JPH061958B2

JPH061958B2 - エンジン駆動発電機の制御方式

Info

Publication number: JPH061958B2
Application number: JP60087690A
Authority: JP
Inventors: 源蔵細野; 正彦朝倉
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1985-04-24
Filing date: 1985-04-24
Publication date: 1994-01-05
Anticipated expiration: 2009-01-05
Also published as: JPS61247239A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明は、エンジンによって駆動される発電機の発電電
圧の切換制御を行なわせるエンジン駆動発電機の制御方
式に関する。

従来技術一般に、自動車などにあっては、第２図に示すように、
バッテリ１とエンジン２によって駆動される発電機３と
が電気負荷４に対して並列接続されており、発電機３の
発電電圧がバッテリ１への充電および電気負荷４の容量
に対して充分供給可能となるようにバッテリ１の所定電
圧（例えば１４．５Ｖ）に規定されているのが普通であ
る。しかして、発電機３の発電電力は電気負荷の使用状
態に応じて変化し、それに比例して発電機３を駆動する
エンジン２への負荷も変化するが、電気負荷４の容量が
小さくかつエンジン２が減速以外の運転状態となってい
る場合には発電機３の発電電圧をバッテリ１の充電電圧
（例えば１２．５Ｖ）まで下げて発電機３のエンジン２
への負荷を軽減することができ、かつそうすることによ
り発電機３の負担がなくなってその分エンジン２の駆動
損失を軽減させ、燃費の向上を図ることができるように
なる。

第３図は発電電圧をパラメータにとったときのエンジン
回転数に対する発電機の出力電流の特性を示すもので、
発電電圧が高くなると発電量が増大し、バッテリの充電
速度が速くなる。この特性を利用して、通常の状態であ
る軽電気負荷時には低い方の電圧で発電を行なわせる
と、充電電流が少なくなり、エンジンの負荷が軽くなっ
てエンジン負荷を低減することができるようになる。ま
た、電気負荷が重くなった場合には、発電電圧を高めに
切り換えて発電量をアツプさせれば、負荷要求に充分応
えることができるともに、バッテリの放電を抑制するこ
とができるようになる。

そのため従来では、電気負荷に対してバッテリとエンジ
ンによって駆動される発電機とが並列に接続された回路
構成によるものにあって、バッテリの充電状態および電
気負荷の投入状態およびエンジンの運転状態に応じて常
にバッテリ電圧を一定に保持させるべく、バッテリ電圧
を検出して予め設定された基準電圧と比較しながら、そ
の比較結果に応じて発電機の界磁電流をオン、オフ制御
する電圧レギュレータの基準発電電圧の高め、低めの切
換制御を行なわせるようにしている。

しかし、このような従来のエンジン駆動発電機の制御で
は、発電機が低めの発電量となる小発電側に切り換えら
れているときにヘッドランプやエアコンディショナーな
どの電源投入時の突入電流の大きな電気負荷を投入した
際、発電機が高めの発電量となる大発電側に切り換えら
れると、その切換えの初期では基準発電電圧の差に基づ
くバッテリ電解液中のイオン濃度を高い発電電圧での巻
線電流のイオン時間が長くなり、平衡状態に回復するま
での時間にわたって発電機の発電量が急増し、エンジン
回転数が急に低下することになるため、自動車のドライ
バビリティが損なわれてしまう。

目的本発明は以上の点を考慮してなされたもので、突入電流
の大きな電気負荷が投入されてもエンジンに負担が急激
にかかることがないように発電機の発電電圧の切換制御
を行なわせるようにしたエンジン駆動発電機の制御方式
を提供するものである。

構成本発明はその目的達成のため、バッテリ電圧と予め設定
された基準電圧と比較するコンパレータの出力信号に応
じてコントローラの制御下でバッテリ電圧が基準電圧に
なるようにバッテリに並列接続された交流発電機の界磁
巻線のオン、オフ制御を行なわせるものにあって、コン
トローラにおいて、界磁巻線におけるオン時間を計測保
持する手段と、今回のオン時間が前回のオン時間よりも
所定時間長くなったことを検知する手段と、その検知時
に一時強制的に発電機の発電量をオフ側に切り換える手
段とをとるようにするものである。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施例について詳
述する。

第１図は本発明によるエンジン駆動発電機の制御方式を
具体的に実施するための回路構成を示すもので、バッテ
リ１の端子電圧Ｖ_Ｂと予め設定された基準発電電圧Ｖ_ｓ
とを比較するコンパレータＣＭＰと、そのコンパレータ
ＣＭＰの出力信号を読み込んで発電機３における界磁コ
イルＦＣを強め側に切り換えるスイッチング素子ＳＷの
オン、オフを行なわせるコントローラＣＮＴとからなっ
ている。なお基準発電電圧Ｖ_ｓは、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２
との分圧時に１４．５Ｖとなり、Ｒ１、Ｒ２の合成抵抗
と抵抗Ｒ３との分圧時に１２．５Ｖとなるように設定さ
れている。またその抵抗Ｒ３の投入、引外しを行なわせ
るスイッチング用トランジスタＴｒは、エアコンディシ
ョナーの動作信号Ｓ１、ヘッドランプの点灯信号Ｓ２、
減速信号Ｓ３を読み込んで電気負荷状態およびエンジン
の運転状態を判定するロジック回路ＬＯＧの判定出力信
号に応じてオン、オフされるようになっている。

このように構成されたものにあって、従来では電気負荷
（エアコンディショナー）がオフからオンに切り換った
時点で基準電圧Ｖ_ｓが第４図に示すように変化した場
合、そのときのコンパレータＣＭＰの出力信号に応答し
てバッテリ電圧Ｖ_Ｂが基準発電電圧Ｖ_ｓに保持されるよ
うにスイッチング素子ＳＷのオン、オフの切り換えを同
図に示すように適宜行なわせるようにしている。なおそ
の場合、Ｖ_Ｂ＜Ｖ_ｓのときコンパレータＣＭＰの出力信
号はハイレベル“Ｈ”となってスイッチング素子ＳＷは
オンとなり、Ｖ_Ｂ≧Ｖ_ｓのときコンパレータＣＭＰの出
力信号はローレベル“Ｌ”となってスイッチング素子Ｓ
Ｗはオフとなるようになっている。

しかし、このように単にコンパレータＣＭＰの出力信号
にしたがってスイッチング素子ＳＷのオン、オフを行な
わせるのでは、第４図に示すようにｔ１の時点で例えば
エアコンディショナーなどの電気負荷４が投入される
と、基準発電電圧Ｖ_ｓが切り換えられることによりスイ
ッチング素子ＳＷがオンしてもそれが基準電圧Ｖ_ｓに回
復するｔ２時点までに長時間Tonを要してしまう。また
第５図に示すように、発電機３の発電量も電気負荷４の
投入時の突入電流に応じて急増し、それにしたがってエ
ンジン回転数Ｎｅも急激に低下し、エンジンのアイドル
アップの制御を行なわせたとしても、エンジン回転数Ｎ
ｅが所定に立上るまでの応答時間以前にエンジン負荷が
増えるためにエンジン回転数の低下を防止しがたい。

そのため本発明では、特にコントローラＣＮＴにおい
て、スイッチング素子ＳＷのオン時間を内部カウンタに
より計測する手段と、今回のオン時間が前回のオン時間
よりも所定時間長くなったか否かを検知させる手段と、
その検知時に一時強制的にスイッチング素子ＳＷをオフ
させる手段とをとるようにしている。

第６図はその場合におけるコントローラＣＮＴの構成例
を示すもので、出力端ＯＵＴから出されるスイッチング
素子ＳＷのオン、オフ信号Ｂによってトリガされるオン
ディレー形のタイマ（遅延時間ｔα）５と、そのタイマ
出力Ｃによってトリガされるワンショット形のタイマ
（設定時間ｔｃ）６と、そのタイマ出力Ｄの否定信号と
入力端ＩＮから入力されてくるコンパレータ出力信号Ａ
との論理積をとるアンド回路とからなっている。第７図
に、各部信号のタイムチャートを示している。

したがって、このように構成されたものでは、例えば第
８図に示すように、ｔ１時点で突入電流の大きな電気負
荷がかかってバッテリ電圧Ｖ_Ｂが大きく低下して、それ
が基準電圧Ｖ_ｓに回復するｔ２時点までに比較的長い時
間Tonがかかる場合、そのときスイッチング素子ＳＷの
オン時間がタイマ５の設定時間ｔα以上になるため、ｔ
１時点からｔα時間の経過時に各タイマ５，６がそれぞ
れ働いてｔｃ期間の強制オフが行なわれることになる。

第９図に、コンパレータＣＭＰ、コントローラＣＮＴ、
スイッチング素子ＳＷおよび界磁コイルＦＣ部分の具体
的な回路構成例を示している。

いま、第８図の関係にあって、ｔ１時点で基準電圧Ｖ_ｓ
以下に低下したバッテリ電圧Ｖ_Ｂがスイッチング素子Ｓ
Ｗのオンにより再び基準電圧Ｖ_ｓにまで回復するまでの
期間Tonのあいだ強制オフを行なわせるとき、以下のよ
うに種々の手法をとることが考えられる。

まず第１の手法として、期間Tonのあいだ数回にわたっ
て強制オフを行なわせる場合にあってもｔα、ｔｃの各
時間が常に一定になるようにする。この場合には、第１
０図に示すように、単に抵抗分割回路における分割点の
電位をそれぞれ第９図の回路構成における各コンパレー
タＣＭＰ１、ＣＭＰ２の各基準電圧値として加えるよう
にすればよい。

また第２の手法として、ｔｃ時間を一定としたうえで、
ｔαを時間ｔの関数すなわちｔα＝ｆ（ｔ）とし、コン
パレータＣＭＰからハイレベル“Ｈ”のオン指令が出さ
れている限り、時間ｔの経過とともにｔα時間を増大さ
せるようにする。この場合には、第１１図に示すよう
に、コンパレータＣＭＰの出力信号がハイレベル“Ｈ”
となっているときにコンデンサＣ_ｐが所定のＲＣ時定数
をもって充電状態となり、その出力信号がローレベル
“Ｌ”となっているときにコンデンサＣ_ｐが放電状態と
なるＲＣタイマ回路におけるコンデンサＣ_ｐの電位を演
算増幅器を介してとり出して第９図の回路構成における
コンパレータＣＭＰ１の基準電圧値として加えるように
すればよい。この場合、第９図の回路構成におけるコン
パレータＣＭＰ２の基準電圧値としては、第１０図に示
すような抵抗分割点の電位を加えるようにすればよい。

第２の手法をとる場合、第１２図に示すように、ツエナ
ダイオードＺＤを設けてコンデンサＣ_ｐの電位に初期値
をもたせるようにすることが考えられる。

なお第２の手法によりｔα時間を時間ｔの経過にしたが
って引き延すようにする代わりに、ｔα時間を一定とし
たうえで、ｔｃを時間ｔの関数すなわちｔｃ＝ｆ（ｔ）
とし、コンパレータＣＭＰからハイレベル“Ｈ”のオン
指令が出されている限り、時間ｔの経過とともにｔｃ時
間を減少させていくような手法をとるようにしてもよ
い。この場合は、第１３図に示すような回路構成による
ものを用いてその出力電圧を第９図の回路構成における
コンパレータＣＭＰ２の基準電圧値として加えるように
すればよい。また第１４図に、ツエナダイオードＺＤ′
を設けてコンデンサＣ_ｐ′の電位に初期値をもたせるよ
うにした場合の回路構成を示している。

また第３の手法として、ｔα、ｔｃをそれぞれバッテリ
電圧Ｖ_Ｂの関数すなわちｔα＝ｔｃ＝ｆ（Ｖ_Ｂ）とし、
バッテリ電圧Ｖ_Ｂが低くなるにしたがってｔα時間およ
びｔｃ時間が短くなるように、ｔα時間およびｔｃ時間
をバッテリ電圧Ｖ_Ｂに応じてそれぞれ変化させる。この
場合には第１５図に示すように、バッテリ電圧Ｖ_Ｂと基
準値との比較出力に応じて基準値を可変にするコンパレ
ータＣＭＰ３を用いて、その比較出力をそれぞれ第９図
の回路構成における各コンパレータＣＭＰ１、ＣＭＰ２
の各基準電圧値として加えるようにすればよい。

第３の手法をとる場合、ｔα時間を一定としたうえで、
ｔｃ時間のみをバッテリ電圧Ｖ_Ｂにしたがって可変にす
るようにしてもよい。また、ｔｃ時間を一定としたうえ
で、ｔα時間のみをバッテリ電圧Ｖ_Ｂにしたがって可変
にするようにしてもよい。

また第４の手法として、ｔα時間を一定としたうえで、
ｔｃを強制オフの回数ｎの関数すなわちｔｃ＝ｆ（ｎ）
とし、ｔｃ時間をオン、オフの繰返し回数に応じて一定
の割合で増大させていくようにする。この場合、第１６
図に示すように、コンパレータＣＭＰからハイレベル
“Ｈ”のオン指令が出されている限りコンデンサＣ_ｔの
充電回路が形成され、コンパレータＣＭＰの出力信号が
ハイレベル“Ｈ”で、かつスイッチング素子ＳＷがオフ
しているときに所定の時定数をもったコンデンサＣ_ｔの
放電回路が形成されるようにし、そのコンデンサＣ_ｔの
電位を演算増幅器を介してとり出して第９図の回路構成
におけるコンパレータＣＭＰ２の基準電圧値として加え
るようにすればよい。

また第５の手法として、第２の手法によりオン時間ｔα
を時間ｔに応じて可変にする際、さらにｔｃをｔα時間
の関数すなわちｔｃ＝ｆ（ｔα）とし、ｔα時間が長く
なるにしたがってｔｃ時間を短くするように、そのｔα
時間に応じて次に行なわれる強制オフの時間ｔｃを変化
させる。この場合は、第１７図に示すように、コンパレ
ータＣＭＰの出力信号がハイレベル“Ｈ”状態に保持さ
れている限り、第９図の回路構成におけるコンパレータ
ＣＭＰ１の出力信号がローレベル“Ｌ”のときコンデン
サＣ_ｐ′の所定の時定数をもった充電回路が形成され、
コンパレータＣＭＰ１の出力信号がハイレベル“Ｌ”に
なるとコンデンサＣ_ｐ′の所定の時定数をもった放電回
路が形成され、かつスイッチング素子ＳＷがオフしてい
るときにコンデンサＣ_ｐ′を強制的にリセットさせる回
路を設けて、そのコンデンサＣ_ｐ′の電位を演算増幅器
を介してとり出して第９図の回路構成におけるコンパレ
ータＣＭＰ２の基準電圧値として加えるようにすればよ
い。

このように本発明ではバッテリ電圧が低下して発電機３
の界磁巻線電流オフからオンに切り換えられる期間が長
くなると、大発電側への切換時間が漸増していくように
一時強制的に発電機の界磁巻線電流をオフに切り換えな
がら発電機のソフト発電を行なわせるようにしているの
で、第１８図に示すように、大きな電気負荷４が投入さ
れても発電機３の発電量が従来のように急増することが
なくなる。そのためエンジンの負担が軽くなってエンジ
ン回転数Ｎｅが急激に大きく低下することがなく、エン
ジンのアイドルアップの制御を行なわせる場合にエンジ
ン回転数Ｎｅが所定に立上るまでの応答時間Tup′が短
くなって応答性の良いエンジンのアイドルアップを行な
わせることができ、自動車のドライバビリテイを損なう
ことがなくなる。

効果以上、本発明によるエンジン駆動発電機の制御方式にあ
っては、バッテリ電圧が常に基準電圧になるようにその
発電機における界磁巻線電流のオン、オフの切換制御を
行なわせる際、突入電流の大きな電気負荷が投入されて
発電機が大発電側に切り換えられる場合にエンジンに負
担が急激にかかることを有効に防止することができると
いう優れた利点を有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるエンジン駆動発電機の制御方式を
具体的に実施するための回路構成例を示す電気的結線
図、第２図はバッテリ、発電機および電気負荷の接続状
態を示す回路図、第３図はエンジン回転数に対する発電
機の出力電流特性を示す図、第４図はバッテリ電圧の変
化に対する従来の制御方式におけるスイッチング素子の
オン、オフ状態を示す特性図、第５図は従来の制御方式
におけるスイッチング素子のオン、オフ状態、電気負荷
の投入状態、発電機の発電量、エンジン回転数の各特性
を示すタイムチヤート、第６図はコントローラの一構成
例を示すブロック図、第７図はそのコントローラにおけ
る各部信号のタイムチャート、第８図はバッテリ電圧の
変化に対する本発明の制御方式におけるスイッチング素
子のオン、オフ状態を示す特性図、第９図はコントロー
ラの具体的な回路構成例を示す電気的結線図、第１０図
ないし第１７図は第９図の回路構成における各コンパレ
ータの基準電圧設定回路の一例をそれぞれ示す電気的結
線図、第１８図は本発明の制御方式によるスイッチング
素子のオン、オフ状態、電気負荷の投入状態、発電機の
発電量、エンジン回転数の各特性を示すタイムチヤート
である。１…バッテリ２…エンジン３…発電機４…電気負
荷ＣＭＰ…コンパレータＣＮＴ…コントローラＦ
Ｃ…界磁コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バッテリ電圧と予め設定された基準電圧と
比較するコンパレータの出力信号に応じてコントローラ
の制御下でバッテリ電圧が基準電圧になるようにバッテ
リに並列接続された交流発電機の界磁巻線電流のオン、
オフ制御を行なわせるものにあって、コントローラにお
いて、発電機における界磁巻線電流のオン状態が予め設
定された第１の期間継続したことを検知する手段と、そ
の検知時に予め設定された第２の期間のあいだ強制的に
発電機の界磁巻線電流をオフ側に切り換える手段とをと
るようにしたエンジン駆動発電機の制御方式。
【請求項２】前記第１の期間および第２の期間を、それ
ぞれ一定とするようにしたことを特徴とする前記第１項
の記載によるエンジン駆動発電機の制御方式。
【請求項３】前記第１の期間を、コンパレータから界磁
巻線電流のオン指令が出されている限り、時間の経過と
ともに増大させるようにしたことを特徴とする前記第１
項の記載によるエンジン駆動発電機の制御方式。
【請求項４】前記第２の期間、コンパレータから界磁巻
線電流のオン指令が出されている限り、時間の経過とと
もに減少させるようにしたことを特徴とする前記第１項
の記載によるエンジン駆動発電機の制御方式。
【請求項５】前記第１の期間および第２の期間を、バッ
テリ電圧に応じて変化させるようにしたことを特徴とす
る前記第１項の記載によるエンジン駆動発電機の制御方
式。
【請求項６】前記第２の期間を、強制的に発電機の界磁
巻線電流をオフ側に切り換える回数に応じて変化させる
ようにしたことを特徴とする前記第１項の記載によるエ
ンジン駆動発電機の制御方式。