JPS6188733A - マイクロコンピユ−タ制御の車両用電子的交流発電機 - Google Patents

マイクロコンピユ−タ制御の車両用電子的交流発電機

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JPS6188733A
JPS6188733A JP60199647A JP19964785A JPS6188733A JP S6188733 A JPS6188733 A JP S6188733A JP 60199647 A JP60199647 A JP 60199647A JP 19964785 A JP19964785 A JP 19964785A JP S6188733 A JPS6188733 A JP S6188733A
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combustion engine
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ウイリアム アール キセル
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ダニエル ピー マーチヤント
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/16Regulation of the charging current or voltage by variation of field

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

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】 本発明は、自動正における充電システムを制御するため
のソリッド・ステートのマイクロコンピュータによる電
子制御システムに関するものである。
自動車の充電システムにおける基礎機能は、いうまでも
なく、バッテリー電圧を実質的に一定に保つことである
従来、自動車の充電システムには、父流発電機と電圧調
整器の二つの主要を様器が含まれている。父流発電機は
バッテリーに直接接続され、バッテリーを光電するエネ
ルギー源となっている。父流発電機の出力は、与えられ
た回転速度(単位ばRPM)において界磁巻線を流れる
電流に直接比例する。
一力、電圧調整器の機能は、父流発電機の界磁電流を制
御することにより、父流発電機の出力をバッテリーの電
圧レベルに一致するように制御することである。特に、
バッテリー電圧が所定レベル以下に低下したとさ、電圧
調整器はこの状態を検知し、父流発電機の界磁巻線に電
流を流すことにより、父流発電機からバッテリーへ充電
電流を供給するようにさせる。
そして、バッテリー電圧が所定レベルに達すれば、電圧
調整器は父流発電機の界磁巻線へのゼ流供給を中断し、
充電を止める。実際には、この操作は毎秒何回も自動的
にくり返され、父流発電機の界磁電流の調整として適用
され得る。
バッテリーが充電される際、その所it圧レベルはバッ
テリーの温度に依存する。零度以下の温度では、バッテ
リーを充電することは一層困難なので、より高い電圧に
充電される。逆に、高温においては、所定の充電状態を
保つためにより低い電圧に充電するだけでよい。この温
度依存性を補償するため、電圧調整器は、バッテリー温
度に近似した温度信号をフィードバックする温度検知素
子を有している。
従来の電圧調整器は、ファイヤーウオール(firew
all)やショックタワー(5hock tower 
)やエンジン凹部内の他の位置に取シ付けられたセパレ
ートユニット、あるいは父流発電機と一体的に設けられ
たユニットから構成されている。
しかしながら、従来のどちらのユニットも、温度および
システム負荷補償の点で欠点を有している。すなわち、
従来のセパレートユニットは、かなり正確にバッテリー
温度を追跡できるけれども、付加要素の製造、組立およ
び維持をしなければならないので、広くは使用されてい
ない。また、交流発1d機と一体になったユニットは、
セパレートユニットよりはよく使われているか、父流発
電機の温度と同じになっているので、バッテリー温度を
正確に検知するこトカできない。さらK、バッテリーの
近傍に温度検知素子を別徐設けなければならないので、
コストが上がる。
1〕L圧調整器にバッテリー電圧表示信号を与えるため
に、′重圧、i!414整器から直接バッテリーの正端
子へバッテリーフィード検知線を接続することが望まし
い。しかしながら、従・来の電圧調整器はかなり低いイ
ンピーダンスの素子を有しているので、点火装置がオフ
のとき、バッテリーを過度に消費してしまう。したがっ
て、電圧調整器は通常、点火スイッチやリレーを通して
検矧線が接続される。点火スイッチへのバッテリーフィ
ードは限られた数しかないので、バッテリー@仰酊は恢
知点をブロワ−モーターやライト等の他の負荷と共有に
しなければならない。これらの負荷はより多くの電流を
域求するので、各接続点で電圧降下が増大し、検知点で
の電圧を下げることになる。このようにして、従来の゛
電圧調整器に対する負荷補償は、バッテリー電圧検知線
を電圧調整器のどこに位置させるかによって明らかに相
違するものとなる。
本発明の主な目的は、従来の市圧潤−整器を用いること
なく、その代りに現在すでに車両のエンジン操作制師に
用いられているマイクロコンピュータ(以下、マイコン
という)を用いた改良ざnた光電システムによって、上
記従来の技術の問題点を解消することにある。さらに詳
しくは、マイコンのよく知られた制御能力を利用して交
流元喝磯の出力を調整することが本発明の目的である。
本発明はコンピュータ制作1の光紙システムを提供する
ものでめ9、マイコンを有するロジックモジュールと、
父流Xi五機の界磁巻慢とバッテリー電圧検知点との間
にはさまれた高′4流回路を有するパワーモジュールと
、バッテリー招度センサーとを含んでいる。ロジックモ
ジュールはエンジン操作を制御するために用いられる電
子系統を含み、エンジン回転数、車両速変およびスロッ
トル角またはスロットル位置を直接検知する。さらに、
パワーモジュールを通じて、ロジックモジュールもバッ
テリー電圧およびバッテリーm1度に関する1n報を供
給される。これらの入力を後述するような方法で処理す
ることにより、ロジックモジュールは父流発電機の出力
を正確に調整することができ、したがってバッテリーの
充電を正確に調部することができる。
その上、マイコンを利用し、またマイコン処理可能な車
両操作に関する付加的な情報を利用することにより、本
発明は父流発電機をより一層効率よく制御することがで
きる。
特に、好ましい実施例におけるマイコンは、車両が減速
したことを検知し、減速の間中バッテリーをより高い電
圧に充電するために用いられる。マイコンは、車両の運
動量として表わされ、車両が制動されるとき通常熱に変
えられて消費されるエネルギーの幾らかを、さらに効率
よく利用するのに用いられる。また、減速中にバッテリ
ーを光゛よすることにより、付加的な負荷がエンジンに
加わり、車両を遅くするのに寄与する。
その上、短い走行の際、バッテリーによって適当な充電
保存を保証するために、エンジン始動後、操作の最初の
数分間、マイコンは好ましくはバッテリーをより一層高
い電圧レベルに充電するために用いられる。同様に、本
発明は、エンジンの光電負荷を統御するためにアイドリ
ング時にエンジン回転数をより一層正確に制御すること
を企図するものである。このような物色は、もちろん、
今日広く使用されているより小型の4気筒エンジンに対
して有効であるうさらに、車両の照り]システムや悼限
温度でのバッテリー屯圧瑛知成分に対する損傷を防ぐた
めに、バッテリー電圧の下限、上限を71コンにプログ
ラムすることにより、本発明の充電システムは高淵限界
および低温限界での電圧制御を改善することができる。
マイコンに供給されたスロットル位1Iffiに関する
入力信号によって、好ましい実施態様における光Iはシ
ステムは、最大エンジン出力が碩求されているとき、エ
ンジン負荷を最小にするために、広く開かれた1スロッ
トル位置において充電機能を減するか、または全くなく
すことができる。
その上、本発明の充電システムに用いられるマイコンは
、充電システムにおける失敗の存在を速やかに同一視す
る改善された診断能力を改善させ、また充電システムに
おける失敗のぽ因を正確に診断する能力を持っている。
以下、図によって本発明を具体的に説明する。
第1図は本発明におけるパワーモジュールおよびロジッ
クモジュールの回路図、第2図と第3図は第1図に示し
たロジックモジュールのマイコンに用いられるプログラ
ムのフローチャート、および第4図は本発明の一実施例
におけるバッテリー電圧のバッテリー温度特性曲線を代
表的に示すグラフである。
第1図において、本発明の充電システム10におけるパ
ワーモジュール12およびロジックモジュール14の回
路図か示されている。実際には、ロジックモジュール1
4はエンジンの電子的iff!に+tlに関する付加的
な回路を含む。しかし、これらの付加的な回路の機能は
本発明に関係がないので、回路図を明確にするため省略
される。また、実際にはパワーモジュール12は、電源
や燃料注入型エンジンにおける注入器のエネルギー化を
制御するためのソリッド・ステートのドライバー回路等
の機能に関する付加的な高電流回路を含む。しかし、こ
の付〃目的な回路も本発明の主題とは関係がないので、
明瞭にするため、第1図からは省いである。
ロジックモジュール14の中心部に、ロジックモジュー
ル14へ情報を出すマイクロプロセッサ集積回路c以下
、MPUという)16がある。MPU16は、エンジン
回転数、車両速度、スロットル角、バッテリー電圧およ
びバッチU一温度に関する種々のセンサーからの入力信
号を受ける。特に、好ましい実施態様において、MPU
16は車両のデイヌトリビュータに集積したホール効果
素子センター18から直接、エンジン回転数を検知する
。また、車両の速度計に直列に接続された距離センサー
20から平行インターフェース25を通じて、車両速t
5がMPU16に検知される。ただし、平行インターフ
ェース25は単に、MPU16に利用され得る入力/出
力アドレス・ポート(以下、I10ボートという)の数
を多くする手段としてのみ機能する。したがって、平行
インターフェース25に供給された信号は、MPU16
のI10ボートに直接接続されていると考えられる。
スロットル角、バッテリー電圧およびバッテリー温度は
、入力ポートINO〜IN7で受けたアナログ信号をデ
ータバス23を通してMPU16に出力されるデジタル
信号に変換するアナログ−デジタル変換524を通して
、MPU16に間接的に検知される。荷に、アナログ−
デジタル変換器(以下、ADCという)24ば、バッテ
リー温度を表示する信号を出力するサーミスタ26から
一つの人力ポートに最初のアナログ信号を受ける。バッ
テリーの正極電圧に相当する第二のアナログ信号か、バ
ッテリー゛祇圧検知扉28からADC24の他の入力ポ
ートに出力さnる。さらに、スロットル位置を表示する
第三のアナログ信号か、従来の燃料注入システムのスロ
ットル集合体におけるスロットル・ブレードに接続され
たスロットル電位差計22によって、ADC24の他の
入力ポートに出力される。
当梁者には坤F/4されることでめるか、本発明の前記
目的を達成するために、MPU16への適当なフィード
バックi青報を提供するべく代替手段が有利に採用され
得る。たとえば、車両の減速を検知するために、ブレー
キが使用されたとき必ず発生するブレーキ信号か、速度
検知素子20の代り+lC用いられ得る。あるいは、同
等の情報を得るために、マニホールド圧力がモニターさ
れ得る。同様に、スロットル角センサー22は、内燃機
関が重p荷になった時を検知するために、高いマニホー
ルド圧力に応答するセンサーに代替され得る。あるいは
、スロットル角センサー22は、内燃機関がアイドリン
グ状態にある時を表示するために、付加的に利用され得
る。
本発明において、サーミスタ26はパワーモジュール1
2のプリント回路基板上に直接取り付けられ、パワーモ
ジュール12け、サーミスタ26によって検知される温
度がバッテリー温度にできる限り近似するように、好ま
しくはバッテリーに近接して車両のエンジン部分に装着
される。
さらに好ましくは、温度検知素子であるサーミスタ26
を、熱を発生する父流発電機や他のエンジン成分から遠
ざけ、また、ラジェータファンからの空気流がIK接通
る位置の外側に置くことにより、本発明の充電システム
におけるMI)U16への温度信号は、真のバッテリー
温度をよシ正確に追跡することができる。
さらに、非常に高い入力インピーダンスを里するADC
24にバッテリー電圧検知線28が接続されているとい
う事実により、点火装置がオフのとき、バッテリー電流
を過剰に流さずに、バッテリー電圧検知線28をバッテ
リーの正極に直接接続され得ることが理解されるだろう
。したがって、本発明の充電システムにおいて、MpU
x6に供給されるバッテリー電圧信号は、バッテリーの
正極端子における電圧に真に正確に対応し、点火スイッ
チに接続されたLu源点からバッテリーによって供給さ
れる他の負荷の活性化((は影響されないことが理解さ
れる。
一般に、ロジックモジュール14のMPU16は、サー
ミスタ26から出力されるバッテリー温度検知信号を通
してバッテリーifをモニターし、かつ、バッテリーが
充電されるべき所俊の電圧レベルに相当するバッテリー
直圧設定値を正確に決定するために用いられる。換言す
れば、第4図に示しであるように、与えられたバッテリ
ー温度に対する所定のバッテリー電圧を規定する参照表
を含む“チャードをMPU16が内蔵しているのである
。たとえば、第4図のグラフより、バッテリー温度が約
40℃に対しては、所定のバッテリー電圧設定値は14
Vになる。
MPU16にプログラムされた電圧の温度特性曲線は、
車両の照明システムやバッテリー電圧に鋭敏な他の車両
橡素に損傷を与えるのを防ぐため、バッテリー電圧の上
限と下限を与えるという点で、重要である。当業者には
よく知られていることであるか、従来の電圧調整器は、
@端なバッテリー温度での電圧制限保護機能を有さない
線形補償素子しか含んでいないのが普通である。したが
って、従来の電圧調整器について、選択された曲線の傾
斜に依存する高すぎるかまたは低すぎるバッテリー電圧
を得ることが可能である。よって、そのような電圧問題
に対して保護するために、従来の電圧調整器において、
選択された電圧温度特性曲用の傾斜か、操作と温度問題
−との間の妥協策を表わしている。
しかし、本発明の充電システムは、MPU15の融通性
を利用して、両極端における温度に対する保護が曲線に
プログラムされた電圧:む11限によってなされながら
、曲線の傾斜が最適操作を選択されるように、電圧温度
特性曲線を配することにより、上記問題点を克服する。
前述したように、MPU16は、検知されたバッテリー
温度に従って適切なバッテリー電圧設定点を選択するよ
う  −に、初期プログラムをされる。さらに、詳細は
第2図のフローチャートを用いて後述するか、MPU1
6は、エンジン回転数、車両速度およびスロットル角に
関する種々の付加的な検知パラメーターに従って、バッ
テリー電圧設定点を変えるように付加的にプログラムさ
れる。バッテリー電圧設定点が一度決定されると、MP
U16は、バッテリの正極電圧がバッテリー電圧設定点
の規定許容範囲内にあるかどうかを確かめるため、所定
のバッテリー電圧を検知線28から得られるバッテリー
電圧検知信号と比較するようにプログラムされる。もし
、検知されたバッテリー電圧信号がバッテリー電圧設定
点の規定許容範囲に達していない場合には、検知バッテ
リー電圧が所定レベルに達するまで、父流発電機からバ
ッテリーへ充電電流を流すように、i’vlPU16は
父流発電機の界磁巻線を励磁すべくプログラムされる。
第1図の回路図にもどると、この制御手続は次のように
して達成される。
検知@28から出力されるバッテリー電圧検知アナログ
信号が規定のバッテリー電圧設定点以下のとき、トラン
ジスタQ65のベースに接続されている線30にMPU
16がHI出力信号を発生し、トランジスタQ65をタ
ーン・オンさせる。トランジスタQ65が導通ずると、
トランジスタQ38も同様にターン・オンし、さらに、
コレクタとエミッターが父流発電機の界磁巻線とアース
との間に接続されたパワートランジスタQ45も導通さ
れろうパワートランジスタQ45が導通ずると、父流発
電機からバッテリーへ従来の方法で供給される充′亀電
流を交番にひきおこす父流発電機の界磁巻線に電流を流
すようになる。
MPU16は、バッテリー電圧が所定の電圧設定レベル
に達するまで、検知線28上に出力されるバッテリー電
圧信号をモニターし続ける。
バッテリー電圧が所定レベルに達すると、MPU16は
、トランジスタQ65のベースに供給されていたバイア
ス電圧を取り去る出力線30へLO倍信号発生し、トラ
ンジスタQ65をターン・オフさせる。トランジスタQ
65が非導通になると、トランジスタQ38もターン・
オフし、次いでトランジスタQ45もターン・オフする
。その結果、父流発電機の界磁巻線への電流供給が止ま
る。
委約すると、MPU16によって蝉30上にHI出力パ
ルスが発生すると、トランジスタQ65、Q38および
Q45は導通し、電流が父流発電機の界磁@線に供給さ
れ、バッテリーが父流発電機によって充電される。MP
U16によって線30上にLO出力信号が発生すると、
トランジスタQ65、Q38およびQ45はターン・オ
フし、父流発電機の界磁巻線に阻止電流が流され、バッ
テリーの光電が止まる。実際には、このようなパワート
ランジスタQ45の周期的なターン・オンとターン・オ
フは、毎秒多数回生じ、バッテリーを適切に充電し統け
るために、父流発電機の界磁電流を調整する。
出力トランジスタQ45を過電流から保護するために、
パワーモジュール12は過電流を検知し直ちにトランジ
スタQ45をターン・オフさせる回路を有している。特
に、電流恢知抵抗R47がトランジスタQ45のエミッ
ターとアースとの間に、父流発゛直機の界磁巻線と直列
に接続されている。したがって、抵抗R47の電圧降下
は父流発電機の界磁巻線を流れる′電流の総量に比例す
る。抵抗R47の電圧降下が予め定められた閾値を越え
ると、プログラム可能な単接合トランジスタ(PUT)
Q42がターン・オンし、トランジスタQ45のベース
のバイアス電圧をアースに落としてトランジスタQ45
をターン・オフさせる。
このことを理解するためには、トランジスタQ45およ
び抵抗1之47を流れるId流に対し、テスト点A−B
、B−C,C−Eおよびg−F間の電圧降下が一定であ
ることを認める必要がある。テスト点A−E間の電圧降
下は一定で、トランジスタQ45を流れる父流発電機の
界磁電流の量に依存しない。したがって、交流光1=の
界磁電流が増加するので、抵抗R47の電圧降下が増大
し、テスト点B、 C。
EおよびF点での電圧が同じ値ずつ増大する。
このようにして、PUTQ42の陽極(テスト点C)の
電圧か、バッテリー電圧およびPUTQ42のゲートに
接続された分圧器の抵抗R40、R41およびR43の
抵抗値によって決定される所定の閾値を越えると、PU
T Q42は導通し、パワートランジスタQ45をター
ン・オフする。
実施例において、PUTQ42を導通させるために、テ
スト点Cでの電圧はテスト点りでの電圧を0.7v越え
なければならない。バッテリー重圧が14Vのとき、パ
ワートランジスタQ45を流れる電流が約5〜6.6八
を越えるとき、PUTQ42が導通ずるように、回路の
値が選択される。
ただし、抵抗R40がバッテリー人力に接続されている
ため、この閾値はバッテリー電圧に従って変動する。
父流発電機の界磁巻線に過電流が流れることによりPU
TQ42が4通してパワートランジスタQ45がターン
・オフすると、線30上のMPU16からのHI出力信
号にかかわらず、テスト点Fでの信号が十分低くなって
トランジスタ(25)1をターン・オフさせる。本発明
の充電システムにおいて、このような状態はシステム上
の欠点として認められる。特に、トランジスタQ65の
エミッタは、コレクタとエミッタが+5vとアース間に
接続されているトランジスタ(25)1のベースに供給
される。トランジスタ(25)1のコレクタは、線34
およびインターフェース25全通して、MPU16の入
力ボートに接続されている。したがって、トランジスタ
(25)1がオンのとき、LO倍信号MPU16の入力
ポートに供給され、トランジスタ(25)1がオフのと
き、HI信号がMPU16の入力ポートに供給される。
トランジスタ(25)1の診断機能は、次のようにして
作用する。
トランジスタQ65がターン・オフすると、トランジス
タ(25)1も同様にターン・オフする。しかし、トラ
ンジスタQ65がターン・オンしたとき、トランジスタ
(25)1は、テスト点Fの電位が十分大きいときだけ
ターン・オンする。
前述したように、テスト点Fでの電圧は電流検知抵抗R
47を流れる界磁電流の量に比例する。好ましい実施態
様において、診断トランジスタ(25)1をターン・オ
ンするのに十分な電位を有するテスト点Fの電圧信号は
、2Aの界磁電流が検知抵抗R47を流れるときに保証
される。
充電システム10が正常に作動している間、2Aの界磁
電流は最悪の状態を表わしている。こうして、トランジ
スタQ65が導通しているとき、トランジスタ(25)
1がター、  ン・オンすると、出力トランジスタQ4
5は導通しているとみなされ、充電システムは適切に機
能しているとみなされる。しかし、トランジスタQ65
が導通しているときにトランジスタQ’91がターン・
オフすると、パワーモジュール回路12のいずれかの箇
所に誤りが生じているとみなされる。この点において、
テスト点Fでのフィードバック信号はテスト点Fよりも
下流のパワーモジュール回路12のいずれかの箇所での
アースへの短絡によって影響されるので、診断トランジ
スタ(25)1はパワーモジュール12の全出力回路を
4切にb・4能させることをモニターする。
MPU16は、トランジスタQ65のベースに供給され
る線30上の出力信号およびトランジスタ(25)1の
コレクタからの線34上の入力信号を(以下説明するよ
うな一定の遅延に従って)、確認することによって、上
記誤りの発生を検知するようにプログラムされている。
特に、MPU16からの線30上の出力信号および診断
トランジスタ(25)1からの線34上の信号が同時に
HIのときには、MPU16は充電システムに誤りが発
生しているとみなし、車両の運転者に信号を送るように
プログラムされている。
第2図および第3図は、MPU16にプログラムされた
ソフトウェアのフローチャートを示している。
まず、第2図において、電圧調整機能を果たすために、
MPU16は、まず、サーミスタ26から受けた信号に
より検知されたバッテリー温度に基づく適切な電圧設定
点を確かめるように、プログラムされる。行に、MPU
16は、第4図に示されたバッテリー電圧のバッチ1,
1−湯度特性曲線に対応する“参照表゛を、メモリー中
に収納するようにプログラムされる。
検知されたバッテリー温度に基づぐ適切な電圧設定点を
確認すると、MPU16は、次に、車両の種々の作動特
性に関する付加的な検知条件に従って′電圧設定点を変
更すべきかどうかを決定するようにプログラムされる。
特に、MPU16は、まず、車両が減速状態にあるか否
かを決定するために、車両速度センサー20を調べる。
車両が減速されていると、MPU16は電圧設定点を所
定#増加させるようにプログラムされる。その結果、ブ
レーキ中、通常は熱として消費される車両の運動量とし
て表わでれる内蔵されたエネルギーを有効に利用するた
め、父流発電機がバッテリーを通常の電圧レベルよりも
高いレベル壕で充電する。
次に、MPU16は、スロットルが広く開いた位置にあ
るかどうか確認するために、スロットル角センサー22
を調べるようにプログラムされる。スロットルが広く開
いた位(4にあれば、車両の運転者はエンジンから最大
出力を要求しているとみなされ、したがって、エンジン
に賦された補助的な負荷を可能な範囲でなくしたり、あ
るいは減少させたりすることが望ましい。したがって、
MPU16が広く開かれたスロットル位置を倹矧すると
、MPU16は、父流発電機によってエンジンに賦され
た付加的な負荷が最小になるように、電圧設定点を減少
するようにプロクラムされる。
電圧設定点のサブルーチンを続けながら、MPU16は
、次に、走行開始後、エンジンが短時間しか稼動してい
ないかどうかを確認するようにプログラムされる。短時
間しかエンジンが稼動していない場合には、バッテリー
の消費を最も顕著に構成するエンジン回転に従ってでき
るだけ速くバッテリーの電荷を補充するように、バッテ
リー電圧を通常レベルよりも高いレベルまで充電するこ
とが望ましい。
そうしないと、走行後すぐに、特に短時間運転を連続さ
せると、バッテリー電荷が過度に消費されてしまう。そ
れゆえ、車両走行開始後数分間は、MPU16は、バッ
テリーの充電率を上げるように、電圧設定点を増大させ
るようにプログラムされる。
適切な電圧設定点が決定されると、MPU16は電圧調
整サブルーチンに進むようにプログラムされる。エンジ
ンが回転して車両が走行開始モードにあると、父流発電
機の制御は不可能になる。それゆえ、界磁がターン・オ
フし、MPU16はメイン制御プログラムにもどる(図
示せず)。
エンジンがスタート・モードになければ、MPU16は
、バッテリー電圧が4v未満かどうかを決定するため、
(第1図の)バッチ’)  ’*電圧検細線28を調べ
るようにプログラムされる。
゛ 電圧、、1iIi!整システムはバッテリー電圧が
4V以下のときには機能することができないので、バッ
テリー電圧が4v以下になると、バッテリー電圧検知線
28に誤りが生じたものとみなされる。このような状態
になると、正常な側副操作が不可能になり、MPU16
は交流発電りの界磁巻線をターン・オフし、”LIMP
  IN−モード(図示せず)に進むようにプログラム
される。” L I MP  、I N ”モードにお
いては、警告灯が点灯し、運転者が適当な代替手段を見
つけることができるように、車両を限界的に作動させる
ため、バッテリーが公称のデユーティ・サイクルで元老
される。
車両の操作が初期スタート・アンプ以上に進行し、バッ
チリール圧検知線28が適切に機能していると仮定する
と、MPU16は、検知綴28からのバッテリー電圧信
号と、電圧設定点サブルーチンから先((確かめられた
電圧設定点の値とを比較するようにプログラムされる。
バッテリー′電圧の検知レベルが電圧設定点の値よりも
太さいと、バッテリーは完成される必要がなく、界磁は
ターン・オフし、MPU16はメインηill +’J
Iプログラムに進行する。しかし、バッテリー電圧が電
圧設定点の値に等しければ、父流発電機の界磁巻線は“
トグル゛” (joggled )される。すなわち、
それ以前にオフであればターン・オンし、また、それ以
1]11にオンであればターン・オフする。
バッテリー電圧の倹・翔レベルが所定の電圧設定点の値
よりもID:いときには、バッテリーは充電される必要
があるので、MPU16は、父流発電機の界磁巻線を励
磁するようにプログラムされる。しかし、サブルーチン
においてこの点tこ達する前に、MPU16は、好昔し
い態様において、システムが適切に機能するのを保証す
るため、診断チェックをする。
待に、検知バッテリー電圧が設定点以下で界磁が前のサ
ブルーチンを通ってすでにターン・オンしていれば、診
断トランジスタ(25)1は電流を流す。したがって、
MPU16けこの点において診断トランジスタ(25)
1を調べるようにプロクラムされる。診断トランジスタ
(25)1が適切に電流を流せば、MPU16は界磁巻
線を励磁し続け、メインプログラムにもどる。一方、診
断トランジス31(25)]が電流を流さなければ、誤
りが生じている1lliT能性がある。
しかし、誤りの存在をできる限り明確にしておいた方が
望ましいので、車両の運転者に信号を送る前に、好まし
い態様においてMPU16は、誤りが存在しているとみ
なす前に更に付加的なチェックをするようにプログラム
される。
特に、MPU16は、検知バッテリー電圧が所定設定点
のIV以内にあるかどうかをチェックする。
バッチl/ −1圧が設定点のこの許容伶、囲内にあれ
ば、MPU16は界磁を励磁し続け、前述したような方
法で充電システムの作動をモニターする。一方、所期設
定点と検知バッテリー電圧との差異が1vより大きけれ
ば、MPU16は誤りが発生したとみなし、誤りサブル
ーチン(図示せず)へ“ジャンプ゛する。
さらに、第3図のフローチャートから分かるように、エ
ンジンがアイドリング状態であるかどうかを決定するた
めに、′電圧調整サブルーチンの間、MPU16はエン
ジン回転数センサー18をも調べるようにプログラムさ
れる。
当業者Cではよく知られていることであるか、アイドリ
ング状態においては、種々の付属的負荷の同時操作によ
って、父流発電機の界磁巻線が十分に励磁されているに
もかかわらず、交流発心(港がバッテリー重圧を所41
jJ設定点レベルまで上けることができないという状況
があり得る。
これは、交流発丁シ俺の電流出力が走行速度に依存する
ので、エンジンがアイドリング状態にあれば、電流出力
が制限されるためである。これを補fflするため、M
PU16は、エンジンがアイドリンクのとき界磁巻線の
励磁時間をモニターし、父流発電機の電流出力がバッテ
リーを適切に光電するの罠十分でないことが明らかにな
れば、エンジンのアイドリング速度を増加させるように
プログラムされる。
特に、界磁巻線がターンオンしたとき、エンジンがアイ
、  ドリンク状態か否かを確かめるため、MPU16
はエンジン回転数センサー18を調べる。エンジンがア
イドリング状態であれば、アイドリングの間、界磁が励
磁される時間をモニターするのに使用されるフラッグが
設定される。このモニターされた時間が所定の制限値を
越えれば、父流発電機の電流出力がバッテリーを充電す
るには十分でないとみなされるので、(第1図の)アイ
ドリング速度モータ霜を励磁することにより、エンジン
のアイドリング速度が増大させられる。
最後に、第3図のフローチャートに示しであるように、
本発明の好ましい実施態様には、父流発電機の界磁巻線
を励磁するためにMPU16から出力される線30上の
信号を、各時、リセットする自由作動タイマーが含まれ
る。特に、このタイマーは、予め選択されたある数にプ
リセットされ、約250〜5(11)m5(ミリ秒)の
間隔で区切るように、その数からカウント・ダウンされ
る。この時間間隔は、MPU16から出力される線30
上の界磁励磁信号により、界磁が実際に励磁されるのを
保証するのに十分な時間よりも長くなるように設定され
る。
それゆえ、診断トランジスタ(25)1がタイマーが“
11までカウント・ダウンする時間までに電流を流し始
めなければ、MPU16は、バッテリーの過充電を防ぐ
ため、界磁を自動的にターン・オフするようにプログラ
ムされる。
電圧調整制御プログラムが制御ループにおいて“hun
gup Illするときには、バッテリーの過充電に対
してさらに保障するために、界磁が一定カウントに達す
るまで励磁されている間、プリセットされ、周期的に増
加および/または減少するカウンタのような、付加的な
保j手段がソフトウェアに含まれ得る。
本発明は上記実施例のみならず、待針請求の範囲から逸
脱しない範囲の変更や変動、変化を含む。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例よりなるパワーモジュールお
よびロジックモジュールの回路図、第2図および第3図
は第1図のロジックモジュールのプログラムのフローチ
ャート、および第4図はバッテリー電圧の温度特性曲線
のグラフである。 10・・・充電システム 12・・・パワーモジュール
14・−・ロジックモジュール 16・・・マイクロプ
ロセッサ(MPU)  Q45・・・出力トランジスタ
 (25)1・・・診断トランジスタ。 二==−一・己・

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)交流発電機の界磁巻線が電流を供給されて励磁さ
    れるときには、車両のバッテリーに充電電流を供給する
    内燃機関によつて駆動される交流発電機を有する、内燃
    機関から電力を供給される車両用の充電システムにおい
    て、バッテリー正極電圧レベルに相当する第一検知線上
    のバッテリー電圧信号を供給するための手段と、バッテ
    リー温度に相当する第二検知線上の温度信号を供給する
    ための手段と、 前記父流発電機の界磁巻線への電流の供給を制御するた
    めの電力スイッチ手段と、 前記第一・第二検知線および電力スイッチ手段に接続さ
    れ、第二検知線上の温度信号に従つて所期のバッテリー
    電圧レベルを決定し、該所期のバッテリー電圧レベルを
    第一検知線から決定した真のバッテリー電圧レベルと比
    較し、電力スイッチ手段の作動を前記比較に従つて制御
    するマイクロプロセッサ集積回路を有するロジックコン
    トロール手段とを有することを特徴とする、バッテリー
    の電圧レベルに従つて界磁巻線の励磁を制御するための
    改良された電圧調整システム。
  2. (2)前記第一・第二検知線上のバッテリー電圧・温度
    信号がアナログ信号であり、前記ロジックコントロール
    手段が、第一・第二検知線とマイクロプロセッサとの間
    に接続され第一・第二検知線上のアナログ信号をマイク
    ロプロセッサに供給されるディジタル信号に変換するア
    ナログ−ディジタル変換器を有する、特許請求の範囲第
    (1)項記載の電圧調整システム。
  3. (3)前記第二検知線が直接バッテリーの正極に接続さ
    れている、特許請求の範囲第(2)項記載の電圧調整シ
    ステム。
  4. (4)前記マイクロプロセッサが内燃機関の操作の制御
    にも用いられる、特許請求の範囲第(1)項記載の電圧
    調整システム。
  5. (5)前記電力スイッチ手段がロジックコントロール手
    段から離れて位置し、マイクロプロセッサが、電力スイ
    ッチ手段とロジックコントロール手段との間に接続され
    た制御線上に制御信号を出力するこにより電力スイッチ
    手段の作動を制御する、特許請求の範囲第(1)項記載
    の電力調整システム。
  6. (6)前記ロジックコントロール手段が、マイクロプロ
    セッサによつて制御信号が出力されたにもかかわらず、
    電力スイッチ手段が交流発電機の界磁巻線に電流を流さ
    ないときにそれを発見するための、制御線とマイクロプ
    ロセッサとの間に接続された診断回路手段を有する、特
    許請求の範囲第(5)項記載の電圧調整システム。
  7. (7)前記電力スイッチ手段が、交流発電機の界磁巻線
    を流れる電流の総量に相当する信号を供給するための、
    界磁巻線に接続された電流検知手段と、過電流が流れた
    とき交流発電機の界磁巻線からの電流を除くために、電
    力スイッチ手段の作動を止めるための、電流検知手段か
    らの信号に応答する過負荷保護手段とを有する、特許請
    求の範囲第(6)項記載の電圧調整システム。
  8. (8)前記温度信号供給手段が、電力スイッチ手段を含
    むプリント回路基板に接続されたサーミスタからなる、
    特許請求の範囲第(5)項記載の電圧調整システム。
  9. (9)前記マイクロプロセッサがバッテリー温度と所期
    バッテリー電圧との予め定められた逆の最初の順序関係
    に基づいて所期のバッテリー電圧レベルを決定するよう
    にプログラムされ、濃度信号がいかに低い値であれバッ
    テリーが充電される最大電圧レベルを確立する最大の所
    期バッテリー電圧、および温度信号がいかに高い値であ
    れバッテリーが光電される最小電圧レベルを確立する最
    小の所期バッテリー電圧レベルをプログラムする、特許
    請求の範囲第(1)項記載の電圧調整システム。
  10. (10)交流発電機の界磁巻線が電流を供給されて励磁
    されるときには、車両のバッテリーに充電電流を供給す
    る内燃機関によつて駆動される交流発電機を有する、内
    燃機関から電力を供給される車両用の充電システムにお
    いて、バッテリーの電圧レベルに相当するバッテリー電
    圧信号を供給するための手段と、 車両の減速を検知し、それに応答して減速信号を出力す
    るための手段と、 バッテリー電圧信号に従つて交流発電機の界磁巻線の励
    磁を制御することによつてバッテリーの充電を制御し、
    前記減速信号に応答してバッテリーの充電を調整するた
    めの制御手段とを有する、改良された電圧調整システム
  11. (11)前記制御手段か、減速信号に応答してバッテリ
    ーが充電される電圧レベルを増大するように適用される
    、特許請求の範囲第(10)項記載の電圧調整システム
  12. (12)バッテリー温度に相当する温度信号を供給する
    ための手段をさらに含む、特許請求の範囲第(11)項
    記載の電圧調整システム。
  13. (13)前記制御手段がバッテリーの所期電圧レベルを
    決定するための温度信号に応答し、かつ、減速信号に応
    答して所期バッテリー電圧レベルを増大するように適用
    される、特許請求の範囲第(12)項記載の電圧調整シ
    ステム。
  14. (14)前記制御手段が、交流発電機の界磁巻線を流れ
    る電流の供給を制御するためのソリッド・ステートの電
    力スイッチ手段、およびバッテリー電圧信号、温度信号
    、減速信号に従つて電力スイッチ手段の作動を制御する
    ようにプログラムされ、ソリッド・ステートの電力スイ
    ッチ手段に接続されたマイクロプロセッサ集積回路を有
    する、特許請求の範囲第(13)項記載の電圧調整シス
    テム。
  15. (15)交流発電機の界磁巻線が電流を供給されて励磁
    されるときには、車両のバッテリーに充電電流を供給す
    る内燃機関によつて駆動される交流発電機を有する、内
    燃機関から電力を供給される車両用の充電システムにお
    いて、バッテリー電圧レベルに相当するバッテリー電圧
    信号を供給するための手段と、 始動に伴う内燃機関の初期作動時間の間、タイミング信
    号を出力し、内燃機関の操作接続時間をモニターするた
    めの手段と、 バッテリー電圧信号に従つて交流発電機の界磁巻線の励
    磁を制御することによつてバッテリーの充電を制御し、
    かつ、タイミング信号に応答してバッテリーの充電を調
    整するための制御手段とを有することを特徴とする改良
    された電圧調整システム。
  16. (16)前記制御手段が、タイミング信号に応答してバ
    ッテリーが充電される電圧レベルを増大するように適用
    される、特許請求の範囲第(15)項記載の電圧調整シ
    ステム。
  17. (17)バッテリー温度に相当する温度信号を供給する
    ための手段をさらに含む、特許請求の範囲第(16)項
    記載の電圧調整システム。
  18. (18)前記制御手段がバッテリーの所期電圧レベルを
    決定するための温度信号に応答し、さらに、タイミング
    信号に応答して所期バッテリー電圧レベルを増大するよ
    うに適用される、特許請求の範囲第(17)項記載の電
    圧調整システム。
  19. (19)前記制御手段が交流発電機の界磁巻線を流れる
    電流の供給を制御するためのソリッド・ステートの電力
    スイッチ手段、および、バッテリー電圧信号、温度信号
    、タイミング信号に従つて電力スイッチ手段の作動を制
    御するようにプログラムされ、ソリッド・ステートの電
    力スイッチ手段に接続されるマイクロプロセッサ集積回
    路を含む、特許請求の範囲第(18)項記載の電圧調整
    システム。
  20. (20)交流発電機の界磁巻線が電流を供給されて励磁
    されるときには、車両のバッテリーに充電電流を供給す
    る内燃機関によつて駆動される交流発電機を有する、内
    燃機関から電力を供給される車両用の充電システムにお
    いて、バッテリーの電圧レベルに相当するバッテリー電
    圧信号を供給するための手段と、 内燃機関が重負荷状態で作動していることを検知し、そ
    れに応答してWOT信号を出力するための手段と、バッ
    テリー電圧信号に従つて交流発電機の界磁巻線の励磁を
    制御することによつてバッテリーの光電を制御し、WO
    T信号に応答してバッテリーの充電を調整するための手
    段とを含むことを特徴とする改良された電圧調整システ
    ム。
  21. (21)前記制御手段が、WOT信号に応答してバッテ
    リーが光電される電圧レベルを減小するように適用され
    る、特許請求の範囲第(20)項記載の電圧調整システ
    ム。
  22. (22)前記制御手段がWOT信号に応答してバッテリ
    ーの充電を停止するように適用される、特許請求の範囲
    第(20)項記載の電圧調整システム。
  23. (23)バッテリー温度に相当する温度信号を供給する
    ための手段をさらに含む、特許請求の範囲第(21)項
    記載の電圧調整システム。
  24. (24)前記制御手段がバッテリーの所期電圧レベルを
    決定するための温度信号に応答し、さらに、WOT信号
    に応答して所期バッテリー電圧レベルを減小するように
    適用される、特許請求の範囲第(23)項記載の電圧調
    整システム。
  25. (25)前記制御手段が、交流発電機の界磁巻線を流れ
    る電流の供給を制御するためのソリッド・ステートの電
    力スイッチ手段、および、バッテリー電圧信号、温度信
    号、WOT信号に従つて電力スイッチ手段の作動を制御
    するようにプログラムされ、ソリッド・ステートの電力
    スイッチ手段に接続されるマイクロプロセッサ集積回路
    を含む、特許請求の範囲第(24)項記載の電圧調整シ
    ステム。
  26. (26)交流発電機の界磁巻線が電流を供給されて励磁
    されるときには、車両のバッテリーに充電電流を供給す
    る内燃機関によつて駆動される交流発電機を有する、内
    燃機関から電力を供給され、交流発電機によつて供給さ
    れる充電電流が内燃機関によつて駆動されるときの速度
    に応答する車両の充電システムにおいて、 バッテリーの電圧レベルに相当するバッテリー電圧信号
    を供給するための手段と、 内燃機関の回転速度に相当するエンジン回転数信号を供
    給するための手段と、 内燃機関のアイドリング速度を制御するためのアイドリ
    ング速度制御手段と、 バッテリーの所期電圧レベルを決定し、所期電圧レベル
    とバッテリー電圧信号とを比較することにより交流発電
    機の界磁巻線の励磁を制御し、内燃機関がアイドリング
    状態にあるとき、エンジン回転数信号に従つて検知し、
    内燃機関のアイドリング速度を増大し、それによつて、
    バッテリー電圧を所期電圧レベルに適切に上げることが
    必要であると前記比較から決定されたとき、交流発電機
    からの充電電流の量を増大させるためにアイドリング速
    度制御手段に信号を供給する手段とを有することを特徴
    とする改良された電圧調整システム。
  27. (27)バッテリー温度に相当する温度信号を供給する
    ための手段をさらに含む、特許請求の範囲第(26)項
    記載の電圧調整システム。
  28. (28)前記ロジックコントロール手段が、所期電圧レ
    ベルを決定するための温度信号に応答する、特許請求の
    範囲(27)項記載の電圧調整システム。
  29. (29)前記ロジックコントロール手段が、内燃機関の
    操作を制御するためにも使用されるマイクロプロセッサ
    を含む、特許請求の範囲第(28)項記載の電圧調整シ
    ステム。
  30. (30)交流発電機の界磁巻線が電流を供給されて励磁
    されるときには、車両のバッテリーに充電電流を供給す
    る内燃機関によつて駆動される交流発電機を有する、内
    燃機関から電力を供給される車両用の光電システムにお
    いて、周囲温度がバッテリー温度に近似する位置におい
    て車両内に装着され、制御線上で供給される電流の適用
    を制御するために交流発電機の界磁巻線に接続されたソ
    リッドステートの電力スイッチ手段と、周囲稠度に応答
    して濃度検知線上で温度信号を供給するための温度変換
    素子を含むパワーモジュールと、 バッテリー電圧信号を供給するためにバッテリーの正極
    に接続されたスイッチされないバッテリー電圧検知線と
    、制御線、濃度検知線およびバッテリー直圧検知線に接
    続され、温度・バッテリー電圧検知線上のアナログ信号
    をそれに相当するディジタル信号に変換するための高い
    入力インピーダンスを持つアナログ−ディジタル変換器
    と、温度信号に従つてバッテリーの所期電圧レベルを決
    定し、所期電圧レベルをバッテリー電圧信号と比較し、
    この比較に従つて制御線上に制御信号を出力するように
    プログラムされたマイクロプロセッサ集積回路とからな
    るロジックモジュールとを有することを特徴とする、 バッテリーの電圧レベルに従つて界磁巻線の励磁を制御
    するための改良された電圧調整システム。
  31. (31)前記ロジックモジュールが、マイクロプロセッ
    サによつて制御信号が出力されたにもかかわらず、電力
    スイッチ手段が交流発電機の界磁巻線に電流を流さない
    ときには、それを検知するための、マイクロプロセッサ
    と制御線との間に接続される診断回路手段をさらに含む
    、特許請求の範囲第(30)項記載の電圧調整システム
  32. (32)車両の減速を検知し、それに相当する減速信号
    を出力するための手段をさらに含む、特許請求の範囲第
    (30)項記載の電圧調整システム。
  33. (33)前記マイクロプロセッサが、減速信号に応答し
    て所期電圧レベルを増大させるようにプログラムされて
    いる、特許請求の範囲第(32)項記載の電圧調整シス
    テム。
  34. (34)前記マイクロプロセッサが、内燃機関の操作時
    間をモニターし、始動に続く初期操作期間の間、所期電
    圧レベルを増大するようにプログラムされている、特許
    請求の範囲第(30)項記載の電圧調整システム。
  35. (35)内燃機関が重負荷状態で作動していることを検
    知し、それに応答してWOT信号を出力する手段をさら
    に含む、特許請求の範囲第(30)項記載の電圧調整シ
    ステム。
  36. (36)前記マイクロプロセッサがWOT信号に応答し
    て所期電圧レベルを減小するようにプログラムされてい
    る、特許請求の範囲第(35)項記載の電圧調整システ
    ム。
  37. (37)内燃機関の回転速度に相当する回転数信号を供
    給するための手段と、内燃機関のアイドリング速度を制
    御するためのアイドリング速度制御手段とをさらに含む
    、特許請求の範囲第(30)項記載の電圧調整システム
  38. (38)前記マイクロプロセッサがアイドリング速度制
    御手段に接続され、内燃機関がアイドリングをしている
    とき回転数信号に従つて決定し、前記比較から、バッテ
    リー電圧を所期電圧レベルに適切に上げることが必要で
    あると決定されたとき、内燃機関のアイドリング速度を
    増大させるためにアイドリング速度制御手段に信号を出
    力するようにプログラムされている、特許請求の範囲第
    (37)項記載の電圧調整システム。
  39. (39)前記マイクロプロセッサが、内燃機関の操作を
    制御するためにも使用される、特許請求の範囲第(30
    )項記載の電圧調整システム。
  40. (40)交流発電機の界磁巻線が電流を供給されて励磁
    されるときには、車両のバッテリーに充電電流を供給す
    る内燃機関によつて駆動される交流発電機を有する、内
    燃機関から電力を供給される車両用の充電システムにお
    いて、バッテリーの電圧レベルに相当する第一検知線上
    にバッテリー電圧信号を供給するための手段と、 制御線上で供給される制御信号に応答して交流発電機の
    界磁巻線に流す電流を制御し、適切な機能を表示する制
    御線上のフィードバック信号を出力するための手段を含
    む、交流発電機の界磁巻線に接続されたパワー回路手段
    と、バッテリー電圧信号に従つて制御線上に制御信号を
    出力し、パワー回路手段における誤り状態を検知するた
    めのフィードバック信号に応答し、制御線に接続された
    診断回路手段を含む、制御線と第一検知線に接続された
    ロジックコントロール手段とを有することを特徴とする
    、バッテリー電圧レベルに従つて界磁巻線の励磁を制御
    するための改良された電圧調整システム。
JP60199647A 1984-10-01 1985-09-11 マイクロコンピユ−タ制御の車両用電子的交流発電機 Expired - Lifetime JPH0667133B2 (ja)

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