(57)【要約】【課題】エンジンの燃料消費量を削減する。【解決手段】エンジンの回転数が通常アイドル回転数Ｎｒで、かつ発電機による発電電圧が低発電電圧である際に、バッテリ電圧が所定のしきい値Ｐ以下になると、発電機の発電電圧を低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を通常アイドル回転数Ｎｒから所定回転数Δｎ増加させる。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンにより駆動され発電を行うと共に、車載のバッテリあるいは車両の電気負荷に対して電力を供給する発電機と、
上記バッテリの電圧を検知するバッテリ電圧検知手段と、
上記発電機による発電電圧を通常発電電圧とこの通常発電電圧よりも低い低発電電圧とに切り換える発電機制御手段と、
上記エンジンのアイドル回転数を、通常アイドル回転数Ｎｒと、上記通常アイドル回転数Ｎｒよりも所定回転数大きい最大アイドル回転数Ｎｍａｘとの間で制御可能なアイドル回転数制御手段と、を有し、
上記エンジンの回転数が上記通常アイドル回転数Ｎｒで、かつ上記発電機による発電電圧が上記低発電電圧である際に、バッテリ電圧が所定のしきい値Ｐ以下になると、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Ｎｒから所定回転数Δｎ増加させることを特徴とする車両の発電制御装置。
【請求項２】
上記エンジンがアイドル運転状態で、かつ上記発電機による発電電圧が上記低発電電圧である際に、上記バッテリの電圧変化ΔＶＢが０以下となると、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Ｎｒから上記所定回転数Δｎ増加させることを特徴とする請求項１に記載の車両の発電制御装置。
【請求項３】
エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Ｎｒから上記所定回転数Δｎ増加させた後のバッテリ電圧が所定値Ｑ以下の場合には、バッテリ電圧が上記所定値Ｑよりも大きくなるまで、エンジン回転数を上記所定回転数Δｎづつ順次増加させていくことを特徴する請求項１または２に記載の車両の発電制御装置。
【請求項４】
バッテリ電圧が、上記所定値Ｑを上回った状態で所定時間経過した場合には、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Ｎｒにすることを特徴とする請求項３に記載の車両の発電制御装置。
【請求項５】
エンジン回転数が上記最大アイドル回転数Ｎｍａｘに達しても、バッテリ電圧が上記所定値Ｑ以下の場合には、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧から上記通常発電電圧に切り換えることを特徴とする請求項３または４に記載の車両の発電制御装置
【請求項６】
上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧から上記通常発電電圧に切り換えた後にバッテリ電圧が上記所定値Ｑ以上になると、上記発電機の発電電圧を上記通常発電電圧から上記低発電電圧に切り換えることを特徴とする請求項５に記載の車両の発電制御装置。
【請求項７】
上記発電機の発電電圧を切り換える際、上記発電機の発電電圧の変化速度ΔＶｄが所定値以下となるよう制御され、上記発電機の発電電圧は、低発電電圧と通常発電電圧との間で徐々に変化するよう制御されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両の発電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の発電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
実用新案登録第２５７５７２８号公報には、オルタネータの発電をレギュレータにより制御される通常発電状態と、オルタネータの発電を停止または抑制する状態とに切り換えるオルタネータ制御装置において、バッテリ電圧が所定値を下回った状態が一定時間継続すると、オルタネータの発電動作をレギュレータに基づく通常発電とする技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術においては、バッテリ上がりを防止することができるものの、バッテリ電圧が所定値を下回った状態が一定時間継続することだけを判断基準としているため、オルタネータの発電可能量以上の負荷要求があった場合、オルタネータの発電は通常発電状態になり、オルタネータの駆動トルクが増加して、燃料消費量を効果的に削減することができないという問題がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明の車両の発電制御装置は、エンジンの回転数が通常アイドル回転数Ｎｒで、かつ発電機による発電電圧が低発電電圧である際に、バッテリ電圧が所定のしきい値Ｐ以下になると、発電機の発電電圧を低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を通常アイドル回転数Ｎｒから所定回転数Δｎ増加させることを特徴としている。
【０００５】
【発明の効果】
本発明によれば、発電機の発電電圧を極力低発電電圧に維持することにより、発電機の駆動トルクを最小限にすることができ、エンジンの燃料消費量を効果的に削減することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００７】
図１は、本発明に係る車両の発電制御装置のシステム構成を模式的に示す説明図である。
【０００８】
エンジン１には、クランクシャフト２と一体に回転するクランクプーリ３が配設されている。このクランクプーリ３と、発電機としてのオルタネータ４の回転軸に取り付けられたオルタネータプーリ５とには、ベルト６が巻き掛けられている。すなわちオルタネータ４とクランクシャフト２とは同期回転するよう構成されている。
【０００９】
オルタネータ４は、車載のバッテリ７の電圧をモニタリングしているＥＣＭ（エンジンコントロールモジュール）８からの指令により、その発電量が制御されていると共に、発電された電力は、バッテリ７に充電されるか、ヘッドランプ等の車両の電気負荷（ＬＯＡＤ）に対して供給される。
【００１０】
そして、ＥＣＭ８には、エンジン１の回転数を検出するエンジン回転数センサ９からの信号が入力されている。また、ＥＣＭ８は、車両の運転状態に応じて最適の燃料噴射が行われるように、車両の運転状態に応じて決定される燃料噴射指令値に基づいてエンジン１の運転制御を行っている。
【００１１】
また、このオルタネータ４は、ＥＣＭ８によって、その発電電圧が通常発電電圧とこの通常発電電圧よりも低い低発電電圧とに切り換え可能に制御されている。そして、エンジン１のアイドル回転数は、ＥＣＭ８によって、通常アイドル回転数Ｎｒと、通常アイドル回転数Ｎｒよりも所定回転数大きい最大アイドル回転数Ｎｍａｘとの間の範囲内で制御されている。また、オルタネータ４の発電電圧が低発電電圧のときに、車両負荷の増大等により、オルタネータ４の発電電流以上の負荷が生じた場合には、不足する電流分はバッテリ７から放電されることになり、バッテリ電圧が低下する。
【００１２】
図２は、上述した本実施例における車両の発電制御装置において、エンジン１がアイドル状態で、オルタネータ４の発電電圧が低発電電圧になっているときの制御の流れを示すフローチャートである。
【００１３】
ＥＣＭ８は低発電指令値を出力し、オルタネータ４の発電電圧が低発電電圧となるようオルタネータ４を制御している（ステップ１）。
【００１４】
ステップ２では、通常アイドル回転数におけるバッテリ電圧ＶＢ及びバッテリ７の電圧変化ΔＶＢを検知し、バッテリ電圧ＶＢが所定のしきい値Ｐ以下で、バッテリ７の電圧変化ΔＶＢが０以下である場合には、ステップ３に進む。すなわち、ステップ２では、バッテリ７が放電状態か否かを判定している。ここで、電圧変化ΔＶＢは、今回検出したのバッテリ電圧ＶＢから前回検出したバッテリ電圧ＶＢを減じたもので、負の値になる場合はバッテリ７が放電中であり、正の値になる場合はバッテリ７が充電中、０の場合はオルタネータ４の発電量と車両の電気負荷が要求する電力量とが平衡状態となりバッテリ７が充電も放電もしていない状態である。
【００１５】
ステップ３では、エンジン１のアイドル回転数を所定回転数Δｎ増加させる。
【００１６】
ステップ４では、現在のアイドル回転数が最大アイドル回転数Ｎｍａｘ以下であるかどうかを判定し、現在のアイドル回転数が最大アイドル回転数Ｎｍａｘより大きい場合にはステップ５に進む。
【００１７】
ステップ５では、ＥＣＭ８から通常発電指令値を出力し、オルタネータの発電電圧を低発電電圧から通常発電電圧に切り換える。このとき、オルタネータ４の発電電圧が低発電電圧から通常発電電圧に徐々に増加するよう制御される。
【００１８】
このように、バッテリ電圧ＶＢがしきい値Ｐ以下、かつバッテリ７の電圧変化ΔＶＢが０以下になった場合、オルタネータ４の発電電圧を低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を、通常アイドル回転数Ｎｒから所定回転数Δｎ上昇させる。そして、エンジン回転数が、通常アイドル回転数Ｎｒから所定回転数Δｎ上昇後のバッテリ電圧ＶＢを再度検出し、バッテリ電圧がしきい値Ｐ以下、かつバッテリ７の電圧変化ΔＶＢが０以下、の条件が成立する限り、エンジン回転数を通常アイドル回転数Ｎｒから所定回転数Δｎづつステップ的に上昇させる。
【００１９】
また、バッテリ電圧ＶＢがしきい値Ｐよりも大きい所定値Ｑを上回った状態で所定時間経過した場合、アイドル回転数を通常アイドル回転数Ｎｒまで下げる。
【００２０】
エンジン回転数を最大アイドル回転数Ｎｍａｘまで上昇させたにも関わらず、バッテリ電圧ＶＢがしきい値Ｐ以下、かつバッテリ７の電圧変化ΔＶＢが０以下、の条件が成立する場合には、オルタネータ４の発電電圧を低発電電圧から通常発電電圧に切り換える。尚、オルタネータ４の発電電圧を通常発電電圧に切り換え後、バッテリ電圧ＶＢが所定値Ｑを上回った状態で所定時間経過した場合には、オルタネータ４の発電電圧を通常発電電圧から低発電電圧に切り換える。
【００２１】
図３及び図４は、上述した本実施例における発電制御装置のタイミングチャートを示している。
【００２２】
まず、図３について説明する。エンジン回転数が通常アイドル回転数Ｎｒで、オルタネータ４の発電電圧が低発電電圧（低発電電圧指令値出力中）の時に、車両負荷の増大等によりオルタネータ４の発電電流以上の負荷が生じると、不足する電流がバッテリ７から放電され（図３におけるタイミングＡ）バッテリ電圧ＶＢが低下する。
【００２３】
バッテリ電圧ＶＢが低下し、しきい値Ｐ以下で、かつバッテリ７の電圧変化ΔＶＢが０以下（図３におけるバッテリ電圧ＶＢの傾きが負）になると（図３におけるタイミングＢ）、オルタネータ４の発電電圧を低発電電圧に維持した状態で、バッテリ電圧ＶＢが所定値Ｑ以上になるまでエンジン回転数を通常アイドル回転数Ｎｒから所定回転数Δｎ（例えば、Δｎ＝２５ｒｐｍ）づつステップ的に増加させる。
【００２４】
そして、エンジン１のアイドル回転数を増加させることによってバッテリ電圧ＶＢが所定値Ｑ以上になると、そのときのアイドル回転数を所定時間Ｔ維持したのち、エンジン１の回転数を通常アイドル回転数Ｎｒに所定回転数Δｎづつステップ的に低下させる。
【００２５】
一方、図４は、エンジン１のアイドル回転数を最大アイドル回転数Ｎｍａｘまで増加させても、バッテリ電圧ＶＢが所定値Ｑ以上にならない場合を示している。この場合、エンジン回転数が最大アイドル回転数Ｎｍａｘの達した後に、オルタネータ４の発電電圧（発電指令値）を低発電電圧（低発電電圧指令値）から通常発電電圧（通常発電電圧指令値）に切り換える（図４におけるタイミングＣ）。このとき、オルタネータ４の発電電圧の変化速度ΔＶｄが所定値以下の一定値となるよう制御され、オルタネータ４の発電電圧は、低発電電圧から通常発電電圧に徐々に変化する。尚、変化速度ΔＶｄは、電源電圧変動による車両のランプ類等の明るさの変化及びワイパー等のアクチュエータ類の作動速度の変化が、乗員に対して違和感を与えないように設定されている。
【００２６】
そして、オルタネータ４の発電電圧を通常発電電圧に切り換えた後に、エンジン１の回転数を通常アイドル回転数Ｎｒに所定回転数Δｎづつステップ的に低下させる。
【００２７】
図５は、一般的なオルタネータの特性線図であり、オルタネータの発電電圧が１２Ｖ、１３Ｖ、１４Ｖのときの、最大出力とトルクをそれぞれ示している。尚、オルタネータとエンジンとの回転数比は、１：２．５とする。
【００２８】
エンジンがアイドル運転中において、図６に示すように、車両の電気負荷（ＬＯＡＤ）とバッテリへの充電に必要とする出力Ｌ１がオルタネータの発電指令値を１４Ｖで制御することでまかなわれている状態▲１▼（出力Ｌ１が１４Ｖ特性線より下側にある）ときに、バッテリ電圧ＶＢは見かけ上１４Ｖとなっている。
【００２９】
状態▲１▼の時に、新たに電気負荷（新ＬＯＡＤ）が付加され、オルタネータに要求される出力がＬ２となると、バッテリは放電することになり、オルタネータの特性は状態▲２▼に移る。このとき、オルタネータの制御を停止すると、バッテリが放電しつづけることになるので、アイドル回転数を予め設定された所定量増加させ状態▲３▼に移行させる。この状態▲３▼では、オルタネータは出力Ｌ２以上の出力を発生させることができるため、放電したバッテリに対して充電することが可能となる。
【００３０】
一方、上述した実施例のように、エンジンがアイドル運転中において、図７に示すように、オルタネータの発電指令値を１３Ｖで制御している際に（状態▲１▼′）、新たに電気負荷（新ＬＯＡＤ）が付加され、オルタネータに要求される出力がＬ２′となったとき（状態▲２▼′）に、オルタネータの発電電圧を１４Ｖにすることなくオルタネータの発電指令値を１３Ｖに維持（制御）し、オルタネータの出力がＬ２′となるまでアイドル回転数を増加させれば（状態▲１▼′から１３Ｖの特性線に沿って状態▲３▼′に移行）、最小限のアイドル回転数の増加で、新たな電気負荷と放電したバッテリに対する充電を行うことができる。
【００３１】
すなわち、極力発電制御を継続させることで、オルタネータの駆動トルクを最小限にすることができ、燃料消費量を効果的に削減することができると共に、車両の電気負荷に対するオルタネータの発電電圧変動を抑制することができ車両負荷の動作を安定させることができる。
【００３２】
上記実施例から把握し得る本発明の技術的思想について、その効果とともに列記する。
【００３３】
（１）エンジンにより駆動され発電を行うと共に、車載のバッテリあるいは車両の電気負荷に対して電力を供給する発電機と、上記バッテリの電圧を検知するバッテリ電圧検知手段と、上記発電機による発電電圧を通常発電電圧とこの通常発電電圧よりも低い低発電電圧とに切り換える発電機制御手段と、上記エンジンのアイドル回転数を、通常アイドル回転数Ｎｒと、上記通常アイドル回転数Ｎｒよりも所定回転数大きい最大アイドル回転数Ｎｍａｘとの間で制御可能なアイドル回転数制御手段と、を有し、上記エンジンの回転数が上記通常アイドル回転数Ｎｒで、かつ上記発電機による発電電圧が上記低発電電圧である際に、バッテリ電圧が所定のしきい値Ｐ以下になると、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Ｎｒから所定回転数Δｎ増加させる。このように、極力発電制御を継続させることで、オルタネータの駆動トルクを最小限にすることができ、燃料消費量を効果的に削減することができると共に、車両の電気負荷に対するオルタネータの発電電圧変動を抑制することができ車両負荷の動作を安定させることができる。
【００３４】
（２）　上記（１）に記載の構成において、上記エンジンがアイドル運転状態で、かつ上記発電機による発電電圧が上記低発電電圧である際に、上記バッテリの電圧変化ΔＶＢが０以下となると、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧に維持した状態で、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Ｎｒから上記所定回転数Δｎ増加させる。これによって、極力発電制御を継続させることで、オルタネータの駆動トルクを最小限にすることができ、燃料消費量を効果的に削減することができると共に、車両の電気負荷に対するオルタネータの発電電圧変動を抑制することができ車両負荷の動作を安定させることができる。
【００３５】
（３）　上記（１）または（２）に記載の構成において、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Ｎｒから上記所定回転数Δｎ増加させた後のバッテリ電圧が所定値Ｑ以下の場合には、バッテリ電圧が上記所定値Ｑよりも大きくなるまで、エンジン回転数を上記所定回転数Δｎづつ順次増加させていく。これによって、極力発電制御を継続させることで、オルタネータの駆動トルクを最小限にすることができ、燃料消費量を効果的に削減することができる。また、発電機の発電制御を行っていない既存システムと同様のロジックで制御することができ、エンジンコントロールモジュールのプログラム容量の増大を抑制できる。
【００３６】
（４）　上記（３）に記載の構成において、バッテリ電圧が、上記所定値Ｑを上回った状態で所定時間経過した場合には、エンジン回転数を上記通常アイドル回転数Ｎｒにする。これによって、極力発電制御を継続させることで、オルタネータの駆動トルクを最小限にすることができ、燃料消費量を効果的に削減することができる。また、発電機の発電制御を行っていない既存システムと同様のロジックで制御することができ、エンジンコントロールモジュールのプログラム容量の増大を抑制できる。
【００３７】
（５）　上記（３）または（４）に記載の構成において、エンジン回転数が上記最大アイドル回転数Ｎｍａｘに達しても、バッテリ電圧が上記所定値Ｑ以下の場合には、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧から上記通常発電電圧に切り換える。これによって、バッテリの過度の放電を抑制することができる。
【００３８】
（６）　上記（５）に記載の構成において、上記発電機の発電電圧を上記低発電電圧から上記通常発電電圧に切り換えた後にバッテリ電圧が上記所定値Ｑ以上になると、上記発電機の発電電圧を上記通常発電電圧から上記低発電電圧に切り換える。これによって、発電機の駆動トルクが小さくなり、燃料消費量を効果的に削減することができる。
【００３９】
（７）　上記（１）から（６）に記載の構成において、上記発電機の発電電圧を切り換える際、上記発電機の発電電圧の変化速度ΔＶｄが所定値以下となるよう制御され、上記発電機の発電電圧は、低発電電圧と通常発電電圧との間で徐々に変化するよう制御されている。車両の電装システムが作動している場合、例えば、ランプ類はその電源電圧変動により明るさが変化し、ワイパー等のアクチュエータ類の場合は、その作動速度が変化する。これによって、急激な電源電圧変動が抑制され、ランプ類の明るさ及びワイパー等の作動速度が急激に変化することがなく、乗員に違和感を与えてしまうことを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る車両の発電制御装置のシステム構成を模式的に示す説明図。
【図２】本発明の一実施形態における制御の流れを示すフローチャート。
【図３】本発明の一実施形態におけるタイミングチャート。
【図４】本発明の一実施形態におけるタイミングチャート。
【図５】オルタネータの特性線図。
【図６】従来のオルタネータの動作を模式的に示した説明図。
【図７】本発明の一実施形態におけるオルタネータの動作を模式的に示した説明図。
【符号の説明】
１…エンジン
４…オルタネータ（発電機）
８…ＥＣＭ（バッテリ電圧検知手段、発電機制御手段、アイドル回転数制御手段）
【図１】
2004068664.tif 000002
【図２】
2004068664.tif 000003
【図３】
2004068664.tif 000004
【図４】
2004068664.tif 000005
【図５】
2004068664.tif 000006
【図６】
2004068664.tif 000007
【図７】
2004068664.tif 000008