(57)【要約】【課題】エンジン再始動性の良いアイドリングストップシステムを実現する。【解決手段】ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、車両の状態が予め定められた条件を満足するとエンジン１００を一時的に停止するアイドリングストップ制御を実行する。ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン１００を一時的に停止する際にエンジン１００の再始動時の起動トルクが最小であるクランク角になるようにモータジェネレータ３０００をモータとして機能させる信号とジェネレータとして機能させる信号とを切換えてエンジン１００を停止する回路と、エンジン１００の停止中にモータジェネレータ３０００の界磁電流を０にする回路と、エンジン１００の再始動時にモータジェネレータ３０００をモータとして機能させる信号とジェネレータとして機能させる信号とを切換えてエンジン１００を再始動する回路とを含む。【選択図】        図１
2005009449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の状態が予め定められた条件を満足するとエンジンを一時的に停止するシステムを搭載した車両の制御装置であって、前記車両は、前記一時的な停止後に前記エンジンの再始動を行なうモータジェネレータと、前記モータジェネレータに接続された充放電可能な蓄電手段とを搭載し、前記制御装置は、
前記蓄電手段に接続され、制御手段から受信した信号に基づいて前記モータジェネレータを駆動する駆動回路と、
前記駆動回路に接続され、前記駆動回路を介して前記モータジェネレータを制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記一時的にエンジン停止の制御開始からエンジンが停止するまでの間に、前記モータジェネレータを、電動機として機能させる第１の信号と、発電機として機能させる第２の信号とを選択的に切替えて前記駆動回路に出力して、前記エンジンを予め定められたクランク角に停止させるためのエンジン停止制御手段を含む、車両の制御装置。
【請求項２】
前記エンジン停止制御手段は、正トルクと負トルクとをそれぞれパルス状に加えるための手段を含む、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記エンジン停止制御手段は、
前記エンジン回転数が目標エンジン回転数になるように、前記第１の信号の信号幅、信号間隔および信号回数の少なくともいずれか１つを算出するための手段と、
前記算出された第１の信号を前記駆動回路に出力するための手段とを含む、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記エンジンの回転数を検知するための手段と、
前記エンジンのクランク角を検知するための手段とをさらに含み、
前記エンジン停止制御手段は、
前記検知された回転数に基づいて、前記第１の信号と前記第２の信号とを選択的に切替えて、前記駆動回路に出力する第１停止制御手段と、
前記検知されたクランク角に基づいて、前記第１の信号と前記第２の信号とを選択的に切替えて、前記駆動回路に出力する第２停止制御手段とを含む、請求項１または２に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記第１停止制御手段は、エンジン回転数が予め定められた第１のエンジン回転数になるとエンジン停止制御を実行して、前記第２停止制御手段は、エンジン回転数が予め定められた第２のエンジン回転数になるとエンジン停止制御を実行して、前記第１のエンジン回転数は前記第２のエンジン回転数よりも高い、請求項４に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記第１停止制御手段は、
前記エンジン回転数が目標エンジン回転数になるように、前記第１の信号の信号幅、信号間隔および信号回数の少なくともいずれか１つを算出するための手段と、
前記算出された第１の信号を前記駆動回路に出力するための手段とを含み、
前記第２停止制御手段は、
前記クランク角が予め定められたクランク角になるように、前記第１の信号の信号幅、信号間隔および信号回数の少なくともいずれか１つを算出するための手段と、
前記算出された第１の信号を前記駆動回路に出力するための手段とを含む、請求項４または５に記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記一時的にエンジンを停止させる時において、前記モータジェネレータの界磁電流値を予め定められた電流値以上に設定する信号を前記駆動回路に出力するための手段をさらに含む、請求項１〜６のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項８】
前記予め定められたクランク角は、エンジン再始動時における初爆気筒におけるエンジン起動トルクが最も小さくなる角度である、請求項１〜７のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項９】
前記予め定められたクランク角は、エンジン再始動時における初爆気筒におけるシリンダが圧縮行程途中の上死点手前の位置である角度である、請求項１〜７のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項１０】
前記制御手段は、前記一時的なエンジンの停止状態からエンジンを再始動させる時において、前記モータジェネレータを、電動機として機能させる第１の信号と、発電機として機能させる第２の信号とを選択的に切替えて前記駆動回路に出力して、前記エンジンをクランキングさせるためのエンジン再始動制御手段をさらに含む、請求項１〜９のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項１１】
前記制御手段は、前記一時的なエンジンの停止状態において、前記モータジェネレータの界磁電流値を予め定められた電流値以下に設定する信号を前記駆動回路に出力するための手段をさらに含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の車両の制御装置。
【請求項１２】
前記モータジェネレータの界磁電流値を設定する信号は、前記駆動回路の発電電圧指令値として前記駆動回路に出力される、請求項７または１１に記載の車両の制御装置。
【請求項１３】
前記モータジェネレータの電機子および回転子はオルタネータの部品であって、前記駆動回路は空冷のインバータ回路である、請求項１〜１２のいずれかに記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンとバッテリを動力源とするモータジェネレータとを備える車両の制御装置に関し、特に、アイドリング時において車両のエンジンをできるだけ停止するアイドリングストップ車両や、モータジェネレータをジェネレータとして機能させて発電させた電力を用いてエンジンを停止させてモータジェネレータをモータとして機能させて車両を走行させることができるハイブリッド車両の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球温暖化の防止や省資源化の観点から、交差点等において赤信号で車両が停車するとエンジンを自動的に停止させて、再び走行を始めようと運転者が操作すると（たとえばアクセルペダルを踏んだり、あるいはブレーキペダルの踏み込みを止めたり、シフトレバーを前進走行ポジションに切り替えるなどの操作を行なうと）、エンジンが再始動するアイドリングストップシステム（エコノミーランニングシステム、エンジンオートマチックストップアンドスタートシステムとも呼ばれる。以下、エコランとも記載する。）が実用化されている。このシステムにおいては、車両の停車中における補機類（エアコンディショナ、ヘッドランプ、オーディオなど）への電力供給のために、充放電可能な蓄電手段（たとえば、鉛蓄電池、リチウム電池などの二次電池）を搭載する。車両の停車中は、このような蓄電手段からこれらの補機類に電力が供給される。このようなシステムを搭載した車両におけるエンジンの再始動時には、蓄電手段の電力を用いて電動機（モータジェネレータやスタータモータなど）によりクランクシャフトを回転させてエンジンを再始動させる。このようなエンジンの再始動時には、車両のドライバビリティ向上および環境保護のため、できるだけ早くエンジンを始動させる必要がある。
【０００３】
また、このほかにも、車両の駆動源としてエンジンと電動機とを搭載して、車両の走行状態がエンジンの効率が良い領域であると、電動機ではなくエンジンを作動させて、車両の走行状態がエンジンの効率が悪い領域であると、エンジンではなく電動機を作動させて、車両を走行させるハイブリッドシステムとよばれる車両がある。このような車両においても、従来の車両とは異なり、運転者がイグニッションキーをエンジンオフの位置にしない場合でも、エンジンが自動的に停止して、車両の走行状態が変わると、エンジンが自動的に再始動する。このようなシステムを搭載した車両におけるエンジンの再始動時には、クランクシャフトを電動機で回転させてエンジンを再始動させる。また、車両の停止時において、補機を駆動するためや蓄電手段を充電するためにエンジンを再始動させることもある。このようなエンジンの再始動時には、車両のドライバビリティ向上および環境保護のため、できるだけ早くエンジンを始動させる必要がある。
【０００４】
これらのシステムにおいて、エンジンの再始動時には、クランクシャフトを電動機で回転させるとともに、燃料噴射弁から燃料噴射や点火プラグからの点火が行なわれることによりエンジンが完爆状態（予め定められた回転数以上の状態）に移行する。このためには、クランク軸およびカム軸の回転位相に基づいて、気筒判別を行ない、燃料噴射する気筒や点火する気筒を判別する必要がある。
【０００５】
エンジン停止処理時に、エンジン回転数が所定の回転数以下に低下した後、所定のクランク角度に到達した時点でモータジェネレータをブレーキ作動させて特定のクランク角度に停止させるとともに、このときに所定角度に停止しなかった場合にはモータを瞬間的に駆動させて所定の位置まで回転させたりして、所定のクランク角度にエンジンを停止させる制御が行なわれる。これらの制御に関連して、以下の公報に開示される技術がある。
【０００６】
特開平９−２６４２３５号公報（特許文献１）は、エンジン停止時の絶対クランク位置は不定であるため、始動時に噴射制御および点火制御の開始が遅れる場合があり、燃料の油蜜漏れによる未燃ガスの排出を十分に抑制できないという問題を解決するパワートレインの制御装置を開示する。このパワートレインの制御装置は、内燃機関のクランク軸に連結され、この内燃機関を駆動あるいは制動するモータジェネレータを備えたパワートレインの制御装置であって、モータジェネレータの動作制御を行なう制御回路と、クランク軸の絶対クランク角度を検知する検知センサとを備え、制御回路は、さらに、内燃機関の停止時において検知センサによって検知される絶対クランク角度に基づきモータジェネレータを動作せしめることにより、内燃機関の始動後早期に絶対クランク角度が検知できるように規定した特定の絶対クランク角度の範囲内に、クランク軸を停止させる停止制御回路を備える。
【０００７】
特許文献１に開示されたパワートレインの制御装置によると、モータジェネレータを動作せしめてクランク軸を特定の絶対クランク角度の範囲内に停止させる停止制御回路を備える。特定の絶対クランク角度とは、内燃機関を始動させた際、検知センサによって直ちに絶対クランク角度が検出できるように規定した絶対クランク角度である。このため、内燃機関の始動後、直ちに気筒判別を行ない得る位置に常にクランク軸を停止させることが可能となり、次に内燃機関を始動させた場合（再始動させた場合を含む）には、正常な噴射制御および点火制御を即座に開始することができる。この結果、インジェクタ油蜜漏れによる燃料が未燃ガスとして排出される量を低減でき、これによって排気エミッションの悪化を抑制するとともに、始動性の悪化を抑制することが可能となる。
【０００８】
特開２００２−８９４２１号公報（特許文献２）は、エンジン始動時においてスタータモータに発生する突入電流を低コストで防ぐスタータ通電回路を開示する。このスタータ通電回路は、複数のアーマチャコイルを搭載するアーマチャ、および複数のアーマチャコイルを通電するための複数組のブラシを備える車両用のスタータモータと、複数組のブラシの通電回路のうち、一部のブラシの通電の断続を行うスイッチング回路とを具備する。スタータ通電回路は、スタータモータの通電開始時にスイッチング回路によって一部のブラシの通電を遮断し、その後一部のブラシの通電を行なう回路を有する。
【０００９】
特許文献２に開示されたスタータ通電回路によると、スイッチング回路によって一部のブラシの通電を停止させるという比較的低コストな手段によって、スタータモータの通電開始時に発生する突入電流を抑えることができる。このように、突入電流の発生が抑えられるため、電圧の急激な降下が抑えられることになり、車両に搭載されている電気、電子機器類が誤作動する等の悪影響を招かない。また、突入電流の発生が抑えられるため、スタータモータの電流の断続を行なうマグネットスイッチの容量を従来より小さくできる。この結果、マグネットスイッチの小型化、軽量化および低コスト化が可能になる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−２６４２３５号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開２００２−８９４２１号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報は、以下のような問題点がある。
【００１３】
特許文献１に開示されたパワートレインの制御装置においては、停止制御回路の動作により、所定の絶対クランク角度の範囲に停止させるために、モータジェネレータに接続されたインバータ回路を用いてＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御が行なわれる。このため電流フィードバックを行なうための電流センサやＰＷＭスイッチング回路等が必要になり、後述するアイドリングストップシステムであって、安価なコストで実現可能なアイドリングストップシステムを提供できない。
【００１４】
特許文献２に開示されたスタータ通電回路によると、エンジンの始動開始時に突入電流の発生を避けるために、一部のアーマチャコイル（スタータ通電開始時に通電されない側のアーマチャコイル）への通電を遮断させるためのスイッチング回路を設ける必要があり、前述と同じように、安価なコストで実現可能なアイドリングストップシステムを提供できない。
【００１５】
以下、安価なコストで実現可能なアイドリングストップシステムについて説明する。
【００１６】
低価格のアイドリングストップシステムを実現する場合、以下のような設計方針が採用される。エンジンを再始動する電動機の電力源は１つのバッテリ（たとえば、既に広く普及してコストが安価な１４Ｖ系鉛蓄電池）のみであること、エンジンの再始動は、スタータモータのようにギヤの噛み合いによる異音の発生がなくスタータモータよりも始動応答性の良い、エンジンのクランク軸にベルトを介して接続されたモータジェネレータを用いること、モータジェネレータおよびこの駆動回路あるインバータ回路を含むＰＣＵ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）をできる限り安価にすることである。
【００１７】
モータジェネレータおよびＰＣＵを安価にするためには、現在、車両に一般的に搭載されて広く普及しコストが安価なオルタネータを改良したり（たとえばオルタネータの電機子部分と回転子部分をそのまま使用して整流回路をインバータ回路に置換える）、水冷ではなく空冷のＰＣＵにしたりすることが考えられている。
【００１８】
このようなシステムを実現する場合において、アイドリングストップシステムにおけるエンジンの再始動には、できる限りモータジェネレータを使用することが、その異音の発生がないことや応答性が高いことから好ましい。その一方で、電機子部分と回転子部分などは汎用オルタネータの部品を使用してモータとして駆動させてエンジンをクランキングする。このクランキングには、非常に大きなトルクが必要となるので、低圧のバッテリ、汎用オルタネータおよび空冷ＰＣＵにとって、過酷な条件でのエンジン再始動が行なわれることになる。このため、できる限りエンジン再始動時におけるエンジン起動トルクが小さくなるクランク角度でエンジンを停止させる必要がある。
【００１９】
このような場合において、上述した特許文献１のようにＰＷＭ制御を用いたり、特許文献２のようにスイッチング回路を用いたりして、突入電流の制御を行なうと、モータジェネレータのドライバ回路であるインバータ回路の価格が上昇する。
【００２０】
したがって、エンジンの再始動前のエンジン停止制御においては、起動トルクが最小になるようなクランク角度でエンジンを停止させたい。しかも、そのときに電流フィードバック制御系等の高コストになる要因は排除したい。また、起動トルクが最小になるようなクランク角度でエンジンを停止させたとしても、エンジンの再始動をモータジェネレータを用いて実行する際に、非常に大きな電流になる突入電流の発生を抑えたい。しかもそのときにスイッチング回路等の高コストになる要因は排除したい。
【００２１】
なお、このような要求は、アイドリングストップシステムに限定されるものではなく、エンジンとモータジェネレータとを搭載した車両において、エンジンを一時的に停止させた後に再始動する制御が実行されるシステムに共通するといえる。
【００２２】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、エンジン再始動システムを実現するための、車両の制御装置を安価に提供することである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る車両の制御装置は、車両の状態が予め定められた条件を満足するとエンジンを一時的に停止するシステムを搭載した車両を制御する。車両には、一時的な停止後にエンジンの再始動を行なうモータジェネレータと、モータジェネレータに接続された充放電可能な蓄電手段とが搭載される。この制御装置は、蓄電手段に接続され、制御手段から受信した信号に基づいてモータジェネレータを駆動する駆動回路と、駆動回路に接続され、駆動回路を介してモータジェネレータを制御するための制御手段とを含む。制御手段は、一時的にエンジン停止の制御開始からエンジンが停止するまでの間に、モータジェネレータを、電動機として機能させる第１の信号と、発電機として機能させる第２の信号とを選択的に切替えて駆動回路に出力して、エンジンを予め定められたクランク角に停止させるためのエンジン停止制御手段を含む。
【００２４】
第１の発明によると、従来からモータジェネレータに接続された駆動回路に設けられている第１の信号と第２の信号とを受信する端子（たとえば、第１の信号をＨｉｇｈ信号で受けて、第２の信号をＬｏｗ信号で受ける端子）を用いて、モータジェネレータを電動機として駆動させて、一時的にエンジン停止の制御開始からエンジンが停止するまでの間において、積極的にエンジンを回転させたり、モータジェネレータを発電機として駆動させて、エンジンにブレーキを作動させて回転を停止させたりして、エンジンを予め定められたクランク角に停止させることができる。このようにすると、電流フィードバック回路を組込む必要も、ＰＷＭ制御回路を組込む必要も、スイッチング回路を組込む必要もなくなる。その結果、エンジン再始動システムを実現するための、車両の制御装置を安価に提供することができる。
【００２５】
第２の発明に係る車両の制御装置においては、第１の発明の構成に加えて、エンジン停止制御手段は、正トルクと負トルクとをそれぞれパルス状に加えるための手段を含む。
【００２６】
第２の発明によると、モータジェネレータを電動機として駆動させて、正トルクをパルス状に加えて積極的にエンジンを回転させたり、モータジェネレータを発電機として駆動させて、負トルクをパルス状に加えてエンジンにブレーキを作動させて回転を停止させたりして、エンジンを予め定められたクランク角に停止させることができる。
【００２７】
第３の発明に係る車両の制御装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、エンジン停止制御手段は、エンジン回転数が目標エンジン回転数になるように、第１の信号の信号幅、信号間隔および信号回数の少なくともいずれか１つを算出するための手段と、算出された第１の信号を駆動回路に出力するための手段とを含む。
【００２８】
第３の発明によると、エンジン回転数が目標エンジン回転数になるように、第１の信号が算出されて駆動回路に出力される。このときの第１の信号は、第１の信号の信号幅、信号間隔および信号回数の少なくともいずれか１つを算出する。すなわち、第１の信号をパルスで出力する。このパルスの幅、パルス間隔およびパルス回数の少なくとも１つを、エンジン回転数が目標エンジン回転数になるようにフィードバック制御系を構成して、算出する。算出されないものは、予め定めておくようにすればよい
第４の発明に係る車両の制御装置は、第１または２の発明の構成に加えて、エンジンの回転数を検知するための手段と、エンジンのクランク角を検知するための手段とをさらに含む。エンジン停止制御手段は、検知された回転数に基づいて、第１の信号と第２の信号とを選択的に切替えて、駆動回路に出力する第１停止制御手段と、検知されたクランク角に基づいて、第１の信号と第２の信号とを選択的に切替えて、駆動回路に出力する第２停止制御手段とを含む。
【００２９】
第４の発明によると、エンジンの停止制御モードに入るとフューエルカットされてエンジンの回転数が下がってくる。先に第１停止制御手段により、検知されたエンジン回転数に基づいて、第１の信号と第２の信号とを選択的に切替えて、駆動回路に出力して、エンジン回転数を目標のエンジン回転数にしておく。その後、第２停止制御手段により、検知されたクランク角に基づいて、第１の信号と第２の信号とを選択的に切替えて、駆動回路に出力して、予め定められたクランク角に停止させることができる。
【００３０】
第５の発明に係る車両の制御装置においては、第４の発明の構成に加えて、第１停止制御手段は、エンジン回転数が予め定められた第１のエンジン回転数になるとエンジン停止制御を実行して、第２停止制御手段は、エンジン回転数が予め定められた第２のエンジン回転数になるとエンジン停止制御を実行して、第１のエンジン回転数は第２のエンジン回転数よりも高いものである。
【００３１】
第５の発明によると、、エンジンの停止制御モードに入るとフューエルカットされてエンジンの回転数が下がってくる。先に第１停止制御手段により、その後、第２停止制御手段により、第１の信号と第２の信号とを選択的に切替えて、駆動回路に出力して、予め定められたクランク角に停止させることができる。
【００３２】
第６の発明に係る車両の制御装置においては、第４または５の発明の構成に加えて、第１停止制御手段は、エンジン回転数が目標エンジン回転数になるように、第１の信号の信号幅、信号間隔および信号回数の少なくともいずれか１つを算出するための手段と、算出された第１の信号を駆動回路に出力するための手段とを含む。第２停止制御手段は、クランク角が予め定められたクランク角になるように、第１の信号の信号幅、信号間隔および信号回数の少なくともいずれか１つを算出するための手段と、算出された第１の信号を駆動回路に出力するための手段とを含む。
【００３３】
第６の発明によると、第１停止制御手段および第２停止制御手段により、第１の信号がパルスとして出力される。第１停止制御手段および第２停止制御手段により、このパルスの幅、パルス間隔およびパルス回数の少なくとも１つを、エンジン回転数が目標エンジン回転数になるようにフィードバック制御系を構成したり、クランク角が予め定められたクランク角になるようにフィードバック制御系を構成したりして、算出する。算出されないものは、予め定めておくようにすればよい。
【００３４】
第７の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜６のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、一時的にエンジンを停止させる時において、モータジェネレータの界磁電流値を予め定められた電流値以上に設定する信号を駆動回路に出力するための手段をさらに含む。
【００３５】
第７の発明によると、一時的にエンジンを停止させる時において、モータジェネレータの界磁電流値を予め定められた電流値以上に設定しておくので、モータジェネレータを電動機として機能させる第１の信号が駆動回路に入力されたときに、応答性良く電動機として機能させることができる。
【００３６】
第８の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、予め定められたクランク角は、エンジン再始動時における初爆気筒におけるエンジン起動トルクが最も小さくなる角度である。
【００３７】
第８の発明によると、エンジンの再始動時の初爆気筒のエンジン起動トルクが最も小さいので、エンジンの再始動時に大きなトルクが必要なくなり、起動電流が小さくてよい。
【００３８】
第９の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜７のいずれかの発明の構成に加えて、予め定められたクランク角は、エンジン再始動時における初爆気筒におけるシリンダが圧縮行程途中の上死点手前の位置である角度である。
【００３９】
第９の発明によると、エンジンの再始動時の初爆気筒のシリンダが圧縮行程途中の上死点手前の位置であるので、エンジン起動トルクが最も小さくてよい再始動が実現できるので良好である。
【００４０】
第１０の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜９のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、一時的なエンジンの停止状態からエンジンを再始動させる時において、モータジェネレータを、電動機として機能させる第１の信号と、発電機として機能させる第２の信号とを選択的に切替えて駆動回路に出力して、エンジンをクランキングさせるためのエンジン再始動制御手段をさらに含む。
【００４１】
第１０の発明によると、従来からモータジェネレータに設けられている第１の信号と第２の信号とを受信する端子を用いて、モータジェネレータを電動機として駆動させたり、モータジェネレータを発電機として駆動させたりして、切替えて使用することにより突入電流値を下げることができる。このようにすると、突入電流値の発生を回避するためのスイッチング回路を組込む必要もなくなる。その結果、エンジン再始動システムを実現するための、車両の制御装置を安価に提供することができる。
【００４２】
第１１の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜１０のいずれかの発明の構成に加えて、制御手段は、一時的なエンジンの停止状態において、モータジェネレータの界磁電流値を予め定められた電流値以下に設定する信号を駆動回路に出力するための手段をさらに含む。
【００４３】
第１１の発明によると、一時的にエンジンが停止している状態において、モータジェネレータの界磁電流値を予め定められた電流値以下（たとえば０）に設定しておくので、モータジェネレータとしてオルタネータの部品を流用した場合であっても無駄な界磁電流による電力消費を回避できる。
【００４４】
第１２の発明に係る車両の制御装置においては、第７または１１の発明の構成に加えて、モータジェネレータの界磁電流値を設定する信号は、駆動回路の発電電圧指令値として駆動回路に出力されるものである。
【００４５】
第１２の発明によると、従来からモータジェネレータも接続された駆動回路には、第１の信号と第２の信号とを受信する端子（たとえば、第１の信号をＨｉｇｈ信号で受けて、第２の信号をＬｏｗ信号で受ける端子）と発電電圧指令値が入力される端子とがあるので、その端子を用いて、界磁電流値を制御することができる。
【００４６】
第１３の発明に係る車両の制御装置においては、第１〜１２のいずれかの発明の構成に加えて、モータジェネレータの電機子および回転子はオルタネータの部品であって、駆動回路は空冷のインバータ回路であるものである。
【００４７】
第１３の発明によると、モータジェネレータをオルタネータの部品を用いて製作するので、安価に製作することができる。さらに、インバータ回路を水冷ではなく空冷にするので、インバータ回路を含むＰＣＵを安価に製作することができる。その結果、エンジン再始動システムを実現するための、車両の制御装置を安価に提供することができる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００４９】
なお、以下の説明においては、アイドリングストップシステムを搭載した車両について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、エンジンとモータジェネレータとを搭載した車両において、エンジンを一時的に停止させた後にモータジェネレータにより再始動する制御が実行されるシステムに適用できる。
【００５０】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る車両の制御ブロック図について説明する。なお、以下の説明においては、この車両のパワートレインは、トルクコンバータと歯車式変速機構とを有するものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、歯車式変速機構ではなく、ベルト式やトロイダル式などのＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ：無段変速機）などであってもよい。また、以下においては、充放電可能な蓄電手段を二次電池として説明する。
【００５１】
図１に示すように、この車両のパワートレインは、一般的な内燃機関としてのエンジン１００と、そのエンジン１００の出力軸に接続され、トルク増幅機能を有する流体継手であるトルクコンバータ２００と、トルクコンバータ２００の出力軸に接続された歯車式変速機構３００とを有する。エンジン１００のクランクシャフトプーリ４０２は、モータジェネレータ３０００のモータジェネレータプーリ４００、エアコンコンプレッサ１１０２のエアコンコンプレッサプーリ４０４およびウォーターポンプ１１０４のウォータポンププーリ４０６と、ベルト４１０を介して接続されている。
【００５２】
この車両は、ＥＦＩ＿ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｆｕｅｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ＿Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）１２００によりエンジン１００を制御して、アイドリングストップシステムを実行する。アイドリングストップシステムは、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００に入力されたエコラン条件に完する車両の状態量が予め定められた条件を満足すると、図示しないＨＶ＿ＥＣＵに対してアイドリングストップ条件の成立を送信する。エコラン条件が成立しなくなると、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００はモータジェネレータ３０００にインバータ３１００から二次電池２０００の電力を供給してモータジェネレータ３０００をモータとして機能させてモータジェネレータプーリ４００およびベルト４１０を介してエンジン１００のクランクシャフトプーリ４０２を回転させて、エンジン１００を再始動（クランキング）させる。ここで、インバータ３１００は空冷のインバータであって、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００からＭ／Ｇ切換え指令信号およびＲＬＯ発電指令信号が入力される。
【００５３】
ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００には、エンジン１００からエンジン回転数ＮＥおよびクランク角度αが入力される。ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン１００を再始動させやすいようにエンジン１００を一時的に停止させる。このときに、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、ＰＷＭフィードバック制御やスイッチング制御を行なわないで、インバータ３１００へのＭ／Ｇ切換え信号のみを用いる。また、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン１００をモータジェネレータ３０００により再始動させる場合の突入電流の発生を回避する。このときにも、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、インバータ３１００へのＭ／Ｇ切換え信号のみを用いる。また、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、インバータ３１００へのＲＬＯ発電指令信号を用いて、モータジェネレータ３０００の界磁電流Ｉｆの電流値を制御する。
【００５４】
二次電池２０００は、定格電圧が１４Ｖの一般的な鉛蓄電池が用いられる。この二次電池２０００は、電池ＥＣＵ１３００により制御される。二次電池２０００からインバータ３１００およびスタータモータ３２００に電力が供給され、モータジェネレータ３０００またはスタータモータ３２００によりアイドリングストップ後のエンジン１００の再始動が行なわれる。なお、イグニションスイッチをスタート位置にしたときにおいては、通常通りに、スタータモータ３２００によりエンジン１００が始動される。
【００５５】
また、二次電池２０００は、電圧降下防止機構２１００（たとえばバックアップブーストコンバータ、キャパシタ、リチウム電池など）を経由して補機ＥＣＵ１１００に接続される。補機ＥＣＵ１１００からエアコンコンプレッサ１１０２やウォータポンプ１１０４に接続され、補機ＥＣＵ１１００はエアコンコンプレッサ１１０２やウォータポンプ１１０４を制御する。アイドリングストップ時においてエンジン１００が停止しているため、エンジン１００のクランクシャフトプーリ４０２を介してベルト４１０によりエアコンコンプレッサプーリ４０４やウォータポンププーリ４０６が回転させることができない。このため、補機ＥＣＵ１１００は、二次電池２０００の電力を用いてエアコンコンプレッサ１１０２やウォータポンプ１１０４を駆動させるように制御する。
【００５６】
また、図示しないオイルポンプについてもウォータポンプ１１０４と同様に、アイドリングストップ時において二次電池２０００を用いて作動される。
【００５７】
なお、エアコンコンプレッサ１１０２やウォータポンプ１１０４は、その内部に、エンジンコンプレッサプーリ４０４やウォータポンププーリ４０６から駆動するか、二次電池２０００からの電力によるモータにより駆動するかのいずれかを選択する機能を有する。また、これらの機能の代わりにエンジン１００のクランクシャフトプーリ４０２に電磁クラッチを設けるようにして、アイドリングストップ時には電磁クラッチを非伝達の状態にしてエンジン１００を切離して、モータジェネレータ３０００によりエアコンコンプレッサ１１０２やウォータポンプ１１０４を作動させるようにしてもよい。
【００５８】
図２に、図１のモータジェネレータ３０００の構成を示す。図２に示すように、本実施の形態に係る車両に用いられるモータジェネレータ３０００は汎用オルタネータ部の部品を用いた、コストの安価なモータジェネレータである。
【００５９】
通常、オルタネータは、エンジン１００のクランクシャフトプーリ４０２とベルト４１０を介して接続されたプーリ３０３０により回転され、オルタネータロータ部３０１０が回転することによりオルタネータステータ部３０２０に発生した電力をレクチファイアと呼ばれる整流回路により交流から直流に変換して、発生した電力を二次電池２０００に供給する。
【００６０】
このような汎用オルタネータは、一般的な車両に広く採用され、その製造コストは非常に安価なものである。本発明の実施の形態に係るモータジェネレータ３０００のロータ部とステータ部は、このオルタネータロータ部３０１０とオルタネータステータ部３０２０とを用いる。図２に示すプーリ３０３０は、図１に示すモータジェネレータプーリ４００と同じである。
【００６１】
レクチファイアと呼ばれる整流回路の代わりにインバータ３１００を用いる。このインバータ３１００は、オルタネータロータ部３０１０およびオルタネータステータ部３０２０を、モータジェネレータ３０００として機能させるドライバである。このインバータ３１００は空冷のインバータである。これは、水冷のインバータに比べて空冷のインバータとすることによりコストを安価にすることができる。
【００６２】
図３に、モータジェネレータ３０００の電気回路図およびインバータ３１００の電気回路図を示す。図３に示すように、インバータ３１００は、複数のスイッチング回路により三相分の電力をオルタネータステータ部３０２０に供給するように構成されるインバータ回路を有する。また、オルタネータロータ部３０１０に流れる界磁電流Ｉｆの電流値を制御することにより、モータジェネレータ３０００をモータとして機能させるときにはモータジェネレータ３０００から発生するトルクを制御することができ、モータジェネレータ３０００をジェネレータとして機能させるときには発電量を制御することができる。
【００６３】
二次電池２０００は、インバータ３１００のスイッチング回路に電力を供給し、オルタネータステータ部３０２０や、オルタネータロータ部３０１０に電力を供給する。
【００６４】
インバータ３１００には、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００からのＭ／Ｇ切換え指令信号が入力される端子と、ＲＬＯ発電指令信号が入力される端子とが設けられる。Ｍ／Ｇ切換え指令信号が入力される端子においては、モータジェネレータ３０００をモータとして機能させる場合にＨｉｇｈ信号を受けて、ジェネレータとして機能させる場合をＬｏｗ信号を受けるように設定されている。したがって、Ｈｉｇｈ側かＬｏｗ側のいずれかの信号が入力させる。
【００６５】
ＲＬＯ発電指令信号が入力される端子には、発電指令値が予め定められたデューティ比で表わされた信号が入力される。
【００６６】
図４を参照して、本実施の形態に係るエンジン１００のクランク角とエンジン起動トルクとの関係について説明する。なお以下の説明では、エンジン１００の気筒数を４気筒として説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００６７】
図４に示すように、１つのシリンダ（ここでは第３シリンダ）に着目してクランク角とエンジン起動トルクとの関係を説明すると、図４に示すようにエンジン起動トルクは、シリンダのクランク角によってサインカーブを描くように変化する。シリンダのクランク角が１８０°近傍においてエンジン起動トルクが最小となるため、この付近のクランク角が目標停止クランク角として設定される。なお、このとき第３シリンダが、エンジン１００の再始動時の初爆シリンダとなる。
【００６８】
図５にエンジン１００の各気筒における行程の順序を表わす。特に、第３シリンダについて詳しく説明する。このエンジン１００は、４サイクルのガソリンエンジンであると想定する。各気筒において、吸入行程、圧縮行程、膨張行程および排気行程が順に繰返される。第３シリンダにおいては、吸入行程において燃料噴射がされ、その後の圧縮行程の途中においてエンジン１００が一時的に停止するように制御される。その後アイドリングストップ条件が成立しなくなると、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、この第３シリンダを初爆シリンダとして再始動の点火をまず行なう。これにより第３シリンダが膨張行程、排気行程へと移り、続いて第２シリンダ、第４シリンダ、第１シリンダの順で再始動時の点火が行なわれる。この図４および図５に示すように、エンジン１００をアイドリングストップ時に一時停止させる場合には、一時停止後の再始動時におけるエンジン起動トルクが最小となるように目標停止クランク角が設定される。
【００６９】
図６に、本実施の形態に係るＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００で実行されるエンジン停止制御プログラムの制御構造について説明する。
【００７０】
ステップ（以下、ステップをＳを略す。）１００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エコランシステムにおいてエンジン停止指令を行なう。この処理は、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００に入力されるエコラン条件に関する車両の状態が予め定められた条件を満たしているか否かにより判断される。
【００７１】
Ｓ２００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、燃料供給を停止するようにエンジン１００を制御する。Ｓ３００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン回転数ＮＥを検知する。この処理は、エンジン１００のクランク軸などに設けられたエンジン回転数センサからＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００に入力されるエンジン回転数信号に基づいて行なわれる。
【００７２】
Ｓ４００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、検知したエンジン回転数ＮＥが予め定められたエンジン回転数しきい値ＮＥ（１）以下であるか否かを判断する。すなわち、燃料供給が停止されたエンジン１００においては、次第にエンジン回転数ＮＥが低下するが、そのエンジン回転数ＮＥが、予め定められたエンジン回転数しきい値ＮＥ（１）以下になったか否かが判断される。エンジン回転数ＮＥがエンジン回転数しきい値ＮＥ（１）以下になると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、処理はＳ５００へ移される。もしそうでないと（Ｓ４００にてＮＯ）、処理はＳ３００へ移され、エンジン回転数ＮＥが検知され、予め定められたエンジン回転数しきい値ＮＥ（１）以下になるまで、処理が繰返し実行される。
【００７３】
Ｓ５００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、界磁電流制御をデューティ比を最大として実行する。このとき、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００からインバータ３１００に対してＲＬＯ発電指令信号がデューティ比を最大として出力される。この結果、インバータ３１００においては界磁電流Ｉｆの電流値が最大になるように制御される。
【００７４】
Ｓ６００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン回転数ＮＥを検知する。Ｓ７００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、Ｓ６００にて検知したエンジン回転数ＮＥが予め定められたエンジン回転数しきい値ＮＥ（２）以下であるか否かを判断する。なお、エンジン回転数しきい値ＮＥ（２）は先に述べたエンジン回転数しきい値ＮＥ（１）よりも低い値である。検知したエンジン回転数ＮＥがエンジン回転数しきい値ＮＥ（２）以下であると（Ｓ７００にてＹＥＳ）、処理はＳ８００へ移される。もしそうでないと（Ｓ７００にてＮＯ）、処理はＳ６００へ戻され、エンジン回転数ＮＥを再度検知して、検知したエンジン回転数ＮＥがエンジン回転数しきい値ＮＥ（２）以下になるまで処理が繰返し実行される。
【００７５】
Ｓ８００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン回転数ＭＧフィードバック制御を実行する。このＳ８００におけるエンジン回転数ＭＧフィードバック制御の詳細については後述する。
【００７６】
Ｓ９００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン回転数ＮＥを検知する。Ｓ１０００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、Ｓ９００にて検知したエンジン回転数ＮＥが、予め定められたエンジン回転数しきい値ＮＥ（３）未満になった後に、エンジン回転数しきい値ＮＥ（３）以上になったか否かを判断する。なお、エンジン回転数ＮＥ（３）は先に述べたエンジン回転数しきい値ＮＥ（２）よりも低い値であって、たとえば回転数０である。検知したエンジン回転数ＮＥがエンジン回転数しきい値ＮＥ（３）未満になった後にエンジン回転数しきい値ＮＥ（３）以上になると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、処理はＳ１１００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１０００にてＮＯ）、処理はＳ９００へ戻され、エンジン回転数ＮＥを再度検知して、検知したエンジン回転数ＮＥがエンジン回転数しきい値ＮＥ（３）未満になった後にエンジン回転数ＮＥ（３）以上になるまで、処理が繰返し実行される。
【００７７】
Ｓ１１００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、クランク角度ＭＧフィードバック制御を行なう。このＳ１１００におけるクランク角度ＭＧフィードバック制御の詳細については後述する。
【００７８】
Ｓ１２００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン停止判定を行なう。このとき、再始動時における初爆気筒を記憶する。たとえば、これは図４および図５に示した第３番目のシリンダとなる。
【００７９】
Ｓ１３００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、界磁電流制御をデューティ０として実行する。このとき、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００からインバータ３１００に対してＲＬＯ発電指令値がデューティ比０として出力される。このＲＬＯ発電指令信号を受信したインバータ３１００は界磁電流Ｉｆの電流値を０にするように制御する。
【００８０】
図７を参照して、図６のＳ８００におけるエンジン回転数ＭＧフィードバック制御について説明する。
【００８１】
Ｓ８１０にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン回転数ＮＥを検知する。Ｓ８２０にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、検知したエンジン回転数ＮＥとモータリング（１）における目標モータ回転数とに基づいて、Ｍ指令回数（モータジェネレータ３０００をモータとして機能させるためのＭ／Ｇ切換え信号をＨＩｇｈ側にするパルスを出力する回数）を算出する。
【００８２】
Ｓ８３０にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、Ｍ指令を、算出された回数だけ出力する。このとき、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、インバータ３１００に対して、Ｍ／Ｇ切換え指令信号をＭ側にするようにＨｉｇｈ信号を送信する。なお、Ｍ指令時間幅および指令間隔は、予め設定するようにしておけばよい。
【００８３】
Ｓ８４０にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、モータリング（１）からの離脱の条件が成立したか否かを判断する。この判断は、たとえば、エンジン１００のエンジン回転数ＮＥに基づいて行なうようにすればよい。モータリング（１）から離脱の条件が成立すると（Ｓ８４０にてＹＥＳ）、このエンジン回転数ＭＧフィードバック制御は終了して、処理は図６のＳ９００へ移される。もしそうでないと（Ｓ８４０にてＮＯ）、処理はＳ８１０へ戻され、再度エンジン回転数ＮＥが検知され、検知したエンジン回転数ＮＥと目標回転数とに基づいてフィードバック制御を行なうためのＭ指令回数が算出されインバータ３１００に出力される。
【００８４】
図８を参照して、図６のＳ１１００におけるクランク角度ＭＧフィードバック制御について説明する。
【００８５】
Ｓ１１１０にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン１００のクランク角度αを検知する。Ｓ１１２０にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、検知したエンジン１００のクランク角αとモータリング（２）における目標停止クランク角度（停止角度）とに基づいてＭ指令回数を算出する。Ｓ１１３０にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、Ｍ指令を算出された回数だけインバータ３１００に出力する。このとき、前述の図７のＳ８３０における処理と同様に、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００からインバータ３１００に送信されるＭ／Ｇ切換え指令信号がＨｉｈｇレベルの状態で出力される。なお、Ｍ指令時間幅や指令間隔は、予め設定するようにしておけばよい。
【００８６】
Ｓ１１４０にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、モータリング（２）から離脱の条件が成立したか否かを判断する。この判断は、たとえば、エンジン１００のクランク角αやエンジン回転数ＮＥに基づいて行なうようにすればよい。モータリング（２）からの離脱の条件が成立すると（Ｓ１１４０にてＹＥＳ）、処理は図６のＳ１２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ１１４０にてＮＯ）、処理はＳ１１１０へ戻され、再度エンジン１００のクランク角αが検知され、エンジン１００のクランク角αがモータリング（２）における目標クランク角度になるようにフィードバック制御が行なわれ、Ｍ指令回数がインバータ３１００に送信される。
【００８７】
なお、図７のＳ８３０における処理および図８のＳ１１３０における処理においては、Ｍ指令（モータ指令）の回数を算出して出力するのではなく、モータ指令時間幅およびモータ指令間隔も算出して出力するようにしてもよい。
【００８８】
図９を参照して、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００で実行されるエンジン再始動制御プログラムの制御構造について説明する。
【００８９】
Ｓ２０００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エコランシステムにおいてエンジン１００を停止させる。Ｓ２１００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００はエンジン再始動指令を出力するか否かを判断する。エンジン再始動指令が出力される場合とは、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００に入力されるエコラン条件に関する車両の状態が予め定められた条件を満足しなくなった場合である。エンジン再始動指令を出力すると判断されると（Ｓ２１００にてＹＥＳ）、処理はＳ２２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ２１００にてＮＯ）、処理はＳ２０００へ戻される。
【００９０】
Ｓ２２００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、再始動時の初爆気筒を決定する。初爆気筒は、予め図６のＳ１２００においてＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００のメモリに記憶されている。Ｓ２３００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、界磁電流Ｉｆの電流値が最大になるように制御する。このとき、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００からインバータ３１００にＲＬＯ発電指令がデューティ比を最大とする信号が出力される。インバータ３１００は、この信号を受信すると、界磁電流Ｉｆの電流値が最大になるように制御する。
【００９１】
Ｓ２４００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン点火指令を行なう。このとき、図５に示す第３気筒に対してエンジン点火指令が行なわれる。Ｓ２５００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、Ｍ指令を予め定められた回数だけ出力する。このとき、Ｍ指令時間幅や指令間隔を予め設定するようにしておけばよい。また、このときＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００からインバータ３１００に対してＭ／Ｇ切換え指令がＨｉｇｈ状態であるパルス信号が、所定の回数だけ出力されることになる。
【００９２】
Ｓ２６００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００はＭ指令を連続的に出力する。Ｓ２７００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、エンジン回転数ＮＥを検知する。Ｓ２８００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、検知したエンジン回転数ＮＥに基づいてエンジン１００が始動したか否かを判断する。エンジン１００が始動すると（Ｓ２８００にてＹＥＳ）、処理はＳ３２００へ移される。もしそうでないと（Ｓ２８００にてＮＯ）、処理はＳ２９００へ移される。
【００９３】
Ｓ２９００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、モータジェネレータ３０００による再始動を継続するか否かを判断する。この判断は、たとえば、モータジェネレータ３０００またはインバータ３１００の温度などに基づいて行なわれる。すなわち、モータジェネレータ３０００やインバータ３１００の温度が異常に高いと再始動を継続しないように判断する。モータジェネレータ３０００による再始動が継続すると判断されると（Ｓ２９００にてＹＥＳ）、処理はＳ２７００へ移される。もしそうでないと（Ｓ２９００にてＮＯ）、処理はＳ３０００へ移される。
【００９４】
Ｓ３０００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、界磁電流Ｉｆの電流値がゼロになるように制御する。このとき、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００からインバータ３１００へＲＬＯ発電指令のデューティ比が０になる信号が出力される。インバータ３１００は、この信号を受信すると、界磁電流Ｉｆの電流値が０になるように制御する。
【００９５】
Ｓ３１００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、スタータモータ３２００に駆動指令信号を出力する。このとき、モータジェネレータ３０００によるエンジン１００の再始動をあきらめてスタータモータ３２００による再始動に切換えることになる。
【００９６】
Ｓ３２００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００はエンジン再始動判定を行なう。Ｓ３３００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、Ｇ指令を継続的にインバータ３１００に出力する。Ｓ３４００にて、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は、界磁電流制御を行なう。このとき、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００は電池ＥＣＵ１３００から電池ＥＣＵの充電状態に基づいて、発電指令値を演算し、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００からインバータ３１００にＲＬＯ発電指令値として出力する。この値に従って、インバータ３１００はモータジェネレータ３０００の界磁電流Ｉｆの電流値を制御して発電量を制御する。
【００９７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る車両の動作、特にエンジン回転数ＮＥ、Ｍ／Ｇ切換え指令信号、界磁電流Ｉｆについて詳しく説明する。
【００９８】
アイドリングストップシステムを搭載した車両が交差点において赤信号などで停止すると、エコラン条件に基づいて、エコランシステムにおけるエンジン停止指令が行なわれる（Ｓ１００）。燃料の供給が停止され（Ｓ２００）、エンジン回転数ＮＥが検知され（Ｓ３００）、エンジン回転数ＮＥが予め定められたエンジン回転数しきい値ＮＥ（１）以下になると（Ｓ４００にてＹＥＳ）、界磁電流制御がデューティ比を最大として行なわれる（Ｓ５００）。このとき、図１０に示すようにエンジン回転数ＮＥがエンジン回転数しきい値ＮＥ（１）になるため、界磁電流Ｉｆの電流値が最大となるように制御される。
【００９９】
エンジン回転数ＮＥが検知され（Ｓ６００）、エンジン回転数ＮＥがエンジン回転数しきい値ＮＥ（２）以下になると（Ｓ７００にてＹＥＳ）、エンジン回転数ＭＧフィードバック制御が実行される（Ｓ８００）。エンジン回転数ＮＥを検知して（Ｓ８１０）、検知したエンジン回転数ＮＥとモータリング（１）における目標モータ回転数とに基づいてフィードバック制御が実行されて、Ｍ指令回数が算出されて（Ｓ８２０）、Ｍ指令が算出された回数だけ出力される（Ｓ８３０）。
【０１００】
このとき、図１０に示すように、モータリング（１）におけるようにＭ／Ｇ切換え指令信号がＨｉｇｈ側に設定されたパルスが所定回数出力される。このとき、モータジェネレータ３０００はインバータ３１００からの信号に基づいて、モータとして機能したりジェネレータとして機能したりすることが切換えられてエンジン回転数ＮＥがエンジン回転数しきい値ＮＥ（１）を維持するようにフィードバック制御される。このとき、界磁電流Ｉｆの電流値は最大となっているため、Ｍ／Ｇ切換え指令信号によりモータ機能とジェネレータ機能とを切換える場合において、応答性よくモータジェネレータ３０００を切換えることができる。
【０１０１】
モータリング（１）の後、さらにエンジン回転数ＮＥが低下してエンジン回転数ＮＥが、エンジン回転数しきい値ＮＥ（３）未満になった後にエンジン回転数しきい値ＮＥ（３）以上になると（Ｓ１０００にてＹＥＳ）、クランク角度ＭＧフィードバック制御が実行される（Ｓ１１００）。
【０１０２】
このとき、図１０に示すようにモータリング（２）が行なわれる。このモータリング（２）においては、クランク角度αに基づくフィードバック制御が実行される。クランク角度αが検知され（Ｓ１１１０）、検知したエンジンクランク角度αとモータリング（２）における目標クランク角度とに基づいてフィードバック制御が実行されて、Ｍ指定回数が算出されて（Ｓ１１３０）、Ｍ指令回数が算出された回数だけ出力される（Ｓ１１４０）。
【０１０３】
このとき、図１０に示すように、モータリング（２）におけるＭ／Ｇ切換え指令信号がＨｉｇｈ側に設定されたパルスが所定回数出力される。このとき、モータジェネレータ３０００はインバータ３１００からの信号に基づいて、モータとして機能したりジェネレータとして機能したりすることが切換えられてエンジン１００のクランク角度αが目標とするクランク角で停止するようにフィードバック制御される。このときにも、界磁電流Ｉｆの電流値は最大となっているため、Ｍ／Ｇ切換え指令信号によりモータ機能とジェネレータ機能とを切換える場合において、応答性よくモータジェネレータ３０００を切換えることができる。
【０１０４】
エンジン１００のエンジン回転数ＮＥが０になり、エンジン１００のクランク角度αが目標停止クランク角度になると。エンジン停止判定が行なわれ再始動時の初爆気筒が記憶される（Ｓ１２００）。その後、エンジン１００が停止したエコランモードが継続する。
【０１０５】
このとき、界磁電流制御が実行されデューティ比が０になるように制御される（Ｓ１３００）。図１０に示すように、エコラン中の界磁電流Ｉｆの電流値が０になるように制御される。
【０１０６】
このようなエコラン制御中にエコラン条件が不成立の状態になると、エンジン再始動指令が出力される（Ｓ２１００にてＹＥＳ）。再始動の初爆気筒が決定され（Ｓ２２００）、界磁電流制御が実行されデューティ比が最大になるように制御される（Ｓ２３００）。エンジン点火指令が行なわれ（Ｓ２４００）、モータ指令が予め定められた回数だけ出力される（Ｓ２５００）。モータ指令が連続的に出力された後（Ｓ２６００）、エンジン回転数ＮＥが検知され（Ｓ２７００）、エンジン１００が始動すると（Ｓ２８００にてＹＥＳ）、エンジン再始動判定が実行される（Ｓ３２００）。
【０１０７】
このとき、図１０に示すように、始動プロセスにおいても、Ｍ／Ｇ切換え指令信号がＭ指令を表わすパルスが所定数だけ繰返し出力される。このため、突入電流が著しく大きくなることを避けることができる。またこのとき、界磁電流Ｉｆの電流値は最大であるため、応答性よくエンジンを再始動することができる。
【０１０８】
図１１に、ＲＬＯ端子のデューティ比とＲＬＯ指令値（発電電圧指令値）との関係について示す。図１１に示す縦軸であるＲＬＯ指令値は、インバータ３１００のＲＬＯ発電指令端子に入力される電圧信号である。ＲＬＯ端子のＰＷＭデューティとＲＬＯ指令値とはヒステリシス性を有するとともに、以下に示す特徴を有する。
【０１０９】
ＲＬＯ端子のデューティ比が予め定められた範囲においては、ＲＬＯ指令値が０に設定される。この場合が、エコラン中に界磁電流Ｉｆの電流値が０に制御されることを表わす。また、ＲＬＯ端子のデューティ比が予め定められた最大近い範囲においては、ＲＬＯ指令値が最大に設定される。この場合が、エンジン１００を一時的に停止する際およびエンジン再始動の際に、界磁電流Ｉｆの電流値が最大に制御されることを表わす。
【０１１０】
図１２に、モータジェネレータ方式でエンジン１００を再始動した場合と、スタータ方式でエンジン１００を再始動した場合のエンジン回転数ＮＥの時間変化を示す。モータジェネレータでエンジン１００を再始動した場合の方がスタータモータでエンジンを再始動した場合に比べてはるかに応答性よくエンジンを再始動することができる。これは、スタータモータ３２００においては、マグネットスイッチを用いてエンジン１００のフライホイールのギアにピニオンギアを強制的に噛み合わせて駆動するため応答性が悪いことなどに起因する。
【０１１１】
以上のようにして、本実施の形態に係る制御装置であるＥＦＩ＿ＥＣＵによると、アイドリングストップシステムにおいてエンジンを停止する際にエンジンの再始動時のエンジン起動トルクが最小の位置になるようにモータリングを行なう。このとき、モータリング（１）においてはエンジン回転数ＮＥが目標エンジン回転数ＮＥになるようにフィードバック制御して、Ｍ／Ｇ切換え指令においてＭ指令を表わすパルス数を算出しそれをインバータ３１００に送信する。モータリング（２）においては、再始動時のエンジン１００の起動トルクが最小となるような停止位置になるように、クランク角度αが目標クランク角度になるようにフィードバック制御が実行される。ＥＦＩ＿ＥＣＵからインバータに対してＭ／Ｇ切換え指令信号がＭ指令のパルスとして出力される。このとき、界磁電流のデューティ比を最大として設定され、界磁電流Ｉｆの電流値が最大の状態であるため、短いパスル幅で、Ｍ／Ｇ切換え指令信号によりモータジェネレータ３１００がモータとして機能する場合と、ジェネレータとして機能する場合とが切換えられて応答性よく反応することができる。
【０１１２】
さらに、アイドリングストップシステムによりエンジンが停止した場合には、ＥＦＩ＿ＥＣＵからインバータに対してＲＬＯ発電指令のデューティ比が０になるように出力され、インバータ３１００からモータジェネレータ３０００の界磁電流Ｉｆの電流値を０にするように制御される。これによりモータジェネレータ３１００の界磁電流Ｉｆにおける使用電力の無駄を省くことができる。
【０１１３】
さらに、アイドリングストップシステムの条件が不成立になるとエンジンが再始動される。このとき、エンジンの起動トルクが最小になるようなシリンダが初爆シリンダとして記憶されているため、ＥＦＩ＿ＥＣＵ１２００はそのシリンダに点火指令を行なうとともに、モータジェネレータ３０００によりクランキングを行なう。モータジェネレータ３０００は、一般的な汎用のオルタネータのロータ部とステータ部とを使用したため、大きなトルクを発生させることができない場合であっても、起動トルクが小さくなるようなクランク角度でエンジン１００を停止させているため、モータジェネレータ３０００からの出力トルクに基づいてエンジン１００を再始動することができる。このとき、界磁電流Ｉｆの電流値は最大であるように制御される。このようなモータジェネレータは、一般的な汎用のオルタネータのロータ部とステータ部とを使用していて安価なものである。
【０１１４】
なお、モータリング（１）を開始するタイミングと終了させるタイミングは、上記したエンジン１００のエンジン回転数ＮＥによるものに限定されない。モータリング（２）を開始するタイミングと終了させるタイミングは、上記したエンジン１００のエンジン回転数ＮＥおよびクランク角αによるものに限定されない。
【０１１５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る車両の制御ブロック図である。
【図２】図１のモータジェネレータの構成を示す図である。
【図３】モータジェネレータの電気回路図である。
【図４】エンジンクランク角とエンジン起動トルクとの関係を表わす図である。
【図５】エンジンの各気筒における行程の順序を表わす図である。
【図６】ＥＦＩ＿ＥＣＵで実行されるエンジン停止制御プログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図７】ＥＦＩ＿ＥＣＵで実行されるエンジン回転数ＭＧフィードバック制御プログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図８】ＥＦＩ＿ＥＣＵで実行されるクランク角度ＭＧフィードバック制御プログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図９】ＥＦＩ＿ＥＣＵで実行されるエンジン再始動制御プログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態に係る車両における状態量の変化を示すタイミングチャートである。
【図１１】ＲＬＯ端子のデューティ比とＲＬＯ指令値との関係を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る車両におけるエンジン回転数ＮＥの変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１００  エンジン、２００  トルクコンバータ、３００  歯車式変速機構、４００  モータジェネレータプーリ、４０２  クランクシャフトプーリ、４０４  エアコンコンプレッサプーリ、４０６  ウォータポンププーリ、４１０  ベルト、１１００  補機ＥＣＵ、１２００  ＥＦＩ＿ＥＣＵ、１３００  電池ＥＣＵ、２０００  二次電池、２１００  電圧降下防止機構、３０００  モータジェネレータ、３１００  インバータ、３２００  スタータモータ、３０１０  オルタネータロータ部、３０２０  オルタネータステータ部、３０３０  プーリ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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