JPH06276692A - 充電用発電機制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機関の状態を示す状態信号に予め設定された
重み係数を乗算し、この乗算値に従って交流発電機の界
磁電流のデューティを制御することで機関と交流発電機
の稼働の調和をとる。 【構成】 機関によって駆動されて交流電圧を発生する
交流発電機１と、発生した交流電圧を直流電圧に変換す
る整流器２と、この変換された直流電圧により充電され
るバッテリー３と、バッテリー３の充電状態を検出する
充電状態検出手段、前記機関の稼働状態を検出する機関
状態検出手段、及び充電状態検出手段と機関状態検出手
段の内少なくとも一方の状態検出手段からの検出信号の
値に重み付け係数を乗算した値に基づき、交流発電機１
の界磁コイル１ｂに供給される界磁電流Ｉｆのデューテ
ィを決定する制御手段を有した制御装置４Ａを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、車両等に搭載された
機関によって駆動される蓄電池充電用交流発電機の出力
を制御する充電用発電機制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の充電用発電機制御装置の構
成を示すブロック図である。図において、１は交流発電
機（発電機）であり、三相星形結線された円筒状の電機
子コイル１ａと電機子コイル１ａ内で図示しない機関の
クランク軸に結合されて回転する界磁コイル１ｂより構
成されている。２は電機子コイル１ａに発生した三相交
流電圧を直流電圧に変換する整流器、３は整流器２より
出力された直流電圧により充電され、車両内の各電気回
路に直流電源を供給する蓄電池（バッテリー）、４はバ
ッテリー３のバッテリー端子電圧３Ａと予め設定された
充電目標電圧（目標バッテリー電圧）とを比較し、バッ
テリー端子電圧３Ａが目標バッテリー電圧より低ければ
界磁コイル１ｂに、バッテリー３より界磁電流Ｉｆを供
給させ、高ければ界磁電流Ｉｆの供給を停止させること
で交流発電機１の動作を制御し、バッテリー３の充電を
調整する電圧調整装置である。

【０００３】次に、従来の充電用発電機制御装置の動作
について説明する。バッテリー３より電圧調整装置４を
通して界磁電流Ｉｆの供給を受ける界磁コイル１ｂが図
示しない機関の始動に伴い回転すると、電機子コイル１
ａには界磁電流Ｉｆの大きさに比例した三相交流電圧が
発生する。この三相交流電圧は整流器２によって直流電
圧に変換された後、バッテリー３の＋電極及び−電極間
に印加されてバッテリー３は充電される。

【０００４】その後、機関の回転数が上昇すると交流発
電機１の出力電圧も上昇し、更に整流器２の出力電圧も
上昇することで、バッテリー３は過充電状態となること
がある。そこで、電圧調整装置４はバッテリー端子電圧
３Ａと予め設定した目標バッテリー電圧とを比較し、バ
ッテリー端子電圧３Ａが目標バッテリー電圧より高いと
判定したならば界磁コイル１ｂへの界磁電流Ｉｆの供給
を停止させて交流発電機１の出力を低下させる。

【０００５】しかし、機関の回転数が低下、又はバッテ
リー３の負荷が増えると、バッテリー３の充電電圧に対
する放電電圧の割合が上がる。そのことを電圧調整装置
４は取り込んだバッテリー端子電圧３Ａより判定したな
らば、交流発電機１の出力電圧を上昇させるべく界磁コ
イル１ｂに界磁電流Ｉｆを供給させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の充電用発電機制
御装置は以上のように、バッテリー端子電圧の低下、或
は上昇判定のもとに界磁コイルへの界磁電流供給、或は
供給停止を行っていた。しかし、バッテリー端子電圧と
目標バッテリー電圧との間には実際に交流発電機を駆動
させる程大きな電圧差がなくても界磁コイルに界磁電流
が流れて発電動作が始まる。そのため機関の駆動トルク
に影響を与え、回転変動を引き起こしたり、交流発電機
を不要に駆動することで機関に必要以上の負荷をかけて
燃費を悪化させるという問題点があった。

【０００７】この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、交流発電機の界磁コイルに流す
界磁電流の値を、バッテリーの充電状態又は機関の稼働
状態に合わせて制御することで交流発電機の回転変動を
最小に抑えることができる充電用発電機制御装置を得る
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る充
電用発電機制御装置は、機関によって駆動されて交流電
圧を発生する発電機と、前記発生した交流電圧を直流電
圧に変換する整流器と、この変換された直流電圧により
充電される蓄電池と、この蓄電池の充電状態を検出する
充電状態検出手段と、前記機関の稼働状態を検出する機
関状態検出手段と、前記充電状態検出手段及び前記機関
状態検出手段の内少なくとも一方の状態検出手段からの
状態信号の値に予め設定した重み係数を乗算した値に基
づき、前記発電機の界磁コイルに供給される界磁電流の
制御量を決定する制御手段とを備えたものである。

【０００９】請求項２の発明に係る充電用発電機制御装
置は、機関によって駆動されて交流電圧を発生する発電
機と、前記発生した交流電圧を直流電圧に変換する整流
器と、この変換された直流電圧により充電される蓄電池
と、この蓄電池の充電状態を検出する充電状態検出手段
と、前記機関の稼働状態を検出する機関状態検出手段
と、前記充電状態検出手段及び前記機関状態検出手段の
内少なくとも一方の状態検出手段からの状態信号の値に
予め設定した重み係数を乗算した値に基づき、前記発電
機の界磁コイルに前記蓄電池より供給される界磁電流の
制御量を決定する制御手段と、前記機関状態検出手段に
て検出された機関の回転数と予め設定された機関の回転
数との偏差より機関回転変動量を演算する変動量演算手
段と、この変動量演算手段によって演算された機関回転
変動量に基づいて前記設定された重み係数を修正する係
数修正手段とを備えたものである。

【００１０】

【作用】請求項１の発明における充電用発電機制御装置
は、充電状態検出手段及び機関状態検出手段の内少なく
とも一方の状態検出手段からの状態信号の値に予め設定
した重み係数を乗算し、この乗算値に従って交流発電機
の界磁コイルに供給する界磁電流の制御量を制御するこ
とで機関と発電機の稼働の調和をとることができる。

【００１１】請求項２の発明における充電用発電機制御
装置は、充電状態検出手段及び機関状態検出手段の内少
なくとも一方の状態検出手段からの状態信号の値に予め
設定した重み係数を乗算し、この乗算値に従って交流発
電機の界磁コイルに供給する界磁電流の制御量を制御す
ることで機関と発電機の稼働の調和をとることができる
と共に、重み係数が係数修正手段によって修正されるこ
とにより機関状態に合致した重み係数が学習されるの
で、学習が進むにつれ機関の回転変動も最小に抑えられ
る。

【００１２】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１は本実施例による充電用発電機制
御装置の構成を示すブロック図である。尚、図中図５と
同一符号は同一又は相当部分を示す。図において、４Ａ
は本実施例における制御装置である。この制御装置４Ａ
は、バッテリー３の充電状態を検出する充電状態検出手
段、機関の稼働状態を検出する機関状態検出手段、充電
状態検出手段及び機関状態検出手段の内少なくとも一方
の状態検出手段からの状態信号の値に予め設定した重み
係数を乗算した値に基づき、交流発電機１の界磁コイル
１ｂに供給される界磁電流Ｉｆのデューティを決定する
制御手段、機関状態検出手段にて検出された機関の回転
数と予め設定された機関の回転数との偏差より機関回転
変動量を演算する変動量演算手と、この変動量演算手段
によって演算された機関回転変動量に基づいて前記設定
された重み係数を修正する係数修正手段、及び図示しな
い機関の燃料量そして点火時期を制御する公知の機能を
有したマイクロコンピュータで構成されている。尚、４
０は状態信号であり、例えば機関の回転数を得るための
クランク角信号、図示しないセンサによって取り込まれ
る機関の吸気温度、車速、或は吸入空気量等を示す信
号、更にバッテリー３より電源電圧の供給を受ける充電
系統より充電状態を示す信号等が含まれる。

【００１３】ここで、デューティとは界磁コイル１ｂに
対し界磁電流Ｉｆを供給する期間と供給停止を行う期間
との比である。そしてこの比が大きい程界磁電流Ｉｆの
量が大きくなり、さらにデューティが０％であるという
ことは界磁電流Ｉｆの供給を遮断することを意味する。

【００１４】次に、本実施例の動作を図２のフローチャ
ートに従って説明する。このフローチャートは制御装置
４Ａの動作を説明すものである。先ず、状態信号４０を
読み込み、この状態信号４０より機関の回転数、アイド
ル状態、及び吸気温度等の機関の稼働状態を読み取る
（ステップＳ１００）。次に、バッテリ端子電圧３Ａ
（実電圧）をバッテリー３より読み込み（ステップＳ１
０１）、更にステップＳ１００で読み込んだ機関の状態
信号４０より、機関の電気負荷とバッテリー３の充電能
力を考慮して最適な目標バッテリー端子電圧３Ｂ（目標
電圧）を決定する（ステップＳ１０２）。

【００１５】目標バッテリー端子電圧３Ｂが決定された
ならば、ステップＳ１０１で読み込んだ実電圧とステッ
プＳ１０２で決定した目標電圧との偏差（目標電圧ー実
電圧）であるバッテリー電圧偏差（電圧偏差量）３Ｃを
演算する（ステップＳ１０３）。更に、前回のプログラ
ム処理のステップＳ１０１で読み込んだ実電圧（前回電
圧値）と今回読み込んだ実電圧（今回電圧値）との差を
演算してバッテリー変化速度ＢＶを求める（ステップＳ
１０４）。

【００１６】以上のように、各ステップでそれぞれバッ
テリー端子電圧３Ａ、バッテリー偏差電圧３Ｃ、バッテ
リー変化速度ＢＶ、及び機関回転数が求められたなら
ば、これら求められた値を入力値Ｉｊ（ｊ＝１．．．
ｎ、ここでｎは入力値の数）とし、この入力値Ｉｊに各
入力値Ｉｊ毎に予め決められた重み係数ωｊｉを乗算し
た後に、各入力値毎の乗算値を積算して積算値より閾値
ｈｉを引き算して界磁コイル１ｂに流す界磁電流Ｉｆの
値を示す出力値Ｉｉを演算する（ステップＳ１０５）。
以上の演算の様子を式で表すと以下の（１）式で示され
る。

【００１７】

【００１８】次に、出力値Ｉｉをパラメータとして関数
により界磁コイル１ｂに流す界磁電流Ｉｆの駆動デュー
ティｆ（Ｉｉ）を求める（ステップＳ１０６）。この関
数としては例えば、以下の（２）式で示されるシグモイ
ド関数が適用される。

【００１９】 ｆ（Ｉｉ）＝１／（１＋ｅｘｐ（−Ｉｉ／Ｔ＋θ））・・・（２） ここで、Ｔは正の定数、θはオフセットを示す。

【００２０】そして、ここでは明記しないが公知のマイ
クロコンピュータのタイマをセットし、予め決められた
周波数、例えば２００ＨｚとステップＳ１０６で求めた
駆動デューティｆ（Ｉｉ）で界磁コイル１ｂに界磁電流
Ｉｆを流す（ステップＳ１０７）。マイクロコンピュー
タの処理は、先ずパルス信号の周波数を決めた後に、パ
ルス信号のオン時間とオフ時間の比を求めた駆動デュー
ティｆ（Ｉｉ）で決める。このように、界磁コイル１ｂ
の駆動は制御装置４Ａにて実行されるため、界磁コイル
１ｂの駆動を察知することが可能となり、よって機関に
かかる負荷を検出することが出来る。

【００２１】実施例２．上記、実施例１では主にバッテ
リー電圧及び機関回転数を入力値として出力値Ｉｉを算
出し、この出力値Ｉｉをパラメータとしてシグモイド関
数により駆動デューティｆ（Ｉｉ）を求めた。しかし、
交流発電機１の目標発電電流Ｉａ、界磁電流Ｉｆ、交流
発電機１の回転数Ｎａｌｔ等を加味して導き出された駆
動デューテイ算出用の理論式を用いることで、より精密
に駆動デューティｆ（Ｉｉ）が求まる。以下、本実施例
の動作を図３に示すフローチャートを参照して説明す
る。

【００２２】尚、図３に示すフローチャートにおいて、
ステップＳ１００〜Ｓ１０５、Ｓ１０７は図２に示すフ
ローチャートのステップＳ１００〜Ｓ１０５、Ｓ１０７
と処理内容は同一である。そして、ステップＳ１１６が
本実施例における界磁コイル１ｂの駆動デューティｆ
（Ｉｉ）の演算方法である。駆動デューティｆ（Ｉｉ）
の演算式は以下の（２）式で示される。駆動デューティ
ｆ（Ｉｉ）の演算式は交流発電機１の目標発電電流Ｉ
ａ、界磁電流Ｉｆ、回転数Ｎａｌｔよりの理論的な関係
から求めたものである。

【００２３】 Ｄｕｔｙ＝３０＊Ｋ（Ｎａｌｔ）＊（Ｒａ＊ｆ（Ｉｉ）＋Ｖｂ）／（ＰＭ＊Ｎ ａｌｔ）

【００２４】ここで Ｋ（Ｎａｌｔ）は交流発電機１の
回転数に依存する係数 Ｒａは交流発電機１の電機子コイル１ａの抵抗 ｆ（Ｉｉ）は上述したシグモイド関数により得られた出
力 Ｖｂはレギュレート電圧 ＰＭは交流発電機１の定数 Ｎａｌｔは交流発電機１の回転数である。

【００２５】以下、ステップＳ１１６の処理について説
明する。先ず、ステップＳ１０５で演算された出力値Ｉ
ｉをパラメータとして関数により界磁コイル１ｂに流す
界磁電流Ｉｆの駆動デューティｆ（Ｉｉ）を求める。関
数として上述したシグモイド関数が適用される。更に、
ステップＳ１００で読み込んだ状態信号４０より交流発
電機回転数Ｎａｌｔ、図示しないレギュレータ（通常。
整流器２の出力側に設けられて整流出力を安定化する）
の出力電圧（レギュレート電圧）Ｖｂ等を読み出し、上
述した交流発電機１の回転数に依存する係数Ｋ（Ｎａｌ
ｔ）、交流発電機１の電機子コイル１ａの抵抗Ｒａ、上
述したシグモイド関数により得られた出力ｆ（Ｉｉ）、
及び交流発電機１の定数ＰＭと共に（２）式に代入して
駆動デューティＤｕｔｙを求める。この結果、より精密
な駆動デューティｆ（Ｉｉ）を求めることができる。

【００２６】実施例３．上記、実施例１，２は重み係数
ωｊｉを固定にして出力値Ｉｉを算出したが、機関回転
変動量に応じて重み係数ωｊｉを修正し、適正な重み係
数ωｊｉを求めるというニューラルネットワークに用い
られている学習機能を本発明に適用することで、より正
確な駆動デューティｆ（Ｉｉ）を求めることができる。

【００２７】以下、この学習機能を備えた本実施例の動
作を図４のフローチャートを参照して説明する。図４に
示すフローチャートにおいて、ステップＳ１００〜Ｓ１
０７は図２に示すフローチャートのステップＳ１００〜
Ｓ１０７と処理内容は同一である。先ず、駆動デューテ
ィｆ（Ｉｉ）が所定の重み係数ωｊｉを基に算出された
出力値Ｉｉで求められたならば、重み係数の修正値Δω
ｊｉを演算するためのデータとして機関目標回転数Ｎを
演算する（ステップＳ１２０）。この演算方法として
は、ステップＳ１００で読み込んだ状態信号４０中の吸
気温度に基づく機関温度に基づいて演算する。

【００２８】機関目標回転数Ｎが演算されたならば、同
じくステップＳ１００で読み込まれた機関状態４０より
機関回転数を読み出し、この機関回転数と機関目標回転
数Ｎとの偏差より機関回転変動量ΔＮを演算する（ステ
ップＳ１２１）。そして、この機関回転変動量（変動
量）ΔＮを以下の（３）式に代入して重み係数の修正値
Δωｊｉを演算する（ステップＳ１２２）。

【００２９】 Δωｊｉ＝ε＊変動量×ｆ（Ｉｉ）・・・・（３） ε：正の定数

【００３０】演算された重み係数の修正値Δωｊｉは前
回設定された重み係数ωｊｉに加算されることで修正後
の重み係数が求められる（ステップＳ１２３）。以降、
ステップＳ１０５では修正後の重み係数を用いて出力値
Ｉｉが演算される。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、機関によって
駆動されて交流電圧を発生する発電機と、前記発生した
交流電圧を直流電圧に変換する整流器と、この変換され
た直流電圧により充電される蓄電池と、この蓄電池の充
電状態を検出する充電状態検出手段と、前記機関の稼働
状態を検出する機関状態検出手段と、前記充電状態検出
手段及び前記機関状態検出手段の内少なくとも一方の状
態検出手段からの状態信号の値に予め設定した重み係数
を乗算した値に基づき、前記発電機の界磁コイルに供給
される界磁電流の制御量を決定する制御手段とを備えた
ので、機関の状態に合わせて界磁電流を制御できるよう
になり、よって機関に大きな負荷を与えることなく発電
機の稼働を開始できるという効果がある。

【００３２】請求項２の発明によれば、機関によって駆
動されて交流電圧を発生する発電機と、前記発生した交
流電圧を直流電圧に変換する整流器と、この変換された
直流電圧により充電される蓄電池と、この蓄電池の充電
状態を検出する充電状態検出手段と、前記機関の稼働状
態を検出する機関状態検出手段と、前記充電状態検出手
段及び前記機関状態検出手段の内少なくとも一方の状態
検出手段からの状態信号の値に予め設定した重み係数を
乗算した値に基づき、前記発電機の界磁コイルに供給さ
れる界磁電流の制御量を決定する制御手段と、前記機関
状態検出手段にて検出された機関の回転数と予め設定さ
れた機関の回転数との偏差より機関回転変動量を演算す
る変動量演算手段と、この変動量演算手段によって演算
された機関回転変動量に基づいて前記設定された重み係
数を修正する係数修正手段とを備えたので、機関の状態
に合わせて界磁電流を制御できるようになり、よって機
関に大きな負荷を与えることなく発電機の稼働を開始で
きると共に、適正な重み係数が学習されるため学習が進
むにつれて発電機の駆動タイミングが適正化され、機関
の回転変動が最小に抑えられるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による充電用発電機制御装置の一実施
例の構成を示すブロック図である。

【図２】実施例１の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図３】実施例２の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図４】実施例３の動作を説明するフローチャートであ
る。

【図５】従来の充電用発電機制御装置の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１ 交流発電機 １ｂ 界磁コイル ２ 整流器 ３ バッテリー ４Ａ 制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機関によって駆動されて交流電圧を発生
   する発電機と、前記発生した交流電圧を直流電圧に変換
   する整流器と、この変換された直流電圧により充電され
   る蓄電池と、この蓄電池の充電状態を検出する充電状態
   検出手段と、前記機関の稼働状態を検出する機関状態検
   出手段と、前記充電状態検出手段及び前記機関状態検出
   手段の内少なくとも一方の状態検出手段からの状態信号
   の値に予め設定した重み係数を乗算した値に基づき、前
   記発電機の界磁コイルに供給される界磁電流の制御量を
   決定する制御手段とを備えたことを特徴とする充電用発
   電機制御装置。
2. 【請求項２】 機関によって駆動されて交流電圧を発生
   する発電機と、前記発生した交流電圧を直流電圧に変換
   する整流器と、この変換された直流電圧により充電され
   る蓄電池と、この蓄電池の充電状態を検出する充電状態
   検出手段と、前記機関の稼働状態を検出する機関状態検
   出手段と、前記充電状態検出手段及び前記機関状態検出
   手段の内少なくとも一方の状態検出手段からの状態信号
   の値に予め設定した重み係数を乗算した値に基づき、前
   記発電機の界磁コイルに供給される界磁電流の制御量を
   決定する制御手段と、前記機関状態検出手段にて検出さ
   れた機関の回転数と予め設定された機関の回転数との偏
   差より機関回転変動量を演算する変動量演算手段と、こ
   の変動量演算手段によって演算された機関回転変動量に
   基づいて前記予め設定した重み係数を修正する係数修正
   手段とを備えたことを特徴とする充電用発電機制御装
   置。