JP3135774B2 - 車両用充電システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関によって駆動
される交流発電機の制御システムにかかり、特に自動車
に搭載された内燃機関により回転駆動されて発電を行う
に好適な内燃機関によって駆動される交流発電機の制御
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車に搭載された内燃機関によ
って回転駆動されて発電動作を行う車両用交流発電機の
制御システムは、例えば、特開昭60−16195 号公報に開
示されている。

【０００３】この種制御システムはマイクロコンピュー
タを用いて、車載蓄電池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的に制御し
ている。特に、前記制御システムでは、エアコンやヘッ
ドランプ投入時を検出するセンサ等の出力信号を内燃機
関の運転パラメータとして取り込んで、運転状態または
電気負荷状態を検出している。そして、この検出された
運転状態または電気負荷状態に応じて発電機の目標発電
電圧を選択的に切り替えていた。

【０００４】他方特開平3−270700 号公報には、内燃機
関に対する負荷が変化した場合、この負荷変化の種類を
判別し、この判別した負荷変化の種類に対応して定めた
所定のパターンに従って発電機の界磁電流を制御するよ
うにした車載発電機の制御システムが開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の前者に
おいては、運転状態や電気負荷状態を取り込んで総合的
に発電動作を制御しているので、より良好に制御可能で
あるが、発電機の発電動作を制御する方法が、単に制御
装置で目標電圧値を切り替えるだけである。

【０００６】従って、内燃機関の動力性能や燃費の効果
は十分なるものが得られたとしても、前記切り替える電
圧値によって安定した効果を得ることができない。

【０００７】また後者の従来技術では、電圧調整回路の
回路素子そのものにばらつきが多いため、結果として製
品ごとにばらつきが生じることになり、安定した精度の
高い電圧調整装置を得ることはできない。

【０００８】本発明の目的は、内燃機関の動力性能や燃
費の効果を安定させることが出来る内燃機関によって駆
動される交流発電機の制御システムを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関と、
前記内燃機関で駆動され電力を発生する交流発電機と、
前記発電機の発電電力により充電される蓄電池と、前記
蓄電池の電圧を検出し予め定められた基準電圧と比較し
て前記蓄電池の電圧値を前記基準電圧に調整する電圧調
整回路と、前記交流発電機の出力電圧を前記内燃機関の
状態に応じて可変制御するための発電電圧指令値を発生
する演算処理回路と、を有する車両用充電システムであ
って、前記演算処理回路は、前記発電電圧指令値と前記
蓄電池の電圧値との電圧差を算出し、前記内燃機関の運
転状態が変化した場合は、前回の算出結果としてメモリ
上に記憶されている記憶電圧差に対して今回算出した電
圧差が収束しているかを判定し、判定の結果収束したと
判定された場合は今回算出した電圧差が所定の値の範囲
内にあるかどうかを判定し、判定の結果今回算出した電
圧差が所定の値の範囲内にあった場合は該電圧差を補正
処理して新たな電圧差とし、補正処理された新たな電圧
差を用いて前記発電電圧指令値を補正するとともに、該
新たな電圧差を前記記憶電圧差として記憶する車両用充
電システムにより達成される。また、前記電圧差の代わ
りに電圧比を用いることによっても同様である。

【００１０】

【作用】演算処理回路は、内燃機関のパラメータである
エンジン回転数Ｎｅ，エンジン水温Ｔｗ，スロットル開
度θ，エンジン吸入空気量Ｑ等の情報を車両状態信号と
して入力し、これらの条件からエアコン動作状態検出，
エンジン始動時の検出，車両の走行状態の検出，電気負
荷のオン−オフ検出を行い電気負荷状態及び車両走行状
態の負荷判別を行う。その後、その負荷判別状態によっ
て車両状態に最適となるように発電機の出力を制御する
ための目標発電電圧を設定する。

【００１１】これらの処理を演算処理回路の内部で演算
処理し、目標発電電圧に相当する発電電圧指令値Ｐを界
磁電流制御回路へ出力することにより車両用交流発電機
において蓄電池電圧が目標発電電圧に制御される。ここ
で、演算処理回路は前記蓄電池電圧と、目標発電電圧の
電圧差を検出し、前記電圧差により前記発電電圧指令値
Ｐを補正する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例になる内燃機関によ
って駆動される交流発電機の制御システムについて、実
施例の図面に基づいて説明する。

【００１３】図１は、本発明の内燃機関によって駆動さ
れる交流発電機の制御システムの一実施例を示す。車両
に搭載された内燃機関１を制御するための演算処理回路
８は内燃機関のパラメータであるエンジン回転数Ｎｅ，
エンジン水温Ｔｗ，スロットル開度θ，エンジン吸入空
気量Ｑ等の情報を車両状態信号として入力し、これらの
条件からエアコン動作状態検出，エンジン始動時の検
出，車両の走行状態の検出，電気負荷のオン−オフ検出
を行い電気負荷状態及び車両走行状態の負荷判別を行
う。その後、その負荷判別状態によって車両状態に最適
となるように発電機３の出力を制御するための目標発電
電圧を設定する。これらの処理を演算処理回路８の内部
で演算処理し、目標発電電圧に相当する発電電圧指令値
Ｐを界磁電流制御回路５へ出力することにより車両用交
流発電機３において蓄電池電圧が目標発電電圧に制御さ
れる。ここで、演算処理回路８は前記蓄電池電圧と、目
標発電電圧の電圧差を検出し、前記電圧差により前記発
電電圧指令値Ｐを補正する。

【００１４】図２は、上記本発明の内燃機関によって駆
動される交流発電機の制御システムの全体構成を示して
いる。図において、自動車等の車両に搭載された内燃機
関１は、回転トルクを出力するクランク軸１１を備えて
いる。該クランク軸１１には、図示されていないが、プ
ーリやベルトを介して車両用交流発電機３が機械的に連
結され、回転駆動される。前記車両用交流発電機３は、
従来の発電機と同様、外周に界磁巻線３１を巻回してな
る回転子と、この回転子の外周面に対向するように３相
巻線３２ａ，３２ｂ，３２ｃを巻回した固定子とから構
成されている。また、前記発電機３の３相巻線３２ａ，
３２ｂ，３２ｃには、例えば一対のダイオードを複数個
並列接続してなる全波整流回路３３が接続され、前記発
電機３の３相交流出力を整流して車載蓄電池４に供給し
て充電するように構成されている。前記発電機３には、
一部に前記車載蓄電池４の電圧を検出しながら出力電圧
を調整する電圧調整装置５が設けられている。

【００１５】また、内燃機関１は、一般の車両と同様そ
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
に伝達している。そして、図２の実施例では多気筒燃料
噴射（ＭＰＩ）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。

【００１６】また、各気筒毎に設けられた点火プラグ５
３は、例えば点火コイルを内蔵したディストリビュータ
５４から点火気筒順に配電される点火用高電圧によりス
パークし、各気筒内において圧縮された燃料を爆発させ
る。そして、前記インジェクタ５１の燃料噴射装置、前
記点火プラグ５３の点火時期は、前記内燃機関１の制御
装置である演算処理回路８によって制御される。また、
図２中、燃料を蓄えるための燃料タンク７の内部には、
燃料を加圧して前記インジェクタ５１に供給するための
燃料ポンプ７１が配置され、この燃料ポンプ７１の動作
も、前記演算処理回路８により燃料ポンプ制御装置７２
を介して制御される。

【００１７】このように前記内燃機関１の制御を行う前
記演算処理回路８は、例えばマイクロコンピュータで構
成したものであり、各種制御における演算を行うための
セントラルプロセッシングユニット（ＣＰＵ）８１，演
算に用いるための各種デー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
や演算に必要なデータ等を格納・記憶したリードオンメ
モリ（ＲＯＭ）８３とから構成されており、これらとは
別に入出力混成集積回路(Ｉ／Ｏ ＬＳＩ)８４が設けら
れている。前記Ｉ／Ｏ ＬＳＩ８４は、前記内燃機関１
の制御に必要な各種パラメータやデータを前記マイクロ
コンピュータ内に取り込むためのものであり、例えば蓄
電池電圧ＶＢ等のアナログ信号についてはデジタル信号
に変換するためのＡ／Ｄ変換器等も内蔵している。ま
た、前記Ｉ／Ｏ ＬＳＩ８４は前記マイクロコンピュー
タの演算結果に基づいて各種アクチュエータ等を駆動・
制御する発電電圧指令値をも発生するように構成されて
いる。

【００１８】以上の演算処理回路８による制御に必要な
内燃機関のパラメータやデータを検出するため、例えば
内燃機関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ーセンサ等）１０
１，冷却水の水温ＴＷを検出する水温センサ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１
０３，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１０４，
内燃機関の速度あるいは回転角度を検出するために前記
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、及びア
クセルペダルの踏角あるいはスロットルバルブの角度か
ら機関のアイドル状態ＳＩを検出するアイドルスイッチ
１０６，機関の始動を行うスタータの投入ＳＳを検出す
るスタータスイッチ１０７等が設けられている。更に、
前記トランスミッション２には、ニュートラル状態ＳＮ
にあるか否かを検知するためのニュートラルスイッチ１
０８が設けられている。

【００１９】以上に説明した内燃機関の各種動作のパラ
メータやデータに加え、前記演算処理回路８には、前記
車載蓄電池４の蓄電池電圧ＶＢ，前記ヘッドランプ等の
電気負荷４１に供給される負荷電流ＩＬを検出する電流
センサ４２の出力信号が入力されている。前記電流セン
サ４２においては、例えばホール素子等を利用して構成
されたものである。また、前記演算処理回路８には、エ
アコンディショナ用コンプレッサ９を前記クランク軸１
１に断続するための、電磁クラッチ９１の動作を検知す
るエアコン負荷スイッチ９２の出力信号Ａも入力されて
おり、前記信号によってエアコンの動作を判別すること
ができる。

【００２０】以上説明した構成において、前記電圧調整
装置５は、車載蓄電池４の出力電圧ＶＢを検出し、所定
の基準値と比較することにより得られる出力信号で界磁
電流ＩＦを制御し、前記発電機３の発電出力を制御す
る。一方、演算処理回路８は、前記各センサ，スイッチ
等から出力された内燃機関の運転パラメータを取り込む
ことにより、所定の演算を行い、演算結果に基づいて各
種アクチュエータ制御し、内燃機関の運転動作を制御す
る。

【００２１】本発明によれば、前記演算処理回路８は、
前記内燃機関１の動作を制御するだけではなく、前記発
電機３の発電出力をも制御するような構成になってい
る。即ち、前記演算処理回路８のＩ／Ｏ ＬＳＩ８４か
ら発電電圧指令値Ｐが出力され、制御回路５０に入力さ
れている。

【００２２】ここで、前記制御回路５０について、図３
を用いて説明する。図３は、前記制御回路５０の回路ブ
ロックを示すものであり、トランジスタ駆動回路５０４
を主制御ループとする構成になっている。ここで、端子
Ｃに発電電圧指令値Ｐが入力されると電圧変換回路５０
３は信号ａを出力し前記トランジスタ駆動回路５０４を
制御する構成になっている。また、端子Ｃに信号が入力
されない場合には、端子Ｓより入力される電圧によって
前記発電機の発電電圧を一定に制御する。また、電圧制
御装置５は警告灯５０２を端子Ｌを介して駆動する警報
回路５０１をも具備する。

【００２３】前記電圧変換回路５０３の動作について図
４及び図５を用いて説明する。図４は、前記電圧変換回
路５０３の回路構成を示す図であり、５０３ａはＮＯＴ
ゲート、５０３ｂ，５０３ｃ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、５０３
ｄ，５０３ｆは抵抗器、５０３ｅ，５０３ｇはコンデン
サによる２次フィルタよりなる構成になっている。

【００２４】ここで、発電電圧指令値である入力信号Ｐ
がＨｉレベルであったとするとアナログ・スイッチ５０
３ｃが導通し、アナログ・スイッチ５０３ｂが遮断さ
れ、信号ｂは予め定められた基準電圧Ｖ０(例えば、２.
４Ｖ）となる。当然のことながら前記入力信号ＰがLow
レベルであったとすると前記信号ｂは接地される。例え
ば、入力信号ＰがHi／Low を繰り返すような信号の場
合、前記信号ｂはＶ０（例えば、２.４Ｖ)／０Ｖを繰り
返す。以上のように、信号ｂが出力される、前記２次フ
ィルタを通すことにより、出力信号ａが得られる。図５
に一例を示すが、周期をｔ(例えば、６.４msec）とする
前記発電電圧指令値Ｐを前記電圧変換回路５０３を通す
ことにより、前記信号ａは図に示すようになる。ここ
で、前記発電電圧指令値Ｐに関して補足説明すれば、周
期を一定としたデューティー信号を用いることにより成
り立っている。

【００２５】図６は、内燃機関の運転状態に応じて前記
演算処理回路８で演算された前記発電電圧指令値Ｐと前
記発電機の目標発電電圧の関係を示す。この図におい
て、Ｘを下限値、Ｙを上限値とした範囲を発電電圧制御
の有効範囲とし、前記有効範囲における信号の場合の
み、図に示すような目標発電電圧に制御できる。ここ
で、前記有効範囲内における前記発電電圧指令値Ｐの通
流率（ＤＵＴＹ）と目標発電電圧に関しては、比例関係
が得られるような構成になっているものとする。また、
前記発電電圧指令値Ｐにおける有効範囲外の通流率に関
しては、信号の混成（ノイズ）等による不安定動作を防
止するために設けている。

【００２６】次に、図７に本発明の一例をフローチャー
トを用いて説明する。ステップ701で発電機の制御タス
クを開始すると、ステップ７０２で前記車載蓄電池の電
圧ＶＢを取り込み、ステップ７０３で前記内燃機関にお
ける冷却水温度ＴＷを取り込み、ステップ７０４におい
て、前記運転状態に応じた目標発電電圧指令値Ｐに相当
する制御指令値ＶＢ１を選定する。尚、選定におけるフ
ローチャートは後述する。斯くして、前記制御指令値Ｖ
Ｂ１を選定後、ステップ７０５で前記制御指令値ＶＢ１
と前記ステップ７０２において取り込まれた前記車載蓄
電池の電圧ＶＢとの電圧差ΔＶＢ ΔＶＢ＝ＶＢ−ＶＢ１ を算出する。

【００２７】ここで、安定した制御を行うための判定を
行う。まず、ステップ７０６では前記運転状態が変化し
たかどうか判定を行い、前記運転状態が変化していた場
合にはステップ７１０において補正処理を行わない。前
記ステップ７０６の判定において、前記運転状態が変化
していなかった場合、ステップ７０７において前記ステ
ップ７０５で算出した前記ΔＶＢが収束しているかどう
か判定を行う。この判定において、前記ΔＶＢが補正処
理を行っているにも関わらず収束していなかった場合に
は、ステップ７１３で制御を停止する。前記ステップ７
０７の判定において、前記ΔＶＢが収束している場合、
補正処理を行う範囲内かどうかの判定を行う。例えば、
前記ΔＶＢが ０.１Ｖ＜ΔＶＢ＜０.８Ｖ の範囲内であれば、ステップ７０８において補正処理を
行うが、前記範囲外の場合には前記ステップ７１０で補
正処理を行わない。ここで、前記ステップ７０８の補正
処理について補足説明をすると、前回補正処理を行った
時の電圧差ΔＶＢ（ＯＬＤ）を用いると、 ΔＶＢ＝ΔＶＢ（ＯＬＤ）＋（α×ΔＶＢ）（例えば、
α＝１／１０） とすることができ、算出されたΔＶＢを前記制御指令値
ＶＢ１に加算することで補正処理を行うことができる。
斯くして、前記ステップ７０９及び７１０の後処理とし
て、ステップ７１１において前記内燃機関１が停止して
いるかどうかの判定を行い、停止していなければ前記ス
テップ７０２に戻るが、前記ステップ711で停止してい
ると判定した場合、前記電圧差ΔＶＢをΔＶＢ′として
前記記憶装置８２に記憶する（ステップ７１２）。前記
記憶した電圧差ΔＶＢ′は、以後前記内燃機関１が始動
するまで保持されているものとし、始動されたときに前
記制御指令値ＶＢ１に関して補正を行うものとし、ステ
ップ７１３において終了する。

【００２８】前述したステップ７０４における制御指令
値ＶＢ１の選定方法の一例を図８を用いて説明する。ま
ず、ステップ８０１でタスクを開始すると、エンジン回
転数，吸入空気量，スロットル開度，空燃比，電気負荷
動作等の情報を用いて前記運転状態を判別する（ステッ
プ８０２）。判別された前記運転状態が、加速している
場合（ステップ８０３）前記制御指令値ＶＢ１＝１３.
０Ｖ（ステップ８０８)とし、定常走行状態である場合
（ステップ８０４）も同様となる。また、前記判別状態
がアイドル運転状態であった場合（ステップ８０５）前
記制御指令値VB１＝１４.４Ｖ とする。これらの状態以
外の場合は、前記制御指令値ＶＢ１＝15.2Ｖとし、それ
ぞれの場合においてもステップ８０９において終了す
る。

【００２９】ここで、補正を行う動作について、図９を
用いて説明する。例えば、前記蓄電池電圧ＶＢ及び前記
制御指令値ＶＢ１が図９に示すように電圧差ΔＶＢ１で
あったとすると、運転状態変化時ａのタイミングにおい
て、前記制御指令値ＶＢ１が変更されるため図にも示す
ように、前記蓄電池電圧ＶＢ及び前記制御指令値VB1が
変化する。しかし、次の運転状態変化時のｂのタイミン
グで前回の電圧差ΔＶＢ２を用いて補正しているため、 ΔＶＢ２＞ΔＶＢ３ とすることができる。

【００３０】また、前記内燃機関が停止されたときに、
電圧差ΔＶＢ３を保持させているため再び内燃機関を始
動する際は、前記電圧差のように前記車載蓄電池電圧Ｖ
Ｂと前記制御指令値ＶＢ１の電圧差を縮小することが出
来る。加えて、前述した一例においては、運転状態に応
じて前記車載蓄電池電圧ＶＢと前記制御指令値ＶＢ１の
電圧差を補正しているが、前記内燃機関の運転動作を制
御する演算処理回路８の取り込みタイミング（例えば、
２sec毎）に補正を行うことも可能である。なぜなら
ば、前記車載蓄電池ＶＢと前記制御指令値ＶＢ１の電圧
差を縮小させ、前記取り込みタイミングを早くすること
により補正する周期を早めるからである。この状態のと
きに、エンジンを停止させた場合前述したフローチャー
トにも示すように、電圧差ΔＶＢ３を保持しておき再度
エンジンが始動されたときに、前記電圧差ΔＶＢ３にな
るように制御し、以後補正処理をする事により電圧差を
小さくすることが出来る。前述した一例においては、運
転状態の変化時に応じて前記電圧差を補正しているが、
前記内燃機関１の運転動作を制御する演算処理回路８に
より、例えば２sec 毎に補正処理を行うことも可能であ
り、補正処理を早くすることでより良好な制御を行うこ
とが出来る。

【００３１】ここで、図１０，図１１を用いて別の実施
例について説明する。前記基準電圧Ｖ０は温度変化に対
して電圧変化特性をもっているので、例えば、図１０に
示すような特性になっているとすると、温度Ｔと電圧Ｖ
において、比例関係がみられる。従って、前記内燃機関
１における温度条件等を判定することにより前記目標発
電電圧指令値Ｐに相当する制御指令値ＶＢ１を補正する
ことが可能となる。然るに、図６に示した発電電圧指令
値Ｐの通流率（ＤＵＴＹ）と目標発電電圧の関係は、図
１０に示す前記基準電圧Ｖ０の温度特性を考慮し、図１
１に示すような温度Ｔ０（常温）を基準とすれば、温度
がＴ１まで上昇すれば前記基準電圧は、Ｖ０がＶ１へと
降下し常温に対してΔＶＴ１分の前記目標発電電圧が下
降したことと等しくなる。

【００３２】また逆に、温度がＴ２まで下降したとする
と前記基準電圧は、Ｖ０がＶ２へと上昇し常温に対して
ΔＶＴ２分の前記目標発電電圧が上昇したことと等しく
なる。

【００３３】以上前述したことにより、前記基準電圧が
温度特性をもっている場合、図５からも判るように、前
記目標発電電圧の温度変化に対する変動分を算出するこ
とが出来る。よって、前記演算処理回路８において温度
変化に対する前記基準電圧の変動分を算出し、それを基
に前記制御指令値ＶＢ１に関して演算を行うことによ
り、補正処理を行うことが出来る。然るに、温度状況を
判定する手段として、前記車載バッテリの液温，前記吸
入空気の温度等を用いることが可能であるが、ここでは
後述する如く制御システムの一例として、冷却水温度を
用いた制御に関して説明する。

【００３４】ここで、図３に示すＴＲ駆動回路５０４の
動作の関係を図１３のタイミングチャートを基に補足説
明するならば、信号Ｐが入力されるまでは、Ｓ端子の電
圧によりＴＲを駆動し発電電圧を一定に保っている。タ
イミングｘで信号Ｐが入力されると、該図に示すように
ＴＲとＦＤ接続端子動作に変化が生じる。そのため、界
磁電流ＩＦが増加し結果的に発電電圧が増加する。ここ
で、タイミングｙで温度がＴ１に上昇したとすると、図
１０に示すように基準電圧Ｖ０がＶ１へと低下するた
め、該図に示すようにＴＲとＦＤ接続端子動作に変化が
生じてしまう。よって、界磁電流ＩＦが低下し、発電電
圧も低下してしまう。

【００３５】図１２は、冷却水温度を用いた制御システ
ムのフローチャートを示す。ステップ１２０１で発電機
の制御タスクを開始すると、ステップ１２０２で前記車
載バッテリの電圧ＶＢを取り込み、ステップ１２０３で
前記内燃機関１における冷却水温度ＴＷを取り込み、ス
テップ１２０４において前記内燃機関１の動作を判別す
る手段としてエンジン回転数，吸入空気量，スロットル
開度，空燃比，電気負荷動作等の情報により前記内燃機
関１を搭載した車両の運転状態を判別する。そこで、前
記演算処理回路８において、前記運転状態に応じた前記
制御指令値ＶＢ１を選定する（ステップ１２０５）。こ
こで、前記運転状態に関しては、例えば、スロットル開
度やエンジン回転数等の情報により、加速している状態
であるとか、減速している状態であるとか、アイドリン
グ状態である等の運転状態を判別する（図８）。

【００３６】斯くして、前記制御指令値ＶＢ１を選定
後、ステップ１２０６で前記冷却水温度ＴＷより前記基
準電圧Ｖ０の温度状況を判定し、前記制御指令値ＶＢ１
を補正する。ここで、補正処理について補足説明する
と、前記冷却水温度ＴＷを前記基準電圧Ｖ０の温度に変
換する係数βを用いることにより、 ΔＶＴ＝Ｖ１＋ΔＶ／ΔＴ×ＴＷ×β （ΔＶ＝Ｖ２−Ｖ１，ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２） とすることができ、この値ΔＶＴを前記制御指令値ＶＢ
１に加算することで補正を行うことが出来る。

【００３７】次に、スッテプ１２０７で前記内燃機関が
停止しているかどうか判定し、動作中であればステップ
１２０２へ戻り、停止しているならばステップ１２０８
において終了する。本実施例においても、前記基準電圧
に温度特性をもった場合において、温度状況を判定し補
正を行うことにより、安定且つ良好な制御を行うことが
できる。

【００３８】ここで、図１３を用いて別の実施例につい
て説明する。例えば前記車両用交流発電機の発電電圧が
前記負荷電流ＩＬ及び回転数に対して電圧変化特性をも
っており、図１３に示すような特性になっているとする
と、例えば、前記車両用交流発電機の回転数がＮ１の時
に前記負荷電流ＩＬがＡ１であるとすると、前記車両用
交流発電機の発電電圧はＶ１となる。このような特性を
もった前記車両用交流発電機において、車両の電気負荷
が増加しＡ２になったとすると前記車両用交流発電機の
発電電圧はＶ２となり、先の状態に対して電圧差ΔＶ１
を生じる。

【００３９】また、前記負荷電流ＩＬがＡ１であった時
に、前記車両用交流発電機の回転数がＮ１，Ｎ２，Ｎ３
と変化したときに前記車両用交流発電機の発電電圧はＶ
１，Ｖ３，Ｖ４となり、それぞれ先の状態に対して電圧
差ΔＶ２，ΔＶ３を生じる。よって、前記演算処理回路
８において前記負荷電流ＩＬ及び回転数の変化による前
記車両用交流発電機の発電電圧の電圧差を算出すること
により、前記目標発電電圧指令値ＶＢ１に関して演算を
行うことにより、補正処理を行うことが出来る。しか
し、前記車両用交流発電機において、前記車両用交流発
電機の回転数がＮ１，Ｎ２，Ｎ３と変化することによっ
て、前記負荷電流ＩＬの最大がＡ３，Ａ４，Ａ５と変化
し、前記負荷電流ＩＬが最大値よりも大きい場合、前記
車両用交流発電機の発電電圧は更に低下することにな
る。よって、前記車両用交流発電機の回転数に応じた前
記負荷電流ＩＬの最大値を把握することが補正処理を行
う上で必要である。

【００４０】そこで、前述してきた前記車両用交流発電
機の特性によって補正を行う制御システムの一例とし
て、前記車両用交流発電機の回転数がＮ１の時の補正処
理を図１４のフローチャートを用いて説明する。ステッ
プ１４０１で制御タスクを開始すると、ステップ１４０
２で前記車載バッテリの電圧ＶＢを取り込み、ステップ
１４０３において、前記内燃機関１の動作を判別する手
段としてエンジン回転数，吸入空気量，スロットル開
度，空燃比，電気負荷動作等の情報により前記内燃機関
を搭載した車両の運転状態を判別する。そこで、前記演
算処理回路８において、前記運転状態に応じた前記制御
指令値ＶＢ１を選定する(ステップ１４０４)。ここで、
前記運転状態に関しては、例えば、スロットル開度やエ
ンジン回転数等の情報により、加速している状態である
とか、減速している状態であるとか、アイドリング状態
である等の運転状態を判別する（図８）。斯くして、前
記制御指令値ＶＢ１を選定後、前記電気負荷動作の情報
から前記負荷電流ＩＬを算出し、前記負荷電流ＩＬの最
大値Ａ３と比較（ステップ１４０５）した場合に前記最
大値Ａ３よりも大きい場合には前記制御指令値ＶＢ１の
出力を停止する。（ステップ１４０９） また、前記ステップ１４０５において、前記最大値Ａ３
よりも前記負荷電流ＩＬが小さい場合には、前記負荷電
流ＩＬの変化に応じた電圧差ΔＶ１を用いて前記制御指
令値ＶＢ１を補正する（ステップ１４０６）。ここで、
補正処理について補足説明すると、前記制御指令値ΔＶ
Ｂ１に前記電圧差ΔＶ１を加算することで補正するもの
とする。次に、前記車載バッテリ電圧ＶＢと前記記憶装
置８２に保持していた電圧ＶＢ’との電圧差ΔＶＢ’ ΔＶＢ′＝ＶＢ−ＶＢ′ が、ある許容値(例えば０.５Ｖ）よりも大きいときに
は、制御異常状態と判断し、ステップ１４０９において
前記制御指令値ＶＢ１の出力を停止する。前記電圧差Δ
ＶＢ′が前記許容値よりも小さい場合には、前記車載バ
ッテリ電圧ＶＢをＶＢ′として前記記憶装置８２に記憶
処理する（ステップ１４０８）。次に、スッテプ１４１
０で前記内燃機関１が停止しているかどうか判定し、動
作中であればステップ１４０２へ戻り、停止しているな
らばステップ１４１１において終了する。ここでは、前
記車両用交流発電機の回転数がＮ１の状態における処理
を説明したが、前記回転数の変化に対してもステップ１
４０３においてエンジン回転数を用いて車両の運転状態
を判定しているため同様の制御を行うことが出来る。本
実施例においては、前記車両用交流発電機の特性に応じ
て、負荷状態を判定し補正を行うことにより、安定且つ
良好な制御を行うことができる。本実施例では、前記車
載バッテリ電圧ＶＢの前記負荷電流ＩＬ及び前記車両用
交流発電機の回転数により変化する電圧差により補正制
御を行っていたが、前記車載バッテリ電圧ＶＢの前記負
荷電流ＩＬ及び前記車両用交流発電機の回転数により変
化する電圧比においても同様な制御を行うことが出来
る。

【００４１】

【発明の効果】本発明は内燃機関の運転状態に応じて発
電電圧指令値を常時補正することにより、常に内燃機関
の動力性能や燃費の効果を安定して得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する車両用交流発電機の制御システ
ムの機能図。

【図２】本発明に関するシステム全体ブロック図。

【図３】本発明に関する発電機の機能図。

【図４】同電圧変換回路構成図。

【図５】同電圧変換回路の動作波形図。

【図６】発電電圧指令値と目標発電電圧との関係を示す
グラフ。

【図７】本発明に関する電圧補正のフローチャート。

【図８】電圧補正に関する安定制御のフローチャート。

【図９】制御システムにおける動作波形図。

【図１０】基準電圧に対する温度特性図。

【図１１】発電電圧指令値と目標発電電圧と温度との関
係を示すグラフ。

【図１２】温度により補正する制御システムのフローチ
ャート。

【図１３】車両用交流発電機の電圧・電流特性を示すグ
ラフ。

【図１４】車両用交流発電機の特性により補正する制御
システムのフローチャート。

【図１５】図３におけるトランジスタ駆動回路を含む動
作タイミングチャート。

【符号の説明】

１…内燃機関、３…車両用交流発電機、４…車載蓄電
池、５…発電制御装置、８…演算処理回路、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 藤下 政克 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 (72)発明者 佐藤 正博 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 (72)発明者 川崎 征一 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 (72)発明者 海老澤 隆之 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会 社 日立製作所 自動車機器事業部内 (56)参考文献 特開 昭58−222735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−203830（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−159598（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−305799（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−76198（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−88733（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−65699（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−90204（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 9/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関と、 前記内燃機関で駆動され電力を発生する交流発電機と、 前記発電機の発電電力により充電される蓄電池と、 前記蓄電池の電圧を検出し予め定められた基準電圧と比
   較して前記蓄電池の電圧値を前記基準電圧に調整する電
   圧調整回路と、 前記交流発電機の出力電圧を前記内燃機関の状態に応じ
   て可変制御するための発電電圧指令値を発生する演算処
   理回路と、 を有する車両用充電システムであって、 前記演算処理回路は、 前記発電電圧指令値と前記蓄電池の電圧値との電圧差を
   算出し、 前記内燃機関の運転状態が変化した場合は、前回の算出
   結果としてメモリ上に記憶されている記憶電圧差に対し
   て今回算出した電圧差が収束しているかを判定し、 判定の結果収束したと判定された場合は今回算出した電
   圧差が所定の値の範囲内にあるかどうかを判定し、 判定の結果今回算出した電圧差が所定の値の範囲内にあ
   った場合は該電圧差を補正処理して新たな電圧差とし、 補正処理された新たな電圧差を用いて前記発電電圧指令
   値を補正するとともに、該新たな電圧差を前記記憶電圧
   差として記憶する車両用充電システム。
2. 【請求項２】請求項１記載において、 前記演算処理回路は、電源を遮断しても前記記憶電圧差
   を保持することができるメモリを有する車両用充電シス
   テム。
3. 【請求項３】内燃機関と、 前記内燃機関で駆動され電力を発生する交流発電機と、 前記発電機の発電電力により充電される蓄電池と、 前記蓄電池の電圧を検出し予め定められた基準電圧と比
   較して前記蓄電池の電圧値を前記基準電圧に調整する電
   圧調整回路と、 前記交流発電機の出力電圧を前記内燃機関の状態に応じ
   て可変制御するための発電電圧指令値を発生する演算処
   理回路と、 を有する車両用充電システムであって、 前記演算処理回路は、 前記発電電圧指令値と前記蓄電池の電圧値との電圧比を
   算出し、 前記内燃機関の運転状態が変化した場合は、前回の算出
   結果としてメモリ上に記憶されている記憶電圧比に対し
   て今回算出した電圧比が収束しているかを判定し、 判定の結果収束したと判定された場合は今回算出した電
   圧比が所定の値の範囲内にあるかどうかを判定し、 判定の結果今回算出した電圧比が所定の値の範囲内にあ
   った場合は該電圧比を補正処理して新たな電圧比とし、 補正処理された新たな電圧比を用いて前記発電電圧指令
   値を補正するとともに、該新たな電圧比を前記記憶電圧
   比として記憶する車両用充電システム。
4. 【請求項４】請求項３記載において、 前記演算処理回路は、電源を遮断しても前記記憶電圧比
   を保持することができるメモリを有する車両用充電シス
   テム。