JP2002369596A - Controller of generator for vehicle - Google Patents

Controller of generator for vehicle

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JP2002369596A
JP2002369596A JP2001172559A JP2001172559A JP2002369596A JP 2002369596 A JP2002369596 A JP 2002369596A JP 2001172559 A JP2001172559 A JP 2001172559A JP 2001172559 A JP2001172559 A JP 2001172559A JP 2002369596 A JP2002369596 A JP 2002369596A
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JP
Japan
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voltage
vehicle generator
conversion circuit
generator
vehicle
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JP2001172559A
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Inventor
Katsuyuki Sumimoto
勝之 住本
Tatsuki Kouwa
達樹 鴻和
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a controller and a control method of a generator for vehicle, in which the generation voltage will not exceed the target level at light load, in high-speed rotational region. SOLUTION: The controller of a generator for vehicle comprises a switching element 14 for controlling the field current of a generator 1 for vehicle, a PWM conversion circuit 13 for providing the switching element 14 with a PWM signal generated, based on the comparison results of the generation voltage of the generator 1 for vehicle and a reference voltage, and a duty ratio correcting means 20 for controlling the lowest value of ON-duty of a PWM signal which is generated from the PWM conversion circuit 13 for the switching element 14, where the duty ratio correcting means 20 controls the PWM conversion circuit 13 to vary the lowest value of ON-duty depending on the rotational speed of generator 1 for vehicle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、車両用内燃機関
に駆動され、バッテリを充電すると共に各種の電気負荷
に電力を供給する車両用発電機の、高回転低負荷時にお
けるバッテリの過充電や、これに伴う過電圧トラブルを
回避することが可能な制御装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicular generator driven by an internal combustion engine for a vehicle for charging a battery and supplying electric power to various electric loads. The present invention relates to a control device capable of avoiding an overvoltage trouble associated therewith.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、一般的な車両用発電機と制御装
置の基本回路、図4はその発電電圧特性を示すものであ
る。図3において、車両用発電機1は三相の電機子コイ
ル2と界磁コイル3とから構成され、電機子コイル2の
出力はダイオードD1〜D6から構成される三相ブリッ
ジの全波整流回路を介してバッテリ4を充電する。界磁
コイル3はバッテリ4および電機子コイル2の出力から
電力供給を受け、車両用発電機1の界磁磁束を生成する
と共に、界磁コイル3に流れる界磁電流は後述する制御
装置5により制御され、車両用発電機1の発電電圧が所
定の目標電圧に制御される。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows a basic circuit of a general vehicle generator and a control device, and FIG. 4 shows a generated voltage characteristic thereof. 3, a vehicle generator 1 includes a three-phase armature coil 2 and a field coil 3, and the output of the armature coil 2 is a three-phase bridge full-wave rectifier circuit including diodes D1 to D6. The battery 4 is charged via the. The field coil 3 receives power supply from the output of the battery 4 and the armature coil 2 to generate a field magnetic flux of the vehicle generator 1, and a field current flowing through the field coil 3 is controlled by a control device 5 described later. The power generation voltage of the vehicle generator 1 is controlled to a predetermined target voltage.

【0003】制御装置5は、B端子に車両用発電機1の
発電電圧を受けてこれを分圧する分圧抵抗6および7
と、分圧された電圧から高周波分を除去するローパスフ
ィルタ8と、バッテリ4から電圧供給されて制御装置5
の電源電圧を生成する電源回路9と、この電源電圧を分
圧する分圧抵抗10および11と、分圧された電源電圧
とローパスフィルタ8からの発電電圧とを比較するコン
パレータ12と、コンパレータ12の出力によりPWM
信号を生成するPWM変換回路13と、PWM変換回路
13の出力によりON−OFFして界磁コイル3の界磁
電流を制御するスイッチング手段14と、界磁電流OF
F時の異常電圧を吸収するフライホイルダイオード15
と、電機子コイル2の出力周波数を電圧に変換するF−
V変換回路16と、F−V変換回路16の出力を受ける
発電開始回転数判定手段17および徐励制御解除回転数
判定手段18とから構成されている。
The control device 5 receives voltage generated by the vehicle generator 1 at a terminal B and divides the voltage generated by the voltage generator 6 and 7.
A low-pass filter 8 for removing high-frequency components from the divided voltage;
A power supply circuit 9 for generating the power supply voltage of the power supply circuit, voltage dividing resistors 10 and 11 for dividing the power supply voltage, a comparator 12 for comparing the divided power supply voltage with a voltage generated from the low-pass filter 8, and a comparator 12 PWM by output
A PWM conversion circuit 13 for generating a signal, switching means 14 for controlling the field current of the field coil 3 by turning on and off by the output of the PWM conversion circuit 13, and a field current OF
Flywheel diode 15 that absorbs abnormal voltage at F
And F- for converting the output frequency of the armature coil 2 into a voltage.
It comprises a V conversion circuit 16, a power generation start rotation speed determination means 17 receiving the output of the FV conversion circuit 16, and a gradual excitation control release rotation speed determination means 18.

【0004】このように構成された従来の車両用発電機
の制御装置において、電機子コイル2の発電電圧は制御
装置5のB端子に入力されて分圧抵抗6および7により
分圧され、ローパスフィルタ8により高周波分が除去さ
れてコンパレータ12に入力される。コンパレータ12
の(−)端子には電源回路9の電圧が分圧抵抗10およ
び11に分圧されて基準電圧として入力され、コンパレ
ータ12からは両電圧の比較結果が出力される。PWM
変換回路13は所定の周波数を有するPWM信号を生成
し、このPWM信号のデューティー比がコンパレータ1
2の出力により変調されてスイッチング手段14に加え
られ、スイッチング手段14をON−OFF制御して界
磁電流を制御し、電機子コイル2の発電電圧を基準電圧
に対応する目標電圧に制御する。
In the conventional control device for a vehicle generator configured as described above, the voltage generated by the armature coil 2 is input to the B terminal of the control device 5 and divided by the voltage dividing resistors 6 and 7 to provide a low-pass voltage. The high frequency component is removed by the filter 8 and input to the comparator 12. Comparator 12
The voltage of the power supply circuit 9 is divided by the voltage dividing resistors 10 and 11 and inputted as a reference voltage to the (−) terminal of FIG. PWM
The conversion circuit 13 generates a PWM signal having a predetermined frequency, and the duty ratio of the PWM signal is
2 is applied to the switching means 14 and is modulated by the output of the switching means 2 to control the switching means 14 ON-OFF to control the field current, and to control the generated voltage of the armature coil 2 to the target voltage corresponding to the reference voltage.

【0005】一方、電機子コイル2の交流電圧がF−V
変換回路16に与えられ、F−V変換回路16は電機子
コイル2の周波数、つまり、車両用発電機1の回転速度
に比例した電圧を出力して発電開始回転数判定手段17
と徐励制御解除回転数判定手段18とに与える。発電開
始回転数判定手段17は車両用発電機1の発電電圧がバ
ッテリ4を充電するに足りる回転速度になったことを検
知し、励磁電流を操作して徐々に出力を上げることによ
り車両用発電機1を駆動するためのトルクの急変を回避
する。車両用発電機1は車両に搭載された内燃機関に駆
動されるが、内燃機関が始動されてアイドリング回転に
なればバッテリ4を充分に充電する。発電開始回転数判
定手段17は始動時における車両用発電機1の負荷の急
変による燃費の悪化などトラブルを避けるためのもので
ある。従って、F−V変換回路16は極めて低回転域か
ら動作することが必要になる。
On the other hand, when the AC voltage of the armature coil 2 is FV
The FV conversion circuit 16 outputs a voltage proportional to the frequency of the armature coil 2, that is, the rotation speed of the vehicular generator 1, and outputs the voltage to the power generation start rotation number determination unit 17.
And the gradual excitation control release rotation speed determination means 18. The power generation start rotation speed determining means 17 detects that the generated voltage of the vehicle generator 1 has reached a rotation speed sufficient to charge the battery 4, and operates the excitation current to gradually increase the output to thereby generate the vehicle power. A sudden change in torque for driving the machine 1 is avoided. The vehicular generator 1 is driven by an internal combustion engine mounted on the vehicle. When the internal combustion engine is started and idling, the battery 4 is sufficiently charged. The power generation start rotation speed determination means 17 is for avoiding troubles such as deterioration of fuel efficiency due to a sudden change in the load of the vehicle generator 1 at the time of starting. Therefore, it is necessary for the FV conversion circuit 16 to operate from an extremely low rotation range.

【0006】また、低速回転域において、消費電流の大
きい大容量負荷がバッテリ4に接続されたとき、バッテ
リ4の電圧が低下して車両用発電機1の出力が急増し、
車両用発電機1の駆動トルクが急増して内燃機関の回転
を不安定にする。内燃機関の制御装置では、内燃機関の
回転を安定にするために燃料供給量を制御するが、この
急激な燃料制御量の変化が燃料消費量を悪化させる。こ
の燃料消費量の悪化を避けるために、制御装置5は励磁
電流を操作して徐々に出力を上げるように制御するが、
この制御は内燃機関の回転速度が所定値以上になれば不
要になるものであり、所定の回転速度以上では解除され
る。この解除を司るのが徐励制御解除回転数判定手段1
8である。
Further, when a large-capacity load having a large current consumption is connected to the battery 4 in a low-speed rotation range, the voltage of the battery 4 decreases and the output of the vehicle generator 1 increases rapidly.
The driving torque of the vehicle generator 1 rapidly increases and makes the rotation of the internal combustion engine unstable. In the control device for the internal combustion engine, the fuel supply amount is controlled in order to stabilize the rotation of the internal combustion engine. This rapid change in the fuel control amount deteriorates the fuel consumption. In order to avoid the deterioration of the fuel consumption, the control device 5 controls the excitation current to increase the output gradually by operating the excitation current.
This control becomes unnecessary when the rotation speed of the internal combustion engine exceeds a predetermined value, and is released when the rotation speed is higher than the predetermined rotation speed. This release is controlled by the gradual excitation control release rotation speed determination means 1.
8

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来の車両用発電機の
制御装置は以上のような機能を持つが、制御装置5は一
般にバッテリ4に対する最適充電を行うのが目的であ
り、そのために車両用発電機1の発電電圧を所定の目標
電圧に制御するように構成される。車両の電気負荷が極
めて低負荷の状態では、車両用発電機の出力を極めて低
出力に抑えることにより目標電圧に制御できるが、上記
のように制御装置5が車両用発電機1の低速回転域にお
いて回転速度の検出を行う必要があることから最低限の
発電が必要であり、PWM信号のデューティー比は内燃
機関がクランキング状態においても最低限の電圧が得ら
れるようにONデューティーの最低値が決定される。
The control device of the conventional vehicle generator has the functions described above, but the control device 5 generally aims at optimal charging of the battery 4, and therefore the control device 5 has a function of It is configured to control the generated voltage of the generator 1 to a predetermined target voltage. In a state where the electric load of the vehicle is extremely low, the output can be controlled to the target voltage by suppressing the output of the generator for the vehicle to an extremely low output. Since the rotation speed needs to be detected in the above, the minimum power generation is necessary, and the duty ratio of the PWM signal is set to the minimum value of the ON duty so that the minimum voltage can be obtained even when the internal combustion engine is in the cranking state. It is determined.

【0008】図4の特性図において、最低DUTYで示
した線図は、低速回転域において回転速度を検出するの
に必要な最低の電圧を得るためのONデューティーを示
すものであり、ONデューティーの最低値をこのように
設定するとこの値は高速回転域まで維持され、同じ値の
ONデューティーであっても図に示すように回転速度の
上昇と共に車両用発電機1の無負荷発電電圧は増大する
こととなり、所定の回転速度を超えると最低のONデュ
ーティーであっても発電電圧が点線にて示した目標電圧
を上回ることになる。この状態が継続するとバッテリ4
は過充電となって電圧が異常上昇し、車両の電気負荷に
は異常電圧が印可されると共に、バッテリ4からガスが
発生したり、バッテリ寿命を大幅に短縮することにな
る。特に、車両に搭載された電子機器に異常電圧、すな
わち、過電圧が印可された場合には復帰不能な事故に至
り、車両が走行不能になる場合もある。
In the characteristic diagram of FIG. 4, a diagram indicated by a minimum DUTY shows an ON duty for obtaining a minimum voltage necessary for detecting a rotation speed in a low speed rotation range. When the minimum value is set in this manner, this value is maintained up to the high-speed rotation range, and even when the ON duty has the same value, the no-load power generation voltage of the vehicle generator 1 increases as the rotation speed increases as shown in the figure. That is, when the rotation speed exceeds the predetermined rotation speed, the generated voltage exceeds the target voltage indicated by the dotted line even at the lowest ON duty. If this state continues, battery 4
Is overcharged, the voltage rises abnormally, an abnormal voltage is applied to the electric load of the vehicle, gas is generated from the battery 4, and the battery life is greatly shortened. In particular, when an abnormal voltage, that is, an overvoltage is applied to an electronic device mounted on a vehicle, an accident that cannot be recovered may occur, and the vehicle may not be able to travel.

【0009】また、高速回転域において大容量の電気負
荷が遮断され、バッテリ4が軽負荷に移行した場合にも
異常電圧が顕著に現れる。大容量の電気負荷が使用され
ている状態ではデューティー比が高く、場合によっては
100%の場合もあり得る。このような状態で大容量の
電気負荷が遮断され、スイッチング手段14が遮断され
てもフライホイルダイオード15と界磁コイル3とで形
成される回路の時定数により界磁電流の減衰には時間が
かかり、一時的に発電電圧が上昇して異常電圧となる。
続いて異常電圧の継続中においても車両用発電機1は最
低のONデューティーで運転されるので、発電電圧の上
昇が界磁電流値の上昇につながり、一時的な異常電圧の
継続時間を延長させることになり、この過電圧時間の延
長が過電圧事故につながる。
In addition, when a large-capacity electric load is interrupted in a high-speed rotation range and the battery 4 shifts to a light load, an abnormal voltage appears remarkably. The duty ratio is high when a large electric load is used, and may be 100% in some cases. In such a state, even when the large-capacity electric load is cut off and the switching means 14 is cut off, it takes time for the field current to attenuate due to the time constant of the circuit formed by the flywheel diode 15 and the field coil 3. As a result, the generated voltage temporarily rises to an abnormal voltage.
Subsequently, even during the continuation of the abnormal voltage, the vehicular generator 1 is operated with the lowest ON duty, so that an increase in the generated voltage leads to an increase in the field current value, thereby extending the duration of the temporary abnormal voltage. In other words, the extension of the overvoltage time leads to an overvoltage accident.

【0010】この発明はこのような課題に対処するため
になされたもので、低速回転域では回転速度や発電状態
の検知のための充分な電圧を得ると共に、高速回転域に
おける軽負荷時に発電電圧が目標電圧を上回ることのな
い車両用発電機の制御装置と制御法とを得ることを目的
とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to address such a problem. In the low-speed rotation range, a sufficient voltage for detecting the rotation speed and the power generation state is obtained. It is an object of the present invention to obtain a control device and a control method for a vehicle generator which does not exceed a target voltage.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】この発明に係わる車両用
発電機の制御装置は、車両用発電機の界磁電流をON−
OFF制御するスイッチング素子と、車両用発電機の発
電電圧と基準電圧との比較結果をPWM信号に変換し、
スイッチング素子を駆動するPWM変換回路と、車両用
発電機の発電状態に対応してPWM信号のONデューテ
ィーの最低値を変化させるデューティー比補正手段とを
備えるようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A control device for a vehicle generator according to the present invention turns on a field current of the vehicle generator.
A switching element for OFF control, and a comparison result between a generated voltage of the vehicle generator and a reference voltage are converted into a PWM signal,
A PWM conversion circuit for driving a switching element and a duty ratio correction means for changing a minimum value of an ON duty of a PWM signal in accordance with a power generation state of a vehicle generator are provided.

【0012】また、デューティー比補正手段は、車両用
発電機の回転速度の上昇と共にONデューティの最低値
を減少させるようにしたものである。さらに、デューテ
ィー比補正手段は、車両用発電機の出力周波数を電圧に
変換するF−V変換回路の出力により制御されるように
したものである。さらにまた、車両用発電機の発電電圧
が、基準電圧より高い第二の基準電圧と比較され、発電
電圧が第二の基準電圧より高いとき、PWM変換回路の
出力を無効にするようにしたものである。
Further, the duty ratio correction means reduces the minimum value of the ON duty as the rotational speed of the vehicle generator increases. Further, the duty ratio correction means is controlled by the output of an FV conversion circuit that converts the output frequency of the vehicle generator into a voltage. Furthermore, the generated voltage of the vehicle generator is compared with a second reference voltage higher than the reference voltage, and when the generated voltage is higher than the second reference voltage, the output of the PWM conversion circuit is invalidated. It is.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
の実施の形態1による車両用発電機の制御装置を示す回
路構成図、図2は、その発電電圧特性を説明する特性図
であり、上記の従来例と同一機能部分には同一符号が付
与されている。図1において、車両に搭載された図示し
ない内燃機関により駆動される車両用発電機1は、例え
ば、回転比が1:2に増速されて駆動される。車両用発
電機1は三相の電機子コイル2と界磁コイル3とから構
成されており、電機子コイル2の出力はダイオードD1
〜D6から構成される三相ブリッジの全波整流回路を介
してバッテリ4を充電し、界磁コイル3はバッテリ4お
よび電機子コイル2から電力供給を受け、車両用発電機
1の界磁磁束を生成すると共に、界磁コイル3に流れる
界磁電流は後述する制御装置5により制御される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a circuit diagram showing a control device for a vehicle generator according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a characteristic diagram for explaining the generated voltage characteristics. Are given the same reference numerals. In FIG. 1, a vehicular generator 1 driven by an internal combustion engine (not shown) mounted on a vehicle is driven at an increased rotational speed of 1: 2, for example. The vehicle generator 1 includes a three-phase armature coil 2 and a field coil 3, and the output of the armature coil 2 is a diode D1.
, The battery 4 is charged via a full-wave rectifier circuit of a three-phase bridge composed of a power supply from the battery 4 and the armature coil 2, and the field magnetic flux of the vehicle generator 1 And the field current flowing through the field coil 3 is controlled by a control device 5 described later.

【0014】制御装置5は次のような構成を持つ。車両
用発電機1の出力電圧はB端子から分圧抵抗6および7
に加えられて分圧され、さらに、高周波分を除去するロ
ーパスフィルタ8を経由してコンパレータ12の(+)
端子に加えられる。バッテリ4から電圧供給されて制御
装置5の電源電圧を生成する電源回路9の電圧は分圧抵
抗10と11と19との直列回路に加えられ、第一の基
準電圧v1と、第一の基準電圧v1より高い値の第二の
基準電圧v2とを生成し、第一の基準電圧v1はコンパ
レータ12の(−)端子に加えられる。コンパレータ1
2はローパスフィルタ8を経由した発電電圧と第一の基
準電圧v1とを比較して比較結果に基づく出力電圧をP
WM変換回路13に出力する。PWM変換回路13はコ
ンパレータ12の出力に対応したデューティー比を持つ
PWM信号を生成してスイッチング手段14に与え、ス
イッチング手段14はこのデューティー比により界磁電
流をON−OFF制御する。
The control device 5 has the following configuration. The output voltage of the vehicle generator 1 is supplied from the terminal B to the voltage dividing resistors 6 and 7.
, And is divided, and further passes through a low-pass filter 8 that removes high-frequency components.
Added to terminal. The voltage of the power supply circuit 9 which is supplied with the voltage from the battery 4 and generates the power supply voltage of the control device 5 is applied to a series circuit of the voltage dividing resistors 10, 11 and 19, and the first reference voltage v 1 and the first A second reference voltage v2 having a higher value than the voltage v1 is generated, and the first reference voltage v1 is applied to the (-) terminal of the comparator 12. Comparator 1
2 compares the generated voltage passed through the low-pass filter 8 with the first reference voltage v1 and outputs an output voltage based on the comparison result as P
Output to the WM conversion circuit 13. The PWM conversion circuit 13 generates a PWM signal having a duty ratio corresponding to the output of the comparator 12 and supplies the PWM signal to the switching means 14, and the switching means 14 performs ON-OFF control of the field current based on the duty ratio.

【0015】電機子コイル2の出力電圧は周波数−電圧
変換するF−V変換回路16にも与えられ、F−V変換
回路16は車両用発電機1の回転速度に比例した電圧を
出力して発電開始回転数判定手段17と、徐励制御解除
回転数判定手段18と、PWM変換回路13の最低デュ
ーティー比を車両用発電機1の発電状態に対応して補正
するデューティー比補正手段20とに出力する。また、
第二の基準電圧v2はコンパレータ21の(−)端子に
加えられ、コンパレータ21の(+)端子にはローパス
フィルタ8を経由した発電電圧が加えられて両者が比較
され、比較結果の出力電圧はPWM変換回路13の出力
を無効にするように接続されたトランジスタ22のベー
スに供給される。なお、界磁コイル3の回路には界磁電
流OFF時の異常電圧を吸収するフライホイルダイオー
ド15が接続されている。
The output voltage of the armature coil 2 is also supplied to an FV conversion circuit 16 for frequency-voltage conversion, and the FV conversion circuit 16 outputs a voltage proportional to the rotation speed of the vehicle generator 1. The power generation start rotation speed determination means 17, the gradual excitation control release rotation speed determination means 18, and the duty ratio correction means 20 for correcting the lowest duty ratio of the PWM conversion circuit 13 according to the power generation state of the vehicle generator 1. Output. Also,
The second reference voltage v2 is applied to the (-) terminal of the comparator 21, the generated voltage via the low-pass filter 8 is applied to the (+) terminal of the comparator 21, and the two are compared. The output voltage of the comparison result is The output of the PWM conversion circuit 13 is supplied to the base of the transistor 22 connected to invalidate the output. A flywheel diode 15 for absorbing an abnormal voltage when the field current is OFF is connected to the circuit of the field coil 3.

【0016】このように構成されたこの発明の実施の形
態1による車両用発電機の制御装置において、コンパレ
ータ12の出力波形は、発電電圧と第一の基準電圧v1
との比較結果に基づく矩形波になるが、PWM変換回路
13はこの矩形波を積分し、積分値に応じたデューティ
ー比を持つPWM信号を生成してスイッチング手段14
をON−OFFする。従って、車両用発電機1の発電電
圧は第一の基準電圧v1に対応した目標電圧に制御され
る。PWM変換回路13から出力されるPWM信号は所
定の周波数を持ち、ON波形とOFF波形とのデューテ
ィー比が上記のようにコンパレータ12の出力の積分値
により決められるが、デューティー比のONデューティ
ーには最低値が設定され、この最低値は次の動作が可能
なように決定される。
In the control device for a vehicle generator according to Embodiment 1 of the present invention, the output waveform of the comparator 12 includes the generated voltage and the first reference voltage v1.
The PWM conversion circuit 13 integrates the rectangular wave, generates a PWM signal having a duty ratio according to the integrated value, and generates a PWM signal having a duty ratio corresponding to the integrated value.
Is turned ON-OFF. Therefore, the generated voltage of the vehicle generator 1 is controlled to the target voltage corresponding to the first reference voltage v1. The PWM signal output from the PWM conversion circuit 13 has a predetermined frequency, and the duty ratio between the ON waveform and the OFF waveform is determined by the integrated value of the output of the comparator 12 as described above. A minimum value is set, and the minimum value is determined so that the next operation can be performed.

【0017】制御装置5は、少なくとも内燃機関のクラ
ンキング回転速度において回転速度など発電状態を検出
するために、クランキング回転速度にて発電電圧がF−
V変換回路16に加えられるようにONデューティーの
最低値が決定される。これにより低速回転域からF−V
変換回路16は車両用発電機1の回転速度に比例した電
圧を出力することが可能になり、この電圧が発電開始回
転数判定手段17と、徐励制御解除回転数判定手段18
と、デューティー比補正手段20とに与えられる。な
お、発電開始回転数判定手段17は上記の従来例にて説
明したように、内燃機関が始動されるとアイドリング回
転速度に達する前に、車両用発電機1の出力が可能にな
るため、出力急増防止の動作を行うものである。
The control device 5 detects the power generation state such as the rotation speed at least at the cranking rotation speed of the internal combustion engine.
The minimum value of the ON duty is determined so as to be applied to the V conversion circuit 16. As a result, the FV
The conversion circuit 16 can output a voltage proportional to the rotational speed of the vehicular generator 1, and this voltage is used as the power generation start rotational speed determining means 17 and the gradual excitation control release rotational speed determining means 18.
And duty ratio correction means 20. As described in the above-described conventional example, the power generation start rotational speed determination unit 17 enables the output of the vehicle generator 1 before the internal combustion engine is started and before the idling rotational speed is reached. An operation for preventing a sudden increase is performed.

【0018】デューティー比補正手段20は車両用発電
機1の発電状態に対応してPWM変換回路13のONデ
ューティーの最低値を補正するものであるが、車両用発
電機1の発電状態としては回転速度や発電電圧などが含
まれるものであり、以下の説明では補正制御が容易な回
転速度を用いた制御について説明する。デューティー比
補正手段20はF−V変換回路16から回転速度に対応
した電圧を受け、PWM変換回路13のONデューティ
ーの最低値を補正制御するものである。
The duty ratio correction means 20 corrects the minimum value of the ON duty of the PWM conversion circuit 13 in accordance with the power generation state of the vehicle generator 1. The control includes a speed, a generated voltage, and the like. In the following description, control using a rotation speed at which correction control is easy is described. The duty ratio correction means 20 receives the voltage corresponding to the rotation speed from the FV conversion circuit 16 and corrects and controls the minimum value of the ON duty of the PWM conversion circuit 13.

【0019】内燃機関のクランキング回転速度において
は発電電圧が目標電圧に達していないため、PWM変換
回路13が出力するデューティ比はONデューティーの
最低値である。この状態においてはONデューティーの
最低値は回転速度の検出には充分な大きさのONデュー
ティーがPWM変換回路13から出力するように設定さ
れる。回転速度が検出されればデューティー比補正手段
20が動作を開始し、回転速度の増大と共にONデュー
ティーの最低値を減少させるように制御する。この制御
は、例えば、図2の最低DUTY特性の線図に示すよう
にONデューティーの最低値を回転速度の上昇に伴い線
形に減少させるものである。
At the cranking rotation speed of the internal combustion engine, since the generated voltage has not reached the target voltage, the duty ratio output from the PWM conversion circuit 13 is the minimum value of the ON duty. In this state, the minimum value of the ON duty is set so that an ON duty large enough to detect the rotation speed is output from the PWM conversion circuit 13. When the rotation speed is detected, the duty ratio correction means 20 starts operation, and controls so that the minimum value of the ON duty is decreased as the rotation speed increases. This control linearly decreases the minimum value of the ON duty as the rotational speed increases, as shown in the minimum duty characteristic diagram in FIG. 2, for example.

【0020】このように、クランキング回転域において
は上記の従来例のONデューティーの最低値より大きな
値のONデューティーに設定し、高速回転域においては
通常の最大回転速度において発電電圧が目標電圧に達し
ないONデューティーの値に設定するものであり、低速
回転域においては確実に回転速度などの発電状態を検出
すると共に、高速回転域においては過電圧事故を確実に
防止することができるものである。なお、高速回転域に
おける発電電圧を目標電圧以下にするための車両用発電
機1の負荷条件としては、図2の無負荷電圧特性に示す
ように、車両用発電機1の負荷を無負荷の場合としても
良いし、内燃機関を回転させるために最低必要な負荷、
例えば、点火装置や燃料制御装置などを負荷としても良
い。
As described above, in the cranking rotation range, the ON duty is set to a value larger than the minimum value of the ON duty of the above-described conventional example, and in the high speed rotation range, the generated voltage becomes the target voltage at the normal maximum rotation speed. The ON duty value is set so as not to be reached. In the low-speed rotation range, the power generation state such as the rotation speed can be reliably detected, and in the high-speed rotation range, an overvoltage accident can be reliably prevented. In addition, as a load condition of the vehicle generator 1 in order to make the generated voltage in the high-speed rotation region equal to or lower than the target voltage, as shown in the no-load voltage characteristic of FIG. May be the case, the minimum load required to rotate the internal combustion engine,
For example, an ignition device or a fuel control device may be used as the load.

【0021】このように設定することにより、始動時か
ら通常の最大回転速度までの間は必要な制御動作をさせ
ながらバッテリ4を過充電にすることはないが、上記の
従来例にて説明したように、高速回転域においてバッテ
リ4の大容量負荷が遮断された場合には発電電圧が目標
電圧を上回ることがあり得る。この発明においてはこの
ために、第二の基準電圧v2と、車両用発電機1の発電
電圧とを比較するコンパレータ21を設けており、発電
電圧が第二の基準電圧v2以上になればコンパレータ2
1の出力がハイレベルとなってトランジスタ22が動作
し、PWM信号を無効にしてスイッチング手段14が完
全にOFF状態となるようにした。
With this setting, the battery 4 is not overcharged while performing necessary control operations from the start to the normal maximum rotation speed. As described above, when the large-capacity load of the battery 4 is cut off in the high-speed rotation range, the generated voltage may exceed the target voltage. In the present invention, for this purpose, a comparator 21 for comparing the second reference voltage v2 with the generated voltage of the vehicle generator 1 is provided. If the generated voltage becomes equal to or higher than the second reference voltage v2, the comparator 2
The output of 1 becomes high level, the transistor 22 operates, the PWM signal is invalidated, and the switching means 14 is completely turned off.

【0022】この構成により、大容量負荷の遮断時にお
いてはフライホイルダイオード15と界磁コイル3とで
形成される回路の時定数による一時的な異常電圧が発生
するが、PWM信号を無効にしているためにスイッチン
グ手段14はOFF状態を継続し、最低値のONデュー
ティーによる動作もないので、異常電圧は上記の時定数
以上には継続せず、従って、電子機器などの過電圧事故
を回避することができるものである。
With this configuration, when a large-capacity load is cut off, a temporary abnormal voltage is generated due to the time constant of the circuit formed by the flywheel diode 15 and the field coil 3, but the PWM signal is invalidated. Since the switching means 14 keeps the OFF state and there is no operation with the ON duty of the minimum value, the abnormal voltage does not continue more than the above time constant. Can be done.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上に説明したようにこの発明の車両用
発電機の制御装置において、請求項1に記載の発明によ
れば、車両用発電機の界磁電流をON−OFF制御する
スイッチング素子と、車両用発電機の発電電圧と基準電
圧との比較結果をPWM信号に変換し、スイッチング素
子を駆動するPWM変換回路と、車両用発電機の発電状
態に対応してPWM信号のONデューティーの最低値を
変化させるデューティー比補正手段とを備えるようにし
たので、低速回転域でのONデューティーを大きく設定
して発電状態の検出を確実なものとしながら、発電電圧
が大きくなる領域においてはONデューティーを小さく
制御でき、バッテリの過充電による過電圧事故を回避す
ることが可能になるものである。
As described above, in the control device for a vehicle generator according to the present invention, according to the first aspect of the present invention, the switching element for ON-OFF controlling the field current of the vehicle generator. And a PWM conversion circuit that converts a comparison result between the generated voltage of the vehicle generator and the reference voltage into a PWM signal and drives a switching element, and an ON duty of the PWM signal corresponding to the power generation state of the vehicle generator. The duty ratio correction means for changing the minimum value is provided, so that the ON duty in the low-speed rotation range is set large to ensure the detection of the power generation state, and the ON duty is set in the region where the generation voltage is large. Can be controlled to be small, and an overvoltage accident due to overcharging of the battery can be avoided.

【0024】また、請求項2に記載の発明によれば、デ
ューティー比補正手段が、車両用発電機の回転速度の上
昇と共にONデューティの最低値を減少させるようにし
たので、内燃機関の使用最高回転速度まで発電電圧が目
標電圧を上回ることがなくなり、バッテリの過充電によ
る過電圧事故を確実に防止することができるものであ
る。さらに、請求項3に記載の発明によれば、デューテ
ィー比補正手段が、車両用発電機の出力周波数を電圧に
変換するF−V変換回路の出力により制御されるように
したので、発電開始回転数判定手段など、発電負荷制御
に従来から使用されていた回転速度検出手段がそのまま
使用できるものである。
According to the second aspect of the present invention, the duty ratio correcting means decreases the minimum value of the ON duty as the rotational speed of the generator for the vehicle increases, so that the maximum use of the internal combustion engine can be achieved. The generated voltage does not exceed the target voltage up to the rotation speed, and an overvoltage accident due to overcharging of the battery can be reliably prevented. Furthermore, according to the third aspect of the invention, the duty ratio correction means is controlled by the output of the FV conversion circuit that converts the output frequency of the vehicle generator into a voltage, so that the power generation start rotation is controlled. The rotational speed detecting means conventionally used for power generation load control, such as the number determining means, can be used as it is.

【0025】さらにまた、請求項4に記載の発明によれ
ば、車両用発電機の発電電圧が、基準電圧より高い第二
の基準電圧と比較され、発電電圧が第二の基準電圧より
高いとき、PWM変換回路の出力を無効にするようにし
たので、高速回転域においてバッテリから大容量負荷が
切り離された場合においても、発生する過電圧が継続す
ることがなくなり、電子機器などの過電圧事故を防止す
ることができるものである。
Further, according to the present invention, the generated voltage of the vehicle generator is compared with the second reference voltage higher than the reference voltage, and when the generated voltage is higher than the second reference voltage. , The output of the PWM conversion circuit is invalidated, so that even when a large-capacity load is disconnected from the battery in the high-speed rotation range, the overvoltage generated does not continue, preventing overvoltage accidents in electronic devices and the like. Is what you can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の形態1による車両用発電機
の制御装置の回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a control device for a vehicle generator according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1による車両用発電機
の制御装置の発電特性を説明する説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating power generation characteristics of a control device for a vehicle generator according to Embodiment 1 of the present invention.

【図3】 従来の車両用発電機の制御装置の回路構成図
である。
FIG. 3 is a circuit configuration diagram of a conventional control device for a vehicle generator.

【図4】 従来の車両用発電機の制御装置の発電特性の
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a power generation characteristic of a conventional control device for a vehicle generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両用発電機、2 電機子コイル、3 界磁コイ
ル、4 バッテリ、5 制御装置、6、7、10、1
1、19 分圧抵抗、8 ローパスフィルタ、9 電源
回路、12、21 コンパレータ、13 PWM変換回
路、14 スイッチング素子、15 フライホイルダイ
オード、16 F−V変換回路、17 発電開始回転数
判定手段、18 徐励制御解除回転数判定手段、20
デューティー比補正手段、22 トランジスタ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle generator, 2 armature coil, 3 field coil, 4 battery, 5 control device, 6, 7, 10, 1
1, 19 voltage dividing resistor, 8 low-pass filter, 9 power supply circuit, 12, 21 comparator, 13 PWM conversion circuit, 14 switching element, 15 flywheel diode, 16 FV conversion circuit, 17 power generation start rotation number determination means, 18 Gradual excitation control release rotation speed determination means, 20
Duty ratio correction means, 22 transistors.

フロントページの続き Fターム(参考) 5G060 AA04 CA03 DA01 5H590 AA01 AB01 AB04 CA07 CA23 CC01 CC18 CC24 CC28 CD01 CE05 DD25 DD64 EA07 EB02 EB21 FA06 FB01 FB03 FC12 FC17 FC21 GA02 HA02 HB06 JA08 JA13 JA19 JB05 JB06 JB09 JB15 Continued on front page F term (reference) 5G060 AA04 CA03 DA01 5H590 AA01 AB01 AB04 CA07 CA23 CC01 CC18 CC24 CC28 CD01 CE05 DD25 DD64 EA07 EB02 EB21 FA06 FB01 FB03 FC12 FC17 FC21 GA02 HA02 HB06 JA08 JA13 JA19 JB05 JB06 JB09

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 車両用発電機の界磁電流をON−OFF
制御するスイッチング素子、前記車両用発電機の発電電
圧と基準電圧との比較結果をPWM信号に変換し、前記
スイッチング素子を駆動するPWM変換回路、前記車両
用発電機の発電状態に対応して前記PWM信号のONデ
ューティーの最低値を変化させるデューティー比補正手
段を備えたことを特徴とする車両用発電機の制御装置。
1. A field current of a vehicle generator is turned on and off.
A switching element to be controlled, a comparison result between the generated voltage of the vehicle generator and a reference voltage converted into a PWM signal, a PWM conversion circuit for driving the switching element, and a PWM conversion circuit corresponding to the power generation state of the vehicle generator. A control device for a vehicle generator, comprising: a duty ratio correction unit for changing a minimum value of an ON duty of a PWM signal.
【請求項2】 前記デューティー比補正手段は、前記車
両用発電機の回転速度の上昇と共に前記ONデューティ
の最低値を減少させることを特徴とする請求項1に記載
の車両用発電機の制御装置。
2. The control device according to claim 1, wherein the duty ratio correction unit decreases the minimum value of the ON duty as the rotational speed of the vehicle generator increases. .
【請求項3】 前記デューティー比補正手段は、前記車
両用発電機の出力周波数を電圧に変換するF−V変換回
路の出力により制御されるようにしたことを特徴とする
請求項2に記載の車両用発電機の制御装置。
3. The apparatus according to claim 2, wherein the duty ratio correction unit is controlled by an output of an FV conversion circuit that converts an output frequency of the vehicle generator into a voltage. Control device for vehicle generator.
【請求項4】 前記車両用発電機の発電電圧が、前記基
準電圧より高い第二の基準電圧と比較され、前記発電電
圧が前記第二の基準電圧より高いとき、前記PWM変換
回路の出力を無効にすることを特徴とする請求項1〜請
求項3のいずれか一項に記載の車両用発電機の制御装
置。
4. A power generation voltage of the vehicle generator is compared with a second reference voltage higher than the reference voltage, and when the power generation voltage is higher than the second reference voltage, an output of the PWM conversion circuit is output. The control device for a vehicle generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device is invalidated.
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