JP2905069B2 - 交流発電機の出力制御装置及びその出力制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両等に搭載された
内燃機関によって駆動される蓄電池充電用の交流発電機
の出力を制御する交流発電機の出力制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の交流発電機の出力制御装置
の構成を示すブロック図である。図において、１は交流
発電機であり、この交流発電機１は三相星形結線された
円筒状の電機子コイル１ａと、図示しない内燃機関のク
ランク軸に結合されて電機子コイル１ａ内を回転する界
磁コイル１ｂとを有する。２は電機子コイル１ａの両端
に発生した三相交流電圧を直流電圧に変換する整流器、
３は整流装置２より出力された直流電圧により充電さ
れ、車両内の各電気回路に直流電流を供給する蓄電池、
４は蓄電池３の端子電圧と予め設定された充電目標電圧
（目標電圧）とを比較し、蓄電池３の端子電圧３Ａが目
標電圧より低ければ、蓄電池４より界磁コイル１ｂに界
磁電流を供給させ、高ければ界磁電流の供給を停止させ
ることで交流発電機１の動作を制御し、蓄電池３の充電
を制御する充電制御回路である。

【０００３】次に、従来の交流発電機の出力制御装置の
動作について説明する。蓄電池３より充電制御回路４を
通して界磁電流の供給を受ける界磁コイル１ｂが図示し
ない内燃機関の始動に伴い回転すると、電機子コイル１
ａの両端には界磁電流の大きさに比例した三相交流電圧
が発生する。この三相交流電圧は整流装置２によって直
流電圧に変換された後、蓄電池３の正電極及び負電極間
に印加され、蓄電池３は充電される。

【０００４】その後、蓄電池３の充電電圧によって界磁
コイル１ｂに界磁電流が供給されると、内燃機関の回転
に伴って電機子コイル１ａの両端に三相交流電圧が発生
する。そして、この三相交流電圧は整流装置２で直流電
圧に変換されて蓄電池３への充電が繰り返される。しか
し、内燃機関の回転数が上昇すると交流発電機１の出力
電圧も上昇し、更に整流装置２の出力電圧も上昇するこ
とで、蓄電池３は過充電状態となることがある。

【０００５】そこで、充電制御回路４は蓄電池３の端子
電圧３Ａと予め設定した目標電圧とを比較し、端子電圧
３Ａが目標電圧より高いと判定したならば、蓄電池３よ
り界磁コイル１ｂへの界磁電流の供給を停止させて交流
発電機１の出力を低下させる。

【０００６】また、内燃機関の回転数が低下、又は蓄電
池３の負荷が増えると、蓄電池３の充電電圧に対する放
電電圧の割合が上がり、蓄電池３の端子電圧３Ａが低下
する。蓄電池３の端子電圧３Ａが目標電圧以下に減少し
た時、充電制御回路４は交流発電機１の出力電圧を上昇
させるべく蓄電池３より界磁コイル１ｂへ界磁電流を供
給させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の交流発電機の出
力制御装置は以上のように、蓄電池３の端子電圧３Ａが
目標電圧以下に低下した時、蓄電池３から界磁コイル１
ｂへ界磁電流を供給し、また蓄電池３の端子電圧３Ａが
目標電圧以上に上昇した時、界磁電流の供給を停止して
いた。

【０００８】従って、蓄電池３の端子電圧３Ａと目標電
圧との間には実際に交流発電機を駆動させなければなら
ない程大きな電圧差がなく実質的に発電しなくともよい
状態でも、蓄電池３の端子電圧３Ａが目標電圧以下に低
下した場合には直ちに交流発電機の発電動作が始まり、
そのため内燃機関の駆動トルクに影響を与え回転変動を
引き起こしたり、交流発電機を不要に駆動することで内
燃機関に必要以上の負荷をかけて燃費を悪化させるとい
う問題点があった。

【０００９】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、交流発電機の発電動作タイミン
グを適正に制御し、更に、交流発電機の不要な駆動を防
止することにより、内燃機関に過大な負荷がかかった
り、燃費が悪化することを回避できる交流発電機の出力
制御装置を得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る交
流発電機の出力制御装置は、内燃機関によって駆動され
て交流電圧を発生する発電機と、前記発生した交流電圧
を直流電圧に変換する整流装置と、この変換された直流
電圧により充電される蓄電池と、この蓄電池の充電電圧
と予め設定された前記蓄電池の目標電圧との電圧偏差量
に基づき、前記発電機の界磁コイルに前記蓄電池より供
給される界磁電流の基本操作量を決定すると共に、この
基本操作量に前記交流発電機の回転数および蓄電池の端
子電圧に応じて予め設定した補正係数を乗算して求めた
操作量が所定値以下の時に前記界磁電流の供給を停止さ
せる制御手段とを備えたものである。

【００１１】請求項２の発明に係る交流発電機の出力制
御装置は、内燃機関によって駆動されて交流電圧を発生
する発電機と、前記発生した交流電圧を直流電圧に変換
する整流装置と、この変換された直流電圧により充電さ
れる蓄電池と、この蓄電池の充電電圧と予め設定された
前記蓄電池の目標電圧との電圧偏差量に基づき、前記発
電機の界磁コイルに前記蓄電池より供給される界磁電流
の基本操作量を決定すると共に、この基本操作量に前記
交流発電機の回転数および蓄電池の端子電圧に応じて予
め設定した補正係数を乗算して操作量を求め、前記電圧
偏差量が所定値以下の時に前記界磁電流の供給を停止さ
せ、かつ界磁電流の供給停止後、前記電圧偏差量が所定
値以上の時に前記界磁電流の供給を開始させる制御手段
とを備えたものである。

【００１２】請求項３の発明に係る交流発電機の出力制
御方法は、内燃機関により駆動される発電機により充電
される蓄電池の端子電圧を検出する行程と、前記蓄電池
の充電電圧と予め設定された目標電圧との偏差である電
圧偏差量を求める行程と、前記電圧偏差量に基づき、前
記発電機の界磁コイルに前記蓄電池より供給される界磁
電流の基本操作量を決定すると共に、この基本操作量に
前記交流発電機の回転数および蓄電池の端子電圧に応じ
て予め設定した補正係数を乗算して操作量を決定する行
程と、前記操作量が所定値以下の時に前記界磁電流の供
給を停止させる行程とを含む。

【００１３】請求項４の発明に係る交流発電機の出力制
御方法は、内燃機関により駆動される発電機により充電
される蓄電池の端子電圧を検出する行程と、前記蓄電池
の充電電圧と予め設定された目標電圧との偏差である電
圧偏差量を求める行程と、前記電圧偏差量に基づき、前
記発電機の界磁コイルに前記蓄電池より供給される界磁
電流の基本操作量を決定すると共に、この基本操作量に
前記交流発電機の回転数および蓄電池の端子電圧に応じ
て予め設定した補正係数を乗算して操作量を決定する行
程と、前記電圧偏差量が所定値以下の時に前記界磁電流
の供給を停止させ、かつ界磁電流の供給停止後、前記電
圧偏差量が所定値以上になった時に前記界磁電流の供給
を開始させる行程とを含む。

【００１４】請求項５の発明に係る交流発電機の出力制
御方法は、内燃機関の作動状態を検出する行程と、前記
内燃機関により駆動される発電機により充電される蓄電
池の端子電圧を検出する行程と、前記蓄電池の端子電圧
と予め設定された目標電圧との偏差である電圧偏差量Δ
Ｖ（ｉ）を求める行程と、後述するように設定された前
回の駆動デューティが０％であるか否かを判定する行程
と、前記前回の駆動デューティが０％であれば、今回の
電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ
（ｉ））を、前回の電圧偏差量（ΔＶｄｔ（ｉ−１））
の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ−１））に置き換える行
程と、前記前回の駆動デューティが０％でない場合、前
記電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ
（ｉ））を∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ）＝∫ＫiΔＶｄｔ（ｉー
１）＋ＫiΔＶｄｔ（ｉ）の式に従って演算する行程
と、前記電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄ
ｔ（ｉ））に基づいて界磁コイルの基本デューティ（Ｄ
ｕｔｙ）を、Ｋｐは比例ゲイン，Ｋｉは積分ゲイン，Ｋ
ｄは微分ゲインであるＤｕｔｙ＝Ｋｐ・ΔＶ（ｉ）＋∫
ＫiΔＶｄｔ（ｉ）＋Ｋｄ・（ΔＶ（ｉ）ーΔＶ（ｉ−
１））の式より演算する行程と、前記算出された基本デ
ューティを、前記機関回転数、前記蓄電池の端子電圧に
基づいて補正し駆動デューティとして設定する行程と、
前記駆動デューティが予め設定した所定値以下か否かを
判定する行程と、前記駆動デューティが前記所定値以下
の場合に、駆動デューティを０％にし、前記界磁コイル
へ供給される界磁電流を遮断して実質的に交流発電機の
動作を停止する行程と、駆動デューティが所定値以上で
ある場合には、設定された駆動デューティで、前記蓄電
池から前記界磁コイルに界磁電流を供給する行程とを含
む。

【００１５】請求項６の発明に係る交流発電機の出力制
御方法、内燃機関の作動状態を検出する行程と、前記内
燃機関により駆動される発電機により充電される蓄電池
の端子電圧を検出する行程と、前記蓄電池の端子電圧と
予め設定された目標電圧との偏差である電圧偏差量を求
める行程と、 前記電圧偏差量を第１所定値と比較する
行程と、前記電圧偏差量が第１所定値よりも小さけれ
ば、前回設定された駆動デューティと第２所定値とを比
較する行程と、前記駆動デューティが前記第２所定値よ
り小さければ前記駆動デューティを０％に設定する行程
と、前記電圧偏差量が第１所定値以上であれば、あるい
は前記駆動デューティが０％でない場合には、今回の電
圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））
を∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ）＝∫ＫiΔＶｄｔ（ｉー１）＋Ｋ
iΔＶｄｔ（ｉ）の式により求める行程と、前記電圧偏
差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））に基
づいて界磁コイルの基本デューティ（Ｄｕｔｙ）をＫｐ
は比例ゲイン，Ｋｉは積分ゲイン，Ｋｄは微分ゲインで
あるＤｕｔｙ＝Ｋｐ・ΔＶ（ｉ）＋∫ＫiΔＶｄｔ
（ｉ）＋Ｋｄ・（ΔＶ（ｉ）ーΔＶ（ｉ−１））の式よ
り演算する行程と、前記算出された基本デューティを、
前記機関回転数、前記蓄電池の端子電圧に基づいて補正
して駆動デューティとして設定する行程と、設定された
駆動デューティで、前記蓄電池から前記界磁コイルへ界
磁電流を供給する行程とを含む。

【００１６】

【作用】請求項１の発明における交流発電機の出力制御
装置は、発電機の出力に基づいて蓄電池に充電された直
流電圧と予め設定された目標電圧との電圧偏差量によ
り、蓄電池より界磁コイルに供給される界磁電流の操作
量が決定され、操作量が予め設定された量以下の時に発
電の必要がないものとして界磁電流の供給が停止され
る。

【００１７】請求項２の発明における交流発電機の出力
制御装置は、発電機の出力に基づいて蓄電池に充電され
た直流電圧と予め設定された目標電圧との電圧偏差量に
より、蓄電池より界磁コイルに供給される界磁電流の操
作量が決定と共に、電圧偏差量が予め設定された量以下
の時に発電の必要がないものとして界磁電流の供給を停
止させ、かつ界磁電流の供給停止後、電圧偏差量が予め
設定された量になった時に発電動作を開始する。

【００１８】請求項３の発明における交流発電機の出力
制御方法は、発電機の出力に基づいて蓄電池に充電され
た直流電圧と予め設定された目標電圧との電圧偏差量に
より、蓄電池より界磁コイルに供給される界磁電流の操
作量が決定と共に、電圧偏差量が予め設定された量以下
の時に発電の必要がないものとして界磁電流の供給を停
止させ、かつ界磁電流の供給停止後、電圧偏差量が予め
設定された量になった時に発電動作を開始する。

【００１９】請求項４の発明における交流発電機の出力
制御方法は、発電機の出力に基づいて蓄電池に充電され
た直流電圧と予め設定された目標電圧との電圧偏差量に
より、蓄電池より界磁コイルに供給される界磁電流の操
作量が決定と共に、電圧偏差量が予め設定された量以下
の時に発電の必要がないものとして界磁電流の供給を停
止させ、かつ界磁電流の供給停止後、電圧偏差量が予め
設定された量になった時に発電動作を開始する。

【００２０】請求項５の発明における交流発電機の出力
制御方法は、蓄電池の端子電圧が目標電圧以下に減少し
ても、駆動デューティが所定値以下の場合には、界磁コ
イル１ｂへ界磁電流は供給されないため、蓄電池の端子
電圧が目標電圧以下に低下した場合でも、直ちに交流発
電機１の発電動作が始まることはなく、駆動デューティ
が所定値を超えるまで、すなわち端子電圧が目標電圧よ
りも所定値以上低下しない限り、界磁電流が供給される
ことはない。

【００２１】請求項６の発明における交流発電機の出力
制御方法は、実電圧と目標電圧との偏差である電圧偏差
量ΔＶ（ｉ）が、予め設定した電圧偏差量を示す第１所
定値以下の時には、駆動デューティを第２所定値と比較
し、駆動デューティが第２所定値よりも小さい場合に
は、駆動デューティを０％にして界磁電流を遮断して交
流発電機の動作を実質的に停止する。

【００２２】しかし、電圧偏差量ΔＶが第１所定値以上
であれば、再び発電動作を開始するために電圧偏差量の
積分値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））を求めてその積分値
（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））をもとに界磁コイル１ｂの基
本デューティ（Ｄｕｔｙ）をＰＩＤ制御方式に沿って演
算する。

【００２３】この基本デューティを、実電圧に基づいて
補正して設定した駆動デューティによる界磁電流を界磁
コイル１ｂに供給させることで、交流発電機は、充電が
必要になった時に、素早く発電を開始する。

【００２４】

【実施例】実施例１． 以下、この発明の実施例を図について説明する。図１は
本発明による交流発電機の出力制御装置の第１実施例を
示しており、この実施例は、本発明の制御手段を構成す
る充電制御回路４Ａの作用においてのみ、図７の従来例
と異なっている。尚、各図中、同一符号は同一又は相当
部分を示す。図１において、４Ａは本実施例における充
電制御回路であり、この充電制御回路４Ａは蓄電池３の
端子電圧３Ａと予め設定した蓄電池目標電圧（目標電
圧）との偏差に基づいて、界磁コイル１ｂに供給する界
磁電流の操作量である基本デューティを演算する。

【００２５】ここで、デューティとは界磁コイル１ｂに
対し界磁電流を供給する期間と供給停止を行う期間との
比である。そしてこの比が大きい程界磁電流の量が大き
くなり、さらにデューティが０％であるということは界
磁電流の供給を遮断することを意味する。

【００２６】そして、充電制御回路４Ａは、基本デュー
ティを後述する各制御要素等で補正し、実際の界磁電流
の値を決める駆動デューティを設定する。さらに、補正
の結果設定された駆動デューティが所定値以下であれ
ば、駆動デューティを０％にして発電動作を停止する。
また、図示しない各種センサによって検出された機関の
運転状態を表す機関作動状態信号５（例えば内燃機関の
回転に同期して発生されて機関回転数を得るためのクラ
ンク角信号、吸気温度を表す信号、車速を表す信号、或
は吸入空気量を表す信号等）が充電制御回路４Ａへ供給
され、充電制御回路４Ａはこの機関作動状態信号５に基
づいて内燃機関への供給燃料量、点火時期等を制御す
る。

【００２７】次に、本実施例の動作を図２のフローチャ
ートに従って説明する。このフローチャートは充電制御
回路４Ａの動作を示すものである。先ず、充電制御回路
４Ａは、図示しない内燃機関の運転状態を表す機関作動
状態信号５から、機関回転数、アイドル状態（機関の負
荷状態）、及び吸気温度等、内燃機関の運転状態を読み
取る（ステップＳ１）。次に、蓄電池３の端子電圧３Ａ
（実電圧）を読み込み（ステップＳ２）、更にステップ
Ｓ１で読み込んだ内燃機関の機関作動状態より、内燃機
関や各種補機等による電気負荷と蓄電池３の充電状態に
基づいて最適な目標電圧を決定する（ステップＳ３）。

【００２８】目標電圧が決定されたならば、ステップＳ
２で取り込んだ実電圧と目標電圧との偏差である蓄電池
電圧偏差量（電圧偏差量）ΔＶ（ｉ）を演算する（ステ
ップＳ４）。そして、前回のプログラム処理周期におい
て、後述するステップＳ１１で設定された駆動デューテ
ィの値（初期値は零に設定されている）を読み出す。こ
の時駆動デューティが０％であれば（ステップＳ５）、
今回、交流発電機１は発電動作を行なっていないものと
して電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ
（ｉ））を、前回の電圧偏差量（ΔＶｄｔ（ｉ−１））
の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ−１））に置き換える
（ステップＳ６）。

【００２９】しかし、駆動デューティが０％でなく交流
発電機１が発電動作を行なっていると判定されたなら
ば、電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ
（ｉ））を以下の式に従って演算する（ステップＳ
７）。

【００３０】 ∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ）＝∫ＫiΔＶｄｔ（ｉー１）＋ＫiΔＶｄｔ（ｉ）

【００３１】次に、電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫
ＫiΔＶｄｔ（ｉ））が演算された後、界磁コイル１ｂ
の基本デューティ（Ｄｕｔｙ）をＰＩＤ制御方式に沿っ
て以下の式より演算する（ステップＳ８）。

【００３２】 Ｄｕｔｙ＝Ｋｐ・ΔＶ（ｉ）＋∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ）＋Ｋｄ・（ΔＶ（ｉ）ーΔ Ｖ（ｉ−１））

【００３３】ここで、Ｋｐは比例ゲイン，Ｋｉは積分ゲ
イン，Ｋｄは微分ゲインである。

【００３４】以上のように基本デューティが算出された
ならば、この基本デューティを、ステップＳ１で読み込
んだ回転数、ステップＳ２で読み込んだ実電圧に従って
補正し駆動デューティとして設定する（ステップＳ
９）。この補正処理の目的は、交流発電機１の出力電圧
或は出力電流が内燃機関或は交流発電機１の回転数によ
って変化し、更に界磁コイル１ｂに供給される界磁電流
が蓄電池３の端子電圧３Ａの変動によって変化するの
で、それらの変化分を補正するためである。

【００３５】例えば、交流発電機１の出力電流（電
圧）、交流発電機１の回転数（＝ｋｘ機関回転数、但し
ｋは比例定数）、蓄電池３の端子電圧３Ａ及び界磁コイ
ル１ｂの駆動デューティとの間には、図３に示すような
関係がある。すなわち、交流発電機１の出力電流は、交
流発電機１の回転数が高い程、また界磁コイル１ｂの駆
動デューティが大きい程、大きくなる。また、交流発電
機１の回転数が同じでも、蓄電池３の端子電圧３Ａが異
なると、交流発電機１の出力電流と界磁コイル１ｂの駆
動デューティとの間の特性が変化する。

【００３６】そこで、本発明では、交流発電機１の回転
数や蓄電池３の端子電圧３Ａが変化しても常に略一定の
発電電流（電圧）が得られるように、交流発電機１の回
転数と蓄電池３の端子電圧３Ａに対する補正係数を、界
磁コイル１ｂの各駆動デューティ毎に（例えば、１０％
から１００％までの範囲で１０％増加する毎に）予め算
出してデータとして充電制御回路４Ａの記憶素子（ＲＯ
Ｍ）等に記憶しておき、その時の交流発電機１の回転数
及び蓄電池３の端子電圧３Ａに応じて適当な補正係数を
読み出して、この補正係数を基本デューティに乗算して
駆動デューティを求める。図４は、駆動デューティが６
０％の場合の補正係数のマップの一例を示している。

【００３７】駆動デューティの設定後、駆動デューティ
が予め設定した所定値ε以下か否かを判定し（ステップ
Ｓ１０）、所定値ε以下であれば駆動デューティを０％
にし、界磁電流を遮断して実質的に交流発電機１の動作
を停止する（ステップＳ１１）。しかし、駆動デューテ
ィが所定値ε以上であると判定されたならば、設定され
た駆動デューティで、例えば周波数が２００Ｈｚに固定
された界磁電流を蓄電池３の必要な充電電圧を基に界磁
コイル１ｂへ供給させる（ステップＳ１２）。

【００３８】このようにして、蓄電池３の端子電圧３Ａ
が目標電圧以下に減少しても、駆動デューティが所定値
ε以下の場合には、界磁コイル１ｂへ界磁電流は供給さ
れない。従って、蓄電池３の端子電圧３Ａが目標電圧以
下に低下した場合でも、直ちに交流発電機１の発電動作
が始まることはなく、駆動デューティが所定値εを超え
るまで、すなわち端子電圧３Ａが目標電圧よりも所定値
以上低下しない限り、界磁電流が供給されることはな
い。

【００３９】このため、蓄電池３の端子電圧３Ａと発電
機の出力電圧に殆ど差がなく、実質発電をしなくても良
い状態では適切に発電をカットすることで、内燃機関に
交流発電機という大きな負荷を与えて回転変動を引き起
こすとか、、交流発電機を不要に駆動して内燃機関に必
要以上の負荷をかけて燃費を悪化させるという欠点を解
消できる。

【００４０】実施例２． 尚、実施例１では、駆動デューティが所定値ε以下の場
合に、駆動デューティを０％に設定して交流発電機１の
動作を実質的に停止させ、駆動デューティが所定値εを
超えた時、交流発電機１の発電動作を開始させており、
従って蓄電池３の端子電圧３Ａと目標電圧との差すなわ
ち電圧偏差量ΔＶ（ｉ）が所定値ε１を超えてから駆動
デューティが所定値εより大きくなるまで多少の時間が
掛かるため、電圧偏差量ΔＶ（ｉ）が所定値ε１を超え
てから交流発電機１が発電動作を開始するまでに遅延が
生じていた。

【００４１】そこで、この実施例２は電圧偏差量ΔＶ
（ｉ）が所定値ε１以下で駆動デューティも所定値ε以
下の場合に駆動デューティを０％とするが、電圧偏差量
ΔＶ（ｉ）が所定値ε１以上となった時に直ちに交流発
電機１の動作を開始させるようにしたものである。

【００４２】図５は本実施例における交流発電機の出力
制御装置の構成を示すブロック図ある。尚、図５中図１
と同一符号は同一又は相当部分を示す。図５において、
４Ｂは本実施例における充電制御回路であり、制御手段
を構成する。充電制御回路４Ｂは蓄電池３の端子電圧３
Ａと予め設定された蓄電池３の目標電圧との電圧偏差量
ΔＶ（ｉ）に基づき、交流発電機１の界磁コイル１ｂに
供給される界磁電流の操作量を決定する。

【００４３】そして、充電制御回路４Ｂは、電圧偏差量
ΔＶ（ｉ）が所定値ε１以下の時に界磁電流の供給を停
止し、かつ界磁電流の供給停止後、電圧偏差量ΔＶ
（ｉ）が所定値ε１以上になった時に界磁電流の供給を
開始する。

【００４４】次に、本実施例の動作を図６のフローチャ
ートに従って説明する。先ず、充電制御回路４Ｂは図示
しない内燃機関の機関作動状態信号５から、回転数、ア
イドル状態、及び吸気温度等、内燃機関の機関状態を読
み取る（ステップＳ１）。次に、蓄電池３の端子電圧３
Ａ（実電圧）を読み込み（ステップＳ２）、更にステッ
プＳ１で読み込んだ機関作動状態より、内燃機関の電気
負荷と蓄電池３の充電状態に基づいて最適な目標電圧を
決定する（ステップＳ３）。

【００４５】目標電圧が決定されると、ステップＳ２で
取り込んだ実電圧と目標電圧との偏差である電圧偏差量
ΔＶ（ｉ）を演算する（ステップＳ４）。そして、予め
設定した電圧偏差量を示す所定値ε１と電圧偏差量ΔＶ
（ｉ）とを比較し（ステップＳ５Ａ）、電圧偏差量ΔＶ
（ｉ）が所定値ε１以下の時には、さらに駆動デューテ
ィを所定値εと比較する（ステップＳ６Ａ）。駆動デュ
ーティが所定値εよりも小さい場合には、駆動デューテ
ィを０％にして界磁電流を遮断し（ステップＳ１１）、
交流発電機１の動作を実質的に停止する（ステップＳ１
２）。

【００４６】しかし、ステップＳ５Ａにおいて電圧偏差
量ΔＶが所定値ε１以上であれば、再び発電動作を開始
するために電圧偏差量の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ
（ｉ））を、図２のステップＳ７と同様にして求める
（ステップＳ７）。その後、このようにして求めた電圧
偏差量の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））をもとに界磁
コイル１ｂの基本デューティ（Ｄｕｔｙ）をＰＩＤ制御
方式に沿って図２のステップＳ８と同様にして演算する
（ステップＳ８）。

【００４７】以上のように基本デューティが算出された
ならば、図２のステップＳ９と同様にして、この基本デ
ューティを、ステップＳ１で取り込んだ回転数、ステッ
プＳ２で読み込んだ実電圧に基づいて補正し駆動デュー
ティとして設定する（ステップＳ９）。

【００４８】駆動デューティが設定されたならば、設定
された駆動デューティで、例えば周波数が２００Ｈｚに
固定された界磁電流を蓄電池３の充電電圧を基に界磁コ
イル１ｂに供給させる（ステップＳ１２）。この結果、
交流発電機１は、充電が必要になった時（すなわち電圧
偏差量ΔＶが所定値ε１よりも小さくなった時）に、素
早く発電を開始して蓄電池３の放電を防止することがで
きる。

【００４９】また、ステップＳ６Ａにおいて駆動デュー
ティが所定値ε以上である場合には、ステップＳ７に進
み、その後、前記ステップＳ８、Ｓ９及びＳ１０の動作
を順次行う。

【００５０】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、内燃機関によ
って駆動されて交流電圧を発生する発電機と、前記発生
した交流電圧を直流電圧に変換する整流装置と、この変
換された直流電圧により充電される蓄電池と、この蓄電
池の充電電圧と予め設定された前記蓄電池の目標電圧と
の電圧偏差量に基づき前記発電機の界磁コイルに前記蓄
電池より供給される界磁電流の基本操作量を決定すると
共に、この基本操作量に前記交流発電機の回転数および
蓄電池の端子電圧に応じて予め設定した補正係数を乗算
して求めた操作量が所定値以下の時に前記界磁電流の供
給を停止させる制御手段とを備えたので、蓄電池３端子
電圧と発電機の出力電圧に殆ど差がなく、実質発電をし
なくても良い状態では適切に発電をカットすることで、
内燃機関に発電機という大きな負荷を与えて回転変動を
引き起こすとか、、交流発電機を不要に駆動して内燃機
関に必要以上の負荷をかけて燃費を悪化させるという欠
点を解消できるという効果がある。

【００５１】請求項２の発明によれば、内燃機関によっ
て駆動されて交流電圧を発生する発電機と、前記発生し
た交流電圧を直流電圧に変換する整流装置と、この変換
された直流電圧により充電される蓄電池と、この蓄電池
の充電電圧と予め設定された前記蓄電池の目標電圧との
電圧偏差量に基づき、前記発電機の界磁コイルに前記蓄
電池より供給される界磁電流の基本操作量を決定すると
共に、この基本操作量に前記交流発電機の回転数および
蓄電池の端子電圧に応じて予め設定した補正係数を乗算
して操作量を求め、前記電圧偏差量が所定値以下の時に
前記界磁電流の供給を停止させ、かつ界磁電流の供給停
止後、前記電圧偏差量が所定値以上になった時に前記界
磁電流の供給を開始させる制御手段とを備えたので、請
求項１の効果に加えて発電が必要な時に短時間で素早く
発電を開始することができるので蓄電池の放電を防止で
きるという効果がある。

【００５２】請求項３の発明によれば、内燃機関により
駆動される発電機により充電される蓄電池の端子電圧を
検出する行程と、前記蓄電池の充電電圧と予め設定され
た目標電圧との偏差である電圧偏差量を求める行程と、
前記電圧偏差量に基づき、前記発電機の界磁コイルに前
記蓄電池より供給される界磁電流の基本操作量を決定す
ると共に、この基本操作量に前記交流発電機の回転数お
よび蓄電池の端子電圧に応じて予め設定した補正係数を
乗算して操作量制を決定する行程と、前記操作量が所定
値以下の時に前記界磁電流の供給を停止させる行程とを
含むことで、蓄電池端子電圧と発電機の出力電圧に殆ど
差がなく、実質発電をしなくても良い状態では適切に発
電をカットすることで、内燃機関に発電機という大きな
負荷を与えて回転変動を引き起こすとか、、交流発電機
を不要に駆動して内燃機関に必要以上の負荷をかけて燃
費を悪化させるという欠点を解消できるという効果があ
る。

【００５３】請求項４の発明によれば、内燃機関により
駆動される発電機により充電される蓄電池の端子電圧を
検出する行程と、前記蓄電池の充電電圧と予め設定され
た目標電圧との偏差である電圧偏差量を求める行程と、
前記電圧偏差量に基づき、前記発電機の界磁コイルに前
記蓄電池より供給される界磁電流の基本操作量を決定す
ると共に、この基本操作量に前記交流発電機の回転数お
よび蓄電池の端子電圧に応じて予め設定した補正係数を
乗算して操作量を決定する行程と、前記電圧偏差量が所
定値以下の時に前記界磁電流の供給を停止させ、かつ界
磁電流の供給停止後、前記電圧偏差量が所定値以上にな
った時に前記界磁電流の供給を開始させる行程とを含む
ことで。請求項３の効果に加えて発電が必要な時に短時
間で素早く発電を開始することができるので蓄電池の放
電を防止できるという効果がある。

【００５４】請求項５の発明によれば、内燃機関の作動
状態を検出する行程と、前記内燃機関により駆動される
発電機により充電される蓄電池の端子電圧を検出する行
程と、前記蓄電池の端子電圧と予め設定された目標電圧
との偏差である電圧偏差量ΔＶ（ｉ）を求める行程と、
後述するように設定された前回の駆動デューティが０％
であるか否かを判定する行程と、前記前回の駆動デュー
ティが０％であれば、今回の電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積
分値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））を、前回の電圧偏差量
（ΔＶｄｔ（ｉ−１））の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ
−１））に置き換える行程と、前記前回の駆動デューテ
ィが０％でない場合、前記電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分
値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））を∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ）＝∫
ＫiΔＶｄｔ（ｉー１）＋ＫiΔＶｄｔ（ｉ）の式に従っ
て演算する行程と、前記電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値
（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））に基づいて界磁コイルの基本
デューティ（Ｄｕｔｙ）を、Ｋｐは比例ゲイン，Ｋｉは
積分ゲイン，Ｋｄは微分ゲインであるＤｕｔｙ＝Ｋｐ・
ΔＶ（ｉ）＋∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ）＋Ｋｄ・（ΔＶ
（ｉ）ーΔＶ（ｉ−１））の式より演算する行程と、前
記算出された基本デューティを、前記機関回転数、前記
蓄電池の端子電圧に基づいて補正し駆動デューティとし
て設定する行程と、前記駆動デューティが予め設定した
所定値以下か否かを判定する行程と、前記駆動デューテ
ィが前記所定値以下の場合に、駆動デューティを０％に
し、前記界磁コイルへ供給される界磁電流を遮断して実
質的に交流発電機の動作を停止する行程と、駆動デュー
ティが所定値以上である場合には、設定された駆動デュ
ーティで、前記蓄電池から前記界磁コイルに界磁電流を
供給する行程とを含むことで、蓄電池端子電圧と発電機
の出力電圧に殆ど差がなく、実質発電をしなくても良い
状態では適切に発電をカットすることで、内燃機関に発
電機という大きな負荷を与えて回転変動を引き起こすと
か、、交流発電機を不要に駆動して内燃機関に必要以上
の負荷をかけて燃費を悪化させるという欠点を解消でき
るという効果がある。

【００５５】請求項６の発明によれば、内燃機関の作動
状態を検出する行程と、前記内燃機関により駆動される
発電機により充電される蓄電池の端子電圧を検出する行
程と、前記蓄電池の端子電圧と予め設定された目標電圧
との偏差である電圧偏差量を求める行程と、 前記電圧
偏差量を第１所定値と比較する行程と、前記電圧偏差量
が第１所定値よりも小さければ、前回設定された駆動デ
ューティと第２所定値とを比較する行程と、前記駆動デ
ューティが前記第２所定値より小さければ前記駆動デュ
ーティを０％に設定する行程と、前記電圧偏差量が第１
所定値以上であれば、あるいは前記駆動デューティが０
％でない場合には、今回の電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分
値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））を∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ）＝∫
ＫiΔＶｄｔ（ｉー１）＋ＫiΔＶｄｔ（ｉ）の式により
求める行程と、前記電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫
ＫiΔＶｄｔ（ｉ））に基づいて界磁コイルの基本デュ
ーティ（Ｄｕｔｙ）をＫｐは比例ゲイン，Ｋｉは積分ゲ
イン，Ｋｄは微分ゲインであるＤｕｔｙ＝Ｋｐ・ΔＶ
（ｉ）＋∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ）＋Ｋｄ・（ΔＶ（ｉ）ー
ΔＶ（ｉ−１））の式より演算する行程と、前記算出さ
れた基本デューティを、前記機関回転数、前記蓄電池の
端子電圧に基づいて補正して駆動デューティとして設定
する行程と、設定された駆動デューティで、前記蓄電池
から前記界磁コイルへ界磁電流を供給する行程とを含む
ことで、交流発電機１は、充電が必要になった時、即ち
電圧偏差量ΔＶが所定値ε１よりも小さくなった時に、
素早く発電を開始して蓄電池３の放電を防止できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による交流発電機の出力制御装置の一
実施例の構成を示すブロック図である。

【図２】本実施例の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図３】交流発電機の出力電流と界磁コイルの駆動デュ
ーティとの関係を表すグラフである。

【図４】駆動デューティが６０％の場合の、機関回転数
（ｒｐｍ）と駆動デューティとに対応して予め決められ
た基本デューティの補正係数の一例を示すマップであ
る。

【図５】本発明による交流発電機の出力制御装置の他の
実施例の構成を示すブロック図である。

【図６】上記他の実施例の動作を説明するフローチャー
トである。

【図７】従来の交流発電機の出力制御装置の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ 交流発電機 １ｂ 界磁コイル ２ 整流装置 ３ 蓄電池 ４Ａ、４Ｂ 充電制御回路

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関によって駆動されて交流電圧を
   発生する発電機と、 前記発生した交流電圧を直流電圧に変換する整流装置
   と、 この変換された直流電圧により充電される蓄電池と、 この蓄電池の充電電圧と予め設定された前記蓄電池の目
   標電圧との電圧偏差量に基づき、前記発電機の界磁コイ
   ルに前記蓄電池より供給される界磁電流の基本操作量を
   決定すると共に、この基本操作量に前記交流発電機の回
   転数および蓄電池の端子電圧に応じて予め設定した補正
   係数を乗算して求めた操作量が所定値以下の時に前記界
   磁電流の供給を停止させる制御手段とからなる交流発電
   機の出力制御装置。
2. 【請求項２】 内燃機関によって駆動されて交流電圧を
   発生する発電機と、 前記発生した交流電圧を直流電圧に変換する整流装置
   と、 この変換された直流電圧により充電される蓄電池と、 この蓄電池の充電電圧と予め設定された前記蓄電池の目
   標電圧との電圧偏差量に基づき、前記発電機の界磁コイ
   ルに前記蓄電池より供給される界磁電流の基本操作量を
   決定すると共に、この基本操作量に前記交流発電機の回
   転数および蓄電池の端子電圧に応じて予め設定した補正
   係数を乗算して操作量を求め、前記電圧偏差量が所定値
   以下の時に前記界磁電流の供給を停止させ、かつ界磁電
   流の供給停止後、前記電圧偏差量が所定値以上になった
   時に前記界磁電流の供給を開始させる制御手段とからな
   る交流発電機の出力制御装置。
3. 【請求項３】 内燃機関により駆動される発電機により
   充電される蓄電池の端子電圧を検出する行程と、 前記蓄電池の充電電圧と予め設定された目標電圧との偏
   差である電圧偏差量を求める行程と、 前記電圧偏差量に基づき、前記発電機の界磁コイルに前
   記蓄電池より供給される界磁電流の基本操作量を決定す
   ると共に、この基本操作量に前記交流発電機の 回転数お
   よび蓄電池の端子電圧に応じて予め設定した補正係数を
   乗算して操作量を決定する行程と、 前記操作量が所定値以下の時に前記界磁電流の供給を停
   止させる行程とを含む交流発電機の出力制御方法。
4. 【請求項４】 内燃機関により駆動される発電機により
   充電される蓄電池の端子電圧を検出する行程と、 前記蓄電池の充電電圧と予め設定された目標電圧との偏
   差である電圧偏差量を求める行程と、 前記電圧偏差量に基づき、前記発電機の界磁コイルに前
   記蓄電池より供給される界磁電流の基本操作量を決定す
   ると共に、この基本操作量に前記交流発電機の回転数お
   よび蓄電池の端子電圧に応じて予め設定した補正係数を
   乗算して操作量制を決定する行程と、 前記電圧偏差量が所定値以下の時に前記界磁電流の供給
   を停止させ、かつ界磁電流の供給停止後、前記電圧偏差
   量が所定値以上になった時に前記界磁電流の供給を開始
   させる行程とを含む交流発電機の出力制御方法。
5. 【請求項５】 内燃機関の作動状態を検出する行程と、 前記内燃機関により駆動される発電機により充電される
   蓄電池の端子電圧を検出する行程と、 前記蓄電池の端子電圧と予め設定された目標電圧との偏
   差である電圧偏差量ΔＶ（ｉ）を求める行程と、 後述するように設定された前回の駆動デューティが０％
   であるか否かを判定する行程と、 前記前回の駆動デューティが０％であれば、今回の電圧
   偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））
   を、前回の電圧偏差量（ΔＶｄｔ（ｉ−１））の積分値
   （∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ−１））に置き換える行程と、 前記前回の駆動デューティが０％でない場合、前記電圧
   偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））を
   ∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ）＝∫ＫiΔＶｄｔ（ｉー１）＋Ｋi
   ΔＶｄｔ（ｉ）の式に従って演算する行程と、 前記電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ
   （ｉ））に基づいて界磁コイルの基本デューティ（Ｄｕ
   ｔｙ）を、Ｋｐは比例ゲイン，Ｋｉは積分ゲイン，Ｋｄ
   は微分ゲインであるＤｕｔｙ＝Ｋｐ・ΔＶ（ｉ）＋∫Ｋ
   iΔＶｄｔ（ｉ）＋Ｋｄ・（ΔＶ（ｉ）ーΔＶ（ｉ−
   １））の式より演算する行程と、 前記算出された基本デューティを、前記機関回転数、前
   記蓄電池の端子電圧に基づいて補正し駆動デューティと
   して設定する行程と、 前記駆動デューティが予め設定した所定値以下か否かを
   判定する行程と、 前記駆動デューティが前記所定値以下の場合に、駆動デ
   ューティを０％にし、前記界磁コイルへ供給される界磁
   電流を遮断して実質的に交流発電機の動作を停止する行
   程と、 駆動デューティが所定値以上である場合には、設定され
   た駆動デューティで、前記蓄電池から前記界磁コイルに
   界磁電流を供給する行程とを含む交流発電機の出力制御
   方法。
6. 【請求項６】 内燃機関の作動状態を検出する行程と、 前記内燃機関により駆動される発電機により充電される
   蓄電池の端子電圧を検出する行程と、 前記蓄電池の端子電圧と予め設定された目標電圧との偏
   差である電圧偏差量を求める行程と 前記電圧偏差量を
   第１所定値と比較する行程と、 前記電圧偏差量が第１所定値よりも小さければ、前回設
   定された駆動デューティと第２所定値とを比較する行程
   と、 前記駆動デューティが前記第２所定値より小さければ前
   記駆動デューティを０％に設定する行程と、 前記電圧偏差量が第１所定値以上であれば、あるいは前
   記駆動デューティが０％でない場合には、今回の電圧偏
   差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ（ｉ））を∫
   ＫiΔＶｄｔ（ｉ）＝∫ＫiΔＶｄｔ（ｉー１）＋ＫiΔ
   Ｖｄｔ（ｉ）の式により求める行程と、 前記電圧偏差量ΔＶ（ｉ）の積分値（∫ＫiΔＶｄｔ
   （ｉ））に基づいて界磁コイルの基本デューティ（Ｄｕ
   ｔｙ）をＫｐは比例ゲイン，Ｋｉは積分ゲイン，Ｋｄは
   微分ゲインであるＤｕｔｙ＝Ｋｐ・ΔＶ（ｉ）＋∫Ｋi
   ΔＶｄｔ（ｉ）＋Ｋｄ・（ΔＶ（ｉ）ーΔＶ（ｉ−
   １））の式より演算する行程と、 前記算出された基本デューティを、前記機関回転数、前
   記蓄電池の端子電圧に基づいて補正して駆動デューティ
   として設定する行程と、 設定された駆動デューティで、前記蓄電池から前記界磁
   コイルへ界磁電流を供給する行程とを含む交流発電機の
   出力制御方法。