JP3019389B2 - 車両用制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、エンジンのアイドル時にエンジンのアイド
ル回転速度を制御して、バッテリの充電容量を保つ車両
用制御装置に関する。

［従来の技術］ 発電機のレギュレータは、電気負荷の増大やバッテリ
充電容量の低下した場合、第４図の通電率と発電機出力
との関係からも明らかなように、励磁コイルの通電率を
増大させて発電力を大きくし、バッテリ上りを防ぐよう
に設けられている。逆に、電気負荷の減少やバッテリ充
電容量が多くなった場合は励磁コイルの通電率を減少さ
せて発電力を小さくし、バッテリの過充電を防ぐように
設けられている。

また、近年では、エンジンの燃費向上の目的で、車両
用制御装置が考案されている。この制御装置は、アイド
ル時に余分なエンジンの回転を抑えるものであり、限り
なく100％に近い通電率に制御することが望ましい。具
体的には、励磁コイルの通電率が目標の範囲より高く、
例えば100％となり、さらにバッテリからも電流が持ち
出される場合、アイドル回転速度を上昇して、発電機の
出力を増大させることにより、バッテリの過放電による
バッテリ上りを防止する。また、励磁コイルの通電率が
目標の範囲よりも低い場合は、アイドル回転速度を下降
して、余分なアイドル回転による燃費の悪化を防止する
ものである。

［発明が解決しようとする課題］ 従来技術の問題点を、第５図のタイムチャートを用い
て説明する。

従来の技術では、方向指示灯や間欠ワイパーなどの車
両の間欠電気負荷が作動すると、実線Ａに示すように、
間欠電気負荷がオンとオフとを周期的に繰り返す。

間欠電気負荷がオンすると、破線Ｄに示すように、レ
ギュレータが励磁コイルの通電率を上昇させ、間欠電気
負荷の電力消費によるバッテリ電圧の低下を阻止する。
励磁コイルの通電率が上昇し、通電率が目標の範囲より
も高くなると、破線Ｅに示すように、車両用アイドル回
転速度制御装置がアイドル回転速度を上昇し、励磁コイ
ルの通電率を目標範囲内にする。

逆に、間欠電気負荷がオフになると、破線Ｄに示すよ
うに、レギュレータが励磁コイルの通電率を下降させ、
バッテリの過充電を阻止する。励磁コイルの通電率の低
下により、通電率が目標の範囲よりも低くなると、破線
Ｅに示すように、車両用アイドル回転速度制御装置がア
イドル回転速度を下降し、励磁コイルの通電率を目標範
囲内にする。

そして、間欠電気負荷の作動時は、上記を繰り返す。
つまり、間欠電気負荷の作動時は、アイドル回転速度
が、間欠電気負荷のオン、オフする毎に大きく変動す
る。

なお、アイドル回転速度の変動幅が大きいと、エンジ
ン音の変化割合や、エンジン振動の変化割合が大きいた
め、車両乗員に不快感を与える問題点を有していた。

本発明の目的は、間欠電気負荷の作動時のアイドル回
転速度の変動を抑え、車両の居住性に優れた車両用制御
装置の提供にある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明の車両用制御装
置は、第１図に示す技術的手段を採用する。

本発明の制御装置は、エンジン２により駆動される車
両用発電機１と、この発電機１により充電されるバッテ
リ３と、車載され、前記発電機１または前記バッテリ３
の電力により間欠的に作動する間欠電気負荷４と、前記
発電機１の励磁コイル1aに流れる電流を断続するスイッ
チング素子5aと、前記スイッチング素子5aを断続して前
記スイッチング素子5aの通電率を変化させ、前記バッテ
リ３を所定電圧に保つレギュレータ５と、前記スイッチ
ング素子5aの通電率が第１の所定値以上の時、前記エン
ジン２のアイドル回転数を上昇させ、前記スイッチング
素子5aの通電率が前記第１の所定値より低く設定された
第２図の所定値以下の時、前記エンジン２のアイドル回
転数を低下させる回転速度可変手段６と、前記レギュレ
ータ５により前記スイッチング素子5aの通電率が増加さ
れるとき、前記スイッチング素子5aの通電率を漸増さ
せ、通電率を目標の通電率まで上昇させる時間を、前記
間欠電気負荷４のオン時間より長く設定した漸次変化手
段5bと、を具備するという手段を用いる。

〔作用〕

車両の間欠電気負荷が作動すると、間欠電気負荷のオ
ンとオフとの切り替わりにより、スイッチング素子の通
電率が変化する。具体的には、間欠電気負荷がオフから
オンに切り替わると、レギュレータは、電気負荷の消費
電力を供給するため、スイッチング素子の通電率を上昇
させ、電機子コイルの発電量を増大させる。このスイッ
チング素子の通電率を上昇させる際は、レギュレータの
漸次変化手段によって、通電率がしだいに増大する。そ
して、その通電率の変化速度は、通電率を目標の通電率
へ変化させる時間が、前記間欠電気負荷のオン時間より
長くなるように設定されている。

このため、間欠電気負荷がオンしても、励磁コイルの
通電率は次第に増加し、間欠電機負荷のオンが完了して
オフに切り替わる時点でも、通電率の増加量は少ない。
つまり、間欠電気負荷による通電率の変化幅は、漸次変
化手段を設けることにより小さくすることができ、レギ
ュレータの通電率に対応して変化させる回転速度可変手
段の出力変化も小さく、アイドル回転速度の変動幅を、
従来に比較して、少なくすることができる。

また、通電率が第１の所定値以下に設定される第２の
所定値以下になると、アイドル回転速度を下降させ、余
分なエンジンの回転を抑えるようにする。

［発明の効果］ 本発明は、上記の作用で示したように、間欠電気負荷
の作動時に、アイドル回転速度の変動幅を従来に比較し
て少なくすることができるため、間欠電気負荷の作動時
に発生するエンジン音やエンジン振動の変動が抑えられ
る。この結果、車両の居住性を向上させることができ
る。

［実施例］ 次に、本発明の車両用アイドル回転速度の制御装置
を、図に示す一実施例に基づき説明する。

（実施例の構成） 第２図ないし第５図は本発明の実施例を示すもので、
第２図は車両用アイドル回転速度の制御装置の概略ブロ
ック図を示す。

自動車は、各種の電気負荷10を備える。この電気負荷
10は、車幅灯や前照灯、ラジオなど、消費電力がほぼ一
定の電気負荷の他、方向指示灯や間欠ワイパーなど、消
費電力が周期的に変化する間欠電気負荷からなる。そし
て、自動車は、電気負荷10へ電力を供給するバッテリ11
を搭載している。このバッテリ11は、車両走行用エンジ
ン12によって駆動されて発電する発電機13によって充電
される。

発電機13は、通電されて磁界を形成する励磁コイル14
と、この励磁コイル14の発生する磁界の変化によって起
電力を発生する電機子コイル15とを備え、励磁コイル14
または電機子コイル15の一方がエンジン12によって回転
駆動される。なお、電機子コイル15の発生した交流電流
は、整流回路16によって直流に変換された後、電気負荷
10やバッテリ11へ出力される。

発電機13の発電量、つまり電機子コイル15の発電量
は、発電機13の回転駆動速度と、励磁コイル14の通電量
とによって決定される。この励磁コイル14の通電量は、
レギュレータ17によって制御される。

レギュレータ17は、励磁コイル14に供給される電流を
断続するスイッチング素子18を備える。本実施例のスイ
ッチング素子18は、FETやバイポーラトランジスタなど
の半導体を用いたもので、ゲートやベースの通電状態に
応じてON−OFFし、励磁コイル14に供給される電流を制
御している。

レギュレータ17は、バッテリ11の電圧を検出し、検出
したバッテリ電圧を基準電圧発生手段19で設定された基
準電圧と比較して、バッテリ電圧が基準電圧よりも低い
とスイッチング素子18の通電率を上昇させる信号を発生
する比較手段20を備える。比較手段20の通電率を上昇さ
せる信号は、漸次変化手段21に入力される。この漸次変
化手段21は、スイッチング素子18の通電率を次第に上昇
させるもので、比較手段20から通電率を上昇させる信号
を受け続けると、漸次変化手段21は、間欠電気負荷のオ
ン時間（例えば２秒以内）よりも長く設定された例えば
５秒間かけてスイッチング素子18の通電率をしだいに目
標の通電率に上昇させるものである。

なお、本実施例では、バッテリ電圧が基準電圧より上
昇し、比較手段20が通電率を上昇させる信号の発生を停
止すると、漸次変化手段21がスイッチング素子18の通電
率を瞬時に目標の通電率に下降させる例を示すが、しだ
いに通電率を下降させるように設けても良い。

また、自動車は、スイッチング素子18の通電率に応じ
て、エンジン12のアイドル回転速度を制御する車両用ア
イドル回転速度制御装置22を備える。この制御装置22
は、マイクロコンピュータを用いた制御回路23と、この
制御回路23の信号によってエンジン12のアイドル回転速
度を変化させる速度可変手段24とから構成されている。

制御回路23は、スイッチング素子18の通電率を検出
し、検出した通電率が、目標設定手段25によってあらか
じめ設定された目標範囲（例えば通電率70〜90％）内に
入っているか否かを判定する比較手段26を備える（第４
図参照）。この比較手段26は、検出された通電率が目標
範囲よりも高いときに、アイドル回転速度を上昇させる
信号を出力し、逆に検出された通電率が目標範囲よりも
低いときに、アイドル回転速度を下降させる信号を出力
する。

なお、制御回路23は、速度可変手段24に駆動信号を与
える駆動回路27を備えており、比較手段26の発生する出
力信号は、その駆動回路27へ出力される。

速度可変手段24は、電磁アクチュエータを用いて、エ
ンジン12の吸入空気量を変化させて、エンジン12のアイ
ドル回転速度を変化させる周知な構造のもので、電磁ア
クチュエータは、駆動回路27によって制御される。

次に、本実施例の比較手段26の作動の一例を、第３図
のフローチャートに基づき説明する。

初めに、ステップS1において、スロットル開度や車速
などから、エンジン12がアイドル状態であるか否かを判
断する。この判定結果がNOの場合はステップS1へ戻る。
また、判定結果がYESの場合は、ステップS2において、
スイッチング素子18の通電率を読込み、ステップS3にお
いて、スイッチング素子18の通電率が第１の所定値90％
よりも高いか否かの判断を行う。この判断結果がYESの
場合は、スイッチング素子18の通電率が目標範囲よりも
高いため、ステップS4において、アイドル回転速度を所
定量（例えば10rpm）上昇させる信号を駆動回路に出力
し、リターンする。

ステップS3の判定結果がNOの場合は、ステップS5にお
いて、スイッチング素子18の通電率が第２の所定値70％
よりも低いか否かの判断を行う。この判断結果がYESの
場合は、スイッチング素子18の通電率が目標範囲よりも
低いため、ステップS6において、アイドル回転速度を所
定量（例えば10rpm）下降させる信号を駆動回路に出力
し、リターンする。

ステップS5の判断結果がNOの場合は、スイッチング素
子18の通電率が目標範囲内であるため、アイドル回転速
度を変化させる必要は無く、そのままリターンする。

（実施例の作動） 上記に示した車両用アイドル回転速度制御装置22の作
動を、第５図のタイムチャートを用いて説明する。

ある間欠電気負荷が作動すると、実線Ａに示すよう
に、間欠電気負荷が２秒間オンし、２秒間オフする周期
を繰り返す。

間欠電気負荷のオンによって、バッテリ電圧が低下す
ると、レギュレータ17がスイッチング素子18の通電率を
高くする。このときの通電率の上昇率は、漸次変化手段
21によって抑えられている。このため、実線Ｂに示すよ
うに、間欠電気負荷がオンからオフに切り替わる時点に
おいても、目標の通電率の2/5ほどしか達しない。

逆に、間欠電気負荷がオン状態からオフ状態になる
と、バッテリ電圧が上昇し、レギュレータ17がスイッチ
ング素子18の通電率を低くして、励磁コイル14の通電率
を低くして発電機13の発電力を減少させ、バッテリ11の
過充電を防ぐ。

このスイッチング素子18の通電率が低くなった際は、
スイッチング素子18の通電率を目標の通電率まで低下さ
せる。

そして、間欠電気負荷の作動中は、上記を繰り返す。

一方、スイッチング素子18の通電率が高くなり、スイ
ッチング素子18の通電率が目標範囲よりも高くなると、
制御回路23が速度可変手段24によってアイドル回転速度
を上昇させるべき信号を与える。

スイッチング素子18の通電率が目標範囲よりも低くな
ると、制御回路23が速度可変手段24にアイドル回転速度
を下降させるべき信号を与え、アイドル回転速度が適切
な回転速度に低下する。

（実施例の効果） 本実施例は、上記の作動で示したように、間欠電気負
荷が作動して、オンとオフとを繰り返しても、スイッチ
ング素子の通電率がアイドルアップと判断される第１の
所定値に達するまでの時間を間欠負荷の御時間より長く
設定したため、アイドル回転速度は、大きく変動しな
い。この結果、従来に比較して間欠電気負荷の作動時に
発生するエンジン音やエンジン振動の変動が抑えられ、
車両の居住性が向上する。

なお、回転速度可変手段24やこの回転速度可変手段24
を制御する回路に、アイドル回転がハンチングするのを
防ぐ目的で、アイドル回転速度をしだいに変化させる手
段を設ける場合がある。しかるに、回転速度可変手段24
が、一般的に空気調和装置のアイドルアップ等を兼ね
る。回転速度可変手段24やこの回転速度可変手段24を制
御する回路に、本発明の漸次変化手段21に相当するアイ
ドル回転速度を間欠電気負荷のオン時間より長い時間か
けてしだいに上昇させる手段を設けると、アイドルアッ
プの応答性が悪くなる。アイドルアップの応答性が悪い
と、アイドル時に電気負荷が急増して、励磁コイルの通
電率が急に高くなって発電機の駆動トルクが急激に増大
した時に、アイドル回転速度が低下して、エンジンスト
ールを起こすという不都合が生じる。このため、回転速
度可変手段24やこの回転速度可変手段24を制御する回路
に、本発明の漸次変化手段21に相当するアイドル回転速
度を次第に上昇させる手段を設けることはできない。

また、実施例中に示した数値は説明のためのものであ
って、本発明が実施例の数値に限定されるものではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の概略を示すブロック図である。 第２図および第３図は実施例を示すもので、第２図は車
両用アイドル回転速度の制御装置の概略ブロック図、第
３図は制御回路の作動を示すフローチャート、第４図は
エンジン回転速度と励磁コイルの通電率とに対する発電
機出力の関係を示すグラフ、第５図は作動説明のための
タイムチャートである。 図中、1a…励磁コイル、1b…電機子コイル、１…発電
機、２…エンジン、３…バッテリ、４…間欠電気負荷、
5a…スイッチング素子、5b…漸次変化手段、５…レギュ
レータ、６…回転速度可変手段、７…制御回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−22600（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−203598（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89499（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−97399（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−89434（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−252931（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−137542（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−37347（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−10045（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 9/04 H02P 9/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより駆動される車両用発電機
   と、 該発電機により充電されるバッテリと、 車載され、前記発電機または前記バッテリの電力により
   間欠的に作動する間欠電気負荷と、 前記発電機の励磁コイルに流れる電流を断続するスイッ
   チング素子と、 前記スイッチング素子を断続して前記スイッチング素子
   の通電率を変化させ、前記バッテリを所定電圧に保つレ
   ギュレータと、 前記スイッチング素子の通電率が第１の所定値以上の
   時、前記エンジンのアイドル回転数を上昇させ、前記ス
   イッチング素子の通電率が前記第１の所定値より低く設
   定された第２の所定値以下の時、前記エンジンのアイド
   ル回転数を低下させる回転速度可変手段と、 前記レギュレータにより前記スイッチング素子の通電率
   が増加されるとき、前記スイッチング素子の通電率を漸
   増させ、通電率を目標の通電率まで上昇させる時間を、
   前記間欠電気負荷のオン時間より長く設定した漸次変化
   手段と を具備することを特徴とする車両用制御装置。