(57)【要約】【課題】エンジン始動に伴う、補機類を駆動する電動モータにおける制御性の低下を抑制することが可能な、エンジン自動停止始動システムを提供すること。【解決手段】電力により内燃機関の始動を行なう電動始動手段２１を備え、車両の停車の際に内燃機関２０を停止するアイドルストップ制御を行なう、内燃機関自動停止始動システム１０であって、内燃機関以外の車載機器を駆動する電動機と、電動始動手段２１および電動機に電力を供給する蓄電手段３０と、を備え、アイドルストップ後の内燃機関の再始動に先立って、電動機を停止する、ことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力により内燃機関の始動を行なう電動始動手段を備え、車両の停車の際に前記内燃機関を停止するアイドルストップ制御を行なう、内燃機関自動停止始動システムであって、
前記内燃機関以外の車載機器を駆動する電動機と、
前記電動始動手段および前記電動機に電力を供給する蓄電手段と、を備え、
前記アイドルストップ制御に従って前記内燃機関を停止した後の前記内燃機関の再始動に先立って、前記電動機を停止する、
ことを特徴とする内燃機関自動停止始動システム。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関自動停止始動システムであって、
前記アイドルストップ制御に従って前記内燃機関を停止した後の前記内燃機関の再始動が完了した後に、前記電動機の駆動を再開する、
ことを特徴とする内燃機関自動停止始動システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の内燃機関自動停止始動システムであって、
前記アイドルストップ制御に従って前記内燃機関を停止した後の前記内燃機関の再始動に先立って前記電動機を停止する際には、前記電動機の停止位置を記憶する、
ことを特徴とする内燃機関自動停止始動システム。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の内燃機関自動停止始動システムであって、
前記電動始動手段を制御する第１の制御手段と、
該第１の制御手段と通信可能であり、前記電動機を制御する第２の制御手段と、を備え、
前記アイドルストップ制御に従って前記内燃機関を停止した後の前記内燃機関の再始動に先立って、前記第１の制御手段から前記第２の制御手段に、前記電動始動手段の駆動に関する情報が送信される、
ことを特徴とする内燃機関自動停止始動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力により内燃機関の始動を行なう電動始動手段を備え、車両の停車の際に内燃機関を停止するアイドルストップ制御を行なう、内燃機関自動停止始動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費向上のために停車中にはエンジン（内燃機関）を停止する、アイドルストップ車両（エコラン車両）が知られている。こうした車両では、エンジンの停止中に空調装置等の補機類を駆動するのには電動モータを用いるのが一般的であるが、現実には電動モータの出力がエンジンの出力に比して小さいことが多いため、エンジンの停止中には比較的大出力を有する空調装置の圧縮機を停止する、アイドルストップ車両用の空調装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−８０９３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
アイドルストップ車両（エコラン車両）では、その他の種類の車両に比して高頻度にエンジンを停止するため、必然的にエンジンを始動する頻度も高くなる。このエンジンの始動には、一般に電動のスタータ等が用いられるが、スタータの駆動には、特にその開始時に比較的大電流が必要とされる。このため、一つのバッテリから補機類を駆動する電動モータとスタータとの双方に電力を供給している場合には、スタータの駆動に伴ってバッテリの電圧低下が生じ、一時的に電動モータやこれを駆動するための駆動回路が十分に作動できない場合が生じる。この結果、電動モータの回転位置を認識する処理が途絶えた間に電動モータが惰性回転することにより、電動モータの回転位置が不明となる、或いは回転位置の認識に誤差を生じる場合が生じる。すなわち、電動モータの制御性が低下し、補機類の駆動を正常に行なうことができない場合が生じる。
【０００４】
これに対し、バッテリを複数備える、或いは昇圧回路を設けて電動モータへの供給電圧の低下をカバーする、といった方法が考えられるが、いずれも搭載スペースやコスト等の点で好ましくない。
【０００５】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、エンジン始動に伴う、補機類を駆動する電動モータにおける制御性の低下を抑制することが可能な、エンジン自動停止始動システムを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、電力により内燃機関の始動を行なう電動始動手段を備え、車両の停車の際に内燃機関を停止するアイドルストップ制御を行なう、内燃機関自動停止始動システムであって、内燃機関以外の車載機器を駆動する電動機と、電動始動手段および電動機に電力を供給する蓄電手段と、を備え、アイドルストップ後の内燃機関の再始動に先立って、電動機を停止する、ことを特徴とするものである。なお、ここで、「電動機」とは、電動機を駆動するための駆動回路を含む概念である。
【０００７】
この本発明の一態様によれば、アイドルストップ後の内燃機関の再始動に先立って電動機を停止するから、比較的大電力を要する電動始動手段の駆動に伴って蓄電手段の電圧低下が生じた状態で電動機が駆動されることを回避することができる。従って、電動モータの回転位置を認識する処理が途絶えた間に電動モータが惰性回転することにより、電動モータの回転位置が不明となる、或いは回転位置の認識に誤差を生じる等の現象を抑制することができ、電動機の制御性の低下を抑制することができる。
【０００８】
本発明の一態様において、好ましくは、アイドルストップ後の内燃機関の再始動が完了した後に、電動機の駆動を再開することを特徴とするものである。こうすれば、蓄電手段の電圧が低下した状態での電動機の駆動再開を回避することができる。
【０００９】
また、本発明の一態様において、好ましくは、アイドルストップ後の内燃機関の再始動に先立って電動機を停止した際には、電動機の停止位置を記憶する、ことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の一態様は、例えば、電動始動手段を制御する第１の制御手段と、第１の制御手段と通信可能であり、電動機を制御する第２の制御手段と、を備え、アイドルストップ後の内燃機関の再始動に先立って、第１の制御手段から第２の制御手段に、電動始動手段の駆動に関する情報が送信されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エンジン始動に伴う、補機類を駆動する電動モータにおける制御性の低下を抑制することが可能な、エンジン自動停止始動システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例に係るエンジン自動停止始動システム１０を実現するための構成の一例を模式的に示す図である。エンジン自動停止始動システム１０は、主要な構成として、例えば、エンジン２０と、スタータ２１と、オルタネータ２２と、エンジン電子制御ユニット（以下、ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔという）２４と、バッテリ３０と、バッテリＥＣＵ３１と、空調装置４０と、空調装置ＥＣＵ５０と、昇圧コンバータ６０とを備える。
【００１４】
エンジン２０は、ガソリン等の燃料により走行用の動力を出力する。スタータ２１は、例えば、直流モータである。オルタネータ２２は、例えば、整流器やＩＣレギュレータが組み込まれ、一定電圧（例えば、１２［Ｖ］など）の直流電力を出力する同期発電機である。
【００１５】
エンジンＥＣＵ２４は、例えば、ＣＰＵを中心としたコンピュータであり、アクセルペダルやブレーキペダルの操作に応じたエンジン２０に対する燃料噴射制御などの制御や、エンジン２０の始動時におけるスタータ２１の駆動を行なっている。エンジンＥＣＵ２４は、車両が停止した際には所定条件の下でエンジン２０を停止し、その後アクセル操作がなされるとエンジン２０を始動する、アイドルストップ制御を行なっている。この制御に関して、エンジン２０やスタータ２１の運転駆動状態（モード）を表す信号として、１（エンジン運転中）、２（アイドルストップ実行待ち、即ちエンジン停止制御中）、３（アイドルストップ中、即ちエンジン停止中）、プレ４（クランキング予告）、４（クランキング中）の各モード信号を生成している。ここで、モード信号の変更は、以下の通りに実行されるものとした。
【００１６】
モード信号１から２への変更は、例えば、車速が低下して値０となったときに行なわれる。但し、スタータ２１の駆動に伴う突入時の電圧が所定電圧（例えば、６［Ｖ］など）を下回る場合には、これを行なわない。エンジンＥＣＵ２４やバッテリＥＣＵ３１の作動を確保するためである。
【００１７】
モード信号２から３への変更は、エンジン２０に設置されたクランク角センサからの信号に基づいて計算されたエンジン２０の回転数が値０となったときに行なわれる。なお、モード信号が２でエンジン停止制御を行なっている最中にアクセルペダルの操作がなされた場合、２から３への変更は行なわれず、再び１に戻ってエンジン２０が運転される。
【００１８】
モード信号３からプレ４への変更は、アクセルペダルの操作量が一定値を超えたときに行なわれる。プレ４から４への変更は、プレ４となってから所定時間の経過後に行なわれる。また、４から１への変更は、上記のように計算されたエンジン２０の回転数が閾値Ｎを超えたと判定されたときに行なわれる。
【００１９】
バッテリ３０は、例えば、充放電可能なニッケル水素バッテリである。バッテリＥＣＵ３１は、例えば、ＣＰＵを中心としたコンピュータであり、バッテリ３０の充放電電流や端子間電圧、温度が入力されており、バッテリ３０の残容量やスタータ２１の駆動に伴う突入時の電圧を計算している。
【００２０】
空調装置４０は、バッテリ３０側から供給される電力により、乗員室内の冷暖房を行なう。空調装置４０の具体的な構造や機能については後述する。
【００２１】
空調装置ＥＣＵ５０は、例えば、ＣＰＵを中心としたコンピュータであり、空調装置４０の制御を行なう。空調装置ＥＣＵ５０には、バッテリ３０側からの電力が、昇圧コンバータ６０を介して供給されている。また、空調装置ＥＣＵ５０には、外気温センサ７０からの外気温や、内気温センサ７１からの内気温、乗員による空調設定が入力される操作パネル７２からの設定情報が入力されており、これらの入力値に基づいて空調装置４０に制御信号を出力する。
【００２２】
エンジンＥＣＵ２４、バッテリＥＣＵ３１、及び空調装置ＥＣＵ５０は、車両ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）に接続され、例えば、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）プロトコルに基づいて、双方向のデータ通信を行っている。前述のエンジンＥＣＵ２４により生成される各モード信号は、この車両ＬＡＮにより各ＥＣＵに送信される。
【００２３】
図２は、空調装置４０の主要部の構成の一例を示す図である。空調装置４０は、例えば、内気と外気のいずれを装置内に吸入するかを切替える内外気切替えドア４１と、ブロア風量を決定するブロアファン４２と、例えばアンモニア等の揮発性の冷却媒体が噴霧されて気化熱を奪うことにより吸入空気を冷却するエバポレータ４３と、エンジンからの廃熱を利用して、エバポレータ４３により冷却された空気に暖気を混合するヒーターコア４４と、ヒーターコア４４を通過する空気量を調節することにより吹出し口からの空気温度を調節するエアミックスドア４５と、吹出し口からの空気量の割合を決定する吹出口ドア４６と、を備える。なお、エバポレータ４３に噴霧される冷却媒体は、エバポレータ４３から排出された後、図示しないコンプレッサで液化され、コンデンサを通ってレシーバに貯留され、再度噴霧器から噴霧される、周知の循環構造により循環している。
【００２４】
内外気切替えドア４１と、エアミックスドア４５と、吹出口ドア４６とにはそれぞれドア開度を調節するサーボモータ４１Ａ、４５Ａ、４６Ａが接続されている。また、これらの各サーボモータには、それぞれ空調装置ＥＣＵ５０からの制御信号を受信すると共に、各サーボモータへの電力供給も含めた駆動動作を行なう通信・駆動回路４１Ｂ、４５Ｂ、４６Ｂが並設されている。
【００２５】
各サーボモータは、例えば、回転角の変化分に対してパルスが出力され、相対回転角度を検出可能なパルスパターン式のサーボモータである。また、各通信・駆動回路は、例えば、スイッチング素子が集積されたＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）である。各サーボモータの相対回転角度は、通信・駆動回路から空調装置用ＥＣＵ５０に送信され、空調装置用ＥＣＵ５０では、受信した相対回転角度を積算することにより、サーボモータの回転位置を計算している。なお、各サーボモータは、車両のイグニッションがオンされた毎に原点復帰を行なう。
【００２６】
次に、本発明の一実施例に係るエンジン自動停止始動システム１０において、エンジン２０の始動に先立って空調装置４０が備えるサーボモータの停止制御を行なう動作について説明する。図３は、空調装置ＥＣＵ５０が実行するエンジン再始動時処理フローの一例を示すフローチャートである。
【００２７】
まず、空調装置ＥＣＵ５０は、エンジンＥＣＵ２４から送信されるモード信号がプレ４であるか否かを判定し（Ｓ１００）、モード信号がプレ４である場合は、続いて動作中のサーボモータが存在する否かを判定する（Ｓ１１０）。Ｓ１００とＳ１１０のいずれかにおいて否定的な判定を得た場合は、何も処理を行なわず、本フローの１ルーチンを終了する。
【００２８】
エンジンＥＣＵ２４からのモード信号がプレ４であり、且つ、動作中のサーボモータが存在する場合は、動作中のサーボモータへの通電を停止するよう、そのサーボモータに並設された通信・駆動回路に指示する（Ｓ１２０）。動作中のサーボモータが、通電の停止により回転を停止すると、通信・駆動回路から受信した相対回転角度の積算により、サーボモータの停止位置を計算し、これをＲＡＭ等の記憶媒体に記録する（Ｓ１３０）。
【００２９】
そして、モード信号が１となるのを検出するまで待つ処理を行なう（Ｓ１４０）。
【００３０】
モード信号が１となると、通電を停止したサーボモータの駆動を再開するように通信・駆動回路に指示し（Ｓ１５０）、本フローの一ルーチンを終了する。
【００３１】
図４は、エンジン自動停止始動システム１０が適用された車両における、アイドルストップ前後の、モード信号、エンジン２０の回転数、及びサーボモータへの通電状態の時間変化を示すタイムチャートである。
【００３２】
まず、運転中の車両が、ブレーキ操作により停車すると、スタータ２１の駆動による突入時の電圧が所定電圧を下回らないことをバッテリＥＣＵ３１からの情報により確認した上で、モード信号が２に変更され（時刻ｔ１）、エンジンＥＣＵ２４においてエンジン２０を停止するための燃料カット等の制御が行なわれる。
【００３３】
この結果、エンジン２０が停止する。エンジン２０が停止すると、モード信号が３に変更され（時刻ｔ２）、アイドルストップ状態となる。
【００３４】
アイドルストップ状態のときにアクセル操作が所定量以上なされると、モード信号がプレ４に変更される（時刻ｔ３）。これにより、上記フローに従って、空調装置ＥＣＵ５０は動作中のサーボモータへの通電を停止するよう通信・駆動回路に指示する（時刻ｔ４）。その後、サーボモータは惰性回転して停止し、空調装置ＥＣＵ５０はこの停止位置を記憶する（時刻ｔ５）。
【００３５】
モード信号がプレ４に変更されてから所定時間経過すると、モード信号が４に変更され（時刻ｔ６）、エンジンＥＣＵ２４は、スタータ２１によるクランキングを開始する。なお、この所定時間は、サーボモータへの通電停止指示から停止位置を記憶するまでに必要な時間よりも長い時間に設定されている。
【００３６】
クランキングによりエンジン２０の回転数が閾値Ｎを超えると、モード信号が１に変更され（時刻ｔ７）、これを検出した空調装置ＥＣＵ５０では、サーボモータへの通電を再開する（時刻ｔ８）。
【００３７】
このように、本発明の一実施例に係るエンジン自動停止始動システム１０では、クランキングの開始に先立って動作中のサーボモータへの通電を停止し、その停止位置を記憶するから、スタータ２１が大電力を消費することによりバッテリ３０の電圧低下が生じ、サーボモータや通信・駆動回路が十分に作動できないことにより、サーボモータの回転位置が不明となる、或いは回転位置の認識に誤差を生じるといった問題を抑制することができる。また、クランキングの終了後にサーボモータへの通電を再開するから、未だバッテリ３０の電圧が低下した状態でのサーボモータの駆動再開を回避することができる。これらにより、エンジン２０の始動に伴う、サーボモータの制御性の低下を抑制することができる。
【００３８】
以上、本発明を実施するための最良の形態について一実施例を用いて説明したが、本発明はこうした一実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上述した一実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００３９】
例えば、スタータ２１によるクランキングの際には、空調装置４０が備えるサーボモータへの通電を停止するものとしたが、スタータ２１と電力源としてのバッテリ３０を共有する如何なるモータに対して同様の制御を行なってもよい。例えば、ワイパーの駆動やヘッドライトの角度調節に用いられるモータに対して同様の制御を行なうことが考えられる。
【００４０】
また、スタータ２１とオルタネータ２２は共有されてもよく、各ＥＣＵについても統合され、例えば一つのＥＣＵにより各ＥＣＵの処理を全て行なうものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、少なくとも、アイドルストップ制御を行ない、エンジンを始動する機器と電力源を共有するモータを備える車両に適用できる。適用される車両の外観、重量、サイズ、走行性能等は問わない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施例に係るエンジン自動停止始動システム１０を実現するための構成の一例を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る空調装置４０の主要部の構成の一例を示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係る空調装置ＥＣＵ５０が実行するエンジン再始動時処理フローの一例を示すフローチャートである。
【図４】エンジン自動停止始動システム１０が適用された車両における、アイドルストップ前後の、モード信号、エンジン２０の回転数、及びサーボモータへの通電状態の時間変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４３】
１０  エンジン自動停止始動システム
２０  エンジン
２１  スタータ
２２  オルタネータ
２４  エンジンＥＣＵ
３０  バッテリ
３１  バッテリＥＣＵ
４０  空調装置
４１  内外気切替えドア
４１Ａ、４５Ａ、４６Ａ  サーボモータ
４１Ｂ、４５Ｂ、４６Ｂ  通信・駆動回路
４２  ブロアファン
４３  エバポレータ
４４  ヒーターコア
４５  エアミックスドア
４６  吹出口ドア
５０  空調装置ＥＣＵ
６０  昇圧コンバータ
７０  外気温センサ
７１  内気温センサ
７２  操作パネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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