JP3321653B2 - オルタネータ制御装置 - Google Patents

オルタネータ制御装置

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JP3321653B2 JP18941793A JP18941793A JP3321653B2 JP 3321653 B2 JP3321653 B2 JP 3321653B2 JP 18941793 A JP18941793 A JP 18941793A JP 18941793 A JP18941793 A JP 18941793A JP 3321653 B2 JP3321653 B2 JP 3321653B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用オルタネータの
出力を制御するオルタネータ制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】車両用オルタネータの出力を制御するオ
ルタネータ制御装置は、一般に、オルタネータによって
充電される車載バッテリのバッテリ電圧を検出し、該バ
ッテリ電圧が目標電圧になるよう界磁電流をオン・オフ
するよう構成されている。また、この種の従来のオルタ
ネータ制御装置においては、エアコン,ヘッドランプ等
の車両用電気負荷が投入された時にはバッテリ電圧が低
下しないよう界磁電流を増大させてオルタネータ出力を
高めるのが普通である。しかし、電気負荷投入時にオル
タネータの界磁電流が急に増大すると、オルタネータの
駆動トルクが急激に増大することによってエンジンの回
転落ちが生じ、特にアイドル時にはトルクショックが増
大する。そこで、電気負荷投入時のオルタネータ出力の
急増を抑制するよう、界磁電流の増大は所定比率で徐々
に行うようにすることが従来から行われている。特開平
2ー184300号公報に示された制御装置はその一例
である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】車両用電気負荷の投入
時に界磁電流を増大させることによってオルタネータ駆
動トルクが急増し回転落ちが発生するのを抑制するた
め、界磁電流の増大を所定比率で徐々に行うよう制御装
置を構成した場合には、オルタネータ駆動トルクの急増
による回転落ちが防止され、特にアイドル時に問題とな
るトルクショックが抑制されるが、オルタネータ制御装
置をこのように構成することによって界磁電流の増大が
常に緩慢になると、例えばヘッドランプをつけて走行し
ていて、エアコンとかデフロスタといった電気負荷が入
った時に、発電量の不足が生じて、ランプがちらついた
り暗くなったりするなど、電気系に悪影響が及ぶという
問題がある。
【0004】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であって、アイドル時のトルクショックを抑制するため
界磁電流の増大を徐々に行うようオルタネータ制御装置
を構成した場合の車両走行時におけるランプのちらつき
等電気系への悪影響を防止することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係るオルタネー
タ制御装置は、車両用エンジンの出力軸に駆動連結され
たオルタネータの出力を制御するオルタネータ制御装置
であって、車両用電気負荷の投入を検出する負荷投入検
出手段と、該負荷投入検出手段の出力を受け、車両用電
気負荷投入時に該オルタネータの界磁電流を増加させる
界磁電流制御手段と車両が走行状態にあることを検出
する車両走行検出手段とを備え、界磁電流制御手段が、
車両の走行時における車両用電気負荷投入時の界磁電流
の増加速度が、車両の非走行時における当該増加速度に
比べて大きくなるように界磁電流を制御することを特徴
とするものであ、それにより、アイドル時等において
電気負荷が投入された時には界磁電流の急増を抑えてオ
ルタネータ駆動トルクの増大による回転落ちを防止しつ
つ、車両走行中に電気負荷が投入された時には界磁電流
を速やかに増加させて発電不足による電気系への悪影響
を防止するという所期の目的を達成した。
【0006】また、走行時であっても、特に駆動トルク
増大による回転落ちが発生しやすく発電不足となりやす
い減速時には、電気負荷投入時に界磁電流を速やかに増
加させて電気系への悪影響を防止することの必要性が大
であるのに対し、減速以外の通常走行時には、発電不足
の危惧は少ないことから、むしろオルタネータ駆動トル
クの増大によるトルク変動を抑制するよう界磁電流増加
の制御速度を抑制する方が有利である場合があり、その
場合にはエンジンが所定の減速状態にある時にのみ前
記制御速度の抑制制限を実行するよう、すなわち、界磁
電流制御手段が、エンジンの所定の減速状態における前
記増加速度が、車両の非走行時における当該増加速度に
比べて大きくなるように界磁電流を制御するよう構成す
るのがよい。そして、このように減速時にのみ抑制制限
を実行する場合に、エンジンが、減速中にエンジン回転
数が所定のダッシュポット補正実行回転数まで低下した
時に吸入空気量を増量補正するダッシュポット補正手段
を備えるものであると、減速中でもダッシュポット補正
が効いた状態ではオルタネータ駆動トルクが急増しても
発電不足になる程の回転落ちは生じないのが普通であ
る。したがって、このような場合にエンジン回転数が
ダッシュポット補正実行回転数以下となった時に抑制制
限を解除する、すなわち、界磁電流制御手段が、エンジ
ン回転数がダッシュポット補正実行回転数以下となった
時に、前記増加速度が車両の非走行時における当該増加
速度に比べて大きくなるように界磁電流を制御するのが
よい。
【0007】また、車両走行検出手段はオルタネータ発
電電圧波形のリップル周波数により車両走行状態を判定
するよう構成することができる。
【0008】また、上記オルタネータ制御装置は、車両
走行検出手段の代わりにエンジンがオフアイドル状態に
あることを検出するオフアイドル検出手段を設け、界磁
電流制御手段が、オフアイドル時における車両用電気負
荷投入時の前記界磁電流の増加速度が、アイドル時にお
ける当該増加速度に比べて大きくなるように界磁電流を
制御するよう構成することもできる。
【0009】図1は本発明の上記構成を示す全体構成図
である。
【0010】
【作用】エアコン,ヘッドランプ等の車両用電気負荷が
投入されると、この負荷投入の検出を受けてオルタネー
タの界磁電流を増加させるよう界磁電流制御が行われ、
その際、アイドル時等においては、界磁電流が徐々に増
加するよう制御速度が抑制され、それによって、電気負
荷投入時にオルタネータ駆動トルクの急増によるエンジ
ンの回転落ちが抑制され、アイドル時のトルクショック
が防止される。また、車両走行時すなわちオフアイドル
時には、上記制御速度の抑制が制限され、すなわち、車
両用電気負荷投入時の界磁電流の増加速度が、アイドル
時における当該増加速度に比べて大きくなるように界磁
電流が制御され、それにより、界磁電流は速やかに増加
する。そのため、走行中は電気負荷が入った時に速やか
に発電量が増加し、ヘッドランプのちらつき等、電気系
への悪影響が防止される。
【0011】また、エンジンが所定の減速状態にある時
にのみ制御速度の抑制を制限するよう構成した場合、す
なわち、界磁電流制御手段が、エンジンの所定の減速状
態における前記増加速度が、車両の非走行時における当
該増加速度に比べて大きくなるように界磁電流を制御す
る場合には、走行中、特に駆動トルク増大による回転落
ちが発生しやすく発電不足となりやすい減速時には、電
気負荷の投入に伴って界磁電流を速やかに増加させて電
気系への悪影響を防止することができ、減速以外の発電
不足の危惧が少ない通常走行時には、電気負荷投入に伴
いオルタネータ駆動トルクが増大してトルク変動を生ず
るのを抑制することができる。そして、このように減速
時に界磁電流増加制御の速度抑制が制限されるととも
に、減速中であっても、ダッシュポット補正実行回転数
以下となり、ダッシュポット補正によってエンジンの吸
入空気量が増大し回転落ちが生じにくくなった状態では
この抑制制限が解除されるようにする、すなわち、界磁
電流制御手段が、エンジン回転数がダッシュポット補正
実行回転数以下となった時に、前記増加速度が車両の非
走行時における当該増加速度に比べて大きくなるように
界磁電流を制御することにより、界磁電流増加の制御速
度を抑制しトルク変動を抑制できる運転領域を広げるこ
とができる。
【0012】また、アイドルかオフアイドルかといった
車両走行状態の判定をオルタネータ発電電圧波形のリッ
プル周波数によって行うことで、判定信号を外部から入
力する必要がなくなる。オルタネータのリップル周波数
はエンジン回転が低いときは小さく、エンジン回転が高
いときは大きい。したがって、この周波数を見ることで
アイドルとオフアイドルの判別が可能である。
【0013】また、上記オルタネータ制御装置は、車両
走行検出手段の代わりにエンジンがオフアイドル状態に
あることを検出するオフアイドル検出手段を設け、界磁
電流制御手段が、オフアイドル時における車両用電気負
荷投入時の界磁電流の増加速度が、アイドル時における
当該増加速度に比べて大きくなるように界磁電流を制御
するよう構成することもでき、それにより、アイドル時
のトルクショックを防止するとともに、走行中は電気負
荷が入った時に速やかに発電量が増加し、ヘッドランプ
のちらつき等、電気系への悪影響を防止するようにでき
る。
【0014】
【実施例】図2は本発明の一実施例を示すオルタネータ
制御装置の回路図である。図において、1は、3相の電
機子コイル1aと、界磁コイル1bと、9個の整流用ダ
イオードを有する整流器1cとからなる他励交流発電機
によって構成され、エンジンの出力軸に駆動連結された
オルタネータである、また、2は、上記オルタネータ1
の出力電流を制御するコントローラであって、オルタネ
ータ1の界磁コイル1bへの通電をデューティ制御する
パワートランジスタ(Tr1)と、CPUにより構成され
たコントロールユニット10を備えている。
【0015】上記コントロールユニット10は一つのA
/D端子に整流器1cの補助出力端子から発電電圧が入
力され、他のA/D端子に車載バッテリ3の端子電圧
(Vs)が入力され、さらに他のA/D端子にエンジン
の吸気温度を検出する吸気温度センサ11からの吸気温
度信号が入力され、また、PWM端子に上記パワートラ
ンジスタ(Tr1)のベースが接続され、PO端子に警告
ランプ12を点灯制御するトランジスタ(Tr2)のベー
スが接続されている。
【0016】整流器1cのメイン出力端子は給電用ハー
ネス4によって車載バッテリ3に接続され、また、エア
コン,デフロスタ,パワーウインドウといった車両用電
気負荷5がイグニッションキー6を介して車載バッテリ
3に接続されている。
【0017】また、整流器1cの補助出力端子には、発
電電圧波形のリップル周波数がアイドル時に相当する所
定周波数以下になったとき出力を発するフィルタ7が接
続され、該フィルタ7は整形回路8を介してコントロー
ルユニット10に接続されている。
【0018】上記オルタネータ1の出力である発電電流
は車載バッテリ3の端子電圧(Vs)を目標電圧にする
ようコントロールユニット10によってフィードバック
制御される。
【0019】図3は上記発電電流のフィードバック制御
を示すブロック図である。図において、15は上記吸気
温センサ11からの吸気温度信号に基づいて車載バッテ
リ3の電解液の温度を推定し、その推定した温度に基づ
いて車載バッテリ3の目標電圧(Vreg)を設定する目
標電圧設定手段であり、16はこの目標電圧設定手段1
5により設定した目標電圧(Vreg)か車載バッテリ3
の端子電圧(Vs)を減算する減算器である。また、1
7はオルタネータ1の目標発電電流を設定する目標発電
電流設定手段であって、上記減算器16の出力である電
圧偏差(ΔVs=Vreg−Vs)が入力され、また、オル
タネータ1の回転数としてエンジン回転数(Ne)が入
力されて、これら電圧偏差(ΔV)およびエンジン回転
数(Ne)に基づき比例定数(Kp)および積分定数(K
i)を用いた比例−積分制御(P−I制御)によって次
式により目標発電電流(ia)が設定される。
【0020】ia=Kp・ΔV+∫Ki・Δdt また、図3において、18は上記目標発電電流設定手段
17により設定された目標発電電流iaに基づいて、こ
の目標発電電流iaを得るための界磁電流を規定するパ
ワートランジスタ(Tr1)の制御デューティ値(fdu
ty)を演算して該制御デューティ値(fduty)の
デューティ信号を上記パワートランジスタ(Tr1)のベ
ースに出力する制御デューティ演算手段である。なお、
図中19は上記目標発電電流手段17により設定された
目標発電電流(ia)に基づいて車載電気負荷5の作動
時にエンジンのアイドル回転数を補正するアイドル回転
数電気負荷補正手段である。
【0021】上記オルタネータ1は、図4に示すように
オルタネータ回転数が図示n1近傍の低回転数から中回
転数の領域ではオルタネータ回転数に対して出力電流が
略比例関係にあって、回転数の変化に対する発電電流の
変化幅が大きく、図示n2近傍の高回転数域では発電電
流の変化幅が小さいという発電特性を有するものであ
る。そこで、この実施例では、オルタネータ回転数が低
い時にはフィードバック制御の制御ゲインを小さくする
ことによって制御の安定性を確保し、オルタネータ回転
数が高い時には制御ゲインを大きくすることによって制
御の応答性を確保するようにしている。
【0022】上記フィードバック制御の制御ゲインは予
めマップによって設定される。図5は比例制御ゲイン
(iap)のマップである。比例制御ゲイン(iap)
は電圧偏差(ΔV)が大きいほど大きく、また、電圧偏
差(ΔV)が同一でもエンジン回転数(Ne)が高いほ
ど(Ne3>Ne2>Ne1)大きくされている。積分制御ゲ
イン(iai)のマップも同様である。
【0023】そして、これら比例制御ゲイン(iap)
と積分制御ゲイン(iai)の加算値として目標発電電
流(ia)が算出される。また、この目標発電電流(i
a)の値は車両用電気負荷が投入された時には所定値だ
け増量した設定とされる。そして、その目標発電電流
(ia)の増量は、エンジンがアイドル状態にある時
は、図6に示すように電流値が徐々に大きくなるよう制
御される。
【0024】算出された目標発電電流(ia)は、図7
のテーブルによりオルタネータ回転数(Ne)に応じて
予め設定された最大目標発電電流(iamax)で制限
される。そして、目標発電電流(ia)を得るよう制御
デューティ値(fduty)が演算され、パワートラン
ジスタ(Tr1)にデューティ信号が出力されて、オルタ
ネータ1の界磁電流が制御される。
【0025】図8は上記制御を実行するフローチャート
である。このフローチャートはS101〜S116のス
テップからなり、スタートすると、まず、S101でバ
ッテリ電圧(Vs)と目標電圧(Vreg)との電圧偏差
(ΔV)およびエンジン回転数(Ne)を入力し、S1
02でΔVとNeに基づいて図5等のマップから比例制
御ゲイン(iap)および積分制御ゲイン(iai)を
読み込む。そして、S103で前回の積分制御ゲイン
(iaio)にS102で読み込んだ積分制御ゲイン
(iai)を加算して今回の積分制御ゲイン(iai)
を算出し、S104で上記比例制御ゲイン(iap)お
よび今回の積分制御ゲイン(iai)を加算して今回の
目標発電電流(ia)を算出する。また、S105で今
回の積分制御ゲイン(iai)を前回値(iaio)と
し、今回の目標発電電流(ia)を前回値(iao)と
する。
【0026】つぎに、S106で車両用電気負荷が投入
されたかどうかを判定する。そして、電気負荷が投入さ
れていれば、S107へ進んで、アイドルかどうかを判
定し、アイドルであれば、S108で増量値(iae
l)が設定値(A)になっているかどうかを判定して、
iael=AになるまではS109でiaelを徐々に
増大させる。そして、S108の判定がiael=Aに
なれば、S110へ進んでiaelをAとする。
【0027】また、S107の判定でアイドルでないと
いうときは、S110へ進んで直ちにiaelをAと
し、S106の判定で電気負荷が投入されていないとい
うときは、S111へ進み、iaelを0(ゼロ)とす
る。
【0028】そして、S109,S110あるいはS1
11でそれぞれiaelを設定した後は、S112へ進
んで、S104で算出したiaにiaelを加算して最
終目標発電電流(ia’)を算出する。そして、S11
3で図7のテーブルより最大目標発電電流(iama
x)を読み込み、S114でia’をiamaxで制限
し、S115でia’に応じた制御デューティ値(fd
uty)を演算し、S116でfdutyをパワートラ
ンジスタに出力する。
【0029】図9は本発明の他の実施例の制御を示すフ
ローチャートである。
【0030】この図9に示す実施例は、車速が0(ゼ
ロ)かどうかで車両走行時(オフアイドル)かどうかを
判定し、また、減速時かどうかを判定して、アイドル時
のみならず減速時以外のオフアイドル時にも、車両用電
気負荷の投入を受けてオルタネータの目標発電電圧を徐
々に増大させる制御を実行し、一方、減速時には電気負
荷投入を受けて直ちに目標発電電圧の増量値(iae
l)を設定値(A)まで増大させ、また、エンジン回転
数がダッシュポット補正実行回転数以下であれば、減速
中であっても目標発電電圧を徐々に増大させる制御を実
行するものである。この実施例のエンジンは、減速時に
エンジン回転数が所定のダッシュポット補正実行回転数
以下となると、エンジンストールを防止するためエンジ
ンの吸入空気量を増量するようダッシュポット補正が行
われる。
【0031】図9のフローチャートは、S201〜S2
18の各ステップからなり、スタートすると、まず、S
201でバッテリ電圧(Vs)と目標電圧(Vreg)との
電圧偏差(ΔV)およびエンジン回転数(Ne)を入力
し、S202でΔVとNeに基づいてマップから比例制
御ゲイン(iap)および積分制御ゲイン(iai)を
読み込む。そして、S203で前回の積分制御ゲイン
(iaio)にS102で読み込んだ積分制御ゲイン
(iai)を加算して今回の積分制御ゲイン(iai)
を算出し、S204で上記比例制御ゲイン(iap)お
よび今回の積分制御ゲイン(iai)を加算して今回の
目標発電電流(ia)を算出し、S205で今回の積分
制御ゲイン(iai)を前回値(iaio)とし、今回
の目標発電電流(ia)を前回値(iao)とする。
【0032】つぎに、S206で車両用電気負荷が投入
されたかどうかを判定し、電気負荷が投入されていれ
ば、S207へ進んで、車速が0(ゼロ)かどうかを判
定し、車速が0(ゼロ)であれば、S208で増量値
(iael)が設定値(A)になっているかどうかを判
定して、iael=AになるまではS209でiael
を徐々に増大させ、iael=AになればS210へ進
んでiaelをAとする。
【0033】また、S207の判定で車速が0(ゼロ)
でない、つまり、車両走行時というときは、S211へ
進んで減速時かどうかを判定する。そして、減速時でな
いというときは、iaelの徐々増量制御を実行するよ
うS208へ進む。
【0034】また、S211で減速時と判定したとき
は、S212へ進み、エンジン回転数がダッシュポット
補正実行回転数以下かどうかを判定して、エンジン回転
数がダッシュポット補正実行回転数より高いときは、S
210へ進み、直ちにiaelを設定値(A)とする。
また、エンジン回転数がダッシュポット補正実行回転以
下となったときは、徐々増量制御を実行するようS20
8へ進む。
【0035】また、S206の判定で電気負荷が投入さ
れていないというときは、S213へ進み、iaelを
0(ゼロ)とする。
【0036】そして、S209,S210あるいはS2
13でそれぞれiaelを設定した後は、S214へ進
んで、S204で算出したiaにiaelを加算して最
終目標発電電流(ia’)を算出する。そして、S21
5でテーブルより最大目標発電電流(iamax)を読
み込み、S216でia’をiamaxで制限し、S2
17でia’に応じた制御デューティ値(fduty)
を演算し、S218でfdutyをパワートランジスタ
に出力する。
【0037】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、界磁電流の増加を徐々に行うようにオルタネータ制
御装置を構成することによって、アイドル時にオルタネ
ータ駆動トルクの急増によるエンジンの回転落ちを防止
し、トルクショックを抑制することができるとともに、
車両走行時にランプのちらつき等電気系への悪影響が発
生するのを防止することができる。
【0038】また、界磁電流を徐々に増加させる上記制
御を、回転落ちが発生しやすく発電不足となりやすい減
速時のみ制限し通常走行時はアイドル時と同様界磁電流
を徐々に増加させる制御を実行することによって、トル
ク変動抑制領域を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の全体構成図
【図2】本発明の一実施例を示すオルタネータ制御装置
の回路図
【図3】本発明の一実施例における発電電流フィードバ
ック制御を示すブロック図
【図4】本発明の一実施例に係るオルタネータの回転数
に対する出力特性を示す特性図
【図5】本発明の一実施例における発電電流フィードバ
ック制御の比例制御ゲインマップ
【図6】本発明の一実施例における車両用電気負荷投入
時の制御特性を示す特性図
【図7】本発明の一実施例のオルタネータ回転数に対す
る最大目標発電電流特性を示す特性図
【図8】本発明の一実施例の制御を実行するフローチャ
ート
【図9】本発明の他の実施例の制御を実行するフローチ
ャート
【符号の説明】 1 オルタネータ 1b 界磁コイル 2 コントローラ 3 車載バッテリ 5 車両用電気負荷 7 フィルタ 8 整形回路 10 コントロールユニット
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 9/30 H02P 9/04 H02J 7/16

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両用エンジンの出力軸に駆動連結され
    たオルタネータの出力を制御するオルタネータ制御装置
    であって、 車両用電気負荷の投入を検出する負荷投入検出手段と、 該負荷投入検出手段の出力を受け、車両用電気負荷投入
    時に該オルタネータの界磁電流を増加させる界磁電流制
    御手段と 車両が走行状態にあることを検出する車両走行検出手段
    を備え、 前記界磁電流制御手段が、車両の走行時における車両用
    電気負荷投入時の前記界磁電流の増加速度が、車両の非
    走行時における当該増加速度に比べて大きくなるように
    界磁電流を制御する ことを特徴とするオルタネータ制御
    装置。
  2. 【請求項2】 前記界磁電流制御手段が、エンジンの所
    定の減速状態における前記増加速度が、車両の非走行時
    における当該増加速度に比べて大きくなるように界磁電
    流を制御することを特徴とする、請求項1記載のオルタ
    ネータ制御装置。
  3. 【請求項3】 前記エンジンは減速中エンジン回転数が
    所定のダッシュポット実行回転数まで低下した時に吸入
    空気量を増量補正するダッシュポット補正手段を備える
    ものであり、前記界磁電流制御手段が、 エンジン回転数が前記ダッシ
    ュポット補正実行回転数以下となった時に、前記増加速
    度が車両の非走行時における当該増加速度に比べて大き
    くなるように界磁電流を制御することを特徴とする、
    求項2記載のオルタネータ制御装置。
  4. 【請求項4】 車両走行検出手段はオルタネータのリッ
    プル周波数により車両走行状態を判定するものとした請
    求項2記載のオルタネータ制御装置。
  5. 【請求項5】 車両用エンジンの出力軸に駆動連結され
    たオルタネータの出力を制御するオルタネータ制御装置
    であって、 車両用電気負荷の投入を検出する負荷投入検出手段と、 該負荷投入検出手段の出力を受け、車両用電気負荷投入
    時に該オルタネータの界磁電流を増加させる界磁電流制
    御手段と、 エンジンがオフアイドル状態にあることを検出するオフ
    アイドル検出手段と 備え、 前記界磁電流制御手段が、オフアイドル時における車両
    用電気負荷投入時の前記界磁電流の増加速度が、アイド
    ル時における当該増加速度に比べて大きくなるように界
    磁電流を制御する ことを特徴とするオルタネータ制御装
    置。
JP18941793A 1993-06-30 1993-06-30 オルタネータ制御装置 Expired - Fee Related JP3321653B2 (ja)

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