JP2010206959A

JP2010206959A - 電圧制御装置

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Publication number: JP2010206959A
Application number: JP2009050275A
Authority: JP
Inventors: Toru Aoyama; 徹青山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2010-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-04
Also published as: JP4656346B2; US8334678B2; US20100225284A1

Abstract

【課題】電気負荷投入時のエンジンのハンチング現象に伴う充電電圧の脈動を抑えるとともにハンチング現象を早期に収束させることができる電圧制御装置を提供すること。
【解決手段】電圧制御装置２は、電気負荷４等の投入により出力電圧が第１の調整電圧よりも低くなった後にスイッチ素子２４を断続制御して界磁巻線１１に流れる電流を徐々に増加させる徐励制御回路２６と、出力電圧が第１の調整電圧よりも低い所定電圧以下の電圧に落ち込んだ場合に、出力電圧の目標値を、第１の調整電圧よりも低く所定電圧よりも高い第２の調整電圧に変更し、バッテリ３への充電がなされて出力電圧が所定電圧を上回った後に、目標値を第１の調整電圧に向けて徐々に上昇させる電圧応答回路２７とを備える。エンジン回転数が下降時に、徐励制御回路２６により界磁巻線１１に流れる電流を徐々に増加させ、エンジン回転数が上昇時に、電圧応答回路２７により界磁巻線１１に流れる電流を制御する。
【選択図】図１

Description

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の出力電圧を制御する電圧制御装置に関する。

近年、車両の排出ガスの低減や低燃費のためにエンジンのアイドル回転数を下げる低アイドル化がすすめられている。しかし、アイドル回転数を低下させていくと、エンジンの低フリクションにより、ベルトでつながれた補機類のトルク変化でエンジン回転数の変動が持続する現象（いわゆるハンチング現象）が、ある領域で発生する。

車両用発電機の発電トルクによるハンチング現象を改善する従来技術として、アイドル回転数付近における車両用発電機の調整電圧を回転数に対応した値に設定して制御することで、車両用発電機の発電トルクが急変する回転数領域で生じるエンジンのハンチング現象を改善する手法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、バッテリの経年変化で充電性能が低下した状態で電気負荷を使用する（電力使用量を増やす）と、バッテリ電圧の落ち込みが大きくなる。このため、特許文献１に開示された方式での調整電圧の制御ではエンジン回転が追随できず、大きな電圧落ち込みをきっかけにして、エンジン回転変動の持続現象（ハンチング現象）を起こしながら、目標のアイドル回転数に向かって収束していく現象が顕在化している。

また、この従来方式では、回転数に対応した調整電圧を設定しているため、調整電圧の設定値もエンジン回転変動に同期して変化することになり、充電電圧が脈動を生じてしまうという問題があった。これは、照明機器や表示装置類の照度の明暗に影響を与え、運転者に違和感を与えることになる。

なお、特許文献１の中で、電気負荷の投入を検出して調整電圧を一旦下げて徐々に元の値に戻す手法（特許文献２参照。）が説明されているが、この手法では、アイドル時のみ電気負荷の投入を遅延なく検出することは難しく、アイドル時の回転変動を、車両用発電機の出力電圧を制御する電圧制御装置のみで対策することは困難である。

また、アイドル回転の安定化とバッテリ電圧の安定化の両方を改善する従来技術として、車両用発電機の発電トルクピークよりも高い回転域でアイドル回転変動を抑えることで、ハンチング現象を回避する手法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。この手法では、回転低下時に界磁電流を抑えるのでバッテリ電圧の低下は発生するものの回転低下が抑制され、電圧低下量が小さくなる。一方、回転上昇時には界磁電流制御が解除されるので、界磁電流増加に伴って従来よりも調整電圧付近で制御することができ、電圧制御性も改善することができる。しかしながら、アイドル回転数が車両用発電機の発電トルクピークをまたいで低下してしまう領域では、上述した効果が発揮されないことがわかってきた。

特開２００２−１７０５３号公報（第５−８頁、図１−７）特開平７−１２３７９６号公報（第３−８頁、図１−８）特開２００７−２９５６５９号公報（第５−１１頁、図１−１０）

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、電気負荷投入時のエンジンのハンチング現象に伴う充電電圧の脈動を抑えるとともにハンチング現象を早期に収束させることができる電圧制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の電圧制御装置は、界磁巻線とこれに直列接続されたスイッチ手段とを有する車両用発電機の出力電圧とバッテリを充電するために設定される第１の調整電圧とを比較し、この比較結果に基づいてスイッチ手段を断続制御することにより出力電圧を第１の調整電圧に制御する電圧制御装置であって、車両用発電機およびバッテリに接続された電気負荷の投入により出力電圧が第１の調整電圧よりも低くなった後に、スイッチ手段を断続制御して界磁巻線に流れる電流を徐々に増加させる徐励制御手段と、電気負荷の投入により出力電圧が、第１の調整電圧よりも低い所定電圧以下の電圧に落ち込んだ場合に、出力電圧の目標値を、第１の調整電圧よりも低く所定電圧よりも高い第２の調整電圧に変更し、バッテリへの充電がなされて出力電圧が所定電圧を上回った後に、目標値を第１の調整電圧に向けて徐々に上昇させる電圧応答手段とを備え、エンジン回転数が下降時に、徐励制御手段により界磁巻線に流れる電流を徐々に増加させ、エンジン回転数が上昇時に、電圧応答手段により界磁巻線に流れる電流を制御する。

エンジン回転下降時の徐励制御手段による界磁電流の抑制と、エンジン回転上昇時の電圧応答手段による界磁電流の抑制とを組み合わせて界磁電流を制御することで、界磁電流の上昇をゆっくりにすることができ、車両用発電機の充電電圧（バッテリ電圧）の脈動を低減するとともに、エンジン回転変動の早期安定化を図ることができる。

特に、エンジン回転上昇時の電圧応答手段による電圧制御で界磁電流の増加を抑えることができる点で、発電トルクピークを抑える効果を出すことができ、発電トルクピークを抑えながらエンジンのアイドル回転数（一般に車両用発電機の発電トルクピークよりも高く設定されている）に向けてエンジン回転変動の早期収束を図ることができる。

また、エンジンのアイドル回転付近で第１の調整電圧を回転数に応じて変化させる回転数特性設定手段と、出力電圧が所定電圧を下回った後に、回転数特性設定手段の動作を所定時間無効化する無効化手段とをさらに備えることが望ましい。これにより、出力電圧の脈動をエンジン回転変動に連動しないようにすることができ、バッテリ電圧回復時の出力電圧の脈動を低減し、車両用発電機の出力電圧を早期安定化させることができる。

また、上述した無効化手段によって回転数特性設定手段の動作を無効化する所定時間は、低下した出力電圧が再び第１の調整電圧に到達するまでの時間よりも長く設定されていることが望ましい。これにより、エンジン回転数の上昇時に電圧応答手段による界磁電流の制御を確実に行うことが可能となる。

一実施形態の電圧制御装置の構成を示す図である。電気負荷投入後に定常状態に戻るまでの状態を示すタイミング図である。

以下、本発明を適用した一実施形態の電圧制御装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を適用した一実施形態の電圧制御装置の構成を示す図であり、あわせてこの電圧制御装置と車両用発電機やバッテリ、電気負荷との接続状態が示されている。

図１において、車両用発電機１は、界磁巻線１１、固定子巻線１２、整流器１３を含んで構成されている。界磁巻線１１は、界磁極（図示せず）に巻装されて回転子を構成し、通電されることで磁界を発生する。

固定子巻線１２は、多相巻線（例えば、三相巻線）であって、固定子鉄心（図示せず）に巻装されて固定子を構成している。この固定子巻線１２は、界磁巻線１１の発生する磁界の変化によって起電力を発生する。固定子巻線１２に誘起される交流出力が整流器１３に供給される。また、固定子巻線１２の一相が電圧制御装置２のＰ端子に接続されており、固定子巻線１２の一相分の交流出力がＰ端子に入力される。

整流器１３は、固定子巻線１２の交流出力を全波整流する。この整流器１３の出力が車両用発電機１の出力として外部に取り出され、バッテリ３や電気負荷４あるいはその他の電気負荷に供給される。

車両用発電機１の出力は、エンジン（図示せず）によって回転駆動される回転子の回転数や出力電圧あるいは界磁巻線１１に流れる界磁電流に応じて変化する。この出力電圧や界磁電流は、電圧制御装置２によって制御される。

電圧制御装置２は、電源回路２１、調整電圧制御回路２２、アンド回路２３、スイッチ素子２４、還流ダイオード２５、徐励制御回路２６、電圧応答回路２７を含んで構成されている。

電源回路２１は、ＩＧ（イグニッション）端子に接続され、キースイッチ６を介してバッテリ３に接続されている。電源回路２１は、キースイッチ６がオンされると動作し、電圧制御装置２内の各回路を構成する各素子に電源電圧（動作電圧）Ｖccを供給する。

調整電圧制御回路２２は、車両用発電機１の出力電圧が入力され、出力段の電圧比較器２２１の出力端子がアンド回路２３の一方の入力端子に接続されている。調整電圧制御回路２２の詳細については後述する。アンド回路２３は、他方の入力端子に徐励制御回路２６の出力端子が接続されており、スイッチ素子２４のオン／オフ動作を制御するための制御信号を生成する。

スイッチ素子２４は、パワートランジスタを用いて構成されており、ゲートがアンド回路２３の出力端子に接続され、ドレインが還流ダイオード２５を介して車両用発電機１の出力端子（Ｂ端子）に接続され、ソースがＥ端子に接続されて車両用発電機１のＥ端子（フレーム）を介して接地されている。また、スイッチ素子２４は、ドレインがＦ端子を介して界磁巻線１１に接続されており、オンされると界磁巻線１１に電流が流れ、オフされるとこの電流の供給が停止される。

還流ダイオード２５は、界磁巻線１１と並列に接続されており、スイッチ素子２４がオフされたときに界磁巻線１１に流れる電流を還流させる。

徐励制御回路２６は、入力端子が界磁巻線１１とスイッチ素子２４の接続点（Ｆ端子）に接続され、出力端子がアンド回路２３の他方の入力端子に接続されている。この徐励制御回路２６は、電気負荷投入時の発電トルク増大に伴うエンジン回転の落ち込みを改善するためのものである。一般に、例えば負荷スイッチ５がオンされて車両用発電機１の出力電圧が低下すると、電圧制御装置２は、界磁巻線１１に流れる電流を増加させて車両用発電機１の発電量が増えるように制御する。これに伴って車両用発電機１の発電トルクも増加することになり、エンジン回転の落ち込みが大きくなる。このような現象を改善するために、徐励制御回路２６は、車両用発電機１の出力電流を徐々に増加させ、発電トルクをゆっくり増加させることにより、エンジン回転を安定化させる。

電圧応答回路２７は、入力端子が調整電圧制御回路２２内の抵抗２２４、２２５の接続点に接続され、出力端子が調整電圧制御回路２２内の抵抗２２２、２２３の接続点に接続されている。電圧応答回路２７の詳細については後述する。

次に、調整電圧制御回路２２の詳細について説明する。調整電圧制御回路２２は、電圧比較器２２１、抵抗２２２、２２３、２２４、２２５、コンデンサ２２６、回転数特性回路２２７、切替回路２２８を含んで構成されている。

電圧比較器２２１のプラス入力端子には、電源電圧Ｖccを抵抗２２２、２２３で分圧した基準電圧Ｖ１（調整電圧ＶＢ（例えば１４Ｖ）に対応している）が入力され、マイナス入力端子には、車両用発電機１の出力電圧（Ｂ端子電圧）を検出するためにこのＢ端子電圧が抵抗２２４、２２５で分圧された入力電圧Ｖ２が入力されている。

コンデンサ２２６は、電圧比較器２２１のマイナス入力端子に接続され、Ｂ端子電圧に含まれるノイズを除去するためのものであり、スイッチ素子２４のオン／オフ制御の安定化を図るために用いられている。

回転数特性回路２２７は、回転数と調整電圧との関係を示す回転数特性を保持しており、入力端子がＰ端子に接続され、出力端子が切替回路２２８を介して抵抗２２２、２２３の接続点に接続されている。具体的には、Ｐ端子に入力される相電圧の矩形波信号からエンジン回転数に対応した車両用発電機１の回転数Ｎ_ALTが検出され、回転数Ｎ_ALTがＮ₂以上のときには調整電圧の基準電圧をＶ１(max)（例えば調整電圧ＶＢ=１４Ｖ相当）に、回転数Ｎ_ALTがＮ₁以下のときには調整電圧の基準電圧をＶ１(min)（例えば調整電圧ＶＢ=１２．８Ｖ相当）に、回転数Ｎ_ALTがＮ₁〜Ｎ₂の間では調整電圧の基準電圧を回転数Ｎ₁〜Ｎ₂に対応した基準電圧Ｖ１(min)〜Ｖ１(max)になるように、調整電圧の回転数特性が設定されている。

切替回路２２８は、電圧応答回路２７内の電圧比較器２７１の出力信号に応じてオン／オフするスイッチを構成している。このスイッチは、半導体アナログスイッチにより構成するようにしてもよい。

次に、電圧応答回路２７の詳細について説明する。電圧応答回路２７は、電圧比較器２７１、トランジスタ２７２、抵抗２７３、コンデンサ２７４を含んで構成されている。

電圧比較器２７１のプラス入力端子には、車両用発電機１のＢ端子電圧の電圧落ち込みを検出するために、所定電圧（例えば調整電圧ＶＢ＝１１．８Ｖ）に対応する基準電圧Ｖ３が入力され、マイナス入力端子には、車両用発電機１のＢ端子電圧を検出するために、抵抗２２４、２２５の接続点から入力電圧Ｖ２が入力される。また、電圧比較器２７１の出力端子は、トランジスタ２７２のゲートに接続されている。

トランジスタ２７２のドレインは、抵抗２７３とコンデンサ２７４の接続点に接続され、抵抗２７３の他方の端部は、抵抗２２２と抵抗２２３の接続点に接続されている。また、コンデンサ２７４の他方の端部はＥ端子に接続される。

上述したスイッチ素子２４がスイッチ手段に、徐励制御回路２６が徐励制御手段に、電圧応答回路２７が電圧応答手段に、回転数特性回路２２７が回転数特性設定手段に、切替回路２２８が無効化手段にそれぞれ対応する。

本実施形態の電圧制御装置２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。キースイッチ６がオンされると、電圧制御装置２内の電源回路２１で作られた一定の動作電圧で各素子がバイアスされ、各回路が動作を開始する。

調整電圧制御回路２２の電圧比較器２２１では、入力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ１よりも低いので、出力がハイレベルになる。また、徐励制御回路２６の出力もハイレベルとなっており、アンド回路２３の出力もハイレベルとなる。したがって、スイッチ素子２４はオンとなり、界磁巻線１１に初期励磁電流が供給される。初期励磁電流により、界磁極の磁化力が強くなる。

その後、スタータ（図示せず）によってエンジンを始動させることにより車両用発電機１の回転子が回転され、固定子巻線１２に発生する電圧（発電電圧）が大きくなる。さらに発電電圧が上昇し、車両用発電機１のＢ端子電圧を検出する入力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ１（調整電圧ＶＢ＝１４Ｖ相当の電圧）に達すると、電圧比較器２２１の出力はローレベルに変化する。したがって、スイッチ素子２４はオフとなり、界磁電流を減少させる。このような制御を繰り返して、車両用発電機１のＢ端子電圧は、第１の調整電圧（例えばＶＢ＝１４Ｖ）に調整される。

このとき、徐励制御回路２６は、Ｆ端子に現れる電圧のデューティを検出し、界磁電流が増加するように動作する。具体的には、徐励制御回路２６は、スイッチ素子２４のオンデューティを検出し、所定量のデューティを加算したオンデューティ信号をアンド回路２３に向けて出力している。

ここでＢ端子電圧を検出する入力電圧Ｖ２が、所定電圧（例えばＶＢ＝１１．８Ｖ）に相当する基準電圧Ｖ３より落ち込まない範囲にあるときに、電気負荷４等がオンされると、徐励制御回路２６は、Ｂ端子電圧が低下する直前のデューティから所定量デューティを増やした後に徐々にデューティを増加させる徐励制御を、Ｂ端子電圧が調整電圧に達するまで行う。

また、このとき、回転数特性回路２２７は、エンジンのアイドル回転が低下し、車両用発電機１の発電トルクピーク（Ｎ_ALTがＮ₁〜Ｎ₂の間）をまたいで低下したときには、調整電圧を車両用発電機１の回転数Ｎ_ALT（エンジン回転数Ｎｅに比例している）に対応した値に設定し（例えば特許文献１に記載されているように）、１度のエンジン回転数低下の後に、すぐに目標のアイドル回転数に安定させるエンジンハンチング抑制の動作が行われる。

次に、Ｂ端子電圧が所定電圧（例えば１１．８Ｖ）よりも落ち込んでしまうときの動作について説明する。

負荷スイッチ５がオンされて電気負荷４が使用される。これにより、Ｂ端子電圧を検出する入力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ３（例えばＶＢ＝１１．８Ｖ相当の電圧）よりも落ち込むと、電圧比較器２７１の出力はハイレベルに変化する。すると、トランジスタ２７２がオンし、コンデンサ２７４に蓄えられている電荷が放電される。そして、抵抗２２３と２７３が並列接続されるので、電圧比較器２２１のプラス入力端子に入力される基準電圧が、抵抗２２２、２２３で分圧される電圧Ｖ１よりも低い電圧Ｖ１’（第２の調整電圧）に変更され、これにより調整電圧が１４Ｖ（＝Ｖ１）から１２Ｖ（＝Ｖ１’）に変化する。

車両用発電機１の発電によりバッテリ３が充電され、バッテリ電圧が回復し、Ｂ端子電圧ＶＢが１１．８Ｖを上回ると、電圧比較器２７１の出力はローレベルに変化する。すると、トランジスタ２７２はオフし、コンデンサ２７４の端子電圧は、抵抗２２２、２２３、２７３とコンデンサ２７４で構成される回路の時定数で上昇する。したがって、調整電圧は、１２Ｖから１４Ｖ（定常状態の調整電圧）に向けて所定の時定数（この時定数はエンジンの回転変動の周期よりも長く設定されている）で上昇し、その後、定常状態の調整電圧（例えば１４Ｖ）で制御される。

図２は、電気負荷投入後に定常状態に戻るまでの状態を示すタイミング図である。時間ｔ₀で負荷スイッチ５がオンされて電気負荷４が投入されるものとする。車両用発電機１は、アイドル回転数Ｎｅ１、界磁電流Ｉｆ１の発電能力で第１の調整電圧（基準電圧Ｖ１に対応する）に調整されて、バッテリ３や電気負荷４以外の他の電気負荷に電力供給を行っている。

時間ｔ₀で電気負荷４（例えばヘッドライト）がオンされると、バッテリ３の端子電圧が低下し、これに連動するＢ端子電圧ＶＢを検出している入力電圧Ｖ２が低下する。すると、車両用発電機１は、界磁電流をＩｆ１から所定量増加させた後にＩｆ２に向けて増加しようとする（徐励制御回路２６による界磁電流の増加速度はΔＩf／Δｔで増加する）。このとき、界磁電流の増加に伴って発電トルクも増大していく。そして、この発電トルクの増大はエンジン回転数の低下を招く。このエンジン回転数の低下はさらに発電トルクの増大を招き、発電トルクのピークを超えてエンジン回転を下降させてしまう。このとき、エンジン回転制御は、目標値Ｎｅ１に向けて補正制御を行おうとするが、応答するまでに遅れ時間がある。したがって、目標値に達するまでの間に、エンジン回転数は下降、上昇を繰り返して目標値へ収束していく現象を生じることになる。

時間ｔ₁に達して、入力電圧Ｖ２がしきい値としての基準電圧Ｖ３を下回ると、電圧比較器２７１の出力はハイレベルに変化し、トランジスタ２７２をオンする。ここで、基準電圧Ｖ１（調整電圧１４Ｖ相当）は、エンジン回転数Ｎｅに応じて低下（回転数特性回路２２７の特性に基づいて低下）し、時間ｔ₁後に基準電圧Ｖ１’（調整電圧１２Ｖ相当）に切り替えられる。図２では、期間Ｉに対応する。

このとき、電圧比較器２７１のハイレベルの出力は切替回路２２８にも入力され、切替回路２２８に内蔵されたスイッチをオフさせて回転数特性回路２２７を無効にする。そして、界磁電流Ｉｆの増加に伴い、Ｂ端子電圧は上昇に転じる。図２では、期間ＩＩに対応する。

時間ｔ₂に達して、入力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ３を上回ると、電圧比較器２７１の出力はローレベルに変化し、トランジスタ２７２をオフにする。すると、コンデンサ２７４に充電電流が流れ、抵抗２２２、２２３、２７３とコンデンサ２７４で構成される回路の時定数にしたがって基準電圧をＶ１’からＶ１に向けて応答させる（変化させる）。

エンジン回転数Ｎｅが上昇に転じていくｔ₀〜ｔ₃の期間（図２の期間Ｉ〜ＩＩＩ）までは、徐励制御回路２６の動作が継続し、界磁電流Ｉｆは徐々に増加していく。さらに、入力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ１’を上回るｔ₃〜ｔ₄の期間（図２の期間ＩＶ）では、Ｂ端子電圧は、過渡応答している基準電圧Ｖ１’に対応する調整電圧で制御される。電圧制御が行われるので界磁電流Ｉｆは一旦減少し、基準電圧Ｖ１’の上昇に伴って増加する。

その後、エンジン回転数Ｎｅが下降に転じ、入力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ１’を下回ると、電圧比較器２２１の出力はハイレベルに変化し、ｔ₄〜ｔ₅の期間（図２の期間Ｖ）にかけて徐励制御回路２６による動作が継続され、界磁電流Ｉｆはｔ₄の時点から徐々に増加する（増加速度はΔｆ／Δｔ）。

エンジン回転数Ｎｅが上昇に転じるｔ₅〜ｔ₆の期間では、期間ＩＶ（ｔ₃〜ｔ₄）と同様の動作が行われ、Ｂ端子電圧は、過渡応答している基準電圧Ｖ１’に対応する調整電圧で電圧制御される。また、エンジン回転数Ｎｅが下降に転じるｔ₆〜ｔ₇の期間では、期間Ｖ（ｔ₄〜ｔ₅）と同様の動作が行われ、界磁電流Ｉｆが徐々に増加する。さらに、エンジン回転数Ｎｅが上昇に転じるｔ₇〜ｔ₈の期間では、期間ＩＶ（ｔ₃〜ｔ₄）と同様の動作が行われ、Ｂ端子電圧は、過渡応答している基準電圧Ｖ１’に対応する調整電圧で電圧制御される。

このようにしてエンジン回転数Ｎｅは目標値Ｎｅ１に向かって収束していく。入力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ１に達したｔ₈以降は、追加された電気負荷４を考慮した界磁電流Ｉｆ２の発電能力で車両用発電機１の出力電圧は調整される。このようにして調整電圧は、通常のバッテリ充電電圧（例えば調整電圧ＶＢ＝１４Ｖ）の制御に戻っていく。

切替回路２２８は、所定時間経過後（例えば、基準電圧Ｖ１に到達するまでの時間ｔ₈よりも長く設定されている）に内蔵されたスイッチをオンし、回転数特性回路２２７の出力を有効にした元の動作に戻る。

このように、本実施形態の電圧制御装置２では、エンジン回転下降時の徐励制御回路２６による界磁電流の抑制と、エンジン回転上昇時の電圧応答回路２７による界磁電流の抑制とを組み合わせて界磁電流を制御することで、界磁電流の上昇をゆっくりにすることができ、車両用発電機１の出力電圧（バッテリ電圧）の脈動を低減するとともに、エンジン回転変動の早期安定化を図ることができる。

特に、エンジン回転上昇時の電圧応答回路２７による電圧制御で界磁電流の増加を抑えることができる点で、発電トルクピークを抑える効果を出すことができ、発電トルクピークを抑えながらエンジンのアイドル回転数（一般に車両用発電機１の発電トルクピークよりも高く設定されている）に向けてエンジン回転変動の早期収束を図ることができる。

また、回転数特性回路２２７によってエンジンのアイドル回転付近で調整電圧を回転数に応じて変化させるとともに、電圧応答回路２７によって車両用発電機１の出力電圧が所定電圧（基準電圧Ｖ３）を下回った後に回転数特性回路２２７の動作を所定時間無効化することにより、出力電圧の脈動をエンジン回転変動に連動しないようにすることができ、バッテリ電圧回復時の出力電圧の脈動を低減し、車両用発電機１の出力電圧を早期安定化させることができる。

なお、本発明は上記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において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、図１に示す電圧応答回路２７を、抵抗２７３とコンデンサ２７４によるＣＲ時定数を利用したアナログ回路で構成したが、デジタルによる遅延回路で同様の電圧応答を実現するようにしてもよい。また、基準電圧Ｖ３に対応する所定電圧（上記の例ではＶＢ＝１１．８Ｖ）は、電気負荷４等を投入前のバッテリ電圧よりも低く、バッテリ３の放電終止電圧（例えば、バッテリ端子電圧１０Ｖ）よりも高い範囲で設定することができる。

本発明によれば、エンジン回転下降時の徐励制御手段による界磁電流の抑制と、エンジン回転上昇時の電圧応答手段による界磁電流の抑制とを組み合わせて界磁電流を制御することで、界磁電流の上昇をゆっくりにすることができ、車両用発電機の充電電圧（バッテリ電圧）の脈動を低減するとともに、エンジン回転変動の早期安定化を図ることができる。

１車両用発電機
２電圧制御装置
３バッテリ
４電気負荷
５負荷スイッチ
６キースイッチ
１１界磁巻線
１２固定子巻線
１３整流器
２１電源回路
２２調整電圧制御回路
２３アンド回路
２４スイッチ素子
２５還流ダイオード
２６徐励制御回路
２７電圧応答回路
２２１、２７１電圧比較器
２２２、２２３、２２４、２２５、２７３抵抗
２２６、２７４コンデンサ
２２７回転数特性回路
２２８切替回路
２７２トランジスタ

Claims

界磁巻線とこれに直列接続されたスイッチ手段とを有する車両用発電機の出力電圧とバッテリを充電するために設定される第１の調整電圧とを比較し、この比較結果に基づいて前記スイッチ手段を断続制御することにより前記出力電圧を前記第１の調整電圧に制御する電圧制御装置において、
前記車両用発電機および前記バッテリに接続された電気負荷の投入により前記出力電圧が前記第１の調整電圧よりも低くなった後に、前記スイッチ手段を断続制御して前記界磁巻線に流れる電流を徐々に増加させる徐励制御手段と、
前記電気負荷の投入により前記出力電圧が、前記第１の調整電圧よりも低い所定電圧以下の電圧に落ち込んだ場合に、前記出力電圧の目標値を、前記第１の調整電圧よりも低く前記所定電圧よりも高い第２の調整電圧に変更し、前記バッテリへの充電がなされて前記出力電圧が前記所定電圧を上回った後に、前記目標値を前記第１の調整電圧に向けて徐々に上昇させる電圧応答手段と、
を備え、エンジン回転数が下降時に、前記徐励制御手段により前記界磁巻線に流れる電流を徐々に増加させ、エンジン回転数が上昇時に、前記電圧応答手段により前記界磁巻線に流れる電流を制御することを特徴とする電圧制御装置。
請求項１において、
エンジンのアイドル回転付近で前記第１の調整電圧を回転数に応じて変化させる回転数特性設定手段と、
前記出力電圧が前記所定電圧を下回った後に、前記回転数特性設定手段の動作を所定時間無効化する無効化手段と、
をさらに備えることを特徴とする電圧制御装置。
請求項２において、
前記無効化手段によって前記回転数特性設定手段の動作を無効化する所定時間は、低下した前記出力電圧が再び前記第１の調整電圧に到達するまでの時間よりも長く設定されていることを特徴とする電圧制御装置。