(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用発電機の界磁巻線と直列接続されるスイッチング素子からなるとともにバッテリから前記界磁巻線に通電される界磁電流を制御する励磁電流制御手段と、少なくとも前記バッテリの電圧に基づいて形成した内部制御信号を前記励磁電流制御手段に入力して前記バッテリの高電圧時に前記スイッチング素子の遮断を指令し前記バッテリの低電圧時に前記スイッチング素子の導通を指令する内部制御信号発生手段と、前記車両用発電機の発電状況を外部制御装置に送信する外部送信端子とを具備する車両用発電機の制御装置において、
前記内部制御信号発生手段は前記内部制御信号を前記外部送信端子を通じて前記外部制御装置へ送信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】
前記内部制御信号発生手段の出力端は前記外部制御装置と短絡される請求項１記載の車両用発電機の制御装置。
【請求項３】
前記内部制御信号発生手段の出力端は信号減衰手段を介して前記外部送信端子に接続される請求項１記載の車両用発電機の制御装置。
【請求項４】
前記内部制御信号発生手段の出力端は電力増幅手段を介して前記外部送信端子に接続される請求項１記載の車両用発電機の制御装置。
【請求項５】
前記電力増幅手段の出力端は、信号減衰手段を介して前記外部送信端子に接続される請求項４記載の車両用発電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用発電機の制御装置に関し、特にその外部への信号送信機能に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のレギュレータにおいて、車両用発電機の界磁巻線と直列接続されるスイッチング素子を含むとともにバッテリから界磁巻線に通電される界磁電流を制御する励磁電流制御手段と、バッテリ又は発電機出力の電圧に基づいて形成した内部制御信号を励磁電流制御手段に入力してバッテリ又は発電機出力の高電圧時にスイッチング素子の遮断を指令しバッテリ又は発電機出力の低電圧時にスイッチング素子の導通を指令する内部制御信号発生手段と、車両用発電機の発電状況を外部制御装置に送信する外部送信端子とを備え、スイッチング素子のコレクタ端子（Ｆ端子）を外部送信端子（ＦＲ端子）と短絡して、スイッチング素子のコレクタ電位を発電状況を表す信号として外部制御装置に送信することが行われている。しかしながら、この発電状況送信方式は、外部送信端子が地絡した場合に界磁巻線に界磁電流が流れ続けてしまうという不具合や、発電機が発生する大きなサージ電圧（いわゆるＧパルス電圧）が外部制御装置に入力されてしまうという不具合を有していた。
【０００３】
実公平６−１９３５９号公報は、カソードを上記スイッチング素子に接続し、アノードを上記外部送信端子に接続したダイオードを準備して、上記不具合を防止することを提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したダイオードは発電機が大きなサージ電圧（いわゆるＧパルス電圧）を発生するためにスイッチング素子と同程度の大きな降伏電圧をもつ必要があり、内部制御信号発生手段（すなわち、レギュレータの内、スイッチング素子以外の回路部分）と同一集積回路に集積するのが困難であり、回路装置の作製上、大幅なコスト増加を招くという問題を惹起する。
【０００５】
また、車両停止時でもバッテリのリーク電流がこのダイオードの逆バイアス電流分だけ増加するので、バッテリの消耗促進及び外部制御装置の誤動作という問題も新たに発生した。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、回路作製の手間の増大やバッテリの消耗増加及び外部制御装置の誤動作を防止しつつ発電状況送信系の信頼性を向上させた車両用発電機の制御装置を提供することを、その目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明の第１の構成は、車両用発電機の界磁巻線と直列接続されるスイッチング素子からなるとともにバッテリから前記界磁巻線に通電される界磁電流を制御する励磁電流制御手段と、少なくとも前記バッテリ又は発電機出力の電圧に基づいて形成した内部制御信号を前記励磁電流制御手段に入力して前記バッテリ又は発電機出力の高電圧時に前記スイッチング素子の遮断を指令し前記バッテリ又は発電機出力の低電圧時に前記スイッチング素子の導通を指令する内部制御信号発生手段と、前記車両用発電機の発電状況を外部制御装置に送信する外部送信端子とを備える車両用発電機の制御装置において、前記内部制御信号発生手段は前記内部制御信号を前記外部送信端子を通じて前記外部制御装置へ送信することを特徴とする車両用発電機の制御装置である。
【０００７】
本構成によれば、回路作製の手間の増大やバッテリの消耗増加及び外部制御装置の誤動作を防止しつつ発電状況送信系の信頼性を向上させることができる。すなわち、本構成では、界磁巻線が接続されるレギュレータのいわゆるＦ端子ではなく、レギュレータ内部に配設されて上記励磁電流制御手段を制御する内部制御信号発生手段が励磁電流制御手段に出力する内部制御信号を同時に外部送信端子を通じて外部制御装置に送信する。したがって、界磁巻線と外部送信端子とを隔離することができるので、たとえ界磁巻線にＧパルス電圧のような高電圧が重畳してもそれが外部送信端子を通じて外部制御装置に漏出することがなく、それによる各種不具合の発生を防止できる。また逆に、外部送信端子と外部制御装置とを接続する送信線が地絡される場合でも、界磁巻線に地絡電流が流れて発電機が誤作動するのが防止できる。また上記公報のように特別の高耐圧ダイオードを必要としないので回路作製が簡素となるとともに、このダイオードを通じての電流リークによるバッテリの消耗及び外部制御装置の誤動作を防止することができる。
【０００８】
なお、上記内部制御信号は、内部制御信号発生手段の出力段から励磁電流制御手段へ入力される出力信号電圧の他、この出力信号電圧に対応する内部制御信号発生手段内部の信号電圧であってもよい。
本発明の第２の構成は、上記第１の構成において更に、前記内部制御信号発生手段の出力端が前記外部制御装置と短絡されることを特徴としている。このようにすれば、回路構成の追加がなく回路が簡素となる。
【０００９】
本発明の第３の構成は、上記第１の構成において更に、前記内部制御信号発生手段の出力端が信号減衰手段を介して前記外部送信端子に接続されることを特徴としている。本構成によれば、外部送信端子と外部制御装置とを接続する送信線にサージ電圧が重畳してもそれによる影響を軽減することができる。
なお、この信号減衰手段としては、抵抗やダイオードを用いることができる。
【００１０】
本発明の第４の構成は、上記第１の構成において更に、前記内部制御信号発生手段の出力端が電力増幅手段を介して前記外部送信端子に接続されることを特徴としている。本構成によれば、たとえ外部送信端子と外部制御装置とを接続する送信線にサージ電圧が重畳してもこのサージ電圧が励磁電流制御手段に影響するのを大幅に抑止することができる。
【００１１】
本発明の第５の構成は、上記第４の構成において更に、前記電力増幅手段の出力端が信号減衰手段を介して前記外部送信端子に接続されることを特徴としている。本構成によれば抵抗やダイオードからなる信号減衰手段を用いることで外部制御装置の信号受信回路仕様に対応した出力を得ることができる。
【００１２】
【発明を実施する形態】
本発明の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【００１３】
【実施例】
（実施例１）
本発明の車両用発電機の制御装置の一実施例の回路を図１に示す。
（構成）
車両用発電装置１は、車両用発電機２と、レギュレータ３とからなり、バッテリ４を充電するとともに、マイコンを内蔵するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ）５に発電状況信号を送信している。
【００１４】
車両用発電機２は界磁巻線２１が巻装された回転子を有する周知の三相同期発電機であって三相全波整流器２２を内蔵している。三相全波整流器２２の高位直流端はバッテリ４の高位端に接続され、それらの低位端は接地されている。
レギュレータ３は、共通の回路基板に集積されており、電源回路３１、基準電圧発生回路３２、抵抗分圧回路３３、コンパレータ（内部制御信号発生手段）３４、スイッチング素子（励磁電流制御手段）３５、フライバックダイオード３６、ベース電流制限抵抗３７を有している。電源回路３１は、バッテリ電圧を所定の電圧に変換してコンパレータ３４や基準電圧発生回路３２に電源電圧として供給する。基準電圧発生回路３２は電源回路３１から入力された電圧を所定の大きさの基準電圧に変換する抵抗分圧回路からなり、抵抗分圧回路３３はバッテリ電圧の分圧を形成する回路である。コンパレータ３４は基準電圧とバッテリ電圧の分圧とを比較して、基準電圧が高ければ内部制御信号としてローレベル電圧をベース電流制限抵抗３７を通じてスイッチング素子３５に入力してそれをオフし、基準電圧が低ければ内部制御信号としてハイレベル電圧をベース電流制限抵抗３７を通じてスイッチング素子３５に入力してそれをオンする。
【００１５】
スイッチング素子３５は、Ｆ端子を通じて界磁巻線２１の一端に接続され、界磁巻線２１の他端はバッテリ４の高位端に接続されている。したがって、スイッチング素子３５のオフにより励磁電流が遮断され、スイッチング素子３５のオンにより励磁電流が通電される。ただ、界磁巻線２１と並列にフライバックダイオード３６が接続されているので、スイッチング素子３５が遮断された後も界磁電流は過渡的に流れる。この種の車両用発電装置の構成と動作は周知であるのでこれ以上の説明は省略する。
【００１６】
次に、本実施例の特徴をなす構成とその作用を説明する。
本実施例では、コンパレータ３４の出力端がＦＲ端子（外部送信端子）を通じてＥＣＵ５の入力端に接続されている。
このようにすれば、コンパレータ３４がスイッチング素子３５に内部制御信号電圧を出力すると同時に同じ情報をＥＣＵ５に送信することになる。したがって、本実施例によれば、界磁巻線２１とＥＣＵ５の入力端とを電気絶縁してスイッチング素子３５のオフ時において界磁巻線２１のインダクタンスから発生する電圧の影響がＥＣＵ５に及ぶのを防止し、また発電機２の固定子巻線のインダクタンスなどの影響によるバッテリ電圧の変動がＥＣＵ５に及ぶのを防止しつつ、発電状況をＥＣＵ５に送信することができる。更に、ＦＲ端子とＥＣＵ５とを接続する送信線５０の地絡などの影響が界磁巻線２１に及んで、望まない界磁電流が流れるのを防止して、それによる発電電流が急増するのを防止することもできる。
【００１７】
（実施例２）
他の実施例を図２に基づいて説明する。
図２は、図１におけるコンパレータ３４の出力端とＦＲ端子（外部送信端子）とを、抵抗６１を通じて接続したものである。このようにすれば、例えば送信線５０に大きなサージ電圧が重畳してもこの抵抗分だけスイッチング素子３５のベース電流やベース電圧が制限されてスイッチング素子３５の耐外部ノイズ性が向上する。また、例えば送信線５０が地絡したりレアアースしてもコンパレータ３４の出力電位の不所望な変動やその出力段の焼損を防止することができる。
【００１８】
（実施例３）
他の実施例を図３に基づいて説明する。
図３は、図１におけるコンパレータ３４の出力端とＦＲ端子（外部送信端子）とを、負サージ遮断用のダイオード６２を通じて接続したものである。このようにすれば、実施例２と同じ作用効果を奏するとともに、送信線５０が地絡したり、送信線５０に大きな負サージ電圧が重畳しても、その影響がスイッチング素子３５やコンパレータ３４の出力段に影響してそれらが損傷することがない。
【００１９】
なお、この実施例では、ＥＣＵ５はその外部入力端へ高位電源端から給電する電流源を有し、この電流源が送信線５０を充電するものとするが、ＥＣＵ５が上記電流源を持たない場合には、レギュレータ３の内部にそれを設けてもよい。
（実施例４）
他の実施例を図４に基づいて説明する。
【００２０】
図４は、図１におけるコンパレータ３４の出力端とＦＲ端子（外部送信端子）とを、正サージ遮断用のダイオード６４を通じて接続したものである。このようにすれば、実施例２と同じ作用効果を奏するとともに、送信線５０に大きな正サージ電圧が重畳しても、その影響がスイッチング素子３５やコンパレータ３４の出力段に影響してそれらが損傷することがない。
【００２１】
なお、この実施例では、ＥＣＵ５はその外部入力端と接地線とを接続する放電素子を有し、この放電素子が送信線５０を放電するものとするが、ＥＣＵ５が上記放電素子を内蔵しない場合には、レギュレータ３の内部にそれを設けてもよい。
（実施例５）
他の実施例を図５に基づいて説明する。
【００２２】
図５は、図１におけるコンパレータ３４の出力端とＦＲ端子（外部送信端子）とを、インバータ（電力増幅手段）７を通じて接続したものである。インバータ７はどんな形式のものでもよく、好適にはｎｐｎエミッタ接地トランジスタとそのコレクタに負荷電流を供給する抵抗とで構成することができる。ただし、このインバータの電源端は電源回路３１から給電されることが好ましく、このようにするとこのインバータ７はイグニッションスイッチ６をオフした後は電力消費を生じず、またバッテリ電圧が変動してもＥＣＵ５に入力する信号電圧の電位変動を抑止できる。
【００２３】
本実施例によれば、実施例２と同じ作用効果を奏するとともに、インバータ７のドライブトランジスタが破壊しない限り、送信線５０に重畳したサージ電圧の影響がスイッチング素子３５やコンパレータ３４の出力トランジスタに影響することがなく、それらの耐サージ性が向上する。更に、このインバータ７を１段追加することにより、従来のＦ端子とＦＲ端子とを接続した場合と同じ形状の発電状況信号をＥＣＵ５に送信することができる。
【００２４】
なお、インバータ７の代わりにエミッタホロワ回路などの信号非反転型増幅回路を採用することも当然可能である。
（実施例６）
他の実施例を図６に基づいて説明する。
図６は、図５におけるコンパレータ３４の出力端とＦＲ端子（外部送信端子）とを抵抗６１を通じて接続したものである。このようにすれば、コンパレータ３４の出力を制限することができ、外部制御装置５の信号受信回路仕様に応じた出力電流・電圧を容易に得ることができる。
【００２５】
また、例えば送信線５０が地絡したり、送信線５０に大きなサージが重畳しても、コンパレータ３４の出力の不所望な変動やその出力段の損傷を防止することができる。
（実施例７）
他の実施例を図７に基づいて説明する。
【００２６】
図７は、図５におけるコンパレータ３４の出力端にカソードが接続されたダイオード６２を通じてＦＲ端子（外部送信端子）を接続したものである。このようにすれば、コンパレータ３４の出力方向を制限することができ、外部制御装置５の信号受信回路仕様に応じた出力電流・電圧を容易に得ることができる。
また、例えば送信線５０が地絡したり、コンパレータ３４の出力に不所望な変動やその出力段の損傷が生じるのを防止することができる。
【００２７】
更に、本実施例は、実施例６と組み合わせて実施することもでき、同様の効果を奏することができる。
（実施例８）
他の実施例を図８に基づいて説明する。
図８は、図５におけるコンパレータ３４の出力端にアノードが接続されたダイオード６４を通じてＦＲ端子（外部送信端子）を接続したものである。このようにすれば、コンパレータ３４の出力方向を制限することができ、外部制御装置５の信号受信回路仕様に応じた出力電流・電圧を容易に得ることができる。
【００２８】
また、例えば送信線５０に大きな正サージが重畳しても、コンパレータ３４の出力に不所望な変動やその出力段の損傷が生じるのを防止することができる。
更に、本実施例は、実施例６と組み合わせて実施することもでき、同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１を示す回路図である。
【図２】本発明の実施例２を示す回路図である。
【図３】本発明の実施例３を示す回路図である。
【図４】本発明の実施例４を示す回路図である。
【図５】本発明の実施例５を示す回路図である。
【図６】本発明の実施例６を示す回路図である。
【図７】本発明の実施例７を示す回路図である。
【図８】本発明の実施例８を示す回路図である。
【符号の説明】
２は車両用発電機
３はレギュレータ
４はバッテリ
５はＥＣＵ（外部制御装置）
７はインバータ（電力増幅手段）
２１は界磁巻線
３４はコンパレータ（内部制御信号発生手段）
３５はスイッチング素子（励磁電流制御手段）
６１は抵抗（信号減衰手段）
６２はダイオード（信号減衰手段）
６４は正サージ遮断用のダイオード（信号減衰手段）。
【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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