JP2010263720A - 車両用発電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】最低電圧維持機能を有しながら始動時の発電抑制制御を確実に実施することにより、始動時にエンジンが完爆に移行する時間を短縮することができる車両用発電制御装置を提供すること。
【解決手段】車両用発電制御装置２の発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、発電電圧を第１の設定値に制御するとともに、ＥＣＵ５から発電抑制を指示する発電制御信号が送られてきたときに車両用発電機１の発電を抑制する。また、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、発電電圧が第１の設定値よりも低い第２の設定値以下になったときに発電の抑制を解除する。さらに、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、ＥＣＵ５から送られてくるキーオン信号を受信したときに発電抑制の解除動作を停止し、その後、ＥＣＵ５から発電抑制を指示する発電制御信号が送られてこない状態を検出したときに発電抑制の解除動作を再開する。
【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発電制御を行う車両用発電制御装置に関する。

近年、車両の燃費向上のため、低アイドル化や低フリクション化が進んでおり、補機の作動によるトルク変動が、エンジン回転変動に大きく影響するようになってきている。エンジン回転の安定化を図る技術としては、アイドル時に車両用発電機の発電を抑制して車両用発電機のトルクを制限することにより、アイドル安定化を図るものが知られている。その際、電気負荷量が大きいときには発電の抑制によりバッテリ電圧が低下するが、このときにバッテリの充電状態が良好な場合は問題ないが、過度に放電していたり、バッテリが劣化して内部抵抗が大きくなっている状態、あるいは、バッテリ端子が接触不良の状態では、バッテリから動作電力が供給される車載機器の電源電圧が大きく低下し、例えば１０Ｖ程度まで下がると、車載機器が誤動作するなどの不具合が発生する。

このような発電抑制の弊害に対処する従来技術として、バッテリ電圧が最低電圧維持電圧以下に低下した場合には、トルク制限のための発電抑制を解除する手法（最低電圧維持機能）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この従来技術によると、バッテリ電圧が電気機器が異常となる電圧以下に低下する前に発電状態が回復するため、バッテリ電圧の過度の低下はなくなる。

一方、発電トルクはエンジンの負荷として大きいため、エンジン始動時には、エンジンＥＣＵなどから発電抑制信号を車両用発電機に向けて出力し、エンジンが完爆してエンジン回転が所定値になるまで発電を抑制し、その後は車両用発電機に内蔵されている発電制御装置の徐励機能により徐々に発電を開始する始動時発電抑制機能が提案されている。

特許第３２８３３２５号公報（第２−３頁、図１−４）

しかし、上述した最低電圧維持機能と始動時発電抑制機能を単純に組み合わせようとすると以下の問題が生じる。低温でエンジンを始動する場合、バッテリの放電能力が低下することに加え、エンジン自体が回転しにくい状態のためスタータ電流が大きくなり、クランキング時にバッテリ電圧の低下が大きくなり、上述した最低電圧維持電圧を下回ってしまう。このため、始動時発電抑制機能が働かなくなり、それに続く徐励制御ができなくなり、最大能力での発電制御が行われてしまう。その結果、始動時のクランキング時に発電トルクが大きくなり、エンジン回転が上昇しにくくなって完爆に移行する時間が長くなってしまう。

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、最低電圧維持機能を有しながら始動時の発電抑制制御を確実に実施することにより、始動時にエンジンが完爆に移行する時間を短縮することができる車両用発電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、本発明の車両用発電制御装置は、車両用発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を断続して車両用発電機の発電状態を制御する車両用発電制御装置であって、車両用発電機の発電電圧を第１の設定値に制御するとともに、外部制御装置から発電抑制を指示する発電制御信号が送られてきたときにこの発電制御信号に応じて車両用発電機の発電を抑制する制御手段と、車両用発電機の発電電圧が第１の設定値よりも低い第２の設定値以下になったときに、制御手段による発電の抑制を解除する発電抑制解除手段と、イグニッションキーがオンされたときに外部制御装置から送られてくるキーオン信号を受信したときに発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を停止し、その後、外部制御装置から発電抑制を指示する発電制御信号が送られてこない状態を検出したときに発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開する発電抑制解除停止／再開手段とを備えている。キーオン信号受信時に発電抑制の解除動作を停止することにより、始動時に確実に発電抑制制御を実施してエンジンが完爆に移行する時間を短縮することができる。

また、上述した車両用発電機の回転検出を行う回転検出手段をさらに備え、発電抑制解除停止／再開手段は、回転検出手段によって車両用発電機の回転停止を検出したときに発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を停止し、その後、外部制御装置から発電抑制を指示する発電制御信号が送られてこない状態を検出したときに発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開することが望ましい。これにより、エンスト等により回転が停止したときに再び発電抑制の解除動作を停止することができるため、再始動時に確実に発電抑制制御を実施してエンジンが完爆に移行する時間を短縮することができる。

また、上述した発電抑制解除停止／再開手段は、外部制御装置から発電抑制を指示する発電制御信号が送られてこない状態を検出してから所定時間経過した後に、発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開することが望ましい。これにより、発電抑制が解除されても所定時間経過するまでは発電抑制の解除動作の停止状態が維持されるため、始動時にエンジンが完爆に移行するまで発電抑制制御を確実に実施することができる。

また、上述した発電制御信号は、励磁電流の上限値としての励磁電流制限値を含んでおり、発電抑制解除停止／再開手段は、励磁電流制限値が所定値よりも大きいときに、発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開することが望ましい。あるいは、上述した励磁巻線への励磁電流の供給を断続するスイッチング素子をさらに備え、発電制御信号は、スイッチング素子をオン／オフする際のオンデューティの上限値としてのオンデューティ制限値を含んでおり、発電抑制解除停止／再開手段は、オンデューティ値制限値が所定値よりも大きいときに、発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開することが望ましい。外部制御装置から指示する励磁電流制限値あるいはオンデューティ制限値の値を大きくすることにより、複雑な手順を踏むことなく容易に発電抑制の解除動作を再開することができる。

また、上述した励磁巻線への励磁電流の供給を断続するスイッチング素子をさらに備え、発電抑制解除手段によって発電抑制の解除動作を再開するまでの所定時間は、発電抑制解除手段によって発電抑制を解除してから、スイッチング素子をオン／オフする際のオンデューティが１００％になるまでの時間に設定されることが望ましい。これにより、発電抑制の解除動作を再開する時点で確実にエンジンを完爆に移行させることができる。

また、上述した発電抑制解除停止／再開手段は、外部制御装置から送られてくるキーオン信号を受信する前に回転が立ち上がった場合に、発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を停止し、その後所定時間経過後に発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開することが望ましい。これにより、キーオン信号受信前にエンジン回転が立ち上がって車両用発電機が発電を開始した場合であっても、確実に発電抑制制御を実施してエンジンが完爆に移行する時間を短縮することができる。

また、上述した外部制御装置から送られてくる信号をＬＩＮ通信を行って受信する通信制御手段をさらに備えることが望ましい。これにより、低コストで車両用発電制御装置と外部制御装置との間で各種信号の送受信を行うことができる。

一実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。 車両用発電制御装置による発電制御の動作手順を示す流れ図である。 車両用発電制御装置の動作タイミングを示す図である。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用発電制御装置について、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車両用発電制御装置の構成を示す図であり、あわせてこの車両用発電制御装置と車両用発電機やバッテリ、電気負荷、ＥＣＵとの接続状態が示されている。

図１において、車両用発電制御装置２は、車両用発電機１の出力端子（Ｂ端子）の電圧が所定の調整電圧設定値（第１の設定値、例えば１４Ｖ）になるように制御するためのものである。また、車両用発電制御装置２は、Ｂ端子以外に、通信端子（Ｃ端子）とグランド端子（Ｅ端子）を有している。Ｂ端子は、所定の充電線を介してバッテリ３や各種の電気負荷４に接続されている。Ｃ端子は、外部制御装置であるエンジン制御装置としてのＥＣＵ５に接続されている。Ｅ端子は、車両用発電機２のフレームに接続されている。なお、図１では、車両用発電制御装置２は、車両用発電機１と並行して図示したが、実際には車両用発電機１に内蔵されている。

車両用発電機１は、固定子に含まれる３相の固定子巻線１０１と、回転子に含まれる励磁巻線１０２と、固定子巻線１０１の３相出力を全波整流するために設けられた整流回路１０３とを含んで構成されている。この車両用発電機１の出力電圧の制御は、励磁巻線１０２に対する通電を車両用発電制御装置２によって適宜断続制御することにより行われる。

次に、車両用発電制御装置２の詳細構成および動作について説明する。図１に示すように、車両用発電制御装置２は、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ２０１、環流ダイオード２０２、センス抵抗２０３、通信制御回路２０４、電源回路２０５、発電電圧・励磁電流制御回路２０６、励磁電流検出回路２０７、回転検出回路２０８を備えている。

ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１は、励磁巻線１０２に直列に接続されており、オン状態のときに励磁巻線１０２に励磁電流が流れる。環流ダイオード２０２は、励磁巻線１０２に並列に接続されており、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１がオフ状態のときに励磁電流を環流させる。

電源回路２０５は、所定の動作電圧を生成する。発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、車両用発電機１の出力電圧を一定に維持したり、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１の駆動デューティや励磁巻線１０２に流れる励磁電流を設定値以下に制限するなどの発電制御を行う。発電制御の内容や制御パラメータは、ＥＣＵ５から送られてくる通信フレームに含まれる発電制御信号に基づいて設定される。励磁電流検出回路２０７は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１のソース電位に基づいて励磁巻線１０２に流れる励磁電流を検出する。ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１のソースには励磁電流検出用のセンス抵抗２０３が接続されており、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１のソース・ドレイン間およびセンス抵抗２０３を介して励磁電流が流れたときに生じるセンス抵抗２０３の端子電圧に基づいて励磁電流検出回路２０７による励磁電流の検出が行われる。回転検出回路２０８は、固定子巻線１０１のいずれかの相に現れる相電圧を監視することにより、車両用発電機１の回転数を検出し、検出した回転数に対応する電圧を出力する。通信制御回路２０４は、Ｃ端子を介してＥＣＵ５との間で双方向のシリアル通信（例えば、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）プロトコルを用いたＬＩＮ通信）を行い、ＥＣＵ５から周期的に送られてくる通信フレームを受信する。また、通信制御回路２０４は、Ｃ端子を介してＥＣＵ５に向けて通信フレームを送信する。

上述した発電電圧・励磁電流制御回路２０６が制御手段、発電抑制解除手段、発電抑制解除停止／再開手段に、回転検出回路２０８が回転検出手段に、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１がスイッチング素子に、通信制御回路２０４が通信制御手段にそれぞれ対応している。

本実施形態の車両用発電制御装置２はこのような構成を有しており、次にその制御動作を説明する。図２は、車両用発電制御装置２による発電制御の動作手順を示す流れ図である。この流れ図に示す一連の動作手順が５ｍｓの周期で繰り返され、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１の最新の励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWの値がその都度更新される。以下、発電制御動作を各ステップ毎に詳細に説明する。

（ステップ１００１）
イグニッションキー（図示せず）がオンされると、ＥＣＵ５から車両用発電制御装置２のＣ端子に向けてシリアル通信にて動作開始信号（キーオン信号）が送信される。Ｃ端子を介してＥＣＵ５から送られてくる動作開始信号を受信すると、通信制御回路２０４は、電源回路２０５に向けて電源オン信号を出力する。電源回路２０５は、入力される電源オン信号に応じて、各部に供給する動作電圧の生成を開始する。これにより、車両用発電制御装置２全体が所定の発電制御動作を開始する。具体的には、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１をＰＷＭ制御にて駆動することにより発電制御動作が行われる。例えば、この発電制御は、５ｍｓの周期で繰り返し実施される。

（ステップ１００２）
発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、動作可能な状態になると、先ずスタート（ＳＴＡＲＴ）フラグを１にセットする。

（ステップ１００３）
次に（あるいは上述したスタートフラグ動作と並行して）、通信制御回路２０４は、調整電圧Ｖreg、励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAX、Ｆduty制限目標値Ｆduty＿MAXを含む発電制御信号をＥＣＵ５から受信する。ここで、調整電圧Ｖregは、目標とする調整電圧設定値である。励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXは、励磁電流を制限する際の励磁電流の上限値（励磁電流制限値）である。Ｆduty制限目標値Ｆduty＿MAXは、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１の駆動デューティ（オンオフする際のオンデューティ）の上限値（オンデューティ制限値）である。上述した各種の情報は、発電電圧・励磁電流制御回路２０６に送られる。これにより、発電電圧・励磁電流制御回路２０６によって、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１を駆動するの制御信号を生成する動作が開始される。

（ステップ１００４）
発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、発電機出力電圧ＶＢと調整電圧Ｖregおよび定数Ｋ１に基づいて、発電機出力電圧ＶＢを調整電圧Ｖregに制御するために必要な励磁電流駆動デューティＦduty1を演算する。

（ステップ１００５）
また、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、励磁電流検出値ＩＦを励磁電流検出回路２０７から取得して、励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXと定数Ｋ２および前回の励磁電流駆動デューティＦduty＿OLDに基づいて、励磁電流を制御するために必要な励磁電流駆動デューティＦduty2を演算する。

（ステップ１００６）
次に、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、Ｆduty制限目標値Ｆduty＿MAX値と、ステップ１００４、１００５で演算した励磁電流駆動デューティＦduty1、Ｆduty2と、徐励制御デューティＦduty＿OLD+αとを比較し、最も小さい値を次回の励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWに設定する。

ここで、徐励制御デューティＦduty＿OLD+αとは、前回の励磁電流駆動デューティＦduty＿OLD（後述するステップ１０１２において、最新の励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWが次回の処理に備えて前回の励磁電流駆動デューティＦduty＿OLDとして保持される）に所定の増分（＋α）を加算した駆動デューティであり、例えば励磁電流駆動デューティＦduty＿OLDが２０％で、＋αが５％の場合には、励磁電流駆動デューティＦduty＿OLD+αが２５％に設定される。

このようにして励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWを設定することにより、発電抑制が実施されない定常状態の場合、すなわち励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXが大きな値に設定され、かつＦduty制限目標値Ｆduty＿MAXも１００％の場合には、Ｆduty1＜Ｆduty＿OLD+α＜Ｆduty2＝Ｆduty＿MAXとなり、励磁電流駆動デューティＦduty1が励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWとして設定されるので、発電機出力電圧ＶＢが調整電圧Ｖregになるように制御する「電圧制御モード」で動作することになる。

このとき、電気負荷４が投入された場合には、発電機端子電圧（発電機出力電圧ＶＢ）が低下して励磁電流駆動デューティＦduty1が１００％になり、Ｆduty＿OLD+α＜Ｆduty1＜Ｆduty2＝Ｆduty＿MAXとなり、励磁電流駆動デューティＦduty＿OLD+αが励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWとして設定される。これにより、徐励制御が実施される。

これに対し、車両用発電機１のトルクを抑制するために励磁電流制限を実施する場合には、励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXが適切な値に設定されて、Ｆduty2＜Ｆduty1＜Ｆduty＿OLD+α＜Ｆduty＿MAXの関係を満たすと、励磁電流駆動デューティＦduty2が励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWとして設定されるので、励磁電流が励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXよりも少なくなるように制御する「励磁電流制御モード」で動作することになる。

また、励磁電流駆動デューティを制限してトルクを抑制する場合には、Ｆduty制限目標値Ｆduty＿MAXが適切な値に設定されて、Ｆduty＿MAX＜Ｆduty1＜Ｆduty＿OLD+α＜Ｆduty2の関係を満たすと、Ｆduty制限目標値Ｆduty＿MAXが励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWとして設定されて「Fduty制御モード」で動作することになる。

（ステップ１００７）
次に、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、スタートフラグが１に設定されているか否かを判定する。スタートフラグが１にセットされている場合とは「始動モード」の場合であり、エンジン始動直後はステップ１００２においてスタートフラグが１にセットされた状態にあるのでこの判定において肯定判断が行われる。

（ステップ１００８）
次に、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXが励磁電流制限しきい値ＩＦ＿STARTよりも大きく、かつ、Ｆduty制限目標値Ｆduty＿MAXがＦduty制限しきい値Ｆduty＿STARTよりも大きい状態が５秒継続したか否かを判定する。

エンジン始動直後においては、励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXが低い値（例えば１Ａ）に設定され、励磁電流制限しきい値ＩＦ＿STARTがそれ以上の値（例えば１．５Ａ）に設定されている。このため、ステップ１００８の判定において否定判断が行われ、ステップ１０１２に移行する。

（ステップ１０１２）
発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWの値に応じた駆動デューティにてＭＯＳ−ＦＥＴ２０１をＰＷＭ制御にてオン／オフ制御する。また、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、前回の励磁電流駆動デューティＦduty＿OLDの値を、現在の励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWの値を用いて更新する。

（ステップ１０１３）
次に、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、発電機回転数が４００ｒｐｍ未満か否か（実質的には回転停止か否か）を判定する。エンジン始動が完了して発電機回転数が４００ｒｐｍ以上になると否定判断が行われ、ステップ１００３に戻ってそれ以降の処理が繰り返される。また、エンスト（エンジンストール）した場合や信号待ち等においてエンジンを停止させた場合などには、発電機回転数が４００ｒｐｍ未満になって肯定判断が行われる。

（ステップ１０１４）
エンジン回転が停止すると、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、スタートフラグを１にセットする（その時点でスタートフラグが１にセットされている場合にはその状態を維持する）。

（ステップ１０１５）
また、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、ＥＣＵ５との間の通信が中断された状態が３秒間継続したか否かを判定する。この３秒とは、エンジンの停止状態を確実に判断するための時間であり、３秒経過するまでは否定判断が行われ、ステップ１００３に戻ってそれ以降の処理が繰り返される。３秒経過すると肯定判断が行われ、車両用発電制御装置２の動作が終了する。

このように、始動モード時に発電抑制制御が行われている間は、ＥＣＵ５による発電抑制が確実に実施される。このため、発電トルクが抑えられ、低温時でも円滑なエンジン始動を行うことができる。エンジン始動後、エンジン回転数が十分高くなると、ＥＣＵ５による発電抑制が解除され、励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXが高い値（例えば１０Ａ）に変更されるが、５秒が経過するまではステップ１００８の判定において否定判断が繰り返されるため、発電抑制時の励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWによる制御が継続する。このとき、励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXが高くなっているので、励磁電流駆動デューティＦduty＿OLD+αによる発電抑制が行われ、時間経過とともに励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWは徐々に上昇して５秒以内に１００％となる。

また、励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXが励磁電流制限しきい値ＩＦ＿STARTよりも大きく、かつ、Ｆduty制限目標値Ｆduty＿MAXがＦduty制限しきい値Ｆduty＿STARTよりも大きい状態が５秒間継続すると、ステップ１００８の判定において肯定判断が行われ、ステップ１００９に移行する。

（ステップ１００９）
次に、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、スタートフラグを０にセットする。これにより、始動モードが終了する。

（ステップ１０１０、１０１１）
ステップ１００９においてスタートフラグが０にセットされた後、あるいは、既にスタートフラグが０にセットされていてステップ１００７の判定において否定判断がなされると、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、発電機出力電圧ＶＢが最低維持電圧ＶregＬ（第２の設定値、例えば１０Ｖ）より低いか否かの判定を行い、発電機出力電圧ＶＢの方が低い場合には肯定判断を行う。この場合は次のステップ１０１１に移行し、発電電圧・励磁電流制御回路２０６は、励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWを１００％とする。その後、あるいは、発電機出力電圧ＶＢが最低維持電圧ＶregＬ以上の場合にはステップ１０１０の判定において否定判断が行われた後、ステップ１０１２に移行する。

このように、発電機出力電圧ＶＢが最低維持電圧ＶregＬより低くなると励磁電流制御を含む発電抑制が解除される。これにより、バッテリ外れの場合、バッテリ３が過度に放電した場合、バッテリ３が劣化して容量が少ない場合などに電気負荷４が投入されたときに、発電抑制が行われることで発電電圧が低下してＥＣＵ５などの作動電圧以下になってエンストに至ることを防止することができる。このような制御により、エンジン始動時にＥＣＵ５から送られてくる発電抑制を指示する発電制御信号を受信してから、この発電抑制が解除されて励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWが徐々に増加して１００％になるまでは、バッテリ電圧がクランキングによるスタータ電流の放電によって大きく落ち込んでも、最低発電電圧維持機能による制御が実施されないため、発電抑制制御を維持することができ、低温でも良好にエンジン始動を行うことが可能になる。さらに、発電抑制が解除されて、電気負荷量に応じた発電が実施された後には、最低電圧維持機能が働くため、バッテリ外れ時の急激な電気負荷増加による発電停止やエンストに至ることを防止することができる。

また、エンストした場合には、ステップ１０１３の判定において肯定判断が行われてステップ１０１４に移行し、再度スタートフラグが１にセットされ、始動モードに復帰する。このため、始動直後にエンジンの不調でエンストした場合や、ストップアンドスタート時の再始動時にも発電抑制を確実に実施することができる。

図３は、車両用発電制御装置２の動作タイミングを示す図である。図３において、Ａは本実施形態に対応する特性を、Ｂは従来の特性をそれぞれ示している。図３に示すように、本実施形態の車両用発電制御装置２では、「ＩＦ制限（１０Ａ）」で示されるように励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXが高い値（１０Ａ）に変更された場合であっても、励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWが直ちに高い値（１００％）に変更されるわけではなく、その値が徐々に高くなる徐励制御が実施された後、その値が１００％になる。したがって、その間はエンジン負荷が軽くなり、速やかにエンジン回転が上昇して完爆に移行することができる。これに対し、従来は、エンジン始動時にバッテリ電圧が低下すると、この低下に伴って最低電圧維持機能が働いてしまい、励磁電流駆動デューティが１００％になってエンジンに大きな負荷となるため、エンジン回転が上昇しにくくなる。

ところで、上述した説明では、始動時にＥＣＵ５から動作開始信号が送られてくることを想定しているが、イグニッションキーがオンされてＥＣＵ５が動作を開始してから動作開始信号を送信するまでには時間遅れ（例えば５００ｍｓ）があるため、エンジン回転の立ち上がり（車両用発電機１の発電開始）が動作開始信号の送信よりも早くなる場合がある。また、クランキング時は、バッテリ電圧が低下するため、専用通信でない電源変動の影響を受けやすい車載通信（例えばＬＩＮ通信）の場合には、クランキング中は通信ができなくなる可能性がある。このような理由により、本実施形態の車両用発電制御装置２では、ステップ１００１において、車両用発電機１の残留磁束により相電圧が所定値以上（例えば０．５Ｖ）であることを検知したときに、発電制御を開始するようにしている。具体的には、電源回路２０５は、相電圧が所定値以上であることを検知したときに、各部に供給する動作電圧の生成を開始する。

この場合、励磁電流制限による発電抑制は行われず、発電制御開始と同時に徐励制御が行われて徐々に発電量が増加する。通信が行われない状態で発電制御動作が開始されるため、ステップ１０３においてＥＣＵ５からは発電制御信号が送られてこない。このため、例えば励磁電流制御目標値ＩＦ＿MAXは発電抑制のための小さな値ではなくデフォルト値（例えば１０Ａ）に設定されるが、ステップ１００８の判定では５秒が経過するまでは否定判断が行われ、ステップ１０１２において励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWの値に応じた駆動デューティにてＭＯＳ−ＦＥＴ２０１がＰＷＭ制御にてオン／オフ制御される。したがって、ＥＣＵ５との通信が可能な場合と同様に、発電機出力電圧ＶＢが最低維持電圧ＶregＬより低くなって最低電圧維持機能による制御が実施されて励磁電流駆動デューティＦduty＿NEWの値が急に１００％になることはなく、エンジンの始動性が悪化することを防止することができる。この状態で、５秒以内にＥＣＵ５との間で通信が開始され、発電抑制を指示する発電制御信号を受信することができれば、正常に発電抑制制御に移行することができる。

このように、本実施形態の車両用発電制御装置２では、ＥＣＵ５からの動作開始信号受信時に発電抑制の解除動作を停止することにより、始動時に確実に発電抑制制御を実施してエンジンが完爆に移行する時間を短縮することができる。また、エンスト等によりエンジン回転が停止したときに再び発電抑制の解除動作を停止することができるため、再始動時に確実に発電抑制制御を実施してエンジンが完爆に移行する時間を短縮することができる。

また、発電抑制が解除されても所定時間経過するまで（ステップ１００８の判定において５秒が経過するまで）は発電抑制の解除動作の停止状態が維持されるため、始動時にエンジンが完爆に移行するまで発電抑制制御を確実に実施することができる。

また、ＥＣＵ５から指示する励磁電流制限値あるいはオンデューティ制限値の値を大きくすることにより（励磁電流制限しきい値ＩＦ＿STARTあるいはＦduty制限しきい値Ｆduty＿STARTよりも大きい値）、複雑な手順を踏むことなく容易に発電抑制の解除動作を再開することができる。また、上述した発電抑制の解除動作の停止状態を維持する所定時間（５秒）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１をオン／オフする際のオンデューティが１００％になるまでの時間に設定されており、これにより、発電抑制の解除動作を再開する時点で確実にエンジンを完爆に移行させることができる。

また、発電開始信号受信前にエンジン回転が立ち上がって車両用発電機１が発電を開始した場合であっても、確実に発電抑制制御を実施してエンジンが完爆に移行する時間を短縮することができる。また、ＥＣＵ５との間でＬＩＮ通信を行って信号の送受信を行うことにより、低コストで車両用発電制御装置と外部制御装置との間で各種信号の送受信を行うことができる。

上述したように、本発明によれば、動作開始信号（キーオン信号）受信時に発電抑制の解除動作を停止することにより、始動時に確実に発電抑制制御を実施してエンジンが完爆に移行する時間を短縮することができる。

１ 車両用発電機
２ 車両用発電制御装置
３ バッテリ
４ 電気負荷
５ ＥＣＵ
１０１ 固定子巻線
１０２ 励磁巻線
１０３ 整流回路
２０１ ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ
２０２ 環流ダイオード
２０３ センス抵抗
２０４ 通信制御回路
２０５ 電源回路
２０６ 発電電圧・励磁電流制御回路
２０７ 励磁電流検出回路
２０８ 回転検出回路

Claims (8)

1. 車両用発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を断続して前記車両用発電機の発電状態を制御する車両用発電制御装置であって、
   前記車両用発電機の発電電圧を第１の設定値に制御するとともに、外部制御装置から発電抑制を指示する発電制御信号が送られてきたときにこの発電制御信号に応じて前記車両用発電機の発電を抑制する制御手段と、
   前記車両用発電機の発電電圧が前記第１の設定値よりも低い第２の設定値以下になったときに、前記制御手段による発電の抑制を解除する発電抑制解除手段と、
   イグニッションキーがオンされたときに前記外部制御装置から送られてくるキーオン信号を受信したときに前記発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を停止し、その後、前記外部制御装置から発電抑制を指示する前記発電制御信号が送られてこない状態を検出したときに前記発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開する発電抑制解除停止／再開手段と、
   を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
2. 請求項１において、
   前記車両用発電機の回転検出を行う回転検出手段をさらに備え、
   前記発電抑制解除停止／再開手段は、前記回転検出手段によって前記車両用発電機の回転停止を検出したときに前記発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を停止し、その後、前記外部制御装置から発電抑制を指示する前記発電制御信号が送られてこない状態を検出したときに前記発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開することを特徴とする車両用発電制御装置。
3. 請求項１または２において、
   前記発電抑制解除停止／再開手段は、前記外部制御装置から発電抑制を指示する前記発電制御信号が送られてこない状態を検出してから所定時間経過した後に、前記発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開することを特徴とする車両用発電制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記発電制御信号は、前記励磁電流の上限値としての励磁電流制限値を含んでおり、
   前記発電抑制解除停止／再開手段は、前記励磁電流制限値が所定値よりも大きいときに、前記発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開することを特徴とする車両用発電制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
   前記励磁巻線への励磁電流の供給を断続するスイッチング素子をさらに備え、
   前記発電制御信号は、前記スイッチング素子をオン／オフする際のオンデューティの上限値としてのオンデューティ制限値を含んでおり、
   前記発電抑制解除停止／再開手段は、前記オンデューティ値制限値が所定値よりも大きいときに、前記発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開することを特徴とする車両用発電制御装置。
6. 請求項３において、
   前記励磁巻線への励磁電流の供給を断続するスイッチング素子をさらに備え、
   前記発電抑制解除手段によって発電抑制の解除動作を再開するまでの前記所定時間は、前記発電抑制解除手段によって発電抑制を解除してから、前記スイッチング素子をオン／オフする際のオンデューティが１００％になるまでの時間に設定されることを特徴とする車両用発電制御装置。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
   前記発電抑制解除停止／再開手段は、前記外部制御装置から送られてくる前記キーオン信号を受信する前に回転が立ち上がった場合に、前記発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を停止し、その後所定時間経過後に前記発電抑制解除手段による発電抑制の解除動作を再開することを特徴とする車両用発電制御装置。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記外部制御装置から送られてくる信号をＬＩＮ通信を行って受信する通信制御手段をさらに備えることを特徴とする車両用発電制御装置。

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