JP3783647B2 - アイドルストップ車の制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの自動停止及び自動再始動を行うアイドルストップ車の制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば交差点での車両の一時的な停車中における排気ガスの排出を回避するために、車両停車時にエンジンを自動停止し、かつその後、車両発進時にエンジンの自動再始動を行うアイドルストップ車が従来から知られている。このようなアイドルストップ車の一例が特開２００１−２３４８３７号公報に開示されている。この公報では、補機駆動用モータが動力伝達ベルトによってエンジンに接続されており、エンジンの自動再始動時には補機駆動用モータによりエンジンのクランク軸を回転駆動するようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載されているように、エンジンの自動再始動時に、動力伝達ベルトを介してエンジンに接続するモータによりエンジンのクランク軸を回転駆動するものでは、エンジンを自動再始動する度に動力伝達ベルトへ高い張力が繰り返し作用するため、動力伝達ベルトの耐久性が低下し、その寿命が短くなることが懸念される。
【０００４】
動力伝達ベルトへ作用する張力を低く抑制し、この動力伝達ベルトの寿命・耐久性を向上するために、仮にエンジンの自動再始動時には常にモータの最大出力トルク特性の上限値を低く抑制すると、エンジンの自動再始動が完了するまでにかかる時間が長くなり、例えばエンジンの自動再始動後に速やかに車両を発進させたいような場合にも、車両を即座に発進することができない、という新たな問題を生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、動力伝達ベルトのような動力伝達部材の寿命・耐久性を有効に向上し得る新規なアイドルストップ車の制御装置及び制御方法を提供することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、エンジンの自動停止及び自動再始動を行うアイドルストップ車の制御装置であって、少なくともエンジンを自動再始動するときにエンジンのクランク軸を回転駆動するモータと、エンジンのクランク軸とモータのモータ軸とを接続する動力伝達部材と、を有している。そして、上記自動再始動時におけるモータの最大出力トルク特性を変更する最大出力トルク変更手段を有することを特徴としている。
【０００７】
そして、車両を速やかに発進させる即発進要求の有無を判定する即発進要求判定手段を有し、上記最大出力トルク変更手段は、即発進要求が無い場合、即発進要求が有る場合に比して、上記モータの最大出力トルク特性の上限値を低く抑制する。上記の即発進要求判定手段は、例えば、交差点での右折待ち、坂道での停車中、あるいは渋滞中等の場合に、即発進要求が有ると判定する。上記動力伝達部材は、典型的には、エンジンのクランク軸に設けられるクランクプーリと、上記モータのモータ軸に設けられるモータプーリと、に巻き掛けられるＶリブドベルトのような動力伝達ベルトである。
【０００８】
本発明に係るアイドルストップ車の制御方法は、エンジンが自動停止中であるかを判定し、上記自動停止中である場合に、エンジンの自動再始動要求の有無を判定し、上記自動再始動要求が有る場合に、車両を速やかに発進させる即発進要求の有無を判定し、上記即発進要求が無い場合に、上記即発進要求が有る場合に比して、動力伝達部材を介してエンジンのクランク軸に接続するモータの最大出力トルク特性の上限値を低く抑制し、上記モータを駆動してエンジンの自動再始動を行う。
【０００９】
【発明の効果】
本発明によれば、自動再始動時におけるモータの最大出力トルク特性を適宜に変更することにより、動力伝達部材へ作用する張力を必要に応じて軽減することができるため、動力伝達部材の寿命・耐久性を有効に向上することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係るアイドルストップ車の制御装置を示す概略構成図である。このアイドルストップ車は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンのようなエンジン１０と、周知のトルクコンバータ１１を含む変速機１２と、動力伝達部材としての動力伝達ベルト１４を用いてエンジン１０のクランク軸１０ａに連係されたモータ１３と、を有している。変速機１２は、エンジン１０の回転駆動力を減速するとともに、その減速比を無段階に変速して駆動輪側へ伝達する無段式のものである。なお、このような無段式の変速機１２に代えて、複数の遊星歯車機構を備えた多段式の自動変速機や、手動変速機を用いても良い。
【００１１】
モータ１３は、交流モータジェネレータであって、電力を蓄電するバッテリ１６に接続された周知のインバータ１５によって、力行運転（駆動）及び回生運転（発電）の双方を行うことができる。すなわち、後述するエンジンの自動再始動時などではモータ１３を力行運転してエンジン１０のクランク軸１０ａを回転駆動し、減速時等では必要に応じてモータ１３の回生運転を行い電力を回生する。なお、初回のエンジン起動時（典型的にはイグニッションキーの操作によるエンジン始動時）には、上記のモータ１３によりエンジン１０をクランキングしても良く、あるいはこのモータ１３とは別個の周知のスタータ・モータを用い、このスタータ・モータのピニオンをエンジン１０のリングギヤに噛合することによりクランキングを行うようにしても良い。いずれの場合でも、後述するエンジンの自動停止状態からの自動再始動時には、動力伝達ベルト１４を介して接続するモータ１３によりエンジン１０のクランク軸１０ａを回転駆動する。
【００１２】
動力伝達ベルト１４は、例えばゴム材料や樹脂材料を用いて成形される周知のＶリブドベルトであり、エンジン１０のクランク軸１０ａの先端に設けられたクランクプーリ１０ｂと、モータ１３のモータ軸１３ａの先端に設けられたモータプーリ１６ｂと、に巻き掛けられ、少なくともエンジン１０とモータ１３との間で動力を伝達する。なお、図示していないが、エアコンプレッサやウォータポンプのような補機にも上記の動力伝達ベルト１４を巻き掛けるようにしてもよく、あるいは補機に巻き掛けられる別の補機ベルトを、エンジン又はモータに巻き掛けるようにしても良い。
【００１３】
車両運転状態を設定・検出する各種センサ類として、ブレーキペダルの踏込み量を検出するブレーキストロークセンサ２１、車両の勾配、すなわち地面の傾斜を検出するスロープセンサ２２、車両の左折及び右折を設定・表示するためのウインカー（方向指示器）２３、後続車（あるいは前の車両）との車間距離を検出するスペースセンサ２４、エンジン１０の冷却水温を検出する水温センサ２５、エンジン１０や無段変速機１２の油温を検出する油温センサ２６、などを備えている。これらセンサ類の設定・検出信号は、車両全体の動作を制御する車両制御ユニット３０へ入力される。車両制御ユニット３０は、エンジン１０の燃料噴射時期や点火時期等を制御するエンジン制御ユニット３１、バッテリ１６の蓄電量・電圧・電流等を監視するバッテリコントローラ３２、インバータ１５へ制御信号を出力してモータ１３の動作を制御するモータコントローラ３３、などに相互に接続されて信号の入出力を行う。これらの制御ユニット及びコントローラは、それぞれＩ／Ｏインターフェイス，ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータシステムであって、ＲＯＭ上に格納されたプログラムを実行することにより後述するような所定の機能を実現する。
【００１４】
図２は、本実施例に係るエンジン１０の自動再始動制御の流れを示すフローチャートであり、例えば車両制御ユニット３０やエンジン制御ユニット３１により所定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に繰り返し実行される。Ｓ（ステップ）１では、エンジン１０が自動停止中であるか否か、具体的には自動停止中のフラグがセットされているかを判定する。この自動停止処理は図示せぬ他のルーチンにより実行され、例えば車速がゼロ、バッテリ１６の蓄電量（ＳＯＣ）が所定値以上、ブレーキペダルが踏み込まれている等の条件が全て成立するときにエンジンを自動停止し、そのフラグをセットする。
【００１５】
Ｓ１において自動停止中であると判定されると、Ｓ２へ進み、エンジンの自動再始動要求の有無、具体的には自動再始動要求のフラグがセットされているかを判定する。典型的にはブレーキストロークセンサ２１に基づいてブレーキペダルの踏み込みが解除されたことを条件として、自動再始動要求のフラグがセットされる。
【００１６】
Ｓ２でエンジン自動再始動要求が有ると判定されると、Ｓ３へ進み、即発進要求の有無、具体的には即発進要求のフラグがセットされているかを判定する（即発進要求判定手段）。図３は、Ｓ３の即発進要求のフラグをセットするサブルーチンの一例を示している。Ｓ１１では、ウインカー２３の設定状態等に基づいて、左側通行の交差点での右折待ちであるかを判定する。なお、右側通行の場合には、左折待ちであるかを判定する。Ｓ１２では、スロープセンサ２２の検出信号等に基づいて、急な登り坂道での停車中のように、車両を後退させることなく速やかに前進させるべき状況にあるかを判定する。Ｓ１３では、スペースセンサ２４の検出信号等に基づいて、渋滞などで後車（又は前車）との車間距離が短く、前車に速やかに追従して発進すべき状況であるかを判定する。これらＳ１１，Ｓ１２，Ｓ１３のいずれかが肯定されれば、車両を短時間で速やかに発進させる要求があるものとして、Ｓ１４へ進み、即発進要求のフラグをセットする。Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３の判定が全て否定されると、Ｓ１５へ進み、車両即発進要求はなく、車両を比較的緩やかに発進させても良いものとして、即発進要求のフラグをリセット（解除）する。なお、この実施例では３つの要件Ｓ１１〜１３に基づいて車両即発進要求の有無を判定しているが、これに限らず、他の要件を含む１個以上の要件に基づいて即発進要求の有無を判定するようにしても良い。
【００１７】
再び図２を参照して、即発進要求が無い場合、Ｓ３の判定が否定されてＳ４へ進み、モータ１３の最大出力トルク特性の上限値を低く制限する（最大出力トルク変更手段）。逆に言えば、即発進要求が有る場合には、モータ１３の最大出力トルクを何ら制限しない。図４は、モータ１３の最大出力トルク特性を簡略的に示している。図中の実線（ａ）は、最大出力トルク特性の上限値を制限していない場合、すなわち即発進要求が有る場合の特性に対応し、破線（ｂ）は、最大出力トルク特性の上限値を制限しない場合に比して所定量ΔＴだけ低い所定の上限値Ｔ０に抑制している場合、すなわち即発進要求が無い場合の特性に対応している。この上限値Ｔ０（又は低減量ΔＴ）は、動力伝達ベルト１４へ作用する張力や、エンジン１０の完爆（車両の発進）までにかかる時間などを勘案して予め設定される。
【００１８】
Ｓ５では、図４の（ａ）又は（ｂ）に示すような最大出力トルクの範囲内で、モータ１３を力行運転することにより、エンジン１０のクランク軸１０ａを回転駆動し、エンジン１０の自動再始動を行う。すなわち、モータ１３によりエンジン１０のクランク軸１０ａをクランキングし、気筒判別が完了した時点で、燃料噴射及び点火を開始する。
【００１９】
図５は、エンジン自動再始動時におけるモータ１３のトルク特性、エンジン回転数、及び動力伝達ベルト１４の張力を示すタイミングチャートである。この図５において、実線の特性は、モータ１３の最大出力トルクを制限しない場合、すなわち車両即発進要求が有る場合の特性を示しており、破線の特性は、モータ１３の最大出力トルクの上限値Ｔ０を制限した場合、すなわち車両即発進要求が無い場合の特性を示している。
【００２０】
同図に示すように、モータ１３の最大出力トルク特性を制限しない場合、エンジン回転数が目標回転数（典型的にはアイドル回転数）に達する時点Ｐ１までは、インバータ１５の出力電流を最大値に保持して、モータ１３を最大出力トルクで駆動し続ける。一方、モータ１３の最大出力トルク特性の上限値Ｔ０を設定している場合には、エンジン回転数が所定値Ｎ０（図４）に達するまで、インバータ１５の出力電流を最大値よりも低い値に抑制して、モータ１３の出力トルクを上限値Ｔ０に抑制し、エンジン回転数が所定値Ｎ０を越えると、目標回転数に達する時点Ｐ１’まで、モータ１３を最大出力トルクで駆動する。従って、モータ１３の最大出力トルクの上限値Ｔ０を制限した場合、制限しない場合に比して、エンジン回転数が目標回転数に達するまでに要する時間がΔαだけ長くなり、エンジン１０の再始動にかかる時間が長くなるものの、動力伝達ベルト１４に作用する張力の最大値がΔβだけ低く抑制される。このため、動力伝達ベルト１４の寿命・耐久性が向上し、長期にわたって所期の性能を維持することができる。
【００２１】
なお、図５に示す例のように、エンジン自動再始動後にエンジン回転数を目標回転数に維持する場合には、エンジン回転数が目標回転数を超えた直後（完爆直後）に、エンジン回転数を目標回転数まで低下させるために、モータ１３を一時的に回生運転へ切り換えているため、ベルト張力は、周知のオートテンショナー等により常時与えられる初期張力Ｆ０よりも一時的に低くなる。
【００２２】
以上のように本実施例では、エンジン自動停止状態からの自動再始動時には、即始動要求の有無を判定し、即始動要求がある場合にはモータ１３の最大出力トルクを制限することなく速やかに自動再始動を行い、即始動要求が無い場合には、モータ１０の最大出力トルクの上限値を低く制限・抑制している。このため、必要に応じてエンジン１０を速やかに自動再始動させつつ、動力伝達ベルト１４へ作用する張力を軽減して、この動力伝達ベルト１４の寿命・耐久性を有効に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るアイドルストップ車の制御装置を示す概略構成図。
【図２】上記実施例のエンジン自動再始動制御の流れを示すフローチャート。
【図３】上記実施例の車両即発進要求の有無を判定するサブルーチン。
【図４】上記実施例のモータの最大出力トルク特性を示す特性図。
【図５】上記実施例のエンジン自動再始動時のモータトルク，エンジン回転数及びベルト張力の変化の様子を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
１０…エンジン
１３…モータ
１４…動力伝達ベルト（動力伝達部材）

Claims (4)

1. 少なくともエンジンを自動再始動するときに、上記エンジンのクランク軸を回転駆動するモータと、上記エンジンのクランク軸とモータのモータ軸とを接続する動力伝達部材と、を有し、エンジンの自動停止及び自動再始動を行うアイドルストップ車の制御装置において、
   上記自動再始動時におけるモータの最大出力トルク特性を変更する最大出力トルク変更手段と、
   車両を速やかに発進させる即発進要求の有無を判定する即発進要求判定手段と、を有し、
   上記最大出力トルク変更手段は、上記即発進要求が無い場合、即発進要求が有る場合に比して、上記モータの最大出力トルク特性の上限値を低く抑制することを特徴とするアイドルストップ車の制御装置。
2. 上記即発進要求判定手段は、交差点での右折待ちを判定する手段、坂道での停車を判定する手段、及び渋滞中を判定する手段、の少なくとも１つを含んでいることを特徴とする請求項１に記載のアイドルストップ車の制御装置。
3. 上記動力伝達部材は、エンジンのクランク軸に設けられるクランクプーリと、上記モータのモータ軸に設けられるモータプーリと、に巻き掛けられる動力伝達ベルトであることを特徴とする請求項１又は２に記載のアイドルストップ車の制御装置。
4. エンジンが自動停止中であるかを判定するステップと、
   上記自動停止中である場合に、エンジンの自動再始動要求の有無を判定するステップと、
   上記自動再始動要求が有る場合に、車両を速やかに発進させる即発進要求の有無を判定するステップと、
   上記即発進要求が無い場合に、上記即発進要求が有る場合に比して、動力伝達部材を介してエンジンのクランク軸に接続するモータの最大出力トルク特性の上限値を低く抑制するステップと、
   上記モータを駆動してエンジンの自動再始動を行うステップと、
   を有するアイドルストップ車の制御方法。

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