JP4449839B2 - 電源制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電動過給機に対して電流供給を行うバッテリー電源と少なくともバッテリー電源を充電する回転発電機との繋ぐ回路が開閉手段を介して接続された電源制御装置に関する。

車両に搭載されるエンジンの吸気流路には、吸入空気量を増大することでエンジン出力を向上させる過給機が配置される事がある。この過給機には機械式と電動式のものがある。電動式の過給機に対する電力供給は、一般に車両に搭載されているバッテリー電源を用いることが多い。また、車両にはエンジンからの駆動力により回転して発電し、バッテリー電源の充電や、車両に搭載された各種電装品に対して電力を供給する回転発電機としてオルタネータが装備されている。

これらバッテリー電源とオルタネータは開閉手段を備えた回路を介して接続されていて、電動過給機が作動してバッテリー電源の充電流が一定以下になると開閉手段の接続状態として、オルタネータで発電された電力をバッテリー電源に流して充電している。このような電源制御装置としては、例えば特許文献１が挙げられる。

特開平６−２８０５９３号公報

従来の構成によると、バッテリー電源の充電流が一定以下になると開閉手段の接続状態として、オルタネータで発電された電力をバッテリー電源に流して充電しているため、充電中、すなわち開閉手段の接続状態においては、オルタネータに取られる駆動力が大きく、駆動ロスが発生し、燃料消費が増大する傾向となってしまう課題がある。
本発明は、燃料消費を抑えながら十分なバッテリー充電を行える電源制御装置を提供することを、その目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の電源制御装置は、エンジンの吸気流路に配置された電動過給機に対して電力供給を行うバッテリー電源と、エンジンからの駆動力により回転して発電し、少なくともバッテリー電源を充電する回転発電機と、バッテリー電源と回転発電機とを繋ぐ回路を開閉する開閉手段と、バッテリー電源の充電率が予め設定された第１の充電判定値以下の場合は開閉手段を接続し、充電率が第１の充電判定値よりも大きい場合は、エンジンの減速燃料カット時に開閉手段を接続状態とする制御手段とを有することを特徴としている。

本発明に係る電源制御装置では、開閉手段と並列に接続された電流制限手段を有し、制御手段に第１の充填判定値よりも高い第２の充電判定値が予め設定されていて、バッテリー電源の充電率がこの第２の充電判定値以上の場合に開閉手段を切断状態とすることを特徴としている。

本発明によれば、電動過給機に対して電力供給を行うバッテリー電源の充電率が予め設定された第１の充電判定値よりも大きい場合は、エンジンの減速燃料カット時に、バッテリー電源と、エンジンからの駆動力により回転して発電して少なくともバッテリー電源を充電する回転発電機とを繋ぐ回路を開閉する開閉手段を接続状態とするので、燃料カット中に、回転発電機で発電された電力が開閉手段を介してバッテリー電源に供給されることになり、燃料消費を抑えながら十分なバッテリー充電を行える。

本発明によれば、開閉手段と並列に電流制限手段が接続されていて、バッテリー電源の充電率が制御手段に設定された第１の充填判定値よりも高い第２の充電判定値以上の場合には開閉手段を切断状態とするので、バッテリー充電率が十分に高い場合には回転発電機で発電された電力が電流制限手段を介してバッテリー電源に緩やかに供給されるので、回転発電機に対する負荷を軽減し、燃料消費を抑えながら十分なバッテリー充電を行える。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。図１を用いて本発明に係る電源制御装置が適用されるエンジンシステムについて説明する。このエンジンシステムは、エンジン１の吸気側に吸気を導入する吸気流路２と、エンジン１の排出側にエンジン１内で燃焼された排気ガスを排出する排気流路３とがそれぞれ接続されている。吸気流路２にはエンジン１側から吸気上流側に向かって電子制御スロットルバルブ（以下「ＥＴＶ」と記す）１３と電動過給機４とエアクリーナー１４とが配置されている。吸気流路２には電動過給機４を迂回するバイパス流路２Ａが形成されている。ＥＴＶ１３は、アクセルペダル１５の踏込量に応じてその開度が変化するもので、その開度情報は図示しないスロットルポジションセンサによって検出される。バイパス流路２Ａには、一方向弁の１つであるリードバルブ１２が配置されている。このリードバルブ１２があるため、電動過給機４が停止状態あるいは故障した場合でも、エンジン１にはバイパス流路２Ａを介して吸気が導入される。エンジン１の図示しないクランクシャフトには、図示しないプーリとベルトを介して回転発電機となるオルタネータ７が連結されていて、エンジン１からの駆動力により回転して発電するように構成されている。

図２を用いて電源回路について説明する。図２に示すように、電動過給機４、オルタネータ７、バッテリー電源５及び電動過給機４以外で車両に搭載された他の電装品６は、それぞれ電源回路８に接続されている。バッテリー電源５は、エンジン始動時に点火プラグや他の電装品に対して電流供給を行うと共に、電動過給機４に対しても電力を供給するように構成されている。

オルタネータ７は、バッテリー電源５を充電するとともに、他の電装品６へも電力を供給するように構成されている。電源回路８には、回路を開閉する開閉手段としての電磁リレー９が設けられている。図２において、電動過給機４とバッテリー電源５は、電磁リレー９の左側の回路８Ａと接続し、電装品６とオルタネータ７は電磁リレー９よりも右方の回路８Ｂに接続されている。つまり回路８Ａと回路８Ｂは、電磁リレー９の開閉により開閉制御されるように構成されている。電磁リレー９の近傍には電磁リレー９と並列に電流制限手段としての抵抗１１が配置されている。
電動過給機４、オルタネータ７及び電磁リレー９は、図３に示すように制御手段１０の出力側と接続されていて、その動作が制御手段１０の制御下に置かれている。制御手段１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びタイマーを備えた周知のコンピュータで構成されている。制御手段１０の入力側にはバッテリー電圧と電流の各情報、車速情報、オルタネータ７の電圧と電流の各情報、及びアクセル開度情報がそれぞれ入力されるように構成されている。

制御手段１０のＲＯＭには、バッテリー電源５への充電制御に用いる第１の充電判定値及び第２の充電判定値と、電源回路８の線間抵抗値（Ｒ）とが予め記憶されている。第１の充電判定値と第２の充電判定値は、 第１の充電判定値＜第２の充電判定値 の関係に設定されている。本形態において、これら判定値は、その単位が％とされている。例えば、第２の充電判定値は９８％、第１の充電判定値は６０％とする。

エンジン１は、ＥＴＶ１３が閉方向に移動してアクセル開度情報が減少すると、所定回転数以上のエンジン回転数領域では図示しない燃料噴射ノズルからの燃料噴射量をカットされて、エンジン出力が低減するように図示しないエンジンコントロールユニットによって制御されている。また、エンジン１は、エンジン負荷が増大すると、燃料噴射量が多くなるようにエンジンコントロールユニットで制御される。本形態において、エンジン１の燃料カット状態はアクセル開度情報を用いて制御手段１０で判断される。

本形態における電源制御装置の特徴は、バッテリー電源５の充電率が予め設定された第１の充電判定値よりも大きく、エンジン１の運転状態がエンジン出力を低減する減速燃料カット時の場合に、電磁リレー９を接続状態とするように制御すると共に、バッテリー電源５の充電率が第２の充電判定値以上の場合には電磁リレー９を切断状態とするように制御する点にある。ここで、バッテリー電源５の充電率、言い換えると最新のバッテリー残容量（ＳＯＣ）は、バッテリー電源５の端子間電圧よりバッテリー残容量の周知の初期値し、オルタネータ７とバッテリー電源５間の電位差と線間抵抗値Ｒをオームの法則を用いて回路８に流れる電流値Ｉを算出し、消費電力を積算することでより算出することができる。

このような構成の電源制御手段による制御形態を、図４に示す給・放電特性のタイミングチャートと、図５に示すフローチャートを用いて説明する。エンジン１が始動すると、図示しないエンジンコントロールユニットの制御下において、エンジン１の運転状態が制御されるとともに、電動過給機４、オルタネータ７及び電磁リレー９が制御手段１０によって制御される。例えば、アドリング時のような極低回転域では、制御手段１０は電動過給機４を駆動しないので、吸入空気は図１に示すバイパス流路２Ａを介してエンジン１に導入される。エンジン１の始動に伴いオルタネータ７が回転されて発電がなされる。この時、バッテリー電圧が第１の充電判定値よりも大きければ、電磁リレー９は切断状態とされているので、オルタネータ７で発電された電力は図２に示す他の電装品６で消費されると共に、抵抗１１を介してバッテリー電源５へ緩やかに流れてバッテリー充電に利用される。

アクセル開度が大きくなると、制御手段１０は出力要求として電動過給機４を駆動する。すると図４に示すように、電動過給機４の負荷電流とバッテリー電流が高くなると共に、バッテリー電圧は低くなる。電動過給機４の駆動によりエンジン１に供給される吸気量が増大するので、それに合わせて燃料噴射量も増大していく。このため、オルタネータ電圧は電動過給機４の動作時には瞬間的に低減するが、エンジン出力の増大に伴いその発電量が多くなるので、電圧変化は非常に少ない。エンジン出力の上昇、言い換えればＥＴＶ１３が開かれることで車速は上昇する。

制御的な面で説明すると、図５のステップＡ１において、バッテリー残容量ＳＯＣと第２の充電流判定値とが比較される。ここでは、判定値は９８％とされているので、バッテリー残容量ＳＯＣが９８％よりも小さくない場合には、すなわちバッテリー電源５が十分に充填されている場合には、バッテリー電源５に対して急いで充電する必要はないので、ステップＡ４に進む。ステップＡ４では、電磁リレー９が切断制御されるので、オルタネータ７で発電された電力は、抵抗１１で制限されて回路８Ｂ側に供給される。このため、バッテリー電源５には、緩充電処理がなされることになる。

ステップＡ１でバッテリー残容量ＳＯＣが第２の充電流判定値（９８％）を下回ると、ステップＡ２に進む。ステップＡ２では、バッテリー残容量ＳＯＣと第１の充電流判定値（６０％）とが比較される。そして、バッテリー残容量ＳＯＣが６０％を下回っている場合にはバッテリー電源５の充電量が少ないと判断して、ステップＡ５に進んで電磁リレー９を常時接続制御する。このため、オルタネータ７で発電された電力は電磁リレー９を介して回路８Ｂへと供給され、バッテリー電源５に対して急速充電処理を行なわれる。

ステップＡ２において、バッテリー残容量ＳＯＣが６０％を下回っていない場合にはステップＡ３に進んでエンジン１の運転状態が減速燃料カット中であるか否かが制御手段１０によって判断される。ここで、燃料カット中でなければ、電磁リレー９を接続状態とするとオルタネータ７への負荷が増大して燃料供給量が増大するので、ステップＡ４に進んで電磁リレー９を切断制御する。このため、バッテリー電源５には緩充電処理がなされることになる。

ステップＡ３において、エンジン１の運転状態が減速燃料カット中である場合には、燃料噴射量は少なくエンジン１での要求出力も少ないので、ステップＡ５に進んで電磁リレー９を接続制御する。このため、オルタネータ７で発電された電力は電磁リレー９を介して回路８Ｂへと供給され、バッテリー電源５に対して急速充電処理を行なわれる。

このように、電動過給機４に対して電力供給を行うバッテリー電源５の充電率（バッテリー残容量）ＳＯＣが第１の充電判定値（６０％）よりも大きく、エンジン１の運転状態がエンジン出力を低減する減速燃料カット時の場合
に、バッテリー電源５とオルタネータ７とを繋ぐ回路８を開閉する電磁リレー９を接続状態とするので、燃料カット中にオルタネータ７で発電された電力が電磁リレー１１を介してバッテリー電源５供給されることになり、燃料消費を抑えながら十分なバッテリー充電を行える。すなわち、図４に示すように、減速燃料カット中に電磁リレー９を接続すると、電動過給機４の負荷及び負荷電流、バッテリー電源とオルタネータ電流は低下するので、効率よく充電することができる。

また、バッテリー電源５の充電率（バッテリー残容量）ＳＯＣが第１の充填判定値（６０％）よりも高い第２の充電判定値（９８％）以上の場合には電磁リレー９を切断状態とするので、バッテリー充電率が十分に高い場合にはオルタネータ７で発電された電力が抵抗１１を介してバッテリー電源５に緩やかに供給されるので、オルタネータ７に対する負荷を軽減し、燃料消費を抑えながら十分なバッテリー充電を行える。

本形態において、第１及び第２の充電流判定値はそれぞれ６０％、９８％としたが、これらの値に限定されるものではなく、電源回路８の線間抵抗値Ｒやバッテリー電源５の放・充電特性やオルタネータ７の発電特性に合わせて適宜設定することで、急激なバッテリー電源５からの放電量増大に対して十分な充電率を確保することができる。

本発明の一実施形態である電源制御装置が適用されたエンジンシステムの概略構成図である。 電源制御装置の回路構成図である。 電源制御装置とこれに接続される構成要素を示すブロック図である。 本発明に係る電源制御装置による給・放電特性を示すタイミングチャートである。 電源制御装置による充電制御の一形態を示すフローチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気流路
３ 排気流路
４ 電動過給機
５ バッテリー電源
７ 回転発電機
８ 回路
９ 開閉手段
１０ 制御手段
１１ 電流制限手段
ＳＯＣ 充電率
Ｖ１ 第１の充電判定値
Ｖ２ 第２の充電判定値

Claims (1)

1. エンジンの吸気流路に配置された電動過給機に対して電力供給を行うバッテリー電源と、前記エンジンからの駆動力により回転して発電し、少なくとも前記バッテリー電源を充電する回転発電機と、前記バッテリー電源と前記回転発電機とを繋ぐ回路を開閉する開閉手段とを備えた電源制御装置において、
   前記バッテリー電源の充電率が予め設定された第１の充電判定値以下の場合は、前記開閉手段を接続し、前記充電率が前記第１の充電判定値よりも大きい場合は、前記エンジンの減速燃料カット時に前記開閉手段を接続状態とする制御手段と、
   前記開閉手段と並列に接続された電流制限手段を有し、
   前記制御手段は、第１の充填判定値よりも高い第２の充電判定値が予め設定されていて、前記バッテリー電源の充電率が第２の充電判定値以上の場合には、前記開閉手段を切断状態とすることを特徴とする電源制御装置。

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