JP2006121869A

JP2006121869A - 車両用発電制御システム

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Publication number: JP2006121869A
Application number: JP2004309784A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Watanabe; 和幸渡辺; Tadatoshi Asada; 忠利浅田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-10-25
Also published as: US20060091864A1; JP4151642B2; US7224148B2

Abstract

【課題】電気負荷投入時のバッテリ電圧の低下を防止することができ、エンジン回転が不安定になることを防止することができる車両用発電制御システムを提供すること。
【解決手段】発電制御システムには、車両用発電機１の界磁巻線１３に直列接続されたスイッチングトランジスタ３０と、車両用発電機１の出力電圧あるいはこれに連動する電圧が調整電圧設定値となるようにスイッチングトランジスタを断続制御する電圧比較器３１３と、電圧比較器３１３によって断続制御する際のスイッチングトランジスタ３０の導通率を可変の増加率で徐々に増加させる可変抵抗３１５、コンデンサ３１６を含む導通率制御手段と、車両用発電機１の電気負荷が増加したときにスイッチングトランジスタ３０の導通率を所定量増加させる抵抗３２５、可変定電流回路３２６を含む導通率増加手段と、この導通率の増加量を可変設定する徐励条件設定回路３４０、ＥＣＵ４とが備わっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気負荷が投入された際に車両用発電機の励磁電流を徐々に増加させる徐励制御を行う車両用発電制御システムに関する。

従来から、電気負荷が投入されて車両用発電機の出力電圧が低下したときに励磁電流を徐々に増加させる徐励制御を行う発電制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この発電制御装置では、電気負荷が投入されて車両用発電機の出力電圧が急激に低下しても、車両用発電機の界磁巻線に流れる励磁電流の導通率が徐々に増加するため、急激な発電トルクの増加が抑制され、エンジン回転の急激な低下を防止することができる。

また、上述した徐励制御をウィンカーやハザードランプ等の繰り返し投入される電気負荷に対しても適用すると車両用発電機の調整電圧が不安定になってランプの明るさがちらつく等の不都合があり、この不都合を回避するために、間欠的に投入される電気負荷に対しては徐励制御を行わず、それ以外の電気負荷投入に対して徐励制御を行うようにした発電制御装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。間欠的に投入される電気負荷であるか否かは車両用発電機の出力電圧等に基づいて検出されている。さらに、この発電制御装置では、徐励時間（導通率を増加する時間）を可変に設定する徐励制御が行われている。

また、上述した徐励制御によって励磁電流の導通率を徐々に増加させた場合に車両用発電機の回転数や温度によっては発電量の増加率が一定しないため、車両用発電機の出力電圧の変動が大きくなるという不都合があり、車両用発電機の回転数や温度に応じて励磁電流の導通率の増加量を制御することでこの不都合を回避した発電制御装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。
特開平３−６０３３８号公報（第３−６頁、図１−６）特開平５−２６０６７９号公報（第３−７頁、図１−１０）特開２００２−２０４６００号公報（第３−５頁、図１−５）

ところで、特許文献１に開示された発電制御装置では、励磁電流の増加率が一定であるため、投入される電気負荷の大きさによってはバッテリ電圧が低下するとともにエンジン回転が不安定になるという問題があった。また、特許文献１〜３に開示された発電制御装置では、エンジントルク等の車両状態が考慮されていないため、車両状態に無関係に徐励制御を行うだけでは、特にモータ等の突入電流が大きい電気負荷が投入された場合等においてエンジン回転が不安定になって、車両用発電機の出力電圧が一時的に急激に低下するためバッテリ電圧も低下するという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、電気負荷投入時のバッテリ電圧の低下を防止することができ、エンジン回転が不安定になることを防止することができる車両用発電制御システムを提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の車両用発電制御システムは、車両用発電機の界磁巻線に直列接続されたスイッチング手段と、車両用発電機の出力電圧あるいはこれに連動する電圧を検出する電圧検出手段と、電圧検出手段によって検出された電圧が調整電圧設定値となるようにスイッチング手段を断続制御する電圧制御手段と、電圧制御手段によって断続制御する際のスイッチング手段の導通率を所定の増加率で徐々に増加させる導通率制御手段と、車両用発電機の電気負荷が増加したときに、スイッチング手段の導通率を所定量増加させる導通率増加手段と、導通率増加手段によって増加させる導通率の増加量を車両状態に応じて可変設定する増加量可変設定手段とを備えている。電気負荷投入時に励磁電流の導通率を徐々に増加させる徐励制御を行うことにより急激な発電トルク変動を抑えてエンジン回転を安定させることができる。特に、エンジントルク等の車両状態に応じて負荷投入時における導通率の増加量を可変に設定することにより、エンジン回転数が低いアイドリング時に導通率の増加量を小さく設定してエンジン回転が不安定になることを防止するとともに、エンジン回転数が高くなったときに導通率の増加量を大きく設定して大きな電気負荷や突入電流等が発生する電気負荷が投入された際の出力電圧等の低下を抑制することが可能になる。また、突入電流が発生したり、電動パワーステアリング装置やＡＢＳ（アンチブレーキングシステム）などの安全・走行装置のように大きな短時間ステップ電流が発生する電気負荷が投入された場合には、励磁電流の導通率を所定の設定量の範囲で急激に増加させることができるため、車両用発電機の出力電圧やこれに連動する電圧（バッテリの端子電圧等）の急激な落ち込みを抑制することができる。最近では電気負荷の容量が次第に増加する傾向にあり、このような電気負荷の増大に対しても余裕を確保することができる。

また、上述した増加量可変設定手段は、増加率の増加量を、車両用発電機の状態に応じて設定することが望ましい。車両状態とともに車両用発電機の状態に応じて増加率の増加量を設定することにより、発電機回転数が低い場合に発電トルクに基づいて導通率の増加量を設定することにより急激な発電トルクの上昇に伴ってエンジン回転が不安定になることを防止するとともに、発電機回転数が高くなったときに導通率の増加量を大きく設定して大きな電気負荷や突入電流等が発生する電気負荷が投入された際の出力電圧等の低下を抑制することが可能になる。

また、上述した増加量可変設定手段は、導通率の増加量を、車両用発電機の出力端子に接続されたバッテリの状態に応じて設定することが望ましい。車両状態とともにバッテリの状態に応じて増加率の増加量を設定することにより、バッテリの端子電圧が低いときに電気負荷が投入された場合に、極端にバッテリの端子電圧が低下することのないように導通率の増加量を設定することが可能になり、バッテリに接続された電子機器が端子電圧低下に伴って誤動作することを未然に防ぐことができる。

また、上述した導通率制御手段によって導通率を増加させる際の増加率を可変設定する増加率可変設定手段をさらに備えることが望ましい。励磁電流の導通率の増加量と増加率のそれぞれを可変設定することにより、エンジン特性や電気負荷投入後の負荷電流の変化等に対応した導通率の徐励制御が可能になり、車両用発電機の出力電圧等の低下防止とエンジン回転の安定化の両方を実現することが可能になる。

また、上述した増加量可変設定手段は、信号線を介して接続される外部制御装置に設けられており、増加量可変設定手段によって設定された導通率の増加量を送信する第１の通信手段と、信号線を介して第１の通信手段から送られてくる導通率の増加量を受信して導通率制御手段に入力する第２の通信手段とをさらに備えることが望ましい。あるいは、上述した増加量可変設定手段および増加率可変設定手段は、信号線を介して接続される外部制御装置に設けられており、増加量可変設定手段によって設定された導通率の増加量と増加率可変設定手段によって設定された増加率を送信する第１の通信手段と、信号線を介して第１の通信手段から送られてくる導通率の増加量と増加率を受信して、導通率の増加量を導通率増加手段に、増加率を導通率制御手段にそれぞれ入力する第２の通信手段とをさらに備えることが望ましい。これにより、外部制御装置によってエンジン制御等に連動した車両用発電機の制御が可能になる。

また、上述した第１の通信手段から第２の通信手段への導通率の増加量の送信は、導通率の増加量および増加率の一方をデューティに他方を周波数に対応させたＰＷＭ信号を用いて行われることが望ましい。ＰＷＭ信号を用いることにより、導通率の増加量と増加率を１つの信号で同時に送ることが可能になり、徐励制御の応答性を向上させることができる。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用発電制御システムについて、図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の発電システムの全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の車両用発電機１は、固定子に含まれる３相の固定子巻線１１と、固定子巻線１１の３相出力を全波整流する整流装置１２と、回転子に含まれる界磁巻線１３と、出力電圧を制御する発電制御装置３とを含んで構成されている。車両用発電機１の出力端子（Ｂ端子）は、バッテリ２に直接接続されているとともに、切替スイッチ５を介して電気負荷６に接続されている。また、発電制御装置３のＳ端子がバッテリ２の正極端子に接続されているとともに、Ｃ端子が所定の信号線を介して外部制御装置としてのＥＣＵ（エンジン制御装置）４に接続されている。

次に、発電制御装置３の詳細について説明する。スイッチングトランジスタ３０は、界磁巻線１３と直列に接続されており、オンオフすることにより界磁巻線１３に流れる励磁電流を断続する。抵抗３２は、スイッチングトランジスタ３０のコレクタと環流ダイオード３４のアノードとの接続点とＦ端子との間に挿入されており、界磁巻線１３に流れる励磁電流を検出するために用いられる。環流ダイオード３４は、界磁巻線１３に並列に接続されており、スイッチングトランジスタ３０がオフのときに界磁巻線１３に流れる励磁電流を環流させる。

コンデンサ３１０、抵抗３１１、３１２、電圧比較器３１３によって電圧制御回路が構成されている。この電圧制御回路は、バッテリ２の出力電圧を分圧した電圧と、所定の基準電圧Ｖref とを比較し、これらの大小関係に応じてローレベルあるいはハイレベルの信号を生成する。Ｓ端子に印加されるバッテリ２の端子電圧（バッテリ電圧Ｖｂ）が抵抗３１１、３１２によって構成される分圧回路によって分圧され、この分圧電圧が電圧比較器３１３のマイナス端子に印加される。電圧比較器３１３は、このマイナス端子に印加された分圧電圧と、プラス端子に印加された所定の基準電圧Ｖref とを比較し、分圧電圧の方が基準電圧Ｖref よりも低い場合には出力をハイレベルに設定し、反対に分圧電圧の方が基準電圧Ｖref よりも高い場合には出力をハイレベルに設定する。例えば、分圧電圧が基準電圧Ｖref と等しくなるときのバッテリ電圧Ｖｂを「調整電圧Ｖｃ」と称するものとする。電気負荷６が接続されて車両用発電機１の出力電圧が低下したような場合には、バッテリ２の端子電圧が調整電圧Ｖｃよりも低くなり、電圧比較器３１３のマイナス端子に印加される電圧が基準電圧Ｖref よりも低くなるため、電圧比較器３１３の出力がハイレベルになる。

可変抵抗３１５とコンデンサ３１６によって平均導通率検出回路が構成されている。この平均導通率検出回路は、スイッチングトランジスタ３０の平均導通率を検出するためのものである。これらの可変抵抗３１５とコンデンサ３１６によって平滑回路が構成されており、可変抵抗３１５の一方端には、界磁巻線１３が接続されたＦ端子に現れる電圧が印加されている。スイッチングトランジスタ３０がオン状態のときには、界磁巻線１３がこのスイッチングトランジスタ３０を介して接地されるため、Ｆ端子の電圧は低くなる。このため、コンデンサ３１６から可変抵抗３１５を介してＦ端子側に電流が流れ、コンデンサ３１６が放電される。反対に、スイッチングトランジスタ３０がオフ状態のときには、Ｆ端子の電圧は高くなるため、Ｆ端子から可変抵抗３１５を介してコンデンサ３１６に電流が流れ、コンデンサ３１６が充電される。したがって、所定周期でスイッチングトランジスタ３０のオン状態とオフ状態とが切り替わって、コンデンサ３１６が充放電されることにより、コンデンサ３１６の端子電圧をスイッチングトランジスタ３０の平均導通率として検出することができる。

インピーダンス変換回路３２０は、出力端子が反転入力端子に接続された演算増幅器によって構成されたボルテージホロワ回路であり、可変抵抗３１５とコンデンサ３１６によって構成される平滑回路の出力電圧を高インピーダンスで受けて、そのままの電圧レベルで出力する。

抵抗３２５と可変定電流回路３２６によって降圧回路が構成されている。この降圧回路は、インピーダンス変換回路３２０の出力電圧を降圧するためものである。可変定電流回路３２６は、所定の定電流を生成する。この定電流の電流値は、徐励条件設定回路３４０によって可変に設定される。可変定電流回路３２６によって生成された定電流が抵抗３２５に流れることにより、この抵抗３２５によって電圧降下が生じる。この電圧降下分が降圧回路としての電圧降下量であり、インピーダンス変換回路３２０の出力電圧に対してこの電圧降下量が降圧される。例えば、抵抗３２５の抵抗値は、約４ＫΩに設定されている。

三角波発生回路３３１と電圧比較器３３２によって上限導通率設定回路が構成されている。この上限導通率設定回路は、スイッチングトランジスタ３０の現在の平均導通率に対して所定の上限幅を加算した上限導通率を設定するためのものである。電圧比較器３３２のマイナス端子には、インピーダンス変換回路３２０から出力されて抵抗３２５による電圧降下量だけ降圧された後の電圧Ｖｄが印加されており、プラス端子には三角波発生回路３３１によって生成された三角波電圧が印加されている。三角波発生回路３３１によって生成される三角波電圧は、ピーク値が４Ｖ、ボトム値が０Ｖであり、その周期Ｔが約２０ｍｓｅｃに設定されている。

例えば、スイッチングトランジスタ３０の平均導通率が５０％のときに、可変抵抗３１５とコンデンサ３１６によって構成される平均導通率検出回路の出力電圧（コンデンサ３１６の端子電圧）は２Ｖとなる。このとき、電圧比較器３３２のマイナス端子に印加される電圧Ｖｄは、この平均導通率検出回路の出力電圧（２Ｖ）よりも、可変定電流回路３２６と抵抗３２５によって定まる電圧降下分だけ低くなった値となる。電圧比較器３３２では、この電圧Ｖｄと、三角波発生回路３３１によって生成される三角波電圧とを比較することにより、このとき可変抵抗３１５とコンデンサ３１６によって検出された平均導通率５０％に、抵抗３２５による電圧降下分に相当するデューティ比αを加算したデューティ比（５０＋α）％であって、周期が三角波電圧と同じ２０ｍｓｅｃの上限導通率信号を出力する。

アンド回路３５０は、電圧比較器３１３から出力される信号と、上限導通率設定回路を構成する電圧比較器３３２から出力される上限導通率信号とが入力されており、これら２つの入力信号の論理積を求める。

温度センサ３６０は、車両用発電機１の温度を検出する。検出回路３６２は、各種の発電機情報を検出する。本実施形態では、車両用発電機１の温度、回転数、出力電圧、励磁電流が発電機情報として検出される。この中で、温度は温度センサ３６０の出力に基づいて検出される。回転数は、固定子巻線１１を構成する相巻線に現れる電圧をＰ端子を介して取得し、その周波数をカウントすることにより検出される。出力電圧は、Ｂ端子の電圧が直接検出される。励磁電流は、Ｆ端子に接続された抵抗３２の両端電圧に基づいて検出される。

通信回路３７０は、外部のＥＣＵ４とＣ端子を介して信号線で接続されており、ＥＣＵ４との間で各種の情報を送受信する処理を行う。発電制御装置３からＥＣＵ４に対しては、検出回路３６２によって検出された発電機情報が送信される。また、ＥＣＵ４から発電制御装置３に対しては、徐励制御を行う際の徐励条件情報が送られる。この徐励条件情報には、励磁電流の導通率の増加量と増加率が含まれる。

図２は、導通率の増加率の説明図である。縦軸が導通率を、横軸が経過時間をそれぞれ示している。ある時点における導通率をＤ０として、最終的に許容される上限の導通率をＤ１とする。大きな電気負荷６が投入されるとバッテリ２の端子電圧が低下するため、電圧比較器３１３の出力信号はハイレベルとなる。このとき、電圧比較器３３２からは、導通率Ｄ０に抵抗３２５の電圧降下量に対応する増加量αが加算された導通率Ｄ２の上限導通率信号を出力する。したがって、電圧比較器３１３の出力信号がハイレベルになった時点で導通率がＤ０からＤ２に変更されるが、可変抵抗３１５とコンデンサ３１６によって構成される平均導通率検出回路の出力電圧は、これらの可変抵抗３１５の抵抗値とコンデンサ３１６の静電容量で決まる時定数に応じて徐々に低下するため、導通率はＤ２からＤ１に向かって徐々に上昇する。この上昇の速度が導通率の増加率であり、図２に示した傾きＲで示される。導通率の増加率Ｒを変えることで、所定の導通率（例えば上限の導通率Ｄ１）に到達するまでの時間も変わるため、導通率の増加率を変更するということは徐励時間を変更することでもある。導通率の増加率Ｒは、徐励条件設定回路３４０によって、可変抵抗３１５の抵抗値を可変することにより変更される。例えば、この抵抗値の値を小さくすることにより増加率Ｒが大きくなって徐励時間が短くなり、反対にこの抵抗値を大きくすることにより増加率Ｒが小さくなって徐励時間が長くなる。

図３は、導通率の増加量の説明図である。大きな電気負荷６が投入されると、それまでの導通率Ｄ０に増加量αが加算された導通率Ｄ２が設定される。この増加量αは、抵抗３２５の電圧降下量に対応しており、徐励条件設定回路３４０によって、この電圧降下量を可変することにより増加量αを可変することができる。例えば、可変定電流回路３２６によって生成される定電流の電流値を大きくすることにより抵抗３２５の電圧降下量が大きくなるため増加量αが大きくなり（α２）、反対に可変定電流回路３２６によって生成される定電流の電流値を小さくすることにより抵抗３２５の電圧降下量が小さくなるため増加量αが小さくなる（α１）。

なお、ＥＣＵ４から発電制御装置３に対する徐励条件情報の送信は、ＰＷＭ信号を用いて行うことが望ましい。ＰＷＭ信号のデューティに導通率の増加量αを、周期に増加率Ｒをそれぞれ対応させる。あるいは、ＰＷＭ信号のデューティに導通率の増加率Ｒを、周期に増加量αをそれぞれ対応させる。ＰＷＭ信号を用いることにより、導通率の増加量αと増加率Ｒを１つの信号で同時に送ることが可能になり、徐励制御の応答性を向上させることができる。

また、上述した説明では可変定電流回路３２６によって生成される定電流の値を可変して抵抗３２５における電圧降下量を変更したが、定電流の値を一定にするとともに、抵抗３２５を可変抵抗によって構成してその抵抗値を可変しても、抵抗３２５における電圧降下量を変更することができる。

図４は、ＥＣＵ４の詳細構成を示す図であり、徐励制御に関係する構成のみが示されている。図４に示すように、ＥＣＵ４は、通信回路４０、発電トルク算出回路４２、エンジントルク算出回路４４、徐励条件決定回路４６を含んで構成されている。通信回路４０は、発電制御装置３との間で各種の情報を送受信する処理を行う。上述したように、発電制御装置３から送られてくる発電機情報が受信され、発電制御装置３に対して徐励条件情報が送信される。発電トルク算出回路４２は、発電制御装置３から送られてきた発電機情報（車両用発電機１の温度、回転数、出力電圧、励磁電流）に基づいて発電トルクを算出する。エンジントルク算出回路４４は、アクセル開度やその他の車両情報に基づいてエンジントルクを算出する。徐励条件決定回路４６は、通信回路４０を介して取得した発電機情報と、発電トルク算出回路４２によって算出された発電トルクと、エンジントルク算出回路４４によって算出されたエンジントルクと、バッテリ電圧情報（バッテリ２の端子電圧）や投入負荷情報、エンジン回転数情報などに基づいて、徐励条件を決定する。なお、投入負荷情報には、投入された電気負荷の種類と、投入された電気負荷に流れる負荷電流（突入電流の有無や時間変化）とが含まれている。

上述したスイッチングトランジスタ３０がスイッチング手段に、コンデンサ３１０、抵抗３１１、３１２、電圧比較器３１３が電圧制御手段に、可変抵抗３１５、コンデンサ３１６、インピーダンス変換回路３２０、抵抗３２５、可変定電流回路３２６、三角波発生回路３３１、電圧比較器３３２、アンド回路３５０が導通率制御手段、導通率増加手段に、徐励条件設定回路３４０、ＥＣＵ４が増加量可変設定手段、増加率可変設定手段にそれぞれ対応する。また、通信回路３７０が第２の通信手段に、通信回路４０が第１の通信手段にそれぞれ対応する。

本実施形態の発電制御システムはこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図５は、徐励条件を決定するＥＣＵ４の動作手順を示す流れ図である。ＥＣＵ４内の徐励条件決定回路４６は、発電機情報を取得する（ステップ１０１）。例えば、発電制御装置３からは発電機情報が定期的に送られてきており、この発電機情報が徐励条件決定回路４６によって取得される。次に、発電トルク算出回路４２は発電機情報に基づいて車両用発電機１の発電トルクを算出し（ステップ１０２）、エンジントルク算出回路４４はアクセル開度やその他の車両情報に基づいてエンジントルクを算出する（ステップ１０３）。次に、徐励条件決定回路４６は、通信回路４０を介して取得した発電機情報、発電トルク算出回路４２によって算出された発電トルク、エンジントルク算出回路４４によって算出されたエンジントルク、バッテリ電圧情報等のその他の情報に基づいて、導通率の増加量αと増加率Ｒを決定する（ステップ１０４、１０５）。徐励条件決定回路４６は、このようにして決定された徐励条件情報をＰＷＭ信号によって発電制御装置３に向けて送信する（ステップ１０６）。

徐励条件情報を受信した発電制御装置３では、徐励条件設定部３４０は、徐励条件に含まれる導通率の増加量αに相当する可変定電流回路３２６の定電流値を設定するとともに、導通率の増加率Ｒに相当する可変抵抗３１５の抵抗値を設定する。したがって、その時点における導通率が増加量αだけ増大するとともに、その後の導通率が増加率Ｒで徐々に増加する徐励制御が行われる。

図６は、電気負荷投入時に励磁電流の導通率の増加量と増加率を可変設定した場合の説明図である。図６（Ａ）には投入された電気負荷に流れる負荷電流の時間経過が示されている。例えば、突入電流が発生するモータ等の電気負荷が投入される場合を考えるものとする。図６（Ｂ）には導通率の時間経過が示されている。図６（Ｃ）にはバッテリ２の端子電圧（バッテリ電圧）の時間変化が示されている。

図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、電気負荷投入時に突入電流が流れるとバッテリ電圧が急激に低下するが、導通率の増加量αを大きく設定することにより（α＝α１の場合）、この低下の程度を低く抑えることができる。また、導通率の増加率Ｒを大きく設定することにより（Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３）、低下したバッテリ電圧を速やかに上昇させることができる。

例えば、エンジントルクの異なる２つのエンジンについて考えると、エンジントルクが小さいエンジンでは、導通率の増加量αをあまり大きく設定すると、エンジントルクに占める発電トルクの割合が急激に増してエンジン回転が不安定になるため、このようなエンジンについては増加量αや増加率Ｒを小さく設定することが望ましい。反対に、エンジントルクが大きいエンジンでは、導通率の増加量αと増加率Ｒを大きく設定して、速やかにバッテリ電圧を上昇させることが望ましい。

また、電動パワーステアリング装置やＡＢＳ等の安全・走行装置等の電気負荷が投入される場合とバッテリ電圧の低下による影響が少ない電気負荷が投入された場合を考えると、前者の電気負荷の投入に対しては導通率の増加量αと増加率Ｒを大きく設定し、後者の電気負荷の投入に対しては導通率の増加量αと増加率Ｒを小さく設定することが望ましい。

このように、本実施形態の車両用発電制御システムでは、電気負荷投入時にスイッチングトランジスタ３０の導通率（励磁電流の導通率）を徐々に増加させる徐励制御を行うことにより急激な発電トルク変動を抑えてエンジン回転を安定させることができる。特に、エンジントルク等の車両状態に応じて負荷投入時における導通率の増加量αを可変に設定することにより、エンジン回転数が低いアイドリング時に増加量αを小さく設定してエンジン回転が不安定になることを防止するとともに、エンジン回転数が高くなったときに増加量αを大きく設定して大きな電気負荷や突入電流等が発生する電気負荷が投入された際の出力電圧等の低下を抑制することが可能になる。また、突入電流が発生したり、電動パワーステアリング装置やＡＢＳ（アンチブレーキングシステム）などの安全・走行装置のように大きな短時間ステップ電流が発生する電気負荷が投入された場合には、励磁電流の導通率を所定の設定量の範囲で急激に増加させることができるため、車両用発電機１の出力電圧やこれに連動する電圧（バッテリ２の端子電圧等）の急激な落ち込みを抑制することができる。これにより、ＥＣＵ４や安全・走行装置の誤動作を防止して良質な電源システムを実現することができる。最近では電気負荷の容量が次第に増加する傾向にあり、このような電気負荷の増大に対しても余裕を確保することができる。

また、車両用発電機１の状態に応じて電気負荷投入時における導通率の増加量αを可変に設定することにより、発電機回転数が低い場合に発電トルクに基づいて導通率の増加量αを設定して急激な発電トルクの上昇に伴ってエンジン回転が不安定になることを防止するとともに、発電機回転数が高くなったときに導通率の増加量αを大きく設定して大きな電気負荷や突入電流等が発生する電気負荷が投入された際の出力電圧等の低下を抑制することが可能になる。特に、発電機トルクやエンジントルクの両方を考慮して導通率の増加量αを設定することにより、車両用発電機１の出力電圧等の低下防止とエンジン回転の安定化とをバランスよく実現することができる。

また、車両用発電機１の出力端子に接続されたバッテリ２の状態（上述した実施形態ではバッテリ２の端子電圧を用いたが、バッテリ２の充電量を用いるようにしてもよい）に応じて設定することにより、バッテリ２の端子電圧が低いときに電気負荷が投入された場合に、極端にバッテリ２の端子電圧が低下することのないように導通率の増加量αを設定することが可能になり、バッテリ２に接続されたＥＣＵ４等の電子機器が端子電圧低下に伴って誤動作することを未然に防ぐことができる。

また、導通率の増加量αとともに増加率Ｒを可変設定することにより、エンジン特性や電気負荷投入後の負荷電流の変化等に対応した導通率の徐励制御が可能になり、車両用発電機１の出力電圧等の低下防止とエンジン回転の安定化の両方を実現することが可能になる。

また、ＥＣＵ４によって徐励条件を設定して発電制御装置３に向けて送ることにより、ＥＣＵ４によってエンジン制御等に連動した車両用発電機１の徐励制御が可能になる。また、ＰＷＭ信号を用いてＥＣＵ４から発電制御装置３に向けて徐励条件を送信することにより、導通率の増加量と増加率を１つの信号で同時に送ることが可能になり、徐励制御の応答性を向上させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、ＥＣＵ４において徐励条件を決定したが、同じ機能を発電制御装置３側に持たせるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、車両用発電機１の出力電圧に伴ってＦ端子から抵抗３２を介して可変抵抗３１５の一方端に印加される電圧が波高値（スイッチングトランジスタ３０がオフされたときの電圧）が変動する。したがって、この変動を抑えるために、抵抗３２と可変抵抗３１５の間に電圧変換回路を挿入するようにしてもよい。この電圧変換回路は、抵抗３２を介して端子Ｆ側から印加される電圧の波高値を一定に変換するためのものである。例えば、三角波発生回路３３１によって発生する三角波電圧のピーク値と同じ値に一定の波高値が設定されている。

また、上述した実施形態では、図２、図３、図６において示した時間と導通率との関係において、時間の経過に伴って導通率が直線的に変化するように説明したが、実際には、可変抵抗３１５とコンデンサ３１６によって構成された平均導通率検出回路を用いているため、コンデンサ３１６の充放電特性にしたがって非直線的に変化する。本発明の趣旨からするとそれでも別段問題はないが、直線的に変化させたい場合には、可変抵抗３１５とコンデンサ３１６によって構成された平均導通率検出回路の代わりに、抵抗３２を介して印加される電圧をアナログ的あるいはデジタル的に積算（積分）する回路によって構成された平均導通率検出回路を用いるようにすればよい。

一実施形態の発電システムの全体構成を示す図である。導通率の増加率の説明図である。導通率の増加量の説明図である。ＥＣＵの詳細構成を示す図である。徐励条件を決定するＥＣＵの動作手順を示す流れ図である。電気負荷投入時に励磁電流の導通率の増加量と増加率を可変設定した場合の説明図である。

符号の説明

１車両用発電機
２バッテリ
３発電制御装置
４ＥＣＵ（エンジン制御装置）
６電気負荷
１１固定子巻線
１２整流装置
１３界磁巻線
３０スイッチングトランジスタ
３４環流ダイオード
４０、３７０通信回路
４２発電トルク算出回路
４４エンジントルク算出回路
４６徐励条件決定回路
３１３、３３２電圧比較器
３１５可変抵抗
３１６コンデンサ
３２０インピーダンス変換回路
３２５抵抗
３２６可変定電流回路
３３１三角波発生回路
３４０徐励条件設定回路
３５０アンド回路
３６２検出回路

Claims

車両用発電機の界磁巻線に直列接続されたスイッチング手段と、
前記車両用発電機の出力電圧あるいはこれに連動する電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段によって検出された電圧が調整電圧設定値となるように前記スイッチング手段を断続制御する電圧制御手段と、
前記電圧制御手段によって断続制御する際の前記スイッチング手段の導通率を所定の増加率で徐々に増加させる導通率制御手段と、
前記車両用発電機の電気負荷が増加したときに、前記スイッチング手段の導通率を所定量増加させる導通率増加手段と、
前記導通率増加手段によって増加させる前記導通率の増加量を車両状態に応じて可変設定する増加量可変設定手段と、
を備えることを特徴とする車両用発電制御システム。
請求項１において、
前記増加量可変設定手段は、前記増加率の増加量を、前記車両用発電機の状態に応じて設定することを特徴とする車両用発電制御システム。
請求項１または２において、
前記増加量可変設定手段は、前記導通率の増加量を、前記車両用発電機の出力端子に接続されたバッテリの状態に応じて設定することを特徴とする車両用発電制御システム。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記導通率制御手段によって前記導通率を増加させる際の前記増加率を可変設定する増加率可変設定手段をさらに備えることを特徴とする車両用発電制御システム。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記増加量可変設定手段は、信号線を介して接続される外部制御装置に設けられており、
前記増加量可変設定手段によって設定された前記導通率の増加量を送信する第１の通信手段と、
前記信号線を介して前記第１の通信手段から送られてくる前記導通率の増加量を受信して前記導通率制御手段に入力する第２の通信手段と、
をさらに備えることを特徴とする車両用発電制御システム。
請求項４において、
前記増加量可変設定手段および前記増加率可変設定手段は、信号線を介して接続される外部制御装置に設けられており、
前記増加量可変設定手段によって設定された前記導通率の増加量と前記増加率可変設定手段によって設定された前記増加率を送信する第１の通信手段と、
前記信号線を介して前記第１の通信手段から送られてくる前記導通率の増加量と前記増加率を受信して、前記導通率の増加量を前記導通率増加手段に、前記増加率を前記導通率制御手段にそれぞれ入力する第２の通信手段と、
をさらに備えることを特徴とする車両用発電制御システム。
請求項６において、
前記第１の通信手段から第２の通信手段への前記導通率の増加量の送信は、前記導通率の増加量および前記増加率の一方をデューティに他方を周波数に対応させたＰＷＭ信号を用いて行われることを特徴とする車両用発電制御システム。