JPH07143686A - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 車両減速状態でのバッテリ回生充電時に過充
電を生じることがなく、車両の燃費向上を実現する。 【構成】 発電機１はエンジン７により回転駆動され、
発電電圧はロータコイル１２をＯＮ−ＯＦＦ励磁するト
ランジスタ３１により目標値に維持される。目標値変更
回路５は、エンジン回転数とスロットルスイッチの信号
に基づいて車両の減速状態を判定し、車両減速時には上
記目標値を高く変更してバッテリ６の速やかな充電を行
う。車両の減速開始とともに内部カウンタのカウントア
ップが開始され、カウント値が所定値に達すると上記目
標値は低く変更される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用発電機の制御装置
に関し、特に発電電圧を適正に変更してバッテリの過充
電を効果的に防止するとともに、発電に要する車両の燃
費を改善できる車両用発電機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用発電機はエンジンに連結されて回
転するロータコイル（界磁巻線）が生起する磁界により
ステータコイル（固定子巻線）に発電するもので、発電
電圧制御回路により上記ロータコイルの励磁電流を調整
して発電電圧を所望の値に制御している。ところで近
年、車両搭載の電気機器は増加の一途を辿っており、上
記発電機の発電量の増大が求められている。しかし、既
述の如く、ロータコイルはエンジンにより回転駆動され
ているから、発電量の増大はそのままエンジン負担の増
大となり、燃費の悪化をもたらすという問題がある。

【０００３】そこで、例えば特開平４−２８１３３８号
公報には、車両がエンジンブレーキ状態であることを検
出すると発電電圧を上げて、無駄に消費される制動エネ
ルギーをバッテリに回生してこれを充電するものが示さ
れており、これによると、通常走行時の発電機の発電負
担、すなわち、エンジン負担を軽減して燃費を向上せし
めることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報記載
の装置では、下り坂等でエンジンブレーキ状態が長く続
くと、バッテリが必要以上に充電されて過充電となるお
それがある。

【０００５】そこで、本発明はかかる課題を解決するも
ので、車両減速状態でのバッテリ回生充電時に過充電を
生じることがなく、車両の燃費向上を実現した車両用発
電機の制御装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の構
成を図７で説明すると、エンジンにより回転駆動される
とともに電気負荷への電力供給およびバッテリへの充電
を行う発電機と、車両の減速を検出する減速検出手段
と、上記発電機の発電電圧を目標値に維持するように制
御する発電電圧制御手段と、車両の減速時に上記発電電
圧目標値を高く変更する目標値変更手段とを具備する車
両用発電機の制御装置において、車両減速時の上記発電
電圧目標値の変更継続期間を計時するカウンタを設け
て、このカウンタのカウント値が所定値になった時に上
記目標値変更手段は上記高く変更された発電電圧目標値
を低く変更するものである。請求項２記載の発明では、
上記請求項１の構成に加えて、車両の減速中以外は上記
カウンタをリセットしてその作動を停止せしめるカウン
タ制御手段を有している。また、請求項３記載の発明で
は、上記請求項１の構成に加えて、車両の減速中は上記
カウンタを正作動せしめ、減速中以外は逆作動せしめる
カウンタ制御手段を有している。

【０００７】

【作用】上記構成の制御装置において、車両の減速状態
が検出されると発電電圧目標値が高く変更されて、制動
エネルギーが効率的にバッテリへの充電電流として回生
される。これにより、無駄に消費されるエネルギーがバ
ッテリの充電に利用され、通常走行時のエンジン負担が
軽減される。車両の減速状態が長く続いても、この間の
カウンタ作動によりそのカウント値が所定値になると上
記目標値は低く変更されるから、必要以上のバッテリ充
電はなされず、その過充電が回避される。

【０００８】

【実施例１】図１において、発電機１は固定子巻線たる
ステータコイル１１と、界磁巻線たるロータコイル１
２、および全波整流器１３より構成され、ロータコイル
１２がエンジン７により回転駆動されてその回転数に応
じて発電量が増減する。ロータコイル１２は発電電圧制
御回路３のスイッチングトランジスタ３１によりＯＮ−
ＯＦＦ通電される。かかるトランジスタ３１の作動はコ
ンパレータ３２の出力により制御され、該コンパレータ
３２にはＤ／Ａコンバータ３３からの発電電圧目標値信
号Ｖｒｅｇとバッテリ６のフィードバック電圧信号ＶF
が入力している。この結果バッテリ電圧は、目標値変更
回路５のＩ／Ｏポート５２を経て上記Ｄ／Ａコンバータ
３３に与えられる目標値に追従一致せしめられる。

【０００９】目標値変更回路５は、演算装置（ＣＰＵ）
５１およびＲＯＭ５３、ＲＡＭ５４を含んでおり、上記
ＣＰＵ５１は、発電率検出回路４、スロットルスイッチ
検出回路８１、およびエンジン回転数検出回路２からの
各信号を上記Ｉ／Ｏポート５２を経て入力して後述の手
順により発電電圧目標値Ｖｒｅｇを変更設定する。上記
発電率検出回路４は上記トランジスタ３１のコレクタ電
圧を入力し、充分短い時間平均でその導通率すなわち発
電率を検出する。スロットル検出スイッチ８１はアクセ
ル全閉状態を検出するものであり、全閉状態の検出とエ
ンジン回転数検出回路２の検出値とにより、アイドル状
態及び減速状態を知るものである。すなわち、アクセル
全閉でエンジン回転数が所定値以下であればアイドル状
態と判断し、アクセル全閉でエンジン回転数が所定値以
上であれば減速状態と判断する。

【００１０】アイドル回転数制御装置（ＩＳＣ）８２が
設けられ、エンジンアイドル状態では上記Ｉ／Ｏポート
５２を経て出力される設定回転数にエンジン回転数を制
御する。上記各回路にはキースイッチ８３の投入により
定電圧電源８６より作動電力が供給される。上記バッテ
リ６には負荷スイッチ８４を介してヘッドランプ、ブロ
アモータ、電動ファン等の電気負荷８５が並列接続され
ている。

【００１１】図２にはＣＰＵの処理プログラムを示す。
本プログラムは例えば１０ｍｓ毎のタイマ割込みで起動
する。ステップ１０１では発電電圧目標値Ｖｒｅｇを１
３Ｖに設定し、カウンタα、β、γをそれぞれ０にリセ
ットする。また、アイドル状態でのアイドル回転数は６
００ｒｐｍに設定される。上記１３Ｖはバッテリ満充電
時の開放端子電圧が１２．８Ｖであることを考慮したも
ので、この状態でバッテリの充電状態が満充電近くであ
ればバッテリ６への充電は殆どなされず、電気負荷への
電力供給も低減され発電機負担が軽減されて燃費が向上
する。

【００１２】ステップ１０２では車両減速中を判定し、
減速中であれば上記目標値Ｖｒｅｇを１５Ｖに上げてブ
レーキ制動で無駄に消費されるエネルギーをバッテリ６
へ回生する（ステップ１０３）。かくして、減速中のみ
目標値Ｖｒｅｇを高くすることにより、減速中の制動エ
ネルギーを効果的にバッテリ６に回生でき、減速後にす
みやかに目標値Ｖｒｅｇをもとの低い値に戻すと、減速
中に流れた充電電流によりバッテリ６の開放端子電圧が
短期間上昇する。これを利用してバッテリ６から負荷電
流が取り出され、発電機１の発電量を低減できるためエ
ンジン負担はより大きく軽減され、燃費がさらに改善さ
れる。

【００１３】ところで、この減速状態が長く続くと１５
Ｖで充電されるバッテリ６が過充電の状態となる。そこ
で、続くステップ１０４でカウンタγをカウントアップ
し、そのカウント値が所定値Ｈを越えた場合にはＶｒｅ
ｇ1 を１４．５Ｖにして（ステップ１０５，１０６）ス
テップ１０７以下に進む。ステップ１０７では発電電圧
目標値ＶｒｅｇをＶｒｅｇ1 の値とし、続いてカウンタ
γをリセットする（ステップ１０８）。かくして、減速
状態が長く続いても、カウンタγのカウントアップによ
り目標値Ｖｒｅｇが１４．５Ｖと低くされるから、バッ
テリの過充電は回避される。なお、上記ステップ１０２
で車両減速中でない場合には、直接ステップ１０７以下
が実行される。

【００１４】ステップ１０９ではＶｒｅｇ1 が１３Ｖか
確認し、ステップ１１０以降に進む。ステップ１１０で
は発電率（Ｄｕｔｙ）がＡ（例えば９０〜１００％）以
上であるか確認する。発電率がＡ以上である場合には、
バッテリから電気負荷へ放電されている可能性が高い。
そこでステップ１１１，１１２にてカウンタαをカウン
トアップし、そのカウント値が所定値Ｂを越えると、バ
ッテリ６の充電が必要と判断してＶｒｅｇ1 （＝Ｖｒｅ
ｇ ステップ１０７参照）を１４．５Ｖに上げる（ステ
ップ１１３）。これにより、バッテリ６の速やかな充電
が開始される。ステップ１１４ではカウンタαをリセッ
トし、カウンタβを５にセットする。

【００１５】発電電圧目標値Ｖｒｅｇが１４．５Ｖに上
昇せしめられた後は、ステップ１０９からステップ１１
５に進んでアイドル状態か確認する。このアイドル状態
の確認は、アクセルの全閉とエンジン回転数の低下によ
り行う。アイドル状態である場合にはステップ１１６に
て所定時間内の平均Ｄｕｔｙが８０〜９９％になるよう
にアイドル回転数制御を行い、この状態でアイドル回転
数ＮｅがＥ以下になったか確認する（ステップ１１
７）。このＥはアイドル回転数の下限値（６００ｒｐ
ｍ）に近い例えば６５０ｒｐｍとする。

【００１６】Ｎｅ≦Ｅでステップ１１８以下に進み、Ｄ
ｕｔｙがＦ（例えば７０％）以下であればカウンタβを
カウントアップし（ステップ１１９）、Ｆより大きけれ
ば０までの範囲でカウントダウンする（ステップ１２
０）。そしてステップ１２１にてカウンタβがＧ（例え
ば１０）以上になるとＶｒｅｇ1 を１３Ｖに戻し（ステ
ップ１２２）、アイドル回転数も６００ｒｐｍに落とす
（ステップ１２３）。

【００１７】すなわち、上記ステップ１１７〜１２１
で、充分低いエンジン回転数で発電率が比較的小さい状
態が多く続くことを確認し、この場合は発電能力に余裕
があり、バッテリは満充電であるとして発電電圧目標値
を下げ、エンジン負担を軽減するとともにアイドル回転
数を下げる。これにより、バッテリの過充電が避けら
れ、エンジン燃費は更に向上せしめられる。

【００１８】なお、上記実施例において、ＩＳＣ制御を
行わない場合には、ステップ１１６，１１７，１２３は
省略でき、この場合には、エンジン回転数の検出に代え
て車速を検出することにより、車両減速状態やアイドリ
ング状態を判定するようにしても良い。すなわち、アク
セル全閉で車速が小さい時にアイドリングとし、アクセ
ル全閉で車速が大きい時に減速とする。また、判定の確
実性を上げるためのステップ１１９〜１２１は必ずしも
必要ではない。

【００１９】

【実施例２】図３には本発明の他の実施例を示し、上記
実施例のエンジン回転数検出回路２に代えて車速検出回
路９が設けてある。他の回路構成は上記実施例１と同一
である。

【００２０】以下、図４のフローチャートを参照して制
御装置の作動を説明する。ステップ２０１では、発電目
標電圧Ｖｒｅｇを１４．５Ｖに設定するとともにカウン
タα，βをリセットする。

【００２１】続いて車両がアイドリング中か否か確認す
る（ステップ２０２）。これは、アクセル全閉で車速が
例えば２Ｋｍ／ｈ以下であることにより確認する。そし
て、このアイドリング状態で発電機１の発電率（Ｄｕｔ
ｙ）が所定値Ｆ以下であると（ステップ２０３）、過充
電を防止するためにＶｒｅｇ1 （＝Ｖｒｅｇ ステップ
２１０参照）を、バッテリ６の開放端子電圧に近い１３
Ｖに変更する（ステップ２０４）。

【００２２】ステップ２０５では車両が減速中か否か確
認する。これは、スロットル弁が全閉で車速が例えば５
Ｋｍ／ｈ以上であることにより確認する。車両減速中で
あればステップ２０６でＶｒｅｇを１５Ｖに変更して、
減速で無駄に消費されるエネルギーをバッテリ６に回生
する。これにより、減速終了後には充電分極によりバッ
テリ電圧が高くなる（１３Ｖ以上）ため、発電機１の発
電は殆どなされず、車両燃費が向上する。

【００２３】ところで、車両の減速状態が長く続くと、
１５Ｖで充電されるバッテリ６が過充電となる。そこ
で、ステップ２０７でカウンタβをカウントアップし、
このカウント値がＣを越えると（ステップ２０８）カウ
ンタβをリセットして、Ｖｒｅｇ1 を１４．５Ｖに低下
せしめる（ステップ２０９，２１５）。かくして、車両
の減速状態が長く続いても、カウンタβが所定値に達す
るとバッテリ６の充電電圧は低く変更されるから、過充
電となることはない。

【００２４】減速が終了するとステップ２１０でＶｒｅ
ｇをＶｒｅｇ1 に戻し、続いてカウンタβをリセットす
る（ステップ２１１）。ステップ２１２〜ステップ２１
４でＤｕｔｙが所定値Ａを越える回数がＢ以上になる
と、バッテリが放電気味であるとしてＶｒｅｇ1 および
Ｖｒｅｇを１４．５Ｖに変更するとともにカウンタαを
リセットする（ステップ２１５〜２１７）。これによ
り、車両減速時以外のバッテリ６の充電が開始される。
本実施例によっても上記実施例１と同様の効果がある。

【００２５】

【実施例３】長いつづれ折りの坂路等で、車両が減速状
態とアイドリング状態に交互に置かれる場合、実施例２
においては、減速中でなくなる毎にステップ２１１でカ
ウンタβがリセットされる。このため、減速状態になる
と常にカウンタβはリセット状態から所定値Ｃまでカウ
ントアップされることになって（ステップ２０７，２０
８）間欠的な減速中の充電総量が大きくなり、やはり過
充電を生じることがある。

【００２６】そこで、図５に示す如く、図４のステップ
２１１に対応するステップ３１１で、カウンタβをカウ
ントダウンする。他のステップは図４の各ステップと同
一である。この効果を図６で説明する。アイドリング状
態から初めて減速状態になると（図のＫ点）発電電圧目
標値Ｖｒｅｇが１５Ｖになるとともに、カウンタβはリ
セット状態の０からカウントアップされる。車両減速状
態が中断して再びアイドリング状態になると（図のＬ
点）、上記目標値Ｖｒｅｇは１３Ｖになり、カウンタβ
がカウントダウンされる。再び車両減速状態が始まると
（図のＭ点）、カウンタβは直前のカウント値からカウ
ントアップされるから、カウント値が速やかに所定値Ｃ
に達して目標値Ｖｒｅｇが低下せしめられ、バッテリ６
の過充電が回避される。なお、カウンタβのカウントダ
ウン量はバッテリ６の充電状態等に応じて変更すること
ができ、例えば図の破線で示すようにカウントダウン量
を２とすると、車両減速状態におけるバッテリへの充電
量が増大する。

【００２７】

【発明の効果】以上の如く、本発明の制御装置によれ
ば、車両の減速状態を判定して制動エネルギーをバッテ
リへ効率的に回生することによりエンジン燃費の低減を
実現できるとともに、車両減速中のバッテリの過充電を
生じることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における制御装置の回路図で
ある。

【図２】目標値変更回路のＣＰＵのプログラムフローチ
ャートである。

【図３】本発明の他の実施例における制御装置の回路図
である。

【図４】目標値変更回路のＣＰＵのプログラムフローチ
ャートである。

【図５】本発明のさらに他の実施例における目標値変更
回路のＣＰＵのプログラムフローチャートである。

【図６】作動タイムチャートである。

【図７】クレーム対応図である。

【符号の説明】

１ 発電機 ２ エンジン回転数検出回路（減速検出手段） ３ 発電電圧制御回路（発電電圧制御手段） ５ 目標値変更回路（目標値変更手段、カウンタ） ６ バッテリ ７ エンジン ８１ スロットルスイッチ検出回路（減速検出手段） ９ 車速検出回路（減速検出手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジンにより回転駆動されるとともに
   電気負荷への電力供給およびバッテリへの充電を行う発
   電機と、車両の減速を検出する減速検出手段と、上記発
   電機の発電電圧を目標値に維持するように制御する発電
   電圧制御手段と、車両の減速時に上記発電電圧目標値を
   高く変更する目標値変更手段とを具備する車両用発電機
   の制御装置において、車両減速時の上記発電電圧目標値
   の変更継続期間を計時するカウンタを設けて、このカウ
   ンタのカウント値が所定値になった時に上記目標値変更
   手段は上記高く変更された発電電圧目標値を低く変更す
   ることを特徴とする車両用発電機の制御装置。
2. 【請求項２】 車両の減速中以外は上記カウンタをリセ
   ットしてその作動を停止せしめるカウンタ制御手段を有
   する請求項１記載の車両用発電機の制御装置。
3. 【請求項３】 車両の減速中は上記カウンタを正作動せ
   しめ、減速中以外は逆作動せしめるカウンタ制御手段を
   有する請求項１記載の車両用発電機の制御装置。