JP3028867B2 - オルタネータの発電制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用エンジンにおい
てエンジン動力により発電してバッテリに充電し、且つ
各種電気負荷に電力を供給するオルタネータ（交流発電
機）の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、車両用エンジンはエンジン動力
により発電するオルタネータを備えており、このオルタ
ネータはレギュレータ、イグニッションスイッチを介し
バッテリに回路接続され、イグニッションスイッチがＯ
Ｎしてエンジンが正常に運転する際には常にバッテリに
充電することが可能になっている。ここで、近年車両に
おいてはエンジンのみならず車体、ブレーキ系等で益々
電気的に制御及び動作する傾向にあり、電力消費の増大
に伴いオルタネータが発電容量の大きいものが使用され
てきている。このため、オルタネータが発電作動してい
る場合は、中断するときに比べてエンジンにかかる負荷
が比較的大きくなる。従って、アイドリング中や低回転
軽負荷運転時に急激に大きい電気負荷がかかってオルタ
ネータの駆動トルクが増大すると、エンジン回転数の落
込み、エンスト等を招くことがある。そこで、このエン
ジン回転数の落込みやエンストを防止する対策として、
電気負荷スイッチの動作の際に吸入空気量を増大してア
イドリング回転数を上昇する方法では、燃費等の悪化を
生じるため、オルタネータの発電作動を制御する方法の
方が好ましい。

【０００３】従来、上記オルタネータの制御に関して
は、例えば特開昭５８−１３１３４２号公報の先行技術
があり、エンジン回転数が設定値以下になると、発電機
の発電を抑制または停止する。また、特開昭５７−３５
１３７号公報の先行技術では、アイドリングに戻した際
に所定時間だけオルタネータの発電作用を停止し、アイ
ドリング回転速度の低下を可能にすることが示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記先行技
術のものにあっては、オルタネータの発電をエンジン回
転数の低い場合や、アイドリングに戻した際に単に中断
する手段にすぎない。ここで、オルタネータの制御はバ
ッテリの充電特性に直接影響するものであり、このため
適確に制御しないと、エンジン回転数の高い状態で過度
に発電を中断したり、エンジン回転数の低下防止効果を
タイミング良く発揮できない等の問題を生じる。

【０００５】本発明は、この点に鑑みてなされたもの
で、発電を過度に中断したり、エンジン回転数の落込み
等を生じないようにオルタネータを最適に制御すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、バッテリ電圧に応じてデュ
ーティ制御信号によりオルタネータを発電制御するオル
タネータの発電制御装置において、バッテリの微小時間
内の電圧変化量を算出する電圧変化量算出手段と、上記
電圧変化量の大きさに応じ、電圧変化量が小さいときに
は短時間抑制モードを、電圧変化量が中のときには中時
間抑制モードを、電圧変化量が大きいときには長時間抑
制モードをそれぞれ設定する制御モード設定手段と、短
時間抑制モードのときには初期値から一定の割合で減少
するデューティ制御信号を、中時間抑制モードのときに
は初期値を一定時間保持しその後一定の割合で減少する
デューティ制御信号を、長時間抑制モードのときには初
期値を一定時間保持しその後復帰するデューティ制御信
号を出力する制御信号決定手段とを備えたことを特徴と
する。

【０００７】

【作用】エンジン運転時にオルタネータが必要に応じて
発電作動しており、この状態で、本発明は、バッテリの
微小時間内の電圧変化量を算出する。そして、電圧変化
量の大きさに応じ、電圧変化量が小さいときには短時間
抑制モードを設定し、初期値から一定の割合で減少する
デューティ制御信号をオルタネータに出力する。また、
電圧変化量が中のときには中時間抑制モードを設定し、
初期値を一定時間保持しその後一定の割合で減少するデ
ューティ制御信号をオルタネータに出力する。さらに、
電圧変化量が大きいときには長時間抑制モードを設定し
て、初期値を一定時間保持しその後復帰するデューティ
制御信号をオルタネータに出力する。これにより、アイ
ドリング中等に電気負荷の急増で電圧変化量が増加する
と、それに応じた制御モードのデューティ制御信号が出
力して、オルタネータの発電が強制的に抑制されること
で、発電の抑制を最小限に抑えて充電を確保し、且つ発
電の抑制によりアイドリング回転数の落込み等を防止す
ることが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１において、本発明の制御系について説明する
と、符号１はオルタネータであり、このオルタネータ１
のステータコイル、フィールドコイルがレギュレータ２
に接続され、オルタネータ１のステータコイルがバッテ
リ３に接続され、レギュレータ２がイグニッションスイ
ッチ４を介してバッテリ３に接続される。オルタネータ
１はベルトを介しエンジンのクランク軸に連結して駆動
され、回転数に応じた出力を発生する。レギュレータ２
はオルタネータ１の出力電圧に対してフィールドコイル
の界磁電流を変化して規定電圧に調整し、このときバッ
テリ３の電圧が低下している場合は充電して実質的に発
電作動する。スイッチ手段５は、制御ユニットからのデ
ューティ制御信号により電流制御されて、オルタネータ
１の発電作動を強制的に抑制するようになっている（図
６参照）。

【０００９】制御ユニット１０の制御系について説明す
ると、バッテリ３の電圧Ｖを検出する電圧計６を有す
る。制御ユニット１０は電圧計６の電圧Ｖが入力する電
圧変化量算出部１１を有し、微小時間内の電圧変化によ
り電圧変化量ΔＶを算出するのであり、この電圧変化量
ΔＶが制御モード設定部１２に入力する。制御モード設
定部１２は電圧変化量ΔＶを設定値と比較して変化状態
を判断し、電圧変化量ΔＶに応じて例えば３段階の抑制
時間等を異にした制御モードを定め、制御信号決定部１
３から制御モードに応じたデューティ制御信号をスイッ
チ手段５に出力するようになっている。

【００１０】また、エンジンのアイドリング制御系は、
吸気系のスロットル弁２０に迂回して連通するバイパス
通路２１にアイドル制御弁２２が設けられる。そして、
アイドル制御ユニット２３によりアイドリング時のエン
ジン状態、電気負荷等を判断してアイドル制御弁２２の
開度を変化するように構成される。そこで、上記制御信
号はこのアイドル制御ユニット２３にも入力し、電気負
荷の増大に伴ってアイドル制御弁２２を開く場合におい
て、制御信号が入力する間は作動しないようになってい
る。

【００１１】次いでこの実施例の作用を、図２ないし図
５のフローチャートと図７のタイムチャートを用いて説
明する。先ず、エンジン運転時に図２のメインルーチン
が実行され、ステップＳ１でバッテリ電圧が読み込ま
れ、ステップＳ２で電圧変化量ΔＶが算出される。そし
て、この電圧変化量ΔＶがステップＳ３で最も大きい設
定値ΔＶ１と比較され、ステップＳ４で中間の設定値Δ
Ｖ２と比較され、ステップＳ５で小さい設定値ΔＶ３と
比較される。そこで、アイドリング等の低回転軽負荷運
転時において、図７の実線のように電気負荷が少なくて
電圧変化量ΔＶの小さい場合は、ステップＳ５からステ
ップＳ６の短時間抑制モードに移行する。そこで、図３
のサブルーチンが実行され、ステップＳ１１でデューテ
ィ比初期値Ｄ１の制御信号が出力され、ステップＳ１２
で直ちに所定の減少量ΔＤにより一定の割合で減少さ
れ、ステップＳ１３でデューティ比が０％になると終了
して元に復帰する。

【００１２】図６はデューティ比とフィールドコイルへ
の供給電流の関係を示す。従って、この小電気負荷の条
件では、スイッチ手段５が図７の実線のようなデューテ
ィ可変制御信号によりオルタネータ１の発電作動が短時
間抑制されてエンジン負荷が軽減される。これにより、
アイドリング回転数Ｎｉｄの落込みが適確に防止されて
一定回転に保持され、その後オルタネータ１の発電量が
ショックを生じないように徐々に増大される。

【００１３】また、図７の破線のように電気負荷と共に
電圧変化量ΔＶが上述より大きい場合は、ステップＳ４
からステップＳ７の中時間抑制モードに移行する。そこ
で、図４のサブルーチンが実行され、この場合はステッ
プＳ２１で制御時間ｔが初期化され、ステップＳ２２で
デューティ比初期値Ｄ１の制御信号が出力され、ステッ
プＳ２３でその制御時間ｔがカウントされる。そして、
ステップＳ２４で制御時間ｔが保持時間ｔｓ１と比較さ
れ、保持時間ｔｓ１を経過するとステップＳ２５に進
む。そして、所定の減少量ΔＤにより一定の割合でデュ
ーティ比が減少され、ステップＳ２６でデューティ比が
０％になると終了して元に復帰する。従って、この中電
気負荷の条件では、スイッチ手段５が図７の破線のよう
なデューティ制御信号によりオルタネータ１の発電が保
持時間ｔｓ１の間抑制され、このときエンジンにはオル
タネータ１の負荷が減少してかかり出力低下が抑えられ
る。こうして、電気負荷の増大に応じオルタネータ１の
発電抑制も長く制御されて、同様にアイドリング回転Ｎ
ｉｄの落込みが防止され、その後ショックを生じないよ
うに円滑に発電状態に戻る。

【００１４】更に、図７の一点鎖線のように電気負荷と
共に電圧変化量ΔＶが最も大きい場合は、ステップＳ３
からステップＳ８の長時間抑制モードに移行する。そこ
で図５のサブルーチンが実行され、ステップＳ３１で制
御時間ｔが初期化され、ステップ３２でデューティ比初
期値Ｄ１の制御信号が出力され、ステップＳ３３でその
制御時間ｔがカウントされる。そして、ステップＳ３４
で制御時間ｔが保持時間ｔｓ２と比較され、保持時間ｔ
ｓ２を経過すると終了して元に復帰する。従って、この
大電気負荷の条件では、スイッチ手段５が図７の一点鎖
線のようなパルス状のデューティ制御信号によりオルタ
ネータ１の発電抑制の時間が最も長くなる。そこで、大
きい電気負荷が急激にかかる際のアイドリング回転数Ｎ
ｉｄの落込みが効果的に防止される。

【００１５】一方、上記オルタネータ１の発電抑制制御
の際には、制御信号がアイドル制御ユニット２３に入力
してアイドル制御弁２２を直ちに開くのを阻止する。こ
のため、不必要に吸入空気量を増大してアイドリング回
転数Ｎｉｄを上昇することが防止される。

【００１６】以上、本発明の実施例について説明した
が、これのみに限定されない。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
オルタネータの発電を制御してアイドリング中等のエン
ジン回転数の落込みを防止する制御系において、電気負
荷の状態毎に制御モードが設定され、その制御モードに
応じたデューティ制御信号で発電を抑制制御するように
構成されるので、各電気負荷で過度に発電を中断するこ
となく、最適にエンジン回転数の落込み、不快な騒音、
振動を防止することができる。電気負荷がかかった際に
吸入空気量を増大制御する必要がないので、燃費を向上
できる。複数の設定値を設け、設定値の低下に応じてオ
ルタネータの発電の抑制時間を増大するように制御され
るので、エンジン始動時にはその負荷が軽減して始動性
を向上することが可能になる。バッテリの電圧変化によ
り電気負荷の状態を判断する構成であるから、制御が簡
素化し、応答性も良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るオルタネータの発電制御装置の実
施例を示す構成図である。

【図２】発電制御のフローチャートを示す図である。

【図３】短時間抑制モードのフローチャートを示す図で
ある。

【図４】中時間抑制モードのフローチャートを示す図で
ある。

【図５】長時間抑制モードのフローチャートを示す図で
ある。

【図６】デューティ比とフィールドコイルへの供給平均
電流の関係を示す図である。

【図７】発電制御のタイムチャートを示す図である。

【符号の説明】

１ オルタネータ ２ レギュレータ ３ バッテリ ５ スイッチ手段 １０ 制御ユニット １１ 電圧変化量算出部 １２ 制御モード設定部 １３ 制御信号決定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 29/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】バッテリ電圧に応じてデューティ制御信号
   によりオルタネータを発電制御するオルタネータの発電
   制御装置において、 バッテリの微小時間内の電圧変化量を算出する電圧変化
   量算出手段と、上記電圧変化量の大きさに応じ、電圧変化量が小さいと
   きには短時間抑制モードを、電圧変化量が中のときには
   中時間抑制モードを、電圧変化量が大きいときには長時
   間抑制モードをそれぞれ 設定する制御モード設定手段
   と、短時間抑制モードのときには初期値から一定の割合で減
   少するデューティ制御信号を、中時間抑制モードのとき
   には初期値を一定時間保持しその後一定の割合で減少す
   るデューティ制御信号を、長時間抑制モードのときには
   初期値を一定時間保持しその後復帰する デューティ制御
   信号を出力する制御信号決定手段とを備えたことを特徴
   とするオルタネータの発電制御装置。