JP4816099B2 - 車両の発電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される発電制御装置、特に、エンジンの回転力を受けて駆動するオルタネータの発電量を制御する発電制御装置に関する。

従来、車両には各種の電装品が搭載され、エンジン自体も点火系、燃料系その他各部で電力を消費する。このため車両には電源であるバッテリを充電するためのオルタネータが設けられている。オルタネータはエンジンのクランクシャフトの回転力を利用して回転駆動して発電するので、アイドリング時などの低トルク低回転において、電装品が操作されてオルタネータの発電量を急激に高くなるとエンストのおそれやアイドリングが安定しないことがある。そのため、エンジンがアイドリング時においては、オルタネータの出力電圧を低下させたあと所定時間内に元の出力電圧まで徐々に復帰させる発電抑制制御が行われている。このような発電抑制制御としては特許文献１が挙げられる。

特開平６−３４３３００号公報

特許文献１では、オルタネータの発電量をエンジン回転数と電装品の作動信号に応じて発電抑制制御を実行しているが、このような条件では発電抑制制御が実行される頻度が多くなり、バッテリ電圧が低い状態のままの時間が長くなり、電圧復帰までに時間を要すると共に劣化の要因となる。特に、排気量の小さな車両において、このような発電抑制制御を実行する場合、排気量の大きい車両の場合と比べて、オルタネータに取られる駆動トルクの割合が大きくなるので、アイドリング時のエンスト防止やアドリングの安定化を図ろうとすると、どうしても発電抑制制御を実行する頻度が増えてしまう。また、このような発電抑制制御の範囲をアイドル運転時だけでなく走行中まで広げてしまうと、例えば走行中にヘッドライトなどの電装品が作動した場合、電圧不足となってライトのチラつき等、電装品の動作不良の要因になり兼ねない。

本発明は、エンスト防止やアドリングの安定化を図りつつも、アイドリング中の発電抑制制御の実行割合を少なくしてバッテリ電圧低下による不具合を解決する車両の発電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、本発明に係る車両の発電制御装置は、バッテリと電装品に接続されていて内燃機関によって駆動されて発電するオルタネータと、少なくともアイドルスイッチがオンのときオルタネータによる発電を抑制するアイドル発電抑制制御手段と、車両の車速を検出する車速検出手段と、車速検出手段で検出された車速が判定車速以上からゼロまたはゼロ相当となった後の経過期間を計測する計測手段を備え、アイドル発電抑制制御手段は、車速検出手段で検出された車速が判定速度以上の場合には発電抑制を禁止するとともに、計測手段で計測された経過期間が所定期間以内の場合にはアイドル発電抑制制御手段による発電抑制を禁止することを特徴としている。

本発明に係る車両の発電制御装置において、発電抑制の禁止中は、アイドル発電抑制制御手段による発電抑制より抑制力の弱い徐励制御を行なうことを特徴としている。

本発明によれば、少なくともアイドルスイッチがオンのときオルタネータによる発電を抑制するものにおいて、アイドルスイッチがオンとなっても車両の車速を検出する車速検出手段で検出された車速が判定速度以上の場合にオルタネータに対する発電抑制を禁止すると、発電抑制制御の実行割合が少なくなる。このため、走行中におけるバッテリの電圧低下が抑えられて電圧復帰時間が短縮されて電装品の動作不良がなくなり、車両の安全性やドライバビリティーを維持しながらバッテリの耐久性を向上することができる。

本発明によれば、車速検出手段で検出された車速が判定車速以上からゼロまたはゼロ相当となった後の経過期間を計測する計測手段を備え、計測手段で計測された経過期間が所定期間以内の場合には発電抑制を禁止するので、発電抑制制御の実行割合がより少なくなる。このため、停車直後のような内燃機関の回転数が低い場合におけるバッテリの電圧低下が抑えられて電圧復帰時間が短縮されるので、電装品の動作不良がなくなり、車両の安全性やドライバビリティーを維持しながらバッテリの耐久性を向上することができる。

本発明によれば、アイドル発電抑制制御手段の禁止中は、アイドル発電抑制手段より抑制力が弱い徐励制御を行なうので、車両のドライバビリティーが損なわれる可能性がある発電が要求されたとしても発電をある程度抑制できる。

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において符号１は車両発電制御装置を示す。この発電制御装置１０は、バッテリ１３と後述する電装品に接続されていて内燃機関としてのエンジンＥによって駆動されて発電するオルタネータ１１と、エンジンＥの運転状態に応じてオルタネータ１１の発電作動を制御するアイドル発電抑制制御手段２０とを備えている。

エンジンＥは、その吸気路１をエアクリーナ２、吸気管３、サージタンク４、吸気分岐管５等により構成されている。吸気管５にはスロットル弁６と、これを迂回するバイパス路Ｒ１を開閉するソレノイド弁７が設けられ、このソレノイド弁７の動作によってアイドル回転数が制御される。スロットル弁７には図示しないアクセルペダルが連結されていて、アクセルペダルの踏込み状態に応じてその開度が調整される。スロットル弁６の近傍には、アクセルの操作状態を検出して出力するアクセル状態検出手段としてのスロットル開度センサ８及びアイドル情報を出力するアイドルスイッチ９が設けられている。エンジンＥには、自動変速機１４が付設されている。

オルタネータ１１は、エンジンＥのクランクシャフトにベルト１２を介して接続されていて、エンジンＥが始動してクランクシャフトが回転することで発電するように機能する。オルタネータ１１の出力端子はバッテリ１３の端子１３ａに接続され、図示しない端子はアースされている。バッテリ１１の端子１３ｂもアースされている。

オルタネータ１１の基本構成は、電圧レギュレータ、整流回路、界磁コイル、開閉器などを備えた周知のものであり、アイドル発電抑制制御手段２０に対して発電量相当信号となるデューティ信号（以下、「ＦＲ-Ｄｕｔｙ」と記す）を出力するとともに、アイドル発電抑制制御手段２０から発電の禁止信号あるいはカット信号が送られる端子を備えている。

図２に示すように、アイドル発電抑制制御手段２０は、図示しない演算部、メモリなどを備えた周知のコンピュータで構成されていて、オルタネータ１１及びバッテリ１３と電気配線によって接続されている。アイドル発電抑制制御手段２０には、ＦＲ-Ｄｕｔｙを検出する検出手段２１が設けられている。この検出手段２１は、アイドル発電抑制制御手段２０と個別に設ける形態でもよい。

アイドル発電抑制制御手段２０には、アクセル開度センサ８、アイドルスイッチ９と共に、イグニッションスイッチ２３、クランキングスイッチ２４、車両に搭載されるエアコンのオン／オフを行うエアコンスイッチ２５、エンジン冷却系の水温を検出する水温センサ２６、エンジンＥの回転数を検出するエンジン回転センサ２７、自動変速機１４の変速レバー１５の変速段位置に応じた作動信号を出力する電装品であるインヒビタスイッチ２８、各種経過期間となる経過時間を計測する計測手段としてのタイマー３３が電気配線を介して接続されている。

アイドル発電抑制制御手段２０には、車速を検出する車速検出手段としての車速センサ２９、電装品となる図示しないヘッドライトをオン／オフするヘッドライトスイッチ３０、図示しないパワーウンンドを作動させるパワーウインドイスッチ３１、図示しないワイパーを作動させるワイパースイッチ３２が、図示しない通信線を介して接続されている。

アイドル発電抑制制御手段２０の図示しないメモリには、発電制御プログラムが記憶されていると共に、このプログラムで用いる各種設定値が予め記憶されている。各種設定値としては、所定経過期間（時間）Ｔａ、所定期間（時間）Ｔｖｓ１、所定発電率ＦＲ−Ｄｕｔｙ１、所定回転数Ｎｅ１、判定速度Ｖｓ１が設定されている。本形態において、アイドル発電抑制制御手段２０は、車速Ｖｓが判定車速Ｖｓ１以上からゼロに向かう場合に、エンジン回転数を上昇するように図示しない燃料噴射系を制御する。

アイドル発電抑制制御手段２０では、オルタネータ１１による発電制御を２段階で行うように設定されている。この制御は、ある条件の範囲においてはオルタネータ１１での発電率が図３に破線で示す上昇特性で上昇する徐励制御と、図３に実線で示すように、徐励制御と異なる条件の場合に、徐励制御時よりも発電率が緩やかな特性で上昇するアイドル発電抑制制御である。

徐励制御は、エンジン回転数Ｎｅと水温センサ２６からの水温情報が所定値以下の場合に機能し、アイドル発電抑制制御は次の条件時に機能する。以下、アイドル発電抑制制御の開始条件とそれに伴う制御動作については図４，図５に示すフローチャートを用い、禁止条件とその制御動作については図６〜図８に示すフローチャートを用いて説明する。

図４のステップＡ１ではイグニッションスイッチ２３およびクランキングスイッチ２４のオン信号によりエンジン始動の確認がなされ、ステップＡ２において始動から所定時間Ｔａ経過したか否かが判断される。ここでエンジン始動から所定時間Ｔａ経過していなければこの制御を終了し、経過している場合にはステップＡ３に進む。経過時間はタイマー３３で計測する。

ステップＡ２において所定時間Ｔａの経過を待つのは、エンジン始動直後はバッテリ１３への充電を優先的に実行するためである。このため、エンジン始動から所定時間Ｔａ経過していなければオルタネータ１１が徐励制御の特性に基づいて発電してバッテリ１３が充電される。

ステップＡ３では、アイドル発電抑制判定が不成立か否かが判断される。ここでは前回の制御の判定が残っているか否かを判断し、不成立であれば新たに条件が設立しているか否かを判断すべくステップＡ４に進む。

ステップＡ４では、オルタネータ１１の発電率ＦＲ-Ｄｕｔｙが所定範囲にあるか否かが判断され、所定範囲内の場合にはステップＡ５に進んでアイドル発電抑制制御の判定を実行し、例えば電装品の使用量が多く発電率ＦＲ-Ｄｕｔｙが範囲外の場合には発電抑制を行うと電装品の動作不良を招くおそれがあるので、ここではこの制御を終了する。

図５はアイドル発電抑制制御の実行の有無を決めるためのルーチンである。図５のステップＢ１では、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１以下であるか否かが判断され、所定回転数Ｎｅ１以下の場合にはアイドル回転領域であるとしてステップＢ２に進む。

ステップＢ２では、発電率ＦＲ-Ｄｕｔｙが所定値ＦＲ-Ｄｕｔｙ１以下まで低下したか否かを判断する。ここで発電率の低下を待つのは、発電率が例えば１０％のときに発電率を上昇させようとするとエンジンＥに対する負荷が大きくなるが、オルタネータ１１での発電率が例えば５０％の場合には、発電してもエンジン回転数は安定しているので発電抑制を実行しなくても良いからである。

ステップＢ２において、発電率ＦＲ-Ｄｕｔｙが所定値ＦＲ-Ｄｕｔｙ１以下まで低下した場合には、ステップＢ３においてアイドルスイッチ９のオン状態が確認され、アイドルスイッチ９がオンしている場合にはアイドリング時であり、発電抑制が必要と判断し、ステップＢ４に進んで徐励制御からアイドル発電抑制制御へと切り替えて(制御フラグを立てる)実行する。つまり、ステップＢ５においては、図３に破線で示す徐励制御時の発電特性から、これよりも緩やかな上昇を行うアイドル発電抑制時の発電特性となるように、アイドル発電抑制制御手段２０からオルタネータ１１に制御信号が送られ、オルタネータ１１がアイドル発電抑制時の発電特性で発電される。このため、アイドリング時における発電が抑制されるので、エンジンＥに対する負荷が軽減し、エンスト防止、アイドリングが安定する。

図６は、アイドル発電抑制制御の禁止条件に関するルーチンを示す。同図において、ステップＣ１ではアイドル発電抑制制御が実行されているか否かが制御フラグの有無から判断され、アイドル発電抑制制御が実行されている場合にはステップＣ２に進む。ステップＣ２では、車速センサ２９からの車速情報Ｖｓが判定車速Ｖｓ１以上であるか否かを判断する。ここで車速情報Ｖｓが判定車速Ｖｓ１以上である場合にはステップＣ３に進んでアイドル発電抑制制御を禁止し、判定車速Ｖｓ１に満たない場合にはアイドル発電抑制制御を継続する。

つまり、車速Ｖｓが判定車速Ｖｓ１以上の場合、例えばアイドルスイッチがオン（スロットル弁が閉状態）で減速状態の場合には、アイドル発電抑制の条件が成立したとしてもエンジン回転数が高い状態となっているため、発電抑制制御をしてエンジンＥに対する負荷、すなわちオルタネータ１１での発電を抑制しなくてもエンストの心配は無いので、このような環境下においてはアイドル発電抑制制御を禁止することで、エンストを防止しながら発電抑制制御の頻度やバッテリの電圧低下が抑えられ、電圧復帰時間を短縮することができる。ステップＣ３でのアイドル発電抑制制御が禁止された場合、オルタネータ１１に対しては、上述の徐励制御を実行するようにしてもよいし別な制御を実行してもよい。

図７は、アイドル発電抑制制御の別な禁止条件に関するルーチンを示す。この形体は図６に示す禁止条件に対して、ステップＤ３〜ステップＤ５の条件を追加したものである。ステップＤ１ではアイドル発電抑制制御が実行されているか否かを制御フラグの有無から判断し、アイドル発電抑制制御が実行されている場合にはステップＤ２に進む。ステップＤ２では、車速センサ２９からの車速情報Ｖｓが判定車速Ｖｓ１以上であるか否かを判断する。ここで車速情報Ｖｓが判定車速Ｖｓ１以上である場合にはステップＤ３に進んで車速Ｖｓがゼロまたはゼロ相当になったか否かを判断する。車速Ｖｓがゼロまたはゼロ相当になった場合、ステップＤ４でゼロ後の経過時間Ｔｖｓをタイマー３３で計測してステップＤ５に進む。

ステップＤ５では、計測時間Ｔｖｓが所定時間Ｔｖｓ１以内であるか否かが判断され、所定時間Ｔｖｓ１以内の場合には、ステップＤ６に進んでアイドル発電抑制制御を禁止し、所定時間Ｔｖｓ１を超える場合にはアイドル発電抑制制御を継続する。

つまり、車速Ｖｓが判定車速Ｖｓ１以上からゼロに向かう場合は車両が停車方向に向かっているものとみなし、このような場合には車両の停車または停車直前のエンストを防止するためエンジン回転数を上昇するように制御されるので、オルタネータ１１での発電を抑制しなくてもエンジン回転数の落ち込みを抑制でき、エンストを防止しながら発電抑制制御の頻度やバッテリの電圧低下を抑えられ、電圧復帰時間を短縮することができる。

アイドル発電抑制制御の禁止条件としては、図６、図７に示す条件の他に、エンジン回転数Ｎｅが所定回転数Ｎｅ１を超えた場合や、アイドルスイッチ９がオフになった時であってもよい。

本発明の一実施形態である車両の発電制御装置の概略構成を示す図である。 発電制御装置の構成を示すブロック図である。 発電制御装置で制御する発電特性を示す線図である。 アイドル発電抑制制御の有無を判断する制御のフローチャートである。 アイドル発電抑制制御の開始条件を判断する制御のフローチャートである。 アイドル発電抑制制御を禁止する制御の一形態を示すフローチャートである。 アイドル発電抑制制御を禁止する制御の別な形態を示すフローチャートである。

符号の説明

９ アイドルスイッチ
１０ 発電制御装置
１１ オルタネータ
１３ バッテリ
２０ アイドル発電抑制制御手段
２９ 車速検出手段
３３ 計測手段
Ｅ 内燃機関
Ｔｖｓ１ 所定時間
Ｖｓ１ 判定速度

Claims (2)

1. バッテリと電装品に接続されていて内燃機関によって駆動されて発電するオルタネータと、少なくともアイドルスイッチがオンのとき、上記オルタネータによる発電を抑制するアイドル発電抑制制御手段とを備えた車両の発電制御装置において、
   上記車両の車速を検出する車速検出手段と、
   上記車速検出手段で検出された車速が判定車速以上からゼロまたはゼロ相当となった後の経過期間を計測する計測手段を備え、
   上記アイドル発電抑制制御手段は、上記車速検出手段で検出された車速が判定速度以上の場合には上記発電抑制を禁止するとともに、上記計測手段で計測された経過期間が所定期間以内の場合には上記アイドル発電抑制制御手段による発電抑制を禁止することを特徴とする車両の発電制御装置。
2. 請求項１記載の車両の発電制御装置において、
   上記発電抑制の禁止中は、上記アイドル発電抑制制御手段による発電抑制より抑制力の弱い徐励制御を行なうことを特徴とする車両の発電制御装置。

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