JP2004120877A - オルタネータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の減速運転時に燃料噴射を停止させる減速燃料カットが行われるエンジンにおいて、発電による減速エネルギーの回収と、最適な燃料カット時間の設定によって、最大の燃費向上効果が得られるようにする。
【解決手段】減速燃料カット中であるときに、車速（或いはエンジン回転数）から減速度を算出すると共に、車速に基づいて目標減速度を決定し、実際の減速度が目標減速度になるように、オルタネータの発電量を制御する。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、オルタネータ制御装置に関し、詳しくは、減速燃料カット中におけるオルタネータの発電量制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジンへの燃料供給が停止される減速運転中（減速燃料カット中）に、オルタネータの発電量を増大させる構成が知られている。
ところが、オルタネータの発電量を大きくした結果、車両の減速度が過剰に大きくなると、予想よりも早く車速が低下するために運転者が通常よりも早くアクセルを踏み込み、また、エンジン回転数が燃料供給を再開させる回転数（リカバー回転数）にまで早く到達することで、燃料カット時間が短くなり、オルタネータの発電量を増大させたことで、かえって燃費性能を悪化させることになる。
【０００３】
そこで、特許文献１に開示される減速制御装置では、オルタネータの発電量を増大させているときの要求減速度に対する実際の減速度の過不足を、スロットル弁による吸入空気量の制御によって調整するようにしていた。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１０７８０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のように、スロットル弁によって減速度を調整しているときに、運転者が急ブレーキを踏むなどして、燃料供給の再開要求が発生した場合、スロットル弁を閉じる制御の応答遅れによって、スロットル弁が開いている状態で燃料供給が再開され、過大なエンジントルクが発生してしまうことがあるという問題があった。
【０００６】
ここで、急減速時にオルタネータの発電を停止させれば、燃料供給再開時におけるトルクコントロールの問題は解消するものの、発電により減速エネルギーを回収することができず、燃費性能の向上代が減少してしまうという問題がある。本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、発電による減速エネルギーの回収を行わせつつ、最適な燃料カット時間に設定でき、然も、燃料供給再開時のトルクコントロールに悪影響を与えることがないオルタネータの制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明に係るオルタネータ制御装置は、エンジンに対する燃料供給が停止される減速運転時に、減速度に応じてオルタネータの発電量を制御する構成とした。
【０００８】
【発明の効果】
上記構成によると、減速燃料カット中に、そのときの減速度に応じてオルタネータの発電量、換言すれば、オルタネータ負荷を制御して、減速度を調整する。従って、発電による減速エネルギーの回収を行わせつつ、最適な燃料カット時間に調整でき、燃費性能を向上させることができる一方、オルタネータの発電量の調整は速やかに行えるから、燃料供給再開後にまで影響を与えることがなく、高い運転性を維持できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、実施の形態におけるオルタネータ制御装置の全体構成を示すシステムブロック図である。
図１において、車両に搭載されるエンジン１には、オルタネータ２が装着される。
【００１０】
前記オルタネータ２は、ベルト式の回転伝達機構（図示省略）を介してエンジン１によって回転駆動される。
前記エンジン１には、所定クランク角毎に検出信号を発生するクランク角センサ３、及び、スロットル弁１１の開度を検出するスロットルセンサ１２が設けられ、該クランク角センサ３及びスロットルセンサ１２の検出信号は、マイクロコンピュータを内蔵するエンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）４に出力される。
【００１１】
尚、前記ＥＣＭ４は、前記クランク角センサ３の検出信号に基づいてエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）を演算する。
前記オルタネータ２は、ラジエターファンなどの電気負荷５に電力を供給すると共に、バッテリ６の充電を行う発電機である。
前記オルタネータ２には、その発電量を検出する発電量センサ７が設けられており、該発電量センサ７の検出信号も、前記ＥＣＭ４に出力される。
【００１２】
また、前記ＥＣＭ４に検出信号を出力するセンサとしては、上記クランク角センサ３，スロットルセンサ１２，発電量センサ７の他に、駆動輪８の回転から車速ＶＳＰを検出する車速センサ９，変速機のギヤ位置を検出するギヤ位置センサ１０などが設けられる。
前記ＥＣＭ４は、車両走行中にスロットル弁が全閉になったときのエンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）が所定回転数Ｎｅ１以上でかつ所定車速であるときに、エンジン１に燃料を噴射する燃料噴射弁（図示省略）による燃料噴射の停止を開始し、その後、車速ＶＳＰが低下したり、スロットル弁が開かれたり、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ２（＜Ｎｅ１）以下になったときに、前記燃料噴射弁による燃料噴射を再開させる減速燃料カットを制御する。
【００１３】
尚、マニュアルトランスミッションの場合には、上記減速燃料カットの実行条件にギヤ位置が加わる。
また、前記ＥＣＭ４は、前記減速燃料カット中において、図２のフローチャートに示すようにして、オルタネータ２の発電量を制御する。
図２のフローチャートにおいて、ステップＳ１では、減速燃料カット中であるか否かを判別し、減速燃料カット中でないときには、オルタネータ２の発電量を通常値とすべく、そのまま制御を終了させる。
【００１４】
一方、減速燃料カット中であるときには、ステップＳ２へ進み、そのときの車速ＶＳＰを読み込む。
そして、ステップＳ３では、単位時間前の車速ＶＳＰｏｌｄと今回ステップＳ２で読み込んだ最新の車速ＶＳＰｎｅｗとの差として、減速度（ｋｍ／ｈ／ｓｅｃ）を算出する。
【００１５】
減速度＝ＶＳＰｏｌｄ−ＶＳＰｎｅｗ
尚、減速度を車速ＶＳＰに基づいて算出する代わりに、エンジン回転数Ｎｅ（ｒｐｍ）に基づいて算出させても良い。
これは、減速燃料カットの再開条件が、前述のようにエンジン回転数Ｎｅで決定され、エンジン回転数Ｎｅの減少速度を制御することで、燃料カット時間が制御されることになるためである。
【００１６】
また、減速度は、エアコン用コンプレッサなどのエンジン１の外部負荷が大きくなると増大し、車両の走行路が坂道であれば登り勾配が急になるほど増大することになる。
そこで、エアコン用コンプレッサなどの外部負荷のＯＮ・ＯＦＦ信号、及び／又は、路面勾配の情報に基づいて、減速度を推定することが可能である。
【００１７】
路面勾配は、駆動トルクと走行抵抗との相関から推定することが可能であると共に、車両の傾斜センサで検知したり、車両の位置情報から推定させることができる。
ステップＳ４では、ステップＳ２で読み込んだ車速ＶＳＰに基づいて目標減速度を決定する。前記目標減速度は、図３に示すように、車速ＶＳＰが高いほどより大きな値に設定される。
【００１８】
これは、車速が高いほど走行抵抗（走行風，動摩擦など）が大きく、通常走行時の減速度が大きいためであり、車速に対して目標減速度を最適化することで、燃費向上効果を最大にできる。
ステップＳ５では、前記ステップＳ３で求めた実際の減速度と、ステップＳ４で決定した目標減速度とに基づいて、オルタネータ２の発電量を決定する。
【００１９】
前記発電量の決定は、図４に示すように、目標減速度よりも実際の減速度が大きくなるに従って発電量をより小さくし、逆に、目標減速度よりも実際の減速度が小さくなるに従って発電量をより大きくする。
そして、ステップＳ６では、前記決定された発電量になるように、オルタネータ２に制御信号を出力する。
【００２０】
図５に示すように、オルタネータ２の発電量を小さくすると減速度が小さくなる。これは、エンジン１に加わるオルタネータ負荷が、発電量の減少に応じて小さくなるためである。
従って、エアコンのＯＮ状態での減速や登坂路での減速時など、減速度が大きい場合（急減速時）に、オルタネータ２の発電量を小さくすれば、減速度は小さくなって燃料カット時間をより長くすることができ（図６参照）、燃費性能を向上させることができる。
【００２１】
逆に、減速度が小さい場合（緩減速時）には、より負荷を増やして減速度を大きくすることができるため、オルタネータ２の発電量を増やしてより多くのエネルギーを発電により回生できる（図７参照）。
減速中の減速度の変化に対しては、図８に示すように、目標減速度よりも大きくなれば発電量を減らして減速度の減少を図り、逆に、目標減速度よりも小さい場合には発電量を増大させて、発電によるエネルギー回生を図る。
【００２２】
これにより、燃料供給量と発電量とのトータルでの燃料消費低減量（＝燃費向上効果）が最大となるように制御できる（図９参照）。
尚、上記制御を行うと、例えば急減速が連続して継続するなど、発電量を抑制する条件が連続すると、消費電力が過多となり、バッテリ６に対する充電量が不足する可能性がある。
【００２３】
そこで、図１０のフローチャートに示すようにして、減速度に基づくオルタネータ発電量の制御を禁止すると良い。
図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ１Ａで、減速燃料カット中であると判別されると、ステップＳ１Ｂに進む。
ステップＳ１Ｂでは、バッテリ６の端子電圧ＶＢが、しきい値（例えば１２Ｖ）以上であるか否かを判別し、バッテリ電圧ＶＢがしきい値を下回るときには、バッテリ６の充電量が不足している（バッテリ６の低充電状態である）と判断し、ステップＳ７へ進む。
【００２４】
ステップＳ７では、減速度に基づく発電量の制御を禁止し、オルタネータ２の発電量を最大量に制御する（図１１参照）。
一方、バッテリ電圧ＶＢがしきい値以上であるときには、バッテリ６の充電量が充分であると判断し、ステップＳ２以降へ進んで、前記同様に、減速度と目標減速度との比較に応じてオルタネータ２の発電量を制御させる（図１１参照）。
【００２５】
尚、バッテリ電圧ＶＢが所定時間以上連続してしきい値を下回るときに、減速度に基づく発電量の制御を禁止させるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態における車両の発電システムを示すシステムブロック図。
【図２】減速燃料カット中における発電制御を示すフローチャート。
【図３】車速と目標減速度との相関を示す線図。
【図４】実際の減速度と目標減速度とに応じた発電量の特性を示す線図。
【図５】オルタネータ発電量（負荷）と減速度との相関を示す線図。
【図６】急減速時における制御特性を示すタイムチャート。
【図７】緩減速時における制御特性を示すタイムチャート。
【図８】減速度の変化に対する発電量変化の特性を示すタイムチャート。
【図９】発電によるエネルギー回生及び燃料カットによる燃料消費低減量と減速度との相関を示す線図。
【図１０】減速度による発電量の制御を、バッテリ電圧（充電量）に応じて禁止する制御を示すフローチャート。
【図１１】バッテリ電圧と、減速度による発電量制御の禁止・許可との相関を示す線図。
【符号の説明】
１…エンジン
２…オルタネータ
３…クランク角センサ
４…エンジンコントロールモジュール（ＥＣＭ）
５…電気負荷
６…バッテリ
７…発電量センサ
８…駆動輪
９…車速センサ
１０…ギヤ位置センサ
１１…スロットル弁
１２…スロットルセンサ

Claims (5)

1. エンジンで駆動されて発電を行うオルタネータの制御装置であって、
   前記エンジンに対する燃料供給が停止される減速運転時に、減速度に応じて前記オルタネータの発電量を制御することを特徴とするオルタネータ制御装置。
2. 実際の減速度が目標減速度よりも小さいときには、前記オルタネータの発電量を大きくし、実際の減速度が目標減速度よりも大きいときには、前記オルタネータの発電量を小さくすることを特徴とする請求項１記載のオルタネータ制御装置。
3. 前記目標減速度を車速に応じて設定することを特徴とする請求項２記載のオルタネータ制御装置。
4. 前記減速度を、エンジンの外部負荷と路面勾配との少なくとも一方に基づいて推定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のオルタネータ制御装置。
5. バッテリの電圧に基づいてバッテリの充電状態を判断し、バッテリが低充電状態であるときに、前記減速度に応じたオルタネータ発電量の制御を禁止することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のオルタネータ制御装置。

Images