JP2002084798A - 車両用発電制御装置 - Google Patents
車両用発電制御装置Info
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
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- H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
- H02J7/16—Regulation of the charging current or voltage by variation of field
- H02J7/24—Regulation of the charging current or voltage by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices
- H02J7/243—Regulation of the charging current or voltage by variation of field using discharge tubes or semiconductor devices with on/off action
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- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
た負荷率の異常を検出することができる車両用発電制御
装置を提供すること。 【解決手段】 レギュレータ(車両用発電制御装置)1
は、トランジスタ11、還流ダイオード12、電圧制御
回路13、負荷率信号生成回路14、負荷率信号出力制
限回路15を含んで構成されている。負荷率信号生成回
路14は、トランジスタ11の断続に同期した負荷率信
号を出力する。負荷率信号出力制限回路15は、負荷率
が最大あるいは最小の状態においても、所定のデューテ
ィ比を有する信号を負荷率信号出力端子から出力する。
Description
離れて設置されているエンジン制御装置等の電子機器
に、この発電機の負荷率を示す信号を出力する車両用発
電制御装置に関する。
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ほぼ一定に維持す
るために発電制御装置が接続されている。特に最近で
は、エンジン制御装置ECU等の外部制御装置がエンジ
ンのアイドル回転数の安定化を計るために車両用発電機
の負荷率を利用する手法が用いられている。
は、発電機の界磁コイルと電圧制御装置(レギュレー
タ)との接続点から、ダイオードを介して発電機の外部
に界路コイル電圧信号を出力することにより、外部の電
子機器に発電機の負荷率を通知することができる「AC
ジェネレータ制御装置」が開示されている。ダイオード
を用いることにより、この負荷率を通知する接続線等が
アースとの間で短絡した場合であっても発電機を正常に
動作させることができる。
Cジェネレータ制御装置では、負荷率を通知する接続線
等がアースに接触してこれらの間が短絡した場合であっ
ても発電機が正常動作することができるが、このような
短絡状態が発生すると、実際の負荷率とは関係なく、通
知される負荷率がフル発電状態あるいは完全な発電停止
状態を示すことになるため、この負荷率の通知を受け取
ったエンジン制御装置等では、負荷率を過て判断してし
まうという問題があった。また、このような不都合は、
負荷率の通知信号を出力する端子からこの通知用の接続
線が完全に外れてしまった場合にも起こりうる。
たものであり、その目的は、負荷率の通知先の装置にお
いてこの通知された負荷率の異常を検出することができ
る車両用発電制御装置を提供することにある。
ために、本発明の車両用発電制御装置は、電圧制御回路
と負荷率信号生成回路と負荷率信号出力制限回路とを備
えている。電圧制御回路は、車両用発電機の界磁コイル
に直列接続されたスイッチング素子を断続させることに
より、車両用発電機の出力電圧を制御する。負荷率信号
生成回路は、スイッチング素子の断続状態に対応した負
荷率を示す負荷率信号を生成する。負荷率信号出力制限
回路は、負荷率が上限値近傍にあるときに、この上限値
に対応した第1のデューティ比を有する上限値信号を負
荷率信号に代えて出力する。また、上述した負荷率信号
出力制限回路は、上限値信号を負荷率信号に代えて出力
する機能の代わりに、あるいはこの機能とともに、負荷
率が下限値近傍にあるときにこの下限値に対応した第2
のデューティ比を有する下限値信号を負荷率信号に代え
て出力する機能を有することが望ましい。負荷率が上限
値あるいは下限値近傍にあるときに、負荷率信号の代わ
りに第1のデューティ比を有する上限値信号や第2のデ
ューティ比を有する下限値信号が出力されるため、負荷
率が正常に通知されている場合には、負荷率信号、上限
値信号、下限値信号のいずれかが出力されることにな
る。したがって、負荷率を通知する接続線がアースと接
触したり、完全に端子から外れてしまって、負荷率信号
のデューティ比が0あるいは100%になってしまった
場合には、負荷率の通知先の装置においてこの通知され
た負荷率の異常を検出することができる。
は第2のデューティ比は、遮断論理5%以下あるいは導
通論理5%以下であることが望ましい。このような上限
値信号と下限値信号のデューティ比を設定することによ
り、車両用発電機の外部に設置された電子機器が実質的
に調整を行うために必要な負荷率5%から95%までの
範囲において負荷率信号を受け取ることができる。
信号は、スイッチング素子の断続周期に同期させること
が望ましい。スイッチング素子の断続周期を検出して上
限値信号や下限値信号を生成することができるため、別
に発振器等の構成が不要になり、構成の簡略化が可能に
なる。
両用発電機の異常を検出して外部に警報信号を出力する
警報回路を備えておいて、電源供給がなくなって、警報
回路が動作不能状態になったときに、負荷率信号出力制
限回路の出力状態によって外部の電子機器に対して異常
を知らせることが望ましい。電源供給がない状態で異常
が発生して、警報回路による異常検出の通知が外部に対
して行えない場合であっても、負荷率信号、上限値信
号、下限値信号のいずれかが正常に出力されているか否
かを調べることにより、車両用発電機の異常の有無を知
らせることできる。
態の車両用発電制御装置(以下、「レギュレータ」と称
する)について、図面を参照しながら詳細に説明する。
した第1の実施形態のレギュレータの構成を示す図であ
り、あわせてこのレギュレータ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。
リ3への印加電圧を検出するために設けられているS端
子の電圧が所定の調整電圧設定値(例えば14V)にな
るように制御するためのものである。始動指示検出端子
(IG端子)がイグニッションスイッチ4を介してバッ
テリ3に接続されており、イグニッションスイッチ4を
オン状態にすることにより、レギュレータ1による制御
動作が開始される。また、レギュレータ1は、負荷率信
号出力端子(FR端子)を有しており、外部に備わった
エンジン制御装置(ECU)5に向けて負荷率信号を出
力する。
に含まれる3相のステータコイル21と、このステータ
コイル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、回転子であるロータに含まれる界磁コ
イル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、界磁コイル22に対する通電を
レギュレータ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に接続されており、B端子からバッテリ3に充
電電流が供給される。
作について説明する。図1に示すように、レギュレータ
1は、界磁コイル22に直列に接続されたスイッチング
素子としてのトランジスタ11と、界磁コイル22に並
列に接続された還流ダイオード12と、車両用発電機2
の出力電圧に連動するS端子の電圧が所定の調整電圧設
定値となるようにトランジスタ11の導通、遮断を指示
する電圧制御回路13と、トランジスタ11と界磁コイ
ル22の接続点に発生する電圧に基づいて負荷率信号を
生成する負荷率信号生成回路14と、負荷率が上限値近
傍にあるときに負荷率信号に代えて所定のデューティ比
を有する上限値信号を生成して出力する負荷率信号出力
制限回路15とを含んで構成されている。
ツェナー素子31、3つの抵抗32、33、34からな
っている。ツェナー素子31は、S端子の電圧が調整電
圧設定値以上になるとブレークするような特性のものが
選定されており、このときトランジスタ30が導通して
コレクタの電位が低くなる。トランジスタ30のコレク
タはトランジスタ11のベースに接続されており、トラ
ンジスタ30のコレクタ電位が低下するとトランジスタ
11が遮断されるため、界磁コイル22に流れる電流が
減少する。反対に、S端子の電圧が調整電圧設定値以下
の場合には、トランジスタ30が遮断され、トランジス
タ11が導通して、界磁コイル22に流れる電流が増加
する。
0およびインバータ回路41からなっている。トランジ
スタ11が導通して界磁コイル22が通電状態にあると
きには、トランジスタ11のコレクタ電位が低くなるた
め、インバータ回路41からはハイレベルの信号が出力
される。反対に、トランジスタ11が遮断して界磁コイ
ル22が非通電状態にあるときには、トランジスタ11
のコレクタ電位が高くなるため、インバータ回路41か
らはローレベルの信号が出力される。このようにして、
負荷率信号生成回路14からは、界磁コイル22の通電
状態に応じたデューティ比を有する負荷率信号が出力さ
れる。
WM(パルス幅変調)回路50、ナンド回路51、トラ
ンジスタ52、2つの抵抗53、54からなっている。
ナンド回路51の一方の入力端子には、負荷率信号生成
回路14から出力される負荷率信号が入力され、他方の
入力端子には、PWM回路50から出力される所定のデ
ューティ比(例えばデューティ比95%)を有する上限
値信号が入力されている。ナンド回路51は、このよう
にして2つの入力端子のそれぞれに入力された負荷率信
号と上限値信号の論理積演算を行い、その結果を論理反
転した信号を出力する。トランジスタ52は、ナンド回
路51からハイレベルの信号が出力されると導通し、負
荷率信号出力端子FRからはハイレベルの信号が出力さ
れる。また、トランジスタ52は、ナンド回路51から
ローレベルの信号が出力されると遮断され、負荷率信号
出力端子FRからはローレベルの信号が出力される。
によって界磁コイル22の通電状態に応じた負荷率信号
が生成され、負荷率信号出力制限回路15によってこの
負荷率信号と上限値信号との論理積出力が得られ、この
出力の論理を反転した信号によってトランジスタ52の
導通、遮断が制御される。したがって、上限値信号のデ
ューティ比を100%に近い値に設定しておくことによ
り、負荷率出力端子FRからは、ほぼ負荷率信号に近い
デューティ比を有する信号を出力することができる。
荷が接続されてS端子の電圧が調整電圧設定値よりも低
い状態が長く継続すると、トランジスタ11が完全に遮
断された状態になる。このとき、負荷率信号生成回路1
4からはデューティ比が100%の負荷率信号が出力さ
れるが、トランジスタ52は、この負荷率信号と上限値
信号との論理積出力に応じた導通、遮断状態に制御され
るため、負荷率出力端子FRからは、上限値信号と同じ
デューティ比95%の信号が出力される。
続状態やこの端子に接続された接続線の状態が正常な場
合には、負荷率信号生成回路14で生成される負荷率信
号とほぼ同じデューティ比を有する信号が負荷率信号出
力端子FRから出力されるため、この信号を受け取った
エンジン制御装置5は、車両用発電機2の負荷率に応じ
たエンジン制御等を行うことができる。一方、負荷率出
力端子FRと接続線とが外れたり、この接続線が断線し
ている等の異常状態においては、エンジン制御装置5で
はデューティ比が100%の信号を受信することになる
ため、この異常状態と負荷率信号出力端子FRからデュ
ーティ比95%の信号が出力される車両用発電機2のフ
ル負荷状態とを区別することができる。
した第2の実施形態のレギュレータの構成を示す図であ
り、あわせてこのレギュレータ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。なお、図1に示した
構成と同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明
は省略するものとする。
ジスタ11、還流ダイオード12、電圧制御回路13
A、負荷率信号生成回路14、負荷率信号出力制限回路
15A、警報回路16、定電圧源回路17を含んで構成
されている。
0、コンパレータ61、62、コンデンサ63、抵抗6
4、65、66、67からなっている。S端子の電圧が
2つの抵抗64、65によって分圧され、この分圧され
た電圧がコンパレータ61の+側入力端子に印加され
る。このコンパレータ61の−側入力端子には、所定の
電圧V1が印加されており、コンパレータ61は、S端
子の電圧が調整電圧設定値よりも高いときにハイレベル
の信号を出力し、反対にS端子の電圧が調整電圧設定値
よりも低いときにローレベルの信号を出力する。このコ
ンパレータ61から出力される信号は、コンデンサ63
と抵抗66とによって構成されるCR回路(ローパス回
路)を介してコンパレータ62の−側入力端子に入力さ
れる。このコンパレータ62の+側入力端子には、三角
波発生回路60から出力される三角波信号が入力されて
おり、コンパレータ62は、CR回路を介して入力され
た信号の電位が三角波信号の電位よりも低いときにハイ
レベルの信号を出力し、反対に高いときにローレベルの
信号を出力する。
値よりも高い場合には、コンパレータ61からハイレベ
ルの信号が出力され、コンパレータ62の−側入力端子
の電圧レベルが上昇するため、コンパレータ62から出
力される信号のデューティ比が次第に低くなり、トラン
ジスタ11の遮断期間が長くなって、界磁コイル22に
流れる電流が減少する。反対に、S端子の電圧が調整電
圧設定値よりも低い場合には、コンパレータ61からロ
ーレベルの信号が出力され、コンパレータ62の−側入
力端子の電圧レベルが低下するため、コンパレータ62
から出力される信号のデューティ比が次第に高くなり、
トランジスタ11の導通期間が長くなって、界磁コイル
22に流れる電流が増加する。
2つのコンパレータ71、72、アンド回路73、オア
回路74、抵抗75、77、トランジスタ76からなっ
ている。
波発生回路60から出力される三角波信号が入力されて
おり、−側入力端子には所定の電圧V2が印加されてい
る。このコンパレータ71は、所定のデューティ比(例
えば5%)を有する下限値信号を生成する。また、コン
パレータ72の+側入力端子には三角波発生回路60か
ら出力される三角波信号が入力されており、−側入力端
子には所定の電圧V3が印加されている。このコンパレ
ータ72は、所定のデューティ比(例えば95%)を有
する上限値信号を生成する。
よって生成される上限値信号および下限値信号の具体例
を示す図である。図3(A)には、デューティ比5%の
下限値信号が示されている。また、図3(B)にはデュ
ーティ比95%の上限値信号が示されている。図3に示
すように、本実施形態では、下限値信号が導通論理とな
るタイミングと、上限値信号が遮断論理となるタイミン
グは、一致しないように設定されている。
荷率生成回路14から出力される負荷率信号が、他方の
入力端子にはコンパレータ72から出力される上限値信
号がそれぞれ入力されている。またオア回路74は、一
方の入力端子にはアンド回路73の出力信号が入力され
ており、他方の入力端子にはコンパレータ71から出力
される下限値信号がそれぞれ入力されている。
イレベルの信号が出力されると導通し、負荷率信号出力
端子FRからはローレベルの信号が出力される。また、
トランジスタ76は、オア回路74からローレベルの信
号が出力されると遮断され、負荷率信号出力端子FRか
らはハイレベルの信号が出力される。
ると、抵抗81を介してL端子に接続されたトランジス
タ82のベース電圧が高くなり、このトランジスタ82
が導通する。このとき、トランジスタ82のコレクタに
抵抗83を介して接続されたトランジスタ84も導通
し、定電圧源回路17による電圧供給動作が開始する。
これに伴って、警報回路16に対する動作電圧の供給、
トランジスタ11、76のベース電流の供給が開始され
る。これにより、異常がない場合には、警報回路16
は、L端子の電圧を上げて、L端子に接続されているチ
ャージランプ6を消灯させる。
態になると、車両用発電機2が発電を開始する。通常の
発電状態では、負荷率信号生成回路14から出力される
負荷率信号がアンド回路73およびオア回路74を介し
てトランジスタ76に入力され、トランジスタ76の導
通、遮断が制御される。したがって、上限値信号と下限
値信号のそれぞれのデューティ比を100%に近い値に
設定しておくことにより、負荷率信号出力端子FRから
は、ほぼ負荷率信号に近いデューティ比を有する信号を
出力することができる。
荷が接続されてS端子の電圧が調整電圧設定値よりも低
い状態が長く継続すると、トランジスタ11が完全に遮
断された状態になる。このとき、負荷率信号生成回路1
4からはデューティ比が100%の負荷率信号が出力さ
れるが、トランジスタ76は、この負荷率信号と上限値
信号との論理積出力に応じた導通、遮断状態に制御され
るため、負荷率信号出力端子FRからは、上限値信号と
同じデューティ比95%の信号が出力される。
車両用発電機2のB端子にほとんど負荷が接続されずに
S端子の電圧が調整電圧設定値よりも高い状態が長く継
続すると、トランジスタ11が完全に導通した状態にな
る。このとき、負荷率信号生成回路14からはデューテ
ィ比が0%の負荷率信号が出力されるが、トランジスタ
76は、この負荷率信号と下限値信号との論理和出力に
応じた導通、遮断状態に制御されるため、負荷率信号出
力端子FRからは、下限値信号と同じデューティ比5%
の信号が出力される。
率信号出力端子FRから出力される信号のデューティ比
との関係を示す図である。上述したように、負荷率が0
%近傍においては、負荷率信号出力端子FRから出力さ
れる信号のデューティ比が5%に固定され、反対に、負
荷率が100%近傍においては、負荷率信号出力端子F
Rから出力される信号のデューティ比が95%に固定さ
れる。
続状態やこの端子に接続された接続線の状態が正常な場
合には、負荷率信号生成回路14で生成される負荷率信
号とほぼ同じデューティ比を有する信号が負荷率信号出
力端子FRから出力されるため、この信号を受け取った
エンジン制御装置5は、車両用発電機2の負荷率に応じ
たエンジン制御等を行うことができる。一方、負荷率信
号出力端子FRと接続線とが外れたり、この接続線が断
線してる等の異常状態においては、エンジン制御装置5
ではデューティ比が100%の信号を受信することにな
るため、この異常状態と負荷率信号出力端子FRからデ
ューティ比95%の信号が出力される車両用発電機2の
フル負荷状態とを区別することができる。また、負荷率
信号出力端子FRやこれに接続される接続線がグランド
に短絡している場合等の異常状態においては、エンジン
制御装置5ではデューティ比が0%の信号を受信するこ
とになるため、この異常状態と負荷率信号出力端子FR
からデューティ比5%の信号が出力される車両用発電機
2の無負荷状態とを区別することができる。
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。例えば、上述した実施形態では、負荷率
信号出力端子FRに信号を送る回路をグランドとの間に
設置したが、電流制限用の抵抗40を介して界磁コイル
端子22の端子から負荷率信号を送り、所定のPWMデ
ューティ値で導通、遮断した論理信号との合成電圧を負
荷率信号出力端子FRから出力するようにしてもよい。
また外部に出力する警告信号を負荷率信号のデューティ
ー比を0%にすることで、外部に伝えるようにしてもよ
い。
である。
である。
値信号の具体例を示す図である。
子FRから出力される信号のデューティ比との関係を示
す図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 車両用発電機の界磁コイルに直列接続さ
れたスイッチング素子を断続させることにより、前記車
両用発電機の出力電圧を制御する電圧制御回路と、 前記スイッチング素子の断続状態に対応した負荷率を示
す負荷率信号を生成する負荷率信号生成回路と、 前記負荷率が上限値近傍にあるときに、この上限値に対
応した第1のデューティ比を有する上限値信号を前記負
荷率信号に代えて出力する負荷率信号出力制限回路と、 を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。 - 【請求項2】 車両用発電機の界磁コイルに直列接続さ
れたスイッチング素子を断続させることにより、前記車
両用発電機の出力電圧を制御する電圧制御回路と、 前記スイッチング素子の断続状態に対応した負荷率を示
す負荷率信号を生成する負荷率信号生成回路と、 前記負荷率が下限値近傍にあるときに、この下限値に対
応した第2のデューティ比を有する下限値信号を前記負
荷率信号に代えて出力する負荷率信号出力制限回路と、 を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。 - 【請求項3】 請求項1において、 前記負荷率信号出力制限回路は、前記負荷率が下限値近
傍にあるときに、この下限値に対応した第2のデューテ
ィ比を有する下限値信号を前記負荷率信号に代えて出力
することを特徴とする車両用発電制御装置。 - 【請求項4】 請求項1または3において、 前記第1のデューティ比は、遮断論理5%以下あるいは
導通論理5%以下であることを特徴とする車両用発電制
御装置。 - 【請求項5】 請求項2において、 前記第2のデューティ比は、遮断論理5%以下あるいは
導通論理5%以下であることを特徴とする車両用発電制
御装置。 - 【請求項6】 請求項1、3、4のいずれかにおいて、 前記上限値信号を前記スイッチング素子の断続周期に同
期させることを特徴とする車両用発電制御装置。 - 【請求項7】 請求項2または5において、 前記下限値信号を前記スイッチング素子の断続周期に同
期させることを特徴とする車両用発電制御装置。 - 【請求項8】 請求項1〜7のいずれかにおいて、 前記電圧制御回路の動作中に前記車両用発電機の異常を
検出して外部に警報信号を出力する警報回路を備えてお
り、 電源供給がなくなって、前記警報回路が動作不能状態に
なったときに、前記負荷率信号出力制限回路の出力状態
によって外部の電子機器に対して異常を知らせることを
特徴とする車両用発電制御装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000272220A JP4325094B2 (ja) | 2000-09-07 | 2000-09-07 | 車両用発電制御装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002084798A true JP2002084798A (ja) | 2002-03-22 |
JP4325094B2 JP4325094B2 (ja) | 2009-09-02 |
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