JP5379713B2

JP5379713B2 - Idling stop vehicle

Info

Publication number: JP5379713B2
Application number: JP2010029060A
Authority: JP
Inventors: 正樹小室
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: JP2011163281A

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the fuel economy performance by increasing frequency of idling stop. <P>SOLUTION: In the case wherein the vehicle speed is lower than a predetermined vehicle speed V1 and wherein a charge condition SOCm of a main battery is lower than a predetermined value S1, the main battery is quickly charged. The main battery can be sufficiently charged for idling stops by quickly charging the main battery just before stopping the vehicle. With this structure, the frequency of idling stop can be increased, and the fuel economy performance of the idling stop vehicle can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンを自動的に停止するアイドリングストップ車両に関する。 The present invention relates to an idling stop vehicle that automatically stops an engine.

車両の燃費性能を向上させるため、一時的な停車時にエンジンを停止させるようにしたアイドリングストップ車両が開発されている(例えば、特許文献１参照)。このアイドリングストップ車両においては、エンジンと共にオルタネータが停止するだけでなく、スタータモータを頻繁に駆動する必要があることから、バッテリの出力や容量に対する要求値が高くなっている。そこで、特許文献１のアイドリングストップ車両には、鉛蓄電池に加えてリチウムイオンバッテリが搭載されている。 In order to improve the fuel efficiency of the vehicle, an idling stop vehicle has been developed in which the engine is stopped when the vehicle is temporarily stopped (for example, see Patent Document 1). In this idling stop vehicle, not only the alternator is stopped together with the engine, but also the starter motor needs to be driven frequently, so that required values for the output and capacity of the battery are high. Therefore, in the idling stop vehicle of Patent Document 1, a lithium ion battery is mounted in addition to the lead storage battery.

特開２００４−２２５６４９号公報JP 2004-225649 A

しかしながら、特許文献１のアイドリングストップ車両においては、アイドリングストップに備えてバッテリを充放電制御していないため、バッテリの充電状態によってはアイドリングストップが制限されていた。すなわち、アイドリングストップを実行するためには、エンジン停止中やエンジン再始動時に必要な電力をバッテリに確保する必要がある。このため、バッテリが十分に充電されていない場合には、アイドリングストップ機会が訪れたとしても、アイドリングストップを行うことが不可能となっていた。このような、アイドリングストップの制限は、燃費性能を低下させる要因であった。 However, in the idling stop vehicle of Patent Document 1, charging / discharging control of the battery is not performed in preparation for idling stop, and therefore idling stop is limited depending on the state of charge of the battery. That is, in order to execute the idling stop, it is necessary to secure electric power necessary for the battery when the engine is stopped or the engine is restarted. For this reason, when the battery is not sufficiently charged, it is impossible to stop idling even if an idling stop opportunity comes. Such a restriction on idling stop has been a factor of lowering fuel efficiency.

本発明の目的は、アイドリングストップ回数を増やすことにより、燃費性能を向上させることにある。 An object of the present invention is to improve fuel efficiency by increasing the number of idling stops.

本発明のアイドリングストップ車両は、所定の停止条件が成立したときにエンジンを自動的に停止するアイドリングストップ車両であって、発電機に接続される第１蓄電体と、電気負荷に接続される第２蓄電体と、所定車速を下回る際に前記第１蓄電体の充電状態が所定値を下回る場合には、前記第１蓄電体の充電状態が所定値以上となるまで、前記第１蓄電体を充電する充電制御手段とを有し、前記発電機および前記第１蓄電体によって第１電源系が構成され、前記電気負荷および前記第２蓄電体によって第２電源系が構成され、前記第１電源系と前記第２電源系との間に、前記第１電源系と前記第２電源系とを切り離す開放状態に切り換えられるスイッチが設けられ、前記充電制御手段は、前記スイッチを開放状態に切り換えた状態のもとで、前記第１蓄電体に印加する充電電圧を、前記第２電源系の上限電圧以上に設定することを特徴とする。 An idling stop vehicle according to the present invention is an idling stop vehicle that automatically stops an engine when a predetermined stop condition is satisfied, and includes a first power storage unit connected to a generator and a first power storage unit connected to an electric load. If the state of charge of the first power storage unit falls below a predetermined value when the power storage unit is below a predetermined vehicle speed, the first power storage unit is mounted until the state of charge of the first power storage unit exceeds a predetermined value. have a charge control unit for charging the first power supply system is constituted by the generator and the first power storage unit, the second power supply system is constituted by the electrical load and the second power storage unit, the first power supply A switch that is switched to an open state for separating the first power supply system and the second power supply system is provided between the system and the second power supply system, and the charge control unit switches the switch to the open state. State In, the charging voltage applied to the first power storage unit, and setting the above upper limit voltage of the second power supply system.

本発明のアイドリングストップ車両は、前記第１蓄電体はロッキングチェア型蓄電体であることを特徴とする。 In the idling stop vehicle of the present invention, the first power storage unit is a rocking chair type power storage unit.

本発明によれば、所定車速を下回る際に第１蓄電体の充電状態が所定値を下回る場合には、充電状態が所定値以上となるまで第１蓄電体を充電するようにしたので、アイドリングストップに備えて第１蓄電体の充電状態を確保することが可能となる。これにより、アイドリングストップ回数を増やすことができ、燃費性能を向上させることが可能となる。 According to the present invention, when the charge state of the first power storage unit is lower than the predetermined value when the vehicle speed is lower than the predetermined vehicle speed, the first power storage unit is charged until the charge state becomes equal to or higher than the predetermined value. It is possible to ensure the charged state of the first power storage unit in preparation for the stop. Thereby, the number of idling stops can be increased, and the fuel efficiency can be improved.

本発明の一実施の形態であるアイドリングストップ車両の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the idling stop vehicle which is one embodiment of this invention. アイドリングストップ制御におけるブレーキ操作、車速、エンジン回転数の関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship of the brake operation in idling stop control, a vehicle speed, and an engine speed. アイドリングストップ制御を実行したときのメインバッテリの充放電状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the charging / discharging state of the main battery when performing idling stop control. アイドリングストップ時における電源装置の電力供給状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric power supply state of the power supply device at the time of idling stop. (ａ)および(ｂ)はエンジン始動時における電源装置の電力供給状態を示す説明図である。(a) And (b) is explanatory drawing which shows the electric power supply state of the power supply device at the time of engine starting. (ａ)および(ｂ)はエンジン作動時における電源装置の電力供給状態を示す説明図である。(a) And (b) is explanatory drawing which shows the electric power supply state of the power supply device at the time of engine operation. 本発明の他の実施の形態であるアイドリングストップ車両が備える電源装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the power supply device with which the idling stop vehicle which is other embodiment of this invention is provided. (ａ)および(ｂ)はエンジン作動時における電源装置の電力供給状態を示す説明図である。(a) And (b) is explanatory drawing which shows the electric power supply state of the power supply device at the time of engine operation. アイドリングストップ時およびエンジン始動時における電源装置の電力供給状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the electric power supply state of the power supply device at the time of idling stop and engine starting.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態であるアイドリングストップ車両１０の構成を示す概略図である。図１に示すように、アイドリングストップ車両１０(以下、車両という)には、２つのバッテリ１１，１２を備えた電源装置１３が搭載されている。また、車両１０にはエンジン１４および自動変速機１５が搭載されている。自動変速機１５の出力軸１６にはデファレンシャル機構１７を介して駆動輪１８が連結されている。また、エンジン１４にはスタータモータ１９が組み付けられている。さらに、エンジン１４には発電機であるオルタネータ２０が駆動ベルト２１を介して連結されている。図示する車両１０はアイドリングストップ機能を有しており、一時的な停車時にはエンジン１４を自動的に停止させている。このように、積極的にエンジン１４を停止させることで車両１０の燃費性能を向上させている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an idling stop vehicle 10 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, a power supply device 13 including two batteries 11 and 12 is mounted on an idling stop vehicle 10 (hereinafter referred to as a vehicle). The vehicle 10 is equipped with an engine 14 and an automatic transmission 15. Drive wheels 18 are connected to an output shaft 16 of the automatic transmission 15 via a differential mechanism 17. A starter motor 19 is assembled to the engine 14. Further, an alternator 20 that is a generator is connected to the engine 14 via a drive belt 21. The illustrated vehicle 10 has an idling stop function, and the engine 14 is automatically stopped when the vehicle is temporarily stopped. In this way, the fuel efficiency of the vehicle 10 is improved by actively stopping the engine 14.

電源装置１３には、第１蓄電体としてメインバッテリ１１が設けられている。このメインバッテリ１１にはスタータモータ１９およびオルタネータ２０が接続されている。このように、メインバッテリ１１、スタータモータ１９およびオルタネータ２０によって第１電源系２５が構成されている。なお、第１電源系２５を構成するメインバッテリ１１やオルタネータ２０の許容電圧範囲は約１２〜１８Ｖに設定されている。すなわち、メインバッテリ１１やオルタネータ２０の制御上の上限電圧は１８Ｖに設定されている。また、メインバッテリ１１としては、充放電抵抗が小さくサイクル特性に優れる蓄電体が用いられる。このような蓄電体としては、リチウムイオンバッテリ、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタ、ニッケル水素バッテリ等の所謂ロッキングチェア型蓄電体が挙げられる。なお、ここでは、ロッキングチェア型蓄電体とは、リチウムイオンや水素イオン等が電極間を往復することで充放電を行う蓄電体を指す。ロッキングチェア型蓄電体の蓄電機構は、電極の物理的構造変化(溶解・析出)を伴わないことから、充放電抵抗が小さくサイクル特性に優れるという特性を有している。 The power supply device 13 is provided with a main battery 11 as a first power storage unit. A starter motor 19 and an alternator 20 are connected to the main battery 11. Thus, the first battery system 25 is constituted by the main battery 11, the starter motor 19 and the alternator 20. The allowable voltage range of the main battery 11 and the alternator 20 constituting the first power supply system 25 is set to about 12 to 18V. That is, the upper limit voltage on the control of the main battery 11 and the alternator 20 is set to 18V. Moreover, as the main battery 11, a power storage unit having a small charge / discharge resistance and excellent cycle characteristics is used. Examples of such a power storage unit include so-called rocking chair type power storage units such as a lithium ion battery, a lithium ion capacitor, an electric double layer capacitor, and a nickel metal hydride battery. Here, the rocking chair type power storage unit refers to a power storage unit that is charged and discharged by reciprocation of lithium ions, hydrogen ions, and the like between electrodes. The power storage mechanism of the rocking chair type power storage unit has the characteristics that the charge / discharge resistance is small and the cycle characteristics are excellent because the physical structure change (dissolution / precipitation) of the electrode is not involved.

また、電源装置１３には、第２蓄電体としてサブバッテリ１２が設けられている。このサブバッテリ１２には、電気負荷として、ヘッドライト２６、イグニッションコイル２７およびインジェクタ２８等の電装品２９が接続されている。このように、サブバッテリ１２および電装品２９によって第２電源系３０が構成されている。なお、第２電源系３０を構成するサブバッテリ１２や電装品２９の許容電圧範囲は約１２〜１５Ｖに設定されている。すなわち、サブバッテリ１２や電装品２９の制御上の上限電圧は１５Ｖに設定されている。また、サブバッテリ１２としては、所定の蓄電容量を備える蓄電体が用いられる。サブバッテリ１２の蓄電容量としては、所定期間(例えば３ヶ月)に渡る車両放置後の始動性能を考慮して設定される。このような蓄電体としては、低コストで蓄電容量の大きな鉛蓄電池等の所謂リザーブ型蓄電体が挙げられる。なお、ここでは、リザーブ型蓄電体とは、電極の金属等から電解液中にイオンが溶解し、電解液中のイオンが金属等として電極に析出することで充放電を行う蓄電体を指す。リザーブ型蓄電体の蓄電機構は、電極の物理的構造変化(溶解・析出)を伴うことから、ロッキングチェア型蓄電体に比して、充放電抵抗が大きくサイクル特性が悪いという特性を有しているが、鉛等の安価な電極材料を利用可能であるため、蓄電容量を大きく取り易いという特徴がある。また、サブバッテリ１２はリザーブ型蓄電体に限られることはなく、低コストで所定の蓄電容量を確保することが可能であれば、ロッキングチェア型蓄電体をサブバッテリ１２として用いても良い。 The power supply device 13 is provided with a sub-battery 12 as a second power storage unit. An electrical component 29 such as a headlight 26, an ignition coil 27, and an injector 28 is connected to the sub-battery 12 as an electrical load. Thus, the second power supply system 30 is configured by the sub battery 12 and the electrical component 29. The allowable voltage range of the sub-battery 12 and the electrical component 29 constituting the second power supply system 30 is set to about 12 to 15V. That is, the upper limit voltage on the control of the sub-battery 12 and the electrical component 29 is set to 15V. Further, as the sub-battery 12, a power storage unit having a predetermined power storage capacity is used. The storage capacity of the sub-battery 12 is set in consideration of the starting performance after leaving the vehicle for a predetermined period (for example, three months). Examples of such a power storage unit include a so-called reserve power storage unit such as a lead storage battery having a low storage cost and a large storage capacity. Here, the reserve type power storage unit refers to a power storage unit that performs charging / discharging by dissolving ions in the electrolytic solution from the metal of the electrode and the like, and depositing ions in the electrolytic solution on the electrode as metal or the like. The power storage mechanism of the reserve power storage unit has the characteristics that the charge / discharge resistance is large and the cycle characteristics are poor compared to the rocking chair type power storage unit because it involves the physical structural change (dissolution / deposition) of the electrode. However, since an inexpensive electrode material such as lead can be used, there is a feature that it is easy to obtain a large storage capacity. Further, the sub battery 12 is not limited to the reserve type power storage unit, and a rocking chair type power storage unit may be used as the sub battery 12 as long as a predetermined power storage capacity can be secured at low cost.

また、第１電源系２５と第２電源系３０とを接続する通電ライン３１には、ｎチャネルＦＥＴ等のスイッチ３２が設けられている。このスイッチ３２を接続状態に切り換えることにより、第１電源系２５と第２電源系３０とを電気的に接続することが可能となる。一方、スイッチ３２を開放状態に切り換えることにより、第１電源系２５と第２電源系３０とを電気的に切り離すことが可能となる。このように、スイッチ３２を開放して第２電源系３０からオルタネータ２０およびメインバッテリ１１を切り離すことにより、第２電源系３０の上限電圧(１５Ｖ)を超えてオルタネータ２０の発電電圧を設定することが可能となる。すなわち、メインバッテリ１１に印加する充電電圧が、第２電源系３０の上限電圧以上に設定されることになる。これにより、オルタネータ２０の発電量を飛躍的に増大させることが可能となっている。 In addition, a switch 32 such as an n-channel FET is provided in the energization line 31 that connects the first power supply system 25 and the second power supply system 30. By switching the switch 32 to the connected state, the first power supply system 25 and the second power supply system 30 can be electrically connected. On the other hand, the first power supply system 25 and the second power supply system 30 can be electrically disconnected by switching the switch 32 to the open state. In this way, by setting the power generation voltage of the alternator 20 to exceed the upper limit voltage (15V) of the second power supply system 30 by opening the switch 32 and disconnecting the alternator 20 and the main battery 11 from the second power supply system 30. Is possible. That is, the charging voltage applied to the main battery 11 is set to be equal to or higher than the upper limit voltage of the second power supply system 30. As a result, the power generation amount of the alternator 20 can be dramatically increased.

以下、自動的にエンジン１４を停止するアイドリングストップ制御について説明する。アイドリングストップ制御を実行するため、車両１０には制御ユニット３３が設けられている。制御ユニット３３は、プログラムを実行するＣＰＵ、プログラム等を記憶するＲＯＭ、一時的にデータを記憶するＲＡＭ、各種センサやアクチュエータ等に接続される入出力ポート等によって構成されている。制御ユニット３３に接続されるセンサとしては、ブレーキペダルの操作状況を検出するブレーキペダルセンサ３４、アクセルペダルの操作状況を検出するアクセルペダルセンサ３５、車速を検出する車速センサ３６、メインバッテリ１１の電圧を検出する電圧センサ３７、メインバッテリ１１の電流を検出する電流センサ３８、メインバッテリ１１の温度を検出する温度センサ３９、サブバッテリ１２の電圧を検出する電圧センサ４０、サブバッテリ１２の電流を検出する電流センサ４１等がある。 Hereinafter, idling stop control for automatically stopping the engine 14 will be described. In order to execute idling stop control, the vehicle 10 is provided with a control unit 33. The control unit 33 includes a CPU that executes programs, a ROM that stores programs, a RAM that temporarily stores data, input / output ports connected to various sensors, actuators, and the like. The sensors connected to the control unit 33 include a brake pedal sensor 34 that detects the operation status of the brake pedal, an accelerator pedal sensor 35 that detects the operation status of the accelerator pedal, a vehicle speed sensor 36 that detects the vehicle speed, and the voltage of the main battery 11. A voltage sensor 37 that detects the current of the main battery 11, a temperature sensor 39 that detects the temperature of the main battery 11, a voltage sensor 40 that detects the voltage of the sub battery 12, and a current of the sub battery 12. Current sensor 41 or the like.

図２はアイドリングストップ制御におけるブレーキ操作、車速、エンジン回転数の関係を示す説明図である。制御ユニット３３は、ブレーキ操作や車速等に基づいて、エンジン１４の停止条件を判定している。すなわち、図２に示すように、ブレーキペダルが踏み込まれた状態(ブレーキＯＮ)のもとで、車速が０ｋｍ／ｈまで低下した場合(符号ａ)には、制御ユニット３３によってエンジン１４の停止条件が成立していると判定される。そして、制御ユニット３３は、イグニッションコイル２７やインジェクタ２８等に停止信号を出力してエンジン１４を停止させる。続いて、アイドリングストップ(エンジン停止)中に、ブレーキペダルの踏み込みが解除された場合(ブレーキＯＦＦ，符号ｂ)には、制御ユニット３３によってエンジン１４の停止条件が成立していないと判定される。そして、制御ユニット３３は、スタータモータ１９、イグニッションコイル２７およびインジェクタ２８等に始動信号を出力してエンジン１４を再始動させる。ところで、アイドリングストップを行うためには、エンジン停止中やエンジン再始動時の消費電力を確保するため、メインバッテリ１１を十分に充電しておくことが必要である。すなわち、メインバッテリ１１の蓄電割合を表す充電状態ＳＯＣｍが所定値Ｓ１を下回る場合には、エンジン停止中やエンジン再始動時の電力確保が困難であることからアイドリングストップが制限されていた。 FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between brake operation, vehicle speed, and engine speed in idling stop control. The control unit 33 determines the stop condition of the engine 14 based on the brake operation, the vehicle speed, and the like. That is, as shown in FIG. 2, when the vehicle speed is reduced to 0 km / h under the state where the brake pedal is depressed (brake ON) (symbol a), the stop condition of the engine 14 is controlled by the control unit 33. Is determined to hold. Then, the control unit 33 outputs a stop signal to the ignition coil 27, the injector 28, etc., and stops the engine 14. Subsequently, when the depression of the brake pedal is released during idling stop (engine stop) (brake OFF, symbol b), the control unit 33 determines that the stop condition of the engine 14 is not satisfied. Then, the control unit 33 outputs a start signal to the starter motor 19, the ignition coil 27, the injector 28, and the like to restart the engine 14. By the way, in order to perform idling stop, it is necessary to fully charge the main battery 11 in order to ensure power consumption during engine stop or engine restart. That is, when the state of charge SOCm representing the power storage ratio of the main battery 11 is lower than the predetermined value S1, idling stop is limited because it is difficult to secure power during engine stop or engine restart.

そこで、充電制御手段として機能する制御ユニット３３は、アイドリングストップに備えてメインバッテリ１１の蓄電量を確保するため、以下のように、メインバッテリ１１に対する充電制御を実施している。ここで、図３はアイドリングストップ制御を実行したときのメインバッテリ１１の充放電状態を示す説明図である。図４はアイドリングストップ時における電源装置１３の電力供給状態を示す説明図である。図５(ａ)および(ｂ)は、エンジン始動時における電源装置１３の電力供給状態を示す説明図である。図６(ａ)および(ｂ)は、エンジン作動時における電源装置１３の電力供給状態を示す説明図である。なお、図４〜図６においては、黒塗りの矢印を用いて電力供給状態を表している。 Therefore, the control unit 33 functioning as a charge control unit performs charge control on the main battery 11 as follows in order to ensure the amount of power stored in the main battery 11 in preparation for idling stop. Here, FIG. 3 is an explanatory diagram showing a charge / discharge state of the main battery 11 when the idling stop control is executed. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a power supply state of the power supply device 13 when idling is stopped. FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams showing the power supply state of the power supply device 13 when the engine is started. FIGS. 6A and 6B are explanatory views showing the power supply state of the power supply device 13 when the engine is operating. In FIGS. 4 to 6, the power supply state is represented using black arrows.

まず、図３に示すように、アイドリングストップ時には、各種電装品２９に対してメインバッテリ１１から電力が供給されるため、メインバッテリ１１の充電状態ＳＯＣｍは徐々に低下する。このとき、図４に示すように、制御ユニット３３によってスイッチ３２は接続状態に制御され、電装品２９に対してメインバッテリ１１およびサブバッテリ１２が接続された状態となる。ここで、メインバッテリ１１の蓄電容量を発揮できる電圧範囲は、サブバッテリ１２の蓄電容量を発揮できる電圧範囲に比べて高く設計されている。このため、主にメインバッテリ１１から電装品２９に対して電力が供給される一方、サブバッテリ１２からの電力供給は抑制される。このように、サブバッテリ１２の充放電を抑制することにより、リザーブ型蓄電体等からなるサブバッテリ１２の劣化を防止することが可能となる。なお、ロッキングチェア型蓄電体からなるメインバッテリ１１のサイクル特性は良好であるため、頻繁に充放電させてもメインバッテリ１１が著しく劣化することはない。 First, as shown in FIG. 3, when idling is stopped, power is supplied from the main battery 11 to the various electrical components 29, so that the state of charge SOCm of the main battery 11 gradually decreases. At this time, as shown in FIG. 4, the switch 32 is controlled to be connected by the control unit 33, and the main battery 11 and the sub battery 12 are connected to the electrical component 29. Here, the voltage range in which the storage capacity of the main battery 11 can be exhibited is designed to be higher than the voltage range in which the storage capacity of the sub battery 12 can be exhibited. For this reason, power is mainly supplied from the main battery 11 to the electrical component 29, while power supply from the sub battery 12 is suppressed. In this manner, by suppressing charging / discharging of the sub battery 12, it is possible to prevent the sub battery 12 made of a reserve power storage unit or the like from being deteriorated. In addition, since the cycle characteristics of the main battery 11 made of the rocking chair type power storage unit are good, the main battery 11 does not deteriorate significantly even if it is charged and discharged frequently.

続いて、図３に符号ａで示すように、アイドリングストップ後のエンジン始動時には、図５(ａ)に示すように、制御ユニット３３によってスイッチ３２は開放状態に切り換えられる。そして、スタータモータ１９にはメインバッテリ１１から電力が供給され、イグニッションコイル２７やインジェクタ２８等の電装品２９にはサブバッテリ１２から電力が供給される。このように、メインバッテリ１１からの大きな電力によってスタータモータ１９を駆動し、サブバッテリ１２の大きな蓄電容量で電装品２９に電力を供給することで、エンジン１４の素早い再始動と、電装品２９への安定電圧供給による電装品２９の瞬時停電防止とを両立することが可能となる。なお、エンジン始動が困難な低温時には、図５(ｂ)に示すように、スイッチ３２を接続した状態のもとでスタータモータ１９を駆動しても良い。これにより、メインバッテリ１１およびサブバッテリ１２からの電力によってスタータモータ１９を駆動することができ、低温環境下であってもエンジン１４を素早く再始動することが可能となる。 Subsequently, as shown by the symbol a in FIG. 3, when the engine is started after the idling stop, as shown in FIG. 5A, the switch 32 is switched to the open state by the control unit 33. The starter motor 19 is supplied with electric power from the main battery 11, and the electric component 29 such as the ignition coil 27 and the injector 28 is supplied with electric power from the sub battery 12. In this way, the starter motor 19 is driven by the large electric power from the main battery 11 and the electric component 29 is supplied with the large storage capacity of the sub battery 12, so that the engine 14 can be quickly restarted and the electric component 29 can be supplied. Thus, it is possible to achieve both instantaneous power failure prevention of the electrical component 29 by supplying a stable voltage. When the engine is difficult to start, the starter motor 19 may be driven with the switch 32 connected as shown in FIG. 5B. Thereby, the starter motor 19 can be driven by the electric power from the main battery 11 and the sub-battery 12, and the engine 14 can be restarted quickly even in a low temperature environment.

また、図３に示すように、エンジン始動後のエンジン作動時には、メインバッテリ１１およびサブバッテリ１２に対する通常充電が実施される。これにより、メインバッテリ１１の充電状態ＳＯＣｍは徐々に上昇する。このとき、図６(ａ)に示すように、制御ユニット３３によってスイッチ３２は接続状態に制御され、第１電源系２５と第２電源系３０とが電気的に接続された状態となる。すなわち、通常充電時には、上限電圧が１５Ｖである第２電源系３０を保護するため、オルタネータ２０の発電電圧は１５Ｖ以下に制限されている。 Further, as shown in FIG. 3, normal charging of the main battery 11 and the sub-battery 12 is performed during engine operation after engine startup. Thereby, the state of charge SOCm of the main battery 11 gradually increases. At this time, as shown in FIG. 6A, the control unit 33 controls the switch 32 to be in a connected state, so that the first power supply system 25 and the second power supply system 30 are electrically connected. That is, during normal charging, the power generation voltage of the alternator 20 is limited to 15V or less in order to protect the second power supply system 30 whose upper limit voltage is 15V.

続いて、図３に示すように、車速が所定車速Ｖ１(例えば１０ｋｍ／ｈ)を下回る際に(符号ｂ)、メインバッテリ１１の充電状態ＳＯＣｍが所定値Ｓ１を下回る場合には、アイドリングストップに備えてメインバッテリ１１に対する急速充電が実施される。これにより、所定値Ｓ１を上回るように、メインバッテリ１１の充電状態ＳＯＣｍを上昇させることが可能となる(符号ｃ)。このとき、図６(ｂ)に示すように、制御ユニット３３によってスイッチ３２は開放状態に切り換えられ、第１電源系２５と第２電源系３０とが電気的に切り離された状態となる。このように、第２電源系３０からオルタネータ２０およびメインバッテリ１１を切り離すことができ、オルタネータ２０の発電電圧を第１電源系２５の上限電圧(１８Ｖ)まで引き上げることが可能となる。すなわち、急速充電時には、第２電源系３０の上限電圧(１５Ｖ)を超えてオルタネータ２０の発電電圧を制御することが可能となる。このように、通常充電よりも発電電圧(発電電力)の高い急速充電を実施することにより、停車迄の少ない時間でメインバッテリ１１を十分に充電することが可能となる。 Subsequently, as shown in FIG. 3, when the vehicle speed falls below a predetermined vehicle speed V1 (for example, 10 km / h) (reference number b), when the state of charge SOCm of the main battery 11 falls below a predetermined value S1, the idling stop is performed. In addition, the main battery 11 is rapidly charged. As a result, the state of charge SOCm of the main battery 11 can be increased so as to exceed the predetermined value S1 (reference symbol c). At this time, as shown in FIG. 6B, the switch 32 is switched to the open state by the control unit 33, and the first power supply system 25 and the second power supply system 30 are electrically disconnected. Thus, the alternator 20 and the main battery 11 can be disconnected from the second power supply system 30, and the generated voltage of the alternator 20 can be raised to the upper limit voltage (18 V) of the first power supply system 25. That is, at the time of rapid charging, the generated voltage of the alternator 20 can be controlled exceeding the upper limit voltage (15 V) of the second power supply system 30. In this way, by performing rapid charging with a generated voltage (generated power) higher than normal charging, the main battery 11 can be sufficiently charged in a short time until the vehicle stops.

このように、停車直前にメインバッテリ１１に対して急速充電を実施するようにしたので、アイドリングストップに備えてメインバッテリ１１の充電状態ＳＯＣｍを所定値Ｓ１以上に引き上げることが可能となる。これにより、アイドリングストップ機会を逃すことなくエンジン１４を停止させることができ、車両１０の燃費性能を向上させることが可能となる。すなわち、図３に符号ｄで示すように、通常充電のままでは停車時にメインバッテリ１１の充電状態ＳＯＣｍが所定値Ｓ１を下回る状況であっても、符号ｃで示すように、停車直前に急速充電を実施することで所定値Ｓ１を上回る充電状態ＳＯＣｍを確保することが可能となるのである。しかも、停車直前の減速時に急速充電を行うようにしたので、エンジン負荷を増大させずにメインバッテリ１１を充電することが可能となる。また、メインバッテリ１１の充電不足に起因するアイドリングストップ中止を減らすことができるため、アイドリングストップを期待する運転者の満足感を高めることが可能となる。さらに、停車後にイグニッションスイッチがオフ操作された場合であっても、停車直前にメインバッテリ１１を充電しておくことにより、次回乗車時のエンジン始動性を向上させることが可能となる。 As described above, since the main battery 11 is rapidly charged immediately before stopping, the state of charge SOCm of the main battery 11 can be raised to a predetermined value S1 or more in preparation for idling stop. Thereby, the engine 14 can be stopped without missing an idling stop opportunity, and the fuel efficiency of the vehicle 10 can be improved. That is, as indicated by reference symbol d in FIG. 3, even if the state of charge of the main battery 11 is lower than the predetermined value S1 when the vehicle is stopped under normal charging, rapid charging is performed immediately before stopping as shown by reference symbol c. It is possible to secure the state of charge SOCm exceeding the predetermined value S1 by performing the above. In addition, since the quick charging is performed at the time of deceleration immediately before stopping, the main battery 11 can be charged without increasing the engine load. Moreover, since idling stop cancellation resulting from insufficient charging of the main battery 11 can be reduced, it is possible to enhance the satisfaction of the driver who expects idling stop. Furthermore, even when the ignition switch is turned off after the vehicle stops, the engine startability at the next boarding can be improved by charging the main battery 11 immediately before the vehicle stops.

なお、前述の説明では、停車直前に充電状態ＳＯＣｍが所定値Ｓ１を下回る場合に、最低限必要な所定値Ｓ１を回復するまでメインバッテリ１１を急速充電しているが、これに限られることはなく、所定値Ｓ１よりも高い所定値を急速充電時の目標値に設定しても良い。また、メインバッテリ１１における充電状態ＳＯＣｍの算出方法としては、例えば特開２００５−２０１７４３号公報に記載される算出方法を用いることが可能である。この算出方法は、充放電電流の積算値に基づく充電状態ＳＯＣｃと、推定される開放電圧に基づく充電状態ＳＯＣｖとを算出し、これらの充電状態ＳＯＣｃ，ＳＯＣｖを重み付け合成して充電状態ＳＯＣｍを算出する方法である。この算出方法に限られることはなく、他の算出方法を用いて充電状態ＳＯＣｍを算出しても良い。 In the above description, when the state of charge SOCm falls below the predetermined value S1 immediately before stopping, the main battery 11 is rapidly charged until the minimum required value S1 is recovered. However, the present invention is not limited to this. Alternatively, a predetermined value higher than the predetermined value S1 may be set as a target value for rapid charging. Further, as a method for calculating the state of charge SOCm in the main battery 11, for example, a calculation method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-201743 can be used. In this calculation method, the state of charge SOCc based on the integrated value of the charge / discharge current and the state of charge SOCv based on the estimated open-circuit voltage are calculated, and the state of charge SOCm and SOCv are weighted and combined to calculate the state of charge SOCm. It is a method to do. It is not restricted to this calculation method, You may calculate charge condition SOCm using another calculation method.

また、前述の説明では、急速充電時におけるオルタネータ２０の発電電圧を引き上げるため、第１電源系２５と第２電源系３０との間にスイッチ３２を設けているが、これに限られることはなく、第１電源系２５と第２電源系３０との間からスイッチ３２を削減しても良い。この場合には、第２電源系３０の許容電圧範囲内(約１２〜１５Ｖ)で、オルタネータ２０の発電電圧が制御される。例えば、通常充電時にはオルタネータ２０の発電電圧が１３．５Ｖに設定され、急速充電時にはオルタネータ２０の発電電圧が１５Ｖに設定される。このように、第２電源系３０の許容電圧範囲内(約１２〜１５Ｖ)でオルタネータ２０の発電電圧を引き上げることにより、メインバッテリ１１に対して急速充電を実施しても良い。 In the above description, the switch 32 is provided between the first power supply system 25 and the second power supply system 30 in order to raise the power generation voltage of the alternator 20 at the time of rapid charging. However, the present invention is not limited to this. The switch 32 may be reduced from between the first power supply system 25 and the second power supply system 30. In this case, the generated voltage of the alternator 20 is controlled within the allowable voltage range (about 12 to 15 V) of the second power supply system 30. For example, the generated voltage of the alternator 20 is set to 13.5 V during normal charging, and the generated voltage of the alternator 20 is set to 15 V during rapid charging. In this way, the main battery 11 may be rapidly charged by raising the power generation voltage of the alternator 20 within the allowable voltage range (about 12 to 15 V) of the second power supply system 30.

また、前述の説明では、第１電源系２５および第２電源系３０からなる電源装置１３を車両１０に搭載しているが、この電源装置１３に限られることはなく、他の電源装置を備えた車両に対して本発明を適用しても良い。ここで、図７は本発明の他の実施の形態であるアイドリングストップ車両が備える電源装置５０の構成を示す概略図である。なお、図７において、図１に示す部材と同様の部材については、同一の符号を付してその説明を省略する。 In the above description, the power supply device 13 including the first power supply system 25 and the second power supply system 30 is mounted on the vehicle 10, but the power supply device 13 is not limited to this, and other power supply devices are provided. The present invention may be applied to a different vehicle. Here, FIG. 7 is a schematic diagram showing a configuration of a power supply device 50 provided in an idling stop vehicle according to another embodiment of the present invention. In FIG. 7, members similar to those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals and description thereof is omitted.

図７に示すように、オルタネータ２０と電装品２９とは、メインバッテリ１１を迂回する給電ライン５１を介して接続されている。この給電ライン５１にはｎチャネルＦＥＴ等からなる第１スイッチＳＷ１が設けられている。また、メインバッテリ１１の正極ライン５２は電装品２９に接続されており、メインバッテリ１１の負極ライン５３はオルタネータ２０のプラス端子に接続されている。このように、メインバッテリ１１とオルタネータ２０とは直列に接続された状態となる。また、負極ライン５３にはｎチャネルＦＥＴ等からなる第２スイッチＳＷ２が設けられている。さらに、スイッチＳＷ２とメインバッテリ１１との間の負極ライン５３には接地ライン５４が接続されている。この接地ライン５４によって、スイッチＳＷ２とメインバッテリ１１との接続点５５が接地されている。この接地ライン５４にはｎチャネルＦＥＴ等からなる第３スイッチＳＷ３が設けられている。また、サブバッテリ１２の正極ライン５６は電装品２９に接続されており、サブバッテリ１２の負極ライン５７は接地されている。このように、サブバッテリ１２はメインバッテリ１１およびオルタネータ２０に対して並列に接続されている。 As shown in FIG. 7, the alternator 20 and the electrical component 29 are connected via a power supply line 51 that bypasses the main battery 11. The power supply line 51 is provided with a first switch SW1 made of an n-channel FET or the like. The positive line 52 of the main battery 11 is connected to the electrical component 29, and the negative line 53 of the main battery 11 is connected to the plus terminal of the alternator 20. Thus, the main battery 11 and the alternator 20 are connected in series. The negative line 53 is provided with a second switch SW2 made of an n-channel FET or the like. Further, a ground line 54 is connected to the negative electrode line 53 between the switch SW2 and the main battery 11. The connection point 55 between the switch SW2 and the main battery 11 is grounded by the ground line 54. The ground line 54 is provided with a third switch SW3 made of an n-channel FET or the like. The positive line 56 of the sub battery 12 is connected to the electrical component 29, and the negative line 57 of the sub battery 12 is grounded. As described above, the sub battery 12 is connected in parallel to the main battery 11 and the alternator 20.

このような電源装置５０を備える車両であっても、停車直前にメインバッテリ１１に対して急速充電を実施することにより、メインバッテリ１１の充電不足に起因するアイドリングストップ中止を減らすことが可能となる。ここで、図８(ａ)および(ｂ)は、エンジン作動時における電源装置５０の電力供給状態を示す説明図である。図９はアイドリングストップ時およびエンジン始動時における電源装置５０の電力供給状態を示す説明図である。なお、図８および図９においては、黒塗りの矢印を用いて電力供給状態を表している。 Even in a vehicle equipped with such a power supply device 50, it is possible to reduce idling stop cancellation due to insufficient charging of the main battery 11 by performing rapid charging on the main battery 11 immediately before stopping. . Here, FIGS. 8A and 8B are explanatory views showing the power supply state of the power supply device 50 when the engine is operating. FIG. 9 is an explanatory diagram showing the power supply state of the power supply device 50 when idling is stopped and when the engine is started. In FIGS. 8 and 9, the power supply state is represented using black arrows.

図８(ａ)および(ｂ)に示すように、エンジン作動時には、スイッチＳＷ１，ＳＷ３は接続状態に切り換えられ、スイッチＳＷ２は開放状態に切り換えられる。これにより、オルタネータ２０の発電電力は、メインバッテリ１１、サブバッテリ１２および電装品２９に対して供給される。そして、図８(ａ)に示すように、停車直前以外の通常充電時には、オルタネータ２０の発電電圧が低く抑えられる(例えば１３．５Ｖ)。また、図８(ｂ)に示すように、停車直前の急速充電時には、オルタネータ２０の発電電圧が引き上げられる(例えば１５Ｖ)。なお、オルタネータ２０の発電電圧は、サブバッテリ１２や電装品２９の許容電圧範囲内(約１２〜１５Ｖ)で制御される。また、図９に示すように、アイドリングストップ時やエンジン始動時には、スイッチＳＷ１，ＳＷ２は開放状態に切り換えられ、スイッチＳＷ３は接続状態に切り換えられる。これにより、メインバッテリ１１およびサブバッテリ１２からの電力が電装品２９に対して供給される。なお、図示する電装品２９にはスタータモータ１９が含まれている。 As shown in FIGS. 8A and 8B, when the engine is operating, the switches SW1 and SW3 are switched to the connected state, and the switch SW2 is switched to the open state. As a result, the power generated by the alternator 20 is supplied to the main battery 11, the sub battery 12, and the electrical component 29. Then, as shown in FIG. 8A, during normal charging other than immediately before stopping, the power generation voltage of the alternator 20 is kept low (for example, 13.5 V). Further, as shown in FIG. 8 (b), the power generation voltage of the alternator 20 is raised (for example, 15V) at the time of rapid charging immediately before stopping. The power generation voltage of the alternator 20 is controlled within the allowable voltage range (about 12 to 15 V) of the sub battery 12 and the electrical component 29. Further, as shown in FIG. 9, at the time of idling stop or engine start, the switches SW1 and SW2 are switched to the open state, and the switch SW3 is switched to the connected state. Thereby, power from the main battery 11 and the sub battery 12 is supplied to the electrical component 29. The illustrated electrical component 29 includes a starter motor 19.

なお、図示する電源装置５０は、メインバッテリ１１とオルタネータ２０とを直列に接続したので、サブバッテリ１２や電装品２９の下限電圧に制限されることなく、メインバッテリ１１を深く放電させることが可能となっている。すなわち、スイッチＳＷ１，ＳＷ３を開放状態に切り換え、スイッチＳＷ２を接続状態に切り換えた状態のもとで、メインバッテリ１１の電圧降下に合わせてオルタネータ２０の発電電圧が引き上げられる。これにより、メインバッテリ１１を深く放電させた場合であっても、サブバッテリ１２や電装品２９に対する印加電圧を下限電圧以上に保持することが可能となる。したがって、メインバッテリ１１が有する蓄電容量を十分に活用することが可能となる。 In the illustrated power supply device 50, since the main battery 11 and the alternator 20 are connected in series, the main battery 11 can be deeply discharged without being limited by the lower limit voltage of the sub battery 12 or the electrical component 29. It has become. That is, the generated voltage of the alternator 20 is raised in accordance with the voltage drop of the main battery 11 under the state where the switches SW1 and SW3 are switched to the open state and the switch SW2 is switched to the connected state. As a result, even when the main battery 11 is deeply discharged, the applied voltage to the sub-battery 12 and the electrical component 29 can be held above the lower limit voltage. Therefore, the storage capacity of the main battery 11 can be fully utilized.

本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図示する場合には、動力源としてエンジン１４のみを備える車両１０に本発明を適用しているが、これに限られることはなく、動力源としてエンジン１４および電動モータを備えるハイブリッド車両に対して本発明を適用しても良い。また、図示する車両１０にはメインバッテリ１１およびサブバッテリ１２が搭載されているが、これに限られることはなく、サブバッテリ１２を搭載していない車両に対して本発明を適用しても良い。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, in the illustrated case, the present invention is applied to the vehicle 10 having only the engine 14 as a power source. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. The present invention may be applied. Moreover, although the main battery 11 and the sub battery 12 are mounted on the vehicle 10 shown in the figure, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a vehicle on which the sub battery 12 is not mounted. .

また、前述の説明では、自動変速機１５を備えた車両１０に本発明を適用しているが、これに限られることはなく、手動変速機を備えた車両に本発明を適用しても良い。手動変速機を備えた車両においては、クラッチペダルの操作状況、シフトポジション、車速等の情報に基づいて、エンジン１４の停止条件が判定されることになる。なお、前述の説明では、車両が完全に停止した後にエンジン１４を停止させているが、これに限られることはなく、車両が完全に停止する前にエンジン１４を停止させても良い。 In the above description, the present invention is applied to the vehicle 10 provided with the automatic transmission 15. However, the present invention is not limited to this, and the present invention may be applied to a vehicle provided with a manual transmission. . In a vehicle equipped with a manual transmission, the stop condition of the engine 14 is determined based on information such as an operation state of a clutch pedal, a shift position, and a vehicle speed. In the above description, the engine 14 is stopped after the vehicle is completely stopped. However, the present invention is not limited to this, and the engine 14 may be stopped before the vehicle is completely stopped.

また、図３に示す場合には、エンジン作動時において常に通常充電を行うようにしているが、これに限られることはなく、車両１０の走行状態に応じて通常充電を停止させても良い。例えば、加速時に通常充電を停止させる一方、減速時に通常充電を実施することが考えられる。これにより、エンジン負荷を増加させないようにオルタネータ２０を制御することができ、車両１０の燃費性能を向上させることが可能となる。 Further, in the case shown in FIG. 3, the normal charging is always performed when the engine is operated. However, the present invention is not limited to this, and the normal charging may be stopped according to the traveling state of the vehicle 10. For example, it is conceivable to perform normal charging during deceleration while stopping normal charging during acceleration. Thereby, the alternator 20 can be controlled so as not to increase the engine load, and the fuel efficiency of the vehicle 10 can be improved.

また、前述の説明では、オルタネータ２０とスタータモータ１９を別個に設けているが、オルタネータ２０とスタータモータ１９との機能を兼ね備えた電動モータを設けても良い。さらに、前述の説明では、第１電源系２５の許容電圧範囲を約１２〜１８Ｖに設定しているが、この電圧範囲に限られることはない。同様に、第２電源系３０の許容電圧範囲を約１２〜１５Ｖに設定しているが、この電圧範囲に限られることはない。 In the above description, the alternator 20 and the starter motor 19 are separately provided. However, an electric motor having the functions of the alternator 20 and the starter motor 19 may be provided. Further, in the above description, the allowable voltage range of the first power supply system 25 is set to about 12 to 18 V, but is not limited to this voltage range. Similarly, the allowable voltage range of the second power supply system 30 is set to about 12 to 15 V, but is not limited to this voltage range.

１０アイドリングストップ車両
１１メインバッテリ(第１蓄電体)
１２サブバッテリ(第２蓄電体)
１４エンジン
２０オルタネータ(発電機)
２５第１電源系
２６ヘッドライト(電気負荷)
２７イグニッションコイル(電気負荷)
２８インジェクタ(電気負荷)
２９電装品(電気負荷)
３０第２電源系
３２スイッチ
３３制御ユニット(充電制御手段)
Ｓ１所定値
Ｖ１所定車速 10 Idling stop vehicle 11 Main battery (first power storage unit)
12 Sub-battery (second power storage unit)
14 Engine 20 Alternator (generator)
25 First power supply system 26 Headlight (electric load)
27 Ignition coil (electric load)
28 Injector (electric load)
29 Electrical components (electric load)
30 Second power supply system 32 Switch 33 Control unit (charging control means)
S1 predetermined value V1 predetermined vehicle speed

Claims

An idling stop vehicle that automatically stops the engine when a predetermined stop condition is satisfied,
A first power storage unit connected to the generator;
A second power storage unit connected to the electrical load;
When the charging state of the first power storage unit is lower than a predetermined value when the vehicle speed is lower than the predetermined vehicle speed, the charging control unit charges the first power storage unit until the charging state of the first power storage unit becomes a predetermined value or more. It has a door,
A first power supply system is configured by the generator and the first power storage unit,
A second power supply system is configured by the electrical load and the second power storage unit,
Provided between the first power supply system and the second power supply system is a switch that is switched to an open state that separates the first power supply system and the second power supply system,
The charging control means sets the charging voltage applied to the first power storage unit to be equal to or higher than an upper limit voltage of the second power supply system under a state where the switch is switched to an open state. Stop vehicle.

The idling stop vehicle according to claim 1,
The idling stop vehicle, wherein the first power storage unit is a rocking chair type power storage unit.