JP5001839B2 - 渋滞の場合に車両の熱機関の自動停止指令を禁止する方法 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車またはツーリングカーの車両に装備される熱機関の自動的停止および始動を制御する方法に関する。

より詳細には、本発明は、渋滞状況でエンジン停止を許可しないことに関する。

乗用車やツーリングカーなど、熱機関を備える車両の製造者は、これら熱機関の消費量および汚染物質の排出量を少なくすることのできる技術的解決方法を常に探究している。

現在までに開発された種々の解決方法のうちで、車両が一時的に停止する段階や、エンジンがいずれにせよアイドリングで回転し続け、次いで運転者が車両の発進を所望したときにエンジンの自動的な始動を行う段階など、エンジンの動作を必要としない車両のあらゆる使用段階でエンジンを自動的に停止させるシステムが提案されている。

このエンジンの自動的な停止及び始動方法は、英語で「ストップアンドスタート」または「ストップアンドゴー」とも呼ばれるが、平均すると、所与の行程について、全時間のうちの約２０％で車両が停止しエンジンがアイドリング回転していると見積られるので、エンジンの燃料消費を削減する大きな潜在的可能性を持っている。

通常、「ストップアンドスタート」システムは、車両の運転に関する適切な情報を基にして熱機関の停止および始動を自動的に制御するためのコンピュータを備える。このコンピュータは特に、エンジン停止要求段階を識別するのに適した手段と、エンジンを停止することが実際に可能であるエンジン停止許可段階を識別するのに適した手段と、「車両が現在エンジン停止要求段階に置かれている」および「車両が現在エンジン停止許可段階に置かれている」という条件が揃ったときエンジンを実際に停止させる手段とを含む。

同様に、「ストップアンドスタート」システムは、特に、エンジン始動要求段階を識別するのに適した手段と、エンジンを始動させることが実際に可能であるエンジン始動許可段階を識別するのに適した手段と、「車両が現在エンジン始動要求段階に置かれている」および「車両が現在エンジン始動許可段階に置かれている」という条件が揃ったときエンジンを実際に始動させる手段とを含む。

運転者が自身の車両のエンジンを停止する意志を示し、車両が停止可能な、あるいは、まだ走行中である期間を「エンジン停止要求段階」と呼ぶ。そのようなエンジン停止の意志は、運転者による車両のブレーキペダルの作動など、種々の基準により特徴付けることができる。

車両の動作がエンジンの回転を必要とせず、エンジンの停止を許可する期間を「エンジン停止許可段階」と呼ぶ。エンジンの回転を必要とする車両動作条件は、車両がエンジン停止要求段階にあるのに、車両のある装置の動作自体に関係し、それと同時に、運転の楽しみを高める場合がある。エンジンの停止の妨げとなるこれらの条件は、例えば、エンジンの冷却水温度が所定のあるしきい値より低いなど様々な基準によって特徴付けられる。実際、エンジンは最適な状態で作動するにはある温度に達していなければならず、したがって、エンジンの始動後、あまりに早期にエンジンを停止することによりエンジンの温度上昇を遅らせることは適切ではない。

車両が動作するのにエンジンの始動が必要な期間を「エンジン始動要求段階」と呼ぶ。一般的に、そのような始動を必要とする車両の動作条件は、エンジン停止の妨げとなる条件から推論することができる。

車両の動作にあたりエンジンの始動が禁じられない期間を「エンジン始動許可段階」と呼ぶ。始動の妨げとなる動作条件は、例えば、クラッチの開または閉状態および／またはトランスミッションの状態、すなわちギアが入っているか入っていないかに関連付けることができる。

国際公開公報ＷＯ−９８／１４７０２号は、「ストップアンドスタート」システムを記載している。このシステムは、
２つのセンサ、すなわち
− クラッチペダルの位置センサ
− ハンドブレーキの位置センサ
から供給される情報から熱機関の停止または始動を指令する電子カードを備える。

クラッチペダルが踏まれずハンドブレーキがかけられると、エンジンは自動的に停止される。クラッチペダルが踏まれハンドブレーキが緩められると、エンジンは自動的に再始動される。

このシステムはまた、エンジンの回転数があるしきい値より高い場合に、電子カードをオフにするエンジン回転数センサと、エンジンがその動作温度に達していない場合にやはり電子カードをオフにするエンジン温度センサも使用する。

このようなシステムにより、確かに、熱機関のアイドリング運転段階を最小にして熱機関の燃料消費を低減することが可能である。しかし、このようなシステムによって生じる消費の削減は特に最適化されているとはいえない。

実際、この場合、エンジンの停止要求段階はパーキングのブレーキの作動期間のみに限定されている。エンジン停止許可段階に関して言えば、この段階は、「コールドエンジン」運転あるいはさらには高速回転運転といった、エンジン停止の妨げとなる極めて限定数の車両動作条件を基にして定義されるにすぎない。

したがって、そのようなシステムを使用する場合、パーキングブレーキを作動させずに車両を停止させてもエンジンは停止しない。言い換えれば、車両の停止段階のうちでこのタイプの停止がかなりの割合を占める。実際、三色信号機での停止時など一時的な停止の状況で運転者がハンドブレーキを引くことは稀である。

また、国際公開公報ＷＯ９８／１４７０２号に記載されている解決方法は、専らハードウェア的なものである。したがって、エンジンの自動停止を行うために考慮される情報数が増加すると、その解決方法の複雑さ、特に電子カードの複雑さが急速に増す。

本出願人が出願したフランス特許出願ＦＲ−Ａ−２８１６８９１号は、より高性能なエンジンの自動的な始動及び停止戦略を実施することができるシステムを作り出すことにより従来のシステムの不都合を矯正する、より高性能な「ストップアンドスタート」システムを記載している。

フランス特許出願ＦＲ−Ａ−２８１６８９１号の対象となっている、車両の熱機関の自動停止及び始動制御システムは、エンジンの停止および始動手段と、車両の状態に関する情報センサと、センサの情報を基にして前記エンジンの停止および始動手段を制御する手段とを備え、これらの制御手段が、前記情報センサから送出されるデータに応じて動作する前記エンジンの制御アルゴリズムを含むコンピュータを有することを特徴とする。

したがってこのシステムにより、エンジンの停止の妨げとなるより多くの車両動作条件を考慮に入れることにより、エンジンの停止を要求するより多くの車両動作状況を考慮して、エンジンの停止回数が増えることにより発生する燃料消費の利得を改善することが可能となり、それが、特に、エンジンの停止により場合によっては生じる車両の動作および車両の運転の楽しみに対する影響が制限されるような形で可能になる。

したがって、このようなシステムにより、多数の車両動作条件を考慮に入れた、より複雑なエンジン制御戦略を必要とする問題を容易に解決することが可能になる。

しかしながら、よりすぐれた運転の楽しみを提供するにはさらなる進歩が必要であることがわかった。

実際、現在提案されているすべてのシステムにおいて、特に、車両が徐行し頻繁に停止するような道路通行の渋滞に関する状況、すなわち渋滞と呼ばれる状況は考慮されていない。そのような交通状態においては、燃料の消費にとって不利な、一連の無駄な短時間のエンジン停止が生じる。

したがって本発明は、渋滞状況を区別し、エンジン停止の許可を規定するためにこの状況を考慮するのに適したエンジンの停止および始動の自動的制御方法を提案することにより、エンジンの自動停止および始動の制御方法をさらに改善することを目的とする。

本発明による方法は、エンジンの停止を指令するため、車両がエンジンの停止要求段階に置かれ、かつ、前記エンジンの停止の妨げとなるあらかじめ定められた動作条件下に置かれていないことが必要であるか、あるいは、エンジンの始動を指令するため、車両がエンジンの始動要求段階に置かれ、かつ、前記エンジンの始動の妨げとなるあらかじめ定められた動作条件下に置かれていないことが必要であるタイプの車両に装備される熱機関の停止および始動の制御に関する。

本発明によれば、熱機関の停止および始動の制御方法は、エンジンの停止を妨げる車両の動作条件が渋滞タイプの徐行運転状態を含み、これらの徐行運転状態が特有の識別基準の対象となることを特徴とする。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、エンジン停止指令同士の間の経過時間の分析を基にして徐行運転状態が識別される。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、前回のエンジン停止指令から所定のしきい値より長い時間が経過した場合のみエンジンの停止を指令することができる。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、エンジンの動作継続時間の分析を基にして徐行運転状態が識別される。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、エンジンの動作継続時間が所定のしきい値を超えない限りエンジンの停止を指令することができない。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、車両が走行した距離の分析を基にして徐行運転状態が識別される。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、前回の始動以降の走行距離が第１しきい値より長くかつ第２しきい値より短い限りエンジンの停止を指令することができない。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、車両が到達した速度の分析を基にして徐行運転状態が識別される。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、前記エンジンの停止を妨げる車両の前記動作条件が、しきい値より速い車両移動速度を含み、このしきい値が走行状態、特に渋滞状況を考慮するように構成される。

本発明の対象となる制御方法の別の特徴によれば、前回の始動以降の車両の速度が所定の第１しきい値を超えない限り、車両の速度が所定の第２しきい値より遅い場合のみエンジンの停止を指令することができる。

本発明は、単に例示した添付図面を参照し、以下の説明を熟読して、さらに理解を深めることができる。

図１は、熱機関２を具備する自動車の種々の装置を示す図である。車両の居住空間内では、ステアリングコラム４の近傍に配置された（キー付きまたは無しの）スイッチ３によりエンジンの始動または停止が手動で制御されるが、押しボタンタイプの二位置切換スイッチ５などの手段により、運転者は、「ストップアンドスタート」モード、すなわちエンジン２の自動停止および始動モードでの車両の動作をオンまたはオフすることができる。

さらに、車両は、変速レバー６で示される伝達機構、ならびに特にブレーキべダル７によって操作される制動装置を含む。

当然のことながら、これらの装置は、特にクラッチ、エンジン２の冷却用のモータファンユニット、車内の冷暖房用空調装置、さらにはパワーステアリング機構など図示しなかった他の装置を制限するものではない。

熱機関２は、火花点火方式または圧縮点火方式（ディーゼル）の従来の多気筒型エンジンである。これらのタイプのエンジンはよく知られているのでこれ以上詳細には記述しない。従来技術では、エンジン２の動作は、特に燃料の流量を制御するエンジン制御コンピュータ１２により制御される。

エンジン２は、オルタネータスタータを形成する可逆回転電気機械８などの適当な始動手段と協働する。例えばプーリとベルトによる運動伝達により、オルタネータスタータ８のロータはエンジン２のクランクシャフトに接続される。

変形形態では、エンジン２は、オルタネータスタータ８とは異なる図示しない追加のスタータと協働することもできる。

機械８により、車両の熱機関２によって駆動される誘導ロータの回転運動を、ステータのコイル内で誘導される電流に変換することができる。この電流は車両のインパネの配線に電気を供給するとともに、この車両のバッテリ９を充電するためのものである。

機械８はまた、電気モータまたは回転電気機械を構成し、ロータのシャフトを介して車両の熱機関２を回転駆動することができる。こうしてオルタネータスタータ８は自動車の熱機関２を始動することができる。

したがって、例えば多相型のこの機械８は、特に車両のバッテリを充電するためのオルタネータとして、および自動車の内燃機関すなわち熱機関を始動させるためにそれを駆動するためのスタータとして動作する。この目的のため、オルタネータの発電子の各相に接続された出力ユニットは、モータモードではこれらの相の制御ブリッジの役割を果たし、オルタネータスタータ８がオルタネータモードで動作するときは整流ブリッジの役割を果たす。

そのような機械８は周知であるのでこれ以上詳細には説明しない。例えばフランス特許ＦＲ２８４２０４１号がこのような機械を記載している。

本発明によるエンジンの停止および始動の自動制御方法を用いるシステムは、車両の動作に関するいくつかの情報を基にして、コンピュータ１０および１２を介して機械８の動作ならびにエンジン２の停止および始動を制御するコンピュータ１１を備える。

実際には、コンピュータ１１は、切換スイッチ３またはボタン５の位置に加えて、エンジン２の回転速度、車両の速度、走行距離、クラッチペダルの位置、アクセルペダルの位置、ギアチェンジレバー６の位置、ブレーキペダル７の位置およびハンドブレーキの位置、ギアボックスで選択されているギア比、エンジンの冷却水の温度、バッテリ９の充電状態、空調状態、運転者からハンドルに加えられているトルクなど、車両の動作に関する必要な情報を提供することができる適切な情報センサと協働する。

本発明でいうコンピュータ１１は、より一般的には、プログラミング手段による制御アルゴリズムを導入することができ、少なくとも１つのメモリを含む全てのシステムであると定義されることに留意することが重要である。ＡＳＩＣタイプのプログラマブルロジックネットワークを使用することができる。このコンピュータ１１は図示するように独特のものとしたり、例えばコンピュータ１０または１２のような他のコンピュータに組み込んだり、あるいは、さらに複数のコンピュータに組み込んだりすることもできる。

コンピュータ１１は、適切なセンサから直接にあるいはコンピュータ１１が接続された他のコンピュータを介して送られるいくつかの情報を基にして車両の動作を常時監視し、エンジンが回転しているときには、コンピュータ１１は、車両がエンジン停止要求段階およびエンジン停止許可段階にあるかどうかを確認し、そこからエンジンの停止を推論する。同様に、エンジンが停止しているときは、コンピュータ１１は、受け取った情報を基にして、車両がエンジン始動要求段階および始動許可段階にあるかどうかを確認し、そこからエンジンの始動を推論する。

エンジン停止要求段階は、ボタン５が「非抑制」位置にあることと、特に、
− ブレーキペダルの位置が「踏み込まれていない位置」から「踏み込まれた位置」に移行すること
− 速度レバーがニュートラルにあること
という基準のうちの一方が守られていることとを組み合わせた、車両の動作に関する適切な基準によって定義される。

エンジン停止許可段階に関しては、この段階は、エンジン２の停止の妨げとなるあらかじめ定められた車両の動作条件を識別するいくつかの基準を基にして定義される。

これらの許可段階を定義することができる車両動作条件としては様々なタイプのものを区別することができる。
− エンジン要件（水温など）、ブレーキング支援の必要性、インパネ電気ネットワーク要件、車内の熱的要件など、いわゆる車両に関する条件
− 駐車操作など運転の楽しみに関する条件
− 運転者に関する条件

始動要求段階に関しては、この段階は、エンジンの停止の妨げとなる条件からほぼ推論される。

始動要求の妨げとなる条件に関しては、それらの条件は、選択した速度が存在することなどトランスミッションに関する状況を特に含む。

図２から４は、本発明による方法を利用し、コンピュータ１１の電子メモリに格納されている制御アルゴリズムの例を示す。

アルゴリズムをコード化するのに使用されるソフトウェアアーキテクチャは２つのモジュールに分解できることに留意すべきである。

ローレベルソフトウェアと呼ばれる第１モジュールは、マイクロプロセッサの入力の１つにおける信号の読取りや出力信号の送信など、使用するハードウェアアーキテクチャに関するコマンドをまとめたものである。このローレベルソフトウェアは、使用するマイクロコントローラに固有のものである。ハイレベルソフトウェアと呼ばれる第２モジュールは、実行するアプリケーションに特有のものである。

本発明においては、第２モジュールは、エンジンの自動始動および停止の管理戦略を導入するために使われる。第２モジュールはＣ言語などのプログラミング言語で作製される。

いったんエンジンが始動され、エンジンの自動停止機能が作動される位置にスイッチ３がある場合、コンピュータ１１は、収集した情報を基にしてエンジンの動作状態を定期的に調べ、以下の段階を繰り返し実行する。

図２を参照すると、テストステップ１００で、コンピュータ１１は、車両が新たなエンジン停止要求段階に入ったかどうかを確認する。

停止要求段階は、例えば、運転者がブレーキペダルを踏んだ場合および／またはニュートラルにセットし（ギアレバーを中立すなわちニュートラル位置）かつボタン５が作動位置すなわち「非抑制」位置にある場合に識別される。

新たなエンジン停止要求段階が確認されると、この停止要求段階が続く間、すなわち運転者が足でブレーキペダルを踏んだままおよび／またはニュートラルのままであり、ボタン５がオンの位置にある間中、ステップ１０１で、コンピュータは、次に車両がエンジン停止許可段階にあるかどうかを確認する。

エンジンの有効な停止は、実際、車両の動作条件がそれを許す場合、すなわち、車両がエンジンの停止が許可されない所定の条件のいずれか１つの条件下に置かれていない場合にしか、指令されない。

エンジンが停止していないときに、エンジンの停止の妨げとなるエンジンの動作条件のうちの少なくとも１つが確認された場合は、たとえ、停止要求段階が終了する前に、初期的に停止を許可しない条件が消失しても、現在の車両停止要求段階の期間中はエンジンは停止されない。したがってそのプロセスはそこで停止し、ステップ１００に戻る。

図２に示す変形実施形態では、初期的にエンジンの停止を許可しない条件が、車両の停止段階の開始時から起算した時間すなわちタイマ時間Ｔより前に消失した場合も、停止を許可することができる。このタイマ時間Ｔは、関係するエンジンおよび車両に応じて設定され、通常、２秒から１０秒の間である。

したがって、ステップ１０１で、エンジンの停止を妨げる条件が１つずつテストされ、これらの条件のいずれにも該当しない場合、ステップ１０２でエンジンは停止される。

図３を参照すると、ステップ１０１は、エンジンの停止が許可されない車両の動作条件それぞれを特徴付ける一連のテスト１０１１、１０１２、１０１３、１０１ｉ．．．、からなることがわかる。これらの条件は、例として示したサブステップ１０１１の対象となる条件、および本発明に関するサブステップ１０１２および１０１３の対象となる条件を除き、これ以上詳しくは説明しない。

また、サブステップ１０１１は特に、エンジンの冷却水温度が設定されたしきい値より低いことを特徴とする、車両の「コールドエンジン」運転状態に関する。特にエンジンの排気ガスによる汚染防止のためには、エンジンの温度上昇を可能な限り促進し、エンジンが充分な温度に達しない限りエンジンを止めないようにすることが実際に重要である。

また、サブステップ１０１２は車両の移動速度に関する。車両の移動速度が所与のしきい値Ｖｍよりも速い限り、エンジンの停止指令は許可されない。この設定されたしきい値Ｖｍは通常、時速４ｋｍから１０ｋｍの間である。

また、サブステップ１０１３は特に「渋滞」タイプの徐行運転状態に関する。実際、そのような運転状態時には、その間エンジンを停止させることが余り妥当ではない、車両を短時間だけ動かさないようにする状態が多数発生する。

本発明によれば、エンジンの制御方法は、エンジン停止指令の頻度、エンジンの動作時間、走行距離、さらには２つの停止段階の間に車両が到達した速度など、特徴的かつ適切な情報を基にしてそのような徐行運転状態の特有の認識を行う。

したがって、ステップ１０１３は、取り上げた４つの基準に対応する図４に詳細に示した一連の４つのサプステップに分解される。

ステップ１０１３ａで、エンジンの動作時間を調べる。前回のエンジン始動指令以降のエンジンの動作時間が設定しきい値Ｔｍを上回っている場合、その前回の始動以降のエンジンの動作時間がしきい値Ｔｍを超過しない限り、エンジンの停止は許可されない。この設定時間の値Ｔｍは通常１秒から３分の間である。

ステップ１０１３ｂで、エンジン停止指令同士の間に経過した時間を調べる。前回のエンジン停止要求以降に経過した時間が設定しきい値Ｔｓを上回っている場合、前回のエンジン停止要求以降に経過した時間がしきい値Ｔｓを超過しない限り、エンジンの停止は許可されない。この設定時間の値Ｔｓは通常、１秒から３０秒の間である。

ステップ１０１３ｃで、前回の始動以降に車両が走行した距離を調べる。前回の始動以降に車両が走行した距離が第１しきい値Ｌ１よりは長いが第２しきい値Ｌ２よりは短い場合あるいはＬ１に等しい場合、エンジンの停止は許可されない。このしきい値Ｌ１およびＬ２は調整可能で、通常、０メートルから２００メートルの間である。

ステップ１０１３ｄで、車両の速度を調べる。前回の始動以降、車両の速度が設定値Ｖ１より遅い場合、車両の移動速度が所与のしきい値Ｖｍｅより速い限り、エンジンの停止は許可されない。この設定しきい値ＶｍｅはＶｍより遅く、通常、毎時１キロメートルから４キロメートルの間であり、設定値Ｖ１は通常、毎時５キロメートルから３０キロメートルの間である。

このように、本発明による方法を実施することにより、徐行運転状態にある車両をきわめて正確に識別し、エンジンの自動停止および始動機能の禁止を行い、それによって、運転者に対し車両の使用についてより高い快適性を与えるとともに燃料の消費に関してシステムの影響を最適化することが可能になる。

もちろん本発明は、上で記述した特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明から逸脱することなくそれらの実施形態に多くの変更または改変を加えることができる。

なお、値Ｖｍを、前回の始動以降に車両が到達した速度に依存することにより、ステップ１０１２と１０１３ｄをまとめることができる。

本発明による方法を実施するシステムの全体のハードウェアアーキテクチャを示す図である。 本発明による方法の概略フローチャートの様々なステップを示す図である。 本発明による方法の概略フローチャートの様々なステップを示す図である。 本発明による方法の概略フローチャートの様々なステップを示す図である。

Claims (4)

1. エンジン（２）の停止を指令するため、車両がエンジンの停止要求段階に置かれ、かつ、前記エンジン（２）の停止を妨げる所定の動作条件下に置かれていないことが必要であるか、あるいは、
   エンジン（２）の始動を指令するため、車両がエンジンの始動要求段階に置かれ、かつ、前記エンジン（２）の始動を妨げる所定の動作条件下に置かれていないことが必要であるタイプの車両に装備されるエンジン（２）の停止および始動の制御方法であって、
   エンジン停止指令同士の間の経過時間、エンジン（２）の動作継続時間及び車両が走行した距離の分析を基にして徐行運転状態が識別され、
   前記エンジン（２）が徐行運転状態で停止されないように、前記エンジン（２）の停止を妨げる車両の前記動作条件が渋滞タイプの徐行運転状態を含み、これらの徐行運転状態が特有の識別基準の対象となり、
   前回の始動以降の走行距離が第１しきい値（Ｌ１）より長くかつ第２しきい値（Ｌ２）より短い限りエンジンの停止を指令することができず、
   前回のエンジン停止指令から所定のしきい値（Ｔｓ）より長い時間が経過した場合にしかエンジンの停止を指令することができず、
   エンジン（２）の動作継続時間が所定のしきい値（Ｔｍ）を超えない限りエンジンの停止を指令することができない、
   ことを特徴とする制御方法。
2. 車両が到達した速度の分析を基にして徐行運転状態が識別されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
3. 前記エンジン（２）の停止を妨げる車両の前記動作条件が、しきい値（Ｖｍ）より速い車両移動速度を含み、前記しきい値（Ｖｍ）が走行状態、特に渋滞状況を考慮するように構成される（Ｖｍｅ）ことを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
4. 前回の始動以降の車両の速度が所定の第１しきい値（Ｖ１）を超えない限り、車両の速度が所定の第２しきい値（Ｖｍｅ）より遅い場合にしかエンジンの停止を指令することができないことを特徴とする請求項２に記載の制御方法。

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