JPH07123797A

JPH07123797A - 回転変動制御装置

Info

Publication number: JPH07123797A
Application number: JP5262578A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Uchinami; 正信打浪
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-10-20
Filing date: 1993-10-20
Publication date: 1995-05-12

Abstract

(57)【要約】【目的】この発明は、アイドル回転中および低速運転
中に電気負荷が増大してもエンジン回転数の低下を抑制
することができ、コストアップを招くことなくバッテリ
上がりや不快な振動等の発生を抑制した回転変動制御装
置を得る。【構成】発電機１０からの整流出力が必要に応じて供
給される電気負荷と、発電機からの整流出力により充電
されるバッテリ１２と、バッテリ電圧ＶＢが設定値ＶＡ
となるように発電機の界磁電流ＩＦを制御するレギュレ
ータ１０Ｒと、エンジン１の運転状態に基づいてバッテ
リの目標電圧ＶＲを演算する目標電圧演算部２１と、目
標電圧とバッテリ電圧との電圧偏差ΔＶに応じて発電機
の界磁電流を制限する界磁電流制限手段１５Ａとを備
え、バイパス空気通路を含む吸気系へのフィードバック
によるアイドル回転数制御とは別に発電量を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内燃機関（エンジ
ン）により発電機を駆動するガソリンエンジン自動車等
の回転変動制御装置に関し、特にコストアップを招くこ
とがなくまたアイドル運転中および低速運転中などに電
気負荷が急増しても不快な振動等を生じることのない回
転変動制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガソリンエンジン自動車にはエ
ンジンにより回転駆動されて発電電力を出力するオルタ
ネータ（発電機）が搭載されており、エンジン回転中に
おいてオルタネータから発電された電力は、必要に応じ
て各種電気負荷に供給されるとともに、余裕電力により
車載バッテリを充電している。

【０００３】図１２は一般的な回転変動制御装置の駆動
系の概略を示す構成図であり、図において、１はエンジ
ン、２はエンジン１に混合気を供給するための吸気管、
３は吸気管２の上流端に設けられて吸入空気を浄化する
エアクリーナ、４は吸気管２の途中に設けられてエンジ
ン１への吸入空気量を調整するスロットルバルブ、５は
スロットルバルブ４の全閉状態によりアイドル状態を検
出するアイドルスイッチである。

【０００４】６はスロットルバルブ４をバイパスするよ
うに吸気管２に設けられたバイパス空気通路、７はバイ
パス空気通路６内に設けられてバイパス空気通路６を閉
成側に付勢する圧縮コイルバネ、８は圧縮コイルバネ７
の先端に設けられた針状バルブ、９は針状バルブ８を駆
動してバイパス空気通路６の開閉制御を行うソレノイド
である。

【０００５】１０はエンジン１により駆動されて発電電
力を出力する発電機すなわちオルタネータ、１１はオル
タネータ１０の出力端子に接続された電気負荷、１２は
オルタネータ１１により充電されるバッテリである。

【０００６】１３はエンジン１の各気筒に分配給電して
気筒毎の点火タイミングを決定するディストリビュー
タ、１４はエンジン１により駆動されるクランク軸の回
転に同期したクランク角信号θを生成するクランク角セ
ンサである。この場合、クランク角センサ１４は、ディ
ストリビュータ１３に設けられている。

【０００７】１５はマイクロコンピュータからなる電子
制御装置であり、エンジン１の運転状態を示す各種セン
サ信号に基づいて各種制御パラメータ等を演算し、各種
制御機器を制御する。電子制御装置１５は、たとえばア
イドルスイッチ５からのアイドル検出信号Ａおよびクラ
ンク角センサからのクランク角信号θ等を取り込み、ア
イドル回転数制御（ＩＳＣ）用のソレノイド９に対する
制御信号Ｃ等を生成する。

【０００８】図１２に示すように、エンジン１には、エ
アクリーナ３から吸気管３を介して空気が送られ、この
とき、吸気管２の途中に設けられたスロットルバルブ４
は、アクセルペダル（図示せず）に連動して開閉され
る。スロットルバルブ４は、アイドル運転時には全閉と
なり、スロットルバルブ４の全閉状態（アイドル運転状
態）はアイドルスイッチ５により検出される。

【０００９】バイパス空気通路６は、スロットルバルブ
４を迂回するように吸気管２の上流側と下流側とを連通
している。バイパス空気通路６内には、圧縮コイルバネ
７で付勢された針状バルブ（バイパスバルブ）８が設け
られており、電子制御装置１５からの制御信号Ｃによっ
てソレノイド９がデューティ駆動されることにより、針
状バルブ８が駆動されてバイパス空気通路６が開閉され
る。

【００１０】一方、オルタネータ１０は、エンジン１に
より回転駆動されて発電を行い、電気負荷１１に電力を
供給したり、余裕電力をバッテリ１２に充電する。バッ
テリ１２は、オルタネータ１０による発電電力が不足し
たり、または発電が行われない場合に、電気負荷１１に
電力を供給する。

【００１１】図１３は従来の回転変動制御装置の駆動系
の電気系統を示すブロックであり、１０および１２は前
述と同様のものである。オルタネータ１０は、以下の１
０Ｆ、１０Ｓ、１０Ｄおよび１０Ｒを主要構成としてい
る。

【００１２】１０Ｆはエンジン１により回転されるとと
もに界磁電流ＩＦにより励磁されるフィールドコイル、
１０Ｓはフィールドコイル１０Ｆに対向配置された３相
のステータコイルであり、各コイル１０Ｆおよび１０Ｓ
はオルタネータ１０の発電部を構成している。１０Ｄは
ステータコイル１０Ｓの出力端子に接続された３相のダ
イオードブリッジからなる全波整流器である。

【００１３】１０Ｒは界磁電流ＩＦを制御するレギュレ
ータであり、全波整流器１０Ｄの出力電圧（発電電圧）
すなわちバッテリ１２の端子電圧ＶＢ（以下、バッテリ
電圧という）と使用される電気負荷１１の容量とに応じ
て、界磁電流ＩＦをオンオフ制御することにより、発電
部１０Ｆおよび１０Ｓによる発電電力を調整する。

【００１４】Ｓはバッテリ電圧ＶＢを検出するための電
圧検出端子、ＶＡはたとえばレギュレータ１０Ｒの温度
に応じて設定されるバッテリ１２の端子電圧の設定値
（ほぼ一定値の１４．５Ｖ程度）、３０は設定値ＶＡと
実際のバッテリ電圧ＶＢとを比較してこれらの電圧偏差
に応じた出力信号を生成する比較器、３１は比較器３０
の出力信号に応じてオンオフ制御されて界磁電流ＩＦを
決定するパワートランジスタである。

【００１５】なお、図１３には示されないが、車両に搭
載された各種の電気負荷１１は全波整流器１０Ｄの出力
端子に接続されている。

【００１６】レギュレータ１０Ｒは、電圧検出端子Ｓか
ら検出されるバッテリ電圧ＶＢが低下したり、使用され
る電気負荷１１の容量が増加した場合に、界磁電流ＩＦ
のデューティ比を大きくして発電電流を増加させる。ま
た、逆に、電気負荷１１の容量が減少した場合には、界
磁電流ＩＦのデューティ比を小さくして発電電流を減少
させる。

【００１７】また、たとえば電子制御装置１５からの指
令により、レギュレータ１０Ｒの電圧調整端子（図示せ
ず）の電位がコントロールユニット（図示せず）を介し
てアースされると、フィールドコイル１０Ｆに流れる界
磁電流ＩＦが零となって発電電流が零となり、オルタネ
ータ１０の発電はカットされる。

【００１８】次に、図１２および図１３を参照しなが
ら、従来の回転変動制御装置の具体的な動作について説
明する。オルタネータ１０において、フィールドコイル
１０Ｆを有するロータを回転させると、ステータに設け
られたステータコイル１０Ｓに３相交流が発生する。こ
の３相交流は、たとえば６個のダイオードからなる３相
ブリッジで形成された全波整流器１０Ｄにより整流さ
れ、直流電圧となって出力される。

【００１９】このとき、オルタネータ１０の発電電圧
は、エンジン１の回転に対応したロータの回転速度とフ
ィールドコイル１０Ｆに流される励磁用の界磁電流ＩＦ
の大きさとに比例する。この発電電圧は、各種の電気負
荷１１に供給したりバッテリ１２を充電するために一定
に保持する必要あり、ロータ回転速度が高くなって発電
電圧が規定値以上になろうとすると、上述のように、レ
ギュレータ１０Ｒにより界磁電流ＩＦが調整されて発電
電圧が抑制される。

【００２０】レギュレータ１０Ｒは、電気負荷１１への
供給電流に応じてオルタネータ１０内のフィールドコイ
ル１０Ｆに流す界磁電流ＩＦの値を調整しており、トラ
ンジスタ式の場合は、パワートランジスタ３１のオンオ
フにより界磁電流ＩＦのデューティ比を増減して通電量
を制御する。このように、レギュレータ１０Ｒでオルタ
ネータ１０の発電電圧を調整することにより、バッテリ
１２の過充電や過放電の発生を防止している。

【００２１】レギュレータ１０Ｒは、電気負荷１１が大
きくなると、オルタネータ１０内のフィールドコイル１
０Ｆに流す界磁電流ＩＦを大きくし、電気負荷１１が小
さくなると、界磁電流ＩＦを小さくする。したがって、
オルタネータ１０を回転駆動させるために必要なトルク
は、電気負荷１１が大きいときには大きくなり、電気負
荷１１が小さいときには小さくなる。

【００２２】また、レギュレータ１０Ｒ内の比較器３０
は、バッテリ電圧ＶＢを設定値ＶＡと比較し、比較結果
に基づいてパワートランジスタ３１を駆動することによ
り、ステータコイル１０Ｓからの出力電圧を制御して、
バッテリ電圧ＶＢを設定値ＶＡ（たとえば、１４．５
Ｖ）に一致させる。

【００２３】たとえば、バッテリ電圧ＶＢが設定値ＶＡ
以上の場合には、比較出力をＬレベルにすることによ
り、パワートランジスタ３１をオフさせてオルタネータ
１０の発電を停止させ、バッテリ電圧ＶＢが設定値ＶＡ
よりも小さい場合には、比較出力をＨレベルにすること
により、パワートランジスタ３１をオンさせてオルタネ
ータ１０の発電を実行させる。

【００２４】ところで、自動車のエンジン１がアイドル
運転中（たとえば、エンジン１の回転数が７００ｒｐｍ
程度）および低速運転中（１０００ｒｐｍ程度）におい
て、電気負荷１１が急増すると、オルタネータ１０内の
フィールドコイル１０Ｆに流す界磁電流ＩＦが増加し、
オルタネータ１０を回転駆動させるトルクが急増してエ
ンジン１の回転速度が減少する。この結果、場合によっ
ては、エンジン１の回転が不安定になって運転者に不快
な振動を与えることになる。

【００２５】たとえば、エアコン投入による消費電力の
増加にともないバッテリ電圧ＶＢが下降すると、レギュ
レータ１０Ｒ内の比較器３０は、パワートランジスタ３
１を駆動してオルタネータ１０の出力電圧を上昇させよ
うとする。しかし、フィールドコイル１０Ｆの通電によ
りエンジン１にかかるトルクが大きくなるため、エンジ
ン１の回転数が低下することになる。

【００２６】このように、アイドル運転中および低速運
転中においては、エンジン１の発生トルクが小さく、特
に燃費低減を目的としてアイドル回転速度を低く設定し
た装置においては、上述したように不快な振動を発生す
る傾向になりかねない。

【００２７】一方、アイドル運転中および低減運転中に
おいて、運転者は、特別な操作を行っているわけではな
く、しかも車内騒音が低いことから、エンジン１の発生
音や回転変動に対して敏感になっている。したがって、
このような状態でカークーラ等を投入して電気負荷１１
（消費電力）を増加させると、エンジン１の回転数が低
下し、この回転数低下は運転者に敏感に感じられる。

【００２８】一般に、運転者は、エンジン１の回転数の
低下を感じると、ストールに至るのではないかと不安に
なったり不快になり易く、さらに、エンジン１の振動が
生じると、不安感や不快感は増大する。実際に、低回転
数の運転状態においては、最悪の場合、エンジン１のス
トールを引き起こすことになる。

【００２９】このような問題点を解決するために、従来
より、国際公開による明細書「ＷＯ９１／０８６１２」
に記載されたような界磁電流ＩＦを抑制する技術が提案
されているが、この場合、オルタネータ１０にフィール
ドコイル制御信号を入力するためのＦＲ端子を設ける必
要がある。したがって、電子制御装置１５とオルタネー
タ１０との間に余分な配線を設ける必要があるうえ、電
子制御装置１５内にＦＲ端子の制御デューティを検出す
るためのカウンタ回路等を設ける必要があり、装置全体
のコストアップにつながってしまう。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転変動制御装
置は以上のように、レギュレータ１０Ｒ内の比較器３０
の出力信号に基づくパワートランジスタ３１のオンオフ
のみにより発電電圧を制御しているので、アイドル運転
中および低速運転中に電気負荷１１を投入が行われる
と、エンジン１の回転数低下や振動が生じて運転者に不
安感や不快感を与えるという問題点があった。

【００３１】また、レギュレータ１０Ｒの電圧調整端子
に対する印加電圧を制御する場合も、バッテリ電圧ＶＢ
の目標電圧を変更することなく単にパワートランジスタ
３１のオンオフのみにより発電電圧を制御しているの
で、上述と同様にエンジン１の回転数低下や振動が生じ
て運転者に不安感や不快感を与えるという問題点があっ
た。

【００３２】さらに、フィールドコイル１０Ｆの界磁電
流ＩＦを抑制するために、オルタネータ１０にＦＲ端子
を設けた場合は、種々の回路要素を必要とするので、コ
ストアップにつながるという問題点があった。

【００３３】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、アイドル運転中および低速運転
中などに電気負荷が急増しても、エンジンの回転数の落
ち込み量を制限可能にすることにより、コストアップす
ることなくバッテリ上がりや不快な振動等の発生を抑制
した回転変動制御装置を得ることを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る回転変動制御装置は、エンジンにより駆動される発電
機と、発電機からの整流出力が必要に応じて供給される
電気負荷と、発電機からの整流出力により充電されるバ
ッテリと、バッテリの端子電圧が設定値となるように発
電機の界磁電流を制御するレギュレータと、エンジンの
運転状態に基づいてバッテリの目標電圧を演算する目標
電圧演算部と、目標電圧とバッテリの端子電圧との電圧
偏差に応じて発電機の界磁電流を制限する界磁電流制限
手段とを備えたものである。

【００３５】また、この発明の請求項２に係る回転変動
制御装置は、請求項１において、界磁電流制限手段は、
電圧偏差に応じたＰＩＤ演算により界磁電流の制限値を
決定するものである。

【００３６】また、この発明の請求項３に係る回転変動
制御装置は、請求項２において、界磁電流制限手段は、
制限値に応じたデューティ制御信号に基づいて界磁電流
を制限するものである。

【００３７】また、この発明の請求項４に係る回転変動
制御装置は、請求項２または請求項３において、界磁電
流制限手段は、バッテリの端子電圧が目標電圧よりも低
い場合には電圧偏差に応じたＰＩＤ演算により制限値を
決定し、バッテリの端子電圧が目標電圧以上の場合には
所定時間毎にＰＩＤ演算による積分値を所定値ずつ小さ
くすることにより制限値を決定するものである。

【００３８】また、この発明の請求項５に係る回転変動
制御装置は、請求項１から請求項４までのいずれかにお
いて、界磁電流制限手段は、制限値に基づいてバッテリ
の端子電圧の設定値を変更することにより界磁電流を制
限するものである。

【００３９】また、この発明の請求項６に係る回転変動
制御装置は、請求項５において、界磁電流制限手段は、
設定値を通常の第１の設定値と第１の設定値よりも低い
第２の設定値とに切換える設定値切換部を含むものであ
る。

【００４０】また、この発明の請求項７に係る回転変動
制御装置は、請求項１から請求項６までのいずれかにお
いて、エンジンの吸気管に設けられてエンジンへの吸入
空気量を調整するスロットルバルブと、スロットルバル
ブをバイパスするバイパス空気通路と、バイパス空気通
路の開口面積を制御してエンジンのアイドル回転数を制
御するアイドル空気量制御手段とを備え、空気量制御手
段は、電圧偏差に応じてアイドル空気量を調整するもの
である。

【００４１】

【作用】この発明の請求項１においては、バイパス空気
通路を含む吸気系へのフィードバックによるアイドル回
転数制御とは別に、オルタネータ発電電力量をバッテリ
電圧と目標電圧との偏差をパラメータとして制限する。
これにより、アイドル回転中および低速運転中に電気負
荷が増大しても、発電量を制限して回転数の低下を小さ
く抑制する。

【００４２】また、この発明の請求項２においては、電
圧偏差をパラメータとしたＰＩＤ制御により発電電流の
制限値を決定する。これにより、ステータコイルから出
力される発電電流の目標値をゆっくり立ち上げ、アイド
ル回転中および低速運転中に電気負荷が増大しても、発
電量を制限して回転数の低下を小さく抑制する。このと
き、発電量に対応する界磁電流の制限値は、アイドル運
転中において必ずしも一定ではなく、ＰＩＤ制御により
徐々に増大するので、バッテリの過放電によるバッテリ
上がりが生じることはない。また、アイドル運転時に制
限値を徐々に増大する場合、電気負荷が増大しても回転
数が大幅に急減することはない。

【００４３】また、この発明の請求項３においては、レ
ギュレータの電圧調整端子をデューティ制御することに
より、実質的にバッテリ電圧の設定値を平均的に小さく
（すなわち、低く）設定する。

【００４４】また、この発明の請求項４においては、電
気負荷の再投入時に発電電流の急増を防止するため、バ
ッテリ電圧の安定時にＰＩＤ演算の積分値を所定値ずつ
小さくする。

【００４５】また、この発明の請求項５においては、制
限値に応じてレギュレータ内の比較基準となる設定値を
変更し、界磁電流を制限する。

【００４６】また、この発明の請求項６においては、制
限値に応答して、通常の設定値からＬレベル（所定レベ
ル）の設定値に切換える。

【００４７】また、この発明の請求項７においては、電
圧偏差に基づいて、界磁電流を制限して目標発電電流を
ゆっくり立ち上げるとともに、吸気系へのフィードバッ
ク制御を行いアイドル回転数の低下を防止する。

【００４８】

【実施例】実施例１．以下、この発明の実施例１（請求
項１〜請求項３および請求項７に対応）を図について説
明する。図１はこの発明の実施例１の駆動系の電気系統
を示す構成図、図２は図１の機能構成を示すブロック図
である。各図において、５、９、１０、１０Ｓ、１０
Ｆ、１０Ｄ、１０Ｒ、１２、１４、３０および３１は前
述と同様のものであり、１５Ａは電子制御装置１５に対
応している。また、この発明の回転変動制御装置の全体
構成は図１２に示した通りである。

【００４９】１６はたとえば外部トランジスタで構成さ
れたコントロールユニットであり、電子制御装置１５Ａ
からのデューティ制御信号Ｃｄによってオンオフ制御さ
れ、レギュレータ１０Ｒの電圧調整端子Ｇに対して必要
に応じたデューティ比でアース電位を印加する。電圧調
整端子Ｇはパワートランジスタ３１のベースに接続され
ている。

【００５０】１７はエンジン１の始動時にオンされるイ
グニッションスイッチである。１８はバッテリ１２の充
電状態を表示するチャージランプであり、一端がイグニ
ッションスイッチ１７を介してバッテリ１２に接続され
且つ他端がレギュレータ１０Ｒの入力端子Ｌに接続され
ている。

【００５１】１９はオートマチック車のトランスミッシ
ョン位置（たとえば、パーキング、Ｎレンジ、Ｄレンジ
等）を表わすＴ／Ｍセレクトスイッチ、２０は手動変速
機切換車両に設けられたクラッチスイッチである。各ス
イッチ１９および２０からのスイッチ信号は、他のパラ
メータ信号とともに各種センサ信号として電子制御装置
１５Ａに入力されている。

【００５２】この場合、電子制御装置１５Ａは、以下の
機能ブロック２１〜２５を含んでいる。２１は各種セン
サからのパラメータ入力信号に基づいてバッテリ１２の
目標電圧ＶＲを演算する目標電圧演算部、２２はバッテ
リ電圧ＶＢと目標電圧ＶＲとの電圧偏差ΔＶを演算する
減算部、２３は電圧偏差ΔＶに応じたＰＩＤ制御により
目標発電電流Ｉａを演算するＰＩＤ演算部、２４は運転
状態を示すパラメータ入力信号に基づいて目標発電電流
Ｉａを目標界磁電流Ｉｆに変換するＩａ／Ｉｆ変換部、
２５は目標界磁電流Ｉｆをコントロールユニット１６に
対するデューティ制御信号Ｃｄに変換するデューティ変
換部である。

【００５３】電子制御装置１５Ａは、コントロールユニ
ット１６およびレギュレータ１０Ｒと協動して、オルタ
ネータ１０の界磁電流ＩＦを制限するための界磁電流制
限手段を構成している。また、電子制御装置１５Ａは、
電圧偏差ΔＶに応じてソレノイド９に対する制御信号Ｃ
を生成する手段（図示せず）を含み、ソレノイド９と協
動して、アイドル空気量制御手段を構成している。

【００５４】界磁電流制限手段は、バッテリ電圧ＶＢが
目標電圧ＶＲよりも低い場合には電圧偏差ΔＶに応じた
ＰＩＤ制御により制限値を決定する。また、後述する実
施例３において、界磁電流制限手段は、バッテリＶＢ電
圧が目標電圧ＶＲ以上の場合には所定時間毎にＰＩＤ制
御の積分ゲインを所定値ずつ小さくすることにより制限
値を決定する。

【００５５】以下、図３〜図６を参照しながら、この発
明の実施例１に係る基本技術について説明する。図３〜
図５はＧ端子（電圧調整端子Ｇ）の接地（アース電位と
なる）デューティ［％］と、オルタネータ１０の発電率
（フル発電量に対する実際の発電量の割合）すなわちフ
ィールドコイル１０Ｆの駆動デューティ［％］との関係
を示す特性図であり、図３はレギュレータ１０Ｒが１０
０％の発電率を許可している場合、図４はレギュレータ
１０Ｒが発電率を５０％に制限している場合、図５はレ
ギュレータ１０Ｒが発電率を２５％に制限している場合
をそれぞれ示す。

【００５６】図３から明らかなように、フィールドコイ
ル１０Ｆに実際に流れている界磁電流ＩＦが連続してい
るとき（Ｇ端子接地デューティが０％の状態）には、フ
ィールドコイル駆動デューティは１００％となり、Ｇ端
子接地デューティが１００％であってフィールドコイル
１０Ｆに界磁電流ＩＦが全く流れていないときには、フ
ィールドコイル駆動デューティは０％となる。

【００５７】フィールドコイル１０Ｆの駆動デューティ
は、オルタネータ１０の発電率に比例する。また、Ｇ端
子接地デューティは、Ｇ端子を接地する割合を示してお
り、Ｇ端子を連続して接地するとＧ端子接地デューティ
は１００％となり、Ｇ端子を全く接地しないとＧ端子接
地デューティは０％となる。したがって、Ｇ端子を接地
すると、レギュレータ１０Ｒの制御状態にかかわらず、
強制的に発電がカットされる。

【００５８】図３はレギュレータ１０Ｒが発電を１００
％許可している場合であり、Ｇ端子接地デューティを０
％まで下げていくと、フィールドコイル駆動デューティ
（発電率）が１００％まで増加する。また、図４はレギ
ュレータ１０Ｒが発電を５０％許可している場合であ
り、Ｇ端子接地デューティを５０％以下にしても、フィ
ールドコイル駆動デューティが５０％以上にはならな
い。さらに、図５はレギュレータ１０Ｒが発電を２５％
許可している場合であり、Ｇ端子接地デューティを７５
％以下にしても、フィールドコイル駆動デューティが２
５％以上にはならない。

【００５９】以上のことから、Ｇ端子接地デューティ、
または、これとは逆のＧ端子非接地デューティを制御す
れば、フィールドコイル１０Ｆの駆動デューティ（発電
率）の最高値を制御でき、すなわち、発電量の制限値を
設定可能なことがわかる。

【００６０】図６はフィールドコイル駆動デューティ
（発電率）とオルタネータ駆動トルク（オルタネータ１
０を回転駆動するのに要する駆動トルク）［Ｋｇ−ｍ］
との関係を示す特性図であり、フィールドコイル駆動デ
ューティとオルタネータ駆動トルクとは１対１の関係に
あることがわかる。

【００６１】図３〜図６から得られた上述の結論より、
以下のことがわかる。すなわち、一般に、電気負荷１１
が増加すると、レギュレータ１０Ｒは発電率を上昇さ
せ、発電率が上昇するとオルタネータ駆動トルクが上昇
し（図６参照）、これにより、アイドル運転時にはエン
ジン１の回転数が低下して不快な振動発生の原因とな
る。

【００６２】しかし、アイドル運転時にＧ接地デューテ
ィまたはＧ端子非接地デューティにより発電率を制限し
（図３〜図５参照）、オルタネータ駆動トルクを制限す
れば、エンジン１の回転数は或る回転数以下になること
はなく、不快な振動発生を防止することができる。

【００６３】さらに、制限値を厳しく設定しておけば、
アイドル運転時に電気負荷１１が急増しても、エンジン
１の回転数はほとんど低下せず、回転数の低下を運転者
に悟らせることもない。なお、発電率を制限すると、急
増した電気負荷１１に対する電力は不足するが、この不
足分はバッテリ１２でまかなうことができる。

【００６４】ここで、デューティ制御信号Ｃｄによるレ
ギュレータ１０Ｒの具体的動作について説明する。たと
えば、デューティ制御信号Ｃｄがオンの場合、コントロ
ールユニット１６はオン状態であり、電圧調整端子Ｇに
はＬレベルのアース電位が印加される。このとき、レギ
ュレータ１０Ｒ内のパワートランジスタ３１は、比較器
３０からの比較出力にかかわらずオフとなり、界磁電流
ＩＦが流れないため、ステータコイル１０Ｓからの発電
電力は０となる。

【００６５】逆に、デューティ制御信号Ｃｄがオフの場
合、コントロールユニット１６はオフ状態である。この
とき、レギュレータ１０Ｒ内のパワートランジスタ３１
は、比較器３０からの比較出力に応じて動作し、これに
より界磁電流ＩＦが流れる。したがって、バッテリ電圧
ＶＢは、レギュレータ１０Ｒの制御動作によって設定値
ＶＡに制御され、ステータコイル１０Ｓからは目標値の
発電電力が得られる。

【００６６】レギュレータ１０Ｒは、所要の電気負荷１
１の投入によって消費電力が増加した場合、前述と同様
に、パワートランジスタ３１をオンさせて、ステータコ
イル１０Ｓからの発電電圧を増加させようとする。この
とき、エンジン１がアイドル運転状態でなければ、コン
トロールユニット１６をオフにして、界磁電流制限手段
による界磁電流の制限動作を行わないようにしている。

【００６７】一方、アイドル運転時においては、発電電
圧抑制用のデューティ制御信号Ｃｄを生成し、コントロ
ールユニット１６のオンオフによって、電圧調整端子Ｇ
からＬレベルの電圧を断続的に入力している。

【００６８】このとき、比較器３０は、バッテリ電圧Ｖ
Ｂが設定値ＶＡと一致するようにパワートランジスタ３
１を駆動するためにＨレベルの比較出力を生成するが、
電圧調整端子ＧからＬレベルの電圧が断続的に入力され
るので、パワートランジスタ３１のオン時間が制限され
て、実質的にフィールドコイル１０Ｆの通電量（界磁電
流ＩＦ）が制限される。したがって、以下のように、ス
テータコイル１０Ｓの発電量に上限が与えられる。

【００６９】まず、上述したように、電子制御装置１５
Ａは、運転状態に応じた目標電圧ＶＲとバッテリ電圧Ｖ
Ｂとの電圧偏差ΔＶに対し、（１）式のＰＩＤ演算を行
い目標発電電流Ｉａを求めるが、ＰＩＤ演算の制御ゲイ
ンが低い値に抑えられているので、目標発電電流Ｉａも
小さく抑えられている。

【００７０】こうして得られた目標発電電流Ｉａから、
運転状態に応じて目標界磁電流Ｉｆを求め、さらにデュ
ーティ変換してコントロールユニット１６を駆動し、レ
ギュレータ１０Ｒの電圧調整端子Ｇに、デューティ値に
応じた断続的なアース電位を印加する。

【００７１】すなわち、コントロールユニット１６は、
電圧調整端子Ｇを介して比較器３０の比較出力を断続
し、パワートランジスタ３１をオンオフ制御することに
より、界磁電流ＩＦを目標界磁電流Ｉｆに制限する。そ
して、ステータコイル１０Ｓを目標発電電流Ｉａまでし
か発電させないことにより、エンジン１に急激に大きな
トルクがかかるのを防止して回転数の下降を防止する。

【００７２】しかしながら、目標発電電流Ｉａによる制
御においては、バッテリ電圧ＶＢを目標電圧ＶＲに一致
させるまでにはいたらないので、バッテリ電圧ＶＢと目
標電圧ＶＲとの電圧偏差ΔＶは、依然として存在してい
る。したがって、電子制御装置１５は、演算された電圧
偏差ΔＶに基づいて新たな目標発電電流Ｉａを演算し、
新たなデューティ制御信号Ｃｄにより電圧調整端子Ｇへ
の印加電圧を制御するように動作する。

【００７３】すなわち、バッテリ電圧ＶＢと目標電圧Ｖ
Ｒとの電圧偏差ΔＶが存在する限り、上記動作を繰り返
すことにより、目標発電電流Ｉａは徐々に上昇し、やが
てはバッテリ電圧ＶＢと目標電圧ＶＲとが一致すること
になる。このように発電量に制限値が設定されているの
で、低速運転中に電気負荷１１が急増しても、オルタネ
ータ１０を回転させるのに要するトルクが急増すること
がなく、回転数があまり低下しないことから、エンジン
１の不快な振動等が発生することはない。

【００７４】次に、図７のフローチャートおよび図８の
特性図ならびに図１２を参照しながら、図１および図２
に示したこの発明の実施例１の具体的な動作について説
明する。

【００７５】なお、図７の処理ルーチンは、定時間タイ
マの割込みまたはエンジン１の回転に同期したクランク
角信号θのパルス割込みにより開始され、この発明の制
御中心となる界磁電流制限手段すなわち電子制御装置１
５Ａにおいて実行される。また、図８は負荷電流変動量
ΔＩと電圧偏差ΔＶとの関係を示し、両者は比例関係に
あることがわかる。なお、図８内の負荷電流変動量ΔＩ
は、要求される目標発電電流Ｉａの変動量の相当する。

【００７６】図７において、まず、アイドルスイッチ５
からのアイドル検出信号Ａを入力情報として、現在の運
転状態がアイドル運転中か否かを判定し（ステップＳ
１）、もしアイドル運転中でない（すなわち、ＮＯ）と
判定されれば、デューティ制御信号Ｃｄをオフにする。
これにより、コントロールユニット１６をオフにして、
電圧調整端子Ｇをオフ状態にし（ステップＳ２）、図７
の処理を終了する。

【００７７】一方、ステップＳ１において、もしアイド
ル運転中（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、実際の
バッテリ電圧ＶＢを読込むとともに（ステップＳ３）、
目標電圧演算部２１において、運転状態を表わす各種パ
ラメータ入力（吸気温度および車速や加減速等の情報）
に基づいて、バッテリ電圧ＶＢの目標電圧ＶＲを演算す
る（ステップＳ４）。

【００７８】ここで、吸気温等を参照する理由は、バッ
テリ１２の液温に応じてバッテリ１２のインピーダンス
（充電特性）が変化するので、これを考慮した目標電圧
ＶＲを演算するためである。たとえば、減速時において
は、目標電圧ＶＲを高く設定して、効率良くバッテリ１
２を充電できるようにし、バッテリ１２の充放電バラン
スを維持する。また、前述と同様に、レギュレータ１０
Ｒの温度に基づいてバッテリ電圧の設定値ＶＡ（１４．
５Ｖ程度）を求める。

【００７９】続いて、減算部２２により、実際のバッテ
リ電圧ＶＢと目標電圧ＶＲとの電圧偏差ΔＶを演算し
（ステップＳ５）、ＰＩＤ演算部２３により、電圧偏差
ΔＶに基づくＰＩＤ制御により、目標電圧ＶＲを達成す
るのに必要と考えられる目標発電電流Ｉａを、以下の式
を用いて演算する（ステップＳ６）。

【００８０】Ｉａ＝ＫＰ・ΔＶ＋ＫＩ・ΣΔＶ＋ＫＤ・（ｄΔＶ／ｄｔ） …（１）

【００８１】ただし、（１）式において、ＫＰは比例ゲ
イン、ＫＩは積分ゲイン、ＫＤは微分ゲインである。各
ゲインＫＰ、ＫＩおよびＫＤは、オルタネータ１０内の
ステータコイル１０Ｓから出力される発電電圧が徐々に
変化するように、比較的小さい値に設定されている。

【００８２】ここで、要求発電電流（目標発電電流Ｉａ
に対応）の増加量ΔＩと電圧偏差ΔＶとの間には、実験
結果から図８のような比例関係があることが知られてい
る。したがって、或る設定ゲインＫＰ、ＫＩおよびＫＤ
を用いて、電圧偏差ΔＶに応じた目標発電電流Ｉａにな
るように発電電流をフィードバック制御すれば、実際の
発電電流は（１）式の目標発電電流Ｉａに必ず収束す
る。

【００８３】すなわち、実際に必要な電流値よりも目標
発電電流Ｉａが小さければ、目標電圧ＶＲよりも実際の
バッテリ電圧ＶＢが小さく（ＶＲ＞ＶＢ）なり、電圧偏
差ΔＶは０にならない。したがって、積分値（ＫＩ・Σ
ΔＶ）が増加側に補正されることにより、（１）式から
得られる目標発電電流Ｉａは徐々に増加し、最終的には
収束することになる。

【００８４】また、制御ゲインを適切に選択することに
より、目標発電電流Ｉａは、電気負荷１１の変動に対応
して急増することなく徐々に増加し、徐々にトルク負荷
をエンジン１にかける。これにより、空気量増加による
回転数上昇（トルク増加）に対応させて回転変動を抑制
することができる。なお、制御ゲインとしては、たとえ
ば、比例ゲインＫＰは１０［アンペア／ボルト］程度、
積分ゲインＫＩは０．２５［アンペア／ボルト］程度が
適切である。

【００８５】次に、Ｉａ／Ｉｆ変換部２４において、運
転状態（各種パラメータ入力）に応じて、目標発電電流
Ｉａから目標界磁電流Ｉｆを求める（ステップＳ７）。
このとき、オルタネータ１０の発電電流は、界磁電流Ｉ
Ｆが同じであっても、エンジン１の回転数やバッテリ電
圧ＶＢによって異なるため、その時点の運転状態に応じ
た目標発電電流Ｉａとなるように目標界磁電流Ｉｆを演
算する。

【００８６】続いて、界磁電流ＩＦが目標界磁電流Ｉｆ
と一致するように、電圧調整端子Ｇの駆動デューティ
（たとえば、接地デューティ）を設定し、デューティ制
御信号Ｃｄを出力する（ステップＳ８）。

【００８７】さらに、上記制御中はアイドル運転状態で
あることから、電圧偏差ΔＶに応じた目標発電電流Ｉａ
を得るための駆動トルクをアイドル回転数制御によりオ
ルタネータ１０に当てなければならない。したがって、
上記駆動トルクに相当するエンジン回転数が得られるよ
うに、エンジン１の吸入空気量を演算し、アイドル回転
数制御用のソレノイド９に対する制御信号Ｃを生成する
（ステップＳ９）。

【００８８】以上のステップＳ３〜Ｓ９により、アイド
ル運転時の回転変動制御処理を終了し、次のルーチンへ
進む。

【００８９】実施例２．尚、上記実施例１では、電圧調
整端子Ｇの電位を直接パワートランジスタ３１に印加
し、パワートランジスタ３１にアース電位（Ｌレベル電
位）が印加されたときには発電を完全に停止させるよう
にしたが、電圧調整端子ＧへのＬレベル電位の印加に応
答して、設定値ＶＡを通常値（１４．５Ｖ）から所定の
電圧値（たとえば、１２．５Ｖ程度）に切換えてもよ
い。

【００９０】この場合、電子制御装置１５Ａを含む界磁
電流制限手段は、バッテリ電圧ＶＢの設定値ＶＡを制限
することにより界磁電流ＩＦを制限し、設定値ＶＡをデ
ューティ制御することにより界磁電流ＩＦを制限する。
図９はこの発明の実施例２（請求項５および請求項６に
対応）の要部を示すブロック図であり、１０、１２、１
５Ａ、１６、３０および３１は前述と同様のものであ
る。

【００９１】３２は電圧調整端子Ｇの印加電圧に応じて
設定値ＶＡを切換える設定値切換部であり、電圧調整端
子Ｇがオフ状態のときには設定値ＶＡを通常の１４．５
Ｖとし、電圧調整端子Ｇがオン状態であって印加電圧が
Ｌレベルのときには設定値ＶＡを通常値よりも低い１
２．５Ｖ（たとえば、バッテリ１２の過放電防止用の下
限値の相当）に切換える。

【００９２】図１０は図９内の設定値切換部３２の具体
的構成例を示す回路図であり、３２ａ〜３２ｃはバッテ
リ電圧ＶＢとアース電位との間に直列接続された分圧抵
抗器である。バッテリ側の分圧抵抗器３２ａおよび３２
ｂの接続点は設定値ＶＡを出力し、アース側の分圧抵抗
器３２ｂおよび３２ｃの接続点は電圧調整端子Ｇに接続
され、グランド側の分圧抵抗器３２ｃは、電圧調整端子
Ｇの電位により挿入または短絡される。したがって、設
定値ＶＡは、分圧抵抗器３２ｃが挿入（コントロールユ
ニット１６がオフ）されたときにはＨレベル（１４．５
Ｖ）、分圧抵抗器３２ｃが短絡（コントロールユニット
１６がオン）されたときにはＬレベル（１２．５Ｖ）と
なる。

【００９３】この場合、実施例１と同様に目標発電電流
Ｉａをゆっくりと立ち上げてエンジン１に大きなトルク
が急激にかかることを防止するとともに、バッテリ１２
がはなはだしく放電してバッテリ電圧ＶＢが異常に低い
（Ｌレベルの設定値１２．５Ｖよりも低い）場合には、
界磁電流ＩＦの抑制制御に優先してバッテリ１２を充電
することができる。

【００９４】いま、バッテリ電圧ＶＢが、目標電圧演算
部２１で演算された目標電圧（たとえば、１４Ｖ）に制
御され、安定していたとする。このとき、比較器３０の
基準となる設定値１４．５Ｖよりも低い目標電圧ＶＲ
（１４Ｖ）にデューティ制御するために、電圧調整端子
Ｇには所定のデューティ制御信号Ｃｄのパルスが入力さ
れている。

【００９５】ここで、エアコンをオンすることにより、
バッテリ電圧ＶＢが１３Ｖまで下降した場合について説
明する。このとき、バッテリ電圧ＶＢ（１３Ｖ）は、Ｈ
レベルの設定値ＶＡ（＝１４．５Ｖ）およびＬレベルの
設定値ＶＡ（＝１２．５Ｖ）を用いて、以下のように表
わされる。

【００９６】１４．５Ｖ＞ＶＢ＞１２．５Ｖ

【００９７】すなわち、デューティ制御信号Ｃｄにより
コントロールユニット１６がオンされたときには、設定
値ＶＡが１２．５Ｖであるから、比較器３０は、バッテ
リ電圧ＶＢ（１３Ｖ）が１２．５Ｖよりも大きいと判定
し、パワートランジスタ３１をオフにして発電を禁止さ
せる。

【００９８】逆に、コントロールユニット１６がオフさ
れたときには、設定値ＶＡがＨレベル（１４．５Ｖ）に
復帰するので、比較器３０は、バッテリ電圧ＶＢ（１３
Ｖ）が設定値ＶＡ（＝１４．５Ｖ）よりも小さいと判定
する。したがって、比較出力はオンとなり、パワートラ
ンジスタ３１がオンして発電が行われる。すなわち、デ
ューティ制御信号Ｃｄのパルスにより、オルタネータ１
０の発電の有無が決定される。

【００９９】次に、バッテリ１２の放電が進んだ状態に
あって、アイドル運転中のエアコンオン時にバッテリ電
圧ＶＢが１０Ｖまで異常下降した場合について説明す
る。

【０１００】このときは、コントロールユニット１６の
オンオフによって選択される設定値ＶＡが１４．５Ｖで
あっても１２．５Ｖであっても、バッテリ電圧ＶＢの方
が低くなる。したがって、電圧調整端子Ｇから入力され
る電圧信号のデューティパルスとは無関係に比較器３０
の出力はオンとなり、常に発電が行われる。これによ
り、バッテリ１２を過放電から保護することができる。

【０１０１】こうしてバッテリ１２が充電され、やがて
バッテリ電圧ＶＢが１２．５Ｖを超えると、上述したよ
うに、発電の有無は電圧調整端子Ｇからの電圧信号のデ
ューティに依存して決定される。

【０１０２】このように、１４．５Ｖ＞ＶＢ＞１２．５
Ｖの場合は、電圧調整端子Ｇの印加電圧のデューティに
依存して発電の有無が制御される。すなわち、コントロ
ールユニット１６がオンのときは、設定値ＶＡが１２．
５Ｖになるので、ＶＢ≧ＶＡとなって発電が行われ、コ
ントロールユニット１６がオフのときは、設定値ＶＡが
１４．５Ｖになるので、ＶＢ＜ＶＡとなって発電が停止
される。このときのオルタネータ１０の駆動トルクは、
発電の有無のみで決定されるものであり、実施例１と同
様に急変することはない。

【０１０３】また、ＶＢ＜１２．５Ｖの場合は、バッテ
リ１２をこのまま放置すれば過放電してしまうおそれが
あり、回転変動の抑制等に優先してバッテリ１２を充電
させる必要があるので、電圧調整端子Ｇのデューティと
は無関係に常時発電が行われる。しかし、実際にはこの
ような過放電状態に遭遇する機会は少ない。

【０１０４】一方、バッテリ電圧ＶＢが１４．５Ｖ以上
になった場合は、コントロールユニット１６をオフにし
て設定値ＶＡを１４．５Ｖにしても、設定値ＶＡよりも
バッテリ電圧ＶＢの方が高いので、比較器３０の出力は
オフのままである。したがって、電圧調整端子Ｇの印加
電圧のデューティとは無関係に、レギュレータ１０Ｒは
全く働かず、発電は行われない。

【０１０５】実施例３．次に、この発明の実施例３（請
求項４に対応）について説明する。この発明の実施例３
は、電気負荷１１を投入した状態でバッテリ電圧ＶＢが
目標電圧ＶＲと釣り合っている状態において、電気負荷
１１を一旦遮断した直後に再投入したとしても、発電電
流の急増を防止して、機関に対する急激なトルク印加を
防止するようにしたものである。

【０１０６】すなわち、上記実施例１において、バッテ
リ電圧ＶＢの方が目標電圧ＶＲよりも大きいということ
は、ＰＩＤ演算部２３で演算された目標発電電流Ｉａが
十分に小さくなっていないということである。したがっ
て、このような場合には、積分値の前回値から所定値α
を差し引くことにより、ＰＩＤ演算部２３で演算される
目標発電電流Ｉａをより速やかに小さくし、電気負荷１
１の再投入に備えることが望ましい。

【０１０７】また、上記実施例２においては、いままで
投入されていた電気負荷１１を遮断した場合、バッテリ
電圧ＶＢが目標電圧ＶＲよりも大きくなるが、比較器３
０がパワートランジスタ３１をオフすることにより、バ
ッテリ電圧ＶＢを目標電圧ＶＲに制御してしまう。した
がって、電子制御装置１５Ａは、ＶＢ＝ＶＲであってΔ
Ｖ＝０であることから、目標発電電流Ｉａを電気負荷１
１の投入時の大きい値のまま保持してしまうことにな
る。

【０１０８】これに対応するため、この発明の実施例３
においては、バッテリ電圧ＶＢが目標発電電流Ｉａと等
しく、ＶＢ＝ＶＲであっても、積分値の前回値から所定
値αを差し引くことにより、ＰＩＤ演算部２３で演算さ
れる目標発電電流Ｉａを小さくしている。

【０１０９】これにより、目標発電電流Ｉａは徐々に小
さくなり、やがては、電気負荷１１を遮断した状態でオ
ルタネータ１０が目標電圧ＶＲを発生することができる
だけの目標発電電流値となり、この値で目標発電電流Ｉ
ａが収束する。

【０１１０】図１１はこの発明の実施例３の動作を示す
フローチャートであり、Ｓ１〜Ｓ９は前述と同様のステ
ップである。この場合、目標電圧算出ステップＳ４に続
いて、実際のバッテリ電圧ＶＢと目標電圧ＶＲとを比較
してＶＢ＜ＶＲか否かを判定する（ステップＳ１１）。

【０１１１】もし、バッテリ電圧ＶＢ≧目標電圧ＶＲ
（すなわち、ＮＯ）と判定されれば、ＰＩＤ演算の積分
値の今回値ＫＩ・ΣΔＶ（ｎ）を、前回値所定値ＫＩ・
ΣΔＶ（ｎ−１）よりも所定値αずつ減算し、徐々に小
さくしていく（ステップＳ１２）。以下、前述の電圧偏
差演算ステップＳ５およびＰＩＤ演算ステップＳ６に進
み、ＰＩＤ演算を行う。

【０１１２】これにより、（１）式から算出される目標
発電電流Ｉａが減少し、デューティ制御信号Ｃｄによる
電圧調整端子Ｇの接地デューティが増加（非接地デュー
ティが減少）し、最終的には界磁電流ＩＦの駆動デュー
ティが電圧調整端子Ｇの非接地デューティと一致して落
ちつく。なぜなら、界磁電流ＩＦの駆動デューティが電
圧調整端子Ｇの非接地デューティよりも大きくなれば、
実際のバッテリ電圧ＶＢが低下してくるからである。

【０１１３】このように、界磁電流ＩＦの駆動デューテ
ィと電圧調整端子Ｇの非接地デューティとが一致した状
態で待機させておけば、再度電気負荷１１が投入された
としても、発電電流の急激な増加は抑制される。一方、
ステップＳ１１において、バッテリ電圧ＶＢ＜目標電圧
ＶＲ（すなわち、ＹＥＳ）と判定されれば、実施例１の
場合と同様に、そのままステップＳ５以降の処理に進
む。

【０１１４】この発明の実施例３を上記実施例１に適用
した場合、実際のバッテリ電圧ＶＢが目標電圧ＶＲより
も小さくなるまで、積分ゲインＫＩが所定値ずつ減算さ
れるので、積分ゲインＫＩの減少速度をより速くするこ
とができる。したがって、速やかにバッテリ１２の目標
電圧ＶＲに対応した目標発電電流Ｉａを得ることができ
る。

【０１１５】同様に、この発明の実施例３を上記実施例
２に適用した場合も、実際のバッテリ電圧ＶＢが目標電
圧ＶＲよりも小さくなるまで、積分ゲインＫＩが所定値
ずつ減算され、積分値ＫＩ・ΣΔＶが所定値αずつ減算
されるので、目標発電電流Ｉａの演算値は、一定値に固
定されることなく、目標電圧ＶＲに対応した値まで下降
する。これにより、再度電気負荷１１が投入されたとし
ても、目標発電電流Ｉａに制限が加えられているため、
急激にエンジン１にトルクがかかることがなく、回転変
動は防止される。

【０１１６】特に、上記実施例２においては、レギュレ
ータ１０Ｒにより独自にフィールドコイル１０Ｆが制御
されるため、界磁電流ＩＦの駆動デューティが電圧調整
端子Ｇの非接地デューティよりも十分小さいデューティ
でつりあい、バッテリ電圧ＶＢが安定することがあり得
る。しかし、ステップＳ１２のように、バッテリ電圧Ｖ
Ｂが安定している状態から、所定時間（図１１のルーチ
ンが実行される時間）毎にＰＩＤ演算の積分値をαずつ
小さくすることにより、電圧調整端子Ｇの非接地デュー
ティを界磁電流ＩＦの駆動デューティに近づけ、電気負
荷１１の投入時における発電電流の急増を抑制すること
ができる。

【０１１７】なお、上記各実施例では、エンジン１がア
イドル運転状態にあるときを例にとって、ＰＩＤ制御を
ゆっくりと行うようにしたが、アイドル運転状態のみに
限られるものではなく、たとえば、アイドル近傍の低速
回転時、または渋滞走行時等の低速運転時にも適用する
ことができ、同等の効果を奏することは言うまでもな
い。

【０１１８】この場合、アイドル運転時か否かの判定ス
テップＳ１を所定回転数以下か否かの判定ステップに置
き換えればよい。または、アイドル運転時を判定するス
テップＳ１および電圧調整端子Ｇをオフにするステップ
Ｓ２を削除してもよい。

【０１１９】実施例４．また、上記各実施例では、オル
タネータ１０内にレギュレータ１０Ｒを設け、外部の電
子制御装置１５Ａおよびコントロールユニット１６から
電圧調整端子Ｇに制御電圧を印加するようにしたが、レ
ギュレータ１０Ｒを電子制御装置１５Ａ内に設け、レギ
ュレータ機能をプログラムで実現してもよい。

【０１２０】この場合、電子制御装置１５Ａにより、フ
ィールドコイル１０Ｆの駆動デューティを直接制御する
ことができる。

【０１２１】

【発明の効果】以上のようにこの発明の請求項１によれ
ば、エンジンにより駆動される発電機と、発電機からの
整流出力が必要に応じて供給される電気負荷と、発電機
からの整流出力により充電されるバッテリと、バッテリ
の端子電圧が設定値となるように発電機の界磁電流を制
御するレギュレータと、エンジンの運転状態に基づいて
バッテリの目標電圧を演算する目標電圧演算部と、目標
電圧とバッテリの端子電圧との電圧偏差に応じて発電機
の界磁電流を制限する界磁電流制限手段とを備え、バイ
パス空気通路を含む吸気系へのフィードバックによるア
イドル回転数制御とは別に発電量を制限するようにした
ので、アイドル回転中および低速運転中に電気負荷が増
大してもエンジン回転数の低下を抑制することができ、
コストアップを招くことなくバッテリ上がりや不快な振
動等の発生を抑制した回転変動制御装置が得られる効果
がある。

【０１２２】また、この発明の請求項２によれば、請求
項１において、界磁電流制限手段は、電圧偏差に応じた
ＰＩＤ演算により界磁電流の制限値を決定し、発電電流
の目標値をゆっくり立ち上げ、アイドル運転中および低
速運転中に電気負荷が増大しても発電量を制限して回転
数の低下を小さく抑制するようにしたので、アイドル回
転中および低速運転中に電気負荷が増大してもエンジン
回転数の低下を抑制することができ、コストアップを招
くことなくバッテリ上がりや不快な振動等の発生を抑制
した回転変動制御装置が得られる効果がある。

【０１２３】また、この発明の請求項３によれば、請求
項２において、界磁電流制限手段は、制限値に応じたデ
ューティ制御信号に基づいて界磁電流を制限し、実質的
にバッテリ電圧の設定値を平均的に小さく設定するよう
にしたので、アイドル回転中および低速運転中に電気負
荷が増大してもエンジン回転数の低下を抑制することが
でき、コストアップを招くことなくバッテリ上がりや不
快な振動等の発生を抑制した回転変動制御装置が得られ
る効果がある。

【０１２４】また、この発明の請求項４によれば、請求
項２または請求項３において、界磁電流制限手段は、バ
ッテリの端子電圧が目標電圧よりも低い場合には電圧偏
差に応じたＰＩＤ演算により制限値を決定し、バッテリ
の端子電圧が目標電圧以上の場合には所定時間毎にＰＩ
Ｄ演算による積分値を所定値ずつ小さくすることにより
制限値を決定するようにしたので、電気負荷の再投入時
に発電電流の急増を防止するとともに、コストアップを
招くことなくバッテリ上がりや不快な振動等の発生を抑
制した回転変動制御装置が得られる効果がある。

【０１２５】また、この発明の請求項５によれば、請求
項１から請求項４までのいずれかにおいて、界磁電流制
限手段は、制限値に基づいてバッテリの端子電圧の設定
値を変更することにより界磁電流を制限するようにした
ので、アイドル運転中および低速運転中などに電気負荷
が急増してもエンジン回転数の落ち込み量を制限すると
ともに、コストアップを招くことなくバッテリ上がりや
不快な振動等の発生を抑制した回転変動制御装置が得ら
れる効果がある。

【０１２６】また、この発明の請求項６によれば、請求
項５において、界磁電流制限手段は、設定値を通常の第
１の設定値と第１の設定値よりも低い第２の設定値とに
切換える設定値切換部を含み、制限値に応答してＬレベ
ルの第２の設定値に切換えるようにしたので、アイドル
運転中および低速運転中などに電気負荷が急増してもエ
ンジン回転数の落ち込み量を制限するとともに、コスト
アップを招くことなくバッテリ上がりや不快な振動等の
発生を抑制した回転変動制御装置が得られる効果があ
る。

【０１２７】また、この発明の請求項７によれば、請求
項１から請求項６までのいずれかにおいて、エンジンの
吸気管に設けられてエンジンへの吸入空気量を調整する
スロットルバルブと、スロットルバルブをバイパスする
バイパス空気通路と、バイパス空気通路の開口面積を制
御してエンジンのアイドル回転数を制御するアイドル空
気量制御手段とを備え、空気量制御手段は、電圧偏差に
応じてアイドル空気量を調整することにより、吸気系へ
のフィードバック制御を行いアイドル回転数の低下を防
止するようにしたので、アイドル運転中および低速運転
中などに電気負荷が急増しても、エンジン回転数の落ち
込み量を制限することができ、コストアップすることな
くバッテリ上がりや不快な振動等の発生を抑制した回転
変動制御装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１の電気系を示す構成図であ
る。

【図２】この発明の実施例１の要部の機能構成を示すブ
ロック図である。

【図３】この発明の実施例１の動作を説明するための接
地デューティと発電率との関係を示す特性図である。

【図４】この発明の実施例１の動作を説明するための接
地デューティと発電率との関係を示す特性図である。

【図５】この発明の実施例１の動作を説明するための接
地デューティと発電率との関係を示す特性図である。

【図６】この発明の実施例１の動作を説明するための発
電率とオルタネータ駆動トルクとの関係を示す特性図で
ある。

【図７】この発明の実施例１の動作を示すフローチャー
トである。

【図８】この発明の実施例１の動作を説明するための負
荷電流変動量と電圧偏差との関係を示す特性図である。

【図９】この発明の実施例２の機能構成を示すブロック
図である。

【図１０】図９内の設定値切換部の具体的構成例を示す
回路図である。

【図１１】この発明の実施例３の動作を示すフローチャ
ートである。

【図１２】一般的な回転変動制御装置を示す構成図であ
る。

【図１３】従来の回転変動制御装置の機能構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１エンジン２吸気管４スロットルバルブ６バイパス空気通路９ソレノイド１０オルタネータ（発電機）１０Ｄ全波整流器１０Ｆフィールドコイル１０Ｒレギュレータ１０Ｓステータコイル１１電気負荷１２バッテリ１５Ａ電子制御装置（界磁電流制限手段）２１目標電圧演算部２３ＰＩＤ演算部２５デューティ変換部３２設定値切換部Ｃｄデューティ制御信号ＩＦ界磁電流Ｉａ目標発電電流 α 所定値ＶＡ設定値ＶＢバッテリ電圧ＶＲ目標電圧 ΔＶ電圧偏差Ｓ１アイドル運転状態を判定するステップＳ４目標電圧を算出するステップＳ５電圧偏差を演算するステップＳ６ＰＩＤ演算を実行するステップＳ８ＰＩＤ演算結果に基づいてデューティ演算を実行
するステップＳ９アイドル空気量を演算するステップＳ１１バッテリ電圧を目標電圧と比較するステップＳ１２積分値を減算するステップ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンにより駆動される発電機と、前記発電機からの整流出力が必要に応じて供給される電
気負荷と、前記発電機からの整流出力により充電されるバッテリ
と、前記バッテリの端子電圧が設定値となるように前記発電
機の界磁電流を制御するレギュレータと、前記エンジンの運転状態に基づいて前記バッテリの目標
電圧を演算する目標電圧演算部と、前記目標電圧と前記バッテリの端子電圧との電圧偏差に
応じて前記発電機の界磁電流を制限する界磁電流制限手
段とを備えた回転変動制御装置。
【請求項２】前記界磁電流制限手段は、前記電圧偏差
に応じたＰＩＤ演算により前記界磁電流の制限値を決定
することを特徴とする請求項１の回転変動制御装置。
【請求項３】前記界磁電流制限手段は、前記制限値に
応じたデューティ制御信号に基づいて前記界磁電流を制
限することを特徴とする請求項２の回転変動制御装置。
【請求項４】前記界磁電流制限手段は、前記バッテリ
の端子電圧が前記目標電圧よりも低い場合には前記電圧
偏差に応じたＰＩＤ演算により前記制限値を決定し、前
記バッテリの端子電圧が前記目標電圧以上の場合には所
定時間毎に前記ＰＩＤ演算による積分値を所定値ずつ小
さくすることにより前記制限値を決定することを特徴と
する請求項２または請求項３の回転変動制御装置。
【請求項５】前記界磁電流制限手段は、前記制限値に
基づいて前記バッテリの端子電圧の設定値を変更するこ
とにより前記界磁電流を制限することを特徴とする請求
項１から請求項４までのいずれかの回転変動制御装置。
【請求項６】前記界磁電流制限手段は、前記設定値を
通常の第１の設定値と前記第１の設定値よりも低い第２
の設定値とに切換える設定値切換部を含む請求項５の回
転変動制御装置。
【請求項７】前記エンジンの吸気管に設けられて前記
エンジンへの吸入空気量を調整するスロットルバルブ
と、前記スロットルバルブをバイパスするバイパス空気通路
と、前記バイパス空気通路の開口面積を制御して前記エンジ
ンのアイドル回転数を制御するアイドル空気量制御手段
とを備え、前記空気量制御手段は、前記電圧偏差に応じてアイドル
空気量を調整することを特徴とする請求項１から請求項
６までのいずれかの回転変動制御装置。