(57)【要約】【課題】発電機システムにリーク電流が発生した場合であっても、エンジンの回転数を計測することができる発電機の制御装置を得る。【解決手段】発電機の制御装置は、発電機のステータコイルによって生成される三相交流電圧のうちの一相の交流電圧である発電電圧に基づいて、エンジン回転数を計測し、発電電圧と、閾値電圧とが非交差となる非交差状態が継続する非交差状態継続時間を計測し、計測した非交差状態継続時間に基づいて発電指令を出力することで発電機に発電させ、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧とが交差すれば、発電停止指令を出力することで発電機に発電を停止させるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機の界磁コイルに流れる界磁電流を制御する界磁電流制御部と、
前記発電機のステータコイルによって生成される三相交流電圧のうちの一相の交流電圧である発電電圧と、閾値電圧とが非交差となる非交差状態が継続する非交差状態継続時間を計測し、計測した前記非交差状態継続時間に基づいて発電指令を出力し、前記発電指令を出力した後、前記発電電圧と前記閾値電圧とが交差すれば、発電停止指令を出力するフローティング判定部と、
前記発電電圧に基づいて、エンジン回転数を計測する回転数計測部と、
を備え、
前記界磁電流制御部は、
前記フローティング判定部から前記発電指令を受ければ、前記界磁電流を前記界磁コイルに通電することで前記発電機に発電させ、前記フローティング判定部から前記発電停止指令を受ければ、前記界磁コイルへの前記界磁電流の通電を遮断することで前記発電機に発電を停止させる
発電機の制御装置。
【請求項２】
前記フローティング判定部は、
計測した前記非交差状態継続時間が閾値時間に達すれば、前記発電指令を出力する
請求項１に記載の発電機の制御装置。
【請求項３】
前記フローティング判定部は、
前記発電電圧が前記閾値電圧よりも大きい状態および前記発電電圧が前記閾値電圧未満である状態のどちらかが継続する時間を、前記非交差状態継続時間として計測する
請求項１または２に記載の発電機の制御装置。
【請求項４】
前記回転数計測部は、
前記発電電圧を矩形波信号に変換し、前記矩形波信号の周波数を計測することによって、前記エンジン回転数を計測する
請求項１から３のいずれか１項に記載の発電機の制御装置。
【請求項５】
前記回転数計測部は、
前記発電電圧を前記矩形波信号に変換する前に、前記発電電圧に重畳されるノイズを除去する
請求項４に記載の発電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発電機システムにおいて、発電機によって発電される電力を蓄えるバッテリの電圧がバッテリの電圧の目標値よりも大きい状況といった発電が不要な状況であっても、発電機がある程度発電する制御が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３８６６０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、エンジンの回転と同期して回転する発電機によって生成される発電電圧と、閾値電圧との大小関係を比較し、その比較結果に応じて出力されるパルス信号を利用して、エンジンの回転数を計測するように構成される発電機システムを考える。このような発電機システムにおいて、発電が不要な状況で、上述の制御が適用されると、パルス信号の出力が継続するので、エンジンの回転数を継続して計測することができる。
【０００５】
しかしながら、上述の発電機システムにリーク電流が発生すると、そのリーク電流に起因して、グランドの電位が浮き上がる現象、すなわちグランドシフトが発生する。その結果、発電が不要な状況で上述の制御が適用されたとしても、発電電圧の波形が上述の閾値電圧を超えてしまう。この場合、発電電圧と閾値電圧とを比較しても、発電電圧が閾値電圧よりも常に大きくなってしまい、結果として、パルス信号の出力が停止し、エンジンの回転数を計測することができなくなる。したがって、上述の発電機システムにリーク電流が発生した場合であっても、発電が不要な状況でエンジンの回転数を計測可能にするための新たな技術が求められる。
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、発電機システムにリーク電流が発生した場合であっても、エンジンの回転数を計測することができる発電機の制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明における発電機の制御装置は、発電機の界磁コイルに流れる界磁電流を制御する界磁電流制御部と、発電機のステータコイルによって生成される三相交流電圧のうちの一相の交流電圧である発電電圧と、閾値電圧とが非交差となる非交差状態が継続する非交差状態継続時間を計測し、計測した非交差状態継続時間に基づいて発電指令を出力し、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧とが交差すれば、発電停止指令を出力するフローティング判定部と、発電電圧に基づいて、エンジン回転数を計測する回転数計測部と、を備え、界磁電流制御部は、フローティング判定部から発電指令を受ければ、界磁電流を界磁コイルに通電することで発電機に発電させ、フローティング判定部から発電停止指令を受ければ、界磁コイルへの界磁電流の通電を遮断することで発電機に発電を停止させるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発電機システムにリーク電流が発生した場合であっても、エンジンの回転数を計測することができる発電機の制御装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１における発電機システムを示す構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１における発電機の制御装置によって行われる一連の処理を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１における発電機の制御装置に入力される発電電圧の時間変化の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１における発電機の制御装置に入力される発電電圧の時間変化の波形の別例を示すタイミングチャートである。
【図５】比較例における発電機システムを示す構成図である。
【図６】比較例における発電機の制御装置に入力される発電電圧の時間変化の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【図７】比較例における発電機の制御装置に入力される発電電圧の時間変化の波形の別例を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明による発電機の制御装置を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。以下、実施の形態では、発電機の制御装置を備えた発電機システムが車両に適用される場合を例示する。
【００１１】
実施の形態１．
はじめに、本発明の実施の形態１における発電機の制御装置７との比較例として、発電機の制御装置７Ａについて説明する。図５は、比較例における発電機システム１Ａを示す構成図である。なお、図５では、発電機システム１Ａに電気的に接続されているバッテリ２および車載機器３と、発電機システム１Ａと通信接続されているエンジンＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）４も併せて図示されている。
【００１２】
図５に示す発電機システム１Ａ、バッテリ２、車載機器３およびエンジンＥＣＵ４は、車両に搭載されている。バッテリ２は、発電機システム１Ａから供給される直流電力を蓄える。車載機器３は、発電機システム１Ａから供給される直流電力によって動作する。エンジンＥＣＵ４は、車両に搭載されているエンジン（図示せず）を制御する。
【００１３】
発電機システム１Ａは、発電機５、三相交流整流器６および制御装置７Ａを備える。発電機５は、ロータ（図示せず）と、ロータに配置されている界磁コイル５１と、ロータの周りに配置されているステータ（図示せず）と、ステータに配置されているステータコイル５２とを有する。
【００１４】
発電機５のロータの回転軸は、車両に搭載されているエンジンの回転軸とベルトでたすき掛けした構成になっている。この構成によって、発電機５のロータは、エンジンの回転に同期して回転する。エンジンが回転している間に界磁コイル５１に電流が流れると、界磁コイル５１は、回転磁界を発生させる。界磁コイル５１によって発生する回転磁界がステータコイル５２を横切ることで、ステータコイル５２は、三相交流電圧を生成する。
【００１５】
三相交流整流器６は、ステータコイル５２によって生成される三相交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧をバッテリ２および車載機器３のそれぞれに出力する。
【００１６】
制御装置７Ａは、エンジンＥＣＵ４から制御装置７Ａへの片方向通信、またはエンジンＥＣＵ４と制御装置７Ａとの間の双方向通信が可能になるように、エンジンＥＣＵ４と通信接続されている。エンジンＥＣＵ４は、バッテリ２の電圧の目標値であるバッテリ目標電圧を、通信プロトコル、例えばＬＩＮ（Ｌｏｃａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）によって、制御装置７Ａに送信する。
【００１７】
制御装置７Ａは、受信部７１、電圧生成部７２、比較部７３、界磁電流制御部７４、回転数計測部７５Ａおよびフローティング判定部７６Ａを有する。
【００１８】
受信部７１は、バッテリ目標電圧を、エンジンＥＣＵ４から受信し、受信したバッテリ目標電圧を電圧生成部７２に出力する。電圧生成部７２は、受信部７１によって出力されるバッテリ目標電圧を、制御電圧として生成し、生成した制御電圧を比較部７３に出力する。
【００１９】
比較部７３には、バッテリ２の電圧であるバッテリ電圧が入力される。比較部７３は、入力されるバッテリ電圧と、電圧生成部７２によって出力される制御電圧との大小関係を比較し、その比較結果を界磁電流制御部７４に出力する。
【００２０】
界磁電流制御部７４は、発電機５の界磁コイル５１に流れる界磁電流を制御することで、発電機５の動作を制御する。すなわち、界磁電流制御部７４は、バッテリ電圧が制御電圧未満である場合には、界磁電流を界磁コイル５１に通電することで、発電機５のモードを発電モードにする。発電モードは、発電機５が発電するモードである。このように、発電機５が発電すると、バッテリ電圧が上昇する。
【００２１】
界磁電流制御部７４は、バッテリ電圧が制御電圧以上である場合には、界磁コイル５１への界磁電流の通電を遮断することで、発電機５のモードを停止モードにする。停止モードは、発電機５が発電を停止するモードである。
【００２２】
界磁電流制御部７４は、発電機５のモードが発電モードとなるように制御する場合、後述する回転数計測部７５Ａによって出力されるエンジン回転数に応じて、界磁コイル５１に通電する界磁電流量を制限することで、発電機５の発電量を調整する。
【００２３】
界磁電流制御部７４は、後述するフローティング判定部７６Ａから指令を受けた場合、発電機５のモードをフローティングモードにする。フローティングモードは、発電機５が発電する状態と、発電機５が発電を停止する状態との間で、発電機５の状態を切り替えるモードである。
【００２４】
回転数計測部７５Ａは、エンジンの回転数であるエンジン回転数を計測するように構成されている。ここで、発電機５は、エンジンのトルクを電力に変換する発電機である。したがって、エンジンのトルクが低い時、例えばエンジンが始動を開始する時に発電機５が発電すると、エンジンが停止してしまう懸念がある。そこで、制御装置７Ａは、回転数計測部７５Ａを備えて構成されている。これにより、制御装置７Ａは、エンジン回転数に応じて、発電機５の発電量を調整することが可能になる。
【００２５】
回転数計測部７５Ａは、比較部７５１および計測部７５２を有する。比較部７５１には、発電機５のステータコイル５２によって生成される三相交流電圧のうちの一相の交流電圧である発電電圧が入力されるとともに、閾値電圧Ｖｔｈ１が入力される。閾値電圧Ｖｔｈ１は、予め定められる固定値である。
【００２６】
比較部７５１は、発電電圧と、閾値電圧Ｖｔｈ１との大小関係を比較し、その比較結果を計測部７５２に出力する。
【００２７】
計測部７５２は、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１以上となる状態が継続する時間と、この状態に続いて発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ１未満となる状態が継続する時間との和である周期を計測する。つまり、比較部７５１から、上述の比較結果として、発電電圧の周期的な変化に対応するパルス信号が出力され、計測部７５２は、このパルス信号の周期を計測する。計測部７５２は、このような周期を計測することによって、発電電圧の周波数、すなわちエンジン回転数を計測する。計測部７５２は、計測したエンジン回転数を界磁電流制御部７４に出力する。
【００２８】
フローティング判定部７６Ａは、比較部７６１および計測部７６２を備える。比較部７６１には、上述の発電電圧が入力されるとともに、閾値電圧Ｖｔｈ１よりも大きい閾値電圧Ｖｔｈ２が入力される。閾値電圧Ｖｔｈ２は、予め定められる固定値である。
【００２９】
比較部７６１は、発電電圧と、閾値電圧Ｖｔｈ２とを比較し、その比較結果を計測部７６２に出力する。
【００３０】
計測部７６２は、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２未満となる状態が継続する時間を計測し、計測した時間が閾値時間Ｔｔｈに達すれば、界磁電流制御部７４に発電指令を出力する。界磁電流制御部７４は、計測部７６２から発電指令を受けると、界磁電流を界磁コイル５１に通電することで、発電機５に発電させる。これにより、発電機５のモードが停止モードからフローティングモードに切り替わる。閾値時間Ｔｔｈは、予め定められる固定値である。
【００３１】
計測部７６２は、発電指令を出力した後、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２以上となれば、界磁電流制御部７４に発電停止指令を出力する。界磁電流制御部７４は、計測部７６２から発電停止指令を受けると、界磁コイル５１への界磁電流の通電を遮断することで、発電機５に発電を停止させる。
【００３２】
計測部７６２は、発電停止指令を出力した後、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２以上となってから閾値時間Ｔｔｈが経過すれば、界磁電流制御部７４に発電指令を出力する。界磁電流制御部７４は、計測部７６２から発電指令を受けると、界磁電流を界磁コイル５１に通電することで、発電機５に発電させる。
【００３３】
次に、比較例における制御装置７Ａが制御する発電機５の動作の一例について、図６を参照しながら説明する。図６は、比較例における発電機の制御装置７Ａに入力される発電電圧の時間変化の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【００３４】
バッテリ電圧が制御電圧未満である場合、図６に示すように、発電機５のモードは、発電モードである。すなわち、バッテリ電圧が制御電圧未満である間では、発電機５による発電が継続される。
【００３５】
バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機５のモードが発電モードから停止モードに切り替わる。つまり、バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機５による発電が停止する。発電機５による発電が停止すると、発電電圧は、ステータコイル５２の時定数に従って徐々に減衰していく。
【００３６】
発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２未満となる状態が継続する時間が閾値時間Ｔｔｈに達すれば、発電機５のモードが停止モードからフローティングモードに切り替わる。
【００３７】
ここで、発電機５による発電が停止したままであると、上述したように発電電圧は、ステータコイル５２の時定数に従って徐々に減衰していき、いずれは、発電電圧の波形が閾値電圧Ｖｔｈ１を下回ることとなる。この場合、回転数計測部７５Ａの比較部７５１からのパルス信号の出力が停止するので、計測部７５２は、エンジン回転数を計測することが不可となる。これに対して、発電機５のモードが停止モードからフローティングモードに切り替わると、発電機５による発電が強制的に開始されて、その結果、発電電圧の波形が閾値電圧Ｖｔｈ１と交わる。これにより、比較部７５１からのパルス信号の出力が継続するので、計測部７５２は、エンジン回転数を計測することが可能となる。
【００３８】
ただし、フローティングモードは、そもそも発電が不要な状況で行われるモードである。したがって、発電機５による発電が行われている場合に発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２以上となれば、発電機５による発電が停止する。発電機５による発電が停止すると、発電電圧が上述の時定数に従って徐々に減衰していく。発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２以上となってから、閾値時間Ｔｔｈが経過すると、発電機５による発電が再び行われる。
【００３９】
このように、フローティングモードは、発電が不要な状況、すなわちバッテリ電圧が制御電圧以上である状況で、回転数計測部７５Ａがエンジン回転数を計測可能にすることを目的としたものである。
【００４０】
次に、比較例における発電機システム１Ａにリーク電流が発生した場合の発電機５の動作の一例について、図７を参照しながら説明する。図７は、比較例における発電機の制御装置７Ａに入力される発電電圧の時間変化の波形の別例を示すタイミングチャートである。
【００４１】
ここで、発電機システム１Ａにリーク電流が発生すると、そのリーク電流に起因して、グランドの電位が浮き上がる現象、すなわちグランドシフトが発生する。このようなリーク電流が発生する具体的なケースとしては、例えば、ステータコイル５２にリーク電流が発生するケース、三相交流整流器６を構成するダイオードにリーク電流が発生するケースなどが挙げられる。
【００４２】
図６に示すように、発電機５のモードが停止モードである場合、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２未満となる状態が継続する時間が閾値時間Ｔｔｈに達すれば、発電機５のモードがフローティングモードに切り替わる。しかしながら、図７に示すように、グランドシフトが発生すると、そのグランドシフトに起因して、発電電圧の波形が閾値電圧Ｖｔｈ２を上回ってしまう。この場合、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２未満となる状態が継続する時間が閾値時間Ｔｔｈに達することがなくなるので、発電機５のモードが停止モードからフローティングモードに切り替わらない。
【００４３】
つまり、比較例における制御装置７Ａの構成では、リーク電流が発生すると、停止モードでの発電電圧の波形が閾値電圧Ｖｔｈ２を超えてしまい、発電機５のモードがフローティングモードにならない。この場合、回転数計測部７５Ａがエンジン回転数を計測することができない。また、比較例における制御装置７Ａの構成において、リーク電流に起因して発生するグランドシフトを考慮して、そのグランドシフトをキャンセルするためのオフセット電圧を設定する構成を適用した場合、回路規模が増加してしまう。
【００４４】
以上を踏まえると、リーク電流が発生した場合であっても、発電が不要な状況でエンジン回転数を計測可能なように、制御装置７Ａの構成を工夫することが望ましい。これに対して、実施の形態１における制御装置７は、リーク電流が発生した場合であっても、発電が不要な状況でエンジン回転数を計測可能な構成となっている。
【００４５】
次に、本発明の実施の形態１における発電機の制御装置７について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１における発電機システム１を示す構成図である。なお、実施の形態１における制御装置７を説明するにあたって、上述した比較例における制御装置７Ａと同様である点の説明を省略し、制御装置７Ａと異なる点を中心に説明する。図１では、発電機システム１に電気的に接続されているバッテリ２および車載機器３と、発電機システム１と通信接続されているエンジンＥＣＵ４も併せて図示されている。
【００４６】
図１に示す発電機システム１、バッテリ２、車載機器３およびエンジンＥＣＵ４は、車両に搭載されている。発電機システム１は、発電機５、三相交流整流器６および制御装置７を備える。
【００４７】
制御装置７は、受信部７１、電圧生成部７２、比較部７３、界磁電流制御部７４、回転数計測部７５およびフローティング判定部７６を有する。
【００４８】
フローティング判定部７６は、比較部７６３および計測部７６４を有する。比較部７６３には、上述の発電電圧が入力されるとともに、閾値電圧Ｖｔｈ２が入力される。比較部７６３は、発電電圧と、閾値電圧Ｖｔｈ２とを比較し、その比較結果を計測部７６４に出力する。閾値電圧Ｖｔｈ２は、予め定められる固定値である。
【００４９】
計測部７６４は、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが非交差となる状態が継続する時間を計測する。以下、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが非交差となる状態、すなわち、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差しない状態を非交差状態と呼び、非交差状態が継続する時間を非交差状態継続時間と呼ぶ。具体的には、計測部７６４は、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きい状態および発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２未満である状態のどちらかが継続する時間を、非交差状態継続時間として計測する。
【００５０】
計測部７６４は、計測した非交差状態継続時間に基づいて、発電指令を界磁電流制御部７４に出力する。具体的には、計測部７６４は、計測した非交差状態継続時間が閾値時間Ｔｔｈに達すれば、界磁電流制御部７４に発電指令を出力する。閾値時間Ｔｔｈは、予め定められる固定値である。
【００５１】
界磁電流制御部７４は、計測部７６４から発電指令を受けると、界磁電流を界磁コイル５１に通電することで、発電機５に発電させる。これにより、発電機５のモードが停止モードからフローティングモードに切り替わる。
【００５２】
計測部７６４は、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差すれば、発電停止指令を出力する。具体的には、計測部７６４は、発電指令を出力した後、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２と等しくなれば、界磁電流制御部７４に発電停止指令を出力する。
【００５３】
界磁電流制御部７４は、計測部７６４から発電停止指令を受けると、界磁コイル５１への界磁電流の通電を遮断することで、発電機５に発電を停止させる。
【００５４】
計測部７６４は、発電指令を出力する上述の処理と、発電停止指令を出力する上述の処理とを交互に行う。したがって、界磁電流制御部７４は、発電機５に発電させる制御と、発電機５に発電を停止させる制御とを交互に行うこととなる。
【００５５】
ここで、発電機５のモードが発電モードから停止モードに切り替わった後に制御装置７によって行われる一連の処理について、図２のフローチャートを参照しながらさらに説明する。図２は、本発明の実施の形態１における発電機の制御装置７によって行われる一連の処理を示すフローチャートである。なお、図２のフローチャートの処理は、発電機５のモードが停止モードに切り替わった後、発電モードに切り替わるまで繰り返し行われる。
【００５６】
ステップＳ１０１において、計測部７６４は、比較部７６３によって出力される比較結果に基づいて、非交差状態継続時間が閾値時間Ｔｔｈに達したか否かを判定する。この時間が閾値時間Ｔｔｈに達したと判定された場合には、処理がステップＳ１０２へと進む。具体的には、計測部７６４は、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きい状態および発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２未満である状態のどちらかが継続する時間が閾値時間Ｔｔｈに達すれば、非交差状態継続時間が閾値時間Ｔｔｈに達したと判定する。
【００５７】
一方、この時間が閾値時間Ｔｔｈに達していないと判定された場合には、処理がステップＳ１０１へと戻る。
【００５８】
ステップＳ１０２において、計測部７６４は、発電指令を界磁電流制御部７４に出力する。その後、処理がステップＳ１０３へと進む。
【００５９】
このように、フローティング判定部７６は、非交差状態継続時間が閾値時間Ｔｔｈに達すれば、界磁電流制御部７４に発電指令を出力する。界磁電流制御部７４は、フローティング判定部７６から発電指令を受けると、界磁電流を界磁コイル５１に通電することで、発電機５に発電させる。
【００６０】
ステップＳ１０３において、計測部７６４は、比較部７６３によって出力される比較結果に基づいて、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差したか否かを判定する。発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差したと判定された場合には、処理がステップＳ１０４へと進む。具体的には、計測部７６４は、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２と等しくなれば、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差したと判定する。
【００６１】
一方、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差していないと判定された場合には、処理がステップＳ１０２へと戻る。この場合、発電機５による発電が継続される。
【００６２】
ステップＳ１０４において、計測部７６４は、発電停止指令を界磁電流制御部７４に出力する。その後、処理が終了となる。
【００６３】
このように、フローティング判定部７６は、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差すれば、発電停止指令を出力する。界磁電流制御部７４は、フローティング判定部７６から発電停止指令を受けると、界磁コイル５１への界磁電流の通電を遮断することで、発電機５に発電を停止させる。
【００６４】
図１の説明に戻り、回転数計測部７５は、フィルタ７５３、信号生成回路７５４および計測部７５５を有する。フィルタ７５３には、上述の発電電圧が入力される。フィルタ７５３は、発電電圧に重畳されるノイズ成分を除去し、その除去後の発電電圧を信号生成回路７５４に出力する。
【００６５】
信号生成回路７５４は、フィルタ７５３によって出力される発電電圧に対して、信号処理を行うことで、エンジン回転数を計測するための矩形波信号を生成する。信号生成回路７５４は、生成した矩形波信号を計測部７５５に出力する。
【００６６】
ここで、フィルタ７５３によって出力される発電電圧には、グランドシフトに起因した直流のオフセット成分が含まれる。上述の信号処理は、発電電圧に含まれるこのようなオフセット成分を除去するとともに、オフセット成分が除去された発電電圧を矩形波信号に変換する処理である。
【００６７】
なお、信号生成回路７５４によって行われる上述の信号処理は、公知技術を適用することによって実現される。このような公知技術は、例えば、特許第６２１１１２０号公報、特開２００２−１２５３９８号公報、特開平１０−２７１８９７号公報、米国特許第７６０５５６９号などに開示されている。
【００６８】
計測部７５５は、信号生成回路７５４によって生成される矩形波信号の周波数を計測することによって、発電電圧の周波数、すなわちエンジン回転数を計測する。計測部７５５は、計測したエンジン回転数を界磁電流制御部７４に出力する。
【００６９】
このように、回転数計測部７５は、入力される発電電圧に基づいて、エンジン回転数を計測する。具体的には、回転数計測部７５は、入力される発電電圧を矩形波信号に変換し、矩形波信号の周波数を計測することによって、エンジン回転数を計測する。より具体的には、回転数計測部７５は、発電電圧を矩形波信号に変換する前に、発電電圧に重畳されるノイズを除去する。
【００７０】
次に、本実施の形態１における制御装置７が制御する発電機５の動作の一例について、図３を参照しながら説明する。図３は、本発明の実施の形態１における発電機の制御装置７に入力される発電電圧の時間変化の波形の一例を示すタイミングチャートである。
【００７１】
バッテリ電圧が制御電圧未満である場合、図３に示すように、発電機５のモードは、発電モードである。すなわち、バッテリ電圧が制御電圧未満である間では、発電機５による発電が継続される。
【００７２】
バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機５のモードが発電モードから停止モードに切り替わる。つまり、バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機５による発電が停止する。発電機５による発電が停止すると、発電電圧は、ステータコイル５２の時定数に従って徐々に減衰していく。その結果、発電機５のモードが発電モードから停止モードに切り替わって以降に徐々に減衰していく発電電圧の波形は、図３に示すように、閾値電圧Ｖｔｈ２を下回る。
【００７３】
そこで、計測部７６４は、上述したように、非交差状態が継続する時間を計測し、その時間が閾値時間Ｔｔｈに達すれば、発電指令を界磁電流制御部７４に出力するように構成されている。また、計測部７６４は、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差すれば、発電停止指令を出力するように構成されている。
【００７４】
図３に示す例では、非交差状態、すなわち、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２よりも小さい状態が継続する時間が閾値時間Ｔｔｈに達したことに応じて、発電機５による発電が行われる。その発電が行われている間に、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差したこと、すなわち発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２と等しくなったことに応じて、発電機５による発電が停止する。図３に示すフローティングモードでは、発電機５が発電する状態と、発電機５が発電を停止する状態との間で、発電機５の状態が切り替えられる。
【００７５】
上述の計測部７６４の構成によって、実施の形態１における制御装置７は、発電機５のモードを停止モードからフローティングモードに切り替えることができる。
【００７６】
次に、本実施の形態１における制御装置７が制御する発電機５の動作の別例について、図４を参照しながら説明する。図４は、本発明の実施の形態１における発電機の制御装置７に入力される発電電圧の時間変化の波形の別例を示すタイミングチャートである。なお、図４では、発電機システム１に上述したリーク電流が発生する場合が想定されている。
【００７７】
バッテリ電圧が制御電圧未満である場合、図４に示すように、発電機５のモードは、発電モードである。すなわち、バッテリ電圧が制御電圧未満である間では、発電機５による発電が継続される。
【００７８】
バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機５のモードが発電モードから停止モードに切り替わる。つまり、バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機５による発電が停止する。発電機５による発電が停止すると、発電電圧は、ステータコイル５２の時定数に従って徐々に減衰していく。
【００７９】
ただし、リーク電流に起因してグランドシフトが発生する場合、発電機５のモードが発電モードから停止モードに切り替わって以降に徐々に減衰していく発電電圧の波形は、図４に示すように、閾値電圧Ｖｔｈ２を超える。
【００８０】
そこで、計測部７６４は、上述したように、非交差状態が継続する時間を計測し、その時間が閾値時間Ｔｔｈに達すれば、発電指令を界磁電流制御部７４に出力するように構成されている。また、計測部７６４は、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差すれば、発電停止指令を出力するように構成されている。
【００８１】
図４に示す例では、非交差状態、すなわち、発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２よりも大きい状態が継続する時間が閾値時間Ｔｔｈに達したことに応じて、発電機５による発電が行われる。その発電が行われている間に、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差したこと、すなわち発電電圧が閾値電圧Ｖｔｈ２と等しくなったことに応じて、発電機５による発電が停止する。図４に示すフローティングモードでは、発電機５が発電する状態と、発電機５が発電を停止する状態との間で、発電機５の状態が切り替えられる。
【００８２】
上述の計測部７６４の構成によって、比較例における制御装置７Ａとは異なり、実施の形態１における制御装置７は、リーク電流が発生した場合であっても、発電機５のモードを停止モードからフローティングモードに切り替えることができる。
【００８３】
ここで、上述のフローティングモードでは、発電機５による発電が停止しても、発電電圧の振幅がすぐに０になるわけではなく、ステータコイル５２の過渡特性によって、発電電圧の振幅が徐々に小さくなる。そこで、実施の形態１では、このような現象を利用し、回転数計測部７５は、発電電圧の波形から、エンジン回転数を計測するように構成されている。すなわち、上述したように、回転数計測部７５は、発電電圧の波形に対応する矩形波信号を生成し、その矩形波信号に基づいてエンジン回転数を計測する。これにより、リーク電流が発生した場合であっても、発電が不要な状況でエンジン回転数を計測可能となる。
【００８４】
以上、本実施の形態１によれば、発電機の制御装置７は、発電機５の界磁コイル５１に流れる界磁電流を制御する界磁電流制御部７４と、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが非交差となる非交差状態が継続する非交差状態継続時間を計測し、計測した非交差状態継続時間に基づいて発電指令を出力し、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧Ｖｔｈ２とが交差すれば、発電停止指令を出力するフローティング判定部７６と、発電電圧に基づいて、エンジン回転数を計測する回転数計測部７５と、を備えて構成されている。また、界磁電流制御部７４は、フローティング判定部７６から発電指令を受ければ、発電機５に発電させ、フローティング判定部７６から発電停止指令を受ければ、発電機５に発電を停止させるように構成されている。
【００８５】
これにより、発電機システム１にリーク電流が発生した場合であっても、エンジンの回転数を計測することができる。また、制御装置７の構成において、グランドシフトをキャンセルするためのオフセット電圧を設定する構成を適用する必要がないので、回路規模の増加を抑制することができる。さらに、リーク電流が発生しても、エンジンの回転数の計測が可能であるため、発電機５の制御の安定化が期待できる。さらに、リーク電流を気にせずに効率の良い低Ｖｆダイオードを採用することができるので、発電効率の改善が期待できる。
【００８６】
なお、上述した実施の形態１における発電機の制御装置７の各機能は、処理回路によって実現される。各機能を実現する処理回路は、専用のハードウェアであってもよく、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。
【００８７】
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置７の各部の機能それぞれを個別の処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路で実現してもよい。
【００８８】
一方、処理回路がプロセッサの場合、制御装置７の各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリに格納される。プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。
【００８９】
上述のプログラムは、上述した各部の機能をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリとは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ  Ｅｒａｓａｂｌｅ  ａｎｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリが該当する。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ等も、メモリに該当する。
【００９０】
なお、上述した各部の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。
【００９１】
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述した各部の機能を実現することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１，１Ａ  発電機システム、２  バッテリ、３  車載機器、４  エンジンＥＣＵ、５  発電機、６  三相交流整流器、７，７Ａ  発電機の制御装置、５１  界磁コイル、５２  ステータコイル、７１  受信部、７２  電圧生成部、７３  比較部、７４  界磁電流制御部、７５，７５Ａ  回転数計測部、７６，７６Ａ  フローティング判定部、７５１  比較部、７５２  計測部、７５３  フィルタ、７５４  信号生成回路、７５５  計測部、７６１  比較部、７６２  計測部、７６３  比較部、７６４  計測部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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