JP4121034B2 - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両に搭載される発電機の界磁回路の電流検出値に基づき処理される車両用発電機の制御装置に係り、特に、外乱の影響を受け難い電流検出を実現するものである。

エンジンの燃費向上を目的として、車両用交流発電機の発電状態を車両の制御装置がモニターし、発電機の駆動トルクを制御装置が見積もることでエンジンの回転数などをコントロールするシステムが主流となっている。この発電量をモニターする手法もいくつか提案されており、一つには界磁電流制御トランジスタのオン、オフ率をモニターする手法である。しかしながら、動作状態によっては駆動トルクとの対応が取れない場合があるためより確度の高い情報が求められている。この解の一つが界磁電流値をモニターする方法である。
この方策として、例えば、特許文献１には、界磁電流のモニター方法がいくつか提案されている。

特開２００２−２８１７９２号公報

界磁電流値はエンジン制御上重要なパラメータとなりうるため、精度の良いモニターが必要である。特に、最近のニーズとして界磁電流値を通信により制御装置に送信する手法が求められている。この場合、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）の負担の軽減や通信途中のノイズによる影響等を考慮すると、発電機側でＡ／Ｄ変換を行いデジタル値を送信する手法が有利であり、その際、発電機内にＡ／Ｄ変換器を搭載することが必要となる。

Ａ／Ｄ変換器として一般的に多用されているのは、いわゆる逐次比較型のＡ／Ｄ変換器である。しかし、一般に、発電機は車両のエンジンルーム内という環境が非常に劣悪な場所で使用され、ノイズの影響などを受ける可能性が高い。上記逐次比較型Ａ／Ｄ変換器は、周知の通り、挟み込み方式で、各ビットの値を決定していくもので、サンプリング時にノイズが入ると大きな誤差が発生する可能性がある。従って、この種のＡ／Ｄ変換器を車両用発電機に使用するとＥＣＵで信頼性の高い界磁電流値を得ることが出来ないという問題点がある。

この発明は、以上のような問題点を解消するためになされたもので、界磁電流モニターに外乱の影響を受け難いＡ／Ｄ変換手段を使用することで、回路規模の増加を最小に留めつつエンジン制御上有用な情報を提供するものである。

この発明に係る車両用発電機の制御装置は、車両用発電機の界磁回路の電流を検出する界磁電流検出手段、および界磁電流検出手段で検出した界磁電流アナログ検出値をデジタル値に変換して外部制御装置に出力するＡ／Ｄ変換手段を備え、
このＡ／Ｄ変換手段は、カウンタ、このカウンタのデジタル出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、このＤ／Ａ変換器の出力と界磁電流アナログ検出値とを比較する比較器、およびこの比較器の出力に基づきＤ／Ａ変換器の出力が界磁電流アナログ検出値に追随するようカウンタのカウントアップまたはカウントダウンの動作の切換を行うアップダウン制御回路を備え、カウンタの出力を外部制御装置へ出力するものである。
更に、上記界磁回路は、上記車両用発電機の直流出力電圧が供給される界磁コイル、この界磁コイルと直列に接続され上記直流出力電圧が所定の基準電圧に追随するようオンオフ動作で上記界磁コイルの電流を制御するスイッチ、および上記界磁コイルと並列に接続され上記スイッチのオフ時上記界磁コイルの電流を環流させるダイオードを備え、
上記界磁電流検出手段は、上記スイッチと直列に挿入された検出素子の発生電圧を界磁電流アナログ検出値として出力し、
上記スイッチのオフ動作時、上記カウンタのカウント動作を停止させるカウント停止手段を備えたものである。

また、この発明に係る車両用発電機の制御装置は、車両用発電機の直流出力電圧が供給される界磁コイル、この界磁コイルと直列に接続されオンオフ動作で界磁コイルの電流を制御するスイッチ、界磁コイルと並列に接続されスイッチのオフ時界磁コイルの電流を環流させるダイオード、スイッチと直列に挿入された検出素子の発生電圧を界磁電流アナログ検出値として出力する界磁電流検出手段、この界磁電流検出手段で検出した界磁電流アナログ検出値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段、所定の電流制限値をデジタル値で記憶する電流制限値記憶装置、直流出力電圧が所定の基準電圧に追随するようオンオフ駆動信号をスイッチに出力する電圧制御回路、およびＡ／Ｄ変換手段の出力と電流制限値とを入力しＡ／Ｄ変換手段の出力値が電流制限値を越えたときオンオフ信号に拘わらずスイッチをオフさせる電流制限手段を備え、
このＡ／Ｄ変換手段は、カウンタ、このカウンタのデジタル出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、このＤ／Ａ変換器の出力と界磁電流アナログ検出値とを比較する比較器、およびこの比較器の出力に基づきＤ／Ａ変換器の出力が界磁電流アナログ検出値に追随するようカウンタのカウントアップまたはカウントダウンの動作の切換を行うアップダウン制御回路を備え、カウンタの出力を電流制限手段へ出力するものである。
更に、上記スイッチのオフ動作時、上記カウンタのカウント動作を停止させるカウント停止手段を備えたものである。

また、この発明に係る車両用発電機の制御装置は、車両用発電機の界磁回路の電流を検出する界磁電流検出手段、および界磁電流検出手段で検出した界磁電流アナログ検出値をデジタル値に変換して外部制御装置に出力するＡ／Ｄ変換手段を備え、
このＡ／Ｄ変換手段は、カウンタ、このカウンタのデジタル出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、このＤ／Ａ変換器の出力と界磁電流アナログ検出値とを比較する比較器、およびこの比較器の出力に基づきＤ／Ａ変換器の出力が界磁電流アナログ検出値に追随するようカウンタのカウントアップまたはカウントダウンの動作の切換を行うアップダウン制御回路を備え、カウンタの出力を外部制御装置へ出力するものである。
更に、上記界磁回路は、上記車両用発電機の直流出力電圧が供給される界磁コイル、この界磁コイルと直列に接続され上記直流出力電圧が所定の基準電圧に追随するようオンオフ動作で上記界磁コイルの電流を制御するスイッチ、および上記界磁コイルと並列に接続され上記スイッチのオフ時上記界磁コイルの電流を環流させるダイオードを備え、
上記界磁電流検出手段は、上記スイッチと直列に挿入された検出素子の発生電圧を界磁電流アナログ検出値として出力し、
上記カウンタが、上記スイッチのオン動作時には第１のクロック周波数でカウント動作を行い、上記スイッチのオフ動作時には上記第１のクロック周波数より低い第２のクロック周波数でカウント動作を行うよう上記カウンタの動作クロック周波数の切換を行うクロック周波数切換手段を備えたものである。

また、この発明に係る車両用発電機の制御装置は、車両用発電機の直流出力電圧が供給される界磁コイル、この界磁コイルと直列に接続されオンオフ動作で界磁コイルの電流を制御するスイッチ、界磁コイルと並列に接続されスイッチのオフ時界磁コイルの電流を環流させるダイオード、スイッチと直列に挿入された検出素子の発生電圧を界磁電流アナログ検出値として出力する界磁電流検出手段、この界磁電流検出手段で検出した界磁電流アナログ検出値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段、所定の電流制限値をデジタル値で記憶する電流制限値記憶装置、直流出力電圧が所定の基準電圧に追随するようオンオフ駆動信号をスイッチに出力する電圧制御回路、およびＡ／Ｄ変換手段の出力と電流制限値とを入力しＡ／Ｄ変換手段の出力値が電流制限値を越えたときオンオフ信号に拘わらずスイッチをオフさせる電流制限手段を備え、
このＡ／Ｄ変換手段は、カウンタ、このカウンタのデジタル出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、このＤ／Ａ変換器の出力と界磁電流アナログ検出値とを比較する比較器、およびこの比較器の出力に基づきＤ／Ａ変換器の出力が界磁電流アナログ検出値に追随するようカウンタのカウントアップまたはカウントダウンの動作の切換を行うアップダウン制御回路を備え、カウンタの出力を電流制限手段へ出力するものである。
更に、上記カウンタが、上記スイッチのオン動作時には第１のクロック周波数でカウント動作を行い、上記スイッチのオフ動作時には上記第１のクロック周波数より低い第２のクロック周波数でカウント動作を行うよう上記カウンタの動作クロック周波数の切換を行うクロック周波数切換手段を備えたものである。

以上のように、この発明では、Ａ／Ｄ変換手段として、カウンタを使用した出力帰還型方式を採用しているので、たとえ、カウンタ出力にノイズが入っても、常に最下位ビットにおける誤差に留まる。従って、ノイズの影響を受け難い信頼性の高い界磁電流モニターを提供することができる。

また、スイッチのオフ動作時、カウンタのカウント動作を停止させるカウント停止手段を備えたので、実際に界磁コイルに流れる界磁電流自体の波形により近い波形のデジタル検出値を簡便安価な構成で得ることができる。

また、カウンタが、スイッチのオン動作時には第１のクロック周波数でカウント動作を行い、スイッチのオフ動作時には第１のクロック周波数より低い第２のクロック周波数でカウント動作を行うようカウンタの動作クロック周波数の切換を行うクロック周波数切換手段を備えたので、実際に界磁コイルに流れる界磁電流自体の波形により一層近い波形のデジタル検出値を簡便安価な構成で得ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における車両用発電機の制御装置を示す回路ブロック図である。車両用交流発電機は、三相の電機子巻線１と、この電機子巻線１の交流出力電圧を直流に整流するレクチファイア２と、このレクチファイア２からの直流出力電圧が供給され界磁回路を構成する界磁コイル３と、以下に詳述する電圧レギュレータ４とから構成される。この電圧レギュレータ４で一定の値に調整された直流出力電圧が、各種の電気負荷５に供給されるとともに、バッテリ６を充電する。

次に、一点鎖線で囲んだ電圧レギュレータ４の内部構成について説明する。トランジスタ７は、界磁コイル３と直列に接続されそのオンオフ動作で界磁コイル３に流れる界磁電流を制御するスイッチとして機能する。このトランジスタ７のオフ動作時、界磁コイル３の電流を環流させるため界磁コイル３と並列にダイオード８が接続されている。更に、トランジスタ７と直列に検出抵抗９が接続され、界磁回路の電流を検出する界磁電流検出手段として機能する。

点線で囲んだ電圧制御回路１０は、電圧レギュレータ４から出力される直流出力電圧を分圧する分圧抵抗１１と、この分圧抵抗１１で分圧された電圧と基準電圧Ｖｒとの比較結果を出力する比較器１２と、比較器１２からの信号とクロック信号発生器１３からの信号を入力して上記直流出力電圧が所定の基準電圧に追随するようオンオフ駆動信号をトランジスタ７に出力する論理回路１４とを備えている。

次に、同じく点線で囲んでいるが、この発明の要部のＡ／Ｄ変換手段であって、検出抵抗９からの界磁電流アナログ検出値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路１５の内部構成について説明する。
即ち、Ａ／Ｄ変換回路１５は、クロック信号発生器１３からのクロック信号を入力してカウント動作を行うカウンタ１６と、カウンタ１６からのデジタル出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器１７と、このＤ／Ａ変換器１７からのアナログ出力と検出抵抗９からの界磁電流アナログ検出値との比較結果を出力する比較器１８と、比較器１８からの出力に基づきカウンタ１６のカウントアップまたはカウントダウンの動作の切換を行うアップダウン制御回路１９とを備えている。
そして、カウンタ１６からの出力が、界磁電流デジタル検出値として通信インターフェースＩＦ２０を経てＥＣＵである外部制御装置２１へ出力される。

次に、動作について説明する。先ず、電圧制御回路１０は、例えば、所定の周期のＰＷＭ制御で処理する場合は、論理回路１４は、比較器１２からの出力に基づき直流出力電圧が所定の基準電圧に追随するよう、オン時間幅（Duty Factor）を制御したオンオフ駆動信号をトランジスタ７へ出力する。図２（ａ）はこの場合のオンオフ駆動信号Ａの波形を示す。
トランジスタ７のオン期間では、直流出力電圧が界磁コイル３に印加され界磁コイル３からトランジスタ７へ、従って、検出抵抗９に界磁電流が流れる。トランジスタ７がオフすると、検出抵抗９に流れる電流は断たれるので、検出抵抗９には、同図（ｂ）の実線に示すＢの波形の界磁電流アナログ検出値が発生する。

次に、Ａ／Ｄ変換回路１５の動作について説明する。例えば、２Ａ（アンペア）の界磁電流が流れているとしたとき、動作開始直後は、Ｄ／Ａ変換器１７からの帰還値は検出抵抗９からの検出値より小さいので比較器１８によるその比較結果に基づきアップダウン制御回路１９は、２Ａを目指してカウンタ１６をカウントアップさせる。Ｄ／Ａ変換器１７からの帰還値と検出抵抗９からの検出値との比較出力が反転すると、即ち、２Ａに相当する電圧値以上の値をカウンタ出力値が示すと、アップダウン制御回路１９は、カウンタ１６のカウントアップ動作をカウントダウン動作に切り換える。界磁電流が定常状態であれば、界磁電流値を挟んでカウンタ１６の出力値が上下する。界磁電流が変化すると、クロック速度に応じた時間でその変化に追随する。
従って、ＰＷＭ制御の周期に対してクロック信号の周期を十分短く（周波数を高く）設定しておけば、Ａ／Ｄ変換回路１５からは、図２（ｂ）の実線で示したＢの波形と同一の界磁電流デジタル検出値が得られるわけである。

従来のいわゆる逐次比較型のＡ／Ｄ変換器にあっては、最上位ビット（ＭＳＢ）から最下位ビット（ＬＳＢ）まで、順番にそれぞれのレベルで大小に基づく、０か１かの判断を行うので、偶々、ＭＳＢのレベルでノイズが入り、０か１かの判断が狂うと当該ＭＳＢの大きなレベルの誤差を発生することになる。
これに対し、この発明の実施の形態１で説明したＡ／Ｄ変換回路１５では、ＭＳＢを取り出して０か１かの判断はせず、カウンタ１６による０か１かの出力は、常にＬＳＢのレベルで行うので、ここにノイズが入っても誤差は小さくほとんど問題とはならない。
従って、たとえ、車両のエンジンルーム内のノイズ環境が劣悪な場所に設置しても、外部制御装置２１に信頼性の高い界磁電流デジタル検出値を出力することができる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２における車両用発電機の制御装置を示す回路ブロック図である。
先の実施の形態１では、Ａ／Ｄ変換回路１５は、検出抵抗９で検出した界磁電流アナログ検出値の波形を忠実に再現するデジタル値に変換した。即ち、前掲図２（ｂ）の実線で示すように、トランジスタ７のオフ期間ではゼロとなるＢの波形の界磁電流デジタル検出値を出力する。しかるに、このトランジスタ７のオフ期間では、界磁回路では、界磁コイル３からダイオード８に環流する回路が形成され、界磁コイル３に流れる電流波形は、同図２（ｂ）の点線で示すＣの波形となる。
検出抵抗９を図１で示す個所から移し、界磁コイル３に直に直列に接続するようにすれば、界磁コイル３に流れる界磁電流そのものを忠実に出力することができる。しかし、この場合は、検出抵抗９の出力回路、従って、Ａ／Ｄ変換回路１５の入力段の電位が高くなり、絶縁面の対策が必要となり装置が大型となり高価となる。

この発明の実施の形態２は、図１で示したＡ／Ｄ変換回路１５の動作原理を有効に活用し、簡便な構成で、界磁コイル３に流れる界磁電流そのものの波形に近いデジタル出力を求めるものである。
図１の回路と異なるのは、Ａ／Ｄ変換回路１５Ａのみで、その異なる点は、カウンタ１６の入力側にカウント停止手段としてのＡＮＤ回路２２を挿入し、このＡＮＤ回路２２の一方の入力端子には、カウント動作を行うクロック信号をクロック信号発生器１３から入力し、他方の入力端子には、トランジスタ７のオンオフ駆動信号を論理回路１４から入力する。

この結果、この実施の形態２のＡ／Ｄ変換回路１５Ａでは、そのカウンタ１６は、トランジスタ７のオン期間でのみカウント動作を行うので、トランジスタ７のオン期間では、検出抵抗９からの界磁電流アナログ検出値に忠実な波形のデジタル値を出力するが、トランジスタ７のオフ期間では、カウンタ１６はカウント動作を停止し、オン期間終了時の出力値を維持することになる。
この場合の、Ａ／Ｄ変換回路１５Ａからの出力波形は、先の図２（ｂ）の波形Ｃとは一致しないが、実施の形態１で得られる波形Ｂと比較すると、波形Ｃに近いと考えられる。
以上のように、この実施の形態２においては、検出抵抗９を接地レベルの個所に接続した状態で、従って、Ａ／Ｄ変換回路を低い絶縁レベルで小型安価に構成できる条件を満たす中で、実際に界磁コイル３に流れる界磁電流自体の波形に近い波形のデジタル検出値を得ることができる。

実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３における車両用発電機の制御装置を示す回路ブロック図である。実施の形態３も先の実施の形態２と同様、図１で示したＡ／Ｄ変換回路１５の動作原理を有効に活用し、簡便な構成で、界磁コイル３に流れる界磁電流そのものの波形に近いデジタル出力を求めるものである。
図１の回路と異なるのは、Ａ／Ｄ変換回路１５Ｂのみで、その異なる点は、カウンタ１６の入力側にクロック周波数切換手段としてのセレクタ２３を挿入した点である。セレクタ２３は、論理回路１４からのオンオフ駆動信号に基づき、トランジスタ７のオン期間では、本来の第１のクロック周波数の第１のクロック信号をカウンタ１６に出力し、トランジスタ７のオフ期間では、第１のクロック周波数より低い第２のクロック周波数の第２のクロック信号をカウンタ１６に出力する。この第２のクロック信号は、クロック信号発生器１３内で第１のクロック信号を分周したものを入力する。

そして、この第２のクロック周波数は、Ａ／Ｄ変換回路１５Ｂの出力波形が、界磁コイル３自体に流れる電流波形に近似するよう、界磁コイル３の通電時定数に基づき設定する。
図５は、この発明の実施の形態３におけるＡ／Ｄ変換回路１５Ｂの各部出力波形の例を示す。同図（ａ）で、実線の波形Ｃは、界磁コイル３自体に流れる界磁電流波形、点線で示す波形Ｄは、Ａ／Ｄ変換回路１５Ｂの出力波形である。同図（ｂ）はトランジスタ７のオンオフ駆動信号、同図（ｃ）は比較器１８の論理出力、同図（ｄ）は第１のクロック信号、同図（ｅ）は第２のクロック信号、同図（ｆ）は、セレクタ２３が、トランジスタ７のオンオフ駆動信号（ｂ）に基づいて、第１のクロック信号（ｄ）と第２のクロック信号（ｅ）とを切り換えてカウンタ１６に出力するクロック信号の波形を示す。

図６は、図５よりも長い時間レンジで示した波形で、同図（ａ）は、界磁コイル３自体に流れる界磁電流波形、同図（ｂ）は、この実施の形態３における、トランジスタ７のオフ時のクロック周波数を低くした場合の出力波形を示す。
以上のように、この実施の形態３では、Ａ／Ｄ変換回路を低い絶縁レベルで小型安価に構成できる条件を満たす中で、実際に界磁コイル３に流れる界磁電流自体の波形により近い波形のデジタル検出値を得ることができる。

実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４における車両用発電機の制御装置を示す回路ブロック図である。
ところで、車両用交流発電機の制御装置では、界磁電流値をある一定以上にならないように制限をかけ、車両のエンジンにかかる負荷トルクを抑制する手法が用いられている。この発明の実施の形態４では、この電流制限機能を備えた車両用発電機の制御装置について説明する。

以下、図７の、電流制限機能を備えた電圧レギュレータ３０について説明する。電圧制御回路３１は、先の各形態例での電圧制御回路１０と同様、分圧抵抗１１で分圧した直流出力電圧と基準電圧とを比較した比較器１２の論理結果を出力する。Ａ／Ｄ変換回路３２は、先の各実施の形態例でのＡ／Ｄ変換回路１５（１５Ａ、１５Ｂ）と同様、検出抵抗９からの界磁電流アナログ検出値をデジタル値に変換した値を出力する。

電流制限手段としての電流制限回路３４は、電流制限値記憶装置３３と比較回路３５とＡＮＤ回路３６とからなる。電流制限値記憶装置３３は、電流制限値をデジタル値で格納している。比較回路３５は、Ａ／Ｄ変換回路３２からの界磁電流デジタル検出値と電流制限値記憶装置３３からのデジタル電流制限値とを入力し、前者が後者以下のときはＨレベル、前者が後者を越えたときはＬレベルを出力する。従って、ＡＮＤ回路３６は、界磁電流検出値が電流制限値以下のときは、電圧制御回路３１からのDuty Factorに応じたオンオフ駆動信号をトランジスタ７に出力するが、界磁電流検出値が電流制限値を越えると、トランジスタ７を強制的にオフにする信号を出力する。

図８は、この電流制限による動作を説明するものである。即ち、同図（ａ）は、各電流波形で、太い実線のＣＬは電流制限値、点線のＣ１は電流制限機能が無い場合の界磁電流、細い実線のＣ２は電流制限機能が付加された場合の界磁電流の波形である。

以上のように、この実施の形態４においては、特に、電流制限回路３４を備えたので、界磁コイル３に、電流制限値を越える過電流が発生する状態が確実に防止されることになる。また、所望の電流制限値を格納が容易なデジタル値で設定でき、界磁電流デジタル検出値と直接比較するので、特に、電流制限回路３４の回路構成が簡便安価となり、信頼性も向上する。

実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５における車両用発電機の制御装置を示す回路ブロック図である。この実施の形態５も形態４と同様、電流制限機能を付加したものであるが、更に、設定する電流制限値を外部制御装置２１からその値を書き換え可能としたものである。車両の運転条件に応じて、電流制限値をＥＣＵから操作したいというニーズに応えるものである。

図９において、電圧制御回路３１、Ａ／Ｄ変換回路３２は、実施の形態４と同様のものである。但し、Ａ／Ｄ変換回路３２は、先の実施の形態１等で説明したように、クロック信号発生器１３からのクロック信号を入力して動作するカウンタを使用したものを想定しており、かつ、そのデジタル出力値は、通信インターフェースＩＦ２０を介して外部制御装置２１に伝送される。
電流制限手段としての電流制限回路３４Ａは、電流制限値記憶装置３３と一致回路３７とＯＲ回路３８とからなる。電流制限値記憶装置３３は、電流制限値をデジタル値で格納するが、更に、その格納値は、通信インターフェースＩＦ２０を介して外部制御装置２１から書き換え可能に構成されている。
一致回路３７は、Ａ／Ｄ変換回路３２からの界磁電流デジタル検出値と電流制限値記憶装置３３からのデジタル電流制限値とを入力し、前者と後者とが一致したときＨレベルの信号をＯＲ回路３８に出力する。

従って、界磁電流検出値が電流制限値未満の通常時は、両値が一致することはないので、論理回路１４は、電圧制御回路３１からの信号に基づき、Duty Factorに応じたオンオフ駆動信号をトランジスタ７に出力する。界磁電流検出値が増大し電流制限値を越えると、その増大過程で両値が一致し、一致回路３７からのＨレベル信号により論理回路１４がリセットされトランジスタ７をオフする信号を出力することになる。

なお、図９では、電流制限値記憶装置３３からのデジタル電流制限値とＡ／Ｄ変換回路３２からの界磁電流デジタル検出値との一致の有無を判断する一致回路３７で過電流を検出するようにしたが、一致回路に替わって加算回路を備え、両値の加算結果の符号反転でトランジスタ７を強制オフする方式としても全く同様の効果が得られる。

以上のように、この実施の形態５においては、特に、電流制限回路３４Ａを備えたので、界磁コイル３に、電流制限値を越える過電流が発生する状態が確実に防止されることになる。また、所望の電流制限値を格納が容易なデジタル値で設定でき、先の実施の形態４と同様、回路構成が簡便安価となり、信頼性も向上するとともに、外部制御装置２１からその電流制限値の書き換えが可能となるので、車両運用の機能性が更に向上するという利点がある。

以上のように、この発明において、Ａ／Ｄ変換手段の出力を伝送手段を介して外部制御装置に伝送し、外部制御装置から伝送手段を介して電流制限値記憶装置の電流制限値の設定を書き換え可能としたものでは、車両運用の機能性が更に向上する。

また、第１および第２のクロック周波数は、Ａ／Ｄ変換手段の出力波形が界磁コイル自体に流れる電流波形に近似するよう、界磁コイルの通電時定数に基づき設定するようにしたものでは、実際に界磁コイルに流れる界磁電流自体の波形への合わせ込みが確実になされる。

以上、各実施の形態では、車両用交流発電機の界磁回路に適用した場合について説明したが、界磁コイルに直流出力電圧を供給するものであれば他の種類の発電機であっても良く、また、スイッチもそのオンオフ動作で界磁コイルの電流を制御可能なものであれば、例示したトランジスタと異なる種類のスイッチを使用しても、この発明は全く同様に適用することができ、同等の効果を奏する。

この発明の実施の形態１における車両用発電機の制御装置を示す回路ブロック図である。 界磁電流波形を説明するための図である。 この発明の実施の形態２における車両用発電機の制御装置を示す回路ブロック図である。 この発明の実施の形態３における車両用発電機の制御装置を示す回路ブロック図である。 実施の形態３のＡ／Ｄ変換回路１５Ｂの各部の出力波形を示す図である。 図５よりも長い時間レンジで表した波形図である。 この発明の実施の形態４における車両用発電機の制御装置を示す回路ブロック図である。 電流制限による動作を説明するための図である。 この発明の実施の形態５における車両用発電機の制御装置を示す図である。

符号の説明

１ 電機子巻線、３ 界磁コイル、４，４Ａ，４Ｂ 電圧レギュレータ、
７ トランジスタ、８ ダイオード、９ 検出抵抗、１０ 電圧制御回路、
１１ 分圧抵抗、１２ 比較器、１３ クロック信号発生器、１４ 論理回路、
１５，１５Ａ，１５Ｂ Ａ／Ｄ変換回路、１６ カウンタ、１７ Ｄ／Ａ変換器、
１８ 比較器、１９ アップダウン制御回路、２０ 通信インターフェースＩＦ、
２１ 外部制御装置、２２ ＡＮＤ回路、２３ セレクタ、３０ 電圧レギュレータ、
３１ 電圧制御回路、３２ Ａ／Ｄ変換回路、３３ 電流制限値記憶装置、
３４，３４Ａ 電流制限回路、３５ 比較回路、３６ ＡＮＤ回路、３７ 一致回路、
３８ ＯＲ回路。

Claims (7)

1. 車両用発電機の界磁回路の電流を検出する界磁電流検出手段、および上記界磁電流検出手段で検出した界磁電流アナログ検出値をデジタル値に変換して外部制御装置に出力するＡ／Ｄ変換手段を備えた車両用発電機の制御装置であって、
   上記Ａ／Ｄ変換手段は、カウンタ、このカウンタのデジタル出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、このＤ／Ａ変換器の出力と上記界磁電流アナログ検出値とを比較する比較器、およびこの比較器の出力に基づき上記Ｄ／Ａ変換器の出力が上記界磁電流アナログ検出値に追随するよう上記カウンタのカウントアップまたはカウントダウンの動作の切換を行うアップダウン制御回路を備え、上記カウンタの出力を上記外部制御装置へ出力し、
   上記界磁回路は、上記車両用発電機の直流出力電圧が供給される界磁コイル、この界磁コイルと直列に接続され上記直流出力電圧が所定の基準電圧に追随するようオンオフ動作で上記界磁コイルの電流を制御するスイッチ、および上記界磁コイルと並列に接続され上記スイッチのオフ時上記界磁コイルの電流を環流させるダイオードを備え、
   上記界磁電流検出手段は、上記スイッチと直列に挿入された検出素子の発生電圧を界磁電流アナログ検出値として出力し、
   上記スイッチのオフ動作時、上記カウンタのカウント動作を停止させるカウント停止手段を備えたことを特徴とする車両用発電機の制御装置。
2. 車両用発電機の直流出力電圧が供給される界磁コイル、この界磁コイルと直列に接続されオンオフ動作で上記界磁コイルの電流を制御するスイッチ、上記界磁コイルと並列に接続され上記スイッチのオフ時上記界磁コイルの電流を環流させるダイオード、上記スイッチと直列に挿入された検出素子の発生電圧を界磁電流アナログ検出値として出力する界磁電流検出手段、この界磁電流検出手段で検出した界磁電流アナログ検出値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段、所定の電流制限値をデジタル値で記憶する電流制限値記憶装置、上記直流出力電圧が所定の基準電圧に追随するようオンオフ駆動信号を上記スイッチに出力する電圧制御回路、および上記Ａ／Ｄ変換手段の出力と上記電流制限値とを入力し上記Ａ／Ｄ変換手段の出力値が上記電流制限値を越えたとき上記オンオフ信号に拘わらず上記スイッチをオフさせる電流制限手段を備えた車両用発電機の制御装置であって、
   上記Ａ／Ｄ変換手段は、カウンタ、このカウンタのデジタル出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、このＤ／Ａ変換器の出力と上記界磁電流アナログ検出値とを比較する比較器、およびこの比較器の出力に基づき上記Ｄ／Ａ変換器の出力が上記界磁電流アナログ検出値に追随するよう上記カウンタのカウントアップまたはカウントダウンの動作の切換を行うアップダウン制御回路を備え、上記カウンタの出力を上記電流制限手段へ出力し、
   上記スイッチのオフ動作時、上記カウンタのカウント動作を停止させるカウント停止手段を備えたことを特徴とする車両用発電機の制御装置。
3. 車両用発電機の界磁回路の電流を検出する界磁電流検出手段、および上記界磁電流検出手段で検出した界磁電流アナログ検出値をデジタル値に変換して外部制御装置に出力するＡ／Ｄ変換手段を備えた車両用発電機の制御装置であって、
   上記Ａ／Ｄ変換手段は、カウンタ、このカウンタのデジタル出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、このＤ／Ａ変換器の出力と上記界磁電流アナログ検出値とを比較する比較器、およびこの比較器の出力に基づき上記Ｄ／Ａ変換器の出力が上記界磁電流アナログ検出値に追随するよう上記カウンタのカウントアップまたはカウントダウンの動作の切換を行うアップダウン制御回路を備え、上記カウンタの出力を上記外部制御装置へ出力し、
   上記界磁回路は、上記車両用発電機の直流出力電圧が供給される界磁コイル、この界磁コイルと直列に接続され上記直流出力電圧が所定の基準電圧に追随するようオンオフ動作で上記界磁コイルの電流を制御するスイッチ、および上記界磁コイルと並列に接続され上記スイッチのオフ時上記界磁コイルの電流を環流させるダイオードを備え、
   上記界磁電流検出手段は、上記スイッチと直列に挿入された検出素子の発生電圧を界磁電流アナログ検出値として出力し、
   上記カウンタが、上記スイッチのオン動作時には第１のクロック周波数でカウント動作を行い、上記スイッチのオフ動作時には上記第１のクロック周波数より低い第２のクロック周波数でカウント動作を行うよう上記カウンタの動作クロック周波数の切換を行うクロック周波数切換手段を備えたことを特徴とする車両用発電機の制御装置。
4. 上記第１および第２のクロック周波数は、上記Ａ／Ｄ変換手段の出力波形が上記界磁コイル自体に流れる電流波形に近似するよう、上記界磁コイルの通電時定数に基づき設定するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の車両用発電機の制御装置。
5. 車両用発電機の直流出力電圧が供給される界磁コイル、この界磁コイルと直列に接続されオンオフ動作で上記界磁コイルの電流を制御するスイッチ、上記界磁コイルと並列に接続され上記スイッチのオフ時上記界磁コイルの電流を環流させるダイオード、上記スイッチと直列に挿入された検出素子の発生電圧を界磁電流アナログ検出値として出力する界磁電流検出手段、この界磁電流検出手段で検出した界磁電流アナログ検出値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段、所定の電流制限値をデジタル値で記憶する電流制限値記憶装置、上記直流出力電圧が所定の基準電圧に追随するようオンオフ駆動信号を上記スイッチに出力する電圧制御回路、および上記Ａ／Ｄ変換手段の出力と上記電流制限値とを入力し上記Ａ／Ｄ変換手段の出力値が上記電流制限値を越えたとき上記オンオフ信号に拘わらず上記スイッチをオフさせる電流制限手段を備えた車両用発電機の制御装置であって、
   上記Ａ／Ｄ変換手段は、カウンタ、このカウンタのデジタル出力をアナログ値に変換するＤ／Ａ変換器、このＤ／Ａ変換器の出力と上記界磁電流アナログ検出値とを比較する比較器、およびこの比較器の出力に基づき上記Ｄ／Ａ変換器の出力が上記界磁電流アナログ検出値に追随するよう上記カウンタのカウントアップまたはカウントダウンの動作の切換を行うアップダウン制御回路を備え、上記カウンタの出力を上記電流制限手段へ出力し、
   上記カウンタが、上記スイッチのオン動作時には第１のクロック周波数でカウント動作を行い、上記スイッチのオフ動作時には上記第１のクロック周波数より低い第２のクロック周波数でカウント動作を行うよう上記カウンタの動作クロック周波数の切換を行うクロック周波数切換手段を備えたことを特徴とする車両用発電機の制御装置。
6. 上記第１および第２のクロック周波数は、上記Ａ／Ｄ変換手段の出力波形が上記界磁コイル自体に流れる電流波形に近似するよう、上記界磁コイルの通電時定数に基づき設定するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の車両用発電機の制御装置。
7. 上記Ａ／Ｄ変換手段の出力を伝送手段を介して外部制御装置に伝送し、上記外部制御装置から上記伝送手段を介して上記電流制限値記憶装置の電流制限値の設定を書き換え可能としたことを特徴とする請求項２、５、６のいずれか１項に記載の車両用発電機の制御装置。

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