JP4269534B2

JP4269534B2 - 充電システムおよび車両用発電制御装置

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Publication number: JP4269534B2
Application number: JP2001116680A
Authority: JP
Inventors: 忠利浅田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-04-16
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2009-05-27
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用発電機によってバッテリの充電を行う充電システム、およびこの車両用発電機の発電状態を制御する車両用発電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、車両のエンジンにより回転駆動されて発電を行う車両用発電機は、ＩＣレギュレータと称される車載用発電制御装置によって出力電圧が所定値となるように制御されている。
【０００３】
近年のエンジンの低アイドリング化や電気負荷の増加、燃費低減のニーズに応えるために、車両の走行状態、エンジンの動作状態、バッテリの充電状態、電気負荷の使用量等の各種情報に基づいて、発電機の出力電圧を可変する技術が特許第３０７０７８８号公報に開示されている。この特許第３０７０７８８号公報に開示された技術では、基準電圧に対応するデューティ信号をエンジン制御装置（ＥＣＵ）からＩＣレギュレータに送出し、この信号に対応した基準電圧となるように発電機の出力電圧が制御されている。
【０００４】
また、近年の車両走行時の燃費低減の社会的ニーズの高まりから、車両の走行状態やバッテリの充電状態に基づいて発電機の仕事量を適宜変更して、必要最小限の燃料にて充分な発電量を行うことが必要になっている。具体的には、車両の加速時においては、発電機の出力電圧を低く設定し（例えば最小電圧１２Ｖ）、エンジンに対する機械的負荷を低減することによって燃料消費量を低減し、反対に、車両の減速時においては、発電機の出力電圧を高く設定し（例えば最大電圧１５Ｖ）、発電機の発電量を多くしてバッテリを急速に充電することにより、車両の慣性エネルギーを電力に変換し、燃料の有効利用を図っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許第３０７０７８８号公報に開示された技術を用いて発電機の出力電圧を調整する場合には、ＩＣレギュレータ側における基準電圧の変換精度によっては、ＥＣＵからＩＣレギュレータに対する基準電圧を最小電圧あるいは最大電圧に設定しても、正確にこれらの電圧値となるように出力電圧を調整することができず、充分に燃費を低減するという所期の目的を果たすことができない場合があった。例えば、基準電圧を最大値に設定しようとしたときに、パルス信号のデューティ比が少し大きな値になっただけで、１６Ｖから１４．４Ｖに変化してしまう。この問題は、ＩＣレギュレータ側の変換精度を高めることによりある程度解決することが可能であるが、電源電圧の変動や温度特性等を考慮すると、極めて高価なデバイスが構成部品として必要になり、コスト低減等の要請から実現が困難な場合もある。
【０００６】
また、ＥＣＵからＩＣレギュレータに対してデューティ信号を送出する場合に、最も一般的には専用の通信用ＩＣを用いる方法が考えられるが、専用の通信用ＩＣを備える方法はＥＣＵのリソースの有効利用の観点からは好ましくなく、より簡易な通信手段が望まれている。
【０００７】
さらに、ＥＣＵによって発電機の出力電圧を調整するために、バッテリ温度に対応して適宜調整電圧を選定する必要があるが、そのためにはバッテリ温度を測定するための温度センサをＥＣＵに備えるとともにこのＥＣＵをバッテリ温度と相関のとれる場所に設定する必要があるため、ＥＣＵの搭載箇所に制約が加わることになり、ＥＣＵの搭載性が悪化するという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、コストの上昇を抑えるとともに車両用発電機の出力電圧の調整精度を高めることができる充電システムおよび車両用発電制御装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、外部の制御装置の大幅な変更や機能追加が不要であって、温度センサを不要とすることで外部制御装置の搭載性を向上させることができる充電システムおよび車両用発電制御装置を提供することにある。
【０００９】
さらに、本発明の目的は、通信用の特別なハードウエアを用いることなく簡単な構成でパルス信号の送信を行うことができる充電システムを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の充電システムは、車両に搭載されたバッテリと、バッテリに充電を行う車両用発電機と、車両用発電機の出力電圧を制御する車両用発電制御装置と、車両用発電制御装置に対して車両用発電機の発電状態を指示する外部制御装置とを備えている。この車両用発電制御装置は、外部制御装置から入力されるパルス信号のデューティ比を検出するデューティ比検出手段と、デューティ比検出手段によって検出されたデューティ比に対して、ほぼ線形の関係を有する基準電圧を生成するとともに、デューティ比の上下限近傍において基準電圧をほぼ一定に設定する基準電圧生成手段と、基準電圧生成手段によって生成された基準電圧とバッテリの端子電圧とを比較することにより車両用発電機の出力電圧を調整する電圧制御手段とを備えている。デューティ比の上下限近傍において基準電圧がほぼ一定に設定されているため、基準電圧を最大値あるいは最小値に固定することが容易となり、複雑な構成によるコストの増加を招くことなく車両用発電機の出力電圧の調整精度を高めることができる。
【００１１】
また、上述した基準電圧生成手段は、バッテリの温度に連動して温度が変化する箇所に設置されており、パルス信号のデューティ比の上下限近傍の一部の領域において、この設置温度に基づいて変化する基準電圧の設定を行うことが望ましい。バッテリ温度が変動したときにこれに連動するように基準電圧を設定することが可能になり、温度センサ等の特別な構成を追加する必要がなく、コストの増大を抑えることができる。また、車両用発電制御装置内の基準電圧生成手段の設置箇所を工夫するだけであるため、外部制御装置の設定場所を自由に設定することができるようになり、外部制御装置の搭載性を向上させることができる。
【００１２】
また、上述した外部制御装置は、デューティ比演算手段とパルス生成手段を備えることが望ましい。デューティ比演算手段は、所定の動作クロックに同期した演算動作を行うことにより、バッテリの充電状態と、車両の走行速度と、エンジンの運転状態と、エンジンの負荷状態の少なくとも一つに基づいてパルス信号のデューティ比を設定する。また、パルス生成手段は、スイッチング素子と、このスイッチング素子のオンオフ状態を保持する保持手段とを有する。動作クロックに同期してデューティ比演算手段によって保持手段の保持内容が変更されてスイッチング素子のオンオフ状態が切り替えられており、これにより、パルス信号の生成が行われる。これにより、外部制御装置から車両用発電制御装置に向けてパルス信号を送出する際に、外部制御装置のソフトウエア上での割り込み処理によって信号送出を行うことが可能になり、通信用の特別なハードウエアが不要になる。
【００１３】
また、上述したパルス生成手段から出力されるパルス信号の周期は、動作クロックの周期の倍数であって、車両用発電機の時定数よりも短い値に設定されていることが望ましい。スイッチング素子のオンオフ状態を所定クロック数毎にセット／リセットすることにより、所定のデューティ比を有するパルス信号を容易に生成することが可能になる。また、パルス信号の周期を車両用発電機の時定数よりも短い周期、好ましくはこの時定数の２／３〜１／４程度に設定することにより、外部制御装置から車両用発電機の出力電圧を制御する上で十分な応答性が得られる。また、パルス信号を送出する処理回数も必要以上に増やすことがないため、外部制御装置の処理負担を軽減することができる。
【００１４】
また、上述した基準電圧生成手段は、バッテリの温度に連動して温度が変化する箇所に設置されており、デューティ比の上下限近傍の一部の領域において、この設置箇所の温度に基づいて変化する前記基準電圧の設定を行っているとともに、上述したデューティ比演算手段は、車両が加速状態にあるものと判定したときに基準電圧が最小値となるようにパルス信号のデューティ比を設定し、車両が減速状態にあるものと判定したときに基準電圧が最大値となるようにパルス信号のデューティ比を設定し、車両が加速状態および減速状態以外の状態にあってバッテリが所定の充電状態にあるときに上述した所定範囲内の値となるようにパルス信号のデューティ比を設定することが望ましい。これにより、車両の加速時において基準電圧が最小となるように設定されるため、発電による負荷を最小に抑えることにより、燃費の向上を図ることができる。また、車両の減速時においては基準電圧が最大となるように設定されるため、車両の慣性エネルギーを電力に変換してバッテリの充電を行うことができる。さらに、車両の加減速時以外においては、パルス信号のデューティ比を上限あるいは下限近傍に設定することにより、バッテリ温度に応じた基準電圧を設定することが可能になる。デューティ比を０％あるいは１００％に設定する場合を考えると、外部制御装置によって保持手段の内容を更新する必要がないため、外部制御装置の処理の負担を軽減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の充電システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明を適用した一実施形態の充電システムの構成を示す図である。図１に示す本実施形態の充電システムは、車両用発電制御装置１、車両用発電機２、バッテリ３、ＥＣＵ（エンジン制御装置）８０を含んで構成されている。
【００１６】
車両用発電制御装置１は、車両用発電機２の出力電圧を所定範囲内に制御する。車両用発電制御装置１の詳細については後述する。
車両用発電機２は、固定子に含まれる３相の固定子巻線２１と、回転子に含まれる界磁巻線２２と、固定子巻線２１の３相出力を全波整流する全波整流回路２３とを含んで構成されている。この車両用発電機２の出力電圧の制御は、界磁巻線２２に通電する界磁電流を調整することにより行われる。車両用発電機２の出力端子（Ｂ端子）はバッテリ３やその他の電気負荷４に接続されており、車両用発電機２からこれらに対して電流が供給される。
【００１７】
ＥＣＵ８０は、エンジン（図示せず）の制御を行うとともに、バッテリ３の充電状態、車速、スロットル開度等の情報に基づいて車両用発電制御装置１に対して車両用発電機２の発電状態を指示する。このために、ＥＣＵ８０は、所定の制御プログラムを実行するＣＰＵ８１と、各種信号の入出力処理を行う入出力部（Ｉ／Ｏ）８２とを含んで構成されている。ＥＣＵ８０から車両用発電制御装置１に対する指示は、デューティ比が可変に設定されるパルス信号を送出することにより行われる。このパルス信号の生成は、入出力部８２内のスイッチング素子としてのトランジスタ８３およびレジスタ（Ｒ）８４を用いて行われる。なお、トランジスタ８３の保護を目的として送出ライン上に抵抗８５が挿入されている。
【００１８】
図２は、レジスタ８４およびトランジスタ８３を用いたパルス信号生成の概略を示す図である。ＣＰＵ８１は、動作クロックに同期したタイミングで入出力部８２に対して割り込み処理を行って、レジスタ８４の内容をセット（“１”を格納）あるいはリセット（“０”を格納）することができる。したがって、図２に示すように、ＣＰＵ８１は、所定の周期で繰り返しレジスタ８４の内容をセットおよびリセットすることにより、トランジスタ８３を所定周期でオンオフ制御し、このオンオフ周期に対応するデューティ比を有するパルス信号を生成することが可能になる。
【００１９】
なお、このようにして生成されるパルス信号の周期を、車両用発電機２の時定数（２００ｍｓ程度）より短く、望ましくは２／３〜１／４程度に設定することにより、ＥＣＵ８０が車両状態やバッテリ状態から判定してパルス信号のデューティ比を変更し、これに伴って車両用発電機２の出力電圧を変更する場合の充分な応答速度を確保することができる。また、このようにしてＥＣＵ８０によってパルス信号を生成する場合には、通信ドライバ等の専用のハードウエアの追加が不要であり、構成の簡略化が可能となる。しかも、パルス信号生成のために、レジスタ８４の内容を書き換える回数も１パルス当たり２回ですむため、パルス生成処理の負担を低減することができる。
【００２０】
次に、車両用発電制御装置１の詳細構成について説明する。図１に示すように、車両用発電制御装置１は、車両用発電機２の界磁巻線２２に直列に接続されて界磁電流を断続するパワートランジスタ１１と、界磁巻線２２に並列に接続されてパワートランジスタ１１がオフ状態のときに界磁電流を還流させる還流ダイオード１２と、バッテリ３の端子電圧（バッテリ電圧）を監視してこの電圧が所定範囲内に収まるようにパワートランジスタ１１の断続状態を制御する制御回路５０とを含んで構成されている。
【００２１】
図３は、制御回路５０の詳細な構成を示す回路図である。図３に示すように、制御回路５０は、波形整形器５１、周期カウンタ５２、Ｌｏ時間カウンタ５３、除算回路５４、デューティ変換回路５５、ラダー回路５６、電圧偏差検出回路５７、ＰＷＭ回路５８を含んで構成されている。
【００２２】
波形整形器５１は、ＥＣＵ８０からＣ端子に入力されたパルス信号に含まれるノイズを除去するとともに波形の整形を行う。周期カウンタ５２は、波形整形がなされた後のパルス信号の周期をカウントする。Ｌｏ時間カウンタ５３は、波形整形がなされた後のパルス信号のローレベル時間をカウントする。除算回路５４は、Ｌｏ時間カウンタ５３によってカウントされたパルス信号のローレベル時間を、周期カウンタ５２によってカウントされたパルス信号の周期で除算することにより、このパルス信号のデューティ比を演算する。
【００２３】
図４は、除算回路５４およびデューティ変換回路５５の構成を示す図である。図４に示すように、除算回路５４には除算結果レジスタ５４０が含まれており、演算によって求められたパルス信号のデューティ比がこの除算結果レジスタ５４０に格納される。本実施形態では、パルス信号のデューティ比（０％から１００％）が６ビットデータで表されるものとし、６ビットの除算結果レジスタ５４０が用いられている。但し、このビット数は、必要な車両用発電機２の出力電圧の分解能に応じて適宜決めればよく、ビット数を増やすことで容易に分解能を上げることができる。除算結果レジスタ５４０に格納されたデータは、デューティ変換回路５５に入力される。
【００２４】
図４に示すように、デューティ変換回路５５は、２つのＥＸ−ＯＲ（排他的論理和）回路５５０、５５５、２つのＡＮＤ（論理積）回路５５１、５５２、ＩＮＶ（論理反転）回路５５３、ＯＲ（論理和）回路５５４を含んで構成されている。デューティ変換回路５５は、除算回路５４から出力される６ビットデータが入力されており、後段のラダー回路５６に入力する７ビットデータに変換する。この変換内容の詳細については後述する。
【００２５】
ラダー回路５６は、デューティ変換回路５５から出力される７ビットデータに対応する基準電圧Ｖref を生成する。本実施形態のラダー回路５６は、デューティ比に対応して基準電圧を生成する構成としているので、後述するようにバッテリ温度に応じて基準電圧を生成することが容易となる。
【００２６】
図５は、ラダー回路５６の詳細構成を示す回路図である。図５に示すように、ラダー回路５６は、抵抗５６０〜５７４、ダイオード５７５、バッファ回路５８０〜５８６を含んで構成されている。抵抗５６３〜５７４がはしご状に接続されており、これらが抵抗５６０、５６１からなる分圧回路の分圧点に接続されている。バッファ回路５８０〜５８５を選択的にハイレベルあるいはローレベルにすることで、はしご状に接続された抵抗５６３〜５７４の全体抵抗を変化させることができるため、上述した分圧回路の分圧電圧が所定の範囲内で任意に変化する。この分圧電圧が基準電圧Ｖref として外部に取り出される。
【００２７】
また、本実施形態のラダー回路５６には、ダイオード５７５と抵抗５６２からなる直列回路の一方端が上述した分圧回路の分圧点に接続されている。この直列回路の他方端にはバッファ回路５８６が接続されており、バッファ回路５８６の出力がハイレベルのとき（バッファ回路５８６の入力が“１”のとき）は、ダイオード５７５に逆バイアスの電圧が印加されるため電流が流れず、基準電圧Ｖref に特に影響を与えない。ところが、バッファ回路５８６の出力がローレベルのとき（バッファ回路５８６の入力が“０”のとき）は、ダイオード５７５に順方向の電流が流れ、しかもこの電流値はダイオード５７５の温度に依存した値となるため、基準電圧Ｖref に温度特性が付与される。なお、一般に、車両用発電制御装置１は、バッテリ３とともにエンジンルーム内に設定されるため、車両用発電制御装置１の一構成部品であるダイオード５７５の設置箇所の温度と、バッテリ３の温度とは互いに相関を有する。したがって、ダイオード５７５に順方向電流を流すことにより、バッテリ温度を考慮した基準電圧Ｖref の設定が可能になる。
【００２８】
図６は、ラダー回路５６によって生成される基準電圧Ｖref とパルス信号のデューティ比との関係を示す図である。
上述したように、パルス信号のデューティ比は６ビットデータで表されているため、デューティ比０〜１００％がデータ「０」〜「６３」に対応しており、それぞれの値に対応した基準電圧Ｖref は以下のようになる。
【００２９】
データ「０」、「１」
この場合には、除算回路５４内の除算結果レジスタ５４０の第０ビットＤ０のみが“０”あるいは“１”となり、それ以外の第１ビットＤ１〜第５ビットＤ５が全て“０”であるため、ＥＸ−ＯＲ回路５５５の出力が“１”となる。したがって、デューティ変換回路５５の出力は、第０ビットＱ０〜第６ビットＱ６の全てが“０”となり、ラダー回路５６内のバッファ回路５８６の入力が“０”になる。このため、温度特性が付与された基準電圧Ｖref （図６においてＡで示された範囲）がラダー回路５６によって生成される。
【００３０】
データ「２」〜「４」
データ「２」、「３」の場合には、除算結果レジスタ５４０の第１ビットＤ１が“１”に、第２ビットＤ２〜第５ビットＤ５が“０”になるため、ＥＸ−ＯＲ回路５５５の出力、すなわちデューティ変換回路５５の出力の第６ビットＱ６が“１”となる。したがって、ラダー回路５６内のバッファ回路５８６の入力が“１”になり、温度特性が付与されない基準電圧Ｖref がラダー回路５６によって生成される。
【００３１】
また、データ「４」の場合には、除算結果レジスタ５４０の第２ビットＤ２が“１”となるため、ＥＸ−ＯＲ回路５５０の出力が“１”になり、ＥＸ−ＯＲ回路５５５の出力、すなわちデューティ変換回路５５の出力の第６ビットＱ６が“１”となる。したがって、ラダー回路５６内のバッファ回路５８６の入力が“１”になり、温度特性が付与されない基準電圧Ｖref がラダー回路５６によって生成される。
【００３２】
なお、上述したデータ「２」〜「４」については、いずれの場合もデューティ変換回路５５の出力の第０ビットＱ０〜第５ビットＱ５が全て“０”であり、ラダー回路５６によって１２Ｖの基準電圧Ｖref が生成される。
データ「６０」、「６１」
この場合には、除算結果レジスタ５４０の第１ビットＤ１が“０”、第２ビットＤ２〜第５ビットＤ５が“１”となるため、デューティ変換回路５５の出力は第６ビットＱ６が“１”となる。したがって、ラダー回路５６内のバッファ回路５８６の入力が“１”になり、温度特性が付与されない基準電圧Ｖref がラダー回路５６によって生成される。
【００３３】
なお、これらのデータ「６０」、「６１」については、いずれの場合もデューティ変換回路５５の出力の第０ビットＱ０、第１ビットＱ１が“０”、第２ビットＱ２〜第５ビットＱ５が“１”であり、ラダー回路５６によって１５Ｖの基準電圧Ｖref が生成される。
【００３４】
データ「６２」、「６３」
この場合には、除算結果レジスタ５４０の第１ビットＤ１〜第５ビットＤ５が全て“１”となるため、ＥＸ−ＯＲ回路５５５の出力、すなわちデューティ変換回路５５の出力の第６ビットＱ６が“０”となる。したがって、ラダー回路５６内のバッファ回路５８６の入力が“０”になり、温度特性が付与された基準電圧Ｖref （図６においてＢで示された範囲）がラダー回路５６によって生成される。
【００３５】
電圧偏差検出回路５７は、上述したラダー回路５６によって生成された基準電圧Ｖref と、Ｓ端子に印加されているバッテリ電圧とを比較し、その比較結果に対応したローレベルあるいはハイレベルの信号を出力する。ＰＷＭ回路５８は、電圧偏差検出回路５７の出力がハイレベルのときにＰＷＭ（パルス幅変調）を行って、所定のデューティ比を有する駆動信号を生成してパワートランジスタ１１を駆動する。所定のデューティ比の駆動信号がＰＷＭ回路５８から出力されると、パワートランジスタ１１がオンオフ制御されて、界磁巻線２２に対する通電が行われる。これにより、車両用発電機２の出力電圧が上昇するため、バッテリ３の端子電圧も上昇する。
【００３６】
上述したＥＣＵ８０が外部制御装置に、ＣＰＵ８１がデューティ比演算手段に、レジスタ８４が保持手段にそれぞれ対応する。また、波形整形器５１、周期カウンタ５２、Ｌｏ時間カウンタ５３、除算回路５４がデューティ比検出手段に、デューティ変換回路５５、ラダー回路５６が基準電圧生成手段に、電圧偏差検出回路５７、ＰＷＭ回路５８、パワートランジスタ１１が電圧制御手段にそれぞれ対応する。
【００３７】
本実施形態の充電システムはこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。
図７は、本実施形態の充電システムの全体動作を示す流れ図であり、ＥＣＵ８０による制御動作の手順が示されている。
【００３８】
ＥＣＵ８０内のＣＰＵ８１は、車速の検出（ステップ１００）、スロットル開度の検出（ステップ１０１）、バッテリ３の充電状態の検出（ステップ１０２）を行う。バッテリ３の充電状態は、例えば電流センサ５によって検出したバッテリ３の充放電電流値を積分することにより判断することができる。なお、これらの各出力動作は、順番を入れ替えて、あるいは並行して行うことが可能である。
【００３９】
次に、ＣＰＵ８１は、検出した車速およびスロットル開度に基づいて、車両が加速状態にあるか否か（ステップ１０３）、減速状態にあるか否か（ステップ１０４）を判定する。
車両が加速状態にある場合にはステップ１０３の判定において肯定判断が行われ、次に、ＣＰＵ８１は、送出するパルス信号のデューティ比をａ（例えば６．２５％）に設定し（ステップ１０５）、このデューティ比となるように入出力部８２内のレジスタ８４の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置１に向けて出力する（ステップ１０６）。車両用発電制御装置１は、このパルス信号のデューティ比（６．２５％）を６ビットデータ「４」に変換し、対応する基準電圧Ｖref を１２Ｖに設定して車両用発電機２の出力電圧を制御する。これにより、車両が加速状態にあるときには、車両用発電機２の発電が停止あるいは抑制されるため、エンジンの負荷が軽減され、燃費の向上が可能になる。
【００４０】
また、車両が減速状態にある場合には、ステップ１０３の判定において否定判断が、ステップ１０４の判定において肯定判断がそれぞれ行われ、次に、ＣＰＵ８１は、送出するパルス信号のデューティ比をｂ（例えば９３．７５％）に設定し（ステップ１０７）、このデューティ比となるように入出力部８２内のレジスタ８４の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置１に向けて出力する（ステップ１０６）。車両用発電制御装置１は、このパルス信号のデューティ比（９３．７５％）を６ビットデータ「６０」に変換し、対応する基準電圧Ｖref を１５Ｖに設定して車両用発電機２の出力電圧を制御する。これにより、車両が減速状態にあるときには、車両用発電機２の発電量が増加するため、車両の慣性エネルギーを電力に変換してバッテリ３を有効に充電することが可能になる。
【００４１】
また、車両が加速状態および減速状態のいずれにもない場合には、ステップ１０４の判定において否定判断が行われ、次に、ＣＰＵ８１は、バッテリ３の充電状態が良好か否かを判定する（ステップ１０８）。例えばバッテリ３の充電容量が９５％以上の場合にはこの判定において肯定判断が行われ、次にＣＰＵ８１は、送出するパルス信号のデューティ比を、基準電圧Ｖref に対して温度特性付与を指示する値（例えば図６に示した範囲Ａに対応する値）に設定し（ステップ１０９）、このデューティ比となるように入出力部８２内のレジスタ８４の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置１に向けて出力する（ステップ１０６）。車両用発電制御装置１は、このパルス信号のデューティ比を６ビットデータに変換し、温度特性が付与された基準電圧Ｖref を設定して車両用発電機２の出力電圧を制御する。これにより、バッテリ３の温度変化に連動した基準電圧Ｖref の設定が可能になり、バッテリ温度を考慮した最適な充電制御を行うことができる。なお、図６に示したように、ディーティ比が０％の場合にも温度特性が付与された基準電圧Ｖref が設定されるが、このようなパルス信号は、レジスタ８４の内容を“０”に固定することにより実現されるため、ＣＰＵ８１の処理負担をさらに軽減することができる。
【００４２】
また、バッテリ３の充電状態が良好でない場合（充電容量が９５％未満の場合）にはステップ１０８の判定において否定判断が行われ、次に、ＣＰＵ８１は、バッテリ３の充電状態に応じたパルス信号のデューティ比を設定し（ステップ１１０）、このデューティ比となるように入出力部８２内のレジスタ８４の内容を所定のタイミングで繰り返し書き換えてパルス信号を生成して、車両用発電制御装置１に向けて出力する（ステップ１０６）。
【００４３】
このように、本実施形態の充電システムでは、パルス信号のデューティ比の上下限近傍において基準電圧Ｖref がほぼ一定に設定されているため、基準電圧Ｖrefを最大値あるいは最小値に固定することが容易となり、複雑な構成によるコストの増加を招くことなく車両用発電機２の出力電圧の調整精度を高めることができる。
【００４４】
また、車両用発電制御装置１の制御回路５０内のラダー回路５６の設置箇所温度に応じて基準電圧Ｖref を設定することによりバッテリ温度を考慮した基準電圧Ｖref の設定が可能であり、ＥＣＵ８０の設定場所を自由に設定することができるようになり、ＥＣＵ８０の搭載性を向上させることができる。
【００４５】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、車両用発電制御装置１が特定範囲のデューティ比を有するパルス信号を受信したときに、温度特性が付与された基準電圧Ｖrefが設定されるようにしたが、車両用発電制御装置１におけるこの機能を省略するようにしてもよい。この場合には、図４に示したデューティ変換回路５５内のＥＸ−ＯＲ回路５５５を省略するとともに、図５に示したラダー回路５６内の抵抗５６２、ダイオード５７５、バッファ回路５８６を省略すればよい。温度特性が付与されない場合の基準電圧Ｖref は、図８に示すように、デューティ比の上下限近傍において一定の値となり、その間においてデューティ比に対してほぼ線形の関係を有する値となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の充電システムの構成を示す図である。
【図２】レジスタおよびトランジスタを用いたパルス信号生成の概略を示す図である。
【図３】制御回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図４】除算回路およびデューティ変換回路の構成を示す図である。
【図５】ラダー回路の詳細構成を示す回路図である。
【図６】ラダー回路によって生成される基準電圧とパルス信号のデューティ比との関係を示す図である。
【図７】本実施形態の充電システムの全体動作を示す流れ図である。
【図８】温度特性が付与されない基準電圧とパルス信号のデューティ比との関係を示す図である。
【符号の説明】
１車両用発電制御装置
２車両用発電機
３バッテリ
１１パワートランジスタ
１２還流ダイオード
５０制御回路
５１波形整形器
５２周期カウンタ
５３Ｌｏ時間カウンタ
５４除算回路
５５デューティ変換回路
５６ラダー回路
５７電圧偏差検出回路
５８ＰＷＭ回路
８０ＥＣＵ（エンジン制御装置）
８１ＣＰＵ
８２入出力部（Ｉ／Ｏ）
８３トランジスタ
８４レジスタ

Claims

車両に搭載されたバッテリと、前記バッテリに充電を行う車両用発電機と、前記車両用発電機の出力電圧を制御する車両用発電制御装置と、前記車両用発電制御装置に対して前記車両用発電機の発電状態を指示する外部制御装置とを備える充電システムにおいて、
前記車両用発電制御装置は、
前記外部制御装置から入力されるパルス信号のデューティ比を検出するデューティ比検出手段と、
前記デューティ比検出手段によって検出された前記デューティ比に対して、ほぼ線形の関係を有する基準電圧を生成するとともに、前記デューティ比の上下限近傍において前記基準電圧をほぼ一定に設定する基準電圧生成手段と、
前記基準電圧生成手段によって生成された前記基準電圧と、前記バッテリの端子電圧とを比較することにより前記車両用発電機の出力電圧を調整する電圧制御手段と、
を備えることを特徴とする充電システム。
請求項１において、
前記基準電圧生成手段は、前記バッテリの温度に連動して温度が変化する箇所に設置されており、前記パルス信号のデューティ比の上下限近傍の一部の領域において、この設置温度に基づいて変化する前記基準電圧の設定を行うことを特徴とする充電システム。
請求項１において、
前記外部制御装置は、
所定の動作クロックに同期した演算動作を行うことにより、前記バッテリの充電状態と、前記車両の走行速度と、エンジンの運転状態と、前記エンジンの負荷状態の少なくとも一つに基づいて前記パルス信号のデューティ比を設定するデューティ比演算手段と、
スイッチング素子と、このスイッチング素子のオンオフ状態を保持する保持手段とを有するパルス生成手段と、
を備え、前記動作クロックに同期して前記デューティ比演算手段によって前記保持手段の保持内容を変更して前記スイッチング素子のオンオフ状態を切り替えることにより、前記パルス信号の生成を行うことを特徴とする充電システム。
請求項３において、
前記パルス生成手段から出力される前記パルス信号の周期は、前記動作クロックの周期の倍数であって、前記車両用発電機の時定数よりも短い値に設定されていることを特徴とする充電システム。
請求項３において、
前記基準電圧生成手段は、前記バッテリの温度に連動して温度が変化する箇所に設置されており、前記デューティ比が所定範囲に含まれているときに、この設置箇所の温度に基づいて変化する前記基準電圧の設定を行い、
前記デューティ比演算手段は、前記車両が加速状態にあるものと判定したときに前記基準電圧が最小値となるように前記パルス信号のデューティ比を設定し、前記車両が減速状態にあるものと判定したときに前記基準電圧が最大値となるように前記パルス信号のデューティ比を設定し、前記車両が前記加速状態および前記減速状態以外の状態にあって前記バッテリが所定の充電状態にあるときに前記所定範囲内の値となるように前記パルス信号のデューティ比を設定することを特徴とする充電システム。
外部から入力されるパルス信号のデューティ比を検出するデューティ比検出手段と、
前記デューティ比検出手段によって検出された前記デューティ比に対して、ほぼ線形の関係を有する基準電圧を生成するとともに、前記デューティ比の上下限近傍において前記基準電圧をほぼ一定に設定する基準電圧生成手段と、
前記基準電圧生成手段によって生成された前記基準電圧と、車載用のバッテリの端子電圧とを比較することにより車両用発電機の出力電圧を調整する電圧制御手段と、
を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項６において、
前記基準電圧生成手段は、前記バッテリの温度に連動して温度が変化する箇所に設置されており、前記パルス信号のデューティ比が所定範囲に含まれているときに、この設置温度に基づいて変化する前記基準電圧の設定を行うことを特徴とする車両用発電制御装置。