JP4269534B2 - 充電システムおよび車両用発電制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用発電機によってバッテリの充電を行う充電システム、およびこの車両用発電機の発電状態を制御する車両用発電制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、車両のエンジンにより回転駆動されて発電を行う車両用発電機は、ICレギュレータと称される車載用発電制御装置によって出力電圧が所定値となるように制御されている。
【0003】
近年のエンジンの低アイドリング化や電気負荷の増加、燃費低減のニーズに応えるために、車両の走行状態、エンジンの動作状態、バッテリの充電状態、電気負荷の使用量等の各種情報に基づいて、発電機の出力電圧を可変する技術が特許第3070788号公報に開示されている。この特許第3070788号公報に開示された技術では、基準電圧に対応するデューティ信号をエンジン制御装置(ECU)からICレギュレータに送出し、この信号に対応した基準電圧となるように発電機の出力電圧が制御されている。
【0004】
また、近年の車両走行時の燃費低減の社会的ニーズの高まりから、車両の走行状態やバッテリの充電状態に基づいて発電機の仕事量を適宜変更して、必要最小限の燃料にて充分な発電量を行うことが必要になっている。具体的には、車両の加速時においては、発電機の出力電圧を低く設定し(例えば最小電圧12V)、エンジンに対する機械的負荷を低減することによって燃料消費量を低減し、反対に、車両の減速時においては、発電機の出力電圧を高く設定し(例えば最大電圧15V)、発電機の発電量を多くしてバッテリを急速に充電することにより、車両の慣性エネルギーを電力に変換し、燃料の有効利用を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許第3070788号公報に開示された技術を用いて発電機の出力電圧を調整する場合には、ICレギュレータ側における基準電圧の変換精度によっては、ECUからICレギュレータに対する基準電圧を最小電圧あるいは最大電圧に設定しても、正確にこれらの電圧値となるように出力電圧を調整することができず、充分に燃費を低減するという所期の目的を果たすことができない場合があった。例えば、基準電圧を最大値に設定しようとしたときに、パルス信号のデューティ比が少し大きな値になっただけで、16Vから14.4Vに変化してしまう。この問題は、ICレギュレータ側の変換精度を高めることによりある程度解決することが可能であるが、電源電圧の変動や温度特性等を考慮すると、極めて高価なデバイスが構成部品として必要になり、コスト低減等の要請から実現が困難な場合もある。
【0006】
また、ECUからICレギュレータに対してデューティ信号を送出する場合に、最も一般的には専用の通信用ICを用いる方法が考えられるが、専用の通信用ICを備える方法はECUのリソースの有効利用の観点からは好ましくなく、より簡易な通信手段が望まれている。
【0007】
さらに、ECUによって発電機の出力電圧を調整するために、バッテリ温度に対応して適宜調整電圧を選定する必要があるが、そのためにはバッテリ温度を測定するための温度センサをECUに備えるとともにこのECUをバッテリ温度と相関のとれる場所に設定する必要があるため、ECUの搭載箇所に制約が加わることになり、ECUの搭載性が悪化するという問題があった。
【0008】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、コストの上昇を抑えるとともに車両用発電機の出力電圧の調整精度を高めることができる充電システムおよび車両用発電制御装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、外部の制御装置の大幅な変更や機能追加が不要であって、温度センサを不要とすることで外部制御装置の搭載性を向上させることができる充電システムおよび車両用発電制御装置を提供することにある。
【0009】
さらに、本発明の目的は、通信用の特別なハードウエアを用いることなく簡単な構成でパルス信号の送信を行うことができる充電システムを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の充電システムは、車両に搭載されたバッテリと、バッテリに充電を行う車両用発電機と、車両用発電機の出力電圧を制御する車両用発電制御装置と、車両用発電制御装置に対して車両用発電機の発電状態を指示する外部制御装置とを備えている。この車両用発電制御装置は、外部制御装置から入力されるパルス信号のデューティ比を検出するデューティ比検出手段と、デューティ比検出手段によって検出されたデューティ比に対して、ほぼ線形の関係を有する基準電圧を生成するとともに、デューティ比の上下限近傍において基準電圧をほぼ一定に設定する基準電圧生成手段と、基準電圧生成手段によって生成された基準電圧とバッテリの端子電圧とを比較することにより車両用発電機の出力電圧を調整する電圧制御手段とを備えている。デューティ比の上下限近傍において基準電圧がほぼ一定に設定されているため、基準電圧を最大値あるいは最小値に固定することが容易となり、複雑な構成によるコストの増加を招くことなく車両用発電機の出力電圧の調整精度を高めることができる。
【0011】
また、上述した基準電圧生成手段は、バッテリの温度に連動して温度が変化する箇所に設置されており、パルス信号のデューティ比の上下限近傍の一部の領域において、この設置温度に基づいて変化する基準電圧の設定を行うことが望ましい。バッテリ温度が変動したときにこれに連動するように基準電圧を設定することが可能になり、温度センサ等の特別な構成を追加する必要がなく、コストの増大を抑えることができる。また、車両用発電制御装置内の基準電圧生成手段の設置箇所を工夫するだけであるため、外部制御装置の設定場所を自由に設定することができるようになり、外部制御装置の搭載性を向上させることができる。
【0012】
また、上述した外部制御装置は、デューティ比演算手段とパルス生成手段を備えることが望ましい。デューティ比演算手段は、所定の動作クロックに同期した演算動作を行うことにより、バッテリの充電状態と、車両の走行速度と、エンジンの運転状態と、エンジンの負荷状態の少なくとも一つに基づいてパルス信号のデューティ比を設定する。また、パルス生成手段は、スイッチング素子と、このスイッチング素子のオンオフ状態を保持する保持手段とを有する。動作クロックに同期してデューティ比演算手段によって保持手段の保持内容が変更されてスイッチング素子のオンオフ状態が切り替えられており、これにより、パルス信号の生成が行われる。これにより、外部制御装置から車両用発電制御装置に向けてパルス信号を送出する際に、外部制御装置のソフトウエア上での割り込み処理によって信号送出を行うことが可能になり、通信用の特別なハードウエアが不要になる。
【0013】
また、上述したパルス生成手段から出力されるパルス信号の周期は、動作クロックの周期の倍数であって、車両用発電機の時定数よりも短い値に設定されていることが望ましい。スイッチング素子のオンオフ状態を所定クロック数毎にセット/リセットすることにより、所定のデューティ比を有するパルス信号を容易に生成することが可能になる。また、パルス信号の周期を車両用発電機の時定数よりも短い周期、好ましくはこの時定数の2/3〜1/4程度に設定することにより、外部制御装置から車両用発電機の出力電圧を制御する上で十分な応答性が得られる。また、パルス信号を送出する処理回数も必要以上に増やすことがないため、外部制御装置の処理負担を軽減することができる。
【0014】
また、上述した基準電圧生成手段は、バッテリの温度に連動して温度が変化する箇所に設置されており、デューティ比の上下限近傍の一部の領域において、この設置箇所の温度に基づいて変化する前記基準電圧の設定を行っているとともに、上述したデューティ比演算手段は、車両が加速状態にあるものと判定したときに基準電圧が最小値となるようにパルス信号のデューティ比を設定し、車両が減速状態にあるものと判定したときに基準電圧が最大値となるようにパルス信号のデューティ比を設定し、車両が加速状態および減速状態以外の状態にあってバッテリが所定の充電状態にあるときに上述した所定範囲内の値となるようにパルス信号のデューティ比を設定することが望ましい。これにより、車両の加速時において基準電圧が最小となるように設定されるため、発電による負荷を最小に抑えることにより、燃費の向上を図ることができる。また、車両の減速時においては基準電圧が最大となるように設定されるため、車両の慣性エネルギーを電力に変換してバッテリの充電を行うことができる。さらに、車両の加減速時以外においては、パルス信号のデューティ比を上限あるいは下限近傍に設定することにより、バッテリ温度に応じた基準電圧を設定することが可能になる。デューティ比を0%あるいは100%に設定する場合を考えると、外部制御装置によって保持手段の内容を更新する必要がないため、外部制御装置の処理の負担を軽減することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の充電システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明を適用した一実施形態の充電システムの構成を示す図である。図1に示す本実施形態の充電システムは、車両用発電制御装置1、車両用発電機2、バッテリ3、ECU(エンジン制御装置)80を含んで構成されている。
【0016】
車両用発電制御装置1は、車両用発電機2の出力電圧を所定範囲内に制御する。車両用発電制御装置1の詳細については後述する。
車両用発電機2は、固定子に含まれる3相の固定子巻線21と、回転子に含まれる界磁巻線22と、固定子巻線21の3相出力を全波整流する全波整流回路23とを含んで構成されている。この車両用発電機2の出力電圧の制御は、界磁巻線22に通電する界磁電流を調整することにより行われる。車両用発電機2の出力端子(B端子)はバッテリ3やその他の電気負荷4に接続されており、車両用発電機2からこれらに対して電流が供給される。
【0017】
ECU80は、エンジン(図示せず)の制御を行うとともに、バッテリ3の充電状態、車速、スロットル開度等の情報に基づいて車両用発電制御装置1に対して車両用発電機2の発電状態を指示する。このために、ECU80は、所定の制御プログラムを実行するCPU81と、各種信号の入出力処理を行う入出力部(I/O)82とを含んで構成されている。ECU80から車両用発電制御装置1に対する指示は、デューティ比が可変に設定されるパルス信号を送出することにより行われる。このパルス信号の生成は、入出力部82内のスイッチング素子としてのトランジスタ83およびレジスタ(R)84を用いて行われる。なお、トランジスタ83の保護を目的として送出ライン上に抵抗85が挿入されている。
【0018】
図2は、レジスタ84およびトランジスタ83を用いたパルス信号生成の概略を示す図である。CPU81は、動作クロックに同期したタイミングで入出力部82に対して割り込み処理を行って、レジスタ84の内容をセット(“1”を格納)あるいはリセット(“0”を格納)することができる。したがって、図2に示すように、CPU81は、所定の周期で繰り返しレジスタ84の内容をセットおよびリセットすることにより、トランジスタ83を所定周期でオンオフ制御し、このオンオフ周期に対応するデューティ比を有するパルス信号を生成することが可能になる。
【0019】
なお、このようにして生成されるパルス信号の周期を、車両用発電機2の時定数(200ms程度)より短く、望ましくは2/3〜1/4程度に設定することにより、ECU80が車両状態やバッテリ状態から判定してパルス信号のデューティ比を変更し、これに伴って車両用発電機2の出力電圧を変更する場合の充分な応答速度を確保することができる。また、このようにしてECU80によってパルス信号を生成する場合には、通信ドライバ等の専用のハードウエアの追加が不要であり、構成の簡略化が可能となる。しかも、パルス信号生成のために、レジスタ84の内容を書き換える回数も1パルス当たり2回ですむため、パルス生成処理の負担を低減することができる。
【0020】
次に、車両用発電制御装置1の詳細構成について説明する。図1に示すように、車両用発電制御装置1は、車両用発電機2の界磁巻線22に直列に接続されて界磁電流を断続するパワートランジスタ11と、界磁巻線22に並列に接続されてパワートランジスタ11がオフ状態のときに界磁電流を還流させる還流ダイオード12と、バッテリ3の端子電圧(バッテリ電圧)を監視してこの電圧が所定範囲内に収まるようにパワートランジスタ11の断続状態を制御する制御回路50とを含んで構成されている。
【0021】
図3は、制御回路50の詳細な構成を示す回路図である。図3に示すように、制御回路50は、波形整形器51、周期カウンタ52、Lo時間カウンタ53、除算回路54、デューティ変換回路55、ラダー回路56、電圧偏差検出回路57、PWM回路58を含んで構成されている。
【0022】
波形整形器51は、ECU80からC端子に入力されたパルス信号に含まれるノイズを除去するとともに波形の整形を行う。周期カウンタ52は、波形整形がなされた後のパルス信号の周期をカウントする。Lo時間カウンタ53は、波形整形がなされた後のパルス信号のローレベル時間をカウントする。除算回路54は、Lo時間カウンタ53によってカウントされたパルス信号のローレベル時間を、周期カウンタ52によってカウントされたパルス信号の周期で除算することにより、このパルス信号のデューティ比を演算する。
【0023】
図4は、除算回路54およびデューティ変換回路55の構成を示す図である。図4に示すように、除算回路54には除算結果レジスタ540が含まれており、演算によって求められたパルス信号のデューティ比がこの除算結果レジスタ540に格納される。本実施形態では、パルス信号のデューティ比(0%から100%)が6ビットデータで表されるものとし、6ビットの除算結果レジスタ540が用いられている。但し、このビット数は、必要な車両用発電機2の出力電圧の分解能に応じて適宜決めればよく、ビット数を増やすことで容易に分解能を上げることができる。除算結果レジスタ540に格納されたデータは、デューティ変換回路55に入力される。
【0024】
図4に示すように、デューティ変換回路55は、2つのEX−OR(排他的論理和)回路550、555、2つのAND(論理積)回路551、552、INV(論理反転)回路553、OR(論理和)回路554を含んで構成されている。デューティ変換回路55は、除算回路54から出力される6ビットデータが入力されており、後段のラダー回路56に入力する7ビットデータに変換する。この変換内容の詳細については後述する。
【0025】
ラダー回路56は、デューティ変換回路55から出力される7ビットデータに対応する基準電圧Vref を生成する。本実施形態のラダー回路56は、デューティ比に対応して基準電圧を生成する構成としているので、後述するようにバッテリ温度に応じて基準電圧を生成することが容易となる。
【0026】
図5は、ラダー回路56の詳細構成を示す回路図である。図5に示すように、ラダー回路56は、抵抗560〜574、ダイオード575、バッファ回路580〜586を含んで構成されている。抵抗563〜574がはしご状に接続されており、これらが抵抗560、561からなる分圧回路の分圧点に接続されている。バッファ回路580〜585を選択的にハイレベルあるいはローレベルにすることで、はしご状に接続された抵抗563〜574の全体抵抗を変化させることができるため、上述した分圧回路の分圧電圧が所定の範囲内で任意に変化する。この分圧電圧が基準電圧Vref として外部に取り出される。
【0027】
また、本実施形態のラダー回路56には、ダイオード575と抵抗562からなる直列回路の一方端が上述した分圧回路の分圧点に接続されている。この直列回路の他方端にはバッファ回路586が接続されており、バッファ回路586の出力がハイレベルのとき(バッファ回路586の入力が“1”のとき)は、ダイオード575に逆バイアスの電圧が印加されるため電流が流れず、基準電圧Vref に特に影響を与えない。ところが、バッファ回路586の出力がローレベルのとき(バッファ回路586の入力が“0”のとき)は、ダイオード575に順方向の電流が流れ、しかもこの電流値はダイオード575の温度に依存した値となるため、基準電圧Vref に温度特性が付与される。なお、一般に、車両用発電制御装置1は、バッテリ3とともにエンジンルーム内に設定されるため、車両用発電制御装置1の一構成部品であるダイオード575の設置箇所の温度と、バッテリ3の温度とは互いに相関を有する。したがって、ダイオード575に順方向電流を流すことにより、バッテリ温度を考慮した基準電圧Vref の設定が可能になる。
【0028】
図6は、ラダー回路56によって生成される基準電圧Vref とパルス信号のデューティ比との関係を示す図である。
上述したように、パルス信号のデューティ比は6ビットデータで表されているため、デューティ比0〜100%がデータ「0」〜「63」に対応しており、それぞれの値に対応した基準電圧Vref は以下のようになる。
【0029】
データ「0」、「1」
この場合には、除算回路54内の除算結果レジスタ540の第0ビットD0のみが“0”あるいは“1”となり、それ以外の第1ビットD1〜第5ビットD5が全て“0”であるため、EX−OR回路555の出力が“1”となる。したがって、デューティ変換回路55の出力は、第0ビットQ0〜第6ビットQ6の全てが“0”となり、ラダー回路56内のバッファ回路586の入力が“0”になる。このため、温度特性が付与された基準電圧Vref (図6においてAで示された範囲)がラダー回路56によって生成される。
【0030】
データ「2」〜「4」
データ「2」、「3」の場合には、除算結果レジスタ540の第1ビットD1が“1”に、第2ビットD2〜第5ビットD5が“0”になるため、EX−OR回路555の出力、すなわちデューティ変換回路55の出力の第6ビットQ6が“1”となる。したがって、ラダー回路56内のバッファ回路586の入力が“1”になり、温度特性が付与されない基準電圧Vref がラダー回路56によって生成される。
【0031】
また、データ「4」の場合には、除算結果レジスタ540の第2ビットD2が“1”となるため、EX−OR回路550の出力が“1”になり、EX−OR回路555の出力、すなわちデューティ変換回路55の出力の第6ビットQ6が“1”となる。したがって、ラダー回路56内のバッファ回路586の入力が“1”になり、温度特性が付与されない基準電圧Vref がラダー回路56によって生成される。
【0032】
なお、上述したデータ「2」〜「4」については、いずれの場合もデューティ変換回路55の出力の第0ビットQ0〜第5ビットQ5が全て“0”であり、ラダー回路56によって12Vの基準電圧Vref が生成される。
データ「60」、「61」
この場合には、除算結果レジスタ540の第1ビットD1が“0”、第2ビットD2〜第5ビットD5が“1”となるため、デューティ変換回路55の出力は第6ビットQ6が“1”となる。したがって、ラダー回路56内のバッファ回路586の入力が“1”になり、温度特性が付与されない基準電圧Vref がラダー回路56によって生成される。
【0033】
なお、これらのデータ「60」、「61」については、いずれの場合もデューティ変換回路55の出力の第0ビットQ0、第1ビットQ1が“0”、第2ビットQ2〜第5ビットQ5が“1”であり、ラダー回路56によって15Vの基準電圧Vref が生成される。
【0034】
データ「62」、「63」
この場合には、除算結果レジスタ540の第1ビットD1〜第5ビットD5が全て“1”となるため、EX−OR回路555の出力、すなわちデューティ変換回路55の出力の第6ビットQ6が“0”となる。したがって、ラダー回路56内のバッファ回路586の入力が“0”になり、温度特性が付与された基準電圧Vref (図6においてBで示された範囲)がラダー回路56によって生成される。
【0035】
電圧偏差検出回路57は、上述したラダー回路56によって生成された基準電圧Vref と、S端子に印加されているバッテリ電圧とを比較し、その比較結果に対応したローレベルあるいはハイレベルの信号を出力する。PWM回路58は、電圧偏差検出回路57の出力がハイレベルのときにPWM(パルス幅変調)を行って、所定のデューティ比を有する駆動信号を生成してパワートランジスタ11を駆動する。所定のデューティ比の駆動信号がPWM回路58から出力されると、パワートランジスタ11がオンオフ制御されて、界磁巻線22に対する通電が行われる。これにより、車両用発電機2の出力電圧が上昇するため、バッテリ3の端子電圧も上昇する。
【0036】
上述したECU80が外部制御装置に、CPU81がデューティ比演算手段に、レジスタ84が保持手段にそれぞれ対応する。また、波形整形器51、周期カウンタ52、Lo時間カウンタ53、除算回路54がデューティ比検出手段に、デューティ変換回路55、ラダー回路56が基準電圧生成手段に、電圧偏差検出回路57、PWM回路58、パワートランジスタ11が電圧制御手段にそれぞれ対応する。
【0037】
本実施形態の充電システムはこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。
図7は、本実施形態の充電システムの全体動作を示す流れ図であり、ECU80による制御動作の手順が示されている。
【0038】
ECU80内のCPU81は、車速の検出(ステップ100)、スロットル開度の検出(ステップ101)、バッテリ3の充電状態の検出(ステップ102)を行う。バッテリ3の充電状態は、例えば電流センサ5によって検出したバッテリ3の充放電電流値を積分することにより判断することができる。なお、これらの各出力動作は、順番を入れ替えて、あるいは並行して行うことが可能である。
【0039】
次に、CPU81は、検出した車速およびスロットル開度に基づいて、車両が加速状態にあるか否か(ステップ103)、減速状態にあるか否か(ステップ104)を判定する。
車両が加速状態にある場合にはステップ103の判定において肯定判断が行われ、次に、CPU81は、送出するパルス信号のデューティ比をa(例えば6.25%)に設定し(ステップ105)、このデューティ比となるように入出力部82内のレジスタ84の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置1に向けて出力する(ステップ106)。車両用発電制御装置1は、このパルス信号のデューティ比(6.25%)を6ビットデータ「4」に変換し、対応する基準電圧Vref を12Vに設定して車両用発電機2の出力電圧を制御する。これにより、車両が加速状態にあるときには、車両用発電機2の発電が停止あるいは抑制されるため、エンジンの負荷が軽減され、燃費の向上が可能になる。
【0040】
また、車両が減速状態にある場合には、ステップ103の判定において否定判断が、ステップ104の判定において肯定判断がそれぞれ行われ、次に、CPU81は、送出するパルス信号のデューティ比をb(例えば93.75%)に設定し(ステップ107)、このデューティ比となるように入出力部82内のレジスタ84の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置1に向けて出力する(ステップ106)。車両用発電制御装置1は、このパルス信号のデューティ比(93.75%)を6ビットデータ「60」に変換し、対応する基準電圧Vref を15Vに設定して車両用発電機2の出力電圧を制御する。これにより、車両が減速状態にあるときには、車両用発電機2の発電量が増加するため、車両の慣性エネルギーを電力に変換してバッテリ3を有効に充電することが可能になる。
【0041】
また、車両が加速状態および減速状態のいずれにもない場合には、ステップ104の判定において否定判断が行われ、次に、CPU81は、バッテリ3の充電状態が良好か否かを判定する(ステップ108)。例えばバッテリ3の充電容量が95%以上の場合にはこの判定において肯定判断が行われ、次にCPU81は、送出するパルス信号のデューティ比を、基準電圧Vref に対して温度特性付与を指示する値(例えば図6に示した範囲Aに対応する値)に設定し(ステップ109)、このデューティ比となるように入出力部82内のレジスタ84の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置1に向けて出力する(ステップ106)。車両用発電制御装置1は、このパルス信号のデューティ比を6ビットデータに変換し、温度特性が付与された基準電圧Vref を設定して車両用発電機2の出力電圧を制御する。これにより、バッテリ3の温度変化に連動した基準電圧Vref の設定が可能になり、バッテリ温度を考慮した最適な充電制御を行うことができる。なお、図6に示したように、ディーティ比が0%の場合にも温度特性が付与された基準電圧Vref が設定されるが、このようなパルス信号は、レジスタ84の内容を“0”に固定することにより実現されるため、CPU81の処理負担をさらに軽減することができる。
【0042】
また、バッテリ3の充電状態が良好でない場合(充電容量が95%未満の場合)にはステップ108の判定において否定判断が行われ、次に、CPU81は、バッテリ3の充電状態に応じたパルス信号のデューティ比を設定し(ステップ110)、このデューティ比となるように入出力部82内のレジスタ84の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置1に向けて出力する(ステップ106)。
【0043】
このように、本実施形態の充電システムでは、パルス信号のデューティ比の上下限近傍において基準電圧Vref がほぼ一定に設定されているため、基準電圧Vrefを最大値あるいは最小値に固定することが容易となり、複雑な構成によるコストの増加を招くことなく車両用発電機2の出力電圧の調整精度を高めることができる。
【0044】
また、車両用発電制御装置1の制御回路50内のラダー回路56の設置箇所温度に応じて基準電圧Vref を設定することによりバッテリ温度を考慮した基準電圧Vref の設定が可能であり、ECU80の設定場所を自由に設定することができるようになり、ECU80の搭載性を向上させることができる。
【0045】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、車両用発電制御装置1が特定範囲のデューティ比を有するパルス信号を受信したときに、温度特性が付与された基準電圧Vrefが設定されるようにしたが、車両用発電制御装置1におけるこの機能を省略するようにしてもよい。この場合には、図4に示したデューティ変換回路55内のEX−OR回路555を省略するとともに、図5に示したラダー回路56内の抵抗562、ダイオード575、バッファ回路586を省略すればよい。温度特性が付与されない場合の基準電圧Vref は、図8に示すように、デューティ比の上下限近傍において一定の値となり、その間においてデューティ比に対してほぼ線形の関係を有する値となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の充電システムの構成を示す図である。
【図2】レジスタおよびトランジスタを用いたパルス信号生成の概略を示す図である。
【図3】制御回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図4】除算回路およびデューティ変換回路の構成を示す図である。
【図5】ラダー回路の詳細構成を示す回路図である。
【図6】ラダー回路によって生成される基準電圧とパルス信号のデューティ比との関係を示す図である。
【図7】本実施形態の充電システムの全体動作を示す流れ図である。
【図8】温度特性が付与されない基準電圧とパルス信号のデューティ比との関係を示す図である。
【符号の説明】
1 車両用発電制御装置
2 車両用発電機
3 バッテリ
11 パワートランジスタ
12 還流ダイオード
50 制御回路
51 波形整形器
52 周期カウンタ
53 Lo時間カウンタ
54 除算回路
55 デューティ変換回路
56 ラダー回路
57 電圧偏差検出回路
58 PWM回路
80 ECU(エンジン制御装置)
81 CPU
82 入出力部(I/O)
83 トランジスタ
84 レジスタ
Claims (7)
- 車両に搭載されたバッテリと、前記バッテリに充電を行う車両用発電機と、前記車両用発電機の出力電圧を制御する車両用発電制御装置と、前記車両用発電制御装置に対して前記車両用発電機の発電状態を指示する外部制御装置とを備える充電システムにおいて、
前記車両用発電制御装置は、
前記外部制御装置から入力されるパルス信号のデューティ比を検出するデューティ比検出手段と、
前記デューティ比検出手段によって検出された前記デューティ比に対して、ほぼ線形の関係を有する基準電圧を生成するとともに、前記デューティ比の上下限近傍において前記基準電圧をほぼ一定に設定する基準電圧生成手段と、
前記基準電圧生成手段によって生成された前記基準電圧と、前記バッテリの端子電圧とを比較することにより前記車両用発電機の出力電圧を調整する電圧制御手段と、
を備えることを特徴とする充電システム。 - 請求項1において、
前記基準電圧生成手段は、前記バッテリの温度に連動して温度が変化する箇所に設置されており、前記パルス信号のデューティ比の上下限近傍の一部の領域において、この設置温度に基づいて変化する前記基準電圧の設定を行うことを特徴とする充電システム。 - 請求項1において、
前記外部制御装置は、
所定の動作クロックに同期した演算動作を行うことにより、前記バッテリの充電状態と、前記車両の走行速度と、エンジンの運転状態と、前記エンジンの負荷状態の少なくとも一つに基づいて前記パルス信号のデューティ比を設定するデューティ比演算手段と、
スイッチング素子と、このスイッチング素子のオンオフ状態を保持する保持手段とを有するパルス生成手段と、
を備え、前記動作クロックに同期して前記デューティ比演算手段によって前記保持手段の保持内容を変更して前記スイッチング素子のオンオフ状態を切り替えることにより、前記パルス信号の生成を行うことを特徴とする充電システム。 - 請求項3において、
前記パルス生成手段から出力される前記パルス信号の周期は、前記動作クロックの周期の倍数であって、前記車両用発電機の時定数よりも短い値に設定されていることを特徴とする充電システム。 - 請求項3において、
前記基準電圧生成手段は、前記バッテリの温度に連動して温度が変化する箇所に設置されており、前記デューティ比が所定範囲に含まれているときに、この設置箇所の温度に基づいて変化する前記基準電圧の設定を行い、
前記デューティ比演算手段は、前記車両が加速状態にあるものと判定したときに前記基準電圧が最小値となるように前記パルス信号のデューティ比を設定し、前記車両が減速状態にあるものと判定したときに前記基準電圧が最大値となるように前記パルス信号のデューティ比を設定し、前記車両が前記加速状態および前記減速状態以外の状態にあって前記バッテリが所定の充電状態にあるときに前記所定範囲内の値となるように前記パルス信号のデューティ比を設定することを特徴とする充電システム。 - 外部から入力されるパルス信号のデューティ比を検出するデューティ比検出手段と、
前記デューティ比検出手段によって検出された前記デューティ比に対して、ほぼ線形の関係を有する基準電圧を生成するとともに、前記デューティ比の上下限近傍において前記基準電圧をほぼ一定に設定する基準電圧生成手段と、
前記基準電圧生成手段によって生成された前記基準電圧と、車載用のバッテリの端子電圧とを比較することにより車両用発電機の出力電圧を調整する電圧制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。 - 請求項6において、
前記基準電圧生成手段は、前記バッテリの温度に連動して温度が変化する箇所に設置されており、前記パルス信号のデューティ比が所定範囲に含まれているときに、この設置温度に基づいて変化する前記基準電圧の設定を行うことを特徴とする車両用発電制御装置。
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