JPH03270700A

JPH03270700A - 車載発電機の制御システム

Info

Publication number: JPH03270700A
Application number: JP2067076A
Authority: JP
Inventors: Masami Nagano; 正美永野; Takeshi Atago; 阿田子　武士; Masahide Sakamoto; 坂本　正英; Yuichi Mori; 雄一森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1991-12-02
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: DE4108751C2; KR100189692B1; DE4108751A1; KR910017727A; US5256959A; JP2528995B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、内燃機関を搭載した車両の充電系に関し、特
に、上記内燃機関により回転駆動されて発電を行う車載
発電機の制御システムに関する。

〔従来の技術〕

従来、自動車に搭載され、その内燃機関によって回転駆
動されて発電を行う車載発電機の制御は。

一般に、いわゆるＩＣレギュレータと呼ばれる制御装置
により界磁電流を断続制御することによって行われてい
た。このＩＣレギュレータは、発電機の出力により充電
されるバッテリの出力電圧を検出しつつ、これが所定値
以下となれば界磁電流を供給して発電を行い、他方、所
定値以上の場合には界磁電流を遮断して発電を中止する
ものであった。

また、特開昭６０−１６１９５号公報によれば、単にバ
ッテリ出力のみならず、エンジン状態や電気的負荷の状
態に応じて発電機の発電動作を総合的かつ良好に制御す
べく、マイクロコンピュータを使用して発電機の界磁電
流を制御する車載発電機の制御装置が知られている。こ
の制御装置では、その第２図に示される電気回路からも
明らかな様に、マイクロコンピュータから成る制御装置
は、エアコンやヘッドランプ投入を検出するセンサ等を
含む内燃機関の運転パラメータを取り込んで車載エンジ
ンの運転状態または電気負荷状態を検出する。

そして、この検出されたエンジン運転状態または電気負
荷状態に対応して車載発電機の発電量を、すなわち１発
電量を制御するためのレギュレータの目標電圧値を２段
に切り換える。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記の従来技術になる車載発電機の制御装置では、特に
後者においては、成程、エンジン運転状態や電気負荷状
態を取り込んで総合的に発電動作の制御をすることによ
り、より良好な制御が可能ではあるが、しかしながら、
発電機の発電動作を制御する方法としては、単にレギュ
レータの目標値を２段に切り換えるだけであり、これで
は発電時の発電機負荷（すなわち１発電時中の発電機の
回転駆動はエンジンにとっては負荷として作用する）の
段階的な変動により、特にアイドル運転時等においては
エンジン回転数の変動、振動の発生に繋ってしまう。す
なわち、上記目標値が切り換っても、バッテリ電圧がこ
の目標値に達しなければ界磁電流が供給されて上記発電
機は発電状態となり、目標値を越えれば発電は中止され
るからである。

そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑み
、上記内燃機関と発電機をより有機的・総合的に制御す
ることにより上記内燃機関の動作状態により良く適合し
た車載発電機の制御システムを提供することをその目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記の目的を解消するため、車両に搭
載した内燃機関と、上記内燃機関により回転され、その
界磁電流を制御することにより出力電力を変化する発電
機と、上記発電機の発電電力により充電される蓄電手段
と、上記蓄電手段の発生出力を検出しながら上記発電機
の界磁電流を制御する界磁電流制御手段と、上記内燃機
関の運転パラメータを入力し、上記内燃機関の燃料供給
量及び点火時期の少なくとも一方を制御する内燃機関制
御手段とを備えた車載発電機の制御システムにおいて、
上記内燃機関制御手段は、さらに、上記内燃機関に対す
る負荷が変化した場合、この負荷変化の種類を判別し、
この判別した負荷変化の種類に対応した所定のパターン
に従って上記発電機の界磁電流を制御する様に構成され
たことを特徴とする車載発電機の制御システムが提案さ
れる。

〔作用〕

上記の本発明になる車載発電機の制御システムでは１発
電動作中の発電機は内燃機関に対して機械的負荷として
働くとの認識に基づき、この発電機の発電動作を制御す
る界磁電流を、上記内燃機関に対する機械的負荷の変動
に対応した所定のパターンに従って制御するものである
。

すなわち、内燃機関は、一般に、その機械的負荷を急変
した場合、この変動に追従することが出来ず、その回転
数を上下に振動させる等の不安定状態を経て上記機械的
負荷に対応した安定領域に達する。しかしながら、この
不安定状態における内燃機関の変動は、特に内燃機関を
搭載した車両にあっては前後方向の振動であるジョルテ
イング等に結び付き、運転者に不快感を与える。

そこで、本発明によれば、上記機械的負荷変動を発電機
の発電動作、すなわち界磁電流を制御することにより緩
和するが、その際、この界磁電流を上記機械的負荷変動
の種類に適合した所定のパターンに基づいて制御するこ
とにより、上記機械的負荷変動を内燃機関の負荷変動応
答特性に合致させる様にすることが可能となる。このこ
とにより、内燃機関に対する機械的負荷が変化しても、
内燃機関の動作状態により良く適合した車載発電機の制
御が可能となる。さらに、車載発電機に対する電気的負
荷の変動についても、上記界磁電流を変化させる際には
、上記所定のパターンに従って制御することにより、上
記と同様に内燃機関の動作状態により良く適合した車載
発電機の制御が可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例になる車載発電機の制御システ
ムについて、添付の図面を参照しながら詳細に説明する
。

まず、第２図には、上記本発明になる車載発電機の制御
システムの全体構成が示されており、この図において、
例えば自動車等、車両に搭載された内燃機関１は、回転
トルクを出力する出力軸、すなわちクラウン軸１１を備
えている。このクランク軸１１には、図示はされていな
いが、プーリやベルト等を介して車載発電機３が機械的
に連結されている。この車載発電機３は、従来の発電機
と同様、外周に界磁巻線３１を巻き回して成る回転子と
、この回転子の外周面に対向する様に３相巻線３２，３
２，３２を巻き回した固定子とから構成されており、そ
して、この回転子は上記内燃機関１のクランク軸に同期
して回転駆動される。

また、上記発電機３の３相巻線３２，３２．３２には、
例えば６個のダイオードを直並列に接続して威る整流回
路３３が接続され、発電機の３相交流出力を整流して車
載バッテリ４に供給して充電する様に構成されている。

上記車載発電機３には、その一部に、上記車載バッテリ
４の出力電圧、すなわちバッテリ電圧（ＶＢ　）を検出
しながら出力電圧を調整する発電制御装置５が設けられ
ている。この発電制御装置５は、バッテリ電圧Ｖｓが所
定の値ＶＴｈｒ以上になると界磁電流Ｉｚを増加し、他
方、このバッテリ電圧Ｖａが所定値Ｖ　Ｔ　ｈ　ｒ以下
になると界磁電流Ｉｚを減少して発電制御を行うにの発
電制御装置５は、図からも明らかな様に、上記界磁巻線
３１に直列に接続されたパワートランジスタＴＲを有し
、このパワートランジスタＴＲを断続しながら上記の界
磁電流Ｉｎ　を制御するものである。

より具体的には、以下にその詳細を説明する駆動回路５
０からの駆動パルスＰａ　を上記パワートランジスタＴ
Ｒのベースに入力してそのオン・オフを行う。また、図
中の符号ＦＤは、上記界磁巻線３１に並列に接続され、
上記界磁電流工□が遮断（オフ）された時に上記界磁巻
線３１内に発生する逆起電圧から上記パワートランジス
タＴＲを保護するための、いわゆる、フライホイールダ
イオードである。

また、上記車両に車載された内燃機関１は、その回転ト
ルクをトランスミッション２を介して駆動輪６，６に伝
達されているのは一般の車両と同様である。この内燃機
関１は、上記第２図に示す例では、いわゆるＭＰＩ（多
気筒燃料噴射）方式の４気筒内燃機関であり、４個のイ
ンジェクタ５１．５１・・・とその駆動装置５２．５２
・・・が設けられ、これらによって各気筒毎に燃料供給
量が制御されている。また、上記内燃機関１には、各気
筒毎に点火プラグ５３，５３・・・が取り付けられ、こ
れらは１例えば点火コイルを内蔵したディストリビュー
タ５４から点火気筒類に配電される点火用高電圧により
スパークを発生し、各気筒内に充填圧縮された燃料を爆
発させる。そして、これらインジェクタ５１．５１・・
・、点火プラグ５３，５３・・・の動作は、内燃機関の
制御装置である。いわゆるエンジンコントロールユニッ
ト（ＥＣＵ）によって制御される。また、上記第２図中
、上記内燃機関１に供給する燃料を蓄えるための燃料タ
ンク７の内部には、燃料を加圧して上記インジェクタ５
１．５１・・・に供給するための燃料ポンプ７１が沈設
され、この燃料ポンプ７１の動作も、また、上記ＥＣＵ
３により、燃料ポンプ制御装置７２を介して制御される
。

この様に、内燃機関１の制御を行う上記ＥＣＵ３は、図
にも示す様に、例えばマイクロコンピュータ等を利用し
て構成されたものであり、図示の例では、各種演算を行
うためのセントラルプロセツシングユニット（ＣＰＵ）
８１、演算に用いる各種データを一時的に記憶するため
のランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８２及びプログラ
ムや必要なデータ等を格納・記憶したリードオンリメモ
リＲＯＭ８３とから構成され、さらに、これらとは個別
に、いわゆる、入出力用混成集積回路（Ｉｌｏ　　ＬＳ
Ｉ）８４が設けられている。このＩｌｏ　　ＬＳＩ８４
は、上記内燃機関１の制御に必要な各種のパラメータや
データを上記マイクロコンピュータ内に取り込むための
ものであり、例えば、バッテリ電圧ＶＢ等のアナログ信
号については、これをディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換器等をも内蔵している。また、このＩｌｏ　　ＬＳ
Ｉ７４は、上記マイクロコンピュータの演算結果に基づ
いて各種のアクチュエータを駆動・制御する制御信号を
も発生する様に構成されている。

以上のＥＣＵ３による制御に必要な内燃機関のパラメー
タやデータを検出するため１例えば、内燃機関に吸入さ
れる吸入空気量Ｑを検出する空気流量計（例えば、ホッ
トワイヤ式エアフローセンサ等）１０１、冷却水の水温
Ｔｗを検知する水温センサ１０２、スロットルバルブの
開度θを検出するスロットルセンサ１０３、排気ガス中
の酸素濃度０２を検出して供給燃料の空燃比（Ａ／Ｆ）
を制御するための０２センサ１０４．内燃機関の速度あ
るいは回転角度を検出するために上記クランク軸１１の
所定の回転角（例えば、１度）毎にパルス出力ｎを発生
するクランク角センサ１０５、例えばアクセルペダルの
踏角あるいはスロットルバルブの角度から機関のアイド
ル運転状態Ｓ！を検出するアイドルスイッチ１０６、そ
して、機関の始動を行うスタータの投入Ｓｓを検出する
スタータスイッチ１０７等が設けられている。さらに、
上記トランスミッション２には、ニュートラル状態ＳＮ
にあるか否かを検知するためのニュートラルスイッチ１
０８が設けられている。

以上に説明した内燃機関の各種動作パラメータやデータ
に加え、上記ＥＣＵ３には、上記車載バッテリ４のバッ
テリ電圧Ｖａが、そして、この車載バッテリ４に接続さ
れた例えばヘッドライトランプ等の電気負荷４１，４１
・・・に供給される負荷電流工１を検出する電流センサ
４２の出力信号が、さらには、上記発電機３の界磁巻線
３１に供給される界磁電流Ｉｔ　を検出する電流センサ
３５の出力信号が入力されている。これら、電流センサ
４２．３５は、例えばホール素子等を利用して構成され
たものである。

加うるに、上記ＥＣＵ３には、車載のニアコンディショ
ナのコンプレッサ９を内燃機関のクランク軸１１に断続
するための電磁クラッチ９１の動作を検知する、いわゆ
るエアコン負荷スイッチ９２の出力信号Ａもまた入力さ
れており、これによってエアコンの投入を判別する。

以上に説明した構成において、まず、発電制御装置５は
、車載バッテリ４の出力電圧Ｖａを検出し、これを所定
の基準値と比較しながら界磁電流Ｉｚ　を断続制御し、
もって、車載発電機３の発電動作を制御する。他方、Ｅ
ＣＵ３は、上記の各種センサ、スイッチ等から出力され
る内燃機関の運転パラメータを取り込み、所定の演算を
行った後、この演算結果に基づいて各種のアクチュエー
タ（上記の例では、供給する燃料を制御するためのイン
ジェクタ、気筒内に充填された燃料を着火爆発させる点
火プラグ、そして、インジェクタに加圧燃料を供給する
燃料ポンプ）を適宜制御し、もって、内燃機関の運転動
作を制御することは従来技術と同様である。

そして、本発明によれば、ＥＣＵ３は、上記内燃機関１
の動作を制御するのみならず、更には。

上記車載発電機３の発電動作をも制御する様に構成され
ている。即ち、上記ＥＣＵ３の１１０ＬＳ　Ｉ　８４の
出力側ポート（第２図中、１１０ＬＳ　Ｉ　８４右端部
）からは制御パルスＰが出力され１発電制御装置５の制
御回路５０に、より具体的にはそのＣ入力端子に入力さ
れている。

この制御回路ＳＯの回路構成が添付の第３図に詳細に示
されている。図において、車載バッテリ４の出力電圧Ｖ
Ｂは制御回路５０のＳ入力端子に入力され、直列接続し
た分圧抵抗５０１，５０２がこのＳ入力端子に接続され
ている。これら直列接続された抵抗５０１，５０２によ
り分圧され。

その接続点に表われる電圧は、コンパレータ５０３の負
（−）の入力端子に接続されている。一方、このコンパ
レータ５０３の正（＋）の入力端子には、例えばキース
イッチ５５が閉じられることによりＩＧＣ入力端子り印
加され、ツェナーダイオード５０４の両端に発生される
一定電圧Ｖｚが。

分圧抵抗５０５，５０６により分圧され、基準値Ｖｔｈ
として入力されている。また、抵抗５０７は、上記ツェ
ナーダイオード５０４と上記キースイッチ５５の間にそ
う入された抵抗である。

さらに、上記のコンパレータ５０３の出力は、論理素子
であるＡＮＤ回路５０８の一方の入力端子に入力され、
このＡＮＤ回路５０８の出力はトランジスタ５０９のベ
ース端子に入力される。−方、上記ＡＮＤ回路５０８の
他方の入力端子には、ＥＣＵ３からの制御パルスＰが、
既述のＣ端子を通して入力されている。さらに、上記ト
ランジスタ５０９のコレクタは、いわゆるコレクタ抵抗
５１０及びＩＧＣ入力端子介して車載バッテリ４に接続
され、そのエミッタ出力を、上記発電制御装置５のパワ
ートランジスタＴＲのベースへ入ヵしている。

以上に詳述した発電制御装置５の動作につ塾１て、添付
の第４図（ａ）〜（ｆ）を参照しながら、以下に簡単に
説明する。まず、コンパレータ５０３は、第４図（ａ）
に示す様に、ノくツテリ電圧ＶＢを所定の基準電圧Ｖ　
Ｔ　ｈと比較しながら、同図（ｂ）に示す様に、Ｖａ＜
Ｖｔｈの場合にはオン出力（例えば、電源電圧Ｖｃｃ）
を、他方、Ｖａ≧Ｖｒｈの場合にはオフ出力（０（Ｖ）
）を発生する。

一方、その内容については後に詳述するが、上記ＥＣＵ
３からは、例えば第４図（ｃ）に示す様に１時刻ｔ１か
ら始まって所定のパターンで変化するカットオフデユー
ティ信号Ｄ　ｏ　ｔ　ｉに従って、同図（ｄ）に示す様
な制御パルスＰがＣ端子に入力される。

次に、これらコンパレータ５０３の出力Ｃと制御パルス
Ｐは、上記ＡＮＤ回路５０６の働きにより論理積が求め
られることにより、これによって第４図（ｅ）に示す様
な出力Ｅが得られる。この出力Ｅは、トランジスタ５０
７を介して、上記車載発電機３の界磁電流工、の断続を
制御するパワートランジスタＴＲのベースに入力され、
もって、パワートランジスタＴＲの断続を制御し、界磁
電流りを第４図（ｆ）に示す様に制御する。

続いて、上記第４図（ｃ）にも示した、ＥＣＵ３によっ
て発生されるカットオフデユーティ信号Ｄ　ｏ　ｔ　ｘ
について、添付の第５図を参照しながら、以下に説明す
る。

このカットオフデユーティ信号り。５．は、上記ＡＮＤ
回路５０８を介してパワートランジスタＴＲに入力され
る制御パルスＰのオン・オフ比（デユーティ）の経時的
変化（パターン）を表わすものであり、その値り。０（
％）は以下の式で表わされる。

Ｄｏｎｚ　＝　Ｔｏｔｔ／　（Ｔｏｎ＋　Ｔｏｚｚ）す
なわち、このカットオフデユーティ信号Ｄｏａｔの値が
大きい場合は、上記パワートランジスタＴＲのオフ（遮
断状態）時間が長くなり、界磁電流１ｇが減少し、他方
、このＤｏｉｘの値が小さい場合にはそのオン（導通状
態）時間が長くなり、界磁電流工、が増大することを意
味している。

本発明では、上記のカットオフデユーティ信号Ｄａｒｔ
を上記発電制御装置５の中の制御回路５０のＣ入力端子
に入力することにより車載発電機３の発電動作を制御す
ることとなるが、このカットオフデユーティ信号Ｄ　ｏ
　ｉ　ｔは、第６図に示す様に、時間の経過に対し、形
状が直角三角形又はその頂角部分を切り取った四辺形に
なるパターンで形成されている。そして、このカットオ
フデユーティ信号Ｄｏｔｓのパターンは、まず、初期発
電カット量を表わす初期カット部ＳＤと、この値ＳＤを
維持する遅延部ＴＤと、その後、徐々に減少する減衰部
ＲＤとから構成されている。これらの各部の値は、それ
ぞれ、図中に破線でも示す様に、種々の値に設定され得
る。例えば、ＳＤの最大値は１００％であり、ＴＤを零
（０）とした場合の上記Ｄｏｔｘのパターンは三角形状
となる。

また、第７図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）には、上記カッ
トオフデユーティ信号Ｄｏｔｓを１００（％）（時点ｔ
１）から徐々にＯ（％）（時点ｔｚ）ま・で減少する三
角形状パターンと、これに伴う制御パルスＰの波形、さ
らに、これに伴ってパワートランジスタＴＲで断続され
る電流ＩＴＲ（平均値）の変化状況が示されている。こ
れらの波形からも明らかな様に、Ｄｏｉｉが値１００　
（％）からＯ（％）に徐々に減少するに従い、上記制御
パルスＰのオフ時間が減少し、反対に、そのオン時間が
増大してゆく。そして、この様なカットオフデユーティ
信号Ｄｏｔｓ　を、界、磁電流Ｉｚが所定の値になる様
にパワートランジスタＴＲを制御している発電制御装置
５の制御回路５０のＣ入力端子に入力した場合、上記パ
ワートランジスタＴＲを流れる電流ＩＴＲは、その平均
値において、まずＤ　ｏ　ｘ　ｘ信号の投入時（ｔｚ）
においてＯ（Ａ）まで減少し、その後、時間の経過と共
に徐々に回復し、Ｄｏｔｓが零（０）になる時点ｔ２以
前の時点ｔ２　において元の値に戻る。すなわち、この
カットオフデユーティ信号Ｄ　ｏ　ｔ　ｉは、本来は電
源電圧Ｖａを検出しながら形成されるパワートランジス
タ制御信号に重畳され、上記パワートランジスタＴＲが
導通状態である期間のみこれをパターンに従って強制的
に遮断状態に移行せしめ、もって、磁界電流工、を減少
させる働きを有するものである。

ここで、本発明になる車載発電機の制御システムにおけ
る発電制御動作について、第１図の機能説ＦＩＥ図を用
いて以下に説明する。また、以下の動作は第２図に示し
たＥＣＵ３内のＣＰＵ８１等によって行われ、その具体
的なフローチャートは後に示す。

先ず、ＥＣＵ３のＣＰＵ８１は、入力した各種運転パラ
メータ等に基づいて内燃機関１を制御すると同時に、内
燃機関に対する負荷状態の変化をも検出し、その種類を
判断する（ブロック１００１）。

例えば、ヘッドランプや他の電気負荷が、時点ｔ１にお
いて、同時に投入された場合、第８図（ｂ）にも示す様
に、車載バッテリ４から上記電気負荷への電流Ｉ處が急
激に増大する。そこで。

電流センサ４２（第２図参照）が検出するこの負荷電流
Ｉｎの変化状態１例えば変化率ｄＩｇ／ｄｔをｗｔ察す
ることによって電気負荷投入が検出され、同時に、第８
図（ａ）に示す様に電気負荷検出フラグが立てられる。

一般に、大きな負荷電流が投入負荷に投入されると、車
載バッテリ４のバッテリ電圧ＶＢは低下し、これに伴っ
て発電制御装置５は発電機３の発電を増大すべくその界
磁電流Ｉｔを増大しようとする（第８図（ｄ）に破線で
示す）。発電機３は、その発電動作中においては、内燃
機関ｌに対しては負荷として作用することから、電気負
荷の急激な投入は、結局、内燃機関１に対する急激な負
荷増大と同じくなり、そのため、回転数Ｎは第８図（ｃ
）に破線で示す様に、急激に減少した後、上下に振動を
伴いながら元の回転速度（例えばアイドルスピード等）
に戻る。

この様な電気負荷の急変（急増）に伴う回転数Ｎの変動
（振動）は運転者の不快感を与え、運転性を損ねる結果
となる。そこで、本発明では、この電気負荷の急変時（
ｔｌ）から所定の期間、その発電量を急激に増大させ様
とする発電機３の界磁電流Ｉｚ　を徐々に変化させるこ
とにより（第８図（ｄ）の実線）内燃機関に対する負荷
変動を滑らかなものとし、もって、回転数Ｎの振動を抑
制しようとする（第８図（ｃ）の実線）ものである。

そこで、第１図に戻り、ＥＣＵ３は以上の様にして判別
された負荷状態の変化の種類に対応し。

これに適切なカットオフデユーティ信号Ｄ　ｏ　ｔ　ｉ
のパターンを、すなわち、上記の初期カット部ＳＤの大
きさ、遅延部ＴＤの長さ、そして減衰部ＲＤの傾きを適
宜設定することとなる（ブロック１００２゜１００３．
１００４）。

より具体的には、例えば上記の電気負荷の急増の場合に
おいては、遅延部ＴＤの長さは零（０）とし、初期カッ
ト部ＳＤの大きさを定める（ブロック１００２）。すな
わち、まず、電気負荷投入時ｔ１直前の界磁電流Ｉｚ　
を電流センサ３５（第２図参照）からの出力で求め、こ
の値に対応したカットオフデユーティ信号Ｄ　ｏ　ｉ　
ｔの値を求め、これを初期カット部ＳＤの大きさとする
。一般に、界磁電流Ｉｔとカットオフデユーティ信号Ｄ
ａｆｔの値との間には、第９図に示す様な関係があり、
これを例えばＥＣＵ３のメモリであるＲＯＭ８３内に格
納して置き、検出された上記直前の界磁電流工、の値を
パラメータとしてこれを読み出すことによっても簡単に
実現することが出来る。

その後、ＥＣＵ３は、減衰部ＲＤの傾き（ｄＤ／ｄ　ｔ
）を設定することとなるが（ブロック１００４）、この
場合、例えば急変する負荷電流Ｉａの傾き（ｄｌ、／ｄ
ｔ）から負荷の増加分を推測し、これに対応した減衰部
ＲＤの傾き（ｄＤ／ｄ、ｔ）を設定しても良いが、一定
値に設定しても良い。その後、ＥＣＵ３は、そのＩｌｏ
　ＬＳ　Ｉ　８４により、上記に設定されたカットオフ
デユーティ信号Ｄｏｉｉのパターンに従って制御パルス
Ｐを出力し、発電制御装置５によって界磁電流Ｉｚ　を
制御して車載発電機３の発電動作を制御する。すなわち
、界磁電流Ｉｚは、上記第８図（ｄ）に実線で示す様に
。

電気負荷の急増すなわちＩｎの負増にも拘らず。

これまでの電流値Ｉｉｚから増大した負荷に対応する値
Ｉｚｚまで徐々に増加することとなる。そのため、その
発電量に対応して機械的負荷となる発電機３の内燃機ｇ
１に対する負荷の変動は滑らかとなり、第８図（ｃ）に
も示す様に１回転数Ｎの上下振動を伴うことなくスムー
ズな回転出力（例えば、アイドル時においてはアイドル
回転数）に落ち付いている。

再び第１図に戻り１次に、エアコン負荷検出時の動作に
ついて説明する。上記の電気負荷の増大とは異なり、カ
ー・エア・コンディショナー（以下、単にエアコンと称
す）が作動された場合、そのコンプレッサ９（第２図参
照）が電磁クラッチ９１の働きによって内燃機関の出力
軸１１に接続される。この電磁クラッチ９１によるコン
プレッサ９の投入は、上記エアコン負荷スイッチ９１（
第２図参照）によって検知され、同時にエアコン負荷の
フラグを立てられる（第１０図（ａ））。

このコンプレッサ９の投入は、内燃機関１に対する負荷
の急激な変動（増大）となり、この負荷変動により内燃
機関の回転数Ｎは第１０図（ｂ）に破線で示す様な上下
の振動を生じ、その後、所定の負荷に対応した値（例え
ば、アイドル運転時であればアイドル回転数）に落ち着
くことは上述と同様である。

そこで、本発明によれば、この負荷変動を車載発電機の
発電動作を制御することにより相殺しようとするもので
あり、第１図のブロック１００１においてこのエアコン
負荷を判別し、次にブロック１００２においてカットオ
フデユーティ信号Ｄ　ｏ　ｘ　ｔパターンの所期カット
部ＳＤを設定する。

この時、遅延部ＴＤの長さは零（０）とされ、その形状
は三角であり、また、ＳＤの値は、第１１図に示す様に
、内燃機関の回転数Ｎと車載バッテリ４の出力電圧ＶＢ
に対応しながら設定されるこれは、例えばアイドル運転
等の一定回転運転時において、カットオフデユーティ信
号Ｄ　ｏ　ｔ　ｔを第１２図（ａ）に示す様に、その初
期カット部ＳＤの大きさを１００％から開始した際に生
じる無駄時間τを最小限に抑えるためである。すなわち
、ＳＤを１００％に設定した場合、同図（ｂ）に示す様
に界磁電流Ｉｔは一旦０　（Ａ）まで低下した後に徐々
に元の値に向って回復してゆく、ところが１発電機３に
より充電されるバッテリ４の出力電圧Ｖａは１４Ｖ程度
に保たれており、そのため、第１２図（Ｃ）及び（ｄ）
にも明らかな様に発電機３の出力電圧がこのバッテリ電
圧Ｖａに達するまでは実際に発電が行われず、これでは
、カットオフデユーティ信号Ｄｏｔｓの開始点（Ｌｌ）
から上記無駄時間τが経過するまでは発電機３の内燃機
関に対する負荷は零（０）となり、不要に負荷を軽減す
る結果となってしまう。また、この無駄時間での期間は
、内燃機関の回転数Ｎを不要に上昇させることにもなり
、回転数Ｎの振動発生の原因ともなり、望ましくない。

そこで、この無駄時間τを最大限に抑えることが必要で
あり、そのためには、上記のＳＤを適切な値に設定する
必要がある。また、−殻内に、発電機３の発電量は回転
子を回転する速度である発電機駆動回転数（＝内燃機関
の回転数Ｎ）に依存し、また、上記無駄時間ではバッテ
リ電圧Ｖａにも依存する。そこで、上記の様に、カット
オフデユーティ信号Ｄ　ｏ　ｔ　ｔの初期カット部ＳＤ
の大きさを、内燃機関の回転数Ｎとバッテリ電圧ＶＢと
によって設定するものである。

以上の様にしてＳＤの値を設定した後１次に、ブロック
１００４において減衰部ＲＤの傾きｄＤ／ｄｔが設定さ
れるが、その際、例えば内燃機関の運転状態を表わすパ
ラメータの一つである内燃機関の冷却水温Ｔｗを用いて
設定することも可能であるが、上記の実施例においては
、これを所定の値に固定して設定する様に構成されてい
る。ただし、この所定の値は、内燃機関１の負荷応答性
等を考慮しながら適切に定められるべきである。

その後、この設定されたＤ　ｏ　ｉ　ｉのパターンに従
プて制御パルスＰが発生され、界磁電流Ｉｆが制御され
て発電ＩＩ３の発電動作が制御されることは上記と同様
である。

すなわち、上記界磁電流工□は上記の三角形状のＤｏａ
ｉパターンに従って、第１０図（Ｃ）に示す様に、エア
コン負荷の投入と同時に（時点ｔｘ）急激に立ち下がり
、その後徐々に元の値にまで回復する。この様な界磁電
流Ｉｔの変化により、工アコン負荷投入に伴う内燃機関
１への負荷の急激な増大は、界磁電流Ｉｔの減少に伴う
発電機負荷の減少により相殺される。その後、界磁電流
Ｉｉは徐々に元の値に戻ることとなるが、これに伴う内
燃機関１への負荷増大は滑らかであり、内燃機関の回転
数Ｎは負荷応答性により（特に、アイドル運転時ではＩ
ＳＣ機構等の働きにより）上下の振動を発生せずに一定
に保たれることとなる。

次に、ＥＣＵ３が内燃機関の始動時を検出した場合の動
作について説明する（第１図）、この始動時の検出は、
スタータスイッチ１０７（第２図を参照）の出力信号Ｓ
ｓによって行われる。

−殻内に、内燃機関の始動時における回転数Ｎの変化は
、第１４図にも示す様に、内燃機関の温度を表わす冷却
水温Ｔｗが高い（Ｔｗ：８０℃）場合には、回転数Ｎは
比較的短い期間Δｔ　ｒｎｌで目標回転数Ｎｔｒ＃１に
達して安定する。一方、冷却温度Ｔｗが低い場合（Ｔｗ
４０℃）には、比較的長い期間Δｔ　ｒｎｚで目標回転
数Ｎｔｒｇｚに達する。

これは、低温時における潤滑油の粘度の違い等により、
その目標回転数については、低温時の目標値Ｎｔｒｇｚ
は高温時の目標値Ｎ　ｔ　ｒ　ｇ　１よりも高い値に設
定されている。そして、この内燃機関１の動作が安定す
るまでの期間Δｔ　ｒｎｌｙΔｔｒ１１２の間に発電機
負荷が投入されると、この回転数Ｎの上昇が遅れて不安
定状態になり易く、場合によっては内燃機関が停止して
しまう。

そこで、始動時に内燃機関１を回転駆動するスタータが
投入されている期間は車載発電機３の発電動作を強制的
に停止し、スタータの動作が停止した後、内燃機関の運
転状態に対応して徐々にその発電動作を通常の状態に戻
す様にして内燃機関の始動性を向上しようとするもので
ある。

すなわち、第１３図（ａ）に示す様に、ＥＣＵ３はスタ
ータスイッチ１０７からの出力信号ＳＳを入力して内燃
機関１の始動時を検出する（第１図のブロック１００１
）。同時に、カットオフデユーティ信号Ｄｏｔｓの初期
カット部ＳＤの大きさは自動的に１００％に設定され、
この状態は、第１３図（ｂ）に示す様に、上記出力信号
Ｓｓがオフし、スタータの投入が終了するまで続く　（
ブロック１００３）。そして、この出力信号Ｓｓがオフ
すると同時に、上記カットオフデユーティ信号Ｄｏｔｓ
の減衰部ＲＤの傾斜ｄＤ／ｄｔが設定されるが（ブロッ
ク１００４）、この時、上記ＥＣＵ、８は水温センサ１
０２　（第２図を参照）からの出力Ｔｗに基づいて設定
することとなる。

また、上記の方法以外にも、例えば第１５図（ａ）乃至
（ｃ）に示す様に、カットオフデユーティ信号り。Ｈの
減衰部ＲＤの傾きｄＤ／ｃｌｔのみならず、さらに、そ
の遅延部ＴＤの大きさをも内燃機関の冷却水温に応じて
設定することも可能である。この時、勿論、初期カット
部ＳＤは１００％に設定されている。なお、同図（ｃ）
に示す減衰部ＲＤの傾斜ｄＤは、マイクロコンピュータ
のクロック間隔をｄｔとしてその変化分ｄＤだけを示し
たものである。

さらに、車両の発進時においては、上記と同様に、内燃
機関ｌに対する負荷は急激に増大する。

そこで、この場合には、車載発電機３の発電動作を一時
的に停止させて発電機負荷を強制的に取り除き、もって
、内燃機関１の出力トルクを車両の発進に振り向けよう
とするものである。

まず、ＥＣＵ３は、第１６図（ａ）乃至（ｃ）に示す様
に、トランスミッション２内に設けられたニュートラル
スイッチ１０８（第２図を参照）の出力ＳＮによって車
両の発進時を判別しく第１図のブロック１００１）、カ
ットオフデユーティ信号Ｄ　ｏ　ｔ　ｚの初期カット部
ＳＤを１００％に設定する（ブロック１００２）。その
後、Ｄｏｔｔの遅延部ＴＤ及び減衰部ＲＤの傾斜ｄＤ／
ｄｔを設定するが（ブロック１００３．１００４）、：
（７）時。

例えば内燃機関冷却水温Ｔｗに対応した値を設定するこ
とも可能であるが、上記の実施例においては一律に設定
することも可能である。なお、同図において、実線は遅
延部ＴＤを零（０）とした場合、破線は遅延部ＴＤを所
定の値にした場合の波形を示している。

最後に、加速度においては、スロットルセンサ１０３の
出力信号θ（第２図を参照）がらその変化率Δθを求め
て加速状態を検出する（ブロック１００１）と、まず、
カットオフデユーティ信号Ｄｏ□□の初期カット部ＳＤ
を１００％に設定する（ブロック１００２）、さらに、
Ｄ　ｏ　ｔ　ｘの遅延部ＴＤ及び減衰部ＲＤを設定する
が（ブロック１００３゜１００４）、その際、加速の程
度に応じてそれぞれの値を設定する０例えば：第１７図
（ａ）−乃至（Ｑ）に示す本実施例では、加速度は三段
階のレベル、加速レベル１．加速レベル２．加速レベル
３に分けられ、各レベルに対応して予め設定した遅延部
ＴＤ及び減衰部の傾斜ｄＤ／ｄｔを利用して′パターン
が決定される。その結果、加速時において、車載発電機
３の発電動作が中断されて内燃機関の負荷が減少し、加
速性が向上されると共に、内燃機関に対する発電機負荷
の変化も加速状態に対応した適切なものとなる。

次に、上記にその概略を説明した発電制御動作を、上記
ＥＣＵ３が実行するフローチャートの形で以下に説明す
る。

第１８図には電気負荷検出時（第１図参照）のフローチ
ャートであり、まず１例えば１０ｍ５のクロックで処理
が始まると（ステップ２００）、負荷電流Ｉｓの変化率
ｄＩａを求めてこれを比較値Ｉｉｈと比較する（ステッ
プ２０１）。この比較の結果、ｄＩ處）Ｉｔｈと判断さ
れた場合には（ｒＹＥｓＪ）発電機３の界磁電流Ｉｚ、
より具体的には上記電気負荷の急変を検出する直前のＩ
ｚの値を取り込む（ステップ２０２）、次に、上記で求
めたＩよによって、例えば上記第９図の様な関係を記憶
したテーブルからカットオフデユーティ信号Ｄ　ｏ　ｉ
　ｔの初期カット部ＳＤの値を検索する（ステップ２０
３）、その後、上記で求めた５ＤＩＤとし、ＴＤを零（
０）とし、さらに、ｄＤには一定値Ｋを入れてＤ　ｏ　
ｘ　ｔのパターンを設定する（ステップ２０４）して終
了する（ステップ２０５）。

その後は、上記ステップ２０１↓こおいてはｒＮＯＪと
なり、Ｄが零（０）であるか否かを判断しくステップ２
０６）、零（０）でない（すなわち、「ＹＥＳ」）場合
′には上記の設定したＤからｄＤだけ減算しくステップ
２０７）で終了する（ステップ２０５）。以上の減算を
繰り返−し、上記ステップ２０１において、上記りが零
と判断された場合（すなわち、ｒＹＥｓＪ　）には、直
ちに終了する（ステップ２０５）。

次に、第１９図には、エアコン負荷検出時のフローチャ
ートが示され、その処理が開始（ステップ３００）され
ると、エアコンフラグがオンか否かを判断する（ステッ
プ３０１）、その結果、ＹＥＳと判断された場合、回転
数Ｎとバッテリ電圧Ｖａを取り込み（ステップ３０２）
、このＮとＶａとによってテーブルを検索してＳＤを求
める（ステップ３０３）、その後、上記ＳＤをＤに、零
（０）をＴＤに、で定値ＫをｄＤに入れてカットオフデ
ユーティ信号［）ａｎｔのパターンを設定する（ステッ
プ３０４）、さらに、上記のエアコンフラグをオフしく
ステップ３０５）、終了する（ステップ３０６）。

その後、上記りを徐々に減少させて零になるまで繰り返
す（ステップ３０７，３０８）は上記第１８図に示した
と・同様である。すなわち、これらのフローチャートに
示す動作によれば、時間の経過に対してＤの値を徐々に
減少する直角三角形（第６図参照）のパターンが発生さ
れることとなる。

第２０図には内燃機関の始動時検出時のフローが示され
ており、まず、処理が開始（ステップ４００）されると
、スタータフラフがオンが否かを判断しくステップ４０
１）、ｒＹＥ：ＳＪの場合には水温信号Ｔｗを取り込み
（ステップ４０２）、この水温信号Ｔｗをパラメータと
してＴＤを検索する（ステップ４０３）。次に、Ｄをｌ
ｏｏに、上記検索したＴＤをＴＤに、そして、一定値Ｋ
をｄＤにしくステップ４０４）、さらに、上記スタータ
フラフをオフして（ステップ４０５）処理を終了する（
ステップ４０６）。すなわち、四辺形のパターンが設定
される。

その後、上記ステップ４０１においてｒＮＯＪと判断さ
れると、フローは図の右側に移行してＴＤが零か否かを
判断する（ステップ４ｏ７）。

このＴＤが零（０）でないと判断されると（すなわちｒ
ＹＥｓＪ　）、上記ＴＤからクロックの間隔に対応する
Δｔが減算されて終了（４０６）する。

そして１以上の動作をＴＤが零となるまで繰り返す、上
記ＴＤが零となると、フローは図中の右側に移動し、Ｄ
を徐々に減少させて零になるまで繰り返しくステップ４
０９，４１０）、終了する（ステップ４０６）。

また、第２１図は車両の発進時のフローチャートを示し
ているが、これはステップ５０１において発進フラグが
オンか否かを確認し、ステップ５０５において発進フラ
グをオフする点を除き。

上記第２０図に示したフローと同様であり、詳細な説明
は省略する。これらのフローチャートによれば、Ｄの値
は所定の期間（ＴＤ）経過の後に徐徐に減少する。いわ
ゆる台形状の（第６図参照）パターンを形成することに
なる。

最後に、第２２図には、切速時の処理フローが示されて
いる。処理が開始される（ステップ６００）と、まず、
スロットルセンサ１０３（第２図参照）の出力θを取り
込む（ステップ６０１）。この取り込んだθから前回取
り込んだθの値を減算して変化量Δθを求め、このΔθ
がどのレベルにあるのかを判断する（ステップ６０３，
６０４，６０５）。

すなわち、加速の程度がレベル３より大きい場合はステ
ップ６０６へ、レベル３より小さくレベル２より大きい
場合はステップ６０７へ、そしてレベル２とレベル１と
の間にある場合にはステップ６０８へ進み、テーブルを
検索してそれぞれ対応するＴＤｓ、ｄＤａｙ　ＴＤｚ、
ｄＩ）ｚ、ＴＤｔ、ｄＤｔを求める（加速レベルとＴＤ
、ｄＤの関係については第１７図（ｂ）、（Ｃ）を参照
）。その後、検索によって求めたＴＤａ、ｄＤａｙ　Ｔ
Ｄｚ＋　ｄＤｚ。

ＴＤｌ、ｄＤｔをそれぞれＴＤ、ｄＤに入れ（ステップ
６０９，６１０，６１１）　、さらに、Ｄには１００を
入れてパターンを設定して終了する（ステップ６１２）
、その後、この設定されたパターンに従ってＤを変えて
行くのは前記のフローチャートと同様である（ステップ
６１３〜６１６）。

〔発明の効果〕

以上の説明からも明らかな様に、本発明になる車載発電
機の制御システムによれば、内燃機関に対する負荷状態
の急変が生じても、これを車載発電機の発電状態を制御
することによって吸収することが出来、もって、内燃機
関の動作をスムーズにすると共に振動の発生を抑制し、
運転者に不快感を与えない最適な運転状態を得ることが
可能になるという極めて優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる車載発電機の制御システムの要部
であるＥＣＵの動作を説明する機能説明図、第２図は上
記制御システムの全体構成を示すブロック図、第３図は
上記制御システムの発電制御装置の回路構成を示す回路
図、第４図（ａ）乃至（ｆ）は上記発電制御装置の動作
を説明する各部波形図、第５図乃至第７図（ａ）、（ｂ
）、（ｃ）は本発明の特徴をなすカットオフデユーティ
信号の意味、形状、動作等を説明する信号波形図、第８
図（ａ）〜（ｄ）は電気負荷急増時の制御システム動作
を示す各部波形図、第９図は上記電気負荷急増時の制御
に用いる界磁電流とカットオフデユーティ値の関係を示
すグラフ、第１Ｏ図（ａ）〜（Ｑ）はエアコン負荷時の
動作を説明する各部波形図、第１１図は内燃機関の回転
数とカットオフデユーティとの関係を示すグラフ、第１
２図（ａ）〜（ｄ）はカットオフデユーティ信号の初期
カット部の調整の必要性を説明するための信号波形図。第１３図（ａ）〜（ｃ）は始動時の制御システム動作を
示す各部波形図、第１４図は始動時の内燃機関の回転数
の変化状態を示すグラフ、第１５図（ａ）〜（ｃ）は上
記始動時における他の制御方式を示す図、第１６図（ａ
）〜（ｃ）は車両発進時の制御システム動作を示す各部
波形図、第１７図（ａ）〜ＣＱ）は加速時の制御システ
ム動作を説明する図、そして、第１８図乃至第２２図は
上記制御システムの各種動作を示すフローチャートであ
る。ｌ・・・内燃機関、３・・・車載発電機、５・・・発電
制御装置、８・・・ＥＣＵ、１１・・・クランク軸、３
１・・・界磁第４図第図第図第８図第図カットオフデユーティ値り。Ｈ（％）第２図第３図第０図１＋第１図第４図第６図（ａ）冷却水の水ｉ！Ｔｗ（％）冷却水の水ＡＴｗ（％）第１６図第７図加速レベル加速レベル第９図第８図第０図

Claims

【特許請求の範囲】１、車両に搭載した内燃機関と、上記内燃機関により回
転され、その界磁電流を制御することにより出力電力を
変化する発電機と、上記発電機の発電電力により充電さ
れる蓄電手段と、上記蓄電手段の発生出力を検出しなが
ら上記発電機の界磁電流を制御する界磁電流制御手段と
、上記内燃機関の運転パラメータを入力し、上記内燃機
関の燃料供給量及び点火時期の少なくとも一方を制御す
る内燃機関制御手段とを備えた車載発電機の制御システ
ムにおいて、上記内燃機関制御手段は、さらに、上記内
燃機関に対する負荷が変化した場合、この負荷変化の種
類を判別し、この判別した負荷変化の種類に対応して定
めた所定のパターンに従つて上記発電機の界磁電流を制
御する様に構成されたことを特徴とする車載発電機の制
御システム。２、上記特許請求の範囲第１項において、上記所定のパ
ターンとは、初期発電カット量（ＳＤ）と、上記初期発
電カット量を持続する遅延部（ＤＴ）、上記初期発電カ
ット量（ＳＤ）から徐々に元の発電量に戻る減少部（Ｒ
Ｄ）とを備えていることを特徴とする車載発電機の制御
システム。３、上記特許請求の範囲第２項において、上記内燃機関
制御手段は、上記車載の内燃機関が始動状態にあると判
別する場合には、上記所定パターンの上記遅延部（ＤＴ
）を内燃機関温度に対応して決定することを特徴とする
車載発電機の制御システム。４、上記特許請求の範囲第２項において、上記内燃機関
制御手段は、上記車載の内燃機関が加速状態にあると判
別する場合には、加速のレベルを求め、この求められた
加速レベルに対応して上記所定パターンの上記遅延部（
ＤＴ）を決定することを特徴とする車載発電機の制御シ
ステム。５、上記特許請求の範囲第２項において、上記内燃機関
制御手段は、上記内燃機関を搭載した車両が発進状態に
あると判別する場合には、上記所定パターンの上記遅延
部（ＤＴ）を内燃機関温度に対応して決定することを特
徴とする車載発電機の制御システム。６、上記特許請求の範囲第２項において、上記内燃機関
制御手段は、上記車載の内燃機関がアイドル状態にある
と判断した場合には、上記所定パターンの上記遅延部（
ＤＴ）を零（０）とすることを特徴とする車載発電機の
制御システム。７、上記特許請求の範囲第３項において、上記内燃機関
制御手段は、さらに、上記所定パターンの上記初期発電
カット量をデューティ比で１００％とすることを特徴と
する車載発電機の制御システム。８、上記特許請求の範囲第４項又は第５項において、上
記内燃機関制御手段は、さらに、上記所定パターンの上
記初期発電カット量（ＳＤ）を上記内燃機関の回転数に
対応して決定することを特徴とする車載発電機の制御シ
ステム。９、上記特許請求の範囲第６項において、上記内燃機関
制御手段は、さらに、上記発電機の電気的負荷が増大し
た場合には、上記所定パターンの上記初期発電カット量
（ＳＤ）を、上記電気的負荷増大前の上記発電機からの
出力電流の大きさ及び上記蓄電手段の出力電圧に対応し
て決定することを特徴とする車載発電機の制御システム
。１０、上記特許請求の範囲第６項において、上記内燃機
関制御手段は、さらに、上記内燃機関への機械的負荷が
増大した場合には、上記所定のパターンの上記初期発電
カット量（ＳＤ）を、上記内燃機関の回転数及び上記蓄
電手段の出力電圧に対応決して決定することを特徴とす
る車載発電機の制御システム。１１、上記特許請求の範囲第４項において、上記内燃機
関制御手段は、さらに、上記の求められた加速レベルに
対応して上記所定パターンの上記減少部（ＲＤ）の傾き
（ｄＤ／ｄｔ）を決定することを特徴とする車載発電機
の制御システム。１２、上記特許請求の範囲第５項において、上記内燃機
関制御手段は、さらに、上記所定パターンの上記減少部
（ＲＤ）の傾き（ｄＤ／ｄｔ）を上記内燃機関温度に対
応して決定することを特徴とする車載発電機の制御シス
テム。