(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子コイル及び界磁コイルから構成される交流発電機がエンジン駆動と共に発電動作を開始し、発電出力を制御して蓄電池に供給する車両用交流発電機の制御装置であって、
前記蓄電池の端子電圧を検出し、この検出電圧に基づいて前記界磁コイルへの界磁電流を断続制御して前記交流発電機の発電出力を調整する電圧調整器と、
前記界磁コイルに流れる界磁電流を界磁電流検出抵抗により電圧として検出し、この検出電圧に基づいて過大な界磁電流を制限する界磁電流制限器と、
前記電機子コイルから１相分の発電出力を検出し、この検出発電出力が基準値より低下すると発光器を点灯して前記交流発電機に故障が生じたことを警報する故障警報器とを備え、
前記電圧調整器、前記界磁電流検出抵抗を除く前記界磁電流制限器、及び前記故障警報器は、セラミック基板上に集積して形成されたモノリシックＩＣチップであり、
前記界磁電流検出抵抗は、前記セラミック基板上に印刷方式により形成された厚膜印刷抵抗体である
ことを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項２】
前記界磁電流検出抵抗は、厚膜印刷抵抗体上にレーザー光を走査させ厚膜印刷抵抗体を気化させて除去することにより抵抗値が調整された厚膜印刷抵抗体である
ことを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両に搭載された交流発電機の内部に収納され、発電機出力を制御する電子制御回路をセラミック基板上にモノリシックＩＣチップ化して構成する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回路素子にディスクリート部品を使用し、配線基板上に実装した車両用交流発電機の制御装置として図３にその回路構成を示すものがある。この制御装置はエンジン駆動と共に発電動作を開始する電機子コイル１０１，界磁コイル１０２から構成された交流発電機１，発電出力を電機子コイル１０１より取り出して整流し、蓄電池４或いは図示しない電気負荷に供給する整流器２，蓄電池４の端子電圧を検出し、この検出電圧に基づいて交流発電機１の出力電圧を調整する電圧調整器３ａ及び界磁コイル１０２に流れる界磁電流を検出し、この検出電流に基づいて界磁電流を制限する界磁電流制限器３ｂを含む制御部３より構成される。
【０００３】
尚、５はエンジンを始動時させるためのキースイッチであり、このキースイッチ５をＯＮ動作することで蓄電池４より界磁コイル１０２に電流が流れて初期励磁がなされる。
【０００４】
電圧調整器３ａの構成として、キースイッチ５を通した蓄電池４の正極と接地との間に動作抵抗３０１とゼナーダイオード３０２とを直列に接続し、動作抵抗３０１とゼナーダイオード３０２の接続点Ｐよりゼナーダイオード３０２のブレークダウン電圧で決まる定電圧Ａを取り出す定電圧回路、整流器２の正側出力端子２０１と負側出力端子２０２間に直列接続され整流器２の出力電圧を分圧する分圧抵抗３０３，３０４から構成される分圧回路、分圧回路より分圧電圧Ｖｄを負側入力端子（−）に印加し、正側入力端子（＋）に一定の基準電圧ＶＲＥＦ１を印加し、分圧電圧Ｖｄと基準電圧ＶＲＥＦｌとの大小関係に応じて出力端子をＨ或いはＬとする第１のコンパレータ３０７、第１のコンパレータ３０７の出力端子がＨの時にＯＮ動作して蓄電池４より界磁電流を界磁コイル１０２に流す出力トランジスタ３１１，正側ラインと出力トランジスタ３１１のコレクタ間に逆方向に接続され、界磁電流遮断時に発生するサージ電流を抑制するサプレッションダィオード３１０、キースイッチ５の出力側と出力トランジスタ３１１のベース間に接続され、界磁コイル１０２の初期励磁時に出力トランジスタ３１１のべ一スに流すベース電流を制限するベース抵抗３０９より構成されている。
【０００５】
界磁電流制限器３ｂは、定電圧Ａを所定の抵抗比で分圧し所定の基準電圧ＶＲＥＦ２を生成する分圧抵抗３０５，３０６から構成される分圧回路、出力トランジスタ３１１のエミッタと接地間に接続され、エミッタに流れる界磁電流を電圧Ｖ１に変換して検出する界磁電流検出抵抗３１２、正側入力端子（＋）に基準電圧ＶＲＥＦ２を、負側入力端子（−）に電圧Ｖ１を印加し、電圧Ｖ１が基準電圧ＶＲＥＦ２より高くなったときに、出力端子をＬにする第２のコンパレータ３０８より構成されている。
【０００６】
ここで、従来の車両用交流発電機の制御装置における動作の概要について説明する。
【０００７】
エンジン始動後において、蓄電池４の端子電圧の目安となる分圧電圧Ｖｄが基準電圧ＶＲＥＦ１より上昇し過充電状態となると第１のコンパレータ３０７の出力端子はＬとなり、出力トランジスタ３１１をＯＦＦとし、界磁コイル１０２への界磁電流を遮断して発電出力を下げる。
【０００８】
この状態において、蓄電池４の端子電圧が低下し、分圧電圧Ｖｄが基準電圧ＶＲＥＦ１より低下すると第１のコンパレータ３０７の出力端子はＨとなり出力トランジスタ３１１をＯＮにする。この結果、蓄電池４、界磁コイル１０２，出力トランジスタ３１１，界磁電流検出抵抗３１２、接地の通電ループが形成されて蓄電池４より界磁コイル１０２に界磁電流が流れて発電が行われ、発電出力が整流器２で整流されて蓄電池４に供給されて一定値、例えば１４．５Ｖに充電される。
【０００９】
このように、出力トランジスタ３１１は蓄電池４の端子電圧の降下、上昇に応じてＯＮ／ＯＦＦを繰り返し界磁電流を断続制御して端子電圧を一定値に保つ。
【００１０】
界磁電流の断続に伴って界磁コイル１０２より発生するサージ電流はサプレッションダイオード３１０で抑制され、電子回路への影響を抑える。
【００１１】
しかし、例えば、電圧調整器３ａにおいて蓄電池４の端子電圧を検出するラインが切断して分圧電圧Ｖｄが０になると、第１のコンパレータ３０７の出力はＨになりっぱなしとなり、交流発電機１は分圧電圧Ｖｄを基準電圧ＶＲＥＦｌにするため出力トランジスタ３１１を通して過大な界磁電流を流し始める。
【００１２】
このとき、界磁電流は界磁電流検出抵抗３１２に流れて電圧Ｖ１の電圧降下が発生する。電圧Ｖ１は第２のコンパレータ３０８の負側入力端子（−）に印加される。第２のコンパレータ３０８の正側入力端子（＋）には過大界磁電流を判定するための基準電圧ＶＲＥＦ２が印加されている。電圧Ｖ１が基準電圧ＶＲＥＦ２より高くなると第２のコンパレータ３０８の出力端子はＬとなる。
【００１３】
そのため、第１のコンパレータ３０７のＨレベル出力は第２のコンパレータ３０８の出力端子に吸収されことで出力トランジスタ３１１のベース電流は遮断されて界磁電流も遮断されることで発電を停止し、交流発電機の焼損などを防ぐ。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の制御装置における電子機器の実装方式のように、プリント基板上に抵抗、コンデンサ、半導体素子などのディスクリート部品を取り付けると大きな実装面積が必要され、且つ、制御装置全体が大型化する。
【００１５】
しかも、車両制御の電子化に伴い車両交流発電機の出力制御の高精度が要求されるため、制御装置における電子回路の複雑化および高密度化が避けられない。
【００１６】
従って、このような電子回路のディスクリート部品をプリント基板に実装して構成しようとした場合、制御装置全体が大型化して交流発電機の小型化を制限するという不具合が生じる。
【００１７】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、回路基板を小型化できて交流発電機本体に内蔵させる際の支障が無くなり、且つ、交流発電機の界磁電流に合わせて界磁電流検出抵抗の定数の変更が容易となる交流発電機の制御装置を得ることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る車両用交流発電機の制御装置は、電機子コイル及び界磁コイルから構成される交流発電機がエンジン駆動と共に発電動作を開始し、発電出力を制御して蓄電池に供給する車両用交流発電機の制御装置であって、前記蓄電池の端子電圧を検出し、この検出電圧に基づいて前記界磁コイルへの界磁電流を断続制御して前記交流発電機の発電出力を調整する電圧調整器と、前記界磁コイルに流れる界磁電流を界磁電流検出抵抗により電圧として検出し、この検出電圧に基づいて過大な界磁電流を制限する界磁電流制限器と、前記電機子コイルから１相分の発電出力を検出し、この検出発電出力が基準値より低下すると発光器を点灯して前記交流発電機に故障が生じたことを警報する故障警報器とを設け、前記電圧調整器、前記界磁電流検出抵抗を除く前記界磁電流制限器、及び前記故障警報器を、セラミック基板上に集積して形成されたモノリシックＩＣチップとし、前記界磁電流検出抵抗を、前記セラミック基板上に印刷方式により形成された厚膜印刷抵抗体としたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
車両制御の電子化に伴い車両用交流発電機の出力制御の高精度が要求される。その要求に応えるべく制御装置における電子回路の複雑化、それに伴う基板上における回路構成の高密度化は避けられない。
【００２０】
そこで、本実施の形態では、図１に示すように、界磁電流検出抵抗３１２を除き、各電子回路、即ち、電圧調整器３ａ、界磁電流制限器３ｂを、放熱効果の高いセラミック基板３２０上にモノリシックＩＣチップ３２１により集積して構成する。セラミック基板３２０においては、モノリシックＩＣチップ３２１の周囲に信号入出端子３２３がパターン化されて形成されている。各信号入出端子３２３はモノリシックＩＣチップ３２１の該当する電極とボンディングワイヤ３２２により接続されている。
【００２１】
ここで、高電流が流れ、且つ、抵抗値の高精度が要求される界磁電流検出抵抗３１２は、セラミック基板３２０上に印刷方式で形成された厚膜印刷抵抗体により構成される。
【００２２】
厚膜印刷抵抗体の抵抗値の精度は抵抗体の印刷精度に依存している。現状の技術では抵抗値の精度は±２０％が上限と言われている。しかし、要求される抵抗値の精度はこの値より大きい。
【００２３】
従って、厚膜印刷抵抗体の抵抗値を調整するトリミング方法として、レーザー光を抵抗体上を走査させて厚膜印刷抵抗体を気化させて除去する方法が一般的である。
【００２４】
他のトリミング方法として、アルミナの粉体を抵抗体に吹き付けて抵抗体を削り取るサンドブラスト方がある。
【００２５】
この様に本実施の形態１は、界磁電流制限器３ｂにおける界磁電流検出抵抗３１２を除く各電子回路をモノリシックＩＣチップにてセラミック基板３２０上に構成し、また、界磁電流検出抵抗３１２を印刷方法にてセラミック基板３２０上に形成した。
【００２６】
この結果、回路の集積化により回路基板が縮小化される。更に、印刷方法にてセラミック基板３２０上に形成した界磁電流検出抵抗３１２の抵抗値は、印刷方法により抵抗体をセラミック基板３２０上に形成した後であっても、上記トリミング方法を用いることで、使用する交流発電機の界磁電流の仕様に合わせて容易に調整できる。
【００２７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、制御部３における電圧調整器３ａ及び界磁電流制限器３ｂを構成する電子回路をモノリシックＩＣチップに集積してセラミック基板３２０上に構成したが、従来の制御部の回路構成に図２に示すように交流発電機１の故障を警報する故障警報器３ｃの電子回路をもモノリシックＩＣチップに集積してセラミック基板３２０上に構成してもよい。
【００２８】
本実施の形態２における故障警報器３ｃは、交流発電機１の電機子コイル１０１より取り出した１相分の交流発電出力を整流するダイオード３１７、整流された発電出力を平滑するフィルタ３１３、平滑化された発電出力（直流化発電出力）を正側入力端子（＋）に印加し、負側入力端子（−）に交流発電機１の故障に伴う発電出力の低下を判定する基準電圧ＶＲＥＦ３（ＶＲＥＦｌ＞ＶＲＥＦ２＞ＶＲＥＦ３）を印加した第３のコンパレータ３１４、定電圧Ａの印加端子と第３のコンパレータ３１４の出力端子の間に直列接続されたＬＥＤ３１５および電流制限抵抗３１６より構成されている。
【００２９】
この故障警報器３ｃの動作として、交流発電機１に何らかの故障が生じると発電出力は低下する。そして、この発電出力の１相分を取り出しダイオード３１７、フィルタ３１３を通して直流化した後に直流化発電出力として第３のコンパレータの正側入力端子（＋）に入力する。第３のコンパレータの負側入力端子（−）には基準電圧ＶＲＥＦ３が印加されている。第３のコンパレータ３１４は基準電圧ＶＲＥＦ３と直流化発電出力とを比較し、直流化発電出力が基準電圧ＶＲＥＦ３より低下した時点で出力端子がＬとなる。その結果、定電圧ＡよりＬＥＤ３１５，電流制限抵抗３１６を通して電流が流れることでＬＥＤ３１５が点灯して発電機の故障を運転者に警報することで、容易に交流発電機の故障を認識できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、車両に搭載した交流発電機の内部に収納され、発電機出力を制御する制御部の電子回路をモノリシックＩＣチップ化してセラミック基板上に構成することで装置全体を小型化し、且つ、セラミック基板上に印刷方法で形成した界磁電流検出抵抗の抵抗値を交流発電機の界磁電流の仕様に合わせて調整する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る車両用交流発電機の制御装置における制御部の集積回路化した場合の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る車両用交流発電機の制御装置の構成図である。
【図３】従来の車両用交流発電機の制御装置の構成図である。
【図１】
0003742341.tif 000002
【図２】
0003742341.tif 000003
【図３】
0003742341.tif 000004