JP3735282B2 - 車両用制御装置及びオルタネータ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オルタネータからの発電機発電率に関する情報を利用して、車両の燃費向上・環境エコロジー向上・運転フィーリング向上を図る車両用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の各種制御ユニットが、オルタネータからの発電機発電率に関する情報を利用して、各種制御を行うことは多々ある。
例えば、バッテリーの最適な充電を実施するための発電機運転管理・制御を行う場合、燃費・エコロジーを目的としたアイドリング回転数の良好な低回転化を達成するためのアイドリング制御を行う場合、車両発進・加速性能を向上させるための発電機運転管理・制御を行う場合、エンジン出力を有効に駆動輪に伝達させるための自動変速装置の変速比制御を行う場合、また、発電機サイズ最適化のために不必要な電気負荷の抑制制御を行う場合等、オルタネータからの発電機発電率に関する情報を利用することがある。
【０００３】
従来、オルタネータからの「発電機発電率に関する情報」は、「発電機界磁電流デューティー比情報」つまり「発電機界磁コイル導通のオンオフ比情報」であった。
その情報形態として、一般的に電圧のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）波形を使用して、電圧ローの時に発電機界磁コイルが通電中であり、電圧ハイの時に発電機界磁コイルが遮断中である信号を利用している。
オルタネータから情報入力する、この発電機界磁コイル導通率は、一般的にＤＦ情報（デューティー オブ フィールドコイル）と呼ばれている。
【０００４】
例えば、図１２の車両用制御装置において、オルタネータ２００で検出された界磁コイル導電率は、情報処理部６０及びＰＷＭ生成部を介してＰＷＭ電圧波形となる。情報入力するエンジン制御ユニット１００は、その情報処理部２において、上記ＰＷＭ電圧波形のうち一般的に電圧ローと電圧ハイを各々時間計測し、その時間バランスから「発電機界磁コイル導通率瞬時値」を算出する。そして、「発電機界磁コイル導通率瞬時値」を累積平均した「発電機界磁コイル導通率累積平均値」を「発電機発電率」として解釈する。
【０００５】
発電機発電電流・発電機駆動トルク決定部１０は、オルタネータ２００のＰＷＭ電圧波形から得た「発電機発電率」と、エンジン回転数を演算部１で処理した「発電機回転数」に基づき、あらかじめ備えている「ＤＦ情報と発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「ＤＦ情報と発電機回転数から得る発電機発電電流」の２つの３次元データマトリックスＣ，Ｄから、「発電機発電電流」と「発電機駆動トルク」を算出する。
【０００６】
発電機発電電流・発電機駆動トルク決定部１０により得られた「発電機発電量」又は「発電機駆動トルク」は、例えば、アイドリング制御反映部１１に送られて、アイドル時の燃料噴射量の補正制御、アイドル時点火時期の補正制御、アイドル時のスロットル最低開度の調整制御に利用される。また、自動変速装置変速反映部１２に送られて、自動変速装置の変速比制御に利用される。
【０００７】
一方、エンジン制御ユニット１００の目標電圧決定部２０は、オルタネータ２００の発電電圧を指示することができるようになっている。これは、バッテリーの温度に適した充電電圧をオルタネータ２００に発電させ、適切なバッテリー充電を実施するためである。バッテリーの温度は、バッテリー温度推定部２１によって推定される。バッテリーの温度に適した充電電圧に関して、バッテリーは温度上昇に伴って受け入れ電圧が低下する特性に従わせることが最適充電であることを意味する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、車両用制御装置の目的は、エンジン制御ユニット１００が「発電機発電電流」又は「発電機駆動トルク」を算出することによって、例えばアイドリング回転の安定性を損なわずに低回転数化を達成し、燃費・環境エコロジーを向上させ、自動車としての商品性の向上を達成することにある。
【０００９】
しかしながら、エンジン制御ユニット１００が「発電機発電量」や「発電機駆動トルク」を得るために利用するオルタネータの「ＤＦ情報」は、あくまでその時の「発電機界磁コイル導通率」であり、下記に述べるように「界磁コイル温度」と「発電機発電電圧」によってその意味が大きく変動することにより、上記目的の完全な達成を妨げている。
【００１０】
つまり、「ＤＦ情報」は界磁コイル導通率であり、導通率が同じでも界磁コイル温度によってその通過電流が変わってくることに問題がある。
【００１１】
このように、従来のシステムでは、ごく一部のパラメータでしかない「発電機界磁コイル導通率」と「エンジン回転数」しか利用しておらず、実際の使用上で、「発電機発電電流」と「発電機駆動トルク」に大きな誤差を持っていた。そのため、この情報を利用したい各種の制御ユニットはこの誤差を加味した分、最適さを完全に達成しきれない。
【００１２】
例えば、エンジン制御ユニットによるアイドリング制御はこの誤差を加味した分、結局多めの燃料噴射量を設定せざるをえず、本来の目的であるオルタネータの発電率を監視してアイドリング回転数を最適化、つまりできるだけ低回転化を達成しきれないという問題があった。
【００１３】
また、従来は「ＤＦ情報と発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「ＤＦ情報と発電機回転数から得る発電機発電電流」のマトリックスデータが、発電機実使用上平均的な運転状況で測定されたものであった。これもまた、特に冷間時の制御で誤差を大きく導いてしまう要素となっていた。
【００１４】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、オルタネータの発電率情報として「最大界磁電流に対する現在界磁電流のレシオ情報」を入力し、その情報から発電機発電率を得ることにより、従来の界磁コイル温度に関する誤差をなくすことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の車両用制御装置の発明は、オルタネータから与えられる発電機発電率として、界磁電流の最大値に対する現在の界磁電流の値の比率である発電機界磁電流レシオの値を取り込み、予め備える発電機界磁電流レシオ、発電機回転数、および発電機駆動トルクの関係を定めた３次元データマトリックス、ならびに発電機界磁電流レシオ、発電機回転数、および発電機発電電流の関係を定めた３次元データマトリックスに基づいて、上記発電機駆動トルクおよび発電機発電電流を得ることにより、所定の車両制御ユニットを制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の車両用制御装置の発明は、請求項１の発明において、所定の車両制御ユニットの制御とは、燃費・エコロジーを目的としたアイドリング回転数の良好な低回転化を達成するためのアイドリング制御であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の車両用制御装置の発明は、請求項１の発明において、所定の車両制御ユニットの制御とは、エンジン出力を有効に駆動輪に伝達させるための自動変速装置の変速比制御であることを特徴とする。
【００１８】
請求項４の車両用制御装置の発明は、請求項１の発明において、所定の車両制御ユニットの制御とは、車両発進・加速性能を向上させるための発電機運転管理・制御であることを特徴とする。
【００１９】
請求項５の車両用制御装置の発明は、請求項１の発明において、所定の車両制御ユニットの制御とは、発電機サイズ最適化のために不必要な電気負荷の抑制制御であることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の車両用制御装置の発明は、請求項１の発明において、所定の車両制御ユニットの制御とは、バッテリーの最適な充電を満たしながらの発電機出力抑制制御およびバッテリ急速充電制御であることを特徴とする。
【００２１】
請求項７の車両用制御装置の発明は、上記３次元データマトリックスのデータは、オルタネータを最大界磁電流で運転した時に得られたデータに基づくものである。
【００２２】
請求項８の車両用制御装置の発明は、上記発電機界磁電流レシオは、オルタネータと接続された信号線に乗るオルタネータが生成するデジタル信号の複数情報の内から当該発電機界磁電流レシオの値を抽出して得たものである。
【００２３】
請求項９の車両用制御装置の発明は、上記発電機発電電流、及び発電機駆動トルクに基づいて、車両電気負荷の投入を臨時的に抑制することを特徴とする。
【００２４】
請求項１０の車両用制御装置の発明は、電気負荷の投入が臨時的に抑制されるものが、パワーウィンドウの同時開閉であって、１枚毎、２枚毎と適時抑制することを特徴とする。
【００２５】
請求項１１の車両用制御装置の発明は、電気負荷の投入が臨時的に抑制されるものが、パワーシートの同時調整であって、１席毎、２席毎と適時抑制することを特徴とする。
【００２６】
請求項１２の車両用制御装置の発明は、上記オルタネータで生成される上記発電機界磁電流レシオの値に基づいて、オルタネータの発電機発電率に関する情報を求め、この情報を所定の車両制御ユニットに送出することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両用制御装置を示すブロック構成図である。
【００２８】
図１の車両用制御装置において、エンジン制御ユニット１００は、オルタネータ２００とＩＦ端子、ＶＣ端子を介して接続される。なお、ＩＦ端子は従来のＤＦ端子である。
オルタネータ２００は、当該オルタネータの発電機発電率として、界磁電流の最大値に対する現在の界磁電流の値の比率である発電機界磁電流レシオ（以下、場合に応じて単に界磁電流レシオと略称する）を検出する。オルタネータ２００で検出された上記界磁電流レシオは、情報処理部６０及びＰＷＭ生成部を介してＰＷＭ電圧波形となり、ＩＦ端子から送り出される。
【００２９】
次に、オルタネータの発電率情報として、界磁電流レシオを検出する具体的な手段について下記に説明する。
【００３０】
図２はオルタネータ２００が界磁電流をモニタするための電圧レギュレータユニットを具現化した回路図である。なお、図２においてエンジン制御ユニット１００は簡略化した形で表わしている。
【００３１】
電圧レギュレータユニット２１０は、オルタネータの出力端子Ｂ、オルタネータの界磁コイル片端端子Ｆ、バッテリーＢａｔｔからスイッチＳＷを介した電源端子ＩＧ、情報出力端子ＩＦを有している。界磁コイル電流の制御は、電流レギュレータユニットの端子Ｂ，Ｆ，Ｅ周りで達成される。
界磁コイルはオルタネータ発電端子を電力源とし、電流方向下位のコイル片端がレギュレータのＦ端子に入力され、レギュレータはＦ端子とＥ端子との間に備えた半導体スイッチＴ１で界磁コイル電流を制御するように構成されている。この半導体スイッチＴ１による界磁コイル電流制御によりオルタネータ２００の発電電圧を所定値に保つ制御を達成する。また、レギュレータのＢ端子とＦ端子の間に備えられたダイオードＤ１は、半導体スイッチＴ１による電流遮断時の界磁コイル電流の循環保存のためのフライホイールダイオードである。
【００３２】
本実施の形態では、界磁コイル電流検出のために、半導体スイッチＴ１とレギュレータの端子Ｅの間に検出抵抗Ｒ１を備えた。検出抵抗Ｒ１を通過する電流は検出抵抗Ｒ１に比例電圧降下を発生し、この電圧降下を検出して界磁コイル電流を電圧として検出する。検出抵抗Ｒ１は界磁コイル電力に影響を及ぼさない程度に小さい抵抗値を導入しているので、界磁コイル電力に問題はないが、検出電圧を小さくなるので電圧差動増幅回路により差動増幅する。そして、差動増幅後の電圧はＰＨ回路によりピークホールドする。これは検出抵抗Ｒ１の配置位置が界磁コイル電流循環路を含まないためである。ＰＨ回路に接続されている抵抗Ｒ２は界磁コイル電流遮断時の循環電流減衰をまねるために、ピークホールド電圧値も減衰するようにしている。
【００３３】
界磁コイル電流に値した電圧値は、従来使用されてきたＤＦシグナル形状に準拠するために、比較器ＣＭＰ２で三角波形電圧と電圧比較する。後述するが三角波形電圧ピーク電圧は、界磁コイル電流が最大の時に検出する比較器（＋）入力電圧とちょうど同じにしてある。最大の時にＰＷＭ波形のＤＵＴＹが１００％近くになるようにするためである。
比較器ＣＭＰ２出力は、電圧に変換された界磁コイル電流レベルを、さらにオンオフのＰＷＭ波形に変換する。このようにして、界磁コイル電流レベルはＰＷＭ信号のＤＵＴＹに変換される。そして、比較器ＣＭＰ２出力は、ＩＦ端子をオンオフする。
一方、エンジン制御ユニット１００は従来オルタネータのＤＦ端子のオンオフを監視計測していたのと同様に、ＩＦ端子を監視計測することにより誤差のない「界磁電流レシオ情報」を得ることができる。
【００３４】
上記で、ＩＦ端子というＤＦ端子と全く異なる端子が備えられるようであるが、意味合いの相違だけで、エンジン制御ユニット１００から見れば発電機発電率を得るための端子としては同じことで、オルタネータ側の端子構成にも変りがないことが特徴である。
【００３５】
また、上述でＰＷＭ波形のＤＵＴＹが１００％近くになるようにすると説明したが、これも特徴である。比較回路ＣＭＰ２には電圧レベルをＰＭＷ変換する際において、最低ＤＵＴＹと最高ＤＵＴＹのリミッタ回路が含有されていて、ＰＭＷ波形が必ず一定周期内でオンとオフのセット構成になるようにしている。つまり、実際のＤＵＴＹが１００％になろう電圧レベルであっても、例えば９５％にとどまるようにし、逆も０％であっても例えば５％にとどまるようにしている。これがなければ、１００％や０％ＤＵＴＹ周期の時、エンジン制御ユニット１００側にとって隣接周期と周期が見た目に融合する。９５％、５％にとどめ隣接周期と融合しないようにすることにより、ＰＷＭ−ＤＵＴＹ計測上において分母時間（周期）を確定することができ、エンジン制御ユニット１００が発電機発電率を得るにあたりオンがオフ時間（分子）のみを計測すればすむ。これによりエンジン制御ユニット１００の論理時間計測部の構成を簡単化することができる。
【００３６】
また、比較回路ＣＭＰ２は、その最低と最高のＤＵＴＹリミッタ回路を所定の条件下で解除する回路を備えている。所定の条件下とは、界磁コイル通電ラインのどこかで断線が発生したり、トランジスタＴ１がオープン状態で故障して界磁コイル電流が流れなくなって、発電電圧が目標に達していない状態で最低ＤＵＴＹを継続した場合である。つまり、オルタネータが発電不良を起こしたときである。ＤＵＴＹリミッタが解除されたＰＷＭ―ＤＵＴＹ信号は隣接周期が融合し、それをエンジン制御ユニット１００が検出することによってオルタネータ故障を検出することができる。つまり、界磁コイル電流レシオ信号にオルタネータ故障信号も重畳させることができる。
【００３７】
さて、図２の回路図では、上述したように界磁コイルの電流通路下位側に半導体スイッチＴ１を備える。これは所謂「界磁コイルのローサイドドライブ制御」と呼称されるオルタネータ構成である。この場合、界磁コイル電流検出抵抗Ｒ１は、図中配置位置だけでなく点線マルＡ位置や点線マルＢ位置であっても良い。図中代表例として配置したＲ１位置であれば、実は、差動増幅回路に差動回路はなくても良い。しかしマルＡやマルＢ位置の場合には、差動回路が必要になる。また、マルＡ位置の場合には電流遮断時の循環路内配置となるので、ＰＨ回路による電圧減衰回路構成が必要なくなる。
【００３８】
図３は「界磁コイルのハイサイドドライブ制御」の場合のオルタネータ構成に適用するレギュレータの場合の具現化回路図であり、図２の回路とは界磁コイル電流の検出位置が相違するのみである。
【００３９】
図４は電流検出ＦＥＴをローサイドドライブで利用した場合のレギュレータの具現化回路図である。
【００４０】
図５も電流検出ＦＥＴを利用した具現化回路図であるが、「ハイサイドドライブ」の点のみ相違する。
【００４１】
図６は図２の具現化回路図の情報の信号処理手段の違いを表わす。オンオフ時間で情報を表現する図２の回路図に対して、図６の回路図は０／１を使用したデジタル情報となる。情報入出力のための処理手段（論理レイト２進数化回路、デジタル信号回路）を追加しているだけでそれ以前の構成は同じである。
【００４２】
図７は図２のさらなる具現化構成を示す回路図である。なお、図２の回路図の説明で述べたと同様に、電流検出抵抗Ｒ１の配置位置及びローサイド・ハイサイドドライブ構成の差異により図３から図６にも適用可能であるが、ここでは図２のさらなる具現化部分を説明する。
トランジスタＴ２は、界磁コイルドライバＴ１を、設定した最大電流に基づいて発電電圧制御とは関係なく遮断するものである。界磁コイル電流を従来のＤＦ情報の変わりとして情報表現するには、電流の「レシオ」表現をする必要がある。「レシオ」表現をするためには、限界電流（最大電流）の設定が不可欠である。最大電流が監視されていない下では「レシオ」表現はできない。界磁コイルドライバＴ１の強制遮断可否は、比較回路ＣＭＰ３で判断される。比較回路ＣＭＰ３は、最大電流が流れるときの電圧降下と、実際に通過中の電流が発生している電圧降下とを比較し、後者が前者を上回るとき作動するようにしてあるので、最大電流以上の界磁コイル電流が流れないようになる。最大電流が流れるときの電圧降下は、レジスタＲ３とＲ４との分圧比でセッティングされる。そこで、このセッティングを三角波形電圧のピーク電圧セッティング回路に流用することにより、比較回路ＣＭＰ２からは、最大電流を１００％としたＰＷＭ−ＤＵＴＹが出力することになる。さらに、このセッティングは、三角波形の周期設定回路にも流用される。ピーク電圧が変わったときでも周期は変わらない方向でセッティングされる。これは前述のエンジン制御ユニットが認識するときのために分母時間を固定する必要があるからである。
【００４３】
電流リミッタ差動電圧セッティングが、レジスタＲ３とＲ４との分圧比でセッティングされることは上記で説明したが、図８の具現化回路では、レジスタＲ４側を多段階にかつ比例的に複数個のレジスタで構成し、電流の検出を段階的かつ比例的なスイッチ回路で得ることができる構成とした。これらの電流量に依存した段階的スイッチのスイッチ状況で従来のＤＦに相当するＰＷＭ−ＤＵＴＹ波形を生成することもできるが、図の場合はスイッチ動作の論理をそのまま「０／１」のデジタルシグナルとして扱い情報出力する構成例である。
【００４４】
図９の具現化回路は、検出電圧レベルをＡ／Ｄ変換回路でアナログからデジタルシグナルへ変換する場合の構成例である。Ａ／Ｄ変換回路は、電流リミッタ作動電圧の入力で結果が最大（例えば８ビットＡ／Ｄ変換であれば、“１１１１１１１１ｂ”いわゆる“ＦＦｈ”）になるように、電流リミッタ作動電圧セッティング回路のセッティング電圧がＡ／Ｄ変換回路電源電圧として流用されている。Ａ／Ｄ変換回路構成の差異によっては電源電圧で最大でない場合もあるが、その場合には最大電圧を決める構成回路があるので、そこに流用すれば問題はない。図９の例では、Ａ／Ｄ変換結果の信頼性を向上させるために、結果を累積平均化回路で累積平均してある。その後、デジタル情報とし情報出力するための情報処理を施して情報出力する。デジタル通信では、一つの回線に情報を重畳できる。
【００４５】
ここで、図１に戻って、エンジン制御ユニット１００のＰＷＭ計測部及び情報処理部２は、オルタネータ２００と接続された信号線に乗るオルタネータ２００が生成するＰＷＭ波形のＤＵＴＹレシオを時間計測することにより、発電機界磁電流レシオの情報を得る。
そして、発電機発電電流・発電機駆動トルク決定部１０は、あらかじめ備える発電機界磁電流レシオ、発電機回転数、および発電機駆動トルクの関係を定めた３次元データマトリックスＡ、ならびに発電機界磁電流レシオ、発電機回転数、および発電機発電電流の関係を定めた３次元データマトリックスＢに基づいて、上記発電機駆動トルクおよび発電機発電電流を得る。なお、ここでは、前者の３次元データマトリックスＡを「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と、また、後者の３次元データマトリックスＢを「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機発電電流」と称する。
【００４６】
図１０は「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機発電電流」の２つの３次元データマトリックスＡ，Ｂの例を示すグラフである。
【００４７】
上述の「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機発電電流」は、オルタネータの使用上最大界磁電流で運転した時のデータに基づくものである。オルタネータが最大界磁電流リミッターを備えていればその電流で、備えていなければ使用環境で体験しうる低い温度下で、測定されたものである。
【００４８】
以上のように、エンジン制御ユニット１００は従来のＤＦ端子と同じ情報取得手段でＩＦ端子から信憑性の高い発電機発電率を得る。発電機発電率情報が単独にて信憑性の高いものとなっているので、従来のように「吸気温」や「水温」といった別の情報で発電機発電率の解釈補正をする必要もなくなる。また、「発電機発電電流マトリックス」と「発電機駆動トルクマトリックス」のデータも従来の平均的条件化での測定データでなく、「界磁電流レシオ最大」で測定されたデータが導入されている。その結果、エンジン制御ユニット１００は従来とは比較にならないほど正確な「発電機発電電流」と「発電機駆動トルク」を得ることができる。
【００４９】
エンジン制御ユニット１００の発電機発電電流・発電機駆動トルク決定部により決定された「発電機駆動トルク」と「発電機発電電流」は、制御のためのパラメータとして、アイドリング制御反映部１１、自動変速装置変速比反映部１２、車両負荷投入抑制部１３、発電機出力一時抑制判定部１４、バッテリー急速充電判定部１５の各種制御部へ転送される。
【００５０】
アイドリング制御反映部１１は、上記正確な情報を入力して、燃費・エコロジーを目的としたアイドリング回転数の良好な低回転化を達成するためのアイドリング制御を行う。また、自動変速装置変速比反映部１２は、上記正確な情報を入力して、エンジン出力を有効に駆動輪に伝達させるための自動変速装置の変速比制御を行う。このように、正確な情報をアイドリング制御反映部１１と自動変速装置変速比反映部１２に利用し、それらは従来の誤差加味分の余裕制御でなく、目的を最高に達成している最適制御を可能にする。
【００５１】
更に、正確な「発電機発電電流」と「発電機駆動トルク」を、車両負荷投入抑制部１３に送出し、車両負荷投入抑制部１３の車両負荷の投入可否の判定に利用することにより、アイドリング制御に悪影響な電気負荷投入を抑制したり、不要な電気負荷同時投入を抑制したりする。例えば、パワーウィンドウの同時開閉制御において、１枚だけ、２枚だけ、３枚だけ、と適時抑制したり、パワーシートの同時調整制御において、１席だけ、２席だけ、３席だけ、と適時抑制したりする。さらに、良好なエンジン制御を達成するだけでなく、不要な電気負荷同時投入を管理することによって、オルタネータ容量を１ランク下げることを達成する。
【００５２】
更にまた、正確な「発電機発電電流」を利用して、バッテリーの充放電バランスを「充放カウンタ」により監視することを可能とし、「エンジン回転数」と「車速」及び「アクセル開度」と併せて、必要時に発電機出力一時抑制判定部１４により発電機出力を一時的に抑制するか判定し、バッテリ急速充電判定部１５でバッテリを急速充電するか判定することに利用している。発電機出力の一時的抑制と、バッテリ急速充電は、目標発電電圧決定部２０において、オルタネータに対する発電電圧の指示値変更で行い、しかも発電機駆動トルクが上昇する方向への電圧変更時には、指示値が時間漸増するようにしている。
【００５３】
実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２による車両用制御装置を示すブロック構成図である。
【００５４】
図１１において、オルタネータ２００で検出される「界磁電流レシオ」、「オルタネータサイズ情報」、「最大界磁電流情報」は、情報処理部６０を介してデジタル情報送受信部２１０に送られる。デジタル情報送受信部２１０では、「界磁電流レシオ」、「オルタネータサイズ情報」、「最大界磁電流情報」をデジタル情報として、ＣＯＭ端子を経由してエンジン制御ユニット１００のデジタル情報送受信部１１０に送られる。
界磁コイル電流レシオ情報抽出部は、デジタル情報送受信部１１０に入力された情報から「発電機界磁電流レシオ」を得る。
そして、発電機発電電流・発電機駆動トルク検索決定部１０は、あらかじめ備える「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機発電電流」の２つの３次元データマトリックスＡ，Ｂに基づいて、「発電機駆動トルク」と「発電機発電電流」を得る。
【００５５】
実施の形態２の情報伝達手段は、一つの回線に複数の情報を重畳できるので、オルタネータ２００から「界磁電流レシオ」だけでなく「オルタネータサイズ情報」や「最大界磁電流情報」の情報も入力できる効果がある。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、オルタネータの発電率情報として界磁電流に基づく情報を情報入力し、その情報から発電機発電率を得ることにより、従来の界磁コイル温度に関する誤差をなくすことができる。
【００５７】
その結果、エンジン制御ユニットによる発電機駆動トルク及び発電機発電量の推定の精度向上が図れ、それが導くさらなるアイドリング回転数低回転化による燃費・環境エコロジーの向上が図れる。さらに冷間時アイドル回転数ＵＰ時間の適正化による燃費向上・環境エコロジーの向上が図れ、さらなるアイドリング安定性の向上が図れる。
【００５８】
また、正確な発電機駆動トルクと発電機発電量を得られることは、つまり自動変速機インプット側トルクの演算が正確になり（エンジントルク、マイナス、発電機トルク、イーコール、自動変速機インプット）自動変速機の変速比を適切に決定できる。従来は例えば、発電機トルクが推定より実際の方が大きい場合が特に冷間時にそうなる兆候があって、発電機トルクが推定より大きいということは、自動変速機インプットの演算で大きめのインプットがあるようなことに勘違いしてしまい、大きめの勘違いインプットが導く変速比は本来の適切に対して小さめの変速比となる。本来の適切値に対して小さめの変速比となると、車両発進時や加速時に、駆動輪でのトルク不足、場合によってはエンジンストールを招く。これを回避するための努力として発電機トルク推定における補正手段などを実施することが考えられるが、結局推定に推定を重ねた信憑性の低い発電機トルク推定になる。例えば無段階変速ＣＶＴでは、まさに適切な変速比が選べる能力があり、本発明の手段を適用することによりその能力を発揮することができる。
【００５９】
また、正確な発電機駆動トルクと発電機発電量を得られることは、通常の（低回転化なくとも）アイドリングの安定制御にも貢献する。エンジン制御ユニットは、発電機トルク（電気負荷量）のモニタをしてアイドリング回転数を保持するに見合ったエンジン出力を発揮するように制御する。それは例えば、燃料噴射装置の燃料噴射量反映であったり、点火装置の点火タイミング反映であったり、ＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロールバルブ）開度反映であったりする。とくに同時に近年の低燃費化ニーズや環境エコロジーニーズを実現するに重要な要素となる、アイドリング回転数の低回転化は、発電機トルクをパラメータとしたより高度なアイドリング制御が要求されるので、効果的である。
【００６０】
更に、正確な発電機駆動トルクと発電機発電量を得られることは、新しい制御を導く。例えば、車両発進・加速時に発電機の一時的発電抑制をする時間と具合（具合は発電電圧の指示）を、現在使用中の電気負荷量に基づいてバッテリーが放電しすぎないように決定し、その時間の間発電機トルクを一時的に抑制し、エンジントルクを車両発進・加速性能に重点することができる。性能の向上にもできるが、性能を一定にしつつ車両発進・加速時の燃料噴射量を低減できる。また、正確な発電機発電量を得ていれば、前述一時抑制と、車両減速時のバッテリー急速充電との充放電バランスも正確に演算できるので両者の組み合わせで適切なバッテリー電力保存を満たしながらの性能向上が可能である。
【００６１】
また、正確な発電機駆動トルクと発電機発電量を得られることは、新しい制御を導く。例えば、近年車両の居住性向上のための電気負荷（コンフォータブル電気負荷）が増加し、発電機出力・サイズも大きいものが必要となっているが、実はこれらの「人命・車両故障」に関係のない電気負荷投入を適切に監視・制御し、投入抑制すれば、発電機出力・サイズのＵＰも最低限に抑えることができ、コスト、重量、サイズを最低限に抑えることができる。正確な発電機駆動トルクと発電機発電量を得てこそ初めてそれらが達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用制御装置を示すブロック構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図３】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図４】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図５】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図６】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図７】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図８】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図９】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図１０】 「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機発電電流」の３次元データマトリックスの例を示すグラフである。
【図１１】 この発明の実施の形態２による車両用制御装置を示すブロック構成図である。
【図１２】 従来の車両用制御装置を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１０ 発電機発電電流・発電機駆動トルク検索決定部、１１ アイドリング制御反映部、１２ 自動変速装置変速比反映部、１３ 車両負荷投入抑制部、１４発電機出力一時抑制判定部、１５ バッテリー急速充電判定部、２０ 目標発電電圧決定部、１００ エンジン制御ユニット、１１０ デジタル情報送受信部、２００ オルタネータ、２１０ デジタル情報送受信部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、オルタネータからの発電機発電率に関する情報を利用して、車両の燃費向上・環境エコロジー向上・運転フィーリング向上を図る車両用制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の各種制御ユニットが、オルタネータからの発電機発電率に関する情報を利用して、各種制御を行うことは多々ある。
例えば、バッテリーの最適な充電を実施するための発電機運転管理・制御を行う場合、燃費・エコロジーを目的としたアイドリング回転数の良好な低回転化を達成するためのアイドリング制御を行う場合、車両発進・加速性能を向上させるための発電機運転管理・制御を行う場合、エンジン出力を有効に駆動輪に伝達させるための自動変速装置の変速比制御を行う場合、また、発電機サイズ最適化のために不必要な電気負荷の抑制制御を行う場合等、オルタネータからの発電機発電率に関する情報を利用することがある。
【０００３】
従来、オルタネータからの「発電機発電率に関する情報」は、「発電機界磁電流デューティー比情報」つまり「発電機界磁コイル導通のオンオフ比情報」であった。
その情報形態として、一般的に電圧のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）波形を使用して、電圧ローの時に発電機界磁コイルが通電中であり、電圧ハイの時に発電機界磁コイルが遮断中である信号を利用している。
オルタネータから情報入力する、この発電機界磁コイル導通率は、一般的にＤＦ情報（デューティー オブ フィールドコイル）と呼ばれている。
【０００４】
例えば、図１２の車両用制御装置において、オルタネータ２００で検出された界磁コイル導電率は、情報処理部６０及びＰＷＭ生成部を介してＰＷＭ電圧波形となる。情報入力するエンジン制御ユニット１００は、その情報処理部２において、上記ＰＷＭ電圧波形のうち一般的に電圧ローと電圧ハイを各々時間計測し、その時間バランスから「発電機界磁コイル導通率瞬時値」を算出する。そして、「発電機界磁コイル導通率瞬時値」を累積平均した「発電機界磁コイル導通率累積平均値」を「発電機発電率」として解釈する。
【０００５】
発電機発電電流・発電機駆動トルク決定部１０は、オルタネータ２００のＰＷＭ電圧波形から得た「発電機発電率」と、エンジン回転数を演算部１で処理した「発電機回転数」に基づき、あらかじめ備えている「ＤＦ情報と発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「ＤＦ情報と発電機回転数から得る発電機発電電流」の２つの３次元データマトリックスＣ，Ｄから、「発電機発電電流」と「発電機駆動トルク」を算出する。
【０００６】
発電機発電電流・発電機駆動トルク決定部１０により得られた「発電機発電量」又は「発電機駆動トルク」は、例えば、アイドリング制御反映部１１に送られて、アイドル時の燃料噴射量の補正制御、アイドル時点火時期の補正制御、アイドル時のスロットル最低開度の調整制御に利用される。また、自動変速装置変速反映部１２に送られて、自動変速装置の変速比制御に利用される。
【０００７】
一方、エンジン制御ユニット１００の目標電圧決定部２０は、オルタネータ２００の発電電圧を指示することができるようになっている。これは、バッテリーの温度に適した充電電圧をオルタネータ２００に発電させ、適切なバッテリー充電を実施するためである。バッテリーの温度は、バッテリー温度推定部２１によって推定される。バッテリーの温度に適した充電電圧に関して、バッテリーは温度上昇に伴って受け入れ電圧が低下する特性に従わせることが最適充電であることを意味する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、車両用制御装置の目的は、エンジン制御ユニット１００が「発電機発電電流」又は「発電機駆動トルク」を算出することによって、例えばアイドリング回転の安定性を損なわずに低回転数化を達成し、燃費・環境エコロジーを向上させ、自動車としての商品性の向上を達成することにある。
【０００９】
しかしながら、エンジン制御ユニット１００が「発電機発電量」や「発電機駆動トルク」を得るために利用するオルタネータの「ＤＦ情報」は、あくまでその時の「発電機界磁コイル導通率」であり、下記に述べるように「界磁コイル温度」と「発電機発電電圧」によってその意味が大きく変動することにより、上記目的の完全な達成を妨げている。
【００１０】
つまり、「ＤＦ情報」は界磁コイル導通率であり、導通率が同じでも界磁コイル温度によってその通過電流が変わってくることに問題がある。
【００１１】
このように、従来のシステムでは、ごく一部のパラメータでしかない「発電機界磁コイル導通率」と「エンジン回転数」しか利用しておらず、実際の使用上で、「発電機発電電流」と「発電機駆動トルク」に大きな誤差を持っていた。そのため、この情報を利用したい各種の制御ユニットはこの誤差を加味した分、最適さを完全に達成しきれない。
【００１２】
例えば、エンジン制御ユニットによるアイドリング制御はこの誤差を加味した分、結局多めの燃料噴射量を設定せざるをえず、本来の目的であるオルタネータの発電率を監視してアイドリング回転数を最適化、つまりできるだけ低回転化を達成しきれないという問題があった。
【００１３】
また、従来は「ＤＦ情報と発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「ＤＦ情報と発電機回転数から得る発電機発電電流」のマトリックスデータが、発電機実使用上平均的な運転状況で測定されたものであった。これもまた、特に冷間時の制御で誤差を大きく導いてしまう要素となっていた。
【００１４】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたものであり、オルタネータの発電率情報として「最大界磁電流に対する現在界磁電流のレシオ情報」を入力し、その情報から発電機発電率を得ることにより、従来の界磁コイル温度に関する誤差をなくすことを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の車両用制御装置の発明は、オルタネータから与えられる発電機発電率として、界磁電流の最大値に対する現在の界磁電流の値の比率である発電機界磁電流レシオの値を取り込み、予め備える発電機界磁電流レシオ、発電機回転数、および発電機駆動トルクの関係を定めた３次元データマトリックス、ならびに発電機界磁電流レシオ、発電機回転数、および発電機発電電流の関係を定めた３次元データマトリックスに基づいて、上記発電機駆動トルクおよび発電機発電電流を得ることにより、所定の車両制御ユニットを制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の車両用制御装置の発明は、請求項１の発明において、所定の車両制御ユニットの制御とは、燃費・エコロジーを目的としたアイドリング回転数の良好な低回転化を達成するためのアイドリング制御であることを特徴とする。
【００１７】
請求項３の車両用制御装置の発明は、請求項１の発明において、所定の車両制御ユニットの制御とは、エンジン出力を有効に駆動輪に伝達させるための自動変速装置の変速比制御であることを特徴とする。
【００１８】
請求項４の車両用制御装置の発明は、請求項１の発明において、所定の車両制御ユニットの制御とは、車両発進・加速性能を向上させるための発電機運転管理・制御であることを特徴とする。
【００１９】
請求項５の車両用制御装置の発明は、請求項１の発明において、所定の車両制御ユニットの制御とは、発電機サイズ最適化のために不必要な電気負荷の抑制制御であることを特徴とする。
【００２０】
請求項６の車両用制御装置の発明は、請求項１の発明において、所定の車両制御ユニットの制御とは、バッテリーの最適な充電を満たしながらの発電機出力抑制制御およびバッテリ急速充電制御であることを特徴とする。
【００２１】
請求項７の車両用制御装置の発明は、上記３次元データマトリックスのデータは、オルタネータを最大界磁電流で運転した時に得られたデータに基づくものである。
【００２２】
請求項８の車両用制御装置の発明は、上記発電機界磁電流レシオは、オルタネータと接続された信号線に乗るオルタネータが生成するデジタル信号の複数情報の内から当該発電機界磁電流レシオの値を抽出して得たものである。
【００２３】
請求項９の車両用制御装置の発明は、上記発電機発電電流、及び発電機駆動トルクに基づいて、車両電気負荷の投入を臨時的に抑制することを特徴とする。
【００２４】
請求項１０の車両用制御装置の発明は、電気負荷の投入が臨時的に抑制されるものが、パワーウィンドウの同時開閉であって、１枚毎、２枚毎と適時抑制することを特徴とする。
【００２５】
請求項１１の車両用制御装置の発明は、電気負荷の投入が臨時的に抑制されるものが、パワーシートの同時調整であって、１席毎、２席毎と適時抑制することを特徴とする。
【００２６】
請求項１２の車両用制御装置の発明は、上記オルタネータで生成される上記発電機界磁電流レシオの値に基づいて、オルタネータの発電機発電率に関する情報を求め、この情報を所定の車両制御ユニットに送出することを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両用制御装置を示すブロック構成図である。
【００２８】
図１の車両用制御装置において、エンジン制御ユニット１００は、オルタネータ２００とＩＦ端子、ＶＣ端子を介して接続される。なお、ＩＦ端子は従来のＤＦ端子である。
オルタネータ２００は、当該オルタネータの発電機発電率として、界磁電流の最大値に対する現在の界磁電流の値の比率である発電機界磁電流レシオ（以下、場合に応じて単に界磁電流レシオと略称する）を検出する。オルタネータ２００で検出された上記界磁電流レシオは、情報処理部６０及びＰＷＭ生成部を介してＰＷＭ電圧波形となり、ＩＦ端子から送り出される。
【００２９】
次に、オルタネータの発電率情報として、界磁電流レシオを検出する具体的な手段について下記に説明する。
【００３０】
図２はオルタネータ２００が界磁電流をモニタするための電圧レギュレータユニットを具現化した回路図である。なお、図２においてエンジン制御ユニット１００は簡略化した形で表わしている。
【００３１】
電圧レギュレータユニット２１０は、オルタネータの出力端子Ｂ、オルタネータの界磁コイル片端端子Ｆ、バッテリーＢａｔｔからスイッチＳＷを介した電源端子ＩＧ、情報出力端子ＩＦを有している。界磁コイル電流の制御は、電流レギュレータユニットの端子Ｂ，Ｆ，Ｅ周りで達成される。
界磁コイルはオルタネータ発電端子を電力源とし、電流方向下位のコイル片端がレギュレータのＦ端子に入力され、レギュレータはＦ端子とＥ端子との間に備えた半導体スイッチＴ１で界磁コイル電流を制御するように構成されている。この半導体スイッチＴ１による界磁コイル電流制御によりオルタネータ２００の発電電圧を所定値に保つ制御を達成する。また、レギュレータのＢ端子とＦ端子の間に備えられたダイオードＤ１は、半導体スイッチＴ１による電流遮断時の界磁コイル電流の循環保存のためのフライホイールダイオードである。
【００３２】
本実施の形態では、界磁コイル電流検出のために、半導体スイッチＴ１とレギュレータの端子Ｅの間に検出抵抗Ｒ１を備えた。検出抵抗Ｒ１を通過する電流は検出抵抗Ｒ１に比例電圧降下を発生し、この電圧降下を検出して界磁コイル電流を電圧として検出する。検出抵抗Ｒ１は界磁コイル電力に影響を及ぼさない程度に小さい抵抗値を導入しているので、界磁コイル電力に問題はないが、検出電圧を小さくなるので電圧差動増幅回路により差動増幅する。そして、差動増幅後の電圧はＰＨ回路によりピークホールドする。これは検出抵抗Ｒ１の配置位置が界磁コイル電流循環路を含まないためである。ＰＨ回路に接続されている抵抗Ｒ２は界磁コイル電流遮断時の循環電流減衰をまねるために、ピークホールド電圧値も減衰するようにしている。
【００３３】
界磁コイル電流に値した電圧値は、従来使用されてきたＤＦシグナル形状に準拠するために、比較器ＣＭＰ２で三角波形電圧と電圧比較する。後述するが三角波形電圧ピーク電圧は、界磁コイル電流が最大の時に検出する比較器（＋）入力電圧とちょうど同じにしてある。最大の時にＰＷＭ波形のＤＵＴＹが１００％近くになるようにするためである。
比較器ＣＭＰ２出力は、電圧に変換された界磁コイル電流レベルを、さらにオンオフのＰＷＭ波形に変換する。このようにして、界磁コイル電流レベルはＰＷＭ信号のＤＵＴＹに変換される。そして、比較器ＣＭＰ２出力は、ＩＦ端子をオンオフする。
一方、エンジン制御ユニット１００は従来オルタネータのＤＦ端子のオンオフを監視計測していたのと同様に、ＩＦ端子を監視計測することにより誤差のない「界磁電流レシオ情報」を得ることができる。
【００３４】
上記で、ＩＦ端子というＤＦ端子と全く異なる端子が備えられるようであるが、意味合いの相違だけで、エンジン制御ユニット１００から見れば発電機発電率を得るための端子としては同じことで、オルタネータ側の端子構成にも変りがないことが特徴である。
【００３５】
また、上述でＰＷＭ波形のＤＵＴＹが１００％近くになるようにすると説明したが、これも特徴である。比較回路ＣＭＰ２には電圧レベルをＰＭＷ変換する際において、最低ＤＵＴＹと最高ＤＵＴＹのリミッタ回路が含有されていて、ＰＭＷ波形が必ず一定周期内でオンとオフのセット構成になるようにしている。つまり、実際のＤＵＴＹが１００％になろう電圧レベルであっても、例えば９５％にとどまるようにし、逆も０％であっても例えば５％にとどまるようにしている。これがなければ、１００％や０％ＤＵＴＹ周期の時、エンジン制御ユニット１００側にとって隣接周期と周期が見た目に融合する。９５％、５％にとどめ隣接周期と融合しないようにすることにより、ＰＷＭ−ＤＵＴＹ計測上において分母時間（周期）を確定することができ、エンジン制御ユニット１００が発電機発電率を得るにあたりオンがオフ時間（分子）のみを計測すればすむ。これによりエンジン制御ユニット１００の論理時間計測部の構成を簡単化することができる。
【００３６】
また、比較回路ＣＭＰ２は、その最低と最高のＤＵＴＹリミッタ回路を所定の条件下で解除する回路を備えている。所定の条件下とは、界磁コイル通電ラインのどこかで断線が発生したり、トランジスタＴ１がオープン状態で故障して界磁コイル電流が流れなくなって、発電電圧が目標に達していない状態で最低ＤＵＴＹを継続した場合である。つまり、オルタネータが発電不良を起こしたときである。ＤＵＴＹリミッタが解除されたＰＷＭ―ＤＵＴＹ信号は隣接周期が融合し、それをエンジン制御ユニット１００が検出することによってオルタネータ故障を検出することができる。つまり、界磁コイル電流レシオ信号にオルタネータ故障信号も重畳させることができる。
【００３７】
さて、図２の回路図では、上述したように界磁コイルの電流通路下位側に半導体スイッチＴ１を備える。これは所謂「界磁コイルのローサイドドライブ制御」と呼称されるオルタネータ構成である。この場合、界磁コイル電流検出抵抗Ｒ１は、図中配置位置だけでなく点線マルＡ位置や点線マルＢ位置であっても良い。図中代表例として配置したＲ１位置であれば、実は、差動増幅回路に差動回路はなくても良い。しかしマルＡやマルＢ位置の場合には、差動回路が必要になる。また、マルＡ位置の場合には電流遮断時の循環路内配置となるので、ＰＨ回路による電圧減衰回路構成が必要なくなる。
【００３８】
図３は「界磁コイルのハイサイドドライブ制御」の場合のオルタネータ構成に適用するレギュレータの場合の具現化回路図であり、図２の回路とは界磁コイル電流の検出位置が相違するのみである。
【００３９】
図４は電流検出ＦＥＴをローサイドドライブで利用した場合のレギュレータの具現化回路図である。
【００４０】
図５も電流検出ＦＥＴを利用した具現化回路図であるが、「ハイサイドドライブ」の点のみ相違する。
【００４１】
図６は図２の具現化回路図の情報の信号処理手段の違いを表わす。オンオフ時間で情報を表現する図２の回路図に対して、図６の回路図は０／１を使用したデジタル情報となる。情報入出力のための処理手段（論理レイト２進数化回路、デジタル信号回路）を追加しているだけでそれ以前の構成は同じである。
【００４２】
図７は図２のさらなる具現化構成を示す回路図である。なお、図２の回路図の説明で述べたと同様に、電流検出抵抗Ｒ１の配置位置及びローサイド・ハイサイドドライブ構成の差異により図３から図６にも適用可能であるが、ここでは図２のさらなる具現化部分を説明する。
トランジスタＴ２は、界磁コイルドライバＴ１を、設定した最大電流に基づいて発電電圧制御とは関係なく遮断するものである。界磁コイル電流を従来のＤＦ情報の変わりとして情報表現するには、電流の「レシオ」表現をする必要がある。「レシオ」表現をするためには、限界電流（最大電流）の設定が不可欠である。最大電流が監視されていない下では「レシオ」表現はできない。界磁コイルドライバＴ１の強制遮断可否は、比較回路ＣＭＰ３で判断される。比較回路ＣＭＰ３は、最大電流が流れるときの電圧降下と、実際に通過中の電流が発生している電圧降下とを比較し、後者が前者を上回るとき作動するようにしてあるので、最大電流以上の界磁コイル電流が流れないようになる。最大電流が流れるときの電圧降下は、レジスタＲ３とＲ４との分圧比でセッティングされる。そこで、このセッティングを三角波形電圧のピーク電圧セッティング回路に流用することにより、比較回路ＣＭＰ２からは、最大電流を１００％としたＰＷＭ−ＤＵＴＹが出力することになる。さらに、このセッティングは、三角波形の周期設定回路にも流用される。ピーク電圧が変わったときでも周期は変わらない方向でセッティングされる。これは前述のエンジン制御ユニットが認識するときのために分母時間を固定する必要があるからである。
【００４３】
電流リミッタ差動電圧セッティングが、レジスタＲ３とＲ４との分圧比でセッティングされることは上記で説明したが、図８の具現化回路では、レジスタＲ４側を多段階にかつ比例的に複数個のレジスタで構成し、電流の検出を段階的かつ比例的なスイッチ回路で得ることができる構成とした。これらの電流量に依存した段階的スイッチのスイッチ状況で従来のＤＦに相当するＰＷＭ−ＤＵＴＹ波形を生成することもできるが、図の場合はスイッチ動作の論理をそのまま「０／１」のデジタルシグナルとして扱い情報出力する構成例である。
【００４４】
図９の具現化回路は、検出電圧レベルをＡ／Ｄ変換回路でアナログからデジタルシグナルへ変換する場合の構成例である。Ａ／Ｄ変換回路は、電流リミッタ作動電圧の入力で結果が最大（例えば８ビットＡ／Ｄ変換であれば、“１１１１１１１１ｂ”いわゆる“ＦＦｈ”）になるように、電流リミッタ作動電圧セッティング回路のセッティング電圧がＡ／Ｄ変換回路電源電圧として流用されている。Ａ／Ｄ変換回路構成の差異によっては電源電圧で最大でない場合もあるが、その場合には最大電圧を決める構成回路があるので、そこに流用すれば問題はない。図９の例では、Ａ／Ｄ変換結果の信頼性を向上させるために、結果を累積平均化回路で累積平均してある。その後、デジタル情報とし情報出力するための情報処理を施して情報出力する。デジタル通信では、一つの回線に情報を重畳できる。
【００４５】
ここで、図１に戻って、エンジン制御ユニット１００のＰＷＭ計測部及び情報処理部２は、オルタネータ２００と接続された信号線に乗るオルタネータ２００が生成するＰＷＭ波形のＤＵＴＹレシオを時間計測することにより、発電機界磁電流レシオの情報を得る。
そして、発電機発電電流・発電機駆動トルク決定部１０は、あらかじめ備える発電機界磁電流レシオ、発電機回転数、および発電機駆動トルクの関係を定めた３次元データマトリックスＡ、ならびに発電機界磁電流レシオ、発電機回転数、および発電機発電電流の関係を定めた３次元データマトリックスＢに基づいて、上記発電機駆動トルクおよび発電機発電電流を得る。なお、ここでは、前者の３次元データマトリックスＡを「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と、また、後者の３次元データマトリックスＢを「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機発電電流」と称する。
【００４６】
図１０は「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機発電電流」の２つの３次元データマトリックスＡ，Ｂの例を示すグラフである。
【００４７】
上述の「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機発電電流」は、オルタネータの使用上最大界磁電流で運転した時のデータに基づくものである。オルタネータが最大界磁電流リミッターを備えていればその電流で、備えていなければ使用環境で体験しうる低い温度下で、測定されたものである。
【００４８】
以上のように、エンジン制御ユニット１００は従来のＤＦ端子と同じ情報取得手段でＩＦ端子から信憑性の高い発電機発電率を得る。発電機発電率情報が単独にて信憑性の高いものとなっているので、従来のように「吸気温」や「水温」といった別の情報で発電機発電率の解釈補正をする必要もなくなる。また、「発電機発電電流マトリックス」と「発電機駆動トルクマトリックス」のデータも従来の平均的条件化での測定データでなく、「界磁電流レシオ最大」で測定されたデータが導入されている。その結果、エンジン制御ユニット１００は従来とは比較にならないほど正確な「発電機発電電流」と「発電機駆動トルク」を得ることができる。
【００４９】
エンジン制御ユニット１００の発電機発電電流・発電機駆動トルク決定部により決定された「発電機駆動トルク」と「発電機発電電流」は、制御のためのパラメータとして、アイドリング制御反映部１１、自動変速装置変速比反映部１２、車両負荷投入抑制部１３、発電機出力一時抑制判定部１４、バッテリー急速充電判定部１５の各種制御部へ転送される。
【００５０】
アイドリング制御反映部１１は、上記正確な情報を入力して、燃費・エコロジーを目的としたアイドリング回転数の良好な低回転化を達成するためのアイドリング制御を行う。また、自動変速装置変速比反映部１２は、上記正確な情報を入力して、エンジン出力を有効に駆動輪に伝達させるための自動変速装置の変速比制御を行う。このように、正確な情報をアイドリング制御反映部１１と自動変速装置変速比反映部１２に利用し、それらは従来の誤差加味分の余裕制御でなく、目的を最高に達成している最適制御を可能にする。
【００５１】
更に、正確な「発電機発電電流」と「発電機駆動トルク」を、車両負荷投入抑制部１３に送出し、車両負荷投入抑制部１３の車両負荷の投入可否の判定に利用することにより、アイドリング制御に悪影響な電気負荷投入を抑制したり、不要な電気負荷同時投入を抑制したりする。例えば、パワーウィンドウの同時開閉制御において、１枚だけ、２枚だけ、３枚だけ、と適時抑制したり、パワーシートの同時調整制御において、１席だけ、２席だけ、３席だけ、と適時抑制したりする。さらに、良好なエンジン制御を達成するだけでなく、不要な電気負荷同時投入を管理することによって、オルタネータ容量を１ランク下げることを達成する。
【００５２】
更にまた、正確な「発電機発電電流」を利用して、バッテリーの充放電バランスを「充放カウンタ」により監視することを可能とし、「エンジン回転数」と「車速」及び「アクセル開度」と併せて、必要時に発電機出力一時抑制判定部１４により発電機出力を一時的に抑制するか判定し、バッテリ急速充電判定部１５でバッテリを急速充電するか判定することに利用している。発電機出力の一時的抑制と、バッテリ急速充電は、目標発電電圧決定部２０において、オルタネータに対する発電電圧の指示値変更で行い、しかも発電機駆動トルクが上昇する方向への電圧変更時には、指示値が時間漸増するようにしている。
【００５３】
実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２による車両用制御装置を示すブロック構成図である。
【００５４】
図１１において、オルタネータ２００で検出される「界磁電流レシオ」、「オルタネータサイズ情報」、「最大界磁電流情報」は、情報処理部６０を介してデジタル情報送受信部２１０に送られる。デジタル情報送受信部２１０では、「界磁電流レシオ」、「オルタネータサイズ情報」、「最大界磁電流情報」をデジタル情報として、ＣＯＭ端子を経由してエンジン制御ユニット１００のデジタル情報送受信部１１０に送られる。
界磁コイル電流レシオ情報抽出部は、デジタル情報送受信部１１０に入力された情報から「発電機界磁電流レシオ」を得る。
そして、発電機発電電流・発電機駆動トルク検索決定部１０は、あらかじめ備える「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機発電電流」の２つの３次元データマトリックスＡ，Ｂに基づいて、「発電機駆動トルク」と「発電機発電電流」を得る。
【００５５】
実施の形態２の情報伝達手段は、一つの回線に複数の情報を重畳できるので、オルタネータ２００から「界磁電流レシオ」だけでなく「オルタネータサイズ情報」や「最大界磁電流情報」の情報も入力できる効果がある。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、オルタネータの発電率情報として界磁電流に基づく情報を情報入力し、その情報から発電機発電率を得ることにより、従来の界磁コイル温度に関する誤差をなくすことができる。
【００５７】
その結果、エンジン制御ユニットによる発電機駆動トルク及び発電機発電量の推定の精度向上が図れ、それが導くさらなるアイドリング回転数低回転化による燃費・環境エコロジーの向上が図れる。さらに冷間時アイドル回転数ＵＰ時間の適正化による燃費向上・環境エコロジーの向上が図れ、さらなるアイドリング安定性の向上が図れる。
【００５８】
また、正確な発電機駆動トルクと発電機発電量を得られることは、つまり自動変速機インプット側トルクの演算が正確になり（エンジントルク、マイナス、発電機トルク、イーコール、自動変速機インプット）自動変速機の変速比を適切に決定できる。従来は例えば、発電機トルクが推定より実際の方が大きい場合が特に冷間時にそうなる兆候があって、発電機トルクが推定より大きいということは、自動変速機インプットの演算で大きめのインプットがあるようなことに勘違いしてしまい、大きめの勘違いインプットが導く変速比は本来の適切に対して小さめの変速比となる。本来の適切値に対して小さめの変速比となると、車両発進時や加速時に、駆動輪でのトルク不足、場合によってはエンジンストールを招く。これを回避するための努力として発電機トルク推定における補正手段などを実施することが考えられるが、結局推定に推定を重ねた信憑性の低い発電機トルク推定になる。例えば無段階変速ＣＶＴでは、まさに適切な変速比が選べる能力があり、本発明の手段を適用することによりその能力を発揮することができる。
【００５９】
また、正確な発電機駆動トルクと発電機発電量を得られることは、通常の（低回転化なくとも）アイドリングの安定制御にも貢献する。エンジン制御ユニットは、発電機トルク（電気負荷量）のモニタをしてアイドリング回転数を保持するに見合ったエンジン出力を発揮するように制御する。それは例えば、燃料噴射装置の燃料噴射量反映であったり、点火装置の点火タイミング反映であったり、ＩＳＣＶ（アイドルスピードコントロールバルブ）開度反映であったりする。とくに同時に近年の低燃費化ニーズや環境エコロジーニーズを実現するに重要な要素となる、アイドリング回転数の低回転化は、発電機トルクをパラメータとしたより高度なアイドリング制御が要求されるので、効果的である。
【００６０】
更に、正確な発電機駆動トルクと発電機発電量を得られることは、新しい制御を導く。例えば、車両発進・加速時に発電機の一時的発電抑制をする時間と具合（具合は発電電圧の指示）を、現在使用中の電気負荷量に基づいてバッテリーが放電しすぎないように決定し、その時間の間発電機トルクを一時的に抑制し、エンジントルクを車両発進・加速性能に重点することができる。性能の向上にもできるが、性能を一定にしつつ車両発進・加速時の燃料噴射量を低減できる。また、正確な発電機発電量を得ていれば、前述一時抑制と、車両減速時のバッテリー急速充電との充放電バランスも正確に演算できるので両者の組み合わせで適切なバッテリー電力保存を満たしながらの性能向上が可能である。
【００６１】
また、正確な発電機駆動トルクと発電機発電量を得られることは、新しい制御を導く。例えば、近年車両の居住性向上のための電気負荷（コンフォータブル電気負荷）が増加し、発電機出力・サイズも大きいものが必要となっているが、実はこれらの「人命・車両故障」に関係のない電気負荷投入を適切に監視・制御し、投入抑制すれば、発電機出力・サイズのＵＰも最低限に抑えることができ、コスト、重量、サイズを最低限に抑えることができる。正確な発電機駆動トルクと発電機発電量を得てこそ初めてそれらが達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用制御装置を示すブロック構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図３】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図４】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図５】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図６】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図７】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図８】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図９】 この発明の実施の形態によるオルタネータの界磁電流をモニタするための具現化回路図である。
【図１０】 「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機駆動トルク」と「発電機界磁電流レシオと発電機回転数から得る発電機発電電流」の３次元データマトリックスの例を示すグラフである。
【図１１】 この発明の実施の形態２による車両用制御装置を示すブロック構成図である。
【図１２】 従来の車両用制御装置を示すブロック構成図である。
【符号の説明】
１０ 発電機発電電流・発電機駆動トルク検索決定部、１１ アイドリング制御反映部、１２ 自動変速装置変速比反映部、１３ 車両負荷投入抑制部、１４発電機出力一時抑制判定部、１５ バッテリー急速充電判定部、２０ 目標発電電圧決定部、１００ エンジン制御ユニット、１１０ デジタル情報送受信部、２００ オルタネータ、２１０ デジタル情報送受信部。
Claims (12)
- オルタネータから与えられる発電機発電率として、界磁電流の最大値に対する現在の界磁電流の値の比率である発電機界磁電流レシオの値を取り込み、予め備える発電機界磁電流レシオ、発電機回転数、および発電機駆動トルクの関係を定めた３次元データマトリックス、ならびに発電機界磁電流レシオ、発電機回転数、および発電機発電電流の関係を定めた３次元データマトリックスに基づいて、上記発電機駆動トルクおよび発電機発電電流を得ることにより、所定の車両制御ユニットを制御することを特徴とする車両用制御装置。
- 上記所定の車両制御ユニットの制御とは、燃費・エコロジーを目的としたアイドリング回転数の良好な低回転化を達成するためのアイドリング制御であることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
- 上記所定の車両制御ユニットの制御とは、エンジン出力を有効に駆動輪に伝達させるための自動変速装置の変速比制御であることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
- 上記所定の車両制御ユニットの制御とは、車両発進・加速性能を向上させるための発電機運転管理・制御であることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
- 上記所定の車両制御ユニットの制御とは、発電機サイズ最適化のために不必要な電気負荷の抑制制御であることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
- 上記所定の車両制御ユニットの制御とは、バッテリの最適な充電を満たしながらの発電機出力抑制制御およびバッテリ急速充電制御であることを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
- 上記３次元データマトリックスのデータは、オルタネータを最大界磁電流で運転した時に得られたデータに基づくものである請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
- 上記発電機界磁電流レシオは、オルタネータと接続された信号線に乗るオルタネータが生成するデジタル信号の複数情報の内から当該発電機界磁電流レシオの値を抽出して得たものである請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
- 上記発電機発電電流、及び発電機駆動トルクに基づいて、車両電気負荷の投入を臨時的に抑制することを特徴とする請求項５に記載の車両用制御装置。
- 電気負荷の投入が臨時的に抑制されるものが、パワーウィンドウの同時開閉であって、１枚毎、２枚毎と適時抑制する請求項９に記載の車両用制御装置。
- 電気負荷の投入が臨時的に抑制されるものが、パワーシートの同時調整であって、１席毎、２席毎と適時抑制する請求項９に記載の車両用制御装置。
- 上記オルタネータで生成される上記発電機界磁電流レシオの値に基づいて、オルタネータの発電機発電率に関する情報を求め、この情報を所定の車両制御ユニットに送出することを特徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
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