(57)【要約】【課題】  信号線の簡素化によるコストダウンが可能であって、情報の途絶えや欠落をなくすことができる車両用発電制御装置を提供すること。【解決手段】  発電制御装置２は、電機子巻線１２と、励磁巻線１１と、電機子巻線１２に接続された整流器１３とを有する車両用発電機１の発電状態を制御しており、励磁巻線１１に並列に接続された環流ダイオード２３と、励磁巻線１１に接続されたスイッチ素子２２と、スイッチ素子２２のデューティ比を制御して励磁巻線１１に流れる電流を制御するとともにそのスイッチング周波数を可変する制御信号設定回路２１と、励磁巻線１１とスイッチ素子２２の接続点に接続されて車両用発電機１の第１の発電状態に対応したデューティ比の成分と第２の発電状態に対応したスイッチング周波数の成分とを含んだ信号を信号線４を介して外部装置５に向けて出力する信号出力部２４とを備えている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線と、励磁巻線と、前記電機子巻線に接続された整流器とを有す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おいて、
前記励磁巻線に並列に接続された環流ダイオードと、
前記励磁巻線に接続されたスイッチ手段と、
前記スイッチ手段のデューティ比を制御して前記励磁巻線に流れる電流を制御するとともに、そのスイッチング周波数を可変する制御信号設定手段と、
前記励磁巻線と前記スイッチ手段の接続点に接続され、前記車両用発電機の第１の発電状態に対応した前記デューティ比の成分と、第２の発電状態に対応した前記スイッチング周波数の成分とを含んだ信号を信号線を介して外部装置に向けて出力する信号出力手段と、
を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記制御信号設定手段は、
前記車両用発電機の出力電圧とあらかじめ設定された第１の基準電圧とを比較する第１の比較手段と、前記第１の比較手段の出力を第１の時定数で平滑する第１の平滑手段と、前記第１の平滑手段から出力される平滑電圧と前記スイッチング周波数を決定するのこぎり波電圧とを比較する第２の比較手段とを有し、前記第２の比較手段の比較結果に基づいて前記デューティ比を設定する調整電圧制御手段を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記制御信号設定手段は、前記のこぎり波電圧の周波数を変更する変調手段をさらに備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項４】
請求項３において、
前記変調手段は、前記電機子巻線に発生する前記車両用発電機の回転数に対応した信号に基づいて前記のこぎり波電圧の周波数を設定することを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項５】
請求項３において、
前記変調手段は、
前記電機子巻線に発生する発電電圧を第２の時定数で平滑する第２の平滑手段と、
前記第２の平滑手段から出力される平滑電圧が所定値以上になったときに前記のこぎり波電圧の周波数を切り替える切替手段と、
を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項６】
請求項３において、
前記変調手段は、前記車両用発電機の出力電圧とあらかじめ設定されたバッテリ開放電圧よりも低い所定値とを比較する第３の比較手段を備え、前記第３の比較手段による比較結果に基づいて前記のこぎり波電圧の周波数を変更することを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項７】
請求項３において、
前記変調手段は、温度が所定値以上に上昇したときに、前記第１の比較手段で用いられる前記第１の基準電圧をバッテリ開放電圧よりも低い第２の基準電圧に設定するとともに、前記のこぎり波電圧の周波数を変更する過熱保護手段を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記信号出力手段は、前記接続点と前記信号線との間に電流を制限する電流制限手段を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
【請求項９】
エンジンによって駆動され、電機子巻線と、励磁巻線と、前記電機子巻線に接続された整流器とを有する車両用発電機と、
前記励磁巻線に並列に接続された環流ダイオードと、前記励磁巻線に接続されたスイッチ手段と、前記励磁巻線と前記スイッチ手段の接続点に接続されて前記車両用発電機の発電状態に対応した信号を出力する信号出力手段とを有する車両用発電制御装置と、
前記信号出力手段から出力された信号を受信する信号入力手段を有する外部装置と、
を備える発電システムにおける発電状態検出方法であって、
前記信号出力手段から出力される信号は、前記スイッチ手段のデューティ比とスイッチング周波数を用いて変調された変調信号であり、
前記外部装置において、前記変調信号のデューティ比成分から第１の発電状態を検出するとともに周波数成分から第２の発電状態を検出することを特徴とする発電状態検出方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記外部装置による前記第２の発電状態の検出は、前記変調信号の周波数成分を所定の周波数と比較した結果に基づいて行われることを特徴とする発電状態検出方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記外部装置による前記変調信号の周波数成分の検出は、所定時間内における前記変調信号のパルス数をカウントすることにより行われることを特徴とする発電状態検出方法。
【請求項１２】
請求項１０または１１において、
前記外部装置からは、前記変調信号の周波数が所定の周波数よりも低いときに充電警告灯を点灯する信号が出力され、所定の周波数よりも高いときに前記充電警告灯を消灯する信号が出力されることを特徴とする発電状態検出方法。
【請求項１３】
請求項９において、
前記外部装置からは、前記車両用発電機の発電率に対応した信号がエンジン制御装置に向けて出力されることを特徴とする発電状態検出方法。
【請求項１４】
請求項９において、
前記第１の発電状態は前記車両用発電機の発電率に対応し、前記第２の発電状態は前記車両用発電機の回転数に対応しており、
前記外部装置からは、同時に得られる前記発電率と前記回転数のそれぞれに対応する信号が、前記車両用発電機の供給電流に応じて電気負荷を制御する電気負荷制御装置と、前記車両用発電機の発電トルクに応じてエンジン回転数を制御するエンジン制御装置の少なくとも一方に向けて出力されることを特徴とする発電状態検出方法。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれかにおいて、
前記信号入力手段は、
前記スイッチ手段と前記励磁巻線の接続点に対してバイアス電圧を印加するとともに、前記変調信号がないときに信号入力端子を所定電圧にバイアスするバイアス手段を備えていることを特徴とする発電状態検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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および発電状態検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンによって駆動される車両用発電機は、車両に搭載されたバッテリや電気負荷に電力を供給すると発電トルクが大きくなり、エンジンにかかる負担が大きくなる。そこで、従来から、車両用発電機の発電率に基づいてスロットル弁の開閉等を制御して、アイドル回転数を安定化するＡＣジェネレータ制御装置が用いられている（例えば、特許文献１参照。）。この制御装置では、発電機の界磁コイルと発電制御装置（具体的には、界磁電流制御用スイッチ部）との接続点に発生するパルス信号が信号出力端子（Ｆ端子）を介して出力される。外部のエンジン制御装置は、このパルス信号のデューティ比を検出して、発電機の発電率を知ることができる。また、この制御装置では、界磁コイルとＦ端子との間に電流制限素子が設けられている。これにより、Ｆ端子から外部のエンジン制御装置まで這い回す信号線がアースとの間で短絡故障した場合に界磁コイルに制御不能の電流が流れないようにして発電電圧の異常な上昇を防止したり、エンジン停止時にはバッテリから界磁コイルを介して無駄に消費される電流を遮断してバッテリが過放電することを防止することが可能となる。
【０００３】
また、充電警告灯を制御する回路と警報信号出力端子（Ｌ端子）を備え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、エンジンルームに配置されているため、運転席のインストルパネルに配置された警告灯に長い配線を介して接続されており、この警告灯を直接駆動している。このような長い配線が用いられるため、通電したときに警告灯の輝度を確保するために、その配線の電圧降下と電流容量などを考慮する必要があった。このため、配線を細線化して軽量化することができなかった。そこで、インストルパネル側に警告灯を駆動する回路を設けて、発電機側から警告灯を制御する信号を送信することにより、発電機からパネルまで這い回す配線を細線化した車両用発電制御装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００４】
また、上述した２つの従来手法をそのまま実施すると、車両用発電制御装置では界磁電流の制御と警告灯の制御を別々に行うことになるため２系統の駆動回路、信号出力端子および２系統の信号線が必要になる。そこで、複数の発電状態信号を外部装置内に取り込んで一括して処理することにより信号線を１系統に減らした車両用発電制御装置が提案されている（例えば、特許文献３参照。）。この車両用発電制御装置では、発電状態（界磁巻線の通電状態）とともに発電機の異常を１系統の信号線を介して送信している。具体的には、界磁巻線の通電状態に対応したデューティ比を有する発電率信号を外部装置に送信するとともに、デューティ比を１０％以上に設定することにより外部装置に対して正常動作していることを知らせる。また、異常検出時には、信号マスク回路によって発電率信号のデューティ比を１０％未満に設定することにより外部装置に対して異常発生を知らせている。
【特許文献１】実開昭６０−１８１２００号公報（第１−２頁、図１−２）
【特許文献２】特開平１０−５１９７６号公報（第３−８頁、図１−４）
【特許文献３】特開２００３−７９１９６号公報（第３−５頁、図１−５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献３に開示された技術では、信号線の簡素化はできるものの特殊な信号マスク回路を備えた信号出力ドライバを追加する必要があり、車両用発電制御装置の構成が複雑化して回路を組み込むＩＣが大型化し、コストアップとなるという問題があった。また、異常発生時には、界磁巻線に流れる電流を制御するトランジスタのオンオフ状態にかかわらず、信号マスク回路によって送信する信号が決定されるため、外部装置では発電機の異常を知ることはできるが発電率の情報が途絶えてしまって情報の欠落を生じてしまうという問題があった。
【０００６】
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、信号線の簡素化によるコストダウンが可能であって、情報の途絶えや欠落をなくす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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、電機子巻線と、励磁巻線と、電機子巻線に接続された整流器とを有する車両用発電機の発電状態を制御しており、励磁巻線に並列に接続された環流ダイオードと、励磁巻線に接続されたスイッチ手段と、スイッチ手段のデューティ比を制御して励磁巻線に流れる電流を制御するとともに、そのスイッチング周波数を可変する制御信号設定手段と、励磁巻線とスイッチ手段の接続点に接続され、車両用発電機の第１の発電状態に対応したデューティ比の成分と、第２の発電状態に対応したスイッチング周波数の成分とを含んだ信号を信号線を介して外部装置に向けて出力する信号出力手段とを備えている。励磁巻線に流れる電流を制御するスイッチ手段のデューティ比およびスイッチング周波数を利用して、第１の発電状態に対応したデューティ比成分と、第２の発電状態に対応したスイッチング周波数成分とを含んだ信号が生成されるため、複数の発電状態を一つの出力ドライバで出力することが可能になり、信号線の簡素化に伴うコストダウンとともに、情報の途絶えや欠落をなくすことが可能になる。
【０００８】
また、上述した制御信号設定手段は、車両用発電機の出力電圧とあらかじめ設定された第１の基準電圧とを比較する第１の比較手段と、第１の比較手段の出力を第１の時定数で平滑する第１の平滑手段と、第１の平滑手段から出力される平滑電圧とスイッチング周波数を決定するのこぎり波電圧とを比較する第２の比較手段とを有し、第２の比較手段の比較結果に基づいてデューティ比を設定する調整電圧制御手段を備えることが望ましい。これにより、車両用発電機の出力電圧に応じて励磁巻線の通電状態に対応してデューティ比成分が生成されるため、第１の発電状態として発電率情報を出力することが可能になる。
【０００９】
また、上述した制御信号設定手段は、のこぎり波電圧の周波数を変更する変調手段をさらに備えることが望ましい。これにより、変調手段によって、スイッチ手段のデューティ比に影響を与えることなくスイッチング周波数を変更することができる。すなわち、車両用発電機の出力に影響を与えず、信号出力端子から出力される発電率情報にも影響を与えないようにすることができる。
【００１０】
また、上述した変調手段は、電機子巻線に発生する車両用発電機の回転数に対応した信号に基づいてのこぎり波電圧の周波数を設定することが望ましい。これにより、車両用発電機の発電率情報に加え、さらに、車両用発電機の回転数に対応したスイッチング周波数成分が生成されるため、第２の発電状態として車両用発電機の回転数情報を出力することが可能になる。
【００１１】
また、上述した変調手段は、電機子巻線に発生する発電電圧を第２の時定数で平滑する第２の平滑手段と、第２の平滑手段から出力される平滑電圧が所定値以上になったときにのこぎり波電圧の周波数を切り替える切替手段とを備えることが望ましい。これにより、車両用発電機の発電率情報に加え、さらに、発電が正常に開始されたか否かをスイッチング周波数の切替状態に対応させて、第２の発電状態として車両用発電機の発電開始に伴う警告情報を同時に出力することが可能になる。
【００１２】
また、上述した変調手段は、車両用発電機の出力電圧とあらかじめ設定されたバッテリ開放電圧よりも低い所定値とを比較する第３の比較手段を備え、第３の比較手段による比較結果に基づいてのこぎり波電圧の周波数を変更することが望ましい。これにより、車両用発電機の発電率情報に加え、さらに、車両用発電機の出力電圧が低下したときにスイッチング周波数を切り替えて、第２の発電状態として車両用発電機の電圧低下に伴う警告情報を同時に出力することが可能になる。
【００１３】
また、上述した変調手段は、温度が所定値以上に上昇したときに、第１の比較手段で用いられる第１の基準電圧をバッテリ開放電圧よりも低い第２の基準電圧に設定するとともに、のこぎり波電圧の周波数を変更する過熱保護手段を備えることが望ましい。これにより、車両用発電制御装置内の温度が所定値以上に上昇したときに、基準電圧の設定をバッテリ開放電圧よりも低い値に設定するので、スイッチ手段のデューティ比を最小にして発電電流を抑制して発熱を抑え、車両用発電制御装置の過熱保護を行うことができる。また、第１の発電状態として、このときの発電率情報を出力することができ、さらに、スイッチング周波数を切り替えて、第２の発電状態として車両用発電機の異常な過熱に伴う警告情報を同時に出力することが可能になる。
【００１４】
また、上述した信号出力手段は、接続点と信号線との間に電流を制限する電流制限手段を備えることが望ましい。これにより、励磁巻線とスイッチ手段の接続点から信号線に向かって流れる電流、または、信号線からその接続点に向かって流れる電流を制限するため、信号線のアースとのショート故障や、バッテリ電位への誤接続がなされたときに、エンジン回転中の発電電圧の異常な上昇や、エンジン停止中のバッテリの過放電、バッテリからの短絡電流によるスイッチ手段や電流制限素子（ダイオード）の破損などを防止することができる。
【００１５】
また、本発明の発電状態検出方法は、エンジンによって駆動され、電機子巻線と、励磁巻線と、電機子巻線に接続された整流器とを有する車両用発電機と、励磁巻線に並列に接続された環流ダイオードと、励磁巻線に接続されたスイッチ手段と、励磁巻線とスイッチ手段の接続点に接続されて車両用発電機の発電状態に対応した信号を出力する信号出力手段とを有する車両用発電制御装置と、信号出力手段から出力された信号を受信する信号入力手段を有する外部装置とを備える発電システムにおいて、信号出力手段から出力される信号は、スイッチ手段のデューティ比とスイッチング周波数を用いて変調された変調信号であり、外部装置において、変調信号のデューティ比成分から第１の発電状態を検出するとともに周波数成分から第２の発電状態を検出している。これにより、車両用発電制御装置側で、励磁電流を制御するスイッチ手段のデューティ比を制御するとともに、そのスイッチング周波数を変調した信号（変調信号）を送り、外部装置側で、その変調信号からそれぞれの成分に分けて並列に信号処理することができるため、車両用発電制御装置と外部装置を接続する１系路の信号線から独立した複数の発電状態を同時に検出することが可能になる。
【００１６】
また、上述した外部装置による第２の発電状態の検出は、変調信号の周波数成分を所定の周波数と比較した結果に基づいて行われることが望ましい。これにより、さらに、所定の周波数による閾値によって入力周波数が層別されるため、異なる周波数に割り当てた変調信号を容易に復調し、第２の発電状態を検出することが可能になる。
【００１７】
また、上述した外部装置による変調信号の周波数成分の検出は、所定時間内における変調信号のパルス数をカウントすることにより行われることが望ましい。これにより、さらに、所定時間内にカウントされるパルス数によって入力周波数が計測されるため、周波数の大きさをカウンタによる簡単なプログラムで判別して、第２の発電状態を検出することが可能になる。
【００１８】
また、上述した外部装置からは、変調信号の周波数が所定の周波数よりも低いときに充電警告灯を点灯する信号が出力され、所定の周波数よりも高いときに充電警告灯を消灯する信号が出力されることが望ましい。これにより、さらに、変調信号の周波数が所定の周波数よりも高いか低いかによって充電警告灯の点灯／消灯を制御することができるため、車両用発電制御装置側の小信号によって外部装置側で電流容量の大きな充電警告灯を制御することができる。
【００１９】
また、上述した外部装置からは、車両用発電機の発電率に対応した信号がエンジン制御装置に向けて出力されることが望ましい。これにより、さらに、変調信号のデューティ比が車両用発電機の発電率に対応するため、その大きさに応じてエンジン回転数を制御することが可能になり、エンジンのアイドル回転数の安定化等を図ることが可能になる。
【００２０】
また、上述した第１の発電状態は車両用発電機の発電率に対応し、第２の発電状態は車両用発電機の回転数に対応しており、外部装置からは、同時に得られる発電率と回転数のそれぞれに対応する信号が、車両用発電機の供給電流に応じて電気負荷を制御する電気負荷制御装置と、車両用発電機の発電トルクに応じてエンジン回転数を制御するエンジン制御装置の少なくとも一方に向けて出力されることが望ましい。これにより、さらに、変調信号のデューティ比成分が車両用発電機の発電率に、周波数成分が車両用発電機の回転数に対応した特性が同時に得られるため、車両用発電機の供給電流と発電トルクを精度よく検出することができ、電気負荷制御装置は、車両用発電機の発電供給能力を把握しながらバッテリ充電および電気負荷による電力消費量を適切に制御することができる。また、エンジン制御装置は、発電トルクに対して、エンジン回転の安定化を高精度に行うことが可能になる。
【００２１】
また、上述した信号入力手段は、スイッチ手段と励磁巻線の接続点に対してバイアス電圧を印加するとともに、変調信号がないときに信号入力端子を所定電圧にバイアスするバイアス手段を備えていることが望ましい。これにより、さらに、スイッチ手段による変調信号を整合よく入力することができる。また、信号線が外れてしまった場合には、信号入力端子を所定電圧にバイアスするため、変調信号がないことが容易に判断でき、充電警告灯を点灯するとともにデフォルト状態におけるエンジン制御を実施する等の信号線外れに対応した外部装置の制御が可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
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詳細に説明する。
【００２３】
〔第１の実施形態〕
図１は、第１の実施形態の車両用発電機と外部装置の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の車両用発電機１は、励磁巻線１１、電機子巻線１２、整流器１３、発電制御装置２を含んで構成されている。励磁巻線１１は、界磁極（図示せず）に巻装されて回転子を構成し、通電されて磁界を発生する。電機子巻線１２は、多相巻線（例えば三相巻線）であって、電機子鉄心に巻装されて電機子を構成している。この電機子巻線１２は、励磁巻線１１の発生する磁界の変化によって起電力を発生する。電機子巻線１２に誘起される交流出力が整流器１３に供給される。整流器１３は、電機子巻線１２の交流出力を全波整流する。この整流器１３の出力が車両用発電機１の出力として外部に取り出され、バッテリ３や電気負荷（図示せず）に供給される。車両用発電機１の出力は、回転子の回転数や励磁巻線１１に流れる励磁電流の通電量に応じて変化し、その励磁電流は発電制御装置２によって制御される。
【００２４】
発電制御装置２は、制御信号設定回路２１、スイッチ素子２２、環流ダイオード２３、信号出力部２４を含んで構成されている。制御信号設定回路２１は、Ｂ端子に車両用発電機１の出力電圧、Ｐ端子に電機子巻線１２の相電圧がそれぞれ入力されており、スイッチ素子２２のオンオフ動作を制御するための制御信号を生成する。スイッチ素子２２は、パワートランジスタを用いて構成されており、ベースが制御信号設定回路２１の出力端子に、コレクタが環流ダイオード２３を介して車両用発電機１の出力端子にそれぞれ接続され、エミッタが接地されている。また、スイッチ素子２２のコレクタは、励磁巻線１１に接続されており、スイッチ素子２２がオンされると励磁巻線１１に電流が流れ、オフされるとこの通電が停止される。
【００２５】
環流ダイオード２３は、励磁巻線１１に並列に接続されており、スイッチ素子２２がオフされたときに励磁巻線１１に流れる電流を環流させる。信号出力部２４は、一方端が励磁巻線１１とスイッチ素子２２の接続点に接続され、他方端が信号出力端子（ＦＬ端子）に接続されている。この信号出力部２４は、直列接続されたダイオード２４１と抵抗２４２を有している。ダイオード２４１のカソード側が励磁巻線１１とスイッチ素子２２の接続点に接続されている。また、抵抗２４２の一方端がＦＬ端子に接続される。このＦＬ端子は、信号線４を介して外部装置５に接続されている。
【００２６】
また、図１に示すように、外部装置５は、信号入力部５１、周波数判別回路５２、デューティ比検出回路５３を含んで構成されている。信号入力部５１は、入力される信号に対して波形整形を行うものであり、抵抗５１１、バッファ回路５１２を有する。車両用発電機１の信号出力部２４から送られてくる信号を整合よく受けるために、バイアス電圧Ｖcc1 が一方端に印加された抵抗５１１の他方端が信号入力端子（ＩＮ端子）に接続されているとともに、バッファ回路５１２の入力端がこのＩＮ端子に接続されている。バッファ回路５１２の出力端は、周波数判別回路５２およびデューティ検出回路５３に接続されている。
【００２７】
周波数判別回路５２は、信号入力部５１によって波形整形された入力信号の周波数ｆを信号処理によって求めるとともに、この周波数ｆと所定の周波数ｆA とを比較する。そして、ｆ＜ｆA のときにはハイレベルの出力信号が、反対に、ｆ＞ｆA のときにはローレベルの出力信号が充電警告灯と点灯制御する充電警告灯制御装置（ともに図示せず）に送られる。
【００２８】
デューティ比検出回路５３は、信号入力部５１によって波形整形された入力信号のデューティ比を信号処理によって求めるものであり、バッファ回路５３１、５３４、抵抗５３２、コンデンサ５３３を有する。入力信号をバッファ回路５３１で受け、入力信号のパルスに対して長い時定数を有する抵抗５３２、コンデンサ５３３で積分し、さらにコンデンサ５３３の端子電圧をバッファ回路５３４を通して出力する。これによって、入力信号のデューティ比が、車両用発電機１の発電率に対応した電圧信号に変換される。この電圧信号は、エンジン回転制御装置（図示せず）に送られ、アイドル回転数の安定化などの制御に利用される。
【００２９】
次に、発電制御装置２内の制御信号設定回路２１の詳細について説明する。図２は、制御信号設定回路２１の詳細構成を示す図である。図２に示すように、制御信号設定回路２１は、調整電圧制御回路１００、発電検出回路２００、瞬灯防止回路３００、保護・警告回路４００を含んで構成されている。調整電圧制御回路１００は、車両用発電機１の出力電圧を調整する。発電検出回路２００は、エンジンによって回転子が回転駆動されて発電を開始したか否かを検出する。瞬灯防止回路３００は、エンジン回転中において電気負荷を遮断したときにＰ端子に発生する電圧が低下した場合の発電検出回路２００の誤動作（充電警告灯を点灯する信号を誤って出力する動作）を防止する。保護・警告回路４００は、車両用発電機１の出力電圧が低下していることを検出して充電警告灯を点灯する信号を出力するための低電圧警告機能や、車両用発電機１や発電制御装置２が異常に過熱した場合に発電を停止して充電警告灯を点灯する信号を出力するための過熱保護機能を有する。
【００３０】
調整電圧制御回路１００は、抵抗１０１、１０２、１０４、電圧比較器１０３、１０７、コンデンサ１０５、のこぎり波電圧発生回路１０６を含んで構成されている。電圧比較器１０３のマイナス入力端子には、調整電圧（例えば１４．５Ｖ）に対応する基準電圧Ｖ１が印加されている。電圧比較器１０３のプラス入力端子には、車両用発電機１の出力電圧を検出するために、この出力電圧を抵抗１０１、１０２で分圧した入力電圧Ｖ２が印加されている。また、電圧比較器１０３の出力端子は、抵抗１０４、コンデンサ１０５によって構成される積分回路に接続されている。コンデンサ１０５の一方端に出力電圧Ｖ３が生成される。
【００３１】
電圧比較器１０７のプラス入力端子には、のこぎり波電圧発生回路１０６の出力電圧Ｖ４が印加されている。電圧比較器１０７のマイナス入力端子には、積分回路の出力電圧Ｖ３が印加されている。また、電圧比較器１０７の出力端子は、スイッチ素子２２に接続される。
【００３２】
発電検出回路２００は、抵抗２０１、２０２、２０５、２０６、ダイオード２０３、コンデンサ２０４、トランジスタ２０７、変調回路２０８によって構成されている。電機子巻線１２に発生する相電圧を検出するために、抵抗２０１、２０２で分圧された電圧Ｖ５がダイオード２０３のアノードに印加される。コンデンサ２０４は、ダイオード２０３のカソードに接続されており、矩形形状の相電圧のピーク電圧Ｖ６を保持する。また、ピーク電圧を検出するために、抵抗２０５、２０６で分圧された電圧Ｖ７がトランジスタ２０７のベースに印加される。なお、抵抗２０５、２０６およびトランジスタ２０７のベース・エミッタ間のＰＮ接合は、相電圧がなくなっているときに、コンデンサ２０４に充電されているピーク電圧Ｖ６を徐々に放電させる役目もしている。トランジスタ２０７のコレクタは、変調回路２０８に接続されており、エミッタは接地されている。変調回路２０８の出力端は、のこぎり波電圧発生回路１０６に接続されている。
【００３３】
瞬灯防止回路３００は、バッファ回路３０１、トランジスタ３０２、３０４、３０５、抵抗３０３によって構成されている。調整電圧制御回路１００内の電圧比較器１０３の出力をバッファ回路３０１で受けている。バッファ回路３０１の出力は、トランジスタ３０２のベースに入力される。トランジスタ３０２のコレクタは抵抗３０３を介してトランジスタ３０４、３０５に接続されており、エミッタは接地されている。トランジスタ３０４、３０５は、電流ミラー回路を構成しており、トランジスタ３０４のベース・コレクタ間をショートし、抵抗３０３によって決定されるトランジスタ３０４からの吐き出し電流に対応した電流をトランジスタ３０５のコレクタから供給させる動作を行う。トランジスタ３０５のコレクタは発電検出回路２００内のコンデンサ２０４に接続されており、トランジスタ３０４、３０５の各エミッタにはバイアス電圧Ｖcc2 が印加されている。
【００３４】
保護・警告回路４００は、電圧比較器４０１、トランジスタ４０２、４０４、過熱保護回路４０３によって構成されている。この保護・警告回路４００には、電圧比較器４０１とトランジスタ４０２に対応する低電圧警告機能部と、過熱保護回路４０３とトランジスタ４０４に対応する過熱・警告機能部とが含まれている。電圧比較器４０１は、プラス入力端子には低電圧警告レベル（バッテリ開放電圧よりも低い電圧であって、例えばＢ端子が１０Ｖに相当する電圧）に対応する基準電圧Ｖ８が、マイナス入力端子には車両用発電機１の出力電圧を検出する入力電圧Ｖ２がそれぞれ印加されている。トランジスタ４０２は、電圧比較器４０１の出力に応じてオンオフされる。トランジスタ４０２がオンのときに、優先して発電検出回路２００内のトランジスタ２０７をオフさせる。過熱保護回路４０３は、所定の温度以上になったときに、一時的に調整電圧制御回路１００内の電圧比較器１０３の基準電圧をＶ１’（例えば、バッテリ電圧よりも低い調整電圧値１２Ｖに相当する電圧）に低下させて、発電を停止させる。また、このとき、過熱保護回路４０３は、トランジスタ４０４をオンし、優先して発電検出回路２００内のトランジスタ２０７をオフさせる。
【００３５】
上述したスイッチ素子２２がスイッチ手段に、制御信号設定回路２１が制御信号設定手段に、信号出力部２４が信号出力手段にそれぞれ対応する。また、電圧比較器１０３が第１の比較手段に、抵抗１０４、コンデンサ１０５によって構成される積分回路が第１の平滑手段に、電圧比較器１０７が第２の比較手段に、調整電圧制御回路１００が調整電圧制御手段にそれぞれ対応する。また、発電検出回路２００、保護・警告回路４００、瞬灯防止回路３００が変調手段に、抵抗２０１、２０２、ダイオード２０３、コンデンサ２０４が第２の平滑手段に、抵抗２０５、２０６、トランジスタ２０７、変調回路２０８が切替手段に、電圧比較器４０１が第３の比較手段に、過熱保護回路４０３が過熱保護手段にそれぞれ対応する。また、ダイオード２４１、抵抗２４２が電流制限手段に対応する。また、信号入力部５１が信号入力手段に、バイアス電圧Ｖcc1 、抵抗５１１がバイアス手段にそれぞれ対応する。
【００３６】
次に、本実施形態の発電制御装置２の動作について説明する。図３および図４は、発電制御装置２内の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【００３７】
（エンジン始動前の動作）
発電制御装置２は、キースイッチ６が投入されることによって内部の電源回路が動作状態となる。エンジンが回転していない間は、発電検出回路２００内のトランジスタ２０７はオフしており（図３（ａ））、のこぎり波電圧の周波数が低い値ｆL （例えば５０Ｈｚ）に設定される（図３（ｂ））。調整電圧制御回路１００内の電圧比較器１０３では、入力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ１よりも低いと、出力がローレベルになる。したがって、コンデンサ１０５に蓄えられた電荷は抵抗１０４を介して放電され、コンデンサ１０５の一方端に現れる出力電圧Ｖ３は、最小電圧Ｖ３(MIN) となっている（図３（ｂ））。電圧比較器１０７では、入力される電圧Ｖ３とのこぎり波電圧Ｖ４（５０Ｈｚ）との比較結果に基づいて（図３（ｂ））、ハイレベルになっている割合が最大（例えば９９％）となる信号を出力する（図３（ｄ））。電圧比較器１０７の出力信号はスイッチ素子２２に入力されており、最大デューティ（９９％）でスイッチ素子２２を駆動して、励磁巻線１１に励磁電流が供給される。
【００３８】
（エンジン始動後の動作）
次に、エンジンが回転して車両用発電機１の電機子巻線１２に相電圧が発生すると、発電検出回路２００内の抵抗２０１、２０２によって分圧された相電圧Ｖ５は、ダイオード２０３、コンデンサ２０４でピークホールドされ、そのときのピーク電圧Ｖ６が得られる。トランジスタ２０７のベース・エミッタ間電圧と抵抗２０５、２０６で決まる検出しきい値よりも高いピーク電圧Ｖ６（例えばＰ電圧が６Ｖ以上に相当する電圧）が入力されると、トランジスタ２０７をオンさせる（図４（ａ））。すると、のこぎり波電圧Ｖ４の周波数が高い値ｆH （例えば２００Ｈｚ）に切り替わる（図４（ｂ））。このとき、コンデンサ１０５の一方端に現れる電圧Ｖ３は、まだ最小レベル（Ｖ３(MIN) ）を維持しているので、電圧比較器１０７からは、ハイレベルになっている割合が最大となる信号が出力される（図４（ｄ））。
【００３９】
さらに発電電圧が上昇し、車両用発電機１の出力電圧を検出する入力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ１（調整電圧１４．５Ｖ相当の電圧）に達した後は、電圧比較器１０３の出力はハイレベルに変化する。以後、発電電圧の変化に応じて電圧比較器１０３の出力もハイレベルからローレベルへ、あるいはローレベルからハイレベルに変化するため、この出力を抵抗１０４とコンデンサ１０５からなる積分回路に通して得られる電圧Ｖ３は、最小〜最大の範囲で変化する（図４（ｂ））。電圧比較器１０７からは、入力される電圧Ｖ３とのこぎり波電圧Ｖ４（２００Ｈｚ）の比較結果に基づいて、ハイレベルになる割合が最小〜最大の範囲（図４（ｃ）−図４（ｄ））となる信号が出力される。例えば、ハイレベルになっている割合が１％〜９９％の範囲に含まれる信号が出力される。この出力信号は、外部へ供給する車両用発電機１の出力電流に応じてスイッチ素子２２のオンデューティ比を増減して、車両用発電機１の出力電圧が所定の調整電圧になるように調整される。
【００４０】
このようにして、信号出力部２４から出力される信号は、励磁電流を制御するスイッチ素子２２をデューティ比とスイッチング周波数によって制御することにより、独立した複数の発電状態（例えば、発電率状態や発電検出の状態（発電を開始したか否かの検出結果））を含んだ信号（変調信号）としてＦＬ端子から出力される。
【００４１】
（保護・警告機能による動作１−低電圧警告機能の例）
保護・警告回路４００内の電圧比較器４０１は、入力電圧Ｖ２が基準電圧Ｖ８（例えばＢ端子電圧が１０Ｖに相当する電圧）よりも低いと、ハイレベルの信号を出力する。すると、トランジスタ４０２がオンされ、発電検出回路２００内のトランジスタ２０７はオフされる。のこぎり波電圧Ｖ４の周波数は、高い周波数ｆH （２００Ｈｚ）から低い周波数ｆL （５０Ｈｚ）に切り替えられる（図４（ｂ）→図３（ｂ））。このとき、充電警告灯は、周波数をｆL にすることで点灯状態に変更される。なお、励磁電流は、調整電圧制御回路１００内の電圧比較器１０７の出力信号に基づいて最大デューティ（９９％）で制御されている（図３（ｄ））。
【００４２】
（保護・警告機能による動作２−過熱保護・警告機能の例）
発電制御装置２を構成する制御ＩＣチップの温度が所定温度Ｔ１以上になると、保護・警告回路４００内の過熱保護回路４０３からトランジスタ４０４に向けてハイレベルの信号が出力される。すると、トランジスタ４０４がオンされ、発電検出回路２００内のトランジスタ２０７はオフされる。のこぎり波電圧Ｖ４の周波数は、高い周波数ｆH （２００Ｈｚ）から低い周波数ｆL （５０Ｈｚ）に切り替えられる（図４（ｂ）→図３（ｂ））。このとき、充電警告灯は、周波数をｆL にすることで点灯状態に変更される。さらに、調整電圧制御回路１００内の電圧比較器１０３のマイナス入力端子に入力される電圧がＶ１’（例えば、調整電圧が１２Ｖ（バッテリ電圧よりも低い値）に相当する電圧）に変更され、電圧比較器１０３からはハイレベルの信号が出力される。コンデンサ１０５は抵抗１０４を介して充電され、その一方端の電圧Ｖ３は最大電圧Ｖ３(MAX) となる（図３（ｂ））。電圧比較器１０７からは、入力される電圧最大電圧Ｖ３(MAX) とのこぎり波電圧Ｖ４（５０Ｈｚ）との比較結果に基づいて、ハイレベルになっている割合が最小（例えば、ハイレベルになっている割合が１％）となる信号が出力される（図３（ｃ））。励磁電流は、電圧比較器１０７の出力信号により、最小デューティ（１％）で制御される。実質的に発電停止となり、車両用発電機１および発電制御装置２の温度上昇が抑えられる。そして、装置の温度が低減され、所定温度Ｔ１を下回ってヒステリシス温度ΔＴよりも低くなれば、再び発電が開始される。このとき、充電警告灯は、周波数をｆH にして消灯状態に切り替えてもよいし、周波数をｆL のままとしてキースイッチ６をオフするまで点灯状態を継続してもよい。
【００４３】
このようにして信号出力部２４から出力される信号は、励磁電流を制御するスイッチ素子２２をデューティ比とスイッチング周波数によって制御することで、独立した複数の発電状態（例えば、発電率状態や警告灯信号）を含んだ信号（変調信号）としてＦＬ端子から出力される。
【００４４】
図５は、外部装置５内の周波数判別回路５２の詳細な処理手順を示す流れ図である。以下、図５に示す各ステップの動作を説明する。
（ステップＳ１）：キースイッチがオンかオフかが判定される。
（ステップＳ２）：キースイッチがオフされている場合には、充電警告灯の制御が停止される。
（ステップＳ３）：キースイッチがオンされている場合には、信号入力部５１のＩＮ端子に入力された信号ＶINがバッファ回路５１２を介して取り込まれる。
（ステップＳ４）：ｎ値が０に設定される。
（ステップＳ５）：ステップＳ３で取り込まれた信号のパルス数がカウントされ、その数が累積される。
（ステップＳ６）：所定時間Ｔ１の間、パルス数がカウントされる。
（ステップＳ７）：ステップＳ３で取り込まれた信号の周波数ｆが算出される。
（ステップＳ８）：ステップＳ７で算出された周波数ｆと所定の周波数ｆA とを比較し、ｆ＜ｆA ならばステップＳ９に進み、ｆ＞ｆA ならばステップＳ１０に進む。
（ステップＳ９）：充電警告灯が点灯制御される。
（ステップＳ１０）：充電警告灯が消灯制御される。
【００４５】
次に、周波数判別回路５２の具体的な動作について説明する。キースイッチ６がオンされたときにエンジンが停止して車両用発電機１が回転していない場合には、発電制御装置２のスイッチ素子２２が低い周波数ｆL （例えば５０Ｈｚ）でスイッチングされた信号ＶINがステップＳ３において取り込まれる。この低い周波数ｆL （５０Ｈｚ）の信号ＶINを、ステップＳ６においてパルス数をカウントする時間Ｔ１を１００ｍｓ、ステップＳ８において比較する所定の周波数ｆA を１００Ｈｚとした条件で判定すると、ステップＳ５〜Ｓ７では、Ｔ１（＝１００ｍｓ）の間に５パルス検出するので、信号ＶINの周波数ｆは５０Ｈｚ（＝５パルス／１００ｍｓ）となる。この周波数をステップＳ８において、所定の周波数ｆA （＝１００Ｈｚ）で判定すると、ｆ＜ｆA となり、ステップＳ９において充電警告灯を点灯するように制御信号が出力される。
【００４６】
エンジンが始動され、発電が開始されると、発電制御装置２のスイッチ素子２２が高い周波数ｆH （例えば２００Ｈｚ）でスイッチングされた信号ＶINがステップＳ３において取り込まれる。この高い周波数ｆH （２００Ｈｚ）の信号を上記の条件で判定すると、ステップＳ５〜Ｓ７では、Ｔ１（＝１００ｍｓ）の間に２０パルス検出するので、信号ＶINの周波数ｆは２００Ｈｚ（＝２０パルス／１００ｍｓ）となる。この周波数をステップＳ８において、所定の周波数ｆA （＝１００Ｈｚ）で判定すると、ｆ＞ｆA となり、ステップＳ１０において充電警告灯を消灯するように制御信号が出力される。
【００４７】
なお、上記の動作例では、エンジンの停止・始動による充電警告灯の制御を説明したが、発電制御装置２内の保護・警告機能などによる充電警告灯の制御を行うようにしてもよい。高い周波数ｆH から低い周波数ｆL に切り替わることで、充電警告灯を点灯するように制御信号が出力され、運転者に異常を警告する。
【００４８】
ところで、信号線４がアースとの間でショート故障してしまった場合には、発電制御装置２は、ダイオード２４１により制御不能な励磁電流を遮断し、車両用発電機１の発電電圧の異常な上昇が防止される。また、エンジン停止時には、バッテリ３から励磁巻線１１を介して無駄に消費してしまう電流を遮断して、バッテリ３が過放電してしまうことを防止することができる。外部装置５は、周波数判別回路５２によって入力周波数が０Ｈｚであることを判別し、ハイレベルの信号を出力して充電警告灯を点灯制御する。
【００４９】
また、信号線４がバッテリ電位に誤接続されてしまった場合には、発電制御装置２は、抵抗２４２により信号出力部２４のＦＬ端子から流れ込む電流を制限し、ダイオード２４１、スイッチ素子２２の短絡電流による破壊を防止することができる。外部装置５は、周波数判別回路５２によって入力周波数が０Ｈｚであることを判別し、ハイレベルの信号を出力して充電警告灯を点灯制御する。
【００５０】
また、信号線４がオープン故障してしまった場合には、発電制御装置２では、正常に発電制御が行われる。外部装置５では、ＶIN端子が抵抗５１１で電圧Ｖcc1 にバイアスされる。周波数判別回路５２によって入力周波数が０Ｈｚであることを判別し、ハイレベルの信号を出力して充電警告灯を点灯制御する。
【００５１】
このように、本実施形態の発電制御装置２では、励磁巻線１１に流れる電流を制御するスイッチ素子２２のデューティ比およびスイッチング周波数を利用して、第１の発電状態に対応したデューティ比成分と、第２の発電状態に対応したスイッチング周波数成分とを含んだ信号が生成されるため、複数の発電状態を一つの出力ドライバ（スイッチ素子２２が兼ねている）で出力することが可能になり、信号線の簡素化に伴うコストダウンとともに、情報の途絶えや欠落をなくすことが可能になる。また、車両用発電機１の出力電圧に応じて励磁巻線１１の通電状態に対応してデューティ比成分が生成されるため、第１の発電状態として発電率情報を出力することが可能になる。また、スイッチ素子２２のデューティ比に影響を与えることなくスイッチング周波数を変更することができる。すなわち、車両用発電機１の出力に影響を与えず、信号出力端子（ＦＬ端子）から出力される発電率情報にも影響を与えないようにすることができる。
【００５２】
また、電機子巻線１２に発生する電圧を平滑した電圧が所定値以上になったときにのこぎり波電圧の周波数を切り替えているため、車両用発電機１の発電率情報に加え、さらに、発電が正常に開始されたか否かをスイッチング周波数の切替状態に対応させて、第２の発電状態として車両用発電機１の発電開始に伴う警告情報を同時に出力することが可能になる。
【００５３】
また、保護・警告回路４００には、車両用発電機１の出力電圧とあらかじめ設定されたバッテリ開放電圧よりも低い所定値とを比較する電圧比較器４０１が備わっており、この電圧比較器４０１による比較結果に基づいてのこぎり波電圧の周波数を変更することにより、車両用発電機１の発電率情報に加え、さらに、車両用発電機１の出力電圧が低下したときにスイッチング周波数を切り替えて、第２の発電状態として車両用発電機１の電圧低下に伴う警告情報を同時に出力することが可能になる。
【００５４】
また、保護・警告回路４００には、温度が所定値以上に上昇したときに、電圧比較器１０３で用いられる基準電圧Ｖ１をバッテリ開放電圧よりも低い基準電圧Ｖ１’に設定するとともに、のこぎり波電圧の周波数を変更する過熱保護回路４０３が備わっている。これにより、発電制御装置２内の温度が所定値以上に上昇したときに、基準電圧の設定をバッテリ開放電圧よりも低い値に設定するので、スイッチ素子２２のデューティ比を最小にして発電電流を抑制して発熱を抑え、発電制御装置２の過熱保護を行うことができる。また、第１の発電状態として、このときの発電率情報を出力することができ、さらに、スイッチング周波数を切り替えて、第２の発電状態として車両用発電機１の異常な過熱に伴う警告情報を同時に出力することが可能になる。
【００５５】
また、信号出力部２４は、信号線４に流れる電流を制限するダイオード２４１、抵抗２４２が備わっている。これにより、励磁巻線１１とスイッチ素子２２の接続点から信号線４に向かって流れる電流、または、信号線４からその接続点に向かって流れる電流を制限するため、信号線４のアースとのショート故障や、バッテリ電位への誤接続がなされたときに、エンジン回転中の発電電圧の異常な上昇や、エンジン停止中のバッテリ３の過放電、バッテリ３からの短絡電流によるスイッチ素子２２や電流制限素子（ダイオード）の破損などを防止することができる。
【００５６】
また、発電制御装置２側で、励磁電流を制御するスイッチ素子２２のデューティ比を制御するとともに、そのスイッチング周波数を変調した信号（変調信号）を送り、外部装置５側で、その変調信号からそれぞれの成分に分けて並列に信号処理することができるため、発電制御装置２と外部装置５を接続する１系路の信号線４から独立した複数の発電状態を同時に検出することが可能になる。
【００５７】
また、外部装置５では、所定の周波数による閾値によって入力周波数が層別されるため、異なる周波数に割り当てた変調信号を容易に復調し、第２の発電状態を検出することが可能になる。
【００５８】
また、外部装置５による変調信号の周波数成分の検出は、所定時間内における変調信号のパルス数をカウントすることにより行われる。これにより、さらに、所定時間内にカウントされるパルス数によって入力周波数が計測されるため、周波数の大きさをカウンタによる簡単なプログラムで判別して、第２の発電状態を検出することが可能になる。
【００５９】
また、外部装置５からは、変調信号の周波数が所定の周波数よりも低いときに充電警告灯を点灯する信号が出力され、所定の周波数よりも高いときに充電警告灯を消灯する信号が出力される。これにより、さらに、変調信号の周波数が所定の周波数よりも高いか低いかによって充電警告灯の点灯／消灯を制御することができるため、発電制御装置２側の小信号によって外部装置５側で電流容量の大きな充電警告灯を制御することができる。
【００６０】
また、外部装置５からは、車両用発電機１の発電率に対応した信号がエンジン制御装置に向けて出力される。これにより、さらに、変調信号のデューティ比が車両用発電機１の発電率に対応するため、その大きさに応じてエンジン回転数を制御することが可能になり、エンジンのアイドル回転数の安定化等を図ることが可能になる。
【００６１】
また、外部装置５の信号入力部５１には、スイッチ素子２２と励磁巻線１１の接続点に対してバイアス電圧を印加するとともに、変調信号がないときに信号入力端子ＩＮを所定電圧にバイアスするバイアス手段としての抵抗５１１が備わっている。これにより、スイッチ素子２２による変調信号を整合よく外部装置５に入力することができる。また、信号線４が外れてしまった場合には、信号入力端子ＩＮを所定電圧にバイアスするため、変調信号がないことが容易に判断でき、充電警告灯を点灯するとともにデフォルト状態におけるエンジン制御を実施する等の信号線外れに対応した外部装置５の制御が可能になる。
【００６２】
〔第２の実施形態〕
第２の実施形態の構成は、第１の実施形態の構成に対して、発電制御装置２内の発電検出回路２００を発電検出回路２００Ａに置き換えるとともに、外部装置５を外部装置５Ａに置き換えた点が異なっている。以下、これらの相違点に着目して説明を行う。
【００６３】
図６は、第２の実施形態の発電検出回路２００Ａの構成を示す図である。図６に示す発電検出回路２００Ａは、変調回路２０８Ａを備えている。この変調回路２０８Ａは、車両用発電機１の回転数に対応するＰ電圧（Ｐ矩形波信号）が入力されるＰ端子に直結されており、このＰ矩形波信号に基づいて連続的にのこぎり波電圧の周波数を可変する変調処理を行う。この点が、のこぎり波電圧の周波数の高低２段階に切り替えて変調処理を行っていた第１の実施形態の変調回路２０８とは大きく異なっている。
【００６４】
図７は、第２の実施形態の外部装置５Ａの構成を示す図である。図７に示す外部装置５Ａは、図１に示した外部装置５に対して、周波数判別回路５２を周波数検出回路５２Ａに置き換えた点と、発電特性算出処理回路５４を追加した点が異なっている。周波数検出回路５２Ａは、信号入力部５１から入力される信号の周波数に基づいて車両用発電機１の回転数を算出する。発電機特性算出回路５４は、周波数検出回路５２Ａとデューティ比検出回路５３の各出力値に基づいて、発電出力電流算出部５４１によって発電出力電流を算出してその算出結果を電気負荷制御装置（図示せず）に送るとともに、発電トルク算出部５４２によって発電トルクを算出してその算出結果をエンジン制御装置（図示せず）に送る処理を行う。
【００６５】
発電制御装置２Ａは、車両用発電機１が２０００ｒｐｍ（エンジンのアイドル回転に相当する回転数）で回転駆動されているものとすると、車両用発電機１のＰ端子には２００ＨｚのＰ矩形波信号が発生する。調整電圧制御回路１００内ののこぎり波電圧発生回路１０６で発生するのこぎり波電圧の周波数はその２００Ｈｚの周波数で変調され、調整電圧制御回路１００は、外部へ供給する車両用発電機１の出力電流に応じてスイッチ素子２２のデューティ比を制御する。ここで、エンジンの回転数が落ち込み、車両用発電機１の回転数が低下すると、Ｐ端子に現れるＰ矩形波信号の周波数も低下する。すると、車両用発電機１のスイッチ素子２２のデューティ比は大きくなり、調整電圧を一定に保とうとする。このとき、車両用発電機１のトルクは大きくなり、エンジンにとって負担が大きくなる。このような車両用発電機１の動作特性については、発電制御装置２Ａは、変調信号として車両用発電機１の回転数情報と発電率情報を同時に出力するため、リアルタイムに回転数に対する発電率特性として送信することが可能になる。
【００６６】
外部装置５Ａは、発電制御装置２Ａから送られてくる変調信号を受け取り、周波数検出回路５２Ａによって車両用発電機１の回転数を、デューティ比検出回路５３によって車両用発電機１の発電率を並列に処理してそれぞれの情報を復調する。そして、得られた車両用発電機１の回転情報と発電率情報と、あらかじめ記憶されている車両用発電機１の回転数に対する発電率と出力電流特性および発電トルク特性から、発電出力電流算出部５４１と発電トルク算出部５４２のそれぞれによって発電出力電流、発電トルクの各特性値が算出される。
【００６７】
エンジン制御装置は、算出された発電トルクに基づいてエンジン回転の安定化を高精度に行うことが可能となる。また、電気負荷制御装置は、車両用発電機１の発電能力を把握しながら、バッテリ充電および電気負荷による電力消費量を適切にコントロールすることができる。例えば、バッテリ充電を優先して、電気負荷の使用を一時的に制限するなどの制御が行われる。
【００６８】
このように、本実施形態の発電制御装置２Ａでは、車両用発電機１の発電率情報に加え、車両用発電機１の回転数に対応したスイッチング周波数成分が生成されるため、第２の発電状態として車両用発電機１の回転数情報を出力することが可能になる。
【００６９】
また、外部装置５Ａでは、変調信号のデューティ比成分が車両用発電機１の発電率に、周波数成分が車両用発電機１の回転数に対応した特性が同時に得られるため、車両用発電機１の供給電流と発電トルクを精度よく検出することができ、電気負荷制御装置は、車両用発電機１の発電供給能力を把握しながらバッテリ充電および電気負荷による電力消費量を適切に制御することができる。また、エンジン制御装置は、発電トルクに対して、エンジン回転の安定化を高精度に行うことが可能になる。
【００７０】
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、図７に示した外部装置５Ａに周波数判別回路５２を組み合わせて充電警告灯の点灯状態を制御するようにしてもよい。また、環流ダイオード２３が並列に接続された励磁巻線１１とスイッチ素子２２の位置を入れ替えるようにしてもよい。
【００７１】
また、スイッチ素子２２がオープン故障、ショート故障したときには変調信号のパルスが出力されないので、外部装置５は、低い周波数と判別し、充電警告灯を点灯制御させて運転者に異常を報知することができる。また、励磁巻線１１が断線したときには、Ｐ電圧がなくなり、スイッチ素子２２は低い周波数でスイッチングされるため、外部装置５は、低い周波数を判別し、充電警告灯を点灯制御させて運転者に異常を報知することができる。
【００７２】
また、ダイオード２４１は、Ｂ端子に生じる電圧をＦＬ端子側に出さないため、Ｂ端子に発生するサージ電圧を信号線４や外部装置５、５Ａに伝えることがなく、ノイズによる障害を防止することができる。
【００７３】
また、第１の実施形態では、低い周波数ｆLと高い周波数ｆHの２種類の割り当てについて説明したが、３種類以上の周波数を割り当てて、外部装置５側でその３種類以上の周波数を区別できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】第１の実施形態の車両用発電機と外部装置の構成を示す図である。
【図２】制御信号設定回路の詳細構成を示す図である。
【図３】発電制御装置内の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図４】発電制御装置内の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図５】外部装置内の周波数判別回路の詳細な処理手順を示す流れ図である。
【図６】第２の実施形態の発電検出回路の構成を示す図である。
【図７】第２の実施形態の外部装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１  車両用発電機
２  発電制御装置
３  バッテリ
４  信号線
５  外部装置
１１  励磁巻線
１２  電機子巻線
１３  整流器
２１  制御信号設定回路
２２  スイッチ素子
２３  環流ダイオード
２４  信号出力部
５１  信号入力部
５２  周波数判別回路
５３  デューティ比検出回路
１００  調整電圧制御回路
２００  発電検出回路
３００  瞬灯防止回路
４００  保護・警告回路
【図１】
2006230034.tif 000003
【図２】
2006230034.tif 000004
【図３】
2006230034.tif 000005
【図４】
2006230034.tif 000006
【図５】
2006230034.tif 000007
【図６】
2006230034.tif 000008
【図７】
2006230034.tif 000009