JP3632319B2 - 電力供給切換スイッチの制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給切換スイッチの制御装置に関し、詳細には電力供給切換スイッチの接点溶着等の異常発生を防止する制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用発電装置等のように、発電機と、発電機により充電されるバッテリとを備えた電力供給装置において、特定の高電気負荷(例えばヒータ等の大電力を消費する負荷)に電力を供給する際に電力供給切換スイッチ(以下「切換スイッチ」という)を用いてバッテリを発電機から切り離すとともに発電機に直接高電気負荷を接続して発電機から高電気負荷に電力を供給するようにした電力供給装置が知られている。
【0003】
例えば、この種の電力供給装置の例としては、特公昭61−33735号公報に記載されたものがある。同公報の装置は、車両用の電力供給装置に関するものであり、車両の窓の氷結、曇り等をとるためのデフォッガ(ヒータ)に電力を供給する場合の電力供給方法を開示している。同公報の装置では、デフォッガに電力を供給する場合にはバッテリを発電機から切り離すとともに、デフォッガを発電機に直接接続するようにしてデフォッガに大電力を供給することを可能としている。
【0004】
通常、発電機とバッテリを接続するときにはバッテリの過充電を防止するために発電機の出力電圧は所定の充電電圧以下に制御される。このため、バッテリを接続したままで大電力を消費するデフォッガ等の高電気負荷に発電機から電力を供給すると、発電機の出力電圧が低いためにデフォッガに十分な電流を流すことができず、ヒータの発熱量が不十分なために窓の氷結や曇りをとるのに長時間を要する問題がある。一方、短時間で窓の氷結等をとるために、ヒータの抵抗値を低く設定して通常の充電電圧下でもヒータに十分に大きな電流が流れるようにすることも可能である。しかし、この場合には発電機の出力電圧が低く、発電量もそれに応じて低くなっているため、発電機の出力のみではヒータに十分な電力を供給することができず、バッテリからもヒータに電力を供給する必要が生じ、バッテリの負担が増大する問題がある。
【0005】
上記公報の装置では、この問題を解決するために、デフォッガに通電すべきときにはバッテリを発電機から切り離すとともに発電機の出力電圧を上昇させる制御を行う。これにより、発電機の発電量が増大するとともにデフォッガには通常の充電電圧より高い電圧が印加されるため、ヒータに流れる電流量が増大しヒータ発熱量が増大する。一方、デフォッガ作動中はバッテリは発電機から切り離されているため、発電機出力電圧が通常の充電電圧より上昇した場合でも過充電が生じることはない。すなわち、上記公報の装置は、バッテリに負担を生じることなく、特定の負荷に大電力を供給することを可能とするものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記特公昭61−33735号公報の装置のように、特定の高電気負荷とバッテリとを切り換えて発電機に接続する電力供給装置においては、接続の切換のための切換スイッチが必要となる。一般に、上記公報の装置のように切換スイッチに大電流を流す必要がある場合には、大容量の機械式スイッチ(リレースイッチ)が使用される。ところが、大電流が流れる機械式スイッチにおいては、スイッチ切換時に大電流の瞬断が生じるために接点の溶着が生じやすくなる問題がある。スイッチの溶着が生じると、例えば切換スイッチが電気負荷と発電機とを接続する位置で溶着すると、電気負荷への過剰通電による焼損が生じるのみならず、バッテリが充電されなくなるためのバッテリの過放電等の問題が生じる。また、切換スイッチがバッテリと発電機とを接続する位置で溶着したような場合には、電気負荷に通電が行われないだけでなく、発電機の出力電圧の上昇によりバッテリが過充電される問題が生じる。
【0007】
また、機械式切換スイッチに代えて大容量の半導体リレースイッチを用いて切換を行うことも可能であるが、半導体リレースイッチにおいても、大電流の瞬断を行うと逆起電力による素子の絶縁破壊が生じやすく機械式切換スイッチの場合の接点溶着と同様な問題が生じる。
従来、機械式切換スイッチの接点溶着や半導体リレースイッチの絶縁破壊を防止するためには、例えば機械式切換スイッチの接点の接触面積を大きく設定することや、半導体リレースイッチに大容量のフライホイールダイオードを設けることが行われている。しかし、機械式切換スイッチの接点の接触面積を増大させた場合でも、接点のオン/オフが繰り返されると接点の表面粗度が増大し接触抵抗が増すため溶着が生じやすくなり、この問題を解決することはできない。
【0008】
また、大容量の半導体リレースイッチは機械式スイッチに比べて高価であり、更に大容量のフライホイールダイオード等を設けることになるとスイッチ全体のコストが大幅に増大してしまう問題がある。
本発明は、上記問題に鑑み、機械式切換スイッチや半導体リレースイッチを用いてバッテリと高電気負荷とを発電機に切換接続する場合に、簡易かつ低コストで接点溶着や素子の絶縁破壊を防止することが可能な電力供給切換スイッチの制御装置を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明によれば、発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、前記発電機と前記バッテリとを接続する第1の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第2の切換位置との間を動作する切換スイッチと、前記切換スイッチの第1と第2の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、切換スイッチを流れる電流が予め定めた所定電流値以下になった場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、を備え、前記切換実行手段は、前記発電制御手段による発電停止から予め定めた所定時間が経過したときに前記切換スイッチを流れる電流が前記所定電流値以下になったと判断する電力供給切換スイッチの制御装置において、前記発電制御手段は、前記切換制御手段により切換スイッチが第1の切換位置から第2の切換位置に切り換えられる前に発電機界磁電流を予め定めた一定値に制御し、その後発電を停止する電力供給切換スイッチの制御装置が提供される。
【0011】
請求項2に記載の発明によれば、発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、前記発電機と前記バッテリとを接続する第1の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第2の切換位置との間を動作する切換スイッチと、前記切換スイッチの第1と第2の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、切換スイッチを流れる電流が予め定めた所定電流値以下になった場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、を備え、前記切換実行手段は、前記発電制御手段による発電停止から予め定めた所定時間が経過したときに前記切換スイッチを流れる電流が前記所定電流値以下になったと判断する電力供給切換スイッチの制御装置において、前記切換実行手段は、前記切換制御手段により切換スイッチが第1の切換位置から第2の切換位置に切り換えられるときに、前記発電制御手段により発電が停止されるときの発電機出力に応じて前記所定時間を変更する電力供給切換スイッチの制御装置が提供される。
【0012】
請求項3に記載の発明によれば、発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、前記発電機と前記バッテリとを接続する第1の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第2の切換位置との間を動作する切換スイッチと、前記切換スイッチの第1と第2の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが第1の切換位置から第2の切換位置に切り換えられるときに、前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下した場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、を備え、前記切換実行手段は、前記発電機の界磁コイル電流が予め定めた所定値以下に低下したときに前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下したと判断する電力供給切換スイッチの制御装置が提供される。
【0013】
請求項4に記載の発明によれば、発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、前記発電機と前記バッテリとを接続する第1の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第2の切換位置との間を動作する切換スイッチと、前記切換スイッチの第1と第2の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが第1の切換位置から第2の切換位置に切り換えられるときに、前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下した場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、を備え、前記切換実行手段は、前記発電機の界磁コイル両端に印加される電圧が予め定めた所定値以下に低下したときに前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下したと判断する電力供給切換スイッチの制御装置が提供される。
【0014】
以下、各請求項記載の発明の作用を説明する。
請求項1の発明では、切換スイッチの切換動作実行時には発電制御手段により発電が停止され、切換スイッチを流れる電流が低下する。さらに、切換実行手段は、切換スイッチを流れる電流が所定電流値以下になった場合に切換スイッチの切換動作を実行する。ここで、上記所定電流値は、例えば機械式スイッチにおいては、切換動作を行っても接点にアークが生じない程度の電流であり、半導体スイッチにおいては、発生する逆起電力による素子の絶縁破壊が生じない程度の電流とされる。すなわち、本発明では十分に電流を低下させてから切換動作を行うため、切換時に接点の溶着等が生じることがない。
【0015】
更に、請求項1の発明では、発電制御手段は発電停止後の経過時間により切換スイッチを流れる電流値が所定電流値以下になったか否かを判定する。発電が停止されると、発電機の出力電圧と出力電流は時間とともに低下する。このため、発電停止後十分な時間が経過した場合には、切換スイッチを流れる電流が切換動作実行可能な程度まで低下したと判断することができる。
【0016】
又、請求項1の発明では、切換スイッチが第1の切換位置(すなわち、バッテリ充電中の位置)にある場合には、予め発電機界磁コイル電流(界磁電流)を一定値にしてから発電を停止する。バッテリ充電中は、発電機負荷はバッテリの放電状態や、バッテリに接続された負荷の使用状態に応じて変動しており一定ではない。発電停止後、発電機の出力電圧と電流とは発電機のステータコイルやロータコイルにより定まる時定数によって決まる速度で低下する。従って、切換スイッチを流れる電流が所定の電流値に低下するまでの時間は発電停止時の発電機負荷(出力)に応じて変動し、発電機負荷(出力)が大きい場合には、発電停止後切換スイッチを流れる電流が低下するまでに長い時間を要する。このため、発電停止後の時間で切換スイッチ電流値を判断していると、必ずしも適切な切換動作を行えない場合が生じる。このため、本発明では発電停止前に一旦発電機界磁電流を一定の値に制御し、発電機負荷を一定にしてから発電を停止する。これにより、発電停止後に切換スイッチが所定電流値に低下するまでの時間が一定となり、切換動作実行可否の判断が正確になる。
【0017】
請求項2の発明では、切換スイッチが第1の切換位置にある場合には、発電停止後の切換スイッチ切換動作までの時間を発電機出力に応じて変化させる。前述のように、発電停止後に電流が所定の電流値に低下するまでの所要時間は発電停止時の発電負荷により変化する。本発明では、発電機出力に応じて発電停止から切換スイッチの切換動作実行までの時間を変化させるため、常に切換動作実行可否の判断が正確に行われる。
【0019】
請求項3及び請求項4の発明では、発電機の起電力により、切換スイッチに電流が流れていないことを判断して切換を行う。例えば、交流発電機をダイオード整流器等により直流に整流してバッテリを充電する電力供給システムでは、バッテリ接続時(切換スイッチが第1の切換位置にあるとき)に発電機起電力(整流器入力電圧)がバッテリ電圧以下になると、バッテリと発電機との間には電流が流れなくなる。すなわち、この状態では切換スイッチには電流は流れない。請求項3及び請求項4の発明では、切換スイッチがバッテリ側に接続されている状態で切換のために発電が停止されると、発電機起電力がバッテリ電圧以下になったときに切換スイッチの切換動作を実行する。これにより、切換スイッチに電流が流れていない状態で切換が行われるため、スイッチ接点の溶着等が生じない。
【0020】
発電機起電力は発電機界磁コイル電流(界磁電流)に応じて変化する。請求項3の発明では、界磁コイル電流を検出することにより間接的に発電機起電力の低下を判断し、切換スイッチに電流が流れていない状態での切換を可能としている。
上記のように、発電機起電力は発電機界磁電流に応じて変化する。一方、発電機界磁電流は発電機の界磁コイル印加電圧(界磁コイル両端に印加される電圧)により決定される。請求項4の発明では、界磁コイル印加電圧を検出することにより発電機起電力の低下を判断し、切換スイッチに電流が流れていない状態での切換スイッチの切換を可能としている。
【0021】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明を自動車用の電力供給系統に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図、図2は図1の実施形態の電力供給回路を示す図である。
図1において、1は自動車用内燃機関、3は機関1の出力軸からベルト2を介して駆動される三相交流発電機(オルタネータ)を示している。
【0022】
図2に示すように、オルタネータ3はダイオード整流器31(図2)を内蔵しており、オルタネータのステータ32(図2)からの三相交流出力はダイオード整流器31により直流に変換され、出力端子3aから出力される。また、オルタネータ3は、コイルロータ33(図2)の界磁電流を制御する電圧レギュレータ5を内蔵している。また、図1、図2に40で示したのは、レギュレータ5を制御するコントローラである。レギュレータ5とコントローラ40については後述する。
【0023】
図1、図2において、11はバッテリ(蓄電池)、21は高電気負荷としての電気ヒータ付触媒コンバータ(EHC)を示す。本実施形態のEHC21は、機関1の排気通路(図示せず)に配置され、機関排気中のHC、CO、NOX 等の有害成分を浄化する。図1に示すようにEHC21はメタル担体を有する触媒21aを備えており、機関始動時等の触媒温度が低いときに触媒21aのメタル担体に電流を流し、担体を発熱させることにより触媒温度を短時間で上昇させる。すなわち、EHC21は、メタル担体を電気ヒータとして作用させることにより、機関始動直後から触媒の排気浄化作用を開始させるようにしたものである。
【0024】
本実施形態では、機関始動時にバッテリ11に負担を生じることなくEHC21に大電力を供給して早期にEHC21を触媒活性化温度まで昇温するために、EHC21にはオルタネータ3から直接電力を供給するようにされている。
すなわち、本実施形態ではEHC21とバッテリ11とは、切換スイッチ25を介してオルタネータ3の出力端子3aに接続されており、切換スイッチ25を切り換えることにより、EHC21とバッテリ11とのうちの一方がオルタネータ3に接続されるようになっている。スイッチ25は、後述するECU30からの切換信号に応じて作動するリレー(図示せず)を備え、ECU30からの切換信号に応じて、オルタネータ3とバッテリ11とを接続する第1の位置(図1、図2に示した位置)と、オルタネータ3とEHC21とを接続する第2の位置とのいずれかをとるようにされている。
【0025】
また、図1、図2に23で示したのは、エンジンのイグニッション、車両のランプ、エアコン、オーディオ装置等の通常の車両電気負荷である。本実施形態では、車両電気負荷23はバッテリに接続されており、切換スイッチ25がEHC21とオルタネータ3とを接続する第2の位置に切り換えられているときには車両電気負荷23にはバッテリ11のみから電力が供給されるようになっている。
【0026】
図1、図2に30で示すのは、機関1の電子制御を行う制御回路(ECU)である。本実施形態では、ECU30はRAM、ROM、CPU及び入出力ポートを互いに双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。ECU30は、機関1の燃料噴射制御や点火時期制御等の基本制御を行う他、本実施形態では後述するように、切換スイッチ25の切換動作を制御する切換制御手段、切換動作時にオルタネータ3の発電を停止する発電停止手段、所定の条件が満たされたときに切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段等の各手段として機能する。
【0027】
上記の制御を行うために、本実施形態では図2に示すようにECU30の入力ポートにはバッテリ11のプラス端子からバッテリ電圧VBが、図示しないA/D変換器を経由して入力されている。また、ECU30の出力ポートは、切換スイッチ25とコントローラ40の端子41に接続され、切換スイッチ25の切換を行う切換信号と、オルタネータの発電制御を行う発電制御信号とを切換スイッチ25とコントローラ40とにそれぞれ供給するようにされている。
【0028】
次に、コントローラ40と電圧レギュレータ5の作用について説明する。図2に示すように、本実施形態ではオルタネータ3のコイルロータ33はバッテリ11に接続されており、バッテリ11から界磁電流を供給されている。また、レギュレータ5は上記コイルロータ33への界磁電流供給回路に配置されたスイッチングトランジスタ5aと、このスイッチングトランジスタ5aの作動を制御する制御回路5bとを備えており、コントローラ40から端子53を介して入力する駆動信号に応じてスイッチングトランジスタ5aをオン/オフする。すなわち、コントローラ40は、スイッチングトランジスタ5aをオン/オフ制御することによりロータコイル33に流れる界磁電流を制御してオルタネータ3の出力電圧を制御する。
【0029】
本実施形態では、ECU30は切換スイッチ25の切換位置に応じてコントローラ40の端子41に発電制御信号を供給し、コントローラ40の作動を制御する。すなわち、切換スイッチ25がバッテリ11とオルタネータ3とを接続する第1の切換位置にあるときには、ECU30はコントローラ40に第1の発電制御信号(定電圧発電信号)を供給する。この場合、コントローラ40はバッテリ電圧が所定の充電電圧以上(例えば14V以上)になるとトランジスタ5aをオフしてロータコイル33への界磁電流の供給を停止し、バッテリ電圧が上記充電電圧より低下するとトランジスタを5aオンしてロータコイル33に界磁電流を供給する。従って、通常の運転時(すなわち、スイッチ25がオルタネータとバッテリとを接続する第1の切換位置に切り換えられている時)には、オルタネータ3の出力電圧はロータコイルの界磁電流のオン/オフにより上記充電電圧に維持され、バッテリ11の過充電が防止される。この定電圧制御のため、コントローラ40には、バッテリ11の端子電圧VBが入力されている。
【0030】
一方、ECU30は、切換スイッチ25がEHC21とオルタネータ3とを接続する第2の切換位置にあるときにはコントローラ40に第2の発電制御信号(高電圧発電信号)を供給する。これにより、コントローラ40はレギュレータ5のスイッチングトランジスタ5aをオン状態に保持する。このため、ロータコイルに供給される界磁電流は最大になり、オルタネータの出力電圧が大幅に上昇する。
【0031】
本実施形態では、ECU30は通常運転時は切換スイッチ25をオルタネータ3の出力端子3aとバッテリ11とを接続する第1の位置に保持するとともに、コントローラ40に定電圧発電信号を出力する。これにより、前述の定電圧制御が行われ、バッテリ11がオルタネータ3に接続されているときには、オルタネータ3の出力電圧は一定(例えば14V)の比較的低い電圧に制御されることになる。
【0032】
一方、機関始動時等でEHC21に通電を行う必要がある場合には、ECU30は切換スイッチ25をオルタネータ3の出力端子3aとEHC21とを接続する第2の位置に切り換えるとともに、コントローラ40に高電圧発電信号を出力する。これにより、コントローラ40はロータコイル33への界磁電流を増大させ、オルタネータ3の出力電圧が大幅に上昇するためEHC21には大電力が供給される。本実施形態では、EHC21通電時(高電圧発電時)のオルタネータ出力電圧は、例えば25V程度になるように設定されている。
【0033】
本実施形態では、上述のように切換スイッチ25の切換操作によりバッテリ11の充電とEHC21への通電とを制御している。ところが、切換スイッチ25には常時比較的大きな電流が流れており、電流を流したままで切換スイッチ25の切換を行うと、大電流の瞬断によるアークの発生などにより接点の溶着が生じやすくなる。そこで、本実施形態では、ECU30は切換スイッチの切換時にはコントローラ40に第3の発電制御信号(発電停止信号)を出力し、オルタネータ3の発電を停止して切換スイッチ25に流れる電流が低下した状態で切換スイッチの切換動作を行うようにしている。
【0034】
図3は、本実施形態における切換スイッチ25の切換時におけるオルタネータ3出力端子電圧VA(図3(A) )、オルタネータ出力電流IA(図3(B) )及び、オルタネータ3のロータコイル33に供給される界磁電流IF(図3(C) )の変化を示すタイミング図である。図3は、切換スイッチ25の第2の切換位置(EHC接続)から第1の切換位置(バッテリ接続)への切換時の変化を示している。なお、切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換時にも同様にオルタネータ3の発電が停止される。
【0035】
図3において、区間Iでは切換スイッチ25はEHC21とオルタネータ3とを接続する第2の切換位置にあり、高電圧発電が行われている。本実施形態では、このときオルタネータ3の出力電圧VA(図3(A) )は約25V程度、オルタネータ出力電流IA(図3(B) )は約100A程度、界磁電流IF(図3(C) )は約10A程度となっている。この状態で、切換を行う際、ECUは先ずコントローラ40に発電停止信号を出力し(図3、▲1▼点)、レギュレータ5のトランジスタ5aをオフにする。しかし、トランジスタ5aをオフにしても界磁電流IFは瞬時には0にならず、オルタネータ3のステータコイルとロータコイルにより定まる時定数で緩やかに減少する。このため、オルタネータ3の出力電圧VA、出力電流IAもこれに応じて緩やかに減少する(図3、区間II)。本実施形態では、ECU30は、発電停止後十分に時間が経過して、出力電流IAが切換スイッチ25の切換動作時に接点にアークが生じない程度にまで低下したときに、切換スイッチ25の切換信号を出力する(図3、▲2▼点)。切換スイッチ25は、切換信号入力後、スイッチに固有の作動遅れ時間後に切換動作を開始し、先ず切換スイッチのEHC21側の接点が離れ(図3、▲3▼点)、その後バッテリ11側の接点が接続して(図3、▲4▼点)切換動作が完了する。そして、切換動作が完了すると、ECU30はコントローラ40に定電圧発電信号を出力して、発電を開始し、バッテリ11の電圧が所定の充電電圧(16V程度)になるようにレギュレータ5のトランジスタ5aのオン/オフ制御を開始する(図3、▲5▼点)。これにより、バッテリ11への電力供給(図3、区間III)が行われるようになる。
【0036】
上述したように、本実施形態では切換スイッチ25の切換時にオルタネータ出力電流IA(すなわち、切換スイッチ25を流れる電流)が所定電流値(切換時に接点にアークが生じない程度の電流値)以下に低下したときに切換動作を行う。この場合、オルタネータ3出力端子に電流センサを設けて出力電流IAを検出し、IAが予め定めた所定の電流値以下に低下したときにECU30から切換スイッチの切換信号を出力するようにしても良い。しかし、図3(B) に示すように、発電停止後オルタネータ出力電流IAは、界磁電流IFの低下に伴って緩やかに低下する。また、界磁電流IFの低下速度は、ステータコイルとロータコイルとにより定まる時定数によって決まるため、低下速度は一定である。このため、発電停止を開始するときのオルタネータ出力(界磁電流値等)が予め決まっていれば、出力電流IAが所定電流値に低下するまでの時間も一定となる。
【0037】
そこで、本実施形態では発電停止から予め定めた所定時間が経過したときに、出力電流IAが所定電流値以下に低下したと判断して切換スイッチ25の切換動作を開始するようにしている。
なお、上述のように、界磁電流IFの低下速度は略一様であるため、発電停止から出力電流IAが所定電流値以下に低下するまでの時間は発電停止時のオルタネータ出力に応じて異なってくる。すなわち、EHC21通電時には、オルタネータ3は高電圧発電を行っており、バッテリ11充電時に較べてオルタネータ出力が大幅に上昇している。このため、切換スイッチ25を第2の切換位置(EHC21接続側)から第1の切換位置(バッテリ接続側)に切り換える際には、第1の切換位置から第2の切換位置へ切り換える際より電流値IAが低下するのに長い時間を要する。そこで、本実施形態では、上記所定時間を、第2の切換位置から第1の切換位置への切換時においても十分に電流値IAが低下する時間に設定して、切換スイッチ25の接点の溶着を防止している。
【0038】
図4、図5は、上記切換制御動作を実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、ECU20により一定時間毎(例えば10ms程度毎)に実行される。
本ルーチンでは、切換スイッチ25を第1から第2の切換位置及び第2から第1の切換位置に切り換える際に、まず所定時間CT1の間発電を停止し、発電停止後十分にオルタネータ出力電流IAが低下したと判断できる時間CS1(例えば250ms程度)が経過したときに切換スイッチ25の切換(第1から第2の切換位置、または第2から第1の切換位置)を行う。そして、上記所定時間CT1が経過すると、切換後の切換スイッチ25の切換位置に応じて前述の高電圧発電、または定電圧発電を再開する。なお、発電停止時間CT1は、上記切換動作開始時間CS1に切換スイッチの切換動作が完了するのに要する時間を加えた時間より長い時間とされ(図3、CT1、CS1参照)、例えば本実施形態では500ms程度にされている。
【0039】
図4、図5のフローチャートにおいて、ステップ403から421(図4)は、切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換動作を、ステップ423から441(図5)は切換スイッチ25の第2の切換位置(EHC接続)から第1の切換位置(バッテリ接続)への切換動作を示している。
【0040】
図4においてルーチンがスタートすると、ステップ401ではEHC作動フラグEXの値が1か否かが判定される。フラグEXは、別途ECU30により実行される図示しないルーチンにより、EHC21に通電すべきとき(例えば機関始動時等)に1に設定され、EHC21への通電を停止すべきとき(例えば機関始動後所定時間経過後等)に0に設定されるフラグである。
【0041】
ステップ401で、EX=1であった場合、すなわちEHC21に通電すべき場合には、次にステップ403でEHC通電フラグFCの値が1か否かが判定される。フラグFCは、現在EHC21に通電中であるか否かを示すフラグであり、FC=1はEHC21に通電中、FC≠1は通電停止中であることを表している。なお、フラグFCの値は後述するように、ステップ405で1に、ステップ425(図5)で0に設定される。
【0042】
ステップ403でFC≠1(通電停止中)であった場合には、現在EHC21への通電が必要とされているにもかかわらず、通電が実行されていないのであるから、現在切換スイッチ25が第1の切換位置(バッテリ接続)にあることを意味する。このため、ステップ407以下で切換スイッチの第1から第2の切換位置への切換を行う必要があるため、ステップ405でフラグFCの値を1(通電中)に変更し、後述する発電停止カウンタCTの値を所定値CT1に、切換実行カウンタCSの値を所定値CS1にセットする。なお、前述のように本実施形態ではCT1=500(ms)、CS1=250(ms)に設定されている。
【0043】
なお、ステップ405でフラグFCの値を1に設定した結果、次回のルーチン実行からは、ステップ403から直接ステップ407が実行されるようになり、ステップ405は実行されない。
次に、ステップ407から411では、ルーチン実行毎にカウンタCTの値を一定値T0だけ減算し(ステップ411)、CTの値が0になるまで(ステップ407)発電停止信号を出力する。これにより、コントローラ40はレギュレータ5のトランジスタ5aをオフにしてオルタネータ3の発電を停止する。一方、カウンタCTの値が0以下になると(ステップ407)、ECU30は高電圧発電信号をコントローラ40に出力する(ステップ413)。高電圧発電信号を入力すると、コントローラ40はレギュレータ5のトランジスタ5aをオン状態に保持して高電圧発電を行う。ここで、ステップ411のカウンタ減算値T0は、本ルーチンの実行間隔に等しい値とされ、本実施形態ではT0=10(ms)に設定されている。これにより、ステップ407から413では、時間CT1(500ms)が経過するまで発電が停止され、CT1経過後は高電圧発電が開始される。
【0044】
ステップ415から421は、切換スイッチの切換動作実行のためのステップである。ステップ415から421では、ステップ407から413と同様に、カウンタCSの値がルーチン実行毎にT0だけ減算され(ステップ419)、CSの値が0になるまで(ステップ415)切換スイッチ25は第1の切換位置(バッテリ接続)に保持される。すなわち、発電停止(ステップ409)後所定時間CS1(250ms)が経過してオルタネータ3出力電流IAが所定の電流値以下に低下したと判断されるまでは、切換スイッチの第1の切換位置から第2の切換位置への切換は実行しない。そして、時間CS1が経過後は(ステップ415)、ステップ421で切換スイッチは第2の位置に保持される。すなわち、発電停止後所定時間CS1経過時に切換スイッチ25の第1から第2の切換位置への切換が実行される。
【0045】
図5ステップ423から441は、切換スイッチ25の第2の切換位置(EHC接続)から第1の位置(バッテリ接続)への切換動作を示す。ステップ423から441は、上述のステップ403から421と略同様である。
すなわち、ステップ401で、EX≠1(EHC作動停止が要求されている場合)であった場合には、ステップ423でFC=1か否かが判断され、FC=1(EHC通電中)であった場合には、EHC21の作動停止が要求されているにもかかわらず、現在切換スイッチ25が第2の切換位置(EHC接続)にあり、EHC21に通電が行われていることを意味するため、ステップ425でフラグFCを0(EHC通電停止)にセットし、カウンタCT、CSの値をそれぞれCT1(500(ms))及びCS1(250(ms))にセットした後、ステップ427から441では、切換スイッチ25の第2から第1の切換位置への切換を行う。
【0046】
この場合、ステップ427から433では、所定時間CT1(500(ms))が経過するまで発電が停止され(ステップ429)、CT1の時間が経過後、発電が再開される(ステップ433)。なお、コントローラ40はフラグFCの値が0の場合(EHC通電停止中)の場合には、バッテリ充電のための定電圧発電を行う。
【0047】
また、ステップ435から441では、発電停止後所定時間CS1(250(ms))が経過するまでは、切換スイッチ25は第2の位置に保持され(ステップ437)、CS1経過時に第2から第1の位置に切換が実行される(ステップ441)。
上述のように、本実施形態によれば切換スイッチ25の第1の切換位置と第2の切換位置との間の切換の際には発電が停止され、発電停止後CS1(250ms)の時間が経過してから切換スイッチの切換動作が行われ、その後、発電が停止されてからCT1(500ms)の時間が経過すると発電が再開される。このため、切換スイッチ25の切換は常に切換スイッチを流れる電流が十分に低下した状態で行われるため、切換スイッチ25の溶着等の異常発生が防止される。
【0048】
次に、図1、図2の装置における切換制御の別の実施形態について説明する。図3で説明したように、発電停止後にオルタネータ出力電流IA(切換スイッチ25を流れる電流)が所定電流値まで低下する時間は、発電停止前の発電機出力によって異なってくる。この場合、EHC21の通電負荷は略一定であるため、切換スイッチ25の第2の切換位置(EHC接続)から第1の切換位置(バッテリ接続)への切換の場合の電流低下時間は略一定値と考えてよい。しかし、バッテリ11充電中のオルタネータ3の出力はバッテリの放電状態や、車両電気負荷23の作動状況により変化するため、切換スイッチ25の第1の切換位置から第2の切換位置への切換時の電流低下時間は、バッテリ11や車両電気負荷23の状況により変化することになる。このため、図4、図5の実施形態では、切換スイッチ25の第1から第2の切換位置への切換動作時にも、発電機出力が最大の場合を想定して、第2から第1の切換位置への切換と同一の切換時間(CS1)を設定している。このため、実際には第1から第2の切換位置への切換時の電流値IAは発電負荷に応じて変動することになる。
【0049】
そこで、本実施形態では図4、図5の実施形態において、切換スイッチが第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)に切り換えられる場合には、発電を停止する前にオルタネータ3の界磁電流を一定値に制御し(例えば、レギュレータ5のトランジスタ5aのオン/オフ間隔を予め定めた一定値に制御して)、その後発電を停止するようにしている。オルタネータ3の界磁電流を一定値に制御することにより、発電機出力は一定となるため発電停止後に電流IAが所定電流値に低下するまでの時間も一定となる。このため、本実施形態では、切換スイッチ25の第1から第2の切換位置への切換タイミングを正確に判定することが可能となる。
【0050】
図6は上記切換制御を実行するルーチンのフローチャートの一部を示す。本ルーチンもECU30により一定時間毎(10ms毎)に実行される。
本実施形態のルーチンは、図4、図5のルーチンと多くの部分が共通しており、図4、図5のステップ番号と同一の番号を付したステップは、図4、図5のものと同一の動作である。このため、ここではこれら同一のステップについては説明を省略し、図4、図5と相違する動作についてのみ説明する。
【0051】
本実施形態では、切換スイッチの第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換時には、図4のステップ405の代わりにステップ601が実行される(図6)。ステップ601では、図4のステップ405と同様、フラグFCの値が1にセットされるが、この他に後述する一定出力制御カウンタCKの値が所定値CK1にセットされ、カウンタCT、CSの値は図4のCT1、CS1とは異なる値CT2、CS2にセットされる。
【0052】
ここで、CK1は100(ms)程度の一定値、CT2は300(ms)程度の値、CS2は150(ms)程度の値とされる。すなわち、発電停止機関(CT2)、スイッチ切換動作開始時間(CS2)とも図4、図5の場合より小さく設定される。
また、図6のフローチャートでは、ステップ601とステップ407との間にステップ603から607が挿入されている。すなわち、本実施形態では、第1から第2の切換位置への切換時のみ、時間CKが経過するまで(ステップ603)オルタネータ3の界磁電流を一定値に制御(ステップ605)し、時間CKが経過した時点から発電停止カウンタCTと、切換実行カウンタCSの減算を開始する(図6ステップ411、419)。
【0053】
すなわち、本実施形態では、ECU30は切換スイッチ25の第1から第2の切換位置への切換の際には、先ず時間CK(100ms)の間オルタネータ3の界磁電流IFを一定に制御する(ステップ607)。この制御は、例えばレギュレータ5のトランジスタ5aのデューティ比(オン時間/(オン時間+オフ時間))を予め定めた一定値(例えば50%)に設定することにより行う。そして、時間CK1が経過して、オルタネータ3の負荷が予め定めた一定の負荷になったと判断されたときから、発電を停止し、発電停止後時間CS2(150ms)経過時点で切換スイッチを第1から第2の切換位置へ切り換える(ステップ415から421)。
【0054】
また、発電停止から時間CT2(300ms)が経過すると発電が再開される(ステップ407から413)。本実施形態では、発電停止時間CT2と切換実行時間CS2とは、それぞれ発電停止前の発電機負荷に応じた値とされるため、図4、図5の実施形態のCT1、CS1より短い時間に設定されている。
なお、本実施形態においては、切換スイッチ25の第2の切換位置(EHC接続)から第1の切換位置(バッテリ接続)への切換の場合には、図5と全く同じステップが実行される。
【0055】
本実施形態によれば、切換スイッチ25を第1の切換位置から第2の切換位置へ切り換える際に、オルタネータ3の出力を一定値に制御してから発電を停止するようにしたため、切換実行時の電流値IAを正確に制御することができ、接点の溶着を確実に防止することが可能となる。
次に、図7を用いて図6とは別の切換制御の実施形態について説明する。図6の実施形態では、発電停止前のオルタネータ出力により電流値低下時間が変化することを防止するために、発電停止を行う前にオルタネータ3の出力を一定値に制御することにより、発電停止時間(CT2)と切換実行時間(CS2)とが一定になるようにしている。しかし、発電停止前にオルタネータ出力を一定値に制御する代わりに、発電停止前のオルタネータ出力に応じて発電停止時間と切換実行時間とを変更することによっても、切換実行時の電流値IAを正確に制御することが可能である。そこで、本実施形態では、切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換時には、オルタネータ3の界磁電流(すなわち、オルタネータ出力)IFの値に応じて、発電停止時間と切換実行時間を制御するようにしている。
【0056】
図7は、本実施形態の切換制御を実行するルーチンのフローチャートの一部を示す。本実施形態のルーチンも、図4、図5のルーチンと多くの部分が共通しており、図4、図5のステップ番号と同一の番号を付したステップは、図4、図5のものと同一の動作である。以下、図4、図5と相違する動作についてのみ説明する。
【0057】
図6のフローチャートでは、図4のステップ405の代わりにステップ701と703とが実行される点のみが図4、図5のルーチンと相違する。
ステップ701では、オルタネータ3の界磁電流IFの値に応じて、発電停止時間CT3と切換実行時間CS3が決定され、ステップ703では、フラグFCの値が1にセットされるとともに、発電停止カウンタCTと切換実行カウンタCSとの値がステップ701で決定されたCT3とCS3とに設定される。これにより、図7ステップ407からステップ421では、発電停止時間と切換実行時間が発電停止前の界磁電流IFの値に応じて設定されることになり、切換実行時の電流値IAが正確に制御されることになる。界磁電流IFは、後述する実施形態(図12)のように、界磁電流供給回路にシャント抵抗を挿入することにより直接検出しても良いし、或いはレギュレータ5のトランジスタ5aのデューティ比を算出し、このデューティ比からIFの値を算出するようにしても良い。発電停止時間CT3と切換実行時間CS3とは、界磁電流IFの値が大きい程大きな値に設定される。本実施形態では、予め界磁電流IFの値を変えてオルタネータ3を運転し、発電停止後に出力電流値IAが所定電流値まで低下する時間を実測し、CT3、CS2の値を決定してあり、ECU30のROMにCT3、CS2の値を界磁電流IFの関数として格納している。ステップ701では、この関数に基づいてCT3、CS2の決定を行う。
【0058】
なお、本実施形態においても切換スイッチ25の第2の切換位置(EHC接続)から第1の切換位置(バッテリ接続)への切換の場合には、図5と全く同じステップが実行される。
次に、本発明の別の実施形態について説明する。上記各実施形態では、切換スイッチ25を流れる電流値IAが所定電流値まで低下したことを発電停止からの経過時間で判定し、切換スイッチ25の切換を行っている。この場合、発電停止から切換スイッチ25の切換までの切換実行時間を長く設定するほど電流値IAは小さくなるため、スイッチ接点でのアークが生じにくくなり、切換操作の安全性が増大する。しかし、切換実行時間や発電停止時間を長く設定すると問題が生じる場合がある。この問題について以下に説明する。
【0059】
図8は、図2とは異なる電力供給系統の回路図である。図8の回路図は、オルタネータ3のロータコイル33が、バッテリ11ではなく整流器31の出力端子に接続されており、ロータコイル33の界磁電流がオルタネータ3自身から供給される点のみが図2と相違している。ところが、このような構成をとった場合には、切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換時に発電停止時間を長く設定すると問題が生じる場合がある。すなわち、発電が停止されるとロータコイル33を流れる界磁電流は低下しオルタネータの出力電圧VAも低下する。この場合、発電停止時間が長すぎると、界磁電流が過度に低下してしまうため、オルタネータ出力電圧VAも大幅に低下してしまい、図8の回路では発電を再開(すなわち、レギュレータ5のトランジスタ5aをオンに保持)した場合でも、オルタネータ出力電圧VAが低すぎてロータコイル33に十分な界磁電流を流すことができなくなってしまう場合がある。このような場合には、切換スイッチ25の切換が完了しても発電を再開できなくなってしまう問題がある。上記は、切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換時に特有な問題であり、第2の切換位置(EHC接続)から第1の切換位置(バッテリ接続)への切換時にはこのような問題は生じない。すなわち、第2から第1の切換位置への切換時には、切換が完了すれば、オルタネータ出力端子3aはバッテリに接続されるため、切換完了とともにオルタネータの出力端子3aを経由してバッテリ11からロータコイル33に界磁電流を供給することができるためである。
【0060】
以下に説明する実施形態では、図8の構成の回路の場合に、切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換時には、発電停止時間と切換実行時間とを、第2の切換位置(バッテリ接続)から第1の切換位置(EHC接続)への切換の場合に較べて短く設定し、界磁電流が過度に低下する前に発電を再開するようにして、切換後に発電不能が生じることを防止している。
【0061】
図9は、本実施形態の発電制御を実行するためのルーチンのフローチャートの一部である。本ルーチンは一定時間毎(例えば10ms毎)にECU30により実行される。本実施形態のルーチンも、図4、図5のルーチンと多くの部分が共通しており、図4、図5のステップ番号と同一の番号を付したステップは、図4、図5のものと同一の動作である。以下、図4、図5と相違する動作についてのみ説明する。
【0062】
図9のルーチンでは、図4ステップ405の代わりにステップ901が実行される点のみが図4、図5のルーチンと相違している。ステップ901では、フラグFCの値が1にセットされる他、発電停止カウンタCTと切換実行カウンタCSの値が図4、図5のCT1、CS1とは異なった値CT4、CS4に設定される。本実施形態では、発電停止時間CT4は300ms程度、切換実行時間は150ms程度に設定され、発電停止時間は図4、図5の実施形態に較べて大幅に短くなっている。このため、本実施形態では、切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換時には、オルタネータ3の界磁電流が過度に低下する前に発電が再開されるため、切換後に発電不能の事態が生じることが防止される。なお、本実施形態においては、切換スイッチ25の第2の切換位置(EHC接続)から第1の切換位置(バッテリ接続)への切換の場合には上述した理由から発電不能となることはないため、発電停止時間と切換実行時間とは図9より長く設定可能である。このため、本実施形態では第2から第1の切換位置への切換時には図5のフローチャートと全く同一の切換制御が実行される。
【0063】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。上記各実施形態では、切換スイッチ25の切換実行タイミングを発電停止後の経過時間により判断している。しかし、実際のオルタネータの起電力(ステータコイル32の起電力)を検出して、この起電力に応じて切換動作を実行するようにすれば、さらに正確な制御が可能となる。特に、切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換時には、実際のオルタネータ起電力に応じて切換を行うことにより、確実にスイッチ接点でのアークを防止することが可能となる。
【0064】
図2、図8に示すようにオルタネータ3のステータコイル32は、ダイオード整流器31を介して出力端子3aに接続されている。このため、出力端子3aとバッテリ11とが接続されている第1の切換位置においては、バッテリ11の電圧よりステータコイル32の起電力(整流器31の入力電圧)が低くなると、出力端子3aとバッテリ11との間には電流が流れることができなくなる。
【0065】
図10は、図2または図8の回路構成における、切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換時のオルタネータ3出力端子電圧VA(図10(A) )、オルタネータ出力電流IA(図10(B) )及び、オルタネータ3のロータコイル33に供給される界磁電流IF(図10(C) )の変化を示すタイミング図である。図10において、▲1▼は発電停止時点、▲2▼は切換スイッチ25の切換信号出力時点、▲3▼は切換スイッチ25のバッテリ側接点切り離しの時点、▲4▼はEHC側の接点接続時点、▲5▼は発電開始時点を示す。なお、上記▲2▼から▲4▼は、図4、図5の実施形態におけるタイミング(すなわち、切換タイミングを発電停止後の時間で判断した場合)を示している。また、図10(A) に点線で示したのは、バッテリ電圧VBである。図10(A) 、図10(B) から判るように、発電停止(▲1▼)後、オルタネータ出力電圧が低下してバッテリ電圧VBと等しくなると(図10にPで示した点)、その後は界磁電流IF(図10(C) )が流れていてもオルタネータからの出力電流IAはゼロになっている。すなわち、上記の点P以後はステータコイル32の起電力がバッテリ電圧VB以下になったため、オルタネータからは電流が流れなくなっている。このため、図10のPで示した時点で切換スイッチ25の切換を行えば、切換スイッチの接点でアークが生じる可能性なしに切換を実行することができる。
【0066】
そこで、以下に説明する実施形態では、ステータコイル32の起電力を検出し、この起電力VSがバッテリ11の電圧以下になったときに、切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換動作を行うようにしている。
なお、ステータコイル32の起電力VSは、例えば図11に示すように整流器31内部からステータ32の巻線の1つの電圧を取り出すことにより検出してもよい。また、実際にVSを検出することなく、ロータコイル33の界磁電流IFに基づいて起電力VSを判定することもできる。オルタネータの起電力VSは界磁電流IFに応じて変化するため、予めオルタネータ起電力VSがバッテリの電圧最小値(例えば8V程度)以下になる界磁電流を実測しておき、界磁電流IFがこの値以下になったときに切換を実行するようにしても良い。図12は、ロータコイル33に直列にシャント抵抗120を挿入して界磁電流IFを検出する構成例を、また、図13には、シャント抵抗の代わりに電流センサ130を使用した構成例を示す。さらに、界磁電流IFの値は、ロータコイル33の両端に印加される電圧に比例する。このため、界磁電流IFを検出する代わりに、ロータコイル33の印加電圧を検出することによっても起電力VSを判定することができる。図14に、ロータコイル33の両端電圧を検出する構成例を示す。なお、図11から図14は図2、図8と同じ参照符号を有する要素は、図2、図8のものと同一であるので、説明は省略する。
【0067】
図15、16は、ステータコイル32の起電力VSにより、切換スイッチ25の切換可否を判定する場合の切換制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、ECU30により一定時間毎(例えば10ms毎)に実行される。
本ルーチンでは、発電停止からの時間による切換実行と、起電力VSによる切換実行とを併用する。すなわち、ECU30は、切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換時に発電を停止し、前述の各実施形態と同様発電停止から所定の時間CS5が経過した場合には切換スイッチの切換を実行するが、この間オルタネータの起電力VSを監視しており、VSがバッテリ電圧VBより低下した場合には上記所定の時間が経過していない場合でも直ちに切換を実行する。また、上記いずれかにより切換スイッチ25が切り換えられた場合には、切換実行後所定時間CR(切換スイッチ25の切換が完全に終わるまでの時間)が経過するのを待ってオルタネータの発電を開始する。これにより、発電停止から所定時間が経過していなくても、切換スイッチ25に流れる電流が0になると直ちに切換が行われる。
【0068】
また、本実施形態においては、切換スイッチ25の第2の切換位置(EHC接続)から第1の切換位置(バッテリ接続)への切換時にも、上記と同様に発電停止からの経過時間による判定と起電力VSによる判定とを併用する。この場合、VSが低下して所定値(例えばVSが5V程度)以下になった場合には、所定時間が経過していなくとも切換スイッチ25を流れる電流は十分に低下したと考えられるため、直ちに切換を行う。これにより、所定時間が経過していない場合でも、切換スイッチ25を安全に切り換えられる状態になった場合には直ちに切換が行われるようになる。
【0069】
図15において、ステップ1503から1523は切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換制御を示すステップである。ステップ1501と1503では前述の各実施形態と同様にフラグEXとFCとの値が判定され、EX=1、かつFC≠1の場合にはステップ1505でフラグFCの値が1に設定されるとともに、切換実行カウンタCSの値がCS5に、発電開始カウンタCRの値がCR5に、それぞれ設定される。本実施形態では、CS5の値は150(ms)程度、CR5の値は100(ms)程度に設定される。上記によりカウンタの値を設定後、本実施形態では、ステップ1507で発電停止信号がコントローラ40に出力される。これにより、上述の各実施形態と同様レギュレータ5はトランジスタ5aをオフにしてオルタネータ3の発電を停止する。
【0070】
次いで、ステップ1509では、切換時間カウンタCSの値がCS≦0になったか否か、すなわち発電停止が行われてから所定時間CS5(本実施形態では150ms)が経過したか否かが判定され、CS5が経過していない場合には、ステップ1511でカウンタの値をT0(ルーチン実行間隔、本実施形態では10ms)だけ減算する。そして、ステップ1513では、オルタネータ3のステータ32起電力VSが現在のバッテリ電圧VB以下になったか否かが判定される。
【0071】
VSがVB以下に低下していない場合には、切換は実行されず、ステップ1515で切換スイッチ25は第1の切換位置(バッテリ接続)にそのまま保持される。一方、ステップ1513でVS≦VBであった場合には、ステップ1509で所定時間CS5が経過していない場合でもステップ1517に進み、切換スイッチ25を第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)へ切り換える。また、ステップ1517で切換が実行されると、1523で発電開始カウンタCRがルーチン実行毎にT0づつ減算されるようになり、所定時間CR5(本実施形態では100ms)が経過するとステップ1521で高電圧発電信号が出力される。これにより、コントローラ40はオルタネータ3の高電圧発電を開始する。
【0072】
一方、図16、ステップ1525から1545は切換スイッチ25の第2の切換位置(EHC接続)から第1の切換位置(バッテリ接続)への切換制御を示している。ステップ1525から1545は、上述のステップ1503から1523と略同じ動作である。但し、この場合にはステップ1527では切換スイッチ25の第1の切換位置(バッテリ接続)から第2の切換位置(EHC接続)への切換時時間カウンタCSの値は、CS5(150(ms))より長いCS6(250(ms))に設定される。また、ステップ1535では、起電力VSの値はバッテリ電圧VBではなく、予め定めた値V1と比較される。この場合には、発電停止時に切換スイッチは第2の切換位置にあり、オルタネータ3はEHC21に接続されているため、オルタネータ3に起電力が生じている間は切換スイッチ25に電流が流れ続ける。そこで、上記所定値V1は、切換スイッチ25を流れる電流値が切換え実行可能な値以下になる起電力(例えば5V程度)に設定される。
【0073】
また、所定時間CS6が経過、或いはVS≦V1が成立すると、ステップ1541から1545では、所定時間CR5経過後に発電(この場合は定電圧発電)が開始される。
なお、界磁電流IFの値またはロータコイル電圧VFに基づいて切換え動作を実行する場合も図15、16のルーチンと同様なルーチンを用いることができる。この場合、ステップ1513では、VS≦VBか否かを判定する代わりに、IF≦IFB、またはVF≦VFBを判定し、ステップ1535では、VS≦V1か否かを判定する代わりに、IF≦IF1、またはVF≦VF1を判定するようにすればよい。ここで、IFB、VFBは、それぞれオルタネータ起電力VSがバッテリ電圧より低下する界磁電流及びロータコイル電圧で、例えばIFBは0.5A程度、VFBは5V程度とされる。また、IF1、VF1は、それぞれオルタネータ起電力VSが切換スイッチの切換え実行可能な程度に低下する界磁電流及びロータコイル電圧であり、本実施形態ではIF1は0.5A程度に、VF1は5V程度にそれぞれ設定されている。
【0074】
上述のように、上記実施形態によれば、オルタネータ3の内部起電力VSに基づいて、切換スイッチ25の切換え実行タイミングを判定するようにしたことにより、切換スイッチ25を流れる電流が確実に低下している状態で切換えを実行することができる。
【0075】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、切換スイッチの切換え時に発電機の発電を停止して、切換スイッチに流れる電流値が低下した状態で切換スイッチの切換えを実行するようにしたことにより、コスト上昇を招くことなく、しかも簡易に接点の溶着等の切換スイッチ異常の発生を防止することが可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を車両用電力供給系統に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
【図2】図1の電力供給系統の回路の一例を示す図である。
【図3】切換スイッチの切換動作を説明するタイミング図である。
【図4】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図5】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図6】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図7】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図8】図1の電力供給系統の、図2とは異なる回路を示す図である。
【図9】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図10】切換スイッチの切換動作を説明するタイミング図である。
【図11】図1の電力供給系統の、図2とは異なる回路を示す図である。
【図12】図1の電力供給系統の、図2とは異なる回路を示す図である。
【図13】図1の電力供給系統の、図2とは異なる回路を示す図である。
【図14】図1の電力供給系統の、図2とは異なる回路を示す図である。
【図15】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図16】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【符号の説明】
1…自動車用内燃機関
3…発電機
5…電圧レギュレータ
11…バッテリ
21…電気ヒータ付触媒コンバータ
25…切換スイッチ
30…制御回路(ECU)
40…コントローラ
Claims (4)
- 発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、
前記発電機と前記バッテリとを接続する第1の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第2の切換位置との間を動作する切換スイッチと、
前記切換スイッチの第1と第2の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、切換スイッチを流れる電流が予め定めた所定電流値以下になった場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、
を備え、
前記切換実行手段は、前記発電制御手段による発電停止から予め定めた所定時間が経過したときに前記切換スイッチを流れる電流が前記所定電流値以下になったと判断する電力供給切換スイッチの制御装置において、
前記発電制御手段は、前記切換制御手段により切換スイッチが第1の切換位置から第2の切換位置に切り換えられる前に発電機界磁電流を予め定めた一定値に制御し、その後発電を停止する電力供給切換スイッチの制御装置。 - 発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、
前記発電機と前記バッテリとを接続する第1の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第2の切換位置との間を動作する切換スイッチと、
前記切換スイッチの第1と第2の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、切換スイッチを流れる電流が予め定めた所定電流値以下になった場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、
を備え、
前記切換実行手段は、前記発電制御手段による発電停止から予め定めた所定時間が経過したときに前記切換スイッチを流れる電流が前記所定電流値以下になったと判断する電力供給切換スイッチの制御装置において、
前記切換実行手段は、前記切換制御手段により切換スイッチが第1の切換位置から第2の切換位置に切り換えられるときに、前記発電制御手段により発電が停止されるときの発電機出力に応じて前記所定時間を変更する電力供給切換スイッチの制御装置。 - 発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、
前記発電機と前記バッテリとを接続する第1の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第2の切換位置との間を動作する切換スイッチと、
前記切換スイッチの第1と第2の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが第1の切換位置から第2の切換位置に切り換えられるときに、前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下した場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、
を備え、
前記切換実行手段は、前記発電機の界磁コイル電流が予め定めた所定値以下に低下したときに前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下したと判断する電力供給切換スイッチの制御装置。 - 発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機によ り電力を供給される高電気負荷と、
前記発電機と前記バッテリとを接続する第1の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第2の切換位置との間を動作する切換スイッチと、
前記切換スイッチの第1と第2の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが第1の切換位置から第2の切換位置に切り換えられるときに、前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下した場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、
を備え、
前記切換実行手段は、前記発電機の界磁コイル両端に印加される電圧が予め定めた所定値以下に低下したときに前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下したと判断する電力供給切換スイッチの制御装置。
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