JP2828529B2

JP2828529B2 - 発電制御システム

Info

Publication number: JP2828529B2
Application number: JP25763591A
Authority: JP
Inventors: 政克藤下; 敬一増野; 永瀬　　満
Original assignee: Hitachi Automotive Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1991-10-04
Filing date: 1991-10-04
Publication date: 1998-11-25
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JPH05103432A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動力源（例えば内燃機
関）を有する車輛、船舶等の充電系に関し、特に、上記
動力源により駆動されて発電を行う発電制御システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば自動車に搭載され、その内
燃機関によって回転駆動されて発電を行う発電機の制御
は、一般に、いわゆるＩＣレギュレ−タと呼ばれる制御
装置により界磁電流を断続制御することにより行われて
いた。このＩＣレギュレ−タは、発電機の出力により充
電されるバッテリの出力電圧を検出しつつ、これが指定
値以下となれば界磁電流を供給して発電を行い、他方、
所定値以上の場合には界磁電流を遮断して発電を中止す
るものであった。

【０００３】また、特開昭６０−１６１９５号公報によ
れば、単にバッテリ出力のみならず、エンジン状態や電
気負荷の状態に応じて発電機の発電動作を総合かつ良好
に制御すべく、マイクロコンピュ−タを使用して発電機
の界磁電流を制御する車載発電機の制御装置が知られて
いる。この制御装置では、その第２図に示される電気回
路からも明らかな様に、マイクロコンピュ−タから成る
制御装置は、エアコンやヘッドランプ投入を検出するセ
ンサ等を含む内燃機関の運転パラメ−タを取り込んで車
載エンジンの運転状態または電気負荷状態を検出する。
そして、この検出されたエンジンの運転状態または電気
負荷状態に対応して車載発電機の発電量をすなはち、発
電量を制御するためのレギュレ−タの目標電圧値を切り
替えていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術になる
車載発電機の制御装置では、特に後者においては、成る
ほど、エンジンの運転状態や電気負荷状態を取り込んで
総合的に発電動作の制御をするため、より良好な制御が
可能ではあるが、エンジンにとって最適な制御を優先し
て考えている。このため、発電機の発電動作を制御する
方法としては、単にレギュレ−タの目標電圧値を切り替
えるだけであり、内燃機関の動力性能向上や燃費向上の
効果は充分なるものが得られたとしても、これではバッ
テリ−の充電状態や特にバッテリ−の寿命に対する配慮
が充分ではなく、結果としてバッテリ−の寿命を短くし
てしまうという問題がある。

【０００５】そこで、本発明は、上記従来技術における
問題点に鑑み、蓄電手段の状態を考慮して、上記動力源
と発電機を制御する発電制御システムを提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の問題を解消するた
めに、主たる駆動対象を他に有する動力源により駆動さ
せられる発電機の発電電力により充電される蓄電手段と
上記発電機とを制御し、上記発電機を制御するために上
記発電機の界磁電流を制御して、上記発電機の出力電力
を変化させる発電制御システムにおいて、上記蓄電手段
の状態と、動力源の運転状態とに基づいた上記発電機の
制御とを行なう界磁電流制御手段と、上記蓄電手段の放
電電流を検出する手段と、上記蓄電手段の放電状態継続
時間を検出する手段とを有することとしたものである。

【０００７】

【作用】主たる駆動対象を他に有する動力源により駆動
させられる発電機の発電電力により充電される蓄電手段
と上記発電機とを制御し、上記発電機を制御するために
上記発電機の界磁電流を制御して、上記発電機の出力電
力を変化させる発電制御システムにおいて、界磁電流制
御手段は、上記蓄電手段の状態と、動力源の運転状態と
に基づいた上記発電機の制御とを行なう。放電電流を検
出する手段は、蓄電手段の放電電流を検出する。放電状
態継続時間を検出する手段は、蓄電手段の放電状態継続
時間を検出する。上記界磁電流制御手段は、上記蓄電手
段の放電電流の検出値と上記蓄電手段の放電状態継続時
間の積が所定の値を超えた時、上記蓄電手段が放電状態
となるような上記発電機の制御を禁止する。こうして、
蓄電手段の寿命悪化要因を常に監視しながら発電電圧を
変化させるものである。

【０００８】すなわち、蓄電手段の寿命が悪化する条件
下においてのみ、発電電圧を変化させないので、動力源
の動力性能や燃費の効果は充分確保しつつ、従来通りの
蓄電手段の寿命が確保されることが可能となる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例になる発電制御シス
テムについて、添付の図面を参照しながら詳細に説明す
る。

【００１０】図１は、上記本発明になる発電制御システ
ムの１例を示すもので、この図において、車両に搭載さ
れた内燃機関制御手段８は、内燃機関のパラメ−タ２で
あるクランク軸１１の所定の回転角（例えば、１度）毎
に出るパルス出力ｎ、エンジン水温Ｔ_W、エンジン吸入
空気量Ｑ_A、スロットル開度θ等を車両状態判別入力と
し、これらの条件からエアコン負荷状態の検出、始動時
の検出、車両の走行状態の検出、電気負荷の検出を行
い、エンジン負荷の状態判別をする。その後、車両状態
に最適となる車両発電機３の発電電圧を設定する。これ
らの処理を内燃機関制御手段８の内部で演算処理し、目
標発電電圧に相当する制御パルスＰを界磁電流制御手段
５へ出力する。制御パルスＰを受けた界磁電流制御手段
５は、制御パルスＰに基づきバッテリ電圧Ｖ_Bが目標発
電電圧となるように制御する。

【００１１】まず、図２には、上記本発明になる発電制
御システムの全体構成が示されており、この図におい
て、例えば自動車等、車両に搭載された内燃機関１は、
回転トルクを出力する出力軸、すなわちクランク軸１１
を備えている。このクランク軸１１には、図示されてい
ないが、プ−リやベルトを介して車載発電機３が機械的
に連結されている。この車載発電機３は、従来の発電機
と同様、外周に界磁巻線３１を巻いた回転子と、この回
転子の外周面に対向する様に３相巻線３２ａ，３２ｂ，
３２ｃを巻いた固定子とから構成されており、そして、
この回転子は上記内燃機関１のクランク軸に同期して回
転駆動される。また、上記発電機３の３相巻線３２ａ，
３２ｂ，３２ｃには、例えば６個のダイオ−ドを直並列
に接続して成る整流回路３３が接続され、発電機の３相
交流出力を整流して車載バッテリ４に供給して充電する
様に構成されている。

【００１２】上記車載発電機３には、上記車載バッテリ
電圧Ｖ_Bを検出しながら出力電圧を調整する発電制御装
置５が接続されている。

【００１３】この発電制御装置５は、界磁巻線３１に直
列に接続されたパワートランジスタＴＲ，並列に接続さ
れたダイオードＦＤ，パワートランジスタＴＲを制御す
る制御回路５０から構成される。制御回路５０はバッテ
リ４の電圧Ｖ_Bを検出し、内部参照電圧ＶＲＥＦ（後
述）と比較し、Ｖ_BがＶＲＥＦより大きい時にはパワー
トランジスタＴＲへ与えるデューティーを小さくし、界
磁電流ＩＦを減じ発電機の出力電圧を低くし発電を抑制
する。Ｖ_BがＶＲＥＦより小さい時には逆の動作で発電
を高める。ここで、発電機の外部からの信号ＰをＣ端子
により受信し、その信号Ｐのデューティーにより前記Ｖ
ＲＥＦを可変ならしめ、発電電圧を可変できるように構
成されている。

【００１４】また、一般の車両と同様に、上記車両に車
載された内燃機関１は、その回転トルクをトランスミッ
ション２を介して駆動輪６に伝達されている。この内燃
機関１は、上記図２に示す例では、いわゆるＭＰＩ（多
気筒燃料噴射）方式の４気筒内燃機関であり、４個のイ
ンジェクタ５１とその駆動装置５２が設けられ、これら
によって各気筒毎に燃料供給量が制御されている。ま
た、内燃機関１には、各気筒毎に点火プラグ５３が取り
付けられ、これらは、例えば点火コイルを内蔵したディ
ストリビュ−タ５４から点火気筒順に配電される点火用
高電圧によりスパ−クを発生し、各気筒内に充填圧縮さ
れた混合気を爆発させる。そして、これらインジェクタ
５１、点火プラグ５３の動作は、内燃機関の制御装置で
ある、いわゆるエンジンコントロ−ルユニット（ＥＣ
Ｕ）によって制御される。また、上記図２中、上記内燃
機関１に供給する燃料を蓄えるための燃料タンク７の内
部には、燃料を加圧して上記インジェクタ５１に供給す
るための燃料ポンプ７１が沈設され、この燃料ポンプ７
１の動作も、また、上記ＥＣＵ８により、燃料ポンプ制
御装置７２を介して制御される。

【００１５】この様に、内燃機関１の制御を行う上記Ｅ
ＣＵ８は、図にも示す様に、例えばマイクロコンピュ−
タ等を利用して構成されたものであり、図示の例では、
各種演算を行うためのセントラルプロセッシングユニッ
ト（ＣＰＵ）８１、演算に用いる各種デ−タを一時的に
記憶するためのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）８２
及びプログラムや必要なデ−タ等を格納・記憶したリ−
ドオンメモリＲＯＭ８３とから構成され、さらに、これ
らとは個別に、いわゆる、入出力混成集積回路（Ｉ／Ｏ
ＬＳＩ）８４が設けられている。このＩ／ＯＬＳＩ
８４は、上記内燃機関１の制御に必要な各種のパラメ−
タやデ−タを上記マイクロコンピュ−タ内に取り込むた
めのものであり、例えば、バッテリ電圧Ｖ_B等のアナロ
グ信号については、これをディジタル信号に変換するＡ
／Ｄ変換器等も内蔵している。また、このＩ／ＯＬＳ
Ｉ８４は、上記マイクロコンピュ−タの演算結果に基づ
いて各種のアクチュエ−タを駆動・制御する制御信号を
も発生するように構成されている。

【００１６】以上のＥＣＵ８による制御に必要な内燃機
関１のパラメ−タやデ−タを検出するため、例えば、内
燃機関１に吸入される吸入空気量Ｑを検出する空気流量
計（例えば、ホットワイヤ式エア−フロ−センサ等）１
０１、冷却水の水温Ｔ_Wを検知する水温センサ１０２、
スロットルバルブの開度θを検出するスロットルセンサ
１０３、排気ガス中の酸素濃度Ｏ₂を検出して供給燃料
の空燃比（Ａ／Ｆ）を制御するためのＯ₂センサ１０
４、内燃機関１の速度あるいは回転角度を検出するため
に上記クランク軸１１の所定の回転角（例えば、１度）
毎にパルス出力ｎを発生するクランク角センサ１０５、
例えばアクセルペダルの踏角あるいはスロットルバルブ
の開度θから機関１のアイドル運転状態Ｓ_Iを検出する
アイドルスイッチ１０６、そして、機関１の始動を行う
スタ−タの投入Ｓ_Sを検出するスタ−タスイッチ１０７
等が設けられている。さらに、上記トランスミッション
２には、ニュ−トラル状態Ｓ_Nにあるか否かを検知する
ためのニュ−トラルスイッチ１０８が設けられている。

【００１７】以上に説明した内燃機関１の各種動作パラ
メ−タやデ−タに加え、上記ＥＣＵ８には、上記車載バ
ッテリ４のバッテリ電圧Ｖ_Bと、この車載バッテリ４に
接続される、例えばヘッドライトランプ等の電気負荷４
１，４１…に供給される負荷電流Ｉ_lを検出する電流セ
ンサ４２の出力信号と、上記発電機３の界磁巻線３１に
供給される界磁電流Ｉ_fを検出する電流センサ３５の出
力信号とが入力されている。これら電流センサ４２，３
５は、例えばホ−ル素子等を利用して構成されたもので
ある。

【００１８】加うるに、車載のエアコンディショナのコ
ンプレッサ９を内燃機関１のクランク軸１１に断続する
ための電磁クラッチ９１の動作を検知する、いわゆるエ
アコン負荷スイッチ９２の出力信号Ａも、上記ＥＣＵ８
に入力されており、これによってエアコンの投入を判別
する。

【００１９】以上に説明した構成において、まず、発電
制御装置５は、車載バッテリ４の出力電圧Ｖ_Bを検出
し、これを所定の基準値と比較しながら界磁電流Ｉ_fを
断続制御し、もって、車載発電機３の発電動作を制御す
る。他方、ＥＣＵ８は、上記の各種センサ，スイッチ等
から出力される内燃機関１の運転パタメ−タを取り込
み、所定の演算を行った後、この演算結果に基づいて各
種のアクチュエ−タ（上記の例では、供給する燃料を制
御するためのインジェクタ５１、気筒内に充填された燃
料を着火爆発させる点火プラグ５３、そしてインジェク
タ５１に加圧燃料を供給する燃料ポンプ７１）を適宜制
御して、内燃機関１の運転動作を制御することは従来技
術と同様である。

【００２０】そして、本発明によれば、ＥＣＵ８は、上
記内燃機関１の動作を制御するのみならず、更には、上
記車載発電機３の発電動作をも制御する様に構成されて
いる。即ち、上記ＥＣＵ８のＩ／ＯＬＳＩ８４の出力
側ポ−ト（図２中、Ｉ／ＯＬＳＩ８４右端部）からは制
御パルスＰが出力され、発電制御装置５の制御回路５０
のＣ入力端子に入力されている。

【００２１】この制御回路５０の回路構成が添付の図３
に詳細に示されている。図３は発電機３の制御回路５０
の回路ブロックを示すものであり、電圧偏差回路５０１
およびＰＷＭ回路５０２からなる主制御ループと、Ｃ端
子からの制御パルスＰを受信し、波形を整形する波形整
形回路５０３と，デューティー電圧変換回路５０４と，
ＶＴＲＦ切り換え回路５０５とから成る。

【００２２】更に、Ｌ端子を介して充電警告灯５０６を
駆動する警報回路５０７を有する。ここで制御パルスＰ
が入力されると波形整形回路５０３で整形され、パルス
の波高値ＶＰが一定値（ＶＰ）にコントロールされる。
整形されたパルス信号ａはデューティー電圧変換回路５
０４に伝達され、そのデューティ値に従って直流電圧Ｖ
ＲＥＦ１を発生する。ＶＲＥＦ切り換え回路５０５は信
号ａの周期を検出し、一定（例えば２０ｍＳ）以上の周
期である時には出力ＶＲＥＦを内部参照電圧ＶＲＥＦ２
（図５のデュ−ティがａ％以上、且つｂ％以下の範囲で
あり、界磁電流を固定値に制御すること）に切り換え、
それ以外の時にはＶＲＥＦ１（図５のデュ−ティが上記
の範囲以外（０〜ａ％、ｂ〜１００％の範囲）で制御す
ること）に切り換える。

【００２３】次に図４は、上記ＥＣＵ８から上記発電制
御装置５の制御回路に出力する制御パルスＰを示したも
のである。

【００２４】制御パルスＰは、内燃機関１の運転状態に
応じてＥＣＵ８で演算された、発電機の目標発電電圧の
指令値に相当し、発電制御装置５への出力信号である。
その制御パルス値は以下の式で表される。

【００２５】デュ−ティ＝Ｔon／(Ｔon＋Ｔoff) ［％］図５は、内燃機関１の運転状態に応じてＥＣＵ８で演算
された制御パルスＰと車載発電機３の目標発電電圧の関
係を示した一例である。この図において、ａをデュ−テ
ィの下限値、ｂを上限値として定め、デュ−ティをａ％
以上、且つｂ％以下の範囲（この範囲を発電制御機能と
呼ぶ）で出力すれば、発電機の出力電圧がデュ−ティに
対応した目標発電電圧となるように界磁電流の制御を行
う。また、デュ−ティを上記の範囲以外（０〜ａ％、ｂ
〜１００％の範囲。この範囲を界磁電流制御機能と呼
ぶ））で出力すれば、界磁電流制御手段は界磁電流制御
機能の制御を行い、発電機の出力電圧を、バッテリがフ
ル充電電圧以上となる１４．４Ｖ程度（基準電圧）とな
るように界磁電流を制御する。界磁電流機能では、発電
電圧は一定（１４．４Ｖ）であり、発電カット状態には
ならない。発電制御機能では、発電電圧を０〜１６Ｖの
範囲内で自由に変えることができる。特に、１２Ｖ以下
に設定した場合は、発電カット状態とすることができ
る。尚、デュ−ティと目標発電電圧は一義的に求まる比
例関係の特性が得られる構成とする。

【００２６】ここで、図６にデューティ電圧変換回路５
０４の波形を示す。図６（ａ）にＣ端子に入力されるパ
ルス波形を示す。

【００２７】図７は波形整形回路５０３であり、５０３
ａ，５０３ｂはＣ−ＭＯＳトランスファーゲートにより
構成されるアナログ・スイッチ、５０３ｃは基準電圧源
（２．４Ｖ）、５０３ｄはＮＯＴゲートである。入力ｃ
がＨｉレベルの時にはアナログ・スイッチ５０３ａが導
通、アナログ・スイッチ５０３ｂが遮断状態であり、出
力ａは接地される。次に、入力ｃがＬｏｗレベルの時に
はアナログ・スイッチ５０３ｂが導通、アナログ・スイ
ッチ５０３ａが遮断状態であり、出力ａは２．４Ｖとな
る。図６（ａ）の様にｃ入力がＨｉ／Ｌｏｗを繰り返す
と、ａ出力は０Ｖ／２．４Ｖを繰り返す。

【００２８】次に、デューティ電圧変換回路５０４の内
部回路の一例を図８に示す。図８の５０４ａ，５０４ｂ
は抵抗器、５０４ｃ，５０４ｄはコンデンサで構成され
た２次フィルタである。本回路ブロックの入力ａに対
し、出力ＶＲＥＦ１はＤＣ成分を出力し、図６（ｂ）に
示すような波形となる。さらに、ＶＲＥＦ切換回路５
０５の内部回路は図９に示すごとくである。５０５ａは
周波数検出回路であり、入力ａのパルス周波数が高い時
（周期が短い）にＨｉ，パルス周波数が低い時にＬｏｗ
を出力する。５０５ｂ，５０５ｃはＣ−ＭＯＳトランス
ファーゲートにより構成されるアナログ・スイッチ、５
０５ｅは基準電圧源（２．１Ｖ）、５０５ｄはＮＯＴゲ
ートである。入力ａが一定時間以上変化しない、即ち周
波数が低い時にはアナログ・スイッチ５０５ｃが導通、
アナログ・スイッチ５０５ｂが遮断状態であり、出力Ｖ
ＲＥＦには２．１Ｖが現れる。次に、入力ａにＨｉ／Ｌ
ｏｗ信号が発生した時にはアナログ・スイッチ５０５ｂ
が導通、アナログ・スイッチ５０５ｃが遮断状態であ
り、出力ＶＲＥＦはＶＲＥＦ１と等しくなる。以上の動
作で得られたＶＲＥＦ信号は図３の電圧偏差回路５０１
へ伝達される。

【００２９】次にＥＣＵ８の動作について説明する。Ｅ
ＣＵ８はエンジンの燃料系，点火系を制御すると共に、
発電機３へデューティー信号を送り、発電電圧を制御し
その駆動トルクの最適化を行う。全体フローチャートの
一例を図１０に示す。図１０のステップ１００１で発電
機制御のタスクを開始すると、ステップ１００２へ行
く。ここでは、発電電圧を標準の１４．４Ｖに設定す
る。次にステップ１００３へ行き、エンジン回転数を測
定する。エンジン回転数が著しく低下した場合（例えば
Ｎｅ１＝５５０ｒ／ｍｉｎ）、ステップ１００４へ移
り、発電電圧を１１．２Ｖに低下させる。このことは実
質的に発電を遮断した状態であり、エンジンにとっては
発電機を回転させるトルクが低減することを意味し、エ
ンジン回転数の低下を抑止することができる。

【００３０】一方、発電電圧が低下することにより、バ
ッテリの放電が始まり、ステップ１００５ではバッテリ
放電量△ＡＨを計測する。（計測の具体的な方法につい
ては後述する）バッテリ放電量△ＡＨが一定レベルＡＨ
１を越えたときには、過放電領域であると判断し、ステ
ップ１０１４へジャンプし通常発電モードへ移る。

【００３１】さらに、メインループでは、ステップ１０
０６で燃料カット・リカバー状態であるかを判別し、燃
料カット状態から燃料供給状態へ移行する時にはステッ
プ１００７へ移り、発電電圧を１１．２Ｖに下げ、発電
遮断を行う。この時も上記と同様にして、ステップ１０
０８でバッテリ放電量のチェックを行う。

【００３２】ステップ１００９ではスロットル開度を検
出し、スロットル開度が一定値（Ｔｈ１）以上の時に加
速状態であると判断し、発電電圧を１２．３２Ｖに低下
させる。ここでもステップ１０１１でバッテリ放電量の
チェックを行う。

【００３３】最後に、ステップ１０１２では減速状態で
あるかどうかの判断を行う。減速状態である時にはステ
ップ１０１３へ移り、発電電圧を１５．２Ｖに高める。

【００３４】また、一旦通常発電モード１０１４に入る
と、バッテリ放電量△ＡＨがある程度快復するまで（Ａ
Ｈ２＜ＡＨ１を満足するように定数ＡＨ２を設定する）
発電電圧を可変できないようにする。この様に制御を行
なえば、放電深度が１０％を割ることはない。

【００３５】以上のフローによれば、バッテリの放電量
が一定値（ＡＨ１）を越えることが無いので、バッテリ
の寿命劣化を防止することができる。それでは、ＡＨ１
をどの様な値に設定すれば良いかについてであるが、図
１１に、バッテリの放電深度と寿命の関係を取ったデー
タが有るので、これを基に説明する。

【００３６】図１１は鉛バッテリの充放電繰り返し寿命
試験において、放電時の放電深度（図１１の１１ａ部の
面積＝放電電流×放電時間）と寿命指数の関係を示す図
である。一般に放電深度が大きくなれば寿命が低下する
と言う傾向があるが、放電深度１０％（図１１の点１１
ｂ）より小さい領域では寿命は飛躍的に良くなってい
る。そこで、例えば４０ＡＨ（アンペア・アワー）のバ
ッテリに対しては、ＡＨ１＝４０×０．１＝４ＡＨとすれば、バッテリ寿命の劣化は誘発されないことにな
る。本実施例によれば、発電機の電圧制御を任意に行っ
てもバッテリ劣化を招かないので、車両の電気装置の信
頼性を確保することができる。

【００３７】上記の実施例では△ＡＨの検出方法につい
ては詳細に記載されなかったが、次にこの検出方法のい
くつかの実施例について述べる。

【００３８】図１２に放電電流と時間による放電深度の
検出方法についての１例を示す。バッテリの放電電流と
その累積時間からバッテリ放電量を算出し、バッテリの
放電深度を算出する。そして、算出された放電深度が設
定値以上（例えば１０％）となる時間ｔ１となった時点
から発電機の発電制御を禁止する。

【００３９】図１３は界磁電流と時間による放電深度の
検出方法についての１例を示した図で、例えば放電深度
１０％で設定した場合を示した図である。界磁電流Ｉｆ
が界磁電流上限値Ｉｆａ以上で（例えば、最大界磁電流
を１００％としたとき、Ｉｆａとして９８％、Ｉｆとし
て９９％の場合がこれに該当する）、かつ放電深度が１
０％以内の場合は、放電カット状態を解除せず、Ｉｆ＞
Ｉｆａ状態の継続時間ｔＩｆが所定値以上になった時に
発電カット状態を解除する。ｔＩｆは放電深度１０％の
範囲内でかつ発電制御を継続可能であるＢの領域内の値
が選ばれる。また、ラインよりも右上Ａの領域に達した
場合は発電制御を禁止する。

【００４０】図１４にＶＲＥＦとＶＢ（ＤＶＢ）の差と
時間による放電深度の検出方法についての１例を示す。
ＤＶＢが所定値ａ以上になった時点ｔ１からｔ２までの
間に変化したＤＶＢの変化量から、単位時間の電圧変化
量（（ｂ−ａ）／（ｔ２−ｔ１））に相当するバッテリ
放電電流に置換し、置換した放電電流累積時間（０〜
ｂ）からバッテリの放電深度を算出する。そして、算出
された放電深度が設定値以上（例えば１０％）となる時
間ｔ３となった時点から発電制御を禁止する。

【００４１】図１５に電気負荷の判別と時間による放電
深度の検出方法についての１例を示す。様々な電気負荷
信号ＥＬ（ライト、フォグランプ、リアデフォッガ、ブ
レ−キ、ワイパ、ブロア、ラジエ−タファン、室内灯な
ど）やエアコンのON/OFFにより負荷電流は変化するた
め、（１）では１つの電気負荷信号ＥＬのON／OFF時間
と放電深度の関係を１例として示す。例えば放電深度を
１０％に設定した場合、電気負荷ＯＮでは時間ｔはｔａ
を経過した場合に発電制御を禁止し、電気負荷ＯＦＦで
は時間ｔがｔｂを経過した時点で発電制御を禁止する。
（２）では複数の電気負荷がＯＮされた場合の関係につ
いて示す。負荷電流の状態は電流センサまたは上記の電
気負荷信号のそれぞれのＯＮ／ＯＦＦで判定し、負荷電
流値相当を算出する。放電深度を１０％に設定した場
合、負荷電流換算したｃに対応する時間ｔｃを経過した
時点で制御を禁止する。

【００４２】図１６に繰返し放電周期確保の必要性と繰
返し放電禁止時間の設定についての１例を示す。（１）
は繰返し放電周期に応じた繰返し放電禁止時間の確保を
した場合を示しており、（ａ）はバッテリの充放電電流
ＩVB、（ｂ）はバッテリの放電深度を示す。(a)におい
てバッテリから放電周期時間ｔ１の放電があった場合、
バッテリは放電Ａし、充放電電流ＩVBはマイナスとなる
が、放電禁止時間ｔ２を確保することにより放電Ａに相
当するバッテリへの充電Ｂが行われる。この結果で充放
電収支のバランスが保たれるため（ｂ）に示すバッテリ
放電深度を０％とすることが可能となる。（２）は繰返
し放電周期ｔ１に対し、必要な繰返し放電禁止時間ｔ２
を確保しない場合を示しているが、ｔ１による放電Ａの
後、ｔ３の時間（ｔ２〉ｔ３）だけ充電を行うと、この
時点で充放電収支のバランスが保てず（ｂ）に示すバッ
テリ放電深度を０％とすることが不可能となってしま
う。このため、繰返し放電周期に応じた繰返し放電禁止
時間を確保しない（２）の場合は、バッテリ寿命の早期
化、更には発電制御による効果を得ることが出来なくな
る。

【００４３】図１７に放電電流と放電時間による充電深
度の検出方法のフロ−チャ−トについての１例を示す。
ステップ１７０１では発電制御の発電カット中の制御で
あるかを判定する。発電カット中であればステップ１７
０２に移り、バッテリの状態が放電状態であるかを判定
する。もし、放電状態であれば放電状態の継続時間ｔと
バッテリ放電電流ＩVBから放電深度△ＡＨを算出し、ス
テップ１７０４へ移る。ここで、放電深度△ＡＨが放電
深度許容値の１０％に達しているかどうかの判定を行
う。もし、１０％以下であれば発電カット制御を継続す
る。しかし、１０％を超えた場合にはステップ１７０５
に移り、Ｃ端子Ｄｕｔｙを０％として発電カット制御を
禁止する。

【００４４】図１８に界磁電流と時間による充電深度の
検出方法のフロ−チャ−トについての１例を示す。ステ
ップ１８０１では発電制御の発電カット中の制御である
かを判定する。発電カット中であればステップ１８０２
に移り、界磁電流Ｉｆと設定値Ｉｆａを比較し、もし、
Ｉｆ＜Ｉｆａであれば発電カット制御を継続するが、Ｉ
ｆ＞Ｉｆａであればステップ１８０３へ移り、Ｉｆ＞Ｉ
ｆａ状態の継続時間ｔＩｆを決定し、ｔＩｆのカウント
を開始する。ステップ１８０４にて放電深度１０％以内
となる時間ｔＩｆとカウント時間ｔを比較し、ｔＩｆ≧
ｔが成立した時点でステップ１８０５にてＣ端子Ｄｕｔ
ｙを０％として発電カット制御を禁止する。

【００４５】図１９にＶＲＥＦとＶＢの差と時間による
充電深度の検出方法のフロ−チャ−トについての１例を
示す。ステップ１９０１では発電制御の発電カット中の
制御であるかを判定する。発電カット中であればステッ
プ１９０２に移り、発電電圧指令値ＶＲＥＦとバッテリ
電圧ＶＢの差ＤＶＢを算出する。ステップ１９０３でＤ
ＶＢが設定値ａとの大小を判定し、もし、ＤＶＢ＞ａで
あれば、その時の発電カット時間ｔ１をステップ１９０
４で設定する。ステップ１９０５で発電カット時間ｔが
ｔ２となったときには、ステップ１９０６にてＤＶＢの
値を検出する。そして、ステップ１９０７で単位時間の
電圧変化量（ｂ−ａ／ｔ２−ｔ１）に相当するバッテリ
放電電流に置換する。そして、ステップ１９０８で発電
カット時間ｔが設定値ｔ３となったときはステップ１９
１０で放電深度△ＡＨを算出し、ステップ１９０９で放
電深度許容値１０％と比較する。その結果、△ＡＨ＞１
０％であればステップ１９１１に移り、Ｃ端子Ｄｕｔｙ
を０％として発電カット制御を禁止する。

【００４６】図２０に電気負荷の判別と時間による充電
深度の検出方法のフロ−チャ−トについての１例を示
す。ステップ２００１では発電制御の発電カット中の制
御であるかを判定する。発電カット中であればステップ
２００２に移り電気負荷信号のON/OFF判別をおこなう。
その結果、ステップ２００３にてこの電気負荷の場合の
放電カット制御を継続できる時間ｔｃ、ステップ２００
４で発電カット制御の累積時間ｔと比較し，ｔ＞ｔｃの
場合にはステップ２００５でＣ端子Ｄｕｔｙを０％とし
て発電カット制御を禁止する。

【００４７】図２１に繰返し放電周期に応じた放電禁止
時間の設定のフロ−チャ−トについての１例を示す。ス
テップ２１０１では発電制御の発電カット中の制御であ
るかを判定する。発電カット中であればステップ２１０
２に移り、発電カット時間ｔが繰返し放電周期ｔ１以上
になったかを判定する。そして、ｔがｔ１以上となった
らステップ２１０３へ移り、発電電圧がフル充電電圧以
上となる電圧にＶＲＥＦを設定する。ステップ２１０４
で繰返し放電禁止時間ｔ２を確保するまでは発電カット
制御をしないように発電制御する。

【００４８】以上の説明からも明らかな様に、本発明に
なる車載発電機の制御システムによれば、バッテリ−の
寿命が悪化する条件を的確に検出・把握することがで
き、この条件下で内燃機関の運転状態に応じた発電電圧
の切り替え制御を行うことが可能になるので、内燃機関
の動力性能や燃費の効果は充分確保しつつ、従来通りの
バッテリ−の寿命が確保されることが可能となる。

【００４９】

【発明の効果】本発明によれば、蓄電手段の状態を考慮
して、上記動力源と発電機を制御する発電制御システム
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る車載発電機の発電制御システムの
動作を説明する説明図。

【図２】上記発電制御システムを有する車両の全体構成
を示すブロック図。

【図３】上記発電制御システムの発電制御装置の回路構
成を示す回路ブロック図。

【図４】制御パルスＰの説明図。

【図５】制御パルスＰと車載発電機の目標発電電圧の関
係の説明図。

【図６】デュ−ティ電圧変換回路の波形図。

【図７】波形整形回路の回路図。

【図８】デュ−ティ電圧変換回路の回路図。

【図９】ＶＲＥＦ切換回路の回路図。

【図１０】発電制御システムの全体フロ−チャ−ト。

【図１１】バッテリの寿命と放電深度の関係の説明図。

【図１２】放電深度の検出方法（放電電流と時間による
検出）の説明図。

【図１３】放電深度の検出方法（界磁電流制御デュ−テ
ィと時間による検出）の説明図。

【図１４】放電深度の検出方法（ＶＲＥＦとＶＢの差と
時間による検出）の説明図。

【図１５】放電深度の検出方法（電気負荷の判別と時間
による検出）の説明図。

【図１６】繰返し放電周期確保の必要性と繰返し放電禁
止時間の設定の説明図。

【図１７】放電電流と時間による検出のフロ−チャ−
ト。

【図１８】界磁電流制御デュ−ティと時間による検出の
フロ−チャ−ト。

【図１９】ＶＲＥＦとＶＢの差と時間による検出のフロ
−チャ−ト。

【図２０】電気負荷の判別と時間による検出のフロ−チ
ャ−ト。

【図２１】繰返し放電禁止時間の設定のフロ−チャ−
ト。

【符号の説明】１…内燃機関、３…車載発電機、５…発電制御装置、８
…ＥＣＵ、１１…クランク軸、３１…界磁巻線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者永瀬満茨城県勝田市大字高場字鹿島谷津2477番地３日立オートモティブエンジニアリング株式会社内審査官吉村伊佐雄 (56)参考文献特開昭62−160043（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−9142（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H02J 7/14 - 7/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】主たる駆動対象を他に有する動力源により
駆動させられる発電機の発電電力により充電される蓄電
手段と上記発電機とを制御し、上記発電機を制御するた
めに上記発電機の界磁電流を制御して、上記発電機の出
力電力を変化させる発電制御システムにおいて、上記蓄電手段の状態と、動力源の運転状態とに基づいた
上記発電機の制御を行なう界磁電流制御手段と、上記蓄電手段の放電電流を検出する手段と、上記蓄電手段の放電状態継続時間を検出する手段と、上記放電電流の検出値に上記放電状態継続時間を掛けて
放電深度を算出する手段とを有し、上記界磁電流制御手段は、上記放電深度が所定の値を超
えた時、上記蓄電手段が放電状態となるような上記発電
機の制御を禁止することを特徴とする発電制御システ
ム。
【請求項２】主たる駆動対象を他に有する動力源により
駆動させられる発電機の発電電力により充電される蓄電
手段と上記発電機とを制御し、上記発電機を制御するた
めに上記発電機の界磁電流を制御して、上記発電機の出
力電力を変化させる発電制御システムにおいて、上記蓄電手段の状態に基づいた上記発電機の制御である
界磁電流制御モ−ドと、動力源の運転状態に基づいた上
記発電機の制御である発電制御モ−ドとを行なう界磁電
流制御手段と、上記蓄電手段の放電電流を検出する手段と、上記蓄電手段の放電状態継続時間を検出する手段と、上記放電電流の検出値に上記放電状態継続時間を掛けて
放電深度を算出する手段とを有し、上記界磁電流制御手段は、上記発電制御において、上記
放電深度が所定の値を超えた時、充電カット状態となる
ような上記発電機の発電制御を禁止することを特徴とす
る発電制御システム。
【請求項３】主たる駆動対象を他に有する動力源により
駆動させられる発電機の発電電力により充電される蓄電
手段と上記発電機とを制御し、上記発電機を制御するた
めに上記発電機の界磁電流を制御して、上記発電機の出
力電力を変化させる発電制御システムにおいて、上記蓄電手段の状態と、動力源の運転状態とに基づいた
上記発電機の制御とを行なう界磁電流制御手段と、上記発電機の界磁電流を検出する手段と、上記発電機の界磁電流が所定の値を超えた時間を検出す
る手段とを有し、上記界磁電流制御手段は、上記発電機の界磁電流が所定
の値を超えた時間が所定の値を超えた時、上記蓄電手段
が放電状態となるような上記発電機の制御を禁止するこ
とを特徴とする発電制御システム。
【請求項４】主たる駆動対象を他に有する動力源により
駆動させられる発電機の発電電力により充電される蓄電
手段と上記発電機とを制御し、上記発電機を制御するた
めに上記発電機の界磁電流を制御して、上記発電機の出
力電力を変化させる発電制御システムにおいて、上記蓄電手段の状態と、動力源の運転状態とに基づいた
上記発電機の制御とを行なう界磁電流制御手段と、上記発電機の発電目標電圧と蓄電手段の電圧の差を検出
する手段と、上記発電機の発電目標電圧と蓄電手段の電圧の差が所定
の値以上になり、かつ所定の時間経過したことを検出す
る手段とを有し、上記界磁電流制御手段は、上記発電機の発電目標電圧と
上記蓄電手段の電圧の差が所定の値を超え、かつ所定の
時間経過した時、上記蓄電手段が放電状態となるような
上記発電機の制御を禁止することを特徴とする発電制御
システム。
【請求項５】主たる駆動対象を他に有する動力源により
駆動させられる発電機の発電電力により充電される蓄電
手段と上記発電機とを制御し、上記発電機を制御するた
めに上記発電機の界磁電流を制御して、上記発電機の出
力電力を変化させる発電制御システムにおいて、上記蓄電手段の状態と、動力源の運転状態とに基づいた
上記発電機の制御とを行なう界磁電流制御手段と、外部負荷の種類を検出する手段とを有し、上記界磁電流制御手段は、外部負荷の種類の検出結果に
応じて所定の時間の間、上記蓄電手段が放電状態となる
ような上記発電機の制御を行うことを特徴とする発電制
御システム。
【請求項６】請求項１、２、３または４記載の発電制御
システムにおいて、上記界磁電流制御手段は、上記蓄電手段が放電状態とな
る上記発電機の制御を禁止した場合、許可時間が経過
後、再度上記蓄電手段が放電状態となる上記発電機の制
御を再開することを特徴とする発電制御システム。
【請求項７】請求項５記載の発電制御システムにおい
て、上記界磁電流制御手段は、外部負荷の種類の検出結果に
応じて所定の時間の間、上記蓄電手段が放電状態となる
上記発電機の制御を行った場合、その後放電を禁止し、
許可時間が経過後、再度上記蓄電手段が放電状態となる
上記発電機の制御を再開することを特徴とする発電制御
システム。