JP2010178531A - Power generation controller for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンの出力によって発電するオルタネータの出力を、車速等の車両状態に基づいて調整する車両用発電装置に関する。 The present invention relates to a vehicular power generation apparatus that adjusts an output of an alternator that generates electric power according to an output of an engine based on a vehicle state such as a vehicle speed.
従来、車両には、エンジンの出力によって発電するオルタネータが搭載され、オルタネータによってバッテリその他の車載機器に電力供給がなされている。このオルタネータは、一般的に、内部のICレギュレータ等において設定される調整電圧を変更することにより、発電電圧を変更することが可能な構成となっている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a vehicle is equipped with an alternator that generates electric power by the output of an engine, and power is supplied to a battery and other in-vehicle devices by the alternator. This alternator is generally configured such that the generated voltage can be changed by changing an adjustment voltage set in an internal IC regulator or the like.
オルタネータの調整電圧の制御は、車両停止時や加速時、定速走行時等に調整電圧を低く設定してオルタネータの発電抑制を行ない(以下、このような場面を低出力時と称する)、減速時等に調整電圧を高く設定して発電促進を行なう(以下、このような場面を高出力時と称する)と、オルタネータの発電によるエンジン負荷を低減し、エンジンの低燃費化を図ることができる。 The alternator adjustment voltage is controlled by setting the adjustment voltage low when the vehicle is stopped, accelerating, running at a constant speed, etc. to suppress power generation of the alternator (hereinafter, this situation is referred to as low output), and deceleration If the adjustment voltage is set to a high value at some time and power generation is promoted (hereinafter such a scene is referred to as high output), the engine load due to the power generation of the alternator can be reduced, and the fuel consumption of the engine can be reduced. .
そして、低出力時においては、例えばバッテリの充電率SOC(State Of Charge)とSOCの目標値(例えば、90[%]程度)との差分に基づいてオルタネータ調整電圧を設定することが考えられる(次式(1)参照)。式中、Vregはオルタネータ調整電圧であり、Vminは下限電圧(例えば、12.5[V]程度)であり、K1は比例定数であり、SOCtargetはSOCの目標値であり、SOCnewはSOCの最新値である。 At the time of low output, for example, it is conceivable to set the alternator adjustment voltage based on the difference between the state of charge (SOC) of the battery and the target value of SOC (for example, about 90 [%]) ( (See the following formula (1)). In the formula, Vreg is an alternator adjustment voltage, Vmin is a lower limit voltage (for example, about 12.5 [V]), K1 is a proportional constant, SOCtarget is a target value of SOC, and SOCnew is the latest SOC value. Value.
Vreg=Vmin+K1(SOCtarget−SOCnew) …(1) Vreg = Vmin + K1 (SOCtarget-SOCnew) (1)
このような制御は、具体的に実施されている(例えば、非特許文献1参照)。 Such control is specifically implemented (for example, refer nonpatent literature 1).
また、より簡易な制御として、高出力時と低出力時で、それぞれオルタネータ調整電圧を一定値に設定することも考えられる。この場合、高出力時においてはVreg=Vmax(例えば、14.5[V]程度)とし、低出力時においてはVreg=Vmin(例えば、12.5[V]程度)とする。但し、エンジン始動後の一定時間(例えば、5[min]程度)はVreg=Vmaxとし、Vreg=Vminの状態が一定時間(例えば、5[min]程度)継続した後も、Vreg=Vmaxとする等してよい。 Further, as a simpler control, it is conceivable to set the alternator adjustment voltage to a constant value at high output and low output, respectively. In this case, Vreg = Vmax (for example, about 14.5 [V]) at high output, and Vreg = Vmin (for example, about 12.5 [V]) at low output. However, Vreg = Vmax is set for a certain time after the engine is started (for example, about 5 [min]), and Vreg = Vmax is maintained even after the state of Vreg = Vmin is continued for a certain time (for example, about 5 [min]). May be equal.
ところが、SOCを目標値と比較してオルタネータ調整電圧を決定する場合、SOCを算出するための電流センサ等が必須となり、その他、バッテリ温度等を加味した演算を行なう必要があるため、システムが複雑且つ高コストとなってしまう。従って、エコノミーカークラスの車両に搭載するのが困難な場合がある。 However, when the alternator adjustment voltage is determined by comparing the SOC with the target value, a current sensor or the like for calculating the SOC is essential, and in addition, it is necessary to perform an operation taking into account the battery temperature, etc. In addition, the cost becomes high. Accordingly, it may be difficult to install the vehicle in an economy car class.
そこで、電流センサを省略してSOCを演算しない装置が望まれる可能性が存在するが、上記の如く、高出力時と低出力時で、それぞれオルタネータ調整電圧を一定値に設定する場合、バッテリの充電状態とオルタネータ調整電圧が精度良く連動しないため、バッテリが過放電の状態となる可能性があり、バッテリ寿命が短くなったり、車両の再始動性が低下するおそれがある。 Therefore, there is a possibility that a device that does not calculate the SOC by omitting the current sensor exists. However, as described above, when the alternator adjustment voltage is set to a constant value at high output and low output, respectively, Since the state of charge and the alternator adjustment voltage do not link accurately, the battery may be in an overdischarged state, which may shorten the battery life or reduce the vehicle restartability.
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、簡易な構成により、オルタネータの出力を適切に制御することが可能な車両用発電制御装置を提供することを、主たる目的とする。 The present invention is for solving such problems, and a main object thereof is to provide a vehicle power generation control device capable of appropriately controlling the output of an alternator with a simple configuration.
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
車両に搭載され、バッテリを含む車載機器に電力供給するオルタネータと、
車速を含む車両状態を取得する車両状態取得手段と、
該車両状態取得手段により取得された車両状態に基づいて決定される前記オルタネータの高出力時と低出力時で、異なる基準を用いて前記オルタネータの調整電圧を決定する調整電圧決定手段と、
を備える車両用発電制御装置であって、
前記調整電圧決定手段は、前記オルタネータの低出力時において、所定時点を基準とする前記オルタネータの調整電圧と所定電圧との差分の積算値が大きくなるほど前記オルタネータの調整電圧が低くなり、該差分の積算値が小さくなるほど前記オルタネータの調整電圧が高くなる傾向で、前記オルタネータの調整電圧を決定することを特徴とする、
車両用発電制御装置である。
In order to achieve the above object, one embodiment of the present invention provides:
An alternator mounted on a vehicle and supplying power to an in-vehicle device including a battery;
Vehicle state acquisition means for acquiring a vehicle state including a vehicle speed;
Adjustment voltage determination means for determining the adjustment voltage of the alternator using different criteria at the time of high output and low output of the alternator determined based on the vehicle state acquired by the vehicle state acquisition means;
A vehicle power generation control device comprising:
The adjustment voltage determining means, when the output of the alternator is low, the adjustment voltage of the alternator decreases as the integrated value of the difference between the adjustment voltage of the alternator relative to a predetermined time point and the predetermined voltage increases. The adjustment voltage of the alternator tends to increase as the integrated value decreases, and the adjustment voltage of the alternator is determined.
This is a vehicle power generation control device.
この本発明の一態様によれば、所定時点を基準とするオルタネータの調整電圧と所定電圧との差分の積算値が大きくなるほどオルタネータの調整電圧が低くなり、差分の積算値が小さくなるほどオルタネータの調整電圧が高くなる傾向でオルタネータの調整電圧を決定するため、オルタネータの調整電圧が低い状態が継続した後にはその調整電圧が高くなり、オルタネータの調整電圧が高い状態が継続した後にはその調整電圧が低くなるようにオルタネータが制御される。この結果、バッテリの充電状態とオルタネータの調整電圧が精度良く連動することとなり、バッテリの保護や車両の再始動性の向上を図ることができる。また、電流センサを必要とせず、複雑なSOCの演算等が不要であるため、システムを簡易且つ低コストにすることができる。従って、エコノミーカークラスの車両に搭載するのが容易である。 According to this aspect of the invention, the adjustment voltage of the alternator decreases as the integrated value of the difference between the adjustment voltage of the alternator relative to the predetermined time point and the predetermined voltage increases, and the alternator adjustment decreases as the integrated value of the difference decreases. In order to determine the alternator adjustment voltage with a tendency to increase in voltage, the adjustment voltage increases after the alternator adjustment voltage continues to be low, and the adjustment voltage increases after the alternator adjustment voltage continues to be high. The alternator is controlled to be low. As a result, the state of charge of the battery and the adjustment voltage of the alternator are accurately linked, and the battery can be protected and the restartability of the vehicle can be improved. Further, since a current sensor is not required and complicated SOC calculation or the like is unnecessary, the system can be simplified and reduced in cost. Therefore, it can be easily mounted on an economy car class vehicle.
以上より、簡易な構成により、オルタネータの出力を適切に制御することができる。 As described above, the output of the alternator can be appropriately controlled with a simple configuration.
本発明の一態様において、
前記所定電圧は、前記バッテリの満充電時における開放電圧であるものとすると、好適である。
In one embodiment of the present invention,
The predetermined voltage is preferably an open-circuit voltage when the battery is fully charged.
本発明によれば、簡易な構成により、オルタネータの出力を適切に制御することが可能な車両用発電制御装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electric power generation control apparatus for vehicles which can control the output of an alternator appropriately by simple structure can be provided.
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の一実施例に係るについて説明する。図1は、本発明の一実施例に係る車両用発電制御装置1のシステム構成例である。車両用発電制御装置1は、主要な構成として、オルタネータ10と、車速センサ20と、発電制御ECU(Electronic Control Unit)30と、を備える。
The following describes one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a system configuration example of a vehicle power
オルタネータ10は、エンジンの出力によって発電し、バッテリ40その他の車載機器に電力供給する。バッテリ40は、例えば、満充電時の開放電圧が12.8[V]程度の鉛蓄電池が用いられる。
The
オルタネータ10は、ステータとロータとの間の電磁誘導により三相交流電流を発生させる三相交流発電機、三相交流発電機の出力する三相交流電流を直流電流に変換する全波整流回路、上記ロータの電磁石(フィールドコイル)に供給する励磁電流を調節して三相交流発電機の発電電圧を制御するICレギュレーター等を内蔵する。
The
三相交流発電機のロータは、エンジンの出力軸であるクランクシャフトにベルトやプーリーを介して接続される。 The rotor of the three-phase AC generator is connected to a crankshaft that is an output shaft of the engine via a belt or a pulley.
ICレギュレーターに対する発電制御信号(例えば、電圧信号である)は、発電制御ECU30から入力される。ICレギュレーターは、三相交流発電機の発電電圧を、発電制御信号の電圧値と比較するコンパレータ、このコンパレータの出力に基づいてオン/オフするトランジスタ等を有する。
A power generation control signal (for example, a voltage signal) for the IC regulator is input from the power
三相交流発電機の発電電圧が発電制御信号の電圧値を下回っていると、トランジスタがオン信号を出力し、フィールドコイルに励磁電流が流れて起電力を生じ、三相交流発電機の発電電圧が上昇する。一方、三相交流発電機の発電電圧が発電制御信号の電圧値を上回っていると、トランジスタがオフ信号を出力し、フィールドコイルに励磁電流が流れなくなり、三相交流発電機の発電電圧が低下する。 If the generated voltage of the three-phase AC generator is lower than the voltage value of the power generation control signal, the transistor outputs an ON signal, an exciting current flows through the field coil to generate an electromotive force, and the generated voltage of the three-phase AC generator Rises. On the other hand, if the generated voltage of the three-phase AC generator exceeds the voltage value of the power generation control signal, the transistor outputs an off signal, the excitation current does not flow to the field coil, and the generated voltage of the three-phase AC generator decreases. To do.
車速センサ20は、例えば、車両の各車輪に取り付けられた車輪速センサとスキッドコントロールコンピューターからなり、車輪速センサが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピューターが車速矩形波パルス信号(車速信号)に変換して出力する。車輪速センサは、例えば、ゴムに磁性粉が充填されて円周方向に正極及び負極が交互に配置された磁気ロータと、磁気ロータの回転による磁界の変化を検出するアクティブセンサと、からなる。
The
発電制御ECU30は、例えば、CPU(Central Processing Unit)を中心としてROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターであり、その他、HDD(Hard Disc Drive)やDVD(Digital Versatile Disk)ドライブ、CD−R(Compact Disc-Recordable)ドライブ、EEPROM(Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)等の記憶装置やI/Oポート、タイマー、カウンター等を備える。ROMには、CPUが実行するプログラムやデータが格納されている。発電制御ECU40は、エンジン制御用ECUやバッテリ制御用ECU等、車両が備える他の制御装置に統合されても構わない。
The power
また、発電制御ECU30は、車速センサ20の出力に基づいてオルタネータ10の出力を高出力にするか、低出力にするかを決定する。具体的には、例えば、エンジン始動から一定時間(例えば、5[min]程度)、及び減速時(車速センサ20の出力する車速信号の示す値が減少中である時)にオルタネータ10の出力を高出力にする。一方、車両の停車時、加速時、及び定速走行時には、オルタネータ10の出力を低出力にする。係る制御によって、オルタネータ10の発電によるエンジン負荷を低減し、エンジンの低燃費化を図ることができる。なお、高出力と低出力の決定手法はこれに限らず、アクセル開度やシフト位置等を加味して高出力にするか低出力にするかを決定してもよい。
Further, the power
発電制御ECU30は、オルタネータ10の出力を高出力にすると決定した高出力時においては、オルタネータ10の調整電圧Vreg=Vmax(例えば、14.5[V]程度)と決定する。
The power
一方、オルタネータ10の出力を低出力にすると決定した低出力時においては、例えば、上記エンジン始動から一定時間経過した所定時点を基準とするオルタネータ10の調整電圧Vregと、所定電圧Voとの差分の積算値(充放電積算値)が大きくなるほどオルタネータ10の調整電圧Vregが低くなり、充放電積算値が小さくなるほどオルタネータ10の調整電圧Vregが高くなる傾向で、オルタネータ10の調整電圧Vregを決定する。
On the other hand, at the time of low output when the output of the
ここで、上記所定電圧Voは、バッテリ40の満充電時における開放電圧が用いられると好適である。
Here, it is preferable that the predetermined voltage Vo is an open-circuit voltage when the
発電制御ECU30は、所定時点を基準とした充放電積算値{∫(Vreg−Vo)dt}を所定周期(例えば、数[ms]毎)に計算する。そして、以下の式(2)〜(4)に従って、オルタネータ10の調整電圧Vregを決定する。
The power
∫(Vreg−Vo)dt≧A → Vreg=Vmin …(2)
A>∫(Vreg−Vo)dt≧B → Vreg=Vmin−K2・{A−∫(Vreg−Vo)dt}…(3)
B>∫(Vreg−Vo)dt → Vreg=Vmax …(4)
∫ (Vreg−Vo) dt ≧ A → Vreg = Vmin (2)
A> ∫ (Vreg−Vo) dt ≧ B → Vreg = Vmin−K2 · {A−∫ (Vreg−Vo) dt} (3)
B> ∫ (Vreg−Vo) dt → Vreg = Vmax (4)
ここで、A及びBは判定基準値である(A>B)。また、K2は充放電積算値の変化に対するVregの傾きを示す値であり、{(Vmax−Vmin)/(A−B)}に等しい。 Here, A and B are determination reference values (A> B). K2 is a value indicating the slope of Vreg with respect to the change of the charge / discharge integrated value, and is equal to {(Vmax−Vmin) / (A−B)}.
この結果、充放電積算値とオルタネータ10の調整電圧Vregとの関係は、図2に示すような傾向を示す。この結果、オルタネータ10の調整電圧Vregが低い状態が継続した後には、オルタネータ10の調整電圧Vregが高くなり、オルタネータ10の調整電圧Vregが高い状態が継続した後には、オルタネータ10の調整電圧Vregが低くなるようにオルタネータ10が制御される。
As a result, the relationship between the charge / discharge integrated value and the adjustment voltage Vreg of the
図3は、発電制御ECU30が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、例えば所定周期毎に繰り返し実行され、エンジン停止時等に強制終了さる。
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of characteristic processing executed by the power
まず、内部タイマーの値等を参照し、エンジン始動から一定時間経過しているか否かを判定する(S100)。 First, referring to the value of the internal timer or the like, it is determined whether or not a certain time has elapsed since the engine was started (S100).
エンジン始動から一定時間経過していない場合は、一定時間未経過フラグをレジスタ等の一時記憶装置に設定する(S102)。そして、オルタネータ10の調整電圧VregをVmaxに決定し(S104)、本フローの1ルーチンを終了する。
If the fixed time has not elapsed since the engine start, the fixed time non-elapsed flag is set in a temporary storage device such as a register (S102). Then, the adjustment voltage Vreg of the
エンジン始動から一定時間経過していると判定した場合は、一定時間未経過フラグが設定されているか否かを判定する(S106)。一定時間未経過フラグが設定されている場合は、前回のフローから今回のフローに架けて一定時間が経過したと判断されるため、その時点の内部タイマー値をレジスタ等に記憶させて、充放電積算値{∫(Vreg−Vo)dt}の算出開始時点とし(S108)、一定時間未経過フラグを消去する(S110)。 If it is determined that a certain time has elapsed since the engine was started, it is determined whether a certain time non-elapsed flag is set (S106). If the fixed time non-elapsed flag is set, it is determined that the fixed time has passed from the previous flow to the current flow, so the internal timer value at that time is stored in a register, etc. to charge / discharge The calculation start time of the integrated value {V (Vreg−Vo) dt} is set (S108), and the fixed time non-elapsed flag is deleted (S110).
そして、充放電積算値{∫(Vreg−Vo)dt}を算出する(S112)。 Then, a charge / discharge integrated value {∫ (Vreg−Vo) dt} is calculated (S112).
次に、車速センサ20の出力を参照し、車両が減速中であるか否かを判定する(S114)。車両が減速中であると判定した場合は、オルタネータ10の調整電圧VregをVmaxに決定し(S104)、本フローの1ルーチンを終了する。
Next, with reference to the output of the
一方、車両が減速中でないと判定した場合(具体的には、停止中、加速中、定速走行中である場合が含まれる)は、S112において算出された充放電積算値{∫(Vreg−Vo)dt}を用いて、充放電積算値が大きくなるほどオルタネータ10の調整電圧Vregが低くなり、充放電積算値が小さくなるほどオルタネータ10の調整電圧Vregが高くなる傾向で、オルタネータ10の調整電圧Vregを決定し(S116)、本フローの1ルーチンを終了する。具体的には、例えば上式(2)〜(4)に従って、オルタネータ10の調整電圧Vregを決定する。
On the other hand, when it is determined that the vehicle is not decelerating (specifically, when the vehicle is stopping, accelerating, or traveling at a constant speed), the charge / discharge integrated value {∫ (Vreg− Vo) dt}, the adjustment voltage Vreg of the
係る処理によって、オルタネータ10の調整電圧Vregが低い状態が継続した後には、オルタネータ10の調整電圧Vregが高くなり、オルタネータ10の調整電圧Vregが高い状態が継続した後には、オルタネータ10の調整電圧Vregが低くなるようにオルタネータ10が制御される。この結果、バッテリ40の充電状態とオルタネータ10の調整電圧Vregが精度良く連動することとなり、バッテリ40の保護や車両の再始動性の向上を図ることができる。
By such processing, after the state where the adjustment voltage Vreg of the
また、本実施例に係る車両用発電制御装置1は電流センサを必要とせず、複雑なSOCの演算等が不要であるため、システムを簡易且つ低コストにすることができる。従って、エコノミーカークラスの車両に搭載するのが容易である。
Further, since the vehicle power
以上説明した本実施例の車両用発電制御装置1によれば、簡易な構成により、オルタネータ10の出力を適切に制御することができる。
According to the vehicle power
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。 The best mode for carrying out the present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. And substitutions can be added.
例えば、式(2)〜(4)、及び図2を用いて説明したオルタネータ10の調整電圧Vregの決定手法はあくまで一例であり、充放電積算値が大きくなるほどオルタネータ10の調整電圧Vregが低くなり、充放電積算値が小さくなるほどオルタネータ10の調整電圧Vregが高くなる傾向であれば、如何なる制御傾向を採用してもよい。例えば、調整電圧Vregが、VminからVmaxまで曲線状又は階段状に変化するものとしてもよい。
For example, the method for determining the adjustment voltage Vreg of the
また、充放電積算値の基準となる所定電圧Voとして、バッテリ40の満充電時における開放電圧とは異なる値を用いても構わない。
In addition, a value different from the open-circuit voltage when the
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。 The present invention can be used in the automobile manufacturing industry, the automobile parts manufacturing industry, and the like.
1 車両用充電制御装置
10 オルタネータ
20 車速センサ
30 発電制御ECU
40 バッテリ
DESCRIPTION OF
40 battery
Claims (2)
車速を含む車両状態を取得する車両状態取得手段と、
該車両状態取得手段により取得された車両状態に基づいて決定される前記オルタネータの高出力時と低出力時で、異なる基準を用いて前記オルタネータの調整電圧を決定する調整電圧決定手段と、
を備える車両用発電制御装置であって、
前記調整電圧決定手段は、前記オルタネータの低出力時において、所定時点を基準とする前記オルタネータの調整電圧と所定電圧との差分の積算値が大きくなるほど前記オルタネータの調整電圧が低くなり、該差分の積算値が小さくなるほど前記オルタネータの調整電圧が高くなる傾向で、前記オルタネータの調整電圧を決定することを特徴とする、
車両用発電制御装置。 An alternator mounted on a vehicle and supplying power to an in-vehicle device including a battery;
Vehicle state acquisition means for acquiring a vehicle state including a vehicle speed;
Adjustment voltage determination means for determining the adjustment voltage of the alternator using different criteria at the time of high output and low output of the alternator determined based on the vehicle state acquired by the vehicle state acquisition means;
A vehicle power generation control device comprising:
The adjustment voltage determining means, when the output of the alternator is low, the adjustment voltage of the alternator decreases as the integrated value of the difference between the adjustment voltage of the alternator relative to a predetermined time point and the predetermined voltage increases. The adjustment voltage of the alternator tends to increase as the integrated value decreases, and the adjustment voltage of the alternator is determined.
Vehicle power generation control device.
請求項1に記載の車両用発電制御装置。 The predetermined voltage is an open voltage when the battery is fully charged.
The vehicle power generation control device according to claim 1.
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