(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回生発電を行うオルタネータと、
前記オルタネータの回転数を検出する回転数センサと、
前記オルタネータの出力に接続可能な電圧の異なる複数のバッテリと、
前記回転数センサで検出したオルタネータの回転数に基づいて、オルタネータの出力に接続するバッテリを選択し、バッテリ接続指令値を出力する接続先決定部と、
前記バッテリ接続指令値に応じて、オルタネータの出力に接続するバッテリを切替える接続切替部と、
前記オルタネータのロータに流す界磁電流を制御する界磁電流制御部と、を備え、
前記接続先決定部は、今回選択したバッテリが前回選択したバッテリと異なる場合には、まず界磁電流制御部に、界磁電流０指令を出力し、その後で接続切替部および界磁電流制御部にバッテリ接続指令値を出力し、
前記界磁電流制御部では、前記界磁電流０指令が入力されると前記ロータに流す界磁電流を略０とし、また前記バッテリ接続指令値が入力されると、バッテリ接続指令値に応じて界磁電流を制御することを特徴とするオルタネータシステム。
【請求項２】
前記接続先決定部は、前記回転数センサで検出したオルタネータの回転数において、前記オルタネータが最も大きな発電電力を得ることができるバッテリを選択することを特徴とする請求項１記載のオルタネータシステム。
【請求項３】
前記接続先決定部は、前記回転数センサで検出したオルタネータの回転数における、前記オルタネータの発電効率に基づいてバッテリを選択することを特徴とする請求項１記載のオルタネータシステム。
【請求項４】
前記複数のバッテリの残存容量を検出する残存容量検出部を備え、前記接続先決定部は、前記残存容量検出部で検出したバッテリの残存容量が所定値以下であるバッテリが存在した場合には、そのバッテリを優先的に選択することを特徴とする請求項１、２、または３記載のオルタネータシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオルタネータにより発電を行い、電子機器またはバッテリに発電電力を供給するオルタネータシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のオルタネータシステムとしては、例えば車両に搭載されたものがあり、エンジンで駆動されたオルタネータにより発電を行い、車載電子機器に電力を供給し、また車載バッテリを充電している。
車載されるオルタネータとして、界磁巻線式のオルタネータが使用される事が多い。
界磁巻線式のオルタネータでは、オルタネータのロータに形成された界磁巻線に電流を流した状態で、エンジンによりロータが回転させられることにより、回転磁界が作られ、回転磁界がステータ巻線と鎖交することでステータ巻線に交流電圧が発生する。
この交流電圧を整流し、直流に変換して車載電子機器およびバッテリへ供給している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、オルタネータに発生する発電電力は、ロータの回転数とロータの界磁巻線に流れる界磁電流値およびオルタネータの出力に接続される電気負荷により決まる。
車載されたオルタネータでは、出力には電気負荷として、バッテリおよび車載された電子機器が接続され、オルタネータの出力電圧はほぼバッテリ電圧に保たれる。
このように、オルタネータの出力が接続される電圧が略一定に保たれる場合の動作特性は図１１に示すように、ロータの回転数および界磁電流により決まる。
【０００４】
図１１の（ａ）に示すように、ロータの回転数がＮｓ未満では発電することができないが、ロータの回転数がＮｓを超えると、回転数が上昇するにつれて発電電力は急激に増加する。
さらにロータの回転数が上昇すると、発電電力の増加割合は徐々に減少して、発電電力はほぼ一定値になる。
ロータの回転数が一定の場合には、界磁電流値が大きくなると、大きな発電電力が得られるが、最大発電電力を超えることはない。
このため、車載されたオルタネータシステム等では、エンジンの回転数が低い場合には、オルタネータのロータの回転数が低く、発電不可能であったり、発電可能な最大電力が小さいため、車両の消費電力が大きい場合には、発電量が不足する場合があるという問題があった。
【０００５】
また、図１１の（ｂ）は、オルタネータにおけるロータの回転数と最大発電電力出力時の発電効率を示す図である。
ロータの回転数が比較的低いときに、発電効率は最も大きくなり、さらに回転数が上昇すると発電効率は下がり続ける。
一般的に、オルタネータでは、発電が可能となるロータの回転数を下げ、また低回転域における最大発電電力を大きくするために、ロータの極対数を大きくし、電気角周波数を高くしているので、磁束の回転周波数が高くなり鉄損が大きくなってしまう。
【０００６】
このため、オルタネータのロータの回転数が所定値を超えて増加すると、発電効率が低下する。
すなわち、ロータの高回転域では、発電効率が低いという問題もあった。
本発明は、このような従来の問題点に鑑み、ロータの低回転域側において発電が可能であり、大きな発電電力を得られ、かつ発電効率も改善されたオルタネータシステムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明では、回生発電を行うオルタネータと、オルタネータの回転数を検出する回転数センサと、オルタネータの出力に接続可能な電圧の異なる複数のバッテリと、回転数センサで検出したオルタネータの回転数に基づいて、オルタネータの出力に接続するバッテリを選択し、バッテリ接続指令値を出力する接続先決定部と、バッテリ接続指令値に応じて、オルタネータの出力に接続するバッテリを切替える接続切替部と、オルタネータのロータに流す界磁電流を制御する界磁電流制御部と、を備えて、接続先決定部は、今回選択したバッテリが前回選択したバッテリと異なる場合には、まず界磁電流制御部に、界磁電流０指令を出力し、その後で接続切替部および界磁電流制御部にバッテリ接続指令値を出力し、界磁電流制御部では、界磁電流０指令が入力されるとロータに流す界磁電流を略０とし、またバッテリ接続指令値が入力されると、バッテリ接続指令値に応じて界磁電流を制御するものとした。
【０００８】
請求項２記載の発明では、接続先決定部は、回転数センサで検出したオルタネータの回転数において、オルタネータが最も大きな発電電力を得ることができるバッテリを選択するものとした。
請求項３記載の発明では、接続先決定部は、回転数センサで検出したオルタネータの回転数における、オルタネータの発電効率に基づいてバッテリを選択するものとした。
【００１０】
請求項４記載の発明では、複数のバッテリの残存容量を検出する残存容量検出部を備え、接続先決定部は、残存容量検出部で検出したバッテリの残存容量が所定値以下であるバッテリが存在した場合には、そのバッテリを優先的に選択するものとした。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１記載の発明では、電圧の異なる複数のバッテリを備え、オルタネータのロータの回転数に基づいて接続するバッテリを選択している。オルタネータの発電特性は、出力に接続される電気負荷の影響を大きく受けるため、接続するバッテリを切替えることにより、発電特性も切替る。ロータの回転数に合わせて、オルタネータが適切な発電特性を得られるバッテリに接続すること、例えば、オルタネータの回転数が低い場合には、電圧の異なる複数のバッテリの中から電圧の低いバッテリをオルタネータの出力に接続し、ロータの回転数の高い場合には、電圧の異なる複数のバッテリの中から電圧の高いバッテリをオルタネータの出力に接続することにより、ロータの低回転域側において発電を可能にし、大きな発電電力を得られ、かつ発電効率を改善することができる。
また、オルタネータに接続されるバッテリを切替える場合には、切替える前に、一旦ロータに流す界磁電流を０にするため、界磁電流を流した状態で、バッテリの接続を切替えた際にオルタネータに発生することがある急激なトルク変化の発生を防止でき、トルクショックが軽減でき、接続切替部に与える負荷を低減できる。
【００１３】
請求項２記載の発明では、検出したロータの回転数において、電圧の異なる複数のバッテリの中から最も大きな発電電力を得る事ができるバッテリにオルタネータを接続している。
図１２の（ａ）に、ロータの回転数と最大発電電力の関係の一例として、オルタネータの出力を電圧Ｖ１のバッテリと電圧Ｖ２のバッテリ（但し、Ｖ１＜Ｖ２)に接続した場合の、ロータの回転数と発電電力の関係を示す。
【００１４】
電圧Ｖ２のバッテリにオルタネータの出力を接続した場合と、電圧Ｖ１のバッテリにオルタネータの出力を接続した場合の最大発電電力を比べると、ロータの回転数がＮｃ以上である高回転域においては、電圧Ｖ２のバッテリを接続したほうが大きい最大発電電力を得られるが、ロータの回転数がＮｃ未満である場合には、電圧Ｖ１のバッテリを接続したほうが、大きい最大発電電力を得ることができる。
また、ロータの回転数がＮｂ以下の場合には、電圧Ｖ２のバッテリを接続した場合には、オルタネータは発電不可能であるが、電圧Ｖ１のバッテリを接続した場合には、発電が可能になる。
【００１５】
すなわち、ロータの回転数に合わせて、最も大きな発電電力を得ることができるバッテリに接続することにより、発電が不可能であったロータの低回転域側でも、発電が可能になり、かつ発電が可能ではあったが、小さい発電電力しか得られなかった回転域ではより大きな発電電力を得ることができ、発電効率を改善することができる。
また、従来では、発電可能なロータの回転数領域を低回転数側へ広げるために、極対数を大きくする必要があり、その結果鉄損が増加し、ロータの回転数が高い領域での発電効率が低下していた。
しかし、本発明では、ロータの低回転数側では、接続するバッテリを切替えることにより、発電可能な回転数領域を広げることができるため、極対数を減らすことができ、鉄損が低減されるので、ロータの高回転数側での発電効率も向上させることができる。
【００１６】
請求項３記載の発明においては、検出したロータの回転数において、電圧の異なる複数のバッテリの中から最も大きな発電効率を得る事ができるバッテリにオルタネータを接続している。
図１２の（ｂ）にオルタネータの出力を電圧Ｖ１のバッテリと電圧Ｖ２のバッテリ（但し、Ｖ１＜Ｖ２)に接続した場合の、ロータの回転数と発電効率の関係を示す。
電圧Ｖ２のバッテリにオルタネータの出力を接続した場合と、低い電圧Ｖ１のバッテリにオルタネータの出力を接続した場合の発電効率を比べると、、ロータの回転数がＮｄ以上である回転域においては、電圧Ｖ２のバッテリを接続したほうが大きい発電効率を得られるが、ロータの回転数がＮｄ未満である場合には、電圧Ｖ１を接続したほうが、大きい発電効率を得ることができる。
【００１７】
また、ロータの回転数が低い領域では、接続するバッテリを切替えることにより、従来では、発電が不可能であったロータの回転数が低い領域でも、発電が可能になる。
従って、ロータの低回転域側において発電が可能になり、かつ一層発電効率を改善することができる。
また、発電可能な回転数領域を広げることができるため、極対数を減らすことができ、鉄損が低減されるので、ロータの回転数が高い場合の発電効率も向上することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明においては、バッテリ残存容量が所定値以下であるバッテリには優先的にオルタネータを接続するので、バッテリの充電不足が防止できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を実施例により説明する。
図１は１２Ｖ電源系を備える車両に適用した本発明の実施例の構成を示すブロック図である。
オルタネータ１は、回生発電を行う界磁巻線式の発電機であり、エンジン２により駆動されるロータ３と、交流電圧が発生するステータ４およびステータ４に発生した交流電圧を整流する三相全波整流回路５を備えている。
三相全波整流回路５の出力、すなわちオルタネータ１の出力は接続切替部６に接続されている。
【００２１】
接続切替部６は接続先決定部７での決定に従って、三相全波整流回路５の出力を６Ｖバッテリ８または１２Ｖバッテリ９に接続する。
６Ｖバッテリは、またＤＣ／ＤＣコンバータ１０に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、１２Ｖバッテリ９および車両電気負荷１１に接続されている。
接続先決定部７には、オルタネータ１の回転数を検知する回転数センサ１２およびオルタネータ１のロータ３に流す界磁電流を制御する界磁電流制御部１３が接続されている。
【００２２】
また、界磁電流制御部１３には、オルタネータ１の三相全波整流回路５の出力の電圧を検知する電圧センサ１４が接続されている。
接続先決定部７は、回転数センサ１２で検知されたロータ３の回転数に基づいて、オルタネータ１の出力を６Ｖバッテリ８と１２Ｖバッテリ９のどちらのバッテリに接続するかを決定し、バッテリ接続指令値として、６Ｖバッテリ接続指令または１２Ｖバッテリ接続指令を出力する。
【００２３】
界磁電流制御部１３は、接続先決定部７から出力されたバッテリ接続指令値に応じて、電圧センサ１４で検知したオルタネータ１の発電電圧が、接続したバッテリの電圧と略等しくなるように、ロータ３に流す界磁電流をフィードバック制御する。
なお図示省略したがロータ３に流す界磁電流は、オルタネータ１の出力または１２Ｖバッテリ９から供給される。
車両電気負荷１１はヘッドライトや各種アクチュエータを含む、車載された電力消費器材である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は６Ｖバッテリ８から昇圧して１２Ｖバッテリ９を充電するためのコンバータである。
【００２４】
図２にオルタネータ１および界磁電流制御部１３の構成を示す。
ロータ３は、エンジン２とシャフト２２を介して接続され、ロータ３の界磁巻線２１には、界磁電流を供給するためのスリップリング２３および２４が取り付けられている。
界磁電流制御部１３に接続された配線に取り付けられたブラシ２５および２６をスリップリング２３および２４に摺動させることにより、界磁巻線２１に界磁電流が供給される。
【００２５】
界磁電流制御部１３では、所望の界磁電流を出力するように、トランジスタＴｒ１の導通をレギュレータ２７により制御し、ダイオードＤ１を介して、ロータ３へ出力している。
ステータ４はスター結線されたステータ巻線２８から構成され、三相交流電力が出力される。
三相全波整流回路５は6個のダイオードから構成され、ステータ４から出力された３相交流電力を整流し、出力する。
【００２６】
次に、図３に示すフローチャートを用いて、上記構成のオルタネータシステムの動作を説明する。
まず、ステップ１０１では、回転数センサ１２は、オルタネータ１のロータ３の回転数を検出し、接続先決定部７へ出力する。
ステップ１０２では、接続先決定部７において、ロータ３の回転数がＮ３未満であるか否かを判定する。
１２Ｖバッテリ９を接続したほうが６Ｖバッテリ８を接続したよりも最大発電電力が大きくなるロータの回転数であるＮ３は、予め実験等により求められ、接続先決定部７に記憶されている。詳細は後述する。
ロータ３の回転数がＮ３未満であれば、ステップ１０３へ進む。回転数がＮ３以上であれば、ステップ１０７へ進む。
【００２７】
ステップ１０３では、接続先決定部７から、バッテリ接続指令値として６Ｖバッテリ接続指令を接続切替部６および界磁電流制御部１３へ出力する。
ステップ１０４では、接続切替部６において、オルタネータ１の出力を６Ｖバッテリ８へ接続する。
ステップ１０５では、電圧センサ１４において、オルタネータ１の出力電圧を検出する。
ステップ１０６では、界磁電流制御部１３において、電圧センサ１４で検知したオルタネータ１の出力電圧が略６Ｖになるように、ロータ３に流す界磁電流を制御し、ステップ１０１へ戻る。
【００２８】
ステップ１０７では、接続先決定部７から、バッテリ接続指令値として１２Ｖバッテリ接続指令を接続切替部６および界磁電流制御部１３へ出力する。
ステップ１０８では、接続切替部６において、オルタネータ１の出力を１２Ｖバッテリ９へ接続する。
ステップ１０９では、電圧センサ１４において、オルタネータ１の出力電圧を検出する。
ステップ１１０では、界磁電流制御部１３において、電圧センサ１４で検知したオルタネータ１の出力電圧が略１２Ｖになるように、ロータ３に流す界磁電流を制御し、ステップ１０１へ戻る。
【００２９】
図４にオルタネータ１の出力を６Ｖバッテリ８または１２Ｖバッテリ９に接続した場合の、ロータ３の回転数と発電電力の関係を示す。
ロータ３の回転数がＮ３以上である場合には、１２Ｖバッテリ９を接続したほうが大きい最大発電電力を得られるが、ロータ３の回転数がＮ３未満である場合には、６Ｖバッテリ８を接続したほうが、大きい最大発電電力を得ることができる。
また、ロータ３の回転数がＮ２以下の場合には、１２Ｖバッテリ９を接続した場合には、オルタネータ１は発電不可能であるが、６Ｖバッテリ８を接続した場合には、発電が可能になる。
【００３０】
本実施例では、ロータの回転数がＮ３未満の場合には、電圧の低い６Ｖバッテリにオルタネータ１の出力を接続し、ロータの回転数がＮ３以上の場合には、電圧の高い１２Ｖバッテリに接続することにより、従来では、発電が不可能であったロータの回転数Ｎ１からＮ２までの領域でも発電が可能になり、かつ発電が可能ではあったが小さい発電電力しか得られなかった回転数Ｎ２からＮ３の領域では、より大きな発電電力を得ることできる。
オルタネータ１の出力が６Ｖバッテリ８に接続されている間は、１２Ｖバッテリ９には、オルタネータ１からは電力は供給されないが、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を介して、６Ｖバッテリ８から１２Ｖバッテリ９へ充電される。
【００３１】
また、ロータの回転数が低い領域では、６Ｖバッテリにオルタネータ１を接続することにより、発電可能なロータの回転数領域を広げることができるため、ロータの極対数を減らすことができ、鉄損が低減されるので、ロータの回転数が高い場合の発電効率を向上することができる。
したがって、ロータの低回転域側においても発電を可能とし、大きな発電電力が得られ、かつ発電効率も改善することができる。
【００３２】
次に、搭載される電子機器の増加に対応するために、充電容量を増加した１４Ｖバッテリ３３および４２Ｖバッテリ３４を備えた車両に本発明を適用した第２の実施例を図５に示す。
本実施例では、最大発電電力出力時に発電効率が最も大きくなるバッテリにオルタネータの出力を接続した。
接続切替部３１は接続先決定部３２での決定に従って、オルタネータ１の出力を１４Ｖバッテリ３３または４２Ｖバッテリ３４に接続する。
【００３３】
１４Ｖバッテリ３３は、１４Ｖ系電気負荷３５およびＤＣ／ＤＣコンバータ３６に接続されている。
４２Ｖバッテリ３４は、４２Ｖ系車両電気負荷３７およびＤＣ／ＤＣコンバータ３６に接続されている。
接続先決定部３２には、オルタネータ１の回転数を検知する回転数センサ１２、１４Ｖバッテリ３３の電圧を検出するの電圧センサ３８およびオルタネータ１のロータ３に流す界磁電流を制御する界磁電流制御部３９が接続され、メモリ４０を備えている。
また、界磁電流制御部３７には、オルタネータ１の出力電圧を検知する電圧センサ１４が接続されている。
【００３４】
接続先決定部３２は、回転数センサ１２で検知されたロータ３の回転数、発電効率および電圧センサ３８で検出した１４Ｖバッテリ３３の電圧に基づいて、オルタネータ１の出力を１４Ｖバッテリ３３と４２Ｖバッテリ３４のどちらのバッテリに接続するかを決定し、バッテリ接続指令値として、１４Ｖバッテリ接続指令または４２Ｖバッテリ接続指令を、接続切替部３１および界磁電流制御部３９へ出力する。
また接続するバッテリを切替える際には、バッテリ接続指令値を出力する前に、界磁電流０指令を界磁電流制御部３９へ出力する。
【００３５】
接続切替部３１では、バッテリ接続指令値に応じて、オルタネータ１の出力を接続するバッテリを切替える。
界磁電流制御部３９では、界磁電流０指令が入力された場合には、オルタネータ１のロータ３に流す界磁電流を略０とする。
なた、接続先決定部３２からバッテリ接続指令値が入力された場合には、電圧センサ１４で検知したオルタネータ１の出力電圧が接続したバッテリの電圧と略等しくなるように、ロータ３に流す界磁電流をフィードバック制御する。なお図示省略したがロータ３に流す界磁電流は、オルタネータ１の出力、または４２Ｖバッテリ３４から供給される。
【００３６】
１４Ｖ系電気負荷３５は、ヘッドライトや各種アクチュエータを含む車載された電力消費器材のうち、１４Ｖバッテリ３３から電力を供給されるものであり、４２Ｖ系電気負荷３７は４２Ｖバッテリ３４から電力を供給されるものである。。
ＤＣ／ＤＣコンバータ３６は１４Ｖバッテリ３３から昇圧して４２Ｖバッテリ３４を充電するためのコンバータである。
なお、電圧センサ３８は、発明の残存容量検出部を構成している。
その他の構成は図１に示す第１の実施例と同様である。
【００３７】
次に、図６に示すフローチャートを用いて、上記構成のオルタネータシステムの動作を説明する。
まず、ステップ２０１では、回転数センサ１２は、オルタネータ１のロータ３の回転数を検出し、接続先決定部３２へ出力する。
ステップ２０２では、接続先決定部３２において、ロータ３の回転数がＮ６未満であるか否かを判定する。４２Ｖバッテリ３４を接続したほうが１４Ｖバッテリ３３を接続したよりも発電効率が大きくなるロータの回転数であるＮ６は、予め実験等により求められ、接続先決定部３２のメモリ４０に記憶されている。詳細は後述する。
回転数がＮ６以上であれば、ステップ２０３へ進む。ロータ３の回転数がＮ６未満であれば、ステップ２０５へ進む。
【００３８】
ステップ２０３では、電圧センサ３８により１４Ｖバッテリ３３の電圧を検出する。
ステップ２０４では、接続先決定部３２において、ステップ２０３で検出した１４Ｖバッテリ３３の電圧が所定値以下であるか否かを判定する。１４Ｖバッテリ３３の電圧が所定値以下であれば、１４Ｖバッテリ３３の充電不足を防止するために、１４Ｖバッテリ３３を充電することが望ましいので、ステップ２０５へ進む。
１４Ｖバッテリ３３の電圧が所定値を超えていれば、４２Ｖバッテリ３４を充電することが望ましいので、ステップ２１３へ進む。
【００３９】
ステップ２０５では、接続先決定部３２において、メモリ４０に記憶されている直前に接続されているバッテリが１４Ｖバッテリ３３であるか否かを判定する。
１４Ｖバッテリ３３でなければ、ステップ２０６へ進む。１４Ｖバッテリ３３であれば、ステップ２０８へ進む。
ステップ２０６では、オルタネータ１の出力に接続されるバッテリを、４２Ｖバッテリ３４から１４Ｖバッテリ３３に切替える際に、トルクショックが生じることを防止するために、接続先決定部３２は、まず界磁電流０指令を界磁電流制御部３９へ出力する。
ステップ２０７で、界磁電流制御部３９はオルタネータ１のロータ３に流す界磁電流を略０とする。
【００４０】
ステップ２０８では、接続先決定部３２は、バッテリ接続指令値として１４Ｖバッテリ接続指令を接続切替部３１および界磁電流制御部３９へ出力する。
ステップ２０９では、接続切替部３１において、オルタネータ１の出力を１４Ｖバッテリ３３へ接続する。
ステップ２１０では、メモリ４０に今回接続したバッテリを記憶する。
ステップ２１１では、電圧センサ１４において、オルタネータ１の出力電圧を検出する。
ステップ２１２で、界磁電流制御部３９において、電圧センサ１４で検知したオルタネータ１の出力電圧が略１４Ｖになるように、ロータ３に流す界磁電流を制御し、ステップ２０１へ戻る。
【００４１】
ステップ２１３では、接続先決定部３２において、メモリ４０に記憶されている直前に接続されているバッテリが４２Ｖバッテリ３４であるか否かを判定する。
４２Ｖバッテリ３４でなければ、ステップ２１４へ進む。４２Ｖバッテリ３４であれば、ステップ２０８へ進む。
ステップ２１４では、オルタネータ１の出力に接続されるバッテリを、１４Ｖバッテリ３３から４２Ｖバッテリ３４に切替える際に、トルクショックが生じることを防止するために、接続先決定部３２は、まず界磁電流０指令を界磁電流制御部３９へ出力する。
ステップ２１５で、界磁電流制御部３９はオルタネータ１のロータ３に流す界磁電流を略０とする。
ステップ２１６では、接続先決定部３２は、バッテリ接続指令値として４２Ｖバッテリ接続指令を接続切替部３１および界磁電流制御部３９へ出力する。
【００４２】
ステップ２１７では、接続切替部３１において、オルタネータ１の出力を４２Ｖバッテリ３４へ接続する。
ステップ２１８では、メモリ４０に今回接続したバッテリを記憶する。
ステップ２１９では、電圧センサ１４において、オルタネータ１の出力電圧を検出する。
ステップ２２０で、界磁電流制御部３９において、電圧センサ１４で検知したオルタネータ１の出力電圧が略４２Ｖになるように、ロータ３に流す界磁電流を制御し、ステップ２０１へ戻る。
【００４３】
図７にオルタネータ１の出力を１４Ｖバッテリ３３または４２Ｖバッテリ３４に接続した場合の、ロータ３の回転数と発電電力の関係を示す。
ロータ３の回転数がＮ６以上である場合には、４２Ｖバッテリ３４を接続したほうが大きな発電効率を得られるが、ロータ３の回転数がＮ６未満である場合には、１４Ｖバッテリ３３を接続したほうが、大きい発電効率を得られる。
また、ロータ３の回転数がＮ５以下の場合には、４２Ｖバッテリ３４を接続した場合には、オルタネータ１は発電不可能であるが、１４Ｖバッテリ３３を接続した場合には、発電が可能になる。
【００４４】
本実施例では、ロータの回転数がＮ６未満の場合には、電圧の低い１４Ｖバッテリ３３にオルタネータ１の出力を接続し、ロータの回転数がＮ６以上の場合には、電圧の高い４２Ｖバッテリ３４に接続することにより、従来では、発電が不可能であったロータの回転数Ｎ４からＮ５の領域でも発電が可能になる。
オルタネータ１の出力が１４Ｖバッテリ３３に接続されている間は、４２Ｖバッテリ３４には、オルタネータ１からは電力は供給されないが、ＤＣ／ＤＣコンバータ３６を介して、１４Ｖバッテリ３３から４２Ｖバッテリ３４へ充電される。
【００４５】
また、ロータの回転数が低い領域では、１４Ｖバッテリ３３にオルタネータ１を接続することにより、発電可能なロータの回転数領域を広げることができるため、極対数を減らすことができ、鉄損が低減されるので、ロータの回転数が高い場合の発電効率を向上することができる。
したがって、ロータの低回転域側から発電が可能になり、かつ発電効率を向上することができる。
【００４６】
さらに、ロータ３の回転数がＮ６以上の場合でも、１４Ｖバッテリ３３の残存容量が所定値以下である場合には、オルタネータ１の出力を１４Ｖバッテリ３３に接続するので、１４Ｖバッテリ３３の充電不足が防止できる。
また、オルタネータ１に接続するバッテリを切替える場合には、切替える前に、一旦ロータ３に流す界磁電流を略０にしている。
このため、界磁電流を流したままの状態で、バッテリの接続を切替えた際にオルタネータに発生することがある急激なトルク変化の発生を防止でき、トルクショックが軽減でき、接続切替部３１に与える負荷を低減できる。
【００４７】
次に、車両において必要な発電電力を検出する必要電力検出部を備え、必要発電電力を発電する際の発電効率がもっとも大きくなるバッテリにオルタネータの出力を接続する第３の実施例を図８に示す。
接続切替部３１は接続先決定部４１での決定に従って、オルタネータ１の出力を１４Ｖバッテリ３３または４２Ｖバッテリ３４に接続する。
接続先決定部４１には、オルタネータ１の回転数を検知する回転数センサ１２、車両状態に応じた必要な発電電力を算出する必要電力検出部４２、１４Ｖバッテリ３３の電圧を検出する電圧センサ３８およびオルタネータ１のロータ３に流す界磁電流を制御する界磁電流制御部３９が接続され、メモリ４３を備えている。
また、界磁電流制御部３９には、オルタネータ１の出力電圧を検知する電圧センサ１４が接続されている。
【００４８】
必要電力検出部４２には、図示省略された電流センサおよび電圧センサが接続され、車載された電子機器およびバッテリ等で必要とされる電力の総和である必要発電電力を検出している。
接続先決定部４１のメモリ４３には、図９に示すような、ロータ回転数および必要発電電力と、最も大きい発電効率が得られる接続先バッテリの関係を示すマップが記憶されている。
【００４９】
接続先決定部４１では、ロータ３の回転数および必要電力検出部４２で検出された必要発電電力およびメモリ４３に記憶されたマップから、オルタネータ１の出力を１４Ｖバッテリ３３と４２Ｖバッテリ３４のどちらのバッテリに接続するかを決定し、バッテリ接続指令値として、１４Ｖバッテリ接続指令または４２Ｖバッテリ接続指令を、接続切替部３１および界磁電流制御部３９へ出力する。
また接続するバッテリを切替える際には、バッテリ接続指令値を出力する前に、界磁電流０指令を界磁電流制御部３９へ出力する。
その他の構成は図５に示す第２の実施例と同様である。
【００５０】
次に、図１０に示すフローチャートを用いて、上記構成のオルタネータシステムの動作を説明する。
まず、ステップ３０１では、回転数センサ１２は、オルタネータ１のロータ３の回転数を検出し、接続先決定部４１へ出力する。
ステップ３０２では、必要電力検出部において、車両における必要発電電力を検出し、接続先決定部４１へ出力する
【００５１】
ステップ３０３において、接続先決定部４１では、ロータ３の回転数および必要電力検出部４２で検出された必要発電電力およびメモリ４３に記憶されたマップから、オルタネータ１の出力を１４Ｖバッテリ３３と４２Ｖバッテリ３４のどちらのバッテリに接続するかを選択し、１４Ｖバッテリ３３を選択する場合には図６に示したステップ２０５へ進み、以下図６に示すフローチャートと同様の手順で動作する。
４２バッテリ３４を選択する場合には図６に示したステップ２０３へ進み、以下図６に示すフローチャートと同様の手順で動作する。
【００５２】
本実施例では、車両における必要な発電電力をオルタネータ１により発電する際に、オルタネータ１における発電効率が最も大きくなるバッテリをオルタネータ１の出力に接続するので、第２の実施例における効果に加えて、必要な発電電力に対して、最も効率のよい発電を行う事ができる。
なお各実施例においては、回転数センサ１２によりロータ３の回転数を検出したがこれに限られるわけではなく、例えば、エンジンの回転数からロータ３の回転数を算出する等の間接的な方法でもよい。
また、バッテリとしては、電圧をほぼ一定に保つ機能を有するものであればよく、キャパシタ等から構成されるバッテリにも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図である。
【図２】オルタネータの構成を示す図である。
【図３】第１の実施例における動作の流れを示すフローチャートである。
【図４】ロータ回転数と発電電力の関係を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施例の構成を示すブロック図である。
【図６】第２の実施例における動作の流れを示すフローチャートである。
【図７】ロータ回転数と発電効率の関係を説明する図である。
【図８】本発明の第３の実施例の構成を示すブロック図である。
【図９】ロータ回転数と必要発電電力と接続バッテリの関係を示すマップをである。
【図１０】第３の実施例における動作の流れを示すフローチャートである。
【図１１】ロータ回転数と発電電力および発電効率の関係を説明する図である。
【図１２】ロータ回転数と発電電力および発電効率の関係を説明する図である。
【符号の説明】
１                  オルタネータ
２                  エンジン
３                  ロータ
４                  ステータ
５                  三相全波整流回路
６、３１            接続切替部
７、３２、４１      接続先決定部
８                  ６Ｖバッテリ
９                  １２Ｖバッテリ
１０、３６          ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１                車両電気負荷
１２                回転数センサ
１３、３９          界磁電流制御部
１４、３８          電圧センサ
２１                界磁巻線
２２                シャフト
２３、２４          スリップリング
２５、２６          ブラシ
２７                レギュレータ
２８                ステータ巻線
３３                １４Ｖバッテリ
３４                ４２Ｖバッテリ
３５                １４Ｖ系電気負荷
３７                ４２Ｖ系電気負荷
３９                界磁電流制御部
４０、４３          メモリ
４２                必要電力検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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