JPH0588157U - オルタネータの発電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 オルタネータの発電電圧可変制御系におい
て、エンジン始動時のバッテリ上りを確実に防止する。 【構成】 オルタネータをエンジン運転状態や電気負荷
の使用状態により低電圧制御または高電圧制御する制御
系において、エンジン始動時にはクランキング状態でバ
ッテリ電圧の低下状態を検出し、バッテリ電圧低下の際
には、バッテリ電圧低下値に応じた低電圧制御の禁止時
間によりオルタネータを高電圧制御して、バッテリの過
放電を防止し、禁止時間を経過すると、オルタネータを
低電圧制御して燃費等を向上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、車両に搭載されてバッテリ充電するオルタネータの発電制御装置に 関し、詳しくは、発電電圧を可変制御する制御系におけるエンジン始動時のバッ テリ上り防止対策に関する。

【０００２】

【従来の技術】

一般にオルタネータは、エンジンにより駆動して発電し、その発電された電力 をバッテリに充電するように構成されるため、オルタネータの発電状態に応じた 負荷が直接エンジンにかかって、エンジン出力や燃費等に影響する。そこで電気 負荷が大きい場合やエンジン出力が不要な減速時等では、オルタネータを例えば １４．５ボルトの発電が可能な高電圧制御に定めて、バッテリ充電を促進する。 またアイドル時や大きいエンジン出力が要求される加速時等では、オルタネータ を例えば１２．５ボルトの発電容量の低電圧制御に切換えて発電負荷を減少し、 燃費等の向上を図るシステムが提案されている。

【０００３】 ところで、このシステムにおいて、アイドル運転時に一律に低電圧制御される と、以下のような不具合を生じる。即ち、エンジンが始動される場合には、その 始動時においてバッテリが放電する際の電圧の低下が、バッテリの充電状態によ り影響され、冬期のように環境温度の低い場合にはその影響が顕著である。この ため、バッテリ充電状態の悪い場合には、バッテリ電圧が大幅に低下してエンジ ンを始動できないおそれがある。

【０００４】 従来、上記オルタネータの発電電圧可変制御に関しては、例えば特開昭６１− １５５３５号公報の第１の先行技術があり、電気負荷の使用状態を検出し、電気 負荷がかかっていない場合は低電圧制御する。特開昭５８−２０６８４３号公報 の第２の先行技術では、走行中またはエンジン停止時にバッテリ電圧を検出し、 所定の電圧以下の場合は、アイドル運転する。特開昭６１−２４４２３４号公報 の第３の先行技術では、エンジン始動時に水温により発電停止を所定時間禁止す ることが示されている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上記先行技術の第１のものにあっては、バッテリの充電状態を考慮 しないで低電圧制御されるので、バッテリ上りを生じる可能性がある。第２のも のにあっては、バッテリ電圧の低下を検出した時点では、バッテリが７０〜８０ ％も放電した状態になり、このためエンジンのフリクションが大きい冷態時には 始動できないことがある。更に第３のものにあっては、バッテリの充電状態に関 係なく常に発電停止されるので、燃費を充分に向上できない等の問題がある。

【０００６】 本考案は、この点に鑑みてなされたもので、オルタネータの発電電圧可変制御 系において、エンジン始動時のバッテリ上りを確実に防止するように制御するこ とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するため、本考案は、エンジン運転状態や電気負荷によりオル タネータを、低電圧制御又は高電圧制御に切換えて制御するオルタネータの発電 制御装置において、エンジン始動時のクランキング状態を検出するクランキング 検出手段と、完爆状態を検出する完爆検出手段と、クランキング時にバッテリ電 圧の低下状態を検出するバッテリ電圧検出手段と、バッテリ電圧低下の際に禁止 時間マップを検索してバッテリ電圧低下値に応じた低電圧制御の禁止時間を定め る禁止時間設定手段と、完爆状態で始動後時間が禁止時間を経過する迄はオルタ ネータの低電圧制御を禁止して高電圧制御する禁止判定手段とを備えるものであ る。

【０００８】

【作用】

上記構成に基づき、エンジン始動時にはクランキング状態で充電の良否に応じ てバッテリ電圧の低下状態が明確に検出され、そのバッテリ電圧が低下する場合 は、バッテリ電圧低下値に応じた低電圧制御の禁止時間によりオルタネータが高 電圧制御され、バッテリ電圧の低下を抑えて過放電が確実に防止される。そして 禁止時間を経過すると、オルタネータが本来の低電圧制御に戻って、燃費等を向 上することが可能になる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１において、オルタネー タの電気回路と制御系の構成について説明する。符号１はオルタネータであり、 このオルタネータ１のステータコイル，フィールドコイルがレギュレータ２に接 続され、オルタネータ１のステータコイルがバッテリ３に接続され、レギュレー タ２，各種電気負荷５がイグニッションスイッチ４を介してバッテリ３に接続さ れる。オルタネータ１は、ベルトを介しエンジンのクランク軸に連結して駆動さ れ、回転数に応じた電力を発生する。レギュレータ２は、オルタネータ１の出力 電圧に対してフィールドコイルの界磁電流を変化して定格電圧Ｖｏに調整し、こ のときバッテリ３の電圧Ｖｂが低下している場合は充電して実質的に発電作動す る。

【００１０】 オルタネータ１の発電電圧可変制御系について説明する。先ずスロットル開度 センサ１０，エンジン回転数センサ１１，車速センサ１２等の信号が入力する運 転状態判定部２０を有し、これらの信号によりアイドル，減速，加速等の状態を 判断する。また電気負荷の使用状態を検出する電気負荷センサ１３を有し、上記 各運転状態と電気負荷の信号が高低切換制御部２１に入力する。高低切換制御部 ２１は、アイドル時や加速時に低電圧信号をレギュレータ２に出力し、オルタネ ータ１の出力電圧を定格より低い電圧Ｖａに調整する。また電気負荷の大きい場 合や減速時、更に後述する低電圧制御禁止信号の入力の際には、高電圧信号をレ ギュレータ２に出力し、オルタネータ１の出力電圧を定格電圧Ｖｏに調整するよ うに構成される。

【００１１】 またエンジン始動時の発電電圧可変制御系について説明する。先ずスタータス イッチ６とエンジン回転数センサ１１の信号が入力するクランキング検出部２２ と完爆検出部２３を有する。クランキング検出部２２は、スタータスイッチＯＮ 時にエンジン回転数Ｎｅが設定値ｎａ（３００ｒｐｍ）以下の場合にクランキン グ状態を検出し、完爆検出部２３は、スタータスイッチＯＦＦ時にエンジン回転 数Ｎｅが設定値ｎｂ（５００ｒｐｍ）以上の場合に完爆状態を検出する。完爆検 出信号は、タイマ２４に入力して始動後時間Ｔｓのカウントを開始する。このと きバッテリ電圧検出部２５は、バッテリ電圧センサ１４の信号によるバッテリ電 圧Ｖｂを検出する。上記クランキング検出部２２でクランキング状態を判断する と、バッテリ電圧検出部２５ではクランキング中の最低電圧を示すクランキング 最低電圧値Ｖｂａを検出し、図示しないメモリ部にその値Ｖｂａを格納する。そ して、バッテリ電圧Ｖｂとクランキング最低電圧値Ｖｂａを比較して、充電の良 否に応じたバッテリ電圧低下状態を判断する。

【００１２】 クランキング最低電圧値Ｖｂａの信号は、低電圧制御禁止時間設定部２６に入 力してバッテリ電圧低下の際にクランキング最低電圧値Ｖｂａに応じた低電圧制 御の禁止時間Ｔｏを、禁止時間マップを検索して定める。禁止時間マップは、図 ２に示すようにクランキング最低電圧値Ｖｂａが例えば８ボルトというレベルの 最低電圧Ｖｂｍｉｎ以下の場合は禁止時間Ｔｏが無限大に設定され、最低電圧Ｖ ｂｍｉｎを越える場合はクランキング最低電圧値Ｖｂａに対して禁止時間Ｔｏが 減少関数で設定されており、このマップによりクランキング最低電圧値Ｖｂａが 低い程、禁止時間Ｔｏを長く設定する。そして始動後、時間Ｔｓ，禁止時間Ｔｏ 及び完爆の信号は低電圧制御禁止判定部２７に入力し、完爆状態で始動後時間Ｔ ｓが禁止時間Ｔｏを経過する迄は低電圧制御禁止を判断し、その結果、バッテリ 電圧Ｖｂが最低電圧値Ｖｂａを下回れば禁止信号を高低切換制御部２１に出力す るように構成される。

【００１３】 次に、この実施例の作用を図３のフローチャートを用いて説明する。先ずエン ジン始動時に、ステップＳ１でイグニッションスイッチ４の操作をチェックして ＯＮの場合は、ステップＳ２に進んで始動後時間Ｔｓを初期化し、ステップＳ３ でエンジン回転数Ｎｅをチェックする。そしてエンジン回転数Ｎｅが設定値ｎａ 以下のクランキングの場合は、ステップＳ４に進みバッテリ電圧Ｖｂを検出し、 ステップＳ５でバッテリ電圧Ｖｂとクランキング最低電圧値Ｖｂａを比較する。 こうしてエンジンのフリクションの大きいクランキング時に、バッテリ電圧Ｖｂ を検出することでバッテリ３の充電状態が明確に判断され、充電の良い場合は図 ４の破線のようにクランキング最低電圧値Ｖｂａ′をストアする。一方、充電が 悪い場合において、バッテリ電圧Ｖｂが図４の実線のようなクランキング最低電 圧値Ｖｂａ以下に低下すると、ステップＳ６でこの場合のクランキング最低電圧 値Ｖｂａをストアする。

【００１４】 その後、エンジンが完爆してイグニッションスイッチ４がＯＦＦされると、ス テップＳ７に進む。ここでエンジン回転数Ｎｅをチェックして設定値ｎｂ以上の 完爆状態に移行すると、ステップＳ８で禁止時間マップを検索して上記クランキ ング最低電圧値Ｖｂａに応じた禁止時間Ｔｏを定める。そして、ステップＳ９で クランキング最低電圧値Ｖｂａと最低電圧Ｖｂｍｉｎとを比較して、クランキン グ最低電圧値Ｖｂａが最低電圧Ｖｂｍｉｎを下回るとステップＳ１０で禁止時間 Ｔｏを無限大に設定する。クランキング最低電圧値Ｖｂａが最低電圧Ｖｂｍｉｎ 以下に低下しなければ、ステップＳ１１に進んで始動後時間Ｔｓをカウントし、 ステップＳ１２で始動後時間Ｔｓと禁止時間Ｔｏを比較して禁止時間Ｔｏに達し ない場合は、ステップＳ１３で低電圧制御禁止信号を出力する。

【００１５】 クランキング最低電圧値Ｖｂａが低くてバッテリ上りを生じ易い程、高電圧制 御が長時間行われて電圧低下を的確に抑えるようになる。またクランキング最低 電圧値Ｖｂａが最低電圧Ｖｂｍｉｎ以下に低下すると、無限大の禁止時間Ｔｏが 設定され、バッテリ電圧Ｖｂが高電圧制御の状態に保持されて、バッテリ充電を 促す。

【００１６】 そして始動後、時間Ｔｓが禁止時間Ｔｏを経過し、エンジンが充分に駆動して バッテリ上りのおそれが無くなると、ステップＳ１２からステップＳ１４に進ん で禁止信号をカットする。そのため高低切換制御部２１から本来の信号がレギュ レータ２に出力して、エンジン出力が要求される加速時等ではオルタネータ１の 端子が定格電圧Ｖｏより低い電圧Ｖａに設定されるのであり、従ってエンジンに 対する発電負荷が減少して、燃費等の向上が図られる。

【００１７】 以上、本考案の実施例について説明したが、これのみに限定されない。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案によれば、オルタネータの発電電圧可変制御系に おいて、エンジン始動時にバッテリの充電が不充分な場合には、オルタネータを 低電圧制御を禁止して高電圧制御するように構成されるので、始動中のバッテリ 上りを確実に防止することができる。またバッテリの充電が充分な場合や、バッ テリ上りのおそれが無くなった場合は、オルタネータを低電圧制御するように構 成されるので、燃費等を向上することができる。

【００１９】 クランキング状態でのバッテリ電圧低下状態を検出するので、バッテリの充電 の良否を的確に検出できる。バッテリ電圧の低下の際には低電圧制御の禁止時間 を設定して制御するので、制御を簡単で確実に行うことができる。禁止時間はク ランキング時の最低電圧値に対して減少関数で設定されるから、バッテリ上りを 生じ易い程、高電圧制御が長時間行われて、電圧低下を的確に抑えることができ る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るオルタネータの発電制御装置の実
施例を示す構成図である。

【図２】禁止時間マップを示す図である。

【図３】エンジン始動時の作用を示すフローチャートで
ある。

【図４】エンジン始動時のバッテリ電圧の変化を示す図
である。

【符号の説明】

１ オルタネータ ２ レギュレータ ３ バッテリ ２１ 高低切換制御部 ２２ クランキング検出部 ２３ 完爆検出部 ２５ バッテリ電圧検出部 ２６ 低電圧制御禁止時間設定部 ２７ 低電圧制御禁止判定部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 エンジン運転状態や電気負荷によりオル
   タネータを、低電圧制御又は高電圧制御に切換えて制御
   するオルタネータの発電制御装置において、エンジン始
   動時のクランキング状態を検出するクランキング検出手
   段と、完爆状態を検出する完爆検出手段と、クランキン
   グ時にバッテリ電圧の低下状態を検出するバッテリ電圧
   検出手段と、バッテリ電圧低下の際に禁止時間マップを
   検索してバッテリ電圧低下値に応じた低電圧制御の禁止
   時間を定める禁止時間設定手段と、完爆状態で始動後時
   間が禁止時間を経過する迄はオルタネータの低電圧制御
   を禁止して高電圧制御する禁止判定手段とを備えること
   を特徴とするオルタネータの発電制御装置。
2. 【請求項２】 上記禁止時間マップは、バッテリ電圧低
   下値に対して禁止時間を減少関数で設定することを特徴
   とする請求項１記載のオルタネータの発電制御装置。