に大きくなるように徐変される。これにより、バッテリ電圧が目標電圧に一致するまで徐励制御が行われた後は、目標電圧の徐変に伴って、バッテリ電圧がさらに上昇する。
【００４２】
目標電圧は、ＩＤＳ制御の実行を許可する条件（ＩＤＳ許可条件）が成立すると、最終値から通常値に下げられる。ＩＤＳ許可条件としては、車両１の車速が所定速度以上に上昇したという条件を例に挙げることができる。
【００４３】
なお、目標電圧の通常値は、バッテリ５の公称電圧（たとえば、１２Ｖ）とほぼ同じ値であり、たとえば、初期値は、バッテリ５の公称電圧に１より大きい第１係数を乗じた値に設定され、最終値は、バッテリ５の公称電圧に第１係数より大きい第２係数を乗じた値に設定されてもよい。
【００４４】
また、バッテリ電圧と目標電圧との一致の概念には、バッテリ電圧が目標電圧を含む所定範囲内であることが含まれる。すなわち、バッテリ電圧と目標電圧との差が一定値以下である場合に、バッテリ電圧と目標電圧とが一致していると判断されてもよい。
【００４５】
＜作用効果＞
以上のように、ＩＤＳ制御では、所定のＩＤＳ開始条件が成立すると、エンジン２が停止（アイドリングストップ）される。そして、そのエンジン２の停止中に所定のＩＤＳ復帰条件が成立すると、スタータ３が作動されて、スタータ３の動力によりエンジン２がクランキングされる。そして、エンジン２がクランキングされながら、エンジン２の点火プラグがスパークされることにより、エンジン２が再始動される。
【００４６】
オルタネータ４による発電は、バッテリ電圧がその目標値である目標電圧に一致するように制御される。エンジン２の再始動時には、目標電圧の初期値が通常値よりも大きい値に設定される。これにより、スタータ３の始動に伴うバッテリ電圧の低下に対して良好な応答性でオルタネータ４による発電が開始される。その結果、バッテリ電圧の立ち上がりを早めることができる。
【００４７】
また、エンジン２の再始動時には、バッテリ電圧が目標電圧と一致するまで、オルタネータ４の発電電流を徐々に増加させる徐励制御が実行される。徐励制御により、オルタネータ４の発電電流の急増によるエンジン２の回転抵抗の急増を抑制することができる。
【００４８】
そして、徐励制御に加えて、目標電圧が初期値から最終値まで徐々に大きくなるように徐変される。これにより、バッテリ電圧が目標電圧に一致するまで徐励制御が行われた後、目標電圧の徐変に伴って、バッテリ電圧をさらに上昇させることができる。そのため、バッテリ５からの放電量がバッテリ５への充電量よりも多くなる（電気量の収支がマイナスとなる）ことを抑制できる。
【００４９】
よって、エンジン２の回転安定性を確保しつつ、ＩＤＳ制御によるエンジン２の再始動時のバッテリ電圧の立ち上がりを早めることができる。さらに、バッテリ電圧の立ち上がりが早いことに加えて、バッテリ５からの放電量がバッテリ５への充電量よりも多くなることが抑制されるので、ＩＤＳ制御によるエンジン２の停止および再始動が繰り返されても、バッテリ電圧が大きく低下することを抑制できる。その結果、バッテリ５の早期劣化を抑制することができる。
【００５０】
また、目標電圧の初期値が最終値と同じ値に設定されて、目標電圧が徐変されない構成では、バッテリ５の端子電圧が急上昇し、ヘッドライトのちらつきなどの不具合が発生するおそれがある。目標電圧が徐変される構成では、バッテリ５の端子電圧が急上昇することを抑制でき、ヘッドライトのちらつきなどの不具合の発生を抑制することができる。
【００５１】
＜変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。
【００５２】
前述の実施形態では、バッテリ電圧の目標値が通常値から初期値に上げられるのと同時に、目標電圧の徐変が開始されるとしたが、それより遅いタイミングで、目標電圧の徐変が開始されてもよい。
【００５３】
たとえば、エンジン２が初爆するタイミングで、目標電圧の徐変が開始されてもよい。この場合、オルタネータ４による発電開始とほぼ同時に、目標電圧の徐変を開始させることができる。
【００５４】
また、エンジン２が完爆するタイミングで、目標電圧の徐変が開始されてもよい。この場合、エンジン２の回転状態およびオルタネータ４による発電状態が安定した後に目標電圧の徐変を開始させることができるので、エンジン２の回転安定性が損なわれることを一層抑制できる。
【００５５】
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１    車両
２    エンジン
３    スタータ
４    オルタネータ（発電機）
５    バッテリ
１１  ＥＣＵ（制御装置、ＩＤＳ制御手段、発電制御手段）
【図１】
0006667960.tif 000002
【図２】
0006667960.tif 000003
【図３】
0006667960.tif 000004