JP2006136135A - アイドルストップ装置搭載車両 - Google Patents

Abstract

【課題】コスト増加を抑えながらも、ドライバが違和感を持たないようにアイドルストップ解除後の発進応答性を実現できるアイドルストップ装置搭載車両を提供すること。
【解決手段】アイドルストップ装置搭載車両において、前輪を駆動するエンジン２と後輪を駆動するモータ４とを備え、エンジン２が始動後であって、エンジン２による加速度が最高に達する前に、モータ４によりアシスト加速度を発生させた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両停車時にエンジンを自動停止又は自動始動するアイドルストップ装置搭載車両に関する。

この種の技術としては、スタータモータとモータとを備え、アイドルストップ中にエンジンを再始動するときに、エンジンをスタータモータ又はモータで始動し、モータによってエンジンの駆動力をアシストするものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−２８９０８８号公報

アイドルストップ解除後においては、エンジンの駆動力のみにより発進を行った場合、エンジンの回転数上昇に時間を要するため発進応答が遅れてしまい、ドライバが違和感を持つことがある。しかしながら、上記技術のように、エンジン始動可能なモータを用いてドライバが違和感を持たないようなアイドルストップ解除後の発進応答性を実現するためにエンジン駆動力をアシストする場合、モータの性能要求や信頼性要求が高くなりコスト増加の虞がある。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、その目的とするところは、コスト増加を抑えながらも、ドライバが違和感を持たないようにアイドルストップ解除後の発進応答性を実現できるアイドルストップ装置搭載車両を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、車両停止後にアイドルストップし、その後エンジンを再始動して車両発進するアイドルストップ装置搭載車両において、エンジン始動後にエンジンとは別の駆動力より車両にアシスト加速度を発生させるアシスト加速度発生手段を備え、エンジンによる加速度が最高に達する前に、アシスト加速度発生手段によりアシスト加速度を発生させた。

本発明のアイドルストップ装置搭載車両にあっては、コスト増加を低減できる装置を用いながらも、ドライバの要求を満たすアイドルストップ解除後の発進応答性を実現できる。

以下、本発明のアイドルストップ装置搭載車両を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。

本実施例では、図１に示すように前輪をエンジン２で駆動して、後輪をモータ４で駆動するモータ4WDを用いて、アイドルストップ解除後の車両発進時にモータ４でアシスト加速度を与えて、車両の発進応答性を向上している。

まず、本実施例の構成を説明する。

図１は、モータ4WDとアイドルストップ装置とを搭載した車両の全体システム図である。

このモータ4WDは、左右前輪１Ｌ、１Ｒが内燃機関であるエンジン２によって駆動され、左右後輪３Ｌ、３Ｒがモータ４によって駆動可能な前輪駆動ベース車両の例である。すなわち、トランスファやプロペラシャフトを持たず4WD機能を軽量・コンパクトに実現させた4WDシステムとし、2WD車と同様の広い足元空間を確保し、かつ、4WD作動を発進時と前輪スリップ時等の必要時に限ることで燃費の悪化を最小限に抑えている。

エンジン２の出力トルクが、変速機&デフギア５を介して左右前輪１Ｌ、１Ｒに伝達される。また、エンジン２の出力トルクの一部はジェネレータ７に伝達される。

スタータモータ６は、減速ギアを介してエンジン２に回転力を与えることで、スタータモータ６の出力トルクが小さくても十分にエンジン２を始動できる構成となっている。

e-4WDコントロールユニット８によって制御されるジェネレータ７が発電した電力は、パワーケーブル９ａ、９ｂを介してモータ４に供給可能になっている。そのパワーケーブル９ａ、９ｂの途中位置には、ジャンクションボックス１０が設けられている。モータ４の駆動トルクは、ファイナルドライブ１１を介して左右後輪３Ｌ、３Ｒに伝達可能になっている。なお、モータ４とファイナルドライブ１１により、後輪駆動ユニットＲＴが構成される。

ジェネレータ７は、エンジン２から伝達された回転エネルギーを電気エネルギーに変換し、e-4WDコントロールユニット８からの発電指令に応じた電力をモータ４へ伝達する。なお、このジェネレータ７は本発明の発電機に相当する。

ジャンクションボックス１０は、内蔵したモニタ回路により通電電流、ジェネレータ電圧、モータ電圧（逆起電圧）をリアルタイムに監視し、システム制御信号及びフェイルセーフ判断信号をe-4WDコントロールユニット８に伝達し、大容量リレーにて電源のON/OFFを行う。なお、このジャンクションボックスは車室内空間を犠牲にしない室外レイアウトとしている。

パワーケーブル９ａ、９ｂは、ジャンクションボックス１０を介してジェネレータ７とモータ４を電気的に接続し、左右後輪３Ｌ、３Ｒを駆動する電力を伝達する。なお、ジャンクションボックス１０と同様に、車室内空間を犠牲にしない室外レイアウトとしている。

モータ４にはバッテリを経ずにジェネレータ７により発電された電力がパワーケーブル９ａ、９ｂを介して直接供給され、この電力により駆動力を発生する。よって、モータ４の駆動のためのバッテリを必要とせず、コストを抑えた構成となっている。モータ４の回転方向や回転数等は、e-4WDコントロールユニット８からのモータ制御指令により制御される。このモータ４の外部出力部（モータ軸）は、ファイナルドライブ１１に連結されていて、回転力をファイナルドライブ１１に伝達する。なお、モータ４の内部にはサーミスタが設置してあり、e-4WDコントロールユニット８でモータ４の温度を監視している。

ファイナルドライブ１１は、２ウェイクラッチ１２と、電磁クラッチ１３と、ギア減速機１４と、ディファレンシャルギア１５を有し、４ＷＤ走行時には２ウェイクラッチ１２を係合し、２ＷＤ走行時には２ウェイクラッチ１２を解放することにより後輪フリクションを低減させるようにしている。また、ギア減速機１４により、モータ４の出力トルクは小さいものであっても十分に車両駆動を行うことができ、モータ４のコスト低減を実現できる。

e-4WDコントロールユニット８は、4WDスイッチ２０により「4WD」が選択されているとき、及び4WDスイッチ２０の選択にかかわらずアイドルストップ解除時の発進の際に、必要に応じて4WD制御を行う。このe-4WDコントロールユニット８には、4WDスイッチ２０からのスイッチ信号、ABSコントロールユニット２１からの４輪の各車輪速信号、自動変速機コントロールユニット２２からのシフト位置信号、エンジンコントロールユニット２３からのアクセル開度信号やアイドルストップ制御情報、等が入力される。e-4WDコントロールユニット８では、入力情報に基づいて演算処理を行い、ジェネレータ７に対してジェネレータ制御指令、２ウェイクラッチ１２に対してクラッチ制御指令、モータ４に対してモータ制御指令、ジャンクションボックス１０に対してリレー制御指令、をそれぞれ出力する。

エンジンコントロールユニット２３は車両停止時に、後述するエンジン停止要求条件が満たされるとエンジン２を停止するアイドルストップを行い、後述するエンジン始動要求条件が満たされるとスタータモータ６によりエンジン２を始動してアイドルストップを解除する。

なお、e-4WDコントロールユニット８とエンジンコントロールユニット２３とはコントロールエリアネットワーク（Control Area Network：以下、CANと表記）通信により双方向通信が可能に接続されている。

次に、作用を説明する。

［アイドルストップ制御］
エンジンコントロールユニット２３は、次の条件が満たされるとエンジン２を停止する。
<エンジン停止要求条件>
・セレクトレバーが走行レンジ（Dレンジ）
・車速＝０
・すべてのドアが閉状態
・ボンネットが閉状態
・エンジン運転中
上記条件をすべて満たしていることを前提として、下記の各条件をすべて満たす。
・バッテリ充電量が所定値以上（再始動時のスタータモータ６の駆動力確保のため）
・ブレーキブースタ負圧が所定値以上（マスタシリンダ圧の確保のため）
・エンジン水温が所定値以上（スムーズな再始動確保のため）
・自動変速機内の油温が所定値以上（スムーズな発進制御確保のため）
・自動変速機内の油圧が所定値以上（変速機構の変速応答性確保のため）
以上の条件に基づいてエンジン停止を指令するが、他の条件に基づいてエンジン停止を指令しても良い。

また、エンジンコントロールユニット２３は、次の条件が満たされるとエンジン２を始動する。
<エンジン起動要求条件>
・セレクトレバーが走行位置（Dレンジ）
・ブレーキON
・車速＝０
・すべてのドアが閉状態
・ボンネットが閉状態
・アイドルストップ中
上記条件をすべて満たしていることを前提として、下記の各条件のいずれか一つを満たした場合にエンジン２を再始動する。
・アクセルON（発進意図があるため）
・ブレーキストローク量が所定値以下（発進もしくはクリープ走行意図があるため）
・バッテリ充電量が低下（再始動時のスタータモータ６の駆動力確保が困難になるため）
・ブレーキブースタ負圧が低下（マスタシリンダ圧の確保が困難になるため）
・エンジン水温低下（スムーズな発進制御が困難になるため）
・自動変速機内の油温低下（スムーズな発進制御確保が困難になるため）
・自動変速機内の油圧低下（変速機構の変速応答性確保が困難になるため）
以上の条件に基づいてアイドルストップ禁止を指令するが、他の条件に基づいてアイドルストップ許可を指令しても良い。

［モータ4WD駆動制御］
モータ4WDでは、通常では4WDスイッチ２０により「4WD」が選択されているときに発進から必要に応じて4WD制御を行うが、本実施例では4WDスイッチ２０の選択に関わらず、アイドルストップ解除時の発進のときにも4WD制御を行う。

まず、4WDスイッチ２０により「4WD」が選択されているときのe-4WDコントロールユニット８での制御について説明する。

e-4WDコントロールユニット８では、「4WD」の選択時で、かつ、発進時または前輪スリップ時には、最適な後輪駆動トルクを演算し、そのトルクが得られるようにジェネレータ７と２ウェイクラッチ１２とモータ４とをそれぞれ制御する。このとき、e-4WDコントロールユニット８とエンジンコントロールユニット２３との間ではCAN通信による双方向通信が行われ、エンジン出力を調整し、4WDらしい安心感のある走行を確保している。また、前輪スリップの発生に伴い4WD制御を開始した後、左右前輪１L、１Rのスリップが収まると、ジェネレータ７の発電を停止し、後輪駆動ユニットＲＴの２ウェイクラッチ１２を切り離して2WD状態にする。

一方、4WDスイッチ２０により「2WD」が選択されている時は、２ウェイクラッチ１２を切り離して後輪フリクションを小さい状態に保つことで燃費の悪化を防いでいる。

次に、アイドルストップ解除後のe-4WDコントロールユニット８における制御について説明する。

車両停止中にアイドルストップを行うときのエンジン回転数は当然ゼロである。一方、車両停止中にアイドルストップを行わないときのエンジン回転数はアイドル回転を保つ。よって、アイドルストップを行わないときの車両発進応答性と、アイドルストップを行ったときの車両発進応答性は、アイドルストップを行わないときの車両発進と比べると、エンジン始動からエンジン２がアイドル回転に上昇するまでの時間を要する分、車両発進応答は遅れる。

ドライバが違和感を持たない車両発進応答性の最大値はドライバがアクセルをONして0.5[sec]程である。また、ドライバの車両が加速していると感じる加速度は0.1[G]以上である。なお、この0.5[sec]と0.1[G]の値は実験もしくは計算により算出した値であり、0.5[sec]は本発明の所定時間に相当し、0.1[G]は本発明の所定加速度に相当する。

しかし上記の理由により、アイドルストップ解除後の発進応答の遅れが生じた場合、ドライバがアクセルをONにしてから0.5[sec]以内に0.1[G]の加速が生じていなければ、ドライバは発進応答性の悪化と感じ違和感を持つ。

そこで、本実施例では、ドライバがアクセルONにしてから0.5[sec]以内にモータ４により0.1[G]以上の加速度を発生させて、ドライバに発進応答性の遅れによる違和感を低減できるようにした。

図２はe-4WDコントロールユニット８とエンジンコントロールユニット２３におけるアイドルストップ制御の流れを示すフローチャートである。e-4WDコントロールユニット８とエンジンコントロールユニット２３とは、CAN通信による双方向通信によりアイドルストップ後の車両発進時に最適な加速度を発生させる。

ステップＳ１では、アイドルストップ中であるかを判断し、アイドルストップ中であればステップＳ２へ移行し、アイドルストップ中でなければステップＳ８へ移行する。

ステップＳ２では、エンジン２の起動要求の有無を判定し、起動要求があればステップＳ３へ移行し、起動要求がなければアイドルステップ制御を終了する。

ステップＳ３では、スタータモータ６によりエンジン２を始動する。

ステップＳ４では、車両発生加速度が0.1[G]より小さいか否かを判断して、0.1[G]より小さければステップＳ４へ移行し、0.1[G]以上であればステップＳ７へ移行する。

ステップＳ５では、アクセルペダルがONであるかを判断し、アクセルペダルがONであればステップＳ５に移行し、アクセルペダルがOFFであれば、ステップＳ４へ戻る。

ステップＳ６では、e-4WDコントロールユニット８に指令して、アクセルペダルがONになってから0.5[sec]以内にモータ４を駆動し、車両に0.1[G]程度のアシスト加速度を発生させる。

ステップＳ７では、車両が十分加速するとジェネレータ７の発電を停止し、後輪駆動ユニットＲＴの２ウェイクラッチ１２を切り離して2WD状態で通常走行する。

ステップＳ８では、エンジン２の停止要求の有無を判断し、停止要求が有る場合にはステップＳ９でエンジン２を停止してアイドルストップを行い、停止要求が無い場合はアイドルストップ制御を繰り返す。

図３は、エンジン２及びモータ４による加速度の発生のタイムチャートであり、図３（ａ）はエンジン２による加速度を、図３（ｂ）はモータ４による加速度を、図３（ｃ）はエンジン２とモータ４とによる加速度を示す。

時間T1で、エンジンコントロールユニット２３がスタータモータ６に指令してエンジン２を始動したとする。

エンジン始動開始から時間がたった時間T2でクリープトルクが発生し、時間T3でドライバがアクセルペダルをONにする。

図３（ａ）に示すようにエンジン始動開始直後のエンジン回転数の立ち上がりには時間を要するので、時間T3から0.5[sec]経過した時間T4においても、車両の加速度は0.1[G]に満たない。

そこで、本実施例では、図３（ｂ）に示すようにドライバがアクセルをONにしてから0.5[sec]以内に、0.1[G]以上の加速度をモータ４により発生させる。このモータ４による加速度のアシストにより、時間T4で車両に発生する加速度は図３（ｃ）に示すようにドライバがアクセルをONしてから0.5[sec]以内に、0.1[G]の加速度を発生できる。

モータ４は、図３（ｃ）に示すように車両の加速度が十分に上昇した時間T6で、ジェネレータ７の発電を停止し、後輪駆動ユニットＲＴの２ウェイクラッチ１２を切り離して2WD状態にする。

次に、本実施例のアイドルストップ装置搭載車両の効果を説明する。

（１）アイドルストップ後の車両発進時に、エンジン２による車両の加速度が最高に達する前に、モータ４の駆動力により加速度をアシストするので、車両の加速度の上昇が早くなり、車両の発進加速性が向上する。

（２）アイドルストップ後の車両発進時であって、ドライバがアクセルをONにしてからドライバの要求する発進応答性を満たす0.5[sec]以内に、モータ４の駆動力により前後加速荷重をアシストするので、ドライバの発進応答性を満たすことができる。

（３）アイドルストップ後の車両発進時に、ドライバがアクセルをONにしてからドライバの要求する発進応答性を満たす0.5[sec]以内に、モータ４の駆動力によりドライバの車両が発進していると感じる0.1[G]以上の加速度をアシストするので、ドライバの発進応答性を満たすことができる。

（４）アイドルストップ後の車両発進時に、エンジン２よりもレスポンスが良いモータ４の駆動力によりアシスト加速度の発生させるので、加速度を発生させるタイミングや、発生させる量を制御することが容易である。よって、モータ４の駆動力によるアシスト加速度を効果的に発生させることができる。

（５）モータ4WDのモータ４を用いてアシスト加速度を発生させるので、新たにモータを付加する必要がなく、コストの低減を図ることができる。

（６）モータ４はジェネレータ７で発電した電力のみで駆動するので、モータ４の駆動のためのバッテリが必要ない。よってバッテリ搭載分のコストの低減や車両の軽量を図ることができる。

（７）モータ４はギア減速機１４を介して後輪３Ｌ、３Ｒを駆動するので、ギア減速機１４の減速比に応じてモータ４の出力トルクは小さくすることができ、コストの低減を図ることができる。

（８）モータ４の駆動力によるにアシスト加速度の発生を、アイドルストップ後の車両発進時におけるときに限り、十分な加速度が発生するとジェネレータ７の発電を停止し、後輪駆動ユニットＲＴの２ウェイクラッチ１２を切り離して2WD状態にする。よって、4WD走行による燃費の悪化を最小限に抑えることができる。

以上、本発明の車両のアイドルストップ制御装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加は許容される。

例えば、実施例１ではエンジン２により駆動するジェネレータ７の発電電力を用いてモータ４を駆動しているが、バッテリの電力を用いて駆動するモータ４を駆動しても良い。

また、本実施例では前輪をエンジン２で駆動し、後輪をモータ４で駆動しているが、前輪をモータで駆動し、後輪をエンジンで駆動するものでも良い。

また、本実施例ではモータ４により0.1[G]以上のアシスト加速度を発生させているが、エンジン２による加速度とモータ４のアシスト加速度との合計が0.1[G]以上であれば、モータ４によるアシスト加速度を0.1[G]未満としても良い。

アイドルストップ装置及びモータ4WDを搭載した車両のシステム図である。 実施例１に係る、アシスト加速度発生の制御の流れを示すフローチャートである。 実施例１に係る、アシスト加速度発生のタイムチャートである。

符号の説明

２ エンジン
４ モータ
８ e-4WDコントロールユニット
２３ エンジンコントロールユニット

Claims (6)

1. 車両停止後にアイドルストップし、その後エンジンを再始動して車両発進するアイドルストップ装置搭載車両において、
   前記エンジン始動後に前記エンジンとは別の駆動力より車両にアシスト加速度を発生させるアシスト加速度発生手段を備え、
   前記エンジンによる加速度が最高に達する前に、前記アシスト加速度発生手段によりアシスト加速度を発生させることを特徴とするアイドルストップ装置搭載車両。
2. 請求項１に記載のアイドルストップ装置搭載車両において、
   前記アシスト加速度発生手段は、アクセル操作後、所定時間以内の間にアシスト加速度を発生させることを特徴とするアイドルストップ装置搭載車両。
3. 請求項１又は請求項２に記載のアイドルストップ装置搭載車両において、
   前記アシスト加速度発生手段は、前記アシスト加速度を所定加速度以上発生させることを特徴とするアイドルストップ装置搭載車両。
4. 請求項１に記載のアイドルストップ装置搭載車両において、
   前記アシスト加速度発生手段は、モータであることを特徴とするアイドルストップ装置搭載車両。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載のアイドルストップ装置搭載車両おいて、
   前記エンジンは前輪又は後輪の一方に動力を付与し、前記モータは前輪又は後輪の他方に動力を付与することを特徴とするアイドルストップ装置搭載車両。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載のアイドルストップ装置搭載車両おいて、
   前記モータは、
   前記エンジンにより駆動される発電機で発電した電力により直接駆動することを特徴とするアイドルストップ装置搭載車両。
   

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