JP2008228433A - 車両用発電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力電圧変動などの不具合を抑止しつつアイドルハンチングを抑制可能な車両用発電制御装置を提供すること。
【解決手段】アイドルハンチング抑制のために、定出力電圧制御、定トルク制御、定励磁電流制御のいずれか一つを実行する。好適には、まず定出力電圧制御を実行し、それでもまだアイドルハンチングが抑止できない場合には定トルク制御又は定励磁電流制御に切り替える。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用発電機の励磁電流を調整することにより出力電圧を制御する車両用発電制御装置に関し、特にその回転数ハンチングの防止技術の改良に関する。

近年、アイドル回転数は低燃費化のために低回転化してきており、一方、車両用発電機にはますます高出力化が求められており、その結果として発電状態がアイドル時のエンジン回転数の変動に大きく影響を与えるようになっている。

下記の特許文献1は、アイドリング時に電気負荷が投入された場合の車両用発電機の発電トルクの急増によるエンジン回転数の低下を防止するために、車両用発電機の励磁電流を徐々に増加させて発電トルクの急増を抑制する技術が開示されている。

下記の特許文献2は、電気負荷の変動やエンジン回転の変動が生じたときの車両用発電機の発電トルクの増加によってエンジン回転が不安定になることを防止するために、車両用発電機の励磁電流に制限値を設け、励磁電流がこの制限値を越えないように励磁巻線に流す励磁電流を制御し、発電トルクの増加量をある値以下にする技術が開示されている。

本出願人が保有する下記の特許文献3は、発電トルク変動に起因してエンジン回転数が持続振動することすなわちアイドルハンチング現象を抑止するため、回転数低下に応じて調整電圧を低下させ、回転数増加に応じて調整電圧を増大する制御を行うことを記載している。
特開昭62-064299号公報 特開2003-284257号公報 特許第3509007号公報

けれども、特許文献1に記載される励磁電流変化を単に緩慢化させるだけでは、上記したアイドルハンチング現象の抑止効果は不十分であった。

また、特許文献2に記載される励磁電流制限は、ハンチング抑制効果は得られるものの発電量の低減によりバッテリ放電に起因してバッテリの電圧変動を生じ、その結果としてヘッドランプのちらつきなどの問題が派生するという問題があることがわかった。

更に、特許文献3の、回転数変化に連動した調整電圧調整は、調整電圧の調整タイミングが不適切であると回転数変化を助長させてしまうことになり、タイミングの調整が難しいという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、たとえばアイドル時などの低回転域でのエンジン回転数変動を良好に抑止可能な車両用発電制御装置を提供することをその目的としている。

上記課題を解決する各発明は、エンジンにより駆動されてバッテリに給電する車両用発電機の励磁巻線へ通電する励磁電流を制御する励磁電流制御回路と、前記励磁電流を検出する励磁電流検出手段と、前記エンジン又は前記車両用発電機の回転数を検出する回転数検出回路と、前記車両用発電機の出力電圧を検出する出力電圧検出回路とを備え、前記検出した信号を用いて前記車両用発電機の出力を制御する車両用発電制御装置に適用される。車両用発電制御装置は、励磁電流、回転数、出力電圧を実質的に検出し、これらの信号（以下、発電機情報とも言う）に基づいて車両用発電機の発電出力を励磁電流PWM制御により制御する。

下記の各発明の車両用発電制御装置はハンチングを抑止するハンチング抑制動作を、前記回転数がアイドル回転数域にある場合もしくは前記回転数の周期変動が所定レベル以上の場合にのみ実行する回路を装備している。回転数がアイドル回転数域にあるかどうかは検出した回転数を予め記憶するアイドル回転数域と比較すれば簡単に判別することができる。回転数の周期変動が所定レベル以上かどうかは、回転数の周期変動振幅又はそれに連動する励磁電流の周期変動振幅や出力電圧の周期変動振幅を検出し、それらを予め記憶するしきい値と比較すれば簡単に判別することができる。

第1発明のハンチング抑制は、出力電圧を所定値だけ低下させる出力電圧低下制御により行われる。このようにすれば良好にハンチングを抑止できることがわかった。これは、後述するように回転数変動に対するバッテリ分極の影響を軽減できるためである。更に説明すると、バッテリ電圧とその分極量は相関を有し、バッテリ電圧を開放電圧に近づけるとバッテリ分極量が減少する。このことは、アイドルハンチングによる回転数及び出力電圧の変動が生じバッテリ電圧が変動する時、バッテリ電圧が高いレベルで周期変動すると、分極量変動エネルギーの周期変動がハンチング振動系に作用することを意味する。元々、分極量が小さい（分極エネルギーが小さい）開放電圧近傍にバッテリ電圧を維持するとアイドルハンチングの起振エネルギーを減少でき、その抑止が容易となる。

また、この発明では、出力電圧の低下を、回転数がアイドル回転数域にある場合もしくは回転数の周期変動が所定レベル以上の場合にのみ限定しているため、出力電圧低下によるバッテリ放電等による不具合を抑制することができる。

第1発明の好適な態様において、前記ハンチング抑制回路は、前記回転数がアイドル回転数域にある場合もしくは前記回転数の周期変動が所定レベル以上である場合に前記バッテリの開放電圧値よりも大きく、かつ、バッテリ温度との関係であらかじめ決められるそれまでの基準出力電圧値よりも小さい目標調整電圧に前記出力電圧を一致させる。このようにすれば、バッテリ放電を抑止しつつアイドルハンチング抑制を実現することができる。

第1発明の好適な態様において、前記ハンチング抑制回路は、前記回転数がアイドル回転数域にある場合もしくは前記回転数の周期変動が所定レベル以上である場合に前記バッテリの開放電圧値にほぼ等しい目標調整電圧に前記出力電圧を一致させる。このようにすれば、バッテリ放電を抑止しつつアイドルハンチング抑制効果を強化することができる。

上記で言う「バッテリ開放電圧値にほぼ等しい目標調整電圧」とは、バッテリ開放電圧値にバッテリと車両用発電機の間の配線電圧降下値を加えた値とすることが好適である。これにより、このようなアイドルハンチングの抑制のために出力電圧低下を行っても、バッテリの放電を防止乃至抑止することが可能となる。なお、バッテリ開放電圧値は正確にはバッテリ充電状態の関数となり、配線電圧降下値は、配線電流の関数となる。そこで簡単にはこれらの値を最も頻度が高い値などの所定値と仮定して決定すれば良い。その他、これらの値を算出して「バッテリ開放電圧値にほぼ等しい目標調整電圧」を演算してもよい。

第2発明のハンチング抑制は、発電機のトルクを一定に制御する定トルク制御により行われる。このようにすれば良好にハンチングを抑止できることがわかった。また、この発明では、上記定トルク制御を、回転数がアイドル回転数域にある場合もしくは回転数の周期変動が所定レベル以上の場合にのみ限定しているため、定トルク制御により出力電圧の変動が増大するという不具合を抑制することができる。

第3発明のハンチング抑制は、発電機の励磁電流を一定に制御する定励磁電流制御により行われる。このようにすれば良好にハンチングを抑止できることがわかった。また、この発明では、上記定励磁電流制御を、回転数がアイドル回転数域にある場合もしくは回転数の周期変動が所定レベル以上の場合にのみ限定しているため、定励磁電流制御により出力電圧の変動が増大するという不具合を抑制することができる。

上記各発明の好適な態様において、前記ハンチング抑制回路は、前記回転数がアイドル回転数域にあり、かつ、前記回転数の周期変動が所定レベル以上の場合にのみ、前記前記制御を実行する。このようにすれば、上記ハンチング抑制動作はその抑制が強く望まれる運転状態にてのみ実施されるため、これらハンチング抑制動作による不具合を一層低減することができる。

好適な態様において、前記ハンチング抑制回路は、まず実施した前記出力電圧低下制御による前記ハンチング抑止効果が十分でないと判断した場合に前記定トルク制御又は前記定励磁電流制御を実施する。このようにすれば、定トルク制御又は定励磁電流制御の実施による出力電圧変動を最小限に抑制しつつ、ハンチング防止効果を向上することができる。

以下、本発明の車両用発電制御装置の好適実施形態を図面を参照して以下に説明する。ただし、本発明は下記の実施形態に限定解釈されるべきではなく、他の公知技術を組み合わせて本発明を実現してもよい。

（実施形態1）
実施形態1の車両用発電機を図1に示すブロック回路図を参照して説明する。

車両用発電制御装置1は、車両用発電機2に装備されている。車両用発電制御装置1は、車両用発電機2の出力端子（Ｂ端子）230の電圧が所定の調整電圧設定値（例えば14Ｖ）になるように制御する機能をもつ。車両用発電制御装置1はハンチング抑制制御部110を内蔵しており、ハンチング抑制制御部110は、演算した車両用発電機２のトルクが目標発電トルクに一致するように制御する機能をもつ。車両用発電制御装置1は、エンジン制御装置3と通信を行う機能をもつ。車両用発電制御装置1の更なる詳細説明は後述するものとする。

車両用発電機2は、固定子巻線200、整流器210、励磁巻線220、車両発電機制御装置1からなっており、固定子巻線200に誘起される交流電圧は整流器210にて全波整流された後、出力端子（Ｂ端子）230を通じて図示しない外部の電気負荷やバッテリ4に給電される。励磁巻線220は、出力端子（Ｂ端子）230から給電される励磁電流により界磁束を形成する。車両用発電制御装置1を除く車両用発電機２の上記構成及び動作は良く知られているためこれ以上の説明は省略する。

（車両用発電制御装置1の回路構成）
車両用発電制御装置1は、励磁電流検出部100、回転数検出部102、出力電圧検出部104、ハンチング抑制制御部110、励磁電流制御回路120、パワートランジスタ130、還流ダイオード140、抵抗素子151、152、153、通信部160を備えている。

還流ダイオード140は励磁巻線220と逆並列に接続され、NチャンネルMOSFETからなるパワートランジスタ130と電流検出用の抵抗素子151とは励磁巻線220と直列接続され、抵抗素子151の一端は接地されている。すなわち、パワートランジスタ130はローサイド配置とされている。

励磁電流検出部100は、電流検出用の抵抗素子151を通じて接地されるパワートランジスタ130のソース端子の電位すなわち抵抗素子151の電圧降下によりパワートランジスタ130に流れる電流（励磁電流とみなす）を検出する。

回転数検出部102は、固定子巻線200の何れかの相電圧の周波数に基づいて回転数検出を行う。固定子巻線200の一相の出力電圧Vpは、デューティ比が50%で、周波数が車両用発電機2の回転数に比例した波形となるので、たとえば出力電圧Vpを二値化した後、単位時間当たりのパルス数をカウントすればよい。

抵抗素子152、153からなる分圧回路は、出力端子（Ｂ端子）230の電圧すなわち車両用発電機2の出力電圧を分圧する。この分圧は出力電圧検出部104に印加される。したがって、出力電圧検出部104は、この分圧に基づいて出力電圧を検出する。

励磁電流制御回路120は、車両用発電機２の出力電圧がハンチング抑制制御部110が出力する所定の調整電圧値となるように、かつ、ハンチング抑制制御部110が出力する所定の励磁電流値になるようにフィードバック制御を行う。この制御は、本質的にPWM制御であって励磁電流駆動トランジスタ130を必要なデューティで断続制御する。

この種の車両用発電機2の回路構成及び基本的な発電制御動作自体はハンチング抑制制御部110を除いて公知事項であるためこれ以上の説明は省略する。

（励磁電流制御回路120の回路構成）
この実施形態で採用した励磁電流制御回路120の回路構成例を図2に示す回路図を参照して説明する。

励磁電流制御回路120は、電圧比較器121〜123、鋸波発生回路124、抵抗素子125、コンデンサ126、NOT回路127、AND回路128、129、OR回路131を備えている。電圧比較器121は、その＋入力端（IN+）に入力されたハンチング抑制制御部110からの調整電圧値（抵抗152、153の分圧比考慮済み）402と、その−入力端（IN-）に入力された車両用発電機２の出力電圧の分圧401とを比較し、ハンチング抑制制御部110からの調整電圧値の方が大きい時にハイレベルの信号をAND回路128に出力する。ハンチング抑制制御部110からのハンチング抑制制御フラグ信号403がNOT回路127で反転されてAND回路128に入力される。AND回路128の出力信号はOR回路131を通じてパワートランジスタ130に出力される。

電圧比較器122は、その＋入力端子（IN+）に入力されるハンチング抑制制御部110からの励磁電流指令値404と、その−入力端（IN-）に入力される励磁電流検出部100からの励磁電流値405とを比較し、ハンチング抑制制御部110からの励磁電流指令値の方が大きい時にはハイレベルの信号を出力する。この出力信号は、抵抗125とコンデンサ126によって構成される平滑回路で平滑化された後、電圧比較器123の＋入力端に入力される。電圧比較器123の−入力端には鋸波発生回路124から出力される鋸波信号が入力される。電圧比較器123はその比較結果に対応したデューティ比のPWM信号をAND回路129に入力される。ハンチング抑制制御部110からのハンチング抑制制御フラグ信号もAND回路129に入力され、AND回路129はこれらの信号の論理積となる信号をOR回路131を通じてパワートランジスタ130に出力する。

結局、図2の回路では、ハンチング抑制制御フラグ信号403の2値レベルに応じて、電圧比較器121による出力電圧調整機能と、電圧比較器122、123による励磁電流調整機能とを切り替える回路構成となっている。

（ハンチング抑制制御部110）
次に、マイコン構成のハンチング抑制制御部110の動作を以下に説明する。

ハンチング抑制制御部110には、上述した3つの発電機情報(励磁電流、回転数、出力電圧)が入力される。ハンチング抑制制御部110の内蔵メモリには、これら3つの発電機情報量とトルクとの関係を示すマップが格納されている。ハンチング抑制制御部110は、入力された上記3つの発電機情報をこのマップに代入して発電トルクを演算する機能を有している。ハンチング抑制制御部110により遂行されるハンチング抑制制御を図3〜図7に示すフローチャートを参照して説明する。なお、図3〜図7のルーチンは所定短インタバルで繰り返し実行される。

（定電圧制御とハンチング抑制制御との切り替え）
まず、定電圧制御とハンチング抑制制御との切り替えについて説明する。ただし、この定電圧制御において調整電圧を通常の基準調整電圧値から所定値だけ低い目標調整電圧まで低下させた場合の定電圧制御は、本発明で言うハンチング抑制動作に該当する。ここで言うハンチング抑制制御とは、後述する定トルク制御及び定励磁電流制御により構成され、上記した調整電圧を低下させた定電圧制御を含まない。いわば、調整電圧を低下させた定電圧制御は弱いハンチング抑制制御であり、定トルク制御又は定励磁電流制御は強いハンチング抑制制御とみなすことができる。

図3において、まず通信部160を介してエンジン制御装置3から受信した後述するアイドルハンチング抑制制御指令値がHiかどうかを調べ（Ｓ100）、Hiの場合にはアイドルハンチング抑制制御を実行し（Ｓ102）、アイドルハンチング抑制制御指令値がLowの場合には従来通りの定電圧制御を行う（Ｓ104）。

この定電圧制御は、車両用発電機２の出力電圧値がバッテリ温度との関係であらかじめ決められる基準調整電圧値に収束するように通常の励磁電流PWMフィードバック制御するものであり、エンジン制御装置3は、基準調整電圧（抵抗152と153による分圧比考慮後の値）とハンチング抑制制御フラグ=Low信号と励磁電流制御回路120へを出力する。

（アイドルハンチング抑制制御）
ステップＳ102のアイドルハンチング抑制制御を図４を参照して説明する。

まず、励磁電流値ＩＦ、回転数Ｎ、出力電圧Ｖを読み込み（Ｓ200）、所定時間経過したかどうかを調べ（Ｓ202）、経過していなければ通常の定電圧制御を持続し（Ｓ204）、所定時間経過したら、調整電圧を所定値だけ低下させる（Ｓ206）。例えば この所定時間とこの所定値とはヘッドライトなどのちらつきが発生するバッテリ電圧変動速度から決定する。その後、出力電圧があらかじめ設定した後述の目標調整電圧に達したかどうかを調べ（Ｓ208）、調整電圧が目標調整電圧に達するまでは定電圧制御を持続する（Ｓ204）。

出力電圧が目標調整電圧に達したらハンチングが抑制されたかどうかを判定する（Ｓ209）。なお、このハンチングが抑制されたかどうかの判断は、励磁電流の周期変動振幅が所定しきい値以下になったかどうかを判定することにより行ったが、回転数の周期変動振幅や出力電圧の周期変動振幅が所定しきい値以下になったかどうかを判定することにより行ってもよい。

ステップＳ209にて、ハンチング抑制が抑制されたと判断した場合にはＳ204に進み、ハンチング抑制が十分ではないと判断した場合には後述するトルク一定制御の判断ルーチンを実行する（Ｓ210）。

（目標調整電圧の設定）
Ｓ208で用いた目標調整電圧について以下に説明する。これは弱いハンチング抑制動作としての定電圧制御における調整電圧値を意味し、バッテリ温度との関係であらかじめ決めた基準調整電圧値よりもある所定値だけ低い値に設定される。目標調整電圧を基準調整電圧値よりもある所定値だけ低い値に設定する理由は、バッテリの分極現象の影響を低減するためである。

この理由を更に詳しく説明する。分極は、電解液の濃度分布変化等によって生じる電圧変化のことであり、見かけ上バッテリ内部抵抗が大きくなったように観測される。図8からわかるように、バッテリ端子電圧が高いほど分極の影響が大きく、見かけ上の内部抵抗が大きくなる。このため、ハンチング抑制のためのトルク一定制御や励磁電流一定制御を行うとエンジン回転変動量が0rpmにならない限り車両用発電機の出力電流が変動してしまい、その結果としてバッテリ電流変動が生じ、バッテリ電圧変動が生じてしまう。

バッテリ電圧変動量ΔVは、ΔV = バッテリ電流変動量ΔI×バッテリ内部抵抗Rで表される。このため、この実施形態では、目標調整電圧を基準調整電圧値より低くすることにより、分極の影響を減らし、電池の内部抵抗が小さい領域で発電制御を行う。これにより、分極によるバッテリ電圧変動を抑制することができる。

ただし、目標調整電圧を低下させると、バッテリの放電によりバッテリ容量が低下するため、始動できないなどの不具合発生を考慮する必要がある。したがって、目標調整電圧はバッテリが放電しない電圧範囲である開放電圧にバッテリと車両用発電機の間の配線電圧降下を加えた値以上に設定することが好適である。更に好適には、低温時のバッテリ充電を考慮して、目標調整電圧は、ヘッドランプなどのちらつきが認識されるバッテリ電圧変動レベルを満たす範囲でなるべく基準調整電圧値に近い値に設定される。

（トルク一定制御の判断）
次に、Ｓ210のトルク一定制御の実施可否の判断ルーチンを図5を参照して説明する。

まず、公知の方法で車両用発電機２の発電トルクを算出し（Ｓ300）、目標トルク（初期値）を算出する（Ｓ302）。目標トルク（初期値）は、例えばハンチング周期の平均トルク値とする。これはハンチング周期の平均トルク値に相当する出力電流値がほぼ必要な負荷電流に相当するためである。または、エンジン回転数がエンジン制御装置が設定する目標アイドル回転数になったときの発電トルク値を初期目標トルクとしてもよい。

次に、発電トルクが目標トルク−所定値ｄｔ〜目標トルク＋所定値ｄｔの範囲内となったかどうかを調べ（Ｓ304）、なっていなければ通常の定電圧制御を実行する（Ｓ306）。なっていれば、トルク一定制御を実行するための励磁電流指令値を算出し（Ｓ308）、算出した励磁電流指令値とハンチング抑制制御フラグ=Hi信号を励磁電流制御回路120へ出力し、トルク一定制御を開始させる（Ｓ310）。

なお、トルク一定制御すなわち定トルク制御を発電トルクが目標トルク−所定値ｄｔ〜目標トルク＋所定値ｄｔの範囲内となった後で開始するのは、トルク一定制御を開始したときの急激なエンジン回転変動を防ぐためである。励磁電流指令値の算出は、算出した発電トルクと目標トルク値との偏差を解消するべく行われるフィードバック励磁電流制御プロセスとして実施される。

次に、図5によりトルク一定制御すなわち定トルク制御を開始した後、図６に示す制御を行う。まず所定規模以上の電気負荷が投入あるいは遮断されたかを判断する（Ｓ312）。

この理由は、アイドルハンチング現象がある一定の定常負荷状態において生じる現象のため、その他の車両の電気負荷が投入されたり、遮断されることにより、負荷変動を生じるとオルタネータのトルク動作点がずれてアイドルハンチング現象が抑制されるため、電気負荷の投入又は遮断と判断した場合は通常の定電圧制御に切り替える方が得策であるためである。

電気負荷の投入又は遮断と判断した場合は、励磁電流制御回路120へ基準調整電圧値及びハンチング抑制制御フラグ=LOW信号を出力し、通信部160を介してエンジン制御装置3へハンチング抑制解除信号を出力する（Ｓ314）。

電気負荷の投入又は遮断の判断は、例えば出力電圧変化速度の大小により判断することができる。すなわち、電圧変化速度がある閾値以上の場合には電気負荷の投入又は遮断と判断する。その他の方法としては、出力電圧変化量の絶対値で判断してもよい。

電気負荷の投入又は遮断が無いと判断した場合には目標トルク値の修正サブルーチンを実行し（Ｓ316）、その後、上記と同様に励磁電流指令値を算出し（Ｓ318）、算出した励磁電流指令値とハンチング抑制制御フラグ=Hi信号を励磁電流制御回路120へ出力してトルク一定制御を継続する（Ｓ320）。

（目標トルク修正）
次に、Ｓ316の目標トルク修正制御ルーチンを図7を参照して説明する。

なお、このサブルーチンで目標トルク値を修正するのは、あらかじめ設定した目標調整電圧と実際の出力電圧値の誤差を補正するためである。通常の定電圧制御によるバッテリ充電では、出力電圧が調整電圧に達した後、バッテリ充電電流値は低下していく。けれどもトルク一定制御の場合は、出力電圧が目標調整電圧達してもバッテリ充電電流は低下しないので分極の影響と充電率増加によりバッテリ端子電圧は上昇していき、出力電圧値が目標調整電圧値が逸脱してしまう。

そこで、まず所定時間経過したかどうかを調べ（Ｓ400）、経過していなければ目標トルクを前回値のままとし（Ｓ402）、経過したらこの所定時間における平均出力電圧値を算出する（Ｓ404）。次に、目標調整電圧値と算出した平均出力電圧値との偏差を算出し（Ｓ406）、この偏差を解消するように目標トルク値を増減する公知のフィードバック制御を実行する（Ｓ408）。

なお、所定時間経過させる理由は、目標トルクの変化タイミングが早いと、発電トルク一定制御にはならず定電圧制御のようになり、その結果、アイドルハンチング抑制制御効果が低減するためである。例えば、所定時間はアイドルハンチング周期とする。

（エンジン制御装置3）
エンジン制御装置3は、アイドルハンチング状態又はアイドルハンチングが生じそうな場合を判断し、アイドルハンチング状態又はアイドルハンチングが生じそうな場合であると判断した場合には、アイドルハンチング抑制制御指令値としてハイレベルを通信部160へ出力し、アイドルハンチング状態でないと判断した場合は、アイドルハンチング抑制制御指令値としてローレベルを通信部160へ出力する。

なお、ここで言うアイドルハンチング状態とは、アイドリング状態での回転数範囲において、回転数の周期変動が所定レベル以上の状態を意味するものとする。また、アイドル回転数が生じそうな場合とは、ここではエンジン回転数が上記アイドル回転数範囲又はその近傍の回転数を意味するものとする。

エンジン制御装置3は、読み込まれたエンジン回転数の周期振動振幅としきい値とを比較することによりアイドルハンチングの有無を判定することは従来通りである。また、エンジン制御装置3は、読み込まれたエンジン回転数の周期振動振幅としきい値とを比較することにより、図4のステップ209のハンチングが抑制されたかどうかの判定も行う。なお、これらの判定は、エンジン制御装置3ではなくハンチング抑制制御部110にて行うことができ、ハンチングの有無やハンチングが抑制されたかどうかの判定は、回転数又は励磁電流又は出力電圧の周期変動の振幅の大小により判定できることは従来通りである。

更に、エンジン制御装置3は、通信部160を通じてハンチング抑制制御部110からハンチング抑制制御解除信号を受信した時は、アイドルハンチング抑制制御指令値としてローレベルを通信部160へ出力する。アイドルハンチング状態又はアイドルハンチングが生じそうな場合の判断方法は、例えば、スロットル開度全閉かつ車速0km/hであるアイドル状態において、エンジン回転変動量がある閾値以上の場合は、アイドルハンチング状態と判断する。

通信部160は、エンジン制御装置3からのアイドルハンチング抑制制御指令値をハンチング抑制制御部110へ送信する。また、ハンチング抑制制御部110からのアイドルハンチング抑制制御解除信号をエンジン制御装置3へ送信する。通信部160は、これらのデータ授受のための通信プロトコルをもち、かつ、送信先のデータ受け入れに適したデータ形式の変換を行う。

（効果）
上記した実施形態のハンチング抑制制御の実行により、車両用発電機２のトルクを一定に制御するため、車両用発電機２のトルク変動に起因して生じるエンジン回転のアイドルハンチングを抑制することができる。更に、この実施形態では、上記トルク制御をバッテリの内部抵抗の小さい領域で行うためバッテリの電圧変動を抑制することができるため、ヘッドランプのちらつきなどの不具合を防止することもできる。

（変形態様1）
上述した実施形態では、ハンチング抑制制御部110で車両用発電機２でハンチング抑制のために定トルク制御を実行した（Ｓ310）。この変形態様1では、図9に示すブロック回路図及び図10〜図14に示すフローチャートに記載するように、上記定トルク制御に代えて定励磁電流制御を行う。

この場合においても、定励磁電流制御により車両用発電機２のトルク変動を抑制してアイドルハンチングを抑制することができる。その結果、車両用発電機２のトルク算出部及びトルクマップを備える必要はなく、マイコンの計算負荷とメモリ負荷を軽減できる。

なお、図12における目標励磁電流の初期値としては例えばハンチング周期の平均励磁電流値を採用することができる。これはハンチング周期の平均励磁電流値に相当する出力電流値がほぼ必要な負荷電流に相当するためである。または、エンジン回転数がエンジン制御装置が設定する目標アイドル回転数になったときの励磁電流値を初期目標励磁電流としてもよい。そして、励磁電流値が目標励磁電流−所定値ｄIf〜目標励磁電流＋所定値ｄIfの範囲内になった場合に、励磁電流一定制御を実行するための励磁電流指令値を算出する。励磁電流が目標励磁電流−所定値ｄIf〜目標励磁電流＋所定値ｄIfの範囲内から開始する理由は、励磁電流一定制御を開始したときの急激なエンジン回転変動を防ぐためである。目標励磁電流−所定値ｄIf〜目標励磁電流＋所定値ｄIfの範囲内となっていない場合は通常の定電圧制御を実行する。

（変形態様2）
上述した実施形態では、ハンチング抑制制御部110を車両用発電制御装置1内に設けたが、ハンチング抑制制御部110を図15に示すようにエンジン制御装置3内に設けてもよい。また、車両用発電機2の回転数検出部も図15に示すようにエンジン制御装置3内に設け、検出したエンジン回転数とクランクプーリと車両用発電機のプーリ比から、車両用発電機の回転数を検出してもよい。

（変形態様3）
上述した実施形態では、アイドルハンチング状態又はアイドルハンチングが生じそうな状態の判断をエンジン制御装置3で行ったが、この機能を車両用発電制御装置１内に設けてもよい。例えば、回転数検出部102で検出した車両用発電機2の回転数とクランクプーリと車両用発電機2のプーリ比から、エンジン回転数を算出し、あらかじめエンジン制御装置で設定されるアイドル回転数からアイドル回転数と判断するある閾値を設けておき、その閾値以下の場合はアイドル状態であると判断する。また算出したエンジン回転数からエンジン回転変動量を算出し、ある閾値以上の場合は、アイドルハンチング状態と判断する。その結果、エンジン制御装置3との通信部160を設ける必要がなく、製品コストが低減できる。

（変形態様4）
上述した実施形態では、アイドルハンチング状態又はアイドルハンチングが生じそうな状態と判断下場合に、ハンチング抑制制御を実行したが、アイドル状態の時は常に上記述べたハンチング抑制制御を実行するようにしてもよい。アイドル状態の判断は、上記述べたようにスロットル開度全閉かつ車速0km/hの場合、又はエンジン回転数がある閾値以下の場合として判断する。その結果、アイドル時のエンジン回転の安定化を図ることができ、アイドル時のエンジン回転数をさらに低くすることが可能となり、さらなる燃費向上を実現することができる。

（変形態様5）
上述した実施形態では、目標調整電圧をバッテリの開放電圧以上、あらかじめ決められている基準調整電圧値以下のある所定値に設定したが、図16に示すように目標調整電圧値を可変するようにしてもよい。これは、開放電圧はバッテリの充電状態や分極状態などにより変動するなどの理由からである。

図16において、目標調整電圧の初期値は、分極の影響が最も小さく、放電しない端子電圧である充電率100%時のバッテリ開放電圧の約12.8Vにバッテリと車両用発電機間の考えられる最大の配線電圧降下値(例えば0.2V)を加えた値(例えば約13.0V)に設定し、所定時間経過後（Ｓ500）、この所定時間中に出力電圧変動量を算出し（Ｓ502）。算出した出力電圧変動量（もしくはバッテリ電圧変動量）ΔＶａｃがヘッドランプなどのちらつきを生じる電圧変動量値に相当する所定の閾値未満かどうかを判別する（Ｓ504）。

閾値未満であれば目標調整電圧を所定値(例えば0.1V)増量させ（Ｓ508）、閾値以上であれば現状の目標調整電圧を維持する（Ｓ506）。目標調整電圧が増加すると、図7や図14に示すように、目標調整電圧との偏差を解消する向きに目標トルクもしくは目標励磁電流が増加するため、出力電圧値が増加する。このように、出力電圧変動量（もしくはバッテリ電圧変動量）を監視しながら、徐々に目標調整電圧を可変させていくことによって、ヘッドランプのちらつきが生じる電圧変動量を満たし、本来バッテリを充電したい基準調整電圧に出力電圧を近づかせることができるので、充電効率を向上させることができる。

（変形態様6）
上述した実施形態では、アイドル状態の時に、ハンチング抑制制御を実施したが、アイドル回転以上、所定回転以下(例えば、1200rpm)の時に、ハンチング抑制制御を実行するようにしてもよい。その結果、アイドル時だけでなく、所定回転数以下の低回転領域において、エンジン回転の安定化を図ることができる。

（変形態様7）
上述した実施形態では、車両用発電機の出力電圧値を検出したが、バッテリ電圧値を検出してもよい。

なお、本発明は上記実施形態や変形態様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。

実施例1の車両用発電制御装置の回路構成を示すブロック回路図である。 図1の励磁電流制御回路の回路構成を示す回路図である。 実施例1のハンチング抑制制御を示すフローチャートである。 実施例1のハンチング抑制制御を示すフローチャートである。 実施例1のハンチング抑制制御を示すフローチャートである。 実施例1のハンチング抑制制御を示すフローチャートである。 実施例1のハンチング抑制制御を示すフローチャートである。 バッテリのバッテリ電流変化とバッテリ電圧変化との関係を示す図である。 変形態様1の車両用発電制御装置を示すブロック回路図である。 変形態様１のハンチング抑制制御を示すフローチャートである。 変形態様1のハンチング抑制制御を示すフローチャートである。 変形態様1のハンチング抑制制御を示すフローチャートである。 変形態様1のハンチング抑制制御を示すフローチャートである。 変形態様1のハンチング抑制制御を示すフローチャートである。 変形態様2の車両用発電制御装置を示すブロック回路図である。 変形態様5のハンチング抑制制御を示すフローチャートである。

符号の説明

1 車両発電機制御装置
2 車両用発電機
3 エンジン制御装置
4 バッテリ
100 励磁電流検出部
102 回転数検出部
104 出力電圧検出部
110 ハンチング抑制制御部
120 励磁電流制御回路
121〜123 電圧比較器
124 鋸波発生回路
125 抵抗素子
126 コンデンサ
130 励磁電流駆動トランジスタ（パワートランジスタ）
140 還流ダイオード
151、152 抵抗素子
160 通信部
200 固定子巻線
210 整流器
220 励磁巻線
403 ハンチング抑制制御フラグ信号
404 励磁電流指令値

Claims (7)

1. エンジンにより駆動されてバッテリに給電する車両用発電機の励磁巻線へ通電する励磁電流を制御する励磁電流制御回路と、前記励磁電流を検出する励磁電流検出手段と、前記エンジン又は前記車両用発電機の回転数を検出する回転数検出回路と、前記車両用発電機の出力電圧を検出する出力電圧検出回路とを備え、前記検出した信号を用いて前記車両用発電機の出力を制御する車両用発電制御装置において、
   前記回転数がアイドル回転数域にあるかどうかもしくは前記回転数の周期変動が所定レベル以上かどうかを判定し、そうである場合に前記出力電圧を所定値だけ低下させる出力電圧低下制御を行ってハンチングを抑止するハンチング抑制回路を有することを特徴とする車両用発電制御装置。
2. 請求項1記載の車両用発電制御装置において、
   前記ハンチング抑制回路は、
   前記回転数がアイドル回転数域にある場合もしくは前記回転数の周期変動が所定レベル以上である場合に前記バッテリの開放電圧値よりも大きく、かつ、バッテリ温度との関係であらかじめ決められるそれまでの基準出力電圧値よりも小さい目標調整電圧に前記出力電圧を一致させる出力電圧低下制御を行う車両用発電制御装置。
3. 請求項1記載の車両用発電制御装置において、
   前記ハンチング抑制回路は、
   前記回転数がアイドル回転数域にある場合もしくは前記回転数の周期変動が所定レベル以上である場合に前記バッテリの開放電圧値にほぼ等しい目標調整電圧に前記出力電圧を一致させる出力電圧低下制御を行う車両用発電制御装置。
4. エンジンにより駆動されてバッテリに給電する車両用発電機の励磁巻線へ通電する励磁電流を制御する励磁電流制御回路と、前記励磁電流を検出する励磁電流検出手段と、前記エンジン又は前記車両用発電機の回転数を検出する回転数検出回路と、前記車両用発電機の出力電圧を検出する出力電圧検出回路とを備え、前記検出した信号を用いて前記車両用発電機の出力を制御する車両用発電制御装置において、
   前記回転数がアイドル回転数域にあるかどうかもしくは前記回転数の周期変動が所定レベル以上かどうかを判定し、そうである場合に前記発電機のトルクを一定に制御する定トルク制御を行ってハンチングを抑止するハンチング抑制回路を有することを特徴とする車両用発電制御装置。
5. エンジンにより駆動されてバッテリに給電する車両用発電機の励磁巻線へ通電する励磁電流を制御する励磁電流制御回路と、前記励磁電流を検出する励磁電流検出手段と、前記エンジン又は前記車両用発電機の回転数を検出する回転数検出回路と、前記車両用発電機の出力電圧を検出する出力電圧検出回路とを備え、前記検出した信号を用いて前記車両用発電機の出力を制御する車両用発電制御装置において、
   前記回転数がアイドル回転数域にあるかどうかもしくは前記回転数の周期変動が所定レベル以上かどうかを判定し、そうである場合に前記発電機の励磁電流を一定に制御する定励磁電流制御を行ってハンチングを抑止するハンチング抑制回路を有することを特徴とする車両用発電制御装置。
6. 請求項1乃至5のいずれか記載の車両用発電制御装置において、
   前記ハンチング抑制回路は、前記回転数がアイドル回転数域にあり、かつ、前記回転数の周期変動が所定レベル以上の場合にのみ、前記制御を実行する車両用発電制御装置。
7. 請求項1、4及び5に記載の車両用発電制御装置において、
   前記ハンチング抑制回路は、
   まず実施した前記出力電圧低下制御による前記ハンチング抑止効果が十分でないと判断した場合に前記定トルク制御又は前記定励磁電流制御を実施する車両用発電制御装置。

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