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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
【公報種別】再公表特許(A1)
(11)【国際公開番号】WO/0
(43)【国際公開日】2018年9月27日
【発行日】2019年12月26日
(54)【発明の名称】車両のモータ制御装置
(51)【国際特許分類】
   F02N 11/04 20060101AFI20191129BHJP
   F02N 11/08 20060101ALI20191129BHJP
   H02P 9/04 20060101ALI20191129BHJP
   H02J 7/00 20060101ALI20191129BHJP
   H02J 7/14 20060101ALI20191129BHJP
   H02H 7/18 20060101ALI20191129BHJP
【FI】
   F02N11/04 A
   F02N11/08 V
   H02P9/04 M
   H02J7/00 303C
   H02J7/14 H
   H02H7/18
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
【全頁数】29
【出願番号】特願2019-507648(P2019-507648)
(21)【国際出願番号】PCT/0/0
(22)【国際出願日】2018年3月16日
(31)【優先権主張番号】特願2017-57841(P2017-57841)
(32)【優先日】2017年3月23日
(33)【優先権主張国】JP
(81)【指定国】 AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JO,JP,KE,KG,KH,KN,KP,KR,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT
(71)【出願人】
【識別番号】000005326
【氏名又は名称】本田技研工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100092772
【弁理士】
【氏名又は名称】阪本 清孝
(74)【代理人】
【識別番号】100119688
【弁理士】
【氏名又は名称】田邉 壽二
(72)【発明者】
【氏名】真壁 知也
【テーマコード(参考)】
5G053
5G060
5G503
5H590
【Fターム(参考)】
5G053AA09
5G053BA04
5G053CA01
5G053EC03
5G053FA04
5G053FA05
5G060BA08
5G060CA06
5G060CA16
5G060DA01
5G503AA04
5G503BA02
5G503BB01
5G503BB03
5G503DA07
5G503DA16
5G503GA01
5H590AA21
5H590CA07
5H590CA23
5H590CC01
5H590CC24
5H590CD03
5H590CE05
5H590EA01
5H590EA10
5H590FC14
5H590FC17
5H590FC21
5H590FC22
5H590FC25
5H590JB02
(57)【要約】
定格電圧の異なるバッテリおよびキャパシタを電源としてACGスタータモータを駆動することができる車両のモータ制御装置を提供する。
バッテリ(3)の第1定格電圧(V1)よりキャパシタ(E1,E2)の第2定格電圧(V2)を大きい値とする。バッテリ(3)とキャパシタ(E1,E2)とを並列接続した状態で、バッテリ(3)およびキャパシタ(E1,E2)を第1定格電圧(V1)で充電する第1充電手段(7a)と、キャパシタ(E1,E2)を第2定格電圧(V2)で充電する第2充電手段(7b)とを切り替え可能とする。チャージポンプ回路(9)に、第2定格電圧(V2)がバッテリ(3)に印加されないように回路を切り替えるバッテリ保護スイッチ(9a)を設ける。チャージポンプ回路(9)のスイッチを制御し、バッテリ(3)およびキャパシタ(E1,E2)を直列接続してACGスタータモータ(8)に電力供給する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジン(E)と同期回転してモータまたは発電機として機能するACGスタータモータ(8)と、前記ACGスタータモータ(8)による発電を制御する制御部(5)と、発電された電荷を蓄積する第1蓄電手段(3)および第2蓄電手段(E1,E2)とを含む車両のモータ制御装置において、
前記ACGスタータモータ(8)が、三相全波整流器(4)に接続されたステータコイル(35)を有し、
前記第1蓄電手段(3)の定格電圧である第1定格電圧(V1)より、前記第2蓄電手段(E1,E2)の定格電圧である第2定格電圧(V2)の方が大きい値に設定されており、
前記第2蓄電手段(E1,E2)を含むチャージポンプ回路(9)に、前記第1蓄電手段(3)および前記三相全波整流器(4)が接続されており、
前記制御部(5)は、前記第1蓄電手段(3)と前記第2蓄電手段(E1,E2)とを並列接続した状態で、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第1定格電圧(V1)となるように充電する第1充電手段(7a)と、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)となるように充電する第2充電手段(7b)とを切り替え可能に構成されており、
前記チャージポンプ回路(9)に、前記第2定格電圧(V2)が前記第1蓄電手段(3)に印加されないように回路を切り替える第1蓄電手段保護スイッチ(9a)が設けられており、
前記制御部(5)は、前記チャージポンプ回路(9)に含まれる各スイッチを制御して、前記第1定格電圧(V1)で充電された前記第1蓄電手段(3)および前記第2定格電圧(V2)で充電された前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して、前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給可能に構成されていることを特徴とする車両のモータ制御装置。
【請求項2】
前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の運転中に、前記ACGスタータモータ(8)の発電電圧を前記第1定格電圧(V1)から前記第2定格電圧(V2)に切り替える手段であり、
前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の出力を調整するスロットル操作子(47)の閉操作時に、前記第2充電手段(7b)を適用することで前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)まで充電し、
前記制御部(5)は、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項3】
前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の運転中に、前記ACGスタータモータ(8)の発電電圧を前記第1定格電圧(V1)から前記第2定格電圧(V2)に切り替える手段であり、
前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の出力を調整するスロットル操作子(47)が一定開度で所定時間経過した時に、前記第2充電手段(7b)を適用することで前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)まで充電し、
前記制御部(5)は、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項4】
前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の停止中に、前記三相全波整流器(4)を昇圧チョッパ制御することで、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)で充電する手段であり、
前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の始動時に、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項5】
前記制御部(5)は、前記第2蓄電手段(E1,E2)が前記第2定格電圧(V2)まで昇圧されていない場合でも、スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行することを特徴とする請求項4に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項6】
前記制御部(5)が、所定の停止条件が満たされると前記エンジン(E)を停止すると共に、所定の再始動条件が満たされるとエンジン(E)を再始動するアイドルストップ制御を実行し、
前記制御部(5)は、前記アイドルストップ制御による再始動時に前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行すると共に、車両の電源をオンにしてスタータスイッチを操作して実行する通常の始動時には、前記第1蓄電手段(3)から前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給するように構成されていることを特徴とする請求項4または5に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項7】
前記制御部(5)は、前記第2蓄電手段(E1,E2)が前記第2定格電圧(V2)まで昇圧されていない場合でも、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行することを特徴とする請求項2または3に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項8】
前記チャージポンプ回路(9)が、前記第2蓄電手段(E1,E2)を2つ有する2段チャージポンプ回路であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の車両のモータ制御装置。
【請求項9】
前記第1蓄電手段(3)がバッテリであり、
前記第2蓄電手段(E1,E2)がキャパシタであることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の車両のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は車両のモータ制御装置に係り、特に、エンジンの始動時にはセルモータとして機能すると共に、エンジンの始動後は発電機として機能するACGスタータモータを制御する車両のモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、エンジンの始動時にはバッテリから供給される電流で駆動されてクランク軸をクランキングするモータとして機能すると共に、エンジンの始動後は同期発電機として機能するACGスタータモータが知られている。
【0003】
特許文献1には、ACGスタータモータに電力を供給する電源として、バッテリおよびキャパシタ(コンデンサ)を備え、エンジンの始動時にはバッテリおよびキャパシタを並列接続してACGスタータモータに電力を供給すると共に、エンジンの始動後に加速要求があった場合にはバッテリおよびキャパシタを直列接続してACGスタータモータに電力を供給するようにしたモータ制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2017−2893号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、特許文献1の技術では、バッテリの定格電圧(12V)より定格電圧の大きいキャパシタを用いることで、バッテリとキャパシタとを直列接続した際の電圧をより高くしてACGスタータモータを駆動することに関しては検討されていなかった。
【0006】
本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、定格電圧の異なるバッテリおよびキャパシタを電源としてACGスタータモータを駆動することができる車両のモータ制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記目的を達成するために、本発明は、エンジン(E)と同期回転してモータまたは発電機として機能するACGスタータモータ(8)と、前記ACGスタータモータ(8)による発電を制御する制御部(5)と、発電された電荷を蓄積する第1蓄電手段(3)および第2蓄電手段(E1,E2)とを含む車両のモータ制御装置において、前記ACGスタータモータ(8)が、三相全波整流器(4)に接続されたステータコイル(35)を有し、前記第1蓄電手段(3)の定格電圧である第1定格電圧(V1)より、前記第2蓄電手段(E1,E2)の定格電圧である第2定格電圧(V2)の方が大きい値に設定されており、前記第2蓄電手段(E1,E2)を含むチャージポンプ回路(9)に、前記第1蓄電手段(3)および前記三相全波整流器(4)が接続されており、前記制御部(5)は、前記第1蓄電手段(3)と前記第2蓄電手段(E1,E2)とを並列接続した状態で、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第1定格電圧(V1)となるように充電する第1充電手段(7a)と、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)となるように充電する第2充電手段(7b)とを切り替え可能に構成されており、前記チャージポンプ回路(9)に、前記第2定格電圧(V2)が前記第1蓄電手段(3)に印加されないように回路を切り替える第1蓄電手段保護スイッチ(9a)が設けられており、前記制御部(5)は、前記チャージポンプ回路(9)に含まれる各スイッチを制御して、前記第1定格電圧(V1)で充電された前記第1蓄電手段(3)および前記第2定格電圧(V2)で充電された前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して、前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給可能に構成されている点に第1の特徴がある。
【0008】
また、前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の運転中に、前記ACGスタータモータ(8)の発電電圧を前記第1定格電圧(V1)から前記第2定格電圧(V2)に切り替える手段であり、前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の出力を調整するスロットル操作子(47)の閉操作時に、前記第2充電手段(7b)を適用することで前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)まで充電し、前記制御部(5)は、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行する点に第2の特徴がある。
【0009】
また、前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の運転中に、前記ACGスタータモータ(8)の発電電圧を前記第1定格電圧(V1)から前記第2定格電圧(V2)に切り替える手段であり、前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の出力を調整するスロットル操作子(47)が一定開度で所定時間経過した時に、前記第2充電手段(7b)を適用することで前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)まで充電し、前記制御部(5)は、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行する点に第3の特徴がある。
【0010】
また、前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の停止中に、前記三相全波整流器(4)を昇圧チョッパ制御することで、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)で充電する手段であり、前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の始動時に、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行する点に第4の特徴がある。
【0011】
また、前記制御部(5)は、前記第2蓄電手段(E1,E2)が前記第2定格電圧(V2)まで昇圧されていない場合でも、スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行する点に第5の特徴がある。
【0012】
また、前記制御部(5)が、所定の停止条件が満たされると前記エンジン(E)を停止すると共に、所定の再始動条件が満たされるとエンジン(E)を再始動するアイドルストップ制御を実行し、前記制御部(5)は、前記アイドルストップ制御による再始動時に前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行すると共に、車両の電源をオンにしてスタータスイッチを操作して実行する通常の始動時には、前記第1蓄電手段(3)から前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給するように構成されている点に第6の特徴がある。
【0013】
また、前記制御部(5)は、前記第2蓄電手段(E1,E2)が前記第2定格電圧(V2)まで昇圧されていない場合でも、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行する点に第7の特徴がある。
【0014】
また、前記チャージポンプ回路(9)が、前記第2蓄電手段(E1,E2)を2つ有する2段チャージポンプ回路である点に第8の特徴がある。
【0015】
さらに、前記第1蓄電手段(3)がバッテリであり、前記第2蓄電手段(E1,E2)がキャパシタである点に第9の特徴がある。
【発明の効果】
【0016】
第1の特徴によれば、エンジン(E)と同期回転してモータまたは発電機として機能するACGスタータモータ(8)と、前記ACGスタータモータ(8)による発電を制御する制御部(5)と、発電された電荷を蓄積する第1蓄電手段(3)および第2蓄電手段(E1,E2)とを含む車両のモータ制御装置において、前記ACGスタータモータ(8)が、三相全波整流器(4)に接続されたステータコイル(35)を有し、前記第1蓄電手段(3)の定格電圧である第1定格電圧(V1)より、前記第2蓄電手段(E1,E2)の定格電圧である第2定格電圧(V2)の方が大きい値に設定されており、前記第2蓄電手段(E1,E2)を含むチャージポンプ回路(9)に、前記第1蓄電手段(3)および前記三相全波整流器(4)が接続されており、前記制御部(5)は、前記第1蓄電手段(3)と前記第2蓄電手段(E1,E2)とを並列接続した状態で、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第1定格電圧(V1)となるように充電する第1充電手段(7a)と、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)となるように充電する第2充電手段(7b)とを切り替え可能に構成されており、前記チャージポンプ回路(9)に、前記第2定格電圧(V2)が前記第1蓄電手段(3)に印加されないように回路を切り替える第1蓄電手段保護スイッチ(9a)が設けられており、前記制御部(5)は、前記チャージポンプ回路(9)に含まれる各スイッチを制御して、前記第1定格電圧(V1)で充電された前記第1蓄電手段(3)および前記第2定格電圧(V2)で充電された前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して、前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給可能に構成されているので、通常の車両に備えられる第1蓄電手段としての鉛バッテリや電装部品等を流用しつつ、例えば、キャパシタとされる第2蓄電手段およびチャージポンプ回路を追加するのみで、第1蓄電手段および第2蓄電手段を直列接続して得られる高い電圧でACGスタータモータを駆動することができる。これにより、エンジンの始動性が大幅に高められると共に、車両の走行中に強い加速アシストを行うことが可能となる。また、第1蓄電手段保護スイッチを設けることで、第2蓄電手段を第2定格電圧まで昇圧する場合でも、例えば、鉛バッテリとされる第1定格電圧の第1蓄電手段に影響が及ぶことを防ぐことができる。
【0017】
第2の特徴によれば、前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の運転中に、前記ACGスタータモータ(8)の発電電圧を前記第1定格電圧(V1)から前記第2定格電圧(V2)に切り替える手段であり、前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の出力を調整するスロットル操作子(47)の閉操作時に、前記第2充電手段(7b)を適用することで前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)まで充電し、前記制御部(5)は、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行するので、昇圧コンバータを用いずに第2蓄電手段を第2定格電圧で充電することができ、部品点数やコストの増加を防ぐことが可能となる。スロットル操作子の閉操作をトリガとして第2充電手段を適用することで、第2蓄電手段に充電しつつ回生ブレーキによって減速がしやすくなると共に、スロットル装置の開操作による加速要求があった場合には、第1蓄電手段および第2蓄電手段を直列接続して得られる高い電圧でACGスタータモータを駆動することができる。これにより、スロットルオフ後の加速時に応答性の高い加速アシストを行うことが可能となり、スロットルレスポンスを大幅に高めることができる。
【0018】
第3の特徴によれば、前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の運転中に、前記ACGスタータモータ(8)の発電電圧を前記第1定格電圧(V1)から前記第2定格電圧(V2)に切り替える手段であり、前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の出力を調整するスロットル操作子(47)が一定開度で所定時間経過した時に、前記第2充電手段(7b)を適用することで前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)まで充電し、前記制御部(5)は、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行するので、スロットル操作子が一定開度で所定時間経過したことをトリガとして第2充電手段を適用することで、例えば、スロットル開度が一定の高速クルーズ走行中に第2蓄電手段を第2定格電圧で充電することができ、スロットル操作子の開操作による加速要求があった場合には、第1蓄電手段および第2蓄電手段を直列接続して得られる高い電圧でACGスタータモータを駆動し、高速クルーズ走行中の追い越し加速時にアシストを得ることができる。
【0019】
第4の特徴によれば、前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の停止中に、前記三相全波整流器(4)を昇圧チョッパ制御することで、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)で充電する手段であり、前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の始動時に、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行するので、昇圧コンバータを用いずに第2蓄電手段を第2定格電圧に充電することができ、部品点数やコストの増加を防ぐことが可能となる。また、第1蓄電手段および第2蓄電手段を直列接続して得られる高い電圧でACGスタータモータを駆動することで、エンジンの始動性を向上させることができる。
【0020】
第5の特徴によれば、前記制御部(5)は、前記第2蓄電手段(E1,E2)が前記第2定格電圧(V2)まで昇圧されていない場合でも、スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行するので、第2蓄電手段が第2定格電圧まで昇圧されていなくても、運転者によるエンジン始動の操作を優先して始動アシスト制御を実行することができる。
【0021】
第6の特徴によれば、前記制御部(5)が、所定の停止条件が満たされると前記エンジン(E)を停止すると共に、所定の再始動条件が満たされるとエンジン(E)を再始動するアイドルストップ制御を実行し、前記制御部(5)は、前記アイドルストップ制御による再始動時に前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行すると共に、車両の電源をオンにしてスタータスイッチを操作して実行する通常の始動時には、前記第1蓄電手段(3)から前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給するように構成されているので、渋滞走行等でエンジンの停止と再始動が繰り返されると、アイドルストップ状態からの再発進時にタイムラグを感じやすくなるところ、この再始動時にのみ第1蓄電手段および第2蓄電手段を直列接続する始動アシストを実行することでスロットルレスポンスを向上させることができる。
【0022】
第7の特徴によれば、前記制御部(5)は、前記第2蓄電手段(E1,E2)が前記第2定格電圧(V2)まで昇圧されていない場合でも、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行するので、第2蓄電手段が第2定格電圧まで昇圧されていなくても、運転者によるエンジン始動の操作を優先して加速アシスト制御を実行することができる。
【0023】
第8の特徴によれば、前記チャージポンプ回路(9)が、前記第2蓄電手段(E1,E2)を2つ有する2段チャージポンプ回路であるので、例えば、第1蓄電手段の定格電圧が12ボルト、第2蓄電手段の定格電圧が18ボルトである場合は、計48ボルトの高電圧でACGスタータモータを駆動することが可能となる。これにより、良好な始動性および加速レスポンスを得ることができる。
【0024】
第9の特徴によれば、前記第1蓄電手段(3)がバッテリであり、前記第2蓄電手段(E1,E2)がキャパシタであるので、規格品や汎用品としてのバッテリやキャパシタを用いて、これらを直列接続して得られる高い電圧でACGスタータモータを駆動することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
図1】本発明の一実施形態に係る車両のエンジン制御装置を適用した自動二輪車の左側面図である。
図2】本実施形態に係る車両のモータ制御装置およびその周辺機器の構成を示すブロック図である。
図3】全波整流器およびチャージポンプ回路の回路構成図である。
図4】電源オンかつエンジン停止中で、バッテリの電力でキャパシタを12ボルト充電する場合の動作説明図である。
図5】エンジンが運転中で、ACGスタータモータの発電電力でバッテリおよびキャパシタを12ボルト充電する場合の動作説明図である。
図6】電源オンかつエンジン停止中で、昇圧チョッパ制御によりキャパシタを18ボルトに昇圧充電する状態「1」の動作説明図である。
図7】電源オンかつエンジン停止中で、昇圧チョッパ制御によりキャパシタを18ボルトに昇圧充電する状態「2」の動作説明図である。
図8】エンジンが運転中で、加速アシストのためにACGスタータモータの発電電圧を18ボルトに切り替えてキャパシタを18ボルトに昇圧充電する場合の動作説明図である。
図9】エンジン始動中または加速アシスト中で、バッテリおよび2つのキャパシタを直列接続して計48ボルトでACGスタータモータを駆動する場合の動作説明図である。
図10】エンジンが運転中で、アシスト制御後にキャパシタの充電待ちをしている状態の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、図面を参照して本発明の好ましい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に係る車両のエンジン制御装置を適用した自動二輪車1の左側面図である。自動二輪車1は、操向ハンドル60によって操向可能に支持される前輪WFと、エンジンEと変速機とを一体に構成するスイングユニット70の後部に支持される後輪WRと、前輪WFと後輪WRとの間に設けられるシート62とを有し、このシート62に乗員が跨って着座するスクータ型の鞍乗型車両である。エンジンEのクランク軸2には、電力を供給することでクランク軸2を回転させると共に、エンジンEの始動後は発電機として機能するACGスタータモータ8が取り付けられている。
【0027】
自動二輪車1は車体フレーム63を備え、この車体フレーム63から軸部材としてのリンクピボット64を介して車両後方にリンク機構65が延設され、このリンク機構65によってスイングユニット70が車体フレーム63に対して揺動可能に支持される。操向ハンドル60はステアリングステム69の上端部に固定され、ステアリングステム69の下端部には、前輪WFを回転自在に軸支する左右一対のフロントフォーク71が固定されている。
【0028】
スイングユニット70は、エンジンEのシリンダ軸線を車体前方側に大きく傾斜させると共に、クランク軸2の車体後方側に変速機の伝動ケースを配設した長尺形状とされる。伝動ケースの車体後方側には機械式の遠心クラッチCが配設されている。ACGスタータモータ8の近傍にはエンジン回転数センサ45が配設され、後輪WRの車軸近傍には車速センサ46が配設されている。
【0029】
車体フレーム63は、ステアリングステム69を前端部に軸支するヘッドパイプ85と、ヘッドパイプ85から車両後下方へ延ばされるダウンフレーム86と、ダウンフレーム86の下部から車両後方へ延ばされる左右一対のロアフレーム87と、ロアフレーム87の後端部から車両後上方に延ばされてシート62を支持するシートフレーム88とを含む。スイングアームの機能を兼ね備えるスイングユニット70の後部とシートフレーム88との間には、クッションユニット66が介設されている。スイングユニット70の上面にはエアクリーナボックス68が設けられている。
【0030】
左右の一対のロアフレーム87の間には車幅方向に指向するクロスフレーム91が渡されており、クロスフレーム91の車両前方にて左右の一対のロアフレーム87の間に車幅方向に指向するフロントクロスフレーム92が渡され、フロントクロスフレーム92の前面にダウンフレーム86の下端が連結されている。
【0031】
車体フレーム63の外側には、車体前方を覆うフロントカバー73と、フロントカバー73の後方からステアリングステム69を覆うように取付けられたフロアパネル74と、フロントカバー73の端部から車体後方に延びる左右一対のサイドカバー75と、シート62の前方で左右のサイドカバー75の間に渡されるトンネル部材76と、運転者が足を置くステップフロア77が形成された左右一対のアンダカバー78と、シート62の下部から車体後方に延びる左右のリヤサイドカバー79とが配設されている。フロントカバー73の上端にはウインドシールド80が取り付けられている。前輪WFの上方にはフロントフェンダ81が配置され、後輪WRの後上方にはリヤフェンダ83が配置されている。
【0032】
操向ハンドル60の右側には、運転者が操作するスロットル操作子としてのスロットルグリップの開度を検知するスロットル開度センサ50が配設されている。ヘッドパイプ85の前方には、制御部としてのECU5が配設されている。シート62の下方には、ACGスタータモータ8に電力を供給する第1蓄電手段としてのバッテリ3、第2蓄電手段としての第1キャパシタE1および第2キャパシタE2が配設されている。第1キャパシタE1および第2キャパシタE2は、一般的な鉛蓄電池であるバッテリ3より小型軽量であり、設置スペースの増大は最小限に抑えられている。
【0033】
自動二輪車1は、所定の停止条件が満たされるとエンジンEを停止すると共に、所定の再始動条件が満たされるとエンジンEを再始動するアイドルストップ機能を有する。ECU5は、例えば、スロットル開度がゼロで、自動二輪車1が停車状態となってから所定時間が経過し、かつ運転者がシート62に着座していることを条件としてエンジンEを一時停止すると共に、この一時停止中にスロットルグリップの開操作が行われると、ACGスタータモータ8を駆動してエンジンEを再始動する。
【0034】
図2は、本実施形態に係る車両のモータ制御装置およびその周辺機器の構成を示すブロック図である。ECU5には、スロットル操作子47の開度を検出するスロットル開度センサ50、車速センサ46およびNeセンサ45の出力信号が入力される。ECU5には、モータ駆動制御部6および充電制御部7が含まれる。モータ駆動制御部6にはモータアシスト制御部6aが含まれ、充電制御部7には、通常充電制御部7aおよびキャパシタ昇圧充電制御部7bが含まれる。
【0035】
エンジンEのクランクシャフト(クランク軸)2に連結されるACGスタータモータは、U,V,W相からなるステータコイル35を備え、ステータコイル35は全波整流器4に接続される。全波整流器4には、チャージポンプ回路9が接続される。チャージポンプ回路9には、第1キャパシタE1、第2キャパシタE2、第1蓄電手段保護スイッチとしてのバッテリ保護スイッチ9aが含まれる。チャージポンプ回路9にはバッテリ3が接続され、バッテリ残量センサ10の出力信号はECU5に入力される。
【0036】
本実施形態では、バッテリ3の定格電圧を第1定格電圧V1=12ボルトとする一方、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2の定格電圧を第2定格電圧V2=18ボルトとし、それぞれを適切に充電したうえで、バッテリ3、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2の出力電圧でACGスタータモータ8を駆動可能に構成されている。
【0037】
全波整流器4およびチャージポンプ回路9はECU5によって制御される。充電制御部7の通常充電制御部7aは、バッテリ3、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2をそれぞれ12ボルトで充電するための第1充電手段として機能する。また、充電制御部7のキャパシタ昇圧充電制御部7bは、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を18ボルトで充電するための第2充電手段として機能する。充電制御部7は、第1充電手段(7a)と第2充電手段(7b)とを状況に応じて切り替えて機能させることができる。
【0038】
モータ駆動制御部6は、エンジンEの始動時に全波整流器4を制御し、バッテリ3からの12ボルトの供給電力でACGスタータモータ8を駆動できる。また、モータ駆動制御部6のモータアシスト制御部6aは、12ボルトで充電されたバッテリ3、12ボルトで充電された第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を直列接続して、計36ボルトとなる電圧でACGスタータモータ8を駆動できる。また、モータアシスト制御部6aは、12ボルトで充電されたバッテリ3、18ボルトで充電された第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を直列接続して、計48ボルトとなる電圧でACGスタータモータ8を駆動することができる。さらに、モータアシスト制御部6aは、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2の昇圧充電を開始したものの18ボルトに達していない場合でも、バッテリ3、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を直列接続して、計36〜48ボルト未満となる電圧でACGスタータモータ8を駆動できる。
【0039】
図3は、全波整流器4およびチャージポンプ回路9の回路構成図である。全波整流器4には、ACGスタータモータ8のステータコイル35のU,V,W相にそれぞれ接続されるFET4a,4b,4c,4d,4e,4fと平滑コンデンサ12とが含まれる。
【0040】
全波整流器4のプラス側端子には、バッテリ切り離しリレー13が接続される。バッテリ切り離しリレー13は、ヒューズ14aを介して燃料噴射および点火系のスイッチ15aにつながるラインAと、チャージポンプ回路9のプラス側を構成するラインBとを切り替え可能に構成されている。ラインAには、逆流防止のダイオード10aが設けられており、ラインBに対するラインAの接続部の上流側には逆流防止のダイオード10hが配設されている。ダイオード10hの下流側には、ヒューズ14bを介して灯火器等の電装負荷のスイッチ15bが接続されている。全波整流器4のマイナス側端子には、バッテリ3のマイナス側端子につながるラインCが接続されている。
【0041】
ラインBとラインCとの間に構成されるチャージポンプ回路9は、スイッチング素子としての7個のFET(9a,9b,9c,9d,9e,9f,9g)と、6個のダイオード(10b,10c,10d,10e,10f,10g)と、2個のキャパシタ(E1,E2)と、2個の抵抗(11)とを含んでおり、2個のキャパシタE1,E2をそれぞれ18ボルトに昇圧充電することが可能に構成されている。2個のキャパシタE1,E2には、大電流を流せると共に出力時間が長い、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等を適用することができる。本実施例では、キャパシタを適用したが、コンデンサであっても、リチウムイオンバッテリでもよく、種々の蓄電装置を適用可能である。
【0042】
ラインBに設けられる第1FET9aは、昇圧充電された18ボルトの電力がバッテリ3に及ばないように切り替えるバッテリ保護スイッチであり、第1FET9aの下流には並列接続防止のための第3ダイオード10bが設けられている。
【0043】
第1キャパシタE1は、第1FET9aの上流側から分岐するライン上に設けられており、その上下に第2EFT9bおよび第3FET9cが並列接続により配設されている。第3FET9cの下流側には、ACGスタータモータ8への充電電流の逆流を防ぐ第2ダイオード10cが配設されている。
【0044】
第1キャパシタE1とラインCとの間には、第4FET9dと、大電流が流れるのを防ぐ第1抵抗11aと、第1キャパシタE1の放電を防止する第7ダイオード10dが設けられている。第2EFT9bおよび第3FET9cの下流側には、第2キャパシタE2が配設されており、その上下に第5EFT9eおよび第6FET9fが並列接続により配設されている。第2キャパシタE2とラインCとの間には、第7FET9gと、大電流が流れるのを防ぐ第2抵抗11bと、第2キャパシタE2の放電を防止する第6ダイオード10gが設けられている。
【0045】
第5EFT9eの下流側には、昇圧された18ボルトの電力が灯火器等の電装機器へ印加されないようにする第4ダイオード10eが配設されており、第6FET9fの下流側には、ACGスタータモータ8の発電電流の逆流を防ぐ第5ダイオード10fが配設されている。第4ダイオード10eおよび第5ダイオード10fの下流側は、第3ダイオード10bの下流側でラインBに接続されている。
【0046】
なお、本実施形態では、キャパシタが2個の2段チャージポンプ回路としたが、車両の車格や用途に応じて、3段、4段と多段化することが可能である。
【0047】
図2に示した充電制御部7は、エンジンEの始動後にACGスタータモータ8の交流発電電力を全波整流器4で整流し、エンジン駆動による発電中において、ステータコイル35への遅角通電または進角通電が行われるように、各FET4a〜4fをスイッチングして発電量を増減させる。また、充電制御部7は、エンジン運転中のACGスタータモータ8の発電電圧を12ボルトまたは18ボルトに切り替えることができる。
【0048】
通常充電制御部7aは、ACGスタータモータ8の12ボルト発電電力によって、バッテリ3およびキャパシタE1,E2を12ボルト充電(第1充電手段)する。また、キャパシタ昇圧充電制御部7bは、ACGスタータモータ8の18ボルト発電電力でキャパシタE1,E2を18ボルトに昇圧充電(第2充電手段)する。さらに、キャパシタ昇圧充電制御部7bは、エンジン停止中に全波整流器4を昇圧チョッパ制御することで、キャパシタE1,E2を18ボルトに昇圧充電(第2充電手段)することができる。
【0049】
換言すれば、キャパシタE1,E2の18ボルトへの昇圧充電は、エンジンEの運転時にはACGスタータモータ8の発電電圧の変更によって行われ、エンジンEの停止時にはバッテリ3を電源として全波整流器4の昇圧チョッパ制御により行われる。以下、図4〜10を参照して、自動二輪車1の走行状態と回路の動作との関係を説明する。
【0050】
図4は、電源オンかつエンジン停止中で、バッテリ3の電力でキャパシタを12ボルト充電する場合の動作説明図である。電源オンかつエンジン停止中とは、電源オフからイグニッションスイッチをオンに切り替えた状態か、または、アイドルストップ制御によるエンジンEの一時停止状態である。
【0051】
このとき、通常充電制御部7aは、バッテリ3の電力で第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を12ボルト充電することができる。詳しくは、第2FET9bおよび第5FET9eをオンにすると共に、第3FET9cおよび第6FET9fをオフとすることで第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を並列接続し、さらに、第4FET9dおよび第7FET9gをオンにすることで、バッテリ3の電力を第1キャパシタE1および第2キャパシタE2に供給する。
【0052】
図5は、エンジンが運転中で、ACGスタータモータ8の発電電力でバッテリおよびキャパシタを12ボルト充電する場合(第1充電手段)の動作説明図である。前記したように、通常充電制御部7aは、エンジン運転中のACGスタータモータ8の発電電圧を12ボルトに設定することができる。これに伴い、バッテリ保護スイッチとしての第1FET9aをオンとしてバッテリ3へACGスタータモータ8の発電電力を供給する。また、第2FET9bおよび第5FET9eをオンにすると共に、第3FET9cおよび第6FET9fをオフとすることで第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を並列接続し、さらに、第4FET9dおよび第7FET9gをオンにすることで、ACGスタータモータ8の発電電力を第1キャパシタE1および第2キャパシタE2に供給する。
【0053】
図6は、電源オンかつエンジン停止中で、昇圧チョッパ制御によりキャパシタを18ボルトに昇圧充電する状態「1」の動作説明図である。また、図7は、電源オンかつエンジン停止中で、昇圧チョッパ制御によりキャパシタを18ボルトに昇圧充電する状態「2」の動作説明図である。詳しくは、電源オンかつエンジン停止中は、図6図7に示した状態を交互に切り替えるチョッパ制御によって、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を18ボルトに昇圧充電する(第2充電手段)。
【0054】
図6,7のいずれも、バッテリ保護スイッチである第1FET9aはオフとされ、第2FET9bおよび第5FET9eをオンにすると共に、第3FET9cおよび第6FET9fをオフとすることで第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を並列接続し、さらに、第4FET9dおよび第7FET9gをオンにすることで、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2の充電準備が整えられている。
【0055】
図6では、全波整流器4のFET4b,4c,4eがオンであり、ステータコイル35のV相とU相がプラスとなっている。ここで、図7に示すように全波整流器4のFETをすべてオフに切り替えると、V相とU相がマイナスに転じてW相にプラスの大きな起電力が生じる。この全波整流器4の切り替えを繰り返すことで、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を18ボルトまで昇圧充電する。
【0056】
上記した昇圧チョッパ制御による第1キャパシタE1および第2キャパシタE2の昇圧充電は、アイドルストップ制御によりエンジンが一時停止した際に実行されるように設定することができる。
【0057】
図8は、エンジンが運転中で、加速アシストのためにACGスタータモータの発電電圧を18ボルトに切り替えてキャパシタを18ボルトに昇圧充電する場合(第2充電手段)の動作説明図である。前記したように、充電制御部7は、エンジン運転中のACGスタータモータ8の発電電圧を18ボルトに切り替えることができる。
【0058】
バッテリ保護スイッチである第1FET9aはオフとされ、第2FET9bおよび第5FET9eをオンにすると共に、第3FET9cおよび第6FET9fをオフとすることで第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を並列接続し、さらに、第4FET9dおよび第7FET9gをオンにすることで、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2が18ボルトに昇圧充電される。このとき、第1FET9aがオフとされていることから、18ボルトの発電電力がバッテリ3に供給されることを防ぐことができる。
【0059】
本実施形態では、走行中に12ボルト発電から18ボルト発電に切り替えるトリガを、スロットル開度が減少したこととしている。これにより、再加速時の加速アシストに備えた充電がスムーズに実行できると共に、スロットルを閉じた際の回生ブレーキによる制動力が高められ、スロットル操作のみでメリハリのある走行フィーリングを得ることが可能となる。なお、走行中に12ボルト発電から18ボルト発電に切り替えるトリガは、スロットル開度が一定の状態が所定時間の間継続したこと等に設定してもよい。この設定によれば、高速クルーズ走行からの追い越し加速時にACGスタータモータによる加速アシストを得ることが可能となる。また、スロットル開度がゼロとされたことや、所定開度以下とされたことをトリガとしてもよい。
【0060】
なお、ACGスタータモータ8の18ボルト発電によって第1キャパシタE1および第2キャパシタE2が満充電されるまでの時間は、キャパシタ容量や充電開始時の容量に応じて任意に設定される。
【0061】
図9は、エンジン始動時または加速アシスト中で、バッテリおよび2つのキャパシタを直列接続して計48ボルトでACGスタータモータ8を駆動する場合の動作説明図である。前記したように、モータ駆動制御部6は、エンジンの始動時に、FET4a〜4fをスイッチング制御してバッテリ3の電力でACGスタータモータ8を同期電動機として駆動することができる。さらに、モータアシスト制御部6aは、アイドルストップ制御による一時停止からの再始動時および走行中に加速アシストが必要な場合に、バッテリ3と第1キャパシタE1および第2キャパシタE2とを直列接続して、計48ボルトの電圧でACGスタータモータ8を駆動することができる。
【0062】
このとき、チャージポンプ回路9は、バッテリ保護スイッチである第1FET9aがオフとされる一方、第2FET9bおよび第5FET9eをオフに切り替えると共に、第3FET9cおよび第6FET9fをオンに切り替えることで、バッテリ3、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2が直列接続される。Cラインに接続される第4FET9dおよび第7FET9gはオフにされる。
【0063】
そして、全波整流器4は、FET4b,4c,4eがオンとされ、計48ボルトの電圧でACGスタータモータ8が駆動される。第1キャパシタE1および第2キャパシタE2から電力を供給できる時間は、キャパシタの容量や各種条件に左右されるが任意に設定してよく、コーナー出口の立ち上がり加速や高速道路での追い越し加速等の加速要求に応じて設定される。
【0064】
なお、前記したように、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2は、走行中、常に12ボルトで充電されており、スロットルオフをトリガとして18ボルトへの昇圧充電が実行されるが、18ボルトへの昇圧が完了する前にスロットル操作がされれば、その時点での電圧で直列接続による加速アシストを行うことができる。同様に、18ボルトへの昇圧充電を経なくても、例えば、スロットル開度の変化率が所定値を超えたことをトリガとして、計36ボルトの電圧で加速アシストを行うようにしてもよい。また、加速アシストを実行するトリガは、スロットル開度が所定の閾値を超えた場合としてもよい。
【0065】
図10は、エンジンが運転中で、アシスト制御後にキャパシタの充電待ちをしている状態の動作説明図である。エンジン再始動時のアシスト制御または走行中の加速アシスト直後は、エンジンEが運転中であり、ACGスタータモータ8の12ボルト発電によって第1キャパシタE1および第2キャパシタE2の12ボルト充電が速やかに開始される。また、第2FET9bおよび第5FET9eをオンにすると共に、第3FET9cおよび第6FET9fをオフとすることで第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を並列接続し、さらに、第4FET9dおよび第7FET9gをオンにすることで、ACGスタータモータ8の発電電力を第1キャパシタE1および第2キャパシタE2に供給する。このとき、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2の充電を優先して、バッテリ保護スイッチとしての第1FET9aはオフとされる。燃料噴射、点火系等の電力負荷には、バッテリ3から電力が供給される。そして、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2が満充電となると、第1FET9aをオンに切り替えて、図5に示す12ボルト充電に移行する。
【0066】
上記したように、本実施形態に係る車両のモータ制御装置によれば、定格電圧が12ボルトのバッテリ3と、定格電圧が12ボルトより大きい18ボルトの第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を備え、通常走行中はいずれもACGスタータモータ8の発電電力で12ボルト充電しておき、スロットルオフをトリガとしてACGスタータモータ8を18ボルト発電に切り替えて第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を18ボルトに昇圧充電し、スロットル操作に応じてバッテリ3、第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を直列接続して計48ボルトの加速アシストをすることができる。また、アイドルストップ制御によるエンジン停止中には、全波整流器4の昇圧チョッパ制御によって第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を18ボルトに昇圧充電して、再始動時に第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を直列接続して計48ボルトの始動アシストをすることができる。このような効果を奏する本願発明によれば、既存のシステムを以下のように改良することが可能となる。
【0067】
まず、エンジンの始動を容易とするために、スタータスイッチ操作に応じてACGスタータモータでクランク軸を圧縮上死点前まで逆回転させる巻き戻し制御や、アイドルストップ制御によりエンジンを一時停止する際に、ACGスタータモータでクランク軸を圧縮上死点前まで逆回転させるスイングバック制御が知られている。これに対し、上記したバッテリとキャパシタの直列接続によるアシスト制御を適用すれば、エンジンの始動性が大幅に向上するため、巻き戻し制御やスイングバック制御を廃止することが可能となる。これにより、始動時および再始動時のタイムラグを圧縮すると共に、制御を簡略化することが可能となる。
【0068】
また、エンジン始動時に第1キャパシタE1および第2キャパシタE2を直列接続して始動アシストを行うのであれば、十分な発電容量を確保できる範囲内でACGスタータモータを小型化して、車体の軽量化を図ることができる。
【0069】
さらに、発進クラッチに遠心クラッチを適用すると共に、アイドルストップ制御を実行する車両において、渋滞走行等でエンジンの一時停止と再始動が繰り返されると、アイドルストップ状態からの再発進時に遠心クラッチが接続されるまでのタイムラグを感じやすくなることから、ある程度以上の速度まで上昇させた通常走行後の信号待ち等の場合は短時間でエンジンを停止させるのに対し、低速での走行と停車を繰り返す渋滞走行ではエンジン停止までの時間を延長するようにした構成が知られている。これに対し、上記したバッテリとキャパシタの直列接続によるアシスト制御を適用すれば、遠心クラッチが接続されるまでの時間を短縮できるため、エンジン停止までの時間を延長する必要がなくなり、燃料消費量を低減することが可能となる。
【0070】
なお、バッテリおよびキャパシタの形状や構造、定格電圧や容量、チャージポンプ回路の構成、キャパシタの個数、FETの個数や構造等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。例えば、昇圧チョッパ制御によるキャパシタの昇圧充電を、イグニッションスイッチのオンをトリガとして実行し、スタータスイッチの操作に応じてバッテリとキャパシタとを直列接続してACGスタータモータを駆動するようにしてもよい。本発明に係る車両のモータ制御装置は、自動二輪車に限られず、三輪車や四輪車等の種々の車両に適用することが可能である。
【符号の説明】
【0071】
1…自動二輪車(車両)、2…クランクシャフト、3…バッテリ(第1蓄電手段)、4…全波整流器、5…ECU(制御部)、6…モータ駆動制御部、7…充電制御部、8…ACGスタータモータ、35…ステータコイル、9…チャージポンプ回路、9a…バッテリ保護スイッチ(第1蓄電手段保護スイッチ)、9b〜9g…FET、50…スロットル開度センサ、E1…第1キャパシタ(第2蓄電手段)、E2…第2キャパシタ(第2蓄電手段)、V1…第1定格電圧、V2…第2定格電圧
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10

【手続補正書】
【提出日】2019年8月8日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジン(E)と同期回転してモータまたは発電機として機能するACGスタータモータ(8)と、前記ACGスタータモータ(8)による発電を制御する制御部(5)と、発電された電力によって充電される第1蓄電手段(3)および第2蓄電手段(E1,E2)とを含む車両のモータ制御装置において、
前記ACGスタータモータ(8)が、三相全波整流器(4)に接続されたステータコイル(35)を有し、
前記第1蓄電手段(3)の定格電圧である第1定格電圧(V1)より、前記第2蓄電手段(E1,E2)の定格電圧である第2定格電圧(V2)の方が大きい値に設定されており、
前記第2蓄電手段(E1,E2)を含むチャージポンプ回路(9)に、前記第1蓄電手段(3)および前記三相全波整流器(4)が接続されており、
前記制御部(5)は、前記第1蓄電手段(3)と前記第2蓄電手段(E1,E2)とを並列接続した状態で、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第1定格電圧(V1)となるように充電する第1充電手段(7a)と、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)となるように充電する第2充電手段(7b)とを切り替え可能に構成されており、
前記チャージポンプ回路(9)に、前記第2定格電圧(V2)が前記第1蓄電手段(3)に印加されないように回路を切り替える第1蓄電手段保護スイッチ(9a)が設けられており、
前記制御部(5)は、前記チャージポンプ回路(9)に含まれる各スイッチを制御して、前記第1定格電圧(V1)で充電された前記第1蓄電手段(3)および前記第2定格電圧(V2)で充電された前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して、前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給可能に構成されていることを特徴とする車両のモータ制御装置。
【請求項2】
前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の運転中に、前記ACGスタータモータ(8)の発電電圧を前記第1定格電圧(V1)から前記第2定格電圧(V2)に切り替える手段であり、
前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の出力を調整するスロットル操作子(47)の閉操作時に、前記第2充電手段(7b)を適用することで前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)まで充電し、
前記制御部(5)は、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項3】
前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の運転中に、前記ACGスタータモータ(8)の発電電圧を前記第1定格電圧(V1)から前記第2定格電圧(V2)に切り替える手段であり、
前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の出力を調整するスロットル操作子(47)が一定開度で所定時間経過した時に、前記第2充電手段(7b)を適用することで前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)まで充電し、
前記制御部(5)は、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項4】
前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の停止中に、前記三相全波整流器(4)を昇圧チョッパ制御することで、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)で充電する手段であり、
前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の始動時に、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項5】
前記制御部(5)は、前記第2蓄電手段(E1,E2)が前記第2定格電圧(V2)まで昇圧されていない場合でも、スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行することを特徴とする請求項4に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項6】
前記制御部(5)が、所定の停止条件が満たされると前記エンジン(E)を停止すると共に、所定の再始動条件が満たされるとエンジン(E)を再始動するアイドルストップ制御を実行し、
前記制御部(5)は、前記アイドルストップ制御による再始動時に前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行すると共に、車両の電源をオンにしてスタータスイッチを操作して実行する通常の始動時には、前記第1蓄電手段(3)から前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給するように構成されていることを特徴とする請求項4または5に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項7】
前記制御部(5)は、前記第2蓄電手段(E1,E2)が前記第2定格電圧(V2)まで昇圧されていない場合でも、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行することを特徴とする請求項2または3に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項8】
前記チャージポンプ回路(9)が、前記第2蓄電手段(E1,E2)を2つ(E1とE2の両方)有する2段チャージポンプ回路であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の車両のモータ制御装置。
【請求項9】
前記第1蓄電手段(3)がバッテリであり、
前記第2蓄電手段(E1,E2)がキャパシタであることを特徴とする請求項1ないし
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0007】
前記目的を達成するために、本発明は、エンジン(E)と同期回転してモータまたは発電機として機能するACGスタータモータ(8)と、前記ACGスタータモータ(8)による発電を制御する制御部(5)と、発電された電力によって充電される第1蓄電手段(3)および第2蓄電手段(E1,E2)とを含む車両のモータ制御装置において、前記ACGスタータモータ(8)が、三相全波整流器(4)に接続されたステータコイル(35)を有し、前記第1蓄電手段(3)の定格電圧である第1定格電圧(V1)より、前記第2蓄電手段(E1,E2)の定格電圧である第2定格電圧(V2)の方が大きい値に設定されており、前記第2蓄電手段(E1,E2)を含むチャージポンプ回路(9)に、前記第1蓄電手段(3)および前記三相全波整流器(4)が接続されており、前記制御部(5)は、前記第1蓄電手段(3)と前記第2蓄電手段(E1,E2)とを並列接続した状態で、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第1定格電圧(V1)となるように充電する第1充電手段(7a)と、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)となるように充電する第2充電手段(7b)とを切り替え可能に構成されており、前記チャージポンプ回路(9)に、前記第2定格電圧(V2)が前記第1蓄電手段(3)に印加されないように回路を切り替える第1蓄電手段保護スイッチ(9a)が設けられており、前記制御部(5)は、前記チャージポンプ回路(9)に含まれる各スイッチを制御して、前記第1定格電圧(V1)で充電された前記第1蓄電手段(3)および前記第2定格電圧(V2)で充電された前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して、前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給可能に構成されている点に第1の特徴がある。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0014】
また、前記チャージポンプ回路(9)が、前記第2蓄電手段(E1,E2)を2つ(E1とE2の両方)有する2段チャージポンプ回路である点に第8の特徴がある。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0016】
第1の特徴によれば、エンジン(E)と同期回転してモータまたは発電機として機能するACGスタータモータ(8)と、前記ACGスタータモータ(8)による発電を制御する制御部(5)と、発電された電力によって充電される第1蓄電手段(3)および第2蓄電手段(E1,E2)とを含む車両のモータ制御装置において、前記ACGスタータモータ(8)が、三相全波整流器(4)に接続されたステータコイル(35)を有し、前記第1蓄電手段(3)の定格電圧である第1定格電圧(V1)より、前記第2蓄電手段(E1,E2)の定格電圧である第2定格電圧(V2)の方が大きい値に設定されており、前記第2蓄電手段(E1,E2)を含むチャージポンプ回路(9)に、前記第1蓄電手段(3)および前記三相全波整流器(4)が接続されており、前記制御部(5)は、前記第1蓄電手段(3)と前記第2蓄電手段(E1,E2)とを並列接続した状態で、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第1定格電圧(V1)となるように充電する第1充電手段(7a)と、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)となるように充電する第2充電手段(7b)とを切り替え可能に構成されており、前記チャージポンプ回路(9)に、前記第2定格電圧(V2)が前記第1蓄電手段(3)に印加されないように回路を切り替える第1蓄電手段保護スイッチ(9a)が設けられており、前記制御部(5)は、前記チャージポンプ回路(9)に含まれる各スイッチを制御して、前記第1定格電圧(V1)で充電された前記第1蓄電手段(3)および前記第2定格電圧(V2)で充電された前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して、前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給可能に構成されているので、通常の車両に備えられる第1蓄電手段としての鉛バッテリや電装部品等を流用しつつ、例えば、キャパシタとされる第2蓄電手段およびチャージポンプ回路を追加するのみで、第1蓄電手段および第2蓄電手段を直列接続して得られる高い電圧でACGスタータモータを駆動することができる。これにより、エンジンの始動性が大幅に高められると共に、車両の走行中に強い加速アシストを行うことが可能となる。また、第1蓄電手段保護スイッチを設けることで、第2蓄電手段を第2定格電圧まで昇圧する場合でも、例えば、鉛バッテリとされる第1定格電圧の第1蓄電手段に影響が及ぶことを防ぐことができる。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0023
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0023】
第8の特徴によれば、前記チャージポンプ回路(9)が、前記第2蓄電手段(E1,E2)を2つ(E1とE2の両方)有する2段チャージポンプ回路であるので、例えば、第1蓄電手段の定格電圧が12ボルト、第2蓄電手段の定格電圧が18ボルトである場合は、計48ボルトの高電圧でACGスタータモータを駆動することが可能となる。これにより、良好な始動性および加速レスポンスを得ることができる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0032
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0032】
操向ハンドル60の右側には、運転者が操作するスロットル操作子47としてのスロットルグリップの開度を検知するスロットル開度センサ50が配設されている。ヘッドパイプ85の前方には、制御部としてのECU5が配設されている。シート62の下方には、ACGスタータモータ8に電力を供給する第1蓄電手段としてのバッテリ3、第2蓄電手段としての第1キャパシタE1および第2キャパシタE2が配設されている。第1キャパシタE1および第2キャパシタE2は、一般的な鉛蓄電池であるバッテリ3より小型軽量であり、設置スペースの増大は最小限に抑えられている。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0035
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0035】
エンジンEのクランクシャフト(クランク軸)2に連結されるACGスタータモータは、U,V,W相からなるステータコイル35を備え、ステータコイル35は全波整流器4に接続される。全波整流器4には、チャージポンプ回路9が接続される。チャージポンプ回路9には、第1キャパシタE1、第2キャパシタE2、第1蓄電手段保護スイッチとしてのバッテリ保護スイッチ9aが含まれる。チャージポンプ回路9にはバッテリ3が接続され、バッテリ残量センサ10の出力信号はECU5に入力される。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0041
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0041】
ラインBとラインCとの間に構成されるチャージポンプ回路9は、スイッチング素子としての7個のFET(9a,9b,9c,9d,9e,9f,9g)と、6個のダイオード(10b,10c,10d,10e,10f,10g)と、2個のキャパシタ(E1,E2)と、2個の抵抗(11a,11b)とを含んでおり、2個のキャパシタE1,E2をそれぞれ18ボルトに昇圧充電することが可能に構成されている。2個のキャパシタE1,E2には、大電流を流せると共に出力時間が長い、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等を適用することができる。本実施例では、キャパシタを適用したが、コンデンサであっても、リチウムイオンバッテリでもよく、種々の蓄電装置を適用可能である。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0043
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0043】
第1キャパシタE1は、第1FET9aの上流側から分岐するライン上に設けられており、その上下に第2FET9bおよび第3FET9cが並列接続により配設されている。第3FET9cの下流側には、ACGスタータモータ8への充電電流の逆流を防ぐ第2ダイオード10cが配設されている。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0044
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0044】
第1キャパシタE1とラインCとの間には、第4FET9dと、大電流が流れるのを防ぐ第1抵抗11aと、第1キャパシタE1の放電を防止する第7ダイオード10dが設けられている。第2FET9bおよび第3FET9cの下流側には、第2キャパシタE2が配設されており、その上下に第5FET9eおよび第6FET9fが並列接続により配設されている。第2キャパシタE2とラインCとの間には、第7FET9gと、大電流が流れるのを防ぐ第2抵抗11bと、第2キャパシタE2の放電を防止する第6ダイオード10gが設けられている。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0045
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0045】
第5FET9eの下流側には、昇圧された18ボルトの電力が灯火器等の電装機器へ印加されないようにする第4ダイオード10eが配設されており、第6FET9fの下流側には、ACGスタータモータ8の発電電流の逆流を防ぐ第5ダイオード10fが配設されている。第4ダイオード10eおよび第5ダイオード10fの下流側は、第3ダイオード10bの下流側でラインBに接続されている。
8のいずれかに記載の車両のモータ制御装置。

【手続補正書】
【提出日】2019年8月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
エンジン(E)と同期回転してモータまたは発電機として機能するACGスタータモータ(8)と、前記ACGスタータモータ(8)による発電を制御する制御部(5)と、発電された電力によって充電される第1蓄電手段(3)および第2蓄電手段(E1,E2)とを含む車両のモータ制御装置において、
前記ACGスタータモータ(8)が、三相全波整流器(4)に接続されたステータコイル(35)を有し、
前記第1蓄電手段(3)の定格電圧である第1定格電圧(V1)より、前記第2蓄電手段(E1,E2)の定格電圧である第2定格電圧(V2)の方が大きい値に設定されており、
前記第2蓄電手段(E1,E2)を含むチャージポンプ回路(9)に、前記第1蓄電手段(3)および前記三相全波整流器(4)が接続されており、
前記制御部(5)は、前記第1蓄電手段(3)と前記第2蓄電手段(E1,E2)とを並列接続した状態で、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第1定格電圧(V1)となるように充電する第1充電手段(7a)と、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)となるように充電する第2充電手段(7b)とを切り替え可能に構成されており、
前記チャージポンプ回路(9)に、前記第2定格電圧(V2)が前記第1蓄電手段(3)に印加されないように回路を切り替える第1蓄電手段保護スイッチ(9a)が設けられており、
前記制御部(5)は、前記チャージポンプ回路(9)に含まれる各スイッチを制御して、前記第1定格電圧(V1)で充電された前記第1蓄電手段(3)および前記第2定格電圧(V2)で充電された前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して、前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給可能に構成されていることを特徴とする車両のモータ制御装置。
【請求項2】
前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の運転中に、前記ACGスタータモータ(8)の発電電圧を前記第1定格電圧(V1)から前記第2定格電圧(V2)に切り替える手段であり、
前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の出力を調整するスロットル操作子(47)の閉操作時に、前記第2充電手段(7b)を適用することで前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)まで充電し、
前記制御部(5)は、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項3】
前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の運転中に、前記ACGスタータモータ(8)の発電電圧を前記第1定格電圧(V1)から前記第2定格電圧(V2)に切り替える手段であり、
前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の出力を調整するスロットル操作子(47)が一定開度で所定時間経過した時に、前記第2充電手段(7b)を適用することで前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)まで充電し、
前記制御部(5)は、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項4】
前記第2充電手段(7b)が、前記エンジン(E)の停止中に、前記三相全波整流器(4)を昇圧チョッパ制御することで、前記第2蓄電手段(E1,E2)を前記第2定格電圧(V2)で充電する手段であり、
前記制御部(5)は、前記エンジン(E)の始動時に、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行することを特徴とする請求項1に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項5】
前記制御部(5)は、前記第2蓄電手段(E1,E2)が前記第2定格電圧(V2)まで昇圧されていない場合でも、スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行することを特徴とする請求項4に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項6】
前記制御部(5)が、所定の停止条件が満たされると前記エンジン(E)を停止すると共に、所定の再始動条件が満たされるとエンジン(E)を再始動するアイドルストップ制御を実行し、
前記制御部(5)は、前記アイドルストップ制御による再始動時に前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する始動アシスト制御を実行すると共に、車両の電源をオンにしてスタータスイッチを操作して実行する通常の始動時には、前記第1蓄電手段(3)から前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給するように構成されていることを特徴とする請求項4または5に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項7】
前記制御部(5)は、前記第2蓄電手段(E1,E2)が前記第2定格電圧(V2)まで昇圧されていない場合でも、前記スロットル操作子(47)の開操作に応じて、前記第1蓄電手段(3)および前記第2蓄電手段(E1,E2)を直列接続して前記ACGスタータモータ(8)に電力を供給する加速アシスト制御を実行することを特徴とする請求項2または3に記載の車両のモータ制御装置。
【請求項8】
前記チャージポンプ回路(9)が、前記第2蓄電手段(E1,E2)を2つ(E1とE2の両方)有する2段チャージポンプ回路であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の車両のモータ制御装置。
【請求項9】
前記第1蓄電手段(3)がバッテリであり、
前記第2蓄電手段(E1,E2)がキャパシタであることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載の車両のモータ制御装置。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0045
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0045】
第5FET9eの下流側には、昇圧された18ボルトの電力が灯火器等の電装機器へ印加されないようにする第4ダイオード10eが配設されており、第6FET9fの下流側には、ACGスタータモータ8の発電電流の逆流を防ぐ第5ダイオード10fが配設されている。第4ダイオード10eおよび第5ダイオード10fの下流側は、第3ダイオード10bの下流側でラインBに接続されている
【国際調査報告】