JPH06241085A - 車両用アイドル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、高価な電流検出装置や電気負荷
個別の検出線を不要として、安価な構成でアイドル運転
時の電気負荷投入に対応できる車両用アイドル制御装置
を得る。 【構成】 エンジン１０により駆動されてバッテリ２４
を充電すると共に電気負荷２８に電力を供給する発電機
２０Ａと、バッテリの端子電圧ＶＢを目標電圧に維持す
るように発電機の界磁電流を制御する電圧調整器と、バ
ッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段２５と、バッ
テリの端子電圧に基づいてエンジンの吸入空気量を制御
するＥＣＵ３８Ａとを備え、ＥＣＵが、目標電圧とバッ
テリの端子電圧との電圧偏差によって電気負荷の投入状
態及び遮断状態を判定し、電圧偏差に応じて吸入空気量
を増減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車エンジンのア
イドル時の制御を行う車両用アイドル制御装置に関し、
特に電気負荷が投入又は遮断された時の吸入空気量の補
正制御を安価な構成で実現した車両用アイドル制御装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の自動車は、必需品となる電気負荷
の他に、種々の電子機器が搭載されており、特にアイド
ル時におけるバッテリの過放電を防止することが重要な
課題となっている。従って、アイドル時に電気負荷の投
入を検出し、電気負荷投入時にはエンジン出力を上昇さ
せるため、吸入空気量を増大させる必要がある。この種
の制御装置は、実開昭６３−１７０５５３号公報、特開
平３−２１２２００号公報及び特開平３−２７９６４７
号公報等に参照される。

【０００３】従来、この種の制御において電気負荷の投
入を検出する場合、主電源線に電流検出装置を設けた
り、電気負荷毎に専用の負荷検出手段を設けることによ
って、電気負荷の投入、又は、遮断を検出し、その負荷
電流の変化に応じて吸入空気量を補正するのが一般的で
ある。

【０００４】図８は例えば実開昭６３−１７０５５３号
公報の明細書に記載された従来の車両用アイドル制御装
置を示すブロック図である。図において、１０はエンジ
ン、１６はエンジン１０の燃料噴射量等を調整して回転
数Ｎｅを制御するためのアクチュエータ、１８はエンジ
ン１０と共に回転駆動されるクランク軸、２０はクラン
ク軸１８と連動するオールタネータ、２２はオールタネ
ータ２０の出力電流に基づいて出力電圧を調整する電圧
調整器、２４は電圧調整器２２を介してオールタネータ
２０の出力電流が充電されるバッテリである。

【０００５】２８はバッテリ２４からの給電により駆動
されるヘッドライト、ワイパ及びエアコンディショナ等
の種々の電気負荷、３６は電気負荷２８の消費電流ＩＬ
を検出する電流検出装置、３８は検出された電気負荷２
８の消費電流ＩＬに応じてアクチュエータ１６を制御す
る電子制御ユニット（ＥＣＵ）である。

【０００６】次に、図８に示した従来の車両用アイドル
制御装置の動作について説明する。上記構成において、
エンジン１０のアイドル運転時に、車両の電気負荷２８
の消費電流ＩＬが予め設定された基準値よりも少ない場
合を想定すると、ＥＣＵ３８は、電流検出装置３６で検
出された消費電流ＩＬが基準値未満であることを判定
し、アクチュエータ１６に対して駆動出力を供給しな
い。

【０００７】従って、エンジン１０は、アイドル運転時
の標準モードで駆動され、基準アイドル回転数に制御さ
れる。又、オールタネータ２０は、比較的小さい出力電
流をバッテリ２４並びに電気負荷２８に供給するが、消
費電流ＩＬが少ないのでバッテリ２４の過放電が生じる
ことはない。

【０００８】一方、アイドル運転時に電気負荷２８の消
費電流ＩＬが基準値以上に増大すると、ＥＣＵ３８は、
消費電流ＩＬの検出値に応じた駆動出力をアクチュエー
タ１６に供給し、エンジン１０を基準アイドル回転数よ
り大きい回転数で駆動する。これにより、消費電流ＩＬ
に見合ったエンジン回転数Ｎｅでアイドル運転され、オ
ールタネータ２０の出力電流が著しく増大してバッテリ
２４並びに電気負荷２８に供給されるので、バッテリ２
４の過放電を防止することができる。

【０００９】一般に、充電用のオールタネータ２０は、
エンジン回転数Ｎｅの上昇に対して低回転数領域で著し
い立ち上がりの出力電流特性を有し、数１０回転程度の
回転数変動で出力電流が大幅に変動する。従って、アイ
ドル運転時に電気負荷２８の消費電流ＩＬに応じてエン
ジン回転数Ｎｅを制御することにより、バッテリ２４等
の容量を増大させずにバッテリ２４の過放電を防止して
いる。

【００１０】しかし、一般に、電流検出装置３６は高価
なものであり、コストアップにつながる。又、電気負荷
２８を個別に監視する場合は、専用の負荷検出線を個別
に配線しなければならないうえ、ユーザが後付けしたよ
うな電気負荷にまでは対応することはできない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の車両用アイドル
制御装置は以上のように、電流検出装置３６を用いて電
気負荷２８の消費電流ＩＬを検出し、エンジン回転数を
制御しているので、高価な電流検出装置３６を搭載する
必要があり、又、電気負荷２８を個別に監視する場合に
は専用の負荷検出線を個別に配線しなければならず、コ
スト面でのデメリットが大きいという問題点があった。

【００１２】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたものであり、安価な構成でアイドル運
転時の電気負荷投入に対応できる車両用アイドル制御装
置を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明に係る車両用ア
イドル制御装置は、エンジンにより駆動されてバッテリ
を充電すると共に電気負荷に電力を供給する発電機と、
バッテリの端子電圧を目標電圧に維持するように発電機
の界磁電流を制御する電圧調整器と、バッテリの端子電
圧を検出する電圧検出手段と、バッテリの端子電圧に基
づいてエンジンの吸入空気量を制御するＥＣＵとを備
え、ＥＣＵが、目標電圧とバッテリの端子電圧との電圧
偏差によって電気負荷の投入状態及び遮断状態を判定
し、電圧偏差に応じて吸入空気量を増減するものであ
る。

【００１４】

【作用】この発明においては、電圧調整器の目標電圧と
バッテリの端子電圧との電圧偏差により電気負荷の投入
及び遮断を判定し、電圧偏差に応じて吸入空気量を増減
する。

【００１５】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１はこの発明の実施例１を一部ブロック図で示
す構成図であり、１６Ａ、２０Ａ及び３８Ａは、アクチ
ュエータ１６、オールタネータ２０及びＥＣＵ３８にそ
れぞれ対応しており、１０、２４及び２８は前述と同様
のものである。

【００１６】エンジン１０によって駆動される発電機２
０Ａは、バッテリ２４の端子電圧ＶＢを目標電圧Ｖｒｅ
ｇに維持するように、発電機２０Ａの界磁電流を制御す
るための電圧調整器（図示せず）が一体に取り付けられ
ているものとする。エンジン１０のアイドル回転数を制
御するアクチュエータ１６Ａは、ＥＣＵ３８Ａからの制
御信号Ｃに応じてエンジン１０内のＩＳＣバルブを制御
するようになっている。

【００１７】ＥＣＵ３８Ａは、エンジンの燃料量及び点
火時期等を制御する機能並びにアイドル制御（アイドル
スピードコントローラ）機能を有し、バッテリ２４の端
子電圧ＶＢを取り込むと共に、エンジン１０の運転状態
Ｄ（クランク角信号、吸気温度、冷却水温、車速、吸入
空気量等）を取り込んでいる。ＥＣＵ３８Ａ内のアイド
ル制御手段は、エンジン１０の吸気マニホールド、又
は、バイパス通路を通る空気量を制御するようになって
いる。２５はバッテリ２４の端子電圧ＶＢを検出してＥ
ＣＵ３８Ａに入力する電圧検出端子、４０は電気負荷２
８を投入又は遮断させる負荷スイッチである。

【００１８】次に、図２のフローチャートを参照しなが
ら、図１に示したこの発明の実施例１の動作について説
明する。まず、ステップＳ１においてエンジン１０の運
転状態Ｄを読み込み、以下、エンジン１０がアイドル状
態であることを前提に次ステップに進む。

【００１９】即ち、ステップＳ２においてバッテリ２４
の端子電圧ＶＢを読み込み、続いて、ステップＳ３にお
いて、発電機２０Ａの電圧調整器の目標電圧Ｖｒｅｇ
と、ステップＳ２で読み込んだバッテリ端子電圧ＶＢと
の偏差ΔＶを、以下のように演算する。

【００２０】ΔＶ＝ＶＢ−Ｖｒｅｇ

【００２１】もし、バッテリ２４の端子電圧ＶＢが目標
電圧Ｖｒｅｇであれば、電圧偏差ΔＶは０となり、負荷
スイッチ４０が投入されて電気負荷２８が駆動された直
後であって、端子電圧ＶＢが目標電圧Ｖｒｅｇより低け
れば、電圧偏差ΔＶは負の値となり、負荷スイッチ４０
が遮断されて電気負荷２８が停止された直後であって、
端子電圧ＶＢが目標電圧Ｖｒｅｇより大きければ、電圧
偏差ΔＶは正の値となる。次に、ステップＳ４におい
て、電圧偏差ΔＶに基づくＰＩＤ制御により、以下のよ
うに補正空気量Ｑを演算する。

【００２２】Ｑ＝Ｋｐ・ΔＶ＋ΣＫｉ・ΔＶ＋Ｋｄ（Δ
Ｖｉ−ΔＶｉ_-1）

【００２３】但し、Ｋｐ、Ｋｉ及びＫｄはＰＩＤにそれ
ぞれ対応した定数、ΔＶｉ_-1は前回の電圧偏差である。
更に、ステップＳ５において、演算された補正空気量Ｑ
を運転状態Ｄ（エンジン入力信号）に応じて補正し、最
終的にエンジン１０に必要な補正空気量Ｑｏを決定す
る。

【００２４】最後に、Ｓ６において、エンジン１０の吸
入空気量の増大分が補正空気量Ｑｏと一致するように制
御信号Ｃを出力し、アクチュエータ１６Ａを介してＩＳ
Ｃバルブを駆動する。もし、端子電圧ＶＢが目標電圧Ｖ
ｒｅｇと等しければ、補正空気量Ｑｏは零となってＩＳ
Ｃバルブは駆動されず、端子電圧ＶＢが目標電圧Ｖｒｅ
ｇより低下又は上昇すれば、低下量又は上昇量に応じた
制御信号ＣによりＩＳＣバルブが駆動される。

【００２５】従って、電気負荷２８の投入及び遮断によ
りバッテリ２４の端子電圧ＶＢが目標電圧Ｖｒｅｇから
変動したときに、電圧偏差ΔＶに応じて演算された補正
空気量Ｑｏにより制御信号Ｃが生成され、エンジン１０
内のＩＳＣバルブが駆動される。

【００２６】これにより、例えば、端子電圧ＶＢの低下
時にはエンジン１０の回転数を上昇させ、端子電圧ＶＢ
を回復してバッテリ２４の過放電を防止することができ
る。このとき、ＥＣＵ３８Ａは、端子電圧ＶＢを検出す
るのみであるから、高価な電流検出装置や負荷毎の電気
負荷検出線が不要となり、コストアップすることもな
い。又、ユーザが後で設置したようなあらゆる電気負荷
２８の投入及び遮断にも対応して、エンジン１０の吸入
空気量（エンジン回転数Ｎｅに対応）を補正することが
できる。

【００２７】次に、図３〜図７を参照しながら、上記制
御における補正空気量Ｑの演算過程の詳細について捕捉
説明する。図３は電気負荷２８の投入時及び遮断時にお
けるバッテリ２４の端子電圧ＶＢの変動を示し、図４は
電気負荷２８の投入及び遮断瞬時の電圧偏差ΔＶに対す
るバッテリ２４の電流（発電機２０Ａの出力電流偏差）
を示す。又、１→２は負荷投入時の変化、２→３は投入
後の変化、３→４は負荷遮断時の変化、４→５は遮断後
の変化をそれぞれ示す。

【００２８】まず、電気負荷２８の投入に際して、バッ
テリ２４の端子電圧ＶＢは、図３及び図４の１→２で示
すような電圧降下（電圧偏差ΔＶが−ΔＶ）を生じる。
この負荷投入の瞬間においては、発電機２０Ａは、その
時定数により直ちに発電量を増加することができないの
で、投入負荷電流はバッテリ２４から供給（放電）され
ることになる。

【００２９】このとき発生する電圧偏差ΔＶは、バッテ
リ２４の平衡特性によって決定する値であり、バッテリ
２４から放電される電流に比例した値となる。その後、
発電機２０Ａが出力を増加すると、図３及び図４の２→
３で示すようにバッテリ２４の端子電圧ＶＢ及び電流が
移行し、電圧調整器の目標電圧Ｖｒｅｇに回復して安定
する。

【００３０】又、電気負荷２８の遮断に際して、バッテ
リ２４の端子電圧ＶＢは、図３及び図４の３→４で示す
ように電圧上昇（電圧偏差ΔＶが＋ΔＶ）を生じる。こ
の負荷遮断の瞬間では、発電機２０Ａは、その時定数に
より直ちに発電量を減少することができないので、遮断
負荷電流分がバッテリ２４に充電されることになる。こ
のとき発生する電圧偏差ΔＶは、バッテリ２４の平衡特
性によって決定する値であり、バッテリ２４に充電され
る電流に比例した値となる。その後、発電機２０Ａが出
力を減少すると、図３及び図４の４→５で示すようにバ
ッテリ２４の端子電圧ＶＢ及び電流が移行し、電圧調整
器の目標電圧Ｖｒｅｇに回復して安定する。

【００３１】従って、電圧偏差ΔＶを検出することによ
り、電気負荷２８の投入又は遮断後の発電機２０Ａの発
電電流を予測することが可能となる。ところで、発電機
２０Ａの発電電流をＩａ、発電機２０Ａに対する駆動ト
ルクをＴａとすれば、発電電流Ｉａと駆動トルクＴａと
の間には、ほぼ比例関係が成立する。

【００３２】図５は発電機２０Ａの出力電流（発電電
流）に対する駆動トルクＴａの関係を示す特性図であ
り、負荷投入によって、発電電流Ｉａはｉ０→ｉ１のよ
うに増加し、発電機２０Ａを駆動するトルクＴａはｔ０
→ｔ１のように増加することを示している。又、電気負
荷２８を遮断すると、発電電流Ｉａはｉ１→ｉ０のよう
に減少し、駆動トルクＴａはｔ１→ｔ０のように減少す
る。

【００３３】同様に、エンジン１０の吸入空気量Ｑとエ
ンジン１０の出力トルクＴｅとの間には、ほぼ比例関係
が成立する。図６は吸入空気量Ｑに対するエンジン１０
の出力トルクＴｅの関係を示す特性図であり、図５内の
発電機出力電流Ｉａを吸入空気量Ｑに置き換え、発電機
２０Ａの駆動トルクＴａをエンジン１０の出力トルクＴ
ｅに置き換えることにより得られる。

【００３４】図５内の発電機駆動トルクＴａの変化は、
図６内のエンジン出力トルクＴｅの変化として現れるの
で、負荷投入によって発電電流Ｉａがｉ０→ｉ１のよう
に増加しようとする（−ΔＶ発生）ときには、吸入空気
量Ｑをｑ０→ｑ１のように増加させればよく、又、負荷
遮断によって発電電流Ｉａがｉ１→ｉ０のように減少し
ようとする（＋ΔＶ発生）ときには、駆動空気量Ｑをｑ
１→ｑ０のように減少させればよいことになる。

【００３５】以上の過程によって、電気負荷２８の投入
及び遮断時においては、上述の電圧偏差ΔＶによって、
電気負荷２８に応じた補正空気量Ｑｏが直接得られる。
図７は負荷投入及び遮断時の電圧偏差ΔＶに対する補正
空気量偏差ΔＱの関係を示す特性図であり、図４に示し
たバッテリ２４の電流変動と同様の変動特性となる。補
正空気量Ｑｏは、負荷変動前の吸入空気量Ｑｅと補正空
気量偏差ΔＱとを用いて、負荷投入時には、Ｑｏ＝Ｑｅ
＋ΔＱ、負荷遮断時には、Ｑｏ＝Ｑｅ−ΔＱで表わされ
る。

【００３６】実施例２．尚、上記実施例１では、ステッ
プＳ４のように、補正空気量ＱをＰＩＤによって演算し
たが、ＡＩ（人工知能）又はファジー等を用いて演算し
てもよく、又、図３〜図７の特性に応じた変換をマップ
化し、マップ制御によって補正空気量Ｑを決定してもよ
い。

【００３７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、エンジ
ンにより駆動されてバッテリを充電すると共に電気負荷
に電力を供給する発電機と、バッテリの端子電圧を目標
電圧に維持するように発電機の界磁電流を制御する電圧
調整器と、バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段
と、バッテリの端子電圧に基づいてエンジンの吸入空気
量を制御するＥＣＵとを備え、ＥＣＵが、目標電圧とバ
ッテリの端子電圧との電圧偏差によって電気負荷の投入
状態及び遮断状態を判定し、電圧偏差に応じて吸入空気
量を増減するようにしたので、高価な電流検出装置や電
気負荷個別の検出線が不要となり、安価な構成でアイド
ル運転時の電気負荷投入に対応できる車両用アイドル制
御装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の概略構成を一部ブロック
図で示す構成図である。

【図２】この発明の実施例１による制御内容を示すフロ
ーチャートである。

【図３】この発明の実施例１の制御に係る演算過程を説
明するための電気負荷とバッテリ端子電圧との関係を示
す特性図である。

【図４】この発明の実施例１の制御に係る演算過程を説
明するための電圧偏差とバッテリ電流との関係を示す特
性図である。

【図５】この発明の実施例１の制御に係る演算過程を説
明するための発電電流と発電機駆動トルクとの関係を示
す特性図である。

【図６】この発明の実施例１の制御に係る演算過程を説
明するための吸入空気量とエンジン出力トルクとの関係
を示す特性図である。

【図７】この発明の実施例１の制御に係る演算過程を説
明するための電圧偏差と補正空気量偏差との関係を示す
特性図である。

【図８】従来の車両用アイドル制御装置を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１０ エンジン １６Ａ アクチュエータ ２０Ａ 発電機 ２４ バッテリ ２５ 電圧検出端子 ２８ 電気負荷 ３８Ａ ＥＣＵ ４０ 負荷スイッチ Ｃ 制御信号 ＶＢ 端子電圧

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより駆動されてバッテリを充
   電すると共に電気負荷に電力を供給する発電機と、 前記バッテリの端子電圧を目標電圧に維持するように前
   記発電機の界磁電流を制御する電圧調整器と、 前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、 前記バッテリの端子電圧に基づいて前記エンジンの吸入
   空気量を制御するＥＣＵとを備え、 前記ＥＣＵは、前記目標電圧と前記バッテリの端子電圧
   との電圧偏差によって前記電気負荷の投入状態及び遮断
   状態を判定し、前記電圧偏差に応じて前記吸入空気量を
   増減することを特徴とする車両用アイドル制御装置。