JP2002315221A

JP2002315221A - 充電システムおよび車両用発電制御装置

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Publication number: JP2002315221A
Application number: JP2001116681A
Authority: JP
Inventors: Tadatoshi Asada; 忠利浅田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2002-10-25
Anticipated expiration: 2021-04-16
Also published as: JP4314750B2

Abstract

(57)【要約】【課題】エンジン回転の安定化と燃費低減を実現する
ことができる充電システムおよび車両用発電制御装置を
提供すること。【解決手段】車両用発電制御装置１、車両用発電機
２、バッテリ３、ＥＣＵ８０等によって充電システムが
構成されている。ＥＣＵ８０は、所定のデューティ比が
設定されたパルス信号を車両用発電制御装置１に向けて
送信する。車両用発電制御装置１では、受信したパルス
信号のデューティ比に応じた基準電圧を生成し、バッテ
リ電圧がこの基準電圧と一致するように車両用発電機２
の出力電圧を制御する。この基準電圧は、パルス信号の
デューティ比の上下限近傍ではほぼ一定になるように設
定され、その間ではデューティ比に対してほぼ線形の関
係となるように設定される。また、このパルス信号のデ
ューティ比が所定範囲にある場合には負荷応答制御が行
われ、それ以外の場合には負荷応答制御が行われない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車やトラック
等に搭載される車両用発電機によってバッテリの充電を
行う充電システム、およびこの車両用発電機の発電状態
を制御する車両用発電制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両のエンジンにより回転駆動さ
れて発電を行う車両用発電機は、ＩＣレギュレータと称
される車載用発電制御装置によって出力電圧が所定値と
なるように制御されている。

【０００３】近年のエンジンの低アイドリング化や電気
負荷の増加、燃費低減のニーズに応えるために、車両の
走行状態、エンジンの動作状態、バッテリの充電状態、
電気負荷の使用量等の各種情報に基づいて、発電機の出
力電圧を可変する技術が特許第３０７０７８８号公報に
開示されている。この特許第３０７０７８８号公報に開
示された技術では、基準電圧に対応するデューティ信号
をエンジン制御装置（ＥＣＵ）からＩＣレギュレータに
送出し、この信号に対応した基準電圧となるように発電
機の出力電圧が制御されている。

【０００４】また、近年の車両走行時の燃費低減の社会
的ニーズの高まりから、車両の走行状態やバッテリの充
電状態に基づいて発電機の仕事量を適宜変更して、必要
最小限の燃料にて充分な発電量を行うことが必要になっ
ている。具体的には、車両の加速時においては、発電機
の出力電圧を低く設定し（例えば最小電圧１２Ｖ）、エ
ンジンに対する機械的負荷を低減することによって燃料
消費量を低減し、反対に、車両の減速時においては、発
電機の出力電圧を高く設定し（例えば最大電圧１５
Ｖ）、発電機の発電量を多くしてバッテリを急速に充電
することにより、車両の慣性エネルギーを電力に変換
し、燃料の有効利用を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、車両の低燃
費化の要求から、最近の車両に搭載されたエンジンは低
アイドリング化されてきている。このため、電気負荷投
入時の車両用発電機の発電トルクが急増することによっ
てエンジン回転が不安定になること等を防止するため
に、負荷投入時に車両用発電機の発電量を徐々に増加さ
せる負荷応答制御を行うようにした車両用発電制御装置
が知られている。しかしながら、上述した特許第３０７
０７８８号公報に開示された技術を用いて、車両の減速
時に発電機の出力電圧を高くしようとした場合に上述し
た負荷応答制御を行うと、発電機の出力電圧が徐々にし
か増加しないため、車両の慣性エネルギーを有効利用す
ることによる燃費の低減を実現することができないこと
になる。

【０００６】また、負荷応答制御を併用せずに、上述し
た特許第３０７０７８８号公報に開示された技術のみを
用いる場合には、車両の加速時に発電機の出力電圧を低
くすると、その後、出力電圧の設定を元に戻したとき
に、それまで放電状態だったバッテリに大きな充電電流
が流れるため、車両用発電機の発電トルクが急増するこ
とになり、エンジン回転が不安定になるおそれがある。

【０００７】このように、発電電圧を可変する技術のみ
を用いた場合にはエンジン回転が不安定になり、これを
防止するために負荷応答制御を併用した場合には燃費低
減が難しいといという問題があった。本発明は、このよ
うな点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、エ
ンジン回転の安定化と燃費低減を実現することができる
充電システムおよび車両用発電制御装置を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の充電システムは、車両に搭載されたバ
ッテリと、バッテリに充電を行う車両用発電機と、車両
用発電機の出力電圧を制御する車両用発電制御装置と、
車両用発電制御装置に対して車両用発電機の発電状態を
指示する外部制御装置とを備えている。この車両用発電
制御装置は、外部制御装置から入力されるパルス信号の
デューティ比を検出するデューティ比検出手段と、車両
用発電機の界磁電流の増加を抑制する負荷応答制御手段
と、デューティ比検出手段によって検出されたデューテ
ィ比に対してほぼ線形の関係を有する電圧に車両用発電
機の出力電圧を調整する電圧制御手段と、デューティ比
検出手段によって検出されたデューティ比が所定範囲に
含まれているときに負荷応答制御手段の動作を無効にす
る無効制御手段とを備えている。外部制御装置は、車両
用発電制御装置に送信するパルス信号のデューティ比を
所定範囲内の値に設定することにより、負荷応答制御の
要否を選択することができるため、発電電圧の制御と負
荷応答制御とを互いの欠点を補うように併用することが
可能になる。これにより、エンジン回転の安定化と燃費
の低減とが可能になる。

【０００９】また、上述した無効制御手段によって負荷
応答制御手段の動作が無効になるデューティ比の範囲に
は、電圧制御手段による調整電圧が最大となるデューテ
ィ比が含まれていることが望ましい。これにより、車両
の減速時に発電電圧を高く設定する際に負荷応答制御が
働かないようにすることができるため、車両の慣性エネ
ルギーを電力に変換してバッテリの充電を行うことが可
能になる。また、反対に車両の加速時に負荷応答制御を
働かせることにより、発電トルクの変動によってエンジ
ン回転が不安定になることを防止することができる。

【００１０】また、上述した外部制御装置は、デューテ
ィ比演算手段とパルス生成手段を備えることが望まし
い。デューティ比演算手段は、所定の動作クロックに同
期した演算動作を行うことにより、バッテリの充電状態
と、車両の走行速度と、エンジンの運転状態と、エンジ
ンの負荷状態の少なくとも一つに基づいてパルス信号の
デューティ比を設定する。また、パルス生成手段は、ス
イッチング素子と、このスイッチング素子のオンオフ状
態を保持する保持手段とを有する。動作クロックに同期
してデューティ比演算手段によって保持手段の保持内容
が変更されてスイッチング素子のオンオフ状態が切り替
えられており、これにより、パルス信号の生成が行われ
る。これにより、外部制御装置から車両用発電制御装置
に向けてパルス信号を送出する際に、外部制御装置のソ
フトウエア上での割り込み処理によって信号送出を行う
ことが可能になり、通信用の特別なハードウエアが不要
になる。

【００１１】また、上述したパルス生成手段から出力さ
れるパルス信号の周期は、動作クロックの周期の倍数で
あって、車両用発電機の時定数よりも短い値に設定され
ていることが望ましい。スイッチング素子のオンオフ状
態を所定クロック数毎にセット／リセットすることによ
り、所定のデューティ比を有するパルス信号を容易に生
成することが可能になる。また、パルス信号の周期を車
両用発電機の時定数よりも短い周期、好ましくはこの時
定数の２／３〜１／４程度に設定することにより、外部
制御装置から車両用発電機の出力電圧を制御する上で十
分な応答性が得られる。また、パルス信号を送出する処
理回数も必要以上に増やすことがないため、外部制御装
置の処理負担を軽減することができる。

【００１２】また、デューティ比検出手段によって検出
されたデューティ比に対してほぼ線形の関係を有する基
準電圧を生成する基準電圧生成手段をさらに備えるとと
もに、上述した電圧制御手段は、基準電圧生成手段によ
って生成された基準電圧と、バッテリの端子電圧とを比
較することにより、車両用発電機の出力電圧の調整を行
うことが望ましい。生成した基準電圧とバッテリの端子
電圧との大小を比較するだけで車両用発電機の出力電圧
の調整を行うことができるため、出力電圧の調整を行う
ために必要な制御内容の簡略化が可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一実施形
態の充電システムについて、図面を参照しながら詳細に
説明する。図１は、本発明を適用した一実施形態の充電
システムの構成を示す図である。図１に示す本実施形態
の充電システムは、車両用発電制御装置１、車両用発電
機２、バッテリ３、ＥＣＵ（エンジン制御装置）８０を
含んで構成されている。

【００１４】車両用発電制御装置１は、車両用発電機２
の出力電圧を所定範囲内に制御する。車両用発電制御装
置１の詳細については後述する。車両用発電機２は、固
定子に含まれる３相の固定子巻線２１と、回転子に含ま
れる界磁巻線２２と、固定子巻線２１の３相出力を全波
整流する全波整流回路２３とを含んで構成されている。
この車両用発電機２の出力電圧の制御は、界磁巻線２２
に通電する界磁電流を調整することにより行われる。車
両用発電機２の出力端子（Ｂ端子）はバッテリ３やその
他の電気負荷４に接続されており、車両用発電機２から
これらに対して電流が供給される。

【００１５】ＥＣＵ８０は、エンジン（図示せず）の制
御を行うとともに、バッテリ３の充電状態、車速、スロ
ットル開度等の情報に基づいて車両用発電制御装置１に
対して車両用発電機２の発電状態を指示する。このため
に、ＥＣＵ８０は、所定の制御プログラムを実行するＣ
ＰＵ８１と、各種信号の入出力処理を行う入出力部（Ｉ
／Ｏ）８２とを含んで構成されている。ＥＣＵ８０から
車両用発電制御装置１に対する指示は、デューティ比が
可変に設定されるパルス信号を送出することにより行わ
れる。このパルス信号の生成は、入出力部８２内のスイ
ッチング素子としてのトランジスタ８３およびレジスタ
（Ｒ）８４を用いて行われる。なお、トランジスタ８３
の保護を目的として送出ライン上に抵抗８５が挿入され
ている。

【００１６】図２は、レジスタ８４およびトランジスタ
８３を用いたパルス信号生成の概略を示す図である。Ｃ
ＰＵ８１は、動作クロックに同期したタイミングで入出
力部８２に対して割り込み処理を行って、レジスタ８４
の内容をセット（“１”を格納）あるいはリセット
（“０”を格納）することができる。したがって、図２
に示すように、ＣＰＵ８１は、所定の周期で繰り返しレ
ジスタ８４の内容をセットおよびリセットすることによ
り、トランジスタ８３を所定周期でオンオフ制御し、こ
のオンオフ周期に対応するデューティ比を有するパルス
信号を生成することが可能になる。

【００１７】なお、このようにして生成されるパルス信
号の周期を、車両用発電機２の時定数（２００ｍｓ程
度）より短く、望ましくは２／３〜１／４程度に設定す
ることにより、ＥＣＵ８０が車両状態やバッテリ状態か
ら判定してパルス信号のデューティ比を変更し、これに
伴って車両用発電機２の出力電圧を変更する場合の充分
な応答速度を確保することができる。また、このように
してＥＣＵ８０によってパルス信号を生成する場合に
は、通信ドライバ等の専用のハードウエアの追加が不要
であり、構成の簡略化が可能となる。しかも、パルス信
号生成のために、レジスタ８４の内容を書き換える回数
も１パルス当たり２回ですむため、パルス生成処理の負
担を低減することができる。

【００１８】次に、車両用発電制御装置１の詳細構成に
ついて説明する。図１に示すように、車両用発電制御装
置１は、車両用発電機２の界磁巻線２２に直列に接続さ
れて界磁電流を断続するパワートランジスタ１１と、界
磁巻線２２に並列に接続されてパワートランジスタ１１
がオフ状態のときに界磁電流を還流させる還流ダイオー
ド１２と、バッテリ３の端子電圧（バッテリ電圧）を監
視してこの電圧が所定範囲内に収まるようにパワートラ
ンジスタ１１の断続状態を制御する制御回路５０とを含
んで構成されている。

【００１９】図３は、制御回路５０の詳細な構成を示す
回路図である。図３に示すように、制御回路５０は、波
形整形器５１、周期カウンタ５２、Ｌｏ時間カウンタ５
３、除算回路５４、デューティ変換回路５５、ラダー回
路５６、電圧偏差検出回路５７、ＰＷＭ回路５８、デュ
ーティ判定回路５９、負荷応答制御回路６０、ＯＲ（論
理和）回路６１、ＡＮＤ（論理積）回路６２を含んで構
成されている。

【００２０】波形整形器５１は、ＥＣＵ８０からＣ端子
に入力されたパルス信号に含まれるノイズを除去すると
ともに波形の整形を行う。周期カウンタ５２は、波形整
形がなされた後のパルス信号の周期をカウントする。Ｌ
ｏ時間カウンタ５３は、波形整形がなされた後のパルス
信号のローレベル時間をカウントする。除算回路５４
は、Ｌｏ時間カウンタ５３によってカウントされたパル
ス信号のローレベル時間を、周期カウンタ５２によって
カウントされたパルス信号の周期で除算することによ
り、このパルス信号のデューティ比を演算する。

【００２１】図４は、除算回路５４およびデューティ変
換回路５５の構成を示す図である。図４に示すように、
除算回路５４には除算結果レジスタ５４０が含まれてお
り、演算によって求められたパルス信号のデューティ比
がこの除算結果レジスタ５４０に格納される。本実施形
態では、パルス信号のデューティ比（０％から１００
％）が６ビットデータで表されるものとし、６ビットの
除算結果レジスタ５４０が用いられている。但し、この
ビット数は、必要な車両用発電機２の出力電圧の分解能
に応じて適宜決めればよく、ビット数を増やすことで容
易に分解能を上げることができる。除算結果レジスタ５
４０に格納されたデータは、デューティ変換回路５５に
入力される。

【００２２】図４に示すように、デューティ変換回路５
５は、ＥＸ−ＯＲ（排他的論理和）回路５５０、２つの
ＡＮＤ回路５５１、５５２、ＩＮＶ（論理反転）回路５
５３、ＯＲ回路５５４を含んで構成されている。デュー
ティ変換回路５５は、除算回路５４から出力される６ビ
ットデータが入力されており、後段のラダー回路５６に
入力する６ビットデータに変換する。この変換内容の詳
細については後述する。

【００２３】ラダー回路５６は、デューティ変換回路５
５から出力される６ビットデータに対応する基準電圧Ｖ
ref を生成する。図５は、ラダー回路５６の詳細構成を
示す回路図である。図５に示すように、ラダー回路５６
は、抵抗５６０、５６１、５６３〜５７４、バッファ回
路５８０〜５８５を含んで構成されている。抵抗５６３
〜５７４がはしご状に接続されており、これらが抵抗５
６０、５６１からなる分圧回路の分圧点に接続されてい
る。バッファ回路５８０〜５８５の入力を選択的にハイ
レベルあるいはローレベルにすることで、はしご状に接
続された抵抗５６３〜５７４の全体抵抗を変化させるこ
とができるため、上述した分圧回路の分圧電圧が所定の
範囲内で任意に変化する。この分圧電圧が基準電圧Ｖre
f として外部に取り出される。

【００２４】図６は、ラダー回路５６によって生成され
る基準電圧Ｖref とパルス信号のデューティ比との関係
を示す図である。上述したように、パルス信号のデュー
ティ比は６ビットデータで表されているため、デューテ
ィ比０〜１００％がデータ「０」〜「６３」に対応して
おり、それぞれの値に対応した基準電圧Ｖref は以下の
ようになる。

【００２５】データ「０」〜「４」データ「０」〜「３」の場合には、除算結果レジスタ５
４０の第２ビットＤ２〜第５ビットＤ５が全て“０”と
なるため、ＥＸ−ＯＲ回路５５０の出力が“０”とな
る。したがって、ＡＮＤ回路５５１、５５２の出力が
“０”に、ＯＲ回路５５４の出力が“１”になる。

【００２６】また、データ「４」の場合には、除算結果
レジスタ５４０の第０ビットＤ０、第１ビットＤ１が
“０”、第２ビットＤ２が“１”となるため、ＡＮＤ回
路５５１、５５２の出力が“０”に、ＯＲ回路５５４の
出力が“１”になる。以上より、データ「０」〜「４」
については、デューティ変換回路５５の出力が全て同じ
内容（第２ビットＱ２が“１”、それ以外が全て
“０”）になり、ラダー回路５６によって１２Ｖの基準
電圧Ｖref が生成される。

【００２７】データ「６０」〜「６３」データ「６０」〜「６３」の場合には、除算結果レジス
タ５４０の第２ビットＤ２〜第５ビットＤ５が全て
“１”となるため、ＥＸ−ＯＲ回路５５０の出力が
“０”となる。したがって、ＡＮＤ回路５５１、５５２
の出力が“０”に、ＯＲ回路５５４の出力が“１”にな
る。

【００２８】このように、データ「６０」〜「６３」に
ついては、デューティ変換回路５５の出力が全て同じ内
容（第０ビットＱ０、第１ビットＱ１が“０”、それ以
外が全て“１”）になり、ラダー回路５６によって１５
Ｖの基準電圧Ｖref が生成される。

【００２９】なお、上述したデータ以外の場合には、除
算結果レジスタ５４０の出力データがそのままデューテ
ィ変換回路５５から出力されるため、ラダー回路５６に
おいてパルス信号のデューティ比に対して線形の関係を
有する基準電圧Ｖref が生成される。

【００３０】電圧偏差検出回路５７は、上述したラダー
回路５６によって生成された基準電圧Ｖref と、Ｓ端子
に印加されているバッテリ電圧とを比較し、その比較結
果に対応したローレベルあるいはハイレベルの信号を出
力する。ＰＷＭ回路５８は、電圧偏差検出回路５７の出
力がハイレベルのときにＰＷＭ（パルス幅変調）を行っ
て、所定のデューティ比を有する駆動信号を生成してパ
ワートランジスタ１１を駆動する。所定のデューティ比
の駆動信号がＰＷＭ回路５８から出力されると、パワー
トランジスタ１１がオンオフ制御されて、界磁巻線２２
に対する通電が行われる。これにより、車両用発電機２
の出力電圧が上昇するため、バッテリ３の端子電圧も上
昇する。

【００３１】デューティ判定回路５９は、パルス信号の
デューティ比が所定の範囲に含まれるか否かを判定し、
含まれる場合には出力をローレベルからハイレベルに変
化させる。図７は、デューティ判定回路５９の詳細構成
を示す図である。図７に示すように、デューティ判定回
路５９は、ＡＮＤ回路５５６を含んで構成されている。
このＡＮＤ回路５５６は、除算回路５４内の除算結果レ
ジスタ５４０の出力の第３ビットＤ３、第４ビットＤ
４、第５ビットＤ５の論理積を求めて出力する。すなわ
ち、除算結果レジスタ５４０に格納された６ビットデー
タが「５６」以上であるときに、デューティ判定回路５
９の出力がハイレベルになる。

【００３２】負荷応答制御回路６０は、界磁巻線２２と
パワートランジスタ１１の接続点に接続されており、パ
ワートランジスタ１１の導通率を検出し、この導通率を
徐々に増加させる制御を行う。ＯＲ回路６１は、２つの
入力端子を有しており、各入力端子にはデューティ判定
回路５９あるいは負荷応答制御回路６０が接続されてい
る。デューティ判定回路５９の出力がローレベルのとき
（デューティ比に対応する６ビットデータが「０」〜
「５５」の範囲にある場合）に、負荷応答制御回路６０
の出力がＯＲ回路６１を介してＡＮＤ回路６２に入力さ
れ、上述した負荷応答制御が実施される。また、デュー
ティ判定回路５９の出力がハイレベルのとき（デューテ
ィ比に対応する６ビットデータが「５６」〜「６３」の
範囲にある場合）に、負荷応答制御回路６０の出力内容
にかかわらずＯＲ回路６１の出力がハイレベルに固定さ
れ、負荷応答制御回路６０の出力がマスクされるため、
上述した負荷応答制御は実施されない。

【００３３】上述したＥＣＵ８０が外部制御装置に、Ｃ
ＰＵ８１がデューティ比演算手段に、レジスタ８４が保
持手段にそれぞれ対応する。また、波形整形器５１、周
期カウンタ５２、Ｌｏ時間カウンタ５３、除算回路５４
がデューティ比検出手段に、デューティ変換回路５５、
ラダー回路５６が基準電圧生成手段に、デューティ判定
回路５９、ＯＲ回路６１が無効制御手段にそれぞれ対応
する。また、電圧偏差検出回路５７、ＰＷＭ回路５８、
パワートランジスタ１１あるいはこれらとデューティ変
換回路５５、ラダー回路５６を合わせた全体が電圧制御
手段に対応する。

【００３４】本実施形態の充電システムはこのような構
成を有しており、次にその動作を説明する。図８は、本
実施形態の充電システムの全体動作を示す流れ図であ
り、ＥＣＵ８０による制御動作の手順が示されている。

【００３５】ＥＣＵ８０内のＣＰＵ８１は、車速の検出
（ステップ１００）、スロットル開度の検出（ステップ
１０１）、バッテリ３の充電状態の検出（ステップ１０
２）を行う。バッテリ３の充電状態は、例えば電流セン
サ５によって検出したバッテリ３の充放電電流値を積分
することにより判断することができる。なお、これらの
各出力動作は、順番を入れ替えて、あるいは並行して行
うことが可能である。

【００３６】次に、ＣＰＵ８１は、検出した車速および
スロットル開度に基づいて、車両が加速状態にあるか否
か（ステップ１０３）、減速状態にあるか否か（ステッ
プ１０４）を判定する。車両が加速状態にある場合には
ステップ１０３の判定において肯定判断が行われ、次
に、ＣＰＵ８１は、送出するパルス信号のデューティ比
をａ（例えば６．２５％）に設定し（ステップ１０
５）、このデューティ比となるように入出力部８２内の
レジスタ８４の内容を所定のタイミングで繰り返し書き
換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置１に
向けて出力する（ステップ１０６）。車両用発電制御装
置１は、このパルス信号のデューティ比（６．２５％）
を６ビットデータ「４」に変換し、対応する基準電圧Ｖ
ref を１２Ｖに設定して車両用発電機２の出力電圧を制
御する。これにより、車両が加速状態にあるときには、
車両用発電機２の発電が停止あるいは抑制されるため、
エンジンの負荷が軽減され、燃費の向上が可能になる。
また、このとき、負荷応答制御が機能するため、加速動
作終了時等において基準電圧Ｖref が急に高くなった場
合であっても、車両用発電機２の発電量が徐々に増加す
るように制御され、エンジン回転の安定を図ることが可
能になる。

【００３７】また、車両が減速状態にある場合には、ス
テップ１０３の判定において否定判断が、ステップ１０
４の判定において肯定判断がそれぞれ行われ、次に、Ｃ
ＰＵ８１は、送出するパルス信号のデューティ比をｂ
（例えば９３．７５％）に設定し（ステップ１０７）、
このデューティ比となるように入出力部８２内のレジス
タ８４の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えて
パルス信号を生成して、車両用発電制御装置１に向けて
出力する（ステップ１０６）。車両用発電制御装置１
は、このパルス信号のデューティ比（９３．７５％）を
６ビットデータ「６０」に変換し、対応する基準電圧Ｖ
ref を１５Ｖに設定して車両用発電機２の出力電圧を制
御する。これにより、車両が減速状態にあるときには、
車両用発電機２の発電量が増加し、しかもこのときは負
荷応答制御が行われないため、車両の慣性エネルギーを
電力に変換してバッテリ３を有効に充電することが可能
になる。

【００３８】また、車両が加速状態および減速状態のい
ずれにもない場合には、ステップ１０４の判定において
否定判断が行われ、次に、ＣＰＵ８１は、バッテリ３の
充電状態が良好か否かを判定する（ステップ１０８）。
例えばバッテリ３の充電容量が９５％以上の場合にはこ
の判定において肯定判断が行われ、次にＣＰＵ８１は、
送出するパルス信号のデューティ比をｃ（例えば５０
％）に設定し（ステップ１０９）、このデューティ比と
なるように入出力部８２内のレジスタ８４の内容を所定
のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成し
て、車両用発電制御装置１に向けて出力する（ステップ
１０６）。車両用発電制御装置１は、このパルス信号の
デューティ比（５０％）を６ビットデータ「３１」に変
換し、対応する基準電圧Ｖref を１３．５Ｖに設定して
車両用発電機２の出力電圧を制御する。このとき、負荷
応答制御も行われるため、エンジン回転も安定し、エン
ジンの振動等が抑制されてドライバビリティが向上す
る。

【００３９】また、バッテリ３の充電状態が良好でない
場合（充電容量が９５％未満の場合）にはステップ１０
８の判定において否定判断が行われ、次に、ＣＰＵ８１
は、バッテリ３の充電状態に応じたパルス信号のデュー
ティ比を設定し（ステップ１１０）、このデューティ比
となるように入出力部８２内のレジスタ８４の内容を所
定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成
して、車両用発電制御装置１に向けて出力する（ステッ
プ１０６）。

【００４０】図９は、車両減速時における負荷応答性の
有無を比較した結果を示す図である。例えば、バッテリ
３の充電状態が良好であって、ＥＣＵ８０から車両用発
電制御装置１に送信されるパルス信号のデューティ比が
５０％であり、基準電圧Ｖref が１３．５Ｖに設定され
ているものとする。車両がこのような状態から減速状態
に移行した場合に、ＥＣＵ８０は、車両用発電制御装置
１に送信するパルス信号のデューティ比を５０％から１
００％に変更する。本実施形態では負荷応答制御が行わ
れないため、車両用発電制御装置１によって基準電圧が
１５Ｖに変更されると、パワートランジスタ１１の導通
率が直ちに１００％になり、車両用発電機２の発電電力
が急激に増加する。したがって、車両の慣性エネルギー
を電力に変換してバッテリ３を有効に充電することが可
能になる。なお、図９において点線で示した特性は負荷
応答制御を行う場合の従来の動作を示すものであり、基
準電圧が１５Ｖに変化してもパワートランジスタ１１の
導通率がなだらかに上昇し、発電電力も少しずつ上昇す
る様子がわかる。

【００４１】このように、本実施形態の充電システムで
は、ＥＣＵ８０は、車両用発電制御装置１に送信するパ
ルス信号のデューティ比を所定範囲内の値に設定するこ
とにより、負荷応答制御の要否を選択することができる
ため、発電電圧の制御と負荷応答制御とを互いの欠点を
補うように併用することが可能になる。これにより、エ
ンジン回転の安定化と燃費の低減とが可能になる。

【００４２】特に、車両の減速時に発電電圧を高く設定
する際に負荷応答制御が働かないようにすることによ
り、車両の慣性エネルギーを電力に変換してバッテリの
充電を行うことが可能になる。また、反対に車両の加速
時に負荷応答制御を働かせることにより、発電トルクの
変動によってエンジン回転が不安定になることを防止す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態の充電システムの構成を示す図であ
る。

【図２】レジスタおよびトランジスタを用いたパルス信
号生成の概略を示す図である。

【図３】制御回路の詳細な構成を示す回路図である。

【図４】除算回路およびデューティ変換回路の構成を示
す図である。

【図５】ラダー回路の詳細構成を示す回路図である。

【図６】ラダー回路によって生成される基準電圧とパル
ス信号のデューティ比との関係を示す図である。

【図７】デューティ判定回路の詳細構成を示す図であ
る。

【図８】本実施形態の充電システムの全体動作を示す流
れ図である。

【図９】車両減速時における負荷応答性の有無を比較し
た結果を示す図である。

【符号の説明】

１車両用発電制御装置２車両用発電機３バッテリ１１パワートランジスタ１２還流ダイオード５０制御回路５１波形整形器５２周期カウンタ５３Ｌｏ時間カウンタ５４除算回路５５デューティ変換回路５６ラダー回路５７電圧偏差検出回路５８ＰＷＭ回路５９デューティ判定回路６０負荷応答制御回路８０ＥＣＵ（エンジン制御装置）８１ＣＰＵ８２入出力部（Ｉ／Ｏ）８３トランジスタ８４レジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｐ 9/30 Ｈ０２Ｐ 9/30 ＤＦターム(参考） 3G093 AA01 BA02 BA08 BA15 BA19 CA08 DA14 DB19 DB24 DB28 EB09 FA04 5G060 AA03 AA04 AA05 CA03 CA08 DA01 DB07 5H590 AA02 AA06 AA23 AA28 CA07 CA23 CC01 CC18 CC24 CC28 CD01 CE05 DD25 DD64 EB02 EB12 EB21 FA01 FA06 FB01 FB03 FC12 FC21 GA02 GB05 HA01 HA02 HA04 HA11 HA24 HB06 JA02 JA13 JA16 JB01 JB02 JB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載されたバッテリと、前記バッ
テリに充電を行う車両用発電機と、前記車両用発電機の
出力電圧を制御する車両用発電制御装置と、前記車両用
発電制御装置に対して前記車両用発電機の発電状態を指
示する外部制御装置とを備える充電システムにおいて、前記車両用発電制御装置は、前記外部制御装置から入力されるパルス信号のデューテ
ィ比を検出するデューティ比検出手段と、前記車両用発電機の界磁電流の増加を抑制する負荷応答
制御手段と、前記デューティ比検出手段によって検出された前記デュ
ーティ比に対してほぼ線形の関係を有する電圧に、前記
車両用発電機の出力電圧を調整する電圧制御手段と、前記デューティ比検出手段によって検出された前記デュ
ーティ比が所定範囲に含まれているときに、前記負荷応
答制御手段の動作を無効にする無効制御手段と、を備えることを特徴とする充電システム。
【請求項２】請求項１において、前記無効制御手段によって前記負荷応答制御手段の動作
が無効になる前記デューティ比の範囲には、前記電圧制
御手段による調整電圧が最大となる前記デューティ比が
含まれていることを特徴とする充電システム。
【請求項３】請求項１において、前記外部制御装置は、所定の動作クロックに同期した演算動作を行うことによ
り、前記バッテリの充電状態と、前記車両の走行速度
と、エンジンの運転状態と、前記エンジンの負荷状態の
少なくとも一つに基づいて前記パルス信号のデューティ
比を設定するデューティ比演算手段と、スイッチング素子と、このスイッチング素子のオンオフ
状態を保持する保持手段とを有するパルス生成手段と、を備え、前記動作クロックに同期して前記デューティ比
演算手段によって前記保持手段の保持内容を変更して前
記スイッチング素子のオンオフ状態を切り替えることに
より、前記パルス信号の生成を行うことを特徴とする充
電システム。
【請求項４】請求項３において、前記パルス生成手段から出力される前記パルス信号の周
期は、前記動作クロックの周期の倍数であって、前記車
両用発電機の時定数よりも短い値に設定されていること
を特徴とする充電システム。
【請求項５】外部から入力されるパルス信号のデュー
ティ比を検出するデューティ比検出手段と、車両用発電機の界磁電流の増加を抑制する負荷応答制御
手段と、前記デューティ比検出手段によって検出された前記デュ
ーティ比に対してほぼ線形の関係を有する電圧に、前記
車両用発電機の出力電圧を調整する電圧制御手段と、前記デューティ比検出手段によって検出された前記デュ
ーティ比が所定範囲に含まれているときに、前記負荷応
答制御手段の動作を無効にする無効制御手段と、を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項６】請求項５において、前記デューティ比検出手段によって検出された前記デュ
ーティ比に対して、ほぼ線形の関係を有する基準電圧を
生成する基準電圧生成手段をさらに備え、前記電圧制御手段は、前記基準電圧生成手段によって生
成された前記基準電圧と、バッテリの端子電圧とを比較
することにより、前記車両用発電機の出力電圧の調整を
行うことを特徴とする車両用発電制御装置。