JP2002369594A - 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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JP2002369594A JP2001171654A JP2001171654A JP2002369594A JP 2002369594 A JP2002369594 A JP 2002369594A JP 2001171654 A JP2001171654 A JP 2001171654A JP 2001171654 A JP2001171654 A JP 2001171654A JP 2002369594 A JP2002369594 A JP 2002369594A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、制御機能と通信機能を全て1つのIC
とし、通信プロトコルが異なるとICを取り替えるの
で、コスト高になっていた。 【解決手段】 通信用IC24と制御用IC30に分離
して、通信プロトコルが異なった場合、通信用IC24
と異なる通信プロトコルに対応した他の通信用ICとを
取り替える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は車両用発電機の制
御装置に関し、特に外部との通信機能を有する制御装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】車両用発電機も車載電装品の情報ネット
ワーク化や、燃費向上・環境エコロジー向上を狙った、
よりよきエンジンマネージメントのために通信装備を持
つことのニーズが上昇している。このニーズの中、自動
車メーカーは車両用発電機に適用すべき通信ルールを各
々独自に考案・選択する風潮があり、それらの通信ルー
ルは各自動車メーカーが競合他社と異なるようにして付
加価値を高めようとするもので、それが各々自動車メー
カーが信ずる利点であり、車両用発電機供給メーカーは
それらを各々に尊重すべき立場にある。つまり、車両用
発電機としては性能、極端には形状が同一であっても、
各自動車メーカーの異なる複数の通信ルールに基づく通
信装備をしなければならない。
【0003】車両用発電機の制御装置は上記のような通
信装備を備えるためにかなり複雑で大規模な集積回路
(IC)が必要となり、1種類でさえ高額な開発費を要
し、また1種類でさえ品質保証のための工数が増大す
る。このようなICが各自動車メーカー毎に異なる通信
ルール毎に必要となっている。つまり、従来は車両用発
電機の装備する通信ルールの変更は、その制御装置がま
るごと変更されており、開発コストと管理工数が増大す
るので、激化している価格競争の中において、好ましく
ない。
【0004】従来の発電機の制御装置を図4で説明す
る。図4は、車両用発電機とそれの通信マスターとなる
外部ユニットとの通信システムの構成図である。なお、
このシステムでは、車両用発電機と外部ユニットがシン
グルワイヤによる通信をしている。図5は従来のIC化
された制御装置の構成を示し、1チップのICとした斜
視図である。
【0005】図4において、1は車両用発電機全体を表
し、その中に制御装置50を含んでいる。2は外部ユニ
ットで、車両用発電機1と通信線36で接続して通信す
る通信マスターとなる。3はバッテリ、11は界磁コイ
ルで回転子を構成している。12は電機子のコイルで、
三相のコイルでステータを構成している。13は全波整
流用のダイオード、14は発電機の発電電圧サージを吸
収するゼナーダイオード、50は制御装置、51は制御
機能と通信機能を有するICで、そのICは、電力素子
パート52、制御を司るメインICパート53、通信I
Cパート54、を含んでいる。その電力素子パート52
には界磁コイルの通電制御をするためFET等のトラン
ジスタT1、トランジスタT1遮断時の発電機コイルサ
ージ発生抑制のためのフライホイルダイオードD1を含
んでいる。、なお、制御装置50は、本来の主たる役目
「発電機の発電電圧制御」「発電機の故障診断」に付け
加えてそれらの特性変更や情報報告のための通信装備を
含有し、その通信機能が通信ICパート54に含まれて
いる。
【0006】制御装置50の端子は、B端子がIC51
への電源供給用と発電機出力電圧の監視用、F端子がト
ランジスタT1の出力用、E端子がアース、P端子が発
電機の1相分電圧から発電機の回転数をモニタ用するも
のである。35は通信線である。
【0007】上記のIC51は図5ように搭載台座61
に搭載され、ヒートシンク62上に取り付けられてい
て、制御・通信回路部分が同一チップ上、つまり物理的
に融合した形態で構成されている。そしてそれらは各々
の動作に伴う発熱を共有する形態で搭載されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来装置の説明のとお
り、車両用発電機に適用する通信情報解釈の仕方(通信
プロトコル等の通信仕様)は複数存在し、車両用発電機
供給メーカーは通信仕様が変更の都度、前記制御装置の
半導体装備(IC)を流用することができずにまるごと
交換しなければならない。つまり、通信ICが異なるだ
けの総合ICを通信仕様の数だけ開発、管理している。
この通信仕様の違いは、同一通信プロトコル内でもある
し、場合によっては通信プロトコル自体が異なってい
る。
【0009】この発明は通信仕様が異なってもICをま
るごと交換しなくてよいようにする車両用発電機の制御
装置を得ることを目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】(1)この発明の請求項
1に係る車両用発電機の制御装置は、通信により外部か
らの指令を受信して車両用発電機の制御・監視をすると
共に、監視結果を通信により外部へ送信する通信機能を
含めた車両用発電機の制御装置において、上記車両用発
電機の制御用のFET等の電力素子部と、上記電力素子
部を制御すると共に上記車両用発電機の動作状態を監視
する制御用ICと、上記通信機能を含む通信用ICとを
備え、上記通信用ICは上記通信機能で用いる所定の通
信プロトコルなどの通信仕様に適合したICとし、使用
する通信仕様が上記通信用ICの通信仕様と異なる場合
は、適合する通信仕様の他のICと取り替え可能とした
ものである。
【0011】(2)この発明の請求項2に係る車両用発
電機の制御装置は、通信により外部からの指令を受信し
て車両用発電機の制御・監視をすると共に、監視結果を
通信により外部へ送信する通信機能を含めた車両用発電
機の制御装置において、上記車両用発電機の制御用のF
ET等の電力素子部と、上記電力素子部を制御すると共
に上記車両用発電機の動作状態を監視する制御用IC
と、上記通信機能を含む通信用ICと選択手段とを備
え、上記通信用ICは上記通信機能で用いる複数の通信
プロトコルなどの通信仕様に適合するICとし、上記選
択手段は上記通信用ICの複数の通信仕様から所望の通
信仕様を選択して使用可能とする手段としたものであ
る。
【0012】
【発明の実施の形態】実施の形態1.実施の形態1を図
について説明する。図1はこの発明の実施の形態1の車
両用発電機の回路構成図で、従来と同一符号は同一また
は相当のものを表し説明を省略する。20は制御装置、
21は制御用ICで、制御を司るメインICパートを含
んでいる。22は電力素子パート、24は通信用IC
で、通信ICパートの機能を含んだICで、図のように
通信ICパートの機能とメインICパートの一部の機能
を含んでもよいし、通信ICパートの機能のみであって
もよい。31〜34は信号線である。図2はこの実施の
形態1のICの構成を示す図である。
【0013】車両用発電機1の制御装置20と外部ユニ
ット2との通信機能については、例えば、外部ユニット
2が決めた目標発電電圧に基づいて目標発電電圧を変更
する場合、外部ユニット2が決めた目標発電電圧は、あ
る1つの通信プロトコルに基づいて複数ビットで構成さ
れる2進情報として送信され、車両用発電機1の制御装
置20は通信線36を介してこれを受信し、受信内容を
解釈して、目標発電電圧を変更する。また、制御装置2
0は車両用発電機1が運転中か停止中かを所定の通信プ
ロトコルで複数ビットで構成される2進情報として外部
ユニット2へ送信し、外部ユニット2はこれを受信し解
釈することができる。
【0014】制御用IC21と通信用IC24との間は
信号線31〜34で接続し信号伝達が行われる。信号線
31はICの動作電源電圧用、信号線34はアース用で
あり、動作電源電圧の生成は、両者各々のICが生成し
てもよいが、いずれかのICだけが生成すればよいよう
にしている。信号線32,33は内部通信用接続であっ
て、例えば次の信号伝達のケースがある。 (1)端子に印加する電圧の高・低を利用した論理スイ
ッチによる論理情報の伝送、(2)複数ビットで構成さ
れる2進情報のパラレル伝送、 (3)複数ビットで構成される2進情報のシリアル伝
送、 (4)パルスの周波数変調を利用した周波数情報の伝
送、 (5)PWMのオン/オフデューティー比を利用したデ
ューティー情報の伝送、 (6)電圧レベルを利用した電圧情報の伝送、 これらのケースから目的にあった最適の信号伝達ケース
を選択し適用する。
【0015】ここでは、信号線32は目標発電電圧の情
報伝達で、通信用IC24から制御用IC21への伝送
で、上記(5)のPWMのオン/オフデューティー比を
利用したデューティー情報で伝送している。信号線33
は車両用発電機のステイタス情報(動作状態)の伝達
で、動作状態か停止状態かを検出する検出信号の伝送
で、上記(6)の電圧レベルを利用した電圧情報で伝送
している。
【0016】次に動作を説明する。 (1)外部ユニット2が所定の通信プロトコルに基づい
て車両用発電機1の制御装置20に「目標発電電圧」の
情報を複数ビットで構成される2進情報として送信す
る。 (2)車両用発電機1の制御装置20はこれを通信用I
C24で受信する。 (3)通信用IC24は自IC内部の発電電圧をコント
ロールするメインICの部分でデューティー比を変更
し、外部通信とは別の内部通信により信号線32を介し
て伝送する。 (4)制御用IC21は伝送されたディーティー比に基
づいて目標発電電圧を決めトランジスタT1を駆動し
て、目標発電電圧を変更する。 (5)また、車両用発電機1のステイタスを監視する制
御用IC21は、そのステイタス(運転中か停止中か)
に基づいて電位(オンオフ情報)を変化する。 (6)通信用IC24はこれをモニタし、電位に基づい
て、車両用発電機1のステイタス(運転中か停止中か)
を認識する。 (7)通信用IC24は上記ステイタスを通信プロトコ
ルに基づいて複数ビットで構成される2進情報として外
部ユニット2に送信する。
【0017】このように、制御用IC21と通信用IC
24間の内部通信は、外部との通信の通信プロトコルと
は別であり、外部通信の通信プロトコルが異なっても内
部通信は共通にしている。それ故、外部通信の通信プロ
トコルが変わったとしても内部通信を共通にしているの
で、部品交換されるのは通信用IC24だけであり、制
御用IC21は交換する必要がなく。コストが低減でき
る。
【0018】また、電力消費の大きいバイポーラサーキ
ットと電力消費の小さいCモスサーキットを混在させざ
るを得ないサーキットを制御用IC側へ集中させて、通
信用ICはCモスサーキットのみで論理構成し、小型化
を図っている。なお、電力素子パート22のトランジス
タT1は制御用ICと別であるがバイポーラでもユニポ
ーラでもよいが、通常はユニポーラトランジスタ(FE
T)を用いている。
【0019】実施の形態2.実施の形態1に対し、多少
の論理ゲートの増大を許容できるようなケースにおいて
は、もとから通信用ICに、複数の通信プロトコルサー
キットを含有させ、それを通信プロトコル変更用に設け
た外部端子の接続具合によって変更していくようにして
もよい。
【0020】図3はこの実施の形態2の回路構成を示
し、通信用IC24aは複数の通信プロトコルに対応す
るICで、プロトコル変更用の外部端子を設けている。
この通信用IC24aの外部端子を通信プロトコル切換
手段26で切り換えて通信プロトコルを変更する。な
お、通信プロトコル以外の通信規約(通信仕様)に応じ
た外部端子として切り換えるようにしてもよい。
【0021】以上のように、実施の形態2は通信プロト
コルが変わっても部品交換がないようにしたものであ
る。また、この場合にも通信用ICと制御用ICを物理
的に分離しているので、もしも、通信用IC24aが対
応している通信プロトコル以外のプロトコルを使用する
場合に、通信用IC24aのみ取り替えればよい。従っ
てコストが低減できる。また、通信用IC24aと制御
用IC21のいずれかが故障した場合の取り替え費用も
安くなる。
【0022】また、実施の形態1と同様に、電力消費の
大きいバイポーラサーキットと電力消費の小さいCモス
サーキットを混在させざるを得ないサーキットを制御用
IC側へ集中させて、通信用ICはCモスサーキットの
みで論理構成し、小型化を図ることができる。この実施
の形態2のように、複数の通信プロトコルの機能を通信
用IC24aに含有させたとしても、Cモスサーキット
のみを使用しているので小型化でき、バイポーラサーキ
ットとCモスサーキットを混在させたICよりIC面積
拡大率が格段に低くなる。
【0023】
【発明の効果】(1)この発明の請求項1によれば、従
来は電力素子部と制御機能部と通信機能部とを一体化し
たICとしていたが、一体にせず分離して電力素子部と
制御用ICと通信用ICとしたので、異なる通信プロト
コルに対応する場合は、通信用ICのみ取り替えればよ
く、コストダウンが図れる。また、これらのICと電力
素子部とを一体にせず別にしたので、熱的にも分離でき
る。
【0024】(2)この発明の請求項2によれば、複数
の通信プロトコルに対応する通信用ICとしたので、I
Cを取り替える必要がなくなり、もし上記複数の通信プ
ロトコルで対応できずICを取り替える場合があって
も、通信用IC24のみ取り替えればよく、コストダウ
ンが図れる。また、電力素子部制と御用ICおよび通信
用ICとを一体にせず別にしたので、熱的にも分離でき
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
の制御装置と外部ユニットとのシステム構成を示す図で
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ICの構成を示す斜視図である。
【図3】 この発明の実施の形態2による車両用発電機
の制御装置と外部ユニットとのシステム構成を示す図で
ある。
【図4】 従来の車両用発電機の制御装置と外部ユニッ
トとのシステム構成を示す図である。
【図5】 従来のIC化された制御装置の構成を示す斜
視図である。
【符号の説明】
1 車両用発電機 2 外部ユニッ
ト 20 制御装置 21,30 制
御用IC 22 電力素子パート(電力素子部) 24,24a
通信用IC 26 通信プロトコル切換手段 31〜34 信
号線 35,36 通信線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H590 AA01 AA04 AA30 AB01 CA07 CA23 CC01 CC24 CC28 CD01 CE05 DD25 DD64 EB02 EB12 EB21 FB01 FC14 GA02 HA02 JB09

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 通信により外部からの指令を受信して車
    両用発電機の制御・監視をすると共に、監視結果を通信
    により外部へ送信する通信機能を含めた車両用発電機の
    制御装置において、上記車両用発電機の制御用のFET
    等の電力素子部と、上記電力素子部を制御すると共に上
    記車両用発電機の動作状態を監視する制御用ICと、上
    記通信機能を含む通信用ICとを備え、上記通信用IC
    は上記通信機能で用いる所定の通信プロトコルなどの通
    信仕様に適合したICとし、使用する通信仕様が上記通
    信用ICの通信仕様と異なる場合は、適合する通信仕様
    の他のICと取り替え可能とし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】 通信により外部からの指令を受信して車
    両用発電機の制御・監視をすると共に、監視結果を通信
    により外部へ送信する通信機能を含めた車両用発電機の
    制御装置において、上記車両用発電機の制御用のFET
    等の電力素子部と、上記電力素子部を制御すると共に上
    記車両用発電機の動作状態を監視する制御用ICと、上
    記通信機能を含む通信用ICと選択手段とを備え、上記
    通信用ICは上記通信機能で用いる複数の通信プロトコ
    ルなどの通信仕様に適合するICとし、上記選択手段は
    上記通信用ICの複数の通信仕様から所望の通信仕様を
    選択して使用可能とする手段としたことを特徴とする車
    両用発電機の制御装置。
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