JPH05137275A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バッテリの過充電を招くことなく制動エネルギ
の回生及び燃費向上が可能な車両用発電装置を提供す
る。 【構成】初期充電量が所定レベル（例えば、スタ−タを
再始動させるに充分な容量）以上である場合以後におい
て放電量が所定しきい値レベル（例えば、早急にバッテ
リを充電したほうが良いと判断されるレベル）まで低下
する期間内で、しかも車両減速状態中である条件を判別
し（４０２）、この条件下において発電機の発電目標電
圧値を第１の所定電圧（例えば、１５Ｖ）に設定する
（４１０）。また、上記条件下でただ車両減速状態中で
ない条件を判別し（４０４）、この条件下において発電
機の発電目標電圧値を第１の所定電圧より低い第２の所
定電圧（例えば、１３Ｖ）に設定する（４０８）。すな
わち、上記減速状態以外では発電量を減少させてバッテ
リの充電を通常より抑制し、上記減速状態では発電量を
増加させてバッテリ充電を通常より増強する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用電源の制御装置に
関し、特に発電機の発電電圧を適正に変更して発電に要
する車両の燃費を改善できる車両用電源の制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用電源の制御装置では、発電
機による発電電圧を一定の電圧に制御するのが一般的で
あり、その電圧はバッテリへの充電を速やかになすため
にバッテリ開放端子電圧（例えば１２．８Ｖ）よりも高
く、またバッテリが満充電の状態では極度の過充電を起
こさない程度の電圧（例えば１４．５Ｖ）に決定されて
いた。

【０００３】実公昭５５ー５２７７９号公報は、車両減
速時にレギュレ−タの発電目標電圧値を増大させること
により、制動エネルギの回生、燃費向上を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した車両減速時に
発電目標電圧値を増大させる場合に当たって、もしもバ
ッテリが満充電であれば当然のことながら、バッテリへ
の大電流充電ができないので制動エネルギの回生は困難
となり、却って過充電を引き起こしてバッテリに悪影響
を与える可能性がある。

【０００５】本発明はかかる問題点に鑑みなされたもの
で、バッテリの過充電を招くことなく制動エネルギの回
生及び燃費向上が可能な車両用発電装置を提供すること
を、その目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用発電装置
は、エンジンにより駆動され所定の電気負荷への電力供
給及びバッテリの充電を行う発電機と、車両の減速状態
を検出する減速状態検出手段と、エンジン駆動用のスタ
−タを始動する際のバッテリ始動特性に基づいて前記バ
ッテリの初期充電量を検出するバッテリ初期状態検出手
段と、前記スタ−タ始動後における前記バッテリの放電
量を検出するバッテリ容量変化検出手段と、前記初期充
電量が所定レベル以上であった場合からの前記放電量が
所定しきい値レベルに達するまで前記減速状態検出中に
前記発電機の発電目標電圧値を第１の所定電圧に設定す
るとともに、前記減速状態を検出しない場合に前記発電
目標電圧値を前記第１の所定電圧より低い第２の所定電
圧に設定する発電電圧設定手段とを備えることを特徴と
している。

【０００７】好適な一態様において、前記発電電圧設定
手段は、前記初期充電量が所定レベル以上であった場合
からの前記放電量が所定しきい値レベルに達するまで前
記減速状態を検出しない場合に前記発電機の発電目標電
圧値を前記第２の所定電圧に設定するとともに、前記初
期充電量が所定レベル以上でない場合、及び、前記初期
充電量が所定レベル以上でしかも前記放電量が所定しき
い値レベルに達した場合に、前記発電目標電圧値を前記
第２の所定電圧より高く、前記第１の所定電圧より低い
第３の所定電圧に設定する。

【０００８】上記したバッテリの初期充電量及び放電量
は、容量として直接検出してもよく、またはこれら初期
充電量及び放電量に相関を有する他のパラメ−タに基づ
いて推定してもよい。発電電圧設定手段は、前記初期充
電量が所定レベル以上である場合に前記放電量が所定し
きい値レベルに達するまでの間における減速状態検出期
間の内の少なくとも一部の期間において、前記発電目標
電圧値を前記第１の所定電圧に設定するものであればよ
く、また、上記減速状態を検出しない期間の内の少なく
とも一部の期間において、前記発電目標電圧値を前記第
１の所定電圧より低い第２の所定電圧に設定するもので
あればよい。

【０００９】好適な態様において、初期充電量が所定レ
ベルに達していない場合、及び、初期充電量が所定レベ
ルに達してたとしてもその後の放電量が所定レベル以上
となった場合には、バッテリの過放電防止のために、発
電電圧は従来の発電電圧（例えば、１４．５Ｖ）に相当
する第３の発電目標電圧値に設定される。好適な態様に
おいて、第２の所定電圧はバッテリが満充電時の電解液
比重より計算される端子開放電圧以上とされる。

【００１０】好適な態様において、バッテリ初期状態検
出手段は、少なくともスタ−タ始動時のバッテリ電圧値
及びバッテリ放電電流値に基づいて、上記初期充電量を
求めている。好適な態様において、バッテリ初期状態検
出手段は、少なくともスタ−タ始動中のエンジン回転数
に基づいて、上記初期充電量を求めている。

【００１１】好適な態様において、バッテリ容量変化検
出手段は、少なくともエンジン始動後のバッテリ電流の
充放電電流量に基づいて、バッテリの放電量を求めてい
る。好適な態様において、バッテリ容量変化検出手段
は、前記発電機の励磁電流を制御する半導体スイッチの
導通率が所定値以上となっている累積時間より求めてい
る。

【００１２】

【作用】バッテリ初期状態検出手段はスタ−タを始動す
る際のバッテリ始動特性に基づいてバッテリの初期充電
量を検出し、減速状態検出手段は車両の減速状態を検出
し、バッテリ容量変化検出手段はスタ−タ始動後におけ
るバッテリの放電量を検出する。

【００１３】発電電圧設定手段は、初期充電量が所定レ
ベル（例えば、スタ−タを再始動させるに充分な容量）
以上である場合に放電量が所定しきい値レベル（例え
ば、早急にバッテリを充電したほうが良いと判断される
レベル）まで低下するまで減速状態検出に際して発電機
の発電目標電圧値を第１の所定電圧（例えば、１５Ｖ）
に設定するとともに、上記した減速状態を検出しない場
合に発電目標電圧値を第１の所定電圧より低い第２の所
定電圧（例えば、１３Ｖ）に設定する。

【００１４】すなわち、上記減速状態以外では発電量を
減少させてバッテリの充電を抑制し、上記減速状態では
発電量を増加させてバッテリ充電を増強する。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の車両用発電
装置は、初期充電量が所定レベル以上である場合に放電
量が所定しきい値レベルに達するまで減速状態検出に際
して発電機の発電目標電圧値を第１の所定電圧に設定す
るとともに、減速状態を検出しない場合に発電目標電圧
値を第１の所定電圧より低い第２の所定電圧に設定する
発電電圧設定手段を備えているので、減速時の制動エネ
ルギ−を回収して燃費を改善するとともに過充電も防止
することができ、バッテリの過充電を招くことなく制動
エネルギの回生及び燃費向上が可能な車両用発電装置を
実現することができる。

【００１６】更に、上記減速時にバッテリが満充電近く
になった状態では、減速直後の発電電圧低下期間におい
てバッテリ内部の分極作用によりバッテリから放電が行
なわれるので、この減速直後の発電電圧低下期間におけ
る必要発電量を軽減して、燃費改善効果を一層向上する
こともできる。

【００１７】

【実施例】本発明の車両用発電装置の一実施例を図１の
ブロック図に示す。この装置は、エンジンにより駆動さ
れ所定の電気負荷への電力供給及びバッテリの充電を行
う発電機２と、発電機２の発電目標電圧を指定するコン
トロ−ラ７とを備えている。

【００１８】更に詳細に説明すると、三相交流発電機で
ある発電機２は三相電機子巻線２１と、三相電機子巻線
２１の各発電電圧を整流する三相全波整流器２３と、一
端が三相全波整流器２３の高位端に接続された界磁コイ
ル２２と、レギュレ−タ２４とを有し、通常、オルタネ
−タと呼ばれている。三相全波整流器２３の高位端はバ
ッテリ充放電電流を検出する電流センサ６を通じてバッ
テリ１の高位端に接続され、三相全波整流器２３の低位
端及びバッテリ１の低位端は接地されている。

【００１９】レギュレ−タ２４は、パワ−トランジスタ
２４ａと、このパワ−トランジスタ２４ａのベ−ス電圧
を制御するコンパレ−タ２４ｂとからなり、界磁コイル
２２の他端はエミッタ接地されたパワ−トランジスタ２
４ａのコレクタに接続されている。コンパレ−タ２４ｂ
の−入力端にはバッテリ１の端子電圧が分圧されて入力
され、その＋入力端にはコントロ−ラ７から発電目標電
圧値が入力される。

【００２０】コンパレ−タ２４ｂは後述するＤ／Ａコン
バ−タ７２からの発電目標電圧値Ｖｐとバッテリ１の分
圧ＶＦを比較して、パワ−トランジスタ２４ａをスイッ
チング制御して発電電圧を制御しており、その結果、発
電電圧は発電目標電圧値Ｖｐに追従させる。コントロー
ラ７は、マイコン装置７０と、Ａ／Ｄコンバ−タ７１
と、Ｄ／Ａコンバ−タ７２とからなり、本発明でいうバ
ッテリ初期状態検出手段、減速状態検出手段、バッテリ
容量変化検出手段及び発電電圧設定手段を構成してい
る。

【００２１】マイコン装置７０は、Ｉ／Ｏポ−ト７３、
ＣＰＵ７４、ＲＡＭ７５、ＲＯＭ７６を備えている。更
に説明すると、Ａ／Ｄコンバ−タ７１はバッテリ端子電
圧及び電流センサ６が検出したバッテリ充放電電流をそ
れぞれＡ／Ｄ変換してＩ／Ｏポ−ト７３に入力し、Ｄ／
Ａコンバ−タ７２は、コントロ−ラから出力される発電
目標電圧値をＤ／Ａ変換して、コンパレ−タ３２の＋電
圧入力端に入力している。

【００２２】その他、５は車両の電気負荷であってバッ
テリ１からスイッチ５０を通じて給電されている。３は
エンジンであって、スタ−タ４により始動され、発電機
２を駆動している。スタ−タ４は電流センサ６を通じて
バッテリ１から給電されている。バッテリ１は、硫酸を
電解液とした鉛バッテリであり、定格１２Ｖのバッテリ
の満充電状態で且つ安定状態での端子開放電圧は約１
２．８Ｖである。この端子開放電圧は、充放電を行わず
放置させたような安定状態では電解液比重すなわちバッ
テリの充電状態に比例し、図２に示す特性となる。また
上記端子開放電圧は充放電直後にはバッテリの分極作用
によって図２の特性よりも充電直後では高く、放電直後
では低くなる特性を有している。

【００２３】以下、コントロ−ラ７により実行される各
種動作について以下、フロ−チャ−トを参照して説明す
る。 （減速状態検出サブル−チン）以下、本発明でいう減速
状態検出手段を構成する減速状態検出サブル−チンを図
３を参照して説明する。

【００２４】まず、スロットルレバ−に同軸に設けられ
たスロットル開度センサ（図示せず）からのスロットル
信号によりスロットル開度を読み取り、車軸に連結され
た車速センサ（図示せず）により車速を読み取り（２０
０）、スロットル開度が全閉かどうかを調べ（２０
２）、全閉でなければステップ２０８に進んで非減速状
態と判定し、全閉でなら車速が５ｋｍ以上かどうかを調
べ（２０４）、５ｋｍ以上でなければステップ２０４に
進んで非減速状態と判定し、５ｋｍ以上であればステッ
プ２０６に進んで減速状態と判定する。

【００２５】すなわち、スロットルが全閉でかつ車速が
５ｋｍ以上の場合は減速状態と考えてフラグＲを１と
し、そうでなければ非減速状態と判定しフラグＲを０と
し、ル−チンを終了する。 （バッテリ初期状態検出サブル−チン）以下、本発明で
いうバッテリ初期状態検出手段を構成するバッテリ初期
状態検出サブル−チンを図４を参照して説明する。

【００２６】このサブル−チンはスタ−タ４の始動すな
わちキ−スイッチ（図示せず）のタ−ンオンにより開始
され、まず電流センサ６の電流Ｉ_B を読み込んで（１０
０）、電流Ｉ_B が１００Ａ以上になるまで待機し（１０
２）、１００Ａ以上となったらスタ−タ始動開始として
３秒にセットしたタイマをスタ−トして（１０４）、電
流Ｉ_B 及びバッテリ電圧Ｖ_Bを読み込む（１０６）。

【００２７】次に、上記タイマが３秒経過を示したかど
うかを調べ（１１０）、３秒経過したならステップ１１
８に進み、経過していなければ電流Ｉ_B が１５０Ａかど
うかを調べ（１１２）、１５０Ａでなければステップ１
１６にて電流Ｉ_B が６０Ａ以下に低下したかどうか調べ
て低下していなければステップ１０６にリターンする。
また、１５０Ａであればステップ１０６で読み込んだバ
ッテリ電圧Ｖ_B をメモリに格納して（１１４）、ステッ
プ１０６にリタ−ンする。

【００２８】これにより、電流Ｉ_B が１００Ａになった
後、３秒経過するか又は６０Ａまで低下するまでの期間
において、電流Ｉ_B が１５０Ａの時点の最新の１０個の
バッテリ電圧Ｖ_B がメモリに格納される。次に、これら
１０個のバッテリ電圧Ｖ_B の平均値を算出し（１１
８）、算出した平均バッテリ電圧Ｖ_B ｍが所定のしきい
値電圧（本発明でいう所定レベル）Ａより大きいかどう
かを調べ（１２０）、大きければ充分にスタ−タ再始動
可能であるのでバッテリ初期状態良好すなわち初期充電
量充分と判定してフラグＳを１とし、そうでなければバ
ッテリ初期状態不良すなわち初期充電量不足と判定して
フラグＳを０とし、ル−チンを終了する。 （バッテリ容量変化検出サブル−チン）以下、本発明で
いうバッテリ容量変化検出手段を構成するバッテリ容量
変化検出サブル−チンを図５を参照して説明する。

【００２９】このサブル−チンもスタ−タ４の始動すな
わちキ−スイッチ（図示せず）のタ−ンオンにより開始
され、まず、ステップ３０２で内蔵のアキュムレ−タ
（図示せず）に積算していた電流Ｉ_B の積算値ΣＩ_B を
リセットした後、電流Ｉ_B を読み込み（３０４）、今回
読み込んだＩ_B を積算値ΣＩ_B （今回は０）に加算し
（３０６）、積算値ΣＩ_B が、すなわち全放電電流が所
定しきい値レベルＢ以上となったかどうかを調べ（３０
８）、所定しきい値レベルＢ以上であれば前記放電量が
所定しきい値レベルに達したものとしてフラグΔＳを０
にセットし（３１０）、所定しきい値レベルＢに達して
いなければまだ本実施例の主眼である減速時大充電、非
減速時小充電モ−ドの実施は可能であるものとしてフラ
グΔＳを１にセットし（３１０）。ステップ３０４にリ
タ−ンして積算値ΣＩ_B が所定しきい値レベルＢ以上と
なるまでこのサブル−チンを繰り返す。 （発電電圧設定サブル−チン）以下、本発明でいう発電
電圧設定手段を構成する発電電圧設定サブル−チンを図
６を参照して説明する。

【００３０】このサブル−チンもスタ−タ４の始動すな
わちキ−スイッチ（図示せず）のタ−ンオンにより開始
され、まず、ステップ４００で上記各フラグＲ、Ｓ、Δ
Ｓを読み込むとともに、バッテリ電圧変動が好ましくな
い特定の電気負荷（例えばヘッドライト、室内ブロア
等）の動作状態を読み取り、特定の電気負荷がオンの場
合にフラグＥを１とし、オフの場合フラグＥを０とする
（４００）。

【００３１】次に、フラグＳが１、フラグΔＳが１、フ
ラグＲが１、フラグＥが０かどうかを調べ（４０２）、
Ｙｅｓであれば初期充電量が所定レベル以上であり、放
電量（累積放電量）が所定しきい値レベルに達しておら
ず、減速状態検出中であり、バッテリ電圧変動を嫌う電
気負荷はオンされていないものとして、発電目標電圧値
Ｖｐを１５Ｖ（本発明でいう第１の所定電圧）に上げて
（４１０）、次に発電目標電圧値ＶｐをＤ／Ａコンバ−
タ７２に出力して（４１２）、バッテリ充電電流を増加
させ回生制動を行う。

【００３２】ステップ４０２の判断結果がＮｏであれ
ば、フラグＳが１、フラグΔＳが１、フラグＲが０、フ
ラグＥが０かどうかを調べ（４０４）、Ｙｅｓの場合に
は初期充電量が所定レベル以上であり、放電量（累積放
電量）が所定しきい値レベルに達しておらず、減速状態
検出中ではなく、バッテリ電圧変動を嫌う電気負荷はオ
ンされていないものとして、発電目標電圧値Ｖｐを１３
Ｖ（本発明でいう第２の所定電圧）に下げて（４０
８）、次に発電目標電圧値ＶｐをＤ／Ａコンバ−タ７２
に出力して（４１２）、バッテリ充電電流を減少させバ
ッテリ１を大充電可能状態に保つ。

【００３３】ステップ４０４の判断結果がＮｏであれ
ば、発電目標電圧値Ｖｐを通常の１４．５Ｖ（本発明で
いう第３の所定電圧）に設定して（４０６）、上記燃費
向上運転を実施するのを差し控える。このようにすれ
ば、減速状態終了時に発電電圧を１３Ｖに下げているの
で、減速中にバッテリ１を充電させて生じさせたバッテ
リ内部の分極作用による起電圧を放電に利用することが
でき、燃費を改善することができる。

【００３４】また、バッテリ電圧変動を嫌う電気負荷の
オンが検出された場合は、発電目標電圧値Ｖｐを通常電
圧としているので、発電電圧の変化による電気負荷（ヘ
ッドライト、室内ブロア等）への悪影響を回避すること
ができる。また、初期充電量をスタ−タ始動時に検出し
ているので正確にバッテリ充電量を検出することがで
き、更に放電量（累積放電量）が所定しきい値レベルに
達した場合には発電目標電圧値Ｖｐを通常電圧としてい
るので、スタ−タ再始動への悪影響を回避することがで
きる。

【００３５】なお、バッテリ初期状態検出手段はスタ−
タを再度始動させるパワーが充分あるか否かが判断出来
る方法であれば良く、スタ−タ始動中のエンジン回転数
から判断することも可能である。また、バッテリ容量変
化検出手段はバッテリ１の放電量を検出できれば良く、
スイッチングトランジスタ２４ａの動作状態から判断す
ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例を示すブロック図、

【図２】バッテリの電解液比重と端子開放電圧の関係を
示すグラフ、

【図３】減速状態検出サブル−チンを示すフロ−チャ−
ト、

【図４】バッテリ初期状態検出サブル−チンを示すフロ
−チャ−ト、

【図５】バッテリ容量変化検出サブル−チンを示すフロ
−チャ−ト、

【図６】発電電圧設定サブル−チンを示すフロ−チャ−
ト、

【図７】クレ−ム対応図、

【符号の説明】

１はバッテリ、２は発電機、７はコントロ−ラ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより駆動され所定の電気負荷へ
   の電力供給及びバッテリの充電を行う発電機と、 車両の減速状態を検出する減速状態検出手段と、 エンジン駆動用のスタ−タを始動する際のバッテリ始動
   特性に基づいて前記バッテリの初期充電量を検出するバ
   ッテリ初期状態検出手段と、 前記スタ−タ始動後における前記バッテリの放電量を検
   出するバッテリ容量変化検出手段と、 前記初期充電量が所定レベル以上であった場合からの前
   記放電量が所定しきい値レベルに達するまで前記減速状
   態検出中に前記発電機の発電目標電圧値を第１の所定電
   圧に設定するとともに、前記減速状態を検出しない場合
   に前記発電目標電圧値を前記第１の所定電圧より低い第
   ２の所定電圧に設定する発電電圧設定手段とを備えるこ
   とを特徴とする車両用発電装置。
2. 【請求項２】前記発電電圧設定手段は、前記初期充電量
   が所定レベル以上であった場合からの前記放電量が所定
   しきい値レベルに達するまで前記減速状態を検出しない
   場合に前記発電機の発電目標電圧値を前記第２の所定電
   圧に設定するとともに、前記初期充電量が所定レベル以
   上でない場合、及び、前記初期充電量が所定レベル以上
   でしかも前記放電量が所定しきい値レベルに達した場合
   に、前記発電目標電圧値を前記第２の所定電圧より高
   く、前記第１の所定電圧より低い第３の所定電圧に設定
   するものである請求項１記載の車両用発電装置。