JPH104698A - 内燃機関の発電制御装置 - Google Patents
内燃機関の発電制御装置Info
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- JPH104698A JPH104698A JP8152176A JP15217696A JPH104698A JP H104698 A JPH104698 A JP H104698A JP 8152176 A JP8152176 A JP 8152176A JP 15217696 A JP15217696 A JP 15217696A JP H104698 A JPH104698 A JP H104698A
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- alternator
- rotation speed
- internal combustion
- torque
- combustion engine
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B67/00—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for
- F02B67/04—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus
- F02B67/06—Engines characterised by the arrangement of auxiliary apparatus not being otherwise provided for, e.g. the apparatus having different functions; Driving auxiliary apparatus from engines, not otherwise provided for of mechanically-driven auxiliary apparatus driven by means of chains, belts, or like endless members
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- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】出力電流の増大を図りつつ、専用の機構を追加
することなく内燃機関のストール、回転伝達機構の耐久
性低下、及び熱害の発生を解消する。 【解決手段】内燃機関の発電制御装置はオルタネータ1
1、回転速度センサ35及びコントローラ28を備え
る。回転速度センサ35はオルタネータ11のトルク及
び温度に関連する状態量である、ロータの回転速度を検
出する。コントローラ28はオルタネータ11に接続さ
れたバッテリ31の電圧を検出し、その検出値に応じて
フィールドコイル16への通電を制御する。コントロー
ラ28は、オルタネータ11の回転速度が、トルクが予
め定めたしきい値以上であることに相当する状態となっ
たとき(1500rpm付近の低回転速度域に属したと
き)、トルクの最大値を下げるべくフィールドコイル1
6への通電量を制限する(デューティ比の上限値を10
0%から70%程度まで低下させる)。
することなく内燃機関のストール、回転伝達機構の耐久
性低下、及び熱害の発生を解消する。 【解決手段】内燃機関の発電制御装置はオルタネータ1
1、回転速度センサ35及びコントローラ28を備え
る。回転速度センサ35はオルタネータ11のトルク及
び温度に関連する状態量である、ロータの回転速度を検
出する。コントローラ28はオルタネータ11に接続さ
れたバッテリ31の電圧を検出し、その検出値に応じて
フィールドコイル16への通電を制御する。コントロー
ラ28は、オルタネータ11の回転速度が、トルクが予
め定めたしきい値以上であることに相当する状態となっ
たとき(1500rpm付近の低回転速度域に属したと
き)、トルクの最大値を下げるべくフィールドコイル1
6への通電量を制限する(デューティ比の上限値を10
0%から70%程度まで低下させる)。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関に駆動連結
された発電機におけるフィールドコイルへの通電を制御
する発電制御装置に関するものである。
された発電機におけるフィールドコイルへの通電を制御
する発電制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般的な車両においては、バッテリの充
電、電気装置への電力供給等のために、オルタネータ及
びレギュレータからなる充電装置が用いられる。オルタ
ネータはフィールドコイルを有するロータと、そのロー
タの周囲に配置されたステータコイルとを備える。ロー
タはプーリ、ベルト等の回転伝達機構を介して内燃機関
のクランクシャフトに駆動連結されており、内燃機関の
作動にともない増速回転させられる。この回転時にフィ
ールドコイルに通電されると、ステータコイルに交流が
発生する。交流出力はダイオードによって直流出力に変
換(整流)される。レギュレータはバッテリの電圧に応
じてフィールドコイルへの通電を制御するためのもので
ある。
電、電気装置への電力供給等のために、オルタネータ及
びレギュレータからなる充電装置が用いられる。オルタ
ネータはフィールドコイルを有するロータと、そのロー
タの周囲に配置されたステータコイルとを備える。ロー
タはプーリ、ベルト等の回転伝達機構を介して内燃機関
のクランクシャフトに駆動連結されており、内燃機関の
作動にともない増速回転させられる。この回転時にフィ
ールドコイルに通電されると、ステータコイルに交流が
発生する。交流出力はダイオードによって直流出力に変
換(整流)される。レギュレータはバッテリの電圧に応
じてフィールドコイルへの通電を制御するためのもので
ある。
【0003】上記構成の充電装置は、一般に図9に示す
ように、フィールドコイルに最大量の電流が流されてい
るもとでは、オルタネータの回転速度の上昇にともない
出力電流が増加する傾向にある。一方、オルタネータの
トルクは1500rpm程度の低回転速度域で最大にな
る傾向にある。
ように、フィールドコイルに最大量の電流が流されてい
るもとでは、オルタネータの回転速度の上昇にともない
出力電流が増加する傾向にある。一方、オルタネータの
トルクは1500rpm程度の低回転速度域で最大にな
る傾向にある。
【0004】ところで、オルタネータの作動時には、そ
のトルクと回転速度との積で表される大きさの負荷が内
燃機関に加わる。従って、プーリ比(クランクシャフト
側のプーリの径とオルタネータ側のプーリの径との比)
を大きく設定する程、オルタネータのロータが高速で回
転し、大きな出力電流を確保できる反面、内燃機関に加
わる負荷が増大する。この負荷の増大は内燃機関のスト
ールを引き起こす原因となる。また、負荷が増大すると
ベルトとプーリとがすべり、同ベルトの耐久性が低下す
る問題もある。
のトルクと回転速度との積で表される大きさの負荷が内
燃機関に加わる。従って、プーリ比(クランクシャフト
側のプーリの径とオルタネータ側のプーリの径との比)
を大きく設定する程、オルタネータのロータが高速で回
転し、大きな出力電流を確保できる反面、内燃機関に加
わる負荷が増大する。この負荷の増大は内燃機関のスト
ールを引き起こす原因となる。また、負荷が増大すると
ベルトとプーリとがすべり、同ベルトの耐久性が低下す
る問題もある。
【0005】さらに、オルタネータの温度は、2000
rpm程度の低回転速度域で最大となる傾向にある。こ
の温度の上昇により過熱されると、オルタネータの構成
部品が劣化したり焼損したりするおそれがある。
rpm程度の低回転速度域で最大となる傾向にある。こ
の温度の上昇により過熱されると、オルタネータの構成
部品が劣化したり焼損したりするおそれがある。
【0006】このような不具合に対処する技術として、
例えば実開昭63−160465号公報に開示された
「内燃機関の可変速補機駆動制御装置」がある。この装
置では、図10に示すように内燃機関51のクランクシ
ャフト52とオルタネータ53との間に、無段変速式ベ
ルト伝動機構54が介在されている。この機構54は、
プーリ55の可動部56をアクチュエータ57によって
軸方向(図10の左右方向)へ移動させて、同可動部5
6及び固定部58間の距離を調整し、同プーリ55の有
効径を連続的に変えて、実質的なプーリ比を変化させる
ものである。
例えば実開昭63−160465号公報に開示された
「内燃機関の可変速補機駆動制御装置」がある。この装
置では、図10に示すように内燃機関51のクランクシ
ャフト52とオルタネータ53との間に、無段変速式ベ
ルト伝動機構54が介在されている。この機構54は、
プーリ55の可動部56をアクチュエータ57によって
軸方向(図10の左右方向)へ移動させて、同可動部5
6及び固定部58間の距離を調整し、同プーリ55の有
効径を連続的に変えて、実質的なプーリ比を変化させる
ものである。
【0007】前記装置では、コントローラ59が回転速
度センサ60によるオルタネータ53の実際の回転速度
を読み込み、その実回転速度が目標回転速度(例えば2
000rpm)に収束するようにアクチュエータ57を
駆動制御する。すると、可動部56が軸方向へ移動させ
られてプーリ55の有効径が変化し、プーリ比が調整さ
れる。これに加え、コントローラ59は温度センサ61
によるオルタネータ53の温度を読み込み、負荷の増大
にともない前記温度が所定値よりも大きくなった場合、
目標回転速度を2000rpm以外の値(例えば300
0rpm)に変更する。この変更された目標回転速度に
実回転速度が収束するようにアクチュエータ57を駆動
制御する。この制御により、高負荷時にはオルタネータ
53はトルクが最大とならない回転速度域で駆動され、
ベルト62がすべりにくくなる。また、冷却ファン63
による風量が増大し、オルタネータ53各部の過度の温
度上昇が防止される。
度センサ60によるオルタネータ53の実際の回転速度
を読み込み、その実回転速度が目標回転速度(例えば2
000rpm)に収束するようにアクチュエータ57を
駆動制御する。すると、可動部56が軸方向へ移動させ
られてプーリ55の有効径が変化し、プーリ比が調整さ
れる。これに加え、コントローラ59は温度センサ61
によるオルタネータ53の温度を読み込み、負荷の増大
にともない前記温度が所定値よりも大きくなった場合、
目標回転速度を2000rpm以外の値(例えば300
0rpm)に変更する。この変更された目標回転速度に
実回転速度が収束するようにアクチュエータ57を駆動
制御する。この制御により、高負荷時にはオルタネータ
53はトルクが最大とならない回転速度域で駆動され、
ベルト62がすべりにくくなる。また、冷却ファン63
による風量が増大し、オルタネータ53各部の過度の温
度上昇が防止される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した公
報の装置によると、ベルト62がすべるのを抑制して耐
久性低下を防止し、オルタネータ53の熱害を防止でき
るものの、プーリ比を変更するために無段変速式のベル
ト伝動機構54を追加しているため、装置全体の大型化
や複雑化が避けられないという問題がある。
報の装置によると、ベルト62がすべるのを抑制して耐
久性低下を防止し、オルタネータ53の熱害を防止でき
るものの、プーリ比を変更するために無段変速式のベル
ト伝動機構54を追加しているため、装置全体の大型化
や複雑化が避けられないという問題がある。
【0009】本発明は前述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は出力電流の増大を図りつつ、専用
の機構を追加することなく内燃機関のストール、回転伝
達機構の耐久性低下及び熱害の発生を解消することであ
る。
のであり、その目的は出力電流の増大を図りつつ、専用
の機構を追加することなく内燃機関のストール、回転伝
達機構の耐久性低下及び熱害の発生を解消することであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、回転伝達機構により内燃機関に駆動連結さ
れたロータを有し、そのロータのフィールドコイルへの
通電により発電する発電機と、前記発電機に接続された
二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検
出手段による電圧に応じて前記フィールドコイルへの通
電を制御する通電制御手段とを備えた内燃機関の発電制
御装置において、前記発電機のトルク、温度及びそれら
に関連する状態量の少なくとも一つを検出する状態量検
出手段と、前記状態量検出手段によるトルク及び温度の
少なくとも一方が所定値以上となったとき、又はそれに
相当する状態に前記状態量がなったとき、前記トルク又
は温度の最大値を下げるべく、前記通電制御手段による
フィールドコイルへの通電量を制限する通電量制限手段
とを設けている。
に本発明は、回転伝達機構により内燃機関に駆動連結さ
れたロータを有し、そのロータのフィールドコイルへの
通電により発電する発電機と、前記発電機に接続された
二次電池の電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検
出手段による電圧に応じて前記フィールドコイルへの通
電を制御する通電制御手段とを備えた内燃機関の発電制
御装置において、前記発電機のトルク、温度及びそれら
に関連する状態量の少なくとも一つを検出する状態量検
出手段と、前記状態量検出手段によるトルク及び温度の
少なくとも一方が所定値以上となったとき、又はそれに
相当する状態に前記状態量がなったとき、前記トルク又
は温度の最大値を下げるべく、前記通電制御手段による
フィールドコイルへの通電量を制限する通電量制限手段
とを設けている。
【0011】上記発明によると、内燃機関の作動にとも
ないロータが回転しているとき、通電制御手段は電圧検
出手段による二次電池の電圧に応じてフィールドコイル
への通電を制御する。同コイルへの通電により発電機が
発電する。通電量制限手段は、状態量検出手段によって
検出された発電機のトルク及び温度の少なくとも一方が
所定値以上となったとき、又はそれに相当する状態に、
状態量検出手段による状態量がなったとき、前記通電制
御手段によるフィールドコイルへの通電量を制限する。
ないロータが回転しているとき、通電制御手段は電圧検
出手段による二次電池の電圧に応じてフィールドコイル
への通電を制御する。同コイルへの通電により発電機が
発電する。通電量制限手段は、状態量検出手段によって
検出された発電機のトルク及び温度の少なくとも一方が
所定値以上となったとき、又はそれに相当する状態に、
状態量検出手段による状態量がなったとき、前記通電制
御手段によるフィールドコイルへの通電量を制限する。
【0012】この制限により発電機のトルクの最大値が
下がる。従って、発電時には、発電機のトルクと回転速
度との積で表される大きさの負荷が内燃機関に加わる
が、上述したように同トルクの最大値が下がることによ
り同負荷が小さくなり、内燃機関がストールしにくくな
る。また、内燃機関の回転を発電機に伝える回転伝達機
構にも過大な力が加わらず、同機構の耐久性が向上す
る。さらに、通電量の制限により発電機の温度の最大値
が低くなり、発電機に熱害が発生しにくくなる。
下がる。従って、発電時には、発電機のトルクと回転速
度との積で表される大きさの負荷が内燃機関に加わる
が、上述したように同トルクの最大値が下がることによ
り同負荷が小さくなり、内燃機関がストールしにくくな
る。また、内燃機関の回転を発電機に伝える回転伝達機
構にも過大な力が加わらず、同機構の耐久性が向上す
る。さらに、通電量の制限により発電機の温度の最大値
が低くなり、発電機に熱害が発生しにくくなる。
【0013】加えて、発電機のトルクの最大値が下がる
ので、内燃機関の負荷を一定とすれば、その分、発電機
の回転速度を上昇させることが可能となる。換言する
と、回転伝達機構による回転増幅比(例えばプーリ比)
を大きな値に設定して、発電機を高速で回転させること
が可能となる。一般的な発電機では、その回転速度の上
昇にともない出力電流が増加する傾向にあることから、
大きな回転増幅比の設定により、内燃機関の低回転速度
域での出力電流の増大を図ることが可能となる。
ので、内燃機関の負荷を一定とすれば、その分、発電機
の回転速度を上昇させることが可能となる。換言する
と、回転伝達機構による回転増幅比(例えばプーリ比)
を大きな値に設定して、発電機を高速で回転させること
が可能となる。一般的な発電機では、その回転速度の上
昇にともない出力電流が増加する傾向にあることから、
大きな回転増幅比の設定により、内燃機関の低回転速度
域での出力電流の増大を図ることが可能となる。
【0014】また、本発明ではフィールドコイルへの通
電量を制限することのみによって、内燃機関のストー
ル、回転伝達機構の耐久性低下、及び熱害を防止するこ
とが可能となることから、その防止のために特別な機構
や装置を追加しなくてもすむ。
電量を制限することのみによって、内燃機関のストー
ル、回転伝達機構の耐久性低下、及び熱害を防止するこ
とが可能となることから、その防止のために特別な機構
や装置を追加しなくてもすむ。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図1〜図6に従って説明する。車両には、オル
タネータ(交流発電機)及びICレギュレータからなる
充電装置が搭載されている。図3にオルタネータ11の
内部構造を示す。オルタネータ11はロータ12、ステ
ータ13及びレクティファイヤ14を備える。
の形態を図1〜図6に従って説明する。車両には、オル
タネータ(交流発電機)及びICレギュレータからなる
充電装置が搭載されている。図3にオルタネータ11の
内部構造を示す。オルタネータ11はロータ12、ステ
ータ13及びレクティファイヤ14を備える。
【0016】ロータ12は界磁として機能する部分であ
り、ポールコア(磁極)15、フィールドコイル16、
シャフト17等によって構成されている。シャフト17
は前後(図3の左右)一対の軸受け18,18によりケ
ース19に回転可能に支持されている。ケース19から
露出するシャフト17の前端にはプーリ21が取り付け
られており、このプーリ21と内燃機関のクランクシャ
フトに取り付けられたクランクプーリ(図示略)とに
は、波形の断面形状を有するベルト22が巻き掛けられ
ている。同プーリ21の径はクランクプーリの径の約1
/2に設定されており、ロータ12がクランクシャフト
の約2倍の速度で回転させられるようになっている。そ
して、これらのプーリ21、ベルト22及びクランクプ
ーリによって回転伝達機構が構成されている。
り、ポールコア(磁極)15、フィールドコイル16、
シャフト17等によって構成されている。シャフト17
は前後(図3の左右)一対の軸受け18,18によりケ
ース19に回転可能に支持されている。ケース19から
露出するシャフト17の前端にはプーリ21が取り付け
られており、このプーリ21と内燃機関のクランクシャ
フトに取り付けられたクランクプーリ(図示略)とに
は、波形の断面形状を有するベルト22が巻き掛けられ
ている。同プーリ21の径はクランクプーリの径の約1
/2に設定されており、ロータ12がクランクシャフト
の約2倍の速度で回転させられるようになっている。そ
して、これらのプーリ21、ベルト22及びクランクプ
ーリによって回転伝達機構が構成されている。
【0017】前記ロータ12においては、フィールドコ
イル16に電流が流されると、片方のポールコア15が
N極となり、他方のポールコア15がS極となる。ロー
タ12上にはスリップリング(図示略)が装着されてお
り、ここから回転しているロータ12に励磁電流が供給
される。なお、ロータ12の前後には冷却ファン23,
23が取り付けられており、同ファン23,23により
ケース19の内部に風が導入されてロータ12等が冷却
される。
イル16に電流が流されると、片方のポールコア15が
N極となり、他方のポールコア15がS極となる。ロー
タ12上にはスリップリング(図示略)が装着されてお
り、ここから回転しているロータ12に励磁電流が供給
される。なお、ロータ12の前後には冷却ファン23,
23が取り付けられており、同ファン23,23により
ケース19の内部に風が導入されてロータ12等が冷却
される。
【0018】ステータ13はロータ12の周囲に配置さ
れたステータコア24と、そのコア24に巻かれた3組
のステータコイル25とによって構成されている。ステ
ータコア24は、前記ポールコア15から出た磁束がス
テータコイル25と交差するように作られた磁束通路で
あり、互いに重ね合わされた複数枚の薄い鉄板からな
る。そして、ステータ13はロータ12の回転にともな
い三相交流を発生する。レクティファイヤ14は整流回
路を組み込んだものであり、ステータコイル25で発生
した三相交流を直流に整流する。
れたステータコア24と、そのコア24に巻かれた3組
のステータコイル25とによって構成されている。ステ
ータコア24は、前記ポールコア15から出た磁束がス
テータコイル25と交差するように作られた磁束通路で
あり、互いに重ね合わされた複数枚の薄い鉄板からな
る。そして、ステータ13はロータ12の回転にともな
い三相交流を発生する。レクティファイヤ14は整流回
路を組み込んだものであり、ステータコイル25で発生
した三相交流を直流に整流する。
【0019】ICレギュレータ26は前記フィールドコ
イル16への通電を制御するためのものである。次に、
上記充電装置の電気的構成について説明する。図2に示
すように、ICレギュレータ26は、メモリ27を有す
るコントローラ28とトランジスタ29とを備えてい
る。トランジスタ29のベースはコントローラ28に接
続され、エミッタは接地されている。トランジスタ29
のコレクタは、端子30及びフィールドコイル16を介
して二次電池としてのバッテリ31のプラス端子に接続
されている。一方、コントローラ28には端子32及び
イグニションスイッチ33を介して前記バッテリ31の
プラス端子が接続されるとともに、端子34を介して回
転速度センサ35が接続されている。同センサ35はオ
ルタネータ11に取り付けられており、シャフト17の
単位時間当たりの回転数、すなわちオルタネータ11の
回転速度Nを検出する。コントローラ28はバッテリ電
圧VB を読み込むとともに回転速度センサ35による回
転速度Nを読み込み、これらの値VB ,Nに基づきトラ
ンジスタ29をオン・オフさせることにより、フィール
ドコイル16への電流をデューティ制御する。
イル16への通電を制御するためのものである。次に、
上記充電装置の電気的構成について説明する。図2に示
すように、ICレギュレータ26は、メモリ27を有す
るコントローラ28とトランジスタ29とを備えてい
る。トランジスタ29のベースはコントローラ28に接
続され、エミッタは接地されている。トランジスタ29
のコレクタは、端子30及びフィールドコイル16を介
して二次電池としてのバッテリ31のプラス端子に接続
されている。一方、コントローラ28には端子32及び
イグニションスイッチ33を介して前記バッテリ31の
プラス端子が接続されるとともに、端子34を介して回
転速度センサ35が接続されている。同センサ35はオ
ルタネータ11に取り付けられており、シャフト17の
単位時間当たりの回転数、すなわちオルタネータ11の
回転速度Nを検出する。コントローラ28はバッテリ電
圧VB を読み込むとともに回転速度センサ35による回
転速度Nを読み込み、これらの値VB ,Nに基づきトラ
ンジスタ29をオン・オフさせることにより、フィール
ドコイル16への電流をデューティ制御する。
【0020】デューティ制御はデューティ比Fdutyによ
って通電時間を制御するものであり、デジタル的に通
電、非通電の割合を変えることによって、アナログ的に
平均電流を可変制御するものである。デューティ比Fdu
tyは、1サイクルの時間に対する通電時間の割合を示す
ものである。従って、図5に示すように1サイクルの時
間をCとし、同時間C中の通電時間をCa とすると、デ
ューティ比Fduty(%)は(Ca /C)・100で表さ
れる。
って通電時間を制御するものであり、デジタル的に通
電、非通電の割合を変えることによって、アナログ的に
平均電流を可変制御するものである。デューティ比Fdu
tyは、1サイクルの時間に対する通電時間の割合を示す
ものである。従って、図5に示すように1サイクルの時
間をCとし、同時間C中の通電時間をCa とすると、デ
ューティ比Fduty(%)は(Ca /C)・100で表さ
れる。
【0021】なお、図2中の25はY結線された3組の
ステータコイルであり、36は同ステータコイル25に
て発生した三相交流を全波整流するための、6つのダイ
オードを有する整流回路である。
ステータコイルであり、36は同ステータコイル25に
て発生した三相交流を全波整流するための、6つのダイ
オードを有する整流回路である。
【0022】上記充電装置は、100%のデューティ比
にてフィールドコイル16が通電された場合、すなわち
最大量の電流が流された場合、図4及び図8において破
線で示すような特性を示す。オルタネータ11の出力電
流は回転速度Nの上昇にともない増加する。オルタネー
タ11のトルクは1500rpm程度の低回転速度域で
最大になる。オルタネータ11の温度は2000rpm
程度の低回転速度域で最大となる。この温度特性は、フ
ィールドコイル16等が通電によって発熱することによ
るものである。ここで、冷却ファン23の回転によって
オルタネータ11内部の構成部品がある程度冷却される
ものの、そのファン23の通風量は回転速度Nによって
変化する。従って、オルタネータ11の温度は上述した
ような回転速度Nに依存した特性を示す。
にてフィールドコイル16が通電された場合、すなわち
最大量の電流が流された場合、図4及び図8において破
線で示すような特性を示す。オルタネータ11の出力電
流は回転速度Nの上昇にともない増加する。オルタネー
タ11のトルクは1500rpm程度の低回転速度域で
最大になる。オルタネータ11の温度は2000rpm
程度の低回転速度域で最大となる。この温度特性は、フ
ィールドコイル16等が通電によって発熱することによ
るものである。ここで、冷却ファン23の回転によって
オルタネータ11内部の構成部品がある程度冷却される
ものの、そのファン23の通風量は回転速度Nによって
変化する。従って、オルタネータ11の温度は上述した
ような回転速度Nに依存した特性を示す。
【0023】次に、前記のように構成された本実施の形
態の作用及び効果について説明する。図1のフローチャ
ートは、フィールドコイル16への通電を制御するため
にコントローラ28によって実行されるルーチンを示し
ており、所定のタイミングで実行される。
態の作用及び効果について説明する。図1のフローチャ
ートは、フィールドコイル16への通電を制御するため
にコントローラ28によって実行されるルーチンを示し
ており、所定のタイミングで実行される。
【0024】コントローラ28はまずステップ105に
おいて、バッテリ電圧VB を読み込むとともに回転速度
センサ35による回転速度Nを読み込む。ステップ11
0において、前記バッテリ電圧VB が判定値aよりも高
いか否かを判定する。判定値aは、オルタネータ11に
よるバッテリ31の充電が必要であるかどうかを判断す
るためのものである。前記ステップ110の判定条件が
満たされている(VB>a)と、バッテリ31の充電が
不要であると判断し、ステップ115でトランジスタ2
9をオフさせ、このルーチンを終了する。従って、この
ときにはフィールドコイル16に通電されず、オルタネ
ータ11は発電しない。
おいて、バッテリ電圧VB を読み込むとともに回転速度
センサ35による回転速度Nを読み込む。ステップ11
0において、前記バッテリ電圧VB が判定値aよりも高
いか否かを判定する。判定値aは、オルタネータ11に
よるバッテリ31の充電が必要であるかどうかを判断す
るためのものである。前記ステップ110の判定条件が
満たされている(VB>a)と、バッテリ31の充電が
不要であると判断し、ステップ115でトランジスタ2
9をオフさせ、このルーチンを終了する。従って、この
ときにはフィールドコイル16に通電されず、オルタネ
ータ11は発電しない。
【0025】前記ステップ110の判定条件が満たされ
ていない(VB ≦a)と、ステップ120において、メ
モリ27内のマップを検索して前記回転速度Nに対応す
るデューティ比Fdutyの上限値bを算出する。図6に示
すように、このマップにおいて回転速度Nが1000r
pm未満の領域、及び2000rpmよりも高い領域で
は上限値bが100%に設定されている。デューティ比
Fdutyが100%とは、フィールドコイル16に電流が
流され続けることを意味する。同回転速度Nが1000
rpm以上、かつ2000rpm以下の領域では、上限
値bが100%よりも小さな値(例えば、70〜80
%)に設定されている。この領域は、オルタネータ11
のトルクが略最大となるときの回転速度領域である。
ていない(VB ≦a)と、ステップ120において、メ
モリ27内のマップを検索して前記回転速度Nに対応す
るデューティ比Fdutyの上限値bを算出する。図6に示
すように、このマップにおいて回転速度Nが1000r
pm未満の領域、及び2000rpmよりも高い領域で
は上限値bが100%に設定されている。デューティ比
Fdutyが100%とは、フィールドコイル16に電流が
流され続けることを意味する。同回転速度Nが1000
rpm以上、かつ2000rpm以下の領域では、上限
値bが100%よりも小さな値(例えば、70〜80
%)に設定されている。この領域は、オルタネータ11
のトルクが略最大となるときの回転速度領域である。
【0026】次に、図1のステップ125において、ト
ランジスタ29がオンされているか否かを判定する。こ
の判定条件が満たされている(トランジスタ29:オ
ン)と、ステップ130において、そのオン時間(オフ
からオンに切り替わった後の経過時間、図1では「連続
オン時間」と表記)が、上限値bと時間cとの積以上で
あるか否かを判定する。この積は、オルタネータ11の
トルクの最大値を低減させるのに要する通電時間の上限
値である。この判定条件が満たされていると、前記通電
時間にわたりフィールドコイル16が通電されたものと
判断し、ステップ135でトランジスタ29をオフさ
せ、このルーチンを終了する。これに対し、ステップ1
30の判定条件が満たされていないと、さらに前記通電
を継続する必要があると判断し、ステップ140でトラ
ンジスタ29をオンし、このルーチンを終了する。
ランジスタ29がオンされているか否かを判定する。こ
の判定条件が満たされている(トランジスタ29:オ
ン)と、ステップ130において、そのオン時間(オフ
からオンに切り替わった後の経過時間、図1では「連続
オン時間」と表記)が、上限値bと時間cとの積以上で
あるか否かを判定する。この積は、オルタネータ11の
トルクの最大値を低減させるのに要する通電時間の上限
値である。この判定条件が満たされていると、前記通電
時間にわたりフィールドコイル16が通電されたものと
判断し、ステップ135でトランジスタ29をオフさ
せ、このルーチンを終了する。これに対し、ステップ1
30の判定条件が満たされていないと、さらに前記通電
を継続する必要があると判断し、ステップ140でトラ
ンジスタ29をオンし、このルーチンを終了する。
【0027】一方、前記ステップ125の判定条件が満
たされていない(トランジスタ29:オフ)と、ステッ
プ145においてそのオフ時間(オンからオフに切り替
わった後の経過時間、図1では「連続オフ時間」と表
記)が(1−b)と時間cとの積よりも大きいか否かを
判定する。この積は、オルタネータ11の最大値を低減
させるのに要する非通電時間である。この判定条件が満
たされていると、前記非通電時間にわたりフィールドコ
イル16への通電が停止されたものと判断し、ステップ
150でトランジスタ29をオンさせ、このルーチンを
終了する。これに対し、ステップ145の判定条件が満
たされていないと、前記通電をさらに停止し続ける必要
があると判断し、ステップ155でトランジスタ29を
オフし、このルーチンを終了する。
たされていない(トランジスタ29:オフ)と、ステッ
プ145においてそのオフ時間(オンからオフに切り替
わった後の経過時間、図1では「連続オフ時間」と表
記)が(1−b)と時間cとの積よりも大きいか否かを
判定する。この積は、オルタネータ11の最大値を低減
させるのに要する非通電時間である。この判定条件が満
たされていると、前記非通電時間にわたりフィールドコ
イル16への通電が停止されたものと判断し、ステップ
150でトランジスタ29をオンさせ、このルーチンを
終了する。これに対し、ステップ145の判定条件が満
たされていないと、前記通電をさらに停止し続ける必要
があると判断し、ステップ155でトランジスタ29を
オフし、このルーチンを終了する。
【0028】上記ルーチンにおいては、コントローラ2
8によるステップ105の処理(より詳しくはバッテリ
電圧VB を読み込む処理)が電圧検出手段に相当する。
また、ステップ110,115,135,140,15
0,155の各処理が通電制御手段に相当する。ステッ
プ120の処理が通電量制限手段に相当する。
8によるステップ105の処理(より詳しくはバッテリ
電圧VB を読み込む処理)が電圧検出手段に相当する。
また、ステップ110,115,135,140,15
0,155の各処理が通電制御手段に相当する。ステッ
プ120の処理が通電量制限手段に相当する。
【0029】このように本実施の形態では、オルタネー
タ11のトルクが低回転速度域で最大となることに着目
し、同オルタネータ11がこの領域で回転しているとき
にはデューティ比Fdutyの上限値bを制限(低下)して
いる。この制限により、図4において実線で示すよう
に、オルタネータ11のトルクの最大値が下がる。従っ
て、発電時には、前記トルクと回転速度Nとの積で表さ
れる大きさの負荷が内燃機関に加わるが、上述したよう
にトルクの最大値が下がることにより負荷が小さくな
り、内燃機関がストールしにくくなる。また、内燃機関
の回転をオルタネータ11に伝える回転伝達機構(特に
ベルト22)にも過大な力が加わらず、同機構の耐久性
が向上する。
タ11のトルクが低回転速度域で最大となることに着目
し、同オルタネータ11がこの領域で回転しているとき
にはデューティ比Fdutyの上限値bを制限(低下)して
いる。この制限により、図4において実線で示すよう
に、オルタネータ11のトルクの最大値が下がる。従っ
て、発電時には、前記トルクと回転速度Nとの積で表さ
れる大きさの負荷が内燃機関に加わるが、上述したよう
にトルクの最大値が下がることにより負荷が小さくな
り、内燃機関がストールしにくくなる。また、内燃機関
の回転をオルタネータ11に伝える回転伝達機構(特に
ベルト22)にも過大な力が加わらず、同機構の耐久性
が向上する。
【0030】加えて、オルタネータ11のトルクの最大
値が小さくなるので、内燃機関の負荷を一定とすれば、
その分、オルタネータ11の回転速度Nを上昇させるこ
とが可能となる。換言すると、回転伝達機構による回転
増幅比(この場合、プーリ比)を大きな値に設定して、
オルタネータ11のロータ12を高速で回転させること
が可能となる。一般的なオルタネータ11では、既述し
たようにその回転速度Nの上昇にともない出力電流が増
加する傾向にあることから、上述のような大きな回転増
幅比の設定により、内燃機関の低回転速度域での出力電
流の増大を図ることが可能となる。
値が小さくなるので、内燃機関の負荷を一定とすれば、
その分、オルタネータ11の回転速度Nを上昇させるこ
とが可能となる。換言すると、回転伝達機構による回転
増幅比(この場合、プーリ比)を大きな値に設定して、
オルタネータ11のロータ12を高速で回転させること
が可能となる。一般的なオルタネータ11では、既述し
たようにその回転速度Nの上昇にともない出力電流が増
加する傾向にあることから、上述のような大きな回転増
幅比の設定により、内燃機関の低回転速度域での出力電
流の増大を図ることが可能となる。
【0031】また、フィールドコイル16への通電量
(デューティ比Fduty)を制限することのみによって、
内燃機関のストール、回転伝達機構の耐久性低下、及び
熱害を防止することが可能となることから、その防止の
ために特別な機構や装置を追加しなくてもすむ。
(デューティ比Fduty)を制限することのみによって、
内燃機関のストール、回転伝達機構の耐久性低下、及び
熱害を防止することが可能となることから、その防止の
ために特別な機構や装置を追加しなくてもすむ。
【0032】なお、図示はしないが、前記デューティ比
Fdutyの制限にともないフィールドコイル16等の発熱
量が少なくなり、オルタネータ11の温度の最大値が低
くなる。これはオルタネータ11のトルクが最大となる
回転速度域と、温度が最大となる回転速度域とが重複し
ているからである。このため、温度上昇による熱害の発
生を防止できる。熱害としては、例えばフィールドコイ
ル16の溶接部分が溶断したり、その近傍の部品が熱に
よって劣化したりすることが挙げられる。
Fdutyの制限にともないフィールドコイル16等の発熱
量が少なくなり、オルタネータ11の温度の最大値が低
くなる。これはオルタネータ11のトルクが最大となる
回転速度域と、温度が最大となる回転速度域とが重複し
ているからである。このため、温度上昇による熱害の発
生を防止できる。熱害としては、例えばフィールドコイ
ル16の溶接部分が溶断したり、その近傍の部品が熱に
よって劣化したりすることが挙げられる。
【0033】また、図4において実線で示すようにオル
タネータ11の出力電流が若干低下する可能性がある
が、それによる悪影響は無視できるほど少ない。本実施
の形態は前述した事項以外にも次に示す特徴を有する。
タネータ11の出力電流が若干低下する可能性がある
が、それによる悪影響は無視できるほど少ない。本実施
の形態は前述した事項以外にも次に示す特徴を有する。
【0034】(a)従来技術では、プーリ55の可動部
56を軸方向へ移動させて固定部58から離間させる構
造のため、使用可能なベルトはVベルトに限定される。
このVベルトでは大きなプーリ比を設定するにも限度が
あり、内燃機関の低回転速度域で大きな出力電流を確保
しにくい。これに対して、本実施の形態ではデューティ
比Fdutyの上限値bを制限するだけでよく、波形の断面
形状を有するベルト22を使用できる。従って、前述し
たVベルトに比較してプーリ比を大きく設定することが
可能となり、内燃機関の低回転速度域でも大きな出力電
流が得られる。
56を軸方向へ移動させて固定部58から離間させる構
造のため、使用可能なベルトはVベルトに限定される。
このVベルトでは大きなプーリ比を設定するにも限度が
あり、内燃機関の低回転速度域で大きな出力電流を確保
しにくい。これに対して、本実施の形態ではデューティ
比Fdutyの上限値bを制限するだけでよく、波形の断面
形状を有するベルト22を使用できる。従って、前述し
たVベルトに比較してプーリ比を大きく設定することが
可能となり、内燃機関の低回転速度域でも大きな出力電
流が得られる。
【0035】なお、本発明は次に示す別の実施の形態に
具体化することができる。 (1)前記実施の形態ではオルタネータ11のトルクと
回転速度Nとの間に相関関係がある(低回転速度域でト
ルクが最大となる)ことを利用し、同回転速度Nを、ト
ルクに関連する状態量として、回転速度センサ35によ
って検出した。これに代えて、前記トルクやオルタネー
タ11の温度をセンサによって直接検出してもよい。こ
の場合には、内燃機関のストール、ベルトのすべり、熱
害の発生等を考慮して所定値を予め設定しておき、セン
サによって検出された実際のトルクや温度が所定値以上
となった場合にフィールドコイル16への通電量(デュ
ーティ比)を制限する。
具体化することができる。 (1)前記実施の形態ではオルタネータ11のトルクと
回転速度Nとの間に相関関係がある(低回転速度域でト
ルクが最大となる)ことを利用し、同回転速度Nを、ト
ルクに関連する状態量として、回転速度センサ35によ
って検出した。これに代えて、前記トルクやオルタネー
タ11の温度をセンサによって直接検出してもよい。こ
の場合には、内燃機関のストール、ベルトのすべり、熱
害の発生等を考慮して所定値を予め設定しておき、セン
サによって検出された実際のトルクや温度が所定値以上
となった場合にフィールドコイル16への通電量(デュ
ーティ比)を制限する。
【0036】例えば、温度に応じてデューティ比Fduty
の上限値bを制限する場合には、図7に示すようなマッ
プを予め作成しておく。このマップには温度が所定値d
以下のときにはデューティ比Fdutyの上限値bが100
%に設定されている。温度が所定値dよりも高くなる
と、その温度上昇に反比例して上限値bが小さくなるよ
うに設定されている。このマップを用いて上限値bを決
定し、この上限値bを越えないようなデューティ比Fdu
tyにてフィールドコイル16を通電制御すれば、オルタ
ネータ11の温度の最大値が低くなり、熱害が発生しに
くくなる。
の上限値bを制限する場合には、図7に示すようなマッ
プを予め作成しておく。このマップには温度が所定値d
以下のときにはデューティ比Fdutyの上限値bが100
%に設定されている。温度が所定値dよりも高くなる
と、その温度上昇に反比例して上限値bが小さくなるよ
うに設定されている。このマップを用いて上限値bを決
定し、この上限値bを越えないようなデューティ比Fdu
tyにてフィールドコイル16を通電制御すれば、オルタ
ネータ11の温度の最大値が低くなり、熱害が発生しに
くくなる。
【0037】(2)上記(1)に関連するが、オルタネ
ータ11の回転速度N、トルク及び温度を適宜組み合わ
せ、それらに基づきデューティ比Fdutyを制限するよう
にしてもよい。
ータ11の回転速度N、トルク及び温度を適宜組み合わ
せ、それらに基づきデューティ比Fdutyを制限するよう
にしてもよい。
【0038】(3)前記実施の形態ではオルタネータ1
1の回転速度Nを回転速度センサ35によって検出した
が、内燃機関の回転速度とプーリ比とを乗算し、その乗
算結果を回転速度Nとして用いてもよい。内燃機関の噴
射量制御や点火時期制御には通常、回転速度センサによ
って検出された機関回転速度が用いられる。従って、こ
の回転速度センサの検出値を、前記回転速度N算出の際
の内燃機関の回転速度として利用すれば、前記回転速度
センサ35を省略することができる。
1の回転速度Nを回転速度センサ35によって検出した
が、内燃機関の回転速度とプーリ比とを乗算し、その乗
算結果を回転速度Nとして用いてもよい。内燃機関の噴
射量制御や点火時期制御には通常、回転速度センサによ
って検出された機関回転速度が用いられる。従って、こ
の回転速度センサの検出値を、前記回転速度N算出の際
の内燃機関の回転速度として利用すれば、前記回転速度
センサ35を省略することができる。
【0039】以上、本発明の各実施の形態について説明
したが、各形態から把握できる請求項以外の技術的思想
について、以下にそれらの効果とともに記載する。 (イ)請求項1に記載の制御装置において、前記状態量
検出手段により検出される状態量は発電機の回転速度で
あり、前記通電量制限手段による所定値は発電機のトル
ク又は温度が略最大となるときの発電機の回転速度であ
る内燃機関の発電制御装置。
したが、各形態から把握できる請求項以外の技術的思想
について、以下にそれらの効果とともに記載する。 (イ)請求項1に記載の制御装置において、前記状態量
検出手段により検出される状態量は発電機の回転速度で
あり、前記通電量制限手段による所定値は発電機のトル
ク又は温度が略最大となるときの発電機の回転速度であ
る内燃機関の発電制御装置。
【0040】発電機では一般にトルク又は温度と回転速
度との間に相関関係がみられる。このため、トルクや温
度を直接検出しなくても、回転速度と所定値との比較結
果に基づき通電量を制限することによって、トルク又は
温度の最大値を下げることができる。
度との間に相関関係がみられる。このため、トルクや温
度を直接検出しなくても、回転速度と所定値との比較結
果に基づき通電量を制限することによって、トルク又は
温度の最大値を下げることができる。
【0041】(ロ)請求項1に記載の制御装置におい
て、前記状態量検出手段により検出される状態量は発電
機のトルク又は温度であり、前記通電量制限手段による
所定値は通電量最大時のトルク又は温度の最大値よりも
低い値である内燃機関の発電制御装置。
て、前記状態量検出手段により検出される状態量は発電
機のトルク又は温度であり、前記通電量制限手段による
所定値は通電量最大時のトルク又は温度の最大値よりも
低い値である内燃機関の発電制御装置。
【0042】このようにすれば、トルク又は温度と、所
定値との比較結果に基づき通電量を制限することによっ
て、トルク又は温度の最大値を下げることができ、本発
明の効果を確実に奏することができる。
定値との比較結果に基づき通電量を制限することによっ
て、トルク又は温度の最大値を下げることができ、本発
明の効果を確実に奏することができる。
【0043】
【発明の効果】本発明によれば、フィールドコイルへの
通電量の制限により発電機のトルクの最大値を小さくす
ることができるので、回転伝達機構によるプーリ比等の
回転増速比を大きく設定し、出力電流の増大を図ること
が可能となる。また、専用の機構を追加することなく内
燃機関のストール、回転伝達機構の耐久性低下、及び熱
害の発生を解消できる。
通電量の制限により発電機のトルクの最大値を小さくす
ることができるので、回転伝達機構によるプーリ比等の
回転増速比を大きく設定し、出力電流の増大を図ること
が可能となる。また、専用の機構を追加することなく内
燃機関のストール、回転伝達機構の耐久性低下、及び熱
害の発生を解消できる。
【図1】フィールドコイルへの通電を制御するためにコ
ントローラによって実行される処理を説明するフローチ
ャート。
ントローラによって実行される処理を説明するフローチ
ャート。
【図2】充電装置の電気的構成を示す電気回路図。
【図3】オルタネータの内部構造を示す断面図。
【図4】オルタネータの回転速度に対するデューティ
比、トルク及び出力電流の関係を示す特性図。
比、トルク及び出力電流の関係を示す特性図。
【図5】デューティ比を説明するためのタイミングチャ
ート。
ート。
【図6】オルタネータの回転速度に対するデューティ比
の上限値を規定したマップを示す線図。
の上限値を規定したマップを示す線図。
【図7】別の実施の形態において、オルタネータの温度
に対するデューティ比の上限値を規定したマップを示す
線図。
に対するデューティ比の上限値を規定したマップを示す
線図。
【図8】オルタネータの回転速度と温度との関係を示す
特性図。
特性図。
【図9】従来のオルタネータの出力特性を示す特性図。
【図10】従来の充電装置を示す概略構成図。
11…発電機としてのオルタネータ、12…ロータ、1
6…フィールドコイル、21…回転伝達機構の一部を構
成するプーリ、22…回転伝達機構の一部を構成するベ
ルト、28…電圧検出手段、通電制御手段及び通電量制
限手段として機能するコントローラ、31…二次電池と
してのバッテリ、35…状態量検出手段としての回転速
度センサ、VB …バッテリ電圧。
6…フィールドコイル、21…回転伝達機構の一部を構
成するプーリ、22…回転伝達機構の一部を構成するベ
ルト、28…電圧検出手段、通電制御手段及び通電量制
限手段として機能するコントローラ、31…二次電池と
してのバッテリ、35…状態量検出手段としての回転速
度センサ、VB …バッテリ電圧。
Claims (1)
- 【請求項1】 回転伝達機構により内燃機関に駆動連結
されたロータを有し、そのロータのフィールドコイルへ
の通電により発電する発電機と、 前記発電機に接続された二次電池の電圧を検出する電圧
検出手段と、 前記電圧検出手段による電圧に応じて前記フィールドコ
イルへの通電を制御する通電制御手段とを備えた内燃機
関の発電制御装置において、 前記発電機のトルク、温度及びそれらに関連する状態量
の少なくとも一つを検出する状態量検出手段と、 前記状態量検出手段によるトルク及び温度の少なくとも
一方が所定値以上となったとき、又はそれに相当する状
態に前記状態量がなったとき、前記トルク又は温度の最
大値を下げるべく、前記通電制御手段によるフィールド
コイルへの通電量を制限する通電量制限手段とを設けた
内燃機関の発電制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8152176A JPH104698A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 内燃機関の発電制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8152176A JPH104698A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 内燃機関の発電制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH104698A true JPH104698A (ja) | 1998-01-06 |
Family
ID=15534716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8152176A Pending JPH104698A (ja) | 1996-06-13 | 1996-06-13 | 内燃機関の発電制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH104698A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0978935A3 (en) * | 1998-08-04 | 2000-09-27 | Denso Corporation | Vehicular electric power generation apparatus and method |
| US7071656B2 (en) | 2003-01-29 | 2006-07-04 | Denso Corporation | Torque computation unit for vehicle generator |
| WO2007120520A2 (en) | 2006-04-03 | 2007-10-25 | C.E. Niehoff & Co. | Power control system and method |
| US9840979B2 (en) | 2015-09-14 | 2017-12-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel supply apparatus for internal combustion engine |
| KR20210076570A (ko) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 현대자동차주식회사 | 차량 및 그 제어 방법 |
| EP3168978B1 (en) * | 2014-07-11 | 2021-12-29 | Mitsubishi Electric Corporation | Power-generation control device for vehicular ac power generator |
-
1996
- 1996-06-13 JP JP8152176A patent/JPH104698A/ja active Pending
Cited By (10)
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| US7071656B2 (en) | 2003-01-29 | 2006-07-04 | Denso Corporation | Torque computation unit for vehicle generator |
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| EP3168978B1 (en) * | 2014-07-11 | 2021-12-29 | Mitsubishi Electric Corporation | Power-generation control device for vehicular ac power generator |
| US9840979B2 (en) | 2015-09-14 | 2017-12-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel supply apparatus for internal combustion engine |
| KR20210076570A (ko) * | 2019-12-16 | 2021-06-24 | 현대자동차주식회사 | 차량 및 그 제어 방법 |
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