(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、
前記発電機と前記バッテリとを接続する第１の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第２の切換位置との間を動作する切換スイッチと、
前記切換スイッチの第１と第２の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、切換スイッチを流れる電流が予め定めた所定電流値以下になった場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、
を備え、
前記切換実行手段は、前記発電制御手段による発電停止から予め定めた所定時間が経過したときに前記切換スイッチを流れる電流が前記所定電流値以下になったと判断する電力供給切換スイッチの制御装置において、
前記発電制御手段は、前記切換制御手段により切換スイッチが第１の切換位置から第２の切換位置に切り換えられる前に発電機界磁電流を予め定めた一定値に制御し、その後発電を停止する電力供給切換スイッチの制御装置。
【請求項２】
発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、
前記発電機と前記バッテリとを接続する第１の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第２の切換位置との間を動作する切換スイッチと、
前記切換スイッチの第１と第２の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、切換スイッチを流れる電流が予め定めた所定電流値以下になった場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、
を備え、
前記切換実行手段は、前記発電制御手段による発電停止から予め定めた所定時間が経過したときに前記切換スイッチを流れる電流が前記所定電流値以下になったと判断する電力供給切換スイッチの制御装置において、
前記切換実行手段は、前記切換制御手段により切換スイッチが第１の切換位置から第２の切換位置に切り換えられるときに、前記発電制御手段により発電が停止されるときの発電機出力に応じて前記所定時間を変更する電力供給切換スイッチの制御装置。
【請求項３】
発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、
前記発電機と前記バッテリとを接続する第１の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第２の切換位置との間を動作する切換スイッチと、
前記切換スイッチの第１と第２の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが第１の切換位置から第２の切換位置に切り換えられるときに、前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下した場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、
を備え、
前記切換実行手段は、前記発電機の界磁コイル電流が予め定めた所定値以下に低下したときに前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下したと判断する電力供給切換スイッチの制御装置。
【請求項４】
発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、
前記発電機と前記バッテリとを接続する第１の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第２の切換位置との間を動作する切換スイッチと、
前記切換スイッチの第１と第２の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、
前記切換制御手段により前記切換スイッチが第１の切換位置から第２の切換位置に切り換えられるときに、前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下した場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、
を備え、
前記切換実行手段は、前記発電機の界磁コイル両端に印加される電圧が予め定めた所定値以下に低下したときに前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下したと判断する電力供給切換スイッチの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力供給切換スイッチの制御装置に関し、詳細には電力供給切換スイッチの接点溶着等の異常発生を防止する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用発電装置等のように、発電機と、発電機により充電されるバッテリとを備えた電力供給装置において、特定の高電気負荷（例えばヒータ等の大電力を消費する負荷）に電力を供給する際に電力供給切換スイッチ（以下「切換スイッチ」という）を用いてバッテリを発電機から切り離すとともに発電機に直接高電気負荷を接続して発電機から高電気負荷に電力を供給するようにした電力供給装置が知られている。
【０００３】
例えば、この種の電力供給装置の例としては、特公昭６１−３３７３５号公報に記載されたものがある。同公報の装置は、車両用の電力供給装置に関するものであり、車両の窓の氷結、曇り等をとるためのデフォッガ（ヒータ）に電力を供給する場合の電力供給方法を開示している。同公報の装置では、デフォッガに電力を供給する場合にはバッテリを発電機から切り離すとともに、デフォッガを発電機に直接接続するようにしてデフォッガに大電力を供給することを可能としている。
【０００４】
通常、発電機とバッテリを接続するときにはバッテリの過充電を防止するために発電機の出力電圧は所定の充電電圧以下に制御される。このため、バッテリを接続したままで大電力を消費するデフォッガ等の高電気負荷に発電機から電力を供給すると、発電機の出力電圧が低いためにデフォッガに十分な電流を流すことができず、ヒータの発熱量が不十分なために窓の氷結や曇りをとるのに長時間を要する問題がある。一方、短時間で窓の氷結等をとるために、ヒータの抵抗値を低く設定して通常の充電電圧下でもヒータに十分に大きな電流が流れるようにすることも可能である。しかし、この場合には発電機の出力電圧が低く、発電量もそれに応じて低くなっているため、発電機の出力のみではヒータに十分な電力を供給することができず、バッテリからもヒータに電力を供給する必要が生じ、バッテリの負担が増大する問題がある。
【０００５】
上記公報の装置では、この問題を解決するために、デフォッガに通電すべきときにはバッテリを発電機から切り離すとともに発電機の出力電圧を上昇させる制御を行う。これにより、発電機の発電量が増大するとともにデフォッガには通常の充電電圧より高い電圧が印加されるため、ヒータに流れる電流量が増大しヒータ発熱量が増大する。一方、デフォッガ作動中はバッテリは発電機から切り離されているため、発電機出力電圧が通常の充電電圧より上昇した場合でも過充電が生じることはない。すなわち、上記公報の装置は、バッテリに負担を生じることなく、特定の負荷に大電力を供給することを可能とするものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特公昭６１−３３７３５号公報の装置のように、特定の高電気負荷とバッテリとを切り換えて発電機に接続する電力供給装置においては、接続の切換のための切換スイッチが必要となる。一般に、上記公報の装置のように切換スイッチに大電流を流す必要がある場合には、大容量の機械式スイッチ（リレースイッチ）が使用される。ところが、大電流が流れる機械式スイッチにおいては、スイッチ切換時に大電流の瞬断が生じるために接点の溶着が生じやすくなる問題がある。スイッチの溶着が生じると、例えば切換スイッチが電気負荷と発電機とを接続する位置で溶着すると、電気負荷への過剰通電による焼損が生じるのみならず、バッテリが充電されなくなるためのバッテリの過放電等の問題が生じる。また、切換スイッチがバッテリと発電機とを接続する位置で溶着したような場合には、電気負荷に通電が行われないだけでなく、発電機の出力電圧の上昇によりバッテリが過充電される問題が生じる。
【０００７】
また、機械式切換スイッチに代えて大容量の半導体リレースイッチを用いて切換を行うことも可能であるが、半導体リレースイッチにおいても、大電流の瞬断を行うと逆起電力による素子の絶縁破壊が生じやすく機械式切換スイッチの場合の接点溶着と同様な問題が生じる。
従来、機械式切換スイッチの接点溶着や半導体リレースイッチの絶縁破壊を防止するためには、例えば機械式切換スイッチの接点の接触面積を大きく設定することや、半導体リレースイッチに大容量のフライホイールダイオードを設けることが行われている。しかし、機械式切換スイッチの接点の接触面積を増大させた場合でも、接点のオン／オフが繰り返されると接点の表面粗度が増大し接触抵抗が増すため溶着が生じやすくなり、この問題を解決することはできない。
【０００８】
また、大容量の半導体リレースイッチは機械式スイッチに比べて高価であり、更に大容量のフライホイールダイオード等を設けることになるとスイッチ全体のコストが大幅に増大してしまう問題がある。
本発明は、上記問題に鑑み、機械式切換スイッチや半導体リレースイッチを用いてバッテリと高電気負荷とを発電機に切換接続する場合に、簡易かつ低コストで接点溶着や素子の絶縁破壊を防止することが可能な電力供給切換スイッチの制御装置を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、前記発電機と前記バッテリとを接続する第１の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第２の切換位置との間を動作する切換スイッチと、前記切換スイッチの第１と第２の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、切換スイッチを流れる電流が予め定めた所定電流値以下になった場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、を備え、前記切換実行手段は、前記発電制御手段による発電停止から予め定めた所定時間が経過したときに前記切換スイッチを流れる電流が前記所定電流値以下になったと判断する電力供給切換スイッチの制御装置において、前記発電制御手段は、前記切換制御手段により切換スイッチが第１の切換位置から第２の切換位置に切り換えられる前に発電機界磁電流を予め定めた一定値に制御し、その後発電を停止する電力供給切換スイッチの制御装置が提供される。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、前記発電機と前記バッテリとを接続する第１の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第２の切換位置との間を動作する切換スイッチと、前記切換スイッチの第１と第２の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、切換スイッチを流れる電流が予め定めた所定電流値以下になった場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、を備え、前記切換実行手段は、前記発電制御手段による発電停止から予め定めた所定時間が経過したときに前記切換スイッチを流れる電流が前記所定電流値以下になったと判断する電力供給切換スイッチの制御装置において、前記切換実行手段は、前記切換制御手段により切換スイッチが第１の切換位置から第２の切換位置に切り換えられるときに、前記発電制御手段により発電が停止されるときの発電機出力に応じて前記所定時間を変更する電力供給切換スイッチの制御装置が提供される。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、前記発電機と前記バッテリとを接続する第１の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第２の切換位置との間を動作する切換スイッチと、前記切換スイッチの第１と第２の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが第１の切換位置から第２の切換位置に切り換えられるときに、前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下した場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、を備え、前記切換実行手段は、前記発電機の界磁コイル電流が予め定めた所定値以下に低下したときに前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下したと判断する電力供給切換スイッチの制御装置が提供される。
【００１３】
請求項４に記載の発明によれば、発電機と、前記発電機により充電されるバッテリと、前記発電機により電力を供給される高電気負荷と、前記発電機と前記バッテリとを接続する第１の切換位置と、前記発電機と前記高電気負荷とを接続する第２の切換位置との間を動作する切換スイッチと、前記切換スイッチの第１と第２の切換位置間の切換動作を制御する切換制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが切り換えられるときに、前記発電機の発電を停止する発電制御手段と、前記切換制御手段により前記切換スイッチが第１の切換位置から第２の切換位置に切り換えられるときに、前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下した場合に切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段と、を備え、前記切換実行手段は、前記発電機の界磁コイル両端に印加される電圧が予め定めた所定値以下に低下したときに前記発電機の起電力が前記バッテリの電圧より低下したと判断する電力供給切換スイッチの制御装置が提供される。
【００１４】
以下、各請求項記載の発明の作用を説明する。
請求項１の発明では、切換スイッチの切換動作実行時には発電制御手段により発電が停止され、切換スイッチを流れる電流が低下する。さらに、切換実行手段は、切換スイッチを流れる電流が所定電流値以下になった場合に切換スイッチの切換動作を実行する。ここで、上記所定電流値は、例えば機械式スイッチにおいては、切換動作を行っても接点にアークが生じない程度の電流であり、半導体スイッチにおいては、発生する逆起電力による素子の絶縁破壊が生じない程度の電流とされる。すなわち、本発明では十分に電流を低下させてから切換動作を行うため、切換時に接点の溶着等が生じることがない。
【００１５】
更に、請求項１の発明では、発電制御手段は発電停止後の経過時間により切換スイッチを流れる電流値が所定電流値以下になったか否かを判定する。発電が停止されると、発電機の出力電圧と出力電流は時間とともに低下する。このため、発電停止後十分な時間が経過した場合には、切換スイッチを流れる電流が切換動作実行可能な程度まで低下したと判断することができる。
【００１６】
又、請求項１の発明では、切換スイッチが第１の切換位置（すなわち、バッテリ充電中の位置）にある場合には、予め発電機界磁コイル電流（界磁電流）を一定値にしてから発電を停止する。バッテリ充電中は、発電機負荷はバッテリの放電状態や、バッテリに接続された負荷の使用状態に応じて変動しており一定ではない。発電停止後、発電機の出力電圧と電流とは発電機のステータコイルやロータコイルにより定まる時定数によって決まる速度で低下する。従って、切換スイッチを流れる電流が所定の電流値に低下するまでの時間は発電停止時の発電機負荷（出力）に応じて変動し、発電機負荷（出力）が大きい場合には、発電停止後切換スイッチを流れる電流が低下するまでに長い時間を要する。このため、発電停止後の時間で切換スイッチ電流値を判断していると、必ずしも適切な切換動作を行えない場合が生じる。このため、本発明では発電停止前に一旦発電機界磁電流を一定の値に制御し、発電機負荷を一定にしてから発電を停止する。これにより、発電停止後に切換スイッチが所定電流値に低下するまでの時間が一定となり、切換動作実行可否の判断が正確になる。
【００１７】
請求項２の発明では、切換スイッチが第１の切換位置にある場合には、発電停止後の切換スイッチ切換動作までの時間を発電機出力に応じて変化させる。前述のように、発電停止後に電流が所定の電流値に低下するまでの所要時間は発電停止時の発電負荷により変化する。本発明では、発電機出力に応じて発電停止から切換スイッチの切換動作実行までの時間を変化させるため、常に切換動作実行可否の判断が正確に行われる。
【００１９】
請求項３及び請求項４の発明では、発電機の起電力により、切換スイッチに電流が流れていないことを判断して切換を行う。例えば、交流発電機をダイオード整流器等により直流に整流してバッテリを充電する電力供給システムでは、バッテリ接続時（切換スイッチが第１の切換位置にあるとき）に発電機起電力（整流器入力電圧）がバッテリ電圧以下になると、バッテリと発電機との間には電流が流れなくなる。すなわち、この状態では切換スイッチには電流は流れない。請求項３及び請求項４の発明では、切換スイッチがバッテリ側に接続されている状態で切換のために発電が停止されると、発電機起電力がバッテリ電圧以下になったときに切換スイッチの切換動作を実行する。これにより、切換スイッチに電流が流れていない状態で切換が行われるため、スイッチ接点の溶着等が生じない。
【００２０】
発電機起電力は発電機界磁コイル電流（界磁電流）に応じて変化する。請求項３の発明では、界磁コイル電流を検出することにより間接的に発電機起電力の低下を判断し、切換スイッチに電流が流れていない状態での切換を可能としている。
上記のように、発電機起電力は発電機界磁電流に応じて変化する。一方、発電機界磁電流は発電機の界磁コイル印加電圧（界磁コイル両端に印加される電圧）により決定される。請求項４の発明では、界磁コイル印加電圧を検出することにより発電機起電力の低下を判断し、切換スイッチに電流が流れていない状態での切換スイッチの切換を可能としている。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を用いて本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を自動車用の電力供給系統に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図、図２は図１の実施形態の電力供給回路を示す図である。
図１において、１は自動車用内燃機関、３は機関１の出力軸からベルト２を介して駆動される三相交流発電機（オルタネータ）を示している。
【００２２】
図２に示すように、オルタネータ３はダイオード整流器３１（図２）を内蔵しており、オルタネータのステータ３２（図２）からの三相交流出力はダイオード整流器３１により直流に変換され、出力端子３ａから出力される。また、オルタネータ３は、コイルロータ３３（図２）の界磁電流を制御する電圧レギュレータ５を内蔵している。また、図１、図２に４０で示したのは、レギュレータ５を制御するコントローラである。レギュレータ５とコントローラ４０については後述する。
【００２３】
図１、図２において、１１はバッテリ（蓄電池）、２１は高電気負荷としての電気ヒータ付触媒コンバータ（ＥＨＣ）を示す。本実施形態のＥＨＣ２１は、機関１の排気通路（図示せず）に配置され、機関排気中のＨＣ、ＣＯ、ＮＯＸ  等の有害成分を浄化する。図１に示すようにＥＨＣ２１はメタル担体を有する触媒２１ａを備えており、機関始動時等の触媒温度が低いときに触媒２１ａのメタル担体に電流を流し、担体を発熱させることにより触媒温度を短時間で上昇させる。すなわち、ＥＨＣ２１は、メタル担体を電気ヒータとして作用させることにより、機関始動直後から触媒の排気浄化作用を開始させるようにしたものである。
【００２４】
本実施形態では、機関始動時にバッテリ１１に負担を生じることなくＥＨＣ２１に大電力を供給して早期にＥＨＣ２１を触媒活性化温度まで昇温するために、ＥＨＣ２１にはオルタネータ３から直接電力を供給するようにされている。
すなわち、本実施形態ではＥＨＣ２１とバッテリ１１とは、切換スイッチ２５を介してオルタネータ３の出力端子３ａに接続されており、切換スイッチ２５を切り換えることにより、ＥＨＣ２１とバッテリ１１とのうちの一方がオルタネータ３に接続されるようになっている。スイッチ２５は、後述するＥＣＵ３０からの切換信号に応じて作動するリレー（図示せず）を備え、ＥＣＵ３０からの切換信号に応じて、オルタネータ３とバッテリ１１とを接続する第１の位置（図１、図２に示した位置）と、オルタネータ３とＥＨＣ２１とを接続する第２の位置とのいずれかをとるようにされている。
【００２５】
また、図１、図２に２３で示したのは、エンジンのイグニッション、車両のランプ、エアコン、オーディオ装置等の通常の車両電気負荷である。本実施形態では、車両電気負荷２３はバッテリに接続されており、切換スイッチ２５がＥＨＣ２１とオルタネータ３とを接続する第２の位置に切り換えられているときには車両電気負荷２３にはバッテリ１１のみから電力が供給されるようになっている。
【００２６】
図１、図２に３０で示すのは、機関１の電子制御を行う制御回路（ＥＣＵ）である。本実施形態では、ＥＣＵ３０はＲＡＭ、ＲＯＭ、ＣＰＵ及び入出力ポートを互いに双方向性バスで接続した公知の構成のマイクロコンピュータとして構成されている。ＥＣＵ３０は、機関１の燃料噴射制御や点火時期制御等の基本制御を行う他、本実施形態では後述するように、切換スイッチ２５の切換動作を制御する切換制御手段、切換動作時にオルタネータ３の発電を停止する発電停止手段、所定の条件が満たされたときに切換スイッチの切換動作を実行する切換実行手段等の各手段として機能する。
【００２７】
上記の制御を行うために、本実施形態では図２に示すようにＥＣＵ３０の入力ポートにはバッテリ１１のプラス端子からバッテリ電圧ＶＢが、図示しないＡ／Ｄ変換器を経由して入力されている。また、ＥＣＵ３０の出力ポートは、切換スイッチ２５とコントローラ４０の端子４１に接続され、切換スイッチ２５の切換を行う切換信号と、オルタネータの発電制御を行う発電制御信号とを切換スイッチ２５とコントローラ４０とにそれぞれ供給するようにされている。
【００２８】
次に、コントローラ４０と電圧レギュレータ５の作用について説明する。図２に示すように、本実施形態ではオルタネータ３のコイルロータ３３はバッテリ１１に接続されており、バッテリ１１から界磁電流を供給されている。また、レギュレータ５は上記コイルロータ３３への界磁電流供給回路に配置されたスイッチングトランジスタ５ａと、このスイッチングトランジスタ５ａの作動を制御する制御回路５ｂとを備えており、コントローラ４０から端子５３を介して入力する駆動信号に応じてスイッチングトランジスタ５ａをオン／オフする。すなわち、コントローラ４０は、スイッチングトランジスタ５ａをオン／オフ制御することによりロータコイル３３に流れる界磁電流を制御してオルタネータ３の出力電圧を制御する。
【００２９】
本実施形態では、ＥＣＵ３０は切換スイッチ２５の切換位置に応じてコントローラ４０の端子４１に発電制御信号を供給し、コントローラ４０の作動を制御する。すなわち、切換スイッチ２５がバッテリ１１とオルタネータ３とを接続する第１の切換位置にあるときには、ＥＣＵ３０はコントローラ４０に第１の発電制御信号（定電圧発電信号）を供給する。この場合、コントローラ４０はバッテリ電圧が所定の充電電圧以上（例えば１４Ｖ以上）になるとトランジスタ５ａをオフしてロータコイル３３への界磁電流の供給を停止し、バッテリ電圧が上記充電電圧より低下するとトランジスタを５ａオンしてロータコイル３３に界磁電流を供給する。従って、通常の運転時（すなわち、スイッチ２５がオルタネータとバッテリとを接続する第１の切換位置に切り換えられている時）には、オルタネータ３の出力電圧はロータコイルの界磁電流のオン／オフにより上記充電電圧に維持され、バッテリ１１の過充電が防止される。この定電圧制御のため、コントローラ４０には、バッテリ１１の端子電圧ＶＢが入力されている。
【００３０】
一方、ＥＣＵ３０は、切換スイッチ２５がＥＨＣ２１とオルタネータ３とを接続する第２の切換位置にあるときにはコントローラ４０に第２の発電制御信号（高電圧発電信号）を供給する。これにより、コントローラ４０はレギュレータ５のスイッチングトランジスタ５ａをオン状態に保持する。このため、ロータコイルに供給される界磁電流は最大になり、オルタネータの出力電圧が大幅に上昇する。
【００３１】
本実施形態では、ＥＣＵ３０は通常運転時は切換スイッチ２５をオルタネータ３の出力端子３ａとバッテリ１１とを接続する第１の位置に保持するとともに、コントローラ４０に定電圧発電信号を出力する。これにより、前述の定電圧制御が行われ、バッテリ１１がオルタネータ３に接続されているときには、オルタネータ３の出力電圧は一定（例えば１４Ｖ）の比較的低い電圧に制御されることになる。
【００３２】
一方、機関始動時等でＥＨＣ２１に通電を行う必要がある場合には、ＥＣＵ３０は切換スイッチ２５をオルタネータ３の出力端子３ａとＥＨＣ２１とを接続する第２の位置に切り換えるとともに、コントローラ４０に高電圧発電信号を出力する。これにより、コントローラ４０はロータコイル３３への界磁電流を増大させ、オルタネータ３の出力電圧が大幅に上昇するためＥＨＣ２１には大電力が供給される。本実施形態では、ＥＨＣ２１通電時（高電圧発電時）のオルタネータ出力電圧は、例えば２５Ｖ程度になるように設定されている。
【００３３】
本実施形態では、上述のように切換スイッチ２５の切換操作によりバッテリ１１の充電とＥＨＣ２１への通電とを制御している。ところが、切換スイッチ２５には常時比較的大きな電流が流れており、電流を流したままで切換スイッチ２５の切換を行うと、大電流の瞬断によるアークの発生などにより接点の溶着が生じやすくなる。そこで、本実施形態では、ＥＣＵ３０は切換スイッチの切換時にはコントローラ４０に第３の発電制御信号（発電停止信号）を出力し、オルタネータ３の発電を停止して切換スイッチ２５に流れる電流が低下した状態で切換スイッチの切換動作を行うようにしている。
【００３４】
図３は、本実施形態における切換スイッチ２５の切換時におけるオルタネータ３出力端子電圧ＶＡ（図３（Ａ）  ）、オルタネータ出力電流ＩＡ（図３（Ｂ）  ）及び、オルタネータ３のロータコイル３３に供給される界磁電流ＩＦ（図３（Ｃ）  ）の変化を示すタイミング図である。図３は、切換スイッチ２５の第２の切換位置（ＥＨＣ接続）から第１の切換位置（バッテリ接続）への切換時の変化を示している。なお、切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換時にも同様にオルタネータ３の発電が停止される。
【００３５】
図３において、区間Ｉでは切換スイッチ２５はＥＨＣ２１とオルタネータ３とを接続する第２の切換位置にあり、高電圧発電が行われている。本実施形態では、このときオルタネータ３の出力電圧ＶＡ（図３（Ａ）  ）は約２５Ｖ程度、オルタネータ出力電流ＩＡ（図３（Ｂ）  ）は約１００Ａ程度、界磁電流ＩＦ（図３（Ｃ）  ）は約１０Ａ程度となっている。この状態で、切換を行う際、ＥＣＵは先ずコントローラ４０に発電停止信号を出力し（図３、▲１▼点）、レギュレータ５のトランジスタ５ａをオフにする。しかし、トランジスタ５ａをオフにしても界磁電流ＩＦは瞬時には０にならず、オルタネータ３のステータコイルとロータコイルにより定まる時定数で緩やかに減少する。このため、オルタネータ３の出力電圧ＶＡ、出力電流ＩＡもこれに応じて緩やかに減少する（図３、区間ＩＩ）。本実施形態では、ＥＣＵ３０は、発電停止後十分に時間が経過して、出力電流ＩＡが切換スイッチ２５の切換動作時に接点にアークが生じない程度にまで低下したときに、切換スイッチ２５の切換信号を出力する（図３、▲２▼点）。切換スイッチ２５は、切換信号入力後、スイッチに固有の作動遅れ時間後に切換動作を開始し、先ず切換スイッチのＥＨＣ２１側の接点が離れ（図３、▲３▼点）、その後バッテリ１１側の接点が接続して（図３、▲４▼点）切換動作が完了する。そして、切換動作が完了すると、ＥＣＵ３０はコントローラ４０に定電圧発電信号を出力して、発電を開始し、バッテリ１１の電圧が所定の充電電圧（１６Ｖ程度）になるようにレギュレータ５のトランジスタ５ａのオン／オフ制御を開始する（図３、▲５▼点）。これにより、バッテリ１１への電力供給（図３、区間ＩＩＩ）が行われるようになる。
【００３６】
上述したように、本実施形態では切換スイッチ２５の切換時にオルタネータ出力電流ＩＡ（すなわち、切換スイッチ２５を流れる電流）が所定電流値（切換時に接点にアークが生じない程度の電流値）以下に低下したときに切換動作を行う。この場合、オルタネータ３出力端子に電流センサを設けて出力電流ＩＡを検出し、ＩＡが予め定めた所定の電流値以下に低下したときにＥＣＵ３０から切換スイッチの切換信号を出力するようにしても良い。しかし、図３(B) に示すように、発電停止後オルタネータ出力電流ＩＡは、界磁電流ＩＦの低下に伴って緩やかに低下する。また、界磁電流ＩＦの低下速度は、ステータコイルとロータコイルとにより定まる時定数によって決まるため、低下速度は一定である。このため、発電停止を開始するときのオルタネータ出力（界磁電流値等）が予め決まっていれば、出力電流ＩＡが所定電流値に低下するまでの時間も一定となる。
【００３７】
そこで、本実施形態では発電停止から予め定めた所定時間が経過したときに、出力電流ＩＡが所定電流値以下に低下したと判断して切換スイッチ２５の切換動作を開始するようにしている。
なお、上述のように、界磁電流ＩＦの低下速度は略一様であるため、発電停止から出力電流ＩＡが所定電流値以下に低下するまでの時間は発電停止時のオルタネータ出力に応じて異なってくる。すなわち、ＥＨＣ２１通電時には、オルタネータ３は高電圧発電を行っており、バッテリ１１充電時に較べてオルタネータ出力が大幅に上昇している。このため、切換スイッチ２５を第２の切換位置（ＥＨＣ２１接続側）から第１の切換位置（バッテリ接続側）に切り換える際には、第１の切換位置から第２の切換位置へ切り換える際より電流値ＩＡが低下するのに長い時間を要する。そこで、本実施形態では、上記所定時間を、第２の切換位置から第１の切換位置への切換時においても十分に電流値ＩＡが低下する時間に設定して、切換スイッチ２５の接点の溶着を防止している。
【００３８】
図４、図５は、上記切換制御動作を実行するルーチンのフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ２０により一定時間毎（例えば１０ｍｓ程度毎）に実行される。
本ルーチンでは、切換スイッチ２５を第１から第２の切換位置及び第２から第１の切換位置に切り換える際に、まず所定時間ＣＴ１の間発電を停止し、発電停止後十分にオルタネータ出力電流ＩＡが低下したと判断できる時間ＣＳ１（例えば２５０ｍｓ程度）が経過したときに切換スイッチ２５の切換（第１から第２の切換位置、または第２から第１の切換位置）を行う。そして、上記所定時間ＣＴ１が経過すると、切換後の切換スイッチ２５の切換位置に応じて前述の高電圧発電、または定電圧発電を再開する。なお、発電停止時間ＣＴ１は、上記切換動作開始時間ＣＳ１に切換スイッチの切換動作が完了するのに要する時間を加えた時間より長い時間とされ（図３、ＣＴ１、ＣＳ１参照）、例えば本実施形態では５００ｍｓ程度にされている。
【００３９】
図４、図５のフローチャートにおいて、ステップ４０３から４２１（図４）は、切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換動作を、ステップ４２３から４４１（図５）は切換スイッチ２５の第２の切換位置（ＥＨＣ接続）から第１の切換位置（バッテリ接続）への切換動作を示している。
【００４０】
図４においてルーチンがスタートすると、ステップ４０１ではＥＨＣ作動フラグＥＸの値が１か否かが判定される。フラグＥＸは、別途ＥＣＵ３０により実行される図示しないルーチンにより、ＥＨＣ２１に通電すべきとき（例えば機関始動時等）に１に設定され、ＥＨＣ２１への通電を停止すべきとき（例えば機関始動後所定時間経過後等）に０に設定されるフラグである。
【００４１】
ステップ４０１で、ＥＸ＝１であった場合、すなわちＥＨＣ２１に通電すべき場合には、次にステップ４０３でＥＨＣ通電フラグＦＣの値が１か否かが判定される。フラグＦＣは、現在ＥＨＣ２１に通電中であるか否かを示すフラグであり、ＦＣ＝１はＥＨＣ２１に通電中、ＦＣ≠１は通電停止中であることを表している。なお、フラグＦＣの値は後述するように、ステップ４０５で１に、ステップ４２５（図５）で０に設定される。
【００４２】
ステップ４０３でＦＣ≠１（通電停止中）であった場合には、現在ＥＨＣ２１への通電が必要とされているにもかかわらず、通電が実行されていないのであるから、現在切換スイッチ２５が第１の切換位置（バッテリ接続）にあることを意味する。このため、ステップ４０７以下で切換スイッチの第１から第２の切換位置への切換を行う必要があるため、ステップ４０５でフラグＦＣの値を１（通電中）に変更し、後述する発電停止カウンタＣＴの値を所定値ＣＴ１に、切換実行カウンタＣＳの値を所定値ＣＳ１にセットする。なお、前述のように本実施形態ではＣＴ１＝５００（ｍｓ）、ＣＳ１＝２５０（ｍｓ）に設定されている。
【００４３】
なお、ステップ４０５でフラグＦＣの値を１に設定した結果、次回のルーチン実行からは、ステップ４０３から直接ステップ４０７が実行されるようになり、ステップ４０５は実行されない。
次に、ステップ４０７から４１１では、ルーチン実行毎にカウンタＣＴの値を一定値Ｔ０だけ減算し（ステップ４１１）、ＣＴの値が０になるまで（ステップ４０７）発電停止信号を出力する。これにより、コントローラ４０はレギュレータ５のトランジスタ５ａをオフにしてオルタネータ３の発電を停止する。一方、カウンタＣＴの値が０以下になると（ステップ４０７）、ＥＣＵ３０は高電圧発電信号をコントローラ４０に出力する（ステップ４１３）。高電圧発電信号を入力すると、コントローラ４０はレギュレータ５のトランジスタ５ａをオン状態に保持して高電圧発電を行う。ここで、ステップ４１１のカウンタ減算値Ｔ０は、本ルーチンの実行間隔に等しい値とされ、本実施形態ではＴ０＝１０（ｍｓ）に設定されている。これにより、ステップ４０７から４１３では、時間ＣＴ１（５００ｍｓ）が経過するまで発電が停止され、ＣＴ１経過後は高電圧発電が開始される。
【００４４】
ステップ４１５から４２１は、切換スイッチの切換動作実行のためのステップである。ステップ４１５から４２１では、ステップ４０７から４１３と同様に、カウンタＣＳの値がルーチン実行毎にＴ０だけ減算され（ステップ４１９）、ＣＳの値が０になるまで（ステップ４１５）切換スイッチ２５は第１の切換位置（バッテリ接続）に保持される。すなわち、発電停止（ステップ４０９）後所定時間ＣＳ１（２５０ｍｓ）が経過してオルタネータ３出力電流ＩＡが所定の電流値以下に低下したと判断されるまでは、切換スイッチの第１の切換位置から第２の切換位置への切換は実行しない。そして、時間ＣＳ１が経過後は（ステップ４１５）、ステップ４２１で切換スイッチは第２の位置に保持される。すなわち、発電停止後所定時間ＣＳ１経過時に切換スイッチ２５の第１から第２の切換位置への切換が実行される。
【００４５】
図５ステップ４２３から４４１は、切換スイッチ２５の第２の切換位置（ＥＨＣ接続）から第１の位置（バッテリ接続）への切換動作を示す。ステップ４２３から４４１は、上述のステップ４０３から４２１と略同様である。
すなわち、ステップ４０１で、ＥＸ≠１（ＥＨＣ作動停止が要求されている場合）であった場合には、ステップ４２３でＦＣ＝１か否かが判断され、ＦＣ＝１（ＥＨＣ通電中）であった場合には、ＥＨＣ２１の作動停止が要求されているにもかかわらず、現在切換スイッチ２５が第２の切換位置（ＥＨＣ接続）にあり、ＥＨＣ２１に通電が行われていることを意味するため、ステップ４２５でフラグＦＣを０（ＥＨＣ通電停止）にセットし、カウンタＣＴ、ＣＳの値をそれぞれＣＴ１（５００（ｍｓ））及びＣＳ１（２５０（ｍｓ））にセットした後、ステップ４２７から４４１では、切換スイッチ２５の第２から第１の切換位置への切換を行う。
【００４６】
この場合、ステップ４２７から４３３では、所定時間ＣＴ１（５００（ｍｓ））が経過するまで発電が停止され（ステップ４２９）、ＣＴ１の時間が経過後、発電が再開される（ステップ４３３）。なお、コントローラ４０はフラグＦＣの値が０の場合（ＥＨＣ通電停止中）の場合には、バッテリ充電のための定電圧発電を行う。
【００４７】
また、ステップ４３５から４４１では、発電停止後所定時間ＣＳ１（２５０（ｍｓ））が経過するまでは、切換スイッチ２５は第２の位置に保持され（ステップ４３７）、ＣＳ１経過時に第２から第１の位置に切換が実行される（ステップ４４１）。
上述のように、本実施形態によれば切換スイッチ２５の第１の切換位置と第２の切換位置との間の切換の際には発電が停止され、発電停止後ＣＳ１（２５０ｍｓ）の時間が経過してから切換スイッチの切換動作が行われ、その後、発電が停止されてからＣＴ１（５００ｍｓ）の時間が経過すると発電が再開される。このため、切換スイッチ２５の切換は常に切換スイッチを流れる電流が十分に低下した状態で行われるため、切換スイッチ２５の溶着等の異常発生が防止される。
【００４８】
次に、図１、図２の装置における切換制御の別の実施形態について説明する。図３で説明したように、発電停止後にオルタネータ出力電流ＩＡ（切換スイッチ２５を流れる電流）が所定電流値まで低下する時間は、発電停止前の発電機出力によって異なってくる。この場合、ＥＨＣ２１の通電負荷は略一定であるため、切換スイッチ２５の第２の切換位置（ＥＨＣ接続）から第１の切換位置（バッテリ接続）への切換の場合の電流低下時間は略一定値と考えてよい。しかし、バッテリ１１充電中のオルタネータ３の出力はバッテリの放電状態や、車両電気負荷２３の作動状況により変化するため、切換スイッチ２５の第１の切換位置から第２の切換位置への切換時の電流低下時間は、バッテリ１１や車両電気負荷２３の状況により変化することになる。このため、図４、図５の実施形態では、切換スイッチ２５の第１から第２の切換位置への切換動作時にも、発電機出力が最大の場合を想定して、第２から第１の切換位置への切換と同一の切換時間（ＣＳ１）を設定している。このため、実際には第１から第２の切換位置への切換時の電流値ＩＡは発電負荷に応じて変動することになる。
【００４９】
そこで、本実施形態では図４、図５の実施形態において、切換スイッチが第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）に切り換えられる場合には、発電を停止する前にオルタネータ３の界磁電流を一定値に制御し（例えば、レギュレータ５のトランジスタ５ａのオン／オフ間隔を予め定めた一定値に制御して）、その後発電を停止するようにしている。オルタネータ３の界磁電流を一定値に制御することにより、発電機出力は一定となるため発電停止後に電流ＩＡが所定電流値に低下するまでの時間も一定となる。このため、本実施形態では、切換スイッチ２５の第１から第２の切換位置への切換タイミングを正確に判定することが可能となる。
【００５０】
図６は上記切換制御を実行するルーチンのフローチャートの一部を示す。本ルーチンもＥＣＵ３０により一定時間毎（１０ｍｓ毎）に実行される。
本実施形態のルーチンは、図４、図５のルーチンと多くの部分が共通しており、図４、図５のステップ番号と同一の番号を付したステップは、図４、図５のものと同一の動作である。このため、ここではこれら同一のステップについては説明を省略し、図４、図５と相違する動作についてのみ説明する。
【００５１】
本実施形態では、切換スイッチの第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換時には、図４のステップ４０５の代わりにステップ６０１が実行される（図６）。ステップ６０１では、図４のステップ４０５と同様、フラグＦＣの値が１にセットされるが、この他に後述する一定出力制御カウンタＣＫの値が所定値ＣＫ１にセットされ、カウンタＣＴ、ＣＳの値は図４のＣＴ１、ＣＳ１とは異なる値ＣＴ２、ＣＳ２にセットされる。
【００５２】
ここで、ＣＫ１は１００（ｍｓ）程度の一定値、ＣＴ２は３００（ｍｓ）程度の値、ＣＳ２は１５０（ｍｓ）程度の値とされる。すなわち、発電停止機関（ＣＴ２）、スイッチ切換動作開始時間（ＣＳ２）とも図４、図５の場合より小さく設定される。
また、図６のフローチャートでは、ステップ６０１とステップ４０７との間にステップ６０３から６０７が挿入されている。すなわち、本実施形態では、第１から第２の切換位置への切換時のみ、時間ＣＫが経過するまで（ステップ６０３）オルタネータ３の界磁電流を一定値に制御（ステップ６０５）し、時間ＣＫが経過した時点から発電停止カウンタＣＴと、切換実行カウンタＣＳの減算を開始する（図６ステップ４１１、４１９）。
【００５３】
すなわち、本実施形態では、ＥＣＵ３０は切換スイッチ２５の第１から第２の切換位置への切換の際には、先ず時間ＣＫ（１００ｍｓ）の間オルタネータ３の界磁電流ＩＦを一定に制御する（ステップ６０７）。この制御は、例えばレギュレータ５のトランジスタ５ａのデューティ比（オン時間／（オン時間＋オフ時間））を予め定めた一定値（例えば５０％）に設定することにより行う。そして、時間ＣＫ１が経過して、オルタネータ３の負荷が予め定めた一定の負荷になったと判断されたときから、発電を停止し、発電停止後時間ＣＳ２（１５０ｍｓ）経過時点で切換スイッチを第１から第２の切換位置へ切り換える（ステップ４１５から４２１）。
【００５４】
また、発電停止から時間ＣＴ２（３００ｍｓ）が経過すると発電が再開される（ステップ４０７から４１３）。本実施形態では、発電停止時間ＣＴ２と切換実行時間ＣＳ２とは、それぞれ発電停止前の発電機負荷に応じた値とされるため、図４、図５の実施形態のＣＴ１、ＣＳ１より短い時間に設定されている。
なお、本実施形態においては、切換スイッチ２５の第２の切換位置（ＥＨＣ接続）から第１の切換位置（バッテリ接続）への切換の場合には、図５と全く同じステップが実行される。
【００５５】
本実施形態によれば、切換スイッチ２５を第１の切換位置から第２の切換位置へ切り換える際に、オルタネータ３の出力を一定値に制御してから発電を停止するようにしたため、切換実行時の電流値ＩＡを正確に制御することができ、接点の溶着を確実に防止することが可能となる。
次に、図７を用いて図６とは別の切換制御の実施形態について説明する。図６の実施形態では、発電停止前のオルタネータ出力により電流値低下時間が変化することを防止するために、発電停止を行う前にオルタネータ３の出力を一定値に制御することにより、発電停止時間（ＣＴ２）と切換実行時間（ＣＳ２）とが一定になるようにしている。しかし、発電停止前にオルタネータ出力を一定値に制御する代わりに、発電停止前のオルタネータ出力に応じて発電停止時間と切換実行時間とを変更することによっても、切換実行時の電流値ＩＡを正確に制御することが可能である。そこで、本実施形態では、切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換時には、オルタネータ３の界磁電流（すなわち、オルタネータ出力）ＩＦの値に応じて、発電停止時間と切換実行時間を制御するようにしている。
【００５６】
図７は、本実施形態の切換制御を実行するルーチンのフローチャートの一部を示す。本実施形態のルーチンも、図４、図５のルーチンと多くの部分が共通しており、図４、図５のステップ番号と同一の番号を付したステップは、図４、図５のものと同一の動作である。以下、図４、図５と相違する動作についてのみ説明する。
【００５７】
図６のフローチャートでは、図４のステップ４０５の代わりにステップ７０１と７０３とが実行される点のみが図４、図５のルーチンと相違する。
ステップ７０１では、オルタネータ３の界磁電流ＩＦの値に応じて、発電停止時間ＣＴ３と切換実行時間ＣＳ３が決定され、ステップ７０３では、フラグＦＣの値が１にセットされるとともに、発電停止カウンタＣＴと切換実行カウンタＣＳとの値がステップ７０１で決定されたＣＴ３とＣＳ３とに設定される。これにより、図７ステップ４０７からステップ４２１では、発電停止時間と切換実行時間が発電停止前の界磁電流ＩＦの値に応じて設定されることになり、切換実行時の電流値ＩＡが正確に制御されることになる。界磁電流ＩＦは、後述する実施形態（図１２）のように、界磁電流供給回路にシャント抵抗を挿入することにより直接検出しても良いし、或いはレギュレータ５のトランジスタ５ａのデューティ比を算出し、このデューティ比からＩＦの値を算出するようにしても良い。発電停止時間ＣＴ３と切換実行時間ＣＳ３とは、界磁電流ＩＦの値が大きい程大きな値に設定される。本実施形態では、予め界磁電流ＩＦの値を変えてオルタネータ３を運転し、発電停止後に出力電流値ＩＡが所定電流値まで低下する時間を実測し、ＣＴ３、ＣＳ２の値を決定してあり、ＥＣＵ３０のＲＯＭにＣＴ３、ＣＳ２の値を界磁電流ＩＦの関数として格納している。ステップ７０１では、この関数に基づいてＣＴ３、ＣＳ２の決定を行う。
【００５８】
なお、本実施形態においても切換スイッチ２５の第２の切換位置（ＥＨＣ接続）から第１の切換位置（バッテリ接続）への切換の場合には、図５と全く同じステップが実行される。
次に、本発明の別の実施形態について説明する。上記各実施形態では、切換スイッチ２５を流れる電流値ＩＡが所定電流値まで低下したことを発電停止からの経過時間で判定し、切換スイッチ２５の切換を行っている。この場合、発電停止から切換スイッチ２５の切換までの切換実行時間を長く設定するほど電流値ＩＡは小さくなるため、スイッチ接点でのアークが生じにくくなり、切換操作の安全性が増大する。しかし、切換実行時間や発電停止時間を長く設定すると問題が生じる場合がある。この問題について以下に説明する。
【００５９】
図８は、図２とは異なる電力供給系統の回路図である。図８の回路図は、オルタネータ３のロータコイル３３が、バッテリ１１ではなく整流器３１の出力端子に接続されており、ロータコイル３３の界磁電流がオルタネータ３自身から供給される点のみが図２と相違している。ところが、このような構成をとった場合には、切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換時に発電停止時間を長く設定すると問題が生じる場合がある。すなわち、発電が停止されるとロータコイル３３を流れる界磁電流は低下しオルタネータの出力電圧ＶＡも低下する。この場合、発電停止時間が長すぎると、界磁電流が過度に低下してしまうため、オルタネータ出力電圧ＶＡも大幅に低下してしまい、図８の回路では発電を再開（すなわち、レギュレータ５のトランジスタ５ａをオンに保持）した場合でも、オルタネータ出力電圧ＶＡが低すぎてロータコイル３３に十分な界磁電流を流すことができなくなってしまう場合がある。このような場合には、切換スイッチ２５の切換が完了しても発電を再開できなくなってしまう問題がある。上記は、切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換時に特有な問題であり、第２の切換位置（ＥＨＣ接続）から第１の切換位置（バッテリ接続）への切換時にはこのような問題は生じない。すなわち、第２から第１の切換位置への切換時には、切換が完了すれば、オルタネータ出力端子３ａはバッテリに接続されるため、切換完了とともにオルタネータの出力端子３ａを経由してバッテリ１１からロータコイル３３に界磁電流を供給することができるためである。
【００６０】
以下に説明する実施形態では、図８の構成の回路の場合に、切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換時には、発電停止時間と切換実行時間とを、第２の切換位置（バッテリ接続）から第１の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換の場合に較べて短く設定し、界磁電流が過度に低下する前に発電を再開するようにして、切換後に発電不能が生じることを防止している。
【００６１】
図９は、本実施形態の発電制御を実行するためのルーチンのフローチャートの一部である。本ルーチンは一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）にＥＣＵ３０により実行される。本実施形態のルーチンも、図４、図５のルーチンと多くの部分が共通しており、図４、図５のステップ番号と同一の番号を付したステップは、図４、図５のものと同一の動作である。以下、図４、図５と相違する動作についてのみ説明する。
【００６２】
図９のルーチンでは、図４ステップ４０５の代わりにステップ９０１が実行される点のみが図４、図５のルーチンと相違している。ステップ９０１では、フラグＦＣの値が１にセットされる他、発電停止カウンタＣＴと切換実行カウンタＣＳの値が図４、図５のＣＴ１、ＣＳ１とは異なった値ＣＴ４、ＣＳ４に設定される。本実施形態では、発電停止時間ＣＴ４は３００ｍｓ程度、切換実行時間は１５０ｍｓ程度に設定され、発電停止時間は図４、図５の実施形態に較べて大幅に短くなっている。このため、本実施形態では、切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換時には、オルタネータ３の界磁電流が過度に低下する前に発電が再開されるため、切換後に発電不能の事態が生じることが防止される。なお、本実施形態においては、切換スイッチ２５の第２の切換位置（ＥＨＣ接続）から第１の切換位置（バッテリ接続）への切換の場合には上述した理由から発電不能となることはないため、発電停止時間と切換実行時間とは図９より長く設定可能である。このため、本実施形態では第２から第１の切換位置への切換時には図５のフローチャートと全く同一の切換制御が実行される。
【００６３】
次に、本発明の別の実施形態について説明する。上記各実施形態では、切換スイッチ２５の切換実行タイミングを発電停止後の経過時間により判断している。しかし、実際のオルタネータの起電力（ステータコイル３２の起電力）を検出して、この起電力に応じて切換動作を実行するようにすれば、さらに正確な制御が可能となる。特に、切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換時には、実際のオルタネータ起電力に応じて切換を行うことにより、確実にスイッチ接点でのアークを防止することが可能となる。
【００６４】
図２、図８に示すようにオルタネータ３のステータコイル３２は、ダイオード整流器３１を介して出力端子３ａに接続されている。このため、出力端子３ａとバッテリ１１とが接続されている第１の切換位置においては、バッテリ１１の電圧よりステータコイル３２の起電力（整流器３１の入力電圧）が低くなると、出力端子３ａとバッテリ１１との間には電流が流れることができなくなる。
【００６５】
図１０は、図２または図８の回路構成における、切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換時のオルタネータ３出力端子電圧ＶＡ（図１０（Ａ）  ）、オルタネータ出力電流ＩＡ（図１０（Ｂ）  ）及び、オルタネータ３のロータコイル３３に供給される界磁電流ＩＦ（図１０（Ｃ）  ）の変化を示すタイミング図である。図１０において、▲１▼は発電停止時点、▲２▼は切換スイッチ２５の切換信号出力時点、▲３▼は切換スイッチ２５のバッテリ側接点切り離しの時点、▲４▼はＥＨＣ側の接点接続時点、▲５▼は発電開始時点を示す。なお、上記▲２▼から▲４▼は、図４、図５の実施形態におけるタイミング（すなわち、切換タイミングを発電停止後の時間で判断した場合）を示している。また、図１０（Ａ）  に点線で示したのは、バッテリ電圧ＶＢである。図１０（Ａ）  、図１０（Ｂ）  から判るように、発電停止（▲１▼）後、オルタネータ出力電圧が低下してバッテリ電圧ＶＢと等しくなると（図１０にＰで示した点）、その後は界磁電流ＩＦ（図１０（Ｃ）  ）が流れていてもオルタネータからの出力電流ＩＡはゼロになっている。すなわち、上記の点Ｐ以後はステータコイル３２の起電力がバッテリ電圧ＶＢ以下になったため、オルタネータからは電流が流れなくなっている。このため、図１０のＰで示した時点で切換スイッチ２５の切換を行えば、切換スイッチの接点でアークが生じる可能性なしに切換を実行することができる。
【００６６】
そこで、以下に説明する実施形態では、ステータコイル３２の起電力を検出し、この起電力ＶＳがバッテリ１１の電圧以下になったときに、切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換動作を行うようにしている。
なお、ステータコイル３２の起電力ＶＳは、例えば図１１に示すように整流器３１内部からステータ３２の巻線の１つの電圧を取り出すことにより検出してもよい。また、実際にＶＳを検出することなく、ロータコイル３３の界磁電流ＩＦに基づいて起電力ＶＳを判定することもできる。オルタネータの起電力ＶＳは界磁電流ＩＦに応じて変化するため、予めオルタネータ起電力ＶＳがバッテリの電圧最小値（例えば８Ｖ程度）以下になる界磁電流を実測しておき、界磁電流ＩＦがこの値以下になったときに切換を実行するようにしても良い。図１２は、ロータコイル３３に直列にシャント抵抗１２０を挿入して界磁電流ＩＦを検出する構成例を、また、図１３には、シャント抵抗の代わりに電流センサ１３０を使用した構成例を示す。さらに、界磁電流ＩＦの値は、ロータコイル３３の両端に印加される電圧に比例する。このため、界磁電流ＩＦを検出する代わりに、ロータコイル３３の印加電圧を検出することによっても起電力ＶＳを判定することができる。図１４に、ロータコイル３３の両端電圧を検出する構成例を示す。なお、図１１から図１４は図２、図８と同じ参照符号を有する要素は、図２、図８のものと同一であるので、説明は省略する。
【００６７】
図１５、１６は、ステータコイル３２の起電力ＶＳにより、切換スイッチ２５の切換可否を判定する場合の切換制御ルーチンを示すフローチャートである。本ルーチンは、ＥＣＵ３０により一定時間毎（例えば１０ｍｓ毎）に実行される。
本ルーチンでは、発電停止からの時間による切換実行と、起電力ＶＳによる切換実行とを併用する。すなわち、ＥＣＵ３０は、切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換時に発電を停止し、前述の各実施形態と同様発電停止から所定の時間ＣＳ５が経過した場合には切換スイッチの切換を実行するが、この間オルタネータの起電力ＶＳを監視しており、ＶＳがバッテリ電圧ＶＢより低下した場合には上記所定の時間が経過していない場合でも直ちに切換を実行する。また、上記いずれかにより切換スイッチ２５が切り換えられた場合には、切換実行後所定時間ＣＲ（切換スイッチ２５の切換が完全に終わるまでの時間）が経過するのを待ってオルタネータの発電を開始する。これにより、発電停止から所定時間が経過していなくても、切換スイッチ２５に流れる電流が０になると直ちに切換が行われる。
【００６８】
また、本実施形態においては、切換スイッチ２５の第２の切換位置（ＥＨＣ接続）から第１の切換位置（バッテリ接続）への切換時にも、上記と同様に発電停止からの経過時間による判定と起電力ＶＳによる判定とを併用する。この場合、ＶＳが低下して所定値（例えばＶＳが５Ｖ程度）以下になった場合には、所定時間が経過していなくとも切換スイッチ２５を流れる電流は十分に低下したと考えられるため、直ちに切換を行う。これにより、所定時間が経過していない場合でも、切換スイッチ２５を安全に切り換えられる状態になった場合には直ちに切換が行われるようになる。
【００６９】
図１５において、ステップ１５０３から１５２３は切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換制御を示すステップである。ステップ１５０１と１５０３では前述の各実施形態と同様にフラグＥＸとＦＣとの値が判定され、ＥＸ＝１、かつＦＣ≠１の場合にはステップ１５０５でフラグＦＣの値が１に設定されるとともに、切換実行カウンタＣＳの値がＣＳ５に、発電開始カウンタＣＲの値がＣＲ５に、それぞれ設定される。本実施形態では、ＣＳ５の値は１５０（ｍｓ）程度、ＣＲ５の値は１００（ｍｓ）程度に設定される。上記によりカウンタの値を設定後、本実施形態では、ステップ１５０７で発電停止信号がコントローラ４０に出力される。これにより、上述の各実施形態と同様レギュレータ５はトランジスタ５ａをオフにしてオルタネータ３の発電を停止する。
【００７０】
次いで、ステップ１５０９では、切換時間カウンタＣＳの値がＣＳ≦０になったか否か、すなわち発電停止が行われてから所定時間ＣＳ５（本実施形態では１５０ｍｓ）が経過したか否かが判定され、ＣＳ５が経過していない場合には、ステップ１５１１でカウンタの値をＴ０（ルーチン実行間隔、本実施形態では１０ｍｓ）だけ減算する。そして、ステップ１５１３では、オルタネータ３のステータ３２起電力ＶＳが現在のバッテリ電圧ＶＢ以下になったか否かが判定される。
【００７１】
ＶＳがＶＢ以下に低下していない場合には、切換は実行されず、ステップ１５１５で切換スイッチ２５は第１の切換位置（バッテリ接続）にそのまま保持される。一方、ステップ１５１３でＶＳ≦ＶＢであった場合には、ステップ１５０９で所定時間ＣＳ５が経過していない場合でもステップ１５１７に進み、切換スイッチ２５を第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）へ切り換える。また、ステップ１５１７で切換が実行されると、１５２３で発電開始カウンタＣＲがルーチン実行毎にＴ０づつ減算されるようになり、所定時間ＣＲ５（本実施形態では１００ｍｓ）が経過するとステップ１５２１で高電圧発電信号が出力される。これにより、コントローラ４０はオルタネータ３の高電圧発電を開始する。
【００７２】
一方、図１６、ステップ１５２５から１５４５は切換スイッチ２５の第２の切換位置（ＥＨＣ接続）から第１の切換位置（バッテリ接続）への切換制御を示している。ステップ１５２５から１５４５は、上述のステップ１５０３から１５２３と略同じ動作である。但し、この場合にはステップ１５２７では切換スイッチ２５の第１の切換位置（バッテリ接続）から第２の切換位置（ＥＨＣ接続）への切換時時間カウンタＣＳの値は、ＣＳ５（１５０（ｍｓ））より長いＣＳ６（２５０（ｍｓ））に設定される。また、ステップ１５３５では、起電力ＶＳの値はバッテリ電圧ＶＢではなく、予め定めた値Ｖ１と比較される。この場合には、発電停止時に切換スイッチは第２の切換位置にあり、オルタネータ３はＥＨＣ２１に接続されているため、オルタネータ３に起電力が生じている間は切換スイッチ２５に電流が流れ続ける。そこで、上記所定値Ｖ１は、切換スイッチ２５を流れる電流値が切換え実行可能な値以下になる起電力（例えば５Ｖ程度）に設定される。
【００７３】
また、所定時間ＣＳ６が経過、或いはＶＳ≦Ｖ１が成立すると、ステップ１５４１から１５４５では、所定時間ＣＲ５経過後に発電（この場合は定電圧発電）が開始される。
なお、界磁電流ＩＦの値またはロータコイル電圧ＶＦに基づいて切換え動作を実行する場合も図１５、１６のルーチンと同様なルーチンを用いることができる。この場合、ステップ１５１３では、ＶＳ≦ＶＢか否かを判定する代わりに、ＩＦ≦ＩＦＢ、またはＶＦ≦ＶＦＢを判定し、ステップ１５３５では、ＶＳ≦Ｖ１か否かを判定する代わりに、ＩＦ≦ＩＦ１、またはＶＦ≦ＶＦ１を判定するようにすればよい。ここで、ＩＦＢ、ＶＦＢは、それぞれオルタネータ起電力ＶＳがバッテリ電圧より低下する界磁電流及びロータコイル電圧で、例えばＩＦＢは０．５Ａ程度、ＶＦＢは５Ｖ程度とされる。また、ＩＦ１、ＶＦ１は、それぞれオルタネータ起電力ＶＳが切換スイッチの切換え実行可能な程度に低下する界磁電流及びロータコイル電圧であり、本実施形態ではＩＦ１は０．５Ａ程度に、ＶＦ１は５Ｖ程度にそれぞれ設定されている。
【００７４】
上述のように、上記実施形態によれば、オルタネータ３の内部起電力ＶＳに基づいて、切換スイッチ２５の切換え実行タイミングを判定するようにしたことにより、切換スイッチ２５を流れる電流が確実に低下している状態で切換えを実行することができる。
【００７５】
【発明の効果】
各請求項に記載の発明によれば、切換スイッチの切換え時に発電機の発電を停止して、切換スイッチに流れる電流値が低下した状態で切換スイッチの切換えを実行するようにしたことにより、コスト上昇を招くことなく、しかも簡易に接点の溶着等の切換スイッチ異常の発生を防止することが可能となる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を車両用電力供給系統に適用した場合の実施形態の概略構成を示す図である。
【図２】図１の電力供給系統の回路の一例を示す図である。
【図３】切換スイッチの切換動作を説明するタイミング図である。
【図４】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図５】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図６】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図７】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図８】図１の電力供給系統の、図２とは異なる回路を示す図である。
【図９】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図１０】切換スイッチの切換動作を説明するタイミング図である。
【図１１】図１の電力供給系統の、図２とは異なる回路を示す図である。
【図１２】図１の電力供給系統の、図２とは異なる回路を示す図である。
【図１３】図１の電力供給系統の、図２とは異なる回路を示す図である。
【図１４】図１の電力供給系統の、図２とは異なる回路を示す図である。
【図１５】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【図１６】本発明の切換スイッチ切換制御の一実施形態を示すフローチャートの一部である。
【符号の説明】
１…自動車用内燃機関
３…発電機
５…電圧レギュレータ
１１…バッテリ
２１…電気ヒータ付触媒コンバータ
２５…切換スイッチ
３０…制御回路（ＥＣＵ）
４０…コントローラ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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