JP4179296B2

JP4179296B2 - 発電制御装置

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Publication number: JP4179296B2
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Inventors: 冬樹前原
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Description

本発明は、発電機を制御する発電制御装置に関する。

近年、車両の燃費向上のため、エンジンのアイドリング回転数は低く抑えられている。アイドリング回転数は、エンジンによって駆動されるオルタネータ等の補機類の駆動トルクによって変動する。これらの駆動トルクが上昇した場合、エンジンのアイドリング回転数が上昇し、車両の燃費は悪化する。そのため、エンジンのアイドリング時に、例えば、オルタネータの発電を抑制して駆動トルクの上昇を抑え、アイドリング回転数を安定させる方法が用いられている。しかし、エンジン制御装置等の電気負荷の消費電力が大きい場合、オルタネータの発電を抑制しているため、バッテリ電圧が低下する。劣化によってバッテリの内部抵抗が大きい場合や、接触不良によって配線抵抗が大きい場合、電気負荷に供給される電圧はさらに低下する。そのため、例えば、エンジン制御装置がエンジンを制御できなくなり、車両が走行不能となる可能性がある。

これに対し、オルタネータの発電抑制中に、バッテリ電圧が予め設定されている所定電圧以下に低下した場合、オルタネータの発電の抑制を解除するオルタネータ制御装置が、特許第３２８３３２５号公報に開示されている。
特許第３２８３３２５号公報

ところで、今後、電動パワーステアリング等の消費電力の非常に大きな電気負荷が増加する傾向にある。そのため、オルタネータの発電抑制中に、バッテリ電圧が低下する状況が頻繁に発生する。前述したオルタネータ制御装置を用いた場合、オルタネータの発電の抑制と解除が頻繁に繰り返されることになり、オルタネータの駆動トルクが脈動する。当然、エンジンのアイドリング回転数も不安定になる。エンジン制御装置は、オルタネータの駆動トルクに基づいた制御をしている場合がある。このとき、脈動が発生すると、オルタネータの駆動トルクを正確に検出できず、エンジン制御装置は最適な制御をすることができない。

また、前述したオルタネータ制御装置では、オルタネータ制御装置が、故障等に起因する誤った指示に基づいてオルタネータの発電を抑制し続けた場合、バッテリが放電してあがってしまう。

さらに、オルタネータの発電の抑制を解除する所定電圧は、オルタネータ制御装置に予め設定されている。電気負荷の作動に必要な電圧は、電気負荷ごとにそれぞれ異なる。発電の抑制を解除する所定電圧は、電気負荷の最も高い作動電圧に基づいて決められている。そのため、作動電圧の低い電気負荷が作動している場合でも、その作動電圧より高い所定電圧で発電の抑制が解除されてしまい、発電機の駆動トルクの上昇を充分に抑えることができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発電機の発電抑制にともなって発生する駆動トルクの脈動を抑えることができる発電制御装置を提供することを目的とする。さらに、故障等に起因する誤った指示に基づいて発電機の発電を抑制しても、バッテリあがりを防止することができる発電制御装置を提供することを目的とする。加えて、電気負荷の作動状態に応じて、発電機の駆動トルクを適切に抑えることができる発電制御装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、発電機の発電抑制中に、発電電圧が所定電圧未満になったとき、発電電圧と所定電圧との電圧差に基づいて励磁電流を増加させることで、駆動トルクの脈動を抑えられることを思いつき、本発明を完成するに至った。

すなわち、請求項１に記載の発電制御装置は、発電機の発電状態を指示する外部制御装置から発電抑制信号が入力されるまで、前記発電機の発電電圧が第１設定電圧になるように前記発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を制御し、前記発電抑制信号が入力されると、前記励磁電流を抑え前記発電機の発電を抑制する励磁電流制御手段を備えた発電制御装置において、前記励磁電流制御手段は、前記発電機の発電抑制中に、前記発電電圧が前記第１設定電圧より低い第２設定電圧未満になったとき、前記発電電圧と前記第２設定電圧との電圧差に基づいて前記励磁電流を増加させるとともに、前記発電電圧が前記第２設定電圧未満になる状態が第１設定時間以上継続したとき、前記外部制御装置に発電抑制異常信号を出力し、前記外部制御装置は、発電抑制を解除することを特徴とする。

請求項２に記載の発電制御装置は、請求項１に記載の発電制御装置において、さらに、前記励磁電流制御手段は、前記励磁電流の導通率を制御することで前記励磁電流を制御することを特徴とする。

請求項３に記載の発電制御装置は、請求項１又は２のいずれかに記載の発電制御装置において、さらに、前記第２設定電圧は、前記外部制御装置から出力され、前記外部制御装置によって変更されることを特徴とする。

請求項４に記載の発電制御装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発電制御装置において、さらに、前記第２設定電圧は、前記外部制御装置から出力され、前記外部制御装置によって変更される、前記発電機に接続された電気負荷の作動状態に関する情報に基づいて前記励磁電流制御手段で決定されることを特徴とする。

請求項５に記載の発電制御装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発電制御装置において、さらに、前記励磁電流制御手段は、前記発電電圧が前記第２設定電圧未満になる状態が前記第１所定時間以上継続したとき、前記発電電圧が、前記第１設定電圧、又は前記第２設定電圧より高い第３設定電圧になるように前記励磁電流を制御することを特徴とする。

請求項６に記載の発電制御装置は、請求項５に記載の発電制御装置において、さらに、前記励磁電流制御手段は、前記発電電圧が前記第３設定電圧になるように前記励磁電流を制御する状態が第２所定時間以上継続したとき、前記発電電圧が前記第１設定電圧になるように前記励磁電流を制御することを特徴とする。

請求項７に記載の発電制御装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の発電制御装置において、さらに、車両に搭載された前記発電機の励磁電流を制御することを特徴とする。

請求項１に記載の発電制御装置によれば、発電機の発電抑制中に、発電電圧が第２設定電圧未満になったとき、発電電圧と第２設定電圧との電圧差に基づいて励磁電流を増加させることができる。励磁電流が増加すると発電電圧は上昇する。しかし、励磁電流は、発電電圧と第２設定電圧との電圧差に基づいて増加されるため、発電電圧は、第２設定電圧付近の電圧に保たれる。これにより、発電機の発電を抑制しながら、発電抑制にともなって発生する駆動トルクの脈動を抑えることができる。また、外部制御装置から出力される発電抑制信号に基づいて励磁電流を抑制することができる。これにより、外部制御装置からの発電状態の指示に基づいて発電機を制御することができる。さらに、発電電圧が第２設定電圧未満になる状態が第１設定時間以上継続すると、外部制御装置に発電抑制異常信号を出力することができる。これにより、故障等に起因する誤った発電抑制信号に基づいて発電機の発電を抑制しても、外部制御装置に発電抑制異常信号を出力することで、異常状態を知らせるとともに、発電抑制を解除させ、バッテリあがりを防止することができる。

請求項２に記載の発電制御装置によれば、励磁電流の導通率を制御することで、確実に励磁電流を制御することができる。

請求項３に記載の発電制御装置によれば、発電電圧が第２設定電圧未満になる状態が第１所定時間以上継続すると、発電電圧が、第１設定電圧又は第３設定電圧になるように励磁電流を制御することができる。これにより、故障等に起因する誤った発電抑制信号に基づいて発電機の発電を抑制しても、発電電圧を第２設定電圧より高くすることで、バッテリあがりを防止することができる。

請求項４に記載の発電制御装置によれば、外部制御装置から出力され、外部制御装置によって変更される第２設定電圧に基づいて励磁電流を制御することができる。これにより、外部制御装置から出力、変更される第２設定電圧に応じて発電抑制中の励磁電流を制御し、駆動トルクを適切に抑えることができる。

請求項５に記載の発電制御装置によれば、外部制御装置から出力され、外部制御装置によって変更される電気負荷の作動状態に関する情報に基づいて、前記励磁電流制御手段で、第２設定電圧を決定することができる。さらに、決定された第２設定電圧に基づいて励磁電流を制御することができる。これにより、電気負荷の作動状態に応じて発電抑制中の励磁電流を制御し、駆動トルクを適切に抑えることができる。

請求項６に記載の発電制御装置によれば、発電電圧が第３設定電圧になるように励磁電流を制御する状態が第２所定時間以上継続すると、発電電圧が第１設定電圧になるように励磁電流を制御することができる。

請求項７に記載の発電制御装置によれば、車両に搭載された発電機の発電を抑制しながら、発電抑制にともなって発生する駆動トルクの脈動を抑えることができる。さらに、故障等に起因する誤った指示に基づいて車両に搭載された発電機の発電を抑制しても、バッテリあがりを防止することができる。加えて、電気負荷の作動状態に応じて、車両に搭載された発電機の駆動トルクを適切に抑えることができる。これにより、車両の燃費や信頼
性を向上させることができる。

本実施形態は、本発明に係る発電制御装置を、車両に搭載されエンジンによって駆動される車両用発電機を制御する車両用発電制御装置に適用した例を示す。本実施形態における車両用発電制御装置の回路図を図１に、車両用発電制御装置の動作に関するフローチャートを図２に、発電抑制禁止フラグの設定、解除動作に関するフローチャートを図３に、車両用発電制御装置の動作に関するタイムチャートを図４に、故障等により発電抑制信号が継続した場合の車両用発電制御装置の動作に関するタイムチャートを図５に示す。そして、図１〜図５を参照して構成、動作、効果の順で具体的に説明する。

まず、図１を参照して具体的構成について説明する。図１に示すように、車両用発電制御装置１（発電制御装置）には、エンジン制御装置２（外部制御装置）と、車両用発電機３（発電機）が接続されている。車両用発電機３には、バッテリ４と、複数の電気負荷５が接続されている。

エンジン制御装置２は、各種センサ等によって得られる特性値に基づいて、エンジンを制御する装置である。また、バッテリ４の出力電圧と、電気負荷５の作動状態に関する情報に基づいて、車両用発電機３を制御するための複数の制御指令値を決定し、車両用発電制御装置１に送信する装置でもある。さらに、車両用発電機制御装置１から送信される発電抑制異常信号を受信して、外部に警報するとともに、異常に対応した処理を行う装置でもある。エンジン制御装置２の入出力端子は、車両用発電制御装置１に接続されている。

車両用発電機３は、エンジン（図略）の駆動力によって駆動され、車両用発電制御装置１によって励磁電流を制御されることで直流電圧を出力する機器である。車両用発電機３は、励磁巻線３０と、電機子巻線３１と、整流回路３２とから構成されている。

励磁巻線３０は、エンジンの駆動力によって回転する回転子（図略）に巻回された巻線である。励磁巻線３０は、励磁電流が流れることで磁束を発生する。励磁巻線３０の一端は、整流回路３２に接続されている。また、他端は、車両用発電制御装置１に接続されている。

電機子巻線３１は、電機子鉄心（図略）に巻回された相巻線３１ａ〜３１ｃをＹ結線して構成される３相巻線である。電機子巻線３１は、励磁巻線３０の発生する磁束と鎖交することで３相交流電圧を発生する。相巻線３１ａ〜３１ｃの開放端子は、整流回路３２に接続されている。さらに、相巻線３１ｃの開放端子は、車両用発電制御装置１に接続されている。

整流回路３２は、電機子巻線３１の発生した３相交流電圧を３相全波整流して、直流電圧に変換する回路である。整流回路３２は、ダイオード３２ａ〜３２ｆを３相ブリッジ接続して構成されている。３相ブリッジの上側のダイオード３２ａ〜３２ｃのカソードは、励磁巻線３０の一端と、車両用発電制御装置１と、バッテリ４の正極端子に接続され、バッテリ４の負極端子は、車体に接地されている。また、下側のダイオード３２ｄ〜３２ｆのアノードは、車体に接地されている。さらに、ダイオード３２ａ、３２ｄの接続点、ダイオード３２ｂ、３２ｅの接続点、及びダイオード３２ｃ、３２ｆの接続点は、相巻線３１ａ〜３１ｃの開放端子にそれぞれ接続されている。

車両用発電制御装置１は、エンジン制御装置２から随時送信される制御指令値と、車両用発電機３の励磁電流と発電電圧に基づいて、車両用発電機３の励磁電流を制御することで、発電電圧を制御する装置である。また、車両用発電機３の発電抑制中に異常が発生したとき、発電抑制異常信号をエンジン制御装置２に送信する装置でもある。車両用発電制御装置１は、通信制御回路１０と、回転検出回路１１と、励磁電流検出回路１２と、発電制御回路１３（励磁電流制御手段）と、電界効果トランジスタ１４（励磁電流制御手段）と、励磁電流検出抵抗１５と、還流ダイオード１６とから構成されている。

通信制御回路１０は、エンジン制御装置２から随時送信される制御指令値を受信し、対応するデータに変換して発電制御回路１３に出力する回路である。また、回転検出回路１１や励磁電流検出回路１２から出力されるそれぞれの検出結果、及び発電制御回路１３から出力される発電抑制異常信号をエンジン制御装置２に送信する回路でもある。通信制御回路１０の入出力端子は、エンジン制御装置２の入出力端子に接続されている。また、別の入出力端子は、発電制御回路１３に接続されている。さらに、入力端子は、回転検出回路１１と励磁電流検出回路１２にそれぞれ接続されている。

回転検出回路１１は、相巻線３１ｃの発生する電圧によって、エンジンの回転数を検出する回路である。回転検出回路１１の入力端子は、相巻線３１ｃの開放端子に接続されている。また、出力端子は、通信制御回路１０の入力端子に接続されている。

励磁電流検出回路１２は、励磁電流検出抵抗１５の電圧に基づいて、励磁巻線３０に流れる励磁電流を検出する回路である。励磁電流検出回路１２の入力端子は、励磁電流検出抵抗１５に接続されている。また、出力端子は、通信制御回路１０の入力端子に接続されている。さらに、別の出力端子は、発電制御回路１３に接続されている。

発電制御回路１３は、通信制御回路１０から出力される制御指令値に対応したデータと、励磁電流検出回路１２の検出した励磁電流と、発電電圧とに基づいて、電界効果トランジスタ１４を制御するＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力するマイクロコンピュータを含んだ回路である。また、車両用発電機３の発電抑制中の異常を検出し、発電抑制異常信号を通信制御回路１０に出力する回路でもある。発電制御回路１３の入出力端子は、通信制御回路１０に接続されている。また、入力端子は、励磁電流検出回路１２と、ダイオード３２ａ〜３２ｃのカソードにそれぞれ接続されている。さらに、出力端子は、電界効果トランジスタ１４に接続されている。

電界効果トランジスタ１４は、発電制御回路１３の出力するＰＷＭ信号に基づいてスイッチングすることで、励磁巻線３０に流れる励磁電流を制御するスイッチング素子である。電界効果トランジスタ１４がスイッチングすることで励磁電流の導通率が制御され、励磁電流を制御することができる。励磁電流検出抵抗１５は、励磁巻線３０に流れる励磁電流を電圧に変換する素子である。電界効果トランジスタ１４のゲートは、発電制御回路１３の出力端子に接続されている。また、ドレインは、励磁巻線３０の他端に接続されている。さらに、ソースは、励磁電流検出抵抗１５を介して車体に接地されている。電界効果トランジスタ１４と励磁電流検出抵抗１５の接続点は、励磁電流検出回路１２の入力端子に接続されている。

還流ダイオード１６は、電界効果トランジスタ１４がオフしたときに、励磁巻線３０に発生する還流電流を流す素子である。還流ダイオード１６のカソードは、励磁巻線３０と整流回路３２の接続点に、アノードは、励磁巻線３０と電界効果トランジスタ１４の接続点にそれぞれ接続されている。

次に、図１〜図５を参照して具体的動作について説明する。図１において、車両のキースイッチ（図略）が投入されると、エンジン制御装置２は、車両用発電制御装置１に動作開始信号を送信する。動作開始信号を受信すると、車両用発電制御装置１は動作を開始する。

次に、エンジン制御装置２は、バッテリ４の出力電圧と、電気負荷５の作動状態に関する情報に基づいて、車両用発電機３を制御するための複数の制御指令値を決定し、車両用発電制御装置１に送信する。制御指令値は、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０（第１設定電圧）、励磁電流制御目標値ＩＦ＿ＭＡＸ（発電抑制信号）、Ｆｄｕｔｙ制限目標値Ｆｄｕｔｙ＿ＭＡＸ、発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗ（第２設定電圧）、発電低下時間設定値Ｔ１（第１所定時間）、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ３（第３設定電圧）、及び発電抑制禁止時間設定値Ｔ２（第２所定時間）である。

調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０は、車両用発電機３の発電電圧の目標値である。励磁電流制御目標値ＩＦ＿ＭＡＸは、車両用発電機３の励磁電流を制限するときの目標値である。発電抑制は、励磁電流制御目標値ＩＦ＿ＭＡＸに基づいて開始される。Ｆｄｕｔｙ制限目標値Ｆｄｕｔｙ＿ＭＡＸは、電界効果トランジスタ１４のスイッチングのデューティを制限する目標値である。発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗは、車両用発電機３の発電電圧の低下を判定する閾値である。発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗは、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０より低い、電気負荷５が作動可能な最低限の電圧値に設定される。発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗは、電気負荷５の作動状況に応じて変更される。発電低下時間設定値Ｔ１は、発電電圧が発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗ未満である時間を判定する閾値である。発電低下時間設定値Ｔ１は、発電電圧が発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗ未満になる状態が継続しても、バッテリ４がバッテリ上がりを起こさない最適な時間に設定されている。調整電圧目標値Ｖｒｅｇ３は、発電電圧が発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗ未満である時間が発電低下時間設定値Ｔ１以上継続したときの車両用発電機３の発電電圧の目標値である。調整電圧目標値Ｖｒｅｇ３は、発電電圧低下設定値Ｖｌｏｗより高く、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０より低い電圧に設定される。発電電圧が発電電圧低下設定値Ｖｌｏｗ未満である状態が発電低下時間設定値Ｔ１以上継続しても、バッテリ４のバッテリ上がりを防止できる最適な電圧値に設定されている。発電抑制禁止時間設定値Ｔ２は、発電抑制が禁止されている時間を判定する閾値である。

図２に示すように、通信制御回路１０は、エンジン制御装置２から送信されるこれらの制御指令値を受信し、対応したデータに変換する。さらに、変換されたデータは、発電制御回路１３に出力される。発電制御回路１３は、これらの制御指令値を対応する変数に設定する。さらに、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０を調整電圧Ｖｒｅｇに設定する（Ｓ１０１）。

発電制御回路１３は、検出した発電電圧の値を発電電圧ＶＢに設定する。さらに、調整電圧Ｖｒｅｇと発電電圧ＶＢの偏差に予め設定されている定数Ｋ１を掛け、励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ１を算出する（Ｓ１０２）。

その後、発電制御回路１３は、発電抑制の禁止を指示する発電抑制禁止フラグを判定する（Ｓ１０３）。なお、発電抑制禁止フラグの設定、解除動作については、後で詳細に説明する。

ステップＳ１０３において、発電抑制禁止フラグが設定され、発電抑制が禁止されている場合、発電制御回路１３は、励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ１を次回の励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ＿ＮＥＷとして設定し、後述するステップＳ１１２に進む（Ｓ１０４）。

これに対し、ステップＳ１０３において、発電抑制禁止フラグが設定されていない場合、発電制御回路１３は、励磁電流検出回路１２の検出した励磁電流の値を励磁電流ＩＦに設定する。さらに、励磁電流制限目標値ＩＦ＿ＭＡＸと励磁電流ＩＦの偏差に予め設定されている定数Ｋ２を掛け、前回の励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ＿ＯＬＤの加算して、励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ２を算出する（Ｓ１０５）。

その後、発電制御回路１３は、Ｆｄｕｔｙ制限目標値Ｆｄｕｔｙ＿ＭＡＸを励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ１、Ｆｄｕｔｙ２と比較する（Ｓ１０６）。

ステップＳ１０６において、Ｆｄｕｔｙ制限目標値Ｆｄｕｔｙ＿ＭＡＸが、励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ１、Ｆｄｕｔｙ２より小さい場合、発電制御回路１３は、Ｆｄｕｔｙ制限目標値Ｆｄｕｔｙ＿ＭＡＸを、次回の励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ＿ＮＥＷとして設定する（Ｓ１０７）。

これに対して、ステップＳ１０６において、励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ１、Ｆｄｕｔｙ２の少なくともいずれかが、Ｆｄｕｔｙ制限目標値Ｆｄｕｔｙ＿ＭＡＸより小さい場合、発電制御回路１３は、励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ１、Ｆｄｕｔｙ２のうち小さい値を、次回の励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ＿ＮＥＷとして設定する（Ｓ１０８）。

ステップＳ１０７又はＳ１０８のいずれかにおいて、次回の励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ＿ＮＥＷが設定されると、発電制御回路１３は、発電電圧ＶＢを発電低下検出電圧Ｖｌｏｗと比較する（Ｓ１０９）。

ステップＳ１０９において、発電電圧ＶＢが発電低下検出電圧Ｖｌｏｗ未満である場合、発電制御回路１３は、発電電圧ＶＢと発電低下検出電圧Ｖｌｏｗの偏差に予め設定されている定数Ｋ３を掛け、励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ３を算出する（Ｓ１１０）。これに対し、ステップＳ１０９において、発電電圧ＶＢが発電低下検出電圧Ｖｌｏｗ以上である場合、ステップＳ１１２に進む。

その後、発電制御回路１３は、励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ２、Ｆｄｕｔｙ３、及びＦｄｕｔｙ制限目標値Ｆｄｕｔｙ＿ＭＡＸのうち最も大きい値を、次回の励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ＿ＮＥＷとして設定する（Ｓ１１１）。

発電制御回路１３は、ステップＳ１０４、Ｓ１０９、又はＳ１１０のいずれかにおいて設定された次回の励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ＿ＮＥＷに基づいて、電界効果トランジスタ１４をスイッチング駆動して、励磁電流を制御する（Ｓ１１２）。その後、ステップＳ１０２に戻り、以降、同様の動作を繰返し、励磁電流を継続して制御する。

次に、図３を参照して、発電抑制禁止フラグの設定、解除動作について説明する。この動作は、先に説明したステップＳ１０１〜Ｓ１１２の処理中に、例えば、１０ミリ秒毎に周期的に実施される。図３に示すように、発電制御回路１３は、発電電圧ＶＢが継続して発電低下検出電圧Ｖｌｏｗ未満である時間を判定する（Ｓ２０１）。

ステップＳ２０１において、発電電圧ＶＢが発電低下検出電圧Ｖｌｏｗ未満である状態が、予め設定されている発電低下時間設定値Ｔ１、例えば、１分以上継続した場合、発電制御回路１３は、Ｖｒｅｇ３を調整電圧Ｖｒｅｇに設定する（Ｓ２０２）。これに対し、ステップＳ２０１において、発電電圧ＶＢが発電低下検出電圧Ｖｌｏｗ未満である状態が１分以上は継続していない場合、後述するステップＳ２０４に進む。

その後、発電制御回路１３は、発電抑制を禁止を指示する発電抑制禁止フラグを設定する。さらに、通信制御回路１０を介して、エンジン制御装置に発電抑制異常信号を送信する（Ｓ２０３）。

ステップＳ２０１又はＳ２０３のいずれかを経て、発電制御回路１３は、発電抑制禁止フラグが設定され発電抑制が継続して禁止されている時間を判定する（Ｓ２０４）。

ステップＳ２０４において、発電抑制が、予め設定されている発電抑制時間設定値Ｔ２、例えば、５分以上継続した場合、発電制御回路１３は、発電抑制禁止フラグをクリアし、発電抑制の禁止を解除する（Ｓ２０５）。

その後、発電制御回路１３は、Ｖｒｅｇ０を調整電圧Ｖｒｅｇに設定する（Ｓ２０６）。そして、処理を終了する。これに対し、ステップＳ２０４において、発電抑制が５分以上は継続していない場合、そのまま処理を終了する。

さらに、図４を参照して、車両用発電機３の発電電圧、励磁電流等の変化について説明する。図４に示すように、車両用発電制御装置１の動作開始直後、発電抑制禁止フラグが設定されているため、発電制御回路１３は、ステップＳ１０２において、調整電圧Ｖｒｅｇと発電電圧ＶＢの偏差に基づいて算出された励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ１に従い、電界効果トランジスタ１４をスイッチングする。調整電圧Ｖｒｅｇは、ステップＳ１０１において、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０に設定されている。これにより、車両用発電機３の発電電圧が、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０になるように制御される。

時間ｔ１で、発電抑制禁止フラグが解除され、励磁電流制限目標値ＩＦ＿ＭＡＸが低下すると、発電制御回路１３は、ステップＳ１０５において、励磁電流制限目標値ＩＦ＿ＭＡＸと励磁電流ＩＦの偏差に基づいて算出された励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ２に従い、電界効果トランジスタ１４をスイッチングする。これにより、車両用発電機３の励磁電流は、徐々に減少し、励磁電流制限目標値ＩＦ＿ＭＡＸになるように制御される。それにともない、車両用発電機３の発電電圧も徐々に低下し、発電が抑制される。

車両用発電機３の発電電圧が低下し、時間ｔ２で、発電電圧低下設定値Ｖｌｏｗ未満になると、発電制御回路１３は、ステップＳ１１０において、発電電圧ＶＢと発電低下検出電圧Ｖｌｏｗの偏差に基づいて算出された励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ３に従い、電界効果トランジスタ１４をスイッチングする。これにより、車両用発電機３の励磁電流は、偏差に応じたほぼ一定量だけ増加する。それにともない、車両用発電機３の発電電圧も、大きく低下することなく、発電電圧低下設定値Ｖｌｏｗよりわずかに低い値を維持する。

その後、時間ｔ３で、電気負荷５の作動状態が変化して消費電力が減少すると、車両用発電機３の発電電圧が上昇し、発電電圧低下設定値Ｖｌｏｗ以上となる。車両用発電機３の発電電圧が発電電圧低下設定値Ｖｌｏｗ以上になると、発電制御回路１３は、励磁電流制限目標値ＩＦ＿ＭＡＸが低下したままであるため、ステップＳ１０５において、励磁電流制限目標値ＩＦ＿ＭＡＸと励磁電流ＩＦの偏差に基づいて算出された励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ２に従い、電界効果トランジスタ１４をスイッチングする。これにより、車両用発電機３の励磁電流は、徐々に減少し、励磁電流制限目標値ＩＦ＿ＭＡＸになるように制御される。しかし、電気負荷５の消費電力が減少しているため、車両用発電機３の発電電圧は、発電電圧低下設定値Ｖｌｏｗ未満になることなく、ほぼ一定の値を維持し、発電が抑制される。

次に、図５を参照して、故障等に起因した誤った励磁電流制御目標値ＩＦ＿ＭＡＸによって、発電抑制が継続した場合の車両用発電機３の発電電圧、励磁電流等の変化について説明する。図５に示すように、発電電圧ＶＢと発電低下検出電圧Ｖｌｏｗの偏差に基づいて算出された、励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ３による制御が１分以上継続した時間ｔ３’で、発電制御回路１３は、ステップＳ２０２において、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ３を調整電圧Ｖｒｅｇに設定する。さらに、ステップＳ１０２において、調整電圧Ｖｒｅｇと発電電圧ＶＢの偏差に基づいて算出された励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ１に従い、電界効果トランジスタ１４をスイッチングする。これにより、車両用発電機３の発電電圧が、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ３になるように制御される。このとき、発電制御回路１３は、ステップＳ２０３において、通信制御回路１０を介して、エンジン制御装置２に発電抑制異常信号を送信する。エンジン制御装置２は、発電抑制異常信号を受信して、外部に警報するとともに、発電抑制を解除させる等の異常に対応した処理を行う。

その後、車両発電機３の発電電圧を調整電圧目標値Ｖｒｅｇ３になるようにする制御が５分以上継続した時間ｔ４’で、発電制御回路１３は、ステップＳ２０６において、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０を調整電圧Ｖｒｅｇに設定する。さらに、ステップＳ１０２において、調整電圧Ｖｒｅｇと発電電圧ＶＢの偏差に基づいて算出された励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ１に従い、電界効果トランジスタ１４をスイッチングする。これにより、動作開始直後と同様の制御に戻り、車両用発電機３の発電電圧が、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０になるように制御される。

最後に具体的効果について説明する。本実施形態によれば、車両用発電機３の発電抑制中に、発電電圧が発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗ未満になったとき、発電電圧と発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗとの電圧差に基づいて励磁電流を増加させることができる。励磁電流が増加すると発電電圧は上昇する。しかし、励磁電流は、発電電圧と発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗとの電圧差に基づいて増加されるため、発電電圧は、発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗよりわずかに低い電圧に保たれる。これにより、車両用発電機３の発電を抑制しながら、発電抑制にともなって発生する駆動トルクの脈動を抑えることができる。

本実施形態によれば、エンジン制御装置２から送信される励磁電流制限目標値ＩＦ＿ＭＡＸに基づいて、励磁電流を抑制することができる。これにより、エンジン制御装置２からの指示に基づいて、車両用発電機３を制御することができる。

本実施形態によれば、電界効果トランジスタ１４のスイッチングのデューティを制御することで励磁電流の導通率を制御し、確実に励磁電流を制御することができる。

本実施形態によれば、発電電圧が発電電圧低下設定値Ｖｌｏｗ未満になる状態が発電低下時間設定値Ｔ１以上継続すると、エンジン制御装置２に発電抑制異常信号を出力することができる。これにより、故障等に起因する誤った励磁電流制御目標値ＩＦ＿ＭＡＸに基づいて、車両用発電機３の発電を抑制しても、エンジン制御装置２に発電抑制異常信号を送信することで、異常状態を知らせるとともに、発電抑制を解除させ、バッテリ４のバッテリあがりを防止することができる。

本実施形態によれば、エンジン制御装置２から出力され、電気負荷５の作動状態に応じて変更される発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗに基づいて、励磁電流を制御することができる。これにより、電気負荷５の作動状態に応じて、車両用発電機３の駆動トルクを適切に抑えることができる。

本実施形態によれば、発電電圧が発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗ未満になる状態が発電低下時間設定値Ｔ１以上継続すると、発電電圧が、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ３になるように励磁電流を制御することができる。これにより、故障等に起因する誤った励磁電流制御目標値ＩＦ＿ＭＡＸに基づいて、車両用発電機３の発電を抑制しても、発電電圧を発電低下電圧設定値Ｖｌｏｗより高くすることで、バッテリ４のバッテリあがりを防止することができる。

本実施形態によれば、発電電圧が調整電圧目標値Ｖｒｅｇ３になるように励磁電流を制御する状態が発電抑制禁止時間設定値Ｔ２以上継続すると、発電電圧が調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０になるように励磁電流を制御することができる。

本実施形態によれば、車両に搭載された車両発電機３の発電を抑制しながら、発電抑制にともなって発生する駆動トルクの脈動を抑えることができる。これにより、車両の燃費や信頼性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、エンジン制御装置２が、発電低下検出電圧設定値Ｖｌｏｗを車両用発電制御装置１に送信する例を挙げているが、これに限られるものではない。エンジン制御装置２が、電気負荷５の作動状態に関する情報を送信し、発電制御回路１３が、電気負荷５の作動状態に基づいて、発電低下検出電圧Ｖｌｏｗを決定し、変更するようにしてもよい。

また、本実施形態では、励磁電流駆動デューティＦｄｕｔｙ３による制御が１分以上継続した場合、ステップＳ２０２において、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ３を調整電圧Ｖｒｅｇに設定する例を挙げているが、これに限られるものではない。このとき、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０を調整電圧Ｖｒｅｇに設定し、車両用発電機３の発電電圧が、調整電圧目標値Ｖｒｅｇ０になるように制御してもよい。

本実施形態における車両用発電制御装置の回路図を示す。車両用発電制御装置の動作に関するフローチャートを示す。発電抑制禁止フラグの設定、解除動作に関するフローチャートを示す。車両用発電制御装置の動作に関するタイムチャートを示す。故障等により発電抑制信号が継続した場合の車両用発電制御装置の動作に関するタイムチャートを示す。

符号の説明

１・・・車両用発電制御装置（発電制御装置）、１０・・・通信制御回路、１１・・・回転検出回路、１２・・・励磁電流検出回路、１３・・・発電制御回路（励磁電流制御手段）、１４・・・電界効果トランジスタ（励磁電流制御手段）、１５・・・励磁電流検出抵抗、１６・・・還流ダイオード、２・・・エンジン制御装置、３・・・車両用発電機（発電機）、３０・・・励磁巻線、３１・・・電機子巻線、３１ａ〜３１ｃ・・・相巻線、３２・・・整流回路、３２ａ〜３２ｆ・・・ダイオード、４・・・バッテリ、５・・・電気負荷

Claims

発電機の発電状態を指示する外部制御装置から発電抑制信号が入力されるまで、前記発電機の発電電圧が第１設定電圧になるように前記発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を制御し、前記発電抑制信号が入力されると、前記励磁電流を抑え前記発電機の発電を抑制する励磁電流制御手段を備えた発電制御装置において、
前記励磁電流制御手段は、前記発電機の発電抑制中に、前記発電電圧が前記第１設定電圧より低い第２設定電圧未満になったとき、前記発電電圧と前記第２設定電圧との電圧差に基づいて前記励磁電流を増加させるとともに、前記発電電圧が前記第２設定電圧未満になる状態が第１設定時間以上継続したとき、前記外部制御装置に発電抑制異常信号を出力し、
前記外部制御装置は、発電抑制を解除することを特徴とする発電制御装置。
前記励磁電流制御手段は、前記励磁電流の導通率を制御することで前記励磁電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
前記第２設定電圧は、前記外部制御装置から出力され、前記外部制御装置によって変更されることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の発電制御装置。
前記第２設定電圧は、前記外部制御装置から出力され、前記外部制御装置によって変更される、前記発電機に接続された電気負荷の作動状態に関する情報に基づいて前記励磁電流制御手段で決定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発電制御装置。
前記励磁電流制御手段は、前記発電電圧が前記第２設定電圧未満になる状態が前記第１所定時間以上継続したとき、前記発電電圧が、前記第１設定電圧、又は前記第２設定電圧より高い第３設定電圧になるように前記励磁電流を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の発電制御装置。
前記励磁電流制御手段は、前記発電電圧が前記第３設定電圧になるように前記励磁電流を制御する状態が第２所定時間以上継続したとき、前記発電電圧が前記第１設定電圧になるように前記励磁電流を制御することを特徴とする請求項５に記載の発電制御装置。
車両に搭載された前記発電機の励磁電流を制御することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の発電制御装置。