JP3370119B2

JP3370119B2 - 車両用充電発電機の制御装置

Info

Publication number: JP3370119B2
Application number: JP00759493A
Authority: JP
Inventors: 菅家　　厚; 勝二丸本; 敬一増野; 裕司前田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 2003-01-27
Anticipated expiration: 2018-01-27
Also published as: JPH06225476A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両用充電発電機の制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用充電発電機の制御装置としては、
例えば、特開昭６３−１０９０５８号公報に記載された
ものがある。この公報に記載された制御装置において
は、バッテリの充電電圧が所定値となるように、半導体
パワースイッチがＰＷＭ制御され、界磁巻線電流が制御
される。また、特公昭６３−４４０９号公報には、バッ
テリの充電電圧が所定値となるように、半導体パワース
イッチオンオフのデューティ比が、マイクロコンピュー
タにより制御される充電発電機の制御装置が記載されて
いる。また、特開平２−１８４３００号公報には、エア
コン等の電気負荷が投入された場合の、内燃機関のトル
ク急変を防止するため、界磁巻線電流を制御する充電制
御装置が記載されている。つまり、電気負荷が投入され
たとき、界磁巻線電流の上昇率を抑制することにより、
内燃機関のトルク急変が防止される。

【０００３】さらに、特開昭６３−６９４３７号公報に
は、バッテリの充電状態を正確に検出して、充電状態を
最適な状態に維持する、車両用充電発電機の制御方法が
記載されている。この制御方法においては、まず、バッ
テリの調整電圧が定格電圧より高く設定され、所定時間
経過後に、界磁巻線電流のスイッチ手段の導電率とエン
ジン回転数とにより、充電発電機の出力電流Ａ（負荷電
流＋充電電流）が算出される。次に、調整電圧が定格電
圧付近に設定され、上記スイッチ手段の導電率とエンジ
ン回転数とにより、充電発電機の出力電流Ｂ（負荷電
流）が算出される。そして、出力電流Ａから出力電流Ｂ
が減算されて充電電流が算出され、この算出された充電
電流に応じてバッテリを充電するか否かが決定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記車両用
充電発電機において、電気負荷投入時に内燃機関のトル
ク急変を伴うことなく、電気負荷に充分な電流供給が可
能な制御装置が望まれている。上述した特開平２−１８
４３００号公報記載の制御装置にあっては、界磁巻線電
流の上昇率が抑制されるので、内燃機関のトルク急変を
防止することは可能であるが、電気負荷への供給電流の
立ち上がりが遅くなってしまう。

【０００５】そこで、電気負荷それぞれに、負荷電流の
検出センサを配置し、どの電気負荷が投入されたかを判
別して、エンジン（内燃機関）の駆動トルクを制御し、
トルク急変を伴うことなく電気負荷に充分な電流供給を
可能とすることが考えられる。ところが、電気負荷のそ
れぞれに検出センサを配置することは、車体やエンジン
制御用上位マイコンとのシステムが煩雑になると共にコ
ストアップの原因となってしまう。

【０００６】また、上記特開昭６３−６９４３７号公報
記載の制御方法において、スイッチ手段の導電率とエン
ジン回転数から充電発電機の出力電流を算出し、算出し
た出力電流から電気負荷の状態を検出して、これに応じ
てエンジンの駆動トルクを制御するように、構成するこ
とが考えられる。しかしながら、スイッチ手段の導電率
とエンジン回転数とのみから充電発電機の出力電流を算
出したのでは、充電発電機の温度変動による出力電流変
化に対応することができず、高精度な制御ができないと
いう問題点があった。本発明の目的は、電気負荷それぞ
れに電流検出センサを配置することなく、高精度に充電
発電機の出力電流を算出して、算出した出力電流値をエ
ンジン制御用手段に転送可能な、車両用充電発電機の制
御装置を実現することである。

【０００７】

【問題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次のように構成される。充電発電機の電機
子巻線と、この電機子巻線に磁束を供給する界磁巻線
と、この界磁巻線に直列に接続された半導体スイッチ手
段と、上記電機子巻線の出力信号を整流する整流手段
と、この整流手段の出力信号により充電される蓄電池
と、この蓄電池の電圧を検出する手段と、を有し、検出
した蓄電池の電圧があらかじめ設定した電圧値以下のと
きに、上記半導体スイッチ手段を導通し、上記蓄電池の
電圧が設定電圧値以上のときに、上記半導体スイッチ手
段を遮断する車両用充電発電機の制御装置において、上
記界磁巻線に流れる電流を検出する手段と、上記充電発
電機の回転数を検出する手段と、上記蓄電池の電圧値
と、上記充電発電機の回転数と、界磁巻線電流と、に基
づいて、蓄電池電圧と充電発電機回転数と界磁巻線電流
と充電発電機出力電流の関係を示す特性を用いて、上記
充電発電機の出力電流を求め、上位制御装置に転送する
出力電流算出手段と、を備える。

【０００８】また、充電発電機の電機子巻線と、この電
機子巻線に磁束を供給する界磁巻線と、この界磁巻線に
直列に接続された半導体スイッチ手段と、上記電機子巻
線の出力信号を整流する整流手段と、この整流手段の出
力信号により充電される蓄電池と、この蓄電池の電圧を
検出する手段と、を有し、検出した蓄電池の電圧があら
かじめ設定した電圧値以下のときに、上記半導体スイッ
チ手段を導通し、上記蓄電池の電圧が設定電圧値以上の
ときに、上記半導体スイッチ手段を遮断する車両用充電
発電機の制御装置において、上記充竃発電機の回転数を
検出する手段と、上記充電発電機の温度を検出する手段
と、上記蓄電池の電圧値と、上記充電発電機の回転数
と、上記半導体スイッチ手段の通流率と、上記充電発電
機の温度と、に基づいて、蓄電池電圧と充電発電機回転
数と通流率と充電発電機の温度と充電発電機出力電流の
関係を示す特性を用いて、上記充電発電機の出力電流を
求め、上位制御装置に転送する出力電流算出手段と、を
備える。

【０００９】好ましくは、上記制御装置において、上記
出力電流算出手段は、得られた出力電流の変化から投入
された電気負荷の種類を推定する。また、好ましくは、
上記制御装置において、上記界磁巻線の電流検出手段
は、上記半導体スイッチ手段に接続された抵抗素子に発
生する電圧値に基づいて、上記界磁巻線の電流を検出
し、上記充電発電機の回転数検出手段は、電機子巻線の
一相分の交流出力から上記回転数を検出する。また、好
ましくは、上記制御装置において、上記出力電流算出手
段は、上記発電機の界磁巻線電流及び回転数に対する出
力電流特性を記憶する記憶手段を有し、この記憶手段に
記憶された出力電流特性に基づいて、上記充電発電機の
出力電流を推定する。

【００１０】また、好ましくは、上記制御装置におい
て、上記出力電流算出手段は、Ｄ／Ａ変換器を有すると
ともに、上記蓄電池の電圧の検出信号と上記Ｄ／Ａ変換
器の出力信号の比較によって得られた信号をデジタル値
に変換して上記Ｄ／Ａ変換器に入力し、この入力された
デジタル値を上記Ｄ／Ａ変換器でアナログ信号に変換し
て出力し、この出力された上記アナログ値と所定の発振
信号との比較によって得られた信号に基づいて上記半導
体スイッチ手段をオンオフ制御される。また、好ましく
は、上記制御装置において、上記出力電流算出手段は、
上記界磁巻線の電流、上記蓄電池の検出電圧、上記充電
発電機の回転数、上記発電機の温度をデジタル信号に変
換する手段と、これらのデジタル信号を一時的に記憶す
る手段と、上記半導体スイッチ手段の通流率を制御する
タイマと、シリアル通信のためのデジタルインターフェ
イスと、充電発電機の出力電流を算出するプロセッサと
で構成される。

【００１１】また、好ましくは、上記制御装置におい
て、少なくとも上記充電発電機の温度検出手段、電源及
び上記半導体スイッチ手段は、集積回路として同一基板
上に集積化される。

【００１２】

【００１３】

【作用】第１の態様においては、界磁巻線電流検出手段
からの出力信号と、充電発電機の回転数検出手段からの
出力信号と、蓄電池の電圧値信号とが出力電流算出手段
に供給される。出力電流算出手段は、供給された信号に
基づいて、充電発電機の出力電流を求め、上位制御装置
に転送する。したがって、充電発電機に温度変化が生じ
ても、界磁電流そのものを検出しているので、高精度に
出力電流を算出することができる。そして、上位制御装
置により内燃機関のトルク制御等が行われる。また、第
２の態様においては、充電発電機の回転数検出手段から
の出力信号と、充電発電機の温度検出手段からの出力信
号と、蓄電池の電圧値信号と、半導体スイッチ手段の通
流率信号とが出力電流算出手段に供給される。出力電流
算出手段は、供給された信号に基づいて、充電発電機の
出力電流を求め、上位制御装置に転送する。したがっ
て、充電発電機に温度変化が生じても、温度検出手段か
らの出力信号から出力電流の補正を行い、高精度に出力
電流を算出することができる。そして、上位制御装置に
より内燃機関のトルク制御等が行われる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の第１の実施例の構成図であ
る。図１において、電機子巻線１、整流ダイオード２、
界磁巻線３からなる車両用交流充電発電機１００の制御
装置がＩＣレギュレータ４である。このＩＣレギュレー
タ４は、ダイオード４１を介して界磁巻線３に接続さ
れ、界磁巻線３の電流を制御する半導体パワースイッチ
４２、パワースイッチ駆動回路４４、駆動回路４４に出
力信号を供給するＰＷＭコンパレータ６２を有する。ま
た、レギュレータ４は、コンパレータ６２の反転入力端
子に接続されたＰＷＭ発振器６１、コンパレータ６２の
非反転入力端子に接続される切り替えるスイッチ６３
ａ、電圧偏差値を検出する電圧コンパレータ６４を有し
ている。このコンパレータ６４の非反転入力端子は、ス
イッチ６３ａに接続され、反転入力端子は、スイッチ６
３ｂに接続される。また、コンパレータ６４の非反転入
力端子は、電圧偏差回路５４の出力端子に接続され、こ
の電圧偏差回路５４の出力端子は、並列接続された抵抗
５１ｄ及びコンデンサ５２ａを介して反転入力端子に接
続される。さらに、コンパレータ５４の反転入力端子
は、抵抗５１ｃ及びコンデンサ５２ｂを介して接地さ
れ、非反転入力端子は、電源５３を介して接地される。
また、抵抗５１ｃとコンデンサ５２ｂとの接続中点は、
抵抗５１ｂを介して接地されるとともに、５１ａを介し
てバッテリ５に接続される。

【００１５】シャント抵抗４９は、パワースイッチ４２
と接地との間に接続される。そして、パワースイッチ４
２と抵抗４９との接続中点は、抵抗４７ｃを介して電流
検出用コンパレータ４６の非反転入力端子に接続され
る。また、抵抗４９と接地との接続中点は、抵抗４７ｄ
を介してコンパレータ４６の非反転入力端子に接続され
るとともに、抵抗４７ｂを介してコンパレータ４６の反
転入力端子に接続される。さらに、コンパレータ４６の
反転入力端子は、抵抗４７ａを介して、コンパレータ４
６の出力端子に接続される。また、コンパレータ４６の
出力端子は、電流コンパレータ６５の非反転入力端子に
接続される。このコンパレータ６５の反転入力端子は、
スイッチ６３ｂに接続され、出力端子は、コントロール
ロジック６８の入力端子に接続される。６７は発振器で
あり、この発振器６７からの出力信号は、Ｄ／Ａ変換器
７０及びコントロールロジック６８に供給される。

【００１６】４８ａ及び４８ｂは、回転検出用抵抗であ
り、ダイオード２は、抵抗４８ａを介してコントロール
ロジック６８の入力端子に接続される。また、抵抗４８
ａとコントロールロジック６８の入力端子との接続中点
は、抵抗４８ｂを介して接地される。コントロールロジ
ック６８の入力端子には、コンパレータ６４の出力端子
も接続される。そして、コントロールロジック６８から
は、Ｄ／Ａ変換器７０及びシリアルインターフェース６
６に信号が出力される。Ｄ／Ａ変換器７０からの出力信
号は、スイッチ６３ａ及び６３ｂに供給される。

【００１７】７は、界磁巻線３に接続されたキースイッ
チ（イグニッションスイッチ）であり、このキースイッ
チ７は、チャージランプ８、半導体パワースイッチ４３
を介して接地されている。４５は、パワースイッチ４３
の駆動回路であり、この駆動回路４５は、コントロール
ロジックからの信号に従って、パワースイッチ４３を制
御し、エンジン回転数が通常回転数となると、チャージ
ランプ８が消灯される。９は上位のマイクロコンピュー
タ（上位マイコン）であり、この上位マイコン９によ
り、エンジン等が制御される。また、６はヘッドライト
等の補機（電気負荷）である。

【００１８】スイッチ６３ａは、コントロールロジック
６８からの指令信号によってスイッチングされ、コンパ
レータ６２の非反転入力端子に入力される信号が、コン
パレータ５４からの出力信号かＤ／Ａ変換器７０からの
出力信号かが切り替えられる。また、スイッチ６３ｂも
コントロールロジック６８からの指令信号によってスイ
ッチングされ、Ｄ／Ａ変換器７０の出力信号をコンパレ
ータ６４の反転入力端子に供給するかコンパレータ６５
の反転入力端子に供給するかが切り替えられる。

【００１９】次に、ＩＣレギュレータ４の動作について
説明する。通常、ＩＣレギュレータ４は、バッテリ５の
電圧が一定となるように、界磁巻線３の通過電流を半導
体パワースイッチ４２でオンオフ制御するものである。
バッテリ５の電圧は、抵抗５１ａ及び５１ｂで検出かつ
分圧され、電圧偏差回路であるコンパレータ５４で電圧
源５３からの基準電圧値と比較され、誤差が増幅され
る。コンパレータ５４により増幅された誤差は、スイッ
チ６３ａを介してコンパレータ６２の非反転入力端子に
供給され、ＰＷＭ発振器６１からの信号と比較される。
そして、コンパレータ６２の出力信号が駆動回路４４を
介してスイッチ４２に供給され、このスイッチ４２がオ
ンオフ制御される。これにより、バッテリ５の電圧が一
定となるように、界磁巻線３の通過電流が調節される。

【００２０】コンパレータ５４の出力信号は、コンパレ
ータ６４の非反転入力端子にも供給され、このコンパレ
ータ６４により、Ｄ／Ａ変換器７０の出力信号と逐次比
較される。そして、コンパレータ６４の出力信号は、コ
ントロールロジック６８によりデジタル値に変換され
る。電流検出用コンパレータ４６の出力信号は、コンパ
レータ６５でＤ／Ａ変換器７０の出力信号と比較され、
このコンパレータ６５の出力信号が、コントロールロジ
ック６８によりデジタル値に変換される。コンパレータ
６４からの出力信号のデジタル変換とコンパレータ６５
からの出力信号のデジタル変換とは、時分割で実行され
る。

【００２１】コントロールロジック６８は、コンパレー
タ６４からの出力信号、つまり、バッテリ５の電圧情報
と、コンパレータ６５からの出力信号、つまり、界磁巻
線電流情報と、抵抗４８ａを介して供給される充電発電
機１００の回転数情報とから、充電発電機１００の出力
電流を求めるロジックを有している。また、コントロー
ルロジク６８は、上記電圧情報、電流情報、回転数情報
をデジタル値で記憶するレジスタを有し、このレジスタ
に記憶されたデジタル値は、シリアルインターフェース
６６により外部に信号として取り出すことが可能であ
り、上位マイコン９に上記情報が転送される。なお、電
流検出用コンパレータ４６の出力信号は、端子を設けて
アナログ値を直接外部に取り出すようにしてもよい。

【００２２】電気負荷６が投入された場合、コントロー
ルロジック６８は、電圧、電流の変化によって投入状
態、つまり、どの電気負荷が投入されたかを検出する。
予め特定された負荷が投入されると、コントロールロジ
ック６８は、スイッチ６３ａをＤ／Ａ変換器７０側に切
り換え、界磁巻線３の通過電流上昇率を抑制し、内燃機
関のトルク急変を防止するように制御する。そして、投
入された負荷が、特定された負荷でない場合には、上位
マイコン９は、転送された上記情報に基づいて、内燃機
関のトルク調整を実行する。なお、コンパレータ６４及
び６５に供給されるＤ／Ａ変換器７０からの出力信号
は、コントロールロジック６８により適切な値に設定さ
れる。

【００２３】図２は、充電発電機１００の出力特性図で
あり、縦軸は充電発電機１００の出力電流を示し、横軸
は界磁巻線電流を示す。発電電圧が一定の場合、界磁巻
線３の界磁電流により回転数に応じて発電機の出力電流
が変わる特性を持っている。コントロールロジック６８
の内部メモリに、充電発電機の特性をマップとして記憶
させておけば、界磁電流と、回転数と、バッテリ電圧と
により、充電発電機１００の出力電流を推定することが
できる。電気負荷が多数ある場合は、電気負荷によって
変化する出力電流量や、負荷特有の時間あたりの出力電
流の変化量より電気負荷種類を特定できることになる。

【００２４】図３は、コントロールロジック６８による
負荷推定のフローチャートである。図３において、ステ
ップ１０２で初期設定を実行し、ステップ１０３でバッ
テリ電圧、発電機回転数、界磁電流等を検出する。次
に、ステップ１０４において、発電機の回転数が所定値
以上か否かを判定する。所定値以上でなければ、ステッ
プ１０５に進み、初期例示ルーチンが実行される。つま
り、例えば、アイドリング時のように、回転数が低い場
合には、バッテリ５が上がらない程度の発電状態に維持
する。そして、ステップ１０５からステップ１０７に進
む。

【００２５】ステップ１０４において、回転数が所定値
以上であれば、ステップ１０６に進み、電圧制御ルーチ
ン、つまり、バッテリ５の電圧値が一定となるように、
充電発電機１００が制御される。そして、ステップ１０
７に進み、負荷推定が必要か否かを判定する（この負荷
推定が必要か否かは、予め任意に選択可能である）。負
荷推定が必要でない場合は、ステップ１１１に進み、ト
ルク制御ルーチンを実行する。つまり、例えば、界磁電
流の上昇率を抑制して内燃機関のトルク急変を防止する
等のトルク制御ルーチンを実行し、ステップ１０３に戻
る。

【００２６】ステップ１０７において、負荷推定が必要
であれば、ステップ１０８に進み、負荷電流推定ルーチ
ンを実行する。次に、ステップ１０９に進み、電気負荷
特定ルーチンを実行し、ステップ１１０において、投入
された電気負荷が何かを示すＩＤコード、負荷電流値等
を上位マイコン９に転送する。つぎに、ステップ１１１
に進み、トルク制御ルーチンを実行した後に、ステップ
１０３に戻る。

【００２７】図４は、図１の例におけるＤ／Ａ変換器７
０の一例の回路図である。図４の例は、重み付け電流を
加算するＤ／Ａ変換器であり、集積化した場合に小さく
できるようＣＭＯＳで定電流源７１やスイッチを構成し
ている。ＩＣレギュレータ４でトルク制御を実施する場
合は、特に単調増加性を確保することが重要である。図
４の例では、上位ビットと下位ビットを並列にして、デ
コーダ７３によりスイッチを動作している。回路動作の
詳細を説明する。例えば、抵抗７５ａ、７５ｂ、７５ｃ
の分圧によってＶ１、Ｖ２の定電圧を発生する。これは
安定でかつバラツキ方向が一定であることが望ましく、
トランジスタのバンドギャップ電圧やそれを増幅したも
の等でも良い。Ｄ／Ａ変換器７０の出力は、電圧Ｖ１と
Ｖ２との差をデジタルのビット数で分解した出力とな
る。これは、電圧Ｖ１とＶ２との差をトランジスタ７６
ａ、トランジスタ７６ｂでレベルシフトし、この電圧差
を抵抗７８で制限した定電流をＰＭＯＳトランジスタ７
１０に流し、定電流源回路７１によってビット数に応じ
て重み付けされた電流を、スイッチ７２１等を介して抵
抗７９で電圧に変換するものである。この際、スイッチ
７２１等は抵抗７９に電流を流さない場合でもトランジ
スタ７６ｃに電流を流すことによって、電流変動による
Ｄ／Ａ変換器７０の出力変動を低減している。また、定
電流源回路７１はＩＣ化する場合、クロスにレイアウト
することによって電流バラツキを低減している。何ビッ
トまで下位ビットで表すかは、定電流源回路７１のバラ
ツキと回路規模により判定する。図４の例では、素子の
バラツキに影響を受けにく、ＩＣとして集積化しやすい
ため歩留まりが向上することができる。

【００２８】以上のように、本発明の第１の実施例によ
れば、バッテリ５の電圧値と、充電発電機１００の回転
数と、界磁巻線電流と、に基づいて、投入された電気負
荷及び充電発電機の出力電流を算出するように構成し
た。したがって、電気負荷それぞれに電流検出センサを
配置することなく、しかも温度変化に影響されることな
く、高精度に充電発電機の出力電流を算出して、算出し
た出力電流値をエンジン制御用手段に転送可能な、車両
用充電発電機の制御装置を実現することができる。

【００２９】図５は、本発明の第２の実施例の構成図で
ある。この図５の例は、図１の例におけるコンパレータ
５４、６２、６４、６５、駆動回路４４、４５、スイッ
チ６３ａ、６３ｂ、コントロールロジック６８、Ｄ／Ａ
変換器７０、発振器６１、６７、シリアルインターフェ
ース６６等をデジタル演算手段８０で構成した例であ
る。デジタル演算手段８０は、例えばプロセッサとなる
ＣＰＵ８１、ＲＡＭ８２、ＲＯＭ８３、ＰＷＭタイマ８
４、Ａ／Ｄ変換器８５、ＯＳＣ（発振器）８６、シリア
ルＩ／Ｆ（インターフェース）８７、Ｉ／Ｏ（入出力
部）８８ａ、８８ｂにより構成される。バッテリ５の電
圧は、抵抗５１ａ、５１ｂで分圧されＩ／Ｏ８８ａより
Ａ／Ｄ変換器８５に取り込まれる。また、半導体パワー
スイッチ４２に流れる電流、つまり、界磁巻線電流は、
検出用抵抗４９で電圧変換され、コンパレータ４６、Ｉ
／Ｏ８８ｂを介してＡ／Ｄ変換器８５に取り込まれる。
他に、充電発電器１００の回転数は、抵抗４８ａ、４８
ｂで、温度は温度センサ９１で検出され、Ｉ／Ｏ８８ｂ
を介してＡ／Ｄ変換器８５に取り込まれる。これらの検
出値をデジタル化した値を用い、バッテリ５の電圧と半
導体パワースイッチ４２に流れる電流が最適となるよう
に、半導体パワースイッチ４２に供給するＰＷＭパルス
のデューティ比が、デジタル演算手段８０で計算され
る。。

【００３０】デジタル演算手段８０のＲＯＭ８３上に
は、図２に示した発電機の出力電流特性がマップとして
記憶されている。このマップにより、図１の例と同様に
して、界磁電流と回転数より発電機の出力電流が推定で
きる。電気負荷が多数ある場合には、電気負荷によって
変化する出力電流量や、負荷特有の時間あたりの出力電
流量の変化量より電気負荷種類を特定できることにな
る。デジタル演算手段８０の動作フローは、図３に示し
たものと同様となるので、説明は省略する。

【００３１】ここで、温度条件が一定であれば、界磁電
流を検出せずとも一義的なＰＷＭデューティ比と界磁電
流の関係より、出力電流が推定できる。つまり、充電発
電機の回転数と、スイッチ４２の通流率（導通率）と、
充電発電機の温度とから出力電流を推定する事ができ
る。この場合は、電流検出器（コンパレータ４６、抵抗
４９等）が省略でき、回路を簡素化することができる。

【００３２】図５に示した例においては、図１の例によ
り得られる効果の他、充電発電機のそれぞれの出力特性
に応じて、ＲＯＭ８３の記憶内容を変更することによっ
て簡単に対応可能であるという効果がある。また、充電
発電機の回転数と、スイッチ４２の通流率（導通率）
と、充電発電機の温度とから出力電流を推定するように
構成すれば、コンパレータ４６、抵抗４９等からなる電
流検出器を省略でき、制御装置４の構成が簡素化し、調
整が不要で実装が容易になるといった効果がある。

【００３３】図６は、本発明の第３の実施例の構成図で
ある。この図６の例は、界磁電流検出器が省略されてい
る。そして、充電発電機１００の出力電流は、磁気セン
サ２１で検出され、増幅器９８３を介してデジタル演算
手段８０に供給される。この場合、増幅器９３の出力電
流を、直接上位マイコン９等の外部に出力してもよい。
この図６の例においては、デジタル演算手段８０で演算
する内容は、電気負荷の判別推定で良く、デジタル演算
手段８０における処理を低減することができる。したが
って、図６の例では、図１の例で得られる効果の他に、
電流検出器が省略され、簡単な構成とすることができる
とともに、デジタル演算手段８０を処理能力が比較的小
さく安価なものとすることができる。

【００３４】図７は、本発明の第４の実施例の構成図で
ある。この図７の例は、ＩＣレギュレータ４のデジタル
演算手段８０以外の部分を、パワーＩＣ９０として集積
した例である。パワーＩＣ９０は、少なくとも半導体パ
ワースイッチ４２、４３、温度センサ９１、電源９２が
同一基板上に構成された集積回路である。そして、電機
子巻線電流は、フィルタ２２を介して、デジタル演算手
段８０に供給される。また、バッテリ５の電圧信号もフ
ィルタ２２を介して、デジタル演算手段８０に供給され
る。

【００３５】なお、必要に応じて、フライホイールダイ
オード４１、電流検出用コンパレータ４６、フィルタ２
２、検出抵抗２３等は調整のため、パワーＩＣ９０の外
部に配置してもよい。外部部品を低減することによっ
て、ハイブリットＩＣとしての実装や、パッケージ封入
の実装においてもシステム構成が容易になる。図７の例
では、図１の例により得られる効果の他に、特に、小型
化に適した充電制御装置を実現することができる。

【００３６】なお、上述した各実施例において、バッテ
リ５の電圧と充電発電機の推定出力電流からバッテリ５
の充電電流を推定し、バッテリ５の電圧の上昇率または
発電を中止した場合の放電電圧により、バッテリの経時
変化状態を判定して外部に転送すると同時に、自動車の
パネル上にバッテリの状態を表示するように構成するこ
ともできる。このように構成すれば、バッテリの交換時
期が明確になり、バッテリ上がり等によるエンストを防
止できるという効果がある。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、以下のような効果がある。車両用充電発電
機の制御装置において、界磁巻線の電流検出手段と、充
電発電機の回転数検出手段と、蓄電池の電圧値と充電発
電機の回転数と界磁巻線電流とに基づいて、充電発電機
の出力電流を求め、上位制御装置に転送する出力電流算
出手段と、を備える。したがって、電気負荷それぞれに
電流検出センサを配置することなく、温度変化に影響さ
れず高精度に充電発電機の出力電流を算出して、算出し
た出力電流値をエンジン制御用手段に転送可能な、車両
用充電発電機の制御装置を実現することができる。

【００３８】また、車両用充電発電機の制御装置におい
て、充電発電機の回転数検出手段と、充電発電機の温度
検出手段と、蓄電池の電圧値と充電発電機の回転数と半
導体スイッチ手段の通流率と充電発電機の温度とに基づ
いて、充電発電機の出力電流を求め、上位制御装置に転
送する出力電流算出手段と、を備えるように構成して
も、上述と同様に、電気負荷それぞれに電流検出センサ
を配置することなく、温度変化に影響されず高精度に充
電発電機の出力電流を算出して、算出した出力電流値を
エンジン制御用手段に転送可能な、車両用充電発電機の
制御装置を実現することができる。

【００３９】また、車両用充電発電機の制御装置におい
て、充電発電機の回転数検出手段と、充電発電機の温度
検出手段と、充電発電機の出力電流を検出する磁気セン
サと、蓄電池の電圧値と上記充電発電機の回転数と上記
充電発電機の温度と上記出力電流とに基づいて、投入さ
れた電気負荷の種類を判別するとともに、判別した電気
負荷を示す信号と、上記充電発電機の出力電流を示す信
号とを上位制御装置に転送する出力電流算出手段と、を
備えるように構成しても、上述と同様に、電気負荷それ
ぞれに電流検出センサを配置することなく、温度変化に
影響されず高精度に充電発電機の出力電流を算出して、
算出した出力電流値をエンジン制御用手段に転送可能
な、車両用充電発電機の制御装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例である車両用充電発電機
の制御装置の構成図である。

【図２】充電発電機の出力電流特性を示すグラフであ
る。

【図３】図１の例の動作フローチャートである。

【図４】図１の例におけるＤ／Ａ変換器の一例の回路図
である。

【図５】本発明の第２の実施例である車両用充電発電機
の制御装置の構成図である。

【図６】本発明の第３の実施例である車両用充電発電機
の制御装置の構成図である。

【図７】本発明の第４の実施例である車両用充電発電機
の制御装置の構成図である。

【符号の説明】

１電機子巻線２整流ダイオード３界磁巻線４ＩＣレギュレータ５バッテリ６電気負荷７キースイッチ８チャージランプ９上位マイコン２１磁気センサ２２フィルタ４２、４３半導体パワースイッチ４４、４５駆動回路４６、５４コンパレータ６２、６４コンパレータ６５コンパレータ４８ａ、４８ｂ回転検出用抵抗４９シャント抵抗５１ａ、５１ｂ電圧検出用抵抗６３ａ、６３ｂスイッチ６６シリアルインターフェース６８コントロールロジック７０Ｄ／Ａ変換器８０デジタル演算手段９１温度センサ１００充電発電機

フロントページの続き (72)発明者前田裕司茨城県勝田市大字高場2520番地株式会社日立製作所自動車機器事業部内 (56)参考文献特開昭63−69437（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−216429（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/14 - 7/24 H02P 9/00 - 9/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】充電発電機の電機子巻線と、この電機子巻線に磁束を供給する界磁巻線と、この界磁巻線に直列に接続された半導体スイッチ手段
と、上記電機子巻線の出力信号を整流する整流手段と、この整流手段の出力信号により充電される蓄電池と、この蓄電池の電圧を検出する手段と、を有し、検出した蓄電池の電圧があらかじめ設定した電圧値以下
のときに、上記半導体スイッチ手段を導通し、上記蓄電
池の電圧が設定電圧値以上のときに、上記半導体スイッ
チ手段を遮断する車両用充電発電機の制御装置におい
て、上記界磁巻線に流れる電流を検出する手段と、上記充電発電機の回転数を検出する手段と、上記蓄電池の電圧値と、上記充電発電機の回転数と、界
磁巻線電流と、に基づいて、蓄電池電圧と充電発電機回
転数と界磁巻線電流と充電発電機出力電流の関係を示す
特性を用いて、上記充電発電機の出力電流を求め、上位
制御装置に転送する出力電流算出手段と、を備えることを特徴とする車両用充電発電機の制御装
置。
【請求項２】充電発電機の電機子巻線と、この電機子巻線に磁束を供給する界磁巻線と、この界磁巻線に直列に接続された半導体スイッチ手段
と、上記電機子巻線の出力信号を整流する整流手段と、この整流手段の出力信号により充電される蓄電池と、この蓄電池の電圧を検出する手段と、を有し、検出した蓄電池の電圧があらかじめ設定した電圧値以下
のときに、上記半導体スイッチ手段を導通し、上記蓄電
池の電圧が設定電圧値以上のときに、上記半導体スイッ
チ手段を遮断する車両用充電発電機の制御装置におい
て、上記充竃発電機の回転数を検出する手段と、上記充電発電機の温度を検出する手段と、上記蓄電池の電圧値と、上記充電発電機の回転数と、上
記半導体スイッチ手段の通流率と、上記充電発電機の温
度と、に基づいて、蓄電池電圧と充電発電機回転数と通
流率と充電発電機の温度と充電発電機出力電流の関係を
示す特性を用いて、上記充電発電機の出力電流を求め、
上位制御装置に転送する出力電流算出手段と、を備えることを特徴とする車両用充電発電機の制御装
置。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の車両用充電発
電機の制御装置において、上記出力電流算出手段は、得られた出力電流の変化から
投入された電気負荷の種類を推定することを特徴とする
充電発電機の制御装置。
【請求項４】請求項１記載の車両用充電発電機の制御装
置において、上記界磁巻線の電流検出手段は、上記半導体スイッチ手
段に接続された抵抗素子に発生する電圧値に基づいて、
上記界磁巻線の電流を検出し、上記充電発電機の回転数
検出手段は、電機子巻線の一相分の交流出力から上記回
転数を検出することを特徴とする車両用充電発電機の制
御装置。
【請求項５】請求項１又は請求項２記載の車両用充電発
電機の制御装置において、上記出力電流算出手段は、上記発電機の界磁巻線電流及
び回転数に対する出力電流特性を記憶する記憶手段を有
し、この記憶手段に記憶された出力電流特性に基づい
て、上記充電発電機の出力電流を推定することを特徴と
する車両用充電発電機の制御装置。
【請求項６】請求項１記載の車両用充電発電機の制御装
置において、上記出力電流算出手段は、Ｄ／Ａ変換器を有するととも
に、上記蓄電池の電圧の検出信号と上記Ｄ／Ａ変換器の
出力信号の比較によって得られた信号をデジタル値に変
換して上記Ｄ／Ａ変換器に入力し、この入力されたデジ
タル値を上記Ｄ／Ａ変換器でアナログ信号に変換して出
力し、この出力された上記アナログ値と所定の発振信号
との比較によって得られた信号に基づいて上記半導体ス
イッチ手段をオンオフ制御することを特徴とする車両用
充電発電機の制御装置。
【請求項７】請求項２記載の車両用充電発電機の制御装
置において、上記出力電流算出手段は、上記界磁巻線の電流、上記蓄
電池の検出電圧、上記充電発電機の回転数、上記発電機
の温度をデジタル信号に変換する手段と、これらのデジ
タル信号を一時的に記憶する手段と、上記半導体スイッ
チ手段の通流率を制御するタイマと、シリアル通信のた
めのデジタルインターフェイスと、充電発電機の出力電
流を算出するプロセッサとで構成されることを特徴とす
る車両用充電発電機の制御装置。
【請求項８】請求項７記載の車両用充電発電機の制御装
置において、少なくとも上記充電発電機の温度検出手段、電源及び上
記半導体スイッチ手段は、集積回路として同一基板上に
集積化されることを特徴とする車両用充電発電機の制御
装置。