(57)【要約】【課題】電力供給源の劣化や低温時においてアイドルストップ後のエンジン再始動時のクランキング時間を所定時間内に保つ技術を提供する。【解決手段】エンジン１１と、充放電が可能な蓄電装置２と、蓄電装置から供給される電力を用いてエンジン１１のクランキングを行うことによりエンジン１１を始動するスタータ６とを備え、蓄電装置の内部抵抗に応じてアイドルストップ電圧を設定し、蓄電装置２の電圧がアイドルストップ電圧より小さい場合は、エンジンのアイドルストップへの移行を禁止する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
充放電が可能な蓄電装置と、
前記蓄電装置から供給される電力を用いて前記エンジンのクランキングを行うことにより前記エンジンを始動するエンジン始動手段と、
前記蓄電装置の電圧を検知する電圧検知手段と、
前記蓄電装置の内部抵抗を測定する内部抵抗測定手段と、
前記蓄電装置の内部抵抗に応じて、アイドルストップ禁止電圧を設定するアイドルストップ禁止電圧設定手段と、
前記蓄電装置の電圧が前記アイドルストップ禁止電圧設定手段によって設定されたアイドルストップ禁止電圧より低い場合には、前記エンジンのアイドルストップを禁止するアイドルストップ制御手段と、
を備えることを特徴とするエンジン自動停止制御装置。
【請求項２】
前記アイドルストップ禁止電圧は、前記エンジン始動手段が前記エンジンを所定のクランキング時間内に始動できるか否かを判定するための電圧である、
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン自動停止制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの自動停止制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンの自動始動停止装置において、エンジンの始動時のバッテリ電圧の値と予め設定された判定値とを比較して、バッテリ電圧の値が判定値よりも低い場合にはエンジンの自動停止（アイドルストップ）を禁止する技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−４７１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スタータもしくはモータジェネレータにバッテリ等の電力供給源から電力を供給する場合、電力供給源の劣化や低温環境により供給電力量が低下すると、スタータもしくはモータジェネレータに十分な電力を供給することができなくなり、クランキング時間（クランキングによってエンジン始動に必要なエンジン回転数に達するのに要する時間）が伸びてしまう場合がある。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、アイドルストップの禁止を判定する判定値に電力供給源の劣化等による供給電力量の低下を考慮していないので、電力供給源が劣化等している場合にはアイドルストップ後のエンジン再始動時のクランキング時間が伸びてしまう場合がある。
【０００５】
本発明は、電力供給源の劣化や低温時においてアイドルストップ後のエンジン再始動時のクランキング時間が増大するのを防ぐ技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるエンジンの自動停止制御装置は、エンジンと、充放電が可能な蓄電装置と、蓄電装置から供給される電力を用いてエンジンのクランキングを行うことによりエンジンを始動するエンジン始動装置と、蓄電装置の電圧を検知する電圧検知手段と、蓄電装置の内部抵抗を測定する内部抵抗測定手段とを備え、アイドルストップ禁止電圧設定手段は蓄電装置の内部抵抗に応じてアイドルストップ禁止電圧を設定し、蓄電装置の電圧がアイドルストップ禁止電圧より低い場合にはエンジンのアイドルストップを禁止する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、スタータが所定のクランキング時間内にエンジンを始動できる電力を確保できる蓄電装置の電圧を、蓄電装置の内部抵抗に応じて設定することで、蓄電装置の劣化や低温環境による供給電力量の低下を考慮することができるので、蓄電装置が劣化したり、低温時においても、アイドルストップ後のエンジン再始動時のクランキング時間が増大するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、一実施形態におけるエンジン自動停止制御装置の構成部分を示すシ    ステム構成図である。
【図２】図２は、スタータのクランキング時間と、通常時の蓄電装置のＳＯＣとの関    係を説明するための図である。
【図３】図３は、スタータのクランキング時間と、劣化もしくは低温時の蓄電装置の    ＳＯＣとの関係を説明するための図である。
【図４】図４は、通常時の蓄電装置のアイドルストップ禁止電圧と、放電禁止ＳＯＣ    との関係を説明するための図である。
【図５】図５は、劣化もしくは低温時の蓄電装置のアイドルストップ禁止電圧と、放    電禁止ＳＯＣとの関係を説明するための図である。
【図６】図６は、蓄電装置の内部抵抗増加代と、アイドルストップ禁止電圧との関係    を説明するための図である。
【図７】図７は、蓄電蔵置の内部抵抗増加代と、蓄電装置の放電禁止ＳＯＣとの関係    を説明するための図である。
【図８】図８は、アイドルストップへの移行可否の判断フローを説明するためのフロ    ーチャート図である。
【図９】図９は、一実施形態におけるエンジンの自動停止制御装置の構成部分を示す    システム構成図である。
【図１０】図１０は、一実施形態におけるエンジンの自動停止制御装置の構成部分を    示すシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の一実施形態におけるエンジンの自動停止制御装置の構成部分を示すシステム構成図である。本実施形態におけるエンジンの自動停止制御装置は、走行駆動源としてエンジンを搭載するエンジン車、走行駆動源としてエンジンおよびモータジェネレータを備えるハイブリッド車、走行駆動源としてモータジェネレータを備える電気自動車などの車両に搭載される。
【００１０】
本実施形態におけるエンジンの自動停止制御装置は、オルタネータ１と、蓄電装置２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と、バイパス回路４と、コントローラ５と、スタータ６と、バッテリ７と、電気負荷８と、電圧センサ９と、電流センサ１０と、エンジン１１とを備える。
【００１１】
オルタネータ１は、主に、車両の回生制動時にエンジン１１の機械エネルギーを電気エネルギーに変換して蓄電装置２に電力を供給する。
【００１２】
蓄電装置２は、充電性に優れたストレージデバイスであり、例えば、電気二重層キャパシタ、Ｌｉイオンキャパシタ、リチウムイオン電池等である。上述のとおり、車両の回生制動時に、オルタネータ１の回生運転によって発電された電力は、蓄電装置２に充電される。蓄電装置２の電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３もしくはバイパス回路４のいずれかの電力供給経路を介して、電気負荷８やスタータ６、バッテリ７に供給可能である。また、蓄電装置２は、アイドルストップ後のエンジン再始動時のクランキングのための電力をバイパス回路４を介してスタータ６に供給する。
【００１３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、オルタネータ１および蓄電装置２と、電気負荷８、スタータ６およびバッテリ７との間に設けられており、オルタネータ１および蓄電装置２の一次側と、電気負荷８、スタータ６およびバッテリ７の二次側とを電気的に断続可能である。
【００１４】
バイパス回路４は、オルタネータ１および蓄電装置２と、電気負荷８、スタータ６およびバッテリ７との間に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３と並列に設けられる。バイパス回路４は、例えばリレーで構成され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３を介することなく、オルタネータ１および蓄電装置２の一次側と、電気負荷８、スタータ６およびバッテリ７の二次側とを電気的に断続可能である。
【００１５】
スタータ６は、供給された電力によって回転駆動して、クランクシャフトを回転させて、エンジン１１を始動させる。
【００１６】
バッテリ７は、例えば鉛酸電池であり、スタータ６および／または電気負荷８に電力を供給する。
【００１７】
コントローラ５は、車両全体の制御を行う。特に、コントローラ５は、蓄電装置２の劣化等によりスタータ６への供給電力量が低下した場合でも、アイドルストップ後のエンジン始動に要するクランキング時間を所定時間内に保つために、後述する所定の条件に応じてアイドルストップへの移行の可否を判定する。また、後述する電圧センサ９および電流センサ１０から取得した蓄電装置２の電流および電圧に基づいて、蓄電装置２の内部抵抗および内部抵抗増加代を算出する。
【００１８】
電圧センサ９は、蓄電装置２の電圧を検知する。
【００１９】
電流センサ１０は、蓄電装置２の電流を検知する。
【００２０】
エンジン１１は、車両の走行駆動源であり、スタータ６のクランキングにより始動する。
【００２１】
次に、図２および図３を参照して、ステータ６によるクランキング時間と、スタータ６への電力供給源である蓄電装置２の特性との関係について説明する。
【００２２】
図２は、クランキング時間と通常時（新品かつ常温時）の蓄電装置２の特性との関係を説明するための関係図である。図２の第１象限は、横軸にスタータ６への供給電力量[ｋＪ]、縦軸にクランキング時間[ｓ]を示している。スタータ６へ供給される電力量が多いほどクランキング時間が短くなることが分かる。
【００２３】
第２象限は、横軸にスタータ６への供給電力量[ｋＪ]、縦軸に蓄電装置２の電圧[Ｖ]を示している。蓄電装置２の電圧が高いほどスタータ６への供給電力量が多くなることが分かる。
【００２４】
第３象限は、横軸に蓄電装置２の充電状態（ＳＯＣ[％]）、縦軸に蓄電装置２の電圧[Ｖ］を示している。蓄電装置２の電圧と、ＳＯＣとは比例関係にあることが分かる。
【００２５】
以上、図２の第１象限から第３象限より、蓄電装置２の電圧およびＳＯＣが小さくなると、スタータ６への供給電力量が低下し、クランキング時間が伸びることが分かる。すなわち蓄電装置２の電圧およびＳＯＣの低下は、エンジン始動時間の延長を招く。
【００２６】
次に、図３を参照して、スタータ６によるクランキング時間と、劣化もしくは低温時の蓄電装置２の特性との関係について説明する。なお、通常時の蓄電装置２の特性と比較するため、図２で説明した通常時の蓄電装置２の特性線も同時に示している。
【００２７】
図３の第１から第３象限の横軸および縦軸は図２と同様である。また、第１象限は、図２と同様、スタータ６へ供給される電力量が多いほどクランキング時間が短くなることを示している。
【００２８】
第２象限は、劣化もしくは低温時の蓄電装置２の特性線（実線）と、図２を用いて説明した通常時の蓄電装置２の特性線（一点鎖線）とを示している。それぞれの特性線を比較すると、劣化もしくは低温時の蓄電装置２の特性線は、通常時の特性線と傾きは変わらないものの、供給電力量を基準としてみると電圧が増大している。従って、劣化もしくは低温時の蓄電装置２は、通常時と同じ供給電力量を確保するためにはより大きな電圧を必要とすることが分かる。
【００２９】
第３象限は、劣化もしくは低温時の蓄電装置２（実線）および通常時の蓄電装置２（一点鎖線）それぞれの、任意の供給電力量に対応する電圧を基準とした場合のＳＯＣを示している。第２象限で述べたとおり、同一の供給電力量を確保するために必要な電圧は、劣化もしくは低温時の蓄電装置２の方が大きい。従って、劣化もしくは低温時の蓄電装置２は、通常時と同じ供給電力量を確保するためにはより大きなＳＯＣを必要とする。
【００３０】
以上、図２、図３を参照して、蓄電装置２の電圧およびＳＯＣが低下するとスタータ６への供給電力量が下がってクランキング時間が伸びること、並びに、劣化もしくは低温時の蓄電装置２は、所定の供給電力量を確保するためには通常時の蓄電装置２よりもより多くの電圧およびＳＯＣを必要とすることを説明した。これを前提として、以下、アイドルストップ後のエンジン再始動時のクランキング時間を所定時間内に保つための、アイドルストップへの移行の可否判定の条件、および該条件に基づく制御について説明する。
【００３１】
まず、通常時の蓄電装置２について、図４を参照して説明する。図４は、アイドルストップ禁止電圧と放電禁止ＳＯＣとの関係を示した図である。横軸にＳＯＣ[％]、縦軸に電圧[Ｖ]を表している。図中の点線で示すアイドルストップ禁止電圧α[Ｖ]と、放電禁止ＳＯＣβ[％]は、クランキング時間を所定の時間内に収めることができる供給電力量を確保できる蓄電装置２の電圧およびＳＯＣの下限値を表している。本実施形態では、蓄電装置２の電圧をモニターし、電圧がアイドルストップ禁止電圧α[Ｖ]以下の場合は、アイドルストップへの移行を禁止する。これにより、十分なクランキング電力を確保した状態でのみアイドルストップへ移行するので、アイドルストップへの移行後のエンジン再始動時間を常に所定時間内に保つことができる。
【００３２】
また、蓄電装置２のＳＯＣをモニターして、蓄電装置２のＳＯＣが放電禁止ＳＯＣβ[％]以下であれば蓄電装置２からの放電を禁止する。すなわち、蓄電装置２からの放電を、アイドルストップ禁止電圧α[Ｖ]以上の電圧を維持できるレベルまでに制限する。これにより、走行中の放電過多によって、車両停止時に蓄電装置２の電圧がアイドルストップ禁止電圧α[Ｖ]以下となることで、アイドルストップへの移行が禁止されるのを抑制する。また、アイドルストップ中の放電過多によって、エンジン再始動時のクランキング時間が伸びるのを抑制することができる。
【００３３】
次に、劣化および低温時の蓄電装置２について、図５から図７を参照して説明する。
【００３４】
図５は、劣化および低温時の蓄電装置２のアイドルストップ禁止電圧と放電禁止ＳＯＣとの関係を説明するための図である。通常時の蓄電装置２の特性と比較するため、図４で説明したアイドルストップ禁止電圧αと放電禁止ＳＯＣも同時に示している。図から、劣化および低温時の蓄電装置２のアイドルストップ禁止電圧α_ａｇｅ[Ｖ]および放電禁止ＳＯＣβ_ａｇｅ[％]は、通常時の蓄電装置２のアイドルストップ禁止電圧αおよび放電禁止ＳＯＣβよりも増加していることが分かる。この、それぞれの増加代は、蓄電装置２の劣化が進んだり、もしくは温度がより低温になると、それに応じて大きくなる。また、蓄電装置２の特性として、通常時と比べて劣化が進んだり、温度がより低温になると、内部抵抗が増加する。従って、蓄電装置２の劣化もしくは温度に応じたアイドルストップ禁止電圧および放電禁止ＳＯＣの増加代は、内部抵抗の増加代によって定量化することができる。つまり、これをテーブル化して参照することで、内部抵抗の増加代から蓄電装置２の劣化もしくは温度に応じたアイドルストップ禁止電圧および放電禁止ＳＯＣを算出することができる。以下、図６、図７を参照して詳細を説明する。
【００３５】
図６は、蓄電装置２の劣化もしくは低温時のアイドルストップ禁止電圧の算出方法を説明するための図である。蓄電装置２の劣化もしくは温度に応じた内部抵抗の物理特性は実験等により予め取得し定量化できており、これと、図３を用いて説明したクランキング時間と電圧との関係を参照することにより、蓄電装置２の内部抵抗増加代とアイドルストップ禁止電圧との関係を図６のように表すことができる。図６は、横軸に内部抵抗増加代[ｍΩ]、縦軸にアイドルストップ禁止電圧[Ｖ]を表している。通常時の蓄電装置２の内部抵抗増加代を０[ｍΩ]として、内部抵抗増加代が大きくなるほどアイドルストップ禁止電圧が大きくなることが分かる。
【００３６】
従って、劣化もしくは低温時のアイドルストップ禁止電圧α_ａｇｅは、蓄電装置２の内部抵抗増加代を測定し、予め取得した、内部抵抗増加代とアイドルストップ禁止電圧との関係を定量化したテーブルを参照することにより算出することができる。なお、内部抵抗は、エンジン始動時の電流と、電圧とから、例えば、エンジン始動毎に算出する。
【００３７】
図７は、蓄電装置２の劣化もしくは温度に応じた放電禁止ＳＯＣの算出方法を説明するための図である。図６で述べたのと同様に、劣化もしくは温度に応じた内部抵抗の増加代は予め定量化できており、これと、図３を用いて説明したクランキング時間とＳＯＣとの関係を参照することにより、蓄電装置２の内部抵抗増加代と放電禁止ＳＯＣとの関係を図７のように表すことができる。図７は横軸に内部抵抗増加代[ｍΩ]、縦軸に放電禁止ＳＯＣ[％]を表している。通常時の蓄電装置２の内部抵抗増加代を０[ｍΩ]として、内部抵抗増加代が大きくなるほど放電禁止ＳＯＣが大きくなることが分かる。
【００３８】
従って、劣化もしくは低温時の放電禁止ＳＯＣβ_ａｇｅは、蓄電装置２の内部抵抗増加代を測定し、予め取得した、内部抵抗増加代と放電禁止ＳＯＣとの関係を定量化したテーブルを参照することにより算出することができる。
【００３９】
次に、これまで説明したクランキング時間と蓄電装置２の特性との関係に基づくアイドルストップへの移行の可否判定のフローを、図８で示すフローチャートに沿って説明する。
【００４０】
本フローに基づくアイドルストップへの移行の可否判定は車両停車瞬時に行われる。まず、ステップＳ８１では、車両が停止状態か否かを判定する。車両が停車状態であればステップＳ８２へ進む。車両が停止状態でなければ本フローは終了する。
【００４１】
ステップＳ８２では、アイドルストップ禁止電圧の設定を行う。上述の通り、図６を参照して説明したテーブルに基づいて、蓄電装置２の内部抵抗増加代に応じたアイドルストップ禁止電圧を設定する。蓄電装置２の内部抵抗増加代が０[ｍΩ]であれば、アイドルストップ禁止電圧α[Ｖ]を設定し、０[ｍΩ]より大きければアイドルストップ禁止電圧α_ａｇｅ[Ｖ]を設定する。
【００４２】
なお、内部抵抗増加代はエンジン始動時に測定した内部抵抗に基づいて算出されるが、エンジン始動時から本フロー実行時までの蓄電装置２の温度変化に応じた内部抵抗値の変化率を予め計算しておいて、本ステップで用いる内部抵抗増加代に反映させてもよい。
【００４３】
ステップＳ８３では、蓄電装置２の電圧[Ｖ]と、ステップＳ８２にて設定したアイドルストップ禁止電圧[Ｖ]とを比較する。蓄電装置２の電圧がアイドルストップ禁止電圧以上であれば、ステップＳ８４へ進む。蓄電装置２の電圧がアイドルストップ禁止電圧以上でなければステップＳ８５へ進む。
【００４４】
ステップＳ８４では、アイドルストップへの移行を許可する。これにより、蓄電装置２からスタータ６への供給電力量としてエンジン再始動時のクランキング時間を所定時間内に保つことができる電力量を確保した状態でアイドルストップへ移行することができる。
【００４５】
ステップＳ８５では、アイドルストップへの移行を禁止する。これにより、アイドルストップ後のエンジン再始動時にスタータ６への供給電力量が不足することによるクランキング時間の不要な延長を回避することができる。
【００４６】
以上、一実施形態におけるエンジン自動停止制御装置は、エンジン１１と、充放電が可能な蓄電装置２と、蓄電装置２から供給される電力を用いてエンジン１１のクランキングを行うことによりエンジン１１を始動するスタータ６とを備え、蓄電装置２の電圧を検知し、蓄電装置２の内部抵抗を測定して、蓄電装置２の内部抵抗に応じてアイドルストップ電圧を設定し、蓄電装置２の電圧がアイドルストップ電圧より小さい場合は、エンジンのアイドルストップを禁止する。特に、アイドルストップ電圧は、スタータ６がエンジン１１を所定のクランキング時間内に始動できるか否かを判定するための電圧である。これにより、蓄電装置２が劣化したり、低温時であっても、エンジン再始動時のクランキング時間を所定時間内に保つことができる供給電力量を確保した状態でのみアイドルストップへの移行が許可されるので、アイドルストップ移行後のエンジン再始動時間を常に所定時間以内に保つことができる。
【００４７】
本発明は、上述した一実施の形態に限定されることはない。例えば、ステータ６の構成態様は図１に表される位置に限らず、図９で表されるように、蓄電装置２と同じ一次側に位置してもよい。また、蓄電装置２の電力供給源としてのオルタネータ１は、図１０で示すようにモータジェネレータ１０により構成してもよいし、例えばＳＳＧ（Side mounted Starter Generater）により構成することも可能である。なお、図１０で表されるシステム構成を採用した場合は、アイドルストップ後のエンジン再始動時のクランキングをモータジェネレータ１０を使用して行うこともできる。
【００４８】
また、図８を参照して説明したアイドルストップへの移行可否の判断フローにおいて、アイドルストップへの移行可否の判断指標は蓄電装置２の電圧としたが、蓄電装置２のＳＯＣを判断指標としてもよい。なお、その際は図８のステップＳ８３において、蓄電装置２のＳＯＣが放電禁止ＳＯＣ以上か否かを判定し、蓄電装置２のＳＯＣが放電禁止ＳＯＣより低ければアイドルストップへの移行を禁止する。
【００４９】
なお、アイドルストップへの移行の可否判定は車両停車瞬時に限らず、エンジン始動時やその他のタイミングで行ってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
２…蓄電装置
５…コントローラ（内部抵抗測定手段、アイドルストップ禁止電圧設定手段、アイドルストップ制御手段）
６…スタータ（エンジン始動手段）
９…電圧センサ（電圧検知手段、内部抵抗測定手段）
１０…電流センサ（内部抵抗測定手段）
１１…エンジン
【図１】
2016037879.tif 000003
【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】
2016037879.tif 000009
【図８】
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【図９】
2016037879.tif 000011
【図１０】
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