JP2005192308A - 発電制御システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
エンジンECU6は、電気負荷13が投入されると、その電気負荷13に流れる負荷電流を検出し、その負荷電流が増加した時に、その後、発電機2の駆動トルクが増加する予測量を発電機トルクの予測増加量として算出する。具体的には、発電機回転数と励磁電流から現状の発電機出力電流を求め、更に、現状の発電機出力電流とバッテリ放電電流の増加量とから将来増加が予想される発電機出力電流を求める。その後、現在の発電機出力電流に相当する発電機トルクと、将来増加が予想される発電機出力電流に相当する発電機トルクとの差分として、発電機トルクの予測増加量を算出する。
【選択図】図1
Description
これに対し、特許文献1では、電気負荷が投入された後、発電機の励磁巻線に通電する励磁電流を徐々に増加させる(励磁電流の増加率を抑制する)、いわゆる徐励制御を行うことにより、発電機トルクの急増を抑制してエンスト防止を行っている。
本発明は、負荷電流の増加量に伴い、交流発電機の駆動トルクが増加する予測量を発電機トルクの予測増加量として算出する発電機トルク増加量算出手段を備える発電制御システムであって、発電機トルク増加量算出手段は、発電機回転数と励磁電流とに基づき、交流発電機の出力電流を第1の出力電流として算出する第1の出力電流算出手段と、第1の出力電流と負荷電流の増加量とを基に、増加が予測される交流発電機の出力電流を第2の出力電流として算出する第2の出力電流算出手段とを備え、第1の出力電流に相当する発電機トルクと第2の出力電流に相当する発電機トルクとの差分を、発電機トルクの予測増加量として算出することを特徴とする。
請求項1に記載した発電制御システムにおいて、負荷電流検出手段は、電気負荷が接続されるバッテリの放電電流を、負荷電流として検出することを特徴とする。
これは、電気負荷が投入された時に、バッテリから持ち出される放電電流を検出することにより、電気負荷に流れる負荷電流を正確に検出できる。
請求項1または2に記載した発電制御システムにおいて、発電機トルク増加量算出手段は、励磁電流に対応する交流発電機の出力電流と発電機回転数との相関データをマップ化した出力電流マップを備え、この出力電流マップより、励磁電流とデューティ制御信号とを基に、最大励磁電流を演算し、更に、その最大励磁電流に対応する出力電流を交流発電機の最大出力電流として算出し、第2の出力電流が最大出力電流より大きい場合は、第1の出力電流に相当する発電機トルクと、最大出力電流に相当する発電機トルクとの差分を発電機トルクの予測増加量として算出することを特徴とする。
請求項1〜3に記載した何れかの発電制御システムにおいて、励磁電流制御手段は、算出された発電機トルクの予測増加量に応じて、励磁電流の増加率を制御できることを特徴とする。
これにより、発電機トルクの予測増加量に応じて、交流発電機の出力電圧を適切に制御できる。
請求項4に記載した発電制御システムにおいて、励磁電流制御手段は、算出された発電機トルクの予測増加量が、予め決められた規定値より大きい時は、励磁電流の増加率を所定値以下に抑制する徐励制御を実施することを特徴とする。
これにより、バッテリ電圧の不必要な落ち込みを抑制できるので、例えば、照明類のちらつき等を防止でき、電気負荷に対する安定した電圧供給が可能である。
請求項5に記載した発電制御システムにおいて、発電機トルクの予測増加量に応じて、エンジン出力を補正するエンジン出力補正手段を備え、励磁電流制御手段は、エンジン出力が補正された後、少なくとも、エンジン回転数が設定回転数以上になるまでは、徐励制御を継続することを特徴とする。
これにより、エンジン回転数が設定回転数未満の間は、励磁電流の増加率を所定値以下(例えばゼロ)に抑制することで、不必要なバッテリ電圧の落ち込みを回避できる。
請求項5に記載した発電制御システムにおいて、発電機トルクの予測増加量に応じて、エンジン出力を補正するエンジン出力補正手段を備え、励磁電流制御手段は、エンジン出力が補正された後、少なくとも、設定時間が経過するまでは、徐励制御を継続することを特徴とする。
これにより、エンジン出力が補正された後、少なくとも、設定時間が経過するまでは、励磁電流の増加率を所定値以下(例えばゼロ)に抑制することで、不必要なバッテリ電圧の落ち込みを回避できる。
請求項6または7に記載した発電制御システムにおいて、励磁電流制御手段は、エンジン回転数が設定回転数に達した後、または設定時間が経過した後、励磁電流の増加率を所定値より大きい第2の所定値に切り換えて抑制する第2の徐励制御を実施することを特徴とする。
請求項6〜8に記載した何れかの発電制御システムにおいて、エンジン出力補正手段は、エンジンのアイドリング回転速度を目標回転速度に維持するためのアイドル回転速度制御機能であることを特徴とする。
電気負荷の投入により、予測される発電機トルクの予測増加量に応じて、励磁電流の増加率を制御(抑制)することにより、発電機トルクの予測増加量に見合ったエンジン出力の補正が可能となるため、アイドリング時のエンジン吹き上がりを抑制でき、アイドリング回転速度の大きな変動がなく、目標回転速度に維持することが可能である。
請求項6〜9に記載した何れかの発電制御システムにおいて、励磁電流制御手段、励磁電流検出手段、及び発電機回転数検出手段は、交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御装置に内蔵され、発電機トルク増加量算出手段とエンジン出力補正手段は、エンジン出力を制御するエンジン制御装置に内蔵され、電圧制御装置とエンジン制御装置とが車載LANを介して接続されていることを特徴とする。
この発電制御システム1は、エンジン(図示せず)に駆動される交流発電機(以下、発電機2と呼ぶ)、この発電機2の出力電圧を制御する電圧制御装置(レギュレータ3と呼ぶ)と、バッテリ4の放電電流を検出する電流センサ5と、エンジンの運転状態を制御するエンジンECU6(本発明のエンジン制御装置)等より構成されている。
電機子巻線7は、例えば、図1に示す様に、3個のコイル7aが120度間隔にY結線された三相巻線である。
励磁巻線8は、励磁電流を流すことで界磁を形成し、電機子巻線7に電圧を誘起させるために必要な鎖交磁束を発生させる。
三相全波整流回路9は、電機子巻線7の三相出力を全波整流して直流電力に変換する。
励磁電流制御手段は、励磁巻線8に流れる励磁電流を断続するスイッチング素子18(例えば、NチャネルMOS−FET)、スイッチング素子18のドレイン側に励磁巻線8と並列に接続されて、スイッチング素子18がオフ状態のときに励磁電流を還流させる還流ダイオード19、発電機2の出力電圧と調整電圧Vrとの偏差に相当するデューティ制御信号を生成する電圧制御回路20、励磁電流を制限(抑制)するための励磁電流制限回路21、及びデューティ制御信号をスイッチング素子18に送るAND回路22等より構成される。
電源回路15は、通信制御回路14より電源オン信号を入力すると、レギュレータ3の各回路に電源を供給する。
励磁電流検出回路16は、スイッチング素子18のソース側と直列に接続されたセンス抵抗23の端子電圧から励磁電流を検出して、通信制御回路14及び励磁電流制限回路21に送る。
回転数検出回路17は、電機子巻線7の何れか1相の相電圧を検出し、発電機回転数に比例する相電圧の周波数を通信制御回路14に送る。
エンジンECU6は、キースイッチ(図示せず)が投入されると、レギュレータ3の通信端子24に動作開始信号を送信し、その動作開始信号を通信制御回路14が認識すると、通信制御回路14から電源回路15に電源オン信号が送られて、レギュレータ3が動作を開始する。
ステップ101…各データ入力が実行される。ここでは、レギュレータ3より送信される励磁電流If、励磁電流駆動デューティFduty、及び発電機回転数Naと、電流センサ5で検出されるバッテリ放電電流Ibと、Neセンサ25(図1参照)で検出されるエンジン回転数Ne等のデータが入力され、発電機回転数Naとエンジン回転数Neより、発電機プーリとクランクプーリとのプーリ比(Na/Ne)が演算される。
また、入力したIfとFdutyから最大励磁電流MIf=If/Fdutyを演算し、そのMIfに対応する最大発電機出力電流MIaを前記マップA(図3)から求める。
一方、ΔETr>Trxの場合(判定結果YES)は、所定の電気負荷13が投入されたと判断して、ステップ106へ進む。
このアイドル制御補正では、補正指令が出されてから300ms程度遅れて補正が実行されることで、エンジン回転数が上昇し始める(図5(g)参照)。
一方、エンジン回転数が設定値より高くなった場合(判定結果YES)は、ステップ109へ進む。
ステップ109…If制限値を解除(徐励制御を解除)して、発電機出力電流Iaを増加させ、通常時の制御に復帰する。
以下、この実施例2に係るステップ108の処理について説明する。
ステップ108…ステップ107でアイドル制御補正が実施された後、例えば、エンジンECU6が内蔵するタイマにより、設定時間が経過したか否かを判定し、設定時間を経過するまで徐励制御が継続される。
設定時間を経過すると、次のステップ109に進み、実施例1と同じく、徐励制御が解除されて、通常時の制御に復帰する。
この実施例3では、実施例1のフローチャート(図2)に記載したステップ107でアイドル制御補正が実施されてから、エンジン回転数が設定値以上になった後、または設定時間が経過した後に、徐励制御を解除することなく、励磁電流の増加率を切り替えて第2の徐励制御を実施する場合の一例である。
これにより、第1の徐励制御の後に徐励制御を解除する場合(つまり、実施例1及び2の場合)と比較すると、エンジンの出力変動を更に抑制できる。
2 交流発電機
3 電圧制御装置(レギュレータ)
4 バッテリ
5 電流センサ(負荷電流検出手段)
6 エンジンECU(エンジン制御装置)
8 励磁巻線
13 電気負荷
16 励磁電流検出回路(励磁電流検出手段)
17 回転数検出回路(発電機回転数検出手段)
18 スイッチング素子
19 還流ダイオード
20 電圧制御回路(励磁電流制御手段)
21 励磁電流制限回路(励磁電流制御手段)
22 AND回路(励磁電流制御手段)
Claims (10)
- エンジンに駆動される交流発電機と、
この交流発電機の励磁巻線に通電する電流をデューティ制御信号に応じて制御する励磁電流制御手段と、
前記励磁巻線に通電される励磁電流を検出する励磁電流検出手段と、
車両の電気負荷に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出手段と、
前記交流発電機の回転数を発電機回転数として検出する発電機回転数検出手段と、
前記負荷電流の増加量に伴い、前記交流発電機の駆動トルクが増加する予測量を発電機トルクの予測増加量として算出する発電機トルク増加量算出手段とを備える発電制御システムであって、
前記発電機トルク増加量算出手段は、
前記発電機回転数と前記励磁電流とに基づき、前記交流発電機の出力電流を第1の出力電流として算出する第1の出力電流算出手段と、
前記第1の出力電流と前記負荷電流の増加量とを基に、増加が予測される前記交流発電機の出力電流を第2の出力電流として算出する第2の出力電流算出手段とを備え、
前記第1の出力電流に相当する発電機トルクと前記第2の出力電流に相当する発電機トルクとの差分を、前記発電機トルクの予測増加量として算出することを特徴とする発電制御システム。 - 請求項1に記載した発電制御システムにおいて、
前記負荷電流検出手段は、前記電気負荷が接続されるバッテリの放電電流を、前記負荷電流として検出することを特徴とする発電制御システム。 - 請求項1または2に記載した発電制御システムにおいて、
前記発電機トルク増加量算出手段は、
前記励磁電流に対応する前記交流発電機の出力電流と前記発電機回転数との相関データをマップ化した出力電流マップを備え、
この出力電流マップより、前記励磁電流と前記デューティ制御信号とを基に、最大励磁電流を演算し、更に、その最大励磁電流に対応する出力電流を前記交流発電機の最大出力電流として算出し、前記第2の出力電流が前記最大出力電流より大きい場合は、前記第1の出力電流に相当する発電機トルクと、前記最大出力電流に相当する発電機トルクとの差分を前記発電機トルクの予測増加量として算出することを特徴とする発電制御システム。 - 請求項1〜3に記載した何れかの発電制御システムにおいて、
前記励磁電流制御手段は、算出された前記発電機トルクの予測増加量に応じて、前記励磁電流の増加率を制御できることを特徴とする発電制御システム。 - 請求項4に記載した発電制御システムにおいて、
前記励磁電流制御手段は、算出された前記発電機トルクの予測増加量が、予め決められた規定値より大きい時は、前記励磁電流の増加率を所定値以下に抑制する徐励制御を実施することを特徴とする発電制御システム。 - 請求項5に記載した発電制御システムにおいて、
前記発電機トルクの予測増加量に応じて、エンジン出力を補正するエンジン出力補正手段を備え、
前記励磁電流制御手段は、前記エンジン出力が補正された後、少なくとも、エンジン回転数が設定回転数以上になるまでは、前記徐励制御を継続することを特徴とする発電制御システム。 - 請求項5に記載した発電制御システムにおいて、
前記発電機トルクの予測増加量に応じて、エンジン出力を補正するエンジン出力補正手段を備え、
前記励磁電流制御手段は、前記エンジン出力が補正された後、少なくとも、設定時間が経過するまでは、前記徐励制御を継続することを特徴とする発電制御システム。 - 請求項6または7に記載した発電制御システムにおいて、
前記励磁電流制御手段は、前記エンジン回転数が設定回転数に達した後、または前記設定時間が経過した後、前記励磁電流の増加率を前記所定値より大きい第2の所定値に切り換えて抑制する第2の徐励制御を実施することを特徴とする発電制御システム。 - 請求項6〜8に記載した何れかの発電制御システムにおいて、
前記エンジン出力補正手段は、前記エンジンのアイドリング回転速度を目標回転速度に維持するためのアイドル回転速度制御機能であることを特徴とする発電制御システム。 - 請求項6〜9に記載した何れかの発電制御システムにおいて、
前記励磁電流制御手段、前記励磁電流検出手段、及び前記発電機回転数検出手段は、前記交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御装置に内蔵され、
前記発電機トルク増加量算出手段とエンジン出力補正手段は、前記エンジン出力を制御するエンジン制御装置に内蔵され、
前記電圧制御装置と前記エンジン制御装置とが車載LANを介して接続されていることを特徴とする発電制御システム。
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