JP4333022B2 - 車両用発電機の発電制御システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用発電機の発電状態を制御する外部制御装置および車両用発電制御装置を備える車両用発電機の発電制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用発電機は、車両走行中にバッテリ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。エンジンのアイドル回転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車両用発電機の発電状態を制御する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。
【０００３】
例えば、特開平７−１９４０２３号公報には、外部コントロールユニットから送られてくる信号のデューティ比に基づいて、車両用発電機の出力電圧を任意の値に調整することができる発電制御装置が開示されている。調整電圧に対応したデューティ信号が外部コントローラユニットから通信線を介して送られてくると、発電制御装置内の変換器ではこの信号のデューティ比を電圧レベルに変換し、この電圧レベルに応じて車両用発電機の出力電圧が制御されるようになっている。
【０００４】
また、特開平８−９８４３０号公報には、外部制御信号の状態が切り替わったときに所定時間だけ車両用発電機の発電状態を抑制する発電制御装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特開平７−１９４０２３号公報に開示された発電制御装置では、デューティ比を電圧レベルに変換し、この電圧レベルに応じて車両用発電機の出力電圧が制御されるようになっている。ところが、デューティ比による出力電圧の可変範囲は限られており、このままでは高電圧負荷に電力を供給できないという問題点があった。また、デューティ−電圧変換器は、変換精度が悪いため、新たなデューティ設定をすることができないという問題点があった。
【０００６】
また、上述した特開平８−９８４３０号公報に開示された発電制御装置では、外部コントロールユニットが接続された信号線がショートした場合に調整電圧が高くなってバッテリが過充電状態になるおそれがあるという問題点があった。
【０００７】
また、外部制御装置において、従来のバッテリ充電制御用の信号線に加え、専用の信号線を用いて、外部から発電電力を切り替えるようにすると、ハーネス追加、外部制御装置の大幅変更となり、大きなコストアップが生じるという問題点があった。
【０００８】
また、上述した特開平７−１９４０２３号公報に開示された発電制御装置は、デューティ比と電圧レベルとの相互の変換を行うために、複数の変換器が必要であり、回路構成が複雑になるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は従来との互換性を持たせ、新しい情報を伝達することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、従来未使用だった信号状態を利用することで、外部制御装置のハードウエアを変更することなく、ソフトウエアを更新することにより、車両条件に合わせて制御値を設定することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、指令値を送るために、複雑な変換回路等を用いることのない簡単な構成とすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の外部制御装置は、第１制御値の指令を表す設定信号の定常状態と、第１制御値を所定時間変更する第２制御値の指令を表す設定信号の変化状態とを伝送することにより、車両用発電機の発電状態を制御する。
【００１４】
【００１５】
また、本発明の車両用発電制御装置は、外部制御装置から送られてくる設定信号の定常状態と変化状態とを判別する外部信号判別回路と、この外部信号判別回路によって設定信号の定常状態を検出するとき第１制御値を車両用発電機の調整電圧として設定し、この外部信号判別回路によって設定信号の変化状態を検出してから所定時間の間、定常状態に対応する第１制御値と異なる第２制御値を車両用発電機の調整電圧として設定する調整電圧制御回路とを備えており、調整電圧制御回路によって設定された第１制御値および第２制御値を用いて車両用発電機の発電状態を制御する。
【００１６】
設定信号の状態が変化したときにそれまでの第１制御値とは異なる第２制御値に変更される。変換精度が悪い変換器を用いることなく制御値の変更を行うことができるため、変換器を用いた場合に不可能であった新しい情報を伝達することができる。また、情報の送出側においては、設定信号の状態変化のタイミングを制御するだけであるため、ハードウエアの変更が必要なく、単にソフトウエアを更新するだけで対応することができるため、大幅なコストの上昇を抑えることができる。また、設定信号自体は従来の車両用発電制御装置で用いたものと同じであり、従来との互換性を持たせることができる。
【００１７】
また、調整電圧制御回路によって設定された第１制御値および第２制御値を用いて車両用発電機の発電状態を制御しており、設定信号の状態が変化したときにそれまでの第１制御値とは異なる第２制御値を用いて調整電圧が変更されるため、調整電圧を変更する際の応答時間を短くすることができる。また、デューティ比を電圧に変換する変換器が不要であるため、回路構成の簡略化が可能であり、この変換に伴う調整精度の悪化もない。
【００１８】
また、上述した外部信号判別回路は、外部信号を受信する端子の電圧レベルを所定の基準値と比較することによりこの端子に入力される設定信号を検出する電圧比較手段と、この電圧比較手段によって検出した設定信号の変化状態を検出する変化状態検出手段とを備える。受信端子の電圧レベルを基準値と比較することにより設定信号の有無を容易に検出することができ、この検出された設定信号の変化状態を調べることにより、定常状態と変化状態とを容易に識別することができる。
【００１９】
また、上述した調整電圧制御回路は、外部信号判別回路によって変化状態が検出されたときに一定時間の計測を開始するタイマ手段を有しており、このタイマ手段による計測動作が終了するまで第２制御値を調整電圧として設定する。タイマ手段を用いることにより、調整電圧として第２制御値を用いる時間を任意に設定することができる。
【００２０】
また、上述した第１制御値は、車両用発電機の正常状態における発電状態に対応することが望ましい。変化状態が検出されない定常状態では、正常状態における発電状態に対応した第１制御値に基づいて調整電圧が設定されるため、設定信号を送受信する信号線がオープン状態になったり、ショートした場合に、調整電圧が高くなってバッテリが過充電状態になることを防止することができる。
【００２１】
【００２２】
また、上述した設定信号は、電圧レベルが異なる複数の定常状態を有しており、調整電圧制御回路は、複数の定常状態のそれぞれに対応して、複数の第１制御値を設定することが望ましい。複数の第１制御値を選択的に設定することができるため、車両の状態等に応じた発電制御が可能になる。
【００２３】
また、上述した外部信号判別回路は、変化状態の判別において、設定信号の立ち上がりに対応した第１の変化状態と立ち下がりに対応した第２の変化状態とを区別しており、調整電圧制御回路は、第１の変化状態に対応する第２制御値と、第２の変化状態に対応する第２制御値とを異なる値に設定する。信号の立ち上がりや立ち下がりを利用して異なる調整電圧を設定することができるため、車両の状態等に応じた発電制御が可能になる。
【００２４】
特に、上述した第１の変化状態に対応する第２制御値と第２の変化状態に対応する第２制御値は、一方が車両用発電機の発電停止状態に対応しており、他方が車両用発電機の強制発電状態に対応している。強制的な発電状態と発電停止状態を繰り返すことにより、外部からデューティ比による発電状態の制御が可能になる。これにより、外部制御装置によって広範囲にわたって調整電圧を制御することができる。
【００２５】
外部制御装置は、設定信号を車両用発電制御装置に出力するトランジスタと、所定の設定電圧を設定する電圧設定回路と、車両用発電機の出力電圧と電圧設定回路によって設定された所定の設定電圧とを比較する電圧比較器と、タイマ手段による計測動作の時間よりも短い周期でハイレベル状態とローレベル状態との状態変化を繰り返し、かつ電圧比較器において出力電圧が設定電圧より低い場合と出力電圧が設定電圧より高い場合とで異なるデューティ比を有する設定信号を車両用発電制御装置に出力するようにトランジスタを制御し、出力電圧を制御するデューティ設定回路と、電圧設定回路において設定される設定電圧と、デューティ設定回路によって設定されるデューティ比との値を変更する処理回路とを備える。
設定信号は、出力電圧が設定電圧より低い場合に、異なるデューティ比のうちの車両用発電機の出力電流が上昇するほうのデューティ比を有し、出力電圧が設定電圧より高い場合に、異なるデューティ比のうちの車両用発電機の出力電流が減少するほうのデューティ比を有する。
【００２６】
設定信号は、外部制御装置の前記トランジスタがオフ状態のときにハイレベルとなる第１の定常状態と、外部制御装置の前記トランジスタがオン状態のときにローレベルとなる第２の定常状態とを有しており、調整電圧制御回路は、第１の定常状態に対応してノーマル状態の第１制御値を設定し、第２の定常状態に対応してノーマル状態の第１制御値より低電圧側の第１制御値を設定し、第２の変化状態に対応する第２制御値は、車両用発電機の発電停止状態に対応しており、タイマ手段は、コンデンサ（２２４）と、コンデンサを充電する定電流回路（２２３）と、変化状態検出手段により設定信号の変化状態が検出されるとコンデンサを放電させる放電トランジスタ（２２１）と、プラス端子にコンデンサの電圧が印加され、マイナス端子に基準電圧が印加され、コンデンサの電圧が基準電圧より低い期間、車両用発電機の発電停止状態に対応する第２制御値を調整電圧として設定する電圧比較器（２２６）とを備え、設定信号が、第１の定常状態から第２の変化状態を経由して第２の定常状態に変化すると、ノーマル状態の第１制御値から、発電停止状態に対応する第２制御値を経由して低電圧側の第１制御値とすることが望ましい。
車両用発電機は、バッテリと、通常のバッテリ電圧よりも高い電圧を利用する電気負荷とに電力供給することが望ましい。
電気負荷は、電気加熱触媒負荷であって、外部制御装置は、設定電圧の値を可変することにより電気加熱触媒負荷に印加する電圧を可変に制御することが望ましい。
外部制御装置は、電気加熱触媒負荷の駆動時に電圧異常が検出された場合には、設定信号を、異なるデューティ比のうちの車両用発電機の出力電流が減少するほうのデューティ比に設定することが望ましい。
外部制御装置は、トランジスタの動作状態に基づいて車両用発電機の発電量を検出し、処理回路に入力するデューティ検出回路を備えることが望ましい。
車両用発電機には、バッテリおよび電気負荷が接続されるとともに、その他の電気負荷が負荷スイッチを介して接続されており、外部制御装置は、外部制御装置に接続された操作スイッチが投入されると、タイマ手段による計測動作の時間よりも短い周期でハイレベル状態とローレベル状態との状態変化を繰り返し、かつ車両用発電機の出力電流が上昇する所定のデューティ比を有する設定信号を車両用発電制御装置に出力し、車両用発電機の出力電流が上昇すると、負荷スイッチを投入して車両用発電機にその他の電気負荷を接続すると同時に、所定のデューティ比を有する設定信号を停止することが望ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
〔第１の参考例〕
図１は、第１の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図であり、あわせてこの車両用発電制御装置と車両用発電機やバッテリ等との接続状態が示されている。
【００２９】
図１において、車両用発電制御装置１は、車両用発電機２の出力電圧が所定の調整電圧設定値（例えば１４．５Ｖ）になるように制御するためのものである。制御端子（Ｃ端子）が外部コントローラ５に接続されている。
【００３０】
車両用発電機２は、固定子に含まれる３相の固定子巻線２１と、この固定子巻線２１の３相出力を全波整流するために設けられた整流回路２３と、回転子に含まれる界磁巻線２２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、界磁巻線２２に対する通電を車両用発電制御装置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およびその他の電気負荷４に接続されており、車両用発電機２からこれらに対して電流が供給される。
【００３１】
また、外部コントローラ５は、車両用発電制御装置１のＣ端子に接続されており、車両の状態に応じて車両用発電制御装置１の動作を制御する。このために外部コントローラ５は、内蔵するトランジスタ２５を制御して、所定のタイミングでハイレベル状態とローレベル状態とが切り替わる調整電圧設定信号をＣ端子に入力する。
【００３２】
次に、車両用発電制御装置１の詳細構成および動作について説明する。図１に示すように、車両用発電制御装置１は、外部信号判別回路１１、調整電圧制御回路１２、励磁電流制御回路１３を含んで構成されている。
【００３３】
外部信号判別手段としての外部信号判別回路１１は、抵抗１１１、１１２、電圧比較器１１３、トリガ検出回路１１４を有しており、外部コントローラ５から送られてくる調整電圧設定信号の内容を判別する。外部コントローラ５から延びる信号線は、Ｃ端子を介して抵抗１１１、１１２によって終端されている。電圧比較器１１３が電圧比較手段に、トリガ検出回路１１４が変化状態検出手段にそれぞれ対応する。
【００３４】
電圧比較器１１３は、マイナス端子がＣ端子に接続されるとともに、プラス端子に基準電圧Ｖｄが印加されており、これら２つの端子の電圧を比較する。この基準電圧Ｖｄは、外部コントローラ５からローレベルの信号が入力されたときのＣ端子の電圧ＶＣＬよりも高く、かつ、ハイレベルの信号が入力されたときのＣ端子の電圧ＶＣＨよりも低い値に設定されている。トリガ検出回路１１４は、電圧比較器１１３の出力状態が変化したときに、所定のパルスを出力する。
【００３５】
制御値設定手段としての調整電圧制御回路１２は、タイマ回路１２１、トランジスタ１２２、４つの抵抗１２３〜１２６、電圧比較器１２７を有しており、外部信号判別回路１１による判別結果に基づいて調整電圧を設定する。タイマ回路１２１は、外部信号判別回路１１内のトリガ検出回路１１４から所定のパルス信号が入力されたときに起動され、出力を所定時間ハイレベルに維持する。このタイマ回路１２１がタイマ手段に対応する。トランジスタ１２２は、タイマ回路１２２の出力信号がベースに入力されており、エミッタが接地されているとともに、コレクタが抵抗１２３、１２４によって構成される分圧回路および電圧比較器１２７のプラス端子に接続されている。電圧比較器１２７のプラス端子には、トランジスタ１２２がオフ状態のときには抵抗１２３、１２４の各抵抗によって決まる分圧電圧が調整電圧の基準電圧Ｖｂとして印加され、トランジスタ１２２がオン状態のときにはほぼ０Ｖ（正確にはコレクタ・エミッタ間の順方向電圧）の調整電圧の基準電圧Ｖｂが印加される。また、電圧比較器１２７のマイナス端子には、車両用発電機２の出力電圧を、抵抗１２５、１２６によって構成される分圧回路によって分圧した電圧Ｖａが印加されている。電圧比較器１２７は、プラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂと、マイナス端子に印加される車両用発電機２の出力電圧に連動する電圧Ｖａを比較し、調整電圧の基準電圧Ｖｂよりも電圧Ｖａの方が低い場合に、出力をハイレベルにする。
【００３６】
励磁電流制御回路１３は、トランジスタ１３１、還流ダイオード１３２を有しており、界磁巻線２２に流す励磁電流を制御する。トランジスタ１３１は、調整電圧制御回路１２内の電圧比較器１２７の出力端子がベースに接続されており、電圧比較器１２７の出力がハイレベルのときにオン状態となる。このとき、車両用発電機２内の界磁巻線２２に流れる励磁電流が増加する。還流ダイオード１３２は、界磁巻線２２と並列に接続されており、界磁巻線２２に対する通電をオンオフ制御したときに発生する還流電流を流すために設けられている。
【００３７】
本参考例の車両用発電制御装置１はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。
【００３８】
図２は、本参考例の車両用発電制御装置１の各部に入出力される信号波形を示すタイミング図である。
【００３９】
（調整電圧設定信号がハイレベルの場合）
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態のときには（図２（Ａ））、Ｃ端子の電圧は、抵抗１１１、１１２によってバイアスされたときの電圧ＶＣＨになる（図２（Ｂ））。電圧比較器１１３のマイナス端子に印加される電圧ＶＣＨとプラス端子に印加される電圧Ｖｄを比較するとＶｄ＜ＶＣＨとなるため、電圧比較器１１３の出力はローレベルの状態を維持する（図２（Ｃ））。このとき、トリガ検出回路１１４の出力もローレベルを維持するため（図２（Ｄ））、タイマ回路１２１は起動されず、タイマ回路１２１の出力もローレベルを維持する（図２（Ｅ））。したがって、タイマ回路１２１の出力側に接続されたトランジスタ１２２はオフ状態のままであり、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂは、抵抗１２３、１２４の抵抗比で決まる所定の値（例えば１４．５Ｖに対応する値）に設定される（図２（Ｆ））。これにより、車両用発電機２の出力電圧が１４．５Ｖとなるように車両用発電制御装置１による制御動作が行われる。
【００４０】
（調整電圧設定信号がハイレベルからローレベルに変化した場合）
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態からオン状態に変化すると（図２（Ａ））、Ｃ端子の電圧は、抵抗１１１、１１２の接続点をオン状態のトランジスタ２５によってアース側に短絡したときの電圧ＶＣＬになる（図２（Ｂ））。電圧比較器１１３のマイナス端子に印加される電圧ＶＣＬとプラス端子に印加される電圧Ｖｄを比較するとＶｄ＞ＶＣＬとなるため、電圧比較器１１３の出力はローレベルからハイレベルに変化する（図２（Ｃ））。トリガ検出回路１１４は、この変化状態を検出し、所定のパルスを出力する（図２（Ｄ））。このパルスによってタイマ回路１２１が起動され、タイマ回路１２１の出力が所定時間ハイレベルになる（図２（Ｅ））。したがって、タイマ回路１２１の出力側に接続されたトランジスタ１２２がオフ状態からオン状態に変化し、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂは、ほぼ０Ｖに設定される（図２（Ｆ））。この調整電圧の基準電圧Ｖｂをほぼ０Ｖに設定する時間は、タイマ回路１２１の出力がハイレベルに維持される時間であり、外部コントローラ５内のトランジスタ２５を１回オン状態にすることにより、所定時間継続する。この所定時間が経過すると、タイマ回路１２１の出力がハイレベルからローレベルに戻るため（図２（Ｅ））、調整電圧の基準電圧Ｖｂも元に戻り、車両用発電機２の出力電圧が１４．５Ｖとなるように車両用発電制御装置１による制御動作が行われる（図２（Ｆ））。
【００４１】
このように、外部コントローラ５は、車両用発電制御装置１に送る調整電圧設定信号をローレベルからハイレベルに変化させることにより、一時的に車両用発電機２の発電状態を停止することができるため、加速時等において発電トルクを低減し、車両の加速性を上げることができる。
【００４２】
また、外部コントローラ５は、１回の操作で車両用発電機２の発電状態を所定時間変更できるため、常時調整電圧設定信号を送信する必要はなく、調整電圧設定に必要な送信情報量を最小にすることができる。
【００４３】
また、外部コントローラ５と車両用発電制御装置１のＣ端子を接続する信号線等に異常があって、Ｃ端子がオープン状態になったり、アースあるいは電源ラインとショートした場合であっても、車両用発電機２の発電状態の変更が行えなくなるだけであり、車両用発電制御装置１は、出力電圧が１４．５Ｖとなるノーマル状態で自律制御を行うことができるため、バッテリ３の過充電を防止することができる。
【００４４】
また、調整電圧設定信号の状態が変化したときに、それまでと異なる調整電圧値に変更されるため、変換精度が悪い変換器を用いることなく制御値（調整電圧）の変更を行うことができる、変換器を用いた場合に不可能であった新しい情報を伝達することができる。また、調整電圧設定信号の送出側においては、設定信号の状態変化のタイミングを制御するだけであるため、ハードウエアの変更が必要なく、単にソフトウエアを更新するだけで対応することができるため、大幅なコストの上昇を抑えることができる。
【００４５】
なお、上述した本参考例では、外部コントローラ５から入力される調整電圧設定信号の状態が変化したときに、所定時間だけ調整電圧がほぼ０Ｖになるように制御したが、反対に所定時間だけノーマル状態の調整電圧である１４．５Ｖよりも高い電圧（例えば１６Ｖ）に制御するようにしてもよい。これにより、所定時間だけ強制的な発電状態を実現し、発電トルクを上昇させて、車両の減速時におけるブレーキのアシスト動作をさせるようにしてもよい。
【００４６】
図３は、一時的に調整電圧を上げるようにした車両用発電制御装置の部分的な構成を示す回路図であり、タイマ回路１２１と電圧比較器１２７の間に挿入される部分の構成が示されている。外部コントローラ５から送られてくる調整電圧設定信号の状態が変化すると、タイマ回路１２１の出力側に接続されたトランジスタ１２２が所定時間オン状態になるため、抵抗１２３、１２８、１２４による直列回路に含まれる抵抗１２８がトランジスタ１２２によって短絡された状態になる。したがって、抵抗１２８と抵抗１２４の接続点の電圧が上昇し、それまでよりも高い調整電圧で車両用発電機２の出力電圧が制御される。
【００４７】
〔第２の参考例〕
図４は、第２の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。図４に示した車両用発電制御装置１Ａは、図１に示した車両用発電制御装置１に対して、外部信号判別回路１１および調整電圧制御回路１２のそれぞれを外部信号判別回路１１Ａおよび調整電圧制御回路１２Ａに置き換えたものである。外部電圧調整回路１２Ａは、外部電圧調整回路１２に対してトランジスタ１２９と抵抗１３０を追加した構成を有している。また、外部信号判別回路１１Ａは、外部信号判別回路１１と基本的に同じ構成を有しており、電圧比較器１１３の出力端子がトリガ検出回路１１４以外に外部電圧調整回路１２Ａ内のトランジスタ１２９のベースに接続されている点が異なっている。
【００４８】
外部電圧調整回路１２Ａにおいて、抵抗１２３、１２４の接続点が抵抗１３０およびトランジスタ１２９のコレクタ・エミッタ間を介して接地されている。したがって、外部信号判別回路１１Ａ内の電圧比較器１１３の出力がハイレベルになってトランジスタ１２９がオン状態になると、抵抗１２４に並列に抵抗１３０が接続された状態になり、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂを低電圧側に変更することができる。
【００４９】
図５は、本参考例の車両用発電制御装置１Ａの各部に入出力される信号波形を示す図である。
【００５０】
（調整電圧設定信号がハイレベルの場合）
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態のときには、上述した第１の参考例と同様に各部が動作する。このとき、２つのトランジスタ１２２、１２９はオフ状態となるため（図５（Ｆ）、（Ｇ））、本参考例において新たに追加された抵抗１３０を介して電流が流れず、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂはノーマル状態に対応した所定値となる。したがって、車両用発電機２の出力電圧は、１４．５Ｖで制御される。
【００５１】
（調整電圧設定信号がハイレベルからローレベルに変化した場合）
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態からオン状態に変化すると（図５（Ａ））、Ｃ端子電圧が電圧Ｖｄよりも低い電圧ＶＣＬになるため（図５（Ｂ））、電圧比較器１１３の出力はローレベルからハイレベルに変化する（図５（Ｃ））。トリガ検出回路１１４は、この状態変化を検出し、所定のパルスを出力する（図５（Ｄ））。このパルスによってタイマ回路１２１が起動され、その出力が所定時間ハイレベルになって（図５（Ｅ））、トランジスタ１２２がオン状態になる（図５（Ｆ））。
【００５２】
一方、電圧比較器１１３の出力がハイレベルになると、トランジスタ１２９がオン状態になる（図５（Ｇ））。したがって、２つのトランジスタ１２２、１２９がともにオン状態になって、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂは、ほぼ０Ｖに設定される（図５（Ｈ））。
【００５３】
タイマ回路１２１に設定された所定時間が経過すると、タイマ回路１２１の出力がローレベルに戻り（図５（Ｅ））、一方のトランジスタ１２２がオフ状態になる（図５（Ｆ））。ところが、調整電圧設定信号がハイレベルの状態を維持している間は、電圧比較器１１３の出力もハイレベルの状態を維持するため（図５（Ｃ））、他方のトランジスタ１２９はオン状態を維持する（図５（Ｇ））。したがって、抵抗１２４と抵抗１３０とが並列接続された状態になり、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される電圧が低電圧側に変更され、車両用発電機２の調整電圧がノーマル状態よりも低い値（例えば１２．８Ｖ）に設定される（図５（Ｈ））。
【００５４】
その後、外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態になって（図５（Ａ））、調整電圧設定信号がハイレベルになると、トランジスタ１２９がオフ状態になるため（図５（Ｇ））、調整電圧が元の１４．５Ｖに設定される（図５（Ｈ））。
【００５５】
このように、外部コントローラ５は、車両用発電制御装置１に送る調整電圧設定信号をローレベルからハイレベルに変化させることにより、一時的に車両用発電機２の発電状態を停止することができるため、加速時等において発電トルクを低減し、車両の加速性を上げることができる。
【００５６】
また、外部コントローラ５は、トランジスタ２５をオン状態にして調整電圧設定信号をローレベルに維持することにより、調整電圧をノーマル状態よりも低い１２．８Ｖに設定することができるため、発電トルクをノーマル状態よりも低くすることができ、車両の燃費の向上が可能になる。
【００５７】
特に、１４．５Ｖと１２．８Ｖの２種類の調整電圧で車両用発電機２を制御する従来の動作に加えて、車両の加速性を向上させたいときに設定される３番目の調整電圧（ほぼ０Ｖ）を設定可能にすることにより、加速時におけるきめ細かい制御と、従来の燃費制御等との互換性を実現することができる。
【００５８】
〔第３の参考例〕
図６は、第３の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。図６に示した車両用発電制御装置１Ｂは、図４に示した車両用発電制御装置１Ａに対して、外部信号判別回路１１Ａおよび調整電圧制御回路１２Ａのそれぞれを外部信号判別回路１１Ｂおよび調整電圧制御回路１２Ｂに置き換えたものである。
【００５９】
外部信号判別回路１１Ｂは、抵抗１１１、１１２、電圧比較器１１３、立ち上がりトリガ検出回路１１４Ａ、立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂを含んで構成されている。この外部信号判別回路１１Ｂは、図４に示した外部信号判別回路１１Ａに比べて、トリガ検出回路１１４を立ち上がりトリガ検出回路１１４Ａと立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂに置き換えた構成を有している。立ち上がりトリガ検出回路１１４Ａは、電圧比較器１１３の出力がローレベルからハイレベルに変化する信号の立ち上がり状態を検出したときに、所定のパルスを出力する。反対に、立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂは、電圧比較器１１３の出力がハイレベルからローレベルに変化する信号の立ち下がり状態を検出したときに、所定のパルスを出力する。
【００６０】
また、調整電圧制御回路１２Ｂは、タイマ回路１２１Ａ、１２１Ｂ、トランジスタ１２２、１３３、６つの抵抗１２３〜１２６、１３０、１３４、電圧比較器１２７を含んで構成されている。この調整電圧制御回路１２Ｂは、図４に示した調整電圧制御回路１２Ａに比べて、タイマ回路１２１をタイマ回路１２１Ａ、１２１Ｂに置き換えるとともに、タイマ回路１２１Ｂの後段にトランジスタ１３３と抵抗１３４を追加した点が異なっている。
【００６１】
一方のタイマ回路１２１Ａは、外部信号判別回路１１Ｂ内の立ち上がりトリガ検出回路１１４Ａから所定のパルス信号が出力されたときに起動され、出力を所定時間ハイレベルに維持する。また、このタイマ回路１２１Ａは、外部信号判別回路１１Ｂ内の立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂから所定のパルス信号が出力されたときにリセットされ、その時点で出力がハイレベルの場合には強制的にローレベルに戻される。
【００６２】
他方のタイマ回路１２１Ｂは、立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂから所定のパルス信号が出力されたときに起動され、出力を所定時間ハイレベルに維持する。タイマ回路１２１Ｂの出力端子がトランジスタ１３３のベースに接続されている。また、抵抗１２５、１２６の接続点が抵抗１３４およびトランジスタ１３３のコレクタ・エミッタ間を介して接地されている。したがって、外部信号判別回路１１Ｂ内の電圧比較器１１３の出力がハイレベルからローレベルに変化したときに立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂから出力されるパルスによってタイマ回路１２１Ｂが起動されてトランジスタ１３３がオン状態になると、抵抗１２６に並列に抵抗１３４が接続された状態になり、電圧比較器１２７のマイナス端子に印加される電圧Ｖａを低電圧側に変更することができる。したがって、調整電圧の基準電圧Ｖｂに一致する電圧Ｖａを発生するために必要な車両用発電機２の出力電圧を高電圧側（例えば１６Ｖ）に変更することができる。
【００６３】
図７は、参考例の車両用発電制御装置１Ｂの各部に入出力される信号波形を示す図である。
【００６４】
（調整電圧設定信号がハイレベルの場合）
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態のときには、上述した第１の参考例や第２の参考例と同様に各部が動作する。このとき、３つのトランジスタ１２２、１２９、１３３はともにオフ状態となるため、抵抗１３０、１３４のそれぞれには電流が流れず、調整電圧の基準電圧Ｖｂはノーマル状態に対応した所定値となる。したがって、車両用発電機２の出力電圧は、１４．５Ｖで制御される。
【００６５】
（調整電圧設定信号がハイレベルからローレベルに変化した場合（その１））
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態からオン状態に変化すると（図７（Ａ））、Ｃ端子電圧が電圧Ｖｄよりも低い電圧ＶＣＬになるため（図７（Ｂ））、電圧比較器１１３の出力はローレベルからハイレベルに変化する（図７（Ｃ））。立ち上がりトリガ検出回路１１４Ａは、この出力の立ち上がりを検出し、所定のパルスを出力する（図７（Ｄ））。このパルスによって一方のタイマ回路１２１Ａが起動され、その出力が所定時間Ｔａの間ハイレベルになる（図７（Ｅ））。したがって、タイマ回路１２１Ａの出力側に設けられたトランジスタ１２２がオン状態になって、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂは、ほぼ０Ｖに設定される（図７（Ｈ））。
【００６６】
タイマ回路１２１Ａに設定された所定時間Ｔａが経過すると、タイマ回路１２１Ａの出力がローレベルに戻り（図７（Ｅ））、トランジスタ１２２がオフ状態になる。ところが、調整電圧設定信号がハイレベルの状態を維持している間は、電圧比較器１１３の出力もハイレベルの状態を維持するため（図７（Ｃ））、トランジスタ１２９はオン状態を維持する。したがって、抵抗１２４と抵抗１３０とが並列接続された状態になり、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される電圧が低電圧側に変更され、車両用発電機２の調整電圧がノーマル状態よりも低い値（１２．８Ｖ）に設定される（図７（Ｈ））。
【００６７】
その後、外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態になって（図７（Ａ））、調整電圧設定信号がハイレベルになると、トランジスタ１２９がオフ状態になるため、調整電圧が元の１４．５Ｖに設定される（図７（Ｈ））。
【００６８】
（調整電圧設定信号がハイレベルからローレベルに変化した場合（その２））
次に、外部コントローラ５内のトランジスタ２５が短時間オン状態に制御される場合について説明する。上述したように、外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態からオン状態に変化すると、タイマ回路１２１Ａは、出力をハイレベルにする（図７（Ｅ））。このタイマ回路１２１Ａの出力信号は立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂにも入力されており、この立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂは、タイマ回路１２１Ａの出力がハイレベルのときに、電圧比較器１１３の出力がハイレベルからローレベルに変化する状態を検出する。
【００６９】
タイマ回路１２１Ａが起動されて所定時間Ｔａが経過する前に、調整電圧設定信号がローレベルからハイレベルに戻って、電圧比較器１１３の出力が立ち下がると、立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂはこの立ち下がり状態を検出し、所定のパルスを出力する（図７（Ｆ））。このパルスによって一方のタイマ回路１２１Ａがリセットされるとともに（図７（Ｅ））、他方のタイマ回路１２１Ｂが起動されてその出力が所定時間Ｔｂの間ハイレベルになる（図７（Ｇ））。
【００７０】
したがって、タイマ回路１２１Ｂの出力側に設けられたトランジスタ１３３のみがオン状態に、他の２つのトランジスタ１２２、１２９がともにオフ状態になるため、電圧比較器１２７のマイナス端子に印加される電圧が低電圧側に変更され、車両用発電機２の出力電圧がノーマル状態よりも高い電圧（１６Ｖ）で制御される。
【００７１】
その後、タイマ回路１２１Ｂが起動されてから所定時間Ｔｂが経過すると、その出力がローレベルになってトランジスタ１３３がオフ状態になるため、調整電圧が元の１４．５Ｖに設定される（図７（Ｈ））。
【００７２】
このように、外部コントローラ５は、トランジスタ２５をオフ状態からオン状態にして、車両用発電制御装置１に送る調整電圧設定信号をハイレベルからローレベルに変化させることにより、一時的に車両用発電機２の発電状態を停止することができるため、加速時等において発電トルクを低減し、車両の加速性を上げることができる。
【００７３】
また、外部コントローラ５は、トランジスタ２５をオン状態にして調整電圧設定信号をローレベルに維持することにより、調整電圧をノーマル状態よりも低い１２．８Ｖに設定することができるため、発電トルクをノーマル状態よりも低くすることができ、車両の燃費の向上が可能になる。
【００７４】
さらに、一時的に発電トルクを増加させて車両の減速制御を行いたい場合には、外部コントローラ５は、トランジスタ２５を短時間オン状態に変更すればよい。これにより、所定時間だけ強制的な発電状態を実現し、発電トルクを上昇させて、車両の減速時におけるブレーキのアシスト動作をさせることができる。
【００７５】
また、１４．５Ｖと１２．８Ｖの２種類で調整電圧で車両用発電機２を制御する従来の動作に加えて、車両の加速性を向上させたいときに設定される３番目の調整電圧（ほぼ０Ｖ）を設定可能にするとともに、車両を減速させたいときに設定される４番目の調整電圧（１６Ｖ）を設定可能にしており、加減速時におけるきめ細かい制御と、従来の燃費制御等との互換性を実現することができる。
【００７６】
〔第４の参考例〕
第４の参考例の車両用発電制御装置は、上述した第１の参考例の車両用発電制御装置１と同じ構成を有しており、外部コントローラ５から送られてくる調整電圧設定信号の内容を工夫して車両用発電制御装置１に特定の動作を行わせる発電制御システムが構築されている。具体的には、本参考例の発電制御システムは、外部コントローラ５によって所定の繰り返し間隔でトランジスタ２５をオンオフ制御することにより、長時間にわたって調整電圧をほぼ０Ｖに制御する。
【００７７】
図８は、本参考例の発電制御システムにおいて各部の入出力される信号波形を示す図である。以下、図１に示した車両用発電制御装置１の構成を用いて、外部コントローラ５とこの車両用発電制御装置１とを組み合わせた本参考例の発電制御システムの動作を説明する。
【００７８】
第１の参考例において説明したように、外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態からオン状態になると、車両用発電制御装置１のＣ端子電圧はハイレベルからローレベルに変化する（図８（Ａ）、（Ｂ））。このとき、電圧比較器１１３の出力がローレベルからハイレベルに変化し（図８（Ｃ））、トリガ検出回路１１４から所定のパルスが出力される（図８（Ｄ））。タイマ回路１２１は、このパルスによって起動され、その出力を所定時間Ｔａの間、ハイレベルに維持する（図８（Ｅ））。
【００７９】
本参考例においては、外部コントローラ５は、周期ｔ１でトランジスタ２５をオフ状態からオン状態に切り替えている。この周期ｔ１はタイマ回路１２１にパルスが入力されてからハイレベルの出力を維持する時間Ｔａよりも短い時間に設定されている。したがって、トリガ検出回路１１４から出力された一つ前のパルスに対応してタイマ回路１２１の出力がハイレベルに維持されている間に、トリガ検出回路１１４から次のパルスが出力され（図８（Ｄ））、このパルスによってタイマ回路１２１が起動されて、再びその時点から時間Ｔａの間ハイレベルを維持する。このように、タイマ回路１２１の出力がローレベルに戻るまでに、トリガ検出回路１１４によって周期的にパルスを出力することにより、外部コントローラ５内のトランジスタ２５を周期ｔ１でオンオフ制御している間、継続的にタイマ回路１２１の出力をハイレベルに維持することができ（図８（Ｆ））、この間調整電圧をほぼ０Ｖに制御することができる（図８（Ｇ））。
【００８０】
その後、外部コントローラ５内のトランジスタ２５によるオンオフ制御が中断されると、トリガ検出回路１１４から最後のパルスが出力された後、時間Ｔａ経過後にタイマ回路１２１の出力がローレベルに変化し（図８（Ｆ））、再び調整電圧がノーマル状態の１４．５Ｖに設定される（図８（Ｇ））。
【００８１】
このように、外部コントローラ５から任意の時間、調整電圧をほぼ０Ｖに変更することができるため、車両用発電機２の発電状態を停止させることにより発電トルクをカットすることができ、車両の始動性の向上や加速性の向上が可能になる。
【００８２】
また、車両用発電制御装置１の構成を部分的に図３に示した構成に変更することにより、外部コントローラ５から任意の時間、調整電圧を１６Ｖに変更することができるため、強制的な発電を実施することにより、発電トルクの上昇による減速時のブレーキアシストや、バッテリ３を急速充電することが可能になる。
【００８３】
また、外部コントローラ５と車両用発電制御装置１のＣ端子とを接続する信号線が、オープン状態になったりアースあるいは電源ライン等とショートした場合には、調整電圧設定信号がローレベルあるいはハイレベルに固定されるため、ノーマル状態に対応した１４．５Ｖで自律制御することが可能となるフェイルセーフ機能を実現することができる。
【００８４】
さらに、外部コントローラ５内のトランジスタ２５をオンオフ制御する時間を長くすることにより、長い時間調整電圧を変更することができるため、このような場合であっても、タイムアップするまでの時間Ｔａが短いタイマ回路１２１を用いることができる。このため、車両用発電制御装置１の小型化が可能になり、コストダウンを図ることができる。
【００８５】
〔第５の参考例〕
第５の参考例の車両用発電制御装置は、外部コントローラから入力される調整電圧設定信号が定常状態のときには、１４．５Ｖ又は１２．８Ｖの通常の調整電圧に設定して自律制御を行い、調整電圧設定信号の信号レベルが変化したときには、外部コントローラによって車両用発電機の出力電圧を制御する。この車両用発電制御装置は、調整電圧設定信号がローレベルとハイレベルの状態を交互に周期的に繰り返す場合に、ローレベル状態のときに車両用発電機の発電を停止し、ハイレベル状態のときに発電するように制御することにより、Ｃ端子に入力されるデューティ比信号（調整電圧設定信号）を直接励磁電流制御信号として用いて、車両用発電機の出力電圧を制御できるようにしたことに特徴がある。
【００８６】
図９は、第５の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。図９に示した車両用発電制御装置１Ｃは、図１に示した車両用発電制御装置１に対して外部信号判別回路１１および調整電圧制御回路１２のそれぞれを外部信号判別回路１１Ｃおよび調整電圧制御回路１２Ｃに置き換えたものである。
【００８７】
外部信号判別回路１１Ｃは、抵抗１１１、１１２、電圧比較器１１３、変化信号検出回路２１０を含んで構成されている。電圧比較器１１３は、プラス端子がＣ端子に接続されるとともに、マイナス端子に基準電圧Ｖｄが印加されており、これら２つの端子の電圧を比較する。この基準電圧Ｖｄは、外部コントローラ５からローレベルの信号が入力されたときのＣ端子の電圧ＶＣＬよりも高く、かつ、ハイレベルの信号が入力されたときのＣ端子の電圧ＶＣＨよりもに低い値に設定されている。
【００８８】
また、変化信号検出回路２１０は、抵抗２１１、コンデンサ２１２、インバータ回路２１３、ＥＸ−ＮＯＲ（イクスクルーシブＮＯＲ）回路２１４を備えている。抵抗２１１とコンデンサ２１２によって遅延回路が構成されており、電圧比較器１１３の出力レベルが変化すると、この遅延回路の時定数で決まる所定期間だけＥＸ−ＮＯＲ回路２１４の２つの入力信号の論理が一致し、ＥＸ−ＮＯＲ回路２１４の出力がハイレベルになる。すなわち、変化信号検出回路２１０は、電圧比較器１１３の出力状態が変化する毎にパルスを出力する。
【００８９】
調整電圧制御回路１２Ｃは、信号処理回路２２０、抵抗２４０〜２４４、２４６、トランジスタ２４５、２４７、２４８、電圧比較器２４９を含んで構成されている。また、信号処理回路２２０は、トランジスタ２２１、抵抗２２２、定電流回路２２３、コンデンサ２２４、ツェナーダイオード２２５、電圧比較器２２６、ＮＯＲ回路２２７、２２８、インバータ回路２２９を備えている。変化信号検出回路２１０内のＥＸ−ＮＯＲ回路２１４からパルスが出力されてトランジスタ２２１がオン状態になると、抵抗２２２を介してコンデンサ２２４が瞬時に放電される。また、トランジスタ２２１がオフ状態になると、定電流回路２２３から供給される電流によってコンデンサ２２４が充電される。この充電は、コンデンサ２２４の両端電圧Ｖｅがツェナー電圧Ｖｚに等しくなるまで継続する。
【００９０】
また、電圧比較器２２６は、マイナス端子に印加された基準電圧Ｖｆよりもプラス端子に印加されたコンデンサ２２４の両端電圧Ｖｅが高くなったときに、出力をハイレベルにする。この基準電圧Ｖｆは、ツェナー電圧Ｖｚよりも小さな値が設定されており、コンデンサ２２４の両端電圧Ｖｅは、充放電が繰り返されている間は基準電圧Ｖｆ以下であり、継続的に充電のみが行われると基準電圧Ｖｆを超えるようになっている。
【００９１】
図１０は、本参考例の車両用発電制御装置１Ｃの各部に入出力される信号波形を示す図である。
【００９２】
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態のときに、Ｃ端子電圧ＶＣはＶＣＨとなって、電圧比較器１１３の出力はハイレベルとなる（図１０（Ａ）、（Ｂ））。反対に、トランジスタ２５がオン状態のときに、Ｃ端子電圧ＶＣはＶＣＬとなって、電圧比較器１１３の出力はローレベルになる（図１０（Ａ）、（Ｂ））。変化状態検出回路２１０内のＥＸ−ＮＯＲ回路２１４は、電圧比較器１１３の出力状態が変化する毎に、すなわちＣ端子電圧が変化する毎に幅ｔｐのパルスを出力する（図１０（Ｃ））。
【００９３】
信号処理回路２２０は、変化信号検出回路２１０の出力信号が入力されており、電圧比較器１１３の出力状態が変化したか否かを判定し、Ｃ端子に入力される調整電圧設定信号のデューティ比に応じた調整電圧の切り替えを行う。
【００９４】
電圧比較器１１３の出力がハイレベルを維持すると、変化信号検出回路２１０内のＥＸ−ＮＯＲ回路２１４の出力がローレベルを維持するため、トランジスタ２２１はオフ状態になる。したがって、抵抗２２２には電流が流れないため、コンデンサ２２４は、ツェナーダイオード２２５のツェナー電圧Ｖｚまで充電され、その両端電圧Ｖｅは、ツェナー電圧Ｖｚと等しくなる。電圧比較器２２６のマイナス端子に印加される基準電圧Ｖｆは、ツェナー電圧Ｖｚよりも小さな値が設定されており、Ｖｆ＜Ｖｅ（＝Ｖｚ）の関係を満たすため、電圧比較器２２６の出力はハイレベルとなる。このため、ＮＯＲ回路２２７、２２８の出力はともにローレベルになり、２つのトランジスタ２４６、２４８はともにオフ状態になる。この結果、電圧比較器２４９のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂは、抵抗２４０、２４１の抵抗比のみで決まるとともに、電圧比較器２４９のマイナス端子に印加される電圧Ｖａも抵抗２４２、２４３の抵抗比のみできまるため、車両用発電機２の出力電圧はノーマル状態の１４．５Ｖで制御される。
【００９５】
また、Ｃ端子電圧ＶＣが電圧ＶＣＨからＶＣＬに変化すると、電圧比較器１１３の出力はハイレベルからローレベルに変化するため、この変化状態に対応してＥＸ−ＮＯＲ回路２１４からは所定のパルスが出力される（図１０（Ｃ））。このパルスが出力されている間だけトランジスタ２２１がオン状態になり、コンデンサ２２４に蓄積された電荷が抵抗２２２を介して瞬時に放電される（図１０（Ｄ））。トランジスタ２２１に入力されるパルスの幅はｔｐであるため、この時間ｔｐが経過した後トランジスタ２２１は再びオフ状態に戻り、コンデンサ２２４は、定電流回路２２３によって供給される定電流によって充電される。
【００９６】
なお、定電流の値をＩ、コンデンサ２２４の静電容量をＣ、コンデンサ２２４の両端電圧をＶとすると、コンデンサ２２４の充電時間ｔはＣ・Ｖ／Ｉで表され、コンデンサ２２４の両端電圧がツェナー電圧Ｖｚに等しくなるまでの時間ｔｆはＣ・Ｖｆ／Ｉとなる。外部コントローラ５内のトランジスタ２５をオンオフ制御する周期ｔ１はこの時間ｔｆよりも短く設定されている。
【００９７】
また、Ｃ端子電圧ＶＣが電圧ＶＣＬからＶＣＨに変化すると、電圧比較器１１３の出力はローレベルからハイレベルに変化するため、この変化状態に対応してＥＸ−ＮＯＲ回路２１４からは所定のパルスが出力される（図１０（Ｃ））。したがって、上述したように、このパルスが出力されている間だけトランジスタ２２１がオン状態になり、コンデンサ２２４に蓄積された電荷が抵抗２２２を介して瞬時に放電される（図１０（Ｄ））。パルスの入力がなくなると、トランジスタ２２１は再びオフ状態に戻り、コンデンサ２２４は、定電流回路２２３によって供給される定電流によって充電が再開される。
【００９８】
Ｃ端子電圧ＶＣが周期的に電圧ＶＣＨと電圧ＶＣＬの間で変化すると、コンデンサ２２４は、両端電圧が基準電圧Ｖｆに達する前に充放電を繰り返すことになるため、電圧比較器２２６の出力はローレベルに維持される（図１０（Ｅ））。
【００９９】
ＮＯＲ回路２２８は、電圧比較器２２６の出力と電圧比較器１１３の出力とが入力されており、これら２つの入力信号の論理和を反転した信号を出力する。すなわち、Ｃ端子電圧ＶＣが周期的に電圧ＶＣＨと電圧ＶＣＬの間で変化して電圧比較器２２６の出力がローレベルに維持されているときに、電圧比較器１１３の出力を反転した信号がＮＯＲ回路２２８から出力される（図１０（Ｆ））。このＮＯＲ回路２２８の出力がハイレベルのときにトランジスタ２４８がオン状態になり、電圧比較器２４９のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂがほぼ０Ｖに設定される（図１０（Ｈ））。
【０１００】
また、ＮＯＲ回路２２７は、電圧比較器２２６の出力と電圧比較器１１３の出力をインバータ回路２２９で反転した信号とが入力されており、これら２つの入力信号の論理和を反転した信号を出力する。すなわち、Ｃ端子電圧ＶＣが周期的に電圧ＶＣＨと電圧ＶＣＬの間で変化して電圧比較器２２６の出力がローレベルに維持されているときに、電圧比較器１１３の出力と同じ論理の信号がＮＯＲ回路２２７から出力される（図１０（Ｇ））。このＮＯＲ回路２２７の出力がハイレベルのときにトランジスタ２４７がオン状態になり、電圧比較器２４９のマイナス端子に印加される電圧Ｖａを引き下げるため、等価的に調整電圧を高電圧側（例えば１６Ｖ）に変更することができる（図１０（Ｈ））。
【０１０１】
その後、外部コントローラ５によるトランジスタ２５のオンオフ制御が停止されてオン状態が維持されると、電圧比較器１１３の出力はローレベルとなる。このとき、変化信号検出回路２１０内のＥＸ−ＮＯＲ回路２１４の出力はローレベルを維持するため、信号処理回路２２０内のトランジスタ２２１はオフ状態に保たれ、コンデンサ２２４の両端電圧が基準電圧Ｖｆを超えてツェナー電圧Ｖｚまで上昇する（図１０（Ｄ））。したがって、電圧比較器２２６の出力はハイレベルに維持され、２つのＮＯＲ回路２２７、２２８の出力はローレベルに固定される（図１０（Ｆ）、（Ｇ））。また、このとき、電圧比較器１１３の出力をインバータ回路２２９で反転したハイレベルの信号によってトランジスタ２４５がオン状態になるため、調整電圧の基準電圧Ｖｂが低電圧側（例えば１２．８Ｖ）に変更される（図１０（Ｈ））。
【０１０２】
このように、外部コントローラ５から送られてくる調整電圧設定信号の立ち下がりに同期して車両用発電機２の発電状態を停止し、反対に立ち上がりに同期して強制的な発電状態を実現することができるため、このような信号の立ち下がりと立ち上がりを繰り返している間だけ、車両用発電機２の出力電圧を外部コントローラ５によって任意の値に制御することができる。また、それ以外の場合には、自律的な制御を行うことにより、ノーマル状態での発電が可能であり、信号線がオープン状態になったり、ショートした場合におけるフェイルセーフ機能を実現することができる。
【０１０３】
特に、外部コントローラ５の制御によって調整電圧を高く設定して強制発電を行い、バッテリに対する急速充電を行うことにより、以下の利点が生じる。
【０１０４】
（１）車両の減速時に強制発電を行うことで、エンジンブレーキのアシストを行うことができる。
【０１０５】
（２）車両用発電機の出力電流を固定することができるので、発電トルクの変動を低減することができる。これにより、車両用発電機の出力電流変動によるエンジンのハンチング振動を低減し、安定したエンジン回転を実現することができる。
【０１０６】
（３）調整電圧設定信号のデューティ比を任意に変えることができるため、車両用発電機の出力電圧を速く上げたり、ゆっくり上げたりすることが可能になる。例えば、エンジンブレーキの効果を高めるには、デューティ比を大きくして速く出力電圧を上昇させることが望ましい。また、ヘッドランプを点灯している場合には電圧変動が少ない方がよいため、デューティ比を小さくしてゆっくり出力電圧を上昇させることが望ましい。
【０１０７】
なお、その時点における車両用発電機２のデューティ比（車両用発電制御装置内の励磁電流制御回路１３による通電のデューティ比）は、従来の車両用発電制御装置に備わっているＦＲ端子をモニタすることにより知ることができる。例えば、このＦＲ端子は、励磁電流制御回路１３内のトランジスタ１３１のコレクタに電流制限素子を介して接続されており、トランジスタ１３１のオンオフ状態に応じた信号が出力されている。
【０１０８】
また、外部コントローラ５の制御によって、通常のバッテリ電圧制御時よりも小さなデューティ比を設定して強制的に発電抑制や発電停止を行うことにより、以下の利点が生じる。
【０１０９】
（１）任意の時間だけ車両加速時の発電状態を停止することができる。例えば、１２．８Ｖよりも低い任意の調整電圧を設定することができるため、発電抑制の効果をさらに高めることができる。また、信号線の異常時にはノーマル状態の発電に復帰するフェイルセーフ機能を実現することができる。
【０１１０】
（２）エンジン始動時に車両用発電機の発電状態を停止することができる。例えば、エンジン始動時にデューティ比が５〜２５％の固定値で励磁電流を制御し、エンジン始動を検知した後に、この固定デューティ比を解除する制御を外部コントローラ５によって行う。急激な出力増加を抑制したい場合には、徐々にデューティ比を増加させて、ゆっくりと出力電流を増加させてもよい。
【０１１１】
（３）デューティ比を任意に変えることができるので、速く電圧を下げたりゆっくり電圧を下げたりすることができる。また、車両の加速性を損なわないように、デューティ比を最小に設定して発電しないようにする。また、ヘッドランプを点灯している場合には電圧変動が少ない方がよいため、デューティ比の減少の度合いを少なくしてゆっくり出力電圧を低下させることが望ましい。
【０１１２】
なお、外部コントローラ５内のトランジスタ２５をオンオフ制御する周期ｔ１は、車両用発電機２において電圧変動および電流変動しない短い周期（例えば、数ｍｓ〜数十ｍｓ）に設定されている。この周期ｔ１を短くすることは、車両用発電機２の出力電圧を制御する際の応答時間を短くするためにも必要である。
【０１１３】
また、信号処理回路２２０では、コンデンサ２２４の充放電動作を利用して、周期的なパルスが入力される間ローレベルとなる信号を生成したが、等価な動作をデジタル回路で実現するようにしてもよい。
【０１１４】
〔第６の参考例〕
第６の参考例の車両発電制御装置は、上述した第５の参考例の車両用発電制御装置１Ｃと同じ構成を有しており、機能を追加した外部コントローラと組み合わせることにより、本参考例の発電制御システムが構築されている。具体的には、本参考例の発電制御システムは、外部コントローラ５Ａによって車両用発電機２の発電状態を制御することにより、通常のバッテリ電圧よりも高い電圧を利用する電気加熱触媒等の特殊な電気負荷に対して適切な電力供給を行うようにしたことに特徴がある。
【０１１５】
図１１は、本参考例の発電制御システムの構成を示す図である。図１１に示す発電制御システムは、図９に示した車両用発電制御装置１Ｃを外部コントローラ５Ａを用いて制御しており、電気加熱触媒負荷６に印加される電圧Ｖｉｎを最適値に制御する。
【０１１６】
外部コントローラ５Ａは、電圧比較器５００、デューティ設定回路５１０、トランジスタ２５を含んで構成されている。電圧比較器５００は、マイナス端子に印加された車両用発電機２の出力電圧Ｖｉｎが、プラス端子に印加された所定の設定電圧Ｖｒよりも低いときに、その出力をハイレベルにする。
【０１１７】
デューティ設定回路５１０は、電圧比較器５００の出力がハイレベルのときに、所定のデューティ比を有する調整電圧設定信号を車両用発電制御装置１Ｃに向けて出力するようにトランジスタ２５のオンオフ状態を制御する。このデューティ設定回路５１０は、抵抗５１１、５１２、５１３、トランジスタ５１４、電圧比較器５１５、三角波発生回路５１６を備えている。電圧比較器５００の出力がハイレベルになってトランジスタ５１４がオン状態になると、抵抗５１２に並列に抵抗５１３が接続された状態になるため、電圧比較器５１５のマイナス端子に印加される電圧が低電圧側に変更される。このため、電圧比較器５１５からは、トランジスタ５１４がオフ状態のときとオン状態のときでは異なるデューティ比を有する信号が出力される。例えば、トランジスタ５１４がオフ状態のときには、デューティ比が５％の信号が出力され、トランジスタ５１４がオン状態のときにはデューティ比が９５％の信号が出力される。
【０１１８】
図１２は、本参考例の外部コントローラ５Ａの動作手順を示す流れ図である。また、図１３は、本参考例の発電制御システムに含まれる各部の入出力波形を示すタイミング図である。
【０１１９】
外部コントローラ５Ａは、高電圧負荷である電気加熱触媒負荷６を使用するか否かを判定しており（ステップＳ１００）、使用しない場合には本参考例における制御動作を行わずに処理を終了する。
【０１２０】
また、高電圧負荷を使用する場合には、外部コントローラ５Ａは、電圧比較器５００のプラス端子に印加する所定の設定電圧Ｖｒをセットする（ステップＳ１０１）。その後、電圧比較器５００は、マイナス端子に印加された電圧Ｖｉｎとプラス端子に印加された設定電圧Ｖｒを比較し（ステップＳ１０２）、Ｖｉｎ＞Ｖｒの関係にある場合にはローレベルの信号を出力する。このとき、トランジスタ５１４はオフ状態になるため、電圧比較器５１５のマイナス端子に印加される電圧が高くなる。したがって、電圧比較器５１５からはデューティ比が５％の信号が出力され、トランジスタ２５のオンオフ制御が行われる（ステップＳ１０３）。
【０１２１】
一方、Ｖｉｎ＜Ｖｒの関係にある場合には、電圧比較器５００は、ハイレベルの信号を出力する。このとき、トランジスタ５１４はオン状態になるため、電圧比較器５１５のマイナス端子に印加される電圧が低くなる。したがって、電圧比較器５１５からはデューティ比が９５％の信号が出力され、トランジスタ２５のオンオフ制御が行われる（ステップＳ１０４）。
【０１２２】
このように、車両用発電機２の出力電圧Ｖｉｎが設定電圧Ｖｒよりも低い場合には、設定デューティ比が９５％となる（図１３（Ａ）、（Ｂ））。このようなデューティ比を有する調整電圧設定信号が車両用発電制御装置１ＣのＣ端子に入力されると（図１３（Ｃ））、フル発電に近い状態で車両用発電機２の発電状態が制御される。したがって、車両用発電機２の出力電流は上昇する（図１３（Ｄ））。また、車両用発電機２の出力電圧Ｖｉｎが設定電圧Ｖｒよりも高い場合には、設定デューティ比が５％となる（図１３（Ａ）、（Ｂ））。このようなデューティ比を有する調整電圧設定信号が車両用発電制御装置１ＣのＣ端子に入力されると（図１３（Ｃ））、ほとんど発電停止に近い状態で車両用発電機２の発電状態が制御される。したがって、車両用発電機２の出力電流は減少する（図１３（Ｄ））。以上の繰り返しにより、設定電圧Ｖｒに応じた車両用発電機２の出力電流を電気加熱触媒負荷６に供給することができる。
【０１２３】
例えば、電気加熱触媒負荷６は、３０Ｖの固定電圧を印加して加熱すると劣化が激しくなるため、新品のときには印加電圧を低く設定し（例えば２０Ｖ）、古くなってきたら印加電圧を高く設定（例えば３０Ｖ）することが望ましい。本参考例の発電制御システムを用いることにより、設定電圧Ｖｒの値を可変するだけで、このような電気加熱触媒負荷６に印加する電圧を可変に制御することが可能になる。
【０１２４】
また、電気加熱触媒負荷６の駆動時に電圧異常が検出された場合（例えば高電圧が印加されている場合）には、デューティ比を５％に設定することにより、車両用発電機２の発電状態を停止することができ、電気加熱触媒負荷６における消費電流を零にすることができる。
【０１２５】
デューティ設定回路５１０が、デューティ比５％と９５％の固定信号を電圧比較器５００の出力に応じて切替制御した場合について説明したが、電圧比較器５００の出力をアップ／ダウンカウンタを用いてパルス幅変調して、５〜９５％の信号にてデューティ制御してもよい。
【０１２６】
本参考例の発電制御システムでは、高電圧を扱うので、車両用発電制御装置１Ｃの励磁電流制御回路１３には過電流保護のために励磁電流制限機能をいれてもよい。
【０１２７】
〔第１の実施形態〕
本発明を適用した第１の実施形態の車両用発電制御装置は、上述した第５の参考例の車両用発電制御装置１Ｃと同じ構成を有しており、機能を追加した外部コントローラと組み合わせることにより、本実施形態の発電制御システムが構築されている。具体的には、本実施形態の発電制御システムに含まれる外部コントローラは、内部で発電量（デューティ比）を検出できるようにしたことに特徴がある。
【０１２８】
図１４は、本実施形態の発電制御システムの構成を示す図である。図１４に示す発電制御システムは、図９に示した車両用発電制御装置１Ｃを外部コントローラ５Ｂを用いて制御しており、この外部コントローラ５Ｂの内部において、車両用発電機２の発電状態を検出する。
【０１２９】
外部コントローラ５Ｂは、電圧設定回路５３１、電圧比較器５３２、デューティ設定回路５３３、デューティ検出回路５３５、情報処理回路５３６およびトランジスタ２５を含んで構成されている。電圧設定回路５３１は、調整対象となる車両用発電機２の設定電圧Ｖｒを設定する。電圧比較器５３２は、マイナス端子に印加される車両用発電機２の出力電圧Ｖｉｎが電圧設定回路５３１によって設定された設定電圧Ｖｒよりも低い場合に、出力をハイレベルにする。
【０１３０】
デューティ設定回路５３３は、電圧比較器５３２の出力状態と、情報処理回路５３６による処理結果とに応じてデューティ比を設定する。このデューティ設定回路５３３によってトランジスタ２５がオンオフ制御され、設定されたデューティ比を有する調整電圧設定信号が車両用発電制御装置１ＣのＣ端子に送られる。デューティ検出回路５３５は、トランジスタ２５のコレクタ電位を監視することにより、車両用発電機２の発電状態を示すデューティ比を検出する。この検出結果は、情報処理回路５３６に入力されるとともに、他の制御装置（図示せず）に送られてエンジン制御等に使われる。
【０１３１】
情報処理回路５３６は、デューティ検出回路５３５による検出結果の他に、スタータ情報、車速情報、温度情報、エンジン回転情報等が入力されており、これらの情報を総合した結果に基づいて、電圧設定回路５３１において設定される設定電圧Ｖｒやデューティ設定回路５３３によって設定されるデューティ比の値を適宜変更する。これにより、車両の状態に応じて車両用発電機２の発電状態の制御が行われる。
【０１３２】
このように、本実施形態の発電制御システムでは、外部コントローラ５Ｂ内において、トランジスタ２５の動作状態に基づいて車両用発電機２の発電状態を検出しており、従来の車両用発電制御装置のようにＦＲ端子を必要としない。このため、ＦＲ端子と外部コントローラとを接続する信号線の数を減らすことができる。
【０１３３】
〔第２の実施形態〕
本発明を適用した第２の実施形態の車両用発電制御装置は、上述した第５の参考例の車両用発電制御装置１Ｃと同じ構成を有しており、制御手順や接続状態を変更した外部コントローラ５Ｃと組み合わせることにより、本実施形態の発電制御システムが構築されている。具体的には、本実施形態の発電制御システムに含まれる外部コントローラは、電気負荷の接続時に生じるバッテリ電圧の低下を防止するために、一時的に発電状態を制御する点に特徴がある。
【０１３４】
図１５は、本実施形態の発電制御システムの構成を示す図である。図１５に示す発電制御システムは、図９に示した車両用発電制御装置１Ｃを外部コントローラ５Ｃを用いて制御している。また、この発電制御システムでは、車両用発電機２にバッテリ３および電気負荷４とともにその他の電気負荷５４０が負荷スイッチ５４１を介して接続されている。
【０１３５】
図１６は、本実施形態の発電制御システムに含まれる各部の信号波形を示すタイミング図である。
【０１３６】
外部コントローラ５Ｃに接続された操作スイッチ５４２が投入される前の状態では、調整電圧がノーマル状態の１４．５Ｖに設定されており、電気負荷４に例えば１０Ａ程度の負荷電流が流れているものとする。また、このときバッテリ３は満充電の状態にあり、ほとんど電流が流れていないものとする。
【０１３７】
外部コントローラ５Ｃにて発電電流（図１６（Ｅ））を知るには、従来の車両用発電制御装置に備わっているＦＲ端子をモニタすることにより知ることができるし、図１４に示すデューティ検出回路５３５によっても知ることができる。
【０１３８】
このような状態において、負荷５４０を使用するために操作スイッチ５４２が投入されると（図１６（Ａ））、外部コントローラ５Ｃは、車両用発電制御装置１ＣのＣ端子に所定のデューティ比を有する調整電圧設定信号を入力し（図１６（Ｃ））、調整電圧を１４．５Ｖから１６Ｖに切り替える。これにより、例えば車両用発電機２の発電電流が２０Ａに増加する（図１６（Ｅ））。この増加分の電流はバッテリ３に供給されるため、バッテリ３の端子電圧が一時的に上昇する（図１６（Ｄ））。
【０１３９】
次に、外部コントローラ５Ｃは、負荷スイッチ５４１を投入して車両用発電機２に電気負荷５４０を接続すると同時に、車両用発電制御装置１ＣのＣ端子にそれまで入力していた所定のデューティ比を有する調整電圧設定信号を停止する。例えば、電気負荷５４０に１０Ａの負荷電流が流れるものとすると、一時的に端子電圧が上昇したバッテリ３から電気負荷５４０にこの負荷電流が供給される（図１６（Ｆ）、（Ｇ））。その後、車両用発電機２の出力電圧は１４．５Ｖで制御され、発電電流は電気負荷４、５４０のそれぞれに１０Ａが供給される。
【０１４０】
このように、一時的に調整電圧を上げてバッテリ電圧を上昇させた後に、電気負荷５４０を接続することにより、バッテリ３から一時的に負荷電流を供給することができ、ノーマル状態の調整電圧である１４．５Ｖよりも車両用発電機２の出力電圧が低下することを防止することができる。したがって、電気負荷５４０の接続時に電圧が低下して、ヘッドランプ等が暗くなる等を現象を回避することができる。
【０１４１】
〔第３の実施形態〕
従来からＣ端子の電圧を可変に制御することにより、調整電圧を所定の範囲で任意に設定することができる車両用発電制御装置が知られている。例えば、図１７に示すように、Ｃ端子電圧が４Ｖ以上の場合には調整電圧が１４．５Ｖに設定され、１Ｖ以下の場合には調整電圧が１２．８Ｖに設定される。また、Ｃ端子電圧がこれらの間にある場合には、Ｃ端子電圧の値に応じて調整電圧が１０〜１６Ｖの範囲内で可変に設定される。
【０１４２】
本実施形態の車両用発電制御装置は、Ｃ端子電圧が変化する場合には、上述した調整電圧の制御は行わす、強制的な発電停止あるいは発電状態の制御を行うことに特徴がある。
【０１４３】
図１８は、本実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。図１８に示した車両用発電制御装置１Ｄは、図１に示した車両用発電制御装置１に対して、外部信号判別回路１１および調整電圧制御回路１２のそれぞれを外部信号判別回路１１Ｄおよび調整電圧制御回路１２Ｄに置き換えたものである。
【０１４４】
外部信号判別回路１１Ｄは、変化信号検出回路２１０、３つの電圧比較器２５１、２５２、２５３、抵抗２５４を含んで構成されている。ここで、変化信号検出回路２１０は、図９に示したものと同じである。
【０１４５】
また、調整電圧制御回路１２Ｄは、信号処理回路２２０、抵抗２４０〜２４４、２４６、２６２、２６３、２７１、トランジスタ２４７、２４８、２６０、２６１、２６６〜２７０、電圧比較器２４９、２６４、ＮＯＲ回路２６５、インバータ回路２７２を含んで構成されている。ここで、信号処理回路２２０は、図９に示したものと同じである。
【０１４６】
図１９は、本実施形態の車両用発電制御装置１Ｄの各部に入出力される信号波形を示す図である。例えば、設定電圧Ｖｒが０．５Ｖに設定されている場合が示されている。図中において、左側の図１９（ａ）は、Ｃ端子電圧が非周期的に変化する場合の信号波形、右側の図１９（ｂ）は、Ｃ端子電圧が周期的に変化する場合の信号波形をそれぞれ示している。
【０１４７】
（Ｃ端子電圧が４Ｖ以上の場合）
Ｃ端子電圧ＶＣが４Ｖ以上の場合には（図１９（Ａ））、電圧比較器２５３のプラス端子に印加されるこのＣ端子電圧ＶＣがマイナス端子に印加される設定電圧Ｖｒよりも常に高くなるため、電圧比較器２５３の出力はハイレベルを維持する。したがって、図９を用いて説明したように、変化信号検出回路２１０からパルスが出力されることはなく、信号処理回路２２０の３つの出力はともにローレベルに維持される。したがって、電圧比較器２４９によって設定される調整電圧は、抵抗２４０、２４１の抵抗比と、抵抗２４２、２４３の各抵抗比によって設定されるノーマル状態の１４．５Ｖとなる。
【０１４８】
また、電圧比較器２５１の出力はハイレベルになり（図１９（Ｂ））、電圧比較器２５２の出力はローレベルになるため（図１９（Ｃ））、トランジスタ２６６はオン状態、トランジスタ２６７はオフ状態となる。ＮＯＲ回路２６５の出力はローレベルになるため（図１９（Ｄ））、トランジスタ２６８はオフ状態となる。
【０１４９】
このため、トランジスタ２７０はオフ状態になり、励磁電流制御回路１３は、トランジスタ２６９によって制御される。すなわち、電圧比較器２４９の出力信号によってトランジスタ２６９が制御され、ノーマル状態に対応した１４．５Ｖの調整電圧が設定される（図１９（Ｅ））。
【０１５０】
（Ｃ端子電圧が１Ｖ以下の場合）
また、Ｃ端子電圧ＶＣが１Ｖ以下の場合には（図１９（Ａ））、電圧比較器２５３のプラス端子に印加されるこのＣ端子電圧ＶＣがマイナス端子に印加される設定電圧Ｖｒよりも常に低くなるときには電圧比較器２５３の出力はローレベルを維持し、反対に常に高くなるときには電圧比較器２５３の出力はハイレベルを維持する。したがって、変化信号検出回路２１０からパルスが出力されることはなく、信号処理回路２２０の３つの出力はともにローレベルに維持される。
【０１５１】
また、電圧比較器２５２の出力がハイレベルになるため（図１９（Ｃ））、トランジスタ２６１がオン状態になり、電圧比較器２４９によって設定される調整電圧は、抵抗２４１に抵抗２４４が並列に接続された状態になって１２．８Ｖとなる（図１９（Ｅ））。また、電圧比較器２５１の出力はローレベルになり（図１９（Ｂ））、電圧比較器２５２の出力はハイレベルになるため（図１９（Ｃ））、トランジスタ２６６はオフ状態、トランジスタ２６７はオン状態となる。ＮＯＲ回路２６５の出力はローレベルになるため（図１９（Ｄ））、トランジスタ２６８はオフ状態となる。
【０１５２】
このため、トランジスタ２７０はオフ状態になり、励磁電流制御回路１３は、トランジスタ２６９によって制御される。すなわち、電圧比較器２４９の出力信号によってトランジスタ２６９が制御され、１２．８Ｖの調整電圧が設定される。
【０１５３】
（Ｃ端子電圧が１〜４Ｖの範囲に含まれる場合）
Ｃ端子電圧ＶＣが１〜４Ｖの範囲に含まれている場合には（図１９（Ａ））、２つの電圧比較器２５１、２５２の出力がともにローレベルになる。したがって、ＮＯＲ回路２６５はハイレベルとなり（図１９（Ｄ））、トランジスタ２６８がオン状態になる。したがって、励磁電流制御回路１３は、電圧比較器２６４に接続されたトランジスタ２７０によって制御される。電圧比較器２６４は、プラス端子に調整電圧の基準電圧に対応したＣ端子電圧が印加されており、車両用発電機２の出力電圧を２つの抵抗２６２、２６３で分圧した値がこのＣ端子電圧と等しくなるように調整電圧（例えば１１Ｖ）が設定される（図１９（Ｅ））。
【０１５４】
（Ｃ端子電圧の状態が周期的に切り替わる場合）
例えば、図１９（ｂ）に示すように、設定電圧Ｖｒを挟んでＣ端子電圧ＶＣの状態が繰り返し変化する場合には、電圧比較器２５１、２５２の出力のどちらかがハイレベルになるため（図１９（Ｂ）、（Ｃ））、トランジスタ２６６、２６７のどちらかがオン状態となる。また、ＮＯＲ回路２６５の出力は、ローレベルになるため（図１９（Ｄ））、トランジスタ２６８はオフ状態となる。このため、トランジスタ２７０がオフ状態になり、励磁電流制御回路１３は、電圧比較器２４９に接続されたトランジスタ２６９によって制御される。したがって、図９を用いて説明した第５の参考例の車両用発電制御装置１Ｃと同じ制御動作が行われ、Ｃ端子に入力される調整電圧設定信号のデューティ比によって、直接車両用発電機２の発電状態を制御することができる（図１９（Ｅ））。
【０１５５】
このように、本実施形態の車両用発電制御装置１Ｄは、Ｃ端子電圧ＶＣの電圧値によって調整電圧を任意の値に設定することができるとともに、このＣ端子に入力する調整電圧設定信号の状態を周期的に変化させることによりさらに広い範囲で調整電圧を変更することができる。したがって、第６の参考例、第１の実施形態、および第２の実施形態で説明したような各種の発電制御システムの一部として用いることもできる。
【０１５６】
図２０は、本実施形態の車両用発電制御装置１Ｄの他の動作手順を示すタイミング図である。例えば、設定電圧Ｖｒが３Ｖに設定されているものとし、所定期間発電停止または強制発電させた後に、従来通りの調整電圧設定を行う場合を考える。また、これらの発電停止や強制発電は、信号処理回路２２０におけるタイマ時間（図９に示したコンデンサ２２４が充電されてその両端電圧が設定電圧Ｖｆに達するまでの時間）を利用して実施するものとする。
【０１５７】
図２０（ａ）は、調整電圧をノーマル状態の１４．５Ｖから低電圧（例えば１１Ｖ）に切り替える場合のタイミング図を示している。この場合に、Ｃ端子電圧ＶＣを５Ｖから１．５Ｖに変更すると（図２０（Ａ））、所定時間ｔ０だけ、調整電圧が０Ｖになるよう制御した後、ＶＣ＝１．５Ｖで決まる調整電圧１１Ｖに設定される（図２０（Ｄ））。ノーマル状態の調整電圧に戻る場合、Ｃ端子電圧ＶＣを１．５Ｖから５Ｖに変更すると（図２０（Ａ））、所定時間ｔ０だけ、調整電圧が２０Ｖになるように制御した後、ＶＣ＝５Ｖで決まる調整電圧１４．５Ｖに設定される（図２０（Ｄ））。
【０１５８】
また、図２０（ｂ）は、調整電圧をノーマル状態の１４．５Ｖから高電圧（例えば１５Ｖ）に切り替える場合のタイミング図を示している。この場合に、まずＣ端子電圧ＶＣを５Ｖから０Ｖに変更し、その後、３．５Ｖに変更すると（図２０（Ａ））、短い時間ｔ１の間だけ調整電圧が０Ｖになるように制御した後、この時間ｔ１よりも十分長い時間ｔ０の間、調整電圧が２０Ｖに設定され、さらにその後ＶＣ＝３．５Ｖで決まる調整電圧１５Ｖに設定される（図２０（Ｄ））。また、ＶＣ＝５Ｖに設定すれば、ノーマル状態の調整電圧１４．５Ｖに戻って制御が行われる。
【０１５９】
なお、タイマ時間よりも長い時間、発電停止や強制発電を行いたい場合には、図１９（ｂ）に示したように、Ｃ端子に入力する信号の状態をタイマ時間よりも短い周期で切り替えるようにすればよい。
【０１６０】
〔第４の実施形態〕
従来からＣ端子に入力する信号のデューティ比を可変に制御することにより、調整電圧を所定の範囲で任意に設定することができる車両用発電制御装置が知られている。例えば、図２１に示すように、Ｃ端子に入力される信号のデューティ比がｂ％以上の場合には調整電圧が１４．５Ｖに設定され、ａ％以下の場合には調整電圧が１２．８Ｖに設定される。また、Ｃ端子に入力される信号のデューティ比がａからｂまでの間にある場合には、デューティ比に応じて調整電圧が１０〜１６Ｖの範囲内で可変に設定される。
【０１６１】
本実施形態の車両用発電制御装置は、Ｃ端子に入力される信号が変化状態にある場合には、上述した調整電圧の制御は行わず、強制的な発電停止あるいは発電状態の制御を行うことに特徴がある。
【０１６２】
図２２は、本実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。図２２に示した車両用発電制御装置１Ｅは、図１に示した車両用発電制御装置１に対して、外部信号判別回路１１および調整電圧制御回路１２のそれぞれを外部信号判別回路１１Ｅおよび調整電圧制御回路１２Ｅに置き換えたものである。
【０１６３】
外部信号判別回路１１Ｅは、抵抗１１１、１１２、電圧比較器１１３、３０２、３０３、デューティ・電圧変換回路３００、変化信号検出回路３０１を含んで構成されている。
【０１６４】
また、調整電圧制御回路１２Ｅは、ＯＲ回路３１０、ＮＯＲ回路３１１、４１１、４１２、インバータ回路３１２〜３１４、４１３、電圧比較器３２０、３２１、トランジスタ３３０〜３４２、抵抗３５０〜３６３、タイマ回路４１０を含んで構成されている。タイマ回路４１０、インバータ回路４１３、ＮＯＲ回路４１１、４１２によって信号処理回路２２０Ａが構成されている。この信号処理回路２２０Ａは、上述した第５の参考例で説明した信号処理回路２２０と基本的に同じ動作を行うものである。
【０１６５】
図２３、図２４は、本実施形態の車両用発電装置１Ｅの各部に入出力される信号波形を示す図である。例えば、図２３にはＣ端子にデューティ比１０％の調整電圧設定信号が入力された場合が、図２４にはＣ端子にデューティ比９０％の調整電圧設定信号が入力された場合がそれぞれ示されている。
【０１６６】
Ｃ端子にデューティ比が１０％の調整電圧設定信号が入力されると、変化信号検出回路３０１は、この調整電圧設定信号の変化状態を検出し、所定のパルスを出力する（図２３（Ａ）、（Ｂ））。タイマ回路４１０は、このパルスによって起動され、所定時間ｔ０の間、出力をハイレベルに維持する（図２３（Ｃ））。
【０１６７】
また、デューティ・電圧変換回路３００は、Ｃ端子電圧の変化に対応した電圧比較器１１３の出力に基づいて、Ｃ端子電圧の状態変化の周期Ｔｓと、Ｃ端子電圧が立ち上がってから次に立ち下がるまでの時間Ｔａとを用いてデューティ比Ｄ（＝（Ｔａ／Ｔｓ）×１００）を計測し、Ｄ＝１０％に相当する電圧であるＶＤ＝１．５Ｖを出力する（図２３（Ｅ））。
【０１６８】
電圧比較器３０２は、マイナス端子に固定電圧４．５Ｖが印加されているため、プラス端子に印加される電圧が４．５Ｖ以上のときに出力がハイレベルになり、４．５Ｖ以下のときに出力がローレベルになる。また、電圧比較器３０３は、プラス端子に固定電圧０．５Ｖが印加されているため、マイナス端子に印加される電圧が０．５Ｖ以下のときには出力がハイレベルになり、０．５Ｖ以上のときに出力がローレベルになる。
【０１６９】
（デューティ比が１００％の場合）
Ｃ端子電圧のデューティ比が１００％の場合には、信号処理回路２２０Ａの３つの出力は全てローレベルになるため、電圧比較器３２０によって設定される調整電圧は、抵抗３５６、３５７の抵抗比と、抵抗３５８、３５９の抵抗比とで決まるノーマル状態の値（１４．５Ｖ）となる。このときデューティ・電圧変換回路３００からは、Ｄ＝１００％に相当する電圧である５Ｖの電圧が出力されるため、電圧比較器３０２の出力がハイレベルになり、ＯＲ回路３１０の出力がハイレベルになる。したがって、ＮＯＲ回路３１１の出力がローレベルになって、トランジスタ３３９がオフ状態に、トランジスタ３４０がオン状態になる。このため、電圧比較器３２０の出力によってオンオフ制御されるトランジスタ３４１によってノーマル状態の調整電圧１４．５Ｖが設定される。
【０１７０】
（デューティ比がａからｂの間にある場合）
デューティ比が図２１に示すａからｂの間にある場合には、デューティ・電圧変換回路３００からは０．５Ｖ〜４．５Ｖの間の電圧が出力されるため、２つの電圧比較器３０２、３０３の出力はともにローレベルになる。したがって、ＯＲ回路３１０の出力もローレベルになる。
【０１７１】
また、タイマ回路４１０の出力は所定期間ｔ１だけローレベルになって、トランジスタ３３５がオン状態に、トランジスタ３３６がオフ状態になる。したがって、この期間、電圧比較器３２０のプラス端子に印加される基準電圧がほぼ０Ｖになり、調整電圧がほぼ０Ｖに設定される。
【０１７２】
タイマ回路４１０の出力が、所定期間ｔ１が経過した後にハイレベルになると、トランジスタ３３９がオン状態に、トランジスタ３４０がオフ状態になる。したがって、トランジスタ３４１はオフ状態になり、励磁電流制御回路１３は、トランジスタ３４２によって動作し、電圧比較器３２１の出力状態に応じた調整電圧が設定される。すなわち、Ｃ端子電圧のデューティ比に対応した調整電圧が設定される。例えば、図２３に示したデューティ比が１０％の場合には調整電圧はほぼ１１Ｖに設定される。また、図２４に示したデューティ比が９０％の場合には調整電圧はほぼ１５Ｖに設定される。
【０１７３】
次に、Ｃ端子電圧が立ち上がると、タイマ回路４１０が再び起動され、その出力をローレベルにする。このとき、トランジスタ３３５がオフ状態に、トランジスタ３３６がオン状態に、トランジスタ３３７がオフ状態になる。したがって、調整電圧は、抵抗３５５、３５６、３５７、３５８、３５９の各抵抗値によって決定され、例えば２０Ｖとなる。
【０１７４】
次に、Ｃ端子電圧が立ち下がると、トランジスタ３３５がオン状態になり、トランジスタ３３６がオフ状態になる。したがって、電圧比較器３２０のプラス端子に印加される基準電圧がほぼ０Ｖになって、調整電圧がほぼ０Ｖになる。
【０１７５】
（デューティ比が０％の場合）
Ｃ端子電圧のデューティ比が０％の場合には、信号処理回路２２０Ａの３つの出力は全てローレベルになる。このとき、デューティ・電圧変換回路３００の出力は、Ｄ＝０％に相当する電圧である０Ｖとなるため、電圧比較器３０３の出力がハイレベルになり、ＯＲ回路３１０の出力がハイレベルになる。しがって、ＮＯＲ回路３１１の出力がローレベルになって、トランジスタ３３９がオフ状態に、トランジスタ３４０がオン状態になる。また、トランジスタ３３８がオン状態になる。したがって、調整電圧は、抵抗３５６、３５７、３５８、３５９、３６０の各抵抗値によって決定され、例えば１２．８Ｖとなる。
【０１７６】
なお、タイマ回路４１０の動作時間を数ｍｓにしておけば、電圧変動による影響はほとんどない。
【０１７７】
図２５は、本実施形態の車両用発電制御装置１Ｅの他の動作手順を示すタイミング図である。Ｃ端子電圧がタイマ回路４１０の動作時間よりも短い周期（Ｔｓ＜ｔ０）で状態変化を繰り返す場合の具体例が示されている。
【０１７８】
タイマ回路４１０は継続的に動作状態になるため、インバータ回路３１２の出力がハイレベルになって、ＮＯＲ回路３１１の出力がローレベルになる。したがって、トランジスタ３４０がオン状態に、トランジスタ３４２がオフ状態になるため、励磁電流制御回路１３は、トランジスタ３４１によって動作し、電圧比較器３２０の出力状態に応じて制御される。具体的な調整電圧は、Ｃ端子電圧がローレベルの場合にはほぼ０Ｖに、ハイレベルのときには２０Ｖに設定される。また、デューティ比が０％に近い場合には発電停止状態として、１００％に近い場合には強制発電状態として、車両用発電機２を動作させることができる。
【０１７９】
このように、本実施形態の車両用発電制御装置１Ｅを用いることにより、調整電圧を従来よりも広範囲に変更することができる。例えば、電気加熱触媒負荷などの高電圧負荷に電流を供給することが可能になる。また、従来の車両用発電制御装置と互換性を持たせることができる。特に、デューティ信号における状態変化を利用しているため、従来のデューティ・電圧変換精度を低下させることなく調整電圧の設定を行うことができる。また、高電圧用に特別な制御装置を用意することなく、車両用発電機２の出力電圧を制御することができるため、コストダウンを図ることができる。さらに、信号線がオープン状態になったり、ショートした場合であっても、ノーマル状態での自律制御を行うことができるフェイルセーフ機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図２】第１の参考例の車両用発電制御装置の各部に入出力される信号波形を示すタイミング図である。
【図３】一時的に調整電圧を上げるようにした車両用発電制御装置の部分的な構成を示す回路図である。
【図４】第２の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図５】第２の参考例の車両用発電制御装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図６】第３の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図７】第３の参考例の車両用発電制御装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図８】第４の参考例の発電制御システムにおいて各部の入出力される信号波形を示す図である。
【図９】第５の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図１０】第５の参考例の車両用発電制御装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図１１】第６の参考例の発電制御システムの構成を示す図である。
【図１２】第６の参考例の外部コントローラの動作手順を示す流れ図である。
【図１３】第６の参考例の発電制御システムに含まれる各部の入出力波形を示すタイミング図である。
【図１４】第１の実施形態の発電制御システムの構成を示す図である。
【図１５】第２の実施形態の発電制御システムの構成を示す図である。
【図１６】第２の実施形態の発電制御システムに含まれる各部の信号波形を示すタイミング図である。
【図１７】従来の車両用発電制御装置において、Ｃ端子の電圧を可変に制御することにより設定される調整電圧の一例を示す図である。
【図１８】第３の実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図１９】第３の実施形態の車両用発電制御装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図２０】第３の実施形態の車両用発電制御装置の他の動作手順を示すタイミング図である。
【図２１】従来の車両用発電制御装置において、Ｃ端子に入力する信号のデューティ比を可変に制御することにより設定される調整電圧の一例を示す図である。
【図２２】第４の実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図２３】第４の実施形態の車両用発電装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図２４】第４の実施形態の車両用発電装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図２５】第４の実施形態の車両用発電制御装置の他の動作手順を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１ 車両用発電制御装置
２ 車両用発電機
３ バッテリ
４ 電気負荷
５ 外部コントローラ
１１ 外部信号判別回路
１２ 調整電圧制御回路
１３ 励磁電流制御回路
２１ 固定子巻線
２２ 界磁巻線
２３ 整流回路
２５、１２２、１３１ トランジスタ
１１１、１１２、１２３、１２４、１２５、１２６ 抵抗
１１３、１２７ 電圧比較器
１１４ トリガ検出回路
１２１ タイマ回路
１３２ 環流ダイオード
【発明の属する技術分野】
本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用発電機の発電状態を制御する外部制御装置および車両用発電制御装置を備える車両用発電機の発電制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用発電機は、車両走行中にバッテリ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。エンジンのアイドル回転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車両用発電機の発電状態を制御する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。
【０００３】
例えば、特開平７−１９４０２３号公報には、外部コントロールユニットから送られてくる信号のデューティ比に基づいて、車両用発電機の出力電圧を任意の値に調整することができる発電制御装置が開示されている。調整電圧に対応したデューティ信号が外部コントローラユニットから通信線を介して送られてくると、発電制御装置内の変換器ではこの信号のデューティ比を電圧レベルに変換し、この電圧レベルに応じて車両用発電機の出力電圧が制御されるようになっている。
【０００４】
また、特開平８−９８４３０号公報には、外部制御信号の状態が切り替わったときに所定時間だけ車両用発電機の発電状態を抑制する発電制御装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特開平７−１９４０２３号公報に開示された発電制御装置では、デューティ比を電圧レベルに変換し、この電圧レベルに応じて車両用発電機の出力電圧が制御されるようになっている。ところが、デューティ比による出力電圧の可変範囲は限られており、このままでは高電圧負荷に電力を供給できないという問題点があった。また、デューティ−電圧変換器は、変換精度が悪いため、新たなデューティ設定をすることができないという問題点があった。
【０００６】
また、上述した特開平８−９８４３０号公報に開示された発電制御装置では、外部コントロールユニットが接続された信号線がショートした場合に調整電圧が高くなってバッテリが過充電状態になるおそれがあるという問題点があった。
【０００７】
また、外部制御装置において、従来のバッテリ充電制御用の信号線に加え、専用の信号線を用いて、外部から発電電力を切り替えるようにすると、ハーネス追加、外部制御装置の大幅変更となり、大きなコストアップが生じるという問題点があった。
【０００８】
また、上述した特開平７−１９４０２３号公報に開示された発電制御装置は、デューティ比と電圧レベルとの相互の変換を行うために、複数の変換器が必要であり、回路構成が複雑になるという問題点があった。
【０００９】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は従来との互換性を持たせ、新しい情報を伝達することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、従来未使用だった信号状態を利用することで、外部制御装置のハードウエアを変更することなく、ソフトウエアを更新することにより、車両条件に合わせて制御値を設定することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、指令値を送るために、複雑な変換回路等を用いることのない簡単な構成とすることにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の外部制御装置は、第１制御値の指令を表す設定信号の定常状態と、第１制御値を所定時間変更する第２制御値の指令を表す設定信号の変化状態とを伝送することにより、車両用発電機の発電状態を制御する。
【００１４】
【００１５】
また、本発明の車両用発電制御装置は、外部制御装置から送られてくる設定信号の定常状態と変化状態とを判別する外部信号判別回路と、この外部信号判別回路によって設定信号の定常状態を検出するとき第１制御値を車両用発電機の調整電圧として設定し、この外部信号判別回路によって設定信号の変化状態を検出してから所定時間の間、定常状態に対応する第１制御値と異なる第２制御値を車両用発電機の調整電圧として設定する調整電圧制御回路とを備えており、調整電圧制御回路によって設定された第１制御値および第２制御値を用いて車両用発電機の発電状態を制御する。
【００１６】
設定信号の状態が変化したときにそれまでの第１制御値とは異なる第２制御値に変更される。変換精度が悪い変換器を用いることなく制御値の変更を行うことができるため、変換器を用いた場合に不可能であった新しい情報を伝達することができる。また、情報の送出側においては、設定信号の状態変化のタイミングを制御するだけであるため、ハードウエアの変更が必要なく、単にソフトウエアを更新するだけで対応することができるため、大幅なコストの上昇を抑えることができる。また、設定信号自体は従来の車両用発電制御装置で用いたものと同じであり、従来との互換性を持たせることができる。
【００１７】
また、調整電圧制御回路によって設定された第１制御値および第２制御値を用いて車両用発電機の発電状態を制御しており、設定信号の状態が変化したときにそれまでの第１制御値とは異なる第２制御値を用いて調整電圧が変更されるため、調整電圧を変更する際の応答時間を短くすることができる。また、デューティ比を電圧に変換する変換器が不要であるため、回路構成の簡略化が可能であり、この変換に伴う調整精度の悪化もない。
【００１８】
また、上述した外部信号判別回路は、外部信号を受信する端子の電圧レベルを所定の基準値と比較することによりこの端子に入力される設定信号を検出する電圧比較手段と、この電圧比較手段によって検出した設定信号の変化状態を検出する変化状態検出手段とを備える。受信端子の電圧レベルを基準値と比較することにより設定信号の有無を容易に検出することができ、この検出された設定信号の変化状態を調べることにより、定常状態と変化状態とを容易に識別することができる。
【００１９】
また、上述した調整電圧制御回路は、外部信号判別回路によって変化状態が検出されたときに一定時間の計測を開始するタイマ手段を有しており、このタイマ手段による計測動作が終了するまで第２制御値を調整電圧として設定する。タイマ手段を用いることにより、調整電圧として第２制御値を用いる時間を任意に設定することができる。
【００２０】
また、上述した第１制御値は、車両用発電機の正常状態における発電状態に対応することが望ましい。変化状態が検出されない定常状態では、正常状態における発電状態に対応した第１制御値に基づいて調整電圧が設定されるため、設定信号を送受信する信号線がオープン状態になったり、ショートした場合に、調整電圧が高くなってバッテリが過充電状態になることを防止することができる。
【００２１】
【００２２】
また、上述した設定信号は、電圧レベルが異なる複数の定常状態を有しており、調整電圧制御回路は、複数の定常状態のそれぞれに対応して、複数の第１制御値を設定することが望ましい。複数の第１制御値を選択的に設定することができるため、車両の状態等に応じた発電制御が可能になる。
【００２３】
また、上述した外部信号判別回路は、変化状態の判別において、設定信号の立ち上がりに対応した第１の変化状態と立ち下がりに対応した第２の変化状態とを区別しており、調整電圧制御回路は、第１の変化状態に対応する第２制御値と、第２の変化状態に対応する第２制御値とを異なる値に設定する。信号の立ち上がりや立ち下がりを利用して異なる調整電圧を設定することができるため、車両の状態等に応じた発電制御が可能になる。
【００２４】
特に、上述した第１の変化状態に対応する第２制御値と第２の変化状態に対応する第２制御値は、一方が車両用発電機の発電停止状態に対応しており、他方が車両用発電機の強制発電状態に対応している。強制的な発電状態と発電停止状態を繰り返すことにより、外部からデューティ比による発電状態の制御が可能になる。これにより、外部制御装置によって広範囲にわたって調整電圧を制御することができる。
【００２５】
外部制御装置は、設定信号を車両用発電制御装置に出力するトランジスタと、所定の設定電圧を設定する電圧設定回路と、車両用発電機の出力電圧と電圧設定回路によって設定された所定の設定電圧とを比較する電圧比較器と、タイマ手段による計測動作の時間よりも短い周期でハイレベル状態とローレベル状態との状態変化を繰り返し、かつ電圧比較器において出力電圧が設定電圧より低い場合と出力電圧が設定電圧より高い場合とで異なるデューティ比を有する設定信号を車両用発電制御装置に出力するようにトランジスタを制御し、出力電圧を制御するデューティ設定回路と、電圧設定回路において設定される設定電圧と、デューティ設定回路によって設定されるデューティ比との値を変更する処理回路とを備える。
設定信号は、出力電圧が設定電圧より低い場合に、異なるデューティ比のうちの車両用発電機の出力電流が上昇するほうのデューティ比を有し、出力電圧が設定電圧より高い場合に、異なるデューティ比のうちの車両用発電機の出力電流が減少するほうのデューティ比を有する。
【００２６】
設定信号は、外部制御装置の前記トランジスタがオフ状態のときにハイレベルとなる第１の定常状態と、外部制御装置の前記トランジスタがオン状態のときにローレベルとなる第２の定常状態とを有しており、調整電圧制御回路は、第１の定常状態に対応してノーマル状態の第１制御値を設定し、第２の定常状態に対応してノーマル状態の第１制御値より低電圧側の第１制御値を設定し、第２の変化状態に対応する第２制御値は、車両用発電機の発電停止状態に対応しており、タイマ手段は、コンデンサ（２２４）と、コンデンサを充電する定電流回路（２２３）と、変化状態検出手段により設定信号の変化状態が検出されるとコンデンサを放電させる放電トランジスタ（２２１）と、プラス端子にコンデンサの電圧が印加され、マイナス端子に基準電圧が印加され、コンデンサの電圧が基準電圧より低い期間、車両用発電機の発電停止状態に対応する第２制御値を調整電圧として設定する電圧比較器（２２６）とを備え、設定信号が、第１の定常状態から第２の変化状態を経由して第２の定常状態に変化すると、ノーマル状態の第１制御値から、発電停止状態に対応する第２制御値を経由して低電圧側の第１制御値とすることが望ましい。
車両用発電機は、バッテリと、通常のバッテリ電圧よりも高い電圧を利用する電気負荷とに電力供給することが望ましい。
電気負荷は、電気加熱触媒負荷であって、外部制御装置は、設定電圧の値を可変することにより電気加熱触媒負荷に印加する電圧を可変に制御することが望ましい。
外部制御装置は、電気加熱触媒負荷の駆動時に電圧異常が検出された場合には、設定信号を、異なるデューティ比のうちの車両用発電機の出力電流が減少するほうのデューティ比に設定することが望ましい。
外部制御装置は、トランジスタの動作状態に基づいて車両用発電機の発電量を検出し、処理回路に入力するデューティ検出回路を備えることが望ましい。
車両用発電機には、バッテリおよび電気負荷が接続されるとともに、その他の電気負荷が負荷スイッチを介して接続されており、外部制御装置は、外部制御装置に接続された操作スイッチが投入されると、タイマ手段による計測動作の時間よりも短い周期でハイレベル状態とローレベル状態との状態変化を繰り返し、かつ車両用発電機の出力電流が上昇する所定のデューティ比を有する設定信号を車両用発電制御装置に出力し、車両用発電機の出力電流が上昇すると、負荷スイッチを投入して車両用発電機にその他の電気負荷を接続すると同時に、所定のデューティ比を有する設定信号を停止することが望ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用交流発電機について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２８】
〔第１の参考例〕
図１は、第１の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図であり、あわせてこの車両用発電制御装置と車両用発電機やバッテリ等との接続状態が示されている。
【００２９】
図１において、車両用発電制御装置１は、車両用発電機２の出力電圧が所定の調整電圧設定値（例えば１４．５Ｖ）になるように制御するためのものである。制御端子（Ｃ端子）が外部コントローラ５に接続されている。
【００３０】
車両用発電機２は、固定子に含まれる３相の固定子巻線２１と、この固定子巻線２１の３相出力を全波整流するために設けられた整流回路２３と、回転子に含まれる界磁巻線２２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、界磁巻線２２に対する通電を車両用発電制御装置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およびその他の電気負荷４に接続されており、車両用発電機２からこれらに対して電流が供給される。
【００３１】
また、外部コントローラ５は、車両用発電制御装置１のＣ端子に接続されており、車両の状態に応じて車両用発電制御装置１の動作を制御する。このために外部コントローラ５は、内蔵するトランジスタ２５を制御して、所定のタイミングでハイレベル状態とローレベル状態とが切り替わる調整電圧設定信号をＣ端子に入力する。
【００３２】
次に、車両用発電制御装置１の詳細構成および動作について説明する。図１に示すように、車両用発電制御装置１は、外部信号判別回路１１、調整電圧制御回路１２、励磁電流制御回路１３を含んで構成されている。
【００３３】
外部信号判別手段としての外部信号判別回路１１は、抵抗１１１、１１２、電圧比較器１１３、トリガ検出回路１１４を有しており、外部コントローラ５から送られてくる調整電圧設定信号の内容を判別する。外部コントローラ５から延びる信号線は、Ｃ端子を介して抵抗１１１、１１２によって終端されている。電圧比較器１１３が電圧比較手段に、トリガ検出回路１１４が変化状態検出手段にそれぞれ対応する。
【００３４】
電圧比較器１１３は、マイナス端子がＣ端子に接続されるとともに、プラス端子に基準電圧Ｖｄが印加されており、これら２つの端子の電圧を比較する。この基準電圧Ｖｄは、外部コントローラ５からローレベルの信号が入力されたときのＣ端子の電圧ＶＣＬよりも高く、かつ、ハイレベルの信号が入力されたときのＣ端子の電圧ＶＣＨよりも低い値に設定されている。トリガ検出回路１１４は、電圧比較器１１３の出力状態が変化したときに、所定のパルスを出力する。
【００３５】
制御値設定手段としての調整電圧制御回路１２は、タイマ回路１２１、トランジスタ１２２、４つの抵抗１２３〜１２６、電圧比較器１２７を有しており、外部信号判別回路１１による判別結果に基づいて調整電圧を設定する。タイマ回路１２１は、外部信号判別回路１１内のトリガ検出回路１１４から所定のパルス信号が入力されたときに起動され、出力を所定時間ハイレベルに維持する。このタイマ回路１２１がタイマ手段に対応する。トランジスタ１２２は、タイマ回路１２２の出力信号がベースに入力されており、エミッタが接地されているとともに、コレクタが抵抗１２３、１２４によって構成される分圧回路および電圧比較器１２７のプラス端子に接続されている。電圧比較器１２７のプラス端子には、トランジスタ１２２がオフ状態のときには抵抗１２３、１２４の各抵抗によって決まる分圧電圧が調整電圧の基準電圧Ｖｂとして印加され、トランジスタ１２２がオン状態のときにはほぼ０Ｖ（正確にはコレクタ・エミッタ間の順方向電圧）の調整電圧の基準電圧Ｖｂが印加される。また、電圧比較器１２７のマイナス端子には、車両用発電機２の出力電圧を、抵抗１２５、１２６によって構成される分圧回路によって分圧した電圧Ｖａが印加されている。電圧比較器１２７は、プラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂと、マイナス端子に印加される車両用発電機２の出力電圧に連動する電圧Ｖａを比較し、調整電圧の基準電圧Ｖｂよりも電圧Ｖａの方が低い場合に、出力をハイレベルにする。
【００３６】
励磁電流制御回路１３は、トランジスタ１３１、還流ダイオード１３２を有しており、界磁巻線２２に流す励磁電流を制御する。トランジスタ１３１は、調整電圧制御回路１２内の電圧比較器１２７の出力端子がベースに接続されており、電圧比較器１２７の出力がハイレベルのときにオン状態となる。このとき、車両用発電機２内の界磁巻線２２に流れる励磁電流が増加する。還流ダイオード１３２は、界磁巻線２２と並列に接続されており、界磁巻線２２に対する通電をオンオフ制御したときに発生する還流電流を流すために設けられている。
【００３７】
本参考例の車両用発電制御装置１はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。
【００３８】
図２は、本参考例の車両用発電制御装置１の各部に入出力される信号波形を示すタイミング図である。
【００３９】
（調整電圧設定信号がハイレベルの場合）
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態のときには（図２（Ａ））、Ｃ端子の電圧は、抵抗１１１、１１２によってバイアスされたときの電圧ＶＣＨになる（図２（Ｂ））。電圧比較器１１３のマイナス端子に印加される電圧ＶＣＨとプラス端子に印加される電圧Ｖｄを比較するとＶｄ＜ＶＣＨとなるため、電圧比較器１１３の出力はローレベルの状態を維持する（図２（Ｃ））。このとき、トリガ検出回路１１４の出力もローレベルを維持するため（図２（Ｄ））、タイマ回路１２１は起動されず、タイマ回路１２１の出力もローレベルを維持する（図２（Ｅ））。したがって、タイマ回路１２１の出力側に接続されたトランジスタ１２２はオフ状態のままであり、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂは、抵抗１２３、１２４の抵抗比で決まる所定の値（例えば１４．５Ｖに対応する値）に設定される（図２（Ｆ））。これにより、車両用発電機２の出力電圧が１４．５Ｖとなるように車両用発電制御装置１による制御動作が行われる。
【００４０】
（調整電圧設定信号がハイレベルからローレベルに変化した場合）
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態からオン状態に変化すると（図２（Ａ））、Ｃ端子の電圧は、抵抗１１１、１１２の接続点をオン状態のトランジスタ２５によってアース側に短絡したときの電圧ＶＣＬになる（図２（Ｂ））。電圧比較器１１３のマイナス端子に印加される電圧ＶＣＬとプラス端子に印加される電圧Ｖｄを比較するとＶｄ＞ＶＣＬとなるため、電圧比較器１１３の出力はローレベルからハイレベルに変化する（図２（Ｃ））。トリガ検出回路１１４は、この変化状態を検出し、所定のパルスを出力する（図２（Ｄ））。このパルスによってタイマ回路１２１が起動され、タイマ回路１２１の出力が所定時間ハイレベルになる（図２（Ｅ））。したがって、タイマ回路１２１の出力側に接続されたトランジスタ１２２がオフ状態からオン状態に変化し、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂは、ほぼ０Ｖに設定される（図２（Ｆ））。この調整電圧の基準電圧Ｖｂをほぼ０Ｖに設定する時間は、タイマ回路１２１の出力がハイレベルに維持される時間であり、外部コントローラ５内のトランジスタ２５を１回オン状態にすることにより、所定時間継続する。この所定時間が経過すると、タイマ回路１２１の出力がハイレベルからローレベルに戻るため（図２（Ｅ））、調整電圧の基準電圧Ｖｂも元に戻り、車両用発電機２の出力電圧が１４．５Ｖとなるように車両用発電制御装置１による制御動作が行われる（図２（Ｆ））。
【００４１】
このように、外部コントローラ５は、車両用発電制御装置１に送る調整電圧設定信号をローレベルからハイレベルに変化させることにより、一時的に車両用発電機２の発電状態を停止することができるため、加速時等において発電トルクを低減し、車両の加速性を上げることができる。
【００４２】
また、外部コントローラ５は、１回の操作で車両用発電機２の発電状態を所定時間変更できるため、常時調整電圧設定信号を送信する必要はなく、調整電圧設定に必要な送信情報量を最小にすることができる。
【００４３】
また、外部コントローラ５と車両用発電制御装置１のＣ端子を接続する信号線等に異常があって、Ｃ端子がオープン状態になったり、アースあるいは電源ラインとショートした場合であっても、車両用発電機２の発電状態の変更が行えなくなるだけであり、車両用発電制御装置１は、出力電圧が１４．５Ｖとなるノーマル状態で自律制御を行うことができるため、バッテリ３の過充電を防止することができる。
【００４４】
また、調整電圧設定信号の状態が変化したときに、それまでと異なる調整電圧値に変更されるため、変換精度が悪い変換器を用いることなく制御値（調整電圧）の変更を行うことができる、変換器を用いた場合に不可能であった新しい情報を伝達することができる。また、調整電圧設定信号の送出側においては、設定信号の状態変化のタイミングを制御するだけであるため、ハードウエアの変更が必要なく、単にソフトウエアを更新するだけで対応することができるため、大幅なコストの上昇を抑えることができる。
【００４５】
なお、上述した本参考例では、外部コントローラ５から入力される調整電圧設定信号の状態が変化したときに、所定時間だけ調整電圧がほぼ０Ｖになるように制御したが、反対に所定時間だけノーマル状態の調整電圧である１４．５Ｖよりも高い電圧（例えば１６Ｖ）に制御するようにしてもよい。これにより、所定時間だけ強制的な発電状態を実現し、発電トルクを上昇させて、車両の減速時におけるブレーキのアシスト動作をさせるようにしてもよい。
【００４６】
図３は、一時的に調整電圧を上げるようにした車両用発電制御装置の部分的な構成を示す回路図であり、タイマ回路１２１と電圧比較器１２７の間に挿入される部分の構成が示されている。外部コントローラ５から送られてくる調整電圧設定信号の状態が変化すると、タイマ回路１２１の出力側に接続されたトランジスタ１２２が所定時間オン状態になるため、抵抗１２３、１２８、１２４による直列回路に含まれる抵抗１２８がトランジスタ１２２によって短絡された状態になる。したがって、抵抗１２８と抵抗１２４の接続点の電圧が上昇し、それまでよりも高い調整電圧で車両用発電機２の出力電圧が制御される。
【００４７】
〔第２の参考例〕
図４は、第２の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。図４に示した車両用発電制御装置１Ａは、図１に示した車両用発電制御装置１に対して、外部信号判別回路１１および調整電圧制御回路１２のそれぞれを外部信号判別回路１１Ａおよび調整電圧制御回路１２Ａに置き換えたものである。外部電圧調整回路１２Ａは、外部電圧調整回路１２に対してトランジスタ１２９と抵抗１３０を追加した構成を有している。また、外部信号判別回路１１Ａは、外部信号判別回路１１と基本的に同じ構成を有しており、電圧比較器１１３の出力端子がトリガ検出回路１１４以外に外部電圧調整回路１２Ａ内のトランジスタ１２９のベースに接続されている点が異なっている。
【００４８】
外部電圧調整回路１２Ａにおいて、抵抗１２３、１２４の接続点が抵抗１３０およびトランジスタ１２９のコレクタ・エミッタ間を介して接地されている。したがって、外部信号判別回路１１Ａ内の電圧比較器１１３の出力がハイレベルになってトランジスタ１２９がオン状態になると、抵抗１２４に並列に抵抗１３０が接続された状態になり、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂを低電圧側に変更することができる。
【００４９】
図５は、本参考例の車両用発電制御装置１Ａの各部に入出力される信号波形を示す図である。
【００５０】
（調整電圧設定信号がハイレベルの場合）
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態のときには、上述した第１の参考例と同様に各部が動作する。このとき、２つのトランジスタ１２２、１２９はオフ状態となるため（図５（Ｆ）、（Ｇ））、本参考例において新たに追加された抵抗１３０を介して電流が流れず、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂはノーマル状態に対応した所定値となる。したがって、車両用発電機２の出力電圧は、１４．５Ｖで制御される。
【００５１】
（調整電圧設定信号がハイレベルからローレベルに変化した場合）
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態からオン状態に変化すると（図５（Ａ））、Ｃ端子電圧が電圧Ｖｄよりも低い電圧ＶＣＬになるため（図５（Ｂ））、電圧比較器１１３の出力はローレベルからハイレベルに変化する（図５（Ｃ））。トリガ検出回路１１４は、この状態変化を検出し、所定のパルスを出力する（図５（Ｄ））。このパルスによってタイマ回路１２１が起動され、その出力が所定時間ハイレベルになって（図５（Ｅ））、トランジスタ１２２がオン状態になる（図５（Ｆ））。
【００５２】
一方、電圧比較器１１３の出力がハイレベルになると、トランジスタ１２９がオン状態になる（図５（Ｇ））。したがって、２つのトランジスタ１２２、１２９がともにオン状態になって、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂは、ほぼ０Ｖに設定される（図５（Ｈ））。
【００５３】
タイマ回路１２１に設定された所定時間が経過すると、タイマ回路１２１の出力がローレベルに戻り（図５（Ｅ））、一方のトランジスタ１２２がオフ状態になる（図５（Ｆ））。ところが、調整電圧設定信号がハイレベルの状態を維持している間は、電圧比較器１１３の出力もハイレベルの状態を維持するため（図５（Ｃ））、他方のトランジスタ１２９はオン状態を維持する（図５（Ｇ））。したがって、抵抗１２４と抵抗１３０とが並列接続された状態になり、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される電圧が低電圧側に変更され、車両用発電機２の調整電圧がノーマル状態よりも低い値（例えば１２．８Ｖ）に設定される（図５（Ｈ））。
【００５４】
その後、外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態になって（図５（Ａ））、調整電圧設定信号がハイレベルになると、トランジスタ１２９がオフ状態になるため（図５（Ｇ））、調整電圧が元の１４．５Ｖに設定される（図５（Ｈ））。
【００５５】
このように、外部コントローラ５は、車両用発電制御装置１に送る調整電圧設定信号をローレベルからハイレベルに変化させることにより、一時的に車両用発電機２の発電状態を停止することができるため、加速時等において発電トルクを低減し、車両の加速性を上げることができる。
【００５６】
また、外部コントローラ５は、トランジスタ２５をオン状態にして調整電圧設定信号をローレベルに維持することにより、調整電圧をノーマル状態よりも低い１２．８Ｖに設定することができるため、発電トルクをノーマル状態よりも低くすることができ、車両の燃費の向上が可能になる。
【００５７】
特に、１４．５Ｖと１２．８Ｖの２種類の調整電圧で車両用発電機２を制御する従来の動作に加えて、車両の加速性を向上させたいときに設定される３番目の調整電圧（ほぼ０Ｖ）を設定可能にすることにより、加速時におけるきめ細かい制御と、従来の燃費制御等との互換性を実現することができる。
【００５８】
〔第３の参考例〕
図６は、第３の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。図６に示した車両用発電制御装置１Ｂは、図４に示した車両用発電制御装置１Ａに対して、外部信号判別回路１１Ａおよび調整電圧制御回路１２Ａのそれぞれを外部信号判別回路１１Ｂおよび調整電圧制御回路１２Ｂに置き換えたものである。
【００５９】
外部信号判別回路１１Ｂは、抵抗１１１、１１２、電圧比較器１１３、立ち上がりトリガ検出回路１１４Ａ、立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂを含んで構成されている。この外部信号判別回路１１Ｂは、図４に示した外部信号判別回路１１Ａに比べて、トリガ検出回路１１４を立ち上がりトリガ検出回路１１４Ａと立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂに置き換えた構成を有している。立ち上がりトリガ検出回路１１４Ａは、電圧比較器１１３の出力がローレベルからハイレベルに変化する信号の立ち上がり状態を検出したときに、所定のパルスを出力する。反対に、立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂは、電圧比較器１１３の出力がハイレベルからローレベルに変化する信号の立ち下がり状態を検出したときに、所定のパルスを出力する。
【００６０】
また、調整電圧制御回路１２Ｂは、タイマ回路１２１Ａ、１２１Ｂ、トランジスタ１２２、１３３、６つの抵抗１２３〜１２６、１３０、１３４、電圧比較器１２７を含んで構成されている。この調整電圧制御回路１２Ｂは、図４に示した調整電圧制御回路１２Ａに比べて、タイマ回路１２１をタイマ回路１２１Ａ、１２１Ｂに置き換えるとともに、タイマ回路１２１Ｂの後段にトランジスタ１３３と抵抗１３４を追加した点が異なっている。
【００６１】
一方のタイマ回路１２１Ａは、外部信号判別回路１１Ｂ内の立ち上がりトリガ検出回路１１４Ａから所定のパルス信号が出力されたときに起動され、出力を所定時間ハイレベルに維持する。また、このタイマ回路１２１Ａは、外部信号判別回路１１Ｂ内の立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂから所定のパルス信号が出力されたときにリセットされ、その時点で出力がハイレベルの場合には強制的にローレベルに戻される。
【００６２】
他方のタイマ回路１２１Ｂは、立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂから所定のパルス信号が出力されたときに起動され、出力を所定時間ハイレベルに維持する。タイマ回路１２１Ｂの出力端子がトランジスタ１３３のベースに接続されている。また、抵抗１２５、１２６の接続点が抵抗１３４およびトランジスタ１３３のコレクタ・エミッタ間を介して接地されている。したがって、外部信号判別回路１１Ｂ内の電圧比較器１１３の出力がハイレベルからローレベルに変化したときに立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂから出力されるパルスによってタイマ回路１２１Ｂが起動されてトランジスタ１３３がオン状態になると、抵抗１２６に並列に抵抗１３４が接続された状態になり、電圧比較器１２７のマイナス端子に印加される電圧Ｖａを低電圧側に変更することができる。したがって、調整電圧の基準電圧Ｖｂに一致する電圧Ｖａを発生するために必要な車両用発電機２の出力電圧を高電圧側（例えば１６Ｖ）に変更することができる。
【００６３】
図７は、参考例の車両用発電制御装置１Ｂの各部に入出力される信号波形を示す図である。
【００６４】
（調整電圧設定信号がハイレベルの場合）
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態のときには、上述した第１の参考例や第２の参考例と同様に各部が動作する。このとき、３つのトランジスタ１２２、１２９、１３３はともにオフ状態となるため、抵抗１３０、１３４のそれぞれには電流が流れず、調整電圧の基準電圧Ｖｂはノーマル状態に対応した所定値となる。したがって、車両用発電機２の出力電圧は、１４．５Ｖで制御される。
【００６５】
（調整電圧設定信号がハイレベルからローレベルに変化した場合（その１））
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態からオン状態に変化すると（図７（Ａ））、Ｃ端子電圧が電圧Ｖｄよりも低い電圧ＶＣＬになるため（図７（Ｂ））、電圧比較器１１３の出力はローレベルからハイレベルに変化する（図７（Ｃ））。立ち上がりトリガ検出回路１１４Ａは、この出力の立ち上がりを検出し、所定のパルスを出力する（図７（Ｄ））。このパルスによって一方のタイマ回路１２１Ａが起動され、その出力が所定時間Ｔａの間ハイレベルになる（図７（Ｅ））。したがって、タイマ回路１２１Ａの出力側に設けられたトランジスタ１２２がオン状態になって、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂは、ほぼ０Ｖに設定される（図７（Ｈ））。
【００６６】
タイマ回路１２１Ａに設定された所定時間Ｔａが経過すると、タイマ回路１２１Ａの出力がローレベルに戻り（図７（Ｅ））、トランジスタ１２２がオフ状態になる。ところが、調整電圧設定信号がハイレベルの状態を維持している間は、電圧比較器１１３の出力もハイレベルの状態を維持するため（図７（Ｃ））、トランジスタ１２９はオン状態を維持する。したがって、抵抗１２４と抵抗１３０とが並列接続された状態になり、電圧比較器１２７のプラス端子に印加される電圧が低電圧側に変更され、車両用発電機２の調整電圧がノーマル状態よりも低い値（１２．８Ｖ）に設定される（図７（Ｈ））。
【００６７】
その後、外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態になって（図７（Ａ））、調整電圧設定信号がハイレベルになると、トランジスタ１２９がオフ状態になるため、調整電圧が元の１４．５Ｖに設定される（図７（Ｈ））。
【００６８】
（調整電圧設定信号がハイレベルからローレベルに変化した場合（その２））
次に、外部コントローラ５内のトランジスタ２５が短時間オン状態に制御される場合について説明する。上述したように、外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態からオン状態に変化すると、タイマ回路１２１Ａは、出力をハイレベルにする（図７（Ｅ））。このタイマ回路１２１Ａの出力信号は立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂにも入力されており、この立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂは、タイマ回路１２１Ａの出力がハイレベルのときに、電圧比較器１１３の出力がハイレベルからローレベルに変化する状態を検出する。
【００６９】
タイマ回路１２１Ａが起動されて所定時間Ｔａが経過する前に、調整電圧設定信号がローレベルからハイレベルに戻って、電圧比較器１１３の出力が立ち下がると、立ち下がりトリガ検出回路１１４Ｂはこの立ち下がり状態を検出し、所定のパルスを出力する（図７（Ｆ））。このパルスによって一方のタイマ回路１２１Ａがリセットされるとともに（図７（Ｅ））、他方のタイマ回路１２１Ｂが起動されてその出力が所定時間Ｔｂの間ハイレベルになる（図７（Ｇ））。
【００７０】
したがって、タイマ回路１２１Ｂの出力側に設けられたトランジスタ１３３のみがオン状態に、他の２つのトランジスタ１２２、１２９がともにオフ状態になるため、電圧比較器１２７のマイナス端子に印加される電圧が低電圧側に変更され、車両用発電機２の出力電圧がノーマル状態よりも高い電圧（１６Ｖ）で制御される。
【００７１】
その後、タイマ回路１２１Ｂが起動されてから所定時間Ｔｂが経過すると、その出力がローレベルになってトランジスタ１３３がオフ状態になるため、調整電圧が元の１４．５Ｖに設定される（図７（Ｈ））。
【００７２】
このように、外部コントローラ５は、トランジスタ２５をオフ状態からオン状態にして、車両用発電制御装置１に送る調整電圧設定信号をハイレベルからローレベルに変化させることにより、一時的に車両用発電機２の発電状態を停止することができるため、加速時等において発電トルクを低減し、車両の加速性を上げることができる。
【００７３】
また、外部コントローラ５は、トランジスタ２５をオン状態にして調整電圧設定信号をローレベルに維持することにより、調整電圧をノーマル状態よりも低い１２．８Ｖに設定することができるため、発電トルクをノーマル状態よりも低くすることができ、車両の燃費の向上が可能になる。
【００７４】
さらに、一時的に発電トルクを増加させて車両の減速制御を行いたい場合には、外部コントローラ５は、トランジスタ２５を短時間オン状態に変更すればよい。これにより、所定時間だけ強制的な発電状態を実現し、発電トルクを上昇させて、車両の減速時におけるブレーキのアシスト動作をさせることができる。
【００７５】
また、１４．５Ｖと１２．８Ｖの２種類で調整電圧で車両用発電機２を制御する従来の動作に加えて、車両の加速性を向上させたいときに設定される３番目の調整電圧（ほぼ０Ｖ）を設定可能にするとともに、車両を減速させたいときに設定される４番目の調整電圧（１６Ｖ）を設定可能にしており、加減速時におけるきめ細かい制御と、従来の燃費制御等との互換性を実現することができる。
【００７６】
〔第４の参考例〕
第４の参考例の車両用発電制御装置は、上述した第１の参考例の車両用発電制御装置１と同じ構成を有しており、外部コントローラ５から送られてくる調整電圧設定信号の内容を工夫して車両用発電制御装置１に特定の動作を行わせる発電制御システムが構築されている。具体的には、本参考例の発電制御システムは、外部コントローラ５によって所定の繰り返し間隔でトランジスタ２５をオンオフ制御することにより、長時間にわたって調整電圧をほぼ０Ｖに制御する。
【００７７】
図８は、本参考例の発電制御システムにおいて各部の入出力される信号波形を示す図である。以下、図１に示した車両用発電制御装置１の構成を用いて、外部コントローラ５とこの車両用発電制御装置１とを組み合わせた本参考例の発電制御システムの動作を説明する。
【００７８】
第１の参考例において説明したように、外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態からオン状態になると、車両用発電制御装置１のＣ端子電圧はハイレベルからローレベルに変化する（図８（Ａ）、（Ｂ））。このとき、電圧比較器１１３の出力がローレベルからハイレベルに変化し（図８（Ｃ））、トリガ検出回路１１４から所定のパルスが出力される（図８（Ｄ））。タイマ回路１２１は、このパルスによって起動され、その出力を所定時間Ｔａの間、ハイレベルに維持する（図８（Ｅ））。
【００７９】
本参考例においては、外部コントローラ５は、周期ｔ１でトランジスタ２５をオフ状態からオン状態に切り替えている。この周期ｔ１はタイマ回路１２１にパルスが入力されてからハイレベルの出力を維持する時間Ｔａよりも短い時間に設定されている。したがって、トリガ検出回路１１４から出力された一つ前のパルスに対応してタイマ回路１２１の出力がハイレベルに維持されている間に、トリガ検出回路１１４から次のパルスが出力され（図８（Ｄ））、このパルスによってタイマ回路１２１が起動されて、再びその時点から時間Ｔａの間ハイレベルを維持する。このように、タイマ回路１２１の出力がローレベルに戻るまでに、トリガ検出回路１１４によって周期的にパルスを出力することにより、外部コントローラ５内のトランジスタ２５を周期ｔ１でオンオフ制御している間、継続的にタイマ回路１２１の出力をハイレベルに維持することができ（図８（Ｆ））、この間調整電圧をほぼ０Ｖに制御することができる（図８（Ｇ））。
【００８０】
その後、外部コントローラ５内のトランジスタ２５によるオンオフ制御が中断されると、トリガ検出回路１１４から最後のパルスが出力された後、時間Ｔａ経過後にタイマ回路１２１の出力がローレベルに変化し（図８（Ｆ））、再び調整電圧がノーマル状態の１４．５Ｖに設定される（図８（Ｇ））。
【００８１】
このように、外部コントローラ５から任意の時間、調整電圧をほぼ０Ｖに変更することができるため、車両用発電機２の発電状態を停止させることにより発電トルクをカットすることができ、車両の始動性の向上や加速性の向上が可能になる。
【００８２】
また、車両用発電制御装置１の構成を部分的に図３に示した構成に変更することにより、外部コントローラ５から任意の時間、調整電圧を１６Ｖに変更することができるため、強制的な発電を実施することにより、発電トルクの上昇による減速時のブレーキアシストや、バッテリ３を急速充電することが可能になる。
【００８３】
また、外部コントローラ５と車両用発電制御装置１のＣ端子とを接続する信号線が、オープン状態になったりアースあるいは電源ライン等とショートした場合には、調整電圧設定信号がローレベルあるいはハイレベルに固定されるため、ノーマル状態に対応した１４．５Ｖで自律制御することが可能となるフェイルセーフ機能を実現することができる。
【００８４】
さらに、外部コントローラ５内のトランジスタ２５をオンオフ制御する時間を長くすることにより、長い時間調整電圧を変更することができるため、このような場合であっても、タイムアップするまでの時間Ｔａが短いタイマ回路１２１を用いることができる。このため、車両用発電制御装置１の小型化が可能になり、コストダウンを図ることができる。
【００８５】
〔第５の参考例〕
第５の参考例の車両用発電制御装置は、外部コントローラから入力される調整電圧設定信号が定常状態のときには、１４．５Ｖ又は１２．８Ｖの通常の調整電圧に設定して自律制御を行い、調整電圧設定信号の信号レベルが変化したときには、外部コントローラによって車両用発電機の出力電圧を制御する。この車両用発電制御装置は、調整電圧設定信号がローレベルとハイレベルの状態を交互に周期的に繰り返す場合に、ローレベル状態のときに車両用発電機の発電を停止し、ハイレベル状態のときに発電するように制御することにより、Ｃ端子に入力されるデューティ比信号（調整電圧設定信号）を直接励磁電流制御信号として用いて、車両用発電機の出力電圧を制御できるようにしたことに特徴がある。
【００８６】
図９は、第５の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。図９に示した車両用発電制御装置１Ｃは、図１に示した車両用発電制御装置１に対して外部信号判別回路１１および調整電圧制御回路１２のそれぞれを外部信号判別回路１１Ｃおよび調整電圧制御回路１２Ｃに置き換えたものである。
【００８７】
外部信号判別回路１１Ｃは、抵抗１１１、１１２、電圧比較器１１３、変化信号検出回路２１０を含んで構成されている。電圧比較器１１３は、プラス端子がＣ端子に接続されるとともに、マイナス端子に基準電圧Ｖｄが印加されており、これら２つの端子の電圧を比較する。この基準電圧Ｖｄは、外部コントローラ５からローレベルの信号が入力されたときのＣ端子の電圧ＶＣＬよりも高く、かつ、ハイレベルの信号が入力されたときのＣ端子の電圧ＶＣＨよりもに低い値に設定されている。
【００８８】
また、変化信号検出回路２１０は、抵抗２１１、コンデンサ２１２、インバータ回路２１３、ＥＸ−ＮＯＲ（イクスクルーシブＮＯＲ）回路２１４を備えている。抵抗２１１とコンデンサ２１２によって遅延回路が構成されており、電圧比較器１１３の出力レベルが変化すると、この遅延回路の時定数で決まる所定期間だけＥＸ−ＮＯＲ回路２１４の２つの入力信号の論理が一致し、ＥＸ−ＮＯＲ回路２１４の出力がハイレベルになる。すなわち、変化信号検出回路２１０は、電圧比較器１１３の出力状態が変化する毎にパルスを出力する。
【００８９】
調整電圧制御回路１２Ｃは、信号処理回路２２０、抵抗２４０〜２４４、２４６、トランジスタ２４５、２４７、２４８、電圧比較器２４９を含んで構成されている。また、信号処理回路２２０は、トランジスタ２２１、抵抗２２２、定電流回路２２３、コンデンサ２２４、ツェナーダイオード２２５、電圧比較器２２６、ＮＯＲ回路２２７、２２８、インバータ回路２２９を備えている。変化信号検出回路２１０内のＥＸ−ＮＯＲ回路２１４からパルスが出力されてトランジスタ２２１がオン状態になると、抵抗２２２を介してコンデンサ２２４が瞬時に放電される。また、トランジスタ２２１がオフ状態になると、定電流回路２２３から供給される電流によってコンデンサ２２４が充電される。この充電は、コンデンサ２２４の両端電圧Ｖｅがツェナー電圧Ｖｚに等しくなるまで継続する。
【００９０】
また、電圧比較器２２６は、マイナス端子に印加された基準電圧Ｖｆよりもプラス端子に印加されたコンデンサ２２４の両端電圧Ｖｅが高くなったときに、出力をハイレベルにする。この基準電圧Ｖｆは、ツェナー電圧Ｖｚよりも小さな値が設定されており、コンデンサ２２４の両端電圧Ｖｅは、充放電が繰り返されている間は基準電圧Ｖｆ以下であり、継続的に充電のみが行われると基準電圧Ｖｆを超えるようになっている。
【００９１】
図１０は、本参考例の車両用発電制御装置１Ｃの各部に入出力される信号波形を示す図である。
【００９２】
外部コントローラ５内のトランジスタ２５がオフ状態のときに、Ｃ端子電圧ＶＣはＶＣＨとなって、電圧比較器１１３の出力はハイレベルとなる（図１０（Ａ）、（Ｂ））。反対に、トランジスタ２５がオン状態のときに、Ｃ端子電圧ＶＣはＶＣＬとなって、電圧比較器１１３の出力はローレベルになる（図１０（Ａ）、（Ｂ））。変化状態検出回路２１０内のＥＸ−ＮＯＲ回路２１４は、電圧比較器１１３の出力状態が変化する毎に、すなわちＣ端子電圧が変化する毎に幅ｔｐのパルスを出力する（図１０（Ｃ））。
【００９３】
信号処理回路２２０は、変化信号検出回路２１０の出力信号が入力されており、電圧比較器１１３の出力状態が変化したか否かを判定し、Ｃ端子に入力される調整電圧設定信号のデューティ比に応じた調整電圧の切り替えを行う。
【００９４】
電圧比較器１１３の出力がハイレベルを維持すると、変化信号検出回路２１０内のＥＸ−ＮＯＲ回路２１４の出力がローレベルを維持するため、トランジスタ２２１はオフ状態になる。したがって、抵抗２２２には電流が流れないため、コンデンサ２２４は、ツェナーダイオード２２５のツェナー電圧Ｖｚまで充電され、その両端電圧Ｖｅは、ツェナー電圧Ｖｚと等しくなる。電圧比較器２２６のマイナス端子に印加される基準電圧Ｖｆは、ツェナー電圧Ｖｚよりも小さな値が設定されており、Ｖｆ＜Ｖｅ（＝Ｖｚ）の関係を満たすため、電圧比較器２２６の出力はハイレベルとなる。このため、ＮＯＲ回路２２７、２２８の出力はともにローレベルになり、２つのトランジスタ２４６、２４８はともにオフ状態になる。この結果、電圧比較器２４９のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂは、抵抗２４０、２４１の抵抗比のみで決まるとともに、電圧比較器２４９のマイナス端子に印加される電圧Ｖａも抵抗２４２、２４３の抵抗比のみできまるため、車両用発電機２の出力電圧はノーマル状態の１４．５Ｖで制御される。
【００９５】
また、Ｃ端子電圧ＶＣが電圧ＶＣＨからＶＣＬに変化すると、電圧比較器１１３の出力はハイレベルからローレベルに変化するため、この変化状態に対応してＥＸ−ＮＯＲ回路２１４からは所定のパルスが出力される（図１０（Ｃ））。このパルスが出力されている間だけトランジスタ２２１がオン状態になり、コンデンサ２２４に蓄積された電荷が抵抗２２２を介して瞬時に放電される（図１０（Ｄ））。トランジスタ２２１に入力されるパルスの幅はｔｐであるため、この時間ｔｐが経過した後トランジスタ２２１は再びオフ状態に戻り、コンデンサ２２４は、定電流回路２２３によって供給される定電流によって充電される。
【００９６】
なお、定電流の値をＩ、コンデンサ２２４の静電容量をＣ、コンデンサ２２４の両端電圧をＶとすると、コンデンサ２２４の充電時間ｔはＣ・Ｖ／Ｉで表され、コンデンサ２２４の両端電圧がツェナー電圧Ｖｚに等しくなるまでの時間ｔｆはＣ・Ｖｆ／Ｉとなる。外部コントローラ５内のトランジスタ２５をオンオフ制御する周期ｔ１はこの時間ｔｆよりも短く設定されている。
【００９７】
また、Ｃ端子電圧ＶＣが電圧ＶＣＬからＶＣＨに変化すると、電圧比較器１１３の出力はローレベルからハイレベルに変化するため、この変化状態に対応してＥＸ−ＮＯＲ回路２１４からは所定のパルスが出力される（図１０（Ｃ））。したがって、上述したように、このパルスが出力されている間だけトランジスタ２２１がオン状態になり、コンデンサ２２４に蓄積された電荷が抵抗２２２を介して瞬時に放電される（図１０（Ｄ））。パルスの入力がなくなると、トランジスタ２２１は再びオフ状態に戻り、コンデンサ２２４は、定電流回路２２３によって供給される定電流によって充電が再開される。
【００９８】
Ｃ端子電圧ＶＣが周期的に電圧ＶＣＨと電圧ＶＣＬの間で変化すると、コンデンサ２２４は、両端電圧が基準電圧Ｖｆに達する前に充放電を繰り返すことになるため、電圧比較器２２６の出力はローレベルに維持される（図１０（Ｅ））。
【００９９】
ＮＯＲ回路２２８は、電圧比較器２２６の出力と電圧比較器１１３の出力とが入力されており、これら２つの入力信号の論理和を反転した信号を出力する。すなわち、Ｃ端子電圧ＶＣが周期的に電圧ＶＣＨと電圧ＶＣＬの間で変化して電圧比較器２２６の出力がローレベルに維持されているときに、電圧比較器１１３の出力を反転した信号がＮＯＲ回路２２８から出力される（図１０（Ｆ））。このＮＯＲ回路２２８の出力がハイレベルのときにトランジスタ２４８がオン状態になり、電圧比較器２４９のプラス端子に印加される調整電圧の基準電圧Ｖｂがほぼ０Ｖに設定される（図１０（Ｈ））。
【０１００】
また、ＮＯＲ回路２２７は、電圧比較器２２６の出力と電圧比較器１１３の出力をインバータ回路２２９で反転した信号とが入力されており、これら２つの入力信号の論理和を反転した信号を出力する。すなわち、Ｃ端子電圧ＶＣが周期的に電圧ＶＣＨと電圧ＶＣＬの間で変化して電圧比較器２２６の出力がローレベルに維持されているときに、電圧比較器１１３の出力と同じ論理の信号がＮＯＲ回路２２７から出力される（図１０（Ｇ））。このＮＯＲ回路２２７の出力がハイレベルのときにトランジスタ２４７がオン状態になり、電圧比較器２４９のマイナス端子に印加される電圧Ｖａを引き下げるため、等価的に調整電圧を高電圧側（例えば１６Ｖ）に変更することができる（図１０（Ｈ））。
【０１０１】
その後、外部コントローラ５によるトランジスタ２５のオンオフ制御が停止されてオン状態が維持されると、電圧比較器１１３の出力はローレベルとなる。このとき、変化信号検出回路２１０内のＥＸ−ＮＯＲ回路２１４の出力はローレベルを維持するため、信号処理回路２２０内のトランジスタ２２１はオフ状態に保たれ、コンデンサ２２４の両端電圧が基準電圧Ｖｆを超えてツェナー電圧Ｖｚまで上昇する（図１０（Ｄ））。したがって、電圧比較器２２６の出力はハイレベルに維持され、２つのＮＯＲ回路２２７、２２８の出力はローレベルに固定される（図１０（Ｆ）、（Ｇ））。また、このとき、電圧比較器１１３の出力をインバータ回路２２９で反転したハイレベルの信号によってトランジスタ２４５がオン状態になるため、調整電圧の基準電圧Ｖｂが低電圧側（例えば１２．８Ｖ）に変更される（図１０（Ｈ））。
【０１０２】
このように、外部コントローラ５から送られてくる調整電圧設定信号の立ち下がりに同期して車両用発電機２の発電状態を停止し、反対に立ち上がりに同期して強制的な発電状態を実現することができるため、このような信号の立ち下がりと立ち上がりを繰り返している間だけ、車両用発電機２の出力電圧を外部コントローラ５によって任意の値に制御することができる。また、それ以外の場合には、自律的な制御を行うことにより、ノーマル状態での発電が可能であり、信号線がオープン状態になったり、ショートした場合におけるフェイルセーフ機能を実現することができる。
【０１０３】
特に、外部コントローラ５の制御によって調整電圧を高く設定して強制発電を行い、バッテリに対する急速充電を行うことにより、以下の利点が生じる。
【０１０４】
（１）車両の減速時に強制発電を行うことで、エンジンブレーキのアシストを行うことができる。
【０１０５】
（２）車両用発電機の出力電流を固定することができるので、発電トルクの変動を低減することができる。これにより、車両用発電機の出力電流変動によるエンジンのハンチング振動を低減し、安定したエンジン回転を実現することができる。
【０１０６】
（３）調整電圧設定信号のデューティ比を任意に変えることができるため、車両用発電機の出力電圧を速く上げたり、ゆっくり上げたりすることが可能になる。例えば、エンジンブレーキの効果を高めるには、デューティ比を大きくして速く出力電圧を上昇させることが望ましい。また、ヘッドランプを点灯している場合には電圧変動が少ない方がよいため、デューティ比を小さくしてゆっくり出力電圧を上昇させることが望ましい。
【０１０７】
なお、その時点における車両用発電機２のデューティ比（車両用発電制御装置内の励磁電流制御回路１３による通電のデューティ比）は、従来の車両用発電制御装置に備わっているＦＲ端子をモニタすることにより知ることができる。例えば、このＦＲ端子は、励磁電流制御回路１３内のトランジスタ１３１のコレクタに電流制限素子を介して接続されており、トランジスタ１３１のオンオフ状態に応じた信号が出力されている。
【０１０８】
また、外部コントローラ５の制御によって、通常のバッテリ電圧制御時よりも小さなデューティ比を設定して強制的に発電抑制や発電停止を行うことにより、以下の利点が生じる。
【０１０９】
（１）任意の時間だけ車両加速時の発電状態を停止することができる。例えば、１２．８Ｖよりも低い任意の調整電圧を設定することができるため、発電抑制の効果をさらに高めることができる。また、信号線の異常時にはノーマル状態の発電に復帰するフェイルセーフ機能を実現することができる。
【０１１０】
（２）エンジン始動時に車両用発電機の発電状態を停止することができる。例えば、エンジン始動時にデューティ比が５〜２５％の固定値で励磁電流を制御し、エンジン始動を検知した後に、この固定デューティ比を解除する制御を外部コントローラ５によって行う。急激な出力増加を抑制したい場合には、徐々にデューティ比を増加させて、ゆっくりと出力電流を増加させてもよい。
【０１１１】
（３）デューティ比を任意に変えることができるので、速く電圧を下げたりゆっくり電圧を下げたりすることができる。また、車両の加速性を損なわないように、デューティ比を最小に設定して発電しないようにする。また、ヘッドランプを点灯している場合には電圧変動が少ない方がよいため、デューティ比の減少の度合いを少なくしてゆっくり出力電圧を低下させることが望ましい。
【０１１２】
なお、外部コントローラ５内のトランジスタ２５をオンオフ制御する周期ｔ１は、車両用発電機２において電圧変動および電流変動しない短い周期（例えば、数ｍｓ〜数十ｍｓ）に設定されている。この周期ｔ１を短くすることは、車両用発電機２の出力電圧を制御する際の応答時間を短くするためにも必要である。
【０１１３】
また、信号処理回路２２０では、コンデンサ２２４の充放電動作を利用して、周期的なパルスが入力される間ローレベルとなる信号を生成したが、等価な動作をデジタル回路で実現するようにしてもよい。
【０１１４】
〔第６の参考例〕
第６の参考例の車両発電制御装置は、上述した第５の参考例の車両用発電制御装置１Ｃと同じ構成を有しており、機能を追加した外部コントローラと組み合わせることにより、本参考例の発電制御システムが構築されている。具体的には、本参考例の発電制御システムは、外部コントローラ５Ａによって車両用発電機２の発電状態を制御することにより、通常のバッテリ電圧よりも高い電圧を利用する電気加熱触媒等の特殊な電気負荷に対して適切な電力供給を行うようにしたことに特徴がある。
【０１１５】
図１１は、本参考例の発電制御システムの構成を示す図である。図１１に示す発電制御システムは、図９に示した車両用発電制御装置１Ｃを外部コントローラ５Ａを用いて制御しており、電気加熱触媒負荷６に印加される電圧Ｖｉｎを最適値に制御する。
【０１１６】
外部コントローラ５Ａは、電圧比較器５００、デューティ設定回路５１０、トランジスタ２５を含んで構成されている。電圧比較器５００は、マイナス端子に印加された車両用発電機２の出力電圧Ｖｉｎが、プラス端子に印加された所定の設定電圧Ｖｒよりも低いときに、その出力をハイレベルにする。
【０１１７】
デューティ設定回路５１０は、電圧比較器５００の出力がハイレベルのときに、所定のデューティ比を有する調整電圧設定信号を車両用発電制御装置１Ｃに向けて出力するようにトランジスタ２５のオンオフ状態を制御する。このデューティ設定回路５１０は、抵抗５１１、５１２、５１３、トランジスタ５１４、電圧比較器５１５、三角波発生回路５１６を備えている。電圧比較器５００の出力がハイレベルになってトランジスタ５１４がオン状態になると、抵抗５１２に並列に抵抗５１３が接続された状態になるため、電圧比較器５１５のマイナス端子に印加される電圧が低電圧側に変更される。このため、電圧比較器５１５からは、トランジスタ５１４がオフ状態のときとオン状態のときでは異なるデューティ比を有する信号が出力される。例えば、トランジスタ５１４がオフ状態のときには、デューティ比が５％の信号が出力され、トランジスタ５１４がオン状態のときにはデューティ比が９５％の信号が出力される。
【０１１８】
図１２は、本参考例の外部コントローラ５Ａの動作手順を示す流れ図である。また、図１３は、本参考例の発電制御システムに含まれる各部の入出力波形を示すタイミング図である。
【０１１９】
外部コントローラ５Ａは、高電圧負荷である電気加熱触媒負荷６を使用するか否かを判定しており（ステップＳ１００）、使用しない場合には本参考例における制御動作を行わずに処理を終了する。
【０１２０】
また、高電圧負荷を使用する場合には、外部コントローラ５Ａは、電圧比較器５００のプラス端子に印加する所定の設定電圧Ｖｒをセットする（ステップＳ１０１）。その後、電圧比較器５００は、マイナス端子に印加された電圧Ｖｉｎとプラス端子に印加された設定電圧Ｖｒを比較し（ステップＳ１０２）、Ｖｉｎ＞Ｖｒの関係にある場合にはローレベルの信号を出力する。このとき、トランジスタ５１４はオフ状態になるため、電圧比較器５１５のマイナス端子に印加される電圧が高くなる。したがって、電圧比較器５１５からはデューティ比が５％の信号が出力され、トランジスタ２５のオンオフ制御が行われる（ステップＳ１０３）。
【０１２１】
一方、Ｖｉｎ＜Ｖｒの関係にある場合には、電圧比較器５００は、ハイレベルの信号を出力する。このとき、トランジスタ５１４はオン状態になるため、電圧比較器５１５のマイナス端子に印加される電圧が低くなる。したがって、電圧比較器５１５からはデューティ比が９５％の信号が出力され、トランジスタ２５のオンオフ制御が行われる（ステップＳ１０４）。
【０１２２】
このように、車両用発電機２の出力電圧Ｖｉｎが設定電圧Ｖｒよりも低い場合には、設定デューティ比が９５％となる（図１３（Ａ）、（Ｂ））。このようなデューティ比を有する調整電圧設定信号が車両用発電制御装置１ＣのＣ端子に入力されると（図１３（Ｃ））、フル発電に近い状態で車両用発電機２の発電状態が制御される。したがって、車両用発電機２の出力電流は上昇する（図１３（Ｄ））。また、車両用発電機２の出力電圧Ｖｉｎが設定電圧Ｖｒよりも高い場合には、設定デューティ比が５％となる（図１３（Ａ）、（Ｂ））。このようなデューティ比を有する調整電圧設定信号が車両用発電制御装置１ＣのＣ端子に入力されると（図１３（Ｃ））、ほとんど発電停止に近い状態で車両用発電機２の発電状態が制御される。したがって、車両用発電機２の出力電流は減少する（図１３（Ｄ））。以上の繰り返しにより、設定電圧Ｖｒに応じた車両用発電機２の出力電流を電気加熱触媒負荷６に供給することができる。
【０１２３】
例えば、電気加熱触媒負荷６は、３０Ｖの固定電圧を印加して加熱すると劣化が激しくなるため、新品のときには印加電圧を低く設定し（例えば２０Ｖ）、古くなってきたら印加電圧を高く設定（例えば３０Ｖ）することが望ましい。本参考例の発電制御システムを用いることにより、設定電圧Ｖｒの値を可変するだけで、このような電気加熱触媒負荷６に印加する電圧を可変に制御することが可能になる。
【０１２４】
また、電気加熱触媒負荷６の駆動時に電圧異常が検出された場合（例えば高電圧が印加されている場合）には、デューティ比を５％に設定することにより、車両用発電機２の発電状態を停止することができ、電気加熱触媒負荷６における消費電流を零にすることができる。
【０１２５】
デューティ設定回路５１０が、デューティ比５％と９５％の固定信号を電圧比較器５００の出力に応じて切替制御した場合について説明したが、電圧比較器５００の出力をアップ／ダウンカウンタを用いてパルス幅変調して、５〜９５％の信号にてデューティ制御してもよい。
【０１２６】
本参考例の発電制御システムでは、高電圧を扱うので、車両用発電制御装置１Ｃの励磁電流制御回路１３には過電流保護のために励磁電流制限機能をいれてもよい。
【０１２７】
〔第１の実施形態〕
本発明を適用した第１の実施形態の車両用発電制御装置は、上述した第５の参考例の車両用発電制御装置１Ｃと同じ構成を有しており、機能を追加した外部コントローラと組み合わせることにより、本実施形態の発電制御システムが構築されている。具体的には、本実施形態の発電制御システムに含まれる外部コントローラは、内部で発電量（デューティ比）を検出できるようにしたことに特徴がある。
【０１２８】
図１４は、本実施形態の発電制御システムの構成を示す図である。図１４に示す発電制御システムは、図９に示した車両用発電制御装置１Ｃを外部コントローラ５Ｂを用いて制御しており、この外部コントローラ５Ｂの内部において、車両用発電機２の発電状態を検出する。
【０１２９】
外部コントローラ５Ｂは、電圧設定回路５３１、電圧比較器５３２、デューティ設定回路５３３、デューティ検出回路５３５、情報処理回路５３６およびトランジスタ２５を含んで構成されている。電圧設定回路５３１は、調整対象となる車両用発電機２の設定電圧Ｖｒを設定する。電圧比較器５３２は、マイナス端子に印加される車両用発電機２の出力電圧Ｖｉｎが電圧設定回路５３１によって設定された設定電圧Ｖｒよりも低い場合に、出力をハイレベルにする。
【０１３０】
デューティ設定回路５３３は、電圧比較器５３２の出力状態と、情報処理回路５３６による処理結果とに応じてデューティ比を設定する。このデューティ設定回路５３３によってトランジスタ２５がオンオフ制御され、設定されたデューティ比を有する調整電圧設定信号が車両用発電制御装置１ＣのＣ端子に送られる。デューティ検出回路５３５は、トランジスタ２５のコレクタ電位を監視することにより、車両用発電機２の発電状態を示すデューティ比を検出する。この検出結果は、情報処理回路５３６に入力されるとともに、他の制御装置（図示せず）に送られてエンジン制御等に使われる。
【０１３１】
情報処理回路５３６は、デューティ検出回路５３５による検出結果の他に、スタータ情報、車速情報、温度情報、エンジン回転情報等が入力されており、これらの情報を総合した結果に基づいて、電圧設定回路５３１において設定される設定電圧Ｖｒやデューティ設定回路５３３によって設定されるデューティ比の値を適宜変更する。これにより、車両の状態に応じて車両用発電機２の発電状態の制御が行われる。
【０１３２】
このように、本実施形態の発電制御システムでは、外部コントローラ５Ｂ内において、トランジスタ２５の動作状態に基づいて車両用発電機２の発電状態を検出しており、従来の車両用発電制御装置のようにＦＲ端子を必要としない。このため、ＦＲ端子と外部コントローラとを接続する信号線の数を減らすことができる。
【０１３３】
〔第２の実施形態〕
本発明を適用した第２の実施形態の車両用発電制御装置は、上述した第５の参考例の車両用発電制御装置１Ｃと同じ構成を有しており、制御手順や接続状態を変更した外部コントローラ５Ｃと組み合わせることにより、本実施形態の発電制御システムが構築されている。具体的には、本実施形態の発電制御システムに含まれる外部コントローラは、電気負荷の接続時に生じるバッテリ電圧の低下を防止するために、一時的に発電状態を制御する点に特徴がある。
【０１３４】
図１５は、本実施形態の発電制御システムの構成を示す図である。図１５に示す発電制御システムは、図９に示した車両用発電制御装置１Ｃを外部コントローラ５Ｃを用いて制御している。また、この発電制御システムでは、車両用発電機２にバッテリ３および電気負荷４とともにその他の電気負荷５４０が負荷スイッチ５４１を介して接続されている。
【０１３５】
図１６は、本実施形態の発電制御システムに含まれる各部の信号波形を示すタイミング図である。
【０１３６】
外部コントローラ５Ｃに接続された操作スイッチ５４２が投入される前の状態では、調整電圧がノーマル状態の１４．５Ｖに設定されており、電気負荷４に例えば１０Ａ程度の負荷電流が流れているものとする。また、このときバッテリ３は満充電の状態にあり、ほとんど電流が流れていないものとする。
【０１３７】
外部コントローラ５Ｃにて発電電流（図１６（Ｅ））を知るには、従来の車両用発電制御装置に備わっているＦＲ端子をモニタすることにより知ることができるし、図１４に示すデューティ検出回路５３５によっても知ることができる。
【０１３８】
このような状態において、負荷５４０を使用するために操作スイッチ５４２が投入されると（図１６（Ａ））、外部コントローラ５Ｃは、車両用発電制御装置１ＣのＣ端子に所定のデューティ比を有する調整電圧設定信号を入力し（図１６（Ｃ））、調整電圧を１４．５Ｖから１６Ｖに切り替える。これにより、例えば車両用発電機２の発電電流が２０Ａに増加する（図１６（Ｅ））。この増加分の電流はバッテリ３に供給されるため、バッテリ３の端子電圧が一時的に上昇する（図１６（Ｄ））。
【０１３９】
次に、外部コントローラ５Ｃは、負荷スイッチ５４１を投入して車両用発電機２に電気負荷５４０を接続すると同時に、車両用発電制御装置１ＣのＣ端子にそれまで入力していた所定のデューティ比を有する調整電圧設定信号を停止する。例えば、電気負荷５４０に１０Ａの負荷電流が流れるものとすると、一時的に端子電圧が上昇したバッテリ３から電気負荷５４０にこの負荷電流が供給される（図１６（Ｆ）、（Ｇ））。その後、車両用発電機２の出力電圧は１４．５Ｖで制御され、発電電流は電気負荷４、５４０のそれぞれに１０Ａが供給される。
【０１４０】
このように、一時的に調整電圧を上げてバッテリ電圧を上昇させた後に、電気負荷５４０を接続することにより、バッテリ３から一時的に負荷電流を供給することができ、ノーマル状態の調整電圧である１４．５Ｖよりも車両用発電機２の出力電圧が低下することを防止することができる。したがって、電気負荷５４０の接続時に電圧が低下して、ヘッドランプ等が暗くなる等を現象を回避することができる。
【０１４１】
〔第３の実施形態〕
従来からＣ端子の電圧を可変に制御することにより、調整電圧を所定の範囲で任意に設定することができる車両用発電制御装置が知られている。例えば、図１７に示すように、Ｃ端子電圧が４Ｖ以上の場合には調整電圧が１４．５Ｖに設定され、１Ｖ以下の場合には調整電圧が１２．８Ｖに設定される。また、Ｃ端子電圧がこれらの間にある場合には、Ｃ端子電圧の値に応じて調整電圧が１０〜１６Ｖの範囲内で可変に設定される。
【０１４２】
本実施形態の車両用発電制御装置は、Ｃ端子電圧が変化する場合には、上述した調整電圧の制御は行わす、強制的な発電停止あるいは発電状態の制御を行うことに特徴がある。
【０１４３】
図１８は、本実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。図１８に示した車両用発電制御装置１Ｄは、図１に示した車両用発電制御装置１に対して、外部信号判別回路１１および調整電圧制御回路１２のそれぞれを外部信号判別回路１１Ｄおよび調整電圧制御回路１２Ｄに置き換えたものである。
【０１４４】
外部信号判別回路１１Ｄは、変化信号検出回路２１０、３つの電圧比較器２５１、２５２、２５３、抵抗２５４を含んで構成されている。ここで、変化信号検出回路２１０は、図９に示したものと同じである。
【０１４５】
また、調整電圧制御回路１２Ｄは、信号処理回路２２０、抵抗２４０〜２４４、２４６、２６２、２６３、２７１、トランジスタ２４７、２４８、２６０、２６１、２６６〜２７０、電圧比較器２４９、２６４、ＮＯＲ回路２６５、インバータ回路２７２を含んで構成されている。ここで、信号処理回路２２０は、図９に示したものと同じである。
【０１４６】
図１９は、本実施形態の車両用発電制御装置１Ｄの各部に入出力される信号波形を示す図である。例えば、設定電圧Ｖｒが０．５Ｖに設定されている場合が示されている。図中において、左側の図１９（ａ）は、Ｃ端子電圧が非周期的に変化する場合の信号波形、右側の図１９（ｂ）は、Ｃ端子電圧が周期的に変化する場合の信号波形をそれぞれ示している。
【０１４７】
（Ｃ端子電圧が４Ｖ以上の場合）
Ｃ端子電圧ＶＣが４Ｖ以上の場合には（図１９（Ａ））、電圧比較器２５３のプラス端子に印加されるこのＣ端子電圧ＶＣがマイナス端子に印加される設定電圧Ｖｒよりも常に高くなるため、電圧比較器２５３の出力はハイレベルを維持する。したがって、図９を用いて説明したように、変化信号検出回路２１０からパルスが出力されることはなく、信号処理回路２２０の３つの出力はともにローレベルに維持される。したがって、電圧比較器２４９によって設定される調整電圧は、抵抗２４０、２４１の抵抗比と、抵抗２４２、２４３の各抵抗比によって設定されるノーマル状態の１４．５Ｖとなる。
【０１４８】
また、電圧比較器２５１の出力はハイレベルになり（図１９（Ｂ））、電圧比較器２５２の出力はローレベルになるため（図１９（Ｃ））、トランジスタ２６６はオン状態、トランジスタ２６７はオフ状態となる。ＮＯＲ回路２６５の出力はローレベルになるため（図１９（Ｄ））、トランジスタ２６８はオフ状態となる。
【０１４９】
このため、トランジスタ２７０はオフ状態になり、励磁電流制御回路１３は、トランジスタ２６９によって制御される。すなわち、電圧比較器２４９の出力信号によってトランジスタ２６９が制御され、ノーマル状態に対応した１４．５Ｖの調整電圧が設定される（図１９（Ｅ））。
【０１５０】
（Ｃ端子電圧が１Ｖ以下の場合）
また、Ｃ端子電圧ＶＣが１Ｖ以下の場合には（図１９（Ａ））、電圧比較器２５３のプラス端子に印加されるこのＣ端子電圧ＶＣがマイナス端子に印加される設定電圧Ｖｒよりも常に低くなるときには電圧比較器２５３の出力はローレベルを維持し、反対に常に高くなるときには電圧比較器２５３の出力はハイレベルを維持する。したがって、変化信号検出回路２１０からパルスが出力されることはなく、信号処理回路２２０の３つの出力はともにローレベルに維持される。
【０１５１】
また、電圧比較器２５２の出力がハイレベルになるため（図１９（Ｃ））、トランジスタ２６１がオン状態になり、電圧比較器２４９によって設定される調整電圧は、抵抗２４１に抵抗２４４が並列に接続された状態になって１２．８Ｖとなる（図１９（Ｅ））。また、電圧比較器２５１の出力はローレベルになり（図１９（Ｂ））、電圧比較器２５２の出力はハイレベルになるため（図１９（Ｃ））、トランジスタ２６６はオフ状態、トランジスタ２６７はオン状態となる。ＮＯＲ回路２６５の出力はローレベルになるため（図１９（Ｄ））、トランジスタ２６８はオフ状態となる。
【０１５２】
このため、トランジスタ２７０はオフ状態になり、励磁電流制御回路１３は、トランジスタ２６９によって制御される。すなわち、電圧比較器２４９の出力信号によってトランジスタ２６９が制御され、１２．８Ｖの調整電圧が設定される。
【０１５３】
（Ｃ端子電圧が１〜４Ｖの範囲に含まれる場合）
Ｃ端子電圧ＶＣが１〜４Ｖの範囲に含まれている場合には（図１９（Ａ））、２つの電圧比較器２５１、２５２の出力がともにローレベルになる。したがって、ＮＯＲ回路２６５はハイレベルとなり（図１９（Ｄ））、トランジスタ２６８がオン状態になる。したがって、励磁電流制御回路１３は、電圧比較器２６４に接続されたトランジスタ２７０によって制御される。電圧比較器２６４は、プラス端子に調整電圧の基準電圧に対応したＣ端子電圧が印加されており、車両用発電機２の出力電圧を２つの抵抗２６２、２６３で分圧した値がこのＣ端子電圧と等しくなるように調整電圧（例えば１１Ｖ）が設定される（図１９（Ｅ））。
【０１５４】
（Ｃ端子電圧の状態が周期的に切り替わる場合）
例えば、図１９（ｂ）に示すように、設定電圧Ｖｒを挟んでＣ端子電圧ＶＣの状態が繰り返し変化する場合には、電圧比較器２５１、２５２の出力のどちらかがハイレベルになるため（図１９（Ｂ）、（Ｃ））、トランジスタ２６６、２６７のどちらかがオン状態となる。また、ＮＯＲ回路２６５の出力は、ローレベルになるため（図１９（Ｄ））、トランジスタ２６８はオフ状態となる。このため、トランジスタ２７０がオフ状態になり、励磁電流制御回路１３は、電圧比較器２４９に接続されたトランジスタ２６９によって制御される。したがって、図９を用いて説明した第５の参考例の車両用発電制御装置１Ｃと同じ制御動作が行われ、Ｃ端子に入力される調整電圧設定信号のデューティ比によって、直接車両用発電機２の発電状態を制御することができる（図１９（Ｅ））。
【０１５５】
このように、本実施形態の車両用発電制御装置１Ｄは、Ｃ端子電圧ＶＣの電圧値によって調整電圧を任意の値に設定することができるとともに、このＣ端子に入力する調整電圧設定信号の状態を周期的に変化させることによりさらに広い範囲で調整電圧を変更することができる。したがって、第６の参考例、第１の実施形態、および第２の実施形態で説明したような各種の発電制御システムの一部として用いることもできる。
【０１５６】
図２０は、本実施形態の車両用発電制御装置１Ｄの他の動作手順を示すタイミング図である。例えば、設定電圧Ｖｒが３Ｖに設定されているものとし、所定期間発電停止または強制発電させた後に、従来通りの調整電圧設定を行う場合を考える。また、これらの発電停止や強制発電は、信号処理回路２２０におけるタイマ時間（図９に示したコンデンサ２２４が充電されてその両端電圧が設定電圧Ｖｆに達するまでの時間）を利用して実施するものとする。
【０１５７】
図２０（ａ）は、調整電圧をノーマル状態の１４．５Ｖから低電圧（例えば１１Ｖ）に切り替える場合のタイミング図を示している。この場合に、Ｃ端子電圧ＶＣを５Ｖから１．５Ｖに変更すると（図２０（Ａ））、所定時間ｔ０だけ、調整電圧が０Ｖになるよう制御した後、ＶＣ＝１．５Ｖで決まる調整電圧１１Ｖに設定される（図２０（Ｄ））。ノーマル状態の調整電圧に戻る場合、Ｃ端子電圧ＶＣを１．５Ｖから５Ｖに変更すると（図２０（Ａ））、所定時間ｔ０だけ、調整電圧が２０Ｖになるように制御した後、ＶＣ＝５Ｖで決まる調整電圧１４．５Ｖに設定される（図２０（Ｄ））。
【０１５８】
また、図２０（ｂ）は、調整電圧をノーマル状態の１４．５Ｖから高電圧（例えば１５Ｖ）に切り替える場合のタイミング図を示している。この場合に、まずＣ端子電圧ＶＣを５Ｖから０Ｖに変更し、その後、３．５Ｖに変更すると（図２０（Ａ））、短い時間ｔ１の間だけ調整電圧が０Ｖになるように制御した後、この時間ｔ１よりも十分長い時間ｔ０の間、調整電圧が２０Ｖに設定され、さらにその後ＶＣ＝３．５Ｖで決まる調整電圧１５Ｖに設定される（図２０（Ｄ））。また、ＶＣ＝５Ｖに設定すれば、ノーマル状態の調整電圧１４．５Ｖに戻って制御が行われる。
【０１５９】
なお、タイマ時間よりも長い時間、発電停止や強制発電を行いたい場合には、図１９（ｂ）に示したように、Ｃ端子に入力する信号の状態をタイマ時間よりも短い周期で切り替えるようにすればよい。
【０１６０】
〔第４の実施形態〕
従来からＣ端子に入力する信号のデューティ比を可変に制御することにより、調整電圧を所定の範囲で任意に設定することができる車両用発電制御装置が知られている。例えば、図２１に示すように、Ｃ端子に入力される信号のデューティ比がｂ％以上の場合には調整電圧が１４．５Ｖに設定され、ａ％以下の場合には調整電圧が１２．８Ｖに設定される。また、Ｃ端子に入力される信号のデューティ比がａからｂまでの間にある場合には、デューティ比に応じて調整電圧が１０〜１６Ｖの範囲内で可変に設定される。
【０１６１】
本実施形態の車両用発電制御装置は、Ｃ端子に入力される信号が変化状態にある場合には、上述した調整電圧の制御は行わず、強制的な発電停止あるいは発電状態の制御を行うことに特徴がある。
【０１６２】
図２２は、本実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。図２２に示した車両用発電制御装置１Ｅは、図１に示した車両用発電制御装置１に対して、外部信号判別回路１１および調整電圧制御回路１２のそれぞれを外部信号判別回路１１Ｅおよび調整電圧制御回路１２Ｅに置き換えたものである。
【０１６３】
外部信号判別回路１１Ｅは、抵抗１１１、１１２、電圧比較器１１３、３０２、３０３、デューティ・電圧変換回路３００、変化信号検出回路３０１を含んで構成されている。
【０１６４】
また、調整電圧制御回路１２Ｅは、ＯＲ回路３１０、ＮＯＲ回路３１１、４１１、４１２、インバータ回路３１２〜３１４、４１３、電圧比較器３２０、３２１、トランジスタ３３０〜３４２、抵抗３５０〜３６３、タイマ回路４１０を含んで構成されている。タイマ回路４１０、インバータ回路４１３、ＮＯＲ回路４１１、４１２によって信号処理回路２２０Ａが構成されている。この信号処理回路２２０Ａは、上述した第５の参考例で説明した信号処理回路２２０と基本的に同じ動作を行うものである。
【０１６５】
図２３、図２４は、本実施形態の車両用発電装置１Ｅの各部に入出力される信号波形を示す図である。例えば、図２３にはＣ端子にデューティ比１０％の調整電圧設定信号が入力された場合が、図２４にはＣ端子にデューティ比９０％の調整電圧設定信号が入力された場合がそれぞれ示されている。
【０１６６】
Ｃ端子にデューティ比が１０％の調整電圧設定信号が入力されると、変化信号検出回路３０１は、この調整電圧設定信号の変化状態を検出し、所定のパルスを出力する（図２３（Ａ）、（Ｂ））。タイマ回路４１０は、このパルスによって起動され、所定時間ｔ０の間、出力をハイレベルに維持する（図２３（Ｃ））。
【０１６７】
また、デューティ・電圧変換回路３００は、Ｃ端子電圧の変化に対応した電圧比較器１１３の出力に基づいて、Ｃ端子電圧の状態変化の周期Ｔｓと、Ｃ端子電圧が立ち上がってから次に立ち下がるまでの時間Ｔａとを用いてデューティ比Ｄ（＝（Ｔａ／Ｔｓ）×１００）を計測し、Ｄ＝１０％に相当する電圧であるＶＤ＝１．５Ｖを出力する（図２３（Ｅ））。
【０１６８】
電圧比較器３０２は、マイナス端子に固定電圧４．５Ｖが印加されているため、プラス端子に印加される電圧が４．５Ｖ以上のときに出力がハイレベルになり、４．５Ｖ以下のときに出力がローレベルになる。また、電圧比較器３０３は、プラス端子に固定電圧０．５Ｖが印加されているため、マイナス端子に印加される電圧が０．５Ｖ以下のときには出力がハイレベルになり、０．５Ｖ以上のときに出力がローレベルになる。
【０１６９】
（デューティ比が１００％の場合）
Ｃ端子電圧のデューティ比が１００％の場合には、信号処理回路２２０Ａの３つの出力は全てローレベルになるため、電圧比較器３２０によって設定される調整電圧は、抵抗３５６、３５７の抵抗比と、抵抗３５８、３５９の抵抗比とで決まるノーマル状態の値（１４．５Ｖ）となる。このときデューティ・電圧変換回路３００からは、Ｄ＝１００％に相当する電圧である５Ｖの電圧が出力されるため、電圧比較器３０２の出力がハイレベルになり、ＯＲ回路３１０の出力がハイレベルになる。したがって、ＮＯＲ回路３１１の出力がローレベルになって、トランジスタ３３９がオフ状態に、トランジスタ３４０がオン状態になる。このため、電圧比較器３２０の出力によってオンオフ制御されるトランジスタ３４１によってノーマル状態の調整電圧１４．５Ｖが設定される。
【０１７０】
（デューティ比がａからｂの間にある場合）
デューティ比が図２１に示すａからｂの間にある場合には、デューティ・電圧変換回路３００からは０．５Ｖ〜４．５Ｖの間の電圧が出力されるため、２つの電圧比較器３０２、３０３の出力はともにローレベルになる。したがって、ＯＲ回路３１０の出力もローレベルになる。
【０１７１】
また、タイマ回路４１０の出力は所定期間ｔ１だけローレベルになって、トランジスタ３３５がオン状態に、トランジスタ３３６がオフ状態になる。したがって、この期間、電圧比較器３２０のプラス端子に印加される基準電圧がほぼ０Ｖになり、調整電圧がほぼ０Ｖに設定される。
【０１７２】
タイマ回路４１０の出力が、所定期間ｔ１が経過した後にハイレベルになると、トランジスタ３３９がオン状態に、トランジスタ３４０がオフ状態になる。したがって、トランジスタ３４１はオフ状態になり、励磁電流制御回路１３は、トランジスタ３４２によって動作し、電圧比較器３２１の出力状態に応じた調整電圧が設定される。すなわち、Ｃ端子電圧のデューティ比に対応した調整電圧が設定される。例えば、図２３に示したデューティ比が１０％の場合には調整電圧はほぼ１１Ｖに設定される。また、図２４に示したデューティ比が９０％の場合には調整電圧はほぼ１５Ｖに設定される。
【０１７３】
次に、Ｃ端子電圧が立ち上がると、タイマ回路４１０が再び起動され、その出力をローレベルにする。このとき、トランジスタ３３５がオフ状態に、トランジスタ３３６がオン状態に、トランジスタ３３７がオフ状態になる。したがって、調整電圧は、抵抗３５５、３５６、３５７、３５８、３５９の各抵抗値によって決定され、例えば２０Ｖとなる。
【０１７４】
次に、Ｃ端子電圧が立ち下がると、トランジスタ３３５がオン状態になり、トランジスタ３３６がオフ状態になる。したがって、電圧比較器３２０のプラス端子に印加される基準電圧がほぼ０Ｖになって、調整電圧がほぼ０Ｖになる。
【０１７５】
（デューティ比が０％の場合）
Ｃ端子電圧のデューティ比が０％の場合には、信号処理回路２２０Ａの３つの出力は全てローレベルになる。このとき、デューティ・電圧変換回路３００の出力は、Ｄ＝０％に相当する電圧である０Ｖとなるため、電圧比較器３０３の出力がハイレベルになり、ＯＲ回路３１０の出力がハイレベルになる。しがって、ＮＯＲ回路３１１の出力がローレベルになって、トランジスタ３３９がオフ状態に、トランジスタ３４０がオン状態になる。また、トランジスタ３３８がオン状態になる。したがって、調整電圧は、抵抗３５６、３５７、３５８、３５９、３６０の各抵抗値によって決定され、例えば１２．８Ｖとなる。
【０１７６】
なお、タイマ回路４１０の動作時間を数ｍｓにしておけば、電圧変動による影響はほとんどない。
【０１７７】
図２５は、本実施形態の車両用発電制御装置１Ｅの他の動作手順を示すタイミング図である。Ｃ端子電圧がタイマ回路４１０の動作時間よりも短い周期（Ｔｓ＜ｔ０）で状態変化を繰り返す場合の具体例が示されている。
【０１７８】
タイマ回路４１０は継続的に動作状態になるため、インバータ回路３１２の出力がハイレベルになって、ＮＯＲ回路３１１の出力がローレベルになる。したがって、トランジスタ３４０がオン状態に、トランジスタ３４２がオフ状態になるため、励磁電流制御回路１３は、トランジスタ３４１によって動作し、電圧比較器３２０の出力状態に応じて制御される。具体的な調整電圧は、Ｃ端子電圧がローレベルの場合にはほぼ０Ｖに、ハイレベルのときには２０Ｖに設定される。また、デューティ比が０％に近い場合には発電停止状態として、１００％に近い場合には強制発電状態として、車両用発電機２を動作させることができる。
【０１７９】
このように、本実施形態の車両用発電制御装置１Ｅを用いることにより、調整電圧を従来よりも広範囲に変更することができる。例えば、電気加熱触媒負荷などの高電圧負荷に電流を供給することが可能になる。また、従来の車両用発電制御装置と互換性を持たせることができる。特に、デューティ信号における状態変化を利用しているため、従来のデューティ・電圧変換精度を低下させることなく調整電圧の設定を行うことができる。また、高電圧用に特別な制御装置を用意することなく、車両用発電機２の出力電圧を制御することができるため、コストダウンを図ることができる。さらに、信号線がオープン状態になったり、ショートした場合であっても、ノーマル状態での自律制御を行うことができるフェイルセーフ機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図２】第１の参考例の車両用発電制御装置の各部に入出力される信号波形を示すタイミング図である。
【図３】一時的に調整電圧を上げるようにした車両用発電制御装置の部分的な構成を示す回路図である。
【図４】第２の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図５】第２の参考例の車両用発電制御装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図６】第３の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図７】第３の参考例の車両用発電制御装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図８】第４の参考例の発電制御システムにおいて各部の入出力される信号波形を示す図である。
【図９】第５の参考例の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図１０】第５の参考例の車両用発電制御装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図１１】第６の参考例の発電制御システムの構成を示す図である。
【図１２】第６の参考例の外部コントローラの動作手順を示す流れ図である。
【図１３】第６の参考例の発電制御システムに含まれる各部の入出力波形を示すタイミング図である。
【図１４】第１の実施形態の発電制御システムの構成を示す図である。
【図１５】第２の実施形態の発電制御システムの構成を示す図である。
【図１６】第２の実施形態の発電制御システムに含まれる各部の信号波形を示すタイミング図である。
【図１７】従来の車両用発電制御装置において、Ｃ端子の電圧を可変に制御することにより設定される調整電圧の一例を示す図である。
【図１８】第３の実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図１９】第３の実施形態の車両用発電制御装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図２０】第３の実施形態の車両用発電制御装置の他の動作手順を示すタイミング図である。
【図２１】従来の車両用発電制御装置において、Ｃ端子に入力する信号のデューティ比を可変に制御することにより設定される調整電圧の一例を示す図である。
【図２２】第４の実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図２３】第４の実施形態の車両用発電装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図２４】第４の実施形態の車両用発電装置の各部に入出力される信号波形を示す図である。
【図２５】第４の実施形態の車両用発電制御装置の他の動作手順を示すタイミング図である。
【符号の説明】
１ 車両用発電制御装置
２ 車両用発電機
３ バッテリ
４ 電気負荷
５ 外部コントローラ
１１ 外部信号判別回路
１２ 調整電圧制御回路
１３ 励磁電流制御回路
２１ 固定子巻線
２２ 界磁巻線
２３ 整流回路
２５、１２２、１３１ トランジスタ
１１１、１１２、１２３、１２４、１２５、１２６ 抵抗
１１３、１２７ 電圧比較器
１１４ トリガ検出回路
１２１ タイマ回路
１３２ 環流ダイオード
Claims (7)
- 第１制御値の指令を表す設定信号の定常状態と、前記第１制御値を所定時間変更する第２制御値の指令を表す前記設定信号の変化状態とを伝送することにより、車両用発電機の発電状態を制御する外部制御装置、および
前記外部制御装置から送られてくる設定信号の定常状態と変化状態とを判別する外部信号判別回路と、前記外部信号判別回路によって前記設定信号の定常状態を検出するとき前記第１制御値を前記車両用発電機の調整電圧として設定し、前記外部信号判別回路によって前記設定信号の変化状態を検出してから所定時間の間、前記定常状態に対応する第１制御値と異なる第２制御値を前記車両用発電機の調整電圧として設定する調整電圧制御回路とを備え、前記調整電圧制御回路によって設定された前記第１制御値および前記第２制御値を用いて前記車両用発電機の出力電圧を制御する車両用発電制御装置を備える車両用発電機の発電制御システムにおいて、
前記外部信号判別回路は、外部信号を受信する端子の電圧レベルを所定の基準値と比較することによりこの端子に入力される前記設定信号を検出する電圧比較手段と、前記電圧比較手段によって検出した前記設定信号の変化状態を検出する変化状態検出手段とを備え、
前記調整電圧制御回路は、前記外部信号判別回路によって前記変化状態が検出されたときに一定時間の計測を開始するタイマ手段を有しており、このタイマ手段による計測動作が終了するまで前記第２制御値を前記調整電圧として設定し、
前記外部信号判別回路は、前記変化状態の判別において、前記設定信号の立ち上がりに対応した第１の変化状態と立ち下がりに対応した第２の変化状態とを区別しており、
前記調整電圧制御回路は、前記第１の変化状態に対応する前記第２制御値と、前記第２の変化状態に対応する前記第２制御値とを異なる値に設定し、前記第１の変化状態に対応する前記第２制御値と前記第２の変化状態に対応する前記第２制御値は、一方が前記車両用発電機の発電停止状態に対応しており、他方が前記車両用発電機の強制発電状態に対応しており、
前記外部制御装置は、前記設定信号を前記車両用発電制御装置に出力するトランジスタと、
所定の設定電圧を設定する電圧設定回路と、
前記車両用発電機の出力電圧と前記電圧設定回路によって設定された所定の設定電圧とを比較する電圧比較器と、
前記タイマ手段による計測動作の時間よりも短い周期でハイレベル状態とローレベル状態との状態変化を繰り返し、かつ前記電圧比較器において前記出力電圧が前記設定電圧より低い場合と前記出力電圧が前記設定電圧より高い場合とで異なるデューティ比を有する前記設定信号を前記車両用発電制御装置に出力するように前記トランジスタを制御し、前記出力電圧を制御するデューティ設定回路と、
前記電圧設定回路において設定される設定電圧と、前記デューティ設定回路によって設定されるデューティ比との値を変更する処理回路とを備え、
前記設定信号は、前記出力電圧が前記設定電圧より低い場合に、前記異なるデューティ比のうちの前記車両用発電機の出力電流が上昇するほうのデューティ比を有し、前記出力電圧が前記設定電圧より高い場合に、前記異なるデューティ比のうちの前記車両用発電機の出力電流が減少するほうのデューティ比を有することを特徴とする車両用発電機の発電制御システム。 - 請求項１において、
前記設定信号は、前記外部制御装置の前記トランジスタがオフ状態のときにハイレベルとなる第１の定常状態と、前記外部制御装置の前記トランジスタがオン状態のときにローレベルとなる第２の定常状態とを有しており、
前記調整電圧制御回路は、前記第１の定常状態に対応してノーマル状態の第１制御値を設定し、前記第２の定常状態に対応して前記ノーマル状態の第１制御値より低電圧側の第１制御値を設定し、前記第２の変化状態に対応する前記第２制御値は、前記車両用発電機の発電停止状態に対応しており、
前記タイマ手段は、
コンデンサ（２２４）と、
前記コンデンサを充電する定電流回路（２２３）と、
前記変化状態検出手段により前記設定信号の変化状態が検出されると前記コンデンサを放電させる放電トランジスタ（２２１）と、
プラス端子に前記コンデンサの電圧が印加され、マイナス端子に基準電圧が印加され、前記コンデンサの電圧が前記基準電圧より低い期間、前記車両用発電機の発電停止状態に対応する第２制御値を前記調整電圧として設定する電圧比較器（２２６）とを備え、
前記設定信号が、前記第１の定常状態から前記第２の変化状態を経由して前記第２の定常状態に変化すると、前記ノーマル状態の第１制御値から、前記発電停止状態に対応する第２制御値を経由して前記低電圧側の第１制御値とすることを特徴とする車両用発電機の発電制御システム。 - 請求項１または２において、
前記車両用発電機は、バッテリと、通常のバッテリ電圧よりも高い電圧を利用する電気負荷とに電力供給することを特徴とする車両用発電機の発電制御システム。 - 請求項３において、
前記電気負荷は、電気加熱触媒負荷であって、
前記外部制御装置は、前記設定電圧の値を可変することにより前記電気加熱触媒負荷に印加する電圧を可変に制御することを特徴とする車両用発電機の発電制御システム。 - 請求項４において、
前記外部制御装置は、前記電気加熱触媒負荷の駆動時に電圧異常が検出された場合には、前記設定信号を、前記異なるデューティ比のうちの前記車両用発電機の出力電流が減少するほうのデューティ比に設定することを特徴とする車両用発電機の発電制御システム。 - 請求項１において、
前記外部制御装置は、前記トランジスタの動作状態に基づいて前記車両用発電機の発電量を検出し、前記処理回路に入力するデューティ検出回路を備えることを特徴とする車両用発電機の発電制御システム。 - 請求項１において、
前記車両用発電機には、バッテリおよび電気負荷が接続されるとともに、その他の電気負荷が負荷スイッチを介して接続されており、
前記外部制御装置は、前記外部制御装置に接続された操作スイッチが投入されると、前記タイマ手段による計測動作の時間よりも短い周期でハイレベル状態とローレベル状態との状態変化を繰り返し、かつ前記車両用発電機の出力電流が上昇する所定のデューティ比を有する前記設定信号を前記車両用発電制御装置に出力し、前記車両用発電機の出力電流が上昇すると、前記負荷スイッチを投入して前記車両用発電機に前記その他の電気負荷を接続すると同時に、前記所定のデューティ比を有する前記設定信号を停止することを特徴とする車両用発電機の発電制御システム。
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