JP2002084799A - 車両用交流発電機の電圧制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用交流発電機の電機子巻線にリーク電流
が発生した場合にでも、前記電機子巻線の出力電圧信号
を、ノイズと真の信号と区別して検出できる車両用交流
発電機の制御装置を提供すること。 【解決手段】 電機子巻線の１相の出力端子を接地させ
る抵抗と、前記電機子巻線の他の相の少なくとも１相を
接地に断続させるスイッチ手段と、前記スイッチ手段の
制御装置を備え、スイッチ制御手段は前記接地抵抗の両
端電圧に応じて断続制御される。このようにすれば、電
機子巻線にリーク電流が発生した際に、リークの発生を
前記接地抵抗の両端電圧で検出し、スイッチを閉成させ
ることでリーク電流を接地に逃がし、前記接地抵抗の真
の信号を容易に検出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】車両用交流発電機、及びその
電圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の自動車は高度に電子制御化され様
々なセンサ類や各種アクチュエータ、それらを制御する
コンピュータを電気的に接続するために膨大な量のワイ
ヤハーネスが使われている。

【０００３】さらに将来においては車内ＬＡＮやＩＴＳ
に対応するための電気・電子装置が益々増加する傾向に
ある。

【０００４】このような現状に鑑み各車両メーカにおい
ては車両組立時のワイヤハーネスの接続の煩わしさを回
避するべく、重要度の低い配線は廃止する思想の設計が
なされている。

【０００５】一般にオルタネータにおいては、その発生
電力を車載バッテリや各車載電気負荷に電力供給するた
めの電力ケーブル以外に、オルタネータの発電電圧を制
御する装置（以下レギュレータと称す）と車両側との信
号通信のための数本の信号ケーブルが接続されている。
具体的には、車両側のキースイッチが投入されたことを
検出し、レギュレータを動作状態に維持するためのＩＧ
線、オルタネータもしくはバッテリの異常を運転者に警
報するＬ線、（ＩＧ端子とＬ端子は共通化する場合もあ
る）、バッテリの電圧を検出しレギュレータへフィード
バックしてバッテリ電圧が適正範囲に制御できているか
モニタするＳ線などが代表的な信号ケーブルである。

【０００６】これらのケーブル類のうち電力ケーブルは
その機能上必要不可欠であり廃止することはできない
が、Ｓ線はオルタネータの出力端子の電圧を直接モニタ
すればほぼ代用可能であり廃止する事ができる。Ｌ線は
オルタネータの信頼性が年々向上しており車両寿命と同
等以上になってきており特に警報を必要としない車両も
増加してきている。従ってＬ線も廃止可能である。

【０００７】しかしＩＧ線についてはキースイッチが何
時の時点で投入されるかわからないため、ＩＧ線を廃止
するには何らかの代替手段が必要となる。

【０００８】たとえば、常にレギュレータに電源を供給
し続けて極低デューティ比でパワートランジスタを動作
させておけば何時エンジンが始動しても、直ちにオルタ
ネータは発電を開始可能であるが、仮に長期間車両を使
用しないで放置しておけばオルタネータの界磁巻線での
消費電流によって何れバッテリ上がりを引き起こしてし
まう。

【０００９】界磁源を電磁石ではなく永久磁石で構成す
れば、オルタネータが回転すれば自ずと発電開始する
が、一般的に永久磁石式発電機は電圧制御が困難である
し、常に高い駆動トルクを要するので効率も悪く、車両
用交流発電機用には向かない。

【００１０】また、ＵＳＰ４９０１７０４ではホール素
子を利用してオルタネータの回転検出を開示している
が、使用環境が必ずしも良好でないオルタネータにおい
てはやはり信頼性の問題やコスト高というような問題が
ある。

【００１１】このような課題を克服すべく、特開昭５５
−１２７８４９号、特開平６−２８４５９８号では回転
界磁極型オルタネータを構成する回転磁極に残留する磁
束が多相電機子巻線に鎖交して誘起する多相交流電圧の
１相の電圧を検出してオルタネータが回転している、即
ちエンジンが始動したことを検出してＩＧ端子の機能を
代替できる、という技術を開示している。

【００１２】

【本発明が解決しようとする課題】しかしながら必ずし
も良好でないオルタネータの使用環境下では、特開昭５
５−１２７８４９号、特開平６−２８４５９８号にて開
示の技術を用いた場合、泥水、塩水などの被水の恐れが
あり、電機子巻線の一部や整流器の一部にこれら不純物
が付着してリーク電流を生じ、信号が検出不能になる恐
れがある。

【００１３】このような問題に鑑みなされて、特表平８
−５０３３０８号（ＵＳＰ５６０２４７０、ＷＯ９５／
０５６０６）ではリーク発生しても信号を検出できるよ
うに電機子巻線の出力端に補償抵抗を接続している。発
明者らの研究によれば、この方式でいかなるリーク電流
が電機子巻線に発生してもノイズと真の信号とを効果的
に区別するには、補償抵抗をかなり小さな値に設定しな
ければならないことが判明した。この小さな抵抗値の抵
抗でリーク電流を消費させることは、即ちオルタネータ
が発電している際に出力電流の一部がこの抵抗で消費さ
れることを意味しオルタネータの能力を十分に取り出せ
ないという問題がある。

【００１４】更に、特開平３−２１５２００号（ＵＳＰ
５１８２５１１、ＥＰ０４０８４３６）では、多相交流
電圧のうち２相の端子電圧間の電位差を接地からフロー
ティングさせて検出する技術を開示している。このよう
にすれば確かにリークが発生しても２相関の電圧信号は
確実に検出可能であるが、フローティングの電圧信号を
所定値と比較するにはコンパレータの基準電位、つまり
コンパレータへの供給電源が複雑になるという問題点を
発明者らは明らかにした。更にオルタネータが発電開始
すると前記コンパレータには過大な電圧が印加されるこ
とになり、安定な動作保証のためにも様々な保護手段を
設けねばならず回路規模が大きくなりすぎるという実装
上の問題も明らかになった。

【００１５】本願はこのような問題点に鑑み、確実に多
相巻線端子間に生じる電圧信号を検出できる車両用交流
発電機の電圧制御装置を提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１によれば、複数
の界磁極を備えた回転子と、前記界磁極を磁化させるた
めの界磁巻線と、該界磁巻線に並列に接続された励磁電
流の環流用ダイオードと、前記回転子により発生する回
転磁界を受け交流電圧を誘起する多相巻線が施された電
機子と、前記界磁巻線の通電電流を制御する事で出力電
圧の制御を実施する出力電圧制御装置を備える車両用交
流発電機において、前記多相巻線の１相の出力端子と車
載バッテリの負極電位間に接続される抵抗と、前記多相
巻線の他の相のうち少なくとも１相の出力端子を車載バ
ッテリの負極電位に断続させるスイッチ手段とを備える
ので、前記電機子巻線にリーク電流が発生した場合に前
記スイッチ手段が閉成されていればリーク電流はこのス
イッチ手段を通じて車載バッテリに戻ってゆくので、前
記抵抗の両端電圧にはリーク電流による電圧は発生しな
い。つまり前記多相巻線端子間に発生する信号をノイズ
と区別して検出できる。

【００１７】又、リーク電流が存在しない場合に前記回
転子が回転していると、この回転子を構成する界磁極に
残留する磁化に起因する起電圧が前記電機子巻線に誘起
している。この場合に前記スイッチ手段が開成の場合、
つまり従来の回路構成では、前記Ｘ相の負側ダイオード
と前記抵抗と前記電機子巻線とで構成される回路ではダ
イオードの順方向電圧降下が約０．７Ｖ程度存在し、且
つ前記ダイオードが逆バイアスされる期間にはダイオー
ドが遮断され、前記抵抗に電流が流れなくなる、いわゆ
る半波整流作用をもたらす。従って前記抵抗の両端電圧
はきわめて小さな信号となり検出が困難である。

【００１８】一方、請求項１記載のごとく、前記スイッ
チを閉成すれば、このスイッチ手段と前記抵抗と前記電
機子巻線とで構成される閉回路には半波整流作用や大き
な電圧降下をもたらす要因は存在せず、従って前記両端
電圧には大きな信号が選られる。つまり信号の検出が容
易である。

【００１９】又、前記抵抗の両端電圧に応じて前記スイ
ッチ手段を断続制御させるのでリーク電流の有無に関わ
らずスイッチの断続が実施可能で、リーク電流がある場
合には自ずとリーク電流によるノイズと真の信号とを分
離できる。

【００２０】前記抵抗の両端に現れる電圧の大きさは回
転数が高いほど大きくなる。即ち、回転子の回転数が所
定値以上で印加電圧が大きくなってきた場合に、前記ス
イッチ手段を開成するのでこのスイッチ手段に大電流が
流れ、発熱や絶縁破壊などを防止することができる。

【００２１】請求項２によれば、前記出力電圧制御装置
は更に、前記抵抗の両端電圧の周波数に連動する電気量
を検出する手段を備え、前記周波数に連動する電気量に
よって前記回転子の回転数を検出し、第１の所定値を超
えたか否かを判断する。

【００２２】このような構成にする事で回転数に関わる
電気信号発生手段を特別に設ける必要がなく、制御回路
の信号処理のみで回転数を容易に検出、判断する事が可
能である。

【００２３】請求項３によれば、前記第１の所定値は前
記車両用交流発電機の発電開始回転数の２倍よりも小さ
いので発電機が発電開始した際に発電電流を前記スイッ
チを介して前記電機子巻線の他相に還流してしまうとい
う非効率的な状態を回避できる。

【００２４】請求項４によれば、前記抵抗と、前記スイ
ッチ手段とは前記制御装置内に実装される。一般に前記
制御装置はディスクリートな素子の構成によるハイブリ
ッドＩＣやＣＭＯＳ技術を駆使したモノリッシクＩＣで
作られる。これらＩＣはポッティング材やモールド材に
て完全に封止されていることがほとんどであり、従って
前記スイッチ手段や抵抗素子の接続段でのリークを容易
に防止でき、信頼性を向上できる。

【００２５】請求項５によれば前記スイッチ手段は双方
向導通可能であることから、前記閉ループ回路内を循環
する交流電流を容易に流すことができ、起電力が微少で
も確実に前記抵抗での電圧降下をもたらすことができ
る。即ち検出精度が向上するのである。

【００２６】請求項６によれば、前記スイッチ手段の閉
成時の抵抗値は前記多相巻線の１相の出力端子と車載バ
ッテリの負極間に接続される抵抗値よりも小さいので、
多相巻線のどこかにリークが発生した場合には、リーク
電流は確実に前記スイッチ手段を通じて車載バッテリに
戻ってゆく。つまり前記抵抗両端に発生しる電圧降下は
真の信号によるものだけに容易に分離できるのである。

【００２７】請求項７によれば、前記双方向導通可能な
スイッチ手段はＭＯＳＦＥＴであるので、前記制御装置
内に容易に実装か可能であるし、前記多相巻線の１相端
と車載バッテリの負極間に接続された抵抗値よりも格段
に低いオン抵抗値を実現できる。

【００２８】請求項８によれば、前記制御装置は更に、
出力電圧制御回路と、前記出力電圧制御回路に電源を供
給する主電源回路を備え、前記抵抗の両端電圧に応じて
前記主電源回路を動作状態にするので、前記主電源回路
の動作開始ポイントを容易に検出でき、主電源回路の動
作開始遅れを回避することができる。

【００２９】請求項９によれば、前記制御装置は、前記
抵抗の両端電圧が第２の所定値を超えた場合に前記第１
の所定時間のみ前記主電源回路を動作状態にさせる。こ
のようにすると前記抵抗両端の電圧が上昇したら直ちに
主たる制御回路が動作し、回転子の回転が上昇して前記
両端電圧が上昇したのか、リーク電流による直流電圧上
昇なのか即座に判断できる。即ちリーク発生による電圧
上昇で有れば所定の処理を実行した後、所定時間経過後
に電源が停止する。回転開始による電圧上昇で有れば所
定の処理を実施後引き続き電源を供給し続け、発電機の
出力電圧制御を開始する。

【００３０】請求項１０によれば、前記制御装置は、前
記抵抗の両端電圧が第２の所定値を超えた場合に前記第
１の所定時間のみ前記スイッチ手段を閉成させる。この
ように制御することで、電圧上昇がリークによるもので
あるなら前記スイッチ手段が閉成と同時に電圧は下が
る。この所定時間に抵抗の両端電圧に変化がなければ、
前記回転子が回転していないということであり、両端電
圧に変化が有れば回転子が回転していることを意味す
る。即ち、リークが発生している場合でも確実に前記回
転子の回転信号を検出する事ができる。

【００３１】請求項１１によれば、前記制御装置は、前
記抵抗の両端電圧の振幅が第２の所定値を超えた場合に
前記スイッチ手段を閉成させ、前記抵抗の両端電圧の振
幅が第２の所定値より大きい第３の所定値を超えた場合
に前記スイッチ手段を開成させるので請求項１０と同様
の効果がタイマやカウンタなどの回路を使わずにコンパ
レータのみで実現できる。

【００３２】請求項１２によれば、前記制御装置は、前
記スイッチ手段が閉成時に、前記抵抗の両端電圧の周波
数に連動する電気量が前記回転数の第１の所定値に相当
する値を超えた場合に、第２の所定時間のみ前記主電源
装置を動作状態にする。この様に制御する事で、前記回
転子が真に回転しているということを確実に検出するこ
とが可能となる。

【００３３】請求項１３によれば、前記第２の所定時間
は第１の所定時間よりも長いことを特徴とするので、前
記回転子の回転数が確立したと判断された場合に確実に
前記電源回路を連続的に動作状態に維持する事ができ
る。

【００３４】

【発明の実施の形態】〔第１の実施例〕図１は第１実施
例の構成を示すブロック図である。

【００３５】１は本発明のオルタネータ、２は車載バッ
テリ、３は前記オルタネータを構成する３相電機子巻
線、４は前記３相電機子巻線の各相出力端に接続される
全波整流回路、５は前記３相電機子巻線に鎖交させる交
番磁界を発生させる回転磁極（図示せず）に巻装される
界磁巻線、６は該界磁巻線に通電する界磁電流を調整し
て前記オルタネータの出力電圧を所定範囲内に制御する
電圧制御装置である。

【００３６】６１は該電圧制御装置を構成し、前記界磁
巻線に接続され界磁電流を断続するパワートランジス
タ、６２は該パワートランジスタがオフの際に界磁電流
を貫流させるフライホイルダイオード、６３は前記全波
整流回路の出力電圧をモニタし、該出力電圧が所定の範
囲内に収まるように前記パワートランジスタを駆動させ
る信号を発生する電圧制御回路、６４は前記電圧制御回
路を動作状態に保つべく電力を供給する主電源回路、６
５は前記前記電機子巻線の２相の出力電圧Ｐｘ、Ｐｙを
入力し、これら電圧信号から前記回転子が回転したこと
を検出して前記主電源回路を駆動するための信号を発す
る副電源回路である。

【００３７】図２は前記副電源回路の詳細構成を示す一
例である。

【００３８】７１は前記電機子巻線のＹ相の端子電圧を
入力する入力端子、７２は前記電機子巻線のＸ相の端子
電圧を入力する入力端子、７３は前記Ｙ相の出力端子と
接地とを接続する接地抵抗Ｒ１、７４は前記Ｘ相の出力
端子を接地と断続せしめるスイッチ手段ＴＲ１、本例で
はＭＯＳＦＥＴで構成される。本ＭＯＳＦＥＴのオン抵
抗は前記接地抵抗Ｒ１よりも十分に小さく設定する。例
えばＲ１＝１ｋΩ、Ｒ _TR1＝１Ωとする。

【００３９】７５は前記接地抵抗Ｒ１の電圧を第１の所
定値Ｖ２と比較するコンパレータ、７６は前記コンパレ
ータの出力信号Ｖａの立ち下がりもしくは立ち上がりを
トリガとして第１の所定時間Ｔ１だけＨｉ信号を出力す
る第１のタイマ回路、７７は前記第１のタイマ回路の出
力信号Ｖｂと前記コンパレータの出力信号Ｖａの論理積
を演算する第１のＡＮＤゲートであり、その出力信号Ｖ
ｃはこの副電源回路の出力端子７９を通じて後段の主電
源回路の入力端子１０１に入力される。７８は前記第１
のタイマ回路の出力信号Ｖｂと、入力端子８０から入力
される前記主電源回路からの出力信号Ｖｄとの論理積を
演算する第２のＡＮＤゲートであり、この出力信号Ｖｅ
が前記スイッチ手段７４を断続させる。８２は前記第１
のタイマ回路からの出力信号Ｖｂにより駆動され、前記
発電機の出力電位と該副電源回路の出力端子８１間に接
続されたアナログスイッチである。該副電源回路の出力
信号がＨｉレベルである期間は後段の主電源回路６４を
動作状態に維持するのである。

【００４０】１００は主電源回路の一部であり、前記副
電源回路の出力信号Ｖｃのパルス数をカウントするカウ
ンタ回路であり、その出力信号はインバータ１０４を介
して主電源回路の出力端子１０２へ出力される。前記カ
ウンタ回路は入力パルス数が所定個入力されたらＨｉレ
ベルを出力するように設定されている。前記所定個とは
請求項１で記載している回転数の第１の所定値に関連す
るパルス数である。

【００４１】次に本実施例の動作を説明する。

【００４２】前記電機子巻線のＹ相の出力電圧Ｖｐｙが
第２の所定値Ｖ２を超えた場合には前記コンパレータが
反転し出力信号ＶａはＨｉになる。この第２の所定値Ｖ
２は、好適には、前記車両用交流発電機の定格電圧の１
／１０以下、例えば０．４Ｖ程度に設定するのが望まし
い。第１のタイマ回路は、前記コンパレータの出力信号
Ｖａのパルスの立ち上がりをトリガポイント（ｔ１）と
して第１の所定時間Ｔ１のみＨｉレベルを出力する。前
記第１タイマ回路がＨｉレベルを出力すると前記アナロ
グスイッチ８２を閉成させる。即ち、所定時間Ｔ１のみ
前記主電源回路を動作状態にする。

【００４３】主電源回路は、先ず前記副電源回路から前
記コンパレータの出力信号Ｖａと前記第１タイマ回路の
出力信号Ｖｂの論理積信号Ｖｃを受け取る。主電源回路
のカウンタ回路１００でＶｃのパルス数をカウントす
る。パルス数が所定個入力されたらＨｉレベルを出力す
る。カウンタ回路の反転出力信号が再び前記副電源回路
に入力され前記第２のＡＮＤゲート７８に入力される。

【００４４】例えば、回転子の回転が停止している期間
にＹ相の電圧Ｖｐｙがリーク電流によって持ち上げられ
た場合、コンパレータ７５は反転しＨｉレベルを出力す
る。すると第１タイマ回路が作動し、第１の所定時間Ｔ
１だけＨｉレベルを出力し主電源回路を第１所定時間Ｔ
１だけ動作状態にする。主電源回路内のカウンタ回路の
出力はＬｏレベルであるので前記第２のＡＮＤゲート７
８の両入力はＨｉレベルであり前記スイッチ手段を閉成
し直ちにリーク電流を該スイッチ手段を通じて接地に逃
がす。そして所定時間が経過したら主電源回路は再び非
動作状態に保持される。リーク電流が存在する限りこの
動作が繰り返される。

【００４５】一方、Ｙ相電圧がリーク電流ではなく前記
回転子の回転に起因して発生する電圧であるならば、コ
ンパレータ出力の立ち上がりポイントから第１の所定時
間だけ主電源回路を動作させる。このときは第１ＡＮＤ
ゲート７７の出力信号Ｖｃにはパルス信号が存在してい
るので前記カウンタ回路１００が該パルス数をカウント
する。パルス数が所定個以上入力されない場合にはカウ
ンタ回路の出力はＬｏレベルのままであり、第１所定時
間Ｔ１経過後主電源回路は非動作状態に保持される。回
転数が高くなりパルス数が増加して所定個数に達したら
カウンタ回路がＨｉレベルを出力し、前記スイッチ手段
７４を開成させる。そして後段の電圧制御回路に電力を
供給開始し発電電圧制御が開始される。

【００４６】更に、Ｙ相にリーク電流による直流電圧
と、回転子の回転に起因する変動電圧が混在する場合、
コンパレータの反転と同時に主電源回路が動作開始し、
Ｖｃのパルス数をカウントし、パルス数が所定個以上入
力されるまで前述した様に前記スイッチ手段を閉成しリ
ークによる直流電圧を除去する。

【００４７】前記スイッチ手段が閉成された場合、この
スイッチ手段と前記接地抵抗Ｒ１とＸ相、Ｙ相の電機子
巻線で形成される閉ループ回路に、前記界磁極に残留す
る磁化による磁束が前記電機子巻線に鎖交して誘起され
る起電圧によって電流が流れる。そして前記接地抵抗両
端に電圧Ｖｐｙが発生する。この電圧Ｖｐｙの大きさは
前記スイッチ手段が開成されている場合と比較するとス
イッチが閉成されている場合の方が大きいのである。そ
の理由は次の如きである。

【００４８】スイッチ手段が開成されている場合常時閉
であるループ回路は存在せず、Ｘ相に接続される整流ダ
イオード４１と前記接地抵抗Ｒ１、Ｘ相、Ｙ相で形成さ
れる半波整流回路により電流を循環させる。しかしこの
場合整流ダイオードの順方向電圧降下が約０．７Ｖあ
る。一方でこの半波整流回路に印加される起電圧は先に
述べた如く界磁極の残留磁化に起因するものなので極め
て微少な電圧約１．２Ｖ程度しか得られない。前記スイ
ッチ手段が開成されている場合には前記１．２Ｖ程度の
うち０．５Ｖ程度が前記ダイオードで分圧され、結果的
に前記接地抵抗の電圧降下は約０．５Ｖ程度しか現れ
ず、しかも半波信号であり極めて検出が困難である。

【００４９】逆に、前記スイッチ手段が閉成されると先
に述べた如く常時閉となるループが形成され、前記交流
電流を循環させることができる。しかも回路中にはダイ
オード等の電圧降下をもたらす素子がなく、比較的大き
な電圧が得られ、検出が容易となる。つまり前記スイッ
チ手段閉成で前記接地抵抗両端電圧を実質的に増幅する
事ができるのである。

【００５０】Ｖｐｙの信号が増幅されると第２の所定値
Ｖ２超える機会が増加し、従って前記カウンタ回路１０
０に入力されるパルス数は所定個以上入力される。そし
て、前述の如く前記スイッチ手段を開成し、前記主電源
回路を動作状態に維持し、前記電圧制御回路に電源を供
給し続け、発電機の発電電圧制御を開始させるのであ
る。

【００５１】以上、説明したように発電機の電機子巻線
にリーク電流が存在しても前記スイッチ手段を断続制御
することで、リーク電流によるノイズ信号を容易に除去
でき、回転子の回転による信号のみを検出できる。その
結果、回転子の回転開始を容易に検出可能な制御装置を
提供できるのである。

【００５２】しかしながら本実施例では、カウンタ回路
を主電源回路内に実装したため、回転子の回転数が低い
場合に主電源回路が動作／非動作を繰り返してスイッチ
ングノイズやスイッチング損失を発生させたり、いささ
か動作が不安定であったり、ノイズと真の回転信号の区
別をするためのみには回路の消費電力が大きすぎるとい
った課題がある。

【００５３】〔第２の実施例〕図３を用いて第２実施例
を示す。

【００５４】本例は第１実施例での課題を解決した実施
例である。

【００５５】８３は前記第１のＡＮＤゲートの出力パル
ス信号をカウントするカウンタ回路であり、所定のパル
ス数が入力されたらＨｉレベルを出力するように設定さ
れている。８４は前記カウンタ回路の出力信号Ｖｆの立
ち上がりもしくは立ち下がりをトリガとして第２の所定
時間Ｔ２だけＨｉレベルを出力する第２のタイマ回路、
本例では立ち下がりをトリガポイントと設定している。
尚、第２の所定時間Ｔ２は前記第１の所定時間Ｔ１より
も長く設定している。８５は前記第２のタイマ回路の出
力信号を反転させる第１のインバータでありその出力信
号は第２のＡＮＤゲート７８に入力される。第２ＡＮＤ
ゲートの出力信号Ｖｅが前記スイッチ手段７４を断続駆
動する。８６は前記第１のタイマ回路７６の出力信号Ｖ
ｂを反転させ、出力がＨｉレベルの時前記カウンタ回路
８３をリセットする第２のインバータである。本実施例
では前記アナログスイッチ８２の駆動信号は前記第２の
タイマ回路の出力信号Ｖｇにて実施される。

【００５６】次に、図４、５を用いて本実施例の動作を
説明する。図４は前記回転子の回転数が低い場合の動作
タイムチャート、図５は前記回転子の回転数が高い場合
の動作タイムチャートである。

【００５７】第１ＡＮＤゲートの出力信号Ｖｃ発生まで
の動作原理は第１実施例に同じであるので、ここでは説
明を省略する。

【００５８】カウンタ回路８３は前記コンパレータの出
力信号Ｖａと前記第１のタイマ回路の出力信号Ｖｂの論
理積信号Ｖｃをカウントする。本例では４パルス目が入
力されたら、４パルス目のＨｉレベル期間のみＨｉレベ
ルを出力し、パルスＶｂの反転信号Ｖｈでカウント数を
リセットする。図４における低回転数域ではＶｐｙの周
波数が低く、従って第１のタイマがＨｉレベルの期間に
は所定のパルス数が入力されないのでこのカウンタ回路
の出力ＶｆはＬｏレベルのままである。従って第２のタ
イマ回路は動作を開始せず、アナログスイッチ８２は開
いたまま、主電源回路を動作させることはできない。

【００５９】次に回転数が高くなった場合につき図５を
用いて説明する。

【００６０】この場合前記接地抵抗Ｒ１の両端電圧Ｖｐ
ｙの基本周波数が高くなり、前記第１タイマ回路の所定
時間Ｔ１中に必要４周期以上のＶｐｙがコンパレータ７
５に入力される。つまりコンパレータの出力信号Ｖａは
Ｔ１期間内に４パルスの信号を出力する。すると前記カ
ウンタ回路７８は４パルス目の信号が入力されるとＨｉ
レベルＶｆを出力する。このパルス信号Ｖｆを受けて前
記第２のタイマ回路はＶｆの立ち下がりをトリガポイン
トとして第２の所定時間Ｔ２のみＨｉレベルＶｇを出力
する。この信号Ｖｇは前記アナログスイッチを閉成さ
せ、該副電源回路の出力端子８１にＢ電位を出力させ
る。Ｂ端子には通常車載バッテリが接続されているので
Ｂ電位は車載バッテリの電圧がかかっている。即ち、前
記アナログスイッチが閉成期間には後段の主電源回路６
４が動作状態となり、直ちに前記車両用交流発電機の出
力電圧制御を開始するのである。

【００６１】同時に前記信号Ｖｇはインバータ８５で反
転され前記第１タイマがＨｉレベルを出力していても前
記スイッチ手段を直ちに開成させる。即ち、前記発電機
の電機子巻線に誘起される発電電圧を接地から切断させ
ることで、発電機出力をスイッチ手段で浪費するという
現象を防止しているのである。

【００６２】今、仮に前記回転子の回転数が所定の回転
数に達していないにも関わらず、コンパレータの出力信
号Ｖａが４パルス目を出力したとすると、カウンタが４
パルス目をカウントするものの、この信号は何らかの原
因によるノイズ信号であるので次回のカウントの際には
出現しないはずである。つまり一旦は前記主電源回路を
動作状態にするものの、前記第２の設定時間経過後には
前記第２タイマ回路は動作せず、従って主電源回路は直
ちに非動作状態に保持される。

【００６３】一方で、前記回転子が所定の回転数以上で
回転している際にはコンパレータ７５の出力パルス数は
必ず４パルス以上発生するので前記第２タイマ回路は連
続的にＨｉレベルを出力し、主電源回路を常時動作状態
に維持するのである。

【００６４】尚、前記カウンタのカウント数をここでは
４に設定したが４に限るものではなく、任意の数に設定
できる。前記カウンタのカウント数と第１の所定時間Ｔ
１、第２の所定時間Ｔ２の関係につき以下説明する。

【００６５】先ず第１の所定時間の説明をする。第１の
タイマ回路は前記スイッチ手段ＴＲ１を所定時間Ｔ１だ
け閉成させるものである。更に前記スイッチ手段が閉成
している期間に前記接地抵抗Ｒ１の両端に発生する電圧
信号がリーク電流などのノイズに起因するものなのか真
の信号なのかを区別する事を目的としている。つまり、
前述したとおり、前記スイッチ手段が閉成されている場
合に、前記回転子が回転していれば前記接地抵抗端の信
号Ｖｐｙは交流電圧信号になる。この交流電圧の基本周
波数は前記回転子の回転数に依存するものであり、回転
数が低ければその基本周波数も小さく、回転数が高けれ
ば基本周波数も大きくなる。即ち前記第１タイマの動作
期間Ｔ１中に発生するパルス数Ｖ４が回転数の高低によ
って変わるのである。例えば前記界磁極が１６極、１０
００ｒｐｍで回転している際にはＶｐｙの基本周波数は
１３３．３Ｈｚになる。一般に２ｐ個の界磁極を備える
回転子がＮｒｐｍで回転している際にはＶｐｙの基本周
波数は(Ｎ×ｐ)／６０［Ｈｚ］になることは周知であ
る。検出したい所定の回転数（第１の所定値）をＮ０ｒ
ｐｍ、前記カウンタ回路のカウント数をｋ、つまりｋパ
ルス目でＨｉレベルを出力する、と設定すれば、前記第
１の所定時間Ｔ１は Ｔ１＝６０／（Ｎ０×ｐ）×（ｋ＋１） ［ｓｅｃ］ 以上に設定すれば良い。このように設定すれば前記回転
子が所定の回転数以上で回転していればＴ１期間に必ず
ｋ個のパルス信号が発生するのである。例えば１６個の
界磁極を備える回転子が１０００ｒｐｍで回転している
のを検出するのに４パルスで検出するならＴ１は３７．
５ｍｓｅｃ以上に設定すれば良い。

【００６６】次に第２の所定時間を説明する。第２のタ
イマ回路は前記カウンタへの入力信号が常に所定パルス
数以上入力されているか、即ち前記回転子が所定の回転
数以上で回転しているか、を検出、判断することを目的
としている。従って第２の所定時間Ｔ２は第１の所定時
間よりも１パルス分だけ長くしておけば十分である。即
ち、 Ｔ２＝６０／（Ｎ０×ｐ）×（ｋ＋２） ［ｓｅｃ］ 以上に設定する。上記の例に当てはめればＴ２は４５ｍ
ｓｅｃ以上に設定すればよい。

【００６７】以上説明した通り本発明の構成によれば、
ノイズと、回転子の回転に起因する真の信号を確実に区
別でき、リーク電流発生時には確実に主電源回路を非動
作状態に保つことが可能である。

【００６８】仮に、ノイズ発生により誤検出した時でも
一旦主電源が動作するものの直ちに非動作状態に戻し、
不要な電力消費を抑制できる。

【００６９】一方、真に回転子が回転している場合には
直ちに主電源回路を動作状態に維持し、かつ接地スイッ
チを開成する事で、発電機の出力電力を無駄に消費させ
ることも容易に回避できる。

【００７０】本発明の如く電機子巻線の１相を接地に断
続させるスイッチ手段とその制御回路を設けるだけで、
車両用交流発電機の外部から車両の状態やエンジンの状
態を視させる何らの信号を受信することなく、自信で回
転子の回転開始を検出し発電制御を開始できるのであ
る。即ち、車載バッテリ及び電気負荷装置に電力を供給
するケーブルのみを必要とし、他の一切の信号ケーブル
を廃止できるのである。

【００７１】尚、本例で示したタイマ回路やカウンタ回
路は周知のディジタル技術を用いて容易に構成できるの
で詳細説明を省略する。

【００７２】〔変形態様〕第２実施例の変形態様として
図６に示す。

【００７３】第２実施例ではカウンタ回路を用いて回転
子の回転数が所定値以上か否かを検出したが、本例では
カウンタ回路の代わりに、Ｆ／Ｖコンバータ８７と第２
のコンパレータ８８で構成した例を示す。

【００７４】前記回転子が回転していない場合の動作は
第１実施例に同じなので説明を省略する。

【００７５】回転子が回転している場合には第１実施例
で説明した如く、第１コンパレータ７５の出力信号Ｖａ
には回転子の回転数に応じた周波数のパルス列が発生し
ている。このパルス列信号のうち前記スイッチ手段が閉
成されている期間、即ち第１の所定時間Ｔ１の間の信号
を周知のＦ／Ｖコンバータ８７に入力しアナログ信号Ｖ
ｉに変換する。即ち、前記回転子の回転数の高低に応じ
て前記アナログ信号Ｖｉの大小が変化する。つまり回転
数が高い場合にはアナログ信号Ｖｉも大きく、回転数が
低いとアナログ信号Ｖｉも小さくなるのである。

【００７６】このアナログ信号を第１の所定値Ｖ１と比
較すると回転数が所定値以以上か否かが容易に検出でき
るのである。第１所定値Ｖ１は前記回転子の回転数を検
出したい回転数相当の値に設定しておけばよいのであ
る。尚、必要に応じてＦ／Ｖコンバータの後段にローパ
スフィルタを挿入して検出精度を向上しても良い。

【００７７】本例によれば、第１実施例に示すパルス数
をカウントする方法よりも回転数の検出精度が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】第１実施例の副電源回路の一例である。

【図３】第２実施例の副電源回路の一例である。

【図４】第２実施例の回転数が低い場合の動作を示すタ
イミングチャートである。

【図５】第２実施例の回転数が高い場合の動作を示すタ
イミングチャートである。

【図６】第２実施例の変形態様の一例を示す副電源回路
である。

【符号の説明】

１．車両用発電機 ３．電機子巻線 ５．界磁巻線 ６．電圧制御装置 ６３．電圧制御部 ６４．主電源部 ６５．副電源部 ７１、７２．電機子巻線信号入力端子 ７３．接地抵抗 ７４．スイッチ手段 ７５、８８．コンパレータ ７６、８４．タイマ回路 ７７、７８．ＡＮＤゲート ７９、８１．副電源回路の信号出力端子 ８０．副電源回路の信号入力端子 ８２．アナログスイッチ ８３、１００．カウンタ回路 ８５、８６．インバータ ８７．Ｆ／Ｖコンバータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 幸二 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 5H590 AA01 CA07 CA23 CC01 CC18 CD01 CE05 DD25 DD64 EA01 EA07 EB02 EB21 FA06 FB01 FC14 FC17 FC21 FC26 GA02 HA02 HA09 HA27 JA09 JB01 JB05 JB07 KK04

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の界磁極を備えた回転子と、前記界
   磁極を磁化させるための界磁巻線と、該界磁巻線に並列
   に接続された励磁電流の環流用ダイオードと、前記回転
   子により発生する回転磁界を受け交流電圧を誘起する多
   相巻線が施された電機子鉄心を備える電機子と、前記界
   磁巻線の通電電流を制御する事で出力電圧の制御を実施
   する出力電圧制御装置を備える車両用交流発電機におい
   て、 前記多相巻線の１相の出力端子と車載バッテリの負極電
   位間に接続される抵抗と、前記多相巻線の他の相のうち
   少なくとも１相の出力端子を車載バッテリの負極電位に
   断続させるスイッチ手段とを備え、 前記出力電圧制御装置は、前記抵抗の両端電圧を検出す
   る手段を備え、前記抵抗の両端電圧に応じて前記スイッ
   チ手段を断続制御し、 前記出力電圧制御装置は更に、前記回転子の回転数が第
   １の所定値を超える場合に前記スイッチ手段を開成させ
   ることを特徴とする車両用交流発電機及び車両用交流発
   電機の制御装置。
2. 【請求項２】 前記出力電圧制御装置は更に、前記抵抗
   の両端電圧の周波数に連動する電気量を検出する手段を
   備え、前記周波数に連動する電気量によって前記回転子
   の回転数を検出し、第１の所定値を超えたか否かを判断
   することを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機
   及び車両用交流発電機の制御装置。
3. 【請求項３】 前記第１の所定値は前記車両用交流発電
   機の発電開始回転数の２倍よりも小さいことを特徴とす
   る請求項１乃至２記載の車両用交流発電機及び車両用交
   流発電機の制御装置。
4. 【請求項４】 前記抵抗と、前記スイッチ手段は前記制
   御装置内に実装されることを特徴とする請求項３記載の
   車両用交流発電機及び車両用交流発電機の制御装置。
5. 【請求項５】 前記スイッチ手段は双方向導通可能なこ
   とを特徴とする請求項４記載の車両用交流発電機の制御
   装置。
6. 【請求項６】 前記スイッチ手段の閉成時の抵抗値は前
   記多相巻線の１相の出力端子と車載バッテリの負極電位
   間に接続される抵抗値よりも小さいことを特徴とする請
   求項５記載の車両用交流発電機の制御装置。
7. 【請求項７】 前記双方向導通可能なスイッチ手段はＭ
   ＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項６記載の車両
   用交流発電機の制御装置。
8. 【請求項８】 前記制御装置は更に、出力電圧制御回路
   と、前記出力電圧制御回路に電源を供給する主電源回路
   とを備え、前記抵抗の両端電圧に応じて前記主電源回路
   を動作状態にすることを特徴とする請求項４、７記載の
   車両用交流発電機の制御装置。
9. 【請求項９】 前記制御装置は、前記抵抗の両端電圧が
   第２の所定値を超えた場合に前記第１の所定時間のみ前
   記主電源回路を動作状態にすることを特徴とする請求項
   ８記載の車両用交流発電機の制御装置。
10. 【請求項１０】 前記制御装置は、前記抵抗の両端電圧
    が第２の所定値を超えた場合に前記第１の所定時間のみ
    前記スイッチ手段を閉成させることを特徴とする請求項
    ９記載の車両用交流発電機の制御装置。
11. 【請求項１１】 前記制御装置は、前記抵抗の両端電圧
    の振幅が第２の所定値を超えた場合に前記スイッチ手段
    を閉成させ、前記抵抗の両端電圧の振幅が第２の所定値
    より大きい第３の所定値を超えた場合に前記スイッチ手
    段を開成させることを特徴とする請求項９記載の車両用
    交流発電機の制御装置。
12. 【請求項１２】 前記制御装置は、前記スイッチ手段が
    閉成時に、前記抵抗の両端電圧の周波数に連動する電気
    量が前記回転数の第１の所定値に相当する値を超えた場
    合に、第２の所定時間のみ前記主電源装置を動作状態に
    することを特徴とする請求項１０乃至１１記載の車両用
    交流発電機の制御装置。
13. 【請求項１３】 前記第２の所定時間は第１の所定時間
    よりも長いことを特徴とする請求項１２記載の車両用交
    流発電機の制御装置。