JP2004072874A

JP2004072874A - Power generation controller for alternator

Info

Publication number: JP2004072874A
Application number: JP2002227856A
Authority: JP
Inventors: Takaharu Tayama; 田山　隆治
Original assignee: Fuji Heavy Industries Ltd
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2002-08-05
Filing date: 2002-08-05
Publication date: 2004-03-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve fuel consumption and exhaust emission by optimizing the power generation control of an alternator. <P>SOLUTION: The power generation of the alternator is stopped during alternator cut-off control at the time of an engine start. After the completion of the alternator cut-off control, each of such conditions is determined that: engine speed is lower than a prescribed value; one of a blower fan switch, a small light switch, and a rear defogger switch is turned on; a cooling temperature during or after the operation of a radiator fan drops lower than a prescribed value; a battery voltage is low; the battery voltage sharply drops; a deceleration regenerative condition is met; a test mode switch is turned on; and a high load region is met. If one of these conditions is satisfied, a regulated voltage of the alternator is set as 14.5V (S17). If all the conditions are not satisfied on the other hand, the regulated voltage of the alternator is set as 12.8V (S18). Thus, an improvement in the fuel consumption is attained by reducing the exhaust emission at the time of the engine start, avoiding wasteful power generation and reducing the driving load of the engine. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンによって駆動され、制御入力によって発電電圧を調整可能なオルタネータの発電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両に搭載される発電機はベルト等を介してエンジンによって駆動されるため、その駆動トルクがエンジンにとっては大きな負荷となる。特に、近年では、灯火類の光度の上昇や各種電装品の増加に伴い、発電機が大型化する傾向にあり、駆動トルクの増大による燃費悪化を招く虞がある。
【０００３】
このため、特許第３０４７５４２号公報には、一定条件下で発電機の発電電圧をバッテリの開放端子電圧に近い値に低下させ、発電機の発電率が所定値以下を示す時間が所定時間に満たない場合には、調整電圧をより高い値に上昇変更することで、適正な発電制御としてエンジン負担を軽減し、燃費向上を図る技術が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の先行技術では、発電機の発電率を基準に調整電圧を切り換えているため、新たに電気負荷が突入した場合に迅速な応答を得ることができない。すなわち、発電機の調整電圧を低下させた時点では電気負荷が小さく、その後、大きな電気負荷の突入があった場合、所定時間を越えるまでは調整電圧を高くすることができず、バッテリが適正に充電されない虞がある。
【０００５】
更に、従来のオルタネータの発電制御では、オルタネータの駆動負荷とエンジンの排気エミッションとの関係を考慮していない。すなわち、エンジンの冷態モードにおける排気エミッションは、その大部分がエンジン始動後に発生することから、エンジン始動直後のエミッション低減が特に重要であり、一義的にエンジン負荷を低減する目的でオルタネータの発電電圧を変えるのみでは、有効に排気エミッションを低減することは困難である。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、オルタネータの発電制御を最適化し、排気エミッションの改善、燃費向上を図ることのできるオルタネータの発電制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、エンジンによって駆動され、制御入力によって発電電圧を調整可能なオルタネータの発電制御装置において、上記オルタネータのフィールドコイルとバッテリとを接続／遮断する開閉手段と、エンジン始動時、バッテリ電圧が設定電圧以上の設定条件下で上記開閉手段を開として上記オルタネータの発電を停止させる発電停止手段と、上記発電停止手段による上記オルタネータの発電停止終了後、上記オルタネータの発電電圧を、車両の運転状態と電気負荷の負荷状態とに応じ、バッテリの開放端子電圧に近い第１の調整電圧と、この第１の調整電圧よりも高い第２の調整電圧とに切り換える発電電圧調整手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記発電停止手段は、エンジン始動後、バッテリ電圧が設定電圧以上でエンジンの空燃比制御状態が設定状態に移行するまでの期間、上記開閉手段を開とすることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、上記発電電圧調整手段は、少なくとも、エンジン回転数が設定回転数に達していない条件、予め設定した電気負荷が投入されている条件、上記バッテリの端子電圧が設定電圧以下である条件の何れかが成立するときには、上記発電機の発電電圧を上記第２の調整電圧に制御することを特徴とする。
【００１０】
すなわち、請求項１記載の発明は、エンジン始動時、バッテリ電圧が設定電圧以上の設定条件下でオルタネータのフィールドコイルへの通電をカットしてオルタネータの発電を停止させることで、空燃比挙動の不安定な始動直後の発電負荷を無くしてエンジンの消費空気量を低減させ、エミッションの排出量を低減する。そして、発電停止終了後は、オルタネータの発電電圧を、車両の運転状態と電気負荷の負荷状態とに応じ、バッテリの開放端子電圧に近い第１の調整電圧と、この第１の調整電圧よりも高い第２の調整電圧とに切り換えて制御することで、不要な発電を回避してエンジンの駆動負荷を低減して燃費向上を図る。
【００１１】
その際、オルタネータの発電停止期間は、請求項２記載の発明のように、エンジン始動後の空燃比制御状態が設定状態に移行するまでの期間とすることが望ましく、特に、エンジン始動直後の排気エミッション濃度の高い領域でオルタネータの発電負荷を除外することができる。
【００１２】
また、第１の調整電圧から第２の調整電圧への切り換えは、請求項３記載の発明のように、少なくとも、エンジン回転数が設定回転数に達していない条件、予め設定した電気負荷が投入されている条件、バッテリの端子電圧が設定電圧以下である条件の何れかが成立する場合として、電気負荷部品の機能を確保することが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図３は本発明の実施の一形態に係わり、図１はオルタネータ制御系の回路構成図、図２及び図３はオルタネータ制御ルーチンのフローチャートである。
【００１４】
図１において、符号１は、図示しないエンジンによって駆動されるオルタネータである。このオルタネータ１は、三相交流を発生するためのステータコイル２、エンジンのクランク軸にプーリ等を介して連設されて回動されるロータコア（図示せず）に巻回され、所定の励磁電流によって磁場を形成するフィールドコイル３、ステータコイル２に発生した交流電圧を直流電圧に整流する整流回路（レクチファイアー）４、集積回路により形成されて出力電圧を制御する電圧レギュレータ５等を一体的に備えて構成される。尚、符号６は、ノイズ消去用のコンデンサである。
【００１５】
また、オルタネータ１には、ＢＡＴ端子、Ｃ端子、Ｓ端子、Ｌ端子、Ｅ端子が設けられている。ＢＡＴ端子は発電電力の出力端子であり、Ｃ端子は発電電圧を調整するための制御信号の入力端子、Ｓ端子は発電出力のフィードバック入力端子、Ｌ端子はフィールドコイル３の通電・非通電を制御するための入力端子、Ｅ端子は接地用の端子である。オルタネータ１の内部では、ＢＡＴ端子、Ｃ端子、Ｓ端子、Ｌ端子、Ｅ端子が、電圧レギュレータ５の対応する各端子（Ｂ端子、Ｃ端子、Ｓ端子、Ｌ端子、Ｅ端子）にそれぞれ接続され、また、整流回路４の出力側及びフィールドコイル３の一端がＢＡＴ端子に接続されている。フィールドコイル３の他端は、フィールド電流の制御端子である電圧レギュレータ５のＦ端子に接続され、更に、ステータコイル２を形成する三相のコイルの一つがステータコイル２の制御端子である電圧レギュレータ５のＰ端子に接続されている。
【００１６】
一方、符号７はバッテリであり、このバッテリ７の＋極端子がオルタネータ１のＢＡＴ端子及びＳ端子に接続されると共に、−極端子にオルタネータ１のＥ端子が接続されている。また、バッテリ７の＋極端子には、イグニッションスイッチ８を介してチャージランプ９が接続され、このチャージランプ９がオルタネータ１のフィールドコイル３とバッテリ７とを接続／遮断する開閉手段としての発電カットリレー１０のリレー接点を介してオルタネータ１のＬ端子に接続されている。
【００１７】
更に、バッテリ７の＋極端子には、メインリレー１１のリレーコイルの一端が接続されると共に、メインリレー１１のリレー接点を介して発電カットリレー１０のリレーコイルの一端が接続されている。発電カットリレー１０及びメインリレー１１の各リレーコイルの他端は、エンジンを制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０に接続されて開閉制御され、発電カットリレー１０のリレー接点を開放してオルタネータ１のＬ端子への通電をカットすることで、オルタネータ１の発電を停止させる。
【００１８】
ＥＣＵ２０は、マイクロコンピュータを中心としてその他の周辺回路を備えて構成されるものであり、バッテリ７が接続されてバッテリ電圧をモニタすると共に、イグニッションスイッチ８が接続されてＯＮ，ＯＦＦを検出し、また、各種センサ類２１、各種スイッチ類２２が接続されて運転状態を検出する。そして、運転状態に基づいて燃料噴射量や点火時期等の各種制御量を演算し、各種アクチュエータ類２３を駆動してエンジン制御を行う。
【００１９】
更に、ＥＣＵ２０は、イグニッションスイッチ８のＯＮ，ＯＦＦ、バッテリ電圧、各種センサ・スイッチ類からの入力信号等に基づく車両の運転状態と電気負荷の負荷状態とを監視してオルタネータ１の発電状態を最適化するようにしている。すなわち、エンジン始動時、バッテリ７の電圧が設定電圧以上でエンジンの空燃比制御状態が設定状態に移行するまでの期間は、発電カットリレー１０をＯＦＦとしてリレー接点を開放状態に維持し、オルタネータ１のＬ端子への通電をカットしてオルタネータ１の発電を停止させる発電停止制御（オルタカット制御）を行い、オルタネータ１によるフリクションを低減してエンジンの負荷を低減し、円滑な始動・暖機を可能とする共に、排気エミッションを低減する。
【００２０】
そして、オルタカット制御終了後は、発電カットリレー１０をＯＮしてリレー接点を閉成させてオルタネータ１のフィールドコイル３に通電し、車両の運転状態と電気負荷の負荷状態とに応じてオルタネータ１のＣ端子に出力する制御電圧を可変することで、オルタネータ１の発電電圧を、バッテリ７の開放端子電圧に近い第１の調整電圧（例えば、１２．８Ｖ）と、この調整電圧よりも高い第２の調整電圧（例えば、１４．５Ｖ）とに切換える。
【００２１】
詳細には、エンジン回転数（オルタネータ１の回転数）が発電に十分な回転数に達しており、且つ予め設定した電気負荷の投入がなく電気負荷が小さいと判断され、且つバッテリ７の端子電圧が設定電圧以下に低下していない場合等のように、オルタネータ１の発電電圧をバッテリ７の開放端子電圧に近い電圧としてもシステム全体の作動には特に支障が無いと判断される場合には、ＥＣＵ２０からＣ端子に出力する目標電圧をＬＯＷ（低レベル）として、オルタネータ１の調整電圧を１２．８Ｖに低下させ、オルタネータ１によるフリクションを低減してエンジンのオルタネータ駆動負荷を低減することにより、燃費向上、排気エミッションの低減を図る。
【００２２】
一方、少なくとも、エンジン回転数（オルタネータ１の回転数）が発電に十分な回転数に達していない条件、予め設定した電気負荷が投入されて電気負荷が大きいと判断される条件、バッテリ７の端子電圧が設定電圧以下で充電を要する条件の何れかが成立する場合には、ＥＣＵ２０からＣ端子に出力する目標電圧をＨＩＧＨ（高レベル）としてオルタネータ１の調整電圧を１４．５Ｖに上昇させ、電力供給能力の低下や電気負荷の増加に対応する。また、車両が減速運転中で電力回生が可能な場合においても、エネルギー回収効率向上のため、オルタネータ１の調整電圧を１４．５Ｖとする。
【００２３】
以下、ＥＣＵ２０によるオルタネータ１の発電制御について、図２及び図３に示すオルタネータ制御ルーチンのフローチャートを用いて説明する。尚、エンジン停止時には、発電カットリレー１０のリレー接点を開放してオルタネータ１のＬ端子を開放して発電を停止させ、Ｃ端子に印加する目標電圧は、オルタネータ１の発電電圧を１２．８Ｖの調整電圧にする場合のＬＯＷにセットする。
【００２４】
このルーチンがスタートすると、先ず、ステップＳ１において、オルタカット制御が終了状態にあるか否かを調べる。このオルタカット制御では、エンジン始動時及び始動直後の排気エミッション濃度の高い領域でオルタネータ１の発電を停止させる。このオルタネータ１の発電停止中は、エンジンにかかる発電負荷が０となるため、エンジンのフリクションを低減することができ、また、エンジンの消費空気量が減るため、エミッションの濃度が同じでも排出量を減少させることができる。
【００２５】
すなわち、エンジン始動直後の始動後増量燃料噴射の実施中、或いは空燃比フィードバック制御が開始されるまでの間は、バッテリ電圧が設定電圧より低下していない限り、発電カットリレー１０のリレーコイルへの通電をＯＦＦしてリレー接点を開放し、オルタネータ１の発電を停止させる。そして、エンジンの空燃比制御が通常制御に移行したとき、或いはオルタネータ１の発電停止中にバッテリ電圧ＶＢが設定電圧より低くなったときには、発電カットリレー１０のリレーコイルへの通電をＯＮしてリレー接点を閉成させ、オルタネータ１のフィールドコイル３に通電すると共に、オルタネータ１のＣ端子に印加する目標電圧を、１２．８Ｖの調整電圧への制御電圧であるＬＯＷから、１４．５Ｖの調整電圧への制御電圧であるＨＩＧＨへ緩やかに上昇させてオルタカット制御を終了する。
【００２６】
そして、ステップＳ１において、オルタカット制御が未終了である場合には、ステップＳ１からステップＳ１８へジャンプして、発電カットリレー１０をＯＦＦとしてリレー接点を開放状態に維持すると共に、オルタネータ１のＣ端子への目標電圧をＬＯＷに維持し、ルーチンを抜ける。
【００２７】
一方、オルタカット制御が終了した場合には、ステップＳ１からステップＳ２へ進み、エンジン回転数が設定値未満か否かを調べる。この設定値は、オルタネータ１の発電能力が十分に機能する回転数に対応するものであり、エンジンとオルタネータ１との間の駆動プーリのプーリ比に基づいてヒステリシス付きで設定される。
【００２８】
そして、エンジン回転数が設定値未満であり、オルタネータ１の発電が不十分な場合には、ステップＳ２からステップＳ１７へジャンプしてオルタネータ１のＣ端子への目標電圧をＨＩＧＨとしてオルタネータ１の調整電圧を１４．５Ｖにセットし、ルーチンを抜ける。また、エンジン回転数が設定値以上の場合には、、ステップＳ２からステップＳ３以降へ進む。
【００２９】
ステップＳ３以降では、ステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５で、それぞれ、ブロアファンスイッチがＯＮされているか否か、スモールライトスイッチがＯＮされているか、リヤデフォッガスイッチがＯＮされているか、すなわち、ブロワファンのモータ負荷、ライト点灯によるランプ負荷、リヤデフォッガのヒータ負荷が投入されているか否かを調べる。
【００３０】
その結果、ブロアファンスイッチ、スモールライトスイッチ、リヤデフォッガスイッチの少なくとも一つがＯＮされており、高発電量が要求される場合には、電力負荷の増加に対応するため、前述のステップＳ１７でオルタネータ１の調整電圧を１４．５Ｖとしてルーチンを抜ける。一方、ブロアファンスイッチ、スモールライトスイッチ、リヤデフォッガスイッチが全てＯＦＦの場合には、ステップＳ６へ進んでラジエータファンの作動に対するラジファン条件判定を行う。
【００３１】
このラジファン条件判定は、ラジエータファンの作動頻度に応じてバッテリ７の消耗（容量低下）を推定するものであり、ラジエータファンが設定時間以上継続して作動中で、ラジエータファンを作動させた後に冷却水温の低下が設定値未満である状態、すなわちラジエータファンによる冷却効果が十分に得られていない状態のとき、ラジファン条件成立と判断する。
【００３２】
そして、ステップＳ７で、ラジファン条件が成立するか否かを調べ、ラジファン条件が成立する場合、ステップＳ１７で、オルタネータ１の調整電圧を１４．５Ｖに上昇させ、ラジエータファンの回転数を上昇させる等して冷却効果を向上させる。
【００３３】
一方、ラジファン条件が成立しない場合には、ステップＳ７からステップＳ８へ進み、バッテリ電圧が設定電圧より低い状態が設定時間継続しているか否かのバッテリ電圧降下判定を行う。このバッテリ電圧降下判定は、バッテリ電圧からバッテリ７の消耗を推定するためのものであり、エンジン始動後の時間が設定時間以上経過し、バッテリ電圧が設定値以下の状態が設定時間継続する場合、バッテリ電圧降下判定が成立すると判断する。
【００３４】
そして、ステップＳ９でバッテリ電圧降下判定が成立するか否かを調べ、バッテリ７の電圧が低下しており、バッテリ電圧降下判定が成立する場合には、バッテリ７への充電をすべく、ステップＳ１７でオルタネータ１の調整電圧を１４．５Ｖとし、バッテリ電圧降下判定が成立しない場合、ステップＳ１０へ進む。
【００３５】
ステップＳ１０では、バッテリ電圧が急降下したか否かのバッテリ電圧急降下判定を行う。このバッテリ電圧急降下判定は、スタータモータの駆動や、ＥＣＵ２０が認識できない電気負荷の増加、例えばユーザが追加した各種電装品による電気負荷の増加を検出するものであり、バッテリ電圧の電圧降下速度、すなわち一定時間内の電圧降下を算出し、この電圧降下速度が設定値以上のとき、バッテリ電圧急降下と判定する。
【００３６】
そして、ステップＳ１１で、バッテリ電圧急降下判定が成立するか否かを調べ、バッテリ電圧急降下判定が成立する場合には、オルタネータ１の調整電圧を１４．５Ｖとして電装品の安定動作を確保し、バッテリ電圧急降下判定が非成立の場合、次のステップＳ１２へ進む。
【００３７】
ステップＳ１２では、車両が減速運転中で電力回生が可能な運転状態か否かの減速回生条件判定を行う。この減速回生条件は、主として減速時燃料カットを実施中か否かを検出し、ステップＳ１３で減速回生条件判定が成立するか否かを調べる。そして、減速回生条件判定が成立する場合には、ステップＳ１７で、オルタネータ１の調整電圧を１４．５Ｖとして減速時のエネルギーを回収してバッテリ７を充電し、減速回生条件判定が成立しない場合、ステップＳ１４へ進んでテストモードスイッチがＯＮか否かを調べる。
【００３８】
テストモードスイッチは、ＥＣＵ２０に設けられたコネクタからなるスイッチであり、ラインエンドやディーラにおいてテストモードスイッチを接続することで、ＥＣＵ２０が所定のテストモード制御を実行し、種々の検査や点検を可能するものであり、通常、市場においてはスイッチＯＦＦすなわちコネクタ未接続の状態である。
【００３９】
従って、このテストモードスイッチがＯＮの状態は、短時間の特殊な状態であり、オルタネータ１の駆動負荷を低減するための発電電圧を低下させてもあまり意味がなく、むしろ、エンジンの始動及び停止の繰り返しによるバッテリ容量の低下を防止することが必要となる。このため、ステップＳ１４で、テストモードスイッチがＯＮの場合には、ステップＳ１７でオルタネータ１の調整電圧を１４．５Ｖとし、テストモードスイッチがＯＦＦの場合、ステップＳ１５へ進む。
【００４０】
ステップＳ１５では、現在の運転状態が高負荷運転状態か否かを調べる高負荷判定を行う。この高負荷判定は、例えばエンジン回転数と吸入管圧力とのマップからエンジン高負荷領域を判定し、要求燃料流量が増大する高負荷領域でのバッテリ電圧低下による燃料供給系の燃料供給能力が低下することを回避するためのものであり、特に燃料ポンプのモータ回転数がバッテリ電圧に依存して変化することから、高負荷運転時に燃料ポンプモータの回転数低下による燃料供給圧力が低下し、燃料供給量が不足することを防止する。
【００４１】
そして、ステップＳ１６で高負荷判定が成立するか否かを調べ、判定成立時の高負荷運転時の場合、ステップＳ１７でオルタネータ１の調整電圧を１４．５Ｖとしてルーチンを抜け、判定不成立の低・中負荷運転時である場合には、ステップＳ１６からステップＳ１８へ進んでオルタネータ１の調整電圧を１２．８Ｖとしてルーチンを抜ける。
【００４２】
このように、本実施の形態においては、車両の運転状態と電気負荷の負荷状態とに応じてオルタネータを最適に制御するので、不要な発電を回避してエンジンの負荷を低減し、燃費向上を図ることができると共に、排気エミッションの低減を実現することができる。特に、オルタネータ駆動負荷の影響が大きい小排気量エンジンでは、オルタネータの発電制御の最適化による燃費向上と排気エミッションの低減が有効であり、コスト低減に寄与することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、オルタネータの発電制御を最適化し、エンジン始動時にはバッテリ電圧が設定電圧以上の設定条件下でオルタネータのフィールドコイルへの通電をカットして発電を停止させ、発電停止終了後は、オルタネータの発電電圧を、車両の運転状態と電気負荷の負荷状態とに応じ、バッテリの開放端子電圧に近い第１の調整電圧と、この第１の調整電圧よりも高い第２の調整電圧とに切り換えて制御するので、空燃比挙動の不安定なエンジン始動直後の発電負荷を無くしてエミッションの排出量を低減することができると共に、発電停止終了後の不要な発電を回避してエンジンの駆動負荷を低減して燃費向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オルタネータ制御系の回路構成図
【図２】オルタネータ制御ルーチンのフローチャート
【図３】オルタネータ制御ルーチンのフローチャート（続き）
【符号の説明】
１　オルタネータ
３　フィールドコイル
７　バッテリ
１０　発電カットリレー
２０　電子制御ユニット[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an alternator power generation control device driven by an engine and capable of adjusting a generation voltage by a control input.
[0002]
[Prior art]
In general, a generator mounted on a vehicle is driven by an engine via a belt or the like, so that the driving torque becomes a large load on the engine. In particular, in recent years, the generators have tended to increase in size with an increase in the luminous intensity of lamps and various types of electrical components, and there is a possibility that fuel efficiency may deteriorate due to an increase in driving torque.
[0003]
For this reason, Japanese Patent No. 3047542 discloses that the power generation voltage of the generator is reduced to a value close to the open terminal voltage of the battery under a certain condition, and the time during which the power generation rate of the generator is equal to or less than a predetermined value is satisfied for a predetermined time. In the case where there is no such technique, a technique is disclosed in which the adjustment voltage is increased and changed to a higher value to reduce the load on the engine as appropriate power generation control and improve fuel efficiency.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, since the adjustment voltage is switched based on the power generation rate of the generator, a quick response cannot be obtained when a new electric load enters. That is, when the electric load is small at the time when the regulated voltage of the generator is decreased, and thereafter, when a large electric load is intruded, the regulated voltage cannot be increased until a predetermined time is exceeded, and the battery is properly charged. It may not be charged.
[0005]
Furthermore, in the conventional alternator power generation control, the relationship between the drive load of the alternator and the exhaust emission of the engine is not considered. That is, since most of the emission in the cold mode of the engine occurs after the engine is started, it is particularly important to reduce the emission immediately after the engine is started. It is difficult to reduce the exhaust emission effectively only by changing.
[0006]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide an alternator power generation control device that can optimize alternator power generation control, improve exhaust emissions, and improve fuel efficiency.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, an invention according to claim 1 is an alternator power generation control device driven by an engine and capable of adjusting a generation voltage by a control input, for opening / closing a field coil of the alternator and a battery. Means, at the time of engine start, a power generation stop means for stopping the power generation of the alternator by opening the switching means under a set condition where the battery voltage is equal to or higher than a set voltage, and after the power generation stop means stops the power generation of the alternator, The generator voltage of the alternator is changed into a first adjustment voltage close to the open terminal voltage of the battery and a second adjustment voltage higher than the first adjustment voltage according to the driving state of the vehicle and the load state of the electric load. And a power generation voltage adjusting means for switching.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the power generation stopping unit is configured to control the power generation stop means during a period from a time when the battery voltage is equal to or higher than a set voltage to a time when the air-fuel ratio control state of the engine shifts to the set state. The opening / closing means is opened.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, at least the condition that the engine speed does not reach the set speed, and a preset electric load is applied to the power generation voltage adjusting means. When one of the condition and the condition that the terminal voltage of the battery is equal to or lower than the set voltage is satisfied, the power generation voltage of the generator is controlled to the second adjustment voltage.
[0010]
That is, according to the first aspect of the present invention, when the engine is started, the power supply to the field coil of the alternator is cut off to stop the power generation of the alternator under a set condition in which the battery voltage is equal to or higher than the set voltage, whereby the air-fuel ratio behavior is improved. Eliminate the power generation load immediately after stable starting to reduce the amount of air consumed by the engine and reduce emissions. Then, after the termination of the power generation, the power generation voltage of the alternator is changed to a first regulated voltage close to the open terminal voltage of the battery and the first regulated voltage in accordance with the driving state of the vehicle and the load state of the electric load. By switching to and controlling the high second adjustment voltage, unnecessary power generation is avoided, the driving load of the engine is reduced, and the fuel efficiency is improved.
[0011]
In this case, it is desirable that the alternator power generation stop period be a period until the air-fuel ratio control state after the engine is started is shifted to the set state, particularly, the exhaust emission immediately after the engine is started. The power generation load of the alternator can be excluded in a region where the emission concentration is high.
[0012]
The switching from the first adjustment voltage to the second adjustment voltage is performed at least when the engine speed does not reach the set speed and when a preset electric load is applied. It is desirable to secure the function of the electric load component as a case where any one of the following conditions is satisfied or the condition that the terminal voltage of the battery is equal to or lower than the set voltage.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 relate to an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an alternator control system, and FIGS. 2 and 3 are flowcharts of an alternator control routine.
[0014]
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an alternator driven by an engine (not shown). This alternator 1 is wound around a stator core 2 for generating a three-phase alternating current, a rotor core (not shown) which is connected to a crankshaft of the engine via a pulley or the like and is rotated, and has a predetermined exciting current. A rectifier circuit (rectifier) 4 for rectifying an AC voltage generated in the stator coil 2 into a DC voltage, a voltage regulator 5 formed by an integrated circuit and controlling an output voltage, and the like. It is configured with. Reference numeral 6 denotes a noise erasing capacitor.
[0015]
Further, the alternator 1 is provided with a BAT terminal, a C terminal, an S terminal, an L terminal, and an E terminal. The BAT terminal is an output terminal for the generated power, the C terminal is a control signal input terminal for adjusting the generated voltage, the S terminal is a feedback input terminal for the generated output, and the L terminal is for energizing / de-energizing the field coil 3. An E terminal is a ground terminal. Inside the alternator 1, the BAT terminal, C terminal, S terminal, L terminal, and E terminal are connected to corresponding terminals (B terminal, C terminal, S terminal, L terminal, E terminal) of the voltage regulator 5, respectively. The output side of the rectifier circuit 4 and one end of the field coil 3 are connected to a BAT terminal. The other end of the field coil 3 is connected to an F terminal of a voltage regulator 5 which is a control terminal of a field current, and one of three-phase coils forming the stator coil 2 is a control terminal of the stator coil 2. 5 is connected to the P terminal.
[0016]
On the other hand, reference numeral 7 denotes a battery. The positive terminal of the battery 7 is connected to the BAT terminal and the S terminal of the alternator 1, and the negative terminal is connected to the E terminal of the alternator 1. A charge lamp 9 is connected to a positive electrode terminal of the battery 7 via an ignition switch 8, and the charge lamp 9 cuts power generation as an opening / closing means for connecting / cutting off the field coil 3 of the alternator 1 and the battery 7. The relay 10 is connected to the L terminal of the alternator 1 via a relay contact.
[0017]
Further, one end of a relay coil of the main relay 11 is connected to a positive electrode terminal of the battery 7, and one end of a relay coil of the power generation cut relay 10 is connected via a relay contact of the main relay 11. The other ends of the relay coils of the power generation cut relay 10 and the main relay 11 are connected to an electronic control unit (ECU) 20 for controlling the engine, and are controlled to open and close. The power generation of the alternator 1 is stopped by cutting off the current supply to the L terminal.
[0018]
The ECU 20 includes a microcomputer and other peripheral circuits. The ECU 20 is connected to the battery 7 to monitor the battery voltage, and is connected to the ignition switch 8 to detect ON and OFF. , Various sensors 21 and various switches 22 are connected to detect an operation state. Then, various control amounts such as a fuel injection amount and an ignition timing are calculated based on the operation state, and various actuators 23 are driven to perform engine control.
[0019]
Further, the ECU 20 optimizes the power generation state of the alternator 1 by monitoring the ON / OFF state of the ignition switch 8, the battery voltage, the operation state of the vehicle based on input signals from various sensors and switches, and the load state of the electric load. It is trying to be. That is, at the time of starting the engine, the power generation cut relay 10 is turned off and the relay contact is kept open to maintain the open state of the alternator 1 until the voltage of the battery 7 exceeds the set voltage and the air-fuel ratio control state of the engine shifts to the set state. The power supply to the L terminal is cut off to stop the power generation of the alternator 1 (alternate cut control), and the friction of the alternator 1 is reduced to reduce the load on the engine and to smoothly start and warm up. Enable and reduce exhaust emissions.
[0020]
After the alternator control is completed, the power generation cut relay 10 is turned on to close the relay contact and energize the field coil 3 of the alternator 1, and the alternator 1 is turned on in accordance with the driving state of the vehicle and the load state of the electric load. The output voltage of the alternator 1 is changed to a first adjustment voltage (for example, 12.8 V) close to the open terminal voltage of the battery 7 by changing the control voltage output to the C terminal of 2 (for example, 14.5 V).
[0021]
Specifically, it is determined that the engine rotation speed (the rotation speed of the alternator 1) has reached a rotation speed sufficient for power generation, the predetermined electrical load is not applied, the electrical load is small, and the terminal voltage of the battery 7 When the power generation voltage of the alternator 1 is set to a voltage close to the open terminal voltage of the battery 7 such that the operation of the entire system is not particularly hindered, such as when the power supply voltage has not dropped below the set voltage, The target voltage output from the ECU 20 to the C terminal is set to LOW (low level), the adjustment voltage of the alternator 1 is reduced to 12.8 V, and the friction by the alternator 1 is reduced to reduce the alternator driving load of the engine, thereby improving fuel efficiency. Improve and reduce exhaust emissions.
[0022]
On the other hand, at least the condition that the engine speed (the number of revolutions of the alternator 1) does not reach a speed sufficient for power generation, the condition that a preset electric load is applied and the electric load is determined to be large, the terminal of the battery 7 If the voltage is equal to or lower than the set voltage and any of the conditions that require charging is satisfied, the target voltage output from the ECU 20 to the C terminal is set to HIGH (high level), and the adjustment voltage of the alternator 1 is increased to 14.5 V. Respond to a decrease in supply capacity and an increase in electrical load. In addition, even when the vehicle can perform power regeneration during deceleration operation, the adjustment voltage of the alternator 1 is set to 14.5 V in order to improve energy recovery efficiency.
[0023]
Hereinafter, the power generation control of the alternator 1 by the ECU 20 will be described with reference to the flowchart of the alternator control routine shown in FIGS. 2 and 3. When the engine is stopped, the relay contact of the power generation cut relay 10 is opened, the L terminal of the alternator 1 is opened to stop the power generation, and the target voltage applied to the C terminal is the generated voltage of the alternator 1 of 12.8V. Set to LOW for adjusting voltage.
[0024]
When this routine starts, first, in step S1, it is checked whether or not the alternator control has been completed. In this alternator cut-off control, the alternator 1 stops power generation in the region where the exhaust emission concentration is high immediately after the start of the engine and immediately after the start. While the alternator 1 is not generating power, the power generation load applied to the engine is reduced to zero, so that friction of the engine can be reduced. Further, since the amount of air consumed by the engine decreases, the amount of emissions can be reduced even if the emission concentration is the same. Can be reduced.
[0025]
That is, during the execution of the increased fuel injection after the engine is started immediately after the engine is started, or until the air-fuel ratio feedback control is started, unless the battery voltage is lower than the set voltage, the relay coil of the power generation cut relay 10 is connected to the relay coil. The power supply is turned off to open the relay contact, and the alternator 1 stops generating power. Then, when the air-fuel ratio control of the engine shifts to the normal control, or when the battery voltage VB becomes lower than the set voltage while the alternator 1 is stopped generating power, the power supply to the relay coil of the power generation cut relay 10 is turned ON to turn on the relay. The contact is closed, the field coil 3 of the alternator 1 is energized, and the target voltage applied to the C terminal of the alternator 1 is changed from LOW, which is a control voltage to an adjustment voltage of 12.8 V, to an adjustment voltage of 14.5 V. Then, the alternator control is gently increased to HIGH, which is the control voltage for, and the alternator cut control is terminated.
[0026]
If the alternator cut control is not completed in step S1, the process jumps from step S1 to step S18 to turn off the power generation cut relay 10 to maintain the relay contact in an open state, and to set the C terminal of the alternator 1 to the open state. Is kept low and the routine exits.
[0027]
On the other hand, when the alternator control has been completed, the process proceeds from step S1 to step S2, and it is determined whether or not the engine speed is less than the set value. This set value corresponds to the number of revolutions at which the power generation capacity of the alternator 1 functions sufficiently, and is set with hysteresis based on the pulley ratio of the drive pulley between the engine and the alternator 1.
[0028]
If the engine speed is less than the set value and the power generation of the alternator 1 is insufficient, the process jumps from step S2 to step S17, where the target voltage to the C terminal of the alternator 1 is set to HIGH and the adjustment voltage of the alternator 1 is adjusted. Is set to 14.5V and the routine exits. If the engine speed is equal to or higher than the set value, the process proceeds from step S2 to step S3 and subsequent steps.
[0029]
After step S3, in steps S3, S4, and S5, the blower fan switch is turned on, the small light switch is turned on, and the rear defogger switch is turned on. It is checked whether the load, the lamp load by lighting the light, and the heater load of the rear defogger are turned on.
[0030]
As a result, when at least one of the blower fan switch, the small light switch, and the rear defogger switch is turned on and a high power generation amount is required, in order to cope with an increase in power load, the alternator 1 Is set to 14.5 V and the routine exits. On the other hand, if the blower fan switch, the small light switch, and the rear defogger switch are all OFF, the process proceeds to step S6 to determine the radiator fan operation for the radiator fan.
[0031]
The radiator fan condition determination is for estimating the consumption (reduction of capacity) of the battery 7 in accordance with the operation frequency of the radiator fan. The radiator fan is continuously operating for a set time or longer, and after the radiator fan is activated, cooling is performed. When the water temperature is lower than the set value, that is, when the cooling effect of the radiator fan is not sufficiently obtained, it is determined that the radiant fan condition is satisfied.
[0032]
Then, in step S7, it is checked whether or not the radiant fan condition is satisfied. If the radiant fan condition is satisfied, in step S17, the adjustment voltage of the alternator 1 is increased to 14.5V, and the rotation speed of the radiator fan is increased. To improve the cooling effect.
[0033]
On the other hand, if the radial fan condition is not satisfied, the process proceeds from step S7 to step S8, and a determination is made as to whether the battery voltage is lower than the set voltage for a set time or not. This battery voltage drop determination is for estimating the consumption of the battery 7 from the battery voltage, and when the time after the engine start has elapsed for the set time or more and the state where the battery voltage is equal to or less than the set value continues for the set time, It is determined that the battery voltage drop determination is established.
[0034]
Then, in step S9, it is checked whether or not the battery voltage drop determination is made. If the voltage of the battery 7 is low, and if the battery voltage drop determination is made, step S17 is performed to charge the battery 7. If the adjustment voltage of the alternator 1 is set to 14.5 V and the battery voltage drop determination is not established, the process proceeds to step S10.
[0035]
In step S10, a determination is made as to whether the battery voltage has dropped sharply. This battery voltage sudden drop determination is to detect the drive of the starter motor or an increase in the electric load that the ECU 20 cannot recognize, for example, an increase in the electric load due to various electric components added by the user. A voltage drop within a certain period of time is calculated, and when this voltage drop speed is equal to or higher than a set value, it is determined that the battery voltage drops sharply.
[0036]
Then, in step S11, it is checked whether or not the battery voltage sudden drop determination is established. If the battery voltage sudden drop determination is established, the adjustment voltage of the alternator 1 is set to 14.5V to ensure the stable operation of the electrical components, When the voltage sudden drop determination is not established, the process proceeds to the next step S12.
[0037]
In step S12, a deceleration regeneration condition determination is performed to determine whether or not the vehicle is in an operation state in which power regeneration is possible during deceleration operation. This deceleration regeneration condition mainly detects whether or not the fuel cut during deceleration is being performed, and checks in step S13 whether the deceleration regeneration condition determination is satisfied. Then, when the deceleration regeneration condition determination is satisfied, in step S17, the adjustment voltage of the alternator 1 is set to 14.5 V, energy during deceleration is recovered, the battery 7 is charged, and when the deceleration regeneration condition determination is not satisfied, The process proceeds to step S14 to check whether the test mode switch is ON.
[0038]
The test mode switch is a switch including a connector provided in the ECU 20. By connecting the test mode switch at a line end or at a dealer, the ECU 20 executes a predetermined test mode control and enables various inspections and inspections. The switch is normally off in the market, that is, the connector is not connected.
[0039]
Therefore, the ON state of the test mode switch is a special state for a short time, and it does not make much sense to lower the power generation voltage for reducing the driving load of the alternator 1, but rather starts and stops the engine. It is necessary to prevent the battery capacity from being reduced due to the repetition of the above. Therefore, if the test mode switch is ON in step S14, the adjustment voltage of the alternator 1 is set to 14.5 V in step S17, and if the test mode switch is OFF, the process proceeds to step S15.
[0040]
In step S15, a high load determination for checking whether the current operation state is a high load operation state is performed. In this high load determination, for example, the engine high load region is determined from a map of the engine speed and the suction pipe pressure, and the fuel supply capacity of the fuel supply system is reduced due to the battery voltage drop in the high load region where the required fuel flow rate increases. In particular, since the motor rotation speed of the fuel pump changes depending on the battery voltage, the fuel supply pressure due to the reduction in the rotation speed of the fuel pump motor during high load operation decreases, Prevent shortage of supply.
[0041]
Then, it is checked in step S16 whether or not the high load determination is made. If the high load operation is performed when the determination is made, in step S17 the alternator 1 adjustment voltage is set to 14.5 V, and the routine exits. If the vehicle is in the middle load operation, the process proceeds from step S16 to step S18, and the alternator 1 is adjusted to 12.8 V in voltage, thereby exiting the routine.
[0042]
As described above, in the present embodiment, the alternator is optimally controlled according to the driving state of the vehicle and the load state of the electric load, so that unnecessary power generation is avoided, the load on the engine is reduced, and the fuel efficiency is improved. It is possible to achieve a reduction in exhaust emissions as well as to achieve a reduction in exhaust emissions. In particular, in a small displacement engine in which the influence of the alternator driving load is large, it is effective to improve fuel efficiency and reduce exhaust emissions by optimizing power generation control of the alternator, which can contribute to cost reduction.
[0043]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the power generation control of the alternator is optimized, and when the engine is started, the power supply to the field coil of the alternator is cut off under a set condition where the battery voltage is equal to or higher than the set voltage, and the power generation is stopped. After the stop, the alternator generates a first regulated voltage close to the open terminal voltage of the battery and a second regulated voltage higher than the first regulated voltage in accordance with the operating state of the vehicle and the load state of the electric load. Control by switching to the regulated voltage, it is possible to reduce the emission of emissions by eliminating the power generation load immediately after the start of the engine whose air-fuel ratio behavior is unstable, and to avoid unnecessary power generation after the termination of power generation. As a result, the driving load of the engine can be reduced, and the fuel efficiency can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of an alternator control system. FIG. 2 is a flowchart of an alternator control routine. FIG. 3 is a flowchart of an alternator control routine (continued).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Alternator 3 Field coil 7 Battery 10 Power cut relay 20 Electronic control unit

Claims

In an alternator power generation control device driven by an engine and capable of adjusting a generation voltage by a control input,
Opening / closing means for connecting / disconnecting the field coil of the alternator and the battery;
At the time of engine start, power generation stopping means for opening the opening / closing means under a set condition where the battery voltage is equal to or higher than a set voltage to stop power generation of the alternator,
After the alternator stops power generation by the power generation stopping means, the generator voltage of the alternator is changed to a first adjustment voltage close to the open terminal voltage of the battery according to the operating state of the vehicle and the load state of the electric load. A power generation control device for an alternator, comprising: a power generation voltage adjusting means for switching to a second adjustment voltage higher than the first adjustment voltage.

The power generation stopping means includes:
2. The alternator power generation control device according to claim 1, wherein after the engine is started, the opening / closing means is opened until the battery voltage is equal to or higher than the set voltage and the air-fuel ratio control state of the engine shifts to the set state.

The power generation voltage adjusting means,
When at least one of the condition that the engine speed does not reach the set speed, the condition that the preset electric load is applied, and the condition that the terminal voltage of the battery is equal to or lower than the set voltage is satisfied, the generator 3. The alternator power generation control device according to claim 1, wherein the power generation voltage of the alternator is controlled to the second adjustment voltage.