JP3919472B2 - 車両用内燃機関制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用発電機の異常による発電量過多の状態が発生したとき、これを検知して内燃機関の回転速度やバッテリ負荷を制御することにより、電気系統の過電圧を抑制する車両用内燃機関制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電源としては車両用発電機とこの車両用発電機により充電されるバッテリとにより構成されるのが通常であり、バッテリの充電状態に応じて車両用発電機の出力が制御されるように構成されている。また、近年では車両の信頼性を向上するために、車両に搭載される内燃機関を統轄制御する内燃機関制御装置が車両の走行状態に応じて車両用発電機の目標電圧を設定し、この目標電圧に応じて車両用発電機の出力を制御する方式が採られるようになってきた。このような車両用発電機において、何らかのトラブルが発生して発電電圧に異常が発生した場合には車両が走行不能に陥ることがあり、発電電圧の異常に対する対処法が各種提案されている。
【０００３】
図１０と図１１とはこのような従来の車両用発電機のトラブル対処法の一例を示すもので、図１０は車両の電気系統の概略図、図１１は内燃機関制御装置の機能ブロック図である。車両に搭載される内燃機関１は各種の情報に応じて内燃機関制御装置２により制御され、車両を駆動すると共に、車両用発電機（交流発電機）３を駆動する。車両用発電機３の出力はバッテリ４を充電すると共に、各種電気負荷に電力を供給する。電気負荷としては図１０に一部を示したように、ヘッドライト５や、ヒーター用電熱線６や、クーラー用コンプレッサモータ７などがあり、これらは車両の運転席に備えられたスイッチ類８の操作により０Ｎ−ＯＦＦされ、その他に例えば走行系の制御装置などの電子機器９や、その他の電子機器１０などが電気負荷として使用される。
【０００４】
内燃機関制御装置２は、バッテリ４から電力供給されて自体の電源を生成するユニット電源生成部１１や、燃料噴射制御などのためにバッテリ電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ手段１２や、内燃機関１の過回転を防止する最高回転速度制限手段１３や、最高回転速度制限手段１３の出力を含めて内燃機関１を制御するエンジン制御手段１４の他に、車両用発電機３が内蔵する電圧制御装置からの信号により車両用発電機３の発電電圧などをモニタする発電状態モニタ手段１５と、発電状態モニタ手段１５の出力から車両用発電機３の過電圧を判定する過電圧判定手段１６と、過電圧判定手段１６の出力により故障警報を生成する故障警報制御手段１７などの機能を有している。
【０００５】
このような機能を有する従来の内燃機関制御装置２において、車両用発電機３に何らかのトラブルが発生し、出力電圧が過電圧や電圧不足（発電不能）になった場合、発電状態モニタ手段１５の出力により過電圧判定手段１６や図示しない電圧不足判定手段が動作し、故障警報をランプや発光ダイオードなどの表示手段１９により表示して運転者に知らせる。従来装置においてはこの警告表示が発電状態モニタ手段１５の最終出力であり、故障に対する応急処置は運転者に任せられるものであった。例えば、特開平８−７９９８１号公報に開示された技術もこのような内容であり、内燃機関制御装置が目標電圧とバッテリ電圧との差により発電電圧の制御を補正するものにおいて、この補正値が限界値を超えた場合には故障と判定して異常を表示するものである。
【０００６】
一方、例えば特開平１１−２９９１２３号公報には上記の対応策とは異なった対応策が開示されている。この公報に開示された技術は、車両用発電機に発電電圧を検出する手段と、二系統の電圧制御装置と、この二系統の電圧制御装置を切り替える切替手段とを有しており、内燃機関の回転速度と車両用発電機の発電電圧とを入力して、回転速度が所定値以上であり、出力電圧が第一の所定値に達していないか、第二の所定値以上のときには電圧制御装置が故障であると判断し、予備の電圧制御装置に切り替えると共に運転者に警告を発するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
車両用発電機が故障した場合、電圧不足（発電不能）と電圧過多（過電圧）の二つの現象のいずれかが発生する。電圧不足の場合、バッテリに充電された電力に余力があればある程度の走行は可能であるが、過電圧の場合にはバッテリに対する充電量が増加し、充電量が限界を超えるとバッテリ電圧が異常に上昇する。バッテリ電圧の異常上昇はバッテリの寿命を極端に短縮させるだけでなく、車両に搭載された電子機器に高電圧が印可されることになり、この高電圧が継続することにより電子機器に復帰不能な二次故障が発生することになる。電子機器の故障は車両の走行不能につながるものであり、また、バッテリ電圧の異常上昇は有害ガスの発生や爆発につながるものであるため、過電圧故障は回避されるべき故障である。また、車両用発電機は小型軽量化が不可欠であり、従来例にあるような、内蔵する電圧制御装置の二系統化は実際には実現し難いものである。
【０００８】
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、車両用発電機が故障した場合、これを検知して内燃機関の回転速度や電気負荷を制御して電圧の異常上昇を抑制することにより、電子機器の破損やバッテリからの有害ガスの発生を防止することが可能であり、車両が継続して走行することが可能な車両用内燃機関制御装置を得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる車両用内燃機関制御装置は、内燃機関に駆動される車両用発電機の発電電圧を含む発電状態をモニタする発電状態モニタ手段、車両用発電機から充電されるバッテリの電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ手段、指令信号により内燃機関の最高回転速度に制限を加える最高回転速度制限手段、車両用発電機またはバッテリから電力供給を受ける車載機器である電気負荷を車両用発電機またはバッテリに対してＯＮ−ＯＦＦ制御する電気負荷制御手段、及び発電電圧またはバッテリ電圧の少なくとも一方が所定値を超えたと判定したとき、最高回転速度制限手段と電気負荷制御手段とを制御して車両用発電機の回転速度と電気負荷量とを制御し、発電電圧またはバッテリ電圧の少なくとも一方を正常値に維持して二次故障を回避する二次故障回避制御手段を備えるようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図３は、この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置を説明するためのもので、図１は車両の電気系統のこの実施の形態における関連部分を抽出して示す系統図、図２は内燃機関制御装置の機能ブロック図、図３は動作の一例を説明するフローチャートであり、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。
【００１１】
図１において、内燃機関１は運転者の操作条件や排出ガスなど各種の情報に応じて内燃機関制御装置２により制御され、車両を駆動すると共に、車両用発電機３（交流発電機）を駆動する。車両用発電機３の交流出力は内蔵する整流器に整流されると共に、内蔵する電圧制御装置により所定の電圧に制御されてバッテリ４を充電し、各種電気負荷に電力を供給する。消費電力の比較的大きな電気負荷としては図１に一部を示したように、ヘッドライト５やヒーター用電熱線６やクーラー用コンプレッサモータ７などがあり、図示しないがこの他にも比較的電力消費量の大きな電気負荷としてはウインドウデフロスタ用電熱線や内燃機関のクーリングファンモータなどがある。
【００１２】
これらの電気負荷は車両の運転席に備えられたスイッチ類８の操作により動作する電磁リレー１８ａ〜１８ｃにより０Ｎ−ＯＦＦされるが、電磁リレー１８ａ〜１８ｃは内燃機関制御装置２の信号によっても操作され、運転席からの手動操作と内燃機関制御装置２からの信号操作とのいずれか一方の操作により動作するように構成されている。電気負荷にはその他に例えば走行系の制御装置など、各種の制御を行う電子機器９や１０などがあり、これらにもバッテリ４から電力が供給される。なお、内燃機関制御装置２は内燃機関１を制御するだけでなく、後述するように、車両用発電機３や電気負荷なども制御し、故障時には警報表示手段１９を点灯させる。
【００１３】
内燃機関制御装置２は、図２に示すように次の機能を有するように構成されている。ユニット電源生成部１１はバッテリ４から電力供給を受けて内燃機関制御装置２の動作に必要な電源を生成するものであり、バッテリ電圧モニタ手段１２はバッテリ電圧を監視し、バッテリ電圧に応じて図示しない燃料噴射弁を開閉することにより、バッテリ電圧に影響されない燃料噴射量を得ると共に、この発明においてはバッテリ電圧をモニタすることにより車両の電源の異常を検知する。最高回転速度制限手段１３は、通常では内燃機関１が所定の回転速度以上にならないように最高回転速度を制限するものであるが、後述するように、この発明においては最高回転速度制限手段１３の制限回転速度が車両用発電機３やバッテリ４の電圧異常により制御されるように構成される。
【００１４】
エンジン制御手段１４は最高回転速度制限手段１３の出力を含めて内燃機関１を制御するものであり、図示しない制御としては燃料噴射制御などがある。発電状態モニタ手段１５は車両用発電機３に内蔵された電圧制御装置からの信号により車両用発電機３の発電電圧など、発電状態をモニタするものである。過電圧判定手段１６は発電状態モニタ手段１５の出力から車両用発電機３の過電圧を判定するものであり、過電圧判定手段１６が過電圧と判定すると、その情報は故障警報制御手段１７に与えられ、警報表示手段１９を点灯させて故障表示を行うと共に、二次故障回避制御手段２０にも過電圧情報が与えられる。
【００１５】
一方、バッテリ電圧モニタ手段１２がバッテリ電圧を監視し、バッテリ電圧が所定値を超えた場合にはバッテリ電圧異常判定手段２１がこれを検知して二次故障回避制御手段２０に過電圧情報を与える。二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１とから過電圧情報が与えられると動作し、電気負荷制御手段２２と最高回転速度制限手段１３とに信号を送り、内燃機関の回転速度、従って車両用発電機３の回転速度に制限を加えると共に、過電圧の程度に応じて電気負荷を選択して電磁リレー１８ａ〜１８ｃに信号を与え、選択された負荷を自動投入する。
【００１６】
車両用発電機３の過電圧故障は車両用発電機３に内蔵する電圧制御装置に異常が発生し、制御不能になることから発生するものである。このような車両用発電機３は回転速度と共に出力可能な電力が増大するものであり、電気負荷が一定であれば回転速度の増大と共に発電電圧が上昇し、回転速度が一定であれば電気負荷の増大と共に発電電圧は低下する。また、車両用発電機３の発電電圧は、正常時においても大電力負荷がＯＦＦされたときには即座に負荷変動に対応できず、一時的に電圧が上昇していわゆるオーバーシュートの現象を引き起こす。このオーバーシュートの時間は車両用発電機３に固有の発電量増減時定数に基づき決まるものである。
【００１７】
この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置においては、このような車両用発電機３の特性を勘案し、過電圧故障時における電子機器などの二次故障の回避制御が行われるようにしたものである。過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１とは過電圧を判定するための閾値を有しており、車両用発電機３、または、バッテリ４の電圧がこの閾値を超え、所定の時間（上記の発電量増減時定数以上の時間）継続したときに過電圧異常と判定する。二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１とから過電圧情報が入力された場合に二次故障を回避するための制御を開始する。この回避制御の内容は、最高回転速度制限手段１３の制限回転速度の下方修正と、電気負荷制御手段２２による電気負荷の自動投入とである。また、二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１との双方から過電圧情報が入力された場合に動作するようにすれば、誤判定などを防止して信頼性を向上させることができる。
【００１８】
自動投入される電気負荷は、消費電力が比較的大であり、運転中において動作させても危険性の少ないものから順に選択される。例えば、ヘッドライト５や、ヒーター用電熱線６や、クーラー用コンプレッサモータ７や、ウインドウデフロスタ用電熱線などは比較的大電力を消費し、運転中に動作させても危険性の少ない負荷である。また、内燃機関のクーリングファンモータの動作は内燃機関が過冷却になる恐れはあるが、過電圧故障と比較すれば危険性は極めて少ない部類に入るものである。このような電気負荷の投入は過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１とが判定する過電圧の値に対応して投入が決められ、電気負荷投入不足による過電圧と、電気負荷投入過多によるバッテリ４の過放電とが防止される。従って、ある電気負荷が投入されて車両用発電機３の発生電圧が低下し、この電圧が所定値を下回った場合には電気負荷は遮断され、他の電気負荷が選択されるか、または、ＯＮ−ＯＦＦ制御が実行されることになる。
【００１９】
また、最高回転速度制限手段１３が二次故障回避制御手段２０に制御されたときの最高回転速度の制限値は一義的に決まるものではなく、投入された電気負荷の量により制御される。例えばアクセル開度などから運転者が回転を上げたいと判断されたときには、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１とが判定する過電圧の値に応じて投入負荷を増加しながら制限回転速度を上げるものである。ただし、制限回転速度の最大値は自動投入される全電気負荷の量により制限されることになる。さらに、図示していないが、二次故障回避制御手段２０の制御信号を走行系の制御装置に出力し、自動変速装置のギヤ切り替えの回転速度を下方修正することにより、内燃機関１の回転速度を極端に上げることなく、通常走行に近い走行で修理工場まで走行することも可能になる。
【００２０】
車両用発電機３の過電圧故障は、上記したように車両用発電機３に内蔵する電圧制御装置に異常が発生するものであるが、電圧制御装置の内部回路を含む回路の接続状態によっては接続の不安定な部分ができ、一時的に過電圧異常に陥ることがある。このようは場合には二次故障回避制御手段２０の動作中に異常状態が回復し、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１との信号のいずれか、または、双方が正常に戻ることになるが、二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１との双方が正常に戻った場合にのみ制御動作を中止する。この処置は、二次故障回避制御手段２０の動作によるバッテリ４の電圧の低下や、一時的な内燃機関１の回転低下による車両用発電機３の発電電圧の低下や、発電状態モニタ手段１５に信号を与える回路の故障などによる誤判定を避けるためのものである。
【００２１】
二次故障回避制御手段２０は、電気負荷制御手段２２により自動投入された各電気負荷を監視し、長時間の連続使用に耐えない電気負荷に対しては投入時間を管理して電気負荷の量と最高回転速度制限手段１３による制限回転速度の値とを制御しながら投入する電気負荷を切り替える。また、二次故障回避制御手段２０は二次故障回避制御の履歴を記憶し、一時的な過電圧異常に対しても故障履歴を記憶する。また、故障警報制御手段１７は上記のような一時的な過電圧異常に対しては回復後も警報表示手段１９の点灯を継続し、運転者に対して一時的な異常の発生があったことを告知する。
【００２２】
以上の各部の動作をまとめたのが図３のフローチャートであり、このフローチャートは動作の一例を示すものである。このルーチンは所定の時間毎に繰り返されるものであり、まずステップ１０１にてルーチンが開始されると、ステップ１０２において発電状態モニタ手段１５にて発電電圧が検出され、過電圧判定手段１６により発電電圧が所定値Ｖ１以上であるかどうかが判定される。発電電圧が所定値Ｖ１以下であればスタートに戻るが、Ｖ１以上であれば次のステップ１０３に進む。ステップ１０３はステップ１０２と並行処理でも良いが、ここでは直列処理として説明すると、バッテリ電圧モニタ手段１２とバッテリ電圧異常判定手段２１とでバッテリ電圧を検出し、所定値Ｖ２以上かどうかが判定され、バッテリ電圧が所定値Ｖ２以下であればスタートに戻るが、Ｖ２以上であればステップ１０４に進む。
【００２３】
ステップ１０４では初回の異常判定でタイマがスタートし、ステップ１０５ではこのタイマーが所定の時間ｔ１を経過したかどうかが判定される。経過時間がｔ１未満であればスタートに戻るが、ｔ１以上経過しておればステップ１０６に進み、二次故障回避制御手段２０により発電電圧が所定値Ｖ３以上あることを確認してステップ１０７とステップ１０９とに進む。ステップ１０７では電気負荷制御手段２２が検知した発電電圧に対応して投入負荷を選択し、ステップ１０８にて選択された負荷を投入するが、投入する負荷はスイッチ類８の操作を含めた未投入の負荷から選択され、負荷の大きさは検出した発電電圧と、後述する最高回転速度制限手段１３に対する指令値とから決定される。
【００２４】
ステップ１０９では二次故障回避制御手段２０が、検出した発電電圧と運転者の操作状況から制御可能な回転速度を決定して最高回転速度制限手段１３に対して指令を発し、内燃機関、従って、車両用発電機３の回転速度を所定値に制御する。ステップ１０７での電気負荷の選択はこの回転速度の指令値に対応して行われるものである。続いてステップ１１０において発電電圧が所定値Ｖ４以上であるかどうかが判定され、Ｖ４以上であればステップ１０６からステップ１０９までを繰り返し、Ｖ４以下であればステップ１１１にてタイマをステートさせ、ステップ１１２にてこのタイマが所定時間ｔ２以上かどうかを判定する。
【００２５】
タイマが所定時間ｔ２以下であればステップ１０６に戻り、二次故障回避制御手段２０により発電電圧を判定し、所定値Ｖ３以下になっておればステップ１１３に進んで投入済みの電気負荷から運転者がスイッチ類８を操作して投入したものでない電気負荷を選定してステップ１１４にて遮断する。また必要に応じてステップ１１５にて車両用発電機３の回転速度を上昇させるように制御する。ステップ１１２にてタイマが所定時間ｔ２を超えておれば発電電圧の異常が解消したと判定してステップ１１６からスタートにリターンするが、電気負荷の投入により発電電圧が低下するので、所定時間ｔ２は比較的長い時間に設定され、また、異常解消の判定は、発電電圧とバッテリ電圧とが共に所定電圧以下の状態を所定時間以上継続したときとするのが望ましい。
【００２６】
また、フローチャートでは省略しているが、ステップ１１２にて発電電圧の異常が解消したと判定してステップ１１６からリターンするときにはステップ１０４とステップ１１１のタイマはリセットされる。ステップ１１１のタイマは、ステップ１１０にて発電電圧がＶ４以上の場合にもその都度リセットされる。ステップ１０２における発電電圧の検出と、ステップ１０３におけるバッテリ電圧の検出とは上記したように並列処理でも良く、ステップ１０２における発電電圧の検出、あるいは、ステップ１０３におけるバッテリ電圧の検出のいずれか一方のみの検出によりステップ１０４以降の動作をさせることもできる。
【００２７】
以上のように、この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置によれば、車両用発電機３に過電圧故障が発生した場合、内燃機関１の回転速度と、車両用発電機３に対する電気負荷とを制御することにより、バッテリ４を過充電状態にしたり、電子機器９および１０や内燃機関制御装置２自体に過電圧が印可されることを確実に防止し、しかも、修理工場まで安定して走行することが可能になるものであり、また、一時的な条件変化に対する誤判定を防止することができるものである。
【００２８】
実施の形態２．
図４と図５とは、この発明の実施の形態２による車両用内燃機関制御装置を説明するためのもので、図４は車両の電気系統のこの実施の形態における関連部分を抽出して示す系統図、図５は内燃機関制御装置の機能ブロック図であり、この実施の形態における車両用内燃機関制御装置は、実施の形態１にて説明した二次故障回避のための制御の電気負荷の自動投入制御を総合的に管理し、投入制御する電気負荷が運転者の意志を反映したものとすると共に、車両のワイヤーハーネスの増加を抑制するようにしたものである。
【００２９】
図４において、車両用発電機３には内蔵する電圧制御装置を含む車両用発電機３の故障情報を監視する発電情報監視手段２３が設けられ、発電情報監視手段２３からの発電情報はデジタル通信回線により内燃機関制御装置２４に伝送されるように構成される。また、内燃機関制御装置２４と、運転席に備えられたスイッチ類８と、電磁リレー１８ａ〜１８ｃを有する電気負荷ＯＮ−ＯＦＦ制御ユニット１８との相互間も多重通信が可能なデジタル通信回線により制御情報が伝達されるように構成され、電気負荷ＯＮ−ＯＦＦ制御ユニット１８には図示しないが制御情報信号に含まれる例えばＩＤコードなどの宛先信号を識別する識別手段が含まれており、制御情報信号により操作すべき電磁リレーを識別するように構成されている。
【００３０】
図５に示す内燃機関制御装置２４は、車両用発電機３の発電情報監視手段２３から伝送された発電情報を受信する発電情報送受信手段２５と、受信した発電情報から故障情報を抽出して過電圧判定手段１６に与える故障情報抽出手段２６とを備えており、過電圧判定手段１６が故障情報から過電圧情報を抽出して過電圧であるかどうかを判定する。また、内燃機関制御装置２４の二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１との双方から過電圧情報が入力されると動作し、電気負荷制御情報抽出生成手段２７と最高回転速度制限手段１３とに信号を与え、内燃機関１の回転速度、従って、車両用発電機３の回転速度に制限を加えると共に、過電圧情報の程度により電気負荷に対する制御情報信号を生成して制御情報送受信手段２８に与える。この制御情報信号には電気負荷の選択結果による上記した宛先信号と、選択した電気負荷をＯＮするかＯＦＦするかの指令情報とが含まれている。
【００３１】
制御情報送受信手段２８は制御情報信号を電気負荷ＯＮ−ＯＦＦ制御ユニット１８に与えて選択された電気負荷を動作させると共に、運転席に備えられたスイッチ類８と電気負荷ＯＮ−ＯＦＦユニット１８とからの信号を受信し、運転者が操作している電気負荷をスイッチ操作情報抽出手段２９により抽出して二次故障回避制御手段２０にフィードバックし、現在動作中の電気負荷を電気負荷制御情報抽出生成手段２７により抽出して二次故障回避制御手段２０にフィードバックする。また、正常な運転状態においては図示しない目標電圧設定手段が生成する目標電圧を発電情報送受信手段２５から発電情報監視装置２３に指令してこれを監視する。以上に説明した構成と動作内容以外は上記した実施の形態１と同様である。
【００３２】
このように構成されたこの発明の実施の形態２による車両用内燃機関制御装置において、二次故障回避制御手段２０はスイッチ操作情報抽出手段２９と電気負荷制御情報抽出生成手段２７との信号に基づき、過電圧を回避するための電気負荷の選択と車両用発電機３の回転速度の制限とを行う。すなわち、車両用発電機３の回転速度の制限は実施の形態１の場合と同様であるが、電気負荷の選択は、スイッチ操作情報抽出手段２９から入力されたスイッチ類８の操作状況は運転者の意志に基づくものであるからＯＦＦする対象からは外れることになり、それ以外の電気負荷をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより過電圧の防止とバッテリ４の過放電の防止との制御が行われる。
【００３３】
またこの実施の形態では、車両用発電機３と、内燃機関制御装置２４と、電気負荷ＯＮ−ＯＦＦ制御ユニット１８と、スイッチ類８との相互間がデジタル通信回線にて結ばれており、相互間の通信形態は、少なくとも宛先コードのフィールドと、指令情報が書き込まれたデータフィールドとを有する通信フレームにより多重通信による指令の伝達が行われる。このために、実施の形態１で説明した図３のフローチャートの実行がより容易なものとなる。
【００３４】
このように、内燃機関制御装置２４が運転者の操作状態を含めて総合的な管理を行い制御するので、例えば、夜間走行時の過電圧トラブルにおいては、ヘッドライト５は運転者の意志で点灯されるものであるから制御の対象外となり、安全走行を損ねるような二次的なトラブルを防止することができるものである。また車両の膨大なワイヤーハーネスをさらに増加させることなく過電圧の制御ができるものである。
【００３５】
実施の形態３．
図６と図７とは、この発明の実施の形態３による車両用内燃機関制御装置を説明するためのもので、図６は車両の電気系統のこの実施の形態における関連部分を抽出して示す系統図、図７は内燃機関制御装置の機能ブロック図であり、この実施の形態における車両用内燃機関制御装置は、実施の形態２による車両用内燃機関制御装置において、電気負荷ＯＮ−ＯＦＦユニット１８などを用いることなく制御を行う例を示すものである。
【００３６】
図６に示すように、実施の形態２にて示した発電情報監視手段２３は車両用発電機３に内蔵する図示しない電圧制御装置に内蔵されており、内燃機関制御装置２４からの信号の授受は直接車両用発電機３に対して行われる。また、ヘッドライト５や、ヒーター用電熱線６や、クーラー用コンプレッサモータ７などの自動投入対象の各電気負荷にはそれぞれ図示しない制御ユニットを有しており、各電気負荷の制御ユニットは、内燃機関制御装置２４の制御情報送受信手段２８から与えられる制御情報に含まれるＩＤコードなど宛先信号を解読して自分に与えられた信号であるかどうかを判断し、自分に与えられた信号であると判断された場合にはさらに指令情報のコードを解読して制御ユニットに内蔵するスイッチング素子を駆動し、その電気負荷を指令された動作状態（すなわち、ＯＮかＯＦＦ）にする。また、スイッチ類８の操作状態や電気負荷の動作状態がフィードバックされて総合的な管理な管理が行われることは実施の形態２と同様である。
【００３７】
このように、この実施の形態による車両用内燃機関制御装置では個々の電気負荷と内燃機関制御装置２４との間の直接通信ができるので、投入された電気負荷の管理をするにあたり、実施の形態１にて説明したように投入時間により管理するのではなく、個々の電気負荷の温度などの情報を監視して管理ができるものであり、高い信頼性を得ることができるものである。以上のようにこの実施の形態では電気負荷に対する操作方法が実施の形態２と変わるものであるが、車両用発電機３の過電圧異常に対する二次故障の回避制御は実施の形態２と同様であり、実施の形態２の場合と同様の効果を有するものである。
【００３８】
実施の形態４．
図８と図９とは、この発明の実施の形態４による車両用内燃機関制御装置を説明するためのもので、図８は車両の電気系統のこの実施の形態における関連部分を抽出して示す系統図、図９は内燃機関制御装置の機能ブロック図であり、この実施の形態における車両用内燃機関制御装置は、実施の形態３の変形例であり、車両用内燃機関制御装置に対し、内燃機関制御装置に対する入出力回路を簡素化し、入出力回路に必要なインターフェイス回路の低減を図ったものである。
【００３９】
図８に示すようにこの実施の形態においては、内燃機関制御装置３０の指令により動作する警報表示制御手段３２が設けられ、車両用発電機３の過電圧故障をはじめとする内燃機関制御装置３０による制御対象にトラブルが発生した場合にこれを表示するように構成されている。警報表示制御手段３２に対する指令は、実施の形態３にて説明した各電気負荷の制御ユニットと同様に内燃機関制御装置３０からのＩＤコードなど宛先信号により動作するように構成され、警報表示制御手段３２にはＩＤコードなど宛先信号の解読判定手段を備えている。
【００４０】
内燃機関制御装置３０は図８に示すように、車両用発電機３に対する情報の入出力と、各電気負荷に対する指令や、スイッチ類８からの情報入力など、さらには警報表示制御手段３２に対する指令などが一つの入出力端子から行われるように構成されており、そのために車両情報送受信手段３１が設けられている。図８と図９とに示すように、車両用発電機３からの過電圧情報は車両情報送受信手段３１に入力され、故障情報抽出生成手段３３にて故障情報が抽出されて過電圧判定手段１６与えられ、過電圧判定手段１６が過電圧情報を判定して二次故障回避制御手段２０に与える。
【００４１】
二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１との双方から過電圧情報が入力されると動作し、実施の形態２および３と同様に電気負荷制御情報抽出生成手段２７と最高回転速度制限手段１３とに信号を与え、内燃機関１の回転速度、従って、車両用発電機３の回転速度に制限を加えると共に、過電圧情報の程度により制御情報信号を生成して車両情報送受信手段３１から出力する。この制御情報信号により指令された電気負荷は実施の形態３の場合と同様にして動作状態になり、運転席に備えられたスイッチ類８からの操作信号についても実施の形態２および３と同様に処理される。
【００４２】
過電圧判定手段１６が過電圧故障であると判定した場合には、この情報が故障情報抽出生成手段３３に返送されて故障情報が生成され、この情報が車両情報送受信手段３１から送信されて警報表示制御手段３２に与えられ、警報表示制御手段３２は情報が過電圧故障であるから過電圧故障を表示する例えば警報表示手段１９ａを点灯させる。このように一つの入出力端子から各種の情報を入出力するものであるから入出力インターフェイス回路の低減を図ることが可能になると共に、実施の形態２と同様の効果を得ることができるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明による車両用内燃機関制御装置によれば、内燃機関に駆動される車両用発電機の発電電圧を含む発電状態をモニタする発電状態モニタ手段、車両用発電機から充電されるバッテリの電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ手段、指令信号により内燃機関の最高回転速度に制限を加える最高回転速度制限手段、車両用発電機またはバッテリから電力供給を受ける車載機器である電気負荷を車両用発電機またはバッテリに対してＯＮ−ＯＦＦ制御する電気負荷制御手段、及び発電電圧またはバッテリ電圧の 少なくとも一方が所定値を超えたと判定したとき、最高回転速度制限手段と電気負荷制御手段とを制御して車両用発電機の回転速度と電気負荷量とを制御し、発電電圧またはバッテリ電圧の少なくとも一方を正常値に維持して二次故障を回避する二次故障回避制御手段を備えるようにしたので、車両用発電機の過電圧故障時やバッテリ電圧の過電圧異常においては車両用発電機の回転速度を制限することにより発電電圧を低下せしめ、発電電圧を正常に維持しながら所定の条件下での走行を可能とし、過電圧による電子機器などの破損やバッテリからの有害ガスの発生など、二次故障を回避することができるものである。
また、二次故障回避制御手段は、発電電圧または前記バッテリ電圧の少なくとも一方が所定値を超えたとき、電気負荷制御手段により車載機器である電気負荷をＯＮ−ＯＦＦ制御するので、一定のダミー負荷をＯＮ−ＯＦＦ制御する場合に比べて、電気負荷量を過不足なく適正に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置の電気系統図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置の内燃機関制御装置の機能ブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態２による車両用内燃機関制御装置の電気系統図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による車両用内燃機関制御装置の内燃機関制御装置の機能ブロック図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による車両用内燃機関制御装置の電気系統図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による車両用内燃機関制御装置の内燃機関制御装置の機能ブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態４による車両用内燃機関制御装置の電気系統図である。
【図９】 この発明の実施の形態４による車両用内燃機関制御装置の内燃機関制御装置の機能ブロック図である。
【図１０】 従来の車両用内燃機関制御装置の電気系統図である。
【図１１】 従来の車両用内燃機関制御装置の内燃機関制御装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関、２、２４、３０ 内燃機関制御装置、
３ 車両用発電機（交流発電機）、４ バッテリ、５ ヘッドライト、
６ ヒーター用電熱線、７ クーラー用コンプレッサモータ、
８ スイッチ類、９、１０ 電子機器、１１ ユニット電源生成部、
１２ バッテリ電圧モニタ手段、１３ 最高回転速度制限手段、
１４ エンジン制御手段、１５ 発電状態モニタ手段、
１６ 過電圧判定手段、１７ 故障警報制御手段、
１８ 電気負荷ＯＮ−ＯＦＦ制御ユニット
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 電磁リレー、１９ 警報表示手段、
２０ 二次故障回避制御手段、２１ バッテリ電圧異常判定手段、
２２ 電気負荷制御手段、２３ 発電情報監視手段、
２５ 発電情報送受信手段、２６ 故障情報抽出手段、
２７ 電気負荷制御情報抽出生成手段、
２８ 電気負荷制御情報送受信手段、２９ スイッチ操作情報抽出手段、
３１ 車両情報送受信手段、３３ 故障情報抽出生成手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用発電機の異常による発電量過多の状態が発生したとき、これを検知して内燃機関の回転速度やバッテリ負荷を制御することにより、電気系統の過電圧を抑制する車両用内燃機関制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用の電源としては車両用発電機とこの車両用発電機により充電されるバッテリとにより構成されるのが通常であり、バッテリの充電状態に応じて車両用発電機の出力が制御されるように構成されている。また、近年では車両の信頼性を向上するために、車両に搭載される内燃機関を統轄制御する内燃機関制御装置が車両の走行状態に応じて車両用発電機の目標電圧を設定し、この目標電圧に応じて車両用発電機の出力を制御する方式が採られるようになってきた。このような車両用発電機において、何らかのトラブルが発生して発電電圧に異常が発生した場合には車両が走行不能に陥ることがあり、発電電圧の異常に対する対処法が各種提案されている。
【０００３】
図１０と図１１とはこのような従来の車両用発電機のトラブル対処法の一例を示すもので、図１０は車両の電気系統の概略図、図１１は内燃機関制御装置の機能ブロック図である。車両に搭載される内燃機関１は各種の情報に応じて内燃機関制御装置２により制御され、車両を駆動すると共に、車両用発電機（交流発電機）３を駆動する。車両用発電機３の出力はバッテリ４を充電すると共に、各種電気負荷に電力を供給する。電気負荷としては図１０に一部を示したように、ヘッドライト５や、ヒーター用電熱線６や、クーラー用コンプレッサモータ７などがあり、これらは車両の運転席に備えられたスイッチ類８の操作により０Ｎ−ＯＦＦされ、その他に例えば走行系の制御装置などの電子機器９や、その他の電子機器１０などが電気負荷として使用される。
【０００４】
内燃機関制御装置２は、バッテリ４から電力供給されて自体の電源を生成するユニット電源生成部１１や、燃料噴射制御などのためにバッテリ電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ手段１２や、内燃機関１の過回転を防止する最高回転速度制限手段１３や、最高回転速度制限手段１３の出力を含めて内燃機関１を制御するエンジン制御手段１４の他に、車両用発電機３が内蔵する電圧制御装置からの信号により車両用発電機３の発電電圧などをモニタする発電状態モニタ手段１５と、発電状態モニタ手段１５の出力から車両用発電機３の過電圧を判定する過電圧判定手段１６と、過電圧判定手段１６の出力により故障警報を生成する故障警報制御手段１７などの機能を有している。
【０００５】
このような機能を有する従来の内燃機関制御装置２において、車両用発電機３に何らかのトラブルが発生し、出力電圧が過電圧や電圧不足（発電不能）になった場合、発電状態モニタ手段１５の出力により過電圧判定手段１６や図示しない電圧不足判定手段が動作し、故障警報をランプや発光ダイオードなどの表示手段１９により表示して運転者に知らせる。従来装置においてはこの警告表示が発電状態モニタ手段１５の最終出力であり、故障に対する応急処置は運転者に任せられるものであった。例えば、特開平８−７９９８１号公報に開示された技術もこのような内容であり、内燃機関制御装置が目標電圧とバッテリ電圧との差により発電電圧の制御を補正するものにおいて、この補正値が限界値を超えた場合には故障と判定して異常を表示するものである。
【０００６】
一方、例えば特開平１１−２９９１２３号公報には上記の対応策とは異なった対応策が開示されている。この公報に開示された技術は、車両用発電機に発電電圧を検出する手段と、二系統の電圧制御装置と、この二系統の電圧制御装置を切り替える切替手段とを有しており、内燃機関の回転速度と車両用発電機の発電電圧とを入力して、回転速度が所定値以上であり、出力電圧が第一の所定値に達していないか、第二の所定値以上のときには電圧制御装置が故障であると判断し、予備の電圧制御装置に切り替えると共に運転者に警告を発するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
車両用発電機が故障した場合、電圧不足（発電不能）と電圧過多（過電圧）の二つの現象のいずれかが発生する。電圧不足の場合、バッテリに充電された電力に余力があればある程度の走行は可能であるが、過電圧の場合にはバッテリに対する充電量が増加し、充電量が限界を超えるとバッテリ電圧が異常に上昇する。バッテリ電圧の異常上昇はバッテリの寿命を極端に短縮させるだけでなく、車両に搭載された電子機器に高電圧が印可されることになり、この高電圧が継続することにより電子機器に復帰不能な二次故障が発生することになる。電子機器の故障は車両の走行不能につながるものであり、また、バッテリ電圧の異常上昇は有害ガスの発生や爆発につながるものであるため、過電圧故障は回避されるべき故障である。また、車両用発電機は小型軽量化が不可欠であり、従来例にあるような、内蔵する電圧制御装置の二系統化は実際には実現し難いものである。
【０００８】
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、車両用発電機が故障した場合、これを検知して内燃機関の回転速度や電気負荷を制御して電圧の異常上昇を抑制することにより、電子機器の破損やバッテリからの有害ガスの発生を防止することが可能であり、車両が継続して走行することが可能な車両用内燃機関制御装置を得ることを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる車両用内燃機関制御装置は、内燃機関に駆動される車両用発電機の発電電圧を含む発電状態をモニタする発電状態モニタ手段、車両用発電機から充電されるバッテリの電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ手段、指令信号により内燃機関の最高回転速度に制限を加える最高回転速度制限手段、車両用発電機またはバッテリから電力供給を受ける車載機器である電気負荷を車両用発電機またはバッテリに対してＯＮ−ＯＦＦ制御する電気負荷制御手段、及び発電電圧またはバッテリ電圧の少なくとも一方が所定値を超えたと判定したとき、最高回転速度制限手段と電気負荷制御手段とを制御して車両用発電機の回転速度と電気負荷量とを制御し、発電電圧またはバッテリ電圧の少なくとも一方を正常値に維持して二次故障を回避する二次故障回避制御手段を備えるようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図３は、この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置を説明するためのもので、図１は車両の電気系統のこの実施の形態における関連部分を抽出して示す系統図、図２は内燃機関制御装置の機能ブロック図、図３は動作の一例を説明するフローチャートであり、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。
【００１１】
図１において、内燃機関１は運転者の操作条件や排出ガスなど各種の情報に応じて内燃機関制御装置２により制御され、車両を駆動すると共に、車両用発電機３（交流発電機）を駆動する。車両用発電機３の交流出力は内蔵する整流器に整流されると共に、内蔵する電圧制御装置により所定の電圧に制御されてバッテリ４を充電し、各種電気負荷に電力を供給する。消費電力の比較的大きな電気負荷としては図１に一部を示したように、ヘッドライト５やヒーター用電熱線６やクーラー用コンプレッサモータ７などがあり、図示しないがこの他にも比較的電力消費量の大きな電気負荷としてはウインドウデフロスタ用電熱線や内燃機関のクーリングファンモータなどがある。
【００１２】
これらの電気負荷は車両の運転席に備えられたスイッチ類８の操作により動作する電磁リレー１８ａ〜１８ｃにより０Ｎ−ＯＦＦされるが、電磁リレー１８ａ〜１８ｃは内燃機関制御装置２の信号によっても操作され、運転席からの手動操作と内燃機関制御装置２からの信号操作とのいずれか一方の操作により動作するように構成されている。電気負荷にはその他に例えば走行系の制御装置など、各種の制御を行う電子機器９や１０などがあり、これらにもバッテリ４から電力が供給される。なお、内燃機関制御装置２は内燃機関１を制御するだけでなく、後述するように、車両用発電機３や電気負荷なども制御し、故障時には警報表示手段１９を点灯させる。
【００１３】
内燃機関制御装置２は、図２に示すように次の機能を有するように構成されている。ユニット電源生成部１１はバッテリ４から電力供給を受けて内燃機関制御装置２の動作に必要な電源を生成するものであり、バッテリ電圧モニタ手段１２はバッテリ電圧を監視し、バッテリ電圧に応じて図示しない燃料噴射弁を開閉することにより、バッテリ電圧に影響されない燃料噴射量を得ると共に、この発明においてはバッテリ電圧をモニタすることにより車両の電源の異常を検知する。最高回転速度制限手段１３は、通常では内燃機関１が所定の回転速度以上にならないように最高回転速度を制限するものであるが、後述するように、この発明においては最高回転速度制限手段１３の制限回転速度が車両用発電機３やバッテリ４の電圧異常により制御されるように構成される。
【００１４】
エンジン制御手段１４は最高回転速度制限手段１３の出力を含めて内燃機関１を制御するものであり、図示しない制御としては燃料噴射制御などがある。発電状態モニタ手段１５は車両用発電機３に内蔵された電圧制御装置からの信号により車両用発電機３の発電電圧など、発電状態をモニタするものである。過電圧判定手段１６は発電状態モニタ手段１５の出力から車両用発電機３の過電圧を判定するものであり、過電圧判定手段１６が過電圧と判定すると、その情報は故障警報制御手段１７に与えられ、警報表示手段１９を点灯させて故障表示を行うと共に、二次故障回避制御手段２０にも過電圧情報が与えられる。
【００１５】
一方、バッテリ電圧モニタ手段１２がバッテリ電圧を監視し、バッテリ電圧が所定値を超えた場合にはバッテリ電圧異常判定手段２１がこれを検知して二次故障回避制御手段２０に過電圧情報を与える。二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１とから過電圧情報が与えられると動作し、電気負荷制御手段２２と最高回転速度制限手段１３とに信号を送り、内燃機関の回転速度、従って車両用発電機３の回転速度に制限を加えると共に、過電圧の程度に応じて電気負荷を選択して電磁リレー１８ａ〜１８ｃに信号を与え、選択された負荷を自動投入する。
【００１６】
車両用発電機３の過電圧故障は車両用発電機３に内蔵する電圧制御装置に異常が発生し、制御不能になることから発生するものである。このような車両用発電機３は回転速度と共に出力可能な電力が増大するものであり、電気負荷が一定であれば回転速度の増大と共に発電電圧が上昇し、回転速度が一定であれば電気負荷の増大と共に発電電圧は低下する。また、車両用発電機３の発電電圧は、正常時においても大電力負荷がＯＦＦされたときには即座に負荷変動に対応できず、一時的に電圧が上昇していわゆるオーバーシュートの現象を引き起こす。このオーバーシュートの時間は車両用発電機３に固有の発電量増減時定数に基づき決まるものである。
【００１７】
この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置においては、このような車両用発電機３の特性を勘案し、過電圧故障時における電子機器などの二次故障の回避制御が行われるようにしたものである。過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１とは過電圧を判定するための閾値を有しており、車両用発電機３、または、バッテリ４の電圧がこの閾値を超え、所定の時間（上記の発電量増減時定数以上の時間）継続したときに過電圧異常と判定する。二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１とから過電圧情報が入力された場合に二次故障を回避するための制御を開始する。この回避制御の内容は、最高回転速度制限手段１３の制限回転速度の下方修正と、電気負荷制御手段２２による電気負荷の自動投入とである。また、二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１との双方から過電圧情報が入力された場合に動作するようにすれば、誤判定などを防止して信頼性を向上させることができる。
【００１８】
自動投入される電気負荷は、消費電力が比較的大であり、運転中において動作させても危険性の少ないものから順に選択される。例えば、ヘッドライト５や、ヒーター用電熱線６や、クーラー用コンプレッサモータ７や、ウインドウデフロスタ用電熱線などは比較的大電力を消費し、運転中に動作させても危険性の少ない負荷である。また、内燃機関のクーリングファンモータの動作は内燃機関が過冷却になる恐れはあるが、過電圧故障と比較すれば危険性は極めて少ない部類に入るものである。このような電気負荷の投入は過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１とが判定する過電圧の値に対応して投入が決められ、電気負荷投入不足による過電圧と、電気負荷投入過多によるバッテリ４の過放電とが防止される。従って、ある電気負荷が投入されて車両用発電機３の発生電圧が低下し、この電圧が所定値を下回った場合には電気負荷は遮断され、他の電気負荷が選択されるか、または、ＯＮ−ＯＦＦ制御が実行されることになる。
【００１９】
また、最高回転速度制限手段１３が二次故障回避制御手段２０に制御されたときの最高回転速度の制限値は一義的に決まるものではなく、投入された電気負荷の量により制御される。例えばアクセル開度などから運転者が回転を上げたいと判断されたときには、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１とが判定する過電圧の値に応じて投入負荷を増加しながら制限回転速度を上げるものである。ただし、制限回転速度の最大値は自動投入される全電気負荷の量により制限されることになる。さらに、図示していないが、二次故障回避制御手段２０の制御信号を走行系の制御装置に出力し、自動変速装置のギヤ切り替えの回転速度を下方修正することにより、内燃機関１の回転速度を極端に上げることなく、通常走行に近い走行で修理工場まで走行することも可能になる。
【００２０】
車両用発電機３の過電圧故障は、上記したように車両用発電機３に内蔵する電圧制御装置に異常が発生するものであるが、電圧制御装置の内部回路を含む回路の接続状態によっては接続の不安定な部分ができ、一時的に過電圧異常に陥ることがある。このようは場合には二次故障回避制御手段２０の動作中に異常状態が回復し、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１との信号のいずれか、または、双方が正常に戻ることになるが、二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１との双方が正常に戻った場合にのみ制御動作を中止する。この処置は、二次故障回避制御手段２０の動作によるバッテリ４の電圧の低下や、一時的な内燃機関１の回転低下による車両用発電機３の発電電圧の低下や、発電状態モニタ手段１５に信号を与える回路の故障などによる誤判定を避けるためのものである。
【００２１】
二次故障回避制御手段２０は、電気負荷制御手段２２により自動投入された各電気負荷を監視し、長時間の連続使用に耐えない電気負荷に対しては投入時間を管理して電気負荷の量と最高回転速度制限手段１３による制限回転速度の値とを制御しながら投入する電気負荷を切り替える。また、二次故障回避制御手段２０は二次故障回避制御の履歴を記憶し、一時的な過電圧異常に対しても故障履歴を記憶する。また、故障警報制御手段１７は上記のような一時的な過電圧異常に対しては回復後も警報表示手段１９の点灯を継続し、運転者に対して一時的な異常の発生があったことを告知する。
【００２２】
以上の各部の動作をまとめたのが図３のフローチャートであり、このフローチャートは動作の一例を示すものである。このルーチンは所定の時間毎に繰り返されるものであり、まずステップ１０１にてルーチンが開始されると、ステップ１０２において発電状態モニタ手段１５にて発電電圧が検出され、過電圧判定手段１６により発電電圧が所定値Ｖ１以上であるかどうかが判定される。発電電圧が所定値Ｖ１以下であればスタートに戻るが、Ｖ１以上であれば次のステップ１０３に進む。ステップ１０３はステップ１０２と並行処理でも良いが、ここでは直列処理として説明すると、バッテリ電圧モニタ手段１２とバッテリ電圧異常判定手段２１とでバッテリ電圧を検出し、所定値Ｖ２以上かどうかが判定され、バッテリ電圧が所定値Ｖ２以下であればスタートに戻るが、Ｖ２以上であればステップ１０４に進む。
【００２３】
ステップ１０４では初回の異常判定でタイマがスタートし、ステップ１０５ではこのタイマーが所定の時間ｔ１を経過したかどうかが判定される。経過時間がｔ１未満であればスタートに戻るが、ｔ１以上経過しておればステップ１０６に進み、二次故障回避制御手段２０により発電電圧が所定値Ｖ３以上あることを確認してステップ１０７とステップ１０９とに進む。ステップ１０７では電気負荷制御手段２２が検知した発電電圧に対応して投入負荷を選択し、ステップ１０８にて選択された負荷を投入するが、投入する負荷はスイッチ類８の操作を含めた未投入の負荷から選択され、負荷の大きさは検出した発電電圧と、後述する最高回転速度制限手段１３に対する指令値とから決定される。
【００２４】
ステップ１０９では二次故障回避制御手段２０が、検出した発電電圧と運転者の操作状況から制御可能な回転速度を決定して最高回転速度制限手段１３に対して指令を発し、内燃機関、従って、車両用発電機３の回転速度を所定値に制御する。ステップ１０７での電気負荷の選択はこの回転速度の指令値に対応して行われるものである。続いてステップ１１０において発電電圧が所定値Ｖ４以上であるかどうかが判定され、Ｖ４以上であればステップ１０６からステップ１０９までを繰り返し、Ｖ４以下であればステップ１１１にてタイマをステートさせ、ステップ１１２にてこのタイマが所定時間ｔ２以上かどうかを判定する。
【００２５】
タイマが所定時間ｔ２以下であればステップ１０６に戻り、二次故障回避制御手段２０により発電電圧を判定し、所定値Ｖ３以下になっておればステップ１１３に進んで投入済みの電気負荷から運転者がスイッチ類８を操作して投入したものでない電気負荷を選定してステップ１１４にて遮断する。また必要に応じてステップ１１５にて車両用発電機３の回転速度を上昇させるように制御する。ステップ１１２にてタイマが所定時間ｔ２を超えておれば発電電圧の異常が解消したと判定してステップ１１６からスタートにリターンするが、電気負荷の投入により発電電圧が低下するので、所定時間ｔ２は比較的長い時間に設定され、また、異常解消の判定は、発電電圧とバッテリ電圧とが共に所定電圧以下の状態を所定時間以上継続したときとするのが望ましい。
【００２６】
また、フローチャートでは省略しているが、ステップ１１２にて発電電圧の異常が解消したと判定してステップ１１６からリターンするときにはステップ１０４とステップ１１１のタイマはリセットされる。ステップ１１１のタイマは、ステップ１１０にて発電電圧がＶ４以上の場合にもその都度リセットされる。ステップ１０２における発電電圧の検出と、ステップ１０３におけるバッテリ電圧の検出とは上記したように並列処理でも良く、ステップ１０２における発電電圧の検出、あるいは、ステップ１０３におけるバッテリ電圧の検出のいずれか一方のみの検出によりステップ１０４以降の動作をさせることもできる。
【００２７】
以上のように、この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置によれば、車両用発電機３に過電圧故障が発生した場合、内燃機関１の回転速度と、車両用発電機３に対する電気負荷とを制御することにより、バッテリ４を過充電状態にしたり、電子機器９および１０や内燃機関制御装置２自体に過電圧が印可されることを確実に防止し、しかも、修理工場まで安定して走行することが可能になるものであり、また、一時的な条件変化に対する誤判定を防止することができるものである。
【００２８】
実施の形態２．
図４と図５とは、この発明の実施の形態２による車両用内燃機関制御装置を説明するためのもので、図４は車両の電気系統のこの実施の形態における関連部分を抽出して示す系統図、図５は内燃機関制御装置の機能ブロック図であり、この実施の形態における車両用内燃機関制御装置は、実施の形態１にて説明した二次故障回避のための制御の電気負荷の自動投入制御を総合的に管理し、投入制御する電気負荷が運転者の意志を反映したものとすると共に、車両のワイヤーハーネスの増加を抑制するようにしたものである。
【００２９】
図４において、車両用発電機３には内蔵する電圧制御装置を含む車両用発電機３の故障情報を監視する発電情報監視手段２３が設けられ、発電情報監視手段２３からの発電情報はデジタル通信回線により内燃機関制御装置２４に伝送されるように構成される。また、内燃機関制御装置２４と、運転席に備えられたスイッチ類８と、電磁リレー１８ａ〜１８ｃを有する電気負荷ＯＮ−ＯＦＦ制御ユニット１８との相互間も多重通信が可能なデジタル通信回線により制御情報が伝達されるように構成され、電気負荷ＯＮ−ＯＦＦ制御ユニット１８には図示しないが制御情報信号に含まれる例えばＩＤコードなどの宛先信号を識別する識別手段が含まれており、制御情報信号により操作すべき電磁リレーを識別するように構成されている。
【００３０】
図５に示す内燃機関制御装置２４は、車両用発電機３の発電情報監視手段２３から伝送された発電情報を受信する発電情報送受信手段２５と、受信した発電情報から故障情報を抽出して過電圧判定手段１６に与える故障情報抽出手段２６とを備えており、過電圧判定手段１６が故障情報から過電圧情報を抽出して過電圧であるかどうかを判定する。また、内燃機関制御装置２４の二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１との双方から過電圧情報が入力されると動作し、電気負荷制御情報抽出生成手段２７と最高回転速度制限手段１３とに信号を与え、内燃機関１の回転速度、従って、車両用発電機３の回転速度に制限を加えると共に、過電圧情報の程度により電気負荷に対する制御情報信号を生成して制御情報送受信手段２８に与える。この制御情報信号には電気負荷の選択結果による上記した宛先信号と、選択した電気負荷をＯＮするかＯＦＦするかの指令情報とが含まれている。
【００３１】
制御情報送受信手段２８は制御情報信号を電気負荷ＯＮ−ＯＦＦ制御ユニット１８に与えて選択された電気負荷を動作させると共に、運転席に備えられたスイッチ類８と電気負荷ＯＮ−ＯＦＦユニット１８とからの信号を受信し、運転者が操作している電気負荷をスイッチ操作情報抽出手段２９により抽出して二次故障回避制御手段２０にフィードバックし、現在動作中の電気負荷を電気負荷制御情報抽出生成手段２７により抽出して二次故障回避制御手段２０にフィードバックする。また、正常な運転状態においては図示しない目標電圧設定手段が生成する目標電圧を発電情報送受信手段２５から発電情報監視装置２３に指令してこれを監視する。以上に説明した構成と動作内容以外は上記した実施の形態１と同様である。
【００３２】
このように構成されたこの発明の実施の形態２による車両用内燃機関制御装置において、二次故障回避制御手段２０はスイッチ操作情報抽出手段２９と電気負荷制御情報抽出生成手段２７との信号に基づき、過電圧を回避するための電気負荷の選択と車両用発電機３の回転速度の制限とを行う。すなわち、車両用発電機３の回転速度の制限は実施の形態１の場合と同様であるが、電気負荷の選択は、スイッチ操作情報抽出手段２９から入力されたスイッチ類８の操作状況は運転者の意志に基づくものであるからＯＦＦする対象からは外れることになり、それ以外の電気負荷をＯＮ−ＯＦＦ制御することにより過電圧の防止とバッテリ４の過放電の防止との制御が行われる。
【００３３】
またこの実施の形態では、車両用発電機３と、内燃機関制御装置２４と、電気負荷ＯＮ−ＯＦＦ制御ユニット１８と、スイッチ類８との相互間がデジタル通信回線にて結ばれており、相互間の通信形態は、少なくとも宛先コードのフィールドと、指令情報が書き込まれたデータフィールドとを有する通信フレームにより多重通信による指令の伝達が行われる。このために、実施の形態１で説明した図３のフローチャートの実行がより容易なものとなる。
【００３４】
このように、内燃機関制御装置２４が運転者の操作状態を含めて総合的な管理を行い制御するので、例えば、夜間走行時の過電圧トラブルにおいては、ヘッドライト５は運転者の意志で点灯されるものであるから制御の対象外となり、安全走行を損ねるような二次的なトラブルを防止することができるものである。また車両の膨大なワイヤーハーネスをさらに増加させることなく過電圧の制御ができるものである。
【００３５】
実施の形態３．
図６と図７とは、この発明の実施の形態３による車両用内燃機関制御装置を説明するためのもので、図６は車両の電気系統のこの実施の形態における関連部分を抽出して示す系統図、図７は内燃機関制御装置の機能ブロック図であり、この実施の形態における車両用内燃機関制御装置は、実施の形態２による車両用内燃機関制御装置において、電気負荷ＯＮ−ＯＦＦユニット１８などを用いることなく制御を行う例を示すものである。
【００３６】
図６に示すように、実施の形態２にて示した発電情報監視手段２３は車両用発電機３に内蔵する図示しない電圧制御装置に内蔵されており、内燃機関制御装置２４からの信号の授受は直接車両用発電機３に対して行われる。また、ヘッドライト５や、ヒーター用電熱線６や、クーラー用コンプレッサモータ７などの自動投入対象の各電気負荷にはそれぞれ図示しない制御ユニットを有しており、各電気負荷の制御ユニットは、内燃機関制御装置２４の制御情報送受信手段２８から与えられる制御情報に含まれるＩＤコードなど宛先信号を解読して自分に与えられた信号であるかどうかを判断し、自分に与えられた信号であると判断された場合にはさらに指令情報のコードを解読して制御ユニットに内蔵するスイッチング素子を駆動し、その電気負荷を指令された動作状態（すなわち、ＯＮかＯＦＦ）にする。また、スイッチ類８の操作状態や電気負荷の動作状態がフィードバックされて総合的な管理な管理が行われることは実施の形態２と同様である。
【００３７】
このように、この実施の形態による車両用内燃機関制御装置では個々の電気負荷と内燃機関制御装置２４との間の直接通信ができるので、投入された電気負荷の管理をするにあたり、実施の形態１にて説明したように投入時間により管理するのではなく、個々の電気負荷の温度などの情報を監視して管理ができるものであり、高い信頼性を得ることができるものである。以上のようにこの実施の形態では電気負荷に対する操作方法が実施の形態２と変わるものであるが、車両用発電機３の過電圧異常に対する二次故障の回避制御は実施の形態２と同様であり、実施の形態２の場合と同様の効果を有するものである。
【００３８】
実施の形態４．
図８と図９とは、この発明の実施の形態４による車両用内燃機関制御装置を説明するためのもので、図８は車両の電気系統のこの実施の形態における関連部分を抽出して示す系統図、図９は内燃機関制御装置の機能ブロック図であり、この実施の形態における車両用内燃機関制御装置は、実施の形態３の変形例であり、車両用内燃機関制御装置に対し、内燃機関制御装置に対する入出力回路を簡素化し、入出力回路に必要なインターフェイス回路の低減を図ったものである。
【００３９】
図８に示すようにこの実施の形態においては、内燃機関制御装置３０の指令により動作する警報表示制御手段３２が設けられ、車両用発電機３の過電圧故障をはじめとする内燃機関制御装置３０による制御対象にトラブルが発生した場合にこれを表示するように構成されている。警報表示制御手段３２に対する指令は、実施の形態３にて説明した各電気負荷の制御ユニットと同様に内燃機関制御装置３０からのＩＤコードなど宛先信号により動作するように構成され、警報表示制御手段３２にはＩＤコードなど宛先信号の解読判定手段を備えている。
【００４０】
内燃機関制御装置３０は図８に示すように、車両用発電機３に対する情報の入出力と、各電気負荷に対する指令や、スイッチ類８からの情報入力など、さらには警報表示制御手段３２に対する指令などが一つの入出力端子から行われるように構成されており、そのために車両情報送受信手段３１が設けられている。図８と図９とに示すように、車両用発電機３からの過電圧情報は車両情報送受信手段３１に入力され、故障情報抽出生成手段３３にて故障情報が抽出されて過電圧判定手段１６与えられ、過電圧判定手段１６が過電圧情報を判定して二次故障回避制御手段２０に与える。
【００４１】
二次故障回避制御手段２０は、過電圧判定手段１６とバッテリ電圧異常判定手段２１との双方から過電圧情報が入力されると動作し、実施の形態２および３と同様に電気負荷制御情報抽出生成手段２７と最高回転速度制限手段１３とに信号を与え、内燃機関１の回転速度、従って、車両用発電機３の回転速度に制限を加えると共に、過電圧情報の程度により制御情報信号を生成して車両情報送受信手段３１から出力する。この制御情報信号により指令された電気負荷は実施の形態３の場合と同様にして動作状態になり、運転席に備えられたスイッチ類８からの操作信号についても実施の形態２および３と同様に処理される。
【００４２】
過電圧判定手段１６が過電圧故障であると判定した場合には、この情報が故障情報抽出生成手段３３に返送されて故障情報が生成され、この情報が車両情報送受信手段３１から送信されて警報表示制御手段３２に与えられ、警報表示制御手段３２は情報が過電圧故障であるから過電圧故障を表示する例えば警報表示手段１９ａを点灯させる。このように一つの入出力端子から各種の情報を入出力するものであるから入出力インターフェイス回路の低減を図ることが可能になると共に、実施の形態２と同様の効果を得ることができるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明による車両用内燃機関制御装置によれば、内燃機関に駆動される車両用発電機の発電電圧を含む発電状態をモニタする発電状態モニタ手段、車両用発電機から充電されるバッテリの電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ手段、指令信号により内燃機関の最高回転速度に制限を加える最高回転速度制限手段、車両用発電機またはバッテリから電力供給を受ける車載機器である電気負荷を車両用発電機またはバッテリに対してＯＮ−ＯＦＦ制御する電気負荷制御手段、及び発電電圧またはバッテリ電圧の 少なくとも一方が所定値を超えたと判定したとき、最高回転速度制限手段と電気負荷制御手段とを制御して車両用発電機の回転速度と電気負荷量とを制御し、発電電圧またはバッテリ電圧の少なくとも一方を正常値に維持して二次故障を回避する二次故障回避制御手段を備えるようにしたので、車両用発電機の過電圧故障時やバッテリ電圧の過電圧異常においては車両用発電機の回転速度を制限することにより発電電圧を低下せしめ、発電電圧を正常に維持しながら所定の条件下での走行を可能とし、過電圧による電子機器などの破損やバッテリからの有害ガスの発生など、二次故障を回避することができるものである。
また、二次故障回避制御手段は、発電電圧または前記バッテリ電圧の少なくとも一方が所定値を超えたとき、電気負荷制御手段により車載機器である電気負荷をＯＮ−ＯＦＦ制御するので、一定のダミー負荷をＯＮ−ＯＦＦ制御する場合に比べて、電気負荷量を過不足なく適正に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置の電気系統図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置の内燃機関制御装置の機能ブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による車両用内燃機関制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】 この発明の実施の形態２による車両用内燃機関制御装置の電気系統図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による車両用内燃機関制御装置の内燃機関制御装置の機能ブロック図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による車両用内燃機関制御装置の電気系統図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による車両用内燃機関制御装置の内燃機関制御装置の機能ブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態４による車両用内燃機関制御装置の電気系統図である。
【図９】 この発明の実施の形態４による車両用内燃機関制御装置の内燃機関制御装置の機能ブロック図である。
【図１０】 従来の車両用内燃機関制御装置の電気系統図である。
【図１１】 従来の車両用内燃機関制御装置の内燃機関制御装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関、２、２４、３０ 内燃機関制御装置、
３ 車両用発電機（交流発電機）、４ バッテリ、５ ヘッドライト、
６ ヒーター用電熱線、７ クーラー用コンプレッサモータ、
８ スイッチ類、９、１０ 電子機器、１１ ユニット電源生成部、
１２ バッテリ電圧モニタ手段、１３ 最高回転速度制限手段、
１４ エンジン制御手段、１５ 発電状態モニタ手段、
１６ 過電圧判定手段、１７ 故障警報制御手段、
１８ 電気負荷ＯＮ−ＯＦＦ制御ユニット
１８ａ、１８ｂ、１８ｃ 電磁リレー、１９ 警報表示手段、
２０ 二次故障回避制御手段、２１ バッテリ電圧異常判定手段、
２２ 電気負荷制御手段、２３ 発電情報監視手段、
２５ 発電情報送受信手段、２６ 故障情報抽出手段、
２７ 電気負荷制御情報抽出生成手段、
２８ 電気負荷制御情報送受信手段、２９ スイッチ操作情報抽出手段、
３１ 車両情報送受信手段、３３ 故障情報抽出生成手段。
Claims (13)
- 内燃機関に駆動される車両用発電機の発電電圧を含む発電状態をモニタする発電状態モニタ手段、
前記車両用発電機から充電されるバッテリの電圧をモニタするバッテリ電圧モニタ手段、指令信号により前記内燃機関の最高回転速度に制限を加える最高回転速度制限手段、
前記車両用発電機または前記バッテリから電力供給を受ける車載機器である電気負荷を前記車両用発電機または前記バッテリに対してＯＮ−ＯＦＦ制御する電気負荷制御手段、
及び前記発電電圧または前記バッテリ電圧の少なくとも一方が所定値を超えたと判定したとき、前記最高回転速度制限手段と前記電気負荷制御手段とを制御して前記車両用発電機の回転速度と電気負荷量とを制御し、前記発電電圧または前記バッテリ電圧の少なくとも一方を正常値に維持して二次故障を回避する二次故障回避制御手段
を備えたことを特徴とする車両用内燃機関制御装置。 - 前記発電電圧または前記バッテリ電圧の少なくとも一方が、所定値を超えた状態を所定時間継続したとき、前記発電電圧または前記バッテリ電圧に異常があると判定することを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関制御装置。
- 前記電気負荷の内、前記車両の運転者により操作された電気負荷が、前記電気負荷制御手段の制御対象外とされることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用内燃機関制御装置。
- 前記電気負荷制御手段により制御される前記電気負荷が、消費電力が大であり、運転者の操作によらずに投入されても危険な状態に至らない電気負荷から選定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用内燃機関制御装置。
- 前記電気負荷制御手段により制御される前記電気負荷の一つが、車両のヘッドライト、ヒータ用電熱線、クーラー用コンプレッサモータ、ウインドウデフロスタ用電熱線、クーリングファンモータのいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の車両用内燃機関制御装置。
- 前記電気負荷制御手段により制御される前記電気負荷のそれぞれにスイッチング手段が設けられており、前記スイッチング手段が、前記電気負荷制御手段からの指令信号により制御されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の車両用内燃機関制御装置。
- 前記電気負荷制御手段により制御される前記電気負荷のそれぞれに自己のコードを識別する識別手段が設けられており、前記電気負荷制御手段からの指令信号が少なくとも、制御対象の識別コードと、ＯＮまたはＯＦＦの指令コードとから構成されていることを特徴とする請求項６に記載の車両用内燃機関制御装置。
- 前記二次故障回避制御手段が、前記電気負荷制御手段を制御してＯＮ状態にした前記電気負荷の動作時間を監視し、前記電気負荷の動作時間が所定値を超えたとき他の電気負荷と切り換えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の車両用内燃機関制御装置。
- 前記二次故障回避制御手段が、前記電気負荷制御手段を制御してＯＮ状態にした前記電気負荷の温度を監視し、前記電気負荷の温度が所定値を超えたとき他の電気負荷と切り換えることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の車両用内燃機関制御装置。
- 前記二次故障回避制御手段が前記車両の走行状態を監視し、前記走行状態に応じて前記最高回転速度制限手段による最高回転速度の制限値を制御すると共に、前記最高回転速度の制限値に応じてＯＮすべき前記電気負荷の量を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関制御装置。
- 前記発電電圧および前記バッテリ電圧に異常が発生して所定値を超えたと判定し、前記二次故障回避制御手段が動作した後に、前記発電電圧および前記バッテリ電圧の異常が解消した場合、前記二次故障回避制御手段による制御が中止されることを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関制御装置。
- 前記発電電圧と前記バッテリ電圧が所定値を超えたと判定したとき異常を表示する警報表示手段を有しており、前記二次故障回避制御手段が動作した後に前記発電電圧と前記バッテリ電圧との異常が解消した場合、前記警報表示手段は継続して異常を表示することを特徴とする請求項１１に記載の車両用内燃機関制御装置。
- 前記車両に自動変速装置を制御する走行系の制御装置を備えており、前記二次故障回避制御手段が、前記発電電圧または前記バッテリ電圧の少なくとも一方が所定値を超えたと判定したとき、前記走行系の制御装置に対して前記自動変速装置のギヤ切換制御の回転速度を低下させるように指令することを特徴とする請求項１に記載の車両用内燃機関制御装置。
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