JP4529555B2 - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両用発電機の制御装置に関する。

特許文献１に開示されたオルタネータ制御装置は、吸気温度をバッテリ温度推定値とし、このバッテリ温度推定値を制御パラメータとして用いるものであって、車速が低速であれば吸気温度が実際のバッテリ温度よりも高いと判定してバッテリ温度推定値を低下させる補正を行い、車速が高速であれば吸気温度が実際のバッテリ温度よりも低いと判定してバッテリ温度推定値が高くなるよう補正している。さらにまた、エンジン水温が所定値以上の高温である場合には、バッテリ温度推定値が高くなるように補正している。
特開第３３０５８５０号公報

しかしながら、特許文献１に開示されるオルタネータ制御装置においては、エンジン水温が所定値以上あり、バッテリ温度推定値を高くなるよう補正する場合に、暖機後は実際のバッテリ温度よりもバッテリ温度推定値のほうが高く演算される可能性があり、結果、外気温が低い場合にバッテリの充電不足を招く虞がある。これは、冷機始動後と暖機始動後とでは同じ外気温下においても特に低車速域で吸気温度が異なり（エンジンルーム内の熱の吹き返しにより暖機始動後の方が冷機始動後よりも吸気温度が高めにでる）、またバッテリ温度は、外気温により短時間では上昇しないためである。

そこで、本発明の車両用発電機の制御装置は、エンジン暖機始動時には吸気温度とバッテリ液温度の前回値とを比較して小さい方の値を今回のバッテリ液温度とすることを特徴としている。

本発明によれば、バッテリ液温度が高めに推定されてしまうことを防止することができるので、外気温が低い場合にはバッテリの充電不足を防止することができ、また外気温が高い場合にバッテリ液温度が低く推定されることもないので、最適な発電電圧を設定することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本発明に係る車両用発電機の制御装置の一実施形態を模式的に示した説明図である。

車両用発電機としてのオルタネータ１は、車両に搭載されたエンジン２のクランク軸（図示せず）に対して、プーリ（図示せず）やベルト（図示せず）を介して機械的に連結されている。

オルタネータ１は、車載のバッテリ３と電気的に接続されており、オルタネータ１で発電された電力はバッテリ３に充電可能となっている。また、オルタネータ１は、コントロールユニット４からのオルタネータ発電電圧指令値に基づいて制御されている。尚、オルタネータ１は、ＩＣレギュレータを有するものであって、このＩＣレギュレータによってバッテリ３の電圧を検出しながら所定レベルに制御を行うものである。

コントロールユニット４には、エンジン冷却水温度を検知するエンジン水温検出手段としての水温センサ５、エンジン２の吸気温度を検知する吸気温度検出手段としての吸気温センサ６、オルタネータ１からバッテリ３に流れる電流値を検出する電流センサ７、バッテリ３の電圧を検知する電圧センサ８、クランク角センサ（図示せず）、スロットルセンサ（図示せず）等の各種車両情報信号が入力されている。そして、これら各種車両情報信号に基づいて、コントロールユニット４は、オルタネータ発電電圧指令値を演算している。尚、吸気温センサ６は、エンジン２の吸気経路内の温度を検知するものであって、例えば、エアフローメータ（図示せず）に内蔵されるものであってもよい。

オルタネータ１の発電制御を行う際の発電電圧を決定するためのパラメータとしては、車両走行状態、バッテリの充電状態、バッテリ液温度（バッテリ温度）等が挙げられる。

オルタネータの発電電圧が高いほど、バッテリへの充電量は増加する。また、図２に示すように、バッテリ液温度が低くなるほど、バッテリへの充電が行われにくくなる。そのため、バッテリ充電量が少ないとき、バッテリ液温度が低いときには、発電電圧を上げてバッテリへの充電を促進させ、バッテリ上がりや、充電不足を防止する必要がある。

また、バッテリの充電状態の推定を行う際にも、バッテリ液温度は重要なパラメータとなる。このバッテリ液温度を検知するためには、バッテリに温度センサを取り付けて温度検知を行うことも可能であるが、温度センサを取り付けずに推定可能であればその分のコスト低減を図ることができ、かつ最適な発電電圧での制御を行うことが可能となる。

バッテリ液温度は、平衡状態においては、略外気温と等価であり、その後エンジンの熱を受熱したり、バッテリ自身の自己発熱によって上昇していく。但し、過充電以下の電圧で充電を行っている限りは、自己発熱による発熱分は小さく、殆どエンジンの熱を受熱することによる温度上昇となる。これにより、バッテリ液温度は必ず外気温と等価、または外気温よりも高い値となる。このため、外気温を精度良く推定できれば、エンジン始動時におけるバッテリ液温度を高めに推定する可能性も無くなる。つまり、バッテリの充電不足を確実に防止するためには、バッテリ液温度を高めに推定することなく、かつ精度よく外気温を推定することで、オルタネータを最適な発電電圧とし燃費向上を図る必要がある。

そこで、本実施形態においては、オルタネータ発電電圧指令値を演算する際に用いるバッテリ液温度を、以下に説明する方法により外気温を考慮して推定する。

図３は、上述したコントロールユニット４内で行われるバッテリ液温度を推定する際の制御の流れを示すフローチャートである。

ステップ（以下単にＳと記す）１では、エンジン始動時であるか否かを判定し、エンジン始動時である場合にはＳ２へ進み、エンジン始動時でない場合にはＳ３（詳細は後述）へ進む。

始動時エンジン温度状態判定手段に相当するＳ２では、エンジン２の始動形態が冷機始動であるか暖機始動であるか判定する。すなわち、水温センサ５で検知されたエンジン水温と、吸気温センサ６で検知された吸気温度との温度差であるΔＴが予め設定された第１所定値Ａより大きい場合、もしくは検出されたエンジン水温の絶対値または検出された吸気温度の絶対値が予め設定された第２所定値Ｂ以上となった場合に、エンジン２が暖機始動した状態であると判断してＳ３へ進み、そうでない場合にはエンジン２が冷機始動した状態であると判断してＳ４へ進む。外気温の取り得る上限値（第２所定値Ｂ）というのはある程度決まってくるため、これによる規制を設けることで殆どのシーンにおいて、冷機状態と暖機状態の切り分けが可能となる。

尚、エンジン水温の絶対値のクライテリアと吸気温度の絶対値のクライテリアとは、本実施形態のように共通の値（同じ値）に限定されるものではなく、センサのバラツキを考慮して互いに異なる値としてもよい。

Ｓ３では、バッテリ液温度の前回値、すなわちコントロールユニット４内のバックアップＲＡＭに現在記憶してるバッテリ液温度と、吸気温センサ６で検知された吸気温度とを比較し、小さい方の値を今回のバッテリ液温度としてＳ５へ進む。詳述すると、エンジン暖機始動時及びエンジン始動後には、吸気温センサ６で検出された吸気温度とバッテリ液温度の前回値とを比較して小さい方の値を今回のバッテリ液温度としている。尚、上記バックアップＲＡＭは、エンジンキーＯＦＦによるエンジン停止時のバッテリ液温度を記憶する機能を有している。つまり、エンジン暖機始動時には、吸気温度と、バッテリ液温度の前回値として前回エンジンキーＯＦＦとなったときのバッテリ液温度と、を比較し、小さい方の値を今回のバッテリ液温度としている。これは、エンジン暖機始動時は、エンジンルーム内の熱影響により吸気温度が高めに計測される可能性があるためである。

Ｓ４では、吸気温センサ６で検知された吸気温度をバッテリ液温度とし、Ｓ５へ進む。つまり、冷機始動時には、バッテリ液温度を吸気温度としている。これは、冷機始動時であれば、温度パラメータが平衡状態となっているため、吸気温度とエンジン水温とが略等価の温度となるからである。

そして、Ｓ５では、Ｓ３またはＳ４で決定されたバッテリ液温度を、バックアップＲＡＭに格納（記憶）する。

尚、Ｓ５においては、バックアップＲＡＭに記憶しているバッテリ液温度を、Ｓ３またはＳ４で決定されたバッテリ液温度に書き換えるように処理してもよい。

以上説明してきたように、本実施形態においては、エンジン冷気始動とエンジン暖機始動とを切り分けることで精度良く外気温を推定し、バッテリ液温度が外気温よりも低くならないことを考慮することで、バッテリ液温度が高めに推定されてしまうことを確実に防止することができる。

そのため、外気温が低い場合にはバッテリの充電不足を防止することができ、また外気温が高い場合にバッテリ液温度が低く推定されることもないので、最適な発電電圧を設定することが可能となる。

尚、本実施形態において、バッテリ液温度推定手段は、この図３のフローチャートに示すように、コントルールユニット４がソフトウェア的に備えているものである。

上記実施形態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。

（１） 車両用発電機の制御装置は、バッテリ液の温度に応じて車両に搭載された発電機の制御を行うものであって、エンジン始動時にエンジンが暖機状態であるかを判定する始動時エンジン温度状態判定手段と、エンジンの吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、バッテリ液温度を推定するバッテリ液温度推定手段と、推定されたバッテリ液温度を記憶するバッテリ液温度記憶手段と、を有し、バッテリ液温度推定手段は、エンジン暖機始動時には、吸気温度検出手段で検出された吸気温度とバッテリ液温度記憶手段に記憶されたバッテリ液温度の前回値とを比較して小さい方の値をバッテリ液温度とする。これによってバッテリ液温度が高めに推定されてしまうことを防止することができるので、外気温が低い場合にはバッテリの充電不足を防止することができ、また外気温が高い場合にバッテリ液温度が低く推定されることもないので、最適な発電電圧を設定することが可能となる。

（２） 上記（１）に記載の車両用発電機の制御装置は、より具体的には、始動時エンジン温度状態判定手段が、エンジンが冷機状態と暖機状態のいずれの状態であるかを判定するものであって、バッテリ液温度推定手段は、エンジン冷機始動時には、吸気温度検出手段で検出された吸気温度をバッテリ液温度とする。

（３） 上記（１）または（２）に記載の車両用発電機の制御装置は、より具体的には、エンジンの冷却水温を検出するエンジン水温検出手段を有し、始動時エンジン温度状態判定手段は、エンジン水温と吸気温度との温度差が第１所定値Ａ以上である場合、もしくはエンジン水温の絶対値または吸気温度の絶対値が第２所定値Ｂ以上である場合に、エンジンが暖機状態であると判定する。

本発明に係る車両用発電機の制御装置のシステム構成を模式的に示した説明図。 バッテリの充電特性を示す説明図。 バッテリ液温度を推定する際の制御の流れを示すフローチャート。

符号の説明

１…オルタネータ
２…エンジン
３…バッテリ
４…コントロールユニット
５…水温センサ
６…吸気温センサ
７…電流センサ
８…電圧センサ

Claims (3)

1. バッテリ液の温度に応じて車両に搭載された発電機の制御を行う車両用発電機の制御装置において、
   エンジン始動時にエンジンが暖機状態であるかを判定する始動時エンジン温度状態判定手段と、
   エンジンの吸気温度を検出する吸気温度検出手段と、
   バッテリ液温度を推定するバッテリ液温度推定手段と、
   推定されたバッテリ液温度を記憶するバッテリ液温度記憶手段と、を有し、
   バッテリ液温度推定手段は、エンジン暖機始動時には、吸気温度検出手段で検出された吸気温度とバッテリ液温度記憶手段に記憶されたバッテリ液温度の前回値とを比較して小さい方の値をバッテリ液温度とすることを特徴とする車両用発電機の制御装置。
2. 始動時エンジン温度状態判定手段はエンジンが冷機状態と暖機状態のいずれの状態であるかを判定するものであって、
   バッテリ液温度推定手段は、エンジン冷機始動時には、吸気温度検出手段で検出された吸気温度をバッテリ液温度とすることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機の制御装置。
3. エンジンの冷却水温を検出するエンジン水温検出手段を有し、
   始動時エンジン温度状態判定手段は、エンジン水温と吸気温度との温度差が第１所定値Ａ以上である場合、もしくはエンジン水温の絶対値または吸気温度の絶対値が第２所定値Ｂ以上である場合に、エンジンが暖機状態であると判定することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用発電機の制御装置。

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