JP3442044B2

JP3442044B2 - 車両用電源システム

Info

Publication number: JP3442044B2
Application number: JP2000313112A
Authority: JP
Inventors: 栄引田; 義明本田; 政克藤下; 栄石田; 正寿桝本; 直行 ▲高▼橋
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1995-01-10
Filing date: 2000-10-06
Publication date: 2003-09-02
Anticipated expiration: 2018-09-02
Also published as: JP2001161038A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両に搭載される電源シ
ステムに係り、特に電気加熱触媒システムを搭載した電
源システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用電源システムとして、回転
界磁型発電機の発生電圧はバッテリー端子電圧より若干
高い電圧は通常の１４Ｖの電気負荷以外に約６０Ｖの電
圧を車両用ウインド加熱回路に印加するシステム例が特
公昭６１−３３７３５号公報に記載してある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年の発電機には低電
圧発生時、何らかのトラブル発生により界磁電流が制御
不能に陥り、約１７Ｖ以上の電圧が発生したときバッテ
リーが破損しないために、ユーザにトラブル発生を知ら
せる過電圧警報機能が一般的に付加されている。この警
報機能はＥＨＣシステムを採用する場合、ＥＨＣシステ
ムを加熱時１７Ｖ以上の高電圧を発生させる必要がある
ためＥＨＣシステム加熱時に誤警報が発せられてしま
う。

【０００４】本発明の目的は、発電機との接続を蓄電手
段から発熱手段或いは発熱手段から蓄電手段に切り替え
る接点を有するスイッチの信頼性を飛躍的に向上させる
ことができる車両用電源システムを提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記車両用電源システム
は、内燃機関によって駆動され電力を発電する発電機
と、該発電機によって発電された電力を充電する蓄電手
段と、前記発電機によって発電された電力によって発熱
する発熱手段と、前記発電機と前記蓄電手段と前記発熱
手段との間に設けられると共に、前記発電機との接続を
前記蓄電手段から前記発熱手段或いは前記発熱手段から
前記蓄電手段に切り替える接点を有するスイッチと、前
記発電機と前記蓄電手段とを接続させている状態から前
記接点を切り替えて前記発電機を前記発熱手段に接続さ
せる場合、前記発電機の発電電圧を所定の電圧に減少さ
せてその所定の電圧を所定の時間保持させた後、前記接
点を切り替えて前記発電機を前記発熱手段に接続させる
手段とを有することにより達成できる。

【０００６】

【作用】排気ガスを浄化するＥＨＣシステムと、内燃機
関に駆動される発電機と、発電機より給電されるバッテ
リー及び電気負荷群と、発電機の電力をＥＨＣシステム
とバッテリー等に切り替える切り替えスイッチから構成
される充電システムにおいて、当初切り替えスイッチは
バッテリー側へ接続されており、内燃機関がスタータに
より回動され、所定の回転数になると同時に、発電機は
発電電圧を減少させ、ある一定時間ある設定電圧により
保持し、その後切り替えスイッチはＥＨＣシステム側に
接続されると同時に発電機の発電電圧を徐々に上昇させ
る。その後ＥＨＣシステムを効果的に加熱するための設
定電圧、例えば３０Ｖに到達するまで増加させること
と、発電機の発電能力を生かすために回転数もある設定
された回転数で所定の時間保持される。この時、電圧を
一定に保つ機能を発電制御装置に内蔵するとともに、過
電圧警報機能が誤動作しないようにする。所定時間保持
した後、徐々に発電機の発電電圧を減少させ、ある設定
電圧である一定時間保持する。その後スイッチをバッテ
リー側に接続させ、バッテリー等への電気負荷へ給電さ
せる通常状態にする。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例になる車両用電源シ
ステムについて、添付図面に基づいて説明する。

【０００８】図１は、本発明の車両用電源システムの一
実施例を示す。この図において、車両に搭載された内燃
機関の制御装置である、いわゆるエンジンコントロール
ユニット（以下、ＥＣＵと呼ぶ）８は、内燃機関のパラ
メータであるエンジン回転数，エンジン水温，スロット
ル開度，エンジン吸入空気量等の情報を車両状態判別入
力とし、これらの条件から内燃機関が始動したかどうか
の判定を行い、内燃機関が正常にしたことを確認した上
で完爆判定を行う。この完爆判定は、例えばスタータス
イッチがＯＦＦ、またはエンジン回転数が所定回転数を
超えたことで判定を行い、発電機３の目標発電電圧を設
定し、信号Ｐを経て発電機３の発電電圧を制御すると同
時に、内燃機関の回転数補正判定を行い、回転数補正手
段１０により制御する。前記目標発電電圧により切り替
えスイッチ４２を信号Ｑにて動作させることで、前記発
電機３の出力されるエネルギーの供給を車載バッテリー
４とＥＨＣシステム４３に切り替える。ここで、前記Ｅ
ＨＣシステム４３の温度を検出する温度センサ４４を介
して温度判定を行い、ある設定値の温度になったことで
前記目標発電電圧判定及び回転数補正判定を行う構成に
なっている。

【０００９】図２には、上記本発明の車両用電源システ
ムの全体構成が示されており、この図において、例えば
自動車等の車両に搭載された内燃機関１は、回転トルク
を出力する出力軸、即ちクランク軸１１を備えている。
前記クランク軸１１には、図示されていないが、プーリ
やベルトを介して前記発電機３が機械的に連結されてい
る。前記発電機３は、従来の発電機と同様、外周に界磁
巻線３１を巻き回してなる回転子と、この回転子の外周
面に対抗するように３相巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃを
巻き回した固定子とから構成されており、そして、この
回転子は上記内燃機関１のクランク軸に同期して回転駆
動される。また、前記発電機３の３相巻線３２ａ，３２
ｂ，３２ｃには、例えば６個のダイオードを直並列接続
してなる整流回路３３が接続され、前記発電機３の３相
交流出力を整流して車載バッテリー４に供給して充電す
るように構成されている。前記発電機３には、一部に前
記車載バッテリー４の電圧を検出しながら出力電圧を調
整する発電制御装置５が設けられている。更に本発明に
は、内燃機関１より排出される排気ガスを加熱するため
の電気加熱触媒（以下ＥＨＣシステム：Electrically−
Heated Catalyst と称する）４３を設け、前記車載バッ
テリー４または、前記ＥＨＣシステム４３へ前記発電機
３の出力の供給を切り替える切り替えスイッチ４２を設
けている。ここでは本発明の一実施例として、前記切り
替えスイッチ４２は機械式のものを使用しており、スイ
ッチの動作は前記ＥＣＵ８により判定を行うことで制御
する。しかも、前記ＥＨＣシステム４３の温度を検出す
るための温度センサ４４を具備している。

【００１０】また、内燃機関１は、その回転トルクをト
ランスミッション２を介して駆動輪６に伝達されている
のは一般の車両と同様である。前記内燃機関１は、図２
に示す一実施例として、いわゆるＭＰＩ（多気筒燃料噴
射）方式の４気筒内燃機関であり、４個のインジェクタ
５１とその駆動装置５２が設けられ、これらによって各
気筒毎に燃料供給量が制御されている。また、前記内燃
機関１には、各気筒毎に点火プラグ５３が取り付けら
れ、これらは、例えば点火コイルを内蔵したディストリ
ビュータ５４から点火気筒順に配電される点火用高電圧
によりスパークを発生し、各気筒内に圧縮された燃料を
爆発させる。そして、前記インジェクタ５１，前記点火
プラグ５３の動作は、前記ＥＣＵ８によって制御され
る。また、図２中、前記内燃機関１に供給する燃料を蓄
えるための燃料タンク７の内部には、燃料を加圧して前
記インジェクタ５１に供給するための燃料ポンプ７１が
沈設され、この燃料ポンプ７１の動作も、前記ＥＣＵ８
により燃料ポンプ制御装置７２を介して制御される。

【００１１】このように前記内燃機関１の制御を行う前
記ＥＣＵ８は、例えばマイクロコンピュータ等を利用し
た構成とするものであり、各種制御における演算を行う
ためのセントラルプロセッシングユニット（ＣＰＵ）８
１，演算に用いるための各種データを一時的に記憶する
ためのランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)８２及びプログ
ラムや演算に必要なデータ等を格納・記憶したリードオ
ンメモリ(ＲＯＭ)８３とから構成されており、これらと
は別に入出力混成集積回路（Ｉ／ＯＬＳＩ）８４が設
けられている。前記Ｉ／ＯＬＳＩ８４は、前記内燃機関
１の制御に必要な各種パラメータやデータを前記マイク
ロコンピュータ内に取り込むためのものであり、例えば
バッテリー電圧ＶＢ等のアナログ信号についてはデジタ
ル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器等も内蔵してい
る。また、前記Ｉ／ＯＬＳＩ８４は前記マイクロコン
ピュータの演算結果に基づいて各種アクチュエータ等を
駆動・制御する制御信号をも発生するように構成されて
いる。

【００１２】以上のＥＣＵ８による制御に必要な内燃機
関１のパラメータやデータを検出するため、例えば内燃
機関１に吸入される吸入空気量Ｑを検出する空気流量計
（例えばホットワイヤ式エアフローセンサ等）１０１，
冷却水の水温ＴＷを検出する水温センサ１０２，スロッ
トルバルブの開度θを検出するスロットルセンサ103，
排気ガス中の酸素濃度Ｏ₂ を検出して供給燃料の空燃比
（Ａ／Ｆ）を制御するためのＯ₂ センサ１０４，内燃機
関の速度あるいは回転角度を検出するために前記クラン
ク軸１１の所定の回転角（例えば、１度）毎にパルス出
力ｎを発生するクランク角センサ１０５，例えばアクセ
ルペダルの踏角あるいはスロットルバルブの角度から機
関のアイドル状態ＳＩを検出するアイドルスイッチ１０
６，機関の始動を行うスタータの投入ＳＳを検出するス
タータスイッチ１０７，前記アイドルスイッチ１０６に
より検出したアイドル状態ＳＩでアイドル時の回転数を
一定回転数に制御するＩＳＣ（アイドルスピードコント
ロール）バルブ１０等が設けられている。更に、前記ト
ランスミッション２には、ニュートラル状態ＳＮにある
か否かを検知するためのニュートラルスイッチ１０８が
設けられている。

【００１３】以上に説明した内燃機関の各種動作のパラ
メータやデータに加え、前記ＥＣＵ８には、前記車載バ
ッテリー４のバッテリー電圧ＶＢ，前記ＥＨＣシステム
４３の端子電圧ＶＥＨＣ，前記温度センサ４４の出力信
号が入力されている。また、前記ＥＣＵ８には、車載の
エアコンディショナのコンプレッサ９を前記クランク軸
１１に断続するための電磁クラッチ９１の動作を検知す
るエアコン負荷スイッチ９２の出力信号Ａも入力されて
おり、前記信号によってエアコンの動作を判別すること
ができる。

【００１４】以上説明した構成において、前記発電制御
装置５は、車載バッテリー４の出力電圧ＶＢを検出し所
定の基準値と比較することにより、界磁電流Ｉｆを制御
し前記発電機３の発電動作を制御する。一方、ＥＣＵ８
は、前記各センサ，スイッチ等から出力された内燃機関
の運転パラメータを取り込むことにより、所定の演算を
行い、演算結果に基づいて各種アクチュエータで制御
し、内燃機関の運転動作を制御することは従来技術と同
様である。

【００１５】本発明によれば、前記ＥＣＵ８は、前記内
燃機関１の動作を制御するだけではなく、前記発電機３
の発電動作をも制御するような構成になっている。即
ち、前記ＥＣＵ８のＩ／ＯＬＳＩ８４から制御信号Ｐ
が出力され、制御回路５０に入力されている。

【００１６】ここで、前記制御回路５０について、図３
を用いて説明する。図３は、前記発電機３の前記制御回
路５０の回路ブロックを示すものであり、ＴＲ駆動回路
504を主制御ループとする構成になっており、前記ＴＲ
駆動回路５０４は従来からなる発電機の制御回路とす
る。ここで、Ｃ端子から制御信号Ｐが入力されると電圧
変換回路５０３により信号ａを出力し前記信号ａを用い
て前記ＴＲ駆動回路504を制御する構成になっていて、
Ｃ端子から信号が入力されない場合においては、Ｓ端子
より入力される電圧によって前記発電機の発電電圧を一
定に制御することは従来技術と同様である。また、警告
灯５０２をＬ端子を介して駆動する警報回路５０１をも
具備する。しかし、本発明では前述したように前記発電
機３の出力を前記車載バッテリー４と前記ＥＨＣシステ
ム４３へ供給することにより、１４Ｖと約３０Ｖの電圧
が必要になる。従来技術によると車載バッテリーの過充
電を防止するため１４＋２〜３Ｖ程度に過電圧警報を前
記警報回路５０１に内蔵しているが、本発明においても
前記警報回路５０１が正常に警報動作を行えるように電
圧比較回路５０５を具備する。

【００１７】まず前記電圧変換回路５０３の動作につい
て図４及び図５を用いて説明する。図４は、前記電圧変
換回路５０３の回路構成を示す図であり、５０３ａはＮ
ＯＴゲート、５０３ｂ，５０３ｃはＣ−ＭＯＳトランス
ファーゲートにより構成されるアナログ・スイッチ、５
０３ｄ，５０３ｆは抵抗器、５０３ｅ，５０３ｇはコン
デンサによる２次フィルタよりなる構成になっている。
ここで、入力信号ＰがＨｉレベルであったとするとアナ
ログ・スイッチ５０３ｃが導通し、アナログ・スイッチ
５０３ｂが遮断され、信号ｂは基準電圧Ｖ０(例えば、
２.４Ｖ）となる。当然のことながら前記入力信号Ｐが
Ｌｏｗレベルであったとすると前記信号ｂは接地され
る。例えば、入力信号ＰがＨｉ／Ｌｏｗを繰り返すよう
な信号の場合、前記信号ｂはＶ０(例えば、２.４Ｖ）／
０Ｖを繰り返す。以上のように、信号ｂが出力されるこ
とにより、前記２次フィルタを通すことで、出力信号ａ
が得られる。よって、図５に一例を示すが、例えば周期
をｔ(例えば、６.４ｍｓ）とする前記制御信号Ｐが前記
電圧変換回路５０３を通すことにより、前記信号ａは図
に示すようになる。ここで、前記制御信号Ｐに関して補
足説明すれば、周期を一定としたＤＵＴＹ信号を用いる
ことにより成り立っている。

【００１８】図６は、内燃機関１を制御する前記ＥＣＵ
８で演算された前記制御信号Ｐと前記発電機の目標発電
電圧の関係を示す。この図において、ａを下限値，ｂを
上限値とした範囲を制御の有効範囲とし、前記有効範囲
における信号の場合のみ、図に示すような目標発電電圧
に制御できる。ここで、前記有効範囲内における前記制
御信号Ｐの通流率（ＤＵＴＹ）と目標発電電圧に関して
は、比例関係が得られるような構成になっているものと
する。また、前記制御信号Ｐにおける有効範囲外の通流
率に関しては、信号の混成（ノイズ）等による不安定動
作を防止するために設けている。

【００１９】図７には、前述した過電圧警報の誤動作を
防止するための電圧比較回路５０５について説明する。
前記電圧比較回路５０５は、５０５ａ，５０５ｂ，５０
５ｃ，５０５ｄはそれぞれ基準電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，
Ｖ４と比較する電圧比較器であり、５０５ｅはＡＮＤゲ
ート、５０５ｇ，５０５ｆはＣ−ＭＯＳトランスファー
ゲートにより構成されるアナログ・スイッチ、５０５ｈ
はＮＯＴゲートにより構成されている。電圧比較器５０
５ａはＢ端子電圧が例えば３２Ｖ以上の電圧になること
でＨｉレベルの出力を行い、当然のことながら上記未満
の電圧時にはＬｏｗレベルの出力を行うように基準電圧
Ｖ１を設定する。同様に電圧比較器５０５ｂはＳ端子電
圧が例えば１６Ｖ以上の電圧になることでＨｉレベルの
出力を行い、当然のことではあるが上記未満の電圧時に
はＬｏｗレベルの出力を行うように基準電圧Ｖ２を設定
する。前述した電圧比較器５０５ａ，５０５ｂの出力は
アナログ・スイッチ５０５ｇ，５０５ｈへ入力される。
これらのアナログ・スイッチを動作させるためにはＡＮ
Ｄゲート５０５ｅの出力により行われるが、ＡＮＤゲー
ト５０５ｅがＨｉレベルの時には、アナログ・スイッチ
５０５ｇが導通し、電圧比較器５０５ａの出力が信号ｂ
として警報回路５０１へ入力され、ＡＮＤゲート５０５
ｅがＬｏｗレベルの時には、アナログ・スイッチ５０５
ｆが導通し、電圧比較器５０５ｂの出力が警報回路５０
１へ入力される。このＡＮＤゲート５０５ｅは、電圧比
較器５０５ｃ，５０５ｄの出力を入力することにより動
作しているが、これら電圧比較器は前述した信号ａのレ
ベルにより比較を行う。ここで一実施例としてこれら電
圧比較器の動作について説明する。まず、前述した図６
における制御の有効範囲の下限値ａ，上限値ｂを１０
％，９０％としたときの基準電圧は、Ｖ３＝Ｖ０×０.９Ｖ４＝Ｖ０×０.１の電圧により設定することができる。よって、これらの
構成により信号Ｐが制御の有効範囲内であればＡＮＤゲ
ート５０５ｅはＨｉレベルの出力を行い、有効範囲外で
はＬｏｗレベルの出力を行う。このような構成にするこ
とで、本発明のような異なった電圧による過電圧警報を
行うことが可能となる。

【００２０】ここで、本発明の動作及び制御のフローチ
ャートについて図８，図９を用いて説明する。

【００２１】まず、車両のキースイッチの入力により前
記ＥＣＵ８が内燃機関１を制御する準備を開始（図８中
ａ）し、内燃機関１の始動判定（図９中ステップ９０
０）を例えばスタータスイッチ１０７によりスタータの
投入を検出（図８中ｂ）して行う。その後完爆判定（図
９中ステップ９０１）を行い、内燃機関１が正常に動作
を開始したかどうかの判定を行う。ここで、前記完爆判
定は例えばスタータスイッチ１０７がＯＦＦ、またはエ
ンジン回転数が所定の回転数を超えているかどうかによ
り判定を行う。前記完爆判定により、例えばスタータス
イッチ１０７がＯＦＦであったとする（図８中ｃ）と、
まずエンジン回転数を例えば１２００ｒ／min まで上昇
させるため前記ＩＳＣバルブ１０を前記ＥＣＵ８より回
転数補正量ｘにて制御（図９中ステップ９０２）し、そ
の状態のまま例えば５００ｍsec保持する（図８中ｃ〜
ｄ）ことで始動時の内燃機関１を安定させる。図８中ｄ
のタイミングにて前記切り替えスイッチ４２を動作させ
る前動作として前記発電機３の制御電圧を低下させるた
め、前記ＥＣＵ８より前記発電機３の発電電圧制御信号
Ｐを出力する（図９中ステップ９０３）。ここで信号Ｐ
は、前記発電機３の電圧を制御する前記発電制御装置５
の動作を守るために必要な最低限電圧Ｖminを確保する
ことにより信号Ｐの通流率を２０％としている。前記発
電機３の制御電圧を低下させる理由としては、前記切り
替えスイッチ４２を動作させる際に接点に大きな電流が
流れていると、火花が発生し接点摩耗もしくは接点溶着
になる可能性があるため、上述したような制御を取り入
れている。

【００２２】図８中ｄのタイミングより、５０〜１００
ｍsec 後（図８中ｅ）で信号Ｑを出力（図９中ステップ
９０４）し前記切り替えスイッチ４２を動作させる。車
載バッテリー４は、このタイミングで前記発電機３と切
り離され、しかも前記信号Ｐが出力（図８中ｅ）のタイ
ミングより電気負荷４１等が電力を消費しているため放
電を開始している。前記切り替えスイッチ４２の動作
後、スイッチの応答等を考慮し、例えば５０〜１００ｍ
sec までの間この状態を保持する。その後（図８中
ｆ）、前記信号Ｐの通流率を例えば３％／１０ｍsec の
割合で増加（図９中ステップ９０５）させ、同時にＥＨ
Ｃシステムの印加電圧ＶＥＨＣを検出（図９中ステップ
９０６）し、前記信号Ｐの通流率の増加を監視する。本
発明は、上述したように前記発電機３の発電電圧を増加
させるため前記内燃機関１への負荷トルクが増加してし
まい、先にも述べたエンジン回転数を１２００ｒ／min
に抑えることができなくなる場合（図９中ステップ９０
７）があるため、前記回転数補正量ｘに増加量αを加え
る制御（図９中ステップ９０８）を追加する。ここで、
回転数補正制御について従来制御を補足説明すると、前
記ＩＳＣバルブ１０等を制御するための補正量は例えば
エンジン冷却水等によるものであり、図８中に図示する
２点鎖線のようになってしまう。前記増加量αは、従来
制御に対して信号Ｐの増加量を考慮してあらかじめ定め
られた補正量を用いることにより決定されるようにし
た。ここで、前記信号Ｐの増加量が変更されれば前記増
加量αも変更され、しかも増加量αによる前記ＩＳＣバ
ルブ１０の応答性等も考慮する必要があることは言うま
でもない。

【００２３】以後、前記検出したＥＨＣシステムの印加
電圧ＶＥＨＣが例えば３０Ｖになる（図９中ステップ９
０９）まで前記信号Ｐの通流率の増加及び回転数補正制
御を続け（図８中ｇ）、ＥＨＣシステム４３の温度を検
出する温度センサ４４の検出値Ｔ１が例えば４００℃を
越える（図９中ステップ９１１）まで、その状態を保持
しておく（図８中ｈ）。しかし、前記印加電圧ＶＥＨＣ
が３０Ｖになる前に前記検出値Ｔ１が４００℃を越えて
しまう場合（図９中ステップ９１０）もある。ここで、
内燃機関１より排出される排気ガスが低減される温度ま
で上昇したことで、前記信号Ｐの通流率を３％／１０ｍ
sec の割合で減少させる（図９中ステップ９１２）。よ
って前記発電機３の発電電圧が減少するため回転数を１
２００ｒ／min に安定させる必要もないため、例えば前
記印加電圧ＶＥＨＣシステムが３０Ｖであった時の前記
回転数補正量がｙであったとすると、前記通流率が減少
するのとほぼ同時に前記補正量ｙよりβ分を削減する
(図９中ステップ９１３)。但し、前述した通流率が増加
する時と同様に信号Ｐの減少量が変更されれば前記補正
量減少分βも変更され、前記ＩＳＣバルブ１０の応答性
等も考慮され設定される。

【００２４】信号Ｐの通流率が前回同様に２０％になっ
たこと（図８中ｉ）で、信号Ｐの通流率は保持される
が、このときの回転数制御としては従来技術と同様であ
れば設定された回転数まで減少を続けるが、本発明につ
いては一般に設定されているアイドル回転数よりも例え
ば１００ｒ／min 程上げたところで保持するようにす
る。そして、５０〜１００ｍsec 程この状態を保持した
後に、信号Ｑを動作（図８中ｊ，図９中ステップ９１
４）させて前記切り替えスイッチ４２を元の状態に復帰
させ、前記発電機３の出力を前記車載バッテリー４と接
続させる。ここで、前記発電機３の出力を前記車載バッ
テリー４へ接続したが、前記発電機３の発電電圧Ｖmin
であるため放電を続けている。図８のタイミングｊよ
り、スイッチの応答性等を考慮して、５０〜１００ｍse
c 程度現状のまま保持する（図８中ｋ）。

【００２５】本来であれば、この状態で前記信号Ｐを停
止し、車載バッテリー４を充電するべきではあるが、前
記ＥＨＣシステム４３へ前記発電機３の電力を供給して
いたため、前記車載バッテリー４は前述したように放電
しており、前記信号Ｐを停止してしまうことで前記発電
機３より前記車載バッテリー４へ急速充電することにな
り、前記発電機３の急激なトルク変動が発生し、前記内
燃機関１の動作不調もしくは動作停止になってしまい、
運転者へ不快感を与えることになる。そこで、前記信号
Ｐの通流率を２０％より３％／１０ｍsec の割合で増加
（図９中ステップ９１５）させ、前記車載バッテリー４
の電圧ＶＢを検出しながら、電圧ＶＢが１４Ｖになるま
で前記信号Ｐの通流率を増加（図９中ステップ９１６）
させ、前記信号Ｐを停止させる（図８中ｌ，図９中ステ
ップ９１７）。その後、先に上げておいた回転数をある
一定時間保持して通常のアイドル回転数、例えば６００
ｒ／min にし（図８中ｍ）、以後従来と同様の制御を行
う。但し、前記発電機３の発電制御回路５には、図６に
示すような目標電圧と信号Ｐの通流率の関係が備えられ
ているため、前記制御装置８にて運転状態を判定し前記
発電機３の制御電圧を制御することにより燃費などを改
善することができる。上述してきたことは、排気ガスの
浄化制御，燃費改善制御できるシステム構成及びその制
御について説明しており、それぞれの効果を得られるこ
とは言うまでもない。

【００２６】以上、上述した実施例では前記ＥＨＣシス
テム４３の温度を前記温度センサ４４にて検出し、４０
０℃を越えたところで前記ＥＨＣシステム４３への通電
を緩和する制御を説明したが、例えば前記スタータスイ
ッチ１０７が投入されたことを検出し、この時点から例
えば３０秒間だけ前記ＥＨＣシステム４３へ前記発電機
３より電力を供給する制御にしても問題のないことは言
うまでもない。また、上述した実施例については、前記
ＥＨＣシステム４３への前記発電機３からの電力の供給
後、前記車載バッテリー４への供給まで走行している状
態を想定しておらず、そのため車両システムとしての安
全性を考慮していないため、例えば前記ＥＨＣシステム
４３への電力供給中にエンジン回転数が例えば３０００
ｒ／minを越えたことで、前記ＥＨＣシステム４３への
電力供給を停止させ、従来通りの前記車載バッテリー４
等への電力供給を実施させることで、車両システムとし
ての安全性を確保することができる。

【００２７】次に、本発明の車両用電源システムを構成
する前記発電機３の構成における別の構成を図１０を用
いて説明する。従来の発電機３では、図２にも図示して
あるように前記発電機３の出力端子に界磁巻線３１，発
電制御装置５が接続されており、前記発電機３の発電電
圧による影響があった。例えば本発明のように前記発電
機３の電力の供給を切り替えるような場合、多少なりと
も前記発電機３へはサージ電圧のようなものが発生し、
前記界磁巻線３１に流れる界磁電流Ｉｆを制御する駆動
部ＴＲの損傷または、前記発電制御装置５の損傷等を引
き起こす可能性がある。よってこれらの可能性を解消す
るため、図１０にも示したように前記界磁巻線３１，前
記発電制御装置５を前記車載バッテリー４へ接続するよ
うな構成にすることで、前述したような例えばサージの
ような電圧が発生しても前記駆動部ＴＲ，前記発電制御
装置５の損傷を防止することができる。

【００２８】続いて、本発明の車両電源システムを構成
する前記切り替えスイッチ４２を別のスイッチの構成に
基づいて図１１を用いて説明する。上述したように前記
発電機３の電力供給を前記車載バッテリー４と前記ＥＨ
Ｃシステム４３を切り替えるためのものであり、本発明
においては前記切り替えスイッチ４２の接点の摩耗，溶
着を防止するために前記発電機３の発電電圧を低下させ
るような制御を行っているが、本来ならば前記接点の摩
耗，溶着を考慮するのであれば前記発電電圧を０にする
ことが望ましい。そこで図１１に示すような切り替えス
イッチ４５では、前記発電機３の電力を車載バッテリー
４へ供給する場合には、前記切り替えスイッチ４５の接
点の位置はＡとなり、前記ＥＨＣシステム４３へ供給す
る場合にはＣとするような構成にし、ここで前記車載バ
ッテリー４への供給と前記ＥＨＣシステム４３への供給
の間に接点Ｂを設けることを特徴とした。前記接点Ｂを
設けることにより、前記スイッチ切り替え時の残留電圧
によって発生するサージのような電圧等を切り替えた先
に反映させないためである。

【００２９】また、本発明の車両用電源システムの別の
実施例として、図１２に基づいて説明すると、図２に示
すシステム全体構成より、前記発電制御装置５の制御回
路５０を削除してしまい、前記発電制御回路としてはフ
ライホイールダイオードＦＤと前記駆動部ＴＲのみとな
る。ここで、前記制御回路５０は前記ＥＣＵ８に内蔵し
てしまい、前記駆動部ＴＲを制御する信号ＣＬを前記Ｅ
ＣＵ８が出力することにより従来同様の発電制御を行え
ることを特徴としている。本構成の概略を説明すると、
従来行っていた発電制御は前記ＥＣＵ８に入力している
前記車載バッテリー４の電圧ＶＢを例えば１４Ｖ一定に
なるように制御し、本発明のように前記ＥＨＣシステム
４３への電力を供給するような場合は、本発明同様に前
記印加電圧ＶＥＨＣシステムを検出しながら３０Ｖにな
るように制御する。また、従来前記制御回路５０に内蔵
していた警報回路は同様に前記ＥＣＵ８にて警報動作を
行えるようにするが、そのためには前記警告灯５０２を
接続しなければならない（図示せず）。上述してきたよ
うな構成においても従来の制御ができることは言うまで
もない。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、スイッチ切り替え時に
発電機の発電がほとんどないことからサージが発生する
ことはなく、またスイッチの接点接触時のスパークも抑
制されるため、スイッチの信頼性を飛躍的に向上させる
ことができる。

【００３１】またＥＨＣシステムに給電する際、界磁電
流を徐々に変化させるので内燃機関に対して大きなトル
ク変動を引き起こすことがないため、内燃機関がストッ
プすることもない。また、電圧と最大界磁電流を制御す
ることにより発電機に対する過電圧および過電流の発生
を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する車両用電源システムの機能説明
図。

【図２】本発明に関するシステム全体ブロック図。

【図３】本発明に関する発電機の機能説明図。

【図４】電圧変換回路構成図。

【図５】電圧変換回路の動作説明図。

【図６】制御信号と目標発電電圧との関係図。

【図７】電圧比較回路構成図。

【図８】本発明のシステムの動作説明図。

【図９】本発明の制御のフローチャート図。

【図１０】本発明の別の実施例の発電機の構成図。

【図１１】本発明の別の実施例の切り替えスイッチの構
成図。

【図１２】本発明の別の実施例のシステム構成図。

【符号の説明】

１…内燃機関、３…発電機、４…車載バッテリー、５…
発電制御装置、８…ＥＣＵ、４２…切り替えスイッチ、
４３…ＥＨＣシステム、４４…温度センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者本田義明茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者藤下政克茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者石田栄茨城県ひたちなか市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (72)発明者桝本正寿茨城県ひたちなか市大字高場字鹿島谷津 2477番地３日立オートモティブエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 ▲高▼橋直行茨城県ひたちなか市大字高場字鹿島谷津 2477番地３日立オートモティブエンジニアリング株式会社内 (56)参考文献特開平６−209532（ＪＰ，Ａ) 特開平３−195400（ＪＰ，Ａ) 特開平５−122999（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−34015（ＪＰ，Ａ) 特開平３−45200（ＪＰ，Ａ) 特開平３−1407400（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/14 - 7/24 H02P 9/00 - 9/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関によって駆動され電力を発電する
発電機と、該発電機によって発電された電力を充電する
蓄電手段と、前記発電機によって発電された電力によっ
て発熱する発熱手段と、前記発電機と前記蓄電手段と前
記発熱手段との間に設けられると共に、前記発電機との
接続を前記蓄電手段から前記発熱手段或いは前記発熱手
段から前記蓄電手段に切り替える接点を有するスイッチ
と、前記発電機と前記蓄電手段とを接続させている状態
から前記接点を切り替えて前記発電機を前記発熱手段に
接続させる場合、前記発電機の発電電圧を所定の電圧に
減少させてその所定の電圧を所定の時間保持させた後、
前記接点を切り替えて前記発電機を前記発熱手段に接続
させる手段とを有することを特徴とする車両用電源シス
テム。
【請求項２】請求項１に記載の車両用発電システムにお
いて、前記接点を切り替えて前記発電機を前記発熱手段
に接続させた後、前記発電機の発電電圧を所定の割合で
増加させることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項３】請求項１又は２に記載の車両用電源システ
ムにおいて、前記発熱手段の温度を検出する温度検出手
段を有し、前記温度検出手段によって所定の温度が検出
された場合、前記発電機から前記発熱手段への給電を停
止させることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項４】請求項１又は２に記載の車両用電源システ
ムにおいて、前記内燃機関の回転数が所定の回転数を超
えた場合、前記発電機から前記発熱手段への電力の供給
を停止させることを特徴とする車両用電源システム。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の車両用
電源システムにおいて、前記蓄電手段よりも高い電圧の
発熱手段に前記発電機が接続されている状態から前記接
点を切り替えて前記発電機を前記蓄電手段に接続する場
合、前記発電機の発電電圧を前記蓄電手段よりも低い電
圧に減少させてその電圧を所定の時間保持させた後、前
記接点を切り替えて前記発電機を前記蓄電手段に接続
し、前記発電電圧を所定の割合で前記蓄電手段の電圧ま
で上昇させることを特徴とする車両用電源システム。