(57)【要約】 【課題】  車両の燃費向上とバッテリの寿命低下の防止を両立させる。【解決手段】  カウント機能２２でカウントされた発電のカットの回数が所定回数を超えた場合に、時間設定機能２３により発電のカットの時間を所定時間よりも短い第２所定時間とし、発電のカットの回数が多くなってもトータルのカットの時間が長くなることを抑制し、バッテリ９を充電側に維持して運転を行い、車両の走行状態に拘わらず、発電のカットを適宜実施して燃費の低下をなくすと共に、バッテリ９の充電不足の抑制を図り、バッテリ９の寿命低下を抑制する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動されて発電を行いバッテリに給電を行う車両用発電機と、
前記エンジンの加速状態を検出する加速検出手段と、
前記加速検出手段により前記エンジンの加速状態を検出した際に所定時間の間前記車両用発電機の発電をカットする発電抑制手段と、
前記発電抑制手段による発電のカットの回数に基づいて前記発電抑制手段による発電のカットの時間を前記所定時間よりも短くする制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記制御手段には、発電のカットの回数をカウントすると共にカウントされた発電のカットの回数が所定回数を超えた場合に発電のカットの時間を前記所定時間よりも短くする機能が備えられている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
カウントする発電のカットの回数は、前記エンジンの直前の始動からの回数である
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記制御手段には、発電のカットの時間を前記所定時間よりも短い第２所定時間に設定することで発電のカットの時間を前記所定時間よりも短くする機能が備えられている
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用制御装置。
【請求項５】
前記制御手段には、車両に備えられる電気負荷の情報及び車両の速度情報が入力され、前記電気負荷が電力を消費していないと共に前記車両の速度が所定速度を越えたことを条件に前記発電のカットの処理を実行する機能が備えられている
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の車両用制御装置。
【請求項６】
前記加速検出手段は、スロットルバルブの開度変化状態が大きくなった際に前記エンジンの加速状態が判断されるスロットル開度センサである
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の車両用制御装置。
【請求項７】
エンジンの始動から停止の間におけるエンジンの加速状態の回数の増加に基づいて、車両用発電機の発電をカットする時間を短くすることを特徴とする車両用制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用発電機の発電の状況を制御する車両用制御装置及び車両用制御方法に関し、燃費の向上とバッテリの充電不足の抑制との両立を企図したものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の車両には、ヘッドライト、スモールライト、ブレーキランプ、室内灯等のランプ類や、パワーウインドウ、ワイパー、空調機器やラジエータのファン等の駆動モータ、エンジンの始動時の駆動用機器等の各種電気機器（電気負荷）が搭載されている。そして、各種電気機器により消費される電力は、充放電可能なバッテリにより供給されている。車両には、エンジンにより駆動される車両用発電機（発電機：オルタネータ、セルタネータ）が装備され、バッテリは発電機の作動制御により充電されて電気容量が確保されている。
【０００３】
発電機の作動はエンジンの負荷を伴うものであるので、車両の電気負荷の状況等に応じて必要電気容量（所定電圧）が確保される状態に発電機の発電電圧を抑制する（発電のカット）ことが従来から実施されている（例えば、特許文献１参照）。発電のカットを適宜実施することにより、エンジンの負荷を低減して燃費の向上を図ることが可能になる。
【０００４】
具体的には、電気負荷の消費電流が少ない時にエンジンの加速状態が検出されると、発電機への発電制御信号のディユーティ比を変更して発電電圧を低下（例えば、充電電圧を１４Ｖから１２Ｖに低下）させ、発電をカットした状態にしている。エンジンの加速状態をトリガーとして発電のカットを行うことで、加速性能を損なうことなくエンジンの負荷を抑制して燃費を向上させることができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１７３４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発電のカットを行う場合、エンジンの加速をトリガーとして制御を行っているので、エンジン始動からエンジン停止までの１回の走行で、走行状態によっては発電のカットが頻繁に実行されることが考えられる。即ち、混雑した道路を走行する場合等は、停止、加速、定常走行、停止、加速、定常走行を繰り返すことになり、発電のカットのトリガーとなる加速の回数が多くなる。このため、発電のカットを十分に行ってエンジンの負荷を抑制して燃費を向上させる点では有利である。しかし、発電のカットが多くなることで充電時間が短くなってバッテリの充電が不十分になり、放電側での使用を強いられて寿命が短くなる虞がある。
【０００７】
発電のカットの時間を短くして停止、加速、定常走行を繰り返す運転状態であってもバッテリの充電を十分に確保することが考えられる。しかし、発電のカットの時間を短くすると、１回の走行で定常走行がほとんどであるような運転状態の場合には、発電のカットのトータル時間が減って燃費向上の利点が得られなくなる虞がある。
【０００８】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、走行状態に拘わらず燃費の低下をなくしてバッテリの充電不足の抑制を図るように車両用発電機の発電を行うことができる車両用制御装置及び車両用制御方法を提供し、もって、車両の燃費向上とバッテリの寿命低下の防止を両立させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための請求項１の車両用制御装置は、エンジンにより駆動されて発電を行いバッテリに給電を行う車両用発電機と、前記エンジンの加速状態を検出する加速検出手段と、前記加速検出手段により前記エンジンの加速状態を検出した際に所定時間の間前記車両用発電機の発電をカットする発電抑制手段と、前記発電抑制手段による発電のカットの回数に基づいて前記発電抑制手段による発電のカットの時間を前記所定時間よりも短くする制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
請求項１の発明では、発電抑制手段による発電のカットの回数に基づいて、発電抑制手段による発電のカットの時間を所定時間よりも短くすることで、発電のカットの回数が多くなった場合に発電のカットの時間を短くしてバッテリの充電不足を解消することができる。所定時間としては、例えば、２０秒程度に設定することが好ましい。また、発電をカットする処理は、エンジンが温態状態になってから実行するようにすることが好ましい。
【００１１】
そして、請求項２の車両用制御装置は、前記制御手段には、発電のカットの回数をカウントすると共にカウントされた発電のカットの回数が所定回数を超えた場合に発電の時間を前記所定時間よりも短くする機能が備えられていることを特徴としている。所定回数は、例えば、２０回〜１００回程度に設定することが好ましい。
【００１２】
請求項２の発明では、発電のカットの回数をカウントして、カウントされた発電のカットの回数が所定回数を超えた場合に発電のカットの時間を所定時間よりも短くしてバッテリの充電不足を解消することができる。
【００１３】
また、請求項３の車両用制御装置は、カウントする発電のカットの回数は、前記エンジンの直前の始動からの回数であることを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明では、エンジンの直前の始動からの発電のカットの回数をカウントして１回の走行での発電のカットの回数に基づいて発電のカットの時間を短くし、運転開始の初期には発電のカットを確実に行って、燃費を低下させることなくバッテリの充電不足を解消することができる。
【００１５】
また、請求項４の車両用制御装置は、前記制御手段には、発電のカットの時間を前記所定時間よりも短い第２所定時間に設定することで発電の時間を前記所定時間よりも短くする機能が備えられていることを特徴としている。
【００１６】
請求項４の発明では、所定時間よりも短い第２所定時間で発電のカットを行ってバッテリの充電不足を解消することができる。第２所定時間は、前記所定時間が２０秒程度に設定された場合には、例えば、５秒程度に設定することが好ましい。
【００１７】
また、請求項５の車両用制御装置は、前記制御手段には、車両に備えられる電気負荷の情報及び車両の速度情報が入力され、前記電気負荷が電力を消費してないと共に前記車両の速度が所定速度を越えたことを条件に前記発電のカットの処理を実行する機能が備えられていることを特徴としている。
【００１８】
請求項５の発明では、電気負荷が電力を消費しておらず所定速度を越えたことを条件に発電のカットの処理を実行するので、電気負荷の電力消費に影響を及ぼすことなく発電のカットを走行中に行ってバッテリの充電不足を解消することができる。
【００１９】
また、請求項６の車両用制御装置は、前記加速検出手段は、スロットルバルブの開度変化状態が大きくなった際に前記エンジンの加速状態が判断されるスロットル開度センサであることを特徴としている。
【００２０】
請求項６の発明では、スロットル開度センサの検出結果により加速状態を検出して発電のカットを行ってバッテリの充電不足を解消することができる。
【００２１】
上記目的を達成するための請求項７の車両用制御方法は、エンジンの始動から停止の間におけるエンジンの加速状態の回数の増加に基づいて、車両用発電機の発電をカットする時間を短くすることを特徴としている。
【００２２】
請求項７の発明では、エンジンの始動から停止の間におけるエンジンの加速状態の回数が増加した場合に、発電機の発電をカットする時間を短くすることで、発電のカットの回数が多くなった場合に発電のカットの時間を短くしてバッテリの充電不足を解消することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の車両用制御装置及び車両用制御方法は、走行状態に拘わらず燃費の低下をなくしてバッテリの充電不足の抑制を図るように車両用発電機の発電を行うことができ、車両の燃費向上とバッテリの寿命低下の防止を両立させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１には本発明の一実施形態例に係る車両用制御装置の概略系統、図２には車両用制御方法の発電のカットの処理フロー、図３には発電のカット時間及び充放電の経時変化を示してある。
【００２５】
図１に基づいて車両用制御装置を説明する。
【００２６】
図１に示すように、エンジン１には吸気弁２及び排気弁３が備えられ、吸気弁２により開閉される吸気ポートには吸気通路４が接続されると共に、排気弁３により開閉される排気ポートには排気通路５が接続されている。吸気通路４には、図示しないアクセルペダルの踏み込み状況に応じて吸気量を調整するスロットルバルブ６が備えられている。
【００２７】
エンジン１のクランク軸１ａにより駆動される車両用発電機（オルタネータ）７が備えられ、オルタネータ７にはタイミングベルト８を介してエンジン１のクランク軸１ａの出力が伝達されて発電が行われる。オルタネータ７で発電された電力はバッテリ９に給電されてバッテリ９が充電される。バッテリ９からの電力は、ヘッドライト、スモールライト、ブレーキランプ、室内灯等のランプ類や、パワーウインドウ、ワイパー、空調機器やラジエータのファン等の駆動モータ、エンジンの始動時の駆動用機器等の各種電気機器（電気負荷）である負荷機器１０の電力として使用される。
【００２８】
オルタネータ７は三相交流発電機であり、ステータに発生した誘起電力を直流に変換してバッテリ９に送るようになっている。発電量の制御は、回転側のコイルの界磁電流を制御して誘起電力を調整することで実施され、界磁電流は、オルタネータ７のＧ端子１１に制御信号を入力することで制御される。また、オルタネータ７のＦＲ端子１２からは界磁電流の状況が出力される。
【００２９】
即ち、オルタネータ７のＧ端子１１に１００％発電制御ディユーティ信号を入力することにより最大発電量で発電が実施され、オルタネータ７のＧ端子１１に０％発電制御ディユーティ信号を入力することにより発電のカット（発電を抑制した状態）の制御が実施される。そして、オルタネータ７の発電状況がＦＲ端子１２から出力される。
【００３０】
一方、エンジン１には冷却水の温度を検出する水温センサ１５が設けられ、水温センサ１５の検出情報に基づいてエンジン１の暖気状態が検出される。また、スロットルバルブ６にはスロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）１６が備えられ、ＴＰＳ１６によりスロットルバルブ６の開閉状況（スロットル開度変化）が検出される。ＴＰＳ１６による開度変化に基づいてエンジン１の加速状態が検出される（加速検出手段）。また、エンジン１にはイグニッションスイッチ、クランク角等を検出する各種センサが備えられ、各種センサの情報に基づいて運転状態が検出されるようになっている。
【００３１】
水温センサ１５やＴＰＳ１６の検出信号、及び、各種センサの検出信号であるＩＧ信号や車速信号、負荷機器の使用状況である負荷信号が制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）１７に入力される。
【００３２】
オルタネータ７は、ＥＣＵ１７からの制御信号がＧ端子１１に送られることにより、負荷機器１０の消費電流が少ない時に発電電圧を低下（例えば、充電電圧を１４Ｖから１２Ｖに低下）させることで、発電をカットした状態にする制御が実施される。具体的には、負荷機器１０の消費電流が少なく車両が加速状態にあるときに、予め設定された所定時間の間発電をカットする制御が実施される（発電抑制手段）。そして、発電をカットする制御の回数が所定回数を超えた場合に（発電をカットする回数に基づいて）、予め設定された所定時間よりも短い時間（第２所定時間）で発電のカットが実施される。
【００３３】
このような制御を実施するため、ＥＣＵ１７には、発電制御部２１が備えられ、発電制御部２１には、発電のカットの回数をカウントするカウント機能２２及びカウント機能２２でカウントされた発電のカットの回数に基づいて発電のカット時間を設定する時間設定機能２３が備えられている。
【００３４】
発電制御部２１には、イグニッション（ＩＧ）信号、車速信号、負荷信号、水温センサ１５の検出信号、ＴＰＳ１６の検出信号が入力され、発電を実行する場合には、オルタネータ７のＧ端子１１に１００％発電制御ディユーティ信号が送られる。また、負荷機器１０の消費電流が少ない時にＴＰＳ１６の検出情報に基づいて加速状態を検出した際には、発電電圧を低下させて発電をカットするために、オルタネータ７のＧ端子１１に０％発電制御ディユーティ信号が送られる。
【００３５】
ＴＰＳ１６の検出情報はカウント機能２２に入力され、発電をカットした回数がカウントされる。カウント機能２２でカウントされた発電のカットの情報は時間設定機能２３に入力され、予め設定された回数までは発電のカットの時間を予め設定された所定時間が時間設定機能２３で設定される。カウント機能２２でカウントされた発電のカットの回数が予め設定された回数を超えた場合、予め設定された所定時間よりも短い時間が時間設定機能２３で設定される。発電のカットを実施する場合、時間設定機能２３で設定された時間でオルタネータ７のＧ端子１１に０％発電制御ディユーティ信号が送られる。
【００３６】
これにより、オルタネータ７は、ＥＣＵ１７の発電制御部２１の指令により、予め設定された所定時間で発電がカットされると共に、発電のカットの回数が所定回数を超えた場合には短い時間で発電がカットされる。このため、混雑した道路を走行する場合等で、停止、加速、定常走行、停止、加速、定常走行を繰り返して、発電のカットのトリガーとなる加速の回数が多くなっても、発電のカットのトータル時間が長くなることがなく、放電側でのバッテリ９の使用を抑制して寿命の低下を抑えることができる。
【００３７】
図２に基づいて発電のカットの制御を具体的に説明する。
【００３８】
図に示すように、ステップＳ１でＩＧがＯＮにされると、ステップＳ２でエンジン１の水温Ｔsが温態状態である水温Ｔwを超えているか否かが判断される。エンジン１の水温Ｔsが温態状態を判定する水温Ｔwを超えるまでステップＳ２の判断を繰り返し、ステップＳ２でエンジン１が温態状態になったと判断された後にステップＳ３で発電のカットを許可状態にする。ステップＳ４でカウント機能２２のカウントを０にし、エンジン１の直前の始動からの回数をカウントする状態にする。
【００３９】
ステップＳ５で電気負荷がＯＦＦであるか否かが判断され、負荷機器１０の消費電流が少ない状態であるか否かが判定される。ステップＳ５で電気負荷がＯＦＦではないと判断された場合、即ち、負荷機器１０の消費電流が多い状態であると判定された場合、ステップＳ６に移行して通常制御である発電のカットを行わない制御を実施する。
【００４０】
ステップＳ５で電気負荷がＯＦＦであると判断された場合、ステップＳ７で車速がｈ（ｋｍ／ｈ）、例えば、２.５（ｋｍ／ｈ）を超えているか否かが判断され、車両の走行判定が行われる。ステップＳ７で車速がｈ（ｋｍ／ｈ）を超えていないと判断された場合、車両が走行状態ではないので、ステップＳ６に移行して通常制御である発電のカットを行わない制御を実施する。
【００４１】
ステップＳ７で車速がｈ（ｋｍ／ｈ）を超えていると判断された場合、ステップＳ８でスロットルバルブ６の開度変化ΔＴＰＳがαを超えているか否かが判断される。αは、例えば、１００ｍｓにスロットルバルブ６が０.８度開いた値に設定され、ΔＴＰＳがαを超えている場合に加速判定が行われる。ステップＳ８でΔＴＰＳがαを超えていないと判断された場合、車両が加速状態ではないので、ステップＳ６に移行して通常制御である発電のカットを行わない制御を実施する。
【００４２】
ステップＳ８でΔＴＰＳがαを超えていると判断された場合、ステップＳ９でカウント機能２２のカウントを１カウント加算し、ステップＳ１０でカウント機能２２のカウントが所定回数であるＴを超えているか否かが判断される。カウントの所定回数Ｔは、例えば、５０回（３０回から１００回程度）に設定される。
【００４３】
ステップＳ１０でカウントがＴを超えていないと判断された場合、ステップＳ１１で発電カットの時間を所定時間であるＡに設定し、ステップＳ１２で発電のカットを所定時間Ａで実施し、ステップＳ５に移行する。ステップＳ１０でカウントがＴを超えていると判断された場合、ステップＳ１３で発電のカットの時間を所定時間Ａよりも短い第２所定時間Ｂに設定し、ステップＳ１２で発電のカットを第２所定時間Ｂで実施し、ステップＳ５に移行する。
【００４４】
所定時間Ａは、例えば、時間設定機能２３で２０秒に設定され、第２所定時間Ｂは、例えば、時間設定機能２３で５秒に設定される。これにより、ＩＧがＯＮになってから（１回の走行状態で）、電気負荷がＯＦＦで、走行が判定され、加速状態が判定された場合に、発電のカットが２０秒の間実施される。そして、２０秒の発電のカットが５０回実施された後は、電気負荷がＯＦＦで、走行が判定され、加速状態が判定された場合に、発電のカットが５秒の間実施される。
【００４５】
つまり、図３（ａ）に実線で示すように、発電のカットの回数が所定回数Ｔを超えるまでは、発電のカットの時間は所定時間Ａで実施され、発電のカットの回数が所定回数Ｔを超えた後は、発電のカットの時間は第２所定時間Ｂで実施される。このため、図３（ｂ）に実線で示すように、発電のカットの回数が所定回数Ｔに至るまではどちらかというと充電量より放電量が多い放電側での運転（グラフが下向き）になるが、発電のカットの回数が所定回数Ｔを超えた後はカットの時間が短くなるので、どちらかというと放電量より充電量が多い充電側（グラフが上向き）に復帰してバッテリ９の充電不足が解消されて運転されることになる。
【００４６】
このため、混雑した道路を走行する場合等で、停止、加速、定常走行、停止、加速、定常走行が繰り返される場合であっても、発電のカットのトータル時間が長くなりすぎることがなくなり、バッテリ９を充電側に維持して運転を行うことが可能になり、バッテリ９の寿命を低下させる虞がなくなる。
【００４７】
発電のカットの回数に拘わらず発電のカットの時間を図３（ａ）に二点鎖線で示すように一律に設定した場合、発電のカットの回数が所定回数Ｔを超えた後も、図３（ｂ）に二点鎖線で示すように、カットのトータル時間が長くなって充電側に復帰することなく（グラフが上向きとならず）放電側での運転が継続されることになる。特に、所定回数Ｔが多くなるような、混雑した道路を走行する場合等で、停止、加速、定常走行、停止、加速、定常走行が繰り返される場合、発電のカットのトータルの時間がより長くなり、放電側での運転の状態が継続され、燃費の低下には有利であるが、バッテリ９の寿命の低下の虞を招いてしまう。
【００４８】
上述したように、本実施形態例の発電のカットを実施することにより、車両の走行状態に拘わらず、発電のカットを適宜実施して燃費の低下をなくし、しかも、バッテリ９の充電不足の抑制を図ることができ、車両の燃費向上とバッテリ９の寿命低下の防止を両立させることが可能になる。
【００４９】
また、ＩＧがＯＮにされた後にステップＳ４でカウントを０にする処理を行っているので、エンジン１の始動開始（運転開始）の初期に発電のカットが所定時間で行なわれて燃費を低減する制御が確実に実施され、燃費を低下させることなくバッテリの充電不足を解消することができる制御となる。また、エンジン１の加速状態をトリガーとした発電のカットの回数に基づいて、発電のカットの時間を短くしているので、加速状態を確実に検出して発電のカットを的確に実施し、走行中のバッテリ９の充電不足を解消することができる。
【００５０】
尚、上述した実施形態例では、ＴＰＳ１６の検出信号により加速状態を判断する例を挙げて説明したが、車速の変化率やアクセルペダルの踏み込み状態等に基づいて加速状態を判断して、発電のカットの制御を実施することも可能である。
【００５１】
また、上述した実施形態例では、発電機としてオルタネータ７を例に挙げて説明したが、発電機としては、エンジン１の始動時のセルモータを兼用したモータジェネレータを適用することも可能である。
【００５２】
また、発電のカットの回数として、所定回数Ｔの５０回（３０回から１００回程度）は一例であり、発電のカットの時間の所定時間Ａの２０秒、第２所定時間Ｂの５秒は一例であり、それぞれ車種等により任意の回数及び任意の時間に適宜設定されるものである。
【００５３】
また、発電のカットの回数が予め設定された所定回数Ｔを超えた場合にカットの時間を所定時間Ａから第２所定時間Ｂに短くしているが、カットの時間を複数段階に短くしたり、発電のカットの回数に連動してカットの時間を連続的に短くすることも可能である。
【００５４】
また、発電のカットの時間を短くした後、充電不足が解消されたと予測される回数（例えば、３００回）で時間を短くした発電のカットが実施された場合に、カットの時間を短くする処理をリセットして初期の所定時間Ａで発電のカットを実施するようにすることも可能であり、更に、発電のカットの時間を短くする処理と所定時間に復帰させる処理を繰り返すことも可能である。このようにすることで、長時間にわたってエンジン１を運転し続けた場合でも、発電のカットによる燃費の低減を行っても充電不足を解消することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、発電機の発電の状況を制御する車両用制御装置及び車両用制御方法の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態例に係る車両用制御装置の概略系統図である。
【図２】車両用制御方法の発電カットの処理フローチャートである。
【図３】発電のカット時間及び充放電の経時変化を表すグラフである。
【符号の説明】
【００５７】
１  エンジン
２  吸気弁
３  排気弁
４  吸気通路
５  排気通路
６  スロットルバルブ
７  オルタネータ
８  タイミングベルト
９  バッテリ
１０  負荷機器
１１  Ｇ端子
１２  ＦＲ端子
１５  水温センサ
１６  スロットルポジションセンサ（ＴＰＳ）
１７  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１  発電制御部
２２  カウント機能
２３  時間設定機能
【図１】
2008051085.tif 000003
【図２】
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【図３】
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