(57)【要約】【課題】無駄な燃料消費の増大を招くことなく、エンジンのアイドル安定性を向上できるとともに、バッテリが過放電になるのを抑制できる自動車用電子制御装置を提供する。【解決手段】電流センサ１３で検出した車輌の現時点での電力消費量から、マイクロコンピュータ２で電気負荷を推定し、この推定した電気負荷に応じて、エンジン１がアイドル中におけるオルタネータ１６の発電量の設定を行う。マイクロコンピュータ２でアイドル中に放電状態を設定し、マイクロコンピュータ２で設定した発電量を該放電状態の電気負荷に応じて補正する。車輌が減速状態のときに不明な負荷の存在を確認し、その後のアイドル状態において電力消費量を推定して、この電力消費量を併せた発電量に応じてアイドル時の発電量を補正するので、電気負荷に応じた最適な発電を行うことができ、無駄な燃料消費の増大を招くことなく、アイドル安定性の向上とバッテリの過放電を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車輌の電力消費量から電気負荷を推定する電気負荷推定手段と、前記電気負荷推定手段で推定した電気負荷に応じて、エンジンがアイドル中の発電量の設定を行う発電量設定手段とを備え、
アイドル中にバッテリの放電状態を設定し、前記発電量設定手段で設定した発電量を該放電状態の電気負荷に応じて補正する、ことを特徴とする自動車用電子制御装置。
【請求項２】
前記車輌の減速状態で回生発電を行う際に、該回生発電の発電状態と所定の閾値とから前記電気負荷推定手段の認識を超える電気負荷の有無を判断し、前記放電状態での電気負荷の確認実施を判断する、ことを特徴とする請求項１に記載の自動車用電子制御装置。
【請求項３】
前記認識を超える電気負荷の有無の判断は、コーストダウン時に実施する、ことを特徴とする請求項２に記載の自動車用電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車輌の電力消費量から電気負荷を推定してアイドル回転数を制御する自動車用電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのアイドル低回転化に伴い、アイドル時の負荷の一つである電気負荷に応じてアイドル回転数の制御を行う技術が提案されている。例えば、特許文献１には、エンジンがアイドル状態で車輌の消費電流をバッテリから供給可能な場合に、車輌用発電機の目標発電電圧を通常より低い電圧とすることで無発電状態に設定し、電気負荷の増加を検知したら吸入空気量の増加指令を出し、車輌用発電機の発電開始に伴う負荷増に対して空気量増加により対応できるようにした車輌用発電機の制御装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０２４６６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、車輌の消費電流は、基本的には搭載されている各種の機器類の動作状態から車輌側で推定できる。車輌で検出できる電気負荷としては、ヘッドライト、ハザードランプ、エアコン、ナビゲーションシステム及びオーディオ類等がある。
しかしながら、ユーザがシガーライターやコンセント等で使用する電気量に関しては認識できないことがある。特に、シガーライターやコンセントに複数の機器を、いわゆる蛸足配線で接続すると消費電流の推定が難しくなる。バッテリの劣化を検出するために、バッテリのマイナス端子に電流センサが接続されている場合には消費電流を測定可能であるが、ユーザがバッテリに直接電気負荷を接続していると測定は困難である。
【０００５】
このため、負荷の増大に伴った発電負荷によりエンジンの回転が不安定となったり、バッテリが過放電になってエンストしたりする可能性がある。マージンを持った負荷対応を行う、すなわちアイドル回転数を高くして発電量を増加させればこの問題を回避できるが、アイドル低回転化に反し、燃料消費が増大する。
【０００６】
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、無駄な燃料消費の増大を招くことなく、エンジンのアイドル安定性を向上できるとともに、バッテリが過放電になるのを抑制できる自動車用電子制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の自動車用電子制御装置は、車輌の電力消費量から電気負荷を推定する電気負荷推定手段と、前記電気負荷推定手段で推定した電気負荷に応じて、エンジンがアイドル中の発電量の設定を行う発電量設定手段とを備え、アイドル中にバッテリの放電状態を設定し、前記発電量設定手段で設定した発電量を該放電状態の電気負荷に応じて補正する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車輌の電力消費量から不明な負荷の存在を確認し、アイドル状態において電力消費量を推定して、この電力消費量を併せた発電量に応じてアイドル時の発電量を補正するので、エンジンのアイドル安定性を向上できるとともに、バッテリが過放電になるのを抑制できる。また、電気負荷に応じてアイドル中に必要な発電量を設定するので、無駄な燃料消費を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る自動車用電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した電子制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】図１に示した電子制御装置の動作を説明するためのもので、車速、目標当量比、バッテリ電圧及びバッテリの充放電電流の変化を示すタイミングチャートである。
【図４】電流センサで検出したバッテリの放電量と第１乃至第３の閾値との関係を示す波形図である。
【図５】バッテリへの回生量と放電電流との関係を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る自動車用電子制御装置の概略構成を示すブロック図である。自動車用電子制御装置としてのＥＣＵ（Electronic Control Unit）１は、マイクロコンピュータ２、入力回路３、出力回路・出力監視回路４、及び電源回路５等を含んで構成されている。そして、このＥＣＵ１によって、エンジン１４の各種制御機器１５が制御されるようになっている。
【００１１】
入力回路３には、エンジン１４に設けられた各種センサ及びスイッチ、例えばエンジン回転センサ、クランク角センサ、水温センサ、あるいは車輌に設けられたイグニッションキー、スタータスイッチ、スロットルセンサ等から計測結果やスイッチの状態を示す信号が入力される。また、バッテリ１２の消費電流を測定する電流センサ１３から電流消費を示す信号が入力される。
【００１２】
入力回路３に入力された信号はマイクロコンピュータ２に入力され、マイクロコンピュータ２で処理された信号が、出力回路からエンジン１４に設けられた各種制御機器１５のリレーやソレノイドバルブ等に供給されて、例えば点火タイミング、燃料噴射量、スロットルバルブの開閉、及びバルブタイミング等が制御されるようになっている。この際、出力監視回路によって各種制御機器１５による制御状態がマイクロコンピュータ２にフィードバックされ、マイクロコンピュータ２によって各種制御機器１５の制御状態が監視される。
更に、電源回路５には、バッテリ１２から電圧Ｖｂａが印加され、各回路、例えばマイクロコンピュータ２、入力回路３、及び出力回路・出力監視回路４に動作電源が供給される。
【００１３】
上記マイクロコンピュータ２には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６、Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）７、Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）８、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）１０またはフラッシュＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリ等が内蔵されており、これらはバス１１を介して互いに接続されている。ＣＰＵ６は、マイクロコンピュータ２の中枢となる構成要素の一つであり、制御や演算、情報転送等の様々な処理を行う。ＡＤＣ７は、各種センサ及びスイッチから入力回路３に入力された計測結果やスイッチの状態を示す信号（アナログ信号）を、ＣＰＵ６で処理できるようにデジタル信号に変換する。ＤＡＣ８は、ＣＰＵ６で処理したデジタル信号を、各種制御機器１５のリレーやソレノイドバルブを制御するためのアナログ信号に変換し、出力回路・出力監視回路４に供給する。
【００１４】
ＲＡＭ９は、ＣＰＵ６の作業領域として用いられるもので、各種のデータを記憶する。ＲＯＭ１０には、ＣＰＵ６による制御手順を記述したプログラム、エンジンの状態を示す初期値や設定値等が格納されている。このＲＯＭ１０に記憶されたプログラムは、エンジン１４の始動時に読み出されてＲＡＭ９等に転送して記憶され、これらの記憶情報に基づき各種制御機器１５が制御される。エンジン１４には、オルタネータ１６が設けられており、エンジン１４の回転を動力源として発電し、バッテリ１２を充電する。
【００１５】
次に、図２のフローチャート、図３のタイミングチャート、図４及び図５の波形図により、図１に示した電子制御装置の動作を説明する。
まず、図２に示すように、ＥＣＵ１でコースト回生中か否かが判定され（ステップＳ１）、回生中であると判定されると、このコースト回生中のバッテリ１２の充放電量が電流センサ１３によって検出される（ステップＳ２）。
【００１６】
図３の波形図に示すように、例えば車速（ＶＳＰ）が８０ｋｍ／ｈの走行状態から、ブレーキングまたはアクセルオフされると（時刻ｔ１）、車輌は減速されて停車し（０ｋｍ／ｈ）、エンジン１４はアイドル状態となる（時刻ｔ４）。コースト回生では、車輌が減速するエネルギーを利用してオルタネータ１６で発電し、バッテリ１２を充電する。減速の際、目標当量比を下げてエンジン回転数を上昇させることで、オルタネータ１６による発電量が増大し、バッテリ１２の電圧Ｖｂａは１２．６Ｖから例えば１４．５Ｖに上昇する。
一方、ステップＳ１でコースト回生中でないと判定された場合には、コースト回生制御に入るまで待機する。
【００１７】
バッテリ１２の充放電量が電流センサ１３によって検出されると、入力回路３を介してＡＤＣ７に入力され、デジタルデータに変換されてＲＡＭ９に記憶される。この検出条件としては、安定した回生量を確保できるバッテリ液温度である必要があり、例えばバッテリ１２の液温度が低温と高温の場合には、回生量が低く認識されて検出精度が悪くなるので除外するとよい。
【００１８】
図４に示すように、本実施形態ではバッテリ１２の放電量の第１乃至第３の閾値Ｔａ，Ｔｂ，ＴｃがＲＯＭ１０に予め記憶されており、ここでは閾値Ｔａが−１０００ｍＡ／ｈ、閾値Ｔｂが−２０００ｍＡ／ｈ、閾値Ｔｃが−３０００ｍＡ／ｈである。これら回生量の閾値は、バッテリ１２の状態とオルタネータ１６の発電量から決まる回生量ピーク値から、各エンジン仕様によって決まるアイドル中のエンスト余裕率が悪化するトルク分（不明負荷分）の電流量を差し引いた値に基づいて設定する。
【００１９】
図５に示すように、コーストダウン状態において、電流センサ１３で検出した消費電流（放電量）から実線２０で示すコーストダウン時の回生量のピーク電流を推定し、設定した閾値に対して破線２１で示すように回生量のピーク電流が下回っている場合には、例えばユーザがバッテリ１２に直接負荷を接続しているような、車輌側で認識していない不明の電気負荷（不明負荷と称する）があると判定する。この判定を第１乃至第３の閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃに対して実行し、各閾値の判定結果に基づいて不明負荷の有無を判断する。
【００２０】
例えば、回生量のピーク電流が閾値Ｔａを一度超えただけでは電流のばらつきと判断し、所定回数超えた時点で不明負荷があると判定する。また、回生量のピーク電流が閾値Ｔｃを超えた場合には、一度でも不明負荷があると判定する。このように、閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃのレベルと、これらの閾値を超えた回数、各閾値を超えるまでの時間等を組み合わせて不明負荷の有無を判断する。
【００２１】
すなわち、ステップＳ３では、電流センサ１３によって検出された充放電量とＲＯＭ１０に予め記憶されている放電量の閾値ＴａとがＣＰＵ６によって比較される。そして、充放電量が閾値Ｔａより小さいか等しい場合には、ＣＰＵ６によって回生量推定値ＶＡが算出される（ステップＳ４）。一方、充放電量が閾値Ｔａより大きい場合には、同様に充放電量とＲＯＭ１０に予め記憶されている放電量の閾値ＴｂとがＣＰＵ６によって比較され（ステップＳ５）、充放電量が閾値Ｔｂより小さいか等しい場合、すなわち「Ｔａ＜充放電量＜Ｔｂ」の場合には、回生量推定値ＶＢがＣＰＵ６によって算出される（ステップＳ６）。
【００２２】
充放電量が閾値Ｔｂより大きい場合には、充放電量とＲＯＭ１０に予め記憶されている放電量の閾値ＴｃとがＣＰＵ６によって比較され（ステップＳ７）、充放電量が閾値Ｔｃより小さいか等しい場合、すなわち「Ｔｂ＜充放電量＜Ｔｃ」の場合には、回生量推定値ＶＣがＣＰＵ６によって算出される（ステップＳ８）。一方、充放電量が閾値Ｔｃより大きい場合には、回生量推定値ＶＤがＣＰＵ６によって算出される（ステップＳ９）。
【００２３】
このようにして回生量推定値ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ，ＶＤを得た後、各回生量推定値のレベルや持続時間等を考慮して、回生量推定値が充放電量のピーク電流より小さいか否か判定する（ステップＳ１０）。このように複数の閾値Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを用いて回生量推定値ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ，ＶＤを算出することで、消費電流のばらつき、不明負荷の作動による消費電流の変動の影響、複数の不明負荷が異なるタイミングで動作した場合の消費電流の変動、バッテリ１２の劣化の影響等を抑制できる。
【００２４】
そして、充放電量のピーク電流が回生量推定値より小さいか等しい場合には、不明負荷があると判定し（ステップＳ１１）、大きい場合にはステップＳ２に戻ってコースト回生を行う。不明負荷があると判定すると、図３の時刻ｔ２−ｔ３のタイミングに示すように、目標当量比を上げてエンジン回転数を低下させ、バッテリ１２の充電を終了する。これによって、バッテリ１２の電圧Ｖｂａは１２．６Ｖに低下する。
【００２５】
車速が０ｋｍ／ｈに低下して停車し（時刻ｔ４）、アイドル状態となると（ステップＳ１２）、時刻ｔ５のタイミングでバッテリ１２を放電状態にする（ステップＳ１３）。この時のアイドル回転数Ｉｄｌｅは例えば６５０ｒｐｍであり、目標とするバッテリ１２の電圧Ｖｂａは例えば１２．６Ｖである。
【００２６】
このように、コースト回生時に上記閾値を下回る場合、不明負荷があることを検知し、次回コースダウンからアイドル時にオルタネータを無発電状態（バッテリ電圧を１２．６Ｖ）にすると、バッテリ１２の電流がマイナス側になり、通常の車輌負荷分を差し引けば不明負荷による消費電流が判明する。これによって、シガーライターやコンセント、あるいはバッテリ１２に接続された不明負荷が、どの程度電気を消費しているかが測定できる。図３では、消費電流が−４０Ａであり、そのうち車輌で認識している負荷が１５Ａとすると、不明負荷で２５Ａの電流を消費していることが分かる。
【００２７】
次のステップＳ１４では、電流センサ１３で検出した電流値とベース消費電流値とを比較し、ベース消費電流値が大きければ不明負荷による電流値を検出し（ステップＳ１５）、エンジン負荷が増大して、このベース消費電流値が大きくなっているので、電気負荷に応じたアイドリング回転数の制御を行う（ステップＳ１６）。この際、不明負荷分の電流値をトルクに置き換えて不明負荷分をアイドル回転に上乗せする。その上乗せしたエンジン回転数をアイドル中にプラスして耐エンスト性を確保する。一方、ベース消費電流値が小さいか等しければ、通常のアイドリング回転数の制御を行う（ステップＳ１７）。
【００２８】
なお、ＲＯＭ１０に予め記憶したバッテリ１２の回生量を上回った場合には、バッテリ１２が交換された（新品）として閾値を新たに設定する（初期値とする）。
また、例えば閾値Ｔａから閾値Ｔｂ、閾値Ｔｂから閾値Ｔｃと長い期間で徐々に充放電量のピーク電流が低下していく場合には、バッテリ１２の劣化による影響であると判定する。この場合には、表示装置や警告音でドライバにバッテリ１２が劣化していることを報知するようにしてもよい。
【００２９】
上述したように、コーストダウン時に回生量のピーク値を推定し、回生量のピーク値が推定値を下回っている場合には不明負荷の存在を疑う。そして、車輌が減速状態のときに不明負荷の存在を確認し、その後のアイドル状態において電力消費量を推定し、アイドル時の発電量を設定する。
このようにすることで、無駄な燃料消費の増大を招くことなく、不明負荷による消費電流の増加を補うことができ、アイドル安定性を向上し、バッテリが過放電になるのを抑制できる。
【００３０】
以上実施形態を用いて本発明の説明を行ったが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。例えば、充放電量の閾値を三つ設定する例を示したが、二つでも良く、必要に応じて四つ以上設定しても良い。電流センサ１３を利用してバッテリ１２の充放電量を検出するようにしたが、バッテリの充放電電流を検出できれば他のセンサを利用することもできる。
【００３１】
更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００３２】
１…ＥＣＵ（自動車用電子制御装置）、２…マイクロコンピュータ、３…入力回路、４…出力回路・出力監視回路、５…電源回路、６…ＣＰＵ、７…Ａ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）、８…Ｄ／Ａコンバータ（ＤＡＣ）、９…ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、１０…読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、１１…バス、１２…バッテリ（電源）、１３…電流センサ、１４…エンジン、１５…各種制御機器、１６…オルタネータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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