JP2009100488A

JP2009100488A - 車両用発電制御装置

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Publication number: JP2009100488A
Application number: JP2007266516A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Tashiro; 貴彦田代
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2027-10-12
Also published as: DE102008051078A1; JP4548469B2

Abstract

【課題】エンジン始動とともに確実に車両用発電機が発電を開始し、発電停止警告の出力を停止させることができる車両用発電制御装置を提供すること。
【解決手段】車両用発電制御装置２は、車両用発電機１が発電停止状態にあるか否かを検出し、車両用発電機１が発電停止状態にあることを検出したときに警報信号を出力する発電検出回路１３、通信制御回路２０と、車両用発電機の回転数が所定回転数以下であって、発電電圧が調整電圧よりも高いときに、車両用発電機１の励磁巻線３３に初期励磁電流を供給する初期励磁制御信号生成回路１４、切替回路１２、ＭＯＳ−ＦＥＴ１８とを備えている。
【選択図】図１

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出力電圧を制御する車両用発電制御装置に関する。

従来から、エンジン始動前の初期励磁電流を抑制するようにした発電制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。具体的には、この発電制御装置は、励磁電流の通電量を制御するスイッチ素子を備え、調整電圧と発電電圧を比較して調整電圧の方が高いときには励磁電流を流し、調整電圧の方が低いときには励磁電流を遮断するとともに、エンジン始動前は、励磁電流消費量を抑制する目的でスイッチ素子を周期的にオフ状態にする。
特開２００４−２０８４８８号公報（第６−１７頁、図１−３）

ところで、特許文献１に開示された発電制御装置では、エンジン始動前において調整電圧が発電電圧よりも低い場合にはスイッチ手段が常にオフ状態となるため、発電開始に必要な初期励磁電流が供給されないことになる。このため、エンジンが始動し、所定回転数以上になっても車両用発電機が発電を開始せず、車両用発電機に断線等の異常がないのに発電停止警報を出力し続けるおそれがある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、エンジン始動とともに確実に車両用発電機が発電を開始し、発電停止警告の出力を停止させ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、車両用発電機が発電停止状態にあるか否かを検出する発電検出手段と、発電検出手段によって車両用発電機が発電停止状態にあることを検出したときに警報信号を出力する発電停止警報手段と、車両用発電機の回転数が所定回転数以下であって、発電電圧が調整電圧よりも高いときに、車両用発電機の励磁巻線に初期励磁電流を供給する初期励磁手段とを備えている。これにより、車両用発電機の発電電圧が調整電圧よりも高い場合であっても、回転数が所定回転数以下のときには初期励磁電流を流すことができるため、エンジン始動とともに確実に車両用発電機に発電を開始させ、発電停止警報の出力を停止させることができる。このため、車両用発電機に断線等の異常がないのに発電停止警報を出力し続けることもなくなる。

また、本発明の車両用発電制御装置は、車両用発電機が発電停止状態にあるか否かを検出する発電検出手段と、発電検出手段によって車両用発電機が発電停止状態にあることを検出したときに警報信号を出力する発電停止警報手段と、外部制御装置から送られてくる発電停止信号に応じて車両用発電機を発電停止状態に制御する発電停止制御手段と、車両用発電機の回転数が所定回転数以下であって、外部制御装置から発電停止信号が送られてきたときに、車両用発電機の励磁巻線に初期励磁電流を供給する初期励磁手段とを備えている。これにより、エンジン停止時等に外部制御装置から発電停止信号が出力された場合であっても、回転数が所定回転数以下のときには初期励磁電流を流すことができるため、エンジン始動とともに確実に車両用発電機に発電を開始させ、発電停止警報の出力を停止させることができる。このため、車両用発電機に断線等の異常がないのに発電停止警報を出力し続けることもなくなる。

また、上述した初期励磁手段は、車両用発電機の発電電圧が調整電圧よりも高い所定値を超えたときに、初期励磁電流の供給を停止することが望ましい。具体的には、上述した所定値は、車両用発電機に接続されたバッテリの開放状態での端子電圧であることが望ましい。あるいは、調整電圧を変更する調整電圧変更手段をさらに備え、上述した所定値は、調整電圧変更手段によって変更可能な調整電圧の最大値であることが望ましい。これにより、車両用発電機の回転数を検出する回路に不具合が生じて回転検出を行うことができない場合であっても、発電電圧の上昇に伴って初期励磁電流の供給を停止させることができるため、発電電圧の過度の上昇を防止することができる。

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説明する。図１は、本発明を適用した一実施形態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、電気負荷、ＥＣＵとの接続状態が示されている。

図１において、車両用発電制御装置２は、車両用発電機１の出力端子（Ｂ端子）の電圧が所定の調整電圧（例えば１４Ｖ）になるように制御するためのものである。また、車両用発電制御装置２は、Ｂ端子以外に、通信端子（Ｃ端子）とグランド端子（Ｅ端子）を有している。Ｂ端子は、所定の充電線を介してバッテリ３や各種の電気負荷４に接続されている。Ｃ端子は、外部制御装置としてのＥＣＵ５に接続されている。Ｅ端子は、車両用発電機１のフレームに接続されている。なお、図１では、車両用発電制御装置２は、車両用発電機１と並行して図示したが、実際には車両用発電機１に内蔵されている。また、Ｂ端子とＥ端子は、車両用発電機１と車両用発電制御装置２の両方で共用されている。

車両用発電機１は、固定子に含まれる３相の固定子巻線３１と、固定子巻線３１の３相出力を全波整流するために設けられた整流回路３２と、回転子に含まれる励磁巻線３３とを含んで構成されている。この車両用発電機１の出力電圧の制御は、励磁巻線３３に対する通電を車両用発電制御装置２によって適宜断続制御することにより行われる。

次に、車両用発電制御装置２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２は、発電電圧検出回路１０、回転検出回路１１、切替回路１２、発電検出回路１３、初期励磁制御信号生成回路１４、電圧制御信号生成回路１５、調整電圧生成回路１６、電圧比較器１７、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ１８、環流ダイオード１９、通信制御回路２０を備えている。

発電電圧検出回路１０は、車両用発電機１の発電電圧（Ｂ端子電圧）を検出する。例えば、発電電圧検出回路１０は抵抗を組み合わせた分圧回路で構成されており、発電電圧に比例する分圧電圧を検出電圧として出力する。

回転検出回路１１は、固定子巻線３１のいずれかの相に現れる相電圧を監視することにより、車両用発電機１の回転数を検出し、検出した回転数に対応する電圧を出力する。切替回路１２は、発電電圧検出回路１０および回転検出回路１１のそれぞれの検出結果に基づいて、初期励磁制御信号生成回路１４から出力される初期励磁制御信号あるいは電圧制御信号生成回路１５から出力される電圧制御信号のいずれかを選択してＭＯＳ−ＦＥＴ１８のゲートに入力する。

発電検出回路１３は、車両用発電機１の発電状態、具体的には車両用発電機１が発電停止状態にあるか否かを検出する。例えば、この検出は、固定子巻線３１のいずれかの相に現れる相電圧（波高値および周波数の少なくとも一方）を監視することにより行われる。車両用発電機１が発電停止状態にあることが検出された場合にはその旨が通信制御回路２０に通知され、通信制御装置２０からＥＣＵ５に向けて発電停止警報信号が出力される。

初期励磁制御信号生成回路１４は、初期励磁制御信号を生成する。この初期励磁制御信号としては、単純なハイレベル固定の信号や数１０％のオンデューティ（例えば１５％）を有する一定周期の矩形波を用いることが考えられる。電圧制御信号生成回路１５は、電圧制御信号を生成する。この電圧制御信号としては、単純なハイレベルまたはローレベル固定の信号や所定のオンデューティを有する一定周期の矩形波を用いることが考えられる。また、エンジン(図示せず）のアイドル時に大きな電気負荷４が接続されたときに励磁電流の急激な増加を抑制する徐励制御を行う場合には、一定周期の矩形波のオンデューティを徐々に増加させた電圧制御信号が生成される。なお、この場合には、回転検出回路１１の出力に基づいてアイドル時であるか否かの判定を行う必要がある。

調整電圧生成回路１６は、調整電圧を生成する。この調整電圧は固定でもよいが、本実施形態では、ＥＣＵ５から送られてくる調整電圧設定信号を通信制御回路２０で受信すると、この調整電圧設定信号によって指定された調整電圧が調整電圧生成回路１６によって生成される。

電圧比較器１７は、発電電圧検出回路１０によって検出された発電電圧と、調整電圧生成回路１６によって生成された調整電圧とを比較し、発電電圧の方が低いときにハイレベルの信号を、反対に高いときにローレベルの信号を出力する。電圧比較器１７の出力信号は電圧制御信号生成回路１５に入力される。

ＭＯＳ−ＦＥＴ１８は、励磁巻線３３に直列に接続されており、オン状態のときに励磁巻線３３に励磁電流が流れる。環流ダイオード１９は、励磁巻線３３に並列に接続されており、ＭＯＳ−ＦＥＴ１８がオフ状態のときに励磁電流を環流させる。

上述した発電検出回路１３が発電検出手段に、発電検出回路１３、通信制御回路２０が発電停止警報手段に、回転検出回路１１、切替回路１２、初期励磁制御信号生成回路１４、ＭＯＳ−ＦＥＴ１８が初期励磁手段に、調整電圧生成回路１６、通信制御回路２０が調整電圧変更手段にそれぞれ対応する。

本実施形態の車両用発電制御装置２はこのような構成を有しており、次にその制御動作を説明する。図２は、車両用発電制御装置２の動作手順を示す流れ図であり、主に切替回路１２による制御信号の切替動作に対応する動作手順が示されている。

イグニッションスイッチ（図示せず）がオンされて、あるいは、ＥＣＵ５から起動信号が送られてくると車両用発電制御装置２が動作を開始し、切替回路１２は、初期励磁制御信号生成回路１４によって生成される初期励磁制御信号を選択して出力する（ステップ１００）。この初期励磁制御信号はＭＯＳ−ＦＥＴ１８に入力され、励磁巻線３３に初期励磁電流が流れる。

上記の動作（初期励磁動作）と並行して回転検出回路１１による車両用発電機１の回転数検出が行われており、切替回路１２は、車両用発電機１の回転数が所定回転数を超えたか否かを判定する（ステップ１０１）。所定回転数を超えた場合には肯定判断が行われ、切替回路１２は、電圧制御信号生成回路１５によって生成される電圧制御信号を選択して出力する（ステップ１０２）。この電圧制御信号はＭＯＳ−ＦＥＴ１８に入力され、励磁巻線３３に流れる励磁電流を増減させることにより、発電電圧が調整電圧に一致するように制御される。

一方、車両用発電機１の回転数が所定回転数以下の場合にはステップ１０１の判定において否定判断が行われ、次に、切替回路１２は、車両用発電機１の発電電圧が所定値以上か否かを判定する（ステップ１０３）。この判定に用いられる「所定値」は、調整電圧よりも高い値であって、例えば、バッテリ３の開放状態での端子電圧を用いる場合や、変更可能な調整電圧の最大値を用いる場合などが考えられる。発電電圧が所定値よりも低い場合には否定判断が行われ、ステップ１００に戻って切替回路１２による初期励磁制御信号の出力が継続される。また、車両用発電機１の発電電圧が所定値以上の場合にはステップ１０３の判定において肯定判断が行われ、切替回路１２は、電圧制御信号生成回路１５によって生成される電圧制御信号を選択して出力する（ステップ１０４）。

図３は、切替回路１２による制御信号の切替状態を示す図である。例えば、ステップ１０１における判定で用いられる所定回転数が８００ｒｐｍに設定されている場合が示されている。車両用発電機１の回転数が８００ｒｐｍ以下の場合には、発電電圧が調整電圧を超えた場合であっても所定値を超えない限り（図３（ｂ））、初期励磁電流が励磁巻線３３に供給される。また、車両用発電機１の回転数が８００ｒｐｍ以上になると、発電電圧が調整電圧以下か否かによって発電制御信号の供給（図３（ｄ））と停止（図３（ｅ））が適宜切り替えられる。

図４は、従来の車両用発電制御装置で行われる制御信号の切替状態を示す図である。図４に示すように、従来は、８００ｒｐｍ以下の場合も８００ｒｐｍ以上の場合と同様に、発電電圧が調整電圧以上であると、励磁電流が遮断されてるため、励磁巻線に初期励磁電流を流すことができず、車両用発電機１が発電を開始することができない。

このように、本実施形態の車両用発電制御装置２では、車両用発電機１の発電電圧が調整電圧よりも高い場合であっても、回転数が所定回転数以下のときには励磁巻線３３に初期励磁電流を流すことができるため、エンジン始動とともに確実に車両用発電機１に発電を開始させ、発電停止警報の出力を停止させることができる。このため、車両用発電機１に断線等の異常がないのに発電停止警報を出力し続けることもなくなる。

特に、車両用発電機１の発電電圧が調整電圧よりも高い所定値を超えたときに、初期励磁電流の供給を停止している。具体的には、上述した所定値を、車両用発電機１に接続されたバッテリ３の開放状態での端子電圧や、変更可能な調整電圧の最大値に設定している。これにより、車両用発電機１の回転数を検出する回転検出回路１１に不具合が生じて回転検出を行うことができない場合であっても、発電電圧の上昇に伴って初期励磁電流の供給を停止させることができるため、発電電圧の過度の上昇（過電圧）を防止することができる。

図５は、本発明を適用した他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。この実施形態の車両用発電制御装置２Ａは、図１に示した車両用発電制御装置２に対して、発電停止制御信号生成回路２１を追加するとともに、電圧制御信号生成回路１５を電圧制御信号生成回路１５Ａに置き換えた構成を有している。以下では主にこれらの相違点に着目して車両用発電制御装置２Ａの動作を説明する。

この実施形態の車両用発電制御装置２Ａでは、ＥＣＵ５から発電の停止を指示する発電停止信号を通信制御回路２０で受信すると、発電停止制御信号生成回路２１は、発電停止制御信号を生成する。電圧制御信号生成回路１５Ａは、発電停止制御信号生成回路２１から発電停止制御信号が入力されていないときには、電圧比較器１７の出力信号に基づいて通常の発電動作に必要な電圧制御信号（この場合には図１に示す電圧制御信号生成回路１５によって生成される電圧制御信号と同じになる）を生成し、発電停止制御信号が入力されると、発電停止に必要な電圧制御信号（例えば、ローレベルの信号）を生成する。この発電停止に必要な電圧制御信号が切替回路１２を介してＭＯＳ−ＦＥＴ１８に入力されると、励磁巻線３３に対する励磁電流の供給が停止され、発電停止状態になる。上述した発電停止制御信号生成回路２１が発電停止制御手段に対応する。

このように、本実施形態の車両用発電制御装置２Ａでは、エンジン停止時等にＥＣＵ５から発電停止信号が出力された場合であっても、切替回路１２を介することによって回転数が所定回転数以下のときには励磁巻線３３に初期励磁電流を流すことができるため、エンジン始動とともに確実に車両用発電機１に発電を開始させ、発電停止警報の出力を停止させることができる。このため、車両用発電機１に断線等の異常がないのに発電停止警報を出力し続けることもなくなる。

本発明を適用した一実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。車両用発電制御装置の動作手順を示す流れ図である。切替回路による制御信号の切替状態を示す図である。従来の車両用発電制御装置で行われる制御信号の切替状態を示す図である。本発明を適用した他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。

符号の説明

１車両用発電機
２、２Ａ車両用発電制御装置
３バッテリ
４電気負荷
５ＥＣＵ
１０発電電圧検出回路
１１回転検出回路
１２切替回路
１３発電検出回路
１４初期励磁制御信号生成回路
１５、１５Ａ電圧制御信号生成回路
１６調整電圧生成回路
１７電圧比較器
１８ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ
１９環流ダイオード
２０通信制御回路
２１発電停止制御信号生成回路
３１固定子巻線
３２整流回路
３３励磁巻線

Claims

車両用発電機が発電停止状態にあるか否かを検出する発電検出手段と、
前記発電検出手段によって前記車両用発電機が発電停止状態にあることを検出したときに警報信号を出力する発電停止警報手段と、
前記車両用発電機の回転数が所定回転数以下であって、発電電圧が調整電圧よりも高いときに、前記車両用発電機の励磁巻線に初期励磁電流を供給する初期励磁手段と、
を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
車両用発電機が発電停止状態にあるか否かを検出する発電検出手段と、
前記発電検出手段によって前記車両用発電機が発電停止状態にあることを検出したときに警報信号を出力する発電停止警報手段と、
外部制御装置から送られてくる発電停止信号に応じて前記車両用発電機を発電停止状態に制御する発電停止制御手段と、
前記車両用発電機の回転数が所定回転数以下であって、前記外部制御装置から前記発電停止信号が送られてきたときに、前記車両用発電機の励磁巻線に初期励磁電流を供給する初期励磁手段と、
を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項１または２において、
前記初期励磁手段は、前記車両用発電機の発電電圧が前記調整電圧よりも高い所定値を超えたときに、前記初期励磁電流の供給を停止することを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項３において、
前記所定値は、前記車両用発電機に接続されたバッテリの開放状態での端子電圧であることを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項３において、
前記調整電圧を変更する調整電圧変更手段をさらに備え、
前記所定値は、前記調整電圧変更手段によって変更可能な調整電圧の最大値であることを特徴とする車両用発電制御装置。