JPH07123796A - 発電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電気負荷の負荷量の急増時にエンジンの負担
が急激に増大することがないように発電機の発電量を漸
層制御し、エンジン回転数の変動やエンジンストール等
を未然に防止することができる発電制御装置を得る。 【構成】 定常状態の目標電圧と電源電圧とを比較する
目標電圧設定部２１および比較部２２と、電気負荷の負
荷量が急増したときに定常状態の目標電圧を比較部２２
からの電圧偏差に応じて低い値に一時的に変更し、この
低い値から徐々に元の定常状態の目標電圧に上昇させる
タイマ制御部２３および目標発電電流演算部２４と、こ
の目標発電電流演算部２４の出力に基づいて発電機を制
御する界磁電流演算部２５および界磁電流出力制御部２
６とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、発電制御装置に関
し、特に例えば車両や船舶等の発電機を制御する場合等
に用いて好適な発電制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図９は例えば実公昭６１ー１４３２０号
公報や実公昭６２ー３０４８０号公報に示された従来の
車両用発電制御装置を示す回路図である。図において、
１はエンジン（図示せず）によって駆動される発電機で
あって、この発電機１は起電力を発生する電機子コイル
１１と、図示せずもエンジンのクランクシャフトに回転
可能に連結され、電機子コイル１１に磁束を供給する界
磁コイル１２と、それぞれ複数のダイオードからなり、
電機子コイル１１からの交流電流を直流電流に整流する
３相全波整流器１３および１４とを有する。

【０００３】２は発電機１の３相全波整流器１３からの
直流電流によって充電されるバッテリ、３はスイッチ４
を介してバッテリ２に並列接続され、３相全波整流器１
３からの出力或はバッテリ２からの出力を電源として受
ける例えばカーエアコン、照明装置、音響機器、燃料制
御用電磁装置等の電気負荷であって、スイッチ４はこの
電気負荷３を駆動／停止するためのものである。

【０００４】５はバッテリ２の端子電圧が目標電圧とな
るように発電機１の発電出力を一定制御する制御装置で
あって、この制御装置５はバッテリ２の両端に接続され
た分圧抵抗器５１および５２と、カソードが分圧抵抗器
５１および５２の接続点に接続されたツェナダイオード
５３と、ベースがツェナダイオード５３のアノードに接
続され、エミッタがバッテリ２の負極側に接続され、コ
レクタが抵抗器５４を介して発電機１の３相全波整流器
１４の出力側に接続されたトランジスタ５５と、ベース
がトランジスタ５５のコレクタに接続され、エミッタが
バッテリ２の負極側に接続され、コレクタが界磁コイル
１２およびダイオード５８の並列回路を介して３相全波
整流器１４の出力側に接続されたトランジスタ５７とを
有する。

【０００５】６はキースイッチであって、このキースイ
ッチ６は一側が充電ランプ７を介して３相全波整流器１
４の出力側に接続され、他側がスイッチ４に接続されて
いる。

【０００６】次に、動作について説明する。いま、キー
スイッチ６が投入されると、バッテリ２より充電ランプ
７および抵抗器５４を介してトランジスタ５７のベース
に電流が流れてこのトランジスタ５７がオンし、これに
よりバッテリ２より界磁コイル１２に界磁電流Ifが初期
励磁電流として流れて磁束が発生し、この磁束がエンジ
ンにより駆動される界磁コイル１２の回転により変化し
て電機子コイル１１に起電力が発生し、発電機１が発電
を開始する。

【０００７】そして、発電機１の発電出力によりバッテ
リ１２の端子電圧Vbが目標電圧Vregに達すると、ツェナ
ダイオード５３がブレークダウンして導通し、これによ
りトランジスタ５５がオンし、トランジスタ５７がオフ
となるので界磁コイル１２に流れている界磁電流Ifが遮
断され、発電機１の発電出力が低下する。

【０００８】発電機１の発電出力が低下し、バッテリ１
２の端子電圧Vbが目標電圧Vregより低くなると、ツェナ
ダイオード５３が不導通となり、トランジスタ５５がオ
フとなるので、トランジスタ５７が再びオンとなり、界
磁電流Ifが増加して発電機１の発電出力が上昇する。こ
のようなオン、オフ動作を繰り返すことによりバッテリ
２の端子電圧Vbは一定の値に制御される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の車両用発電制御
装置は以上のように構成されているので、電気負荷の急
増時にエンジンの負荷が急激に増大してエンジン回転数
が不安定となり、場合によってはエンジンストール（エ
ンスト）が生じるという問題点があった。このことを、
図１０を参照して説明する。まず、時刻t1においてスイ
ッチ４がオンされて電気負荷３が接続され、図１０Ａに
示すように、それまでの電気負荷量ＥＬが大きさＥ１
（電気負荷３以外の周辺機器等による）より大きさＥ２
へ急増すると、図１０Ｂに示すように、それまで目標電
圧Vregに一定に制御されていたバッテリ２の端子電圧Vb
は急激に低下する。

【００１０】すると、制御装置５は、図１０Ｃに示すよ
うに、界磁電流Ifを一気に増加せしめ、発電機１の発電
出力を上昇しようと働く。そのためには、界磁電流Ifが
増加した分だけ界磁コイル１２を回転するトルクが必要
になり、この結果、エンジン負荷が急増し、図１０Ｄに
示すように、それまで例えば７００rpm程度であったエ
ンジン回転数Neが低下し始め、時刻t2では例えば４５０
〜５００rpm程度の低いエンジン回転数となってくる。

【００１１】このとき、一般的には、エンジン制御装置
（図示せず）がエンジン回転数Neを元の回転数に回復す
るためにアイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）等の
制御によって吸入空気量を増加させるが、実際にその効
果がエンジンの回転トルクとして現れるまでに遅れ時間
を要するため、時刻t2以降にエンジン回転数Neは回復し
始める。このとき、特に燃費向上のためアイドル回転数
を低く抑えている状態では時刻t2に達するまでにエンジ
ン回転が不安定となり、場合によってはエンジンストー
ルに至ることがある。

【００１２】この発明はこのような問題点を解決するた
めになされたもので、電気負荷の負荷量の急増時にエン
ジンの負担が急激に増大することがないように発電機の
発電量を漸層制御し、エンジン回転数の変動やエンジン
ストール等を未然に防止することができる発電制御装置
を得ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明に係
る発電制御装置は、定常状態の目標電圧と電源電圧とを
比較する比較手段と、電気負荷の負荷量が急増したとき
に定常状態の目標電圧を比較手段からの電圧偏差に応じ
て低い値に一時的に変更し、この低い値から徐々に元の
定常状態の目標電圧に上昇させる第１の制御手段と、こ
の第１の制御手段の出力に基づいて発電機を制御する第
２の制御手段とを備えたものである。

【００１４】請求項２記載の発明に係る発電制御装置
は、定常状態の目標電圧と電源電圧とを比較する比較手
段と、電気負荷の負荷量が急増したときに比較手段から
の電圧偏差をろ波し、この電圧偏差に基づいて電源電圧
を徐々に元の定常状態の目標電圧に上昇させる第１の制
御手段と、この第１の制御手段の出力に基づいて発電機
を制御する第２の制御手段とを備えたものである。

【００１５】請求項３記載の発明に係る発電制御装置
は、定常状態の目標電圧と電源電圧とを比較する比較手
段と、電気負荷の負荷量が急増したときに比較手段から
の電圧偏差を積分し、この電圧偏差に基づいて電源電圧
を徐々に元の定常状態の目標電圧に上昇させる第１の制
御手段と、この第１の制御手段の出力に基づいて発電機
を制御する第２の制御手段とを備えたものである。

【００１６】

【作用】請求項１記載の発明においては、第１の制御手
段により電気負荷の負荷量が急増したときに定常状態の
目標電圧を比較手段からの電圧偏差に応じて低い値に一
時的に変更し、この低い値から徐々に元の定常状態の目
標電圧に上昇させ、その出力に基づいて発電機を制御す
る。これにより、電気負荷の負荷量が急増しても発電機
の発電出力を漸増制御してエンジンの負担の急激な増大
を抑制することができる。

【００１７】また、請求項２記載の発明においては、第
１の制御手段により電気負荷の負荷量が急増したときに
比較手段からの電圧偏差をろ波し、この電圧偏差に基づ
いて電源電圧を徐々に元の定常状態の目標電圧に上昇さ
せ、その出力に基づいて発電機を制御する。これによ
り、電気負荷の負荷量が急増しても発電機の発電出力を
漸増制御してエンジンの負担の急激な増大を抑制でき、
しかも比較手段の出力である電圧偏差に含まれるリップ
ルやノイズ等による変動成分を吸収してより精度の高い
制御が可能になる。

【００１８】さらに、請求項３記載の発明においては、
第１の制御手段により電気負荷の負荷量が急増したとき
に比較手段からの電圧偏差を積分し、この電圧偏差に基
づいて電源電圧を徐々に元の定常状態の目標電圧に上昇
させ、その出力に基づいて発電機を制御する。これによ
り、電気負荷の負荷量が急増しても発電機の発電出力を
漸増制御してエンジンの負担の急激な増大を抑制でき、
しかも第１の制御手段におけるＰＩＤ制御で使用される
定数を車両の種類に応じて容易に設定できるので、各種
の車両に対する整合性が向上する。

【００１９】

【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はこの発明の一実施例を示す構成
図であり、同図において、図９と対応する部分には同一
符号を付し、その詳細説明は省略する。図において、２
０はバッテリ２の端子電圧が目標電圧となるように発電
機１の発電出力を一定制御する制御装置である。

【００２０】この制御装置２０はバッテリ２の目標電圧
Vregを予め設定する目標電圧設定部２１と、この目標電
圧設定部２１からの目標電圧VregとラインＬ１を介して
供給されるバッテリ２の端子電圧Vbを比較して電圧偏差
ΔＶを求める比較部２２と、この比較部２２からの電圧
偏差ΔＶに基づいてタイマ（図示せず）を制御するタイ
マ制御部２３と、このタイマ制御部２３からの電圧偏差
ΔＶに基づいて目標発電電流Iaを演算する目標発電電流
演算部２４と、この目標発電電流演算部２４からの目標
発電電流Iaに応じて界磁電流Ifを求める界磁電流演算部
２５と、この界磁電流演算部２５からの界磁電流Ifのデ
ューティを例えばＰＷＭ制御により調整し、ラインＬ２
を介して発電機１の界磁コイルに所望の界磁電流Ifcと
して供給する界磁電流制御部２６とを含む。

【００２１】なお、ここで、目標電圧設定部２１および
比較部２２は比較手段を構成し、タイマ制御部２３およ
び目標発電電流演算部２４は第１の制御手段を構成し、
界磁電流演算部２５および界磁電流出力制御部２６は第
２の制御手段を構成する。また、３０はエンジン（図示
せず）の回転数を検出するエンジン回転数検出手段であ
る。このエンジン回転数検出手段３０は図示せずもエン
ジンの回転数を検出するクランク角センサ等の出力を直
接用いてもよいし、或はエンジン制御装置のマイクロコ
ンピュータ等からのエンジン回転数に関連した情報を用
いてもよい。

【００２２】次に、動作について図２および図３を参照
しながら説明する。まず、ステップＳ１において、制御
装置２０内のタイマの停止およびタイマ値Ｔの初期化
（Ｔ＝０）を行う。次に、ステップＳ２において、目標
電圧設定部２１で目標電圧Vregを定常状態での目標電圧
V1（Vreg＝V1）例えば１４Ｖに初期設定する。

【００２３】そして、ステップＳ３において、エンジン
回転数検出手段３０の出力に基づいてエンジン回転数Ne
を検出し、次いで、ステップＳ４において、バッテリ２
の端子電圧Vbを検出し、ステップＳ５に進んで、ステッ
プＳ２で設定された目標電圧VregとステップＳ４で検出
されたバッテリ２の端子電圧Vbとの電圧偏差ΔＶ（ΔＶ
＝Vreg−Vb）を比較部２２で演算する。そして、ステッ
プＳ６において、タイマ制御部２３で上記タイマが停止
中（Ｔ＝０）か否かを判定する。

【００２４】定常状態においては、タイマは停止してお
り、バッテリ２の端子電圧Vbは定常状態での目標電圧Ｖ
１に維持されているので、ステップＳ７に進んで、ステ
ップＳ５で演算されたΔＶが０より大きいか否か、つま
りΔＶの正負を判定する。そして、時刻t0〜t1の定常状
態では、図３Ａからも分かるように、電気負荷３の負荷
量（以下、単に電気負荷量と称する）ＥＬの急増はない
ので、ΔＶ≦０と判定され、ΔＶはそのままタイマ制御
部２３を介して目標発電電流演算部２４に供給される。

【００２５】そして、ステップＳ８に進んで、目標発電
電流演算部２４で電圧偏差ΔＶに基づいて目標発電電流
Iaを演算して界磁電流演算部２５に供給する。次いで、
ステップＳ９において、界磁電流演算部２５は、入力さ
れた目標発電電流Iaとエンジン回転数検出手段３０から
のエンジン回転数Neに基づいて図３Ｃに示すような界磁
電流Ifを演算して界磁電流出力制御部２６に供給する。

【００２６】そして、ステップＳ１０において、この界
磁電流Ifのデューティを界磁電流出力制御部２６で例え
ばＰＷＭ制御により調整し、発電機１の界磁コイルに所
望の界磁電流Ifcとして供給する。以降、ステップＳ３
〜ステップＳ１０の動作を繰り返してバッテリ２の端子
電圧Vbが定常状態での目標電圧V1になるように発電機１
の発電出力を制御する。以上が図３に示す時刻t0〜t1に
おける定常状態での制御動作である。

【００２７】次に、いま時刻t1でスイッチ４がオンされ
て電気負荷３が投入され、図３Ａに示すように、電気負
荷量ＥＬが大きさE1からE2へ急増したとすると、バッテ
リ２の端子電圧Vbは図３Ｂに示すように、目標電圧Vreg
（＝V1）以下に低下し、この端子電圧VbがステップＳ４
で検出され、ステップＳ５では低下した端子電圧Vbに応
じて電圧偏差ΔＶが演算される。そして、ステップＳ６
でタイマが停止中か否かが判定されるが、この時点では
タイマはまだ停止したままであるので、ステップＳ７に
進み、比較部２２でΔＶが０より大きいか否か、つまり
ΔＶの正負を判定する。

【００２８】このとき電気負荷量ＥＬの急増によりバッ
テリ２の端子電圧Vbが低下しているので、今回は電圧偏
差ΔＶ＞０と判定される。そこで、ステップＳ１１に進
んで、ΔＶ＝０を設定し、ステップＳ１２において、低
下したバッテリ２の端子電圧Vbを一時的に目標電圧Vreg
の変更初期値Vst（Vst＝Vb）としてメモリ（図示せず）
に格納する。

【００２９】そして、ステップＳ１３において、タイマ
のスタート（タイマ値Ｔのカウントアップ開始）を実行
する。そして、ステップＳ１４において、上記ステップ
Ｓ１２で設定した変更初期値Vstと上記タイマ値Ｔとか
ら予め設定されている目標電圧Vregを目標電圧設定部２
１で次式に従って演算する。

【００３０】 Vreg＝Ｋ・Ｔ＋Vst （１）

【００３１】但し、上記（１）において、Ｋは係数であ
る。ここで、上記（１）で再設定された目標電圧Vregは
上記ステップＳ４で検出されたバッテリ２の端子電圧Vb
より僅かに高く、かつ定常状態の目標電圧Ｖ１より低い
値である。そして、ステップＳ１５において、ステップ
Ｓ１４で設定された目標電圧Vregが定常状態の目標電圧
Ｖ１を越えているか否かを判定する。このときVreg＜Ｖ
１であるため、ステップＳ８に進んで、上述同様に、ス
テップＳ８で、電圧偏差ΔＶに基づいて目標発電電流Ia
を演算する。

【００３２】そして、ステップＳ９において、目標発電
電流Iaとエンジン回転数Neに基づいて界磁電流Ifを演算
し、ステップＳ１０において、界磁電流Ifのデューティ
を調整して発電機１の界磁コイルに所望の界磁電流Ifc
として供給し、ステップＳ３に戻って、再び、エンジン
回転数を検出し（ステップＳ３）、バッテリ２の端子電
圧Vbを検出し（ステップＳ４）、電圧偏差ΔＶを演算し
てステップＳ５へ進み、タイマが停止中か否かを判定す
る。

【００３３】この時点ではタイマは既に作動中であるの
で、ステップＳ１４に進み、この間に更新されるタイマ
値Ｔと変更初期値Vstとから新たな目標電圧Vregを求め
る。以降、ステップ１４で演算される目標電圧Vregが定
常状態の目標電圧V1を越えるまで、上記目標電圧Vregの
変更を繰り返しながら、発電量を制御する。そして、ス
テップＳ１５において、ステップＳ１４で演算される目
標電圧Vregが定常状態の目標電圧V1を越えると、ステッ
プＳ１６へ進み、目標電圧Vregを定常状態の目標電圧V1
に再設定し、ステップＳ１７に進んで、タイマを停止
（Ｔ＝０）する。

【００３４】かくして、これらの一連の動作によって、
時刻t1で急増した電気負荷量ＥＬに対し、同時に目標電
圧Vregは定常状態の目標電圧V1から変更初期値Vst（＝V
b）へと低く変更され、その後タイマ値に応じて徐々に
定常状態の目標電圧V1へ戻されるので、バッテリ２の端
子電圧Vbは、図３Ｂに示すように、目標電圧Vregと一致
するように時刻t1〜t3の間経過時間tiかけて徐々に上昇
し、これに伴って界磁電流Ifも、図３Ｃに示すように徐
々に上昇する。

【００３５】従って、界磁電流If（＝Ifc）の増加速度
が緩慢化され、電気負荷量が急増してもエンジンの負担
が急激に増大することがないように発電機１の発電出力
が漸増制御される。よって、エンジン回転数Neも図３Ｄ
に示すように、時刻t1では例えば７００rpm程度であっ
たが、時刻t2では例えば６５０rpm程度とそれほど低下
せず、エンジン回転の不安定（変動）等が最小限に抑え
られる。

【００３６】このように本実施例では、電気負荷量が急
増しても発電機の発電出力を漸増制御してエンジンの負
担の急激な増大を抑制し、特にエンジンの回転トルクが
小さい状態、つまりアイドル状態におけるエンジン回転
の不安定（変動）やエンジンストール等を未然に防止す
ることができる。

【００３７】実施例２．図４はこの発明の他の実施例を
示す構成図であり、同図において、図１と対応する部分
には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。図にお
いて、２０Ａはバッテリ２の端子電圧が目標電圧となる
ように発電機１の発電出力を一定制御する制御装置であ
って、この制御装置２０Ａは上述した制御装置２０と同
様に目標電圧設定部２１、比較部２２、目標発電電流演
算部２４、界磁電流演算部２５および界磁電流出力制御
部２６を含む外に、比較部２２と目標発電電流演算部２
４の間に設けられた１次フィルタ（図示せず）内蔵の１
次フィルタ制御部２７を含む。

【００３８】ここで、１次フィルタは、電気負荷量ＥＬ
の急増に起因する初期の最大電圧偏差ΔＶが検出される
と、偏差入力値が零からΔＶまで経過時間tiをかけて増
加するいわゆる「１次遅れ要素」として機能する回路を
意味するものである。なお、ここでは、１次フィルタ制
御部２７および目標発電電流演算部２４は第１の制御手
段を構成する。

【００３９】次に、動作について図５および図６を参照
しながら説明する。まず、ステップＳ２１において、初
期設定として１次フィルタ制御部２７による１次フィル
タの制御を停止し、ステップＳ２２において、目標電圧
設定部２１で目標電圧Vregを定常状態での目標電圧V1
（Vreg＝V1）に設定する。そして、ステップＳ２３にお
いて、エンジン回転数検出手段３０でエンジン回転数Ne
を検出し、ステップＳ２４において、バッテリ２の端子
電圧Vbを検出し、ステップＳ２５に進んで、ステップＳ
２２で設定された目標電圧VregとステップＳ２４で検出
されたバッテリ２の端子電圧Vbとの電圧偏差ΔＶ（ΔＶ
＝Vreg−Vb）を比較部２２で演算する。

【００４０】そして、ステップＳ２６において、ステッ
プＳ２５で演算されたΔＶが０より大きいか否か、つま
りΔＶの正負を判定する。そして、時刻t0〜t1の定常状
態では、図６Ａからも分かるように、電気負荷量ＥＬの
急増はないので、ΔＶ≦０と判定され、ΔＶは１次フィ
ルタ制御部２７で１次フィルタを通されることなくその
まま目標発電電流演算部２４に供給される。

【００４１】そして、ステップＳ２７において、目標発
電流演算部２４で電圧偏差ΔＶに基づいて目標発電電流
Iaを演算して界磁電流演算部２５に供給する。次いで、
ステップＳ２８において、界磁電流演算部２５は、入力
された目標発電電流Iaとエンジン回転数検出手段３０か
らのエンジン回転数Neに基づいて図６Ｃに示すような界
磁電流Ifを演算して界磁電流出力制御部２６に供給す
る。そして、ステップＳ２９において、この界磁電流If
のデューティを界磁電流出力制御部２６で例えばＰＷＭ
制御により調整し、発電機１の界磁コイルに所望の界磁
電流Ifcとして供給する。

【００４２】次いで、ステップＳ３０において、１次フ
ィルタによる漸増制御中か否かを判定する。このとき、
１次フィルタ制御部２７は１次フィルタを比較部２２と
目標発電電流演算部２４との間に介在させていないの
で、ステップＳ２３に戻って、上述同様のステップＳ２
３〜ステップＳ３０の動作を繰り返してバッテリ２の端
子電圧Vbが目標電圧Vregになるように発電機１の発電出
力を制御する。以上が図６に示す時刻t0〜t1における定
常状態での制御動作である。

【００４３】次に、いま時刻t1でスイッチ４がオンされ
て電気負荷３が投入され、図６Ａに示すように、電気負
荷量ＥＬが大きさE1からE2へ急増したとすると、バッテ
リ２の端子電圧Vbは図６Ｂに示すように、目標電圧Vreg
以下に低下し、この端子電圧VbがステップＳ２４で検出
され、ステップＳ２５では低下した端子電圧Vbに応じて
電圧偏差ΔＶが演算される。そして、ステップＳ２６で
比較部２２によりΔＶが０より大きいか否か、つまりΔ
Ｖの正負を判定する。

【００４４】このとき電気負荷量ＥＬの急増によりバッ
テリ２の端子電圧Vbが低下しているので、今回は電圧偏
差ΔＶ＞０と判定される。そこで、ステップＳ３１に進
んで、１次フィルタ制御部２７は１次フィルタを比較部
２２と目標発電電流演算部２４との間に介在させ、これ
により比較部２２からの電圧偏差ΔＶにフィルタをかけ
る。そして、この１次フィルタを通過したΔＶに基づい
て、上述同様にステップＳ２７で電圧偏差ΔＶに基づい
て目標発電電流Iaを演算し、ステップＳ２８で目標発電
電流Iaとエンジン回転数Neに基づいて界磁電流Ifを演算
し、ステップＳ２９において、この界磁電流Ifのデュー
ティを調整し、発電機１の界磁コイルに所望の界磁電流
Ifcとして供給する。

【００４５】そして、ステップＳ３０において、１次フ
ィルタによる漸増制御中か否かを判定し、この時点で
は、１次フィルタ制御部２７により１次フィルタが比較
部２２と目標発電電流演算部２４との間に介在されて１
次フィルタによる漸増制御中であるので、ステップＳ２
７に戻って、この制御が完了するまで上述同様のステッ
プＳ２７〜ステップＳ２９の動作を繰り返す。

【００４６】これにより、時刻t1で急増した電気負荷量
ＥＬに対し、バッテリ２の端子電圧Vbが低下し、正の電
圧偏差ΔＶが発生しても、この電圧偏差ΔＶは１次フィ
ルタを通しているので、瞬時には最大値にならず、時刻
t1における１次フィルタ制御部２７における計算上の電
圧偏差ΔＶを零とすると、その値は図６Ｂに示すよう
に、時刻t1〜t3の間経過時間tiかけて零から徐々に最大
値に向かって増加していく。

【００４７】これに伴って目標発電電流Iaが徐々に上昇
し、同時に界磁電流Ifも、図６Ｃに示すように徐々に上
昇する。従って、界磁電流If（＝Ifc）の増加速度が緩
慢化され、電気負荷量ＥＬが急増してもエンジンの負担
が急激に増大することがないように発電機１の発電出力
が漸増制御される。よって、エンジン回転数Neも図６Ｄ
に示すように、時刻t1では例えば７００rpm程度であっ
たが、時刻t2では例えば６５０rpm程度とそれほど低下
せず、エンジン回転の不安定（変動）等が最小限に抑え
られる。

【００４８】かくして、１次フィルタによる漸増制御が
完了すると、ステップＳ３０を抜けてステップＳ２３へ
戻り、通常の制御に復帰する。なお、ここでは、電圧偏
差ΔＶを１次フィルタの対象としたが、これに限定され
ることなく、要は発電量を演算する要素の１つであれ
ば、その他のもの例えば目標発電電流Ia或は界磁電流If
でもよい。

【００４９】このように本実施例では、電気負荷量が急
増しても発電機の発電出力を漸増制御してエンジンの負
担の急激な増大を抑制し、特にエンジンの回転トルクが
小さい状態、つまりアイドル状態におけるエンジン回転
の不安定（変動）やエンジンストール等を未然に防止す
ることができ、しかも１次フイルタを介在しているの
で、比較部の出力に含まれるリップルやノイズ等による
変動成分を吸収してより精度の高い制御が可能になる。
なお、ここで使用されたフイルタは１次フイルタに限定
されず、漸増特性を有するものであれば、その他のフイ
ルタでもよい。

【００５０】実施例３．図７はこの発明の他の実施例を
示す構成図であり、同図において、図１と対応する部分
には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。図にお
いて、２０Ｂはバッテリ２の端子電圧が目標電圧となる
ように発電機１の発電出力を一定制御する制御装置であ
って、この制御装置２０Ｂは上述した制御装置２０と同
様に目標電圧設定部２１、比較部２２、界磁電流演算部
２５および界磁電流出力制御部２６を含む外に比較部２
２と界磁電流演算部２５の間に設けられた第１の制御手
段としての目標発電電流演算部２４Ａを含む。

【００５１】この目標発電電流演算部２４Ａは、少なく
とも積分制御を含む比例積分および微分（ＰＩＤ）制御
機能を有し、電気負荷量ＥＬの急増時は比例要素および
微分要素を小さく、或は無効にして積分要素のみとして
働くようになされている。

【００５２】次に、動作について図８および図６を参照
しながら説明する。まず、ステップＳ３１において、目
標電圧設定部２１で目標電圧Vregを定常状態での目標電
圧V1（Vreg＝V1）に設定する。そして、ステップＳ３２
において、エンジン回転数検出手段３０でエンジン回転
数Neを検出し、ステップＳ３３において、バッテリ２の
端子電圧Vbを検出し、ステップＳ３４に進んで、ステッ
プＳ３１で設定された目標電圧VregとステップＳ３３で
検出されたバッテリ２の端子電圧Vbとの電圧偏差ΔＶ
（ΔＶ＝Vreg−Vb）を比較部２２で演算する。そして、
ステップＳ３５において、ステップＳ３４で演算された
ΔＶが０より大きいか否か、つまりΔＶの正負を判定す
る。

【００５３】そして、時刻t0〜t1の定常状態では、図６
Ａからも分かるように、電気負荷量ＥＬの急増はないの
で、ΔＶ≦０と判定され、ステップＳ３６に進み、目標
発電流演算部２４ＡでステップＳ３４で求められた電圧
偏差ΔＶに基づいて目標発電電流IaをＰＩＤ制御により
次式に従って演算して求める。

【００５４】 Ia＝Kp×ΔＶ＋Σ（Ki×ΔＶ）＋Kd｛ΔＶ（ｎ）−ΔＶ（ｎ−１）｝ （２）

【００５５】上記（２）式において、Kpは比例ゲイン、
Kiは積分ゲイン、Kdは微分ゲインである。そして、この
ようにして求められた目標発電電流Iaは界磁電流演算部
２５に供給される。次いで、ステップＳ３７において、
界磁電流演算部２５は、入力された目標発電電流Iaとエ
ンジン回転数検出手段３０からのエンジン回転数Neに基
づいて図６Ｃに示すような界磁電流Ifを演算して界磁電
流出力制御部２６に供給する。

【００５６】次いで、ステップＳ３８において、この界
磁電流Ifのデューティを界磁電流出力制御部２６で例え
ばＰＷＭ制御により調整し、発電機１の界磁コイルに所
望の界磁電流Ifcとして供給する。そして、ステップＳ
３２に戻って、上述同様のステップＳ３２〜ステップＳ
３８の動作を繰り返してバッテリ２の端子電圧Vbが目標
電圧Vregになるように発電機１の発電出力を制御する。
以上が図６に示す時刻t0〜t1における定常状態での制御
動作である。

【００５７】次に、いま時刻t1でスイッチ４がオンされ
て電気負荷３が投入され、図６Ａに示すように、電気負
荷量ＥＬが大きさE1からE2へ急増したとすると、バッテ
リ２の端子電圧Vbは図６Ｂに示すように、目標電圧Vreg
以下に低下し、この端子電圧VbがステップＳ３３で検出
され、ステップＳ３４では低下した端子電圧Vbに応じて
電圧偏差ΔＶが演算される。そして、ステップＳ３５で
比較部２２によりΔＶが０より大きいか否か、つまりΔ
Ｖの正負を判定する。

【００５８】このとき電気負荷量ＥＬの急増によりバッ
テリ２の端子電圧Vbが低下しているので、今回は電圧偏
差ΔＶ＞０と判定される。そこで、ステップＳ３９に進
んで、目標発電電流演算部２４Ａで電圧偏差ΔＶに基づ
いて目標発電電流Iaを、比例要素および微分要素を無効
として次式に従って演算して求める。

【００５９】 Ia＝Σ（Ki×ΔＶ） （３）

【００６０】そして、、ステップＳ３７において、上述
同様に界磁電流演算部２５で入力された目標発電電流Ia
とエンジン回転数検出手段３０からのエンジン回転数Ne
に基づいて界磁電流Ifを演算し、ステップＳ３８におい
て、この界磁電流Ifのデューティを界磁電流出力制御部
２６で調整し、発電機１の界磁コイルに所望の界磁電流
Ifcとして供給する。以降、ステップＳ３２に戻って、
電圧偏差がΔＶ≦０まで上述同様のステップＳ３２〜ス
テップＳ３５、ステップＳ３９、ステップＳ３７、ステ
ップＳ３８の動作を繰り返す。以上が図６に示す時刻t1
〜t3における過渡状態での制御動作である。

【００６１】これにより、時刻t1で急増した電気負荷量
ＥＬに対し、バッテリ２の端子電圧Vbが低下し、正の電
圧偏差ΔＶが発生しても、この電圧偏差ΔＶは、図６Ｂ
に示すように、時刻t1〜t3の間経過時間tiかけて最大値
から徐々に零に向かって減少していき、目標発電電流Ｉ
ａは積分要素の時定数を掛けて増加していく。

【００６２】これに伴って界磁電流Ifも、図６Ｃに示す
ように徐々に上昇する。従って、界磁電流If（＝Ifc）
の増加速度が緩慢化され、電気負荷量ＥＬが急増しても
エンジンの負担が急激に増大することがないように発電
機１の発電出力が漸増制御される。よって、エンジン回
転数Neも図６Ｄに示すように、時刻t1では例えば７００
rpm程度であったが、時刻t2では例えば６５０rpm程度と
それほど低下せず、エンジン回転の不安定（変動）等が
最小限に抑えられる。

【００６３】なお、電気負荷量ＥＬの急増時発電機１の
発電出力が漸増する経過時間tiは、ＩＳＣによる空気量
補正の効果がエンジントルクに挙動して現れるまでの遅
れ時間に起因するエンジン回転数の低下を相殺するよう
設定することで、アイドル回転数の変動を最小限に抑え
ることができる。

【００６４】このように本実施例では、電気負荷量が急
増しても発電機の発電出力を漸増制御してエンジンの負
担の急激な増大を抑制し、特にエンジンの回転トルクが
小さい状態、つまりアイドル状態におけるエンジン回転
の不安定（変動）やエンジンストールを未然に防止する
ことができ、しかもＰＩＤ制御で使用される定数を車両
の種類に応じて容易に設定できるので、各種の車両に対
する整合性が向上する。

【００６５】

【発明の効果】以上のように、請求項１記載の発明によ
れば、定常状態の目標電圧と電源電圧とを比較する比較
手段と、電気負荷の負荷量が急増したときに定常状態の
目標電圧を比較手段からの電圧偏差に応じて低い値に一
時的に変更し、この低い値から徐々に元の定常状態の目
標電圧に上昇させる第１の制御手段と、この第１の制御
手段の出力に基づいて発電機を制御する第２の制御手段
とを備えたので、電気負荷の負荷量が急増しても発電機
の発電出力を漸増制御してエンジンの負担の急激な増大
を抑制し、特にアイドル状態のようにエンジンの回転ト
ルクが小さい状態の場合等におけるエンジン回転の不安
定（変動）やエンジンストール等を未然に防止すること
ができるという効果がある。

【００６６】また、請求項２記載の発明によれば、定常
状態の目標電圧と電源電圧とを比較する比較手段と、電
気負荷の負荷量が急増したときに比較手段からの電圧偏
差をろ波し、この電圧偏差に基づいて電源電圧を徐々に
元の定常状態の目標電圧に上昇させる第１の制御手段
と、この第１の制御手段の出力に基づいて発電機を制御
する第２の制御手段とを備えたので、電気負荷の負荷量
が急増しても発電機の発電出力を漸増制御してエンジン
の負担の急激な増大を抑制し、特にアイドル状態のよう
にエンジンの回転トルクが小さい状態の場合等における
エンジン回転の不安定（変動）やエンジンストール等を
未然に防止することができ、しかも、比較手段の出力で
ある電圧偏差をろ波しているため、この電圧偏差に含ま
れるリップルやノイズ等による変動成分を吸収してより
精度の高い制御が可能になるという効果がある。

【００６７】さらに、請求項３記載の発明によれば、定
常状態の目標電圧と電源電圧とを比較する比較手段と、
電気負荷の負荷量が急増したときに比較手段からの電圧
偏差を積分し、この電圧偏差に基づいて電源電圧を徐々
に元の定常状態の目標電圧に上昇させる第１の制御手段
と、この第１の制御手段の出力に基づいて発電機を制御
する第２の制御手段とを備えたので、電気負荷の負荷量
が急増しても発電機の発電出力を漸増制御してエンジン
の負担の急激な増大を抑制し、特にアイドル状態のよう
にエンジンの回転トルクが小さい状態の場合等における
エンジン回転の不安定（変動）やエンジンストール等を
未然に防止することができ、しかも、第１の制御手段で
使用される少なくとも積分定数を車両の種類に応じて容
易に設定できるため、各種の車両に対する整合性が向上
するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る発電制御装置の一実施例を示す
構成図である。

【図２】この発明に係る発電制御装置の一実施例の動作
説明に供するためのフローチャートである。

【図３】この発明に係る発電制御装置の一実施例の動作
説明に供するためのタイムチャートである。

【図４】この発明に係る発電制御装置の他の実施例を示
す構成図である。

【図５】この発明に係る発電制御装置の他の実施例の動
作説明に供するためのフローチャートである。

【図６】この発明に係る発電制御装置の他の実施例およ
びさらに他の実施例の動作説明に供するためのタイムチ
ャートである。

【図７】この発明に係る発電制御装置のさらに他の実施
例を示す構成図である。

【図８】この発明に係る発電制御装置のさらに他の実施
例の動作説明に供するためのフローチャートである。

【図９】従来の発電制御装置を示す構成図である。

【図１０】従来の発電制御装置の動作説明に供するため
のタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 発電機 ２ バッテリ ３ 電気負荷 ２０、２０Ａ、２０Ｂ 制御装置 ２１ 目標電圧設定部 ２２ 比較部 ２３ タイマ制御部 ２４、２４Ａ 目標発電電流演算部 ２５ 界磁電流演算部 ２６ 界磁電流出力制御部 ２７ １次フィルタ制御部 ３０ エンジン回転数検出手段

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年６月１６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００３】２は発電機１の３相全波整流器１３からの
直流電流によって充電されるバッテリ、３はスイッチ４
を介してバッテリ２に並列接続され、３相全波整流器１
３からの出力或はバッテリ２からの出力を電源として受
ける例えばカーエアコン、照明装置、音響機器等の電気
負荷であって、スイッチ４はこの電気負荷３を駆動／停
止するためのものである。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】６はキースイッチであって、このキースイ
ッチ６は一側が充電ランプ７を介して３相全波整流器１
４の出力側に接続され、他側がバッテリの正極に接続さ
れている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００７】そして、発電機１の発電出力によりバッテ
リ２の端子電圧Vbが目標電圧Vregに達すると、ツェナダ
イオード５３がブレークダウンして導通し、これにより
トランジスタ５５がオンし、トランジスタ５７がオフと
なるので界磁コイル１２に流れている界磁電流Ifが遮断
され、発電機１の発電出力が低下する。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００８

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００８】発電機１の発電出力が低下し、バッテリ１
２の端子電圧Vbが目標電圧Vregより低くなると、ツェナ
ダイオード５３が不導通となり、トランジスタ５５がオ
フとなるので、トランジスタ５７が再びオンとなり、界
磁電流Ifが増加して発電機１の発電出力が上昇する。こ
のようなオン、オフ動作を繰り返すことによりバッテリ
２の端子電圧Vbは一定の値Vregに制御される。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】このとき、一般的には、エンジン制御装置
（図示せず）がエンジン回転数Neを元の回転数に回復さ
せるためにアイドルスピードコントロール（ＩＳＣ）等
の制御によって吸入空気量を増加させるが、実際にその
効果がエンジンの回転トルクとして現れるまでに遅れ時
間を要するため、時刻t2以降にエンジン回転数Neは回復
し始める。このとき、特に燃費向上のためアイドル回転
数を低く抑えている状態では時刻t2に達するまでにエン
ジン回転が不安定となり、場合によってはエンジンスト
ールに至ることがある。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】この発明はこのような問題点を解決するた
めになされたもので、電気負荷の負荷量の急増時にエン
ジンの負担が急激に増大することがないように発電機の
発電量を漸増制御し、エンジン回転数の変動やエンジン
ストール等を未然に防止することができる発電制御装置
を得ることを目的とする。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】この制御装置２０はバッテリ２の目標電圧
Vregを予め設定する目標電圧設定部２１と、この目標電
圧設定部２１からの目標電圧VregとラインＬ１を介して
検出されるバッテリ２の端子電圧Vbとを比較して電圧偏
差ΔＶを求める比較部２２と、この比較部２２からの電
圧偏差ΔＶに基づいてタイマ（図示せず）を制御するタ
イマ制御部２３と、このタイマ制御部２３からの電圧偏
差ΔＶに基づいて目標発電電流Iaを演算する目標発電電
流演算部２４と、この目標発電電流演算部２４からの目
標発電電流Iaに応じて界磁電流Ifを求める界磁電流演算
部２５と、この界磁電流演算部２５からの界磁電流Ifの
デューティを例えばＰＷＭ制御により調整し、ラインＬ
２を介して発電機１の界磁コイルに所望の界磁電流Ifc
として供給する界磁電流制御部２６とを含む。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３１】但し、上記（１）式において、Ｋは係数で
ある。ここで、上記（１）式で再設定された目標電圧Vr
egは上記ステップＳ４で検出されたバッテリ２の端子電
圧Vbより僅かに高く、かつ定常状態の目標電圧Ｖ１より
低い値である。そして、ステップＳ１５において、ステ
ップＳ１４で設定された目標電圧Vregが定常状態の目標
電圧Ｖ１を越えているか否かを判定する。このときVreg
＜Ｖ１であるため、ステップＳ８に進んで、上述同様
に、ステップＳ８で、電圧偏差ΔＶに基づいて目標発電
電流Iaを演算する。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】実施例２．図４はこの発明の他の実施例を
示す構成図であり、同図において、図１と対応する部分
には同一符号を付し、その詳細説明は省略する。図にお
いて、２０Ａはバッテリ２の端子電圧が目標電圧となる
ように発電機１の発電出力を制御する制御装置であっ
て、この制御装置２０Ａは上述した制御装置２０と同様
に目標電圧設定部２１、比較部２２、目標発電電流演算
部２４、界磁電流演算部２５および界磁電流出力制御部
２６を含む外に、比較部２２と目標発電電流演算部２４
の間に設けられた１次フィルタ（図示せず）内蔵の１次
フィルタ制御部２７を含む。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４６】これにより、時刻t1で急増した電気負荷量
ＥＬに対し、バッテリ２の端子電圧Vbが低下し、正の電
圧偏差ΔＶが発生しても、この電圧偏差ΔＶは１次フィ
ルタを通しているので、瞬時には最大値にならず、時刻
t1における１次フィルタ制御部２７における計算上の電
圧偏差ΔＶは図６Ｂの一点鎖線に示すように、時刻t1〜
t3の間経過時間tiかけて零から徐々に最大値に向かって
増加していく。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

【手続補正１２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図６】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定常状態の目標電圧と電源電圧とを比較
   する比較手段と、 電気負荷の負荷量が急増したときに上記定常状態の目標
   電圧を上記比較手段からの電圧偏差に応じて低い値に一
   時的に変更し、該低い値から徐々に元の上記定常状態の
   目標電圧に上昇させる第１の制御手段と、 該第１の制御手段の出力に基づいて発電機を制御する第
   ２の制御手段とを備えたことを特徴とする発電制御装
   置。
2. 【請求項２】 定常状態の目標電圧と電源電圧とを比較
   する比較手段と、 電気負荷の負荷量が急増したときに上記比較手段からの
   電圧偏差をろ波し、該電圧偏差に基づいて上記電源電圧
   を徐々に元の上記定常状態の目標電圧に上昇させる第１
   の制御手段と、 該第１の制御手段の出力に基づいて発電機を制御する第
   ２の制御手段とを備えたことを特徴とする発電制御装
   置。
3. 【請求項３】 定常状態の目標電圧と電源電圧とを比較
   する比較手段と、 電気負荷の負荷量が急増したときに上記比較手段からの
   電圧偏差を積分し、該電圧偏差に基づいて上記電源電圧
   を徐々に元の上記定常状態の目標電圧に上昇させる第１
   の制御手段と、 該第１の制御手段の出力に基づいて発電機を制御する第
   ２の制御手段とを備えたことを特徴とする発電制御装
   置。