WO2010119673A1

WO2010119673A1 - 発電制御装置

Info

Publication number: WO2010119673A1
Application number: PCT/JP2010/002689
Authority: WO
Inventors: 土井真; 小薮忠勝
Original assignee: 株式会社デンソー
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2010-10-21
Also published as: CN102396148B; CN102396148A

Abstract

　内燃機関のクランク軸に連結されて駆動される発電機の発電を制御する発電制御装置において、燃焼行程中の回転速度の変動を抑制すると共に、演算負荷が少なく、燃焼異常による回転速度の変動を速やかに解消して目標回転速度に収束させることができる発電制御システムを提供することを目的としている。発電制御装置(５０)は、所定のクランク角(ＣＡ_Ｓ)における回転速度(Ｖ_ＲＴ)と目標回転速度(Ｖ_ＴＲＧ)との目標偏差(ΔＨ)から、予め設定した交流出力波数(Ｎ_Ｐ)を決定し、燃焼サイクル中の発電優先順位(Ｎ_ＰＲ)と交流出力波数(Ｎ_Ｐ)との比較によって発電機(ＡＣＧ３０)の発電と停止とを決定し、発電トルク(ＴＱ_ＧＥ)を制御して回転速度(Ｖ_ＲＴ)のズレを修正し、速やかに目標回転速度(Ｖ_ＴＲＧ)に収束させることができる。

Description

発電制御装置

関連出願の相互参照

　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた２００９年４月１６日に出願された日本特許出願２００９－０９９９９６及び２００９年５月２０日に出願された日本特許出願２００９－１２１５１５を基にしている。

　本発明は、内燃機関のクランク軸に連結された発電機の発電制御に関し、特に小排気量の内燃機関における回転変動の抑制に対して好適なものである。

　更に、本発明は、発電機の発電効率の向上と回転振動を抑制する発電制御に関するものである。

　内燃機関の吸気行程、圧縮行程、爆発行程、排気行程からなる燃焼サイクルにおいて、燃焼行程ではエンジントルクが大きくなり、排気行程から圧縮行程まではエンジントルクが小さくなる。このような内燃機関のクランク軸に連結され、内燃機関の回転によって駆動される発電機では、発電時に発生する発電トルク（発電機を駆動するために必要なトルク）が、内燃機関の回転速度を抑制する方向に作用し、エンジントルクの小さくなる行程においてさらにエンジントルクが小さくなるので、回転変動が大きくなり、円滑なエンジン回転が阻害され、振動や騒音の発生原因となっている。

　かかる問題に関して、特許文献１（特開２００６－１２９６８０号公報）にあるような従来の発電制御装置では、エンジンに与える発電トルクを燃焼サイクル中に設定された所定のタイミングで増減させることにより、燃焼サイクル中のエンジン回転速度の変動を抑制すべく、エンジンの所定タイミングを検出するタイミング検出手段と、該タイミング検出手段によって検出された所定のタイミングに応じて、発電装置の発電状態と非発電状態とを切り換えて発電トルクを制御する発電トルク制御手段を設けた発電制御装置が開示されている。

　一方、近年、スクータ、小型船舶等の小排気量の内燃機関を使用する車両においても、キャブレターに替えて燃料噴射装置が採用され、低燃費化、燃焼排気の清浄化、リーン燃焼化、低アイドル化等が試みられている（特許文献２（特開２００４－３６０６４０号公報）等参照）。

特開２００６－１２９６８０号公報特開２００４－３６０６４０号公報

　ところが、特許文献１（特開２００６－１２９６８０号公報）にあるような従来の発電制御装置では、回転変動を抑制すべく、エンジントルクの高い燃焼行程に合わせて発電トルクを増加させるべく発電が許可（実行）され、エンジントルクの低い行程に合わせて発電トルクを低減させるべく発電が停止されている。このため、センサノイズや振動等の外乱により、燃料噴射装置に誤作動を招き、燃料噴射量が減少して実際のエンジン回転速度が低下しているにも関わらず、従来の発電制御装置では、タイミングとしては高トルク行程であると認識されるので、発電が許可（実行）され、発電トルクによって回転速度のさらなる低下を招き、却って回転速度の変動が増加する虞がある。特に、低回転時にはエンジンの作動停止に至る虞もある。

　また、燃料噴射装置の誤作動により、燃料噴射量が増加して実際のエンジン回転速度が上昇しているにも関わらず、従来の発電制御装置では、タイミングとしては低トルク行程であると認識されるので、発電が制限されて発電トルクが減少し、エンジンの回転数の上昇を招き、却って回転速度の変動が増加する虞もある。

　さらに、高トルク行程のみを発電期間とした場合には、充放電収支が合わず、発電量不足によるバッテリ上がりを招く虞もある。

　加えて、発電制御条件を決定するための処理情報量が多すぎると、内燃機関の運転状況に応じて、燃焼を制御する電子制御装置の演算負荷が大きくなり、発電制御のタイミングに遅れを生じる虞もある。

　更に、特許文献１（特開２００６－１２９６８０号公報）の発電制御装置では、エンジンの高回転領域においては、エンジントルクが増大するので、発電トルクを利用した振動の抑制効果が小さくなってしまう。

　このため、振動抑制効果を高めるために出力の大きな発電機を使用することも考えられるが、内燃機関のクランク軸に連結・駆動される発電機の場合、同程度の外形寸法を維持したまま、コイル巻回数を増やしたり磁束密度を高くしたりすることのよって、発電出力を上げると、却って発電効率が低下することが知られている。

　一般に、発電機は、１回転当たり、発電ポール数の２分の１のサイクル数で発電し、回転速度に比例した周波数の起電力が得られ、発電機のポール数が多いほど起電力が高くなり、起電力に比例して発電トルクも大きくなることが知られている。

　ところが、本発明者等の鋭意試験により、内燃機関のクランク軸に連結され駆動される発電機において、一定の回転速度以上では、発電コイルの巻回数が少ないほど、即ち、発電に寄与するポールが少ないほど発電トルクが大きくなり、より高い振動抑制効果が得られることが判明した。

　また、特許文献１（特開２００６－１２９６８０号公報）にあるような従来の発電制御装置においては、発電の許可（実行）と停止の二元的な調整しか行えず、ＯＮ／ＯＦＦのデューティ比を変更することによって発電量と発電トルクとの調整を図っている。このため、回転速度によって変化する発電トルクに対して細かな調整が困難で十分な振動抑制効果が得られない虞がある。

　更に、前述した従来の発電制御装置では、内燃機関の希薄燃焼運転（リーン運転）時に円滑なエンジン作動が阻害されるという問題も起こり得る。即ち、従来の発電制御装置における回転変動抑制制御では、回転のバラツキが考慮されていないために、エンジンのリーン運転時には燃焼が不安定になり、その結果回転数のバラツキが大きくなるという問題点がある。また、エンジンのリーン運転は、エンジン回転数が３，０００～６，０００ｒｐｍでの定常走行時において実行される。このようなエンジン回転数の領域ではエンジントルクが上昇しているため、従来の発電制御により発生する発電トルクでは、増大しているエンジントルクを充分に抑えてエンジン回転数のバラツキを小さくすることは困難であった。

　そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、内燃機関のクランク軸に連結されて駆動される発電機の発電を制御する発電制御装置において、燃焼サイクル中の回転速度の変動を抑制すると共に、演算負荷が少なく、燃焼異常による回転速度の変動を速やかに解消して目標回転速度に収束させることができる発電制御装置とその制御方法とを提供することを目的とする。

　また、本発明は、内燃機関のクランク軸に連結・駆動される発電機の発電を制御する発電制御装置において、発電トルクを多段的に調整可能とし、回転速度に応じた発電トルクに調整することによって振動を効果的に抑制可能とする発電制御装置とその制御方法とを提供することを他の目的とする。

　更に、本発明は、内燃機関のクランク軸に連結されて駆動される発電機の発電を制御する発電制御装置において、燃焼サイクル中の回転速度の変動を抑制すると共に、発電トルクを多段的に調整可能とし、回転速度に応じた発電トルクに調整することによって振動を効果的に抑えることにより、回転速度のバラツキを小さく抑えることが可能な発電制御装置を提供することを目的としている。

　本願発明の一つの特徴によれば、交流発電機（３０）は、内燃機関のクランク軸（２０）に連結されて駆動される回転子（３３）と、回転子（３３）と対向する位置に配設される固定子（３１）と、回転子（３３）と固定子（３１）の一方に設けられた磁界発生手段（３２）と、回転子（３３）と固定子（３１）の他方に設けられた複数の交流発電コイル（３１１）とを有している。本願発明の発電制御システムは、交流発電機（３０）の発電状態を制御することにより、交流発電機（３０）を駆動するために必要な発電トルクを制御する発電制御装置（５０）を有しており、発電トルクをクランク軸（２０）の回転変動の抑制に利用している。本願発明の発電制御システムは、更に、クランク軸（２０）のクランク角及び回転子（３３）の回転位置を検出するクランク角検出手段（４１）を有している。

　そして、発電制御装置（５０）は、クランク角検出手段（４１）からの検出信号に基づき、クランク軸（２０）のクランク角を判定し、クランク軸（２０）が所定のクランク角（ＣＡ_Ｓ）に位置するときの内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）を算出（Ｓ１０２）するとともに、内燃機関の運転状態に応じて設定される目標回転速度（Ｖ_ＴＲＧ）に対する、所定のクランク角（ＣＡ_Ｓ）における回転速度（Ｖ_ＲＴ）の目標偏差（ΔＨ）を算出（Ｓ１０３）する。

　更に、発電制御装置（５０）は、目標偏差（ΔＨ）から、内燃機関の各燃焼サイクルにおいて交流発電コイル（３１１）により発生される複数の交流出力波の目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）を算出し（Ｓ１０３）、交流発電コイル（３１１）により発生される交流出力波の数が目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）となるように、交流発電機（３０）の発電状態を制御する。

　本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、内燃機関の各燃焼サイクルにおいて交流発電コイル（３１１）により発生される複数の交流出力波のそれぞれの交流出力波に対して、クランク角に応じた優先順位（Ｎ_ＰＲ）を設け、優先順位（Ｎ_ＰＲ）と目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）とを比較する（Ｓ１０４）ことにより、優先順位の高い交流出力波に対応する交流コイル（３１１）において、発電を実行することを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、優先順位の低い交流出力波に対して、その半波の出力をカットすることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、内燃機関の燃焼サイクルが吸気工程及び／又は圧縮工程にあるとき、吸気工程及び／又は圧縮工程の期間中に発生する交流出力波の一部の交流出力波に対して、その半波の出力をカットすることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、目標偏差（ΔＨ）が所定の値（ΔＨ_２）以上になったとき、該当する１つの燃焼サイクルの期間中に発生する全ての交流出力波に対して、その半波の出力をカットすることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、目標回転速度（Ｖ_ＴＲＧ）を、内燃機関の温度に応じて変化させることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、交流発電機（３０）により充電されるバッテリ（６０）のバッテリ電圧を検出し、更に発電制御装置（５０）は、検出されたバッテリ電圧に応じて、目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）を変更することを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、目標偏差（ΔＨ）は、所定のクランク角（ＣＡ_Ｓ）における回転速度（Ｖ_ＲＴ）から、目標回転速度（Ｖ_ＴＲＧ）を差し引いて求められるものであり、
目標偏差（ΔＨ）の値が正の値でありかつ所定の上限閾値（Ｎ_ＥＨ）以上である場合、目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）を増加し、
目標偏差（ΔＨ）の値が負の値でありかつ所定の下限閾値（Ｎ_ＥＬ）以下である場合、目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）を減少することを特徴としている。

　本願発明の更に他の特徴によれば、交流発電機（３０）は、内燃機関のクランク軸（２０）に連結されて駆動される回転子（３３）と、回転子（３３）と対向する位置に配設される固定子（３１）と、回転子（３３）と固定子（３１）の一方に設けられた磁界発生手段（３２）と、回転子（３３）と固定子（３１）の他方に設けられた複数のステータコア（３１０）と、複数のステータコア（３１０）の一部のステータコアにそれぞれ巻回され、直列に接続された複数の交流発電コイルからなる第１グループの交流発電コイル（３１１）と、そして複数のステータコア（３１０）の他の一部のステータコアにそれぞれ巻回され、直列に接続された複数の交流発電コイルからなる第２グループの交流発電コイル（３１１）と、を有している。

　本願発明の発電制御システムは、交流発電機（３０）の発電状態を制御することにより、交流発電機（３０）を駆動するために必要な発電トルクを制御する発電制御装置（５０）を有しており、発電トルクをクランク軸（２０）の回転変動の抑制に利用している。本願発明の発電制御システムは、更に、クランク軸（２０）のクランク角及び回転子（３３）の回転位置を検出するクランク角検出手段（４１）を有している。

　そして、発電制御装置（５０）は、内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）並びに燃焼サイクルに応じて、発電を実行する交流発電コイル（３１１）のグループを選択することを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）が所定値よりも低いときは、第１グループ及び第２グループの交流発電コイル（３１１）を選択して、両方のグループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行する。一方、発電制御装置（５０）は、内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）が所定値よりも高いときは、第１グループ及び第２グループの交流発電コイル（３１１）の一方を選択して、選択された第１又は第２のグループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、内燃機関の燃焼サイクルが爆発工程及び／又は圧縮工程の前半にあるとき、第１グループ及び第２グループの両方のグループの交流発電コイル（３１１）を選択して、発電を実行させることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、内燃機関の燃焼サイクルが爆発工程の後半にあるとき、第１グループ及び第２グループの交流発電コイル（３１１）の一方を選択して、選択された第１又は第２のグループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、内燃機関の燃焼サイクルが排気工程の前半及び／又は吸気工程にあるとき、いずれの交流発電コイル（３１１）も選択せずに、発電を中止させることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、交流発電機（３０）は、更に、複数ステータコア（３１０）の他の一部のステータコアにそれぞれ巻回され、直列に接続された複数の交流発電コイルからなる第３グループの交流発電コイル（３１１）を有することを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）が第１の所定値よりも低いときは、第１グループ、第２グループ及び第３グループの交流発電コイル（３１１）を全て選択して、全ての交流発電コイル（３１１）において発電を実行させる。また、発電制御装置（５０）は、内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）が第１の所定値よりも高くかつ第２の所定値よりも低いときは、第１グループ及び第２グループの交流発電コイル（３１１）を選択して、第１及び第２グループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させる。そして、発電制御装置（５０）は、内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）が第２の所定値よりも高いときは、第１グループの交流発電コイル（３１１）を選択して、第１グループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、内燃機関の燃焼サイクルが爆発工程にあるとき、第１グループ、第２グループ及び第３グループの交流発電コイル（３１１）を全て選択して、全ての交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、内燃機関の燃焼サイクルが排気工程の後半にあるとき、第１グループ及び第２グループの交流発電コイル（３１１）を選択して、選択された第１又は第２のグループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、内燃機関の燃焼サイクルが圧縮工程の前半にあるとき、第１グループのみを選択して、第１グループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、内燃機関の回転速度と燃焼サイクルとに応じて予め設定したマップを備え、このマップに基づき発電を実行すべき交流発電コイル（３１１）を選択して、発電を実行することを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、内燃機関の走行状態が定常状態であるか否かを判定している。そして、発電制御装置（５０）は、内燃機関の走行状態が定常状態であるとき、発電を実行する交流発電コイル（３１１）の少なくとも一つのグループを選択し、また内燃機関の走行状態が定常状態でないとき、全ての交流発電コイル（３１１）を選択して、発電を実行することを特徴としている。

　更に本願発明の他の特徴によれば、前述の発電制御システムにおいて、発電制御装置（５０）は、交流発電機（３０）により充電されるバッテリ（６０）のバッテリ電圧が、所定の値以上であるか否かを判定している。そして、発電制御装置（５０）は、バッテリ電圧が所定の値以下である場合、第１グループ、第２グループ及び第３グループの交流発電コイル（３１１）を全て選択して、全ての交流発電コイル（３１１）において発電を実行させ、また、バッテリ電圧が所定の値以上である場合、少なくとも一つのグループの交流発電コイル（３１１）を選択して、発電を実行することを特徴としている。

　本願発明の発電制御装置（５０）は、クランク軸（２０）が所定のクランク角（ＣＡ_Ｓ）に位置するときの内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）を算出（Ｓ１０２）するとともに、内燃機関の運転状態に応じて設定される目標回転速度（Ｖ_ＴＲＧ）に対する、所定のクランク角（ＣＡ_Ｓ）における回転速度（Ｖ_ＲＴ）の目標偏差（ΔＨ）を算出（Ｓ１０３）する。

　本願発明の発電制御装置（５０）は、目標偏差（ΔＨ）から、内燃機関の各燃焼サイクルにおいて第１及び第２グループの交流発電コイル（３１１）により発生される複数の交流出力波の目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）を算出（Ｓ１０３）して、第１及び第２グループの交流発電コイル（３１１）により発生される交流出力波の数が目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）となるように、交流発電機（３０）の発電状態を制御する。

　更に、本願発明の発電制御装置（５０）は、内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）並びに燃焼サイクルに応じて、発電を実行する交流発電コイル（３１１）のグループを選択することを特徴としている。

本発明の発電制御装置の適用された内燃機関の概要を示す構成図。本発明の発電制御装置の適用される発電機の概要を示す平面図。本発明の第１の実施形態における発電制御装置に適用される制御フローチャート図。（ａ）は、本発明の第１の実施形態における発電制御装置の作動を示す説明図、（ｂ）は、本発明の第１の実施形態における発電制御装置に適用される発電山数決定用テーブル。本発明の第１の実施形態における発電制御装置に適用される発電山数決定用テーブルの他の例。本発明の第１の実施形態における回転速度の変動に対する効果を示す特性図。本発明の第２の実施形態における発電制御装置に適用される制御フローチャート図。（ａ）は、本発明の第３の実施形態における発電制御装置の作動を示す説明図、（ｂ）は、本発明の第３の実施形態における発電制御装置に適用される発電山数決定用テーブル。本発明の第３の実施形態における回転速度の変動に対する効果を示す特性図。本発明に適用される目標回転速度の決定方法の一例を示すブロック図。本発明に適用される目標回転速度の決定方法の他の例を示すテーブル。本発明の第４の実施形態における発電優先順位決定方法を示す特性図。内燃機関に連結駆動され、本発明の第５の実施形態における発電制御装置の適用される発電機の概要を示す断面図。（ａ）は、本発明の第５の実施形態における発電制御装置の適用される発電機の概要を示す断面図、（ｂ）は、当該実施形態におけるステータの接続例を示す等価回路図。本発明の第５の実施形態における発電制御装置の全体構成を示す等価回路図。本発明の第５の実施形態における発電制御装置に用いられる発電機の回転速度に対する発電トルクの変化と発電ポール割合との関係を示す特性図。本発明の第５に実施形態における効果を比較例と共に示す特性図。比較例として従来の発電制御装置の問題点を示す特性図。（ａ）は、本発明の第６の実施形態における発電制御装置の全体構成を示す等価回路図、（ｂ）は、当該実施形態におけるステータの接続例を示す等価回路図。本発明の第６の実施形態における発電制御装置に用いられる発電機の回転速度に対する発電トルクの変化と発電ポール割合との関係を示す特性図。本発明の第６の実施形態における発電制御装置に用いられる発電ポール割合決定方法を示すフローチャート。本発明の第６の実施形態における発電制御装置に用いられる発電ポール割合決定方法を示す特性図。本発明の第６に実施形態における効果を比較例と共に示す特性図。本発明の第７の実施形態における発電制御装置に用いられる発電ポール割合決定方法を示すフローチャート。

　内燃機関のクランク軸に連結されてクランク軸の回転により回転駆動されて交流電流を発電する交流発電機（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ、ＡＣＧ）、特に、界磁として永久磁石を回転子に使用した永久磁石同期ＡＣＧの発電を制御してＡＣＧに発生する発電トルク（発電機を駆動するために必要なトルク）を上記クランク軸の回転変動の抑制に利用する発電制御装置において、リーン燃焼時やアイドリング運転時などの低速回転領域における更なる回転変動の抑制に好適なものである。

　本発明の第１実施形態から第４実施形態における発電制御装置は、クランク角検出手段によって検出された燃焼行程中の所定のクランク角タイミング（例えば、燃焼爆発行程直後）における回転速度を回転速度検出手段によって検出し、その回転速度から１サイクル中における回転速度の変化を予測し、交流出力波数決定手段によって燃焼サイクル中に必要な交流出力波数を決定し、予め設定した交流出力波に対する発電優先順位から、目標とする回転速度に応じた発電トルクとなるよう発電要否決定手段によって発電のＯＮ・ＯＦＦパターンを決定し、目標回転速度への速やかな収束を図るものである。

　本発明の第５実施形態から第７実施形態における発電制御装置は、ＡＣＧの発電極（発電ポール）を構成する複数の固定子（ステータコア）から、発電に寄与する固定子（ステータコア）を選択することによって、発電トルクを多段的に調整可能とし、内燃機関の回転速度によって変化するエンジントルクに応じて発電トルクを多段的に調整することが可能となり、振動を効果的に抑制できる。
（第１実施形態）
　図１並びに図２を参照して本発明の発電制御装置の適用される内燃機関１０、内燃機関１０のクランク軸２０に連結され内燃機関１０によって駆動されるＡＣＧ３０、内燃機関１０の燃焼を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）４０、ＡＣＧ３０の発電を制御する発電制御装置５０の概要について説明する。

　内燃機関１０は、略筒状のシリンダ１１と、シリンダ１１の上面を覆うシリンダヘッド１２と、シリンダ１１内を昇降するピストン１４とによって区画された燃焼室１３内に導入された圧縮空気と燃料との混合気への点火によって燃焼エネルギを発生させ、得られた燃焼エネルギをピストン１４とコンロッド１５とを介してクランク軸２０の回転力に変換している。

　シリンダヘッド１２には、図略の吸気バルブによって開閉される吸気路と排気バルブによって開閉される排気路と、燃料噴射弁１６と点火プラグ１７とが設けられている。

　吸気バルブの開弁とピストン１４の下降とによる燃焼室１３内への吸気行程と、燃料噴射弁１６による燃料噴射とピストン１４の上昇による圧縮行程と、点火プラグ１７を用いた混合気への点火による爆発行程と、排気バルブの開弁による排気行程との燃焼サイクルが繰り返され、クランク軸２０が回転する。
　クランク軸２０には、ＡＣＧ３０が連結されている。ＡＣＧ３０は、固定子（ステータ）３１とマグネット３２と回転子（ロータ）３３とフライホイール３４とによって構成されている。

　ステータ３１は、図２に示すように、複数のステータコア３１０にステータコイル３１１が巻回されたものが直列に接続され、略放射状に配設されており、ステータ３１の外側にマグネット３２が回転方向に並べられ、Ｎ極とＳ極が交互にステータ３１に対向するように配設されている。マグネット３２には永久磁石が用いられている。

　クランク軸２０に連結されたフライホール３４の回転とともに、マグネット３２及びロータ３３がステータ３１に対して相対回転することによって、ステータコイル３１１内の磁界が変化し、ＡＣＧ３０に交流が発生する。

　内燃機関１０において、吸気、圧縮、爆発、排気の１燃焼サイクルが完了する間にクランク軸２０は２回転する。クランク軸２０の１回転当たりに、ＡＣＧ３０にはステータ３１の極数に対してその半分の交流出力波の周期（発電周期）をもち、クランク軸２０の回転数に比例した周波数の起電力が発生する。

　ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の運転状況を検出すべく、クランク角センサ４１、図略のエンジン回転数センサ、スロットル開度センサ、エンジン温度センサ等のセンサ類から、クランク角ＣＡ、回転数ＮＥ、スロットル開度ＳＬ、エンジン温度ＴＷ等の情報が入力され、燃料噴射弁１６、点火プラグ１７、燃料ポンプ１８、スロットルバルブ１９等の駆動制御を行うべく点火信号ＩＧｔ、燃料噴射信号ＦＩ、ポンプ駆動信号ＦＬ、スロットル開閉信号ＳＬ等の信号を発信する。

　フライホイール３４の外周には、所定の間隔で複数の検出子（リフラクタ）４１１が設けられている。クランク角検出手段として設けられたクランク角センサ４１によってリフラクタ４１１が検知され、クランク角センサ４１からは、クランク角信号Ｓ_ＣＡがＥＣＵ４０に発信される。このとき、特定位置のリフラクタ４１１が間引かれているので、クランク角ＣＡを正確に検出することができる。

　また、回転速度算出手段としてのＥＣＵ４０では、クランク角センサ４１によって検知される所定のリフラクタ４１１の通過時間から内燃機関１０の回転速度Ｖ_ＲＴを算出することができる。

　さらに、ＥＣＵ４０は、本発明の要部である発電制御装置５０によって、ＡＣＧ３０の発電を制御すべく交流出力波数Ｎ_Ｐを決定し、発電制御装置５０を駆動する発電指令Ｓ_ＧＥを発信する。

　なお、本実施形態においては、ステータ３１は８極配設されており、全期間に渡って発電された場合には、１回転あたり４サイクルの交流出力波が発生し、１回の燃焼サイクルに対してクランク軸２０が２回転するので、８サイクルの交流出力波が発生する。

　本発明の発電制御装置５０は、ＥＣＵ４０に入力されたクランク角信号に基づき、所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴを検出し、後述する発電制御方法にしたがって、適切な交流出力波数Ｎ_Ｐを選択し、内燃機関１０の目標回転速度Ｖ_ＴＲＧに応じて発信された発電指令Ｓ_ＧＥにしたがって、例えばサイリスタ等の開閉素子５２が開閉され、ＡＣＧ３０の発電の発電状態と非発電状態とが選択され、エンジン回転速度Ｖ_ＲＴを目標回転速度Ｖ_ＴＲＧに速やかに収束させるよう発電トルクＴＱ_ＧＥの最適化を図っている。なお、本願では、１サイクルの交流出力波を、１交流出力波数と呼んでいる。

　さらに、発電制御装置５０は、内蔵するレギュレータ５１によって、ＡＣＧ３０で発生した交流を直流に変換し、バッテリ６０を充電すると共に、燃料噴射弁１６、点火プラグ１７、燃料ポンプＰ_ＦＬ１８、スロットルバルブＶ_ＳＬ１９等のパワートレイン系負荷ＰＷＲへの電力供給及び、図略のヘッドライト、テールライト、方向指示器等のランプ系負荷ＬＭＰへの電力供給を担っている。

　なお、本実施形態においては、発電指令Ｓ_ＧＥを算出する演算部をＥＣＵ４０内に設けた例を示したが、ＥＣＵ４０の演算負荷を低減するために、発電制御装置５０側に、クランク角信号Ｓ_ＣＡにしたがって回転速度Ｖ_ＲＴ、交流出力波数Ｎ_Ｐ、発電指令Ｓ_ＧＥ等を算出する演算部を設けた構成としても良い。

　図３を参照して、本発明の要部である発電制御装置５０に適用される本発明の第１の実施形態における発電制御方法について説明する。

　ステップＳ１０１において、クランク角センサ４１によって検出されたクランク角ＣＡが所定のクランク角ＣＡ_Ｓであるか否かが判定され、発電制御条件を決定すべき所定のクランク角ＣＡ_Ｓである場合（Ｙｅｓ）は、ステップＳ１０２に進み、その他のクランク角ＣＡである場合（Ｎｏ）は、ステップＳ１０４に進む。

　次いで、ステップＳ１０２において、回転速度算出手段によって制御用回転速度として所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴが算出される。

　また、内燃機関１０の運転状況に応じた目標回転速度Ｖ_ＴＲＧは、スロットル開度ＳＬ、エンジン温度ＴＷ等に基づくマッピング処理や、安定した状態における回転速度の平均値等により別途算出される。

　次いでステップＳ１０３において、目標偏差算出手段によって、所定クランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴと目標回転速度Ｖ_ＴＲＧとの目標偏差ΔＨが算出され、交流出力波数決定手段によって目標偏差ΔＨとバッテリ電圧Ｖｂとのマッピング処理応じて交流出力波数Ｎ_Ｐが決定される。より具体的なマッピング処理方法については後述する。

　次いでステップＳ１０４では、ステップＳ１０３において決定された交流出力波数Ｎ_Ｐと該当するクランク角ＣＡにおける発電優先順位Ｎ_ＰＲとを比較し、交流出力波数Ｎ_Ｐが該当する発電優先順位Ｎ_ＰＲ以上（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ１０５に進み、発電を実施すべく発電指令Ｓ_ＧＥがＯＮとなり、ステータコイル３１１に発電電流Ｉ_ＧＥが流れる。

　一方、ステップＳ１０４において、交流出力波数Ｎ_Ｐが該当する発電優先順位Ｎ_ＰＲより小さい値の場合（Ｎｏ）には、ステップＳ１０６に進み、発電を停止すべく、発電指令Ｓ_ＧＥがＯＦＦとなり、発電電流Ｉ_ＧＥがカットされる。

　ステップＳ１０１において、所定のクランク角ＣＡ_Ｓ以外（Ｎｏ）の場合は、ステップＳ１０４に進み、実際の回転速度Ｖ_ＲＴを算出することなく、該当するクランク角ＣＡにおける発電の要否が発電優先順位Ｎ_ＰＲに応じて判定される。

　所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおいて測定された回転速度Ｖ_ＲＴは、フリクションによって、一定の割合で低下するため、所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴを測定するだけで、燃焼サイクルに応じた回転速度の変化を予測することが可能である。

　所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴが目標回転速度Ｖ_ＴＲＧよりも遅い場合には、発電トルクＴＱ_ＧＥを抑制するようにＡＣＧ３０が非発電状態となり、所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴが目標回転速度Ｖ_ＴＲＧよりも早い場合には、発電トルクＴＱ_ＧＥを増加するようにＡＣＧ３０が発電状態となる。

　以上の工程をクランク角信号Ｓ_ＣＡ毎に実施し、必要な発電量を確保しつつ、内燃機関１０の燃焼行程に応じて、発電トルクＴＱ_ＧＥの最適化を図ることができる。

　本発明では、クランク角ＣＡによって一律に発電のＯＮ・ＯＦＦを決定するのではなく、所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴと目標回転速度Ｖ_ＴＲＧとの目標偏差ΔＨによって、発電の制御方法が決定されるので、過剰に発電が抑制されることなく、必要な発電量を確保した上で、実際の回転速度Ｖ_ＲＴと目標回転速度Ｖ_ＴＲＧとの偏差に応じて最適な発電制御が行われる。

　なお、本発明の発電制御装置５０では、ＡＣＧ３０で発生した交流出力の内、正電圧半波のみを発電指令Ｓ_ＧＥにしたがって開閉するＳＣＲ５２によってＯＮ・ＯＦＦ制御（発電・非発電）し、負電圧半波はＯＮ・ＯＦＦ制御しない（非発電にしない）ことで、安定した発電量を確保している。

　また、電力の安定供給の要求されるランプ系負荷ＬＭＰに対して負電圧半波を振り分けて、バッテリ６０の充電及びパワートレイン系負荷ＰＷＲに対して正電圧半波を振り分けるようにしても良い。

　図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して本発明の第１の実施形態における発電制御装置５０を単気筒エンジンに適用した場合の効果について説明する。

　本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、１サイクルの燃焼行程において、爆発行程直後のクランク角ＣＡを所定のクランク角ＣＡ_Ｓとし、発電条件を決定する。

　単気筒エンジンにおいては、爆発完了時に最も回転速度Ｖ_ＲＴが早くなり、圧縮時に最も回転速度Ｖ_ＲＴが遅くなる。

　加えて、クランク軸２０にＡＣＧ３０が連結されているため、発電時には発電トルクが発生し、クランク軸２０の回転を抑制する制動力として作用し、本発明の発電制御装置５０によらず、全行程で発電が行われた場合には、比較例１として点線で示すように、吸気行程及び圧縮行程における回転速度Ｖ_ＲＴがさらに低下する。

　本発明の発電制御装置５０は、ＥＣＵ４０から発信された発電指令Ｓ_ＧＥにしたがって、低トルク行程での発電が停止され、発電トルクＴＱ_ＧＥが下がると、その分回転速度Ｖ_ＲＴの低下が抑制され、実施例１として実線で示すように目標回転速度Ｖ_ＴＲＧに近づく。

　本実施例においては、目標回転数Ｖ_ＴＲＧと所定クランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴとの目標偏差ΔＨが３０であるときの例を示している。

　このとき、図４（ｂ）に示すような、予め目標偏差ΔＨと交流出力波数Ｎ_Ｐとの関係を設定したテーブルにしたがって、交流出力波数Ｎ_Ｐが５個に決定される。

　また、１サイクルの燃焼行程中に８個存在する交流出力波の各交流出力波に対して、燃焼サイクルに応じて、１位から８位までの発電優先順位が設定されており、クランク角ＣＡに対応する各交流出力波の発電優先順位Ｎ_ＰＲと目標偏差ΔＨに対応する交流出力波数Ｎ_Ｐとの大小を比較し、発電優先順位Ｎ_ＰＲが交流出力波数Ｎ_Ｐよりも小さい値の場合には、発電指令Ｓ_ＧＥはＯＮとなり、発電が許可され、発電優先順位Ｎ_ＰＲが交流出力波数Ｎ_Ｐよりも大きい値の場合には、発電指令Ｓ_ＧＥはＯＦＦとなり、発電が禁止される。なお、発電優先順位Ｎ_ＰＲは、優先順位の高い方が小さい値で優先順位の低い方が大きい値に設定してある。

　本実施例においては、交流出力波数Ｎ_Ｐは５であり、発電優先順位Ｎ_ＰＲが１位から５位に対応するクランク角ＣＡにおける発電が許可され、発電優先順位が６位から８位に対応するクランク角ＣＡにおける発電が禁止される。

　なお、所定のクランク角ＣＡ_Ｓ以外では、クランク角信号Ｓ_ＣＡは、回転速度Ｖ_ＲＴの算出に用いられることなく、交流出力波数Ｎ_Ｐと発電優先順位Ｎ_ＰＲとの比較にのみ用いられるので演算負荷を小さくできる。

　上記実施形態において、交流出力波数Ｎ_Ｐを目標回転速度Ｖ_ＴＲＧと所定クランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴとの目標偏差ΔＨからのみによって決定する方法について説明したが、バッテリ上がりの抑制や過充電の抑制を図るべく、必要な発電電力に応じて目標偏差に対応する交流出力波数Ｎ_Ｐを図５に示すように調整しても良い。

　バッテリ電圧Ｖｂが低下し、発電電力の増加が必要な場合には、発電量を増加すべく交流出力波数Ｎ_Ｐを増加する補正がなされ、バッテリ電圧Ｖｂが高く、過充電を抑制する場合には、交流出力波数Ｎ_Ｐを削減する補正がなされる。

　図４（ａ）及び図４（ｂ）では、比較的安定した状態の回転速度Ｖ_ＲＴにおける本発明の基本的な発電制御方法について説明したが、図６を参照して、例えば燃料噴射装置の誤作動により回転速度Ｖ_ＲＴに想定外の変動が生じた場合の効果について説明する。

　爆発直後の所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴが比較的安定した状態Ｐ_１においては、上述の交流出力波数の決定方法に従い、交流出力波数Ｎ_Ｐを５個に制限し、発電量を確保しつつ、排気行程から圧縮行程までの発電トルクＴＱ_ＧＥも抑制し、比較的安定した回転速度Ｖ_ＲＴを得ることができる。

　所定クランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴが大きく低下した状態Ｐ_２においては、目標偏差ΔＨ_２が大きいので、交流出力波数Ｎ_Ｐを爆発行程のみの２個に制限し、発電トルクＴＱ_ＧＥを低下させ、排気行程から圧縮行程までの回転速度Ｖ_ＲＴの大幅な落ち込みを抑制することができる。

　所定クランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴが目標回転速度Ｖ_ＴＲＧより僅かに低い状態Ｐ_３においては、交流出力波数Ｎ_Ｐを４個に制限し、発電量をある程度確保しつつ、排気行程から圧縮行程までの発電トルクＴＱ_ＧＥも抑制し、比較的安定した回転速度Ｖ_ＲＴを得ることができる。

　所定クランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴが大きく増加した状態Ｐ_４においては、目標偏差ΔＨ_４が大きいので、交流出力波数Ｎ_Ｐを７個に増加し、発電トルクＴＱ_ＧＥを高くし、排気行程から圧縮行程までの回転速度Ｖ_ＲＴを速やかに目標回転速度Ｖ_ＴＲＧに収束させることができる。
（第２実施形態）
　図７を参照して、本発明の第２の実施形態における発電制御方法について説明する。ステップＳ２０１において、クランク角センサ４１によって検出されたクランク角ＣＡが所定のクランク角ＣＡ_Ｓであるか否かが判定され、発電制御条件を決定すべき所定のクランク角ＣＡ_Ｓである場合（Ｙｅｓ）にはステップＳ２０２に進み、その他のクランク角ＣＡである場合（Ｎｏ）にはステップＳ２０９に進む。

　次いで、ステップＳ２０２において、所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴが算出される。

　次いでステップＳ２０３において、所定クランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴと目標回転速度Ｖ_ＴＲＧとの目標偏差ΔＨが算出され、目標偏差ΔＨの値に応じて予め設定した交流出力波数Ｎ_Ｐが決定される。

　次いでステップＳ２０４では、ステップＳ２０３において算出された目標偏差ΔＨの正負が判定され、目標偏差ΔＨが正（Ｙｅｓ）ならば、ステップＳ２０５に進み、目標偏差ΔＨが負（Ｎｏ）ならば、ステップＳ２０９に進む。

　目標偏差ΔＨが正の場合、ステップＳ２０５に進み、ステップＳ２０５では、目標偏差ΔＨと所定の上限閾値Ｎ_ＥＨとが比較され、目標偏差ΔＨが上限閾値Ｎ_ＥＨ以上（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ２０６に進み、ステップＳ２０６で、交流出力波数Ｎ_Ｐの値が増加される。目標偏差ΔＨが上限閾値Ｎ_ＥＨより小さければ（Ｎｏ）、ステップＳ２０９に進む。

　一方、ステップＳ２０４において目標偏差ΔＨが負である場合、ステップＳ２０７に進み、ステップＳ２０７では、目標偏差ΔＨと所定の下限閾値Ｎ_ＥＬとが比較され、目標偏差ΔＨが下限閾値Ｎ_ＥＬ以下（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ２０８に進み、ステップＳ２０８で、交流出力波数Ｎ_Ｐの値が減少される。目標偏差ΔＨが下限閾値Ｎ_ＥＬより小さければ（Ｎｏ）、ステップＳ２０９に進む。

　即ち、目標偏差ΔＨが下限閾値Ｎ_ＥＬより大きく上限閾値Ｎ_ＥＨより小さい範囲の場合には、交流出力波数Ｎ_Ｐを増減することなくステップＳ２０９に進む。

　次いでステップＳ２０９では、ステップＳ２０６及びステップＳ２０８で決定された交流出力波数Ｎ_Ｐと該当するクランク角ＣＡにおける発電優先順位Ｎ_ＰＲとを比較し、交流出力波数Ｎ_Ｐが該当する発電優先順位Ｎ_ＰＲ以上（Ｙｅｓ）であればステップＳ２１０に進み、発電を実施すべく発電指令Ｓ_ＧＥがＯＮとなり、発電電流Ｉ_ＧＥが流れる。

　一方、ステップＳ２０９において、交流出力波数Ｎ_Ｐが該当する発電優先順位Ｎ_ＰＲより小さい値の場合（Ｎｏ）には、ステップＳ２１１に進み、発電を停止すべく、発電指令Ｓ_ＧＥがＯＦＦとなり、発電電流Ｉ_ＧＥがカットされる。
　ステップＳ２０１において、所定のクランク角ＣＡ_Ｓ以外（Ｎｏ）は、実際の回転速度Ｖ_ＲＴを算出することなく、ステップＳ２０９へ進み、該当するクランク角ＣＡにおける発電の要否が発電優先順位Ｎ_ＰＲに応じて判定される。

　以上の工程をクランク信号Ｓ_ＣＡ毎に実施し、必要な発電量を確保しつつ、内燃機関１０の燃焼行程に応じて、発電トルクＴＱ_ＧＥの最適化を図ることができる。

　本実施形態における発電制御方法によれば、上記本発明の第１の実施形態と同様の効果に加え、目標偏差ΔＨの偏差幅に応じて交流出力波数Ｎ_Ｐを増減することによって、発電トルクＴＱ_ＧＥの増減幅を増加し、回転速度Ｖ_ＲＴをより速やかに目標回転速度Ｖ_ＴＲＧに収束させることが可能となる。
（第３実施形態）
　図８（ａ）及び８（ｂ）を参照して、本発明の発電制御装置５０を２気筒エンジンに適用した場合の効果について説明する。なお、上記第１の実施形態における発電制御方法と上記第２の実施形態における発電制御方法とのいずれを適用しても良い。

　単気筒エンジンにおいては燃焼サイクルにおいて、燃焼直後の行程を所定のクランク角ＣＡ_Ｓとして、回転速度Ｖ_ＲＴを測定したが、２気筒エンジンにおいては、一方の気筒が燃焼爆発したときに最大の回転速度となるので、１サイクルの燃焼行程に回転速度Ｖ_ＲＴの山が２山発生する。

　したがって、２つの気筒のうちいずれか一方の気筒の燃焼サイクルにおいて燃焼が起こった場合には、必ずその直後を回転速度Ｖ_ＲＴの測定を行う所定のクランク角ＣＡ_Ｓとしている。したがって、本実施形態では、図８（ｂ）に示すように、４個の交流出力波数Ｎ_Ｐに対して１から４の発電優先順位Ｎ_ＰＲを割当て、目標偏差ΔＨの大きさに応じて０から４の範囲で決定した交流出力波数Ｎ_Ｐと発電優先順位Ｎ_ＰＲとの比較によってＡＣＧ３０の発電要否を決定する。

　目標回転速度Ｖ_ＴＲＧに近い比較的安定した状態Ｐ_１においては、交流出力波数Ｎ_Ｐを２個として、発電指令Ｓ_ＧＥが発信され、発電優先順位Ｎ_ＰＲの高い一方の気筒Ａの排気行程後半と吸気行程後半において発電が許可され、優先順位の低い排気行程前半と吸気行程前半において発電が制限される。

　他方の気筒Ｂにおいて過剰な燃料噴射などが発生し目標回転速度Ｖ_ＴＲＧよりも高い回転速度となった状態Ｐ_２においては、交流出力波数Ｎ_Ｐを４個として、他方の気筒Ｂの排気行程から吸気行程の全行程に渡って発電が許可され、発電トルクＴＱ_ＧＥが増大し、速やかに目標回転速度Ｖ_ＴＲＧに収束させることができる。

　図９に示すように、本発明の発電制御装置５０を２気筒エンジンに適用した場合には、何らかの誤動作によって、回転速度Ｖ_ＲＴに大きな変動が生じても、１サイクルの燃焼工程中に２回だけ所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴを算出して、交流出力波数Ｎ_Ｐを決定し、所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴと目標回転速度Ｖ_ＴＲＧとの偏差と発電優先順位Ｎ_ＰＲとに応じて発電が制御され速やかに目標回転速度Ｖ_ＴＲＧに収束させることができる。

　ここで、上記実施形態に共通して用いられる目標回転速度Ｖ_ＴＲＧのより好ましい設定方法のいくつかの具体例について説明する。

　目標回転速度Ｖ_ＴＲＧは、安定した運転状態において、所定クランク角ＣＡ_Ｓにおいて、複数回の回転速度Ｖ_ＲＴ（ｉ）を測定し、下記式１に示すようにこれらを平均化処理することによって求めることができる。

　［式１］
　Ｖ_ＴＲＧ＝ΣＶ_ＲＴ（ｉ）／（ｎ＋１）、（ｉ＝０，１，２，・・・ｎ）
　また、スロットル開度ＳＬと下記式２に示す平均処理回転速度Ｖ_ＲＴＡとのマップ処理により、ギア比に応じて補正した目標回転速度Ｖ_ＴＲＧを求めることもできる。

　［式２］
　Ｖ_ＲＴＡ＝ΣＶ_ＲＴ（ｉ）／（ｎ＋１）、（ｉ＝０，１，２，・・・ｎ）
　図１０に示すように、予め用意されたギア比に応じた検索マップを選択し、平均処理回転速度Ｖ_ＲＴＡに対して、等高線状に示した等回転速度線とスロットル開度ＳＬとの交点によって目標回転速度Ｖ_ＴＲＧが決定され、上述の目標偏差ΔＨの値が補正され、交流出力波数Ｎ_Ｐが決定される。

　平均処理回転速度Ｖ_ＲＴＡに対して、スロットル開度ＳＬが開き気味に設定されている場合には、運転者の意思を反映し、高め側に目標回転速度Ｖ_ＴＲＧが修正され、スロットル開度ＳＬが閉じ気味みに設定されている場合には、低め側に目標回転速度Ｖ_ＴＲＧが修正される。

　さらに、アイドリング時の回転速度を制御する図略のＩＳＣ（Ｉｄｌｅ　Ｓｐｅｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌｅｒ）を併用する場合には、ＩＳＣで行われているのと同様に、エンジン温度ＴＷに応じて、図１１に示す一例のように、目標回転速度Ｖ_ＴＲＧを補正しても良い。
（第４実施形態）
　上記実施形態においては、交流出力波数Ｎ_Ｐが、１サイクルの燃焼当たり８個発生するＡＣＧ３０を用いた場合について説明したが、本発明の発電制御装置は、発電機の極数を限定するものではない。

　本発明の第４の実施形態として、例えば、ステータ３１が１６極に形成されている場合には、交流出力波数は、１回転当たり極数の半分の８個発生し、１サイクルの燃焼行程当たりクランク軸２０が２回転するので、１サイクルの燃焼行程当たり１６個発生する。

　したがって、１６個について発電優先順位Ｎ_ＰＲを決定し、上記実施形態と同様に、所定のクランク角ＣＡ_Ｓにおける回転速度Ｖ_ＲＴと目標回転速度Ｖ_ＴＲＧとの偏差ΔＨによって、必要な交流出力波数Ｎ_Ｐを決定し、交流出力波数Ｎ_Ｐと発電優先順位Ｎ_ＰＲとの比較によって、クランク角ＣＡに応じて発電の要否を決定し発電制御を行えば良い。

　なお、１６極の発電機の場合には、排気工程、吸気工程、圧縮工程、爆発工程をそれぞれ４区分に分け、対応する交流出力波に対して１位から１６位の発電優先順位を割り当てる。１６極の発電機を用いた場合の優先順位の具体例を図１２に示す。

　また、上記実施形態において、ＡＣＧ３０は、発電のみを目的とするものを示したが、発電機としてスタータを兼用したＡＣＧスタータを用いた場合にも本発明は対応し得るものである。さらに、上記実施形態においてはＡＣＧ３０として単相の発電機を例に説明したが、三相としても良い。

　なお、本発明の第１の実施形態における発電制御方法と第２の実施形態における発電制御方法とのいずれも、単気筒エンジンに連結された発電機の発電制御と多気筒エンジンに連結された発電機の発電制御とのいずれにも適用可能である。
（第５実施形態）
　図１３～図１５を参照して、本発明の第５の実施形態における発電制御装置５０の概要と、本発明の発電制御装置５０の適用されるＡＣＧ３０と、ＡＣＧ３０を駆動する内燃機関１０の概要について説明する。

　発電制御装置５０は、ＡＣＧ３０と、本発明の要部でありＡＣＧ３０の発電ポールを決定する発電ポール選択手段（ＡＣＵ）１２０と、バッテリ（ＢＴ）６０とランプ系負荷（ＬＭＰ）１６０と駆動系負荷（ＬＤ）１７０とへの電力供給を制御するレギュレータ（ＲＥＧ）５１と、内燃機関１０の運転状況に応じてＡＣＵ１２０を制御すると共に内燃機関１０を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）４０とによって構成されている。

　内燃機関１０は、図１３に示すように、略筒状のシリンダ１１と、シリンダ１１の上面を覆うシリンダヘッド１２と、シリンダ１１内を昇降するピストン１４とによって燃焼室１３が区画され、燃焼室１３内に導入された圧縮空気と燃料との混合気への点火によって燃焼エネルギを発生させ、得られた燃焼エネルギをピストン１４とコンロッド１５とを介してクランク軸２０の回転力に変換している。クランク軸２０には、カウンタウェイト２１が設けられピストン１４の昇降を補助している。

　吸気バルブの開弁とピストン１４の下降とによる燃焼室１３内への吸気行程と、燃料噴射弁１６による燃料噴射とピストン１４の上昇による圧縮行程と、点火プラグ１７を用いた混合気への点火による爆発行程と、排気バルブの開弁による排気行程との燃焼サイクルが繰り返され、クランク軸２０が回転する。クランク軸２０には、ＡＣＧ３０が連結され、クランク軸２０の回転に伴いＡＣＧ３０が駆動される。

　ＡＣＧ３０は、図１４（ａ）に示すように、固定子（ステータ）３１と回転子（ロータ）３３とフライホイール３４とによって構成されている。

　ステータコア３１０の各々にステータコイル３１１が巻回されてステータ３１が形成されている。複数のステータコア３１０がクランク軸２０の周囲に位置するように略放射状に配設されている。また、ステータコア３１０に巻回された複数のステータコイル３１１は、後述するように直列に接続されている。ステータ３１の外側に界磁としてマグネット３２Ｎ、３２Ｓが回転方向に並べられ、マグネット３２Ｎ、３２ＳのＮ極とＳ極とが交互にステータコア３１０に対向するように配設されている。マグネット３２Ｎ、３２Ｓには永久磁石が用いられている。

　クランク軸２０に連結されたフライホイール３４の回転と共に、マグネット３２Ｎ、３２Ｓ及びロータ３３がステータ３１に対して相対回転することによって、ステータコイル３１１内の磁界が変化し、ＡＣＧ３０に交流が発生する。本実施形態においては、ステータ３１が１６極形成された例を示し、全ポールを選択して発電する場合（Ｐ_Ｈ）と黒丸印の施された位置の発電ポールを選択する場合（Ｐ_Ｌ）とを切換え可能となっている。

　本実施形態において、ステータコイル３１１は、図１４（ｂ）に示すように、一極おきに直列接続された奇数番目のステータコイル３１１（１、３、５・・・１５）から構成される第１のグループと、一極おきに直列接続された偶数番目のステータコイル３１１（２、４、６・・・１６）から構成される第２のグループとが直列に接続されている。第１のグループである奇数番目のステータコイル３１１（１、３、５・・・１５）のみを発電可能とすることによってコイル巻回数の少ない短巻回発電ポールＰ_Ｌを形成し、第１のグループである奇数番目のステータコイル３１１（１、３、５・・・１５）と第２のグループである偶数番目のステータコイル３１１（２、４、６・・・１６）とを発電可能とすることによってコイル巻回数の多い長巻回発電ポールＰ_Ｈを形成している。

　内燃機関１０において、吸気、圧縮、爆発、排気の燃焼サイクルが完了する間にクランク軸２０は２回転する。

　ＡＣＧ３０には、クランク軸２０の１回転当たりに、ステータ３１の発電ポール数に対してその半分の発電周期をもち、クランク軸２０の回転速度に比例した周波数の起電力が発生する。

　ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の運転状態を検出すべく、クランク角センサ４１、図略のスロットル開度センサ、エンジン温度センサ、バッテリ電圧検出手段等のセンサ類ＳＥＮから、クランク角ＣＡ、回転速度Ｖ_ＲＴ、スロットル開度、エンジン温度等の情報が入力され、燃料噴射弁１６、点火プラグ１７、燃料ポンプ、スロットルバルブ等の動力系負荷１７０の駆動制御を行うべく点火信号ＩＧｔ、燃料噴射信号ＦＩ、ポンプ駆動信号、スロットル開閉信号等の信号を発信する。

　フライホイール３４の外周には、所定の間隔で複数の検出子（リフラクタ）４１１が設けられている。燃焼サイクル検出手段として設けられたクランク角センサ４１によってリフラクタ４１１が検知され、クランク角センサ４１からは、クランク角信号Ｓ_ＣＡがＥＣＵ４０に発信される。このとき、特定位置のリフラクタ４１１が間引かれているので、クランク角ＣＡを正確に検出することができる。

　また、ＥＣＵ４０では、クランク角センサ４１によって検知される所定のリフラクタ４１１の通過時間からクランク軸２０の回転速度Ｖ_ＲＴを算出することができる。

　図１５に示すように、本発明の要部であるＡＣＵ１２０は、開閉により短巻回発電ポールＰ_Ｌと長巻回発電ポールＰ_Ｈとを選択するサイリスタ等の複数のスイッチング素子ＳＣＲ_１Ｌ、ＳＣＲ_１Ｈと、ＥＣＵ４０からの発電指令Ｓ_ＧＥにしたがって、これらのスイッチング素子ＳＣＲ_１Ｌ、ＳＣＲ_１Ｈを開閉制御するスイッチング素子制御手段（ＳＣＵ）１２１とによって構成されている。

　ＡＣＵ１２０は、スイッチング素子ＳＣＲ_１Ｌ、ＳＣＲ_１Ｈの開閉により長巻回発電ポールＰ_Ｈと短巻回発電ポールＰ_Ｌと発電停止との３段階の切り換えが可能となり、発電量の制御とクランク軸２０に制動力として作用する発電トルクＴＱ_ＧＥとを多段的に制御することができる。

　ＳＣＵ１２１によって、ＳＣＲ_１ＨとＳＣＲ_１Ｌとの両方が開かれると、発電停止となり、ＳＣＵ１２１によって、ＳＣＲ_１Ｈが開かれ、ＳＣＲ_１Ｌが閉じられると、発電ポールの一部のみが発電状態となる短巻回発電ポールＰ_Ｌが選択され、ＳＣＵ１２１によって、ＳＣＲ_１Ｈが閉じられ、ＳＣＲ_１Ｌが開かれると全ての発電ポールが発電状態となる長巻回発電極Ｐ_Ｈが選択される。

　ＡＣＵ１２０によって選択された発電ポールで発生した交流電流は、レギュレータ（ＲＥＧ）５１によって整流される。

　ＲＥＧ５１は、スイッチング素子ＳＣＲ_２を開閉し、ヘッドライト、テールライト、方向指示器等のランプ系負荷（ＬＭＰ）１６０への電力供給を制御するランプ系制御回路（ＬＣＵ）１３１と、スイッチング素子ＳＣＲ_３を開閉してバッテリ（ＢＴ）６０の適切な充電と燃料噴射弁１６、点火プラグ１７等の動力系負荷１７０への電力供給を制御するバッテリ系制御回路（ＢＣＵ）１３２とによって構成され、ＡＣＧ３０で発生した交流の負側の電力をＬＭＰ１６０に供給し、正側の電力をＢＴ６０とＬＤ１７０とに供給している。

　演算部（ＣＰＵ）では、ＥＣＵ４０に入力されたクランク角信号Ｓ_ＣＡ、バッテリ電圧＋Ｂ等にしたがって回転速度Ｖ_ＲＴ、発電指令Ｓ_ＧＥ等を算出する。

　なお、ＣＰＵは、ＥＣＵ４０に内蔵されたものを兼用しても良いし、ＥＣＵ４０の演算負荷を低減するために、ＡＣＵ１２０又はＲＥＧ５１内に別途設けても良い。

　一般に、ＡＣＧ３０は、クランク軸２０の１回転当たりに発電ポール数の２分の１のサイクル数で発電し、クランク軸２０の回転速度Ｖ_ＲＴに比例した周波数の起電力が得られ、ＡＣＧ３０のポール数が多いほど起電力が高くなり、起電力に比例して発電トルクＴＱ_ＧＥも大きくなることが知られている。

　ところが、本発明者等の鋭意試験により、図１６に示すように、クランク軸２０の回転速度Ｖ_ＲＴが所定の回転速度（例えば、４５００ｒｐｍ）よりも低い領域では、複数の発電ポールの全極が発電する長巻回発電ポールＰ_Ｈにおける発電トルクＴ_ＨＬ（以下、低回転時長巻回発電トルクと称す）よりも、複数の発電ポールの半数が発電する短巻回発電ポールＰ_Ｌにおける発電トルクＴ_ＬＬ（以下、低回転時短巻回発電トルクと称す）の方が低くなり、所定の回転速度よりも高い領域では、長巻回発電ポールＰ_Ｈにおける発電トルクＴ_ＨＨ（以下、高回転時長巻回発電トルクと称す）よりも、短巻回発電ポールＰ_Ｌにおける発電トルクＴ_ＬＨ（以下、高回転時短巻回発電トルクと称す）の方が高くなることが判明した。

　したがって、ＡＣＧ３０に発生する発電トルクＴＱ_ＧＥを利用して回転速度Ｖ_ＲＴの急激な変化を緩やかにして、内燃機関１０の燃焼サイクルにおいて発生する回転変動に伴う振動を抑制する場合、回転速度に応じて、長巻回発電ポールＰ_Ｈと短巻回発電ポールＰ_Ｌとを切り換えることによって、発電トルクＴＱ_ＧＥを多段階に調整し、発電トルクＴＱ_ＧＥによる振動抑制効果を向上できると期待される。

　図１７を参照して、本実施形態における本発明の効果について説明する。本図は、内燃機関１０が所定の回転速度以上の高回転時におけるタイムチャート図であり、本発明の発電制御装置５０を用いた場合の瞬間回転速度Ｖ_ＲＴの変化を実施例５として示し、後述する従来の発電制御装置を用いた場合の瞬間回転速度の変化を比較例４として示す。

　内燃機関１０の燃焼サイクルに応じてクランク角センサ４１から発信されるクランク角信号Ｓ_ＣＡに基づいて、ＥＣＵ４０で瞬間回転速度Ｖ_ＲＴが算出される。

　燃焼サイクルの爆発行程においては、エンジントルクが大きいのでＡＣＧ３０による発電を許可（実行）し、必要な発電量を確保すると共に、発電トルクＴＱ_ＧＥを大きくして、回転速度Ｖ_ＲＴの変動を抑制するように発電ポールを選択する。

　爆発初期においては、回転速度Ｖ_ＲＴが所定値以下であるので、ＥＣＵ４０から発信される発電指令Ｓ_ＧＥは、長巻回発電ポールＰ_Ｈが選択され、ステータ３１の全極が発電状態となり、燃焼サイクル当たりに１６山の周期で発電電流Ｉ_ＧＥが発生する。

　このとき、発電トルクＴＱ_ＧＥとして、比較例４と同様の高回転時長巻回発電トルクＴ_ＨＨがクランク軸２０の制動方向に作用する。

　さらに爆発行程が進み、回転速度Ｖ_ＲＴが所定値以上となると、発電指令Ｓ_ＧＥは、短巻回発電ポールＰ_Ｌが選択され、ステータ３１の５０％が発電状態となり、燃焼サイクル当たりに８個の周期で発電電流Ｉ_ＧＥが発生する。

　このとき、発電トルクＴＱ_ＧＥとして、高回転時長巻回発電トルクＴ_ＨＨよりも大きな高回転時短巻回発電トルクＴ_ＬＨがクランク軸２０の制動方向に作用する。

　したがって、比較例４よりも回転速度Ｖ_ＲＴの上昇が抑制されるので最速回転速度と最遅回転速度との差が小さくなり回転変動による振動の発生を抑制できる。

　さらに、爆発行程の終了時に最高速度となる回転速度Ｖ_ＲＴが、爆発行程から排気行程に移行する際にフリクションによって徐々に低下する。このとき、発電指令Ｓ_ＧＥは発電停止となり、発電トルクＴＱ_ＧＥによる重畳的な回転速度Ｖ_ＲＴの低下が抑制される。

　さらに、排気行程から吸気行程に移行する際にクランク軸２０に設けられたカウンタウェイト２１の重心移動により瞬間的に回転速度Ｖ_ＲＴの上昇がおこる。

　このように回転速度が徐々に減速している途中で、瞬間的な回転速度の上昇が起きると、大きな振動が発生する虞がある。

　ところが、この時の発電指令Ｓ_ＧＥは、短巻回発電ポールＰ_Ｌが選択され、高回転持長巻回発電トルクＴ_ＨＨよりも大きなトルクである高回転時短巻回発電トルクＴ_ＬＨが作用するので回転速度Ｖ_ＲＴの瞬間的な上昇が抑制され、振動が効果的に抑制される。

　さらに、吸気行程においては、フリクションによってさらに回転速度Ｖ_ＲＴが低下する。このとき、発電指令Ｓ_ＧＥは発電停止となり、発電トルクＴＱ_ＧＥによる重畳的な回転速度Ｖ_ＲＴの低下が抑制される。

　吸気行程から圧縮行程に移行する際にもカウンタウェイト２１の重心移動により回転速度Ｖ_ＲＴの僅かな上昇がおこり、振動の発生源となっている。

　このとき、回転速度Ｖ_ＲＴは、所定の回転速度よりも低くなっており、発電指令Ｓ_ＧＥは、長巻回発電ポールＰ_Ｈが選択され、高回転時短巻回発電トルクＴ_ＬＨよりも小さい高回転時長巻回発電トルクＴ_ＨＨが作用する。

　したがって、僅かな回転速度Ｖ_ＲＴの上昇が抑制され、吸気行程から圧縮行程への移行期に発生する振動も効果的に抑制することができる。

　さらに、圧縮行程の後期には、フリクションによってさらに回転速度Ｖ_ＲＴが低下する。このとき、発電指令Ｓ_ＧＥは発電停止となり、発電トルクＴＱ_ＧＥによる重畳的な回転速度Ｖ_ＲＴの低下が抑制される。

　以上により、本発明の発電制御装置５０を用いれば、比較例４よりも燃焼サイクル当たりの回転変動が少なく、振動の発生が抑制されることが判明した。

　ここで、図１８を参照して比較例４として示した従来の発電制御装置の問題点について説明する。

　従来の発電制御装置においても、燃焼サイクル中に発電の実行と停止とを切り換えて発電トルクＴＱ_ＧＥを回転変動の抑制に利用することは行われている。

　しかし、発電の実行と停止とのニ元的な制御であり、クランク軸２０の回転に制動力として作用する発電トルクＴＱ_ＧＥは回転速度Ｖ_ＲＴの変化に関わらず一定である。このため、内燃機関１０が高速で回転している場合には、エンジントルクが大きく、発電トルクＴＱ_ＧＥによる振動抑制効果が小さい。
（第６実施形態）
　図１９～２３を参照して、本発明の第６の実施形態における発電制御装置５０ａについて説明する。本実施形態において、上記実施形態と同様の構成について同じ符号を付したので、説明を省略し相違点についてのみ説明する。

　上記実施形態においては、ＡＣＧ３０を発電停止、ステータ３１の１００％を発電ポールとする長巻回発電ポールＰ_Ｈ、ステータ３１の５０％を発電ポールとする短巻回発電ポールＰ_Ｌの３段階に切り換えて発電制御する装置を示したが、本実施形態においては、図１９（ｂ）に示すように、ＡＣＧ３０ａを発電停止、ステータ３１の１００％を発電ポールとする長巻回発電ポールＰ_Ｈ、ステータ３１の６５％を発電ポールとする中巻回発電ポールＰ_Ｍ、ステータ３１の５０％を発電ポールとする短巻回発電ポールＰ_Ｌの４段階に切り換え可能となるよう、ステータコイル３１１を接続し、図１９（ｂ）に示すように、ＡＣＵ１２０ａは、ＥＣＵ４０からの発電指令Ｓ_ＧＥにしたがってスイッチング素子ＳＣＲ_１Ｈ、ＳＣＲ_１Ｍ、ＳＣＲ_１Ｌを開閉するＳＣＵ１２１ａを具備し、発電停止、長巻回発電ポールＰ_Ｈ、中巻回発電ポールＰ_Ｍ、短巻回発電ポールＰ_Ｌの４段階に切り換えて可能とし、回転速度Ｖ_ＲＴに応じて発電トルクＴＱ_ＧＥをより細かく調整可能とした点が相違している。

　また、本発明者等の鋭意試験により、図２０に示すように、クランク軸２０の回転速度Ｖ_ＲＴが所定の回転速度（例えば、３８００ｒｐｍ）よりも低い低速領域では、長巻回発電ポールＰ_Ｈにおける発電トルクＴ_ＨＬ（低回転時長巻回発電トルク）よりも、中巻回発電ポールＰ_Ｍにおける発電トルクＴ_ＭＬ（低回転時中巻回発電トルク）の方が低くなり、中巻回発電ポールＰ_Ｍにおける発電トルクＴ_ＭＬ（低回転時中巻回発電トルク）よりも、短巻回発電ポールＰ_Ｌにおける発電トルクＴ_ＬＬ（低回転時短巻回発電トルク）の方が低くなり、所定の回転速度よりも高い中速領域では、長巻回発電ポールＰ_Ｈにおける発電トルクＴ_ＨＭ（中回転時長巻回発電トルク）よりも、中巻回発電ポールＰ_Ｍにおける発電トルクＴ_ＭＭ（中回転時中巻回発電トルク）の方が高くなり、中巻回発電ポールＰ_Ｍにおける発電トルクＴ_ＭＭ（中回転時中巻回発電トルク）よりも、短巻回発電ポールＰ_Ｌにおける発電トルクＴ_ＬＭ（中回転時短巻回発電トルク）の方が低くなり、所定の回転速度（例えば６０００ｒｐｍ）よりも高い高速領域では、長巻回発電ポールＰ_Ｈにおける発電トルクＴ_ＨＨ（高回転時長巻回発電トルク）よりも、中巻回発電ポールＰ_Ｍにおける発電トルクＴ_ＭＨ（高回転時中巻回発電トルク）の方が高くなり、中巻回発電ポールＰ_Ｍにおける発電トルクＴ_ＭＨ（高回転時中巻回発電トルク）よりも、短巻回発電ポールＰ_Ｌにおける発電トルクＴ_ＬＨ（高回転時短巻回発電トルク）の方が高くなることが判明した。

　したがって、回転速度Ｖ_ＲＴに応じて、発電信号Ｓ_ＧＥを、発電なし、長巻回発電ポールＰ_Ｈ、中巻回発電ポールＰ_Ｍ、短巻回発電ポールＰ_Ｌとの４段階に切り換えることによって、発電トルクＴＱ_ＧＥをさらに細かく多段階に調整し、発電トルクＴＱ_ＧＥによる振動抑制効果を向上できると期待される。
　図２１に本実施形態における発電制御装置５０ａに用いられる発電制御方法の一例をフローチャートで示す。

　ステップＳ６００では、スロットル開度等の走行状態検出手段によって検知された情報から、内燃機関１０の走行状態を検出する。

　ステップＳ６０１では、定常状態判定手段により定常状態か否かを判定し、定常状態の場合には判定はＹＥＳとなりステップＳ６０２に進み、加回転時や減回転時の定常状態でない場合には、判定はＮＯとなりステップＳ６０５に進む。

　ステップＳ６０２では、クランク角信号Ｓ_ＣＡに基づいて瞬間回転速度Ｖ_ＲＴを検出し、ステップＳ６０３に進む。

　ステップＳ６０３では、クランク角信号Ｓ_ＣＡに基づいてクランク角ＣＡを検出し、爆発、排気、吸気、圧縮の燃焼サイクルのどの行程であるかを認識し、ステップＳ６０４に進む。

　ステップＳ６０４では、瞬間回転速度Ｖ_ＲＴとクランク角ＣＡとから、回転速度に適した発電トルクとなるように発電ポール数を決定し、発電停止、短巻回発電ポールＰ_Ｌ、中巻回発電ポールＰ_Ｍのいずれかを選択し、上述の発電トルクＴＱ_ＧＥを多段階に調整して振動抑制に効果的に用いた制御を実施する。

　ステップＳ６０５では、加回転時にはエンジントルクが大きく発電トルクの影響が少なく、減回転時には、発電トルクがエンジンの制動に寄与するので、どちらの場合にも長巻回発電ポールＰ_Ｈを選択し、全ポールで発電を行って、必要な発電量を確保する。

　図２２に、本実施形態における、クランク角信号Ｓ_ＣＡと回転速度Ｖ_ＲＴに基づく発電指令Ｓ_ＧＥの選択方法の一例を示す。

　本実施形態においては、クランク角信号Ｓ_ＣＡから算出した瞬間回転速度Ｖ_ＲＴが、例えば、４５００ｒｐｍ以上の高回転領域において、爆発行程では、発電ポールの５０％を発電に使用する短巻回発電ポールＰ_Ｌを選択し、排気行程初期には、発電を停止し、排気行程後期には、発電ポールの６５％を発電に使用する中巻回発電ポールＰ_Ｍを選択し、吸気行程では発電を停止し、圧縮行程初期には、発電ポールの１００％を発電に利用する長巻回発電ポールＰ_Ｈを選択する。

　また、クランク角信号Ｓ_ＣＡから算出した瞬間回転速度Ｖ_ＲＴが、４５００ｒｐｍ以下の低回転領域において、爆発行程では、発電ポールの１００％を発電に使用する長巻回発電ポールＰ_Ｈを選択し、排気行程初期には、発電を停止し、排気行程後期には、発電ポールの６５％を発電に使用する中巻回発電ポールＰ_Ｍを選択し、吸気行程では発電を停止し、圧縮行程初期には、発電ポールの５０％を発電に利用する短巻回発電ポールＰ_Ｌを選択する。

　内燃機関１０の燃焼特性に適した回転速度と発電ポール決定用マップを予め用意し、このマップの設定にしたがって回転速度に応じて発電ポールを多段階に調整することによって振動抑制に優れた発電制御装置を実現できる。

　図２３に本実施形態における本発明の効果を実施例６として実線で示し、上記実施例５として点線で示す。本実施形態によれば、発電トルクＴＱ_ＧＥをより細かく調整できるので、さらに回転変動を抑制できることが判明した。
（第７実施形態）
　図２４に本発明の第７の実施形態における発電制御装置に用いる発電制御方法をフローチャートで示す。

　上記第５の実施形態及び第６の実施形態においては、発電ポールの選定を燃焼サイクルと回転速度Ｖ_ＲＴとの関係で決定したが、本実施形態においては、これに加えて、バッテリ電圧＋Ｂを考慮して、振動の抑制効果を向上しつつ、バッテリの消耗に応じて発電ポールを決定する点が相違する。

　ステップＳ７００では、スロットル開度等から、内燃機関１０の走行状態を検出する。

　ステップＳ７０１では、定常状態か否かを判定し、定常状態の場合には判定はＹＥＳとなりステップＳ７０２に進み、加回転時や減回転時の定常状態でない場合には、判定はＮＯとなりステップＳ７０７に進む。

　ステップＳ７０２では、バッテリ電圧＋Ｂを検出する。

　ステップＳ７０３で、バッテリ電圧＋Ｂが所定の閾値より大きいか否かによって、発電量の制限が可能であるか否かを判定し、＋Ｂが閾値より高ければ、判定はＹＥＳとなりステップＳ７０４に進み、＋Ｂが閾値以下であれば、判定はＮＯとなりステップＳ７０７に進む。

　ステップＳ７０４では、クランク角信号Ｓ_ＣＡに基づいて瞬間回転速度Ｖ_ＲＴを検出し、ステップＳ７０５に進む。

　ステップＳ７０５では、クランク角信号Ｓ_ＣＡに基づいてクランク角ＣＡを検出し、爆発、排気、吸気、圧縮の燃焼サイクルのどの行程であるかを認識し、ステップＳ７０６に進む。

　ステップＳ７０６では、瞬間回転速度Ｖ_ＲＴとクランク角ＣＡとから、回転速度に適した発電トルクとなるように発電ポール数を決定し、発電停止、短巻回発電ポールＰ_Ｌ、中巻回発電ポールＰ_Ｍのいずれかを選択し、上述の発電トルクＴＱ_ＧＥを多段階に調整して振動抑制に効果的に用いた制御を実施する。

　ステップＳ７０７では、加回転時にはエンジントルクが大きく発電トルクの影響が少なく、減回転時には、発電トルクがエンジンの制動に寄与し、バッテリ電圧が低下している場合には発電を優先するので、いずれの場合にも長巻回発電ポールＰ_Ｈを選択し、全極発電を行って、必要な発電量を確保する。

　なお、本発明は、上記実施形態に限定するものではなく、ＡＣＧの発電に寄与する発電ポールを回転速度に応じて選択し、発電トルクを多段階的に調整して、ＡＣＧが連結駆動される内燃機関の振動抑制を図ろうとする本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更可能である。

　例えば、上記実施形態においては、発電ポールが１６極設けられたＡＣＧ３０、３０ａを例に説明したが、発電ポールが８極の構成からなるＡＣＧにおいても、８極全部を発電する長巻回発電ポールＰ_Ｈと半数の４極を発電する短巻回発電ポールＰ_Ｌと発電停止とを段階的に切り換えることによって同様の振動抑制効果が得られる。

　また、上記実施形態において、ＡＣＧは、発電のみを目的とするものを示したが、発電機としてスタータを兼用したＡＣＧスタータを用いた場合にも本発明は対応し得るものである。さらに、上記実施形態においてはＡＣＧとして単相の発電機を例に説明したが、三相としても良い。

　なお、本発明の発電制御装置は、内燃機関として単気筒エンジン又は二気筒エンジンに連結された発電機の発電制御に特に好適であるが、多気筒エンジンに連結された発電機の発電制御にも適用可能である。

　また、第５及至第７実施形態の発明を、第１及至第４実施形態の発明に組合せることも可能である。

Claims

　内燃機関のクランク軸（２０）に連結されて駆動される回転子（３３）と、前記回転子（３３）と対向する位置に配設される固定子（３１）と、前記回転子（３３）と固定子（３１）の一方に設けられた磁界発生手段（３２）と、前記回転子（３３）と固定子（３１）の他方に設けられた複数の交流発電コイル（３１１）とを有する交流発電機（３０）と、
　前記交流発電機（３０）の発電状態を制御することにより、前記交流発電機（３０）を駆動するために必要な発電トルクを制御する発電制御装置（５０）とから構成され、
　前記発電トルクを前記クランク軸（２０）の回転変動の抑制に利用する発電制御システムにおいて、
　前記発電制御システムは、前記クランク軸（２０）のクランク角及び前記回転子（３３）の回転位置を検出するクランク角検出手段（４１）を有し、
　前記発電制御装置（５０）は、前記クランク角検出手段（４１）からの検出信号に基づき、前記クランク軸（２０）のクランク角を判定し、
　前記発電制御装置（５０）は、前記クランク軸（２０）が所定のクランク角（ＣＡ_Ｓ）に位置するときの前記内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）を算出し（Ｓ１０２）、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の運転状態に応じて設定される目標回転速度（Ｖ_ＴＲＧ）に対する、前記所定のクランク角（ＣＡ_Ｓ）における回転速度（Ｖ_ＲＴ）の目標偏差（ΔＨ）を算出し（Ｓ１０３）、
　前記発電制御装置（５０）は、前記目標偏差（ΔＨ）から、前記内燃機関の各燃焼サイクルにおいて前記交流発電コイル（３１１）により発生される複数の交流出力波の目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）を算出し（Ｓ１０３）、
　前記発電制御装置（５０）は、前記交流発電コイル（３１１）により発生される交流出力波の数が前記目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）となるように、前記交流発電機（３０）の発電状態を制御することを特徴とする発電制御システム。
　前記請求項１に記載の発電制御システムにおいて、
　前記内燃機関の各燃焼サイクルにおいて前記交流発電コイル（３１１）により発生される複数の交流出力波のそれぞれの交流出力波に対して、前記クランク角に応じた優先順位（Ｎ_ＰＲ）を設け、前記優先順位（Ｎ_ＰＲ）と前記目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）とを比較する（Ｓ１０４）ことにより、優先順位の高い交流出力波に対応する前記交流コイル（３１１）において、発電を実行することを特徴とする。
　前記請求項２に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記優先順位の低い交流出力波に対して、その半波の出力をカットすることを特徴とする。
　前記請求項３に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の燃焼サイクルが吸気工程及び／又は圧縮工程にあるとき、前記吸気工程及び／又は圧縮工程の期間中に発生する交流出力波の一部の交流出力波に対して、その半波の出力をカットすることを特徴とする。
　前記請求項３に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記目標偏差（ΔＨ）が所定の値（ΔＨ_２）以上になったとき、該当する１つの燃焼サイクルの期間中に発生する全ての交流出力波に対して、その半波の出力をカットすることを特徴とする。
　前記請求項１に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記目標回転速度（Ｖ_ＴＲＧ）を、前記内燃機関の温度に応じて変化させることを特徴とする。
　前記請求項１に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記交流発電機（３０）により充電されるバッテリ（６０）のバッテリ電圧を検出し、
　前記発電制御装置（５０）は、検出されたバッテリ電圧に応じて、前記目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）を変更することを特徴とする。
　前記請求項１に記載の発電制御システムにおいて、
　前記目標偏差（ΔＨ）は、前記所定のクランク角（ＣＡ_Ｓ）における回転速度（Ｖ_ＲＴ）から、目標回転速度（Ｖ_ＴＲＧ）を差し引いて求められるものであり、
　前記目標偏差（ΔＨ）の値が正の値でありかつ所定の上限閾値（Ｎ_ＥＨ）以上である場合、前記目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）を増加し、
　前記目標偏差（ΔＨ）の値が負の値でありかつ所定の下限閾値（Ｎ_ＥＬ）以下である場合、前記目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）を減少することを特徴とする。
　内燃機関のクランク軸（２０）に連結されて駆動される回転子（３３）と、
　前記回転子（３３）と対向する位置に配設される固定子（３１）と、
　前記回転子（３３）と固定子（３１）の一方に設けられた磁界発生手段（３２）と、
　前記回転子（３３）と固定子（３１）の他方に設けられた複数のステータコア（３１０）と、
　前記複数のステータコア（３１０）の一部のステータコアにそれぞれ巻回され、直列に接続された複数の交流発電コイルからなる第１グループの交流発電コイル（３１１）と、
　前記複数のステータコア（３１０）の他の一部のステータコアにそれぞれ巻回され、直列に接続された複数の交流発電コイルからなる第２グループの交流発電コイル（３１１）と、を有する交流発電機（３０）と、
　前記交流発電機（３０）の発電状態を制御することにより、前記交流発電機（３０）を駆動するために必要な発電トルクを制御する発電制御装置（５０）とから構成され、
　前記発電トルクを前記クランク軸（２０）の回転変動の抑制に利用する発電制御システムにおいて、
　前記発電制御システムは、前記クランク軸（２０）のクランク角及び前記回転子（３３）の回転位置を検出するクランク角検出手段（４１）を有し、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）並びに燃焼サイクルに応じて、発電を実行する交流発電コイル（３１１）のグループを選択することを特徴とする発電制御システム。
　前記請求項９に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）が所定値よりも低いときは、前記第１グループ及び第２グループの交流発電コイル（３１１）を選択して、両方のグループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させ、また
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）が前記所定値よりも高いときは、前記第１グループ及び第２グループの交流発電コイル（３１１）の一方を選択して、選択された第１又は第２のグループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴とする。
　前記請求項１０に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の燃焼サイクルが爆発工程及び／又は圧縮工程の前半にあるとき、前記第１グループ及び第２グループの両方のグループの交流発電コイル（３１１）を選択して、発電を実行させることを特徴とする。
　前記請求項１０に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の燃焼サイクルが爆発工程の後半にあるとき、前記第１グループ及び第２グループの交流発電コイル（３１１）の一方を選択して、選択された第１又は第２のグループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴とする。
　前記請求項１０に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の燃焼サイクルが排気工程の前半及び／又は吸気工程にあるとき、いずれの交流発電コイル（３１１）も選択せずに、発電を中止させることを特徴とする。
　前記請求項９に記載の発電制御システムにおいて、
　前記交流発電機（３０）は、更に、前記複数ステータコア（３１０）の他の一部のステータコアにそれぞれ巻回され、直列に接続された複数の交流発電コイルからなる第３グループの交流発電コイル（３１１）を有することを特徴とする。
　前記請求項１４に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）が第１の所定値よりも低いときは、前記第１グループ、第２グループ及び第３グループの交流発電コイル（３１１）を全て選択して、全ての交流発電コイル（３１１）において発電を実行させ、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）が第１の所定値よりも高くかつ第２の所定値よりも低いときは、前記第１グループ及び第２グループの交流発電コイル（３１１）を選択して、第１及び第２グループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させ、更に
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）が前記第２の所定値よりも高いときは、前記第１グループの交流発電コイル（３１１）を選択して、第１グループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴とする。
　前記請求項１５に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の燃焼サイクルが爆発工程にあるとき、
前記第１グループ、第２グループ及び第３グループの交流発電コイル（３１１）を全て選択して、全ての交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴とする。
　前記請求項１５に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の燃焼サイクルが排気工程の後半にあるとき、前記第１グループ及び第２グループの交流発電コイル（３１１）を選択して、選択された第１又は第２のグループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴とする。
　前記請求項１５に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の燃焼サイクルが圧縮工程の前半にあるとき、前記第１グループのみを選択して、第１グループの交流発電コイル（３１１）において発電を実行させることを特徴とする。
　前記請求項１５に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の燃焼サイクルが排気工程の前半及び／又は吸気工程にあるとき、いずれの交流発電コイル（３１１）も選択せずに、発電を中止させることを特徴とする。
　前記請求項１５に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の回転速度と燃焼サイクルとに応じて予め設定したマップを備え、このマップに基づき発電を実行すべき交流発電コイル（３１１）を選択して、発電を実行することを特徴とする。
　前記請求項９に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の走行状態が定常状態であるか否かを判定し、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の走行状態が定常状態であるとき、発電を実行する交流発電コイル（３１１）の少なくとも一つのグループを選択し、そして
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の走行状態が定常状態でないとき、全ての交流発電コイル（３１１）を選択して、発電を実行することを特徴とする。
　前記請求項９に記載の発電制御システムにおいて、
　前記発電制御装置（５０）は、前記交流発電機（３０）により充電されるバッテリ（６０）のバッテリ電圧が、所定の値以上であるか否かを判定し、
　前記発電制御装置（５０）は、バッテリ電圧が所定の値以下である場合、前記第１グループ、第２グループ及び第３グループの交流発電コイル（３１１）を全て選択して、全ての交流発電コイル（３１１）において発電を実行させ、また
　前記発電制御装置（５０）は、バッテリ電圧が所定の値以上である場合、少なくとも一つのグループの交流発電コイル（３１１）を選択して、発電を実行することを特徴とする。
　内燃機関のクランク軸（２０）に連結されて駆動される回転子（３３）と、
　前記回転子（３３）と対向する位置に配設される固定子（３１）と、
　前記回転子（３３）と固定子（３１）の一方に設けられた磁界発生手段（３２）と、
　前記回転子（３３）と固定子（３１）の他方に設けられた複数のステータコア（３１０）と、
　前記複数のステータコア（３１０）の一部のステータコアにそれぞれ巻回され、直列に接続された複数の交流発電コイルからなる第１グループの交流発電コイル（３１１）と、
　前記複数のステータコア（３１０）の他の一部のステータコアにそれぞれ巻回され、直列に接続された複数の交流発電コイルからなる第２グループの交流発電コイル（３１１）と、を有する交流発電機（３０）と、
　前記交流発電機（３０）の発電状態を制御することにより、前記交流発電機（３０）を駆動するために必要な発電トルクを制御する発電制御装置（５０）とから構成され、
　前記発電トルクを前記クランク軸（２０）の回転変動の抑制に利用する発電制御システムにおいて、
　前記発電制御システムは、前記クランク軸（２０）のクランク角及び前記回転子（３３）の回転位置を検出するクランク角検出手段（４１）を有し、
　前記発電制御装置（５０）は、前記クランク軸（２０）が所定のクランク角（ＣＡ_Ｓ）に位置するときの前記内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）を算出し（Ｓ１０２）、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の運転状態に応じて設定される目標回転速度（Ｖ_ＴＲＧ）に対する、前記所定のクランク角（ＣＡ_Ｓ）における回転速度（Ｖ_ＲＴ）の目標偏差（ΔＨ）を算出し（Ｓ１０３）、
　前記発電制御装置（５０）は、前記目標偏差（ΔＨ）から、前記内燃機関の各燃焼サイクルにおいて前記第１及び第２グループの交流発電コイル（３１１）により発生される複数の交流出力波の目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）を算出し（Ｓ１０３）、
　前記発電制御装置（５０）は、前記第１及び第２グループの交流発電コイル（３１１）により発生される交流出力波の数が前記目標交流出力波数（Ｎ_Ｐ）となるように、前記交流発電機（３０）の発電状態を制御すると共に、
　前記発電制御装置（５０）は、前記内燃機関の回転速度（Ｖ_ＲＴ）並びに燃焼サイクルに応じて、発電を実行する交流発電コイル（３１１）のグループを選択することを特徴とする発電制御システム。