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JP2004147362A - Power generation system for vehicle and its control method - Google Patents

Power generation system for vehicle and its control method Download PDF

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Publication number
JP2004147362A
JP2004147362A JP2002306228A JP2002306228A JP2004147362A JP 2004147362 A JP2004147362 A JP 2004147362A JP 2002306228 A JP2002306228 A JP 2002306228A JP 2002306228 A JP2002306228 A JP 2002306228A JP 2004147362 A JP2004147362 A JP 2004147362A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power generation
engine
power
rotor
generation system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002306228A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahisa Kashimoto
樫本 雅久
Hideki Ito
伊藤 秀樹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2002306228A priority Critical patent/JP2004147362A/en
Publication of JP2004147362A publication Critical patent/JP2004147362A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation system for a vehicle capable of restricting power generation amount even under non-exciting control state where field current passes. <P>SOLUTION: This power generation system comprises an alternator (A) equipped with a rotor and a stator, a voltage regulator (V) for controlling field current passed through a rotor coil (Rc), an engine for the rotation of the rotor, and an ECU for controlling the engine. The engine ECU is operated by restricting the rotational speed of the engine under a prescribed restricted rotational speed when the field current is uncontrollable and the non-exciting control state is kept where the field current continues to pass. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載されるオルタネータや電動発電機(M/G)等の交流発電装置を備えた車両用発電システムおよびその制御方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
車両には、電気負荷やバッテリに電力を供給するために、従来から発電装置が設けられている。エンジンで走行する通常の車両ならオルタネータ、シリーズ式ハイブリット車ならジェネレータ、パラレル式ハイブリット車ならモータ・ジェネレータ(M/G)が交流発電を行っている。これらの交流発電装置はいずれもエンジンで駆動され、通常はフィールド電流を制御することによりその発電量が制御されて、安定した電力供給がなされている。例えば、オルタネータの場合、前記フィールド電流の制御は、トランジスタ等の半導体スイッチング素子からなるボルテージレギュレータによりなさる。このレギュレータは、交流発電装置の発電量やバッテリ電圧に応じてフィールド電流を断続するデューティ制御を行っている。例えば、過充電気味でバッテリ電圧が高くなるとフィールド電流を遮断して発電量を抑制し、逆にそのバッテリ電圧が低下するとフィールド電流を流して発電量を増やしている。
【0003】
しかし、車両に搭載される交流発電装置は、温度、振動等、その使用環境が厳しいため、レギュレータ等に使用されるスイッチング素子が故障したり、その他の配線部分が天絡、地絡等する場合も考えられる。このような場合、レギュレータ等によるフィールド電流の制御がなされず(励磁無制御状態)、発電されなくなったり、逆に、発電量が過多となり電気負荷に過電圧が印加等されたりするおそれがある。
もっとも、フィールド電流が流れず発電されない状態となる故障の場合なら、運転席にある警告灯が点灯して運転者はその異常を容易に察知できる。また、発電されなくなっても、しばらくの間はバッテリから電力が供給されるため、車両の移動等が可能となり、安全な場所への退避走行等が可能である。
但し、フィールド電流が流れ放し状態となる故障の場合、発電量が増加し続けるため、バッテリが過充電状態となり、電気負荷に過電圧が印加等されることによって、二次的な故障に至るおそれもある。
そこで、後者のような故障が生じたときでも、例えば、レギュレータが故障して一定の条件が成立した場合に、フィールド電流をリレーを介して遮断するようにした発電制御装置が特開平5−344797号公報に開示されている。これにより故障時でも電気負荷への過電圧の印加等が防止される。
【0004】
【特許文献1】
特開平5−344797号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報に開示された方法では、新たに専用リレー等を設けなければならずコスト高となる。また、故障時、退避走行はできるものの、長距離の走行は困難であり、故障発生場所から自宅や修理工場まで自走するようなことまではできない。
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものである。つまり、フィールド電流が流れ続けるような故障が生じたときでも、交流発電装置による発電を確保し、十分な走行を可能とする車両用発電システムおよびその制御方法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および発明の効果】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、フィールド電流が流れ続ける励磁無制御状態とき、交流発電装置による発電量がエンジン回転数に依存することに着目して、エンジン回転数の制御によって発電量の調整を行うことを思いつき、本発明を完成するに至った。
(車両用発電システム)
すなわち、本発明の車両用発電システムは、主軸と共に回転して界磁を形成する界磁コイルを有するロータと該ロータの外周囲に配設され少なくとも3相分の電機子コイルを有するステータとからなり、該ロータが駆動回転されて該電機子コイルで交流発電される交流発電装置と、該界磁コイルに流すフィールド電流を制御して該交流発電装置の発電量を調整できる発電制御装置と、該交流発電装置で発電された交流電力を直流電力に変換する整流装置と、変換された該直流電力を蓄える蓄電池と、該交流発電装置の該ロータを回転駆動するエンジンと、該エンジンを制御するエンジン制御装置と、を備える車両用発電システムであって、前記エンジン制御装置は、前記発電制御装置によるフィールド電流の調整が不能となり該フィールド電流が流れ続ける励磁無制御状態のときに、前記エンジンの回転数を所定の制限回転数以下に制限して運転する回転数制限手段を備えることを特徴とする(請求項1)。
【0007】
本発明は、上記励磁無制御状態となったとき、回転数制限手段でエンジン回転数を制限する。エンジン回転数さえ所定範囲に制限して車両を運転すれば、フィールド電流が流れ続けていても、交流発電装置の発電量が過多とならず、電気負荷への過電圧の印加やバッテリの過充電等も抑制、防止される。
また、回転数制限手段でエンジン回転数が制限されたとしても、通常の退避走行程度であれば十分に走行可能である。加えて、その場合でも、交流発電装置からも設定次第で十分な発電量を得ることができる。
このように、発電量を調整する発電制御装置等が故障して励磁無制御状態となった場合でも、車両の継続的な走行が可能となり、故障発生場所から自宅や修理工場等へ自走して行くことも可能となる。
また、このような制御を行う車両用発電システムは、例えば、エンジン制御装置のプログラムの変更等により容易に達成可能である。このため、保護回路等を設ける場合に比べて、いわゆるフェイルセーフの低コスト化が可能となる。
【0008】
(車両用発電システムの制御方法等)
本発明は、上記車両用発電システムとしてのみならず、上述のような制御を行う制御方法としても把握できるし、さらには、その制御方法を前提とした交流発電装置、発電制御装置またはエンジン制御装置と把握することもできる。
【0009】
ところで、本発明でいう励磁無制御状態は、バッテリ電圧、界磁コイル(フィールドコイル)の両端電圧、界磁コイルの電流量等により容易に検出できる。このような検出を行うために、シャント抵抗や電流センサ等からなる検出手段を別途組込んでも良いが、発電制御装置のIC等に予め検出回路または監視回路を組込んでおき、それを励磁無制御状態の検出手段とすれば事足りる。
【0010】
なお、エンジン制御装置による励磁無制御状態の認識は、例えば、発電制御装置が励磁無制御状態を検出したときにその検出信号をエンジン制御装置に送信し、エンジン制御装置がその故障検出信号を受信することで行える。勿論、励磁無制御状態の検出方法次第では、そのエンジン制御装置が発電制御装置を介さずに、その励磁無制御状態を認識しても良い。
【0011】
本発明の交流発電装置は、通常のオルタネータの他、スタータを兼用したオルタネータ、ハイブリット車に搭載されるジェネレータやジェネレータ・モータ(電動発電機:M/G)等でも良い。この交流発電装置は、フィールド電流を制御して発電量を調整可能なものである限り、同期機に限らず誘導機であっても良い。
上記励磁無制御状態が生じる場合として、フィールド電流を制御するスイッチング素子のオープン故障(絶縁故障)やクローズ故障(短絡破壊)、フィールド電流回路の天絡、地絡等がある。いずれの場合に励磁無制御状態となるかは、回路構成による。
【0012】
回転数制限手段は、エンジン回転数を制限回転数以下にするが、この制限回転数は、交流発電装置の出力、減速比、電気負荷量等により適宜決定されるものである。制限回転数は、車両の通常走行が可能となる範囲であれば好ましく、一例を挙げれば、アイドル回転が700〜800rpmのエンジンで、制限回転数を2000rpm等に設定する。
励磁無制御状態でエンジン回転数が制限回転数以下に制限されているときでも、車両の走行性を通常の状態に近づけるために、車両がトルクコンバータ付き自動変速機やベルト式やトロイダル式等の無断自動変速機を備えると好適である。
この場合、制限回転数を比較的低回転に設定しておいても、低速域で十分なトルクが得られると共に一般的な速度内の走行も可能となる。
【0013】
上述のことを踏まえて、本発明の車両用発電システムおよびその制御方法は、次にようにしても好適である。
前記励磁無制御状態は、前記蓄電池の電圧(バッテリ電圧)または前記交流発電装置の出力電圧が所定値以上となったときに検出されるものとしても良い(請求項3)。
また、前記励磁無制御状態は、前記フィールド電流が所定値以上となったときに検出されるものであっても良い(請求項4)。この場合、フィールド電流の所定値は、前記交流発電装置の回転数に関連付けられたマップ情報として記憶されていると好適である(請求項5)。
そして、前記エンジンは、前記バッテリ電圧、交流発電装置の出力電圧またはフィールド電流値が所定値を超えない範囲に回転数を制限して運転されるものであると好適である(請求項6)。
【0014】
さらに、前記エンジンをアイドル状態で停止すると共に発進時に再始動するアイドルストップ制御装置を備え、前記交流発電装置はその再始動をも行う交流電動発電装置であり、前記励磁無制御状態が検出されたときは、前記アイドルストップ制御装置によるアイドル状態でのエンジンの停止および再始動を禁止して前記蓄電池の放電を抑制すると、一層好適である(請求項7)。
【0015】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げ、本発明をより詳しく説明する。
本発明に係る実施形態である車両用発電システムSの全体を示すブロック図を図1に示す。
この車両用発電システムSは、エンジンと、エンジンを制御するエンジン制御装置と、このエンジンによって駆動される交流発電装置と、交流発電装置の発電量を調整する発電制御装置と、交流発電装置で発電された交流電力を直流電力に変換する整流装置と、その直流電力によって充電される蓄電池とからなる。
【0016】
より具体的にいうなら、本実施形態でいうエンジンはレシプロガソリンエンジンであり、交流発電装置はオルタネータAのロータおよびステータからなり、エンジン制御装置はエンジンECUであり、発電制御装置はボルテージレギュレータVであり、整流装置はレクティファイヤRであり、蓄電池はバッテリBである。なお、エンジンのクランクシャフトに取付けられたクランクプーリとオルタネータAの主軸に取付けられたプーリとの間にはドライブベルトが懸架されており、このドライブベルトによりオルタネータAがエンジンによって駆動される。また、ボルテージレギュレータVとエンジンECUとは通信可能になっており、ボルテージレギュレータVが後述の励磁無制御状態を検出すると、その故障検出信号がエンジンECUに送信され、エンジンECUはその検出信号を受信して、励磁無制御状態を認識する。
【0017】
次に、ロータおよびステータに加えて、レクティファイヤRおよびボルテージレギュレータVが組込まれたオルタネータAの全体回路図を図2に示す。
オルタネータAのロータにはロータコイル(界磁コイル)Rcが巻回されており、そのロータの外周囲を囲繞するステータに3相分のステータコイル(電機子コイル)Scが巻回されている。そして、スリップリングを介してフィールド電流の供給されるロータコイルRcがステータコイルSc内を回転すると、ステータコイルScで交流発電がなされる。この発電された交流電力は、中性点ダイオードを伴うレクティファイヤRで全波整流され、バッテリBおよび各種電気負荷へ直流電力が供給される。
【0018】
ところで、車両の運転状況に応じて必要となる電力量が異なるため、それに応じた発電量の調整が必要となる。この調整は、ボルテージレギュレータVがロータコイルRcに流すフィールド電流の制御により行う。具体的には、ボルテージレギュレータVのICがB端子の電圧(バッテリ電圧)を監視しており、その電圧が所定範囲内になるように、トランジスタTr1をON/OFFし、ロータコイルRcに流れるフィールド電流を断続制御する。
ところで、そのトランジスタTr1が故障した場合を考えると、ロータコイルRcのフィールド電流制御(励磁電流制御)が不能状態となる。ここで、トランジスタTr1がオープン故障(絶縁故障)した場合を考えると、ロータコイルRcにはフィールド電流が流れなくなるため、無発電状態となる。ボルテージレギュレータVのICがこの状態をF端子電圧の上昇等により検出すると、トランジスタTr2をONにして、チャージランプCを点灯させる。これにより、運転者は、オルタネータAの故障および無発電状態であることを認識する。そして、その運転者は、適宜、バッテリBを電源とした退避走行を行う。
【0019】
これに対し、トランジスタTr1が短絡故障した場合、ロータコイルRcにはフィールド電流が流れ続け、電気負荷への印加電圧が上昇したり、バッテリが過充電状態になったりする。ボルテージレギュレータVのICがこの状態(励磁無制御状態)をB端子電圧の上昇やF端子電圧の低下から検出すると(検出ステップ)、エンジンECUにその故障検出信号を送信する(送信ステップ)。この故障検出信号を受信したエンジンECUは、回転数制限手段により、予め設定しておいた制限回転数を上限としてエンジンを運転する(回転数制限ステップ)。
なお、この回転数制限手段は、例えば、エンジン回転数がその制限回転数に到達したときに、燃料噴射信号を変更して燃料噴射量をゼロにしたり、点火信号を変更して無着火状態とするものである。また、回転数制限手段は、通常のエンジンに設けられるリミッタの作動回転数を前記制限回転数に一時的に再設定するものでも良い。
【0020】
このように、本実施形態の車両用発電システムSによれば、オルタネータAのフェイルセーフが容易に行える。また、従来のボルテージレギュレータ等をほとんど変更することなく使用することもできる。さらに、このフェイルセーフを設けることで、従来設けていたフェイルセーフ用の保護回路を簡素化または省略することもでき、その分、低コスト化を図ることも可能である。
上記実施形態では、本発明をオルタネータに適用した場合を説明したが、それに限らず、ハイブリット車等に搭載される電動発電機や回生発電機等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態である車両用発電システムの全体構成を示すブロック図である。
【図2】その実施形態のオルタネータの回路図である。
【符号の説明】
S  車両用発電システム
A  オルタネータ
V  ボルテージレギュレータ(発電制御装置)
R  レクティファイヤ(整流装置)
B  バッテリ(蓄電池)
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a vehicular power generation system provided with an alternator or an alternator such as a motor / generator (M / G) mounted on a vehicle and a control method thereof.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A vehicle is conventionally provided with a power generation device for supplying power to an electric load and a battery. An alternator generates electricity for a normal vehicle running on an engine, a generator for a series hybrid vehicle, and a motor generator (M / G) for a parallel hybrid vehicle. Each of these AC power generators is driven by an engine, and the amount of power generation is usually controlled by controlling the field current, so that stable power supply is performed. For example, in the case of an alternator, the control of the field current is performed by a voltage regulator including a semiconductor switching element such as a transistor. This regulator performs a duty control for interrupting the field current in accordance with the amount of power generated by the AC power generator and the battery voltage. For example, when the battery voltage increases due to overcharging, the field current is cut off to suppress the power generation amount, and when the battery voltage decreases, the field current flows to increase the power generation amount.
[0003]
However, the AC power generator installed in the vehicle has severe operating environment such as temperature and vibration, so the switching element used for the regulator etc. may break down or other wiring parts may be short-to-power or ground-fault. Is also conceivable. In such a case, the field current is not controlled by the regulator or the like (excitation is not controlled), and the power may not be generated, or conversely, the generated power may be excessive and the overload may be applied to the electric load.
However, in the case of a failure in which the field current does not flow and the power is not generated, the warning light in the driver's seat is turned on and the driver can easily detect the abnormality. Further, even if power generation is stopped, power is supplied from the battery for a while, so that the vehicle can be moved and the like, and limp-home traveling to a safe place can be performed.
However, in the case of a failure in which the field current is released, the amount of power generation continues to increase, so that the battery is in an overcharged state, and an overvoltage is applied to the electric load, which may cause a secondary failure. is there.
Therefore, even when the latter type of failure occurs, for example, in the case where a regulator fails and certain conditions are satisfied, a power generation control device that cuts off a field current via a relay is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-344797. No. 5,009,045. This prevents application of an overvoltage to the electric load even at the time of failure.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-5-344797
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method disclosed in the above publication, a dedicated relay or the like must be newly provided, which increases the cost. In addition, when a failure occurs, evacuation traveling is possible, but traveling over long distances is difficult, and it is not possible to travel from the failure location to home or a repair shop by itself.
The present invention has been made in view of such circumstances. In other words, an object of the present invention is to provide a vehicular power generation system capable of ensuring sufficient power generation by an AC power generation device and enabling sufficient traveling even when a failure occurs in which a field current continues to flow, and a control method thereof.
[0006]
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention
Therefore, the present inventors have conducted intensive research to solve this problem, and as a result of repeated trial and error, focused on the fact that the amount of power generated by the AC power generator depends on the engine speed when the field current continues to flow and the excitation is not controlled. Then, they came up with the idea of adjusting the amount of power generation by controlling the engine speed, and completed the present invention.
(Vehicle power generation system)
That is, the vehicle power generation system of the present invention includes a rotor having a field coil that rotates together with the main shaft to form a field and a stator that is disposed around the rotor and has at least three-phase armature coils. An AC power generator in which the rotor is driven and rotated to generate AC by the armature coil; a power generation controller capable of controlling a field current flowing through the field coil to adjust a power generation amount of the AC generator; A rectifier that converts the AC power generated by the AC generator into DC power, a storage battery that stores the converted DC power, an engine that rotationally drives the rotor of the AC generator, and controls the engine. An engine control device, wherein the engine control device cannot adjust the field current by the power generation control device. Is at the flow continues excitation uncontrolled, characterized in that it comprises a rotational speed limiting means for driving and limiting the rotation speed of the engine below a predetermined limit rotational speed (claim 1).
[0007]
According to the present invention, when the above-mentioned excitation non-control state is established, the engine speed is limited by the speed limiting means. If the vehicle is driven with the engine speed limited to a predetermined range, the amount of power generated by the AC power generator does not become excessive even when the field current continues to flow, so that overvoltage is applied to the electric load or the battery is overcharged. Are also suppressed and prevented.
Further, even if the engine speed is limited by the rotation speed limiting means, the vehicle can travel sufficiently as long as the normal limp-home mode. In addition, even in that case, a sufficient power generation amount can be obtained from the AC power generation device depending on the setting.
In this way, even when the power generation control device or the like that adjusts the power generation amount fails and the excitation is not controlled, the vehicle can continue to travel, and the vehicle can travel from the failure location to home or a repair shop by itself. It is also possible to go.
The vehicle power generation system that performs such control can be easily achieved by, for example, changing the program of the engine control device. Therefore, a so-called fail-safe cost can be reduced as compared with the case where a protection circuit or the like is provided.
[0008]
(Control method of vehicle power generation system, etc.)
The present invention can be understood not only as the above-described power generation system for a vehicle but also as a control method for performing the above-described control, and further, an AC power generation device, a power generation control device, or an engine control device based on the control method. It can also be grasped.
[0009]
By the way, the non-excitation control state in the present invention can be easily detected by the battery voltage, the voltage across the field coil (field coil), the current amount of the field coil, and the like. In order to perform such detection, a detecting means including a shunt resistor and a current sensor may be separately incorporated. However, a detecting circuit or a monitoring circuit is previously incorporated in an IC or the like of the power generation control device, and the detection circuit is not excited. It suffices to use control state detection means.
[0010]
The recognition of the non-excitation state by the engine control unit is performed, for example, by transmitting a detection signal to the engine control unit when the power generation control unit detects the non-excitation state, and receiving a failure detection signal by the engine control unit. You can do it. Of course, depending on the detection method of the excitation non-control state, the engine control device may recognize the excitation non-control state without the intervention of the power generation control device.
[0011]
The AC generator of the present invention may be an alternator that also serves as a starter, a generator mounted on a hybrid vehicle, a generator / motor (motor generator: M / G), or the like, in addition to a normal alternator. This AC power generator is not limited to a synchronous machine, and may be an induction machine as long as it can adjust the amount of power generation by controlling the field current.
Examples of the case where the above-mentioned non-excitation control state occurs include an open failure (insulation failure) and a close failure (short circuit breakdown) of a switching element for controlling a field current, a power supply ground fault, a ground fault, and the like of a field current circuit. In either case, the excitation non-control state is determined by the circuit configuration.
[0012]
The engine speed limiting means sets the engine speed at or below the engine speed. The engine speed is appropriately determined based on the output of the AC generator, the reduction ratio, the electric load, and the like. The limit rotation speed is preferably within a range in which the vehicle can normally travel. For example, an engine with an idle rotation of 700 to 800 rpm and a limit rotation speed of 2000 rpm or the like are set.
Even when the engine speed is limited to less than the limit speed in the non-excitation control state, the vehicle must be equipped with an automatic transmission with a torque converter, a belt type, a toroidal type, etc. It is preferable to provide an automatic transmission without permission.
In this case, even if the rotational speed limit is set to a relatively low rotational speed, a sufficient torque can be obtained in a low speed range, and traveling within a general speed is also possible.
[0013]
Based on the above, the vehicle power generation system and the control method thereof according to the present invention are also suitable as follows.
The non-excitation control state may be detected when the voltage of the storage battery (battery voltage) or the output voltage of the AC generator becomes equal to or higher than a predetermined value.
The non-excitation control state may be detected when the field current becomes equal to or more than a predetermined value. In this case, it is preferable that the predetermined value of the field current is stored as map information associated with the rotation speed of the AC power generator (claim 5).
It is preferable that the engine is operated with the number of revolutions limited to a range in which the battery voltage, the output voltage of the AC generator or the field current value does not exceed a predetermined value (claim 6).
[0014]
Further, the engine includes an idle stop control device that stops the engine in an idle state and restarts the engine when the vehicle starts. The AC generator is an AC motor generator that also restarts the engine, and the excitation non-control state is detected. At this time, it is more preferable that the stop and restart of the engine in the idle state by the idle stop control device are prohibited to suppress the discharge of the storage battery (claim 7).
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments.
FIG. 1 is a block diagram showing an entire vehicle power generation system S according to an embodiment of the present invention.
The vehicle power generation system S includes an engine, an engine control device that controls the engine, an AC power generation device that is driven by the engine, a power generation control device that adjusts the power generation amount of the AC power generation device, and power generation by the AC power generation device. A rectifier that converts the AC power into DC power, and a storage battery that is charged by the DC power.
[0016]
More specifically, the engine referred to in the present embodiment is a reciprocating gasoline engine, the AC generator includes a rotor and a stator of an alternator A, the engine controller is an engine ECU, and the generator controller is a voltage regulator V. Yes, the rectifier is a rectifier R and the storage battery is a battery B. A drive belt is suspended between a crank pulley attached to the crankshaft of the engine and a pulley attached to the main shaft of the alternator A, and the alternator A is driven by the engine by the drive belt. Further, the voltage regulator V and the engine ECU can communicate with each other. When the voltage regulator V detects a non-excitation control state described later, a failure detection signal is transmitted to the engine ECU, and the engine ECU receives the detection signal. Then, the excitation non-control state is recognized.
[0017]
Next, FIG. 2 shows an overall circuit diagram of an alternator A in which a rectifier R and a voltage regulator V are incorporated in addition to the rotor and the stator.
A rotor coil (field coil) Rc is wound around the rotor of the alternator A, and a stator coil (armature coil) Sc for three phases is wound around a stator surrounding the outer periphery of the rotor. Then, when the rotor coil Rc to which the field current is supplied via the slip ring rotates inside the stator coil Sc, the stator coil Sc generates AC power. The generated AC power is full-wave rectified by a rectifier R including a neutral point diode, and DC power is supplied to a battery B and various electric loads.
[0018]
By the way, since the required amount of power differs depending on the driving condition of the vehicle, it is necessary to adjust the amount of power generation accordingly. This adjustment is performed by controlling the field current flowing from the voltage regulator V to the rotor coil Rc. More specifically, the IC of the voltage regulator V monitors the voltage (battery voltage) of the terminal B, and turns on / off the transistor Tr1 so that the voltage falls within a predetermined range, so that the field flowing through the rotor coil Rc Intermittently controls the current.
By the way, considering the case where the transistor Tr1 fails, the field current control (excitation current control) of the rotor coil Rc is disabled. Here, considering the case where the transistor Tr1 has an open failure (insulation failure), the field current does not flow through the rotor coil Rc, so that no power is generated. When the IC of the voltage regulator V detects this state by an increase in the voltage at the F terminal or the like, the transistor Tr2 is turned on, and the charge lamp C is turned on. Thereby, the driver recognizes that the alternator A is out of order and that no power is being generated. Then, the driver performs limp-home traveling using the battery B as a power source as appropriate.
[0019]
On the other hand, when the short-circuit fault occurs in the transistor Tr1, the field current continues to flow through the rotor coil Rc, the voltage applied to the electric load increases, or the battery is overcharged. When the IC of the voltage regulator V detects this state (excitation non-control state) from an increase in the B terminal voltage or a decrease in the F terminal voltage (detection step), it transmits a failure detection signal to the engine ECU (transmission step). The engine ECU that has received the failure detection signal operates the engine using the rotation speed limiting means with the preset rotation speed as an upper limit (rotation speed limiting step).
The rotation speed limiting means may change the fuel injection signal to zero when the engine rotation speed reaches the rotation speed limit, or change the ignition signal to a non-ignition state, for example. Is what you do. Further, the rotation speed limiting means may temporarily reset the operating rotation speed of a limiter provided in a normal engine to the limited rotation speed.
[0020]
As described above, according to the vehicle power generation system S of the present embodiment, the fail-safe of the alternator A can be easily performed. Further, a conventional voltage regulator or the like can be used with almost no change. Further, by providing the fail-safe, the fail-safe protection circuit provided conventionally can be simplified or omitted, and the cost can be reduced accordingly.
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to an alternator has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a motor generator or a regenerative generator mounted on a hybrid vehicle or the like.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a vehicle power generation system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of the alternator of the embodiment.
[Explanation of symbols]
S vehicle power generation system A alternator V voltage regulator (power generation control device)
R rectifier (rectifier)
B battery (storage battery)

Claims (7)

主軸と共に回転して界磁を形成する界磁コイルを有するロータと該ロータの外周囲に配設され少なくとも3相分の電機子コイルを有するステータとからなり、該ロータが駆動回転されて該電機子コイルで交流発電される交流発電装置と、
該界磁コイルに流すフィールド電流を制御して該交流発電装置の発電量を調整できる発電制御装置と、
該交流発電装置で発電された交流電力を直流電力に変換する整流装置と、
変換された該直流電力を蓄える蓄電池と、
該交流発電装置の該ロータを回転駆動するエンジンと、
該エンジンを制御するエンジン制御装置と、
を備える車両用発電システムであって、
前記エンジン制御装置は、前記発電制御装置によるフィールド電流の調整が不能となり該フィールド電流が流れ続ける励磁無制御状態のときに、前記エンジンの回転数を所定の制限回転数以下に制限して運転する回転数制限手段を備えることを特徴とする車両用発電システム。
A rotor having a field coil that rotates together with the main shaft to form a field, and a stator disposed around the rotor and having at least three-phase armature coils, the rotor being driven and rotated to An alternating-current generator that generates alternating current with a child coil;
A power generation control device that can control a field current flowing through the field coil to adjust a power generation amount of the AC power generation device;
A rectifier that converts AC power generated by the AC power generator into DC power;
A storage battery for storing the converted DC power,
An engine that rotationally drives the rotor of the AC power generator;
An engine control device for controlling the engine;
A vehicle power generation system comprising:
The engine control device operates while limiting the field current by the power generation control device and in a non-excitation control state in which the field current continues to flow, by limiting the engine speed to a predetermined speed limit or lower. A power generation system for a vehicle, comprising: a rotation speed limiting unit.
主軸と共に回転して界磁を形成する界磁コイルを有するロータと該ロータの外周囲に配設され少なくとも3相分の電機子コイルを有するステータとからなり、該ロータが駆動回転されて該電機子コイルで交流発電される交流発電装置と、
該界磁コイルに流すフィールド電流を制御して該交流発電装置の発電量を調整できる発電制御装置と、
該交流発電装置で発電された交流電力を直流電力に変換する整流装置と、
該直流電力を蓄える蓄電池と、
該交流発電装置の該ロータを回転駆動するエンジンと、
該エンジンを制御するエンジン制御装置と、
を備える車両用発電システムの制御方法であって、
前記エンジン制御装置は、前記発電制御装置によるフィールド電流の調整が不能となり該フィールド電流が流れ続ける励磁無制御状態のときに、前記エンジンの回転数を所定の制限回転数以下に制限して運転することを特徴とする車両用発電システムの制御方法。
A rotor having a field coil that rotates together with the main shaft to form a field, and a stator disposed around the rotor and having at least three-phase armature coils, the rotor being driven and rotated to An alternating-current generator that generates alternating current with a child coil;
A power generation control device that can control a field current flowing through the field coil to adjust a power generation amount of the AC power generation device;
A rectifier that converts AC power generated by the AC power generator into DC power;
A storage battery for storing the DC power;
An engine that rotationally drives the rotor of the AC power generator;
An engine control device for controlling the engine;
A method for controlling a vehicle power generation system comprising:
The engine control device operates while limiting the field current by the power generation control device and in a non-excitation control state in which the field current continues to flow, by limiting the engine speed to a predetermined speed limit or lower. A method for controlling a vehicle power generation system, comprising:
前記励磁無制御状態は、前記蓄電池の電圧または前記交流発電装置の出力電圧が所定値以上となったときに検出される請求項1または2に記載の車両用発電システムまたはその制御方法。3. The vehicle power generation system according to claim 1, wherein the non-excitation control state is detected when a voltage of the storage battery or an output voltage of the AC power generation device becomes a predetermined value or more. 4. 前記励磁無制御状態は、前記フィールド電流が所定値以上となったときに検出される請求項1または2に記載の車両用発電システムまたはその制御方法。The power generation system for a vehicle according to claim 1 or 2, wherein the non-excitation control state is detected when the field current exceeds a predetermined value. 前記フィールド電流の所定値は、前記交流発電装置の回転数に関連付けられたマップ情報として記憶されている請求項4に記載の車両用発電システムまたはその制御方法。The vehicle power generation system according to claim 4, wherein the predetermined value of the field current is stored as map information associated with a rotation speed of the AC power generation device. 前記エンジンは、前記蓄電池の電圧が所定値を超えない範囲に回転数を制限して運転される請求項1または2に記載の車両用発電システムまたはその制御方法。3. The vehicle power generation system according to claim 1, wherein the engine is operated with the number of revolutions limited to a range in which a voltage of the storage battery does not exceed a predetermined value, or a control method thereof. 4. さらに、前記エンジンをアイドル状態で停止すると共に発進時に再始動するアイドルストップ制御装置を備え、
前記交流発電装置は該再始動をも行う交流電動発電装置であり、
前記励磁無制御状態が検出されたときは、前記アイドルストップ制御装置によるアイドル状態での該エンジンの停止および再始動を禁止して前記蓄電池の放電を抑制する請求項1または2に記載の車両用発電システムまたはその制御方法。
Further, an idle stop control device that stops the engine in an idle state and restarts the engine at the time of starting is provided.
The AC generator is an AC motor generator that also performs the restart,
3. The vehicle according to claim 1, wherein when the excitation non-control state is detected, the stop and restart of the engine in the idle state by the idle stop control device are prohibited to suppress discharge of the storage battery. 4. Power generation system or its control method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009177948A (en) * 2008-01-24 2009-08-06 Nissan Motor Co Ltd Generator failure detector and generator failure detection method
JP2014050147A (en) * 2012-08-29 2014-03-17 Suzuki Motor Corp Fault diagnosis apparatus for vehicular generator

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