(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン動力によって駆動されるオルタネータの出力電圧値を所定の目標出力電圧値となるように制御するオルタネータ制御装置において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、エンジンの減速状態を検出する減速状態検出手段と、減速状態におけるエンジン回転数下降率が所定の下降基準値以下であるか否かを判定する減速変化率判定手段と、この減速変化率判定手段にてエンジン回転数下降率が下降基準値以下と判定されたときには前記オルタネータの目標出力電圧値を通常の目標出力電圧値よりも高い値に調整設定する目標電圧設定手段と、この調整設定された目標出力電圧値に応じて前記オルタネータへ電圧制御信号を出力する出力電圧調整手段とを備えたことを特徴とするオルタネータ制御装置。
【請求項２】
エンジン動力によって駆動されるオルタネータの出力電圧値を所定の目標出力電圧値となるように制御するオルタネータ制御装置において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、エンジンのアイドリング状態を検出するアイドリング状態検出手段と、アイドリング状態におけるエンジン回転数下降率が所定のアイドリング時下降基準値以上であるか否かを判定するアイドリング時判定手段と、このアイドリング時判定手段がエンジン回転数下降率がアイドリング時下降基準値以上と判定したときには前記オルタネータの目標出力電圧値を通常の目標出力電圧値よりも低い値に調整設定する目標電圧設定手段と、この調整設定された目標出力電圧値に応じて前記オルタネータへ電圧制御信号を出力する出力電圧調整手段と、を備えたことを特徴とするオルタネータ制御装置。
【請求項３】
前記目標電圧設定手段は、エンジン回転数下降率がアイドリング時下降基準値より小さくなってから所定時間経過するまで前記オルタネータの目標出力電圧値を通常の目標出力電圧値よりも低い値に設定することを特徴とする請求項２に記載のオルタネータ制御装置。
【請求項４】
エンジン動力によって駆動されるオルタネータの出力電圧値を所定の目標出力電圧値となるように制御するオルタネータ制御装置において、エンジン回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、エンジンの加速状態、エンジンの減速状態及びエンジンのアイドリング状態をそれぞれ検出するエンジン動作状態検出手段と、加速状態におけるエンジン回転数上昇率が所定の上昇基準値以上であるか否か、減速状態におけるエンジン回転数下降率が所定の下降基準値以下であるか否か及びアイドリング状態におけるエンジン回転数下降率が所定のアイドリング時下降基準値以上であるか否かをそれぞれ判定するエンジン動作状態判定手段と、このエンジン動作状態判定手段にてエンジン回転数上昇率が上昇基準値以上となってからその後上昇基準値より小さくなり所定時間が経過するまで前記オルタネータの目標出力電圧値を通常の目標出力電圧値よりも低い値に設定し、前記エンジン動作状態判定手段にてエンジン回転数下降率が下降基準値以上のときには前記オルタネータの目標出力電圧値を通常の目標出力電圧値よりも高い値に設定し、前記エンジン動作状態判定手段にてエンジン回転数下降率がアイドリング時下降基準値以上となってからその後下降基準値より小さくなり所定時間が経過するまで前記オルタネータの目標出力電圧値を通常の目標出力電圧値よりも低い値に調整設定する目標電圧設定手段と、この調整設定された目標出力電圧値に応じて前記オルタネータへ電圧制御信号を出力する出力電圧調整手段と、を備えたことを特徴とするオルタネータ制御装置。
【請求項５】
前記出力電圧調整手段は、前記オルタネータの目標出力電圧値を上昇させるときは緩やかに変化させ、下降させるときは前記上昇させるときよりも速やかに変化させることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のオルタネータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンの回転力を動力源として発電を行うオルタネータを制御するオルタネータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等の車両では、ライト、エアコンディショナー等の各種電装負荷に給電を行うべく、エンジンの回転力によって発電動作を行うオルタネータと、このオルタネータによって充電されるバッテリとを備えている。このオルタネータは、フィールドコイルが巻回されたロータがエンジンのクランク軸にベルト等によって連結されている。そして、フィールドコイルに流れた電流によって発生する磁界によりステータコイルに電流が生じ、これにより三相交流発電が行われる。発生した交流電圧は、整流されオルタネータに内蔵された電圧レギュレータによって所定の電圧に変換されて各種電装負荷及びバッテリに供給される。また、エンジン回転数が変化したり、電装負荷の使用量が変動したりすると、オルタネータが発電する電圧値が変化する。このため、内蔵したレギュレータによってフィールドコイルに流す励磁電流を制御することにより、オルタネータの出力電圧値を例えば１４．５Ｖ程度の値に調節している。
【０００３】
このように、オルタネータは、フィールドコイルを回転させる動力源をエンジンの回転力から得ている。従って、エンジン側から見ればオルタネータは負荷となっており、オルタネータの発電量に相当する分だけエンジン出力にロス、つまり駆動損失が生じる。
【０００４】
このため、従来より、オルタネータの発電量、つまりフィールドコイルに流す励磁電流をエンジン運転状態に応じて制御することにより、安定した十分な発電量を確保しつつ運転性能を改善しようとする提案が種々なされている。
【０００５】
例えば、特開昭６１−１２９４３３号公報に記載のものでは、スロットル開度が所定値よりも大きい場合やエンジン回転数が所定値よりも低い場合に、オルタネータの発電を完全に停止することにより、エンジン出力のロスを低減して加速性能やアイドリング時の安定性の向上を図っている。
【０００６】
また、例えば特開昭５８−１３１３４２号公報に記載のものでは、エンジン回転数が所定値よりも低くなった場合には、オルタネータの発電を停止または抑制することにより、アイドリング時の運転状態の安定化を図っている。
【０００７】
更に、例えば特開平５−６４４９８号公報に記載のものでは、スロットル開度と吸入空気量の変化に基づいて加速の状態を３段階に分け、各段階に適切な発電量を設定することにより、過度な発電抑制を防止しつつ加速性能の向上を図っている。
【０００８】
一方、例えば特開平２−１６３４３号公報等では、通常運転時にはオルタネータの発電を抑制し、減速時には摩擦熱に変換されるはずの運動エネルギを電気エネルギとして回生利用するようにした技術が開示されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特開昭６１−１２９４３３号公報、特開昭５８−１３１３４２号公報及び特開平５−６４４９８号公報に記載されているような従来技術では、スロットル開度やエンジン回転数を所定値と比較して発電抑制を行うものである。従って、エンジン動作状態が変化しても、その変化によるエンジン回転数等のパラメータが現実に所定値に達しない限り発電抑制が開始されない。このため、前記パラメータが所定値に達するまでの時間が無駄時間となり、制御の応答性が低くなり易いという問題がある。そして、応答性が低くなると、前記パラメータが所定値に達したときには、既にエンジンの動作状態が変化している可能性が高まるため、発電抑制による効果を十分に得ることができなくなる。特に、エンジン動作状態が加速、減速、アイドリングを頻繁に繰り返す都市走行では、応答性の低下を防ぎつつ発電抑制の制御を行う必要がある。
【００１０】
また、かかる発電抑制制御の応答性を改善すべく、所定値を低く設定しておくことも考えられる。所定値を予め低く設定しておけば、この所定値を低くした分だけ前記パラメータが当該所定値に達するまでの時間も短くなるため、発電抑制を速やかに開始して運転性を向上することができる。しかしながら、発電抑制の開始基準である所定値を低く設定すると、発電量が不足するおそれが生じる。
【００１１】
例えば、発電抑制を開始する所定値をアイドリング回転数よりも若干低い程度の値に設定したとすると、確かに、エンジン回転数が下降したときに速やかに所定値に達するため、発電によるロスを低減してアイドリングの安定性を高めることができる。しかし、その後、頻繁に発電抑制が実行されるため、発電量が不足してバッテリを十分に充電できなくなるおそれがある。特に、近年は、ユーザーが後付けで各種電気製品を車両に搭載する場合が多く、車内の電気消費量が標準装備の電装負荷を上回る傾向にあるため、十分な発電量を確保しておく必要がある。
【００１２】
本発明は、上記のような種々の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジンの運転状態に応じてオルタネータの発電量を最適化することにより、十分な発電量を確保しつつ駆動損失を低減して運転性を向上できるようにしたオルタネータ制御装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的達成のため、本発明の請求項１に係るオルタネータ制御装置は、
減速変化率判定手段が減速状態におけるエンジン回転数下降率が所定の下降基準値以下であるか否かを判定し、下降基準値以下であるときには目標電圧設定手段がオルタネータの目標出力電圧値を通常の目標出力電圧値よりも高い値に設定することを特徴としている。
【００１６】
これにより、減速時には、通常値よりも高い出力電圧によってバッテリを急速充電することができ、回生効率を高めることができる。減速時に十分な発電量を確保できることにより、通常運転時の発電量を小さくすることが可能となる。また、エンジン回転数が急激に低下する減速時では、エンジン回転数の極度の落ち込みが防止される。
【００１７】
さらに、請求項２に係るオルタネータ制御装置は、アイドリング時判定部がアイドリング状態におけるエンジン回転数下降率が所定のアイドリング時下降基準値以上になったと判定したときにはオルタネータの目標出力電圧値を通常の目標出力電圧値よりも低い値に設定することを特徴としている。
【００１８】
これにより、アイドリング時に例えばエアコンディショナー等の大きな電装負荷が作動した場合には、エンジン回転数の急激な低下に基づいて速やかにオルタネータの目標出力電圧値を低下させることができる。従って、電装負荷の作動によるエンジンストールの発生を防止してアイドリング時の安定性を高めることができる。
【００１９】
また、請求項４に係るオルタネータ制御装置は、それぞれ上述した加速状態での発電量抑制と、減速状態での発電量増大と、アイドリング時の発電量抑制とを有機的に結合させて実行している。即ち、請求項４に係るオルタネータ制御装置は、エンジン動作状態判定手段が加速状態におけるエンジン回転数上昇率が所定の上昇基準値以上であると判定したときはその後該判定が解消した後に所定時間が経過するまでオルタネータの目標出力電圧値を通常の目標出力電圧値よりも低い値に設定する。
【００２０】
また、前記エンジン動作状態判定手段が減速状態におけるエンジン回転数下降率が所定の下降基準値以下であると判定したときには前記オルタネータの目標出力電圧値を通常の目標出力電圧値よりも高い値に設定する。
【００２１】
更に、前記エンジン動作状態判定手段がアイドリング状態におけるエンジン回転数下降率が所定のアイドリング時下降基準値以上になったと判定したときには該判定が解消した後に所定時間が経過するまで前記オルタネータの目標出力電圧値を通常の目標出力電圧値よりも低い値に設定することを特徴としている。
【００２２】
これにより、加速状態における運転性向上、減速状態における急速充電及びアイドリング状態における安定性を得ることができる。また、減速状態での急速充電によってバッテリを十分に充電することが可能となるため、この請求項４における「オルタネータの通常の目標出力電圧値」を他の発明における目標出力電圧値よりも低く設定することができ、より一層駆動損失を低減して運転性を向上することができる。
【００２３】
また、請求項５に係るオルタネータ制御装置は、前記出力電圧調整手段が、前記オルタネータの目標出力電圧値を上昇させるときは緩やかに変化させ、前記オルタネータの目標出力電圧値を下降させるときは前記目標出力電圧値を上昇させるときよりも速やかに変化させるように調整する。これにより、エンジンに対するオルタネータ負荷が増大する方向では徐々に、オルタネータ負荷が減少する方向では速やかに変化させることができる。したがって、減速時に発電量を増大する場合に、トルクの急激な変化を防止して運転性を改善することができる。
【００２４】
なお、請求項３に係る発明では、所定制御領域からぬけた後の所定時間経過までオルタネータの目標出力電圧値を通常値よりも低く設定している。これにより、エンジン運転状態が安定化するまでエンジンの駆動損失を低減することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１には、オルタネータ制御装置の参考構成が示されている。
【００２６】
オルタネータ１０は、三相コイルとして形成されたステータコイル１２、エンジンのクランク軸によって回転駆動されるロータに巻回されたフィールドコイル１４、このフィールドコイル１４に並列に接続されたフライホイールダイオード１６、ステータコイル１２から生じる三相交流電流を直列電流に整流するために設けられた複数のダイオード１８、更に出力電圧の高周波ノイズを除去するためのコンデンサ２０を備えて構成されている。
【００２７】
また、オルタネータ１０には、バッテリ２２及び各種電装負荷２４に接続された出力端子１０Ａと、整流後のレギュレータ電圧をモニタするためのモニタ端子１０Ｂと、フィールドコイル１４への励磁電流を入力するための入力端子１０Ｃとを有している。そして、このオルタネータ１０は、図中に示すサイクル時間Ｔ内でのオン時間の比率を変化させることにより、つまり、いわゆるデューティ制御で励磁電流が制御されることにより、所定の目標出力電圧値の直流電圧を出力するようになっている。
【００２８】
オルタネータ１０の発電を制御する電気制御ユニット（以下、単に「ＥＣＵ」という）２６は、例えば図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等からマイクロコンピュータシステムとして構成されている。そして、このＥＣＵ２６には、エンジン回転数を検出するためのクランク角センサ２８、スロットルバルブのスロットル開度を検出するスロットルセンサ３０、吸気管内の吸入負圧を検出する吸入負圧センサ３２、及び吸入空気量を検出するエアフローメータ３４からの各検出信号が入力される。
【００２９】
ＥＣＵ２６は、内部機能として、上記各センサ２８〜３４からの検出信号に基づいてエンジンの運転状態を判定するエンジン動作状態判定手段としてのエンジン加速変化率判定部３６を有し、このエンジン動作状態判定部３６の判定結果に基づいてオルタネータ１０が出力すべき目標出力電圧値を設定する目標電圧設定部３８が設けられている。そして、出力電圧調整部４０は、この設定された目標出力電圧値を実現するためにモニタ端子１０Ｂの電圧値を監視しながらフィールドコイル１４に供給する励磁電流のデューティ比を自動制御する。
【００３０】
前記エンジン加速変化率判定部３６は、各センサ２８〜３４の検出信号に基づいてエンジンが加速状態にあるか否かを検出すると共に、エンジン加速状態におけるエンジン回転数上昇率が所定の上昇基準値以上であるか否か、即ち所定の制御領域に入ったか否かを判定する。
【００３１】
また、前記目標電圧設定部３８には、エンジン加速変化率判定部３６が所定の制御領域に入ったと判定したとき（基準値以上の加速変化率のとき）に設定すべき目標出力電圧値を記憶した電圧記憶部４２と、タイマ４４とが接続されている。ここで、前記電圧記憶部４２が記憶する目標出力電圧値は、通常の目標出力電圧値（例えば１４．５Ｖ）よりも低い値の電圧値ＶＬ（例えば１２．５Ｖ）となっている。なお、以下の説明では、通常の目標出力電圧値を通常電圧値といい、通常電圧値よりも低い目標出力電圧値を低電圧値という。
【００３２】
そして、この目標電圧設定部３８は、エンジン運転状態が前記所定の制御領域に入った場合には、低電圧値ＶＬを読み出して出力電圧調整部４０に出力する。ここで、この低電圧値ＶＬの出力は、エンジン運転状態が前記所定の領域に入った時点から開始され、エンジン運転状態が該所定の制御領域から外れた後も所定時間ｔ（例えば５秒程度）だけ続行される。
【００３３】
次に、図２のフローチャートを参照しつつ上記参考構成による発電制御、すなわち加速状態時制御について説明する。まず、ステップ（以下、「Ｓ」という）１０１では、スロットルセンサ３０が検出したスロットル開度θが、例えば５０度に設定された基準開度θＳよりも大きいか否かを判定する。ここで、この基準開度θＳは、高速走行時の定常走行におけるスロットル開度よりも大きくなるように設定されている。アクセルペダルが急激に踏み込まれてスロットル開度θが基準開度θＳを上回った場合は明らかに急加速状態が生じているので、Ｓ１０１では「ＹＥＳ」と判定されてＳ１０２に移り、タイマ４４がリセットされる。一方、スロットル開度θが基準開度θＳよりも小さい場合は、「ＮＯ」と判定されてＳ１０３にて、エンジン回転数の上昇率から加速状態の開始を判定する。
【００３４】
即ち、Ｓ１０２では、エンジン回転数の上昇率（ｄＮ／ｄｔ）が例えば１秒間あたり５００回転（５００ｒｐｍ／ｓｅｃ）に設定された所定の上昇基準値ＮＡよりも大きいか否かを判定することにより、所定の加速状態が開始されたか否かを判断する。エンジン回転数の値が小さい加速初期でも、エンジン回転数の変化率、すなわち単位時間あたりのエンジン回転数の上昇率が大きければ、所定の加速状態が開始されたと判断することができる。このエンジン回転数の上昇率が上昇基準値ＮＡよりも大きいとの判定の場合（ＹＥＳ）、Ｓ１０２にてタイマ４４をリセットする。一方、スロットル開度が基準開度θＳより小さく、かつ、エンジン回転数の上昇率が上昇基準値ＮＡよりも小さいときは、所定の加速状態が終了したか、あるいは開始されていない場合のため、Ｓ１０４にてタイマ４４のカウントを行う。
【００３５】
そして、Ｓ１０５では、タイマ４４をモニタすることにより、加速状態が終了してから設定された所定時間ｔ（例えば５秒間）が経過したか否かを判定する。所定時間ｔが経過しない間は「ＮＯ」と判定し、Ｓ１０６でオルタネータ１０の目標出力電圧値を低電圧値ＶＬに設定する。一方、所定時間ｔが経過したとき（ＹＥＳ）、Ｓ１０７でオルタネータ１０の目標出力電圧値を通常電圧値ＶＮに戻す。
【００３６】
図３は、この動作についてのタイムチャートを示しており、図示のように加速状態下でエンジン回転数の上昇率が上昇基準値ＮＡを上回っている間は、Ｓ１０２でタイマ４４がリセットされタイムカウントが行われないため、オルタネータ１０は低電圧値ＶＬで発電を行う。そして、エンジン回転数の上昇率が上昇基準値ＮＡより低下しても、所定時間ｔが経過するまでは、オルタネータ１０は低電圧値ＶＬで発電を行い、所定時間ｔの経過後に通常電圧値ＶＮに復帰する。
【００３７】
このように構成される参考例によれば、以下の効果を奏する。第１に、加速状態においてエンジン回転数上昇率が上昇基準値ＮＡ以上になったときに速やかに発電量を抑制して駆動損失を低減することができ、加速性を良好に保つことができる。特に、エンジン回転数の上昇率に基づいて発電量抑制を実行できるため、初期トルクが大きくなる発進時にも適用され、この場合も発電量を確実に抑制して駆動損失を低減することができ、安定した始動性能を得ることができる。
【００３８】
第２に、定常走行時等のエンジン回転数変化率が急変しない領域では、オルタネータ１０の発電量抑制制御が解除されるため、過度な発電抑制を防止することができ、オルタネータ１０によって各種電装負荷２４やバッテリ２２に十分な給電を行うことができる。
【００３９】
第３に、エンジン回転数上昇率が上昇基準値ＮＡ以下になっても、所定時間ｔが経過するまではオルタネータ１０の発電を抑制することができるため、加速状態終了後にエンジン回転が安定化するまで駆動損失を低減して運転性を改善することができる。
【００４０】
次に、本発明の第１の実施の形態について説明する。なお、以下の各実施の形態において前記参考例と同様の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００４１】
図４は、本実施の形態に係るオルタネータ制御装置の構成図である。本実施の形態のＥＣＵ５０は、前記参考例で述べたＥＣＵ２６と同様に、エンジン運転状態判定手段としての減速変化率判定部５２と、出力電圧調整部４０と、目標電圧設定部５４と、電圧記憶部５６とを備えている。図１の参考例の形態に比べるとタイマ４４が省略されているほかに、以下の特徴点を備えている。
【００４２】
まず、減速変化率判定部５２は、エンジン減速状態おけるエンジン回転数の下降率が所定の下降基準値ＮＢ以下になったか否か、即ち、例えばエンジンブレーキのように、比較的緩やかなブレーキング状態が開始されたか否かを判定するようになっている。次に、電圧記憶部５６には、通常電圧値ＶＮよりも高い値の目標出力電圧値ＶＨ（以下、これを「高電圧値」という）が記憶されている。そして、目標電圧設定部５４は、減速変化率判定部５２が緩やかな減速状態の開始を検出すると、電圧記憶部５６から高電圧値ＶＨを読み出し、この高電圧値ＶＨをオルタネータ１０の目標出力電圧値として設定するようになっている。
【００４３】
次に、図５のフローチャートを参照しつつ本実施の形態による発電制御について説明する。まず、Ｓ１１１では、減速状態であるか否かが判定される。この判定は、スロットル開度、吸入空気量、吸入管圧力、基本燃料噴射量等に基づいて行う。例えばそれらが所定値以下のときに減速状態（ＹＦＳ）と判定する。従って、加速時や定常走行時には、Ｓ１１１は「ＮＯ」と判定し、Ｓ１１２ではオルタネータ１０の目標出力電圧値を通常電圧値ＶＮに設定する。
【００４４】
一方、減速時にはＳ１１１では「ＹＥＳ」と判定され、Ｓ１１３に移る。Ｓ１１３では、減速状態におけるエンジン回転数の変化率、即ちエンジン回転数の減少率が、例えば１秒間あたり２００回転（２００ｒｐｍ／ｓｅｃ）に設定された所定の下降基準値ＮＢよりも大きいか否かを判定する。
【００４５】
エンジン回転数の減少率が下降基準値ＮＢよりも大きいとき（ＹＥＳ）は、エンジンブレーキを使用していない場合である。この場合、エンジンに余分な負荷を加えてエンジン回転数が落ち込むことのないように、Ｓ１１２でオルタネータ１０の目標出力電圧値を通常電圧値ＶＮに設定する。また、エンジンブレーキのように緩やかなブレーキングが開始された場合には、一般にエンジン回転数の減少率が下降基準値ＮＢ以下（緩やか）になる（ＮＯ）ため、Ｓ１１４では、オルタネータ１０の目標出力電圧値を例えば１４．８Ｖの高電圧値ＶＨに設定する。ここで、この高電圧値ＶＨは、バッテリ２２が劣化しない程度の値として定められるものである。
【００４６】
従って、この発電制御では、図６のタイムチャートに示すように、エンジンブレーキのような緩やかな減速状態の開始直後（｜ｄＮ／ｄｔ｜＞ＮＢがＮＯと判定された直後）に、オルタネータ１０の目標出力電圧値が通常電圧値ＶＮよりも高い高電圧値ＶＨに設定される。これにより、エンジンブレーキの効果が上がるとともにこの高電圧値ＶＨによってバッテリ２２は急速充電される。そして、この緩やかな減速状態の終了と同時に、オルタネータ１０の目標出力電圧値は通常電圧値ＶＮに復帰する。
【００４７】
このように構成される本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。第１に、主としてエンジンブレーキのような緩やかな減速時には、通常電圧値ＶＮよりも高い高電圧値ＶＨによってバッテリ２２を急速充電することができ、エンジンブレーキ効果と回生効率を同時に高めることができる。従って、減速時に十分な発電量を確保できることにより、通常運転時の発電量を小さく、即ち通常電圧値ＶＮの値を一層低く設定することが可能となる。
【００４８】
第２に、エンジン回転数が急激に低下する減速時では、発電量増大制御を行わないため、エンジン回転数の極度の落ち込みを防止できる。
【００４９】
第３に、急速充電によってバッテリ２２が劣化しない程度に高電圧値ＶＨの値を定め、減速状態終了と同時に通常電圧値ＶＮに戻す構成のため、バッテリ２２の寿命低下を招くことなく、エンジンブレーキにより失われる運動エネルギを有効に回生することができる。
【００５０】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図７は、本実施の形態に係るオルタネータ制御装置の構成図であって、本実施の形態のＥＣＵ６０は、前記参考例の形態のＥＣＵ２６と同様に、出力電圧調整部４０と、エンジン運転状態判定手段としてのアイドリング時判定部６２と、目標電圧設定部６４と、タイマ４４と、電圧記憶部４２とを備えている。ここで、アイドリング時判定部６２は、アイドリング状態下でエンジン回転数の下降率が所定のアイドリング時下降基準値ＮＩ以上に低下したか否かを判定し、目標電圧設定部６４は、アイドリング時にエンジン回転数が急激に低下した場合には、電圧記憶部４２から低電圧値ＶＬを読み込んで、出力電圧可変部４０に指示するようになっている。
【００５１】
次に、図８のフローチャートに基づいて本実施の形態による発電制御について説明する。まず、Ｓ１２１では、エンジン回転数等の検出信号に基づいてアイドリング状態であるか否かを監視している。そして、エンジン運転状態がアイドリング状態に入った場合（ＹＥＳ）、Ｓ１２２に移り、アイドリング状態下におけるエンジン回転数の下降率が設定された所定のアイドリング時下降基準値ＮＩ（例えば１秒間に５００回転）よりも大きいか否か、すなわちアイドリング状態下でエンジン回転数が急激に減少を開始したか否かを判定する。例えば、アイドリング時にエアコンディショナー等の大きな電装負荷２４を作動させると、これによってエンジン回転数が急激に低下する。ここで、Ｓ１２２では「ＹＥＳ」と判定されＳ１２３にてタイマ４４がリセットされる。一方、Ｓ１２２でエンジン回転数に前記基準値ＮＩ以上の変動がないと判定された場合（ＮＯ）は、Ｓ１２４にてタイマ４４のカウントを行う。
【００５２】
そして、Ｓ１２５では、例えば５秒間に設定された所定時間ｔが経過したか否かを判定する。所定時間ｔが経過しない間「ＮＯ」と判定され、Ｓ１２６でオルタネータ１０の目標出力電圧値を低電圧値ＶＬに設定される。所定時間ｔが経過した後（ＹＥＳ）は、Ｓ１２７にてオルタネータ１０の目標出力電圧値が通常電圧値ＶＮに設定される。
【００５３】
従って、この発電制御によれば、図９のタイムチャートに示すように、アイドリング状態においてエアコンディショナー等の電装負荷２４が作動し、エンジン回転数が急激に低下すると、このエンジン回転数の急変はエンジン回転数の下降率によって検出される。これにより、エンジン回転の急激な低下直後に、オルタネータ１０の目標出力電圧値は低電圧値ＶＬに設定されて駆動損失が低減する。そして、エンジン回転数の急激な低下が終了した後も、所定時間ｔだけオルタネータ１０の目標出力電圧値は低電圧値ＶＬに設定される。
【００５４】
なお、図９に示されるように電装負荷２４の作動後に、本実施の形態による駆動損失の低減とアイドルスピードコントロールバルブの開弁とにより、エンジン回転数は設定アイドリング回転数に戻る。
【００５５】
このように構成される本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。第１に、アイドリング時に例えばエアコンディショナー等の大きな電装負荷２４が作動したような場合におけるエンジンストールの発生を防止してアイドリング時の安定性を高めることができる。
【００５６】
第２に、エンジン回転数の急激な低下が解消した場合でも、所定時間ｔだけオルタネータ１０の目標出力電圧値を低電圧値ＶＬに維持するため、エンジン回転が落ち着くまでの間、アイドリング状態を安定化することができる。
【００５７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１０は、本実施の形態によるオルタネータ制御装置の構成図であって、本実施の形態によるＥＣＵ７０は、前記第１の実施の形態（図１）によるＥＣＵ２６と同一の基本構造を有しており、特徴的構成は出力電圧調整部７２に電圧変化率設定部７４が接続されていることである。
【００５８】
エンジン運転状態に基づくオルタネータ１０の発電制御は、図２に示す参考例の発電制御と同一であるから、その説明を省略し、本実施の形態に特有の電圧変化率制御について説明する。
【００５９】
図１１は、本実施の形態においてオルタネータ１０の目標出力電圧値を変化させる場合に実行される電圧変化率制御のフローチャートである。Ｓ１３１では、モニタ端子１０Ｂから読み込んだ実際のレギュレータ電圧値（以下、実電圧値という）Ｖと目標電圧設定部３８によって設定された目標出力電圧値ＶＳとの偏差が所定の電圧差ΔＶ以内に収まっているか否かを判定する。なお、本実施の形態では、目標出力電圧値ＶＳとは低電圧値ＶＬである。しかし、図１１に示す電圧変化率制御は、他の実施の形態にも広く適用できるため、一般化して「ＶＳ」と示している。
【００６０】
実電圧値Ｖと目標出力電圧値ＶＳとの偏差が所定の電圧差ΔＶ内に収まっているとき（ＹＥＳ）は、実電圧値Ｖが適切であるのでリターンする。一方、実電圧値Ｖと目標出力電圧値ＶＳとの偏差がΔＶよりも大きい場合（ＮＯ）は、Ｓ１３２に移る。
【００６１】
Ｓ１３２では、目標出力電圧値ＶＳが実電圧値Ｖよりも大きいか否かを判定する。目標出力電圧値ＶＳの方が実電圧値Ｖよりも大きい場合（ＹＥＳ）は、実電圧値Ｖを上昇させる必要がある。このため、Ｓ１３３にてフィールドコイル１４へのデューティ比ＤＡＬＴをプログラムサイクル毎に所定量αずつ増大させる。
【００６２】
Ｓ１３２で目標出力電圧値ＶＳが実電圧値Ｖよりも大きいと判定された場合（ＮＯ）は、逆に実電圧値Ｖを低下させる必要がある。そこで、Ｓ１３４では、デューティＤＡＬＴをプログラムサイクル毎に所定量βずつ低下させる。
【００６３】
ここで、実電圧値Ｖを上昇させるときの増加所定量αは、実電圧値Ｖを低下させるときの減少所定量βよりも小さくなるように設定される。一例を挙げると、増加所定量αは１秒間に０．２Ｖの変化となるように設定され（α＝０．２Ｖ／ｓｅｃ）、減少所定量βは１秒間に１Ｖの変化となるように設定される（β＝１Ｖ／ｓｅｃ）。
【００６４】
従って、本実施の形態によれば、図１２のタイムチャートに示したように、オルタネータ１０の出力電圧値を低下させるときは、より速やかに減少させ、オルタネータ１０の出力電圧値（実電圧値Ｖ）を上昇させるときは、徐々に増大させている。
【００６５】
従って、この出力増大によるトルクや回転数の減少を防止してショックが低減される。
【００６６】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図１３は、本実施の形態に係るオルタネータ制御装置の構成図であって、本実施の形態によるＥＣＵ８０は、エンジン動作状態が所定の発電制御領域にあるか否かを判定するエンジン動作状態判定部８２、このエンジン動作状態判定部８２の判定結果に基づいてオルタネータ１０の目標出力電圧値を設定する目標電圧設定部８４、この目標電圧設定部８４から指示された目標出力電圧値を実現するべく、所定のデューティ比でフィールドコイル１４への励磁電流を制御する出力電圧調整部８６、低電圧値ＶＬ及び高電圧値ＶＨを記憶した電圧記憶部８８、出力電圧可変部８６による電圧調整を所定の変化率で実行させるための電圧変化率設定部９０、及びタイマ４４を備えている。
【００６７】
そして、前記エンジン動作状態判定部８２は、エンジン運転状態が以下の各制御領域にあるか否かを判定する。即ち、参考例の形態で述べたように、加速状態下でエンジン回転数下降率が上昇基準値以上であるか否か（加速時発電抑制領域であるか否か）を判定する。また、第１の実施の形態で述べたように、減速状態下でエンジン回転数上昇率が下降基準値以下であるか否か（減速時発電増大領域であるか否か）を判定する。更に、第２の実施の形態で述べたように、アイドリング状態下でエンジン回転数下降率がアイドリング時下降基準値以上であるか否か（アイドル時発電抑制領域）を判定する。
【００６８】
そして、目標電圧設定部８４は、各制御領域に応じてオルタネータ１０の目標出力電圧値を高電圧値ＶＨまたは低電圧値ＶＬまたは通常電圧値ＶＮのいずれかに設定する。但し、通常電圧値ＶＮは、通常の発電制御で用いる目標値なので、前記各実施の形態と同様に図示を省略している。
【００６９】
即ち、加速時発電抑制領域では、当該領域から外れた後も所定時間ｔが経過するまでは低電圧値ＶＬを設定し、減速時発電増大領域では、該領域内にある間だけ高電圧値ＶＨに設定し、アイドル時発電抑制領域では、該領域から外れた後も所定時間ｔが経過するまで低電圧値ＶＬに設定する。なお、これらの各発電制御の詳細は、前記参考例、第１、第２の実施の形態で述べたフローチャートと同一であるので、その説明を省略する。
【００７０】
本実施の形態による電圧変化率設定部９０は、前記第３の実施の形態で述べた電圧変化率設定部７４とは異なる方法によって、オルタネータ１０の出力電圧値（実電圧値Ｖ）を変化させているが同様な方法によってもよい。この電圧変化率設定部９０による電圧変化率制御について、図１４のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００７１】
まず、Ｓ１４１にて目標電圧設定部８４が指示した目標出力電圧値が通常電圧値ＶＮ、高電圧値ＶＨ、低電圧値ＶＬのいずれであるかを判定する。現在指令されている目標出力電圧値が低電圧値ＶＬの場合は、Ｓ１４２に移り、現在のデューティ比ＤＡＬＴが低電圧値ＶＬに相当するデューティ比ＬＤＡＬＴと一致しているか否かを判定する。現在のデューティ比ＤＡＬＴが低電圧値ＶＬに相当するデューティ比ＬＤＡＬＴとが一致していない場合（ＮＯ）は、Ｓ１４３にてデューティ比ＤＡＬＴをプログラムサイクル毎に減少所定量βずつ減少させてリターンする。即ち、デューティ比ＤＡＬＴが低電圧値ＶＬに相当するデューティ比ＬＤＡＬＴに達するまでＳ１４１〜Ｓ１４３が繰り返され、やがて両者が一致する（Ｓ１４２でＹＥＳとなる）と、リターンされる。
【００７２】
同様に、Ｓ１４１で目標出力電圧値が高電圧値ＶＨに設定されていると判定したときには、Ｓ１４４にて現在のデューティ比ＤＡＬＴが高電圧値ＶＨに相当するデューティ比ＨＤＡＬＴに一致しているか否かが判定され、一致していない場合（ＮＯ）、Ｓ１４５にて増加所定量αずつ増加させていく（α＜β）。
【００７３】
そして、エンジンの動作状態が加速状態、減速状態、アイドリング時の一時的なエンジン回転数の低下状態という各過渡状態から脱すると、目標電圧設定部８４は、オルタネータ１０の目標出力電圧値を通常電圧値ＶＮに設定する。これにより、Ｓ１４１で目標出力電圧値が通常電圧値ＶＮであると判定されると、Ｓ１４６で、現在のデューティ比ＤＡＬＴが通常電圧値ＶＮに相当するデューティ比ＮＤＡＬＴに一致するか否かを判定し、一致しない場合はデューティ比ＤＡＬＴの値を通常電圧値ＶＮに相当するデューティ比ＮＤＡＬＴに設定する。
【００７４】
すなわち、本実施の形態では、オルタネータ１０の出力電圧値を通常電圧値ＶＮに一気に復帰させるように調整している。また、前記各実施の形態では、モニタ端子１０Ｂの電圧値をモニタして目標出力電圧値のフィードバック制御を実行していたが、本実施の形態では、オルタネータ１０の実電圧値をモニタせずに、指令された目標出力電圧値に相当するデューティ比ＤＡＬＴに設定するだけであり、オープンループ制御となっている。
【００７５】
従って、本実施の形態によれば、図１５中のタイムチャート（Ｃ）に示すように、始動時、加速時及びアイドリング状態での電装負荷使用時において、オルタネータ１０の目標出力電圧値は低電圧値ＶＬに設定され、エンジンブレーキ作動時には高電圧値ＶＨに設定される。また、通常電圧値ＶＮから低電圧値ＶＬに低下する際には減少所定量βによって速やかに低下し、通常電圧値ＶＮから高電圧値ＶＨに上昇する際には増加所定量αによって徐々に増大していく。そして、前記Ｓ１４６，Ｓ１４７により、低電圧値ＶＬから通常電圧値ＶＮに復帰する場合及び高電圧値ＶＨから通常電圧値ＶＮに復帰する場合は、それぞれ速やかに復帰するように調整制御される。
【００７６】
このように構成される本実施の形態では、前記各実施の形態で述べた効果を全て得ることができる。これに加えて、減速時の発電増大によってバッテリ２２を急速かつ十分に充電できるため、通常電圧値ＶＮの値を低く設定しても、必要な電気量を賄うことができる。従って、通常の定常走行時の駆動損失をも低減して燃費を向上することができる。
【００７７】
なお、本発明は上記各実施の形態の構成に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記第４の実施の形態から電圧変化率設定部９０を除けば、図１５中のタイムチャート（Ａ）に示す発電制御を実現することができる。また、第４の実施の形態の電圧変化率設定部９０に替えて第３の実施の形態で述べた電圧変化率設定部７４を用いれば、図１５中のタイムチャート（Ｂ）に示す発電制御を得ることができる。
【００７８】
また、始動時用の発電制御を別個に設けてもよい。例えば、図１６のタイムチャートに示したように、スタータモータの駆動信号等によってエンジン始動を検出すると同時に、オルタネータ１０の目標出力電圧値を低電圧値ＶＬに設定し、この始動状態が終了した後も所定時間ｔの間は、低電圧値ＶＬを指示し続けるように構成してもよい。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るオルタネータ制御装置によれば、加速開始後速やかに発電量を抑制して駆動損失を低減することができ、加速性を改善することができる。また、定常走行時等のエンジン回転数変化率が急変しない領域では、発電抑制を解除して十分な発電量を確保することができる。
【００８０】
特に、減速時を考慮した発明では、急減速でないエンジンブレーキ使用時等に通常値よりも高い出力電圧によってバッテリを急速充電することができ、回生効率が向上し十分な発電量を確保することができる。また、これにより、通常運転時の発電量を小さくすることが可能となるため、定常走行時の駆動損失を一層低減して燃費を向上することができる。更に、急減速時には発電量増大制御を実行しないため、エンジン回転数が極度に落ち込むことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例に係るオルタネータ制御装置の構成を示す構成説明図である。
【図２】参考例による発電制御動作を示すフローチャート図である。
【図３】参考例による発電制御動作を示すタイムチャート図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るオルタネータ制御装置の構成を示す構成説明図である。
【図５】第１の実施の形態による発電制御動作を示すフローチャート図である。
【図６】第１の実施の形態による発電制御動作のタイムチャート図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るオルタネータ制御装置の構成を示す構成説明図である。
【図８】第２の実施の形態による発電制御動作を示すフローチャート図である。
【図９】第２の実施の形態による発電制御動作のタイムチャート図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るオルタネータ制御装置の構成を示す構成説明図である。
【図１１】第３の実施の形態による電圧変化率制御動作を示すフローチャート図である。
【図１２】第３の実施の形態による電圧変化率制御動作のタイムチャート図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係るオルタネータ制御装置の構成を示す構成説明図である。
【図１４】第４の実施の形態による電圧変化率制御動作を示すフローチャート図である。
【図１５】第４の実施の形態及びその変形例による発電制御動作のタイムチャート図である。
【図１６】始動時用発電制御動作の一例を示すタイムチャート図である。
【符号の説明】
１０ オルタネータ
１４ フィールドコイル
２２ バッテリ
２４ 電装負荷
２６、５０、７０、８０ ＥＣＵ
２８ クランク角センサ
３０ スロットルセンサ
３２ 吸入負圧センサ
３４ エアフローメータ
３６ 加速変化率判定部
３８、５４、６４、８４ 目標電圧設定部
４０、７２、８６ 出力電圧調整部
４２、５６、８８ 電圧記憶部
４４ タイマ
５２ 減速変化率判定部
６０ ＥＣＵ
６２ アイドリング時判定部
７４、９０ 電圧変化率設定部
８２ エンジン動作状態判定部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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