JP6448828B1 - VEHICLE GENERATOR CONTROL DEVICE AND VEHICLE GENERATOR CONTROL SYSTEM USING THE SAME - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジン制御装置の選択した電圧が、バッテリー電圧に到達すると発電のオン/オフが交互に切り替わる発振現象による振動や異音の発生を解消し、発振防止と断続制御を両立する。
【解決手段】界磁電流を一定周期でオン/オフ制御することにより発電電圧を所定の電圧に調整し、エンジン制御装置4からの入力信号により調整電圧の可変制御を行う車両用発電機の制御装置において、エンジン制御装置4からの入力信号が界磁電流をオフからオンになるように変化した場合に、一定周期のオン/オフ制御による界磁電流のオンを待たずに、入力信号が変化したタイミングで界磁電流をオンにする。
【選択図】図1When a voltage selected by an engine control device reaches a battery voltage, generation of vibrations and abnormal noise due to an oscillation phenomenon in which power generation is alternately switched on / off is eliminated, and both oscillation prevention and intermittent control are achieved.
Control of a vehicular generator that adjusts a generated voltage to a predetermined voltage by performing on / off control of a field current at a constant period and performs variable control of the adjusted voltage by an input signal from an engine control device. In the apparatus, when the input signal from the engine control device 4 changes so that the field current changes from off to on, the input signal changes without waiting for the field current to be turned on by the on / off control at a fixed period. The field current is turned on at the same timing.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、車両の内燃機関によって回転駆動される発電機の発電電圧を制御する車両用発電機の制御装置、およびそれを用いた車両用発電機の制御システムに関するものである。 The present invention relates to a control device for a vehicular generator that controls a generated voltage of a dynamo that is rotationally driven by an internal combustion engine of the vehicle, and a control system for a vehicular generator using the vehicular generator.
車両用発電機の制御システムに用いられる車両用発電機の制御装置として、例えば特許文献1に開示されているように、一定速度以上の高速走行時においては、発電機の出力電圧を高めに切り替えてバッテリーへの充電を促進し、一定速度未満の低速走行時においては、発電機の出力電圧を低めに切り替えてバッテリーへの充電頻度を抑制する制御装置が提案されている。この場合、車速が所定値以上と判定されれば、発電機の出力電圧の制御レベルは、LレベルからHレベルに2段階に切り替えられる。
As a control device for a vehicular generator used in a vehicular generator control system, for example, as disclosed in
このように、発電電圧を適性(例えば14.5V)/最低(例えば12.6V)のどちらかを選択する制御方式では、エンジン制御装置(以下、ECUという。)の選択した電圧が、バッテリー電圧に到達すると発電のオン/オフが交互に切り替わる発振現象が生じてしまうため、車両が振動や異音を発し搭乗者に不快感を与えてしまう問題がある。 As described above, in the control method in which the power generation voltage is selected from suitability (for example, 14.5 V) / minimum (for example, 12.6 V), the voltage selected by the engine control device (hereinafter referred to as ECU) is the battery voltage. Therefore, an oscillation phenomenon occurs in which power generation is alternately switched on / off, which causes a problem in that the vehicle emits vibrations and abnormal sounds, causing discomfort to the passenger.
この問題を解決するものとして、例えば特許文献2には、周期制御を利用して発振現象を解決しようとする車両用発電機の制御装置が開示されている。
特許文献2に開示された車両用発電機の制御装置は、界磁コイルを有する発電機の整流出力により充電されるバッテリーと、上記発電機の出力電圧または上記バッテリーの電圧に応じてオン/オフする制御用トランジスタによりオン/オフ制御され、上記界磁コイルの界磁電流を制御するパワートランジスタと、上記制御用トランジスタにより制御され、上記パワートランジスタを同位相で動作させる第1のトランジスタおよび上記制御用トランジスタと並列接続され上記第1のトランジスタにより制御されて上記パワートランジスタの動作を保持する第2のトランジスタとにより構成された保持回路と、この保持回路の保持動作を一定周期のトリガパルスを出力して解除させる解除回路を備えたものである。なお、解除回路は、一定周期のトリガパルスを生成する周期パルス生成部を備えている。
As a solution to this problem, for example,
A control device for a vehicle generator disclosed in
即ち、特許文献2に開示された車両用発電機の制御装置は、オン/オフ動作により界磁電流を制御するパワートランジスタの動作を保持回路で保持し、この保持状態を解除回路により一定周期のトリガパルスで解除するように構成することで、パワートランジスタのオン/オフ周波数がトリガパルスの周波数と一致して一定周波数となり、発電機の回転速度および発電機の出力電流の変化に対しても安定となるようにしたものである。
That is, the control device for a vehicular generator disclosed in
また、車両用発電機の発電効率の向上を目的とした技術として、例えば特許文献3に開示されているように、エンジンのトルクの上昇に合わせてECUが、このECUに接続される車両用発電機の制御装置の端子(以下、C端子という。)のDuty(発電量)を徐々に増やすオン/オフ制御を行うものがある。
Further, as a technique aimed at improving the power generation efficiency of the vehicular generator, for example, as disclosed in
しかし、特許文献3に開示された制御技術を、特許文献2に開示された車両用発電機の制御装置に適用した場合、図3のタイミングチャートに示すように、解除回路を構成する周期パルス生成部が生成するトリガパルスの周期をTa、ECUが選択したC端子への入力パルスの周期をTbとした時、Tb≧Taの条件の場合、周期Taと周期Tbとを選択するセレクタは、解除回路が出力するトリガパルスを選択することになる。すると、C端子に入力されたパルス信号がパワートランジスタへ反映されず(図3のT3)、ECUが選択した電圧がバッテリー電圧に到達すると、発電のオン/オフが交互に切り替わる発振現象の防止と、C端子の発電量を徐々に増やすオン/オフ制御を両立できない課題があった。
However, when the control technique disclosed in
図3において、(a)は解除回路を構成する周期パルス生成部の生成するパルス、(b)はECUが選択したC端子への入力パルス、(c)はC端子への入力パルスに基づく制御電圧、(d)はバッテリーが接続される車両用発電機の制御装置の端子(以下、B端子という。)の電圧、即ち、B端子電圧、(e)は、B端子電圧と、C端子への入力パルスに基づく制御電圧を比較し、B端子電圧<C端子への入力パルスに基づく制御電圧であることを検出するB端子電圧<制御電圧検出部の出力、(f)は界磁コイルを駆動する界磁コイル駆動信号生成部の出力を示す。また、図3において、符号T1’、T2’、T3’は期間を示している。 In FIG. 3, (a) is a pulse generated by a periodic pulse generator constituting the release circuit, (b) is an input pulse to the C terminal selected by the ECU, and (c) is a control based on an input pulse to the C terminal. (D) is a voltage of a terminal (hereinafter referred to as a B terminal) of a control device for a vehicle generator to which a battery is connected, that is, a B terminal voltage, and (e) is a B terminal voltage and a C terminal. The control voltage based on the input pulse of B is compared, and the B terminal voltage <the output of the control voltage detection unit detecting that the control voltage is based on the input pulse to the C terminal <the output of the control voltage, (f) The output of the field coil drive signal generation part to drive is shown. In FIG. 3, symbols T1 ', T2', and T3 'indicate periods.
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、発電のオン/オフが交互に切り替わることにより生じる発振現象の防止と、車両用発電機に対する発電量を徐々に増やすオン/オフ制御を両立できる車両用発電機の制御装置、およびそれを用いた車両用発電機の制御システムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and prevents an oscillation phenomenon caused by alternately switching on / off of power generation, and gradually increases the amount of power generation for a vehicle generator. An object of the present invention is to provide a control device for a vehicular generator that can achieve both off / off control and a control system for a vehicular generator using the same.
この発明に係る車両用発電機の制御装置は、界磁電流を一定周期でオン/オフ制御することにより発電電圧を所定の電圧に調整し、エンジン制御装置からの入力信号により調整電圧の可変制御を行う車両用発電機の制御装置において、
前記エンジン制御装置からの入力信号が界磁電流をオフからオンになるように変化した場合に、前記一定周期のオン/オフ制御による前記界磁電流のオンを待たずに前記入力信号が前記変化したタイミングで前記界磁電流をオンとすることを特徴とするものである。
The control device for a vehicular generator according to the present invention adjusts the generated voltage to a predetermined voltage by performing on / off control of the field current at a constant cycle, and variably controls the adjusted voltage by an input signal from the engine control device. In a control device for a vehicle generator that performs
When the input signal from the engine control device changes so that the field current changes from off to on, the input signal changes without waiting for the field current to be turned on by the on / off control of the fixed period. The field current is turned on at the same timing.
この発明に係る車両用発電機の制御装置によれば、発電のオン/オフが交互に切り替わることにより生じる発振現象を抑制するための周期制御を採用しつつ、車両用発電機に対する発電量を徐々に増やすオン/オフ制御の採用が可能となり、搭乗者に振動や異音を発することなく、発電の効率化を実現できる効果がある。 According to the control device for a vehicular generator according to the present invention, the power generation amount for the vehicular generator is gradually increased while adopting the periodic control for suppressing the oscillation phenomenon caused by the on / off of the power generation being switched alternately. ON / OFF control that increases the power consumption can be adopted, and the power generation efficiency can be improved without generating vibration or noise to the passenger.
以下、この発明に係る車両用発電機の制御装置、およびそれを用いた車両用発電機の制御システムの好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Preferred embodiments of a control device for a vehicle generator and a control system for a vehicle generator using the same according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る車両用発電機の制御装置を説明する制御システムの構成図で、図1(a)および図1(b)のそれぞれに付された符号aからdの相互間が接続されることにより全体のシステム構成の説明図となるものである。
図1において、符号1は車両用発電機を示し、符号2は車両用発電機の制御装置を示している。車両用発電機1にはバッテリー3が接続され、車両用発電機の制御装置2には、エンジンECU(以下、背景技術の説明と同様にECUという。)4が接続されている。なお、バッテリー3は車両用発電機の制御装置2にも接続されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a control system for explaining a control device for a vehicle generator according to
In FIG. 1, the code |
車両用発電機1は、車両用発電機の制御装置2を備えると共に、ステータコイル5と界磁コイル6を備えている。ステータコイル5と界磁コイル6は磁気的に結合されており、ステータコイル5は、整流部7を介してバッテリー3に接続されている。整流部7は、バッテリー3の正極端子と図示しない車両ボディ等を介してバッテリー3の負極端子に接続されている。
The
車両用発電機の制御装置2は、バッテリー3との接続端子8(以下、B端子という。)、界磁コイルとの接続端子9(以下、F端子という。)を備えている。また、車両用発電機の制御装置2は、ECU4からバッテリー3の目標値である電圧信号の指示値を車両用発電機の制御装置2へ入力するための入力端子10(以下、背景技術の説明と同様にC端子という。)と、界磁コイル6の電流信号をECU4へフィードバックするための出力端子11(以下、FR端子という。)を備えている。ECU4とC端子10とはワイヤハーネス等によって接続されており、車両用発電機の制御装置2は、ECU4からC端子10を介してバッテリー3の目標値の指示を受ける。
The vehicle
更に、車両用発電機の制御装置2には、C端子10に接続されたローパスフイルタ(LPF:Low−pass filter)等のフィルタ12と、フィルタ12に接続された制御電圧選択部13と、制御電圧選択部13と同様にフィルタ12に接続された論理検出部(以下、C端子論理立ち上がり検出部と言う。)14と、B端子8と制御電圧選択部13との間にワイヤハーネス等によって接続された比較電圧検出部15と、比較電圧検出部15に接続された界磁コイル駆動信号生成部16と、一定周期のパルスを生成する周期パルス生成部17と、周期パルス生成部17とC端子論理立ち上がり検出部14の二つの出力信号の論理和をオン論理として、界磁コイル駆動信号生成部16に出力する解除パルス生成部(以下、OR部と言う。)18と、を備えている。
Further, the vehicle
なお、界磁コイル駆動信号生成部16は、界磁コイル6にF端子9を介して接続され、オン/オフ動作により界磁電流を制御するパワートランジスタを備え、比較電圧検出部15は、前記パワートランジスタを導通制御する制御トランジスタを備えている。また、界磁コイル駆動信号生成部16で生成された駆動信号は、F端子9を介して界磁コイル6に出力されると共に、FR端子11を介してECU4へのフィードバック信号となる。
The field coil drive
フィルタ12は、ECU4から出力された電圧信号がC端子10に入力されるまでに含まれるノイズを除去するもので、ノイズが除去された電圧信号は、制御電圧選択部13とC端子論理立ち上がり検出部14に入力される。C端子論理立ち上がり検出部14は、C端子10における電圧信号の立ち上がりを検出し、制御電圧選択部13は、フィルタ12から出力される電圧信号のオン/オフ論理により、車両用発電機1の調整電圧信号である発電目標電圧相当の電圧信号を生成する。
The
制御電圧選択部13で生成された発電目標電圧相当の電圧信号は、比較電圧検出部15に入力される。比較電圧検出部15では、バッテリー電圧であるB端子電圧と、制御電圧選択部13で生成された制御電圧とを比較し、B端子電圧<制御電圧の時、オフ論理を界磁コイル駆動信号生成部16に出力する。
A voltage signal corresponding to the power generation target voltage generated by the control
次に、実施の形態1に係る車両用発電機の制御装置の動作について説明する。
ECU4から車両用発電機の制御装置2に対し、C端子10を介してバッテリー3の目標値の指示が電圧信号として入力される。C端子10に入力された電圧信号は、フィルタ12でノイズ除去され、制御電圧選択部13と、C端子論理立ち上がり検出部14に入力される。
Next, the operation of the control device for the vehicle generator according to the first embodiment will be described.
An instruction for the target value of the
C端子論理立ち上がり検出部14は、フィルタ12から出力される電圧信号により、C端子10に入力された電圧信号の立ち上がりを検出する。また、制御電圧選択部13は、フィルタ12から出力される電圧信号により、車両用発電機1の発電目標電圧相当の信号を生成する。例えば、C端子10の電圧信号がオン論理(High)の時は14.5V、オフ論理(Low)の時は12.6Vとなるようにバッテリー電圧を調整する。制御電圧選択部13が生成した発電目標電圧相当の信号は、比較電圧検出部15に入力される。
The C terminal logic
比較電圧検出部15は、B端子8を介してバッテリー3に接続されており、バッテリー電圧であるB端子電圧と、制御電圧選択部13が出力した発電目標電圧とを比較し、B端子電圧<発電目標電圧を検知すると、界磁コイル駆動信号生成部16にオフ論理を出力する。この比較電圧検出部15によるオフ論理に基づいて界磁コイル6に電流が流れ、ステータコイル5から発電電圧が出力される。即ち、ECU4からの入力信号が界磁電流をオフからオンになるように変化した場合に、周期パルス生成部17で生成される一定周期のオン/オフ制御による界磁電流のオンを待たずにECU4からの入力信号が変化したタイミングで界磁電流をオンとする。
The comparison
一方、C端子論理立ち上がり検出部14に入力されたバッテリー3の目標値である電圧信号は、OR部18に入力される。OR部18には周期パルス生成部17から一定周期のパルスも入力され、二つの入力の論理和がOR部18から界磁コイル駆動信号生成部16に対し、オン論理として出力される。界磁コイル駆動信号生成部16は、このオン論理が入力されると、界磁コイル6に流れ電流を阻止し、ステータコイル5からの発電電圧の出力を停止する。なお、OR部18からのオン論理と、比較電圧検出部15からのオフ論理が同時に出力された場合は、OR部18からのオン論理を優先する。
On the other hand, the voltage signal which is the target value of the
次に、図2のタイミングチャートを用いて説明する。図2のタイミングチャートでは、理解を助けるため、実施の形態1による界磁コイル駆動信号生成部の出力の下段に、図3に示す従来技術による界磁コイル駆動信号生成部の出力も併せて図示している。また、図2において、(a)は周期パルス生成部17の生成するパルス、(b)はECU4が選択したC端子10への入力パルス、(c)はC端子論理立ち上がり検出部14の出力、(d)はC端子10への入力パルスに基づく制御電圧、(e)はB端子8の電圧、即ち、B端子電圧、(f)は、比較電圧検出部15の出力、(g)は界磁コイル駆動信号生成部16の出力を示す。なお、(h)は図3の(f)に相当し、従来技術による界磁コイル駆動信号生成部16の出力を示している。また、図2において、符号T1’、T2’、T3’は期間を示している。
Next, a description will be given using the timing chart of FIG. In the timing chart of FIG. 2, in order to help understanding, the output of the field coil drive signal generator according to the prior art shown in FIG. 3 is also shown in the lower stage of the output of the field coil drive signal generator according to the first embodiment. Show. 2, (a) is a pulse generated by the periodic
また、本タイミングチャートでは、C端子10がH論理の時は14.5V、L論理の時は12.6Vとしているが、これはあくまで一例であり、H/Lの割り当てや選択される電圧は車両システムによってあらかじめ決定された電圧である。また、周期パルス生成部17の周期はあらかじめ決められた周期であって、車両システムによって一意に決定される周期である。
In this timing chart, 14.5V is used when the
周期パルス生成部17は周期Taでパルスを生成する。界磁コイル駆動信号生成部16へのオン論理入力に、C端子論理立ち上がり検出部14の入力を利用することで、定常時(図2のT2’)は周期パルス生成部17のパルスでオン論理を生成し、オン/オフ制御(図2のT1’)をする時は、C端子論理立ち上がり検出部14の出力と周期パルス生成部17のパルスとを用いてオン論理を生成する。
The
次に、タイミングチャートのタイミングTA、TB、TC、TD、TEに沿って動作を説明する。
タイミングTAで周期Taで生成されたパルスにより、界磁コイル駆動信号生成部16の出力はオン論理(High)になり、比較電圧検出部15の出力がオフ論理(Low)になったタイミングTBで界磁コイル駆動信号生成部16の出力はオフ論理(Low)になる。
Next, the operation will be described along the timings TA, TB, TC, TD, and TE in the timing chart.
At a timing TB when the output of the field coil drive
タイミングTCでは、周期Ta<周期Tbとなるため、従来技術では界磁コイル駆動信号生成16の出力のアサートには、周期パルス生成部17のパルスが用いられるため、界磁コイル駆動信号生成部16の出力がアサートできなかった。しかし、実施の形態1ではC端子10の論理がオフ論理(Low)からオン論理(High)になったタイミングTCで、C端子論理立ち上がり検出部14の出力はアサートされ、界磁コイル駆動信号生成部16の出力はオン論理(High)になる。
At timing TC, since cycle Ta <cycle Tb, in the prior art, the pulse of the
また、C端子10の論理に変化がない時でも、周期パルス生成部17は常に周期Taのパルスを生成するため、制御電圧選択部13の出力がオン論理(High)になっていればタイミングTDに示すように、界磁コイル駆動信号生成部16の出力はオン論理(High)になり、制御電圧選択部13の出力がオフ論理(Low)となったタイミングTEで界磁コイル駆動信号生成部16の出力はオフ論理(Low)になる。
Even when the logic of the
このように、実施の形態1に係る車両用発電機の制御装置、およびそれを用いた車両用発電機の制御システムによれば、発電のオン/オフが交互に切り替わることにより生じる発振現象を抑制するための周期制御を採用しつつ、車両用発電機に対する発電量を徐々に増やすオン/オフ制御の採用が可能となり、搭乗者に振動や異音を発することなく、発電の効率化を実現することができる。 Thus, according to the vehicle generator control device and the vehicle generator control system using the same according to the first embodiment, the oscillation phenomenon caused by the on / off switching of power generation is suppressed. It is possible to adopt on / off control that gradually increases the amount of power generation for the vehicle generator while adopting periodic control to achieve power generation efficiency without causing vibration or noise to the passenger be able to.
以上、この発明に係る一つの実施の形態について説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 Although one embodiment according to the present invention has been described above, the present invention is not limited to this, and the embodiment may be appropriately modified or omitted without departing from the gist of the present invention. Is possible.
1 車両用発電機、2 車両用発電機の制御装置、3 バッテリー、4 エンジンECU、5 ステータコイル、6 界磁コイル、7 整流部、8 接続端子(B端子)、9 接続端子(F端子)、10 入力端子(C端子)、11 出力端子(FR端子)、12 フィルタ、13 制御電圧選択部、14 論理検出部(C端子論理立ち上がり検出部)、15 比較電圧検出部、16 界磁コイル駆動信号生成部、17 周期パルス生成部、18 解除パルス生成部(OR部)、TA、TB、TC、TD、TE タイミング、Ta、Tb 周期、T1、T2、T3、T1’、T2’、T3’ 期間。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記エンジン制御装置からの入力信号が前記界磁電流をオフからオンになるように変化した場合に、前記一定周期のオン/オフ制御による前記界磁電流のオンを待たずに、前記入力信号が前記変化したタイミングで前記界磁電流をオンにすることを特徴とする車両用発電機の制御装置。 Control of a vehicle generator that adjusts the generated voltage to a predetermined voltage by on / off-controlling the field current flowing in the field coil at a constant period, and performs variable control of the adjusted voltage by an input signal from the engine control device In the device
When the input signal from the engine control device changes so that the field current changes from off to on, the input signal does not wait for the field current to be turned on by the on / off control of the constant period. A control device for a vehicle generator, wherein the field current is turned on at the changed timing.
エンジン制御装置からの入力信号に基づき、車両用発電機の出力電圧に応じた調整電圧信号を生成する制御電圧選択部と、
前記制御電圧選択部で生成された調整電圧信号を検出し、前記界磁コイル駆動信号生成部に前記界磁電流の導通保持信号を出力する比較電圧検出部と、
前記エンジン制御装置からの入力信号が変化したことを検出する論理検出部と、
一定周期のパルスを生成する周期パルス生成部と、
前記論理検出部の出力信号と前記周期パルス生成部の出力信号との論理和により、前記界磁コイル駆動信号生成部に前記導通保持信号の出力を解除する解除パルス生成部と、
を備えたことを特徴とする車両用発電機の制御装置。 A field coil drive signal generator connected to the field coil to control the field current;
A control voltage selection unit that generates an adjustment voltage signal corresponding to the output voltage of the vehicular generator based on an input signal from the engine control device;
A comparison voltage detection unit that detects an adjustment voltage signal generated by the control voltage selection unit and outputs a conduction holding signal of the field current to the field coil drive signal generation unit;
A logic detection unit for detecting that an input signal from the engine control device has changed;
A periodic pulse generator for generating a pulse with a constant period;
A release pulse generation unit that releases the output of the conduction holding signal to the field coil drive signal generation unit by a logical sum of the output signal of the logic detection unit and the output signal of the periodic pulse generation unit;
A control device for a vehicular generator, comprising:
バッテリーと、
前記界磁コイルと前記界磁コイルに磁気的に結合されたステータコイルとを有する車両用発電機と、を備えたことを特徴とする車両用発電機の制御システム。 A control device for a vehicle generator according to any one of claims 1 to 4,
Battery,
A vehicle generator control system comprising: a vehicle generator having the field coil and a stator coil magnetically coupled to the field coil.
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