JP3826992B2 - アイドルストップ車両 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、信号待ち等での車両の停車時にエンジンを一時的に自動停止させるアイドルストップ車両に関するものである。
【０００２】
【関連する背景技術】
近年、車両が信号待ち等で停車しているときに、燃料消費量の節減とエミッションの低減を目的としてエンジンを一時的に自動停止させるようにしたアイドルストップ車両が実用化されている。この種の車両では、車速０km/h、アイドル運転中、クラッチ接続等のエンジン停止条件が成立して、車両が停車中と推測されるときにエンジンを自動停止させ、その後にクラッチ遮断等の運転者の発進意志を表すエンジン始動条件が成立したときに、スタータによりエンジンを自動始動して発進に備えている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、周知のようにエンジンをクランキングする際のスタータはかなりの消費電力を要するため、特に停車・発進を頻繁に繰り返す市街地走行等では、エンジンの始動頻度の増加と共に電源であるバッテリの消耗が甚だしくなる。又、例えばエンジン停止によりエアコンディショナのコンプレッサが駆動されなくなっても、低温のエバポレータを利用して暫らくは冷気を供給可能であることから、この種のアイドルストップ車両では、エンジン自動停止中においてエアコンディショナのファンの作動を継続させており、このような制御も上記バッテリの消耗を促進させる要因となっている。
【０００４】
その結果、クランキングの瞬間にバッテリ電圧が一時的に低下する現象が発生し、その結果、例えばエンジンを制御するＥＣＵ（電子制御ユニット）がリセットされて、その時点までの学習内容等が消失してしまったり、或いは計器類の照明が一時的に暗くなって車両の品質感を大きく損なったりするという不具合があった。
【０００５】
本発明の目的は、クランキング時のバッテリの電圧低下を抑制して、この電圧低下によって引き起こされる電気負荷の種々の不具合を未然に防止することができるアイドルストップ車両を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１の発明は、予め設定されたエンジン停止条件の成立時にエンジンを停止し、予め設定されたエンジン始動条件の成立時にスタータ手段を作動させてエンジンを始動するアイドルストップ車両において、車両のバッテリと電気負荷との間に設けられて、バッテリ電圧を補償する電圧補償手段と、エンジン始動条件が成立してスタータ手段の作動に伴ってバッテリ電圧が第１の設定値以下に低下したときに、電圧補償手段を作動させる一方、エンジン停止から所定時間が経過したとき、又はスタータ手段を作動させても始動完了しないときに、上記電圧補償手段の作動を禁止する制御手段とを備えたものである。
【０００７】
例えば、停車・発進を頻繁に繰り返す市街地走行等では、エンジンの始動頻度が著しく増加することから、通常の車両に比較してアイドルストップ車両では、スタータの作動に起因する消費電量が大きくなってバッテリが消耗し易くなる。このようなバッテリの消耗により、スタータ手段の作動に伴ってバッテリ電圧が第１の設定値以下に低下したときには、制御手段により電圧補償手段が作動されてバッテリ電圧の補償が行われる。よって、電気負荷は正常な作動を継続し、電圧低下によって引き起こされる種々の不具合、例えば、ＥＣＵのリセットによる学習内容等の消失、或いは計器類の照明が一時的に暗くなって車両の品質感を損ねる等の不具合が防止される。
また、エンジン停止から所定時間が経過したり、エンジン始動に失敗したりして、バッテリが甚だしく消耗した状況では、電圧補償手段の作動が禁止されてエンジン始動が優先され、バッテリからの電流がエンジン始動に有効に使用されることで、始動成功の確率が高められる。
【０００８】
又、請求項２の発明は、制御手段を、エンジンの始動完了によるオルタネータの作動に伴ってバッテリ電圧が第２の設定値以上となったときに、電圧補償手段の作動を停止させるように構成したものである。従って、オルタネータの発電によりバッテリ電圧が第２の設定値以上となると、バッテリ電圧を補償する必要がなくなったと見なして、電圧補償手段の作動が中止される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を手動式変速機付きのアイドルストップ車両に具体化した一実施形態を説明する。
図１は本実施形態のアイドルストップ車両の電気的構成を示すブロック図であり、車両に搭載されたバッテリ１には、車両の各種電気負荷２、例えば、図示しないエンジンの点火系（点火コイル等）や燃料噴射系（インジェクタ等）、エンジンを制御するＥＣＵ、車両の灯火類、エアコンディショナ等が接続されている。又、バッテリ１にはオルタネータ３が接続され、このオルタネータ３はエンジンの駆動により発電した電流を電気負荷２に供給すると共に、余剰電流をバッテリ１に充電する。バッテリ１にはスタータ手段としてのスタータ４が接続され、このスタータ４は、運転者によるイグニションキーのスタート操作に伴ってバッテリ１からの電流により作動してエンジンをクランキングする。
【００１１】
スタータ４にはＥ／Ｇ停止始動コントローラ５が接続され、このＥ／Ｇ停止始動コントローラ５は、エンジンの点火系及び燃料噴射系の作動を中断可能であると共に、スタータ４を作動し得るように構成されて、後述のように車両の停車時にエンジンを一時的に自動停止させるアイドルストップ処理を実行するようになっている。
【００１２】
前記バッテリ１と電気負荷２との間には電圧補償手段としての電圧補償回路６が介装され、この電圧補償回路６には制御手段としての電圧補償コントローラ７が接続されている。電圧補償コントローラ７には、前記Ｅ／Ｇ停止始動コントローラ５からのエンジン停止信号、オルタネータ３からの作動信号、及びバッテリ１から電圧補償回路６への入力電圧（即ち、バッテリ電圧）が入力されるようになっている。
【００１３】
図２は電圧補償回路６の簡単な例を示す電気回路図であり、前記バッテリ１はダイオード１１を介して電気負荷２に接続され、ダイオード１１及び電気負荷２の間は、放電用スイッチ１２、ダイオード１３、コンデンサ１４を介して接地されている。ダイオード１３及びコンデンサ１４の間は、抵抗１５、ダイオード１６、充電用スイッチ１７を介してバッテリ１及びダイオード１１の間に接続され、これらの放電用スイッチ１２及び充電用スイッチ１７が電圧補償コントローラ６にて切換えられるようになっている。
【００１４】
放電用スイッチ１２が開かれて充電用スイッチ１７が閉じられると、バッテリ１からの電流は充電用スイッチ１７、ダイオード１６、抵抗１５を経てコンデンサ１４に供給されて、コンデンサ１４が充電される。又、放電用スイッチ１２が閉じられて充電用スイッチ１７が開かれると、コンデンサ１４から放電された電流がダイオード１３、放電用スイッチ１２を経て電気負荷２に供給される。
【００１５】
次に、以上のように構成されたアイドルストップ車両のアイドルストップ処理、及びそれに付随する電圧補償処理を説明する。
上記のようにアイドルストップ処理はＥ／Ｇ停止始動コントローラ５により実行される。Ｅ／Ｇ停止始動コントローラ５は、エンジンの運転中に予め設定されたエンジン停止条件が成立したか否かを常時判定する。本実施形態では、以下の３つの要件が全て満たされたときにエンジン停止条件が成立したと見なす。
【００１６】
１）車速が０km/hであること
２）エンジンがアイドル運転中であること、
３）クラッチが接続されたこと
Ｅ／Ｇ停止始動コントローラ５は、図示しない車速センサにて検出された車速、エンジン回転速度センサにて検出されたエンジン回転速度、クラッチストロークセンサにて検出されたクラッチ断接状態に基づいて上記各要件を判定する。全ての要件が満たされてエンジン停止条件が成立したときには、車両が停車中でありエンジン停止可能と見なし、エンジンの点火系と燃料噴射系の作動を中断してエンジンを停止させると共に、エンジン停止信号を電圧補償コントローラ６に出力する。
【００１７】
エンジン停止中において、Ｅ／Ｇ停止始動コントローラ５は予め設定されたエンジン始動条件が成立したか否かを判定する。本実施形態では、上記のようにエンジン停止条件が成立した状態から、３）の要件のみが満たされなくなったときに、エンジン始動条件が成立したと判定する。
従って、運転者によりクラッチが遮断操作されて、車両を発進させる意志があると見なしたときに、Ｅ／Ｇ停止始動コントローラ５はエンジンの点火系と燃料噴射系の作動を再開すると共に、スタータ４を作動させる。これによりエンジンがクランキングされて始動されて、その後の発進に備える。
【００１８】
アイドルストップ処理は以上のように行われるが、例えば停車・発進を頻繁に繰り返す市街地走行等では、エンジンの始動頻度（換言すれば、スタータ４の作動頻度）が著しく増加することになる。従って、通常の車両に比較すると、このアイドルストップ車両ではスタータ４の作動に起因する消費電力が非常に大きく、格段にバッテリ１が消耗し易くなる。始動時にはオルタネータ３の発電がなされず、バッテリ１から供給される電流のみでスタータ４が作動されることから、クランキングの瞬間にバッテリ電圧が一時的に低下する現象が生じる。このような電圧低下に対処すべく、電圧補償コントローラ７にて電圧補償処理が実行される。
【００１９】
通常のエンジン運転時においては、電圧補償コントローラ７は電圧補償回路６の放電用スイッチ１２及び充電用スイッチ１７を共に開いており、コンデンサ１４の充放電が防止されている。そして、上記のようにエンジン停止に伴ってＥ／Ｇ停止始動コントローラ５からエンジン停止信号が入力されると、電圧補償コントローラ７は充電用スイッチ１７を閉じる。従って、バッテリ１からの電流が電圧補償回路６の充電用スイッチ１７、ダイオード１６、抵抗１５を経てコンデンサ１４に供給されて、コンデンサ１４の充電が開始される。
【００２０】
その後、電圧補償コントローラ７はバッテリ１から電圧補償回路６への入力電圧を監視する。上記のようにエンジン始動条件の成立に伴ってスタータ４が作動されるが、バッテリ１の消耗が小（バッテリ充電量が大）のときには、クランキングの瞬間にも入力電圧はそれほど低下せずに予め設定された第１の設定値以上に保持され、バッテリ１の消耗が大（バッテリ充電量が小）のときには、入力電圧は大きく低下して第１の設定値を下回る。
【００２１】
この第１の設定値としては、電気負荷２が正常に作動可能な最低作動電圧に余裕分を見込んだ値が設定されている。最低作動電圧として、例えばＥＣＵについては６ボルト程度以上が要求され、灯火類やエアコンディショナについては１０ボルト程度以上が要求されることから、この場合には１０ボルトに余裕分を加算した値が第１の設定値として設定される。そして、スタータ４の作動時において入力電圧が第１の設定値以上に保持されるときには、電圧補償コントローラ７は何ら処理を行わないが、この場合でも電気負荷２は正常に作動を継続することになる。
【００２２】
一方、バッテリ１の消耗によりスタータ作動時に入力電圧が第１の設定値を下回ったときには、電圧補償コントローラ７は充電用スイッチ１７を開くと同時に、放電用スイッチ１２を閉じる。コンデンサ１４は放電を開始し、その電流がダイオード１３及び放電用スイッチ１２を経て電気負荷２に供給される。その結果、電気負荷２に印加される電圧がバッテリ１のみの場合に比較して昇圧される。このときの昇圧後の印加電圧は、電気負荷２を正常に作動させるために最低作動電圧以上である必要がある一方、オルタネータ３の調整電圧を越えても無用な電力消費を招くだけのため、調整電圧未満であることが望ましい。
【００２３】
従って、コンデンサ放電時において電気負荷２への印加電圧が以上の範囲内（最低作動電圧から調整電圧までの範囲内）となるように、コンデンサの仕様、例えば静電容量等が設定されている。そして、以上の印加電圧の昇圧によって電気負荷２は正常な作動を継続し、電圧低下によって引き起こされる電気負荷の種々の不具合、例えば、ＥＣＵのリセットによる学習内容等の消失、或いは計器類の照明が一時的に暗くなって車両の品質感を損ねる等の不具合を未然に防止することができる。
【００２４】
クランキングによりエンジンの始動が完了してオルタネータ３による発電が開始されると、オルタネータ３からの作動信号が電圧補償コントローラ７に入力される。電圧補償コントローラ７は作動信号が入力された後、バッテリ１から電圧補償回路６への入力電圧が第２の設定値以上になると、放電用スイッチ１２を開いて初期の状態に復帰する。この第２の設定値としては、例えばオルタネータ３の調整電圧より若干低い値が設定されている。つまり、入力電圧が第２の設定値以上となって上記昇圧を要しなくなった適切なタイミングで、コンデンサ１４の放電が中断される。よって、コンデンサ１４に残存した電力分だけ次回の充電に要する電力が低減されて、無駄な電力消費を抑制することができるという利点がある。
【００２５】
一方、エンジン自動停止後、電圧補償コントローラ７はオルタネータ３からの作動信号を常時監視し、作動信号が所定時間に亘って入力されないときには、その時点でコンデンサ１４の充電を中断すると共に、その後にエンジン始動条件が成立してスタータ４の作動により入力電圧が第１の設定値を下回っても、上記した電圧補償回路６による昇圧は行わない。又、スタータ４による始動が所定回数試行されても始動が完了しないとき（エンジン始動に失敗したとき）にも、同様に電圧補償回路６による昇圧は行わない。
【００２６】
つまり、コンデンサの充電状態を長時間維持した場合や、始動を多数回試みた場合には、バッテリ１が甚だしく消耗していることが推測されるため、電気負荷２の電圧確保より始動完了を優先させるべきとして、コンデンサ充電のための電力消費を抑制しているのである。この処理により、バッテリ１からの電流がスタータ作動と点火系及び燃料噴射系のために有効に使用されるため、始動が成功する確率が高められ、始動不能の事態を未然に回避することができる。
【００２７】
以上で実施例の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、手動式変速機付きのアイドルストップ車両に具体化したが、変速機の種類はこれに限らず、自動変速機付きのアイドルストップ車両に具体化してもよい。
又、上記実施例では、コンデンサ１４からの放電を利用してバッテリ１からの入力電圧を昇圧するように電圧補償回路６を構成したが、電圧補償回路６の構成はこれに限定されるものではなく、例えば電圧補償回路６を周知のＤＣ−ＤＣコンバータで構成して、スタータ４が作動してバッテリ１からの入力電圧が第１の設定値を下回ったときに、入力電圧をＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧して最低作動電圧を確保するようにしてもよい。
【００２８】
更に、上記実施例では、オルタネータ３の発電によりバッテリ１からの入力電圧が第２の設定値以上となったときに、放電用スイッチ１２を開いてコンデンサ１４の放電を中断したが、必ずしも放電を中断する必要はなく、例えば放電用スイッチ１４を閉じたままとして、コンデンサを完全に放電させてもよい。
一方、上記実施例では、エンジン停止から所定時間が経過したり、エンジン始動に失敗したりしたときに、電圧補償回路６による昇圧を禁止したが、この場合にも電圧補償回路６を作動させて昇圧を行うようにしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１の発明のアイドルストップ車両によれば、クランキング時のバッテリの電圧低下を抑制して、この電圧低下によって引き起こされる電気負荷の種々の不具合を未然に防止できると共に、バッテリが甚だしく消耗した状況では、電圧補償手段の作動を禁止してバッテリからの電流をエンジン始動に有効に使用するため、始動不能の事態を未然に回避することができる。
又、請求項２の発明のアイドルストップ車両によれば、請求項１の発明に加えて、電圧補償手段の作動を適切なタイミングで中止して、無駄な電力消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のアイドルストップ車両の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】電圧補償回路の簡単な例を示す電気回路図である。
【符号の説明】
１ バッテリ
２ 電気負荷
４ スタータ（スタータ手段）
６ 電圧補償回路（電圧補償手段）
７ 電圧補償コントローラ（制御手段）

Claims (2)

1. 予め設定されたエンジン停止条件の成立時にエンジンを停止し、予め設定されたエンジン始動条件の成立時にスタータ手段を作動させてエンジンを始動するアイドルストップ車両において、
   上記車両のバッテリと電気負荷との間に設けられて、バッテリ電圧を補償する電圧補償手段と、
   上記エンジン始動条件が成立して上記スタータ手段の作動に伴ってバッテリ電圧が第１の設定値以下に低下したときに、上記電圧補償手段を作動させる一方、エンジン停止から所定時間が経過したとき、又はスタータ手段を作動させても始動完了しないときに、上記電圧補償手段の作動を禁止する制御手段と
   を備えたことを特徴とするアイドルストップ車両。
2. 上記制御手段は、上記エンジンの始動完了によるオルタネータの作動に伴ってバッテリ電圧が第２の設定値以上となったときに、上記電圧補償手段の作動を停止させ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両。

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