JP2002315222A - 充電システムおよび車両用発電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好な始動性を確保することができるととも
に、燃料消費の低減と未燃焼燃料の排出を防止すること
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。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発電電力抑制制御が行
われ、それ以外の場合には発電電圧抑制制御が行われな
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、エンジン始
動時においては、車両用発電機の発電トルクがエンジン
の負荷になるため特に低温時にはエンジンの始動性が悪
化し、触媒が活性化しにくい始動直後に未燃焼の燃料が
多く排出されるという問題がある。上述した特許第３０
７０７８８号公報に開示された技術を用いてこの問題を
解決しようとすると、エンジン始動時に発電電圧を最小
に設定して車両用発電機の発電量を抑えることが考えら
れる。しかし、エンジン始動時には、スタータに大電流
が流れてバッテリ電圧が大幅に低下するため、発電電圧
を例えば１２Ｖまで下げたとしても充分に車両用発電機
の発電動作を抑制することができず、良好な始動性を確
保することができないという問題があった。

【０００６】また、上述したエンジン始動時の良好な始
動性を確保するために、車両用発電制御装置内に車両用
発電機の発電電力を抑制する機構を盛り込むことも考え
られるが、外気温が高い場合や一時駐車後等においては
冷却水温度が高くなっているため良好な始動性を確保す
ることができるにもかかわらず、上述した発電電力を抑
制する機構が働いてしまい、エンジンの負荷が必要以上
に軽くなってしまい、空吹かし状態になってかえって不
快感を感じることになる。また、車両用発電制御装置
に、このような機構を有するものと有しないものとが混
在することになり、部品の種類が増えることによるコス
トや管理の手間の増加を招くことになる。

【０００７】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、良好な始動性を確保するこ
とができるとともに、燃料消費の低減と未燃焼燃料の排
出を防止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
用発電機の発電電力を抑制する発電電力抑制手段と、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
ているときに発電電力抑制手段の動作を有効にする有効
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の
値に設定することにより、発電電力抑制手段の要否を選
択することができるため、必要に応じて発電電力を抑制
することが可能になる。これにより、エンジン始動時の
良好な始動性を確保することができるとともに、燃料消
費の低減と未燃焼燃料の排出を防止することができる。
また、発電電力の抑制機能の有無に応じて２種類の車両
用発電制御装置を用意する必要がなくなるため、部品の
共用化によるコストや管理の手間の低減が可能になる。

【０００９】また、上述した有効制御手段によって発電
電力抑制手段の動作が有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小となるデューテ
ィ比が含まれていることが望ましい。これにより、基準
電圧を最小に設定する際に、併せて発電電力抑制手段の
機能を有効にすることができるため、エンジン始動時の
良好な始動性を確実に確保することができる。

【００１０】また、車両用発電制御装置は、車両用発電
機の回転数を検出する回転数検出手段をさらに備えると
ともに、上述した有効制御手段は、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
ており、かつ、回転数検出手段によって検出された車両
用発電機の回転数が所定範囲に含まれているときに、発
電電力抑制手段の動作を有効にすることが望ましい。車
両用発電機の回転数が所定範囲に含まれる場合（例えば
低回転時）に限って発電電力を抑制することによっても
エンジン始動時の良好な始動性を確保することができ
る。また、それ以外の回転域においては発電電力が抑制
されないため、基準電圧の設定のために割り付けられる
パルス信号のデューティ比の範囲が広がり、基準電圧の
調整量の分解能を高めることができ、より詳細な発電状
態の制御が可能になる。また、上述した回転数の条件を
満たす場合であっても、デューティ比の範囲を発電電力
の抑制対象範囲から外すことにより、エンジン始動時の
発電電力の抑制制御の有無を選択することが可能にな
り、車両状態やエンジンの状態に応じて最適な発電状態
の制御を行うことができる。

【００１１】また、上述した発電電力抑制手段は、車両
用発電機の界磁電流の値、あるいはこの界磁電流を制御
するスイッチング手段の導通率を制限することにより、
発電電力の抑制を行うことが望ましい。これにより、車
両用発電機の発電電力の抑制を確実かつ正確に行うこと
ができる。

【００１２】また、車両用発電機は複数の相巻線からな
る多相巻線を有しており、上述した発電電力抑制手段
は、いずれかの相巻線に現れるピーク電圧がバッテリの
開放電圧よりも低くなるように制御することにより発電
電力の抑制を行うことが望ましい。これにより、車両用
発電機の内部電圧をバッテリの開放電圧よりも低くする
ことができるため、車両用発電機からバッテリに大きな
充電電流が流れ込むことを防止することができ、確実に
発電電力を抑制することができる。

【００１３】また、車両用発電機は複数の相巻線からな
る多相巻線を有しており、上述した発電電力抑制手段
は、いずれかの相巻線に現れるピーク電圧がエンジン始
動時のバッテリの端子電圧よりも低くなるように制御す
ることにより発電電力の抑制を行うことが望ましい。こ
れにより、車両用発電機の内部電圧をスタータクランキ
ング時のバッテリ電圧よりも低くすることができるた
め、エンジン始動時に確実に発電電力を抑制することが
できる。

【００１４】また、上述した発電電力抑制手段は、車両
用発電機の界磁電流の通電を禁止することにより、車両
用発電機の発電を停止させる制御を行うことが望まし
い。これにより、エンジン始動時に発電動作を完全に停
止させることができるため、発電トルクによって始動性
が悪化することを確実に防止することができる。

【００１５】また、発電制御装置は電気負荷接続時に車
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
段をさらに備えており、上述した発電電力抑制手段が動
作状態から非動作状態に移行するときに、負荷応答制御
手段を動作させることが望ましい。これにより、発電電
力の抑制を解除したときに急激に発電トルクが増加して
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。

【００１６】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。

【００１７】

【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。

【００１８】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（多相巻線）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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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、発電電力
抑制回路６３を含んで構成されている。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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、ＡＮＤ回路６２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。

【００３５】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、ＯＲ回路５５７を含んで構成されている。こ
のＯＲ回路５５７は、除算回路５４内の除算結果レジス
タ５４０の出力の第２ビットＤ２〜第５ビットＤ５の論
理和を求めて出力する。すなわち、除算結果レジスタ５
４０に格納された６ビットデータが「４」以上であると
きにデューティ判定回路５９の出力がハイレベルにな
り、６ビットデータが「３」以下であるときにデューテ
ィ判定回路５９の出力がローレベルになる。

【００３６】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。発電電力抑制回路６３
は、パワートランジスタ１１の導通率を低下させること
により、発電電力を抑制する制御を行う。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あるいは発電電力抑制回路６３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
「３」以下の場合）に、発電電力抑制回路６３の出力が
ＯＲ回路６１を介してＡＮＤ回路６２に入力され、所定
の発電電力抑制制御が実施される。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「４」以上の場合）に、発電
電力抑制回路６３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、発電電力抑制回路６３
の出力がマスクされるため、発電電力抑制制御は実施さ
れない。

【００３７】ＡＮＤ回路６２は、電圧偏差検出回路５
７、負荷応答制御回路６０、ＯＲ回路６１の各出力の論
理積を求めてＰＷＭ回路５８に入力する。図８は、発電
電力抑制回路６３の具体例を示す回路図である。図８に
示す発電電力抑制回路６３は、固定子巻線２３のいずれ
かの相巻線に現れる電圧（相電圧）のピーク電圧を制御
するためのものであり、ダイオード６００、抵抗６０
１、コンデンサ６０２、電圧比較器６０３を含んで構成
されている。ダイオード６００、抵抗６０１、コンデン
サ６０２によってＰ端子に現れる相電圧に対してピーク
ホールドを行っており、この保持したピーク電圧が基準
電圧Ｖｒ以上であるときに電圧比較器６０３の出力、す
なわち発電電力抑制回路６３の出力がローレベルにな
る。このローレベルの信号がＯＲ回路６１に入力され、
発電電力が抑制される。

【００３８】上述した基準電圧Ｖｒとしては、例えばバ
ッテリ３の開放電圧や、スタータクランキング時のバッ
テリ電圧を用いることが望ましい。基準電圧Ｖｒをバッ
テリ開放電圧とすることにより、車両用発電機２の内部
電圧をバッテリ開放電圧よりも低くすることができるた
め、車両用発電機２からバッテリ３に大きな充電電流が
流れ込むことを防止することができ、確実に発電電力を
抑制することができる。また、基準電圧Ｖｒをスタータ
クランキング時のバッテリ電圧とすることにより、車両
用発電機２の内部電圧をスタータクランキング時のバッ
テリ電圧よりも低くすることができるため、エンジン始
動時に確実に発電電力を抑制することができる。

【００３９】図９は、発電電力抑制回路６３の他の具体
例を示す回路図である。図９に示す発電電力抑制回路６
３は、パワートランジスタ１１の導通率を制限するパル
ス信号を生成するためのものであり、発振器６１０、分
周回路６１１、６１２、ＡＮＤ回路６１３を含んで構成
されている。

【００４０】図１０は、図９に示した発電電力抑制回路
６３の各部の出力波形を示すタイミング図である。
（Ａ）〜（Ｄ）のそれぞれが発振器６１０、分周回路６
１１、６１２、ＡＮＤ回路６１３のそれぞれの出力波形
に対応している。図１０に示すように、ＡＮＤ回路６１
３によって２つの分周回路６１１、６１２の各出力の論
理積を求めることにより、デューティ比が２５％のパル
ス信号が生成される。なお、分周回路の段数（個数）や
接続方法を変更することにより、任意のデューティ比を
有するパルス信号を生成することができる。

【００４１】図１１は、発電電力抑制回路６３の他の具
体例を示す回路図である。図１１に示す発電電力抑制回
路６３は、界磁電流の値を直接制限するためのものであ
り、パワートランジスタ１１のエミッタ側に挿入された
電流検出用の抵抗６２０と、この抵抗６２０の両端電圧
と所定の基準電圧Ｖr2を比較する電圧比較器６２１とを
含んで構成されている。大きな界磁電流が流れている場
合には抵抗６２０の両端電圧が上昇して基準電圧Ｖr2を
越えるため、電圧比較器６２１の出力、すなわち発電電
力抑制回路６３の出力がローレベルになる。このローレ
ベルの信号がＯＲ回路６１に入力され、発電電力が抑制
される。

【００４２】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が有効制御手段に、発電電力抑
制回路６３が発電電力抑制手段に、負荷応答制御回路６
０が負荷応答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。

【００４３】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１２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。

【００４４】ＥＣＵ８０内のＣＰＵ８１は、キースイッ
チが投入されてオン状態になったことを検出した後（ス
テップ１００）、冷却水温度の検出を行う（ステップ１
０１）。本実施形態では、エンジン始動時に発電電力の
抑制制御を行う必要があるか否かをエンジン水温の高低
によって判断しているが、エンジンオイルの温度や外気
温等に基づいて判断するようにしてもよい。

【００４５】次に、ＣＰＵ８１は、冷却水の温度が低い
コールドスタートであるか否かを判定する（ステップ１
０２）。コールドスタートの場合には肯定判断が行わ
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３．１３％）に設定し（ステップ１
０３）、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１０４）。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（３．１３
％）を６ビットデータ「２」に変換し、対応する基準電
圧Ｖref を１２Ｖに設定して車両用発電機２の出力電圧
を制御する。また、このとき、発電電圧抑制制御が機能
するため、エンジン始動時の発電電力が抑制されるた
め、発電トルクが小さくなり、良好な始動性を確保する
ことができる。

【００４６】なお、ＣＰＵ８１は、エンジンが始動した
ことを検出した後は、発電電力抑制制御を実施しないパ
ルス信号を送信するため、これにより発電電力が増加す
るが、本実施形態ではこの状態において負荷応答制御が
働くため、急激な発電トルクの増加を防止することがで
き、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。

【００４７】また、冷却水温度が高くてコールドスター
トの状態にない場合にはステップ１０２の判定において
否定判断が行われ、次に、ＣＰＵ８１は、送出するパル
ス信号のデューティ比をｄ（例えば６．２５％）に設定
し（ステップ１０５）、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１０４）。
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Ｖref を１２Ｖに設定して車両用発電機
２の出力電圧を制御する。また、このとき、発電電圧抑
制制御が行われないため、必要以上にエンジン負荷が軽
くなって空吹かし状態になることを防止することがで
き、エンジン振動等を抑制することによるドライバビリ
ティの向上を図ることができる。

【００４８】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の値に設定することによ
り、発電電力抑制機能を実施するか否かを選択すること
ができるため、必要に応じて発電電力を抑制することが
可能になる。これにより、エンジン始動時の良好な始動
性を確保することができるとともに、燃料消費の低減と
未燃焼燃料の排出を防止することができる。また、発電
電力の抑制機能の有無に応じて２種類の車両用発電制御
装置１を用意する必要がなくなるため、部品の共用化に
よるコストや管理の手間の低減が可能になる。特に、最
小となる基準電圧が設定されたときに発電電力抑制手段
の機能を有効にすることにより、エンジン始動時の良好
な始動性を確実に確保することができる。

【００４９】なお、本発明は上述の実施形態に限定され
るものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実
施が可能である。例えば、車両用発電機２の回転数検出
を行い、この検出結果を考慮した上で発電電力の抑制制
御を行うか否かを決定するようにしてもよい。

【００５０】図１３は、車両用発電機２の回転数検出機
能を追加した制御回路の変形例を示す回路図である。図
１３に示す制御回路５０Ａは、図３に示した制御回路５
０に対して、回転数検出回路６４、ＩＮＶ回路６５、Ｎ
ＡＮＤ回路６６を追加した点が異なっている。回転数検
出回路６４が回転数検出手段に対応する。

【００５１】回転数検出回路６４は、Ｐ端子に現れる相
電圧の周期を測定することにより車両用発電機２の回転
数検出を行う。回転数検出回路６４は、車両用発電機２
の回転数が所定値以下のときに出力がハイレベルにな
る。例えば、エンジンのアイドリング回転数よりも低い
回転数に相当する車両用発電機２の回転数が所定値とし
て設定されており、エンジン始動時のようにこれより車
両用発電機２の回転数が低いときに、回転数検出回路６
４の出力がハイレベルになる。この信号がＮＡＮＤ回路
６６の一方の入力端子に入力される。このとき、ＮＡＮ
Ｄ回路６６の他方の入力端子に入力される信号がハイレ
ベルの場合（デューティ判定回路５９の出力がローレベ
ルの場合）に、ＮＡＮＤ回路６６の出力がローレベルに
なって、発電電力抑制回路６３の動作が有効になる。

【００５２】このように、車両用発電機２の回転数が低
い場合に限って発電電力を抑制するようにしてもよい。
それ以外の回転域においては発電電力が抑制されないた
め、基準電圧の設定のために割り付けられるパルス信号
のデューティ比の範囲が広がり、基準電圧の調整量の分
解能を高めることができ、より詳細な発電状態の制御が
可能になる。例えば、車両の加速時において、基準電圧
Ｖref を１２Ｖに設定した際に発電電力の抑制制御を行
わないといった制御が容易に実現できるようになる。

【００５３】また、車両用発電機２の回転数が低い場合
であっても、デューティ比の範囲を発電電力の抑制対象
範囲から外すことにより、エンジン始動時の発電電力の
抑制制御を行わないことが可能になり、車両状態やエン
ジンの状態に応じて最適な発電状態の制御を行うことが
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】発電電力抑制回路の具体例を示す回路図であ
る。

【図９】発電電力抑制回路の他の具体例を示す回路図で
ある。

【図１０】図９に示した発電電力抑制回路の各部の出力
波形を示すタイミング図である。

【図１１】発電電力抑制回路の他の具体例を示す回路図
である。

【図１２】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１３】車両用発電機の回転数検出機能を追加した制
御回路の変形例を示す回路図である。

【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 ５３ Ｌｏ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 ５８ ＰＷＭ回路 ５９ デューティ判定回路 ６０ 負荷応答制御回路 ６３ 発電電力抑制回路 ８０ ＥＣＵ（エンジン制御装置） ８１ ＣＰＵ ８２ 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） Ｈ０２Ｊ 7/16 Ｈ０２Ｊ 7/16 Ｙ Ｈ０２Ｐ 9/08 Ｈ０２Ｐ 9/08 Ｂ 9/14 9/14 Ｈ 9/30 9/30 Ｄ Ｆターム(参考） 3G093 BA19 BA20 CA01 CA10 DA01 DA05 DA06 DB20 EB09 5G060 AA03 AA04 AA05 CA03 CA08 DA01 DB07 5H590 AA02 AA23 AA28 AB01 AB07 CA07 CA23 CC01 CC18 CC23 CC24 CC28 CD01 CE05 DD25 DD64 EA01 EB02 EB12 EB21 FA01 FA06 FB01 FB03 FC12 FC21 GA02 GB02 GB05 HA01 HA02 HA18 HA24 HA27 HB06 JA02 JA16 JB01 JB02 JB08 JB12

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【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発電電力を抑制する発電電力抑制手
   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、前記発電電
   力抑制手段の動作を有効にする有効制御手段と、 を備えることを特徴とする充電システム。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記有効制御手段によって前記発電電力抑制手段の動作
   が有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小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。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、 前記車両用発電制御装置は、前記車両用発電機の回転数
   を検出する回転数検出手段をさらに備えており、 前記有効制御手段は、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お
   り、かつ、前記回転数検出手段によって検出された前記
   車両用発電機の回転数が所定範囲に含まれているとき
   に、前記発電電力抑制手段の動作を有効にすることを特
   徴とする充電システム。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記発電電力抑制手段は、前記車両用発電機の界磁電流
   の値、あるいはこの界磁電流を制御するスイッチング手
   段の導通率を制限することにより、発電電力の抑制を行
   うことを特徴とする充電システム。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記車両用発電機は、複数の相巻線からなる多相巻線を
   有しており、 前記発電電力抑制手段は、いずれかの前記相巻線に現れ
   るピーク電圧が前記バッテリの開放電圧よりも低くなる
   ように制御することにより、発電電力の抑制を行うこと
   を特徴とする充電システム。
6. 【請求項６】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記車両用発電機は、複数の相巻線からなる多相巻線を
   有しており、 前記発電電力抑制手段は、いずれかの前記相巻線に現れ
   るピーク電圧がエンジン始動時の前記バッテリの端子電
   圧よりも低くなるように制御することにより、発電電力
   の抑制を行うことを特徴とする充電システム。
7. 【請求項７】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記発電電力抑制手段は、前記車両用発電機の界磁電流
   の通電を禁止することにより、前記車両用発電機の発電
   を停止させる制御を行うことを特徴とする充電システ
   ム。
8. 【請求項８】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 前記発電制御装置は、電気負荷接続時に前記車両用発電
   機の界磁電流の増加を抑制する負荷応答制御手段をさら
   に備えており、 前記発電電力抑制手段が動作状態から非動作状態に移行
   するときに、前記負荷応答制御手段を動作させることを
   特徴とする充電システム。
9. 【請求項９】 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、 車両用発電機の発電電力を抑制する発電電力抑制手段
   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、前記発電電
   力抑制手段の動作を有効にする有効制御手段と、 を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項９において、 前記車両用発電機の回転数を検出する回転数検出手段を
    さらに備えており、 前記有効制御手段は、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お
    り、かつ、前記回転数検出手段によって検出された前記
    車両用発電機の回転数が所定範囲に含まれているとき
    に、前記発電電力抑制手段の動作を有効にすることを特
    徴とする車両用発電制御装置。
11. 【請求項１１】 請求項９または１０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。