專利名稱：車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明在由搭載于車輛的內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)驅(qū)動進行發(fā)電的車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)中，在進行與內(nèi)燃機的運行狀態(tài)對應(yīng)的最合適的發(fā)電的同時提供最合適的補給空氣量，以此提供在空載(idle)時的電氣負載引起的內(nèi)燃機旋轉(zhuǎn)的變動，從高速空轉(zhuǎn)到空載狀態(tài)，從減速狀態(tài)到空載狀態(tài)的變化那樣的運行條件急劇變化時不發(fā)生內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速下降的車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)和控制方法。
背景技術(shù)：
向來，搭載于汽車，由內(nèi)燃機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)進行發(fā)電的車輛用交流發(fā)電機的控制通常一直是由稱為IC調(diào)整器(regulator)的控制裝置進行的。所述IC調(diào)整器是一邊檢測由發(fā)電機的輸出充電的汽車電池的電壓，一邊在規(guī)定電平上進行控制的。
在日本專利特公平1-39306號，公開了微電腦的控制信號通過信號線對內(nèi)藏于發(fā)電機的開關(guān)進行通斷控制，以控制流入所述勵磁線圈的電流量的裝置。
又，根據(jù)日本專利特開昭59-103935號，由根據(jù)轉(zhuǎn)數(shù)控制發(fā)電機的發(fā)電量的發(fā)電機控制裝置與ISC閥控制裝置協(xié)調(diào)動作，進行內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)調(diào)整。又，作為電氣負荷的檢查方法，是通過配線檢測特定電氣負荷的開關(guān)的通/斷。
上述使用已有技術(shù)的車輛發(fā)電機的控制裝置中，使用IC調(diào)整器的， 由于能夠進行單機發(fā)電，有通用性高的優(yōu)點。其反面是，對于電氣負荷的變動，發(fā)電量的隨動性下降。因此，對根據(jù)使發(fā)電機負載變化緩慢的負載響應(yīng)控制和內(nèi)燃機控制裝置發(fā)出的輸出電壓信號進行的發(fā)電進行可變電壓控制時，由于使負載響應(yīng)控制的響應(yīng)性和可變電壓控制的控制范圍等取決于硬件，存在自由度低的問題。而且，發(fā)電機也具有控制裝置，所以也有價格貴的問題。又，在日本專利特公平1-39306號公報的例子中，發(fā)電機的控制和內(nèi)燃機的控制的關(guān)系不明確。又，在特開昭59-103935號，能夠取入運轉(zhuǎn)時輪箍的電氣負載狀態(tài)，借助于綜合性的發(fā)電動作控制進行發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)控制。但是，控制發(fā)電機的發(fā)電動作的方法只是用控制裝置切換規(guī)定電壓，不考慮實際負載，因此，對于提高內(nèi)燃機的動力性能和減少燃料費用效果不充分，對于電氣負載變動時的旋轉(zhuǎn)變動也不能得到充分的效果，同時，由于發(fā)電機上也有控制裝置，存在價格貴的問題。又，由于沒有考慮前燈的開/關(guān)狀態(tài)，存在負載響應(yīng)控制引起的電壓變動造成前燈的照度發(fā)生變化的問題。

發(fā)明內(nèi)容
一旦車輛的電氣負載急劇增大，內(nèi)燃機的輸出即下降。因此，空載時的內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)不穩(wěn)定。
因此，有必要調(diào)整ISC閥和電子控制節(jié)氣閥使內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)穩(wěn)定。
本發(fā)明的目的在于提供根據(jù)車輛狀態(tài)和電氣負載狀態(tài)修正切換的規(guī)定電壓值，取得充分提高內(nèi)燃機的動力性能和降低燃料費的效果，同時使電氣負載變動時轉(zhuǎn)數(shù)變化足夠小的車輛用發(fā)電機控制系統(tǒng)和控制方法。
為了采用本發(fā)明解決上述問題，本發(fā)明的車輛用發(fā)電機控制系統(tǒng)具有搭載于車輛的內(nèi)燃機、檢測所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)和節(jié)氣閥的開度以及冷卻水溫度等運行狀態(tài)的運行狀態(tài)檢測單元、設(shè)置于上述內(nèi)燃機的吸氣管的所述節(jié)氣閥旁路的空氣量的調(diào)節(jié)用的ISC閥，或控制直接節(jié)氣閥的開度的致動器、用所述內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電的發(fā)電機、內(nèi)藏于所述發(fā)電機的控制發(fā)電量的勵磁線圈、驅(qū)動所述勵磁線圈的勵磁線圈驅(qū)動電路、用所述發(fā)電機發(fā)出的電力充電的電池、檢測所述電池的電壓的電壓檢測單元，根據(jù)所述內(nèi)燃機的運行狀態(tài)和/或電池液的溫度計算規(guī)定的發(fā)電電壓，將所述規(guī)定的發(fā)電電壓和所述電池電壓加以比較，用從運動狀態(tài)、前燈、刮水器等的負載狀態(tài)和勵磁線圈的驅(qū)動量求得的控制速度，使勵磁線圈驅(qū)動量改變，同時將勵磁線圈的驅(qū)動量的增加速度設(shè)定得比最大減小速度小，以使所述電池電壓接近所述規(guī)定電壓，從而使內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)速下降減小。對于電池液溫度，用對內(nèi)燃機的冷卻水的溫度加權(quán)平均等數(shù)字濾波處理的辦法推定電池液溫度，在開始動作時，將前次停止時的電池液的溫度推定值和現(xiàn)在的推定值加以比較，采用較低的數(shù)值。
設(shè)定相應(yīng)于所述勵磁線圈驅(qū)動量及所述運動狀態(tài)的值作為控制所述ISC閥或直接節(jié)氣閥的開度的致動器的驅(qū)動量。
采用這樣的構(gòu)成，各控制常數(shù)的自由度高，可以得到內(nèi)燃機的電力性能提高，降低燃料費，防止空載時的轉(zhuǎn)速變動的效果。
又提出低成本、高可靠性的車輛用內(nèi)燃機及發(fā)電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，作為運算裝置故障時的控制裝置，設(shè)置電壓檢測式勵磁線圈通電開/關(guān)單元，在勵磁線圈的驅(qū)動量高于規(guī)定值時，提高規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)。
簡要地說，本發(fā)明具有如下構(gòu)成。
對于電氣負載，沒有設(shè)定特別的輸入端子而能夠在每一次投入電氣負載都以高精度測定改變的電氣負載的大小，對發(fā)動機的轉(zhuǎn)數(shù)以更高的精度進行控制，在控制發(fā)動機的運算裝置中內(nèi)藏發(fā)電機控制功能，根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)，求出規(guī)定的發(fā)電電壓、勵磁線圈控制速度，根據(jù)勵磁線圈驅(qū)動量和發(fā)動機的運行狀態(tài)的函數(shù)求出ISC的負載修正量，借助于帶負載響應(yīng)控制的發(fā)電機測定電氣負載變動時的電源電壓變動，根據(jù)電源電壓變動量和變動時間推定電氣負載量，修正規(guī)定的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)，對發(fā)動機水溫進行數(shù)字濾波處理，從而形成在進行電池溫度推定的運算裝置發(fā)生故障時具有簡易的發(fā)電機控制功能的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的車輛用內(nèi)燃機和發(fā)電機的控制系統(tǒng)，根據(jù)內(nèi)燃機的運行狀態(tài)和電氣負載狀態(tài)，使發(fā)電電壓和發(fā)電量的隨動性發(fā)生變化，因而具有低成本和高可靠性，能夠?qū)崿F(xiàn)電壓變動引起的前燈照度變化小，內(nèi)燃機電力性能高而且燃料費用低，防止空載時轉(zhuǎn)數(shù)變化的效果大的車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)。
又，采用本發(fā)明，可以廢止電氣負載檢測用的配線和輸入電路，從而可以降低發(fā)動機控制系統(tǒng)的成本。而因為每一次投入負載都可能檢測變動的電氣負載，所以能夠提高電氣負載量的檢測精度，適量地進行ISC控制的負載修正。因此，能夠?qū)σ幻娣乐拱l(fā)動機的振動和搖動，一面對負載變動引起的發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)變化及時、適量地進行修正，能夠有效地抑制負載變化引起的轉(zhuǎn)數(shù)變化。


圖1A是表示使用本發(fā)明的系統(tǒng)的構(gòu)成的一實施例。
圖1B是表示使用本發(fā)明的系統(tǒng)的構(gòu)成的另一實施例。
圖2表示車輛用的內(nèi)燃機和交流發(fā)電機的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示采用本發(fā)明的車輛用發(fā)電機的控制方法的一實施例的流程圖。
圖4是表示與圖3并行動作的采用本發(fā)明的車輛用發(fā)電機的控制方法的一實施例的流程圖。
圖5是表示冷卻水溫度和預(yù)定轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系圖。
圖6是表示轉(zhuǎn)數(shù)偏離與ISC閥開度修正量的關(guān)系圖。
圖7是表示內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)和發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩的關(guān)系圖。
圖8是表示電池液溫度和充電終止電壓、預(yù)定發(fā)電電壓的關(guān)系圖。
圖9是表示對電池電壓的規(guī)定值的偏差和勵磁線圈驅(qū)動量的關(guān)系圖。
圖10表示勵磁線圈驅(qū)動量的設(shè)定方法的一實施例。
圖11是表示勵磁線圈驅(qū)動量和勵磁線圈驅(qū)動量變化速度的關(guān)系的特性圖。
圖12用于說明在勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度設(shè)置限制的情況下的優(yōu)點。
圖13表示故障自動保險電路(fail safe)的一實施例。
圖14是發(fā)動機室的配置圖。
圖15～17是用于說明電池液溫度的推定方法的圖。
本發(fā)明的最佳實施方式下面根據(jù)附圖對作為本發(fā)明一實施例的車輛用內(nèi)燃機及發(fā)動機的控制系統(tǒng)加以說明。圖1A、1B分別為使用本發(fā)明的車輛用交流發(fā)電機的控制系統(tǒng)的構(gòu)成的一實施例。圖1A和圖1B的不同在于，在圖1B中，圖1A中的ISC閥41被代之以直接控制節(jié)氣閥40的開度的電子控制節(jié)氣閥，其他結(jié)構(gòu)與圖1A相同。
圖2表示本發(fā)明車輛用的內(nèi)燃機和交流發(fā)電機的控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖。
在圖1A、圖1B，例如汽車等車輛搭載的內(nèi)燃機65具備輸出轉(zhuǎn)矩的輸出軸，即曲軸66。車輛用交流發(fā)電機51通過皮帶輪(pulley)和傳動皮帶機械連接于所述曲軸66上。
而內(nèi)燃機65通過傳動裝置將其轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動輪這一點與普通車輛一樣。
下面對示于圖1A的一實施例，即所謂MPI(多汽缸燃料噴射)方式的4缸內(nèi)燃機加以說明。
對于圖1B，只有節(jié)氣閥40的控制方法不同，其他和圖1A相同的說明都可以適用。
空氣被引入設(shè)置于空氣凈化器60的出口部的空氣流量計2。該空氣流量計2使用熱線式空氣流量傳感器。該空氣通過連接的管道61、具有與操縱者操縱的油門踏板連動，控制空氣流量的節(jié)氣閥40的節(jié)氣閥(throttle)體，以及為使節(jié)氣閥體旁路而設(shè)置的、控制空載轉(zhuǎn)數(shù)的ISC閥41，進入收集器62。這里，空氣被分配到與發(fā)動機直接連接的各吸氣管63，被汽缸吸入。
燃料由燃料泵20從燃料箱21吸出、加壓，由壓力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)到一定的壓力，由設(shè)置于吸氣管63的噴油器23噴射到所述吸氣管內(nèi)。
從空氣流量計2輸出與吸入的空氣流量相當?shù)男盘?。而每一?guī)定的曲柄轉(zhuǎn)角，都從內(nèi)藏于分配器32的曲柄轉(zhuǎn)角傳感器7輸出脈沖，這些脈沖輸入控制單元71，計算出曲柄轉(zhuǎn)角和發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)，還從吸入空氣量和發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)求出與充填效率相當?shù)幕久}沖寬度TP。
在節(jié)氣閥40上安裝有檢測開度的節(jié)氣閥傳感器1，該傳感器的信號輸入控制單元71，進行節(jié)氣閥40的開度和全閉位置的檢測以及加速的檢測等。
內(nèi)燃機65上安裝著用于檢測冷卻水溫度的水溫傳感器3，該傳感器的信號輸入控制單元71，檢測內(nèi)燃機65的升溫狀態(tài)，進行燃料噴射量的增量和點火時間的修正以及散熱電扇75的開/關(guān)和空載時的規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)的設(shè)定。
空氣/燃料比傳感器8安裝于發(fā)動機的排氣管，根據(jù)排出的氣體的氧氣濃度輸出信號。該信號被輸入控制單元71，調(diào)整燃料噴射脈沖的寬度以達到規(guī)定的A/F。
4是齒輪的中立(安全)開關(guān)，5是車速傳感器，30是點火器，31是點火線圈，33是點火用的火花塞，73是表示包含前燈的各種燈。
控制單元71，如圖2所示，由運算裝置CPU100、讀出專用存儲器ROM101、可讀出和寫入的存儲器RAM102、點火開關(guān)切斷內(nèi)容也不被清除的后備RAM111、中斷控制器104、定時器105、輸入處理電路106以及輸出處理電路107構(gòu)成，這些部分由總線108連接。所述CPU100以輸入處理電路處理的各種信息為基礎(chǔ)，根據(jù)ROM101存儲的程序，用RAM102和點火開關(guān)72切斷時存儲內(nèi)容也能夠保持的后備RAM111進行處理。這時，以定時器105和輸入處理電路106來的信息為基礎(chǔ)根據(jù)控制單元104發(fā)出的中斷命令也適時進行。
在圖1B，致動器42根據(jù)來自控制單元71的驅(qū)動信號控制節(jié)氣閥40。傳感器1監(jiān)控節(jié)氣閥40的開度，開度信號被反饋到控制單元71，將其控制于規(guī)定的開度。
下面對發(fā)電系統(tǒng)進行說明。發(fā)電機51與已有的發(fā)電機相同，外圍是繞著勵磁線圈54構(gòu)成的轉(zhuǎn)子，和在該轉(zhuǎn)子的外周面上相對地繞著3相線圈53a、53b、53c的定子構(gòu)成，該轉(zhuǎn)子與所述內(nèi)燃機65的曲軸66連動，受其旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。而在所述發(fā)電機51的3相線圈53a、53b、53c上，連接著由例如6個二極管串并聯(lián)連接構(gòu)成的整流電路55，該整流電路對所述發(fā)電機51輸出的3相交流電進行整流后供給車輛用電池50充電。在所述控制單元71還內(nèi)藏有一邊檢測車輛用電池50的電壓，一邊調(diào)整發(fā)電機的輸出電壓，以使電池電壓接近規(guī)定電壓的發(fā)電控制程序。所述勵磁線圈54的控制量是通過驅(qū)動所述勵磁線圈54的勵磁線圈驅(qū)動電路56、以所述發(fā)電機51發(fā)出的電力充電的電池50和用檢測所述電池50的電壓的電壓檢測單元，即輸入處理電路106得到的結(jié)果，與根據(jù)所述內(nèi)燃機的運行狀態(tài)和/或電池液溫度計算規(guī)定發(fā)電電壓得出的結(jié)果加以比較，按照使所述電池的電壓接近所述規(guī)定電壓的要求計算所述勵磁線圈54的驅(qū)動量，向所述勵磁線圈驅(qū)動電路56輸出驅(qū)動信號來獲得的。用所述ISC閥41的驅(qū)動量加上從所述勵磁線圈驅(qū)動量和所述運動狀態(tài)求出的電氣負載修正量得到的ISC閥驅(qū)動量控制內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)。
在圖1B的致動器42的情況下，是將圖1A的情況下求得的ISC驅(qū)動量變換為吸入空氣量，從變換的值求驅(qū)動量進行控制的結(jié)構(gòu)。
圖3、4是用微電腦的程序?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的流程圖的一實施例。
圖3的流程圖在規(guī)定的時間，例如每10毫秒起動。在步驟119核對圖3的程序的起動是否初次。也就是，鑰匙打開后初次起動的情況為“是”，在步驟200第1ISC閥開度修正量ISCPI設(shè)定初始值。該初始值是用占空度(duty)(％)表示ISC閥的開度的。0％表示完全關(guān)閉的狀態(tài)，100％表示完全打開的狀態(tài)。在不是初次起動的情況下，也就是該程序以規(guī)定的間隔反復(fù)起動，因此，第2次以后的起動在步驟119的判定結(jié)果為“否”。在這種情況下進入步驟201。
在步驟201根據(jù)水溫傳感器的輸出值計算冷卻水溫度TWN，在步驟202計算內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N，在步驟203計算吸入空氣量Qa，在步驟204計算基本噴射脈沖寬度Tp，在步驟205計算燃料噴射脈沖寬度Ti。在步驟206根據(jù)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N和基本噴射脈沖寬度Tp檢索提前角映象(map)，進行基本提前角ADVM的運算。在步驟207，根據(jù)圖5的冷卻水溫度和規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)的關(guān)系圖求出與冷卻水溫度對應(yīng)的規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)NSET，在步驟208，求規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)NSET和實際轉(zhuǎn)數(shù)之間的差ΔN1＝NSET-N。在轉(zhuǎn)數(shù)差為正時，規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)NSET高于實際轉(zhuǎn)數(shù)N。
在步驟209，求出以規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)和實際轉(zhuǎn)數(shù)之差為依據(jù)的第1ISC閥的開度修正量ISCPI。具體地說，就是參照圖6的轉(zhuǎn)數(shù)差ΔN1和ISV閥寬度修正量的關(guān)系圖求修正量A，以A+ISCPI作為ISCPI。修正量A是每單位時間的[SC閥開度(duty)變化量，單位是％/秒。
圖6的曲線是在|ΔN1|小的時候一點點地改變ISC閥的開度，|ΔN1|大的時候迅速使ISC閥的開度改變的情況。
例如，假定程序的起動間隔為10ms，在步驟119設(shè)定的ISCPI的初始值為50％，轉(zhuǎn)數(shù)差ΔN1為40(rpm)，從圖6得出修正量A為15(％/秒)。由于程序的起動間隔10ms，每10ms的修正量A為01 5％，在初次起動時的步驟209的第1ISC閥開度修正量ISCPI為初始值50％和修正量0.15％之和50.15％。起動第2次以后，修正量A被加于所述程序執(zhí)行時求得的ISCPI上。
在步驟210用下式計算以電氣負載為依據(jù)的第2ISC閥的開度修正量EL。
EL＝K×Duty×B×N這里所謂Duty是在圖4所求的勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY。K是變換系數(shù)，B是從內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N和發(fā)電機的負載特性曲線得到的值。在該實施例中，是從圖7的表示內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N和發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩特性的特性曲線求得的發(fā)電機轉(zhuǎn)矩。
在步驟211借助于下式ISCDTY＝ISCPI+EL求出ISC閥驅(qū)動量ISCDTY。
亦即，設(shè)定考慮到基于內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)N的修正量和基于預(yù)測的電氣負載量的修正量的值作為ISC閥驅(qū)動量。該ISC閥驅(qū)動量ISCDTY不是絕對量而是相對量。即在每一次起動程序時都修正轉(zhuǎn)數(shù)差ΔN1，使其為0。
在步驟212，核對是否有必要使電池電壓進一步升高。在有必要使電池電壓進一步升高時，在步驟213核對是否有可能使勵磁線圈驅(qū)動量升高。勵磁線圈驅(qū)動量達到例如最大值，或發(fā)電機處于特定的條件下，無法使勵磁線圈驅(qū)動量達到規(guī)定值以上時，在步驟214將規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)NSET設(shè)定于更高的數(shù)值，以使電池電壓上升。在能夠使勵磁線圈驅(qū)動量上升的情況下，在步驟215使勵磁線圈驅(qū)動量上升。
圖3是將程序用于圖1B的系統(tǒng)的情況，將ISC閥驅(qū)動量ISCDTY換算為吸入空氣量，根據(jù)吸入的空氣量的數(shù)值決定致動器42的驅(qū)動量。或者也可以將在步驟209求得的第1ISC閥開度修正量ISCPI和在步驟210求得的第2 ISC閥的開度修正量EL分別變換為吸入空氣量，根據(jù)換算后的各吸入量的數(shù)值決定致動器42的驅(qū)動量。
圖4是限制發(fā)電機51的勵磁線圈54的驅(qū)動量的變化速度的流程圖，是與圖3的流程圖一起動作的程序。
在步驟220，根據(jù)步驟201求得的冷卻水水溫TWN用下述圖17的方法計算電池液溫度(TVB)，在步驟221根據(jù)電池液溫度(TVB)，參照圖8的曲線圖計算規(guī)定發(fā)電電壓VBSET。
圖8表示充電結(jié)束時的電壓、即充電終止電壓和規(guī)定發(fā)電電壓與電池液溫度的關(guān)系。電池液溫度高時充電終止電壓低，有必要根據(jù)電池液溫度修正發(fā)電機的反饋控制的規(guī)定電壓。在本發(fā)明，根據(jù)圖8的規(guī)定發(fā)電電壓的特性曲線進行修正。
在步驟222檢測電池電壓，在步驟223計算相對于電池電壓的規(guī)定值的電壓差ΔVB＝VBSET-VB。
在步驟224參照圖9的表示ΔVB和勵磁線圈驅(qū)動量的關(guān)系的曲線圖求勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY。勵磁線圈驅(qū)動量用脈沖寬度調(diào)制加以控制，曲線圖的縱軸用％表示脈沖寬度的占空度(脈沖保持時間和間歇時間之比)(duty)。
圖9的曲線圖在電池電壓低于規(guī)定電壓時將勵磁線圈驅(qū)動量設(shè)定為大的數(shù)值。例如，在電池電壓比規(guī)定電壓低0.5伏特左右時，使勵磁線圈驅(qū)動量的占空度(duty)為100％，加快充電速度。而在電池電壓比規(guī)定電壓高時，勵磁線圈驅(qū)動量設(shè)定為小的數(shù)值。例如，電池電壓比規(guī)定電壓高0.15伏特左右時，使勵磁線圈驅(qū)動量的占空度為0％，停止充電。在占空度為100％與0％之間用直線插補方法求出。
勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY采用下式也可以求出。
ALTDTY＝K1×ΔVB×C這里，K1為變換系數(shù)，C為圖9的偏置(offset)量。
在步驟225檢測出電池電壓下降超過規(guī)定值，因而檢測出電氣負載從切斷(OFF)變成接通(ON)。在檢測出電氣負載從切斷(OFF)變成接通(ON)的情況下，步驟226將勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY的上升速度限制為比勵磁線圈驅(qū)動量的最大減少速度小，在沒有檢查出電氣負載從切斷(OFF)變成接通(ON)的情況下，對勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY的上升速度不設(shè)限制，用步驟224求得的勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY控制發(fā)電機的勵磁線圈，使電池電壓接近規(guī)定電壓。
借助于上述控制，可以以適合電池的狀態(tài)的充電電壓充電，從而可以延長電池的壽命，并得到在電氣負載投入使用時不會由于負載的轉(zhuǎn)矩急劇增大引起內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)下降的發(fā)電控制裝置。
這里，K1為變換系數(shù)，C為圖9的偏置(offset)量。
在步驟225檢測出電池電壓下降超過規(guī)定值，因而檢測出電氣負載從切斷(OFF)變成接通(ON)。在檢測出電氣負載從切斷(OFF)變成接通(ON)的情況下，步驟226將勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY的上升速度限制為比勵磁線圈驅(qū)動量的最大減少速度小，在沒有檢查出電氣負載從切斷(OFF)變成接通(ON)的情況下，對勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY的上升速度不設(shè)限制，用步驟224求得的勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY控制發(fā)電機的勵磁線圈，使電池電壓接近規(guī)定電壓。
對在步驟226的勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY的上升速度設(shè)置限制的一實施例例示于圖10。
根據(jù)節(jié)氣閥傳感器1檢測出的節(jié)氣閥40的開度判定全關(guān)閉狀態(tài)，在全關(guān)閉狀態(tài)下內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)超過規(guī)定值(NCLRC)時，將勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的限制值設(shè)定于大的數(shù)值，以提高電池電壓對規(guī)定電壓的跟隨性能，控制得使行駛中前燈的照度變化不會引起駕駛員有不舒服的感覺。在節(jié)氣閥40全關(guān)閉的狀態(tài)下、內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)小于規(guī)定值(NCLRC)、電氣負載超過規(guī)定值的情況下，例如前燈點亮的情況下，將勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的限制值大約定為中間值，設(shè)定為既防止內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)變化，又防止前燈照度變化。而在節(jié)氣閥40處于全關(guān)閉狀態(tài)、內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)小于規(guī)定值(NCLRC)、電氣負載小于規(guī)定值的情況下，例如前燈未點亮的情況下，將勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的限制值定為小的數(shù)值，設(shè)定得能夠提高防止內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)變化的效果。該NCLRC也可以定義為，例如減速時的燃料斷流恢復(fù)(cut recover)轉(zhuǎn)數(shù)(rotation number)。
圖10的勵磁線圈驅(qū)動量的設(shè)定方法也可以單獨進行。
借助于上述的控制，可以以適合電池的狀態(tài)的充電電壓充電，從而可以延長電池的壽命，并得到在電氣負載投入使用時不會由于負載的轉(zhuǎn)矩急劇增大引起內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)下降的發(fā)電控制裝置。
圖11是勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度與勵磁線圈驅(qū)動量的關(guān)系的一個例子、隨著勵磁線圈驅(qū)動量的變大，勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度也變大。這時由于隨著勵磁線圈驅(qū)動量變大，對于發(fā)動機要求的轉(zhuǎn)矩變大，相對于發(fā)電機要求的轉(zhuǎn)矩的總值，電氣負載變動引起的轉(zhuǎn)矩變動的比例變小，因而不易發(fā)生旋轉(zhuǎn)速度的變動，所以能夠提高控制速度。
圖12是表示圖4的程序產(chǎn)生的，發(fā)電機勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY的上升速度抑制效果。在內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)、勵磁線圈驅(qū)動量、電池電壓的各曲線圖中，實線表示依據(jù)本發(fā)明的勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY的、上升速度有抑制的情況下的特性；虛線表示已有技術(shù)得出的特性。
在電氣負載從切斷變成接通時，由于勵磁線圈驅(qū)動量ALTDTY的上升速度限制，發(fā)電機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(勵磁線圈驅(qū)動量)緩慢變化，以此可以防止內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)低下。又由于電池電壓上升緩慢駕駛員不容易注意到前燈等的照度變化。另一方面，在電氣負載從接通(ON)變?yōu)榍袛?OFF)時，電池電壓的變動小，電壓幾乎沒有上升，照度也幾乎沒有變化。
圖13表示運算裝置發(fā)生故障時對應(yīng)的故障自動保險(fail safe)控制裝置的一個例子。在內(nèi)藏于控制單元71的運算裝置100發(fā)生故障時，實行故障自動保險功能代替控制發(fā)電機的功能。如果在運算裝置100發(fā)生故障，P-RUN在規(guī)定時間沒有被檢查出來，則CPU監(jiān)視IC301輸出復(fù)位信號。根據(jù)該復(fù)位信號，門陣列(gatearray)302將SW1從1切換到2，切換為故障自動保險電路。該故障自動保險電路一旦電池電壓高于基準電壓(ref)，即由比較儀(comparator)303停止向勵磁線圈通電控制的CL端子的供電；一旦電池電壓低于基準電壓，即向CL端子通電，實現(xiàn)控制發(fā)電機的功能。
圖14～17是用于說明推定電池液溫度的方法的圖。
圖14是一般車輛的發(fā)動機室的配置例的說明圖。電池液的溫度在通常的狀態(tài)下，除了由于充電引起的自身發(fā)熱外，還由于通過散熱器的高溫空氣和排氣管的熱引起溫度升高?？傊郎厍暗碾姵匾旱臏囟?，估計接近室外空氣的溫度，接近發(fā)動機升溫前的冷卻水的溫度。另一方面，升溫后冷卻水的溫度TWN急劇上升，高于電池液的溫度。
圖15是表示相對于冷卻水溫度的變化，電池液溫度的變化曲線圖的一個例子。每一定時間測定冷卻水溫度，對得到的數(shù)值進行加權(quán)平均處理，以使其對于冷卻水的溫度上升變化具有滯后特性，據(jù)此推定電池液溫度。
作為加權(quán)平均處理，有例如數(shù)字濾波處理。圖15表示在單純對冷卻水進行加權(quán)平均的情況下，存在著，如果在發(fā)動機停止后，發(fā)動機在冷卻之前開始動作，則電池液的推定溫度等于冷卻水本身的溫度的問題。表示滯后特性消失，發(fā)生電池液溫度和推定值背離的問題。
圖17表示在發(fā)動機停止時將電池液的溫度推定值存儲于后備RAM，與下一次開始動作時的冷卻水溫度相比較，選擇其低的值作為推定值的初始值以推定電池液溫度的結(jié)果。借助于該推定方法可以提高推定精度。
在本發(fā)明中，在圖4的步驟220、221，使用根據(jù)圖17的方法得到的電池液溫度推定結(jié)果，決定規(guī)定發(fā)電電壓，以此可以進行高效率的充電。
在上述各實施例中，圖5、6、7、8、9的曲線圖被預(yù)先記錄于存儲器中。
本發(fā)明不限于上述實施例，而是還包含權(quán)利要求范圍中所包含的各種變形例。
權(quán)利要求
1.一種車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)，包含搭載于車輛的內(nèi)燃機、控制該內(nèi)燃機運行的運算裝置、至少檢測內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)，節(jié)氣閥開度以及冷卻水溫度以檢測內(nèi)燃機的運行狀態(tài)的運行狀態(tài)檢測裝置、調(diào)整空載時的吸入空氣量的吸入空氣量調(diào)整裝置、用所述內(nèi)燃機驅(qū)動以產(chǎn)生電力的發(fā)電機、內(nèi)藏于所述發(fā)電機，控制發(fā)電量的勵磁線圈、驅(qū)動所述勵磁線圈的裝置、用所述發(fā)電機發(fā)出的電力充電的電池以及檢測所述電池的電壓的裝置，其特征在于，所述運算裝置包含設(shè)定所述吸入空氣量調(diào)整裝置的驅(qū)動量的裝置、根據(jù)所述內(nèi)燃機的運行狀態(tài)計算規(guī)定的發(fā)電電壓的裝置、將所述規(guī)定的發(fā)電電壓和所述電池電壓加以比較，按照使所述電池電壓與所述規(guī)定的發(fā)電電壓接近的要求計算所述勵磁線圈的驅(qū)動量(ALTDTY，224)的裝置，以及根據(jù)以所述內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)為依據(jù)的第1修正量(ISCPI，209)，和以所述勵磁線圈的驅(qū)動量與所述檢測出的運動狀態(tài)為依據(jù)的第2修正量(EL，210)修正所述吸入空氣量調(diào)整裝置的驅(qū)動量的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，修正所述吸入空氣量調(diào)整裝置的驅(qū)動量的裝置包含將所述勵磁線圈驅(qū)動量和從所述內(nèi)燃機的負載特性求出的值相乘的裝置210。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包含根據(jù)所檢測的運動狀態(tài)使所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度發(fā)生改變的裝置(225、226)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，使所述勵磁線圈的驅(qū)動量的變化速度發(fā)生變化的裝置包含檢測電氣負載狀態(tài)的裝置(225)、和根據(jù)所述檢測出的電氣負載狀態(tài)使所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度改變的裝置(226)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，使所述勵磁線圈的驅(qū)動量的變化速度發(fā)生變化的裝置包含將所述勵磁線圈驅(qū)動量的增加速度設(shè)定得比所述勵磁線圈的驅(qū)動量的最大減小速度小的裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包含檢測所述運算裝置發(fā)生故障的情況的故障檢測裝置(301)， 以及在所述故障檢測裝置檢測出所述運算裝置的故障時代替所述運算裝置進行所述內(nèi)燃機的控制的輔助控制裝置(302)，所述輔助控制裝置包含在電池電壓高于規(guī)定值時切斷所述勵磁線圈的電流的手段(SW1)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包含檢測是否產(chǎn)生使所述電池電壓升高的必要的檢測裝置(212)，以及在有必要使電池電壓升高時，在所述勵磁線圈的驅(qū)動量大于規(guī)定值時提高所述內(nèi)燃機的規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)，以使電池電壓上升的裝置(213、214)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，計算所述規(guī)定發(fā)電電壓的裝置包含每隔一定時間對所述內(nèi)燃機的冷卻水水溫進行抽樣檢查的裝置，對所述抽樣檢查得到的結(jié)果進行加權(quán)平均處理的裝置，根據(jù)所述加權(quán)平均處理得到的值推定所述電池液的溫度的裝置，以及根據(jù)所述推定的電池液的溫度和充電電壓的關(guān)系修正所述規(guī)定的發(fā)電電壓的裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車輛用發(fā)電機的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述推定電池液的溫度的裝置包含現(xiàn)在的內(nèi)燃機的冷卻水水溫和內(nèi)燃機停止時存儲的加權(quán)平均處理后的冷卻水水溫的存儲值加以比較的裝置，以及將某低的一方的值作為始動時的電池液溫度推定值設(shè)定的裝置(圖17)。
10.一種車輛用發(fā)電機的控制方法，其所用控制系統(tǒng)包含搭載于車輛的內(nèi)燃機、控制該內(nèi)燃機運行的運算裝置、調(diào)整空載時的吸入空氣量的吸入空氣量調(diào)整裝置、用所述內(nèi)燃機驅(qū)動以產(chǎn)生電力的發(fā)電機、內(nèi)藏于所述發(fā)電機，控制發(fā)電量的勵磁線圈、用所述發(fā)電機發(fā)出的電力充電的電池；所述控制方法，其特征在于，包含如下步驟求所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)N的步驟(202)，根據(jù)冷卻水溫度求內(nèi)燃機的規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)NSET的步驟(207)，求轉(zhuǎn)數(shù)差ΔN1＝NSET-N的步驟(208)，根據(jù)所述轉(zhuǎn)數(shù)差ΔN1設(shè)定空載時的吸入空氣量的第1修正量的步驟(209)，根據(jù)電氣負載量設(shè)定空載時的吸入空氣量的第2修正量(EL)的步驟(210)，和根據(jù)所述第1、第2修正量調(diào)整空載時的吸入空氣量的步驟(211)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，設(shè)定所述吸入空氣量的第1修正量的步驟包含參照所述轉(zhuǎn)數(shù)差ΔN1與空載時的吸入空氣量調(diào)整裝置的調(diào)整量的關(guān)系曲線(圖6)設(shè)定所述第1修正量的步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，還包含檢測規(guī)定發(fā)電電壓和實際電池電壓的電壓差的步驟(223)，以及根據(jù)所述電壓差求車輛用發(fā)電機的勵磁線圈驅(qū)動量的步驟(224)；設(shè)定所述第2修正量的步驟包含根據(jù)求得的所述勵磁線圈驅(qū)動量求所述第2修正量的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，求所述第2修正量(EL)的步驟包含從下式第2修正量＝K×ALTDTY×B×N求所述第2修正量的步驟；這里，K為變換系數(shù)，ALTDTY為勵磁線圈驅(qū)動量，B為以內(nèi)燃機的負載特性為依據(jù)的值，N為內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，求所述第2修正量的步驟包含求由內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)決定的發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩作為以內(nèi)燃機的負載特性為依據(jù)的值的步驟。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，還包含監(jiān)控內(nèi)燃機的運行狀態(tài)的步驟(225)，和根據(jù)運行狀態(tài)控制所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的步驟(226)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，監(jiān)控所述運行狀態(tài)的步驟包含監(jiān)控電氣負載變化的步驟；所述控制勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的步驟包含，在所述電氣負載的變動超過規(guī)定值時，限制所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度；在所述電氣負載的變動小于規(guī)定值時，以求所述勵磁線圈驅(qū)動量的步驟求得的勵磁線圈驅(qū)動量控制所述勵磁線圈的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，監(jiān)控所述電氣負載變動的步驟包含檢測電池電壓變動的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，控制所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的步驟包含，將勵磁線圈驅(qū)動量的增加速度設(shè)定得比勵磁線圈驅(qū)動量的最大減少速度小的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，還包含在有必要使電池電壓進一步上升時，判定所述勵磁線圈驅(qū)動量能否上升的步驟(212)，以及在所述勵磁線圈驅(qū)動量不可能上升時將所述規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)NSET設(shè)定于更高的值的數(shù)值的步驟(213、214)。
20.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，檢測規(guī)定發(fā)電電壓和實際電池電壓之差的步驟包含每隔一定時間對所述內(nèi)燃機的冷卻水水溫進行抽樣檢查的步驟，對所述抽樣檢查得到的結(jié)果進行加權(quán)平均處理的步驟，根據(jù)所述加權(quán)平均處理得到的值推定所述電池液的溫度的步驟， 以及根據(jù)所述推定的電池液的溫度決定所述規(guī)定發(fā)電電壓的步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，所述推定電池液的溫度的步驟包含將現(xiàn)在的內(nèi)燃機的冷卻水水溫和內(nèi)燃機停止時存儲的加權(quán)平均處理后的冷卻水水溫的存儲值加以比較的步驟， 以及將所述比較結(jié)果，某低的一方的值決定為始動時的電池液溫度推定值的步驟(圖17)。
22.一種車輛用發(fā)電機的控制方法，所用控制系統(tǒng)包含搭載于車輛的內(nèi)燃機、控制該內(nèi)燃機運行的運算裝置、用所述內(nèi)燃機驅(qū)動以產(chǎn)生電力的發(fā)電機、 內(nèi)藏于所述發(fā)電機，控制發(fā)電量的勵磁線圈、用所述發(fā)電機發(fā)出的電力充電的電池，該控制方法的特征在于，包含求電池液溫度的步驟(220)、根據(jù)電池液溫度和電池的充電終止電壓的關(guān)系求發(fā)電機的規(guī)定發(fā)電電壓的步驟(221)、檢測電池電壓的步驟(222)、求所述規(guī)定發(fā)電電壓和所述電池電壓的電壓差的步驟(223)、以及根據(jù)所述電壓差求所述發(fā)電機的勵磁線圈驅(qū)動量的步驟(224)。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，還包含檢測電氣負載變動的步驟(225)、以及如果所述電氣負載變動超過規(guī)定值，就對所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度加以限制的步驟(226)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，所述檢測電氣負載變動的步驟包含檢測所述電池電壓變動的步驟。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，所述限制勵磁線圈驅(qū)動量變化速度的步驟包含將所述勵磁線圈驅(qū)動量的上升速度設(shè)定于比所述勵磁線圈驅(qū)動量的最大減少速度小的數(shù)值的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，所述限制勵磁線圈驅(qū)動量的上升速度的步驟，在用所述吸入空氣量調(diào)整裝置將吸入空氣量調(diào)整為0的情況下，包含(圖10)在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)高于規(guī)定值時將所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的限制值設(shè)定為第1值的步驟、在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)低于規(guī)定值，電氣負載超過規(guī)定值時，將所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的限制值設(shè)定為第2值的步驟，以及在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)低于規(guī)定值，電氣負載小于規(guī)定值時，將所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的限制值設(shè)定為第3值的步驟；這里，第1值＞第2值＞第3值。
27.一種車輛用發(fā)電機的控制方法，所用控制系統(tǒng)包含搭載于車輛的內(nèi)燃機、控制該內(nèi)燃機運行的運算裝置、調(diào)整空載時的吸入空氣量的吸入空氣量調(diào)整裝置、用所述內(nèi)燃機驅(qū)動以產(chǎn)生電力的發(fā)電機、內(nèi)藏于所述發(fā)電機，控制發(fā)電量的勵磁線圈、用所述發(fā)電機發(fā)出的電力充電的電池，該控制方法的特征在于，在所述吸入空氣量調(diào)整裝置將吸入空氣量調(diào)整為0的情況下，包含(圖10)在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)高于規(guī)定值時將所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的限制值設(shè)定為第1值的步驟、在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)低于規(guī)定值，電氣負載超過規(guī)定值時，將所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的限制值設(shè)定為第2值的步驟，以及在所述內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)數(shù)低于規(guī)定值，電氣負載小于規(guī)定值時，將所述勵磁線圈驅(qū)動量的變化速度的限制值設(shè)定為第3值的步驟；這里，第1值＞第2值＞第3值。
28.一種車輛用發(fā)電機的控制方法，其特征在于，包含根據(jù)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)與規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)的差求第1ISC閥開度修正量的步驟(209)、根據(jù)電池電壓和規(guī)定電壓的差求發(fā)電機的勵磁線圈驅(qū)動量的步驟(224)、根據(jù)該勵磁線圈驅(qū)動量和內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)求第2ISC閥開度修正量的步驟(210)、以及從所述第1和第2ISC閥開度修正量求ISC閥的驅(qū)動量的步驟(211)。
全文摘要
本發(fā)明涉及車輛用發(fā)電機的控制方法。根據(jù)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)與規(guī)定轉(zhuǎn)數(shù)的差求第1ISC閥的開度修正量(ISCPI)，根據(jù)電池電壓與規(guī)定電壓的差求發(fā)電機的勵磁線圈驅(qū)動量，根據(jù)勵磁線圈驅(qū)動量與內(nèi)燃機轉(zhuǎn)數(shù)求考慮到電氣負載變動的第2ISC閥開度修正量(EL)，根據(jù)第1和第2ISC閥開度修正量求ISC閥的驅(qū)動量(ISCDTY)。
文檔編號F02D41/16GK1150468SQ96190309
公開日1997年5月21日 申請日期1996年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月11日
發(fā)明者赤城好彥, 藤下政克 申請人:株式會社日立制作所, 株式會社日立汽車工程