(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励磁電流を制御する発電制御装置を内蔵した発電機と、
前記発電機によって発電された電力が供給されるバッテリおよび電気負荷と、
エンジンの運転状態と前記バッテリおよび前記電気負荷の状態に応じて前記発電機を制御する外部制御装置と、
前記発電機と前記バッテリと前記外部制御装置のそれぞれを電気的に接続し、閉ループ状に配線する制御経路と、
前記発電制御装置によって制御される前記励磁電流の状態を表す第１の信号をバッテリ電圧に基づいて前記外部制御装置内で生成するとともに、この第１の信号を前記外部制御装置と前記発電制御装置との間で前記制御経路を通して伝達する第１の信号伝達手段と、
前記発電機の動作状態を示す第２の信号を前記発電制御装置内で生成するとともに、この第２の信号を前記発電制御装置から前記外部制御装置に向けて前記制御経路を通して伝達する第２の信号伝達手段と、を備え、
前記第１および第２の信号伝達手段は、前記外部制御装置に備わった車両側送受信手段と、前記発電制御装置に備わった発電機側送受信手段とを共通に有しており、
前記制御経路には、前記車両側送受信手段に設けられた第１の入出力端子と、前記発電機側送受信手段に設けられた第２の入出力端子とを接続する通信線が含まれており、
前記第１の信号と前記第２の信号を含む通信信号が前記通信線を介して伝達され、
前記車両側送受信手段は、
前記第１の入出力端子と電源との間に接続される第１のバイアス手段と、
前記第１の入出力端子と前記電源との間に接続され、前記第１の信号に基づいて動作する第２のバイアス手段とを有し、
前記発電機側送受信手段は、
前記第２の入出力端子とアースとの間に接続される第３のバイアス手段と、
前記第２の入出力端子と前記アースとの間に接続され、前記第２の信号に基づいて動作する第４のバイアス手段とを有し、
前記通信信号は、バッテリ電圧よりも低く、アース電位よりも高い範囲で設定されることを特徴とする発電機の制御システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記車両側送受信手段は、前記第１の入出力端子の電圧と、前記第１の信号の電圧レベルの変化に応じてこの変化の方向と同一方向に変更される第１の基準電圧とを比較して前記第２の信号を検出する第１の信号検出手段を有することを特徴とする発電機の制御システム。
【請求項３】
請求項２において、
前記発電機側送受信手段は、前記第２の入出力端子の電圧と、前記第２の信号の電圧レベルの変化に応じてこの変化の方向と同一方向に変更される第２の基準電圧とを比較して前記第１の信号を検出する第２の信号検出手段を有することを特徴とする発電機の制御システム。
【請求項４】
励磁電流を制御する発電制御装置を内蔵した発電機と、
前記発電機によって発電された電力が供給されるバッテリおよび電気負荷と、
エンジンの運転状態と前記バッテリおよび前記電気負荷の状態に応じて前記発電機を制御する外部制御装置と、
前記発電機と前記バッテリと前記外部制御装置のそれぞれを電気的に接続し、閉ループ状に配線する制御経路と、
前記発電制御装置によって制御される前記励磁電流の状態を表す第１の信号をバッテリ電圧に基づいて前記外部制御装置内で生成するとともに、この第１の信号を前記外部制御装置と前記発電制御装置との間で前記制御経路を通して伝達する第１の信号伝達手段と、
前記発電機の動作状態を示す第２の信号を前記発電制御装置内で生成するとともに、この第２の信号を前記発電制御装置から前記外部制御装置に向けて前記制御経路を通して伝達する第２の信号伝達手段と、を備え、
前記第１および第２の信号伝達手段は、前記外部制御装置に備わった車両側送受信手段と、前記発電制御装置に備わった発電機側送受信手段とを共通に有しており、
前記制御経路には、前記車両側送受信手段に設けられた第１の入出力端子と、前記発電機側送受信手段に設けられた第２の入出力端子とを接続する通信線が含まれており、
前記第１の信号と前記第２の信号を含む通信信号が前記通信線を介して伝達され、
前記発電制御装置は、前記第２の入出力端子の電位が所定値以上であるときに定電圧電源を生成して前記発電制御装置の作動を可能にする電源起動手段を有することを特徴とする発電機の制御システム。
【請求項５】
励磁電流を制御する発電制御装置を内蔵した発電機と、
前記発電機によって発電された電力が供給されるバッテリおよび電気負荷と、
エンジンの運転状態と前記バッテリおよび前記電気負荷の状態に応じて前記発電機を制御する外部制御装置と、
前記発電機と前記バッテリと前記外部制御装置のそれぞれを電気的に接続し、閉ループ状に配線する制御経路と、
前記発電制御装置によって制御される前記励磁電流の状態を表す第１の信号をバッテリ電圧に基づいて前記外部制御装置内で生成するとともに、この第１の信号を前記外部制御装置と前記発電制御装置との間で前記制御経路を通して伝達する第１の信号伝達手段と、
前記発電機の動作状態を示す第２の信号を前記発電制御装置内で生成するとともに、この第２の信号を前記発電制御装置から前記外部制御装置に向けて前記制御経路を通して伝達する第２の信号伝達手段と、を備え、
前記第１および第２の信号伝達手段は、前記外部制御装置に備わった車両側送受信手段と、前記発電制御装置に備わった発電機側送受信手段とを共通に有しており、
前記制御経路には、前記車両側送受信手段に設けられた第１の入出力端子と、前記発電機側送受信手段に設けられた第２の入出力端子とを接続する通信線が含まれており、
前記第１の信号と前記第２の信号を含む通信信号が前記通信線を介して伝達され、
前記外部制御装置は、前記発電機から送られてくる前記第２の信号の切り替わりに応じて前記第１の信号を変更する発電指令変更手段を有し、
前記発電指令変更手段は、エンジンを始動するスタータが停止している場合に前記第１の信号を前記励磁電流の通電を停止する値に設定し、前記スタータ作動中の場合に前記第１の信号を前記発電機の出力を低く制御する値に設定し、前記第２の信号が切り替わった後に前記スタータ作動を停止するとともに前記第１の信号を徐々に変化させて前記励磁電流を徐々に増加させることを特徴とする発電機の制御システム。
【請求項６】
励磁電流を制御する発電制御装置を内蔵した発電機と、
前記発電機によって発電された電力が供給されるバッテリおよび電気負荷と、
エンジンの運転状態と前記バッテリおよび前記電気負荷の状態に応じて前記発電機を制御する外部制御装置と、
を備え、
前記外部制御装置は、第１の入出力端子と電源との間に接続される第１のバイアス手段と、前記発電機の励磁電流の状態を表す第１の信号に基づいて前記第１の入出力端子と前記電源との間に接続される第２のバイアス手段とを備える車両側送受信手段を有し、
前記発電制御装置は、前記第１の入出力端子に通信線を介して接続された第２の入出力端子とアースの間に接続される第３のバイアス手段と、前記発電機の動作状態を表す第２の信号に基づいて前記第２の入出力端子と前記アースとの間に接続される第４のバイアス手段とを備える発電機側送受信手段を有し、
前記車両側送受信手段は、前記バッテリと前記外部制御手段との間に接続されたスイッチ手段が導通した後に、前記第１のバイアス手段と前記第３のバイアス手段とで生成される通信信号により前記発電制御装置の電源を起動し、この電源の起動に応じて前記第４のバイアス手段を接続することで生成される前記第１の入出力端子の電圧と、前記励磁電流の導通を停止する前記第１の信号に対応した所定電圧とを比較することにより前記発電機側からの応答信号を生成することを特徴とする発電機の制御システム。
【請求項７】
請求項６において、
前記外部制御装置は、前記応答信号が生成された後にスタータ操作が可能になることを特徴とする発電機の制御システム。
【請求項８】
請求項６において、
前記外部制御装置は、前記応答信号が生成された後に前記第１の信号の送出が可能になることを特徴とする発電機の制御システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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発電機の制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用発電機に内蔵された発電制御装置は、車両用発電機のプラス側およびマイナス側の出力端子に接続される電源端子（Ｂ端子）および接地端子（Ｅ端子）や、固定子巻線の一端に接続される相電圧入力端子（Ｐ端子）や、励磁巻線に流れる電流を断続制御する励磁電流制御端子（Ｆ端子）等を発電機側に備えている。
【０００３】
また、発電制御装置は、イグニッションスイッチの断続状態を入力するＩＧ端子や、発電機の異常等に対応して警告信号を出力するＬ端子や、バッテリ電圧を印加するＳ端子や、発電機の励磁電流の状態を外部に出力するＦＲ端子や、外部から発電機制御信号を入力するＣ端子等を車両側に備えている。
【０００４】
特に最近では、エンジンに取り付けられている発電機と各種の車載装置とを接続する接続線の本数が増加する傾向にあり、接続線の使用量が増すことによってコストが高くなったり、重量が増して車両の燃費が悪化するおそれがある。また、多数本の接続線は、複雑な配線の這い回しにより、エンジンルーム内の外観を損なうとともに、接続線の接続部の増加による信頼性の低下につながるおそれがある。
【０００５】
これらの不都合に対処する従来技術としては、特開平１０−５１９７６号公報に開示された技術が知られている。この公報では、ＥＣＵからＩＧ信号、Ｃ信号を送信して発電制御装置で受信するとともに、発電制御装置からＦＲ信号を送信してＥＣＵで受信する双方向通信を１本の信号線を用いて行うことにより、端子数の削減と配線の簡略化を達成する技術が開示されている。また、この公報には、２値アナログ電圧情報の代わりに多値アナログ電圧情報を用いたり、２値アナログ電圧を用いてＰＣＭ信号やデジタル通信を行う旨の記載もあり、この記載に基づいて複数の信号をＰＣＭ信号に含めて通信することが可能になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した公報に開示された従来技術ではＩＧ信号を送って発電機を起動した後は、ＥＣＵから発電機側へはＣ信号を、発電機からＥＣＵ側へはＦＲ信号をそれぞれ送受信することはできるが、複数の信号を同時に発電機からＥＣＵ側へ送信することができなかった。このため、ＦＲ信号とともに警報信号を送ろうとした場合には、別の接続線を用いて警報信号を送る必要があり、接続線の本数および端子数の増加によりコスト高を招くとともに、接続線の配置スペースの確保が必要になるとともに這い回しの作業性が悪化するなどの問題があった。
【０００７】
また、複数の信号をＰＣＭ信号などを用いて送受信する場合には、変調／復調を行う構成が発電機とＥＣＵの両方に必要になり、構成の複雑化やこれに伴うコスト高を招くという問題があった。また、デジタル通信を行う場合には、安価な構成では通信速度をあまり上げることができず、特に数ｍｓ〜数十ｍｓの周期で変化するＦ信号を常時通信することができない。
【０００８】
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、発電機から外部制御装置に対して複数の信号を送信する場合の接続線の本数を減らすことができ、軽量化、コストの削減、作業性の向上、信頼性の向上、構成の簡素化が可能な発電機の制御システムを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の発電機の制御システムは、励磁電流を制御する発電制御装置を内蔵した発電機と、発電機によって発電された電力が供給されるバッテリおよび電気負荷と、エンジンの運転状態とバッテリおよび電気負荷の状態に応じて発電機を制御する外部制御装置とを備えている。また、この制御システムは、発電機とバッテリと外部制御装置のそれぞれを電気的に接続して閉ループ状に配線する制御経路と、発電制御装置によって制御される励磁電流の状態を表す第１の信号（例えばＦ信号）をバッテリ電圧に基づいて外部制御装置内で生成するとともにこの第１の信号を外部制御装置と発電制御装置との間で制御経路を通して伝達する第１の信号伝達手段と、発電機の動作状態を示す第２の信号（例えばＬ信号）を発電制御装置内で生成するとともにこの第２の信号を発電制御装置から外部制御装置に向けて制御経路を通して伝達する第２の信号伝達手段とを備えている。このように、閉ループ状に配線された制御経路を用いることにより、接続線の本数を増やすことなく発電機から外部制御装置に２種類の信号を同時に伝達することができる。接続線の本数を低減することによる軽量化、コストの削減、作業性の向上、信頼性の向上、構成の簡素化が可能になる。
【００１３】
上述した第１および第２の信号伝達手段は、外部制御装置に備わった車両側送受信手段と、発電制御装置に備わった発電機側送受信手段とを共通に有しており、制御経路には、車両側送受信手段に設けられた第１の入出力端子と、発電機側送受信手段に設けられた第２の入出力端子とを接続する通信線が含まれており、第１の信号と第２の信号を含む通信信号が通信線を介して伝達される。外部制御装置と発電機を結ぶ通信線を１本とすることにより、接続部を最少にすることができる。また、通信線を伝わる信号は、電力供給を伴わない通信信号なので、接続部の電気的な接続に必要な電流を流すだけでよく、低容量の接続線を用いることが可能になり、コストを下げることができる。また、双方向通信が行われるため、通信容量を増やすことができる。
【００１４】
また、上述した車両側送受信手段は、第１の入出力端子と電源との間に接続される第１のバイアス手段と、第１の入出力端子と電源との間に接続され、第１の信号に基づいて動作する第２のバイアス手段とを有し、上述した発電機側送受信手段は、第２の入出力端子とアースとの間に接続される第３のバイアス手段と、第２の入出力端子とアースとの間に接続され、第２の信号に基づいて動作する第４のバイアス手段とを有するとともに、通信信号は、バッテリ電圧よりも低く、アース電位よりも高い範囲で設定される。外部制御装置内において電源によって供給されるバイアスによって通信信号が生成されており、発電機やバッテリなどの電力を扱う部分に接続されていないため、電力線に重畳する負荷遮断時のサージやイグニッションノイズ等による通信信号への悪影響を回避することができる。
【００１５】
また、上述した発電制御装置は、第２の入出力端子の電位が所定値以上であるときに定電圧電源を生成して発電制御装置の作動を可能にする電源起動手段を有する。電源起動手段によって定電圧電源を生成することにより、安定した動作電流を第２の入出力端子に供給することができる。したがって、バッテリ電圧の低下による発電機の誤動作を防止することができる。
【００１６】
また、上述した車両側送受信手段は、第１の入出力端子の電圧と、第１の信号の電圧レベルの変化に応じてこの変化の方向と同一方向に変更される第１の基準電圧とを比較して第２の信号を検出する第１の信号検出手段を有することが望ましい。また、上述した発電機側送受信手段は、第２の入出力端子の電圧と、第２の信号の電圧レベルの変化に応じてこの変化の方向と同一方向に変更される第２の基準電圧とを比較して第１の信号を検出する第２の信号検出手段を有することが望ましい。共通の通信線を用いて双方向通信を行った場合に、自己の送信信号によって通信線の電位が変動するが、これにともなって信号受信用の閾値が変更されるため、自己の送信状態の変化による誤検出を防止することができる。
【００１７】
また、上述した外部制御装置は、発電機から送られてくる第２の信号の切り替わりに応じて第１の信号を変更する発電指令変更手段を有する。これにより、発電機の動作状態を監視しながら励磁電流の状態を変更することが可能になる。このため、例えば初期励磁制御から徐励制御へ適切なタイミングで切り替えることが可能になる。また、発電機の動作状態の検出と励磁電流の制御を別々に行うことができるため、初期励磁制御を行う際の発電機の動作状態の差異を励磁電流を可変することで調整することができ、エンジン特性の相違等に対してハードウエアを変更することなくソフトウエアの変更で対応することができる。このため、発電制御装置等の種類を減らすことができ、量産効果によるコストダウンを図ることが可能となる。
【００１８】
また、上述した発電指令変更手段は、エンジンを始動するスタータが停止している場合に第１の信号を励磁電流の通電を停止する値に設定し、スタータ作動中の場合に第１の信号を発電機の出力を低く制御する値に設定し、第２の信号が切り替わった後にスタータ作動を停止するとともに第１の信号を徐々に変化させて励磁電流を徐々に増加させる。これにより、スタータが回っていないエンジン始動前の状態において励磁電流による無駄な電力消費を抑えることができる。また、スタータ作動中は発電量を低く抑えることにより、スタータによるエンジンの始動を円滑に行うことができる。また、エンジンが始動した後は徐々に発電量を増やすことにより、エンジン回転を滑らかに上昇させることができる。
【００２１】
また、本発明の発電機の制御システムは、励磁電流を制御する発電制御装置を内蔵した発電機と、発電機によって発電された電力が供給されるバッテリおよび電気負荷と、エンジンの運転状態とバッテリおよび電気負荷の状態に応じて発電機を制御する外部制御装置とを備えている。また、外部制御装置は、第１の入出力端子と電源との間に接続される第１のバイアス手段と、発電機の励磁電流の状態を表す第１の信号に基づいて第１の入出力端子と電源との間に接続される第２のバイアス手段とを備える車両側送受信手段を有している。発電制御装置は、第１の入出力端子に通信線を介して接続された第２の入出力端子とアースの間に接続される第３のバイアス手段と、発電機の動作状態を表す第２の信号に基づいて第２の入出力端子とアースとの間に接続される第４のバイアス手段とを備える発電機側送受信手段を有している。車両側送受信手段は、バッテリと前記外部制御手段との間に接続されたスイッチ手段が導通した後に、第１のバイアス手段と第３のバイアス手段とで生成される通信信号により発電制御装置の電源を起動し、この電源の起動に応じて第４のバイアス手段を接続することで生成される第１の入出力端子の電圧と、励磁電流の導通を停止する第１の信号に対応した所定電圧とを比較することにより発電機側からの応答信号を生成する。発電機から応答が得られるため、外部制御装置から送信された信号が正常に受信され、発電機が正常に動作を開始したことを確認することができる。仮に、通信線が断線や短絡を起こしている場合には、応答信号が切り替わらなくなるため、通信線を含む発電機側の異常を知ることができる。
【００２２】
また、上述した外部制御装置は、応答信号が生成された後にスタータ操作が可能になることが望ましい。これにより、発電機が正常な場合に限ってエンジンを始動することが可能になり、走行途中でバッテリ上がりになってしまう故障を未然に防止することができる。
【００２３】
また、上述した外部制御装置は、応答信号が生成された後に第１の信号の送出が可能になることが望ましい。これにより、応答信号を送受信している間は励磁電流の通電を停止することができ、無駄な電力消費を抑えることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用発電機の制御システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明を適用した一実施形態の車両用発電機および外部制御装置の構成を示す図であり、あわせてこの車両用発電機と外部制御装置やバッテリ等との接続状態が示されている。また、図２は車両用発電機に含まれる発電制御装置の概略的な構成を示す図である。図３は、外部制御装置の概略的な構成を示す図である。図４は、発電制御装置の詳細な構成を示す図である。図５は、外部制御装置の詳細な構成を示す図である。
【００２５】
図１において、車両用発電機１は、エンジン６によって駆動されており、固定子に含まれる３相の固定子巻線１１と、この固定子巻線１１の３相出力を全波整流するために設けられた整流回路１３と、回転子に含まれる界磁巻線１２と、出力電圧を所定の調整電圧設定値（例えば１４．５Ｖ）になるように制御する発電制御装置２とを含んで構成されている。この車両用発電機１の出力電圧の制御は、界磁巻線１２に対する通電を発電制御装置２によって適宜オンオフ制御することにより行われる。車両用発電機１の出力端子（Ｂ端子）は、バッテリ３およびその他の電気負荷４に接続されており、車両用発電機１からこれらに対して電力が供給される。
【００２６】
上述した発電制御装置２は、外部制御装置５との間で信号の送受信を行う発電機側送受信部２１と、界磁巻線１２に流す励磁電流を制御する励磁電流設定部２２と、車両用発電機１の発電状態を監視して発電状態信号を生成する発電状態信号生成部２３とを備えている。
【００２７】
また、外部制御装置５は、エンジン６の動作を制御するエンジン系制御部５１と、車両用発電機１の発電動作を制御する充電系制御部５２と、車両用発電機１との間で各種の情報を送受信する車両側送受信部５３とを含んで構成されている。上述した充電系制御部５２は、電源起動信号生成部５４、発電制御信号生成部５５、警報部５６を備えている。
【００２８】
エンジン６は、各気筒毎にインジェクタが設けられて燃料供給量が制御され、各気筒毎に取り付けられた点火プラグをディストリビュータによって点火気筒順に点火し、各気筒内の燃料を爆発させる。そして、インジェクタや点火プラグ等の動作は、外部制御装置５のエンジン系制御部５１を構成するＥＣＵ（エンジンコントロールユニット）５１０によって制御される。
【００２９】
ＥＣＵ５１０による制御に必要なエンジン６のパラメータやデータを検出するために、例えば、エンジン６の吸気管内の圧力Ｐを検出する圧力センサ、エンジン６の冷却水温や吸気温Ｔを検出する温度センサ、エンジン６のスロットル弁の開度θを検出する開度センサ、エンジン６の回転速度を検出する回転センサ等が備わっており、これらの検出信号やスタータの操作状態を表す信号などが取り込まれる。
【００３０】
ＥＣＵ５１０は、例えばマイクロコンピュータ等を利用して構成されており、エンジン６の制御および発電制御を、エンジン状態や電気負荷状態に応じ最適な状態で行うために、各種の演算を行う中央演算処理部（ＣＰＵ）と、演算に用いる各種データを一時記憶するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、プログラムや必要なデータを格納、記憶したリードオンリメモリ（ＲＯＭ）とから構成されている。
【００３１】
図１に示すように、本実施形態の車両用発電機１、バッテリ３、外部制御装置５は、制御経路が閉ループ状に配線されており、この制御経路を通して各種の信号が伝送される。
上述した発電機側送受信部２１、充電系制御部５２、車両側送受信部５３が第１の信号伝達手段に対応する。発電機側送受信部２１、発電状態信号生成部２３、車両側送受信部５３が第２の信号伝達手段に対応する。発電制御信号生成部５５が発電制御信号生成手段に、スイッチ７がスイッチ手段に、発電機側送受信部２１が発電機側送受信手段に、車両側送受信部５３が車両側送受信手段にそれぞれ対応する。電源起動部２６が電源起動手段に、警報部５６が警報手段に、ＥＣＵ５１０が発電指令変更手段にそれぞれ対応する。
【００３２】
次に、外部制御装置５と車両用発電機１に内蔵された発電制御装置２との間の信号の送受信を行う発電機側送受信部２１、車両側送受信部５３と、これらに各種の信号を入力する発電状態信号生成部２３、電源起動信号生成部５４、発電制御信号生成部５５について説明する。
【００３３】
スイッチ７が投入されると、外部制御装置５に備わったＳ端子にバッテリ３の端子電圧（バッテリ電圧）が印加される。これに伴って、電源起動信号生成部５４を構成する抵抗５４１、ツェナーダイオード５４２は、外部制御装置５の回路動作を行うためにの電源電圧Ｖcc1 を発生して各回路に供給を開始する。また、この電源電圧Ｖcc1 は、ＩＧ信号（電源起動信号）としてインタフェース部５３０に入力される。
【００３４】
外部制御装置５に含まれるインタフェース部５３０内の抵抗５３１と、発電制御装置２に含まれるインタフェース部２４内の抵抗２４１は、通信線８を介して直列接続されており、抵抗５３１には電源電圧Ｖcc1 （例えば５Ｖ）が印加され、抵抗２４１は接地されている。２つの抵抗５３１、２４１の抵抗がほぼ同じ値に設定されているものとすると、通信線８と抵抗５３１の接続点の電位が電源電圧Ｖcc1 のほぼ半分の２．５Ｖに設定され、これにより外部制御装置５から通信線８に向けてＩＧ信号が送信される。
【００３５】
発電機側送受信部２１内のインタフェース部２４では、Ｃ２端子（第２の入出力端子）の電位が２．５ＶになることによりＩＧ信号を受信し、このＩＧ信号がそのまま電源起動部２６に送られる。
電源起動部２６では、抵抗２６１、２６２が直列に接続され、抵抗２６１の一方端がＣ２端子に接続され、抵抗２６２の一方端が接地されている。また、抵抗２６１、２６２の接続点にはＮＰＮ型のトランジスタ２６５のベースが接続されている。このトランジスタ２６５のエミッタは接地されており、コレクタは抵抗２６４、２６３を介して車両用発電機１の出力端子（Ｂ端子）に接続されている。抵抗２６４、２６３の接続点には、ＰＮＰ型のトランジスタ２６６のベースが接続されている。このトランジスタ２６６のベース・エミッタ間には上述した抵抗２６３が並列に接続され、コレクタはツェナーダイオード２６７のカソード側に接続されている。このツェナーダイオードのアノード側は接地されている。また、トランジスタ２６６とツェナーダイオード２６７の接続点は、発電制御装置２内の各回路に電源電圧Ｖcc2 を供給する供給ラインに接続されている。
【００３６】
発電制御装置２のＣ２端子の電位が上昇すると、電源起動部２６内の抵抗２６１、２６２に電流が流れてトランジスタ２６５がオンする。例えばＣ２端子の電位が１Ｖ以上になったときに、トランジスタ２６５がオンするように設定されている。トランジスタ２６５がオンすると抵抗２６３、２６４に電流が流れるため、トランジスタ２６６がオンする。このため、トランジスタ２６６のコレクタからは定電流がツェナーダイオード２６７に供給され、一定電圧の電源電圧Ｖcc２が生成される。
【００３７】
このように、外部制御装置５から発電制御装置２にＩＧ信号が送信されると、発電制御装置２が動作可能な状態になる。
次に、Ｆ信号（発電制御信号）を、外部制御装置５と発電制御装置２との間で送受信する動作について説明する。
【００３８】
Ｆ信号の送信について
ＥＣＵ５１０は、バッテリ電圧Ｖｓを制御するための基準電圧Ｖref （電圧指令）と、アンド回路５５４によって構成されるデューティ設定回路を直接制御するＤ信号（デューティ指令）を出力する。
【００３９】
ｉ）電圧指令
車両の状態に応じて、所定のバッテリ電圧となるように基準電圧Ｖref が設定され、発電制御信号生成部５５内の電圧比較器５５３のプラス側入力端子に入力される。電圧比較器５５３のマイナス側入力端子には、実際のバッテリ電圧Ｖｓを抵抗５５１、５５２によって分圧した電圧Ｖinが入力されている。したがって、電圧比較器５５３は、Ｖin＜Ｖref のときに出力をハイレベルにし、Ｖin＞Ｖref のときに出力をローレベルにする。このようにして電圧比較器５５３の出力をハイレベルあるいはローレベルに切り替えることにより、実際のバッテリ電圧Ｖｓが所定のバッテリ電圧に一致するように調整される。
【００４０】
ｉｉ）デューティ指令
車両用発電機１の界磁巻線１２に流す励磁電流を制限する場合には、ＥＣＵ５１０によって、発電制御信号生成部５５内のアンド回路５５４に直接デューティ指令（Ｄ信号）を送ることで対応することができる。このようにしてアンド回路５５４によってＦ信号が生成され、インタフェース部５３０に入力される。
【００４１】
次に、Ｆ信号を送信するインタフェース部５３０の構成について説明する。生成されたＦ信号は、インバータ回路５６４に入力される。このインバータ回路５６４の出力端子は、抵抗５３６を介してＰＮＰ型のトランジスタ５６２のベースに接続されている。このトランジスタ５６２のエミッタは電源電圧Ｖcc１ を供給する電源ラインに接続されており、コレクタは抵抗５３２を介してＣ１端子（第１の入出力端子）に接続されている。
【００４２】
次に、Ｆ信号を送信するインタフェース部５３０の動作について説明する。Ｆ信号がハイレベルのときに、インバータ回路５６４の出力はローレベルになり、トランジスタ５６２をオンする。反対に、Ｆ信号がローレベルのときに、インバータ回路５６４の出力はハイレベルになり、トランジスタ５６２をオフする。したがって、Ｆ信号のレベルは、トランジスタ５６２の断続動作により、電圧レベルの異なる通信信号Ｖｃとして伝達される。具体的には、発電制御装置２側のインタフェース部２４内のトランジスタ２５２がオンしている場合には２つの電圧レベルＶc1とＶc2のいずれかを有する通信信号Ｖｃとして伝達される。また、発電制御装置２側のインタフェース部２４内のトランジスタ２５２がオフしている場合には２つの電圧レベルＶc3とＶc4のいずれかを有する通信信号Ｖｃとして伝達される。
【００４３】
Ｆ信号の受信について
Ｆ信号を受信する発電制御装置２内のインタフェース部２４の構成について説明する。外部制御装置５から出力される通信信号Ｖｃは、通信線８を介して発電制御装置２のＣ２端子に入力される。インタフェース部２４は、Ｆ信号を受信するために電圧比較器２５３を備えている。この電圧比較器２５３は、プラス側入力端子がＣ２端子に接続されており、マイナス側入力端子には基準電圧Ｖｄが印加されている。この電圧比較器２５３の出力は、励磁電流設定部２２内のトランジスタ２２１のベースに入力される。
【００４４】
電圧比較器２５３のマイナス側入力端子に印加される基準電圧Ｖｄは、２つの電圧レベルＶd1とＶd2を持つように回路構成が工夫されている。次に、この回路構成について説明する。インタフェース部２４に備わったインバータ回路２５０の出力端子は、抵抗２４７および抵抗２４５に接続されている。抵抗２４７の一方端はＮＰＮ型のトランジスタ２５２のベースに接続されている。このトランジスタ２５２のエミッタは接地されており、コレクタは抵抗２４２を介してＣ２端子に接続されている。一方、抵抗２４５の一方端は、ＮＰＮ型のトランジスタ２５１のベースに接続されている。このトランジスタ２５１のエミッタは接地されており、コレクタは抵抗２４６を介して電圧比較器２５３のマイナス側入力端子に接続されている。また、電圧比較器２５３のマイナス側入力端子には、抵抗２４３、２４４の接続点も接続されている。これらの抵抗２４３、２４４は、電源電圧Ｖcc2 を分圧しており、この分圧点が電圧比較器２５３のマイナス側入力端子に接続される。
【００４５】
次に、Ｆ信号を受信するインタフェース部２４の動作について説明する。
ｉ）インバータ回路２５０の入力がローレベルの場合
電源電圧Ｖcc２ が動作電圧として供給されると、インバータ回路２５０の出力がハイレベルになり、トランジスタ２５２、２５１がともにオンする。これにより、電圧比較器２５３のマイナス側入力端子には、抵抗２４３、２４４、２４６および電源電圧Ｖcc2 で決まる基準電圧Ｖd1（例えば１．５Ｖ）が生成されて印加される。
【００４６】
また、電圧比較器２５３のプラス側入力端子には、Ｆ信号がローレベルのとき、つまり外部制御装置５側のインタフェース部５３０内のトランジスタ５６２がオフしているときには、抵抗２４１、２４２およびインタフェース部５３０内の抵抗５３１、電源電圧Ｖcc1 で決まる電圧Ｖc1（例えば１Ｖ）を有する通信信号Ｖｃが入力される。一方、Ｆ信号がハイレベルのとき、つまり外部制御装置５側のインタフェース部５３０内のトランジスタ５６２がオンしているときには、抵抗２４１、２４２およびインタフェース部５３０内の抵抗５３１、５３２、電源電圧Ｖcc1 で決まる電圧Ｖc2（例えば２．５Ｖ）を有する通信信号Ｖｃが、電圧比較器２５３のプラス側入力端子に入力される。
【００４７】
このように、電圧比較器２５３は、基準電圧Ｖd1（１．５Ｖ）と、電圧Ｖc1（１Ｖ）、Ｖc2（２．５Ｖ）のいずれかを有する通信信号Ｖｃとを比較することにより、Ｆ信号を再生している。
ｉｉ）インバータ回路２５０の入力がハイレベルの場合
インバータ回路２５０は、ハイレベルが入力されると、出力がローレベルになり、トランジスタ２５２、２５１がともにオフする。これにより、電圧比較器２５３のマイナス側入力端子には、抵抗２４３、２４４および電源電圧Ｖcc2 で決まる基準電圧Ｖd2（例えば３．５Ｖ）が生成されて印加される。
【００４８】
また、電圧比較器２５３のプラス側入力端子には、Ｆ信号がローレベルのとき、つまり外部制御装置５側のインタフェース部５３０内のトランジスタ５６２がオフしているときには、抵抗２４１およびインタフェース部５３０内の抵抗５３１、電源電圧Ｖcc1 で決まる電圧Ｖc3（例えば２．５Ｖ）を有する通信信号Ｖｃが入力される。一方、Ｆ信号がハイレベルのとき、つまり外部制御装置５側のインタフェース部５３０内のトランジスタ５６２がオンしているときには、抵抗２４１およびインタフェース部５３０内の抵抗５３１、５３２、電源電圧Ｖcc1 で決まる電圧Ｖc4（例えば４Ｖ）を有する通信信号Ｖｃが、電圧比較器２５３のプラス側入力端子に入力される。
【００４９】
このように、電圧比較器２５３は、基準電圧Ｖd2（３．５Ｖ）と、電圧Ｖc3（２．５Ｖ）、Ｖc4（４Ｖ）のいずれかを有する通信信号Ｖｃとを比較することにより、Ｆ信号を再生している。
以上のように、Ｆ信号が外部制御装置５から発電制御装置２に向けて送信され、発電制御装置２を制御できるようになっている。また、外部制御装置５で生成されたＦ信号が直接発電制御装置２に含まれる励磁電流設定部２２内のトランジスタ２２１に伝達されるため、送出されたＦ信号に対して励磁電流設定部２２の動作に遅れを生じることがない。
【００５０】
次に、車両用発電機１の発電状態を示すＬ信号を、発電制御装置２と外部制御装置５との間で送受信する動作について説明する。
Ｌ信号の送信について
Ｌ信号は、発電制御装置２に備わった発電状態信号生成部２３によって生成される。この発電状態信号生成部２３は、発電検出回路２３１と異常検出回路２３２を有している。発電検出回路２３１は、車両用発電機１の固定子巻線１１の一端（Ｐ端子）から発電信号（平滑電圧信号Ｖｐや回転信号Ｎｐ）が入力される。また、この発電検出回路２３１の出力信号は、インタフェース部２４内のインバータ回路２５０に入力されている。
【００５１】
例えば、発電検出回路２３１は、入力される発電信号の電圧レベルと所定の電圧レベルとを比較し、発電信号の電圧レベルの方が低い場合にはローレベルのＬ信号を、反対に発電信号の電圧レベルの方が高い場合にはハイレベルのＬ信号を出力する。
【００５２】
また、異常検出回路２３２は、例えば、励磁電流設定部２２内のトランジスタ２２１が短絡故障して励磁電流の制御が不能になるような異常状態を検出したときに、異常を知らせるＬ信号（例えばデューティ比が５０％程度のパルス信号）を出力する指示を発電検出回路２３１に送る。外部制御装置５側でこの異常を知らせるＬ信号を受信したときに、過充電を抑制するために、強制的に電気負荷を接続したり、バッテリ３が大きなダメージを受けることを未然に防ぐ等の異常対策を実施することができるようになる。
【００５３】
次に、Ｌ信号を送信するインタフェース部２４の構成について説明する。生成されたＬ信号は、インバータ回路２５０に入力される。このインバータ回路２５０の出力端子は、抵抗２４７を介してＮＰＮ型のトランジスタ２５２のベースに接続されている。このトランジスタ２５２のエミッタは接地されており、コレクタは抵抗２４２を介してＣ２端子に接続されている。
【００５４】
次に、Ｌ信号を送信するインタフェース部２４の動作について説明する。Ｌ信号がローレベルのときに、インバータ回路２５０の出力はハイレベルになり、トランジスタ２５２をオンする。また、Ｌ信号がハイレベルのときに、インバータ回路２５０の出力はローレベルになり、トランジスタ２５２をオフする。したがって、Ｌ信号のレベルは、トランジスタ２５２の断続動作により、電圧レベルの異なる通信信号Ｖｃとして伝達される。具体的には、外部制御装置５側のインタフェース部５３０内のトランジスタ５６２がオンしている場合には２つの電圧レベルＶc1とＶc3のいずれかを有する通信信号Ｖｃとして伝達される。また、外部制御装置５側のインタフェース部５３０内のトランジスタ５６２がオフしている場合には２つの電圧レベルＶc2とＶc4のいずれかを有する通信信号Ｖｃとして伝達される。
【００５５】
Ｌ信号の受信について
Ｌ信号を受信する外部制御装置５内のインタフェース部５３０の構成について説明する。発電制御装置２から出力される通信信号Ｖｃは、通信回線８を介して外部制御装置５のＣ１端子に入力される。インタフェース部５３０は、Ｌ信号を受信するために電圧比較器５６１を備えている。この電圧比較器５６１は、プラス側入力端子がＣ１端子に接続されており、マイナス側端子には基準電圧Ｖｇが印加されている。この電圧比較器５６１の出力は、ＥＣＵ５１０および警報部５６に入力される。
【００５６】
電圧比較器５６１のマイナス側入力端子に印加される基準電圧Ｖｇは、２つの電圧レベルＶg1とＶg2を持つように回路構成が工夫されている。次に、この回路構成について説明する。インタフェース部５３０に備わったインバータ回路５６４の出力端子は、抵抗５３６および抵抗５３７に接続されている。抵抗５３６の一方端はＮＰＮ型のトランジスタ５６２のベースに接続されている。このトランジスタ５６２のエミッタは電源電圧Ｖcc1 を供給する供給ラインに接続されており、コレクタは抵抗５３２を介してＣ１端子に接続されている。
【００５７】
次に、Ｌ信号を受信するインタフェース部５３０の動作について説明する。
ｉ）インバータ回路５６４の入力がローレベルの場合
インバータ回路５６４は、ローレベルの信号が入力されると、出力がハイレベルになり、トランジスタ５６２、５６３がともにオフする。これにより、電圧比較器５６１のマイナス側入力端子には、抵抗５３３、５３４および電源電圧Ｖcc1 で決まる基準電圧Ｖg1（例えば１．５Ｖ）が生成されて印加される。
【００５８】
ｉｉ）インバータ回路５６４の入力がハイレベルの場合
インバータ回路５６４は、ハイレベルの信号が入力されると、出力がローレベルになり、トランジスタ５６２、５６３がともにオンする。これにより、電圧比較器５６１のマイナス側入力端子には、抵抗５３３、５３４、５３５および電源電圧Ｖcc1 で決まる基準電圧Ｖg2（例えば３．５Ｖ）が生成されて印加される。
【００５９】
ｉｉｉ）Ｌ信号がローレベルの場合
電圧比較器５６１のプラス側入力端子には、Ｆ信号がローレベルのときには、発電制御装置２に含まれるインタフェース部２４内の抵抗２４１、２４２、外部制御装置５に含まれるインタフェース部５３０内の抵抗５３１、電源電圧Ｖcc1 で決まる電圧Ｖc1（例えば１Ｖ）を有する通信信号Ｖｃが入力される。
【００６０】
また、Ｆ信号がハイレベルのときには、発電制御装置２に含まれるインタフェース部２４内の抵抗２４１、２４２、外部制御装置５に含まれるインタフェース部５３０内の抵抗５３１、５３２、電源電圧Ｖcc1 で決まる電圧Ｖc2（例えば２．５Ｖ）を有する通信信号Ｖｃが、電圧比較器５６１のプラス側入力端子に入力される。
【００６１】
したがって、このときの電圧比較器５６１は、マイナス側入力端子に印加される基準電圧Ｖg1（１．５Ｖ）とプラス側入力端子に印加される通信信号Ｖｃの電圧Ｖc1（１Ｖ）を比較することにより、あるいはマイナス側入力端子に印加される基準電圧Ｖg2（３．５Ｖ）とプラス側入力端子に印加される通信信号Ｖｃの電圧Ｖc2（２．５Ｖ）を比較することにより、出力をローレベルにしてＬ信号を再生する。
【００６２】
ｉｖ）Ｌ信号がハイレベルの場合
電圧比較器５６１のプラス側入力端子には、Ｆ信号がローレベルのときには、発電制御装置２に含まれるインタフェース部２４内の抵抗２４１、外部制御装置５に含まれるインタフェース部５３０内の抵抗５３１、電源電圧Ｖcc1 で決まる電圧Ｖc3（例えば２．５Ｖ）を有する通信信号Ｖｃが入力される。
【００６３】
また、Ｆ信号がハイレベルのときには、発電制御装置２に含まれるインタフェース部２４内の抵抗２４１、外部制御装置５に含まれるインタフェース部５３０内の抵抗５３１、５３２、電源電圧Ｖcc1 で決まる電圧Ｖc4（例えば４Ｖ）を有する通信信号Ｖｃが、電圧比較器５６１のプラス側入力端子に入力される。
【００６４】
したがって、このときの電圧比較器５６１は、マイナス側入力端子に印加される基準電圧Ｖg1（１．５Ｖ）とプラス側入力端子に印加される通信信号Ｖｃの電圧Ｖc3（２．５Ｖ）を比較することにより、あるいはマイナス側入力端子に印加される基準電圧Ｖg2（３．５Ｖ）とプラス側入力端子に印加される通信信号Ｖｃの電圧Ｖc4（４Ｖ）を比較することにより、出力をハイレベルにしてＬ信号を再生する。
【００６５】
以上のように、発電制御装置２から送信したＬ信号を外部受信装置５によって受信して取り込むことができる。
上述した抵抗５３１が第１のバイアス手段に、抵抗５３２およびトランジスタ５６２が第２のバイアス手段に、抵抗２４１が第３のバイアス手段に、抵抗２４２およびトランジスタ２５２が第４のバイアス手段にそれぞれ対応する。抵抗５３３、５３４、５３５、５３７、トランジスタ５６３、電圧比較器５６１が第１の信号検出手段に対応する。抵抗２４３、２４４、２４５、２４６、トランジスタ２５１、電圧比較器２５３が第２の信号検出手段に対応する。
【００６６】
図６は、発電制御装置１を制御する外部制御装置５内のＥＣＵ５１０の動作手順を示す流れ図である。ＥＣＵ５１０は、ＲＯＭに記録されているプログラムを実行することにより、図６に示した一連の動作を行う。
スイッチ７がオンされると電源電圧Ｖcc1 が生成されて外部制御装置５内の各回路に供給され、これにより外部制御装置５が動作状態になる。
【００６７】
ＥＣＵ５１０は、最初にＬ信号およびＦ信号を取り込み（ステップＳ１００）、次に車両用発電機１からの応答信号をチェックする（ステップＳ１０１）。具体的には、エンジン６が停止状態にあるときにＬ信号がハイレベルを維持している場合には、発電制御装置２からＬ信号の応答がないことを判定する。この場合には、車両用発電機１の応答異常を知らせる警告が警報部５６によって表示される（ステップＳ１０７）。
【００６８】
エンジン６が停止状態にあるときにＬ信号がハイレベルからローレベルに正常に切り替わった場合には、発電制御装置２内で正常に電源電圧Ｖcc2 が生成されたということであり、車両用発電機１が正常であると判定する。
次に、ＥＣＵ５１０は、キースイッチがオンされ、スタータによってクランキングされてエンジン６が始動したか否かを判定し（ステップＳ２０１）、エンジン６が始動していない場合には否定判断を行って、次にＤ信号の出力を停止してＦ信号の生成動作を停止する（ステップＳ２０２）。したがって、車両用発電機１内の界磁巻線１２に対する励磁電流の供給は行われない。その後、ステップＳ１０３の動作に移行する。
【００６９】
また、運転者によってキースイッチがオンされてエンジン６が始動すると、ステップＳ２０１の判定において肯定判断が行われ、次にＥＣＵ５１０は、固定のデューティ比を有するＤ信号を出力して、初期励磁制御を実行する（ステップＳ１０２）。
【００７０】
次に、ＥＣＵ５１０は、Ｌ信号の電圧レベルを判定する（ステップＳ１０３）。ローレベルの場合（発電停止の場合）には、車両用発電機１の発電停止を知らせる警告が警報部５６によって表示されるとともに（ステップＳ１０８）、ステップＳ２０１に戻ってエンジン６の始動判定が繰り返される。
【００７１】
一方、Ｌ信号がハイレベルの場合（発電開始の場合）には、警報部５６によって正常発電を示す表示が行われるとともに（ステップＳ１０９）、ＥＣＵ５１０は、Ｆ信号のデューティ比を記憶し、このデューティ比を徐々に増加する演算を行って徐励制御を実施する（ステップＳ１０４）。なお、ＥＣＵ５１０は、アンド回路５５４から出力されるＦ信号を取り込んでいるため、常時モニタすることが可能であり、この取り込んだＦ信号に基づいてデューティ比を徐々に増加するようにしてもよい。また、このモニタしたＦ信号のデューティ比の大きさに応じて、エンジン制御の制御量にフィードバックをかけるようにＦ信号を利用するようにしてもよい。
【００７２】
次に、ＥＣＵ５１０は、バッテリ３の調整電圧を設定するために所定のＶref 信号（基準電圧Ｖref ）を電圧比較器５５３のプラス側入力端子に出力することにより、バッテリ電圧を調整する電圧制御を行う（ステップＳ１０５）。なお、この電圧制御は車両状態等に応じて異なる内容で実施される。例えば、車両が加速状態にあるときには、発電を停止して発電トルクを減少させるために、バッテリ電圧が０ＶとなるようなＶref 信号が出力される。車両が減速状態にあるときには、発電量を増加させて発電トルクが大きくなるように、バッテリ電圧が１５．５ＶとなるようなＶref 信号が出力される。低燃費制御時には、発電量を少なくして発電トルクがあまり大きくならないように、バッテリ電圧が１２．８ＶになるようなＶref 信号が出力される。また、これら以外の通常時には、バッテリ電圧が１４．５ＶとなるようなＶref 信号が出力される。
【００７３】
次に、ＥＣＵ５１０は、エンジン６が停止したか否かを判定し（ステップＳ１０６）、停止していない場合には否定判断を行って、ステップＳ１０３のＬ信号の電圧レベル判定以降の処理を繰り返す。このとき、電気負荷が接続されてバッテリ電圧が低下すると、車両用発電機１は発電を開始するが、徐励制御が行われて徐々に発電量が増すため、エンジン回転の落ち込みを抑制することができ、安定したエンジン制御を行うことができる。エンジン６が停止した場合には、ステップＳ１０６の判定において肯定判断が行われ、一連の制御動作が終了する。
【００７４】
図７および図８は、図６の流れ図にしたがって動作する発電制御装置２およびエンジン制御装置５の各部の入出力波形を示すタイミング図であり、図７はエンジン始動時に、図８はベルト切れ発生時にそれぞれ対応している。また、図７および図８に含まれる（ａ）〜（ｒ）の内容を以下に示す。
（ａ）ＳＷ７      ：スイッチ７の開閉状態
（ｂ）Ｖｃｃ１    ：外部制御装置５内で生成される電源電圧Ｖcc1 の状態
（ｃ）Ｆ信号      ：外部制御装置５内のアンド回路５５４から出力されるＦ信号の波形
（ｄ）ＩＮＶ５６４：外部制御装置５内のインバータ回路５６４の出力波形
（ｅ）ＴＲ５６２  ：外部制御装置５内のトランジスタ５６２、５６３の断続状態
（ｆ）Ｖｃ        ：通信線８を介して送受信される通信信号Ｖｃの波形
（ｇ）ＴＲ２６５  ：発電制御装置２内のトランジスタ２６５の断続状態
（ｈ）ＴＲ２６６  ：発電制御装置２内のトランジスタ２６６の断続状態
（ｉ）Ｖｃｃ２    ：発電制御装置２内で生成される電源電圧Ｖcc2 の状態
（ｊ）Ｖｐ        ：発電制御装置２内の発電検出回路２３１に入力される発電信号Ｖｐの波形
（ｋ）Ｌ信号      ：発電制御装置２内の発電検出回路２３１の出力波形
（ｌ）ＩＮＶ２５０：発電制御装置２内のインバータ回路２５０の出力波形
（ｍ）ＴＲ２５１  ：発電制御装置２内のトランジスタ２５１、２５２の断続状態
（ｎ）電圧比較器２５３入力：発電制御装置２内の電圧比較器２５３の入力波形
（ｏ）Ｆ信号再生  ：発電制御装置２内の電圧比較器２５３によって再生されるＦ信号の波形
（ｐ）ＴＲ２２１  ：発電制御装置２内のトランジスタ２２１の断続状態
（ｑ）電圧比較器５６１入力：外部制御装置５内の電圧比較器５６１の入力波形
（ｒ）Ｌ信号再生  ：外部制御装置５内の電圧比較器５６１によって再生されるＬ信号の波形
また、図７および図８の最上段に設けられたＡ〜Ｉは、各種の動作モードに対応しており、その内容を以下に示す。
【００７５】
Ａ：電源起動モード
Ｂ：Ｆ制御停止モード
Ｃ：初期励磁制御モード
Ｄ：徐励制御モード
Ｅ、Ｆ：電圧制御モード
Ｇ：ベルト切れ発生
Ｈ：フル発電制御モード
Ｉ：Ｆ制御停止モード
まず、図７を参照しながら、エンジン起動時の外部制御装置５および発電制御装置２の動作を説明する。
【００７６】
電源起動モード（Ａ）
スイッチ７がオンされると電源電圧Ｖcc1 が生成される（図７（ａ）、（ｂ））。このとき、ＥＣＵ５１０からアンド回路５５４にローレベルのＤ信号が入力されており、このアンド回路５５４からはローレベルのＦ信号が出力される（図７（ｃ））。したがって、インバータ回路５６４は、電源電圧Ｖcc1 の供給に応じて動作を開始したときに出力がハイレベルになり（図７（ｄ））、トランジスタ５６２、５６３がともにオフする（図７（ｅ））。
【００７７】
また、電源電圧Ｖcc1 が抵抗５３１、２４１の直列回路に印加されるので、これら２つの抵抗５３１、２４１の接続点の電位は、電源電圧Ｖcc1 の１／２である２．５Ｖにバイアスされる（図７（ｆ））。
このようにしてＣ２端子の電位が２．５Ｖにバイアスされると、トランジスタ２６５がオンし（図７（ｇ））、つづいてトランジスタ２６６がオンする（図７（ｈ））。これにより、電源電圧Ｖcc2 が生成される（図７（ｉ））。
【００７８】
このとき、エンジン６は停止しており、車両用発電機１の回転子が回転していないので、発電信号Ｖｐは０Ｖであり（図７（ｊ）、発電検出回路２３１から出力されるＬ信号はローレベルになる（図７（ｋ））。したがって、インバータ回路２５０は、電源電圧Ｖcc2 の供給に応じて動作を開始したときに出力がハイレベルになり（図（ｌ）、トランジスタ２５１、２５２がともにオンする（図７（ｍ））。
【００７９】
スイッチ７がオンされてからトランジスタ２５２がオンするまでのこの間の電圧を電圧比較器５６１で比較すると、Ｖｃ＞Ｖｇとなって、電圧比較器５６１の出力はハイレベルになる（図７（ｑ）、（ｒ））。また、トランジスタ２５２がオンした後は、電圧比較器５６１の出力はローレベルになり、Ｌ信号が再生される。
【００８０】
このようにして発電制御装置２からの応答信号（Ｖｃ）がハイレベルからローレベルに切り替わることにより、発電制御装置２の電源起動（Ｖcc2 の生成）および内部回路動作が正常に行われていることを外部制御装置５側でチェックすることができる。例えば、通信線８が断線している場合には、電圧比較器５６１の入力に着目すると、Ｖｃ＞Ｖｇとなって、検出したＬ信号がハイレベルを維持することになる。また、通信線８が車体等の金属部分に短絡している場合には、Ｖｃ＜Ｖｇとなって、検出したＬ信号がローレベルを維持することになる。このように、応答信号（再生したＬ信号）がハイレベルからローレベルに切り替わらないため、通信線８を含む車両用発電機１側の応答異常を知ることができる。なお、この場合には、車両用発電機１内の発電制御装置２は外部制御装置５によって起動されないので、励磁巻線１２に励磁電流が流れず、発電停止状態となる。
【００８１】
Ｆ制御停止モード（Ｂ）・初期励磁制御モード（Ｃ）
トランジスタ２５２がオンすると通信信号Ｖｃは１Ｖになる（図７（ｆ））。また、上述した電源起動モードにおいてＬ信号がハイレベルからローレベルに切り替わることによって（図７（ｒ））、発電制御装置２は正常動作が行われており、Ｆ制御停止モードに入る。ＥＣＵ５１０は、エンジン６がスタータによってクランクされているか否かを判定し、エンジン６が停止しているときはそのまま待機して、Ｆ信号の送出を停止する。Ｆ信号が送られないので、発電制御装置２の励磁電流設定部２２内のトランジスタ２２１はオフしており、界磁巻線１２に励磁電流は流れない。また、エンジン６が始動されると、ＥＣＵ５１０から初期励磁信号であるＤ信号を送出する（図７（ｃ））。
【００８２】
Ｆ信号がローレベルのとき、トランジスタ５６２がオフして通信信号Ｖc1（１Ｖ）となり、反対に、Ｆ信号がハイレベルのとき、トランジスタ５６２がオンして通信信号Ｖc2（２．５Ｖ）となる（図７（ｆ））。電圧比較起２５３によって、基準電圧Ｖd1（１．５Ｖ）と、これらの通信信号Ｖc1（１Ｖ）およびＶc2（２．５Ｖ）を比較することで、Ｆ信号の再生が行われる（図７（ｎ）、（ｏ））。これにより、励磁電流設定部２２内のトランジスタ２２１がＦ信号に応じて断続する（図７（ｐ））。
【００８３】
また、電圧比較器５６１によって、Ｖg1（１．５Ｖ）＞Ｖc1（１Ｖ）あるいはＶg2（３．５Ｖ）＞Ｖc2（２．５Ｖ）の比較を行うことにより、ローレベルのＬ信号の再生が行われる（図７（ｑ）、（ｒ））。
徐励制御モード（Ｄ）
エンジン６がスタータによってクランキングされると、初期励磁電流により発電信号の電圧Ｖｐが上昇する（図７（ｊ）−（２））。エンジン６が完爆するとこの電圧Ｖｐが大きく上昇し（図７（ｊ）−（３））、所定の電圧以上になると（図７（ｊ）−（４））、発電検出回路２３１から出力されるＬ信号はハイレベルになる（図７（ｋ））。このため、インバータ回路２５０の出力がローレベルになり（図７（ｌ））、トランジスタ２５１、２５２がオフする（図７（ｍ））。トランジスタ２５２がオフすることにより、通信信号Ｖｃは、Ｖc3（２．５Ｖ）とＶc4（４Ｖ）の繰り返し信号となる。このとき、電圧比較器５６１によって、Ｖg1（１．５Ｖ）＜Ｖc3（２．５Ｖ）あるいはＶg2（３．５Ｖ）＜Ｖc4（４Ｖ）の比較を行うことにより、ハイレベルのＬ信号の再生が行われる（図７（ｑ）、（ｒ））。
【００８４】
ＥＣＵ５１０は、このＬ信号の変化を検出して、スタータをオフさせる。また、運転者は、警報部５６の変化（例えば、チャージランプの点灯から消灯）を確認することにより、スタータ操作を完了する。また、ＥＣＵ５１０は、徐励制御信号であるＤ信号を出力し（図７（ｃ））、エンジン６の完爆を検知した後に、徐々に車両用発電機１の出力電流を増加させることにより（図７（ｊ）−（５））、エンジン６の始動を円滑に行う。
【００８５】
なお、好ましくは、徐励制御を行うために用いられるＤ信号のデューティ比は、初期励磁制御を行う際の固定の出力指令値よりも大きい値を始点（例えば、＋αだけデューティ比を大きくする）として、徐々に出力指令を増加させる制御を行うようにする。
【００８６】
電圧制御モード（Ｅ）
ＥＣＵ５１０から所定の調整電圧（例えば１４．５Ｖ）になるように基準電圧Ｖref を設定してあり、この所定の調整電圧に調整されるように発電制御信号生成部５５においてＦ信号が生成されて、発電制御装置２に送られる。車両用発電機１では、このＦ信号にしたがって励磁電流設定部２２のトランジスタ２２１が断続制御され、出力電流をバッテリ３および電気負荷４に供給する。
【００８７】
また、バッテリ電圧はＳ端子を通して外部制御装置５に入力される。このように、車両用発電機１と外部制御装置５とを接続する通信線８と、車両用発電機１とバッテリ３とを接続する出力線とを用いて、車両用発電機１と外部制御装置５とを含む閉ループを形成することにより、ＥＣＵ５１０によって調整電圧を制御することができる。
【００８８】
なお、運転中において、電気負荷４の投入による発電トルクの急増を抑制するために、徐々に発電量を増やす徐励制御は、アンド回路５５４から出力されるＦ信号に、増加速度を決める＋αのデューティ比を加算する演算処理を行ってＤ信号を生成し、再びアンド回路５５４の出力に反映させるというフィードバック制御を行うことになる。
【００８９】
次に、図８を参照しながら、エンジン６の回転駆動力を車両用発電機１に伝達するベルトの切断が発生した場合の外部制御装置５および発電制御装置２の動作を説明する。
ベルト切れ発生前は、エンジン６は正常に回転し、発電制御装置２および外部制御装置５による発電制御も正常に行われているものとする（電圧制御モード（Ｆ））。この状態でベルト切れが発生すると、車両用発電機１の回転子が止まって、出力電圧が低下する。したがって、電圧比較器５５３の入力電圧がＶin＜Ｖref となって、この電圧比較器５５３の出力がハイレベルになる。
【００９０】
アンド回路５５４では、電圧比較器５５３の出力がハイレベルになったことを受けてフル発電制御を行うために、ハイレベルのＦ信号を出力する（図８（ｃ））。なお、その時点で徐励制御は完了しており、１００％のデューティ比を有するＤ信号が出力されているものとする。
【００９１】
発電制御装置２は、このＦ信号を受信し、フル発電を行うために励磁電流設定部２２内のトランジスタ２２１をオン制御する（図８（ｐ）、フル発電制御モード（Ｈ））。
しかしながら、トランジスタ２２１をオン制御しても、回転子が止まっているため、車両用発電機１の出力電圧は上昇せず、バッテリ電圧も上昇しない。また、発電信号Ｖｐも低下して所定の電圧レベル以下になると、発電検出回路２３１から出力されるＬ信号がローレベルに変化する（図８（ｋ））。
【００９２】
エンジン６が回転中であるにもかかわらずＬ信号がローレベルになるということは、充電系に異常（この場合は発電停止）が起きていることを意味する。発電制御装置２から外部制御装置５にこのＬ信号を送ることにより、外部制御装置５では警報を出力するとともに、エンジン系制御や充電系制御へ適切なフィードバックを行うことができる。
【００９３】
Ｌ信号がローレベルになってトランジスタ２５２がオンすると、通信信号ＶｃはＶc2（２．５Ｖ）またはＶc1（１Ｖ）となる。外部制御装置５内の電圧比較器５６１では、Ｖg2（３．５Ｖ）＞Ｖc2（２．５Ｖ）あるいはＶg1（１．５Ｖ）＞Ｖc1（１Ｖ）の比較を行うことにより、ローレベルのＬ信号の再生が行われる（図８（ｑ）、（ｒ））。
【００９４】
この結果、ＥＣＵ５１０に入力されているＬ信号がハイレベルからローレベルに切り替わる。ＥＣＵ５１０は、図６に示した動作手順にしたがって、ステップＳ１０３の判定処理からステップＳ２０１のエンジン始動の判定に移行する。この場合は、既にエンジン６は起動された状態にあるため、このステップＳ２０１の判定において否定判断が行われ、次のステップＳ２０２においてＦ信号の出力を停止させることにより（図８（ｃ））、Ｆ制御停止モード（Ｉ）に移行する。また、ステップＳ１０８において発電が停止していることを表示し、運転者に充電系統に異常が発生している旨の警告が行われる。
【００９５】
このようにしてＦ信号がローレベルになると、トランジスタ５６２がオフされるため、通信信号ＶｃはＶc1（１Ｖ）になる（図８（ｆ））。発電制御装置２内の電圧比較器２５３では、基準電圧Ｖd1（１．５Ｖ）とＶc1（１Ｖ）を比較し、出力をローレベルにしてＦ信号を再生する（図８（ｎ）、（ｏ））。
【００９６】
発電制御装置２では、このように再生されたローレベルのＦ信号に基づいて励磁電流設定部２２内のトランジスタ２２１をオフ制御する（図８（ｐ））。この状態は、エンジン６を停止し、スイッチ７がオフされるまで継続される。なお、この間、界磁巻線１２に励磁電流が流れないので、バッテリ３の消費電流を抑えることができる。
【００９７】
このように、本実施形態では、車両用発電機１とバッテリ３を接続する充電線（電力線）と、バッテリ３と外部制御装置５を接続するバッテリ電圧供給線と、外部制御装置５と車両用発電機１を接続する通信線とを閉ループ状に配線している。
【００９８】
励磁電流の状態を示すＦ信号は、車両用発電機１の出力電流に変換されて、出力端子（Ｂ端子）から出力される。このＦ１信号を含んだ出力電流は、充電線を伝わってバッテリ３に供給され、バッテリ３の端子電圧に変換される。さらにこの端子電圧は外部制御装置５に入力され、所定電圧と比較されて、デューティ信号に変換される。このデューティ信号により、Ｆ１信号が外部制御装置５内で生成され、伝達される。
【００９９】
車両用発電機１の発電状態を示すＬ信号は、上述した閉ループの一部である通信線を伝わる通信信号に重畳されて、車両用発電機１から外部制御装置５に入力される。外部制御装置５では、通信信号を所定電圧と比較することにより再生する。
【０１００】
したがって、車両用発電機１から外部制御装置５に対して閉ループを用いて２種類の信号を伝達することができる。これにより、これらの間を接続する接続線および接続部の数を減らすことができ、コスト低減、信頼性の向上、軽量化、作業性の向上が可能になる。また、ＰＣＭ信号を用いる場合のように変調／復調を行うための複雑な構成が不要であり、構成の簡略化が可能である。さらに、通信線を介して通信信号の電圧レベルを可変することにより信号の伝達を行っているため、デジタル通信を行う場合のように特に通信速度に制約がなく、常時Ｆ信号を通信することも可能となる。
【０１０１】
また、外部制御装置５においてＬ信号とＦ信号の２つの信号を処理して車両用発電機１の制御を行うことにより、以下に示す利点が生じる。
（１）発電制御装置２のスタンバイ状態（電源起動モード）を確認した後にＦ信号を送出することが可能になる。これにより、スタータが回っていない状態では、Ｆ信号を出力せずにトランジスタ２２１のオフ状態を維持することができるため、界磁巻線１２による無駄な電力消費をゼロにすることができる。
【０１０２】
これに対し、従来は、車両用発電機が回転していない状態では出力電圧が調整電圧以下になるため、励磁電流制御用のトランジスタがオン状態になり、界磁巻線に励磁電流が流れていた。例えば、界磁巻線１２に流れる電流は３〜６Ａ程度であり、初期励磁制御を行った場合であっても０．５〜１Ａ程度は励磁電流が流れていたが、本実施形態の外部制御装置５および発電制御装置２を用いることにより、これらの無駄な励磁電流をなくすことができる。
【０１０３】
（２）発電制御装置内部で初期励磁電流を生成し、回転に応じたＶｐ特性と所定の閾値と比較することによりエンジンの完爆を検知する従来方式があるが、この方式では、車両の始動特性に合わせて完爆検知レベルを車両毎に調整する必要があり、発電制御装置あるいは車両用発電機の品種が増加するという問題があった。ところが、本実施形態の外部制御装置５および発電制御装置２を用いることにより、Ｌ信号の立ち上がりで初期励磁制御から徐励制御へ切り替えることができる。しかも、発電信号Ｖｐの特性を、初期励磁制御におけるＦ信号のデューティ比の調整によって可変することができるため、ハードウエアの変更なしにソフトウエアを変更するだけで早期に対応することができ、車両にあわせた最適な設定を実現できるとともに、開発期間の短縮によるコスト低減を図ることができる。また、発電制御装置２の品種を減らすことができ、量産効果によるさらなるコストダウンが可能になる。
【０１０４】
（３）ベルト切れが発生した場合にＬ信号がハイレベルからローレベルに切り替わるため、これを検出して発電停止の警報を行ったり、Ｆ信号の出力停止による励磁電流の通電を停止することができる。したがって、界磁巻線１２による無駄な励磁電流の消費をゼロに抑えることができる。
【０１０５】
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、上述した実施形態では、発電状態信号としてＰ端子に発生する発電信号Ｖｐを所定のレベルと比較して、ローレベルあるいはハイレベルとなるＬ信号を生成して用いたが、励磁電流や残留磁化により発生するＰ端子の発電信号を所定の閾値と比較し、この発電信号の方が小さければローレベルとなり、この発電信号の方が大きければ発電信号に応じたパルスとなるＰ信号を、Ｌ信号の代わりに用いるようにしてもよい。この場合には、Ｐ信号に含まれるパルスの有無により発電が行われているか否かを示す情報に加えて車両用発電機の回転情報を外部制御装置５に伝えることができる。
【０１０６】
これによれば、発電機内の２つの情報を表すＦデューティ（励磁電流状態）とＮｐ（発電機の回転状態）を同時に検出することができるので、ＥＣＵにて発電機自身の発電状態（出力電流特性や発電トルク特性）を正確かつ容易に検知することが可能となる。
【０１０７】
特に、ベルトゆるみやベルト劣化により発電機の回転がスリップし、エンジン回転と同期しなくなった場合でも、直接検出した発電機の回転数とそれに対応したＦデューティにより、エンジンのアイドリング回転数の見込み補正をすることができるので、アイドリング回転数の上昇や不安定なオーバーシュートや、アイドリング回転上昇による燃費悪化を防止することができる。これに対し、従来においては、発電機の回転がスリップしているときには、正常時よりも回転が低下してしまいＦデューティを増加して電気負荷へ電力を供給することになる。したがって、Ｆデューティが増加していることから、アイドリング回転の上昇や不安定なオーバーシュート回転を招くおそれがある。また、アイドリング回転の上昇は、燃費悪化につながってしまう。
【０１０８】
また、発電機の回転とエンジン回転のズレにより、ベルト状態を知ることが可能になる。したがって、ベルトのゆるみによる発電不足やベルト切れ故障に至る前に処置することができる。
また、上述した実施形態では、スタータによるクランキング中に初期励磁電流を流してその電流によるＶｐ特性を所定の閾値と比較してＬ信号を生成し、このＬ信号の立ち上がりによって初期励磁制御から徐励制御への切り替えを行ったが、エンジン回転センサを用いて、この検出した回転数が所定の回転数よりも高くなったことでエンジンの完爆を検知するようにしてもよい。このとき、Ｆ信号をＦ制御停止から徐励制御に切り替えて、徐励制御による励磁電流で発生する発電信号Ｖｐ等を所定レベルと比較して判別し、Ｌ信号を変化させるようにしてもよい。このようにすることで、初期励磁制御を省略することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の車両用発電機および外部制御装置の構成を示す図である。
【図２】車両用発電機に含まれる発電制御装置の概略的な構成を示す図である。
【図３】外部制御装置の概略的な構成を示す図である。
【図４】発電制御装置の詳細な構成を示す図である。
【図５】外部制御装置の詳細な構成を示す図である。
【図６】外部制御装置内のＥＣＵの動作手順を示す流れ図である。
【図７】図６の流れ図にしたがって動作する発電制御装置およびエンジン制御装置の各部の入出力波形を示すタイミング図である。
【図８】図６の流れ図にしたがって動作する発電制御装置およびエンジン制御装置の各部の入出力波形を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１  車両用発電機
２  発電制御装置
３  バッテリ
８  通信線
１１  固定子巻線
１２  界磁巻線
１３  整流回路
２１  発電機側送受信部
２２  励磁電流設定部
２３  発電状態信号生成部
５１  エンジン系制御部
５２  充電系制御部
５３  車両側送受信部
【図１】
0004487461.tif 000002
【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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