(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁巻線に励磁電流を流すことにより発電を行うと共に、前記励磁巻線によって生じる磁界中に永久磁石が埋設された回転子を有する車両用交流発電機と、
前記車両用交流発電機の発電電圧が基準電圧以下のときに、前記車両用交流発電機が発電停止状態にあると判定する発電状態判定手段と、
前記車両用交流発電機の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記回転数検出手段によって検出した前記車両用交流発電機の回転数が高くなるに従って、前記基準電圧を高い値に変更する基準電圧変更手段と、
を備えることを特徴とする車両用交流発電機の発電停止検出方式。
【請求項２】
請求項１において、
前記基準電圧変更手段によって変更される前記発電状態判定手段の基準電圧は、前記励磁巻線に励磁電流が流れていない状態で前記車両用交流発電機を回転させたときに発生する電圧に沿って、しかもこの電圧よりも高い値に設定されることを特徴とする車両用交流発電機の発電停止検出方式。
【請求項３】
請求項２において、
前記基準電圧は、バッテリ電圧よりも低い値に設定されることを特徴とする車両用交流発電機の発電停止検出方式。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記車両用交流発電機を回転させたときに発生する電圧がバッテリ電圧を越えた場合に、前記発電状態判定手段による判定結果を無効とする判定結果マスク手段をさらに備えることを特徴とする車両用交流発電機の発電停止検出方式。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用交流発電機が発電していない状態を検出する車両用交流発電機の発電停止検出方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、車両用交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御装置には各種の警報機能が付加されている。例えば、車両用交流発電機を回転させて発電しているときに、何らかの原因によって発電が停止した場合には、チャージランプを点灯させることにより、運転者に発電異常が知らされる。このような発電停止状態を監視する従来技術として、特開昭５７−１４２１４４号公報に開示された「車両用発電制御装置」が知られている。この車両用発電制御装置は、発電機の固定子巻線に発生する相電圧を整流・平滑した発電電圧を所定の基準電圧と比較し、発電電圧が基準電圧よりも低くなると発電表示装置としてのチャージランプを点灯させる。したがって、走行中に励磁巻線の断線等が発生して発電機による発電が停止するとチャージランプが点灯するため、運転者は発電機の異常を知ることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の車両用発電制御装置は、発電機の発電電圧がある一定の基準電圧より低くなったときに発電表示装置を点灯させているため、発電機の回転子に残留磁束が残っていると、励磁電流が流れていない場合であってもある程度の発電電圧が生じる場合があり、発電していないにもかかわらず発電表示装置が点灯せずに、発電停止状態の正確な検出が行えないおそれがある。
【０００４】
特に、特開平５−２０７７１６号公報や特開平７−１２３６６４号公報に開示されているような永久磁石がポールコアの爪間に挿入された回転子を有する発電機の場合には、励磁電流が流れない状態でも永久磁石による磁束が発生するため、ある程度の発電電圧が発生し、発電機の回転数が増すと発電電圧が上述した基準電圧を越えてしまって、発電停止の状態を検出できない場合がある。また、このような不具合を回避するために、励磁電流が流れていない状態で回転させた場合の発電電圧よりも基準電圧の値を高く設定することも考えられるが、基準電圧をあまり高くすると、エンジンを始動して発電機を回転させたときに発電表示装置が消灯するまでの時間が長くなり、運転者に不快感を与えることになるため好ましくない。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は車両用交流発電機の発電停止状態を正確に検出することができる車両用交流発電機の発電停止検出方式を提供することにある。
【０００６】
【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、本発明の車両用交流発電機の発電停止検出方式では、車両用交流発電機が発電状態にあるか発電停止状態にあるかを判定するために用いられる基準電圧の値を、回転数が高くなるに従って高い値に変更している。したがって、回転子に残留磁束が残っている場合等であって発電停止時に回転数の上昇に伴って発電電圧が上昇する場合であっても、この発電停止状態を検出することが可能となる。また、低回転域では上述した基準電圧が低い値に設定されているため、車両用交流発電機が正常な発電を行う場合には、エンジン始動直後に発電電圧がこの低い基準電圧よりも高くなるまでに要する時間が短くなり、チャージランプ等の発電表示装置が速やかに消灯されるため、運転者が不快感を感じることもない。
【０００７】
また、励磁巻線によって生じる磁界中に永久磁石が埋設された回転子を有する場合には、励磁電流が流れない状態においても磁束が発生するため、発電停止状態でもある程度の発電電圧が発生するが、回転数が高いときに基準電圧を高い値に設定することにより、車両用交流発電機の発電停止状態を正確に検出することができる。
【０００８】
特に、上述した基準電圧は、車両用交流発電機の発電停止状態を検出するという目的からすると、励磁電流が流れていない状態において回転させたときに発生する電圧に沿って、かつこの電圧よりも高い値に設定する必要がある。具体的には、この電圧に沿ってほぼ連続的に、あるいは階段状に基準電圧を変化させる場合が考えられる。より正確に発電停止状態を検出するためには基準電圧をほぼ連続的に変化させる方が好ましいが、基準電圧を階段状に何段階か切り替える場合には回路構成を簡略化することができる。
【０００９】
また、上述した基準電圧は、回転数が高くなるに従って高い値に変更する場合であってもその上限値はバッテリ電圧より低く設定することが好ましい。このような値に基準電圧を設定することにより、車両用交流発電機が正常に動作して発電を行っている場合には、この基準電圧よりも発電電圧の方が高くなるため、誤って発電停止状態にあると誤判定することがなくなり、例えばチャージランプの誤点灯を防止することができる。
【００１０】
また、発電電圧がバッテリ電圧を越える場合に、上述した基準電圧と発電電圧とを比較することによる発電停止状態の判定を無効にしてもよい。一般に、発電電圧がバッテリ電圧を越えるような場合とは、車両用交流発電機が正常に発電している場合と考えることができ、このような状態における判定結果を用いないことにより、電気負荷の変動等によって一時的に発電停止状態にあると判断した際の誤検出を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の車両用交流発電機の発電停止検出方式は、警報装置において車両用交流発電機（以下、「オルタネータ」と称する）の発電電圧と所定の基準電圧とを比較する際に、この基準電圧の値をオルタネータの回転数が高くなるほど高く設定することにより、ポールコアに残留磁束が残っていた場合等においても正確に発電の停止状態を検出することに特徴がある。以下、本発明を適用した一の実施形態の警報装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の車両用交流発電機の発電停止検出方式を適用した一実施形態の全体構成を示す図である。同図に示すオルタネータ１は、エンジン（図示せず）によって回転駆動されて発電を行い、バッテリ８０に対する充電と電気負荷８２に対する給電を行うものであり、発電制御装置２によってその出力電圧がほぼ一定に制御される。また、警報装置４によって、オルタネータ１の発電停止状態が検出されて、この発電停止状態を運転者に知らせるために警報表示装置としてのチャージランプ８４が点灯される。
【００１３】
上述したオルタネータ１は、固定子であるステータに含まれるＸ相、Ｙ相、Ｚ相からなる３相のステータコイル１０と、回転子であるロータに含まれる励磁巻線であるフィールドコイル１２と、フィールドコイル１２によって発生する磁束中に埋設された永久磁石１４と、ステータコイル１０の出力端子に誘起される３相交流電圧を全波整流する３相全波整流回路１６とを備えている。なお、永久磁石１４は、ロータのポールコアの各爪部間に漏洩磁束を減少させる向きに埋設されている。
【００１４】
また、図１に示した発電制御装置２は、オルタネータ１内のフィールドコイル１２に対する通電を行うスイッチングトランジスタ２０と、フィールドコイル１２と並列に接続されたフライホイールダイオード２２と、抵抗２４、２６により構成される分圧回路の出力電圧と基準電圧発生回路２８の出力電圧とを比較することによりスイッチングトランジスタ２０のオンオフ状態を設定する電圧比較器３０と、この電圧比較器３０とスイッチングトランジスタ２０の間に挿入されたオア回路３２とを備えている。
【００１５】
バッテリ８０の端子電圧（オルタネータ１の出力電圧）を抵抗２４、２６で分圧した電圧が電圧比較器３０の一方の入力端（例えば−端子）に印加されており、電圧比較器３０は、−端子に印加される電圧が他方の＋端子に印加される所定の基準電圧よりも高いときは出力をローレベルに、反対に所定の基準電圧よりも低いときは出力をハイレベルに設定する。電圧比較器３０の出力がハイレベルになるとスイッチングトランジスタ２０がオン状態になるため、フィールドコイル１２に励磁電流が流れ、オルタネータ１による発電が行われてその出力電圧を高い方に変化させる。反対に、電圧比較器３０の出力がローレベルになるとスイッチングトランジスタ２０がオフ状態になるため、オルタネータ１内のフィールドコイル１２には励磁電流が流れず、オルタネータ１の出力電圧は低い方に変化する。
【００１６】
このように、バッテリ８０の端子電圧、すなわちオルタネータ１の出力電圧が所定の値より低い場合にはスイッチングトランジスタ２０がオン状態に制御され、反対にオルタネータ１の出力電圧が所定の値より高い場合にはスイッチングトランジスタ２０がオフ状態に制御されるため、オルタネータ１の出力電圧は常にほぼ一定の電圧に制御される。
【００１７】
また、図１に示した警報装置４は、オルタネータ１の発電電圧を検出するための抵抗４０、４２、４４、ダイオード４６、コンデンサ４８と、オルタネータ１の回転数を検出するとともに発電停止状態にあるか否かを判定するために必要な基準電圧の設定と回転数に応じた変更を行う回転数検出／基準電圧変更回路５０と、回転数検出／基準電圧変更回路５０によって設定された基準電圧とオルタネータ１の発電電圧を比較する電圧比較器５２と、電圧比較器５２による比較結果を保持するためのインバータ回路５４、抵抗５６、コンデンサ５８、アンド回路６０、６２、ＳＲ型フリップフロップ（ＳＲ−ＦＦ）６４と、ＳＲ−ＦＦ６４の出力に応じてチャージランプ８４を点灯あるいは消灯するトランジスタ６６と、オルタネータ１の発電電圧とバッテリ電圧とを比較するための抵抗６８、７０、電圧比較器７２とを備えている。
【００１８】
上述した電圧比較器５２が発電状態判定手段に、回転数検出／基準電圧変更回路５０が回転数検出手段、基準電圧変更手段に、電圧比較器７２およびアンド回路６０が判定結果マスク手段にそれぞれ対応している。
【００１９】
オルタネータ１のステータコイル１０のいずれかの相電圧がＰ端子に印加されており、このＰ端子に印加された相電圧を抵抗４０、４２で分圧した電圧がダイオード４６のアノード側に印加される。ダイオード４６のカソード側は、一方端が接地されたコンデンサ４８と抵抗４４からなる並列回路の他方端に接続されている。したがって、ダイオード４６のカソード側の電位がコンデンサ４８の両端電圧よりも高い場合にダイオード４６からコンデンサ４８に向かって電流が流れるため、このコンデンサ４８は、ダイオード４６のアノード側に印加された電圧（オルタネータ１の相電圧を分圧した電圧）のピーク電圧よりダイオード４６の順方向電圧降下分だけ下がった電圧まで充電される。ダイオード４６のカソード側電圧が低い場合にはダイオード４６は導通しないため、結果的にダイオード４６の両端電圧は、相電圧のピーク値に比例した値となる。
【００２０】
回転数検出／基準電圧変更回路５０は、上述したコンデンサ４８の両端電圧と比較して発電停止状態の検出を行うために必要な基準電圧を発生させる。この基準電圧は、オルタネータ１の回転数が増すにしたがって高い値に変更される。また、回転数検出／基準電圧変更回路５０は、オルタネータ１の回転数が所定の回転数以上になったときにＳＲ−ＦＦ６４の更新動作を禁止することにより、それより回転数が低いときの状態を保持するために必要な状態保持信号を出力する機能を有している。
【００２１】
図２は、回転数検出／基準電圧変更回路５０の詳細な構成を示す図である。同図に示すように、回転数検出／基準電圧変更回路５０は、電圧比較器５００、カウンタ５０２、タイマ５０４、デジタル−アナログ変換器（Ｄ／Ａ変換器）５０６およびインバータ回路５０８を含んで構成されている。
【００２２】
電圧比較器５００は、一方の入力端子（例えば＋端子）に抵抗４０、４２からなる分圧回路を介してステータコイル１０の相電圧が印加されており、この入力電圧を他方の入力端子（−端子）に印加される所定の電圧Ｖｂと比較することにより、オルタネータ１の回転数に同期したパルス信号を出力する。例えば、−端子に印加される電圧Ｖｂがほぼ０Ｖに設定されており、＋端子に印加される相電圧の周期、すなわちオルタネータ１の回転の周期に等しい周期を有するパルス信号が電圧比較器５００から出力される。
【００２３】
カウンタ５０２は、タイマ５０４によって設定された一定時間（例えば１００ｍｓｅｃ）内に電圧比較器５００から出力されるパルス数を計数する。このカウンタ５０２は、一定時間内の計数動作を実行中に、１つ前の計数結果を保持する機能を有しており、一定時間経過の都度計数値が切り替わるようになっている。また、カウンタ５０２は、ｎビットの計数出力の中の下位ｍビットを除く上位の（ｎ−ｍ）ビットの値が計数値として出力されており（例えば７ビットの計数出力の中の上位５ビットの値が計数値として出力される）、オルタネータ１の回転数がある程度上昇するまでは計数値が「０」で、それを越えた後は回転数に比例して計数値が増えるようになっている。さらに、オルタネータ１の回転数が増加していって、計数出力の各ビットが“１”になった後は桁上がりは行わずに、その値が保持されるようになっている。
【００２４】
Ｄ／Ａ変換器５０６は、カウンタ５０２から出力される計数値（デジタルデータ）に応じたアナログ電圧を発生する。このＤ／Ａ変換器５０６は、オルタネータ１の回転数が低速であってカウンタ５０２の計数値が「０」の間は、所定のオフセット電圧を発生するように設定されており、オルタネータ１の回転数が上がってカウンタ５０２から出力される計数値が増加した後はこの計数値に比例した出力電圧を発生する。また、Ｄ／Ａ変換器５０６は、さらにオルタネータ１の回転数が増してカウンタ５０２の計数値が上限値で保持された場合には、この上限値に対応した一定の出力電圧を発生する。このようにしてＤ／Ａ変換器５０６で発生されるオルタネータ１の回転数に応じた電圧は、オルタネータ１が発電停止状態にあるか否かを判定する基準電圧として使用される。
【００２５】
インバータ回路５０８は、カウンタ５０２の計数出力端子の中の最上位ビットに接続されており、この計数出力端子の最上位ビットから出力されるデータが“０”であるとき、すなわちオルタネータ１の回転数がある回転数に達するまではハイレベルの信号を出力し、反対にこの計数出力端子の最上位ビットから出力されるデータが“１”であるとき、すなわちオルタネータ１の回転数がある回転数を越えた後はローレベルの信号を出力する。このインバータ回路５０８の出力は、上述した状態保持信号として回転数検出／基準電圧変更回路５０から出力される。
【００２６】
図１に示した電圧比較器５２は、コンデンサ４８の両端に現れるオルタネータ１の発電電圧と、回転数検出／基準電圧変更回路５０から出力される基準電圧とを比較し、発電電圧が基準電圧よりも高い場合にはローレベルの信号を出力する。このローレベルの信号は、オルタネータ１を回転駆動して発電を行っている状態における正常動作に対応する。電圧比較器５２の出力は、インバータ回路５４およびアンド回路６２を介してＳＲ−ＦＦ６４のＲ端子に入力されるとともに、抵抗５６とコンデンサ５８からなる遅延回路とアンド回路６０を介してＳＲ−ＦＦ６４のＳ端子に入力される。仮に、アンド回路６０、６２の他の入力端子に入力される信号が全てハイレベルであるとすると、電圧比較器５２からローレベルの信号が出力されると、インバータ回路５４から出力されるハイレベルの信号がアンド回路６２を介してＳＲ−ＦＦ６４のＲ端子に入力されるため、その出力端子Ｑからはローレベルの信号が出力される。したがって、トランジスタ６６はオフ状態を維持するため、オルタネータ１が回転して正常に発電を行っている場合にはチャージランプ８４が消灯された状態となる。
【００２７】
また、図１に示した電圧比較器７２は、コンデンサ４８の両端に現れるオルタネータ１の発電電圧と、バッテリ電圧を抵抗６８、７０によって分圧した電圧とを比較し、発電電圧の方が高い場合にはローレベルの信号を出力する。この電圧比較器７２の出力は、ＳＲ−ＦＦ６４のＳ端子に接続された一方のアンド回路６０に入力される。オルタネータ１の出力電圧が上昇してバッテリ電圧を越えるような場合に、電圧比較器７２からローレベルの信号が出力されるように、抵抗４０、４２による分圧比と抵抗６８、７０による分圧比が設定されており、このような場合には、正常な発電が行われていて発電停止状態の検出を行う必要がないとものとして、電圧比較器５２の出力がハイレベルになってもＳＲ−ＦＦ６４のＳ端子には入力しないようにする。
【００２８】
また、回転数検出／基準電圧変更回路５０から出力される状態保持信号は、２つのアンド回路６０、６２のそれぞれに入力されており、オルタネータ１の回転数がある程度高くなると、この状態保持信号がハイレベルからローレベルに切り替わる。したがって、以後２つのアンド回路６０、６２からＳＲ−ＦＦ６４のＳ端子、Ｒ端子に入力される信号がともにローレベルとなって、ＳＲ−ＦＦ６４の内容更新が停止され、それまでの内容が保持される。
【００２９】
本実施形態の警報装置４および発電制御装置２は上述した構成を有しており、次にその動作を説明する。図３は、オルタネータ１の回転数と警報装置４の各部に入出力される信号の電圧レベルを示す図である。図３（Ａ）〜図３（Ｇ）のそれぞれにおいて、点線はオルタネータ１が正常な発電動作を行っている場合に対応し、実線は例えばフィールドコイル１２が断線してオルタネータ１の発電が停止している場合に対応する。また、図３（Ｂ）〜（Ｇ）のそれぞれは、図１においてＢ〜Ｇの各符号を付した信号線に現れる電圧レベル（縦軸）とオルタネータ回転数（横軸）との関係を示している。
【００３０】
最初に、回転数検出／基準電圧変更回路５０によって発生する基準電圧について説明する。図３（Ａ）に示した一点鎖線ａは、回転数検出／基準電圧変更回路５０によって発生される基準電圧を示している。
【００３１】
上述したように、オルタネータ１の回転子には永久磁石１４が埋設されており、フィールドコイル１２に励磁電流が流れない状態でもオルタネータ１を回転させるとその回転数に応じて増大する電圧が発生する。図３（Ａ）の実線ｂは、このような条件下で発生する電圧の最大値を示している。なお、この発生電圧がバッテリ電圧ｃにダイオードの順方向電圧を加えた値より高くなると、全波整流回路１６を通してバッテリ８０や電気負荷８２に対して電流が流れるため、オルタネータ１をさらに高回転で回しても、Ｐ端子に印加される相電圧はこれより高くならずに一定となる。
【００３２】
回転数検出／基準電圧変更回路５０によって発生する基準電圧は、低回転域と高回転域とを除く中回転域では、上述した励磁電流を流さない状態でオルタネータ１を回転させたときに発生する電圧の最大値（個体差等によるばらつきを考慮した最大値）に沿って、しかもこの最大値より若干大きな値となるように設定されている。また、上述した基準電圧は、低回転域では上述した中回転域と連続するような一定値に設定されており、高回転域では上述した中回転域と連続し、しかもバッテリ電圧よりも若干低い一定値に設定されている。
【００３３】
このような、基準電圧の設定は、図２に示したカウンタ５０２とＤ／Ａ変換器５０６とを組み合わせることにより実現される。上述したように、カウンタ５０２は、下位ｎビットを除く上位（ｍ−ｎ）ビットのデータを計数値として出力しているため、オルタネータ１が所定の回転数に達するまでは計数値は「０」となる。このとき、Ｄ／Ａ変換器５０６からは所定のオフセット電圧が発生されており、この値が図３（Ａ）に一点鎖線ａで示した基準電圧の低回転域の値に対応する。オルタネータ１の回転数が上昇するとカウンタ５０２の計数値が増加するため、Ｄ／Ａ変換器５０６から発生する電圧も回転数に比例して上昇し、この値が基準電圧の中回転域の値に対応する。なお、図３（Ａ）ではこの中回転域における基準電圧の値がオルタネータ１の回転数に比例して連続的に上昇しているように図示したが、カウンタ５０２の計数値が離散的な値を取るため、正確には、この計数値に対応する基準電圧も階段状に変化して上昇する。また、さらにオルタネータ１の回転数が増していってカウンタ５０２の計数値が上限値（出力の各ビットが“１”になった場合）に達した後はこの計数値が保持されるため、Ｄ／Ａ変換器５０６で発生される電圧も一定となり、この値が基準電圧の高回転域の値に対応する。
【００３４】
次に、オルタネータ１が正常に発電動作を行っている場合の警報装置４の動作について説明する。イグニッションキーが回されて、イグニッションスイッチ８６がオン状態になってエンジンが始動される前の状態においてはオルタネータ１で発電が行われていないため、Ｐ端子に印加されるステータコイル１０の相電圧は０Ｖであり、警報装置４内の電圧比較器５２からはハイレベルの信号が出力されるため、ＳＲ−ＦＦ６４の出力端子Ｑからはハイレベルの信号が出力されてトランジスタ６６がオン状態になって、チャージランプ８４が点灯される。
【００３５】
さらにイグニッションキーが回されて、スタータ（図示せず）が起動されエンジンが始動されると、エンジンによって駆動されるオルタネータ１の回転数も次第に増加する。また、このとき発電制御装置４内の電圧比較器３０からはハイレベルの信号が出力されるため、スイッチングトランジスタ２０がオン状態となって、オルタネータ１内のフィールドコイル１２に対して励磁電流が流されるため、オルタネータ１の回転数の増加に伴って発電電圧が上昇する。このようにして、オルタネータ１の回転数の上昇に伴って発電電圧が上昇し、その値が回転数検出／基準電圧変更回路５０によって発生された低回転用の一定の基準電圧を越えると、電圧比較器５２からローレベルの信号が出力されるため（図３（Ｂ））、この信号がアンド回路６０を介して（図３（Ｅ））ＳＲ−ＦＦ６４のＳ端子に、この信号の論理を反転した信号がアンド回路６２を介して（図３（Ｆ））ＳＲ−ＦＦ６４のＲ端子に入力される。したがって、ＳＲ−ＦＦ６４がリセットされ、出力端子Ｑからトランジスタ６６のベースにはローレベルの信号が出力されて（図３（Ｇ））、トランジスタ６６がオフ状態になり、チャージランプ８４が消灯される。
【００３６】
また、オルタネータ１の回転数が増していって発電電圧がバッテリ電圧を越えた場合には、警報装置４の電圧比較器７２からはローレベルの信号が出力されるため（図３（Ｄ））、以後アンド回路６０から出力される信号はローレベルに固定されて、ＳＲ−ＦＦ６４のＳ端子に対するハイレベル信号の入力がマスクされるため、チャージランプ８４は消灯状態を維持する。オルタネータ１の発電電圧がバッテリ電圧を越える場合には、正常な発電が行われていると考えることができるため、このような状態におけるＳＲ−ＦＦ６４のＳ端子へのハイレベル信号の入力をマスクすることにより、チャージランプ８４の誤点灯を防止することができる。なお、チャージランプ８４が誤点灯する場合とは、例えば大きな電気負荷８２を接続したときに一時的にバッテリ電圧が低下するような場合が考えられる。
【００３７】
また、接続された大きな電気負荷８２を瞬時に遮断したような場合には発電電圧が高くなって一時的にオーバーチャージの状態になるが、このような正常動作時の発電停止によるチャージランプ８４の誤点灯は、電圧比較器５２とアンド回路６０の間に抵抗５６とコンデンサ５８による遅延回路を挿入することにより回避することができる。すなわち、オーバーチャージの状態においてオルタネータ１の発電電圧が低下して、そのときの回転数に応じて設定されている基準電圧を下回ると電圧比較器５２からはハイレベルの信号が出力されるが、アンド回路６０の出力は所定時間はローレベルを維持する。ところで、電圧比較器５２の出力は発電制御装置２のオア回路３２にも入力されており、電圧比較器５２からハイレベルの信号が出力されると、このハイレベルの信号がオア回路３２を介してスイッチングトランジスタ２０のベースに入力され、オルタネータ１のフィールドコイル１２に励磁電流を流すようになっている。したがって、オルタネータ１の発電電圧が回転数検出／基準電圧変更回路５０によって設定された基準電圧を大きく下回ることはなく、一時的に下回ったとしてもすぐに発電を再開するため、アンド回路６０に入力される電圧比較器５２の出力は遅延回路によって遅延および平滑され、ＳＲ−ＦＦ６４のＳ端子にハイレベルの信号が入力されることはなく、トランジスタ６６もオフ状態を保つため、オルタネータ１の正常動作時におけるチャージランプ８４の誤点灯を防止することができる。
【００３８】
次に、オルタネータ１が正常に発電動作を行っているときに、例えばフィールドコイル１２が切れて発電を停止した場合の警報装置４の動作について説明する。オルタネータ１の回転数が所定の回転数以上になると、回転数検出／基準電圧変更回路５０からは状態保持信号が出力されるが、この状態保持信号が出力される回転数Ｎａは、図３（Ａ）の一点鎖線ａで示した基準電圧の中回転領域に含まれるように設定されている。
【００３９】
オルタネータ１の回転数がＮａより低い場合にオルタネータ１の発電が停止すると、発電電圧が低下して回転数検出／基準電圧変更回路５０によって設定された基準電圧を下回るため、電圧比較器５２からハイレベルの信号が出力され、この信号がアンド回路６０を介してＳＲ−ＦＦ６４のＳ端子に入力される。したがって、トランジスタ６６がオン状態になってチャージランプ８４が点灯され、運転者にオルタネータ１の発電が停止したことが知らされる。
【００４０】
また、オルタネータ１の回転数がＮａより高い場合には、回転数検出／基準電圧変更回路５０から２つのアンド回路６０、６２に状態保持信号が入力されてＳＲ−ＦＦ６４の内容更新が禁止される。したがって、上述したオルタネータ１の回転数がＮａより低い場合にオルタネータ１の発電停止状態を検出した場合には、この状態を保持し、チャージランプ８４の点灯状態が維持される。このため、発電停止状態になった後にオルタネータ１を高回転で回した場合に、残留磁束や永久磁石１４による磁束によって一時的に発電電圧が上昇してもチャージランプ８４が消灯するといった誤動作がなく、オルタネータ１の発電停止状態を正確に運転者に知らせることができる。
【００４１】
なお、オルタネータ１の回転数がＮａより高い場合に発電停止状態に陥った場合には、その時点ではＳＲ−ＦＦ６４の内容更新が禁止されているためチャージランプ８４が点灯しないが、オルタネータ１の回転数が一旦低回転になったときに発電停止状態が検出され、以後上述したようにオルタネータ１の回転数が高くなった場合であってもチャージランプ８４の点灯状態が維持される。
【００４２】
このように、本実施形態の警報装置４では、オルタネータ１が回転駆動されて発電を行っているときに、フィールドコイル１２の断線等によって発電停止の状態になった場合に、発電電圧を所定の基準電圧と比較することにより、この発電停止状態を検出してチャージランプ８４を点灯させ、運転者にその旨を知らせることができる。特に、上述した基準電圧は、オルタネータ１の回転数が低い場合には低く設定されており、エンジン始動直後にオルタネータ１の回転を開始した後にチャージランプ８４が消灯するまでの時間を短縮することができる。また、上述した基準電圧は、オルタネータ１の回転数が次第に高くなるにしたがってこれに連動して高くなるように設定されており、励磁電流が流れていない状態で発電電圧が高くなるような場合であっても、確実に発電停止状態を検出することができる。さらに、このようにして発電停止状態が検出された後にオルタネータ１が高速回転された場合には、回転数検出／基準電圧変更回路５０から状態保持信号が出力されてＳＲ−ＦＦ６４の内容が保持され、チャージランプ８４の点灯状態が維持されるため、高速回転時に一時的に発電電圧が高くなった場合であっても誤ってチャージランプ８４が消灯することがない。
【００４３】
図４は、警報装置に含まれる回転数検出／基準電圧変更回路の変形例を示す図である。同図に示す回転数検出／基準電圧変更回路５０Ａは、電圧比較器５００、カウンタ５０２、タイマ５０４、インバータ回路５０８、ノア（ＮＯＲ）回路５１０、トランジスタ５１４、抵抗５１２、５１６、５１８、５２０を含んで構成されている。電圧比較器５００、カウンタ５０２、タイマ５０４、インバータ回路５０８は、図２に示した回転数検出／基準電圧変更回路５０に含まれるものと同じ動作を行うものである。
【００４４】
また、ノア回路５１０は、カウンタ５０２が有する７ビットの出力端子の中の上位３ビットＱ５  、Ｑ６  、Ｑ７  から出力されるデータの論理和を求め、その結果を反転する。したがって、ノア回路５１０からは、オルタネータ１の回転数が所定値に達するまではハイレベルの信号が出力され、所定の値を越えるとをローレベルの信号が出力される。
【００４５】
トランジスタ５１４はこのノア回路５１０から出力される信号によってオンオフ状態が設定されている。オルタネータ１の回転数が低い場合であってノア回路５１０からハイレベルの信号が出力され、トランジスタ５１４がオン状態になると、コレクタに接続された抵抗５１６の一方端がコレクタ−エミッタ間を介して接地されるため、３つの抵抗５１６、５１８、５２０によって分圧回路が構成される。また、オルタネータ１の回転数が高い場合であってノア回路５１０からローレベルの信号が出力され、トランジスタ５１４がオフ状態になると、上述した抵抗５１６の一方端が開放された状態になるため、２つの抵抗５１８、５２０によって分圧回路が構成される。３つの抵抗５１６、５１８、５２０によって構成される分圧回路の分圧比の方が、２つの抵抗５１８、５２０によって構成される分圧回路の分圧比よりも小さくなるため、オルタネータ１が低回転で動作中は低い一定の基準電圧が発生され、高回転で動作中は高い一定の基準電圧が発生される。
【００４６】
図５は、オルタネータ１の回転数と回転数検出／基準電圧変更回路５０Ａで発生する基準電圧の関係を示す図である。同図に示した一点鎖線ｄが階段状に２段階に変更される基準電圧を示しており、オルタネータ１の低回転域においては低い一定値が、それ以上の中回転域および高回転域においては高い一定値が設定されている。
【００４７】
このように、図４に示した回転数検出／基準電圧変更回路５０Ａによって発生する基準電圧は、オルタネータ１の回転数が低い場合には低く設定されており、エンジン始動直後にオルタネータ１の回転を開始した直後にチャージランプ８４が消灯するまでの時間を短縮することができる。また、上述した基準電圧は、オルタネータ１の回転数が高くなると階段状に高くなるように設定されており、励磁電流が流れていない状態で発電電圧が高くなるような場合であっても、確実に発電停止状態を検出することができる。さらに、このようにして発電停止状態が検出された後にオルタネータ１が高速回転された場合には、回転数検出／基準電圧変更回路５０Ａから状態保持信号が出力されてＳＲ−ＦＦ６４の内容が保持され、チャージランプ８４の点灯状態が維持されるため、高速回転時に一時的に発電電圧が高くなった場合であっても誤ってチャージランプ８４が消灯することがない。
【００４８】
また、図２に詳細構成を示した回転数検出／基準電圧変更回路５０と図４に詳細構成を示した回転数検出／基準電圧変更回路５０Ａとを比較すると、前者はより正確に発電停止状態を検出する場合に適しており、後者は回路構成を簡略化する場合に適している。
【００４９】
なお、オルタネータ１の回転数が増していった場合に状態保持信号を出力する回転数Ｎａは、図５において実線ｂで示された発電停止時の発電電圧と一点鎖線ｄで示された基準電圧とが交差する回転数よりも低い範囲で設定されている。
【００５０】
図６は、ロータに埋設された永久磁石１４の具体例を示すロータの部分的な斜視図である。同図に示すように、ロータ９０に含まれるポールコア９２、９４の爪部間に、各爪部間に生じる漏洩磁束を減少される向きに着磁された永久磁石１４が挿入されている。各永久磁石１４は、樹脂あるいは非磁性体の金属で形成された磁石保持器９６に収納された状態で各爪部間に装着されている。但し、磁石保持器９６は、図６に示した形状に限定されるものではなく、永久磁石１４の全体をロータの外径側から覆うように箱形形状に形成したり、樹脂内にモールド成形してもよい。あるいは、磁石保持器９６を使用せずに永久磁石１４をポールコア９２、９４の各爪部間に直接埋設してもよい。
【００５１】
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、上述した実施形態の警報装置４では、オルタネータ１の回転数が所定値Ｎａを越えると、回転数検出／基準電圧変更回路５０、５０Ａから状態保持信号を出力して、ＳＲ−ＦＦ６４においてそれより低回転時の内容を保持するようにしたが、低回転時に点灯したチャージランプ８４が高回転時に誤って消灯しなければよいため、上述した状態保持信号をＳＲ−ＦＦ６４のＲ端子に接続されたアンド回路６２のみに入力するようにしてもよい。この場合には、低回転域でチャージランプ８４が点灯されたときにはその状態が高回転域でも維持される。また、チャージランプ８４の点灯は状態保持信号が出力された後も可能であり、発電電圧がバッテリ電圧を越えない状態（電圧比較器７２からハイレベルの信号が出力されているとき）において、発電電圧が回転数検出／基準電圧変更回路５０、５０Ａによって発生した基準電圧を下回ると、ＳＲ−ＦＦ６４のＳ端子にハイレベルの信号が入力されて、ＳＲ−ＦＦ６４の出力がローレベルからハイレベルに変化し、チャージランプ８４が点灯される。このように、状態保持信号が出力された後も、ＳＲ−ＦＦ６４のＳ端子への入力を有効にしておくことにより、より広範囲にわたってオルタネータ１の発電停止状態を検出することが可能となる。
【００５３】
また、上述した実施形態では、回転数検出／基準電圧変更回路５０、５０Ａによって基準電圧を変更する動作と、所定の回転数以上のときに状態保持信号を出力してそれより低回転域で検出した結果を保持する動作とを組み合わせて発電停止状態を検出するようにしたが、これらの動作は必ずしも組み合わせる必要はなく単独で実行するようにしてもよい。
【００５４】
図７は、回転数検出／基準電圧変更回路５０（あるいは５０Ａ）によって基準電圧を変更する動作のみを行って発電停止状態を検出するようにした警報装置４Ａの構成を示す図である。同図に示す警報装置４Ａは、図１に示した警報装置４に対して、ＳＲ−ＦＦ６４とそのＲ端子に接続されたアンド回路６２とインバータ回路５４が削除された点が異なっており、それ以外の構成は共通している。また、ＳＲ−ＦＦ６４が含まれないため、回転数検出／基準電圧変更回路５０（あるいは５０Ａ）から状態保持信号を出力する必要はなく、図２や図４に示したインバータ回路５０８を省略することができる。このように、ＳＲ−ＦＦ６４やその前段に接続されたアンド回路６２およびインバータ回路５４がない場合であっても、オルタネータ１の回転数に応じて変化する基準電圧と発電電圧とを比較して発電停止状態を検出することにより、オルタネータ１が正常に動作しているときには低回転域で速やかにチャージランプ８４を消灯させることができる。また、発電が停止した状態で回転数が上昇した場合であっても、高い値に設定された基準電圧と発電電圧とを比較することによりこの発電停止状態を検出することができ、チャージランプ８４を点灯させることができる。
【００５５】
図８は、低回転域で検出した発電停止状態を保持する動作のみを行うようにした警報装置４Ｂの構成を示す図であり、全回転域を通じて一定の基準電圧が設定されている場合の構成が示されている。同図に示す警報装置４Ｂは、図１に示した警報装置４に対して、回転数検出／基準電圧変更回路５０を、この回路から状態保持信号を出力する機能のみを分離した状態保持信号発生回路６８Ａと、一定の基準電圧を発生する基準電圧発生回路６８Ｂとに置き換えた点が異なっており、それ以外の構成は共通している。基準電圧発生回路６８Ｂは、図３（Ａ）に一点鎖線ａで示した低回転域の一定の基準電圧を発生させるものである。また、状態保持信号発生回路６８Ａは、発電停止時の発電電圧がこの一定の基準電圧を越える回転数よりも低い回転数で状態保持信号を発生し、この回転数より高回転になるとＳＲ−ＦＦ６４の内容更新が禁止される。このように、基準電圧を回転数に応じて変化させない場合であっても、低回転域で検出した発電停止状態を回転数が上がっても保持することにより、発電電圧が上昇した後もチャージランプ８４を点灯させることができ、運転者に確実に発電停止状態を知らせることができる。
【００５６】
また、上述した実施形態では、発電停止状態を検出したときに、チャージランプ８４を点灯させて運転者にその旨を知らせるようにしたが、チャージランプ８４を点灯させる代わりに、あるいは点灯させると同時に、発電停止検出信号をエンジン制御装置（ＥＣＵ）等の他の装置に送るようにしてもよい。
【００５７】
また、図４に示した回転数検出／基準電圧変更回路５０Ａでは、低回転域とそれ以外の回転域用に２段階の基準電圧を設定したが、３段階以上に設定してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用交流発電機の発電停止検出方式を適用した一実施形態の全体構成を示す図である。
【図２】回転数検出／基準電圧変更回路の詳細な構成を示す図である。
【図３】オルタネータの回転数と警報装置の各部に入出力される信号の電圧レベルを示す図である。
【図４】警報装置内の回転数検出／基準電圧変更回路の変形例を示す図である。
【図５】オルタネータの回転数と図４に示した回転数検出／基準電圧変更回路で発生する基準電圧の関係を示す図である。
【図６】永久磁石の具体例を示すロータの部分的な斜視図である。
【図７】回転数検出／基準電圧変更回路によって基準電圧を変更する動作のみを行って発電停止状態を検出するようにした警報装置の構成を示す図である。
【図８】低回転域で検出した発電停止状態を保持する動作のみを行うようにした警報装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  オルタネータ
２  発電制御装置
４  警報装置
１０  ステータコイル
１２  フィールドコイル
１４  永久磁石
１６  ３相全波整流回路
４０、４２、４４、５６、６８、７０  抵抗
４６  ダイオード
４８、５８  コンデンサ
５０  回転数検出／基準電圧変更回路
５２、７２  電圧比較器
５４  インバータ回路
６０、６２  アンド回路
６４  ＳＲ型フリップフロップ
６６  トランジスタ
８４  チャージランプ
【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】
0003629881.tif 000007
【図７】
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【図８】
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