JPH08214469A - 車両用発電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バッテリの経時劣化に伴う容量不足を回避しつ
つ状況に応じて発電電圧目標値（目標電圧）を可変制御
して燃費向上を実現可能な車両用発電制御装置を提供す
る。 【構成及び効果】発電電圧と比較される目標電圧を変更
して、上記比較結果により発電率を制御して発電電圧を
制御する可変目標電圧発電技術を採用する車両用発電制
御装置において、バッテリの経時劣化を検出し（ステッ
プ４０８）、バッテリの経時劣化時に目標電圧の低下を
抑止する（ステップ４０９）。したがって、本構成によ
れば、バッテリの経時劣化に伴う容量不足を回避しつつ
状況に応じて発電電圧目標値（目標電圧）を可変制御し
て燃費向上を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用発電制御装置に
関し、詳しくは、適宜、発電機の発電電圧値を変更し
て、過充電防止や燃費改善を図る車両用発電制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人の出願になる特開平５−１９１
９３３号公報は、発電機の発電率を検出し、発電率が所
定値以下の場合に発電電圧目標値（以下、単に目標電圧
ともいう）を低下させて燃費を向上する可変目標電圧発
電技術を提案している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の可変目標電圧発電技術では、以下の問題が派生
することがわかった。すなわち、車両搭載のバッテリに
は新品状態のものから寿命に近いものまで様々な寿命段
階のものがあり、それぞれ満充電容量が異なる。

【０００４】したがって、発電率（通常は、発電機の励
磁電流のオン・デューティ比をいう）が所定レベル以下
でバッテリが充電不足状態ではないと判定しても、この
バッテリの実際の容量がかなり小さく、例えばバッテリ
寿命に近いものでは次の始動に支障が生じる可能性が生
じてしまう。本発明は上記問題点に鑑みなされたもので
あり、バッテリの経時劣化に伴う容量不足を回避しつつ
状況に応じて発電電圧目標値（目標電圧）を可変制御し
て燃費向上を実現可能な車両用発電制御装置を提供する
ことを、その目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
固定子巻線および界磁巻線を有して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、入力される信号に基づいて
車両の走行状態が所定の条件範囲内かどうかを判定する
走行状態判定手段と、前記発電機の発電電圧および所定
の目標電圧を比較して前記発電電圧を前記目標値に一致
する方向へ前記発電機の発電状態を制御する発電電圧制
御手段と、前記発電機の発電率を検出する発電率検出手
段と、前記発電率が所定の第１の所定値より小さいかど
うかを判定する発電率判定手段と、前記車両の走行状態
が前記所定の条件範囲内にありかつ前記発電率が前記第
１の所定値より小さい場合に前記目標電圧を所定の低値
に低下させる目標電圧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、前記バッテリの経時劣化に関連
する状態量を検出するバッテリ経時劣化検出手段と、前
記状態量に基づいて前記経時劣化が進行した場合に前記
目標電圧の低下を抑止する低電圧発電抑止手段と、を備
えることを特徴とする車両用発電制御装置である。

【０００６】なお、本明細書でいうバッテリ経時劣化と
はバッテリ規定容量からの満充電時の出力可能容量の低
下を意味する。また、上記車両の走行状態とは、例えば
減速状態など、発電機の目標電圧の変更に関連する走行
状態を意味する。例えば減速状態に、目標電圧を増大す
れば発電量が増大して回生制動がなされる。

【０００７】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記低電圧発電抑止手段は、前記状態量が
所定のしきい値を超えるかどうかを判定するとともに、
超える場合に前記目標電圧の低下を禁止するものである
ことを特徴としている。本発明の第３の構成は、上記第
１の構成において更に、前記低電圧発電抑止手段が、前
記状態量に基づいて前記第１の所定値を補正するもので
あることを特徴としている。

【０００８】本発明の第４の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記バッテリ経時劣化検出手段が、エンジ
ン始動用のスタータがクランキング中かどうかを判定す
る手段と、前記クランキング中のバッテリ電圧を検出す
る手段と、前記クランキング中のバッテリ電圧の関数値
に基づいて前記バッテリの経時劣化に関連する状態量を
出力する手段とを含むものであることを特徴としてい
る。

【０００９】本発明の第５の構成は、上記第４の構成に
おいて更に、前記バッテリ経時劣化検出手段が、前記バ
ッテリの経時劣化に関連する状態量として、前記クラン
キング中のバッテリ電圧に基づいて前記バッテリの内部
抵抗を算出するものであることを特徴としている。本発
明の第６の構成は、上記第４の構成において更に、前記
バッテリ電圧検出手段が、前記クランキングの開始時点
からの経過時間をカウントするとともに、前記クランキ
ング開始時点から所定時間経過後に前記バッテリ電圧を
検出するものであることを特徴としている。

【００１０】本発明の第７の構成は、上記第４の構成に
おいて更に、前記バッテリ電圧検出手段が、前記クラン
キング中に所定の時間間隔で入力される前記バッテリ電
圧値の平均値を出力するものであることを特徴としてい
る。本発明の第８の構成は、上記第４の構成において更
に、前記バッテリ電圧検出手段が、前記クランキング中
に所定の時間間隔で入力される前記バッテリ電圧値の最
低値を出力するものであることを特徴としている。

【００１１】本発明の第９の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、車両の減速を検出する手段を有し、前記目
標値変更手段が、前記目標電圧を所定の高値に変更させ
るものであることを特徴としている。本発明の第１０の
構成は、上記第１の構成において更に、前記発電率が前
記第１の所定値より大きい第２の所定値以上かどうかを
判定する手段と、前記発電率が前記第２の所定値以上に
維持される高率発電時間を累積加算する手段とを備え、
前記目標電圧変更手段は、前記高率発電時間の累積加算
値が所定値を超える場合に前記目標電圧を高い値に変更
するものであることを特徴としている。

【００１２】本発明の第１１の構成は、上記第４、第
７、第８のいずれかの構成において更に、車両が走行中
かどうかを判定する走行判定手段と、前記バッテリ電
圧、その平均値及びその最低値のいずれかが所定値以下
であるかどうかを判定する手段と、前記発電率が所定値
より大きいかどうかを判定する手段と、前記車両が走行
中であり、かつ、前記バッテリ電圧、その平均値及びそ
の最低値のいずれかが所定値以下であり、かつ、前記発
電率が所定値より大きい場合に前記エンジンのアイドル
回転数を増大させる手段とを備えることを特徴としてい
る。

【００１３】本発明の第１２の構成は、上記第４、第
７、第８のいずれかの構成において更に、車両が走行中
かどうかを判定する走行判定手段と、前記バッテリ電
圧、その平均値及びその最低値のいずれかが所定値以上
であるかどうかを判定する手段と、前記発電率が所定値
より小さいかどうかを判定する手段と、前記車両が走行
中であり、かつ、前記バッテリ電圧、その平均値及びそ
の最低値のいずれかが所定値以上であり、かつ、前記発
電率が所定値より小さい場合に、前記発電率が１００％
を含む所定値に達しない範囲で前記エンジンのアイドル
回転数を低下させる手段とを備えることを特徴としてい
る。

【００１４】本発明の第１３の構成は、上記第１１又は
第１２の構成において更に、車速を検出する手段を有
し、前記走行判定手段は、検出された前記車速が所定値
以上である場合に走行中と判定するものであることを特
徴としている。本発明の第１４の構成は、上記第１１又
は第１２の構成において更に、前記発電機の回転数を検
出する手段を有し、前記走行判定手段は、検出された前
記回転数が所定値以上である場合に走行中と判定するも
のであることを特徴としている。

【００１５】本発明の第１５の構成は、上記第１の構成
において更に、車両温度を検出する手段と、前記車両温
度が所定値以下の場合に前記目標電圧の減少を禁止する
手段とを備えることを特徴としている。本発明の第１６
の構成は、上記第１５の構成において更に、前記車両温
度が、外気温度、バッテリ温度及びエンジン冷却水温度
のいずれかからなることを特徴としている。

【００１６】

【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成では、可変
目標電圧発電技術を採用する車両用発電制御装置におい
て、バッテリの経時劣化を検出し、バッテリの経時劣化
時に目標電圧の低下を抑止する。したがって、本構成に
よれば、バッテリの経時劣化に伴う容量不足を回避しつ
つ状況に応じて発電電圧目標値（目標電圧）を可変制御
して燃費向上を実現することができる。

【００１７】本発明の第２の構成では、上記第１の構成
において更に、上記したバッテリ経時劣化に関連する状
態量が所定のしきい値を超え、バッテリ経時劣化が大き
い場合に、前記目標電圧の低下を禁止するので、バッテ
リ経時劣化（寿命がきた場合）において、低電圧発電を
行うことがなく、次の始動時の始動不良を防止すること
ができる。

【００１８】本発明の第３の構成では、上記第１の構成
において更に、上記したバッテリ経時劣化に関連する状
態量に基づいてバッテリ経時劣化時に目標電圧を低下さ
せない方向に前記第１の所定値を補正するので、以下の
作用効果を奏する。すなわち、この場合、高い充電電圧
になる状態が多くなるため、バッテリの充電回復性が高
められるとともに、前記状態量に基づいた補正量とする
ことで、目標電圧は低い値への変更が実質的に禁止され
るレベルから、従来の所定発電率時のバッテリ充電率ま
で可変することができる。

【００１９】本発明の第４又は第５の構成では、上記第
１の構成において更に、バッテリの経時劣化に関連する
状態量として、クランキング中のバッテリ電圧の関数値
例えば内部抵抗値を採用するので、以下の作用効果を奏
する。すなわち、上記バッテリ経時劣化は、バッテリ電
圧と所定の関数関係を有する。例えば、バッテリ経時劣
化はバッテリの内部抵抗値に相関関係を有し、経時劣化
が進行すると内部抵抗値が増大する。したがって、バッ
テリ電圧に基づいてこの内部抵抗値を算出すれば、バッ
テリ経時劣化の程度を判定することができる。なお、ス
タータのクランキング時において上記測定を行うのは、
スタータのクランキング時のスタータ負荷インピーダン
ス又はスタータ電流を略一定とすることができ、電流を
実測しなくても上記算出が可能なためである。もちろ
ん、電流センサを付加して一層正確に内部抵抗値を算出
することもできる。以下のような方式が可能であるが、
その他の公知の経時劣化検出技術も当然、採用可能であ
る。

【００２０】また、本構成によれば、バッテリ経時劣化
に関する状態量としてスタータクランキング時のバッテ
リ電圧自体を用いないので、バッテリの充電状態により
バッテリ経時劣化を誤判定することが無い。本発明の第
５の構成では、上記第４の構成において更に、前記バッ
テリ経時劣化検出手段が、前記バッテリの経時劣化に関
連する状態量として、前記クランキング中のバッテリ電
圧に基づいて前記バッテリの内部抵抗を演算するもので
あることを特徴としている。

【００２１】本発明の第６の構成では、上記第４の構成
において更に、クランキングの開始時点から所定時間経
過後にバッテリ電圧を検出するので、スタータの大きな
始動突入電流の変化の影響を低減することができる。本
発明の第７の構成では、上記第４の構成において更に、
バッテリ電圧値の平均値を出力するので、バッテリ電圧
の過渡的な変動の影響を回避することができる。

【００２２】本発明の第８の構成では、上記第４の構成
において更に、バッテリ電圧値の最低値を出力するの
で、前記バッテリの状態量は最悪値を判定することがで
きるので、安全側で判断できるという効果を奏すること
ができる。本発明の第９の構成では、上記第１の構成に
おいて更に、車両の減速時にも目標電圧を所定の高値に
変更させるので、無駄に消費されるエネルギをバッテリ
へ回生することができる。

【００２３】本発明の第１０の構成では、上記第１の構
成において更に、発電率が第１の所定値より大きい第２
の所定値以上である高率発電時間の累積加算値が所定値
を超える場合に目標電圧を元の高い値（例えば１４．５
Ｖ）に戻すので以下の効果を奏する。すなわち、非常に
高い発電率が長時間続くということは、確実にバッテリ
から放電されている可能性が高いので、もとの高い値に
戻すことによりバッテリ上がりの防止を図ることがでで
きる。

【００２４】本発明の第１１の構成では、上記第４、第
７、第８のいずれかの構成において更に、車両が走行中
であり、かつ、バッテリ電圧、その平均値及びその最低
値のいずれかが所定値以下であり、かつ、発電率が所定
値より大きい場合にエンジンのアイドル回転数を増大さ
せるので、以下の効果を奏する。すなわち、車両走行中
（アイドル時）で、かつ、前記バッテリの状態量が所定
値以下である場合の発電率の判定は、前記第１の所定値
が補正されるので、目標電圧が低下する制御は抑制され
る。その状態で更に上記発電率が大きければ、負荷電流
が大きいと判定することができ、それに合わせてアイド
ル時の回転数を増大することで発電能力を増大して充電
不足を改善することができる。

【００２５】本発明の第１２の構成では、上記第４、第
７、第８のいずれかの構成において更に、車両が走行中
であり、かつ、バッテリ電圧、その平均値及びその最低
値のいずれかが所定値以上であり、かつ、発電率が所定
値より小さい場合に、発電率が１００％を含む所定値に
達しない範囲でエンジンのアイドル回転数を低下させる
ので、以下の効果を奏する。

【００２６】すなわち、車両走行中（アイドル時）で、
かつ、前記バッテリの状態量が所定値以上である場合
（つまりバッテリの状態量は良好である）の発電率の判
定は、前記第１の所定値でなされる。その際、目標電圧
を低下させた後の発電率が１００％未満となるようにア
イドル回転数を抑制することで、バッテリから放電する
ことなしにエンジンの発電機負担が軽減されるととも
に、燃費が向上する。

【００２７】本発明の第１５の構成では、上記第１の構
成において更に、車両温度が所定値以下の場合には、バ
ッテリ端子電圧又はその関数値により推定されるバッテ
リ経時劣化により決定されるバッテリの出力可能容量
が、低下してしまうので、車両温度が所定値以下の場合
には目標電圧の減少を禁止する。このようにすれば、バ
ッテリ容量不足を回避することができる。

【００２８】

【実施例】

（実施例１） （構成説明）本発明の車両用発電制御装置の一実施例を
図１を参照して説明する。本実施例の車両用発電制御装
置を含む車両用電気系は、三相交流発電機１、バッテリ
６、電気負荷８５、スタータスイッチ８７、スタータ９
０、スルットル検出回路８１、エンジン回転数検出回路
１０及びレギュレータ１００を備えている。エンジン７
は三相交流発電機１を駆動し、スタータ９０はエンジン
７を駆動する。

【００２９】発電機１は固定子巻線たる電機子コイル１
１と、界磁巻線たる界磁コイル１２と、全波整流器１３
とからなり、界磁コイル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電圧が制御される。界
磁コイル１２はレギュレータ１００の発電電圧制御回路
３のスイッチングトランジスタ３１により断続通電され
る。トランジスタ３１はコンパレータ３２の出力により
制御され、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（本発明でいうバッテリ電圧に対応
する信号）ＶＦが入力され、この結果、バッテリ電圧
は、マイコン構成の目標値変更回路５のＩ／Ｏポート５
２から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。ここで、発電電圧目標値信号は本発
明でいう目標電圧に対応する信号であって、単に目標値
ともいわれる。

【００３０】レギュレータ１００は、本発明でいう車両
用発電制御装置を構成するものであり、具体的な機能と
しては、発電電圧制御回路（発電電圧制御手段）３、目
標値変更回路（走行状態判定手段、目標値変更手段、発
電率判定手段、バッテリ経時劣化検出手段、低電圧発電
抑止手段）５、発電率検出回路（発電率検出手段）４、
バッテリ電圧検出回路（バッテリ電圧検出手段）１０、
スタータクランキング検出回路２０を有している。な
お、発電率検出回路４、バッテリ電圧検出回路１０及び
スタータクランキング検出回路２０は、図１では理解容
易のために、マイコン構成の目標値変更回路５とは別個
に表示されているが、実際には、同じマイコンにより遂
行されるソフトウエアにより実現されるがもちろん、ハ
ードウエア構成としてもよいことは当然である。ただ
し、このような発電率検出回路（発電率検出プログラ
ム）４、バッテリ電圧検出回路（バッテリ電圧読み込み
プログラム）１０、スタータクランキング検出回路（ス
タータクランキング検出プログラム）２０自体は、本実
施例の要旨ではなく、かつ、プログラムは容易であるの
で、フローチャートの開示は省略して、機能説明だけを
以下に行う。

【００３１】まず、発電率検出回路４は、トランジスタ
３１のコレクタ電圧を入力し、十分短い時間平均でトラ
ンジスタ３１の導通率すなわち発電率を検出するプログ
ラムである。バッテリ電圧検出回路１０は、バッテリ電
圧を読み込み直接あるいは後述する適当な信号処理を施
して出力するプログラムであり、特に本実施例では後述
するように、クランキング期間の大電流放電時のバッテ
リ電圧を検出するものである。検出されたバッテリ電圧
に基づいて、後述の目標値変更回路５は、始動時のバッ
テリの内部抵抗を演算し、その演算値が所定値以上であ
れば寿命がきたバッテリであると判断する。

【００３２】スタータクランキング検出回路２０はエン
ジン回転数検出回路１０から出力される回転数信号に基
づいてスタータ９０の回転数が所定のクランキング回転
数範囲（ここでは、１０〜３００ｒｐｍ未満のエンジン
回転をいう）を検出した場合にクランキング中と判定す
るプログラムである。スルットル検出回路８１は、スロ
ットルスイッチ検出回路８１はアクセル全閉状態を検出
する図示しないスロットル全閉スイッチからなる。

【００３３】エンジン回転数検出回路２は、図示しない
クランク角センサからなる。もちろん、アクセル全閉状
態やエンジン回転数を別の手段で検出することは当然可
能である。また、本実施例の車両用電気系はアイドル回
転数制御装置（ＩＳＣ）８２を有しており、このアイド
ル回転数制御装置（ＩＳＣ）８２は、エンジンアイドル
状態において、マイコン構成の目標値変更回路５のＩ／
Ｏポート５２から出力される設定回転数にエンジン回転
数を調整する。

【００３４】電気負荷８５は、ヘッドランプ、ブロアモ
ータ、電動ファン等からなり、キースイッチ８４を介し
てバッテリ６の高位端に接続されている。同様に、スタ
ータ９０は、スタータスイッチ８７を介してバッテリ６
の高位端に接続されている。目標値変更回路５は、演算
装置（ＣＰＵ）５１、ＲＯＭ５３及びＲＡＭ５４を含ん
でおり、ＣＰＵ５１は、発電率検出回路４、スロットル
スイッチ検出回路８１、エンジン回転数（すなわち発電
機回転数）検出回路２、バッテリ電圧検出回路１０、ス
タータクランキング検出回路２０からの各信号を上記Ｉ
／Ｏポート５２を通じて取り込み、これらの信号に基づ
いて発電電圧目標値信号Ｖｒｅｇを変更する後述の動作
を行う。また、目標値変更回路５は、アクセル全閉状態
及びエンジン回転数の検出に基づいてアイドル状態及び
減速状態を判定する。すなわち、目標値変更回路５は、
スルットル検出回路８１及びエンジン回転数検出回路２
の出力信号に基づいてアクセル全閉でエンジン回転数が
所定以下である場合に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。

【００３５】（動作説明）図２に、ＣＰＵ５１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
イマ割り込みで起動される。ステップ１０１では、発電
電圧目標値Ｖｒｅｇをレジスタ設定値Ｖｒｅｇ₁ の初期
値である１３Ｖ（低値）に設定し、カウンタα、βの値
をそれぞれ０にリセットする。また、アイドル回転数を
６００ｒｐｍに設定する。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て発電機負担が軽減されて燃費が向
上する。

【００３６】ステップ１０２では、図示しないサブルー
チンにエンジン回転数を入力して車両減速中かどうかを
判定し、減速期間中ずっと上記目標値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へ回生し（ステップ１０３）する。ステップ
１０２で車両減速中でなければ、発電電圧目標値Ｖｒｅ
ｇをレジスタ設定値Ｖｒｅｇ₁ に戻して（ステップ１０
４）、ステップ１０５でＶｒｅｇ１が１３Ｖかどうかを
確認し、ステップ１０６へ進む。このように減速中のみ
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に回生でき、更に減速後に
速やかに目標値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から主に負荷電
流が取り出され、発電機１の発電量を低減できる、エン
ジン負担は一層軽減され、燃費がさらに改善される。

【００３７】ステップ１０６では発電率（オン・デュー
ティ）が所定値Ａ（例えば９０〜１００％）以上である
かどうかを調べ、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ので、
そこでステップ１０７にてタイマとして機能するカウン
タαを１だけカウントアップし、ステップ１０７にてカ
ウント値が所定値Ｂを超える場合にはすなわち発電率Ａ
が高い状態が所定時間持続すれば、バッテリ６の充電が
必要を判断してＶｒｅｇ１を１４．５Ｖ（高値）に上げ
る（ステップ１０９）。これにより、バッテリ６の急速
充電が開始される。次のステップ１１０ではカウンタα
をリセットし、カウンタβを５にセットしてステップ１
０２にリターンする。

【００３８】発電電圧目標値Ｖｒｅｇが１４．５Ｖに上
昇せしめられ後は、ステップ１０５からステップ１１１
に進んでアイドル状態かどうかを調べる、このアイドル
状態の判定は、前述のようにアクセルの全閉とエンジン
回転数の低下を調べるサブルーチンで行う。アイドル状
態である場合にはステップ１１２にて所定時間内の平均
発電率が８０〜９９％と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が所定値Ｅ以下
になったか確認する（ステップ１１３）。この所定値Ｅ
はアイドル回転数の下限値（６００ｒｐｍ）に近い例え
ば６５０ｒｐｍとされている。アイドル回転数Ｎｅが所
定値Ｅ以下であれば、ステップ１１４に進み、そうでな
ければステップ１０２にリターンする。

【００３９】ステップ１１４では、発電率がＦ（例えば
７０％）以下であるかどうかを調べ、以下であればタイ
マをなすカウンタβを１だけカウントアップし（ステッ
プ１１５）、Ｆより大きければ０までの範囲で１だけカ
ウントダウンする（ステップ１１６）。その後、ステッ
プ１１７にてカウンタβのカウント値が所定値Ｇ（例え
ば１０）以上になるとレジスタ設定値Ｖｒｅｇ₁ を１３
Ｖに戻し（ステップ１１８）、アイドル回転数も６００
ｒｐｍに落とす（ステップ１１９）。すなわち、上記し
たステップ１１４〜１１７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判定した
場合には、発電能力に余裕がありバッテリ６が満充電で
あるとして発電電圧目標値を下げる。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す
る。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１１２、１１３、１１９は省略され
る。また、判定の確実性を上げるためのステップ１１５
〜１１７は必ずしも必要ではない。

【００４０】更に、本実施例では、図２のステップ１１
４に示される判定値（本発明でいう第１の所定値）Ｆを
バッテリ６の経時劣化状態に応じて補正するプログラム
を追加する。図４にＣＰＵの処理を示す。図４のプログ
ラムは、図２の処理プログラムが起動する前に処理され
る。最初のステップ４０１では、スタータクランキング
中かどうかを上述のサブルーチン（図示せず）で判定
し、クランキング中でなければ待機し、クランキング中
であればステップ４０２へ進んで、タイマー１によりス
タータスイッチ８７がオンされた時点から所定時間経過
後のバッテリ電圧を検出するために所定時間の遅延が行
われる。

【００４１】次のステップ４０３ではバッテリ電圧を検
出し、ステップ４０４では所定の時間毎に検出されたバ
ッテリ電圧のサンプリング数をカウントする。ステップ
４０５ではエンジン回転数Ｎが所定値Ｎｏより大きくな
ったか否かを判断する。否であればバッテリ電圧の検出
をさらに続行する。エンジン回転数Ｎｅを超えれば、ス
テップ４０６に進み、所定数サンプリングしたバッテリ
電圧の平均値（もしくは最低値）を求める。ステップ４
０７では後述の数式又はそれに相当するマップにしたが
ってバッテリ６の内部抵抗Ｒを求める。すなわち、ステ
ップ４０６で求めたバッテリ電圧の平均値からバッテリ
の内部抵抗Ｒは下記の数式１を変換した数式２から求め
る。

【００４２】

【数１】Ｖｍ＝Ｅｏ−Ｉｓｔ×Ｒ

【００４３】

【数２】Ｒ＝（Ｅｏ−ＶＢＡＴＴ）／Ｉｓｔ Ｖｍ ：バッテリ電圧平均値 Ｅｏ ：バッテリ起電圧 Ｉｓｔ ：スタータ電流 となる。本実施例では、バッテリの起電圧を１２．８
Ｖ、スタータ電流を１５０Ａと見做してバッテリ６の内
部抵抗Ｒを算出している。

【００４４】次のステップ４０８では、内部抵抗Ｒが所
定値Ｒｏ以上であるかをどうかを調べ、所定値Ｒｏ以上
であればバッテリ６は経時劣化と判定してステップ４０
９に進み、図４のステップ１１４のＦの値すなわちＦｄ
ｕｔｙ判定値を図９に示すマップに基づいて補正する。
すなわち、図９のマップでは、内部抵抗Ｒが数ｍオーム
を超えるまではＦを減少せず、その後、内部抵抗Ｒの増
大とともにＦを低下する。例えば、Ｆｄｕｔｙを７０％
から５０％に補正するとレジスタ設定値Ｖｒｅｇ₁ を１
３Ｖ（低値）低い値に変更しにくくなる。さらにＲｏが
増大して例えばＦを７０％から１％に補正すると発電機
の発電率が極めて少ない状態になるまで発電電圧目標値
（レジスタ設定値Ｖｒｅｇ₁ ）が１３Ｖ（低値）に変更
されない。すなわち発電率のＦを補正すれば、寿命によ
り内部抵抗Ｒが高くなったバッテリ６に対して走行中に
レジスタ設定値Ｖｒｅｇ₁ （発電電圧目標値）を低い値
に変更する事が極めて少ない状態になる。これにより、
寿命により内部抵抗が高くなったバッテリに対して充電
不足が避けられる。

【００４５】（作用効果）バッテリ充電率とバッテリ充
電電流との関係を図３に示し、新品バッテリの特性を実
線、寿命バッテリの特性を破線にて示す、両方共にバッ
テリ充電率が高くなるにつれてバッテリ充電電流は急速
に小さくなる。図の各丸印は発電率（オン・デューテ
ィ）が所定値Ｆ（例えば７０％以下）になる時点を示し
ている。図３からわかるように、新品バッテリに対して
寿命バッテリは内部抵抗Ｒが増加しているので等しい充
電電流において寿命バッテリの充電率は６０％付近だと
未だ不十分であり、この段階で即座に発電電圧目標値Ｖ
ｒｅｇを１３Ｖに低下せしめるとバッテリは未充電のま
まになると共に充電不足によるバッテリ上がりを引き起
こす可能性がある。この為、スタータ始動時に演算する
バッテリの内部抵抗値を所定値と比較して寿命であるこ
とを判断し、図４のプログラムに従ってＦを補正するこ
とで、寿命バッテリに対して発電電圧目標値を低い値に
変更することが防止される。このようにすれば、寿命バ
ッテリの発電電圧目標値は高い値（例えば、１４．５
Ｖ）に維持されるので、走行中の寿命バッテリの充電率
は改善されるとともに上記制御による寿命バッテリの充
電不足が回避される。

【００４６】上記実施例では、バッテリの劣化状態を判
定する為にスタータクランキング中のバッテリ電圧と予
め設定したスタータ電流（予測値）を使用して内部抵抗
を求めたが、これに限定されるのではなく、図１０に示
すように簡易的にバッテリの電圧を図１０のマップで補
正してＦを決定してもよい。また、バッテリ電流を測定
する電流センサを設け、電圧と電流から内部抵抗をもと
めれば、さらに正確なバッテリ状態を判定Ｆｄｕｔｙ値
に反映させることができる。

【００４７】すなわち、本実施例では、発電電圧目標値
を低くしてバッテリの充電を抑制した制御時に発電率が
所定値以上の場合、バッテリは放電している可能性があ
ると判断し、その状態の累積時間が一定値を越えた時、
上記発電電圧目標値を高く変更して速やかな充電を行
う。一方、発電機回転数が所定回転数よりも低くかつ発
電率が他の所定値よりも小さくなった時には、バッテリ
充電電流が減少し、充電状態が良好になったと判断し、
この場合は上記発電電圧目標値をもとの低い値に戻す。
これにより、バッテリの過充電が回避されるとともに無
駄な発電がなされないから車両の燃費も向上する。な
お、低い側の発電電圧目標値をバッテリの満充電時の開
放端子電圧近くに設定しておけば、バッテリの充電が抑
制されて過充電が回避されるとともに、発電機の発電能
力が負荷電流を上回っている状態、すなわち発電率が１
００％になっていなければ、バッテリは放電されず、バ
ッテリ上がりの心配もない。また急速なバッテリ充電を
必要をしない通常時にはエンジン負担が大きく軽減さ
れ、燃費も大幅に改善される。発電機の回転数が低い車
両アイドリング状態では、バッテリの満充電をより確実
に検出することができる。

【００４８】また、スタータクランキング中のバッテリ
電圧を検出してその平均値、もしくは最低値と、所定の
電流値と、バッテリ起電圧とにより演算されたバッテリ
の内部抵抗Ｒが所定値以上の場合は寿命であると判断
し、低い側の発電電圧目標値へ変更する為の発電率の判
定値を補正する。これにより、寿命により内部抵抗が増
加したバッテリで上記発電電圧目標値の低い値への変更
が回避することができるので寿命バッテリの充電不足が
回避されるとともに、バッテリの内部抵抗の増加による
上記制御時に引き起こすバッテリ上がりを防止できる。

【００４９】（実施例２）本発明の他の実施例を図５の
フローチャートを参照して説明する。上記実施例で演算
されたバッテリの内部抵抗値Ｒが所定値より高い場合、
寿命と判断している。本実施例では、上記条件及びアイ
ドル時の発電率が所定値Ｆ２以上である条件か満足され
るかどうかを判断し、両条件が成立する場合にＩＳＣ制
御によりアイドル時のエンジン回転数を上げるプログラ
ム（図５のステップ５２０、５２１）を追加する。図５
の他のステップは、図２のステップと同じである。

【００５０】以下、図５のフローチャートを参照して制
御動作を説明する。図４のフローチャートのステップ４
０８、４０９にて内部抵抗Ｒが所定値Ｒｏ以上であり、
Ｆが低く４補正された場合、図５のフローチャートのス
テップ５１４にて判断されるＦ値は通常の発電機の発電
率に対して極めて小さくなる。したがって、ルーチンは
ステップ５１６に進み、カウンタβのカウント値（βと
表示する）を減じる。ステップ５１７では、カウント値
βが設定値Ｇ未満であるのでステップ５２０に進み、発
電率が第２の所定値Ｆ２以上であるかどうかを調べ、所
定値Ｆ２以上（例えば１００％）であれば、寿命バッテ
リに対して放電気味であるとしてステップ５２１に進
み、ＩＳＣ制御によりアイドル回転数を例えば９００ｒ
ｐｍに上昇させる。一方、ステップ５２０で発電率がＦ
２未満ならステップ５１９に進んで上記アイドル回転数
の増加は行わない。このようにすれば、発電機の能力が
向上するので走行中のバッテリ上がりを防止できる。

【００５１】（実施例３）本発明の他の実施例を図６の
フローチャートを参照して説明する。上記実施例で演算
されたバッテリの内部抵抗値Ｒが所定値より低い場合
（すなわち上記演算手段により寿命ではない）と判断し
た場合でかつアイドル時の発電率が所定値Ｆ３より小さ
いと判断し場合にＩＳＣ制御によりアイドル時のエンジ
ン回転数を下げるプログラム（図６のステップ６２０、
６２１）を追加する。図６の他のステップは、図２のス
テップと同じである。

【００５２】以下、図６のフローチャートを参照して制
御動作を説明する。図４のフローチャートにより、バッ
テリ６の内部抵抗Ｒが所定値以下である場合、ステップ
６１４にて発電率と通常のＦ値とが比較される。そし
て、ステップ６１７にてカウンタβのカウント値が所定
値Ｇ（例えば１０）以上になるとステップ６２０に進
む。

【００５３】ステップ６２０では、、発電率が所定値Ｆ
３（例えば、５０％）以下であればバッテリが満充電に
近い状態であると判断して、レジスタ設定値Ｖｒｅｇ₁
を１３Ｖ（低値）に設定する（ステップ６２１）ととも
に、ステップ６２２で発電率が１００％未満の範囲内に
て設定値未満となるようにＩＳＣ制御を行い、アイドル
回転数を抑制する。これにより、バッテリ６からの放電
がなされないアイドル回転数に設定できるので、さらに
車両燃費を向上することができる。

【００５４】（実施例４）本発明の他の実施例を図７を
参照して以下に説明する。この実施例は、図１に示す実
施例１の回路構成に車両温度を検出する車両温度回路４
０を追設して、車両温度回路４０から出力される車両温
度が所定値ＴＳ以下の場合、アイドル時の発電率の判定
値Ｆを補正するものである。

【００５５】以下、図８のフローチャートを参照してこ
の制御動作を説明する。なお、この制御動作は図２のフ
ローチャートに先立って実施される。まず、ステップ８
０１にて、キースイッチ８３がＯＮであるかを確認後、
車両温度Ｔｏを検出する（ステップ８０２）。次に、こ
の検出値が所定値Ｔｓ以下であるかどうかを判断し（ス
テップ８０３）、所定値Ｔｓ以下であれば図２のステッ
プ１１４の発電率の判定値Ｆを極端に低く補正する（ス
テップ８０３、８０４）。上記補正（例えばＦ＝０％）
をすることで発電電圧目標値の低い値への変更は実質的
に禁止され、その結果、車両温度が低い場合にはバッテ
リの充電量を増加することができる。なお、上記の車両
温度とは、外気温度、バッテリ温度、エンジン冷却水温
度のいずれかを検出すればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用発電制御装置を含む車両電気系
のブロック図である。

【図２】実施例１の制御動作を示すフローチャートであ
る。

【図３】バッテリ充電率とバッテリ充電電流との関係を
新品バッテリと寿命バッテリとで比較した特性図であ
る。

【図４】実施例１の制御動作を示すフローチャートであ
る。

【図５】実施例２の制御動作を示すフローチャートであ
る。

【図６】実施例３の制御動作を示すフローチャートであ
る。

【図７】実施例４の車両用発電制御装置を含む車両電気
系のブロック図である。

【図８】実施例４の制御動作を示すフローチャートであ
る。

【図９】バッテリ充電率とバッテリ充電電流との関係を
新品バッテリと寿命バッテリとで比較した特性図であ
る。

【図１０】バッテリ充電率とバッテリ充電電流との関係
を新品バッテリと寿命バッテリとで比較した特性図であ
る。

【符号の説明】

１は三相交流発電機、６はバッテリ、９０はスタータ、
３は発電電圧制御回路（発電電圧制御手段）、５は目標
値変更回路（走行状態判定手段、目標値変更手段、発電
率判定手段、バッテリ経時劣化検出手段、低電圧発電抑
止手段）、４は発電率検出回路（発電率検出手段）１０
はバッテリ電圧検出回路（バッテリ電圧検出手段）。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定子巻線および界磁巻線を有してエンジ
   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、入力される信
   号に基づいて車両の走行状態が所定の条件範囲内かどう
   かを判定する走行状態判定手段と、前記発電機の発電電
   圧および所定の目標電圧を比較して前記発電電圧を前記
   目標値に一致する方向へ前記発電機の発電状態を制御す
   る発電電圧制御手段と、前記発電機の発電率を検出する
   発電率検出手段と、前記発電率が所定の第１の所定値よ
   り小さいかどうかを判定する発電率判定手段と、前記車
   両の走行状態が前記所定の条件範囲内にありかつ前記発
   電率が前記第１の所定値より小さい場合に前記目標電圧
   を所定の低値に低下させる目標電圧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、 前記バッテリの経時劣化に関連する状態量を検出するバ
   ッテリ経時劣化検出手段と、 前記状態量に基づいて前記経時劣化が進行した場合に前
   記目標電圧の低下を抑止する低電圧発電抑止手段と、 を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
2. 【請求項２】前記低電圧発電抑止手段は、前記状態量が
   所定のしきい値を超えるかどうかを判定するとともに、
   超える場合に前記目標電圧の低下を禁止するものである
   請求項１記載の車両用発電制御装置。
3. 【請求項３】前記低電圧発電抑止手段は、前記状態量に
   基づいて前記第１の所定値を補正するものである請求項
   １記載の車両用発電制御装置。
4. 【請求項４】前記バッテリ経時劣化検出手段は、エンジ
   ン始動用のスタータがクランキング中かどうかを判定す
   る手段と、前記クランキング中のバッテリ電圧を検出す
   る手段と、前記クランキング中のバッテリ電圧の関数値
   に基づいて前記バッテリの経時劣化に関連する状態量を
   出力する手段とを含む請求項１記載の車両用発電制御装
   置。
5. 【請求項５】前記バッテリ経時劣化検出手段は、前記バ
   ッテリの経時劣化に関連する状態量として、前記クラン
   キング中のバッテリ電圧に基づいて前記バッテリの内部
   抵抗を演算するものである請求項４記載の車両用発電制
   御装置。
6. 【請求項６】前記バッテリ電圧検出手段は、前記クラン
   キングの開始時点からの経過時間をカウントするととも
   に、前記クランキング開始時点から所定時間経過後に前
   記バッテリ電圧を検出するものである請求項４記載の車
   両用発電制御装置。
7. 【請求項７】前記バッテリ電圧検出手段は、前記クラン
   キング中に所定の時間間隔で入力される前記バッテリ電
   圧値の平均値を出力するものである請求項４記載の車両
   用発電制御装置。
8. 【請求項８】前記バッテリ電圧検出手段は、前記クラン
   キング中に所定の時間間隔で入力される前記バッテリ電
   圧値の最低値を出力するものである請求項４記載の車両
   用発電制御装置。
9. 【請求項９】車両の減速を検出する手段を有し、前記目
   標値変更手段は、前記車両の減速時に前記目標電圧を所
   定の高値に変更させるものである請求項１項記載の車両
   用発電制御装置。
10. 【請求項１０】前記発電率が前記第１の所定値より大き
    い第２の所定値以上かどうかを判定する手段と、前記発
    電率が前記第２の所定値以上に維持される高率発電時間
    を累積加算する手段とを備え、前記目標電圧変更手段
    は、前記高率発電時間の累積加算値が所定値を超える場
    合に前記目標電圧を高い値に変更するものである請求項
    １記載の車両用発電制御装置。
11. 【請求項１１】車両が走行中かどうかを判定する走行判
    定手段と、 前記バッテリ電圧、その平均値及びその最低値のいずれ
    かが所定値以下であるかどうかを判定する手段と、 前記発電率が所定値より大きいかどうかを判定する手段
    と、 前記車両が走行中であり、かつ、前記バッテリ電圧、そ
    の平均値及びその最低値のいずれかが所定値以下であ
    り、かつ、前記発電率が所定値より大きい場合に前記エ
    ンジンのアイドル回転数を増大させる手段と、 を備える請求項４、７、８のいずれか記載の車両用発電
    制御装置。
12. 【請求項１２】車両が走行中かどうかを判定する走行判
    定手段と、 前記バッテリ電圧、その平均値及びその最低値のいずれ
    かが所定値以上であるかどうかを判定する手段と、 前記発電率が所定値より小さいかどうかを判定する手段
    と、 前記車両が走行中であり、かつ、前記バッテリ電圧、そ
    の平均値及びその最低値のいずれかが所定値以上であ
    り、かつ、前記発電率が所定値より小さい場合に、前記
    発電率が１００％を含む所定値に達しない範囲で前記エ
    ンジンのアイドル回転数を低下させる手段と、 を備える請求項４、７、８のいずれか記載の車両用発電
    制御装置。
13. 【請求項１３】車速を検出する手段を有し、前記走行判
    定手段は、検出された前記車速が所定値以上である場合
    に走行中と判定するものである請求項１１及び１２のい
    ずれか記載の車両用発電制御装置。
14. 【請求項１４】前記発電機の回転数を検出する手段を有
    し、前記走行判定手段は、検出された前記回転数が所定
    値以上である場合に走行中と判定するものである請求項
    １１及び１２のいずれか記載の車両用発電制御装置。
15. 【請求項１５】車両温度を検出する手段と、 前記車両温度が所定値以下の場合に前記目標電圧の減少
    を禁止する手段とを備える請求項１記載の車両用発電制
    御装置。
16. 【請求項１６】前記車両温度は、外気温度、バッテリ温
    度及びエンジン冷却水温度のいずれかからなる請求項１
    ５記載の車両用発電制御装置。