JPS61207142A - 車両用充電装置の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンによって駆動されるオルタネータの
発電量を制御して、車載バッテリの充放電を制御するよ
うにした、車両用充電装置の制御装置に関するもので、
特に、車両の走行状態に応じて、オルタネータを高電圧
発電側と低電圧発電側との間で切り換えるようにした制
御装置に関するものである。

（従来の技術） 自動車等の車両には、エンジンに駆動されて発電するオ
ルタネータが搭載されており、その発電電圧によって、
バッテリが充電され、また１種々の電気負荷への電力供
給がなされるようになっている。したがって、そのオル
タネータは５通常、バッテリ電圧以上の高電圧、例え＋
ｆ１４．５ボルトの発電が可能なものとされている。

しかしながら、オルタネータを駆動することによってエ
ンジンの出力が消費されるので、常時このような高電圧
発電を行うようにすると、車両の加速時や登板走行時等
のようにエンジンに対する要求出力が高いときには、走
行のためのエンジン出力が不足することになり、加速性
能や登板性能等に影響が及ぼされてしまう、また、その
ように常時オルタネータ駆動のための高出力が要求され
ることによって、エンジンの燃料消費量も増加してしま
う。

そこで、従来１例えば特開昭５８−１０７７４７号公報
に示されているように、オルタネータの発電電圧を切り
換え制御し得る電圧調整装置を設けて、車両の減速時の
ように、走行のためのエンジン出力が不要とされるとき
にのみオルタネータに高電圧発電を行わせ、加速時や高
速走行時等には、バッテリ電圧に近い低電圧、例えば１
２．５ボルトの発電を行わせるようにする試みがなされ
てきた。

このようにすることにより、市街地走行時のように加減
速が頻繁に繰り返されるときには、その減速の都度、オ
ルタネータによって発電された高電圧がバッテリに供給
されるので、バッテリには十分な充電がなされるように
なる。しかも、その減速時において、不要とされる動力
が有効に活用されるようになるとともに、オルタネータ
駆動のための負荷によって、高いエンジンブレーキ効果
が得られるようになる。また、走行のために高いエンジ
ン出力が要求されるときには、オルタネータ駆動に要す
るエンジン出力が低く抑えられるので、加速性能等が損
なわれることもない。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、郊外を走行するときには、減速の頻度は
極めて小さくなる。特に、高速道路を走行するときには
、長時間にわたって減速が行われないことがある。した
がって、車両の減速時にのみオルタネータに高電圧発電
を行わせるようにしたものでは、バッテリに充電される
機会が極めて少なくなる場合が生じることになる。その
ようなときにニアコンディショナ等が作動され、その消
費電力がオルタネータの発電量を上まわると、バッテリ
から放電される時間が長くなるために、バッテリが過放
電状態に陥ってしまう恐れがある。

このようなことから、従来は、定速走行時にもオルタネ
ータが低電圧発電側から高電圧発電側に切り換えられる
ようにせざるを得ず、そのために、通常走行時において
もほとんどの間、オルタネータが高電圧発電を行うもの
となっていた。しかしながら、上述のように、市街地走
行時などには、減速時に高電圧発電が行われるようにな
っていさえすれば、通常はバッテリの充電量は十分なも
のとなる。したがって、それ以上に高電圧発電が行われ
るようにされていると、それだけエンジン出力が要求さ
れ、無駄に燃料が消費されることになる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は、オルタネータが高電圧発電を行う機会
を必要最小限に留めるようにして、燃費が低減されるよ
うにしながら、バッテリの充放電バランスが保たれるよ
うにすることである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、車両の減速時
のほか、変速機のギヤが高速位置に一定時間以上留めら
れたとき、オルタネータが低電圧発電側から高電圧発電
側に切り換えられるようにしている。

（作用） このようにすることにより、加減速が頻繁に繰り返され
る市街地走行時には、減速の都度、オルタネータが高電
圧発電側に切り換えられるので、バッテリへの充電時間
は十分に確保される。そして、このようなときには、通
常、変速機のギヤは短い時間間隔でシフトチェンジされ
るので、減速時以外にオルタネータが高電圧発電側に切
り換えられることは少ない、したがって、オルタネータ
を駆動するために要求されるエンジン出力も小さく抑え
られる。

一方、長時間にわたってほぼ一定の高速度で運転される
高速道路走行時などには、変速機のギヤが高速位置にシ
フトチェンジされた後、そのままの状態で所定の時間が
経過すると、オルタネータが低電圧発電側から高電圧発
電側に切り換えられ、バッテリに高電圧が供給されるよ
うになる。したがって、そのようなときにもバッテリに
は充電がなされ、その充放電バランスが保たれるように
なる。

（実施例） 以下１図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

図中、第１．２図は本発明による車両用充電装置の制御
装置の一実施例を示すもので、第１図はその充電装置の
電気回路図であり、第２図はその充電装置の制御信号を
発生する制御回路の回路図である。

第１図から明らかなように、オルタネータ１はバッテリ
２に並列に接続されており、これらオルタネータ１及び
バッテリ２に各種の電気負荷３が並列に接続されている
。オルタネータｌは、その界磁コイルｌａによって励磁
されたロータがエンジンに回転駆動されることにより、
ステータコイル１ｂから交流電流が発生されるもので、
その交流電流がダイオード群４によって整流されて、バ
ッテリ２及び電気負荷３に供給されるようになっている
。

オルタネータｌの界磁コイル１ａには、電圧調整装置と
して、ＩＣレギュレータ５が接続されている。このＩＣ
レギュレータ５は、４個のトランジスタ６．７，８，９
、ツェナーダイオード１０、数個の抵抗Ｒ１＋　Ｒ２＋
・・・等によって構成されている。入力側のトランジス
タ６は、イグニッションスイッチ１１を介してバッテリ
２に並列に接続されており、このトランジスタ６に２個
の抵抗Ｒ１＋　Ｒ２が並列に接続されている。また、バ
ッテリ２には２個の抵抗Ｒ３＋　Ｒ４が並列に接続され
、その一方の抵４ＪＣＲＡ　ニｍ　抗Ｒｓ及びトランジ
スタ７が並列に接続されている。このトランジスタ７の
ベースには、抵抗Ｒｓ、Ｒ２間の電圧が加えられるよう
になっている。更に、バッテリ２には、イグニッション
スイッチ１１を介して抵抗Ｒ６及びトランジスタ８が並
列に接続されており、このトランジスタ８のベースに、
抵抗Ｒ３，Ｒａ間の点Ｐが、ツェナーダイオード１０を
介して接続されている。そして、オルタネータ１の界磁
コイルｌａに直列に接続される出力トランジスタ９には
、抵抗Ｒｅとトランジスタ８との接続点における電圧が
、ベース電圧として加えられるようになっている。

このＩＣレギュレータ５の入カドランジスタロには、第
２図に示されている制御回路１２からの出力信号が、ベ
ース電圧として加えられるようになっている。

この制御回路１２の入力側には、減速信号発生手段とし
ての減速信号発生器１３、ギヤスイッチ１４、クラッチ
スイッチ１５、アイドルアップ信号発生器１６、及び電
気負荷信号発生、器１７等が接続されている。減速信号
発生器１３は、例えばエンジンの吸気マニホルド内の一
定値以上の負圧を検知して、エンジンが減速され車両が
減速状態にあると判断される間は高レベル信号を出力す
るものである。また、ギヤスイッチ１４は、変速機のギ
ヤが１速ないし５速のいずれかの位置にあるときそれに
応じた信号を出力するもので、そのギヤが４速位置ある
いは５速位置にあるとき、この制御回路１２に高レベル
信号を送るようになっている。更に。

クラッチスイッチ１５は、クラッチペダルが踏み込まれ
るたびに信号を発生するものである。

そのほか、アイドルアップ信号発生器１６は、アイドル
運転時にニアコンディショナ等が作動されるような場合
に、エンジン回転数をアイドル回転数よりやや高く維持
するアイドルアップ信号を発生するもので、そのアイド
ルアップ信−号がこの制御回路１２に高レベル信号とし
て加えられるようになっている。また、電気負荷信号発
生器１７は、ヘッドライトが点灯されたりして、各種の
電気負荷３によって消費される電力が大きくなっている
ときに高レベル信号を発生するものである。

制御回路１２内においては、ギヤスイッチ１４からの４
速信号及び５速信号がオア回路１８に送られる。このオ
ア回路１８の出力信号は、アンド回路１９の一方の入力
部に送られる。アンド回路１９の他方の入力部には、減
速信号発生器１３からの出力信号が、ノット回路２０に
よって反転されて導かれるようになっている。そして、
このアンド回路１９の出力信号が、第２のアンド回路２
１の一方の入力部に送られる。

一方、クラッチスイッチ１５からの出力信号は、タイマ
２２に送られる。このタイマ２２は、入力信号を受ける
たびにリセットされ、その入力信号を受けてから一定時
間、例えば１０分間経過した後に高レベル信号を発生す
るものである。このタイマ２２の出力信号は、アンド回
路２１の他方の入力部に送られる。そして、このアンド
回路２１の出力信号が、アイドルアップ信号発生器１６
、電気負荷信号発生器１７等の出力信号とともに、オア
回路２３に送られる。

オア回路２３の出力信号は、減速信号発生器１３からの
出力信号とともに、ノア回路２４に送られる。したがっ
て、減速信号発生器１３及びオア回路２３の出力信号が
ともに低レベル信号であるときに、このノア回路２４か
ら高レベル信号が出力される。そして、このノア回路２
４の出力信号が、制御回路１２の出力信号として取り出
され、ＩＣレギュレータ５に指令信号として加えられる
ようになっている。

次に、このように構成された車両用充電装置の制御装置
の作用について説明する。

イグニツシオンスイッチ１１をオンとしてエンジンを始
動させると、オルタネータ１のロータが回転し、オルタ
ネータｌが発電を開始する。このときには、通常、ノア
回路２４の入力信号はいずれも低レベル信号となってい
るので、ノア回路２４から高レベル信号が出力される。

したがって、ＩＣレギュレータ５においては、入カドラ
ンジスタロが導通するので、抵抗Ｒ１＋　Ｒ２にはほと
んど電流が流れず、トランジスタ７にはベース電圧が加
わらない、そのた吟にトランジスタ７がオフとなり、抵
抗Ｒ３。

Ｒ４を流れる電流によって点Ｐの電位が高くなる。その
結果、ツェナーダイオード１０を通してトランジスタ８
にベース電圧が加えられ、そのトランジスタ８の抵抗が
小さくなる。こうして、出力トランジスタ９のベース電
圧が低く保持され、そのトランジスタ９は電流が流れに
くくなっているので、オルタネータｌの界磁コイルｌａ
を流れる電流が低く抑えられる。すなわち、オルタネー
タ１は、例えば１２．５ボルトの低電圧発電側に保持さ
れ、その駆動のためのエンジン出力が低く抑えられる。

車両の加速時においても、この状態は変わらない。

高速走行中、アクセルペダルから足を離して減速状態に
入ると、その状態を検知して、減速信号発生手段１３が
高レベル信号を発生し、その信号がノア回路２４に入力
される。それによってノア回路２４の出力信号が低レベ
ルとなり、ＩＣレギュレータ５の入カドランジスタロが
オフとなる。その結果、抵抗Ｒ１＋　Ｒ２に電流が流れ
、トランジスタ７のベース電圧が高くなる。したがって
、そのトランジスタ７が導通し、抵抗Ｒ５にも電流が流
れるようになるので、点Ｐの電位が低くなる。そのため
にツェナーダイオード１０を流れる電流が遮断され、ト
ランジスタ８の抵抗が高くなる。こうして、出力トラン
ジスタ９のベース電圧が高くなるので、そのトランジス
タ９を電流が流れやすくなり、オルタネータ１の界磁コ
イル１ａに大きい電流が流れて、オルタネータｌが例え
ば１４．５ボルトの高電圧発電を行うようになる。そし
て、このときには、オルタネータｌのロータを駆動する
ためにエンジン負荷が大きくなるので、エンジンブレー
キが効果的に作用するようになる。

このようにして、市街地走行時などのように加減速が繰
り返されるときには、その減速の間はオルタネータ１が
高電圧を発生するので、それによってバッテリ２の充電
が十分に行われる。減速以外のときには、オルタネータ
１が低電圧発電側に切り換えられ、走行のためのエンジ
ン出力の確保と燃料消費量の低減が図られる。

高速道路走行時などには、減速されることは少なくなる
が、そのときには変速機のギヤが４速位置あるいは５速
位置で長時間にわたって保持される。そのような場合に
は、まず、加速時に変速機のシフトチェンジを行うため
にクラッチ操作がなされるので、そのクラッチ操作のた
びにクラッチスイッチ１５から信号が出力され、タイマ
２２かリセットされて計時を始める。そして、変速機の
ギヤが４速あるいは５速の高速位置にシフトされてクラ
ッチ操作が行われなくなると、最後にクラッチ操作がな
されてから一定時間、例えば１ｏ分間経過したときに、
タイマ２２から高レベル信号が出力される。この信号は
、次にクラッチ操作がなされるまで継続して発生される
。

このときには、変速機のギヤは４速あるいは５速の高速
位置にあるので、オア回路１８から高レベル信号が出力
されている。また、減速状態になければ、ノット回路２
０からも高レベル信号が出力されている。したがって、
アンド回路１９が高レベル信号を出力しているので、タ
イマ２２から高レベル信号が出力されると、第２のアン
ド回路２１が高レベル信号を出力する。その結果、オア
回路２３が高レベル信号を出力するので、ノア回路２４
の出力信号が低レベルとなる。こうして、上述の減速時
の場合と同様に、オルタネータｌが高電圧発電側に切り
換えられ、バッテリ２への充電が行われる。

このようにして、減速時の充電のみではバッテリ２の充
放電バランスが損なわれる恐れのある長時間の高速走行
時にも、バッテリ２には確実に充電が行われるようにな
り、その充放電バランスが保たれるようになる。一方、
市街地走行時などには、シフトチェンジがなされる時間
間隔が短く、そのときのクラッチ操作によってタイマ２
２が頻繁にリセットされるので、タイマ２２から高レベ
ル信号が出力されることは少なく、それによってオルタ
ネータ１が高電圧発電側に切り換えられることはほとん
どない、したがって、エンジン出方が不安定となること
もない。

以上の説明から明らかなように、この実施例においては
、減速信号発生器１３からの出力信号をノア回路２４の
一方の入力部に送る回路によって、車両の減速時に、電
圧調整装置、すなわちＩＣレギュレータ５にオルタネー
タｌを低電圧発電側から高電圧発電側に切り換えさせる
ための指令信号を送る指令信号発生手段が構成され、ア
ンド回路２１及びその入力回路によって、変速機のギヤ
位置が高速位置にシフトされた後、一定時間その位置に
留められたときに、同様の指令信号を発生するもう一つ
の指令信号発生手段が構成されている。そして、従来の
車両用充電装置の制御装置と同様に、アイドルアップ信
号が出力されるとき、あるいは電気負荷３の消費電力が
大きいときなどには、オア回路２３にアイドルアップ信
号発生器１６、電気負荷信号発生器１７等からの高レベ
ル信号が入力され、それによって、上述の場合以外にも
、条件に応じてオルタネータｌが高電圧発電側に切り換
えられるようになっている。

なお、上記実施例においては、変速機のギヤ位置を検知
してギヤ位置信号を発生するギヤ位置検知手段として、
ギヤスイッチ１４を用いたものを示したが、このような
ギヤ位置は、車速及びエンジン回転数によって検知する
ようにすることもできる。第３図は、そのような例を示
す制御回路の要部の回路図である。

この実施例では、制御回路１２の入力側には、ギヤスイ
ッチ１４及びクラッチスイッチ１５に代えて、車速パル
ス発生器２５とエンジン回転数パルス発生器２６とが接
続されている。これら車速パルス発生器２５及びエンジ
ン回転数パルス発生器２６は、それぞれ車速Ｖ及びエン
ジン回転数Ｎｅの大きさに比例したパルス信号を発生す
るものである。そして、それらの出力信号が演算回路２
７に導かれ、その演算回路２７においてエンジン回転数
Ｎｅと車速Ｖとの比Ｎ　ｅ　／　Ｖが演算されるととも
に、その比Ｎ　ｅ　／　Ｖといくつかの所定値Ｋｉとの
比較がなされるようになっている。この所定値Ｋｉは、
変速機のギヤが１速ないし５速のいずれかの位置で噛み
合っていると判断される値であ°す、第４図にに１〜に
！で示された白地部分に対応する値である。そして、演
算回路２７からは、その比Ｎ　ｅ　／　Ｖかに４あるい
はに５に等しいとき、すなわち、そのときの変速機のギ
ヤが４速位置あるいは５速位置にあると判断されるとき
に、それぞれ高レベル信号が出力され、その信号がオア
回路１８に送られる。また、その比Ｎ　ｅ　／　Ｖがい
ずれの所定値Ｋｉとも対応しないとき、すなわち、その
ときの車速Ｖとエンジン回転数Ｎｅとが第４図の斜線部
分にあるときに、高レベル信号が出力され、その信号が
タイマ２２に送られる。これらオア回路１８、タイマ２
２．及びそれに接続される他の回路は、第２図のものと
同様である。

このように構成された制御回路１２においても、変速機
のギヤがシフトチェンジされるときには、エンジン回転
数Ｎｅと車速Ｖとの比Ｎ　ｅ　／　Ｖは、必ず第４図の
斜線部分を経由して隣りの白地部分へと変化することに
なるので。

そのときには必ず一旦はタイマ２２に信号が送られ、タ
イマ２２かリセットされる。また、ギヤ位置が４速ある
いは５速の高速位置にあるときには、オア回路１８から
高レベル信号が出力される。したがって、第２図のもの
と同様の作用効果を得ることができる。

また、減速信号発生手段としては、上述のような吸気マ
ニホルド内の負圧を検知して信号を発生する減速信号発
生器１３のほか、アクセルペダルの位置を検知して信号
を発生するアクセルスイッチや、絞り弁の位置を検知し
て信号を発生するスロットルスイッチ等を用いることも
できる。第３図の実施例の場合には、演算回路２７にお
いて演算することによってその信号を得るようにするこ
ともできる。

更に、オルタネータｌの電圧調整装置として、接点式レ
ギュレータやトランジスタ式レギュレータ等が用いられ
ているものにも、本発明を適用することができる。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、変速
機のギヤが高速位置にシフトされた後、一定時間以上そ
の位置に留められたときには、オルタネータを低電圧発
電側から高電圧発電側に切り換えるようにしているので
、高速道路などにおいて長時間、はぼ一定の速度で高速
走行をするようなときにも、その間にバッテリへの充電
がなされるようになり、その充電時間が確保される。し
たがって、バッテリが過放電状態に陥るようなことは防
止される。

そして、市街地走行時のように加減速が頻繁に繰り返さ
れるときには、その減速時にのみオルタネータが高電圧
発電側に切り換えられるので、走行のためのエンジン出
力が確保されるとともに、燃費も向上するようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による車両用充電装置の制御装置の一
実施例を示すもので、その 充電装置及び電圧調整装置の電気回路 図、 第２図は、その電圧調整装置に送られる指令信号を発生
する制御回路の回路図、 第３図は、その制御回路の異なる実施例を示す要部の回
路図、 第４図は、第３図の制御回路における演算回路から出力
される信号の出力条件を説 明するための説明図である。 １・・・オルタネータ　　　　２・・・ノくツテリ５・
・−ＩＣレギュレータ（電圧調整装置）１２・・・制御
回路 １３・・・減速信号発生器（減速信号発生手段）１４・
・・ギヤスイッチ（ギヤ位置検知手段）１５・・・クラ
ッチスイッチ ２１・・・アンド回路（指令信号発生手段）２２・・・
タイマ ２４・・・ノア回路（指令信号発生手段）２５・・・車
速パルス発生器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 バッテリに並列に接続され、エンジンに駆動されて発電
   するオルタネータと、 このオルタネータを、高電圧発電側と低電圧発電側との
   間で切り換え制御し得る電圧調整装置と、 車両の走行状態を検知して、その減速時に減速信号を発
   生する減速信号発生手段、及びその減速信号を受け、前
   記電圧調整装置にオルタネータを高電圧発電側に切り換
   えさせる指令信号を発生する指令信号発生手段を有する
   制御回路と、 を備えた車両用充電装置の制御装置におい て； 前記制御回路が、更に、 変速機のギヤ位置を検知してギヤ位置信号を発生するギ
   ヤ位置検知手段と、 そのギヤ位置信号を受け、ギヤ位置が高速位置にシフト
   された後、一定時間その位置に留められたとき、前記電
   圧調整装置にオルタネータを高電圧発電側に切り換えさ
   せる指令信号を発生する他の指令信号発生手段と、 を備えている、車両用充電装置の制御装置。