(57)【要約】【課題】トルク抑制機能を持たない発電機においても、電子制御装置からの指令によりトルク抑制を行い、回転低下およびタイミングベルトの磨耗を防止する。【解決手段】電子制御装置３には、目標ＦＲ算出手段３１が設けられ、レギュレータ１３のＦＲ端子から入力される界磁コイルＦＣに流れる励磁電流とエンジンの運転状態情報に基づき目標励磁電流デューティ比ＦＲを算出する。また、電子制御装置３は、目標ＦＲ制限値算出手段３５を有し、相関情報検出手段４の出力に基づき、発電機１の駆動トルク制限値に対応する目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰを算出する。さらに、比較手段３２によって目標ＦＲと目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰとを比較し、目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰを超えない範囲で制御信号をコントロールユニット５に出力し、界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比ＦＲを目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰ以下に制御する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁コイルを有しエンジンにより回転駆動される発電機の出力を、電気負荷の増減に応じて上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比を変化させることにより制御するようにした車両用発電機の制御装置において、上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比と上記エンジンの運転状態情報に基づき目標励磁電流デューティ比を算出する手段と、
上記発電機の雰囲気温度と相関のある情報を検出する相関情報検出手段の出力に基づき、上記発電機の駆動トルク制限値に対応する目標励磁電流デューティ比制限値を算出する手段と、
上記目標励磁電流デューティ比制限値に基づき上記目標励磁電流デューティ比の値を制限し、上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比を制限する手段
とを備えたことを特徴とする車両用発電機の制御装置。
【請求項２】
上記相関情報検出手段の出力に基づき、上記発電機の駆動トルクの制限を実施する期間に対応する目標励磁電流デューティ比制限時間を算出する手段を備え、算出した上記目標励磁電流デューティ比制限時間において上記励磁電流デューティ比を制限することを特徴とする請求項１記載の車両用発電機の制御装置。
【請求項３】
上記目標励磁電流デューティ比制限値を算出する手段は、上記発電機の特性に基づきその公称出力を下回らない程度の駆動トルクとなるような目標励磁電流デューティ比制限値を設定することを特徴とする請求項１または２記載の車両用発電機の制御装置。
【請求項４】
上記目標励磁電流デューティ比制限時間を算出する手段は、上記発電機の特性に基づき上記駆動トルクが熱的レベルに到達する時間を設定することを特徴とする請求項２または３に記載の車両用発電機の制御装置。
【請求項５】
上記エンジンの始動後経過時間が上記目標励磁電流デューティ比制限時間以内かどうか判定する手段を備え、上記目標励磁電流デューティ比制限時間以内であれば、上記目標励磁電流デューティ比制限値を算出することを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の車両用発電機の制御装置。
【請求項６】
界磁コイルを有しエンジンにより回転駆動される発電機の出力を、電気負荷の増減に応じて上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比を変化させることにより制御するようにした車両用発電機の制御方法において、上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比と上記エンジンの運転状態情報に基づき目標励磁電流デューティ比を算出するステップと、
上記発電機の雰囲気温度と相関のある情報を検出する相関情報検出手段の出力に基づき、上記発電機の駆動トルク制限値に対応する目標励磁電流デューティ比制限値を算出するステップと、
上記目標励磁電流デューティ比制限値に基づき上記目標励磁電流デューティ比の値を制限し、上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比を制限するステップとを含むことを特徴とする車両用発電機の制御方法。
【請求項７】
上記発電機の雰囲気温度と相関のある情報に基づき、上記発電機の駆動トルクの制限を実施する期間に対応する目標励磁電流デューティ比制限時間を算出するステップを含み、
算出した上記目標励磁電流デューティ比制限時間において上記励磁電流デューティ比を制限することを特徴とする請求項６記載の車両用発電機の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの回転により駆動される車両用発電機の制御装置及び制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車等車両は、電源であるバッテリを充電するため、エンジンのクランクシャフトの回転力を利用して駆動される発電機を備える。この発電機はレギュレータにより電圧検出端子から検出されるバッテリ電圧が低下したり、使用される電気負荷の容量が増加した場合に、界磁コイルに入力される励磁電流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、電気負荷の容量が減少した場合には、励磁電流のデューティ比を小さくして発電電流を減少させる。そして、励磁電流のデューティは外部から入力される制御信号により、その上限を制限可能な構成となっている。励磁電流のデューティの制限については冷時の励磁電流のデューティを所定の制限値未満にする機能を発電機本体に有しているものも提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特公平６−３８７２０号公報（第３〜４頁、第１，２図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、車両には種々の電装品が搭載されるようになり、消費電力が増大する傾向にある。それに伴い、発電能力が高い高出力タイプの発電機が採用されるようになってきた。ところで、一般に冷時における発電機の出力は公称出力である熱時の出力を上回り、駆動トルクも熱時に対して大きくなる。そして、その駆動トルクはエンジンのアイドル時回転数付近でもっとも大きくなる。結果として高出力タイプの発電機搭載車両における発電機冷時の始動ならびにアイドル運転領域において、エンジンに対する負荷が高くなり、エンジン回転の低下、タイミングベルトの磨耗を引き起こす可能性がある。
このような発電機冷時の駆動トルクを抑制する手段としては、上述のようにトルク抑制機能を発電機自体に搭載すればよいが、トルク抑制を実現するための追加回路等が必要であるため発電機自体のコストアップに繋がる。
この発明は、上記のような点に鑑み、トルク抑制機能を持たない発電機においても、電子制御装置からの指令によりトルク抑制を行い、エンジンの回転低下およびタイミングベルトの磨耗を防止することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は、界磁コイルを有しエンジンにより回転駆動される発電機の出力を、電気負荷の増減に応じて上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比を変化させることにより制御するようにした車両用発電機の制御装置において、上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比と上記エンジンの運転状態情報に基づき目標励磁電流デューティ比を算出する手段と、上記発電機の雰囲気温度と相関のある情報を検出する相関情報検出手段の出力に基づき、上記発電機の駆動トルク制限値に対応する目標励磁電流デューティ比制限値を算出する手段と、上記目標励磁電流デューティ比制限値に基づき上記目標励磁電流デューティ比の値を制限し、上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比を制限する手段とを備えている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に本発明の実施例を図面に基づき説明する。
図１はこの発明を適用する発電機の制御系についての電気系統を示す構成図、である。
図１において、発電機１は、固定子コイルＳＣ及び界磁コイルＦＣを有する発電部１１と、ダイオードで形成した整流器１２と、レギュレータ１３とを主要構成としている。このうちレギュレータ１３は、バッテリ２の電圧及び使用されている電気負荷容量に応じて、界磁コイルＦＣに流す励磁電流のデューティ比を変えることにより、発電部１１による発電電流値を調整している。つまり、バッテリ電圧が低下したり使用電気負荷容量が増加したりしたときに、デューティ比を上げて発電電流を多くし、逆の状況ではデューティ比を下げて発電電流を小さくするよう調整している。そして界磁コイルＦＣに流れる励磁電流のデューティ比ＦＲは、ＦＲ端子を介して電子制御装置３で検出される。電子制御装置３は発電機の雰囲気温度と相関のある情報を検出する相関情報検出手段４からの情報やエンジンの運転状態情報等に基づいて各種の制御を行うもので、例えば、電子制御装置３からの指令により、レギュレータ１３のＧ端子がコントロールユニット５を介してアースされると、界磁コイルＦＣに流す励磁電流が零となって発電電流が零となり、発電はカットされる。
なお、同図において、６はイグニッションスイッチ、７はチャージランプである。
【０００７】
図２は図１の電子制御装置３に搭載された実施の形態１による発電機の制御装置を示すブロック図である。
電子制御装置３には、目標ＦＲ算出手段３１が設けられ、レギュレータ１３のＦＲ端子から入力される界磁コイルＦＣに流れる励磁電流とエンジンの運転状態情報に基づき目標励磁電流デューティ比ＦＲを算出する。
また、電子制御装置３は、目標ＦＲ制限値算出手段３５を有し、相関情報検出手段４の出力に基づき、発電機１の駆動トルク制限値に対応する目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰを算出する。
この目標ＦＲ制限値算出手段３５は、例えば、発電機１の特性より公称出力を下回らない程度の駆動トルクとなるような目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰを設定したマップを含むものとして構成することができる。
さらに、比較手段３２によって目標ＦＲと目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰとを比較し、目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰを超えない範囲で制御信号をコントロールユニット５に出力し、界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比ＦＲを目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰ以下に制御する。
また、目標ＦＲ制限時間算出手段３３を備え、相関情報検出手段４の出力に基づき発電機１の駆動トルクの制限を実施する期間に対応する目標ＦＲ制限時間ＴＣＬＰを算出すると共に、判定手段３４によってエンジンの始動後経過時間が算出したであるか否かを判定し、目標ＦＲ制限時間ＴＣＬＰ以内であれば、目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰを最大値設定（制限値なし）とする。
なお、目標ＦＲ制限時間算出手段３３は、例えば、発電機１の特性より駆動トルクが熱時レベルに到達する時間を設定したマップを含むものとして構成することができる。
【０００８】
次に、図３及び図４のフローチャートを用いて、上記のように構成された電子制御装置３により発電機冷時における駆動トルクの抑制制御動作について説明する。
かかる制御は発電制御処理内で実施され、まず図３のステップＳ１ではＦＲ端子より計測された界磁コイルＦＣに流れる励磁電流のデューティ比ＦＲ、並びに電子制御装置３により認識されているエンジンの運転状態により目標となるＦＲを算出する。
ステップＳ２では後述する目標ＦＲ制限値算出処理を呼び出し、制限値ＦＲＣＬＰを算出する。
次にステップＳ３で目標ＦＲ≧制限値ＦＲＣＬＰの判定を行い、目標ＦＲが制限値以上であれば、ステップＳ４にて目標ＦＲを制限値ＦＲＣＬＰに置き換える処理を行う。
Ｓ５では上記演算された目標ＦＲより、レギュレータ１３に対して指令するＧ端子デューティを設定する。
【０００９】
図４は図３のステップＳ２より呼び出される目標ＦＲ制限値算出処理を示すものである。
処理が呼び出されると、まずステップＳ２１で始動時に検出した発電機１の雰囲気温度と相関のある情報、例えば、水温を基に発電機１の特性より駆動トルクが熱時レベルに到達する時間を設定したマップ値などにより目標ＦＲ制限期間ＴＣＬＰを算出する。
ステップＳ２２では始動後経過時間がステップＳ２１で算出した目標ＦＲ制限期間ＴＣＬＰ以内であるかの判定を行い、ＴＣＬＰ以内であれば下記ステップＳ２３処理を行い、ＴＣＬＰより大きければステップＳ２４の目標ＦＲ制限値ＦＣＬＰは最大値設定（制限値なし設定）とする。
ステップＳ２３では、例えば、検出水温を基に発電機１の特性より公称出力を下回らない程度の駆動トルクとなるように設定されたマップ値などにより目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰを算出する。
なお、上記実施例では発電機の１雰囲気温度と相関のある情報として水温情報を用いて、目標ＦＲ制限期間ＴＣＬＰ、目標ＦＲ制限値ＦＲＣＬＰを算出しているが、この他に外気温、水温と外気温差、発電機自体の温度等、発電機の温度と相関のある情報を用いても良い。
【００１０】
【発明の効果】
以上のように、この発明は、界磁コイルを有しエンジンにより回転駆動される発電機の出力を、電気負荷の増減に応じて上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比を変化させることにより制御するようにした車両用発電機の制御装置において、上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比と上記エンジンの運転状態情報に基づき目標励磁電流デューティ比を算出する手段と、上記発電機の雰囲気温度と相関のある情報を検出する相関情報検出手段の出力に基づき、上記発電機の駆動トルク制限値に対応する目標励磁電流デューティ比制限値を算出する手段と、上記目標励磁電流デューティ比制限値に基づき上記目標励磁電流デューティ比の値を制限し、上記界磁コイルに流れる励磁電流のデューティ比を制限する手段とを備えているので、発電機冷時の駆動トルクを抑制することが可能となり、エンジンの回転低下および、タイミングベルトの磨耗を防止することが可能となる。またトルク抑制機能を持たない発電機においても、電子制御装置からの指令によりトルク抑制を行うことにより、発電機自体にトルク抑制機能を持たせたものに対してより安価に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を適用する発電機の制御系統を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による発電機の制御装置を示すブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態１による発電機の制御方法を説明するための概略フローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態１による発電機の制御方法を説明するための要部フローチャートである。
【符号の説明】
１  発電機、１１  発電部、１２  整流器、１３  レギュレータ、
２  バッテリ、３  電子制御装置、４  相関情報検出手段、
５  コントロールユニット。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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