JP2015031270A - エンジン自動停止始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アイドリングストップオフスイッチのオン時に、アイドリング制御を停止するのみではなく、電源制御も停止することで、第２のバッテリの故障を誤検出して不必要なフェールセーフ制御を発生させてしまうことを抑制する。【解決手段】エンジン自動停止始動制御装置１４は、電力量検出部２１により検出された電力量が第２のバッテリ２の定格電力量以上となる場合に、アイドリングストップ部１４ａによるエンジン１０１の一時的な停止を禁止して、第１のバッテリ１から車載電気負荷３へ電力を供給し、且つ第２のバッテリ２から車載電気負荷３への電力供給を遮断する。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン自動停止始動制御装置に関し、特に、発電機に直接に接続された第１のバッテリと、発電機に電源管理装置を介して接続された第２のバッテリとを備えるエンジン自動停止始動制御装置に関する。

アイドリング中の燃料消費と排ガスを低減するため、エンジン自動停止始動制御装置が実用化されている。エンジン自動停止始動制御装置を備えた車両においては、走行状態からブレーキ踏みにて減速操作を行った際、所定条件が揃うことを条件にして、車両停止前の一定の車速領域に到達した後、若しくは車両停止状態に移行した後にエンジンが自動的に停止する。その一方、エンジン停止中にブレーキリリースやシフト操作を行った際、所定条件が揃うことを条件にして、エンジンを自動的に始動せしめられる。

図４及び図５に示すように、エンジン自動停止始動制御装置を採用する車両では、鉛（Ｐｂ）バッテリ５１及びリチウムイオンバッテリ５２といった２つの電源が搭載される場合がある。
ここで、リチウムイオンバッテリ５２は、エンジン稼動状態及びアイドリングストップ状態を維持する部品、及びエンジン再始動時のスタータ作動によるバッテリ電圧低下が発生すると機能を損なう部品からなる第１の電気負荷５３への電力供給源として使用される。
一方、Ｐｂバッテリ５１は、イグニションスイッチ操作による初回のエンジン始動（キー始動）時とアイドリングストップ状態からのエンジン再始動時に作動させるスタータ、および、第１の電気負荷以外の第２の電気負荷への電力供給源として使用されるのに加えて、リチウムイオンバッテリ５２の充電率不足時には第１の電気負荷への電力供給源としても使用される。

これら２つの電源が搭載された車両に関する従来技術として、特許文献１が知られている。特許文献１には、エンジン始動時に用いる一方の電池の電力が消耗していたり、一方の電池が故障していたりした場合に、エンジン始動に用いる電池をもう他方の電池へ切り換える技術が公開されている。
ところで、これら２つの電源を搭載した場合、図４及び図５に示す電源管理装置５８を用いて、主に回生発電の電力でエンジン稼動状態及びアイドリングストップ状態を維持することにより、燃料消費と排ガスの低減を図る場合がある。

具体例としては、リチウムイオンバッテリ５２の充電率が十分である場合は、図４（ａ）に示すように、第１のスイッチ５５のみがオン状態に制御され、その他のスイッチ（５６、５７）はオフ状態に制御される。この場合、リチウムイオンバッテリ５２及び第１の電気負荷５３は閉回路に制御され、リチウムイオンバッテリ５２が供給する電力のみでエンジン稼動状態及びアイドリングストップ状態を維持する。
発電機５９が回生発電した場合は、図４（ｂ）に示すように、第１のスイッチ５５及び第２のスイッチ５６がオン状態に制御され、第３のスイッチ５７はオフ状態に制御される。この場合、リチウムイオンバッテリ５２及び第１の電気負荷５３は発電機５９に接続されるように制御され、リチウムイオンバッテリ５２は充電される。
リチウムイオンバッテリ５２の充電率が不足した場合は、図５（ａ）に示すように、第２のスイッチ５６のみがオン状態に制御され、その他のスイッチ（５５、５７）はオフ状態に制御される。この場合、リチウムイオンバッテリ５２は第１の電気負荷５３から切り離され、第１の電気負荷５３はＰｂバッテリ５１から電力供給されるよう制御され、回生発電による充電を待つ。
リチウムイオンバッテリ５２及び電源管理装置５８の内部に故障が発生した場合は、異常（故障）コードを検出し、故障レベルに応じて、図５（ｂ）に示すように、電源管理装置５８の内部の第１のスイッチ５５及び第１のスイッチ５５及びリチウムイオンバッテリ５２は回路から切り離されるように制御され、以後は正常と判断されるまで復帰しない。
なお、図４（ａ）、図４（ｂ）、及び図５（ａ）は正常時の電源制御、図５（ｂ）は異常時のフェイルセーフ制御である。

このように、２つの電源を搭載し、かつエンジン自動停止始動制御装置を備える車両では、エンジンの停止及び始動の制御だけでなく、バッテリの使用用途を区別して適切な電源制御を行うことによって、燃料消費と排ガスの低減を図る場合もある。
また、エンジン自動停止始動制御装置を備える車両では、エンジン自動停止始動制御をユーザの意思で停止状態にできるスイッチ（以後、「アイドリングストップオフスイッチ」という。）が装着される。
このように、２つの電源を搭載し、かつエンジン自動停止始動制御装置を備える車両において、ユーザの意思でエンジン自動停止始動制御を停止状態にできるのは、アイドリングストップオフスイッチをオンすることによるエンジンの制御だけであり、電源制御は停止しない。

特開２００５−３６７９５号公報

しかしながら、エンジン自動停止始動制御装置では、図４（ａ）に示すように、リチウムイオンバッテリ５２の充電率が十分であるときでも、リチウムイオンバッテリ５２が供給する電力のみでエンジン稼動状態及びアイドリングストップ状態を維持した状態に不都合が生じる場合がある。
例えば、リチウムイオンバッテリ５２及び電源管理装置５８が正常であっても、第１の電気負荷５３の消費電流合計が設計時の想定を上回り、リチウムイオンバッテリ５２の定格出力を超え、さらにリチウムイオンバッテリ５２の出力異常（故障）を判定するしきい値にまで達したときに、図５（ｂ）に示されるフェイルセーフ制御が働く懸念が十分ある。

第１の電気負荷５３の消費電流全体が増大する原因としては、ユーザによるカスタマイズが考えられ、一例としては、オーディオユニットの交換、追加及び操作が挙げられる。オーディオはリチウムイオンバッテリによって電力供給される、第１の電気負荷５３に含まれる部品であると共に、ユーザによる大出力オーディオユニットやナビゲーションユニットへの交換、スピーカ（ウーファー）、モニタなどの増設ならびに、オーディオ使用中の音量操作は、任意である。
すなわち、リチウムイオンバッテリ５２及び電源管理装置５８及び回路が正常であっても、制限困難なユーザのカスタマイズによってリチウムイオンバッテリ５２の過電流異常（リチウムイオンバッテリ出力端子の地絡）を検出してしまう。すなわち、誤ダイアグ（異常）検出をしてしまう、という問題がある。

本発明は、これらの問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、２つの電源を搭載し、アイドリングストップ制御及び電源制御を行うエンジン自動停止始動制御装置において、アイドリングストップオフスイッチのオン時に、アイドリング制御を停止するのみではなく、電源制御も停止することで、第２のバッテリの故障を誤検出して不必要なフェイルセーフ制御を発生させてしまうことを抑制することである。

本発明の第１の態様に係わるエンジン自動停止始動制御装置は、エンジンを一時的に停止させるアイドリングストップ部と、前記エンジンの駆動中において車載電気負荷へ電力を供給する第１のバッテリと、前記エンジンのアイドリングストップ中において前記車載電気負荷へ電力を供給する第２のバッテリと、前記車載電気負荷へ供給される電力量を検出する電力量検出部と、を有し、前記電力量検出部により検出された電力量が前記第２のバッテリの定格電力量以上となる場合に、前記アイドリングストップ部による前記エンジンの一時的な停止を禁止して、前記第１のバッテリから前記車載電気負荷へ電力を供給し、且つ前記第２のバッテリから前記車載電気負荷への電力供給を遮断することを特徴とするものである。

本発明の第２の態様に係わるエンジン自動停止始動制御装置は、前記第２のバッテリの充電量を検出する充電量検出部を更に有し、前記電力量検出部により検出される電力量が前記第２のバッテリの定格電力量未満となり、且つ前記充電量検出部により検出された充電量が所定の基準量以上である場合に、前記エンジンの一時的な停止の禁止を解除して前記第２のバッテリから前記車載電気負荷への電力供給を再開するようにしてもよい。

このように、上記の第１の態様によれば、第２のバッテリの定格電力量を超える電力が第２のバッテリから車載電気負荷へ供給される場合に、エンジンのアイドリングストップを禁止して車載電気負荷への電力供給源を第２のバッテリから第１のバッテリへ切り換えることができる。したがって、第２のバッテリから車載電気負荷への過剰電流供給を防止して、第２のバッテリの故障を誤検出して不必要なフェールセーフ制御が発生することを抑制できる。

上記の第２の態様によれば、車載電気負荷へ供給される電力量が第２のバッテリの定格電力量以上になった後に、再び第２のバッテリの定格電力量未満となれば、第２のバッテリの充電量が基準量以上であることを条件に、再びアイドリングストップ制御、及び第２のバッテリから車載電気負荷への電力供給を開始することができる。

図１は、本発明の実施形態に係わるエンジン自動停止始動制御装置の構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態に係わるエンジン自動停止始動制御装置１４の動作方法の一例を示すフローチャートである。 図３は、図２のステップＳ６において電源制御を停止して接続切替信号を送信し、ステップＳ７において、リチウムイオンバッテリ２から第１の電気負荷３への電力供給が遮断され、エンジンが稼動状態においてＰｂバッテリ１から第１の電気負荷３へ電力を供給された状態を示すブロック図である。 図４（ａ）、（ｂ）は、電源管理装置５８による電源制御状態の例を示すブロック図である。 図５（ａ）、（ｂ）は、電源管理装置５８による電源制御状態の例を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１を参照して、本発明の実施形態に係わるエンジン自動停止始動制御装置の構成を説明する。ここで、エンジン自動停止始動制御装置１４には、アイドリングストップシステム、エンジンオートストップシステムが含まれる。エンジン自動停止始動制御装置１４は、車両１００に搭載される内燃機関のエンジン１０１を一時的に停止させるアイドリングストップ部１４ａを備える。
アイドリングストップ部１４ａは、運転者が走行状態からブレーキ踏みにて減速操作を行った際、エンジン１０１の冷却水温等の所定条件が揃うことを条件にして、車両停止前の一定の車速領域に到達した後、若しくは車両停止状態に移行した後にエンジン１０１が自動的に停止させる。その一方、アイドリングストップ部１４ａは、エンジン停止中にブレーキリリースやシフト操作を行った際、所定条件が揃うことを条件にして、エンジン１０１を自動的に始動させる。

エンジン自動停止始動制御装置１４を備える車両１００には、第１のバッテリの一例としての鉛（Ｐｂ）バッテリ１と、第２のバッテリの一例としてのリチウムイオンバッテリ２と、第１の電気負荷３と、第２の電気負荷４と、エンジンにより稼働される発電機１０と、バッテリ１、２と電気負荷３、４との間の接続状態を制御する電源管理装置８と、アイドリングストップオフスイッチ９と、電力量検出部２１と、充電量検出部２２と、が搭載されている。
鉛（Ｐｂ）バッテリ１は、エンジン１０１の駆動中において第２の車載電気負荷４へ電力を供給する。リチウムイオンバッテリ２は、エンジン１０１のアイドリングストップ中において第１の車載電気負荷３へ電力を供給する。

第１の電気負荷３には、エンジン稼動状態及びアイドリングストップ状態を維持する部品、及びエンジン再始動時のスタータ作動によるバッテリ電圧低下が発生すると機能を損なう部品が含まれる。
第１の車載電気負荷３には、例えば、エンジン稼動状態を維持するために電力供給するＩＧコイル、電子制御スロットルボディ、及び燃料ポンプなどの電動補機類１５と、アイドリングストップ状態を維持するために電力供給する自動トランスミッションの電動オイルポンプ１６、及びブレーキ（ストップ）ランプ１７などと、スタータの作動によるＰｂバッテリ１の電圧低下によって機能を損なうインストルメントパネルの照明器具１８、オーディオ１９、及びコントロールユニットの一部分と、が含まれる。
なお、エンジン稼動状態には、アイドリング状態及び通常走行状態が含まれる。コントロールユニットの一部分には、エンジン自動停止始動制御装置１４と協働してエンジン１０１のアイドリングストップを実行するエンジンコントローラ１１に加えて、トランスミッションコントローラ１２と、ブレーキコントローラ１３とが含まれる。エンジンコントローラ１１、トランスミッションコントローラ１２、及びブレーキコントローラ１３は、エンジン自動停止始動制御装置１４に信号線により接続され、エンジン自動停止始動制御装置１４は第１の電気負荷３に含まれる。

第２の電気負荷４には、イグニションスイッチ操作による初回のエンジン始動（キー始動）時とアイドリングストップ状態からのエンジン再始動時に作動させるスタータ、及び第１の電気負荷３以外の電気負荷が含まれる。

電源管理装置８は、第１のスイッチ５及び第２のスイッチ６及び第３のスイッチ７を備える。
第１のスイッチ５は、リチウムイオンバッテリ２と第１の電気負荷３との間のオン／オフ状態を切り替える。
第２のスイッチ６は、リチウムイオンバッテリ２及び第１の電気負荷３と、発電機１０及びＰｂバッテリ１との間のオン／オフ状態を切り替える。
第３のスイッチ７は、リチウムイオンバッテリ２若しくは電源管理装置８の内部で故障が発生した場合に、第１の電源負荷３とＰｂバッテリ１との間のオン／オフ状態を切り替える。

発電機１０とＰｂバッテリ１と第２の電気負荷４は、電線を介して接続されている。リチウムイオンバッテリ２と第１の電気負荷３は、電源管理装置８を介して発電機１０、Ｐｂバッテリ１、及び第２の電気負荷４に接続されている。なお、図面上では、それぞれのスイッチ５〜７が第１の電気負荷４側で共通の電位となる回路で図示されているが、それぞれが適正に切替制御する回路構成に作製されていることは言うまでもない。

アイドリングストップオフスイッチ９は、エンジン自動停止始動制御をユーザの意思で停止状態にできるスイッチであり、エンジン自動停止始動制御装置１４に接続されている。アイドリングストップオフスイッチ９には、エンジンオートストップオフスイッチも含まれる。
車両１００がエンジン稼動状態にあってアイドリングストップオフスイッチ９をオン（有効化）した場合、以後のエンジン自動停止始動制御は停止されることとなり、例えば走行状態からブレーキ踏みにて減速した際、車両停止前の一定の車速領域に到達した後、若しくは車両停止状態に移行した後もエンジンは自動的に停止しない。
車両１００がアイドリングストップ状態においてアイドリングストップオフスイッチ９をオンした場合には、即座に、エンジン自動停止始動制御装置１４（アイドルストップ部１４ａ）によるアイドリングストップ制御に反映されてエンジン１０１が自動的に始動してもよいし、次のアイドリングストップ制御から反映してもよい。

本発明の実施形態に係わるエンジン自動停止始動制御装置１４は、第１の電気負荷３へ供給される電力量を検出する電力量検出部２１を有する。エンジン自動停止始動制御装置１４は、電力量検出部１４により検出された電力量がリチウムイオンバッテリ２の定格電力量以上となる場合に、アイドリングストップ部１４ａによるエンジン１０１の一時的な停止を禁止して、Ｐｂバッテリ１から第１の電気負荷３へ電力を供給し、且つリチウムイオンバッテリ２から第１の電気負荷３への電力供給を遮断する。

また、このエンジン自動停止始動制御装置１４は、リチウムイオンバッテリ２の充電量を検出する充電量検出部２２を更に有する。エンジン自動停止始動制御装置１４は、電力量検出部２２により検出される電力量がリチウムイオンバッテリ２の定格電力量未満となり、且つ充電量検出部２２により検出された充電量が所定の基準量以上である場合に、アイドリングストップ部１４ａによるエンジン１０１の一時的な停止の禁止を解除してリチウムイオンバッテリ２から第１の電気負荷３への電力供給を再開する。

次に、図２のフローチャートを参照して、本発明の実施形態に係わるエンジン自動停止始動制御装置１４の動作方法の一例を説明する。
まず、エンジン自動停止始動制御装置１４は、ステップＳ１において、電力量検出部２１を用いて第１の電気負荷３へ供給される電力量を検出する。そして、第１の電気負荷３へ供給される電力量が、リチウムイオンバッテリ２の定格電力量以上の出力状態となるか否かを判断する。リチウムイオンバッテリ２の定格電力量以上の出力状態となると判断した場合（Ｓ１でＹＥＳ）、ステップＳ２に進み、アイドリングストップオフスイッチ９をオン状態とする。ここでは、リチウムイオンバッテリ２の定格電力量以上の出力状態の例として、ユーザによる大出力オーディオユニットやナビゲーションユニットへの交換、スピーカ（ウーファー）、モニタなどの増設ならびに、オーディオの大音量操作が挙げられる。

エンジン１０１がアイドリングストップ状態であれば（ステップＳ３でＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、直ちにエンジン再始動信号を出力して、エンジン１０１を再始動する（ステップＳ５）。一方、エンジン１０１がアイドリングストップ状態でなければ（ステップＳ３でＮＯ）、以後、各コントローラに向けたアイドリングストップ制御開始信号の送信を停止する。そして、ステップＳ４及びＳ５を実施せずに、ステップＳ６へ進む。
ステップＳ６において、エンジン始動停止始動制御装置１４は、電源制御を停止して、電源管理装置８に向けてスイッチ５〜７の接続切替信号を出力する。接続切替信号は、第１のスイッチ５をオフ状態、第２のスイッチ６をオン状態、第３のスイッチ７をオフ状態、でそれぞれ固定する信号である。

次いで、ステップＳ７に進み、スイッチ５〜７の接続状態が切り替わり、リチウムイオンバッテリ２から第１の電気負荷３への電力供給が遮断され、エンジン１０１が稼動状態においてＰｂバッテリ１から第１の電気負荷３へ電力を供給されはじめる。
その後、電力量検出部２１により検出される第１の電気負荷３へ供給される電力量がリチウムイオンバッテリ２の定格電力量未満となる場合に（ステップＳ８でＹＥＳ）、アイドリングストップオフスイッチ９をオフ状態として（ステップＳ９）、電源制御を再開する（ステップＳ１０）。

具体的には、エンジン自動停止始動制御装置１４は、電源管理装置８に対して、そのときのリチウムイオンバッテリ２の充電量に応じたスイッチ切替信号を送信する。例えば、電力量検出部２１により検出される電力量がリチウムイオンバッテリ２の定格電力量未満となり、且つ充電量検出部２２により検出されたリチウムイオンバッテリ２の充電量が所定の基準量以上である場合に、エンジン１０１の一時的な停止の禁止を解除して、リチウムイオンバッテリ２から第１の電気負荷３への電力供給を再開する。
この後に、エンジン自動停止始動制御装置１４は、ステップＳ１１において、アイドリングストップ制御を再開し、以後、アイドリングストップ条件が成立するたびに、各コントローラ１１〜１３に向けてアイドリングストップ制御開始信号を送信する。

次に、図３を参照して、図２のステップＳ６において電源制御を停止して接続切替信号を送信し、ステップＳ７において、リチウムイオンバッテリ２から第１の電気負荷３への電力供給が遮断され、エンジン１０１が稼動状態においてＰｂバッテリ１から第１の電気負荷３へ電力を供給された状態を説明する。
（ａ）エンジン自動停止始動制御装置１４は、アイドリングストップオフスイッチのオン信号を受信する。
（ｂ）エンジン自動停止始動制御装置１４は、電源管理装置８に向けて、第１のスイッチ５をオフ状態、第２のスイッチ６をオン状態、第３のスイッチ７をオフ状態、でそれぞれ固定する接続切替信号を送信し、電源管理装置８はこの接続切替信号を受信してスイッチ５〜７を切り換える。
（ｃ）エンジン自動停止始動制御装置１４は、各コントローラ１１〜１３に向けて、アイドリングストップ制御開始信号の送信を禁止する。
（ｄ）第１の電気負荷３及び第２の電気負荷４は、Ｐｂバッテリ１から電力供給されるため、第１の電気負荷３の消費電流値がリチウムイオンバッテリ２の過電流異常と判定するしきい値を超える場合であっても、Ｐｂバッテリ１が電力供給しているため、誤ダイアグを検出することはない。

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、２つの電源（バッテリ１、２）を搭載し、アイドリングストップ制御及び電源制御を行う車両１００におけるエンジン自動停止始動制御装置（アイドリングストップシステム）であって、アイドリングストップオフスイッチ９がオン状態において、アイドリングストップ制御を停止するだけでなく、電源制御についても停止することができる。
このような本実施形態の適用がない場合には、故障でなくともリチウムイオンバッテリ２から電力供給される部品（第１の電気負荷３）の消費電流合計がリチウムイオンバッテリ２の定格出力を超える時は誤ダイアグ検出する可能性があり、誤った異常コードを車両１００が記憶するおそれがある。
これに鑑み、本実施形態においては、リチウムイオンバッテリ２から電力供給される部品（第１の電気負荷３）の消費電流合計がリチウムイオンバッテリ２の定格出力を超え、出力異常判定しきい値に達する見込みがある時は、アイドリングストップオフスイッチ９をオン状態に切り換え、且つ、電源管理装置８が行うスイッチ切り替え制御を、図５に示されるようにＰｂバッテリ１が第１の電気負荷３に電源供給する状態で固定する。これにより、誤ダイアグを防止することができる。

本発明の実施形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

１ Ｐｂバッテリ（第１のバッテリ）
２ リチウムイオンバッテリ（第２のバッテリ）
３ 第１の電気負荷（車載電気負荷）
１４ エンジン自動停止始動制御装置
２１ 電力量検出部
２２ 充電量検出部
１００ 車両
１０１ エンジン

Claims (2)

1. エンジンを一時的に停止させるアイドリングストップ部と、
   前記エンジンの駆動中において車載電気負荷へ電力を供給する第１のバッテリと、
   前記エンジンのアイドリングストップ中において前記車載電気負荷へ電力を供給する第２のバッテリと、
   前記車載電気負荷へ供給される電力量を検出する電力量検出部と、を有し、
   前記電力量検出部により検出された電力量が前記第２のバッテリの定格電力量以上となる場合に、前記アイドリングストップ部による前記エンジンの一時的な停止を禁止して、前記第１のバッテリから前記車載電気負荷へ電力を供給し、且つ前記第２のバッテリから前記車載電気負荷への電力供給を遮断する
   ことを特徴とするエンジン自動停止始動制御装置。
2. 前記第２のバッテリの充電量を検出する充電量検出部を更に有し、
   前記電力量検出部により検出される電力量が前記第２のバッテリの定格電力量未満となり、且つ前記充電量検出部により検出された充電量が所定の基準量以上である場合に、前記エンジンの一時的な停止の禁止を解除して前記第２のバッテリから前記車載電気負荷への電力供給を再開する
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン自動停止始動制御装置。

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