JP2002281792A - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents

車両用発電機の制御装置

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JP2002281792A JP2001085349A JP2001085349A JP2002281792A JP 2002281792 A JP2002281792 A JP 2002281792A JP 2001085349 A JP2001085349 A JP 2001085349A JP 2001085349 A JP2001085349 A JP 2001085349A JP 2002281792 A JP2002281792 A JP 2002281792A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 車両用発電機の発電量を正確に検知して内燃
機関制御装置に与えることにより、燃料消費量の低減や
環境エコロジー性の向上が可能な車両用発電機の制御装
置を得る。 【解決手段】 車両用発電機1の界磁電流をON−OF
F制御するスイッチング手段11と、界磁電流の電流値
を検出する電流値検出手段18と、電流値検出手段18
が検出した界磁電流を電流値に応じたデューティー比を
持つPWM波に変換するPWM波変換手段13と、PW
M波変換手段13が出力するPWM波を車両用発電機1
の発電量情報として出力する出力手段14とを備えるよ
うにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両に搭載され
た内燃機関のアイドリング回転数を制御するに際し、発
電機の発電量を検出して発電量に見合った燃料供給を行
なうための発電量検出機能を有する車両用発電機の制御
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】内燃機関を搭載した車両においては車両
用発電機の発電量を検知し、例えば内燃機関のアイドリ
ング回転域では発電量に対応した駆動トルクを得るため
に燃料噴射量やスロットル開度などを制御してアイドリ
ング回転を安定化しながら可能な限り低速回転に抑え、
燃料消費量の低減や排出ガスの抑制を図ったり、また、
車両の走行条件によっては発電量を制御して内燃機関の
出力トルクを走行用と発電用とに分配するような制御が
なされている。例えば、特開平11−132073号公
報や、特開平9−84398号公報にはこのような発電
量情報を得る技術が開示されているが、このような制御
を行うためには車両用発電機の発電量を的確に検知する
ことが不可欠である。
【0003】図11ないし図13は、このような目的で
使用される従来の車両用発電機の制御装置を示すもの
で、図11は第一の従来例を示す機能ブロック図、図1
2はその回路ブロック図、図13は第二の従来例を示す
機能ブロック図である。まず、図11と図12とで第一
の従来例の構成と動作とを説明すると、車両用発電機1
は三相の電機子巻線2と界磁コイル3と電圧制御装置4
とから構成され、電圧制御装置4はB端子に電機子巻線
2の出力電圧を受け、この電圧が分圧抵抗5および6と
リップルフィルタ7とを介してコンパレータ8に供給さ
れ、コンパレータ8では基準電圧発生器9からの基準電
圧と比較されて比較結果の出力電圧が論理処理回路10
を介してスイッチングトランジスタ11のベースに加え
られる。
【0004】界磁コイル3の一方の端子はバッテリ12
からB端子を経由して電力供給を受け、他方の端子はF
端子を経由して電圧制御装置4のスイッチングトランジ
スタ11のコレクタに接続されている。また、スイッチ
ングトランジスタ11のエミッタは接地されており、ス
イッチングトランジスタ11はコンパレータ8の出力に
より、言い換えれば、電機子巻線2の出力電圧の値によ
りON−OFF制御され、界磁コイル3の電流がON−
OFFされて電機子巻線2の出力電圧を制御する。この
ON−OFFのデューティ比は回転速度が一定値の場合
には車両用発電機1の発電量により変化し、発電量が大
きいほどON期間が大となる。
【0005】従って、スイッチングトランジスタ11の
コレクタ側からはDF(デューティー オブ フィール
ドコイル)情報が得られ、図11に示すように電圧制御
装置4に情報処理部13と情報出力部14とを設けるこ
とにより、電圧制御装置4からは図に示すように、DF
情報によるPWM波の信号が得られ、内燃機関制御装置
15に与えることができる。このPWM波がローレベル
のときは界磁コイル3に流れる界磁電流は通電中であ
り、ハイレベルのときは遮断中である。このローレベル
とハイレベルとの各々の時間を計測してデューティ比を
得、このデューティ比から界磁コイル導通率の瞬時値を
得て、内燃機関制御装置15がこれを累積平均すること
により界磁コイル3の導通率累積平均値が得られ、これ
を車両用発電機1の発電率としている。
【0006】内燃機関制御装置15ではこの発電率と内
燃機関の回転速度とから、記憶装置16に記憶されてい
る発電量・駆動トルクマップを読み出し、車両用発電機
1の発電量と駆動トルクとを得、これらに基づき、アイ
ドリング制御反映部17が電気負荷の量と、燃料噴射補
正量と、点火時期補正量と、スロットルの最低開度量な
どを演算し、燃料噴射量やスロットル開度量を制御する
ことにより、アイドリング回転の安定性を損なわず、可
能な限り低回転速度に保持して燃料消費量の低減と環境
エコロジー性の向上とを図る。なお、図13の第二の従
来例は、界磁コイル3の導通率を電圧制御装置4内にて
デジタル信号化し、デジタル信号にて導通率を内燃機関
制御装置15に与えるもので、内燃機関制御装置15の
動作は第一の従来例と同様である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、発電量
情報に応じたアイドリング制御を行うための、従来の車
両用発電機の制御装置では、車両用発電機1の電圧制御
が界磁コイル3のON−OFF制御であることを利用
し、このON−OFF信号を利用して車両用発電機1の
発電率としていた。しかし、車両用発電機1の発電量は
厳密には電圧制御装置3のON−OFF比のみに依存す
るものではない。車両用発電機1の発電量と駆動トル
ク、すなわち、発電率は界磁電流と回転速度とに依存
し、界磁電流は上記の界磁コイル3のON−OFF比と
界磁コイル3の抵抗値とに依存するものである。
【0008】界磁コイル3の温度上昇により抵抗値が変
動した場合には発電率は変化し、従来の制御では界磁コ
イル3のON−OFF比と回転速度とにより発電率を得
ていたため、温度上昇の大きい車両用発電機においては
大きな誤差が生じることになる。この誤差を含めて制御
を行うためには燃料噴射補正量を増大させ、アイドリン
グ回転を高めに設定せざるを得ず、従って、従来装置で
は燃料消費量の低減や環境エコロジー性の向上が充分に
なされているとは言い難いものであった。
【0009】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたもので、内燃機関制御装置に対する信号形
態を変更することなく、車両用発電機の発電率を正確に
把握して内燃機関制御装置に与えることにより、燃料消
費量の低減や環境エコロジー性の向上が充分になし得る
車両用発電機の制御装置を得ることを目的とするもので
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる車両用
発電機の制御装置は、車両用発電機の界磁電流をON−
OFF制御するスイッチング手段と、界磁電流の電流値
を検出する電流値検出手段と、電流値検出手段が検出し
た界磁電流を電流値に応じたデューティー比を持つPW
M波に変換するPWM波変換手段と、PWM波変換手段
が出力するPWM波を車両用発電機の発電量情報として
出力する出力手段とを備えるようにしたものである。
【0011】また、電流値検出手段が界磁電流の通電回
路に直列に接続された検出抵抗であり、検出抵抗による
電圧降下値を界磁電流の電流値として検出するようにし
たものである。さらに、スイッチング手段が電流検出端
子を有するMOS−FETにより構成され、MOS−F
ETの電流検出端子に接続された、あるいは、内蔵され
た検出抵抗の電圧降下値を界磁電流の電流値として検出
するようにしたものである。さらにまた、検出抵抗によ
り検出された電圧降下値が差動増幅器により増幅されて
PWM波変換手段に与えられるようにしたものである。
【0012】また、検出抵抗により検出された電圧降下
値がピークホールド回路にてピークホールドされ、この
ピークホールドされた電圧が所定の時定数にて減衰する
ように構成したものである。さらに、所定の時定数が、
界磁電流がOFFされたときの界磁電流の減衰時定数に
対し、同等か、もしくは、同等以上に設定されるように
したものである。さらにまた、PWM波変換手段が三角
波発生回路と比較器とから形成され、PWM波が検出抵
抗により検出された電圧降下値と、三角波発生回路が発
生する三角波電圧との比較により生成されるようにした
ものである。
【0013】また、検出抵抗により検出された電圧降下
値と基準電圧との比較によりスイッチング手段をOFF
する界磁電流の電流値制限手段が設けられており、この
界磁電流の制限値を設定する基準電圧が三角波発生回路
に供給されて三角波電圧の波高値が基準電圧と等しい値
に設定されるようにしたものである。さらに、三角波発
生回路が発生する三角波電圧の波高値、または、電流値
制限手段の基準電圧の値が、対応する車両用発電機の容
量により設定変更が可能なように構成したものである。
【0014】さらにまた、PWM波変換手段が出力する
PWM波のデューティー比に、最大値と最小値との制限
値を設定するようにしたものである。また、電流値検出
手段が検出する界磁電流の電流値が所定値を超えたと
き、または、電流値が所定値未満の状態を継続したと
き、故障と判定する判定手段を備えるようにしたもので
ある。
【0015】また、車両用発電機の界磁電流をON−O
FF制御するスイッチング手段と、界磁電流の電流値を
電圧降下値として検出する検出抵抗と、検出抵抗の電圧
降下値と複数の異なる値の基準電圧とを比較する複数の
比較器とを備え、複数の比較器がそれぞれ異なる値の基
準電圧と電圧降下値とを比較することにより、電圧降下
値に応じて異なる比較器を反転させ、反転した比較器を
特定することにより界磁電流の電流値を検出すると共
に、この界磁電流の電流値を車両用発電機の発電量情報
として出力するようにしたものである。
【0016】さらに、検出抵抗により検出された電圧降
下値と基準電圧との比較によりスイッチング手段をOF
Fする界磁電流の電流値制限手段が設けられており、複
数の異なる値の基準電圧が、電流値制限手段の基準電圧
を最大値として所定の比率で分圧されるようにしたもの
である。さらにまた、複数の異なる値の基準電圧が、対
応する車両用発電機の容量により設定変更が可能なよう
に構成したものである。
【0017】また、車両用発電機の界磁電流をON−O
FF制御するスイッチング手段と、界磁電流の電流値を
電圧降下値として検出する検出抵抗と、検出抵抗の電圧
降下値をデジタル値に変換するA/D変換器と、A/D
変換器が出力するデジタル信号を車両用発電機の発電量
情報として出力する出力手段とを備えるようにしたもの
である。
【0018】さらに、検出抵抗により検出された電圧降
下値と、基準電圧との比較によりスイッチング手段をO
FFする界磁電流の電流値制限手段が設けられており、
この基準電圧が電源としてA/D変換器に与えられるこ
とにより、電圧降下値が基準電圧と等しい値にあると
き、A/D変換器のデジタル信号が最大値を示すように
したものである。
【0019】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
の実施の形態1による車両用発電機の制御装置の回路ブ
ロック図、図2は、機能ブロック図を示すものであり、
上記の従来例と同一機能部には同一符号が付与されてい
る。図1において、車両用発電機1は三相の電機子巻線
2と界磁コイル3と電圧制御装置4とから構成され、電
圧制御装置4は電機子巻線2の出力電圧を分圧する分圧
抵抗5および6と、分圧された電圧からリップルを除去
するリップルフィルタ7と、このリップルフィルタ7の
出力電圧と基準電圧発生器9からの基準電圧とを比較す
るコンパレータ8と、コンパレータ8の出力電圧を論理
処理してスイッチング手段であるトランジスタ11のベ
ースに与える論理処理回路10と、スイッチング手段1
1のエミッタとアース間に接続され、スイッチング手段
11に流れる電流、すなわち、界磁コイル3に流れる界
磁電流値に比例した電圧降下を発生する電流検出手段と
しての検出抵抗18とから構成されている。
【0020】また、検出抵抗18は界磁電流に与える影
響を少なくするため小さい値に設定されており、電圧降
下値は差動増幅器19により増幅されるように構成さ
れ、差動増幅器19の出力電圧はピークホールド回路2
0を介してコンパレータ21に入力される。コンパレー
タ21には三角波発生回路22から所定の波高値を有す
る三角波が比較電圧として入力され、両者の比較結果の
出力はトランジスタ23を駆動する。トランジスタ23
はコンパレータ21の出力によりON−OFF動作し、
検出抵抗18の両端電圧、すなわち、界磁電流値に準拠
したデューティー比を持つPWM信号を出力する。ピー
クホールド回路20とアース間に接続された抵抗24は
ピークホールド回路20にて保持されるピーク電圧を所
定の時間において減衰させる減衰抵抗であり、ダイオー
ド25は界磁電流遮断時に循環電流を通過させるフライ
ホイールダイオードである。
【0021】電圧制御装置4のトランジスタ23が生成
するPWM信号を入力する内燃機関制御装置15はPW
M信号のハイレベルとローレベルとの時間比を計測する
論理時間計測手段26と、論理時間計測手段26の出力
により内燃機関のアイドリング回転速度を制御するアイ
ドリング制御部27とを有しており、アイドリング制御
部27は図に示すように、燃料噴射量と、点火時期と、
アイドル回転制御バルブ(ISCV)の開度とを制御し
て内燃機関のアイドリング回転を安定した低速回転に維
持する。すなわち、このアイドリング回転は界磁電流値
に準拠して制御されることになる。
【0022】また、図2の機能ブロック図を図1と対比
して説明すると、図2における電圧制御装置4の界磁電
流検出手段28は図1における検出抵抗18と差動増幅
器19とであり、情報処理部13はピークホールド回路
20とコンパレータ21と三角波発生回路22とであ
り、この情報処理部13は界磁電流値をPWM信号に変
換するPWM波変換手段を形成している。情報出力部1
4、すなわち、出力手段はトランジスタ23により構成
されることになる。また、内燃機関制御装置15におい
ては、図2の情報入力部29と情報処理部30とが論理
時間計測手段26であり、図1のアイドリング制御部2
7が図2の発電率取得手段31と、発電量と駆動トルク
とのマップを記憶する記憶手段16と、記憶手段16か
ら発電量と駆動トルクとを検索する検索決定部32と、
アイドリング制御反映部17とから構成されることにな
る。なお、図2におけるエンジン回転数と、発電機の発
電量と駆動トルクとの枠は情報の内容を示すものであ
る。
【0023】このように構成されたこの発明の実施の形
態1による車両用発電機の制御装置において、電機子巻
線2の出力電圧は、B端子から電圧制御装置4に入力さ
れて分圧抵抗5および6により分圧され、さらに、リッ
プルフィルタ7によりリップルが除去されてコンパレー
タ8に入力される。コンパレータ8には基準電圧発生器
9からの基準電圧が入力されており、電機子巻線2の出
力電圧が所定値以下のときにはコンパレータ8の出力に
よりスイッチング手段11がONして界磁コイル3に界
磁電流を通電し、電機子巻線2の出力電圧が所定値以上
になればスイッチング手段11がOFFして界磁電流を
遮断し、電機子巻線2の出力電圧を所定値に保つ。
【0024】この界磁電流値は検出抵抗18により電圧
降下値として検出され、差動増幅器19により増幅され
てピークホールド回路20に入力され、この電圧がコン
パレータ21に入力される。ピークホールド回路20の
電圧はスイッチング手段11がOFFした後に減衰抵抗
24を通しての放電により所定の減衰時定数にて減衰
し、この減衰時定数は、スイッチング手段11がOFF
した後にフライホイールダイオード25を通して流れる
循環電流の減衰時定数に対して極めて近く、しかも循環
電流の減衰時定数より大きい減衰時定数に設定されてい
る。従ってコンパレータ21に入力される界磁電流の置
換電圧は界磁コイル3に流れる電流波形に極めて近くな
り、車両用発電機1の発電量特性を置換したものにな
る。
【0025】三角波発生回路22からコンパレータ21
に入力される電圧波形は、そのピーク電圧が界磁電流の
最大値(バッテリ12の電圧と界磁コイル3の抵抗値か
ら決まる電流、または、後述する電流制限手段による制
限値)に対してコンパレータ21が出力するPWM波
形、従って、トランジスタ23が出力するPWM波形の
デューティー比が最高値として約95%になるように設
定される。また、界磁電流の最低値(電機子巻線2が所
定の電圧を発生して負荷電流が0の状態)におけるデュ
ーティー比は最低値として約5%になるように設定さ
れ、最高値と最低値との間は界磁電流の電流値に準拠し
てデューティー比が変わるように設定されている。すな
わち、PWM波が一定周期内において、ローレベルまた
はハイレベルのいずれかに固定されることがないように
制限値が設けられている。
【0026】デューティー比をこのように設定すること
により、内燃機関制御装置15の論理時間計測手段26
においては一定周期時間を分母としてON時間またはO
FF時間を計測することにより界磁電流値を計測するこ
とが可能になり、論理時間計測手段26の回路構成を簡
素化できることになる。また、界磁コイル3に界磁電流
の最大値を超える異常電流が流れたり、回路の断線が発
生したりスイッチング手段11がオープン状態になって
界磁電流値が0の状態になったときにはコンパレータ2
1は反転しなくなり、ハイレベルもしくはローレベルの
信号が継続することになるが、電圧制御装置4もしくは
内燃機関制御装置15においてこのような状態が検出さ
れた場合には車両用発電機1または電圧制御装置4の故
障と判定させる判定手段を設けることもできる。
【0027】以上のように、この発明の実施の形態1に
よる車両用発電機の制御装置によれば、車両用発電機1
の発電量を界磁電流のON−OFF時間でなく、界磁電
流値そのものから得るようにし、電流値の出力信号は情
報処理部13を構成するピークホールド回路20とコン
パレータ21と三角波発生回路22とによりPWM波形
として出力するようにしたので、温度などに影響されず
常に正確な発電量を検出でき、内燃機関制御装置15側
にはPWM波形が入力されるので従来の内燃機関制御装
置から変更を加える必要もなく、界磁電流の瞬時値から
累積平均値を得て精度良く発電量に見合ったアイドリン
グ制御ができ、燃料消費量の低減や環境エコロジー性の
向上を可能にするものである。
【0028】なお、検出抵抗18は、スイッチング手段
11のエミッタ側のみでなく、図1の点線枠A、Bで示
すようなコレクタ側に挿入することもでき、特にA位
置、すなわち、界磁コイル3とフライホイールダイオー
ド25との間に設けることにより、検出抵抗18には循
環電流が流れるので、ピークホールド回路20と減衰抵
抗24とを省略することが可能になる。また、三角波発
生回路22が発生する三角波のピーク値を可変的に設定
する手段を設けておき、車両用発電機1の容量に対応し
て設定可能なように構成すれば電圧制御装置4の構成を
変更することなく複数種類の車両用発電機1に対応させ
ることが可能になるものである。
【0029】実施の形態2.図3は、この発明の実施の
形態2による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図
であり、実施の形態1の車両用発電機の制御装置に対し
て電圧制御装置4のスイッチング手段11に電流制限回
路を付加したものである。図に示すように、電圧制御装
置4には電源回路33から供給される電源電圧を分圧す
る分圧抵抗34および35と、この分圧電圧と検出抵抗
18から差動増幅回路19を経由した電圧とを入力して
比較するコンパレータ36と、コンパレータ36の出力
により動作してスイッチング手段11を操作するトラン
ジスタ37とが実施の形態1に示した図1に付加されて
おり、さらに、三角波発生回路22の電源として分圧抵
抗34および35による分圧電圧が加えられるように構
成されている。
【0030】このように構成されたこの発明の実施の形
態2による車両用発電機の制御装置において、コンパレ
ータ36は界磁コイル3の電流制限手段として付加され
たもので、分圧抵抗34および35により分圧された電
圧を基準電圧とし、この基準電圧と検出抵抗18の電圧
降下値とを比較して界磁電流が所定値以上になればトラ
ンジスタ37を駆動してスイッチング手段11をOFF
させ、界磁電流を遮断する。このように界磁電流を制限
することにより、例えば、冷時における内燃機関の始動
時など界磁コイル3の抵抗値が低い場合に、界磁電流の
最大値が過大となって車両用発電機1の発電量が増大
し、発電機の駆動トルクが増大して内燃機関のアイドリ
ング回転が不安定になることを防止することができ、ア
イドリング回転を安定した低回転に維持して燃料消費量
の低減や環境エコロジー性の向上を維持することができ
るものである。
【0031】また、三角波発生回路22の電源に電流制
限手段の基準電圧を使用することにより、三角波の波高
値をこの基準電圧値と同等に設定することができ、界磁
電流の最大値と三角波発生回路22の波高値とを同等の
電圧に設定できるので、トランジスタ23が出力するP
WM信号のデューティー比の最高値を精度良く設定する
ことができ、電源電圧の変動に対してもデューティー比
を安定させることができる。なお、基準電圧を車両用発
電機1の容量に対応して設定可能なように構成すれば電
圧制御装置4の構成を変更することなく複数種類の車両
用発電機1に対応させ得ることは実施の形態1の場合と
同様である。
【0032】実施の形態3.図4は、この発明の実施の
形態3による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図
であり、この実施の形態においては、実施の形態1の車
両用発電機の制御装置に対して、電圧制御装置4のスイ
ッチング手段として、電界効果トランジスタFET11
aを使用すると共に、このスイッチング手段11aを界
磁コイル3の非アース側に設けた、所謂、界磁コイル3
のハイサイドドライブ制御とし、このためにスイッチン
グ手段11aと論理処理回路10との間にチャージポン
プ38を挿入するようにしたものである。このような構
成としても実施の形態1の場合と同様の効果を得ること
ができ、また、実施の形態2にて示した電流制限回路を
付与することができるものである。
【0033】実施の形態4.図5は、この発明の実施の
形態4による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図
であり、上記の実施の形態1の車両用発電機の制御装置
に対して電圧制御装置4のスイッチング手段に、電流検
出端子を有するインテリジェントFETと呼ばれるMO
S−FET11bを用いるようにしたものである。この
ようなスイッチング手段11bを用いることにより、検
出抵抗18をスイッチング手段11bの電流検出端子に
接続して界磁電流を検出でき、界磁コイル3と直列に挿
入する必要がなくなるので、検出抵抗18が界磁電流に
影響を与えることを回避できると共に、検出抵抗18の
小電力化が可能になるものであり、また、スイッチング
手段11bに検出抵抗18を内蔵させることもでき、電
圧制御装置4自体の小型化が可能になるものである。
【0034】実施の形態5.図6は、この発明の実施の
形態5による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図
であり、上記した実施の形態3の図4に示したハイサイ
ドドライブ制御の車両用発電機の制御装置に対し、電圧
制御装置4のスイッチング手段11aを、電流検出端子
を有するインテリジェントFETと呼ばれるMOS−F
ETのスイッチング手段11bに変えたものである。こ
の実施の形態においても上記の実施の形態4と同様に、
検出抵抗18をスイッチング手段11bの電流検出端子
に接続して界磁電流を検出することが可能になり、検出
抵抗18が界磁電流に影響を与えることを回避できると
共に、検出抵抗18の小電力化を可能にし、また、スイ
ッチング手段11bに検出抵抗18を内蔵させることも
でき、電圧制御装置4自体の小型化を可能にするもので
ある。
【0035】実施の形態6.図7と図8とは、この発明
の実施の形態6による車両用発電機の制御装置の構成を
示すもので、図7は回路ブロック図、図8は機能ブロッ
ク図である。この実施の形態は、電圧制御装置4から内
燃機関制御装置15に対する信号伝送をデジタル信号に
て行うようにしたもので、信号伝送方式が異なる以外は
実施の形態1と同様である。そのために、電圧制御装置
4のコンパレータ21の出力は、実施の形態1の場合の
トランジスタ23に代わって、論理レイト二進数化回路
39に与えられ、PWM信号がデジタル信号化され、デ
ジタル信号送信回路40を介して内燃機関制御装置15
のデジタル信号受信部41に送信される。内燃機関制御
装置15ではこの信号からIF情報抽出部42において
界磁電流値(IF)を抽出し、実施の形態1と同様の処
理で内燃機関のアイドリング制御を行う。
【0036】図8においては、電圧制御装置4の情報処
理部43が図7の論理レイト二進数化回路39に相当
し、情報入出力部44がデジタル信号送信回路40に相
当するものであり、内燃機関制御装置15の情報入出力
部45がデジタル信号受信部41に相当し、情報処理部
46がIF情報抽出部42に相当するものである。この
構成においては情報伝送方式のみが実施の形態1と異な
るのみであり、従って、実施の形態1と同様に、界磁電
流値から精度良く発電量を検出してアイドリング制御す
ることができ、燃料消費量の低減や環境エコロジー性の
向上が可能になるものである。また、情報伝送方式のみ
が異なるものであるから、実施の形態3ないし5にて説
明したスイッチング素子の種類や挿入箇所についても適
用することができるものであり、さらにデジタル伝送を
多重伝送としてIF情報抽出部42により界磁電流値に
関するデータ(IF情報)のみを抽出することもでき
る。
【0037】実施の形態7.図9は、この発明の実施の
形態7による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図
であり、この実施の形態における車両用発電機の制御装
置は、実施の形態6の車両用発電機の制御装置に対し
て、実施の形態2と同様に電圧制御装置4のスイッチン
グ手段11に電流制限回路を付加すると共に、実施の形
態6とは異なる形態のデジタル化(二進化)を採用した
ものである。
【0038】電圧制御装置4には電源回路33から供給
される電源電圧を分圧する分圧抵抗34と35a〜35
nが設けられ、この分圧抵抗34と35a〜35nによ
り得られた基準電圧と検出抵抗18から差動増幅回路1
9を経由した電圧とを入力して比較するコンパレータ3
6と、コンパレータ36の出力により動作してスイッチ
ング手段11を操作するトランジスタ37とが設けられ
る一方、多段階に直列接続された分圧抵抗35a〜35
nの各接続点からは複数の基準電圧としてref1ない
しrefnが取り出され、それぞれの電圧がコンパレー
タ47a〜47nに与えられる。各コンパレータ47a
〜47nの他方の入力端子には差動増幅回路19の出力
電圧がピークホールド回路20を介して与えられてい
る。また、各コンパレータ47a〜47nの出力はそれ
ぞれSW論理二進数化回路48を経由してデジタル信号
送信回路40に与えられる。
【0039】このように構成されたこの発明の実施の形
態7による車両用発電機の制御装置において、各コンパ
レータ47a〜47nには異なる値の比較電圧が与えら
れるため、検出抵抗18が検出する界磁電流値に対応し
てコンパレータ47a〜47nのいずれかが信号電圧を
出力する。この比較電圧を界磁電流値が最大値のときを
100%とする各値に対応させておくことにより、界磁
電流値がその値に達する毎に異なるコンパレータが動作
してSW論理二進数化回路48に信号を与えることにな
り、SW論理二進数化回路48は動作したコンパレータ
を特定することにより界磁電流値を読み取り、二進化信
号に変換して出力する。
【0040】このように構成することにより、界磁電流
値の検出は段階的なものとなるが、既存のSW論理二進
数化回路を使用して実施の形態6と同様の効果を得るこ
とができるものである。また、これらの各基準電圧re
f1ないしrefnを、電流制限回路を構成するコンパ
レータ36の基準電圧を最大値とする所定比率での分割
電圧とすることにより、界磁電流値の変化範囲内におい
て容易にデジタル信号を得ることができ、さらに、各基
準電圧を車両用発電機1の容量に対応して変更設定が可
能なように構成することにより、実施の形態1や3のよ
うに電圧制御装置4の構成を変更することなく複数種類
の車両用発電機1に対応させることが可能になるもので
ある。
【0041】実施の形態8.図10は、この発明の実施
の形態8による車両用発電機の制御装置の回路ブロック
図であり、この実施の形態における車両用発電機の制御
装置は、実施の形態7の車両用発電機の制御装置に対し
て、検出抵抗18の出力を差動増幅回路19とピークホ
ールド回路20とを経由してA/D変換回路49に与
え、A/D変換回路49のデジタル信号出力を累積平均
化回路50を介してデジタル信号送信回路40に与える
ようにしたものである。
【0042】このように構成されたこの発明の実施の形
態8による車両用発電機の制御装置において、A/D変
換回路49の電源として、分圧抵抗34および35によ
り分圧された電流制限手段用コンパレータ36の基準電
圧、すなわち、界磁電流値の最大値を制限する電圧を用
いることにより、界磁電流値が最大値のときにA/D変
換回路49の出力信号を最大値相当のデジタル信号(F
Fh)とすることができ、また、これを累積平均化する
ことにより、信頼性の高い界磁電流の検出と、これに伴
う内燃機関のアイドリング制御が可能となるものであ
る。
【0043】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明の車両
用発電機の制御装置において、請求項1に記載の発明に
よれば、車両用発電機の界磁電流をON−OFF制御す
るスイッチング手段と、界磁電流の電流値を検出する電
流値検出手段と、この検出した界磁電流を電流値に応じ
たデューティー比のPWM波に変換するPWM波変換手
段と、このPWM波を車両用発電機の発電量情報として
出力する出力手段とを備えたので、この発電量情報によ
り内燃機関のアイドリング回転を制御することにより、
温度などに影響されず常に正確な発電量情報を得て内燃
機関を制御することができ、安定した低回転のアイドリ
ングを維持して燃料消費量の低減や環境エコロジー性の
向上を可能にし、また、信号形態をPWM波形としたの
で従来の内燃機関制御装置に変更を加えることなく制御
ができるものである。
【0044】また、請求項2に記載の発明によれば、電
流値検出手段に界磁電流の通電回路に直列接続した検出
抵抗を使用し、検出抵抗による電圧降下値を界磁電流の
電流値として検出するようにしたので、簡単な構成で正
確な発電量情報を得ることができるものである。さら
に、請求項3に記載の発明によれば、スイッチング手段
を電流検出端子を有するMOS−FETにて構成し、こ
の電流検出端子に接続された、あるいは、内蔵された検
出抵抗の電圧降下値を界磁電流の電流値として検出する
ようにしたので、界磁電流検出のために界磁電流に影響
を与えることがなく、また、制御装置自体を小型化する
ことが可能になるものである。
【0045】また、請求項4に記載の発明によれば、検
出抵抗により検出された電圧降下値を差動増幅器により
増幅し、PWM波変換手段に与えるようにしたので、検
出抵抗の抵抗値を小さくして界磁電流回路に対する影響
を最小限に抑えることができるものである。さらに請求
項5に記載の発明によれば、検出抵抗により検出された
電圧降下量をピークホールド回路にてピークホールド
し、この電圧を所定の時定数にて減衰させると共に、請
求項6に記載のように、この減衰時定数を、界磁電流O
FF時における界磁電流の減衰時定数より少なくとも同
等以上に設定したので、検出した電圧降下の波形を界磁
電流の波形に極めて近くすることができ、精度良く界磁
電流値を検出することが可能になるもである。
【0046】また、請求項7に記載の発明によれば、P
WM波変換手段が三角波発生回路と比較器とから形成さ
れ、PWM波が検出抵抗の電圧降下値と、三角波発生回
路の三角波電圧との比較により生成されるようにしたの
で、簡単な構成により正確な界磁電流値を検出すること
ができ、請求項8に記載の発明によれば、検出抵抗の電
圧降下値と基準電圧との比較によりスイッチング手段を
OFFさせる界磁電流制限手段を設けると共に、この基
準電圧を三角波発生回路に供給して三角波電圧の波高値
を基準電圧と等しい値に設定したので、低温時における
界磁電流の過大化による発電機の駆動トルクの増大を防
止し、アイドリング回転の安定化と、車両の発進時にお
ける発進トルクの増大を可能にすると共に、界磁電流値
を精度良くPWM信号に変換することができるものであ
る。
【0047】さらに、請求項9に記載の発明によれば、
三角波発生回路が発生する三角波電圧の波高値、また
は、電流値制限手段の基準電圧の値が、対応する車両用
発電機の容量により変更可能なようにしたので、制御装
置を複数種類の車両用発電機と組み合わせることができ
て機種数の低減が可能になり、請求項10に記載の発明
によれば、PWM波のデューティー比に最大値と最小値
とを設けて範囲を制限したので、PWM波が一定周期内
において、ローレベルまたはハイレベルのいずれかに固
定されることがなく、PWM信号の受信側においては一
定周期時間を分母としてON時間またはOFF時間を計
測することにより界磁電流値を容易に計測することが可
能になり、回路構成を簡素化することができるものであ
る。
【0048】また、請求項11に記載の発明によれば、
電流値検出手段が検出する界磁電流の電流値が所定値を
超えたとき、または、電流値が所定値未満の状態を継続
したとき、故障と判定する判定手段を備えるようにした
ので、装置の異常を早期に発見することができ、この判
定もPWM波の状態を監視するだけでよく、容易に判定
することができるものである。
【0049】さらに、請求項12に記載の発明によれ
ば、車両用発電機の界磁電流をON−OFF制御するス
イッチング手段と、界磁電流の電流値を電圧降下値とし
て検出する検出抵抗と、検出抵抗の電圧降下値と複数の
異なる値の基準電圧とを比較する複数の比較器とを備
え、複数の比較器がそれぞれ異なる値の基準電圧と電圧
降下値とを比較し、電圧降下値に応じて異なる比較器を
反転させて界磁電流の電流値を検出し、この界磁電流の
電流値を車両用発電機の発電量情報として用いるように
したので、界磁電流の電流値を容易にデジタル信号化し
て出力することができるほか、請求項1の場合と同様の
効果を得ることができるものである。
【0050】また、請求項13に記載の発明によれば、
請求項12の発明において、検出抵抗の電圧降下値と基
準電圧との比較によりスイッチング手段をOFFする界
磁の電流制限手段を設け、複数の異なる値の基準電圧
が、電流値制限手段の基準電圧を最大値として所定の比
率で分圧されるようにしたので、請求項8と同様に界磁
電流の過大化を防止できると共に、界磁電流値に対応し
た高精度のデジタル信号を得ることができものである。
さらに、請求項14に記載の発明によれば、請求項12
の発明において、複数の異なる値の基準電圧が、対応す
る車両用発電機の容量により設定変更が可能なようにし
たので、請求項9と同様に複数種類の車両用発電機と組
み合わせることができ、機種数の低減が可能になるもの
である。
【0051】また、請求項15に記載の発明によれば、
車両用発電機の界磁電流をON−OFF制御するスイッ
チング手段と、界磁電流の電流値を電圧降下値として検
出する検出抵抗と、検出抵抗の検出値をデジタル変換す
るA/D変換器とを設けて、A/D変換器が出力するデ
ジタル信号を車両用発電機の発電量情報として用いるよ
うにしたので、界磁電流の電流値を容易にデジタル信号
化することができ、請求項1などと同様に、安定した低
回転のアイドリングを維持して燃料消費量の低減と環境
エコロジー性の向上とを可能にするものである。
【0052】さらに、請求項16に記載の発明によれ
ば、請求項15の発明において、検出抵抗により検出し
た電圧降下値と基準電圧との比較によりスイッチング手
段をOFFする界磁の電流値制限手段を設け、この基準
電圧を電源としてA/D変換器に与えるようにしたの
で、界磁電流値が最大値のときにA/D変換回路の出力
信号も最大値相当のデジタル信号とすることが容易に設
定できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1による車両用発電機
の制御装置の回路図である。
【図2】 この発明の実施の形態1による車両用発電機
の制御装置の機能ブロック図である。
【図3】 この発明の実施の形態2による車両用発電機
の制御装置の回路図である。
【図4】 この発明の実施の形態3による車両用発電機
の制御装置の回路図である。
【図5】 この発明の実施の形態4による車両用発電機
の制御装置の回路図である。
【図6】 この発明の実施の形態5による車両用発電機
の制御装置の回路図である。
【図7】 この発明の実施の形態6による車両用発電機
の制御装置の回路図である。
【図8】 この発明の実施の形態6による車両用発電機
の制御装置の機能ブロック図である。
【図9】 この発明の実施の形態7による車両用発電機
の制御装置の回路図である。
【図10】 この発明の実施の形態8による車両用発電
機の制御装置の回路図である。
【図11】 従来の車両用発電機の制御装置の機能ブロ
ック図である。
【図12】 従来の車両用発電機の制御装置の回路図で
ある。
【図13】 従来の車両用発電機の制御装置の機能ブロ
ック図である。
【符号の説明】
1 車両用発電機、2 電機子巻線、3 界磁コイル、
4 電圧制御装置、5、6 分圧抵抗、8、21、3
6、47 コンパレータ、9 基準電圧発生器、10
論理処理回路、11、スイッチング手段、13 情報処
理部(PWM波変換手段)、14 情報出力部、15
内燃機関制御装置、16 記憶手段、17 アイドリン
グ制御反映部、18 検出抵抗(電流値検出手段)、1
9 差動増幅器、20 ピークホールド回路、22 三
角波発生回路、23、37 トランジスタ、24 減衰
抵抗、25 フライホイールダイオード、26 論理時
間計測手段、27 アイドリング制御部、28 界磁電
流検出手段、29 情報入力部、30 情報処理部、3
3 電源回路、34,35 分圧抵抗、38 チャージ
ポンプ、39 論理レイト二進数化回路、40 デジタ
ル信号送信回路、42 IF情報抽出部、48 SW論
理二進数化回路、49 A/D変換回路。
フロントページの続き Fターム(参考) 3G093 AA16 BA19 BA20 BA24 CB14 DB20 EB09 EC01 FA11 FA14 FB05 5H590 AA02 AA03 AA30 AB06 AB07 CA07 CA23 CC01 CC18 CC24 CD01 DD25 DD64 EA13 EB02 EB21 FA01 FA06 FB01 FB03 FC12 FC14 FC21 GA02 GA05 HA02 HA05 HB06 JA19 JB04 JB07 JB08 JB13 JB15 JB16

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両用発電機の界磁電流をON−OFF
    制御するスイッチング手段、前記界磁電流の電流値を検
    出する電流値検出手段、前記電流値検出手段が検出した
    界磁電流を電流値に応じたデューティー比を持つPWM
    波に変換するPWM波変換手段、前記PWM波変換手段
    が出力するPWM波を車両用発電機の発電量情報として
    出力する出力手段を備えたことを特徴とする車両用発電
    機の制御装置。
  2. 【請求項2】 前記電流値検出手段が界磁電流の通電回
    路に直列に接続された検出抵抗であり、前記検出抵抗に
    よる電圧降下値を界磁電流の電流値として検出すること
    を特徴とする請求項1に記載の車両用発電機の制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記スイッチング手段が電流検出端子を
    有するMOS−FETにより構成され、前記MOS−F
    ETの前記電流検出端子に接続された、あるいは、内蔵
    された検出抵抗の電圧降下値を界磁電流の電流値として
    検出することを特徴とする請求項1に記載の車両用発電
    機の制御装置。
  4. 【請求項4】 前記検出抵抗により検出された電圧降下
    値が差動増幅器により増幅されてPWM波変換手段に与
    えられることを特徴とする請求項2または請求項3に記
    載の車両用発電機の制御装置。
  5. 【請求項5】 前記検出抵抗により検出された電圧降下
    値がピークホールド回路にてピークホールドされ、この
    ピークホールドされた電圧が所定の時定数にて減衰する
    ように構成したことを特徴とする請求項2または請求項
    3に記載の車両用発電機の制御装置。
  6. 【請求項6】 前記所定の時定数が、界磁電流がOFF
    されたときの界磁電流の減衰時定数に対し、同等か、も
    しくは、同等以上に設定されたことを特徴とする請求項
    5に記載の車両用発電機の制御装置。
  7. 【請求項7】 前記PWM波変換手段が三角波発生回路
    と比較器とから形成され、前記PWM波が前記検出抵抗
    により検出された電圧降下値と、前記三角波発生回路が
    発生する三角波電圧との比較により生成されることを特
    徴とする請求項1〜請求項3に記載の車両用発電機の制
    御装置。
  8. 【請求項8】 前記検出抵抗により検出された電圧降下
    値と、基準電圧との比較により前記スイッチング手段を
    OFFする界磁電流の電流値制限手段が設けられてお
    り、この界磁電流の制限値を設定する前記基準電圧が前
    記三角波発生回路に供給されて前記三角波電圧の波高値
    が前記基準電圧と等しい値に設定されたことを特徴とす
    る請求項7に記載の車両用発電機の制御装置。
  9. 【請求項9】 前記三角波発生回路が生成する三角波電
    圧の波高値または前記電流値制限手段の基準電圧の値
    が、対応する車両用発電機の容量により設定変更が可能
    なように構成されたことを特徴とする請求項7または請
    求項8に記載の車両用発電機の制御装置。
  10. 【請求項10】 前記PWM波変換手段が出力するPW
    M波のデューティー比に、最大値と最小値との制限値を
    設定したことを特徴とする請求項1に記載の車両用発電
    機の制御装置。
  11. 【請求項11】 前記電流値検出手段が検出する界磁電
    流の電流値が所定値を超えたとき、または、電流値が所
    定値未満の状態を継続したとき、故障と判定する判定手
    段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の車両用発
    電機の制御装置。
  12. 【請求項12】 車両用発電機の界磁電流をON−OF
    F制御するスイッチング手段、前記界磁電流の電流値を
    電圧降下値として検出する検出抵抗、前記検出抵抗の電
    圧降下値と複数の異なる値の基準電圧とを比較する複数
    の比較器を備え、前記複数の比較器がそれぞれ異なる値
    の基準電圧と前記電圧降下値とを比較することにより、
    前記電圧降下値に応じて異なる比較器を反転させ、反転
    した比較器を特定することにより前記界磁電流の電流値
    を検出すると共に、この界磁電流の電流値を車両用発電
    機の発電量情報として出力することを特徴とする車両用
    発電機の制御装置。
  13. 【請求項13】 前記検出抵抗により検出された電圧降
    下値と、基準電圧との比較により前記スイッチング手段
    をOFFする界磁電流の電流値制限手段が設けられてお
    り、前記複数の異なる値の基準電圧が、前記電流値制限
    手段の基準電圧を最大値として所定の比率で分圧された
    ものであることを特徴とする請求項12に記載の車両用
    発電機の制御装置。
  14. 【請求項14】 前記複数の異なる値の基準電圧を、対
    応する車両用発電機の容量により設定変更が可能なよう
    に構成したことを特徴とする請求項12または請求項1
    3に記載の車両用発電機の制御装置。
  15. 【請求項15】 車両用発電機の界磁電流をON−OF
    F制御するスイッチング手段、前記界磁電流の電流値を
    電圧降下値として検出する検出抵抗、前記検出抵抗の電
    圧降下値をデジタル値に変換するA/D変換器、前記A
    /D変換器が出力するデジタル信号を車両用発電機の発
    電量情報として出力する出力手段を備えたことを特徴と
    する車両用発電機の制御装置。
  16. 【請求項16】 前記検出抵抗により検出された電圧降
    下値と、基準電圧との比較により前記スイッチング手段
    をOFFする界磁電流の電流値制限手段が設けられてお
    り、前記基準電圧が電源として前記A/D変換器に与え
    られることにより、前記電圧降下値が前記基準電圧と等
    しい値にあるとき、前記A/D変換器のデジタル信号が
    最大値を示すようにしたことを特徴とする請求項15に
    記載の車両用発電機の制御装置。
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