JP2010016949A - 発電制御装置及び発電制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関１０のクランク軸に機械的に連結された交流発電機４０に対しクランク軸の回転角度に応じてオン操作及びオフ操作の少なくとも一方を行う操作手段を備えるものにあって、交流発電機４０の発電によって内燃機関１０に負荷トルクが加わるタイミングを適切に制御することが困難なこと。
【解決手段】レギュレータ５０は、交流発電機４０の出力端子と車載電気負荷とを導通及び遮断するゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ５４）を備えている。ＧＴＯ５４のオン操作タイミングやオフ操作タイミングを、内燃機関１０の回転速度に応じて可変設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、内燃機関の出力軸に機械的に連結された発電機のオン操作及びオフ操作の少なくとも一方を前記出力軸の回転角度に応じて行う操作手段を備える発電制御装置、及び発電制御システムに関する。

この種の制御装置としては、例えば下記特許文献１に見られるように、内燃機関の始動に際して、内燃機関のクランク軸の回転角度に応じて発電機をオン・オフ操作するものも提案されている。ここでは、内燃機関のトルクが大きくなる所定の回転角度を基準とする所定角度領域に渡って発電機をオン操作して且つ、この領域を徐徐に拡大させている。このように、発電機の発電によって内燃機関に負荷トルクが加わるタイミングを内燃機関のトルクが大きくなるタイミングとすることで、内燃機関の回転が安定しない始動時においても発電による回転変動を好適に抑制することができる。
特開２００６−１２９６８０号公報

ところで、発電機によって発電がなされることで内燃機関に負荷トルクが加わるタイミングは、発電機をオン状態とする指令信号が出力されるタイミングと必ずしも一致しない。すなわち例えば、発電機をオン・オフするためのスイッチング素子の応答遅れに起因して、指令信号の出力タイミングに対して内燃機関に負荷トルクが加わるタイミングが遅れるおそれがある。また例えば、内燃機関の回転速度に応じて発電機の電気的な状態が変化することで、内燃機関に負荷トルクが加わるタイミングが変化することも懸念される。このため、発電機をオン状態とする指令信号の出力タイミングを、内燃機関の特定の回転角度に固定した場合には、内燃機関に負荷トルクが印加されるタイミングを上記所望するタイミングとすることができなくなるおそれがある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、内燃機関の出力軸に機械的に連結された発電機のオン操作及びオフ操作の少なくとも一方を前記出力軸の回転角度に応じて行う操作手段を備えるものにあって、発電機の発電によって内燃機関に負荷トルクが加わるタイミングをより適切に制御することのできる発電制御装置及び発電制御システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。

請求項１記載の発明は、内燃機関の出力軸に機械的に連結された発電機のオン操作及びオフ操作の少なくとも一方を前記出力軸の回転角度に応じて行う操作手段を備える発電制御装置において、前記操作手段は、前記発電機の電気的状態と相関を有するパラメータに応じて前記オン操作及びオフ操作の少なくとも一方のタイミングを可変設定する可変手段を備えることを特徴とする。

発電機の電気的な状態が変化すると、内燃機関の出力軸の回転角度を基準とした発電機の出力電流の位相が変化するおそれがある。このため、発電機のオン・オフ操作のタイミングを内燃機関の同一の回転角度において行っても、内燃機関に実際に負荷トルクが加わる回転角度が電気的な状態に応じて変化するおそれがある。この点、上記発明では、オン操作やオフ操作を行う内燃機関の回転角度（タイミング）を、発電機の電気的な状態に応じて可変設定することで、電気的な状態にかかわらず、所望のタイミングにて内燃機関に負荷トルクを加えることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記可変手段は、前記少なくとも一方の基本タイミングを前記出力軸の回転角度によって規定する基本タイミング規定手段と、該基本タイミングを前記パラメータに応じて補正する補正手段とを備えることを特徴とする。

内燃機関の生成するトルクは、回転角度に応じて周期的に変化する。このため、内燃機関の瞬間的な回転速度も回転角度に応じて周期的に変化する。この点、上記基本タイミング規定手段は、回転角度によってオン操作タイミングやオフ操作タイミングを規定するために、内燃機関の生成するトルクや内燃機関の瞬間的な回転速度が回転角度に応じて周期的に変動することを考慮しつつ、オン操作やオフ操作のタイミングを適切に設定することができる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記基本タイミング規定手段は、オン操作及びオフ操作の双方のタイミングを規定するものであり、前記補正手段は、前記オン状態からオフ状態への切り替え用の補正値と前記オフ状態からオン状態への切り替え用の補正値とを各別に設定することを特徴とする。

発電機の電気的な状態が変化する際の内燃機関の出力軸の回転角度を基準とした発電機の出力電流の位相の変化は、出力電流の交流波形全体の位相を同一量だけシフトさせる変化とは限らない。このため、オン状態からオフ状態への切り替え用の補正値と、オフ状態からオン状態への切り替え用の補正値とを同一としたのでは、負荷トルクの制御性を最大限に向上させることができないことが懸念される。上記発明では、この点に鑑み、オン状態からオフ状態への切り替え用の補正値と、オフ状態からオン状態への切り替え用の補正値とを各別に設定することで、内燃機関に負荷トルクが加わるタイミングをより好適に制御することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記パラメータは、前記発電機の回転速度であることを特徴とする。

発電機の発電量は、発電機の回転速度に依存する。このため、発電機の回転速度は、発電機の電気的な状態量と相関を有するパラメータとなっており、内燃機関の回転角度を基準とした発電機の出力電流の位相もこれに応じて変化すると考えられる。この点、上記発明では、回転速度に応じてオン・オフ操作のタイミングを可変設定することで、内燃機関に負荷トルクが加わるタイミングを適切に制御することができる。

更に、発電機をオン・オフ操作するためのスイッチング素子の応答遅れに起因して、発電機をオン・オフ操作する指令を出すタイミングと、実際に発電機がオン・オフ操作されるタイミングとの間に応答遅れが生じるおそれもある。この応答遅れ時間は、スイッチング素子を備える回路の特性に応じて定まるものであるとはいえ、これを回転角度に換算する場合には、これは回転速度に応じて変化する。この点、上記発明では、回転速度に応じてオン・オフ操作のタイミングを可変設定することで、上記応答遅れの影響を好適に補償することもできる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記発電機の出力は、該発電機発電電力を蓄える蓄電手段に印加されて且つ、前記パラメータは、前記蓄電手段の電圧であることを特徴とする。

上記発明において、発電機の出力電流は、蓄電手段の電圧に応じて変化し得る。このため、蓄電手段の電圧は、発電機の電気的な状態量と相関を有するパラメータとなっており、内燃機関の回転角度を基準とした発電機の出力電流の位相もこれに応じて変化すると考えられる。この点、上記発明では、蓄電手段の電圧に応じてオン・オフ操作のタイミングを可変設定することで、内燃機関に負荷トルクが加わるタイミングを適切に制御することができる。

請求項６記載の発明は、内燃機関の出力軸に機械的に連結された発電機のオン操作及びオフ操作の少なくとも一方を前記出力軸の回転角度に応じて行う操作手段を備える発電制御装置において、前記操作手段は、前記内燃機関の回転速度に応じて前記オン操作及びオフ操作の少なくとも一方のタイミングを可変設定する可変手段を備えることを特徴とする。

発電機をオン・オフ操作するためのスイッチング素子の応答遅れに起因して、発電機をオン・オフ操作する指令を出すタイミングと、実際に発電機がオン・オフ操作されるタイミングとの間に応答遅れが生じるおそれがある。この応答遅れ時間は、スイッチング素子を備える回路の特性に応じて定まるものであるとはいえ、これを回転角度に換算する場合には、これは回転速度に応じて変化する。この点、上記発明では、回転速度に応じてオン操作やオフ操作のタイミングを可変設定することで、上記応答遅れの影響を好適に補償することができる。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記可変手段は、前記発電機のオン操作及びオフ操作の少なくとも一方の基本タイミングを前記出力軸の回転角度によって規定する基本タイミング規定手段と、該基本タイミングを前記回転速度に応じて補正する補正手段とを備えることを特徴とする。

内燃機関の生成するトルクは、回転角度に応じて周期的に変化する。このため、内燃機関の瞬間的な回転速度も回転角度に応じて周期的に変化する。この点、上記基本タイミング規定手段は、回転角度によってオン操作のタイミングやオフ操作のタイミングを規定するために、内燃機関の生成するトルクや内燃機関の瞬間的な回転速度が回転角度に応じて周期的に変動することを考慮しつつ、オン操作やオフ操作のタイミングを適切に設定することができる。

請求項８記載の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記内燃機関は、自動２輪車に搭載されてなることを特徴とする。

自動２輪車にあっては、発電機が内燃機関に加える負荷トルクが、車両の動力源として利用できるトルクの制御性に大きな影響を及ぼしやすい。このため、上記請求項１〜７の発明の適用価値が特に高い。

請求項９記載の発明は、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記操作手段は、前記発電機の出力端子と電気負荷との間を開閉する開閉手段のオン操作によって前記発電機をオン操作することを特徴とする。

上記発明では、開閉手段によって発電機の出力端子と電気負荷との間を電気的に導通させることで、発電機によって内燃機関の出力軸に負荷トルクを簡易に印加することができる。

なお、上記開閉手段は、前記発電機側から前記電気負荷側へと進む方向を順方向として且つ逆方向への電流の流通を阻止する手段であってもよい。

請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発電制御装置と、前記発電機とを備えることを特徴とする発電制御システムである。

上記発明では、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発電制御装置を搭載することで、内燃機関に加わる負荷トルクの制御性を高く維持することのできるシステムを実現している。

（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる発電制御装置を自動２輪車の発電制御装置に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態のシステム構成を示す。

図示される内燃機関１０は、単気筒のものである。詳しくは、内燃機関１０は、吸気ポート式の火花点火式内燃機関である。内燃機関１０の吸気通路１２の上流には、アクセルグリップ１４によって機械的に操作されるスロットルバルブ１６が設けられている。また、スロットルバルブ１６付近には、スロットルバルブ１６の開度(スロットル開度θ)を検出するスロットルセンサ１７が設けられている。吸気通路１２の下流には、燃料噴射弁１８が設けられている。燃料噴射弁１８は、電磁ソレノイド１８ａを電子制御式のアクチュエータとするものであり、スイッチング素子１８ｂのオン操作によって電磁ソレノイド１８ａが通電されることで開弁する。これにより、吸気通路１２に、燃料（例えばガソリン）が噴射されることとなる。

吸気通路１２は、吸気バルブ２０の開動作によって、燃焼室２２に連通される。燃焼室２２には、点火プラグ２６が突出して配置されている。本実施形態では、点火プラグ２６を備える点火手段として、フルトランジスタ方式の点火装置を例示している。これは、点火コイル２６ａの１次側コイルにスイッチング素子２６ｂが接続されて且つ、バッテリ６０、スイッチング素子２６ｂ及び１次側コイルのループ回路がスイッチング素子２６ｂのオン操作によって閉ループ化されることでバッテリ６０の電力が１次側コイルに供給され、これにより点火放電を生じさせる点火装置である。

上記点火プラグ２６の両電極間の放電火花によって、燃焼室２２内の吸気と燃料との混合気が燃焼に供される。そしてこの燃焼エネルギは、ピストン２４を変位させる力学的なエネルギに変換され、ひいては内燃機関１０の出力軸(クランク軸)を回転させる。そして、燃焼に供された混合気は、排気バルブ２８の開動作に伴って、排気として排気通路３０に排出される。

上記クランク軸には、交流発電機４０のロータ４０ｂが直結されている。交流発電機４０は、８極の発電機である。そして、ロータ４０ｂの外周には、所定角度（ここでは３０°ＣＡを例示）毎に、突起部４２が設けられている。すなわち、ロータ４０ｂの外周は、クランク軸の回転角度を検出するためのタイミングロータを構成している。なお、図示しないが、クランク軸と交流発電機４０に加えて、フライホイールが一体的に形成される構成とすることが望ましい。

上記交流発電機４０の固定子４０ａは、出力端子に接続されている。出力端子の一方は接地され、他方は、レギュレータ５０に接続されている。レギュレータ５０は、交流発電機４０の出力する交流電流のうちの負の電流を選択的に取り出して車両のランプ４４に出力する機能と、正の電流を選択的に取り出してランプ４４以外の車載電気負荷に供給する機能とを備える。

詳しくは、ランプ４４の一端は接地され、他端は、ユーザによって操作可能なスイッチング素子４６を介してダイオード５２のアノードに接続されている。そして、ダイオード５２のカソード側が交流発電機４０の出力端子に接続されている。これにより、交流発電機４０の負の電流をランプ４４に供給することが可能となる。

一方、交流発電機４０の出力端子は、ゲートターンオフサイリスタ（ＧＴＯ５４）のアノードにも接続されている。ＧＴＯ５４のカソード側は、バッテリ６０を初め、上記燃料噴射弁１８や点火プラグ２６等の車載電気負荷に接続されている。ＧＴＯ５４のゲートには、電圧制御回路５６が接続されている。電圧制御回路５６は、ＧＴＯ５４のカソード側の電圧が所定以上となることでＧＴＯ５４をオフ状態とする機能を有する。また、電圧制御回路５６は、外部からの指令に基づき、ＧＴＯ５４をオン・オフする機能をも有する。

ＧＴＯ５４の出力電圧は、更に、ダイオード５７を介してコンデンサ５８に印加される。

本実施形態にかかるシステムは、更に、上記コンデンサ５８を直接の電源とする電子制御装置（ＥＣＵ７０）を備えている。ＥＣＵ７０は、内燃機関１０を制御対象とし、クランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ７２やスロットルセンサ１７の出力信号に基づき、燃料噴射弁１８や点火プラグ２６等のアクチュエータを操作する。すなわち、上述したスイッチング素子１８ｂをオン操作することで、燃料噴射弁１８を開弁操作し、また、スイッチング素子２６ｂをオン操作することで点火プラグ２６を放電させる。更に、ＥＣＵ７０は、レギュレータ５０を介して交流発電機４０をオン・オフ操作する機能をも有する。すなわち、レギュレータ５０内の電圧制御回路５６を介して、ＧＴＯ５４をオン・オフ操作することで、交流発電機４０をオン・オフ操作する。

以下、ＥＣＵ７０の行う処理のうち、交流発電機４０の発電制御について詳述する。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に、交流発電機４０の発電電流を示す。ここで、図２（ａ）は、交流発電機４０の発電電流の推移を示し、図２（ｂ）は、クランク角センサ７２の出力に基づくクランク信号の推移を示す。図示されるように、交流発電機４０の出力する交流電流は、その周期が「９０°ＣＡ」となっている。これは、交流発電機４０が８極であることに対応している。すなわち、本実施形態では、交流発電機４０のロータ４０ｂと内燃機関１０のクランク軸とが直結されているため、交流発電機４０のロータ４０ｂの１回転は、「３６０°ＣＡ」である。そして、８極の回転機にあっては、電気角の一周期は、ロータ４０ｂの１回転の「１／４」である。

こうした構成において、図２（ｃ）及び図２(ｄ)に示すように、交流発電機４０をオン・オフすることで、発電量を調節する。図２（ｃ）は、交流発電機４０の出力する交流電流の推移を示し、図２（ｄ）は、交流発電機４０の駆動状態を示している。ここで、図２（ｄ）において斜線にて示した期間は、交流発電機４０の出力電流が負となる期間であるため、レギュレータ５０の電子操作によっては、交流発電機４０の発電を停止させることができない期間である。図に示す例では、１燃焼サイクル（４ストローク）において交流発電機４０の出力電流が正となる８個の期間のうちの６個の期間において交流発電機４０による発電を行う例を示している。

本実施形態では、１燃焼サイクルにおいて交流発電機４０の出力電流が正となる８個の期間のうち交流発電機４０をオンとした角度間隔の割合を発電率として定義する。ちなみに、図の例では、発電率は、「７５％」である。本実施形態では、内燃機関１０の運転状態に応じて発電率を可変設定する。

図３（ａ）に、上記可変設定のために用いるマップを示す。本実施形態では、内燃機関１０に対する要求トルクの増大時、減少時、定常時のそれぞれで、各別の発電率を設定する。詳しくは、この際、減少時、増大時、定常時の順に発電率が小さくなるように設定する。具体的には、図３（ａ）に示されるように、スロットル開度θの変化量Δθが、規定増加量ΔθＨより大きい領域を要求トルクの増大時(以下、加速時)として、発電率をβとする。更に、変化量Δθが規定増加量ΔθＨ以下であっても、回転速度ＮＥの変化量ΔＮＥが規定上昇量ΔＮＨを上回る場合には、加速時とし、発電率をβとする。一方、スロットル開度θの変化量Δθが、規定減少量ΔθＬ未満である領域（ただし、上記加速領域を除く）を要求トルクの減少時(以下、減速時)として、発電率をα（＞β）とする。更に、変化量Δθが規定減少量ΔθＬ以上規定増加量ΔθＨ以下であっても、回転速度ＮＥの変化量ΔＮＥが規定低下量ΔＮＬ以下である場合には、減速時とし、発電率をαとする。そして、残りの領域を定常領域として、発電率をγ（＜β）とする。

上記発電率は、図３（ｂ）に模式的に示すように、燃焼行程において優先的に発電を行うとの条件の下で実現する。詳しくは、燃焼行程、吸気行程、排気行程、圧縮行程の順に優先順位が低下するとの条件のもとで、上記発電率を実現する。これにより、内燃機関１０の生成するトルクの周期的な変動や、クランク軸の瞬間的な回転速度の周期的な変動を考慮して、適切なタイミングで内燃機関１０に負荷トルクを加えることができる。具体的には、この処理は、図４に例示するマップを予め作成してＥＣＵ７０に記憶しておくことで実現する。図４では、燃焼行程初期に対応するクランク角度を「０°ＣＡ」と定義し、発電率に応じて、所定クランク角度（ここでは、「１０°ＣＡ」を例示）毎に、交流発電機４０のオン状態及びオフ状態(詳しくは、ＧＴＯ５４のオン状態及びオフ状態)を規定している。

ところで、ＥＣＵ７０からＧＴＯ５４にオン操作指令やオフ操作指令を出すタイミングと、ＧＴＯ５４が実際のオン状態又はオフ状態となるタイミングとの間には、ずれが生じ得る。そしてこの場合、所望の回転角度にて交流発電機４０のオン・オフ操作をすることができない。

更に、交流発電機４０の固定子４０ａを備えて構成される交流発電機４０の出力電流の流出経路の電気的特性（インダクタンス成分、抵抗成分、キャパシタ成分等）は、交流発電機４０の発電量等、交流発電機４０の電気的な状態に依存して変動し得る。このため、図５に示すように、交流発電機４０の出力電流の位相は、変動し得る。そして、例えば図５に一点鎖線にて示す交流波形を前提として先の図４に示したマップを作成する場合、図５に実線にて示すように、実際の交流波形がこれからずれる場合には、所望の回転角度にて交流発電機４０のオン・オフ操作をすることができない。

そこで本実施形態では、先の図４に示したマップにて規定されるオン・オフの切替タイミングを、交流発電機４０の回転速度に応じて可変設定する。ここで、回転速度は、交流発電機４０の電気的な状態量(発電量)と相関を有するパラメータであるとともに、上記スイッチング遅れ時間をクランク角度に換算するためのパラメータともなっている。すなわち、スイッチング遅れは、固定した時間とみなせるものの、これをクランク角度間隔に換算する場合には、スイッチング遅れに対応するクランク角度間隔は、内燃機関１０の回転速度（＝交流発電機４０の回転速度）に依存する。

図６に、本実施形態にかかるレギュレータ５０の操作に関する処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ７０によって、例えば所定クランク角度周期（ここでは、「１０°ＣＡ」を想定）で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、先の図４に示したマップを参照して、次回（「１０°ＣＡ」経過後）の交流発電機４０の発電状態を読み出す。そして、ステップＳ１２において、現在、交流発電機４０がオン状態であるか否かを判断する。換言すれば、ＧＴＯ５４がオン状態とされているか否かを判断する。そして、ステップＳ１２においてオン状態と判断される場合、ステップＳ１４において、上記ステップＳ１０の処理結果から次回交流発電機４０がオフとされるか否かを判断する。この処理は、交流発電機４０をオン状態からオフ状態へと切り替えるタイミングであるか否かを判断するためのものである。そして、交流発電機４０が次回オフ操作されると判断される場合、ステップＳ１６において、オフ状態への切り替えのための補正値と回転速度との関係を定めた１次元マップ（ＯＦＦ切替用マップ）を用いて、補正値をマップ演算する。

これに対し、上記ステップＳ１２において否定判断される場合には、ステップＳ１８において、上記ステップＳ１０の処理結果から交流発電機４０が次回オン状態とされるか否かを判断する。この処理は、交流発電機４０をオフ状態からオン状態へと切り替えるタイミングであるか否かを判断するためのものである。そして、交流発電機４０が次回オン操作されると判断される場合、ステップＳ２０において、オン状態への切り替えのための補正値と回転速度との関係を定めた１次元マップ（ＯＮ切替用マップ）を用いて、補正値をマップ演算する。

このように、ＯＦＦ切替用マップとＯＮ切替用マップとを各別に備えるのは、交流発電機４０の電気的な状態が変化する際のクランク軸の回転角度を基準とした交流発電機の出力電流の位相の変化は、出力電流の交流波形全体の位相を同一量だけシフトさせる変化とは限らないことに着目した結果である。すなわち、オン状態からオフ状態への切り替え用の補正値と、オフ状態からオン状態への切り替え用の補正値とを同一としたのでは、負荷トルクの制御性を最大限に向上させることができないことが懸念されるのである。

上記ステップＳ１６、Ｓ２０の処理が完了する場合や、ステップＳ１４，Ｓ１８において否定判断される場合には、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２においては、発電状態の切替タイミングを設定する。これは、先の図４に示したマップにて規定されるオン・オフの切替タイミングを、補正値にて補正する処理である。ただし、上記ステップＳ１４、Ｓ１８において否定判断される場合には、補正値を「０」とみなす。

こうして算出される最終的なタイミングにて交流発電機４０のオン・オフ状態を切り替えることで、交流発電機４０の電気的な状態の変化や、スイッチング遅れ等の影響を好適に補償しつつ、意図する回転角度にて切替を行うことができる。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。

（１）内燃機関１０の回転速度に応じて、レギュレータ５０（ＧＴＯ５４）のオン・オフ操作のタイミングを可変設定した。これにより、ＥＣＵ７０からオン・オフ操作の指令を出すタイミングと、交流発電機４０が実際にオン・オフ操作されるタイミングとの間に応答遅れが生じる場合であれ、これを補償することができる。更に、交流発電機４０の電気的な特性の変化にかかわらず、所望のタイミングにて内燃機関１０に負荷トルクを加えることができる。

（２）交流発電機４０のオン・オフ操作の基本タイミングをクランク軸の回転角度によって規定するとともに、この基本タイミングを回転速度に応じて補正した。このように基本タイミングを設定することで、内燃機関１０の生成するトルクや内燃機関の瞬間的な回転速度が回転角度に応じて周期的に変動することを考慮しつつ、適切なタイミングにて負荷トルクを印加するためのオン・オフ操作の切替タイミングを規定することができる。そして、基本タイミングを補正することで、スイッチング遅れや交流発電機４０の電気的な特性の変化による影響を補償することができる。

（３）オン状態からオフ状態への切り替え用の補正値とオフ状態からオン状態への切り替え用の補正値とを各別に設定した。これにより、内燃機関１０に負荷トルクが加わるタイミングをより好適に制御することができる。

（４）自動２輪車に本発明を適用した。自動２輪車にあっては、交流発電機４０が内燃機関１０に加える負荷トルクが、車両の駆動力として利用できるトルクの制御性に大きな影響を及ぼしやすいため、本発明の適用価値が特に高い。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図７に、本実施形態にかかるレギュレータ５０の操作に関する処理手順を示す。この処理は、ＥＣＵ７０によって、例えば所定クランク角度周期で繰り返し実行される。なお、図７において、先の図６に対応する処理については、便宜上、同一のステップ番号を付している。

図示されるように、本実施形態では、基本タイミングを補正するための補正値を、回転速度のみならず、点火時期及びバッテリ６０の電圧に基づき可変設定する(ステップＳ１６ａ、Ｓ２０ａ)。これは、バッテリ６０の電圧や点火時期も、交流発電機４０の電気的な状態量と相関を有するパラメータと考えられるからである。

すなわち、交流発電機４０の出力電流は、交流発電機４０の出力端子に接続されるバッテリ６０の電圧に依存する。このため、バッテリ６０の電圧に応じて、クランク軸の回転角度を基準とする交流発電機４０の出力電流の位相も変動すると考えられる。このため、バッテリ６０の電圧は、交流発電機４０の電気的な状態量(発電量等)と相関を有するパラメータであり、特に、交流発電機４０の出力電流波形を変化させる可能性のあるパラメータである。

また、点火タイミングにおいては、先の図１に示したスイッチング素子２６ｂがオン状態とされることで、点火放電のためにバッテリ６０の電力が多量に消費される。特に、本実施形態では、フルトランジスタ方式を採用しているため、一時的な電力消費量が特に大きくなる。このため、この際には、バッテリ６０の電圧が大きく低下し、ひいては交流発電機４０の出力電流を大きく変化させる要因となるおそれがある。ちなみに、点火時期は、バッテリ６０の電圧を変化させる要因であるため、理論的には、バッテリ６０の電圧と回転速度とに基づき補正値を算出することで、本実施形態と同様の効果を得ることは可能である。しかし、この場合には、バッテリ６０の電圧のサンプリング周期を極めて短く設定する必要が生じるおそれがあり、ひいてはＥＣＵ７０の演算負荷を増大させる要因となるおそれがある。このため、本実施形態では、バッテリ６０の電圧の低下を予測するためのパラメータとして、点火時期を利用する。

以上の理由から、本実施形態では、回転速度、バッテリ６０の電圧及び点火時期と、補正値との関係を定める３次元マップを予め作成しておき、これを用いて補正値を算出する。なお、点火時期に基づく補正が必要なのは、実際には点火時期近傍の回転角度において交流発電機４０をオン・オフする場合に限られる。このため、ステップＳ１６ａ，Ｓ２０ａにおいて点火時期近傍である場合以外には、実際の点火時期がいかなる値であるかにかかわらず、点火時期が特定の値であることに対応するマップの値を検索するようにすることが望ましい。

ちなみに、点火時期は、内燃機関１０の運転状態を示すパラメータを入力として可変設定されるものである。ここで、運転状態を示すパラメータとしては、負荷を示すパラメータ及び回転速度を想定することが望ましい。なお、負荷を示すパラメータとしては、スロットルバルブ１６の開度や吸気圧がある。

以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）〜（４）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。

（５）バッテリ６０の電圧に基づき、補正値を設定した。これにより、内燃機関１０に負荷トルクが加わるタイミング(回転角度)をより適切に制御することができる。

（６）フルトランジスタ方式を採用して且つ、点火時期に基づき補正値を設定した。これにより、内燃機関１０に負荷トルクが加わるタイミング(回転角度)をいっそう適切に制御することができる。

（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

・上記第２の実施形態において、補正値を、バッテリ６０の電圧ＶＢのみに基づき算出してもよい。更に、補正値を、点火時期及び回転速度ＮＥの２つのパラメータに基づき算出してもよく、また、点火時期及びバッテリ６０の電圧ＶＢの２つのパラメータに基づき算出してもよい。

・上記各実施形態では、ＯＮ切替用の補正値とＯＦＦ切替用の補正値とのそれぞれを規定するマップを各別に備えたがこれに限らない。例えば、ＯＮ切替用の補正値を規定するマップとＯＦＦ切替用の補正値を規定するマップとのいずれか一方のみ備え、他方の切替タイミングについてはこれを補正しないようにしてもよい。更に、単一の補正値によって、双方の切替タイミングを補正するようにしてもよい。

・上記各実施形態では、内燃機関１０の運転状態に応じて、発電率を可変設定したがこれに限らない。発電率を固定する場合であっても、内燃機関１０の出力軸に負荷トルクが加わるタイミングを高精度に制御する上では本発明の適用が有効である。この場合、先の図４に例示したマップ等、交流発電機４０のオン・オフを切り替える基本タイミングを規定する基本タイミング規定手段を備えることなく、回転速度等に応じて発電機のオン・オフの切替タイミングを直接可変設定するようにしてもよい。

・発電率に応じてレギュレータ５０の操作状態を規定する手段としては、先の図４に例示したように、４ストローク内におけるレギュレータ５０の操作状態を所定角度毎に規定するものに限らない。例えば、１燃焼サイクル（４ストローク）の整数倍（≧２）内における所定角度毎に規定するものであってもよい。

・レギュレータ５０としては、先の図１に例示したものに限らない。例えば交流発電機４０と電気負荷との間を開閉する開閉手段として、ＧＴＯ５４に代えて、逆阻止３端子サイリスタを備えて構成してもよい。この場合であっても、交流発電機４０が実際にオンとされるタイミングを高精度に制御するためには、本発明の適用は有効である。また、開閉手段として、トランジスタを用いるものであってもよい。また例えば、ＥＣＵ７０の直接の電源とするためのコンデンサ５８を備えないものであってもよい。更に例えば、交流発電機４０が出力する負の電流を一切利用しないものであってもよい。加えて例えば、交流発電機４０が負の電流を出力する期間においても、交流発電機４０のオン・オフを切り替える機能を備えてもよい。

・交流発電機４０としては、８極のものに限らず、極数は任意でよい。また、交流発電機４０としては、永久磁石を備えるものにも限らない。また、交流発電機４０をクランク軸に直結する代わりに、所定のギア比のギアを用いて機械的に連結してもよい。

・上記各実施形態では、点火手段として、フルトランジスタ方式のものを用いたが、これに限らず、例えば、コンデンサの充電電荷を点火タイミングにおいて点火コイルに放電させるコンデンサ放電式（ＣＤＩ）のものであってもよい。ただし、この場合、上記第２の実施形態においては、コンデンサの充電期間に応じて補正値を算出することが望ましい。

・その他、内燃機関としては、単気筒のものに限らず、多気筒であってもよく、また、４ストロークエンジンにも限らない。更に、自動２輪車に搭載されるものに限らず、例えば４輪車に搭載されるものであってもよい。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる交流発電機の発電態様を示すタイムチャート。 同実施形態にかかる発電率の可変設定手法を示す図。 同実施形態にかかるレギュレータのオン・オフを規定する図 同実施形態の解決する問題点を説明するためのタイムチャート。 同実施形態にかかるレギュレータのオン・オフタイミングを設定する処理の手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかるレギュレータのオン・オフタイミングを設定する処理の手順を示す流れ図。

符号の説明

１０…内燃機関、６０…交流発電機、７０…ＥＣＵ(発電制御装置の一実施形態)。

Claims (10)

1. 内燃機関の出力軸に機械的に連結された発電機のオン操作及びオフ操作の少なくとも一方を前記出力軸の回転角度に応じて行う操作手段を備える発電制御装置において、
   前記操作手段は、前記発電機の電気的状態と相関を有するパラメータに応じて前記オン操作及びオフ操作の少なくとも一方のタイミングを可変設定する可変手段を備えることを特徴とする発電制御装置。
2. 前記可変手段は、前記少なくとも一方の基本タイミングを前記出力軸の回転角度によって規定する基本タイミング規定手段と、該基本タイミングを前記パラメータに応じて補正する補正手段とを備えることを特徴とする請求項１記載の発電制御装置。
3. 前記基本タイミング規定手段は、オン操作及びオフ操作の双方のタイミングを規定するものであり、
   前記補正手段は、前記オン状態からオフ状態への切り替え用の補正値と前記オフ状態からオン状態への切り替え用の補正値とを各別に設定することを特徴とする請求項２記載の発電制御装置。
4. 前記パラメータは、前記発電機の回転速度であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電制御装置。
5. 前記発電機の出力電圧は、該発電機の発電電力を蓄える蓄電手段に印加されて且つ、
   前記パラメータは、前記蓄電手段の電圧であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電制御装置。
6. 内燃機関の出力軸に機械的に連結された発電機のオン操作及びオフ操作の少なくとも一方を前記出力軸の回転角度に応じて行う操作手段を備える発電制御装置において、
   前記操作手段は、前記内燃機関の回転速度に応じて前記オン操作及びオフ操作の少なくとも一方のタイミングを可変設定する可変手段を備えることを特徴とする発電制御装置。
7. 前記可変手段は、前記発電機のオン操作及びオフ操作の少なくとも一方の基本タイミングを前記出力軸の回転角度によって規定する基本タイミング規定手段と、該基本タイミングを前記回転速度に応じて補正する補正手段とを備えることを特徴とする請求項６記載の発電制御装置。
8. 前記内燃機関は、自動２輪車に搭載されてなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の発電制御装置。
9. 前記操作手段は、前記発電機の出力端子と電気負荷との間を開閉する開閉手段のオン操作によって前記発電機をオン操作することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の発電制御装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の発電制御装置と、
    前記発電機とを備えることを特徴とする発電制御システム。

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