JP3834210B2 - 車両用発電機の制御装置並びに内燃機関制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載された内燃機関のアイドリング回転数などを制御するに際し、発電機の発電量を検出して発電機の駆動トルクに見合った制御を行なうための発電量検出機能を有する車両用発電機の制御装置と、この発電量による内燃機関の制御法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関を搭載した車両においては、例えば、内燃機関のアイドリング回転域において車両用発電機の発電量を検知し、この発電量に対応した駆動トルクを内燃機関から得るために燃料噴射量やスロットル開度などを発電量に応じて制御すると共に、アイドリング回転を安定化しながら可能な限り低速回転に抑え、燃料消費量の低減や排出ガスの抑制を図ったり、また、車両の走行条件によっては発電量を制御して内燃機関の出力トルクを走行用と発電用とに配分するような制御がなされている。このような制御を行うためには車両用発電機の発電量を的確に検知することが不可欠である。
【０００３】
図１３ないし図１６は、このような目的で使用される従来の車両用発電機の制御装置を示すもので、図１３は第一の従来例を示す回路図、図１４はその機能ブロック図、図１５は第二の従来例を示す回路図、図１６はその機能ブロック図である。図１３と図１４とで第一の従来例の構成と動作とを説明すると、まず、図１３において、車両用発電機１は三相の電機子巻線２と界磁コイル３と電圧制御装置４とから構成されている。電圧制御装置４においては、Ｂ端子に電機子巻線２の出力電圧を受け、この電圧が分圧抵抗５および６とリップルフィルタ７とを介して比較器８に供給され、比較器８では基準電圧発生器９からの基準電圧と比較されて比較結果の出力信号が論理処理回路１０を介してスイッチング手段であるトランジスタ１１のベースに加えられる。
【０００４】
また、界磁コイル３の一方の端子はバッテリ１２から電力供給を受け、他方の端子はＦ端子を経由して電圧制御装置４のスイッチング手段１１のコレクタに続されている。スイッチング手段１１のエミッタは接地されており、スイッチング手段１１は比較器８からの出力信号により、言い換えれば、電機子巻線２の出力電圧の値によりＯＮ−ＯＦＦ制御され、界磁コイル３の電流がＯＮ−ＯＦＦされて電機子巻線２の出力電圧を制御する。このＯＮ−ＯＦＦのデューティ比は回転速度が一定値の場合には車両用発電機１の発電量により変化し、発電量が大きいほどＯＮ期間、すなわち導通率が大となり、スイッチング手段１１からは界磁コイル３の導通率、すなわち、ＤＦ（ｄｕｔｙ ｏｆ ｆｉｅｌｄｃｏｉｌ）情報がＰＷＭ波信号として得られることになる。以降の説明においては界磁コイル３の導通率をＤＦ情報と称す。
【０００５】
図１４にてこれを機能で示すと、電圧制御装置４にＤＦ情報を生成する情報処理部１３と、これを出力する情報出力部１４とがあり、情報出力部１４からは図に示すように、ＤＦ情報によるＰＷＭ波信号が出力され、内燃機関制御装置１５に与えられることになる。図１３のようにＤＦ情報をスイッチング手段１１のコレクタから得た場合には、ＰＷＭ波がローレベルのときは界磁コイル３には界磁電流が通電中であり、ハイレベルのときは遮断中であるということになる。このローレベルとハイレベルとの各々の時間は図１３の論理時間計測部１６により計測され、この時間比からＤＦ情報の瞬時値が得られ、さらにこれを累積平均することによりＤＦ情報の累積平均値が得られ、この値によりアイドリング制御部１７が燃料噴射量やアイドル回転制御バルブ（ＩＳＣＶ）などを制御して内燃機関のアイドリング回転を制御する。
【０００６】
図１４により内燃機関制御装置１５側の機能を説明すると、ＤＦ情報は情報処理部１８に入力されて発電機１の発電率とされ、この発電率と内燃機関の回転速度とが検索・決定手段１９に入力されて検索・決定手段１９はこれらの値に基づき記憶手段２０を検索し、記憶手段２０に記憶されている発電量・駆動トルクマップから車両用発電機１の発電量と駆動トルクとを求め、これらの値に基づきアイドリング制御反映部２１がアイドリング回転を制御する。このアイドリング回転の制御は、安定性を損なわず、低回転速度に保持することにより、燃料消費量の低減と排出ガスの低減とを図るものである。ここで、図１３と図１４とを対応させると、論理時間計測部１６が情報処理部１８に相当し、検索・決定手段１９や記憶手段２０はアイドリング制御反映部２１と共にアイドリング制御部１７に含まれることになる。
【０００７】
また、図１５と図１６とに示す第二の従来例は、電圧制御装置４が取得したＤＦ情報をデジタル信号化して内燃機関制御装置１５に与えるようにしたもので、図１５においてはこのＤＦ情報を、論理回路１０からスイッチング手段１１のベースに入力する入力信号から得ており、論理レイト二進数化回路２２にてこの信号を二進化（デジタル化）し、デジタル信号送信回路２３から内燃機関制御装置１５に出力している。論理回路１０の出力信号からＤＦ信号を得た場合、第一の従来例に対しローレベルとハイレベルとが逆になるだけで、デューティ比は同一である。内燃機関制御装置１５側ではデジタル信号受信部２４にてこの信号を受信し、デジタル信号は多重化できるのでＤＦ情報抽出部２５にてＤＦ情報を抽出してアイドリング制御部１７に与え、アイドリング制御部１７は上記した第一の従来例と同様に内燃機関を制御する。
【０００８】
図１６の機能ブロック図を図１５と対比すると、情報処理部２６は論理レイト二進数化回路２２に相当し、情報出力部２７がデジタル信号送信回路２３に相当する。また、情報入力部２８はデジタル信号受信部２４に、情報処理部２９はＤＦ情報抽出部２５に相当し、検索・決定手段１９と記憶装置２０とアイドリング制御反映部２１とは上記した第一の従来例と同様にアイドリング制御部１７に含まれることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来装置では電圧制御装置４のスイッチング手段１１の入力、または、出力の信号が、ＯＮ−ＯＦＦ信号になっていることを利用し、この信号をそのままＤＦ情報として内燃機関制御装置１５に与え、このＤＦ情報により車両用発電機１の発電量を得るように構成されていた。しかし、車両用発電機１の発電量は厳密にはスイッチング手段１１のＯＮ−ＯＦＦ比、すなわち、ＤＦ情報のみに依存するものではない。車両用発電機１の発電量と駆動トルクとを表す発電率は界磁電流値と回転速度とに依存し、界磁電流値は上記のＤＦ情報と界磁コイル３の抵抗値と印可電圧とに依存するものであり、また界磁コイル３の抵抗値は温度により変化するものである。
【００１０】
界磁コイル３の温度上昇により抵抗値が変動した場合には発電率は変化し、電圧制御値４の制御電圧の変動によっても発電率は変化する。従来の制御ではＤＦ情報と回転速度とのみにより発電率を得ていたため、取得した発電率には大きな誤差が生じることになり、この誤差を含めて内燃機関を制御する場合には、例えば、アイドリング回転速度の制御においては、燃料噴射量を増大させ、アイドリング回転を高めに設定せざるを得ず、従って、従来装置では燃料消費量の低減や排出ガスの低減による環境エコロジー性の向上などが充分に配慮されていたとは言い難いものであった。
【００１１】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、車両用発電機の発電率を精度良く検出して内燃機関制御装置に与えることにより、燃料消費量の低減や排出ガスの低減などが充分になし得る車両用発電機の制御装置と内燃機関の制御法とを得ることを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる車両用発電機の制御装置は、車両用発電機の出力電圧を検出する電圧検出手段、前記車両用発電機の温度または前記車両用発電機の制御装置の温度を検知する温度検知手段、前記車両用発電機の運転開始後の運転時間を計測する運転時間計測手段、前記車両用発電機の界磁コイルの電流をＯＮ−ＯＦＦして車両用発電機の出力電圧を制御するスイッチング手段、前記スイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号から前記界磁コイルの導通率情報を取得すると共に、前記温度検知手段の出力と、前記電圧検出手段の出力と、前記運転時間計測手段の出力とにより前記界磁コイルの導通率情報を補正し、前記車両用発電機の発電情報として内燃機関制御装置に出力する導通率取得・補正手段を備え、前記導通率取得・補正手段により補正された導通率情報に基づいて内燃機関の出力を制御するようにしたものである。
【００１３】
また、前記導通率取得・補正手段の導通率補正回路は、前記スイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号を積分する積分回路と、三角波を生成する三角波発生回路と、前記積分回路の出力と前記三角波発生回路の出力とを比較する比較器とを備えているものである。
また、前記運転時間計測手段は、前記車両用発電機の運転開始と共に充電が開始される静電容量を含む時定数回路から形成され、前記時定数回路の静電容量の電圧変化により運転時間が計測されるものである。
また、前記温度検知手段は、前記積分回路と前記三角波発生回路と前記時定数回路のいずれか、または、それぞれの回路に用いられ、温度により定数が変化する構成部品により形成されたものである。
【００１４】
また、前記積分回路と前記三角波発生回路と前記時定数回路のいずれか、または、それぞれの回路の電源電圧が、前記車両用発電機の出力電圧に追従するように構成されたものである。
また、前記三角波発生回路の生成する三角波電圧は、前記温度検知手段と前記電圧検出手段と前記運転時間計測手段との内の少なくとも一つの出力により、周期と、波高値と、立ち上がり勾配が変化するように構成されたものである。
【００１５】
さらに、この発明に係わる内燃機関制御法は、車両用発電機の界磁コイル通電回路のＯＮ−ＯＦＦ信号を界磁コイルの導通率情報として、また前記車両用発電機の温度または前記車両用発電機の制御装置の温度を温度情報として内燃機関の制御装置に入力し、前記内燃機関の制御装置が、前記界磁コイルの導通率情報と前記内燃機関の回転速度とから前記車両用発電機の発電量と駆動トルクとを求めると共に、前記温度情報により前記発電量と駆動トルクとの値を補正し、前記補正された発電量と駆動トルクとの値に基づき内燃機関の出力を制御する内燃機関制御法において、前記内燃機関の制御装置に、前記内燃機関の運転開始後の時間を計測する運転時間計測手段と前記車両用発電機の目標電圧を設定する目標電圧決定手段とが設けられており、前記運転時間計測手段の出力と前記目標電圧決定手段の出力とにより前記発電量と駆動トルクとの値が補正されると共に、前記目標電圧決定手段が設定する目標電圧が前記車両用発電機の制御装置に伝達され、前記車両用発電機の出力電圧が目標電圧値に制御されるものである。
【００１６】
また、前記内燃機関の制御装置に、前記車両用発電機の温度に対応した発電量と駆動トルクのマップを記憶する記憶手段が設けられており、前記内燃機関制御装置が、入力された前記界磁コイルの導通率情報と前記内燃機関の回転速度と前記温度情報とから前記記憶手段を検索して、発電量と駆動トルクを導出し、この検索された発電量と駆動トルクに基づき前記内燃機関の出力を制御するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図７は、この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の構成と動作とを説明するためのもので、図１は機能ブロック図、図２は回路図、図３ないし図７は、図１における情報処理・補正手段３４、または、図２における導通率取得・補正手段３１の構成例を説明する説明図であり、図中、上記の従来例と同一機能部分には同一符号が付与されている。
【００１８】
図２の回路図において、車両用発電機１は三相の電機子巻線２と界磁コイル３と電圧制御装置４とから構成されており、また、電圧制御装置４は、電機子巻線２の出力電圧を分圧する分圧抵抗５および６と、分圧された電圧からリップルを除去するリップルフィルタ７と、リップルフィルタ７の出力電圧と基準電圧発生器９からの基準電圧とを比較する比較器８と、比較器８の出力電圧を論理処理してスイッチング手段１１のベースに与える論理処理回路１０と、スイッチング手段１１が界磁コイル３の電流を遮断したときに界磁コイル３の誘導エネルギーを循環電流として通電するフライホイールダイオード３０と、論理処理回路１０からスイッチング手段１１に与えられる信号を界磁コイル３の導通率（ＤＦ情報）として取り込み、これを後述するように補正する導通率取得・補正手段３１と、導通率取得・補正手段３１の出力により駆動され、補正されたＤＦ情報をＰＷＭ波の発電情報として内燃機関制御装置１５に出力する出力トランジスタ３２とから構成されている。
【００１９】
内燃機関制御装置１５は、導通率取得・補正手段３１により補正されたＤＦ情報を受信してＰＷＭ波のハイレベルとローレベルとの時間比を計測し、これを発電率として出力する論理時間計測手段１６と、論理時間計測手段１６の出力により内燃機関のアイドリング回転速度を制御するアイドリング制御部１７とを有しており、アイドリング制御部１７は図２に示すように、燃料噴射量と、点火時期と、アイドル回転制御バルブ（ＩＳＣＶ）の開度とを制御して内燃機関のアイドリング回転を安定した低回転速度に維持するように構成されている。
【００２０】
また、図１の機能ブロック図にて各部の機能を説明すると、電圧制御装置４の情報処理・補正手段３４は図２の導通率取得・補正手段３１に相当するものであり、スイッチング手段１１のベースに与えられる信号からＤＦ情報を入力すると共に、車両用発電機１または電圧制御装置４の温度と、車両用発電機１の発電電圧と、運転時間とを入力してＤＦ情報を補正し、図２の出力トランジスタ３２に相当する情報出力部１４からＰＷＭ波の発電情報として内燃機関制御装置１５に出力する。
【００２１】
内燃機関制御装置１５ではこの情報を情報入力部３５で受信し、図２の論理時間計測手段１６に相当する情報処理手段１８にてＰＷＭ信号のハイレベルとローレベルとの時間比を計測し、この時間比から発電率を演算する。この発電率と内燃機関の回転速度とが検索・決定手段１９に入力されて検索・決定手段１９はこれらの値に基づき記憶手段２０を検索し、記憶手段２０に記憶されている発電量・駆動トルクマップから車両用発電機１の発電量と駆動トルクとを求め、これらの値に基づきアイドリング制御反映部２１がアイドリング回転を制御する。このアイドリング回転の制御は、上記したように、安定性を損なわず、低回転速度に保持することにより、燃料消費量と排出ガスの低減を図るものである。
【００２２】
図２の導通率取得・補正手段３１は上記したように、車両用発電機１または電圧制御装置４の温度と車両用発電機１の発電電圧と運転時間とを入力して界磁コイル３の導通率、すなわち、ＤＦ情報を補正するものであるが、この補正は次のようにして行われる。導通率取得・補正手段３１には図３の（ａ）に示すような回路が設けられており、図３の（ａ）において、３７はスイッチング手段１１からのＯＮ−ＯＦＦ信号を入力する積分回路、３８は後述するような三角波を発生する三角波発生回路、３９は積分回路３７の出力と三角波とを比較する比較器である。また、積分回路３７は、例えば図３の（ｂ）または（ｃ）のように構成される。図３（ｂ）は、オペアンプ４０とコンデンサ４１と抵抗４２とで構成した積分回路であり、図３（ｃ）はコンデンサ４３と抵抗４４および４５にて構成した積分回路である。
【００２３】
このような積分回路３７と三角波発生回路３８とを持つ回路において、図３の（ｂ）および（ｃ）にて示した積分回路の電圧利得と、コンデンサ４１または４３の充放電バランスとを適当な値に選定すれば、図３（ａ）の端子Ａから入力する入力信号と端子Ｂから出力する出力信号とを同一信号とすることができるが、この実施の形態においてはコンデンサ４１または４３の充放電バランスと、積分回路３７の電圧利得とが、別途設けられた図示しない時定数回路のコンデンサの充電電圧と、車両用発電機１の発電電圧とにより制御されるように構成され、また、積分回路３７を構成するコンデンサや抵抗が、または、そのいずれかが温度により定数が変化するように構成される。
【００２４】
別途設けられた図示しない時定数回路のコンデンサの充電電圧は、車両用発電機１の運転開始と共に充電が開始されて電圧が所定の時定数にて上昇し、運転時間計測手段を形成する。車両用発電機１の発電電圧は、導通率取得・補正手段３１の電源回路が車両用発電機１の発電電圧に追従して変化するように構成することにより得られ、これが電圧検出手段を形成する。また、積分回路３７や三角波発生回路３８あるいは時定数回路を構成するコンデンサや抵抗が、または、構成する部品のいずれかが温度により定数が変化するように構成され、これが温度検知手段を構成する。
【００２５】
例えば、三角波発生回路３８の発生する三角波電圧は、一定電流値を充放電するコンデンサの充電電圧から生成されるが、この三角波発生回路３８に用いられる定電流回路は、例えば、図４に示すようにトランジスタ４６および４７とサーミスタ４８とで構成され、温度により充放電電流が変化すると共に、上記した時定数回路のコンデンサ電圧と、発電電圧に追従して電圧が変化する電源回路の電圧とが制御電圧として用いられ、それぞれの影響で三角波の波形が変化するように構成されている。この三角波電圧の変化は、図５に示すように、周期ＳＦと、三角波の立ち上がり勾配であるデューティーサイクルＳＤと、波高値ＳＶとの変化である。
【００２６】
このような手法により積分回路３７と三角波発生回路３８との特性が変化するがこの変化により、図３における導通率取得・補正手段３１では端子Ａから入力するＤＦ情報と端子Ｂから出力するＤＦ情報とは相似の状態を保ちながら、温度の上昇に対しては出力するＤＦ情報は導通率が低下して発電率が低下するように変化し、発電電圧の上昇に対しては導通率が上昇して発電率が上昇するように変化すると共に、運転開始時において高めに設定されていた導通率が運転時間と共に所定の時定数で低下し、所定の時間の後には発電率が所定値まで低下するように補正される。
【００２７】
このように構成することにより、ＤＦ情報が実際の発電量の変化に対応するように補正することができ、例えば、アイドリング回転速度の制御においてはアイドリング回転を高めに設定する必要はなくなり、燃料消費量の低減と、これに伴う排出ガスの低減とが可能になると共に、冷間始動時におけるアイドルアップの制御も可能になるものであり、また、車両用発電機１の駆動トルクが正確に把握できるため、走行に寄与するトルクの把握も正確になり、例えばＣＶＴなど変速装置の変速比を適正化することができるものである。
【００２８】
なお、上記の説明では温度変化の検出をサーミスタを使用したり、回路を構成するコンデンサや抵抗などの定数が温度により変化する素子を使用することで説明したが、例えば、図６のようなダイオードの温度特性を使用したり、図７のようなダイオードの温度特性を使用した温度スイッチを使用して補正することもできるものであり、また、温度検出は発電機１の温度を検知するのが精度上は好ましいが、電圧制御装置４内の温度を用いたり、電圧制御装置４内の温度から発電機温度を換算して用いることもできるものである。
【００２９】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による車両用発電機の制御装置の回路図、図９は、その機能ブロック図を示すもので、この実施の形態は、実施の形態１に対して電圧制御装置４から内燃機関制御装置１５に対するＤＦ情報の伝送を上記した第二の従来例と同様にデジタル信号化して行うようにしたものである。実施の形態１と異なる点は、導通率取得・補正手段３１から出力される補正後のＤＦ情報は論理レイト二進数化回路２２に与えられ、二進化（デジタル化）されてデジタル信号送信回路２３に送られ、デジタル信号送信回路２３から内燃機関制御装置１５のデジタル信号受信回路２４に伝送される。受信されたＤＦ信号はＤＦ情報抽出部２５にてＤＦ情報が抽出され、アイドリング制御部１７にて実施の形態１と同様の制御が行われる。
【００３０】
図９の機能ブロック図においては電圧制御装置４の情報処理補正手段３４が図８の導通率取得・補正手段３１の機能を示すものであり、情報処理部２６が論理レイト二進数化回路２２の機能を、情報出力部２７がデジタル信号送信回路２３の機能を示すものである。情報処理補正手段３４では界磁コイル３の導通率が実施の形態１と同様に、車両用発電機１または電圧制御装置４の温度と、車両用発電機１の発電電圧と、運転時間とにより補正される。また、情報入力部２８がデジタル信号受信部２４を、情報処理部２９がＤＦ情報抽出部２５の機能を示し、検索・決定手段１９と記憶装置２０とアイドリング制御反映部２１とが共にアイドリング制御部１７の機能を示すこと、導通率取得・補正手段３１の動作、および、効果は実施の形態１と同様である。
【００３１】
参考例１．
図１０は、この発明の基礎となる技術を示す参考例１による内燃機関制御法を説明するための回路図であり、この参考例１による内燃機関制御法は、電圧制御装置４からスイッチング手段１１のＯＮ−ＯＦＦ情報であるＤＦ情報と、温度検出手段５１による温度情報とをそれぞれデジタル信号化して内燃機関制御装置１５に伝送し、内燃機関制御装置１５がこれらの情報に基づき、温度を加味した発電情報を演算して内燃機関を制御するようにしたものである。
【００３２】
図において、スイッチング手段１１のＯＮ−ＯＦＦによるＤＦ情報は、スイッチング手段１１のベースに与えられる信号がそのまま論理レイト二進数化回路２２に与えられ、デジタル信号送信回路２３に送られる。一方、温度検出手段５１が検出する温度情報は温度情報二進数化回路５２にてデジタル信号化され、デジタル信号送信回路２３に送られる。デジタル信号送信回路２３はこれらの信号を多重化して内燃機関制御装置１５のデジタル信号受信部２４に伝送し、デジタル信号受信部２４はこの信号を受信してＤＦ情報抽出部２５と温度情報抽出部５３とに与える。
【００３３】
ＤＦ情報抽出部２５と温度情報抽出部５３とではそれぞれの情報が抽出されてアイドリング制御部１７に与えられ、アイドリング制御部１７ではＤＦ情報と回転速度情報とから図示しない記憶装置の発電量・駆動トルクマップを検索するなどの方法により発電機１の発電量と駆動トルクとを演算する。さらに、この演算された発電量と駆動トルクとの値は温度情報により補正され、補正された発電量と駆動トルクとの値により、燃料噴射量を制御するなどの手法により内燃機関を制御する。
【００３４】
このように構成された内燃機関の制御法では、ＤＦ情報により演算された発電量と駆動トルクとを温度で補正し、補正された発電量と、その発電量を得るための駆動トルクとにより内燃機関の制御を行うので、実施の形態１と同様に正確な発電情報が得られ、適正なアイドリング回転の制御を行ったり、内燃機関のトルク配分から走行系に適正な制御内容を与えることができるものである。なお、温度検出手段５１は発電機１の温度を検知するのが好ましいが、電圧制御装置４内の温度を用いたり、電圧制御装置４内の温度から発電機温度を換算して用いることもできる。
【００３５】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３による内燃機関制御法を説明する機能ブロック図であり、この実施の形態による内燃機関制御法においては、電圧制御装置４に論理レイト二進数化回路に相当する情報処理部２９と、温度情報二進数化回路に相当する情報処理部５４とが設けられており、情報処理部２９からは界磁コイル３の導通率がＤＦ情報として、情報処理部５４からは発電機１の温度が温度情報としてそれぞれデジタル信号化され、情報入出力部５５を介して内燃機関制御装置１５の情報入出力部５６に伝送される。
【００３６】
内燃機関制御装置１５では情報処理部５７にてＤＦ情報から発電率を得て、この発電率と内燃機関の回転速度とから、検索・決定手段１９が記憶手段２０を検索し、記憶されている発電量・駆動トルクマップから車両用発電機１の発電量と駆動トルクとを検索して出力する。情報処理部５８では温度情報を抽出し、発電機１の温度情報として温度補正部５９に与える。温度補正部５９では検索・決定手段１９から発電量と駆動トルクの値を入力し、発電機温度情報により発電量と駆動トルクとの値に補正を加える。さらに、電圧補正部６０にて後述する発電機１の電圧情報にて補正を加え、運転時間補正部６１にて内燃機関制御装置１５内に設けられた図示しないタイマからの運転経過時間に伴う補正が加えられ、補正後の発電量と駆動トルクとの値により、アイドリング制御反映部１９が内燃機関の制御を行う。
【００３７】
また、内燃機関制御装置１５には電圧制御装置４に制御電圧を要求する目標発電電圧決定部６２が設けられており、この目標電圧が電圧情報として電圧補正部６０に与えられ、発電量と駆動トルクの補正に用いられると共に、情報処理部６３にてデジタル化されて情報入出力部５６を介して電圧制御装置４の情報入出力部５５に伝送され、電圧制御装置４では情報処理部６４にて目標電圧として抽出されて電圧反映部６５に与えられる。電圧反映部６５ではこの目標電圧により車両用発電機１の電圧制御を行って要求電圧を出力させる。
【００３８】
このように、内燃機関制御装置１５にて目標電圧を設定し、この電圧と温度情報と運転時間とによりＤＦ情報から得た発電量と駆動トルクとを内燃機関制御装置１５側にて補正するので、実施の形態１の場合と同様に、適正なアイドリング回転の設定ができ、燃料消費量の低減と、これに伴う排出ガスの低減とが可能になると共に、この内燃機関制御装置１５にて設定した目標電圧が電圧制御装置４に与えられ、車両用発電機１の発電電圧を制御するので、内燃機関制御装置１５が車両用発電機１の発電量を制御することになり、内燃機関制御装置１５が検出する走行条件に応じて車両用発電機１の発電量が制御でき、車両用発電機１の駆動に要するトルクと、車両の走行のためのトルクとの配分を制御することが可能になり、変速装置の変速比制御を適正化することができるものである。
【００３９】
実施の形態４．
図１２は、この発明の実施の形態４による内燃機関制御法を説明する機能ブロック図であり、この実施の形態は、実施の形態３の内燃機関制御法にて示した図１１に対し、記憶装置２０に温度に対応した発電量・駆動トルクマップを記憶させるようにし、情報処理部５８による発電機温度情報がマップ選択部６６に入力されて発電機温度によるマップ選択情報が検索・決定手段１９に与えられ、検索・決定手段１９がマップを検索して発電率と内燃機関の回転速度と発電機温度とに基づく発電量・駆動トルクを検索するようにしたものである。検索された発電量と駆動トルクとの値は発電機温度を加味したものであり、この発電量と駆動トルクとの値に対して実施の形態３と同様に、発電機電圧と運転時間とによる補正が加えられる。従って、この実施の形態においても実施の形態３と同様の効果が得られるものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の車両用発電機の制御装置において、請求項１に記載の発明によれば、車両用発電機の発電電圧を検出する電圧検出手段と、温度を検知する温度検知手段と、運転開始後の時間を計測する運転時間計測手段と、界磁コイル電流をＯＮ−ＯＦＦして車両用発電機の出力電圧を制御するスイッチング手段と、スイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号から界磁コイルの導通率情報を取得すると共に、温度検知手段と電圧検出手段と運転時間計測手段との出力により界磁コイルの導通率情報を補正し、車両用発電機の発電情報として内燃機関制御装置に出力する導通率取得・補正手段とを備えるようにしたので、精度の高い発電情報が得られ、これを用いて内燃機関制御装置が内燃機関の制御を行うことにより、アイドリング回転を安定した低速回転に設定・維持することができ、燃料消費量の低減と、これに伴う排出ガスの低減とが可能になると共に、冷間始動時におけるアイドルアップの制御などが可能になるものである。
【００４１】
また、請求項２に記載の発明によれば、導通率補正回路をスイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号の積分回路と、三角波発生回路と、積分回路の出力と三角波発生回路の出力とを比較する比較器とから構成したので、スイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号の信号形態を変えることなく、温度と電圧と運転時間とにより補正された高精度の発電情報を得ることができるものである。さらに、請求項３に記載の発明によれば、運転時間計測手段を、車両用発電機の運転開始と共に充電が開始される静電容量を含む時定数回路から形成し、静電容量の電圧変化により運転時間を計測するようにしたので、始動後の時間計測が容易となり、冷間始動時におけるアイドルアップの制御が単純な回路構成にて行えるものである。
【００４２】
さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、温度検知手段を、積分回路と三角波発生回路と時定数回路とのいずれか、または、それぞれの回路に用いる温度により定数が変化する構成部品から形成するようにしたので、特別な部品を付加することなく、温度の変化に対して効果的に、また容易に発電情報の補正ができるものであり、また、請求項５に記載の発明によれば、これらの回路の電源電圧を、車両用発電機の出力電圧に追従して変化するようにしたので、回路構成が単純であり、発電情報が容易に補正できるものである。さらに、請求項６に記載の発明によれば、三角波発生回路の三角波電圧が、車両用発電機の温度と出力電圧と運転時間との内の少なくとも一つの出力により、周期と、波高値と、立ち上がり勾配とが変化するようにしたので、精度良く、また容易に発電情報の補正ができるものである。
【００４３】
また、この発明の内燃機関制御法において、請求項７に記載の発明によれば、内燃機関制御装置に内燃機関の運転時間計測手段と車両用発電機の目標電圧を設定する目標電圧決定手段とを設け、運転時間計測手段の出力と目標電圧決定手段の出力とにより発電量と駆動トルクとを補正すると共に、目標電圧決定手段が設定する目標電圧を車両用発電機の制御装置に伝達し、車両用発電機の出力電圧をこの目標電圧にて制御するようにしたので、適正なアイドリング回転の設定による燃料消費量と排出ガスの低減が可能になると共に、走行条件に応じた目標電圧の設定ができ、発電量を制御して車両用発電機と走行用のトルク配分を適切化することを可能にし、変速装置の変速比制御などを適正化することができるものである。
【００４４】
さらにまた、請求項８に記載の発明によれば、請求項７の内燃機関制御法において、車両用発電機の温度に対応した発電量と駆動トルクとのマップを記憶する記憶手段を設け、界磁コイルの導通率情報と温度情報とから記憶手段を検索して発電量と駆動トルクとを得るようにしたので、適正なアイドリング回転の設定による燃料消費量と排出ガスの低減と、内燃機関のトルク配分による変速比制御などが可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の説明図である。
【図６】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の説明図である。
【図７】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の説明図である。
【図８】 この発明の実施の形態２による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図９】 この発明の実施の形態２による車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図１０】 この発明の参考例１による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３による車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図１２】 この発明の実施の形態４による車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図１３】 従来の車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図１４】 従来の車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図１５】 従来の車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図１６】 従来の車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１ 車両用発電機、２ 電機子巻線、３ 界磁コイル、４ 電圧制御装置、
５、６ 分圧抵抗、８、３９ コンパレータ、９ 基準電圧発生器、
１０ 論理処理回路、１１、スイッチング手段、１５ 内燃機関制御装置、
１６ 論理時間計測部、１７ アイドリング制御部、１８ 情報処理部、
１９ 検索・決定手段、２０ 記憶手段、２１ アイドリング反映部、
２２ 論理レイト二進数化回路、２３ デジタル信号送信回路、
２４ デジタル信号受信回路、２５ ＤＦ情報抽出部、
２６、２９、５４、５７、５８、６３、６４ 情報処理部、
２７，２８、５５、５６ 情報入出力部、
３１ 導通率取得・補正手段、３２ 出力トランジスタ、
３４ 情報処理補正手段（導通率取得・補正手段）、３７ 積分回路、
３８ 三角波発生回路、４０ オペアンプ、４１、４３ コンデンサ、
４２〜４５ 抵抗、４６，４７ トランジスタ、４８ サーミスタ、
５１ 温度検出手段、５２ 温度情報二進数化回路、
５３ 温度情報抽出回路、５９ 温度補正部、６０ 電圧補正部、
６１ 運転時間補正部、６２ 目標発電電圧決定部、
６５ 発電電圧反映部、６６ マップ選択部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載された内燃機関のアイドリング回転数などを制御するに際し、発電機の発電量を検出して発電機の駆動トルクに見合った制御を行なうための発電量検出機能を有する車両用発電機の制御装置と、この発電量による内燃機関の制御法とに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関を搭載した車両においては、例えば、内燃機関のアイドリング回転域において車両用発電機の発電量を検知し、この発電量に対応した駆動トルクを内燃機関から得るために燃料噴射量やスロットル開度などを発電量に応じて制御すると共に、アイドリング回転を安定化しながら可能な限り低速回転に抑え、燃料消費量の低減や排出ガスの抑制を図ったり、また、車両の走行条件によっては発電量を制御して内燃機関の出力トルクを走行用と発電用とに配分するような制御がなされている。このような制御を行うためには車両用発電機の発電量を的確に検知することが不可欠である。
【０００３】
図１３ないし図１６は、このような目的で使用される従来の車両用発電機の制御装置を示すもので、図１３は第一の従来例を示す回路図、図１４はその機能ブロック図、図１５は第二の従来例を示す回路図、図１６はその機能ブロック図である。図１３と図１４とで第一の従来例の構成と動作とを説明すると、まず、図１３において、車両用発電機１は三相の電機子巻線２と界磁コイル３と電圧制御装置４とから構成されている。電圧制御装置４においては、Ｂ端子に電機子巻線２の出力電圧を受け、この電圧が分圧抵抗５および６とリップルフィルタ７とを介して比較器８に供給され、比較器８では基準電圧発生器９からの基準電圧と比較されて比較結果の出力信号が論理処理回路１０を介してスイッチング手段であるトランジスタ１１のベースに加えられる。
【０００４】
また、界磁コイル３の一方の端子はバッテリ１２から電力供給を受け、他方の端子はＦ端子を経由して電圧制御装置４のスイッチング手段１１のコレクタに続されている。スイッチング手段１１のエミッタは接地されており、スイッチング手段１１は比較器８からの出力信号により、言い換えれば、電機子巻線２の出力電圧の値によりＯＮ−ＯＦＦ制御され、界磁コイル３の電流がＯＮ−ＯＦＦされて電機子巻線２の出力電圧を制御する。このＯＮ−ＯＦＦのデューティ比は回転速度が一定値の場合には車両用発電機１の発電量により変化し、発電量が大きいほどＯＮ期間、すなわち導通率が大となり、スイッチング手段１１からは界磁コイル３の導通率、すなわち、ＤＦ（ｄｕｔｙ ｏｆ ｆｉｅｌｄｃｏｉｌ）情報がＰＷＭ波信号として得られることになる。以降の説明においては界磁コイル３の導通率をＤＦ情報と称す。
【０００５】
図１４にてこれを機能で示すと、電圧制御装置４にＤＦ情報を生成する情報処理部１３と、これを出力する情報出力部１４とがあり、情報出力部１４からは図に示すように、ＤＦ情報によるＰＷＭ波信号が出力され、内燃機関制御装置１５に与えられることになる。図１３のようにＤＦ情報をスイッチング手段１１のコレクタから得た場合には、ＰＷＭ波がローレベルのときは界磁コイル３には界磁電流が通電中であり、ハイレベルのときは遮断中であるということになる。このローレベルとハイレベルとの各々の時間は図１３の論理時間計測部１６により計測され、この時間比からＤＦ情報の瞬時値が得られ、さらにこれを累積平均することによりＤＦ情報の累積平均値が得られ、この値によりアイドリング制御部１７が燃料噴射量やアイドル回転制御バルブ（ＩＳＣＶ）などを制御して内燃機関のアイドリング回転を制御する。
【０００６】
図１４により内燃機関制御装置１５側の機能を説明すると、ＤＦ情報は情報処理部１８に入力されて発電機１の発電率とされ、この発電率と内燃機関の回転速度とが検索・決定手段１９に入力されて検索・決定手段１９はこれらの値に基づき記憶手段２０を検索し、記憶手段２０に記憶されている発電量・駆動トルクマップから車両用発電機１の発電量と駆動トルクとを求め、これらの値に基づきアイドリング制御反映部２１がアイドリング回転を制御する。このアイドリング回転の制御は、安定性を損なわず、低回転速度に保持することにより、燃料消費量の低減と排出ガスの低減とを図るものである。ここで、図１３と図１４とを対応させると、論理時間計測部１６が情報処理部１８に相当し、検索・決定手段１９や記憶手段２０はアイドリング制御反映部２１と共にアイドリング制御部１７に含まれることになる。
【０００７】
また、図１５と図１６とに示す第二の従来例は、電圧制御装置４が取得したＤＦ情報をデジタル信号化して内燃機関制御装置１５に与えるようにしたもので、図１５においてはこのＤＦ情報を、論理回路１０からスイッチング手段１１のベースに入力する入力信号から得ており、論理レイト二進数化回路２２にてこの信号を二進化（デジタル化）し、デジタル信号送信回路２３から内燃機関制御装置１５に出力している。論理回路１０の出力信号からＤＦ信号を得た場合、第一の従来例に対しローレベルとハイレベルとが逆になるだけで、デューティ比は同一である。内燃機関制御装置１５側ではデジタル信号受信部２４にてこの信号を受信し、デジタル信号は多重化できるのでＤＦ情報抽出部２５にてＤＦ情報を抽出してアイドリング制御部１７に与え、アイドリング制御部１７は上記した第一の従来例と同様に内燃機関を制御する。
【０００８】
図１６の機能ブロック図を図１５と対比すると、情報処理部２６は論理レイト二進数化回路２２に相当し、情報出力部２７がデジタル信号送信回路２３に相当する。また、情報入力部２８はデジタル信号受信部２４に、情報処理部２９はＤＦ情報抽出部２５に相当し、検索・決定手段１９と記憶装置２０とアイドリング制御反映部２１とは上記した第一の従来例と同様にアイドリング制御部１７に含まれることになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来装置では電圧制御装置４のスイッチング手段１１の入力、または、出力の信号が、ＯＮ−ＯＦＦ信号になっていることを利用し、この信号をそのままＤＦ情報として内燃機関制御装置１５に与え、このＤＦ情報により車両用発電機１の発電量を得るように構成されていた。しかし、車両用発電機１の発電量は厳密にはスイッチング手段１１のＯＮ−ＯＦＦ比、すなわち、ＤＦ情報のみに依存するものではない。車両用発電機１の発電量と駆動トルクとを表す発電率は界磁電流値と回転速度とに依存し、界磁電流値は上記のＤＦ情報と界磁コイル３の抵抗値と印可電圧とに依存するものであり、また界磁コイル３の抵抗値は温度により変化するものである。
【００１０】
界磁コイル３の温度上昇により抵抗値が変動した場合には発電率は変化し、電圧制御値４の制御電圧の変動によっても発電率は変化する。従来の制御ではＤＦ情報と回転速度とのみにより発電率を得ていたため、取得した発電率には大きな誤差が生じることになり、この誤差を含めて内燃機関を制御する場合には、例えば、アイドリング回転速度の制御においては、燃料噴射量を増大させ、アイドリング回転を高めに設定せざるを得ず、従って、従来装置では燃料消費量の低減や排出ガスの低減による環境エコロジー性の向上などが充分に配慮されていたとは言い難いものであった。
【００１１】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、車両用発電機の発電率を精度良く検出して内燃機関制御装置に与えることにより、燃料消費量の低減や排出ガスの低減などが充分になし得る車両用発電機の制御装置と内燃機関の制御法とを得ることを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる車両用発電機の制御装置は、車両用発電機の出力電圧を検出する電圧検出手段、前記車両用発電機の温度または前記車両用発電機の制御装置の温度を検知する温度検知手段、前記車両用発電機の運転開始後の運転時間を計測する運転時間計測手段、前記車両用発電機の界磁コイルの電流をＯＮ−ＯＦＦして車両用発電機の出力電圧を制御するスイッチング手段、前記スイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号から前記界磁コイルの導通率情報を取得すると共に、前記温度検知手段の出力と、前記電圧検出手段の出力と、前記運転時間計測手段の出力とにより前記界磁コイルの導通率情報を補正し、前記車両用発電機の発電情報として内燃機関制御装置に出力する導通率取得・補正手段を備え、前記導通率取得・補正手段により補正された導通率情報に基づいて内燃機関の出力を制御するようにしたものである。
【００１３】
また、前記導通率取得・補正手段の導通率補正回路は、前記スイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号を積分する積分回路と、三角波を生成する三角波発生回路と、前記積分回路の出力と前記三角波発生回路の出力とを比較する比較器とを備えているものである。
また、前記運転時間計測手段は、前記車両用発電機の運転開始と共に充電が開始される静電容量を含む時定数回路から形成され、前記時定数回路の静電容量の電圧変化により運転時間が計測されるものである。
また、前記温度検知手段は、前記積分回路と前記三角波発生回路と前記時定数回路のいずれか、または、それぞれの回路に用いられ、温度により定数が変化する構成部品により形成されたものである。
【００１４】
また、前記積分回路と前記三角波発生回路と前記時定数回路のいずれか、または、それぞれの回路の電源電圧が、前記車両用発電機の出力電圧に追従するように構成されたものである。
また、前記三角波発生回路の生成する三角波電圧は、前記温度検知手段と前記電圧検出手段と前記運転時間計測手段との内の少なくとも一つの出力により、周期と、波高値と、立ち上がり勾配が変化するように構成されたものである。
【００１５】
さらに、この発明に係わる内燃機関制御法は、車両用発電機の界磁コイル通電回路のＯＮ−ＯＦＦ信号を界磁コイルの導通率情報として、また前記車両用発電機の温度または前記車両用発電機の制御装置の温度を温度情報として内燃機関の制御装置に入力し、前記内燃機関の制御装置が、前記界磁コイルの導通率情報と前記内燃機関の回転速度とから前記車両用発電機の発電量と駆動トルクとを求めると共に、前記温度情報により前記発電量と駆動トルクとの値を補正し、前記補正された発電量と駆動トルクとの値に基づき内燃機関の出力を制御する内燃機関制御法において、前記内燃機関の制御装置に、前記内燃機関の運転開始後の時間を計測する運転時間計測手段と前記車両用発電機の目標電圧を設定する目標電圧決定手段とが設けられており、前記運転時間計測手段の出力と前記目標電圧決定手段の出力とにより前記発電量と駆動トルクとの値が補正されると共に、前記目標電圧決定手段が設定する目標電圧が前記車両用発電機の制御装置に伝達され、前記車両用発電機の出力電圧が目標電圧値に制御されるものである。
【００１６】
また、前記内燃機関の制御装置に、前記車両用発電機の温度に対応した発電量と駆動トルクのマップを記憶する記憶手段が設けられており、前記内燃機関制御装置が、入力された前記界磁コイルの導通率情報と前記内燃機関の回転速度と前記温度情報とから前記記憶手段を検索して、発電量と駆動トルクを導出し、この検索された発電量と駆動トルクに基づき前記内燃機関の出力を制御するものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図７は、この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の構成と動作とを説明するためのもので、図１は機能ブロック図、図２は回路図、図３ないし図７は、図１における情報処理・補正手段３４、または、図２における導通率取得・補正手段３１の構成例を説明する説明図であり、図中、上記の従来例と同一機能部分には同一符号が付与されている。
【００１８】
図２の回路図において、車両用発電機１は三相の電機子巻線２と界磁コイル３と電圧制御装置４とから構成されており、また、電圧制御装置４は、電機子巻線２の出力電圧を分圧する分圧抵抗５および６と、分圧された電圧からリップルを除去するリップルフィルタ７と、リップルフィルタ７の出力電圧と基準電圧発生器９からの基準電圧とを比較する比較器８と、比較器８の出力電圧を論理処理してスイッチング手段１１のベースに与える論理処理回路１０と、スイッチング手段１１が界磁コイル３の電流を遮断したときに界磁コイル３の誘導エネルギーを循環電流として通電するフライホイールダイオード３０と、論理処理回路１０からスイッチング手段１１に与えられる信号を界磁コイル３の導通率（ＤＦ情報）として取り込み、これを後述するように補正する導通率取得・補正手段３１と、導通率取得・補正手段３１の出力により駆動され、補正されたＤＦ情報をＰＷＭ波の発電情報として内燃機関制御装置１５に出力する出力トランジスタ３２とから構成されている。
【００１９】
内燃機関制御装置１５は、導通率取得・補正手段３１により補正されたＤＦ情報を受信してＰＷＭ波のハイレベルとローレベルとの時間比を計測し、これを発電率として出力する論理時間計測手段１６と、論理時間計測手段１６の出力により内燃機関のアイドリング回転速度を制御するアイドリング制御部１７とを有しており、アイドリング制御部１７は図２に示すように、燃料噴射量と、点火時期と、アイドル回転制御バルブ（ＩＳＣＶ）の開度とを制御して内燃機関のアイドリング回転を安定した低回転速度に維持するように構成されている。
【００２０】
また、図１の機能ブロック図にて各部の機能を説明すると、電圧制御装置４の情報処理・補正手段３４は図２の導通率取得・補正手段３１に相当するものであり、スイッチング手段１１のベースに与えられる信号からＤＦ情報を入力すると共に、車両用発電機１または電圧制御装置４の温度と、車両用発電機１の発電電圧と、運転時間とを入力してＤＦ情報を補正し、図２の出力トランジスタ３２に相当する情報出力部１４からＰＷＭ波の発電情報として内燃機関制御装置１５に出力する。
【００２１】
内燃機関制御装置１５ではこの情報を情報入力部３５で受信し、図２の論理時間計測手段１６に相当する情報処理手段１８にてＰＷＭ信号のハイレベルとローレベルとの時間比を計測し、この時間比から発電率を演算する。この発電率と内燃機関の回転速度とが検索・決定手段１９に入力されて検索・決定手段１９はこれらの値に基づき記憶手段２０を検索し、記憶手段２０に記憶されている発電量・駆動トルクマップから車両用発電機１の発電量と駆動トルクとを求め、これらの値に基づきアイドリング制御反映部２１がアイドリング回転を制御する。このアイドリング回転の制御は、上記したように、安定性を損なわず、低回転速度に保持することにより、燃料消費量と排出ガスの低減を図るものである。
【００２２】
図２の導通率取得・補正手段３１は上記したように、車両用発電機１または電圧制御装置４の温度と車両用発電機１の発電電圧と運転時間とを入力して界磁コイル３の導通率、すなわち、ＤＦ情報を補正するものであるが、この補正は次のようにして行われる。導通率取得・補正手段３１には図３の（ａ）に示すような回路が設けられており、図３の（ａ）において、３７はスイッチング手段１１からのＯＮ−ＯＦＦ信号を入力する積分回路、３８は後述するような三角波を発生する三角波発生回路、３９は積分回路３７の出力と三角波とを比較する比較器である。また、積分回路３７は、例えば図３の（ｂ）または（ｃ）のように構成される。図３（ｂ）は、オペアンプ４０とコンデンサ４１と抵抗４２とで構成した積分回路であり、図３（ｃ）はコンデンサ４３と抵抗４４および４５にて構成した積分回路である。
【００２３】
このような積分回路３７と三角波発生回路３８とを持つ回路において、図３の（ｂ）および（ｃ）にて示した積分回路の電圧利得と、コンデンサ４１または４３の充放電バランスとを適当な値に選定すれば、図３（ａ）の端子Ａから入力する入力信号と端子Ｂから出力する出力信号とを同一信号とすることができるが、この実施の形態においてはコンデンサ４１または４３の充放電バランスと、積分回路３７の電圧利得とが、別途設けられた図示しない時定数回路のコンデンサの充電電圧と、車両用発電機１の発電電圧とにより制御されるように構成され、また、積分回路３７を構成するコンデンサや抵抗が、または、そのいずれかが温度により定数が変化するように構成される。
【００２４】
別途設けられた図示しない時定数回路のコンデンサの充電電圧は、車両用発電機１の運転開始と共に充電が開始されて電圧が所定の時定数にて上昇し、運転時間計測手段を形成する。車両用発電機１の発電電圧は、導通率取得・補正手段３１の電源回路が車両用発電機１の発電電圧に追従して変化するように構成することにより得られ、これが電圧検出手段を形成する。また、積分回路３７や三角波発生回路３８あるいは時定数回路を構成するコンデンサや抵抗が、または、構成する部品のいずれかが温度により定数が変化するように構成され、これが温度検知手段を構成する。
【００２５】
例えば、三角波発生回路３８の発生する三角波電圧は、一定電流値を充放電するコンデンサの充電電圧から生成されるが、この三角波発生回路３８に用いられる定電流回路は、例えば、図４に示すようにトランジスタ４６および４７とサーミスタ４８とで構成され、温度により充放電電流が変化すると共に、上記した時定数回路のコンデンサ電圧と、発電電圧に追従して電圧が変化する電源回路の電圧とが制御電圧として用いられ、それぞれの影響で三角波の波形が変化するように構成されている。この三角波電圧の変化は、図５に示すように、周期ＳＦと、三角波の立ち上がり勾配であるデューティーサイクルＳＤと、波高値ＳＶとの変化である。
【００２６】
このような手法により積分回路３７と三角波発生回路３８との特性が変化するがこの変化により、図３における導通率取得・補正手段３１では端子Ａから入力するＤＦ情報と端子Ｂから出力するＤＦ情報とは相似の状態を保ちながら、温度の上昇に対しては出力するＤＦ情報は導通率が低下して発電率が低下するように変化し、発電電圧の上昇に対しては導通率が上昇して発電率が上昇するように変化すると共に、運転開始時において高めに設定されていた導通率が運転時間と共に所定の時定数で低下し、所定の時間の後には発電率が所定値まで低下するように補正される。
【００２７】
このように構成することにより、ＤＦ情報が実際の発電量の変化に対応するように補正することができ、例えば、アイドリング回転速度の制御においてはアイドリング回転を高めに設定する必要はなくなり、燃料消費量の低減と、これに伴う排出ガスの低減とが可能になると共に、冷間始動時におけるアイドルアップの制御も可能になるものであり、また、車両用発電機１の駆動トルクが正確に把握できるため、走行に寄与するトルクの把握も正確になり、例えばＣＶＴなど変速装置の変速比を適正化することができるものである。
【００２８】
なお、上記の説明では温度変化の検出をサーミスタを使用したり、回路を構成するコンデンサや抵抗などの定数が温度により変化する素子を使用することで説明したが、例えば、図６のようなダイオードの温度特性を使用したり、図７のようなダイオードの温度特性を使用した温度スイッチを使用して補正することもできるものであり、また、温度検出は発電機１の温度を検知するのが精度上は好ましいが、電圧制御装置４内の温度を用いたり、電圧制御装置４内の温度から発電機温度を換算して用いることもできるものである。
【００２９】
実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２による車両用発電機の制御装置の回路図、図９は、その機能ブロック図を示すもので、この実施の形態は、実施の形態１に対して電圧制御装置４から内燃機関制御装置１５に対するＤＦ情報の伝送を上記した第二の従来例と同様にデジタル信号化して行うようにしたものである。実施の形態１と異なる点は、導通率取得・補正手段３１から出力される補正後のＤＦ情報は論理レイト二進数化回路２２に与えられ、二進化（デジタル化）されてデジタル信号送信回路２３に送られ、デジタル信号送信回路２３から内燃機関制御装置１５のデジタル信号受信回路２４に伝送される。受信されたＤＦ信号はＤＦ情報抽出部２５にてＤＦ情報が抽出され、アイドリング制御部１７にて実施の形態１と同様の制御が行われる。
【００３０】
図９の機能ブロック図においては電圧制御装置４の情報処理補正手段３４が図８の導通率取得・補正手段３１の機能を示すものであり、情報処理部２６が論理レイト二進数化回路２２の機能を、情報出力部２７がデジタル信号送信回路２３の機能を示すものである。情報処理補正手段３４では界磁コイル３の導通率が実施の形態１と同様に、車両用発電機１または電圧制御装置４の温度と、車両用発電機１の発電電圧と、運転時間とにより補正される。また、情報入力部２８がデジタル信号受信部２４を、情報処理部２９がＤＦ情報抽出部２５の機能を示し、検索・決定手段１９と記憶装置２０とアイドリング制御反映部２１とが共にアイドリング制御部１７の機能を示すこと、導通率取得・補正手段３１の動作、および、効果は実施の形態１と同様である。
【００３１】
参考例１．
図１０は、この発明の基礎となる技術を示す参考例１による内燃機関制御法を説明するための回路図であり、この参考例１による内燃機関制御法は、電圧制御装置４からスイッチング手段１１のＯＮ−ＯＦＦ情報であるＤＦ情報と、温度検出手段５１による温度情報とをそれぞれデジタル信号化して内燃機関制御装置１５に伝送し、内燃機関制御装置１５がこれらの情報に基づき、温度を加味した発電情報を演算して内燃機関を制御するようにしたものである。
【００３２】
図において、スイッチング手段１１のＯＮ−ＯＦＦによるＤＦ情報は、スイッチング手段１１のベースに与えられる信号がそのまま論理レイト二進数化回路２２に与えられ、デジタル信号送信回路２３に送られる。一方、温度検出手段５１が検出する温度情報は温度情報二進数化回路５２にてデジタル信号化され、デジタル信号送信回路２３に送られる。デジタル信号送信回路２３はこれらの信号を多重化して内燃機関制御装置１５のデジタル信号受信部２４に伝送し、デジタル信号受信部２４はこの信号を受信してＤＦ情報抽出部２５と温度情報抽出部５３とに与える。
【００３３】
ＤＦ情報抽出部２５と温度情報抽出部５３とではそれぞれの情報が抽出されてアイドリング制御部１７に与えられ、アイドリング制御部１７ではＤＦ情報と回転速度情報とから図示しない記憶装置の発電量・駆動トルクマップを検索するなどの方法により発電機１の発電量と駆動トルクとを演算する。さらに、この演算された発電量と駆動トルクとの値は温度情報により補正され、補正された発電量と駆動トルクとの値により、燃料噴射量を制御するなどの手法により内燃機関を制御する。
【００３４】
このように構成された内燃機関の制御法では、ＤＦ情報により演算された発電量と駆動トルクとを温度で補正し、補正された発電量と、その発電量を得るための駆動トルクとにより内燃機関の制御を行うので、実施の形態１と同様に正確な発電情報が得られ、適正なアイドリング回転の制御を行ったり、内燃機関のトルク配分から走行系に適正な制御内容を与えることができるものである。なお、温度検出手段５１は発電機１の温度を検知するのが好ましいが、電圧制御装置４内の温度を用いたり、電圧制御装置４内の温度から発電機温度を換算して用いることもできる。
【００３５】
実施の形態３．
図１１は、この発明の実施の形態３による内燃機関制御法を説明する機能ブロック図であり、この実施の形態による内燃機関制御法においては、電圧制御装置４に論理レイト二進数化回路に相当する情報処理部２９と、温度情報二進数化回路に相当する情報処理部５４とが設けられており、情報処理部２９からは界磁コイル３の導通率がＤＦ情報として、情報処理部５４からは発電機１の温度が温度情報としてそれぞれデジタル信号化され、情報入出力部５５を介して内燃機関制御装置１５の情報入出力部５６に伝送される。
【００３６】
内燃機関制御装置１５では情報処理部５７にてＤＦ情報から発電率を得て、この発電率と内燃機関の回転速度とから、検索・決定手段１９が記憶手段２０を検索し、記憶されている発電量・駆動トルクマップから車両用発電機１の発電量と駆動トルクとを検索して出力する。情報処理部５８では温度情報を抽出し、発電機１の温度情報として温度補正部５９に与える。温度補正部５９では検索・決定手段１９から発電量と駆動トルクの値を入力し、発電機温度情報により発電量と駆動トルクとの値に補正を加える。さらに、電圧補正部６０にて後述する発電機１の電圧情報にて補正を加え、運転時間補正部６１にて内燃機関制御装置１５内に設けられた図示しないタイマからの運転経過時間に伴う補正が加えられ、補正後の発電量と駆動トルクとの値により、アイドリング制御反映部１９が内燃機関の制御を行う。
【００３７】
また、内燃機関制御装置１５には電圧制御装置４に制御電圧を要求する目標発電電圧決定部６２が設けられており、この目標電圧が電圧情報として電圧補正部６０に与えられ、発電量と駆動トルクの補正に用いられると共に、情報処理部６３にてデジタル化されて情報入出力部５６を介して電圧制御装置４の情報入出力部５５に伝送され、電圧制御装置４では情報処理部６４にて目標電圧として抽出されて電圧反映部６５に与えられる。電圧反映部６５ではこの目標電圧により車両用発電機１の電圧制御を行って要求電圧を出力させる。
【００３８】
このように、内燃機関制御装置１５にて目標電圧を設定し、この電圧と温度情報と運転時間とによりＤＦ情報から得た発電量と駆動トルクとを内燃機関制御装置１５側にて補正するので、実施の形態１の場合と同様に、適正なアイドリング回転の設定ができ、燃料消費量の低減と、これに伴う排出ガスの低減とが可能になると共に、この内燃機関制御装置１５にて設定した目標電圧が電圧制御装置４に与えられ、車両用発電機１の発電電圧を制御するので、内燃機関制御装置１５が車両用発電機１の発電量を制御することになり、内燃機関制御装置１５が検出する走行条件に応じて車両用発電機１の発電量が制御でき、車両用発電機１の駆動に要するトルクと、車両の走行のためのトルクとの配分を制御することが可能になり、変速装置の変速比制御を適正化することができるものである。
【００３９】
実施の形態４．
図１２は、この発明の実施の形態４による内燃機関制御法を説明する機能ブロック図であり、この実施の形態は、実施の形態３の内燃機関制御法にて示した図１１に対し、記憶装置２０に温度に対応した発電量・駆動トルクマップを記憶させるようにし、情報処理部５８による発電機温度情報がマップ選択部６６に入力されて発電機温度によるマップ選択情報が検索・決定手段１９に与えられ、検索・決定手段１９がマップを検索して発電率と内燃機関の回転速度と発電機温度とに基づく発電量・駆動トルクを検索するようにしたものである。検索された発電量と駆動トルクとの値は発電機温度を加味したものであり、この発電量と駆動トルクとの値に対して実施の形態３と同様に、発電機電圧と運転時間とによる補正が加えられる。従って、この実施の形態においても実施の形態３と同様の効果が得られるものである。
【００４０】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の車両用発電機の制御装置において、請求項１に記載の発明によれば、車両用発電機の発電電圧を検出する電圧検出手段と、温度を検知する温度検知手段と、運転開始後の時間を計測する運転時間計測手段と、界磁コイル電流をＯＮ−ＯＦＦして車両用発電機の出力電圧を制御するスイッチング手段と、スイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号から界磁コイルの導通率情報を取得すると共に、温度検知手段と電圧検出手段と運転時間計測手段との出力により界磁コイルの導通率情報を補正し、車両用発電機の発電情報として内燃機関制御装置に出力する導通率取得・補正手段とを備えるようにしたので、精度の高い発電情報が得られ、これを用いて内燃機関制御装置が内燃機関の制御を行うことにより、アイドリング回転を安定した低速回転に設定・維持することができ、燃料消費量の低減と、これに伴う排出ガスの低減とが可能になると共に、冷間始動時におけるアイドルアップの制御などが可能になるものである。
【００４１】
また、請求項２に記載の発明によれば、導通率補正回路をスイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号の積分回路と、三角波発生回路と、積分回路の出力と三角波発生回路の出力とを比較する比較器とから構成したので、スイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号の信号形態を変えることなく、温度と電圧と運転時間とにより補正された高精度の発電情報を得ることができるものである。さらに、請求項３に記載の発明によれば、運転時間計測手段を、車両用発電機の運転開始と共に充電が開始される静電容量を含む時定数回路から形成し、静電容量の電圧変化により運転時間を計測するようにしたので、始動後の時間計測が容易となり、冷間始動時におけるアイドルアップの制御が単純な回路構成にて行えるものである。
【００４２】
さらにまた、請求項４に記載の発明によれば、温度検知手段を、積分回路と三角波発生回路と時定数回路とのいずれか、または、それぞれの回路に用いる温度により定数が変化する構成部品から形成するようにしたので、特別な部品を付加することなく、温度の変化に対して効果的に、また容易に発電情報の補正ができるものであり、また、請求項５に記載の発明によれば、これらの回路の電源電圧を、車両用発電機の出力電圧に追従して変化するようにしたので、回路構成が単純であり、発電情報が容易に補正できるものである。さらに、請求項６に記載の発明によれば、三角波発生回路の三角波電圧が、車両用発電機の温度と出力電圧と運転時間との内の少なくとも一つの出力により、周期と、波高値と、立ち上がり勾配とが変化するようにしたので、精度良く、また容易に発電情報の補正ができるものである。
【００４３】
また、この発明の内燃機関制御法において、請求項７に記載の発明によれば、内燃機関制御装置に内燃機関の運転時間計測手段と車両用発電機の目標電圧を設定する目標電圧決定手段とを設け、運転時間計測手段の出力と目標電圧決定手段の出力とにより発電量と駆動トルクとを補正すると共に、目標電圧決定手段が設定する目標電圧を車両用発電機の制御装置に伝達し、車両用発電機の出力電圧をこの目標電圧にて制御するようにしたので、適正なアイドリング回転の設定による燃料消費量と排出ガスの低減が可能になると共に、走行条件に応じた目標電圧の設定ができ、発電量を制御して車両用発電機と走行用のトルク配分を適切化することを可能にし、変速装置の変速比制御などを適正化することができるものである。
【００４４】
さらにまた、請求項８に記載の発明によれば、請求項７の内燃機関制御法において、車両用発電機の温度に対応した発電量と駆動トルクとのマップを記憶する記憶手段を設け、界磁コイルの導通率情報と温度情報とから記憶手段を検索して発電量と駆動トルクとを得るようにしたので、適正なアイドリング回転の設定による燃料消費量と排出ガスの低減と、内燃機関のトルク配分による変速比制御などが可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の説明図である。
【図４】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の説明図である。
【図５】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の説明図である。
【図６】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の説明図である。
【図７】 この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の説明図である。
【図８】 この発明の実施の形態２による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図９】 この発明の実施の形態２による車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図１０】 この発明の参考例１による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図１１】 この発明の実施の形態３による車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図１２】 この発明の実施の形態４による車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図１３】 従来の車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図１４】 従来の車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図１５】 従来の車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図１６】 従来の車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１ 車両用発電機、２ 電機子巻線、３ 界磁コイル、４ 電圧制御装置、
５、６ 分圧抵抗、８、３９ コンパレータ、９ 基準電圧発生器、
１０ 論理処理回路、１１、スイッチング手段、１５ 内燃機関制御装置、
１６ 論理時間計測部、１７ アイドリング制御部、１８ 情報処理部、
１９ 検索・決定手段、２０ 記憶手段、２１ アイドリング反映部、
２２ 論理レイト二進数化回路、２３ デジタル信号送信回路、
２４ デジタル信号受信回路、２５ ＤＦ情報抽出部、
２６、２９、５４、５７、５８、６３、６４ 情報処理部、
２７，２８、５５、５６ 情報入出力部、
３１ 導通率取得・補正手段、３２ 出力トランジスタ、
３４ 情報処理補正手段（導通率取得・補正手段）、３７ 積分回路、
３８ 三角波発生回路、４０ オペアンプ、４１、４３ コンデンサ、
４２〜４５ 抵抗、４６，４７ トランジスタ、４８ サーミスタ、
５１ 温度検出手段、５２ 温度情報二進数化回路、
５３ 温度情報抽出回路、５９ 温度補正部、６０ 電圧補正部、
６１ 運転時間補正部、６２ 目標発電電圧決定部、
６５ 発電電圧反映部、６６ マップ選択部。
Claims (8)
- 車両用発電機の出力電圧を検出する電圧検出手段、前記車両用発電機の温度または前記車両用発電機の制御装置の温度を検知する温度検知手段、前記車両用発電機の運転開始後の運転時間を計測する運転時間計測手段、前記車両用発電機の界磁コイルの電流をＯＮ−ＯＦＦして車両用発電機の出力電圧を制御するスイッチング手段、前記スイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号から前記界磁コイルの導通率情報を取得すると共に、前記温度検知手段の出力と、前記電圧検出手段の出力と、前記運転時間計測手段の出力とにより前記界磁コイルの導通率情報を補正し、前記車両用発電機の発電情報として内燃機関制御装置に出力する導通率取得・補正手段を備え、前記導通率取得・補正手段により補正された導通率情報に基づいて内燃機関の出力を制御するようにしたことを特徴とする車両用発電機の制御装置。
- 前記導通率取得・補正手段の導通率補正回路は、前記スイッチング手段のＯＮ−ＯＦＦ信号を積分する積分回路と、三角波を生成する三角波発生回路と、前記積分回路の出力と前記三角波発生回路の出力とを比較する比較器とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機の制御装置。
- 前記運転時間計測手段は、前記車両用発電機の運転開始と共に充電が開始される静電容量を含む時定数回路から形成され、前記時定数回路の静電容量の電圧変化により運転時間が計測されることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機の制御装置。
- 前記温度検知手段は、前記積分回路と前記三角波発生回路と前記時定数回路のいずれか、または、それぞれの回路に用いられ、温度により定数が変化する構成部品により形成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用発電機の制御装置。
- 前記積分回路と前記三角波発生回路と前記時定数回路のいずれか、または、それぞれの回路の電源電圧が、前記車両用発電機の出力電圧に追従するように構成されたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用発電機の制御装置。
- 前記三角波発生回路の生成する三角波電圧は、前記温度検知手段と前記電圧検出手段と前記運転時間計測手段との内の少なくとも一つの出力により、周期と、波高値と、立ち上がり勾配が変化するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の車両用発電機の制御装置。
- 車両用発電機の界磁コイル通電回路のＯＮ−ＯＦＦ信号を界磁コイルの導通率情報として、また前記車両用発電機の温度または前記車両用発電機の制御装置の温度を温度情報として内燃機関の制御装置に入力し、前記内燃機関の制御装置が、前記界磁コイルの導通率情報と前記内燃機関の回転速度とから前記車両用発電機の発電量と駆動トルクとを求めると共に、前記温度情報により前記発電量と駆動トルクとの値を補正し、前記補正された発電量と駆動トルクとの値に基づき内燃機関の出力を制御する内燃機関制御法において、前記内燃機関の制御装置に、前記内燃機関の運転開始後の時間を計測する運転時間計測手段と前記車両用発電機の目標電圧を設定する目標電圧決定手段とが設けられており、前記運転時間計測手段の出力と前記目標電圧決定手段の出力とにより前記発電量と駆動トルクとの値が補正されると共に、前記目標電圧決定手段が設定する目標電圧が前記車両用発電機の制御装置に伝達され、前記車両用発電機の出力電圧が目標電圧値に制御されることを特徴とする内燃機関制御法。
- 前記内燃機関の制御装置に、前記車両用発電機の温度に対応した発電量と駆動トルクのマップを記憶する記憶手段が設けられており、前記内燃機関制御装置が、入力された前記界磁コイルの導通率情報と前記内燃機関の回転速度と前記温度情報とから前記記憶手段を検索して、発電量と駆動トルクを導出し、この検索された発電量と駆動トルクに基づき前記内燃機関の出力を制御することを特徴とする請求項７に記載の内燃機関制御法。
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