JP4066589B2 - 内燃機関のアイドリングストップ制御装置およびこれを備える車両 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行状態に応じて実行される内燃機関のアイドリングストップを制御するアイドリングストップ制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両走行中における信号待ちといった一時的な車両停止時に内燃機関の運転を停止させ、運転者の始動要求に応じて内燃機関の運転を再開させるいわゆるアイドリングストップ制御機能を備える車両が提案されている。このような内燃機関の自動運転停止・運転再開機能を備える車両では、補機駆動用電動機が内燃機関および補機とファンベルトを介して連動可能に連結されており、内燃機関の運転停止時には補機駆動用電動機によってウォータポンプ等の補機が駆動され、内燃機関の運転時には内燃機関によって補機が駆動される。また、補機駆動用電動機による補機駆動時に内燃機関を駆動系から遮断して補機駆動用電動機の負荷を軽減するために内燃機関と補機駆動用電動機との間には内燃機関と補機駆動用電動機との連結を解放・継合するクラッチ（継合機構）が配置されている。
【０００３】
補機駆動用電動機は、内燃機関の運転を再開する際に内燃機関を始動させる電動機としても機能し、内燃機関の運転開始時にはクラッチによって内燃機関と補機駆動中の補機駆動用電動機との連結が継合されることにより内燃機関の回転数が始動回転数まで上昇させられる。内燃機関の運転再開時には、補機駆動中の補機駆動用電動機と内燃機関との間の回転数差に起因する衝撃、振動等の発生を抑制するため、補機駆動用電動機の回転数を低減した後にクラッチを継合することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車両の運転状態によっては、クラッチの継合に伴う衝撃、振動（エネルギ）がファンベルトによって十分に吸収されないことがあった。例えば、冷間時等にはファンベルトの温度が低いこととも相まって、アイドリングストップ制御処理下における内燃機関の再始動に際して、クラッチの継合に伴う衝撃、振動が十分に吸収されないという問題があった。このような事態に備えて、ク補機駆動用電動機の回転数の低減の度合いを大きくすると、内燃機関の迅速な再始動の要求に応じることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、内燃機関の運転開始時における継合機構の継合動作に伴い発生する衝撃、振動を低減または除去すると共に内燃機関の運転を迅速に再運転させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記の課題を解決するために本発明の第１の態様は、内燃機関または電動機によって補機が駆動されると共に、前記内燃機関の内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とは継合機構を介して継合または解放可能に結合されており、前記内燃機関の運転停止中には前記継合機構が解放されると共に伝動ベルトを介して前記電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御装置を提供する。本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置は、前記内燃機関の運転の停止条件または再開条件を判定する運転条件判定手段と、前記内燃機関の運転再開条件が満たされている場合には、前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態に基づき前記電動機の回転数を低減するために前記電動機に与える制動負荷量を決定する制動負荷量決定手段と、前記内燃機関の運転再開条件が満たされていると共に前記継合機構が解放されている場合には、前記電動機に前記制動負荷を与えた後、前記継合機構によって前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合させる運転開始準備手段と、前記継合機構によって前記内燃機関と前記電動機とが継合された後に前記内燃機関の運転を再開する処理を実行する内燃機関運転制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置によれば、伝動ベルトによる運動エネルギの吸収状態に基づき電動機の回転数を低減するために電動機に与えられる制動負荷量が決定されるので、内燃機関の運転開始時における継合機構の継合動作に伴い発生する衝撃、振動を低減または除去すると共に内燃機関を迅速に再始動性させることができる。
【０００８】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記車両はさらに、前記伝動ベルトの弾性を検出する伝動ベルト弾性検出手段を備え、前記制動負荷量決定手段は、前記検出された伝動ベルトの弾性に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記検出された伝動ベルトの弾性が低くなるに連れて前記制動負荷量を増大させることができる。あるいは、前記車両はさらに、前記伝動ベルトの温度を検出する伝動ベルト温度検出手段を備え、前記制動負荷量決定手段は、前記検出された伝動ベルトの温度に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記検出された伝動ベルトの温度が低くなるに連れて前記制動負荷量を増大させることができる。
【０００９】
ここで、伝動ベルトによる運動エネルギ吸収状態とは、例えば、衝撃、振動等のエネルギを十分に吸収できるか否かの状態を意味し、運動エネルギを十分に吸収できるか否かの状態は、伝動ベルトの温度と相関関係を有しているので、伝動ベルトの温度に基づいて把握することができる。すなわち、伝動ベルトの温度が低い場合には、継合機構の継合に伴う衝撃、振動（エネルギ）を吸収しがたく、一方、伝動ベルトの温度が高い場合には、継合機構の継合に伴う衝撃、振動を吸収しやすい。このような状態を考慮して制動負荷量を変化させることにより、継合機構の継合に伴う衝撃、振動の吸収の要求と、内燃機関の迅速な再始動の要求の双方を両立させることができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記伝動ベルト温度検出手段は前記内燃機関の冷却液温度を検出する冷却液検出手段であり、前記制動負荷量決定手段は、前記検出された冷却液温度に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記検出された冷却液温度が低くなるに連れて前記制動負荷量を増大させることができる。かかる構成を備えることにより、伝動ベルトの温度を間接的に検出することができる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記伝動ベルト温度検出手段は、前記内燃機関の運転開始時から運転停止時までの前記内燃機関の機関回転数を積算する機関回転数積算手段であり、前記制動負荷量決定手段は、前記積算された機関回転数に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記積算された前記機関回転数が増加するに連れて前記制動負荷量を低減させることができる。また、前記伝動ベルト温度検出手段は、前記内燃機関の運転停止後からの前記電動機の電動機回転数を積算する電動機回転数積算手段であり、前記制動負荷量決定手段は、前記積算された電動機回転数に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記積算された電動機回転数の増加に伴って前記制動負荷量を低減させることができる。このような構成を備えることにより、摺動に伴い発生する摩擦熱を考慮して伝動ベルトの温度を検出することができる。
【００１２】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記伝動ベルト温度検出手段はさらに、外気温度を検出する外気温度検出手段を含み、前記制動負荷量決定手段は、検出された前記外気温度の上昇に伴って前記制動負荷量の低減の度合いを大きくすることができる。かかる構成を備えることにより、外気温度を考慮して伝動ベルトの温度を検出することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、走行状態に応じて内燃機関の運転を選択的に停止および再開させるアイドリングストップ機能を有すると共に前記内燃機関の運転停止中は電動機によって補機が駆動され、前記内燃機関の運転中には前記内燃機関によって前記補機が駆動される車両を提供する。本発明の第２の態様に係る車両は、前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合または解放可能に結合する継合機構と、前記内燃機関の出力軸、前記補機の入力軸、および前記電動機の出力軸に架装されている伝動ベルトと、前記伝動ベルトが運動エネルギを吸収する状態を判定する伝動ベルト状態判定手段と、前記判定された伝動ベルトの運動エネルギの吸収状態に基づいて前記電動機の回転数の低減の度合いを決定し、前記内燃機関の運転を再開する条件が満たされた場合には前記電動機の回転数を前記決定された低減の度合いだけ低下させると共に、前記継合機構を介して前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合させた後に前記内燃機関の運転開始処理を実行するアイドリングストップ制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の態様に係る車両によれば、伝動ベルトによる運動エネルギの吸収状態に基づき電動機の回転数を低減の度合いが決定されるので、内燃機関の運転開始時における継合機構の継合動作に伴い車両に発生する衝撃、振動を低減または除去すると共に、迅速に車両を再運転可能な状態に復帰させることができる。
【００１５】
本発明の第２の態様に係る車両において、前記伝動ベルト状態判定手段は前記伝動ベルトの弾性に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギの吸収状態を判定し、前記アイドリングストップ制御手段は、前記判定された伝動ベルトの弾性の低下に伴って前記電動機の回転数の低減の度合いを増大させることができる。あるいは、前記伝動ベルト状態判定手段は前記伝動ベルトの温度に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギの吸収状態を判定し、前記アイドリングストップ制御手段は、前記判定された伝動ベルトの温度の低下に伴って前記電動機の回転数の低減の度合いを増大させることができる。
【００１６】
本発明の第２の態様に係る車両はさらに、前記伝動ベルトの風上に配置されていると共に前記内燃機関を冷却した冷却液の熱を放熱させるための放熱手段と、前記冷却液の温度を検出する冷却液温度検出手段とを備え、前記伝動ベルト状態判定手段は検出された前記冷却液温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定することができる。かかる構成を備えることにより、伝動ベルトは放熱手段より放熱された熱量、すなわち、冷却液温度の影響を受けるため、冷却液温度を検出することにより伝動ベルトの温度を間接的に検出することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る車両はさらに、前記内燃機関の運転開始時から運転停止時までの機関回転数を積算する機関回転数積算手段を備え、前記伝動ベルト状態判定手段は前記積算された機関回転数に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定することができる。また、前記内燃機関の運転停止後からの前記電動機の電動機回転数を積算する電動機回転数積算手段を備え、前記伝動ベルト状態判定手段は前記積算された電動機回転数に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定することができる。このような構成を備えることにより、摺動に伴う発生する摩擦熱を考慮して伝動ベルトの温度を検出することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る車両において、外気温度を検出する外気温度検出手段を備え、前記伝動ベルト状態判定手段は前記冷却液温度、前記積算機関回転数および前記積算電動機回転数の少なくともいずれか一つに加えて、検出された前記外気温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定することができる。かかる構成を備えることにより、外気温度を考慮して伝動ベルトの温度を検出することができる。
【００１９】
本発明の第２の態様に係る車両において、前記アイドリングストップ制御手段は、前記内燃機関の運転停止条件が満たされた場合には前記内燃機関の運転を停止させると共に前記継合機構を解放させることができる。
【００２０】
本発明の第３の態様は、内燃機関の運転中は内燃機関によって補機が駆動され、走行状態に応じて前記内燃機関の運転を選択的に停止および再開させるアイドリングストップ機能を有すると共に前記内燃機関の運転停止中は伝動ベルトを介して電動機によって補機が駆動される車両を提供する。本発明の第３の態様に係る車両は、前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合または解放可能に結合する継合機構と、前記伝動ベルトの温度を考慮して、前記内燃機関の運転再開に先立ち前記電動機を制動する際の目標制動回転数を決定する目標制動回転数決定手段と、前記内燃機関の運転を再開する条件が満たされた場合には前記電動機を前記目標制動回転数にて運転させると共に、前記継合機構を介して前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合させた後に前記内燃機関の運転開始処理を実行するアイドリングストップ制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第３の態様に係る車両によれば、伝動ベルトによる運動エネルギの吸収状態に基づき電動機を制動する際の目標制動回転数が決定されるので、内燃機関の運転開始時における継合機構の継合動作に伴い車両に発生する衝撃、振動を低減または除去すると共に、車両を迅速に再運転可能な状態に復帰させることができる。
【００２２】
本発明の第３の態様に係る車両はさらに、前記伝動ベルトの風上に配置されていると共に前記内燃機関を冷却した冷却液の熱を放熱させるための放熱手段と、前記冷却液の温度を検出する冷却液温度検出手段とを備え、前記目標制動回転数決定手段は、検出された前記冷却液温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を考慮すると共に、検出された前記冷却液温度の低下に伴って前記目標制動回転数を低下させることができる。かかる構成を備えることにより、伝動ベルトは放熱手段より放熱された熱量、すなわち、冷却液温度の影響を受けるため、冷却液温度を検出することにより伝動ベルトの温度を考慮することができる。
【００２３】
本発明の第３の態様に係る車両はさらに、本発明の第２の態様に係る車両と同様にして、積算された機関回転数、積算された電動機回転数に基づい摺動に伴い発生する摩擦熱を反映しつつ伝動ベルトの温度を考慮することができる。また、外気温度を考慮して目標制動回転数の増加の度合いを変更することができる。
【００２４】
本発明の第３の態様に係る車両において、前記アイドリングストップ制御手段は、前記内燃機関の運転停止条件が満たされた場合には前記内燃機関の運転を停止させると共に前記継合機構を解放させることができる。
【００２５】
本発明の第４の態様は、走行状態に応じて内燃機関の運転を選択的に停止およびは再開させるアイドリングストップ機能を有し、前記内燃機関の運転停止中には電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御方法を提供する。本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法は、前記内燃機関、前記電動機および前記補機に架装されている伝動ベルトの運動エネルギの吸収状態を判定し、前記内燃機関の運転を再開するための運転再開条件が満たされているか否かを判定し、前記運転再開条件が満たされていると判定した場合には、前記判定された伝動ベルトの運動エネルギの吸収状態に基づいて前記電動機の回転数の下げ幅を決定し、前記決定された下げ幅だけ前記電動機の回転数を低下させた後、前記継合機構を介して前記電動機の出力軸と前記内燃機関の出力軸とを継合して前記内燃機関の運転を再開させることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法によれば、伝動ベルトによる運動エネルギの吸収状態に基づき電動機の回転数の下げ幅を決定するので、内燃機関の運転開始時における継合機構の継合動作に伴い発生する衝撃、振動を低減または除去すると共に内燃機関を迅速に再始動性させることができる。
【００２７】
本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法はさらに、前記伝動ベルトの弾性を検出し、前記検出した伝動ベルトの弾性に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記検出した伝動ベルトの弾性が低くなるに連れて前記電動機の回転数の下げ幅を増大させることができる。また、前記伝動ベルトの温度を検出し、前記検出した伝動ベルトの温度に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記検出した伝動ベルトの温度が低くなるに連れて前記電動機の回転数の下げ幅を増大させることができる。なお、伝動ベルトによる運動エネルギ吸収状態は、本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置における伝動ベルトによる運動エネルギ吸収状態と同様である。
【００２８】
本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法はさらに、前記内燃機関の冷却液温度を検出し、前記検出した冷却液温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を判定し、前記冷却液温度の低下に伴って前記電動機の回転数の下げ幅を増大させることができる。かかる構成を備えることにより、伝動ベルトの温度を間接的に検出することができる。
【００２９】
本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法はさらに、前記内燃機関の運転開始時から運転停止時までの前記内燃機関の機関回転数を積算し、前記積算した機関回転数を更に考慮して前記伝動ベルトの温度を判定し、前記積算した機関回転数の増加に伴って前記電動機の回転数の下げ幅を低減することができる。また、前記内燃機関の運転停止後からの前記電動機の電動機回転数を積算し、前記積算した電動機回転数の増加に伴って前記電動機の回転数の下げ幅を低減することができる。このような構成を備えることにより、摺動に伴い発生する摩擦熱を反映しつつ伝動ベルトの温度を考慮することができる。
【００３０】
本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法において、さらに外気温度を検出し、前記検出した外気温度の上昇に伴って前記電動機の回転数の下げ幅の低減の程度を増大することができる。かかる構成を備えることにより、外気温度を考慮して電動機の回転数の下げ幅の低減の程度を変更することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアイドリングストップ制御装置について図面を参照しつつ実施例に基づいて説明する。
図１および図２を参照して本実施例に係るアイドリングストップ制御装置が用いられ得る車両の概略構成について説明する。図１は第１の実施例が適用される車両の概略構成を示すブロック図である。図２は伝動ベルトとエンジン、補機および補機駆動用モータとの配置関係を示す概念図である。
【００３２】
車両は、動力源としてのエンジン（内燃機関）１０、エンジン１０の出力トルクを増幅するトルクコンバータ２０、最大減速比と最小減速比の間で減速比を自動的に有段階に変更可能な自動有段変速装置（ＡＴ）２２とを備えている。エンジン１０はクランクシャフト（出力軸）１１を介してトルクコンバータ２０の動力入力軸と結合されており、トルクコンバータ２０の動力出力軸は、ＡＴ２２の動力入力軸と結合されており、ＡＴ２２の動力出力軸はドライブシャフト２４と結合されている。ドライブシャフト２４はディファレンシャルギヤ（ファイナルギヤを含む）２５および車軸２６を介して車輪２７と結合されている。
【００３３】
エンジン１０は、燃料（例えば、ガソリン燃料）がシリンダ内に直接噴射される形式の直噴式ガソリンエンジンであり、ガソリン燃料をシリンダ内に噴射するための高圧式インジェクタ１２、シリンダ内に噴射されたガソリンと吸入された空気とによって形成される混合気に点火するための点火プラグ１３を備えている。高圧式インジェクタ１２には図示しない高圧燃料ポンプによって昇圧された高圧力のガソリン燃料がデリバリパイプ（図示しない）を介して供給されており、制御ユニット６０からの噴射信号に基づいて高圧式インジェクタ１２が開弁するとシリンダ内にガソリン燃料が噴霧される。点火プラグ１３には制御ユニット６０からの点火信号に基づきイグナイタ１４から高電圧が供給される。エンジン１０には、エンジン１０を冷却する冷却液温度を検出するための冷却液温度センサ５０が備えられている。エンジン１０の車両進行側（図１において左側）には、外気温度を検出するための外気温度センサ５１が配置されている。
【００３４】
エンジン１０の周囲には、図２に示すようにウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２、パワーステアリング用ポンプ３０３等の補機３０、ならびにアイドリングストップ処理によるエンジン停止時に補機３０を駆動するための補機駆動用モータ（電動機）３１が配置されている。各補機３０１、３０２、３０３の動力入力軸、エンジン１０のクランクシャフト１１の一端にはプーリ１２４、１２５がそれぞれ装着されている。エンジン１０のプーリ１２５と補機駆動用モータ３１のプーリ１２６には、補機駆動用モータ３１によってエンジン１０を始動させるための伝動ベルト１６が架装されている。プーリ１２５とプーリ１２６のプーリ比は一般的に、１：２〜１：３程度である。各プーリ１２４，１２５には伝動ベルト１７が架装されており、この伝動ベルト１７を介してエンジン１０の出力が補機３０の動力入力軸に伝達され、また伝動ベルト１６および伝動ベルト１７を介して補機駆動用モータ３１の出力が補機３０の動力入力軸に伝達される。なお、伝動ベルト１６、１７としては、断面形状が台形であるいわゆるＶベルト、あるいは厚みがＶベルトよりも薄く幅広であると共にその回転方向に沿ってＶ字状の溝が複数本形成されている、いわゆるＶリブベルト等が用いられており、温度に依存して衝撃、振動等の吸収特性が変化する材料が用いられている。また、伝動ベルト１６、１７の前方（風上）側にはエンジン１０を循環した冷却液が有する熱を放熱させるためのラジエタ１８が配置されている。
【００３５】
クランクシャフト１１とプーリ１２５との間には湿式多板式の電磁式クラッチ１５が介装されている。電磁式クラッチ１５は、クラッチプレート１５１とフライホイール１５２とを備え、図１に示すようにプーリ１２５と別に備えられても良いし、プーリ１２５に内蔵されても良い。この電磁式クラッチ１５によって、クランクシャフト１１と伝動ベルト１６との間における動力伝達の切断および接続が実現される。また、電磁式クラッチ１５には、継合時に生じる衝撃、振動の軽減を図るため図示しないダンパが内蔵されている。
【００３６】
車両走行時、あるいは、エンジン１０が運転している状態での車両停止時には、電磁式クラッチ１５は継合されてクランクシャフト１１の駆動力が伝動ベルト１７に伝達されるのでウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２およびパワーステアリング用ポンプ３０３はエンジン１０によって駆動される。一方、アイドリングストップ処理によるエンジン１０の運転停止時には、電磁式クラッチ１５は解放されて、クランクシャフト１１と伝動ベルト１７（プーリ１２５）とは機械的に分断され、ウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２およびパワーステアリング用ポンプ３０３が伝動ベルト１６およびプーリ１２５を介して補機駆動用モータ３１によって駆動される。このとき、クランクシャフト１１はプーリ１２５、伝動ベルト１６、１７とは機械的に分断されているため、補機駆動用モータ３１はクランクシャフト１１を駆動する必要はなく、補機駆動用モータ３１に掛かる負荷が軽減される。
【００３７】
補機駆動用モータ３１は固定子側に三相コイルを有する三相式モータであり、エンジン１０を再始動させる際にクランクシャフト１１を駆動する駆動力源ならびに補機３０を駆動する駆動力源として機能すると共に、エンジン１０の運転時にはエンジン１０によって駆動されて発電するオルタネータとして機能する。補機駆動用モータ３１は、制御ユニット６０からの駆動信号に基づきインバータ２００によって駆動制御される。インバータ２００は、高電圧バッテリ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２２０と接続されている。高電圧バッテリ２１０は専ら補機駆動用モータ３１を駆動するための電源として用いられ、補機駆動用モータ３１がオルタネータとして機能しているときには発電された電力を蓄電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０は、制御ユニット６０と接続されており、高電圧バッテリ２１０の電圧または補機駆動用モータ３１によって発電された電力の電圧を降圧してバッテリ２３０を充電する。バッテリ２３０は、後述する始動用モータ４１、オイルポンプ駆動モータ４５、および制御ユニット６０等を駆動するための電源として用いられる。なお、本実施例では、補機駆動用モータ３１を駆動するための高電圧バッテリ２１０と制御ユニット６０、その他のモータ４１、４５を駆動するためのバッテリ２３０とを各々備えているが、高電圧バッテリ２１０のみを備えて、制御ユニット６０、その他のモータ４１、４５に対してはＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を介して降圧された電力を供給するようにしても良い。
【００３８】
エンジン１０とトルクコンバータ２０との間には始動用リングギヤ４０がクランクシャフト１１に連結されて配置されており、始動用リングギヤ４０には始動用モータ４１のギヤが継合している。始動用モータ４１はバッテリ２３０を電源としてイグニッションスイッチの操作を伴うエンジン始動時にのみ、すなわち、アイドリングストップ処理に伴うエンジン再始動時を除くエンジン始動時にエンジン１０を駆動回転させる。始動用モータ４１のギヤは、イグニッションポジションセンサ５８がイグニッションポジションのＯＮからＳＴＡへの切り換えを検出するエンジン始動時にのみリングギヤ４０と継合し、通常時はリングギヤ４０とは継合することなく離間した位置に格納されている。また、既述のようにアイドリングストップ処理に伴うエンジン１０の再始動時には、補機駆動用モータ３１がスタータモータとして機能する。すなわち、本実施例においては、エンジン１０の運転開始時（初回始動時）には始動用モータ４１によってエンジン１０の始動処理が実行され、エンジン１０の再始動時には補機駆動用モータ３１によってエンジン１０の始動処理が実行される。始動用モータ４１によるエンジン１０の始動は、ギヤノイズを伴うリングギヤ４０を介した始動であり、頻繁に始動を繰り返す場合にはギヤノイズが問題となる。また、アイドリングストップ制御処理の下では頻繁な始動に伴うギヤの摩耗も問題となる。一方、補機駆動用モータ３１は伝動ベルト１６を介してクランクシャフト１１と結合されているので、冷間時等、潤滑油の粘度が高い場合にはクランクシャフト１１を駆動（回転）することができず、エンジン１０を始動させることができない場合がある。そこで、エンジン１０の始動時には始動用モータ４１によりエンジン１０を始動し、エンジン１０が一旦、始動した後の再始動時には補機駆動用モータ３１によってエンジン１０を始動させる。
【００３９】
トルクコンバータ２０は、一般的な流体式トルクコンバータであり、入力軸に入力された駆動トルクを増幅して出力軸から出力する。なお、トルクコンバータの詳細な構成および作用は公知であるからその説明を省略する。自動式有段変速機（ＡＴ）２２は内部にプラネタリギヤを有する自動変速機であり、車速およびアクセル踏み込み量等に応じて油圧アクチュエータ（図示しない）を介してギヤの組み合わせを自動的に変更することによって変速比を変える。ＡＴ２２の出力軸はドライブシャフト２４に連結されており、ＡＴ２２の出力軸から出力された駆動力は、ドライブシャフト２４、ディファレンシャルギヤ２５、車軸２６を介して車輪２７に伝達される。ＡＴ２２の近傍には、エンジン１０の運転停止時にも駆動系の油圧を保持するためのオイルポンプ駆動モータ４５が配置されている。オイルポンプ駆動モータ４５はバッテリ２３０を電源として運転される。
【００４０】
次に、図３を参照して本実施例に係る車両の制御系について説明する。図３は第１実施例に係る車両の制御系統を示す説明図である。制御ユニット６０は、アイドリングストップＥＣＵ（電子制御ユニット）６００、エンジンＥＣＵ６１０、およびブレーキＥＣＵ６２０を備えている。各ＥＣＵ６００、６１０、６２０にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられている。なお、これらＥＣＵは例示であり、例えば、ＡＴ２２を制御するＥＣＵをアイドリングストップＥＣＵ６００とは別に備えることができる。
【００４１】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ制御に際して制御ユニット６０の中核をなすＥＣＵである。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジンＥＣＵ６１０、およびブレーキＥＣＵ６２０と双方向通信可能に信号線を介して接続されている。アイドリングストップＥＣＵ６００には、エンジン冷却液温度を検出する冷却液温度センサ５０、外気温度を検出する外気温度センサ５１、補機駆動用モータ３１の回転数を検出するモータ回転数センサ５２、エンジン１０のクランクシャフト１１の回転数を検出するエンジン回転数センサ５３、車両の速度を検出する車速センサ５４、ギヤポジションを検出するシフトポジションセンサ５５、アクセルペダルの位置をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ５６、ブレーキペダルの踏み込みの有無を検出するブレーキペダルセンサ５７、およびイグニッションスイッチのポジションを検出するイグニッションポジションセンサ５８がそれぞれ信号線を介して接続されている。アイドリングストップＥＣＵ６００には、インバータ２００、始動用モータ４１、電磁式クラッチ１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０、オイルポンプ駆動モータ４５、ＡＴ２２、計器盤４６が接続されている。
アイドリングストップＥＣＵ６００は、インバータ２００を介して補機駆動用モータ３１の回転数を制御し、アイドリングストップ処理によりエンジン１０が停止している状態において補機３０の駆動を実現する。また、アイドリングストップ状態からエンジン１０の運転を再開させる際には、始動用モータ４１に代わってエンジン１０のクランクシャフト１１を駆動回転させてエンジン回転数を始動回転数まで上昇させる。アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５の電磁式アクチュエータ（図示しない）を制御してクラッチプレート１５１のフライホイール１５２に対する継合および解放を実現し、動力の伝達および遮断を制御する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、車速センサ５４、シフトポジションセンサ５５、アクセル開度センサ５６からの検出データに基づき油圧アクチュエータ（図示せず）を制御して、最適な変速ポイントにおいて変速比を変更する。アイドリングストップＥＣＵ６００内のＲＯＭには、本実施例に係るアイドリングストップ制御処理を実行するためのプログラムが格納されている。
【００４２】
エンジンＥＣＵ６１０は、アイドリングストップＥＣＵ６００からの要求に基づいてインジェクタ１２を介して燃料噴射量を制御し、イグナイタ１４を介して点火時期を制御することによってエンジン１０の運転状態を制御する。また、アイドリングストップ処理による車両停止時には、アイドリングストップＥＣＵ６００からの要求に従って、エンジン１０に対するインジェクタ１２を介した燃料噴射を停止してエンジン１０の運転を停止させる。
【００４３】
ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７と接続されており、アイドリングストップ状態からの再発進時には、エンジン１０の駆動力が十分に立ち上がるまでの間、ブレーキ油圧を保持するようにブレーキアクチュエータ４７を制御する。エンジン１０の駆動力が十分に立ち上がる状態とは、例えば、坂路発進の際、ブレーキペダルが解放されていても車両が停止状態にて保持される状態をいう。
【００４４】
次に、上記構成を備える車両の一般的な動作について図１〜図３の構成図を参照して説明する。シフトポジションがパーキングＰまたはニュートラルＮの状態にてイグニッションポジションセンサ５８がイグニッションポジションのＯＮからエンジン始動位置ＳＴＡへの切り替わりを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は始動用モータ４１のギヤをリングギヤ４０に継合させた後、始動用モータ４１を作動させてクランクシャフト１１をエンジン始動時回転数まで回転させる。並行してアイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジンＥＣＵ６１０に対してエンジン１０の始動処理を要求する。エンジンＥＣＵ６１０は、インジェクタ１２を介して所定の燃料をエンジン１０のシリンダ内に供給させると共に、イグナイタ１４および点火プラグを介してシリンダ内に供給された燃料に点火するエンジン始動処理を実行する。エンジンの運転が開始すると、始動用モータ４１のギヤはリングギヤ４０から離間した格納位置に待避させられる。シフトポジションがドライブＤに変更され、アクセルが踏み込まれると車両は発進し、アイドリングストップＥＣＵ６００、エンジンＥＣＵ６１０はエンジン回転数センサ５３、車速センサ５４、アクセル開度センサ５６等からの検出データに基づいてエンジン１０の運転制御およびＡＴ２２の変速制御を実行する。
【００４５】
本実施例では、車両走行中に信号停止等で一時的に車両が停止すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、所定の条件下でエンジン１０の運転を停止させる、いわゆるアイドリングストップ制御処理を実行する。このアイドリングストップ制御処理について図４を参照して説明する。図４はアイドリングストップ制御処理時における制御処理の移行状態を示す状態遷移図である。
【００４６】
イグニッションポジションセンサ４７がＯＦＦからＯＮへのポジションの切り替わりを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ処理以外の処理によるエンジン停止状態を示すモード０を選択する。この状態では、アイドリングストップ処理を実行中である旨を表示する計器盤４６上の表示ランプは消灯している。イグニッションポジションセンサ４７がイグニッションポジションのＯＮからＳＴＡへの切り替えを検出すると、既述のように始動用モータ１４を用いたエンジン１０の運転が開始される。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン１０が運転している状態を示すモード１を選択する。モード１の状態では、例えば、車両は既述の車両走行状態、あるいは、エンジン１０が運転された状態での車両停止状態にある。このモード１の状態では、アイドリングストップＥＣＵ６００は電磁式クラッチ１５をオンしてクランクシャフト１１と伝動ベルト１７とを結合している。したがって、補機３０はエンジン１０の駆動力によって駆動される。また、補機駆動用モータ３１は伝動ベルト１６を介してエンジン１０によって駆動され、オルタネータとして機能する他、高電圧バッテリ２１０が満充電状態の場合には空回りする。
【００４７】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ制御処理条件の成立を判定すると、エンジン１０の運転を停止させるための処理過程を示すモード２を選択する。アイドリングストップ制御処理条件としては、例えば、車速センサ５４によって検出される車速が０であり、ブレーキペダルセンサ５７によってブレーキペダルの踏み込みが検出されていること、シフトポジションセンサ５５によって検出されるシフトポジションがニュートラルＮであること等が挙げられる。モード２では、アイドリングストップＥＣＵ６００はエンジンＥＣＵ６１０に対して燃料供給の停止を要求する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、ブレーキＥＣＵ６２０に対してブレーキ状態の保持を要求する。ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７を制御してブレーキペダル踏み込み量に対応するブレーキ油圧を保持する。
【００４８】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転数センサ５３からの検出データによってエンジン１０の運転停止を判定すると、アイドリングストップによるエンジン１０の停止状態を示すモード３を選択する。モード３では、アイドリングストップＥＣＵ６００は計器盤４６上の表示ランプを点灯させてアイドリングストップ制御処理を実行中である旨を表示する。また、アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５をオフしてクランクシャフト１１と伝動ベルト１６、１７との結合を解放し、伝動ベルト１７を介して補機駆動用モータ３１によって各補機３０１，３０２，３０３を駆動させる。
【００４９】
アイドリングストップＥＣＵ６００はアイドリングストップ制御処理終了要求を検出すると、エンジン１０の運転を再開させるためのエンジン始動制御状態を示すモード４を選択する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、例えば、シフトポジションがニュートラルＮからドライブＤにシフトされたとき、ブレーキペダルが解放されたとき、バッテリの充電率が充電率の下限値である充電要求値を下回ったとき、エアコンの冷却性能が不足しているとき、何らかのシステム異常が発生したときにアイドリングストップ制御処理の要求を検出する。モード４では、アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５の継合に先立ち一旦、補機駆動用モータ３１を制動して補機駆動用モータ３１の回転数を低減させる。アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５を後述する電磁式クラッチ継合タイミング遅延処理によって決定された継合タイミングにて継合させた後、補機駆動用モータ３１の回転数をエンジン始動時回転数まで上昇させると共に、エンジンＥＣＵ６１０に対して燃料供給、火花点火の実行を要求する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、走行不能なシステム異常を検出した場合には、モード０を選択する。
【００５０】
アイドリングストップＥＣＵ６００はエンジン１０の始動を判定すると、モード１を選択する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、例えば、エンジン回転数センサ５３により検出されたエンジン回転数が５００r.p.m.以上である場合にエンジン１０は始動していると判定する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、ブレーキＥＣＵ６２０に対して保持されているブレーキ油圧の解放を要求する。ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７を制御して保持されているブレーキ油圧を解放し、非制動状態を実現する。モード１の状態にて、イグニッションポジションセンサ４７がポジションのＯＮからＯＦＦへの切り替えを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００はモード０を選択する。
【００５１】
続いて、本実施例に係るエンジン１０の運転再開時に実行される電磁式クラッチ１５および補機駆動用モータ３１の制御処理について図５ないし図９を参照して説明する。図５はエンジン１０の運転再開時に実行される電磁式クラッチ１５および補機駆動用モータ３１の制御処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。図６は伝動ベルト１６の温度を反映して補機駆動用モータ３１の発電量（反転位相電流値）を決定するための処理ルーチンを示すフローチャートである。図７はエンジン１０の冷却液温度に基づき冷却液温度補正値Ｅwを決定する際に用いられるマップを示す説明図である。図８は、外気温度、補機駆動用モータ３１の回転数積算値に基づいてモータ積算回転数補正値Ｅmを決定する際に用いられるマップを示す説明図である。図９は電磁式クラッチ１５の継合タイミング、補機駆動用モータ３１の動作状態、電磁式クラッチ（ダンパ）の回転数、クランクシャフト回転数の経時変化を示すタイミングチャートである。
【００５２】
本処理ルーチンは所定の時間間隔で実行される。本処理ルーチンが開始されると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ制御処理終了要求（エンジン再始動要求）がなされたか否かを判定する（ステップＳ１００）。すなわち、図９において再始動要求信号がＯＦＦからＯＮに切り替わったか否かを判定する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン再始動要求がないと判定した場合には（ステップＳ１００：Ｎｏ）、本処理ルーチンを終了する。一方、アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン再始動要求があると判定した場合には（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、補機駆動用モータ３１に供給する反転位相電流値Ｅonを決定する（ステップＳ１１０）。すなわち、伝動ベルト１６のエネルギ吸収状態を考慮した、補機駆動用モータ３１の制動力（逆トルク）の大きさを決定する。なお、反転位相電流値Ｅonの決定処理については図６〜図８を参照して詳述する。
【００５３】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、決定した反転位相電流値Ｅonにて補機駆動用モータ３１を駆動制御する（ステップＳ１２０）。この結果、補機駆動用モータ３１には逆トルクが発生して、その回転動作が規制されて回転数が低下する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５を継合させて（ステップＳ１３０）、本処理ルーチンを終了する。
【００５４】
図９を参照すれば、再始動要求信号がＯＦＦからＯＮに切り替わり補機駆動用モータ３１の制動が開始された後に、電磁式クラッチ制御信号がＯＮされて磁力によるクラッチプレートの吸引（クラッチ吸引）が開始される。クラッチプレート１５１とフライホイール１５２とが継合（接触）を開始してから完全に継合するまでの間は、いわゆるクラッチ滑りの状態となり、電磁式クラッチ１５（ダンパ）の回転数が低下し、クランクシャフト１１の回転数が上昇し始める。クラッチプレート１５１とフライホイール１５２とが完全に継合すると電磁式クラッチ１５の回転数とクランクシャフト１１の回転数は等しくなる。電磁式クラッチ１５が完全に継合すると、補機駆動用モータ３１はエンジン１０を始動させためにクランクシャフト１１をエンジン始動時回転数まで回転させる（始動状態）。エンジンＥＣＵ６１０によりエンジン１０の始動処理が実行され、エンジン１０のいずれかの気筒において爆発燃焼が開始（初爆）すると、補機駆動用モータ３１はエンジン１０によって駆動され発電状態あるいは空回り状態となる。
【００５５】
次に、反転位相電流値Ｅonの決定処理について図６〜図８を参照して説明する。伝動ベルト１６の運動エネルギ（衝撃、振動）の吸収状態は温度に依存するので、伝動ベルト１６の運動エネルギ吸収状態を判断するためには伝動ベルト１６の温度を直接検出することが最良の方法である。しかしながら、可動体である伝動ベルト１６に直接接触して温度を検出することは困難であることから、本実施例では以下の手段によって伝動ベルト１６の運動エネルギ吸収状態（温度）を間接的に判断する。なお、本実施例における伝動ベルト１６の温度の判定は、絶対的な伝動ベルト１６の温度を判定するものではなく、予め関連付けられている冷却液温度Ｔempo、モータ回転数積算値Ｎmsumの変化に対する伝動ベルト１６の相対的な温度の判定を意味する。なお、後述するように赤外線センサ等により伝動ベルト１６の温度を直接測定してもよい。
【００５６】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、冷却液温度センサ５０から冷却液温度Ｔempwを取得し（ステップＳ２００）、図７に示すマップを用いて冷却液温度Ｔempwから冷却液温度補正値Ｅwを決定する（ステップＳ２１０）。伝動ベルト１６は、一般的にラジエタ１８の裏側に配置されており、ラジエタ１８を通過する風にさらされるので、伝動ベルト１６の温度はラジエタ１８の温度（冷却液温度Ｔempw）の変化に比例して変化する。そこで、冷却液温度Ｔempwを伝動ベルト１６の温度の指標として用い、図７に示すように冷却液温度補正値Ｅwと冷却液温度Ｔempwとを関連付けて継合タイミングを判定するための基礎判定値とする。図７において、冷却液温度補正値Ｅwの変化割合は、ラジエタ１８のサーモスタットが開く温度、例えば、約８０℃にて変化する。すなわち、エンジン１０の暖気が完了する温度近傍では、伝動ベルト１６の温度も十分なエネルギの吸収を期待できる温度領域に達しているので、冷却液温度補正値Ｅwの低減率を増大させる。
【００５７】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、次にモータ回転数積算値Ｎmsumを取得する。このモータ回転数積算値Ｎmsumは、アイドリングストップ処理によりエンジン１０が停止した後、補機駆動用モータ３１が回転を開始してから制動処理を受けるまでの補機駆動用モータ３１の積算回転数を意味する。伝動ベルト１６の温度は、基本的にはラジエタ通過風の温度（冷却液温度Ｔempw）に比例するが、回転時には伝動ベルト１６はプーリ１２５、１２６と擦れ合うため摩擦熱により冷却液温度Ｔempwとは独立して上昇し得る。摩擦熱による伝動ベルト１６の温度上昇は、補機駆動用モータ３１の積算回転数に比例するので、モータ回転数積算値Ｎmsumを摩擦熱による伝動ベルト１６の温度上昇の指標とする。摩擦熱による伝動ベルト１６の温度上昇には外気温度も影響を及ぼすので、アイドリングストップＥＣＵ６００は、外気温度センサ５１から外気温度Ｔempoを取得する（ステップＳ２３０）。すなわち、外気温度が高ければ伝動ベルト１６の温度は上昇しやすく、外気温度が低ければ伝動ベルトの温度は上昇しにくい。アイドリングストップＥＣＵ６００は、図８に示すマップを用いて、取得したモータ回転数積算値Ｎmsumおよび外気温度Ｔempoからモータ回転数補正値Ｅmを決定する。本実施例では、モータ回転数補正値Ｅmはモータ回転数積算値Ｎmsumの増加に比例して単純に減少する。また、マップは、外気温度に対して低温（たとえば０℃未満）、高温（たとえば３０℃以上）、中間温度（たとえば０℃以上３０℃未満）の３通りの特性線を有している。同一のモータ回転数積算値Ｎmsumであっても外気温度が低下するにつれて対応するモータ回転数補正値Ｅmは増加する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、冷却温度補正値Ｅwとモータ回転数補正値Ｅmとの和を反転位相電流値Ｅonとして（ステップＳ２５０）、図５に示す処理ルーチンに戻る。
【００５８】
以上説明した補機駆動用モータ３１の制動制御（発電量制御）による効果を図９を参照しつつ説明する。なお、図９において再始動要求信号を除き、実線は制動力が増大されない場合（従来例を含む）を示し、破線は制動量が増大された場合（遅延時）を示す。また、クランクシャフト回転数と電磁式クラッチ回転数とには同一の回転数軸が適用されるものとする。
【００５９】
制動力が伝動ベルト１６の温度の低下に連れて増大されると、補機駆動用モータ３１の回転を制動する力が大きい（発電量、反転位相電流値が大きい）ので補機駆動用モータ３１の回転数の低減率は大きく、電磁式クラッチ１５の継合が開始するクラッチ滑りの開始時点では、電磁式クラッチ回転数は制動力が増大されない場合と比較して約６０〜７０％ほど低減されており（クラッチ継合時における回転数差）、クランクシャフト回転数との回転数差は縮小されている。したがって、電磁式クラッチ１５の継合に伴い発生する衝撃、振動は低減される。このように、発生する衝撃、振動のエネルギが低い（小さい）ので伝動ベルト１６の温度が低く運動エネルギを十分に吸収できない状態であっても車体に伝達される衝撃、振動は低減される。また、反転位相電流値Ｅonは、伝動ベルト１６の（温度を指標とする）運動エネルギ状態に基づいて変更されるので、電磁式クラッチ１５の継合に伴い発生する衝撃、振動が伝動ベルト１６によって吸収され得る場合には、継合タイミングを進行させることでエンジン１０の始動性を優先させることができる。
【００６０】
これに対して、補機駆動用モータ３１の制動力が伝動ベルトの温度にかかわらず一定である場合には、冷間時を考慮して補機駆動用モータ３１に対する制動力を大きくすれば、伝動ベルトの温度が高い場合であっても補機駆動用モータ３１の回転数は必要以上に低下してエンジンの再始動に要する時間が遅延する。一方、エンジンの始動性を重視して補機駆動用モータの制動力を小さくすれば、特に、伝動ベルトの温度が低く運動エネルギを十分に吸収できない状態では、発生した衝撃、振動がそのまま車体に伝達されてしまう。
【００６１】
以上、いくつかの発明の実施の形態に基づき本発明に係るアイドリングストップ制御装置を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【００６２】
例えば、上記実施例では、伝動ベルト１６、１７がラジエタ１８の裏側に配置される場合にエンジン１０の冷却液温度に基づいて伝動ベルト１６の温度（エネルギ吸収状態）を判定するが、伝動ベルト１６、１７がラジエタ１８の表側に配置される場合には外気温度センサ５１により検出された外気温度に基づいて伝動ベルト１６の温度を判定しても良い。また、伝動ベルト１６の運動エネルギ吸収状態を非接触形式にて検出するようにしてもよく、伝動ベルト１６の温度を熱電対、赤外線センサ等の非接触温度センサを用いて検出するようにしてもよい。さらに、伝動ベルト１６が接触するいずれかのプーリ１２５，１２６の温度を検出して伝動ベルト１６の温度を判定しても良い。
【００６３】
上記実施例では、補機駆動用モータ３１の補機駆動開始時からの積算回転数であるモータ回転数積算値Ｎmsumを用いて摩擦熱による伝動ベルト１６の温度上昇を判定しているが、エンジン１０の運転停止までのクランクシャフト１１の積算回転数を用いても良い。いずれの場合にも、伝動ベルト１６と各プーリ１２５、１２６との摩擦に伴う温度上昇を見積もることができる指標だからである。
【００６４】
上記実施例では、電磁式クラッチ１５内にダンパが内蔵されているが、電磁式クラッチ１５とダンパとは別個に備えられていても良い。さらに、説明の都合上、図１にはクランクシャフトプーリ１２５と電磁式クラッチ１５とは別個に記載されているが、電磁式クラッチ１５はクランクシャフトプーリ１２５に内蔵されていても良い。
【００６５】
上記実施例では、トランスミッション２２として自動式有段変速機を用いたが自動式有段変速機に代えて手動式変速機、自動式無段変速機を用いても良い。いずれの場合にもアイドリングストップ制御処理を実行することができると共に、自動式有段変速機を用いた場合と同様の利益を得ることができる。
【００６６】
上記実施例では、車両の動力力源としてエンジン１０のみを備える車両に基づいて本発明を説明したが、本発明は駆動力源としてエンジン１０および車両駆動用モータを備えるハイブリッド車両に対しても適用し得る。かかる場合にも、アイドリングストップ制御処理実行中には補機駆動用モータ３１により補機３０が駆動されており、エンジン再始動時に電磁式クラッチ１５を継合して補機駆動用モータ３１のロータとエンジン１０のクランクシャフト１１とを結合してエンジン１０が始動され得る。したがって、本発明を適用することにより、電磁式クラッチ１５の継合に伴う衝撃、振動を低減または排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う実施例が適用される車両の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に従う実施例にて用いられるエンジンと補機、補機駆動用モータとの配置関係を伝動ベルトが架装されている側から示す概念図である。
【図３】本発明に従う実施例に係る車両の制御系統を示す説明図である。
【図４】アイドリングストップ制御処理時における制御処理の移行状態を示す状態遷移図である。
【図５】エンジンの運転再開時に実行される電磁式クラッチの制御処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】伝動ベルトの温度を反映して補機駆動用モータ３１に入力する反転位相電流値を決定するための処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】エンジンの冷却液温度に基づき冷却液温度補正値Ｅwを決定する際に用いられるマップを示す説明図である。
【図８】外気温度、補機駆動用モータのモータ回転数積算値Ｎmsumに基づいてモータ積算回転数補正値Ｅmを決定する際に用いられるマップを示す説明図である。
【図９】電磁式クラッチの継合タイミング、補機駆動用モータの動作状態、ダンパ回転数、クランクシャフト回転数の経時変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン
１１…クランクシャフト
１２…インジェクタ
１３…点火プラグ
１４…イグナイタ
１５…多板式電磁式クラッチ
１６、１７…伝動ベルト
１８…ラジエタ
２０…トルクコンバータ
２２…自動式有段変速機（ＡＴ）
２４…ドライブシャフト
２５…ディファレンシャルギヤ
２６…車軸
２７…車輪
３０…補機
３１…補機駆動用モータ
４０…リングギヤ
４１…始動用モータ
４５…オイルポンプ駆動モータ
４６…計器盤
４７…ブレーキアクチュエータ
５０…冷却液温度センサ
５１…外気温度センサ
５２…モータ回転数センサ
５３…エンジン回転数センサ
５４…車速センサ
５５…シフトポジションセンサ
５６…アクセル開度センサ
５７…ブレーキペダルセンサ
５８…イグニッションポジションセンサ
６０…制御ユニット
１２４…補機プーリ
１２５…クランクシャフトプーリ
１２６…補機駆動用モータプーリ
１５１…クラッチプレート
１５２…フライホイール
２００…インバータ
２１０…高電圧バッテリ
２２０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２３０…バッテリ
３０１…ウォータポンプ
３０２…エアコン用コンプレッサ
３０３…パワーステアリング用ポンプ
６００…アイドリングストップＥＣＵ
６１０…エンジンＥＣＵ
６２０…ブレーキＥＣＵ
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行状態に応じて実行される内燃機関のアイドリングストップを制御するアイドリングストップ制御技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両走行中における信号待ちといった一時的な車両停止時に内燃機関の運転を停止させ、運転者の始動要求に応じて内燃機関の運転を再開させるいわゆるアイドリングストップ制御機能を備える車両が提案されている。このような内燃機関の自動運転停止・運転再開機能を備える車両では、補機駆動用電動機が内燃機関および補機とファンベルトを介して連動可能に連結されており、内燃機関の運転停止時には補機駆動用電動機によってウォータポンプ等の補機が駆動され、内燃機関の運転時には内燃機関によって補機が駆動される。また、補機駆動用電動機による補機駆動時に内燃機関を駆動系から遮断して補機駆動用電動機の負荷を軽減するために内燃機関と補機駆動用電動機との間には内燃機関と補機駆動用電動機との連結を解放・継合するクラッチ（継合機構）が配置されている。
【０００３】
補機駆動用電動機は、内燃機関の運転を再開する際に内燃機関を始動させる電動機としても機能し、内燃機関の運転開始時にはクラッチによって内燃機関と補機駆動中の補機駆動用電動機との連結が継合されることにより内燃機関の回転数が始動回転数まで上昇させられる。内燃機関の運転再開時には、補機駆動中の補機駆動用電動機と内燃機関との間の回転数差に起因する衝撃、振動等の発生を抑制するため、補機駆動用電動機の回転数を低減した後にクラッチを継合することが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、車両の運転状態によっては、クラッチの継合に伴う衝撃、振動（エネルギ）がファンベルトによって十分に吸収されないことがあった。例えば、冷間時等にはファンベルトの温度が低いこととも相まって、アイドリングストップ制御処理下における内燃機関の再始動に際して、クラッチの継合に伴う衝撃、振動が十分に吸収されないという問題があった。このような事態に備えて、ク補機駆動用電動機の回転数の低減の度合いを大きくすると、内燃機関の迅速な再始動の要求に応じることができないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、内燃機関の運転開始時における継合機構の継合動作に伴い発生する衝撃、振動を低減または除去すると共に内燃機関の運転を迅速に再運転させることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記の課題を解決するために本発明の第１の態様は、内燃機関または電動機によって補機が駆動されると共に、前記内燃機関の内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とは継合機構を介して継合または解放可能に結合されており、前記内燃機関の運転停止中には前記継合機構が解放されると共に伝動ベルトを介して前記電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御装置を提供する。本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置は、前記内燃機関の運転の停止条件または再開条件を判定する運転条件判定手段と、前記内燃機関の運転再開条件が満たされている場合には、前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態に基づき前記電動機の回転数を低減するために前記電動機に与える制動負荷量を決定する制動負荷量決定手段と、前記内燃機関の運転再開条件が満たされていると共に前記継合機構が解放されている場合には、前記電動機に前記制動負荷を与えた後、前記継合機構によって前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合させる運転開始準備手段と、前記継合機構によって前記内燃機関と前記電動機とが継合された後に前記内燃機関の運転を再開する処理を実行する内燃機関運転制御手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置によれば、伝動ベルトによる運動エネルギの吸収状態に基づき電動機の回転数を低減するために電動機に与えられる制動負荷量が決定されるので、内燃機関の運転開始時における継合機構の継合動作に伴い発生する衝撃、振動を低減または除去すると共に内燃機関を迅速に再始動性させることができる。
【０００８】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記車両はさらに、前記伝動ベルトの弾性を検出する伝動ベルト弾性検出手段を備え、前記制動負荷量決定手段は、前記検出された伝動ベルトの弾性に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記検出された伝動ベルトの弾性が低くなるに連れて前記制動負荷量を増大させることができる。あるいは、前記車両はさらに、前記伝動ベルトの温度を検出する伝動ベルト温度検出手段を備え、前記制動負荷量決定手段は、前記検出された伝動ベルトの温度に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記検出された伝動ベルトの温度が低くなるに連れて前記制動負荷量を増大させることができる。
【０００９】
ここで、伝動ベルトによる運動エネルギ吸収状態とは、例えば、衝撃、振動等のエネルギを十分に吸収できるか否かの状態を意味し、運動エネルギを十分に吸収できるか否かの状態は、伝動ベルトの温度と相関関係を有しているので、伝動ベルトの温度に基づいて把握することができる。すなわち、伝動ベルトの温度が低い場合には、継合機構の継合に伴う衝撃、振動（エネルギ）を吸収しがたく、一方、伝動ベルトの温度が高い場合には、継合機構の継合に伴う衝撃、振動を吸収しやすい。このような状態を考慮して制動負荷量を変化させることにより、継合機構の継合に伴う衝撃、振動の吸収の要求と、内燃機関の迅速な再始動の要求の双方を両立させることができる。
【００１０】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記伝動ベルト温度検出手段は前記内燃機関の冷却液温度を検出する冷却液検出手段であり、前記制動負荷量決定手段は、前記検出された冷却液温度に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記検出された冷却液温度が低くなるに連れて前記制動負荷量を増大させることができる。かかる構成を備えることにより、伝動ベルトの温度を間接的に検出することができる。
【００１１】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記伝動ベルト温度検出手段は、前記内燃機関の運転開始時から運転停止時までの前記内燃機関の機関回転数を積算する機関回転数積算手段であり、前記制動負荷量決定手段は、前記積算された機関回転数に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記積算された前記機関回転数が増加するに連れて前記制動負荷量を低減させることができる。また、前記伝動ベルト温度検出手段は、前記内燃機関の運転停止後からの前記電動機の電動機回転数を積算する電動機回転数積算手段であり、前記制動負荷量決定手段は、前記積算された電動機回転数に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記積算された電動機回転数の増加に伴って前記制動負荷量を低減させることができる。このような構成を備えることにより、摺動に伴い発生する摩擦熱を考慮して伝動ベルトの温度を検出することができる。
【００１２】
本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置において、前記伝動ベルト温度検出手段はさらに、外気温度を検出する外気温度検出手段を含み、前記制動負荷量決定手段は、検出された前記外気温度の上昇に伴って前記制動負荷量の低減の度合いを大きくすることができる。かかる構成を備えることにより、外気温度を考慮して伝動ベルトの温度を検出することができる。
【００１３】
本発明の第２の態様は、走行状態に応じて内燃機関の運転を選択的に停止および再開させるアイドリングストップ機能を有すると共に前記内燃機関の運転停止中は電動機によって補機が駆動され、前記内燃機関の運転中には前記内燃機関によって前記補機が駆動される車両を提供する。本発明の第２の態様に係る車両は、前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合または解放可能に結合する継合機構と、前記内燃機関の出力軸、前記補機の入力軸、および前記電動機の出力軸に架装されている伝動ベルトと、前記伝動ベルトが運動エネルギを吸収する状態を判定する伝動ベルト状態判定手段と、前記判定された伝動ベルトの運動エネルギの吸収状態に基づいて前記電動機の回転数の低減の度合いを決定し、前記内燃機関の運転を再開する条件が満たされた場合には前記電動機の回転数を前記決定された低減の度合いだけ低下させると共に、前記継合機構を介して前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合させた後に前記内燃機関の運転開始処理を実行するアイドリングストップ制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２の態様に係る車両によれば、伝動ベルトによる運動エネルギの吸収状態に基づき電動機の回転数を低減の度合いが決定されるので、内燃機関の運転開始時における継合機構の継合動作に伴い車両に発生する衝撃、振動を低減または除去すると共に、迅速に車両を再運転可能な状態に復帰させることができる。
【００１５】
本発明の第２の態様に係る車両において、前記伝動ベルト状態判定手段は前記伝動ベルトの弾性に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギの吸収状態を判定し、前記アイドリングストップ制御手段は、前記判定された伝動ベルトの弾性の低下に伴って前記電動機の回転数の低減の度合いを増大させることができる。あるいは、前記伝動ベルト状態判定手段は前記伝動ベルトの温度に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギの吸収状態を判定し、前記アイドリングストップ制御手段は、前記判定された伝動ベルトの温度の低下に伴って前記電動機の回転数の低減の度合いを増大させることができる。
【００１６】
本発明の第２の態様に係る車両はさらに、前記伝動ベルトの風上に配置されていると共に前記内燃機関を冷却した冷却液の熱を放熱させるための放熱手段と、前記冷却液の温度を検出する冷却液温度検出手段とを備え、前記伝動ベルト状態判定手段は検出された前記冷却液温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定することができる。かかる構成を備えることにより、伝動ベルトは放熱手段より放熱された熱量、すなわち、冷却液温度の影響を受けるため、冷却液温度を検出することにより伝動ベルトの温度を間接的に検出することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る車両はさらに、前記内燃機関の運転開始時から運転停止時までの機関回転数を積算する機関回転数積算手段を備え、前記伝動ベルト状態判定手段は前記積算された機関回転数に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定することができる。また、前記内燃機関の運転停止後からの前記電動機の電動機回転数を積算する電動機回転数積算手段を備え、前記伝動ベルト状態判定手段は前記積算された電動機回転数に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定することができる。このような構成を備えることにより、摺動に伴う発生する摩擦熱を考慮して伝動ベルトの温度を検出することができる。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る車両において、外気温度を検出する外気温度検出手段を備え、前記伝動ベルト状態判定手段は前記冷却液温度、前記積算機関回転数および前記積算電動機回転数の少なくともいずれか一つに加えて、検出された前記外気温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定することができる。かかる構成を備えることにより、外気温度を考慮して伝動ベルトの温度を検出することができる。
【００１９】
本発明の第２の態様に係る車両において、前記アイドリングストップ制御手段は、前記内燃機関の運転停止条件が満たされた場合には前記内燃機関の運転を停止させると共に前記継合機構を解放させることができる。
【００２０】
本発明の第３の態様は、内燃機関の運転中は内燃機関によって補機が駆動され、走行状態に応じて前記内燃機関の運転を選択的に停止および再開させるアイドリングストップ機能を有すると共に前記内燃機関の運転停止中は伝動ベルトを介して電動機によって補機が駆動される車両を提供する。本発明の第３の態様に係る車両は、前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合または解放可能に結合する継合機構と、前記伝動ベルトの温度を考慮して、前記内燃機関の運転再開に先立ち前記電動機を制動する際の目標制動回転数を決定する目標制動回転数決定手段と、前記内燃機関の運転を再開する条件が満たされた場合には前記電動機を前記目標制動回転数にて運転させると共に、前記継合機構を介して前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合させた後に前記内燃機関の運転開始処理を実行するアイドリングストップ制御手段とを備えることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第３の態様に係る車両によれば、伝動ベルトによる運動エネルギの吸収状態に基づき電動機を制動する際の目標制動回転数が決定されるので、内燃機関の運転開始時における継合機構の継合動作に伴い車両に発生する衝撃、振動を低減または除去すると共に、車両を迅速に再運転可能な状態に復帰させることができる。
【００２２】
本発明の第３の態様に係る車両はさらに、前記伝動ベルトの風上に配置されていると共に前記内燃機関を冷却した冷却液の熱を放熱させるための放熱手段と、前記冷却液の温度を検出する冷却液温度検出手段とを備え、前記目標制動回転数決定手段は、検出された前記冷却液温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を考慮すると共に、検出された前記冷却液温度の低下に伴って前記目標制動回転数を低下させることができる。かかる構成を備えることにより、伝動ベルトは放熱手段より放熱された熱量、すなわち、冷却液温度の影響を受けるため、冷却液温度を検出することにより伝動ベルトの温度を考慮することができる。
【００２３】
本発明の第３の態様に係る車両はさらに、本発明の第２の態様に係る車両と同様にして、積算された機関回転数、積算された電動機回転数に基づい摺動に伴い発生する摩擦熱を反映しつつ伝動ベルトの温度を考慮することができる。また、外気温度を考慮して目標制動回転数の増加の度合いを変更することができる。
【００２４】
本発明の第３の態様に係る車両において、前記アイドリングストップ制御手段は、前記内燃機関の運転停止条件が満たされた場合には前記内燃機関の運転を停止させると共に前記継合機構を解放させることができる。
【００２５】
本発明の第４の態様は、走行状態に応じて内燃機関の運転を選択的に停止およびは再開させるアイドリングストップ機能を有し、前記内燃機関の運転停止中には電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御方法を提供する。本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法は、前記内燃機関、前記電動機および前記補機に架装されている伝動ベルトの運動エネルギの吸収状態を判定し、前記内燃機関の運転を再開するための運転再開条件が満たされているか否かを判定し、前記運転再開条件が満たされていると判定した場合には、前記判定された伝動ベルトの運動エネルギの吸収状態に基づいて前記電動機の回転数の下げ幅を決定し、前記決定された下げ幅だけ前記電動機の回転数を低下させた後、前記継合機構を介して前記電動機の出力軸と前記内燃機関の出力軸とを継合して前記内燃機関の運転を再開させることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法によれば、伝動ベルトによる運動エネルギの吸収状態に基づき電動機の回転数の下げ幅を決定するので、内燃機関の運転開始時における継合機構の継合動作に伴い発生する衝撃、振動を低減または除去すると共に内燃機関を迅速に再始動性させることができる。
【００２７】
本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法はさらに、前記伝動ベルトの弾性を検出し、前記検出した伝動ベルトの弾性に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記検出した伝動ベルトの弾性が低くなるに連れて前記電動機の回転数の下げ幅を増大させることができる。また、前記伝動ベルトの温度を検出し、前記検出した伝動ベルトの温度に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギ吸収状態を判定し、前記検出した伝動ベルトの温度が低くなるに連れて前記電動機の回転数の下げ幅を増大させることができる。なお、伝動ベルトによる運動エネルギ吸収状態は、本発明の第１の態様に係るアイドリングストップ制御装置における伝動ベルトによる運動エネルギ吸収状態と同様である。
【００２８】
本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法はさらに、前記内燃機関の冷却液温度を検出し、前記検出した冷却液温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を判定し、前記冷却液温度の低下に伴って前記電動機の回転数の下げ幅を増大させることができる。かかる構成を備えることにより、伝動ベルトの温度を間接的に検出することができる。
【００２９】
本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法はさらに、前記内燃機関の運転開始時から運転停止時までの前記内燃機関の機関回転数を積算し、前記積算した機関回転数を更に考慮して前記伝動ベルトの温度を判定し、前記積算した機関回転数の増加に伴って前記電動機の回転数の下げ幅を低減することができる。また、前記内燃機関の運転停止後からの前記電動機の電動機回転数を積算し、前記積算した電動機回転数の増加に伴って前記電動機の回転数の下げ幅を低減することができる。このような構成を備えることにより、摺動に伴い発生する摩擦熱を反映しつつ伝動ベルトの温度を考慮することができる。
【００３０】
本発明の第４の態様に係るアイドリングストップ制御方法において、さらに外気温度を検出し、前記検出した外気温度の上昇に伴って前記電動機の回転数の下げ幅の低減の程度を増大することができる。かかる構成を備えることにより、外気温度を考慮して電動機の回転数の下げ幅の低減の程度を変更することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るアイドリングストップ制御装置について図面を参照しつつ実施例に基づいて説明する。
図１および図２を参照して本実施例に係るアイドリングストップ制御装置が用いられ得る車両の概略構成について説明する。図１は第１の実施例が適用される車両の概略構成を示すブロック図である。図２は伝動ベルトとエンジン、補機および補機駆動用モータとの配置関係を示す概念図である。
【００３２】
車両は、動力源としてのエンジン（内燃機関）１０、エンジン１０の出力トルクを増幅するトルクコンバータ２０、最大減速比と最小減速比の間で減速比を自動的に有段階に変更可能な自動有段変速装置（ＡＴ）２２とを備えている。エンジン１０はクランクシャフト（出力軸）１１を介してトルクコンバータ２０の動力入力軸と結合されており、トルクコンバータ２０の動力出力軸は、ＡＴ２２の動力入力軸と結合されており、ＡＴ２２の動力出力軸はドライブシャフト２４と結合されている。ドライブシャフト２４はディファレンシャルギヤ（ファイナルギヤを含む）２５および車軸２６を介して車輪２７と結合されている。
【００３３】
エンジン１０は、燃料（例えば、ガソリン燃料）がシリンダ内に直接噴射される形式の直噴式ガソリンエンジンであり、ガソリン燃料をシリンダ内に噴射するための高圧式インジェクタ１２、シリンダ内に噴射されたガソリンと吸入された空気とによって形成される混合気に点火するための点火プラグ１３を備えている。高圧式インジェクタ１２には図示しない高圧燃料ポンプによって昇圧された高圧力のガソリン燃料がデリバリパイプ（図示しない）を介して供給されており、制御ユニット６０からの噴射信号に基づいて高圧式インジェクタ１２が開弁するとシリンダ内にガソリン燃料が噴霧される。点火プラグ１３には制御ユニット６０からの点火信号に基づきイグナイタ１４から高電圧が供給される。エンジン１０には、エンジン１０を冷却する冷却液温度を検出するための冷却液温度センサ５０が備えられている。エンジン１０の車両進行側（図１において左側）には、外気温度を検出するための外気温度センサ５１が配置されている。
【００３４】
エンジン１０の周囲には、図２に示すようにウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２、パワーステアリング用ポンプ３０３等の補機３０、ならびにアイドリングストップ処理によるエンジン停止時に補機３０を駆動するための補機駆動用モータ（電動機）３１が配置されている。各補機３０１、３０２、３０３の動力入力軸、エンジン１０のクランクシャフト１１の一端にはプーリ１２４、１２５がそれぞれ装着されている。エンジン１０のプーリ１２５と補機駆動用モータ３１のプーリ１２６には、補機駆動用モータ３１によってエンジン１０を始動させるための伝動ベルト１６が架装されている。プーリ１２５とプーリ１２６のプーリ比は一般的に、１：２〜１：３程度である。各プーリ１２４，１２５には伝動ベルト１７が架装されており、この伝動ベルト１７を介してエンジン１０の出力が補機３０の動力入力軸に伝達され、また伝動ベルト１６および伝動ベルト１７を介して補機駆動用モータ３１の出力が補機３０の動力入力軸に伝達される。なお、伝動ベルト１６、１７としては、断面形状が台形であるいわゆるＶベルト、あるいは厚みがＶベルトよりも薄く幅広であると共にその回転方向に沿ってＶ字状の溝が複数本形成されている、いわゆるＶリブベルト等が用いられており、温度に依存して衝撃、振動等の吸収特性が変化する材料が用いられている。また、伝動ベルト１６、１７の前方（風上）側にはエンジン１０を循環した冷却液が有する熱を放熱させるためのラジエタ１８が配置されている。
【００３５】
クランクシャフト１１とプーリ１２５との間には湿式多板式の電磁式クラッチ１５が介装されている。電磁式クラッチ１５は、クラッチプレート１５１とフライホイール１５２とを備え、図１に示すようにプーリ１２５と別に備えられても良いし、プーリ１２５に内蔵されても良い。この電磁式クラッチ１５によって、クランクシャフト１１と伝動ベルト１６との間における動力伝達の切断および接続が実現される。また、電磁式クラッチ１５には、継合時に生じる衝撃、振動の軽減を図るため図示しないダンパが内蔵されている。
【００３６】
車両走行時、あるいは、エンジン１０が運転している状態での車両停止時には、電磁式クラッチ１５は継合されてクランクシャフト１１の駆動力が伝動ベルト１７に伝達されるのでウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２およびパワーステアリング用ポンプ３０３はエンジン１０によって駆動される。一方、アイドリングストップ処理によるエンジン１０の運転停止時には、電磁式クラッチ１５は解放されて、クランクシャフト１１と伝動ベルト１７（プーリ１２５）とは機械的に分断され、ウォータポンプ３０１、エアコン用コンプレッサ３０２およびパワーステアリング用ポンプ３０３が伝動ベルト１６およびプーリ１２５を介して補機駆動用モータ３１によって駆動される。このとき、クランクシャフト１１はプーリ１２５、伝動ベルト１６、１７とは機械的に分断されているため、補機駆動用モータ３１はクランクシャフト１１を駆動する必要はなく、補機駆動用モータ３１に掛かる負荷が軽減される。
【００３７】
補機駆動用モータ３１は固定子側に三相コイルを有する三相式モータであり、エンジン１０を再始動させる際にクランクシャフト１１を駆動する駆動力源ならびに補機３０を駆動する駆動力源として機能すると共に、エンジン１０の運転時にはエンジン１０によって駆動されて発電するオルタネータとして機能する。補機駆動用モータ３１は、制御ユニット６０からの駆動信号に基づきインバータ２００によって駆動制御される。インバータ２００は、高電圧バッテリ２１０およびＤＣ／ＤＣコンバータ２２０と接続されている。高電圧バッテリ２１０は専ら補機駆動用モータ３１を駆動するための電源として用いられ、補機駆動用モータ３１がオルタネータとして機能しているときには発電された電力を蓄電する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０は、制御ユニット６０と接続されており、高電圧バッテリ２１０の電圧または補機駆動用モータ３１によって発電された電力の電圧を降圧してバッテリ２３０を充電する。バッテリ２３０は、後述する始動用モータ４１、オイルポンプ駆動モータ４５、および制御ユニット６０等を駆動するための電源として用いられる。なお、本実施例では、補機駆動用モータ３１を駆動するための高電圧バッテリ２１０と制御ユニット６０、その他のモータ４１、４５を駆動するためのバッテリ２３０とを各々備えているが、高電圧バッテリ２１０のみを備えて、制御ユニット６０、その他のモータ４１、４５に対してはＤＣ／ＤＣコンバータ２２０を介して降圧された電力を供給するようにしても良い。
【００３８】
エンジン１０とトルクコンバータ２０との間には始動用リングギヤ４０がクランクシャフト１１に連結されて配置されており、始動用リングギヤ４０には始動用モータ４１のギヤが継合している。始動用モータ４１はバッテリ２３０を電源としてイグニッションスイッチの操作を伴うエンジン始動時にのみ、すなわち、アイドリングストップ処理に伴うエンジン再始動時を除くエンジン始動時にエンジン１０を駆動回転させる。始動用モータ４１のギヤは、イグニッションポジションセンサ５８がイグニッションポジションのＯＮからＳＴＡへの切り換えを検出するエンジン始動時にのみリングギヤ４０と継合し、通常時はリングギヤ４０とは継合することなく離間した位置に格納されている。また、既述のようにアイドリングストップ処理に伴うエンジン１０の再始動時には、補機駆動用モータ３１がスタータモータとして機能する。すなわち、本実施例においては、エンジン１０の運転開始時（初回始動時）には始動用モータ４１によってエンジン１０の始動処理が実行され、エンジン１０の再始動時には補機駆動用モータ３１によってエンジン１０の始動処理が実行される。始動用モータ４１によるエンジン１０の始動は、ギヤノイズを伴うリングギヤ４０を介した始動であり、頻繁に始動を繰り返す場合にはギヤノイズが問題となる。また、アイドリングストップ制御処理の下では頻繁な始動に伴うギヤの摩耗も問題となる。一方、補機駆動用モータ３１は伝動ベルト１６を介してクランクシャフト１１と結合されているので、冷間時等、潤滑油の粘度が高い場合にはクランクシャフト１１を駆動（回転）することができず、エンジン１０を始動させることができない場合がある。そこで、エンジン１０の始動時には始動用モータ４１によりエンジン１０を始動し、エンジン１０が一旦、始動した後の再始動時には補機駆動用モータ３１によってエンジン１０を始動させる。
【００３９】
トルクコンバータ２０は、一般的な流体式トルクコンバータであり、入力軸に入力された駆動トルクを増幅して出力軸から出力する。なお、トルクコンバータの詳細な構成および作用は公知であるからその説明を省略する。自動式有段変速機（ＡＴ）２２は内部にプラネタリギヤを有する自動変速機であり、車速およびアクセル踏み込み量等に応じて油圧アクチュエータ（図示しない）を介してギヤの組み合わせを自動的に変更することによって変速比を変える。ＡＴ２２の出力軸はドライブシャフト２４に連結されており、ＡＴ２２の出力軸から出力された駆動力は、ドライブシャフト２４、ディファレンシャルギヤ２５、車軸２６を介して車輪２７に伝達される。ＡＴ２２の近傍には、エンジン１０の運転停止時にも駆動系の油圧を保持するためのオイルポンプ駆動モータ４５が配置されている。オイルポンプ駆動モータ４５はバッテリ２３０を電源として運転される。
【００４０】
次に、図３を参照して本実施例に係る車両の制御系について説明する。図３は第１実施例に係る車両の制御系統を示す説明図である。制御ユニット６０は、アイドリングストップＥＣＵ（電子制御ユニット）６００、エンジンＥＣＵ６１０、およびブレーキＥＣＵ６２０を備えている。各ＥＣＵ６００、６１０、６２０にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が備えられている。なお、これらＥＣＵは例示であり、例えば、ＡＴ２２を制御するＥＣＵをアイドリングストップＥＣＵ６００とは別に備えることができる。
【００４１】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ制御に際して制御ユニット６０の中核をなすＥＣＵである。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジンＥＣＵ６１０、およびブレーキＥＣＵ６２０と双方向通信可能に信号線を介して接続されている。アイドリングストップＥＣＵ６００には、エンジン冷却液温度を検出する冷却液温度センサ５０、外気温度を検出する外気温度センサ５１、補機駆動用モータ３１の回転数を検出するモータ回転数センサ５２、エンジン１０のクランクシャフト１１の回転数を検出するエンジン回転数センサ５３、車両の速度を検出する車速センサ５４、ギヤポジションを検出するシフトポジションセンサ５５、アクセルペダルの位置をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ５６、ブレーキペダルの踏み込みの有無を検出するブレーキペダルセンサ５７、およびイグニッションスイッチのポジションを検出するイグニッションポジションセンサ５８がそれぞれ信号線を介して接続されている。アイドリングストップＥＣＵ６００には、インバータ２００、始動用モータ４１、電磁式クラッチ１５、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２０、オイルポンプ駆動モータ４５、ＡＴ２２、計器盤４６が接続されている。
アイドリングストップＥＣＵ６００は、インバータ２００を介して補機駆動用モータ３１の回転数を制御し、アイドリングストップ処理によりエンジン１０が停止している状態において補機３０の駆動を実現する。また、アイドリングストップ状態からエンジン１０の運転を再開させる際には、始動用モータ４１に代わってエンジン１０のクランクシャフト１１を駆動回転させてエンジン回転数を始動回転数まで上昇させる。アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５の電磁式アクチュエータ（図示しない）を制御してクラッチプレート１５１のフライホイール１５２に対する継合および解放を実現し、動力の伝達および遮断を制御する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、車速センサ５４、シフトポジションセンサ５５、アクセル開度センサ５６からの検出データに基づき油圧アクチュエータ（図示せず）を制御して、最適な変速ポイントにおいて変速比を変更する。アイドリングストップＥＣＵ６００内のＲＯＭには、本実施例に係るアイドリングストップ制御処理を実行するためのプログラムが格納されている。
【００４２】
エンジンＥＣＵ６１０は、アイドリングストップＥＣＵ６００からの要求に基づいてインジェクタ１２を介して燃料噴射量を制御し、イグナイタ１４を介して点火時期を制御することによってエンジン１０の運転状態を制御する。また、アイドリングストップ処理による車両停止時には、アイドリングストップＥＣＵ６００からの要求に従って、エンジン１０に対するインジェクタ１２を介した燃料噴射を停止してエンジン１０の運転を停止させる。
【００４３】
ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７と接続されており、アイドリングストップ状態からの再発進時には、エンジン１０の駆動力が十分に立ち上がるまでの間、ブレーキ油圧を保持するようにブレーキアクチュエータ４７を制御する。エンジン１０の駆動力が十分に立ち上がる状態とは、例えば、坂路発進の際、ブレーキペダルが解放されていても車両が停止状態にて保持される状態をいう。
【００４４】
次に、上記構成を備える車両の一般的な動作について図１〜図３の構成図を参照して説明する。シフトポジションがパーキングＰまたはニュートラルＮの状態にてイグニッションポジションセンサ５８がイグニッションポジションのＯＮからエンジン始動位置ＳＴＡへの切り替わりを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は始動用モータ４１のギヤをリングギヤ４０に継合させた後、始動用モータ４１を作動させてクランクシャフト１１をエンジン始動時回転数まで回転させる。並行してアイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジンＥＣＵ６１０に対してエンジン１０の始動処理を要求する。エンジンＥＣＵ６１０は、インジェクタ１２を介して所定の燃料をエンジン１０のシリンダ内に供給させると共に、イグナイタ１４および点火プラグを介してシリンダ内に供給された燃料に点火するエンジン始動処理を実行する。エンジンの運転が開始すると、始動用モータ４１のギヤはリングギヤ４０から離間した格納位置に待避させられる。シフトポジションがドライブＤに変更され、アクセルが踏み込まれると車両は発進し、アイドリングストップＥＣＵ６００、エンジンＥＣＵ６１０はエンジン回転数センサ５３、車速センサ５４、アクセル開度センサ５６等からの検出データに基づいてエンジン１０の運転制御およびＡＴ２２の変速制御を実行する。
【００４５】
本実施例では、車両走行中に信号停止等で一時的に車両が停止すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、所定の条件下でエンジン１０の運転を停止させる、いわゆるアイドリングストップ制御処理を実行する。このアイドリングストップ制御処理について図４を参照して説明する。図４はアイドリングストップ制御処理時における制御処理の移行状態を示す状態遷移図である。
【００４６】
イグニッションポジションセンサ４７がＯＦＦからＯＮへのポジションの切り替わりを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ処理以外の処理によるエンジン停止状態を示すモード０を選択する。この状態では、アイドリングストップ処理を実行中である旨を表示する計器盤４６上の表示ランプは消灯している。イグニッションポジションセンサ４７がイグニッションポジションのＯＮからＳＴＡへの切り替えを検出すると、既述のように始動用モータ１４を用いたエンジン１０の運転が開始される。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン１０が運転している状態を示すモード１を選択する。モード１の状態では、例えば、車両は既述の車両走行状態、あるいは、エンジン１０が運転された状態での車両停止状態にある。このモード１の状態では、アイドリングストップＥＣＵ６００は電磁式クラッチ１５をオンしてクランクシャフト１１と伝動ベルト１７とを結合している。したがって、補機３０はエンジン１０の駆動力によって駆動される。また、補機駆動用モータ３１は伝動ベルト１６を介してエンジン１０によって駆動され、オルタネータとして機能する他、高電圧バッテリ２１０が満充電状態の場合には空回りする。
【００４７】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ制御処理条件の成立を判定すると、エンジン１０の運転を停止させるための処理過程を示すモード２を選択する。アイドリングストップ制御処理条件としては、例えば、車速センサ５４によって検出される車速が０であり、ブレーキペダルセンサ５７によってブレーキペダルの踏み込みが検出されていること、シフトポジションセンサ５５によって検出されるシフトポジションがニュートラルＮであること等が挙げられる。モード２では、アイドリングストップＥＣＵ６００はエンジンＥＣＵ６１０に対して燃料供給の停止を要求する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、ブレーキＥＣＵ６２０に対してブレーキ状態の保持を要求する。ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７を制御してブレーキペダル踏み込み量に対応するブレーキ油圧を保持する。
【００４８】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン回転数センサ５３からの検出データによってエンジン１０の運転停止を判定すると、アイドリングストップによるエンジン１０の停止状態を示すモード３を選択する。モード３では、アイドリングストップＥＣＵ６００は計器盤４６上の表示ランプを点灯させてアイドリングストップ制御処理を実行中である旨を表示する。また、アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５をオフしてクランクシャフト１１と伝動ベルト１６、１７との結合を解放し、伝動ベルト１７を介して補機駆動用モータ３１によって各補機３０１，３０２，３０３を駆動させる。
【００４９】
アイドリングストップＥＣＵ６００はアイドリングストップ制御処理終了要求を検出すると、エンジン１０の運転を再開させるためのエンジン始動制御状態を示すモード４を選択する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、例えば、シフトポジションがニュートラルＮからドライブＤにシフトされたとき、ブレーキペダルが解放されたとき、バッテリの充電率が充電率の下限値である充電要求値を下回ったとき、エアコンの冷却性能が不足しているとき、何らかのシステム異常が発生したときにアイドリングストップ制御処理の要求を検出する。モード４では、アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５の継合に先立ち一旦、補機駆動用モータ３１を制動して補機駆動用モータ３１の回転数を低減させる。アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５を後述する電磁式クラッチ継合タイミング遅延処理によって決定された継合タイミングにて継合させた後、補機駆動用モータ３１の回転数をエンジン始動時回転数まで上昇させると共に、エンジンＥＣＵ６１０に対して燃料供給、火花点火の実行を要求する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、走行不能なシステム異常を検出した場合には、モード０を選択する。
【００５０】
アイドリングストップＥＣＵ６００はエンジン１０の始動を判定すると、モード１を選択する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、例えば、エンジン回転数センサ５３により検出されたエンジン回転数が５００r.p.m.以上である場合にエンジン１０は始動していると判定する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、ブレーキＥＣＵ６２０に対して保持されているブレーキ油圧の解放を要求する。ブレーキＥＣＵ６２０は、ブレーキアクチュエータ４７を制御して保持されているブレーキ油圧を解放し、非制動状態を実現する。モード１の状態にて、イグニッションポジションセンサ４７がポジションのＯＮからＯＦＦへの切り替えを検出すると、アイドリングストップＥＣＵ６００はモード０を選択する。
【００５１】
続いて、本実施例に係るエンジン１０の運転再開時に実行される電磁式クラッチ１５および補機駆動用モータ３１の制御処理について図５ないし図９を参照して説明する。図５はエンジン１０の運転再開時に実行される電磁式クラッチ１５および補機駆動用モータ３１の制御処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。図６は伝動ベルト１６の温度を反映して補機駆動用モータ３１の発電量（反転位相電流値）を決定するための処理ルーチンを示すフローチャートである。図７はエンジン１０の冷却液温度に基づき冷却液温度補正値Ｅwを決定する際に用いられるマップを示す説明図である。図８は、外気温度、補機駆動用モータ３１の回転数積算値に基づいてモータ積算回転数補正値Ｅmを決定する際に用いられるマップを示す説明図である。図９は電磁式クラッチ１５の継合タイミング、補機駆動用モータ３１の動作状態、電磁式クラッチ（ダンパ）の回転数、クランクシャフト回転数の経時変化を示すタイミングチャートである。
【００５２】
本処理ルーチンは所定の時間間隔で実行される。本処理ルーチンが開始されると、アイドリングストップＥＣＵ６００は、アイドリングストップ制御処理終了要求（エンジン再始動要求）がなされたか否かを判定する（ステップＳ１００）。すなわち、図９において再始動要求信号がＯＦＦからＯＮに切り替わったか否かを判定する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン再始動要求がないと判定した場合には（ステップＳ１００：Ｎｏ）、本処理ルーチンを終了する。一方、アイドリングストップＥＣＵ６００は、エンジン再始動要求があると判定した場合には（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、補機駆動用モータ３１に供給する反転位相電流値Ｅonを決定する（ステップＳ１１０）。すなわち、伝動ベルト１６のエネルギ吸収状態を考慮した、補機駆動用モータ３１の制動力（逆トルク）の大きさを決定する。なお、反転位相電流値Ｅonの決定処理については図６〜図８を参照して詳述する。
【００５３】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、決定した反転位相電流値Ｅonにて補機駆動用モータ３１を駆動制御する（ステップＳ１２０）。この結果、補機駆動用モータ３１には逆トルクが発生して、その回転動作が規制されて回転数が低下する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、電磁式クラッチ１５を継合させて（ステップＳ１３０）、本処理ルーチンを終了する。
【００５４】
図９を参照すれば、再始動要求信号がＯＦＦからＯＮに切り替わり補機駆動用モータ３１の制動が開始された後に、電磁式クラッチ制御信号がＯＮされて磁力によるクラッチプレートの吸引（クラッチ吸引）が開始される。クラッチプレート１５１とフライホイール１５２とが継合（接触）を開始してから完全に継合するまでの間は、いわゆるクラッチ滑りの状態となり、電磁式クラッチ１５（ダンパ）の回転数が低下し、クランクシャフト１１の回転数が上昇し始める。クラッチプレート１５１とフライホイール１５２とが完全に継合すると電磁式クラッチ１５の回転数とクランクシャフト１１の回転数は等しくなる。電磁式クラッチ１５が完全に継合すると、補機駆動用モータ３１はエンジン１０を始動させためにクランクシャフト１１をエンジン始動時回転数まで回転させる（始動状態）。エンジンＥＣＵ６１０によりエンジン１０の始動処理が実行され、エンジン１０のいずれかの気筒において爆発燃焼が開始（初爆）すると、補機駆動用モータ３１はエンジン１０によって駆動され発電状態あるいは空回り状態となる。
【００５５】
次に、反転位相電流値Ｅonの決定処理について図６〜図８を参照して説明する。伝動ベルト１６の運動エネルギ（衝撃、振動）の吸収状態は温度に依存するので、伝動ベルト１６の運動エネルギ吸収状態を判断するためには伝動ベルト１６の温度を直接検出することが最良の方法である。しかしながら、可動体である伝動ベルト１６に直接接触して温度を検出することは困難であることから、本実施例では以下の手段によって伝動ベルト１６の運動エネルギ吸収状態（温度）を間接的に判断する。なお、本実施例における伝動ベルト１６の温度の判定は、絶対的な伝動ベルト１６の温度を判定するものではなく、予め関連付けられている冷却液温度Ｔempo、モータ回転数積算値Ｎmsumの変化に対する伝動ベルト１６の相対的な温度の判定を意味する。なお、後述するように赤外線センサ等により伝動ベルト１６の温度を直接測定してもよい。
【００５６】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、冷却液温度センサ５０から冷却液温度Ｔempwを取得し（ステップＳ２００）、図７に示すマップを用いて冷却液温度Ｔempwから冷却液温度補正値Ｅwを決定する（ステップＳ２１０）。伝動ベルト１６は、一般的にラジエタ１８の裏側に配置されており、ラジエタ１８を通過する風にさらされるので、伝動ベルト１６の温度はラジエタ１８の温度（冷却液温度Ｔempw）の変化に比例して変化する。そこで、冷却液温度Ｔempwを伝動ベルト１６の温度の指標として用い、図７に示すように冷却液温度補正値Ｅwと冷却液温度Ｔempwとを関連付けて継合タイミングを判定するための基礎判定値とする。図７において、冷却液温度補正値Ｅwの変化割合は、ラジエタ１８のサーモスタットが開く温度、例えば、約８０℃にて変化する。すなわち、エンジン１０の暖気が完了する温度近傍では、伝動ベルト１６の温度も十分なエネルギの吸収を期待できる温度領域に達しているので、冷却液温度補正値Ｅwの低減率を増大させる。
【００５７】
アイドリングストップＥＣＵ６００は、次にモータ回転数積算値Ｎmsumを取得する。このモータ回転数積算値Ｎmsumは、アイドリングストップ処理によりエンジン１０が停止した後、補機駆動用モータ３１が回転を開始してから制動処理を受けるまでの補機駆動用モータ３１の積算回転数を意味する。伝動ベルト１６の温度は、基本的にはラジエタ通過風の温度（冷却液温度Ｔempw）に比例するが、回転時には伝動ベルト１６はプーリ１２５、１２６と擦れ合うため摩擦熱により冷却液温度Ｔempwとは独立して上昇し得る。摩擦熱による伝動ベルト１６の温度上昇は、補機駆動用モータ３１の積算回転数に比例するので、モータ回転数積算値Ｎmsumを摩擦熱による伝動ベルト１６の温度上昇の指標とする。摩擦熱による伝動ベルト１６の温度上昇には外気温度も影響を及ぼすので、アイドリングストップＥＣＵ６００は、外気温度センサ５１から外気温度Ｔempoを取得する（ステップＳ２３０）。すなわち、外気温度が高ければ伝動ベルト１６の温度は上昇しやすく、外気温度が低ければ伝動ベルトの温度は上昇しにくい。アイドリングストップＥＣＵ６００は、図８に示すマップを用いて、取得したモータ回転数積算値Ｎmsumおよび外気温度Ｔempoからモータ回転数補正値Ｅmを決定する。本実施例では、モータ回転数補正値Ｅmはモータ回転数積算値Ｎmsumの増加に比例して単純に減少する。また、マップは、外気温度に対して低温（たとえば０℃未満）、高温（たとえば３０℃以上）、中間温度（たとえば０℃以上３０℃未満）の３通りの特性線を有している。同一のモータ回転数積算値Ｎmsumであっても外気温度が低下するにつれて対応するモータ回転数補正値Ｅmは増加する。アイドリングストップＥＣＵ６００は、冷却温度補正値Ｅwとモータ回転数補正値Ｅmとの和を反転位相電流値Ｅonとして（ステップＳ２５０）、図５に示す処理ルーチンに戻る。
【００５８】
以上説明した補機駆動用モータ３１の制動制御（発電量制御）による効果を図９を参照しつつ説明する。なお、図９において再始動要求信号を除き、実線は制動力が増大されない場合（従来例を含む）を示し、破線は制動量が増大された場合（遅延時）を示す。また、クランクシャフト回転数と電磁式クラッチ回転数とには同一の回転数軸が適用されるものとする。
【００５９】
制動力が伝動ベルト１６の温度の低下に連れて増大されると、補機駆動用モータ３１の回転を制動する力が大きい（発電量、反転位相電流値が大きい）ので補機駆動用モータ３１の回転数の低減率は大きく、電磁式クラッチ１５の継合が開始するクラッチ滑りの開始時点では、電磁式クラッチ回転数は制動力が増大されない場合と比較して約６０〜７０％ほど低減されており（クラッチ継合時における回転数差）、クランクシャフト回転数との回転数差は縮小されている。したがって、電磁式クラッチ１５の継合に伴い発生する衝撃、振動は低減される。このように、発生する衝撃、振動のエネルギが低い（小さい）ので伝動ベルト１６の温度が低く運動エネルギを十分に吸収できない状態であっても車体に伝達される衝撃、振動は低減される。また、反転位相電流値Ｅonは、伝動ベルト１６の（温度を指標とする）運動エネルギ状態に基づいて変更されるので、電磁式クラッチ１５の継合に伴い発生する衝撃、振動が伝動ベルト１６によって吸収され得る場合には、継合タイミングを進行させることでエンジン１０の始動性を優先させることができる。
【００６０】
これに対して、補機駆動用モータ３１の制動力が伝動ベルトの温度にかかわらず一定である場合には、冷間時を考慮して補機駆動用モータ３１に対する制動力を大きくすれば、伝動ベルトの温度が高い場合であっても補機駆動用モータ３１の回転数は必要以上に低下してエンジンの再始動に要する時間が遅延する。一方、エンジンの始動性を重視して補機駆動用モータの制動力を小さくすれば、特に、伝動ベルトの温度が低く運動エネルギを十分に吸収できない状態では、発生した衝撃、振動がそのまま車体に伝達されてしまう。
【００６１】
以上、いくつかの発明の実施の形態に基づき本発明に係るアイドリングストップ制御装置を説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【００６２】
例えば、上記実施例では、伝動ベルト１６、１７がラジエタ１８の裏側に配置される場合にエンジン１０の冷却液温度に基づいて伝動ベルト１６の温度（エネルギ吸収状態）を判定するが、伝動ベルト１６、１７がラジエタ１８の表側に配置される場合には外気温度センサ５１により検出された外気温度に基づいて伝動ベルト１６の温度を判定しても良い。また、伝動ベルト１６の運動エネルギ吸収状態を非接触形式にて検出するようにしてもよく、伝動ベルト１６の温度を熱電対、赤外線センサ等の非接触温度センサを用いて検出するようにしてもよい。さらに、伝動ベルト１６が接触するいずれかのプーリ１２５，１２６の温度を検出して伝動ベルト１６の温度を判定しても良い。
【００６３】
上記実施例では、補機駆動用モータ３１の補機駆動開始時からの積算回転数であるモータ回転数積算値Ｎmsumを用いて摩擦熱による伝動ベルト１６の温度上昇を判定しているが、エンジン１０の運転停止までのクランクシャフト１１の積算回転数を用いても良い。いずれの場合にも、伝動ベルト１６と各プーリ１２５、１２６との摩擦に伴う温度上昇を見積もることができる指標だからである。
【００６４】
上記実施例では、電磁式クラッチ１５内にダンパが内蔵されているが、電磁式クラッチ１５とダンパとは別個に備えられていても良い。さらに、説明の都合上、図１にはクランクシャフトプーリ１２５と電磁式クラッチ１５とは別個に記載されているが、電磁式クラッチ１５はクランクシャフトプーリ１２５に内蔵されていても良い。
【００６５】
上記実施例では、トランスミッション２２として自動式有段変速機を用いたが自動式有段変速機に代えて手動式変速機、自動式無段変速機を用いても良い。いずれの場合にもアイドリングストップ制御処理を実行することができると共に、自動式有段変速機を用いた場合と同様の利益を得ることができる。
【００６６】
上記実施例では、車両の動力力源としてエンジン１０のみを備える車両に基づいて本発明を説明したが、本発明は駆動力源としてエンジン１０および車両駆動用モータを備えるハイブリッド車両に対しても適用し得る。かかる場合にも、アイドリングストップ制御処理実行中には補機駆動用モータ３１により補機３０が駆動されており、エンジン再始動時に電磁式クラッチ１５を継合して補機駆動用モータ３１のロータとエンジン１０のクランクシャフト１１とを結合してエンジン１０が始動され得る。したがって、本発明を適用することにより、電磁式クラッチ１５の継合に伴う衝撃、振動を低減または排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う実施例が適用される車両の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に従う実施例にて用いられるエンジンと補機、補機駆動用モータとの配置関係を伝動ベルトが架装されている側から示す概念図である。
【図３】本発明に従う実施例に係る車両の制御系統を示す説明図である。
【図４】アイドリングストップ制御処理時における制御処理の移行状態を示す状態遷移図である。
【図５】エンジンの運転再開時に実行される電磁式クラッチの制御処理の処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】伝動ベルトの温度を反映して補機駆動用モータ３１に入力する反転位相電流値を決定するための処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】エンジンの冷却液温度に基づき冷却液温度補正値Ｅwを決定する際に用いられるマップを示す説明図である。
【図８】外気温度、補機駆動用モータのモータ回転数積算値Ｎmsumに基づいてモータ積算回転数補正値Ｅmを決定する際に用いられるマップを示す説明図である。
【図９】電磁式クラッチの継合タイミング、補機駆動用モータの動作状態、ダンパ回転数、クランクシャフト回転数の経時変化を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０…エンジン
１１…クランクシャフト
１２…インジェクタ
１３…点火プラグ
１４…イグナイタ
１５…多板式電磁式クラッチ
１６、１７…伝動ベルト
１８…ラジエタ
２０…トルクコンバータ
２２…自動式有段変速機（ＡＴ）
２４…ドライブシャフト
２５…ディファレンシャルギヤ
２６…車軸
２７…車輪
３０…補機
３１…補機駆動用モータ
４０…リングギヤ
４１…始動用モータ
４５…オイルポンプ駆動モータ
４６…計器盤
４７…ブレーキアクチュエータ
５０…冷却液温度センサ
５１…外気温度センサ
５２…モータ回転数センサ
５３…エンジン回転数センサ
５４…車速センサ
５５…シフトポジションセンサ
５６…アクセル開度センサ
５７…ブレーキペダルセンサ
５８…イグニッションポジションセンサ
６０…制御ユニット
１２４…補機プーリ
１２５…クランクシャフトプーリ
１２６…補機駆動用モータプーリ
１５１…クラッチプレート
１５２…フライホイール
２００…インバータ
２１０…高電圧バッテリ
２２０…ＤＣ／ＤＣコンバータ
２３０…バッテリ
３０１…ウォータポンプ
３０２…エアコン用コンプレッサ
３０３…パワーステアリング用ポンプ
６００…アイドリングストップＥＣＵ
６１０…エンジンＥＣＵ
６２０…ブレーキＥＣＵ
Claims (26)
- 内燃機関または電動機によって補機が駆動されると共に、前記内燃機関の内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とは継合機構を介して継合または解放可能に結合されており、前記内燃機関の運転停止中には前記継合機構が解放されると共に伝動ベルトを介して前記電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御装置であって、
前記内燃機関の運転の停止条件または再開条件を判定する運転条件判定手段と、
前記内燃機関の運転再開条件が満たされている場合には、前記伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かに基づき前記電動機の回転数を低減するために前記電動機に与える制動負荷量を決定する制動負荷量決定手段と、
前記内燃機関の運転再開条件が満たされていると共に前記継合機構が解放されている場合には、前記電動機に前記制動負荷を与えた後、前記継合機構によって前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合させる運転開始準備手段と、
前記継合機構によって前記内燃機関と前記電動機とが継合された後に前記内燃機関の運転を再開する処理を実行する内燃機関運転制御手段とを備えるアイドリングストップ制御装置。 - 請求項１に記載のアイドリングストップ制御装置において、前記車両はさらに、前記伝動ベルトの温度を検出する伝動ベルト温度検出手段を備え、
前記制動負荷量決定手段は、前記検出された伝動ベルトの温度に基づき前記伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かを判定し、前記検出された伝動ベルトの温度が低くなるに連れて前記制動負荷量を増大させることを特徴とするアイドリングストップ制御装置。 - 請求項２に記載のアイドリングストップ制御装置において、前記伝動ベルト温度検出手段は前記内燃機関の冷却液温度を検出する冷却液検出手段であり、
前記制動負荷量決定手段は、前記検出された冷却液温度に基づき前記伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かを判定し、前記検出された冷却液温度が低くなるに連れて前記制動負荷量を増大させることを特徴とするアイドリングストップ制御装置。 - 請求項２に記載のアイドリングストップ制御装置において、前記伝動ベルト温度検出手段は、前記内燃機関の運転開始時から運転停止時までの前記内燃機関の機関回転数を積算する機関回転数積算手段であり、
前記制動負荷量決定手段は、前記積算された機関回転数に基づいて前記伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かを判定し、前記積算された前記機関回転数が増加するに連れて前記制動負荷量を低減させることを特徴とするアイドリングストップ制御装置。 - 請求項２に記載のアイドリングストップ制御装置において、前記伝動ベルト温度検出手段は、前記内燃機関の運転停止後からの前記電動機の電動機回転数を積算する電動機回転数積算手段であり、
前記制動負荷量決定手段は、前記積算された電動機回転数に基づいて前記伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かを判定し、前記積算された電動機回転数の増加に伴って前記制動負荷量を低減させることを特徴とするアイドリングストップ制御装置。 - 請求項４または請求項５に記載のアイドリングストップ制御装置において、前記伝動ベルト温度検出手段はさらに、外気温度を検出する外気温度検出手段を含み、
前記制動負荷量決定手段は、検出された前記外気温度の上昇に伴って前記制動負荷量の低減の度合いを大きくすることを特徴とするアイドリングストップ制御装置。 - 走行状態に応じて内燃機関の運転を選択的に停止および再開させるアイドリングストップ機能を有すると共に前記内燃機関の運転停止中は電動機によって補機が駆動され、前記内燃機関の運転中には前記内燃機関によって前記補機が駆動される車両であって、
前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合または解放可能に結合する継合機構と、
前記内燃機関の出力軸、前記補機の入力軸、および前記電動機の出力軸に架装されている伝動ベルトと、
前記伝動ベルトが運動エネルギを吸収する状態を判定する伝動ベルト状態判定手段と、
前記判定された伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かに基づいて前記電動機の回転数の低減の度合いを決定し、前記内燃機関の運転を再開する条件が満たされた場合には前記電動機の回転数を前記決定された低減の度合いだけ低下させると共に、前記継合機構を介して前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合させた後に前記内燃機関の運転開始処理を実行するアイドリングストップ制御手段とを備える車両。 - 請求項７に記載の車両において、
前記伝動ベルト状態判定手段は前記伝動ベルトの温度に基づき前記伝動ベルトの運動エネルギの吸収状態を判定し、
前記アイドリングストップ制御手段は、前記判定された伝動ベルトの温度の低下に伴って前記電動機の回転数の低減の度合いを増大させることを特徴とする車両。 - 請求項８に記載の車両はさらに、
前記伝動ベルトの風上に配置され、前記内燃機関を冷却した冷却液の熱を放熱させるための放熱手段と、
前記冷却液の温度を検出する冷却液温度検出手段とを備え、
前記伝動ベルト状態判定手段は検出された前記冷却液温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かを判定することを特徴とする車両。 - 請求項８または請求項９に記載の車両はさらに、
前記内燃機関の運転開始時から運転停止時までの機関回転数を積算する機関回転数積算手段を備え、
前記伝動ベルト状態判定手段は前記積算された機関回転数に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かを判定することを特徴とする車両。 - 請求項８または請求項９に記載の車両はさらに、
前記内燃機関の運転停止後からの前記電動機の電動機回転数を積算する電動機回転数積算手段を備え、
前記伝動ベルト状態判定手段は前記積算された電動機回転数に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かを判定することを特徴とする車両。 - 請求項１０または請求項１１に記載の車両において、
外気温度を検出する外気温度検出手段を備え、
前記伝動ベルト状態判定手段は前記冷却液温度、前記積算機関回転数および前記積算電動機回転数の少なくともいずれか一つに加えて、検出された前記外気温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を求め、その求めた伝動ベルトの温度に基づいて前記伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かを判定することを特徴とする車両。 - 請求項７ないし請求項１２のいずれか１の請求項に記載の車両において、
前記アイドリングストップ制御手段は、前記内燃機関の運転停止条件が満たされた場合には前記内燃機関の運転を停止すると共に前記継合機構を解放することを特徴とする車両。 - 内燃機関の運転中は内燃機関によって補機が駆動され、走行状態に応じて前記内燃機関の運転を選択的に停止および再開させるアイドリングストップ機能を有すると共に前記内燃機関の運転停止中は伝動ベルトを介して電動機によって補機が駆動される車両であって、
前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合または解放可能に結合する継合機構と、
前記内燃機関の運転を再開する条件が満たされた場合には、前記内燃機関の運転再開に先立ち前記電動機を目標制動回転数にて運転させると共に、前記継合機構を介して前記内燃機関の出力軸と前記電動機の出力軸とを継合させた後に前記内燃機関の運転開始処理を実行するアイドリングストップ制御手段と、
前記伝動ベルトの温度を考慮して、前記電動機を制動する際の前記目標制動回転数を決定する目標制動回転数決定手段とを備える車両。 - 請求項１４に記載の車両はさらに、
前記伝動ベルトの風上に配置されていると共に前記内燃機関を冷却した冷却液の熱を放熱させるための放熱手段と、
前記冷却液の温度を検出する冷却液温度検出手段とを備え、
前記目標制動回転数決定手段は、検出された前記冷却液温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を考慮すると共に、検出された前記冷却液温度の低下に伴って前記目標制動回転数を低下させることを特徴とする車両。 - 請求項１５に記載の車両はさらに、
前記内燃機関の運転開始時から運転停止時までの前記内燃機関の機関回転数を積算する機関回転数積算手段を備え、
前記目標制動回転数決定手段は、前記積算された機関回転数に基づいて前記伝動ベルトの温度を考慮すると共に、前記積算された機関回転数の増加に伴って前記目標制動回転数を増加させることを特徴とする車両。 - 請求項１５に記載の車両はさらに、
前記内燃機関の運転停止後からの前記電動機の電動機回転数を積算する電動機回転数積算手段を備え、
前記目標制動回転数決定手段は、前記積算された電動機回転数に基づいて前記伝動ベルトの温度を考慮すると共に、前記積算された電動機回転数の増加に伴って前記目標制動回転数を増加させることを特徴とする車両。 - 請求項１６または請求項１７に記載の車両はさらに、
外気温度を検出する外気温度検出手段を備え、
前記目標制動回転数決定手段は、検出された前記外気温に応じて前記目標制動回転数の上昇の度合いを変更することを特徴とする車両。 - 請求項１８に記載の車両において、前記目標制動回転数決定手段は、検出された前記外気温度の上昇に伴って前記目標制動回転数の上昇の度合いを大きくすることを特徴とする車両。
- 請求項１４ないし請求項１９のいずれか１の請求項に記載の車両において、
前記アイドリングストップ制御手段は、前記内燃機関の運転停止条件が満たされた場合には前記内燃機関の運転を停止すると共に前記継合機構を解放することを特徴とする車両。 - 走行状態に応じて内燃機関の運転を選択的に停止およびは再開させるアイドリングストップ機能を有し、前記内燃機関の運転停止中には電動機によって補機が駆動される車両におけるアイドリングストップ制御方法であって、
前記内燃機関、前記電動機および前記補機に架装されている伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かを判定し、
前記内燃機関の運転を再開するための運転再開条件が満たされているか否かを判定し、
前記運転再開条件が満たされていると判定した場合には、前記判定された伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かに基づいて前記電動機の回転数の下げ幅を決定し、
前記決定された下げ幅だけ前記電動機の回転数を低下させた後、前記継合機構を介して前記電動機の出力軸と前記内燃機関の出力軸とを継合して前記内燃機関の運転を再開させる方法。 - 請求項２１に記載のアイドリングストップ制御方法はさらに、前記伝動ベルトの温度を検出し、
前記検出した伝動ベルトの温度に基づき前記伝動ベルトが運動エネルギを十分に吸収できる状態にあるか否かを判定し、前記検出した伝動ベルトの温度が低くなるに連れて前記電動機の回転数の下げ幅を増大させることを特徴とするアイドリングストップ制御方法。 - 請求項２２に記載のアイドリングストップ制御方法はさらに、前記内燃機関の冷却液温度を検出し、
前記検出した冷却液温度に基づいて前記伝動ベルトの温度を判定し、
前記冷却液温度の低下に伴って前記電動機の回転数の下げ幅を増大させることを特徴とするアイドリングストップ制御方法。 - 請求項２３に記載のアイドリングストップ制御方法はさらに、前記内燃機関の運転開始時から運転停止時までの前記内燃機関の機関回転数を積算し、
前記積算した機関回転数を更に考慮して前記伝動ベルトの温度を判定し、
前記積算した機関回転数の増加に伴って前記電動機の回転数の下げ幅を低減することを特徴とする方法。 - 請求項２３に記載のアイドリングストップ制御方法はさらに、前記内燃機関の運転停止後からの前記電動機の電動機回転数を積算し、
前記積算した電動機回転数の増加に伴って前記電動機の回転数の下げ幅を低減することを特徴とするアイドリングストップ制御方法。 - 請求項２４または請求項２５に記載のアイドリングストップ制御方法において、さらに外気温度を検出し、
前記検出した外気温度の上昇に伴って前記電動機の回転数の下げ幅の低減の程度を増大することを特徴とするアイドリングストップ制御方法。
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