(57)【要約】【課題】エンジン制御装置の選択した電圧が、バッテリー電圧に到達すると発電のオン／オフが交互に切り替わる発振現象による振動や異音の発生を解消し、発振防止と断続制御を両立する。【解決手段】界磁電流を一定周期でオン／オフ制御することにより発電電圧を所定の電圧に調整し、エンジン制御装置４からの入力信号により調整電圧の可変制御を行う車両用発電機の制御装置において、エンジン制御装置４からの入力信号が界磁電流をオフからオンになるように変化した場合に、一定周期のオン／オフ制御による界磁電流のオンを待たずに、入力信号が変化したタイミングで界磁電流をオンにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁コイルに流れる界磁電流を一定周期でオン／オフ制御することにより発電電圧を所定の電圧に調整し、エンジン制御装置からの入力信号により調整電圧の可変制御を行う車両用発電機の制御装置において、
前記エンジン制御装置からの入力信号が前記界磁電流をオフからオンになるように変化した場合に、前記一定周期のオン／オフ制御による前記界磁電流のオンを待たずに、前記入力信号が前記変化したタイミングで前記界磁電流をオンにすることを特徴とする車両用発電機の制御装置。
【請求項２】
界磁コイルに接続されて界磁電流を制御する界磁コイル駆動信号生成部と、
エンジン制御装置からの入力信号に基づき、車両用発電機の出力電圧に応じた調整電圧信号を生成する制御電圧選択部と、
前記制御電圧選択部で生成された調整電圧信号を検出し、前記界磁コイル駆動信号生成部に前記界磁電流の導通保持信号を出力する比較電圧検出部と、
前記エンジン制御装置からの入力信号が変化したことを検出する論理検出部と、
一定周期のパルスを生成する周期パルス生成部と、
前記論理検出部の出力信号と前記周期パルス生成部の出力信号との論理和により、前記界磁コイル駆動信号生成部に前記導通保持信号の出力を解除する解除パルス生成部と、
を備えたことを特徴とする車両用発電機の制御装置。
【請求項３】
前記比較電圧検出部は、前記車両用発電機に供給されるバッテリー電圧と前記制御電圧選択部で生成される調整電圧とを比較し、バッテリー電圧＜制御電圧の時、前記界磁コイル駆動信号生成部に前記界磁電流の導通保持信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の車両用発電機の制御装置。
【請求項４】
前記界磁コイル駆動信号生成部にパワートランジスタを備えると共に、前記比較電圧検出部に前記パワートランジスタを導通制御する制御トランジスタを備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の車両用発電機の制御装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項に記載の車両用発電機の制御装置と、
バッテリーと、
前記界磁コイルと前記界磁コイルに磁気的に結合されたステータコイルとを有する車両用発電機と、を備えたことを特徴とする車両用発電機の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、車両の内燃機関によって回転駆動される発電機の発電電圧を制御する車両用発電機の制御装置、およびそれを用いた車両用発電機の制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両用発電機の制御システムに用いられる車両用発電機の制御装置として、例えば特許文献１に開示されているように、一定速度以上の高速走行時においては、発電機の出力電圧を高めに切り替えてバッテリーへの充電を促進し、一定速度未満の低速走行時においては、発電機の出力電圧を低めに切り替えてバッテリーへの充電頻度を抑制する制御装置が提案されている。この場合、車速が所定値以上と判定されれば、発電機の出力電圧の制御レベルは、ＬレベルからＨレベルに２段階に切り替えられる。
【０００３】
このように、発電電圧を適性（例えば１４．５Ｖ）／最低（例えば１２．６Ｖ）のどちらかを選択する制御方式では、エンジン制御装置（以下、ＥＣＵという。）の選択した電圧が、バッテリー電圧に到達すると発電のオン／オフが交互に切り替わる発振現象が生じてしまうため、車両が振動や異音を発し搭乗者に不快感を与えてしまう問題がある。
【０００４】
この問題を解決するものとして、例えば特許文献２には、周期制御を利用して発振現象を解決しようとする車両用発電機の制御装置が開示されている。
特許文献２に開示された車両用発電機の制御装置は、界磁コイルを有する発電機の整流出力により充電されるバッテリーと、上記発電機の出力電圧または上記バッテリーの電圧に応じてオン／オフする制御用トランジスタによりオン／オフ制御され、上記界磁コイルの界磁電流を制御するパワートランジスタと、上記制御用トランジスタにより制御され、上記パワートランジスタを同位相で動作させる第１のトランジスタおよび上記制御用トランジスタと並列接続され上記第１のトランジスタにより制御されて上記パワートランジスタの動作を保持する第２のトランジスタとにより構成された保持回路と、この保持回路の保持動作を一定周期のトリガパルスを出力して解除させる解除回路を備えたものである。なお、解除回路は、一定周期のトリガパルスを生成する周期パルス生成部を備えている。
【０００５】
即ち、特許文献２に開示された車両用発電機の制御装置は、オン／オフ動作により界磁電流を制御するパワートランジスタの動作を保持回路で保持し、この保持状態を解除回路により一定周期のトリガパルスで解除するように構成することで、パワートランジスタのオン／オフ周波数がトリガパルスの周波数と一致して一定周波数となり、発電機の回転速度および発電機の出力電流の変化に対しても安定となるようにしたものである。
【０００６】
また、車両用発電機の発電効率の向上を目的とした技術として、例えば特許文献３に開示されているように、エンジンのトルクの上昇に合わせてＥＣＵが、このＥＣＵに接続される車両用発電機の制御装置の端子（以下、Ｃ端子という。）のＤｕｔｙ(発電量)を徐々に増やすオン／オフ制御を行うものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２９８５１４号公報
【特許文献２】特開平１−２１８３３３号公報
【特許文献３】特開２００８−１８４９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献３に開示された制御技術を、特許文献２に開示された車両用発電機の制御装置に適用した場合、図３のタイミングチャートに示すように、解除回路を構成する周期パルス生成部が生成するトリガパルスの周期をＴａ、ＥＣＵが選択したＣ端子への入力パルスの周期をＴｂとした時、Ｔｂ≧Ｔａの条件の場合、周期Ｔａと周期Ｔｂとを選択するセレクタは、解除回路が出力するトリガパルスを選択することになる。すると、Ｃ端子に入力されたパルス信号がパワートランジスタへ反映されず（図３のＴ３）、ＥＣＵが選択した電圧がバッテリー電圧に到達すると、発電のオン／オフが交互に切り替わる発振現象の防止と、Ｃ端子の発電量を徐々に増やすオン／オフ制御を両立できない課題があった。
【０００９】
図３において、（ａ）は解除回路を構成する周期パルス生成部の生成するパルス、（ｂ）はＥＣＵが選択したＣ端子への入力パルス、（ｃ）はＣ端子への入力パルスに基づく制御電圧、（ｄ）はバッテリーが接続される車両用発電機の制御装置の端子（以下、Ｂ端子という。）の電圧、即ち、Ｂ端子電圧、（ｅ）は、Ｂ端子電圧と、Ｃ端子への入力パルスに基づく制御電圧を比較し、Ｂ端子電圧＜Ｃ端子への入力パルスに基づく制御電圧であることを検出するＢ端子電圧＜制御電圧検出部の出力、（ｆ）は界磁コイルを駆動する界磁コイル駆動信号生成部の出力を示す。また、図３において、符号Ｔ１’、Ｔ２’、Ｔ３’は期間を示している。
【００１０】
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、発電のオン／オフが交互に切り替わることにより生じる発振現象の防止と、車両用発電機に対する発電量を徐々に増やすオン／オフ制御を両立できる車両用発電機の制御装置、およびそれを用いた車両用発電機の制御システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に係る車両用発電機の制御装置は、界磁電流を一定周期でオン／オフ制御することにより発電電圧を所定の電圧に調整し、エンジン制御装置からの入力信号により調整電圧の可変制御を行う車両用発電機の制御装置において、
前記エンジン制御装置からの入力信号が界磁電流をオフからオンになるように変化した場合に、前記一定周期のオン／オフ制御による前記界磁電流のオンを待たずに前記入力信号が前記変化したタイミングで前記界磁電流をオンとすることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明に係る車両用発電機の制御装置によれば、発電のオン／オフが交互に切り替わることにより生じる発振現象を抑制するための周期制御を採用しつつ、車両用発電機に対する発電量を徐々に増やすオン／オフ制御の採用が可能となり、搭乗者に振動や異音を発することなく、発電の効率化を実現できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る車両用発電機の制御装置を説明する制御システムの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る車両用発電機の制御装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図３】従来技術に係る車両用発電機の制御装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、この発明に係る車両用発電機の制御装置、およびそれを用いた車両用発電機の制御システムの好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用発電機の制御装置を説明する制御システムの構成図で、図１（ａ）および図１（ｂ）のそれぞれに付された符号ａからｄの相互間が接続されることにより全体のシステム構成の説明図となるものである。
図１において、符号１は車両用発電機を示し、符号２は車両用発電機の制御装置を示している。車両用発電機１にはバッテリー３が接続され、車両用発電機の制御装置２には、エンジンＥＣＵ（以下、背景技術の説明と同様にＥＣＵという。）４が接続されている。なお、バッテリー３は車両用発電機の制御装置２にも接続されている。
【００１６】
車両用発電機１は、車両用発電機の制御装置２を備えると共に、ステータコイル５と界磁コイル６を備えている。ステータコイル５と界磁コイル６は磁気的に結合されており、ステータコイル５は、整流部７を介してバッテリー３に接続されている。整流部７は、バッテリー３の正極端子と図示しない車両ボディ等を介してバッテリー３の負極端子に接続されている。
【００１７】
車両用発電機の制御装置２は、バッテリー３との接続端子８（以下、Ｂ端子という。）、界磁コイルとの接続端子９（以下、Ｆ端子という。）を備えている。また、車両用発電機の制御装置２は、ＥＣＵ４からバッテリー３の目標値である電圧信号の指示値を車両用発電機の制御装置２へ入力するための入力端子１０（以下、背景技術の説明と同様にＣ端子という。）と、界磁コイル６の電流信号をＥＣＵ４へフィードバックするための出力端子１１（以下、ＦＲ端子という。）を備えている。ＥＣＵ４とＣ端子１０とはワイヤハーネス等によって接続されており、車両用発電機の制御装置２は、ＥＣＵ４からＣ端子１０を介してバッテリー３の目標値の指示を受ける。
【００１８】
更に、車両用発電機の制御装置２には、Ｃ端子１０に接続されたローパスフイルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）等のフィルタ１２と、フィルタ１２に接続された制御電圧選択部１３と、制御電圧選択部１３と同様にフィルタ１２に接続された論理検出部（以下、Ｃ端子論理立ち上がり検出部と言う。）１４と、Ｂ端子８と制御電圧選択部１３との間にワイヤハーネス等によって接続された比較電圧検出部１５と、比較電圧検出部１５に接続された界磁コイル駆動信号生成部１６と、一定周期のパルスを生成する周期パルス生成部１７と、周期パルス生成部１７とＣ端子論理立ち上がり検出部１４の二つの出力信号の論理和をオン論理として、界磁コイル駆動信号生成部１６に出力する解除パルス生成部（以下、ＯＲ部と言う。）１８と、を備えている。
【００１９】
なお、界磁コイル駆動信号生成部１６は、界磁コイル６にＦ端子９を介して接続され、オン／オフ動作により界磁電流を制御するパワートランジスタを備え、比較電圧検出部１５は、前記パワートランジスタを導通制御する制御トランジスタを備えている。また、界磁コイル駆動信号生成部１６で生成された駆動信号は、Ｆ端子９を介して界磁コイル６に出力されると共に、ＦＲ端子１１を介してＥＣＵ４へのフィードバック信号となる。
【００２０】
フィルタ１２は、ＥＣＵ４から出力された電圧信号がＣ端子１０に入力されるまでに含まれるノイズを除去するもので、ノイズが除去された電圧信号は、制御電圧選択部１３とＣ端子論理立ち上がり検出部１４に入力される。Ｃ端子論理立ち上がり検出部１４は、Ｃ端子１０における電圧信号の立ち上がりを検出し、制御電圧選択部１３は、フィルタ１２から出力される電圧信号のオン／オフ論理により、車両用発電機１の調整電圧信号である発電目標電圧相当の電圧信号を生成する。
【００２１】
制御電圧選択部１３で生成された発電目標電圧相当の電圧信号は、比較電圧検出部１５に入力される。比較電圧検出部１５では、バッテリー電圧であるＢ端子電圧と、制御電圧選択部１３で生成された制御電圧とを比較し、Ｂ端子電圧＜制御電圧の時、オフ論理を界磁コイル駆動信号生成部１６に出力する。
【００２２】
次に、実施の形態１に係る車両用発電機の制御装置の動作について説明する。
ＥＣＵ４から車両用発電機の制御装置２に対し、Ｃ端子１０を介してバッテリー３の目標値の指示が電圧信号として入力される。Ｃ端子１０に入力された電圧信号は、フィルタ１２でノイズ除去され、制御電圧選択部１３と、Ｃ端子論理立ち上がり検出部１４に入力される。
【００２３】
Ｃ端子論理立ち上がり検出部１４は、フィルタ１２から出力される電圧信号により、Ｃ端子１０に入力された電圧信号の立ち上がりを検出する。また、制御電圧選択部１３は、フィルタ１２から出力される電圧信号により、車両用発電機１の発電目標電圧相当の信号を生成する。例えば、Ｃ端子１０の電圧信号がオン論理（Ｈｉｇｈ）の時は１４．５Ｖ、オフ論理（Ｌｏｗ）の時は１２．６Ｖとなるようにバッテリー電圧を調整する。制御電圧選択部１３が生成した発電目標電圧相当の信号は、比較電圧検出部１５に入力される。
【００２４】
比較電圧検出部１５は、Ｂ端子８を介してバッテリー３に接続されており、バッテリー電圧であるＢ端子電圧と、制御電圧選択部１３が出力した発電目標電圧とを比較し、Ｂ端子電圧＜発電目標電圧を検知すると、界磁コイル駆動信号生成部１６にオフ論理を出力する。この比較電圧検出部１５によるオフ論理に基づいて界磁コイル６に電流が流れ、ステータコイル５から発電電圧が出力される。即ち、ＥＣＵ４からの入力信号が界磁電流をオフからオンになるように変化した場合に、周期パルス生成部１７で生成される一定周期のオン／オフ制御による界磁電流のオンを待たずにＥＣＵ４からの入力信号が変化したタイミングで界磁電流をオンとする。
【００２５】
一方、Ｃ端子論理立ち上がり検出部１４に入力されたバッテリー３の目標値である電圧信号は、ＯＲ部１８に入力される。ＯＲ部１８には周期パルス生成部１７から一定周期のパルスも入力され、二つの入力の論理和がＯＲ部１８から界磁コイル駆動信号生成部１６に対し、オン論理として出力される。界磁コイル駆動信号生成部１６は、このオン論理が入力されると、界磁コイル６に流れ電流を阻止し、ステータコイル５からの発電電圧の出力を停止する。なお、ＯＲ部１８からのオン論理と、比較電圧検出部１５からのオフ論理が同時に出力された場合は、ＯＲ部１８からのオン論理を優先する。
【００２６】
次に、図２のタイミングチャートを用いて説明する。図２のタイミングチャートでは、理解を助けるため、実施の形態１による界磁コイル駆動信号生成部の出力の下段に、図３に示す従来技術による界磁コイル駆動信号生成部の出力も併せて図示している。また、図２において、（ａ）は周期パルス生成部１７の生成するパルス、（ｂ）はＥＣＵ４が選択したＣ端子１０への入力パルス、（ｃ）はＣ端子論理立ち上がり検出部１４の出力、（ｄ）はＣ端子１０への入力パルスに基づく制御電圧、（ｅ）はＢ端子８の電圧、即ち、Ｂ端子電圧、（ｆ）は、比較電圧検出部１５の出力、（ｇ）は界磁コイル駆動信号生成部１６の出力を示す。なお、（ｈ）は図３の（ｆ）に相当し、従来技術による界磁コイル駆動信号生成部１６の出力を示している。また、図２において、符号Ｔ１’、Ｔ２’、Ｔ３’は期間を示している。
【００２７】
また、本タイミングチャートでは、Ｃ端子１０がＨ論理の時は１４．５Ｖ、Ｌ論理の時は１２．６Ｖとしているが、これはあくまで一例であり、Ｈ／Ｌの割り当てや選択される電圧は車両システムによってあらかじめ決定された電圧である。また、周期パルス生成部１７の周期はあらかじめ決められた周期であって、車両システムによって一意に決定される周期である。
【００２８】
周期パルス生成部１７は周期Ｔａでパルスを生成する。界磁コイル駆動信号生成部１６へのオン論理入力に、Ｃ端子論理立ち上がり検出部１４の入力を利用することで、定常時（図２のＴ２’）は周期パルス生成部１７のパルスでオン論理を生成し、オン／オフ制御（図２のＴ１’）をする時は、Ｃ端子論理立ち上がり検出部１４の出力と周期パルス生成部１７のパルスとを用いてオン論理を生成する。
【００２９】
次に、タイミングチャートのタイミングＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ、ＴＥに沿って動作を説明する。
タイミングＴＡで周期Ｔａで生成されたパルスにより、界磁コイル駆動信号生成部１６の出力はオン論理（Ｈｉｇｈ）になり、比較電圧検出部１５の出力がオフ論理（Ｌｏｗ）になったタイミングＴＢで界磁コイル駆動信号生成部１６の出力はオフ論理（Ｌｏｗ）になる。
【００３０】
タイミングＴＣでは、周期Ｔａ＜周期Ｔｂとなるため、従来技術では界磁コイル駆動信号生成１６の出力のアサートには、周期パルス生成部１７のパルスが用いられるため、界磁コイル駆動信号生成部１６の出力がアサートできなかった。しかし、実施の形態１ではＣ端子１０の論理がオフ論理（Ｌｏｗ）からオン論理（Ｈｉｇｈ）になったタイミングＴＣで、Ｃ端子論理立ち上がり検出部１４の出力はアサートされ、界磁コイル駆動信号生成部１６の出力はオン論理（Ｈｉｇｈ）になる。
【００３１】
また、Ｃ端子１０の論理に変化がない時でも、周期パルス生成部１７は常に周期Ｔａのパルスを生成するため、制御電圧選択部１３の出力がオン論理（Ｈｉｇｈ）になっていればタイミングＴＤに示すように、界磁コイル駆動信号生成部１６の出力はオン論理（Ｈｉｇｈ）になり、制御電圧選択部１３の出力がオフ論理（Ｌｏｗ）となったタイミングＴＥで界磁コイル駆動信号生成部１６の出力はオフ論理（Ｌｏｗ）になる。
【００３２】
このように、実施の形態１に係る車両用発電機の制御装置、およびそれを用いた車両用発電機の制御システムによれば、発電のオン／オフが交互に切り替わることにより生じる発振現象を抑制するための周期制御を採用しつつ、車両用発電機に対する発電量を徐々に増やすオン／オフ制御の採用が可能となり、搭乗者に振動や異音を発することなく、発電の効率化を実現することができる。
【００３３】
以上、この発明に係る一つの実施の形態について説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  車両用発電機、２  車両用発電機の制御装置、３  バッテリー、４  エンジンＥＣＵ、５  ステータコイル、６  界磁コイル、７  整流部、８  接続端子（Ｂ端子）、９  接続端子（Ｆ端子）、１０  入力端子（Ｃ端子）、１１  出力端子（ＦＲ端子）、１２  フィルタ、１３  制御電圧選択部、１４  論理検出部（Ｃ端子論理立ち上がり検出部）、１５  比較電圧検出部、１６  界磁コイル駆動信号生成部、１７  周期パルス生成部、１８  解除パルス生成部（ＯＲ部）、ＴＡ、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤ、ＴＥ  タイミング、Ｔａ、Ｔｂ  周期、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ１’、Ｔ２’、Ｔ３’  期間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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