JP2504010B2 - 車両に搭載される発電機の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、車両に搭載されるエンジンによって駆動
されるようになる発電機の制御装置に係るものであり、
特に車両に要求される電流量を満足させるような状態
で、エンジンの回転変動抑制制御が実行されるようにす
る車両用の発電機の制御装置に関する。

［従来の技術］ エンジンにあっては、吸入、圧縮、爆発燃焼、さらに
排気の行程が繰返し実行されているものであり、その中
で爆発燃焼行程にあってはクランク軸に大きな回転駆動
力が作用するようになり、例えば４気筒エンジンの場合
には、クランク軸の180°CA毎に回転速度が周期変動し
ているものである。そして、このエンジンの回転変動が
振動として車体等に伝達されるようになる。

このようなエンジンの回転変動を抑制する手段として
は、例えば特開昭60−35926号公報に示されるような手
段が考えられている。すなわち、この手段はエンジンが
平均回転速度より速い状態で回転している場合に、この
エンジンによって駆動されるようになっている発電機の
界磁電流を大きくするものであり、またエンジンの回転
速度が平均値より低い場合に、上記界磁電流を小さくす
る方向に制御するものである。そして、この発電機を駆
動しているエンジンに要求されるこの発電機の消費トル
クを、上記エンジンの回転変動に同期させるようにし
て、エンジンの回転変動が抑制されるようにしているも
のである。

しかし、このように発電機の界磁電流を可変制御する
手段にあっては、発電機出力の変化速度が遅いものであ
り、エンジンのアイドリング状態のエンジン回転速度の
遅い状態であっても、このエンジンの燃焼行程毎に発生
する回転速度変動に応答させることが困難である。

例えば第９図破線で示すように界磁電流の制御による
回転変動抑制制御がオン・オフ制御されたとした場合、
実際に発電機に作用する負荷量は、上記抑制制御の例え
ばオン時より100m秒以上遅れて負荷量が増大するように
なる。しかし、実際のエンジン動作に対応させた場合、
例えばエンジン回転速度が700rpmのときには、負荷のオ
ン・オフの１サイクルが40m秒以内に入らなければ、回
転変動の抑制制御が実行できない。

また、この手段は発電機の負荷である例えばバッテリ
の充電収支が考慮されていないものであり、バッテリの
過充電またはバッテリの充電不足によるバッテリ上がり
の危険性が存在するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、例
えばエンジンの動作行程に伴って発生する回転速度変動
を、発電機で要求される負荷トルクによって効果的に抑
制制御できるようにすると共に、このような発電機制御
を実行した場合でも、車両要求電流に対応した制御が実
行され、例えば車載用のバッテリの充電収支が効果的に
考慮されるようにした、車両に搭載される発電機の制御
装置を提供しようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ すなわち、この発明に係る車両に搭載される発電機の
制御装置は、上記発電機に選択的に発電機負荷手段がオ
ン・オフ設定できるようにしているものであり、エンジ
ンの回転変動に同期する状態で上記負荷手段がオン・オ
フ切換え設定されるようにしている。また、上記発電機
からの出力電流は例えば通電位相角制御手段によって通
電位相角制御されるものであり、この通電位相角が上記
発電機負荷のオンおよびオフ状態それぞれに対応して、
車両における消費電流量、すなわち車両要求電流量に基
づき算出されるようにしているものである。

［作用］ 上記のように構成される発電機の制御装置にあって
は、エンジンの燃焼行程に対応する回転速度の変動状態
にあって、発電機負荷がオン設定されるものであり、こ
の発電機の要求トルクが増大されるようになっている。
したがって、充分な応答速度でエンジン負荷が上昇され
るものであり、このエンジンの回転速度上昇が抑制され
るようになる。また、上記発電機で要求される電力に応
じて例えば上記したように通電位相角が抑制されるもの
であるが、この通電位相角が上記発電機負荷のオンある
いはオフ状態にそれぞれ対応して設定され、さらに車両
で消費される消費電流量（要求電力）に対応した出力が
発電機から得られるようになる。したがって、例えばバ
ッテリの充電収支が効果的に考慮された状態で、エンジ
ンの回転変動抑制制御が実行される。

［発明の実施例］ 以下、図面を参照しての発明の一実施例を説明する。
第１図はその基本構成を示すもので、発電機11は例えば
磁石式で構成されるもので、この発電機11は自動車に搭
載されるエンジ12によって駆動されるようになってい
る。そして、この発電機11で発電された電力は、バッテ
リ13の充電用に用いられると共に、車両内装置14、さら
にエンジン12の動作制御用に用いられるようになる。

回転変動抑制制御回路15は、エンジン12の回転速度情
報等によって動作設定されるもので、例えばエンジン12
がアイドリング運転状態で、エンジン動作に対応した回
転速度変動が発生されるような状態のときに、回転変動
抑制制御がオン制御されるようにする。そして、この回
転変動抑制制御状態では、通電角位相制御回路16に指令
を与え、発電機11で発生される電力の通電位相角を制御
して、発電機11に作用する負荷量を制御するようにして
いるものである。

ここで、上記通電角位相制御回路16では、車両内装置
14等で消費される電力量、すなわち要求電流によっても
通電角制御されるもので、発電機11から必要電力が出力
されるように制御しているものである。

第２図は上記のような装置の特に発電機11に関連する
部分を取り出して示しているもので、発電機11は３相磁
石式に構成されている。そして、この発電機11からの３
相出力は、ダイオードD1〜D3およびサイリスタS1〜S3に
よって整流され、車載されたバッテリ13に充電用電力と
して供給されるようになるものであり、上記サイリスタ
S1〜S3は通電位相角制御回路16によって、その点弧角が
設定制御されるようになっている。

第３図はエンジン12の回転変動抑制制御を実行する場
合の、上記発電機11に作用される負荷の状態を示してい
る。すなわち、エンジン12の瞬時的な回転速度は、例え
ば４気筒エンジンの場合、その１回転で２回の爆発燃焼
行程が存在するものであるため、その回転速度は１回転
（360°CA）で２サイクル変動するようになる。

このようなエンジン12の回転変動を抑制するために
は、回転速度が上昇する燃焼行程に対応して、このエン
ジン12によって駆動される発電機11に負荷を与えるよう
にするものであり、発電機負荷のオンおよびオフ状態
は、エンジン12の回転に同期する状態で設定される。具
体的には、燃焼行程で回転速度が上昇する状態のときに
負荷をオン状態に設定する。そして、その他の回転速度
が減少する過程にあっては、発電機負荷をオフ状態に設
定するものである。

このような発電機負荷量の制御は、例えば通電角位相
制御回路16において、負荷オン状態で通電角を大きく設
定し、負荷オフ時には通電角を零に設定するように制御
することによって実行される。すなわち、負荷オン状態
で発電機11に要求されるトルクが増大し、エンジン12に
その回転変動を抑制する負荷が作用されるようにするも
のである。

このようなエンジン12の回転変動抑制制御を実行しな
い状態では、車両において要求される負荷電流量に対応
して、通電角位相が制御設定される。例えば回転変動抑
制制御を実行していない通常の状態では、第４図の
（Ａ）で示すように、通電角θ１によって要求される電
流I_R1が出力されるようにしている。この制御は、通電
角位相制御回路16でこの車両で要求される電流量を検出
することによって実行される。そして、バッテリ13の充
電収支が保たれるようにしているものである。

そして、エンジンの回転変動抑制制御がオン状態とさ
れるようになると、エンジン12の回転角に対応して発電
機負荷が第３図で説明したようにしてオン・オフ制御さ
れるようになる。すなわち、第４図（Ｂ）で示すように
発電機負荷がオンおよびオフ状態に設定される場合に
は、同図の（Ｃ）で示すように発電機負荷オンの状態で
通電角θ２となるように大きく設定する。そして、発電
機負荷オフで通電角を零の状態とするものである。すな
わち、通電角θ２を大きくすることによって、要求電流
I_R1が出力されるようにしているものである。

ここで、車両で要求される電流量が例えばI_R2およびI
_R3と変化すると、第５図の（Ａ）および（Ｂ）で示すよ
うに発電機負荷オン時の通電角がθ２およびθ３のよう
に変化し、要求電流I_R2およびI_R3に対応できるようにし
ている。

しかし、このような状態となると、要求電流I_Rが変化
する毎に発電機負荷オン時の発電機負荷量が変わるもの
であり、すなわち発電機で要求されるトルクが変化し、
エンジン12に要求されるトルクが変化して、このエンジ
ン12の回転変動抑制制御を安定して実行させることが非
常に困難となる。

したがって、この装置にあっては要求電流量が変化し
ても、これに充分対応してバッテリ13の充電収支が保た
れるようにすると共に、エンジンの回転変動抑制制御が
効果的に実行されるようにしている。すなわち、通電角
制御を実行した場合の平均電流が、要求電流と確実に一
致させるようにすると共に、発電機負荷のオン時とオフ
時との負荷の変動量が一定となるようにしている。

第６図は上記のような制御を実行する場合に用いられ
る通電角設定用のマップを示すもので、この場合には最
適制御領域を外れた領域ＡおよびＢでは、回転抑制制御
をオフし、バッテリ充電収支が優先して実行されるよう
にしている。ここで、上記領域Ａで回転変動抑制制御を
実行すると、要求電流I_Rより出力電流が大きくなり、バ
ッテリが過充電の状態とされる。また領域Ｂで回転変動
抑制制御を実行すると、上記場合とは逆となって、バッ
テリが過放電の状態となるものである。

そして、上記制御領域にあっては、要求（負荷）電流
I_Rに対応して直線的に変化する発電機負荷オンの通電角
θon2を設定し、またこのθon2と一定の変化量が保たれ
るようにして発電機負荷オン時に通電角θoff2を設定さ
せるようにしている。ここで、破線に示す通電角θon1
は第４図（Ｃ）で示した場合の発電機負荷オン時の通電
角であり、この場合に発電機負荷オフ時の通電角は零で
ある。したがって、発電機負荷のオン時とオフ時の発電
機負荷量が大きく相違するようになるものである。

これに対して上記θon2で発電機負荷オン時の通電角
を設定し、θoff2で発電機負荷オフ時の通電角を設定す
るようにすると、要求電流I_R1のときの発電機負荷オン
およびオフ時のそれぞれの通電角θ５およびθ６は、そ
れぞれ第４図（Ｄ）で示すように設定されるようにな
り、この負荷オンおよびオフ時の発電機負荷量の差が、
要求電流I_Rが変化しても一定に保たれるようになる。

第７図は発電機負荷のオン・オフによるエンジン12の
回転変動抑制制御を実行する処理の流れを示しているも
ので、まずステップ101で車両で要求される電流I_Rが、
所定の設定領域内にあるか否かをを判断する。すなわ
ち、電流I_Rが第６図で示された最適制御領域にあるか否
かを判断するもので、この制御領域内に入っている場合
にはステップ102に進む。このステップ102では、第３図
（Ａ）で示されるように前回の処理で測定した回転速度
と今回の処理で測定した回転速度との差ΔＮを求める。
そして、次ぎのステップ103でこの演算されたΔＮが
「０」より大きいか否かを判定する。すなわち、このス
テップ103で回転速度の変化方向が上昇方向であるか、
あるいは下降方向であるかが判定されるもので、上昇方
向と判定されたならばステップ104に進んで、発電機負
荷をオン制御する。また回転速度が下降方向に変化して
いると判定された場合には、ステップ105に進んで発電
機負荷をオフ制御する。

上記ステップ101で要求電流I_Rが所定の設定領域に入
っていないと判断されたときには、ステップ106に進ん
で回転変動抑制制御を止めさせるようにするものであ
る。

第８図は上記のようにしてエンジンの回転抑制制御を
実行させる場合の、通電角制御の処理の流れを示してい
るもので、まずステップ201で回転変動抑制制御が実行
中であるか否かを判断する。そして、現在回転変動抑制
制御の実行中であると判断されたならば、次ぎのステッ
プ202に進んで、上記抑制制御において発電機負荷がオ
ン状態であるか否かを判定する。

このステップ202で発電機負荷がオンであると判定さ
れたならば、次ぎのステップ203で車両の要求電流I_Rを
読み取る。そして、ステップ204で第６図で示したよう
なマップから上記要求電流I_Rに対応した通電角θonを読
み取る。

また上記ステップ202で発電機負荷がオフであると判
定されたならば、ステップ205に進んでこのときの車両
の要求電流I_Rを読み取る。そして、ステップ206で上記
要求電流I_Rに対応した負荷オフ時の通電角θoffを読み
取り演算するものであり、このステップ206あるいは前
記ステップ204で通電角が得られたならば、ステップ207
に進んで通電角θonあるいはθoff分の発電機出力を取
出すようにするものである。

ステップ201で回転変動抑制中ではないと判断された
場合は、ステップ208に進んで通常のレギュレータ制御
を実行さるようにする。

［発明の効果］ 以上のようにこの発明に係る車両に搭載される発電機
にあっては、エンジンの回転変動を効果的に抑制するた
めに利用されるようになる。この場合、発電機負荷をオ
ン・オフ制御することによって、この発電機で消費され
るトルクが充分な応答速度をもって変化制御されるよう
になる。すなわち、第９図に実線で示すように数ｍ秒以
内に発電機に作用する負荷量が変化するものであり、特
にアイドリング状態におけるエンジンの燃焼行程に対応
して生ずる回転変動に充分追従されるようになり、エン
ジンの回転変動抑制が効果的に実行されるようになるも
のである。

また、上記発電機に作用する負荷量を、通電角位相制
御によって実行している場合、車両の要求電流によって
発電機負荷オン時の通電角が変化し、上記負荷量が要求
電流量に対応して変化するようになって、回転変動抑制
制御に悪影響を与えるようになる。しかし、この点も発
電機負荷のオン時とオフ時の通電角の関係を特定関係に
設定するようにしているので、発電機負荷のオン・オフ
変化に対応した発電機に作用する負荷量の変化幅を特定
することができ、回転変動抑制が円滑に実行されるよう
になるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る発電機制御装置を説
明する構成図、第２図は上記装置の特に発電機構成部分
を説明する構成図、第３図は上記装置の発電機負荷制御
状態を説明する図、第４図は上記発電機負荷制御を通電
角制御で実施する場合の状態を説明する図、第５図は同
じく要求電流が変化した場合の通電角の状態の例を示す
図、第６図は上記実施例装置における通電角を設定する
ためのマップの例を示す図、第７図は回転変動抑制制御
の流れを説明するフローチャート、第８図は通電角制御
の流れを説明するフローチャート、第９図は回転制御の
オン・オフと実際の発電機に作用する負荷量との関係を
説明する図である。 11……発電機、12……エンジン、13……バッテリ、14…
…車両内装置、15……回転変動抑制制御装置、16……通
電角位相制御装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両用エンジンによって駆動される発電機
   の出力電流量を増あるいは減制御することによって設定
   される発電機負荷手段と、 上記エンジンの瞬時回転速度が上昇するようになるクラ
   ンク角位置で上記発電機負荷手段をオン設定し、上記エ
   ンジンの瞬時回転速度が下降するようになるクランク角
   位置で上記発電機負荷手段をオフ設定するように制御す
   る発電機負荷オン・オフ制御手段と、 上記発電機の出力電流量を制御する制御手段と、 上記発電機負荷手段のオン状態およびオフ状態それぞれ
   の出力電流量を車両での消費電流量に対応して算出する
   手段とを具備し、 上記発電機負荷のオンあるいはオフ状態、さらに上記消
   費電流量にしたがって、上記算出された出力電流量に基
   づき、上記出力電流量の制御手段で上記発電機出力を制
   御するようにしたことを特徴とする車両に搭載される発
   電機の制御装置。