JP2013110937A

JP2013110937A - Control device for alternator

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Publication number: JP2013110937A
Application number: JP2011256394A
Authority: JP
Inventors: Kenta Sugiyama; 健太杉山; Shigeji Mori; 成示森; Masayuki Yamaguchi; 雅之山口; Makoto Abe; 真阿部; Tatsuya Shiba; 竜也司馬
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2011-11-24
Filing date: 2011-11-24
Publication date: 2013-06-06

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to more surely prevent a large drop in engine speed caused by increase in an electric load.SOLUTION: A control device for controlling a system which is mounted on a vehicle and performs power generation by driving an alternator 110 by transmitting engine revolution has a configuration characterized by: lowering an upper limit of fDUTY, which specifies voltage or power the alternator 110 generates and outputs, as compared with at normal times under the condition that a rate of drop in engine speed has exceeded a first threshold; and, after that, raising the upper limit of fDUTY again under the condition that the rate of drop in the engine speed has been close to 0.

Description

本発明は、車両に搭載され、エンジン回転を伝達することによりオルタネータを駆動し発電を行うシステムを制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that is mounted on a vehicle and controls a system that drives an alternator to generate power by transmitting engine rotation.

一般に自動車では、内燃機関の出力の一部を利用して発電を行い、その発電した電力をバッテリに充電するとともに、電子制御装置（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）、照明灯、エアコンディショナやラジエータを空冷するファンのモータ、オーディオ機器といった種々の電気負荷（電装系）に供給している。 In general, an automobile generates power using a part of the output of an internal combustion engine, charges the generated power to a battery, and air-cools an electronic control unit, an illumination lamp, an air conditioner, and a radiator. It is supplied to various electric loads (electrical systems) such as fan motors and audio equipment.

コースト走行時（車両の減速時、燃料カット走行時）や登坂時等のエンジン回転数が降下傾向にある状況の下、比較的電力消費の大きい電気負荷がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替えられると、必要な電力供給を行うべくオルタネータの出力電圧が引き上げられ、内燃機関に加わる機械負荷が急増するためにエンジン回転数が大きく落ち込んでしまう。 When an electric load that consumes a relatively large amount of power is switched from an OFF state to an ON state under conditions where the engine speed is decreasing, such as during coasting (when the vehicle is decelerating or fuel-cut) or when climbing a hill. The output voltage of the alternator is increased to supply the necessary power, and the mechanical load applied to the internal combustion engine increases rapidly, so that the engine speed drops significantly.

従来より、実測エンジン回転数に応じてオルタネータの発電電力を制限する（例えば、下記特許文献１を参照）ことや、実測エンジン回転数に応じてスロットル開度を調整することで電気負荷に対応できる発電能力を確保する（例えば、下記特許文献２を参照）ことが知られている。しかしながら、これらの手法を採用したとしても、上に述べたようなエンジン回転数の落ち込みを完全に回避することはできなかった。 Conventionally, it is possible to respond to an electric load by limiting the generated power of the alternator according to the actually measured engine speed (see, for example, Patent Document 1 below) or adjusting the throttle opening according to the actually measured engine speed. It is known to secure power generation capacity (see, for example, Patent Document 2 below). However, even if these methods are employed, it has not been possible to completely avoid the engine speed drop described above.

特開平１１−１９１９０３号公報JP 11-191903 A

本発明は、電気負荷の増大に起因したエンジン回転数の大幅な落ち込みをより確実に予防できるようにすることを所期の目的としている。 An object of the present invention is to make it possible to more reliably prevent a significant drop in engine speed due to an increase in electric load.

本発明に係るオルタネータの制御装置は、車両に搭載され、エンジン回転を伝達することによりオルタネータを駆動し発電を行うシステムを制御するものであって、エンジン回転数の降下速度が第一の閾値を超えたことを条件として、オルタネータが発電し出力する電圧若しくは電力の上限を平時と比較して引き下げ、その後、エンジン回転数の降下速度が０近傍となったことを条件として、またはエンジン回転数の上昇速度（回転数の単位時間あたり増加量）が第二の閾値を超えたことを条件として、オルタネータが発電し出力する電圧若しくは電力の上限を再び引き上げることを特徴とする。 An alternator control device according to the present invention controls a system that is mounted on a vehicle and drives an alternator by transmitting engine rotation to generate electric power, and the rate of decrease in engine rotation speed has a first threshold value. The upper limit of the voltage or power generated and output by the alternator is reduced as compared with normal conditions on the condition that the engine speed has been exceeded, and then the decrease speed of the engine speed is close to 0, or the engine speed The upper limit of the voltage or power that is generated and output by the alternator is increased again on condition that the rising speed (increase amount per unit time of the rotation speed) exceeds the second threshold value.

本発明によれば、電気負荷の増大に起因したエンジン回転数の大幅な落ち込みをより確実に予防することができる。 According to the present invention, it is possible to more reliably prevent a significant drop in engine speed due to an increase in electric load.

本発明の一実施形態における内燃機関の構成を示す図。The figure which shows the structure of the internal combustion engine in one Embodiment of this invention. 同実施形態におけるオルタネータの制御装置を示す回路図。The circuit diagram which shows the control apparatus of the alternator in the embodiment. 同実施形態の制御装置によるオルタネータのｆＤＵＴＹの制御例を示すタイミングチャート。The timing chart which shows the example of control of fDUTY of the alternator by the control apparatus of the embodiment.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に一気筒の構成を概略的に示した内燃機関は、自動車に搭載されるものである。内燃機関の吸気系１には、アクセルペダルの踏込量に応じて開閉するスロットルバルブ（特に、電子スロットルバルブ）１１を設けており、スロットルバルブ１１の下流にはサージタンク１３を一体に有する吸気マニホルド１２を取り付けている。サージタンク１３には、吸気管内圧力（過給圧または吸気負圧）を検出する圧力センサを配している。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The internal combustion engine schematically showing the configuration of one cylinder in FIG. 1 is mounted on an automobile. The intake system 1 of the internal combustion engine is provided with a throttle valve (especially an electronic throttle valve) 11 that opens and closes according to the amount of depression of the accelerator pedal, and an intake manifold that integrally has a surge tank 13 downstream of the throttle valve 11. 12 is attached. The surge tank 13 is provided with a pressure sensor for detecting the intake pipe pressure (supercharging pressure or intake negative pressure).

排気系５には、排気マニホルド５１を取り付け、排出ガス浄化用の三元触媒５２を装着している。そして、触媒５２の上流にフロントＯ₂センサを、下流にリアＯ₂センサを、それぞれ配している。Ｏ₂センサは、排出ガスに接触して反応することにより、排出ガス中の酸素濃度に応じた電圧信号を出力する。 An exhaust manifold 51 is attached to the exhaust system 5 and a three-way catalyst 52 for exhaust gas purification is attached. A front O ₂ sensor is disposed upstream of the catalyst 52 and a rear O ₂ sensor is disposed downstream. The O ₂ sensor outputs a voltage signal corresponding to the oxygen concentration in the exhaust gas by reacting in contact with the exhaust gas.

吸気系１と排気系５との間には、ＥＧＲ装置６を介設する。ＥＧＲ装置６は、始端が排気マニホルド５１に連通し終端がサージタンク１３に連通する外部ＥＧＲ通路６１と、ＥＧＲ通路６１上に設けた外部ＥＧＲバルブ６２とを要素としてなる。ＥＧＲバルブ６２を開放すれば、排出ガスを排気系５から吸気系１へと還流して吸気に混合する外部ＥＧＲを実現できる。 An EGR device 6 is interposed between the intake system 1 and the exhaust system 5. The EGR device 6 includes an external EGR passage 61 having a start end communicating with the exhaust manifold 51 and a terminal end communicating with the surge tank 13, and an external EGR valve 62 provided on the EGR passage 61. If the EGR valve 62 is opened, an external EGR that recirculates the exhaust gas from the exhaust system 5 to the intake system 1 and mixes it with the intake air can be realized.

気筒２上部に形成される燃焼室の天井部（シリンダヘッド）には、吸気バルブ２１、排気バルブ２２、インジェクタ３及び点火プラグ２３を設ける。 An intake valve 21, an exhaust valve 22, an injector 3, and a spark plug 23 are provided on the ceiling portion (cylinder head) of the combustion chamber formed in the upper part of the cylinder 2.

内燃機関及び自動変速機の運転制御を司るＥＣＵ４は、中央演算装置４１、記憶装置４２、入力インタフェース４３、出力インタフェース４４等を有するマイクロコンピュータシステムである。 The ECU 4 that controls operation of the internal combustion engine and the automatic transmission is a microcomputer system having a central processing unit 41, a storage device 42, an input interface 43, an output interface 44, and the like.

入力インタフェース４３には、吸気管内圧力を検出する圧力センサから出力される吸気圧信号ａ、クランク軸の回転速度及びエンジン回転数を検出する回転数センサから出力される回転数信号ｂ、車速を検出する車速センサから出力される車速信号ｃ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ１１の開度（いわば、機関の要求負荷）を検出するアクセル開度センサから出力されるアクセル開度信号ｄ、シフトレバーの位置（シフトレンジ）を検出するシフトポジションスイッチから出力されるシフトポジション信号ｅ、冷却水温を検出する水温センサから出力される水温信号ｆ、吸気カム軸９１の端部にあるタイミングセンサから出力されるクランク角度信号及び気筒判別用信号ｇ、排気カム軸９２の端部にあるタイミングセンサから所定クランク角度の回転毎に出力される排気カム信号ｈ、フロントＯ₂センサから出力される上流側空燃比信号ｉ、リアＯ₂センサから出力される下流側空燃比信号ｊ、ノッキングの発生状況を検出するノックセンサから出力されるノッキング信号ｋ等が入力される。 The input interface 43 detects the intake pressure signal a output from the pressure sensor that detects the pressure in the intake pipe, the rotational speed signal b output from the rotational speed sensor that detects the rotational speed of the crankshaft and the engine rotational speed, and the vehicle speed. The vehicle speed signal c output from the vehicle speed sensor, the accelerator pedal depression amount, or the accelerator opening signal d output from the accelerator opening sensor that detects the opening of the throttle valve 11 (ie, the required load of the engine), a shift lever A shift position signal e output from a shift position switch that detects the position (shift range) of the engine, a water temperature signal f output from a water temperature sensor that detects the cooling water temperature, and a timing sensor at the end of the intake camshaft 91. Crank angle signal and cylinder discrimination signal g, timing sensor at the end of the exhaust camshaft 92 Exhaust cam signal h which is output every rotation of a predetermined crank angle, the upstream-side air-fuel ratio signal i output from the front O ₂ sensor, downstream air-fuel ratio signal j outputted from the rear O ₂ sensor, a knocking occurs A knocking signal k or the like output from the knock sensor to be detected is input.

出力インタフェース４４からは、インジェクタ３に対して燃料噴射信号ｎ、点火プラグ８に対して点火信号ｍ、ＥＧＲバルブ６２に対してＥＧＲバルブ開度信号ｏ、トルクコンバータ（図示せず）のロックアップクラッチに対してロックアップ信号ｐ等を出力する。 From the output interface 44, a fuel injection signal n for the injector 3, an ignition signal m for the spark plug 8, an EGR valve opening signal o for the EGR valve 62, and a lock-up clutch for a torque converter (not shown). Output a lockup signal p and the like.

中央演算装置４１は、記憶装置４２に予め格納されているプログラムを解釈、実行して、内燃機関の燃料噴射量や点火時期、ＥＧＲガスの還流量（吸気のＥＧＲ率）、変速比等の制御を遂行する。 The central processing unit 41 interprets and executes a program stored in advance in the storage device 42, and controls the fuel injection amount and ignition timing of the internal combustion engine, the EGR gas recirculation amount (intake EGR rate), the gear ratio, and the like. Carry out.

ＥＣＵ４は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ、ｊ、ｋを入力インタフェース４３を介して取得し、現状の吸気量及び吸気のＥＧＲ率を推定して、それらに基づいて制御入力である燃料噴射量、燃料噴射タイミング、点火タイミング、ＥＧＲバルブ６２の開度（ＥＧＲステップ数）、自動変速比の変速比及びトルクコンバータにおけるロックアップの要否等を演算する。そして、演算した制御入力に対応した制御信号ｍ、ｎ、ｏ、ｐを、出力インタフェース４４を介して印加する。この制御入力の算定手法は、既知の内燃機関の運転制御と同様とすることができるので、ここでは説明を割愛する。 The ECU 4 obtains various information a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, and k necessary for operation control of the internal combustion engine via the input interface 43, and obtains the current intake air amount and intake air. The EGR rate of the engine is estimated, and based on these, the fuel injection amount, the fuel injection timing, the ignition timing, the opening degree of the EGR valve 62 (number of EGR steps), the gear ratio of the automatic gear ratio, and the lock in the torque converter The necessity of up is calculated. Then, control signals m, n, o, and p corresponding to the calculated control input are applied via the output interface 44. Since the calculation method of this control input can be the same as the operation control of the known internal combustion engine, the description is omitted here.

発電システムに関して述べる。オルタネータ１１０は、ベルト及びプーリを要素とする巻掛伝動機構等を介して内燃機関のクランク軸に接続しており、クランク軸の回転に従動して回転し発電する。図２に、発電システムの等価回路を示す。オルタネータ１１０は、ステータに巻回されたステータコイル１１１と、ステータの内側に配置され回転するロータに巻回されたフィールドコイル１１２とを有する。ステータコイル１１１は三相コイルであり、三相交流の誘起電流を発電する。この誘起電流は、整流器１１３によって直流電流とした上でバッテリ１２０に蓄電する。 The power generation system will be described. The alternator 110 is connected to the crankshaft of the internal combustion engine via a winding transmission mechanism having a belt and a pulley as elements, and rotates to generate electric power following the rotation of the crankshaft. FIG. 2 shows an equivalent circuit of the power generation system. Alternator 110 includes a stator coil 111 wound around a stator and a field coil 112 wound around a rotor that is disposed inside the stator and rotates. The stator coil 111 is a three-phase coil, and generates a three-phase alternating current. This induced current is converted into a direct current by the rectifier 113 and then stored in the battery 120.

本実施形態のオルタネータ１１０の制御装置は、フィールドコイル１１２への通電のＤＵＴＹ比であるｆＤＵＴＹを操作することを通じて、オルタネータ１１０が発電し出力する電圧若しくは電力の大きさを少なくともＨＩ電位とＬＯ電位との二段階に切り替えることが可能なレギュレータ１３０と、オルタネータ１１０の発電電圧若しくは電力をＨＩとするかＬＯとするかを指令する信号ｑをレギュレータ１３０に入力可能な制御部たるＥＣＵ４とを具備してなる。 The control device of the alternator 110 according to the present embodiment operates the fDUTY, which is a DUTY ratio of energization to the field coil 112, to generate at least the HI potential and the LO potential by generating or outputting the voltage or power output by the alternator 110. A regulator 130 that can be switched in two stages, and an ECU 4 that is a control unit that can input a signal q that instructs whether the generated voltage or power of the alternator 110 is set to HI or LO to the regulator 130. Become.

オルタネータ１１０が発電し出力する電圧の大きさを制御するレギュレータ１３０は、オルタネータ１１０に付帯するＩＣ式のもので、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ等に代表されるパワーデバイス（電力用半導体素子）を用いた切替回路１３１を介してフィールドコイル１１２に通電する。そして、パワーデバイスのスイッチ動作により、フィールドコイル１１２への通電をＯＮ／ＯＦＦする。オルタネータ１１０の出力電圧、即ちステータコイル１１１に誘起される電圧は、フィールドコイル１１２を流れるフィールド電流のＤＵＴＹ比即ちｆＤＵＴＹに比例して大きくなる。レギュレータ１３０の電圧制御回路１３２は、ＥＣＵ４からオルタネータ１１０の出力電圧を指令する信号ｑを受け付け、その指令された出力電圧を実現するようにｆＤＵＴＹを調節するＰＷＭ制御を行う。 The regulator 130 that controls the magnitude of the voltage generated and output by the alternator 110 is an IC type attached to the alternator 110 and uses a power device (power semiconductor element) represented by a power transistor, a power MOSFET, and the like. The field coil 112 is energized via the switching circuit 131. And the energization to the field coil 112 is turned ON / OFF by the switching operation of the power device. The output voltage of the alternator 110, that is, the voltage induced in the stator coil 111 increases in proportion to the DUTY ratio of the field current flowing through the field coil 112, that is, fDUTY. The voltage control circuit 132 of the regulator 130 receives a signal q commanding the output voltage of the alternator 110 from the ECU 4 and performs PWM control for adjusting fDUTY so as to realize the commanded output voltage.

上記のＰＷＭ制御により、オルタネータ１１０が発電し出力する電圧、ひいてはオルタネータ１１０の発電電力を増減させることができる。オルタネータ１１０による発電量、即ちバッテリ１２０への充電量及び／または種々の電気負荷（照明灯、エアコンディショナやラジエータを空冷するファンのモータ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム、その他）への給電量は、ｆＤＵＴＹが高いほど増加し、ｆＤＵＴＹが低いほど減少する。 By the PWM control described above, the voltage generated and output by the alternator 110, and thus the generated power of the alternator 110 can be increased or decreased. The amount of power generated by the alternator 110, that is, the amount of charge to the battery 120 and / or the amount of electric power supplied to various electric loads (illuminating lamps, fan motors for cooling air conditioners and radiators, audio equipment, car navigation systems, etc.) , Increases as fDUTY increases, and decreases as fDUTY decreases.

広汎に普及している車両用オルタネータ１１０のレギュレータ１３０では、オルタネータ１１０の出力電圧を二段階、例えば１４．５Ｖまたは１２．８Ｖに切り替えることができる。この場合のＥＣＵ４は、レギュレータ１３０に対し、オルタネータ１１０の出力電圧をＨＩ電位＝１４．５Ｖとするか、ＬＯ電位＝１２．８Ｖとするかを指令する信号ｑを入力する。 In the widely used regulator 130 of the alternator 110 for vehicles, the output voltage of the alternator 110 can be switched to two stages, for example, 14.5V or 12.8V. In this case, the ECU 4 inputs to the regulator 130 a signal q that instructs whether the output voltage of the alternator 110 is HI potential = 14.5V or LO potential = 12.8V.

なお、レギュレータ１３０として、オルタネータ１１０の出力電圧を所定範囲、例えば１２Ｖ〜１５．５Ｖの間で連続的に変えることのできるリニアレギュレータを採用することもできる。この場合のＥＣＵ４は、レギュレータ１３０に対し、オルタネータ１１０の出力電圧を上記範囲内の何れの値にするかを指令する信号ｑを入力する。以降の説明では、比較的高位の電圧値をＨＩ電位、比較的低位の電圧値をＬＯ電位と呼称するが、その具体的な数値は一意に限定されない。ＬＯ電位は、バッテリ１２０の電圧以下またはバッテリ１２０の電圧に近い低電圧に定めることが望ましい。バッテリ１２０電圧はバッテリ１２０の充電状態等に応じて上下するものの、通常は所定電圧、例えば１２Ｖ以上である。 As the regulator 130, a linear regulator capable of continuously changing the output voltage of the alternator 110 within a predetermined range, for example, between 12V and 15.5V may be employed. In this case, the ECU 4 inputs a signal q that instructs the regulator 130 to set the output voltage of the alternator 110 to any value within the above range. In the following description, a relatively high voltage value is referred to as a HI potential, and a relatively low voltage value is referred to as a LO potential. However, specific numerical values are not uniquely limited. The LO potential is desirably set to a voltage lower than the voltage of the battery 120 or a low voltage close to the voltage of the battery 120. Although the battery 120 voltage varies depending on the state of charge of the battery 120 and the like, it is usually a predetermined voltage, for example, 12 V or more.

オルタネータ１１０は内燃機関のクランク軸から回転駆動力の供給を受けて発電するものであるから、内燃機関から見ればオルタネータ１１０は機械負荷となる。当然ながら、その機械負荷は、オルタネータ１１０による発電量が大きいほど大きくなる。 Since the alternator 110 generates electric power by receiving supply of rotational driving force from the crankshaft of the internal combustion engine, the alternator 110 becomes a mechanical load when viewed from the internal combustion engine. Of course, the mechanical load increases as the amount of power generated by the alternator 110 increases.

より具体的に述べると、オルタネータ１１０の出力電圧がバッテリ１２０の電圧を超越するとき、バッテリ１２０が充電され、かつオルタネータ１１０から電気負荷に電力が供給される。つまり、オルタネータ１１０がクランク軸の回転のエネルギを費やして電気エネルギを生成する仕事をする。バッテリ１２０への充電量及び電気負荷への給電量は、オルタネータ１１０の出力電圧とバッテリ１２０電圧との電位差に依存する。 More specifically, when the output voltage of the alternator 110 exceeds the voltage of the battery 120, the battery 120 is charged and power is supplied from the alternator 110 to the electric load. That is, the alternator 110 spends the energy of rotation of the crankshaft to generate electric energy. The amount of charge to the battery 120 and the amount of power supplied to the electric load depend on the potential difference between the output voltage of the alternator 110 and the battery 120 voltage.

逆に、オルタネータ１１０の出力電圧がバッテリ１２０電圧に満たないか、バッテリ１２０電圧に近いときには、バッテリ１２０が充電されず、またオルタネータ１１０からは電気負荷に電力が供給されない（バッテリ１２０から電気負荷に電力供給されることはある）。つまり、オルタネータ１１０が仕事をしない、またはオルタネータ１１０がする仕事が小さくなる。 Conversely, when the output voltage of the alternator 110 is less than or close to the battery 120 voltage, the battery 120 is not charged, and no power is supplied from the alternator 110 to the electric load (from the battery 120 to the electric load). May be powered). That is, the alternator 110 does not work or the work that the alternator 110 does becomes smaller.

要するに、ＥＣＵ４からレギュレータ１３０にＨＩ電位を指令するとエンジン回転に対するオルタネータ１１０の機械負荷が増し、ＬＯ電位を指令するとエンジン回転に対するオルタネータ１１０の機械負荷が減る。 In short, when the HI potential is commanded from the ECU 4 to the regulator 130, the mechanical load of the alternator 110 with respect to engine rotation increases, and when the LO potential is commanded, the mechanical load of the alternator 110 with respect to engine rotation decreases.

オルタネータ１１０の発電量に係わる目標ｆＤＵＴＹは、基本的に、車速が低いほど少なく、車速が高いほど多くする。車速が十分に高い領域では、オルタネータ１１０の発電に起因するエンジン回転の減速は問題とならず、発電量を制限する必要は乏しい。また、車速が低い領域では、トルクコンバータにおけるロックアップが解除されるため、目標ｆＤＵＴＹを高くしても車両（の車軸）が急制動されることはない。故に、トルクコンバータのロックアップが開始される車速の近傍、ロックアップが開始される車速よりも若干低い車速の領域において、目標ｆＤＵＴＹを最も低く設定する。 Basically, the target fDUTY related to the power generation amount of the alternator 110 decreases as the vehicle speed decreases and increases as the vehicle speed increases. In a region where the vehicle speed is sufficiently high, deceleration of the engine rotation caused by the power generation of the alternator 110 is not a problem, and there is little need to limit the power generation amount. Further, in the region where the vehicle speed is low, the lock-up in the torque converter is released, so even if the target fDUTY is increased, the vehicle (the axle) is not suddenly braked. Therefore, the target fDUTY is set to be the lowest in the vicinity of the vehicle speed at which the lock-up of the torque converter is started and in the region of the vehicle speed that is slightly lower than the vehicle speed at which the lock-up is started.

目標ｆＤＵＴＹに影響を与える要素は、車速だけではない。内燃機関及び／または変速機の温度も、目標ｆＤＵＴＹを定める上で無視できない。内燃機関の温度を示唆する冷却水温や、変速機の温度を示唆する変速機（及び、トルクコンバータ）の作動油温が低い状況では、元来エンジン回転に対する機械負荷が高いと言える。状況如何によらずエンジンブレーキ力を一定に保つには、冷却水温及び／または作動油温が低いほど、目標ｆＤＵＴＹを低く補正する必要がある。 The vehicle speed is not the only factor that affects the target fDUTY. The temperature of the internal combustion engine and / or the transmission cannot be ignored in determining the target fDUTY. In a situation where the coolant temperature indicating the temperature of the internal combustion engine and the hydraulic oil temperature of the transmission (and torque converter) indicating the temperature of the transmission are low, it can be said that the mechanical load with respect to the engine rotation is originally high. In order to keep the engine braking force constant regardless of the situation, it is necessary to correct the target fDUTY to be lower as the coolant temperature and / or the hydraulic oil temperature is lower.

加えて、バッテリ１２０の充電状態や電気負荷の稼働状況も、目標ｆＤＵＴＹに影響を与える。バッテリ１２０があまり充電されていない、または電気負荷の消費電力が大きいような状況では、エンジンブレーキ力が強化されることを容認してもオルタネータ１１０による発電量を増加させた方がよい。よって、バッテリ１２０電圧が低い場合や電気負荷の稼働数が多い（または、消費電力が多い）場合には、バッテリ１２０電圧が高い場合や電気負荷の稼働数が少ない（または、消費電力が少ない）場合と比べて、目標ｆＤＵＴＹを高く補正する。 In addition, the state of charge of the battery 120 and the operating status of the electrical load also affect the target fDUTY. In a situation where the battery 120 is not charged so much or the electric power consumption of the electric load is large, it is better to increase the amount of power generated by the alternator 110 even if the engine braking force is allowed to be strengthened. Therefore, when the battery 120 voltage is low or the number of operating electric loads is large (or power consumption is high), when the battery 120 voltage is high or the number of operating electric loads is small (or low power consumption). Compared to the case, the target fDUTY is corrected to be higher.

総じて、ＥＣＵ４は、車速、冷却水温、作動油温、バッテリ１２０電圧及び電気負荷等を参照して、目標ｆＤＵＴＹを決定する。 In general, the ECU 4 determines the target fDUTY by referring to the vehicle speed, the coolant temperature, the hydraulic oil temperature, the battery 120 voltage, the electric load, and the like.

しかしながら、コースト走行時や登坂時等のエンジン回転数が降下傾向にある状況の下で、比較的電力消費の大きい電気負荷がＯＦＦ状態からＯＮ状態へと切り替えられた場合、増大した電気負荷に見合った電力供給を行うべく目標ｆＤＵＴＹが引き上げられる結果、内燃機関に加わる機械負荷が急増してエンジン回転数が大きく落ち込んでしまうおそれがある。 However, when an electric load that consumes a relatively large amount of power is switched from the OFF state to the ON state under conditions where the engine speed is decreasing, such as during coasting or climbing, it is commensurate with the increased electric load. As a result, the target fDUTY is increased to supply power, and as a result, the mechanical load applied to the internal combustion engine increases rapidly, and the engine speed may drop significantly.

そこで、本実施形態では、必要に応じて目標ｆＤＵＴＹに上限を設けることとしている。 Therefore, in this embodiment, an upper limit is set for the target fDUTY as necessary.

目標ｆＤＵＴＹの上限となるガード値は、エンジン回転数の減速度に応じて設定する。即ち、図３（図中、目標ｆＤＵＴＹを細い実線で示し、上限ガード値を太い破線で示している）に例示するように、ＥＣＵ４は、エンジン回転数が所定以下であり、なおかつエンジン回転数の降下速度（回転数の単位時間あたり減少量）が第一の閾値を超えている場合において、目標ｆＤＵＴＹの上限ガード値を、それ以外の場合と比較して引き下げる。 The guard value that is the upper limit of the target fDUTY is set according to the deceleration of the engine speed. That is, as illustrated in FIG. 3 (in the figure, the target fDUTY is indicated by a thin solid line and the upper limit guard value is indicated by a thick broken line), the ECU 4 has an engine speed that is equal to or lower than a predetermined value and the engine speed. When the descending speed (the amount of decrease in the number of revolutions per unit time) exceeds the first threshold, the upper limit guard value of the target fDUTY is reduced compared to the other cases.

その後、エンジン回転数が落ち着き、その降下速度が０近傍となった場合には、引き下げていた目標ｆＤＵＴＹの上限ガード値を元の値まで引き上げる。なお、エンジン回転数の降下速度が０近傍となったことを条件とする替わりに、エンジン回転数が再上昇を始めてその上昇速度（回転数の単位時間あたり増加量）が第二の閾値を超えたことを条件として、引き下げていた上限ガード値を元の値に引き上げるようにしてもよい。ここに言う第二の閾値は、前記第一の閾値とは異なる。 Thereafter, when the engine speed has settled and the descending speed has become close to 0, the lower limit upper limit guard value of the target fDUTY is raised to the original value. Instead of the condition that the engine speed decreases near zero, the engine speed starts to increase again, and the engine speed increases (increase per unit time) exceeds the second threshold. As a condition, the lower limit guard value that has been lowered may be raised to the original value. The second threshold mentioned here is different from the first threshold.

上限ガード値を元の値に引き上げる際には、その上限ガード値を時間経過に伴って徐々に上昇させるか、または目標ｆＤＵＴＹを時間経過に伴って徐々に上昇させることが望ましい。これは、オルタネータ１１０の発電量が急に増大してエンジン回転数がハンチングすることを抑止する意図である。上限ガード値を徐々に上昇させるときの上昇速度（上限ガード値の単位時間あたり増加量）、または目標ｆＤＵＴＹを徐々に上昇させるときの上昇速度（目標ｆＤＵＴＹの単位時間あたり増加量）は、エンジン回転数の上昇速度が大きいほど大きくする。 When the upper limit guard value is raised to the original value, it is desirable that the upper limit guard value is gradually increased as time elapses, or the target fDUTY is gradually increased as time elapses. This is intended to prevent the power generation amount of the alternator 110 from suddenly increasing and hunting the engine speed. The speed of increase when the upper limit guard value is gradually increased (the increase amount per unit time of the upper limit guard value) or the speed of increase when the target fDUTY is gradually increased (the increase amount per unit time of the target fDUTY) Increase as the rate of increase in number increases.

ＥＣＵ４は、車速や冷却水温、作動油温、バッテリ１２０電圧、電気負荷等に基づいて演算した目標ｆＤＵＴＹが上限ガード値を超えてしまうのであれば、目標ｆＤＵＴＹを上限ガード値に抑える。その上で、フィールド電流のＤＵＴＹ比を、目標ｆＤＵＴＹ比となるようにフィードバック制御する。 The ECU 4 suppresses the target fDUTY to the upper limit guard value if the target fDUTY calculated based on the vehicle speed, the coolant temperature, the hydraulic oil temperature, the battery 120 voltage, the electric load, or the like exceeds the upper limit guard value. Then, feedback control is performed so that the DUTY ratio of the field current becomes the target fDUTY ratio.

ＥＣＵ４は、検出回路１３３を介してフィールド電流の波形を検出し、実測ｆＤＵＴＹを算定する。図３に示しているように、検出回路１３３は、パワーデバイスに入力されるＰＷＭ制御電流の波形を観測することで間接的にフィールド電流の波形を検出し、その信号ｒをＥＣＵ４に送るものである。尤も、フィールドコイル１１２を流れる電流自体を直接観測して波形を検出し、その信号をＥＣＵ４に送るものとしても構わない。そして、ＥＣＵ４は、目標ｆＤＵＴＹと実測ｆＤＵＴＹとを反復的に比較し、両者の偏差が縮小するようにレギュレータ１３０に与える指令ｑを変化させることで、実測ｆＤＵＴＹを目標ｆＤＵＴＹへと追従させる。 The ECU 4 detects the waveform of the field current via the detection circuit 133 and calculates the actual measurement fDUTY. As shown in FIG. 3, the detection circuit 133 indirectly detects the waveform of the field current by observing the waveform of the PWM control current input to the power device, and sends the signal r to the ECU 4. is there. However, the current itself flowing through the field coil 112 may be directly observed to detect the waveform and send the signal to the ECU 4. Then, the ECU 4 repeatedly compares the target fDUTY with the actual measurement fDUTY, and changes the command q given to the regulator 130 so that the deviation between the two is reduced, thereby causing the actual measurement fDUTY to follow the target fDUTY.

本実施形態では、車両に搭載され、エンジン回転を伝達することによりオルタネータ１１０を駆動し発電を行うシステムを制御するものであって、エンジン回転数の降下速度が第一の閾値を超えたことを条件として、オルタネータ１１０が発電し出力する電圧若しくは電力（目標ｆＤＵＴＹ）の上限を平時と比較して引き下げ、その後、エンジン回転数の降下速度が０近傍となったことを条件として、またはエンジン回転数の上昇速度が第二の閾値を超えたことを条件として、オルタネータ１１０が発電し出力する電圧若しくは電力の上限を再び引き上げることを特徴とする制御装置を構成した。 In the present embodiment, the system is mounted on a vehicle and controls the system that generates power by driving the alternator 110 by transmitting the engine rotation, and the descent speed of the engine rotation speed exceeds the first threshold value. As a condition, the upper limit of the voltage or power (target fDUTY) generated and output by the alternator 110 is reduced compared with normal time, and then the engine speed decreases or the engine speed decreases. On the condition that the rising speed of the generator exceeds the second threshold value, the control device is configured to raise the upper limit of the voltage or power generated and output by the alternator 110 again.

本実施形態によれば、エンジン回転数が急落するおそれがある状況で、オルタネータ１１０の発電による機械負荷の増大に適正な制限をかけることができる。従って、エンジンストールに至るようなエンジン回転数の落ち込みを確実に防止することが可能となる。無論、エンジン回転数が安定し、または再び加速を始めた暁には、制限を解除してオルタネータ１１０の発電量を増大させ、電気負荷の要求に見合った電力を確保するのである。 According to the present embodiment, it is possible to appropriately limit the increase in the mechanical load due to the power generation by the alternator 110 in a situation where the engine speed may drop sharply. Therefore, it is possible to reliably prevent a drop in the engine speed that leads to an engine stall. Of course, when the engine speed is stabilized or acceleration starts again, the restriction is released to increase the amount of power generated by the alternator 110 to ensure electric power that meets the demand of the electric load.

加えて、オルタネータ１１０が発電し出力する電圧若しくは電力の上限を再び引き上げる際に、上限ガード値または目標ｆＤＵＴＹを時間経過に伴って徐々に上昇させるようにしたため、オルタネータ１１０の発電による機械負荷の急増を回避してエンジン回転数のハンチングを予防でき、ドライバビリティを維持することができる。 In addition, when the upper limit of the voltage or power generated and output by the alternator 110 is increased again, the upper limit guard value or the target fDUTY is gradually increased as time passes, so that the mechanical load is rapidly increased by the power generation of the alternator 110. By avoiding this, hunting of the engine speed can be prevented and drivability can be maintained.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。各部の具体的構成や処理の手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. Various modifications can be made to the specific configuration of each part, processing procedure, and the like without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両に搭載される内燃機関に付帯するオルタネータの制御に利用することができる。 The present invention can be used for controlling an alternator attached to an internal combustion engine mounted on a vehicle.

０…内燃機関
４…制御部（ＥＣＵ）
１１０…オルタネータ
１１２…フィールドコイル
１３０…レギュレータ 0 ... Internal combustion engine 4 ... Control unit (ECU)
110 ... Alternator 112 ... Field coil 130 ... Regulator

Claims

It is mounted on a vehicle and controls a system that generates power by driving an alternator by transmitting engine rotation,
Lowering the upper limit of the voltage or power that the alternator generates and outputs on the condition that the descent speed of the engine speed exceeds the first threshold value compared with normal time,
Thereafter, the upper limit of the voltage or power that the alternator generates and outputs on condition that the engine speed decrease speed is close to 0 or that the engine speed increase speed exceeds the second threshold. An alternator control device characterized by pulling up again.