JP3699284B2 - アイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置 - Google Patents

アイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンを自動的に停止・再始動させるアイドリングストップアンドスタート(以下、ISSとする)車両用発電機の制御装置に関し、特に車両の走行状態に応じて発電機の発電量を制御し、車両の減速エネルギーを回生する発電機の制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、市街地走行の多い路線バスにおいては、信号待ちや渋滞時の停止、バス停留所での停止等で、アイドリング運転の状態で停止している時間は、全走行時間の40%以上にも達することがある。このアイドリング運転時の停止期間中には、燃料を消費していると同時に、大気を汚染し、またバス特有のアイドリング時の振動、騒音により、乗客は常に不快感を感じることになる。
そこで、市街地走行時において、自動車が交差点で停車した時、その他所定の条件下において、エンジンを自動的に停止し、その後に通常の発進操作でエンジンを始動するエンジン自動停止・再始動制御装置(ISSシステム)が既に提案されている。
【0003】
従来の車両用発電機の制御装置においては、バッテリの電圧を検出し、この電圧が所定電圧(例えば、14.5V)以下になった時に発電機の発電量を増加し、該所定電圧を越えた時に発電機の発電量を減少させ、バッテリの電圧を所定電圧に維持するように制御していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上述のISSシステムを採用した車両においては、エンジンの停止・再始動が頻繁に行われ、即ちスタータの起動が頻繁に行われる。そして、このスタータの起動時には、バッテリから電力がスタータに供給されるので、バッテリの消耗が激しくなる。
しかしながら、従来の車両用発電機の制御装置では、バッテリの状態が考慮されておらず、バッテリが充分に充電されていない時と充分に充電されている時とで、所定電圧を同じレベルだけ高くすることになるので、所定電圧の増加量を大きく設定した場合、バッテリが充分に充電されていない時にはバッテリが充電され車両の減速エネルギーを充分に回生することができるが、バッテリが充分に充電されている時には過充電状態になりバッテリの寿命を損ねてしまい、逆に、バッテリ所定電圧の増加量を小さく設定すると、充分な回生効果が得られず、スタータの起動が頻繁に行われ、バッテリの消耗が激しくなるISS車両には対応できないという課題があった。
【0005】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、バッテリの状態を考慮して、少なくとも減速時には、バッテリの充電状態に応じて発電機の調整電圧を設定し、バッテリの寿命を損ねることなく充分な回生効果が得られるようにし、燃費を向上するISS車両用発電機の制御装置を得ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るアイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置は、車が停車した後所定時間経過後にエンジンが自動的に停止されるアイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置において、スタータ始動時のバッテリの放電電流を検出する電流検出器と、バッテリの電圧を検出する電圧検出器と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、アイドリングストップアンドスタート運転モードで、上記走行状態検出手段により車両が減速モードにあると検出された時に、上記電流検出器および電圧検出器により検出されたバッテリの放電電流および電圧からバッテリの充電レベルを判定し、該充電レベルに応じて発電機の調整電圧を設定する制御装置とを備え、上記制御装置は、上記充電レベルが100%未満70%以上であれば上記発電機の調整電圧を規定電圧に設定し、該充電レベルが70%未満であれば上記発電機の調整電圧を上記規定電圧に対して高い電圧に設定するものである。
また、上記制御装置は、上記充電レベルが満充電状態であれば充電を停止させるものである。
【0007】
また、上記制御装置は、アイドリングストップアンドスタート運転モード時に、上記走行状態検出手段により車両が加速モードにあると検出された時に、上記発電機の調整電圧を規定電圧に対して低い電圧に設定するものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図について説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るアイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置を示す全体構成図である。
図1において、1はバッテリ、2は車両駆動用のエンジン、3はエンジン始動用のスタータ、4はスタータスイッチであり、このスタータスイッチ4を投入し、バッテリ1からの電力をスタータ3に供給することで、スタータ3が回転し、エンジン2が始動する。5はエンジン2により、図示しないベルトおよびプーリを介して駆動され、バッテリ1を充電するとともに、ランプ、ブロアモータ、デフォッガ等の電気負荷8に電力を供給する発電機、6はバッテリ1の充放電電流を検出する電流検出器、7はISSモード選択スイッチ、9はバッテリ1の温度を検出するバッテリ温度検出器、10はバッテリ1の端子電圧を検出する電圧検出器、11は走行状態検出手段である車速センサ、12はエンジン回転数センサ、13はクラッチスイッチ、14はニュートラルスイッチ、15はエンジンの冷却水温度を検出する冷却水温度検出器、16はエアタンクの空気圧を検出する空気圧検出器、20は各種センサからの出力信号に基づいてエンジン1の回転数、発電機5の発電を制御する制御回路である。
【0009】
ここで、ISS運転モードについて説明する。
制御回路20は、ISSモードスイッチ7が閉成されると、ISS運転モードに移行する。
そして、制御回路20は、各種センサ11〜16の出力信号に基づいて、停車状態(車速がほぼ0km/h)で、エンジン2がアイドリング回転(エンジン回転数が800rpm以下)となっており、ギヤがニュートラルで、クラッチペダルが踏まれておらず、エンジン2が暖まっており(冷却水温度が40℃以上)、エンジン自動停止のためのエアシリンダのためのエアタンクの空気圧が充分であること(64kPa以上)、少なくとも1回の車両走行が確認されたこと(システムが作動してから10km/h以上の車速が検出されたこと)、故障診断により故障が発見されなかったこと、等のエンジン自動停止条件が整ったときに、図示していないが、エアシリンダを駆動してインテークシャッタを閉じる。これにより、エンジン2の吸気が閉じられ、エンジン2が自動停止される。
その後に、再びエンジン5を始動させるには、エンジンの回転数が0rpmであること、ギヤがニュートラルであること、クラッチが踏み込まれていないことの条件が整った際に、スタータスイッチ4を閉成することにより、エンジン5が始動される。
【0010】
これにより、市街地走行時にISS運転モードを選択することにより、例えば自動車が交差点で停車した時等において、上記エンジン自動停止条件が整うことにより、エンジンが自動的に停止される。そこで、停車中におけるアイドリング運転時に消費される燃料が節約されるとともに、アイドリング時の不快な振動、騒音から解放される。
【0011】
ついで、発電機5の発電量の制御について図2を参照しつつ説明する。
制御装置20には、バッテリ1の放電特性があらかじめ格納されている。そして、このバッテリ1の放電特性は温度依存性を有することから、温度検出器9で検出されたバッテリ温度に基づいて補償されている。
そして、システムがスタートすると、ステップ100において、制御装置20は、ISSモードスイッチ7の出力信号から、ISS運転モードが選択されたか否かを判定する。そして、ISS運転モードが選択されていないと判断されるとステップ101に移り、発電機5の電圧調整器の調整電圧が規定電圧である14.4Vに設定される。
【0012】
ステップ100において、ISS運転モードが選択されたと判断されるとステップ102に移り、スタータ3が始動されたか否かを判定する。これは、制御装置20が電流検出器6の出力信号を読み込み、放電電流値が例えば100A以上となった際にスタータ3の始動と判定する。
ステップ102においてスタータ3の始動が検出されてから例えば50ms待ち、ステップ103に移行する。これは、スタータ3の始動直後は大電流が急激に流れてノイズが発生するため、このノイズの影響を排除するためである。
ステップ103において、制御装置20は、電流検出器6の出力信号(放電電流値)および電圧検出器10の出力信号(バッテリ電圧値)を読み込み記憶する。そして、読み込まれた放電電流値およびバッテリ電圧値と格納されているバッテリ放電特性とから、バッテリ1の充電レベルを判定し、記憶する。ここでは、バッテリ1の充電レベルは100%(満充電)、100%未満70%以上、70%未満(充電不足)の3段階に分類される。
【0013】
ついで、ステップ104に移り、制御装置20が例えばスロットル開度センサ(図示せず)、車速センサ11等の出力信号から減速モードか否かを判定する。そして、減速モードであれば、ステップ105に移り、制御装置20に記憶された充電レベルのデータからバッテリ1の充電レベルが100%であるか否かを判定する。そして、充電レベルが100%であれば、満充電レベルと判断し、ステップ106に移り、充電をストップする。
ステップ105において、充電レベルが100%でないと判断されるとステップ107に移る。ステップ107において、充電レベルが70%以上であるか否かを判断し、充電レベルが70%以上であればステップ108に移り、発電機5の電圧調整器(図示せず)の調整電圧が14.4Vに設定される。
ステップ107において、充電レベルが70%未満と判断されると、充電不足レベルと判断し、ステップ109に移る。ステップ109において、発電機5の電圧調整器の調整電圧が15.5Vに設定される。
【0014】
また、ステップ104において、減速モード出ないと判断されると、ステップ110に移り、制御装置20が例えばスロットル開度センサ(図示せず)、車速センサ11等の出力信号から加速モードか否かを判定する。そして、加速モードであれば、ステップ111に移り、発電機5の電圧調整器の調整電圧が12.0Vに設定される。ステップ110において、加速モード出ないと判断されると、ステップ112に移り、発電機5の電圧調整器の調整電圧が14.4Vに設定される。
そして、制御装置20は、ステップ100において、ISS運転モードであるか否かをモニターしており、運転モードが切り換えられると、ステップ101或いはステップ102に移行する。さらに、ISS運転モードにおいては、スタータの始動をモニターしており、スタータが移動される度に、ステップ103に移行する。
【0015】
このように、この実施の形態1によれば、制御装置20が、アイドリングストップアンドスタート運転モードで、車両が減速モードにあると検出された時に、バッテリ1の充電レベルが満充電状態であれば充電を停止させ、該充電レベルが100%未満70%以上であれば発電機5の調整電圧を14.4V(規定電圧)に設定し、該充電レベルが70%未満であれば発電機5の調整電圧を15.5Vに設定する。
そこで、バッテリ1の充電状態に応じて発電機5の調整電圧が設定されるので、不要なエネルギーを作らず、発電機5およびバッテリ1の負担を軽くすることができる。また、バッテリ1が満充電状態にあれば、充電が停止されるので、バッテリ1が過充電状態となることがなく、バッテリ1の長寿命化が図られる。さらに、ISS運転モードによりバッテリ1が充電不足状態となっても、発電機5の調整電圧が高く設定されるので、短時間に充電され、車両の減速エネルギーを充分に回生することができる。従って、車両の減速エネルギーを回生できるので、燃費を向上できる。
【0016】
さらに、上記実施の形態1では、制御装置20が、アイドリングストップアンドスタート運転モード時に、車両が加速モードにあると検出された時に、発電機5の調整電圧を12.0Vに設定するので、バッテリ1の過充電が防止され、バッテリ1の長寿命化が図られる。
【0017】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0018】
この発明によれば、アイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置は、車が停車した後所定時間経過後にエンジンが自動的に停止されるアイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置において、スタータ始動時のバッテリの放電電流を検出する電流検出器と、バッテリの電圧を検出する電圧検出器と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、アイドリングストップアンドスタート運転モードで、上記走行状態検出手段により車両が減速モードにあると検出された時に、上記電流検出器および電圧検出器により検出されたバッテリの放電電流および電圧からバッテリの充電レベルを判定し、該充電レベルに応じて発電機の調整電圧を設定する制御装置とを備え、上記制御装置は、上記充電レベルが100%未満70%以上であれば上記発電機の調整電圧を規定電圧に設定し、該充電レベルが70%未満であれば上記発電機の調整電圧を上記規定電圧に対して高い電圧に設定する。そこで、減速時には、バッテリの充電状態に応じて発電機の調整電圧を設定し、バッテリの寿命を損ねることなく充分な回生効果が得られるとともに、燃費を向上するISS車両用発電機の制御装置を得ることができる。さらに、不要なエネルギーを作らず、発電機およびバッテリの負担を軽くすることができるとともに、充電不足状態のバッテリが短時間に充電され、車両の減速エネルギーを十分に回生することができる。
また、上記制御装置は、上記充電レベルが満充電状態であれば充電を停止させるので、バッテリが過充電状態とならず、バッテリの長寿命化が図られる。
【0019】
また、上記制御装置は、アイドリングストップアンドスタート運転モード時に、上記走行状態検出手段により車両が加速モードにあると検出された時に、上記発電機の調整電圧を規定電圧に対して低い電圧に設定するので、バッテリの過充電が防止され、バッテリの長寿命化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1に係るアイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置を示す全体構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1に係るアイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置の動作を説明するフローである。
【符号の説明】
1 バッテリ、2 エンジン、3 スタータ、5 発電機、6 電流検出器、
10 電圧検出器、11 車速センサ(走行状態検出手段)、20 制御装置。

Claims (3)

  1. 車が停車した後所定時間経過後にエンジンが自動的に停止されるアイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置において、
    スタータ始動時のバッテリの放電電流を検出する電流検出器と、
    バッテリの電圧を検出する電圧検出器と、車両の走行状態を検出する走行状態検出手段と、
    アイドリングストップアンドスタート運転モードで、上記走行状態検出手段により車両が減速モードにあると検出された時に、上記電流検出器および電圧検出器により検出されたバッテリの放電電流および電圧からバッテリの充電レベルを判定し、該充電レベルに応じて発電機の調整電圧を設定する制御装置とを備え
    上記制御装置は、上記充電レベルが100%未満70%以上であれば上記発電機の調整電圧を規定電圧に設定し、該充電レベルが70%未満であれば上記発電機の調整電圧を上記規定電圧に対して高い電圧に設定することを特徴とするアイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置。
  2. 上記制御装置は、上記充電レベルが満充電状態であれば充電を停止させることを特徴とする請求項1記載のアイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置。
  3. 上記制御装置は、アイドリングストップアンドスタート運転モード時に、上記走行状態検出手段により車両が加速モードにあると検出された時に、上記発電機の調整電圧を規定電圧に対して低い電圧に設定することを特徴とする請求項1又は請求項2記載のアイドリングストップアンドスタート車両用発電機の制御装置。
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