JP2009033794A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンの効率が良い領域で車載バッテリへ充電することにより、車両の燃費（ｋｍ／ｌ）向上を図ることができる車両用電源装置の提供。
【解決手段】スロットル開度により回転速度が変化するエンジン１５に連動して発電する車載発電機１と、車載発電機１の発電電圧値を高低に制御する発電電圧制御手段２，１２と、車載発電機１が発電した電力により充電され、電気負荷群８，９，１０に電力を供給する車載バッテリ４とを備えた車両用電源装置。与えられたスロットル開度及びエンジン１５の回転速度に基づき、エンジン１５の効率を演算する効率演算手段１２，１４を備え、効率演算手段１２，１４が演算した効率の高／低に応じて発電電圧制御手段２が発電電圧値を高／低に制御する構成である。
【選択図】図１

Description

本発明は、車載発電機と、車載発電機が発電した電力により充電され、電気負荷群に電力を供給する車載バッテリとを備える車両用電源装置に関するものである。

車両用電源装置のオルタネータの発電電圧は約１４Ｖ、車載バッテリの出力電圧は約１２．８Ｖであり、電気負荷の消費電流の状況等により、電源電圧は変動する。近時、車両の速度値に基づき、アイドリング、加速走行、定常走行及び減速走行の各車両状態を判定し、判定した車両状態に応じた、例えば、図５に示すような発電モードで発電し、車載バッテリへの充電を制御する充電制御を行う車両用電源装置が増加している。

この充電制御における発電モードは、加速走行のようにエンジンの負荷が大きいときは、発電電圧を降下させて車載バッテリへの充電を停止し、減速走行のようにエンジンの負荷が小さいときは、発電電圧を上昇させて車載バッテリへ充電するように定められている。また、アイドリング中は、発電電圧を中間的な値にしておき、車載バッテリの容量が低下すると、発電電圧を上昇させて車載バッテリへ充電するものも有る。これによりエンジンの負荷を軽減し、車両の燃費向上を図っている。

特許文献１には、発電機の出力電圧を、車両の運転状態に応じて、バッテリへの充電を促進する第１電圧と、バッテリへの充電を抑制する第２電圧とに切換制御し、ワイパーが作動していることを検出したときは、第１電圧と第２電圧との電圧差を小さくして、ワイパーの作動速度変動により、乗員が違和感を感じるのを軽減する車両用発電機の電圧制御装置が開示されている。
特開２００５−１１０３３９号公報

従来の充電制御では、上述したように、加速走行中は、発電電圧を降下させて車載バッテリへの充電を停止し、減速走行中は、発電電圧を上昇させて車載バッテリへ充電しているが、エンジンの効率は考慮されていない。エンジンには、効率の良い領域が有り、例えば、３０００ｒｐｍ前後で高負荷状態のときは効率が良い。これは加速走行中又は登坂中に相当し、この領域で車載バッテリへ充電すると、効率良く発電することができ、結果として車両の燃費（ｋｍ／ｌ）向上を期待することができる。

本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、エンジンの効率が良い領域で車載バッテリへ充電することにより、車両の燃費（ｋｍ／ｌ）向上を図ることができる車両用電源装置を提供することを目的とする。

第１発明に係る車両用電源装置は、スロットル開度により回転速度が変化するエンジンに連動して発電する車載発電機と、該車載発電機の発電電圧値を高低に制御する発電電圧制御手段と、前記車載発電機が発電した電力により充電され、電気負荷群に電力を供給する車載バッテリとを備えた車両用電源装置において、与えられたスロットル開度及び前記エンジンの回転速度に基づき、該エンジンの効率を演算する効率演算手段を備え、該効率演算手段が演算した効率の高／低に応じて、前記発電電圧制御手段が発電電圧値を高／低に制御するように構成してあることを特徴とする。

この車両用電源装置では、車載発電機が、スロットル開度により回転速度が変化するエンジンに連動して発電し、発電電圧制御手段が、車載発電機の発電電圧値を高低に制御する。車載バッテリが、車載発電機が発電した電力により充電され、電気負荷群に電力を供給する。効率演算手段が、与えられたスロットル開度及びエンジンの回転速度に基づき、エンジンの効率を演算し、発電電圧制御手段が、その演算した効率の高／低に応じて、発電電圧値を高／低に制御する。

第２発明に係る車両用電源装置は、前記発電電圧制御手段は、前記効率演算手段が演算した効率が所定値より高いときに、発電電圧値を上昇させ、前記車載バッテリを充電するように構成してあることを特徴とする。

この車両用電源装置では、発電電圧制御手段は、効率演算手段が演算した効率が所定値より高いときに、発電電圧値を上昇させ、車載バッテリを充電する。

第３発明に係る車両用電源装置は、前記効率演算手段は、前記スロットル開度、エンジンの負荷及び回転速度の予め実測又は計算により求められた関係を示す参照テーブルを備えていることを特徴とする。

この車両用電源装置では、効率演算手段は、スロットル開度、エンジンの負荷及び回転速度の予め実測又は計算により求められた関係を示す参照テーブルを備えている。

本発明に係る車両用電源装置によれば、エンジンの効率が良い領域で車載バッテリへ充電することができるので、車両の燃費（ｋｍ／ｌ）向上を図ることができる車両用電源装置を実現することができる。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
この車両用電源装置は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）１が、エンジン１５に連動して発電する。その発電電圧は、オルタネータ１に付設されたレギュレータ（発電電圧制御手段）２が、オルタネータ１の界磁電流を調節することにより定電圧制御され、また昇降圧制御される。

オルタネータ１が発電した電力は、オルタネータ１内で整流された後、リレーボックス１１内のヒューズＦ０を通じて、車載バッテリ４に充電される。電流検出器３が、車載バッテリ４の入出力電流値を検出して、充電制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）（発電電圧制御手段、効率演算手段）１２に与え、充電制御ＥＣＵ１２内の電圧検出手段５が、車載バッテリ４の入出力電圧値を検出する。

充電制御ＥＣＵ１２は、車両走行系から車両の速度信号、エンジン制御系からスロットル開度信号及びエンジン回転速度信号を与えられ、与えられた速度信号、スロットル開度信号及びエンジン回転速度信号に基づき、アイドリング、加速走行、定常走行及び減速走行の各車両状態を判定する。次いで、判定した車両状態に応じた発電モードで発電するように、レギュレータ２及びオルタネータ１を制御する充電制御を行う。

発電モードは、減速走行のようにエンジン１５の負荷が小さいとき、及び加速走行のようにエンジン１５の負荷は大きいが効率が良いときは、発電電圧を上昇させるように定められており、これにより車両の燃費向上を図っている。
充電制御ＥＣＵ１２は、エンジン１５の効率を演算する為の参照テーブル（効率演算手段）１４を内蔵している。参照テーブル１４は、スロットル開度及びエンジン１５の負荷を変化させながら、エンジン１５の回転速度を実測又は算出したデータであり、車両製造時に記録される。
参照テーブル１４は、エンジン出力を縦軸に、エンジン１５の回転速度を横軸に取ったグラフに図示すると、図３に示すような等効率曲線で表される。この等効率曲線は、エンジン１５の効率の等高線のようなものであり、点Ａが最も効率が良く（高く）、点Ａから離れるほど効率が悪化（低下）する。

車載バッテリ４の出力電圧は、例えば、ヒューズＦ１及びリレー６の接点を通じて電気負荷８に、ヒューズＦ２及びリレー７の接点を通じて電気負荷９に、ヒューズＦ３及びリレー１３の接点を通じて電気負荷１０にそれぞれ印加される。車載バッテリ４の出力電圧は、その他の電気負荷へもそれぞれのヒューズ及びスイッチを通じて印加される。リレー６、７及び１３は、スイッチＳＷ１、ＳＷ２及びＳＷ３によりオン／オフされる。

以下に、このような構成の車両用電源装置の動作を、それを示す図２のフローチャートを参照しながら説明する。
充電制御ＥＣＵ１２は、先ず、車両の速度信号を読込み（Ｓ１）、次いで、スロットル開度信号及びエンジン１５の回転速度信号を読込む（Ｓ３，Ｓ５）。
充電制御ＥＣＵ１２は、次に、読込んだ車両の速度信号及びスロットル開度信号に基づき、車両が減速（走行）中であるか否かを判定する（Ｓ７）。ここでは、車両の速度が所定速度以上であり、スロットル開度が０（スロットル閉）であるときに、車両が減速（走行）中であると判定する。
尚、車両の速度が０近くであり、スロットル開度が０であれば、アイドリング中であると判定でき、車両の速度が０近くでなく一定であり、スロットル開度が０でなければ、定常走行中であると判定できるが、これらの発電制御については説明を省略する。

充電制御ＥＣＵ１２は、車両が減速（走行）中であれば（Ｓ７）、発電電圧を高く設定するように、レギュレータ２に指令し（Ｓ１５）、オルタネータ１の発電電力で、車載バッテリ４が充電されるようにする。次いで、車両の速度信号を読込む（Ｓ１）。
充電制御ＥＣＵ１２は、車両が減速（走行）中でなければ（Ｓ７）、読込んだスロットル開度信号及びエンジン１５の回転速度信号に基づき、参照テーブル１４を参照して、エンジン１５の効率を演算する（Ｓ９）。次いで、演算した効率が所定値より高いか否かを判定し（Ｓ１１）、所定値より高ければ、発電電圧を高く設定するように、レギュレータ２に指令し（Ｓ１５）、オルタネータ１の発電電力で、車載バッテリ４が充電されるようにする。次いで、車両の速度信号を読込む（Ｓ１）。

充電制御ＥＣＵ１２は、演算した効率が所定値より高くなければ（Ｓ１１）、発電電圧を低く設定するように、レギュレータ２に指令し（Ｓ１３）、オルタネータ１の発電電力で、車載バッテリ４が充電されないようにする。次いで、車両の速度信号を読込む（Ｓ１）。
以上により、図４に示すように、車両の減速（走行）時、及び車両の加速（走行）時でエンジン１５の回転速度が低過ぎず、エンジン１５の効率が良いときに、オルタネータ１の発電電力で、車載バッテリ４を充電することができ、車両の燃費（ｋｍ／ｌ）向上を図ることができる。

本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。 本発明に係る車両用電源装置の動作例を示すフローチャートである。 充電制御ＥＣＵが内蔵する参照テーブルを説明する為の説明図である。 本発明に係る車両用電源装置の動作例を示すタイミングチャートである。 車両用電源装置の充電制御の例を示す説明図である。

符号の説明

１ オルタネータ（車載発電機、交流発電機）
２ レギュレータ（発電電圧制御手段）
４ 車載バッテリ
５ 電圧検出手段
６，７，１３ リレー
８，９，１０ 電気負荷
１１ リレーボックス
１２ 充電制御ＥＣＵ（発電電圧制御手段、効率演算手段）
１４ 参照テーブル（効率演算手段）
１５ エンジン
ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３ スイッチ

Claims (3)

1. スロットル開度により回転速度が変化するエンジンに連動して発電する車載発電機と、該車載発電機の発電電圧値を高低に制御する発電電圧制御手段と、前記車載発電機が発電した電力により充電され、電気負荷群に電力を供給する車載バッテリとを備えた車両用電源装置において、
   与えられたスロットル開度及び前記エンジンの回転速度に基づき、該エンジンの効率を演算する効率演算手段を備え、該効率演算手段が演算した効率の高／低に応じて、前記発電電圧制御手段が発電電圧値を高／低に制御するように構成してあることを特徴とする車両用電源装置。
2. 前記発電電圧制御手段は、前記効率演算手段が演算した効率が所定値より高いときに、発電電圧値を上昇させ、前記車載バッテリを充電するように構成してある請求項１記載の車両用電源装置。
3. 前記効率演算手段は、前記スロットル開度、エンジンの負荷及び回転速度の予め実測又は計算により求められた関係を示す参照テーブルを備えている請求項１又は２記載の車両用電源装置。

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