JP2004068664A - 車両の発電制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】エンジンの回転数が通常アイドル回転数Nrで、かつ発電機による発電電圧が低発電電圧である際に、バッテリ電圧が所定のしきい値P以下になると、発電機の発電電圧を低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を通常アイドル回転数Nrから所定回転数Δn増加させる。
【選択図】 なし
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の発電制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
実用新案登録第2575728号公報には、オルタネータの発電をレギュレータにより制御される通常発電状態と、オルタネータの発電を停止または抑制する状態とに切り換えるオルタネータ制御装置において、バッテリ電圧が所定値を下回った状態が一定時間継続すると、オルタネータの発電動作をレギュレータに基づく通常発電とする技術が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術においては、バッテリ上がりを防止することができるものの、バッテリ電圧が所定値を下回った状態が一定時間継続することだけを判断基準としているため、オルタネータの発電可能量以上の負荷要求があった場合、オルタネータの発電は通常発電状態になり、オルタネータの駆動トルクが増加して、燃料消費量を効果的に削減することができないという問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の車両の発電制御装置は、エンジンの回転数が通常アイドル回転数Nrで、かつ発電機による発電電圧が低発電電圧である際に、バッテリ電圧が所定のしきい値P以下になると、発電機の発電電圧を低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を通常アイドル回転数Nrから所定回転数Δn増加させることを特徴としている。
【0005】
【発明の効果】
本発明によれば、発電機の発電電圧を極力低発電電圧に維持することにより、発電機の駆動トルクを最小限にすることができ、エンジンの燃料消費量を効果的に削減することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【0007】
図1は、本発明に係る車両の発電制御装置のシステム構成を模式的に示す説明図である。
【0008】
エンジン1には、クランクシャフト2と一体に回転するクランクプーリ3が配設されている。このクランクプーリ3と、発電機としてのオルタネータ4の回転軸に取り付けられたオルタネータプーリ5とには、ベルト6が巻き掛けられている。すなわちオルタネータ4とクランクシャフト2とは同期回転するよう構成されている。
【0009】
オルタネータ4は、車載のバッテリ7の電圧をモニタリングしているECM(エンジンコントロールモジュール)8からの指令により、その発電量が制御されていると共に、発電された電力は、バッテリ7に充電されるか、ヘッドランプ等の車両の電気負荷(LOAD)に対して供給される。
【0010】
そして、ECM8には、エンジン1の回転数を検出するエンジン回転数センサ9からの信号が入力されている。また、ECM8は、車両の運転状態に応じて最適の燃料噴射が行われるように、車両の運転状態に応じて決定される燃料噴射指令値に基づいてエンジン1の運転制御を行っている。
【0011】
また、このオルタネータ4は、ECM8によって、その発電電圧が通常発電電圧とこの通常発電電圧よりも低い低発電電圧とに切り換え可能に制御されている。そして、エンジン1のアイドル回転数は、ECM8によって、通常アイドル回転数Nrと、通常アイドル回転数Nrよりも所定回転数大きい最大アイドル回転数Nmaxとの間の範囲内で制御されている。また、オルタネータ4の発電電圧が低発電電圧のときに、車両負荷の増大等により、オルタネータ4の発電電流以上の負荷が生じた場合には、不足する電流分はバッテリ7から放電されることになり、バッテリ電圧が低下する。
【0012】
図2は、上述した本実施例における車両の発電制御装置において、エンジン1がアイドル状態で、オルタネータ4の発電電圧が低発電電圧になっているときの制御の流れを示すフローチャートである。
【0013】
ECM8は低発電指令値を出力し、オルタネータ4の発電電圧が低発電電圧となるようオルタネータ4を制御している(ステップ1)。
【0014】
ステップ2では、通常アイドル回転数におけるバッテリ電圧VB及びバッテリ7の電圧変化ΔVBを検知し、バッテリ電圧VBが所定のしきい値P以下で、バッテリ7の電圧変化ΔVBが0以下である場合には、ステップ3に進む。すなわち、ステップ2では、バッテリ7が放電状態か否かを判定している。ここで、電圧変化ΔVBは、今回検出したのバッテリ電圧VBから前回検出したバッテリ電圧VBを減じたもので、負の値になる場合はバッテリ7が放電中であり、正の値になる場合はバッテリ7が充電中、0の場合はオルタネータ4の発電量と車両の電気負荷が要求する電力量とが平衡状態となりバッテリ7が充電も放電もしていない状態である。
【0015】
ステップ3では、エンジン1のアイドル回転数を所定回転数Δn増加させる。
【0016】
ステップ4では、現在のアイドル回転数が最大アイドル回転数Nmax以下であるかどうかを判定し、現在のアイドル回転数が最大アイドル回転数Nmaxより大きい場合にはステップ5に進む。
【0017】
ステップ5では、ECM8から通常発電指令値を出力し、オルタネータの発電電圧を低発電電圧から通常発電電圧に切り換える。このとき、オルタネータ4の発電電圧が低発電電圧から通常発電電圧に徐々に増加するよう制御される。
【0018】
このように、バッテリ電圧VBがしきい値P以下、かつバッテリ7の電圧変化ΔVBが0以下になった場合、オルタネータ4の発電電圧を低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を、通常アイドル回転数Nrから所定回転数Δn上昇させる。そして、エンジン回転数が、通常アイドル回転数Nrから所定回転数Δn上昇後のバッテリ電圧VBを再度検出し、バッテリ電圧がしきい値P以下、かつバッテリ7の電圧変化ΔVBが0以下、の条件が成立する限り、エンジン回転数を通常アイドル回転数Nrから所定回転数Δnづつステップ的に上昇させる。
【0019】
また、バッテリ電圧VBがしきい値Pよりも大きい所定値Qを上回った状態で所定時間経過した場合、アイドル回転数を通常アイドル回転数Nrまで下げる。
【0020】
エンジン回転数を最大アイドル回転数Nmaxまで上昇させたにも関わらず、バッテリ電圧VBがしきい値P以下、かつバッテリ7の電圧変化ΔVBが0以下、の条件が成立する場合には、オルタネータ4の発電電圧を低発電電圧から通常発電電圧に切り換える。尚、オルタネータ4の発電電圧を通常発電電圧に切り換え後、バッテリ電圧VBが所定値Qを上回った状態で所定時間経過した場合には、オルタネータ4の発電電圧を通常発電電圧から低発電電圧に切り換える。
【0021】
図3及び図4は、上述した本実施例における発電制御装置のタイミングチャートを示している。
【0022】
まず、図3について説明する。エンジン回転数が通常アイドル回転数Nrで、オルタネータ4の発電電圧が低発電電圧(低発電電圧指令値出力中)の時に、車両負荷の増大等によりオルタネータ4の発電電流以上の負荷が生じると、不足する電流がバッテリ7から放電され(図3におけるタイミングA)バッテリ電圧VBが低下する。
【0023】
バッテリ電圧VBが低下し、しきい値P以下で、かつバッテリ7の電圧変化ΔVBが0以下(図3におけるバッテリ電圧VBの傾きが負)になると(図3におけるタイミングB)、オルタネータ4の発電電圧を低発電電圧に維持した状態で、バッテリ電圧VBが所定値Q以上になるまでエンジン回転数を通常アイドル回転数Nrから所定回転数Δn(例えば、Δn=25rpm)づつステップ的に増加させる。
【0024】
そして、エンジン1のアイドル回転数を増加させることによってバッテリ電圧VBが所定値Q以上になると、そのときのアイドル回転数を所定時間T維持したのち、エンジン1の回転数を通常アイドル回転数Nrに所定回転数Δnづつステップ的に低下させる。
【0025】
一方、図4は、エンジン1のアイドル回転数を最大アイドル回転数Nmaxまで増加させても、バッテリ電圧VBが所定値Q以上にならない場合を示している。この場合、エンジン回転数が最大アイドル回転数Nmaxの達した後に、オルタネータ4の発電電圧(発電指令値)を低発電電圧(低発電電圧指令値)から通常発電電圧(通常発電電圧指令値)に切り換える(図4におけるタイミングC)。このとき、オルタネータ4の発電電圧の変化速度ΔVdが所定値以下の一定値となるよう制御され、オルタネータ4の発電電圧は、低発電電圧から通常発電電圧に徐々に変化する。尚、変化速度ΔVdは、電源電圧変動による車両のランプ類等の明るさの変化及びワイパー等のアクチュエータ類の作動速度の変化が、乗員に対して違和感を与えないように設定されている。
【0026】
そして、オルタネータ4の発電電圧を通常発電電圧に切り換えた後に、エンジン1の回転数を通常アイドル回転数Nrに所定回転数Δnづつステップ的に低下させる。
【0027】
図5は、一般的なオルタネータの特性線図であり、オルタネータの発電電圧が12V、13V、14Vのときの、最大出力とトルクをそれぞれ示している。尚、オルタネータとエンジンとの回転数比は、1:2.5とする。
【0028】
エンジンがアイドル運転中において、図6に示すように、車両の電気負荷(LOAD)とバッテリへの充電に必要とする出力L1がオルタネータの発電指令値を14Vで制御することでまかなわれている状態▲1▼(出力L1が14V特性線より下側にある)ときに、バッテリ電圧VBは見かけ上14Vとなっている。
【0029】
状態▲1▼の時に、新たに電気負荷(新LOAD)が付加され、オルタネータに要求される出力がL2となると、バッテリは放電することになり、オルタネータの特性は状態▲2▼に移る。このとき、オルタネータの制御を停止すると、バッテリが放電しつづけることになるので、アイドル回転数を予め設定された所定量増加させ状態▲3▼に移行させる。この状態▲3▼では、オルタネータは出力L2以上の出力を発生させることができるため、放電したバッテリに対して充電することが可能となる。
【0030】
一方、上述した実施例のように、エンジンがアイドル運転中において、図7に示すように、オルタネータの発電指令値を13Vで制御している際に(状態▲1▼′)、新たに電気負荷(新LOAD)が付加され、オルタネータに要求される出力がL2′となったとき(状態▲2▼′)に、オルタネータの発電電圧を14Vにすることなくオルタネータの発電指令値を13Vに維持(制御)し、オルタネータの出力がL2′となるまでアイドル回転数を増加させれば(状態▲1▼′から13Vの特性線に沿って状態▲3▼′に移行)、最小限のアイドル回転数の増加で、新たな電気負荷と放電したバッテリに対する充電を行うことができる。
【0031】
すなわち、極力発電制御を継続させることで、オルタネータの駆動トルクを最小限にすることができ、燃料消費量を効果的に削減することができると共に、車両の電気負荷に対するオルタネータの発電電圧変動を抑制することができ車両負荷の動作を安定させることができる。
【0032】
上記実施例から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【0033】
(1)エンジンにより駆動され発電を行うと共に、車載のバッテリあるいは車両の電気負荷に対して電力を供給する発電機と、上記バッテリの電圧を検知するバッテリ電圧検知手段と、上記発電機による発電電圧を通常発電電圧とこの通常発電電圧よりも低い低発電電圧とに切り換える発電機制御手段と、上記エンジンのアイドル回転数を、通常アイドル回転数Nrと、上記通常アイドル回転数Nrよりも所定回転数大きい最大アイドル回転数Nmaxとの間で制御可能なアイドル回転数制御手段と、を有し、上記エンジンの回転数が上記通常アイドル回転数Nrで、かつ上記発電機による発電電圧が上記低発電電圧である際に、バッテリ電圧が所定のしきい値P以下になると、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Nrから所定回転数Δn増加させる。このように、極力発電制御を継続させることで、オルタネータの駆動トルクを最小限にすることができ、燃料消費量を効果的に削減することができると共に、車両の電気負荷に対するオルタネータの発電電圧変動を抑制することができ車両負荷の動作を安定させることができる。
【0034】
(2) 上記(1)に記載の構成において、上記エンジンがアイドル運転状態で、かつ上記発電機による発電電圧が上記低発電電圧である際に、上記バッテリの電圧変化ΔVBが0以下となると、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Nrから上記所定回転数Δn増加させる。これによって、極力発電制御を継続させることで、オルタネータの駆動トルクを最小限にすることができ、燃料消費量を効果的に削減することができると共に、車両の電気負荷に対するオルタネータの発電電圧変動を抑制することができ車両負荷の動作を安定させることができる。
【0035】
(3) 上記(1)または(2)に記載の構成において、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Nrから上記所定回転数Δn増加させた後のバッテリ電圧が所定値Q以下の場合には、バッテリ電圧が上記所定値Qよりも大きくなるまで、エンジン回転数を上記所定回転数Δnづつ順次増加させていく。これによって、極力発電制御を継続させることで、オルタネータの駆動トルクを最小限にすることができ、燃料消費量を効果的に削減することができる。また、発電機の発電制御を行っていない既存システムと同様のロジックで制御することができ、エンジンコントロールモジュールのプログラム容量の増大を抑制できる。
【0036】
(4) 上記(3)に記載の構成において、バッテリ電圧が、上記所定値Qを上回った状態で所定時間経過した場合には、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Nrにする。これによって、極力発電制御を継続させることで、オルタネータの駆動トルクを最小限にすることができ、燃料消費量を効果的に削減することができる。また、発電機の発電制御を行っていない既存システムと同様のロジックで制御することができ、エンジンコントロールモジュールのプログラム容量の増大を抑制できる。
【0037】
(5) 上記(3)または(4)に記載の構成において、エンジン回転数が上記最大アイドル回転数Nmaxに達しても、バッテリ電圧が上記所定値Q以下の場合には、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧から上記通常発電電圧に切り換える。これによって、バッテリの過度の放電を抑制することができる。
【0038】
(6) 上記(5)に記載の構成において、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧から上記通常発電電圧に切り換えた後にバッテリ電圧が上記所定値Q以上になると、上記発電機の発電電圧を上記通常発電電圧から上記低発電電圧に切り換える。これによって、発電機の駆動トルクが小さくなり、燃料消費量を効果的に削減することができる。
【0039】
(7) 上記(1)から(6)に記載の構成において、上記発電機の発電電圧を切り換える際、上記発電機の発電電圧の変化速度ΔVdが所定値以下となるよう制御され、上記発電機の発電電圧は、低発電電圧と通常発電電圧との間で徐々に変化するよう制御されている。車両の電装システムが作動している場合、例えば、ランプ類はその電源電圧変動により明るさが変化し、ワイパー等のアクチュエータ類の場合は、その作動速度が変化する。これによって、急激な電源電圧変動が抑制され、ランプ類の明るさ及びワイパー等の作動速度が急激に変化することがなく、乗員に違和感を与えてしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る車両の発電制御装置のシステム構成を模式的に示す説明図。
【図2】本発明の一実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図3】本発明の一実施形態におけるタイミングチャート。
【図4】本発明の一実施形態におけるタイミングチャート。
【図5】オルタネータの特性線図。
【図6】従来のオルタネータの動作を模式的に示した説明図。
【図7】本発明の一実施形態におけるオルタネータの動作を模式的に示した説明図。
【符号の説明】
1…エンジン
4…オルタネータ(発電機)
8…ECM(バッテリ電圧検知手段、発電機制御手段、アイドル回転数制御手段)
Claims (7)
- エンジンにより駆動され発電を行うと共に、車載のバッテリあるいは車両の電気負荷に対して電力を供給する発電機と、
上記バッテリの電圧を検知するバッテリ電圧検知手段と、
上記発電機による発電電圧を通常発電電圧とこの通常発電電圧よりも低い低発電電圧とに切り換える発電機制御手段と、
上記エンジンのアイドル回転数を、通常アイドル回転数Nrと、上記通常アイドル回転数Nrよりも所定回転数大きい最大アイドル回転数Nmaxとの間で制御可能なアイドル回転数制御手段と、を有し、
上記エンジンの回転数が上記通常アイドル回転数Nrで、かつ上記発電機による発電電圧が上記低発電電圧である際に、バッテリ電圧が所定のしきい値P以下になると、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Nrから所定回転数Δn増加させることを特徴とする車両の発電制御装置。 - 上記エンジンがアイドル運転状態で、かつ上記発電機による発電電圧が上記低発電電圧である際に、上記バッテリの電圧変化ΔVBが0以下となると、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Nrから上記所定回転数Δn増加させることを特徴とする請求項1に記載の車両の発電制御装置。
- エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Nrから上記所定回転数Δn増加させた後のバッテリ電圧が所定値Q以下の場合には、バッテリ電圧が上記所定値Qよりも大きくなるまで、エンジン回転数を上記所定回転数Δnづつ順次増加させていくことを特徴する請求項1または2に記載の車両の発電制御装置。
- バッテリ電圧が、上記所定値Qを上回った状態で所定時間経過した場合には、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Nrにすることを特徴とする請求項3に記載の車両の発電制御装置。
- エンジン回転数が上記最大アイドル回転数Nmaxに達しても、バッテリ電圧が上記所定値Q以下の場合には、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧から上記通常発電電圧に切り換えることを特徴とする請求項3または4に記載の車両の発電制御装置
- 上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧から上記通常発電電圧に切り換えた後にバッテリ電圧が上記所定値Q以上になると、上記発電機の発電電圧を上記通常発電電圧から上記低発電電圧に切り換えることを特徴とする請求項5に記載の車両の発電制御装置。
- 上記発電機の発電電圧を切り換える際、上記発電機の発電電圧の変化速度ΔVdが所定値以下となるよう制御され、上記発電機の発電電圧は、低発電電圧と通常発電電圧との間で徐々に変化するよう制御されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の車両の発電制御装置。
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