JP6907730B2

JP6907730B2 - アイドルストップ車両

Info

Publication number: JP6907730B2
Application number: JP2017112767A
Authority: JP
Inventors: 一貴藤澤
Original assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 2017-06-07
Filing date: 2017-06-07
Publication date: 2021-07-21
Anticipated expiration: 2037-06-07
Also published as: JP2018204571A; JP2021156293A; JP7276384B2

Description

本発明は、アイドルストップ車両に関する。

特許文献１に記載のように、エンジン初回始動時のバッテリの最低電圧値に基づいて、アイドルストップの実行を禁止する制御装置が知られている。

特開２０１２−２４６８６７号公報

ところで、アイドルストップ車両には、初回始動時とアイドルストップからの再始動時とでは異なるモータによってエンジンを始動させるものが知られている。このようなアイドルストップ車両においては、初回始動時のバッテリの最低電圧値に基づいてアイドルストップ制御そのものの実行を禁止してしまうと、アイドルストップを実行できる状況にもかかわらずアイドルストップが禁止されてしまい、燃費向上の妨げとなる可能性がある。

そこで、本発明は、アイドルストップの頻度を上げて燃費を向上させることができるアイドルストップ車両を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため本発明は、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジンを自動停止させ、所定の再始動条件が成立した場合に前記エンジンを再始動させるアイドルストップ車両であって、少なくとも前記エンジンの初回始動時に前記エンジンを始動させる第１モータと、前記エンジンを自動停止状態から再始動させる第２モータと、前記第１モータに電力を供給する第１バッテリと、前記エンジンの初回始動時の前記第１バッテリの最低電圧値が再始動禁止閾値以下である場合、前記第１モータによる前記エンジンの再始動を禁止する再始動制御部と、を備えるものである。

このように、本発明によれば、アイドルストップの頻度を上げて燃費を向上させることができる。

図１は、本発明の一実施例に係るアイドルストップ車両の構成図である。図２は、本発明の一実施例に係るアイドルストップ車両の最低電圧が再始動禁止閾値以下となる場合のエンジン始動時の第１バッテリの電圧の変化を示す図である。図３は、本発明の一実施例に係るアイドルストップ車両の最低電圧が再始動禁止閾値より大きくなる場合のエンジン始動時の第１バッテリの電圧の変化を示す図である。図４は、本発明の一実施例に係るアイドルストップ車両のエンジン水温による再始動禁止閾値の変化を示す図である。図５は、本発明の一実施例に係るアイドルストップ車両のバッテリ温度による再始動禁止閾値の変化を示す図である。図６は、本発明の一実施例に係るアイドルストップ車両のソーク時間による再始動禁止閾値の変化を示す図である。図７は、本発明の一実施例に係るアイドルストップ車両を示す図であり、その処理手順を示すフローチャートである。図８は、本発明の一実施例に係るアイドルストップ車両を示す図であり、その処理手順を示すフローチャートである。

本発明の一実施の形態に係るアイドルストップ車両は、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジンを自動停止させ、所定の再始動条件が成立した場合にエンジンを再始動させるアイドルストップ車両であって、少なくともエンジンの初回始動時にエンジンを始動させる第１モータと、エンジンを自動停止状態から再始動させる第２モータと、第１モータに電力を供給する第１バッテリと、エンジンの初回始動時の第１バッテリの最低電圧値が再始動禁止閾値以下である場合、第１モータによるエンジンの再始動を禁止する再始動制御部と、を備えるよう構成されている。これにより、アイドルストップの頻度を上げて燃費を向上させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施例に係るアイドルストップ車両について詳細に説明する。

本発明の一実施例に係るアイドルストップ車両１は、所定のアイドルストップ条件が成立した場合、自動的にエンジンを停止させるとともに、所定の再始動条件が成立した場合、エンジンを再始動させるアイドルストップ機能を備えている。

図１において、本発明の一実施例に係るアイドルストップ車両１は、内燃機関としてのエンジン２と、第１モータ３と、第２モータ４と、第１バッテリ５と、第２バッテリ６と、ＭＣＵ(Motor Control Unit)７と、再始動制御部としてのＥＣＵ(Electronic Control Unit)８と、を含んで構成される。

エンジン２には、複数の気筒が形成されている。本実施例において、エンジン２は、各気筒に対して、吸気行程、圧縮行程、膨張行程及び排気行程からなる一連の４行程を行うように構成されている。

エンジン２のクランクシャフト２１は、クラッチ９を介してトランスミッション１０に接続されている。トランスミッション１０は、エンジン２から出力された回転を変速し、デファレンシャル機構１１を介して駆動輪１２を駆動するようになっている。

クラッチ９及びトランスミッション１０は、ＥＣＵ８により制御された不図示のアクチュエータにより、トランスミッション１０における変速段の切換えと、クラッチ９の接続及び解放とが行われるようになっている。

デファレンシャル機構１１は、トランスミッション１０によって出力された動力を駆動輪１２に伝達するようになっている。

エンジン２には、第１モータ３と、第２モータ４とが連結されている。第１モータ３は、電力が供給されることにより回転することでクランクシャフト２１を回転させて、エンジン２に始動時の回転力を与えるようになっている。第１モータ３は、少なくともエンジン２の初回始動時にエンジン２を始動させる。

第２モータ４は、ベルト２２などを介してエンジン２のクランクシャフト２１に連結されている。第２モータ４は、電力が供給されることにより回転することでエンジン２を始動させる電動機の機能と、クランクシャフト２１から入力された回転力を電力に変換する発電機の機能とを有する。第２モータ４は、少なくともアイドリングストップ機能による停止状態からの再始動時にエンジン２を始動させる。

第２モータ４は、電動機として機能することで、エンジン２の動力をアシストしたり、第２モータ４のみの動力でアイドルストップ車両１を駆動させたりすることができるようになっている。

第１バッテリ５は、例えば鉛蓄電池で構成されている。この第１バッテリ５は、第１モータ３と車両電装部品１４などの電気負荷と電気的に接続されている。第１バッテリ５には、第１バッテリ状態センサ５１が接続されている。第１バッテリ状態センサ５１は、第１バッテリ５の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出する。第１バッテリ状態センサ５１は、ＥＣＵ８に接続されている。ＥＣＵ８は、第１バッテリ状態センサ５１の出力により第１バッテリ５のバッテリ電圧を検知できるようになっている。第１バッテリ５の出力電圧は、例えば、約１２Ｖである。

第２バッテリ６は、例えばリチウムイオン蓄電池で構成されている。この第２バッテリ６は、第２モータ４と電気的に接続されている。第２バッテリ６には、第２バッテリ状態センサ６１が接続されている。第２バッテリ状態センサ６１は、第２バッテリ６の充放電電流、電圧及びバッテリ温度を検出する。第２バッテリ状態センサ６１は、ＥＣＵ８に接続されている。ＥＣＵ８は、第２バッテリ状態センサ６１の出力により第２バッテリ６の充電状態や放電電流を検知できるようになっている。第２バッテリ６の出力電圧は、例えば、約４８Ｖである。

第１バッテリ５と、第２バッテリ６とはＤＣ(direct current)ＤＣコンバータ１３を介して接続されている。ＤＣＤＣコンバータ１３は、第２モータ４で発電した電力を降圧して第１バッテリに充電することができるようになっている。

ＭＣＵ７及びＥＣＵ８は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されている。

これらのコンピュータユニットのＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットをＭＣＵ７及びＥＣＵ８としてそれぞれ機能させるためのプログラムが格納されている。

すなわち、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより、これらのコンピュータユニットは、本実施例におけるＭＣＵ７及びＥＣＵ８としてそれぞれ機能する。

ＭＣＵ７及びＥＣＵ８は、ＣＡＮ（Controller Area Network）等の規格に準拠した車内ＬＡＮ（Local Area Network）により接続され、相互に通信可能になっている。

ＭＣＵ７の出力ポートには、第２モータ４が接続されている。ＭＣＵ７は、ＥＣＵ８の指示により第２モータ４を制御して、エンジン２を再始動させたり、第２モータ４の出力トルクを制御したりする。

ＥＣＵ８の入力ポートには、上述の第１バッテリ状態センサ５１、第２バッテリ状態センサ６１に加え、エンジン水温センサ２３を含む各種センサ類が接続されている。エンジン水温センサ２３は、エンジン２の冷却水の温度を検出する。

ＥＣＵ８の出力ポートには、第１モータ３、クラッチ９及びトランスミッション１０を制御するためのアクチュエータ、不図示のインジェクタ、点火プラグ、スロットルバルブを含む各種制御対象類が接続されている。

ＥＣＵ８は、予め設定された自動停止条件が成立するとエンジン２を自動停止させ、予め設定された再始動条件が成立するとエンジン２を再始動させるアイドルストップ制御を実行するようになっている。

自動停止条件としては、例えば、車速が所定車速以下であること、ブレーキペダルが踏み込まれたこと、第２バッテリ６の充電容量が所定値以上であること、などの全てが成立したことを条件とする。一方、再始動条件としては、例えば、発進に適したシフト位置であること、ブレーキペダルの踏み込みがないこと、などのいずれか一つやいずれかの組み合わせの全てが成立したことを条件とする。

ＥＣＵ８は、再始動条件が成立してエンジン２を再始動させるとき、第２モータ４によりエンジン２を再始動させる。ＥＣＵ８は、第２モータ４によりエンジン２を再始動させるとき、第２バッテリ６の充電容量が所定の容量以下などの場合、第２モータ４によるエンジン２の再始動を禁止する。ＥＣＵ８は、第２モータ４によるエンジン２の再始動が禁止されている場合、第１モータ３によりエンジン２を再始動させる。

ＥＣＵ８は、第２モータ４によりエンジン２の再始動を行なったが、エンジン２の再始動に失敗した場合、第１モータ３によりエンジン２を再始動させる。ＥＣＵ８は、例えば、第２モータ４によるエンジン２の再始動を所定回数リトライしてもエンジン２を再始動させることができなかった場合、エンジン２の再始動に失敗したと判定する。

ＥＣＵ８は、第１モータ３によるエンジン２の初回始動時に第１バッテリ５の最低電圧値が所定の再始動禁止閾値以下である場合、アイドリングストップ機能による停止状態からの再始動時に第１モータ３によるエンジン２の始動を禁止する。

第１モータ３によるエンジン２始動時の第１バッテリ５の電圧は、図２に示すように低下する。図２に示すように、エンジン２始動時の第１バッテリ５の電圧の低下の最低電圧値が再始動禁止閾値以下である場合、ＥＣＵ８は、アイドリングストップ機能による停止状態からの再始動時に第１モータ３によるエンジン２の始動を禁止する。

第１バッテリ５には、車両電装部品１４として被保護負荷が接続され、被保護負荷は第１バッテリ５から電力供給を受けている。エンジン２の再始動時に第１バッテリ５の電圧が著しく降下することが原因で、この被保護負荷への電力供給が不安定になることを抑制するために第１モータ３によるエンジン２の再始動の許可判定を行なっている。

図３に示すように、第１モータ３によるエンジン２始動時の第１バッテリ５の電圧の最低電圧値が、再始動禁止閾値を超えている場合、ＥＣＵ８は、アイドリングストップ機能による停止状態からの再始動時に第１モータ３によるエンジン２の始動を許可する。

ＥＣＵ８は、再始動禁止閾値を第１モータ３によるエンジン２始動時の第１バッテリ５の電圧降下と相関のあるパラメータにより変更するようにしてもよい。パラメータがエンジン２始動時の第１バッテリの電圧降下が小さいことを示している場合は再始動禁止閾値を高く（厳しめに）設定し、パラメータがエンジン２始動時の第１バッテリの電圧降下が大きいことを示している場合は再始動禁止閾値を低く（緩めに）設定する。このようにすることで、エンジン２や第１バッテリ５の状態によりエンジン２始動時に第１バッテリ５の電圧降下が大きい場合でも、電圧降下の度合いに対応して再始動禁止閾値を設定して、可能な限りエンジン２の自動再始動を担保しつつ、被保護負荷の動作を担保することができる。

ＥＣＵ８は、このパラメータとして、例えば、エンジン２の温度を示すエンジン水温を用いる。エンジン２の温度が高いほど第１モータ３によるエンジン２始動時の第１バッテリ５の電圧降下は小さくなる。ＥＣＵ８は、図４に示すように、エンジン水温が高いほど再始動禁止閾値を高くする。

第１バッテリ５の電圧が、例えば、７Ｖまで降下すると被保護負荷に影響が出る場合であっても、エンジン温度が高い場合にエンジン２始動時の第１バッテリ５の電圧が７Ｖまで降下することと、エンジン温度が低い場合にエンジン２始動時の第１バッテリ５の電圧が７Ｖまで降下することと、は意味合いが異なる。

前者の場合、再始動時も同じように７Ｖまで第１バッテリ５の電圧が降下する可能性が大きく、そうなると被保護不可への電力供給が不安定になる可能性がある。

対して、後者の場合、第１バッテリ５の電圧が７Ｖまで降下したのは、エンジンフリクションによる影響が大きく起因しているためと考えられ、エンジン２が温まっている再始動時には第１バッテリ５の電圧は７Ｖまで降下しないと予測できる。

このため、前者では、再始動禁止閾値を７．１Ｖに設定して第１モータ３によるエンジン２の再始動を禁止することは有効と考えられる。しかし、後者で同じように再始動禁止閾値を７．１Ｖに設定すると、エンジン２が温まっている再始動時には第１バッテリ５の電圧は７Ｖまで降下しないのにもかかわらず、初回始動時の電圧降下によって第１モータ３によるエンジン２の再始動が禁止されてしまう。

パラメータに応じて再始動禁止閾値を変えることで、第１モータ３によるエンジン２の再始動を禁止する必要のある第１バッテリ５の状態をエンジン２の初回始動時に判定できる。

なお、エンジンの温度を示すパラメータとしてエンジン油温を用いてもよい。エンジン油温の場合も、図４に示すように、エンジン油温が高いほど再始動禁止閾値を高くする。

ＥＣＵ８は、図５に示すように、第１バッテリ５の温度が高いほど再始動禁止閾値を高くするようにしてもよい。これは、第１バッテリ５は、温度が高いほど内部抵抗が小さく、電圧降下が少なくなるためである。

ＥＣＵ８は、図６に示すように、イグニッションスイッチをオフにした時からの経過時間であるソーク時間が長いほど再始動禁止閾値を低くするようにしてもよい。これは、ソーク時間が短いほどエンジン２の温度が高いと予測されるためである。

ＥＣＵ８は、外気温が高いほど再始動禁止閾値を高くするようにしてもよい。これは、外気温が第１バッテリ５の温度に影響を与えるため、第１バッテリ５の温度と同様に、外気温が高いほど第１バッテリ５の電圧降下が少なくなるためである。

以上のように構成された本実施例に係るアイドルストップ車両のＥＣＵ８による再始動禁止判定処理について、図７を参照して説明する。なお、以下に説明する再始動禁止判定処理は、ＥＣＵ８が動作を開始すると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。

ステップＳ１において、ＥＣＵ８は、第１モータ３による初回エンジン始動か否かを判定する。初回エンジン始動でないと判定した場合、ＥＣＵ８は、処理を繰り返す。

ステップＳ１において初回エンジン始動であると判定した場合、ステップＳ２において、ＥＣＵ８は、エンジン始動時の第１バッテリ５の最低電圧Ｖ₁を取得する。

ステップＳ３において、ＥＣＵ８は、上述のパラメータに基づいて再始動禁止閾値Ｖ_fを算出する。

ステップＳ４において、ＥＣＵ８は、最低電圧Ｖ₁が再始動禁止閾値Ｖ_fより大きいか否かを判定する。最低電圧Ｖ₁が再始動禁止閾値Ｖ_fより大きいと判定した場合、ステップＳ５において、ＥＣＵ８は、第１モータ３によるエンジン２の再始動の許可を設定する。

ステップＳ４において最低電圧Ｖ₁が再始動禁止閾値Ｖ_fより大きくないと判定した場合、ステップＳ６において、ＥＣＵ８は、第１モータ３によるエンジン２の再始動の禁止を設定する。

次に、本実施例に係るアイドルストップ車両のＥＣＵ８による再始動制御処理について、図８を参照して説明する。なお、以下に説明する再始動制御処理は、エンジン２の自動停止が行なわれると開始され、予め設定された時間間隔で実行される。

ステップＳ１１において、ＥＣＵ８は、上述の再始動条件が成立したか否かを判定する。再始動条件が成立していないと判定した場合、ＥＣＵ８は、処理を終了する。

ステップＳ１１において再始動条件が成立したと判定した場合、ステップＳ１２において、ＥＣＵ８は、第２モータ４でのエンジン２の再始動が許可されているか否かを判定する。第２モータ４でのエンジン２の再始動が許可されていると判定した場合、ステップＳ１３において、ＥＣＵ８は、第２モータ４によるエンジン２の再始動を行なう。

ステップＳ１４において、ＥＣＵ８は、第２モータ４によるエンジン２の再始動が成功したか否かを判定する。エンジン２の再始動が成功したと判定した場合、ＥＣＵ８は、処理を終了する。

ステップＳ１４においてエンジン２の再始動が成功していないと判定した場合、または、ステップＳ１２において第２モータ４でのエンジン２の再始動が許可されていないと判定した場合、ステップＳ１５において、ＥＣＵ８は、第１モータ３によるエンジン２の再始動が許可されているか否かを判定する。第１モータ３によるエンジン２の再始動が許可されていないと判定した場合、ＥＣＵ８は、処理を終了する。

ステップＳ１５において第１モータ３によるエンジン２の再始動が許可されていると判定した場合、ステップＳ１６において、ＥＣＵ８は、第１モータ３によりエンジン２の再始動を実施し、処理を終了する。

このように、上述の実施例では、エンジン２の初回始動時の第１バッテリ５の最低電圧値が再始動禁止閾値以下である場合、第１モータ３によるエンジン２の再始動を禁止するＥＣＵ８を備える。

これにより、第１モータ３に電力を供給する第１バッテリ５の、エンジン２の初回始動時の最低電圧値が再始動禁止閾値以下である場合、第１モータによる再始動のみを禁止する。このため、第２モータ４による再始動が可能である場合には再始動が実行され、かつ、第１モータ３による再始動は禁止され、アイドルストップを行なう頻度を上げて燃費を向上させつつ、第１バッテリ５に接続された被保護負荷の動作を担保することができる。

また、ＥＣＵ８は、第２モータ４によるエンジン２の再始動が行なえない場合には、第１モータ３によってエンジン２を再始動させ、エンジン２の初回始動時の第１バッテリ５の最低電圧値が再始動禁止閾値以下である場合、第２モータ４による再始動が行なえない場合であっても、第１モータ３によるエンジン２の再始動を禁止する。

これにより、第１モータ３に電力を供給する第１バッテリ５の、エンジン２の初回始動時の最低電圧値が再始動禁止閾値以下である場合、第２モータ４によるエンジン２の再始動が失敗した際の第１モータ３によるエンジン２の再始動を禁止する。このため、アイドルストップを行なう頻度を上げて燃費を向上させつつ、第１バッテリ５に接続された被保護負荷の動作を担保することができる。

また、ＥＣＵ８は、第１モータ３でエンジン２を始動させた際の第１バッテリ５の電圧降下量に相関のあるパラメータに応じて再始動禁止閾値を変更する。

これにより、第１モータ３でエンジン２を始動させた際の第１バッテリ５の電圧降下量に相関のあるパラメータに応じて再始動禁止閾値が変更される。このため、パラメータの示す第１バッテリ５の電圧降下量の変化に対応して再起動禁止閾値を変更することができ、可能な限りエンジン２の自動再始動を担保しつつ、第１バッテリ５に接続された被保護負荷の動作を担保することができる。

またＥＣＵ８は、パラメータとして、エンジン２の水温、エンジン２の油温、第１バッテリ５の温度、ソーク時間のうち少なくとも１つを使用する。

これにより、エンジンフリクションの変化を示すエンジン２の温度の高低に応じて、または、第１バッテリ５の内部抵抗値の変化を示す第１バッテリ５の温度の高低に応じて、または、エンジン温度の変化を示すソーク時間の長短に応じて、再始動禁止閾値を決めるため、可能な限りエンジン２の自動再始動を担保しつつ、第１バッテリ５に接続された被保護負荷の動作を担保することができる。

なお、本実施例においては、エンジン２の初回始動時の第１バッテリ５の電圧降下に基づいて第１モータ３によるエンジン２の再始動の禁止を判定したが、エンジン２の初回始動時に限らず、任意の第１モータ３によるエンジン２の始動時の第１バッテリ５の電圧降下に基づいて判定してもかまわない。

また、エンジン２の初回始動時の第１バッテリ５の最低電圧から、エンジン２の自動停止までの間に実施した第１バッテリ５の充電量を加味して第１モータ３によるエンジン２の再始動の禁止を判定してもよい。

また、第２バッテリ６の出力電圧を約４８Ｖとしたが、これに限定されるものではなく、約１２Ｖでも同様な効果を得られる。

また、図８の説明の中で、ステップＳ１４においてエンジン２の再始動が成功していないと判定した場合は、ステップＳ１５に進むと記載したが、例えばエンジン２の再始動が成功していないと判定されても、所定回数はステップＳ１３に戻り第２モータ４による再始動を繰り返したり、所定回数はステップＳ１２に戻り第２モータ４による再始動が許可されているかの判定とステップＳ１３における第２モータ４による再始動とを繰り返したりするような構成であってもよい。このような構成により、仮に第１モータ３での再始動が許可されていない場合であっても、出来る限り第２モータ４での再始動を行うため、更にエンジン２の自動再始動を担保することができる。

本発明の実施例を開示したが、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アイドルストップ車両
２エンジン
３第１モータ
４第２モータ
５第１バッテリ
６第２バッテリ
８ＥＣＵ（再始動制御部）
２３エンジン水温センサ
５１第１バッテリ状態センサ

Claims

所定の自動停止条件が成立した場合にエンジンを自動停止させ、所定の再始動条件が成立した場合に前記エンジンを再始動させるアイドルストップ車両であって、
少なくとも前記エンジンの初回始動時に前記エンジンを始動させる第１モータと、
前記エンジンを自動停止状態から再始動させる第２モータと、
前記第１モータに電力を供給する第１バッテリと、
前記エンジンの初回始動時の前記第１バッテリの最低電圧値が再始動禁止閾値以下である場合、前記第１モータによる前記エンジンの再始動を禁止する再始動制御部と、を備えるアイドルストップ車両。
前記第２モータに電力を供給する第２バッテリを備え、
前記再始動制御部は、前記第２モータによる前記エンジンの再始動が許可されていない場合、または前記第２モータによる前記エンジンの再始動に失敗した場合には、前記第１モータによって前記エンジンを再始動させる請求項１に記載のアイドルストップ車両。
前記再始動制御部は、前記第１モータで前記エンジンを始動させた際の前記第１バッテリの電圧降下量に相関のあるパラメータに応じて前記再始動禁止閾値を変更する請求項１または請求項２に記載のアイドルストップ車両。
前記再始動制御部は、前記パラメータとして、前記エンジンの水温、前記エンジンの油温、前記第１バッテリの温度、ソーク時間のうち少なくとも１つを使用する請求項３に記載のアイドルストップ車両。