(57)【要約】【課題】簡易な構成により、オルタネータの出力を適切に制御することが可能な車両用発電制御装置を提供すること。【解決手段】車両に搭載され、バッテリを含む車載機器に電力供給するオルタネータと、車速を含む車両状態を取得する車両状態取得手段と、該車両状態取得手段により取得された車両状態に基づいて決定される前記オルタネータの高出力時と低出力時で、異なる基準を用いて前記オルタネータの調整電圧を決定する調整電圧決定手段と、を備える車両用発電制御装置であって、前記調整電圧決定手段は、前記オルタネータの低出力時において、所定時点を基準とする前記オルタネータの調整電圧と所定電圧との差分の積算値が大きくなるほど前記オルタネータの調整電圧が低くなり、該差分の積算値が小さくなるほど前記オルタネータの調整電圧が高くなる傾向で、前記オルタネータの調整電圧を決定することを特徴とする。【選択図】図２
2010178531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、バッテリを含む車載機器に電力供給するオルタネータと、
車速を含む車両状態を取得する車両状態取得手段と、
該車両状態取得手段により取得された車両状態に基づいて決定される前記オルタネータの高出力時と低出力時で、異なる基準を用いて前記オルタネータの調整電圧を決定する調整電圧決定手段と、
を備える車両用発電制御装置であって、
前記調整電圧決定手段は、前記オルタネータの低出力時において、所定時点を基準とする前記オルタネータの調整電圧と所定電圧との差分の積算値が大きくなるほど前記オルタネータの調整電圧が低くなり、該差分の積算値が小さくなるほど前記オルタネータの調整電圧が高くなる傾向で、前記オルタネータの調整電圧を決定することを特徴とする、
車両用発電制御装置。
【請求項２】
前記所定電圧は、前記バッテリの満充電時における開放電圧である、
請求項１に記載の車両用発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの出力によって発電するオルタネータの出力を、車速等の車両状態に基づいて調整する車両用発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両には、エンジンの出力によって発電するオルタネータが搭載され、オルタネータによってバッテリその他の車載機器に電力供給がなされている。このオルタネータは、一般的に、内部のＩＣレギュレータ等において設定される調整電圧を変更することにより、発電電圧を変更することが可能な構成となっている。
【０００３】
オルタネータの調整電圧の制御は、車両停止時や加速時、定速走行時等に調整電圧を低く設定してオルタネータの発電抑制を行ない（以下、このような場面を低出力時と称する）、減速時等に調整電圧を高く設定して発電促進を行なう（以下、このような場面を高出力時と称する）と、オルタネータの発電によるエンジン負荷を低減し、エンジンの低燃費化を図ることができる。
【０００４】
そして、低出力時においては、例えばバッテリの充電率ＳＯＣ（State  Of  Charge）とＳＯＣの目標値（例えば、９０［％］程度）との差分に基づいてオルタネータ調整電圧を設定することが考えられる（次式（１）参照）。式中、Ｖｒｅｇはオルタネータ調整電圧であり、Ｖｍｉｎは下限電圧（例えば、１２．５［Ｖ］程度）であり、Ｋ１は比例定数であり、ＳＯＣｔａｒｇｅｔはＳＯＣの目標値であり、ＳＯＣｎｅｗはＳＯＣの最新値である。
【０００５】
Ｖｒｅｇ＝Ｖｍｉｎ＋Ｋ１（ＳＯＣｔａｒｇｅｔ−ＳＯＣｎｅｗ）  …（１）
【０００６】
このような制御は、具体的に実施されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００７】
また、より簡易な制御として、高出力時と低出力時で、それぞれオルタネータ調整電圧を一定値に設定することも考えられる。この場合、高出力時においてはＶｒｅｇ＝Ｖｍａｘ（例えば、１４．５［Ｖ］程度）とし、低出力時においてはＶｒｅｇ＝Ｖｍｉｎ（例えば、１２．５［Ｖ］程度）とする。但し、エンジン始動後の一定時間（例えば、５［ｍｉｎ］程度）はＶｒｅｇ＝Ｖｍａｘとし、Ｖｒｅｇ＝Ｖｍｉｎの状態が一定時間（例えば、５［ｍｉｎ］程度）継続した後も、Ｖｒｅｇ＝Ｖｍａｘとする等してよい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】トヨタ自動車株式会社、「マークＸ  Ｚｉｏ新型車解説書（品番ＮＭ０８Ｂ０Ｊ）」、トヨタ自動車株式会社サービス技術部、２００７年１２月３日発行、第２章  エンジン、ｐ２−２３３〜２４４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、ＳＯＣを目標値と比較してオルタネータ調整電圧を決定する場合、ＳＯＣを算出するための電流センサ等が必須となり、その他、バッテリ温度等を加味した演算を行なう必要があるため、システムが複雑且つ高コストとなってしまう。従って、エコノミーカークラスの車両に搭載するのが困難な場合がある。
【００１０】
そこで、電流センサを省略してＳＯＣを演算しない装置が望まれる可能性が存在するが、上記の如く、高出力時と低出力時で、それぞれオルタネータ調整電圧を一定値に設定する場合、バッテリの充電状態とオルタネータ調整電圧が精度良く連動しないため、バッテリが過放電の状態となる可能性があり、バッテリ寿命が短くなったり、車両の再始動性が低下するおそれがある。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、簡易な構成により、オルタネータの出力を適切に制御することが可能な車両用発電制御装置を提供することを、主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
車両に搭載され、バッテリを含む車載機器に電力供給するオルタネータと、
車速を含む車両状態を取得する車両状態取得手段と、
該車両状態取得手段により取得された車両状態に基づいて決定される前記オルタネータの高出力時と低出力時で、異なる基準を用いて前記オルタネータの調整電圧を決定する調整電圧決定手段と、
を備える車両用発電制御装置であって、
前記調整電圧決定手段は、前記オルタネータの低出力時において、所定時点を基準とする前記オルタネータの調整電圧と所定電圧との差分の積算値が大きくなるほど前記オルタネータの調整電圧が低くなり、該差分の積算値が小さくなるほど前記オルタネータの調整電圧が高くなる傾向で、前記オルタネータの調整電圧を決定することを特徴とする、
車両用発電制御装置である。
【００１３】
この本発明の一態様によれば、所定時点を基準とするオルタネータの調整電圧と所定電圧との差分の積算値が大きくなるほどオルタネータの調整電圧が低くなり、差分の積算値が小さくなるほどオルタネータの調整電圧が高くなる傾向でオルタネータの調整電圧を決定するため、オルタネータの調整電圧が低い状態が継続した後にはその調整電圧が高くなり、オルタネータの調整電圧が高い状態が継続した後にはその調整電圧が低くなるようにオルタネータが制御される。この結果、バッテリの充電状態とオルタネータの調整電圧が精度良く連動することとなり、バッテリの保護や車両の再始動性の向上を図ることができる。また、電流センサを必要とせず、複雑なＳＯＣの演算等が不要であるため、システムを簡易且つ低コストにすることができる。従って、エコノミーカークラスの車両に搭載するのが容易である。
【００１４】
以上より、簡易な構成により、オルタネータの出力を適切に制御することができる。
【００１５】
本発明の一態様において、
前記所定電圧は、前記バッテリの満充電時における開放電圧であるものとすると、好適である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、簡易な構成により、オルタネータの出力を適切に制御することが可能な車両用発電制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例に係る車両用発電制御装置１のシステム構成例である。
【図２】充放電積算値とオルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇとの関係（傾向）を示す図である。
【図３】発電制御ＥＣＵ３０が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら実施例を挙げて説明する。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の一実施例に係るについて説明する。図１は、本発明の一実施例に係る車両用発電制御装置１のシステム構成例である。車両用発電制御装置１は、主要な構成として、オルタネータ１０と、車速センサ２０と、発電制御ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）３０と、を備える。
【００２０】
オルタネータ１０は、エンジンの出力によって発電し、バッテリ４０その他の車載機器に電力供給する。バッテリ４０は、例えば、満充電時の開放電圧が１２．８［Ｖ］程度の鉛蓄電池が用いられる。
【００２１】
オルタネータ１０は、ステータとロータとの間の電磁誘導により三相交流電流を発生させる三相交流発電機、三相交流発電機の出力する三相交流電流を直流電流に変換する全波整流回路、上記ロータの電磁石（フィールドコイル）に供給する励磁電流を調節して三相交流発電機の発電電圧を制御するＩＣレギュレーター等を内蔵する。
【００２２】
三相交流発電機のロータは、エンジンの出力軸であるクランクシャフトにベルトやプーリーを介して接続される。
【００２３】
ＩＣレギュレーターに対する発電制御信号（例えば、電圧信号である）は、発電制御ＥＣＵ３０から入力される。ＩＣレギュレーターは、三相交流発電機の発電電圧を、発電制御信号の電圧値と比較するコンパレータ、このコンパレータの出力に基づいてオン／オフするトランジスタ等を有する。
【００２４】
三相交流発電機の発電電圧が発電制御信号の電圧値を下回っていると、トランジスタがオン信号を出力し、フィールドコイルに励磁電流が流れて起電力を生じ、三相交流発電機の発電電圧が上昇する。一方、三相交流発電機の発電電圧が発電制御信号の電圧値を上回っていると、トランジスタがオフ信号を出力し、フィールドコイルに励磁電流が流れなくなり、三相交流発電機の発電電圧が低下する。
【００２５】
車速センサ２０は、例えば、車両の各車輪に取り付けられた車輪速センサとスキッドコントロールコンピューターからなり、車輪速センサが出力する車輪速パルス信号をスキッドコントロールコンピューターが車速矩形波パルス信号（車速信号）に変換して出力する。車輪速センサは、例えば、ゴムに磁性粉が充填されて円周方向に正極及び負極が交互に配置された磁気ロータと、磁気ロータの回転による磁界の変化を検出するアクティブセンサと、からなる。
【００２６】
発電制御ＥＣＵ３０は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）を中心としてＲＯＭ（Read  Only  Memory）やＲＡＭ（Random  Access  Memory）等がバスを介して相互に接続されたマイクロコンピューターであり、その他、ＨＤＤ（Hard  Disc  Drive）やＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）ドライブ、ＣＤ−Ｒ（Compact  Disc-Recordable）ドライブ、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically  Erasable  and  Programmable  Read  Only  Memory）等の記憶装置やＩ／Ｏポート、タイマー、カウンター等を備える。ＲＯＭには、ＣＰＵが実行するプログラムやデータが格納されている。発電制御ＥＣＵ４０は、エンジン制御用ＥＣＵやバッテリ制御用ＥＣＵ等、車両が備える他の制御装置に統合されても構わない。
【００２７】
また、発電制御ＥＣＵ３０は、車速センサ２０の出力に基づいてオルタネータ１０の出力を高出力にするか、低出力にするかを決定する。具体的には、例えば、エンジン始動から一定時間（例えば、５［ｍｉｎ］程度）、及び減速時（車速センサ２０の出力する車速信号の示す値が減少中である時）にオルタネータ１０の出力を高出力にする。一方、車両の停車時、加速時、及び定速走行時には、オルタネータ１０の出力を低出力にする。係る制御によって、オルタネータ１０の発電によるエンジン負荷を低減し、エンジンの低燃費化を図ることができる。なお、高出力と低出力の決定手法はこれに限らず、アクセル開度やシフト位置等を加味して高出力にするか低出力にするかを決定してもよい。
【００２８】
発電制御ＥＣＵ３０は、オルタネータ１０の出力を高出力にすると決定した高出力時においては、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇ＝Ｖｍａｘ（例えば、１４．５［Ｖ］程度）と決定する。
【００２９】
一方、オルタネータ１０の出力を低出力にすると決定した低出力時においては、例えば、上記エンジン始動から一定時間経過した所定時点を基準とするオルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇと、所定電圧Ｖｏとの差分の積算値（充放電積算値）が大きくなるほどオルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが低くなり、充放電積算値が小さくなるほどオルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが高くなる傾向で、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇを決定する。
【００３０】
ここで、上記所定電圧Ｖｏは、バッテリ４０の満充電時における開放電圧が用いられると好適である。
【００３１】
発電制御ＥＣＵ３０は、所定時点を基準とした充放電積算値｛∫（Ｖｒｅｇ−Ｖｏ）ｄｔ｝を所定周期（例えば、数［ｍｓ］毎）に計算する。そして、以下の式（２）〜（４）に従って、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇを決定する。
【００３２】
∫（Ｖｒｅｇ−Ｖｏ）ｄｔ≧Ａ      →  Ｖｒｅｇ＝Ｖｍｉｎ  …（２）
Ａ＞∫（Ｖｒｅｇ−Ｖｏ）ｄｔ≧Ｂ  →  Ｖｒｅｇ＝Ｖｍｉｎ−Ｋ２・｛Ａ−∫（Ｖｒｅｇ−Ｖｏ）ｄｔ｝…（３）
Ｂ＞∫（Ｖｒｅｇ−Ｖｏ）ｄｔ      →  Ｖｒｅｇ＝Ｖｍａｘ  …（４）
【００３３】
ここで、Ａ及びＢは判定基準値である（Ａ＞Ｂ）。また、Ｋ２は充放電積算値の変化に対するＶｒｅｇの傾きを示す値であり、｛（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／（Ａ−Ｂ）｝に等しい。
【００３４】
この結果、充放電積算値とオルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇとの関係は、図２に示すような傾向を示す。この結果、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが低い状態が継続した後には、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが高くなり、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが高い状態が継続した後には、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが低くなるようにオルタネータ１０が制御される。
【００３５】
図３は、発電制御ＥＣＵ３０が実行する特徴的な処理の流れを示すフローチャートである。本フローは、例えば所定周期毎に繰り返し実行され、エンジン停止時等に強制終了さる。
【００３６】
まず、内部タイマーの値等を参照し、エンジン始動から一定時間経過しているか否かを判定する（Ｓ１００）。
【００３７】
エンジン始動から一定時間経過していない場合は、一定時間未経過フラグをレジスタ等の一時記憶装置に設定する（Ｓ１０２）。そして、オルタネータ１０の調整電圧ＶｒｅｇをＶｍａｘに決定し（Ｓ１０４）、本フローの１ルーチンを終了する。
【００３８】
エンジン始動から一定時間経過していると判定した場合は、一定時間未経過フラグが設定されているか否かを判定する（Ｓ１０６）。一定時間未経過フラグが設定されている場合は、前回のフローから今回のフローに架けて一定時間が経過したと判断されるため、その時点の内部タイマー値をレジスタ等に記憶させて、充放電積算値｛∫（Ｖｒｅｇ−Ｖｏ）ｄｔ｝の算出開始時点とし（Ｓ１０８）、一定時間未経過フラグを消去する（Ｓ１１０）。
【００３９】
そして、充放電積算値｛∫（Ｖｒｅｇ−Ｖｏ）ｄｔ｝を算出する（Ｓ１１２）。
【００４０】
次に、車速センサ２０の出力を参照し、車両が減速中であるか否かを判定する（Ｓ１１４）。車両が減速中であると判定した場合は、オルタネータ１０の調整電圧ＶｒｅｇをＶｍａｘに決定し（Ｓ１０４）、本フローの１ルーチンを終了する。
【００４１】
一方、車両が減速中でないと判定した場合（具体的には、停止中、加速中、定速走行中である場合が含まれる）は、Ｓ１１２において算出された充放電積算値｛∫（Ｖｒｅｇ−Ｖｏ）ｄｔ｝を用いて、充放電積算値が大きくなるほどオルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが低くなり、充放電積算値が小さくなるほどオルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが高くなる傾向で、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇを決定し（Ｓ１１６）、本フローの１ルーチンを終了する。具体的には、例えば上式（２）〜（４）に従って、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇを決定する。
【００４２】
係る処理によって、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが低い状態が継続した後には、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが高くなり、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが高い状態が継続した後には、オルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが低くなるようにオルタネータ１０が制御される。この結果、バッテリ４０の充電状態とオルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが精度良く連動することとなり、バッテリ４０の保護や車両の再始動性の向上を図ることができる。
【００４３】
また、本実施例に係る車両用発電制御装置１は電流センサを必要とせず、複雑なＳＯＣの演算等が不要であるため、システムを簡易且つ低コストにすることができる。従って、エコノミーカークラスの車両に搭載するのが容易である。
【００４４】
以上説明した本実施例の車両用発電制御装置１によれば、簡易な構成により、オルタネータ１０の出力を適切に制御することができる。
【００４５】
以上、本発明を実施するための最良の形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。
【００４６】
例えば、式（２）〜（４）、及び図２を用いて説明したオルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇの決定手法はあくまで一例であり、充放電積算値が大きくなるほどオルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが低くなり、充放電積算値が小さくなるほどオルタネータ１０の調整電圧Ｖｒｅｇが高くなる傾向であれば、如何なる制御傾向を採用してもよい。例えば、調整電圧Ｖｒｅｇが、ＶｍｉｎからＶｍａｘまで曲線状又は階段状に変化するものとしてもよい。
【００４７】
また、充放電積算値の基準となる所定電圧Ｖｏとして、バッテリ４０の満充電時における開放電圧とは異なる値を用いても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、自動車製造業や自動車部品製造業等に利用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  車両用充電制御装置
１０  オルタネータ
２０  車速センサ
３０  発電制御ＥＣＵ
４０  バッテリ
【図１】
2010178531.tif 000003
【図２】
2010178531.tif 000004
【図３】
2010178531.tif 000005