発電制御装置及び発電制御方法
【課題】バッテリの充放電電流値を積算した積算電流値に応じて発電機（オルタネータ）の出力電圧を制御することができる安価で小型の発電制御装置及び発電制御方法の提供。
【解決手段】記憶部１５は、エンジン６の作動中に作動している負荷４１，４２に流れる電流の値を記憶している。制御部１４は、エンジン６の動作とは無関係に作動又は停止する負荷５１に流れる電流の値を検出する。制御部１４は、オルタネータ３の発電に係る情報を取得し、取得した情報に基づいてオルタネータ３の出力電流値を推定する。制御部１４は、検出した電流の値、記憶部１５が記憶している電流の値、及び、推定した出力電流値に基づいてバッテリ２の充放電電流値を算出し、算出した充放電電流値を積算する。制御部１４は、積算した積算電流値に応じてオルタネータ３の出力電圧を制御する。
【解決手段】記憶部１５は、エンジン６の作動中に作動している負荷４１，４２に流れる電流の値を記憶している。制御部１４は、エンジン６の動作とは無関係に作動又は停止する負荷５１に流れる電流の値を検出する。制御部１４は、オルタネータ３の発電に係る情報を取得し、取得した情報に基づいてオルタネータ３の出力電流値を推定する。制御部１４は、検出した電流の値、記憶部１５が記憶している電流の値、及び、推定した出力電流値に基づいてバッテリ２の充放電電流値を算出し、算出した充放電電流値を積算する。制御部１４は、積算した積算電流値に応じてオルタネータ３の出力電圧を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに連動して電力を発生させ、発生させた電力を車両の負荷及びバッテリに供給するオルタネータ（発電機）の出力電圧を制御する発電制御装置及び発電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両にはエンジンに連動して発電するオルタネータが搭載されている。オルタネータはエンジンの動力を用いて発電するため、オルタネータの発電によって燃料が消費される。従って、車両の燃費を向上させるためには、オルタネータの出力電圧を制御して無駄な発電を削減する発電制御装置が必要となる。
【０００３】
無駄な発電を削減することができる従来の発電制御装置として、バッテリの負極端子に取り付けられてバッテリの充放電電流値を検出する電流センサを備え、電流センサが検出した充放電電流値を積算し、積算した積算電流値に応じてオルタネータの出力電圧を制御する発電制御装置がある。
【０００４】
また、特許文献１に記載の発電制御装置は、オルタネータの出力電圧の変化を検知し得る信号に応じてオルタネータの出力電圧を制御することによって無駄な発電を削減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２８９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の発電制御装置については、車両に搭載されるバッテリの充放電電流値の範囲は、例えば−１００Ａから＋１００Ａまでと広い。従って、電流センサは、範囲の広いバッテリの充放電電流値を検出しなければならず、更に、バッテリが出力する電流の値だけでなく、バッテリに入力する電流の値を検出しなければならない。このため、前記従来の発電制御装置は、このような高機能な電流センサを備えなければならないので、高価であるという問題がある。また、電流センサは、広い範囲の充放電電流値を検出するので定格電力が大きい抵抗が必要であり、前記従来の発電制御装置には抵抗が大きな空間を占めるという問題がある。
【０００７】
特許文献１に記載の発電制御装置は、前述したように、バッテリの充放電電流値を検出する電流センサを用いずに、オルタネータの出力電圧の変化を検知し得る信号に応じて、オルタネータの出力電圧を制御するため、安価で小型である。しかし、特許文献１に記載の発電制御装置では、バッテリの充放電電流値を積算した積算電流値に応じて出力電圧を制御していないため、バッテリが負荷に給電している間にオルタネータの出力電圧を低くする可能性がある。この場合、バッテリに十分な電力が蓄えられず、バッテリ上がりを発生させる虞がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バッテリの充放電電流値を積算した積算電流値に応じて発電機（オルタネータ）の出力電圧を制御することができる安価で小型の発電制御装置及び発電制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る発電制御装置は、エンジンに連動して電力を発生させ、発生させた電力を、前記エンジンの作動中に作動している第１負荷と、該エンジンの動作とは無関係に作動又は停止する第２負荷と、前記第１及び第２負荷に給電するバッテリとに供給する発電機の出力電圧を制御する制御手段を備える発電制御装置において、前記第１負荷に流れる電流の値を記憶している記憶手段と、前記第２負荷に流れる電流の値を検出する検出手段と、前記発電機の発電に係る情報を取得する取得手段と、該取得手段が取得した情報に基づいて前記発電機の出力電流値を推定する推定手段と、前記検出手段が検出した電流の値、前記記憶手段が記憶している電流の値、及び、前記推定手段が推定した出力電流値に基づいて前記バッテリの充放電電流値を算出する算出手段と、該算出手段が算出した充放電電流値を積算する積算手段とを備え、前記制御手段は、該積算手段が積算した積算電流値に応じて前記出力電圧を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る発電制御装置は、前記発電に係る情報は、前記エンジンの回転数、前記発電機の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するために前記発電機に供給される界磁電流の値を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る発電制御装置は、前記制御手段は、前記積算電流値が放電を示す場合に前記出力電圧を所定範囲内で段階的に高くし、該積算電流値が充電を示す場合に前記出力電圧を前記所定範囲内で段階的に低くし、放電を示す積算電流値が第１電流値を超えた場合に、充電を示す積算電流値が第２電流値を超えるまで、前記出力電圧を、前記所定範囲を超える所定電圧に制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る発電制御方法は、エンジンに連動して電力を発生させ、発生させた電力を、該エンジンの作動中に作動している第１負荷と、該エンジンの動作とは無関係に作動又は停止する第２負荷と、前記第１及び第２負荷に給電するバッテリとに供給する発電機の出力電圧を制御する発電制御方法において、前記第２負荷に流れる電流の値を検出し、前記発電機の発電に係る情報を取得し、取得した情報に基づいて前記発電機の出力電流値を推定し、検出した電流の値と、予め記憶されており、前記第１負荷に流れる電流の値と、推定した出力電流値とに基づいて前記バッテリの充放電電流値を算出し、算出した充放電電流値を積算し、積算した積算電流値に応じて前記出力電圧を制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る発電制御装置及び発電制御方法にあっては、エンジンの作動中に作動している第２負荷に流れる電流の値を検出し、発電機の発電に係る情報を取得し、取得した情報に基づいて発電機の出力電流値を推定する。そして、検出した電流の値と、予め記憶されており、第１負荷に流れる電流の値と、推定した出力電流値とに基づいてバッテリの充放電電流値を算出し、算出した充放電電流値を積算する。積算した積算電流値に応じて発電機の出力電圧を制御する。
【００１４】
第１負荷には、エンジンが作動中、一定の電流値が流れているため、第１負荷に流れる電流の値を検出する必要はなく、記憶しておけば良い。また、第２負荷は、例えば、車両に搭載される負荷であり、第２負荷に流れる電流の値は、バッテリの充放電電流値よりも小さい。更に、第２負荷に入力される電流の値のみを検出すれば良い。このため、安価な機器を用いて第２負荷に流れる電流の値を検出することができる。また、発電機の出力電流値を推定するための発電に係る情報として、従来の車両で他の制御に用いられる情報、例えばエンジンの回転数を用いることができる。
【００１５】
従って、検出した電流の値、記憶している電流の値、及び、推定した出力電流値を基づいて、安価な構成でバッテリの充放電電流値を算出することができ、更に、算出した充放電電流値を積算した積算電流値に応じてバッテリの出力電圧を制御することができる。
【００１６】
また、第２負荷に流れる電流の値が小さく、電流の値を検出するために定格電力が小さい抵抗を用いることができるので、本発明に係る発電制御装置にあっては検出手段が小型になる。
【００１７】
本発明に係る発電制御装置にあっては、発電に係る情報として、エンジンの回転数、発電機の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するために発電機に供給される界磁電流の値を含む情報が用いられるので、発電機の出力電流値が正確に推定される。
【００１８】
本発明に係る発電制御装置にあっては、制御手段は、積算電流値が放電を示す場合に発電機の出力電圧を所定範囲内で段階的に高くし、積算電流値が充電を示す場合に出力電圧を同様の所定範囲内で段階的に低くする。更に、制御手段は、放電を示す積算電流値が第１電流値を超えた場合、充電を示す積算電流値が第２電流値を超えるまで発電機の出力電圧を、所定範囲を超える所定電圧に制御する。
このように、積算したバッテリの充放電電流値に応じて発電機の出力電圧を制御することよって、発電機による無駄な発電が削減され、バッテリ上がりが防止される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、バッテリの充放電電流値を積算した積算電流値に応じて発電機の出力電圧を制御することができる安価で小型の発電制御装置、及び、該発電制御装置が発電機の出力電圧を制御する発電制御方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る発電制御装置及び発電制御方法の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】オルタネータの要部構成を示すブロック図である。
【図３】エンジンの回転数とオルタネータの出力電流値との関係を示すグラフである。
【図４】バッテリの積算電流値の推移の一例を説明するための説明図である。
【図５】制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【図６】制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明に係る発電制御装置及び発電制御方法の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この発電制御装置１は、端子１１，１２，１３を備えている。端子１１はバッテリ２及びオルタネータ３の正極端子に接続され、端子１２は負荷４１，４２夫々の一方の端子に接続され、端子１３は負荷５１の一方の端子に接続される。バッテリ２及びオルタネータ３の負極端子、並びに、負荷４１，４２，５１夫々の他方の端子は接地されている。
【００２２】
バッテリ２は、オルタネータ３からの電力を蓄え、発電制御装置１を介して負荷４１，４２，５１に給電する。
オルタネータ３は、エンジン６に連動して発生させた交流電力を整流し、整流された直流電力を、バッテリ２と、発電制御装置１を介して負荷４１，４２，５１に供給する。
【００２３】
また、オルタネータ３は、発電するためにオルタネータ３に供給される界磁電流の値Ｉｆ（図２参照）を検出し、検出した界磁電流の値Ｉｆを発電制御装置１に通知する。更に、オルタネータ３は、発電制御装置１から自身が出力すべき電圧の値を指示する指示情報を受け付け、受け付けた指示情報が指示する値で電圧を出力する。オルタネータ３は特許請求の範囲における発電機に該当する。
【００２４】
負荷４１，４２夫々は、エアーコンディショナーを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）又は車両に搭載されるセンサ等であり、エンジン６が作動中に作動している。エンジン６の作動中、負荷４１，４２夫々には一定の電流が流れる。負荷４１，４２夫々は特許請求の範囲における第１負荷に該当する。
【００２５】
負荷５１は、例えばブロアモータであり、エンジン６の動作に無関係に作動又は停止する。負荷５１は特許請求の範囲における第２負荷に該当する。
温度検出部７は、オルタネータ３近傍に配置され、オルタネータ３の周囲温度値を検出し、検出した温度値を制御部１４に通知する。
【００２６】
発電制御装置１は、端子１１，１２，１３の他に、制御部１４、記憶部１５及び電流検出部１６を備えている。端子１１は端子１２と接続しており、電流検出部１６の一方の端子は端子１１，１２間の接続ノードに接続される。電流検出部１６の他方の端子は端子１３に接続される。制御部１４は記憶部１５に接続する。
【００２７】
制御部１４は、記憶部１５から負荷４１，４２夫々に流れる電流の値を読み出し、電流検出部１６が検出した負荷５１に流れる電流の値を電流検出部１６から受け付ける。
【００２８】
また、制御部１４は、エンジン６の回転数、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するために供給される界磁電流の値Ｉｆを含むオルタネータ３の発電に係る情報を取得する。ここで、制御部１４は、温度検出部７及びオルタネータ３夫々に接続されており、周囲温度値を温度検出部７から取得し、直接に電圧値を検出することによってオルタネータ３の出力電圧値を取得する。また、制御部１４は、エンジン６の回転数を例えばエンジン６を制御するＥＣＵから、界磁電流の値Ｉｆをオルタネータ３から取得する。制御部１４は、取得した発電に係る情報からオルタネータ３の出力電流値を推定する。
【００２９】
発電に係る情報として、エンジン６の回転数、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するためにオルタネータ３に供給される電流の値を含む情報が用いられるので、制御部１４は、オルタネータ３の出力電流値を正確に推定することができる。
【００３０】
記憶部１５には、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値の種々の組み合わせについて、エンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフを界磁電流の値Ｉｆ毎に記憶している（図３参照）。制御部１４は、取得した発電に係る情報に対応するオルタネータ３の出力電流値を、記憶部１５が記憶しているグラフから推定する。
【００３１】
制御部１４は、記憶部１５から読み出した負荷４１，４２夫々に流れる電流の値、検出した負荷５１に流れる電流の値、及び、推定したオルタネータ３の出力電流値に基づいてバッテリ２の充放電電流値を算出する。本実施の形態では、「オルタネータ３の出力電流値」から「負荷４１，４２，５１に流れる電流の値」を減算することによって充放電電流値が算出される。この場合、正の充放電電流値はバッテリ２の充電を示し、負の充放電電流値はバッテリ２の放電を示す。
【００３２】
記憶部１５には、これまでに制御部１４が算出した充放電電流値を積算した積算電流値が記憶されており、制御部１４は、記憶されている積算電流値に、算出した充放電電流値を加えることによって、算出した充放電電流値を積算する。制御部１４は、積算電流値に応じた指示情報をオルタネータ３に与え、オルタネータ３は、受け付けた指示情報が指示する値の電圧を出力する。制御部１４は、積算電流値を記憶部１５に記憶する。
なお、正及び負夫々の充放電電流値はバッテリ２の充電及び放電を示すので、正及び負夫々の積算電流値もバッテリ２の充電及び放電を示す。
【００３３】
制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の放電を示す場合にオルタネータ３の出力電圧を所定範囲、例えば１２Ｖ〜１４Ｖの範囲内で段階的に高くしてオルタネータ３が発生させる電力を増やす。また、制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の充電を示す場合にオルタネータ３の出力電圧を同様の所定範囲内で段階的に低くしてオルタネータ３が発生させる電力を減らす。
【００３４】
更に、制御部１４は、放電を示す積算電流値（絶対値）が第１電流値Ｉｄ（Ｉｄ＞０）を超えた場合、充電を示す積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えるまで、オルタネータ３の出力電圧を前述の所定範囲を超える所定電圧、例えば１５Ｖに制御する。第２電流値Ｉｃは、バッテリ２が満充電であるか否かを判定するための閾値である。
制御部１４は、特許請求の範囲における制御手段、取得手段、推定手段、算出手段及び積算手段に該当する。
【００３５】
記憶部１５は、負荷４１，４２夫々に流れる電流の値、エンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフ、第１電流値Ｉｄ、第２電流値Ｉｃ、及び、制御部１４がこれまでに積算した積算電流値を記憶しており、制御部１４によって読み出される。記憶部１５では、制御部１４によって積算電流値が更新される。記憶部１５は特許請求の範囲における記憶手段に該当する。
電流検出部１６は、自身を介して負荷５１に流れる電流の値を検出し、検出した値を制御部１４に通知する。電流検出部１６は特許請求の範囲における検出手段に該当する。
【００３６】
図２はオルタネータ３の要部構成を示すブロック図である。オルタネータ３は、ステータコイル３１、フィールドコイル（界磁）３２、電流検出部３３、レギュレータ３４及び整流回路３５を有している。ステータコイル３１は、Ｙ結線された３つのコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３を、フィールドコイル３２はコイルＬ４を有する。整流回路３５は、６つのダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を有する三相ブリッジ整流回路である。
【００３７】
コイルＬ１の一方の端子にコイルＬ２，Ｌ３夫々の一方の端子が接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３夫々のアノードは、ダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６のカソードに接続する。更に、ダイオードＤ１及びＤ４間の接続ノード、ダイオードＤ２及びＤ５間の接続ノード、並びに、ダイオードＤ３及びＤ６間の接続ノード夫々に、コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３夫々の他方の端子が接続される。
【００３８】
ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３夫々のカソードは、バッテリ２の正極端子、及び、発電制御装置１の端子１１に接続される。ダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６夫々のアノード端子は接地される。レギュレータ３４は第１、第２及び第３端子を有し、電流検出部３３は、レギュレータ３４の第１端子、及び、コイルＬ４の一方の端子の間に接続され、コイルＬ４の他方の端子はレギュレータ３４の第２端子に接続される。レギュレータ３４の第３端子は、バッテリ２の正極端子、及び、端子１１に接続される。
【００３９】
ステータコイル３１はフィールドコイル３２を囲繞している。界磁電流が流されて磁界を発生させているフィールドコイル３２がエンジン６によって回転され、フィールドコイル３２が発生させている磁界が回転する。これにより、ステータコイル３１から三相交流電圧が発生し、オルタネータ３が発電する。
【００４０】
フィールドコイル３２は、ステータコイル３１に囲繞されており、エンジン６によって回転可能に構成してある。フィールドコイル３２は、レギュレータ３４によって、値Ｉｆの界磁電流が流されて磁界を発生させ、エンジン６によって回転させられる。フィールドコイル３２の回転と共に、フィールドコイル３２が発生させている磁界は回転する。
【００４１】
電流検出部３３は、レギュレータ３４がフィールドコイル３２に流す界磁電流の値Ｉｆを検出し、検出した界磁電流の値Ｉｆを制御部１４に通知する。
レギュレータ３４は、制御部１４から指示情報を受け付け、受け付けた指示情報が指示する電圧に対応する値Ｉｆの界磁電流を、電流検出部３３を介して、フィールドコイル３２に流す。レギュレータ３４は界磁電流の値Ｉｆを制御してステータコイル３１が発生させる電圧を一定に保つ。レギュレータ３４はバッテリ２によって給電される。
【００４２】
整流回路３５はステータコイル３１で発生した三相交流電圧をダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６によって整流し、整流した電圧を、バッテリ２と、発電制御装置１を介して負荷４１，４２，５２とに与える。
整流回路３５からバッテリ２及び負荷４１，４２，５１に流れる電流の値は、エンジン６の回転数、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、フィールドコイル３２に流れる界磁電流の値Ｉｆ等に依存する。
【００４３】
図３はエンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフである。図３では、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値夫々がＴ０及びＶ０である状態で、フィールドコイル３２に流れる界磁電流の値Ｉｆ＝Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３夫々について、エンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフが示されている。ここで、界磁電流の値はＩ３，Ｉ２，Ｉ１の順に大きい。
【００４４】
図３に示すように、界磁電流の値ＩｆがＩ１，Ｉ２，Ｉ３と大きくなるにつれて、同一のエンジン６の回転数に対応するオルタネータ３の出力電流値は大きくなる。
【００４５】
記憶部１５は、Ｉｆ＝Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３以外の場合についてのエンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電圧値との関係を示すグラフも記憶している。更に、記憶部１５は、周囲温度値Ｔ０及び出力電圧値Ｖ０の組み合わせについてだけではなく、他の周囲温度値及び出力電圧値の組み合わせについても、エンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフを記憶している。
【００４６】
制御部１４は、取得したオルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値、並びにフィールドコイル３２に流れる界磁電流の値Ｉｆに応じたエンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフを記憶部１５から読み出す。制御部１４は、読み出したグラフから、取得したエンジン６の回転数に対応するオルタネータ３の出力電流値を推定する。
【００４７】
図４はバッテリ２の積算電流値の推移の一例を説明するための説明図である。図４には縦軸を積算電流値、横軸を時間とした積算電流値の推移が示されている。積算電流値が正、即ち充電を示す場合、制御部１４はオルタネータ３の出力電圧を所定範囲内で段階的に低くし、オルタネータ３の発電を抑制する。これにより、積算電流値は小さくなる。
【００４８】
積算電流値が負、即ち放電を示す場合、制御部１４はオルタネータ３の出力電圧を所定範囲内で段階的に高くし、オルタネータ３により大きい電力を発生させる。これにより、積算電流値は大きくなる。
従って、積算電流値がゼロ、即ち、オルタネータ３が発生させる電力が負荷４１，４２，５１全体で消費される電力と同じになるように、オルタネータ３の出力電圧が調整される。
【００４９】
また、発電制御装置１については、例えば、負荷４１が停止状態から作動状態になり、負荷４１，４２，５１に流れる電流の値がオルタネータ３の出力電流値よりも大きく上回った場合、負の積算電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超える可能性がある。図４では、負の積算電流値が−Ｉｄを下回った場合に、負の積算電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超える。
【００５０】
負の積算電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超えた場合、制御部１４は、積算電流値が負から正になり、正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えるまで、オルタネータ３の出力電圧を、所定範囲を超える所定電圧に維持する。正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えた場合、バッテリ２が満充電になったことを意味する。
正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えた後、制御部１４は、再び、積算電流値がゼロになるように、オルタネータ３の出力電圧を調整する。
【００５１】
制御部１４が、バッテリ２の積算電流値に応じて、前述のようにオルタネータ３の出力電圧を制御することによって、無駄な発電が削減され、バッテリ上がりを防止することができる。
【００５２】
図５及び図６は制御部１４が実行する動作の手順を示すフローチャートである。制御部１４は、エンジン６が作動している間、図５及び図６に示す動作を実行し続ける。
【００５３】
まず、制御部１４は、負荷５１に流れる電流の値を検出し（Ｓ１）、オルタネータ３の発電に係る情報を外部から取得する（Ｓ２）。制御部１４は、ステップＳ２で取得した発電に係る情報からオルタネータ３の出力電流値を推定する（Ｓ３）。
【００５４】
制御部１４は、負荷４１，４２夫々に流れる電流の値を読み出し（Ｓ４）、「ステップＳ３で推定した出力電流値」から「ステップＳ１で検出した電流の値、及び、ステップＳ４で読み出した電流の値」を減算することによってバッテリ２の充放電電流値を算出する（Ｓ５）。
【００５５】
制御部１４は、記憶部１５から、これまでに算出した充放電電流値を積算した積算電流値を読み出し、読み出した積算電流値にステップＳ５で算出した充放電電流値を加えることによって、充放電電流値を積算する（Ｓ６）。制御部１４は、ステップＳ６で積算した積算電流値を記憶部１５に記憶する（Ｓ７）。
【００５６】
制御部１４は、ステップＳ６で積算した積算電流値がバッテリ２の放電を示すか否かを判定する（Ｓ８）。ステップＳ６で積算した積算電流値が負である場合、制御部１４はバッテリ２の放電を示すと判定し、積算電流値が正である場合、制御部１４はバッテリ２の充電を示すと判定する。
【００５７】
制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の放電を示さない、即ち、バッテリ２の充電を示すと判定した場合（Ｓ８：ＮＯ）、指示情報をオルタネータ３に与えて、オルタネータ３の出力電圧を所定範囲、例えば１２Ｖ〜１４Ｖの範囲内で所定電圧だけ低くする（Ｓ９）。制御部１４は、ステップＳ９を実行した後、ステップＳ１に戻る。これにより、制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の放電を示すまで、オルタネータ３の出力電圧を段階的に低くする。
【００５８】
制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の放電を示すと判定した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、負の積算電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超えているか否かを判定する（Ｓ１０）。
【００５９】
制御部１４は、負の充放電電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超えていないと判定した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、指示情報をオルタネータ３に与えて、オルタネータ３の出力電圧を所定範囲、例えば１２Ｖ〜１４Ｖの範囲内で所定電圧だけ高くする（Ｓ１１）。制御部１４は、ステップＳ１１を実行した後、ステップＳ１に戻る。従って、制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の充電を示すまで、オルタネータ３の出力電圧を段階的に高くする。
【００６０】
制御部１４は、負の積算電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超えていると判定した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、指示情報をオルタネータ３に与えて、オルタネータ３の出力電圧を前述の所定範囲を超える所定電圧、例えば１５Ｖに制御する（Ｓ１２）。
【００６１】
制御部１４は、ステップＳ１２を実行した後、ステップＳ１３〜Ｓ１９を順次実行する。ステップＳ１３〜Ｓ１９夫々は、ステップＳ１〜Ｓ７と同じであるので、説明を省略する。
【００６２】
制御部１４は、ステップＳ１９を実行した後、負の積算電流値が正になり、正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えているか否かを判定する（Ｓ２０）。制御部１４は、正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えていないと判定した場合（Ｓ２０：ＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えてバッテリ２が満充電になるまで、オルタネータ３の出力電圧を前述の所定電圧に維持する。
【００６３】
制御部１４は、正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えていると判定した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１に戻る。
【００６４】
本実施の形態にあっては、負荷４１，４２夫々には、エンジン６が作動中、一定の電流値が流れているため、負荷４１，４２夫々に流れる電流の値を検出する必要はなく、記憶部１５が負荷４１，４２夫々に流れる電流の値を記憶し、制御部１４は記憶部１５から電流の値を読み出せば良い。
【００６５】
また、負荷５１に流れる電流の値は、バッテリ２の充放電電流値よりも小さく、更に、バッテリ２又はオルタネータ３から負荷５１に入力される電流の値を検出すれば良いため、電流検出部１６を安価に構成することができる。また、負荷５１に流れる電流の値は小さいので、電流検出部１６を、定格電力が小さい抵抗を用いて小型に構成することができ、発電制御装置１を小型に構成することができる。
【００６６】
また、発電に係る情報に、他の制御に用いられる情報、例えばエンジン６の回転数を用いることができる。従って、制御部１４は、電流検出部１６が検出した電流の値、記憶部１５が記憶している電流の値、及び、発電に係る情報から推定したオルタネータ３の出力電流値に基づいて、安価な構成でバッテリ２の充放電電流値を算出することができる。更に、制御部１４は、算出した充放電電流値を積算し、積算した積算電流値に応じてバッテリ２の出力電圧を制御することができる。
【００６７】
なお、制御部１４によるオルタネータ３の出力電圧の発電制御方法は前述した方法に限定されない。制御部１４は、例えば、バッテリ２の積算電流値が放電を示す場合にオルタネータ３の出力電圧を段階的に高くし、バッテリ２の積算電流値が充電を示す場合にオルタネータ３の出力電圧を段階的に低くするだけでも良い。
【００６８】
また、発電に係る情報に、エンジン６の回転数、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するためにオルタネータ３に供給される界磁電流の値Ｉｆ全てを含まなくても良い。
【００６９】
また、バッテリ２の充放電電流値の算出方法は、「オルタネータ３の出力電流値」から「負荷４１，４２，５１に流れる電流の値」を減算する方法に限定されず、「負荷４１，４２，５１に流れる電流の値」から「オルタネータ３の出力電流値」を減算する方法でも良い。この場合、正の充放電電流値又は積算電流値は放電を示し、負の充放電電流値又は積算電流値は充電を示す。
【００７０】
また、エンジン６が作動中に作動している負荷の数は、負荷４１，４２の２つに限定されず、１つ又は３つ以上であってもよい。
また、エンジン６の動作に無関係に作動又は停止する負荷の数は、負荷５１の１つに限定されず、２つ以上であってもよい。この場合、エンジン６の動作に無関係に作動又は停止する２つ以上の負荷夫々は端子１３を介して電流検出部１６に接続され、電流検出部１６は前述の２つ以上の負荷で構成される負荷群に流れる電流の値を検出する。
【００７１】
開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７２】
１ 発電制御装置
１４ 制御部（制御手段、取得手段、推定手段、算出手段、積算手段）
１５ 記憶部（記憶手段）
１６ 電流検出部（検出手段）
２ バッテリ
３ オルタネータ（発電機）
４１，４２ 負荷（第１負荷）
５１ 負荷（第２負荷）
６ エンジン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンに連動して電力を発生させ、発生させた電力を車両の負荷及びバッテリに供給するオルタネータ（発電機）の出力電圧を制御する発電制御装置及び発電制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両にはエンジンに連動して発電するオルタネータが搭載されている。オルタネータはエンジンの動力を用いて発電するため、オルタネータの発電によって燃料が消費される。従って、車両の燃費を向上させるためには、オルタネータの出力電圧を制御して無駄な発電を削減する発電制御装置が必要となる。
【０００３】
無駄な発電を削減することができる従来の発電制御装置として、バッテリの負極端子に取り付けられてバッテリの充放電電流値を検出する電流センサを備え、電流センサが検出した充放電電流値を積算し、積算した積算電流値に応じてオルタネータの出力電圧を制御する発電制御装置がある。
【０００４】
また、特許文献１に記載の発電制御装置は、オルタネータの出力電圧の変化を検知し得る信号に応じてオルタネータの出力電圧を制御することによって無駄な発電を削減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２８９００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記従来の発電制御装置については、車両に搭載されるバッテリの充放電電流値の範囲は、例えば−１００Ａから＋１００Ａまでと広い。従って、電流センサは、範囲の広いバッテリの充放電電流値を検出しなければならず、更に、バッテリが出力する電流の値だけでなく、バッテリに入力する電流の値を検出しなければならない。このため、前記従来の発電制御装置は、このような高機能な電流センサを備えなければならないので、高価であるという問題がある。また、電流センサは、広い範囲の充放電電流値を検出するので定格電力が大きい抵抗が必要であり、前記従来の発電制御装置には抵抗が大きな空間を占めるという問題がある。
【０００７】
特許文献１に記載の発電制御装置は、前述したように、バッテリの充放電電流値を検出する電流センサを用いずに、オルタネータの出力電圧の変化を検知し得る信号に応じて、オルタネータの出力電圧を制御するため、安価で小型である。しかし、特許文献１に記載の発電制御装置では、バッテリの充放電電流値を積算した積算電流値に応じて出力電圧を制御していないため、バッテリが負荷に給電している間にオルタネータの出力電圧を低くする可能性がある。この場合、バッテリに十分な電力が蓄えられず、バッテリ上がりを発生させる虞がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バッテリの充放電電流値を積算した積算電流値に応じて発電機（オルタネータ）の出力電圧を制御することができる安価で小型の発電制御装置及び発電制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る発電制御装置は、エンジンに連動して電力を発生させ、発生させた電力を、前記エンジンの作動中に作動している第１負荷と、該エンジンの動作とは無関係に作動又は停止する第２負荷と、前記第１及び第２負荷に給電するバッテリとに供給する発電機の出力電圧を制御する制御手段を備える発電制御装置において、前記第１負荷に流れる電流の値を記憶している記憶手段と、前記第２負荷に流れる電流の値を検出する検出手段と、前記発電機の発電に係る情報を取得する取得手段と、該取得手段が取得した情報に基づいて前記発電機の出力電流値を推定する推定手段と、前記検出手段が検出した電流の値、前記記憶手段が記憶している電流の値、及び、前記推定手段が推定した出力電流値に基づいて前記バッテリの充放電電流値を算出する算出手段と、該算出手段が算出した充放電電流値を積算する積算手段とを備え、前記制御手段は、該積算手段が積算した積算電流値に応じて前記出力電圧を制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る発電制御装置は、前記発電に係る情報は、前記エンジンの回転数、前記発電機の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するために前記発電機に供給される界磁電流の値を含むことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る発電制御装置は、前記制御手段は、前記積算電流値が放電を示す場合に前記出力電圧を所定範囲内で段階的に高くし、該積算電流値が充電を示す場合に前記出力電圧を前記所定範囲内で段階的に低くし、放電を示す積算電流値が第１電流値を超えた場合に、充電を示す積算電流値が第２電流値を超えるまで、前記出力電圧を、前記所定範囲を超える所定電圧に制御するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る発電制御方法は、エンジンに連動して電力を発生させ、発生させた電力を、該エンジンの作動中に作動している第１負荷と、該エンジンの動作とは無関係に作動又は停止する第２負荷と、前記第１及び第２負荷に給電するバッテリとに供給する発電機の出力電圧を制御する発電制御方法において、前記第２負荷に流れる電流の値を検出し、前記発電機の発電に係る情報を取得し、取得した情報に基づいて前記発電機の出力電流値を推定し、検出した電流の値と、予め記憶されており、前記第１負荷に流れる電流の値と、推定した出力電流値とに基づいて前記バッテリの充放電電流値を算出し、算出した充放電電流値を積算し、積算した積算電流値に応じて前記出力電圧を制御することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る発電制御装置及び発電制御方法にあっては、エンジンの作動中に作動している第２負荷に流れる電流の値を検出し、発電機の発電に係る情報を取得し、取得した情報に基づいて発電機の出力電流値を推定する。そして、検出した電流の値と、予め記憶されており、第１負荷に流れる電流の値と、推定した出力電流値とに基づいてバッテリの充放電電流値を算出し、算出した充放電電流値を積算する。積算した積算電流値に応じて発電機の出力電圧を制御する。
【００１４】
第１負荷には、エンジンが作動中、一定の電流値が流れているため、第１負荷に流れる電流の値を検出する必要はなく、記憶しておけば良い。また、第２負荷は、例えば、車両に搭載される負荷であり、第２負荷に流れる電流の値は、バッテリの充放電電流値よりも小さい。更に、第２負荷に入力される電流の値のみを検出すれば良い。このため、安価な機器を用いて第２負荷に流れる電流の値を検出することができる。また、発電機の出力電流値を推定するための発電に係る情報として、従来の車両で他の制御に用いられる情報、例えばエンジンの回転数を用いることができる。
【００１５】
従って、検出した電流の値、記憶している電流の値、及び、推定した出力電流値を基づいて、安価な構成でバッテリの充放電電流値を算出することができ、更に、算出した充放電電流値を積算した積算電流値に応じてバッテリの出力電圧を制御することができる。
【００１６】
また、第２負荷に流れる電流の値が小さく、電流の値を検出するために定格電力が小さい抵抗を用いることができるので、本発明に係る発電制御装置にあっては検出手段が小型になる。
【００１７】
本発明に係る発電制御装置にあっては、発電に係る情報として、エンジンの回転数、発電機の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するために発電機に供給される界磁電流の値を含む情報が用いられるので、発電機の出力電流値が正確に推定される。
【００１８】
本発明に係る発電制御装置にあっては、制御手段は、積算電流値が放電を示す場合に発電機の出力電圧を所定範囲内で段階的に高くし、積算電流値が充電を示す場合に出力電圧を同様の所定範囲内で段階的に低くする。更に、制御手段は、放電を示す積算電流値が第１電流値を超えた場合、充電を示す積算電流値が第２電流値を超えるまで発電機の出力電圧を、所定範囲を超える所定電圧に制御する。
このように、積算したバッテリの充放電電流値に応じて発電機の出力電圧を制御することよって、発電機による無駄な発電が削減され、バッテリ上がりが防止される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、バッテリの充放電電流値を積算した積算電流値に応じて発電機の出力電圧を制御することができる安価で小型の発電制御装置、及び、該発電制御装置が発電機の出力電圧を制御する発電制御方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る発電制御装置及び発電制御方法の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。
【図２】オルタネータの要部構成を示すブロック図である。
【図３】エンジンの回転数とオルタネータの出力電流値との関係を示すグラフである。
【図４】バッテリの積算電流値の推移の一例を説明するための説明図である。
【図５】制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【図６】制御部が実行する動作の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
図１は、本発明に係る発電制御装置及び発電制御方法の実施の形態の要部構成を示すブロック図である。この発電制御装置１は、端子１１，１２，１３を備えている。端子１１はバッテリ２及びオルタネータ３の正極端子に接続され、端子１２は負荷４１，４２夫々の一方の端子に接続され、端子１３は負荷５１の一方の端子に接続される。バッテリ２及びオルタネータ３の負極端子、並びに、負荷４１，４２，５１夫々の他方の端子は接地されている。
【００２２】
バッテリ２は、オルタネータ３からの電力を蓄え、発電制御装置１を介して負荷４１，４２，５１に給電する。
オルタネータ３は、エンジン６に連動して発生させた交流電力を整流し、整流された直流電力を、バッテリ２と、発電制御装置１を介して負荷４１，４２，５１に供給する。
【００２３】
また、オルタネータ３は、発電するためにオルタネータ３に供給される界磁電流の値Ｉｆ（図２参照）を検出し、検出した界磁電流の値Ｉｆを発電制御装置１に通知する。更に、オルタネータ３は、発電制御装置１から自身が出力すべき電圧の値を指示する指示情報を受け付け、受け付けた指示情報が指示する値で電圧を出力する。オルタネータ３は特許請求の範囲における発電機に該当する。
【００２４】
負荷４１，４２夫々は、エアーコンディショナーを制御するＥＣＵ（Electronic Control Unit）又は車両に搭載されるセンサ等であり、エンジン６が作動中に作動している。エンジン６の作動中、負荷４１，４２夫々には一定の電流が流れる。負荷４１，４２夫々は特許請求の範囲における第１負荷に該当する。
【００２５】
負荷５１は、例えばブロアモータであり、エンジン６の動作に無関係に作動又は停止する。負荷５１は特許請求の範囲における第２負荷に該当する。
温度検出部７は、オルタネータ３近傍に配置され、オルタネータ３の周囲温度値を検出し、検出した温度値を制御部１４に通知する。
【００２６】
発電制御装置１は、端子１１，１２，１３の他に、制御部１４、記憶部１５及び電流検出部１６を備えている。端子１１は端子１２と接続しており、電流検出部１６の一方の端子は端子１１，１２間の接続ノードに接続される。電流検出部１６の他方の端子は端子１３に接続される。制御部１４は記憶部１５に接続する。
【００２７】
制御部１４は、記憶部１５から負荷４１，４２夫々に流れる電流の値を読み出し、電流検出部１６が検出した負荷５１に流れる電流の値を電流検出部１６から受け付ける。
【００２８】
また、制御部１４は、エンジン６の回転数、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するために供給される界磁電流の値Ｉｆを含むオルタネータ３の発電に係る情報を取得する。ここで、制御部１４は、温度検出部７及びオルタネータ３夫々に接続されており、周囲温度値を温度検出部７から取得し、直接に電圧値を検出することによってオルタネータ３の出力電圧値を取得する。また、制御部１４は、エンジン６の回転数を例えばエンジン６を制御するＥＣＵから、界磁電流の値Ｉｆをオルタネータ３から取得する。制御部１４は、取得した発電に係る情報からオルタネータ３の出力電流値を推定する。
【００２９】
発電に係る情報として、エンジン６の回転数、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するためにオルタネータ３に供給される電流の値を含む情報が用いられるので、制御部１４は、オルタネータ３の出力電流値を正確に推定することができる。
【００３０】
記憶部１５には、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値の種々の組み合わせについて、エンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフを界磁電流の値Ｉｆ毎に記憶している（図３参照）。制御部１４は、取得した発電に係る情報に対応するオルタネータ３の出力電流値を、記憶部１５が記憶しているグラフから推定する。
【００３１】
制御部１４は、記憶部１５から読み出した負荷４１，４２夫々に流れる電流の値、検出した負荷５１に流れる電流の値、及び、推定したオルタネータ３の出力電流値に基づいてバッテリ２の充放電電流値を算出する。本実施の形態では、「オルタネータ３の出力電流値」から「負荷４１，４２，５１に流れる電流の値」を減算することによって充放電電流値が算出される。この場合、正の充放電電流値はバッテリ２の充電を示し、負の充放電電流値はバッテリ２の放電を示す。
【００３２】
記憶部１５には、これまでに制御部１４が算出した充放電電流値を積算した積算電流値が記憶されており、制御部１４は、記憶されている積算電流値に、算出した充放電電流値を加えることによって、算出した充放電電流値を積算する。制御部１４は、積算電流値に応じた指示情報をオルタネータ３に与え、オルタネータ３は、受け付けた指示情報が指示する値の電圧を出力する。制御部１４は、積算電流値を記憶部１５に記憶する。
なお、正及び負夫々の充放電電流値はバッテリ２の充電及び放電を示すので、正及び負夫々の積算電流値もバッテリ２の充電及び放電を示す。
【００３３】
制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の放電を示す場合にオルタネータ３の出力電圧を所定範囲、例えば１２Ｖ〜１４Ｖの範囲内で段階的に高くしてオルタネータ３が発生させる電力を増やす。また、制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の充電を示す場合にオルタネータ３の出力電圧を同様の所定範囲内で段階的に低くしてオルタネータ３が発生させる電力を減らす。
【００３４】
更に、制御部１４は、放電を示す積算電流値（絶対値）が第１電流値Ｉｄ（Ｉｄ＞０）を超えた場合、充電を示す積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えるまで、オルタネータ３の出力電圧を前述の所定範囲を超える所定電圧、例えば１５Ｖに制御する。第２電流値Ｉｃは、バッテリ２が満充電であるか否かを判定するための閾値である。
制御部１４は、特許請求の範囲における制御手段、取得手段、推定手段、算出手段及び積算手段に該当する。
【００３５】
記憶部１５は、負荷４１，４２夫々に流れる電流の値、エンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフ、第１電流値Ｉｄ、第２電流値Ｉｃ、及び、制御部１４がこれまでに積算した積算電流値を記憶しており、制御部１４によって読み出される。記憶部１５では、制御部１４によって積算電流値が更新される。記憶部１５は特許請求の範囲における記憶手段に該当する。
電流検出部１６は、自身を介して負荷５１に流れる電流の値を検出し、検出した値を制御部１４に通知する。電流検出部１６は特許請求の範囲における検出手段に該当する。
【００３６】
図２はオルタネータ３の要部構成を示すブロック図である。オルタネータ３は、ステータコイル３１、フィールドコイル（界磁）３２、電流検出部３３、レギュレータ３４及び整流回路３５を有している。ステータコイル３１は、Ｙ結線された３つのコイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３を、フィールドコイル３２はコイルＬ４を有する。整流回路３５は、６つのダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６を有する三相ブリッジ整流回路である。
【００３７】
コイルＬ１の一方の端子にコイルＬ２，Ｌ３夫々の一方の端子が接続される。ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３夫々のアノードは、ダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６のカソードに接続する。更に、ダイオードＤ１及びＤ４間の接続ノード、ダイオードＤ２及びＤ５間の接続ノード、並びに、ダイオードＤ３及びＤ６間の接続ノード夫々に、コイルＬ１，Ｌ２，Ｌ３夫々の他方の端子が接続される。
【００３８】
ダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３夫々のカソードは、バッテリ２の正極端子、及び、発電制御装置１の端子１１に接続される。ダイオードＤ４，Ｄ５，Ｄ６夫々のアノード端子は接地される。レギュレータ３４は第１、第２及び第３端子を有し、電流検出部３３は、レギュレータ３４の第１端子、及び、コイルＬ４の一方の端子の間に接続され、コイルＬ４の他方の端子はレギュレータ３４の第２端子に接続される。レギュレータ３４の第３端子は、バッテリ２の正極端子、及び、端子１１に接続される。
【００３９】
ステータコイル３１はフィールドコイル３２を囲繞している。界磁電流が流されて磁界を発生させているフィールドコイル３２がエンジン６によって回転され、フィールドコイル３２が発生させている磁界が回転する。これにより、ステータコイル３１から三相交流電圧が発生し、オルタネータ３が発電する。
【００４０】
フィールドコイル３２は、ステータコイル３１に囲繞されており、エンジン６によって回転可能に構成してある。フィールドコイル３２は、レギュレータ３４によって、値Ｉｆの界磁電流が流されて磁界を発生させ、エンジン６によって回転させられる。フィールドコイル３２の回転と共に、フィールドコイル３２が発生させている磁界は回転する。
【００４１】
電流検出部３３は、レギュレータ３４がフィールドコイル３２に流す界磁電流の値Ｉｆを検出し、検出した界磁電流の値Ｉｆを制御部１４に通知する。
レギュレータ３４は、制御部１４から指示情報を受け付け、受け付けた指示情報が指示する電圧に対応する値Ｉｆの界磁電流を、電流検出部３３を介して、フィールドコイル３２に流す。レギュレータ３４は界磁電流の値Ｉｆを制御してステータコイル３１が発生させる電圧を一定に保つ。レギュレータ３４はバッテリ２によって給電される。
【００４２】
整流回路３５はステータコイル３１で発生した三相交流電圧をダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６によって整流し、整流した電圧を、バッテリ２と、発電制御装置１を介して負荷４１，４２，５２とに与える。
整流回路３５からバッテリ２及び負荷４１，４２，５１に流れる電流の値は、エンジン６の回転数、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、フィールドコイル３２に流れる界磁電流の値Ｉｆ等に依存する。
【００４３】
図３はエンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフである。図３では、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値夫々がＴ０及びＶ０である状態で、フィールドコイル３２に流れる界磁電流の値Ｉｆ＝Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３夫々について、エンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフが示されている。ここで、界磁電流の値はＩ３，Ｉ２，Ｉ１の順に大きい。
【００４４】
図３に示すように、界磁電流の値ＩｆがＩ１，Ｉ２，Ｉ３と大きくなるにつれて、同一のエンジン６の回転数に対応するオルタネータ３の出力電流値は大きくなる。
【００４５】
記憶部１５は、Ｉｆ＝Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３以外の場合についてのエンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電圧値との関係を示すグラフも記憶している。更に、記憶部１５は、周囲温度値Ｔ０及び出力電圧値Ｖ０の組み合わせについてだけではなく、他の周囲温度値及び出力電圧値の組み合わせについても、エンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフを記憶している。
【００４６】
制御部１４は、取得したオルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値、並びにフィールドコイル３２に流れる界磁電流の値Ｉｆに応じたエンジン６の回転数とオルタネータ３の出力電流値との関係を示すグラフを記憶部１５から読み出す。制御部１４は、読み出したグラフから、取得したエンジン６の回転数に対応するオルタネータ３の出力電流値を推定する。
【００４７】
図４はバッテリ２の積算電流値の推移の一例を説明するための説明図である。図４には縦軸を積算電流値、横軸を時間とした積算電流値の推移が示されている。積算電流値が正、即ち充電を示す場合、制御部１４はオルタネータ３の出力電圧を所定範囲内で段階的に低くし、オルタネータ３の発電を抑制する。これにより、積算電流値は小さくなる。
【００４８】
積算電流値が負、即ち放電を示す場合、制御部１４はオルタネータ３の出力電圧を所定範囲内で段階的に高くし、オルタネータ３により大きい電力を発生させる。これにより、積算電流値は大きくなる。
従って、積算電流値がゼロ、即ち、オルタネータ３が発生させる電力が負荷４１，４２，５１全体で消費される電力と同じになるように、オルタネータ３の出力電圧が調整される。
【００４９】
また、発電制御装置１については、例えば、負荷４１が停止状態から作動状態になり、負荷４１，４２，５１に流れる電流の値がオルタネータ３の出力電流値よりも大きく上回った場合、負の積算電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超える可能性がある。図４では、負の積算電流値が−Ｉｄを下回った場合に、負の積算電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超える。
【００５０】
負の積算電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超えた場合、制御部１４は、積算電流値が負から正になり、正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えるまで、オルタネータ３の出力電圧を、所定範囲を超える所定電圧に維持する。正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えた場合、バッテリ２が満充電になったことを意味する。
正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えた後、制御部１４は、再び、積算電流値がゼロになるように、オルタネータ３の出力電圧を調整する。
【００５１】
制御部１４が、バッテリ２の積算電流値に応じて、前述のようにオルタネータ３の出力電圧を制御することによって、無駄な発電が削減され、バッテリ上がりを防止することができる。
【００５２】
図５及び図６は制御部１４が実行する動作の手順を示すフローチャートである。制御部１４は、エンジン６が作動している間、図５及び図６に示す動作を実行し続ける。
【００５３】
まず、制御部１４は、負荷５１に流れる電流の値を検出し（Ｓ１）、オルタネータ３の発電に係る情報を外部から取得する（Ｓ２）。制御部１４は、ステップＳ２で取得した発電に係る情報からオルタネータ３の出力電流値を推定する（Ｓ３）。
【００５４】
制御部１４は、負荷４１，４２夫々に流れる電流の値を読み出し（Ｓ４）、「ステップＳ３で推定した出力電流値」から「ステップＳ１で検出した電流の値、及び、ステップＳ４で読み出した電流の値」を減算することによってバッテリ２の充放電電流値を算出する（Ｓ５）。
【００５５】
制御部１４は、記憶部１５から、これまでに算出した充放電電流値を積算した積算電流値を読み出し、読み出した積算電流値にステップＳ５で算出した充放電電流値を加えることによって、充放電電流値を積算する（Ｓ６）。制御部１４は、ステップＳ６で積算した積算電流値を記憶部１５に記憶する（Ｓ７）。
【００５６】
制御部１４は、ステップＳ６で積算した積算電流値がバッテリ２の放電を示すか否かを判定する（Ｓ８）。ステップＳ６で積算した積算電流値が負である場合、制御部１４はバッテリ２の放電を示すと判定し、積算電流値が正である場合、制御部１４はバッテリ２の充電を示すと判定する。
【００５７】
制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の放電を示さない、即ち、バッテリ２の充電を示すと判定した場合（Ｓ８：ＮＯ）、指示情報をオルタネータ３に与えて、オルタネータ３の出力電圧を所定範囲、例えば１２Ｖ〜１４Ｖの範囲内で所定電圧だけ低くする（Ｓ９）。制御部１４は、ステップＳ９を実行した後、ステップＳ１に戻る。これにより、制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の放電を示すまで、オルタネータ３の出力電圧を段階的に低くする。
【００５８】
制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の放電を示すと判定した場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、負の積算電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超えているか否かを判定する（Ｓ１０）。
【００５９】
制御部１４は、負の充放電電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超えていないと判定した場合（Ｓ１０：ＮＯ）、指示情報をオルタネータ３に与えて、オルタネータ３の出力電圧を所定範囲、例えば１２Ｖ〜１４Ｖの範囲内で所定電圧だけ高くする（Ｓ１１）。制御部１４は、ステップＳ１１を実行した後、ステップＳ１に戻る。従って、制御部１４は、積算電流値がバッテリ２の充電を示すまで、オルタネータ３の出力電圧を段階的に高くする。
【００６０】
制御部１４は、負の積算電流値の絶対値が第１電流値Ｉｄを超えていると判定した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、指示情報をオルタネータ３に与えて、オルタネータ３の出力電圧を前述の所定範囲を超える所定電圧、例えば１５Ｖに制御する（Ｓ１２）。
【００６１】
制御部１４は、ステップＳ１２を実行した後、ステップＳ１３〜Ｓ１９を順次実行する。ステップＳ１３〜Ｓ１９夫々は、ステップＳ１〜Ｓ７と同じであるので、説明を省略する。
【００６２】
制御部１４は、ステップＳ１９を実行した後、負の積算電流値が正になり、正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えているか否かを判定する（Ｓ２０）。制御部１４は、正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えていないと判定した場合（Ｓ２０：ＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えてバッテリ２が満充電になるまで、オルタネータ３の出力電圧を前述の所定電圧に維持する。
【００６３】
制御部１４は、正の積算電流値が第２電流値Ｉｃを超えていると判定した場合（Ｓ２０：ＹＥＳ）、ステップＳ１に戻る。
【００６４】
本実施の形態にあっては、負荷４１，４２夫々には、エンジン６が作動中、一定の電流値が流れているため、負荷４１，４２夫々に流れる電流の値を検出する必要はなく、記憶部１５が負荷４１，４２夫々に流れる電流の値を記憶し、制御部１４は記憶部１５から電流の値を読み出せば良い。
【００６５】
また、負荷５１に流れる電流の値は、バッテリ２の充放電電流値よりも小さく、更に、バッテリ２又はオルタネータ３から負荷５１に入力される電流の値を検出すれば良いため、電流検出部１６を安価に構成することができる。また、負荷５１に流れる電流の値は小さいので、電流検出部１６を、定格電力が小さい抵抗を用いて小型に構成することができ、発電制御装置１を小型に構成することができる。
【００６６】
また、発電に係る情報に、他の制御に用いられる情報、例えばエンジン６の回転数を用いることができる。従って、制御部１４は、電流検出部１６が検出した電流の値、記憶部１５が記憶している電流の値、及び、発電に係る情報から推定したオルタネータ３の出力電流値に基づいて、安価な構成でバッテリ２の充放電電流値を算出することができる。更に、制御部１４は、算出した充放電電流値を積算し、積算した積算電流値に応じてバッテリ２の出力電圧を制御することができる。
【００６７】
なお、制御部１４によるオルタネータ３の出力電圧の発電制御方法は前述した方法に限定されない。制御部１４は、例えば、バッテリ２の積算電流値が放電を示す場合にオルタネータ３の出力電圧を段階的に高くし、バッテリ２の積算電流値が充電を示す場合にオルタネータ３の出力電圧を段階的に低くするだけでも良い。
【００６８】
また、発電に係る情報に、エンジン６の回転数、オルタネータ３の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するためにオルタネータ３に供給される界磁電流の値Ｉｆ全てを含まなくても良い。
【００６９】
また、バッテリ２の充放電電流値の算出方法は、「オルタネータ３の出力電流値」から「負荷４１，４２，５１に流れる電流の値」を減算する方法に限定されず、「負荷４１，４２，５１に流れる電流の値」から「オルタネータ３の出力電流値」を減算する方法でも良い。この場合、正の充放電電流値又は積算電流値は放電を示し、負の充放電電流値又は積算電流値は充電を示す。
【００７０】
また、エンジン６が作動中に作動している負荷の数は、負荷４１，４２の２つに限定されず、１つ又は３つ以上であってもよい。
また、エンジン６の動作に無関係に作動又は停止する負荷の数は、負荷５１の１つに限定されず、２つ以上であってもよい。この場合、エンジン６の動作に無関係に作動又は停止する２つ以上の負荷夫々は端子１３を介して電流検出部１６に接続され、電流検出部１６は前述の２つ以上の負荷で構成される負荷群に流れる電流の値を検出する。
【００７１】
開示された実施の形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上述の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７２】
１ 発電制御装置
１４ 制御部（制御手段、取得手段、推定手段、算出手段、積算手段）
１５ 記憶部（記憶手段）
１６ 電流検出部（検出手段）
２ バッテリ
３ オルタネータ（発電機）
４１，４２ 負荷（第１負荷）
５１ 負荷（第２負荷）
６ エンジン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに連動して電力を発生させ、発生させた電力を、前記エンジンの作動中に作動している第１負荷と、該エンジンの動作とは無関係に作動又は停止する第２負荷と、前記第１及び第２負荷に給電するバッテリとに供給する発電機の出力電圧を制御する制御手段を備える発電制御装置において、
前記第１負荷に流れる電流の値を記憶している記憶手段と、
前記第２負荷に流れる電流の値を検出する検出手段と、
前記発電機の発電に係る情報を取得する取得手段と、
該取得手段が取得した情報に基づいて前記発電機の出力電流値を推定する推定手段と、
前記検出手段が検出した電流の値、前記記憶手段が記憶している電流の値、及び、前記推定手段が推定した出力電流値に基づいて前記バッテリの充放電電流値を算出する算出手段と、
該算出手段が算出した充放電電流値を積算する積算手段と
を備え、
前記制御手段は、該積算手段が積算した積算電流値に応じて前記出力電圧を制御するように構成してあること
を特徴とする発電制御装置。
【請求項２】
前記発電に係る情報は、前記エンジンの回転数、前記発電機の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するために前記発電機に供給される界磁電流の値を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記積算電流値が放電を示す場合に前記出力電圧を所定範囲内で段階的に高くし、
該積算電流値が充電を示す場合に前記出力電圧を前記所定範囲内で段階的に低くし、
放電を示す積算電流値が第１電流値を超えた場合に、充電を示す積算電流値が第２電流値を超えるまで、前記出力電圧を、前記所定範囲を超える所定電圧に制御するように構成してあること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電制御装置。
【請求項４】
エンジンに連動して電力を発生させ、発生させた電力を、該エンジンの作動中に作動している第１負荷と、該エンジンの動作とは無関係に作動又は停止する第２負荷と、前記第１及び第２負荷に給電するバッテリとに供給する発電機の出力電圧を制御する発電制御方法において、
前記第２負荷に流れる電流の値を検出し、
前記発電機の発電に係る情報を取得し、
取得した情報に基づいて前記発電機の出力電流値を推定し、
検出した電流の値と、予め記憶されており、前記第１負荷に流れる電流の値と、推定した出力電流値とに基づいて前記バッテリの充放電電流値を算出し、
算出した充放電電流値を積算し、
積算した積算電流値に応じて前記出力電圧を制御すること
を特徴とする発電制御方法。
【請求項１】
エンジンに連動して電力を発生させ、発生させた電力を、前記エンジンの作動中に作動している第１負荷と、該エンジンの動作とは無関係に作動又は停止する第２負荷と、前記第１及び第２負荷に給電するバッテリとに供給する発電機の出力電圧を制御する制御手段を備える発電制御装置において、
前記第１負荷に流れる電流の値を記憶している記憶手段と、
前記第２負荷に流れる電流の値を検出する検出手段と、
前記発電機の発電に係る情報を取得する取得手段と、
該取得手段が取得した情報に基づいて前記発電機の出力電流値を推定する推定手段と、
前記検出手段が検出した電流の値、前記記憶手段が記憶している電流の値、及び、前記推定手段が推定した出力電流値に基づいて前記バッテリの充放電電流値を算出する算出手段と、
該算出手段が算出した充放電電流値を積算する積算手段と
を備え、
前記制御手段は、該積算手段が積算した積算電流値に応じて前記出力電圧を制御するように構成してあること
を特徴とする発電制御装置。
【請求項２】
前記発電に係る情報は、前記エンジンの回転数、前記発電機の周囲温度値及び出力電圧値、並びに、発電するために前記発電機に供給される界磁電流の値を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の発電制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記積算電流値が放電を示す場合に前記出力電圧を所定範囲内で段階的に高くし、
該積算電流値が充電を示す場合に前記出力電圧を前記所定範囲内で段階的に低くし、
放電を示す積算電流値が第１電流値を超えた場合に、充電を示す積算電流値が第２電流値を超えるまで、前記出力電圧を、前記所定範囲を超える所定電圧に制御するように構成してあること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発電制御装置。
【請求項４】
エンジンに連動して電力を発生させ、発生させた電力を、該エンジンの作動中に作動している第１負荷と、該エンジンの動作とは無関係に作動又は停止する第２負荷と、前記第１及び第２負荷に給電するバッテリとに供給する発電機の出力電圧を制御する発電制御方法において、
前記第２負荷に流れる電流の値を検出し、
前記発電機の発電に係る情報を取得し、
取得した情報に基づいて前記発電機の出力電流値を推定し、
検出した電流の値と、予め記憶されており、前記第１負荷に流れる電流の値と、推定した出力電流値とに基づいて前記バッテリの充放電電流値を算出し、
算出した充放電電流値を積算し、
積算した積算電流値に応じて前記出力電圧を制御すること
を特徴とする発電制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−５９１８４（Ｐ２０１３−５９１８４Ａ）
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９５４７５（Ｐ２０１１−１９５４７５）
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２８日（２０１３．３．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月７日（２０１１．９．７）
【出願人】（３９５０１１６６５）株式会社オートネットワーク技術研究所 (2,668)
【出願人】（０００１８３４０６）住友電装株式会社 (6,135)
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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