JP2009183064A - オルタネータ制御診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】排気エミッション性能、始動性、燃費等の向上を図り得るようにオルタネータの発電制御を行うようにしたもとでも、オルタネータ及びその制御系の劣化・故障を確実かつ早期に検出することのできるオルタネータ制御診断装置を提供する。
【解決手段】オルタネータ２０の発電電圧が変化し始めた後における、エンジン負荷をあらわす吸入空気量や吸気圧及びバッテリ電圧のそれぞれの値と発電電圧変化前のそれぞれの値との差分を検出し、前記発電電圧が変化し始めた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記発電電圧の変化量に応じて定められる判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両に搭載されてエンジンにより駆動されるオルタネータの発電量（発電電圧）を制御するとともに、オルタネータ及びその制御系を診断するオルタネータ制御診断装置に関する。

車両に搭載されてエンジンにより駆動されるオルタネータの発電制御は、近年、下記特許文献１にも見られるように、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニットにより行われるようになっている。詳細には、コントロールユニットにより、車両及びエンジンの運転状態、車載バッテリの電圧（蓄電量）、各種電気負荷の電源ＯＮ／ＯＦＦ等が検出ないし監視され、コントロールユニットは、それらの情報に基づいて、オルタネータの界磁コイルを流れる界磁電流を調整（断続）するＩＣ（電圧）レギュレータをデューティ制御するようになっている。

かかるデューティ制御は、通常、前記車両及びエンジンの運転状態等に基づいて、目標発電電圧が設定され、オルタネータの発電電圧がその目標発電電圧となるように、前記ＩＣレギュレータに前記目標発電電圧に対応するデューティを持つ制御信号を供給するようになっている。この制御信号のデューティ（以下、制御デューティと称す）は、オルタネータが１回転するのに要する時間あたりのＯＦＦ時間の比率（ＯＦＦ時間／１回転所要時間）であらわされ、例えば、オルタネータの目標発電電圧が、低電圧（例えば、１２．５Ｖ）と高電圧（例えば、１４．５Ｖ）の２つに設定されているなら、目標発電電圧が低電圧（例えば、１２．５Ｖ）時には、制御デューティが１００％とされ、高電圧（例えば、１４．５Ｖ）時には、制御デューティが０％とされ、目標発電電圧がそれらの間に段階的ないし連続的に設定されている場合は、制御デューティも段階的ないし連続的に設定される。

ところで、エンジン始動直後のバッテリはクランキング（放電）による充電不足の状態にある。このため、自力回転可能となる完爆後からオルタネータの発電電圧が増加（エンジン負荷が増加）するので、必然的に燃料噴射量が増えてＨＣ排出量も増える。そこで、特に、冷機始動時にはオルタネータの発電を停止または抑制することでエンジン負荷を低減し、燃料噴射量の減量によるＨＣ排出量の低減を図ることができる。

また、冷機始動時にオルタネータの発電量を抑制することにより、始動後のエンジンへの負荷増加を抑制し、クランキング後の回転数上昇のもたつきやアイドル目標回転数への収束性を向上させることができる。

さらに、オルタネータ発電負荷の軽減による燃費の向上は、オルタネータの目標発電電圧が低い領域（低発電モード領域）をできるだけ広くしつつバッテリの充放電収支を成立させる必要があるため、車両の電力系に所定以上の電気負荷が入ったときには、オルタネータの発電を停止させたり抑制したりしない方がよい。

特開平８ー７９９８１号公報

一方、最近、大気汚染等の環境破壊を防止することを主目的として、エンジン（内燃機関）搭載車両については、排出ガス規制に加えて、車載部品の劣化・故障を検出して表示するＯＢＤ（Onboard Diagnostics：車載式故障診断）システムの導入が進められている。ＯＢＤシステムは、排出ガス対策装置の異常（突発的故障）を検知・監視し、異常発生時に警報表示して運転者に知らせるとともに、その故障内容を記憶保持する装置であり、現在は、各種センサ等について電気回路の断線を検知する簡易なＯＢＤシステムの装着が義務付けられているところだが、今後ますます排出ガス規制が強化され、排出ガス浄化低減技術等もさらに進化することが予想されることから、各種センサ情報から車両の排出ガスレベルを診断するような高度なＯＢＤシステムを装着し、故障を確実かつ早期に検出することが必要となる。そのため、前記オルタネータ及びその制御系についてもその劣化・故障を確実かつ早期に検出する診断システムを構築することが要望されている。

この場合、特に、前記した如くに、排気エミッション性能、始動性、燃費等の向上を図るべく、始動時や燃料カットからの燃料復帰時等、車両及びエンジンの運転状態が所定の条件を満たすとき、オルタネータの発電を停止ないし抑制するようになし、また、車両の電力系に電気負荷が入ったときには、前記発電停止ないし抑制を禁止するようにした場合等においても、オルタネータ及びその制御系の劣化・故障を確実かつ早期に検出することが望まれる。

また、前記特許文献１には、目標発電電圧と実発電電圧とを常に比較し、その結果として演算される制御信号の補正値を監視することでオルタネータの異常判定を行う方法が開示されているが、この方法だけでは、異常判定の正確性が不充分であるとともに、診断範囲が限られているので、別の観点からもオルタネータ及びその制御系を診断することのできるオルタネータ制御診断装置が望まれるところである。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、排気エミッション性能、始動性、燃費等の向上を図り得るようにオルタネータの発電制御を行うようにしたもとでも、オルタネータ及びその制御系の劣化・故障を確実かつ早期に検出することのできるオルタネータ制御診断装置を提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明に係るオルタネータ制御診断装置の一つは、車両に搭載されてエンジンにより駆動されるオルタネータの発電制御を行うオルタネータ制御手段と、前記オルタネータ及びその制御系を診断する診断手段とを具備し、前記オルタネータ制御手段は、前記車両及びエンジンの運転状態、車載バッテリの電圧、各種電気負荷の電源ＯＮ／ＯＦＦ等を検出ないし監視するとともに、それらの状態に基づいて、前記オルタネータの目標発電電圧を２つ以上設定し、前記オルタネータの発電電圧が前記目標発電電圧となるように前記オルタネータに制御信号を供給するようにされ、前記診断手段は、前記オルタネータの発電電圧が変化し始めた後における、エンジン負荷をあらわすスロットル開度、吸入空気量、吸気圧等のうちの少なくとも一つ並びに前記バッテリ電圧のそれぞれの値と前記発電電圧変化前のそれぞれの値との差分を検出する差分検出手段と、前記オルタネータの発電電圧が変化し始めた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記発電電圧の変化量に応じて定められる判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定する異常判定手段と、を有していることを特徴としている。

前記オルタネータ制御手段は、好ましくは、始動時や燃料カットからの燃料復帰時等、前記車両及びエンジンの運転状態が所定の条件を満たすとき、前記オルタネータの発電を停止ないし抑制する発電停止抑制手段と、前記車両の電力系に所定以上の電気負荷が入っているときには、前記発電停止抑制動作を禁止する発電停止抑制禁止手段と、を備える。

好ましい態様では、前記オルタネータ制御手段は、発電制御モードとして、前記目標発電電圧が比較的高い通常発電モードと、前記目標発電電圧が比較的低い低発電モードとを選択的にとり得るようにされる。

また、前記オルタネータ制御手段は、好ましくは、始動時や燃料カットからの燃料復帰時等、前記車両及びエンジンの運転状態が所定の条件を満たすとき、前記発電制御モードが前記通常発電モードであっても前記低発電モードに切り換え、前記通常発電モード中に、前記車両の電力系に所定以上の電気負荷が入ったときには、前記所定の条件を満たしていても、前記低発電モードには切り換えないようにされる。

他の好ましい態様では、前記異常判定手段は、前記発電制御モードが前記通常発電モードから前記低発電モードに切り換えられた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定するようにされる。

別の好ましい態様では、前記異常判定手段は、前記発電制御モードが前記通常発電モードから前記低発電モードに切り換えられて、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えた後において、前記低発電モード中にも関わらず前記差分がそれぞれ前記判定値を超えなくなった場合、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定するようにされる。

他の好ましい態様では、前記異常判定手段は、前記発電制御モードが前記低発電モードから前記通常発電モードに切り換えられた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定するようにされる。

別の好ましい態様では、前記異常判定手段は、前記発電制御モードが前記低発電状態から前記通常発電状態に切り換えられて、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えた後において、前記通常発電状態中にも関わらず前記差分がそれぞれ前記判定値を超えなくなった場合、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定するようにされる。

前記異常判定手段は、好ましくは、前記差分が前記オルタネータの発電電圧の変化以外の影響を受けないように、車速、エンジン回転数、エンジン冷却水温、及び大気圧がそれぞれ一定範囲内に収まっているときにのみ、前記オルタネータ及びその制御系の異常判定を行うようにされる。

他の好ましい態様では、前記差圧検出手段は、前記差圧を検出する際に、前記制御手段から前記オルタネータに供給される制御信号のデューティが変化し始めた時点を前記オルタネータの発電電圧が変化し始めた時点とみなすようにされる。

他の好ましい態様では、前記オルタネータ制御手段は、前記車両及びエンジンの運転状態、車載バッテリの電圧、各種電気負荷の電源ＯＮ／ＯＦＦ等に基づいて、前記オルタネータの目標発電電圧を段階的もしくは連続的に設定するようにされる。

他の好ましい態様では、前記異常判定手段が前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定したとき、車両のインスツルメントパネル等に設けられた表示器及び／又はその他の外部警報装置にその旨の出力を行う異常時表示出力手段を備える。

他の好ましい態様では、前記異常判定手段が前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定した際の前記車両及びエンジンの運転状態や異常検出の履歴等の異常時情報を記憶する異常時情報記憶手段を備える。

他の好ましい態様では、前記異常時情報記憶手段に記憶された異常時情報を外部トリガ信号により出力する記憶情報出力手段を備える。

本発明に係るオルタネータ制御診断装置では、オルタネータの発電電圧が変化し始めた後における、エンジン負荷をあらわす吸入空気量や吸気圧及びバッテリ電圧のそれぞれの値と発電電圧変化前のそれぞれの値との差分を検出し、前記発電電圧が変化し始めた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記発電電圧の変化量に応じて定められる判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定するようにされるので、排気エミッション性能、始動性、燃費等の向上を図り得るようにオルタネータの発電制御を行うようにしたもとでも、オルタネータ及びその制御系の劣化・故障を確実かつ早期に検出することができ、高度なＯＢＤシステム装着義務付け等にも対応できる。

以下、本発明のオルタネータ制御診断装置の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係るオルタネータ制御診断装置の一実施形態をそれが適用された車載用エンジンと共に示す概略構成図である。

図１において、車両に搭載されたエンジン１０は、燃料噴射弁３や点火プラグ４を備えた通常の４サイクル内燃機関であり、そのクランクシャフト（出力軸）１３の回転駆動力は、ベルトプーリ式巻掛伝動機構１５等を介してオルタネータ２０に伝達され、これにより、オルタネータ２０がエンジン１０に比例した回転速度で駆動されて発電可能状態となる。オルタネータ２０の出力端子にはバッテリ２５の＋端子が接続されるとともに、電気負荷３０が接続されており、このオルタネータ１３によりバッテリ２５の充電が行われるとともに、オルタネータ２０の発電電流は、前記エンジン１０の燃料噴射弁３や点火プラグ（コイル）４等の恒常的に駆動される電気負荷に供給され、さらに、必要に応じてヘッドランプ、ワイパー、エアコン、ヒータ等の電気負荷３０（便宜的に一つだけが代表例示）に給電される。

そして、本実施形態のオルタネータ制御診断装置１には、マイクロコンピュータを内蔵するコントロールユニット（ＥＣＵ）１００が備えられている。コントロールユニット１００は、それ自体は周知のもので、CPU、ROM、RAM、ＩＯポート等を備えている。このコントロールユニット１００は、車両やエンジン１０の各部に配設されたセンサ類からの信号に基づき、車両やエンジン１０運転状態をあらわすパラメータであるエンジン回転数、エンジン冷却水温、吸入空気量、スロットル開度、ＩＧキースイッチ、吸気圧（吸気通路におけるスロットル弁下流の圧力）、バッテリ電圧、車速、各電気負荷のＯＮ／ＯＦＦ状態等を検出ないし監視する。

そして、コントロールユニット１００は、上記情報に基づき、エンジン１０の燃料噴射制御（空燃比制御や燃料カットー燃料復帰制御等を含む）、点火時期制御、アイドル回転数制御等に加えて、オルタネータ２０の発電制御及び診断等を行う。

次に、コントロールユニット１００が実行するオルタネータ２０の発電制御及び診断について説明する。

コントロールユニット１００は、図２に機能ブロック図で示されているように、オルタネータ制御手段１１０と、オルタネータ診断手段２００とを備えている。

オルタネータ制御手段１１０は、上述のように、車両及びエンジンの運転状態、車載バッテリの電圧（蓄電量）、各種電気負荷の電源ＯＮ／ＯＦＦ等を検出ないし監視し、それらの情報に基づいて、オルタネータの界磁コイルを流れる界磁電流を調整（断続）するＩＣレギュレータ２２をデューティ制御するものであり、次の手段を備えている。

すなわち、オルタネータ２０の目標発電電圧及び制御デューティを設定する目標発電電圧・制御デューティ設定手段１２０と、始動時や燃料カットからの燃料復帰時等、前記車両及びエンジンの運転状態が所定の条件を満たすとき、前記オルタネータ２０の発電を停止ないし抑制する指令を発する発電停止抑制手段１３０と、車両におけるオルタネータ２０やバッテリ２５からなる電力系に所定以上の電気負荷が入っているとき、つまり、前記電気負荷３０の一つ以上がＯＮ（電源投入）されて消費電力が所定以上となったときには、前記発電停止抑制動作を禁止する指令を発する発電停止抑制禁止手段１４０と、を備えている。

前記目標発電電圧・制御デューティ設定手段１２０は、オルタネータ２０の目標発電電圧を、通常時には、バッテリ２５の端子電圧より高い例えば１４．５Ｖに設定し、前記発電停止抑制手段１３０から発電停止抑制指令が来たときには、バッテリ２５の端子電圧に近い例えば１２．５Ｖに設定する。つまり、本実施形態では、発電制御モードとして、目標発電電圧が１４．５Ｖの通常発電モードと、目標発電電圧が１２．５Ｖの低発電モードとを選択的にとり得るようになっている。

そして、目標発電電圧・制御デューティ設定手段１２０は、オルタネータ２０の発電電圧がその目標発電電圧（１２、５Ｖ、１４．５Ｖ）となるように、前記オルタネータ２０のＩＣレギュレータ２２に前記目標発電電圧に対応するデューティを持つ制御信号を供給する。

制御信号のデューティ（制御デューティ）は、オルタネータ２０が１回転するのに要する時間あたりのＯＦＦ時間の比率（ＯＦＦ時間／１回転所要時間）であらわされ、ここでは、目標発電電圧が１４．５Ｖである通常発電モード時は、制御デューティが０％とされ、目標発電電圧が１２．５Ｖの低発電モード時には、制御デューティが１００％とされる。なお、モード切換時、つまり、通常発電モードから低発電モードへの過渡時、あるいは、低発電モードから通常発電モードへの過渡時には、必要に応じて制御デューティを０％から１００％へ、あるいは、１００％から０％へ段階的ないし連続的に変化させるようにしてもよい。また、目標発電電圧として、前記１２．５Ｖと１４．５Ｖの２つだけなく、それらの間に段階的ないし連続的に目標発電電圧を設定するようにしてもよく、この場合は、制御デューティも段階的ないし連続的に設定される。

前記発電停止抑制手段１３０は、例えば、図３（Ａ）に示される如くに、ＩＧキースイッチのＯＮ／ＯＦＦ状態やエンジン回転数、車速、エンジン冷却水温等に基づいて、冷機始動時及びそれに続くアイドル時と判断される場合には、発電停止抑制指令を目標発電電圧・制御デューティ設定手段１２０に送り、アイドルＯＮ→ＯＦＦになったときやクランキング後所定時間が経過したとき、発電停止抑制条件が不成立となり、前記発電停止抑制指令を解除する。

これにより、目標発電電圧・制御デューティ設定手段１２０によって、ＩＧ ＯＮ時点ＧａからアイドルＯＮ→ＯＦＦ時点Ｇｂまでは制御デューティ１００％の低発電モードとされてオルタネータ２０の発電電圧が１２．５Ｖに抑制され、時点Ｇｂから時点Ｇｃまでは、低発電モードから通常発電モードへの過渡時とされて制御デューティが１００％から０％に連続的に変化せしめられるとともに、オルタネータ２０の発電電圧が１２．５Ｖから１４．５Ｖへ連続的に変化せしめられ、時点Ｇｃ以後は、発電電圧が１４．５Ｖの通常発電モードとなる。

ここで、エンジン始動直後のバッテリ２５はクランキング（放電）による充電不足の状態にあり、このため、自力回転可能となる完爆後からオルタネータの発電電圧が増加（エンジン負荷が増加）するので、必然的に燃料噴射量が増えてＨＣ排出量も増えるが、上記のように、冷機始動時にはオルタネータ２０の発電を停止または抑制することにより、エンジン負荷が低減され、それに伴い燃料噴射量も減量されることからＨＣ排出量が低減され、排気エミッション性能の向上を図ることができる。

これに加え、冷機始動時にオルタネータ２０の発電量を抑制することにより、始動後のエンジンへの負荷増加を抑制し、クランキング後の回転数上昇のもたつきやアイドル目標回転数への収束性を向上させることもできる。

また、発電停止抑制手段１３０は、例えば、図３（Ｂ）に示される如くに、車速、エンジン回転数、スロットル開度等に基づいて、低発電モード中において車両が減速されて燃料カットが行われた場合、その燃料カット開始時点Ｊａから所定時間が経過した時点Ｊｂでもなお燃料カット状態が継続している場合には、発電停止抑制指令を解除する。これにより、時点Ｊｂにおいて低発電モードから通常発電モードへの切り換えが行われて制御デューティが１００％から０％に変化し、発電電圧が１２．５Ｖから１４．５Ｖへ変わる。その後、車速が０Ｋｍ／ｈ近傍になったとき（時点Ｊｃ）、燃料カットからの燃料復帰が行われ、この時点Ｊｃで発電停止抑制条件が成立し、通常発電モードから低発電モードへ切り換えられて制御デューティが０％から１００％にされ、発電電圧が１４．５Ｖから１２．５Ｖへ変わる。そして、時点Ｊｃから所定時間Ｔａが経過した時点Ｊｄにおいて発電停止抑制が解除され、低発電モードから通常発電モードへの切り換えが行われて制御デューティが１００％から０％に変化し、発電電圧が１２．５Ｖから１４．５Ｖへ変わる。

その後、通常発電モード中の時点Ｊｆにおいて、電気負荷３０（の一つ、例えばエアコン）の電源がＯＦＦからＯＮされると、発電停止抑制禁止条件が成立し、発電停止抑制禁止手段１４０から目標発電電圧・制御デューティ設定手段１２０に発電停止抑制禁止指令が送られる。したがって、時点Ｊｆ後は、前記時点Ｊａ〜Jｃと同様に、車両が減速されて時点Ｊｇで燃料カットが開始され、時点Ｊｉで燃料復帰が行われても、電気負荷の電源投入による発電停止抑制禁止条件が成立しているので、通常発電モードから低発電モードへの切り換えは行われない。

このように、減速燃料カット時には通常発電モードとし、燃料カットからの燃料復帰後の所定時間Ｔａは低発電モードとし、また、通常発電モード中に所定以上の電気負荷が入ったときには、その後、発電停止抑制条件が成立しても、発電停止抑制（低発電モードへの切り換え）を禁止することにより、オルタネータの発電負荷の軽減による燃費の向上を図ることができるとともに、オルタネータの目標発電電圧が低い領域（低発電モード領域）を可及的に広くしつつバッテリの充放電収支を成立させることができる。

一方、前記オルタネータ診断手段２００は、所定周期で取り込まれる吸入空気量（又はスロットル開度）及び吸気圧とバッテリ電圧とに基づいて、前記オルタネータ２０の発電電圧が変化し始めた後におけるそれらの値と前記発電電圧変化前のそれらの値との差分を検出する差分検出手段２１０と、前記オルタネータ２０の発電電圧が変化し始めた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記発電電圧の変化量（ここでは、１４．５Ｖー１２．５Ｖ＝２Ｖ）に応じて定められる判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定する異常判定手段２２０と、この異常判定手段２２０が前記オルタネータ２０及びその制御系が異常であると判定したとき、車両のインスツルメントパネル等に設けられた表示器２６０（及び／又はその他の外部警報装置）にその旨の出力を行う異常時表示出力手段２３０と、前記異常判定手段２２０が前記オルタネータ２０及びその制御系が異常であると判定した際の前記車両及びエンジンの運転状態や異常検出の履歴等の異常時情報を記憶する異常時情報記憶手段２４０と、この異常時情報記憶手段２４０に記憶された異常時情報を外部トリガ信号により出力する記憶情報出力手段２５０とを備える。

より詳細には、図４に示される如くに、前記差分検出手段２１０は、制御デューティが変化し始めた時点Ｋａをオルタネータ２０の発電電圧が変化し始めた時点とみなし、前記時点Ｋａでの吸入空気量（又はスロットル開度）、吸気圧（絶対圧）、及びバッテリ電圧のそれぞれの値と、時点Ｋａ後の吸入空気量（又はスロットル開度）、吸気圧（絶対圧）、及びバッテリ電圧のそれぞれの値との差分を所定の周期で求め、前記異常判定手段２２０は、前記吸入空気量（又はスロットル開度）の差分ΔＱ、前記吸気圧（絶対圧）の差分ΔＳ、及び前記バッテリ電圧の差分ΔＢが全て、図４の実線で示される如くに、時点Ｋａから所定時間Ｔｂが経過するまでに、それぞれについて設定されている判定値Ｑａと−Ｑｂ、Ｓａと−Ｓａ、Ｂａと−Ｂａを越えない場合に、前記オルタネータ２０及びその制御系が異常であると判定するようにされる。

すなわち、発電制御モードが通常発電モードから低発電モードに切り換わるか、逆に低発電モードから通常発電モードに切り換りわったとき、オルタネータ２０の発電電圧が変化（エンジンへの負荷も変化）するので、それに伴い、各部が正常であれば、前記吸入空気量（又はスロットル開度）、吸気圧（絶対圧）、及びバッテリ電圧のいずれか一つないし全部が変化してその差分ΔＱ、ΔＳ、ΔＢが前記判定値を越えるはずである（図５において仮想線で示されている）ので、前記吸入空気量（又はスロットル開度）、吸気圧（絶対圧）、及びバッテリ電圧の全ての差分ΔＱ、ΔＳ、ΔＢが前記判定値を越えない場合は、オルタネータ２０及びその制御系が異常であると判定するのである。

ただし、前記異常判定手段２２０は、前記差分ΔＱ、ΔＳ、ΔＢが前記オルタネータの発電電圧の変化以外の影響を受けないように、車速、エンジン回転数、エンジン冷却水温、及び大気圧がそれぞれ一定範囲内に収まっているときにのみ、前記異常判定を行うようにされる。したがって、異常判定は、図３（Ｂ）における時点Ｊｃ以後の所定時間内等に行われることになる。

なお、前記異常判定手段２２０は、前記発電制御モードが前記通常発電モードから前記低発電モードに切り換えられた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定するようにされているが、それに加えて、前記発電制御モードが前記通常発電モードから前記低発電モードに切り換えられて、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えた後において、前記低発電モード中にも関わらず前記差分がそれぞれ前記判定値を超えなくなった場合にも、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定するようにしてもよく、同様に、前記発電制御モードが前記低発電モードから前記通常発電モードに切り換えられた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定することに加えて、前記発電制御モードが前記低発電状態から前記通常発電状態に切り換えられて、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えた後において、前記通常発電状態中にも関わらず前記差分がそれぞれ前記判定値を超えなくなった場合、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定するようにしてもよい。

次に、コントロールユニット１００が実行するオルタネータ制御診断ルーチンの一例を図５のフローチャートに示す。

このルーチンでは、まず、ステップＳ５１において車両及びエンジンの運転状態をあらわすパラメータであるエンジン回転数、吸入空気量（又はスロットル開度）、吸気圧、車速等と、バッテリ電圧やＩＧキースイッチや電気負荷のＯＮ／ＯＦＦ状態を取り込み、続くステップＳ５２において低発電モードへの切換条件（発電停止抑制条件）が成立した否かを判断し、Noの場合はステップＳ５３に進み、Yesの場合はステップＳ５５に進む。

ステップＳ５５では、通常発電モードから低発電モードに切り換えるべく、制御デューティを０％から１００％に変更してステップＳ５６に進む。

一方、ステップＳ５３では、通常発電モードへの切換条件（発電停止抑制解除条件並びに発電停止抑制禁止条件）が成立した否かを判断し、Noの場合は元に戻り、Yesの場合は、ステップＳ５５において、低発電モードから通常発電モードに切り換えるべく、制御デューティを１００％から０％に変更してステップＳ５６に進む。

ステップＳ５６では、吸入空気量（又はスロットル開度）、吸気圧（絶対圧）、及びバッテリ電圧の前記差分ΔＱ、ΔＳ、ΔＢを検出し、続くステップ５７において、車速、エンジン回転数、エンジン冷却水温、及び大気圧がそれぞれ一定範囲内に収まっているか否かを判断し、Noの場合は異常判定を行うことなく元に戻り、Yesの場合はステップＳ５８に進む。

ステップＳ５８では、前記差分ΔＱ、ΔＳ、ΔＢが全て、発電電圧が変化し始めた時点（制御デューティが変化し始めた時点）から所定時間Ｔｂが経過するまでに、それぞれについて設定されている判定値Ｑａと−Ｑｂ、Ｓａと−Ｓａ、Ｂａと−Ｂａを越えないか否かを判断し、Noの場合（越えた場合）は元に戻り、Yesの場合（越えた場合）は、続くステップ５９においてオルタネータ２０及びその制御系が異常であると判定して、表示器２６０（及び／又はその他の外部警報装置）にその旨の出力を行うとともに、異常であると判定した際の車両及びエンジンの運転状態や異常検出の履歴等の異常時情報を不揮発メモリ等（異常時情報記憶手段２４０）記憶して元に戻る。

以上のように、本実施形態のオルタネータ制御診断装置１では、オルタネータ２０の発電電圧が変化し始めた後における、エンジン負荷をあらわす吸入空気量や吸気圧及びバッテリ電圧のそれぞれの値と発電電圧変化前のそれぞれの値との差分を検出し、前記発電電圧が変化し始めた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記発電電圧の変化量に応じて定められる判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定するようにされるので、排気エミッション性能、始動性、燃費等の向上を図り得るようにオルタネータの発電制御を行うようにしたもとでも、オルタネータ及びその制御系の劣化・故障を確実かつ早期に検出することができ、高度なＯＢＤシステム装着義務付け等にも対応できる。

本発明に係るオルタネータ制御診断装置の一実施形態をそれが適用された車載用エンジンと共に示す概略構成図。 図１に示されるコントロールユニットが実行するオルタネータ制御診断内容を示す機能ブロック図。 オルタネータ制御の動作説明に供される図で、（Ａ）は冷機始動時における制御量等の変化の一例を示すタイムチャート、（Ｂ）は燃料カットー燃料復帰時における制御量等の変化の一例を示すタイムチャート。 異常判定方法の説明に供されるタイムチャート。 コントロールユニットが実行するオルタネータ制御診断ルーチンの一例を示すフローチャート。

符号の説明

１ ：オルタネータ制御診断装置
３ ：燃料噴射弁
４ ：点火プラグ
１０ ：エンジン
１３ ：クランクシャフト
２０ ：オルタネータ
２２ ：ＩＣレギュレータ
２５ ：車載バッテリ
１００：コントロールユニット（ＥＣＵ）
１１０：オルタネータ制御手段
１２０：目標発電電圧・制御デューティ設定手段
１３０：発電停止抑制手段
１４０：発電停止抑制禁止手段
２００：オルタネータ診断手段
２１０：差分検出手段
２２０：異常判定手段
２３０：異常時表示出力手段
２４０：異常時情報記憶手段
２５０：記憶情報出力手段

Claims (14)

1. 車両に搭載されてエンジンにより駆動されるオルタネータの発電制御を行うオルタネータ制御手段と、前記オルタネータ及びその制御系を診断する診断手段とを具備したオルタネータ制御診断装置であって、
   前記オルタネータ制御手段は、前記車両及びエンジンの運転状態、車載バッテリの電圧、各種電気負荷の電源ＯＮ／ＯＦＦ等を検出ないし監視するとともに、それらの状態に基づいて、前記オルタネータの目標発電電圧を２つ以上設定し、前記オルタネータの発電電圧が前記目標発電電圧となるように前記オルタネータに制御信号を供給するようにされ、
   前記診断手段は、前記オルタネータの発電電圧が変化し始めた後における、エンジン負荷をあらわすスロットル開度、吸入空気量、吸気圧等のうちの少なくとも一つ並びに前記バッテリ電圧のそれぞれの値と前記発電電圧変化前のそれぞれの値との差分を検出する差分検出手段と、前記オルタネータの発電電圧が変化し始めた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記発電電圧の変化量に応じて定められる判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定する異常判定手段と、を有していることを特徴とするオルタネータ制御診断装置。
2. 前記オルタネータ制御手段は、始動時や燃料カットからの燃料復帰時等、前記車両及びエンジンの運転状態が所定の条件を満たすとき、前記オルタネータの発電を停止ないし抑制する発電停止抑制手段と、前記車両の電力系に所定以上の電気負荷が入っているときには、前記発電停止抑制動作を禁止する発電停止抑制禁止手段と、を備えていることを特徴とする請求項１に記載のオルタネータ制御診断装置。
3. 前記オルタネータ制御手段は、発電制御モードとして、前記目標発電電圧が比較的高い通常発電モードと、前記目標発電電圧が比較的低い低発電モードとを選択的にとり得るようにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載のオルタネータ制御診断装置。
4. 前記オルタネータ制御手段は、始動時や燃料カットからの燃料復帰時等、前記車両及びエンジンの運転状態が所定の条件を満たすとき、前記発電制御モードが前記通常発電モードであっても前記低発電モードに切り換え、前記通常発電モード中に、前記車両の電力系に所定以上の電気負荷が入ったときには、前記所定の条件を満たしていても、前記低発電モードには切り換えないことを特徴とする請求項３に記載のオルタネータ制御診断装置。
5. 前記異常判定手段は、前記発電制御モードが前記通常発電モードから前記低発電モードに切り換えられた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定することを特徴とする請求項３又は４に記載のオルタネータ制御診断装置。
6. 前記異常判定手段は、前記発電制御モードが前記通常発電モードから前記低発電モードに切り換えられて、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えた後において、前記低発電モード中にも関わらず前記差分がそれぞれ前記判定値を超えなくなった場合、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定することを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のオルタネータ制御診断装置。
7. 前記異常判定手段は、前記発電制御モードが前記低発電モードから前記通常発電モードに切り換えられた後の所定期間内に、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えない場合に、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定することを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載のオルタネータ制御診断装置。
8. 前記異常判定手段は、前記発電制御モードが前記低発電状態から前記通常発電状態に切り換えられて、前記差分がそれぞれ前記判定値を越えた後において、前記通常発電状態中にも関わらず前記差分がそれぞれ前記判定値を超えなくなった場合、前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定することを特徴とする請求項３から７のいずれか一項に記載のオルタネータ制御診断装置。
9. 前記異常判定手段は、前記差分が前記オルタネータの発電電圧の変化以外の影響を受けないように、車速、エンジン回転数、エンジン冷却水温、及び大気圧がそれぞれ一定範囲内に収まっているときにのみ、前記オルタネータ及びその制御系の異常判定を行うことを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のオルタネータ制御診断装置。
10. 前記差圧検出手段は、前記差圧を検出する際に、前記制御手段から前記オルタネータに供給される制御信号のデューティが変化し始めた時点を前記オルタネータの発電電圧が変化し始めた時点とみなすことを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のオルタネータ制御診断装置。
11. 前記オルタネータ制御手段は、前記車両及びエンジンの運転状態、車載バッテリの電圧、各種電気負荷の電源ＯＮ／ＯＦＦ等に基づいて、前記オルタネータの目標発電電圧を段階的もしくは連続的に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のオルタネータ制御診断装置。
12. 前記異常判定手段が前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定したとき、車両のインスツルメントパネル等に設けられた表示器及び／又はその他の外部警報装置にその旨の出力を行う異常時表示出力手段を備えていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載のオルタネータ制御診断装置。
13. 前記異常判定手段が前記オルタネータ及びその制御系が異常であると判定した際の前記車両及びエンジンの運転状態や異常検出の履歴等の異常時情報を記憶する異常時情報記憶手段を備えていることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のオルタネータ制御診断装置。
14. 前記異常時情報記憶手段に記憶された異常時情報を外部トリガ信号により出力する記憶情報出力手段を備えていることを特徴とする請求項１２に記載のオルタネータ制御診断装置。

Images