JP2003079196A - 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
に異常の発生を確実に通知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】 車両用発電制御装置3は、界磁巻線13
の通電状態に対応したデューティ比を有する発電率信号
をFX端子からECU4に送っている。この発電率信号
のデューティ比は、車両用発電機1の正常動作時には1
0%以上に設定されている。異常発生時には、異常検出
回路25によって生成される異常検出信号によって、正
常動作時の発電率信号の一部がマスクされ、発電率信号
のデューティ比を10%未満にしてECU4に送ること
により、ECU4に対して異常発生を知らせる。
Description
等に搭載される車両用発電機の発電状態を制御する車両
用発電制御装置に関する。
置等がアイドリング回転の安定化のために利用する制御
方法が一般になりつつある。例えば、実開昭60−18
1200号公報には、発電機の界磁コイルと電圧制御装
置(レギュレータ)との接続点から、電流制限素子を介
して発電機の外部に界磁コイル電圧信号を出力すること
により、外部の電子機器が発電機の発電率を知ることが
できる「ACジェネレータ制御装置」が開示されてい
る。外部の電子機器は、ACジェネレータ制御装置から
送られてくる発電機の界磁コイル電圧信号を取得するこ
とにより、発電機の発電率を知ることができる。このた
め、発電機の機械トルク等を推定してアイドリング回転
制御を行うためにアイドルスピードバルブの開閉を制御
して、アイドリング回転の安定化を図ることが可能にな
る。
エンジン制御を行うために必要な情報は多くなってお
り、発電機の発電状態のみならず発電機の異常状態を発
電機からエンジン制御装置等の外部制御装置に対して送
る必要が生じている。しかし、上述した公報に開示され
たACジェネレータ制御装置では、界磁電流出力端子か
ら1本の出力線が延びているだけであり、発電状態とと
もに異常状態を通知しようとすると、出力線を追加する
必要が生じ、配線の複雑化を招くという問題があった。
配線数が多くなればそれだけ配線の引き回しが複雑にな
るとともに断線や短絡の可能性が高まるため、配線数を
増加させることは好ましくない。
たものであり、その目的は、配線の簡略化が可能であっ
て、発電状態ともに異常の発生を確実に通知することが
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、電圧制御手
段、発電率信号出力手段、信号マスク手段を備えてい
る。電圧制御手段は、車両用発電機の界磁巻線に直列接
続されたスイッチング手段を断続させることにより、車
両用発電機の出力電圧を制御する。発電率信号出力手段
は、スイッチング手段の断続状態に対応しており、所定
範囲内のデューティ比を有する所定周期のPWM信号を
発電率信号として出力する。信号マスク手段は、異常検
出時にPWM信号の一部をマスクして出力する。異常発
生時にPWM信号の一部をマスクして正常時のPWM信
号と異なる信号を生成することにより、配線の複雑化を
伴わずに、異常の発生を確実に通知することができる。
また、マスクされた部分以外についてはPWM信号の一
部が出力されるため、この信号を受信した装置では少な
くともスイッチング手段が断続された発電状態にあるこ
とを知ることができる。
力電圧を設定する調整電圧指示信号を受信するととも
に、この調整電圧指示信号の異常を検出する受信手段を
さらに備えるとともに、上述した信号マスク手段は、受
信手段によって調整電圧指示信号の異常を検出したとき
に、PWM信号の一部をマスクする処理を行うことが望
ましい。これにより、調整電圧指示信号の伝達系統に異
常が発生した場合に、この異常の発生とともに発電状態
にあることを通知することができる。
信号の一部をマスクすることにより、所定範囲に含まれ
ないデューティ比を有する所定周期の信号をPWM信号
に代えて出力することが望ましい。このような信号を受
信した外部制御装置では、信号のデューティ比が所定範
囲外であることにより異常の発生を確実に知ることがで
きるとともに、所定周期を維持していることにより発電
状態にあることを確実に知ることができる。
期よりも長い第1の期間PWM信号をマスクする状態
と、所定周期よりも長い第2の期間PWM信号の出力を
維持する状態を交互に繰り返すことにより、間欠的に発
電率信号を出力することが望ましい。このような信号を
受信した外部制御装置では、PWM信号の出力が間欠的
に停止された第1の期間を検出することにより異常の発
生を確実に知ることができるとともに、それ以外の第2
の期間に出力されるPWM信号(発電率信号)に基づい
て車両用発電機の発電率を知ることができる。
態の車両用発電制御装置について、図面を参照しながら
詳細に説明する。 〔第1の実施形態〕図1は、本実施形態の車両用発電制
御装置を内蔵した車両用発電機の構成を示す図であり、
あわせてこの車両用発電機とバッテリや外部制御装置と
してのECU(エンジン制御装置)との接続状態が示さ
れている。
電機1は、固定子に含まれる3相の固定子巻線11と、
固定子巻線11の3相出力を全波整流する整流装置12
と、回転子に含まれる界磁巻線13と、出力電圧を制御
する車両用発電制御装置3とを含んで構成されている。
また、車両用発電機1の出力端子(B端子)が、バッテ
リ2に直接接続されているとともに各種の電気負荷(図
示せず)に接続されている。さらに、車両用発電制御装
置3の発電率信号出力端子(FX端子)と制御信号入力
端子(CX端子)が、ともにECU4に接続されてい
る。
のB端子の電圧を所定の調整電圧設定値(例えば14
V)に制御するためのものであり、パワートランジスタ
20、還流ダイオード21、パルス発生器22、外部信
号受信回路23、電源回路24、異常検出回路25、ト
ランジスタ26、電圧比較器27、28、ナンド(NA
ND)回路29、インバータ回路30、ツェナーダイオ
ード31、5つの抵抗32〜36、コンデンサ37を含
んで構成されている。
に直列に接続されたスイッチング手段であり、界磁巻線
13に流れる界磁電流を断続する。還流ダイオード21
は、界磁巻線13に並列に接続されており、パワートラ
ンジスタ20がオフ状態のときに界磁電流を還流させる
ために用いられる。
電圧5Vの三角波電圧と、t0の周期を有するとともに
t0の10分の1の時間幅t1を有するピーク電圧8V
の電圧パルスとを合成した波形を生成して出力する。外
部信号受信回路23は、ECU4から送られてくる制御
信号をCX端子を介して受信する。電源回路24は、外
部信号受信回路23によって制御信号が受信されたとき
に動作を開始し、車両用発電制御装置3内の各部に動作
電圧を供給する。異常検出回路25は、車両用発電機1
の各部の異常を検出するためのものであり、異常を検出
したときに所定の周期およびデューティ比を有する異常
検出信号を出力する。
れて電圧比較器28のプラス側入力端子に印加されてい
る。また、この電圧比較器28のマイナス側入力端子に
は、調整電圧設定値に相当する基準電圧Vrが印加され
ている。電圧比較器28の出力は、抵抗34とコンデン
サ37によって構成される平滑回路によって平滑されて
電圧比較器27のマイナス側入力端子に入力される。こ
の電圧比較器27のプラス側入力端子にはパルス発生器
22が接続されており、パルス発生器22から出力され
る合成波形が入力される。ツェナーダイオード31は、
降伏電圧が5Vに設定されており、電圧比較器27のマ
イナス側入力端子に印加される電圧を5V以下に制限す
る。これにより、電圧比較器27のマイナス側入力端子
に印加される電圧が最も高い場合(5V)であっても、
電圧比較器27から出力される信号の最低デューティ比
が10%になるように設定されている。電圧比較器27
の出力端子は、パワートランジスタ20のベースに接続
されている。
は、直列接続された抵抗35およびインバータ回路30
を介してナンド回路29の一方の入力端子に接続されて
いる。このナンド回路29の他方の入力端子には、異常
検出信号を出力する異常検出回路25の出力端子が接続
されている。このナンド回路29は、一方の入力端子に
入力されるインバータ回路30の出力波形の一部を、異
常検出回路25の出力波形でマスクする動作を行う。ナ
ンド回路29の出力端子は、トランジスタ26のベース
に接続されている。このトランジスタ26は、FX端子
から発電率信号を送信するドライバとして動作し、コレ
クタが抵抗36を介してFX端子に接続され、エミッタ
が接地されている。このFX端子とECU4とをつなぐ
接続線は、ECU4内でプルアップ抵抗40によって終
端されており、トランジスタ26の断続状態に対応する
発電率信号がFX端子からECU4に送られる。
7、28、ツェナーダイオード31、コンデンサ37、
パルス発生器22が電圧制御手段に対応する。抵抗3
5、36、インバータ回路30、トランジスタ26が発
電率信号出力手段に、異常検出回路25、ナンド回路2
9が信号マスク手段にそれぞれ対応する。
ような構成を有しており、次にその動作を説明する。図
2は、正常動作時における車両用発電制御装置3の発電
率信号生成動作を示すタイミング図である。図2におい
て、「パルス発生器出力(a)」はパルス発生器22の
出力波形を、「インバータ回路出力(b)」はインバー
タ回路30の出力波形を、「異常検出回路出力(c)」
は異常検出回路25の出力波形を、「発電率信号
(d)」はFX端子からECU4に向けて出力される発
電率信号の波形をそれぞれ示している。
U4から発電開始を指示する制御信号がCX端子に入力
されると、電源回路24が動作電圧の生成動作を開始す
る。これに伴って車両用発電制御装置3の各部が動作を
開始するため、界磁コイル13に流れる界磁電流をパワ
ートランジスタ20によって断続する発電制御が開始さ
れる。
ワートランジスタ20が導通、遮断を繰り返して界磁巻
線13の界磁電流を増減し、これにより車両用発電機1
の出力電圧がほぼ調整電圧設定値に保たれている状態で
は、図2に示すように、パワートランジスタ20の断続
状態を示すインバータ回路出力(b)と同じ波形を有す
る発電率信号(d)がFX端子から出力される。このよ
うにして出力される発電率信号は、パワートランジスタ
20を断続制御する電圧比較器27の出力そのものであ
り、最低でも10%のデューティ比が確保されている。
御装置3の発電率信号生成動作を示すタイミング図であ
る。図3に示した各信号波形は、図2に示した各信号波
形と同じ箇所に対応するものであるが、異常検出回路出
力(c)の波形を正確に示すために横軸が拡大されてい
る。
常を検出すると異常検出信号を出力する。この異常検出
信号は、図3において異常検出回路出力(c)で示した
ように、パルス発生器22から出力されるピーク電圧8
Vの電圧パルスのパルス幅t1よりも短いパルス幅t2
を有する周期t0の電圧パルスであり、ナンド回路29
の出力信号、すなわちFX端子から出力される発電率信
号(d)のデューティ比を10%より小さい値に制限す
る。
装置3は、発電率信号のデューティ比を正常時には10
%以上に設定し、異常発生時にはその一部を出力をマス
クして(制限して)10%よりも小さなデューティ比に
設定している。したがって、ECU4は、受信した発電
率信号のデューティ比を調べ、10%よりも小さい場合
には車両用発電機1に何らかの異常が発生していること
を検出することができる。また、ECU4は、このよう
にデューティ比が10%よりも小さな発電率信号を受信
した場合であっても、この受信した発電率信号の周期が
t0を維持している限り、パワートランジスタ20がオ
ープン故障していないことや、車両用発電制御装置3が
動作状態にあることを確認することができる。
1の実施形態では、発電率信号の各周期内の一部をマス
クしてデューティ比が10%よりも小さくなるようにし
て異常発生をECU4に通知したが、発電率信号の周期
よりも長い周期を有する異常検出信号を用いて発電率信
号をマスクするようにしてもよい。
態の車両用発電制御装置の発電率信号生成動作を示すタ
イミング図である。なお、本実施形態の車両用発電制御
装置の構成は、図1に示した第1の実施形態の車両用発
電制御装置3の構成と基本的に同じであり、異常検出回
路25によって生成される異常検出信号の波形のみが異
なっている。
る異常検出回路25は、正常時に出力される発電率信号
の周期t0よりも長い期間高電位レベルと低電位レベル
を交互に維持する異常検出信号を出力する(図4の異常
検出回路出力(c))。このとき、FX端子からは、異
常検出信号の高電位レベルの期間に対応して発電率信号
が出力され、低電位レベルの期間は発電率信号の出力が
停止される(図4の発電率信号(d))。したがって、
ECU4は、高電位レベルの期間に対応して出力される
発電率信号のデューティ比を調べることにより、車両用
発電機1の発電率を知ることできるとともに、低電位レ
ベルの期間に対応して発電率信号の出力停止状態がある
ことを検出することにより、車両用発電機1に何らかの
異常が発生していることを検出することができる。
用発電制御装置は、上述した第1の実施形態の外部信号
受信回路23に対して、電圧比較器28のマイナス側入
力端子に印加する基準電圧Vrを生成する機能と、CX
端子とECU4とをつなぐ接続ケーブルの異常を検出す
る機能を追加した点が異なっている。なお、外部信号受
信回路23A以外の構成は図1に示した第1の実施形態
の車両用発電制御装置3の構成と同じであり、詳細な説
明は省略する。但し、後述するように本実施形態の外部
信号受信回路23Aは異常検出信号を出力する機能を有
するため、図1に示したナンド回路29に第3の入力端
子が追加されており、外部信号受信回路23Aから出力
される異常検出信号がこの第3の入力端子に入力され
る。
3Aの構成を示す図である。図5に示すように、本実施
形態の外部信号受信回路23Aは、抵抗100、電圧比
較器102、ハイ時間カウンタ104、周期カウンタ1
06、PWMデューティ算出回路108、デューティラ
ッチ110、D/A変換器112、周期判別回路12
0、監視タイマ122、警報パルス発生器124を含ん
で構成されている。この外部信号受信回路23Aが受信
手段に対応する。
抵抗100を介してCX端子が接続されており、PWM
信号で構成された調整電圧指示信号がECU4からCX
端子に入力されると、これとマイナス側入力端子に印加
される基準電圧V1とを比較して波形整形を行う。ハイ
時間カウンタ104は、このPWM信号中の高電位レベ
ルの時間を計測する。周期カウンタ106は、このPW
M信号の周期を計測する。PWMデューティ算出回路1
08は、このようにして計測された結果に基づいてPW
M信号のデューティ比を計算する。計算されたデューテ
ィ比の値はデューティラッチ110によって保持され、
D/A変換器112でアナログ信号に変換されて、図1
に示す電圧比較器28のマイナス側端子に印加される基
準電圧Vrが生成される。
路23Aでは、ECU4から送信するPWM信号のデュ
ーティ比を可変することにより基準電圧Vrを変化さ
せ、調整電圧設定値を変更することができる。また、周
期判別回路120は、周期カウンタ106によって計測
したPWM信号の周期が所定の範囲内に入っていない場
合に異常判定を行う。例えば、CX端子とECU4をつ
なぐ接続線が断線したり、他の導体部分と短絡する等の
異常が発生したときに異常判定が行われる。監視タイマ
122は、周期判別回路120によって異常判定が行わ
れた状態の継続時間を計測しており、この継続時間が一
定時間以上になると、警報指示信号を出力する。警報パ
ルス発生器124は、監視タイマ122から警報指示信
号が出力されると、異常検出信号を生成して出力する。
この異常検出信号としては第1の実施形態のデューティ
比が10%よりも小さな信号を用いてもよいし、第2の
実施形態の周期が長い信号を用いてもよい。特に第2の
実施形態の信号を用いる場合には、ECU4に対して、
車両用発電機1の発電状態を通知するとともに、ECU
4から車両用発電機1に向けて送信している制御信号に
異常があることを車両用発電制御装置3からECU4に
通知することができるため、ECU4に制御信号の異常
の有無の確認を促すことができる。
ものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変
形実施が可能である。例えば、上述した第1の実施形態
では、正常動作時の発電率信号のデューティ比の下限値
10%よりも小さなデューティ比の信号で異常を知らせ
るようにしたが、この発電率信号のデューティ比の上限
値(例えば90%)を設定しておいて、この上限値より
も大きなデューティ比の信号で異常を知らせるようにし
てもよい。あるいは、これら2種類の信号を用いて種類
の異なる異常を知らせるようにしてもよい。
率信号の周期よりも長い高電位レベル期間と低電位レベ
ル期間を有する異常検出信号を用いたが、発生した異常
の種類に応じてこれらの高電位レベル期間や低電位レベ
ル期間の長さを可変するようにしてもよい。これによ
り、複数種類の異常を識別可能な状態でECU4に通知
することができる。
た車両用発電機の構成を示す図である。
率信号生成動作を示すタイミング図である。
率信号生成動作を示すタイミング図である。
電制御装置の発電率信号生成動作を示すタイミング図で
ある。
を示す図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 車両用発電機の界磁巻線に直列接続され
たスイッチング手段を断続させることにより、前記車両
用発電機の出力電圧を制御する電圧制御手段と、 前記スイッチング手段の断続状態に対応しており、所定
範囲内のデューティ比を有する所定周期のPWM信号を
発電率信号として出力する発電率信号出力手段と、 異常検出時に前記PWM信号の一部をマスクして出力す
る信号マスク手段と、 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、 外部制御装置から前記車両用発電機の出力電圧を設定す
る調整電圧指示信号を受信するとともに、この調整電圧
指示信号の異常を検出する受信手段をさらに備え、 前記信号マスク手段は、前記受信手段によって前記調整
電圧指示信号の異常を検出したときに、前記PWM信号
の一部をマスクする処理を行う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、 前記信号マスク手段は、前記PWM信号の一部をマスク
することにより、前記所定範囲に含まれないデューティ
比を有する前記所定周期の信号を前記PWM信号に代え
て出力することを特徴とする車両用発電制御装置。 - 【請求項4】 請求項1または2において、 前記信号マスク手段は、前記所定周期よりも長い第1の
期間前記PWM信号をマスクする状態と、前記所定周期
よりも長い第2の期間前記PWM信号の出力を維持する
状態を交互に繰り返すことにより、間欠的に前記発電率
信号を出力することを特徴とする車両用発電制御装置。
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