JP2007022157A - 車両用充電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減速時の強制充電により車両のドライバビリティ悪化を防止することを可能とした車両用充電制御装置を提供することにある。
【解決手段】エンジン１を搭載した車両４０の充電制御装置は、エンジン１により駆動されるオルタネータ１３と、オルタネータ１３での発電電力を充電するバッテリ１４とを備え、減速時にオルタネータ１３の発電電圧を高めてオルタネータ１３による発電電力をバッテリ１４に強制充電する。また、減速時の強制充電によりエンジン１の負荷が増大するときに、エンジン１の出力を微増させるための出力調整手段を備える。出力調整手段は、吸気通路２にスロットルバルブ５を迂回して設けられるバイパス通路１１と、同通路１１に設けられるアイドル・スピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣバルブ）１２と、ＩＳＣバルブ１２を強制充電に合わせて開閉制御する電子制御装置（ＥＣＵ）３０とを含む。
【選択図】 図１

Description

この発明は、エンジンを搭載した車両に設けられ、エンジンにより駆動されるオルタネータと、オルタネータにより発電される電力を充電するバッテリとを備え、車両の減速時にオルタネータの発電電圧を高めてオルタネータにより発電される電力をバッテリに強制充電するように制御する車両用充電制御装置に関する。

従来、この種の充電制御装置として、例えば、下記の特許文献１及び２に記載された技術が知られている。特許文献１に記載された従来技術は、車両制動時などにオルタネータで発電される電力をバッテリに充電することで、車両の持つ減速エネルギーを回生するようにした減速エネルギー回生装置に関する。この装置は、ブレーキをかけて車両が減速するとき、慣性エネルギーにより車両を惰性走行させてエンジンを惰性で回転させ、これによりオルタネータで発電させてその電力をバッテリに充電するようになっている。

また、特許文献２に記載された従来技術は、エンジンの減速時に発電機（オルタネータ）の発電電圧を高めてバッテリを強制充電すると共に、その強制充電後には、強制充電中にバッテリにした充電量に応じた所定時間だけオルタネータの発電電圧を下げて無発電とするようになっている。これにより、強制充電で回収した電力量に応じた分だけ無発電時に放電させることができ、燃費改善とエンジン回転低下防止を満たしながらバッテリの充電状態低下に伴う性能低下を防止するようになっている。

特開平１０−２８５７０６号公報 特開２００３−２４４９９８号公報

ところが、特許文献２に記載の従来技術では、エンジン減速時にオルタネータの発電電圧を高めてバッテリに強制充電することでオルタネータの負荷が高くなるので、減速後に車両が停止したときには、エンジンに急激な回転低下が起こりエンストのおそれがあった。また、エンジンの急激な回転低下によりエンジンに振動が生じることもあり、車両のドライバビリティが悪化するおそれがあった。

この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、減速時の強制充電により車両のドライバビリティが悪化するのを防止可能とした車両用充電制御装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンを搭載した車両に設けられる車両用充電制御装置であって、エンジンにより駆動されるオルタネータと、オルタネータにより発電される電力を充電するバッテリとを備え、車両の減速時にオルタネータの発電電圧を高めてオルタネータにより発電される電力をバッテリに強制充電するように制御する車両用充電制御装置において、強制充電によりエンジンの負荷が増大するときにエンジンの出力を微増させる出力調整手段を備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、車両の減速時には、オルタネータの発電電圧が高められて発電が行われ、その電力がバッテリに強制充電される。このとき、オルタネータの発電電圧が高められることでエンジンの負荷が増大するが、強制充電によりエンジンの負荷が増大するときに出力調整手段がエンジンの出力を微増させるので、エンジンの急激な回転低下が抑えられる。

上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、出力調整手段は、エンジンの吸気通路に設けられる吸気調整手段と、吸気調整手段を強制充電に合わせて駆動制御する制御手段とを含むことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、車両の減速時には、オルタネータの発電電圧が高められて発電が行われ、その電力がバッテリに強制充電される。このとき、オルタネータの発電電圧が高められることでエンジンの負荷が増大するが、強制充電によりエンジンの負荷が増大するときに制御手段が吸気調整手段を駆動制御することでエンジンの出力を微増させるので、エンジンの急激な回転低下が抑えられる。

上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、出力調整手段は、エンジンの吸気通路にスロットルバルブを迂回して設けられるバイパス通路と、バイパス通路に設けられるアイドル・スピード・コントロール・バルブと、アイドル・スピード・コントロール・バルブを強制充電に合わせて開閉制御する電子制御装置とを含むことを趣旨とする。

上記発明の構成によれば、車両の減速時には、オルタネータの発電電圧が高められて発電が行われ、その電力がバッテリに強制充電される。このとき、オルタネータの発電電圧が高められることでエンジンの負荷が増大するが、強制充電によりエンジンの負荷が増大するときに電子制御装置がアイドル・スピード・コントロール・バルブを開閉制御することで、スロットルバルブを迂回してバイパス通路を流れる吸気量が調整され、エンジンの出力が微増するので、エンジンの急激な回転低下が抑えられる。

請求項１乃至３の何れかに記載の発明によれば、強制充電時における車両のドライバビリティ悪化を防止することができる。

以下、本発明の車両用充電制御装置を具体化した一実施形態につき図面を参照して詳細に説明する。

図１に、この実施形態における車両用充電制御装置を含むエンジンシステムを概略構成図により示す。このエンジンシステムは、車両４０に搭載された多気筒のエンジン１を含む。エンジン１は、吸気通路２を通じて供給される燃料と空気との可燃混合気を、各気筒の燃焼室で爆発・燃焼させ、燃焼後の排気を排気通路３へ排出させることにより、ピストン（図示しない）を動作させてクランクシャフト４を回転させ、動力を得るようになっている。エンジン１の動力は、車両４０の駆動輪４１に伝達されるようになっている。

吸気通路２に設けられたスロットルバルブ５は、同通路２を流れて各気筒に吸入される空気量（吸入空気量）Ｇａを調節するために開閉される。このバルブ５は、運転席に設けられたアクセルペダル６の操作により開閉されるようになっている。スロットルバルブ５に対して設けられたスロットルセンサ２１は、このバルブ５の開度（スロットル開度）ＴＡを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。また、スロットルセンサ２１は、スロットルバルブ５が全閉となったときにそのことを示すアイドル信号ｉｄＳ（オン信号）を出力する。吸気通路２に設けられたエアフローメータ２２は、吸気通路２を通じて各気筒に吸入される吸入空気量Ｇａを計測し、その計測値に応じた電気信号を出力する。

各気筒に対応して設けられた複数の燃料噴射弁（インジェクタ）７は、各気筒の吸気ポートに対して燃料を噴射する。各インジェクタ７には、燃料供給装置（図示略）により燃料が圧送されて供給される。インジェクタ７に供給された燃料は、インジェクタ７が通電により開弁することで噴射される。

各気筒に対応してエンジン１に設けられた点火プラグ８は、イグナイタ９から出力される高電圧を受けて動作する。各点火プラグ８の点火時期は、イグナイタ９から出力される高電圧の出力タイミングにより決定される。つまり、点火プラグ８による点火時期は、イグナイタ９が制御されることで制御される。

排気通路３には、酸素センサ２３が設けられる。この酸素センサ２３は、エンジン１から排気通路３へ排出される排気中の酸素濃度Ｏｘを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられた回転速度センサ２４は、クランクシャフト４の回転角速度、即ち、エンジン回転速度ＮＥを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。エンジン１に設けられ水温センサ２５は、エンジン１の内部を流れる冷却水の温度（冷却水温）ＴＨＷを検出し、その検出値に応じた電気信号を出力する。

吸気通路２には、スロットルバルブ５を迂回してバイパス通路１１が設けられる。このバイパス通路１１には、同通路１１を開閉するアイドル・スピード・コントロール・バルブ（ＩＳＣバルブ）１２が設けられる。ＩＳＣバルブ１２は、電気的に開閉駆動されるバルブであり、バイパス通路１１を流れる空気量（ＩＳＣ流量）を微調整可能に設けられる。この実施形態では、これらバイパス通路１１及びＩＳＣバルブ１２により、本発明の吸気調整手段が構成される。

この実施形態の充電制御装置は、エンジン１により駆動されるオルタネータ１３と、オルタネータ１３により発電される電力を充電するバッテリ１４とを備える。オルタネータ１３とバッテリ１４は、エンジン１に関わる複数の電気機器１５（電気負荷に相当する）にそれぞれ接続され、それら電気機器１５に電力を供給するようになっている。

この実施形態で、電子制御装置（ＥＣＵ）３０は、スロットルセンサ２１、エアフローメータ２２、酸素センサ２３、回転速度センサ２４及び水温センサ２５から出力される各種信号を入力する。ＥＣＵ３０は、これらの入力信号に基づいて燃料噴射制御及び点火時期制御等を実行し、各インジェクタ７及びイグナイタ９をそれぞれ制御する。また、ＥＣＵ３０は、充電制御を実行し、ＩＳＣバルブ１２及びオルタネータ１３を制御する。

ここで、燃料噴射制御とは、エンジン１の運転状態に応じて各インジェクタ７を制御することにより、燃料噴射量及び燃料噴射タイミングを制御することである。点火時期制御とは、エンジン１の運転状態に応じてイグナイタ９を制御することにより、各点火プラグ８による点火時期を制御することである。充電制御は、オルタネータ１３を制御することでオルタネータ１３からバッテリ１４への充電を制御することと、減速時の強制充電によりエンジン１の負荷が増大するときにエンジン１の出力を微増させるためにＩＳＣバルブ１２を制御することを含む。

この実施形態で、ＥＣＵ３０は中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及びバックアップＲＡＭ等よりなる周知の構成を備えたものである。ＲＯＭは、前述した各種制御に係る所定の制御プログラムを予め記憶している。ＥＣＵ（ＣＰＵ）３０は、これらの制御プログラムに従って前述した各種制御等を実行する。この本実施形態で、ＥＣＵ３０は、本発明の制御手段に相当する。また、バイパス通路１１、ＩＳＣバルブ１２及びＥＣＵ３０により、本発明の出力調整手段が構成される。

次に、ＥＣＵ３０が実行する充電制御の内容について説明する。図２に「充電制御ルーチン」をフローチャートに示す。ＥＣＵ３０は、このルーチンを所定時間毎に周期的に実行する。

エンジン１の運転時に、ステップ１００で、ＥＣＵ３０は、減速運転か否かを判断する。ＥＣＵ３０は、この判断をスロットルセンサ２１から出力されるアイドル信号ｉｄＳの有無に基づいて判断する。この判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０で、ＥＣＵ３０は、減速時の充電回生制御であるか否かを判断する。すなわち、減速運転に伴う駆動輪４１の惰性回転力をエンジン１を介してオルタネータ１３に与えてオルタネータ１３で発生する電力をバッテリ１４に強制充電する制御が行われているか否かを判断する。この充電回生制御を実行する場合、ＥＣＵ３０は、バッテリ１４に対する充電電圧ｃＶＯを変更することにより、オルタネータ負荷ａＬＤを変更するようになっている。このステップ１１０の判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１２０へ移行する。

ステップ１２０で、ＥＣＵ３０は、充電回生制御時に、回転速度センサ２４で検出されるエンジン回転速度ＮＥが、目標エンジン回転速度ｔＮＥに所定の設定値αを加算した値以下であるか否かを判断する。この判断結果が肯定である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１３０へ移行する。

ステップ１３０で、ＥＣＵ３０は、エンジン回転速度偏差ｄＮＥを算出する。すなわち、ＥＣＵ３０は、目標エンジン回転速度ｔＮＥに対する現在のエンジン回転速度ＮＥの差をエンジン回転速度偏差ｄＮＥとして算出する。また、ステップ１４０で、ＥＣＵ３０は、オルタネータ負荷ａＬＤを読み込む。

ステップ１５０で、ＥＣＵ３０は、ＩＳＣ増量ＥＧＳを算出する。ここで、ＥＣＵ３０は、上記算出されてエンジン回転速度偏差ｄＮＥと、上記読み込まれたオルタネータ負荷ａＬＤとに基づき、図３に示すような関数データ（２次元マップ）を参照することにより、ＩＳＣ増量ＥＧＳを算出する。図３の２次元マップでは、エンジン回転速度偏差ｄＮＥがマイナス側へ大きくなるに連れてＩＳＣ増量ＥＧＳが大きくなるように、かつ、オルタネータ負荷ａＬＤが大きくなるに連れてＩＳＣ増量ＥＧＳが大きくなるように設定されている。

ステップ１６０で、ＥＣＵ３０は、今回算出されたＩＳＣ増量ＥＧＳの分だけＩＳＣ流量ＥＧＣを増加させる。ＩＳＣ流量ＥＧＣは、ＩＳＣバルブ１２の開度に相当する値として設定される。そして、ＥＣＵ３０は、その増加されたＩＳＣ流量ＥＧＣに基づき、ＩＳＣバルブ１２の開度を制御することにより、バイパス通路１１における実際のＩＳＣ流量を制御する。このＩＳＣ流量制御により、減速時のバッテリ１４に対する強制充電によりエンジン１の負荷が増大するときにエンジン１の出力を微増させる。

そして、ステップ１７０で、ＥＣＵ３０は、減速運転からの復帰か、又は、エンジン回転速度ＮＥが、目標エンジン回転速度ｔＮＥに設定値αを加算した値より高いか否かを判断する。この判断結果が否定である場合、ＥＣＵ３０は、処理をステップ１３０へ戻し、ステップ１３０からの処理を繰り返す。

一方、ステップ１７０の判断結果が肯定である場合、ステップ１８０で、ＥＣＵ３０は、ＩＳＣ増量ＥＧＳによるＩＳＣ流量ＥＧＣの増加を終了させる。そして、ＥＣＵ３０は、そのＩＳＣ流量ＥＧＳに基づいてＩＳＣバルブ１２の開度を制御することにより、実際のＩＳＣ流量を通常の流量に戻す。

また、ステップ１００〜１２０の判断結果が否定である場合も、ＥＣＵ３０は、ステップ１８０で、ＩＳＣ増量ＥＧＳによる増加をさせないＩＳＣ流量ＥＧＣに基づいてＩＳＣバルブ１２の開度を制御することにより、実際のＩＳＣ流量を通常の流量に保つ。

ここで、図４に、上記充電制御に関わる各種パラメータの挙動をタイムチャートにより示す。時刻ｔ１〜ｔ２で、スロットル開度ＴＡが増加すると、エンジン回転速度ＮＥが上昇して車速ＳＰＤが上昇する。このとき、エンジン負荷ｅＬＤが増加することから、オルタネータ負荷ａＬＤが下げられ、充電電圧ｃＶＯも低下する。

その後、時刻ｔ２〜ｔ３で、スロットル開度ＴＡが一定に保たれると、エンジン回転速度ＮＥが一定に保たれ、車速ＳＰＤもほぼ一定に保たれる。この間、エンジン負荷ｅＬＤ、オルタネータ負荷ａＬＤ及び充電電圧ｃＶＯも一定に保たれる。

その後、時刻ｔ３で、スロットル開度ＴＡが全閉になると、エンジン回転速度ＮＥが降下し始め、車速ＳＰＤも下がり始める。このとき、エンジン負荷ｅＬＤが減少し始めるので、オルタネータ負荷ａＬＤが上げられ、充電電圧ｃＶＯも上昇する。また、このとき、エンジン１では、減速運転時の燃料カット（Ｆ／Ｃ）が行われる。

そして、時刻ｔ４で、エンジン回転速度ＮＥが、目標エンジン回転速度ｔＮＥに設定値αを加算した値以下となると、そのタイミングでＩＳＣ流量ＥＧＣが増加し、燃料カット（Ｆ／Ｃ）が終わる。

その後、時刻ｔ５で、車両４０が停止すると（車速ＳＰＤがゼロになると）、ＩＳＣ流量ＥＧＣの増加が終了し、オルタネータ負荷ａＬＤが下げられ、充電電圧ｃＶＯが低下する。ここで、エンジン１の減速時に、時刻ｔ４〜ｔ５で、ＩＳＣ流量ＥＧＣを増加させているので、実際のＩＳＣ流量が増加し、エンジン１の負荷が増大するときにエンジン１の出力を微増させている。このため、従来例では、図４（ａ），（ｈ）に破線で示すように、エンジン負荷ｅＬＤが急激に変動してエンジン回転速度ＮＥが急激に落ち込んでいたのに対し、本実施形態では、同図４（ａ），（ｈ）に実線で示すように、エンジン負荷ｅＬＤ及びエンジン回転速度ＮＥとも滑らかに低下するようになる。

以上説明したこの実施形態の構成によれば、車両４０の減速時（エンジン１の減速時）には、オルタネータ１３の発電電圧が高められて発電が行われ、その電力がバッテリ１４に強制充電される。このとき、オルタネータ１３の発電電圧が高められることでエンジン負荷ｅＬＤが増大するが、この強制充電によりエンジン負荷ｅＬＤが増大するときに、ＩＳＣバルブ１２によりバイパス通路１１のＩＳＣ流量が調整されてエンジン１の出力を微増させている。従って、エンジン１の減速後に車両４０が停止しても、エンジン１の急激な回転低下が抑えられる。このため、エンストを未然に防止することができ、エンジン１の急激な回転低下によりエンジン１に振動が生じるのを防止することができ、車両４０のドライバビリティを良好に保つことができる。

特に、この実施形態では、エンジン１の減速時にオルタネータ負荷ａＬＤの増加分をＩＳＣ流量ＥＧＣの増加分（ＩＳＣ増量ＥＧＳ）だけ増大させているので、エンジン１の減速感を損なわずにエンジン１の急激な回転低下を抑えることができる。また、エンジン１の急激な回転低下を抑えることで、車速ＳＰＤが「０」になるまでバッテリ１４に対する強制充電を行うことができる。更に、車両４０に急ブレーキをかけたときにも、オルタネータ１３によりバッテリ１４に強制誘電することができ、バッテリ上がりを防止することができる。

尚、この発明は前記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で構成の一部を適宜変更することにより以下のように実施することができる。

前記実施形態では、強制充電によりエンジン負荷ｅＬＤが増大するときにエンジン１の出力を微増させ出力調整手段を、バイパス通路１１、ＩＳＣバルブ１２及びＥＣＵ３０により構成した。これに対し、上記出力調整手段を、バイパス通路１１、ＩＳＣバルブ１２及びＩＳＣバルブ１２以外の要素により構成するようにしてもよい。ここで、出力調整手段を構成する吸気調整手段として、例えば、スロットルバルブをモータにより駆動させる電子スロットル装置を使用することができる。この構成においても、前記実施形態と同等の作用効果を得ることができる。

エンジンシステムを示す概略構成図。 充電制御ルーチンを示すフローチャート。 関数データを示す２次元マップ。 各種パラメータの挙動を示すタイムチャート。

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気通路
５ スロットルバルブ
１１ バイパス通路（出力調整手段、吸気調整手段）
１２ ＩＳＣバルブ（出力調整手段、吸気調整手段）
１３ オルタネータ
１４ バッテリ
３０ ＥＣＵ（電子制御装置、制御手段）
４０ 車両

Claims (3)

1. エンジンを搭載した車両に設けられる車両用充電制御装置であって、
   前記エンジンにより駆動されるオルタネータと、
   前記オルタネータにより発電される電力を充電するバッテリと
   を備え、前記車両の減速時に前記オルタネータの発電電圧を高めて前記オルタネータにより発電される電力を前記バッテリに強制充電するように制御する車両用充電制御装置において、
   前記強制充電により前記エンジンの負荷が増大するときに前記エンジンの出力を微増させる出力調整手段を備えたことを特徴とする車両用充電制御装置。
2. 前記出力調整手段は、前記エンジンの吸気通路に設けられる吸気調整手段と、前記吸気調整手段を前記強制充電に合わせて駆動制御する制御手段とを含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用充電制御装置。
3. 前記出力調整手段は、前記エンジンの吸気通路にスロットルバルブを迂回して設けられるバイパス通路と、前記バイパス通路に設けられるアイドル・スピード・コントロール・バルブと、前記アイドル・スピード・コントロール・バルブを前記強制充電に合わせて開閉制御する電子制御装置とを含むことを特徴とする請求項１に記載の車両用充電制御装置。

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