(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関によって駆動される車両用発電機の電圧制御装置において、
前記発電機の回転数から生成された第１信号ＮＡＬＴと、前記第１信号ＮＡＬＴに対して遅れを有し前記信号ＮＡＬＴよりも一定電圧ΔＶＮだけ増加させられた第２信号ＮＡＬＴ１とを比較して、第１信号ＮＡＬＴの方が第２信号ＮＡＬＴ１よりも高い場合、車両が加速中であると判断し、車両が加速中であると判断したときに電圧調整装置の発電電圧の設定値を低下させる
ことを特徴とする車両用発電機の電圧制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用発電機の電圧制御装置であって、
発電機の出力電流に応じて、電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させることを禁止させるための負荷検出判定手段を有していることを特徴とする車両用発電機の電圧制御装置。
【請求項３】
請求項２記載の車両用発電機の電圧制御装置であって、
電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させる際に、電圧変化を緩和させる手段を設けたことを特徴とする車両用発電機の電圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の加速度に基づいて車両用発電機の発電電圧を制御する車両用発電機の電圧制御装置に関し、更に詳しくは、車両用発電機の発電電圧を所定値に制御する電圧制御装置内に設けられ、外部からの情報を必要とせず、加速度に応じて発電電圧を制御することができる車両用発電機の電圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用発電機は、車両のエンジンに連結され、エンジンの回転によって発電し、この発電電圧で車両のバッテリを充電すると共に、車両の電気的負荷に電流を供給している。このような車両用発電機は、広範囲に変化するエンジンの回転数に対しても所定の電圧をバッテリに供給し得るように電圧調整器を備え、該電圧調整器の出力電圧を例えば１４．５Ｖに設定するように調整している。
【０００３】
ところで、従来、車両用発電機の発電電圧を車両加速時及び定常時には、例えば１４．５Ｖから１３Ｖに低減するように電圧調整器を制御し、これにより発電能力を落とし、車両用発電機の負荷を低減し、燃費向上を図ることが行われている。
【０００４】
図８は、このような電圧制御を行う車両用発電機を含む周辺関連回路の従来の構成を示す回路図である。同図において、２１は車両用発電機、２３はダイオード整流器、２５は励磁コイル、２７は電圧調整器、２９はトランジスタ、３１は電圧調整部、３３はバッテリ、３５は負荷、３７は電子制御モジュールである。
【０００５】
図８に示す電圧調整器２７において、電圧調整部３１はバッテリ３３からＳ端子を介してバッテリ電圧Ｖｓが供給され、このバッテリ電圧Ｖｓ、すなわち発電電圧Ｖｇが所定の電圧になるようにトランジスタ２９を介して励磁コイル２５を制御している。
【０００６】
具体的には、電圧制御部３１は、発電電圧Ｖｇが所定の電圧よりも大きい場合には、励磁コイル２５に流れる励磁電流を小さくして発電電圧Ｖｇを低減し、また発電電圧Ｖｇが所定の電圧よりも小さい場合には、励磁コイル２５に流れる励磁電流を大きくして発電電圧Ｖｇを増大するように制御している。
【０００７】
また、電圧調整器２７の電圧制御部３１は、車両の電気系統の全体的制御を行う電子制御モジュール３７から車速情報がＣ端子を介して供給され、この車速情報から加速度を算出し、該加速度に基づいて発電電圧Ｖｇを制御している。
【０００８】
具体的には、加速度から加速時及び定常時を判定し、加速時及び定常時には発電電圧Ｖｇを例えば１４．５Ｖから１３Ｖに低減し、これにより発電能力を落とし、車両用発電機の負荷を低減し、燃費向上を図るようにしている。尚、車速を単位時間で割ることにより加速時であるか減速時であるかを判定し、加速時でもなく、減速時でもない時を定常時としている。
【０００９】
上記従来技術の類似技術として、特開昭５９−２２２０９９号公報がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術では、電圧制御部３１はＣ端子を介して電子制御モジュール３７から車速情報が供給され、これにより発電電圧の制御を行っているので、電圧調整器２７と電子制御モジュール３７とを接続するために、例えばハーネス端子のようなＣ端子及び配線が必要となり、その分、構造が複雑となり、システム全体の故障率が増大するという課題がある。
【００１１】
特に、電圧調整器２７と電子制御モジュール３７との間を接続する配線は、各ユニット間の外部配線となるため、場合によっては配線が露出し、故障率を増大させる要因にもなりうる。
【００１２】
本発明は、このような従来の技術に着目してなされたものであり、故障の原因となっている端子や配線を用いずに、発電機の内部で車両状態を検出して発電電圧を調整することが可能な車両用発電機の電圧調整装置を提供するものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、内燃機関によって駆動される車両用発電機の電圧制御装置において、前記発電機の回転数から生成された第１信号ＮＡＬＴと、前記第１信号ＮＡＬＴに対して遅れを有し前記信号ＮＡＬＴよりも一定電圧ΔＶＮだけ増加させられた第２信号ＮＡＬＴ１とを比較して、第１信号ＮＡＬＴの方が第２信号ＮＡＬＴ１よりも高い場合、車両が加速中であると判断し、車両が加速中であると判断したときに電圧調整装置の発電電圧の設定値を低下させる。
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、発電機の回転数から生成された第１信号ＮＡＬＴと、前記第１信号ＮＡＬＴに対して遅れを有し前記信号ＮＡＬＴよりも一定電圧ΔＶＮだけ増加させられた第２信号ＮＡＬＴ１とを比較して、第１信号ＮＡＬＴの方が第２信号ＮＡＬＴ１よりも高い場合、車両が加速中であると判断し、車両が加速中であると判断したときに電圧調整装置の発電電圧の設定値を低下させるため、従来のように、発電機と外部に設けられた加速度検出手段とを、端子や配線を用いて接続する必要がなくなり、配線等に起因した故障の発生を無くすことができる。従って、故障の原因となっている端子や配線を用いずに、発電機の内部で車両状態を検出して発電電圧を調整することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、発電機の出力電流に応じて、電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させることを禁止させるための負荷検出判定手段を有している。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させることを禁止させるための負荷検出判定手段を有しているため、電気的負荷の照度や動作音が変化せず、搭乗者に違和感を与えない。
【００１７】
請求項３記載の発明は、電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させる際に、電圧変化を緩和させる手段を設けた。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、電圧変化を緩和させる手段を設けたため、電気的負荷の照度や動作音が徐々に変化して、搭乗者に違和感を与えない。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、発電機の回転数から生成された第１信号ＮＡＬＴと、前記第１信号ＮＡＬＴに対して遅れを有し前記信号ＮＡＬＴよりも一定電圧ΔＶＮだけ増加させられた第２信号ＮＡＬＴ１とを比較して、第１信号ＮＡＬＴの方が第２信号ＮＡＬＴ１よりも高い場合、車両が加速中であると判断し、車両が加速中であると判断したときに電圧調整装置の発電電圧の設定値を低下させるため、従来のように、発電機と外部に設けられた加速度検出手段とを、端子や配線を用いて接続する必要がなくなり、配線等に起因した故障の発生を無くすことができる。従って、故障の原因となっている端子や配線を用いずに、発電機の内部で車両状態を検出して発電電圧を調整することができる。
【００２０】
請求項２記載の発明によれば、電圧制御装置の発電電圧の設定値を変化させることを禁止させるための負荷検出判定手段を有しているため、電気的負荷の照度や動作音が変化せず、搭乗者に違和感を与えない。
【００２１】
請求項３記載の発明によれば、電圧変化を緩和させる手段を設けたため、電気的負荷の照度や動作音が徐々に変化して、搭乗者に違和感を与えない。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１に本発明に関する発電機に関係した構成を示す。発電機１は、車両に搭載された内燃機関（図示せず）によって、ベルトを介して回転させられ、この回転によって回転子に巻かれた励磁コイル４に流れている励磁電流が磁界を発生させ、固定子へ伝達し、該固定子に巻かれた固定子巻線２に電力が発生する。
【００２４】
この固定子巻線２は、２ａ、２ｂ、２ｃの３相から成り、各相の出力が全波整流器３を介して、車両に搭載されたバッテリ１５やヘッドランプ等の電気負荷（図示せず）に電力を供給する。励磁コイル４に流れる励磁電流は、電圧制御装置５に内蔵されているスイッチ回路１４により制御されており、前記スイッチ回路１４はトランジスタやＭＯＳ−ＦＥＴにより構成されている。
【００２５】
スイッチ回路１４が導通していない時は、励磁コイル４に流れていた励磁電流はフライホイールダイオード６へ流れている。そもそも発電機１は、発電電圧がある定められた値になるように電圧を制御することが役割であり、ここではＳ端子で電圧を検出し、該Ｓ端子で検出した電圧ＶＳが、例えば１４．４Ｖになるように、前記スイッチ回路１４を制御している。
【００２６】
次に、前記電圧制御装置５の構成及び動作について説明する。電圧制御装置５は、発電機１のＢ端子を介して、電源回路７において内部電源Ｖｃｃを生成する。内部電源Ｖｃｃを生成する条件としては、エンジン始動スイッチ（図示せず）がＯＮしたことにより行う。また、発電機１及び電圧制御装置５の異常を車両搭乗者へ知らせるための警告灯を点灯させるための警報機能（図示せず）も具備している。
【００２７】
ここで、本発明に関する回転検出を行う回路及び動作について説明する。まず、前記固定子巻線２の３相（２ａ、２ｂ、２ｃ）の内の１相（２ｂ）であるＰ端子を介して入力するが、図２に示すＰ端子電圧のような波形となり、回転数に応じて周期が変化する。Ｐ端子電圧は、上限が発電機１のＢ端子電圧よりも前記全波整流器３のダイオードの順方向降下電圧分高くなり、下限は０Ｖよりも前記順方向降下電圧分低くなる。
【００２８】
よって、前記Ｂ端子電圧が１５Ｖであり、順方向降下電圧が１Ｖであったとすると、７Ｖが中心値になり、ここを判定値とすることで、回転数を精度良く検出するための波形成形を行うことができる。ここで、回転数検出回路９の説明を図３に示し、図２の波形を用いて説明する。前記判定値７Ｖを用いて、コンパレータ９ａを通過すると、信号Ａのような波形を生成することができる。
【００２９】
前記信号Ａは、コンデンサ９ｂ及び抵抗９ｃによって構成される微分回路により信号Ｂを生成し、抵抗９ｄを介して、上限をＶｃｃ、下限をＧＮＤとしたダイオード９ｅ、９ｆで構成するダイオードブリッジにより、上限をＶｃｃ、下限をＧＮＤとした信号Ｃを生成し、抵抗９ｇ、コンデンサ９ｈにより構成する積分回路を介して信号ＮＡＬＴを生成する。信号ＮＡＬＴは、回転数が高くなる（Ｐ端子周波数が高くなる）ことで、電圧が高くなるので、回転数と信号ＮＡＬＴ電圧の関係から、多様な制御への対応も可能となる。
【００３０】
次に、信号ＮＡＬＴから加速度を検出するための加速度検出回路１０の動作に関して、図４を用いて説明する。
【００３１】
回転数検出回路９により、生成された信号ＮＡＬＴに、ΔＶＮ分増加させた信号ＮＡＬＴ１を生成し、しかも前記回転数検出回路９でも用いたような積分回路において遅れをもたせる。そうすることによって、図４に示す信号ＮＡＬＴとＮＡＬＴ１のような関係となる。車両においては、加速時のような車速が上昇する際に、トランスミッションの影響によって、内燃機関の回転数は前記信号ＮＡＬＴに示すように変化する。
【００３２】
この状態において、積分回路を介した前記信号ＮＡＬＴ１は、信号ＮＡＬＴと上下がひっくり返る。この時にＨｉｇｈ信号を生成するため、コンパレータ等を用いて、信号ＶＣＮを生成する。あらためて説明することではないが、前記信号ＮＡＬＴよりも信号ＮＡＬＴ１の電圧が高い場合に、前記信号ＶＣＮは、Ｌｏｗ信号を生成する。
【００３３】
ここで、負荷検出判定回路１２の動作について説明する。図５にＦ端子電圧波形を示し、以後説明するＦ端子ＤＵＴＹは、Ｆ端子電圧がＨｉｇｈ状態の時間をＴoff 、Ｌｏｗ状態の時間をＴonとした時に、
Ｆ端子ＤＵＴＹ＝Ｔoff ÷（Ｔon＋Ｔoff ）×１００    ……とする。
【００３４】
図６に、一般的に電圧制御回路により、ある定められた電圧に電圧制御されている発電機１のＦ端子ＤＵＴＹと発電機出力電流（バッテリや車両負荷へ供給する電流）の関係について、前記発電機１の回転数をパラメータとした時の特性を示す。
【００３５】
発電機１の回転数は、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３となることで高回転になり、その際にある定められた電流値ＩＬ１時のＦ端子ＤＵＴＹは、ＤＴ１、ＤＴ２、ＤＴ３となる。この特性から発電機１の回転数が高回転になる（信号ＮＡＬＴの電圧が高くなる）ことによって、同一出力電流でのＦ端子ＤＵＴＹも増加するので、車両において前記発電機１の発電電圧を変化させる制御を行う場合に、前記発電機１の出力電流に設定値を設け、この設定値以上に検出された出力電流がなった時、発電電圧を変化させる制御を禁止する。上述した出力電流の設定値は、ヘッドランプが投入されている等、車両の電気負荷がＯＮしているレベルを設定するものとし、発電電圧が変化することによって、照度や動作音が変化することで、搭乗者に違和感を与える電気負荷を考えて設定する。
【００３６】
ここで、本発明に関する発電機１は、上述したようにＳ端子を介して検出した電圧ＶＳが、ある設定された電圧（１４．４Ｖ）になるように励磁コイル４に流れる励磁電流を前記スイッチ回路１４によって制御していて、その動作について図７を用いて説明する。
【００３７】
まず、Ｓ端子を介して検出した電圧ＶＳは、抵抗１１ａ及び１１ｂの抵抗比によって、例えば前記電圧ＶＳの１／４となり、抵抗１１ｃを介して偏差アンプ１１ｅの負入端子へ入力される。また、電源回路７により生成された内部電源Ｖｃｃより、基準電源回路８において、制御電圧Ｖｒｅｆ（例えば、前記発電機１が制御する電圧が１４．４Ｖであったとすると、１４．４Ｖの１／４の電圧）を生成する。制御電圧Ｖｒｅｆは、抵抗１１ｆを介して前記偏差アンプ１１ｅの正入力端子へ入力される。この時に、正入力端子へ入力した前記制御電圧Ｖｒｅｆと負入力端子へ入力した電圧の差を抵抗１１ｃ、１１ｄの比で決められた増幅率によって電源ＶＣが決定される。
【００３８】
ここで、発電機１の制御電圧を変化させる場合の動作について説明すると、加速度を検出したことにより生成される信号ＶＣＮと、前述した出力電流がある設定値以内の時にＨｉｇｈとなる信号ＶＣＦを入力としたアンド回路１１ｊを構成し、前述した入力信号が共にＨｉｇｈの時に、前記アンド回路１１ｊの出力が、Ｈｉｇｈとなることで、動作するスイッチ１１ｈは、上流に設置した抵抗１１ｇとＧＮＤを導通させたり、非導通にさせたりする役割をなす。例えば、前記スイッチ１１ｈが導通したとすると、前記制御電圧Ｖｒｅｆは抵抗１１ｆと１１ｇによって分圧され、前記発電機１の発電電圧が決定される。しかし、分圧された電圧は、コンデンサ１１ｉが充電されている状態なので、徐々に電圧が分圧された電圧値に降下していく。
【００３９】
この状態では、発電機１の発電電圧は、前記制御電圧Ｖｒｅｆにより決定していた発電電圧から、分圧によって決定された発電電圧まで徐々に降下していく。このことで、車両における電気負荷の照度、動作音の変化を緩やかにしている。また、前記スイッチ１１ｈが導通状態から非導通状態へ移行した場合は、前記分圧されていた電圧から、前記制御電圧Ｖｒｅｆへと上昇するが、前記コンデンサ１１ｉによって、徐々に上昇する。
【００４０】
上述してきた制御電圧判定回路１１によって、決定された信号ＶＣは、制御信号生成回路１３に入力され、前記スイッチ回路１４を動作させるための信号へと前記制御信号生成回路１３において生成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る車両用発電機の電圧制御装置の構成を示す回路図。
【図２】回転数を検出する回路の動作説明図。
【図３】回転数を検出する回路ブロック図。
【図４】加速度を検出する動作説明図。
【図５】Ｆ端子波形説明図。
【図６】Ｆ端子ＤＵＴＹと発電機出力電流の関係図。
【図７】制御電圧判定回路のブロック図。
【図８】従来の車両用発電機の電圧制御装置の構成を示す回路図。
【符号の説明】
１  発電機
２  固定子巻線
３  全波整流器
４  励磁コイル
５  電圧制御装置
６  フライホイールダイオード
７  電源回路
８  基準電源回路
９  回転数検出回路
１０  加速度検出回路
１１  制御電圧判定回路
１２  負荷検出判定回路
１３  制御信号生成回路
１４  スイッチ回路
１５  バッテリ
【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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