(57)【要約】【課題】割り込み禁止を使用することなく、ソフトウェアによる保護制御を迅速に行うとともに、その保護制御に対する発電制御の干渉を防止する。【解決手段】発電機１が備える制御装置４は、発電制御および保護制御をソフトウェアで実現する構成である。制御装置４は、発電制御にて整流器３の動作を制御するための制御情報である発電制御情報が記憶される第１出力レジスタ１５、１６、保護制御にて整流器３の動作を制御するための制御情報である保護制御情報が記憶される第２出力レジスタ１７、１８、発電制御情報と保護制御情報のうちいずれか一方が反映された制御信号Ｃ１、Ｃ２を出力する出力ポートＰｏ１、Ｐｏ２および整流器３の出力電圧が閾値電圧を超えた過電圧状態を検出する過電圧検出部２３を備える。制御装置４は、過電圧状態が検出されると、保護制御を実行するとともに保護制御情報が制御信号Ｃ１、Ｃ２に反映されるように切り替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相巻線を有する電機子巻線（２）と、
前記電機子巻線に接続されるブリッジ回路（３）と、
前記電機子巻線に誘起される電圧を整流するように前記ブリッジ回路の動作を制御する発電制御および前記電機子巻線に蓄積されたエネルギーを消費するように前記ブリッジ回路の動作を制御する保護制御を実行することができる制御装置（４）と、
を備え、
前記制御装置は、
前記発電制御および前記保護制御をソフトウェアで実現する構成となっており、
前記発電制御において前記ブリッジ回路の動作を制御するための制御情報が記憶される第１出力レジスタ（１５、１６）と、
前記保護制御において前記ブリッジ回路の動作を制御するための制御情報が記憶される第２出力レジスタ（１７、１８）と、
前記第１出力レジスタに記憶された制御情報である発電制御情報および前記第２出力レジスタに記憶された制御情報である保護制御情報のうちいずれか一方が反映された制御信号を出力する出力ポート（Ｐｏ１、Ｐｏ２）と、
前記ブリッジ回路の出力電圧が所定の閾値電圧を超えた過電圧状態を検出する過電圧検出部（２３）と、
を備え、
前記過電圧検出部により前記過電圧状態が検出されると、前記保護制御を実行するとともに、前記保護制御情報が前記制御信号に反映されるように切り替える発電機。
【請求項２】
前記制御装置は、前記過電圧状態が検出されたことをトリガとして発生する割り込み処理により前記保護制御を開始する請求項１に記載の発電機。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記保護制御が開始された後、前記保護制御情報が前記制御信号に反映されるように切り替えられると前記割り込み処理を終了し、
前記割り込み処理が終了された後、前記過電圧状態が解消されるまでの期間は前記保護制御情報が前記制御信号に反映された状態を維持し、前記過電圧状態が解消されると前記第１出力レジスタに記憶された制御情報が前記制御信号に反映されるように切り替える請求項２に記載の発電機。
【請求項４】
前記制御装置は、前記過電圧状態が解消されるまでの期間は前記発電制御を実行しない請求項３に記載の発電機。
【請求項５】
前記制御装置は、前記過電圧状態が解消されると、前記第１出力レジスタに記憶された制御情報が前記制御信号に反映されるように切り替えるのに先立って、前記第１出力レジスタに前記発電制御が行われないように前記ブリッジ回路の動作を制御するための制御情報を記憶する請求項４に記載の発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保護制御を実行することができる制御装置を備えた発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両用の発電機は、出力端子に接続された充電線を介してバッテリや各種の電気負荷に充電電力や動作電力を供給する構成となっている。このような構成において、発電機の発電動作中、出力端子やバッテリ端子が外れる、いわゆる端子外れなどが原因で電流経路が遮断されると、ロードダンプと呼ばれる過渡的な高電圧が発生する。
【０００３】
ロードダンプなどの高電圧は、発電機本体または電気負荷の破損の原因となることから、その発生時には速やかに高電圧から装置を保護するための保護制御を行う必要がある。ロードダンプから発電機本体などを保護するための従来技術としては、例えば特許文献１に記載されている技術を挙げることができる。
【０００４】
上記従来の保護制御では、発電制御を行うためのブリッジ回路を構成する各スイッチング素子のうち、ロウサイド側のスイッチング素子を全てオン駆動するようになっている。これにより、発電機の固定子巻線に蓄積されたエネルギーが消費され、その結果、高電圧状態が解消される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１６１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような保護制御をソフトウェアで実現する場合、ロードダンプなどによる急激な電圧上昇を直ちに抑制する必要があることから、通常の発電制御に割り込んで保護制御を起動しなければならい。ここで、発電制御と保護制御とは、互いに同一のスイッチング素子の駆動を制御するものである。
【０００７】
そのため、保護制御のための割り込み処理から抜けた後に発電制御が再開された際、保護制御においてオン駆動されていたロウサイド側のスイッチング素子が発電制御によってオフ駆動されるなどして、過電圧から保護している保護状態が誤って解除されるおそれがある。
【０００８】
このような干渉による問題を避ける手法として、一般的には割り込み禁止を活用することが考えられる。しかし、割り込み禁止は、他の処理の実行を停止または遅延させるという問題、処理の複雑化によるコストアップの問題などに繋がるため、その使用は極力避けるべきである。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、割り込み禁止を使用することなく、ソフトウェアによる保護制御を迅速に行うとともに、その保護制御に対する発電制御の干渉を防止することができる発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載の発電機（１）は、複数の相巻線を有する電機子巻線（２）と、電機子巻線に接続されるブリッジ回路（３）と、電機子巻線に誘起される電圧を整流するようにブリッジ回路の動作を制御する発電制御および電機子巻線に蓄積されたエネルギーを消費するようにブリッジ回路の動作を制御する保護制御を実行することができる制御装置（４）と、を備える。この場合、制御装置は、発電制御および保護制御をソフトウェアで実現する構成となっている。保護制御をソフトウェアで実現する場合、前述した干渉による問題が生じる可能性がある。そこで、上記構成では、このような干渉による問題を防止するため、次のような工夫が加えられている。
【００１１】
すなわち、制御装置は、第１出力レジスタ（１５、１６）、第２出力レジスタ（１７、１８）、出力ポート（Ｐｏ１、Ｐｏ２）および過電圧検出部（２３）を備える。第１出力レジスタには、発電制御においてブリッジ回路の動作を制御するための制御情報が記憶される。第２出力レジスタには、保護制御においてブリッジ回路の動作を制御するための制御情報が記憶される。出力ポートは、第１出力レジスタに記憶された制御情報である発電制御情報および第２出力レジスタに記憶された制御情報である保護制御情報のうちいずれか一方が反映された制御信号を出力する。過電圧検出部は、ブリッジ回路の出力電圧が所定の閾値電圧を超えた過電圧状態を検出する。
【００１２】
そして、制御装置は、過電圧検出部により過電圧状態が検出されると、保護制御を実行するとともに、保護制御情報が制御信号に反映されるように切り替えるようになっている。このような構成によれば、保護制御が一方的に出力ポートの操作権を奪う、といった形となるため、保護制御の実行中、仮に発電制御が実行されたとしても、その発電制御の動作が出力ポートから出力される制御信号に干渉することはない。したがって、上記構成によれば、割り込み禁止を使用することなく、ソフトウェアによる保護制御を迅速に行うとともに、その保護制御に対する発電制御の干渉を防止することができるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る発電機および周辺の構成を模式的に示す図
【図２】一実施形態に係る制御装置の具体的な構成を模式的に示す図
【図３】一実施形態に係るロードダンプ保護割り込み処理の内容を模式的に示す図
【図４】一実施形態に係る周期処理の内容を模式的に示す図
【図５】一実施形態に係る発電機の各部の動作を説明するためのタイミングチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
＜全体構成＞
図１に示す発電機１は、車両に搭載されるものであり、固定子巻線２、整流器３および制御装置４を備えている。発電機１は、その出力端子５に接続された充電線６を介して同じく車両に搭載されたバッテリ７および各種の電気負荷８などに充電電力および動作電力を供給する構成となっている。
【００１５】
固定子巻線２は、例えばＵ相巻線、Ｖ相巻線およびＷ相巻線からなる三相巻線を有するものであり、図示しない固定子鉄心に巻装されている。本実施形態において、固定子巻線２は、複数の相巻線を有する電機子巻線に相当する。整流器３は、６つのスイッチング素子であるトランジスタＭ１〜Ｍ６を備えている。トランジスタＭ１〜Ｍ６は、いずれもＮチャネル型のＭＯＳトランジスタである。
【００１６】
トランジスタＭ１〜Ｍ６は、一対の直流電源線Ｌ１、Ｌ２の間に三相フルブリッジの回路形態となるように接続されている。トランジスタＭ１、Ｍ２の相互接続ノードＮｕは、固定子巻線２のＵ相巻線に接続されている。トランジスタＭ３、Ｍ４の相互接続ノードＮｖは、固定子巻線２のＶ相巻線に接続されている。トランジスタＭ５、Ｍ６の相互接続ノードＮｗは、固定子巻線２のＷ相巻線に接続されている。
【００１７】
直流電源線Ｌ１は出力端子５を介して充電線６に接続され、直流電源線Ｌ２はグランド端子９を介して接地されている。トランジスタＭ１〜Ｍ６の駆動は、制御装置４から出力される駆動信号Ｄ１〜Ｄ６により制御される。本実施形態において、整流器３は、電機子巻線に接続されるブリッジ回路に相当する。また、直流電源線Ｌ１の電圧は、整流器３の出力電圧に相当する。
【００１８】
制御装置４は、トランジスタＭ１〜Ｍ６の駆動、つまり整流器３の動作を制御するものである。制御装置４は、固定子巻線２に誘起される電圧を整流するように整流器３の動作を制御する発電制御を実行することができる。この場合、発電制御では、トランジスタＭ１〜Ｍ６の駆動がＰＷＭ制御される。
【００１９】
また、制御装置４は、固定子巻線２に蓄積されたエネルギーを消費するように整流器３の動作を制御する保護制御を実行することができる。この場合、保護制御では、トランジスタＭ１〜Ｍ６のうちロウサイド側のトランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６の全てがオン駆動される。なお、詳細は後述するが、制御装置４は、発電制御および保護制御をソフトウェアで実現する構成となっている。
【００２０】
＜制御装置の具体的構成＞
制御装置４の具体的な構成としては、例えば図２に示すような構成を採用することができる。なお、図２では、整流器３を構成する６つのトランジスタＭ１〜Ｍ６のうちの一部であるトランジスタＭ１、Ｍ２を駆動するための構成だけを図示しているが、他のトランジスタＭ３〜Ｍ６を駆動するための構成も同様の構成となっている。
【００２１】
制御装置４は、マイクロコンピュータ１１および駆動回路１２を備えている。なお、以下では、マイクロコンピュータ１１のことをマイコン１１と省略する。マイコン１１は、トランジスタＭ１〜Ｍ６のそれぞれの駆動を制御するための制御信号を生成する。マイコン１１は、６つの出力ポートのそれぞれを介して６つの制御信号を出力する。
【００２２】
なお、図２では、６つの制御信号のうち、トランジスタＭ１、Ｍ２の駆動を制御するための制御信号Ｃ１、Ｃ２だけを図示している。また、図２では、６つの出力ポートのうち、制御信号Ｃ１、Ｃ２を出力するための２つの出力ポートＰｏ１、Ｐｏ２だけを示している。
【００２３】
駆動回路１２は、例えばプリドライバＩＣであり、マイコン１１から与えられる制御信号に基づいて、トランジスタＭ１〜Ｍ６を駆動するための駆動信号Ｄ１〜Ｄ６を生成し、それら駆動信号Ｄ１〜Ｄ６をトランジスタＭ１〜Ｍ６のゲートへと出力する。なお、駆動回路１２は、必ずしも制御装置４の内部に設ける必要はなく、制御装置４の外部に設けられていてもよい。駆動回路１２を制御装置４の外部に設ける場合、例えば整流器３および駆動回路１２を一つのモジュール（整流器モジュール）として構成することも可能である。
【００２４】
マイコン１１は、発電制御部１３、保護制御部１４、第１出力レジスタ１５、１６、第２出力レジスタ１７、１８、切替レジスタ１９、２０、マルチプレクサ２１、２２および過電圧検出部２３を備えている。発電制御部１３、保護制御部１４および過電圧検出部２３は、マイコン１１のＣＰＵがＲＯＭなどに記憶されたプログラムを実行することにより実現されている、つまりソフトウェアにより実現されている。
【００２５】
発電制御部１３は、前述した発電制御を実行するものであり、その発電制御において整流器３の動作を制御するための制御情報（以下、発電制御情報とも呼ぶ）は、第１出力レジスタ１５、１６に記憶される。保護制御部１４は、前述した保護制御を実行するものであり、その保護制御において整流器３の動作を制御するための制御情報（以下、保護制御情報とも呼ぶ）は、第２出力レジスタ１７、１８に記憶される。なお、発電制御情報および保護制御情報は、いずれもトランジスタＭ１〜Ｍ６の駆動を制御するための制御信号を生成するための情報である。
【００２６】
切替レジスタ１９には、マルチプレクサ２１の切り替えを制御する切替信号Ｓ１を生成するための情報が記憶される。切替レジスタ２０には、マルチプレクサ２２の切り替えを制御するための切替信号Ｓ２を生成するための情報が記憶される。切替レジスタ１９、２０に記憶される各情報は、保護制御部１４により生成される。
【００２７】
マルチプレクサ２１の一方の入力端子には第１出力レジスタ１５から出力される信号が入力され、その他方の入力端子には第２出力レジスタ１７から出力される信号が入力されている。マルチプレクサ２１の出力端子は、出力ポートＰｏ１に接続されている。マルチプレクサ２１は、切替レジスタ１９から出力される切替信号Ｓ１のレベルに基づいて、２つの入力のうちいずれか一方を出力する。具体的には、マルチプレクサ２１は、切替信号Ｓ１がロウレベルである場合には第１出力レジスタ１５から与えられる信号を出力するとともに、切替信号Ｓ１がハイレベルである場合には第２出力レジスタ１７から与えられる信号を出力する。
【００２８】
マルチプレクサ２２の一方の入力端子には第１出力レジスタ１６から出力される信号が入力され、その他方の入力端子には第２出力レジスタ１８から出力される信号が入力されている。マルチプレクサ２２の出力端子は、出力ポートＰｏ２に接続されている。マルチプレクサ２２は、切替レジスタ２０から出力される切替信号Ｓ２のレベルに基づいて、２つの入力のうちいずれか一方を出力する。具体的には、マルチプレクサ２２は、切替信号Ｓ２がロウレベルである場合には第１出力レジスタ１６から与えられる信号を出力するとともに、切替信号Ｓ２がハイレベルである場合には第２出力レジスタ１８から与えられる信号を出力する。
【００２９】
このような構成により、出力ポートＰｏ１から出力される制御信号Ｃ１は、発電制御情報および保護制御情報のうちいずれか一方が反映された信号となる。また、出力ポートＰｏ２から出力される制御信号Ｃ２は、発電制御情報および保護制御情報のうちいずれか一方が反映された信号となる。そして、これら制御信号Ｃ１、Ｃ２について、発電制御情報および保護制御情報のうちいずれを反映した信号とするかの切り替えは、保護制御部１４により行われる。
【００３０】
制御装置４は、整流器３の出力電圧、具体的には直流電源線Ｌ１の電圧を検出する機能を有している。過電圧検出部２３は、上記機能を利用し、整流器３の出力電圧が所定の閾値電圧を超えた過電圧状態を検出する。この場合、上記閾値電圧は、ロードダンプに起因する過電圧状態を検出することができるような値に設定されている。
【００３１】
過電圧検出部２３による過電圧状態の検出結果は、保護制御部１４に与えられている。保護制御部１４は、過電圧検出部２３により過電圧状態が検出されると、保護制御を実行するとともに、保護制御情報が制御信号に反映されるように切り替えを行う。この場合、過電圧状態が検出されたことをトリガとして発生する割り込み処理（ロードダンプ保護割り込み処理）により保護制御が開始されるようになっている。以下、ロードダンプ保護割り込み処理のことを、ＬＤ保護割り込み処理と省略する。
【００３２】
次に、上記構成の作用について説明する。
［１］ＬＤ保護割り込み処理について
ＬＤ保護割り込み処理の具体的な内容は、例えば図３に示すようなものとなっている。ＬＤ保護割り込み処理が開始されると、まずステップＳ１０１において、保護制御部１４は、全てのトランジスタＭ１〜Ｍ６がオフするように、第２出力レジスタにデータをセットする。すなわち、ステップＳ１０１では、保護制御部１４は、第２出力レジスタに対し、トランジスタＭ１〜Ｍ６をオフ駆動させる制御信号を生成するための保護制御情報を記憶する。
【００３３】
続くステップＳ１０２では、保護制御部１４は、全てのマルチプレクサが第２出力レジスタから与えられる信号を出力するように、全ての切替レジスタにデータをセットする。すなわち、ステップＳ１０２では、保護制御部１４は、全ての切替レジスタに対し、ハイレベルの切替信号を生成するための情報を記憶する。
【００３４】
ステップＳ１０３では、デッドタイムが経過したか否かが判断される。ステップＳ１０２の実行後、デッドタイムが経過すると、ステップＳ１０３で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４では、保護制御部１４は、ロウサイド側の全てのトランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６がオンするように、第２出力レジスタにデータをセットする。すなわち、ステップＳ１０４では、保護制御部１４は、第２出力レジスタに対し、トランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６をオフ駆動させる制御信号を生成するための保護制御情報を記憶する。
【００３５】
上述したステップＳ１０３が設けられる理由は、次の通りである。すなわち、上記したステップＳ１０１およびＳ１０２により全てのトランジスタＭ１〜Ｍ６をオフするための制御が実行されてから、実際に全てのトランジスタＭ１〜Ｍ６がオフに転じるまでには、回路および素子の動作に起因する遅延時間が存在する。
【００３６】
このような遅延時間を考慮せずに、ステップＳ１０４が実行されてトランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６がオンされた場合、ハイサイド側およびロウサイド側のトランジスタの双方が同時オンとなって貫通電流が流れるおそれがある。そこで、ステップＳ１０２の実行後、上記遅延時間に相当する時間（例えば７μ秒程度）であるデッドタイムが経過するのを待ってから、ステップＳ１０４が実行されるようになっている。
【００３７】
ステップＳ１０４の後に実行されるステップＳ１０５では、保護制御の実行中であることを表すためのＬＤ保護中フラグがオンされる。このＬＤ保護中フラグは、後述する周期処理において参照されるものであり、保護制御の実行中であるか否かを判断するために用いられる。ステップＳ１０５の実行後、ＬＤ保護割り込み処理が終了となる。本実施形態では、割り込み禁止は使用されていないため、このようなＬＤ保護割り込み処理の実行中、つまりステップＳ１０１〜Ｓ１０５の実行中、他の割り込み処理の実行を許可する状態となっている。
【００３８】
［２］周期処理について
制御装置４のマイコン１１は、所定の周期（例えば１ｍ秒程度）毎に、図４に示すような内容の周期処理を実行するようになっている。周期処理が開始されると、まずステップＳ２０１において、整流器３の出力電圧が検出される。続くステップＳ２０２では、ＬＤ保護中フラグがオンであるか否かが判断される。
【００３９】
ここで、ＬＤ保護中フラグがオフである場合、つまり保護制御の実行中ではない場合、ステップＳ２０２で「ＮＯ」となり、ステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３およびＳ２０４は、発電制御部１３により実行されるものであり、前述した発電制御に相当する。ステップＳ２０３では、トランジスタＭ１〜Ｍ６の駆動をＰＷＭ制御する際におけるデューティが決定される。
【００４０】
続くステップＳ２０４では、発電制御部１３は、トランジスタＭ１〜Ｍ６がステップＳ２０３で決定されたデューティでオンオフされるように、第１出力レジスタにデータをセットする。すなわち、ステップＳ２０４では、発電制御部１３は、第１出力レジスタに対し、トランジスタＭ１〜Ｍ６をＰＷＭ駆動させる制御信号を生成するための発電制御情報を記憶する。ステップＳ２０４の実行後、周期制御が終了となる。
【００４１】
一方、ＬＤ保護中フラグがオンである場合、つまり保護制御の実行中である場合、ステップＳ２０２で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５〜Ｓ２０８は、保護制御を解除するための保護解除処理である。ステップＳ２０５では、過電圧状態が解消されたか否かが判断される。なお、この場合、整流器３の出力電圧が正常値以下である場合に過電圧状態が解消されたと判断される。
【００４２】
ここで、過電圧状態が解消されていない場合、ステップＳ２０５で「ＮＯ」となり、周期制御が終了となる。一方、過電圧状態が解消されている場合、ステップＳ２０５で「ＹＥＳ」となり、ステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６では、発電制御部１３は、全てのトランジスタＭ１〜Ｍ６がオフするように、第１出力レジスタにデータをセットする。すなわち、ステップＳ２０６では、発電制御部１３は、第１出力レジスタに対し、トランジスタＭ１〜Ｍ６をオフ駆動させる制御信号を生成するための発電制御情報を記憶する。
【００４３】
続くステップＳ２０７では、保護制御部１４は、全てのマルチプレクサが第１出力レジスタから与えられる信号を出力するように、全ての切替レジスタにデータをセットする。すなわち、ステップＳ２０７では、保護制御部１４は、全ての切替レジスタに対し、ロウレベルの切替信号を生成するための情報を記憶する。
【００４４】
ステップＳ２０７の後に実行されるステップＳ２０８では、ＬＤ保護中フラグがオフされる。ステップＳ２０８の実行後、周期処理が終了となる。本実施形態では、割り込み禁止は使用されていないため、このような周期処理の実行中、つまりステップＳ２０１〜Ｓ２０８の実行中、他の割り込み処理の実行を許可する状態となっている。
【００４５】
［３］発電機１の各部の動作の具体的な一例
以下、発電機１の各部の動作の具体例について、図５のタイミングチャートを参照して説明する。ここでは、発電制御の実行中にロードダンプに起因する過電圧状態が発生し、その後、その過電圧状態が解消される場合の動作を例に説明する。
【００４６】
なお、図５には、上から順に、ハイサイド側のトランジスタＭ１、Ｍ３、Ｍ５のいずれかを駆動する駆動信号（上ＭＯＳ駆動信号）の波形、ロウサイド側のトランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６のいずれかを駆動する駆動信号（下ＭＯＳ駆動信号）の波形、ＬＤ保護中フラグの状態、制御装置４の制御状態、整流器３の出力電圧の波形が示されている。図５において、黒い三角印は、周期処理の実行タイミングを示している。ただし、図５に示す波形の一部については、説明の都合上、やや誇張して描かれたものとなっている。特に、デッドタイムを表す部分は、実際の間隔よりも広く描かれている。
【００４７】
図５に示すように、時刻ｔ１以前では、整流器３の出力電圧は正常値以下であるため、発電制御が行われている。発電制御が行われている際、ロードダンプが発生すると、それに伴い整流器３の出力電圧は上昇する。なお、図５では、ロードダンプのことをＬＤと省略している。時刻ｔ１にて、整流器３の出力電圧が閾値電圧に達すると、ＬＤ保護割り込み処理が開始される。
【００４８】
ＬＤ保護割り込み処理が開始されると、一旦全てのトランジスタＭ１〜Ｍ６がオフ駆動される。そして、デッドタイムが経過した後の時刻ｔ２において、ロウサイド側のトランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６がオン駆動される。これにより、発電機１の固定子巻線２に蓄積されたエネルギーが消費され、その結果、整流器３の出力電圧が低下に転じる。なお、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、つまり過電圧状態が検出されてから保護制御が実行されるまでの時間は、例えば８０μ秒以下の時間となっている。そして、時刻ｔ２より僅かに後の時点において、ＬＤ保護中フラグがオフからオンに転じる。
【００４９】
その後、周期処理の度に整流器３の出力電圧が正常値以下であるか否かが判断されることにより、整流器３の出力電圧が安全域となるまで保護制御は継続される。時刻ｔ３にて、整流器３の出力電圧が正常値以下に低下した状態で周期処理が実行されると、保護解除処理が行われ、一旦全てのトランジスタＭ１〜Ｍ６がオフ駆動される。そして、時刻ｔ３より僅かに後の時点において、ＬＤ保護中フラグがオンからオフに転じる。その後、時刻ｔ４にて、周期処理が実行されると、ＬＤ保護中フラグがオフであることが確認されて発電制御が再開される。
【００５０】
以上説明した本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
本実施形態の発電機１が備える制御装置４は、固定子巻線２に誘起される電圧を整流するように整流器３の動作を制御する発電制御および固定子巻線２に蓄積されたエネルギーを消費するように整流器３の動作を制御する保護制御を実行することができる。この場合、制御装置４は、発電制御および保護制御をソフトウェアで実現する構成となっている。
【００５１】
保護制御をソフトウェアで実現する場合、前述した干渉による問題が生じる可能性がある。そこで、発電制御が保護制御の出力に干渉しないようにソフトウェア処理で競合解決を行うこと考えられる。しかし、この場合、ロードダンプの発生を検知して発電制御を停止したり、割り込み禁止命令を使用したりすることによって、保護開始の遅れや処理の複雑化によるコストアップ、品質低下などの別の問題が引き起こされるおそれがある。
【００５２】
そこで、本実施形態では、このような干渉による問題を防止するため、次のような工夫が加えられている。すなわち、制御装置４は、マイコン１１を主体として構成されており、そのマイコン１１は、発電制御を実行する発電制御部１３、保護制御を実行する保護制御部１４、発電制御において整流器３の動作を制御するための制御情報が記憶される第１出力レジスタ１５、１６、保護制御において整流器３の動作を制御するための制御情報が記憶される第２出力レジスタ１７、１８、過電圧状態を検出する過電圧検出部２３などを備えている。また、制御装置４が備える出力ポートＰｏ１、Ｐｏ２は、第１出力レジスタ１５、１６に記憶された制御情報である発電制御情報および第２出力レジスタ１７、１８に記憶された制御情報である保護制御情報のうちいずれか一方が反映された制御信号Ｃ１、Ｃ２を出力するように構成されている。
【００５３】
そして、制御装置４は、過電圧検出部２３により過電圧状態が検出されると、保護制御を実行するとともに、保護制御情報が制御信号Ｃ１、Ｃ２に反映されるように切り替えるようになっている。このような構成によれば、保護制御を実行する保護制御部１４が一方的に出力ポートＰｏ１、Ｐｏ２の操作権を奪う、といった形となるため、保護制御の実行中、仮に発電制御が実行されたとしても、その発電制御の動作が出力ポートＰｏ１、Ｐｏ２から出力される制御信号Ｃ１、Ｃ２に干渉することはない。したがって、上記構成によれば、割り込み禁止を使用することなく、比較的単純な処理によって、ソフトウェアによる保護制御を迅速に行うとともに、その保護制御に対する発電制御の干渉を防止することができるという優れた効果が得られる。
【００５４】
制御装置４は、ロードダンプに起因する過電圧状態が検出されたことをトリガとして発生する割り込み処理、具体的には図３に示すような内容のＬＤ保護割り込み処理により保護制御を開始するようになっている。このようにすれば、ロードダンプに起因する過電圧状態をポーリングにより検出する構成に比べ、より素早く保護制御を開始することができる。
【００５５】
制御装置４は、保護制御が開始された後、保護制御情報が制御信号Ｃ１、Ｃ２に反映されるように切り替えられるとＬＤ保護割り込み処理を終了する。ＬＤ保護割り込み処理が終了された以降、制御装置４は、図４に示すような内容の周期処理よって、過電圧状態が解消されるまでの期間は保護制御情報が制御信号Ｃ１、Ｃ２に反映された状態を維持する。そして、制御装置４は、周期処理において過電圧状態が解消されたことが確認されると、第１出力レジスタ１５、１６に記憶された制御情報が制御信号Ｃ１、Ｃ２に反映されるように切り替え、保護状態を解除して発電制御を再開する。
【００５６】
保護制御が開始されてからロードダンプに起因する過電圧状態が解消されるまでには、概ね数十から数百ｍ秒を要する。そのため、この期間は、保護状態を維持する必要があるが、保護状態の維持についてもＬＤ保護割り込み処理によって実行すると、上記期間中、保護制御以外の処理が中断されてしまう。
【００５７】
なお、保護制御以外の処理としては、例えば、マイコン１１が正常に動作していることを外部に通知するためのウォッチドッグ出力の処理、保護制御を実行していること（保護動作中であること）をユーザに通知するための処理、保護解除後に発電制御を安全に再開するために内部パラメータ（発電制御に関するパラメータなど）を初期化するための処理などを挙げることができる。これらの処理には、保護制御よりも優先度が高い処理も含まれる。
【００５８】
上記構成によれば、ＬＤ保護割り込み処理の実行中および周期処理の実行中は、他の割り込み処理を許可する状態となる。そのため、本実施形態によれば、上述した保護制御以外の各種処理が中断される期間を、過電圧状態が検出された時点からＬＤ保護割り込み処理が開始される時点までの極めて短い時間だけに抑えることができる。
【００５９】
前述したように、本実施形態では、保護制御の実行中、仮に発電制御が実行されたとしても、その発電制御の動作が出力ポートＰｏ１、Ｐｏ２から出力される制御信号Ｃ１、Ｃ２に干渉することはない。そのため、保護制御の実行中に発電制御を実行することも可能であるが、その際の発電制御は出力に何ら影響を与えることが無い無駄な処理となる。そこで、図４に示すように、制御装置４は、ＬＤ保護中フラグがオンの期間、つまり過電圧状態が解消されるまでの期間は、発電制御を実行しないようになっている。このようにすれば、無駄な処理負荷を削減することができ、制御装置４の処理負荷を軽減することができる。
【００６０】
保護制御が実行された際、第１出力レジスタ１５、１６には、保護制御が開始される前の発電制御を行うための制御情報が記憶された状態となっている。そのため、過電圧状態が解消された際、第１出力レジスタ１５、１６に記憶された制御情報をそのままにした状態で、第１出力レジスタ１５、１６に記憶された制御情報が制御信号Ｃ１、Ｃ２に反映されるように切り替えが行われると、突然発電動作が再開されてしまい、意図しない動作を引き起こすおそれがある。
【００６１】
例えば、第１出力レジスタにハイサイド側のトランジスタＭ１、Ｍ３、Ｍ５をオン駆動するための制御情報が残っている場合、保護制御ではロウサイド側のトランジスタＭ２、Ｍ４、Ｍ６がオン駆動されているため、上記切り替えが行われた瞬間、上下のトランジスタの双方がオン状態となり、貫通電流が流れ、回路素子が故障に至るおそれがある。
【００６２】
そこで、本実施形態では、図４に示すように、制御装置４は、過電圧状態が解消されると、第１出力レジスタ１５、１６に記憶された制御情報が制御信号Ｃ１、Ｃ２に反映されるように切り替えるのに先立って、第１出力レジスタ１５、１６に発電制御が行われないように整流器３の動作を制御するための制御情報、具体的には全てのトランジスタＭ１〜Ｍ６をオフ駆動するための制御情報を記憶するようになっている。このようにすれば、保護制御が実行された後、全てのトランジスタＭ１〜Ｍ６がオフ駆動された状態、つまり保護制御および発電制御の双方が停止された状態を経てから、発電制御が再開されるため、安全に発電制御を再開することができる。
【００６３】
（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で任意に変形、組み合わせ、あるいは拡張することができる。
上記実施形態で示した数値などは例示であり、それに限定されるものではない。
保護制御の具体的な内容は、上記実施形態で説明したものに限らずともよく、過電圧状態を解消できる制御であれば適宜変更可能である。
【００６４】
上記実施形態では、発電制御と、ロードダンプに起因する過電圧状態から装置を保護するための保護制御と、をソフトウェアで実現する構成の発電機１の制御装置４を例に説明したが、保護制御としては過電圧状態から装置を保護するため制御であればよく、例えば、発電機１による過発電に起因する高電圧（過電圧状態）から装置を保護するための制御でもよい。ただし、過発電に起因する高電圧は、ロードダンプに起因する高電圧よりも低い電圧となる。そのため、過発電に起因する過電圧状態を検出するための閾値電圧は、上記実施形態における閾値電圧よりも低い値に設定すればよい。また、この場合の保護制御としては、発生する電圧が比較的低いことから、全てのトランジスタＭ１〜Ｍ６をオフ駆動するといった制御とすればよい。
【００６５】
保護の緊急度が低い場合などには、過電圧状態の発生をポーリングにより検出して保護制御を開始するようにしてもよい。例えば、上述したように保護制御が過発電に起因する過電圧状態から装置を保護するための制御である場合、発生する電圧が比較的低く、保護の緊急度も比較的低いため、即座に保護を開始する必要性も小さい。したがって、保護制御が過発電に起因する過電圧状態から装置を保護するための制御である場合、過電圧状態の発生をポーリングにより検出して保護制御を開始するとよい。
【００６６】
上記実施形態では、切替レジスタ１９、２０およびマルチプレクサ２１、２２により、出力ポートＰｏ１、Ｐｏ２から発電制御情報および保護制御情報のいずれを反映した制御信号Ｃ１、Ｃ２を出力するかを切り替えるようになっていたが、同様の切り替えを行うことができる構成であれば、その具体的な構成は適宜変更可能である。
【００６７】
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００６８】
１…発電機、２…固定子巻線、３…整流器、４…制御装置、１５、１６…第１出力レジスタ、１７、１８…第２出力レジスタ、２３…過電圧検出部、Ｐｏ１、Ｐｏ２…出力ポート。
【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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