(57)【要約】【課題】  エンジン停止時の発電機の空転による騒音を低減する。【解決手段】  一方向クラッチを介してエンジンにより駆動され、発電した電力をバッテリーと車載機器へ供給する発電機の発電電圧を制御する車両用発電機の発電制御方法において、エンジンの回転速度を検出するとともに、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度を検出し、エンジンが停止したときに、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度が所定速度より高い場合は、発電機の発電電圧が第１の電圧となるように発電制御し、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度が所定速度以下の場合は、発電機の発電電圧が第１の電圧より低い第２の電圧となるように発電制御する。【選択図】  図３ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向クラッチを介してエンジンにより駆動され、発電した電力をバッテリーと車載機器へ供給する発電機と、
エンジンの回転速度を検出するエンジン速度検出手段と、
前記発電機の発電電圧を制御する発電制御手段と、
エンジンが停止する直前の前記発電機の回転速度を検出する発電機速度検出手段とを備え、
前記発電制御手段は、エンジンが停止したときに、エンジンが停止する直前の前記発電機の回転速度が所定速度より高い場合は、前記発電機の発電電圧が第１の電圧となるように発電制御し、前記エンジンが停止する直前の前記発電機の回転速度が前記所定速度以下の場合は、前記発電機の発電電圧が前記第１の電圧より低い第２の電圧となるように発電制御することを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用発電制御装置において、
前記発電機の発電電圧を前記第１の電圧に制御した状態で、前記発電機の回転速度が前記所定速度まで低下する時間を推定する推定手段を備え、
前記発電制御手段は、前記エンジンが停止する直前の前記発電機の回転速度が所定速度より高い場合に、前記発電機の発電電圧を前記第１の電圧として発電制御を開始してから前記推定時間が経過した時点で、前記発電機の発電電圧を前記第１の電圧から前記第２の電圧に切り換え、発電制御を継続することを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の車両用発電制御装置において、
前記発電機速度検出手段は、前記エンジン速度検出手段により検出された過去所定時間にわたるエンジン回転速度を記憶しており、エンジンが停止する前のエンジン回転速度が減少に転じる直前のエンジン回転速度を読み出し、エンジンが停止する直前の前記発電機の回転速度とすることを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載の車両用発電制御装置において、
前記第１の電圧を、前記発電制御手段による発電電圧の制御範囲内の最高電圧とし、前記第２の電圧を、前記発電制御手段による発電電圧の制御範囲内の最低電圧とすることを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの項に記載の車両用発電制御装置において、
前記所定速度は、低い発電電圧で大きなトルクを発生できる低回転速度領域と、発電電圧を高くしないと大きなトルクを発生できない高回転速度領域とを区分する速度とすることを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項６】
一方向クラッチを介してエンジンにより駆動され、発電した電力をバッテリーと車載機器へ供給する発電機の発電電圧を制御する車両用発電機の発電制御方法において、
エンジンの回転速度を検出するとともに、エンジンが停止する直前の前記発電機の回転速度を検出し、エンジンが停止したときに、エンジンが停止する直前の前記発電機の回転速度が所定速度より高い場合は、前記発電機の発電電圧が第１の電圧となるように発電制御し、前記エンジンが停止する直前の前記発電機の回転速度が前記所定速度以下の場合は、前記発電機の発電電圧が前記第１の電圧より低い第２の電圧となるように発電制御することを特徴とする車両用発電機の発電制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用発電機の制御装置および制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンと発電機との間をワンウエイ・クラッチで接続した車両用発電機において、エンジン停止後、発電機が回転子の慣性によって空転して発電機自身から、あるいは発電機と連動する冷却ファンから騒音が発生するのを防止するために、発電機に励磁電流を流して制動トルクを発生させ、速やかに発電機を停止させるようにした車両用発電機が知られている（例えば、特許文献１参照）。この車両用発電機では、エンジン停止時に発電機の発電電圧を高くすることによってより大きな制動トルクを発生させ、より速く発電機を停止させるとしている。
【０００３】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特開２００２−０５１５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、自動車用発電機は、低速度領域では発電電圧が低い場合の方が発電電圧が高い場合よりも大きな制動トルクが得られるという特性があり、発電電圧を高くしたからといって必ずしも速く停止するとは限らないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一方向クラッチを介してエンジンにより駆動され、発電した電力をバッテリーと車載機器へ供給する発電機の発電電圧を制御する車両用発電機の発電制御方法において、エンジンの回転速度を検出するとともに、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度を検出し、エンジンが停止したときに、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度が所定速度より高い場合は、発電機の発電電圧が第１の電圧となるように発電制御し、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度が所定速度以下の場合は、発電機の発電電圧が第１の電圧より低い第２の電圧となるように発電制御する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、エンジン停止時の発電機の空転による騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
《発明の第１の実施の形態》
図１は発明の第１の実施の形態の構成を示す。発電機１は三相回転子巻き線１ａと励磁巻き線１ｂを備えた三相交流発電機であり、ベルト（不図示）およびワンウエイクラッチ・プーリー２を介してエンジン（不図示）と連結され、エンジンの動力により回転駆動される。ワンウエイクラッチ・プーリー２は、エンジン回転速度が増加するとき、およびエンジン回転速度が一定なときのみエンジンの動力を発電機１へ伝達し、エンジン回転速度が減少するときには発電機１の回転慣性トルクをベルトへ伝達しない。整流器３は発電機１の回転子巻き線１ａに発生した三相交流電圧を整流してバッテリー４へ印加し、バッテリー４を充電する。なお、バッテリー４に充電された電力は車載機器（不図示）へ供給される。
【０００８】
レギュレーター５は、発電機１の発電電圧Ｅgが後述するコントローラー６からの発電電圧指令値Ｅg＊に一致するように励磁巻き線１ｂに流れる励磁電流Ｉfを制御する。コントローラー６はＣＰＵ６ａとメモリ６ｂなどを備え、後述する制御プログラムを実行して発電制御を行う。エンジン回転センサー７はエンジンの回転速度Ｎeを検出し、発電電圧センサー８は発電機１による発電電圧Ｅg（＝バッテリー端子電圧Ｅb）を検出する。
【０００９】
ここで、一般的な自動車用発電機の発電特性について説明する。図２は、発電電圧をパラメーターとした回転速度に対する発生トルクの特性を示す図である。この例では、発電電圧が制御範囲内の低い電圧（この例では１３Ｖ）と高い電圧（この例では１４．５Ｖ）の場合の回転速度−トルク特性を示す。図から明らかなように、発電機回転速度が１６００〜１７００ｒｐｍよりも低い低回転速度領域では、発電電圧を制御範囲内の低い電圧（１３Ｖ）で運転した場合の方が、発電電圧を制御範囲内の高い電圧（１４．５Ｖ）で運転した場合よりも発生トルクが大きい。
【００１０】
したがって、この第１の実施の形態では、発電機１の回転速度が低速領域にある場合は、レギュレーター５によって発電電圧Ｅgが制御範囲内の低い電圧となるように励磁電流Ｉfを制御し、逆に発電機１の回転速度が高速領域にある場合は、発電電圧Ｅgが制御範囲内の高い電圧となるように励磁電流Ｉfを制御することによって、より高いトルクを発生させることができ、発電機１の空転をより速く止めることができる。
【００１１】
図３は、コントローラー１で実行される発電制御プログラムを示すフローチャートである。このフローチャートにより、第１の実施の形態の発電制御を説明する。ステップ１においてエンジン回転センサー７によりエンジン回転速度Ｎeを検出してメモリ６ｂに記憶する。所定時間（例えば１５秒間）にわたってエンジン回転速度Ｎeを連続的に記憶できる領域をメモリ６ｂに確保し、この発電制御プログラムを実行するたびに最新のエンジン回転速度を順次、記憶していき、記憶領域がいっぱいになったら最古のエンジン回転速度を消去して常に現在から所定時間前までのエンジン回転速度を記憶する。
【００１２】
続くステップ２ではエンジンが停止したか否かを判別する。エンジン回転センサー７により検出した回転速度Ｎeが停止判定基準値以下に低下したらエンジンが停止したと判定する。なお、停止判定基準値には、エンジンが停止したと判定できる０rpm近傍の所定値を予め設定する。
【００１３】
ステップ３ではエンジンが停止する直前の発電機１の回転速度Ｎgを推定する。上述したように、ワンウエイクラッチ・プーリー２は、エンジン回転速度Ｎeが増加するとき、およびエンジン回転速度Ｎeが一定なときのみエンジンの動力を発電機１へ伝達し、エンジン回転速度Ｎeが減少するときには発電機１の回転慣性トルクをベルトへ伝達しない。つまり、エンジン回転速度Ｎeが増加するとき、および一定なときには、エンジンと発電機１とがベルトおよびワンウエイクラッチ・プーリー２を介して連動し、エンジン回転速度Ｎeが減少するときには、エンジンと発電機１とは連動しない。したがって、エンジンが停止する直前のエンジン回転速度Ｎeが減少に転ずる直前の発電機１の回転はエンジンの回転と連動しており、これからエンジンの回転速度Ｎeが減少しても発電機１の回転速度Ｎgは減少せず、慣性により空転する。そこで、エンジンが停止する直前にエンジン回転速度Ｎeが減少に転じた時点のエンジン回転速度Ｎeをメモリ１ｂから読み出し、その回転速度Ｎeにワンウエイクラッチ・プーリー２のプーリー比を乗じた回転速度をエンジンが停止する直前の発電機１の回転速度Ｎgとする。
【００１４】
ステップ４においてエンジンが停止する直前の発電機回転速度Ｎgが所定速度Ｎoより高いか否かを判別する。ここで、所定速度Ｎoは、図２により説明したように、低い発電電圧Ｅgで大きなトルクを発生できる低回転速度領域と、発電電圧Ｅgを高くしないと大きなトルクを発生できない高回転速度領域とを区分する速度であり、発電機１の発電特性を予め実測して求める。エンジンが停止する直前の発電機回転速度Ｎgが所定速度Ｎoより大きく、発電機回転速度Ｎgが高速領域にあった場合はステップ５へ進み、発電電圧Ｅgをレギュレーター５による発電電圧制御範囲内の最高電圧とする発電電圧指令値Ｅg＊をレギュレーター５へ出力し、発電制御を行う。
【００１５】
レギュレーター５は、発電電圧Ｅgが発電電圧指令値Ｅg＊に応じた発電電圧制御範囲内の最高電圧となるように励磁巻き線電流Ｉfを制御する。これにより、発電機１の発電電圧Ｅgは発電電圧制御範囲内の最高電圧に制御され、バッテリー４の端子電圧Ｖbとの差に応じた発電電流Ｉgが流れ、発電機１に制動トルクが発生して発電機１が減速し始める。上述したように、発電機１の回転速度Ｎgが高速領域にある場合には、発電電圧Ｅgを制御範囲内の最高電圧に設定した場合の発生トルクが制御範囲内の最低電圧に設定した場合の発生トルクよりも大きいので、発電機１は大きな制動トルクを発生して速やかに減速する。
【００１６】
ステップ６で発電機１の回転子が停止したか否かを判別する。発電機１の停止は、発電電圧センサー８により検出される発電電圧Ｅgが発電電圧制御範囲よりも低い電圧、つまりバッテリー４の端子電圧Ｅbまで低下した場合に、発電機停止と判別する。発電機が停止したらステップ７へ進み、レギュレーター５を制御して励磁巻き線１ｂに流れる励磁電流Ｉfを０にし、発電を終了する。
【００１７】
一方、ステップ４においてエンジンが停止する直前の発電機回転速度Ｎgが所定速度Ｎo以下で、発電機回転速度Ｎgが低速領域にあった場合はステップ８へ進み、発電電圧Ｅgを発電電圧制御範囲内の最低電圧とする発電電圧指令値Ｅg＊をレギュレーター５へ出力し、発電制御を行う。
【００１８】
レギュレーター５は、発電電圧Ｅgが発電電圧指令値Ｅg＊に応じた発電電圧制御範囲内の最低電圧となるように励磁巻き線電流Ｉfを制御する。これにより、発電機１の発電電圧Ｅgは発電電圧制御範囲内の最低電圧に制御され、バッテリー４の端子電圧Ｖbとの差に応じた発電電流Ｉgが流れ、発電機１に制動トルクが発生して発電機１が減速し始める。上述したように、発電機１の回転速度Ｎgが低速領域にある場合には、発電電圧Ｅgを制御範囲内の最低電圧に設定した場合の発生トルクが制御範囲内の最高電圧に設定した場合の発生トルクよりも大きいので、発電機１は大きな制動トルクを発生して速やかに減速する。
【００１９】
ステップ９で発電機１の回転子が停止したか否かを判別する。発電機１の停止は、発電電圧センサー８により検出される発電電圧Ｅgが発電電圧制御範囲よりも低い電圧、つまりバッテリー４の端子電圧Ｅbまで低下した場合に、発電機停止と判別する。発電機が停止したらステップ７へ進み、レギュレーター５を制御して励磁巻き線１ｂに流れる励磁電流Ｉfを０にし、発電を終了する。
【００２０】
図４は、エンジンが停止する直前の発電機回転速度Ｎgに対する発電機回転子の空転時間を示す。また、図５は、エンジンが停止したときの発電機の回転速度の変化を示す図である。第１の実施の形態では、エンジンが停止する直前の発電機１の回転速度Ｎgが所定速度Ｎo以下の低速領域にあった場合は、発電電圧Ｅgを発電電圧制御範囲内の最低電圧に設定して発電制御を行うので、従来よりも発電機１が発生する制動トルクが大きくなり、図４に示すように従来（波線で示す）よりも発電機１の空転時間が短くなり、図５に示すように発電機１が従来（波線で示す）よりも速く停止する。なお、エンジンが停止する直前の発電機１の回転速度Ｎgが所定速度Ｎoより高い高速領域にあった場合は、発電電圧Ｅgを発電電圧制御範囲内の最高電圧に設定して発電を行うので、発電機１が発生する制動トルクは従来と同様であり、したがって、この場合の空転時間も従来と同様である。
【００２１】
このように、第１の実施の形態によれば、ワンウエイクラッチを介してエンジンにより駆動され、発電した電力をバッテリーと車載機器へ供給する発電機の発電電圧を制御する車両用発電機において、エンジンの回転速度を検出するとともに、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度を検出し、エンジンが停止したときに、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度が所定速度より高い場合は、発電機の発電電圧が制御範囲内の最高電圧となるように発電制御し、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度が所定速度以下の場合は、発電機の発電電圧が制御範囲内の最低電圧となるように発電制御するようにしたので、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度が所定速度以下の場合には、発電機は従来よりも大きな制動トルクを発生して速く停止し、その分だけ発電機自身および発電機と連動する冷却ファンの騒音を低減することができる。
【００２２】
また、第１の実施の形態によれば、エンジン回転センサー７により検出された過去所定時間にわたるエンジン回転速度を記憶しておき、エンジンが停止する前のエンジン回転速度が減少に転じる直前のエンジン回転速度を読み出し、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度としたので、発電機に回転センサーを設置することなく、エンジンが停止する直前に発電機が空転を始めた時点の発電機速度を正確に検出できる。
【００２３】
《発明の第２の実施の形態》
上述した第１の実施の形態では、エンジンが停止する直前の発電機１の回転速度Ｎgが所定速度Ｎoより高い高速領域にあった場合は、発電機１が停止するまで発電電圧Ｅgを制御範囲内の最高電圧に設定して発電を行うようにした。したがって、この場合は発電機１が発生する制動トルクは従来と同様であり、空転時間も従来と同様である。そこで、この第２の実施の形態では、エンジンが停止する直前の発電機１の回転速度Ｎgが所定速度Ｎoより高い高速領域にあった場合に、発電電圧Ｅgを制御範囲内の最高電圧に設定して発電を行い、発電機回転速度Ｎgが所定速度Ｎoまで低下したら発電電圧Ｅgを制御範囲内の最低電圧に設定し直して発電制御を継続する。これにより、高速領域から低速領域に入ったら第１の実施の形態よりも大きな制動トルクが発生し、その分だけ第１の実施の形態よりも空転時間が短くなり、速く停止することができる。
【００２４】
この第２の実施の形態の構成は図１に示す第１の実施の形態の構成と同様であり、説明を省略する。図６は第２の実施の形態の発電制御プログラムを示すフローチャートである。なお、図３に示す第１の実施の形態の処理と同様な処理を行うステップに対しては同一のステップ番号を付して相違点を中心に説明する。
【００２５】
エンジンが停止する直前の発電機回転速度Ｎgが所定速度Ｎoより高く、高速領域にある場合は、ステップ５で発電電圧Ｅgを発電電圧制御範囲内の最高電圧に設定して発電制御を開始すると、発電機１が制御範囲内の最高の発電電圧Ｅgで発電を行い、発電機１に大きな制動トルクが発生して回転速度Ｎgが低下する。ステップ１１において、発電電圧Ｅgを発電電圧制御範囲内の最高電圧に設定して発電を開始してから発電機回転速度Ｎgが所定速度Ｎoまで低下する時間ｔoを推定する。
【００２６】
具体的には、実際の発電機１を用いて発電電圧Ｅgを発電電圧制御範囲内の最高電圧に設定して発電制動を行い、回転速度Ｎgの初期値を変えて所定速度Ｎoまで低下する時間ｔoを計測する。そして、回転速度Ｎgの初期値に対する時間ｔoのテーブルを作成し、そのテーブルを参照することによって、エンジンが停止する直前の発電機回転速度Ｎgが所定速度Ｎoまで低下する時間ｔoを推定する。ステップ１２で時間ｔoが経過したか否かを判別し、時間ｔoが経過したら発電機回転速度Ｎgが所定速度Ｎoまで低下したと判断してステップ８へ進む。ステップ８、９および７において、上述したように発電電圧Ｅgを発電電圧制御範囲内の最低電圧に設定して発電を行い、発電電圧Ｅgがバッテリー４の端子電圧Ｅbまで低下した場合に発電機停止と判断し、レギュレーター５により励磁電流Ｉfを０にして発電を終了する。
【００２７】
図７は、エンジンが停止する直前の発電機回転速度Ｎgに対する発電機回転子の空転時間を示す。第２の実施の形態では、エンジンが停止する直前の発電機１の回転速度Ｎgが所定速度Ｎoより高い場合は、発電電圧Ｅgを発電電圧制御範囲内の最高電圧に設定して発電制御を開始し、発電機回転速度Ｎgが所定速度Ｎo以下になった時点において、発電電圧Ｅgを発電電圧制御範囲内の最低電圧に切り換えるので、エンジンが停止する直前の発電機回転速度Ｎgが所定速度Ｎoより高い場合においても、波線で示す従来よりも発電機１の空転時間が短くなり、速く停止する。もちろん、エンジンが停止する直前の発電機回転速度Ｎgが所定速度Ｎo以下の場合は、第１の実施の形態と同様に、従来よりも発電機１の空転時間は短くなり、速く停止する。
【００２８】
このように、第２の実施の形態によれば、発電機の発電電圧を制御範囲内の最高電圧に制御した状態で、発電機の回転速度が所定速度まで低下する時間を推定し、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度が所定速度より高い場合に、発電機の発電電圧を制御範囲内の最高電圧として発電制御を開始してから前記推定時間が経過した時点で、発電機の発電電圧を制御範囲内の最高電圧から制御範囲内の最低電圧に切り換え、発電制御を継続するようにしたので、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度が所定速度より高い高速領域から所定速度以下の低速領域までの全速度範囲において、発電機は大きな制動トルクを発生して速く停止し、その分だけ発電機自身および発電機と連動する冷却ファンの騒音を低減することができる。
【００２９】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、エンジン回転センサー７がエンジン速度検出手段を、コントローラー６が発電制御手段、発電機速度検出手段および推定手段をそれぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【００３０】
なお、上述した一実施の形態ではベルト（不図示）とワンウエイクラッチ・プーリー２を用いてエンジンと発電機１を連結する例を示したが、ベルト・プーリー方式に限定されず、少なくともエンジンと発電機との間にワンウエイクラッチが介装される動力伝達機構であればどのようなものでもよい。
【００３１】
また、上述した一実施の形態では所定時間にわたってエンジン回転速度の変化を記憶しておき、エンジンが停止する直前の、エンジン回転速度が減少に転ずる直前の回転速度を読み出し、エンジンが停止する直前の発電機の回転速度とする例を示したが、発電機自身に回転センサーを設置して回転速度を直接、検出するようにしてもよい。
【００３２】
さらに、上述した一実施の形態では三相交流発電機を例に上げて説明したが、発電機の種類は上述した一実施の形態に限定されず、例えば直流発電機であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】自動車用発電機の発電電圧をパラメーターとした回転速度に対する発生トルクの特性を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の発電制御プログラムを示すフローチャートである。
【図４】第１の実施の形態のエンジンが停止する直前の発電機回転速度Ｎgに対する発電機回転子の空転時間を示す図である。
【図５】第１の実施の形態のエンジンが停止したときの発電機の回転速度の変化を示す図である。
【図６】第２の実施の形態の発電制御プログラムを示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態のエンジンが停止する直前の発電機回転速度Ｎgに対する発電機回転子の空転時間を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  発電機
１ａ  回転子巻き線
１ｂ  励磁巻き線
２  ワンウエイクラッチ・プーリー
３  整流器
４  バッテリー
５  レギュレーター
６  コントローラー
６ａ  ＣＰＵ
６ｂ  メモリ
７  エンジン回転センサー
８  発電電圧センサー
【図１】
2005348537.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005348537.tif 000006
【図５】
2005348537.tif 000007
【図６】
2005348537.tif 000008
【図７】
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