JP4314750B2

JP4314750B2 - 充電システムおよび車両用発電制御装置

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Publication number: JP4314750B2
Application number: JP2001116681A
Authority: JP
Inventors: 忠利浅田
Original assignee: Denso Corp
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Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2009-08-19
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用発電機によってバッテリの充電を行う充電システム、およびこの車両用発電機の発電状態を制御する車両用発電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のエンジンにより回転駆動されて発電を行う車両用発電機は、ＩＣレギュレータと称される車載用発電制御装置によって出力電圧が所定値となるように制御されている。
【０００３】
近年のエンジンの低アイドリング化や電気負荷の増加、燃費低減のニーズに応えるために、車両の走行状態、エンジンの動作状態、バッテリの充電状態、電気負荷の使用量等の各種情報に基づいて、発電機の出力電圧を可変する技術が特許第３０７０７８８号公報に開示されている。この特許第３０７０７８８号公報に開示された技術では、基準電圧に対応するデューティ信号をエンジン制御装置（ＥＣＵ）からＩＣレギュレータに送出し、この信号に対応した基準電圧となるように発電機の出力電圧が制御されている。
【０００４】
また、近年の車両走行時の燃費低減の社会的ニーズの高まりから、車両の走行状態やバッテリの充電状態に基づいて発電機の仕事量を適宜変更して、必要最小限の燃料にて充分な発電量を行うことが必要になっている。具体的には、車両の加速時においては、発電機の出力電圧を低く設定し（例えば最小電圧１２Ｖ）、エンジンに対する機械的負荷を低減することによって燃料消費量を低減し、反対に、車両の減速時においては、発電機の出力電圧を高く設定し（例えば最大電圧１５Ｖ）、発電機の発電量を多くしてバッテリを急速に充電することにより、車両の慣性エネルギーを電力に変換し、燃料の有効利用を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、車両の低燃費化の要求から、最近の車両に搭載されたエンジンは低アイドリング化されてきている。このため、電気負荷投入時の車両用発電機の発電トルクが急増することによってエンジン回転が不安定になること等を防止するために、負荷投入時に車両用発電機の発電量を徐々に増加させる負荷応答制御を行うようにした車両用発電制御装置が知られている。しかしながら、上述した特許第３０７０７８８号公報に開示された技術を用いて、車両の減速時に発電機の出力電圧を高くしようとした場合に上述した負荷応答制御を行うと、発電機の出力電圧が徐々にしか増加しないため、車両の慣性エネルギーを有効利用することによる燃費の低減を実現することができないことになる。
【０００６】
また、負荷応答制御を併用せずに、上述した特許第３０７０７８８号公報に開示された技術のみを用いる場合には、車両の加速時に発電機の出力電圧を低くすると、その後、出力電圧の設定を元に戻したときに、それまで放電状態だったバッテリに大きな充電電流が流れるため、車両用発電機の発電トルクが急増することになり、エンジン回転が不安定になるおそれがある。
【０００７】
このように、発電電圧を可変する技術のみを用いた場合にはエンジン回転が不安定になり、これを防止するために負荷応答制御を併用した場合には燃費低減が難しいといという問題があった。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、エンジン回転の安定化と燃費低減を実現することができる充電システムおよび車両用発電制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の充電システムは、車両に搭載されたバッテリと、バッテリに充電を行う車両用発電機と、車両用発電機の出力電圧を制御する車両用発電制御装置と、車両用発電制御装置に対して車両用発電機の発電状態を指示する外部制御装置とを備えている。この車両用発電制御装置は、外部制御装置から入力されるパルス信号のデューティ比を検出するデューティ比検出手段と、車両用発電機の界磁電流の増加を抑制する負荷応答制御手段と、デューティ比検出手段によって検出されたデューティ比に対してデューティ比の上下限近傍においてはほぼ一定の上下限値を有し、それ以外の範囲においてはデューティ比に対してほぼ線形の関係を有する電圧に車両用発電機の出力電圧を調整する電圧制御手段と、デューティ比検出手段によって検出されたデューティ比が、電圧制御手段による調整電圧が最大となる範囲を含む所定範囲に含まれているときに負荷応答制御手段の動作を無効にする無効制御手段とを備えている。外部制御装置は、車両用発電制御装置に送信するパルス信号のデューティ比を所定範囲内の値に設定することにより、負荷応答制御の要否を選択することができるため、発電電圧の制御と負荷応答制御とを互いの欠点を補うように併用することが可能になる。これにより、エンジン回転の安定化と燃費の低減とが可能になる。
【０００９】
また、車両の減速時に発電電圧を高く設定する際に負荷応答制御が働かないようにすることができるため、車両の慣性エネルギーを電力に変換してバッテリの充電を行うことが可能になる。また、反対に車両の加速時に負荷応答制御を働かせることにより、発電トルクの変動によってエンジン回転が不安定になることを防止することができる。
【００１０】
また、上述した外部制御装置は、デューティ比演算手段とパルス生成手段を備えることが望ましい。デューティ比演算手段は、所定の動作クロックに同期した演算動作を行うことにより、バッテリの充電状態と、車両の走行速度と、エンジンの運転状態と、エンジンの負荷状態の少なくとも一つに基づいてパルス信号のデューティ比を設定する。また、パルス生成手段は、スイッチング素子と、このスイッチング素子のオンオフ状態を保持する保持手段とを有する。動作クロックに同期してデューティ比演算手段によって保持手段の保持内容が変更されてスイッチング素子のオンオフ状態が切り替えられており、これにより、パルス信号の生成が行われる。これにより、外部制御装置から車両用発電制御装置に向けてパルス信号を送出する際に、外部制御装置のソフトウエア上での割り込み処理によって信号送出を行うことが可能になり、通信用の特別なハードウエアが不要になる。
【００１１】
また、上述したパルス生成手段から出力されるパルス信号の周期は、動作クロックの周期の倍数であって、車両用発電機の時定数よりも短い値に設定されていることが望ましい。スイッチング素子のオンオフ状態を所定クロック数毎にセット／リセットすることにより、所定のデューティ比を有するパルス信号を容易に生成することが可能になる。また、パルス信号の周期を車両用発電機の時定数よりも短い周期、好ましくはこの時定数の２／３〜１／４程度に設定することにより、外部制御装置から車両用発電機の出力電圧を制御する上で十分な応答性が得られる。また、パルス信号を送出する処理回数も必要以上に増やすことがないため、外部制御装置の処理負担を軽減することができる。
【００１２】
また、デューティ比検出手段によって検出されたデューティ比に対してデューティ比の上下限近傍においてはほぼ一定の上下限値を有し、それ以外の範囲においてはデューティ比に対してほぼ線形の関係を有する基準電圧を生成する基準電圧生成手段をさらに備えるとともに、上述した電圧制御手段は、基準電圧生成手段によって生成された基準電圧と、バッテリの端子電圧とを比較することにより、車両用発電機の出力電圧の調整を行うことが望ましい。生成した基準電圧とバッテリの端子電圧との大小を比較するだけで車両用発電機の出力電圧の調整を行うことができるため、出力電圧の調整を行うために必要な制御内容の簡略化が可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の充電システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明を適用した一実施形態の充電システムの構成を示す図である。図１に示す本実施形態の充電システムは、車両用発電制御装置１、車両用発電機２、バッテリ３、ＥＣＵ（エンジン制御装置）８０を含んで構成されている。
【００１４】
車両用発電制御装置１は、車両用発電機２の出力電圧を所定範囲内に制御する。車両用発電制御装置１の詳細については後述する。
車両用発電機２は、固定子に含まれる３相の固定子巻線２１と、回転子に含まれる界磁巻線２２と、固定子巻線２１の３相出力を全波整流する全波整流回路２３とを含んで構成されている。この車両用発電機２の出力電圧の制御は、界磁巻線２２に通電する界磁電流を調整することにより行われる。車両用発電機２の出力端子（Ｂ端子）はバッテリ３やその他の電気負荷４に接続されており、車両用発電機２からこれらに対して電流が供給される。
【００１５】
ＥＣＵ８０は、エンジン（図示せず）の制御を行うとともに、バッテリ３の充電状態、車速、スロットル開度等の情報に基づいて車両用発電制御装置１に対して車両用発電機２の発電状態を指示する。このために、ＥＣＵ８０は、所定の制御プログラムを実行するＣＰＵ８１と、各種信号の入出力処理を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）８２とを含んで構成されている。ＥＣＵ８０から車両用発電制御装置１に対する指示は、デューティ比が可変に設定されるパルス信号を送出することにより行われる。このパルス信号の生成は、入出力部８２内のスイッチング素子としてのトランジスタ８３およびレジスタ（Ｒ）８４を用いて行われる。なお、トランジスタ８３の保護を目的として送出ライン上に抵抗８５が挿入されている。
【００１６】
図２は、レジスタ８４およびトランジスタ８３を用いたパルス信号生成の概略を示す図である。ＣＰＵ８１は、動作クロックに同期したタイミングで入出力部８２に対して割り込み処理を行って、レジスタ８４の内容をセット（“１”を格納）あるいはリセット（“０”を格納）することができる。したがって、図２に示すように、ＣＰＵ８１は、所定の周期で繰り返しレジスタ８４の内容をセットおよびリセットすることにより、トランジスタ８３を所定周期でオンオフ制御し、このオンオフ周期に対応するデューティ比を有するパルス信号を生成することが可能になる。
【００１７】
なお、このようにして生成されるパルス信号の周期を、車両用発電機２の時定数（２００ｍｓ程度）より短く、望ましくは２／３〜１／４程度に設定することにより、ＥＣＵ８０が車両状態やバッテリ状態から判定してパルス信号のデューティ比を変更し、これに伴って車両用発電機２の出力電圧を変更する場合の充分な応答速度を確保することができる。また、このようにしてＥＣＵ８０によってパルス信号を生成する場合には、通信ドライバ等の専用のハードウエアの追加が不要であり、構成の簡略化が可能となる。しかも、パルス信号生成のために、レジスタ８４の内容を書き換える回数も１パルス当たり２回ですむため、パルス生成処理の負担を低減することができる。
【００１８】
次に、車両用発電制御装置１の詳細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は、車両用発電機２の界磁巻線２２に直列に接続されて界磁電流を断続するパワートランジスタ１１と、界磁巻線２２に並列に接続されてパワートランジスタ１１がオフ状態のときに界磁電流を還流させる還流ダイオード１２と、バッテリ３の端子電圧（バッテリ電圧）を監視してこの電圧が所定範囲内に収まるようにパワートランジスタ１１の断続状態を制御する制御回路５０とを含んで構成されている。
【００１９】
図３は、制御回路５０の詳細な構成を示す回路図である。図３に示すように、制御回路５０は、波形整形器５１、周期カウンタ５２、Ｌｏ時間カウンタ５３、除算回路５４、デューティ変換回路５５、ラダー回路５６、電圧偏差検出回路５７、ＰＷＭ回路５８、デューティ判定回路５９、負荷応答制御回路６０、ＯＲ（論理和）回路６１、ＡＮＤ（論理積）回路６２を含んで構成されている。
【００２０】
波形整形器５１は、ＥＣＵ８０からＣ端子に入力されたパルス信号に含まれるノイズを除去するとともに波形の整形を行う。周期カウンタ５２は、波形整形がなされた後のパルス信号の周期をカウントする。Ｌｏ時間カウンタ５３は、波形整形がなされた後のパルス信号のローレベル時間をカウントする。除算回路５４は、Ｌｏ時間カウンタ５３によってカウントされたパルス信号のローレベル時間を、周期カウンタ５２によってカウントされたパルス信号の周期で除算することにより、このパルス信号のデューティ比を演算する。
【００２１】
図４は、除算回路５４およびデューティ変換回路５５の構成を示す図である。図４に示すように、除算回路５４には除算結果レジスタ５４０が含まれており、演算によって求められたパルス信号のデューティ比がこの除算結果レジスタ５４０に格納される。本実施形態では、パルス信号のデューティ比（０％から１００％）が６ビットデータで表されるものとし、６ビットの除算結果レジスタ５４０が用いられている。但し、このビット数は、必要な車両用発電機２の出力電圧の分解能に応じて適宜決めればよく、ビット数を増やすことで容易に分解能を上げることができる。除算結果レジスタ５４０に格納されたデータは、デューティ変換回路５５に入力される。
【００２２】
図４に示すように、デューティ変換回路５５は、ＥＸ−ＯＲ（排他的論理和）回路５５０、２つのＡＮＤ回路５５１、５５２、ＩＮＶ（論理反転）回路５５３、ＯＲ回路５５４を含んで構成されている。デューティ変換回路５５は、除算回路５４から出力される６ビットデータが入力されており、後段のラダー回路５６に入力する６ビットデータに変換する。この変換内容の詳細については後述する。
【００２３】
ラダー回路５６は、デューティ変換回路５５から出力される６ビットデータに対応する基準電圧Ｖref を生成する。
図５は、ラダー回路５６の詳細構成を示す回路図である。図５に示すように、ラダー回路５６は、抵抗５６０、５６１、５６３〜５７４、バッファ回路５８０〜５８５を含んで構成されている。抵抗５６３〜５７４がはしご状に接続されており、これらが抵抗５６０、５６１からなる分圧回路の分圧点に接続されている。バッファ回路５８０〜５８５の入力を選択的にハイレベルあるいはローレベルにすることで、はしご状に接続された抵抗５６３〜５７４の全体抵抗を変化させることができるため、上述した分圧回路の分圧電圧が所定の範囲内で任意に変化する。この分圧電圧が基準電圧Ｖref として外部に取り出される。
【００２４】
図６は、ラダー回路５６によって生成される基準電圧Ｖref とパルス信号のデューティ比との関係を示す図である。
上述したように、パルス信号のデューティ比は６ビットデータで表されているため、デューティ比０〜１００％がデータ「０」〜「６３」に対応しており、それぞれの値に対応した基準電圧Ｖref は以下のようになる。
【００２５】
データ「０」〜「４」
データ「０」〜「３」の場合には、除算結果レジスタ５４０の第２ビットＤ２〜第５ビットＤ５が全て“０”となるため、ＥＸ−ＯＲ回路５５０の出力が“０”となる。したがって、ＡＮＤ回路５５１、５５２の出力が“０”に、ＯＲ回路５５４の出力が“１”になる。
【００２６】
また、データ「４」の場合には、除算結果レジスタ５４０の第０ビットＤ０、第１ビットＤ１が“０”、第２ビットＤ２が“１”となるため、ＡＮＤ回路５５１、５５２の出力が“０”に、ＯＲ回路５５４の出力が“１”になる。
以上より、データ「０」〜「４」については、デューティ変換回路５５の出力が全て同じ内容（第２ビットＱ２が“１”、それ以外が全て“０”）になり、ラダー回路５６によって１２Ｖの基準電圧Ｖref が生成される。
【００２７】
データ「６０」〜「６３」
データ「６０」〜「６３」の場合には、除算結果レジスタ５４０の第２ビットＤ２〜第５ビットＤ５が全て“１”となるため、ＥＸ−ＯＲ回路５５０の出力が“０”となる。したがって、ＡＮＤ回路５５１、５５２の出力が“０”に、ＯＲ回路５５４の出力が“１”になる。
【００２８】
このように、データ「６０」〜「６３」については、デューティ変換回路５５の出力が全て同じ内容（第０ビットＱ０、第１ビットＱ１が“０”、それ以外が全て“１”）になり、ラダー回路５６によって１５Ｖの基準電圧Ｖref が生成される。
【００２９】
なお、上述したデータ以外の場合には、除算結果レジスタ５４０の出力データがそのままデューティ変換回路５５から出力されるため、ラダー回路５６においてパルス信号のデューティ比に対して線形の関係を有する基準電圧Ｖref が生成される。
【００３０】
電圧偏差検出回路５７は、上述したラダー回路５６によって生成された基準電圧Ｖref と、Ｓ端子に印加されているバッテリ電圧とを比較し、その比較結果に対応したローレベルあるいはハイレベルの信号を出力する。ＰＷＭ回路５８は、電圧偏差検出回路５７の出力がハイレベルのときにＰＷＭ（パルス幅変調）を行って、所定のデューティ比を有する駆動信号を生成してパワートランジスタ１１を駆動する。所定のデューティ比の駆動信号がＰＷＭ回路５８から出力されると、パワートランジスタ１１がオンオフ制御されて、界磁巻線２２に対する通電が行われる。これにより、車両用発電機２の出力電圧が上昇するため、バッテリ３の端子電圧も上昇する。
【００３１】
デューティ判定回路５９は、パルス信号のデューティ比が所定の範囲に含まれるか否かを判定し、含まれる場合には出力をローレベルからハイレベルに変化させる。
図７は、デューティ判定回路５９の詳細構成を示す図である。図７に示すように、デューティ判定回路５９は、ＡＮＤ回路５５６を含んで構成されている。このＡＮＤ回路５５６は、除算回路５４内の除算結果レジスタ５４０の出力の第３ビットＤ３、第４ビットＤ４、第５ビットＤ５の論理積を求めて出力する。すなわち、除算結果レジスタ５４０に格納された６ビットデータが「５６」以上であるときに、デューティ判定回路５９の出力がハイレベルになる。
【００３２】
負荷応答制御回路６０は、界磁巻線２２とパワートランジスタ１１の接続点に接続されており、パワートランジスタ１１の導通率を検出し、この導通率を徐々に増加させる制御を行う。ＯＲ回路６１は、２つの入力端子を有しており、各入力端子にはデューティ判定回路５９あるいは負荷応答制御回路６０が接続されている。デューティ判定回路５９の出力がローレベルのとき（デューティ比に対応する６ビットデータが「０」〜「５５」の範囲にある場合）に、負荷応答制御回路６０の出力がＯＲ回路６１を介してＡＮＤ回路６２に入力され、上述した負荷応答制御が実施される。また、デューティ判定回路５９の出力がハイレベルのとき（デューティ比に対応する６ビットデータが「５６」〜「６３」の範囲にある場合）に、負荷応答制御回路６０の出力内容にかかわらずＯＲ回路６１の出力がハイレベルに固定され、負荷応答制御回路６０の出力がマスクされるため、上述した負荷応答制御は実施されない。
【００３３】
上述したＥＣＵ８０が外部制御装置に、ＣＰＵ８１がデューティ比演算手段に、レジスタ８４が保持手段にそれぞれ対応する。また、波形整形器５１、周期カウンタ５２、Ｌｏ時間カウンタ５３、除算回路５４がデューティ比検出手段に、デューティ変換回路５５、ラダー回路５６が基準電圧生成手段に、デューティ判定回路５９、ＯＲ回路６１が無効制御手段にそれぞれ対応する。また、電圧偏差検出回路５７、ＰＷＭ回路５８、パワートランジスタ１１あるいはこれらとデューティ変換回路５５、ラダー回路５６を合わせた全体が電圧制御手段に対応する。
【００３４】
本実施形態の充電システムはこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。
図８は、本実施形態の充電システムの全体動作を示す流れ図であり、ＥＣＵ８０による制御動作の手順が示されている。
【００３５】
ＥＣＵ８０内のＣＰＵ８１は、車速の検出（ステップ１００）、スロットル開度の検出（ステップ１０１）、バッテリ３の充電状態の検出（ステップ１０２）を行う。バッテリ３の充電状態は、例えば電流センサ５によって検出したバッテリ３の充放電電流値を積分することにより判断することができる。なお、これらの各出力動作は、順番を入れ替えて、あるいは並行して行うことが可能である。
【００３６】
次に、ＣＰＵ８１は、検出した車速およびスロットル開度に基づいて、車両が加速状態にあるか否か（ステップ１０３）、減速状態にあるか否か（ステップ１０４）を判定する。
車両が加速状態にある場合にはステップ１０３の判定において肯定判断が行われ、次に、ＣＰＵ８１は、送出するパルス信号のデューティ比をａ（例えば６．２５％）に設定し（ステップ１０５）、このデューティ比となるように入出力部８２内のレジスタ８４の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置１に向けて出力する（ステップ１０６）。車両用発電制御装置１は、このパルス信号のデューティ比（６．２５％）を６ビットデータ「４」に変換し、対応する基準電圧Ｖref を１２Ｖに設定して車両用発電機２の出力電圧を制御する。これにより、車両が加速状態にあるときには、車両用発電機２の発電が停止あるいは抑制されるため、エンジンの負荷が軽減され、燃費の向上が可能になる。また、このとき、負荷応答制御が機能するため、加速動作終了時等において基準電圧Ｖref が急に高くなった場合であっても、車両用発電機２の発電量が徐々に増加するように制御され、エンジン回転の安定を図ることが可能になる。
【００３７】
また、車両が減速状態にある場合には、ステップ１０３の判定において否定判断が、ステップ１０４の判定において肯定判断がそれぞれ行われ、次に、ＣＰＵ８１は、送出するパルス信号のデューティ比をｂ（例えば９３．７５％）に設定し（ステップ１０７）、このデューティ比となるように入出力部８２内のレジスタ８４の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置１に向けて出力する（ステップ１０６）。車両用発電制御装置１は、このパルス信号のデューティ比（９３．７５％）を６ビットデータ「６０」に変換し、対応する基準電圧Ｖref を１５Ｖに設定して車両用発電機２の出力電圧を制御する。これにより、車両が減速状態にあるときには、車両用発電機２の発電量が増加し、しかもこのときは負荷応答制御が行われないため、車両の慣性エネルギーを電力に変換してバッテリ３を有効に充電することが可能になる。
【００３８】
また、車両が加速状態および減速状態のいずれにもない場合には、ステップ１０４の判定において否定判断が行われ、次に、ＣＰＵ８１は、バッテリ３の充電状態が良好か否かを判定する（ステップ１０８）。例えばバッテリ３の充電容量が９５％以上の場合にはこの判定において肯定判断が行われ、次にＣＰＵ８１は、送出するパルス信号のデューティ比をｃ（例えば５０％）に設定し（ステップ１０９）、このデューティ比となるように入出力部８２内のレジスタ８４の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置１に向けて出力する（ステップ１０６）。車両用発電制御装置１は、このパルス信号のデューティ比（５０％）を６ビットデータ「３１」に変換し、対応する基準電圧Ｖref を１３．５Ｖに設定して車両用発電機２の出力電圧を制御する。このとき、負荷応答制御も行われるため、エンジン回転も安定し、エンジンの振動等が抑制されてドライバビリティが向上する。
【００３９】
また、バッテリ３の充電状態が良好でない場合（充電容量が９５％未満の場合）にはステップ１０８の判定において否定判断が行われ、次に、ＣＰＵ８１は、バッテリ３の充電状態に応じたパルス信号のデューティ比を設定し（ステップ１１０）、このデューティ比となるように入出力部８２内のレジスタ８４の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置１に向けて出力する（ステップ１０６）。
【００４０】
図９は、車両減速時における負荷応答性の有無を比較した結果を示す図である。例えば、バッテリ３の充電状態が良好であって、ＥＣＵ８０から車両用発電制御装置１に送信されるパルス信号のデューティ比が５０％であり、基準電圧Ｖref が１３．５Ｖに設定されているものとする。車両がこのような状態から減速状態に移行した場合に、ＥＣＵ８０は、車両用発電制御装置１に送信するパルス信号のデューティ比を５０％から１００％に変更する。本実施形態では負荷応答制御が行われないため、車両用発電制御装置１によって基準電圧が１５Ｖに変更されると、パワートランジスタ１１の導通率が直ちに１００％になり、車両用発電機２の発電電力が急激に増加する。したがって、車両の慣性エネルギーを電力に変換してバッテリ３を有効に充電することが可能になる。なお、図９において点線で示した特性は負荷応答制御を行う場合の従来の動作を示すものであり、基準電圧が１５Ｖに変化してもパワートランジスタ１１の導通率がなだらかに上昇し、発電電力も少しずつ上昇する様子がわかる。
【００４１】
このように、本実施形態の充電システムでは、ＥＣＵ８０は、車両用発電制御装置１に送信するパルス信号のデューティ比を所定範囲内の値に設定することにより、負荷応答制御の要否を選択することができるため、発電電圧の制御と負荷応答制御とを互いの欠点を補うように併用することが可能になる。これにより、エンジン回転の安定化と燃費の低減とが可能になる。
【００４２】
特に、車両の減速時に発電電圧を高く設定する際に負荷応答制御が働かないようにすることにより、車両の慣性エネルギーを電力に変換してバッテリの充電を行うことが可能になる。また、反対に車両の加速時に負荷応答制御を働かせることにより、発電トルクの変動によってエンジン回転が不安定になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の充電システムの構成を示す図である。
【図２】レジスタおよびトランジスタを用いたパルス信号生成の概略を示す図である。
【図３】制御回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図４】除算回路およびデューティ変換回路の構成を示す図である。
【図５】ラダー回路の詳細構成を示す回路図である。
【図６】ラダー回路によって生成される基準電圧とパルス信号のデューティ比との関係を示す図である。
【図７】デューティ判定回路の詳細構成を示す図である。
【図８】本実施形態の充電システムの全体動作を示す流れ図である。
【図９】車両減速時における負荷応答性の有無を比較した結果を示す図である。
【符号の説明】
１車両用発電制御装置
２車両用発電機
３バッテリ
１１パワートランジスタ
１２還流ダイオード
５０制御回路
５１波形整形器
５２周期カウンタ
５３Ｌｏ時間カウンタ
５４除算回路
５５デューティ変換回路
５６ラダー回路
５７電圧偏差検出回路
５８ＰＷＭ回路
５９デューティ判定回路
６０負荷応答制御回路
８０ＥＣＵ（エンジン制御装置）
８１ＣＰＵ
８２入出力部（Ｉ／Ｏ）
８３トランジスタ
８４レジスタ

Claims

車両に搭載されたバッテリと、前記バッテリに充電を行う車両用発電機と、前記車両用発電機の出力電圧を制御する車両用発電制御装置と、前記車両用発電制御装置に対して前記車両用発電機の発電状態を指示する外部制御装置とを備える充電システムにおいて、
前記車両用発電制御装置は、
前記外部制御装置から入力されるパルス信号のデューティ比を検出するデューティ比検出手段と、
前記車両用発電機の界磁電流の増加を抑制する負荷応答制御手段と、
前記デューティ比検出手段によって検出された前記デューティ比に対して前記デューティ比の上下限近傍においてはほぼ一定の上下限値を有し、それ以外の範囲においては前記デューティ比に対してほぼ線形の関係を有する電圧に、前記車両用発電機の出力電圧を調整する電圧制御手段と、
前記デューティ比検出手段によって検出された前記デューティ比が、前記電圧制御手段による調整電圧が最大となる範囲を含む所定範囲に含まれているときに、前記負荷応答制御手段の動作を無効にする無効制御手段と、
を備えることを特徴とする充電システム。
請求項１において、
前記外部制御装置は、
所定の動作クロックに同期した演算動作を行うことにより、前記バッテリの充電状態と、前記車両の走行速度と、エンジンの運転状態と、前記エンジンの負荷状態の少なくとも一つに基づいて前記パルス信号のデューティ比を設定するデューティ比演算手段と、
スイッチング素子と、このスイッチング素子のオンオフ状態を保持する保持手段とを有するパルス生成手段と、
を備え、前記動作クロックに同期して前記デューティ比演算手段によって前記保持手段の保持内容を変更して前記スイッチング素子のオンオフ状態を切り替えることにより、前記パルス信号の生成を行うことを特徴とする充電システム。
請求項２において、
前記パルス生成手段から出力される前記パルス信号の周期は、前記動作クロックの周期の倍数であって、前記車両用発電機の時定数よりも短い値に設定されていることを特徴とする充電システム。
外部から入力されるパルス信号のデューティ比を検出するデューティ比検出手段と、
車両用発電機の界磁電流の増加を抑制する負荷応答制御手段と、
前記デューティ比検出手段によって検出された前記デューティ比に対して前記デューティ比の上下限近傍においてはほぼ一定の上下限値を有し、それ以外の範囲においては前記デューティ比に対してほぼ線形の関係を有する電圧に、前記車両用発電機の出力電圧を調整する電圧制御手段と、
前記デューティ比検出手段によって検出された前記デューティ比が、前記電圧制御手段による調整電圧が最大となる範囲を含む所定範囲に含まれているときに、前記負荷応答制御手段の動作を無効にする無効制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項４において、
前記デューティ比検出手段によって検出された前記デューティ比に対して前記デューティ比の上下限近傍においてはほぼ一定の上下限値を有し、それ以外の範囲においては前記デューティ比に対してほぼ線形の関係を有する基準電圧を生成する基準電圧生成手段をさらに備え、
前記電圧制御手段は、前記基準電圧生成手段によって生成された前記基準電圧と、バッテリの端子電圧とを比較することにより、前記車両用発電機の出力電圧の調整を行うことを特徴とする車両用発電制御装置。