JP3846012B2 - 車両用発電機の電圧制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の加速度に基づいて車両用発電機の発電電圧を制御する車両用発電機の電圧制御装置に関し、更に詳しくは、車両用発電機の発電電圧を所定値に制御する電圧制御装置内に設けられ、外部からの情報を必要とせず、加速度に応じて発電電圧を制御することができる車両用発電機の電圧制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
車両用発電機は、車両のエンジンに連結され、エンジンの回転によって発電し、この発電電圧で車両のバッテリを充電すると共に、車両の電気的負荷に電流を供給している。このような車両用発電機は、広範囲に変化するエンジンの回転数に対しても所定の電圧をバッテリに供給し得るように電圧調整器を備え、該電圧調整器の出力電圧を例えば14.5Vに設定するように調整している。
【0003】
ところで、従来、車両用発電機の発電電圧を車両加速時及び定常時には、例えば14.5Vから13Vに低減するように電圧調整器を制御し、これにより発電能力を落とし、車両用発電機の負荷を低減し、燃費向上を図ることが行われている。
【0004】
図8は、このような電圧制御を行う車両用発電機を含む周辺関連回路の従来の構成を示す回路図である。同図において、21は車両用発電機、23はダイオード整流器、25は励磁コイル、27は電圧調整器、29はトランジスタ、31は電圧調整部、33はバッテリ、35は負荷、37は電子制御モジュールである。
【0005】
図8に示す電圧調整器27において、電圧調整部31はバッテリ33からS端子を介してバッテリ電圧Vsが供給され、このバッテリ電圧Vs、すなわち発電電圧Vgが所定の電圧になるようにトランジスタ29を介して励磁コイル25を制御している。
【0006】
具体的には、電圧制御部31は、発電電圧Vgが所定の電圧よりも大きい場合には、励磁コイル25に流れる励磁電流を小さくして発電電圧Vgを低減し、また発電電圧Vgが所定の電圧よりも小さい場合には、励磁コイル25に流れる励磁電流を大きくして発電電圧Vgを増大するように制御している。
【0007】
また、電圧調整器27の電圧制御部31は、車両の電気系統の全体的制御を行う電子制御モジュール37から車速情報がC端子を介して供給され、この車速情報から加速度を算出し、該加速度に基づいて発電電圧Vgを制御している。
【0008】
具体的には、加速度から加速時及び定常時を判定し、加速時及び定常時には発電電圧Vgを例えば14.5Vから13Vに低減し、これにより発電能力を落とし、車両用発電機の負荷を低減し、燃費向上を図るようにしている。尚、車速を単位時間で割ることにより加速時であるか減速時であるかを判定し、加速時でもなく、減速時でもない時を定常時としている。
【0009】
上記従来技術の類似技術として、特開昭59−222099号公報がある。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、電圧制御部31はC端子を介して電子制御モジュール37から車速情報が供給され、これにより発電電圧の制御を行っているので、電圧調整器27と電子制御モジュール37とを接続するために、例えばハーネス端子のようなC端子及び配線が必要となり、その分、構造が複雑となり、システム全体の故障率が増大するという課題がある。
【0011】
特に、電圧調整器27と電子制御モジュール37との間を接続する配線は、各ユニット間の外部配線となるため、場合によっては配線が露出し、故障率を増大させる要因にもなりうる。
【0012】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、故障の原因となっている端子や配線を用いずに、発電機の内部で車両状態を検出して発電電圧を調整することが可能な車両用発電機の電圧調整装置を提供するものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、内燃機関によって駆動される車両用発電機の電圧制御装置において、前記発電機の回転数から生成された第1信号NALTと、前記第1信号NALTに対して遅れを有し前記信号NALTよりも一定電圧ΔVNだけ増加させられた第2信号NALT1とを比較して、第1信号NALTの方が第2信号NALT1よりも高い場合、車両が加速中であると判断し、車両が加速中であると判断したときに電圧調整装置の発電電圧の設定値を低下させる。
【0014】
請求項1記載の発明によれば、発電機の回転数から生成された第1信号NALTと、前記第1信号NALTに対して遅れを有し前記信号NALTよりも一定電圧ΔVNだけ増加させられた第2信号NALT1とを比較して、第1信号NALTの方が第2信号NALT1よりも高い場合、車両が加速中であると判断し、車両が加速中であると判断したときに電圧調整装置の発電電圧の設定値を低下させるため、従来のように、発電機と外部に設けられた加速度検出手段とを、端子や配線を用いて接続する必要がなくなり、配線等に起因した故障の発生を無くすことができる。従って、故障の原因となっている端子や配線を用いずに、発電機の内部で車両状態を検出して発電電圧を調整することができる。
【0015】
請求項2記載の発明は、発電機の出力電流に応じて、電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させることを禁止させるための負荷検出判定手段を有している。
【0016】
請求項2記載の発明によれば、電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させることを禁止させるための負荷検出判定手段を有しているため、電気的負荷の照度や動作音が変化せず、搭乗者に違和感を与えない。
【0017】
請求項3記載の発明は、電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させる際に、電圧変化を緩和させる手段を設けた。
【0018】
請求項3記載の発明によれば、電圧変化を緩和させる手段を設けたため、電気的負荷の照度や動作音が徐々に変化して、搭乗者に違和感を与えない。
【0019】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、発電機の回転数から生成された第1信号NALTと、前記第1信号NALTに対して遅れを有し前記信号NALTよりも一定電圧ΔVNだけ増加させられた第2信号NALT1とを比較して、第1信号NALTの方が第2信号NALT1よりも高い場合、車両が加速中であると判断し、車両が加速中であると判断したときに電圧調整装置の発電電圧の設定値を低下させるため、従来のように、発電機と外部に設けられた加速度検出手段とを、端子や配線を用いて接続する必要がなくなり、配線等に起因した故障の発生を無くすことができる。従って、故障の原因となっている端子や配線を用いずに、発電機の内部で車両状態を検出して発電電圧を調整することができる。
【0020】
請求項2記載の発明によれば、電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させることを禁止させるための負荷検出判定手段を有しているため、電気的負荷の照度や動作音が変化せず、搭乗者に違和感を与えない。
【0021】
請求項3記載の発明によれば、電圧変化を緩和させる手段を設けたため、電気的負荷の照度や動作音が徐々に変化して、搭乗者に違和感を与えない。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【0023】
図1に本発明に関する発電機に関係した構成を示す。発電機1は、車両に搭載された内燃機関(図示せず)によって、ベルトを介して回転させられ、この回転によって回転子に巻かれた励磁コイル4に流れている励磁電流が磁界を発生させ、固定子へ伝達し、該固定子に巻かれた固定子巻線2に電力が発生する。
【0024】
この固定子巻線2は、2a、2b、2cの3相から成り、各相の出力が全波整流器3を介して、車両に搭載されたバッテリ15やヘッドランプ等の電気負荷(図示せず)に電力を供給する。励磁コイル4に流れる励磁電流は、電圧制御装置5に内蔵されているスイッチ回路14により制御されており、前記スイッチ回路14はトランジスタやMOS−FETにより構成されている。
【0025】
スイッチ回路14が導通していない時は、励磁コイル4に流れていた励磁電流はフライホイールダイオード6へ流れている。そもそも発電機1は、発電電圧がある定められた値になるように電圧を制御することが役割であり、ここではS端子で電圧を検出し、該S端子で検出した電圧VSが、例えば14.4Vになるように、前記スイッチ回路14を制御している。
【0026】
次に、前記電圧制御装置5の構成及び動作について説明する。電圧制御装置5は、発電機1のB端子を介して、電源回路7において内部電源Vccを生成する。内部電源Vccを生成する条件としては、エンジン始動スイッチ(図示せず)がONしたことにより行う。また、発電機1及び電圧制御装置5の異常を車両搭乗者へ知らせるための警告灯を点灯させるための警報機能(図示せず)も具備している。
【0027】
ここで、本発明に関する回転検出を行う回路及び動作について説明する。まず、前記固定子巻線2の3相(2a、2b、2c)の内の1相(2b)であるP端子を介して入力するが、図2に示すP端子電圧のような波形となり、回転数に応じて周期が変化する。P端子電圧は、上限が発電機1のB端子電圧よりも前記全波整流器3のダイオードの順方向降下電圧分高くなり、下限は0Vよりも前記順方向降下電圧分低くなる。
【0028】
よって、前記B端子電圧が15Vであり、順方向降下電圧が1Vであったとすると、7Vが中心値になり、ここを判定値とすることで、回転数を精度良く検出するための波形成形を行うことができる。ここで、回転数検出回路9の説明を図3に示し、図2の波形を用いて説明する。前記判定値7Vを用いて、コンパレータ9aを通過すると、信号Aのような波形を生成することができる。
【0029】
前記信号Aは、コンデンサ9b及び抵抗9cによって構成される微分回路により信号Bを生成し、抵抗9dを介して、上限をVcc、下限をGNDとしたダイオード9e、9fで構成するダイオードブリッジにより、上限をVcc、下限をGNDとした信号Cを生成し、抵抗9g、コンデンサ9hにより構成する積分回路を介して信号NALTを生成する。信号NALTは、回転数が高くなる(P端子周波数が高くなる)ことで、電圧が高くなるので、回転数と信号NALT電圧の関係から、多様な制御への対応も可能となる。
【0030】
次に、信号NALTから加速度を検出するための加速度検出回路10の動作に関して、図4を用いて説明する。
【0031】
回転数検出回路9により、生成された信号NALTに、ΔVN分増加させた信号NALT1を生成し、しかも前記回転数検出回路9でも用いたような積分回路において遅れをもたせる。そうすることによって、図4に示す信号NALTとNALT1のような関係となる。車両においては、加速時のような車速が上昇する際に、トランスミッションの影響によって、内燃機関の回転数は前記信号NALTに示すように変化する。
【0032】
この状態において、積分回路を介した前記信号NALT1は、信号NALTと上下がひっくり返る。この時にHigh信号を生成するため、コンパレータ等を用いて、信号VCNを生成する。あらためて説明することではないが、前記信号NALTよりも信号NALT1の電圧が高い場合に、前記信号VCNは、Low信号を生成する。
【0033】
ここで、負荷検出判定回路12の動作について説明する。図5にF端子電圧波形を示し、以後説明するF端子DUTYは、F端子電圧がHigh状態の時間をToff 、Low状態の時間をTonとした時に、
F端子DUTY=Toff ÷(Ton+Toff )×100 ……とする。
【0034】
図6に、一般的に電圧制御回路により、ある定められた電圧に電圧制御されている発電機1のF端子DUTYと発電機出力電流(バッテリや車両負荷へ供給する電流)の関係について、前記発電機1の回転数をパラメータとした時の特性を示す。
【0035】
発電機1の回転数は、N1、N2、N3となることで高回転になり、その際にある定められた電流値IL1時のF端子DUTYは、DT1、DT2、DT3となる。この特性から発電機1の回転数が高回転になる(信号NALTの電圧が高くなる)ことによって、同一出力電流でのF端子DUTYも増加するので、車両において前記発電機1の発電電圧を変化させる制御を行う場合に、前記発電機1の出力電流に設定値を設け、この設定値以上に検出された出力電流がなった時、発電電圧を変化させる制御を禁止する。上述した出力電流の設定値は、ヘッドランプが投入されている等、車両の電気負荷がONしているレベルを設定するものとし、発電電圧が変化することによって、照度や動作音が変化することで、搭乗者に違和感を与える電気負荷を考えて設定する。
【0036】
ここで、本発明に関する発電機1は、上述したようにS端子を介して検出した電圧VSが、ある設定された電圧(14.4V)になるように励磁コイル4に流れる励磁電流を前記スイッチ回路14によって制御していて、その動作について図7を用いて説明する。
【0037】
まず、S端子を介して検出した電圧VSは、抵抗11a及び11bの抵抗比によって、例えば前記電圧VSの1/4となり、抵抗11cを介して偏差アンプ11eの負入端子へ入力される。また、電源回路7により生成された内部電源Vccより、基準電源回路8において、制御電圧Vref(例えば、前記発電機1が制御する電圧が14.4Vであったとすると、14.4Vの1/4の電圧)を生成する。制御電圧Vrefは、抵抗11fを介して前記偏差アンプ11eの正入力端子へ入力される。この時に、正入力端子へ入力した前記制御電圧Vrefと負入力端子へ入力した電圧の差を抵抗11c、11dの比で決められた増幅率によって電源VCが決定される。
【0038】
ここで、発電機1の制御電圧を変化させる場合の動作について説明すると、加速度を検出したことにより生成される信号VCNと、前述した出力電流がある設定値以内の時にHighとなる信号VCFを入力としたアンド回路11jを構成し、前述した入力信号が共にHighの時に、前記アンド回路11jの出力が、Highとなることで、動作するスイッチ11hは、上流に設置した抵抗11gとGNDを導通させたり、非導通にさせたりする役割をなす。例えば、前記スイッチ11hが導通したとすると、前記制御電圧Vrefは抵抗11fと11gによって分圧され、前記発電機1の発電電圧が決定される。しかし、分圧された電圧は、コンデンサ11iが充電されている状態なので、徐々に電圧が分圧された電圧値に降下していく。
【0039】
この状態では、発電機1の発電電圧は、前記制御電圧Vrefにより決定していた発電電圧から、分圧によって決定された発電電圧まで徐々に降下していく。このことで、車両における電気負荷の照度、動作音の変化を緩やかにしている。また、前記スイッチ11hが導通状態から非導通状態へ移行した場合は、前記分圧されていた電圧から、前記制御電圧Vrefへと上昇するが、前記コンデンサ11iによって、徐々に上昇する。
【0040】
上述してきた制御電圧判定回路11によって、決定された信号VCは、制御信号生成回路13に入力され、前記スイッチ回路14を動作させるための信号へと前記制御信号生成回路13において生成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る車両用発電機の電圧制御装置の構成を示す回路図。
【図2】回転数を検出する回路の動作説明図。
【図3】回転数を検出する回路ブロック図。
【図4】加速度を検出する動作説明図。
【図5】F端子波形説明図。
【図6】F端子DUTYと発電機出力電流の関係図。
【図7】制御電圧判定回路のブロック図。
【図8】従来の車両用発電機の電圧制御装置の構成を示す回路図。
【符号の説明】
1 発電機
2 固定子巻線
3 全波整流器
4 励磁コイル
5 電圧制御装置
6 フライホイールダイオード
7 電源回路
8 基準電源回路
9 回転数検出回路
10 加速度検出回路
11 制御電圧判定回路
12 負荷検出判定回路
13 制御信号生成回路
14 スイッチ回路
15 バッテリ
Claims (3)
- 内燃機関によって駆動される車両用発電機の電圧制御装置において、
前記発電機の回転数から生成された第1信号NALTと、前記第1信号NALTに対して遅れを有し前記信号NALTよりも一定電圧ΔVNだけ増加させられた第2信号NALT1とを比較して、第1信号NALTの方が第2信号NALT1よりも高い場合、車両が加速中であると判断し、車両が加速中であると判断したときに電圧調整装置の発電電圧の設定値を低下させる
ことを特徴とする車両用発電機の電圧制御装置。 - 請求項1記載の車両用発電機の電圧制御装置であって、
発電機の出力電流に応じて、電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させることを禁止させるための負荷検出判定手段を有していることを特徴とする車両用発電機の電圧制御装置。 - 請求項2記載の車両用発電機の電圧制御装置であって、
電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させる際に、電圧変化を緩和させる手段を設けたことを特徴とする車両用発電機の電圧制御装置。
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JP05543498A JP3846012B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 車両用発電機の電圧制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05543498A JP3846012B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 車両用発電機の電圧制御装置 |
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JP05543498A Expired - Fee Related JP3846012B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | 車両用発電機の電圧制御装置 |
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