特許 6209821 アイドルストップ車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6209821

(24)【登録日】2017年9月22日

(45)【発行日】2017年10月11日

(54)【発明の名称】アイドルストップ車両

(51)【国際特許分類】

   F02D 29/02 20060101AFI20171002BHJP

   F02D 29/06 20060101ALI20171002BHJP

   F02D 17/00 20060101ALI20171002BHJP

【ＦＩ】

   F02D29/02 321C

   F02D29/02 321A

   F02D29/06 E

   F02D17/00 Q

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-5702(P2013-5702)

(22)【出願日】2013年1月16日

(65)【公開番号】特開2014-137002(P2014-137002A)

(43)【公開日】2014年7月28日

【審査請求日】2015年11月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003997

【氏名又は名称】日産自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】特許業務法人後藤特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100075513

【弁理士】

【氏名又は名称】後藤 政喜

(74)【代理人】

【識別番号】100120260

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅昭

(74)【代理人】

【識別番号】100120178

【弁理士】

【氏名又は名称】三田 康成

(74)【代理人】

【識別番号】100130638

【弁理士】

【氏名又は名称】野末 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】高橋 一馬

(72)【発明者】

【氏名】渡邊 剛史

【審査官】 神山 貴行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００１−２６８７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４０９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３１９６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０５３１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０３２８０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ １３／００〜２９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンと、前記エンジンによって駆動される発電機と、前記発電機が発電する電力によって充電されるバッテリとを備え、車両が停車している時に前記エンジンを自動停止させるアイドルストップ車両であって、
前記バッテリの充電状態を推定する充電状態推定手段と、
推定された前記バッテリの充電状態がアイドルストップ許可しきい値を超えているか判断する判断手段と、
推定された前記バッテリの充電状態が前記アイドルストップ許可しきい値を超えていると判断された場合に、推定された前記バッテリの充電状態の実充電状態に対する誤差の最大である最大誤差分を前記バッテリに充電し、推定された前記バッテリの充電状態の誤差にかかわらず前記バッテリの実充電状態が前記アイドルストップ許可しきい値を超える状態としてから前記エンジンの自動停止を許可するアイドルストップ許可手段と、
前記エンジンの自動停止が許可された場合に、前記エンジンを自動停止させるアイドルストップ手段と、
を備えたことを特徴とするアイドルストップ車両。

【請求項2】

請求項１に記載のアイドルストップ車両であって、
前記アイドルストップ許可手段は、推定された前記バッテリの充電状態に誤差があるか前記バッテリの温度に基づき判断し、誤差があると判断された場合に前記最大誤差分を前記バッテリに充電する、
ことを特徴とするアイドルストップ車両。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のアイドルストップ車両であって、
前記アイドルストップ許可手段は、前記バッテリの温度が低いほど前記最大誤差分を大きな値に設定する、
ことを特徴とするアイドルストップ車両。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載のアイドルストップ車両であって、
前記アイドルストップ許可手段は、推定された前記バッテリの充電状態に誤差があるか前記バッテリの劣化度に基づき判断し、誤差があると判断された場合に前記最大誤差分を前記バッテリに充電する、
ことを特徴とするアイドルストップ車両。

【請求項5】

請求項１から４のいずれかに記載のアイドルストップ車両であって、
前記アイドルストップ許可手段は、前記バッテリの劣化度が大きいほど前記最大誤差分を大きな値に設定する、
ことを特徴とするアイドルストップ車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アイドルストップ車両の制御に関する。

【背景技術】

【0002】

停車中のエンジンの燃料消費を抑えて燃費を向上させるために、車両が停車している時にエンジンを自動停止（アイドルストップ）させるアイドルストップ車両が実用化されている。

【0003】

アイドルストップ車両においては、特許文献１に開示されるように、バッテリの充電電流等に基づきバッテリの充電状態（ＳＯＣ）を推定し、推定されたＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値よりも高い場合にアイドルストップを許可するようにしている。

【0004】

これは、ＳＯＣが低い状態でアイドルストップを行い、電装品の電力消費、エンジン再始動時の始動用モータの電力消費によってＳＯＣの低い状態のバッテリがさらに放電すると、バッテリの劣化が進むからである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４−３４０２０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

バッテリ温度が低い場合やバッテリ劣化度合いが大きい場合は、バッテリの充電電流が小さくなるので、電流センサによる充電電流の検出誤差が大きくなり、ＳＯＣの推定誤差が大きくなる。

【0007】

したがって、推定されたＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値よりも高くても、実ＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値よりも低い状況が起こりうる。しかしながら、特許文献１の技術では、推定されたＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値よりも高ければこのような状況でもアイドルストップが許可され、アイドルストップが実行されるので、上記バッテリの劣化の問題が生じる可能性がある。

【0008】

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、実ＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値よりも低い状況でアイドルストップが行われてしまうのを防止することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある態様によれば、エンジンと、前記エンジンによって駆動される発電機と、前記発電機が発電する電力によって充電されるバッテリとを備え、車両が停車している時に前記エンジンを自動停止させるアイドルストップ車両が提供される。

【0010】

当該車両においては、バッテリの充電状態が推定され、推定されたバッテリの充電状態がアイドルストップ許可しきい値を超えているか判断される。そして、推定されたバッテリの充電状態がアイドルストップ許可しきい値を超えていると判断された場合、推定されたバッテリの充電状態の実充電状態に対する誤差の最大である最大誤差分を前記バッテリに充電し、推定されたバッテリの充電状態の誤差にかかわらずバッテリの実充電状態がアイドルストップ許可しきい値を超える状態としてから前記エンジンの自動停止が許可される。そして、前記エンジンの自動停止が許可された場合、前記エンジンが自動停止される。

【発明の効果】

【0011】

上記態様によれば、アイドルストップ許可しきい値を超えていると判断されたバッテリの充電状態が誤差を含んでいても、最大誤差分を充電したことによってアイドルストップ許可時には実充電状態がアイドルストップ許可しきい値を超える。したがって、実充電状態がアイドルストップ許可しきい値よりも低い状況でアイドルストップが行われることがなく、上記バッテリの劣化の問題が起こるのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】アイドルストップ車両の概略構成図である。

【図2】アイドルストップ制御の内容を示したフローチャートである。

【図3】ＳＯＣ条件判断処理の内容を示したフローチャートである。

【図4】ＳＯＣ＝９０％の時のバッテリ充電電流を演算するためのマップである。

【図5】実ＳＯＣに対する推定ＳＯＣの最大誤差分を演算するためのテーブルである。

【図6】バッテリ温度が下限温度よりも低い状況でアイドルストップ制御が行われる様子を示したタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において「ＳＯＣ」は、バッテリの充電状態（＝バッテリ容量に対する残容量の比率、単位は％）を意味する。

【0014】

図１は、アイドルストップ車両１の概略構成を示している。車両１は、動力源としてのエンジン２と、エンジン２の回転速度を変速して図示しない駆動輪へと伝達する変速機３と、エンジン２を始動するための始動用モータ４と、エンジン２によって駆動されるオルタネータ５と、照明装置、オーディオ、空調装置等の電装品６と、バッテリ７とを備える。

【0015】

始動用モータ４及び電装品６にはバッテリ７又はオルタネータ５から電力が供給される。オルタネータ５によって発電された電力はバッテリ７に充電される。

【0016】

エンジン２にはエンジンコントローラ１０が接続されている。エンジンコントローラ１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等で構成される。エンジンコントローラ１０には、車速を検出する車速センサ１１、ブレーキペダルが踏み込まれていることを検出するブレーキスイッチ１２、アクセルペダルの踏み込み量であるアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１３、バッテリ充電電流を検出するバッテリ電流センサ１４、バッテリ雰囲気温度を検出するバッテリ雰囲気温度センサ１５、バッテリ電圧を検出するバッテリ電圧センサ１６等からの信号が入力される。エンジンコントローラ１０は、入力されたこれら信号に基づき、スロットル開度、燃料噴射量、点火時期等を決定し、電子制御スロットル、燃料噴射弁、点火装置等を制御する。

【0017】

また、エンジンコントローラ１０は、車両が停車しており、所定のアイドルストップ条件が成立した場合には、エンジン２への燃料供給を停止し、エンジン２を自動停止（アイドルストップ）させる。これにより、停車中のエンジン２の燃料消費を抑え、エンジン２の燃費を向上させる。

【0018】

図２は、エンジンコントローラ１０が実行するアイドルストップ制御の内容を示したフローチャートである。エンジンコントローラ１０は図２に示される処理を、エンジン２の運転中、所定間隔（例えば、１０ｍｓｅｃ）で繰り返し実行する。

【0019】

これについて説明すると、Ｓ１〜Ｓ４では、エンジンコントローラ１０は、アイドルストップ条件が成立しているか判断する。アイドルストップ条件は、以下の（ａ）〜（ｄ）の条件：
（ａ）車両１が停車中である（車速＝０）
（ｂ）ブレーキペダルが踏み込まれている（ブレーキスイッチ１２＝ＯＮ）
（ｃ）アクセルペダルが踏み込まれていない（アクセル開度＝０）
（ｄ）ＳＯＣ条件が成立している（ＳＯＣの誤差を考慮してもＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値以上）
が全て成立した場合に成立したと判断される。

【0020】

ＳＯＣ条件が成立しているかの判断は、図３に示すフローチャートに従って行われ、これについては後述する。

【0021】

アイドルストップ条件が成立した場合（Ｓ１〜Ｓ４で全てＹＥＳの場合）は、処理がＳ５に進み、アイドルストップが実行される。すなわち、エンジンコントローラ１０はエンジン２への燃料供給を停止し、エンジン２を自動停止させる。

【0022】

これに対し、アイドルストップ条件が不成立の場合（Ｓ１〜Ｓ４のいずれかでＮＯの場合）は、処理がＳ６に進み、アイドルストップは実行されない。すなわち、エンジンコントローラ１０はエンジン２への燃料供給を継続し、エンジン２をアイドリングさせる。

【0023】

なお、Ｓ５においてアイドルストップが実行された場合は、別途定められるアイドルストップ解除条件（ブレーキスイッチ１２＝ＯＦＦ、ＳＯＣ＜アイドルストップ解除しきい値等）が成立するまでエンジン２の自動停止が継続され、アイドルストップ解除条件が成立するとエンジン２が自動的に再始動される。

【0024】

図３は、エンジンコントローラ１０が実行するＳＯＣ条件判断処理の内容を示したフローチャートである。エンジンコントローラ１０は、図３に示される処理を、エンジン２の運転中、繰り返し実行する。

【0025】

これについて説明すると、Ｓ１１では、エンジンコントローラ１０は、ＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値を超えているか判断する。アイドルストップ許可しきい値は、停車中の電装品６の消費電力及びエンジン再始動時の始動用モータ４の消費電力をバッテリ７からの電力供給のみでまかなえる値に設定され、例えば９０％である。

【0026】

具体的には、エンジンコントローラ１０は、まず、バッテリ温度及びバッテリ電圧に対するＳＯＣ＝９０％の時のバッテリ充電電流の関係を規定した図４に示すテーブルを参照して、現在のバッテリ電圧及びバッテリ温度においてＳＯＣが９０％となる時のバッテリ充電電流Ｉ_９０を演算する。バッテリ温度としては、バッテリ雰囲気温度から推定されるバッテリ液温を用いるが、バッテリ雰囲気温度や外気温をバッテリ温度として用いてもよい。そして、エンジンコントローラ１０は、バッテリ充電電流Ｉ_９０とバッテリ電流センサ１４によって検出されたバッテリ充電電流Ｉとを比較し、Ｉ＜Ｉ_９０の場合にＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値である９０％を超えていると判断する。

【0027】

なお、ＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値を超えているか判断する方法は、この方法に限定されず、バッテリ電圧及びバッテリ充電電流等に基づきＳＯＣを推定し、推定されたＳＯＣとアイドルストップ許可しきい値とを比較するようにしてもよい。

【0028】

ＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値を超えていると判断された場合は、ＳＯＣ条件を成立させるべく、処理がＳ１２以降に進む。しかしながら、Ｓ１１でアイドルストップ許可しきい値を超えていると判断されたＳＯＣ（以下、「推定ＳＯＣ」という。）が誤差を含んでいる可能性があり、実ＳＯＣが推定ＳＯＣよりも低く、アイドルストップ許可しきい値よりも低い可能性がある。

【0029】

そこで、エンジンコントローラ１０は、推定ＳＯＣに誤差があるか判断し、誤差があると判定した場合は、最大誤差分がバッテリ７に充電されるまではＳＯＣ条件が成立したと判断しないようにする。

【0030】

具体的には、Ｓ１２では、エンジンコントローラ１０は、バッテリ温度が所定の下限温度よりも低い場合、又は、バッテリ劣化度が所定の劣化度よりも大きい場合に、推定ＳＯＣに誤差があると判断する。これは、バッテリ温度の低下又はバッテリの劣化によってバッテリの充電電流が小さくなると、バッテリ充電電流の検出誤差が大きくなり、推定ＳＯＣの誤差も大きくなるからである。所定の下限温度、所定の劣化度はそれぞれバッテリ７の充電電流低下による推定ＳＯＣの誤差が無視できなくなる値に設定される。

【0031】

バッテリ温度としては、Ｓ１１と同様にバッテリ雰囲気温度から推定されるバッテリ液温を用いることができ、バッテリ温度としてバッテリ雰囲気温度や外気温を用いてもよい。また、バッテリ劣化度は、直近のエンジン始動時に計測されたバッテリ７の最低電圧に基づき求めることができる。バッテリ劣化度は、一定負荷時のバッテリ電圧（例えば、エンジン始動前の電圧）等に基づき求めるようにしてもよい。

【0032】

推定ＳＯＣに誤差があると判断された場合は処理がＳ１３に進む。そうでない場合は、処理がＳ１５に進んでＳＯＣ条件が成立していると判断される。

【0033】

Ｓ１３では、エンジンコントローラ１０は、推定ＳＯＣの最大誤差分（バッテリ充電電流の誤差が最大の場合の推定ＳＯＣの実ＳＯＣに対する誤差）を図５に示すテーブルを参照して演算する。推定ＳＯＣの誤差は、上記の通り、バッテリ温度が低いほど、また、バッテリ劣化度が大きいほど大きくなるので、図５に示すテーブルは、演算される最大誤差分が同傾向となるように設定される。

【0034】

Ｓ１４では、エンジンコントローラ１０は、バッテリ７が推定ＳＯＣの最大誤差分充電されたかバッテリ充電電流の積算値に基づき判断し、バッテリ７が推定ＳＯＣの最大誤差分充電されるまでＳ１４の処理を繰り返す。

【0035】

Ｓ１４の処理が繰り返されている間は、ＳＯＣ条件が成立せず、アイドルストップが実行されることがない、すなわち、エンジン２によってオルタネータ５が駆動され、オルタネータ５が発電する電力によってバッテリ７が充電されるので、ＳＯＣは増大し続ける。オルタネータ５が発電電圧を制御できる構成である場合は、Ｓ１４の処理が繰り返されている間オルタネータ５の発電電圧を上げ、バッテリ７の充電が促進されるようにしてもよい。

【0036】

バッテリ７が推定ＳＯＣの最大誤差分充電された後は、処理がＳ１５に進み、エンジンコントローラ１０はＳＯＣ条件が成立していると判断する。

【0037】

一方、Ｓ１１でＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値を超えていないと判断された場合は、処理がＳ１６に進み、エンジンコントローラ１０はＳＯＣ条件が成立していないと判断する。

【0038】

したがって、図２、図３に示した処理によれば、ＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値を超えたと判断されても、バッテリ温度が低い場合やバッテリ劣化度が大きい場合で推定ＳＯＣに誤差があり、実ＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値よりも低い可能性がある場合は、直ちにＳＯＣ条件が成立したと判断されない。そして、このような場合は、推定ＳＯＣの最大誤差分がバッテリ７に充電された後にＳＯＣ条件が成立したと判断される。

【0039】

図６は、このときの様子を示したタイムチャートである。

【0040】

この例では、時刻ｔ１でエンジン２が始動され、時刻ｔ２でＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値を超えたと判断されているが、バッテリ温度が下限温度よりも低く、推定ＳＯＣに誤差がある状況なので、時刻ｔ２の時点ではＳＯＣ条件は成立しない。ＳＯＣ条件は、推定ＳＯＣの最大誤差分がバッテリ７に充電され、推定ＳＯＣの誤差に関係無く実ＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値を超える時刻ｔ３に成立したと判断される。

【0041】

その後、車両１が停車している等のその他のアイドルストップ許可条件が時刻ｔ４に成立するとエンジン２が自動停止される。時刻ｔ３〜ｔ４の間はエンジン２によってオルタネータ５が駆動され、バッテリ７が充電されるので、時刻ｔ４の時点で実ＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値を下回ることはない。

【0042】

したがって、アイドルストップは、実ＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値を超えている状況で実行されるので、実ＳＯＣがアイドルストップ許可しきい値よりも低いにもかかわらずアイドルストップが実行されることがなく、バッテリ７の劣化が進むのを防止することができる。

【0043】

また、推定ＳＯＣの最大誤差分の充電は、バッテリ温度又はバッテリ劣化度に基づき、推定ＳＯＣに誤差があると判定された場合に実行されるようにした。これにより、不必要な充電が行われたり、それによってアイドルストップの開始が遅れたりするのを防止することができる。

【0044】

また、推定ＳＯＣの最大誤差分をバッテリ温度又はバッテリ劣化度に基づき演算するようにしたことにより、最大誤差分を精度よく演算することができる。

【0045】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0046】

例えば、上記実施形態に係る車両は動力源としてエンジン２のみを備えているが、エンジン２に加え、モータを動力源として備えていてもよい。

【符号の説明】

【0047】

２ エンジン
５ オルタネータ（発電機）
７ バッテリ
１０ エンジンコントローラ（判断手段、アイドルストップ許可手段、アイドルストップ手段）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】