JP2004204814A

JP2004204814A - Engine starter

Info

Publication number: JP2004204814A
Application number: JP2002377276A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamanaka; 剛山中
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP4075612B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To diagnose the belt cut of a belt pulley mechanism for interlocking an engine to a motor for automatic start without using any rotary sensors. <P>SOLUTION: While the engine 1 is being operated, power is supplied to the motor 3, and the voltage of a battery 6 is monitored at this time. The motor 3 starts self-supported rotation without being driven by the engine 1 when the belt is cut. Since voltage drops at this time, the belt is judged cut by comparing a battery voltage with a criterion value. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンの始動装置に関し、特に始動のためのモータとエンジンとを連接する回転伝達装置の異常を診断する機能を備えた始動装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エンジンの始動装置として、特許文献１に示したようなものが知られている。これはエンジンの始動と停止を頻繁に繰り返すハイブリッド車両等に適用されるもので、スタータモータの回転をベルトによりエンジンに伝達して始動を行うようになっている。この種の始動装置では車両の運行中に停止したエンジンを速やかに再始動する必要があるので高い信頼性が求められる。このため前記従来の装置ではベルトの異常をスタータモータとエンジンの回転数差から検出するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１６５０１９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって前記従来の装置では、回転数差を検出するためにエンジンのみならずスタータモータにも回転数センサを設ける必要があり、このために装置が複雑化しコストも高いものとなる。
【０００５】
【発明の概要】
本発明では、エンジンに始動トルクを供給するモータ、モータの回転をエンジンに伝達する回転伝達装置と、モータに電力を供給する電源、電源からモータへの電力供給を制御する始動制御装置を備えたエンジン始動装置において、エンジン運転中にモータへの電力供給を行った時のモータ−電源間の電気的特性に基づいて前記回転伝達装置の異常の有無を診断する。
【０００６】
前記構成において、例えば前記電気的特性として電力供給時の電源電圧または電流量を検出し、前記電源電圧または電流量を判定基準値と比較することで異常発生の有無を判定することができる。
【０００７】
本発明によれば、このようにエンジン運転中にモータに電力供給したときのモータ−電源間の電気的特性に基づいて回転伝達装置の異常を判定するようにしたことから、回転センサ等の高価な装置を用いることなくベルト切れ等の異常の有無を診断することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用したエンジン自動・停止制御装置を備えた車両システムの機械的構成を示している。
【０００９】
図において、エンジン１には通常始動用のスタータモータ２と自動始動用のモータ３とが備えられている。スタータモータ２は、車両の運行開始時やモータ３による始動に失敗したときに運転者のスタータスイッチ操作によりエンジン始動するためのものである。これに対して自動始動用のモータ３はエンジン自動停止後の再始動のためのものである。すなわち、エンジン１はコントロールユニット４により運行中の信号待ち等による停車時に自動停止され、自動停止された状態からの発進時には前述のモータ３により自動始動される。
【００１０】
エンジン自動始動用モータ３は、回転伝達装置５を介してエンジン１に連接されている。この実施形態では、回転伝達装置５は、モータプーリ５ａ、ベルト５ｂ、クランクプーリ５ｃからなるベルト・プーリ機構で構成されている。モータ３の回転は前記回転伝達装置５を介して所定の減速比でエンジンクランク軸に伝達され、エンジン１の再始動が行われる。モータ３および回転伝達装置５は、エンジン１のアイドル回転数までは無負荷でも回転上昇しないが、エンジンの始動に必要十分なトルクを得ることはできるようになっている。
【００１１】
一般に、モータ３としてブラシ付DCモータを適用する場合には、ブラシの磨耗を抑えるために回転伝達装置５に電磁クラッチを備え、モータ回転をエンジン１に伝達するときにのみ電磁クラッチを接続するように構成される。モータ３として同期電動機のようなブラシレスモータを適用する場合にはモータ３とエンジン１は常に連動回転するように構成される。
【００１２】
モータ３には電源としてのバッテリ６から電力が供給される。この電力供給は、コントロールユニット４によりエンジンの再始動時および回転伝達装置５の異常判定時に行われる。コントロールユニット４は、マイクロコンピュータおよびその周辺装置からなり、本発明の始動制御装置またはエンジン自動停止・再始動制御装置および異常判定装置の機能を備えている。コントロールユニット４には、電圧センサ１１からのバッテリ電圧信号、アクセルセンサ１２からのアクセル操作量信号、ブレーキセンサ１３からのブレーキ操作量信号、車速センサ１４からの車速信号、イグニッションスイッチ１５からの起動状態信号に基づいて、エンジン１の自動停止・自動始動および回転伝達装置５の診断を行う。
【００１３】
図２に前記コントロールユニット４により実行されるエンジン自動停止・再始動制御と診断の処理手順を示す。また、図３，４に前記処理手順を実行したときのタイミングチャートを示す。図３は正常判定時、図４は異常判定時の状態を表している。
【００１４】
この処理では、車両が運行中に停止したときにエンジンを自動停止し、その状態から発進するときにエンジンを自動始動するいわゆるアイドルストップ車両を前提として、当該アイドルストップ制御の過程でエンジン運転中に停車時期を予測して事前にベルト切断等の異常判定を行う。図および以下の説明において符号Sは処理ステップ番号である。
【００１５】
図２において、まずS10にてイグニッションスイッチ１６の状態を判定し、イグニッションスイッチ１６がONでエンジン運転中であることを条件にS20以下を一定周期で実行する。S20,S30,S40にてそれぞれアクセル操作量Qa、ブレーキ操作量Fba、車速Vsをそれぞれ検出し、S50にて前記検出結果に基づいて駆動力Fを演算する。次式１はこのための演算式の一例である。
【００１６】
【式１】
F＝(Te×Gt×Gf×R)−Fb
ただし、Te：エンジントルク
Gt：変速機ギア比
Gf：ファイナルギア比
R ：タイヤ動半径
Fb：ブレーキ制動力である。
【００１７】
エンジントルクTeは、車両駆動系の総減速比Gt×Gf、タイヤ動半径R、車速Vsの関係から求まるエンジン回転数と、アクセル操作量Qaの関数として、またブレーキ制動力Fbはブレーキ操作量Fbaの関数として、それぞれ決定することができる。前記の関係を演算して求める代わりに、前記各検出量をパラメータとして駆動力を与えるように予め形成したマップを検索することで駆動力Fを得るようにしてもよい。減速時の制御においてはアクセル操作量は常にゼロになるとみなせば、エンジントルクTeは回転数のみの関数として表すこともできる。
【００１８】
次いで、S60にて現時点から車両が減速して停止するまでの時間ΔTを前記駆動力Fと車速Vを用いて推定する。次式２はこのための演算式である。
【００１９】
【式２】
ΔT＝M(Vo −V)／F
ただし、M ：車両質量
Vo：目標車速(=0km/h)
V ：現車速である。
【００２０】
目標車速Voは、ここでは停止までの時間を求めるのでVo=0となる。ΔTもマップ検索により求めるようにすることができる。
【００２１】
ここで、式２中のM(Vo −V)の項は車両が走行している場合には負の値をとるので、現在の駆動力が負の値をとる場合、つまりブレーキ制動力Fbがエンジン駆動力Fより大きい場合またはエンジンブレーキ作用によりエンジン駆動力Fそのものが負となる場合には、ΔTは正の値をとる。
【００２２】
次いで、S70にて前記推定した停止までの時間ΔTが、ある所定時間以下となったか否かを判定する。前記所定時間としては、コントロールユニット４が回転伝達装置５の診断を完了するのに要する時間に所要の余裕時間を加えた値を設定する。所定時間以下に達するまでは前記S20〜S70の処理を繰り返す。
【００２３】
このように所定時間として、コントロールユニット４が回転伝達装置５の診断を完了するのに要する時間に所定の余裕時間を加えた値を設定することで、診断の結果、回転伝達装置５が正常であり、アイドルストップ条件成立時にはエンジン停止を早く行うことができるので、エンジン１を停止することのできる期間を長くすることができる。また、上述のように所定時間を設定することで、今後停止（車速＝０km/h）する可能性の高いときに回転伝達装置５の診断を行うので、むやみにモータ３に対して通電することがなく、バッテリ６の消費電力を少なくすることができる。
【００２４】
ΔTが所定時間以下となったときには、次いでS80にてモータ３に駆動電流を通電すると共に、通電時間を規律するタイマを起動する（図３，４の▲１▼,▲２▼点）。S90では、バッテリセンサ１１からのバッテリ電圧を検出し、S100にてバッテリ電圧が判定値以下であるかどうかを判定する。S110ではS80で起動したタイマが所定時間経過を示しているか否かを判定し、経過するまではS80に戻りモータ３への通電を継続する。
【００２５】
S100の判定においてバッテリ電圧が判定電圧以下となっている場合はベルト切れ等の異常が発生したものと判定して（図４の▲３▼−▲５▼点）、S130にてモータ３への通電を終了すると共に（図４の▲７▼点）、回転伝達装置５の異常発生下でのエンジン自動停止を禁止するための準備としてS140にてアイドルストップ禁止フラグをオンにセットしてからS150以下のアイドルストップ制御の処理に移る。S100にて前記異常判定がなされないままS110でのタイマ設定時間が経過した場合は回転伝達装置５に異常は発生していないと判定できるので、S120にてモータへの通電を終了すると共にアイドルストップ禁止フラグをオフにリセットしてS150以下に移る（図３の▲３▼〜▲６▼点）。
【００２６】
ここで、前記バッテリ電圧降下による異常判定の考え方を説明する。まずモータ3としてブラシ付DCモータを適用した場合について説明する。診断時にはエンジンは自律回転を行っている状態であるので、ベルト等に異常がないとすれば、モータ３はエンジンにクラッチを介して接続され、エンジンに連れ回されて磁気回路的なモータ３の力行限界を超えた回転数で回転を開始することとなる（図３の▲３▼点）。このときのモータ３の電力面での特性は、次式３の関係で表される。
【００２７】
【式３】
Ea＝Ra×Ia＋Eb，Ia=(Ea−Eb)／Ra
ただし、Ea：バッテリ電圧
Ra：巻線抵抗
Ia：電流値
Eb：逆起電圧である。
【００２８】
前記逆起電圧Ebはモータ回転数と比例関係にあり、診断時のバッテリ電圧Eaでの磁気回路上の力行可能回転数を大きく超えた回転数でモータ３が回された場合、バッテリ電圧Ea＜逆起電圧Ebとなるため、モータ系での消費電流Iaがマイナスの値となり、バッテリに対して電力の供給を行うためバッテリ電圧の降下は起こさない。また、診断時のバッテリの電圧での磁気回路上の力行可能回転数を超えてはいるものの、値として近い回転数で回転を行っており逆起電圧Ebがバッテリ電圧Eaを超えない場合でも、バッテリ電圧Eaが逆起電圧Eb以下の電圧となることは無く、モータ３による電流Iaは少ないため、大幅な電圧の降下は発生しない。
【００２９】
これに対して、ベルトが切断している場合は、モータ３にはエンジンの発生トルクが伝達されないため、0回転より診断実施時のバッテリの電圧での磁気回路上の力行可能回転数まで、力行を行う事となる（図４の▲３▼−▲７▼点）。そのため、モータ３は内部メカフリクション分、回転ロータの慣性モーメント分、磁気回路損失分、巻線抵抗分を相殺するための電力を消費することとなるので、バッテリ電圧の降下が発生する（図４の▲４▼点）。
【００３０】
このときの電圧降下量Ecは次式４の関係で表される。
【００３１】
【式４】
Ec＝Ea−[Rb×｛(Ea−Eb)／Ra｝+Ic]
ただし、Rb：バッテリ内部抵抗
Ib：モータ消費電流
Ic：システム消費電力である。
【００３２】
この場合、バッテリ電圧Eaが、0回転からモータが力行した場合の電圧降下後電圧Ecまで低下した場合に、ベルト切断等によりモータ動力をエンジンに伝達できない異常が発生したと判定することができ、すなわち電圧センサ１１のみで異常発生を判定することが可能となる。
【００３３】
モータ３として同期電動機を用いた場合にも前記と同様の考え方で異常判定を行うことができる。すなわち、ベルトが正常であるとすると、診断時には磁気回路的なモータの力行限界を超えた回転数でモータが回転している状態でモータに対して診断用の通電を開始することとなる。このため、消費電流Iaがマイナスまたは0に近い値で、モータの力行を行う要求が発生するため、モータの電流制御を行う電源装置が励磁を行うことができずバッテリとモータを遮断するように制御を行う。そのためモータによる電圧降下は発生しない。
【００３４】
これに対して、ベルトが切断している場合は、ブラシ付DCモータの場合と同様に、0回転より診断実施時のバッテリの電圧での磁気回路上の力行可能回転数まで、力行を行うこととなる。そのため、モータは内部メカフリクション分、回転ロータの慣性モーメント分、磁気回路損失分、巻線抵抗分の電力を消費することとなり、バッテリ電圧の降下が発生する。
【００３５】
なお、無負荷でのモータの消費電流Ibは、先に挙げた関係から次式５のように表される。
【００３６】
【式５】
Ib=[(Ea−Eb)／Ra]
この関係から、モータは慣性を打ち消して回転上昇を行っている最中は逆起電圧が低いため必要な電流の量も多くなり電力消費量が多くなり、またこのIbがモータの内部フリクション相当のトルクを発生するのに要する電流量となった場合には無負荷でのモータの回転数が飽和する。これにより、無負荷状態で回転数が飽和するまで上昇した場合は電流量が減少するため、回転飽和前の電力消費の大きい時期にS100の判定を行うことがより好ましといえる。また、前記の関係から、モータ３とバッテリ６との間の電流量により異常判定を行うことも可能である。
【００３７】
図２に戻り、S150以下のアイドルストップ制御について説明すると、S150〜S170にてそれぞれアクセル操作量、ブレーキ操作量、車速を検出する。次いでS180にてアイドルストップ条件が成立しているか否かを判定する。アイドルストップ条件の判定論理は種々知られているが、通常はアクセル操作量が所定値未満、ブレーキ操作量が所定量以上、車速＝0km/hの全条件が成立した場合であり、このときエンジン停止を行う。
【００３８】
ただしこの制御では、前記アイドルストップ条件成立時であっても、S190にてS140によるアイドルストップ禁止フラグの状態を調べ、フラグがオンの場合にはアイドルストップを禁止してS20へ戻る（図４の▲６▼点）。この処理によりエンジンは運転状態が継続し、ベルト切れ等の異常が発生した状態でエンジン停止して事後の再始動が不能になる事態が回避される。前記アイドルストップ禁止フラグがオフであれば、これは回転伝達装置５が異常なく機能する場合であるので、通常のアイドルストップ制御の手順としてS200にてエンジンを停止させる（図３の▲７▼−▲９▼点）。次いで、S210にてアイドルストップ解除条件が成立するのを待ち、成立したときにS220にてモータ３を駆動してエンジン再始動を行い、制御ルーチンの当初(S10)に戻る。前記アイドルストップ解除条件としては、例えばアクセル操作量が所定値以上、ブレーキ操作量が所定量未満、車速が所定値以上のいずれかである。
【００３９】
ところで、減速中の駆動力Fは、ドライバの操作によるブレーキ操作量が変わった場合にはブレーキ制動力の変化に伴い変化する。そこで、例えば運転者が停止前にブレーキ操作量を増やし診断が完了する前に車速が0となった場合は、診断完了を待ってエンジンの自動停止を行うこととする。また、車両停止前にブレーキを緩めた場合は、診断を開始し、再度診断不要な停止推定時間となるまでは診断を行わずにエンジンの自動停止を行うようにする。
【００４０】
上記実施形態は本発明をアイドルストップ車両に適用した例を示しているが、これに限られず本発明は例えば発電用の定置式エンジンなど所定の条件下で始動と停止を自動制御するように構成されたエンジンシステムに広く適用して、その作動の信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をアイドルストップ車両のエンジンに適用した一実施形態の機械的構成を示す概略図。
【図２】前記実施形態の制御内容を示す流れ図。
【図３】前記制御の結果を示す第1のタイミングチャート。
【図４】前記制御の結果を示す第2のタイミングチャート。
【符号の説明】
１エンジン
３モータ
４コントロールユニット
５ベルト・プーリ機構（回転伝達装置）
５ａモータプーリ
５ｂベルト
５ｃエンジンプーリ
６バッテリ（電源）
１１電圧センサ
１２アクセルセンサ
１３ブレーキセンサ
１４車速センサ
１５エンジン回転センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an engine starter, and more particularly, to an improvement of a starter having a function of diagnosing an abnormality in a rotation transmission device that connects a motor for starting and an engine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art As an engine starter, there is known an engine starter as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-163,837. This is applied to a hybrid vehicle or the like in which the start and stop of the engine are frequently repeated, and the start is transmitted by transmitting the rotation of a starter motor to the engine by a belt. In this type of starting device, high reliability is required because it is necessary to quickly restart the stopped engine during the operation of the vehicle. For this reason, in the above-mentioned conventional apparatus, the abnormality of the belt is detected from the difference in the number of revolutions between the starter motor and the engine.
[0003]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-165019
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in the conventional device, it is necessary to provide a rotation speed sensor not only in the engine but also in the starter motor in order to detect the rotation speed difference, which complicates the device and increases the cost.
[0005]
Summary of the Invention
The present invention includes a motor that supplies a starting torque to an engine, a rotation transmission device that transmits rotation of the motor to the engine, a power supply that supplies power to the motor, and a start control device that controls power supply from the power supply to the motor. The engine starter diagnoses whether or not the rotation transmission device is abnormal based on the electric characteristics between the motor and the power supply when power is supplied to the motor during operation of the engine.
[0006]
In the configuration, for example, the presence or absence of occurrence of an abnormality can be determined by detecting a power supply voltage or a current amount at the time of power supply as the electrical characteristic and comparing the power supply voltage or the current amount with a determination reference value.
[0007]
According to the present invention, since the abnormality of the rotation transmission device is determined based on the electric characteristics between the motor and the power supply when the power is supplied to the motor during the operation of the engine, the cost of the rotation sensor and the like is high. It is possible to diagnose the presence or absence of an abnormality such as a broken belt without using a simple device.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a mechanical configuration of a vehicle system including an engine automatic / stop control device to which the present invention is applied.
[0009]
In the figure, an engine 1 is provided with a starter motor 2 for normal start and a motor 3 for automatic start. The starter motor 2 is for starting the engine by operating the starter switch by the driver when the operation of the vehicle starts or when the motor 3 fails to start. On the other hand, the motor 3 for automatic start is for restarting after the engine is automatically stopped. That is, the engine 1 is automatically stopped by the control unit 4 when the vehicle is stopped due to a signal waiting during operation or the like, and is automatically started by the above-described motor 3 when the vehicle is started from the automatically stopped state.
[0010]
The motor 3 for automatically starting the engine is connected to the engine 1 via a rotation transmission device 5. In this embodiment, the rotation transmitting device 5 is configured by a belt pulley mechanism including a motor pulley 5a, a belt 5b, and a crank pulley 5c. The rotation of the motor 3 is transmitted to the engine crankshaft at a predetermined reduction ratio via the rotation transmission device 5, and the engine 1 is restarted. The motor 3 and the rotation transmission device 5 do not rotate up to the idle speed of the engine 1 even when there is no load, but can obtain sufficient torque necessary for starting the engine.
[0011]
In general, when a DC motor with a brush is applied as the motor 3, an electromagnetic clutch is provided in the rotation transmission device 5 to suppress brush wear, and the electromagnetic clutch is connected only when the motor rotation is transmitted to the engine 1. Is configured. When a brushless motor such as a synchronous motor is applied as the motor 3, the motor 3 and the engine 1 are configured to always rotate in conjunction with each other.
[0012]
Electric power is supplied to the motor 3 from a battery 6 as a power supply. This power supply is performed by the control unit 4 when the engine is restarted and when the abnormality of the rotation transmission device 5 is determined. The control unit 4 includes a microcomputer and its peripheral devices, and has functions of a start control device or an automatic engine stop / restart control device and an abnormality determination device of the present invention. The control unit 4 includes a battery voltage signal from the voltage sensor 11, an accelerator operation amount signal from the accelerator sensor 12, a brake operation amount signal from the brake sensor 13, a vehicle speed signal from the vehicle speed sensor 14, and an activation state from the ignition switch 15. Based on the signal, automatic stop / automatic start of the engine 1 and diagnosis of the rotation transmission device 5 are performed.
[0013]
FIG. 2 shows a processing procedure of the engine automatic stop / restart control and diagnosis executed by the control unit 4. 3 and 4 show timing charts when the above-described processing procedure is executed. FIG. 3 shows a state at the time of normal judgment, and FIG. 4 shows a state at the time of abnormal judgment.
[0014]
In this process, assuming a so-called idle stop vehicle that automatically stops the engine when the vehicle stops during operation and automatically starts the engine when starting from that state, during the operation of the engine during the idle stop control, The stop time is predicted and abnormality determination such as belt cutting is performed in advance. In the drawings and the following description, reference symbol S is a processing step number.
[0015]
In FIG. 2, first, the state of the ignition switch 16 is determined in S10, and S20 and the subsequent steps are executed at regular intervals on condition that the ignition switch 16 is ON and the engine is operating. At S20, S30, and S40, the accelerator operation amount Qa, the brake operation amount Fba, and the vehicle speed Vs are respectively detected, and at S50, the driving force F is calculated based on the detection result. The following equation 1 is an example of an arithmetic expression for this purpose.
[0016]
(Equation 1)
F = (Te × Gt × Gf × R) −Fb
However, Te: engine torque
Gt: Transmission gear ratio
Gf: Final gear ratio
R: Tire radius
Fb: Brake braking force.
[0017]
The engine torque Te is a function of the engine speed obtained from the relationship between the total reduction ratio Gt × Gf of the vehicle drive system, the tire radius R, and the vehicle speed Vs, and the accelerator operation amount Qa, and the brake braking force Fb is the brake operation amount Fba Can be determined as a function of Instead of calculating the above relationship, the driving force F may be obtained by searching a map formed in advance so as to give the driving force using the respective detected amounts as parameters. In the control during deceleration, assuming that the accelerator operation amount is always zero, the engine torque Te can be expressed as a function of only the rotation speed.
[0018]
Next, in S60, a time ΔT from the current time until the vehicle decelerates and stops is estimated using the driving force F and the vehicle speed V. The following expression 2 is an operation expression for this.
[0019]
[Equation 2]
ΔT = M (Vo−V) / F
Where M is the vehicle mass
Vo: Target vehicle speed (= 0km / h)
V: Current vehicle speed.
[0020]
The target vehicle speed Vo is Vo = 0 since the time until the stop is obtained here. ΔT can also be obtained by a map search.
[0021]
Here, the term of M (Vo−V) in the equation 2 takes a negative value when the vehicle is running, so that when the current driving force takes a negative value, that is, when the brake braking force Fb is When the engine driving force F is larger than the engine driving force F or when the engine driving force F itself becomes negative due to the engine braking action, ΔT takes a positive value.
[0022]
Next, in S70, it is determined whether or not the estimated time ΔT until the stop is equal to or less than a predetermined time. As the predetermined time, a value obtained by adding a required margin time to a time required for the control unit 4 to complete the diagnosis of the rotation transmission device 5 is set. The processes in S20 to S70 are repeated until the time reaches a predetermined time or less.
[0023]
As described above, by setting a value obtained by adding a predetermined margin time to the time required for the control unit 4 to complete the diagnosis of the rotation transmission device 5 as the predetermined time, as a result of the diagnosis, the rotation transmission device 5 is normal. In addition, when the idle stop condition is satisfied, the engine can be stopped earlier, so that the period during which the engine 1 can be stopped can be extended. Further, by setting the predetermined time as described above, the diagnosis of the rotation transmission device 5 is performed when there is a high possibility that the vehicle will be stopped (vehicle speed = 0 km / h) in the future. Therefore, the power consumption of the battery 6 can be reduced.
[0024]
When ΔT becomes equal to or less than the predetermined time, a drive current is supplied to the motor 3 in S80, and a timer for regulating the supply time is started (points (1) and (2) in FIGS. 3 and 4). In S90, the battery voltage from the battery sensor 11 is detected, and in S100, it is determined whether or not the battery voltage is equal to or less than the determination value. In S110, it is determined whether or not the timer started in S80 indicates that a predetermined time has elapsed. Until the timer has elapsed, the process returns to S80 and energization to the motor 3 is continued.
[0025]
If the battery voltage is equal to or lower than the determination voltage in the determination of S100, it is determined that an abnormality such as a belt break has occurred (points (3)-(5) in FIG. 4). At the same time that the energization is terminated (point {circle around (7)} in FIG. 4), the idle stop prohibition flag is set to ON in S140 in preparation for prohibiting the automatic stop of the engine when an abnormality occurs in the rotation transmission device 5, and then S150 Move to the following idle stop control processing. If the timer set time in S110 has elapsed without the abnormality determination being performed in S100, it can be determined that no abnormality has occurred in the rotation transmission device 5. Therefore, in S120, the power supply to the motor is terminated and the idle stop is performed. The prohibition flag is reset to off and the process proceeds to S150 and below (points (3) to (6) in FIG. 3).
[0026]
Here, the concept of abnormality determination based on the battery voltage drop will be described. First, a case where a DC motor with a brush is applied as the motor 3 will be described. At the time of diagnosis, the engine is in an autonomous rotation state. Therefore, if there is no abnormality in the belt or the like, the motor 3 is connected to the engine via a clutch, and is rotated by the engine to rotate the motor 3 like a magnetic circuit. The rotation starts at the rotation speed exceeding the power running limit (point (3) in FIG. 3). The power characteristic of the motor 3 at this time is expressed by the following equation (3).
[0027]
[Equation 3]
Ea = Ra × Ia + Eb, Ia = (Ea−Eb) / Ra
Where Ea: battery voltage
Ra: winding resistance
Ia: Current value
Eb: Back electromotive voltage.
[0028]
The back electromotive voltage Eb is proportional to the motor rotation speed. If the motor 3 is rotated at a rotation speed that greatly exceeds the powering possible rotation speed on the magnetic circuit at the battery voltage Ea at the time of diagnosis, the battery voltage Ea < The back electromotive voltage Eb causes the current consumption Ia in the motor system to be a negative value, and power is supplied to the battery, so that the battery voltage does not drop. In addition, although the rotational speed exceeds the power available rotation speed on the magnetic circuit at the battery voltage at the time of diagnosis, the motor rotates at a rotational speed close to the value and the back electromotive force Eb does not exceed the battery voltage Ea, Since the battery voltage Ea does not become equal to or lower than the back electromotive voltage Eb and the current Ia by the motor 3 is small, a large voltage drop does not occur.
[0029]
On the other hand, when the belt is cut, since the generated torque of the engine is not transmitted to the motor 3, the power running from the zero rotation to the power running speed on the magnetic circuit at the voltage of the battery at the time of diagnosis is performed. (Points (3)-(7) in FIG. 4). Therefore, the motor 3 consumes power for canceling the internal mechanical friction, the inertia moment of the rotating rotor, the magnetic circuit loss, and the winding resistance, so that the battery voltage drops (FIG. 4). 4 points).
[0030]
The voltage drop Ec at this time is expressed by the following equation (4).
[0031]
(Equation 4)
Ec = Ea− [Rb × ｛(Ea−Eb) / Ra｝ + Ic]
Where Rb is the battery internal resistance
Ib: Motor current consumption
Ic: System power consumption.
[0032]
In this case, when the battery voltage Ea decreases to the voltage Ec after the voltage drop when the motor runs from 0 rotation, it can be determined that an abnormality that cannot transmit the motor power to the engine due to belt cutting or the like has occurred. That is, it is possible to determine the occurrence of an abnormality using only the voltage sensor 11.
[0033]
Even when a synchronous motor is used as the motor 3, the abnormality determination can be performed in the same way as described above. That is, assuming that the belt is normal, at the time of diagnosis, power supply for diagnosis is started to the motor while the motor is rotating at a rotation speed exceeding the powering limit of the motor in the form of a magnetic circuit. As a result, a request for powering the motor occurs when the current consumption Ia is negative or close to 0, so that the power supply device that controls the current of the motor cannot excite and cut off the battery and the motor. Perform control. Therefore, no voltage drop occurs due to the motor.
[0034]
On the other hand, when the belt is cut, as in the case of the DC motor with brush, powering should be performed from 0 rotation to the number of rotations that can be performed on the magnetic circuit at the voltage of the battery at the time of diagnosis. It becomes. As a result, the motor consumes power for the internal mechanical friction, the moment of inertia of the rotating rotor, the loss of the magnetic circuit, and the power of the winding resistance, and the battery voltage drops.
[0035]
It should be noted that the current consumption Ib of the motor under no load is represented by the following equation 5 from the relationship described above.
[0036]
(Equation 5)
Ib = [(Ea−Eb) / Ra]
From this relationship, the motor has a low back electromotive voltage during the increase in rotation while canceling the inertia, so the required current increases and the power consumption increases, and this Ib is equivalent to the internal friction of the motor. When the amount of current required to generate the torque is reached, the rotation speed of the motor under no load saturates. As a result, when the rotation speed increases until the rotation speed is saturated in the no-load state, the amount of current decreases. Therefore, it can be said that it is more preferable to perform the determination in S100 at a time when the power consumption is large before the rotation saturation. Further, from the above relationship, it is also possible to make an abnormality determination based on the amount of current between the motor 3 and the battery 6.
[0037]
Returning to FIG. 2, the idle stop control after S150 will be described. In S150 to S170, an accelerator operation amount, a brake operation amount, and a vehicle speed are detected, respectively. Next, in S180, it is determined whether or not the idle stop condition is satisfied. Although various determination logics for the idle stop condition are known, it is usually the case that all the conditions of an accelerator operation amount are less than a predetermined value, a brake operation amount is a predetermined amount or more, and a vehicle speed = 0 km / h are satisfied. Perform a stop.
[0038]
However, in this control, even when the idle stop condition is satisfied, the state of the idle stop prohibition flag in S140 is checked in S190, and if the flag is on, the idle stop is prohibited and the process returns to S20 (FIG. 4). (6 points). By this processing, the engine is kept in an operating state, and it is possible to avoid a situation in which the engine is stopped in a state where an abnormality such as a belt break has occurred and restart afterward becomes impossible. If the idle stop prohibition flag is off, which means that the rotation transmitting device 5 functions without any abnormality, the engine is stopped in S200 as a normal idle stop control procedure ((7)-in FIG. 3). (9 points). Next, in S210, it is waited that the idle stop release condition is satisfied. When the condition is satisfied, the motor 3 is driven in S220 to restart the engine, and the process returns to the beginning of the control routine (S10). The idle stop release condition is, for example, one of an accelerator operation amount equal to or more than a predetermined value, a brake operation amount less than a predetermined amount, and a vehicle speed equal to or more than a predetermined value.
[0039]
By the way, the driving force F during deceleration changes with a change in the brake braking force when the amount of brake operation by the driver's operation changes. Thus, for example, if the driver increases the brake operation amount before stopping and the vehicle speed becomes 0 before the diagnosis is completed, the engine is automatically stopped after the completion of the diagnosis. If the brake is released before the vehicle stops, the diagnosis is started, and the engine is automatically stopped without performing the diagnosis until the estimated stop time that does not require the diagnosis is reached again.
[0040]
Although the above embodiment shows an example in which the present invention is applied to an idle stop vehicle, the present invention is not limited to this, and the present invention is configured to automatically control start and stop under predetermined conditions such as a stationary engine for power generation. Widely applied to the engine system to improve the reliability of its operation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a mechanical configuration of an embodiment in which the present invention is applied to an engine of an idle stop vehicle.
FIG. 2 is a flowchart showing control contents of the embodiment.
FIG. 3 is a first timing chart showing a result of the control.
FIG. 4 is a second timing chart showing a result of the control.
[Explanation of symbols]
1 engine 3 motor 4 control unit 5 belt pulley mechanism (rotation transmission device)
5a Motor pulley 5b Belt 5c Engine pulley 6 Battery (power supply)
11 voltage sensor 12 accelerator sensor 13 brake sensor 14 vehicle speed sensor 15 engine rotation sensor

Claims

エンジンに始動トルクを供給するモータと、
モータの回転をエンジンに伝達する回転伝達装置と、
モータに電力を供給する電源と、
電源からモータへの電力供給を制御する始動制御装置と、
エンジン運転中にモータへの電力供給を行い、この時のモータ−電源間の電気的特性に基づいて前記回転伝達装置の異常の有無を判定する診断装置と
を備えたことを特徴とするエンジン始動装置。A motor for supplying starting torque to the engine;
A rotation transmission device that transmits the rotation of the motor to the engine,
A power supply for supplying power to the motor;
A start control device for controlling power supply from the power supply to the motor;
A starting device for supplying power to the motor during operation of the engine, and determining whether there is an abnormality in the rotation transmission device based on the electric characteristics between the motor and the power supply at this time. apparatus.

車両に搭載されたエンジンに始動トルクを供給するモータと、
モータの回転をエンジンに伝達する回転伝達装置と、
モータに電力を供給する電源と、
車両停止時にエンジンを停止させ、車両発進時にエンジンを始動するエンジン自動停止・再始動制御装置と、を備えた車両において、
エンジン運転中にモータへの電力供給を行い、この時のモータ−電源間の電気的特性に基づいて前記回転伝達装置の異常の有無を判定する診断装置
を備えたことを特徴とするエンジン始動装置。A motor for supplying a starting torque to an engine mounted on the vehicle;
A rotation transmission device that transmits the rotation of the motor to the engine,
A power supply for supplying power to the motor;
An engine automatic stop / restart control device that stops the engine when the vehicle stops and starts the engine when the vehicle starts moving,
An engine starter, comprising: a power supply to a motor during operation of an engine; and a diagnosis device for determining whether the rotation transmission device is abnormal based on electric characteristics between the motor and the power supply at this time. .

前記診断装置は、前記電気的特性として電力供給時の電源電圧を検出し、前記電源電圧が判定基準値よりも低いときに異常発生と判定する請求項１または請求項２に記載のエンジン始動装置。The engine starting device according to claim 1, wherein the diagnostic device detects a power supply voltage at the time of power supply as the electrical characteristic, and determines that an abnormality has occurred when the power supply voltage is lower than a determination reference value. .

前記回転伝達装置は、ベルト・プーリ機構である請求項１または請求項２に記載のエンジン始動装置。3. The engine starting device according to claim 1, wherein the rotation transmission device is a belt pulley mechanism.

前記モータはブラシレスモータからなり、回転伝達装置は前記モータとエンジンとを常時回転伝達可能に連接している請求項１または請求項２に記載のエンジン始動装置。3. The engine starting device according to claim 1, wherein the motor is a brushless motor, and the rotation transmitting device connects the motor and the engine so that the rotation can be constantly transmitted.

前記回転伝達装置はモータへの電力供給時に締結される電磁クラッチを備え、ブラシ付DCモータからなるモータの回転をクラッチ接続時にエンジンに伝達するようにした請求項１または請求項２に記載のエンジン始動装置。3. The engine according to claim 1, wherein the rotation transmission device includes an electromagnetic clutch that is engaged when power is supplied to the motor, and transmits rotation of the motor including a brush DC motor to the engine when the clutch is connected. Starting device.

前記診断装置は、車両走行中に車両の質量、車速変化、駆動力に基づいて車両停止時期を推定し、当該推定した車両停止時期から異常判定に要する時間以前の所定時期に異常判定を開始するようにした請求項２に記載のエンジン始動装置。The diagnostic device estimates a vehicle stop time based on a vehicle mass, a vehicle speed change, and a driving force while the vehicle is traveling, and starts an abnormality determination at a predetermined time before the time required for the abnormality determination from the estimated vehicle stop time. 3. The engine starting device according to claim 2, wherein:

前記エンジンは、所定の停止条件成立時にエンジンを停止させ、所定の始動条件成立時に前記始動制御装置を介してエンジンを始動するエンジン自動停止・再始動制御装置を備える請求項１に記載のエンジン始動装置。2. The engine start according to claim 1, further comprising: an engine automatic stop / restart control device that stops the engine when a predetermined stop condition is satisfied, and starts the engine via the start control device when a predetermined start condition is satisfied. 3. apparatus.

前記診断装置は、エンジン運転中に前記所定の停止条件が成立する時期を推定し、当該停止条件成立時期から異常判定に要する時間以前の所定時期に異常判定を開始するようにした請求項８に記載のエンジン始動装置。9. The diagnostic device according to claim 8, wherein the diagnosis device estimates a time when the predetermined stop condition is satisfied during engine operation, and starts the abnormality determination at a predetermined time before the time required for the abnormality determination from the time when the stop condition is satisfied. 10. The described engine starting device.

前記エンジン自動停止・再始動制御装置は、診断装置が異常発生と判定したときにはエンジンの自動停止を行わないようにした請求項２または請求項８に記載のエンジン始動装置。9. The engine starting device according to claim 2, wherein the engine automatic stop / restart control device does not automatically stop the engine when the diagnostic device determines that an abnormality has occurred.