(57)【要約】【課題】バッテリ及びオルタネータの出力電圧をＰＷＭ制御することに起因して、オルタネータ及びエンジンに異常振動が発生することを防止できる車両用電源装置の提供。【解決手段】エンジン９に連動して車載発電機１が発電した電力をバッテリ８に充電し、バッテリ８が出力した電圧を検出し、検出した電圧値に応じたデューティ比でバッテリ８の出力電圧をＰＷＭ制御して、給電すべき電気負荷７・・へ与える車両用電源装置。エンジン９の回転数を受け付ける受付手段（４）と、受付手段（４）が受け付けたエンジン９の回転数に基づき、ＰＷＭ制御の周波数を変更する変更手段（４）とを備える構成である。【選択図】図１
2010120516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連動して車載発電機が発電した電力をバッテリに充電し、該バッテリが出力した電圧を検出し、検出した電圧値に応じたデューティ比で前記電圧をＰＷＭ制御して、給電すべき電気負荷へ与える車両用電源装置において、
前記エンジンの回転数を受け付ける受付手段と、該受付手段が受け付けたエンジンの回転数に基づき、前記ＰＷＭ制御の周波数を変更する変更手段とを備えることを特徴とする車両用電源装置。
【請求項２】
前記変更手段は、前記受付手段が受け付けたエンジンの回転数が第１回転数より低いか否かを判定する第１判定手段と、前記回転数が、前記第１回転数より高い第２回転数より高いか否かを判定する第２判定手段とを備え、前記第１判定手段が第１回転数より低いと判定したときは、ＰＷＭ制御の周波数を第１周波数とし、前記第２判定手段が第２回転数より高いと判定したときは、ＰＷＭ制御の周波数を第１周波数より低い第２周波数とするように構成してある請求項１記載の車両用電源装置。
【請求項３】
前記変更手段は、前記第１判定手段が第１回転数より低くないと判定し、かつ、前記第２判定手段が第２回転数より高くないと判定したときは、そのときのＰＷＭ制御の周波数を維持するように構成してある請求項２記載の車両用電源装置。
【請求項４】
前記受付手段はエンジンの回転数を時系列的に受け付け、前記変更手段は、前記第１判定手段が第１回転数より低いと第１の回数連続して判定したときに、ＰＷＭ制御の周波数を前記第１周波数とし、前記第２判定手段が第２回転数より高いと第２の回数連続して判定したときに、ＰＷＭ制御の周波数を前記第２周波数とするように構成してある請求項２又は３記載の車両用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに連動して車載発電機が発電した電力をバッテリに充電し、車載発電機が発電した電力の電圧、及びバッテリが出力した電圧を検出し、検出した電圧値に応じたデューティ比でＰＷＭ制御した前記電圧を、給電すべき電気負荷へ与える車両用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両に搭載される電気負荷の種類及びそれらの消費電力は飛躍的に増加する傾向にある。その為、バッテリ及びオルタネータ（車載発電機、交流発電機）という限られた電源を有する車両用電源装置では、電力を確保することは重要な課題となっている。
車両用電源装置では、バッテリの出力電圧は、例えば公称値１２Ｖであり、電気負荷も１２Ｖで作動するようになっているものが多い。しかし、発電機の発電電圧がバッテリを充電するために、１４〜１２．５Ｖと高い電圧となっていることから、１２Ｖを超える電圧で電気負荷を作動させていることが多く、その分、無駄な電力を消費することになる。
【０００３】
そこで、近時、バッテリの出力電圧が１２Ｖを超えているときは、１２ＶでＰＷＭ制御をおこなわない場合の供給電力に相当する電力を各電気負荷へ与えることが提案されている。その際、一定周期及び同一デューティ比でＰＷＭ制御が行われる。
また、優先度の高い電気負荷（電動ブレーキ、電動パワーステアリング装置等）への給電を維持する為に、優先度の低い電気負荷（ヒータ等）への電力をＰＷＭ制御により制限するようなことも提案されている。
【０００４】
特許文献１には、機関本体のクランク軸のトルク変動を検出し、検出されたトルク変動を抑制する為のトルクを補機（モータジェネレータ）によって発生させることにより、トルク変動を制御する内燃機関のトルク変動制御装置が開示されている。補機の回転軸とクランク軸とを複数のギヤ手段によって連結し、各ギヤ手段にそれぞれ発生するスラスト方向の荷重が相殺されるように構成している。
【特許文献１】特開平１１−１１３２２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
バッテリ及びオルタネータの出力電圧をＰＷＭ制御する場合、大電流が流れていると、ＰＷＭ制御の周波数と同じ周波数のオルタネータのトルク変動が発生する。一方、シリンダ内でピストンが往復しているエンジンでは、エンジンの回転周波数に比例した振動が生じている。一般的に４気筒エンジンでは２倍、３気筒エンジンでは１．５倍の周波数の振動が発生する。
その為、エンジンのこの振動周波数と同じ周波数でバッテリの出力電圧をＰＷＭ制御すると、オルタネータのトルク変動とエンジンの振動とが共振して、オルタネータ及びエンジンに異常振動が発生する虞があるという問題がある。
【０００６】
特に、回転周波数が低いアイドリング時には、１２００ｒｐｍで４０Ｈｚ程度が避けるべき周波数となり、可聴域を避ける為に５０Ｈｚ近辺とすることが多いＰＷＭ周波数と干渉する虞がある。
本発明は、上述したような事情に鑑みてなされたものであり、バッテリ及びオルタネータの出力電圧をＰＷＭ制御することに起因して、オルタネータ及びエンジンに異常振動が発生することを防止できる車両用電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１発明に係る車両用電源装置は、エンジンに連動して車載発電機が発電した電力をバッテリに充電し、該バッテリが出力した電圧を検出し、検出した電圧値に応じたデューティ比で前記電圧をＰＷＭ制御して、給電すべき電気負荷へ与える車両用電源装置において、前記エンジンの回転数を受け付ける受付手段と、該受付手段が受け付けたエンジンの回転数に基づき、前記ＰＷＭ制御の周波数を変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この車両用電源装置では、エンジンに連動して車載発電機が発電した電力をバッテリに充電し、バッテリが出力した電圧を検出し、検出した電圧値に応じたデューティ比でバッテリの出力電圧をＰＷＭ制御して、給電すべき電気負荷へ与える。受付手段がエンジンの回転数を受け付け、変更手段が、その受け付けたエンジンの回転数に基づき、ＰＷＭ制御の周波数を変更する。
これにより、エンジンの振動周波数とバッテリの出力電圧のＰＷＭ制御の周波数とが近づくのを防止する為に、ＰＷＭ制御の周波数を設定変更することができる。
【０００９】
第２発明に係る車両用電源装置は、前記変更手段は、前記受付手段が受け付けたエンジンの回転数が第１回転数より低いか否かを判定する第１判定手段と、前記回転数が、前記第１回転数より高い第２回転数より高いか否かを判定する第２判定手段とを備え、前記第１判定手段が第１回転数より低いと判定したときは、ＰＷＭ制御の周波数を第１周波数とし、前記第２判定手段が第２回転数より高いと判定したときは、ＰＷＭ制御の周波数を第１周波数より低い第２周波数とするように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
この車両用電源装置では、変更手段は、第１判定手段が、受付手段が受け付けたエンジンの回転数が第１回転数より低いか否かを判定し、第２判定手段が、そのエンジンの回転数が、第１回転数より高い第２回転数より高いか否かを判定する。第１判定手段が第１回転数より低いと判定したときは、ＰＷＭ制御の周波数を第１周波数とし、第２判定手段が第２回転数より高いと判定したときは、ＰＷＭ制御の周波数を第１周波数より低い第２周波数とする。
これにより、エンジンの振動周波数とバッテリの出力電圧のＰＷＭ制御の周波数とが近づくことを防止できる。
【００１１】
第３発明に係る車両用電源装置は、前記変更手段は、前記第１判定手段が第１回転数より低くないと判定し、かつ、前記第２判定手段が第２回転数より高くないと判定したときは、そのときのＰＷＭ制御の周波数を維持するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
この車両用電源装置では、変更手段は、第１判定手段が第１回転数より低くないと判定し、かつ、第２判定手段が第２回転数より高くないと判定したときは、そのときのＰＷＭ制御の周波数を維持する。
これにより、バッテリの出力電圧のＰＷＭ制御の周波数が、第１周波数及び第２周波数間で頻繁に変動することを防止できる。
【００１３】
第４発明に係る車両用電源装置は、前記受付手段はエンジンの回転数を時系列的に受け付け、前記変更手段は、前記第１判定手段が第１回転数より低いと第１の回数連続して判定したときに、ＰＷＭ制御の周波数を前記第１周波数とし、前記第２判定手段が第２回転数より高いと第２の回数連続して判定したときに、ＰＷＭ制御の周波数を前記第２周波数とするように構成してあることを特徴とする。
【００１４】
この車両用電源装置では、受付手段はエンジンの回転数を時系列的に受け付けている。変更手段は、第１判定手段が第１回転数より低いと第１の回数連続して判定したときに、ＰＷＭ制御の周波数を第１周波数とし、第２判定手段が第２回転数より高いと第２の回数連続して判定したときに、ＰＷＭ制御の周波数を第２周波数とする。
これにより、バッテリの出力電圧のＰＷＭ制御の周波数が、第１周波数及び第２周波数間で頻繁に変動することを防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る車両用電源装置によれば、バッテリ及びオルタネータの出力電圧をＰＷＭ制御することに起因して、オルタネータ及びエンジンに異常振動が発生することを防止できる車両用電源装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき説明する。
図１は、本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
この車両用電源装置は、バッテリ８を備えており、バッテリ８は、オルタネータ（車載発電機、交流発電機）１が発電した電力により充電される。オルタネータ１は、エンジン９に連動して発電し、発電した電力は、オルタネータ１内で整流されて出力される。
【００１７】
バッテリ８に充電された電力、及びオルタネータ１が出力した電力は、半導体スイッチ２を通じて、車両に搭載された複数の負荷（電気負荷）７・・に与えられる。
半導体スイッチ２は、ＰＷＭ制御部６を通じて、制御部４からオン／オフ制御される。制御部４は、バッテリ８の出力電圧を、電圧入力回路３を通じて与えられており、与えられた出力電圧値は、内蔵するＡ／Ｄコンバータ５でデジタル値に変換して読込む（サンプリングする（検出する））。
【００１８】
制御部４は、読込んだバッテリの出力電圧値に応じてデューティ比を決定し、ＰＷＭ制御部６に与える。ＰＷＭ制御部６は、与えられたデューティ比で、半導体スイッチ２をＰＷＭ制御する。
制御部４（受付手段）は、エンジン９の燃料噴射、点火及び回転数等を制御するエンジン制御部１０から、エンジン回転数を与えられる。
制御部４（変更手段、第１判定手段、第２判定手段）は、ＰＷＭ制御の周波数を高／低２つの周波数から選択的に設定する。与えられたエンジン回転数が比較的低いときは、ＰＷＭ制御の周波数を高い方の周波数に設定する。エンジン回転数が比較的高いときは、低い方の周波数に設定する。設定した周波数はＰＷＭ制御部６に指示する。ＰＷＭ制御部６は、指示された周波数で、半導体スイッチ２をＰＷＭ制御する。
【００１９】
以下に、このような構成の車両用電源装置の動作を、ＰＷＭ制御の周波数の変更制御を示す図２のフローチャートを参照しながら説明する。
尚、図２のフローチャートで使用するパラメータ及び定数は、以下のように定めてある。
ｆ；ＰＷＭ制御の周波数。比較的高い周波数ＦHi、比較的低い周波数ＦLo（ＦLo＜ＦHi）の何れかに設定される。
【００２０】
Ｒup；ＰＷＭ制御部の周波数をＦLoからＦHiへ上げる為の閾値となるエンジン回転数。
Ｒdown；ＰＷＭ制御部の周波数をＦHiからＦLoへ下げる為の閾値となるエンジン回転数（Ｒdown＞Ｒup）。
ｔup；エンジン回転数がＲupより低いと連続して判定された回数。所定回数Ｔupに達したときは、ＰＷＭ制御部の周波数がＦHiに設定される。
ｔdown；エンジン回転数がＲdownより高いと連続して判定された回数。所定回数Ｔdownに達したときは、ＰＷＭ制御部の周波数がＦLoに設定される。
【００２１】
制御部４は、バッテリ８及びオルタネータ１の出力電圧をＰＷＭ制御する際、先ず、パラメータをｆ＝ＦLo、ｔup＝ｔdown＝０として初期化する（Ｓ１）。
制御部４は、逐次、電圧入力回路３を通じて与えられたバッテリ８の出力電圧を、Ａ／Ｄコンバータ５でデジタル値に変換して読込み、読込んだバッテリの出力電圧値に応じてデューティ比を決定する。決定したデューティ比及びパラメータｆ（初期値はＦLo）をＰＷＭ制御部６に与え、ＰＷＭ制御部６は、与えられたデューティ比及び周波数ｆ＝ＦLoで、半導体スイッチ２をＰＷＭ制御する。
【００２２】
制御部４は、逐次、エンジンの回転数を読込み（Ｓ３）、エンジンの回転数が回転数Ｒupより低いか否かを判定する（Ｓ５）。エンジンの回転数が回転数Ｒupより低ければ、カウント数ｔupに１を加算した（Ｓ７）後、カウント数ｔupが所定回数Ｔupに達しているか否かを判定する（Ｓ９）。
制御部４は、カウント数ｔupが所定回数Ｔupに達していなければ（Ｓ９）、エンジンの回転数を読込む（Ｓ３）。カウント数ｔupが所定回数Ｔupに達していれば、ＰＷＭ制御部の周波数ｆをＦHiに設定し（Ｓ１１）、カウント数ｔupをリセット（＝０）した（Ｓ１３）後、エンジンの回転数を読込む（Ｓ３）。
制御部４は、ＰＷＭ制御部の周波数ｆをＦHiに設定した（Ｓ１１）ときは、ｆ＝ＦHiをＰＷＭ制御部６に指示する。
【００２３】
制御部４は、エンジンの回転数が回転数Ｒupより低くなければ（Ｓ５）、カウント数ｔupをリセット（＝０）した（Ｓ１５）後、エンジンの回転数が回転数Ｒdownより高いか否かを判定する（Ｓ１７）。エンジンの回転数が回転数Ｒdownより高ければ、カウント数ｔdownに１を加算した（Ｓ１９）後、カウント数ｔdownが所定回数Ｔdownに達しているか否かを判定する（Ｓ２１）。
制御部４は、カウント数ｔdownが所定回数Ｔdownに達していなければ（Ｓ２１）、エンジンの回転数を読込む（Ｓ３）。カウント数ｔdownが所定回数Ｔdownに達していれば、ＰＷＭ制御部の周波数ｆをＦLoに設定し（Ｓ２３）、カウント数ｔdownをリセット（＝０）した（Ｓ２５）後、エンジンの回転数を読込む（Ｓ３）。
【００２４】
制御部４は、ＰＷＭ制御部の周波数ｆをＦLoに設定した（Ｓ２３）ときは、ｆ＝ＦLoをＰＷＭ制御部６に指示する。
制御部４は、エンジンの回転数が回転数Ｒdownより高くなければ（Ｓ１７）、カウント数ｔdownをリセット（＝０）した（Ｓ２７）後、エンジンの回転数を読込む（Ｓ３）。
以上により、図３に示すように、エンジンの回転数が回転数Ｒupより低いと判定したときは、ＰＷＭ制御の周波数をＦHiとし、回転数Ｒdownより高いと判定したときは、ＰＷＭ制御の周波数をＦLoとすることができる。また、エンジンの回転数が回転数Ｒupより低くないと判定し、かつ、回転数Ｒdownより高くないと判定したときは、そのときのＰＷＭ制御の周波数を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る車両用電源装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る車両用電源装置の動作の例を示すフローチャートである。
【図３】本発明に係る車両用電源装置の動作の例を説明する為の説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  オルタネータ（車載発電機）
２  半導体スイッチ
３  電圧入力回路
４  制御部（受付手段、変更手段、第１判定手段、第２判定手段）
５  Ａ／Ｄコンバータ
６  ＰＷＭ制御部
７  負荷（電気負荷）
８  バッテリ
９  エンジン
１０  エンジン制御部
【図１】
2010120516.tif 000003
【図２】
2010120516.tif 000004
【図３】
2010120516.tif 000005