(57)【要約】【課題】オルタネータプーリに働くエンジン側からの入力トルクと発電負荷トルクの変動周期をずらしてオルタネータプーリのトルク変動を小さくする。【解決手段】クランク角信号ＳＧＴに対して遅延時間Ｔをもって発電制御信号を入力（オン）することでオルタネータ７を低負荷状態（発電の停止）から高負荷状態（発電の作動）に切換え、オルタネータプーリ３２に伝わる入力トルクｔｑが最大となる時期に合わせて発電負荷による発電負荷トルクＧｔｑが最大となるように、入力トルクｔｑの変動周期に対して発電負荷トルクＧｔｑの変動周期を制御し、オルタネータプーリ３２に作用する入力トルクｔｑと発電負荷トルクＧｔｑとを相殺してトルク変動を小さくする。【選択図】図１
2008101470.tif 000002
【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う車両用発電機と、
前記エンジンのクランク角信号を検出するクランク角信号検出手段と、
前記クランク角信号検出手段で検出されるクランク角信号の基準時期に基づいて前記車両用発電機の発電負荷を低負荷状態と高負荷状態とに周期的に切換えて発電を実行させる発電実行手段と、
前記車両用発電機に作用するトルクの変動を低減すべく、前記車両用発電機の高負荷状態への切換え時期を前記クランク角信号の前記基準時期に対して所定時間遅延させるよう制御する遅延制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用制御装置。
【請求項２】
前記遅延制御手段で遅延させる所定時間は、
前記車両用発電機の高負荷状態への切換え時期を前記クランク角信号の前記基準時期に同期させた場合と、前記エンジンのクランク軸から伝達されて前記車両用発電機に作用し周期的に変動する入力トルクが最大となる時期に合わせて前記入力トルクとは逆方向に作用し周期的に変動する前記車両用発電機の発電負荷トルクが最大となるように前記車両用発電機の高負荷状態への切換えを実行した場合と、における前記発電負荷トルクの変動周期のずれの時間である
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３】
前記車両用発電機は、ベルトを介して前記エンジンのクランク軸のトルクが伝達される発電機であり、
前記遅延制御手段で遅延させる所定時間は、前記ベルトによる動力の伝達遅れ時間を含む
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】
前記遅延制御手段で遅延させる所定時間は、
前記ベルトによる動力の伝達遅れ時間を加味して発電が実行されたとした時の前記車両用発電機の発電負荷トルクが最大となる時期と、前記エンジンのクランク軸から伝達されて車両発電機に作用する入力トルクが最大となる時期との差分の時間を含む
ことを特徴とする請求項３に記載の車両用制御装置。
【請求項５】
エンジンのクランク軸のトルクが伝達されて発電を行う車両用発電機と、
前記エンジンの前記クランク軸から前記車両用発電機に伝達されて作用する入力トルクの変動周期に対して、前記車両用発電機の発電負荷の切換えにより周期的に変動する発電負荷トルクの変動周期が逆位相となるように前記車両用発電機の発電を実行させる発電制御手段と
を備えたことを特徴とする車両用制御装置。
【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に関する。
【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、エンジンにより駆動される車両用発電機（発電機）により得ている。
【０００３】
発電機は、車両の電気負荷の状況等に応じて必要電気容量（目標充電電圧）が確保される状態に発電が実施されている。発電機の作動はエンジンの負荷を伴うものであるので、発電機は、必要電気容量（目標充電電圧）を上回ると発電を停止し（もしくは、発電負荷を低負荷な状態とする）、下回ると発電を作動する（発電負荷を高負荷な状態とする）よう構成されており、この発電の作動（高負荷状態）と停止（低負荷状態）を繰り返すことで、目標の充電電圧に維持している。そして、この発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）を短時間の間に所定の制御周期で繰り返す制御が従来から実施されている。目標の充電電圧が維持されるように、発電の作動（高負荷状態）と停止（低負荷状態）を所定の周期で実行することにより、車両の電気機器の使用状況（電気負荷）に応じた必要電気容量を確保しつつ、バッテリが過充電にならないよう制御すると共に、エンジンに与える負荷を軽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、発電機の発電負荷を低負荷状態から高負荷状態とする発電制御信号を周期的に出力（オン）し、発電制御信号の出力（オン）に応じて発電の作動（高負荷状態）と停止（低負荷状態）を切り換えるようにしている。そして、発電量は、１周期における発電制御信号の出力（オン）時間、いわゆる発電の作動（高負荷状態）の割合を調整することで制御される。即ち、その時々の必要電気容量に応じて発電量を周期毎にデューティ制御している。
【０００５】
発電機として、エンジンのクランク軸の動力がタイミングベルトを介して伝えられるオルタネータが知られている。オルタネータは、クランク軸プーリとオルタネータプーリとに巻回されたタイミングベルトにより作動され、Ｇ端子に発電制御信号が入力（オン）されることにより発電負荷が高負荷状態となり、発電制御信号が入力（オン）されている間、発電の作動（高負荷状態）が実施される。そして、発電制御信号がカット（オフ）されることにより発電の停止（低負荷状態）が実施される。
【０００６】
発電制御信号の出力は、一般的にエンジンのクランク角信号に同期させて実施されている。または、クランク角信号に拘わらず一定の周期で繰り返されている。即ち、発電制御信号をクランク角信号に同期させた制御周期、または一定の制御周期で繰り返し出力（オン）して（例えば、アイドリング運転時で２２回／ｓｅｃ）制御周期毎に発電量をデューティ制御している。これにより、発電機の発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）が制御周期毎に繰り返えされる。
【０００７】
このように、車両においては、所定の制御周期で発電機に発電指令を与えて短時間の間に発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）とを繰り返して発電量を調整する制御が実施されている。
【０００８】
ところで、発電の実施において、発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）とが繰り返されると、発電の作動（高負荷状態）、停止（低負荷状態）に応じて発電負荷が変動する。そして、この発電負荷の変動がエンジンの回転速度に影響を及ぼすため、エンジンの回転速度の変動が大きくなる虞がある。このため、発電負荷を所定タイミングに応じて増減させ、即ち、所定タイミングに応じて発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）を実施し、エンジンの回転速度の変動を抑制することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１２９６８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
アイドリング運転時に発電機の発電の作動（発電負荷の高負荷状態）と発電の停止（発電負荷の低負荷状態）とを繰り返して発電を実施した場合、発電負荷による発電負荷トルクが周期的に変動する。また、エンジンのトルクも爆発から圧縮の一連の行程において周期的に変動するため、エンジンから発電機への入力トルクも同様に周期的に変動している。発電機への入力トルクの変動周期は、エンジンの回転速度に応じて変化するため、例えば、入力トルクの変動周期と発電負荷トルクの変動周期とが、同位相となる場合がある。
【００１１】
即ち、発電機への入力トルクと発電負荷トルクは、互いに逆方向に作用するので、入力トルクが最大（正方向）となる時期に発電負荷トルクが最小（相対的に正方向）となる時期がほぼ同期し、入力トルクが最小（負方向）となる時期に発電負荷トルクが最大（相対的に負方向）となる時期がほぼ同期するような状態となることが考えられる。このような場合、正方向のトルクや負方向のトルクが相乗されて発電機におけるトルクの変動、すなわち発電機に作用するトルクの最大値と最小値との差が大きくなるため発電機への入力側の動力伝達系に不自然な力が働いてしまう虞がある。
【００１２】
特に、エンジンのクランク軸の動力がタイミングベルトを介して伝えられるオルタネータの場合においても、エンジンのクランク軸プーリからオルタネータプーリに入力される入力トルクの変動周期とオルタネータプーリに作用する発電負荷トルクの変動周期が同位相になると、オルタネータプーリに相対的に作用する発電負荷トルクと、クランク軸プーリからの入力トルクとが相乗され、オルタネータプーリでのトルク変動が大きくなってしまう。この結果、オルタネータプーリでのタイミングベルトの摩耗が発生しやすくなる虞があると共に、タイミングベルトに滑りが生じて鳴きが発生する虞がある。
【００１３】
また、タイミングベルトにはオートテンショナによって所定の張力が与えられているのが一般的であるが、オルタネータプーリでのトルク変動が大きくなると、オートテンショナへのタイミングベルトからの負荷が過大になり、オートテンショナにダンピング劣化が生じる虞がある。
【００１４】
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）とを繰り返して目標の充電電圧を維持するように発電が実施された場合において、発電機に作用するトルクの変動を抑制し、発電機の入力側の動力伝達系に不自然な力が働くことがない車両用制御装置を提供することを目的とする。
【００１５】
特に、エンジンのクランク軸の動力がタイミングベルトを介して伝えられるオルタネータで、発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）を繰り返して目標の充電電圧を維持するように制御された場合に、オルタネータプーリに作用するトルクの変動を抑えて、タイミングベルトの摩耗や鳴きが生じることがない車両用制御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】
【００１６】
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う車両用発電機と、前記エンジンのクランク角信号を検出するクランク角信号検出手段と、前記クランク角信号検出手段で検出されるクランク角信号の基準時期に基づいて前記車両用発電機の発電負荷を低負荷状態と高負荷状態とに周期的に切換えて発電を実行させる発電実行手段と、前記車両用発電機に作用するトルクの変動を低減すべく、前記車両発電機の高負荷状態への切換え時期を前記クランク角信号の前記基準時期に対して所定時間遅延させるよう制御する遅延制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項１の発明では、遅延制御手段によりクランク角信号の基準時期に対して発電機の低負荷状態から高負荷状態への切換え時期を所定時間遅延させて発電を実行させることで、エンジンからの入力トルクの変動周期と発電負荷トルクの変動周期とをずらすことができ、エンジンからの入力トルクの変動と発電負荷トルクの変動とを相殺することにより、発電機に作用するトルクの変動を抑制して発電機の入力側の動力伝達系に働く不自然な力を低減することができる。
【００１８】
また、請求項２の車両用制御装置は、前記遅延制御手段で遅延させる所定時間は、車両用発電機の高負荷状態への切換え時期を前記クランク角信号の前記基準時期に同期させた場合と、前記エンジンのクランク軸から伝達されて前記車両用発電機に作用し周期的に変動する入力トルクが最大となる時期に合わせて、前記入力トルクとは逆方向に作用し周期的に変動する前記車両用発電機の発電負荷トルクが最大となるように車両用発電機の高負荷状態への切換えを実行させた場合と、における前記発電負荷トルクの周期のずれの時間であることを特徴とする。
【００１９】
請求項２の発明では、遅延させる所定時間をクランク軸から伝達されて作用する車両用発電機の入力トルクが最大となる時期に合わせて発電負荷トルクが最大となるように発電機の高負荷状態への切換えを実施した際の発電負荷トルクの変動周期のずれの時間とすることで、エンジンからの入力トルクの変動周期と発電負荷トルクの変動周期とをずらして逆位相とし、確実に入力トルクの変動と発電負荷の変動とを相殺することが可能となり、発電機に作用するトルクの変動を抑制することができる。よって、発電機の入力側の動力伝達系に働く不自然な力を確実に低減することができる。
【００２０】
また、請求項３の車両用制御装置は、前記車両用発電機は、ベルトを介して前記エンジンのクランク軸のトルクが伝達される発電機であり、前記遅延制御手段で遅延させる所定時間は、前記ベルトによる動力の伝達遅れ時間を含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項３の発明では、ベルトによる動力の伝達遅れ時間を加味して所定時間を設定するので、クランク軸から伝達されて作用する発電機での入力トルクの状況に応じてより正確に発電負荷トルクの変動周期をずらすことができる。
【００２２】
請求項４の車両用制御装置は、前記遅延制御手段で遅延させる所定時間は、前記ベルトによる動力の伝達遅れ時間を加味して発電が実行されたとした時の前記車両用発電機の発電負荷トルクが最大となる時期と、前記エンジンのクランク軸から伝達されて車両用発電機に作用する入力トルクが最大となる時期との差分の時間を含むことを特徴とする。
【００２３】
請求項４の発明では、所定時間として、車両用発電機の発電負荷トルクが最大となる時期と、エンジンのクランク軸から伝達されて車両発電機に作用する入力トルクが最大となる時期との差分の時間を含むので、エンジンからの入力トルクの変動周期と発電負荷の変動周期とを確実に逆位相にずらすことができる。
【００２４】
上記目的を達成するための請求項５の車両用制御装置は、エンジンのクランク軸のトルクが伝達されて発電を行う車両用発電機と、前記エンジンの前記クランク軸から前記車両用発電機に伝達されて作用する入力トルクの変動周期に対して、前記車両用発電機の発電負荷の切換えにより周期的に変動する発電負荷トルクの変動周期が逆位相となるように前記車両用発電機の発電を実行させる発電制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項５の発明では、車両用発電機に作用する入力トルクの変動周期に対して、発電機の発電負荷トルクの変動周期が逆位相となるように発電を実行させるので、エンジンからの入力トルクの変動と発電負荷トルクの変動とを相殺して発電機の入力側の動力伝達系に働く不自然な力を低減することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の車両用制御装置は、発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）を繰り返して発電機による発電を実施した場合、発電機におけるトルク変動を抑えて、入力側の動力伝達系に働く不自然な力を低減する車両用制御装置となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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にはクランク軸プーリとオルタネータプーリのトルクの状況を表す概念、図３にはエンジンのトルクと発電機のトルクの変動を表すタイミングチャート、図４にはタイミングベルトの伝達遅れの状況、図５にはエンジン回転数と遅延時間の状況、図６にはエンジン回転数に対する遅延時間設定のマップ、図７には発電制御の処理フローを示してある。
【００２８】
図１に基づいて本発明の発電制御を実行する車両用制御装置を説明する。
【００２９】
図１に示すように、多気筒型（例えば３気筒）のエンジン１の各気筒には吸気弁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。エンジン１の各気筒には、シリンダ内を上下動自在にピストン２６が設けられ、ピストン２６の上下動によりクランク軸が回転駆動される。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。
【００３０】
エンジン１のクランク軸の回転駆動により駆動される車両用発電機（オルタネータ）７が備えられている。エンジン１のクランク軸にはクランク軸プーリ３１が設けられ、オルタネータ７にはオルタネータプーリ３２が設けられている。クランク軸プーリ３１とオルタネータプーリ３２とにはタイミングベルト８が巻回され、エンジン１のクランク軸の出力がクランク軸プーリ３１からタイミングベルト８及びオルタネータプーリ３２を介してオルタネータ７に伝達されて発電が行われる。タイミングベルト８にはオートテンショナ３３によって所定の張力が与えられている。
【００３１】
オルタネータ７で発電された電力はバッテリ９に充電され、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１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。
【００３２】
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に発電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。
【００３３】
即ち、オルタネータ７のＧ端子１１に発電制御信号を入力（オン）することにより、コイルに電流が流されて発電負荷が発生し発電が開始される。発電制御信号が入力（オン）されている間、発電が作動（発電負荷が高負荷状態）され、発電量は、発電制御信号の駆動時間によって制御される。そして、発電制御信号がカット（オフ）されると発電の停止（発電負荷が低負荷状態）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。
【００３４】
一方、エンジン１にはクランク角信号検出手段としてのベーン型のクランク角センサ１５が設けられ、クランク角センサ１５により各気筒の所定のクランク位置でクランク角信号ＳＧＴが出力される。また、クランク角センサ１５はエンジン１の回転速度Ｎｅを検出可能としている。クランク角信号ＳＧＴは、圧縮上死点位置の信号であり、例えば、各気筒の７５°ＢＴＤＣ及び５°ＢＴＤＣのタイミングで出力される。
【００３５】
クランク角センサ１５の検出信号を始め、各種センサの検出信号や車速信号、負荷機器の使用状況である負荷信号、冷却水温センサ等の検出信号が電子制御ユニット（ＥＣＵ）１７に入力される。
【００３６】
そして、ＥＣＵ１７からは、発電制御信号がクランク角信号ＳＧＴに応じて周期的に繰り返し出力（オン）され（例えば、２２回／ｓｅｃ）、発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）とが繰り返されている。これにより必要発電量を確保しつつ目標の充電電圧が維持されるよう制御している。
【００３７】
ここで、オルタネータ７に作用するトルクについて、アイドリング運転時などのエンジン回転速度が一定の状態を例にとって説明する。
【００３８】
図２に示すように、クランク軸プーリ３１からのエンジントルクＴｑ（図中反時計回り方向）は、タイミングベルト８を介してオルタネータプーリ３２に入力トルクｔｑ（図中反時計回り方向）として伝達される（正方向のトルク）。エンジントルクＴｑは、エンジンの行程に応じて周期的に変動されるため、エンジンからオルタネータプーリ３２に作用する入力トルクｔｑも周期的に変動する（図３（ｂ）参照）。これに対し、オルタネータ７のＧ端子１１に発電を実施する発電制御信号が入力（オン）されると、オルタネータプーリ３２には入力トルクｔｑとは反対方向に作用する発電負荷に応じたトルクＧｔｑ（図中時計回り方向）が作用する（発電負荷による負方向のトルク）。発電負荷トルクＧｔｑは、発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）とが繰り返されることにより、周期的に変動する（図３（ｃ）中鎖線参照）。
【００３９】
オルタネータプーリ３２に働く入力トルクｔｑ（正方向のトルク）の最大値と、オルタネータプーリ３２に作用する発電負荷に応じた発電負荷トルクＧｔｑ（負方向のトルク）の最大値とをほぼ同じ時期に発生させる、いわゆる入力トルクｔｑの変動周期に対して発電負荷トルクＧｔｑの変動周期とを逆位相とすることで、正方向の入力トルクｔｑと負方向の発電負荷トルクＧｔｑとを相殺している。これによりオルタネータプーリ３２に作用するトルクの変動が抑制され、オルタネータプーリ３２等に働く不自然な力が抑制される。
【００４０】
このため、オルタネータ７が発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）を繰り返す発電時に、オルタネータプーリ３２に作用する入力トルクｔｑの変動周期に対して発電負荷トルクＧｔｑの変動周期が同位相にならないように、即ち、オルタネータプーリ３２に作用するトルクが相乗されてトルク変動が大きくならないように、オルタネータ７への発電制御信号（高負荷状態への切換え）の出力開始のタイミングが制御されている。
【００４１】
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、クランク角センサ１５で検出されたクランク角信号ＳＧＴの基準時期（例えば、信号の立ち上がり時期である７５°ＢＴＤＣ）に基づいて発電制御信号を出力（オン）する発電制御実行手段２２が備えられている。
【００４２】
また、クランク角信号ＳＧＴの基準時期に対してオルタネータ７の発電の作動もしくは、高負荷状態への切換えの出力（発電制御信号：オン）を所定時間遅らせる遅延制御手段２３が備えられ、出力を遅らせる所定時間（遅延時間）はエンジン１の回転速度に応じて補正され、補正される状況はマップ化されて記憶手段２４に記憶されている。遅延制御手段２３で設定された遅れ時間に対して、記憶手段２４に記憶された情報が送られ、エンジン１の回転速度に応じて所定時間（遅延時間）が補正され、基準時期に対して補正された所定時間（遅延時間）だけ遅延されて遅延制御手段２３からオルタネータ７のＧ端子１１に発電制御信号が周期的に出力される。
【００４３】
クランク角信号ＳＧＴの基準時期（例えば、信号の立ち上がり時期である７５°ＢＴＤＣ）に対して所定時間遅延させて発電制御信号を出力（オン）してオルタネータ７の発電負荷を高負荷状態に切換えて発電を作動させることで、エンジン１から入力されるオルタネータプーリ３２に作用する入力トルクｔｑの変動周期とオルタネータプーリ３２に作用する発電の作動（高負荷状態）と停止（低負荷状態）の繰り返しによる発電負荷に応じた発電負荷トルクＧｔｑの変動周期を逆位相となるようにずらすことができ、オルタネータプーリ３２に作用する入力トルクｔｑと発電負荷トルクＧｔｑを相殺してオルタネータプーリ３２に作用するトルク変動を低減することができる。
【００４４】
尚、上記実施形態例では、記憶手段２４に記憶されたマップに基づいて所定時間（遅延時間）を補正するようにしているが、エンジン１の回転速度に対応させた定数等を用い、所定時間を演算により補正することも可能である。
【００４５】
図３〜図６に基づいてエンジンからオルタネータへの入力トルクとオルタネータの発電負荷トルクの変動の状況及び所定時間（遅延時間）を遅延させる状況を具体的に説明する。
【００４６】
図３（ａ）にはエンジン１の各気筒の行程、図３（ｂ）にはクランク軸プーリ３１でのエンジントルクＴｑの変動の状況、図３（ｃ）にはオルタネータプーリ３２で作用するトルク（ｔｑ、Ｇｔｑ）の変動の状況、図３（ｄ）にはオルタネータプーリ３２で作用するトルク（ｔｑ、Ｇｔｑ）の合計トルクの変動の状況、図３（ｅ）にはクランク角信号ＳＧＴの状況、図３（ｆ）には発電制御信号のオン・オフの状況を示してある。
【００４７】
エンジン１（図１参照）は各気筒（＃１気筒、＃２気筒、＃３気筒）のピストン２６（図１参照）が上下動し、図３（ａ）に示すように、吸気行程、圧縮行程、爆発行程（燃焼行程）、排気行程の４行程が巡回的に実行されて、その間にクランク軸が２回転する。尚、図示例では＃１気筒、＃３気筒、＃２気筒の順番で行程が実行されていく。
【００４８】
クランク軸の回転によりクランク角センサ１５によりクランク位置が検出され、図３（ｅ）に示すように、クランク角信号ＳＧＴが出力される。例えば、各気筒の７５°ＢＴＤＣでクランク角信号ＳＧＴが立ち上がり、各気筒の５°ＢＴＤＣでクランク角信号ＳＧＴが立ち下がる波形とされ、立ち下がる直前が＃１気筒、＃３気筒、＃２気筒の順番の点火タイミングとされている。
【００４９】
このようなサイクルが実行されてクランク軸が回転すると、図３（ｂ）に実線で示すように、クランク軸プーリ３１でエンジントルクＴｑの変動が始まる。クランク軸プーリ３１でエンジントルクＴｑはタイミングベルト８を介してオルタネータプーリ３２に伝達され、オルタネータプーリ３２に入力トルクｔｑ（エンジントルクＴｑと同方向）が作用する。
【００５０】
クランク軸の動力はタイミングベルト８（図１参照）を介してオルタネータプーリ３２に伝達されるため、動力伝達に若干の遅れを生じる。この時の遅れは、オルタネータ７（図１参照）やポンプ類のレイアウト、オートテンショナ３３（図１参照）の設定に基づくタイミングベルト８（図１参照）の張力、エンジン１（図１参照）の回転速度Ｎｅにより変化する。即ち、図４に示すように、クランク軸でのトルク変化に対して、オルタネータプーリ３２でのトルク変化は時間ｔ１遅れて伝達されるようになっている。
【００５１】
このように、オルタネータプーリ３２には時間ｔ１遅れてクランク軸の動力が伝達されるため、図３（ｃ）に実線で示すように、オルタネータプーリ３２で作用するクランク軸から伝達される入力トルクｔｑはエンジントルクＴｑ（図３（ｂ）参照）に対して時間ｔ１遅れて変動が開始する。即ち時間ｔ１遅れた変動周期となる。
【００５２】
一方、オルタネータ７（図１参照）のＧ端子１１（図１参照）には発電制御信号が送られ、発電制御信号のオン・オフで高負荷での発電（発電の作動）と低負荷での発電（発電の停止）とが切り換えられて目標の充電電圧が維持されるよう制御される。即ち、図３（ｆ）に実線で示すように、発電制御信号の出力開始（オン）のタイミング（低負荷から高負荷への切換タイミング）はクランク角信号ＳＧＴの基準時期である、立ち上がり時期の７５°ＢＴＤＣに対して、遅延時間Ｔだけ遅らせるように遅延制御手段２３（図１参照）で設定されている。
【００５３】
即ち、オルタネータプーリ３２における発電負荷の変動周期が、図３（ｃ）の二点鎖線で示すクランク角信号ＳＧＴの基準時期に同期して発電制御信号のタイミングを設定した場合の変動周期に対して、図３（ｃ）の鎖線で示すように遅延時間Ｔだけ遅れた周期となるよう制御される。
【００５４】
このとき、オルタネータプーリ３２で作用する入力トルクｔｑ（図３（ｃ）中実線参照）が最大（正方向）となる時期と発電負荷トルクＧｔｑが最大（負方向）となる時期とがほぼ同じとなる。いわゆる入力トルクｔｑの変動周期と発電負荷トルクＧｔｑの変動周期とが逆位相とされる。
【００５５】
遅延時間Ｔの設定について説明する。
【００５６】
遅延時間Ｔを設定しないで、図３（ｅ）に示したクランク角信号ＳＧＴに同期させて発電制御信号の出力開始（オン）のタイミングを設定した場合（図３（ｆ）の二点差線参照）、即ち、低負荷状態（発電の停止）から高負荷状態（発電の作動）への切換えをクランク角信号ＳＧＴの立ち上がりと同時に行った場合、図３（ｃ）に二点差線で示すように、クランク角信号ＳＧＴの立ち上がりと同時に発電負荷に応じた発電負荷トルクＧｔｑがオルタネータプーリ３２（図１参照）に入力トルクｔｑとは逆方向（負方向）に作用する。
【００５７】
これにより、図３（ｃ）に実線及び二点差線で示すように、オルタネータプーリ３２（図１参照）に作用する発電負荷トルクＧｔｑが最小（正方向）となる時期と入力トルクｔｑが最大（正方向）となる時期とが、ほぼ一致する状態となっている。即ち、発電負荷トルクＧｔｑの変動周期が同位相になり、オルタネータプーリ３２（図１参照）に作用する発電負荷トルクＧｔｑと入力トルクｔｑが相乗される状態になっている。
【００５８】
オルタネータプーリ３２（図１参照）に作用する発電負荷トルクＧｔｑの力と入力トルクｔｑの力が相乗されると、オルタネータプーリ３２に作用する合計トルクの変動周期の波形の振幅が大きくなる。ここでは、発電負荷トルクＧｔｑは、０か負方向にのみ作用するので、負方向に大きくなる傾向となる。つまりオルタネータプーリ３２に作用するトルクの最大値と最小値との差が大きくなり、オルタネータプーリ３２でのトルク変動が大きくなる。
【００５９】
従って、オルタネータプーリ３２への入力側の動力伝達系に不自然な力が働き、オルタネータプーリ３２（図１参照）でのタイミングベルト８（図１参照）の摩耗が発生しやすくなることが考えられると共に、タイミングベルト８（図１参照）に滑りが生じて鳴きが発生することが考えられる。また、オートテンショナ３３（図１参照）へのタイミングベルト８（図１参照）からの負荷が過大になり、オートテンショナ３３（図１参照）にダンピング劣化が生じることが考えられる。
【００６０】
このため、本実施例では、図３（ｆ）に実線で示すように、発電制御信号の出力開始（オン）のタイミング（低負荷状態から高負荷状態への切換タイミング）がクランク角信号ＳＧＴの立ち上がり時期の７５°ＢＴＤＣに対して、遅延時間Ｔだけ遅らせて制御されるよう設定されている。
【００６１】
遅延時間Ｔは、クランク角信号ＳＧＴの立ち上がり時期の７５°ＢＴＤＣに同期させてオルタネータ７の高負荷状態への切換え（発電の作動）を実行させた場合の発電負荷トルクＧｔｑの変動周期（図３（ｃ）中二点差線参照）と、入力トルクｔｑが最大（正方向）となる時期に合わせて発電負荷トルクＧｔｑが最大（負方向）となるようにオルタネータ７の高負荷状態への切換え（発電の停止）を実行させた場合の発電負荷Ｇｔｑの変動周期（図３（ｃ）中破線参照）とのずれの時間である。即ち、クランク角信号ＳＧＴに同期させた場合の発電負荷トルクＧｔｑの変動周期（図３（ｃ）中二点差線参照）における最大値と、入力トルクｔｑの変動周期（図３中実線参照）における最大値との差分の時間が遅延時間Ｔとなる。
【００６２】
また、遅延時間Ｔは、詳細には、クランク軸でのエンジントルクＴｑに対してオルタネータプーリ３２（図１参照）に伝達される入力トルクｔｑの遅れ時間である時間ｔ１（図３（ｂ）参照）と、時間ｔ１遅れてオルタネータ７の高負荷状態への切換えが実行されると仮定した際のオルタネータプーリ３２（図１参照）に作用する発電負荷トルクＧｔｑの変動周期（図３（ｃ）中一点差線参照）での発電負荷トルクＧｔｑの最大値（負方向）と入力トルクｔｑの変動周期（図３（ｃ）中実線参照）での入力トルクｔｑの最大値（正方向）との差（ずれ）の時間ｔ２との合計時間になっている。
【００６３】
つまり、クランク軸におけるエンジントルクＴｑ（図３（ｂ）参照）に対してオルタネータプーリ３２に作用する入力トルクｔｑ（図３（ｃ）中実線参照）は時間ｔ１だけ遅れているので、発電制御信号の出力開始のタイミングをクランク角信号ＳＧＴと同期させた場合の発電負荷トルクＧｔｑの変動（図３（ｃ）中二点鎖線参照）に対して、時間ｔ１だけ遅らせたと仮定する。この時、オルタネータプーリ３２での発電負荷トルクＧｔｑの変動周期は、図３（ｃ）に一点鎖線で示すような、オルタネータプーリ３２（図１参照）に作用する発電負荷トルクＧｔｑの変動周期となる。この状態では、オルタネータプーリ３２（図１参照）に作用する発電負荷トルクＧｔｑの最大値（負方向）に対して入力トルクｔｑの最大値（正方向）の時期がずれているので、その分の差分のずれ時間である時間ｔ２を時間ｔ１に加味して遅延時間Ｔが設定されている。
【００６４】
上記のように、クランク角信号ＳＧＴと同期させた場合の発電負荷トルクＧｔｑの変動周期（図３（ｃ）中二点差線参照）を基準として、オルタネータプーリ３２（図１参照）に伝わる入力トルクｔｑの変動周期の最大値と発電負荷トルクＧｔｑの変動周期の最大値との差分の時間を遅延時間Ｔとしているので、エンジン１（図１参照）からの入力トルクｔｑの変動周期と発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）の繰り返しによる発電負荷トルクＧｔｑの変動周期とを簡単な制御によって的確にずらしてオルタネータ７（図１参照）のオルタネータプーリ３２に作用するトルクの変動を確実に低減することができる。
【００６５】
この結果、図３（ｃ）に破線で示すように、オルタネータプーリ３２（図１参照）に働く発電負荷トルクＧｔｑの変動周期が、正側と負側で入力トルクｔｑの変動周期と逆位相にされる。これにより、オルタネータプーリ３２（図１参照）に作用する発電負荷トルクＧｔｑと入力トルクｔｑが相殺され、図３（ｄ）に実線で示すように、オルタネータプーリ３２（図１参照）に作用する発電負荷トルクＧｔｑと入力トルクｔｑの合計の変動が小さい変動となる。
【００６６】
従って、発電制御信号のオン・オフを繰り返して実施した場合、即ち、オルタネータ７（図１参照）を高負荷状態（発電の作動）と低負荷状態（発電の停止）とに周期的に切換えて制御した場合において、オルタネータプーリ３２（図１参照）に働くトルク変動を抑制し、タイミングベルト８（図１参照）の摩耗や鳴きが生じる虞が大幅に低減される。また、オートテンショナ３３（図１参照）のダンピング劣化の虞も大幅に低減することができる。
【００６７】
ところで、エンジン１（図１参照）のアイドリング運転における回転速度Ｎｅは、エアコンの使用時や暖気状態により変化する。図５（ａ）にはエンジン１（図１参照）の回転速度Ｎｅが遅い場合のトルク変動の経時変化、図５（ｂ）にはエンジン１（図１参照）の回転速度Ｎｅが速い場合のトルク変動の経時変化を示してある。
【００６８】
図５（ａ）（ｂ）に示すように、エンジン１（図１参照）の回転速度Ｎｅが速くなるとクランク角信号ＳＧＴの周期が短くなるので、オルタネータプーリ３２（図１参照）に伝達される入力トルクｔｑの変動周期も短くなる。また、オルタネータプーリ３２（図１参照）に作用する発電負荷もクランク角信号ＳＧＴの周期を基準としているため、発電負荷トルクＧｔｑの変動周期も短くなる。このため、オルタネータプーリ３２（図１参照）に伝達される入力トルクｔｑの変動周期が短くなるにつれて、遅延時間Ｔを遅延時間Ｔ１からＴ２（Ｔ１＞Ｔ２）に短くする必要がある。即ち、エンジン１の回転速度Ｎｅに応じて遅延時間Ｔを可変させる必要がある。
【００６９】
遅延時間Ｔをエンジン１（図１参照）の回転速度Ｎｅに応じて変化させるため、図６に示すように、回転速度Ｎｅが速くなるに応じて遅延時間Ｔが短くなるようにする補正係数のマップが設定されている。即ち、回転速度Ｎｅが速くなるに応じて小さくなる（遅延時間がＴ１からＴ２に短くなる）補正係数が設定されている。図６に示したマップは、記憶手段２４（図１参照）に記憶され、エンジン１（図１参照）の回転速度Ｎｅに応じた補正係数が遅延制御手段２３（図１参照）に送られる。
【００７０】
上述した実施形態例では、図７に示すように、ステップＳ１でクランク角信号が検出され、ステップＳ２でエンジン１の回転速度Ｎｅが検出される。次に、ステップＳ３で回転速度Ｎｅに基づいた補正係数がマップ（図６参照）から読み取られ、ステップＳ４で遅延時間が決定される。エンジン１の回転速度Ｎｅに応じて遅延時間Ｔが決定されると、ステップＳ５でクランク角信号ＳＧＴに対して発電制御信号の出力（高負荷状態への切換え）を遅延時間Ｔ遅らせる。
【００７１】
このようにして、クランク角信号ＳＧＴに対して遅延時間Ｔを持たせて発電制御信号を入力し、オルタネータ７の発電の作動（高負荷状態）を開始することで、オルタネータプーリ３２（図１参照）に伝わる入力トルクｔｑが最大となる（正方向）時期に合わせて発電負荷による発電負荷トルクＧｔｑが最大となる（負方向）ように、オルタネータプーリ３２（図１参照）のトルク変動を制御することができる。このため、オルタネータプーリ３２（図１参照）に不自然なトルク変動が生じることがなく、タイミングベルト８（図１参照）に摩耗や鳴きが生じる虞が大幅に低減され、オートテンショナ３３（図１参照）のダンピング劣化の虞も大幅に低減される。
【００７２】
尚、上述した実施形態例では、タイミングベルト８による伝達遅れの時間ｔ１と、伝達遅れ時間ｔ１を加味して発電の作動を実施したと仮定した際のオルタネータプーリ３２に作用する発電負荷トルクＧｔｑの最大値（負方向）と入力トルクｔｑの最大値（正方向）とのずれの時間ｔ２とを合計した時間を遅延時間Ｔとして設定したが、要は、オルタネータプーリ３２（図１参照）におけるトルク変動を抑制するために、オルタネータプーリ３２に伝達される入力トルクｔｑの変動周期と発電負荷による発電負荷トルクＧｔｑの変動周期とをずらして逆位相とすることができる時間であれば、遅延時間Ｔを設定するパラメータは限定されない。例えば、タイミングベルト８による伝達遅れの時間ｔ１が全く生じないとした場合は、ずれの時間ｔ２がそのまま遅延時間Ｔとなるものであるし、また、タイミングベルト８による伝達遅れの時間ｔ１をそのまま遅延時間Ｔとすることも可能である。また、クランク角信号ＳＧＴの波形に対するずれ波形を形成する状態に発電制御信号の出力を実施することも可能である。
【００７３】
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。この場合、発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）とを繰り返す制御を実施した場合であっても、エンジン１からの入力トルクに対してモータジェネレータの動力伝達系に不自然な力が働くことをなくすことができる。
【００７４】
更に、上述した実施形態例では、アイドリング運転時における発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）とを周期的に繰り返す制御を実施した場合を例に挙げて説明したが、トルク変動が動力伝達系、特に、オルタネータプーリとタイミングベルトの関係に影響を与えやすい運転状態（例えば、一定の低速回転で走行している状態や低速回転からの過渡期、低速回転への過渡期等）に発電の作動（高負荷状態）と発電の停止（低負荷状態）とを周期的に繰り返す制御を実施する場合に適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
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の産業分野で利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【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】クランク軸プーリとオルタネータプーリのトルクの状況を表す概念図である。
【図３】エンジンのトルクと発電機のトルクの変動を表すタイミングチャートである。
【図４】タイミングベルトの伝達遅れの状況を表す概念図である。
【図５】エンジン回転数と遅延時間の状況説明図である。
【図６】エンジン回転数と遅延時間の状況を表すマップである。
【図７】発電制御の処理フローチャートである。
【符号の説明】
【００７７】
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  クランク角センサ
１７  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
２１  発電制御部
２２  発電実行手段
２３  遅延制御手段
２４  記憶手段
２６  ピストン
３１  クランク軸プーリ
３２  オルタネータプーリ
３３  オートテンショナ
【図１】
2008101470.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008101470.tif 000007
【図６】
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【図７】
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