JP5338372B2

JP5338372B2 - 車両用発電制御装置

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Publication number: JP5338372B2
Application number: JP2009041028A
Authority: JP
Inventors: 朋彦濱田; 敏典丸山; 靖之渡辺
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-02-24
Filing date: 2009-02-24
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2029-02-24
Also published as: DE102010000544A1; JP2010200448A

Description

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の発電状態を制御する車両用発電制御装置に関する。

従来から、燃費向上を目的として車両の走行状態に応じて調整電圧を切り替える際に、ヘッドライト点灯時には電圧変化によるヘッドライトの明るさ変化による運転者の違和感を防止するため、調整電圧を徐々に変化させてヘッドライトの明暗を軽減するようにした車両用発電制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平５−１０３４３３号公報（第２−４頁、図１−３）

ところで、特許文献１に開示された車両用発電制御装置において調整電圧を徐々に変化させるということは、調整電圧切り替えによる燃費向上の効果が減少してしまうという問題があった。

特に近年、交通事故防止を狙い、ヘッドライトの昼間点灯を義務化もしくは推奨している国や地域があり、また、国内においてもヘッドライトの昼間点灯を自主的に実施している運送業者等が増加している。このような昼夜点灯においては、周囲が明るいためヘッドライトの明るさが変化しても、運転者がその変化を感知することはできないと考えられる。

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、調整電圧切り替え時のヘッドライトの明暗発生による違和感を防止するとともに、調整電圧切り替えによる燃費向上効果を確保することができる車両用発電制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の車両用発電制御装置は、調整電圧となるように車両用発電機の出力電圧あるいはバッテリ電圧を制御する電圧調整手段と、車両の走行状態に応じて調整電圧を低圧側電圧と高圧側電圧との間で切り替える電圧切替信号を発生する切替信号発生手段と、車両周辺の照度を検出する照度検出手段とを備え、切替信号発生手段は、照度検出手段によって検出された照度が基準値に達しない場合には、調整電圧の切り替えを徐々に行い、前記照度検出手段によって検出された照度が基準値を超えた場合には、前記調整電圧の切り替えを瞬時に行っている。

車両周辺の照度が基準値に達しない場合、すなわち車両周辺が暗い場合に調整電圧を徐々に切り替えることにより調整電圧切り替え時の前照灯（ヘッドライト）の明暗発生による違和感を防止することができる。一方、車両周辺の照度が基準値を超えた場合、すなわち車両周辺が明るい場合には調整電圧を瞬時に切り替えて前照灯の明暗が発生しても運転者が違和感を感じることはなく、しかも調整電圧を瞬時に切り替えることによる燃費向上効果の確保が可能になる。

また、上述した照度検出手段は、車両周辺の照度とともに前照灯照射領域の照度を検出し、切替信号発生手段は、前照灯照射領域の照度が車両周辺の照度よりも所定値以上大きいと
きに、調整電圧の切り替えを徐々に行うことが望ましい。あるいは、上述した切替信号発生手段は、前照灯の点灯の有無を判定し、前照灯が点灯しているときであって、照度検出手段によって検出された車両周辺の照度が基準値に達しない場合に、調整電圧の切り替えを徐々に行うことが望ましい。

前照灯照射領域の照度の方が車両周辺の照度よりも所定値以上大きい場合とは、前照灯を点灯している場合であり、このような場合に目標電圧の切り替えを徐々に行うようにすることで、目標電圧切り替え時の前照灯の明暗発生による違和感を確実に防止することができる。

また、上述した切替信号発生手段は、車両の走行状態が加速状態にあるときに調整電圧を低圧側電圧に切り替え、減速状態にあるときに調整電圧を高圧側電圧に切り替えることが望ましい。これにより、車両の減速時に発電量を増加させるとともに加速時に発電量を減少させて加減速時における燃焼消費を抑えることができる。

また、上述した切替信号発生手段は、車両の走行状態が加速状態あるいは減速状態以外の定常状態にあるときに、調整電圧を低圧側電圧よりも高く高圧側電圧よりも低い中間電圧に切り替えることが望ましい。これにより、加減速時以外の定常状態において適切な調整電圧を設定することにより、バッテリに対する良好な充放電収支を確保することが可能となる。

一実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。車両の走行状態が変化した場合の調整電圧の変化の様子を示すタイミング図である。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用発電制御装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を適用した一実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。

図１において、車両用発電機１０は、エンジン（図示せず）によって回転駆動されて発電を行う。この車両用発電機１０の出力端子は、充電線を介してバッテリ２や各種の電気負荷（図示せず）に接続されており、これらに対して充電電流や動作電流が供給される。

車両用発電機１０は、回転子に含まれる励磁巻線１１と、固定子に含まれる三相の電機子巻線１２と、電機子巻線１２の三相出力を全波整流する整流回路１３とを含んで構成されている。この車両用発電機１０の出力電圧の制御は、励磁巻線１１に対する通電を電圧調整器２０によって適宜断続制御することにより行われる。

電圧調整器２０は、車両用発電機１０の出力電圧が目標電圧となるように制御するためのものである。なお、出力電圧の代わりに、バッテリ電圧（バッテリ２の端子電圧）を検出してこのバッテリ電圧が目標電圧となるように制御するようにしてもよい。電圧調整器２０が電圧調整手段に対応する。

電圧調整器２０は、パワートランジスタ２１、環流ダイオード２２、通信回路２３、駆動回路２４を備えている。パワートランジスタ２１は、励磁巻線１１に直列に接続されており、オン状態のときに励磁巻線１１に励磁電流が流れる。環流ダイオード２２は、励磁巻線１１に並列に接続されており、パワートランジスタ２１がオフ状態のときに励磁巻線１１に流れる励磁電流を環流させる。通信回路２３は、切替信号発生器３０から送られてくる信号を受信し、この信号に含まれる調整電圧を駆動回路２４に向けて出力する。駆動回路２４は、通信回路２３から調整電圧が入力され、車両用発電機１０の出力電圧（あるいはバッテリ電圧）がこの調整電圧に一致するようにパワートランジスタ２１の断続制御を行う。

切替信号発生器３０は、車両の走行状態に応じて目標電圧を低圧側電圧と高圧側電圧との間で切り替える電圧切替信号を発生するためのものである。この切替信号発生器３０は、車両用発電機１０と離間した位置に単体の装置として設けてもよいが、エンジンＥＣＵ（電子制御装置）等が切替信号発生器３０の機能を備えるようにしてもよい。

切替信号発生器３０は、走行状態判定回路３１、電圧切替回路３２、照度判定回路３３、電圧徐変回路３４、スイッチ３５、信号発生回路３６を含んで構成されている。切替信号発生器３０が切替信号発生手段に対応する。また、上述した電圧調整器２０と切替信号発生器３０によって、車両用発電機１０の発電状態を制御する車両用発電制御装置が構成されている。

走行状態判定回路３１は、バッテリ電圧、バッテリ電流、車速、エンジン負圧、スロットル全閉信号等に基づいて車両の走行状態を判定する。例えば、車両が加速状態、減速状態、定常状態のいずれの状態にあるのかが判定される。

電圧切替回路３２は、走行状態に応じて目標電圧を切り替える。例えば、予め設定された低圧側電圧と高圧側電圧、およびそれらの中間電圧の３種類の目標電圧が用意されており、走行状態に応じていずれかの目標電圧が選択されて調整電圧として設定される。

照度判定回路３３は、車両周辺の照度が基準値（例えば５００ルクス）に達するか否かを判定する。例えば、車両周辺の照度を検出可能な位置（例えば、車内のダッシュボード上）に光センサが設置されており、照度判定回路３３は、この光センサの出力信号に基づいて決定される照度と基準値とを比較することにより上記の判定を行う。

電圧徐変回路３４は、車両周辺の照度が基準値未満のときにはバッテリ電圧から目標電圧へ徐変（徐々に変化）させた調整電圧を設定するとともに、車両周辺の照度が基準値以上のときには調整電圧をバッテリ電圧から徐変させずに目標電圧に瞬時に切り替えるための徐変禁止信号をスイッチ３５に向けて出力する。

スイッチ３５は、徐変禁止信号の有無に応じて、電圧徐変回路３４によって設定された調整電圧（バッテリ電圧から目標電圧に徐々に変化する調整電圧）と、電圧切替回路３２によって設定された調整電圧（高圧側電圧と低圧側電圧のいずれか一方の目標電圧が設定された調整電圧）のいずれか一方を有効にし、この有効にした調整電圧を出力する。具体的には、スイッチ３５は、徐変禁止信号が入力されていない場合には電圧徐変回路３４によって設定された調整電圧を有効にし、徐変禁止信号が入力された場合には電圧切替回路３２によって設定された調整電圧を有効にする。

信号発生回路３６は、スイッチ３５から出力された調整電圧を電圧調整器２０に向けて送信する。例えば、所定の信号形式（例えばＬＩＮプロトコルにしたがった信号形式）で電圧調整器２０に向けて出力される。この信号は、電圧調整器２０内の通信回路２３で受信され、取り出された調整電圧が通信回路２３から駆動回路２４に入力される。

本実施形態の車両用発電制御装置はこのような構成を有しており、次にその制御動作を説明する。図２は、車両の走行状態が変化した場合の調整電圧の変化の様子を示すタイミング図である。図２において、車両周辺の照度が５００ルクスに達していない場合の調整電圧の変化の様子が一点鎖線で、５００ルクス以上の場合の調整電圧の変化の様子が実線でそれぞれ示されている。

図２に示す例では、車両の走行状態が定常状態Ａ→減速状態Ｂ→定常状態Ｃ→加速状態Ｄ→定常状態Ｅと変化している。このような走行状態の変化が走行状態判定回路３１によって判定される。電圧切替回路３２は、減速状態に対応して目標電圧を高圧側電圧ＶＨに、加速状態に対応して目標電圧を低圧側電圧ＶＬ（ＶＬ＜ＶＨ）に、定常状態に対応して目標電圧をそれらの中間電圧ＶＭ（ＶＬ＜ＶＭ＜ＶＨ）にそれぞれ設定する。

車両周辺の照度が５００ルクスに達していない場合、すなわち、周囲が暗くなった場合には、図２の一点鎖線で示すように調整電圧の切替が行われる。具体的には、以下の（１）〜（４）のように調整電圧の切り替えが行われる。

（１）定常状態Ａ→減速状態Ｂ
走行状態判定回路３１によりこの走行状態の変化が検出されると、電圧切替回路３２は、車両用発電機１０の発電量を増加するために高圧側電圧ＶＨを目標電圧に設定する。また、車両周辺の照度が５００ルクスに達していないことが照度判定回路３３によって判定されると、電圧徐変回路３４は、調整電圧を現在のバッテリ電圧から目標電圧（高圧側電圧ＶＨ）に徐々に変化させる。なお、このとき電圧徐変回路３４からは徐変禁止信号は出力されない。スイッチ３５には徐変禁止信号が入力されないため、電圧徐変回路３４によって設定された調整電圧（バッテリ電圧から目標電圧に徐々に変化する調整電圧）が有効になり、信号発生回路３６からはこの調整電圧が電圧調整器２０に向けて出力される。

（２）減速状態Ｂ→定常状態Ｃ
走行状態判定回路３１によりこの走行状態の変化が検出されると、電圧切替回路３２は、車両用発電機１０の発電量を減速時の発電量から元に戻すために中間電圧ＶＭを目標電圧に設定する。また、車両周辺の照度が５００ルクスに達していないため、電圧徐変回路３４は、調整電圧を現在のバッテリ電圧（高圧側電圧ＶＨ）から目標電圧（中間電圧ＶＭ）に徐々に変化させる。このとき電圧徐変回路３４からは徐変禁止信号は出力されない。スイッチ３５には徐変禁止信号が入力されないため、電圧徐変回路３４によって設定された調整電圧が有効になり、信号発生回路３６からはこの調整電圧が電圧調整器２０に向けて出力される。

（３）定常状態Ｃ→加速状態Ｄ
走行状態判定回路３１によりこの走行状態の変化が検出されると、電圧切替回路３２は、車両用発電機１０の発電量を減少させるために低圧側電圧ＶＬを目標電圧に設定する。また、車両周辺の照度が５００ルクスに達していないため、電圧徐変回路３４は、調整電圧を現在のバッテリ電圧（中間電圧ＶＭ）から目標電圧（低圧側電圧ＶＬ）に徐々に変化させる。このとき電圧徐変回路３４からは徐変禁止信号は出力されない。スイッチ３５には徐変禁止信号が入力されないため、電圧徐変回路３４によって設定された調整電圧が有効になり、信号発生回路３６からはこの調整電圧が電圧調整器２０に向けて出力される。

（４）加速状態Ｄ→定常状態Ｅ
走行状態判定回路３１によりこの走行状態の変化が検出されると、電圧切替回路３２は、車両用発電機１０の発電量を加速時の発電量から元に戻すために中間電圧ＶＭを目標電圧に設定する。また、車両周辺の照度が５００ルクスに達していないため、電圧徐変回路３４は、調整電圧を現在のバッテリ電圧（低圧側電圧ＶＬ）から目標電圧（中間電圧ＶＭ）に徐々に変化させる。このとき電圧徐変回路３４からは徐変禁止信号は出力されない。スイッチ３５には徐変禁止信号が入力されないため、電圧徐変回路３４によって設定された調整電圧が有効になり、信号発生回路３６からはこの調整電圧が電圧調整器２０に向けて出力される。

このように、車両周辺が暗い場合には目標電圧の切り替えが行われても、実際の調整電圧は徐々に変化するように設定されるため、ヘッドライトの急激な明暗が発生せず、運転者が感じる違和感を軽減することができる。

一方、車両周辺の照度が５００ルクス以上の場合、すなわち、周囲が明るい場合には、図２の実線で示すように調整電圧の切替が行われる。具体的には、以下の（５）〜（８）のように調整電圧の切り替えが行われる。

（５）定常状態Ａ→減速状態Ｂ
走行状態判定回路３１によりこの走行状態の変化が検出されると、電圧切替回路３２は、車両用発電機１０の発電量を増加するために高圧側電圧ＶＨを目標電圧に設定する。また、車両周辺の照度が５００ルクス以上であることが照度判定回路３３によって判定されると、電圧徐変回路３４からは徐変禁止信号が出力される。スイッチ３５には徐変禁止信号が入力されるため、電圧徐変回路３４によって設定された調整電圧が無効になるとともに、電圧切替回路３２によって設定された目標電圧（高圧側電圧ＶＨ）が調整電圧として有効になり、信号発生回路３６からはこの調整電圧が電圧調整器２０に向けて出力される。

（６）減速状態Ｂ→定常状態Ｃ
走行状態判定回路３１によりこの走行状態の変化が検出されると、電圧切替回路３２は、車両用発電機１０の発電量を減速時の発電量から元に戻すために中間電圧ＶＭを目標電圧に設定する。また、車両周辺の照度が５００ルクス以上であるため、電圧徐変回路３４からは徐変禁止信号が出力される。スイッチ３５には徐変禁止信号が入力されるため、電圧徐変回路３４によって設定された調整電圧が無効になるとともに、電圧切替回路３２によって設定された目標電圧（中間電圧ＶＭ）が調整電圧として有効になり、信号発生回路３６からはこの調整電圧が電圧調整器２０に向けて出力される。

（７）定常状態Ｃ→加速状態Ｄ
走行状態判定回路３１によりこの走行状態の変化が検出されると、電圧切替回路３２は、車両用発電機１０の発電量を減少させるために低圧側電圧ＶＬを目標電圧に設定する。また、車両周辺の照度が５００ルクス以上であるため、電圧徐変回路３４からは徐変禁止信号が出力される。スイッチ３５には徐変禁止信号が入力されるため、電圧徐変回路３４によって設定された調整電圧が無効になるとともに、電圧切替回路３２によって設定された目標電圧（低圧側電圧ＶＬ）が調整電圧として有効になり、信号発生回路３６からはこの調整電圧が電圧調整器２０に向けて出力される。

（８）加速状態Ｄ→定常状態Ｅ
走行状態判定回路３１によりこの走行状態の変化が検出されると、電圧切替回路３２は、車両用発電機１０の発電量を加速時の発電量から元に戻すために中間電圧ＶＭを目標電圧に設定する。また、車両周辺の照度が５００ルクス以上であるため、電圧徐変回路３４からは徐変禁止信号が出力される。スイッチ３５には徐変禁止信号が入力されるため、電圧徐変回路３４によって設定された調整電圧が無効になるとともに、電圧切替回路３２によって設定された目標電圧（中間電圧ＶＭ）が調整電圧として有効になり、信号発生回路３６からはこの調整電圧が電圧調整器２０に向けて出力される。

このように、車両周辺が明るい場合には目標電圧の切り替えが行われると、調整電圧が直ちにこの目標電圧に切り替わるため、減速状態における回生制動と加速状態における発電負荷低減による調整電圧切り替えに伴う燃費向上効果を確保することができる。また、調整電圧の切り替えによってヘッドライトの急激な明暗が発生するが、車両周辺が明るいため、ヘッドライトの明暗の発生によって運転者が違和感を感じることはほとんどない。

なお、本発明は上記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において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、車両周辺の照度と比較する基準値を５００ルクスとしたが、この基準値はヘッドライトの明暗が運転者等に感知されない範囲において適宜変更することができる。

また、上述した実施形態では、調整電圧の切替信号をＬＩＮプロトコルにしたがった形式で送信したが、他の方式の信号、例えばＰＷＭ信号やその他の発信しない電圧信号を利用し、これらの信号に適した通信回路２３を用いるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、車両周辺の照度が基準値（５００ルクス）に達していないときに調整電圧の切り替えを徐々に行うようにしたが、調整電圧の切り替えを徐々に行う条件として、「前照灯照射領域（ヘッドライトによる照射領域）の照度が車両周辺の照度よりも所定値以上大きいとき」あるいは「ヘッドライトが点灯しているとき」を追加するようにしてもよい。この追加の条件を満たしているか否かは例えば照度判定回路３３によって判定される。これにより、車両周辺が暗く、かつ、ヘッドライトが点灯されているときに限って、調整電圧の切り替えが徐々に行われる。

また、上述した実施形態では、電圧調整器２０と切替信号発生器３０との間を通信線を介して接続し、切替信号発生器３０から電圧調整器２０に向けて調整電圧を含む信号を送信したが、切替信号発生器３０の一部あるいは全部の機能を電圧調整器２０に持たせるようにしてもよい。

本発明によれば、車両周辺の照度が基準値に達しない場合、すなわち車両周辺が暗い場合に調整電圧を徐々に切り替えることにより調整電圧切り替え時の前照灯（ヘッドライト）の明暗発生による違和感を防止することができる。一方、車両周辺の照度が基準値を超えた場合、すなわち車両周辺が明るい場合には調整電圧を瞬時に切り替えて前照灯の明暗が発生しても運転者が違和感を感じることはなく、しかも調整電圧を瞬時に切り替えることによる燃費向上効果の確保が可能になる。

２バッテリ
１０車両用発電機
１１励磁巻線
１２電機子巻線
１３整流回路
２０電圧調整器
２１パワートランジスタ
２２環流ダイオード
２３通信回路
２４駆動回路
３０切替信号発生器
３１走行状態判定回路
３２電圧切替回路
３３照度判定回路
３４電圧徐変回路
３５スイッチ
３６信号発生回路

Claims

調整電圧となるように車両用発電機の出力電圧あるいはバッテリ電圧を制御する電圧調整手段と、
車両の走行状態に応じて前記調整電圧を低圧側電圧と高圧側電圧との間で切り替える電圧切替信号を発生する切替信号発生手段と、
車両周辺の照度を検出する照度検出手段と、
を備え、前記切替信号発生手段は、前記照度検出手段によって検出された照度が基準値に達しない場合には、前記調整電圧の切り替えを徐々に行い、前記照度検出手段によって検出された照度が基準値を超えた場合には、前記調整電圧の切り替えを瞬時に行うことを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項１において、
前記照度検出手段は、前記車両周辺の照度とともに前照灯照射領域の照度を検出し、
前記切替信号発生手段は、前記前照灯照射領域の照度が前記車両周辺の照度よりも所定値以上大きいときに、前記調整電圧の切り替えを徐々に行うことを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項１において、
前記切替信号発生手段は、前照灯の点灯の有無を判定し、前記前照灯が点灯しているときであって、前記照度検出手段によって検出された照度が基準値に達しない場合に、前記調整電圧の切り替えを徐々に行うことを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記切替信号発生手段は、車両の走行状態が加速状態にあるときに前記調整電圧を前記低圧側電圧に切り替え、減速状態にあるときに前記調整電圧を前記高圧側電圧に切り替えることを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項４において、
前記切替信号発生手段は、車両の走行状態が加速状態あるいは減速状態以外の定常状態にあるときに、前記調整電圧を前記低圧側電圧よりも高く前記高圧側電圧よりも低い中間電圧に切り替えることを特徴とする車両用発電制御装置。