JP2010167991A - 電子制御ユニット、励磁電流制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度上昇を抑制しながら適切な発電量を確保する電子制御ユニット及び励磁電流制御方法を提供すること。
【解決手段】スイッチング素子２５をＰＷＭ信号でオン又はオフして供給される励磁電流により発電量を制御するオルタネータ１１と、通信線１５で接続された電子制御ユニット１００において、オルタネータ１１が所定値以上の高温である場合、励磁電流の電流値を含む電流値情報と、ＰＷＭ信号のデューティー比を含むデューティー比情報を受信する受信手段１４と、デューティー比よりも小さい、能力設定値に対するデューティー比の比率を、電流値に掛けて、励磁電流の制限用電流値を算出する算出手段４２と、制限用電流値を含む制限用電流値情報と、励磁電流を制限用電流値以下に制限するよう要求する要求情報とを、オルタネータに送信する送信手段１４、４２と、を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明はオルタネータと接続された電子制御ユニット等に関し、特に、オルタネータが高温時に発電量を制限する電子制御ユニット及び励磁電流制御方法に関する。

車載された種々の車両電気負荷に電力を供給し、また、バッテリを充電するため車両にはオルタネータが搭載されている。オルタネータは、ロータコイルに励磁電流を供給して磁界を発生させ、エンジンの回転に伴い磁界がステータコイル内で回転することでステータコイルから電流を取り出して発電している。

ところで、オルタネータは高温になると回路等の保護のため自動的に停止する、すなわち発電を禁止する保護機能を有している。このため、オルタネータはサーミスタなどで温度を検出している。しかしながら、高温になったために発電をすぐに中止すると、車両の車両電気負荷が電力を使用するためバッテリ残量が低下してしまうという不都合がある。このような不都合について、サーミスタの温度上昇を抑制しながら発電を継続する技術が考えられている（例えば、特許文献１、２参照。）。

特許文献１には、オルタネータの温度が所定値以上になると励磁電流を低下させる制御を実行するオルタネータが開示されている。オルタネータの発電量は磁界の大きさに応じて変わり、発熱量は発電量に応じて変わるので、励磁電流を低下させると発電量を低下させることができると共に温度上昇を抑制できる。ここで、励磁電流を低下させる制御として、ロータコイルに直列に接続されたスイッチング素子をオン／オフするＰＷＭ信号のフィールドデューティー比を低下させる技術が記載されている。

また、特許文献２にも同様に、周囲温度が所定値以上になると励磁電流を減少させるオルタネータが開示されているが、特許文献２には、励磁電流を減少させる具体的な構成については記載されていない。
特開２００６−１４９１３１号公報 特表平３−５０２８７３号公報

しかしながら、特許文献１又は２のように励磁電流を低下させるだけでは、発電量を適切に制御することは困難であるという問題がある。例えば、フィールドデューティー比を決定する上で冷却を優先すれば発電量が不足し、発電量を優先すれば温度上昇の抑制が困難になる。すなわち、オルタネータが高温になった際は、温度上昇を抑制しながら適切な発電量を確保する制御が要請される。

また、励磁電流は発電量と１対１に対応するものではないので（例えば、励磁電流が一定でも発電量が一定とは限らない）、特許文献２のように励磁電流を制御しても発電量を適切に制御することはできない。

本発明は、上記課題に鑑み、温度上昇を抑制しながら適切な発電量を確保する電子制御ユニット及び励磁電流制御方法を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明は、スイッチング素子をＰＷＭ信号でオン又はオフして供給される励磁電流により発電量を制御するオルタネータと、通信線で接続された電子制御ユニットにおいて、オルタネータが所定値以上の高温である場合、励磁電流の電流値を含む電流値情報と、ＰＷＭ信号のデューティー比を含むデューティー比情報を受信する受信手段と、デューティー比よりも小さい、能力設定値に対するデューティー比の比率を、電流値に掛けて、励磁電流の制限用電流値を算出する算出手段と、制限用電流値を含む制限用電流値情報と、励磁電流を制限用電流値以下に制限するよう要求する要求情報とを、オルタネータに送信する送信手段と、を有することを特徴とする。

温度上昇を抑制しながら適切な発電量を確保する電子制御ユニット及び励磁電流制御方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

〔発電制御システム１００の概略〕
図１は、発電制御システム１００の概略構成図の一例を示す。発電制御システム１００は、オルタネータ１１と、制御用ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１２と、通信線１５と、を有する。また、オルタネータ１１はＩＣレギュレータ１３を有し、ＩＣレギュレータ１３が制御用ＥＣＵ１２と通信線１５を介して接続されている。

ＩＣレギュレータ１３は、バッテリ２８の電圧又はＳＯＣ（State of charge）（以下、単にＳＯＣという）を監視し、バッテリ２８のＳＯＣに応じてエンジン又はモータの駆動力により発電した電力を調圧して、バッテリ２８へ供給する。また、ＩＣレギュレータ１３は、発電中か否か等についてチャージランプ１７を点灯したり、発電率をメータパネルに表示することができる。なお、ＩＣレギュレータ１３は、制御用ＥＣＵ１２と通信するための通信ユニット３２を有する。

通信ユニット３２は、例えば、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）等のプロトコルに従い制御用ＥＣＵ１２の通信ユニット１４と双方向に通信する。本実施形態では通信するデータ量が多くないので比較的低速なＬＩＮでよいが、ＬＩＮの他ＣＡＮ（Controller Area Network）やFlexRayを採用してもよい。

制御用ＥＣＵ１２は後述する最大励磁電流を算出する。制御用ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、不揮発メモリ、通信ユニット１４、入出力インターフェイスが内部バスで接続されたコンピュータを実体とする。制御用ＥＣＵ１２は、例えば、電源制御ＥＣＵやエンジンＥＣＵ等が兼用できるが、通信ユニット１４を有しＩＣレギュレータ１３と通信可能であればどのＥＣＵでもよく、オルタネータ１１の制御用に専用に車載されたＥＣＵでもよい。

本実施形態の発電制御の概略を説明する。
（１）ＩＣレギュレータ１３はサーミスタ２２によりオルタネータ１１の温度を監視しており、温度が閾値Ｔ１以上になると、高温異常信号を制御用ＥＣＵ１２に送信する。
（２）また、制御用ＥＣＵ１２は、実測値である実測励磁電流Ｉmと実測値である実測フィールドデューティー比（以下、単に実測ＦＤ_mという）をＩＣレギュレータ１３から受信する。
（３）制御用ＥＣＵ１２は、実測励磁電流Ｉmと実測ＦＤ_m、及び、設定能力値ＦＤ_gから最大励磁電流Ｉ_maxを算出する。設定能力値ＦＤ_gは、オルタネータ１１の最大発電能力に対する任意の能力値である。例えば、最大発電能力に対し半分の能力で発電するよう、制御用ＥＣＵ１２がオルタネータ１１に要求する場合、設定能力値ＦＤ_gは５０％となる（フィールドデューティー比は０〜１００％の間の値を取る）。具体的には、制御用ＥＣＵ１２は次式により最大励磁電流Ｉ_maxを算出する。
Ｉ_max＝Ｉm×ＦＤ_g／ＦＤ_m …（Ａ）
（４）制御用ＥＣＵ１２は、計算された最大励磁電流Ｉ_maxをＩＣレギュレータ１３に送信する。送信の際、制御用ＥＣＵ１２はＬＩＮ通信のデータＩＤに最大励磁電流Ｉ_maxを含むことを示す番号を設定する。
（５）最大励磁電流Ｉ_maxを受信したＩＣレギュレータ１３は、励磁電流が最大励磁電流Ｉ_max以下となるように励磁電流を制御する。

式（Ａ）によれば、設定能力値ＦＤ_gと実測ＦＤ_mの比（高温異常が検出された場合は1未満となる）により、実測励磁電流Ｉmを低減した値を最大励磁電流Ｉ_maxとして算出することができる。このように最大励磁電流Ｉ_maxを算出しても、ＩＣレギュレータ１３は従来通りバッテリ２８のＳＯＣに応じて算出したフィールドデューティー値でスイッチング素子２５をオン／オフできる。このため、ＩＣレギュレータ１３が指示する発電量は、バッテリ２８のＳＯＣ等から決定される車両電気負荷に必要な発電量に対応したものとなる。

しかし、ＩＣレギュレータ１３は、励磁電流が最大励磁電流Ｉ_maxを超えないように励磁電流を制御するので、励磁電流は、高温異常が検出される前の実測励磁電流Ｉmよりも小さくなる。したがって、オルタネータ１１の温度上昇を抑制可能な範囲で、最大限の発電量を確保できることになる。すなわち、オルタネータ１１は、高温異常時に、発電を中止することなく最適な発電量で発電することができる。
なお、本実施形態において、「温度上昇の抑制」には、温度を低下させることを含む。励磁電流を最大励磁電流Ｉ_max以下とした場合に温度上昇が継続したままなのか、温度が低下に転じるかは、外気温やエンジン水温等により変わりうるものである。

〔ＩＣレギュレータ１３〕
図２は、ＩＣレギュレータ１３の構成の一例を模式的に示す図の一例である。オルタネータ１１は、スイッチング素子２５と、抵抗２４と、ロータコイル３０と、ロータコイル３０と並列接続されたダイオード２９と、三相交流電圧を発生するステータコイル３３と、三相交流電圧により流れる電流を整流して直流電流を出力する整流回路３４と、上記のＩＣレギュレータ１３を有する。整流回路３４の出力端子Ｂはバッテリ２８に接続されている。バッテリ２８の他、車両電気負荷、例えばエアコンなどにも接続されている。したがって、この出力端子Ｂからバッテリ２８と車両電気負荷に充電電力が供給される。

また、ＩＣレギュレータ１３は、バッテリ２８と接続された電圧調整部２７、抵抗２４に流れる電流を検出する電流検出部２１、温度を検出するサーミスタ２２、サーミスタ２２に接続された過熱防止部２３、過熱防止部２３の出力と電圧調整部２７の出力が接続されたＡＮＤ回路２６、ロータコイル３０と直列に接続された可変電流リミッタ３１を有する。

高温異常が検出されない状態において、電圧調整部２７はオルタネータ１１の充電電力の電圧を調圧する。電圧調整部２７はバッテリ２８のＳＯＣを検出し、バッテリ２８のＳＯＣが低下するとＰＷＭ信号のフィールドデューティー比を大きくし、バッテリ２８のＳＯＣが大きくなるとフィールドデューティー比を低く調節する。バッテリ２８のＳＯＣとフィールドデューティー比の関係は、例えばマップに定められている。電圧調整部２７は、このフィールドデューティー比をＦＤ_mとして通信ユニット３２に送出する。

ここで、ＡＮＤ回路２６は、サーミスタ２２の温度が閾値Ｔ２を超えるまでは常時Ｈｉになっているので、常態としてＡＮＤ回路２６はＰＷＭ信号を透過させる。したがって、電圧調整部２７が出力するＰＷＭ信号がＨｉの時にスイッチング素子２５はオンに、Ｌｏｗの時にオフになるので、ロータコイル３０にはフィールドデューティー比に応じた励磁電流が流れる。

ロータコイル３０に励磁電流が流れた状態でステータコイル３３内でロータコイル３０が回転すると、ステータコイル３３のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に３相交流電流が発生する。整流回路３４は、３相交流電流を全波整流して、バッテリ２８に供給する。

抵抗２４はトランジスタのエミッタとグランドとの間に直列に接続されており、このため抵抗２４には、トランジスタのエミッタとドレインの間を流れる電流、すなわちロータコイル３０に流れる励磁電流と同程度の電流が流れる。電流検出部２１は、この抵抗２４に流れる電流を実測励磁電流Ｉmとして検出し通信ユニット３２に送出する。なお、抵抗２４にはＰＷＭ信号と同程度の矩形型の電流が流れるので、電流検出部２１がフィールドデューティー比を測定し、測定されたフィールドデューティー比をＦＤ_mとして検出してもよい。

過熱防止部２３は、サーミスタ２２により検出されたオルタネータ１１の温度に応じて２つの動作をする。１つめは、温度が閾値Ｔ１以上になった場合、高温異常信号を通信ユニット３２に出力する動作である。閾値Ｔ１は、例えば仕様上限温度よりも１０〜２０％程度低い温度であり、そのままオルタネータ１１の温度上昇が継続すると、仕様上限温度を超過するおそれがあるような温度である。したがって、過熱防止部２３が高温異常信号を出力した時点では、オルタネータ１１が発電することは可能である。なお、過熱防止部２３は、サーミスタ２２により検出された温度が、閾値Ｔ１を超えている間、継続的に高温異常信号を通信ユニット３２に送出する。通信ユニット３２は高温異常信号を継続的に制御用ＥＣＵ１２に送信する。

また、２つめは、温度が閾値Ｔ２（＞Ｔ１）以上になった場合、Ｌｏｗ信号をＡＮＤ回路２６に出力する動作である。閾値Ｔ２は、例えば仕様上限温度より若干低い温度、すなわち仕様上限温度を超過する直前の温度である。過熱防止部２３からＡＮＤ回路２６に入力される信号がＬｏｗになると、ＡＮＤ回路２６は電圧調整部２７から入力されたＰＷＭ信号を出力しないので、ロータコイル３０に流れる励磁電流を遮断できる。

可変電流リミッタ３１は、設定された上限の電流値（最大励磁電流Ｉ_max）とロータコイル３０に流れる電流を比較して次のように動作する。
・励磁電流≦最大励磁電流Ｉ_max：励磁電流の大きさを制限しない
・励磁電流＞最大励磁電流Ｉ_max：励磁電流の大きさを最大励磁電流Ｉ_max以下に制限する
このように、可変電流リミッタ３１は励磁電流を最大励磁電流Ｉ_max以下に制限することができる。制御用ＥＣＵ１２から最大励磁電流Ｉ_maxを受信した通信ユニット３２は、最大励磁電流Ｉ_maxを可変電流リミッタ３１に設定するので、可変電流リミッタ３１はロータコイル３０に流れる励磁電流の上限を可変にすることができる。

このように、可変電流リミッタ３１を利用するのでなく、最大励磁電流Ｉ_maxとなるフィールドデューティー比を電圧調整部２７が算出してもよい。

なお、可変電流リミッタ３１は、例えば、予め定められた時間が経過すると、制御用ＥＣＵ１２から受信した最大励磁電流Ｉ_maxを破棄して、励磁電流の制限を終了する。後述するように、制御用ＥＣＵ１２は、高温異常信号を受信している間、継続して最大励磁電流Ｉ_maxを送信するので、高温異常が検出されている間は、可変電流リミッタ３１は励磁電流を最大励磁電流Ｉ_max以下に制限できる。一方、高温異常が検出されなくなれば、可変電流リミッタ３１は励磁電流を最大励磁電流Ｉ_max以下に制限することを終了できる。

〔制御用ＥＣＵ１２〕
図３は、制御用ＥＣＵ１２の機能ブロック図の一例を示す。制御用ＥＣＵ１２は、上記の通信ユニット１４、ＦＤ_m・Ｉm要求部４１、最大励磁電流算出部４２、及び、ＦＤ_g決定部４３、を有する。これら各機能は、制御用ＥＣＵ１２のＣＰＵがＥＥＰＲＯＭに記憶されたプログラムを実行するか又はＡＳＩＣ等のハードウェアとしての回路により実現される。

通信ユニット１４が、ＩＣレギュレータ１３から高温異常信号を受信すると、制御用ＥＣＵ１２に例えば通信割り込みが発生し、ＣＰＵによりＥＥＰＲＯＭに記憶されたプログラムが実行される。

まず、ＦＤ_m・Ｉm要求部４１は、通信ユニット１４が高温異常信号を受信すると、実測ＦＤ_mと実測励磁電流Ｉmを送信するようＩＣレギュレータ１３に要求する。ＩＣレギュレータ１３は通信ユニット３２を介して、実測ＦＤ_mと実測励磁電流Ｉmを送信するので、制御用ＥＣＵ１２の通信ユニット１４がこれらを受信する。通信ユニット１４は、実測ＦＤ_mと実測励磁電流Ｉmとを最大励磁電流算出部４２に送出する。なお、ＦＤ_m・Ｉm要求部４１は、所定時間の間（例えば５秒くらい）、ＩＣレギュレータ１３に実測ＦＤ_mと実測励磁電流Ｉmとを送信するよう継続して要求する。これは、実測ＦＤ_mと実測励磁電流Ｉmが時間に対し変動している場合があるためである。最大励磁電流算出部４２はこの所定時間の間の実測ＦＤ_mと実測励磁電流Ｉmの例えば平均を算出することで、両者の変動が最大励磁電流Ｉ_maxに与える影響を低減する。

また、ＦＤ_g決定部４３は好ましい発電量を推定するための要因に基づき設定能力値ＦＤ_gを決定する。式（Ａ）によれば、設定能力値ＦＤ_gにより、実測励磁電流Ｉmが低減されることになるので、エンジン回転数などのその他の条件が一定なら、設定能力値ＦＤ_gが高い方が発電量が高くなる。まず、バッテリ２８のＳＯＣがある程度高ければ設定能力値ＦＤ_gは小さくてよい。逆に、バッテリ２８のＳＯＣが低めの場合、設定能力値ＦＤ_gは大きい方が好ましくなる。また、バッテリ２８のＳＯＣが高くても車両電気負荷の消費電力が大きい場合、設定能力値ＦＤ_gは大きい方が好ましくなる。また、バッテリ２８のＳＯＣが低くても車両電気負荷の消費電力が小さい場合、設定能力値ＦＤ_gは小さくてもよいことになる。また、エンジン回転数が低い場合には発電効率が低下するので、設定能力値ＦＤ_gは大きい方が好ましく、エンジン回転数が高い場合には設定能力値ＦＤ_gが小さくてもよいことになる。また、バッテリ２８の温度が低い場合、充電電力の受け入れ性が低下するので設定能力値ＦＤ_gは大きい方が好ましく、バッテリ２８の温度が高い場合、充電電力の受け入れ性が向上するので設定能力値ＦＤ_gは小さくてもよいことになる。ＦＤ_g決定部４３はこのような種々の要因を検出し、設定能力値ＦＤ_gを決定する。

具体的には、設定能力値ＦＤ_gは、例えば、バッテリ２８のＳＯＣ、車両電気負荷の電力使用量、エンジン回転数及びバッテリ２８の温度を、マップなどを利用して０〜１００％の数値Ａ〜Ｅにそれぞれ置き換える。そして、それぞれに規格化した重み付けをして加算することで設定能力値ＦＤ_gを算出する。なお、α＋β＋γ＋σ＝１である。

設定能力値ＦＤ_g＝ α・Ａ＋β・Ｂ＋γ・Ｃ＋σ・Ｄ
また、オルタネータ１１の温度上昇を抑制するには、設定能力値ＦＤ_gは高温異常が検出されるまでのフィールドデューティー比よりも小さい値である必要がある。このため、算出された設定能力値ＦＤ_gは、最大でも１００以下である。また、設定能力値ＦＤ_gがこのような高い値となると、温度上昇の抑制を図れないので、ＦＤ_g決定部４３は、予め定めた上限以下になるように、設定能力値ＦＤ_gを決定してもよい。この場合、数値Ａ〜Ｅを例えば０〜７０％のように、置き換える数値の最大値を低めに設定することで、設定能力値ＦＤ_gの上限値を抑制できる。

そして、最大励磁電流算出部４２は、式（Ａ）から最大励磁電流Ｉ_maxを算出する。なお、上記のように、最大励磁電流算出部４２は、所定時間に受信した複数の実測ＦＤ_mと実測励磁電流Ｉmのそれぞれ平均を算出する。設定能力値ＦＤ_g＜実測ＦＤ_m としたので、実測励磁電流Ｉmより小さい最大励磁電流Ｉ_maxを算出することができる。例えば、実測励磁電流Ｉm＝３．５Ａ、実測ＦＤ_m＝８９％、設定能力値ＦＤ_g＝５０％とした場合、最大励磁電流Ｉ_maxは次のようになる。
最大励磁電流Ｉ_max＝ ３．５Ａ×５０％／８９％ ＝ １．９７Ａ
最大励磁電流算出部４２は、通信ユニット１４を介して最大励磁電流Ｉ_maxをＩＣレギュレータ１３に送信する。最大励磁電流算出部４２は、ＬＩＮ通信のデータＩＤに最大励磁電流Ｉ_maxを含むことを示す番号を設定する。こうすることで、ＩＣレギュレータ１３は励磁電流の最大値を抑制でき、オルタネータ１１の温度上昇を抑制することができる。

〔動作手順〕
図４は、制御用ＥＣＵ１２が高温異常信号を受信した際の手順を示すフローチャート図の一例を示す。図４のフローチャート図は、例えばイグニッションがオンになるとスタートする。

制御用ＥＣＵ１２は高温異常信号を受信したか否かを判定する（Ｓ１０）。高温異常信号を受信しない場合（Ｓ１０のＮｏ）、オルタネータ１１に高温異常が生じていないことになるので、制御用ＥＣＵ１２は受信するまで待機する。

高温異常信号を受信した場合（Ｓ１０のＹｅｓ）、制御用ＥＣＵ１２に割り込みが発生し、まず、制御用ＥＣＵ１２はオルタネータ１１の高温異常を記録するためダイアグコードをＥＥＰＲＯＭに記憶する（Ｓ２０）。ダイアグコードは、例えばアルファベットと数値を組み合わせた記号列であり、サービスマン等がダイアグコードを見るとどのような異常が生じたのかを解析することが可能となる。

高温異常信号を受信すると、ＦＤ_m・Ｉm要求部４１がＩＣレギュレータ１３に実測励磁電流Ｉmと実測ＦＤ_mを要求する（Ｓ３０）。これにより、制御用ＥＣＵ１２は所定時間の間に複数個の実測励磁電流Ｉmと実測ＦＤ_mを受信できる。例えば、ＬＩＮの通信速度では５秒間に１００程度の実測励磁電流Ｉmと実測ＦＤ_mを、制御用ＥＣＵ１２が受信できる。なお、ＦＤ_m・Ｉm要求部４１がＩＣレギュレータ１３に実測励磁電流Ｉmと実測ＦＤ_mを要求するのでなく、ＩＣレギュレータ１３が高温異常信号と共に、実測励磁電流Ｉmと実測ＦＤ_mを制御用ＥＣＵ１２に送信してもよい。

また、ＦＤ_g決定部４３は、例えば実測励磁電流Ｉmと実測ＦＤ_mを受信している間に、設定能力値ＦＤ_gを決定する（Ｓ４０）。発電量を決定する要因は所定時間内に大きく変動しないので、ＦＤ_g決定部４３は設定能力値ＦＤ_gを１つ決定すればよい。

そして、最大励磁電流算出部４２は、最大励磁電流Ｉ_maxを算出する（Ｓ５０）。そして、最大励磁電流算出部４２は最大励磁電流Ｉ_maxをＩＣレギュレータ１３に送信する（Ｓ６０）。ＩＣレギュレータ１３は、データＩＤから最大励磁電流Ｉ_maxを受信したことを検出して、最大励磁電流Ｉ_maxを可変電流リミッタ３１に設定するので、可変電流リミッタ３１は受信した最大励磁電流Ｉ_maxを超えないように励磁電流を抑制する。したがって、オルタネータ１１の温度上昇を抑制できる。

なお、ＩＣレギュレータ１３が高温異常信号を制御用ＥＣＵ１２に送信し始めてから、制御用ＥＣＵ１２がＩＣレギュレータ１３に最大励磁電流Ｉ_maxを送信するまで、所定時間（例えば５秒）＋αである。この間、ＩＣレギュレータ１３は継続的に高温異常信号を制御用ＥＣＵ１２に送信し続けている。

最大励磁電流Ｉ_maxをＩＣレギュレータ１３に送信した後、制御用ＥＣＵ１２は高温異常信号を受信しているか否かを判定する（Ｓ７０）。高温異常信号を受信している場合（Ｓ７０のＹｅｓ）、オルタネータ１１の温度が閾値Ｔ１異常のままであることになるので、ステップＳ６０に戻り最大励磁電流Ｉ_maxの送信を繰り返す。なお、ステップＳ７０の判定は、オルタネータ１１の温度の低下が見込める、数十秒後（例えば２０秒後）に行ってもよい。こうすることで、ＩＣレギュレータ１３と制御用ＥＣＵ１２の通信負荷を低減できる。

高温異常信号を受信しなくなった場合（Ｓ７０のＮｏ）、オルタネータ１１の温度が閾値Ｔ１未満に下がったことになるので、図４の処理は終了する。
図５は、オルタネータ１１で高温異常検出された際の、タイムチャート図の一例を示す。図５には、比較のため従来の高温異常検出についても付記した。従来は、オルタネータ１１の温度が上昇して、時刻ｔ３に閾値Ｔ２以上になるまで温度上昇を抑制する制御はなされていない。オルタネータ１１の温度が閾値Ｔ２以上になると、図２の過熱防止部２３がＡＮＤ回路２６にＬｏｗ信号を出力することで、オルタネータ１１は発電を停止する。これにより、オルタネータの温度が低下し始める。

これに対し、本実施形態の制御用ＥＣＵ１２は、オルタネータ１１の温度が上昇して、時刻ｔ１に閾値Ｔ１以上になると最大励磁電流Ｉ_maxをＩＣレギュレータ１３に指示する。これによりオルタネータは発電量の制限を開始する。発電量を制限しても発電量はゼロにならない。発電量を制限することで、時刻ｔ１から徐々にオルタネータ１１の温度が低下するか温度上昇が抑制される。そして、時刻ｔ２に、オルタネータ１１の温度が閾値Ｔ１未満となると、オルタネータ１１は発電量を元に戻す。

このように、オルタネータ１１の高温異常が検出されても、発電停止することがないので最低でも最大励磁電流Ｉ_maxにより定まる発電量を確保することができる。したがって、発電量不足によるバッテリ上がりや車両電気負荷の動作不良を防止しながら、オルタネータ１１の温度上昇を抑制することができる。また、励磁電流を最大励磁電流Ｉ_max以下に制限する処理はＩＣレギュレータ１３が実行し、制御用ＥＣＵ１２は最大励磁電流Ｉ_maxを算出するだけでよいので、制御用ＥＣＵ１２の処理負荷の増大も最小限に抑制できる。

また、本実施例では、内燃機関（エンジン）の回転によりオルタネータが回転して発電したが、電気自動車にはオルタネータは搭載されず、ハイブリッド車の場合もオルタネータが搭載されないことも多い。電気自動車やハイブリッド車の場合、モータジェネレータにより発電するが、モータジェネレータも発電量が大きいと高温になる傾向がある。本実施形態の発電量の制限はモータジェネレータにも適用でき、この場合、モータジェネレータに供給される電流を最大励磁電流Ｉ_maxに対応する電流以下に制限すればよい。

〔変形例〕
図６は、発電制御システム１００の概略構成図の変形例を示す。従来から、ＩＣレギュレータ１３にはチャージランプ１７が接続されており、ＩＣレギュレータ１３はバッテリ２８への発電中にチャージランプ１７を消灯し、エンジンが停止して発電していない間はチャージランプ１７を点灯していた。したがって、チャージランプ１７を点灯又は消灯することで、充電の有無を運転者に通知する。また、ＩＣレギュレータ１３は発電率情報を外部のＥＣＵに提供することができる。発電率情報には、フィールドデューティー比が用いられることが多い。

本実施形態では、これらオルタネータ１１の発電に関する情報に加え、ＩＣレギュレータ１３が発電量を制限していることを示す発電量制限情報を外部のＥＣＵに提供することで、発電量が制限されていることを運転者等に通知することができる。ＩＣレギュレータ１３は、最大励磁電流Ｉ_maxを受信して可変電流リミッタ３１に設定すると、発電量制限情報を制御用ＥＣＵ１２に送信する。制御用ＥＣＵ１２は例えばメータＥＣＵ１６とＣＡＮ等により接続されているので、制御用ＥＣＵ１２は発電量制限情報をメータＥＣＵ１６に送信することができる。また、制御用ＥＣＵ１２は発電率情報を発電量制限情報と共に受信することができるので、メータＥＣＵ１６は発電量を制限中の発電率を運転者に通知することができる。

メータＥＣＵ１６は、発電量制限情報を受信すると、例えば「現在、発電量を制限しています」「発電量を制限していますので、使用電力の低減にご協力下さい」「オルタネータが高温のため、現在、発電量を制限しています」等のメッセージをメータパネルの液晶表示部に表示する。

メータＥＣＵ１６は、このメッセージを、チャージランプ１７を点灯した状態で表示してもよく、チャージランプ１７を点灯していなくても表示してもよい。例えば、運転者に、発電しているが発電量が制限されていることを通知したければ、メータＥＣＵ１６はチャージランプ１７を点灯した状態でメッセージを表示する。これにより、運転者は、チャージランプ１７が点灯していても、発電量が制限されていることを把握でき、急なバッテリ上がりや車両電気負荷の電力不足を防止しやすくできる。

また、例えば、発電量が制限されているため発電していることも運転者に通知したくなければ、メータＥＣＵ１６はチャージランプ１７を点灯していない状態でメッセージを表示する。これにより、運転者は、発電量が制限されていることを把握でき、急なバッテリ上がりや車両電気負荷の電力不足をさらに防止しやすくできる。

発電制御システムの概略構成図の一例である。 ＩＣレギュレータの構成の一例を模式的に示す図の一例である。 制御用ＥＣＵの機能ブロック図の一例である。 制御用ＥＣＵが高温異常信号を受信した際の手順を示すフローチャート図の一例である。 オルタネータで高温異常検出された際の、タイムチャート図の一例である。 発電制御システムの概略構成図の変形例である。

１１ オルタネータ
１２ 制御用ＥＣＵ
１３ ＩＣレギュレータ
１４、３２ 通信ユニット
１５ 通信線
１６ メータＥＣＵ
２５ スイッチング素子
２８ バッテリ
３０ ロータコイル
１００ 発電制御システム

Claims (7)

1. スイッチング素子をＰＷＭ信号でオン又はオフして供給される励磁電流により発電量を制御するオルタネータと、通信線で接続された電子制御ユニットにおいて、
   前記オルタネータが所定値以上の高温である場合、励磁電流の電流値を含む電流値情報と、前記ＰＷＭ信号のデューティー比を含むデューティー比情報を受信する受信手段と、
   前記デューティー比よりも小さい、能力設定値に対する前記デューティー比の比率を求め、該比率を前記電流値に掛けて励磁電流の制限用電流値を算出する算出手段と、
   前記制限用電流値を含む制限用電流値情報と、励磁電流を前記制限用電流値以下に制限するよう要求する要求情報とを、前記オルタネータに送信する送信手段と、
   を有することを特徴とする電子制御ユニット。
2. 前記能力設定値を車両状況から算出する能力設定値決定手段、
   を有することを特徴とする請求項１記載の電子制御ユニット。
3. 前記能力設定値決定手段は、
   バッテリの電圧、車両電気負荷の電力使用量、エンジン回転数又はバッテリの温度の一以上に、それぞれ重み付けをして前記設定能力値を算出する
   ことを特徴とする請求項２記載の電子制御ユニット。
4. 前記能力設定値決定手段は、
   前記デューティー比情報未満になるように前記能力設定値を算出する、
   ことを特徴とする請求項２又は３記載の電子制御ユニット。
5. 前記電流値をＩm、前記デューティー比をＦＤ_m、前記能力設定値をＦＤ_g、前記制限用電流値をＩ_maxとした場合、
   前記算出手段は、
   Ｉ_max＝Ｉm×ＦＤ_g／ＦＤ_m
   から前記制限用電流値を算出する、
   ことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載の電子制御ユニット。
6. 前記オルタネータが、前記制限用電流値以下に励磁電流を制限したことを、車両の乗員に通知する通知手段を有する、
   ことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の電子制御ユニット。
7. スイッチング素子をＰＷＭ信号でオン又はオフして供給される励磁電流により発電量を制御するオルタネータの、励磁電流制御方法において、
   受信手段が、前記オルタネータが所定値以上の高温である場合、励磁電流の電流値を含む電流値情報と、前記ＰＷＭ信号のデューティー比を含むデューティー比情報を受信するステップと、
   算出手段が、前記デューティー比よりも小さい、能力設定値に対する前記デューティー比の比率を、前記電流値に掛けて、励磁電流の制限用電流値を算出するステップと、
   送信手段が、前記制限用電流値を含む制限用電流値情報と、励磁電流を前記制限用電流値以下に制限するよう要求する要求情報とを、前記オルタネータに送信するステップと、
   を有することを特徴とする励磁電流制御方法。