JPH0793792B2

JPH0793792B2 - 車両用充電発電機の制御方法

Info

Publication number: JPH0793792B2
Application number: JP61006339A
Authority: JP
Inventors: 人志石川; 俊夫古橋; 光崇鬼沢; 正之志塚; 昭博斉藤; 敬一増野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-01-17
Filing date: 1986-01-17
Publication date: 1995-10-09
Anticipated expiration: 2010-10-09
Also published as: JPS62166740A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、車両用充電発電機の制御方法に関する。

〔従来の技術〕

自動車等の車両をマイクロコンピユータで制御するやり
方がある。自動車では、バツテリを単一電源とすること
から、バツテリの充電発電機を必要とする。この充電発
電機の発電電圧制御も、マイクロコンピユータによつて
なされる。

充電発電機の出力電圧の監視のために、該発電電圧の検
出を要する。従来例として、特開昭58−104522号公報記
載のものがある。この従来例は、出力電圧に混入した雑
音信号に同期して、出力電圧を取込み（検出）させよう
としたものである。この他に、タイマー割込みによる例
もある。タイマー割込みでは、一定時間毎にタイムアウ
トするタイマーのタイムアウト出力をマイクロコンピユ
ータへの割込み信号として利用する。マイクロコンピユ
ータは、タイムアウト出力である割込信号がくる毎に、
その時の出力電圧を取込む。従つて、タイマー割込みで
は、出力電圧は一定周期毎に取込まれる。

充電発電機は、バツテリを充電する機能を持つものであ
り、バツテリの充電を行う時期が問題となる。その従来
例として、特開昭59−53042号公報記載のものがある。
この従来例は、内燃機関の始動後の一定期間だけ充電さ
せることとした。

〔発明が解決しようとする問題点〕

特開昭58−104522号は、アナログ信号に混入した雑音信
号が、例えば、イグニツシヨンノイズと考えると、この
イグニツシヨンノイズの発生周期が不定となる。従つ
て、出力電圧のどの電圧レベルの値をサンプルするかも
不定となる。特に、一定の通流率の界磁電流において
も、充電発電機の出力電圧の平滑値を精度よく検出する
ことは困難であつた。

更に、タイマー割込みでは、出力電圧の様子には無関係
な定周期取込みを行うため、出力電力の正確な検出は不
可能であつた。

充電発電機の出力電圧は、界磁巻線に流れる界磁電流に
よつて変化することはよく知られている。この界磁電流
の変化に対する充電発電機の出力電圧は鋭敏なものであ
る。一方、充電発電機の出力電圧を検出し、その検出値
と目標値との差に応じて界磁電流の通流時間を決定する
とのフイードバツク制御系を採用する。従つて、充電発
電機の出力電圧を精度よく検出することが強く望まれて
いた。

そこで、本発明は、充電発電機の出力電圧を精度よく検
出可能とする充電発電機の制御方法を提供することを目
的とする。

更に、前記従来例である特開昭59−53042号では、内燃
機関の始動後一定時間、充電発電機により充電するとの
やり方をとる。然るに、始動時での放電量は、始動スイ
ツチをオンしている時間巾や外気温度、周期温度によつ
た決まる。従つて、この一定時間による充電では、正確
な充電ができなかつた。

そこで、本発明は、始動時の状況に合せて充電発電機よ
りの充電を行わせるべく充電発電機を制御する制御方法
を提供する。

〔問題点を解決するための手段〕

第１の発明は、充電発電機の界磁電流の制御を行うマイ
コンの界磁電流指令値をつかまえ、この界磁電流指令値
のタイミングで充電発電機の出力電圧をサンプルさせる
こととした。ここで、界磁電流指令値は、デユテイ比を
変更させることによつて、界磁電流の大きさを指示させ
る信号形式をとる。

第２の発明は、充電発電機によるバツテリへの充電時間
を、バツテリによる始動状況に応じて設定させることと
した。ここで、始動状況とは、始動スイツチのオン時
間、外気温度、周囲温度等を云う。

〔作用〕

第１の発明によれば、界磁電流の指令値のタイミングに
より充電発電機の出力電圧をサンプルできることにな
り、界磁電流に応じた出力電圧の検出ができる。

第２の発明によれば、始動状況に応じて充電を行い得、
過充電や不足充電を防止できる。

〔実施例〕

第１図はマイクロコンピユータによる自動車の充電発電
機の制御系統図を示す。充電発電機用制御装置40は、シ
グナルコンデイシヨナ（波形整形回路）41、ADコンバー
タ42、CPU43、駆動回路44、各種パワートランジスタ45
−ａ〜45−ｄより成る。

この制御装置40は、充電発電機のための各種状態量をシ
グナルコンデイシヨナ41を介して取込み、ADコンバータ
42によりAD変換し、プロセツサ（CPU）43で界磁指令値
を作成し、出力する機能を果す。CPU43がマイクロプロ
セツサである。

イグニツシヨンパルス10、クランク角センサ11、エアコ
ンスイツチ12、ヘツトランプスイツチ、サイドランプス
イツチ13、ニユートラル・クラツチスイツチ14、アイド
ルスイツチ15、全開スイツチ16、車速センサ17、スター
タスイツチ18、圧力センサ19、バツテリ周囲温度センサ
20、バツテリ電流センサ21、及びバツテリ30は、いずれ
もシグナルコンデイシヨナ41を介して入力取込み対象を
なす。

本実施例では、スタータスイツチ18、バツテリ周囲温度
センサ20、バツテリ電流センサ21、バツテリ30が特に関
係し、その他の入力状態量は関連しない。

ソレノイド61は、アイドルアツプソレノイドであり、パ
ワートランジスタ45−ａのON−OFFの制御を受ける。チ
ヤージランプ62、リレー63はパワートランジスタ45−b,
45−ｃのON−OFFの制御を受ける。

充電発電機50は、本実施例の中心をなすものであり、パ
ワートランジスタ45−ｄのON−OFFの制御を受ける。こ
の制御は、界磁電流制御である。

充電発電機50は、ICレギユレータ53、電機子51と界磁コ
イル54とより成る発電機、整流用ダイオード52より成
る。ICレギユレータ53は、原理的には、トランジスタ53
Aと抵抗53Bより成るが、一般的には他の回路素子を含
む。

CPU43よる界磁指令値は、デユテイ比を変更させる形の
指令値となる。即ち、パワートランジスタのON−OFFす
る周期を定周期とし、ON時間とOFF時間との比率を変化
させる。この比率が界磁指令値となる。尚、CPU43が比
率を示す値を界磁指令値として発生し、駆動回路44がそ
の比率に従つたデユテイのパルス出力を出すようにする
のが一般的である。しかし、CPU43が始めから比率に従
つたデユテイのパルス出力を出し、駆動回路44がそれを
増幅して出力させるようにしてもよい。

界磁指令値に相当したデユテイ比を持つパルス出力によ
つて、パワートランジスタ45−ｄはONとOFFとを繰返
す。このパワートラジスタ45−ｄのON,OFFを受けて、IC
レギユレータ53は、界磁コイル54への界磁電流を流し、
電機子51に所定の発電を行わせる。

電機子51の出力はダイオード52で整流される。この整流
出力が充電発電機50の出力電圧となる。

ダイオード52の整流出力は、バツテリ30の正極端子に印
加し、バツテリ30への充電電圧となる。また、この充電
発電機の出力電圧は、シグナルコンデイシヨナ41を介し
てCPU43により取込まれ、監視対象、制御のためのデー
タとなる。

第２図は、本実施例での充電発電機の出力電圧の取込み
タイミングの説明図である。対比して従来例でのタイマ
ー割込みの例を示した。CPU43（駆動回路44でも同じ）
からの界磁指令値を（イ）に示す。同期T₀は一定とし、
ON時間τ_１（ローレベル）とOFF時間τ_２との比率τ₁/
τ_２を界磁指令値に合せて変更させている。この界磁指
令値を受けての界磁電流を（ロ）に示す。界磁電流は、
τ_１で一定電流であり、τ_２で零電流となる。但し、実
際に界磁コイル54に流れる界磁電流は、コイルによりイ
ンダクタンスのため波形のなまりや遅れが発生し、図の
如く完全なパルス電流にならない。あくまで、説明の便
宜のためである。

第２図（ハ）には（ロ）の界磁電流による発電機の出力
電圧の様子を示す。界磁電流の印加によつて発電出力電
圧は上昇し、界磁電流の停止によつて発電出力電圧は下
降する。上昇，下降は、τ₁,τ_２によつて定まる。ま
た、発電機の発電遅れ（界磁を加えて発電量として変化
が現われるまでの時間）も関係する。

かかる出力電圧に対して、従来でのタイマー割込みで
は、界磁指令値に無関係に一定周期a,b,c,d,eの取込み
となる。これを（ホ）に示す。従つて、取込み対象とな
る出力電圧は、種々となり、出力電圧の正しい特定はで
きない。

一方、本実施例では、CPU43によるデユテイ出力に同期
して出力電圧をサンプルすることにした。即ち、（ニ）
に示す如くA,B,A,Bとなる。Ａでは、出力電圧が最低と
なり、Ｂでは出力電圧は最高となる。従つて、ピーク・
ツウ・ピークppをつかまえたことになる。

このA,B点による出力電圧のサンプルは、以下の如き構
成によつて実現する。シグナルコンデイシヨナ41は、充
電発電機の出力電圧を取込むが、この取込みタイミング
をCPU43が指示し、A,B点でサンプルさせる。必要なレベ
ル変換も行わせる。A,B点でサンプルした出力電圧はAD
コンバータ42でAD変換され、CPU43がデータとして取込
む。

尚、サンプルは、ADコンバータ42が果すこともある。

CPU43は、A,B点での出力電圧データより、平均値を求
め、出力電圧を検出する。平均値を求めるには、単純加
算平均法や加重平均法がある。実効値を求めるやり方も
ある。

本実施例によれば、充電発電機の界磁電流の通流、遮断
のタイミングに同期させて出力電圧を取込むこととした
ため、出力電圧を精度よく検出できる。

尚、充電発電機専用の入力取込み部を設けておき、バツ
テリの電圧の大小に無関係に、該取込み部より取込ませ
てもよい。

第２の発明に係る適正な充電を行わせる制御法について
実施例をもとに説明する。

第３図は、バツテリ周囲温度T_aとバツテリ充電のための
必要充電電圧V_Bとの関係を示す。この図は、公知のもの
であり、バツテリ周囲温度T_aが低い時には高い充電電圧
が必要であること、バツテリ周囲温度T_aが高い時には低
い充電電圧でよいことを示す。

然るに、充電電圧は、第３図の如き信頼性だけでは充分
でなく、放電時間の大小によつても決まる。そこで、本
実施例では、充電時間Tcを、始動スイツチのON時間tsに
比例させることとし、且つその比例係数αをバツテリ周
囲温度の大きさに応じて変更させることとした。即ち、 Tc＝αts ……（１）とする。係数αの設定例を第４図に示した。T_a＝０℃以
下では、高い係数値α＝α_１を与え、T_a＝30℃以上では
低い温度係数α_２を与え、０℃〜30℃での常温帯では、
周囲温度の大きさに反比例する係数値αｉを与えるよう
にした。

この係数の設定は、低温では、同じ始動時間でも多くの
放電電流を要しており、高温ではその逆であるとの考え
方に基づく。

第５図はCPU43による処理フローチヤートを示す。CPU43
は、スタータスイツチ18のONかOFFかの状態をシグナル
コンデイシヨナ41を介して取込み、ステツプ100でスタ
ータスイツチ18がONであるか否かチエツクする。ONであ
れば、始動中とのことで、スタータスイツチ18のON時間
tsを計測する。

更に、CPU43は、始動中のバツテリ周囲温度を検出する
温度センサ20による検出値をシグナルコンデイシヨナ41
を介して取込み、第４図の如き関係をもとにその時の係
数値αを算出する（ステツプ102）。

次にステツプ103で、急速充電時間Tcを（１）式により
算出する。即ち、Tc＝αtsとなる。

スタータスイツチONの期間中にあつては、充電は行わな
い。そこで、ステツプ104では、充電発電機50による充
電用発電電圧指令値V_B0を、V_B0＝０になるように制御す
る。また、無指令であれば、充電発電電圧が零となるよ
うな構成であるとすると指令は行わないこととなる。

次に、スタータスイツチ18がOFFであると、ステツプ105
で、エンジン回転数が所定値以上か否か点検する。ここ
でエンジン回転数は、イグニツシヨンパルス10やクラン
ク角センサ11の取込み値をもとにCPU43が次々に現在値
を算出させている。更に、所定値とはエンジンの始動完
了か否かの基準回転数であり、該基準回転数より低い回
転数であればステツプ104へと移り、基準回転数より高
い回転数であれば、始動完了しているものとみて、ステ
ツプ106へ移る。ステツプ104へ移るのは、ICレギユレー
タの破壊を防止するためでもある。

ステツプ106では、始動完了後急速充電を一度でも行つ
たか否かチエツクする。急激充電を行つた場合には、表
示フラグに“1"を立てておき、このフラグが“1"であれ
ば、ステツプ107へ移る。表示フラグに“1"を立てるの
は、急速充電を行つたときである。しかし、再びスター
トスイツチをONにした場合は、そのフラグは、“0"にリ
セツトされ、再度の急速充電後に“1"が再びセツトされ
る。

表示フラグに“0"が立つていれば、ステツプ108へ移
る。

ステツプ107では、充電発電機の発電電圧をV_B1になるよ
うに界磁指令値を作成し、その比率のデユテイに従つた
界磁制御を行う。正し、V_B1は、急速充電時の発電電圧V
_B2に比して、小さく設定している。従つて、V_B1とは通
常の充電時での発電電圧に設定する。

ステツプ108,109では、ステツプ103で算出した急速充電
時間Tcの間、急速充電を行わせる。この急速充電時の発
電電圧V_B2は、V_B2＞V_B1であり、例えば、V_B2＝1.1×V_B1
に設定する。急速充電時には、発電電圧がV_B2になるよ
うにCPU43は界磁制御を行う。且つこの時間巾は、ステ
ツプ103で求めた値である。

以上の第５図によれば、全体の動作は以下となる。スタ
ータスイツチ18のONにより、始動が開始すると、ステツ
プ101でそのON時間を監視し、スタートスイツチのONか
らOFFになつた時点でスタートスイツチ18のON時間がわ
かる。次いでステツプ103で急速充電時間Tcを算出す
る。

次に、エンジン回転数をみることによつて始動完了をス
テツプ105で確認し、発電電圧をV_B2にする如き充電発電
機の界磁制御を行う。この時間巾は、ステツプ103で求
めたTcである。

Tc経過後、充電を一般的な充電電圧V_B1に戻し、この充
電電圧になるようCPU43は充電発電機の制御を行う。

本実施例によれば、内燃機関の始動後に一定時間充電す
る方法に比較して、始動中のバッテリの周囲温度の大き
さに応じて急速充電時間を対応させ、且つスタータスイ
ッチのスイッチOFF後直ちに急速充電を行なわせている
ため、適切な充電が可能となつた。従つて、バツテリ周
囲温度が低く、そのためにバツテリの充電反応が遅い時
には長時間の充電となり、一方、バツテリ周囲温度が高
く、そのためにバツテリの充電反応が速い時には短時間
の充電となる。かくして、過充電、不足充電をなくする
ことができた。

この第２の発明の実施例は、先の第１の発明の実施例を
利用することもできる。

第２の実施例では、ステップ104,107,109で充電電圧
V_B0,V_B1,V_B2を与えて、この各充電電圧になるようにCPU
43は界磁指令値を発生する。この界磁指令値は、デユテ
イ比として与える。

一方、界磁指令値に対応する充電発電機の発電電圧が得
られたか否かをチエツクし、その値をフイードバツク
し、差分が零になるよう、即ち指令値V_B0〜V_B2になるよ
うネガテイブフイードバツクをかける。

この帰還量の取込みが、出力電圧の取込みである。従つ
て、この取込みを正確にするために、界磁指令値でのA,
B時点で取込みを行わせる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、充電発電機の出力電圧を正しく検出で
きることとなつた。

更に、本発明によれば、過充電、不足充電をなくするこ
とができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御装置の実施例図、第２図は本発明
の処理の説明図、第３図はバツテリ周囲温度と充電電圧
との関係図、第４図はバツテリ周囲温度と本実施例での
時間係数値αとの関係図、第５図は他の本発明のフロー
チヤート例図である。 40……充電制御装置、43……CPU（マイクロプロセツ
サ）、50……充電発電機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者古橋俊夫茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者鬼沢光崇茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者志塚正之茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者斉藤昭博茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (72)発明者増野敬一茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所佐和工場内 (56)参考文献特開昭56−3539（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標充電発電電圧対応のデュティ比を持つ
界磁電流を界磁コイルに与えて充電発電機より目標充電
電圧を発生させてバッテリへの充電を行わせる共に、上
記発電電圧を上記界磁電流のデュティ比によって定まる
通流開始、及び通流終了のタイミングでサンプルしてな
る車両用充電発電機の制御方法。
【請求項２】上記バッテリへの充電は、スタータスイッ
チによるスイッチON時間tsと係数αとで定まる充電時間
Tc＝αtsによる急速充電と、その時間経過後の通常充電
とより成る特許請求の範囲第１項記載の車両用充電発電
機の制御方法。
【請求項３】目標充電発電電圧対応のデュティ比を持つ
界磁電流を界磁コイルに与えて充電発電機より目標充電
電圧を発生させてバッテリへの充電を行わせるものにお
いて、該バッテリへの充電は、スタータスイッチによる
スイッチON時間tsと係数αとで定まる充電時間Tc＝αts
による上記スタータスイッチのスイッチOFF後直ちに行
なう急速充電と、その時間経過後の通常充電とより成
り、該係数αは上記スタータスイッチのON時間中のバッ
テリの周囲温度が低い時には大きく、高い時には小さく
設定されてなる車両用充電発電機の制御方法。