JPH05268733A

JPH05268733A - 車載発電機の発電制御装置および方法

Info

Publication number: JPH05268733A
Application number: JP4063203A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Nagase; 永瀬　　満; Keiichi Masuno; 敬一増野; Masakatsu Fujishita; 政克藤下
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Astemo Ltd
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-10-15
Anticipated expiration: 2015-07-31
Also published as: JP3070788B2

Abstract

(57)【要約】【目的】内燃機関と発電機をより有機的・総合的に制御
することにより最適な発電電圧となるように、また運転
性や居住性が低下しないように発電機の基準電圧を可変
化でき、且つ容易に制御出来る車載発電機の制御システ
ムを提供することを目的とする。【構成】外部基準電圧発生手段と、パルス信号発生手段
からの信号が無い場合に基準電圧を予め設定された所定
値に切り替える内部基準電圧発生回路を備える車載発電
機の制御システムにおいて、外部基準電圧発生手段の基
準電圧をパルス信号値の線形関数として出力する関数発
生手段を設けた車載発電機の発電制御装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関を搭載した車
輛の充電系に関し、特に、上記内燃機関により回転駆動
されて発電を行う車載発電機の制御装置及び制御方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車に搭載され、その内燃機関
によって回転駆動されて発電を行う車載発電機の制御
は、一般にＩＣレギュレータと呼ばれる制御装置により
バッテリ電圧が基準電圧（１４.４Ｖ程度)となるように
制御されていた。このＩＣレギュレータは、発電機の発
生出力により充電されるバッテリの出力電圧を検出し、
この電圧値が基準電圧以下となれば界磁電流を供給して
発電を行い、他方、基準電圧以上の場合には界磁電流を
遮断して発電を中止しバッテリの出力電圧が基準電圧一
定となるように制御するものであった。

【０００３】また、特公平3−10018号公報によれば、エ
ンジンにかかる電気負荷を負荷電流を検出するセンサに
より検出し、投入されている負荷電流の大きさによって
発電電圧とアイドルアップ量を制御するエンジン回転制
御装置であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術になる
エンジン回転制御装置では、特に後者においては、エン
ジンの回転変動低減という観点からみれば、エンジンの
電気負荷状態に応じた発電電圧とアイドルアップ量を制
御することによりアイドル時の電気負荷による回転変動
に限定すれば良好な発電動作の制御が可能となる。

【０００５】また、バッテリ充電状態という観点からみ
ると、理想的な電圧は１４〜１５Ｖの範囲内であるが、
現在の自動車は電子制御化が進み、多数の電子部品の搭
載により電気負荷は増大となるが電源電圧となるバッテ
リの電圧は変動しない方が望ましい。しかし現実的には
夜間のアイドル状態などの様に発電機の発電能力を超え
た電気負荷を使用する場合がありバッテリ電圧は低下す
ることになる。このためバッテリの充電状態は充電と放
電の繰返しにより一定とすることが困難であり、場合に
よっては発電電圧を１６Ｖ程度まで昇圧させたほうが良
好な充電状態を得られるが、従来の制御ではICレギュレ
ータにより１４.４Ｖ程度で制御されていたため理想的
な発電電圧の制御が出来なかった。

【０００６】そこで、本発明は上記従来技術における問
題点に鑑み、上記内燃機関と発電機をより有機的・総合
的に制御することにより上記内燃機関の動作状態により
良く適合した車載発電機の制御装置および制御方法を提
供することをその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解決する手
段としては、安定した電圧を得る手段としてエンジン負
荷状態に応じて発電機の基準電圧（通常１４.４Ｖ程度
で一定)を、低電圧側（例えば０Ｖ）から高電圧時（例
えば１６Ｖ）へと可変化できるレギュレート電圧の可変
化機能を設けることである。

【０００８】そこで、本発明によれば、車両に搭載した
内燃機関と、前記内燃機関により回転され界磁電流を発
生する発電機と、前記発電機の発電電力により充電され
るバッテリと、内燃機関の運転状態と機械的負荷状態さ
らに電気負荷状態またはバッテリ状態または環境状態を
検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて
決定された基準電圧値に相当するデューティ信号値を出
力するパルス信号発生手段と、バッテリ電圧と基準電圧
を比較し、その電圧差により発電機の界磁電流を所定時
間内に増加減可能な負荷応答機能である電圧調整手段と
前記の検出手段の検出結果に基づき出力されたデューテ
ィ信号値を前記発電機の基準電圧（０〜１６Ｖまで可
変）とする外部基準電圧発生手段と前記バッテリ電圧が
内部基準電圧（約１４.４Ｖ)となるように発電機の界磁
電流を制御する内部基準電圧発生回路を備えたＩＣレギ
ュレータから構成する。そして、外部基準電圧発生手段
である発電機の基準電圧の可変制御では、パルス信号発
生手段のデューティ信号値（０〜１００％）と発電機の
基準電圧値（０〜１６Ｖ）をリニアな関係とし、０.１
６Ｖ／％(１６Ｖ／１００％）で制御することで基準電
圧の設定が容易となる。

【０００９】また、基準電圧の可変制御を解除する場合
は、解除時の基準電圧値と内部基準電圧値（約１４.４
Ｖ）を比較した結果から界磁電流の出力変化が滑らか
な増加方向か減少方向かを選択する。

【００１０】以上より、内燃機関やバッテリに対し発電
機の発電状態を最適に制御出来ることが可能となる車載
発電機の制御装置および制御方法が提案される。

【００１１】

【作用】上記の本発明になる車載発電機の制御装置およ
び方法では、基準電圧を可変とする外部基準電圧値は、
パルス信号発生手段のデューティ信号値(０〜１００％)
と基準電圧値（０〜１６Ｖ）をリニアな関係にした場合
は、０.１６Ｖ／％となる。このため、基準電圧を１２
Ｖ程度にする場合はデューティ比７５％で出力し、また
１５Ｖ程度にする場合はデューティ比９４％で出力す
る。また、外部基準電圧発生手段により基準電圧を１
４.４Ｖ以下(例えば１２Ｖ）に設定時から内部基準電圧
発生回路の基準電圧(約１４.４Ｖ）に切り替える場合
は、デューティ信号を不感帯領域となる下限設定値以下
の状態を所定時間以上出力し、また基準電圧を１４.４
Ｖ超過に設定時(例えば１５Ｖ）から内部基準電圧発生
回路の基準電圧(約１４.４Ｖ）に切替る場合は、デュー
ティ信号を不感帯領域となる上限設定値以上の状態を所
定時間以上出力する。その後、バッテリ電圧と基準電圧
との電圧差が大きい場合（発電機の駆動トルクの偏差が
大きい場合）は負荷応答機能により発電機の駆動トルク
変動を緩和させることで運転性、居住性を損なわず発電
機の基準電圧の切替がスムーズとなる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例になる車載発電機の
制御システムについて、図面を参照しながら詳細に説明
する。

【００１３】図１には、上記本発明になる車載発電機の
制御システムの全体構成が示されており、この図におい
て、例えば自動車等、車両に搭載された内燃機関１は、
回転トルクを出力する出力軸、すなわちクランク軸：１
１を備えている。このクランク軸：１１には、図示され
ていないが、プーリやベルトを介して車載発電機：３が
機械的に連結されている。この車載発電機：３は、従来
の発電機と同様、外周に界磁巻線：３１を巻き回してな
る回転子と、この回転子の外周面に対向する様に３相巻
線：３２ａ，３２ｂ，３２ｃを巻き回した固定子とから
構成されており、そして、この回転子は上記内燃機関：
１のクランク軸に同期して回転駆動される。また、上記
発電機３の３相巻線：３２ａ，３２ｂ，３２ｃには、例
えば６個のダイオードを直並列に接続して成る整流回
路：３３が接続され、発電機の３相交流出力を整流して
車載バッテリ：４に供給して充電する様に構成されてい
る。上記車載発電機３には、その一部に、上記車載バッ
テリ電圧（ＶＢ）を検出しながら出力電圧を調整する発
電制御装置：５が設けられている。この発電制御装置：
５は、界磁巻線：３１に直列に接続されたパワートラン
ジスタＴＲ，並列に接続されたダイオードＦＤ，パワー
トランジスタＴＲを制御する制御回路：５０から構成さ
れる。制御回路：５０はバッテリ：４の電圧ＶＢを検出
し、内部参照基準電圧ＶＲＥＦ２（後述）と比較し、Ｖ
ＢがＶＲＥＦ２より大きい時にはパワートランジスタＴ
Ｒへ与えるデューティを小さくし、界磁電流ＩＦを減じ
発電機の出力電圧を低くし発電を抑制する。ＶＢがＶＲ
ＥＦ２より小さい時には逆の動作で発電を高める。ここ
で、発電機の外部からのデューティ信号ＤＴＹ：ＰをＣ
端子により受信し、そのデューティ出力値ＤＴＹ：Ｐに
より前記ＶＲＥＦ１を可変ならしめ、基準電圧を可変で
きるように構成されている。

【００１４】また、上記車両に車載された内燃機関：１
は、その回転トルクをトランスミッション：２を介して
駆動輪：６，６に伝達されているのは一般の車両と同様
である。この内燃機関：１は、上記図１に示す例では、
いわゆるＭＰＩ（多気筒燃料噴射）方式の４気筒内燃機
関であり、４個のインジェクタ：５１，５１，５１，５
１とその駆動装置：５２，５２，５２，５２が設けら
れ、これらによって各気筒毎に燃料供給量が制御されて
いる。また、内燃機関：１には、各気筒毎に点火プラ
グ：５３，５３，５３，５３が取り付けられ、これら
は、例えば点火コイルを内蔵したディストリビュータ５
４から点火気筒順に配電される点火用高電圧によりスパ
ークを発生し、各気筒内に充填圧縮された燃料を爆発さ
せる。そして、これらインジェクタ：５１，５１，５
１，５１、点火プラグ：５３，５３，５３，５３の動作
は、内燃機関の制御装置である、いわゆるエンジンコン
トロールユニット（ＥＣＵ）によって制御される。ま
た、上記図１中、上記内燃機関：１に供給する燃料を蓄
えるための燃料タンク：７の内部には、燃料を加圧して
前記インジェクタ：５１，５１，５１，５１に供給すつ
ための燃料ポンプ：７１が沈設され、この燃料ポンプ：
７１の動作も、また、上記ＥＣＵにより、燃料ポンプ制
御装置：７２を介して制御される。この様に、内燃機
関：１の制御を行う上記ＥＣＵ：８は、図にも示す様
に、例えばマイクロコンピュータ等を利用して構成され
たものであり、図示の例では、各種演算を行うためのセ
ントラルプロセッシングユニット（ＣＰＵ）：８１、演
算に用いる各種データを一時的に記憶するためのランダ
ムアクセスメモリ（ＲＡＭ）：８２及びプログラムや必
要なデータ等を格納・記憶したリードオンメモリＲＯ
Ｍ：８３とから構成され、さらに、これらとは個別に、
いわゆる、入出力混成集積回路(Ｉ／ＯＬＳＩ)：８４
が設けられている。このＩ／ＯＬＳＩ：８４は、上記
内燃機関１の制御に必要の各種のパラメータやデータを
上記マイクロコンピュータ内に取り込むためのものであ
り、例えば、バッテリ電圧ＶＢ等のアナログ信号につい
ては、これをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器等
も内蔵している。また、このＩ／ＯＬＳＩ：８４は、
上記マイクロコンピュータの演算結果に基づいて各種の
アクチュエータを駆動・制御する制御信号をも発生する
ように構成されている。

【００１５】以上のＥＣＵ：８による制御に必要な内燃
機関のパラメータやデータを検出するため、例えば、内
燃機関に吸入される吸入空気量Ｑを検出する空気流量計
（例えば、ホットワイヤ式エア−フロ−センサ等）：１
０１，冷却水の水温Ｔ_wを検知する水温センサ：１０
２，スロットルバルブの開度θを検出するスロットルセ
ンサ：１０３，排気ガス中の酸素濃度Ｏ₂を検出して供
給燃料の空燃比(Ａ／Ｆ)を制御するためのＯ₂センサ：
１０４、内燃機関の速度あるいは回転角度を検出するた
めに上記クランク軸：１１の所定の回転角（例えば、１
度）毎にパルス出力ｎを発生するクランク角センサ：１
０５、例えばアクセルペダルの踏角あるいはスロットル
バルブの角度から機関のアイドル運転状態Ｓ_Iを検出す
るアイドルスイッチ：１０６、そして、機関の始動を行
うスタータの投入Ｓ_Sを検出するスタータスイッチ：１
０７等が設けられている。さらに、上記トランスミッシ
ョン：２には、ニュートラル状態Ｓ_Nにあるか否かを検
知するためのニュートラルスイッチ：１０８が設けられ
ている。

【００１６】以上に説明した内燃機関の各種動作パラメ
ータやデータに加え、上記ＥＣＵ：８には、上記車載バ
ッテリ：４のバッテリ電圧ＶＢが、そして、この車載バ
ッテリ：４に接続され例えばヘッドライトランプ等の電
気負荷：４１，４１…に供給される負荷電流Ｉ_lを検出
する電流センサ：４２の出力信号が、さらには、上記発
電機：３の界磁巻線：３１に供給される界磁電流Ｉ_fを
検出する電流センサ：３５の出力信号が入力されてい
る。これら電流センサ：４２，３５は、例えばホール素
子等を利用して構成されたものである。

【００１７】加うるに、上記ＥＣＵ：８には、車載のエ
アコンディショナのコンプレッサ：９を内燃機関のクラ
ンク軸：１１に断続するための電磁クラッチ：９１の動
作を検知する、いわゆるエアコン負荷スイッチ：９２の
出力信号Ａもまた入力されており、これによってエアコ
ンの投入を判別する。

【００１８】以上に説明した構成において、まず、発電
制御装置：５は、車載バッテリ：４の出力電圧ＶＢを検
出し、これを所定の基準値と比較しながら界磁電流Ｉ_f
を断続制御し、もって、車載発電機３の発電動作を制御
する。他方、ＥＣＵ：８は、上記の各種センサ，スイッ
チ等から出力される内燃機関の運転パタメータを取り込
み、所定の演算を行った後、この演算結果に基づいて各
種のアクチュエータ（上記の例では、供給する燃料を制
御するためのインジェクタ、気筒内に充填された燃料を
着火爆発させる点火プラグ、そしてインジェクタに加圧
燃料を供給する燃料ポンプ）を適宜制御し、もって、内
燃機関の運転動作を制御することは従来技術と同様であ
る。

【００１９】そして、本発明によれば、ＥＣＵ：８は、
上記内燃機関１の動作を制御するのみならず、更には、
上記車載発電機：３の発電動作をも制御する様に構成さ
れている。即ち、上記ＥＣＵ：８のＩ／ＯＬＳＩ：８
４の出力側ポート（図２中、Ｉ／ＯＬＳＩ：８４右端
部）からは制御デューティ出力値ＤＴＹ：Ｐが出力さ
れ、発電制御装置：５の制御回路：５０に、より具体的
にはそのＣ入力端子に入力されている。

【００２０】この制御回路：５０の回路構成が図２に詳
細に示されている。図２は発電機：３の制御回路：５０
の回路ブロックを示すものであり、電圧偏差回路：５０
１，ＰＷＭ回路：５０２，からなる主制御ループ、Ｃ端
子からの制御デューティ出力値ＤＴＹ：Ｐを受信し、波
形を整形する波形整形回路：５０３，デューティ電圧変
換回路：５０４，ＶＲＥＦ切り換え回路：５０５から成
る。

【００２１】更に、充電警告灯：５０６をＬ端子を介し
て駆動する警報回路：５０７をも具備する。ここで制御
デューティ出力値ＤＴＹ：Ｐが入力されると波形整形回
路：５０３で整形され、パルスの波高値ＶＰが一定値
（ＶＰ）にコントロールされる。整形されたパルス信号
ａはデューティ電圧変換回路：５０４に伝達せれ、その
デューティ値に従って直流電圧ＶＲＥＦ１を発生する。
ＶＲＥＦ切り換え回路：５０５は信号ａの周期を検出
し、一定（例えば２０ｍＳ）以上の周期である時には出
力ＶＲＥＦ１を内部参照基準電圧値ＶＲＥＦ２に切り換
え、それ以外の時にはＶＲＥＦ１に切り換える。

【００２２】図３は、内燃機関の運転状態と機械的負荷
状態、さらには電気負荷状態またはバッテリ状態または
環境状態に応じてＥＣＵ：８で演算された制御デューテ
ィ出力値ＤＴＹ：Ｐと発電機の基準電圧ＶＲＥＦ１，２
の関係を示した一例である。この図において、０％をＤ
ＴＹの最小値、ａ％を下限値、ｂ％を上限値、１００％
を最大値として定め、ＤＴＹをａ％以上、且つｂ％以下
の範囲でＩＣレギュレータに出力すれば、ＩＣレギュレ
ータは発電機の出力電圧ＶＯＵＴがＤＴＹに対応した外
部基準電圧発生手段の基準電圧値ＶＲＥＦ１となるよう
に界磁電流Ｉ_fの制御を行い、且つ０〜１６Ｖの範囲で
基準電圧値ＶＲＥＦ１を可変化できる。また、ＤＴＹを
ａ％未満、或いはＤＴＹをｂ％超過の範囲（０≦ＤＴＹ
＜ａ％、ｂ＜ＤＴＹ≦１００％）で出力すれば、ＩＣレ
ギュレータはバッテリ電圧ＶＢがフル充電電圧以上とな
る内部参照基準電圧値ＶＲＥＦ２となるように界磁電流
Ｉ_fを制御する。なお、ＶＲＥＦ２の値は１４.４±０.
３Ｖ程度でほぼ一定であるが温度特性から多少変化す
る。尚、ＤＴＹと基準電圧値ＶＲＥＦ１は一義的に求ま
る比例関係の特性が得られる構成とする。

【００２３】図４はＶＲＥＦ１からＶＲＥＦ２へ切り替
わり時のＶＲＥＦ１判定電圧とＶＲＥＦ１の切り替わり
ＤＴＹの関係を示した図である。ＶＲＥＦ１が１４.４
Ｖ以下で切り替わった場合はＤＴＹをａ％未満または０
％に出力し、また14.4Ｖより高い電圧で切り替わった場
合は、ｂ％超過または１００％を出力することによっ
て、基準電圧ＶＲＥＦを１から２へ切り替える。

【００２４】次に図５は、上記ＥＣＵ：８から上記発電
制御装置：５の制御回路に出力する制御デューティ出力
値ＤＴＹを示したものである。

【００２５】制御ディーティ出力値ＤＴＹは、内燃機関
の運転状態に応じてＥＣＵ：８で演算された発電機の基
準電圧ＶＲＥＦ１に相当し、発電制御装置：５への出力
信号である。その制御ディーティ出力値ＤＴＹは以下の
式で表される。

【００２６】ＤＴＹ＝Ｔon／（Ｔon＋Ｔoff） (％) …（数１）ここで、図６にデューティ電圧変換回路の波形を示す。
図６(ａ)にＣ端子に入力されるパルス波形を示す。図７
は波形整形回路図であり、５０３ａ，５０３ｂはＣ−Ｍ
ＯＳトランスファーゲートにより構成されるアナログ・
スイッチ、503cは基準電圧源(２.４Ｖ )、５０３ｄはＮ
ＯＴゲートである。入力ｃがＨｉレベルの時にはアナロ
グ・スイッチ：５０３ａが導通、アナログ・スイッチ：
５０３ｂが遮断状態であり、出力ａは接地される。次
に、入力ｃがＬｏｗレベルの時にはアナログ・スイッ
チ：５０３ｂが導通、アナログ・スイッチ：５０３ａが
遮断状態であり、出力ａは２．４Ｖとなる。図６（ａ）
の様にｃ入力がＨｉ／Ｌｏｗを繰り返すと、ａ出力は０
Ｖ／２．４Ｖを繰り返す。

【００２７】次に、デューティ電圧変換回路：５０４ａ
の内部回路の一例を図８に示す。図８の５０４ａ，５０
４ｂは抵抗器、５０４ｃ，５０４ｄはコンデンサで構成
された２次フィルタである。本回路ブロックの入力ａに
対し、出力ＶＲＥＦ１はＤＣ成分を出力し、図６（ｂ）
に示すような波形となる。

【００２８】さらに、ＶＲＥＦ切り換え回路：５０５の
内部回路は図９に示すごとくである。５０５ａは周波数
検出回路であり、入力ａのパルス周波数が高い時（周期
が短い）にＨｉ，パルス周波数が低い時にＬｏｗを出力
する。５０５ｂ，５０５ｃはＣ−ＭＯＳトランスファー
ゲートにより構成されるアナログ・スイッチ、505eは基
準電圧源（２.１Ｖ)、５０５ｄはＮＯＴゲートである。
入力ａが一定時間以上変化しない、即ち周波数が低い時
にはアナログ・スイッチ：５０５ｃが導通、アナログ・
スイッチ：５０５ｂが遮断状態であり、出力ＶＲＥＦに
は２.１Ｖが現れる。次に、入力ａにＨｉ／Ｌｏｗ信号
が発生した時にはアナログ・スイッチ：５０５ｂが導
通、アナログ・スイッチ：５０５ｃが遮断状態であり、
出力VOUTはＶＲＥＦ１と等しくなる。以上の動作で得ら
れたＶＲＥＦ信号は図２の電圧偏差回路：５０１へ伝達
される。

【００２９】図１０，図１１にＶＲＥＦ１からＶＲＥＦ
２への制御切り替わり時の動作の１例を示す。図１０，
図１１のスイッチに代用できる検出手段としては下記に
示すものが挙げられる。まず、内燃機関の運転状態を検
出する手段としては、エンジンの回転数を検出するクラ
ンク角・センサ、スロットル開度を検出するスロットル
・センサ，基本燃料噴射量，アイドル・スイッチ、車速
を検出するセンサ、吸気管圧力を検出するセンサ，吸気
温度を検出するセンサ，吸入空気量を検出するセンサ，
エンジン水温を検出するセンサ、空燃比を検出するＡ／
Ｆセンサ，ノックセンサ，Ｏ₂センサがあり上記のうち
少なくとも１つ以上をパラメータとする。さらに機械的
負荷としてはエアコン負荷，油圧式パワーステアリング
負荷，ＡＴトランスミッションのシフト位置、車輪のト
ラクション状態があり、検出する手段としては、エアコ
ンのオン／オフ切替スイッチ，パワーステアリングのオ
ン／オフスイッチ、ニュートラル・スイッチ，パーキン
グ・スイッチ，車輪の回転数（トラクション）検出セン
サがある。電気負荷状態を検出する手段としては、負荷
電流またはバッテリ充電電流または界磁電流を検出する
センサ、ヘッドライトやフォグ・ランプのスイッチ、リ
アデフォッガ・スイッチ、電動パワーステアリングのオ
ン／オフスイッチがある。バッテリ状態を検出する手段
としては、バッテリの電解液の温度を検出するセンサ、
バッテリの電解液の比重を検出するセンサ、バッテリの
開放端子電圧や充電電圧の検出する装置がある。環境状
態を検出する手段としては、ワイパー作動を検出するス
イッチ、外気温度を検出するセンサ、自動点燈式ライト
のオン／オフスイッチ、雨滴を検出するセンサがある。
しかし、外部基準電圧の可変制御を禁止する検出手段と
してのパラメータは、上記のうち少なくとも１つ以上を
パラメータとする。

【００３０】図１０に、ＶＲＥＦ１からＶＲＥＦ２への
制御切り替わり時をヘッドライトスイッチをトリガとし
た場合の動作を１例として示す。ヘッドライトスイッチ
がオフからオンに切り替わった時のデューティＤＴＹは
ＶＲＥＦ１に相当する出力値であり基準電圧ＶＲＥＦ１
＜１４.４Ｖである。このことから、ＶＲＥＦ１解除時
のデューティＤＴＹは０％（ａ％未満）と判定される。
ＶＲＥＦ１からVREF2へ切り替えるためＤＴＹ０％（ａ
％未満）状態をｔ秒間継続する。ＩＣレギュレータ内部
ではバッテリ電圧ＶＢと基準電圧ＶＲＥＦ２との電圧差
に応じ、負荷応答制御の作動判定を行い、電圧差が所定
値より大きい場合は負荷応答制御により、界磁電流の増
加率は穏やかになり、トルク変動も小さくバッテリ電圧
ＶＢは（ＶＲＥＦ２は１４.４Ｖであるため）徐々に１
４．４Ｖまで上昇する。

【００３１】図１１も図１０と同様に、ＶＲＥＦ１から
ＶＲＥＦ２への制御切り替わり時をワイパスイッチをト
リガとした場合の動作の１例として示す。ワイパスイッ
チがオフからオンに切り替わった時のデューティＤＴＹ
はＶＲＥＦ１に相当する出力値であり基準電圧ＶＲＥＦ
１＞１４.４Ｖである。このことから、ＶＲＥＦ１を解
除時のデューティＤＴＹは１００％（ｂ％以上）と判定
される。ＶＲＥＦ１からＶＲＥＦ２へ切り替えるためＤ
ＴＹ１００％（ｂ％以上）状態をｔ秒間継続する。ＩＣ
レギュレータ内部でバッテリ電圧ＶＢと基準電圧ＶＲＥ
Ｆ２との電圧差に応じ、負荷応答制御の作動判定を行
い、電圧差が所定値より大きい場合は負荷応答制御によ
り、界磁電流の減少率は穏やかになるため、トルク変動
も小さくバッテリ電圧ＶＢは（ＶＲＥＦ２は１４.４Ｖ
であるため）徐々に１４.４Ｖまで減少する。

【００３２】図１２に基準電圧をＶＲＥＦ１からＶＲＥ
Ｆ２へ切り替える時の基準電圧と駆動トルクの関係を、
エンジン回転数と出力電流が一定の場合での１例で示
す。例えば、基準電圧の可変制御によりＶＲＥＦ１が１
３Ｖに制御されている状態からＶＲＥＦ１を１４.４Ｖ
に変更させると発電機の駆動トルクはＡ点とＣ点の差分
だけ増加（変化）することになり回転変動の原因となる
（駆動トルク変化は界磁電流の変化に相当する）。この
駆動トルク変化分を電圧変化で対応するためには、ＰＩ
Ｄ制御を行なう必要が有るが、同じ１４.４Ｖであり負
荷応答機能を作動できる内部基準電圧ＶＲＥＦ２へ切り
替える場合には負荷応答機能が作動するためＰＩＤ制御
が不要となるので、基準電圧の可変制御を解除する事が
可能となる。その手段は、図３によればデューティ０％
または１００％の一方を選択する必要がある。この時、
０％で解除すると駆動トルクはＡ点からＣ点へ増加方向
となるので、界磁電流は増加方向へ滑らかに変化する
が、１００％で解除するとＢ点からＡ点へ向かうと判定
し、負荷応答機能は界磁電流を減少方向（逆方向）にす
るが、その後増加方向にさせる必要となるため、応答遅
れを低減するためには０％で解除する方が良い。

【００３３】次にＥＣＵ：８の動作について説明する。
ＥＣＵ：８はエンジンの燃料系，点火系を制御すると共
に、発電機へデューティ信号を出力し、基準電圧の可変
制御を行なう。そこで、全体フローチャートの一例を図
１３に示す。図１３のステップ１００１で発電機制御の
タスクを開始すると、ステップ１００２へ行く。ここで
は、内燃機関の運転状態を検出するためエンジン回転
数，車速，基本燃料パルス幅，スロットル開度，ニュー
トラル・スイッチ，アイドル・スイッチ，エンジン水
温，外気温度，吸気管圧力，吸入空気量，バッテリ電圧
等の状態検出を行ない、アイドル，加速，減速，定常，
始動の判定を行なう。次にステップ１００３にて機械的
負荷を検出する場合の例として、エアコン・スイッチ，
パワーステアリング作動による状態検出を行なう。さら
にステップ１００４へ移り、電気負荷状態を検出する場
合の例として、設定された電気負荷スイッチ（リア・デ
フォッガ，ヘッドライト，ラジエータ・ファン等）また
は負荷電流検出センサや界磁電流検出センサの信号を検
出する。ステップ１００３，１００４は図１０で示した
様に環境状態検出手段やバッテリ状態検出手段でも良
い。以上ステップ１００２，１００３，１００４の検出
結果をもとにステップ１００５にて基準電圧の可変制御
（ＶＲＥＦ１）が可能であるか否かを判定する。そし
て、ステップ１００６にて前回に基準電圧の可変制御が
成立していたか否かの判定を前回のデューティ信号値に
より判断する。もし、前回に基準電圧の可変制御が成立
していた場合はステップ１００７に移行し、前回の基準
電圧ＶＲＥＦ１が１４.４Ｖ超過出あるか否かを判定す
る。この時、もしＶＲＥＦ１が１４.４Ｖを超過してい
ればステップ１００８にてデューティを１００％に設定
する。また、前回基準電圧の可変制御が不成立の場合
は、もしくはＶＲＥＦ１が１４.４Ｖ以下であればステ
ップ１００９にてデューティを０％に設定する。またス
テップ１００５にて基準電圧の可変制御が可能であれば
ステップ１０１０に移りＶＲＥＦ１の値を決定し、その
値を基にステップ１０１１にてＶＲＥＦ１に相当するデ
ューティ値に変換する。そしてステップ１０１２にてデ
ューティ信号をＩＣレギュレータへ出力する。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明からも明らかな様に、本発明
になる車載発電機の制御装置および制御方法によれば、
発電機の基準電圧の切り替え制御をスムーズに行なうこ
とが可能となり、且つ発電機の応答遅れを低減させるこ
とで、回転変動やショック等を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】制御システムの全体構成を示すブロック図であ
る。

【図２】制御システムの発電制御装置の回路構成を示す
回路ブロック図である。

【図３】制御パルスＰ（デューティ）と基準電圧の関係
図である。

【図４】ＶＲＥＦ１からＶＲＥＦ２への制御切り替わり
判定基準電圧を示す図である。

【図５】制御パルスＰの説明図である。

【図６】デューティ電圧変換回路波形図である。

【図７】波形整形回路図である。

【図８】デューティ電圧変換回路の内部回路図である。

【図９】ＶＲＥＦ切り換え回路の内部回路図である。

【図１０】ＶＲＥＦ１からＶＲＥＦ２への制御切り替わ
り時の動作を示す図である。

【図１１】ＶＲＥＦ１からＶＲＥＦ２への制御切り替わ
り時の動作を示す図である。

【図１２】ＶＲＥＦ１からＶＲＥＦ２へ切り替える時の
駆動トルクとＶＲＥＦ１の関係図である。

【図１３】基準電圧の可変制御のフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１…内燃機関、３…車載発電機、５…発電制御装置、８
…ＥＣＵ、１１…クランク軸…３１、３２…界磁巻線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者増野敬一茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者藤下政克茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載した内燃機関と、前記内燃機関により回転され、その界磁電流を制御する
ことにより出力電力を変化する発電機と、前記発電機の発電電力により充電されるバッテリと、前記内燃機関の運転状態と、更に機械的負荷状態または
電気負荷状態またはバッテリ充電状態または環境状態を
少なくとも１つ以上を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて決定された基準電圧値
に相当するパルス信号値を出力するパルス信号発生手段
と、バッテリの電圧と基準電圧を比較し、その電圧差が設定
値以上の時は前記バッテリの電圧が前記基準電圧に対し
て所定の時間以内で徐々に電圧値が均衡する電圧調整手
段と、前記パルス信号発生手段のパルス信号値に応じて
前記基準電圧を可変とする外部基準電圧発生手段と、前
記パルス信号発生手段からの信号が無い場合に前記基準
電圧を予め設定された所定値に切り替える内部基準電圧
発生回路と、を備える車載発電機の制御システムにおい
て、前記外部基準電圧発生手段の基準電圧を前記パルス信号
値の線形関数として出力する関数発生手段を設けたこと
を特徴とする車載発電機の発電制御装置。
【請求項２】請求項１において、前記パルス信号値に外
部基準電圧発生手段が不感帯となる範囲を設けることを
特徴とする車載発電機の発電制御装置。
【請求項３】前記不感帯となる範囲を前記パルス信号値
の下限設定値以下の範囲と上限設定値以上の範囲の２か
所に設定することを特徴とする請求項１又は２記載の車
載発電機の発電制御装置。
【請求項４】請求項１において、前記外部基準電圧発生
手段の出力値を前記基準電圧としているときに前記基準
電圧の可変の制御を前記検出手段の検出結果に応じて禁
止する場合、制御禁止時の基準電圧が所定値以下の場合
は、前記外部基準電圧発生手段の出力値を前記パルス信
号値の下限設定値以下の範囲とした状態を所定期間継続
させ、また制御禁止時の基準電圧が所定値より高い電圧
の場合は、前記外部基準電圧発生手段の出力値を前記パ
ルス信号値の上限設定値以上の範囲とした状態を所定期
間継続させ、その後前記発電機の基準電圧を所定値に設
定することで前記基準電圧の可変の制御を禁止させるこ
とを特徴とする車載発電機の発電制御方法。
【請求項５】請求項４において、前記外部基準電圧発生
手段の出力値を前記基準電圧としているときには、前記
電圧調整手段の応答遅れを低減させることを特徴とする
遅延時間制御回路。