JPS63167640A - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、車両用のエンジンで駆動される発電機の制
御装置に係るものであり、特にエンジンの燃焼行程にお
けるエンジンの回転速度変動を抑制させるようにする発
電機の制御装置に関する。

［従来の技術］ 車両用のエンジンにあっては、各気筒において吸入行程
、圧縮行程、爆発燃焼行程、さらに排気行程があるもの
で、特に燃焼行程にあっては、急激に大きな力がクラン
クシャフトに作用するようになるものであるため、回転
速度が変動するようになるものであり、これが不快感と
して作用するようになる。例えば、４気筒のエンジンに
あっては、クランクシャフトの１８０度回転（１８０”
ＣＡ＞毎に１サイクルの回転変動が存在する。

エンジンの回転変動を抑制する手段としては、種々のも
のが考えられているものであるが、例えば吸気量を制御
して回転速度制御する手段が知られている。しかし、吸
気量制御によっては、エンジンの動作行程で発生するよ
うな回転変動に応答させることは困難であり、この種の
回転変動の抑制制御をすることはできない。このような
点を考慮したものとして、例えば特開昭６０−３５９２
６号公報に示されるような手段が考えられている。

この制御手段にあっては、エンジンの瞬時的な回転速度
を検出し、この回転速度の状態に対応して、発電機の界
磁電流を可変制御させるようにするものである。具体的
には、エンジンの燃焼行程においてその回転速度が上昇
されるような状態となったときに、発電機の界磁電流を
増大させ、発電機の消費トルクを増大させるようにして
いる。

しかし、このような界磁電流を変化させるようにしたの
では、発を機に作用するトルクの変化の応答性は遅いも
のであり、エンジンの燃焼行程でトルクを増大させるよ
うな制御を正確に実行させることが困難である。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、例え
ばエンジンの燃焼行程において、このエンジンの回転速
度が上昇するような状態で、発電機の消費トルクが充分
な応答速度で上昇制御されるようにして、例えばアイド
リンク運転状態におけるエンジンの回転速度の変動を効
果的に抑制制御できるようにする車両用発Ｎ機の制御装
置を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る車両用発電機の制御装置にあ
っては、発電機の出力電流を選択的に可変設定できるよ
うにすると共に、この発電機を駆動するエンジンのクラ
ンク軸の回転角等からエンジンの回転速度変動タイミン
グを検出する。そして、この回転速度変動タイミングで
上記出力電流を可変制御するものである。

［作用］ 上記のような発電機制御装置にあっては、例えばエンジ
ンの点火タイミング等に基づき、このエンジンの燃焼タ
イミング、すなわち回転速度上昇あるいは下降タイミン
グが検出されるものであり、上記燃焼タイミングに合せ
て発電機出力電流が可変制御されるようになる。したが
って、この出力電流が増大された状態で上記発電機のト
ルクが増大するようになるものである。すなわち、エン
ジンの回転速度の上昇する燃焼タイミングで、エンジン
出力に要求されるトルクが増大するものであり、このエ
ンジンの回転速度上昇作用を抑制するようになる。そし
て、上記燃焼タイミング以外の、エンジンが慣性で回転
されている状態では、上記トルクが開放され減少される
ようになる。この場合、発Ｎｆｌ消費トルクの変化応答
性は充分に高い状態とされるものであるため、このエン
ジンの回転速度の変化が効果的に抑制制御されるもので
あり、アイドリンク運転状態におけるエンジンの回転速
度抑制制御が効果的に実行されるようになる。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図はその基本構成を示すもので、この実施例にあっ
ては、発電！１１１は磁石式で構成されている。この発
電機１１は車両に搭載されるエンジン１２によって駆動
され、この発電１１１１で発電された電力は、車両に搭
載されるバッテリ１３に充電電力として供給されるよう
になるもので、このバッテリ１３に充電された電力によ
って、この車両に搭載された各種車両内装Ｍ１４が駆動
制御され、また−エンジン１２が制−されるようになっ
ている。

上記エンジン１２の回転速度信号Ｎｅが回転変動抑制制
御回路１５に供給されるもので、この制御回路１５はエ
ンジンの所定の回転角毎に発生されるパルス信号による
回転速度信号Ｎｅから、このエンジン１２の回転速度上
昇タイミングを検出する。そして、この回転速度上昇タ
イミングに対応して通電角制御回路１８に指令を与え、
この制御回路１８では発電１ｉｉの出力電流の通電位相
角をＩｌｌｗＪするようにしている。

第２図は上記のような車両用発電機回路をより具体化し
て示したもので、発１！Ｆ１１１１は３相の磁石式発Ｓ
機によって構成されている。そして、この３相の発電出
力は、各相毎にダイオードＤ１〜Ｄ３、およびサイリス
タ８１〜Ｓ３によって整流されて出力電流として取出さ
れ、バッテリ１３に充電されるようになっている。そし
て、上記サイリスタ８１〜Ｓ３のそれぞれ通電位相角が
、通電角！ＩＪ　ｍ回路１８によって制御されるように
している。

上記のように設定される発電機１１の制御装置において
、この発電！１１１を回転駆動するエンジン１２は、吸
気、圧縮、燃焼、排気の各動作行程に対応して、瞬時回
転速度が変動している。例えば、このエンジン１２が４
気筒で構成されるような場合、このエンジン１２の回転
速度は第３図で示すように変動しているものであり、こ
のエンジン１２の１回転（３６０°ＣＡ）で２つの変動
サイクルが設定されるようになる。そして、このエンジ
ン１２の回転速度の変動サイクルに同期する状態で、発
電機出力電流を制御するものである。すなわち、エンジ
ン１２の回転速度が上昇している状態のときに、発電機
出力電流を増大させて、発電Ｉ！１１の負荷トルクを増
大させるようにするものであり、回転速度が減少する過
程にあって、その逆に発電機出力電流を減少させるよう
に制御している。

ここで発電機１１の出力電流の増減ＩＩＩ　ＩＩＩは、
回転抑制制御回路１５からの指令に基づく通電角制御回
路１８で実行される。

すなわち、エンジン１２の回転変動抑制制御を実行しな
い状態では、車両において要求される消費電流量に対応
して通電角位相が設定される。例えば、上記抑制ｔｌＩ
ＩＩｌを実行していない通常の状態では、第４図の（Ａ
）に示すように、通電角θ１によって要求される電流Ｉ
Ｒ１が出力されるようにしている。この制御は通電角位
相制御回路１８でこの車両で要求される消費電流量を検
出することによって実行される。そして、バッテリ１３
の充電収支が保たれるようにしている。

そして、エンジンの回転変動抑制制御がオン状態とされ
るようになると、エンジン１２の回転角に対応して発電
機負荷が第３図で示したようにオン−・オフ制御され、
第４図の（８）で示すように発ｒｉｍ負荷がオンおよび
オフに設定される。そして、第４図の（Ｃ）で示すよう
に発電機負荷オンの状態で通電角をθ２で示すように大
きく設定する。

そして、発電機負荷オフで通電角θ２を零の状態とする
ものである。すなわち、通電角θ２を大きくすることに
よって発電機出力電流が増大され、発電機で必要とされ
エンジン１２に要求されるトルクが増大するようになる
。

第５図はさらに具体的に詞一手段を説明するためのもの
で、エンジン１２の１８０６ＣＡ毎に存在する上死点（
ＴＤＣ）にリセットされるカウンタを設定するもので、
このカウンタを３０°ＣＡ毎に発生する回転速度信号Ｎ
ｅによって計数駆動させるようにする。そして、このカ
ウンタの計数値ｒＯＪの状態で、タイミングＴＤＣより
時ａＴｏｎを計測し、この時［ＩＴｏｎの経過時に発電
機１１の負荷」をオフ制御させる。そして、この発電機
負荷のオン時より時ＭＴｏｒｒ後に、発ｗｉｔｓ負荷を
オフＩＩＪＩＩｌするものである。

ここで、上記時ｆｍＴｏｎおよびＴ　ｏｆｆは、それぞ
れ前回のエンジン１２の１８０６ＣＡの所要時間Ｔ１８
０．タイミングＴＤＣから負荷がオンされるまでのクラ
ンク角度θｏｎ、および負荷オンからこの負荷がオフさ
れるまでのクランク角度θｏｆｆに基づき下記のように
決定されるもので、上記θｏｎおよびθｏｆｆは予めエ
ンジンの平均回転速度等に対応して設定される。

Ｔｏｎ−７１８０（θＯｎ／１８０°０Ａ）Ｔｏｆｆ　
−丁１８０　　（θｏｆｆ／１８０°ＣＡ）第６図は上
記のような発電機負荷のオン・オフ１ｉｌＪＩＩＩを実
行させるオンおよびオフ開始Ｈ＃間の演算ルーチンを示
すもので、この負荷のオン・オフ制御は、例えばマイク
ロコンピュータ等によって構成される回転変動抑制制御
回路１５と共に構成される通電角ｖＩＩｇ１回路１８に
よって行われる。そして、この回転変動抑制制御は、例
えばエンジン１２がアイドリンク運転状態において実行
されるものである。

このルーチンは、例えばエンジン１２のクランク角３０
’　ＣＡ毎に割込み実行されるもので、まずステップ１
０１では３０’　ＣＡで計数駆動されるカウンタの計数
値を読取り、このカウンタの計数値がｒＯＪであるか否
かを判定する。そして、カウンタの計数値が「０」以外
である場合には、このルーチンをそのまま終了させ、カ
ウンタの計数値が「０」の場合にはステップ１０２に進
む。このステップ１０２では、例えば予め設定されたマ
ツプ等から、タイミングＴＤＣから負荷オンまでのクラ
ンク角θｏｎ、および負荷オンから負荷オフまでのクラ
ンク角θｏＨを読取り、ざらに次ぎのステップ１０３で
前回の１８０°ＣＡに要して時間Ｔ１８０を読取る。こ
のようにしてθｏｎ、θＯｆｆ　、ざらにＴ１８０が読
取られたならば、次ぎのステップ１０４で前記式に基づ
いて７ｏｎおよびＴｏｒｒを演算する。

次ぎに、ステップ１０５でこの割込みが実行された時刻
を、内部タイマーの値ＴＩから読取るものであり、次ぎ
のステップ１０６で「ＴＯｎ十Ｔ−」を演算し、この演
算結果をコンベアレジスタにセットしてこのルーチンは
終了される。すなわち、コンベアレジスタに発電機負荷
をオンすべき時刻が記憶設定されるようになるものであ
る。

第７図は上記内部タイマーの値が上記コンベアレジスタ
の設定値と一致した状態となったときに実行される割込
みルーチンであり、ステップ２０１ではこの割込み時に
負荷がオンされているか否かを判定する。そして、ステ
ップ２０１で負荷がオフ状態であると判定された場合に
は、ステップ２０２に進んで発電機負荷をオン制御する
。このようにして負荷がオン制御されたならば、次ぎの
ステ゛ツブ２０３で前記演算されたＴｏｎとこのときの
内゛部タイマーの値Ｔｌｌとを読取り、次ぎのステップ
２０４で上記Ｔ　ｏｆｆとＴＩとを加算して、この加算
結果を改めてコンベアレジスタにセットする。

このようにして負荷がオフ制御された状態では、コンベ
アレジスタに次ぎの負荷のオフタイミングがセットされ
た状態となるものであり、このコンベアレジスタのセッ
ト値と内部カウンタの計数時刻とが一致したときに、再
びこのルーチンが割込み実行されるようになる。

この割込み時には負荷がオン状態であるため、ステップ
２０１からステップ２０５に進み、負荷がオフ制御され
るものである。すなわち、発電機負荷は所定のクランク
角θＯｎおよびθｏｆｆでオンおよびオフ制御されるよ
うになるものである。

すなわち、クランク角３０°ＣＡに対応して割込まれる
ルーチンによって、発電機負荷のオンおよびオフのクラ
ンク角θＯｎおよびθｏｆｆに対応した、負荷オンタイ
ミング７ｏｎおよび負荷オフタイミングＴＯｆｆが算出
されるものであり、このそれぞれのタイミングに対応し
て、発電機負荷がオン・オフ制御されるようになるもの
である。そして、第３図で示されたようにして、発電機
１１に負荷がオン設定され、またオフ設定されるように
なるものであり、発電機負荷のオン状態では、発電機で
消費されるトルクが増大し、エンジン１２の燃焼行程に
対応する回転速度の上昇が抑制される。すなわち、エン
ジン１２の燃焼動作に伴う回転変動が効果的に抑制され
るようになる。

上記説明では、エンジン１２の１８０°ＣＡの回転に要
する時間を基準にして、発電機負荷のオンおよびオフタ
イミングを算出し、その算出結果として得られた時間Ｔ
ｏｎおよびＴ　ｏｆｆに基づいて、発電機負荷のオン・
オフ制御を実行した。しかし、このオン・オフタイミン
グを時間によらず、エンジン１２のクランク角のみによ
って設定制御するようにしてもよい。

第８図はクランク角によって負荷のオン・オフｉｌｌ　
ＩＩＩを実行する場合の処理ルーチンを示しているもの
で、まずステップ３０１でそのときのクランク角θを読
み取る。して、次ぎのステップ３０２で上記クランク角
θが１８０°ＣＡより大きいか否かを判定する。

すなわち、この処理ではクランク角１８０°ＣＡの単位
で実行するものであり、読み取りクランク角θが１８０
°ＣＡより大きい場合にはステップ３０３で、上記読み
取り角θより１８０を減じ、制御用の角度θ０を得る。

またθが１８０より小さい場合には、ステップ３０４で
上記θをθ０として設定させるようにする。

このようにして７９１ｍ用のクランク角θ。が設定され
たならば、ステップ３０５に進み、上記θ０が設定され
た負荷をオンさせるクランク角θＯｎと一致しているか
否かを判断するもので、θ０とθＯｎとが一致している
場合には、ステップ３０６に進んで、発電機負荷をオン
制御する。またステップ３０５θ０がθｏｎと一致して
いないと判定された場合にはステップ３０７に進み、θ
０がθｏｆｆに一致しているか否かを判定し、一致して
いると判定された場合には、ステップ３０８で発電機負
荷をオフ制御する。

ここで、上記第１の実施例では負荷オンから負荷オフま
でのクランク角θｏＨに基づき負荷オンから負荷オフま
でのｌｉ間Ｔ　ｏｆｆを設定し、このＴ　ｏｆｆに基づ
き発ｘｉ負荷のオフｉ！ｉ１ｗＪを実行するように説明
した。しかし、この負荷オフのタイミングＴ　ｏｆｆを
次式でデユーティ比に置換えることもできる。

Ｔｏｆｆ　−７１８０ｘデユーティ比 また、第２の実施例のようにクランク角をサンプリング
する状態で発１！ＩＩＩ負荷をオン・オフ制御する場合
には、次式のようになる。

Ｔｏｆｆ−θｏｎ＋　１８０’　ＣＡＸデユーティ比尚
、上記実施例にあっては、エンジンが４気筒で構成され
る場合を例にして示したが、これは気筒数がさらに異な
る場合であっても同様に実施できるものであり、例えば
６気筒エンジンの場合には、１２０°ＣＡで１サイクル
の回転変動が生ずるようになるものである。また、発電
機負荷のオン状態およびオフ状態の切換え制御は、エン
ジンの瞬時回転速度を例えば５°ＣＡ毎に観測し、その
変化状態によって回転速度上昇タイミングを検出し、こ
の検出タイミングで負荷のオン・オフ制卸を実行するよ
うにしてもよい。

尚、上記実施例では上死点（ＴＤＣ）に基づいて発電機
負荷をオンさせるタイミングさらにオフさせるタイミン
グを決めるようにしていたが、燃焼行程における燃焼は
点火に基づくものであるから、各気筒に対する点火時期
に基づいて発電機負荷をオンさせるタイミングおよびオ
フさせるタイミングを決定するようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る車両開発ｉｔ！ｆｅｌｔの
制御装置にあっては、例えばエンジンの回転速度が上昇
されるような状態のときに、このエンジンによって駆動
される発電機の消費トルクが上昇するようになる。した
がって、エンジンに対して負荷が作用するようになるも
のであり、このエンジンの回転速度の上昇が抑制される
ようになる。すなわち、例えばアイドリンク状態のとき
のような低回転状態で存在するエンジンの回転変動状態
が効果的に抑制されるものである。この場合、例えば出
力電流量の制御のような簡単な負荷量のオン・オフ制御
によってエンジンに要求されるトルクが変動するもので
あり、その要求トルクの制御応答性が非常に良好なもの
となる。したがって、エンジンの回転に同期する状態で
の負荷の切換え＃Ｊ８が確実に実行され、エンジンの回
転変動抑制に大きな効果を発揮するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る車両用発電機の統御
装置を説明する構成図、第２図は上記実施例の発電！ｉ
　Ｉｌｌ　’ＩＩ部分をより詳細に示す構成図、第３因
は発電機負荷の制御状態を説明する波形図、第４図は発
電機負荷制＠紫通電角１１１１０で実施する場合の制御
状態を説明する図、第５図は同じく発電機負荷のオン・
オフ制御手段を説明する波形図、第６図は発１機負荷の
オン・オフ開始時間の演算ルーチンを示すフローチャー
ト、第７図は同じく負荷のオン・オフ制御の流れを示す
フローチャート、第８図は負荷のオン・オフ割部ルーチ
ンの他の例を説明するフローチャートである。 １１・・・発電機、１．２・・・エンジン、１３・・・
バッテリ、１４・・・車両自装置、１５・・・回転変動
抑制制御回路、１６・・・外部負荷割部回路。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　彦王、”Ｓｌ　囚 第３図 九 臭 （ＴＤＣ） 第　５因 第６図　　　　　第７図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両用エンジンによって駆動される発電機の出力
   電流を制御する手段と、 エンジン回転速度の変動タイミングを検出する手段とを
   具備し、 上記エンジンの回転速度変動タイミングに基づいて上記
   電流制御手段を制御し、発電機に作用するトルク量を上
   昇あるいは減少させるようにしたことを特徴とする車両
   用発電機の制御装置。
2. （２）上記エンジン回転速度の変動タイミングを検出す
   る手段は、エンジンのクランク角に対応して上記上昇あ
   るいは減少タイミングを算出するように構成されるよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の車両用発電機の制御
   装置。