JP5149869B2

JP5149869B2 - アイドルストップ装置付き車両の制御装置

Info

Publication number: JP5149869B2
Application number: JP2009133979A
Authority: JP
Inventors: 紘治岡村; 良文中村; 正朝吉原; 晶人内田; 裕二八田; 哲枡田
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2029-06-03
Also published as: JP2010281237A

Description

本発明は、アイドルストップ装置付き車両の制御装置に関し、特にアイドルストップ後の再始動に用いるスタータモータの劣化を検出してアイドルストップを禁止する技術に関する。

アイドルストップ装置付き車両では、燃費向上のため、信号待ち等に相当する所定のアイドルストップ条件にてエンジンを自動的に停止させ、アイドルストップ後、発進操作等に相当する所定のアイドルストップ解除条件にてスタータモータを用いてエンジンを自動的に始動させる。

また、特許文献１では、アイドルストップ後にエンジンを自動的に始動させる際、クラッチが接続状態にあり、かつシフトポジションが走行ポジションにある場合に、スタータモータが作動すると、スタータモータに過剰な負荷が作用するため、クラッチが遮断状態にある場合、又は、クラッチが接続状態であるがシフトポジションが非走行ポジション（ニュートラル）の場合に、エンジンの再始動を許可し、クラッチが接続状態でかつシフトポジションが走行ポジションの場合は、エンジンの再始動を禁止している。

特開平１１−２５７１１８号公報

アイドルストップ装置付き車両では、アイドルストップ後の再始動の際、エンジンとドライブトレインとが係合したまま、スタータモータを介入させると、スタータモータの駆動力で車両を走行させる状態（力行）となり、スタータモータへの負担が大きくなる。

また、特許文献１のように、スタータモータにより車両が走行される力行運転を一律に禁止すると、アイドルストップ後の自動始動が制約を受け、始動不能に陥る恐れもある。

本発明は、このような実状に鑑み、力行運転によるスタータモータの劣化を的確に把握して、始動不能に陥る前にアイドルストップを禁止することにより、スタータモータの故障や始動不能の防止を図ることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、スタータモータにより車両が走行される力行時間として、スタータモータがオン、エンジンと車輪との間の駆動系が接続状態、かつ、車両速度又は加速度が所定値以上の状態の時間を積算し、これに基づいて、スタータモータの劣化を判定し、劣化と判定したときに、それ以降のアイドルストップを禁止する構成とする。

本発明によれば、スタータモータの劣化要因として大きな比重を占める力行時間を積算し、これに基づいて、劣化を的確に判定して、アイドルストップを禁止することで、スタータモータの故障や始動不能の防止を図ることができる。

本発明の一実施形態を示すアイドルストップ装置付き車両のシステム図始動用ルーチン（アイドルストップ後の始動を含む）のフローチャート停止用ルーチン（アイドルストップを含む）のフローチャートスタータ劣化判定（アイドルストップ禁止判定）のフローチャート力行時間積算値とスタータ保証回数との関係を示す図

以下に本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態を示すアイドルストップ装置付き車両（ＭＴ車）のシステム図である。

エンジン１の出力側に、フライホイール２、クラッチ３を介して、変速機（マニュアルトランスミッション）４を連結し、この変速機４の出力軸５によりデフ６を介して車輪７を駆動するようになっている。

フライホイール２の外周にはリングギアが形成され、これにスタータモータ８のピニオンギアを歯合可能である。

エンジン１及びスタータモータ８の制御は、電子制御ユニット（ＥＣＵ）１０によりなされる。エンジン１がガソリンエンジンの場合、エンジン１の制御には、吸入空気量制御用のスロットルバルブの制御、燃料供給用のインジェクタの燃料噴射（燃料噴射量及び噴射時期）の制御、点火プラグの点火（点火時期）の制御などを含む。スタータモータ８の制御には、スタータモータ８の回転・停止の他、ピニオン機構の進退制御も含む。

ＥＣＵ１０は、マイクロコンピュータにより構成され、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェイスを含んで構成される。また、一部のＲＡＭはエンジンキースイッチのＯＦＦ後もバックアップ電源により記憶内容が保持されるようにしてある。

ＥＣＵ１０には、エンジンキースイッチ１１、アクセルペダルの踏込み量（アクセル開度）Ａｃｃを検出するアクセルペダルセンサ１２、クラッチペダルの踏込み（クラッチ遮断）によりＯＮとなるクラッチペダルスイッチ１３、ブレーキペダルの踏込み（ブレーキ動作）によりＯＮとなるブレーキペダルスイッチ１４、変速機のシフト位置を検出するシフト位置センサ１５、エンジン回転数ＮＥを検出するエンジン回転数センサ１６、車速Ｖを検出する車速センサ１７、車両前後Ｇを検出するＧセンサ１８などの信号が入力されている。

尚、シフト位置センサ１５は、少なくとも、走行位置（ギアイン位置）と非走行位置（ニュートラル位置）とを検出可能であればよい。

ＥＣＵ１０では、前記各種センサ及びスイッチにより検出される運転条件に基づいて、エンジン１を制御する一方、燃費向上のため、信号待ち等に相当する所定のアイドルストップ条件にてエンジン１を自動的に停止させ、アイドルストップ後、発進操作等に相当する所定のアイドルストップ解除条件にてスタータモータ８を用いてエンジン１を自動的に始動させるアイドルストップ制御を実行する。

次に、アイドルストップ制御を含むエンジンの始動制御及び停止制御について、図２及び図３により説明する。

図２は、エンジン停止状態にてエンジンキースイッチがＯＮのときに繰り返し実行される始動用ルーチンのフローチャートである。

Ｓ１では、アイドルストップ中（アイドルストップ中フラグＦＩＳ＝１）か否かを判定する。

アイドルストップ中でない場合は、Ｓ２へ進んで、エンジンキースイッチによるスタート操作がなされた（スタートスイッチＯＮ）か否かを判定する。

スタート操作がなされた場合は、Ｓ３へ進んで、スタートスイッチＯＮの間、スタータモータをＯＮにしてクランキングしつつ、燃料噴射と点火とを開始して、エンジンを始動する。

アイドルストップ中の場合は、Ｓ４へ進んで、所定のアイドルストップ解除条件が成立したか否かを判定するが、Ｓ４〜Ｓ９のアイドルストップ中の場合の処理については、後述する。

図３は、始動後のエンジン運転状態にて繰り返し実行される停止用ルーチンのフローチャートである。

Ｓ１１では、エンジンキースイッチがＯＦＦになったか否かを判定し、ＯＦＦでなければ、Ｓ１２へ進む。

Ｓ１２では、アイドルストップが禁止されている（アイドルストップ禁止フラグＦＰＨ＝１）か否かを判定し、禁止されている場合は、そのまま本ルーチンを終了する（リターンする）。従って、アイドルストップ制御は行わない。

アイドルストップが許可されている場合（アイドルストップ禁止フラグＦＰＨ＝０の場合）は、Ｓ１３へ進む。

Ｓ１３では、所定のアイドルストップ条件が成立しているか否かを判定する。

ここで、アイドルストップ条件とは、例えば、次の（１）〜（３）が成立しているときとする。

（１）車速Ｖ＝０
（２）シフト位置が非走行位置（ニュートラル位置）又はクラッチが遮断状態（クラッチペダルスイッチＯＮ）
（３）ブレーキペダルスイッチＯＮ
但し、上記の条件は一例であり、信号待ち等に相当する他の組み合わせを採用してもよい。

また、燃費を重視する場合は、減速時の燃料カット中で、エンジン回転数ＮＥが所定値以下となったときも、アイドルストップ条件に含める。

すなわち、アクセル全閉（アイドルスイッチＯＮ）で、エンジン回転数ＮＥが所定の燃料カット回転数より高いことを条件として、燃料カットを開始し、燃料カット後は、通常、アクセルペダルが踏まれるか、エンジン回転数ＮＥが所定のリカバー回転数以下となった時点で、燃料リカバーを行うが、燃料カット後に、アクセルペダルが踏まれることなく、前記リカバー回転数相当値以下になったときに、そのまま、アイドルストップに移行するようにして、燃費を向上させるようにしてもよい。但し、再加速性を重視する場合は、あくまで、燃料リカバー後に、前記（１）〜（３）の条件によりアイドルストップ条件か否かを判定するのがよい。

アイドルストップ条件が成立した場合は、Ｓ１４へ進んで、アイドルストップのために、燃料噴射と点火とを停止して、エンジンを停止させ、Ｓ１５でアイドルストップ中フラグＦＩＳ＝１にセットする。

一方、エンジン運転中にエンジンキースイッチがＯＦＦになった場合は、Ｓ１１からＳ１６へ進んで、エンジンを停止させる。このときは、Ｓ１７でアイドルストップ中フラグＦＩＳ＝０にリセットする。

図２のフローに戻って、アイドルストップ後の制御について説明する。

アイドルストップ後は、Ｓ１でのアイドルストップ中（アイドルストップ中フラグＦＩＳ＝１）か否かの判定により、Ｓ４へ進む。

Ｓ４では、所定のアイドルストップ解除条件が成立したか否かを判定する。

ここで、アイドルストップ解除条件とは、例えば、次の（１）〜（３）のいずれかが成立したときとする。

（１）シフト位置が走行位置（ギアイン位置）に変化
（２）クラッチが接続状態（クラッチペダルスイッチＯＦＦ）に変化
（３）ブレーキスイッチＯＦＦに変化
但し、上記条件も一例であり、運転者の発進操作あるいは発進意志を示す他の条件（あるいは組み合わせ）を解除条件として採用してもよい。また、バッテリ充電量が所定値以下のときも、アイドルストップ解除条件に含めるようにしてもよい。

アイドルストップ解除条件でない場合は、Ｓ８へ進んで、エンジンキースイッチがＯＦＦになったか否かを判定し、ＯＦＦになった場合（アイドルストップ中に運転者の意志でキーＯＦＦした場合）は、Ｓ９でアイドルストップ中フラグＦＩＳ＝０にリセットして、制御を終了する。

アイドルストップ解除条件が成立した場合は、Ｓ５へ進んで、スタータモータによりエンジンを再始動する。すなわち、スタータモータによりクランキングしつつ、燃料噴射と点火とを開始して、エンジンを始動する。そして、Ｓ６でアイドルストップ中フラグＦＩＳ＝０にリセットする。そして、Ｓ７で後述するスタータ劣化判定（その詳細を図４に示す）を実施する。

図４は、スタータ劣化判定サブルーチンであり、図２のＳ７にて、すなわちアイドルストップ後の再始動時に実行される。

Ｓ２１では、スタータ介入回数Ｃを１アップする（Ｃ＝Ｃ＋１）。スタータ介入回数Ｃは、アイドルストップ後の自動始動の回数であり、その計数値はバックアップＲＡＭに記憶保持される。

Ｓ２２では、スタータモータにより車両が走行される力行状態か否かを判定する。

具体的には、力行状態か否かの判定は、次の（１）〜（４）の条件判定により行い、これら（１）〜（４）の条件をすべて満たしているときに、力行状態と判定する。

（１）スタータモータＯＮ
（２）シフト位置が走行位置（ギアイン位置）
（３）クラッチが接続状態（クラッチペダルスイッチＯＦＦ）
（４）車速Ｖが所定値以上（Ｖ＞０km/h）、又は、車両前後Ｇが所定値以上。

力行状態の場合は、Ｓ２３へ進み、今回の自動始動における力行時間Ｔｐを計時・算出する。力行状態でない場合は、Ｓ２４へ進み、今回の自動始動における力行時間Ｔｐ＝０とする。そして、Ｓ２３又はＳ２４の後はＳ２５へ進む。

Ｓ２５では、力行時間を積算する。すなわち、バックアップＲＡＭに記憶されている前回までの力行時間積算値ΣＴｐを読出し、これに今回の自動始動における力行時間Ｔｐを加算して、力行時間積算値ΣＴｐを更新する（ΣＴｐ＝ΣＴｐ＋Ｔｐ）。もちろん、更新後の力行時間積算値ΣＴｐはバックアップＲＡＭ上に上書きする。

Ｓ２６では、力行時間積算値ΣＴｐよりスタータ保証回数Ｃｗを算出する。

スタータ保証回数Ｃｗは、アイドルストップ後の自動始動の回数の制限値として定めたもので、スタータ介入回数Ｃがスタータ保証回数Ｃｗを超えたときは、スタータモータが劣化し、これ以上アイドルストップ制御を続けると、通常の始動に支障をきたすことになる。

このスタータ保証回数Ｃｗは、通常は３万回程度であるが、力行状態でのスタータモータの使用が多くなると、より少なくなる。

そこで、図５に示すように、力行時間積算値ΣＴｐが大きくなるほど、スタータ保証回数Ｃｗを少なくするように補正する。

このため、図５に示すようなテーブルを予め作成して記憶しておき、このテーブルを参照して、力行時間積算値ΣＴｐからスタータ保証回数Ｃｗを設定する。

Ｓ２７では、Ｓ２１で１アップしたスタータ介入回数Ｃと、Ｓ２６で求めたスタータ保証回数Ｃｗとを比較して、スタータ介入回数Ｃがスタータ保証回数Ｃｗを上回った（Ｃ＞Ｃｗ）か否かを判定する。

スタータ介入回数Ｃがスタータ保証回数Ｃｗを下回る場合は、そのまま本サブルーチンを終了するが、スタータ介入回数Ｃがスタータ保証回数Ｃｗを上回った場合は、スタータモータの劣化とみなし、Ｓ２８へ進んで、アイドルストップ禁止フラグＦＰＨ＝１にセットして、アイドルストップを禁止した後、本サブルーチンを終了する。

このようにして、アイドルストップ禁止フラグＦＰＨ＝１にセットされると、図３の停止用ルーチンの実行時に、Ｓ１２での判定で、そのまま停止用ルーチンを終了する。従って、Ｓ１３でのアイドルストップ条件成立の判定がなされなくなり、実質的にアイドルストップ制御が禁止されるようになる。

以上のような制御の背景は、アイドルストップからの再始動の際、エンジンとドライブトレインとが係合したままスタータモータを介入させると、スタータモータの駆動力で車両を走行させる状態（力行）になることによる。例えばＭＴ車の場合、アイドルストップ後にギアインのままクラッチリリースでエンジンを始動させた場合に、クラッチリリースの速度が速い場合にはスタータモータにより車両を走行させてしまう恐れがある。そして、このような力行運転は、スタータモータへの負担が大きくなる。

そこで、力行時間を積算し、その積算値に対するスタータ保証回数を設定し、スタータ介入回数が、その回数を超えた場合にアイドルストップを禁止することで、スタータモータへの負担を低減させることが可能となる。これにより、スタータモータの故障、始動不能の防止を図ることができる。

尚、スタータモータの劣化判定によりアイドルストップ制御を禁止した場合は、その旨を運転者に警告し、必要によりスタータモータの交換等を促すのがよい。また、スタータモータを交換した場合は、バックアップＲＡＭ上の力行時間積算値ΣＴｐ、及び、スタータ介入回数Ｃをリセットすることで、実質的にアイドルストップ制御が許可されるようになる。

本実施形態によれば、アイドルストップ装置を備える車両において、スタータモータにより車両が走行される力行時間を積算する力行時間積算手段（Ｓ２２〜Ｓ２５）と、力行時間の積算値に基づいて、スタータモータの劣化を判定するスタータ劣化判定手段（Ｓ２６、Ｓ２７）と、劣化と判定したときにそれ以降のアイドルストップ装置によるエンジンの自動停止を禁止するアイドルストップ禁止手段（Ｓ２８）と、を設けたことにより、スタータモータの劣化要因として大きな比重を占める力行時間を積算し、これに基づいて、劣化を的確に判定して、アイドルストップを禁止することで、スタータモータの故障や始動不能の防止を図ることができる。

また、本実施形態によれば、アイドルストップ装置を備える車両において、スタータモータにより車両が走行される力行時間を積算する力行時間積算手段（Ｓ２２〜Ｓ２５）と、アイドルストップ装置によるアイドルストップ後の自動始動の回数であるスタータ介入回数を計数するスタータ介入回数計数手段（Ｓ２１）と、力行時間の積算値とスタータ介入回数とに基づいて、スタータモータの劣化を判定するスタータ劣化判定手段（Ｓ２６、Ｓ２７）と、劣化と判定したときにそれ以降のアイドルストップ装置によるエンジンの自動停止を禁止するアイドルストップ禁止手段（Ｓ２８）と、を設けたことにより、特に、力行時間の積算値の他、スタータ介入回数を計数して、力行時間の積算値とスタータ介入回数とに基づいてスタータモータの劣化判定（アイドルストップ禁止判定）を行うことにより、より正確な判定と禁止制御とが可能となる。

また、本実施形態によれば、前記スタータ介入回数計数手段により計数したスタータ介入回数Ｃが所定の保証回数Ｃｗに達したときに、スタータモータの劣化と判定する一方、前記力行時間積算手段による力行時間の積算値ΣＴｐに基づいて、力行時間の積算値ΣＴｐが大きくなるほど前記保証回数Ｃｗが小さくなるように、前記保証回数Ｃｗを補正する構成とすることにより、通常の保証回数による禁止制御に、力行時間の積算値を効果的に組み合わせることができ、判定の信頼性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、前記力行時間積算手段は、スタータモータがＯＮ、エンジンと車輪との間の駆動系が接続状態（ギアイン状態かつクラッチ接続）、かつ、車両速度（車速Ｖ）又は加速度（車両前後Ｇ）が所定値以上の状態の時間を、力行時間として積算することにより、力行状態を正確にとらえることができる。

尚、本実施形態では、力行時間の積算値とスタータ介入回数とに基づいてスタータモータの劣化判定（アイドルストップ禁止判定）を行う際に、スタータ介入回数に対する保証回数を力行時間の積算値で補正する構成としたが、これに限るものではなく、例えば、力行時間の積算値に対する閾値をスタータ介入回数で補正する構成とするなどしてもよい。

また、本実施形態では、力行時間の積算値とスタータ介入回数とに基づいてスタータモータの劣化判定（アイドルストップ禁止判定）を行うようにしたが、スタータ介入回数を考慮せずに、力行時間の積算値のみに基づいてスタータモータの劣化判定（アイドルストップ禁止判定）を行うようにしてもよく、例えば、力行時間の積算値が所定の閾値に達したときにスタータモータの劣化と判定してアイドルストップ制御を禁止するようにしてもよい。

更に、以上では、手動式変速機を有するＭＴ車の例で説明したが、自動変速機を有するＡＴ車への適用を妨げるものではない。

１エンジン
２フライホイール（リングギア）
３クラッチ
４変速機
５出力軸
６デフ
７車輪
８スタータモータ
１０ＥＣＵ
１１エンジンキースイッチ
１２アクセルペダルセンサ
１３クラッチペダルスイッチ
１４ブレーキペダルスイッチ
１５シフト位置センサ
１６エンジン回転数センサ
１７車速センサ
１８Ｇセンサ

Claims

所定のアイドルストップ条件にてエンジンを自動的に停止させ、アイドルストップ後の所定のアイドルストップ解除条件にてスタータモータを用いてエンジンを自動的に始動させるアイドルストップ装置を備える車両において、
スタータモータにより車両が走行される力行時間として、スタータモータがオン、エンジンと車輪との間の駆動系が接続状態、かつ、車両速度又は加速度が所定値以上の状態の時間を積算する力行時間積算手段と、
力行時間の積算値に基づいて、スタータモータの劣化を判定するスタータ劣化判定手段と、
劣化と判定したときにそれ以降のアイドルストップ装置によるエンジンの自動停止を禁止するアイドルストップ禁止手段と、
を設けたことを特徴とするアイドルストップ装置付き車両の制御装置。
所定のアイドルストップ条件にてエンジンを自動的に停止させ、アイドルストップ後の所定のアイドルストップ解除条件にてスタータモータを用いてエンジンを自動的に始動させるアイドルストップ装置を備える車両において、
スタータモータにより車両が走行される力行時間として、スタータモータがオン、エンジンと車輪との間の駆動系が接続状態、かつ、車両速度又は加速度が所定値以上の状態の時間を積算する力行時間積算手段と、
アイドルストップ装置によるアイドルストップ後の自動始動の回数であるスタータ介入回数を計数するスタータ介入回数計数手段と、
力行時間の積算値とスタータ介入回数とに基づいて、スタータモータの劣化を判定するスタータ劣化判定手段と、
劣化と判定したときにそれ以降のアイドルストップ装置によるエンジンの自動停止を禁止するアイドルストップ禁止手段と、
を設けたことを特徴とするアイドルストップ装置付き車両の制御装置。
前記スタータ劣化判定手段は、前記スタータ介入回数計数手段により計数したスタータ介入回数が所定の保証回数に達したときに、スタータモータの劣化と判定する一方、前記力行時間積算手段による力行時間の積算値に基づいて、力行時間の積算値が大きくなるほど前記保証回数が小さくなるように、前記保証回数を補正するものであることを特徴とする請求項２記載のアイドルストップ装置付き車両の制御装置。