JPH0834722B2

JPH0834722B2 - 車両用発電機の制御装置

Info

Publication number: JPH0834722B2
Application number: JP61303688A
Authority: JP
Inventors: 昌宏片岡; 正和二宮
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPS63157699A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、自動車用の発電機として使用される、車
両用エンジンで駆動されるようになる発電機の制御装置
に係るものであり、特にエンジンの燃焼動作に対応する
回転変動を抑制制御するようにした車両用発電機の制御
装置に関する。

［従来の技術］エンジンにあっては、各気筒における吸入行程、圧縮
行程、爆発燃焼行程、さらに吸気行程があるもので、特
に燃焼行程にあってはクランクシャフトに急激に大きな
回転力が作用するようになる。したがって、これらの行
程に対応してクランクシャフトの回転速度が変動するも
のであり、このエンジンの回転速度変動が車体の振動と
して現れるようになって、特にこの回転変動が顕著に現
れるようになる低速回転時、すなわちアイドリング運転
のときにおいて不快感として作用するようになる。この
エンジンの回転変動は、例えば４気筒エンジンの場合に
はクランクシャフトの180゜回転（180゜CA）毎に１サイ
クル生ずるようになる。

このようなエンジンの回転変動を抑制する手段として
は、種々のものが考えられているものであるが、例えば
特開昭60−35926号公報に示されるように、エンジンの
瞬時的回転速度を検出し、この回転速度の変動状態に対
応して、発電機の界磁電流を可変制御するようにしてい
るものである。具体的には、エンジンの燃焼行程におい
て瞬時回転速度が上昇されるような状態となったとき
に、発電機の界磁電流を増大制御するようにしているも
のであり、発電機の消費トルクが増大されるようにして
いる。

しかし、このように発電機の界磁電流を変化させるよ
うにしたのでは、発電機に作用するトルク変化の応答性
が遅いものであり、エンジンの燃焼行程でトルクを増大
させるような制御を正確に実行させることが困難であ
る。

［発明が解決しようとする問題点］この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、エ
ンジンの動作行程において発生する回転変動を、このエ
ンジンによって駆動されるようになる発電機によって確
実に抑制制御させるようにすると共に、特にエンジンの
回転速度が上昇したような場合であっても、発電機で要
求される回転トルクが、エンジンの回転変動に確実に追
従して変化され、回転変動抑制が効果的に実行されるよ
うにする車両用発電機の制御装置を提供しようとするも
のである。

［問題点を解決するための手段］すなわち、上記発電機の制御装置にあっては、エンジ
ンで駆動されるようになる発電機の出力回路に、出力電
流を可変制御する発電機負荷制御手段を設けるようにし
ているものであり、さらに発電機を駆動するエンジンの
クランクシャフトの回転角等からエンジンの回転速度上
昇するような変動タイミングを検出する。そして、この
回転速度上昇タイミングで上記出力電流が増大されるよ
うにするものであり、この場合この出力電流の増大およ
び減少に対応する発電機負荷のオン・オフタイミングを
上記エンジンの平均回転速度に対応して可変制御させる
ようにしているものである。

［作用］上記のような発電機の制御装置にあっては、エンジン
の燃焼行程でのエンジンの回転速度が上昇されるような
状態のときに、このエンジンで駆動される発電機の出力
電流が増大されるようになり、発電機負荷がオン状態と
されるもので、この発電機で必要とされるトルクが上昇
され、エンジンの回転に制動を加えるような状態とな
る。したがって、このエンジンの燃焼動作に対応する回
転変動が効果的に抑制されるようになる。

このような動作が実行される場合、エンジンの平均回
転速度が遅い場合には、上記発電機負荷のオン・オフ動
作が遅れるようになって、エンジンの回転変動抑制に作
用しない場合も生ずる。しかし、上記装置にあっては、
エンジンの平均回転速度が上昇したような場合には、発
電機負荷のオン・オフタイミングが進角制御されるよう
になり、エンジンの回転速度上昇タイミングで効果的に
発電機負荷がオンされ、エンジンの回転変動抑制が正確
に実行されるようになる。

［発明の実施例］以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明す
る。第１図は発電機制御装置の基本的な構成を示してい
るもので、発電機11は車両に搭載されるエンジン12によ
って駆動されるようになっている。そして、この発電機
11は通電角位相制御回路13からの指令によって、出力電
流量に対応した通電位相角が制御設定されるようになっ
ている。

すなわち、通電位相角制御によって出力電流量が可変
制御され、この出力電流量が増大させることによって電
機気負荷がオン設定されるようにしているものであり、
通電位相角制御によって発電機負荷がオン・オフ制御さ
れるようにしている。

上記エンジン12からは、このエンジン11の平均回転速
度信号Ｎが取出されるようになっているもので、この信
号Ｎは発電機負荷のオン・オフ位置演算回路14に供給す
る。そして、この演算回路14からのオン・オフ位置設定
指令に対応して発電機負荷オン・オフ制御回路15が駆動
され、上記通電位相制御回路13が制御されて、その通電
角位置によって発電機負荷量のオン・オフ制御が実行さ
せるようにする。

また上記エンジン12からは、このエンジンの回転速度
の変動幅に対応した信号ΔＮが検出されるようになって
いるもので、この信号ΔＮはオン・オフ位置補正回路16
に供給する。そして、この補正回路16からの指令によっ
て上記オン・オフ位置演算回路14で算出されたオン位置
を示すクランク角θon、およびオフ位置を示すクランク
角θoffを補正するようにしている。

第２図は上記発電機11に関連する部分の構成をさらに
詳細に示すもので、発電機11は例えば３相の磁石式発電
機によって構成されるもので、この発電機11からの３相
出力はそれぞれダイオードD1〜D3、およびサイリスタS1
〜S3によって整流し、例えばバッテリ17に充電電流とし
て供給されるようになっている。そして、上記サイリス
タS1〜S3は通電位相角制御回路13からの指令に対応し
て、出力電流が負荷量に対応して通電位相角が変化され
るようにしているものである。

このように出力制御される発電機11からの出力電流
は、この車両に搭載されるバッテリ17に充電電力として
供給される。

例えば、エンジ12が４気筒で構成される場合には、こ
のエンジン12の１回転（360゜CA）で２回の燃焼行程が
存在するものであり、その回転速度は第３図で示すよう
に例えばΔＮの変動幅で変動する。この回転速度は、燃
焼行程をにおける燃焼エネルギーに起因して上昇するよ
うになるものであり、この燃焼行程の開始に対応するタ
イミング（TDC）で、発電機負荷の制御信号がオン状態
に設定され、回転速度が減少するタイミングで上記制御
信号がオフ状態とされるようになっている。そして、こ
の負荷制御信号によって発電機負荷量のオンおよびオフ
状態が切換え制御されるものである。

しかし、実際には発電機負荷のオン・オフ制御を実行
した場合、負荷制御信号のオンおよびオフの切換えより
も時間遅れをもって負荷が切換え制御されるようにな
る。したがって、エンジン12のアイドリング運転状態で
あっても、第３図で示したように低速回転（例えば700r
pm）の場合には、制御信号のオン状態およびオフ状態の
間に負荷も切換えられるものであるが、例えばエンジン
12の回転速度が上記場合よりも高速度（例えば800rpm）
となった場合には、第４図で示すように制御信号のオン
およびオフの間に、発電機負荷の切換えが完了しないよ
うな状態となる。このような状態となると、逆に回転変
動を増大されるようになってしまう。

したがって、ここでは特にエンジン12の回転速度が高
い値となった場合には、オンおよびオフ制御の開始時期
を時間Ｔだけ進角方向に移動させるように、負荷制御信
号を補正するものである。

第５図はこのエンジン12の平均回転速度に対する負荷
をオンさせるクランク角θonと、負荷をオフするクラン
ク角θoffを示しているもので、エンジン回転速度700rp
mと800rpmとの間に幅Ｔが設定されるようにしている。
そして、この第５図の関係は、マップデータとして、こ
の制御を実行するマイクロコンピュータのROM等に記憶
設定しておく。

第６図はこのような発電機負荷を利用した回転変動抑
制制御を実行するか否かの判定処理の流れを示している
もので、まずステップ101でエンジン12の運転状態がア
イドル状態であるか否かを判定する。この判定手段とし
ては、例えばスロットル弁の全閉状態を検出する手段、
およびエンジン回転数が所定値以下の状態であることを
検出する手段によって構成される。

このステップ101でエンジン12がアイドル状態ではな
いと判断されたならば、ステップ102に進んで回転変動
抑制制御を断つ制御オフを実行させ、この処理を終了さ
せる。

また、上記ステップ101でアイドル状態であることが
判断されたならば、ステップ103でこのとき回転変動抑
制制御が実行されている制御オンの状態か否かを判断す
る。そして、回転変動抑制制御がオンであると判断され
たならば、そのままステップ104に進み、回転変動抑制
制御オン状態を設定させる。

ステップ103で回転変動抑制制御がオフ状態であると
確認されたならばステップ105に進むもので、このステ
ップ105では現在のエンジン回転速度Neと前回の処理磁
の回転速度Neoとを読み込み、ステップ106で上記両者の
回転速度の差である回転変動ΔＮを求める。そして、次
ぎのステップ107で上記ΔＮの絶対値が設定基準値Ｋよ
り小さいか否かを判断するもので、上記絶対値がＫより
小さい状態にある場合には、前記ステップ102に進み回
転変動抑制制御をオフ制御する。

すなわち、この場合回転変動が小さいものであるため
回転変動抑制制御を行わなくとも、ドライバビリティ上
不快とはならないので、回転変動抑制制御を断つもので
ある。

また、上記絶対値がＫより大きい状態である場合に
は、ステップ104に進んで、回転変動抑制制御をオン制
御するものである。

そして、このような回転変動抑制制御を実行するか否
かを判断する処理は、比較的長い周期で実行されるもの
である。

第７図は上記のような回転変動抑制制御が実行される
場合の、例えば５゜CA毎に実行される発電機負荷のオン
・オフ制御を実行するための処理の流れを示しているも
ので、ステップ201でエンジン12のクランク角度θ_Ｅを
読み込む。そして、この読み出されたクランク角θ
_Ｅが、予め知られている状態の負荷オンのクランク角θ
on1と一致するか否かをステップ202で判定する。そし
て、クランク角θ_Ｅが負荷オン角θon1と一致している
と判断された場合には、次ぎのステップ203で発電機負
荷をオンさせる。

上記ステップ202でクランク角θ_Ｅがθon1と一致しな
いと判断された場合には、ステップ204に進んで上記ク
ランク角θ_Ｅが負荷オフのクランク角θoff1と一致して
いるか否かを判定する。そして、θ_Ｅがθoff1と一致し
ていた場合には、ステップ205で発電機負荷をオフ制御
し、θ_Ｅがθoffと一致していない場合には、この処理
はそのまま終了される。

第８図は上記発電機負荷の基本のオン・オフ位置（θ
onおよびθoff）を演算する処理の流れを示しているも
ので、ステップ211でエンジン12の平均回転速度を読み
込み、ステップ212で第５図で示したようなマップに基
づいて上記平均回転速度に対応したθonおよびθoffを
演算させる。またステップ213では後述する補正量算出
処理で求められRAMに記憶されている補正量θon2、θof
f2を読み出し、ステップ214で基本のオン・オフ位置θo
nおよびθoffを、補正量θon2およびθoff2で補正し
て、第７図で示した処理で用いられるθon1およびθoff
1を求める。そして、ステップ215で補正量θon2および
θoff2の算出を行う。

第９図は第８図の処理のステップ215ににおいて、発
電機負荷の基本のオフ位置の補正量を求めるための処理
の流れを示しているもので、まずステップ301で発電機
負荷のオン位置補正量を算出するか、あるいはオフ位置
補正量を算出するかを判別するフラグFon1が「１」であ
るか否かを判定する。そしてフラグFon1が「１」である
と判定されたならばステップ302に進むもので、このス
テップ302では、後述する発電機負荷のオン時位置の補
正量を算出する処理を実行し、その後ステップ303で外
部カウンタＣに「＋１」してステップ304に進む。

ステップ304ではカウンタＣの値が所定の設定回数Ｍ
に達したか否かを判定するもので、カウンタＣの値がＭ
より小さい状態ではそのままこの処理を終了させ、この
処理がＭ回繰返されてカウンタＣの値がＫを越える状態
となると、ステップ305に進み上記フラグFon1を「０」
に設定し、さらにステップ307でカウンタＣを「０」に
設定する。

前記ステップ301でフラグFon1が「１」ではないと判
定されたならばステップ307に進んで、負荷オフ時位置
に補正ルーチンを実行させる。そして、ステップ308で
内部カウンタＣを「＋１」し、ステップ309でこのカウ
ンタＣの値を設定値Ｍと比較して、Ｃの値がＭに達して
いない状態ではこの処理を終了させ、ＣがＭを越えた状
態でステップ310に進む。このステップ310ではフラグFo
n1を「１」に設定してステップ311に進み、カウンタＣ
を「０」にしてこの処理が終了される。

すなわち、この処理の流れにあっては、前記発電機負
荷のオン・オフ制御を実行する場合の、負荷オン制御を
実行する基本のクランク角θon、および負荷オフ制御を
実行する基本のクランク角θoffの補正量を算出するも
のである。

第10図は上記ステップ302の補正ルーチンの処理を流
れを示している。まず、ステップ401では今回の回転変
動ΔＮが前回の回転変動ΔN_Oより小さいか否かを判定す
る。

このステップ401でΔＮがΔN_Oより大きく、回転変動
が増大したと判断された場合には、次ぎのステップ402
で補正角量Δθを反転し、ステップ403に進む。またス
テップ401でΔＮがΔN_Oより小さいと判断された場合に
は、そのまま上記ステップ403に進むようにする。

ここで上記補正角量Δθは、今回の回転変動ΔＮと前
回の回転変動ΔN_Oとの差の絶対値により、第11図で示す
ようなマップから求められる。

そして、ステップ403では上記のようにして得られた
補正角量Δθを、第８図の処理で求められた負荷オンの
クランク角θon1に加算し、新たなクランク角θon3を設
定するものであり、ステップ404ではこのクランク角θo
n3から基本のクランク角θonを引いて学習値θon2を算
出してRAMに書き込み設定するものである。

ここで、上記回転変動ΔＮは第12図で示すように180
゜CA毎に読み取られるようになるものであり、この読み
取りステップの場合にはΔＮがΔN_Oより小さいと判断
され、この補正処理ルーチンが繰返される毎に読み取り
ステップ〜とて進むものである。ここで、読み取り
ステップではΔＮがΔN_Oより大きい状態となり、ステ
ップ403が実行されるようになり、回転変動ΔＮの最少
位置に収束されるようになるものである。

第13図は前記ステップ307の発電機負荷オフ位置の補
正ルーチンの処理の流れを示しているもので、基本的に
は第10図で示したオン位置の補正ルーチンと同じであ
る。

すなわち、ステップ411で今回の回転変動ΔＮが前回
の回転変動ΔN_Oより小さいか否かを判定する。そして、
ΔＮが大きいと判断された場合にはステップ412でΔθ
を反転し、ステップ413に進むものであり、ステップ411
でΔＮが小さいと判定された場合には、このステップ41
1からステップ413に進む。そして、このステップ413で
はこれまでの負荷オンのクランク角θoff1に上記Δθを
加算し、新しいθoff3を算出する。

そして、ステップ414でこのクランク角θoff3から基
本のクランク角θoffを引いて学習値θoff2を算出しRAM
に格納するようになるものである。

これまでの説明では発電機負荷をオン・オフ制御する
位置をクランク角を基準にして決定するようにした。特
に、発電機11に負荷を加える期間を決定する負荷オフの
位置を決定するために第13図で示したような補正ルーチ
ンを実行するようにした。しかし、この負荷オンの時間
範囲を決定する処理は、パルス状になる負荷のオン・オ
フ制御信号のデューティを制御することによって実行す
るようにしてもよい。

第14図は前記ステップ307の補正ルーチンをデューテ
ィ比によって実行させる場合の処理の流れを示している
もので、まずステップ421で回転変動ΔＮがΔN_Oより小
さい状態であるか否かを判定し、ΔＮが大きいと判定さ
れた場合にはステップ422に進んで、デューティ比の補
正幅ΔＤを反転する。このΔＤは、前記第11図で示した
と同様に、ΔＮとΔN_Oとの差の絶対値に対応して決定さ
れる。そして、ステップ423で第８図の処理におけるθo
n1とθoff1とから決まるデューティ比Du1に上記ΔＤを
加算して、新しいデューティ比Du3が算出されるように
するものである。

ステップ424では上記デューティ比Du3とθon、θoff
から決まる基本のデューティ比Duとから学習値Du2を演
算し、RAMに格納させるようにする。

すなわち、このような発電機負荷のオン・オフ位置補
正制御によって、回転変動ΔＮが最少となるようにフィ
ードバック制御されるようになるものである。したがっ
て、個々のエンジンの特性にばらつきが存在するような
場合、エンジンの劣化、発電機負荷のオン・オフの時間
にばらつき等によって回転変動が最少とならないような
場合であっても、上記のようなフィードバック制御によ
って、発電機負荷のオン・オフ開始位置が最適位置に設
定されるようになるものである。

［発明の効果］以上のようにこの発明に係る発電機の制御装置によれ
ば、車両に搭載されているエンジンの、燃焼動作に対応
して発生される回転変動が応答性の良好な状態で抑制制
御が実行される。また、この抑制制御に際して、エンジ
ン回転速度が高い状態での応答特性が良好な状態に設定
されるものであり、エンジン状態に関係されることがな
いフィードバック制御も効果的に実行されるようになる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る車両用発電機の制御
装置を説明する構成図、第２図は上記実施例の発電機に
関連する部分を説明するための構成図、第３図および第
４図はそれぞれ上記装置の制御状態を説明する信号波形
図、第５図はエンジンの回転速度と発電機負荷のオンお
よびオフのタイミングを説明する図、第６図は回転変動
抑制制御のオン・オフ制御処理の流れを説明するフロー
チャート、第７図は発電機負荷のオン・オフ制御の流れ
を説明するフローチャート、第８図は上記負荷のオン・
オフ位置演算の処理の流れを説明するフローチャート、
第９図は第８図の処理で実行される発電機負荷のオン・
オフ位置補正処理の流れを説明するフローチャート、第
10図は第９図で示した処理で実行される発電機負荷のオ
ン位置補正ルーチンを説明するフローチャート、第11図
は上記補正演算に使用されるクランク角の補正角の設定
状態を説明する図、第12図は同じく補正演算過程におけ
る回転変動の修正状態を説明する図、第13図は第９図で
示した処理で実行される発電機負荷のオフ位置補正ルー
チンを説明するフローチャート、第14図は発電機負荷の
オフ位置補正ルーチンの他の例を説明するフローチャー
トである。 11……発電機、12……エンジン、13……通電角位相制御
回路、14……発電機負荷のオン・オフ位置演算回路、15
……発電機負荷オン・オフ制御回路、16……オン・オフ
位置補正回路、17……バッテリ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車両用エンジンによって駆動される発電機
の出力電流を選択的に制御する手段と、エンジンの各気筒での燃焼行程に対応するエンジン回転
速度の変動タイミングを検出する手段と、上記エンジンの回転速度上昇タイミングで上記出力電流
を増大させ、その他のタイミングで上記出力電流を減少
させる発電機負荷のオン・オフ制御手段と、上記エンジンの平均回転速度に対応して、上記発電機負
荷オン・オフ制御手段のオン・オフ位置を演算するオン
・オフ位置演算手段とを具備し、エンジンの平均回転速度が上昇される状態で、上記発電
機負荷手段のオン・オフ位置が進角制御されるようにし
たことを特徴とする車両用発電機の制御装置。