JP2002171688A - 車両用発電制御装置 - Google Patents
車両用発電制御装置Info
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Abstract
態を維持することができる車両用発電制御装置を提供す
ること。 【解決手段】 レギュレータ1のIG端子に発電指示信
号が入力されると、パワーオンリセット回路11からリ
セット信号が出力され、徐励回路20からはデューティ
比が約25%の徐励出力パルスが出力される。このデュ
ーティ比は、B端子電圧が調整電圧設定値に一致するま
で徐々に上昇する。この徐励回路20には、励磁電流を
電圧変換した値をさらにA/D変換回路17によってデ
ジタルデータに変換した値と、回転検出回路18の検出
結果が入力されており、回転数が所定値以上である場合
に誤ってリセット信号が出力されると、駆動電流に対応
するデジタルデータの値に応じたデューティ比の徐励出
力パルスが生成される。
Description
磁電流を制御することにより出力電圧を制御する車両用
発電制御装置に関する。
の補充電を行うとともに、エンジンの点火、照明、その
他の各種電装品の電力を賄うものであり、その負荷状態
が変化した場合であっても出力電圧をほぼ一定に維持す
るために発電制御装置が接続されている。特に最近で
は、電気負荷の増大に伴って車両用発電機の駆動トルク
が上昇する傾向にある。電気負荷接続時に車両用発電機
の駆動トルクが過大になると、エンジン回転が不安定に
なるため、発電制御装置によって励磁電流を徐々に増加
させる徐励制御を行うことによりこのような事態を回避
する技術が知られている。
は、簡単なデジタル回路で徐励機能を実現する「車両用
発電機の制御装置」が開示されている。この制御装置で
は、カウンタ等を含むデジタル回路によって構成される
徐励回路が用いられており、外部から入力される発電指
示信号に応じて制御動作を開始するときに、カウンタ等
を初期状態にするためにパワーオンリセット回路が必要
になる。パワーオンリセット回路によって徐励回路をリ
セットすることにより、所定の徐励制御が開始される。
開平7−177678号公報に開示された制御装置で
は、発電開始時に入力される発電指示信号に応じてパワ
ーオンリセット回路が動作するため、コネクタの接触不
良等によって発電指示信号が断続すると、発電開始時で
はない通常の発電動作中であっても誤って徐励制御が開
始されてしまい、一時的に発電能力が抑制されて発電状
態が不安定になるという問題があった。このため、この
とき大きな負荷電流が流れていると、バッテリ電圧が1
〜2V程度低下することになり、点灯していたランプ類
が一時的に暗くなって、車両の運転者等に不快感を与え
ることになる。
たものであり、その目的は、発電指示信号の断続に対し
て安定した発電状態を維持す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。
ために、本発明の車両用発電制御装置は、車両用発電機
の励磁コイルに直列接続されたスイッチング素子を断続
することにより車両用発電機の出力電圧を制御する電圧
制御回路と、スイッチング素子の導通率の増加率を制限
する徐励制御回路と、外部から入力される発電指示信号
に応じてリセット信号を生成するリセット回路と、リセ
ット回路によってリセット信号が生成されたときに車両
用発電機の発電に関する状態量を検出し、この状態量に
基づいて、徐励制御回路によって制御されるスイッチン
グ素子の導通率の値を設定する導通率設定回路とを備え
ている。車両用発電機が発電中に外部から入力される発
電指示信号が一時的に遮断された場合であっても、発電
に関する状態量(発電状態)に応じたスイッチング素子
の導通率が設定されるため、発電開始時と同じように低
い導通率が誤って設定されることがなく、安定した発電
状態を維持することができる。
磁電流量であり、導通率設定回路は、励磁電流量に基づ
いてスイッチング素子の導通率の値を設定することが望
ましい。励磁電流の減衰の時定数は100msec程度
であるため、発電指示信号が数msec瞬断された場合
であっても、励磁電流の値がほぼ維持される。したがっ
て、発電指示信号が再開された後に励磁電流の値に応じ
てスイッチング素子の導通率を設定することにより、瞬
断前の状態をほぼ再現することができ、安定した発電状
態を維持することができる。
発電機の回転数検出を行っており、検出した回転数が所
定値以上の場合に、状態量に基づく導通率の設定を行う
ことが望ましい。これにより、回転数が上昇して発電状
態にある場合に誤ってリセット信号が出力されても、こ
の発電状態を再現することが可能になり、安定した発電
状態を維持することができる。
態の車両用発電制御装置(以下、「レギュレータ」と称
する)について、図面を参照しながら説明する。
ギュレータの構成を示す図であり、あわせてこのレギュ
レータと車両用発電機やバッテリとの接続状態が示され
ている。
発電機2の出力端子(B端子)の電圧が所定の調整電圧
設定値(例えば14V)になるように制御するためのも
のである。また、レギュレータ1は、B端子以外に、電
源端子(IG端子)、警報端子(L端子)、グランド端
子(E端子)を有している。IG端子は、キースイッチ
4を介してバッテリ3に接続されている。L端子は、チ
ャージランプ5およ、キースイッチ4を介してバッテリ
3に接続されている。このチャージランプ5は、キース
イッチ4がオン状態であって、車両用発電機2が発電状
態でないときに点灯し、発電を開始すると消灯する。E
端子は、車両用発電機2のフレームに接続されている。
に含まれる3相のステータコイル121と、このステー
タコイル121の3相出力を全波整流するために設けら
れた整流回路123と、回転子であるロータに含まれる
励磁コイル122とを含んで構成されている。この車両
用発電機2の出力電圧の制御は、励磁コイル122に対
する通電をレギュレータ1によって適宜オンオフ制御す
ることにより行われる。車両用発電機2の出力端子(B
端子)はバッテリ3に接続されており、B端子からバッ
テリ3に充電電流が供給される。
作について説明する。図1に示すように、レギュレータ
1は、電源回路10、パワーオンリセット回路11、基
準電圧回路15、電圧比較器16、アナログ−デジタル
(A/D)変換回路17、回転検出回路18、発振回路
19、徐励回路20、アンド回路21、還流ダイオード
22、トランジスタ23、24、25、抵抗30〜34
を備えている。
が印加されると、所定の動作電圧を発生する。このIG
端子にバッテリ電圧が印加された状態が発電指示信号の
入力状態に対応する。パワーオンリセット回路11は、
電源回路10から動作電圧が印加されると、リセット信
号を生成する。具体的には、このパワーオンリセット回
路11は、抵抗12、コンデンサ13、インバータ回路
14によって構成されている。抵抗12の一方端が電源
回路10に接続されており、電源回路10によって生成
された動作電圧が抵抗12に印加されると、抵抗12と
コンデンサ13の時定数にしたがってコンデンサ13が
充電される。したがって、コンデンサ13の端子電圧が
所定値を超えるまでの短い時間に対応して、インバータ
回路14の出力がハイレベルとなり、これがリセット信
号として出力される。このリセット信号は、徐励回路2
0に入力される。
力電圧を所定の調整電圧設定値に制御するために必要な
基準電圧を発生する。この基準電圧は、電圧比較器16
のプラス端子に印加される。また、電圧比較器16のマ
イナス端子には、B端子電圧を抵抗30、31によって
分圧した電圧が印加されている。電圧比較器16は、プ
ラス端子に印加された基準電圧と、マイナス端子に印加
された分圧電圧とを比較し、分圧電圧が基準電圧よりも
低くなったときに出力をハイレベルにする。この電圧比
較器16の出力端子は、アンド回路21の一方の入力端
子に接続されている。
Kを生成する。このクロック信号CLKは徐励回路20
に入力される。徐励回路20は、発電開始状態に対応し
てリセット信号が入力されたときに励磁電流の上昇率を
制限するためのものであり、発振回路19から入力され
るクロック信号CLKを用いて所定の徐励制限デューテ
ィ比を有する徐励出力パルスを生成する。この徐励回路
20の出力端子は、アンド回路21の他方の入力端子に
接続されている。アンド回路21の出力端子は、励磁コ
イル122に直列に接続されたスイッチング素子として
のトランジスタ23と励磁電流検出用に設けられたトラ
ンジスタ24の各ゲートに共通に接続されている。
トランジスタ23、24のそれぞれのバイアス電圧を生
成するためものである。また、トランジスタ24のソー
スとE端子との間に接続された抵抗33は電流検出用で
あり、流れる電流値に応じた端子電圧がA/D変換回路
17に印加される。
圧を4ビットのデジタルデータに変換する。この4ビッ
トデータは、徐励回路20に入力される。回転検出回路
18は、ステータコイル121のいずれかの相に現れる
相電圧を監視することにより、車両用発電機2の回転数
検出を行う。回転検出回路18は2つの出力端子a、b
を有しており、一方の出力端子aが徐励回路20に接続
されているとともに、他方の周力端子bが抵抗34を介
してトランジスタ25のゲートに接続されている。
構成を有しており、次にその動作を説明する。図2は、
レギュレータ1の動作タイミングを示す図である。
入されると、レギュレータ1に備わった電源回路10に
バッテリ電圧が印加されるため、電源回路10によって
生成される所定の動作電圧が各回路に供給されて、レギ
ュレータ1が制御動作を開始する。このタイミングでパ
ワーオンリセット回路11から一定時間だけハイレベル
のリセット信号が出力される。
発電機2は回転停止状態にあるためB端子の電圧は調整
電圧設定値よりも低く、電圧比較器16の出力はハイレ
ベルとなる。一方、キースイッチ4が投入された直後に
おいては、徐励回路20からはデューティ比が25%程
度(後述する)のPWM信号である徐励出力パルスが出
力される。アンド回路21には、一方の入力端子に電圧
比較器16のハイレベルの信号が入力され、他方の入力
端子にデューティ比が25%程度の徐励出力パルスが入
力されるため、この徐励出力パルスのデューティ比に応
じた励磁電流駆動パルスがトランジスタ23、24に入
力されて、これらの断続状態が制御される。その後、徐
励回路20による徐励作用により、徐励出力パルスのデ
ューティ比は徐々に増加し、このデューティ比によって
制御されるトランジスタ23を流れる励磁電流も徐々に
増加する。そして、車両用発電機2のB端子電圧が調整
電圧設定値以上になると、電圧比較器16の出力がハイ
レベルからローレベルに変化し、トランジスタ23がオ
フ状態を維持するようになる。このため、調整電圧設定
値以上になったB端子電圧が再び低下する。このように
して、B端子電圧が調整電圧設定値に一致するようにフ
ィードバッグ制御が行われる。
ン間には、励磁電流駆動用のトランジスタ23のソース
・ドレイン間に流れる電流に比例した電流(例えば約1
/1000)が流れる。このため、抵抗33の一方端に
は、励磁電流に比例した電圧が発生し、A/D変換回路
17はこの電圧を4ビットのデータに変換する。また、
回転検出回路18は、ステータコイル121の相電圧を
検出して車両用発電機2の回転数検出を行う。
以下の場合や、始動回転以下(例えば1000rpm以
下)の場合には、回転検出回路18の出力端子bがハイ
レベルになってトランジスタ25が導通し、チャージラ
ンプ5が点灯する。また、車両用発電機2の回転数が上
昇して、例えばアイドリング回転数(例えば3000r
pm)以上になると、回転検出回路18の出力端子aが
ハイレベルになって、その回転数検出状態が徐励回路2
0に通知される。
詳細な構成および動作について説明する。
示す図である。図3に示すように、回転検出回路18
は、3つの電圧比較器60、61、62と、ダイオード
63と、2つのコンデンサ64、65と、4つの抵抗7
0、71、72、73を備えている。抵抗70、71に
よって分圧回路B1が構成されており、この分圧回路B
1の一方端にステータコイル121の相電圧Vpが印加
されると、2つの抵抗70、71の抵抗比で決まる分圧
電圧が電圧比較器60のプラス端子に印加される。ま
た、電圧比較器60のマイナス端子には所定の基準電圧
Vref1が印加されている。発電状態にあるときに
は、相電圧Vpは周期的に電圧が上下するため、電圧比
較器60からは相電圧Vpの電圧変化の周期に同期した
矩形波が出力される。
によって構成される微分回路に入力さる。この微分回路
では、入力される矩形波の立ち上がりと立ち下がりのタ
イミングで、極性が異なる2種類の微分出力を生成する
が、後段のダイオード63では正極性の微分出力のみが
選択的に通過し、コンデンサ65の充電が行われる。コ
ンデンサ65に並列接続された抵抗73はコンデンサ6
5の放電用に用いられており、充放電の結果定まる電圧
がコンデンサ65の端子電圧となる。2つの電圧比較器
61、62は、検出したい回転数に応じた基準電圧Vr
ef2、Vref3がそれぞれに設定されている。例え
ば、電圧比較器61は、回転数が3000rpm以下相
当の基準電圧Vref2がマイナス端子に印加されてお
り、コンデンサ65の端子電圧がプラス端子に印加され
ている。したがって、回転数が3000rpm以上にな
ると、電圧比較器61の出力がローレベルからハイレベ
ルに変化し、この出力が回転検出回路18の出力端子a
から徐励回路20に入力される。また、電圧比較器62
は、回転数が1000rpm相当の基準電圧Vref3
がプラス端子に印加されており、コンデンサ65の端子
電圧がマイナス端子に印加されている。したがって、回
転数が1000rpm以上になると、電圧比較器62の
出力がハイレベルからローレベルに変化し、この出力が
回転検出回路18の出力端子bから抵抗34の一方端に
入力される。
図である。図4に示すように、徐励回路20は、タイミ
ングパルス発生カウンタ40、アップダウンカウンタ4
1、PWMカウンタ42、タイミング論理回路43、記
憶値更新信号発生回路44、RSフリップフロップ4
5、マグニチュードコンパレータ46、徐励出力ラッチ
47、オア回路48を含んで構成されている。
励出力パルスの立ち上がりタイミングを設定するための
ものである。パワーオンリセット回路11から出力され
るリセット信号RSTが出力されたときにカウント値が
リセットされ、その後、発振回路19から出力されるク
ロック信号CLKに同期した計数動作を行う。
ータ回路とナンド回路によって構成されており、タイミ
ングパルス発生カウンタ40のカウント値が“001
0”のときに出力パルスを発生する。
ルスのデューティ比を記憶するためのものであり、タイ
ミングパルス発生カウンタ40の出力端子Q10から出
力される信号を動作クロックとして計数動作を行う。具
体的には、アップ/ダウン(U/D)端子に電圧比較器
16の出力端子が接続されており、電圧比較器16の出
力がハイレベルのときにはクロックに同期したカウント
アップ動作を行い、反対に、電圧比較器16の出力がロ
ーレベルのときにはクロックに同期したカウントダウン
動作を行う。
ンリセット回路11からリセット信号RSTが出力され
たときに、アップダウンカウンタ41の第3ビットのみ
をセットし、それ以外の第1、2、4ビットをリセット
する。また、この記憶値更新信号発生回路44には、R
Sフリップフロップ45の出力信号が入力されている。
このRSフリップフロップ45は、セット端子Sにタイ
ミング論理回路43の出力端子が、リセット端子Rにパ
ワーオンリセット回路11の出力端子がそれぞれ接続さ
れている。したがって、RSフリップフロップ45は、
リセット信号RST信号が入力された後は、タイミング
論理回路43から最初にパルスが出力されたときにセッ
トされる。このRSフリップフロップ45の出力は、コ
ンデンサ50と抵抗51によって構成される微分回路に
入力されており、RSフリップフロップ45がセットさ
れたタイミングでこの微分回路からアンド回路52の一
方の入力端子にパルスが入力される。このアンド回路5
2の他方の入力端子には、回転検出回路18の一方の出
力端子aが接続されており、この出力端子aがハイレベ
ルの場合(車両用発電機2の回転数が3000rpm以
上の場合)に限って、微分回路からパルスが入力された
タイミングでアンド回路52からパルスが出力される。
このとき、A/D変換回路17から出力されている4ビ
ットデータの各ビットがアップダウンカウンタ41にセ
ットされる。
ルスの立ち下がりタイミングを設定するためのものであ
る。オア回路48には、タイミング論理回路43から出
力されるパルスとリセット信号RSTが入力されてお
り、いずれかが入力されたときにPWMカウンタ42が
リセットされ、その後、発振回路19から出力されるク
ロック信号CLKに同期した計数動作を行う。
プダウンカウンタ41の出力値AとPWMカウンタ42
の出力値Bの大小比較を行い、A<Bのときに出力をハ
イレベルにする。徐励出力ラッチ47は、RSフリップ
フロップによって構成されており、オア回路48からパ
ルスが出力されたときにセットされ、マグニチュードコ
ンパレータ46の出力がローレベルからハイレベルに変
化したときにリセットされる。この徐励出力ラッチ47
の出力は、徐励出力パルスとして徐励回路20から図1
に示したアンド回路21の他方の入力端子に入力され
る。
ースイッチ4が投入されると、パワーオンリセット回路
11からリセット信号RSTが出力されて、アップダウ
ンカウンタ41の第3ビットのみがセットされる。した
がって、徐励出力ラッチ47は、オア回路48からパル
スが出力されるタイミングでセットされ、PWMカウン
タ42の計数値が“0010”を超えたときにリセット
される。このPWMカウンタ42は、4ビットカウンタ
であり、計数値が“1111”に達すると再び“000
0”に戻るため、徐励出力ラッチ47から出力される徐
励出力パルスのデューティ比はほぼ25%になる。
は、車両用発電機2は発電していないためB端子電圧は
調整電圧設定値以下であり、電圧比較器16の出力はハ
イレベルを維持しており、励磁電流駆動用のトランジス
タ23は、デューティ比25%の導通率で作動する。そ
の後、アップダウンカウンタ41は、アップ/ダウン端
子に電圧比較器16のハイレベルの出力が入力された状
態に応じて、周期的にカウントアップ動作を行う。これ
により、徐励出力パルスのデューティ比が徐々に(例え
ば毎秒15%)上昇し、励磁電流も徐々に増加する。
(B端子電圧)が上昇して調整電圧設定値以上になる
と、電圧比較器16の出力がハイレベルからローレベル
に変化するため、励磁電流駆動用のトランジスタ23は
遮断され、B端子電圧が低下する。また、このときアッ
プダウンカウンタ41は、アップ/ダウン端子に電圧比
較器16のローレベルの出力が入力された状態であり、
周期的にカウントダウン動作を行う。これにより、徐励
出力パルスのデューティ比が徐々に減少する。このよう
にして、B端子電圧が調整電圧設定値にほぼ一致するよ
うに制御されると同時に、アップダウンカウンタ41の
設定値も定常的にはトランジスタ23の導通率にほぼ等
しい値にフィードバック制御される。
ク制御が安定しているときに、負荷スイッチ8を投入し
て電気負荷9を接続すると、一時的にバッテリ電圧が下
がってB端子電圧が調整電圧設定値以下になって、電圧
比較器16の出力がハイレベルの状態を維持するが、徐
励回路20から出力される徐励出力パルスのデューティ
比は徐々にしか上昇しないため、励磁電流も徐々にしか
増加しない。これにより、車両用発電機2の駆動トルク
の急激な上昇が抑えられ、エンジン回転の落ち込みを防
止することができる。
きな電気負荷9が接続されている場合に、例えば励磁電
流駆動用のトランジスタ23がデューティ比50%程度
の導通率で作動しているものとし、このときに外部から
入力されている発電指示信号の瞬断により、電源回路1
0の動作が1msec程度停止し、パワーオンリセット
回路11からリセット信号RSTが出力された場合を考
える。このリセット信号RSTの出力タイミングで徐励
回路20内のアップダウンカウンタ41の値が“001
0”に一時的に設定される。その後、タイミング論理回
路43からパルスが出力されると、このとき回転検出回
路18の出力端子aからはハイレベルの信号が出力され
ているため、A/D変換回路17から出力されるその時
点における励磁電流値に対応した4ビットデータがアッ
プダウンカウンタ41にセットされる。励磁コイル12
2の時定数は100msec程度であるため、パワーオ
ンリセット回路11が誤動作する前後でほとんど励磁電
流の値は変化せずに、トランジスタ23は、パワーオン
リセット回路11が誤動作する直前の導通率(50%)
をほぼ維持することができる。したがって、B端子電圧
が大きく変動することはなく、安定した発電状態を維持
することができる。
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。例えば、上述した実施形態では、パワー
オンリセット回路11が誤動作した後に徐励回路20に
よる徐励動作が正常に復帰するように、励磁電流を精度
よく検出するようにしたが、例えば励磁電流の検出を所
定の閾値との比較で行い、励磁電流がこの閾値よりも低
く、かつ車両用発電機2の回転数が低い場合には徐励出
力パルスのディーティ比を25%に設定し、それ以外の
場合には100%に設定するようにしてもよい。このよ
うに回路を簡略化して、パワーオンリセット回路11が
誤動作したときのB端子電圧の低下のみを防止するよう
にしてもよい。
る。
る。
Claims (3)
- 【請求項1】 車両用発電機の励磁コイルに直列接続さ
れたスイッチング素子を断続することにより、前記車両
用発電機の出力電圧を制御する電圧制御回路と、 前記スイッチング素子の導通率の増加率を制限する徐励
制御回路と、 外部から入力される発電指示信号に応じてリセット信号
を生成するリセット回路と、 前記リセット回路によって前記リセット信号が生成され
たときに、前記車両用発電機の発電に関する状態量を検
出し、この状態量に基づいて、前記徐励制御回路によっ
て制御される前記スイッチング素子の導通率の値を設定
する導通率設定回路と、 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、 前記状態量は、前記車両用発電機の励磁電流量であり、 前記導通率設定回路は、前記励磁電流量に基づいて前記
スイッチング素子の導通率の値を設定することを特徴と
する車両用発電制御装置。 - 【請求項3】 請求項1または2において、 前記導通率設定回路は、前記車両用発電機の回転数検出
を行っており、検出した回転数が所定値以上の場合に、
前記状態量に基づく前記導通率の設定を行うことを特徴
とする車両用発電制御装置。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7466169B2 (en) | 2005-09-26 | 2008-12-16 | Denso Corporation | Signal detecting device and method for inductive load |
JP2011101547A (ja) * | 2009-11-09 | 2011-05-19 | Denso Corp | 車両用発電制御装置および車両用発電機制御システム |
US7948216B2 (en) | 2007-01-30 | 2011-05-24 | Denso Corporation | Control apparatus for automotive alternator and automotive power generation system |
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