JPH0851798A - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】不揮発メモリを用いることなく、各種プーリー
比を有する車両に簡単に適用可能な誘導発電機回転数推
定方式の車両用発電機の制御装置を提供する。 【構成及び効果】エンジン始動後の誘導発電機の出力状
態に基づいてステップ１１で推定した誘導機回転数Ｎａ
Ｓと、ステップ１２で求めたエンジン回転数ＮｅＳとか
ら回転数比Ｒを求め（ステップ１３）、ステップ１５
で、エンジン回転数Ｎｅと、蓄電電圧Ｖｂと、回転数比
Ｒとに基づいて、誘導発電機を交流駆動するインバータ
の周波数ｆを制御し、これにより蓄電電圧を所定範囲内
に制御する。このようにすれば、誘導発電機の回転数を
実測することなく、また、プーリー比を一々、不揮発メ
モリに書き込むことなく、正確な誘導発電機の周波数制
御が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘導機を用いて車両用
蓄電手段を充電する車両用発電機の制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平２−８７９９９号公報は、回転セ
ンサで検出した発電機の回転数に基づいてインバ−タの
周波数を制御して必要なすべり状態を維持することを提
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
た公報の誘導発電機では、発電機の回転数を検出して滑
り制御により発電量を調節するので、誘導発電機に高精
度の回転数センサを設置しなければならず、装置が複雑
化するという問題があった。特に、車両用発電機では、
エンジン回転数の変動により滑りが頻繁高速に変化する
にもかかわらず、特性上、回転数（滑り）の僅かの変動
により大きくトルクすなわち発電量が変動するので、車
両用発電機の制御装置に誘導機を適用する場合、高精度
で応答性に優れた回転数センサ（速度センサ）を用い、
滑りを高速、高精度に制御する必要があり、この点が、
車両用発電機の制御装置として誘導発電機を用いる場合
における従来の三相同期発電機（オルタネータ）に対す
る大きな欠点となっていた。

【０００４】特に、滑り制御により発電制御を行う場合
の上記問題点は、誘導発電機の小型軽量化を図るため
に、誘導発電機をベルト増速駆動したり、多極（８極程
度）化したりして高周波数化、高速化する場合、一層重
大となる。このため、本出願人は、先にエンジン回転数
に所定のプーリー比を掛けた値を発電機の回転数として
推定して誘導発電機の回転数として用いるという誘導発
電機のインバータ周波数制御方式を提案したが、この場
合、プーリー比が車両の種類毎にそれぞれ異なるので、
車両の種類毎にプーリー比をコントローラの不揮発メモ
リに予め記憶させておかねばならず、コントローラの構
成及び製造工程が複雑化してしまうという不具合があっ
た。

【０００５】更に、プーリーにかけたベルトの滑り率が
例えば経時的に変動するので、このベルト滑り率だけ誘
導発電機の推定回転数が不正確となるという不具合もあ
った。本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、
不揮発メモリを用いることなく、各種プーリー比を有す
る車両に簡単に適用可能な誘導発電機回転数推定方式の
車両用発電機の制御装置を提供することを、その目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の車両用発電機の
第１の構成は、車両用エンジンにより駆動される誘導機
と、交流端が前記誘導機の電機子巻線端に接続されると
ともに直流端が蓄電手段に接続されるインバータと、前
記蓄電手段の蓄電電圧を検出する蓄電電圧検出手段と、
前記エンジン始動後の前記誘導機の出力状態に基づいて
前記誘導機の回転数を推定して誘導機回転数として出力
する誘導機回転数推定手段と、前記エンジンの回転数を
検出するエンジン回転数検出手段と、前記エンジン回転
数と前記誘導機回転数との回転数比を算出して記憶する
回転数比決定手段と、前記エンジン回転数、前記回転数
比及び前記蓄電電圧に基づいて前記インバータの周波数
を制御して前記蓄電電圧を所定範囲内に保持する発電制
御手段とを備えることを特徴としている。

【０００７】本発明の第２の構成は、上記第１の構成に
おいて更に、前記誘導機回転数推定手段が、前記エンジ
ンの始動後であって前記インバータの交流駆動開始前の
期間の発電電圧の周波数に基づいて前記誘導機回転数を
推定するものである。項第１項記載の車両用発電機の制
御装置。本発明の第３の構成は、上記第２の構成におい
て更に、前記誘導機回転数推定手段が、前記推定前に、
前記インバータに指令して前記誘導発電機の少なくとも
１相の前記電機子巻線に直流電流を通電するものであ
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、前記誘導機回転数推定手段が、前記インバ
ータに印加する制御電圧の周波数を変化させるともに、
前記インバータの直流端の電圧に相当する状態量を検出
し、前記状態量が所定値に達した時のインバータ周波数
に基づいて前記誘導機回転数を推定するものである。本
発明の第５の構成は、上記第１の構成において更に、前
記誘導機回転数推定手段が、前記インバータに印加する
制御電圧の周波数を変化させて前記インバータの直流端
の出力電流の通電方向を変化させるとともに、前記通電
方向変化時点のインバータ周波数に基づいて前記誘導機
回転数を推定するものである。

【０００９】

【作用及び発明の効果】本発明の第１の構成によれば、
エンジン始動後の誘導発電機の出力状態に基づいて推定
した誘導機回転数とエンジン回転数とから求めた回転数
比と、エンジン回転数と、蓄電電圧とに基づいて、誘導
発電機を交流駆動するインバータの周波数を制御し、こ
れにより蓄電電圧を所定範囲内に制御する。

【００１０】すなわち、インバータ周波数の制御を開始
する前に、エンジン始動後の誘導発電機の出力状態に基
づいて予め誘導機回転数を推定しておき、この誘導機回
転数と周期的に検出するエンジン回転数とから周期的に
現在の誘導機回転数を決定し、この決定した誘導機回転
数及び蓄電電圧に基づいてインバータ周波数を制御す
る。

【００１１】このようにすれば、回転数センサを省略し
た発電制御を簡単に実現でき、しかも、プーリー比の変
動やベルト滑り率にかかわらず、誘導発電機の回転数を
正確に推定してすべりを正確に制御可能な車両用発電機
の制御装置を実現することができる。本発明の第２の構
成によれば、上記第１の構成において更に、エンジンの
始動後であってインバータの交流駆動開始前の期間の発
電電圧の周波数に基づいて誘導機回転数を推定するの
で、簡単に誘導機回転数を推定することができる。

【００１２】本発明の第３の構成によれば、上記第２の
構成において更に、推定前に、誘導発電機の少なくとも
１相の前記電機子巻線に直流電流を通電するので、簡単
に誘導発電機の回転数に比例した発電電圧を発生するこ
とができる。本発明の第４の構成によれば、上記第１の
構成において更に、インバータの直流端の電圧に対応す
る状態量が所定値に達した時のインバータ周波数に基づ
いて誘導機回転数を推定するので、簡単に誘導機回転数
を推定することができる。

【００１３】すなわち、インバータの直流端の電圧に対
応する状態量（バッテリ電圧を含む）は発電電流の状態
（例えば発電開始を示す発電電流＝０）に相関を有し、
発電電流はすべりＳと所定の関係（滑りー発電電流特
性）を有する。したがって、すべりＳの所定の数値がこ
れからわかる。たとえば、発電開始すなわち発電電流＝
０ならすべりＳは０であり、その他、誘導発電機の励磁
電流を既知とすれば、バッテリの充放電電流が０となる
状態に対応するインバータの直流端の電圧に対応する状
態量がわかれば、この時のすべりＳがわかる。結局、イ
ンバータの直流端の電圧に対応する所定の状態量から所
定のすべりＳの値がわかる。

【００１４】更に、この時のインバータ周波数と上記す
べりＳとから誘導機回転数がわかり、この誘導機回転数
とこの時のエンジン回転数とからプーリー比を算出する
ことができる。その後、このプーリー比と周期的に検出
するエンジン回転数とから誘導機回転数を周期的に推定
することができる。本発明の第５の構成によれば、上記
第１の構成において更に、インバータの直流端の出力電
流の通電方向が変化する時点（又は、出力電流が励磁電
流を除いて０となる時点、又は、励磁電流を既知とすれ
ばインバータの出力電流がこの励磁電流に等しくなった
時点）におけるすべりＳが既知（例えば、０）であるの
で、すべりＳとインバータ周波数とから誘導機回転数が
わかり、この時のエンジン回転数からプーリー比がわか
り、このプーリー比とその後のエンジン回転数とにより
誘導機回転数を簡単に推定することができる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の誘導機型の車両用発電機の制
御装置の一実施例を図面を参照して説明する。図１はそ
のブロック図を示し、図２にその発電制御動作を示すフ
ローチャートを示す。この車両用発電機の制御装置は、
誘導機１と、三相インバータ回路（本発明でいうインバ
ータ）２と、コントローラ（本発明でいう発電制御手
段）３とからなる。

【００１６】誘導機１は、車両用エンジン１０のクラン
ク軸よりプーリ比約４でベルト増速駆動されるかご形回
転子型三相誘導機により構成されており、その各電機子
巻線端Ｕ、Ｖ，Ｗはインバータ２の交流端の各相にそれ
ぞれ接続されている。三相インバータ回路２は、６個の
ＭＯＳパワートランジスタ（以下、トランジスタともい
う）２１〜２６を三相ブリッジ接続してなる。

【００１７】詳しく説明すれば、ハイサイドのスイッチ
を構成するトランジスタ２１とローサイドのスイッチを
構成するトランジスタ２４とを直列接続したＵ相インバ
ータ回路の接続点（交流端）に電機子巻線端Ｕが接続さ
れ、ハイサイドのスイッチを構成するトランジスタ２２
とローサイドのスイッチを構成するトランジスタ２５と
を直列接続したＶ相インバータ回路の接続点（交流端）
に電機子巻線端Ｖが接続され、ハイサイドのスイッチを
構成するトランジスタ２３とローサイドのスイッチを構
成するトランジスタ２６とを直列接続したＷ相インバー
タ回路の接続点（交流端）に電機子巻線端Ｗが接続され
る。そして、各相インバータ回路の高位直流端がバッテ
リ（蓄電手段）４の高位端及び車両電気負荷５の一端に
接続され、各相インバータ回路の低位直流端、バッテリ
４の低位端及び車両電気負荷５の他端が接地されてい
る。

【００１８】コントローラ３は、電機子巻線端Ｖの電圧
（本発明でいう発電電圧）Ｖｐと、バッテリ４の端子電
圧（本発明でいう蓄電電圧）Ｖｂと、イグニッションス
イッチ（図示せず）の作動信号電圧Ｖ_IGとが入力され、
三相インバータ回路２のゲート制御電圧Ｖｇ１〜Ｖｇ６
を出力する電子回路からなり、この実施例ではマイコン
装置となっている。このマイコン装置の入力インターフ
ェイスは各入力電圧をそれぞれＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄコ
ンバータからなり、また出力インターフェイスは出力さ
れる６種類のパルス電圧をそれぞれ電力増幅するパワー
アンプからなるが、このような構成自体は周知であるの
で、説明を省略する。 （基本発電動作の説明）車両用エンジン１０に駆動され
てかご形回転子１１が回転し、一方、コントローラ３が
三相インバータ回路２を開閉制御して誘導機１の各相の
電機子巻線１５に三相交流電圧を印加すると、印加電圧
の周波数ｆから算出される同期速度Ｎｓと、かご形回転
子１１の回転数Ｎとから算出されるすべりＳに応じて、
周知のように電動機として動作したり、発電機として動
作したりする。なお、発電機として動作するのはＮｓ＜
Ｎの場合である。

【００１９】なお、三相インバータ回路２の開閉制御に
よる三相交流電圧形成動作について説明すると、三相電
機子巻線端Ｕの電圧Ｖｕはトランジスタ２１がオンの時
に正位相の半波長電圧となり、トランジスタ２４がオン
の時に負位相（交流的に）の半波長電圧となる。三相電
機子巻線端Ｖの電圧Ｖｖはトランジスタ２２がオンの時
に正位相の半波長電圧となり、トランジスタ２５がオン
の時に負位相（交流的に）の半波長電圧となる。三相電
機子巻線端Ｗの電圧Ｖｗはトランジスタ２３がオンの時
に正位相の半波長電圧となり、トランジスタ２６がオン
の時に負位相（交流的に）の半波長電圧となる。したが
って、トランジスタ２１と２４、トランジスタ２２と２
５、トランジスタ２３と２６とをそれぞれ反対位相で開
閉させ、かつ、トランジスタ２１、２２及び２３を互い
に１２０度異なる位相で開閉することにより、三相交流
電圧を形成することができる。 （発電制御の説明）次に、コントローラ３による発電制
御（インバータ周波数制御）の一例について、図２のフ
ローチャートを参照して説明する。

【００２０】イグニッションスイッチがオンしたら（ス
テップ０１）、エンジン始動前にＴｒ２３及びＴｒ２５
をオンさせて、誘導機１の電機子巻線Ｗ相、Ｖ相にバッ
テリ４から直流電流を流す。これにより誘導機１の回転
子は着磁される。なお、この実施例では、誘導機１はス
ター結線であるがΔ結線でもよく、この場合にはＷ相に
正方向に通電すると、Ｖ相及びＵ相にも逆方向に通電さ
れる。このような所定の一部の電機子巻線に直流通電す
ると、それに応じて回転子鉄心が励磁され、誘導機１が
２極であるならば、回転子１１は２極に着磁される。誘
導機１の回転子１１は通常の発電動作中のインバータに
よる励磁で、通常はわずかに着磁されているが、長期間
の停車等により回転子の着磁力が低下した時の為に、ス
テップ０１による着磁動作を行う。ここで、ステップ０
１による着磁は、バッテリ４の放電を少なくする為、短
時間（例えば１００ｍＳ）が望ましく、回転子１１の着
磁量が後述するステップ０５による電機子巻線電圧を検
出するのに十分な値である時は省く事も可能である。

【００２１】次に、エンジン始動を検出（エンジン回転
数Ｎｅが所定値に達したことにより検出）するまで待機
し（ステップ０３）、達すれば、インバータ２のすべて
のトランジスタ２１〜２６をオフする（ステップ０
４）。次に、電機子巻線に発生する電圧の周波数を測定
する（ステップ０５）。更に説明すれば、誘導機１が回
転している時は、回転子１１の残留磁束により図３に示
す電圧波形が電機子巻線端Ｐに発生する。誘導機がｎ極
対で構成されている場合、ステップ０２の動作により回
転子１１にはｎ組のＮＳ対が発生し、その結果、回転中
の電機子巻線に発生する電圧パルスの数はＮａ／６０×
ｎ／秒（Ｎａは誘導機の回転数Ｎａ（ｒｐｍ）とする）
となる。つまり、エンジン始動後のＰ端子電圧周期の測
定値をｔｓとすると、この時の誘導機回転数は、ＮａＳ
＝６０／ｎ×ｔｓ（ｒｐｍ）と表される。この関係に基
づいて、ステップ１１で誘導機回転数ＮａＳを算出し、
次に、エンジンに取り付けられている回転数センサ１０
ａからこの時のエンジン回転数ＮｅＳを読み込む（ステ
ップ１２）。なお、回転数センサ１０ａはエンジンの燃
料噴射量の制御などに用いるセンサで、電子制御式の車
両には必ず取り付けられているセンサである。

【００２２】次に、ステップ１１で求めた誘導機回転数
ＮｅＳとステップ１２で求めたエンジンの回転数の比Ｒ
＝ＮａＳ／ＮｅＳを求めると共にそれをコントローラ３
に記憶する（ステップ１３）。以上の一連の動作により
誘導機１と誘導機１を駆動するエンジン１０との回転数
比（プーリ比）が求められる為、エンジン回転数をモニ
タする事で、専用の誘導機回転センサを用いずともイン
バータ周波数制御の前に誘導機１の回転数を正確に検出
する事が可能となる。

【００２３】次に、エンジン回転数Ｎｅを検出し（ステ
ップ１３０）、検出したエンジン回転数Ｎｅに基づいて
発電機回転数Ｎａ＝ＲＮｅなる式（Ｎｅはエンジン回転
数、Ｒはステップ１３で求めた回転数比）から発電機１
の回転数を求め（ステップ１４）、ステップ１５の発電
制御にそなえる。ステップ１５では、バッテリ電圧Ｖ
ｂ、発電機回転数Ｎａ、すべり指令値ｓにより、インバ
ータ周波数ｆを決定して発電の制御を行い、その後、イ
グニッションスイッチがオフしているかどうかを検出し
てステップ１４にリターンする。

【００２４】次に、ステップ１５の動作を図４のフロー
チャートを参照して説明する。まず、ステップ１５０１
でバッテリ電圧Ｖｂを検出した後、バッテリ電圧Ｖｂと
所定の設定値（調整電圧）Ｖｒｅｇとを比較する（ステ
ップ１５０２）。Ｖｂ＞Ｖｒｅｇの場合には、まずすべ
りＳが負かどうかすなわち図５のＳｍａｘ未満かどうか
を確認し（発電状態かどうかを確認し）、すばりＳが負
でなければステップ１５０６へ進んで発電状態に向けて
シフトし、すべりＳが負なら（発電状態なら）、発電機
出力を減少させて過充電を防止するために、ステップ１
５０４へ進んですべりＳに正の所定値ΔＳを加え、イン
バータ周波数ｆを同期周波数に近づける。

【００２５】逆に、ステップ１５０２にてＶｂ＞Ｖｒｅ
ｇでなければ、まずすべりＳがＳｍｉｎ（発電電流がピ
ークとなるすべりＳの値）より大きいかどうかを検出
し、すべりＳがＳｍｉｎより大きくなければ、ステップ
１５０４へ進んで高効率運転領域へ向けてシフトし、す
べりＳがＳｍｉｎより大きければ（高効率運転領域な
ら）、正の所発電機出力を増大させて充電を強化するた
めに、ステップ１５０６へ進んですべりＳから正の所定
値ΔＳを引き、インバータ周波数ｆを出力電流ピーク時
のインバータ周波数ｆｍｉｎに近づける。

【００２６】誘導発電機のすべりＳと発電機出力電流と
の関係を図５に示す。すべり値の制御は発電効率を考慮
し通常はＳｍｉｎ＜Ｓ＜Ｓｍａｘの間の狭い範囲で制御
される。Ｓｍｉｎは出力電流ピーク時のすべりであり、
Ｓｍａｘ＝０はインバータ周波数が同期周波数の場合の
すべりであり、０である。次に、上記で算出されたすべ
りＳと誘導機回転数Ｎａを予め記憶している図５の特性
に代入してインバータ周波数ｆを求め（ステップ１５０
７）、求めたインバータ周波数ｆをインバータ２に出力
する（ステップ１５０８）。

【００２７】以上の一連の動作は、バッテリ電圧に応じ
て、すべりＳを制御し発電量を制御する事となり、その
結果、回転数及び電気負荷が変化しても常に、バッテリ
電圧は設定値である調整電圧に保つ事ができる。 （実施例２）発電制御ステップ（ステップ１５）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。

【００２８】まず、ステップ１５１１では、インバータ
２に印加する周波数の最大値ｆｍａｘと最小値ｆｍｉｎ
とを設定する。これは前述したようにすべりと発電機出
力電流の関係が直線的関係ではなく、最大出力電流を発
生するすべり値Ｓｍｉｎがあることを考慮したためであ
る（図５参照）。更に詳しく説明すると、ステップ１４
で求めた発電機の回転数Ｎａと、固有の発電機特性で予
め決まるすべりＳの高効率運転領域範囲（本実施例では
Ｓｍｉｎ＜Ｓ＜Ｓｍａｘ＝０）から、インバータ周波数
の最大値ｆｍａｘと最小値ｆｍｉｎとを算出する（ステ
ップ１５１１）。

【００２９】次に、バッテリ電圧Ｖｂを検出し（ステッ
プ１５１２）、バッテリ電圧Ｖｂと所定の設定値（調整
電圧）Ｖｒｅｇとを比較する（ステップ１５１３）。Ｖ
ｂ＞Ｖｒｅｇの場合には、インバータ周波数ｆがｆｍａ
ｘ（同期周波数）より大きいかどうか、すなわち同期周
波数ｆｍａｘを超えて電動機サイドへはいっていないか
どうかを調べ、はいっていなければ（インバータ周波数
ｆがｆｍａｘ（同期周波数）以下であれば）、インバー
タ周波数ｆは図５に示す高効率運転領域内であるので、
発電機出力を減少させて過充電を防止するために、ステ
ップ１５１６へ進んでインバータ周波数ｆに所定の値Δ
ｆを加える。一方、インバータ周波数ｆがｆｍａｘ（同
期周波数）を超えていれば、インバータ周波数ｆは電動
機サイドへはいっているので、ステップ１５１７へ進ん
でインバータ周波数ｆから所定の値Δｆを引き、動作点
を高効率運転領域へ戻す。

【００３０】一方、ステップ１５１３にてＶｂ＞Ｖｒｅ
ｇでなければ、インバータ周波数ｆがｆｍｉｎ（ピーク
周波数）未満かどうか、すなわちピーク周波数ｆｍｉｎ
を超えて低効率運転領域（図５参照）へはいっていない
かどうかを調べ、はいっていなければ（インバータ周波
数ｆがｆｍｉｎ（ピーク周波数）以上であれば）、イン
バータ周波数ｆは図５に示す高効率運転領域内であるの
で、発電機出力を増大させて充電を増強するために、ス
テップ１５１７へ進んでインバータ周波数ｆから所定の
値Δｆを引く。一方、インバータ周波数ｆがｆｍｉｎを
超えて減少していれば、インバータ周波数ｆは低効率運
転領域へはいっているので、ステップ１５１６へ進んで
インバータ周波数ｆに所定の値Δｆを加え、動作点を高
効率運転領域へ戻す。その後、ステップ１５１６、１５
１７で算出したすべりＳの今回値をインバータ２に出力
してステップ１６へ進む。

【００３１】以上の一連の動作の繰り返しによりバッテ
リ電圧Ｖｂを常に適正な値に保つ事が可能となる。ここ
で、ステップ１５１４又はステップ１５１５でインバー
タ周波数ｆをｆｍｉｎ又はｆｍａｘと比較しているが、
これは以下の様な重要な意味を持つ。ステップ１５１３
でバッテリ電圧が調整電圧より低い時は周波数をΔｆ下
げるべきであるが、しかし前述したようにすべりＳと発
電機出力電流との関係は最大値（ピーク）を有する単峰
特性であるので、ステップ１５１１で設定した最小周波
数ｆｍｉｎ（すべりＳｍｉｎに相当）以下に周波数ｆを
設定してしまうと、反対に発電機出力が減少してしま
う。つまり、例えば電気負荷が増大した事でバッテリ電
圧Ｖｂが低過ぎることに対応した電圧上昇の目的のため
の動作が逆にバッテリ電圧Ｖｂを降下させてしまう。本
実施例では、この問題が解決される。

【００３２】同様に、ステップ１５１４で周波数ｆをｆ
ｍａｘと比較することで、すべりＳの値が負（発電機動
作）から正（電動機動作）に切替ってしまう事を防止し
ている。なお、上記実施例では、図５の高効率運転領域
全体を制御動作領域としたが、上記高効率運転領域内で
あれば、制御動作領域を任意に設定することができる。

【００３３】また、上記実施例１、２ではエンジン回転
数センサ１０ａの信号を、エンジンを制御するエンジン
制御装置１００（図１参照）及びインバータ制御用のコ
ントローラ３の両方に送る方式としたが、コントローラ
３がエンジン制御装置１００からエンジン回転数Ｎｅを
受け取ることも当然可能である。また上記実施例１、２
では、コントロ−ラ３がエンジン回転及び誘導機のＰ電
圧を入力し、プーリー比を演算する方式としたが、エン
ジン制御装置にＰ電圧を入力し、エンジン制御装置内に
てプーリー比を演算した後、エンジン回転Ｎｅとの関係
において発電機回転数Ｎａを求めてコントロ−ラ３に入
力して発電制御する事も可能である。この構成では、コ
ントロ−ラ３をマイコン構成とする事なく、エンジン制
御装置内のマイコンを使用して演算及びプーリー比を記
憶する事ができる（図９参照）。 （実施例３）他の実施例を図７を参照して説明する。

【００３４】この実施例では、エンジンを制御するエン
ジン制御装置１００（図１参照）にて、発電機回転数を
演算する為の処理を行うようにして、コントローラ３を
マイコン構成とするのを回避している（図９参照）。ま
ず、ステップ０１でイグニッションｓｗのオンを検出す
ると、ステップ０６でインバータ２に印加するインバー
タ周波数ｆの初期値をｆｓに設定し、ステップ０７で、
このインバータ周波数ｆ＝ｆｓをインバータ２に出力す
る。この初期値ｆｓは、エンジンの始動後の所定のエン
ジン回転数に同期するインバータ周波数の値より高い値
に設定されている。

【００３５】次のステップ０３でエンジン始動を確認し
たら、インバータ周波数ｆから所定値Δｆを引く。すな
わち、インバータ周波数ｆ＝ｆｓはエンジン始動確認時
の同期周波数より高く、誘導機１は電動モードとなって
いるので、インバータ周波数ｆをΔｆ減少させて、イン
バータ２に出力し、誘導機１を発電動作にシフトする。

【００３６】次のステップ１０では、誘導機１が発電を
開始したかどうかを検出する。発電の開始は例えばイン
バータ２の直流端の電流の方向で調べることができる。
またはエンジン始動直後から誘導機１が電動から発電へ
とステップ０８の繰り返しで変化していく場合、インバ
ータ２の直流端の電圧は徐々に増大していくので、それ
により検出することができる。

【００３７】ステップ１０で、上記したバッテリ４の端
子電圧や充電電流などによりインバータ２がバッテリ４
へ充電をはじめれば、ステップ１１へ進み、それまでは
ステップ０８〜１０を繰り返す。エンジン始動前後にお
ける各パラメータの変動状態を示すを図８に基づいて上
記発電開始の検出動作を更に説明する。図８からわかる
ように、バッテリ電圧Ｖｂが所定レベルを超えた時点に
より発電開始を検出することができる。これは誘導機１
が電動モードから発電モードに切替ると、バッテリ４が
放電から充電に切替り、バッテリ電圧Ｖｂが上昇する事
を利用するものである。

【００３８】別の発電開始検出方法として誘導機１の出
力電流を検出する方法もある。これは、誘導機１が電動
モードから発電モードに切替る時はその出力電流が負か
ら正に切替る事を利用するものである。この出力電流
は、電流センサを用いても良いし、又、出力電流の極性
を判定するだけである為、例えば誘導機１とバッテリ４
と間の線（充電線）の電圧降下を検出し、判定しても簡
単に検出することができる。

【００３９】以上の説明したように、インバータ周波数
ｆを漸減させ、誘導機１が電動モードから発電モードに
移った時（発電開始時）の周波数（すべりＳ＝０）が検
出できれば、この時のインバータ周波数ｆから誘導機１
の回転数ＮａＳを簡単に算出することができる（ステッ
プ１１）。したがって、この回転数ＮａＳとこの時のエ
ンジン回転数Ｎｅとから回転数比（プーリー比）を算出
することができる。

【００４０】すなわち、ステップ１２でエンジンの回転
数Ｎｅを回転センサ１０ａから求めると共に、ステップ
１３で回転数比Ｒ＝ＮａＳ／ＮｅＳを求める。以下、実
施例１と同様に、この回転数比Ｒと周期的に検出したエ
ンジン回転数Ｎｅとから発電機回転数Ｎａを求めて（ス
テップ１４）、最適な発電制御を実施する（ステップ１
５）。

【００４１】また上記実施例では、インバータ周波数ｆ
を漸減させて誘導機１が電動モードから発電モードに切
替る点を求めているが、インバータ周波数ｆを漸増させ
て誘導機１が発電モードから電動モードに切替る点を求
めても同様の効果がある。以上説明したように、上記各
実施例によれば、発電機専用の回転センサを設けること
なく、エンジン制御等の為にエンジンに設けられている
回転センサ１０ａの信号を用いて、発電機１の回転数を
求める事が可能となる。その為、構成が簡単でコスト低
減が計れると共に、振動の大きい発電機１に回転センサ
を取付けることによる信頼性の低下を防ぐこともでき
る。

【００４２】また、発電機１の回転数を正確な求める事
が可能であるので、発電機（エンジン）の回転数が大き
く変化する車両用において、バッテリ電圧に応じた周波
数制御を行う場合でも、すべりＳの値を常に最適範囲と
する事ができ、安定した誘導発電機制御が可能となる。
また上記実施例では、エンジン始動直後に毎回回転数比
Ｒを演算しているが、これに限定されるものでなく、走
行中及び、エンジン停止直前に実施しても同様の効果が
ある。またプーリー比が急に変化しない事を考慮すれば
毎回演算するのではなく、定期な演算又は工場出荷時
（及び発電機交換時）の演算と記憶などの方法でも同様
の効果がある。また同様に、過去の数回の測定値の変均
の測定値（回転数比）を求めることで、検出誤差等の影
響を無くしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の車両用発電機の一実施例を示すブロ
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】 実施例１における回転子の着磁後のＰ端子電
圧波形を示すタイミングチャートである。

【図４】 図２のステップ１５の一例を示すフローチャ
ートである。

【図５】 誘導機１の発電特性を示す特性図である。

【図６】 図２のステップ１５の他例を示すフローチャ
ートである。

【図７】 実施例３の発電制御動作を示すフローチャー
トである。

【図８】 エンジン始動前後における各パラメータの変
動状態を示すタイミングチャートである。

【図９】 エンジン制御装置１００で発電機回転数Ｎａ
を算出する態様を示すブロック図である。

【符号の説明】

１は誘導機、 ２は三相インバータ回路（インバータ）、 ３はコントローラ（発電制御手段、蓄電電圧検出手段、
誘導機回転数推定手段、回転数比決定手段）、 ４はバッテリ（蓄電手段）、 １０は車両用エンジン、 １０ａはエンジン回転数検出手段。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両用エンジンにより駆動される誘導機
   と、 交流端が前記誘導機の電機子巻線端に接続されるととも
   に直流端が蓄電手段に接続されるインバータと、 前記蓄電手段の蓄電電圧を検出する蓄電電圧検出手段
   と、 前記エンジン始動後の前記誘導機の出力状態に基づいて
   前記誘導機の回転数を推定して誘導機回転数として出力
   する誘導機回転数推定手段と、 前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手
   段と、 前記エンジン回転数と前記誘導機回転数との回転数比を
   算出して記憶する回転数比決定手段と、 前記エンジン回転数、前記回転数比及び前記蓄電電圧に
   基づいて前記インバータの周波数を制御して前記蓄電電
   圧を所定範囲内に保持する発電制御手段と、 を備えることを特徴とする車両用発電機の制御装置の制
   御装置。
2. 【請求項２】前記誘導機回転数推定手段は、前記エンジ
   ンの始動後であって前記インバータの交流駆動開始前の
   期間の発電電圧の周波数に基づいて前記誘導機回転数を
   推定するものである請求項第１項記載の車両用発電機の
   制御装置。
3. 【請求項３】前記誘導機回転数推定手段は、前記推定前
   に、前記インバータに指令して前記誘導発電機の少なく
   とも１相の前記電機子巻線に直流電流を通電するもので
   ある請求項第２項記載の車両用発電機の制御装置。
4. 【請求項４】前記誘導機回転数推定手段は、前記インバ
   ータに印加する制御電圧の周波数を変化させるととも
   に、前記インバータの直流端の電圧に相当する状態量を
   検出し、前記状態量が所定値に達した時のインバータ周
   波数に基づいて前記誘導機回転数を推定するものである
   請求項第１項記載の車両用発電機の制御装置。
5. 【請求項５】前記誘導機回転数推定手段は、前記インバ
   ータに印加する制御電圧の周波数を変化させて前記イン
   バータの直流端の出力電流の通電方向を変化させるとと
   もに、前記通電方向変化時点のインバータ周波数に基づ
   いて前記誘導機回転数を推定するものである請求項第１
   項記載の車両用発電機の制御装置。