JPS61247238A - エンジン駆動発電機の制御方式 - 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】 薮亙分亙 本発明は、エンジンによって駆動される発電機の充電電
圧の切換制御を行なわせるエンジン駆動発電機の制御方
式に関する。

良象皮肛 一般に、自動車などにあっては、第２図に示すように、
バッテリ１とエンジン２によって駆動される発電機３と
が電気負荷４に対して並列接続されており１発電機３の
発電電圧がバクテリ１への充電および電気負荷４の容量
に対して充分供給可能となるようにバッテリ１の所定電
圧（例えば１４．５Ｖ）に規定されているのが普通であ
る。しかして、Ｊ？！電機３の発電電力は電気負荷の使
用状態に応じて変化し、それに比例して発電機３を駆動
するエンジン２への負荷も変化するが、電気負荷４の容
量が小さくかつエンジン２が減速以外の運転状態となっ
ている場合には発電機３の発電電圧をバッテリ１の充電
電圧（例えば１２．５Ｖ）まで下げて発電機３のエンジ
ン２への負荷を軽減することができ、かつそうすること
により発電機３の負担がなくなってその分エンジン２の
駆動損失を軽減させ、燃費の向上を図ることができるよ
うになる。

第３図は発電電圧をパラメータにとったときのエンジン
回転数に対する発電機の出力電流の特性を示すもので１
発電電圧が高くなると発電量が増大し、バッテリの充電
速度が速くなる。この特性を利用して、通常の状態であ
る軽電気負荷時には低い方の電圧で発電を行なわせると
、充電電流が少なくなり、エンジンの負荷が軽くなって
エンジン負荷を低減することができるようになる。また
。

電気負荷が重くなった場合には、発電電圧を高めに切り
換えて充電量をアップさせれば、負荷要求に充分応える
ことができるともに、バッテリの放電を抑制することが
できるようになる。

そのため従来では、電気負荷に対してバッテリとエンジ
ンによって駆動される発電機とが並列に接続された回路
構成によるものにあって、バッテリの充電状態および電
気負荷の投入状態およびエンジンの運転状態に応じて常
にバッテリ電圧を一定に保持させるべく、バッテリ電圧
を検出して予め設定された基準電圧と比較しながら、そ
の比較結果に応じて発電機の界磁電流をオン、オフ制御
する電圧レギュレータの基準発電電圧の高め、低めの切
換制御を行なわせるようにしている。

しかし、このような従来のエンジン駆動発電機の制御で
は、Ｊ？！電機が低めの発電量となる小発電側に切り換
えられているときにヘッドランプやニアコンディショナ
ーなどの電源投入時の突入電流の大きな電気負荷を投入
した際、発電機が高めの発電量となる大５１！電側に切
り換えられると、その切換えの初期では基準Ｊ？！電電
圧の差に基づくバッテリ電解液中のイオン濃度を高い発
電電圧での巻線電流のオン時間が長くなり、平衡状態に
回復するまでの時間にわたって発電機の発電量が急増し
、エンジン回転数が急に低下することになるため。

自動車のドライバビリティが損なわれてしまう。

ｌ煎 本発明は以上の点を考慮してなされたもので、突入電流
の大きな電気負荷が投入されてもエンジンに負担が急激
にかかることがないように発電機の発電電圧の切換制御
を行なわせるようにしたエンジン駆動発電機の制御方式
を提供するものである。

ｌ双 本発明はその目的達成のため、バッテリ電圧と予め設定
された基準電圧と比較するコンパレータの出力信号に応
じてコントロ７−ラの制御下でバッテリ電圧が基準電圧
になるようにバッテリに並列接続された交流発電機の界
磁巻線のオン、オフ制御を行なわせるものにあって、コ
ントローラにおいて、界磁巻線におけるオン時間を計測
保持する手段と、今回のオン時間が前回のオン時間より
も所定時間長くなったことを検知する手段と、その検知
時に一時強制的に発電機の発電量をオフ側に切り換える
手段とをとるようにするものである。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。

第１図は本発明によるエンジン駆動発電機の制御方式を
具体的に実施するための回路構成を示すもので、バッテ
リ１の端子電圧ｖ６　と予め設定された基準発電電圧Ｖ
ｓとを比較するコンパレータＣＭＰと、そのコンパレー
タＣＭＰの出力信号を読み込んで発電機３における界磁
コイルＦＣを強め側に切り換えるスイッチング素子ＳＷ
のオン。

オフを行なわせるコントローラＣＮＴとからなっている
。なお基準発電電圧Ｖｓは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との分
圧時に１４．５Ｖとな！Ｊ、Ｒ１，Ｒ２の合成抵抗と抵
抗Ｒ３との分圧時に１２．５Ｖとなるように設定されて
いる。またその抵抗Ｒ３の投入、引外しを行なわせるス
イッチング用トランジスタＴｒは、ニアコンディショナ
ーの動作信号Ｓ１．ヘッドランプの点灯信号Ｓ２．減速
信号Ｓ３を読み込んで電気負荷状態およびエンジンの運
転状態を判定するロジック回路ＬＯＧの判定出力信号に
応じてオン、オフされるようになっている。

このように構成されたものにあって、従来では電気負荷
（ニアコンディショナー）がオフからオンに切り換った
時点で基準電圧Ｖｓが第４図に示すように変化した場合
、そのときのコンパレータＣＭＰの出力信号に応答して
バッテリ電圧Ｖ、が基準発電電圧Ｖｓに保持されるよう
にスイッチング素子ＳＷのオン、オフの切り換えを同図
に示すように適宜行なわせるようにしている。なおその
場合、Ｖ　ａ　＜　Ｖ　ｓのときコンパレータＣＭＰの
出力信号はハイレベルＩＩＨ”となってスイッチング素
子ＳＷはオンとなり、■Ｂ≧ＶｓのときコンパレータＣ
ＭＰの出力信号はローレベルａｔ　Ｌ　１７となってス
イッチング素子ＳＷはオフとなるようになっている。

しかし、このように単にコンパレータＣＭＰの出力信号
にしたがってスイッチング素子ＳＷのオン、オフを行な
わせるのでは、第４図に示すようにｔｌの時点で例えば
ニアコンディショナーなどの電気負荷４が投入されると
、基準発電電圧Ｖｓが切り換えられることによりスイッ
チング素子ＳＷがオンしてもそれが基準電圧Ｖｓに回復
する１２時点までに長時間Ｔｏｎを要してしまう、また
第５図に示すように、発電機３の発電量も電気負荷４の
投入時の突入電流に応じて急増し、それにしたがってエ
ンジン回転数Ｎ８も急激に低下し、エンジンのアイドル
アップの制御を行なわせたとしても、エンジン回転数Ｎ
ｅが所定に立上るまでの応答時間以前にエンジン負荷が
増えるためにエンジン回転数の低下を防止しがたい。

そのため本発明では、特にコントローラＣＮＴにおいて
、スイッチング素子ＳＷのオン時間を内部カウンタによ
り計測保持させる手段と、今回のオン時間が前回のオン
時間よりも所定時間長くなったか否かを検知させる手段
と、その検知時に一時強制的にスイッチング素子ＳＷを
オフさせる手段とをとるようにしている。

その際、例えば第６図に示すように、前回のオン時間ｔ
（ｎ−１）に超過時間ｔαを加えたオン時間ｔｎの経過
後に強制オフ時間ｔｃを設けるようにする場合、１１時
点で基準電圧Ｖｓ以下に低下したバッテリ電圧ｖ３が再
び基準電圧Ｖｓにまで回復するまでの期間Ｔｏｎ’のあ
いだ数回にわたって強制オフを行なわせるとき、ｔａ、
ｔｃの各時間の初期値をそれぞれ設定したうえで１強制
オフの回を重ねるごとにオン時間を長くしていくような
オン時間の可変制御（この場合強制オフ時間ｔｃは一定
）または強制オフの回を重ねるごとに強制オフ時間を長
くしていくようなオフ時間の可変制御を実行させるよう
にしている。その場合、以下のように種々の手法をとる
ことが考えられる。

まずオン時間の可変制御を行なわせる場合、第１の手法
として、今回の１０時間を前回のｔａ（ｎ−１）の関数
すなわちｔα＝ｆ　　（ｔａ　（ｎ　−１））とし、今
回の１０時間を前回のｔａ（ｎ　−１）時間に一定時間
に１を加えたものとして設定させるようにして、１０時
間を一定時間Ｋｌずつ加算的に増大させていくようにす
る。

またその第２の手法として、同じくｔα＝ｆ（ｔａ（ｎ
−１））の関係にあって、今回の１０時間を前回のｔａ
（ｎ−１）時間に一定係数ｋｌを求じたものとして設定
させるようにして、１０時間を一定の割合で比例的に増
大させていくようにする。

またその第３の手法として、今回の１０時間ををそれま
で行なった強制オフの回数ｎの関数すなわちｔα＝ｆ　
　（ｎ）とし、その強制オフの回数ｎに一定の係数に２
を乗じたものを前回のｔａ（ｎ−１）時間に加えた値を
今回の１０時間として設定させるようにして、１０時間
を強制オフの回数ｎにしたがって一定の割合で増大させ
ていくようにする。

さらに第４の手法として、今回の１０時間を前回のｔａ
（ｎ−１）時間および強制オフの回数ｎの関数すなわち
ｔα＝ｆ　　（ｔａ（ｎ−１）、ｎ）とし、前回のｔａ
（ｎ−１）時間に一定係数ｋｌを乗じたものと強制オフ
の回数ｎに一定の係数に２を乗じたものとを加えた値を
今回の１１時間として設定させるようにして、１１時間
をその前回の値ｔα（ｎ−１）および強制オフの回数ｎ
にしたがって一定の割合で増大させていくようにする。

次にオフ時間の可変制御を行なわせる場合、第１の手法
として、今回のｔｅ時間を前回のｔｃ（ｎ　−１）の関
数すなわちｔｃ＝ｆ　　（ｔｃ　（ｎ　−１））とし、
今回のｔｃ待時間前回のｔｃ（ｎ−１）時間に一定時間
に２を加えたものとして設定させるようにして、ｔｃ待
時間一定時間に２ずつ加算的に増大させていくようにす
る。その場合、前述した１１時間を一定時間Ｋｌずつ加
算的に増大させていく手法を合せて採用する。

またその第２の手法として、今回のｔｃ待時間をそれま
で行なった強制オフの回数ｎの関数すなわちｔｃ＝ｆ　
（ｎ）とし、その強制オフの回数ｎに一定の係数に３を
乗じた値を今回のｔｃ待時間して設定させるようにして
、ｔｃ待時間強制オフの回数ｎにしたがって一定の割合
で増大させていくようにする。その場合も、前述した１
１時間を一定時間Ｋｌずつ加算的に増大させていく手法
を合せて採用する。

さらに第３の手法として、今回のｔｃ待時間前回のｔｃ
（ｎ−１）時間および強制オフの回数ｎの関数すなわち
ｔｃ＝ｆ　（ｔｃ　（ｎ−１）、ｎ）とし、前回のｔｃ
（ｎ−１）時間に一定係数に４を乗じたものと強制オフ
の回数ｎに一定の係数に２を乗じたものとを加えた値を
今回の１１時間として設定させるようにして、１１時間
をその前回の値ｔα（ｎ−１）および強制オフの回数ｎ
にしたがって一定の割合で増大させていくようにする。

その場合も、前述した１１時間を一定時間Ｋｌずつ加算
的に増大させていく手法を合せて採用する。

第７図に、本発明を実施する際におけるコントローラＣ
ＮＴの処理のフローを示している。

まず、コンパレータＣＭＰの出力信号がハイレベル”Ｈ
″′すなわちスイッチング素子ＳＷのオン指令であるか
否かをみて、ハイレベル゛′Ｈ“であれば次に１１時間
を計測するｔαカウンタ（コントローラＣＮＴの内部に
設けられている）のカウント値Ａとｔα設定値Ｂとの比
較を行なう。

そのときＡ３ＢであればＡのカウント値をインクリメン
トしたうえで、ｔｃ、ｔｃの設定のためのフラグＦａが
セットされているか否かをみて、セットされていればス
イッチング素子ＳＷにオン信号を与えて発電機３の界磁
コイルＦＣに励磁電流を供給する。またフラグＦａがセ
ットされていなければフラグＦａをセットしたう丸で演
算サブルーチンに入り、そこでｔｃ、ｔｃを再設定した
うえでスイッチング素子ＳＷにオン信号を与える。

そのときＡ＞Ｂであれば、ｔｃ待時間計測するｔｃカウ
ンタ（コントローラＣＮＴの内部に設けられている）の
内容をインクリメントしたうえでそのカウント値Ｃとｔ
ｅ設定値Ｅとを比較し、Ｃ〉Ｅのときには強制オフ回黙
をカウントするｎカウンタ（コントローラＣＮＴの内部
に設けられている）の内容をインクリメントしたうえで
、フラグＦａがセットされているか否かをみて、後は前
述と同様の処理を行なう。またＣ≦Ｅのときには、フラ
グＦａをリセットしたうえで、スイッチング素子ＳＷに
オフ信号を与えて発電機３の界磁電流をしゃ断する。

また、コンパレータＣＭＰの出力信号がローレベル″゛
Ｌ”であれば、ｎカウンタの内容をゼロにセットし、フ
ラグＦａをリセットしたのちスイッチング素子ＳＷにオ
フ信号を与える。

なお、ここでｔαカウンタおよびｔｃカウンタはいわゆ
る発電機３のソフト発電を行なわせるためのソフトタイ
マーとして機能している。またＡ。

Ｂ、Ｆａはそれぞれゼロに初期設定されている。

第８図ないし第１１図に、前述したオン時間の可変制御
を行なわせる場合の第１なシ１し第４の手法をとる際に
おける各演算サブルーチンの内容をそれぞれ示している
・ 第１２図ないし第１４図に、前述したオフ時間の可変制
御を行なわせる場合の第１ないし第３の手法をとる際に
おける各演算サブルーチンの内容をそれぞれ示している
。

このように本発明では基準！電電圧Ｖｓが切り換られて
発電機３の界磁巻線電流のオン期間が長くなると、界磁
電流のオン時間が漸増していくように一時強制的に発電
機の界磁電流をしゃ断しながら発電機の発電を行なわせ
るようにしているので、第１５図に示すように、突入電
流の大きな電気負荷４が投入されても発電機３の発電量
が従来のように急増することがなくなる。そのためエン
ジンの負担が軽くなってエンジン回転数Ｎｏが急激に大
きく低下することがなく、エンジンのアイドルアップの
制御を行なわせる場合にエンジン回転数Ｎｅが所定に立
上るまでの応答時間Ｔｕｐ’　が短くなって応答性の良
いエンジンのアイドルアップを行なわせることができ、
自動車のドライバビリティを損なうことがなくなる。

豊泉 以上、本発明によるエンジン駆動発電機の制御方式にあ
っては、バッテリ電圧が常に基準電圧になるようにその
発電機の大発電側、小発電側の切換制御を行なわせる際
、大きな電気負荷が投入されて発電機が大発電側に切り
換えられる場合にエンジンに負担が急激にかかることを
有効に防止することかできるという優れた利点を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジン駆動発電機の制御方式を
具体的に実施するための回路構成例を示す電気的結線図
、第２図はバッテリ、発電機および電気負荷の接続状態
を示す回路図、第３図はエンジン回転数に対する発電機
の出力電流特性を示す図、第４図はバッテリ電圧の変化
に対する従来の制御方式におけるスイッチング素子のオ
ン、オフ状態を示す特性図、第５図は従来の制御方式に
おけるスイッチング素子のオン、オフ状態、電気負荷の
投入状態、発電機の発電量、エンジン回転数の各特性を
示すタイムチャート、第６図はバッテリ電圧の変化に対
する本発明の制御方式におけるスイッチング素子のオン
、オフ状態を示す特性図、第７図は本発明を実施する際
におけるコントローラの処理のフローを示す図、第８図
ないし第１４図はそのフローにおける演算サブルーチン
の一例をそれぞれ示す図、第１５図は本発明の制御方式
によるスイッチング素子のオン、オフ状態、電気負荷の
投入状態、発電機の発電量、エンジン回転数の各特性を
示すタイムチャートである。 １・・・バッテリ　２・・・エンジン　３・・・発電機
　４・・・電気負荷　ＣＭＰ・・・コンパレータ　ＣＮ
Ｔ・・・コントローラ　ＬＯＧ・・・ロジック回路　Ｆ
Ｃ・・・界磁コイル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バッテリ電圧と予め設定された基準電圧と比較する
   コンパレータの出力信号に応じてコントローラの制御下
   でバッテリ電圧が基準電圧になるようにバッテリに並列
   接続された交流発電機の界磁巻線のオン、オフ制御を行
   なわせるものにあって、コントローラにおいて、界磁巻
   線におけるオン時間を計測保持する手段と、今回のオン
   時間が前回のオン時間よりも所定時間長くなったことを
   検知する手段と、その検知時に一時強制的に発電機の発
   電量をオフ側に切り換える手段とをとるようにしたエン
   ジン駆動発電機の制御方式。 ２、前記所定時間を、前回の所定時間およびまたは強制
   的にオフ側に切り換える回数に応じて可変的に設定する
   ようにしたことを特徴とする前記第１項の記載によるエ
   ンジン駆動発電機の制御方式。 ３、発電機の発電量を強制的にオフ側に切り換える時間
   を、前回のオン側への切換時間およびまたは強制的にオ
   フ側に切り換える回数に応じて可変的に設定するように
   したことを特徴とする前記第１項の記載によるエンジン
   駆動発電機の制御方式。