(57)【要約】【課題】本発明は、車両用発電装置に関し、オルタネータの高温異常時においてオルタネータを過熱から保護しつつ車載システムへの電力供給に与える影響を抑制することにある。【解決手段】発電電圧を一定に維持する電圧調整器を有するオルタネータと、電圧調整器に一端が接続する通信線と、通信線の他端が接続し、電圧調整器を通信線を通じてコントロールする電子制御ユニットと、を設ける。また、オルタネータに、高温異常を検出する高温異常検出部と、高温異常検出部により該オルタネータの高温異常が検出された場合に、該高温異常検出を示す信号を通信線を介して電子制御ユニットへ向けて送信する異常信号送信手段と、内蔵させる。そして、電子制御ユニットに、オルタネータ側からの高温異常検出を示す信号が通信線を介して受信された場合に、オルタネータの発電電圧を抑制する発電抑制制御を行わせる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電電圧を一定に維持する電圧調整器を有するオルタネータと、
前記電圧調整器に一端が接続する通信線と、
前記通信線の他端が接続し、前記電圧調整器を前記通信線を通じてコントロールする電子制御ユニットと、を備え、
前記オルタネータは、高温異常を検出する高温異常検出部と、前記高温異常検出部により該オルタネータの高温異常が検出された場合に、該高温異常検出を示す信号を前記通信線を介して前記電子制御ユニットへ向けて送信する異常信号送信手段と、を有し、
前記電子制御ユニットは、前記高温異常検出を示す信号が前記通信線を介して受信された場合に、前記オルタネータの発電電圧を抑制する発電抑制制御を行うことを特徴とする車両用発電装置。
【請求項２】
前記電子制御ユニットは、前記発電抑制制御として、必要な車載電気負荷を正常に動作させ得る最低限の発電を前記通信線を通じて前記電圧調整器に対して指示することを特徴とする請求項１記載の車両用発電装置。
【請求項３】
前記電子制御ユニットは、前記発電抑制制御として、前記オルタネータの有する励磁巻線に通電する励磁電流の最大値を低減することを特徴とする請求項１又は２記載の車両用発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用発電装置に係り、特に、発電電圧を一定に維持する電圧調整器を有するオルタネータの発電を制御するうえで好適な車両用発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、オルタネータの発電を制御する車両用発電装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、オルタネータから出力される発電電圧を一定に維持する電圧調整器と、オルタネータを過熱から保護する過熱保護回路と、車載バッテリなどの状態に基づいて電圧調整器を制御する電圧制御回路と、を備えている。
【０００３】
上記の装置において、電圧制御回路は、車載バッテリのバッテリ電圧が目標発電電圧よりも低いときはハイレベルの制御信号を出力し、一方、バッテリ電圧が目標発電電圧よりも高いときはローレベルの制御信号を出力する。また、過熱保護回路は、オルタネータの温度が正常範囲の上限値を超えると、オルタネータの励磁電流を減少させて過熱保護動作を行う。具体的には、その励磁電流が制限されるようにＰＷＭ信号を出力する。電圧制御回路の出力と過熱保護回路の出力とは、ＡＮＤ回路に入力されていると共に、ＡＮＤ回路の出力は、電圧調整器の有するスイッチング素子に入力される。
【０００４】
上記の車両用発電装置において、オルタネータの温度が正常範囲の上限値を超えると、電圧調整器のスイッチング素子が制御されることで、オルタネータの励磁電流が減少される。従って、上記の装置によれば、オルタネータの高温異常が発生したときにその発電が停止・抑制されることにより、そのオルタネータを過熱から保護することが可能となっている。
【特許文献１】特開２００６−１４９１３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、過熱保護回路は、オルタネータ自体に設けられており、オルタネータの高温異常発生時に電圧制御回路からの出力に基づく印加電圧を低い値に変更することでオルタネータの励磁電流を一律に低下させ或いはゼロにする。しかし、かかる構成では、オルタネータ自体の制御によって車載電気負荷や車載バッテリの状態に関係なくそのオルタネータの発電電圧が一律に低下し或いはその発電自体が停止するので、コントローラ側にとって予測不可能なバッテリ上がりが生ずるなど、車載システムへの電力供給に与える影響が甚大となってしまう。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、オルタネータの高温異常時においてオルタネータを過熱から保護しつつ車載システムへの電力供給に与える影響を抑制することが可能な車両用発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的は、発電電圧を一定に維持する電圧調整器を有するオルタネータと、前記電圧調整器に一端が接続する通信線と、前記通信線の他端が接続し、前記電圧調整器を前記通信線を通じてコントロールする電子制御ユニットと、を備え、前記オルタネータは、高温異常を検出する高温異常検出部と、前記高温異常検出部により該オルタネータの高温異常が検出された場合に、該高温異常検出を示す信号を前記通信線を介して前記電子制御ユニットへ向けて送信する異常信号送信手段と、を有し、前記電子制御ユニットは、前記高温異常検出を示す信号が前記通信線を介して受信された場合に、前記オルタネータの発電電圧を抑制する発電抑制制御を行う車両用発電装置により達成される。
【０００８】
この態様の発明において、オルタネータは、高温異常検出部と、高温異常検出を示す信号を通信線を介して電子制御ユニットへ向けて送信する異常信号送信手段と、を有する。そして、電子制御ユニットは、オルタネータからの高温異常検出を示す信号が通信線を介して受信された場合に、オルタネータの発電電圧を抑制する発電抑制制御を行う。かかる構成においては、オルタネータの高温異常時、電圧調整器を通信線を通じてコントロールする電子制御ユニットがその高温異常を検知して発電抑制制御を実行する。このため、オルタネータの高温異常時において、その高温異常を電子制御ユニットによる電圧調整器のコントロールに反映しながらそのオルタネータの過熱を防止することができる。従って、本発明によれば、オルタネータの高温異常時においてオルタネータを過熱から保護しつつ車載システムへの電力供給に与える影響を抑制することができる。
【０００９】
尚、上記した車両用発電装置において、前記電子制御ユニットは、前記発電抑制制御として、必要な車載電気負荷を正常に動作させ得る最低限の発電を前記通信線を通じて前記電圧調整器に対して指示することとすれば、オルタネータの高温異常時にオルタネータが必要な車載電気負荷を正常に動作させ得る最低限の発電を行うので、オルタネータの高温異常時においてオルタネータを過熱から保護しつつ車載システムへの電力供給に与える影響を抑制することができる。
【００１０】
また、上記した車両用発電装置において、前記電子制御ユニットは、前記発電抑制制御として、前記オルタネータの有する励磁巻線に通電する励磁電流の最大値を低減することとすれば、オルタネータの高温異常時にオルタネータの有する励磁巻線に通電する励磁電流の最大値が低減されることにより発電が抑制されるので、オルタネータの高温異常時においてオルタネータを過熱から保護しつつ車載システムへの電力供給に与える影響を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、オルタネータの高温異常時においてオルタネータを過熱から保護しつつ車載システムへの電力供給に与える影響を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を用いて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施例である車両用発電装置１０の構成図を示す。また、図２は、本実施例の車両用発電装置１０のより詳細なブロック図を示す。本実施例の車両用発電装置１０は、車両に搭載される交流発電機としてのオルタネータ１２を用いて発電を行う装置である。
【００１４】
図１に示す如く、車両用発電装置１０は、オルタネータ１２を備えている。オルタネータ１２には、電力ライン１４を介して各種車載電気負荷１６及び車載バッテリ１８が接続されている。車載電気負荷１６は、メータやランプなどである。また、車載バッテリ１８は、例えば１２ボルト程度の電圧を出力する直流電源である。オルタネータ１２は、車載エンジンを動力源として駆動されることで、電力ライン１４を介して、車載電気負荷１６へ必要な電力を供給すると共に、車載バッテリ１８を充電する。
【００１５】
オルタネータ１２は、ロータに設けられるロータコイル２０と、ステータに設けられるステータコイル２２と、ステータコイル２２の出力を全波整流する整流回路と、を有している。オルタネータ１２は、ロータコイル２０に流れる電流量に応じて駆動されて発電する。オルタネータ１２は、発電で得た交流電力を整流回路で整流して直流電力に変換して出力する。
【００１６】
オルタネータ１２は、また、出力される発電電圧を調整すべく制御されるスイッチ素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴなど）などからなる電圧調整部２４と、出力される発電電圧を一定に維持するために設けられるボルテージレギュレータ（電圧調整器）２６と、を有している。ボルテージレギュレータ２６は、マイクロコンピュータを主体に構成されるＡＬＴコントローラ２８を有している。ボルテージレギュレータ２６は、ＡＬＴコントローラ２８により電圧調整部２４を適宜スイッチング駆動することでロータコイル２０に印加する電圧を調整してそのロータコイル２０に流れる励磁電流を調整し、出力される発電電圧を一定に維持する。
【００１７】
オルタネータ１２の出力端子は、電力ライン１４を通じて車載電気負荷１６及び車載バッテリ１８に接続されている。オルタネータ１２から出力される発電電力は、電力ライン１４を通じて車載電気負荷１６及び車載バッテリ１８に供給される。
【００１８】
オルタネータ１２のボルテージレギュレータ２６には、通信線３０を介して、マイクロコンピュータを主体に構成されたコントロール用電子制御ユニット（以下、コントロール用ＥＣＵと称す）３２が接続されている。ボルテージレギュレータ２６のＡＬＴコントローラ２８及びコントロール用ＥＣＵ３２は共に、通信線３０を介して他方と通信を行う通信モジュールを有している。通信線３０は、ＬＩＮ通信などの所定の通信プロトコルに従った信号の送受信を、ボルテージレギュレータ２６とコントロール用ＥＣＵ３２との間で双方向に行うことが可能な時分割多重通信線である。通信モジュール間における信号の送受信は、所定の通信プロトコルに準じて行われる。
【００１９】
コントロール用ＥＣＵ３２には、オルタネータ１２に対して指示すべき発電電圧を算出するのに必要なデータが各種外部センサから入力される。この入力されるデータは、例えば、車載バッテリ１８の状態（例えば、バッテリ電圧や充放電電流，バッテリ温度など）や車載電気負荷１６の作動状態，車両の走行状態などである。コントロール用ＥＣＵ３２は、定期的に、入力されるデータに基づいて、オルタネータ１２に対して指示すべき目標の発電電圧を算出する。コントロール用ＥＣＵ３２は、オルタネータ１２に対する目標の発電電圧に基づいてオルタネータ１２の発電を制御する。具体的には、その目標発電電圧データを含む通信フレームを生成して、その目標発電電圧のデータがボルテージレギュレータ２６に供給されるように通信モジュールから通信線３０へ通信フレームの送出を行う。
【００２０】
また、オルタネータ１２のボルテージレギュレータ２６は、通信モジュールにおいてコントロール用ＥＣＵ３２側から通信線３０を介して送信される通信フレームを受信して、その通信フレームに含まれる目標発電電圧のデータをＡＬＴコントローラ２８に供給する。ＡＬＴコントローラ２８は、通信モジュールから供給されるコントロール用ＥＣＵ３２側からの目標発電電圧が実現されるように電圧調整部２４をスイッチング駆動する。
【００２１】
また、ボルテージレギュレータ２６は、ＡＬＴコントローラ２８が接続される温度センサ３４を有している。温度センサ３４は、オルタネータ１２の温度に応じた信号をＡＬＴコントローラ２８に対して出力する。ＡＬＴコントローラ２８は、温度センサ３４から入力される信号に基づいてオルタネータ１２の温度を検出し、その温度を予め定められた正常範囲の上限値（と比較する。そして、オルタネータ温度がその上限値を超えると、オルタネータ１２の高温異常が発生したと判別して、その高温異常の旨をコントロール用ＥＣＵ３２に知らせるべく通信モジュールから通信線３０へ通信フレームの送出を行う。
【００２２】
次に、図３及び図４を参照して、本実施例の車両用発電装置１０の動作について説明する。図３は、本実施例の車両用発電装置１０においてボルテージレギュレータ２６のＡＬＴコントローラ２８及びコントロール用ＥＣＵ３２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。また、図４は、本実施例の車両用発電装置１０における動作タイムチャートを示す。
【００２３】
本実施例において、コントロール用ＥＣＵ３２は、定期的に、入力されるデータに基づいて、オルタネータ１２に対して指示すべき目標の発電電圧を算出する。そして、オルタネータ１２に対する目標の発電電圧を算出すると、その目標発電電圧データを含む通信フレームを生成して、その目標発電電圧データがボルテージレギュレータ２６に供給されるように通信モジュールから通信線３０へ通信フレームの送出を行う。
【００２４】
ボルテージレギュレータ２６のＡＬＴコントローラ２８は、コントロール用ＥＣＵ３２側から通信線３０を介して送信される通信フレームを通信モジュールで受信すると、その通信フレームに含まれる目標発電電圧が実現されるように電圧調整部２４をスイッチング駆動する。かかるスイッチング駆動が行われると、ロータコイル２０に適当な量の電流が流れることで、目標発電電圧が実現されるようにオルタネータ１２が発電を行う。この場合には、オルタネータ１２から電力ライン１４を介して、車載電気負荷１６に電力が供給されると共に、車載バッテリ１８が充電されることとなる。
【００２５】
また、本実施例において、ボルテージレギュレータ２６のＡＬＴコントローラ２８は、オルタネータ１２の発電作動中（ステップ１００の肯定判定時）において、温度センサ３４からの入力信号に基づいてオルタネータ１２の温度を検出して正常範囲の上限値と比較する高温判定を行う（ステップ１０２）。その結果、オルタネータ温度がその上限値を超えていない場合は、何ら処理を進めることなくルーチンを終了するが、一方、オルタネータ温度がその上限値を超えていることにより高温異常が検出された場合は、その高温異常が検出されたことを示す高温異常検出信号を含む通信フレームを通信モジュールから通信線３０へ送出する（ステップ１０４）。
【００２６】
コントロール用ＥＣＵ３２は、オルタネータ１２の発電制御を行っている際、ボルテージレギュレータ２６側から通信線３０を介して送信される通信フレームを通信モジュールで受信する（ステップ１５０）と、その通信フレームに高温異常検出信号が含まれることを確認したうえで、オルタネータ１２の発電を通常よりも抑制する制御（発電抑制制御）を行う（ステップ１５２）。
【００２７】
具体的には、オルタネータ１２の目標発電電圧として、各種外部センサから入力されるデータに基づく通常の値よりも低い値を算出する。すなわち、ロータコイル２０に通電可能な励磁電流の最大値を通常の値よりも抑制する。この際、例えば、一定割合だけ抑制することとしてもよいが、また、その時点での車載電気負荷１６の状態などに応じて抑制の度合いを変えることとしてもよい。例えば、必要な車載電気負荷１６（例えば、オン動作するすべての車載電気負荷１６でもよいが、オン動作するすべての車載電気負荷１６のうち電力供給が必要なものとして予め限定して指定されたものだけでもよい。）を正常に動作させ得る最低限の発電が確保できる程度まで抑制することとしてもよい。
【００２８】
コントロール用ＥＣＵ３２は、上記の如くオルタネータ１２の目標発電電圧として通常値よりも低い値を算出すると、次に、その低めの目標発電電圧データを含む通信フレームを生成して、その目標発電電圧データがボルテージレギュレータ２６に供給されるように通信モジュールから通信線３０へ通信フレームの送出を行う。
【００２９】
ボルテージレギュレータ２６のＡＬＴコントローラ２８は、オルタネータ１２の高温異常が検出された後において、コントロール用ＥＣＵ３２側から通信線３０を介して送信される通信フレームを通信モジュールで受信すると、その通信フレームに含まれる目標発電電圧が実現されるように電圧調整部２４をスイッチング駆動する。この場合は、かかるスイッチング駆動が行われると、ロータコイル２０に通常よりも抑制された量の電流が流れることで、通常よりも低い値の目標発電電圧が実現されるようにオルタネータ１２が発電を行うこととなる。
【００３０】
このように本実施例の車両用発電装置１０においては、オルタネータ１２の高温異常が検出された場合、オルタネータ１２が高温異常検出信号を通信線３０を介してコントロール用ＥＣＵ３２へ送信し、その後、コントロール用ＥＣＵ３２がその受信した高温異常検出信号に基づいて、オルタネータ１２へ指示する目標発電電圧として、通常値よりも小さく抑制された値を指定したうえで、オルタネータ１２に対して通信線３０を介してその抑制した目標発電電圧を指示する。この場合、オルタネータ１２は、通常よりも低い値の目標発電電圧で発電を行うこととなる。
【００３１】
オルタネータ１２に高温異常が生じた場合において、そのオルタネータ１２の発電が抑制されれば、最低限の発電を維持しながらそのオルタネータ１２の過熱を防止することができる。オルタネータ１２による最低限の発電が維持されれば、発電自体が停止することはないので、車載バッテリ１８のバッテリ上がりが生じ易くなることや車載電気負荷１６の動作不良が生じ易くなることは回避される。
【００３２】
また、本実施例において、オルタネータ１２の高温異常が生じた場合、その高温異常がオルタネータ１２側から通信線３０を介してコントロール用ＥＣＵ３２側へ知らされたうえで、コントロール用ＥＣＵ３２がその高温異常を反映したオルタネータ１２の発電制御（すなわち発電抑制制御）を行う。この点、本実施例の構成によれば、オルタネータ１２の発電制御が、オルタネータ１２自身による制御によって車載電気負荷１６や車載バッテリ１８の状態に全く関係なく行われることはないので、車載バッテリ１８のバッテリ上がりや車載電気負荷１６の動作不良がコントロール用ＥＣＵ３２による予測なく突然に生ずる事態は回避される。
【００３３】
従って、本実施例の車両用発電装置１０によれば、オルタネータ１２の高温異常時において、そのオルタネータ１２を過熱から保護しつつ最低限の発電を維持することが可能となっていると共に、車載バッテリ１８のバッテリ上がりや車載電気負荷１６の動作不良などの車載システムへの電力供給に与える影響を抑制することが可能となっている。このため、オルタネータ１２の高温異常が生じた場合にも、そのオルタネータ１２の冷却を促進して、正常な発電状態に早期に復帰させることが可能になっていると共に、オルタネータ１２による最低限の発電を確保して、予測不可能なバッテリ上がりや動作不良を未然に防ぐことが可能になっている。
【００３４】
尚、上記の実施例においては、コントロール用ＥＣＵ３２が特許請求の範囲に記載した「電子制御ユニット」に、温度センサ３４が特許請求の範囲に記載した「高温異常検出部」に、オルタネータ１２の有する通信モジュールが特許請求の範囲に記載した「異常信号送信手段」に、それぞれ相当している。
【００３５】
ところで、上記の実施例においては、温度センサ３４を用いて検出されるオルタネータ温度が正常範囲の上限値を超えた場合に、オルタネータ１２による発電を最低限なものとするが、その後、オルタネータ１２による発電を正常なものに復帰させる条件としてオルタネータ温度を用いることとし、オルタネータ１２による発電を正常なものから最低限なものへ移行させる条件である正常範囲の上限値と、オルタネータ１２による発電を最低限なものから正常なものへ復帰させる条件であるしきい値と、にヒステリシスを設けることとすればよい。
【００３６】
この場合において、ボルテージレギュレータ２６のＡＬＴコントローラ２８は、温度センサ３４からの信号に基づいてオルタネータ温度がそのしきい値以下となったことを検出した場合、高温異常が解消されたことを示す検出信号を含む通信フレームを通信モジュールから通信線３０へ送出する。そして、コントロール用ＥＣＵ３２は、オルタネータ１２の発電抑制制御を行っている際、ボルテージレギュレータ２６側から通信線３０を介して送信される通信フレームを通信モジュールで受信して、その通信フレームに高温異常が解消されたことを示す検出信号が含まれることを確認すると、オルタネータ１２の発電制御を通常どおりのものに復帰させる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施例である車両用発電装置の構成図である。
【図２】本実施例の車両用発電装置のより詳細なブロック図である。
【図３】本実施例の車両用発電装置において実行される制御ルーチンの一例のフローチャートである。
【図４】本実施例の車両用発電装置における動作タイムチャートである。
【符号の説明】
【００３８】
１０  車両用発電装置
１２  オルタネータ
１４  電力ライン
２６  ボルテージレギュレータ（電圧調整器）
２８  ＡＬＴコントローラ
３０  通信線
３２  コントロール用ＥＣＵ
３４  温度センサ
【図２】
2010083341.tif 000003
【図３】
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【図４】
2010083341.tif 000005
【図１】
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