(57)【要約】【課題】オルタネータが発電する電力の電圧を低コストでありながら好適な大きさに調整可能とする電圧調整装置を提供する。【解決手段】オルタネータの発電電圧を調整する電圧調整装置であって、前記オルタネータが備えるフィールドコイルを流れる電流のデューティ比を取得するフィールドデューティ取得手段と、前記デューティ比に基づいて前記発電電圧を制御するための目標電圧を算出する目標電圧算出手段と、前記発電電圧が前記目標電圧となるよう前記オルタネータを制御する電圧制御手段と、を備えることを特徴とする電圧調整装置である。【選択図】図２
2012165591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オルタネータの発電電圧を調整する電圧調整装置であって、
前記オルタネータが備えるフィールドコイルを流れる電流のデューティ比を取得するフィールドデューティ取得部と、
前記発電電圧を制御するための目標電圧を前記デューティ比に基づいて算出する目標電圧算出部と、
前記発電電圧が前記目標電圧となるよう前記オルタネータを制御する電圧制御部と、を備えることを特徴とする電圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧調整装置に関し、より特定的には、車両用発電機（オルタネータ）の電圧調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両においてオルタネータが発電した電力をバッテリに蓄えさせる際に、蓄電効率の増加やバッテリの消耗の抑制を目的として、オルタネータからバッテリへ供給する電力の供給電圧をレギュレータ等の装置によって制御する技術が開発されている。
【０００３】
上記のような制御を行うレギュレータを備えた車両用発電システムの一例が、特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されるシステムでは、レギュレータはバッテリ電圧を検出し、オルタネータの発電電圧をバッテリ電圧に基づいて制御している。このような制御を行うことによって、オルタネータからバッテリまでの電力供給線の抵抗等の影響を抑制して好適な電圧でバッテリへ電力を供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１１６１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような従来の技術においては、レギュレータ５１がバッテリ電圧値を検出できるようにするため、図３に示すように、レギュレータ５１とバッテリ５３とが回路線Ｌ２により接続されていた。なお、図３は従来の車両用発電システムの構成を示す図である。このような構成では、好適な電圧でオルタネータ５２の発電電力をバッテリ５３へ供給可能である一方、レギュレータ５１とバッテリ５３とを接続するための回路線Ｌ２等が必要となる。すなわち、回路線Ｌ２等の部品のコスト、および当該部品を組み付けるための工数が必要であり、発電システムを構成するためのコストが高くなっていた。また、車両内に回路線Ｌ２等を配置するためのスペースが必要であった。
【０００６】
本発明は上記の課題を鑑みて成されたものであり、低コストでありながらオルタネータが発電する電力の電圧を好適な大きさに調整可能とする電圧調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本願は以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明は、オルタネータの発電電圧を調整する電圧調整装置であって、前記オルタネータが備えるフィールドコイルを流れる電流のデューティ比を取得するフィールドデューティ取得手段と、前記デューティ比に基づいて前記発電電圧を制御するための目標電圧を算出する目標電圧算出手段と、前記発電電圧が前記目標電圧となるよう前記オルタネータを制御する電圧制御手段と、を備えることを特徴とする電圧調整装置である。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、オルタネータの発電電流に比例するフィールドコイルを流れる電流のデューティ比（いわゆる、フィールドデューティ）に応じて、目標電圧を適切に設定することができる。つまり、バッテリ電圧に応じた制御をせずとも、オルタネータ２の発電電圧を好適に制御可能である。したがって、従来の車両用発電システムのように、バッテリ電圧値を電圧調整装置へ入力すべく電圧調整装置とバッテリとを回路等で接続する必要がない。故に、低コストでありながらオルタネータの発電電圧を好適な大きさに調整することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る電圧調整装置１およびこれを備える車両用発電システム１００の構成を示す図
【図２】目標電圧Ｖregを算出するための関数を示す図
【図３】従来の車両用発電システムの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る電圧調整装置１について説明する。図１は、本発明に係る電圧調整装置１およびこれを備える車両用発電システム１００の構成を示す図である。図１に示すように、車両用発電システム１００は、電圧調整装置１、オルタネータ２、バッテリ３、電気負荷４、およびこれらを電気的に接続する接続線により構成される。
【００１１】
オルタネータ２は、車両用発電システム１００が搭載される車両の駆動機構の動作に応じて発電する発電装置である。オルタネータ２は、フィールドコイルが巻設されたロータおよびステータコイルが巻設されたステータを備える。車両の駆動機構によりロータが回転されることによってステータにおいて交流電力が得られる。オルタネータ２において得られた発電電力はバッテリ３へ供給線Ｌ１を介して供給される。
【００１２】
バッテリ３は、車両に搭載される蓄電池である。バッテリ３は、オルタネータ２から供給される電力を蓄える。そして、バッテリ３は、蓄電した電力を電気負荷４へ供給する。
【００１３】
電気負荷４は、車両に搭載される負荷装置であり、典型的には、エアコンやナビゲーション装置などの車載装置である。
【００１４】
電圧調整装置１は、オルタネータ２の発電電力を制御する装置である。電圧調整装置１は、典型的にはＩＣレギュレータである。電圧調整装置１には、電圧調整装置１の周囲の温度Ｔを測定する温度センサ１０が備えられている。
【００１５】
電圧調整装置１は、機能的にフィールドデューティ取得部１１、目標電圧算出部１２、電圧制御部１３を備える。フィールドデューティ取得部１１、目標電圧算出部１２、電圧制御部１３は、各々電圧調整装置１に搭載されたマイクロコンピュータや電気回路により実現される。
【００１６】
フィールドデューティ取得部１１は、オルタネータが備えるフィールドコイルを流れる電流のデューティ比を取得する機能部である。フィールドデューティ取得部１１は、例えば、オルタネータ２の制御ＥＣＵ（図示せず）と接続され、当該制御ＥＣＵにおいて算出されたフィールドデューティｆおよび基準デューティ比ｆ0を取得する。基準デューティ比ｆ0は電圧補正がされていないデューティ比を示し、フィールドデューティｆは電圧補正がされたデューティ比を示すものとする。なお、オルタネータ２の制御ＥＣＵは従来周知の手法で上述のデューティ比を電圧補正して良い。
【００１７】
目標電圧算出部１２は、オルタネータ２の発電電圧を制御するための目標電圧Ｖregをフィールドデューティｆに基づいて算出する機能部である。具体的には、目標電圧算出部１２は、フィールドデューティｆ、温度Ｔ、および図２に示す関数に基づいて目標電圧Ｖregを算出する。図２は、目標電圧Ｖregを算出するための関数を示す図である。図２において、高さ軸はＶreg（Ｖ）を表し、縦軸はフィールドデューティｆ（％）を表し、横軸は温度Ｔ（℃）を各々表す。なお、図２に示す関数を数式で表すと式（１）のように表すことができる。
Ｖreg＝Ｖｔ＋ｄＶ×（ｆ−ｆ0）      …（１）
式（１）に示す基準電圧Ｖｔは、フィールドデューティｆの値をゼロとみなした場合に温度Ｔに基づいて算出される目標電圧の値である。また、係数ｄＶは、オルタネータ２とバッテリ３との間に配置された供給線Ｌ１の配線抵抗に応じて予め定められた定数である。なお、図２に示すように、目標電圧算出部１２は、目標電圧Ｖregを、温度Ｔが低いほど大きな値に、また、フィールドデューティｆが大きいほど大きな値に算出する。
【００１８】
電圧制御部１３は、オルタネータ２から出力される供給電力の電圧が目標電圧Ｖregとなるようオルタネータ２を制御する機能部である。電圧制御部１３は、例えば、フィールドコイルに流れる電流量を目標電圧Ｖregに応じて変化させてオルタネータ２から出力される供給電力の電圧を制御する。なお、電圧制御部１３は、従来周知の任意の手法を用いてオルタネータ２の出力電圧が目標電圧Ｖregとなるよう制御して良い。
【００１９】
以上に示したように、電圧調整装置１によれば、フィールドデューティｆに応じて、目標電圧が設定される。ここで、フィールドデューティｆは、オルタネータ２の発電電流に比例する。すなわち、本発明に係る電圧調整装置１によれば、オルタネータ２の発電電流に応じて目標電圧Ｖregを適切に設定することができる。つまり、バッテリ電圧に応じた制御をせずとも、オルタネータ２の発電電圧を好適に制御可能である。したがって、従来の車両用発電システムのように電圧調整装置１とバッテリ３とを回路等で接続する必要がない。故に、低コストでありながらオルタネータが発電する電力の電圧を好適な大きさに調整することが可能である。また、電圧調整装置１とバッテリ３とを接続する回路や配線が不要であることから、車両用発電システム１００のレイアウトスペースを小さくする効果も得ることができる。
【００２０】
また、上記電圧調整装置１においては、バッテリ３の温度に応じた充電特性を考慮し、電圧調整装置１の周囲の温度Ｔに基づいて目標電圧Ｖregが算出されるため、より好適にオルタネータ２の発電電圧を制御することができる。
【００２１】
なお、上記実施形態では温度センサ１０が電圧調整装置１に搭載され電圧調整装置１の周囲の温度を周囲温度Ｔとして検出している例について説明したが、温度センサ１０は、電圧調整装置１と別体的に車両に搭載されていても構わない。例えば、温度センサ１０は、オルタネータ２やバッテリ３に取り付けられ、これらの温度を上記周囲温度Ｔとして検出して構わない。また、温度センサ１０は、車両のエンジンルーム内に搭載され、エンジンルーム内の温度を周囲温度Ｔとして検出しても構わない。
【００２２】
また、上記のようにオルタネータ２の発電電圧を制御する際に発電電圧と目標電圧Ｖregの差が大きい場合において、発電電圧を急激に変化させると電気負荷４の挙動が一時的に正常でなくなる可能性がある。例えば、車両に搭載されたランプ類が不要な点滅をしたりする可能性がある。このような事情を鑑みて、目標電圧算出部１２は、目標電圧Ｖregを徐々に変化させるよう算出しても良い。
【００２３】
具体的には、目標電圧算出部１２は、現時点において式（１）に基づいて算出した目標電圧をＶreg＿tempとし、前回算出した目標電圧をＶreg（ｔ−１）とした場合、現時点における目標電圧Ｖreg（ｔ）を式（２）に基づいて算出する。
Ｖreg（ｔ）＝（ｎ−１）／ｎ×Ｖreg（ｔ−１）＋１／ｎ×Ｖreg＿temp    …（２）
なお、係数ｎは１未満の任意の正数である。目標電圧算出部１２が上記のような処理を繰り返し実行することによって、目標電圧Ｖregを徐々に変化する。したがって、電気負荷４の動作を安定化しつつ、発電電圧を好適な大きさに制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明に係る電圧調整装置は、少ない配線（部品点数）で好適に電圧を調整可能な電圧調整装置などとして有用である。
【符号の説明】
【００２５】
１    電圧調整装置
２    オルタネータ
３    バッテリ
４    電気負荷
１０    温度センサ
１１    フィールドデューティ取得部
１２    目標電圧算出部
１３    電圧制御部
１００  車両用発電システム
【図１】
2012165591.tif 000003
【図２】
2012165591.tif 000004
【図３】
2012165591.tif 000005