JPH0879981A - 車両用交流発電機の異常判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】発電電圧指令値の補正量を監視し、車載発電機
の故障診断を従来の内燃機関の診断に集約化させること
により、構成度で簡素な車載発電機の診断制御システム
を提供することを目的とする。 【構成】エンジンコントロールユニット９内部にて、運
転状態検出手段２０，負荷状態検出手段２１に基づき、
目標電圧可変手段２２で目標電圧を可変させる。可変さ
れた目標電圧とバッテリの電圧との比較を行い、両者よ
り補正値の演算を行い電圧指令値に補正する補正値演算
装置２５を設ける。この補正値は異常判定手段２６にて
限界値と比較され、限界値を越えた場合、車載発電機の
故障と判定する。更に、異常警告手段２７と異常状態記
憶手段２９，異常内容表示手段３０にて故障を外部へ表
示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両に搭載され、バッ
テリの充電制御に係わる発電機の異常状態判定方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車に搭載され内燃機関によっ
て回転駆動されて発電動作を行う車両用交流発電機の制
御は、一般にＩＣレギュレータと呼ばれる制御装置によ
り界磁電流を断続的に制御することによって行われてき
た。前記ＩＣレギュレータは、充電される車載バッテリ
の蓄電電圧を検出し、この検出された蓄電電圧が所定値
以下となれば界磁電流を供給して発電を行い、所定値以
上の場合には界磁電流を遮断して発電を中止するもので
あった。

【０００３】特開昭60−16195 号公報によれば、車載バ
ッテリの蓄電状態のみならずエンジン状態や電気負荷の
状態に応じて発電機の発電動作を車輌運転状態に適合さ
せ、総合的かつ良好に制御するためにマイクロコンピュ
ータを使用して発電機を制御する車両用交流発電機の制
御装置が知られている。前記制御装置では、エアコンや
ヘッドランプ投入を検出するセンサ等を含む内燃機関の
運転パラメータを取り込んで、運転状態または電気負荷
状態を検出する。そして、この検出された運転状態また
は電気負荷状態に対応した発電機の発電電圧を切り替え
充電制御を行っていた。

【０００４】前記発電機の故障により発電電圧が異常値
になった場合、バッテリの過充電，放電によりバッテリ
の寿命を短縮してしまう事が知られている。

【０００５】前述のような充電システムの場合の充電シ
ステム故障の判定には、界磁電流の低下やバッテリ電圧
の低下具合を発電機のＩＣレギュレータで監視し、運転
席のバッテリ警報ランプ等で運転車に異常を警告してい
た。

【０００６】また、エンジン制御システムにおいても、
バッテリ電圧は監視しており、この場合バッテリ電圧絶
対値にて異常判定を行っている。但し、この場合は充電
系システムの異常判定を知らせる警報機能は付加してい
ない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】現在のエンジン制御シ
ステムは、バッテリ負荷としての排気制御デバイスや運
転状態検出センサにおいて成り立っており、バッテリ電
圧を司る充電系システムの異常は、バッテリの寿命を短
縮するのみでなく、排気エミッション，運転性，燃費な
どの性能に大きな影響を与える危険性があり、充電系シ
ステムの故障診断は正確に行わなければならない。

【０００８】上記の従来技術によれば、充電システム故
障の判定には、界磁電流の減少量やバッテリ電圧の低下
量を用い、発電機のＩＣレギュレータで行われ、運転席
のバッテリ警報ランプ等で運転車に異常を警告するのみ
であった。すなわちこれはＩＣレギュレータ単独での充
電系システムの異常判定になり、異常判定は、界磁電流
やバッテリ電圧の絶対値判定になってしまっている。こ
の場合の異常判定は、完全な発電停止（またはそれに近
い発電量）の状態のみに限られることになる。（この事
は前述のエンジン制御システム側でのバッテリ電圧異常
判定方法においても同一である。） 従って、エンジンの運転に異常を来す様な充電系異常は
感知できるものの、排気エミッションに影響を与えるよ
うなバッテリ電圧の少量低下を感知する事はできなかっ
た。

【０００９】また、この場合の問題点として、車両、エ
ンジンの運転状態やエアコン、ヒータなどの電気負荷の
影響でバッテリ電圧の絶対値が変動すると、異常判定し
きい値とバッテリ電圧との関係が不一致になり、誤判定
または検出不能におちいる危険性もある。

【００１０】本発明では、上記問題に係わる動力性能や
低燃費を未然に防止する意味で、正確に充電系システム
の異常を判定し、更に運転者やサービスへの故障警報へ
の故障状況の表示を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記問題を解決するため
に、エンジンにより駆動される発電機の発電電圧を調整
するレギュレータに、エンジン運転状態や電気負荷使用
状態に応じて設定する発電機の目標発電電圧に相当する
制御信号を発信して、この目標電圧と実際のバッテリ電
圧との差分を吸収させるために、目標電圧発信信号に補
正値を付加させて、最適発電電圧に暫時近づける充電系
制御において、この補正値が限界値を越えた場合に充電
系システムの異常を判定し、判定結果を出力するととも
に、更にその時の運転状態，発電電圧状態をも出力可能
とする以下のステップを用いることにより達成される。

【００１２】発電機の発電電圧と目標発電電圧との電圧
差を求めるステップ、電圧差を用いて補正値を求めるス
テップ、補正値を用いて、発信された制御信号に補正を
付加するステップ、補正値を限界値と比較し、充電系シ
ステムの異常を判定するステップ、異常判定結果信号を
警報装置に発信するステップ、異常判定時の運転状態，
発電電圧状態を記憶するステップ、記憶状態内容を、外
部診断装置へ出力するステップ。

【００１３】

【作用】上記本発明による車両用交流発電機の異常判定
方法では、発電電圧目標値と実発電電圧とを常に比較
し、その結果として演算される目標発電電圧制御信号の
補正値を監視することで充電系システムの異常判定が正
確に行うことができる。

【００１４】また、この充電系システムの異常判定結果
をエンジン制御システムの自己診断結果と同様に扱うこ
とができ、エンジン制御に係わる診断項目を集中的に確
認することができ、エンジン制御異常時に、正確な故障
原因判定が可能になる。

【００１５】更に、充電系制御システムの故障状況（運
転状態，発電電圧状態など）を記憶させておけるため、
故障部品の故障解析を正確に行うことができ、市場への
部品供給の信頼性を向上させることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例になる車両用交流発
電機の制御システムについて、図面を参照しながら詳細
に説明する。

【００１７】図１は、本発明の車両用交流発電気の制御
システムに関する全体構成を示す図である。この図にお
いて、車両に搭載された内燃機関７は、回転トルクを出
力する出力軸、すなわちクランク軸を備えている。この
クランク軸にはプーリ４０やベルト４１を介して発電機
１６が機械的に連結されており、発電機１６によりバッ
テリ１４へ充電が行われる。この際、エンジンコントロ
ールユニット（以下Ｃ／Ｕと略す）９では、内燃機関７
の運転状態を表すパラメータであるエンジン回転数，バ
ッテリ電圧，エンジン水温，車速，ｅｔｃを取り込み、
内燃機関７の運転状態に対応した発電電圧を内部で選定
し、運転状態に対応した目標電圧を設定する。さらに、
Ｃ／Ｕ９では、設定された目標電圧に相当する電圧指令
値に変換を行い、発電機１６へ出力する。発電機１６で
は、Ｃ／Ｕ９から出力された電圧指令値を取り込み、発
電機１６内部のＩＣレギュレータ１７は、Ｃ／Ｕ９から
送られた電圧指令値に相当する発電電圧になるように、
ＩＣレギュレータ１７の調整電圧とバッテリ１４の電圧
との比較を行いながらフィードバック制御を行い発電を
行っている。

【００１８】図２は、本発明の車両用交流発電機の制御
システムにおいて、本制御システムの概要を示す。この
図において、Ｃ／Ｕ９は、エンジン回転数や電気負荷等
を各種センサ１５から取り込む。Ｃ／Ｕ９内部では、各
種センサ１５から取り込んだパラメータにより、車輌運
転状態や車両負荷状態を運転状態検出手段２０，車輌の
電気負荷状態検出手段２１の検出に基づき判別する。判
別された車輌の運転状態や負荷状態に応じて車両状態に
最適な発電電圧になるように目標電圧可変手段２２によ
り目標電圧を可変させ、電圧指令手段２３にて可変され
た目標電圧に相当する電圧指令値に変換を行う。

【００１９】ここで、Ｃ／Ｕ９から出力される電圧指令
値に、ハーネスによる信号の減衰，発電機１６による発
電電圧のばらつき等によるばらつきがあるため、運転状
態に対応した発電電圧になるように可変した目標電圧が
バッテリ発電電圧１４′と一致せず、可変した目標電圧
どおりに発電機１６（ＩＣレギュレータ１７）へ出力さ
れない。このばらつき分を抑えるための補正値を補正値
演算装置２５にて演算を行う。

【００２０】この補正値演算装置２５では、各種センサ
１５からの入力信号に基づいて車両運転状態や車両負荷
状態が安定していることを判定したとき、電圧検出手段
２４にて検出されたバッテリ発電電圧１４′と目標電圧
可変手段２２にて車両状態に応じ可変された目標電圧と
の比較を行い、両者の電圧差、または、電圧差分比率を
補正値演算装置２５にて演算することにより補正値を演
算する。演算された補正値は記憶領域毎に記憶を行うと
ともに、補正値を目標電圧に補正し、電圧指令値手段２
３にて指令値に変換を行い、発電機１６（ＩＣレギュレ
ータ１７）へ出力する。

【００２１】発電機１６では、発電機１６内部のＩＣレ
ギュレータ１７が調整する調整電圧とバッテリ１４の電
圧との比較を行いながら、Ｃ／Ｕ９から出力された電圧
指令値に相当する発電電圧になるように、発電電圧のフ
ィードバック制御を行っている。

【００２２】以上が基本的な発電機の制御システムであ
り、次に本充電系システムの異常判定を以下に述べる。

【００２３】図２において、補正値演算装置２５にて演
算された目標電圧の補正量が異常値であるかどうかの判
別を異常判定手段２６にて行う。

【００２４】判定結果が正常である場合は、上記通常の
発電機制御の電圧指令手段２３にて前記補正値演算装置
２５の補正値の指令値をそのまま出力する。

【００２５】判定結果が異常の場合、電圧指令手段から
の指令値は上記限界値に置換しそれに対応した指令値を
出力するとともに、異常警告手段２７にてシステムの異
常信号を警報装置２８に伝達する。

【００２６】一方、異常検出時の異常検出の履歴，運転
状況や電気負荷状態などの異常であったことを表すパラ
メータを異常状態記憶手段２９にて記憶し、記憶内容表
示手段３０にて前記パラメータの情報出力を表示装置３
１に行う。表示装置３１への出力は表示装置からの要求
があった場合にも可能である。

【００２７】図３において補正値の限界値判定方法に関
する実施例のフローを示す。

【００２８】まず、本フローは定時間のタスクまたはそ
の他の割り込みタスク（回転割り込み，点火割り込みな
ど）で起動されるものである。

【００２９】本タスクが起動されると、制御実行許可判
定（ステップ４０）で制御の実行（ＯＫ），禁止（Ｎ
Ｇ）判定を行う。例えば、機関始動時や燃料カット時な
どは本制御を実行しない。

【００３０】許可（ＯＫ）であれば、次行程である運転
状態，電気負荷状態判別（ステップ４１）に移行し、禁
止（ＮＧ）であれば、本フローの実行を終了する。

【００３１】運転状態，電気負荷状態判別（ステップ４
１）は、現在の機関運転状態や電気負荷の状態を判別す
るステップであり、運転状態は各種エンジン状態パラメ
ータ信号（例えば、エンジン回転数，エンジン水温，吸
入空気量など）より、また、電気負荷状態は電気負荷ス
イッチ信号，バッテリ電圧などの電気負荷状態信号より
判別する。その状態判別結果に基づいて発電機の目標電
圧をステップ４２で設定する。

【００３２】次に、実発電電圧値が目標電圧を一致して
いるかどうかの判定をステップ４４にて行う。この判定
に用いる実電圧はステップ４３にて算出され、発電機の
リップル変動などの発電電圧変動の影響を排除するため
に、平均化処理にて平均電圧を求めている。

【００３３】前記目標電圧と前記実電圧との比較はステ
ップ４４にて行い、両者の差分または差分比（差分の割
合）を算出し、目標電圧に付加すべき補正値をステップ
４５にて算出する。

【００３４】次に、ステップ４９にて、ステップ４５に
て演算された補正量が正常値であるかどうかの判別を行
う。判別方法は、ステップ４１の状態判別結果より予め
メモリ内に設定してある目標電圧補正量限界値を各種運
転状態，負荷状態に応じて読みだし（ステップ４８）、
前記補正値と比較する（ステップ４９）。

【００３５】この時の限界値読みだしに関し、比較の為
に読みだした目標電圧と限界値とは、検索される運転状
態範囲が同一でないと不都合（アンマッチ）を生ずる事
になる。（例えば、電気負荷の状態が異なると目標電圧
とそれに対する限界値の要求値が異なってしまい、誤検
出や検出不能に陥ってしまう事がある。）従って、両者
の読みだし値の検索にあたり設定状態範囲は共通にする
必要がある。

【００３６】ステップ４９の比較結果において前記補正
値が限界値の範囲内であった場合には、上記通常の発電
機制御のため、ステップ４６で発電電圧目標値に補正値
を加算（差分比の場合は上算）し、ステップ４７にて発
電電圧指令値に変換し発電機１６（ＩＣレギュレータ１
７）に出力する。

【００３７】ステップ４９にて補正値が限界値の範囲を
越えた場合には、ステップ５０にて異常判定し、前記補
正値を前記限界値に置き換え（ステップ５１）、以下同
様にステップ４６以降の制御を実行する。

【００３８】なお、ステップ４８にて設定した前記限界
値は正，負両方向（発電電圧を高める方向や低くする方
向）またはどちらか一方でもよい。

【００３９】図４には横軸；時間，縦軸；電圧（または
発電指令値）とし、目標電圧の補正の時間的変化を示し
たものである。本図では正，負両方向の設定値を正側限
界値と負側限界値の値を異なった値に設定しているが、
これはバッテリの性能，機関からのエミッション要求な
どで正，負側への要求値が異なってしまうことによる。
車両コンセプトなどによる差はあるものの、過充電より
もバッテリ上がりの方が機関制御デバイスの動作不良に
よる運転性悪化やストールなどの車両に対するダメージ
が大きく、図４に示すように正側限界値の感度（実電圧
の落ち込みを感知する感度）を上げておく方が良い。

【００４０】最後に異常検出後の動作（表示制御）につ
いて図５を用いて説明する。

【００４１】図５のフローは、図３における異常判定の
定時間タスクまたはその他の割り込みタスク（回転割り
込み，点火割り込みなど）の起動中のステップ５０以降
に位置している。

【００４２】まず、図３のステップ５０にて異常判定が
確立した場合、ステップ６１へ移行し異常判定結果を記
録する。本方法には一般にマイコンもしくはそれに付随
したバックアップＲＡＭの、予め割り振られている異常
判定フラグ（特定ＲＡＭのｂｉｔポジション）に“１”
を立てる事により記憶される。またこの判定結果は、他
の自己診断判定結果（各種センサ，アクチュエータな
ど）の異常判定結果と共に記憶されており、これら判定
結果は診断の来歴順に記憶される。

【００４３】ステップ６１で発電機の異常判定結果を記
録した後、ステップ６２へ移行し、異常判定時の車両や
機関の運転状態（エンジン回転数，負荷，車速など）、
発電状態（バッテリ電圧，電気負荷スイッチ状態など）
の記憶を行う。これは後からも記載するが、異常判定が
どのような状態で行われたかのバックデータになり、サ
ービスディーラーでの解析や発電機設計へのフィードバ
ックに役立つ事になる。

【００４４】ステップ６３ではステップ５０の判定結果
をリアルタイムに表示装置に表示させるものであり、ス
テップ６１の前段に位置しても良い。なお、発電機の故
障は車両，機関を起動不可能にする重要な故障モードで
あり、異常運転者に警告する意味で、本ステップは、必
ず付加した方が良い。

【００４５】ステップ６４以降は、外部診断装置との通
信または外部診断スイッチによる診断結果，異常状態な
どの記憶状態出力要求に関する表示方法である。

【００４６】まず、ステップ６４は外部診断装置や外部
診断スイッチからの要求信号が入力されたかどうかの判
定を行う行程である。信号入力（Ｙｅｓ）時は前記ステ
ップ６１，ステップ６２にて記憶された記憶データを外
部診断装置（通信線を介して記憶データの転送）やその
た診断装置（例えば表示ランプやブザーへの出力パター
ン）へ出力する。

【００４７】ステップ６４にて非表示（Ｎｏ）時は、ス
テップ６５の記憶データ出力以降のステップを飛ばし、
次のステップ５１（またはＥＮＤ）へ移行する。

【００４８】ステップ６６は前記記憶データの消去の実
行を判定するステップである。これもステップ６４と同
様に外部診断装置などの要求信号の有無にて判定され
る。消去要求信号入力（Ｙｅｓ）時はステップ６７にて
記憶データの消去を実行する。信号の非入力（Ｎｏ）時
は、ステップ６７の記憶データ消去行程を飛ばし、次の
ステップ５１（またはＥＮＤ）へ移行する。

【００４９】なお、図５のフローにおいてステップ６４
〜６７（制御ブロック７０）は、本フローの制御実行タ
スクによらず、別のタスクで実行してもかまわない。

【００５０】以上、本発明により発電機を含む充電系シ
ステムの故障（異常）判定を正確に実行する事ができ
る。

【００５１】

【発明の効果】本発明による車両用交流発電機の異常判
定方法では、発電電圧目標値と実発電電圧とを常に比較
し、その結果として演算される目標発電電圧制御信号の
補正値を監視することにより、さまざまな機関運転状態
や充電状態毎に対応した充電系システムの異常判定が正
確に行うことができる。

【００５２】また、この充電系システムの異常判定結果
をエンジン制御システムの自己診断結果と同様に扱うこ
とができ、診断制御，診断機能の集約化ができるので、
診断結果の集中管理や診断系構成の簡素化が可能にな
る。

【００５３】更に、充電系制御システムの故障状況（運
転状態，発電電圧状態など）を記憶させておけるため、
故障部品の故障解析のバックデータを得る事ができ、こ
のフィードバックにより、市場への部品供給の信頼性が
向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する車両用交流発電機の制御システ
ム構成図である。

【図２】本発明に関する車両用交流発電機の制御システ
ム概要図である。

【図３】車両用発電機の異常判別制御フローチャートで
ある。

【図４】異常判定用限界値の設定例を表す図である。

【図５】異常判定後のデータ処理フローチャートであ
る。

【符号の説明】

７…内燃機関（エンジン）、９…エンジンコントロール
ユニット（Ｃ／Ｕ）、１４…バッテリ、１６…発電機、
１７…ＩＣレギュレータ、２０…運転状態検出手段、２
１…負荷状態検出手段、２２…目標電圧可変手段、２３
…電圧指令手段、２４…電圧検出手段、２５…補正値演
算装置、２６…異常判定手段、２７…異常警告手段、２
９…異常状態記憶手段、３０…記憶内容表示手段。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンにより駆動される発電機の発電電
   圧を調整するレギュレータに、運転状態または電気負荷
   使用状態に応じて設定する前記発電機の目標発電電圧制
   御信号を設定して、前記発電機の発電電圧と前記目標発
   電電圧との電圧差が所定の値以下になるように前記制御
   信号に補正を与えながら、前記目標発電電圧制御信号を
   更新する車両用発電機制御方法において、前記制御信号
   の補正付加手段に補正量の限界値を設定し、前記補正量
   と前記限界値の比較により前記車両用発電機の制御シス
   テムの異常を判定することを特徴とする車両用交流発電
   機の異常判定方法。
2. 【請求項２】請求項１において、車両用発電機の異常判
   定時には異常表示または外部警報装置に異常表示出力を
   行う異常時表示出力手段を具備することを特徴とする車
   両用交流発電機の異常判定方法。
3. 【請求項３】請求項１において、車両用発電機の異常判
   定時には、異常判定時の車両運転状態パラメータ，異常
   検出の履歴などの異常時情報を記憶する異常時情報記憶
   手段を、具備していることを特徴とする車両用発電機の
   異常判定方法。
4. 【請求項４】請求項３において、前記異常状態時の異常
   時情報を外部トリガ信号により前記記憶情報を出力する
   記憶情報出力手段とを、具備していることを特徴とする
   車両用発電機の異常判定方法。
5. 【請求項５】前記限界値は正負両側に設定し、両値は同
   一値でない事を特徴とする請求項１記載の車両用交流発
   電機の異常判定方法。
6. 【請求項６】前記限界値は、運転状態，電気負荷状態毎
   に予め設定されており、この各設定状態の範囲は前記目
   標電圧の設定状態範囲と共通である事を特徴とする請求
   項１記載の車両用交流発電機の異常判定方法。