(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信により外部からの指令を受信して車両用発電機の制御・監視をすると共に、監視結果を通信により外部へ送信する通信機能を含めた車両用発電機の制御装置において、
上記車両用発電機の制御用のＦＥＴ等の電力素子部と、上記電力素子部を制御すると共に上記車両用発電機の動作状態を監視する制御用ＩＣと、上記通信機能を含む通信用ＩＣとを備え、
上記通信用ＩＣは上記通信機能で用いる所定の通信プロトコルなどの通信仕様に適合したＩＣとし、使用する通信仕様が上記通信用ＩＣの通信仕様と異なる場合は、適合する通信仕様の他のＩＣと取り替え可能とすると共に、電力消費の大きいバイポーラサーキットと電力消費の小さいＣモスサーキットを混在させざるを得ないサーキットを上記制御用ＩＣ側へ集中させ、上記通信用ＩＣはＣモスサーキットのみで構成したことを特徴とする車両用発電機の制御装置。
【請求項２】
通信により外部からの指令を受信して車両用発電機の制御・監視をすると共に、監視結果を通信により外部へ送信する通信機能を含めた車両用発電機の制御装置において、
上記車両用発電機の制御用のＦＥＴ等の電力素子部と、上記電力素子部を制御すると共に上記車両用発電機の動作状態を監視する制御用ＩＣと、上記通信機能を含む通信用ＩＣと選択手段とを備え、
上記通信用ＩＣは上記通信機能で用いる複数の通信プロトコルなどの通信仕様に適合するＩＣとし、上記選択手段は上記通信用ＩＣの複数の通信仕様から所望の通信仕様を選択して使用可能とする手段とすると共に、電力消費の大きいバイポーラサーキットと電力消費の小さいＣモスサーキットを混在させざるを得ないサーキットを上記制御用ＩＣ側へ集中させ、上記通信用ＩＣはＣモスサーキットのみで構成したことを特徴とする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】
この発明は車両用発電機の制御装置に関し、特に外部との通信機能を有する制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両用発電機も車載電装品の情報ネットワーク化や、燃費向上・環境エコロジー向上を狙った、よりよきエンジンマネージメントのために通信装備を持つことのニーズが上昇している。
このニーズの中、自動車メーカーは車両用発電機に適用すべき通信ルールを各々独自に考案・選択する風潮があり、それらの通信ルールは各自動車メーカーが競合他社と異なるようにして付加価値を高めようとするもので、それが各々自動車メーカーが信ずる利点であり、車両用発電機供給メーカーはそれらを各々に尊重すべき立場にある。
つまり、車両用発電機としては性能、極端には形状が同一であっても、各自動車メーカーの異なる複数の通信ルールに基づく通信装備をしなければならない。
【０００３】
車両用発電機の制御装置は上記のような通信装備を備えるためにかなり複雑で大規模な集積回路（ＩＣ）が必要となり、１種類でさえ高額な開発費を要し、また１種類でさえ品質保証のための工数が増大する。このようなＩＣが各自動車メーカー毎に異なる通信ルール毎に必要となっている。
つまり、従来は車両用発電機の装備する通信ルールの変更は、その制御装置がまるごと変更されており、開発コストと管理工数が増大するので、激化している価格競争の中において、好ましくない。
【０００４】
従来の発電機の制御装置を図４で説明する。
図４は、車両用発電機とそれの通信マスターとなる外部ユニットとの通信システムの構成図である。なお、このシステムでは、車両用発電機と外部ユニットがシングルワイヤによる通信をしている。
図５は従来のＩＣ化された制御装置の構成を示し、１チップのＩＣとした斜視図である。
【０００５】
図４において、１は車両用発電機全体を表し、その中に制御装置５０を含んでいる。２は外部ユニットで、車両用発電機１と通信線３６で接続して通信する通信マスターとなる。３はバッテリ、１１は界磁コイルで回転子を構成している。１２は電機子のコイルで、三相のコイルでステータを構成している。１３は全波整流用のダイオード、１４は発電機の発電電圧サージを吸収するゼナーダイオード、５０は制御装置、５１は制御機能と通信機能を有するＩＣで、そのＩＣは、電力素子パート５２、制御を司るメインＩＣパート５３、通信ＩＣパート５４、を含んでいる。その電力素子パート５２には界磁コイルの通電制御をするためＦＥＴ等のトランジスタＴ１、トランジスタＴ１遮断時の発電機コイルサージ発生抑制のためのフライホイルダイオードＤ１を含んでいる。、
なお、制御装置５０は、本来の主たる役目「発電機の発電電圧制御」「発電機の故障診断」に付け加えてそれらの特性変更や情報報告のための通信装備を含有し、その通信機能が通信ＩＣパート５４に含まれている。
【０００６】
制御装置５０の端子は、Ｂ端子がＩＣ５１への電源供給用と発電機出力電圧の監視用、Ｆ端子がトランジスタＴ１の出力用、Ｅ端子がアース、Ｐ端子が発電機の１相分電圧から発電機の回転数をモニタ用するものである。３５は通信線である。
【０００７】
上記のＩＣ５１は図５ように搭載台座６１に搭載され、ヒートシンク６２上に取り付けられていて、制御・通信回路部分が同一チップ上、つまり物理的に融合した形態で構成されている。そしてそれらは各々の動作に伴う発熱を共有する形態で搭載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来装置の説明のとおり、車両用発電機に適用する通信情報解釈の仕方（通信プロトコル等の通信仕様）は複数存在し、車両用発電機供給メーカーは通信仕様が変更の都度、前記制御装置の半導体装備（ＩＣ）を流用することができずにまるごと交換しなければならない。つまり、通信ＩＣが異なるだけの総合ＩＣを通信仕様の数だけ開発、管理している。この通信仕様の違いは、同一通信プロトコル内でもあるし、場合によっては通信プロトコル自体が異なっている。
【０００９】
この発明は通信仕様が異なってもＩＣをまるごと交換しなくてよいようにする車両用発電機の制御装置を得ることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）この発明の請求項１に係る車両用発電機の制御装置は、通信により外部からの指令を受信して車両用発電機の制御・監視をすると共に、監視結果を通信により外部へ送信する通信機能を含めた車両用発電機の制御装置において、上記車両用発電機の制御用のＦＥＴ等の電力素子部と、上記電力素子部を制御すると共に上記車両用発電機の動作状態を監視する制御用ＩＣと、上記通信機能を含む通信用ＩＣとを備え、上記通信用ＩＣは上記通信機能で用いる所定の通信プロトコルなどの通信仕様に適合したＩＣとし、使用する通信仕様が上記通信用ＩＣの通信仕様と異なる場合は、適合する通信仕様の他のＩＣと取り替え可能とすると共に、電力消費の大きいバイポーラサーキットと電力消費の小さいＣモスサーキットを混在させざるを得ないサーキットを上記制御用ＩＣ側へ集中させ、上記通信用ＩＣはＣモスサーキットのみで構成したものである。
【００１１】
（２）この発明の請求項２に係る車両用発電機の制御装置は、通信により外部からの指令を受信して車両用発電機の制御・監視をすると共に、監視結果を通信により外部へ送信する通信機能を含めた車両用発電機の制御装置において、上記車両用発電機の制御用のＦＥＴ等の電力素子部と、上記電力素子部を制御すると共に上記車両用発電機の動作状態を監視する制御用ＩＣと、上記通信機能を含む通信用ＩＣと選択手段とを備え、上記通信用ＩＣは上記通信機能で用いる複数の通信プロトコルなどの通信仕様に適合するＩＣとし、上記選択手段は上記通信用ＩＣの複数の通信仕様から所望の通信仕様を選択して使用可能とする手段とすると共に、電力消費の大きいバイポーラサーキットと電力消費の小さいＣモスサーキットを混在させざるを得ないサーキットを上記制御用ＩＣ側へ集中させ、上記通信用ＩＣはＣモスサーキットのみで構成したしたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
実施の形態１を図について説明する。図１はこの発明の実施の形態１の車両用発電機の回路構成図で、従来と同一符号は同一または相当のものを表し説明を省略する。
２０は制御装置、２１は制御用ＩＣで、制御を司るメインＩＣパートを含んでいる。２２は電力素子パート、２４は通信用ＩＣで、通信ＩＣパートの機能を含んだＩＣで、図のように通信ＩＣパートの機能とメインＩＣパートの一部の機能を含んでもよいし、通信ＩＣパートの機能のみであってもよい。３１〜３４は信号線である。
図２はこの実施の形態１のＩＣの構成を示す図である。
【００１３】
車両用発電機１の制御装置２０と外部ユニット２との通信機能については、例えば、外部ユニット２が決めた目標発電電圧に基づいて目標発電電圧を変更する場合、外部ユニット２が決めた目標発電電圧は、ある１つの通信プロトコルに基づいて複数ビットで構成される２進情報として送信され、車両用発電機１の制御装置２０は通信線３６を介してこれを受信し、受信内容を解釈して、目標発電電圧を変更する。
また、制御装置２０は車両用発電機１が運転中か停止中かを所定の通信プロトコルで複数ビットで構成される２進情報として外部ユニット２へ送信し、外部ユニット２はこれを受信し解釈することができる。
【００１４】
制御用ＩＣ２１と通信用ＩＣ２４との間は信号線３１〜３４で接続し信号伝達が行われる。
信号線３１はＩＣの動作電源電圧用、信号線３４はアース用であり、動作電源電圧の生成は、両者各々のＩＣが生成してもよいが、いずれかのＩＣだけが生成すればよいようにしている。
信号線３２，３３は内部通信用接続であって、例えば次の信号伝達のケースがある。
（１）端子に印加する電圧の高・低を利用した論理スイッチによる論理情報の伝送、
（２）複数ビットで構成される２進情報のパラレル伝送、
（３）複数ビットで構成される２進情報のシリアル伝送、
（４）パルスの周波数変調を利用した周波数情報の伝送、
（５）ＰＷＭのオン／オフデューティー比を利用したデューティー情報の伝送、
（６）電圧レベルを利用した電圧情報の伝送、
これらのケースから目的にあった最適の信号伝達ケースを選択し適用する。
【００１５】
ここでは、信号線３２は目標発電電圧の情報伝達で、通信用ＩＣ２４から制御用ＩＣ２１への伝送で、上記（５）のＰＷＭのオン／オフデューティー比を利用したデューティー情報で伝送している。
信号線３３は車両用発電機のステイタス情報（動作状態）の伝達で、動作状態か停止状態かを検出する検出信号の伝送で、上記（６）の電圧レベルを利用した電圧情報で伝送している。
【００１６】
次に動作を説明する。
（１）外部ユニット２が所定の通信プロトコルに基づいて車両用発電機１の制御装置２０に「目標発電電圧」の情報を複数ビットで構成される２進情報として送信する。
（２）車両用発電機１の制御装置２０はこれを通信用ＩＣ２４で受信する。
（３）通信用ＩＣ２４は自ＩＣ内部の発電電圧をコントロールするメインＩＣの部分でデューティー比を変更し、外部通信とは別の内部通信により信号線３２を介して伝送する。
（４）制御用ＩＣ２１は伝送されたディーティー比に基づいて目標発電電圧を決めトランジスタＴ１を駆動して、目標発電電圧を変更する。
（５）また、車両用発電機１のステイタスを監視する制御用ＩＣ２１は、そのステイタス（運転中か停止中か）に基づいて電位（オンオフ情報）を変化する。
（６）通信用ＩＣ２４はこれをモニタし、電位に基づいて、車両用発電機１のステイタス（運転中か停止中か）を認識する。
（７）通信用ＩＣ２４は上記ステイタスを通信プロトコルに基づいて複数ビットで構成される２進情報として外部ユニット２に送信する。
【００１７】
このように、制御用ＩＣ２１と通信用ＩＣ２４間の内部通信は、外部との通信の通信プロトコルとは別であり、外部通信の通信プロトコルが異なっても内部通信は共通にしている。それ故、外部通信の通信プロトコルが変わったとしても内部通信を共通にしているので、部品交換されるのは通信用ＩＣ２４だけであり、制御用ＩＣ２１は交換する必要がなく。コストが低減できる。
【００１８】
また、電力消費の大きいバイポーラサーキットと電力消費の小さいＣモスサーキットを混在させざるを得ないサーキットを制御用ＩＣ側へ集中させて、通信用ＩＣはＣモスサーキットのみで論理構成し、小型化を図っている。
なお、電力素子パート２２のトランジスタＴ１は制御用ＩＣと別であるがバイポーラでもユニポーラでもよいが、通常はユニポーラトランジスタ（ＦＥＴ）を用いている。
【００１９】
実施の形態２．
実施の形態１に対し、多少の論理ゲートの増大を許容できるようなケースにおいては、もとから通信用ＩＣに、複数の通信プロトコルサーキットを含有させ、それを通信プロトコル変更用に設けた外部端子の接続具合によって変更していくようにしてもよい。
【００２０】
図３はこの実施の形態２の回路構成を示し、通信用ＩＣ２４ａは複数の通信プロトコルに対応するＩＣで、プロトコル変更用の外部端子を設けている。この通信用ＩＣ２４ａの外部端子を通信プロトコル切換手段２６で切り換えて通信プロトコルを変更する。
なお、通信プロトコル以外の通信規約（通信仕様）に応じた外部端子として切り換えるようにしてもよい。
【００２１】
以上のように、実施の形態２は通信プロトコルが変わっても部品交換がないようにしたものである。
また、この場合にも通信用ＩＣと制御用ＩＣを物理的に分離しているので、もしも、通信用ＩＣ２４ａが対応している通信プロトコル以外のプロトコルを使用する場合に、通信用ＩＣ２４ａのみ取り替えればよい。従ってコストが低減できる。また、通信用ＩＣ２４ａと制御用ＩＣ２１のいずれかが故障した場合の取り替え費用も安くなる。
【００２２】
また、実施の形態１と同様に、電力消費の大きいバイポーラサーキットと電力消費の小さいＣモスサーキットを混在させざるを得ないサーキットを制御用ＩＣ側へ集中させて、通信用ＩＣはＣモスサーキットのみで論理構成し、小型化を図ることができる。
この実施の形態２のように、複数の通信プロトコルの機能を通信用ＩＣ２４ａに含有させたとしても、Ｃモスサーキットのみを使用しているので小型化でき、バイポーラサーキットとＣモスサーキットを混在させたＩＣよりＩＣ面積拡大率が格段に低くなる。
【００２３】
【発明の効果】
（１）この発明の請求項１によれば、従来は電力素子部と制御機能部と通信機能部とを一体化したＩＣとしていたが、一体にせず分離して電力素子部と制御用ＩＣと通信用ＩＣとしたので、異なる通信プロトコルに対応する場合は、通信用ＩＣのみ取り替えればよく、コストダウンが図れる。また、これらのＩＣと電力素子部とを一体にせず別にしたので、熱的にも分離できる。また、通信用ＩＣの小型化も図ることができる。
【００２４】
（２）この発明の請求項２によれば、複数の通信プロトコルに対応する通信用ＩＣとしたので、ＩＣを取り替える必要がなくなり、もし上記複数の通信プロトコルで対応できずＩＣを取り替える場合があっても、通信用ＩＣ２４のみ取り替えればよく、コストダウンが図れる。また、電力素子部制と御用ＩＣおよび通信用ＩＣとを一体にせず別にしたので、熱的にも分離できる。また、通信用ＩＣの小型化も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置と外部ユニットとのシステム構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置のＩＣの構成を示す斜視図である。
【図３】  この発明の実施の形態２による車両用発電機の制御装置と外部ユニットとのシステム構成を示す図である。
【図４】  従来の車両用発電機の制御装置と外部ユニットとのシステム構成を示す図である。
【図５】  従来のＩＣ化された制御装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  車両用発電機                    ２  外部ユニット
２０  制御装置                      ２１，３０  制御用ＩＣ
２２  電力素子パート（電力素子部）  ２４，２４ａ  通信用ＩＣ
２６  通信プロトコル切換手段        ３１〜３４  信号線
３５，３６  通信線
【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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