JPH09327199A - オルタネータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オルタネータの発電量をエンジン動作状態に
応じて調整し、十分な発電量の確保と駆動損失の低減と
を両立させること。 【解決手段】 エンジン動作状態判定手段としての加速
変化率判定部３６は、加速状態においてエンジン回転数
の変化率が所定の上昇基準値以上であるか否かを判定す
る。エンジン回転数の上昇率が上昇基準値以上である
と、目標電圧設定部３８は、電圧記憶部４２から通常の
目標出力電圧値よりも低い低電圧値ＶＬを読み出して、
出力電圧調整部４０に指示する。出力電圧調整部４０
は、この指示された低電圧値ＶＬを実現するためのデュ
ーティ比でフィールドコイル１４に流す励磁電流を制御
する。これにより、加速時の駆動損失が小さくなって加
速性が向上すると共に、不要な発電抑制を防止して十分
な発電量を確保することができる。

Description

【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５８−１３１３
４２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。

【００１３】

【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、加速変
化率判定手段が、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になったか否かを判定し、上
昇基準値以上になった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
も低い値に調整設定することを特徴としている。

【００１４】これにより、オルタネータの目標出力電圧
値が通常の値よりも低下するため、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、発電量の抑制が解除されるため、オルタネー
タの発電によって各種電装負荷やバッテリに十分な給電
を行うことができる。

【００１５】また、請求項３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４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６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６
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６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７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２及び請求項５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、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全体構
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２
２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３
４からの各検出信号が入力される。

【００２９】ＥＣＵ２６は、本発明に係る内部機能とし
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
本実施の形態による発電制御、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θ
Ｓ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）、Ｓ１０
２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、Ｓ
１０６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（Ｙ
ＥＳ）、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、Ｓ
１０２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本実施の形態によれ
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２
４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２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第１
の実施の形態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、前記第１の実施の形態で述べた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の実施の形態
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（２００ｒ
ｐｍ／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Ｖ
Ｈ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Ｖ
Ｎ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３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、前記第１の実施の形態の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、Ｓ
１２１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（Ｙ
ＥＳ）、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「ＹＥ
Ｓ」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、Ｓ１２
４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、Ｓ１
２７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４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ＥＣＵ
７０は、前記第１の実施の形態（図１）によるＥＣＵ２
６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１
０の発電制御は、図２に示す第１の実施の形態の発電制
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、Ｓ１３
３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５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ＥＣＵ
８０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８
６、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、第１の実施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２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３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Ｖ
Ｌ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、前記第１、第２、第３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４の実施の形態で述べた電圧変化率設定部７
４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Ｖ
Ｈ、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、Ｓ１４
４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、Ｓ１４
６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ＤＡＬ
Ｔ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Ｓ１４
６，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５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５の実施の形態の電圧変化率設定部９０に替えて
第４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】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２】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３】第１の実施の形態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５】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６】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７】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８】第３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３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１１】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１２】第４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５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５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５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

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【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、 エンジンの加速状態を検出する加速状態検出手段と、 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を判定する加速変化率判定手段
   と、 この加速変化率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。
2. 【請求項２】 前記目標電圧設定手段は、エンジン回転
   数上昇率が上昇基準値より小さくなったときから、所定
   時間経過するまで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設定することを
   特徴とする請求項１に記載のオルタネータ制御装置。
3. 【請求項３】 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。
4. 【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。
5. 【請求項５】 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４に記載のオルタネータ制御装
   置。
6. 【請求項６】 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。
7. 【請求項７】 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６の
   いずれかに記載のオルタネータ制御装置。