JP6095428B2

JP6095428B2 - Control device

Info

Publication number: JP6095428B2
Application number: JP2013056163A
Authority: JP
Inventors: 守人浅野
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2013-03-19
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2033-03-19
Also published as: JP2014183643A

Description

本発明は、内燃機関から回転トルクの伝達を受けて発電しバッテリを充電する発電機を制御する制御装置に関する。 The present invention relates to a control device that controls a generator that generates electric power by receiving transmission of rotational torque from an internal combustion engine and charges a battery.

一般に、内燃機関を搭載した車両においては、内燃機関の出力トルクの一部を発電機に供給して発電を行い、その発電した電力を車両の電装系に供給し、また車載のバッテリに充電している。 In general, in a vehicle equipped with an internal combustion engine, a part of the output torque of the internal combustion engine is supplied to a generator to generate electric power, and the generated electric power is supplied to the electrical system of the vehicle, and an in-vehicle battery is charged. ing.

発電機に付随するＩＣレギュレータは、バッテリの端子電圧を指令された目標電圧に追従させるべく、発電機の出力を調整する（例えば、下記特許文献を参照）。具体的には、バッテリ電圧が目標電圧よりも低いときに発電機のフィールドコイルに通電して励磁し、逆にバッテリ電圧が目標電圧よりも高いときには同コイルへの通電を遮断して励磁を止める。発電機は、フィールドコイルに通電されている間発電を行い、フィールドコイルへの通電が遮断されている間は発電を停止する。目標電圧は、内燃機関及び発電機の制御を司るＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）から指令される。 The IC regulator associated with the generator adjusts the output of the generator so that the terminal voltage of the battery follows the commanded target voltage (see, for example, the following patent document). Specifically, when the battery voltage is lower than the target voltage, the field coil of the generator is energized and excited, and conversely, when the battery voltage is higher than the target voltage, the energization to the coil is cut off and the excitation is stopped. . The generator performs power generation while the field coil is energized, and stops power generation while the field coil is de-energized. The target voltage is commanded from an ECU (Electronic Control Unit) that controls the internal combustion engine and the generator.

内燃機関及びこれに従動する発電機の回転数が低い領域では、回転数が高い領域と比較して発電機による発電量が少なくなる。そのような状況の下で、各種電気負荷が要求する電力が大きかったり、バッテリが劣化していたりすると、図６に示すように、バッテリ電圧が比較的低い周波数（約１０Ｈｚ以下）で、目標電圧を跨いで上下に揺動する状態に陥る。 In the region where the rotational speed of the internal combustion engine and the generator driven by the internal combustion engine is low, the amount of power generated by the generator is smaller than in the region where the rotational speed is high. Under such circumstances, when the electric power required by various electric loads is large or the battery is deteriorated, as shown in FIG. 6, the battery voltage is set at the target voltage at a relatively low frequency (about 10 Hz or less). It falls into a state of swinging up and down across the board.

さすれば、発電機のフィールドコイルに対する通電／遮断の切り替わりの周期、つまりは発電機の負荷運転（発電する）／無負荷運転（発電せず）の切り替わりの周期が長くなる。結果、内燃機関から車軸に伝達されるトルクの変動が車両の搭乗者に感じられるようになって、ドライブフィーリングを損ねることがあった。 Then, the cycle of switching between energization / cutoff with respect to the field coil of the generator, that is, the cycle of switching between load operation (power generation) / no load operation (no power generation) of the generator becomes longer. As a result, fluctuations in torque transmitted from the internal combustion engine to the axle can be felt by the vehicle occupant, which can impair drive feeling.

特開２０１２−００２０６８号公報JP 2012-002068 A

本発明は、レギュレータによる発電機のコイルへの通電／遮断の切り替わりの周期を短く保ち、搭乗者に感知されるようなトルク変動の発生を抑止することを所期の目的としている。 An object of the present invention is to keep a cycle of switching between energization / cutoff of a generator coil by a regulator short and suppress the occurrence of torque fluctuations as perceived by a passenger.

上述した課題を解決するべく、本発明では、内燃機関から回転トルクの伝達を受けて発電しバッテリを充電する発電機を制御する制御装置であって、バッテリ電圧が指令された電圧よりも低いときに発電機のコイルに通電して励磁し、バッテリ電圧が指令された電圧よりも高いときに同コイルへの通電を遮断して励磁を止めるレギュレータを介して発電機の出力を調整するものとし、通常は所要の目標電圧を前記レギュレータに指令する一方、観測される前記コイルへの通電と遮断との切り替わりの周期が所定よりも長くなる場合には、前記目標電圧よりも高い高位電圧と当該目標電圧よりも低い低位電圧とを交互に前記レギュレータに指令し、かつその高位電圧と低位電圧との切り替わりの周期を所定よりも短くすることを特徴とする制御装置を構成した。 In order to solve the above-described problems, the present invention is a control device that controls a generator that generates electric power by receiving transmission of rotational torque from an internal combustion engine and charges a battery when the battery voltage is lower than a commanded voltage. The generator's coil is energized and excited, and when the battery voltage is higher than the commanded voltage, the generator's output is adjusted via a regulator that cuts off the current and stops the excitation. In general, when the required target voltage is commanded to the regulator and the observed cycle of switching between energization and cutoff of the coil is longer than a predetermined value, a higher voltage higher than the target voltage and the target A control characterized by alternately instructing the regulator to a lower voltage lower than the voltage, and shortening a cycle of switching between the higher voltage and the lower voltage than a predetermined value. You configure the location.

コイルへの通電と遮断との切り替わりの周期が所定よりも長くなる場合において、バッテリ電圧が前記目標電圧よりも低いならば、前記高位電圧を指令する期間の割合を大きくする。翻って、バッテリ電圧が当該目標電圧よりも高いならば、前記低位電圧を指令する期間の割合を大きくする。その上で、バッテリ電圧を反復的に計測し、その実測のバッテリ電圧と目標電圧との偏差に応じて、前記レギュレータに高位電圧を指令する期間と低位電圧を指令する期間との割合を随時変更することが好ましい。 When the cycle of switching between energization and interruption of the coil is longer than a predetermined value, if the battery voltage is lower than the target voltage, the ratio of the period for instructing the higher voltage is increased. Conversely, if the battery voltage is higher than the target voltage, the ratio of the period for instructing the lower voltage is increased. Then, the battery voltage is measured repeatedly, and the ratio between the period for commanding the high voltage and the period for commanding the low voltage to the regulator is changed as needed according to the deviation between the measured battery voltage and the target voltage. It is preferable to do.

本発明によれば、レギュレータによる発電機のコイルへの通電／遮断の切り替わりの周期を短く保ち、搭乗者に感知されるようなトルク変動の発生を抑止することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, generation | occurrence | production of the torque fluctuation | variation which a passenger senses can be suppressed by keeping the switching cycle of the electricity supply / cutoff to the coil of a generator by a regulator short.

本発明の一実施形態における内燃機関の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the internal combustion engine in one Embodiment of this invention. 同実施形態における発電システムを示す回路図。The circuit diagram which shows the electric power generation system in the embodiment. 同実施形態の制御装置が実行する制御の内容を説明するタイミング図。The timing diagram explaining the content of the control which the control apparatus of the embodiment performs. 同実施形態の制御装置が実行する制御の内容を説明するタイミング図。The timing diagram explaining the content of the control which the control apparatus of the embodiment performs. 同実施形態の制御装置が実行する制御の内容を説明するタイミング図。The timing diagram explaining the content of the control which the control apparatus of the embodiment performs. 従来の制御装置が実行する制御の内容を説明するタイミング図。The timing diagram explaining the content of the control which the conventional control apparatus performs.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に、本実施形態における車両用内燃機関の概要を示す。本実施形態における内燃機関は、火花点火式の４ストロークガソリンエンジンであり、複数の気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an outline of an internal combustion engine for a vehicle in the present embodiment. The internal combustion engine in the present embodiment is a spark ignition type 4-stroke gasoline engine, and includes a plurality of cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). In the vicinity of the intake port of each cylinder 1, an injector 11 for injecting fuel is provided. A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil is integrally incorporated in a coil case together with an igniter that is a semiconductor switching element.

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポートへと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。 The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port of each cylinder 1. On the intake passage 3, an air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream.

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポートから外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の三元触媒４１を配置している。 The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and an exhaust purification three-way catalyst 41 are disposed on the exhaust passage 4.

車両に搭載されている発電システムに関して述べる。発電機（オルタネータまたはモータジェネレータ）１１０は、ベルト及びプーリを要素とする巻掛伝動機構等を介して内燃機関のクランクシャフトに接続しており、クランクシャフトの回転に従動して回転し、発電した電力を車載バッテリ１２０に充電し、または車両に実装されている各種の電気負荷（照明灯、電動パワーステアリング装置、ラジエータファン、送風用ブロワ、デフォッガ、オーディオ機器、カーナビゲーションシステム等。図示せず）に給電する。 The power generation system mounted on the vehicle will be described. A generator (alternator or motor generator) 110 is connected to a crankshaft of an internal combustion engine via a winding transmission mechanism having a belt and a pulley as elements, and is rotated by the rotation of the crankshaft to generate electric power. Various electric loads for charging electric power to the in-vehicle battery 120 or mounted on the vehicle (illumination lamp, electric power steering device, radiator fan, blower for blower, defogger, audio equipment, car navigation system, etc., not shown) Power to

図２に、発電システムの等価回路を示す。発電機１１０は、ステータに巻回されたステータコイル１１１と、ステータの内側に配置され回転するロータに巻回されたフィールドコイル１１２とを有する。ステータコイル１１１は三相コイルであり、三相交流の誘起電流を発電する。この誘起電流は、ダイオードを用いてなる整流器１１３によって直流電流とした上でバッテリ１２０に蓄電する。 FIG. 2 shows an equivalent circuit of the power generation system. The generator 110 includes a stator coil 111 wound around a stator, and a field coil 112 wound around a rotor that is disposed inside the stator and rotates. The stator coil 111 is a three-phase coil, and generates a three-phase alternating current. The induced current is stored in the battery 120 after being converted into a direct current by a rectifier 113 using a diode.

レギュレータ１３０は、発電機１１０に付随し、発電機１１０が発電して出力する電圧の大きさを制御するＩＣ式のものである。レギュレータ１３０は、パワートランジスタ、パワーＭＯＳＦＥＴ等に代表されるパワーデバイス（電力用半導体素子）を用いた切替回路１３１を介してフィールドコイル１１２に通電する。 The regulator 130 is of the IC type that is attached to the generator 110 and controls the magnitude of the voltage that the generator 110 generates and outputs. The regulator 130 energizes the field coil 112 via a switching circuit 131 using a power device (power semiconductor element) represented by a power transistor, a power MOSFET, and the like.

レギュレータ１３０の電圧制御回路１３２は、制御装置たるＥＣＵ０から発電機１１０の目標電圧を指令する信号ｌを受け付け、バッテリ１２０の端子電圧をその指令された目標電圧に追従させるべく、パワーデバイス１３１をスイッチ動作させる。即ち、図３に示しているように、バッテリ電圧が目標電圧よりも低いときにフィールドコイル１１２に通電して励磁し、バッテリ電圧が目標電圧よりも高いときに同コイル１１２への通電を遮断して励磁を止める。 The voltage control circuit 132 of the regulator 130 receives a signal l for instructing the target voltage of the generator 110 from the ECU 0 serving as a control device, and switches the power device 131 to cause the terminal voltage of the battery 120 to follow the instructed target voltage. Make it work. That is, as shown in FIG. 3, when the battery voltage is lower than the target voltage, the field coil 112 is energized and excited, and when the battery voltage is higher than the target voltage, the current to the coil 112 is cut off. Stop excitation.

発電機１１０は、内燃機関から見れば機械的な負荷となる。フィールドコイル１１２にフィールド電流が通電されると、発電機１１０が内燃機関のクランクシャフトの回転のエネルギを費やして電気エネルギを生成する仕事をする。その分、内燃機関のクランクシャフトから車両の駆動系ひいては車軸に供給されるトルクが減少する。 The generator 110 becomes a mechanical load when viewed from the internal combustion engine. When a field current is applied to the field coil 112, the generator 110 spends the energy of rotation of the crankshaft of the internal combustion engine to generate electrical energy. Accordingly, the torque supplied from the crankshaft of the internal combustion engine to the vehicle drive system and thus to the axle is reduced.

フィールドコイル１１２へのフィールド電流の通電が遮断されると、発電機１１０がクランクシャフトの回転のエネルギを費やして電気エネルギを生成する仕事をしなくなる。その分、内燃機関のクランクシャフトから駆動系及び車軸に供給されるトルクが増大する。 When the field current is not supplied to the field coil 112, the generator 110 does not perform the work of generating electric energy by consuming energy of rotation of the crankshaft. Accordingly, the torque supplied from the crankshaft of the internal combustion engine to the drive system and the axle increases.

内燃機関及び発電機の運転制御を司るＥＣＵ０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。 The ECU 0 that controls operation of the internal combustion engine and the generator is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及びエンジン回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号ｆ、バッテリ１２０に対して流出入する電流及びバッテリ１２０の端子電圧を検出するセンサから出力されるバッテリ電流・電圧信号ｇ、レギュレータ１３０の内蔵回路１３３から出力されるフィールド電流の通電／遮断（パワーデバイス１３１の点弧／消弧）の波形を示す信号ｈ等が入力される。 The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle and engine speed of the crankshaft, and depression of an accelerator pedal. The accelerator opening signal c output from a sensor that detects the amount or the opening of the throttle valve 32 as an accelerator opening (so-called required load), the intake air temperature and the intake pressure in the intake passage 3 (particularly, the surge tank 33). The intake air temperature / intake pressure signal d output from the temperature / pressure sensor to be detected, the coolant temperature signal e output from the water temperature sensor to detect the coolant temperature of the engine, and a plurality of cam angles of the intake camshaft or exhaust camshaft Cam angle signal f output from cam angle sensor, current flowing into and out of battery 120, and terminal of battery 120 The battery current / voltage signal g output from the pressure detection sensor, the signal h indicating the waveform of energization / cutoff of the field current output from the built-in circuit 133 of the regulator 130 (ignition / extinction of the power device 131), etc. Is entered.

出力インタフェースからは、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ、発電機６３の出力電圧を制御する電圧レギュレータ６５に対して電圧指令信号ｌ等を出力する。 From the output interface, a voltage regulator that controls the ignition signal i for the igniter of the spark plug 12, the fuel injection signal j for the injector 11, the opening operation signal k for the throttle valve 32, and the output voltage of the generator 63. A voltage command signal l or the like is output to 65.

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈを入力インタフェースを介して取得し、エンジン回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それらエンジン回転数及び吸気量に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、発電機６３の出力電圧等といった各種運転パラメータを決定する。ＥＣＵ０は、運転パラメータに対応した各種制御信号ｉ、ｊ、ｋ、ｌを出力インタフェースを介して印加する。 The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in the memory in advance, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, f, g, and h necessary for operation control of the internal combustion engine via the input interface, knows the engine speed, and is filled in the cylinder 1. Estimate the intake volume. Based on the engine speed and the intake air amount, the required fuel injection amount, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing, output voltage of the generator 63, etc. Determine various operating parameters. The ECU 0 applies various control signals i, j, k, and l corresponding to the operation parameters via the output interface.

各種電気負荷への電力供給を安定させ、かつバッテリ１２０の寿命を延ばすために、バッテリ電圧は所要の目標電圧、例えば１４．５Ｖに維持することが求められる。因みに、１４．５Ｖの値は、普遍的な車載バッテリ１２０が満充電に近い状態にあるときの端子電圧である。 In order to stabilize the power supply to various electric loads and extend the life of the battery 120, the battery voltage is required to be maintained at a required target voltage, for example, 14.5V. Incidentally, the value of 14.5V is a terminal voltage when the universal vehicle-mounted battery 120 is in a state close to full charge.

通常、ＥＣＵ０は、この目標電圧１４．５Ｖをレギュレータ１３０に指令ｌとして与える。これを受けたレギュレータ１３０は、バッテリ電圧が１４．５Ｖ未満であるときにフィールドコイル１１２に通電し、バッテリ電圧が１４．５Ｖ以上であるときにフィールドコイル１１２への通電を遮断する、フィードバック制御を実施する。 Normally, the ECU 0 gives this target voltage 14.5V to the regulator 130 as a command l. Receiving this, the regulator 130 conducts feedback control to energize the field coil 112 when the battery voltage is less than 14.5V, and to interrupt energization to the field coil 112 when the battery voltage is 14.5V or more. carry out.

内燃機関及びこれに従動する発電機１１０の回転数が比較的高い領域では、発電機１１０が発電可能な電力が大きく、バッテリ電圧が目標電圧を下回ったとしても、急速に当該バッテリ１２０を充電してその電圧を回復させることができる。よって、図３に示しているように、バッテリ電圧は目標電圧から殆ど乖離せず、比較的高い周波数で小さく振動するに止まる。この場合、レギュレータ１３０がスイッチングするフィールド電流の通電／遮断の切り替わりの周期も十分に短くなるので、発電機１１０の負荷運転／無負荷運転の切り替わりに起因するトルク変動が車両の搭乗者に体感されにくい。 In the region where the rotational speed of the internal combustion engine and the generator 110 driven by the internal combustion engine is relatively high, even if the power that can be generated by the generator 110 is large and the battery voltage falls below the target voltage, the battery 120 is rapidly charged. The voltage can be recovered. Therefore, as shown in FIG. 3, the battery voltage hardly deviates from the target voltage, and only oscillates small at a relatively high frequency. In this case, since the cycle of switching on / off of the field current that is switched by the regulator 130 is also sufficiently short, torque fluctuations caused by switching between the load operation / no load operation of the generator 110 are experienced by the vehicle occupant. Hateful.

これに対し、内燃機関及び発電機１１０の回転数が比較的低い領域では、発電機１１０が発電可能な電力が小さくなる。さらに、電気負荷が大電力を消費していたり、バッテリ１２０の性能が経年劣化していたりすると、バッテリ電圧が目標電圧を下回ったときにこれを速やかに目標電圧まで回復させることが難しくなる。そのため、図６に示すように、バッテリ１２０が目標電圧から大きく乖離し、比較的低い周波数で揺動する様相を呈するようになる。この場合、レギュレータ１３０がスイッチングするフィールド電流の通電／遮断の切り替わりの周期が長くなる。特に、周波数が１０Ｈｚ程度にまで低下すると、発電機１１０の負荷運転／無負荷運転の切り替わりに起因したトルク変動が車両の搭乗者に体感されるようになり、ドライブフィーリングを損ねてしまう。 On the other hand, in the region where the rotational speed of the internal combustion engine and the generator 110 is relatively low, the electric power that can be generated by the generator 110 becomes small. Furthermore, if the electric load consumes a large amount of power or the performance of the battery 120 deteriorates over time, it becomes difficult to quickly recover the battery voltage to the target voltage when the battery voltage falls below the target voltage. Therefore, as shown in FIG. 6, the battery 120 greatly deviates from the target voltage and appears to swing at a relatively low frequency. In this case, the period of switching between energization / cutoff of the field current switched by the regulator 130 becomes longer. In particular, when the frequency is reduced to about 10 Hz, a torque fluctuation resulting from switching between the load operation / no-load operation of the generator 110 will be felt by the vehicle occupant and the drive feeling will be impaired.

そこで、本実施形態のＥＣＵ０は、発電機１１０のフィールド電流の通電／遮断の切り替わりの周期が所定よりも長くなる状況では、目標電圧１４．５Ｖ自体をレギュレータ１３０に指令することに代えて、当該目標電圧よりも高い高位電圧と、当該目標電圧よりも低い低位電圧とを交互にレギュレータ１３０に指令し、以てフィールド電流の通電／遮断の切り替わりの周期を強制的に短くする。 Therefore, the ECU 0 according to the present embodiment replaces the command with the target voltage 14.5V itself to the regulator 130 in a situation where the period of switching between energization / cutoff of the field current of the generator 110 is longer than a predetermined value. A higher voltage higher than the target voltage and a lower voltage lower than the target voltage are alternately instructed to the regulator 130, thereby forcibly shortening the switching cycle of the field current.

低位電圧は、平時にバッテリ１２０の端子電圧がとり得る電圧値よりも十分に低く設定する必要がある。本実施形態では、低位電圧を１２．５Ｖとする。ＥＣＵ０からレギュレータ１３０に指令ｌとして低位電圧１２．５Ｖを与えると、この１２．５Ｖは現状のバッテリ電圧を下回ることから、レギュレータ１３０がフィールドコイル１１２にフィールド電流を通電する。即ち、発電機１１０が発電を行う負荷運転状態が必ず具現される。 The low voltage needs to be set sufficiently lower than the voltage value that the terminal voltage of the battery 120 can take during normal times. In this embodiment, the low voltage is set to 12.5V. When the low voltage 12.5V is given as a command 1 from the ECU 0 to the regulator 130, this 12.5V is lower than the current battery voltage, so that the regulator 130 supplies a field current to the field coil 112. That is, the load operation state in which the generator 110 generates power is necessarily realized.

他方、高位電圧は、平時にバッテリ１２０の端子電圧がとり得る電圧値よりも十分に高く設定する必要がある。本実施形態では、高位電圧を１６．５Ｖとする。ＥＣＵ０からレギュレータ１３０に指令ｌとして高位電圧１６．５Ｖを与えると、この１６．５Ｖは現状のバッテリ電圧を上回ることから、レギュレータ１３０はフィールドコイル１１２へのフィールド電流の通電を遮断する。即ち、発電機１１０が発電を行わない無負荷運転状態が必ず具現される。 On the other hand, the high voltage needs to be set sufficiently higher than the voltage value that the terminal voltage of the battery 120 can take during normal times. In the present embodiment, the high voltage is 16.5V. When a high voltage 16.5V is given as a command 1 from the ECU 0 to the regulator 130, this 16.5V exceeds the current battery voltage, and therefore the regulator 130 cuts off the field current to the field coil 112. That is, a no-load operation state in which the generator 110 does not generate power is necessarily realized.

従って、ＥＣＵ０がレギュレータ１３０に対して高位電圧と低位電圧とを交互に指令し、かつその高位電圧と低位電圧との切り替わりの周期を十分に短くすれば、図４及び図５に示すように、レギュレータ１３０がスイッチングするフィールド電流の通電／遮断の切り替わりの周期も短くなる。結果、発電機１１０の負荷運転／無負荷運転の切り替わりに起因したトルク変動の周期が短くなり、その変動が車両の搭乗者に体感されなくなる。 Therefore, if the ECU 0 commands the high voltage and low voltage alternately to the regulator 130, and the switching cycle between the high voltage and low voltage is made sufficiently short, as shown in FIG. 4 and FIG. The cycle of switching on / off of the field current switched by the regulator 130 is also shortened. As a result, the cycle of torque fluctuation due to switching between load operation / no-load operation of the generator 110 is shortened, and the fluctuation is not felt by the vehicle occupant.

尤も、バッテリ１２０の端子電圧の本来の目標は１４．５Ｖであり、高位電圧１６．５Ｖでも低位電圧１２．５Ｖでもない。バッテリ電圧を目標電圧に収束させるためには、ＥＣＵ０がバッテリ１２０の端子電圧を反復的に計測し、その実測のバッテリ電圧と目標電圧との偏差に応じて、レギュレータ１３０に高位電圧を指令する期間と低位電圧を指令する期間との割合を随時変更するフィードバック制御を実施することが望ましい。 However, the original target of the terminal voltage of the battery 120 is 14.5V, neither the high voltage 16.5V nor the low voltage 12.5V. In order to converge the battery voltage to the target voltage, a period in which the ECU 0 repeatedly measures the terminal voltage of the battery 120 and commands the higher voltage to the regulator 130 according to the deviation between the actually measured battery voltage and the target voltage. It is desirable to implement feedback control that changes the ratio of the low voltage and the period for commanding the lower voltage as needed.

実測のバッテリ電圧が目標電圧よりも低い間は、図４に示すように、ＥＣＵ０からレギュレータ１３０に与える電圧指令信号ｌにおいて、高位電圧を指令する期間をより長くし、低位電圧を指令する期間をより短くする。これにより、発電機１１０のステータコイル１１１に誘導される出力電圧が徐々に増大し、バッテリ電圧を目標電圧に向けて引き上げてゆくことが可能となる。 While the actually measured battery voltage is lower than the target voltage, as shown in FIG. 4, in the voltage command signal 1 given from the ECU 0 to the regulator 130, the period for instructing the high voltage is made longer and the period for instructing the low voltage is set. Make it shorter. As a result, the output voltage induced in the stator coil 111 of the generator 110 gradually increases, and the battery voltage can be raised toward the target voltage.

翻って、実測のバッテリ電圧が目標電圧よりも高い間は、図５に示すように、ＥＣＵ０からレギュレータ１３０に与える電圧指令信号ｌにおいて、高位電圧を指令する期間をより短くし、低位電圧を指令する期間をより長くする。これにより、発電機１１０のステータコイル１１１に誘導される出力電圧が徐々に低減し、バッテリ電圧を目標電圧に向けて引き下げてゆくことが可能となる。 In contrast, while the actually measured battery voltage is higher than the target voltage, as shown in FIG. 5, in the voltage command signal l given from the ECU 0 to the regulator 130, the period for commanding the high voltage is shortened and the low voltage is commanded. Make the period to be longer. As a result, the output voltage induced in the stator coil 111 of the generator 110 is gradually reduced, and the battery voltage can be lowered toward the target voltage.

ＥＣＵ０がレギュレータ１３０に対して高位電圧と低位電圧とを交互に指令する制御は、内燃機関及び発電機の回転数が比較的低い運転領域に限定して実施すればよい。内燃機関の回転が加速し、エンジン回転数が所定の閾値を上回ったならば、目標電圧そのものをレギュレータ１３０に指令する通常の制御に復帰してよい。その後、再び内燃機関の回転が減速して、エンジン回転数が所定の閾値を下回った、及び／または、レギュレータ１３０を介して観測されるフィールド電流信号ｈの通電／遮断の切り替わりの周期が所定よりも長くなったときに、高位電圧と低位電圧とを交互に指令する制御へと移行する。 The control in which the ECU 0 alternately commands the high voltage and the low voltage to the regulator 130 may be performed only in an operation region where the rotational speeds of the internal combustion engine and the generator are relatively low. If the rotation of the internal combustion engine accelerates and the engine speed exceeds a predetermined threshold value, the control may return to normal control instructing the regulator 130 with the target voltage itself. Thereafter, the rotation of the internal combustion engine decelerates again, the engine speed falls below a predetermined threshold value, and / or the cycle of switching between energization / cutoff of the field current signal h observed through the regulator 130 is greater than the predetermined value. When it becomes longer, the control shifts to a command for alternately instructing a high voltage and a low voltage.

本実施形態では、内燃機関から回転トルクの伝達を受けて発電しバッテリ１２０を充電する発電機１１０を制御するものであって、バッテリ電圧が指令された電圧よりも低いときに発電機１１０のコイル１１２に通電して励磁し、バッテリ電圧が指令された電圧よりも高いときに同コイル１１２への通電を遮断して励磁を止めるレギュレータ１３０を介して発電機１１０の出力を調整するものとし、通常は所要の目標電圧を前記レギュレータ１３０に指令する一方、前記コイル１１２への通電と遮断との切り替わりの周期が所定よりも長くなる（例えば、１０Ｈｚ以下の低周波数となる）場合には、前記目標電圧よりも高い高位電圧と当該目標電圧よりも低い低位電圧とを交互に前記レギュレータ１３０に指令し、かつその高位電圧と低位電圧との切り替わりの周期を所定よりも短くする（例えば、１０Ｈｚよりも高い周波数とする）ことを特徴とする制御装置０を構成した。 In this embodiment, the generator 110 that receives the rotational torque from the internal combustion engine and generates power to charge the battery 120 is controlled. When the battery voltage is lower than the commanded voltage, the coil of the generator 110 is controlled. When the battery voltage is higher than the commanded voltage, the output of the generator 110 is adjusted via a regulator 130 that cuts off the current to the coil 112 and stops the excitation when the battery voltage is higher than the commanded voltage. Command the required target voltage to the regulator 130, and when the cycle of switching between energization and interruption of the coil 112 is longer than a predetermined value (for example, a low frequency of 10 Hz or less), the target A higher voltage higher than the voltage and a lower voltage lower than the target voltage are alternately commanded to the regulator 130, and the higher voltage and lower voltage Switching cycle shorter than a predetermined with (e.g., a higher frequency than 10 Hz) to constitute a control device 0, characterized in that.

本実施形態によれば、レギュレータ１３０による発電機１１０のコイル１１２への通電／遮断の切り替わりの周期を短く保つことができる。従って、搭乗者に感知されるような低周波数のトルク変動の発生を好適に抑止することが可能となる。並びに、バッテリ電圧の揺動の振幅を縮小して、バッテリ電圧を安定させることができる。 According to this embodiment, the cycle of switching between energization / cutoff of the coil 112 of the generator 110 by the regulator 130 can be kept short. Therefore, it is possible to suitably suppress the occurrence of low-frequency torque fluctuations as perceived by the passenger. In addition, the battery voltage can be stabilized by reducing the amplitude of the fluctuation of the battery voltage.

加えて、バッテリ電圧が前記目標電圧よりも低いならば前記高位電圧を指令する期間の割合を大きくし、バッテリ電圧が当該目標電圧よりも高いならば前記低位電圧を指令する期間の割合を大きくするようにしているので、バッテリ電圧を目標電圧近傍に確実に収束でき、バッテリ１２０を適切に保護してその寿命の延命に寄与し得る。 In addition, if the battery voltage is lower than the target voltage, the ratio of the period for instructing the higher voltage is increased, and if the battery voltage is higher than the target voltage, the ratio of the period for instructing the lower voltage is increased. As a result, the battery voltage can be reliably converged to the vicinity of the target voltage, and the battery 120 can be properly protected to contribute to the extension of its life.

なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。例えば、バッテリ１２０の目標電圧、高位電圧及び低位電圧の具体的な数値は、上記実施形態におけるものには限定されない。 The present invention is not limited to the embodiment described in detail above. For example, the specific numerical values of the target voltage, the high voltage, and the low voltage of the battery 120 are not limited to those in the above embodiment.

その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Other specific configurations of each part can be variously modified without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、車両に搭載される内燃機関に付帯した発電機の制御に適用できる。 The present invention can be applied to control of a generator attached to an internal combustion engine mounted on a vehicle.

０…制御装置（ＥＣＵ）
１１０…発電機
１１２…コイル（フィールドコイル）
１２０…バッテリ
１３０…レギュレータ 0 ... Control unit (ECU)
110 ... Generator 112 ... Coil (field coil)
120 ... Battery 130 ... Regulator

Claims

内燃機関から回転トルクの伝達を受けて発電しバッテリを充電する発電機を制御する制御装置であって、
バッテリ電圧が指令された電圧よりも低いときに発電機のコイルに通電して励磁し、バッテリ電圧が指令された電圧よりも高いときに同コイルへの通電を遮断して励磁を止めるレギュレータを介して発電機の出力を調整するものとし、
通常は所要の目標電圧を前記レギュレータに指令する一方、
観測される前記コイルへの通電と遮断との切り替わりの周期が所定よりも長くなる場合には、前記目標電圧よりも高い高位電圧と当該目標電圧よりも低い低位電圧とを交互に前記レギュレータに指令し、かつその高位電圧と低位電圧との切り替わりの周期を所定よりも短くすることを特徴とする制御装置。 A control device for controlling a generator that generates power by receiving rotational torque from an internal combustion engine and charges a battery,
When the battery voltage is lower than the commanded voltage, the coil of the generator is energized and excited, and when the battery voltage is higher than the commanded voltage, the coil is turned off and the excitation is stopped. And adjust the generator output,
While usually commanding the required target voltage to the regulator,
When the observed period of switching between energization and shutoff of the coil is longer than a predetermined value, the higher voltage higher than the target voltage and the lower voltage lower than the target voltage are alternately commanded to the regulator. And a control device characterized in that the switching cycle between the high voltage and the low voltage is made shorter than a predetermined value.

バッテリ電圧が前記目標電圧よりも低いならば前記高位電圧を指令する期間の割合を大きくし、バッテリ電圧が当該目標電圧よりも高いならば前記低位電圧を指令する期間の割合を大きくするものであり、
バッテリ電圧を反復的に計測し、その実測のバッテリ電圧と目標電圧との偏差に応じて、前記レギュレータに高位電圧を指令する期間と低位電圧を指令する期間との割合を随時変更する請求項１記載の制御装置。 If the battery voltage is lower than the target voltage, the ratio of the period for instructing the higher voltage is increased, and if the battery voltage is higher than the target voltage, the ratio of the period for instructing the lower voltage is increased . ,
2. The battery voltage is repeatedly measured, and a ratio between a period for instructing the regulator to designate a high voltage and a period for instructing a low voltage is changed as needed in accordance with a deviation between the actually measured battery voltage and a target voltage. The control device described.