JP4947033B2 - 車両用発電制御装置及び車両用発電制御システム - Google Patents

Description

本発明は、４サイクルエンジンを走行駆動源とする車両に適用された、車両用発電制御装置及び車両用発電制御システム関する。

従来、この種の車両に適用される発電制御装置は、エンジンのクランク軸の回転力により駆動して発電する発電機を備えている。そして、エンジンに対する発電機の発電負荷を生じさせて発電した電力をバッテリに充電等する発電オン状態と、前記発電負荷を低減させた発電オフ状態とを切り替えるよう制御している。

ここで、クランク軸の瞬時回転速度は、内燃機関の１燃焼サイクル中に爆発行程にて上昇し、その後排気行程で下降するよう変動（以下、回転変動と呼ぶ）する。このような回転変動は、車両運転者のドライバビリティ悪化の原因となっている。

そこで、特許文献１等に記載の発電制御装置では、このような回転変動の抑制を図るべく、発電オン状態にする期間を、１燃焼サイクル中の爆発行程の開始から所定時間が経過するまでの期間に設定している。これによれば、爆発行程において発電負荷発生により瞬時回転速度の上昇が抑制され、ひいては回転変動が抑制されることとなる。
特開２００６−１２９６８０号公報

しかしながら、上記従来制御において、発電オン期間を爆発行程時のみとすると、充放電収支が合わず、発電量不足によるバッテリ上がりが懸念される。この懸念に対し、前記所定時間を長くして単純に発電オン期間を長く設定すると、瞬時回転速度の下降が著しい排気行程まで発電オンさせることとなり、排気行程において発電負荷発生により瞬時回転速度の下降が促進されてしまう。すると、回転変動が大きくなりドライバビリティ悪化を招くとともに、場合によってはエンジンの作動停止（エンスト）を引き起こしてしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、瞬時回転速度の変動抑制と発電量増大との両立を図った車両用発電制御装置及び車両用発電制御システムを提供することにある。

ところで、本発明者らは、１燃焼サイクル中にエンジン回転速度がどのように挙動するかを実際に試験した。図２はその試験結果を示すグラフであり、概略、瞬時回転速度は、爆発行程にて上昇（図２中のＭ１参照）した後排気行程にて下降（Ｍ２参照）するが、その後再び上昇（Ｍ３参照）することが分かった。つまり、１燃焼サイクル中に瞬時回転速度のピーク（Ｐ１，Ｐ２参照）が２回発生する。本発明者らは、このように瞬時回転速度が上昇する期間（Ｍ１，Ｍ３）が２回存在することに着目して、以下に説明する発明を想起した。

請求項１記載の発明では、
４サイクルエンジンを走行駆動源とする車両であって、前記エンジンのクランク軸の回転力により駆動して発電する発電機を備えた車両に適用され、
前記エンジンに対する前記発電機の発電負荷を増大させた発電オン状態と、前記発電負荷を低減させた発電オフ状態とを切替制御する発電状態切替手段を備え、
前記発電状態切替手段は、前記エンジンの１燃焼サイクルにおいて、爆発行程の少なくとも一部を含む第１期間に前記発電オン状態に切り替えた後、排気行程の少なくとも一部を含む第２期間に一旦前記発電オフ状態に切り替え、その後第３期間にて再び前記発電オン状態に切り替えることを特徴とする。

そのため、主に排気行程にて生じる瞬時回転速度の下降期間（例えば図２中のＭ２期間）に合わせて第２期間を設定しておけば、発電負荷発生により瞬時回転速度の下降が促進されてしまうことを抑制できるので、瞬時回転速度の変動抑制を図ることができる。それでいて、主に爆発行程にて生じる瞬時回転速度の上昇期間（例えば図２中のＭ１期間）、及び前記下降期間後に２回目の上昇期間（例えば図２中のＭ３期間）に合わせて第１期間及び第３期間を設定しておけば、第１期間での発電に加え第３期間でも発電させることとなるため、発電量の増大を図ることができる。したがって、瞬時回転速度の変動抑制と発電量増大との両立を実現できる。

請求項２記載の発明では、
前記発電状態切替手段は、
前記発電機による交流出力波形の正電圧半波及び負電圧半波の一方の半波に対しては、前記第１期間に前記発電オン状態に切り替えた後、前記第２期間に一旦発電オフ状態に切り替え、その後前記第３期間にて再び前記発電オン状態に切り替え、
前記正電圧半波及び前記負電圧半波の他方の半波に対しては、前記第２期間に前記発電オフ状態に制御することを実施しないことを特徴とする。

これによれば、車両に搭載された電気負荷（例えば、マイクロコンピュータ、ヘッドランプ、各種アクチュエータ等）のうち電力の安定供給が要求される電気負荷に対して、発電オフ状態に制御することを実施しない側の半波（つまり常時発電オン状態にする側の半波）を振り分けて電力供給すれば、当該電気負荷への電力安定供給を図ることができる。具体的には、請求項３記載の如く、前記正電圧半波及び前記負電圧半波のうち前記発電オフ状態への制御が実施されない半波を、車両に搭載されたヘッドランプの電力供給源として振り分けることが望ましい。

請求項４記載の発明では、前記発電機による交流出力波形を全波整流して出力する整流回路を備え、前記発電状態切替手段は、前記交流出力波形のうち前記整流回路により整流して出力する期間と出力を停止させる期間とを切替制御することにより、前記発電オン状態と前記発電オフ状態とを切り替えることを特徴とする。

これによれば、交流出力波形に含まれる正電圧半波及び負電圧半波の両方に対して発電状態をオン／オフ切り替えすることを容易に実現できる。よって、正電圧半波及び負電圧半波の一方のみに対してオン／オフ切替する場合に比べて、発電負荷発生により瞬時回転速度の下降が促進されてしまうことの抑制、及び発電量増大といった前記効果を促進できる。

請求項５記載の発明では、前記エンジンの１燃焼サイクルにおいて、前記第１期間及び前記第３期間には前記発電オン状態に、前記第２期間には前記発電オフ状態に切り替えるドラビリ優先モードと、前記第１期間及び前記第３期間に加え前記第２期間にも前記発電オン状態にする発電優先モードとを、前記エンジンの運転状態に応じてモード変更することを特徴とする。

これによれば、ドラビリ優先モードでは前記変動抑制と発電量増大との両立を図ることができ、発電優先モードでは、ドラビリ優先モードに比べて変動抑制の効果が低下するものの発電量を増大できる。つまり、ドラビリ優先モードでは変動抑制効果によるドラビリ向上を発電量増大よりも優先し、発電優先モードでは発電量増大をドラビリ向上よりも優先する。したがって、例えば、車両運転者がブレーキ操作する等の減速要求している場合やバッテリ上がりが懸念される場合に発電優先モードに変更することで、発電量の収支を好適に管理できる。

請求項６記載の発明では、
前記発電優先モードは、発電準優先モード及び発電最優先モードにさらにモード分けされており、
前記発電準優先モードでは、前記第３期間にて前記発電オン状態に切り替えた後、圧縮行程の少なくとも一部を含む第４期間にて再び前記発電オフ状態に切り替え、
前記発電最優先モードでは、前記第１〜第４期間の全期間にて前記発電オン状態にし、
前記ドラビリ優先モードでは、前記第１期間及び前記第３期間には前記発電オン状態に、前記第２期間及び前記第４期間には前記発電オフ状態に切り替えることを特徴とする。

これによれば、発電最優先モード、発電準優先モード、ドラビリ優先モードの順に発電量増大をドラビリ向上よりも優先するようモード変更することができる。よって、発電量増大の優先度合いを３段階に変更できるので、発電量の収支をきめ細かく管理できる。

ここで、発電最優先モードからドラビリ優先モードへモード変更すると、発電負荷が急激に変化することとなるため車両運転者に負荷ショックを感じさせてしまう。これに対し、請求項７記載の発明では、前記発電最優先モードから前記ドラビリ優先モードへのモード変更は禁止し、前記発電最優先モードから前記発電準優先モードへのモード変更、及び前記発電準優先モードから前記ドラビリ優先モードへのモード変更は許可することを特徴とする。よって、上記負荷ショックを低減できる。

請求項８記載の発明では、前記発電状態切替手段は、前記エンジンの１燃焼サイクルにおいて、前記第３期間にて前記発電オン状態に切り替えた後、圧縮行程の少なくとも一部を含む第４期間にて再び前記発電オフ状態に切り替えることを特徴とする。これによれば、主に圧縮行程にて生じる瞬時回転速度の下降期間（例えば図２中のＭ４期間）に合わせて第４期間を設定しておけば、発電負荷発生により瞬時回転速度の下降が促進されてしまうことを抑制できるので、瞬時回転速度の変動をより一層抑制できる。

請求項９記載の発明では、前記クランク軸の回転角度を検出するクランク角センサの検出値に基づき生成されたパルス信号を取得するクランク角取得手段を備え、前記発電状態切替手段は、前記パルス信号のパルスオンオフのタイミングに同期したタイミングで発電状態を切り替えることを特徴とする。ここで、瞬時回転速度は燃焼サイクルの各行程に依存して挙動する（例えば、爆発行程の開始に伴い瞬時回転速度が上昇を開始する等）。よって、クランク角センサによるパルス信号に同期したタイミングで発電状態を切り替える請求項９記載の発明によれば、瞬時回転速度が変化するタイミングに近いタイミングで発電状態を切り替えることができるので、瞬時回転速度の上昇時に発電オン状態に切り替え、下降時に発電オフ状態に切り替えることを精度良く制御できる。

但し、上記請求項２記載の如く、正電圧半波及び負電圧半波のいずれかに応じて発電状態の切り替えを行なう場合には、次の請求項１０記載の発明を適用させることが望ましい。すなわち、前記交流出力波形のうち前記正電圧半波及び前記負電圧半波に切り替わるタイミングである交流周期を取得する交流周期取得手段を備え、前記発電状態切替手段は、前記交流周期に同期したタイミングで発電状態を切り替えることを特徴とする。これによれば、正電圧半波から負電圧半波に変化するタイミングに近いタイミングで発電状態を切り替えることができるので、正電圧半波及び負電圧半波のいずれかに応じて発電状態の切り替えることを精度良く制御できる。

ここで、瞬時回転速度の上昇期間Ｍ１，Ｍ３及び下降期間Ｍ２，Ｍ４が１燃焼サイクル中に現れるタイミングは、エンジンの運転状態（例えば、エンジンの吸気バルブ及び排気バルブがともに開いた状態となるオーバーラップ期間の長さや、クランク軸の回転速度等）によって異なってくる。この点を鑑み、請求項１１記載の発明では、前記発電状態切替手段は、前記第１期間、前記第２期間及び前記第３期間の少なくとも１つを前記エンジンの運転状態に応じて可変設定することを特徴とする。よって、瞬時回転速度の上昇時に発電オン状態に切り替え、下降時に発電オフ状態に切り替えることを精度良く制御できる。

ちなみに、先述の図２は単気筒エンジンを用いた試験結果であり、この場合には、瞬時回転速度のピークＰ１，Ｐは２回発生することとなるが、多気筒エンジンの場合には３回以上のピークが現れることとなる。これは、気筒毎に燃焼行程時期がずらして設定されていることにより、回転変動が平滑化されるためである。換言すれば、請求項１２記載の如く単気筒エンジンを対象とした場合には、多気筒エンジンに比べて回転変動が大きく生じるため、回転変動抑制の効果が好適に発揮される。

請求項１３記載の発明では、前記車両の走行加速度が、予め設定された設定値を超えた加速走行状態であるか否かを判定する加速走行判定手段を備え、前記加速走行状態であると判定された場合には、前記第１期間及び前記第２期間の少なくとも一方の期間において前記発電状態切替手段により前記発電オン状態に切り替えることを禁止することを特徴とする。

これによれば、加速走行状態の時には発電負荷の発生を回避して、車両の加速性を向上できる。換言すれば、高負荷運転時には回転変動抑制よりも加速性向上を優先させるようにすることを、前記設定値を好適に設定することで容易に実現できる。

また、第１期間（爆発行程）及び第３期間（吸気行程）のいずれか一方のみにおいて発電オン状態への切り替えを禁止する場合には、第３期間（吸気行程）において発電オフへの切り替えを禁止することが望ましい。第１期間（爆発行程）で発電オンさせることによる回転変動抑制の効果は、第３期間（吸気行程）で発電オンさせることによる回転変動抑制の効果よりも大きいからである。

ここで、例えば運転者が加速要求すべくアクセルグリップを回動操作した場合、スロットルバルブ開度は急激に大きくなるとともに回転速度は急激に上昇する。よって、加速走行判定手段により加速走行状態であるか否かを判定するにあたり、請求項１４記載の如く、回転速度の変化量及びスロットルバルブ開度の変化量のうち少なくとも一方の値に基づき判定すれば、その判定を容易に行うことができる。

請求項１５記載の発明では、前記設定値は、前記クランク軸の回転速度ごとに異なる値に設定されていることを特徴とする。これによれば、加速走行時に回転変動抑制よりも加速性向上を優先させるか否かの閾値となる前記設定値を、回転速度ごとに異なる値に設定するので、回転変動抑制及び加速性向上のいずれを優先させるかを、回転速度ごとにきめ細かく設定できる。

請求項１６記載の発明では、前記クランク軸の回転速度を減速させるよう運転者が操作しているか否かを判定する減速操作判定手段を備え、前記減速操作していると判定された場合には、前記第２期間において前記発電状態切替手段により前記発電オフ状態に切り替えることを禁止することを特徴とする。

これによれば、例えば内燃機関を走行駆動源とする車両において、運転者が意図的に減速操作している時には発電負荷を生じさせて、車両の減速性を向上できるとともに減速エネルギを無駄なく電気エネルギとして充電させることができる。換言すれば、意図的な減速操作時には回転変動抑制よりも減速性向上及び回生充電を優先させることができる。

また、請求項１６記載の発明を請求項６記載の発明に適用させた場合においては、第２期間及び第４期間の少なくとも一方において発電オフ状態に切り替えることを禁止することが望ましい。そして、第２期間（排気行程）及び第４期間（圧縮行程）のいずれか一方のみにおいて発電オフ状態への切り替えを禁止する場合には、第４期間（圧縮行程）において発電オフへの切り替えを禁止することが望ましい。第２期間（排気行程）で発電オフさせることによる回転変動抑制の効果は、第４期間（圧縮行程）で発電オフさせることによる回転変動抑制の効果よりも大きいからである。

ここで、例えば運転者が減速要求すべくアクセルグリップを操作した場合やブレーキ操作をした場合、スロットルバルブ開度は急激に小さくなるとともに回転速度は急激に下降する。よって、減速操作判定手段により減速操作の有無を判定するにあたり、請求項１７記載の如く回転速度の変化量及びスロットルバルブ開度の変化量のうち少なくとも一方の値に基づき判定すれば、その判定を容易に行うことができる。

請求項１８記載の発明は、上記車両用発電制御装置と、エンジンのクランク軸の回転力により駆動して発電する発電機、前記発電機にて発電した電力を充電するバッテリ、及び前記発電機にて発電した電力を前記バッテリに充電させる充電回路の少なくとも１つと、を備えることを特徴とする車両用発電制御システムである。この車両用発電制御システムによれば、上述の各種効果を同様に発揮することができる。

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本実施形態に係る車両用発電制御装置は、４サイクルエンジン（内燃機関）を走行駆動源とする自動二輪車両に搭載された発電装置を制御対象としており、図１の電気ブロック図に示すＥＣＵ１０（電子制御ユニット）により構成されている。ＥＣＵ１０は、周知の通りＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなる図示しないマイクロコンピュータを主体として構成されている。なお、当該ＥＣＵ１０は、発電装置による発電状態を制御（詳細は後述）する他に、以下に説明する如くエンジンの運転状態をも制御している。

すなわち、ＥＣＵ１０には、図示しないアクセルグリップの回動操作量を検出するアクセル操作量センサ１４の検出信号ＡＣＣ、及び図示しないクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ１５の検出信号ＮＥが入力されている。そして、ＥＣＵ１０は、これらの検出信号ＡＣＣ，ＮＥ等に基づき、吸気量、燃料噴射量及び噴射時期等を制御している。

具体的には、ＥＣＵ１０は、燃料噴射弁（図示せず）の噴射孔を開閉させるアクチュエータ（ソレノイド１１）の作動を制御することで、燃料の噴射量及び噴射時期を制御している。ちなみに、燃料噴射弁に替えてキャブレターを採用してもよい。また、吸気通路の開度を調整する電子スロットルバルブ（図示せず）のアクチュエータ（電動モータ１２）の作動を制御することで、燃焼室へ吸入される吸気量を制御している。ちなみに、電子スロットルバルブに替えて、アクセルワイヤにより機械的に作動するスロットルバルブを採用してもよい。

なお、電子スロットルバルブの開度ＴＡは開度検出センサ１６により検出され、その検出値ＴＡはＥＣＵ１０に出力される。これにより、ＥＣＵ１０は、実際のスロットルバルブ開度の変化を取得している。また、車両前方を照射するヘッドランプ１３への電源供給オンオフの切り替えは、車両乗員の操作に基づきＥＣＵ１０が切り替えるように制御してもよいし、乗員操作により機械的に切り替えるようにしてもよい。

次に、充電制御装置の制御対象である発電装置のハード構成を説明する。

発電装置は、交流発電機２０（以下、ＡＣＧ２０と呼ぶ）、レギュレータ３０（充電回路）及びバッテリ４０等を含む電装品から構成される。本実施形態に係るＡＣＧ２０は交流マグネット式であり、クランク軸とともに回転する永久磁石により構成されるロータ２１と、円筒状ロータ２１の内側に配置された単相の発電コイルにより構成されるステータ２２とを備えている。レギュレータ３０は、例えば電圧監視回路３２と図示しないサイリスタ（スイッチ手段）とを備える。

電源ラインＬは、燃料噴射弁のソレノイド１１、電子スロットルバルブの電動モータ１２、ヘッドランプ１３等の電気負荷にＡＣＧ２０から電力を供給するためのラインであり、電源ラインＬの電圧は、電圧監視回路３２によりモニタされる。ＡＣＧ２０における発電量が過剰となり電源ラインＬの電圧が規定値よりも大きい値となると、電圧監視回路３２はサイリスタをターンオフさせて、バッテリ４０への過充電防止を図っている。サイリスタをターンオフさせた後、電源ラインＬの電圧が規定値以下になった時には、電圧監視回路３２はサイリスタをターンオンさせる。バッテリ４０のプラス側は電源ラインＬに接続されており、バッテリ４０の電力は電気負荷１１，１２，１３に供給される。

また、ＥＣＵ１０は、サイリスタの作動を指令する信号を電圧監視回路３２へ出力している。これにより、サイリスタのターンオン及びターンオフの切り替えは、ＥＣＵ１０によっても制御可能である。すなわち、ＥＣＵ１０は、サイリスタをターンオフさせることでＡＣＧ２０による発電を停止させる発電オフ状態と、サイリスタをターンオンさせることでＡＣＧ２０に発電させる発電オン状態とを切り替え制御する、充電制御装置として機能する。発電オフ状態では、エンジンに対するＡＣＧ２０の発電負荷が生じていない状態となり、発電オン状態では、エンジンに対するＡＣＧ２０の発電負荷が生じている状態となる。

以下、このように１燃焼サイクル中に発電オン状態と発電オフ状態とを切り替えながらＡＣＧ２０に発電させる制御を「発電状態切替制御」と呼ぶ。なお、電源ラインＬの電圧が規定値よりも大きいことが電圧監視回路３２により検知された時には、ＥＣＵ１０による上述の発電状態切替制御よりも、電圧監視回路３２によるターンオフ制御（過充電防止制御）を優先させる。

ところで、先述した図２の試験結果から明らかなように、１燃焼サイクル中に瞬時回転速度のピークＰ１，Ｐ２が２回発生し、瞬時回転速度が上昇する期間Ｍ１，Ｍ３が２回存在するとの知見を本発明者らは得た。この知見に基づき本実施形態では、瞬時回転速度が上昇する期間Ｍ１，Ｍ３には発電オン状態となり、瞬時回転速度が下降する期間Ｍ２，Ｍ４には発電オフ状態となるよう、以下に詳述する発電状態切替制御をＥＣＵ１０は実行している。

次に、ＥＣＵ１０（車両用発電制御装置）のマイクロコンピュータによる発電状態切替の制御内容を、図３のフローチャートを用いて詳細に説明する。図３に示す一連の処理は、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして、所定周期（例えば先述のＣＰＵが行なう演算周期）又は所定のクランク角度毎にＥＣＵ１０のマイコンが繰り返し実行する処理である。なお、先述した通りＥＣＵ１０による発電状態切替制御よりも電圧監視回路３２による過充電防止制御を優先させるため、電圧監視回路３２によりサイリスタをターンオフさせている時には図３の処理は中止される。つまり、図３の処理は、電圧監視回路３２が過充電防止制御を実行していないことを条件として実行される。

まずステップＳ１０において、１００％発電要求フラグがオンになっているか否かを判定する。先述の「発電状態切替制御」に対し「１００％発電制御」とは、１燃焼サイクル中に発電オフ状態にすることなく、常時発電オン状態としたままでＡＣＧ２０に発電させる制御であり、１燃焼サイクル期間に対する発電オン時間の割合が１００％となる制御である。

そして、ＥＣＵ１０は図３とは別の処理において、エンジンの運転状態に応じて１００％発電要求フラグのオンオフを切り替えている。例えば、車両運転者がブレーキ操作する等の減速要求している場合等、減速エネルギを回生するよう判定した場合や、バッテリ４０の電圧が設定値以下になった場合等、バッテリ上がりが懸念されると判定した場合に、１００％発電要求フラグをオンさせている。

１００％発電要求フラグがオンの場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、ステップＳ１５にて発電オン状態を維持させることで１００％発電制御を実行する。１００％発電要求フラグがオフの場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、以降のステップＳ１１〜Ｓ１４（発電状態切替手段）にて発電状態切替制御を実行する。

発電状態切替制御では、まずステップＳ１１（クランク角取得手段）において、クランク角センサ１５からの検出信号ＮＥに基づき生成された以下に説明するクランク角信号を取得する。ここで、クランク角センサ１５は、クランク軸に取り付けられたロータ（図示せず）の歯がセンシング部を通過することで変化する起電力の波形を検出信号ＮＥとして出力しており、ＥＣＵ１０は、クランク角センサ１５から入力された前記波形に基づきパルス信号（クランク角信号）を生成する。本実施形態では、クランク軸が３６０℃Ａ回転する毎に８個のパルスが生成されるよう、ロータの歯数が設定されている。つまり、クランク角信号中のパルスオン又はオフは４５℃Ａ毎に現れる（図４（ｂ）参照）。

また、前記ロータには前記歯が欠けた欠歯部が形成されており、クランク軸が１回転する毎に起電力の波形中に欠歯部に対応する波形が現れる。クランク角信号中の欠歯部に対応する部分はパルスオフとなるが、図４（ｂ）では当該欠歯部によるパルスオフの図示を省略し、パルスオンとして表記している。また、図示しないカム軸の回転角度を検出するカム角センサからの検出信号がＥＣＵ１０に入力される。そしてＥＣＵ１０は、カム角センサからの検出信号に基づきクランク軸の７２０℃Ａ周期を取得するとともに、欠歯部に対応する波形に基づき、クランク角信号中の所定角度毎に現れるパルスオンオフが１燃焼サイクル７２０℃Ａ中の爆発、排気、吸気、圧縮行程のいずれであるかをＥＣＵ１０は特定している。

続くステップＳ１２では、ステップＳ１１にて取得したクランク角信号に基づき、現在のクランク角度が、以下に説明する第１期間及び第３期間のいずれかに該当するか否かを判定する。第１期間は、爆発行程の少なくとも一部を含むよう予め設定された１燃焼サイクル中の所定期間である。第３期間は、吸気行程の少なくとも一部を含むよう予め設定された１燃焼サイクル中の所定期間である。本実施形態では、第１期間を爆発行程と一致させ、第３期間を吸気行程と一致させている。

したがって、ステップＳ１２では、現在の行程が爆発行程及び吸気行程のいずれかに該当するか否かを判定していると言える。爆発行程又は吸気行程であると判定された場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、続くステップＳ１３にて発電オン状態に切り替える。一方、排気行程又は圧縮行程であると判定された場合（Ｓ１２：ＮＯ）には、続くステップＳ１４にて発電オフ状態に切り替える。なお、ステップＳ１３，Ｓ１４にて発電状態を切り替えるタイミングは、クランク角信号のパルスオンオフに同期させる。

このように、ステップＳ１２の判定に応じて発電オン状態（Ｓ１３）とオフ状態（Ｓ１４）とが切り替えられるモードが「ドラビリ優先モード」に相当する。一方、１００％発電要求フラグがオンになっている場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）に、ステップＳ１２の判定を実施することなく発電オン状態（Ｓ１５）にするモードが「発電優先モード」に相当する。つまり、１００％発電要求フラグのオンオフ状態に応じてドラビリ優先モードと発電優先モードとが切り替えられている。

図４は、図３の処理によるエンジン運転状態変化の一態様を示すタイミングチャートであり、図４（ａ）は実際のエンジン回転速度の変化、（ｂ）はステップＳ１１にて取得したクランク信号、（ｃ）は１００％発電要求フラグの変化、（ｄ）は発電状態の変化を示す。

図４（ｃ）に示すように１００％発電要求フラグがオンであれば１００％発電制御が実行され、現在の行程に拘わらず発電オン状態が継続される（図４（ｄ）参照）。一方、図４（ｃ）のｔ１の時点で１００％発電要求フラグがオフになると発電状態切替制御が実行され、爆発行程及び吸気行程にて発電オン状態に切り替わり、排気行程及び圧縮行程にて発電オフ状態に切り替わる。これら発電状態が切り替わるタイミングは図４（ｂ）に示すクランク信号に同期している。

図４（ａ）に示す本実施形態では、図２に示す瞬時回転速度の上昇期間Ｍ１の半分以上は爆発行程にて現れ、上昇期間Ｍ３の半分以上は吸気行程にて現れ、下降期間Ｍ２の半分以上は排気行程にて現れ、下降期間Ｍ４の半分以上は圧縮行程にて現れている。よって、図４に示す本実施形態では、特許請求の範囲に記載の「第１期間」を爆発行程期間と一致させ、「第２期間」を排気行程期間と、「第３期間」を吸気行程期間と、「第４期間」を圧縮行程期間と一致させている。

以上により、本実施形態によれば、発電状態切替制御の実施により、１燃焼サイクルにおいて、瞬時回転速度の下降期間Ｍ２の大半が現れる排気行程期間（第２期間）及び、下降期間Ｍ４の大半が現れる圧縮行程期間（第４期間）に発電オフ状態に切り替える。そのため、瞬時回転速度の下降期間Ｍ２，Ｍ４中に回転速度の下降がＡＣＧ２０の発電負荷発生により促進されてしまうことを抑制できる。よって、瞬時回転速度の変動抑制を図ることができる。よって、車両運転者のドライバビリティを向上できる。

また、瞬時回転速度の上昇期間Ｍ１の大半が現れる爆発行程期間（第１期間）に発電オン状態に切り替えることに加え、上昇期間Ｍ３の大半が現れる吸気行程期間（第３期間）にも発電オン状態に切り替えるので、上昇期間Ｍ１のみにて発電オン状態に切り替える特許文献１記載の従来制御に比べて、発電量の増大を図ることができる。したがって、瞬時回転速度の変動抑制と発電量増大との両立を実現できる。

また、発電状態切替制御にて発電状態を切り替えるタイミングをクランク信号に同期させているので、瞬時回転速度が変化するタイミングに近いタイミングで発電状態を切り替えることができる。よって、瞬時回転速度の上昇時に発電オン状態に切り替え、下降時に発電オフ状態に切り替えることを精度良く制御できる。

（第２実施形態）
発電状態切替制御の実施にあたり、上記第１実施形態では排気行程期間（第２期間）及び圧縮行程期間（第４期間）に発電オフ状態に切り替えているが、本実施形態では、排気行程及び圧縮行程のうち以下に説明する発電ポール位置でない場合に限り発電オフ状態に切り替えている。図５は、本実施形態による発電状態切替の制御内容を示すフローチャートである。なお、本実施形態に係る車両用発電制御装置及び発電装置等のハード構成は、上記第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

図５に示す一連の処理では、まずステップＳ２０において、図３のステップＳ１０と同様にして１００％発電要求フラグがオンになっているか否かを判定する。１００％発電要求フラグがオンの場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）には、ステップＳ２６にて発電オン状態を維持させることで１００％発電制御を実行する。１００％発電要求フラグがオフの場合（Ｓ２０：ＮＯ）には、以降のステップＳ２１〜Ｓ２５（発電状態切替手段）にて発電状態切替制御を実行する。

発電状態切替制御では、まずステップＳ２１（クランク角取得手段）において、図３のステップＳ１１と同様にしてクランク角センサ１５からの検出信号ＮＥに基づき生成されたクランク角信号を取得する。続くステップＳ２２では、ステップＳ２１にて取得したクランク角信号に基づき、現在の行程が爆発行程及び吸気行程のいずれかに該当するか否かを判定する。ステップＳ２２にて爆発行程又は吸気行程でない（つまり排気行程又は圧縮行程である）と判定された場合（Ｓ２２：ＮＯ）には、続くステップＳ２３において、ＡＣＧ２０のロータ２１回転位置がステータ２２の発電ポール位置（詳細は後述）であるか否かを判定する。

ここで、ＡＣＧ２０のステータ２２の構造について図１を参照しつつ説明する。ステータ２２は、ロータ２１のＮ磁極及びＳ磁極と対向するよう配置された複数（図１の例では８個）のポール２２ａを備えており、これらのポール２２ａには巻線２２ｂが巻き回されている。そして、ロータ２１が回転して発電された交流出力波形は、図６（ｃ）のように電圧の正負が交互に出力される波形となるが、この交流出力波形のうち正電圧半波Ｖ１は、ロータ２１のＮ磁極及びＳ磁極の一方が特定のポール２２ａを横切った時に発生し、負電圧半波Ｖ２は、前記特定のポール２２ａを他方の磁極が横切った時に発生する。そして、ステップＳ２２における上記「発電ポール位置」とは、ロータ２１のポール２２ａに対する相対回転位置であって負電圧半波Ｖ２を発生させる位置である。

なお、正電圧半波Ｖ１は、燃料噴射弁のソレノイド１１、電子スロットルバルブの電動モータ１２、ＥＣＵ１０及びバッテリ４０等の電力供給源として振り分けられ、負電圧半波Ｖ２は、ヘッドランプ１３等の電力供給源として振り分けられている。

ステップＳ２２にて爆発行程又は吸気行程であると判定された場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、或いはステップＳ２３にて発電ポール位置であると判定された場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）には、続くステップＳ２４にて発電オン状態に切り替える。一方、排気行程又は圧縮行程であると判定された場合（Ｓ２２：ＮＯ）、かつ、発電ポール位置でないと判定された場合（Ｓ２３：ＮＯ）には、続くステップＳ２５にて発電オフ状態に切り替える。なお、ステップＳ２４，Ｓ２５にて発電状態を切り替えるタイミングは、交流出力波形のうち正電圧半波Ｖ１及び負電圧半波Ｖ２に切り替わるタイミングである交流周期に同期させる。

ちなみに、図１に示すように前記交流周期を検出するセンサ２２ｃ（交流周期取得手段）をＡＣＧ２０に備えさせ、当該センサ２２ｃから交流周期を取得してもよいし、前述の交流出力波形から交流周期を推定してもよいし、クランク信号から交流周期を推定してもよい。

図６は、図５の処理によるエンジン運転状態変化の一態様を示すタイミングチャートであり、図６（ａ）は実際のエンジン回転速度の変化、（ｂ）はステップＳ２１にて取得したクランク信号、（ｃ）はＡＣＧ２０からの交流出力波形、（ｄ）は１００％発電要求フラグの変化、（ｅ）は発電状態の変化を示す。

図６（ｄ）に示すように１００％発電要求フラグがオンであれば１００％発電制御が実行され、現在の行程に拘わらず発電オン状態が継続される（図６（ｅ）参照）。一方、図６（ｄ）のｔ１の時点で１００％発電要求フラグがオフになると発電状態切替制御が実行され、爆発行程及び吸気行程にて発電オン状態に切り替わり、排気行程及び圧縮行程にて発電オフ状態に切り替わる。但し、排気行程及び圧縮行程において、ロータ２１の相対回転位置が発電ポール位置の時には発電オン状態に切り替わる。したがって、排気行程及び圧縮行程における負電圧半波Ｖ２は交流出力波形として現れるものの、図６（ｃ）中の一点鎖線に示すように、正電圧半波Ｖ１は現れない。なお、これら発電状態が切り替わるタイミングは図６（ｃ）に示す交流出力波形の周期に同期している。

なお、図６に示す本実施形態でも図４と同様にして、特許請求の範囲に記載の「第１期間」を爆発行程期間と一致させ、「第２期間」を排気行程期間と、「第３期間」を吸気行程期間と、「第４期間」を圧縮行程期間と一致させている。

以上により、本実施形態によれば、上記第１実施形態による効果と同様の効果に加え、以下の効果が発揮される。すなわち、交流出力波形のうちヘッドランプ１３の電力供給源として振り分けられた負電圧半波Ｖ２を、１燃焼サイクル中常時発電オン状態にするので、ヘッドランプ１３へ供給される電力量の変動が抑制され、安定した電力供給を実現できる。よって、供給電力量が変動することによる生じるヘッドランプ１３の照度変化（所謂ちらつき現象）を抑制できる。

（第２実施形態の変更形態）
上記図５の制御を実施するにあたり、上記第２実施形態では車両用発電制御装置及び発電装置等のハード構成を図１に示す上記第１実施形態と同様としているが、本変更形態では、図１のハード構成に替え、以下に説明する図７のハード構成としている。なお、図７中、図１と同じ構成要素については、同一の符号を付してその説明を援用する。

本変更形態によるレギュレータ３００は、バッテリ制御回路３０１、ランプ制御回路３０２、サイリスタ３０３（スイッチ手段）等を備えて構成されている。ＡＣＧ２０にて発電された交流出力波形のうち正電圧半波Ｖ１は、ランプ１３以外の電気負荷１１０，１２０及びバッテリ４０へ、サイリスタ３０３を介して供給される。ちなみに、電気負荷１１０は点火装置であり、電気負荷１２０は、燃料噴射弁へ燃料を供給する燃料ポンプである。

＜正電圧半波Ｖ１について＞
サイリスタ３０３の作動はバッテリ制御回路３０１により制御されている。バッテリ制御回路３０１が、サイリスタ３０３をターンオンさせて電力供給経路を開成させるよう制御すると、ランプ１３以外の電気負荷１１０，１２０及びバッテリ４０へ正電圧半波Ｖ１が供給される。つまり、ＡＣＧ２０にて正電圧半波Ｖ１を発電させる発電オン状態となる。一方、バッテリ制御回路３０１が、サイリスタ３０３をターンオフさせて電力供給経路を閉成させるよう制御すると、正電圧半波Ｖ１の上記供給が停止される。つまり、ＡＣＧ２０において正電圧半波Ｖ１の発電を停止させる発電オフ状態となる。

バッテリ制御回路３０１は、このように供給される電力の電圧をモニタしており、その電圧が規定値を超えた場合にバッテリ制御回路３０１はサイリスタ３０３をターンオフさせて、バッテリ４０への過充電防止を図っている。サイリスタ３０３をターンオフさせた後、電圧が規定値以下になった時には、バッテリ制御回路３０１はサイリスタ３０３をターンオンさせる。

また、ＥＣＵ１０は、サイリスタ３０３の作動を指令する信号をバッテリ制御回路３０１へ出力している。これにより、サイリスタ３０３のターンオン及びターンオフの切り替えは、ＥＣＵ１０によっても制御可能である。すなわち、ＥＣＵ１０は、サイリスタ３０３をターンオフさせることでＡＣＧ２０における正電圧半波Ｖ１の発電を停止させる発電オフ状態と、サイリスタ３０３をターンオンさせることでＡＣＧ２０にて正電圧半波Ｖ１を発電させる発電オン状態とを切り替え制御する、充電制御装置として機能する。なお、前記電圧が規定値よりも大きいことがバッテリ制御回路３０１により検知された時には、ＥＣＵ１０による上述の発電状態切替制御よりも、バッテリ制御回路３０１によるターンオフ制御（過充電防止制御）を優先させる。

＜負電圧半波Ｖ２について＞
ランプ制御回路３０２は、図示しないサイリスタを有しており、このサイリスタの作動を制御することで発電状態を切り替える。すなわち、ランプ１３へ負電圧半波Ｖ２が供給される状態、つまりＡＣＧ２０にて負電圧半波Ｖ２を発電させる発電オン状態と、その供給を停止させる状態、つまりＡＣＧ２０にて負電圧半波Ｖ２の発電を停止させる発電オフ状態と、を切り替える。

また、ランプ制御回路３０２は、ランプ１３へ供給される負電圧半波Ｖ２の電力が規定値となるよう調整するレギュレート機能を有している。なお、バッテリ制御回路３０１はＥＣＵ１０によりその作動が制御されているのに対し、ランプ制御回路３０２についてはＥＣＵ１０により制御されることはない。

以上により、図７のハード構成による本変更形態によっても、上記第２実施形態と同様の効果が発揮される。

（第３実施形態）
上記各実施形態では、発電状態を、発電状態切替制御と１００％発電制御との２つのモードに切り替えて変更するよう制御しているのに対し、本実施形態では、発電状態切替制御をさらに２つのモードに分けており、発電最優先モード、発電準優先モード及びドラビリ優先モードの計３つのモードに切り替え可能としている。なお、発電最優先モードは「発電優先モード」に相当し、発電準優先モード及びドラビリ優先モードは「ドラビリ優先モード」に相当する。

発電最優先モードでは、１燃焼サイクル期間に対する発電オン時間の割合（発電割合）を１００％となるよう設定している。そして、発電準優先モードでは前記発電割合を１００％よりも小さく設定し、ドラビリ優先モードでは発電割合をさらに小さく設定（例えば５０％）している。したがって、発電最優先モードでは、第１実施形態に係る１００％発電制御と同じ制御が実行され、ドラビリ優先モードでは、第１実施形態に係る発電状態切替制御と同じ制御が実行されることとなる。

図８は、本実施形態による発電状態切替の制御内容を示すフローチャートである。なお、本実施形態に係る車両用発電制御装置及び発電装置等のハード構成は、上記第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

図８に示す一連の処理では、まずステップＳ３０において、図３のステップＳ１０と同様にして１００％発電要求フラグがオンになっているか否かを判定する。１００％発電要求フラグがオンの場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）には、ステップＳ３１にて発電オン状態を維持させることで１００％発電制御を実行するとともに、続くステップＳ３１にて発電最優先モードのフラグをオンにする。また、ステップＳ４１にてインクリメントされるカウンタの値をゼロにリセットする。１００％発電要求フラグがオフの場合（Ｓ３０：ＮＯ）には、以降のステップＳ３４〜Ｓ４５（発電状態切替手段）にて発電状態切替制御を実行する。

発電状態切替制御では、まずステップＳ３４（クランク角取得手段）において、図３のステップＳ１１と同様にしてクランク角センサ１５からの検出信号ＮＥに基づき生成されたクランク角信号を取得する。続くステップＳ３５では、発電準優先モード及びドラビリ優先モードのいずれのフラグがオンされているかを判定する。１００％発電要求フラグがオフに切り替わった直後には、発電準優先モードのフラグがオンされるよう設定されている。

１００％発電制御から発電状態切替制御に切り替わる時等、ステップＳ３５において発電準優先モードのフラグがオンされていると判定した場合には、後述するステップＳ３６の条件を満たしていればステップＳ３７〜Ｓ４１による発電準優先モードが実行され、ステップＳ３５においてドラビリ優先モードのフラグがオンされていると判定した場合には、ステップＳ４２〜Ｓ４５によるドラビリ優先モードが実行される。

発電準優先モードに係るステップＳ３７〜Ｓ４１では、まずステップＳ３７において、ステップＳ３４にて取得したクランク角信号に基づき、現在の行程が圧縮行程に該当するか否かを判定する。圧縮行程でないと判定された場合（Ｓ３７：ＮＯ）には、続くステップＳ３８にて発電オン状態に切り替える。一方、圧縮行程であると判定された場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）には、続くステップＳ３９にて発電オフ状態に切り替えるとともに、続くステップＳ４０にて発電準優先モードのフラグをオンにする。また、ステップＳ４１にてカウンタの値をインクリメントする。

前述したステップＳ３６の条件とは、ステップＳ４１にてインクリメントされたカウンタの値が設定値Ａ（図９（ｄ）に示す例ではＡ＝４）に達したことである。或いは、発電準優先モードを所定時間（例えば数ミリ秒）実行したことである。したがって、発電準優先モードにおいてステップＳ３９による発電オフ状態への切り替えが所定回数実行されると、ステップＳ３６にて否定判定され、ステップＳ４２〜Ｓ４５によるドラビリ優先モードに発電準優先モードから移行する。

ドラビリ優先モードに係るステップＳ４２〜Ｓ４５では、まずステップＳ４２において、ステップＳ３４にて取得したクランク角信号に基づき、現在の行程が圧縮行程及び排気行程のいずれかに該当するか否かを判定する。圧縮行程又は排気行程であると判定された場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）には、続くステップＳ４４にて発電オフ状態に切り替えるとともに、続くステップＳ４５にてドラビリ優先モードのフラグをオンにする。一方、圧縮行程又は排気行程でない（つまり爆発行程又は吸気行程である）と判定された場合（Ｓ４２：ＮＯ）には、続くステップＳ４３にて発電オン状態に切り替える。なお、ステップＳ３２，Ｓ４０，Ｓ４５にて各々のモードにフラグオンした時には、他のモードについてのフラグをオフにする。

図９は、図８の処理によるエンジン運転状態変化の一態様を示すタイミングチャートであり、図９（ａ）は１００％発電要求フラグの変化、（ｂ）は発電最優先モードのフラグ変化、（ｃ）は発電準優先モードのフラグ変化、（ｄ）はステップＳ４１にてインクリメントされるカウンタの値の変化、（ｅ）はドラビリ優先モードのフラグ変化を示す。

図９（ｄ）に示すように１００％発電要求フラグがオンであれば１００％発電制御が実行され、現在の行程に拘わらず発電オン状態が継続される発電最優先モードとなる（図９（ｂ）参照）。一方、図９（ａ）のｔ１の時点で１００％発電要求フラグがオフになると発電準優先モードに切り替わる（図９（ｃ）参照）。その後、カウンタの値が設定値Ａに達すると、ｔ２の時点でドラビリ優先モードに切り替わる（図９（ｅ）参照）。

このように、発電最優先モードからドラビリ優先モードへのモード変更は禁止し、発電最優先モードから発電準優先モードへのモード変更、及び発電準優先モードからドラビリ優先モードへのモード変更は許可している。また、図８に示す処理ではドラビリ優先モードから発電最優先モードへのモード変更は許可しているが、当該変更を禁止するようにしてもよい。

なお、図９に示す本実施形態でも図４と同様にして、特許請求の範囲に記載の「第１期間」を爆発行程期間と一致させ、「第２期間」を排気行程期間と、「第３期間」を吸気行程期間と、「第４期間」を圧縮行程期間と一致させている。

以上により、本実施形態によれば、上記第１実施形態による効果と同様の効果に加え、以下の効果が発揮される。すなわち、本実施形態では、発電割合の異なる３つのモード（発電最優先モード、発電準優先モード及びドラビリ優先モード）に切り替え可能としている。そして、発電割合が大きいモードであるほど発電量増大を図ることができ、発電割合が小さいモードであるほど瞬時回転速度の変動抑制によるドラビリ向上を図ることができる。つまり、ドラビリ向上に対する発電量増大の優先度合いを３段階に変更できるので、発電量の収支をきめ細かく管理できる。

さらに、発電最優先モードからドラビリ優先モードへのモード変更を禁止しているので、発電負荷が急激に変化することに起因して車両運転者に負荷ショックを感じさせてしまうことを抑制できる。なお、ドラビリ優先モードから発電最優先モードへのモード変更は許可しているが、これは、バッテリ電圧を短時間で上昇させたい場合等、発電最優先モードへの切り替えの緊急性が要求された場合に対応するためである。ちなみに、ドラビリ優先モードから発電最優先モードへのモード変更も禁止すれば、発電最優先モードへのモード変更に起因した前記負荷ショックの低減をも図ることができる。

（第４実施形態）
上記第２実施形態では、ＡＣＧ２０による交流出力波形のうち負電圧半波Ｖ２をヘッドランプ１３の電力供給源として振り分け、正電圧半波Ｖ１を燃料噴射弁その他の電力供給源として振り分けている。これに対し本実施形態では、正電圧半波Ｖ１及び負電圧半波Ｖ２の一方を反転させて全波整流している。つまり、ＡＣＧ２０による交流出力波形（図１０（ａ）参照）を、図１０（ｂ）に示す波形となるよう全波整流回路により全波整流している。そして、全波整流された電力をバッテリ４０に充電し、バッテリ４０から、燃料噴射弁やヘッドランプ１３へ電力供給している。

全波整流回路は、図１０に示すようにサイリスタ５５，５６，５７，５８を有して構成され、サイリスタ５５〜５８へ入力されるオン／オフ信号はＥＣＵ１０から出力される。例えば、交流出力波形に正電圧半波Ｖ１が出現する期間中は、ＡＣＧ２０にて発電された電流が図１０中の矢印Ｙ１の如く流れるようサイリスタ５５〜５８へオン／オフ信号を入力させ、負電圧半波Ｖ２が出現する期間中は、図１０中の矢印Ｙ２の如く流れるようサイリスタ５５〜５８へオン／オフ信号を入力させる。要するに、サイリスタ５５〜５８の作動をＥＣＵ１０が制御することで交流出力波形を全波整流する。

また、ＡＣＧ２０の発電オフ状態と発電オン状態との切り替えは、サイリスタ５５〜５８へのオン／オフ信号をＥＣＵ１０が制御することで実現させている。つまり、正電圧半波Ｖ１が出現する期間中に、矢印Ｙ１のように発電電流が流れないようサイリスタ５５〜５８を制御することで、発電オフ状態に切り替えることができる。同様にして、負電圧半波Ｖ２が出現する期間中に、矢印Ｙ２のように発電電流が流れないようサイリスタ５５〜５８を制御することで、発電オフ状態に切り替えることができる。

要するに、発電オン状態の期間には、矢印Ｙ１，Ｙ２の流れとなるようサイリスタ５５〜５８を制御することで、全波整流した電力を全波整流回路からバッテリ４０へ出力する。一方、発電オフ状態の期間には、矢印Ｙ１，Ｙ２の如く流れないようサイリスタ５５〜５８を制御することで、全波整流回路からバッテリ４０への電力出力を停止させる。

以上により、本実施形態によれば、交流出力波形に含まれる正電圧半波及び負電圧半波の両方に対して発電状態をオン／オフ切り替えすることを容易に実現できる。よって、正電圧半波及び負電圧半波の一方のみに対してオン／オフ切替する場合に比べて、発電負荷発生により瞬時回転速度の下降が促進されてしまうことの抑制、及び発電量増大といった前記効果を促進できる。

また、第２実施形態の如く負電圧半波Ｖ２をヘッドランプ１３の電力供給源として振り分ける場合には、電力実効値を一定にする回路により負電圧半波Ｖ２は一定化処理されているので、このような処理がなされた負電圧半波Ｖ２に対しては、発電状態をオン／オフ切り替えすることが困難である。これに対し本実施形態では、ＡＣＧ２０からヘッドランプ１３へ直接電力供給することなく、ＡＣＧ２０で発電した電力は全波整流して一旦全てバッテリ４０に充電し、バッテリ４０からヘッドランプ１３へ電力供給するよう構成しているので、先述した一定化処理を不要にできる。

（第５実施形態）
上記第１実施形態では、爆発行程（第１期間）及び吸気行程（第３期間）時に発電オン状態に切り替えているが、本実施形態では、車両の走行加速度が予め設定された設定値を超えた加速走行状態である時には、吸気行程（第３期間）であっても発電オン状態に切り替えることを禁止する。例えばＥＣＵ１０（加速走行判定手段）が、エンジン回転速度の単位時間当たりの変化量や、スロットルバルブの単位時間当たりの変化量が設定値以上である場合に、設定値以上の加速走行状態であると判定すればよい。なお、当該設定値は、その時のエンジン回転速度に応じて可変設定することが望ましい。

図１１は本実施形態の制御による一態様を示すタイムチャートであり、図１１（ｅ）は、加速走行状態である場合にオン設定されるフラグの変化を示している。加速走行フラグがオフ設定されている状況下では、第１実施形態と同様にして、爆発行程及び吸気行程において発電オン状態に切り替える。一方、加速走行フラグがオン設定されている状況下では、吸気行程であっても発電オフ状態を継続させる。

本実施形態によれば、加速走行状態時にはＡＣＧ２０の発電負荷発生を回避して、車両の加速性を向上できる。つまり、高負荷運転時には回転変動抑制よりも加速性向上を優先させる。

なお、本実施形態の変形例として、加速走行状態時には吸気行程（第３期間）に加えて爆発行程（第１期間）においても、発電オンを禁止させる。これによれば、車両の加速性をより一層向上できる。但し、吸気行程の時のみ発電オンを禁止させる図１１の場合に比べて、回転変動抑制の効果は低減することとなる。

（第６実施形態）
上記第１実施形態では、排気行程（第２期間）及び圧縮行程（第４期間）時に発電オフ状態に切り替えているが、本実施形態では、エンジン出力を低下させるよう車両運転者が意図的に操作している減速操作時には、排気行程（第４期間）であっても発電オフ状態に切り替えることを禁止する。例えばＥＣＵ１０（減速操作判定手段）が、ブレーキ操作の有無や、エンジンブレーキを効かせるようシフトダウン操作しているか否かに基づき、減速操作状態であるか否かを判定すればよい。

図１２は本実施形態の制御による一態様を示すタイムチャートであり、図１２（ｅ）は、減速操作状態である場合にオン設定されるフラグの変化を示している。減速操作フラグがオフ設定されている状況下では、第１実施形態と同様にして、排気行程及び圧縮行程において発電オフ状態に切り替える。一方、減速操作フラグがオン設定されている状況下では、排気行程であっても発電オン状態を継続させる。

本実施形態によれば、運転者が意図的に減速操作している時にはＡＣＧ２０の発電負荷を生じさせて、車両の減速性を向上できるとともに減速エネルギを無駄なく電気エネルギとして充電させることができる。つまり、減速操作時には回転変動抑制よりも減速性向上及び回生充電を優先させる。

なお、本実施形態の変形例として、減速操作時には排気行程（第２期間）に加えて圧縮行程（第４期間）においても、発電オフを禁止させる。これによれば、車両の減速性向上及び回生充電を促進できる。但し、排気行程の時のみ発電オフを禁止させる図１２の場合に比べて、回転変動抑制の効果は低減することとなる。

（他の実施形態）
上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。また、本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、各実施形態の特徴的構造をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。

・上記各実施形態では、発電オン状態の第１，第３期間及び発電オフ状態の第２，第４期間を、爆発、排気、吸気、圧縮行程と一致させている。これに対し、これらの第１，第３期間が図４に示す上昇期間Ｍ１，Ｍ３に近づくよう、また、第２，第４期間が下降期間Ｍ２，Ｍ４に近づくよう、第１〜第４期間を爆発、排気、吸気、圧縮行程の期間からずらして設定してもよい。但し、第１期間及び第３期間の長さは、発電割合が下限値（例えば５０％）を下回らないように設定して、充放電収支が合わず発電量不足に陥るおそれを低減させることが望ましい。

・上記各実施形態では、発電オンオフ切り替え時期（つまり第１〜第４期間）を予め設定された時期（つまり爆発、排気、吸気、圧縮行程期間）に固定して設定しているが、本発明の実施にあたり、第１〜第４期間の設定を、エンジンの運転状態に応じて可変設定するようにしてもよい。例えば、エンジンの吸気バルブ及び排気バルブがともに開いた状態となるオーバーラップ期間の長さや、クランク軸の回転速度等に応じて可変設定することが挙げられる。

・ちなみに、図２に示すように１燃焼サイクル中に瞬時回転速度が上昇する期間Ｍ１，Ｍ３が２回発生する理由を、本発明者らは次のように考察している。すなわち、排気行程の後半になると、ピストン速度が遅くなるとともに吸気バルブが開くので、燃焼室内の圧力が急に低下して負荷が急に軽くなるため、一時的に回転速度が上昇する。その後、吸気行程の前半以降になると、排気バルブが閉じた状態でピストン速度が上昇するので、ポンピングロスが増加し、回転速度が再び低下するものと考察している。

したがって、上記オーバーラップ期間の長さ等に応じて上昇期間Ｍ１，Ｍ３及び下降期間Ｍ２，Ｍ４の出現時期は変化することとなる。よって、上述の如くオーバーラップ期間の長さ等に応じて第１〜第４期間の設定を可変設定すれば、第１〜第４期間の各々が上昇下降期間Ｍ１〜Ｍ４により近づくよう可変設定されることとなるので、瞬時回転速度の変動抑制効果及び発電量増大効果をより一層向上できる。

・車両運転者によるアクセル操作量の変化量が所定値以上であれば、ＡＣＧ２０の発電を禁止して、車両の加速性向上を図るようにしてもよい。但し、このような加速優先によるＡＣＧ２０発電禁止の制御は、１００％発電制御が実行されていないことを条件として許可することで、バッテリ上がり回避を図ることが望ましい。

・エンジンのアイドル運転時には回転変動が特に大きく現れるので、このようなアイドル運転時に上記各実施形態に係る発電状態切替制御を実行して、回転変動抑制を図ることが望ましい。但し、バッテリ電圧が閾値以下の場合には１００％発電制御にすることで、バッテリ上がり回避を図ることが望ましい。

・上記第１及び第３実施形態にて発電オフ状態にする場合に、第２実施形態と同様にして、正電圧半波Ｖ１及び負電圧半波Ｖ２のいずれか一方を、１燃焼サイクル中常時発電オン状態にするようにしてもよい。特に、ヘッドランプ１３の電力供給源として振り分けられた半波を常時発電オン状態にすることが望ましい。

・上記第３実施形態では３つのモードに変更可能としているが、以下のモードを追加するようにしてもよい。すなわち、発電オフ状態にするにあたり、ヘッドランプ１３の電力供給源として振り分けられた半波を常時発電オン状態するモードと、正電圧半波Ｖ１及び負電圧半波Ｖ２のいずれも発電オフ状態にするモードとにモード分けしてもよい。

・第１期間及び第３期間にて発電オン状態となっている時間のうち、爆発行程及び吸気行程において発電オン状態となっている時間Ｔａが、排気行程及び圧縮行程において発電オン状態となっている時間Ｔｂよりも長くなるよう、発電状態を切り替えることが望ましい。また、前記両時間Ｔａ，Ｔｂの比率が２：１（より好ましくは１：０）となるよう設定することが望ましい。

・発電状態が切り替わるタイミングをクランク角信号のパルスオンオフに同期させる場合において、１燃焼サイクル当たりのクランク角信号のパルス数が多いほど、第１〜第４期間の各々が上昇下降期間Ｍ１〜Ｍ４に近づくよう設定することができる。よって、クランク角信号のパルス数を、例えば７２０℃Ａあたりに８パルス以上にすることが望ましい。発電状態が切り替わるタイミングを交流出力波形の周期に同期させる場合においても同様にして、交流出力波形の半波数を、例えば７２０℃Ａあたりに８個以上にすることが望ましい。

・上記各実施形態では、単気筒エンジンに本発明の発電制御装置を適用させているが、多気筒エンジンに適用させてもよい。但し、単気筒エンジンの場合には多気筒エンジンに比べて回転変動が大きく生じるため、本発明による回転変動抑制の効果が好適に発揮される。

・上記実施形態では、二輪車両に搭載された充電装置を制御対象としているが、四輪車両に搭載された充電装置を制御対象としてもよい。ちなみに、四輪車両に搭載される発電機には、ロータを界磁コイルで構成したオルタネータを採用するのが一般的であり、当該オルタネータでは、クランク軸の回転速度に応じた励磁電流を界磁コイルに供給することで発電電圧が一定となるよう制御される。本発明に係る発電機は、このようなオルタネータであってもよいし、励磁電流による発電電圧制御機能を有しない図１に示すＡＣＧ２０であってもよい。

・上記オルタネータでは、ロータを構成する界磁コイルを励磁するのに時間を要するので、１燃焼サイクルという短時間のうちに発電機のオンオフを切り替える本発明にオルタネータを適用させようとすると、励磁時間を要することに起因して発電オンオフの切り替えに対する応答遅れがＡＣＧ２０に比べて大きい。よって、このように短時間で発電オンオフを切り替える本発明の場合には、オルタネータよりもＡＣＧ２０に適用させることの方が望ましい。なお、前記励磁時間は通常１００〜２００ｍｓｅｃ程度であり、１燃焼サイクル時間と同程度の時間である。

・上記オルタネータでは、ベルト等の動力伝達手段を介してクランク軸のトルクがオルタネータのロータへ伝達されるのが一般的である。一方、ＡＣＧ２０では、ロータ２１がクランク軸に直結されているのが一般的である。このような背景の下、１燃焼サイクルという短時間のうちに発電機のオンオフを切り替える本発明にオルタネータを適用させようとすると、前記ベルトでのスリップ発生やベルトの劣化促進が懸念される。これに対しクランク軸に直結されたＡＣＧ２０では、前記スリップやベルト劣化の懸念を解消できるので、このように短時間で発電オンオフを切り替える本発明の場合には、オルタネータよりもＡＣＧ２０に適用させることの方が望ましい。

・図７に示す電気回路では、電気負荷１１０，１２０への電力供給経路を開成することで発電オフ状態にする、オープンタイプのレギュレータ３０が採用されているが、本発明はこのタイプに限られるものではなく、例えば、ＡＣＧ２０の電気負荷側と接地側とを短絡させることで発電オフ状態にする、ショートタイプのレギュレータを採用するようにしてもよい。但し、ショートタイプの場合には、発電オフ状態にしても回路構成上ＡＣＧ２０は僅かに発電してしまうのに対し、オープンタイプの場合には、発電オフ状態にすればＡＣＧ２０での発電は完全にオフとなるので、本発明にはオープンタイプを採用することが望ましい。

本発明の第１実施形態に係る発電制御装置及び発電制御システムを示す電気ブロック図。 本発明者らが行なった試験の結果を示すグラフ。 図１のＥＣＵが実行する発電制御の処理内容を示すフローチャート。 図３の制御による発電状態変化の一態様を示すタイミングチャート。 本発明の第２実施形態に係る発電制御の処理内容を示すフローチャート。 図５の制御による発電状態変化の一態様を示すタイミングチャート。 第２実施形態のハード構成を変更した変更形態を示す電気ブロック図。 本発明の第３実施形態に係る発電制御の処理内容を示すフローチャート。 図８の制御による発電モード変化の一態様を示すタイミングチャート。 本発明の第４実施形態に係る全波整流回路を示す電気ブロック図。 本発明の第５実施形態に係る発電制御による一態様を示すタイミングチャート。 本発明の第６実施形態に係る発電制御による一態様を示すタイミングチャート。

符号の説明

１０…ＥＣＵ（車両用発電制御装置）、１３…ヘッドランプ、２０…ＡＣＧ（発電機）、４０…バッテリ、Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ３４…クランク角取得手段、Ｓ１２，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ３７，Ｓ４２…発電状態切替手段。

Claims (18)

1. ４サイクルエンジンを走行駆動源とする車両であって、前記エンジンのクランク軸の回転力により駆動して発電する発電機を備えた車両に適用され、
   前記エンジンに対する前記発電機の発電負荷を増大させた発電オン状態と、前記発電負荷を低減させた発電オフ状態とを切替制御する発電状態切替手段を備え、
   前記発電状態切替手段は、前記エンジンの１燃焼サイクルにおいて、爆発行程の少なくとも一部を含む第１期間に前記発電オン状態に切り替えた後、排気行程の少なくとも一部を含む第２期間に一旦前記発電オフ状態に切り替え、その後第３期間にて再び前記発電オン状態に切り替えることを特徴とする車両用発電制御装置。
2. 前記発電状態切替手段は、
   前記発電機による交流出力波形の正電圧半波及び負電圧半波の一方の半波に対しては、前記第１期間に前記発電オン状態に切り替えた後、前記第２期間に一旦発電オフ状態に切り替え、その後前記第３期間にて再び前記発電オン状態に切り替え、
   前記正電圧半波及び前記負電圧半波の他方の半波に対しては、前記第２期間に前記発電オフ状態に制御することを実施しないことを特徴とする請求項１に記載の車両用発電制御装置。
3. 前記正電圧半波及び前記負電圧半波のうち前記発電オフ状態への制御が実施されない半波は、車両に搭載されたヘッドランプの電力供給源として振り分けられていることを特徴とする請求項２に記載の車両用発電制御装置。
4. 前記発電機による交流出力波形を全波整流して出力する整流回路を備え、
   前記発電状態切替手段は、前記交流出力波形のうち前記整流回路により整流して出力する期間と出力を停止させる期間とを切替制御することにより、前記発電オン状態と前記発電オフ状態とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の車両用発電制御装置。
5. 前記エンジンの１燃焼サイクルにおいて、前記第１期間及び前記第３期間には前記発電オン状態に、前記第２期間には前記発電オフ状態に切り替えるドラビリ優先モードと、前記第１期間及び前記第３期間に加え前記第２期間にも前記発電オン状態にする発電優先モードとを、前記エンジンの運転状態に応じてモード変更することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の車両用発電制御装置。
6. 前記発電優先モードは、発電準優先モード及び発電最優先モードにさらにモード分けされており、
   前記発電準優先モードでは、前記第３期間にて前記発電オン状態に切り替えた後、圧縮行程の少なくとも一部を含む第４期間にて再び前記発電オフ状態に切り替え、
   前記発電最優先モードでは、前記第１〜第４期間の全期間にて前記発電オン状態にし、
   前記ドラビリ優先モードでは、前記第１期間及び前記第３期間には前記発電オン状態に、前記第２期間及び前記第４期間には前記発電オフ状態に切り替えることを特徴とする請求項５に記載の車両用発電制御装置。
7. 前記発電最優先モードから前記ドラビリ優先モードへのモード変更は禁止し、
   前記発電最優先モードから前記発電準優先モードへのモード変更、及び前記発電準優先モードから前記ドラビリ優先モードへのモード変更は許可することを特徴とする請求項６に記載の車両用発電制御装置。
8. 前記発電状態切替手段は、前記エンジンの１燃焼サイクルにおいて、前記第３期間にて前記発電オン状態に切り替えた後、圧縮行程の少なくとも一部を含む第４期間にて再び前記発電オフ状態に切り替えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の車両用発電制御装置。
9. 前記クランク軸の回転角度を検出するクランク角センサの検出値に基づき生成されたパルス信号を取得するクランク角取得手段を備え、
   前記発電状態切替手段は、前記パルス信号のパルスオンオフのタイミングに同期したタイミングで発電状態を切り替えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の車両用発電制御装置。
10. 前記交流出力波形のうち前記正電圧半波及び前記負電圧半波に切り替わるタイミングである交流周期を取得する交流周期取得手段を備え、
    前記発電状態切替手段は、前記交流周期に同期したタイミングで発電状態を切り替えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の車両用発電制御装置。
11. 前記発電状態切替手段は、前記第１期間、前記第２期間及び前記第３期間の少なくとも１つを前記エンジンの運転状態に応じて可変設定することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の車両用発電制御装置。
12. 前記エンジンは単気筒エンジンであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の車両用発電制御装置。
13. 前記車両の走行加速度が、予め設定された設定値を超えた加速走行状態であるか否かを判定する加速走行判定手段を備え、
    前記加速走行状態であると判定された場合には、前記第１期間及び前記第２期間の少なくとも一方の期間において前記発電状態切替手段により前記発電オン状態に切り替えることを禁止することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載の車両用発電制御装置。
14. 前記加速走行判定手段は、前記クランク軸の回転速度の変化量及びスロットルバルブ開度の変化量のうち少なくとも一方の値に基づき前記加速走行状態であるか否かを判定することを特徴とする請求項１３に記載の車両用発電制御装置。
15. 前記設定値は、前記クランク軸の回転速度ごとに異なる値に設定されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の車両用発電制御装置。
16. 前記クランク軸の回転速度を減速させるよう運転者が操作しているか否かを判定する減速操作判定手段を備え、
    前記減速操作していると判定された場合には、前記第２期間において前記発電状態切替手段により前記発電オフ状態に切り替えることを禁止することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載の車両用発電制御装置。
17. 前記減速操作判定手段は、前記クランク軸の回転速度の変化量及びスロットルバルブ開度の変化量のうち少なくとも一方の値に基づき前記減速操作しているか否かを判定することを特徴とする請求項１６に記載の車両用発電制御装置。
18. 請求項１〜１７のいずれか１つに記載の車両用発電制御装置と、
    エンジンのクランク軸の回転力により駆動して発電する発電機、及び前記発電機にて発電した電力を充電するバッテリの少なくとも１つと、
    を備えることを特徴とする車両用発電制御システム。

Images