JPH05284667A - エンジンのオルタネータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 燃費の向上およびオルタネータの駆動ベルト
の寿命の延長を図る。 【構成】 制御ユニット４にはバッテリ３の上位電圧設
定値（Ｖ１）および下位電圧設定値（Ｖ２）と、所定の
エンジン回転数設定値（Ｎ１）とが予め入力され、電圧
検出センサ５が検出したバッテリ３の電圧値（Ｖ）と、
エンジン回転数センサ５が検出したエンジン回転数
（Ｎ）とは上記制御ユニット４に入力され、上記制御ユ
ニット４からはバッテリ３の電圧値（Ｖ）が上記下位設
定値（Ｖ２）未満のときはオルタネータ２に稼働信号が
発信され、バッテリ３の電圧値（Ｖ）が上記上位と下位
の範囲内にあるときは、エンジン回転数（Ｎ）が上記エ
ンジン回転数設定値（Ｎ１）以上のときのみオルタネー
タ２に稼働信号が発信され、バッテリ３の電圧値（Ｖ）
が上記上位設定値（Ｖ１）以上のときはオルタネータ２
に非稼働信号が発信される。その他エンジンの外部負荷
ＯＮ、ＯＦＦ状態もオルタネータの制御に適用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載された交流
発電装置であるオルタネータの制御機構に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】車両には交流の発電装置であるオルタネ
ータが設けられている。このオルタネータにはエンジン
の回転が伝達され、回転子が回転して通常三相交流の電
流が得られる。そしてこの三相交流の電流は、整流器に
より整流されて直流電流とされ、車両に搭載されたバッ
テリに充電される。このようにしてエンジンの回転に伴
って発電された電力は、一旦バッテリに畜電された後、
主にイグニッション用に出力されるが、照明用や、暖房
用その他にも適宜使用される。

【０００３】このような車両における電力供給系統にお
いては、各所への電力の供給は上記のようにバッテリを
介して行われるため、バッテリの充電状態は重要であ
り、常に監視されなければならない。そのため、従来か
らバッテリの充電状態がその電圧を検出することによっ
て確認され、この検出された電圧値が、予め設定された
電圧設定値よりも低くなっているときには、上記オルタ
ネータによる発電が実行されて発生した電力がバッテリ
に供給される。そしてバッテリの電圧値が上記設定値よ
りも高いときには発電は行われないようにされている。

【０００４】このほか、オルタネータとバッテリとの関
連で車両内の電力供給系統の制御を行うものとして、例
えば特開昭５９−２２２０９９号公報には、電力負荷に
対してバッテリとオルタネータとの並列回路を構成し、
電力負荷に応じてオルタネータの励磁切り換えを行って
電力供給の制御を行い、エンジンの出力の不安定化を解
消しつつ発電効率の向上を図るようにしたものが開示さ
れている。

【０００５】また、特開昭６０−２９８８７７号公報に
は、オルタネータの出力電圧が所定値以下のときにオル
タネータの発電制限手段による発電量の制限を禁止する
発電制限禁止手段が設けられ、この発電制限禁止手段を
働かせることによってバッテリが過放電状態にならない
ようにしたものが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の車両
内の電力供給系統の制御においては、制御のために比較
されるバッテリ充電量の設定値は、あくまで所定の一点
のみであり、その一点の設定値を境にしてオルタネータ
の稼働、非稼働が判断され、バッテリへの電力供給およ
び供給遮断が実行されていた。このことについては、上
記特開昭５９−２２２０９９号公報および特開昭６０−
２９８８７７号公報によって開示されたものについても
事情は同じである。

【０００７】しかし、実際には、バッテリ充電量の設定
値をどのような値にするかにもよるが、所定の設定値以
下であっても車両の運転状況によってはオルタネータを
稼働させるのが不適な場合があるし、逆に上記電圧値が
所定の設定値以上であっても車両の運転状況によって
は、オルタネータを稼働させる方が適当な場合もある。

【０００８】しかし従来の電力系統の制御においては、
上記のような車両の運転状況に応じた木目の細かいオル
タネータの稼働制御が行われていなかったことから、例
えばエンジンに高負荷が加わって燃費を悪化させたり、
オルタネータを駆動させる駆動ベルトに高トルクが加わ
ってベルトの寿命を短くするという問題点が存在した。

【０００９】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、オルタネータの稼働制御を
適切に行うことにより、燃費の向上および上記駆動ベル
トの寿命の延長が実現するエンジンのオルタネータ制御
装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
エンジンのオルタネータ制御装置は、エンジンの回転に
連動して稼働し発電するオルタネータから受電してバッ
テリが充電され、かつ、予め設定されたバッテリの電圧
値に応じて上記オルタネータの稼働または非稼働が設定
されるように制御する制御ユニットが設けられたエンジ
ンのオルタネータ制御装置において、上記バッテリには
その電圧値を検出する電圧検出センサが設けられ、上記
エンジンには回転数が検出されるエンジン回転数検出セ
ンサが設けられ、上記制御ユニットにはバッテリの上位
電圧設定値および下位電圧設定値からなる二つの電圧設
定値と、所定のエンジン回転数設定値とが予め入力さ
れ、上記電圧検出センサが検出したバッテリの電圧値
と、上記エンジン回転数センサが検出したエンジン回転
数とは上記制御ユニットに入力されるように構成され、
上記制御ユニットからは、上記バッテリの電圧値が上記
下位電圧設定値未満のときは上記オルタネータに稼働信
号が発信され、上記バッテリの電圧値が上記下位電圧設
定値以上および上記上位電圧設定値未満のときは、上記
エンジン回転数が上記エンジン回転数設定値以上のとき
のみ上記オルタネータに稼働信号が発信され、上記バッ
テリの電圧値が上記上位電圧設定値以上のときは上記オ
ルタネータに非稼働信号が発信されるように構成されて
いることを特徴とするものである。

【００１１】本発明の請求項２記載のエンジンのオルタ
ネータ制御装置は、請求項１記載のエンジンのオルタネ
ータ制御装置において、上記制御ユニットからは、上記
バッテリの電圧値が上記下位電圧設定値以上および上記
上位電圧設定値未満で、かつ、上記エンジン回転数が上
記エンジン回転数設定値以上のときは、エンジンの車両
走行以外に使用される外部負荷が大きいときのみ上記オ
ルタネータに非稼働信号が発信されるように構成されて
いることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】上記請求項１記載のエンジンのオルタネータ制
御装置によれば、上記制御ユニットからは、上記バッテ
リの電圧値が上記下位電圧設定値未満のときは上記オル
タネータに稼働信号が発信されるため、それを受けたオ
ルタネータは稼働して発電し、その電力でバッテリは充
電される。

【００１３】上記バッテリの電圧値が上位と下位の電圧
設定値の範囲内にあるときは、エンジンの回転数が設定
値以上のとき、すなわちある程度高速回転をしていると
きのみオルタネータは稼働して発電し、バッテリーは充
電される。

【００１４】上記バッテリの電圧値が上記上位電圧設定
値以上のときは上記オルタネータに非稼働信号が発信さ
れる。従って、この場合オルタネータは稼働せず、バッ
テリには電力が供給されないため、バッテリの過充電は
防止される。

【００１５】上記請求項２記載の発明によれば、制御ユ
ニットからは、上記バッテリの電圧値が上記下位電圧設
定値以上および上記上位電圧設定値未満で、かつ、上記
エンジン回転数が上記エンジン回転数設定値未満のとき
は、エンジンの車両走行以外に使用される外部負荷が大
きいときのみ上記オルタネータに非稼働信号が発信され
る。従って、バッテリの電圧値が上位と下位の電圧設定
値の範囲内にあるときでかつエンジンが低速に回転して
いる場合、上記外部負荷があればオルタネータは稼働し
ないため、エンジン負荷を軽減することができ、燃費向
上に寄与する。

【００１６】

【実施例】図１は本発明のエンジンのオルタネータ制御
装置を例示するブロック図である。この図に示すよう
に、車両に搭載されたオルタネータ制御装置１は、三相
交流発電機であるオルタネータ２と、このオルタネータ
２から供給される電力によって充電されるバッテリ３
と、オルタネータ２の稼働を制御する制御ユニット４と
から構成されている。

【００１７】上記オルタネータ２には、ステータコイル
を備えた三相からなる固定子２１と、三相の固定子２１
で囲まれた空間内を回転するフィールドコイルを備えた
回転子２２とが設けられている。この回転子２２は、図
外のエンジンのクランク軸に駆動ベルトを介して接続し
ているオルタネータプーリの回転により回転駆動され
る。そして、回転子２２が回転すると固定子２１に三相
交流が発生し、この電力が、６個のダイオードからなる
整流器２３により直流電力に整流される。整流された直
流電力は、コンデンサ２４で脈動が平準化された状態で
バッテリ３に出力される。また、上記三相交流の一部
は、補助整流器２５により整流された後回転子２２に供
給される。

【００１８】また、上記固定子２１および回転子２２
は、オルタネータ２内に設けられたレギュレータ２６に
接続されている。このレギュレータ２６には、各種のト
ランジスタや抵抗あるいはダイオードが組み込まれた所
定の電気回路が形成されており、回転子２２が回転して
いる状態で、制御ユニット４からレギュレータ２６に稼
働信号が発信され、その信号に応じて回転子２２へ通電
されると発電が行われ、非稼働信号が発信されるのに応
じて回転子２２への通電が停止されると回転子２２が回
転していても発電が行われない状態になる。従って、非
発電状態とされると回転子２２が回転していても、回転
トルクは無視し得る程度に小さい。

【００１９】バッテリ３には、電圧計からなる電圧検出
センサ３１が設けられており、この電圧検出センサ３１
の検出結果はバッテリ電圧として逐一制御ユニット４に
入力されるように構成されている。

【００２０】一方、図外のエンジンには回転数が検出さ
れるエンジン回転数検出センサ５が設けられている。こ
の回転数検出センサ５が検出したエンジン回転数（Ｎ）
は逐一制御ユニット４に入力されるように構成されてい
る。

【００２１】また、エンジンに対する図外の外部負荷
（具体的にはエアコンディショナー等）には外部負荷Ｏ
Ｎ・ＯＦＦ検出センサ６が設けられており、この外部負
荷ＯＮ・ＯＦＦ検出センサ６が検出したＯＮ・ＯＦＦ信
号は、逐一制御ユニット４に入力されるように構成され
ている。

【００２２】上記制御ユニット４には予めバッテリを対
象にした上位電圧設定値（Ｖ１）および下位電圧設定値
（Ｖ２）が入力されている。本実施例においては、上位
電圧設定値（Ｖ１）として１３．５ボルトが、下位電圧
設定値（Ｖ２）として１２．３ボルトが採用されてい
る。上記上位電圧設定値（Ｖ１）は、バッテリ３がその
容量一杯に充電されていることを示す電圧値であり、バ
ッテリ３がこの電圧値を示している状態では、それにこ
れ以上の電力を供給してもいわゆる過充電となって蓄電
されることはない。これに対して上記下位電圧設定値
（Ｖ２）は、車両が正常にその機能を発揮するために、
少なくともこの程度は必要であろうという充電量に匹敵
する電圧値である。この下位電圧設定値（Ｖ２）は上記
上位電圧設定値（Ｖ１）の約９０％の値とされる。

【００２３】また、制御ユニット４には予めエンジン回
転数を対象にしたエンジン回転数設定値（Ｎ１）が入力
されている。本実施例においては、このエンジン回転数
設定値（Ｎ１）の値は１５００ｒｐｍとされている。こ
の１５００ｒｐｍは、上記オルタネータプーリの回転速
度３０００ｒｐｍに相当している。

【００２４】そして、電圧検出センサ３１が検出したバ
ッテリ３のバッテリ電圧の値、回転数検出センサ５が検
出したエンジン回転数（Ｎ）および外部負荷ＯＮ・ＯＦ
Ｆ検出センサ６が検出した外部負荷信号に応じ、それぞ
れの値が上記の上位電圧設定値（Ｖ１）、下位電圧設定
値（Ｖ２）、エンジン回転数設定値（Ｎ１）と比較さ
れ、その比較結果および外部負荷信号のＯＮ、ＯＦＦ状
態によって、制御ユニット４からは上記オルタネータ２
が稼働（オルタネータ２が発電を行う状態）または非稼
働（オルタネータ２が発電を行わない状態）となるため
の稼働信号または非稼働信号がレギュレータ２６に向け
て発信されるように構成されている。

【００２５】以下本発明に係るオルタネータ制御の第一
の例について図２を基に説明する。図２はオルタネータ
制御の第一の例の制御フローを示すフローチャートであ
る。この図に示すように、まずステップＳ１においてバ
ッテリ電圧（Ｖ）、エンジン回転数（Ｎ）および外部負
荷ＯＮ・ＯＦＦ信号が制御ユニット４に入力される。

【００２６】そして、つぎのステップＳ２、Ｓ３におい
てバッテリ電圧（Ｖ）と上位電圧設定値（Ｖ１）および
下位電圧設定値（Ｖ２）とが比較される。これらの比較
に基づいて、バッテリ電圧（Ｖ）が上位電圧設定値（Ｖ
１）以上であるときは、一挙にステップＳ６にまでブラ
ンチしてこのステップが実行され、制御ユニット４から
レギュレータ２６にオルタネータ２の非稼働信号が発信
されるため、オルタネータ２においては発電は行われ
ず、従ってバッテリ３は充電されない。

【００２７】また、バッテリ電圧（Ｖ）が下位電圧設定
値（Ｖ２）未満であるときは、無条件に上記オルタネー
タ２内のレギュレータ２６に稼働信号が発信され、それ
を受けたレギュレータ２６においてはその内部回路が発
電回路に切り替えるられるため、オルタネータ２におい
ては発電が行われ、バッテリ３には電力が供給されて充
電される。

【００２８】バッテリ電圧（Ｖ）が上位電圧設定値（Ｖ
１）未満でかつ下位電圧設定値（Ｖ２）以上であるとき
は、つぎのステップＳ４が実行され、エンジン回転数
（Ｎ）とエンジン回転数設定値（Ｎ１）とが比較され
る。そして、エンジン回転数（Ｎ）がエンジン回転数設
定値（Ｎ１）以上であるときは、ステップＳ５が実行さ
れて上記の通りオルタネータ２において発電され、バッ
テリ３は充電される。

【００２９】図３はオルタネータの回転速度と、消費馬
力、駆動トルクまたは出力電流とのそれぞれの関係の一
例を示すグラフである。なお、このグラフにおいては、
エンジン回転数（Ｎ）が１５００ｒｐｍ（すなわちオル
タネータ回転速度３０００ｒｐｍ）以下であってもオル
タネータ２は稼働して発電が行われている場合のもので
ある。このグラフに示すように、オルタネータの回転子
２２の回転軸の駆動トルクは、その回転速度が２０００
ｒｐｍに到達するまでは急激に上昇し、２０００ｒｐｍ
で最大値を示し、その後は上記回転速度の上昇に従って
漸減している。

【００３０】また、オルタネータ２が稼働したときに消
費される消費馬力は（駆動トルク値と回転速度との
積）、上記回転速度が３０００ｒｐｍに到達するまでは
急激に上昇しているが、それ以後は漸増傾向を示してい
る。

【００３１】さらに、オルタネータ２の発電電流につい
ても、上記回転速度が３０００ｒｐｍに到達するまでは
急激に上昇しているが、それ以後（特に５０００ｒｐｍ
以上）はほぼ一定値を示している。

【００３２】以上より、オルタネータ２の稼働は３００
０ｒｐｍ以下では不安定であり、大きな駆動トルクが必
要であるにも拘らず発電電流値は少ない状態を呈してい
る。

【００３３】ところで、本発明においては、バッテリ電
圧（Ｖ）が上位電圧設定値（Ｖ１）と下位電圧設定値
（Ｖ２）との間にあるとき、すなわちオルタネータ２が
発電を行うか否かの選択領域においては、エンジン回転
数（Ｎ）がエンジン回転数設定値（Ｎ１）（本実施例で
はＮ１＝１５００ｒｐｍ、オルタネータ回転速度３００
０ｒｐｍに相当）以上でないとオルタネータ２は稼働し
ないため、オルタネータプーリの駆動トルクは図３のグ
ラフに示すような値にはならない（発電に関与しないた
めトルクは発生しない）。従って、オルタネータ２を駆
動させる駆動ベルトに無理な力が加わらず、上記ベルト
の寿命の延長に寄与することができる。

【００３４】本発明に係るオルタネータ制御の第二の例
について図４を基に説明する。図４はオルタネータ制御
の第二の例の制御フローを示すフローチャートである。
この第二の例においては上記第一の例のステップＳ４の
下にステップＳ４’が設定されている。

【００３５】すなわち、ステップＳ４でエンジン回転数
（Ｎ）がエンジン回転数設定値（Ｎ１）未満のときは、
上記ステップＳ４’において外部負荷がＯＮであるかＯ
ＦＦであるかが問われるのである。

【００３６】そして外部負荷がＯＮのときはステップＳ
６が実行されてオルタネータ２は発電しないためバッテ
リ３は充電されない。しかし、ステップＳ４’において
外部負荷がＯＦＦであるときは、ステップＳ５が実行さ
れ、オルタネータ２において発電が行われるためバッテ
リ３は充電される。

【００３７】こうすることによって、エンジン回転数
（Ｎ）がエンジン回転数設定値（Ｎ１）未満の場合、エ
アコンディショナー等の外部負荷がＯＮのときにはオル
タネータ２は非稼働とされるため、エンジンに負担がか
からず、燃費の向上に寄与することができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のエンジン
のオルタネータ制御装置は、この制御機構を構成する制
御ユニットにはバッテリの上位電圧設定値および下位電
圧設定値からなる二つの電圧設定値と、所定のエンジン
回転数設定値とが予め入力され、電圧検出センサが検出
したバッテリの電圧値と、エンジン回転数センサが検出
したエンジン回転数とは上記制御ユニットに入力される
ように構成されている。そして、上記制御ユニットから
は、上記バッテリの電圧値が上記下位電圧設定値未満の
ときは上記オルタネータに稼働信号が発信されるため、
それを受けたオルタネータは稼働して発電し、その電力
でバッテリは充電され、いわゆるバッテリあがりは有効
に防止することができる。

【００３９】また、バッテリの電圧値が上記下位電圧設
定値以上および上記上位電圧設定値未満のときは、上記
エンジン回転数が上記エンジン回転数設定値以上のとき
のみ上記オルタネータに稼働信号が発信される。従っ
て、バッテリの電圧値が上位と下位の電圧設定値の範囲
内にあるときは、エンジンの回転数が設定値以上のと
き、すなわち駆動ベルトのトルクが小さくなるある程度
高速回転をしているときからオルタネータは稼働するた
め、無理なトルクが駆動ベルトにかからずその分駆動ベ
ルトの寿命を延長させることができる。

【００４０】さらに、バッテリの電圧値が上記上位電圧
設定値以上のときは上記オルタネータに非稼働信号が発
信される。従って、この場合オルタネータは稼働せず、
バッテリには電力が供給されないため、無駄なバッテリ
の過充電は防止される。

【００４１】上記バッテリの電圧値が上記下位電圧設定
値以上および上記上位電圧設定値未満で、かつ、上記エ
ンジン回転数が上記エンジン回転数設定値未満のとき
は、エンジンの車両走行以外に使用される外部負荷が大
きいときのみ制御ユニットから上記オルタネータに非稼
働信号が発信されるようにすれば、バッテリの電圧値が
上位と下位の電圧設定値の範囲内にあるときでかつエン
ジンが低速に回転している場合にはオルタネータは稼働
しないため、エンジン負荷の軽減に寄与することがで
き、その分燃費向上を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエンジンのオルタネータ制御装置を例
示するブロック図である。

【図２】本発明のオルタネータ制御の第一の例を示すフ
ローチャートである。

【図３】オルタネータの回転速度と、消費馬力、駆動ト
ルクまたは出力電流とのそれぞれの関係の一例を一図に
描いたグラフである。

【図４】本発明のオルタネータ制御の第二の例を示すフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１ オルタネータ制御装置 ２ オルタネータ ２１ 固定子 ２２ 回転子 ２３ 整流器 ２４ コンデンサ ２５ 補助整流器 ２６ レギュレータ ３ バッテリ ３１ 電圧検出センサ ４ 制御ユニット ５ 回転数検出センサ ６ 外部負荷ＯＮ・ＯＦＦ検出センサ Ｎ エンジン回転数 Ｎ１ エンジン回転数設定値 Ｖ バッテリ電圧 Ｖ１ 上位電圧設定値 Ｖ２ 下位電圧設定値

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンの回転に連動して稼働し発電す
   るオルタネータから受電してバッテリが充電され、か
   つ、予め設定されたバッテリの電圧値に応じて上記オル
   タネータの稼働または非稼働が設定されるように制御す
   る制御ユニットが設けられたエンジンのオルタネータ制
   御装置において、上記バッテリにはその電圧値を検出す
   る電圧検出センサが設けられ、上記エンジンには回転数
   が検出されるエンジン回転数検出センサが設けられ、上
   記制御ユニットにはバッテリの上位電圧設定値および下
   位電圧設定値からなる二つの電圧設定値と、所定のエン
   ジン回転数設定値とが予め入力され、上記電圧検出セン
   サが検出したバッテリの電圧値と、上記エンジン回転数
   センサが検出したエンジン回転数とは上記制御ユニット
   に入力されるように構成され、上記制御ユニットから
   は、上記バッテリの電圧値が上記下位電圧設定値未満の
   ときは上記オルタネータに稼働信号が発信され、上記バ
   ッテリの電圧値が上記下位電圧設定値以上および上記上
   位電圧設定値未満のときは、上記エンジン回転数が上記
   エンジン回転数設定値以上のときのみ上記オルタネータ
   に稼働信号が発信され、上記バッテリの電圧値が上記上
   位電圧設定値以上のときは上記オルタネータに非稼働信
   号が発信されるように構成されていることを特徴とする
   エンジンのオルタネータ制御装置。
2. 【請求項２】 上記制御ユニットからは、上記バッテリ
   の電圧値が上記下位電圧設定値以上および上記上位電圧
   設定値未満で、かつ、上記エンジン回転数が上記エンジ
   ン回転数設定値未満のときは、エンジンの車両走行以外
   に使用される外部負荷が大きいときのみ上記オルタネー
   タに非稼働信号が発信されるように構成されていること
   を特徴とする請求項１記載のエンジンのオルタネータ制
   御装置。