JP3714266B2 - アイドルストップ車の補機駆動装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの自動停止及び自動再始動を行うアイドルストップ車に関し、特に、エンジンと補機の間に電磁クラッチが設けられた補機駆動装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば交差点での車両の一時的な停車中における排気ガスの排出を回避するために、車両停車時にエンジンを自動停止し、かつその後、車両発進時にエンジンの自動再始動を行うアイドルストップ車が従来から知られている。このようなアイドルストップ車の補機駆動装置の一例が特開２００１−１９３５１６号公報に開示されている。ウォータポンプやエアコン等を含む補機は、伝動ベルト等を用いて、エンジン及び補機駆動用の電動機と接続されている。また、電動機による補機駆動時にエンジンを駆動系から遮断して電動機の負荷を軽減するために、補機及び電動機とエンジンとを断続する電磁クラッチが設けられている。エンジン運転時には電磁クラッチへ通電して電磁クラッチを継合状態とし、エンジンによって補機を駆動する。エンジン停止時には電磁クラッチへの通電を停止して電磁クラッチを開放状態とし、補機駆動要求がある場合には、補機駆動用電動機によって補機を駆動する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アイドルストップ車では、典型的には、車速がゼロで、ブレーキペダルが踏み込まれておらず、かつ、バッテリの蓄電量が充分にある等の所定のエンジン自動停止条件を満たす場合にのみ、エンジンを自動停止し、車両の走行中を含む大半の状況では、エンジンを運転している。従って、上記公報の電磁クラッチのように、エンジン運転中に電磁クラッチを通電し、エンジン停止中には電磁クラッチを通電しないものでは、電磁クラッチへ通電している時間が長くなって、消費電力が増し、燃費の低下を招いてしまう。
【０００４】
また、電磁クラッチが通電されていないときに開放状態となるものでは、断線、コイル焼け、ヒューズ切れ等により電磁クラッチを通電することができないようなクラッチの異常・故障時に、電磁クラッチによるエンジンと補機との継合が開放され、エンジンによって補機を駆動することができなくなる。補機の中にはエンジンを冷却するための冷却液を循環させるウォータポンプ、ステアリングの操作力を軽減するためのパワーステアリング用ポンプ等が含まれている。ウォータポンプが作動しない場合にはエンジンを十分に冷却できなくなるおそれがある。パワーステアリング用ポンプが作動しない場合には、車両の走行に際して大きなステアリングの操作力が要求されることとなる。そこで上記の公報では、クラッチの異常・故障時には、電動機で補機を駆動することにより、車両の走行を継続できると記載されている。しかしながら、電動機のみによる補機駆動を継続していると、バッテリの蓄電量が低下してゆき、いずれは正常に走行できない状態となってしまう。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、電磁クラッチへの通電時間を著しく短縮でき、消費電力の低減化、ひいては燃費の向上を図ることを１つの目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る補機駆動装置は、車両運転状態に応じてエンジンの自動停止及び自動再始動を行うアイドルストップ車に適用される。エンジンと補機との動力伝達経路には、この動力伝達を断続する電磁クラッチが設けられる。この電磁クラッチは、通電されていないときに継合状態に保持され、通電されると開放状態となる。すなわち、この電磁クラッチは、通電されていない初期状態において、リターンスプリング等の機械的な手段を用いて、継合状態に強制的に保持されるようになっている。車両運転状態において、少なくともエンジン運転中には電磁クラッチを通電せず、エンジンの自動停止を含む所定の通電条件下でのみ、電磁クラッチを通電する（通電手段）。また、上記補機に接続され、この補機を駆動するとともに、上記エンジンの自動再始動時に、上記電磁クラッチを介してエンジンに接続され、このエンジンを始動する始動用電動機として機能する電動機と、上記電磁クラッチを通電するときに、ブレーキの制動力を、上記電磁クラッチが継合した場合にも車両を安定的に停止状態に保持し得る程度の所定値以上に増力・保持する手段と、を有している。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、エンジン（自動）停止を含む所定の通電条件下でのみ電磁クラッチを通電し、エンジン運転中を含む大半の車両運転状況では、電磁クラッチを通電しないので、電磁クラッチの通電時間が著しく低減され、消費電力の低減化及び燃費の向上を図ることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の第１実施例に係るアイドルストップ車の補機駆動装置を示す概略構成図である。ガソリンエンジンやディーゼルエンジンのようなエンジン１０から一対の駆動輪１２への動力伝達経路には、減速比を自動的に変更可能な自動変速機１４が設けられている。この自動変速機１４は、例えば複数組の遊星歯車機構を備えた多段変速機、あるいはＶベルト式やトロイダル式の無段変速機である。
【０００９】
駆動輪１２の車軸１６には、主として左右の駆動輪１２の回転差を許容するためのディファレンシャルギヤ１８が設けられ、このディファレンシャルギヤ１８が自動変速機１４に接続している。エンジン１０の周囲には、各種の補機２０と、主として補機２０を駆動する電動機（モータ）２２と、が配設されている。図１では明瞭化のために補機２０が１つしか図示されていないが、実際には、ウォータポンプ、エアコン用コンプレッサ、パワーステアリング用ポンプ等を含む複数の補機２０が設けられている。電動機２２は、図外のバッテリに接続されており、この実施例では力行運転及び回生運転の双方が可能なモータ・ジェネレータが用いられているが、力行運転のみが可能な電動機であっても良い。
【００１０】
補機２０、電動機２２、及びエンジン１０は、一本あるいは複数本の伝動ベルト２４によって動力伝達可能に連係されている。ここで、補機２０と電動機２２とは伝動ベルト２４によりクラッチを介することなく直接的に接続されている。一方、補機２０及び電動機２２とエンジン１０との間の動力伝達経路には、補機２０及び電動機２２とエンジン１０との継合及び継合の開放を切り替える電磁クラッチ２６が配設されている。この実施例では、上記の電磁クラッチ２６がエンジン１０の回転軸（クランクシャフト）１０ａ上に設けられ、一本の伝動ベルト２４が、このエンジン回転軸１０ａの先端に設けられたプーリと、補機２０の回転軸２０ａの先端に設けられたプーリと、電動機２２の回転軸２２ａの先端に設けられたプーリと、にわたって架け渡されている。
【００１１】
電磁クラッチ２６は、通電の有無により断続する周知の油圧多板式の電磁クラッチであるが、一般的なクラッチとは逆に、通電されているときに開放状態となり、通電されていないときに継合状態となる。つまり、この電磁クラッチ２６は、通電されていない初期状態において、リターンスプリング２６ａにより継合状態に機械的・強制的に保持される。駆動輪１２（及び従動輪）には、周知のディスクブレーキなどのブレーキ２８がそれぞれ設けられている。各ブレーキ２８は、供給されるブレーキ油圧に応じた制動力を発生するもので、ブレーキ油圧が高くなるほど制動力が大きくなる。
【００１２】
車両の制御系は、車両全体の動作を統括的に制御する車両制御ユニット３０と、この車両制御ユニット３０と制御線を介して接続される各種の制御ユニット３１〜３６と、を備えている。これらの制御ユニット３０〜３６は、それぞれ、ＣＰＵ，ＲＯＭ，及びＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータシステムであり、車両の運転状態を検出する各種センサからの信号等に基づいて、制御信号の入出力を行う。変速制御ユニット３１からの制御信号に基づいて自動変速機１４が変速制御される。エンジン制御ユニット３２からの制御信号に基づいて、エンジン１０の燃料噴射量・時期や点火時期等が制御される。発電モータ制御ユニット３３からの制御信号に基づいて、電動機２２の力行・回生運転が制御される。バッテリ制御ユニット３４は、各種センサ等により検出・推定されるバッテリの蓄電量（ＳＯＣ）、出力（電圧）、及び電流のようなバッテリ情報を車両制御ユニット３０へ出力する。
【００１３】
通電手段としてのクラッチ制御ユニット３５は、車両制御ユニット３０からの制御信号に基づいて、電磁クラッチ２６への通電のオン・オフを切換制御する。ブレーキ制御ユニット３６は、各種センサにより検出されるブレーキペダルの踏込量、車両積載荷重（乗車人数）、車輪のスリップ率等に応じて、各ブレーキ２８へ供給されるブレーキ油圧を調整する。このブレーキ制御ユニット３６には周知のＡＢＳ（アンチロック・ブレーキ・システム）等も含まれる。
【００１４】
なお、上記の制御ユニット３０〜３６は、イグニッションスイッチの操作を伴う車両運転開始時（エンジンの初回の始動時）に制御を開始し、イグニッションスイッチの操作を伴う車両運転終了時（典型的にはイグニッションキーを鍵穴から抜き取るとき）まで制御を継続する。つまり、制御ユニット３０〜３６は、後述するエンジン１０の自動停止中にも制御処理を継続する。
【００１５】
図２は、本実施例の制御の流れを示すフローチャートであり、例えば車両制御ユニット３０により所定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に繰り返し実行される。Ｓ（ステップ）１では、エンジン１０の自動停止条件が成立しているかを判定する。この自動停止条件には、典型的には、車速がゼロ、ブレーキペダルが踏み込まれている、バッテリの蓄電量が所定の基準値以上である、等が含まれる。このようなエンジン自動停止条件が成立する場合、Ｓ１からＳ２へ進み、エンジン１０の燃料噴射を停止する等により、エンジン１０の自動停止を行う。続くＳ３では、電動機（モータ）２２による補機駆動要求があるかを判定する。エアコン使用中のような状況ではＳ３の補機駆動要求が肯定されて、Ｓ４へ進み、電磁クラッチ２６を通電する。これにより、電磁クラッチ２６が開放状態となる。続くＳ５では、ブレーキ油圧を後述する所定油圧Ｐ以上に加圧・保持する。Ｓ４で電磁クラッチ２６が通電されて開放状態となり、かつ、Ｓ５でブレーキ油圧が所定油圧Ｐ以上となった後に、Ｓ６へ進み、電動機２２を力行運転し、この電動機２２により補機２０を駆動する。
【００１６】
Ｓ７では、エンジン１０の自動再始動条件が成立したかを判定する。例えばブレーキペダルの踏み込みが解除され、あるいはバッテリの蓄電量が所定値以下に低下した場合に、エンジンの自動再始動条件が成立したと判定される。自動再始動条件が成立すると、Ｓ７からＳ８へ進み、電磁クラッチ２６への通電を停止する。なお、直前のＳ３の補機駆動要求の判定が否定されている場合には、電磁クラッチ２６は通電されることなく継合状態に保持されているため、Ｓ８の処理は実質的に行われない。直前のＳ３の判定が肯定されている場合、Ｓ８において電磁クラッチ２６の通電がオンからオフへ切り換えられ、この電磁クラッチ２６が継合状態となった後に、Ｓ９へ進む。
【００１７】
Ｓ９では、エンジンの自動再始動を行う。具体的には、電動機２２を力行運転し、この電動機２２によりエンジン１０の回転軸１０ａを回転駆動して、エンジン１０のクランキングを行うとともに、燃料噴射を開始する。つまり、電動機２２は、少なくともエンジン自動再始動時にエンジンを始動する始動用電動機として機能する。なお、直前のＳ３の補機駆動要求の判定が肯定されている場合には、Ｓ６で電動機２２が既に力行運転されているため、Ｓ９で敢えて電動機２２を力行運転に切り換える必要はない。エンジン１０の完爆判定等によりエンジン１０の自動再始動が完了すると、Ｓ１０へ進み、Ｓ５によりブレーキ油圧を加圧・保持している場合には、そのブレーキ油圧の加圧・保持を解除する。
【００１８】
このような本実施例によれば、以下に列記するような作用効果を得ることができる。
【００１９】
電磁クラッチ２６が通電されていない初期状態で、この電磁クラッチ２６が継合状態となるため、仮に断線等により電磁クラッチ２６へ電流が流れなくなるようなクラッチの異常・故障が生じた場合にも、この電磁クラッチ２６が継合状態に保持される。従って、このようなクラッチの異常・故障時にも、エンジン１０と補機２０との接続が保持され、このエンジン１０により補機２０を駆動することができ、従来例のように電動機のみにより補機を駆動する必要がないので、バッテリの蓄電量の低下等を生じることはなく、安定して車両の走行を継続することができる。
【００２０】
エンジン１０の自動停止中で、かつ、電動機２２による補機駆動要求がある場合、つまり図２のＳ１及びＳ３が共に肯定される所定の通電条件が成立する場合に限り、Ｓ４へ進んで電磁クラッチ２６を通電し、エンジン運転中を含む大半の状況では電磁クラッチ２６を通電しなくて良いので、例えばエンジン運転中に電磁クラッチを通電する場合に比して、通電時間の短縮化により消費電力が著しく低減され、燃費の向上を図ることができる。
【００２１】
エンジン１０の自動停止中であっても、電動機２２による補機駆動要求がなければ、Ｓ３からＳ７へ進み、電磁クラッチ２６への通電（Ｓ４）は行われず、電磁クラッチ２６が継合状態に保持される。このため、消費電力が低減されることに加え、エンジン自動停止状態から急いで発進したいような場合にも、電磁クラッチ２６の継合（Ｓ８）に要する時間を省略することができ、エンジンの自動再始動を迅速に行うことができる。
【００２２】
上記の通電条件下（Ｓ１及びＳ３が肯定）では、電磁クラッチ２６を通電し（Ｓ４）、この電磁クラッチ２６を開放状態としている。従って、電動機２２により補機２０を駆動する際に、電動機２２の駆動力がエンジン１０の回転軸（クランクシャフト）１０ａに伝達されることがなく、電動機２２の負荷を軽減することができる。
【００２３】
上記の通電条件下で、何らかの理由により電磁クラッチ２６へ通電できない状態となると、補機２０の駆動力がエンジン１０へ伝達し、運転者に前後に押し出されるような押出感を与えるおそれがある。そこで、上記の通電条件下では、電動機２２による実際の補機駆動（Ｓ６）に先がけて、ブレーキ油圧を、仮に電磁クラッチ２６が不用意に継合した場合にも車両を安定的に停止状態に保持し得る程度の所定圧力Ｐ以上に加圧・保持している（Ｓ５）。つまり、ブレーキ２８の制動力を、上記の所定圧力Ｐに応じた所定値以上に増力・保持している。従って、通電条件下であるにもかかわらず電磁クラッチ２６への通電が不用意に停止し、電磁クラッチ２６が不用意に開放状態から継合状態へ切り替わっても、運転者に押出感を与えるような事態を確実に回避できる。
【００２４】
図３は、本発明の第２実施例に係るアイドルストップ車の補機駆動装置を示す概略構成図である。なお、第１実施例と実質的に同じ構成要素には同じ参照符号を付し、重複する説明を適宜省略する。この第２実施例では、第１伝動ベルト４１が、電動機２２の回転軸２２ａと補機２０の回転軸２０ａとに巻き掛けられ、第２伝動ベルト４２がエンジン１０の回転軸１０ａと電動機２２の回転軸２２ａとに巻き掛けられている。電磁クラッチ２６は電動機２２の回転軸２２ａ上に設けられている。
【００２５】
この第２実施例においても、上記の第１実施例と同様、補機２０と電動機２２とが第１伝動ベルト４１によってクラッチを介することなく直接的に接続されており、電動機２２（及び補機２０）とエンジン１０との動力伝達経路に、これら電動機２２（及び補機２０）とエンジン１０とを断続する電磁クラッチ２６が設けられている。このように伝動ベルトや電磁クラッチのレイアウトが異なる第２実施例においても、上記の第１実施例と同様の作用効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るアイドルストップ車の補機駆動装置を示す概略構成図。
【図２】本発明に係る制御の流れを示すフローチャート。
【図３】本発明の第２実施例に係るアイドルストップ車の補機駆動装置を示す概略構成図。
【符号の説明】
１０…エンジン
２０…補機
２２…電動機
２６…電磁クラッチ
２８…ブレーキ
３５…クラッチ制御ユニット（通電手段）

Claims (3)

  1. 車両運転状態に応じてエンジンの自動停止及び自動再始動を行うアイドルストップ車の補機駆動装置において、
    上記エンジンと補機との継合及び継合の開放を行い、かつ、通電されていないときに継合状態となり、通電されているときに開放状態となる電磁クラッチと、
    少なくともエンジンの運転中には電磁クラッチを通電せず、エンジンの停止を含む所定の通電条件下でのみ上記電磁クラッチを通電する通電手段と、
    上記補機に接続され、この補機を駆動するとともに、上記エンジンの自動再始動時に、上記電磁クラッチを介してエンジンに接続され、このエンジンを始動する始動用電動機として機能する電動機と、
    上記電磁クラッチを通電するときに、ブレーキの制動力を、上記電磁クラッチが継合した場合にも車両を安定的に停止状態に保持し得る程度の所定値以上に増力・保持する手段と、
    を有す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車の補機駆動装置。
  2. 上記所定の通電条件が、上記電動機による補機駆動要求があることを含んでい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車の補機駆動装置。
  3. 上記電磁クラッチの通電条件下では、上記電動機による補機駆動に先がけて、ブレーキの制動力を、上記電磁クラッチが継合した場合にも車両を安定的に保持し得る程度の所定値以上に増力・保持することを特徴とする請求項２に記載のアイドルストップ車の補機駆動装置。
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