(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用発電機の出力電圧あるいはバッテリの端子電圧と所定の調整電圧とを比較する電圧比較手段と、
界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電流制御手段と、
前記電圧比較手段と前記界磁電流制御手段との間に配置され、前記車両用発電機の界磁巻線に流れる界磁電流を、徐々に増加させて、あるいは、最大値を所定値に制限して抑制制御する界磁電流抑制制御手段と、
前記電圧比較手段から出力され前記界磁電流抑制制御手段に入力される信号あるいはこの信号に対応するパルス信号を外部制御装置に向けて送信する外部送信端子と、
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、
前記電圧比較手段による比較結果に対応する信号を平均化処理する信号平均化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３】
請求項２において、
前記信号平均化手段による平均化処理は、エンジン点火制御周期よりも長い期間で行われ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、
前記平均化処理の期間は、２０ｍｓ以上であることを特徴とする車両用発電制御装置。
【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出力電圧を制御する車両用発電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両用発電機の作動状態（発電機の稼働率）を外部制御装置（ＥＣＵ）へ送信する信号として、界磁コイルの端子電圧を使用する方法（例えば、特許文献１参照。）や、発電制御装置内の界磁電流を制御するスイッチング素子の制御信号を使用する方法（例えば、特許文献２参照。）などが知られている。送信信号（Ｄｕｔｙ信号）を受信したＥＣＵは、信号の内容の変化により電気負荷の投入検出等を行い、スロットル弁の開閉制御等を行ってエンジンのアイドリング回転数を安定化させている。
【特許文献１】実公平６−１９３５９号公報（第１−３頁、図１−２）
【特許文献２】特開平９−８４３９８号公報（第３−４頁、図１−８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、車両の電気負荷が投入されたときにエンジンに対する発電機負荷が急激に増加しないよう車両用発電機の界磁電流を徐々に増加させる機能や冷時の発電機負荷最大値を低減させるべく車両用発電機の界磁電流の最大値を制限する機能である界磁電流抑制機能が付加された発電制御装置が増加している。この界磁電流抑制機能が働くと、電気負荷投入時に界磁電流が徐々に増加、または、界磁電流の最大値を制限（例えば８０％）するため、ＥＣＵに送信される信号の変化（Ｄｕｔｙ値変化）が小さくなり、または、ＥＣＵ保有の信号しきい値（例えば９０％）に達せず、車両用発電機の作動状態（電気負荷投入状態）の検出を正確に行うことができないという問題があった。このため、界磁コイルの端子電圧や界磁電流を制御するスイッチング素子の制御信号が車両用発電機の作動状態（電気負荷投入状態）の検出信号として使用できないことになる。この結果、エンジンのアイドリング回転数の安定制御を確実に実施することができなかった。あるいは、上記の送信信号に基づいてＥＣＵがエンジンのアイドリング回転数の制御を実施すると、かえってアイドリング回転数が不安定になる場合もある。
【０００４】
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、車両用発電機の作動状態（電気負荷投入状態）を高精度で検出することができ、エンジンのアイドリング回転数を安定させる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】
【０００５】
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、車両用発電機の出力電圧あるいはバッテリの端子電圧と所定の調整電圧とを比較する電圧比較手段と、界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁電流制御手段と、電圧比較手段と界磁電流制御手段との間に配置され、車両用発電機の界磁巻線に流れる界磁電流を抑制制御する界磁電流抑制制御手段と、電圧比較手段から出力され界磁電流抑制制御手段に入力される信号あるいはこの信号に対応する信号を外部制御装置に向けて送信する外部送信端子とを備えている。
【０００６】
このように、界磁電流の抑制制御を行う場合であっても、車両用発電機の出力電圧（あるいはバッテリの端子電圧）と調整電圧とを比較した結果であってこの抑制制御前の信号を外部制御装置に送信しているため、外部制御装置では電気負荷変化時の車両用発電機の作動状態（電気負荷投入状態）を確実に検出することができ、電気負荷投入に対応したエンジンのアイドリング回転数の安定制御（スロットル弁の制御）を行ってアイドリング回転数を安定させることができる。
【０００７】
また、上述した電圧比較手段による比較結果に対応するパルス信号を生成するパルス信号生成手段をさらに備え、パルス信号生成手段によって生成されたパルス信号を外部送信端子から送信することが望ましい。外部送信端子から送信する信号をパルス信号とすることにより、ＬＩＮ通信等のシリアル通信で車両用発電制御装置と外部制御装置との間の信号の送受信を行うことができるため、電圧値を直接送信する場合に比べて、信頼性を向上させるとともに他の情報送信との信号線の共用が容易となる。
【０００８】
また、上述した電圧比較手段による比較結果に対応する信号を平均化処理する信号平均化手段をさらに備えることが望ましい。電圧比較手段の出力信号は、エンジン回転数や常時作動の間欠電気負荷等の影響でその内容が変動するため、この出力信号を平均化処理することにより、電気負荷投入時の車両用発電機の作動状態（電気負荷投入状態）をより確実に検出することが可能となる。
【０００９】
また、上述した信号平均化手段による平均化処理は、エンジン点火制御周期よりも長い期間で行われることが望ましい。特に、上述した平均化処理の期間は、２０ｍｓ以上であることが望ましい。これにより、アイドリング時における点火ノイズの影響を排除することができ、車両用発電機の作動状態（電気負荷投入状態）のより確実な検出およびアイドリング回転数のさらなる安定化を図ることが可能となる。
【００１０】
また、上述した界磁電流抑制制御手段は、界磁電流を徐々に増加させること、あるいは、界磁電流の最大値を所定値に制限することが望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
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制御装置と車両用発電機やバッテリ、電気負荷、ＥＣＵとの接続状態が示されている。
【００１２】
図１において、車両用発電制御装置２は、車両用発電機１の出力端子（Ｂ端子）の電圧が所定の調整電圧（例えば１４Ｖ）になるように制御するためのものである。また、車両用発電制御装置２は、Ｂ端子以外に、イグニッション端子（ＩＧ端子）と通信端子（Ｃ端子）とグランド端子（Ｅ端子）を有している。Ｂ端子は、所定の充電線を介してバッテリ３や各種の電気負荷４に接続されている。ＩＧ端子は、イグニッションキー６を介してバッテリ３の正極側端子に接続されている。Ｃ端子は、外部制御装置としてのＥＣＵ５に接続されている。Ｅ端子は、車両用発電機１のフレームに接続されている。なお、図１では、車両用発電制御装置２は、車両用発電機１と並行して図示したが、実際には車両用発電機１に内蔵されている。また、Ｂ端子とＥ端子は、車両用発電機１と車両用発電制御装置２の両方で共用されている。
【００１３】
車両用発電機１は、固定子に含まれる３相の固定子巻線１０１と、回転子に含まれる界磁巻線１０２と、固定子巻線１０１の３相出力を全波整流するために設けられた整流回路１０３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１０２に対する通電を車両用発電制御装置２によって適宜断続制御することにより行われる。
【００１４】
次に、車両用発電制御装置２の詳細構成および動作について説明する。図１に示すように、車両用発電制御装置２は、環流ダイオード２０１、スイッチング素子２０２、アンド回路２０３、電圧比較器２０４、界磁電流抑制回路２０５、基準電圧生成回路２０６、抵抗２０７、２０８、２０９、２１３を備えている。
【００１５】
スイッチング素子２０２は、界磁巻線１０２、抵抗２１３に直列に接続されており、オン状態のときに界磁巻線１０２、抵抗２１３に界磁電流が流れる。環流ダイオード２０１は、界磁巻線１０２に並列に接続されており、スイッチング素子２０２がオフ状態のときに界磁電流を環流させる。
【００１６】
基準電圧生成回路２０６は、車両用発電機１の出力電圧を所定の調整電圧に制御するために、この調整電圧に対応する基準電圧を生成する。基準電圧生成回路２０６によって生成された基準電圧は、電圧比較器２０４のプラス入力端子に印加される。本実施形態では、車両用発電機１のＢ端子に抵抗２０７、２０８からなる分圧回路が接続されており、車両用発電機１の出力電圧がこの分圧回路によって分圧されその分圧電圧が電圧比較器２０４のマイナス入力端子に印加されている。基準電圧生成回路２０６では、調整電圧にこの分圧比を乗じた基準電圧が生成される。なお、基準電圧生成回路２０６によって生成される基準電圧は固定値を用いる場合の他に、車両用発電機１の発電状態に応じて、あるいは、ＥＣＵ５から送られてくる調整電圧設定信号に基づいて適宜変更するようにしてもよい。
【００１７】
電圧比較器２０４は、プラス入力端子に印加された基準電圧と、抵抗２０７、２０８からなる分圧回路を介してマイナス入力端子に印加された車両用発電機１の出力電圧とを比較し、出力電圧の方が基準電圧よりも低いときにハイレベルの信号を出力し、反対に出力電圧の方が基準電圧よりも高いときにローレベルの信号を出力する。この電圧比較器２０４の出力信号がアンド回路２０３の一方の入力端子に入力される。アンド回路２０３の他方の入力端子には界磁電流抑制回路２０５の出力信号が入力される。
【００１８】
界磁電流抑制回路２０５は、界磁巻線１０２に流れる界磁電流の急激な増加を抑制するとともに界磁電流の最大値を制限するためのものであり、スイッチング素子２０２と界磁巻線１０２との接続点およびスイッチング素子２０２と抵抗２１３との接続点の電圧を監視してこの抑制動作を行う。例えば、界磁電流抑制回路２０５は、スイッチング素子２０２と界磁巻線１０２との接続点に現れる電圧を検出し、この検出した電圧のオンデューティを所定の増加率で増加させたオンデューティを有する信号を生成してアンド回路２０３の他方の入力端子に入力する。
【００１９】
アンド回路２０３は、２つの入力端子に入力された信号の論理積信号を駆動信号としてスイッチング素子２０２に入力する。スイッチング素子２０２は、駆動信号がハイレベルのときにオン状態に、ローレベルのときにオフ状態になる。
【００２０】
大きな電気負荷４が接続されると車両用発電機１の出力電圧が低下して電圧比較器２０４からはハイレベルの信号が出力されるが、界磁電流抑制回路２０５からはそのときのオンデューティよりも少しだけデューティ比が大きな信号が生成されてアンド回路２０３からスイッチング素子２０２に入力される駆動信号が生成されるため、界磁巻線１０２に流れる界磁電流が徐々に増加する界磁電流抑制制御が実施される。
【００２１】
別の例として、界磁電流抑制回路２０５は、スイッチング素子２０２と抵抗２１３との接続点に現れる電圧を検出する場合、この検出した電圧が所定値以上にならないように、最大制限オンデューティを有する信号を生成してアンド回路２０３の他方の入力端子に入力する。
【００２２】
アンド回路２０３は、２つの入力端子に入力された信号の論理積信号を駆動信号としてスイッチング素子２０２に入力する。スイッチング素子２０２は、駆動信号がハイレベルのときにオン状態に、ローレベルのときにオフ状態になる。
【００２３】
大きな電気負荷４が接続されると車両用発電機１の出力電圧が低下して電圧比較器２０４からはハイレベルの信号が出力されるが、界磁電流抑制回路２０５からは最大制限オンデューティ信号が生成されてアンド回路２０３からスイッチング素子２０２に入力される駆動信号が生成されるため、界磁巻線１０２に流れる界磁電流の最大値を所定値に制限する界磁電流抑制制御が実施される。
【００２４】
また、本実施形態では、電圧比較器２０４の出力端子とＣ端子との間に保護抵抗としての抵抗２０９が挿入されている。換言すれば、Ｃ端子および抵抗２０９を介して、電圧比較器２０４の出力端子の電圧を外部のＥＣＵ５に向けて送信可能な構成を採用している。
【００２５】
上述した抵抗２０７、２０８、電圧比較器２０４、基準電圧生成回路２０６が電圧比較手段に、スイッチング素子２０２が界磁電流制御手段に、アンド回路２０３、界磁電流抑制回路２０５、抵抗２１３が界磁電流抑制制御手段に、Ｃ端子が外部送信端子にそれぞれ対応する。
【００２６】
このように、本実施形態の車両用発電制御装置２では、界磁電流の抑制制御を行う場合であっても、車両用発電機１の出力電圧と調整電圧とを比較した結果であってこの抑制制御前の信号をＥＣＵ５に送信しているため、ＥＣＵ５では電気負荷変化時の車両用発電機１の作動状態（電気負荷投入状態）を確実に検出することができ、電気負荷投入に対応したエンジンのアイドリング回転数の安定制御（スロットル弁の制御）を行ってアイドリング回転数を安定させることができる。
【００２７】
図２は、車両用発電制御装置の変形例を示す図である。図２に示す車両用発電制御装置２Ａは、図１に示した車両用発電制御装置２に対して、抵抗２０９を信号平均化回路２１０に置き換えた点が異なっている。この信号平均化回路２１０は、信号平均化手段に対応するものであり、電圧比較器２０４による比較結果に対応する信号を平均化処理する。電圧比較器２０４の出力信号は、エンジン回転数や常時作動の間欠電気負荷等の影響でその内容が変動するため、この出力信号を平均化処理することにより、電気負荷投入時の車両用発電機１の作動状態（電気負荷投入状態）をより確実に検出することが可能となる。
【００２８】
また、信号平均化回路２１０による平均化処理は、エンジン点火制御周期よりも長い期間、例えば２０ｍｓ（エンジンが８気筒でアイドリング回転数が７５０ｒｐｍとしたときの点火周期が２０ｍｓ＝１／（（７５０×４）／６０）以上の時間で行われる。これにより、アイドリング時における点火ノイズの影響を排除することができ、車両用発電機１の作動状態（電気負荷投入状態）のより確実な検出およびアイドリング回転数のさらなる安定化を図ることが可能となる。
【００２９】
図３は、車両用発電制御装置の他の変形例を示す図である。図３に示す車両用発電制御装置２Ｂは、図１に示した車両用発電制御装置２に対して、抵抗２０９をパルス信号形成回路２１１に置き換えた点が異なっている。このパルス信号形成回路２１１は、電圧比較器２０４による比較結果に対応するパルス信号を生成するパルス信号生成手段に対応するものであり、この生成されたパルス信号がＣ端子を介してＥＣＵ５に送信される。Ｃ端子から送信する信号をパルス信号とすることにより、ＬＩＮ通信等のシリアル通信で車両用発電制御装置２ＢとＥＣＵ５との間の信号の送受信を行うことができるため、電圧値を直接送信する場合に比べて、信頼性を向上させるとともに他の情報送信との信号線の共用が容易となる。
【００３０】
図４は、車両用発電制御装置の他の変形例を示す図である。図４に示す車両用発電制御装置２Ｃは、図１に示した車両用発電制御装置２に対して、抵抗２０９を信号平均化・パルス信号形成回路２１２に置き換えた点が異なっている。この信号平均化・パルス信号形成回路２１２は、図２に示した信号平均化回路２１０と図３に示したパルス信号形成回路２１１のそれぞれの機能を併せ持っている。すなわち、信号平均化・パルス信号形成回路２１２は、電圧比較器２０４による比較結果に対応する信号を平均化処理するとともに、この平均化した信号に対応するパルス信号を生成する。生成されたパルス信号は、Ｃ端子を介してＥＣＵ５に送信される。
【００３１】
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、車両用発電機１の出力電圧が調整電圧に一致するように制御する場合を考えたが、バッテリ３の端子電圧（正極側端子の電圧）を所定のセンシング線を介して取り込んで、この端子電圧が調整電圧に一致するように制御するようにしてもよい。
【００３２】
また、図１に示した構成では、電圧比較器２０４とＣ端子との間に保護抵抗としての抵抗２０９が挿入されていたが、動作原理的にはこの抵抗２０９を省略してもよい。あるいは、保護用のダイオードに置き換えたり、その他の保護回路を介したりしてもよい。また、電圧比較器２０４の出力電圧レベルを変換する変換回路を介して電圧比較器２０４とＣ端子との間を接続するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を適用した一実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図２】車両用発電制御装置の変形例を示す図である。
【図３】車両用発電制御装置の他の変形例を示す図である。
【図４】車両用発電制御装置の他の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  車両用発電機
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ  車両用発電制御装置
３  バッテリ
４  電気負荷
５  ＥＣＵ
６  イグニッションキー
１０１  固定子巻線
１０２  界磁巻線
１０３  整流回路
２０１  環流ダイオード
２０２  スイッチング素子
２０３  アンド回路
２０４  電圧比較器
２０５  界磁電流抑制回路
２０６  基準電圧生成回路
２０７、２０８、２０９、２１３  抵抗
【図１】
0004488054.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004488054.tif 000004
【図４】
0004488054.tif 000005