JP6203403B2 - 車両用交流発電機の発電制御装置 - Google Patents
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Description
しかしながら、特許文献1のものは、回生発電が必要な回転域(減速時)においてのみ給電導通率の抑制を解除しようとするものであり、その他の運転領域においての高温耐久性については考慮されておらず、また、回生発電が頻繁に行われる環境下では発電機の温度が異常に上昇し、発電機の特性を劣化させる結果となっていた。
また、所定の回転速度・温度条件下でこれらの抑制を無効とすることで、発電機の耐久性に最も影響が大きいと考えられる使用領域のみで出力電力を抑制することができる。
図1は本発明の実施の形態1による車両用交流発電機(以下、単に発電機という)の発電制御装置の回路構成を示す図であり、以下これについて詳細に説明する。
図1において交流発電機1は、図示しないベルトを介して内燃機関へ装着されており、内燃機関によって駆動力を得て発電を行うが、発電制御装置105によりその出力が制御されてバッテリ2や外部制御ユニット3、更には図示しない電気負荷に発電出力を供給している。
更に、発電制御装置105の外部に備えられる外部制御ユニット(ECU)3から無効化信号を受ける制限無効化信号受信部550を備え、外部制御ユニット3から無効化命令を受信していない場合はLo電位を出力し、無効化命令を受信した場合はHi電位を出力する。
制限有効/無効判別部530は、前段のAND回路520からLo電位信号が入力されると界磁電流制限を有効とする信号を、AND回路520からHi電位信号が入力されると界磁電流制限を無効にする信号をそれぞれ後段の制限Duty生成部540へ出力する。
上記NOR回路560は、電圧制御用の比較器503と制限Duty生成部540からの入力信号を合成し、その出力によって界磁ドライバ501のON/OFF制御を行う。
このタイマー部508を備えることで、発電制御装置105の温度とその他の部品温度に乖離があった場合に解除制限無効が継続されることを防止する。
さらに、累積時間がタイマー時間t1に達して界磁電流制限を一度無効としたあとは、この累積時間をカウントダウンしていき、回復時間t2に達することで再び界磁電流制限の無効化を可能な状態にできる機能を持つ。
また、界磁Duty検知部570からの情報によって、界磁Dutyが高いほどタイマー時間t1及び回復時間t2は(0sec基準で)短く、界磁Dutyが高いほどタイマー時間t1と回復時間t2を短くする機能を備える。
上記以外の場合、界磁電流制限を無効化(解除)し、発電機の出力を増加させる(S5)。次に、発電機の出力が増加(界磁Dutyが増加)していき、所定の制限Dutyに達したかどうかを判定(S6)し、所定の制限Dutyに達した時点からタイマーをカウントアップしていく(S7)。
次に、このカウントアップされたタイマー累積時間が所定の制限時間t1に達するかどうか判定(S8)し、これが所定の制限時間に達すると、界磁電流の制限を再び有効とする(S9)とともにタイマーをカウントダウンする(S10)。
タイマーが、回復時間までカウントダウンされることで、界磁電流制限の解除可能な状態となる。
図中の区間[1]は外部制御ユニット3からの制限無効化信号が発電機へ入力され、制限解除が成立し、さらに界磁Dutyが制限Dutyに達した場合、タイマーをカウントアップする。このとき、累積時間はタイマー時間t1に到達していないため制限は解除されたままである(図では界磁Dutyが制限Dutyに達している状態で記載している)。
区間[5]では界磁電流制限を解除可能な状態のため、再び制限を解除し、タイマーをカウントアップする。
従って、高温度で発電機が過出力となり寿命低下となることを防止し、より安全性を向上することができる。
また、所定の時間係数でDutyを増減させることにより、界磁制限有効/無効の切り替え時による発電機の急激なトルク変化を緩和することができる。
図5は本発明の実施の形態2に係る車両用交流発電機の発電制御装置を示す回路ブロック図である。図中、実施の形態1と同一あるいは相当部分には同一符号を付している。 実施の形態2では界磁電流の制限機能として、界磁電流を直接検出する電流検出部590を備えている。この電流検出部590の電流値と、あらかじめ決められた制限電流値とを比較し、制限電流値以上となった場合は界磁ドライバ501をOFFし、この制限電流値以下の場合は、出力電圧制御用の比較器503に依存して制御を行う。
そこで、この実施の形態2では外部制御ユニット3への出力は、実施の形態1と同様、界磁Duty検出部からのDuty情報を利用するようにしている。
101 固定子巻線、 102 界磁巻線、
103 整流回路、 105 発電制御装置、
501 界磁ドライバ、 502 還流ダイオード、
503、505、507、510、511、515 比較器、
504 回転速度検知部、 506 温度検知部、
508 タイマー部、 509 タイマー基準値生成部、
512、513 抵抗、 514、516、517 基準値、
520 AND回路、 530 制限有効/無効判別部、
540 制限Duty生成部、 550 制限無効化信号受信部、
560 NOR回路、 570 界磁Duty検出部、
580 Duty−電圧変換部、 590 電流検出部。
Claims (7)
- 車両用交流発電機の界磁電流を断続制御して発電機出力を所定の範囲に制御する発電制御装置において、外部からの前記界磁電流の制限無効化信号を受信する制限無効化信号受信部と、発電機の回転速度を検出する回転速度検知部と、発電制御装置の温度を検出する温度検知部と、上記制限無効化信号が入力された際、発電機の回転速度が所定値以上で、かつ発電制御装置の温度が所定値未満の場合は上記制限無効化信号を許可して界磁電流制限を無効とすると共に、発電機の回転速度が所定値未満、又は制御装置の温度が所定値以上の場合は上記制限無効化信号を許可せず、界磁電流制限を有効のままとする制限有効/無効判別部とを備えたことを特徴とする車両用交流発電機の発電制御装置。
- 発電制御装置は、上記発電機の界磁巻線への給電導電率である界磁Dutyを検出する界磁Duty検出部と、上記制限有効/無効判別部からの信号に応じて所定の制限Dutyを生成する制限Duty生成部と、上記界磁Dutyが制限Dutyに達してからの無効化時間を計測するタイマー部とを更に備え、外部からの界磁電流の制限無効化信号を受信して無効化を許可した場合、上記無効化時間を計測して、その累積値が所定のタイマー時間t1に達した場合は、再び界磁電流制限を有効とすると共に、一度タイマー時間t1に達して界磁電流制限を有効としてから、上記累積値が回復時間t2まで低下した場合、再度界磁電流制限の無効化を可能とするようにしたことを特徴とする請求項1に記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
- 上記タイマー時間t1及び回復時間t2は、発電機の回転速度が高いほど、また発電制御装置の温度が低いほど時間が長くなる所定の係数で可変とされることを特徴とする請求項2に記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
- 上記タイマー時間t1及び回復時間t2は、発電機の界磁Dutyが高いほど短くなる所定の係数で可変とされることを特徴とする請求項2に記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
- 発電制御装置は、上記発電機の界磁電流を直接検出する界磁電流検出器と、上記制限有効/無効判別部からの信号に応じて、界磁電流制限値を電圧値で生成するDuty−電圧変換部を備え、外部からの界磁電流の制限無効化信号を受信して無効化を許可した場合、その無効化時間を計測して、累積値が所定のタイマー時間t1に達した場合は、再び界磁電流制限を有効とすると共に、一度タイマー時間t1に達して界磁電流制限を有効としてから、累積時間が回復時間t2まで低下した場合、再度界磁電流制限の無効化を可能とするようにしたことを特徴とする請求項1に記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
- 発電制御装置は、界磁電流制限を無効化してからの累積時間とタイマー時間t1との差分と、一度タイマー時間t1に達して界磁電流制限を有効としてからの累積時間と回復時間t2との差分を外部制御ユニットへ出力するようにしたことを特徴とする請求項1あるいは5のいずれか一項に記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
- 発電制御装置は、上記発電機の界磁巻線への給電導通率である界磁Dutyの実際値と上記制限有効/無効判別部から得られた所定の制限Duty値を比較し、その差分を外部制御ユニットへ出力するようにしたことを特徴とする請求項1あるいは5のいずれか一項に記載の車両用交流発電機の発電制御装置。
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