JP6034504B2 - アイドルストップ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、アイドルストップ制御装置に係り、特に、所定の条件下でエンジンの停止と再始動とを行うアイドルストップ制御装置に関する。

従来から、信号待ち等で車両が一時停止している間を想定し、所定の停止条件が満たされるとエンジンを停止させて燃料消費の低減を図ると共に、乗員の操作に伴って再始動条件が満たされるとセルモータでエンジンを再始動するようにしたアイドルストップ制御が知られている。このアイドルストップによるエンジンの停止中は、エンジンに連結された発電機も停止している一方、灯火装置等の電装部品は通電している。したがって、再始動時に車載バッテリからセルモータに供給する電力が十分に確保されるように、バッテリ充電量の低下状態を考慮する必要がある。

特許文献１には、アイドルストップ制御中にバッテリの充電状態を検知して、アイドルストップ制御に適した状態でない場合は、乗員の操作がなくとも自動的にエンジンを再始動するようにしたアイドルストップ制御装置が開示されている。この特許文献１の技術では、バッテリ充電量に応じた発電量のフィードバック制御を行っており、エンジンの再始動後、バッテリ充電状態が回復するまでは、発電機の駆動回路を遅角制御して発電量を増大させるように構成されている。

また、特許文献２には、アクチュエータでスロットルバルブを駆動するＴＢＷ（スロットル・バイ・ワイヤ）を備えた自動二輪車のアイドルストップ制御装置が開示されている。このアイドルストップ制御装置では、アイドルストップ制御によるエンジン停止から再始動した際に、再始動後の所定時間の間は、不意の発進を防止するために乗員のスロットル操作に対する実際のスロットルバルブ開度を小さくする出力抑制制御が行われる。

特開２０１０−１６３８７９号公報 国際公開２０１２／１２８０２１号公報

ところで、遅角制御により発電量を増大させる制御を行うと、エンジン負荷が増大することにより駆動輪に伝達される出力が相対的に低下する。これにより、同じスロットル開度でも同じ加速感が得られないという感覚を乗員に与える可能性が生じる。しかしながら、特許文献１では、このようなドライバビリティへの影響は検討されていなかった。

また、特許文献１の技術では、発電量を増大させる制御が実行中であることを乗員に報知することは検討されていなかった。

さらに、特許文献２の技術では、エンジンの出力抑制制御によって不意の発進を防ぐことができるものの、バッテリ充電量が不足している場合はこれを補うために発電量を増大させることでエンジン負荷が増大する。このエンジン負荷の増大により、駆動輪に伝達される出力が相対的に低下してドライバビリティに影響を与える可能性があることは検討されていなかった。

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決し、エンジン再始動後のドライバビリティを向上させることができるアイドルストップ制御装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、エンジン（１４）の回転駆動力によって発電する発電機（１８）と、前記発電機（１８）の発電電力で充電されるバッテリ（１９）と、前記バッテリ（１９）の充電状態に応じて前記発電機（１８）の発電量を増減させる充電制御手段（４６）と、所定のエンジン停止条件が満たされると前記エンジン（１４ａ）を停止するアイドルストップ制御手段（４５）と、前記バッテリ（１９）の充電状態を検知する充電状態検知手段（４１）と、前記エンジン（１４ａ）の出力を調整するために運転者によって操作されるスロットル操作子（５）と、前記スロットル操作子（５）の操作量に応じた前記エンジン（１４ａ）の出力を制御するエンジン出力制御手段（４７）とを有し、前記充電状態検知手段（４１）で検知された充電状態に基づいて、前記アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定された場合に、前記充電制御手段（４６）によって前記発電機（１８）の発電量を増大させるようにしたアイドルストップ制御装置において、前記エンジン出力制御手段（４７）は、前記充電制御手段（４６）により発電機の発電量を増大させる充電補強制御が実行されると、これに対応して、前記スロットル操作子（５）の操作量に対する前記エンジン（１４ａ）の出力を通常時より大きくする出力増加制御を実行する点に第１の特徴がある。

また、前記充電制御手段（４６）は、進角遅角制御を行うものであり、前記発電機（１８）の発電量を増大させる充電補強制御は、通常発電の場合に比べて、最大遅角を増加させる制御を実行するものである点に第２の特徴がある。

また、前記充電補強制御において適用される前記最大遅角（Ｈｍａｘ）は、通常発電の最大遅角（Ｕｍａｘ）に対して、１５〜３５％の間で増加率（Ｃ）が設定される点に第３の特徴がある。

また、前記充電状態検知手段（４１）で検知された充電状態に基づいて前記アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定された場合は、運転者に対して、警告が発せられて、前記充電補強制御および出力増加制御が実行される点に第４の特徴がある。

また、エンジン（１４）の回転駆動力によって発電する発電機（１８）と、前記発電機（１８）の発電電力で充電されるバッテリ（１９）と、前記バッテリ（１９）の充電状態に応じて前記発電機（１８）の発電量を増減させる充電制御手段（４６）と、所定のエンジン停止条件が満たされると前記エンジン（１４ａ）を停止すると共に、所定のエンジン再始動条件が満たされると前記エンジン（１４ａ）を再始動するアイドルストップ制御手段（４５）と、前記バッテリ（１９）の充電状態を検知する充電状態検知手段（４１）と、前記エンジン（１４ａ）の出力を調整するために運転者によって操作されるスロットル操作子（５）と、前記スロットル操作子（５）の操作量に応じた前記エンジン（１４ａ）の出力を制御するエンジン出力制御手段（４７）とを有し、前記充電状態検知手段（４１）で検知された充電状態に基づいて、前記アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定された場合に、前記エンジン（１４ａ）を自動的に再始動するアイドルストップ制御装置において、前記エンジン出力制御手段（４７）は、前記アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定されて前記エンジン（１４ａ）が自動的に再始動する際に、所定条件が満たされるまでの間、前記スロットル操作子（５）の操作量に対するスロットルバルブ（６３）の開度を通常時より小さくするスロットルバルブ駆動抑制制御を実行し、前記所定条件が満たされると、前記スロットルバルブ駆動抑制制御を終了すると共に、前記充電制御手段（４６）により前記発電機（１８）の発電量を増大させる充電補強制御と、前記スロットル操作子（５）の操作量に対する前記エンジン（１４ａ）の出力を通常時より大きくする出力増加制御とを実行する点に第５の特徴がある。

また、前記アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定された場合に、前記エンジン（１４ａ）を自動的に再始動すると共に、音または灯火によって運転者に警告を発する警告手段（５０）を具備する点に第６の特徴がある。

また、前記所定条件は、前記エンジン再始動の後、所定時間（Ｔ）が経過することで満たされ、前記スロットルバルブ駆動抑制制御は、前記スロットル操作子（５）の操作量に比して前記スロットルバルブ（６３）の開度を小さく設定して前記エンジン（１４ａ）の出力を通常時より小さくする出力抑制制御を含む点に第７の特徴がある。

さらに、前記所定条件は、前記エンジン（１４ａ）の再始動時に前記発電機（１８）を発動機として駆動する際に、前記エンジン（１４ａ）が燃焼により自発回転する前の所定回転数に達することで満たされ、前記スロットルバルブ駆動抑制制御は、前記スロットル操作子（５）の操作に関わらず前記スロットルバルブ（６３）を開かないようにするポンピングロス低減制御を含む点に第８の特徴がある。

第１の特徴によれば、エンジン出力制御手段は、充電制御手段により発電機の発電量を増大させる充電補強制御が実行されると、これに対応して、スロットル操作子の操作量に対するエンジンの出力を通常時より大きくする出力増加制御を実行するので、発電量の増大に伴うエンジン負荷の増大をエンジンの出力の増加によって補うことで、発電量を増大させる充電補強制御の実行中も運転者の意志に沿った駆動輪出力が得られることとなる。これにより、良好なドライバビリティを保つことが可能となる。

第２，３の特徴によれば、充電制御手段は、進角遅角制御を行うものであり、発電機の発電量を増大させる充電補強制御は、通常発電の場合に比べて、最大遅角を増加させる制御を実行するものであり、充電補強制御において適用される最大遅角は、通常発電の最大遅角に対して、１５〜３５％の間で増加率が設定されるので、出力増加制御を実行する中で迅速かつ確実に充電補強制御を行うと共に、通常発電の場合は、過剰な発電を抑えて負荷を減らし、出力増加制御の出力増加を抑制することができる。これにより、燃費の向上が期待できる。

第４の特徴によれば、充電状態検知手段で検知された充電状態に基づいてアイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定された場合は、運転者に対して、警告が発せられて、充電補強制御および出力増加制御が実行されるので、警告により運転者が制御状態を認識することができる。これにより、自らのスロットルコントロールで充電を加速したり燃料消費を抑制することができる。

第５の特徴によれば、エンジン出力制御手段は、アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定されてエンジンが自動的に再始動する際に、所定条件が満たされるまでの間、スロットル操作子の操作量に対するスロットルバルブの開度を通常時より小さくするスロットルバルブ駆動抑制制御を実行し、所定条件が満たされると、スロットルバルブ駆動抑制制御を終了すると共に、充電制御手段により発電機の発電量を増大させる充電補強制御と、スロットル操作子の操作量に対するエンジンの出力を通常時より大きくする出力増加制御とを実行するので、バッテリ充電量の低下に伴うエンジン再始動時において、運転者のスロットル操作に関わらず始動時に望ましい適切なスロットルバルブの開閉制御を行うことができる。また、スロットルバルブ駆動抑制制御の後は、発電量を増大させてバッテリ充電量を補いつつ、発電量の増大に伴うエンジン負荷の増大に対応するようにエンジン出力を増大させることで、運転者の意志に沿った駆動輪出力が得られる。これにより、バッテリ充電量の確保と良好なドライバビリティとを両立することが可能となる。

第６の特徴によれば、アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定された場合に、エンジンを自動的に再始動すると共に、音または灯火によって運転者に警告を発する警告手段を具備するので、バッテリ充電量の低下に伴ってエンジンが再始動したことを運転者に警告することで、運転者が再始動に気づかずにスロットルを操作することを防ぐことができる。

第７の特徴によれば、所定条件は、エンジン再始動の後、所定時間が経過することで満たされ、スロットルバルブ駆動抑制制御は、スロットル操作子の操作量に比してスロットルバルブの開度を小さく設定してエンジンの出力を通常時より小さくする出力抑制制御を含むので、スロットルバルブ駆動抑制制御を終了して充電補強制御および出力増加制御を開始するタイミングを容易に設定することができ、エンジン始動時の出力抑制制御をスムーズに実行することが可能となる。

第８の特徴によれば、所定条件は、エンジンの再始動時に発電機を発動機として駆動する際に、エンジンが燃焼により自発回転する前の所定回転数に達することで満たされ、スロットルバルブ駆動抑制制御は、スロットル操作子の操作に関わらずスロットルバルブを開かないようにするポンピングロス低減制御を含むので、エンジン始動時のポンピングロスを低減することができる。

本発明の一実施形態に係るアイドルストップ制御装置を適用した自動二輪車の左側面図である。 自動二輪車の正面図である。 自動二輪車のハンドルまわりの一部拡大図である。 メータユニットの正面図である。 アイドルストップ制御装置およびその周辺構成を示すブロック図である。 ＡＣＧスタータモータの制御システムの回路図である。 充電補強制御による遅角制御の原理説明図である。 バッテリ上がり警告制御の流れを示すフローチャートである。 バッテリ上がり警告解除制御の流れを示すフローチャートである。 充電補強制御の流れを示すフローチャートである。 発電負荷と発電出力との関係を示す説明図である。 発電出力と位相角との関係を示すグラフである。 再始動時スロットルバルブ制御の手順を示すフローチャートである。 出力抑制制御が実行された際のスロットルバルブ開度の変化を示すグラフである。 バッテリ充電量の低下に伴うエンジン再始動制御の手順を示すフローチャートである。

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アイドルストップ制御装置が適用された自動二輪車１の左側面図である。また、図２は、自動二輪車１の正面図である。

自動二輪車１は、車体前後方向に伸びるまたぎ部１１の車幅方向左右に、乗員が足を乗せる低床フロア１２が設けられたスクータ型車両である。車体フレーム２の前端部には、ステアリングステム４を回動自在に軸支するヘッドパイプ３が結合されている。ステアリングステム４の上部には車幅方向に伸びる操向ハンドル２１が取り付けられ、一方の下部には、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６が取り付けられている。フロントフォーク６には、前輪ＷＦを覆うフロントフェンダ７が固定されている。

ヘッドパイプ３の前方には、電力負荷としての補機類に電力を供給するバッテリ１９と、エンジンの点火装置や燃料噴射装置等を制御するＥＣＵ４０が配設されている。このバッテリ１９およびＥＣＵ４０を覆うように形成されるフロントカウル８には、前照灯（ヘッドライト）９およびウインドスクリーン１０が取り付けられている。前照灯９の車幅方向両端部の内部にはウインカ装置２０が配設されている。

車体フレーム２の後端部には、シートカウル１６およびシート１５を支持するリヤフレーム１７が結合されている。燃料タンク１３は、またぎ部１１の内部で車体フレーム２を上方から覆うように配設されている。燃料タンク１３の後方には、後輪ＷＲが回転自在に軸支されたユニットスイング式のパワーユニット１４が取り付けられている。パワーユニット１４の前端には、シリンダを車体前後方向に指向させたエンジン１４ａが一体に設けられている。パワーユニット１４の後部には、ベルト式の無段変速機が内設された伝動ケース２４が一体に設けられており、この伝動ケース２４の上部にエアクリーナボックス２５が取り付けられている。パワーユニット１４は、リヤフレーム１７の前方側で揺動自在に軸支されると共に、リヤフレーム１７の後方側でリヤショック２６に吊り下げられるように支持されている。

本実施形態に係るパワーユニット１４は、駆動源としてのエンジン１４ａを始動するスタータモータ（セルモータ）およびエンジン１４ａの回転駆動力で発電する発電機とを一体にしたＡＣＧスタータモータ１８を備えている。なお、このスタータモータおよび発電機の構成は種々の変形が可能であり、例えば、スタータモータと発電機とを別個独立させて設けてもよい。また、ＡＣＧスタータモータ１８を補助モータとして使用し、走行時にエンジンおよびモータを併用するハイブリッド車両を構成することもできる。

図３は、自動二輪車１のハンドルまわりの一部拡大図である。操向ハンドル２１は、ハンドルバーの左右端部に、ハンドルグリップ５（５Ｌ，５Ｒ）、前後ブレーキの操作レバー２１ａ，２１ｂ、ハンドルスイッチのスイッチボックスを取り付けた構成とされている。操向ハンドル２１は、ステアリングステム４（図１参照）の上端部に設けられたハンドルポスト２２に固定されている。右側のハンドルグリップ５Ｒは、スロットル操作子としてのスロットルグリップであり、操向ハンドル２１に対して回動自在に取り付けられている。

右側のスイッチボックス２３には、エンジン１４ａを始動するスタータスイッチ２３ａが設けられている。また、左側のスイッチボックス２４には、前照灯の光軸切り換えスイッチ２４ａ、ホーンスイッチ２４ｂ、ウインカ装置２０を作動させるウインカスイッチ２４ｃが設けられている。ハンドルポスト２２の車体前方側には、各種の計器類が設けられたメータユニット３０が配設されている。

図４は、メータユニット３０の正面図である。ハウジング３１の略中央にはアナログ式の速度計３２が配置されており、その上部左右にはウインカ装置の作動に伴って点滅するウインカ作動灯３３が配設されている。速度計３２の右側には、デジタル式の時計・距離計３６が配設されている。速度計３２の左側には、時計・距離計３６の表示切り換えやトリップ計のリセット等を行う操作ボタン３５と、アイドルストップ制御中に作動するスタンバイランプ３４とが設けられている。さらに、速度計３２の下部左右には、燃料噴射装置の状態に応じて点灯するエンジン警告灯３８と、前照灯９をハイビームに切り換えた際に点灯する前照灯上向き表示灯３７とがそれぞれ配設されている。

スタンバイランプ３４は、走行中に所定条件が満たされてアイドルストップ制御が開始されると点灯し、その後、アイドルストップ制御中にバッテリ１９の放電が進んだ際に、点滅に切り換わることでエンジンの再始動を促す警告手段５０（図５参照）として機能する。スタンバイランプ３４の点灯パターンは、種々の変更が可能である。

図５は、本発明の一実施形態に係るアイドルストップ制御装置およびその周辺構成を示すブロック図である。ＥＣＵ４０には、エンジン出力制御手段４７を介して点火装置５４および燃料噴射装置５５を制御することで、アイドルストップ制御を実行するアイドルストップ制御手段４５と、エンジン出力制御手段４７と、バッテリ１９の充電状態に基づいてアイドルストップ制御に適した状態か否かを判定するアイドルストップ許可判定手段４２と、バッテリ１９の充電状態を検知する充電状態検知手段４１と、ＡＣＧスタータモータ１８の発電量を制御する充電制御手段４６と、アクチュエータによりスロットルバルブ６３を開閉するスロットルバルブ駆動手段４８とが含まれる。

なお、アイドルストップ制御によるエンジン１４ａの停止は、燃料噴射装置５５の停止のみで行ってもよい。また、アイドルストップ状態からの再始動時には、アイドルストップ制御手段４５の指令によりバッテリ１９の電力がＡＣＧスタータモータ１８に供給されると共に、エンジン出力制御手段４７によって、燃料噴射装置５５および点火装置５４が駆動され、さらに、スロットルバルブ駆動手段４８を介してスロットルバルブ６３が駆動される。

アイドルストップ許可判定手段４２には、充電値カウンタ４３およびタイマ４４からの情報が入力される。この充電値カウンタ４３およびタイマ４４の詳細は後述する。

前記したように、アイドルストップ制御手段４５は、所定条件が満たされるとエンジンを停止し、アイドルストップ制御中に発進操作が検知されるとエンジンを自動的に再始動するように設定されている。アイドルストップ制御手段４５には、自動二輪車１の車速を検知する車速センサ５１、スロットルグリップ５の開度を検知するスロットルグリップ開度センサ５２、乗員がシート１５に着座しているか否かを検知する感圧式の着座センサ５３からの情報が入力されている。アイドルストップ制御を開始する所定条件は、車速が所定値（例えば、５ｋｍ／ｈ）未満で、かつスロットル開度が所定値（例えば、５度）未満で、かつ乗員が着座していること等に設定することができる。また、アイドルストップ状態からのエンジン１４ａの再始動条件は、スロットルグリップ開度が所定開度（例えば、５度）を超えた場合等に設定することができる。

アイドルストップ制御中は、ＡＣＧスタータモータ１８による発電が行われないため、アイドルストップ制御の実行時間に伴ってバッテリ１９の放電が進むことが考えられる。例えば、本実施形態に係る前照灯９は常時点灯式とされており、前照灯９がアイドルストップ制御中でも点灯し続けることで、バッテリ１９の放電が進むこととなる。

警告手段５０は、アイドルストップ許可判定手段４２によって、バッテリ１９の充電状態がアイドルストップ制御に適した状態ではないと判定された際に、乗員にエンジンの再始動を促す警告を行うことができる。本実施形態では、前記スタンバイランプ３４（図４参照）がこれに相当する。警告手段５０は、灯火する各種の表示手段や液晶表示のほか、音を発するスピーカや振動を発するバイブレータ等で構成してもよい。

アイドルストップ制御手段４５は、充電状態検知手段４１によってバッテリ１９の充電状態がアイドルストップ制御に適した状態ではないと判定された際に、ＡＣＧスタータモータ１８を駆動してエンジン１４ａを自動的に再始動する機能を有する。

また、充電制御手段４６は、ＡＣＧスタータモータ１８の発電量を調整する制御を行う。本実施形態では、バッテリ充電量に応じたフィードバック制御として、バッテリ充電量が低下した際に、これを補うように発電量を増加する「充電補強制御」を実行する。

本実施形態に係る自動二輪車１には、吸気量を調整するスロットルバルブ６３をアクチュエータによって駆動するＴＢＷ（スロットル・バイ・ワイヤ）システムが適用されている。スロットルボディ６２内に開閉自在に軸支されるバタフライ式のスロットルバルブ６３は、ドライバ６０からの駆動信号によって回動するアクチュエータとしてのステッピングモータ６１に連結されている。

スロットルバルブ６３の回動角度は、スロットルバルブ開度センサ６４で検知される。スロットルバルブ駆動手段４８は、通常運転時においては、スロットルグリップ開度、エンジン回転数、車速等の情報に基づいて適切なスロットルバルブ開度が得られるようにドライバ６０を駆動する。スロットルグリップ開度、エンジン回転数および車速からなる３つのパラメータとスロットルバルブ開度との関係は、予め定められた三次元マップ等に規定されている。すなわち、スロットルバルブ開度は、３つのパラメータが同じであれば同じ値が導き出されることとなる。

ここで、前記したように、バッテリ充電量が低下した際には、ＡＣＧスタータモータ１８の発電量を増加する充電補強制御が実行されるが、この充電補強制御は、充電制御手段４６がＡＣＧスタータモータ１８の駆動回路を遅角制御することによって実行される。この遅角制御が行われると、発電負荷が増大する分だけエンジン負荷が大きくなるため、同じスロットルバルブ開度で運転した場合でも、駆動輪に伝達される出力が相対的に小さくなる。すなわち、充電補強制御の実行中は、乗員が同じ開度でスロットルグリップを操作しても充電補強制御が実行されていない場合に比して得られる加速感等が小さくなり、ドライバビリティの変化を感じる可能性がある。

本実施形態では、このドライバビリティの低下を防ぐために、充電補強制御中は、スロットルグリップ開度に対するスロットルバルブ開度を大きくして、低下した分の出力を補う「出力増加制御」を実行するように構成されている。この出力増加制御は、エンジン出力制御手段４７がスロットルバルブ駆動手段４８に発する指令によって実現される。

エンジンが充電不足により始動した場合、その直後に始動に気付かずに、発進しようとしてスロットルグリップを開いたときは、すでにエンジン回転数が上がっており、エンジン回転数が０よりスタートするときに比べて、早くエンジン回転が高回転側に移行し、運転者が加速に違和感を覚えることが考えられる。

そこで、アイドルストップ状態からエンジンが自動的に再始動された場合には、この再始動後、所定時間Ｔが経過するまでの間にスロットルグリップが操作された場合、エンジン出力の増加を抑制する「出力抑制制御」を実行するように構成されている。この出力抑制は、エンジン出力制御手段４７が、スロットルバルブ駆動手段４８に発する指令によって実現される。

この出力抑制制御によれば、運転者がエンジンの再始動に気付かずにスロットルグリップを操作した場合でも、運転者の加速の違和感を抑制することができる。この制御は、また、自動始動後、特定時間（例えば、２秒。運転者が自動始動に気付くのに十分な時間）経過後に、充電補強制御に移行することにもなっている。

なお、エンジン停止状態からエンジンが始動される場合には、始動後、ＡＣＧスタータモータ１８によって駆動されてエンジンが燃焼により自発回転に至らない低回転域（例えば、５００ｒｐｍ以下）においては、運転者がスロットルグリップを開き方向に操作しても、それに応じずにスロットルバルブ６３が開かないようにするポンピングロス低減制御が実行される。これにより、エンジンが燃焼に至らない回転時に吸気によるポンピングロスを低減することができ、始動時のフリクション負荷を小さくできる。このエンジン始動時の、極低回転でのポンピングロスを低減する制御は、バッテリ充電量の低下に起因してアイドルストップ状態からエンジン１４ａを再始動する際にも実行される。この制御も、エンジン出力制御手段４７がスロットルバルブ駆動手段４８に発する指令によって実現できる。

上記した各制御をまとめると、本実施形態に係るアイドルストップ制御装置は、バッテリ充電量の低下に起因してアイドルストップ状態からエンジン１４ａを再始動した際に、バッテリ充電量を補う充電補強制御およびエンジン出力を増加させる出力増加制御を行い、一方、所定条件が満たされるまでの間、スロットルグリップ５の操作量に対するスロットルバルブ６３の開度を通常時より小さくするスロットルバルブ駆動抑制制御を実行しており、このバルブ駆動は、再始動直後の出力の増加を抑制する「出力抑制制御」と、始動時のフリクションを低減する「ポンピングロス低減制御」を含むものである。

図６は、ＡＣＧスタータモータ１８の制御システムの回路図である。ＡＣＧスタータモータ１８は３相ブラシレスモータであり、ステータ７４と、ステータ７４に対向して配置され、ステータ７４の外周側で回転する不図示のロータを含む。ステータ７４には、３相のステータ巻線Ｕ、Ｖ、Ｗが巻かれている。ロータの周囲には、３０度間隔で配置した３つのホール素子７０，７１，７２からなるロータセンサ７３が設けられる。

出力制御部７６は、ステータコイルＵ、Ｖ、Ｗにそれぞれ対応したＭＯＳ−ＦＥＴ（以下、単にＦＥＴと示す）Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、およびＱ６からなるブリッジ回路構成のＤＣ−ＡＣ変換部（インバータ回路）７５が設けられる。ＦＥＴＱ１〜Ｑ６には、それぞれダイオードＤ１〜Ｄ６が並列に設けられる。

ＦＥＴＱ１とＱ４とは直列に接続され、その接続部ａはステータコイルＵに接続される。同様に、ＦＥＴＱ２とＱ５、ＦＥＴＱ３とＱ６とはそれぞれ直列に接続され、接続部ｂはステータコイルＷに接続され、接続部ｃはステータコイルＶに接続される。

ＦＥＴＱ１〜Ｑ６の各ゲートは駆動回路７８に接続される。駆動回路７８は、ホール素子７０，７１，７２の検出信号に基づいてＦＥＴＱ１〜Ｑ６の通電タイミングを決定するとともに、要求電力または要求負荷に応じて通電デューティ（オン時間／（オン時間＋オフ時間））を決定する。駆動回路７８は、ＣＰＵ７９によって決定された通電タイミングとデューティによってＦＥＴＱ１〜Ｑ６を制御する。

電源としてのバッテリ１９は出力制御部７６のパワーライン７７とグランドライン８０との間に接続される。コンデンサＣ１は、ＡＣＧスタータモータ１８を発電機として運転するときにパワーライン７７およびグランドライン８０間に生じる３相交流を平滑化する。ＣＰＵ６７は、ステータコイルＵ、Ｖ、Ｗとグランドライン８０との間の電位、および各ステータコイル間の電位を計測する機能を有する。

充電制御手段４６（図５参照）は、駆動回路６５に指令を与えることでＦＥＴの通電タイミングを制御することで、ＡＣＧスタータモータ１８の発電量を調整することができる。充電補強制御の際には、ＦＥＴを遅角制御することによって発電量を増加させる。

図７は、充電補強制御における遅角制御の原理説明図である。この図では、上から順に、Ｕ相磁極センサ出力、Ｕ相誘起電圧、Ｕ相ＦＥＴ出力、設定電圧、充電電流をそれぞれ示している。

時刻ｔ＝０では、充電補強制御による遅角制御が開始されており、検出電圧が上昇中の状態にある。これは、Ｕ相ＦＥＴ出力を、Ｕ相磁極センサの立下りパルスが入力されてから期間Ａの間だけ遅らせて立ち下げる、すなわち、Ｕ相ＦＥＴ出力の位相を遅角側へ移動させる遅角制御の実行によるものである。充電補強制御は、この遅角制御に伴ってバッテリ１９の充電量が規定値に達するまで実行される。

時刻ｔ１では、バッテリ１９の充電量が規定値に達したことに伴って、遅角制御を終了すると共に通常発電制御に戻す制御が実行される。この制御は、Ｕ相ＦＥＴ出力を、Ｕ相磁極センサの立下りパルスに合わせて立ち下げる、すなわち、Ｕ相ＦＥＴ出力の位相を進角側へ移動させることにより行われる。通常発電制御への復帰に伴い、充電電流は標準値へ向けて低下することとなる。

図８は、バッテリ上がり警告制御の流れを示すフローチャートである。前記したように、本実施形態に係るアイドルストップ制御装置は、走行中に所定条件が満たされてアイドルストップ制御が開始されると点灯し、その後、アイドルストップ制御中にバッテリ１９の放電が進んだ際に、点滅に切り換わることでエンジンの再始動を促す警告手段５０を備える。

ステップＳ１では、警告フラグが０であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ２へ進む。ステップＳ２では、エンジン回転数Ｎｅ＝０（ゼロ）であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ３へ進む。なお、ステップＳ１の判定は、車両のメインスイッチがオンであるときにのみ実行される。

ステップＳ３では、充電状態検知手段４１によって、ＡＣＧスタータモータ１８に時間ｔ１（例えば、２０ｍｓｅｃ）の通電を行うと共に、時間ｔ２（例えば、１５ｍｓｅｃ）経過時のバッテリ電圧値を計測する。これにより、ＡＣＧスタータモータ１８に通電した状態での電圧値、すなわち、負荷電圧値を計測することで、より実用的な電圧計測値を用いてバッテリ１９の充電状態を検知することが可能となる。なお、ＡＣＧスタータモータ１８への通電は、エンジン（クランク軸）の正転方向、または、これと逆方向に回転させるように行うことができる。上記の各通電時間は、ＡＣＧスタータモータ１８が回転を開始しない程度の短い時間に設定される。これにより、モータの作動音が発生することがなく、アイドルストップ制御中の静粛性を保つことができる。

続くステップＳ４では、今回計測された電圧値と前回計測された電圧値との比較が行われ、ステップＳ５では、電圧値の低下率が所定値（例えば、１％）を上回ったか否かが判定される。ステップＳ５で肯定判定されるとステップＳ６に進んで警告判定のフラグを０（ゼロ）から１に切り換える。なお、ステップＳ２，Ｓ５で否定判定されるとステップＳ１の判定に戻る。

すなわち、本実施形態では、アイドルストップ制御中のバッテリ電圧の低下率を一定時間（例えば、１分）毎に計測し、計測電圧の低下度合いが所定値を上回ると、バッテリ１９がアイドルストップ制御に適した状態ではないと判定する。そして、ステップＳ７では、バッテリ上がり計測解除制御へ移行して、一連の制御を終了する。なお、ステップＳ１で否定判定された場合は、そのままバッテリ上がり警告解除制御へ移行する。

図９は、バッテリ上がり警告解除制御の流れを示すフローチャートである。このフローチャートでは、図８に示した警告フラグ１の状態から、警告フラグ０となって再びアイドルストップ制御の実行が許可されるまでの流れを示す。本実施形態では、バッテリ１９の充電状態がどの程度回復したかを、ＡＣＧスタータモータ１８の発電制御を行う際の遅角値の変化に基づいて推測検知するように構成されている。

ステップＳ１０では、警告フラグが１であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ１１に進み、エンジンが運転中であるか否かが判定される。ステップＳ１１で肯定判定されると、ステップＳ１２において、ＡＣＧスタータモータ１８の通電角の遅角値をフィルタリング処理する。

なお、前記したように、通電角の遅角値は、ＡＣＧスタータモータ１８の発電出力を調整する値であり、例えば、回転速度が同じ場合、遅角値を大きくすると発電量が増大し、遅角値を小さくすると発電量が低減する。本実施形態では、発電機の作動中は、バッテリの充電状態に応じて遅角値が適切な値になるようにフィードバック制御を行っているが、バッテリ１９の充電量が所定値以下となった場合は、この遅角値を最大値に設定し、その後、時間経過に伴って遅角値を低減させつつフィードバック制御に切り換えるように構成されている。また、ステップＳ１２におけるフィルタリング処理は、遅角値の検出信号をローパスフィルタを通して高周波成分を除去することで、ＡＣＧスタータモータに与えられる間欠負荷の影響を排除するためのものである。

ステップＳ１３では、エンジン回転数Ｎｅが所定値ＮｅＸ（例えば、３０００ｒｐｍ）を超えているか否かが判定される。この判定に適用されるエンジン回転数ＮｅＸは、エンジン特性やＡＣＧスタータモータ１８の発電特性に応じて適宜変更できる。そして、ステップＳ１３で肯定判定されるとステップＳ１４に進む。

ステップＳ１４では、通電角の遅角値が、標準値＋（最大値−標準値）×０．５で算出される値、すなわち標準値と最大値との中間値を下回ったか否かが判定される。ステップＳ１３，１４の判定は、エンジン回転数Ｎｅが所定値ＮｅＸを超えた状態で、かつ通電角の遅角値が前記中間値を下回ったことに基づいて、バッテリ１９の充電状態が十分に回復したことを判断するものである。

ステップＳ１４で肯定判定されると、ステップＳ１５に進んで警告フラグがゼロとされ、続くステップＳ１６では、図８に示したバッテリ上がり警告制御に移行して一連の制御を終了する。なお、ステップＳ１０で否定判定されると、そのままステップＳ１６に移行する。また、ステップＳ１１，１３，１４で否定判定されると、それぞれステップＳ１０の判定に戻る。

なお、バッテリ上がり警告解除制御は、図５に示した充電値カウンタ４３およびタイマ４４を用いて検知されるエンジンの回転状態に基づいて実行することもできる。この場合、充電値カウンタ４３を１秒毎にインクリメントまたはデクリメントするように設定しておき、エンジン回転数Ｎｅが所定値を超えている場合には充電値カウンタ４３をインクリメントし、他方、エンジン回転数が所定値以下である場合には充電値カウンタ４３をデクリメントするように設定する。これにより、エンジン回転数Ｎｅが所定値を超えた状態が継続されている間は、１秒毎に充電値カウンタ４３のカウンタ値が増え続けることとなり、カウンタ値が設定値を超えた場合に、バッテリ１９が十分に充電されたものと判断することができる。

図１０は、充電補強制御の流れを示すフローチャートである。ステップＳ２１では、警告フラグが１または０のいずれかであるかが判定され、１であると判定されるとステップＳ２２に進んで警告灯（スタンバイランプ３４）を点灯し、続くステップＳ２３において充電補強制御に移行して、一連の制御を終了する。なお、ステップＳ２２に示す警告灯は、警告手段５０に含まれる他の表示手段等に替えることができる。

一方、ステップＳ２１で警告フラグが０であると判定されると、ステップＳ２４に進んで警告灯を消灯し、続くステップＳ２５において通常発電制御に移行して、一連の制御を終了する。

図１１は、発電負荷と発電出力との関係を示す説明図である。（ａ）に示すように、発電負荷Ｌと発電出力Ｇとは比例関係にある。通常発電領域における発電負荷Ｌは、常用負荷Ｌａを挟んで発電負荷Ｌ１〜Ｌ２の範囲とされており、これに対応する発電出力Ｇは、常用負荷Ｌａに対応する発電出力ＧＬを挟んで発電負荷Ｇ１〜Ｇ２の範囲に収まる。

これに対し、バッテリ充電量の低下に伴い、充電制御手段４６（図５参照）が充電補強制御を実行した場合には、発電出力Ｇの範囲が、発電出力Ｇ２より大きな発電出力Ｇ３まで拡大される。これにより、発電負荷Ｌ３とＬ２の差Ｂの分がエンジン負荷として追加されて、前記したようなドライバビリティへの影響を生じることとなる。

一方、（ｂ）に示すように、スロットルバルブ開度が一定（例えば、１０度）のときの発電出力Ｇとスロットルバルブ開度補正量Ｈとの間にも比例関係が成立しており、開度補正量Ｈが０（ゼロ）の場合に、発電出力Ｇが常用負荷Ｌａに対応する発電出力ＧＬと同値となるように設定されている。常用負荷Ｌａでの運転時には開度補正量Ｈはゼロであり、通常発電領域では常用負荷Ｌａを挟んでプラスマイナスのフィードバック制御が行われる。これに対し、充電補強制御中は、開度補正量ＨがＨ１を超えてＨ２の範囲まで許容される。なお、（ａ），（ｂ）の両図ともに、エンジン回転数Ｎｅを固定（例えば、３０００ｒｐｍ）した場合の例であり、実際の発電負荷と発電出力との関係は、エンジン回転数に応じて変化する。

図１２は、発電出力と位相角との関係を示すグラフである。ＡＣＧスタータモータ１８の発電によって生じる誘起電圧の一部を切り取った拡大図を参照して、進角値が進角方向または遅角方向に変化すると、これに伴って発電出力Ｇが直線的に変化する。充電制御手段４６（図５参照）は、この進角値の変更によって発電出力（発電量）を調整する。この図の例では、位相の値を位相ｍａｘ（例えば、２０度）まで遅角方向に移動して発電量を増大させることができる。この遅角制御により、充電補強制御中の発電領域の最大遅角Ｈｍａｘは、通常発電領域の最大遅角Ｕｍａｘに対して最大で増加率Ｃ（例えば、２５％。１５〜３５％の間で任意に設定可能）だけ増加されることで、発電電力Ｇが最大で増加量Ｄだけ充電補強されることとなる。

図１３は、バッテリ充電量の低下に伴ってエンジンが再始動した際のスロットルバルブ制御（再始動時スロットルバルブ制御）の手順を示すフローチャートである。ステップＳ３０では、カウンタのカウント値がゼロにリセットされる。ステップＳ３１では、カウンタによるカウントが開始される。ステップＳ３２では、エンジン回転数Ｎｅ＝０であるか否かが判定される。

ステップＳ３２で否定判定されると、ステップＳ３３において、エンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）が所定回転数ＮｅＹを超えているか否かが判定される。所定回転数ＮｅＹは、例えば、アイドル回転数よりやや低い９００ｒｐｍに設定されている。これは、着火が継続し、エンジンが起動して連続回転していると推量できる回転数として設定される。

ステップＳ３３で肯定判定されると、ステップＳ３４に進んで、カウント値ｃが所定値Ｃｎ（例えば、２秒）未満であるか否かが判定される。ステップＳ３４で肯定判定されると、ステップＳ３５において出力抑制制御が実行され、ステップＳ３２の判定に戻る。また、ステップＳ３３で否定判定されると、ステップＳ３０に戻る。

一方、ステップＳ３４で否定判定される、すなわち、カウント値ｃが所定値Ｃｎ以上であると判定されると、ステップＳ３６で出力抑制制御が解除される。続くステップＳ３７ではカウンタによるカウントが停止され、ステップＳ３８においてカウント値ｃがリセットされる。そして、ステップＳ３９では充電補強制御（図１０のフローチャート参照）へ移行して、一連の制御を終了する。

一方、ステップＳ３２で肯定判定されると、ステップＳ４０に進んで、出力抑制制御が解除される。続くステップＳ４１では、カウンタによるカウントが停止され、ステップＳ４２においてカウンタ値がリセットされる。そして、ステップＳ４３ではエンジン再始動制御（図１５のフローチャート参照）へ移行して、一連の制御を終了する。

図１５は、バッテリ充電量の低下に伴うエンジン再始動制御の手順を示すフローチャートである。ステップＳ５０では、警告フラグが１であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ５１に進む。ステップＳ５１では、アイドルストップ制御中であるか否かが判定され、肯定判定されるとステップＳ５２に進む。ステップＳ５２では、エンジン回転数Ｎｅ＝０であるか否かが判定される。

ステップＳ５２で肯定判定される、すなわち、エンジンが停止していると判定されると、ステップＳ５３で警告灯を点灯すると共に、ステップＳ５４でエンジンが再始動される。ステップＳ５５では、このエンジン再始動に伴う再始動時スロットルバルブ制御（図１３のフローチャート参照）が実行され、一連の制御を終了する。なお、ステップＳ５０，Ｓ５１，Ｓ５２の判定で否定判定されると、それぞれ、ステップＳ５３，Ｓ５４，Ｓ５５をスキップして元に戻る。

図１４は、出力抑制制御が実行された際のスロットルバルブ開度の変化を示すグラフである。時刻ｔ＝０では、バッテリ充電量の低下に伴うエンジン再始動に伴ってアイドル運転が実行されている。このとき、スロットルバルブ６３は、スロットルバルブ駆動手段４８の駆動指令に基づいて所定のアイドル運転開度Ｔｈ１にあり、乗員が操作するスロットルグリップ５の開度はゼロである。すなわち、乗員による再発進操作が行われる前の状態であり、この状態では、警告灯が作動していたとしても、依然として乗員がエンジンの再始動に気づいていないことも考えられる。

時刻ｔａでは、乗員によるスロットルグリップ５の開操作が開始される。この図の例では、時間経過に比例してスロットルグリップ５の開度が大きくなるように操作されているものとする。このとき、本実施形態に係るアイドルストップ制御装置は、スロットルグリップ５の操作が開始されてから、所定時間Ｔが経過するまでの間、エンジン出力制御手段４７によって出力抑制制御を実行する。これにより、通常時であれば、スロットルグリップ５の操作量に対して、スロットルバルブ開度Ｔｈも直線的に増加する（図示破線）ところ、この出力抑制制御によれば、スロットルグリップ開度に対するスロットルバルブ開度Ｔｈが小さくされる（図示実線）ことでエンジン出力を抑えて不意の発進が防止される。

さらに、本実施形態では、所定時間Ｔの経過に伴い、ＡＣＧスタータモータ１８の発電量を増大させる充電補強制御を実行するので、この充電補強制御に伴う駆動輪出力の低下に対応するため、スロットルグリップ開度に対するスロットルバルブ開度Ｔｈを増大させる出力増加制御が開始される。すなわち、時刻ｔａ所定時間Ｔが経過した時刻ｔｂにおいて、出力抑制制御が終了すると共に、充電補強制御および出力増加制御が開始されることとなる。出力増加制御は、充電補強制御と表裏一体の関係で実行され、バッテリ充電量の増加に応じてスロットルバルブ開度の補正量が徐々に小さくなり、充電補強制御の終了に伴って終了する。

なお、自動二輪車の形態、アイドルストップ制御装置の構成、出力抑制制御の実行開始トリガとなるスロットルグリップ角度、出力抑制制御を実行する所定時間、出力抑制制御により低減させる出力の大きさ等は、上記実施形態に限られず、種々の変更が可能である。本発明に係るアイドルストップ制御装置は、自動二輪車に限られず、鞍乗型三輪車等の各種車両に適用することが可能である。

１…自動二輪車、５…スロットルグリップ（スロットル操作子）、９…前照灯、１４…パワーユニット、１４ａ…エンジン、１８…ＡＣＧスタータモータ（スタータモータ／発電機）、１９…バッテリ、３０…メータユニット、３４…スタンバイランプ（警告手段）、４０…ＥＣＵ、４１…充電状態検知手段、４２…アイドルストップ許可判定手段、４３…充電値カウンタ、４４…タイマ、４５…アイドルストップ制御手段、４６…充電制御手段、４７…エンジン出力制御手段、４８…スロットルバルブ駆動手段、５０…警告手段、５２…スロットルグリップ開度センサ、５４…点火装置、５５…燃料噴射装置、６２…スロットルボディ、６３…スロットルバルブ、６４…スロットルバルブ開度センサ

Claims (7)

1. エンジン（１４）の回転駆動力によって発電する発電機（１８）と、
   前記発電機（１８）の発電電力で充電されるバッテリ（１９）と、
   前記バッテリ（１９）の充電状態に応じて前記発電機（１８）の発電量を増減させる充電制御手段（４６）と、
   所定のエンジン停止条件が満たされると前記エンジン（１４ａ）を停止するアイドルストップ制御手段（４５）と、
   前記バッテリ（１９）の充電状態を検知する充電状態検知手段（４１）と、
   前記エンジン（１４ａ）の出力を調整するために運転者によって操作されるスロットル操作子（５）と、
   前記スロットル操作子（５）の操作量に応じた前記エンジン（１４ａ）の出力を制御するエンジン出力制御手段（４７）とを有し、
   前記充電状態検知手段（４１）で検知された充電状態に基づいて、前記アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定された場合に、前記充電制御手段（４６）によって前記発電機（１８）の発電量を増大させるようにしたアイドルストップ制御装置において、
   前記エンジン出力制御手段（４７）は、前記充電制御手段（４６）により発電機の発電量を増大させる充電補強制御が実行されると、これに対応して、ドライバビリティの低下を防ぐために前記スロットル操作子（５）の操作量に対するスロットルバルブ（６３）の開度を通常時より大きくして低下したエンジンの出力を補う出力増加制御を実行し、
   前記充電制御手段（４６）は、進角遅角制御を行うものであり、
   前記発電機（１８）の発電量を増大させる充電補強制御は、通常発電時の進角遅角制御に対して、最大遅角を所定の割合で増加させる制御を実行するものであることを特徴とするアイドルストップ制御装置。
2. 前記充電補強制御において適用される前記最大遅角（Ｈｍａｘ）は、通常発電の最大遅角（Ｕｍａｘ）に対して、１５〜３５％の間で増加率（Ｃ）が設定されることを特徴とする請求項１に記載のアイドルストップ制御装置。
   
3. 前記充電状態検知手段（４１）で検知された充電状態に基づいて前記アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定された場合は、運転者に対して、警告が発せられて、前記充電補強制御および出力増加制御が実行されることを特徴とする請求項１または２に記載のアイドルストップ制御装置。
4. エンジン（１４）の回転駆動力によって発電する発電機（１８）と、
   前記発電機（１８）の発電電力で充電されるバッテリ（１９）と、
   前記バッテリ（１９）の充電状態に応じて前記発電機（１８）の発電量を増減させる充電制御手段（４６）と、所定のエンジン停止条件が満たされると前記エンジン（１４ａ）を停止すると共に、所定のエンジン再始動条件が満たされると前記エンジン（１４ａ）を再始動するアイドルストップ制御手段（４５）と、
   前記バッテリ（１９）の充電状態を検知する充電状態検知手段（４１）と、前記エンジン（１４ａ）の出力を調整するために運転者によって操作されるスロットル操作子（５）と、
   前記スロットル操作子（５）の操作量に応じた前記エンジン（１４ａ）の出力を制御するエンジン出力制御手段（４７）とを有し、
   前記充電状態検知手段（４１）で検知された充電状態に基づいて、前記アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定された場合に、前記エンジン（１４ａ）を自動的に再始動するアイドルストップ制御装置において、
   前記エンジン出力制御手段（４７）は、
   前記アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定されて前記エンジン（１４ａ）が自動的に再始動する際に、所定条件が満たされるまでの間、前記スロットル操作子（５）の操作量に対するスロットルバルブ（６３）の開度を通常時より小さくするスロットルバルブ駆動抑制制御を実行し、
   前記所定条件が満たされると、前記スロットルバルブ駆動抑制制御を終了すると共に、前記充電制御手段（４６）により前記発電機（１８）の発電量を増大させる充電補強制御と、ドライバビリティの低下を防ぐために前記スロットル操作子（５）の操作量に対するスロットルバルブ（６３）の開度を通常時より大きくして低下したエンジンの出力を補う出力増加制御とを実行することを特徴とするアイドルストップ制御装置。
5. 前記アイドルストップ制御によるエンジン停止に適した状態でないと判定された場合に、前記エンジン（１４ａ）を自動的に再始動すると共に、音または灯火によって運転者に警告を発する警告手段（５０）を具備することを特徴とする請求項４に記載のアイドルストップ制御装置。
6. 前記所定条件は、前記エンジン再始動の後、所定時間（Ｔ）が経過することで満たされ、
   前記スロットルバルブ駆動抑制制御は、前記スロットル操作子（５）の操作量に比して前記スロットルバルブ（６３）の開度を小さく設定して前記エンジン（１４ａ）の出力を通常時より小さくする出力抑制制御を含むことを特徴とする請求項４または５に記載のアイドルストップ制御装置。
7. 前記所定条件は、前記エンジン（１４ａ）の再始動時に前記発電機（１８）を発動機として駆動する際に、前記エンジン（１４ａ）が燃焼により自発回転する前の所定回転数に達することで満たされ、前記スロットルバルブ駆動抑制制御は、前記スロットル操作子（５）の操作に関わらず前記スロットルバルブ（６３）を開かないようにするポンピングロス低減制御を含むことを特徴とする請求項４に記載のアイドルストップ制御装置。