(57)【要約】【課題】電流能力が大きな車両用発電機を発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用しても、最大トルクが発電定格の小さい車両用発電機よりも大きくならないように界磁電流を制御できるとともに、定格電力を維持することを可能にする。【解決手段】車両用発電機の制御装置112に発電率の制御が可能なブースト許可判定回路1124が設けられ、エンジン制御装置12と車両用発電機の制御装置112との間に通信が有る場合は前記通信により指定の発電率となるようにブースト許可判定回路1124が界磁電流制御を行い、エンジン制御装置12と車両用発電機の制御装置112との間に通信が無い場合は車両用発電機11の回転数と温度とに基づいてブースト許可判定回路1124が前記界磁電流制御を行う。【選択図】図１
2020205720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信が有る場合と前記通信が無い場合とで前記車両用発電機の制御装置が異なる界磁電流制御を行う車両用発電機制御システムであって、
車両用発電機の制御装置に発電率の制御が可能なブースト許可判定回路が設けられ、
前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が有る場合は前記通信により指定の発電率となるように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、
前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が無い場合は車両用発電機の回転数と温度とに基づいて前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、
前記車両用発電機が、前記車両用発電機の電流能力より発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用された場合に、車両用発電機が発生するトルクが、エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように前記ブースト許可判定回路によって界磁電流制御が行われる
ことを特徴とする車両用発電機制御システム。
【請求項２】
デフォルト値を用いて界磁電流制御が行われ、前記デフォルト値が、前記ブースト許可判定回路において温度に基づいて調整される
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機制御システム。
【請求項３】
前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が無い場合に、前記デフォルト値の調整が行われる
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用発電機制御システム。
【請求項４】
エンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信情報に依存して前記車両用発電機の制御装置が異なる界磁電流制御を行う車両用発電機制御システムであって、
車両用発電機の制御装置に発電率の制御が可能なブースト許可判定回路が設けられ、
前記通信情報により第一の発電率が指定された場合はこの第一の発電率となるように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、
前記通信情報により前記第一の発電率と異なる第二の発電率が指定された場合はこの第二の発電率となるように前記ブースト許可判定回路により前記界磁電流制御が行われ、
前記車両用発電機が、前記車両用発電機の電流能力より発電定格が小さくてよいエンジンに適用された場合に、前記車両用発電機が発生するトルクが、前記エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われる
ことを特徴とする車両用発電機制御システム。
【請求項５】
前記ブースト許可判定回路が、それぞれバスで接続された演算処理装置と記憶装置と入出力回路とで構成され、前記入出力回路が前記エンジン制御装置から受信した通信情報に基づき、前記記憶装置に記憶されたプログラムが実行され、前記演算処理装置により前記界磁電流制御が行われる
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両用発電機制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、エンジンによって回転駆動される発電機の発電電圧を制御する車両用発電機制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用発電機の発電率を車両用エンジンシステムに応じて抑制することで、単一の車両用発電機を発電定格が異なる複数の車両用エンジンシステムに適用可能としている。
従来の車両用発電機制御システムは、車両用発電機の制御装置と発電部とから構成されている。
車両用発電機の制御装置は、エンジン制御装置から送信される制御信号を通信回路で受信し、ステータコイルから回転パルスを受信し、回転数情報を基に界磁電流制御処理をしてゲート駆動信号を発電部へ送信し、スイッチング素子をオン/オフする。
発電部は、還流ダイオードが界磁コイルに並列接続されており、スイッチング素子がオフのときに、界磁コイルに流れる電流を還流させる。発電部は、界磁電流制御回路からゲート駆動信号を基に発電を行い、車両用発電機外部のバッテリを充電する。
エンジン制御装置からの通信有の場合、エンジン制御装置等から、車両システムの状況に応じて、発電率0から100%になるように界磁電流が制御され、エンジンによる回転駆動により発電部での発電が行われる。
また、エンジン制御装置からの通信無の場合、車両用発電機の制御装置に設計段階であらかじめ決定されているデフォルト値を用いて界磁電流制御が行われ、発電部での発電が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2015-2646号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示の車両用発電機制御システムにおいては、エンジン制御装置等からの通信無の場合に使用されるデフォルト値は回転数のみを考慮したデフォルト値になっており、単一の車両用発電機を、例えば発電定格が小さい車両用エンジンシステムに適用した場合、車両用発電機のトルクが、エンジンが許容するトルクをオーバーしてエンストに至ることが想定される。逆に、エンジン制御装置等からの通信無の場合に使用されるデフォルト値として、回転数のワーストケースを考慮した値をデフォルト値とすると、ベストケース時の発電率が定格電力より低くなってしまい車両が要求する電力を供給できなくなってしまうことが想定される。
【０００５】
本願は、上記のような実情に鑑みてなされた技術を開示するものであり、電流能力が大きな車両用発電機を発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用しても、最大トルクが発電定格の小さい車両用発電機よりも大きくならないように界磁電流を制御できるとともに、定格電力を維持することを可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に開示される車両用発電機制御システムは、エンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信が有る場合と前記通信が無い場合とで前記車両用発電機の制御装置が異なる界磁電流制御を行う車両用発電機制御システムであって、
車両用発電機の制御装置に発電率の制御が可能なブースト許可判定回路が設けられ、
前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が有る場合は前記通信により指定の発電率となるように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、
前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が無い場合は車両用発電機の回転数と温度とに基づいて前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、
前記車両用発電機が、前記車両用発電機の電流能力より発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用された場合に、車両用発電機が発生するトルクが、エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように前記ブースト許可判定回路によって界磁電流制御が行われるものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願に開示される車両用発電機制御システムでは、エンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信が有る場合と前記通信が無い場合とで前記車両用発電機の制御装置が異なる界磁電流制御を行う車両用発電機制御システムであって、車両用発電機の制御装置に発電率の制御が可能なブースト許可判定回路が設けられ、前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が有る場合は前記通信により指定の発電率となるように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が無い場合は車両用発電機の回転数と温度とに基づいて前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、前記車両用発電機が、前記車両用発電機の電流能力より発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用された場合に、車両用発電機が発生するトルクが、エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように前記ブースト許可判定回路によって界磁電流制御が行われるので、電流能力が大きな車両用発電機を発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用しても、車両用発電機が発生するトルクが、エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように界磁電流を制御できるとともに、定格電力を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本願の実施の形態１を示す図で、車両用発電機制御システムのシステム構成の一例を示すブロック図である。
【図２】本願の実施の形態１を示す図で、図１の車両用発電機制御システムの要部の動作の一例をエンジン始動からエンジン停止までについて説明するフロー図である。
【図３】本願の実施の形態１を示す図で、図１の車両用発電機制御システムにおけるエンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信の有無とブースト機能オン（ON）-オフ（OFF）との関係の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】本願の実施の形態１を示す図で、図１の車両用発電機制御システムにおけるエンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信が無い場合に使用される発電機発電電流に関連する三次元データマトリックスの一例を示すグラフで、周囲温度(23±5)℃で測定した測定値データの場合を例示してある。
【図５】本願の実施の形態１を示す図で、図１の車両用発電機制御システムにおけるエンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信が無い場合に使用される発電機駆動トルクに関連する三次元データマトリックスの一例を示すグラフで、周囲温度(23±5)℃で測定した測定値データの場合を例示してある。
【図６】本願の実施の形態１を示す図で、図２におけるブースト許可判定回路の内部構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本願に係る車両用発電機制御システムの実施の形態１を図１から図６に基づいて説明する。なお、本願は以下の記述に限定されるものではなく、本願の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、本願の特徴に関係しない構成の図示および説明は省略する。
【００１０】
実施の形態１．
図１において、車両用発電機制御システム1は、車両用発電機の制御装置112と発電部111とから構成される車両用発電機11、エンジン制御装置12、バッテリ13、等から構成されている。
【００１１】
車両用発電機の制御装置112のブースト許可判定回路1124は、エンジン制御装置12から送信される制御信号を通信回路1121を介して受信し、ステータコイル1112から回転パルスを受信し、更に、温度センサ1125からの温度情報を受信し、回転数情報および温度情報を基に界磁電流制御の処理をして界磁電流制御回路1122からゲート駆動信号を発電部111へ送信する。
発電部111の界磁コイル1111には還流ダイオード1127が並列接続されており、スイッチング素子1126がオフの時に、界磁コイル1111に流れる電流を還流させる。なお、スイッチング素子1126は、例えば可制御パワー半導体素子であるIGBT（Insulated Gate Bi-polar Transistor）などが使用される。
発電部111は、ステータコイル1112と三相交流整流器1113とから構成され、界磁電流制御回路1122からのゲート駆動信号を基に発電を行い、ステータコイル1112から三相交流整流器1113を介して車両用発電機外部のバッテリ13を充電する。
【００１２】
エンジン制御装置12から車両用発電機の制御装置112への通信が有る場合、エンジン、エンジン制御装置12、等から、車両システムの状況に応じて、発電率0〜100%になるように界磁電流が制御され、エンジンによる回転駆動により発電部111での発電が行われる。
また、エンジン制御装置12等から車両用発電機の制御装置112への通信が無い場合、車両用発電機の制御装置112のブースト許可判定回路1124で、温度センサ1125から取得した温度情報と、当該温度情報の温度に対応する発電機発電電流および発電機駆動トルクに関連する三次元相関マトリックス（三次元相関マトリックスを図示した図４および図５参照）のデータとに基づいて演算され選定されたデフォルト値により、界磁電流制御が行われ、発電部111での発電が行われる。なお、本願中で用いるデフォルト値は、設計段階で決定する値のことを指す。
【００１３】
ブースト許可判定回路1124におけるブースト機能とは、出力電流を通常時はエンジンシステムに影響がない例えば発電定格が最大130Aの車両用発電機の場合は出力電流を80A(発電率60%)までに設定しておき、限られた条件 (例えば、低温時あるいは高温時かつ指定時間内) のみでは最大発電定格の130A(発電率100%)に設定して最大トルク値を超えない領域において発電する機能である。つまり、本実施の形態１では、このブースト機能は、発電率制限(例えば発電率60%)からの開放(発電率100%)を意味している。
【００１４】
車両用発電機の制御装置112は、エンジン制御装置12から通信回路で受信した制御信号をブースト許可判定回路1124へ入力する。また、ステータコイル1112から回転数検出回路1123を介して回転パルスを受信し、ブースト制御処理をしてゲート駆動信号を界磁電流制御回路1122から発電部111へ送信する。
エンジン制御装置12から車両用発電機の制御装置112への通信が有る場合は、エンジン制御装置12から、ブースト機能を使用可否、界磁電流オン（ON）/オフ（OFF）、等の指示を、車両用発電機の制御装置112の通信回路1121で受ける。
通信回路1121は、エンジン制御装置12から制御信号が送信されているかどうかを計測し、エンジン制御装置12から通信回路1121への制御信号が変化しなくなるとタイムアウトと判定して制御信号有無の情報を生成し、ブースト許可判定回路1124に送信する。この際、車両用発電機の制御装置112でブースト機能を使用するか否かを判定して、界磁電流オン（ON）/オフ（OFF）制御を行う。
【００１５】
エンジン制御装置12から車両用発電機の制御装置112の通信回路1121への通信がない場合には、温度センサ1125から取得した温度情報と、温度に対応して作成されブースト許可判定回路1124に格納されている発電機発電電流に関連する三次元データマトリックス（データを図に表示した例である図４を参照）および発電機駆動トルクに関連する三次元データマトリックス（データを図に表示した例である図５を参照）の温度対応のデータから適切なデフォルト値をブースト許可判定回路1124が演算し選定して、ブースト許可判定回路1124において温度対応で設定された適切なデフォルト値に基づいて、界磁電流制御回路1122が、界磁電流のオン（ON）/オフ（OFF）制御を行う。
【００１６】
エンジン制御装置からの発電率制限命令は制限値であり、それ以上に発電率が上昇しないように制御される。制限値を例えば、60%とした場合、バッテリ電圧が目的値に達成されるように0%〜60%の範囲内で最適な発電率が調整される。従って、発電率を60%に制限すると、60%以上には発電できないように制御される。
図４において3000rpm、出力電流100Aでは発電率60%となるが、それ以上の負荷電流(例えば120A)が必要となっても、回転数が一定(3000rpm)であれば、発電率制限(60%)がかかり、出力電流100Aまでしか出力できず、不足分はバッテリからの持ち出しになり電圧が低下する。
【００１７】
図４の図示内容から明白なように、回転数と発電率が大きくなるほど、出力電流が大きくなる。また、図５の図示内容から明白なように、回転数が小さく、発電率が大きいほど駆動トルクが大きくなる。また、トルクは回転数が2000rpm周辺で大きくなる。
発電率とトルクは比例するため、エンジン制御装置からブースト許可判定回路への通信情報である発電率制限命令によって、最大発電率つまりトルクが抑制される。
【００１８】
なお、図４および図５は、米国の自動車技術協会SAE（Society of Automatic Engineers）が発行する工業規格であるSAE規格に則り周辺温度23±5℃で測定した場合を例示してある。従って、周辺温度が23±5℃以外の実環境温度（例えば5℃、40℃）によって、図４および図５に例示の傾向は変わるが、各種環境温度に対応するグラフは例示を省略してある。また、本願では、前述のデフォルト値も異なる環境温度に対応したデフォルト値を準備し、準備したデフォルト値の中から、実測環境温度に対応したデフォルト値に決定することで、より適正な制御が行われるようになされている。
【００１９】
ブースト機能による発電率の制限値を例えば、70%、80%、90%、100%と選択可能とする場合は、ブースト許可判定回路で図４および図５のマトリックスの情報をパターンとして、例えば後述の図６における記憶装置11242に保存しておき、例えば、回転数検出回路1123で検出された車両用発電機の回転数の高低に対応して、ブースト機能による発電率を70%、80%、90%、100%の何れか等に設定することが可能である。
なお、三相交流整流器1113を構成するダイオードは一般的なダイオード以外にも低損失なダイオード(例えば、ツェナーダイオード)を用いて実現してもよい。
【００２０】
前述の図１の事例では、界磁電流制御手段、通信手段、回転数検出手段、温度検出手段およびブースト許可判定手段が、回路１１２１から１１２５により構成されている場合を例として図示し説明した。ここで、図１に例示のブースト許可判定回路1124は、図６に例示のように、例えば、バス11244で図示のように各々接続されたCPU（Central Processing Unit）等の演算処理装置11241、ROM（Read Only Memory）およびRAM（Random Access Memory）を含む記憶装置11242、入出力回路11243から構成されてもよい。入出力回路11243には、通信回路1121からの通信の情報、回転数検出回路1123からの回転数の情報、および温度センサ1125からの環境温度の情報が入力され、入出力回路11243からブースト許可判定回路1124から界磁電流制御回路1122への出力情報が出力される。
演算処理装置11241が、記憶装置11242のROM等に記憶されたプログラムを、後述の図２における動作が行われるように実行すればよい。
【００２１】
また、図４および図５に例示の発電機発電電流マトリックスおよび発電機駆動トルクマトリックスは、例えば、車両が使用される環境温度の範囲を対象として周辺温度毎に、そして、車両用発電機あるいはエンジンの回転数毎に、予め複数パターン準備し、各パターンにおける発電率、回転数、出力電流、および駆動トルクを、数値データとして、RAM等の記憶装置11242に保存しおき、演算処理装置11241が、当該保存されたデータを使用して、前述の高効率な車両用発電機を、各種エンジン容量に対応する必要発電定格に最適な界磁電流となるように制御する。
【００２２】
なお、ブースト許可判定回路1124は、例えば、図２の動作が行われるように、また、ブースト許可判定回路1124が、前述の高効率な車両用発電機を、各種エンジン容量に対応する必要発電定格に最適な界磁電流となるように制御するように、例えば、IC（Integrated Circuit）、LSI（Large Scale Integration）によって構成してもよい。
【００２３】
エンジン始動からエンジン停止までの車両用発電機制御システムの動作の流れは、図２に、エンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信が有る時のタイミングチャートは図３に、それぞれ示されている。
以下、図２により車両用発電機制御システムの動作を説明する。
エンジンが始動した後に、エンジン制御装置12と車両用発電機の制御装置112との間での通信があるか否かを通信回路1121で判定(ステップS1)し、エンジン制御装置12と車両用発電機の制御装置112との間での通信が有る場合はエンジン制御装置12が車両用発電機の制御装置112の発電制御を行う。この際、エンジン制御装置12の側からブースト機能使用命令を発行(ステップS6)してもらい、高効率な車両用発電機の発電率100%で界磁電流制御(ステップS8)または、発電定格が小さくて良いエンジンシステムに影響しない発電率、例えば発電率60%(ステップS7)で界磁電流制御をする。
【００２４】
例えば2000ccの大容量エンジンに対応できる車両用発電機が、例えば2000ccの大容量エンジンの車両に適用される場合と、1000ccの中容量エンジンの車両に適用される場合と、500ccの小容量エンジンの車両に適用される場合とについて、当該車両用発電機の適正な発電率を以下に例示する。2000ccの大容量エンジンの車両の場合は、例えば発電率100%で発電する界磁電流制御が行われ、1000ccの中容量エンジンの場合は、例えば発電率70%で発電する界磁電流制御が行われ、500ccの小容量エンジンの場合は、例えば発電率50%で発電する界磁電流制御が行われる。
【００２５】
つまり、エンジン制御装置12から車両用発電機の制御装置112への通信情報により第一の発電率、例えば70%、が指定された場合はこの第一の発電率となるように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、前記通信情報により前記第一の発電率と異なる第二の発電率、例えば50%、が指定された場合はこの第二の発電率となるように前記ブースト許可判定回路により前記界磁電流制御が行われ、電流能力が大きな車両用発電機が、発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用された場合に、車両用発電機が発生するトルクが、エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように前記ブースト許可判定回路によって界磁電流制御が行われる。
【００２６】
前述の発電定格とは、エンジン容量に対応する必要発電定格のことを指し、例えば2000ccの大容量エンジンの場合の必要発電定格は130A、1000ccの中容量エンジンの場合の必要発電定格は95A、500ccの小容量エンジンの場合の必要発電定格は50Aのように定義される。
前述の高効率な車両用発電機における高効率とは、大容量エンジンシステムから小容量エンジンシステムにわたって適用可能な車両用発電機のことを指す。
【００２７】
エンジン制御装置12と車両用発電機の制御装置112との間の通信の欠落等により、エンジン制御装置12の側から車両用発電機の制御装置112の制御ができない場合、例えばエンジン制御装置12の側から車両用発電機の制御装置112への通信が無い場合 (ステップS1)、エンジンの回転数に応じて、ブースト機能の使用を判断(ステップS5)する。このブースト機能はトルクが低くなる高回転時に使用が許可される。高回転かつブースト機能の使用が許可されている場合は、発電率100%で界磁電流制御(ステップS8)をする。一方、ブースト機能を使用しない場合は、温度センサ1125で検出された環境温度と界磁電流とトルクとの相関から、適切なデフォルト値を設定して界磁電流制御(ステップS9)をする。前述の動作フローをエンジンが停止(ステップS4)するまで繰り返す。
回転数が低い(例えば1000rpm)場合、エンジンシステムに影響がない発電率(例えば60%)で発電すると、従来の車両用発電機の発電率100%で発電した場合と比較して界磁電流が小さくなる場合は、負荷応答制御を用いることにより出力電流を調整しながら発電することが可能である。
【００２８】
換言すれば、前述の実施の形態１は、エンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信が有る場合と前記通信が無い場合とで前記車両用発電機の制御装置が異なる界磁電流制御を行う車両用発電機制御システムであって、車両用発電機の制御装置に発電率の制御が可能なブースト許可判定回路が設けられ、前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が有る場合は前記通信により指定の発電率となるように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が無い場合は車両用発電機の回転数と温度とに基づいて前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、電流能力が大きな車両用発電機が、発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用された場合に、車両用発電機が発生するトルクが、エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように前記ブースト許可判定回路によって界磁電流制御が行われる車両用発電機制御システムであると言える。
また、エンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信情報に依存して前記車両用発電機の制御装置が異なる界磁電流制御を行う車両用発電機制御システムであって、車両用発電機の制御装置に発電率の制御が可能なブースト許可判定回路が設けられ、前記通信情報により第一の発電率が指定された場合はこの第一の発電率となるように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、前記通信情報により前記第一の発電率と異なる第二の発電率が指定された場合はこの第二の発電率となるように前記ブースト許可判定回路により前記界磁電流制御が行われ、電流能力が大きな車両用発電機が、発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用された場合に、車両用発電機が発生するトルクが、エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように前記ブースト許可判定回路によって界磁電流制御が行われる車両用発電機制御システムであると言える。
【００２９】
前述の実施の形態１には、観点を変えれば、次のような技術的な特徴がある。
技術的特徴１：  界磁電流を一定の周期で断続制御することによって発電電圧を所定の電圧に調整し、エンジン制御装置から制御信号と車両用発電機の回転数を計測し回転数を検出する回転数検出回路または、前記回転数検出回路によって調整電圧の可変制御を行う車両用発電機の制御装置において、界磁電流を断続制御し、エンジン制御装置から制御信号と車両用発電機の回転数により、界磁電流を断続制御する手段と、エンジン制御装置から制御信号がない場合に、車両用発電機の回転数を検出し、温度とトルクの相関から適切なデフォルト値を設定する手段により、界磁電流を断続制御する車両用発電機の制御装置である。
技術的特徴２：  技術的特徴１において、電流能力が大きな車両用発電機と、車両用発電機の界磁コイルに並列接続された還流ダイオードと、界磁電流制御回路からのゲート駆動信号により制御されるスイッチング素子と、そのスイッチング素子を駆動する信号を生成する界磁電流制御回路と、ブースト許可判定回路とによって、発電定格が小さくて良いエンジンシステムに影響しない発電率に制御する論理回路を備えている車両用発電機の制御装置である。
技術的特徴３：  技術的特徴１において、車両用発電制御は通常、エンジン制御装置からの入力信号と車両用発電機の回転数からトルク情報に変換し発電率制御により実施される車両用発電機の制御装置である。
技術的特徴４：  技術的特徴２において、技術的特徴１における車両用発電機の制御装置とエンジン制御装置間の通信が途絶した場合、車両用発電機の回転数に応じて、温度と界磁電流及びトルクの相関マトリックスから適切なデフォルト値を設定して発電制御を行う車両用発電機の制御装置である。
技術的特徴５：  技術的特徴１において、技術的特徴３におけるエンジン制御装置からの入力(制御)信号はエンジンのトルク情報と温度及び界磁電流を基に生成され、その制御信号と車両用発電機の回転数を基に発電制御を行う車両用発電機の制御装置である。
技術的特徴６：  技術的特徴２における電流能力の大きな車両用発電機を搭載した発電定格の小さくて良いエンジンシステムにおいて、特定の条件下(低温時等)でエンジン制御装置からの入力信号により車両用発電機の発電率を一時的に最大にすることにより燃費改善できる車両用発電機の制御装置。
技術的特徴７：  電流能力が大きな車両用発電機を発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用しても、最大トルクが発電定格の小さい車両用発電機よりも大きくならないように界磁電流を制御できるとともに、定格電力を維持することが可能となる。電流能力の大きな車両用発電機の最大トルクを制御することで様々な電流能力に応じた使い分けができ、各種エンジンシステムへ転用可能となる。通常時は発電率を抑えた状態で界磁電流を制御し、限られた条件のみで発電率を最大にすることで燃費改善できる。出力電流能力を向上させているため、発電定格が小さい車両用発電機より銅損改善できる。
【００３０】
なお、各図中、同一符合は同一または相当部分を示す。
なお、本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００３１】
1  車両用発電機制御システム、11  車両用発電機、12  エンジン制御装置、13  バッテリ、111  発電部、1111  界磁コイル、1112  ステータコイル、1113  三相交流整流器、112  車両用発電機の制御装置、1121  通信回路、1122  界磁電流制御回路、1123  回転数検出回路、1124  ブースト許可判定回路、11241  演算処理装置、11242  記憶装置、11243  入出力回路、11244  バス、1125  温度センサ、1126  スイッチング素子、1127  還流ダイオード
【図１】
2020205720.tif 000003
【図２】
2020205720.tif 000004
【図３】
2020205720.tif 000005
【図４】
2020205720.tif 000006
【図５】
2020205720.tif 000007
【図６】
2020205720.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年10月6日(2020.10.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信が有る場合と前記通信が無い場合とで前記車両用発電機の制御装置が異なる界磁電流制御を行う車両用発電機制御システムであって、
車両用発電機の制御装置に、前記界磁電流制御を行うことによって発電率の制御を行うブースト許可判定回路が設けられ、
前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が有る場合は前記通信による発電率制限命令で制限された指定の発電率以上に発電率が上昇しないように前記ブースト許可判定回路によって前記車両用発電機の最大発電定格より小さな発電率に制限するように前記界磁電流制御が行われ、
前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が無い場合は前記車両用発電機の回転数と温度とに基づいて前記ブースト許可判定回路によって前記発電率の制限を開放して前記車両用発電機の発電率が前記制限された発電率より大きな発電率となるように前記界磁電流制御が行われ、
前記車両用発電機が、前記車両用発電機の電流能力より発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用された場合に、前記車両用発電機が発生するトルクが、エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われる
ことを特徴とする車両用発電機制御システム。
【請求項２】
デフォルト値を用いて前記界磁電流制御が行われ、前記デフォルト値が、前記ブースト許可判定回路において温度に基づいて調整される
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機制御システム。
【請求項３】
前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が無い場合に、前記デフォルト値の調整が行われる
ことを特徴とする請求項２に記載の車両用発電機制御システム。
【請求項４】
前記通信による発電率制限命令で制限され前記車両用発電機の最大発電定格より小さな発電率である第一の発電率が指定された場合はこの第一の発電率となるように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われ、
前記通信による発電率制限命令で制限され前記車両用発電機の最大発電定格より小さな発電率であり前記第一の発電率と異なる第二の発電率が指定された場合はこの第二の発電率となるように前記ブースト許可判定回路により前記界磁電流制御が行われる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の車両用発電機制御システム。
【請求項５】
前記ブースト許可判定回路が、それぞれバスで接続された演算処理装置と記憶装置と入出力回路とで構成され、前記入出力回路が前記エンジン制御装置から受信した前記通信の情報に基づき、前記記憶装置に記憶されたプログラムが実行され、前記演算処理装置により前記界磁電流制御が行われる
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の車両用発電機制御システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本願に開示される車両用発電機制御システムは、エンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信が有る場合と前記通信が無い場合とで前記車両用発電機の制御装置が異なる界磁電流制御を行う車両用発電機制御システムであって、
車両用発電機の制御装置に、前記界磁電流制御を行うことによって発電率の制御を行うブースト許可判定回路が設けられ、
前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が有る場合は前記通信による発電率制限命令で制限された指定の発電率以上に発電率が上昇しないように前記ブースト許可判定回路によって前記車両用発電機の最大発電定格より小さな発電率に制限するように前記界磁電流制御が行われ、
前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が無い場合は車両用発電機の回転数と温度とに基づいて前記ブースト許可判定回路によって前記発電率の制限を開放して車両用発電機の発電率が前記制限された発電率より大きな発電率となるように前記界磁電流制御が行われ、
前記車両用発電機が、前記車両用発電機の電流能力より発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用された場合に、前記車両用発電機が発生するトルクが、エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われるものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本願に開示される車両用発電機制御システムでは、エンジン制御装置と車両用発電機の制御装置との間の通信が有る場合と前記通信が無い場合とで前記車両用発電機の制御装置が異なる界磁電流制御を行う車両用発電機制御システムであって、車両用発電機の制御装置に、前記界磁電流制御を行うことによって発電率の制御を行うブースト許可判定回路が設けられ、前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が有る場合は前記通信による発電率制限命令で制限された指定の発電率以上に発電率が上昇しないように前記ブースト許可判定回路によって前記車両用発電機の最大発電定格より小さな発電率に制限するように前記界磁電流制御が行われ、前記エンジン制御装置と前記車両用発電機の制御装置との間に通信が無い場合は前記車両用発電機の回転数と温度とに基づいて前記ブースト許可判定回路によって前記発電率の制限を開放して車両用発電機の発電率が前記制限された発電率より大きな発電率となるように前記界磁電流制御が行われ、前記車両用発電機が、前記車両用発電機の電流能力より発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用された場合に、前記車両用発電機が発生するトルクが、エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように前記ブースト許可判定回路によって前記界磁電流制御が行われるので、電流能力が大きな車両用発電機を発電定格が小さくてよいエンジンシステムに適用しても、車両用発電機が発生するトルクが、エンジンが許容するトルクよりも大きくならないように界磁電流を制御できるとともに、定格電力を維持することが可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
ブースト許可判定回路1124におけるブースト機能とは、車両用発電機の出力電流を通常時はエンジンシステムに影響がない例えば発電定格が最大130Aの車両用発電機の場合は出力電流を80A(発電率60%)までに設定しておき、限られた条件 (例えば、低温時あるいは高温時かつ指定時間内) のみでは最大発電定格の130A(発電率100%)に設定して最大トルク値を超えない領域において発電する機能である。つまり、本実施の形態１では、このブースト機能は、発電率制限(例えば発電率60%)からの開放(発電率100%)を意味している。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
エンジン制御装置からの発電率制限命令は制限値であり、それ以上に発電率が上昇しないように制御される。制限値を例えば、60%とした場合、バッテリ電圧が目的値に達成されるように0%〜60%の範囲内で最適な発電率が調整される。従って、発電率を60%に制限すると、60%以上には発電できないように制御される。
図４において2000rpm、出力電流80Aでは発電率60%となるが、それ以上の負荷電流(例えば120A)が必要となっても、回転数が一定(2000rpm)であれば、発電率制限(60%)がかかり、出力電流80Aまでしか出力できず、不足分はバッテリからの持ち出しになり電圧が低下する。