(57)【要約】【課題】本体の外部から発電指令を受けると共に、外部に発電指令に対する発電制御状況を伝送し、状況に応じた車両の適切な運転を可能にする。【解決手段】制御装置本体の外部から入力された発電指令によるスイッチング素子のオンデューティと、前記制御装置本体の内部で演算した前記スイッチング素子のオンデューティとを比較して、両オンデューティの小さい方のオンデューティを選択して前記スイッチング素子のオン・オフを制御する最小値選択器を備えると共に、前記選択したオンデューティを前記外部に伝達するものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子コイルと界磁コイルを有する交流発電機における前記電機子コイルの交流出力電圧を整流器で整流して得た直流電圧を、
前記界磁コイルに印加して界磁電流を得ると共に、界磁電流を前記界磁コイルに直列に接続したスイッチング素子のオン・オフにより制御する車両用交流発電機の制御装置において、
前記制御装置本体の外部から入力された発電指令による前記スイッチング素子のオンデューティと、前記制御装置本体の内部で演算した前記スイッチング素子のオンデューティとを比較して、両オンデューティの小さい方のオンデューティを選択して前記スイッチング素子のオン・オフを制御する最小値選択器を備えると共に、前記選択したオンデューティを前記外部に伝達することを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項２】
前記制御装置本体の内部で演算した前記スイッチング素子のオンデューティは、前記スイッチング素子の通電持続可能な上限オンデューティであり、
前記最小値選択器は、発電指令による前記スイッチング素子のオンデューティと、前記制御装置本体の内部で演算した前記スイッチング素子の上限オンデューティとを比較して、両オンデューティの小さい方のオンデューティを選択して前記スイッチング素子のオン・オフを制御するようにした請求項１記載の車両用交流発電機の制御装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子のオンデューティの上限を、設定電圧／前記直流電圧とする上限制限手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の車両用交流発電機の制御装置。
【請求項４】
交流出力電圧を前記整流器で整流して得た直流電圧が、前記設定電圧より大きい第２設定電圧を超えたとき、前記スイッチング素子の上限オンデューティをゼロに制御する請求項２又は請求項３記載の車両用交流発電機の制御装置。
【請求項５】
前記交流発電機の温度を検出し、検出した発電機温度が設定温度を超えたとき、前記スイッチング素子の上限オンデューティをゼロに制御する請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の制御装置。
【請求項６】
前記交流発電機の回転速度を検出し、前記直流電圧／前記回転速度が設定値以上のとき、前記スイッチング素子の上限オンデューティをゼロに制御する請求項２〜請求項５のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の制御装置。
【請求項７】
前記制御装置本体の外部から入力された発電指令の信号は、ＰＷＭ信号である請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の制御装置。
【請求項８】
前記選択したオンデューティを前記外部に伝達する信号は、ＰＷＭ信号である請求項１記載の車両用交流発電機の制御装置。
【請求項９】
電機子コイルと界磁コイルを有する交流発電機における前記電機子コイルの交流出力電圧を整流器で整流して得た直流電圧を、
前記界磁コイルに印加して界磁電流を得ると共に、界磁電流を前記界磁コイルに直列に接続したスイッチング素子のオン・オフにより制御する車両用交流発電機の制御装置において、
前記制御装置本体の外部から入力された発電指令による前記スイッチング素子のオンデューティと、前記制御装置本体の内部で演算した前記スイッチング素子のオンデューティとを比較して、両オンデューティの小さい方のオンデューティを選択して前記スイッチング素子のオン・オフを制御する最小値選択器を備えると共に、選択したオンデューティが、前記外部からの発電指令と一致しているか否かを前記外部へ伝達することを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項１０】
前記制御装置本体の内部で演算した前記スイッチング素子のオンデューティは、前記スイッチング素子の通電持続可能な上限オンデューティであり、
前記最小値選択器は、発電指令による前記スイッチング素子のオンデューティと、前記制御装置本体の内部で演算した前記スイッチング素子の上限オンデューティとを比較して、両オンデューティの小さい方のオンデューティを選択して前記スイッチング素子のオン・オフを制御するようにした請求項９記載の車両用交流発電機の制御装置。
【請求項１１】
前記スイッチング素子のオンデューティの上限を、設定電圧／前記直流電圧とする上限制限手段を備えたことを特徴とする請求項１０記載の車両用交流発電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両用交流発電機の制御装置に関し、特に、発電指令が本体の外部から入力されると共に、発電制御状況を本体の外部に伝達するものに係わる。
【背景技術】
【０００２】
従来装置（特許文献１）には、発電機の発電制御状況を外部に出力すると共に、発電状態を外部より強制的に制御する車両用充電装置が記載されている。外部からの発電指令による発電動作のときは、指令どおりの動作を行い、外部からの発電指令が無いときは電圧制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２３８０００号公報
【特許文献２】特開平３−４５２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、外部コントローラ（ＥＣＵ）からの発電指令により発電制御される。外部コントローラからの発電指令が来ると、その発電指令通りにしか発電を制御できない。つまり、発電機にとって過酷な発電指令がきたとしても、発電機は発電指令どおりに発電し、その結果、発電機を焼損させてしまうことがある。過酷な発電指令がきても焼損しないように発電機を設計すると、非常に少ない発電量しか得られないか、または非常に大型化してしまう。
【０００５】
例えば、直流出力電圧が可変のシステムで、界磁電流を直流出力電圧から供給する発電機では、低電圧出力時は最大界磁電流で運転できるが、高電圧出力時に最大界磁電流を流すと、電圧が高いために過大な界磁電流が流れてしまい、発電機が焼損してしまう。そのため、界磁電流を検出して、最大界磁電流を制限する方法が知られているが（特許文献２）、制限しただけでは外部コントローラは制限されたことがわからないため、例えば、エンジン回転速度を安定させることが困難になったりする。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本体の外部から発電指令を受けると共に、外部に発電指令に対する発電制御状況を伝送し、状況に応じた車両の適切な運転を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係わる車両用交流発電機の制御装置は、電機子コイルと界磁コイルを有する交流発電機における前記電機子コイルの交流出力電圧を整流器で整流して得た直流電圧を、前記界磁コイルに印加して界磁電流を得ると共に、界磁電流を前記界磁コイルに直列に接続したスイッチング素子のオン・オフにより制御する車両用交流発電機の制御装置において、前記制御装置本体の外部から入力された発電指令による前記スイッチング素子のオンデューティと、前記制御装置本体の内部で演算した前記スイッチング素子のオンデューティとを比較して、両オンデューティの小さい方のオンデューティを選択して前記スイッチング素子のオン・オフを制御する最小値選択器を備えると共に、前記選択したオンデューティを前記外部に伝達するものである。
【０００８】
また、この発明に係わる車両用交流発電機の制御装置は、電機子コイルと界磁コイルを有する交流発電機における前記電機子コイルの交流出力電圧を整流器で整流して得た直流電圧を、前記界磁コイルに印加して界磁電流を得ると共に、界磁電流を前記界磁コイルに直列に接続したスイッチング素子のオン・オフにより制御する車両用交流発電機の制御装置において、前記制御装置本体の外部から入力された発電指令による前記スイッチング素子のオンデューティと、前記制御装置本体の内部で演算した前記スイッチング素子のオンデューティとを比較して、両オンデューティの小さい方のオンデューティを選択して前記スイッチング素子のオン・オフを制御する最小値選択器を備えると共に、選択したオンデューティが、前記外部からの発電指令と一致しているか否かを前記外部へ伝達するものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の車両用交流発電機の制御装置によれば、制御装置本体の外部から入力された発電指令によるスイッチング素子のオンデューティと、前記制御装置本体の内部で演算した前記スイッチング素子のオンデューティとを比較して、両オンデューティの小さい方のオンデューティを選択して前記スイッチング素子のオン・オフを制御し、前記選択したオンデューティを前記外部に伝達するので、発電指令に対する発電制御状況が判り、状況に応じた車両機器の適切な運転が可能になる。
【００１０】
また、この発明の車両用交流発電機の制御装置によれば、制御装置本体の外部から入力された発電指令によるスイッチング素子のオンデューティと、前記制御装置本体の内部で演算した前記スイッチング素子のオンデューティとを比較して、両オンデューティの小さい方のオンデューティを選択して前記スイッチング素子のオン・オフを制御する最小値選択器を備えると共に、選択したオンデューティが、前記外部からの発電指令と一致しているか否かを前記外部へ伝達するので、発電指令に対する発電制御状況が判り、状況に応じた車両機器の適切な運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１を適用する車両用交流発電機を示す構成図である。
【図２】実施の形態１の車両用交流発電機の制御装置を示すブロック図である。
【図３】実施の形態１における発電指令入力手段のブロック構成を説明する図である。
【図４】実施の形態１において界磁電流の上限を制限する上限制限手段のブロック構成を説明する図である。
【図５】実施の形態１における過出力電圧を抑制する過電圧抑制手段のブロック構成を説明する図である。
【図６】実施の形態１における過熱を防止する過熱防止手段のブロック構成を説明する図である。
【図７】実施の形態１における不要な界磁電流を遮断する界磁電流遮断手段のブロック構成を説明する図である。
【図８】実施の形態１における最小値選択器のブロック構成を説明する図である。
【図９】実施の形態２の車両用交流発電機の制御装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を適用する車両用交流発電機を示す構成図である。図２は実施の形態１の車両用交流発電機の制御装置９を示すブロック図で、図１のｅ，ｆ，ｇ端子と図２のｅ，ｆ，ｇ端子を接続することにより、車両用交流発電機装置１０の全体を示すものである。図１において、図示しない内燃機関が始動すると、図示しないベルトを介して交流発電機（以下発電機と称す）の（界磁コイル２を有する）回転子が駆動される。界磁コイル２はスリップリング１３とブラシ５を介して端子ｆ，ｇに接続されている。回転子の駆動に伴って、（固定子側の）三相の電機子コイル１で発電された交流出力電圧は、３相全波の整流器３で整流される。電機子コイル１と界磁コイル２と整流器３で発電機を構成している。
【００１３】
整流器３で整流された直流電圧（直流出力電圧）は、整流器３に接続された電気二重層コンデンサ４に充電される。充電されることにより、電気二重層コンデンサ４の端子電圧は上昇する。電気二重層コンデンサ４には電圧変換器（DCDCコンバータ）６が接続され、電気二重層コンデンサ４の電圧を１４Vに変換してバッテリ８を充電し、その他の車両の
電気負荷７に１４Vの電力を供給する。
【００１４】
図２において、１１はスイッチング素子で、例えば、ＭＯＳＦＥＴで構成されるパワー用半導体スイッチング素子である。スイッチング素子１１は界磁コイル２と直列に接続される。スイッチング素子１１と界磁コイル２の直列体には、直流電圧又は電気二重層コンデンサ４の直流電圧が印加され、スイッチング素子１１をオン・オフ制御することにより、界磁コイル２の界磁電流が制御される。１２は還流ダイオードで、スイッチング素子１１がオフされたときに、界磁コイル２に残留したエネルギーによる界磁電流が還流ダイオード１２を通って還流する。抵抗１４と抵抗１５には、発電機の整流器３の直流電圧又は電気二重層コンデンサ４の直流電圧が印加され、抵抗１４と抵抗１５の接続点より、その分圧電圧ＶＢ／αが導出される。但し、ＶＢは整流器３の直流電圧又は電気二重層コンデンサ４の直流電圧、αは分圧比である。その分圧電圧ＶＢ／αが乗算器Ｍ１でαが掛け算され、直流電圧ＶＢが出力される。直流電圧ＶＢは外部（ＥＣＵ）にも出力される。
【００１５】
以下に、図２におけるスイッチング素子１１のオン・オフ制御のブロック構成と動作について説明する。外部、つまり、ＥＣＵ（Engine Control Unit）からの発電指令は、スイッチング素子１１のオンデューティ（スイッチング素子１１がオンする通電率）を指示するものとして入力される。図３は実施の形態１における発電指令入力手段のブロック構成を説明する図である。ＥＣＵから発電指令であるパルス列がＴｉｍｅｒＴ１に入力される。ＴｉｍｅｒＴ１では、入力されたパルス列（ＰＷＭ信号）のオン時間と周期を求め、この出力を除算器Ｄ１に入力し、発電指令に基づくスイッチング素子１１のオンデューティを出力する。なお、ＥＣＵから発電指令として、直接、スイッチング素子１１のオンデューティを出力するようなＰＷＭ信号，アナログ信号，又はデジタル信号などであってもよい。そして、除算器Ｄ１又はＥＣＵからのスイッチング素子１１のオンデューティが総合選択器２０の最小値選択器Ｍｉｎ７に入力される。なお、総合選択器２０の動作は後述する。
【００１６】
最小値選択器Ｍｉｎ７の出力として発電指令に基づくスイッチング素子１１のオンデューティが選択されると、そのオンデューティが、駆動回路（ドライバ）２１から出力され、スイッチング素子１１がそのオンデューティでオン・オフ制御（ＰＷＭ制御）される。すると、電気二重層コンデンサ４から界磁電流が供給され、発電機は発電を開始して、整流器３で整流された直流電圧が電気二重層コンデンサ４に充電される。電気二重層コンデンサ４は充電されると電圧が上昇する。したがって、オンデューティが一定値であると、界磁コイル２に加えられる平均電圧が上昇し、界磁電流が増加する。電圧が上昇すると、ＥＣＵからの発電指令は直流電圧を制限するように、スイッチング素子１１のオンデューティを小さくする。
【００１７】
次に、図４は実施の形態１において、界磁電流の上限を設定電圧における最大界磁電流に制限する上限制限手段のブロック構成を説明する図である。乗算器Ｍ２には、所定の設定電圧ＶＲとして、バッテリ８の充電電圧、例えば１４．０Ｖが入力される。前記設定電圧ＶＲは、界磁コイル２への界磁電流がオンデューティ１００％であっても、通電持続可能な電圧値である。乗算器Ｍ２には、さらに、１００％デューティ値が入力され、乗算器Ｍ２から１００ＶＲ％が出力される。除算器Ｄ２には、前記１００ＶＲ％が入力され、さらに他方の入力として、整流器３の直流電圧（または、電気二重層コンデンサ４の直流電圧）ＶＢが入力される。除算器Ｄ２では、１００ＶＲ％／ＶＢ、つまり、設定電圧／前記直流電圧が求められ、出力される。その出力値は上下限クリップ回路Ｓ２で換算され、通電持続可能なオンデューティとして、スイッチング素子１１のオンデューティが出力される。オンデューティ出力は１００％以下に制限される。
【００１８】
上限制限手段によるスイッチング素子１１の上限オンデューティは、設定電圧／直流電圧に基づいているので、整流器３の直流電圧が大きくなっても、界磁電流の上限を設定電圧における最大界磁電流に制限することができる。総合選択器２０では、設定電圧／直流電圧に基づいて求めた（上限制限手段による）スイッチング素子１１の上限オンデューティと、発電指令によるスイッチング素子１１のオンデューティとを、最小値選択器Ｍｉｎ７に入力して比較し、その小さい方のオンデューティを、実際のオンデューティとして出力し、駆動回路２１を介して、スイッチング素子１１をオン・オフ制御する。これにより、例えば、直流電圧が２８Vとすると、最大オンデューティは１４Ｖ／２８Ｖ＝０．５となり、界磁コイルに加えられる平均電圧は、出力電圧２８V×０．５＝１４Vに制限される。したがって、発電指令より過大なオンデューティが入力されたとしても、内部指令との比較で安全な制御が可能となり、界磁コイルには平均電圧１４Vしか加えられないので、界磁コイルの焼損や、過大な発電による発電機の焼損を防止することができる。また、電流センサを用いないため、安価に実現でき、オンデューティという時間パラメータを制御するため精度がよい。
【００１９】
図５は実施の形態１における過出力電圧を抑制する過電圧抑制手段のブロック構成を説明する図である。抑制ゲイン器ＤＥ３には、直流電圧ＶＢが入力され、さらに他の入力として、第１設定電圧ＶＳ（過電圧抑制開始電圧で、例えば、２７．５Ｖ）と第２設定電圧ＶＥ（過電圧抑制終了電圧で、例えば、２８．５Ｖ）が入力される。直流電圧ＶＢが第１設定電圧ＶＳを超え始めると、ゲインを抑制し、さらに直流電圧ＶＢが上昇するにつれて、さらにゲインを抑制し、第２設定電圧ＶＥに達したとき、ゲインをゼロにする。すると、抑制ゲイン器ＤＥ３の出力は、１であったものが、第１設定電圧ＶＳを超え始めると、１から連続的に減少（または段階的に減少）し、第２設定電圧ＶＥに達したときに、ゼロとなる。抑制ゲイン器ＤＥ３の出力を、総合選択器２０の乗算器Ｍ６で前記上限制限手段の出力である上限オンデューティに乗算することにより、直流電圧ＶＢが第１設定電圧ＶＳから第２設定電圧ＶＥまでの場合には、オンデューティを減少させることができる。
【００２０】
つまり、電気負荷７が小さい場合、前述のように制限（設定電圧／直流電圧）された上限オンデューティであっても、電気二重層コンデンサ４はさらに充電され、発電電圧が上昇する。通常は、発電指令を出す外部コントローラ(ＥＣＵ)で電気二重層コンデンサ４の電圧を検出して発電電圧が電気二重層コンデンサ４の許容電圧（第２設定電圧ＶＥ）を越えないように発電指令を制御するが、何らかの不具合により電気二重層コンデンサ４の許容電圧を超えてもさらに発電指令が来たとき、抑制ゲイン器ＤＥ３がオンデューティをゼロに制御するので、界磁電流は遮断されて発電機は無発電となり電気二重層コンデンサ４の電圧上昇を抑制して電気二重層コンデンサ４を保護する効果がある。
【００２１】
図６は実施の形態１における過熱を防止する過熱防止手段のブロック構成を説明する図である。抑制ゲイン器ＤＥ４には、発電機の温度センサ（図示せず）の発電機温度ＴＢが入力される。抑制ゲイン器ＤＥ４には、さらに他の入力として、第１設定温度ＴＳ（過熱に対して出力の抑制を開始する温度）と第２設定温度ＴＥ（過熱限界に対して出力をゼロにする温度）が入力される。発電機温度ＴＢが第１設定温度ＴＳを超え始めると、ゲインを抑制し、さらに発電機温度ＴＢが上昇するにつれて、さらにゲインを抑制し、第２設定温度ＴＥに達したとき、ゲインをゼロになる。
【００２２】
すると、抑制ゲイン器ＤＥ４の出力は、１であったものが、第１設定温度ＴＥを超え始めると、１から連続的に減少（または段階的に減少）し、第２設定温度ＴＥに達したときに、ゼロとなる。抑制ゲイン器ＤＥ４の出力を、総合選択器２０の乗算器Ｍ６で前記上限制限手段の出力である上限オンデューティに乗算することにより、発電機温度ＴＢが第１設定温度ＴＳから第２設定温度ＴＥまでの場合には、オンデューティを減少させることができる。第２設定温度ＴＥを超えるとオンデューティをゼロにするので、発電機の過熱を防止することができる。
【００２３】
図７は実施の形態１における不要な界磁電流を遮断する界磁電流遮断手段のブロック構成を説明する図である。除算器Ｄ５には、整流器３の直流電圧ＶＢ又は電気二重層コンデンサ４の直流電圧ＶＢが入力される。除算器Ｄ５には、さらに、発電機の回転速度検出器（図示せず）の回転速度Ｓが入力される。除算器Ｄ５では、直流電圧ＶＢ／回転速度Ｓを求め、比較器Ｃ５の反転入力端子に入力する。比較器Ｃ５の基準入力端子には設定値Ｒ５が入力される。直流電圧ＶＢ／回転速度Ｓが設定値Ｒ５以上の時、比較器Ｃ５の出力は、ゼロになる。比較器Ｃ５の出力を、総合選択器２０の乗算器Ｍ６で前記上限制限手段の出力である上限オンデューティに乗算することにより、直流電圧ＶＢ／回転速度Ｓが設定値Ｒ５以上の時、オンデューティをゼロにすることができる。そのため、界磁電流を遮断することできる。
【００２４】
発電機は、界磁電流を最大に流したとき、発電できる電圧が回転速度により決まってしまうので、回転速度が低いときは界磁電流を最大に流しても発電できない。したがって、発電不可能な回転速度では界磁電流を流しても界磁電流が無駄に使われてしまうので、このときは界磁電流を遮断することで、損失を低減できる。特に直流電圧が可変である交流発電機装置においては、電気二重層コンデンサ４の直流電圧により発電開始回転速度が変化するため、直流電圧／回転速度というパラメータを採用すれば、設定値と比較するだけで発電可否が判断でき、交流発電機装置が簡素化できる。ここで、発電機の回転速度検出器には、残留磁束による発電機の発電周波数を検出してもよいし、エンジン回転速度など、発電機の回転速度を推定できる他の手段を用いてもよい。
【００２５】
次に、図２の総合出力選択器２０の動作について説明する。最小値選択器Ｍｉｎ６には、過電圧抑制手段（抑制ゲイン器ＤＥ３）と過熱防止手段（抑制ゲイン器ＤＥ４）の出力が入力され、その中で、小さい方の出力が選択され、その出力が乗算器Ｍ６に入力される。図８は実施の形態１における最小値選択器のブロック構成を説明する図である。比較器C６の基準入力端子には過熱防止手段の出力ＤＥ４が入力され、比較器C６の反転入力端子には、過電圧抑制手段の出力ＤＥ３が入力され、比較器C６で両入力が比較され、ＤＥ４
に比べＤＥ３が小さいときは、比較器C６より１が出力され、選択器Ｓ６よりＤＥ３が選
択されて、最小値選択器Ｍｉｎ６よりＤＥ３が出力される。一方、ＤＥ４に比べＤＥ３が大きいときは、比較器C６より０が出力され、選択器Ｓ６よりＤＥ４が選択されて、最小
値選択器Ｍｉｎ６よりＤＥ４が出力される。このようにして、最小値選択器Ｍｉｎ６からは、ＤＥ３とＤＥ４で小さい方が選択されて出力される。
【００２６】
乗算器Ｍ６には、さらに、上限制御手段（上下限クリップ回路Ｓ２）と界磁電流遮断手段（比較器Ｃ５）の出力が入力される。乗算器Ｍ６では、入力された３入力が乗算され、その出力が最小値選択器Ｍｉｎ７に入力される。最小値選択器Ｍｉｎ７にはさらに、発電指令入力手段（除算器Ｄ１）の出力が入力される。最小値選択器Ｍｉｎ７では、２つの入力の中で、小さい方の出力が選択され、駆動回路２１に出力され、駆動回路２１のオンデューティ出力により、スイッチング素子１１がオン・オフ制御される。したがって、界磁コイル２に選択された出力による界磁電流を流すことができる。なお、最小値選択器Ｍｉｎ７は、最小値選択器Ｍｉｎ６の構成（図８）と同様に構成できる。
【００２７】
選択された出力によるスイッチング素子１１のオンデューティは、最小値選択器Ｍｉｎ７より、発電状態信号として外部（ＥＣＵ）に伝達される。発電状態信号としは、ＰＷＭ信号の他、アナログ信号、デジタル信号として伝達してもよい。
【００２８】
なお、図２で説明した車両用交流発電機の制御装置のブロック構成をソフトウエアで構成することも可能である。また、車両用交流発電機の制御装置を交流発電機装置に内蔵することで、ＥＣＵからの発電指令が断線などの不具合により正常な発電指令を受けることができなくなったとしても、上限制限手段、過電圧抑制手段、過熱防止手段、界磁電流遮断手段により、界磁電流の上限も制限でき、過励磁、過電圧、過熱、損失低減などの不具合から発電機を保護することができる。
【００２９】
通常の動作では、外部（ＥＣＵ）から発電指令として入力されたオンデューティで、スイッチング素子１１のオン・オフが制御される。その発電制御状況が外部へ出力され、外部（ＥＣＵ）では自分が出力した発電指令と制御装置９からのオンデューティを比較して、等しければ、発電機が指令どおりに動作していると判断する。また、異なっていれば、発電機は発電指令どおりに動作していないと判断できる。さらに、実際のオンデューティが分かるので、実際のオンデューティと、発電機回転速度、出力電圧から発電機駆動トルクが分かり、エンジン回転速度を安定させることが可能になる。
【００３０】
回生発電の場合について説明する。エンジンが始動されると、外部（ＥＣＵ）は、エンジンが回転したことを検出して発電機に発電指令を出力する。このとき発電指令は、エンジンに対して適切な負荷トルクとなるよう、発電機回転速度、電気二重層コンデンサ４の直流電圧からスイッチング素子１１のオンデューティを決定し、制御装置９に入力される。なお、ＥＣＵには、エンジンの各部の状態信号、車両の速度等が取り入れられている。
【００３１】
発電機が発電を開始すると、電気二重層コンデンサ４の直流電圧は上昇する。電気二重層コンデンサ４の直流電圧が所定値になると、ＥＣＵは電気二重層コンデンサ４の直流電圧が一定となるよう、スイッチング素子１１のオンデューティを決定し、発電指令とする。一旦、車両が走行を始め、その後、車両がブレーキ操作などにより減速を開始すると、ＥＣＵは、発電指令を最大のオンデューティとし、発電機は最大の発電を開始する。
【００３２】
すると、電気二重層コンデンサ４の直流電圧が上昇し始め、界磁電流がさらに増加しようとするが、制御装置９内では、設定電圧／直流電圧によりスイッチング素子１１のオンデューティの上限が演算され、最小値選択器Ｍｉｎ7で，外部からの発電指令と比較され
選択される。その結果、小さい方の値として、スイッチング素子１１の上限オンデューティが選択され、実際のオンデューティとなって発電機は制御される。
【００３３】
これにより、直流電圧（電気二重層コンデンサ４の直流電圧）が大きくなっても、発電機に過大な界磁電流が流れることはなく、発電機が過熱、損傷することが無い。また、このときの実際のオンデューティが、外部に伝達されるので、ＥＣＵでは、発電機回転速度、直流出力電圧、オンデューティから発電機駆動トルクを演算することができ、回生発電による減速度が推定できる。
【００３４】
減速が継続し、電気二重層コンデンサ４の直流電圧が抑制ゲイン器ＤＥ３の第２設定電圧を超えると、抑制ゲイン器ＤＥ３によりオンデューティをゼロとする信号を出力する。すると、発電機は発電を停止するので、電気二重層コンデンサ４が過電圧により損傷する恐れが無い。このとき、発電トルクがゼロとなるため、車両の減速度が小さくなってしまうが、ＥＣＵでは、実際のオンデューティがゼロになったことがわかるので、必要に応じて車両のメカニカルブレーキを作動させて、所定の減速度を保つことができ、運転者に違和感を与えることが無い。
【００３５】
次に走行を再開したとき、ＥＣＵは発電機に発電指令としてオンデューティゼロを出力する。すなわち、発電機は発電を停止した状態で車両は運転される。その間、車両の電気負荷には電気二重層コンデンサ４から電力変換器６を通って電力が供給される。発電機が発電を停止しているため、余分な燃料を使わずに車両を運転できるので燃費が改善される。電気二重層コンデンサ４が所定の電圧まで低下すると、ＥＣＵは発電機に所定のオンデューティを発電指令として出力し、発電機は再び発電を開始する。このとき、発電機駆動トルクが増加するため車両は減速しようとするが、ＥＣＵは、実際のオンデューティと、発電機回転速度、電気二重層コンデンサ４の直流電圧から発電機駆動トルクを演算し、発電機駆動トルクに応じたトルクだけエンジントルクを増やすようエンジンを制御するので運転者に違和感を与えることが無い。
【００３６】
ノイズなど、何らかの原因により発電指令に過大なオンデューティが入力されたとしても、設定電圧／直流電圧でオンデューティを制限できるので、界磁コイルを過熱することなく、発電電圧が第２設定電圧を超えるとオンデューティをゼロにするため電気二重層コンデンサ４の過電圧を防止できる。また、発電機が過熱し、抑制ゲイン器ＤＥ４の設定温度を超えるとオンデューティをゼロもしくは低減するため発電機の異常な過熱を防止でき、さらに外部に対して、実際のオンデューティを出力するため、ＥＣＵでは自分が出力した発電指令と実際のオンデューティとを比較することで、例えば、実際のオンデューティの方が大きければ明らかに異常があることを検知できるので、運転者に警告信号を出すこともできる。
【００３７】
実施の形態２．
図９は実施の形態２における車両用交流発電機の制御装置９を示すブロック図である。なお、図２に対して、同一符号は同一又は相当部分を示す。図２との相違する箇所を説明する。２２はＡＮＤ回路で、最小値選択器Ｍｉｎ７より、選択された出力によるスイッチング素子１１のオンデューティが入力される。さらにＡＮＤ回路２２には、発電指令入力手段の除算器Ｄ１からスイッチング素子１１のオンデューティが入力される。ＡＮＤ回路２２の両入力が一致すると、１が出力され、外部に両入力が一致したことが伝達される。つまり、発電指令どおりのオンデューティで、スイッチング素子１１のオン・オフが制御されていることが伝達される。一方、ＡＮＤ回路２２の両入力が不一致であると、０が出力され、外部に両入力が不一致であることが伝達される。つまり、発電指令どおりのオンデューティで、スイッチング素子１１のオン・オフが制御されていないことが伝達される。このように、実際のオンデューティの伝達の代わりに、発電指令どおりに制御されているか否かを外部に伝達するようにしてもよい。１，０の単純な出力信号を外部に伝達するものであり、ノイズに強いものである。これにより、ＥＣＵでは、発電指令に対する発電制御状況が判り、状況に応じた車両機器の適切な運転が可能になる。
【００３８】
他の実施態様．
発電指令はアナログ信号である。発電指令を即座に取得することが可能であり、即応性に優れる。
実際のオンデューティを外部へ出力する信号は，ＰＷＭ信号であり、実際のオンデューティを外部へ出力する信号周波数は，発電指令と同様の周波数である。外部（ＥＣＵ）において，発電指令出力と実際のオンデューティ入力信号周波数（周期）が同じであるため，オンデューティの演算が非常に簡易になる。
実際のオンデューティを外部へ出力する信号は，アナログ信号である。実際のオンデューティを即座に取得することが可能である。一方、パルス信号の場合は，最悪信号周波数の周期分だけ認識が遅れる。
【符号の説明】
【００３９】
１  電機子コイル                        ２  界磁コイル
３  整流器                              ４  電気二重層コンデンサ
５  ブラシ                              ６  電圧変換器
７  電気負荷                            ８  バッテリ
９  車両用交流発電機の制御装置          １０  車両用交流発電機装置
１１  スイッチング素子                  １２  還流ダイオード
１３  スリップリング                    １４  抵抗
１５  抵抗                              ２０  総合選択器
２１  駆動回路                          ２２  ＡＮＤ回路
【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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