JP4656328B2

JP4656328B2 - 車両用発電制御装置

Info

Publication number: JP4656328B2
Application number: JP2006299934A
Authority: JP
Inventors: 俊和木澤; 知己都築
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2011-03-23
Anticipated expiration: 2026-11-06
Also published as: US20080106395A1; US7952471B2; JP2008118783A

Description

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車両用発電制御装置に関する。

従来から、発電検出回路によって車両用発電機の発電開始を検出したときに、低電圧警報出力を一定時間マスクしてチャージランプの点滅を防止する発電制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この発電制御装置を用いることにより、エンジン始動時であって車両用発電機が発電を開始した後にスタータが回転し続けてこのスタータに大電流が流れ、車両用発電機の出力電圧やバッテリの端子電圧が低下した場合であっても、発電開始後の一定時間が経過するまでは警報が行われないため、運転者が感じる不安や違和感を解消することができる。
特開２００６−２５５５８号公報（第４−６頁、図１）

ところで、特許文献１に開示された発電制御装置は、発電開始直後の電圧変動に対するチャージランプの点滅防止には有効であるが、エンジン始動時に回転変動が大きい場合に発電状態の検出が断続的に行われるような場合にはチャージランプが点滅してしまうという問題があった。

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、エンジン始動時の回転変動に伴う断続的な警報の出力を防止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。

上述した課題を解決するために、本発明の車両用発電制御装置は、車両用発電機の発電状態を検出する発電検出手段と、発電検出手段によって発電状態が検出されるまで警報動作を行い、発電状態が検出されたときに警報動作を停止する警報手段と、発電検出手段による発電状態の検出が開始された後の所定時間、警報手段による警報動作を無効にする警報動作無効手段とを備えている。これにより、エンジン始動が完了するまでの間にエンジンの回転変動が大きく、発電状態の検出動作が不安定になった場合であっても、この間の断続的な警報動作を確実に防止することができる。

また、上述した警報動作無効手段は、発電検出手段による検出結果に対応して警報手段による警報動作の停止が解除されたときに、所定時間が経過するまで警報動作を無効にする。これにより、始動時の不安定なエンジン回転に対応する発電状態検出に基づく断続的な警報動作のみを停止させることができ、その他の警報動作（例えば、低電圧警報や過電圧警報等）を継続することが可能となる。

また、上述した警報動作無効手段によって警報動作が無効になる所定時間は、低温時には長く、高温時には短く設定される。一般に、始動時にエンジンの回転変動が大きい時間は、低温時は長く、高温時は短くなるため、このような温度に対応する回転変動時間に合わせて警報動作を停止させることにより、回転変動に伴う警報動作を確実に停止させるとともに、この警報動作の停止時間を必要に応じた適切な長さとすることが可能となる。

また、本発明の車両用発電制御装置は、上述した構成に加えて、車両用発電機を駆動するエンジンの始動が完了したことを判定するエンジン始動判定手段をさらに備え、警報動作無効手段によって警報動作を無効にする所定時間は、発電検出手段によって車両用発電機の発電状態を検出してからエンジン始動判定手段によってエンジンの始動が完了したことが判定されるまでの時間である。これにより、回転変動が大きいエンジン始動時において発電状態の検出動作が不安定になった場合であっても、この間の断続的な警報動作を確実に防止することができる。また、警報動作を停止させる時間を、必要最小限の時間とすることが可能となる。

また、上述したエンジン始動判定手段は、車両用発電機の電機子巻線の相電圧の周波数が所定値を超えたときに、あるいは、相電圧が所定値を超えたときに、エンジンの始動が完了した旨の判定を行うことが望ましい。これにより、エンジンや外部制御装置等との間で特別な信号の送受信を行うことなく、簡単な構成で確実にエンジンの始動状態を判定することができる。

以下、本発明を適用した一実施形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。図１は、一実施形態の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制御装置が内蔵される車両用発電機とバッテリや電気負荷等との接続状態が示されている。

図１に示すように、本実施形態の車両用発電機１は、車両用発電制御装置５、電機子巻線６、界磁巻線７、整流器８を含んで構成されている。この車両用発電機１は、エンジンによりベルトおよびプーリを介して駆動されている。界磁巻線７は、通電されて磁界を発生する。この界磁巻線７は、界磁極（図示せず）に巻装されて回転子を構成している。電機子巻線６は、多相巻線（例えば三相巻線）であって、電機子鉄心に巻装されて電機子を構成している。この電機子巻線６は、界磁巻線７の発生する磁界の変化によって起電力を発生する。電機子巻線６に誘起される交流出力が整流器８に供給される。整流器８は、電機子巻線６の交流出力を全波整流する。整流器８の出力が、車両用発電機１の出力として外部に取り出され、バッテリ２や電気負荷スイッチ４を介して電気負荷３に供給される。車両用発電機１の出力は、回転子の回転数や界磁巻線７に流れる励磁電流の通電量に応じて変化し、その励磁電流は車両用発電制御装置５によって制御される。また、車両用発電制御装置５は、警報端子（Ｌ端子）を介してチャージランプ１０の一方端に接続されている。チャージランプ１０の他方端は、キースイッチ９を介してバッテリ２の正極側端子に接続されている。

次に、車両用発電制御装置５の詳細について説明する。車両用発電制御装置５は、電圧制御回路５１、発電検出回路５３、マスク回路５５、警報回路５６、温度検出回路６１、スイッチング素子５２、５４、インバータ回路５８、オア回路５９、６０、抵抗６２、６３、６４、６５、環流ダイオード６６を含んで構成されている。発電検出回路５３が発電検出手段に、オア回路６０、スイッチング素子５４が警報手段に、マスク回路５５、オア回路５９が警報動作無効手段にそれぞれ対応する。

電圧制御回路５１は、車両用発電機１の出力電圧と所定の調整電圧設定値とを比較し、比較結果に応じてスイッチング素子５２をオンオフ制御する。例えば、車両用発電機１の出力電圧の方が調整電圧設定値よりも低い場合には所定のデューティ比でスイッチング素子５２がオンされ、反対に、出力電圧の方が調整電圧設定値よりも高い場合にはスイッチング素子５２がオフされる。スイッチング素子５２は、ベースが電圧制御回路５１に接続され、コレクタが車両用発電機１の出力端子（Ｂ端子）に接続され、エミッタが還流ダイオード６６を介して接地端子（Ｅ端子）に接続されている。また、スイッチング素子５２のエミッタはＦ端子を介して界磁巻線７に接続されており、スイッチング素子５２がオンされると界磁巻線７に励磁電流が流れ、オフされるとこの通電が停止される。還流ダイオード６６は、界磁巻線７と並列に接続されており、スイッチング素子５２がオフされたときに、界磁巻線７に流れる励磁電流を還流させる。

発電検出回路５３は、Ｐ端子に現れる電機子巻線６の相電圧に基づいて車両用発電機１の発電状態を検出する。具体的には、Ｐ端子に現れる相電圧が抵抗６２、６３からなる分圧回路によって分圧されて発電検出回路５３に入力されており、発電検出回路５３は、この入力電圧の振幅が基準電圧よりも大きくなったとき（あるいは入力電圧の周波数が基準周波数よりも高くなったとき)に発電状態にあることを示すハイレベルの信号を出力し、それ以外のときにローレベルの信号を出力する。

マスク回路５５は、発電検出回路５３の出力信号がローレベルからハイレベルに変化したときに、所定時間ハイレベルの信号を出力する。したがって、発電検出回路５３によって発電状態が検出されると、その後マスク回路５５の出力は所定時間ハイレベルが維持される。マスク回路５５からハイレベルの信号が出力される時間（マスク時間）は、温度検出回路６１によって検出される車両用発電制御装置５の温度により切り替えられる。例えば、エンジン始動時の回転変動が大きくなる低温時（温度検出回路６１によって検出された温度が基準温度よりも低い場合）にはマスク時間が長く設定され、反対に、エンジン始動時の回転変動が小さくなる高温時（温度検出回路６１によって検出された温度が基準温度よりも高い場合）にはマスク時間が短く設定される。なお、マスク時間は、温度検出回路６１によって検出される温度に応じて連続的に設定値を変化させるようにしてもよい。また、エンジン回転に影響を与えるのはエンジンの温度であるため、温度検出回路６１によって車両用発電制御装置５の温度を検出する代わりに、エンジン温度と相関のある他の部位の温度を検出するようにしてもよい。

オア回路５９は、一方の入力端子に発電検出回路５３の出力信号が入力され、他方の入力端子にマスク回路５５の出力信号が入力されており、これら２つの出力信号の少なくとも一方がハイレベルのときにハイレベルの信号を出力する。すなわち、発電検出回路５３およびマスク回路５５の出力信号がともにローレベルのときに、オア回路５９の出力信号がローレベルになる。このオア回路５９の出力端子にはインバータ回路５８が接続されており、オア回路５９の出力信号がローレベルになると、このインバータ回路５８からはハイレベルの信号が発電停止警報信号として出力される。

電圧比較器５７は、プラス入力端子に印加された基準電圧Ｖref と、マイナス入力端子に印加された発電電圧（この発電電圧は、車両用発電機１の出力電圧を抵抗６４、６５からなる分圧回路で分圧することにより作られる）とを比較し、発電電圧の方が基準電圧Ｖref よりも低いときにハイレベルの信号を低電圧警報信号として出力し、反対に、発電電圧の方が基準電圧Ｖref よりも高いときにローレベルの信号を出力する。

警報回路５６は、発電停止警報信号および低電圧警報信号以外に対応する異常状態を検出して警報信号を出力するためものであり、警報動作時に警報信号としてのハイレベルの信号を出力する。検出可能な異常状態としては、例えば、充電線外れ、過電圧、励磁回路断線等がある。

オア回路６０は、インバータ回路５８、電圧比較器５７、警報回路５６のいずれかから警報信号（ハイレベルの信号）が出力されたときにハイレベルの信号を出力してスイッチング素子５４をオンし、反対に、いずれの警報信号も出力されていないときにローレベルの信号を出力してスイッチング素子５４をオフする。スイッチング素子５４は、エミッタが接地され、コレクタがＬ端子を介してチャージランプ１０の一方端に接続されており、オンするとチャージランプ１０が点灯し、オフするとチャージランプ１０が消灯する。したがって、インバータ回路５８、電圧比較器５７、警報回路５６のいずれかから警報信号が出力されると、チャージランプ１０が点灯する。

このように、本実施形態の車両用発電制御装置５では、発電検出回路５３による発電検出後の所定時間はマスク回路５５の出力がハイレベルになるため、発電停止警報信号の出力がマスクされ、エンジン回転の変動が大きい状況で電機子巻線８の相電圧の振幅や周波数が基準電圧や基準周波数を瞬間的に下回った場合であっても、スイッチング素子５４がオフ状態を維持し、チャージランプ１０が点灯することはない。これにより、エンジン始動が完了するまでの間にエンジンの回転変動が大きく、発電状態の検出動作が不安定になった場合であっても、この間の断続的な警報動作（チャージランプ１０の点灯動作）を確実に防止することができる。

また、始動時の不安定なエンジン回転に対応する発電状態検出に基づく断続的な警報動作のみを停止させることができ、その他の警報動作（例えば、低電圧警報や過電圧警報等）を継続することが可能となる。

また、発電停止警報信号をマスクする時間は、低温時には長く、高温時には短く設定される。一般に、始動時にエンジンの回転変動が大きい時間は、低温時は長く、高温時は短くなるため、このような温度に対応する回転変動時間に合わせて警報動作を停止させることにより、回転変動に伴う警報動作を確実に停止させるとともに、この警報動作の停止時間を必要に応じた適切な長さとすることが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、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。上述した実施形態では、発電検出回路５３によって発電状態が検出された後の所定時間、発電停止警報信号の出力をマスクするようにしたが、車両用発電機１を駆動するエンジンの始動が完了するまでの間（換言すれば、エンジン始動が完了してエンジン回転が安定するまでの間）、発電停止警報信号の出力をマスクするようにしてもよい。

図２は、車両用発電制御装置の変形例を示す図である。図２に示す車両用発電制御装置５Ａは、図１に示す車両用発電制御装置５に対して、マスク回路５５と温度検出回路６１をエンジン始動判定手段としてのエンジン始動判定回路５５Ａに置き換えた点が異なっており、それ以外については基本的に同じである。

エンジン始動判定回路５５Ａは、発電検出回路５３によって発電状態であることが検出された後に、Ｐ端子に現れる電機子巻線６の相電圧に基づいてエンジンの始動が完了したか否かを判定する。具体的には、Ｐ端子に現れる相電圧が抵抗６２、６３からなる分圧回路によって分圧されてエンジン始動判定回路５５Ａに入力されており、エンジン始動判定回路５５Ａは、この入力電圧の振幅が基準電圧よりも大きくなったとき（あるいは入力電圧の周波数が基準周波数よりも高くなったとき）にエンジンの始動が完了したことを示すハイレベルの信号を出力し、それ以外のときにローレベルの信号を出力する。このエンジン始動判定回路５５Ａによる判定動作は、図１に示す発電検出回路５３による発電状態の検出動作と同じである。但し、発電状態に移行するエンジン回転数よりもエンジンの始動が完了する回転数の方が高いため、エンジン始動判定回路５５Ａで用いられる基準電圧あるいは基準周波数の方が発電検出回路５３で用いられるこれらの値よりも大きな値に設定されている。

エンジン始動判定回路５５Ａは、発電検出回路５３の出力信号がローレベルからハイレベルに変化してからエンジンの始動完了を判定するまでの間ハイレベルの信号を出力し、それ以外のときにローレベルの信号を出力する。したがって、エンジンの始動が完了してエンジン回転が安定するまでの間、オア回路５９の出力はハイレベルを維持し、インバータ回路５８の出力はローレベル（発電停止警報信号の出力がマスクされた状態に対応する）を維持する。これにより、発電検出回路５３による発電状態の検出動作に応じてチャージランプ１０が点灯することはない。これにより、回転変動が大きいエンジン始動時において発電状態の検出動作が不安定になった場合であっても、この間の断続的な警報動作を確実に防止することができる。また、警報動作を停止させる時間を、必要最小限の時間とすることが可能となる。また、エンジン始動判定回路５５Ａによる判定動作を、車両用発電機１の電機子巻線６の相電圧に基づいて行うことにより、エンジンや外部制御装置（図示せず）等との間で特別な信号の送受信を行うことなく、簡単な構成で確実にエンジンの始動状態を判定することができる。なお、変形例としては、エンジンにセンサを取り付けたり、外部制御装置からエンジン回転に関する信号を取得するようしてエンジン始動判定回路５５Ａによる判定動作を行うようにしてもよい。

また、上述した実施形態ではチャージランプ１０を点灯させることにより警報動作を行うようにしたが、Ｌ端子から出力される警報信号を外部制御装置等に送り、外部制御装置によって所定の警告灯を表示したり、警告音を出力して警報動作を行うようにしてもよい。

一実施形態の車両用発電機の構成を示す図である。車両用発電制御装置の変形例を示す図である。

符号の説明

１車両用発電機
２バッテリ
３電気負荷
５車両用発電制御装置
６電機子巻線
７界磁巻線
８整流器
１０チャージランプ
５１電圧制御回路
５３発電検出回路
５５マスク回路
５５Ａエンジン始動判定回路
５６警報回路
６１温度検出回路
５２、５４スイッチング素子
５８インバータ回路
５９、６０オア回路
６２、６３、６４、６５抵抗
６６環流ダイオード

Claims

車両用発電機の発電状態を検出する発電検出手段と、
前記発電検出手段によって発電状態が検出されるまで警報動作を行い、発電状態が検出されたときに警報動作を停止する警報手段と、
前記発電検出手段による発電状態の検出が開始された後の所定時間、前記警報手段による警報動作を無効にする警報動作無効手段と、
を備え、前記警報動作無効手段は、前記発電検出手段による検出結果に対応して前記警報手段による警報動作の停止が解除されたときに、前記所定時間が経過するまで警報動作を無効にし、
前記警報動作無効手段によって警報動作が無効になる前記所定時間は、低温時には長く、高温時には短く設定されることを特徴とする車両用発電制御装置。
車両用発電機の発電状態を検出する発電検出手段と、
前記発電検出手段によって発電状態が検出されるまで警報動作を行い、発電状態が検出されたときに警報動作を停止する警報手段と、
前記発電検出手段による発電状態の検出が開始された後の所定時間、前記警報手段による警報動作を無効にする警報動作無効手段と、
前記車両用発電機を駆動するエンジンの始動が完了したことを判定するエンジン始動判定手段と、
を備え、前記警報動作無効手段によって警報動作を無効にする前記所定時間は、前記発電検出手段によって前記車両用発電機の発電状態を検出してから前記エンジン始動判定手段によって前記エンジンの始動が完了したことが判定されるまでの時間であることを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項２において、
前記エンジン始動判定手段は、前記車両用発電機の電機子巻線の相電圧の周波数が所定値を超えたときに、前記エンジンの始動が完了した旨の判定を行うことを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項２において、
前記エンジン始動判定手段は、前記車両用発電機の電機子巻線の相電圧が所定値を超えたときに、前記エンジンの始動が完了した旨の判定を行うことを特徴とする車両用発電制御装置。