(57)【要約】      （修正有）【課題】車両の加・減速に応じて発電機負荷を減・増させることによって燃費性能を向上させること、かつ周囲温度によって目標充電電圧の変動があった場合も安定した発電機負荷制御を可能とする。【解決手段】バッテリ電圧サンプルホールド手段３０１と、昇圧手段３０５と、該サンプルホールド手段の出力電圧の加算手段３０３及び減算手段３０４と、車両の加減速を検出するアイドルスイッチＳ１と、該アイドルスイッチの所定の期間ＯＮ信号を出力するタイマー回路手段３０２とを具備して、該サンプルホールド手段によって発電機が通常時にバッテリを充電する電圧を記憶し、上記アイドルスイッチのＯＮ／ＯＦＦによって車両の加減速が検出された場合にはタイマー回路手段によって所定期間の間、前記サンプルホールド手段から得られるバッテリ端子電圧に所定の電圧を加算、又は減算した結果を前記発電機の電圧検出端子へ入力することによって制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンによって駆動される発電機と、バッテリとの間に配設した車両用発電機制御装置であって、該発電機制御装置はバッテリ電圧を入力してサンプリング及びホールドを行うサンプルホールド手段と、該バッテリ電圧を昇圧する昇圧手段と、該サンプルホールド手段の出力電圧に所定の値を加減算する加算手段及び減算手段と、車両の加減速を検出する加減速検出手段と、該加減速検出手段が車両の加速又は減速を検出した場合に各々所定の期間ＯＮ信号を出力するタイマー回路手段とを具備して成り、上記サンプルホールド手段によって上記タイマー回路手段の出力がＯＦＦである期間のバッテリ電圧をサンプリングするとともに、上記加減速検出手段によって車両の加減速が検出された場合には上記タイマー回路手段によって設定された所定期間の間、該サンプルホールド手段によってホールドされたバッテリ端子電圧に所定の電圧を加算、又は減算した結果を上記発電機の電圧検出端子へ入力するように作用して発電機負荷を制御するように構成した事を特徴とする車両用発電機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、車両の発電機を制御して減速エネルギーを回収し燃費性能向上を実現する車両用発電機制御装置であって、特に同課題を解決する為に特別に製造された発電機を具備していない使用過程車両に装着して好適な後付け用発電機制御装置を提供するものである。
【背景技術】
【０００２】車両の加速性能や燃費性能を向上する為、エンジン負荷となる発電機の作動状態を制御することが好ましい。
すなわち、車両の加速時には発電機負荷を低減して加速性能を向上させ、また車両の減速時には該発電機負荷を意図的に増加せしめて車両の運動エネルギーをバッテリへの充電電気量として回生するものが考案されている。その結果、車両の加速時に減少したバッテリの充電電気量は減速時に回収されると同時に、これまでブレーキやエンジンブレーキによって損失していた運動エネルギーを電気量として回生することが可能になり、車両の運転燃費が向上する。【０００３】具体例として、特許文献１に示されるが如く、車両の加減速を検知するとともに、発電機内において発電量を制御するスイッチング素子の導通率より発電機の負荷状態を検知して、加速時には通常よりも低い設定電圧とすることで発電機負荷を小さくし、及び減速時には通常よりも高い設定電圧とすることで発電機負荷を大きくすると同時にバッテリへの充電を積極的に行うものが知られている。
【特許文献１】特開平４−６３６３９号公報
【０００４】また、発電機外部から上記と類似した発電機負荷を制御する方法として特許文献２に示されるが如く、バッテリ電圧を検出する発電機の電圧検出端子への入力回路において、車両の減速時には該電圧検出端子への入力電圧を抵抗分割へ切り替える事によって実際のバッテリ電圧よりも低い入力電圧とすることで、発電機負荷を大きくしてバッテリへの充電を積極的に行う方法が提案されている。
【特許文献２】特開平５−１３０７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】ところで、上述の如き発電機制御による車両の燃費向上を行っていない使用過程車両においても同様の燃費向上策を講じることが望まれている。
しかしながら、上記特許文献１に示されるが如き発電機内部に配設した設定電圧切り替え手段を具備しない構造の発電機を搭載した使用過程車両においては、前述のような車両の加減速に対応した発電機負荷制御を行うことが困難であることは明白である。【０００６】さらには、上記特許文献２に示されるが如き、発電機のバッテリ電圧検出端子への入力電圧を切り替える方式においては以下の如き問題があった。図３の１００は公知の一般的な車両用発電機の構成を表しており、１０１は整流器、１０２は固定子巻き線、１０３は回転子巻き線、１０４は界磁電流制御手段、１０５は基準電圧発生手段である。また、端子ＴＮ１と端子ＴＮ３とは外部に延びた接続線によってバッテリ２００と接続され、該バッテリへの充電電流を供給しており、端子ＴＮ２は該バッテリ２００の端子電圧を測定して前記界磁電流制御手段１０４に入力するバッテリ電圧検出端子であって、前記基準電圧発生手段１０５の発生電圧と該バッテリ２００の検出端子電圧との差に従って、界磁電流制御手段１０４から所定の出力電流を前記回転子巻き線１０３へ供給している。【０００７】ところで、一般に鉛シールバッテリの最適充電電圧は該バッテリの周囲温度によって変化することが知られており、所定の温度−充電電圧特性を実現する為前記基準電圧発生手段１０５は図示しない公知の温度センサー素子を具備している。そして、該温度センサー素子を含めた前記発電機１００をバッテリ２００の近傍（即ち車両のエンジンルーム）に配置することを前提に、該温度センサー素子によってバッテリ２００の周囲温度を推定して目標充電電圧に温度特性を持たせているのである。【０００８】例えば、バッテリ２００の周囲温度が−３０℃から９０℃に変化した場合に目標とする充電電圧は略１４．５から１３Ｖへと変化させているのである。【０００９】従って、特許文献２において開示されているが如く、実際のバッテリ電圧を抵抗器４００によって分圧せしめて所定の比率で低減した値をバッテリ電圧検出値として、界磁電流制御手段１０４へ入力した場合には、上記目標とする充電電圧が周囲温度によって変化した場合に上記分圧したバッテリ電圧と目標とする充電電圧との差は上記周囲温度によって変化することになる。【００１０】さらに、上記界磁電流制御手段１０４はバッテリ電圧と目標とする充電電圧との差に関連して回転子巻き線１０３の界磁電流を制御して前述の発電機負荷を調整するのであるから、結果として発電機負荷を大きくすべく制御した場合の増加量が周囲温度によって変化してしまうといった問題があった。【００１１】加えて、同様に特許文献２に開示されているが如く、上記抵抗分圧の比率を大きくして界磁電流制御手段１０４への入力電圧を小さくし過ぎると該界磁電流制御手段１０４によって前記端子ＴＮ２が断線しているとの誤判定を起こす場合がある。
この場合、同様に周囲温度上昇によって目標充電電圧、すなわち実際のバッテリ電圧が低下した場合にも同様の誤判定を起こす可能性がある為、上記抵抗分圧の比率は余り大きくできない、言い換えると車両減速時に増加させる発電機負荷の値はあまり大きくできないといった課題があった。【００１２】本発明は上記課題に鑑みなされたもので使用過程車両の如き、特別な機能を具備しない発電機搭載車両においても車両の加・減速に応じて発電機負荷を減・増させることによって燃費性能を向上させることを目的とし、かつ該発電機に内蔵した基準電圧発生手段によって検知された周囲温度によって目標充電電圧の変動があった場合も所定の値で、かつ安定した発電機負荷制御を可能とする車両用発電機制御手段を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】上記目的を達成する為に請求項１に記載の発明は、車両のエンジンによって駆動される発電機と、バッテリとの間に配設した車両用発電機制御装置であって、該発電機制御装置はバッテリ電圧を入力してサンプリング及びホールドを行うサンプルホールド手段と、該バッテリ電圧を昇圧する昇圧手段と、該サンプルホールド手段の出力電圧に所定の値を加減算する加算手段及び減算手段と、車両の加減速を検出する加減速検出手段と、該加減速検出手段が車両の加速又は減速を検出した場合に各々所定の期間ＯＮ信号を出力するタイマー回路手段とを具備して成る。【００１４】そして、前記サンプルホールド手段によって上記タイマー回路手段の出力がＯＦＦである期間のバッテリ電圧をサンプリングするとともに、前記加減速検出手段によって車両の加減速が検出された場合には該タイマー回路手段によって設定された所定期間の間、該サンプルホールド手段によってホールドされたバッテリ端子電圧に所定の電圧を加算、又は減算した結果を上記発電機の電圧検出端子へ入力することによって発電機負荷を制御するように構成した。【００１５】本発明によれば、発電機の負荷制御を行っていない期間において、発電機によるバッテリ充電電圧をサンプルホールドし、該サンプルホールド電圧に所定の電圧を加減算して発電機負荷制御時の発電機入力電圧として用いるように構成したから前記周囲温度が変化して該発電機による目標充電電圧が変化したとしても、最新の目標充電電圧に対して所定の値を加算、又は減算した結果を発電機の電圧検出端子へ入力可能であるので、当該目標充電電圧の値に関わらず正確な発電機負荷制御が可能になるのである。【００１６】また、昇圧手段を設けたことによって、実際のバッテリ電圧以上の電圧を発電機の電圧検出端子へ入力可能としたから、かかる電圧によって容易に発電機負荷を低減側へ制御することができる。
【発明の効果】
【００１７】本発明によれば発電機負荷制御の為の特別な構造を具備しない使用過程車両においても車両の加・減速に応じて発電機負荷を減・増させることによって燃費性能を向上させることができる。また、発電機の持つ目標充電電圧の温度特性に関わらず安定した発電機負荷制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】以下、本発明の車両用発電機制御装置（以下発電機制御装置と称す）の具体的実施形態について図面を参照して詳細に説明する。【００１９】図１における１００は車両に搭載された発電機で前述の如き目標充電電圧の温度補正機能を具備した公知の電圧レギュレータを内蔵している。また該発電機１００のＢ端子はバッテリ２００と接続してあり、該バッテリ２００への充電電流を供給する。
３００は本発明の発電機制御装置であり、外部に配設された公知のアイドルスイッチＳ１の信号を取り込むとともに、イグニッションスイッチＳ２を介して作動電源が供給されるように構成してある。さらにバッテリ２００の近傍にて接続された外部配線によってバッテリ端子の電圧を該発電機制御装置へ入力すると同時に、該発電機制御装置から発電機１００のＳ端子と接続してあって、該発電機１００はＳ端子の電圧状態とバッテリ２００の目標充電電圧とから、発電機の界磁電流を制御してバッテリ２００の充電電流を決定するように構成されている。【００２０】発電機制御装置３００はバッテリ２００の端子電圧をサンプリングしてホールドする公知のサンプルホールド回路手段３０１と、上記アイドルスイッチＳ１の信号を受けて各種タイミング信号を発生するタイマー回路手段３０２と、該サンプルホールド回路手段３０１の出力電圧に所定の電圧を加算する加算回路手段３０３と、該サンプルホールド回路手段３０１の出力電圧から所定の電圧を減算する減算回路手段３０４、及び該加算回路手段３０３又は減算回路手段３０４又はサンプルホールド回路手段３０１の各出力電圧を切り替えて発電機１００のＳ端子へ出力する切り替え回路手段３０６ａ〜３０６ｃ、さらにイグニッションスイッチＳ２を介して発電機制御装置３００へ供給された作動電源を昇圧する昇圧回路手段３０５とから構成されて成る。【００２１】次に、図２を参照して本発明の発電機制御装置３００の作用を説明する。
図２のＳ１は車両のエンジンに装着された公知のスロットルバルブの開度に連動して、該バルブが全閉付近においてＯＮとなるアイドルスイッチの状態を表しており、Ｔ１〜Ｔ４はタイマー回路手段３０２が生成するタイミング信号である。【００２２】該信号Ｓ１が“Ｌ”の時、即ち車両のスロットルバルブ全閉の時、前記タイマー回路手段３０２の出力Ｔ３、Ｔ４は“Ｌ”になっており、Ｔ１、Ｔ２は“Ｈ”を出力している。なお、該出力Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は切り替え回路手段３０６ａ、３０６ｂ、３０６ｃと接続されており、該切り替え回路手段３０６ｃがＯＮとなってその他の切り替え回路手段３０６ａ及び３０６ｂはＯＦＦとなっている。
また、該出力Ｔ１は前記サンプルホールド回路手段３０１に入力されて、該サンプルホールド回路手段３０１は入力電圧としてのバッテリ２００の電圧ＶＢをサンプリングして出力している。【００２３】従って車両のアイドリング中に発電機制御装置３００は、発電機１００のバッテリ電圧検出端子Ｓに対して、前記サンプルホールド回路手段３０１の出力電圧をそのまま出力することになるから前述した発電機２００に内蔵されたレギュレータによる目標充電電圧ＶＢによってバッテリ２００が充電される状態となり、その時の発電機２００の負荷率は車両の電気負荷状態によって決定されるα％となっている。【００２４】次に、運転者がアクセルペダルを操作して車両が加速状態に移行すると、アイドルスイッチＳ１がＯＦＦとなって信号Ｓ１は“Ｈ”となる。それによって上記タイマー回路手段３０２からの出力信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は期間ｔ１の間、各々Ｔ１＝“Ｌ”、Ｔ２＝“Ｌ”、Ｔ３＝“Ｌ”、Ｔ４＝“Ｈ”となり、前記サンプルホールド回路手段３０１はバッテリ２００からの入力電圧を遮断して前回までの電圧Ｖｈをホールドした結果を出力する。【００２５】また、信号Ｔ４が“Ｈ”となることから、切り替え回路手段３０６ａがＯＮとなり、前記加算回路手段３０３によって上記ホールド電圧Ｖｈに対して前記昇圧回路手段３０５から得られる所定の電圧（＋ΔＶ）を加えた結果を発電機１００のバッテリ電圧検出端子Ｓに対して出力するように作用する。【００２６】従って、車両が加速状態に移行した直後のｔ１期間内は、発電機２００の負荷率は略０％となるので車両の加速時の動力損失が低下して燃費効率が向上する。但し、この時バッテリ２００の電圧ＶＢは車両の電気負荷に対して供給する電力に従って除々に低下することになる。【００２７】上記期間ｔ１を完了すると前記タイマー回路手段３０２からの信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は各々Ｔ１＝“Ｈ”、Ｔ２＝“Ｈ”、Ｔ３＝“Ｌ”、Ｔ４＝“Ｌ”となるから、上記アイドル期間中と同様に発電機制御装置３００は、発電機１００のバッテリ電圧検出端子Ｓに対して、前記サンプルホールド回路手段３０１の出力電圧をそのまま出力することになるから発電機１００において設定された目標充電電圧ＶＢでバッテリ２００が充電される状態となり、その時の発電機２００の負荷率は同様にα％となる。【００２８】但し、該ｔ１を完了した直後のバッテリ電圧ＶＢは前述の如くｔ１期間中に僅かに低下しているから、上記切り替え回路手段３０６ｃがＯＮした直後はＶｈよりも低い電圧が発電機１００のＳ端子に供給されて発電機負荷増加方向へ作用するので、該発電機１００からの充電電流が大きくなってバッテリ２００を急速充電することになり、この時の充電量と該ｔ１期間中のバッテリ２００の放電量が略一致する。【００２９】次に車両走行状態において上記アイドルスイッチがＯＮとなると信号Ｓ１が“Ｌ”になる。それによって上記タイマー回路手段３０２からの出力信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は期間ｔ２の間、各々Ｔ１＝“Ｌ”、Ｔ２＝“Ｌ”、Ｔ３＝“Ｈ”、Ｔ４＝“Ｌ”となり、前記サンプルホールド回路手段３０１はバッテリ２００からの入力電圧を遮断して前回までの電圧Ｖｈをホールドした結果を出力する。【００３０】また、信号Ｔ３が“Ｈ”となることから、切り替え回路手段３０６ｂがＯＮとなり、前記減算回路手段３０４によって上記ホールド電圧Ｖｈに対して所定の電圧（−ΔＶ）を引いた結果を発電機１００のバッテリ電圧検出端子Ｓに対して出力するように作用する。【００３１】従って、車両が減速状態に移行した直後のｔ２期間内は、発電機２００の負荷率は略１００％となるので車両の減速時のエネルギーは前記バッテリ２００へ蓄積される。但し、この時バッテリ２００の電圧ＶＢは車両の電気負荷に対して過剰な充電を行うことになるので除々に上昇する。【００３２】上記期間ｔ２を完了すると前記タイマー回路手段３０２からの信号Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４は再び各々Ｔ１＝“Ｈ”、Ｔ２＝“Ｈ”、Ｔ３＝“Ｌ”、Ｔ４＝“Ｌ”となるから、前述のアイドル期間中又は期間ｔ１の終了時と同様に発電機制御装置３００は、発電機１００のバッテリ電圧検出端子Ｓに対して、前記サンプルホールド回路手段３０１の出力電圧をそのまま出力することになるから発電機１００において設定された目標充電電圧ＶＢでバッテリ２００が充電される状態となり、その時の発電機２００の負荷率は同様にα％へ戻るように作用する。【００３３】但し、該ｔ２を完了した直後のバッテリ電圧ＶＢは前述の如くｔ２期間中に僅かに上昇しているから、上記切り替え回路手段３０６ｃがＯＮした直後はＶｈよりも高い電圧が発電機１００のＳ端子に供給されて発電機負荷減少方向へ作用するので、該発電機１００からの充電電流が小さくなってバッテリ２００を放電することになり、この期間は発電機負荷率は略０％を維持しているのでエンジンの発生動力を吸収すること無く、即ち燃費向上に作用する。またこの時の放電量と該ｔ２期間中のバッテリ２００の充電量が略一致する。【００３４】以上の如く作用して、本発明の発電機制御装置は使用過程車両の如き、特別な機能を具備しない発電機搭載車両においても車両の加・減速に応じて発電機負荷を減・増させることによって燃費性能を向上させることができ、かつ発電機に内蔵した基準電圧発生手段によって検知された周囲温度による目標充電電圧の変動があった場合にも、サンプルホールド回路手段の作用によって発電機のバッテリに対する目標充電電圧を記憶するが如く作用するので、発電機制御装置から発電機のＳ端子へ向けての出力電圧によって該発電機の負荷率制御時を行う場合の増減率が安定し、正確な制御が可能となるといった効果がある。【００３５】なお、前記期間ｔ及びｔ２は各々車両の実走行状態において加速及び減速を継続する時間を目安に設定されており、本実施の形態では約５秒としているが、その値は車両の運転状況及び車両に搭載された各種電気負荷の稼動状態によって設定されるべきであり、例えば図示しない手動切り替えスイッチ等を配設して、“市街地走行モード＝５秒”郊外モード＝１０秒“の如く切り替え可能であることは言うまでもない。
さらに、それらの切り替えモードは車両走行速度の時間に対する推移の状況から自動判別して切り替えても良い。【００３６】加えて、上記期間ｔ１とｔ２との比率は、車両の電気負荷作動状態を検知して、該電気負荷の稼働率が大きい場合にはｔ２を拠り大きく、該稼働率が小さい場合にはｔ２を拠り小さくするが如く制御しても良い。【００３７】さらに、本実施例で開示した車両の加減速を検出する手段としての前記アイドルスイッチは、公知のスロットルポジションセンサー又は、公知の車速信号から同目的の加減速状態を検出可能であることは当該分野の技術者であれば容易に類推可能な範囲である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の車両用発電機制御装置の構成を表す図である
【図２】本発明の車両用発電機制御装置の作動タイミングチャートである
【図３】一般的な車両の発電機内部構成を表す図である
【符号の説明】
【００３９】１００  発電機
１０１  整流器
１０２  固定子巻き線
１０３  回転子巻き線
１０４  界磁電流制御手段
１０５  基準電圧発生手段
４００  分圧用抵抗器
２００  バッテリ
３００  発電機制御装置
３０１  サンプルホールド回路手段
３０２  タイマー回路手段
３０３  加算回路手段
３０４  減算回路手段
３０５  昇圧回路手段
３０６ａ〜３０６ｃ  切り替え回路手段
Ｓ１  アイドルスイッチ
Ｓ２  イグニッションスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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