JP2003153596A - 車両用交流発電機の発電制御装置 - Google Patents

車両用交流発電機の発電制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度の励磁電流の検出を可能とすること。 【解決手段】 車両用交流発電機の励磁巻線を断続制御
して発電機出力を設定値に制御する発電制御装置におい
て、励磁電流を検出する手段と、外部端子から該励磁電
流検出レベルを調整する励磁電流検出調整信号を受信す
る手段と該調整信号を受信した時に該励磁電流検出レベ
ルを調整する手段とを有することを特徴としている。外
部端子から励磁電流の調整信号を受信した時に、モノシ
リックＩＣ内の記憶素子の値を変更するなどの手段を用
い、実使用状態と同等の励磁電流を流した状態で励磁電
流検出レベルの合わせ込みを実施することにより、高精
度の励磁電流の検出を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両用交流発電機の
発電機電圧及び発電機トルクの制御を行う発電機制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、たとえば特開平５−３１６６６７
号公報に示すように発電機の励磁電流を制限する回路を
設け、ファンクショントリムにより励磁電流制限値を設
定することが提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】近年、さらなる燃費向
上の為、補機の電子化等により低トルク化が進む一方で
発電機はますます大容量化が求められ、その発電の挙動
がアイドリング時などにおけるエンジン回転の変動に大
きく影響するようになっている。このため、発電機のト
ルクを検出して、これを考慮したエンジン制御するニー
ズがあるが、トルクを算出する方法として、励磁電流値
から算出する方法が考えられる。
【０００４】一方、発電制御装置は小型化・高信頼性の
ニーズから制御部全てをモノリシックＩＣ搭載したタイ
プが主流になって来ているが、励磁電流を検出するため
に用いるセンス抵抗などにばらつきがあるため、精度よ
くで励磁電流を検出するためには、ウエハ状態で抵抗値
のトリミングをすることによる合わせ込みが必要になっ
てくるが、プロービングする針の電流容量の制約によ
り、励磁電流の実使用状態に流れる数アンペア単位の電
流を流して機能トリミングすることは、困難であった。
【０００５】この為、センス抵抗値のみを所定値にトリ
ミングする方法があるが、センス抵抗の電圧を増幅する
増幅率のばらつきや、数アンペア流れるときのモノリシ
ックＩＣ内のグラウンド電位の浮きによる増幅率のずれ
などにより高精度に合わせ込むことが困難であった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、車両用交流発電機の励
磁巻線を断続制御して発電機出力を設定値に制御する発
電制御装置において、励磁電流を検出する手段と、外部
端子から該励磁電流検出レベルを調整する励磁電流検出
調整信号を受信する手段と該調整信号を受信した時に該
励磁電流検出レベルを調整する手段とを有することを特
徴としている。
【０００７】また、請求項２に記載の発明では、該励磁
電流検出手段は、励磁電流に比例した電流が流れて電圧
を発生する検出抵抗、該検出抵抗の端子電圧を増幅する
増幅回路手段を有し、外部からの励磁電流検出調整信号
を受信したとき、該増幅回路手段の出力レベルが所定値
になるように該増幅回路の増幅率を調整することを特徴
としている。
【０００８】また、請求項３に記載の発明では、該励磁
電流検出レベルの調整は、非揮発性メモリに書き込むこ
とによりなされることを特徴としている。
【０００９】本発明は、外部端子から励磁電流の調整信
号を受信した時に、モノシリックＩＣ内の記憶素子の値
を変更するなどの手段を用い、実使用状態と同等の励磁
電流を流した状態で励磁電流検出レベルの合わせ込みを
実施することにより、高精度の励磁電流の検出を可能と
するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。
【００１１】図１に本発明の実施例である交流発電機の
発電制御装置の構成図を示す。図中１は交流発電機、２
は発電を制御する発電制御装置、３０１は交流発電機の
出力端子、３０２は交流発電機のグランド端子、３はバ
ッテリ、４はイグニッションスイッチ、５はエンジンの
制御を行うエンジンＥＣＵであり、端子３０４を介して
発電制御装置２と通信を行う。
【００１２】また、１０１は交流発電機のステータ巻
線、１０２はロータ巻線、１０３は３相全波整流器、２
０１はロータ巻線に流れる励磁電流を断続制御するＮチ
ャネルＭＯＳ−ＦＥＴ、２０２は環流ダイオード、２０
３は励磁電流を検出するためのセンス抵抗、２０６，２
０７は発電機出力電圧を検出するための分圧抵抗、２０
５は発電機出力電圧検出用コンパレータ、２０４は励磁
電流検出回路でありセンス抵抗２０３の端子電圧を、配
線４０２を介して入力し、励磁電流値に応じた電圧値
を、配線４０４を介して通信回路２０９へ出力する。
【００１３】図２は、励磁電流検出回路であり、センス
抵抗で検出した励磁電流に相当する電圧をオペアンプ５
０１，分圧抵抗５０２，５０３からなるアンプ回路で増
幅し、ＡＤ変換回路５０４に入力する。ＡＤ変換回路
は、配線４０１より励磁駆動ＭＯＳ−ＦＥＴ２０１の駆
動信号を検出し、駆動信号がオンからオフ信号に切り替
わるタイミングで該アンプ回路の出力をＡＤ変換したデ
ジタル値をラッチし、配線４０４へ出力する。
【００１４】４０５を介して通信回路２０９より、励磁
電流検出レベル調整実施信号を受信すると、５０５のデ
ジタルコンパレータは、端子Ａに励磁電流の検出値に相
当するＡＤ変換回路５０４の出力信号を入力し、端子Ｂ
に励磁電流の調整レベルである設定値を配線５５３から
入力してＡとＢの値を比較し、比較結果をからＡ＞Ｂま
たはＡ＜Ｂの場合、アップダウンカウンタ５０７の信号
を出力してアップダウンカウンタ５０７の出力信号Ｄ１
−Ｄ８を可変する。この出力信号はＥＥＰＲＯＭ（非揮
発性メモリ）５０８に送られる。一方、励磁電流検出レ
ベル調整実施信号が４０５を介してＦ／Ｆ５０６のＳに
接続されており、該信号によりセットされ、その出力信
号ＱがＥＥＰＲＯＭ５０８に送られて書き込み可能状態
となる。
【００１５】ＥＥＰＲＯＭ ５０８は、該書き込み可能
信号を受けてアップダウンカウンタ５０７の出力信号Ｄ
１−Ｄ８該データ信号を記憶すると同時にＤＡ変換回路
５０９に出力する。ＤＡ変換回路５０９はデータ信号の
アナログ値に変換し、配線５５２を介して分圧抵抗５０
３に出力する。
【００１６】デジタルコンパレータ５０５の比較結果が
Ａ＝Ｂの場合、Ｆ／Ｆ５０６のＲ端子に信号が送られ、
Ｆ／Ｆ５０６の出力ＱがＬとなり、該ＥＥＰＲＯＭ５０
８へ書き込み状態が終了する信号が送られる。
【００１７】図３は、通信回路の構成を示す。該通信回
路にて、端子３０４にて外部の制御装置と汎用のプロト
コルにて双方向の通信を行う。６０１はノイズ除去用コ
ンデンサ、６０２はバイアス抵抗、外部からの送信信号
はコンパレータ６０５で基準電圧端子６５１の電圧と比
較することにより検出され通信制御回路６０６に送られ
る。外部への送信信号は通信制御回路６０６から抵抗６
０３、トランジスタ６０４を介して出力される。通信制
御回路６０６は、外部からの信号を受信し、４０３を介
して調整電圧基準回路２１０に調整電圧データ信号を送
ると共に、４０５を介して励磁電流検出レベル調整実施
信号を送る。また外部からの信号の要求に応じて、励磁
電流値を、４０４を介して取り込み外部への送信を実施
する。
【００１８】（実施例の作用の説明）まず、発電機出力
電圧の制御動作について説明する。図１において、キー
スイッチ４をオンすると電源回路２０８に電源が供給さ
れ、発電制御装置２が動作を開始する。エンジンが始動
前で発電機回転が無い場合は、発電機の出力がでておら
ず、バッテリ電圧は１２Ｖ程度で調整電圧より低くい
為、発電機出力電圧検出用コンパレータ２０５は発電機
出力電圧を検出して調整電圧の基準電圧と比較してＨ信
号を出力する。このため、励磁電流駆動ＭＯＳ−ＦＥＴ
２０１はオン状態となるので、励磁電流が流れ始める。
【００１９】エンジンが始動を開始し、発電機回転数が
アイドリング回転まで立ち上がると発電が開始され、発
電機出力が端子３０１を介してバッテリ３に供給され
る。これにより発電機出力電圧が上昇し、調整電圧以上
になると、前記発電機出力電圧検出用コンパレータ２０
５の出力はＬ信号となり、励磁電流駆動ＭＯＳ−ＦＥＴ
２０１はオフ状態となるので、励磁電流が減少し始め
る。
【００２０】上記の作動を繰り返すことにより、発電機
出力電圧は、所定の調整電圧値に制御される。
【００２１】次のエンジンＥＣＵとの通信により調整電
圧が設定される動作について説明する。
【００２２】図３の通信回路にて、端子３０４にエンジ
ンＥＣＵからの通信信号が周期的に継続して送信されて
いる。通信信号はＨ，Ｌのビット列で構成されており、
コンパレータ６０５にてＨ，Ｌ信号を判定して通信制御
回路６０６へ出力する。通信制御回路６０６は通信信号
の種別を認識してデータを取り込む。調整電圧値が送信
されてきた場合は、信号線４０３を介して図１の調整電
圧基準回路２１０に８ビットデータを送信する。調整電
圧基準回路２１０は該８ビットデータをＤＡ変換回路に
よりアナログ電圧に変換し、調整電圧に相当する基準電
圧として発電機出力電圧検出用コンパレータ２０５の−
入力に送られる。
【００２３】これにより外部のエンジンＥＣＵからの指
示信号により、発電機出力の調整電圧が変更される。
【００２４】次に励磁電流値の検出及びエンジンＥＣＵ
への送信について説明する。
【００２５】励磁電流検出回路２０４ではセンス抵抗２
０３で検出した励磁電流に比例する検出電圧を図２に示
す５０１，５０２，５０３にて構成されるアンプで増幅
した後、励磁電流駆動ＭＯＳ−ＦＥＴがオンからオフす
るタイミングを配線４０１から検出して、ＡＤ変換回路
５０４に取り込み８ビットデータに変換される。変換さ
れた励磁電流の８ビットデータは配線４０４を介して図
３の通信制御回路６０６に送られる。通信制御回路は、
エンジンＥＣＵからの通信信号にて励磁電流値の送信の
要求があった場合、励磁電流の８ビットデータを出力す
る。
【００２６】これにより、エンジンＥＣＵはこの励磁電
流値とエンジン回転数などから発電機トルクの算出を行
い、発電機トルクの変動に応じたエンジン制御を行うこ
とにより、アイドル回転の安定性を向上することができ
る。
【００２７】次に励磁電流検出レベルの調整の動作につ
いて説明する。
【００２８】発電制御装置２はモールド封止された後
に、励磁電流検出レベル調整が実施される。励磁電流検
出レベル調整する場合、まず発電制御装置２の単体の状
態にて、電源端子３０５・キーオン端子３０３に調整電
圧を印可し、励磁端子３０６に設定電流（たとえば２
Ａ）供給する。この状態で通信端子３０４から励磁電流
検出レベル調整実施信号を発電制御装置に送信する。
【００２９】図３において通信回路は、信号をコンパレ
ータ６０５にて取り込み、通信制御回路６０６にて励磁
電流検出レベル調整実施信号であることを識別し、配線
４０５を介して図２に示すＦ／Ｆ５０６のＳ入力に信号
を送る。Ｆ／Ｆ５０６のＱ出力はＨにセットされ、ＥＥ
ＰＲＯＭ５０８に出力され、ＥＥＰＲＯＭは書き込み可
能状態となる。配線４０２には励磁電流２Ａに相当する
センシング電圧Ｖ４０２が印可されている。この電圧は
５０１、５０２、５０３なるアンプ回路にてＶ５５１に
増幅される。このときＶ５５１は、 Ｖ５５１＝（（Ｒ５０２＋Ｒ５０３）／Ｒ５０３）×
（Ｖ４０２−Ｖ５５２） となり、ＡＤ変換回路５０４に入力されて８ビットのデ
ータに変換される。この変換された励磁電流の検出値
は、センス抵抗２０３の抵抗値の製造ばらつきにより、
２Ａを示すデジタル値に対し、初期的にずれている。た
とえば、今大きめにずれていたとすると、この値はデジ
タルコンパレータ５０５により、配線５５３に予め設定
されている２Ａに相当するデジタル値と比較され、Ａ＞
Ｂとなるためアップダウンカウンタ５０７にＵＰ信号が
供給される。
【００３０】これに応じてアップダウンカウンタ５０７
のカウント値はカウントアップされ、ＥＥＰＲＯＭ５０
８にカウントアップした信号Ｄ１−Ｄ８が書き込まれる
と同時に、ＤＡ変換回路５０９に送られアナログ電圧に
変換されるのでＶ５５２が上昇する。この結果、Ｖ５５
１は前述の式から明らかなように減少する。上記カウン
トアップが継続し、Ｖ５５１が低下してＡＤ変換回路５
０４の出力が２Ａ相当になるとＡ＝Ｂとなり、デジタル
コンパレータ５０５からＦ／Ｆ５０６のＲ入力に信号が
送られ、Ｆ／Ｆ５０６のＱ出力はＬにリセットされ、Ｅ
ＥＰＲＯＭ５０８が書き込み停止状態となり、ＥＥＰＲ
ＯＭ ５０８の出力値は固定される。
【００３１】以上の様にして、励磁電流検出レベル調整
が実施される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態の発電制御装置の構成図である。
【図２】本実施形態の通信回路の構成図である。
【図３】本実施形態の励磁電流検出回路の構成図であ
る。
【符号の説明】
１…交流発電機、 １０１…ステータ巻線、 １０２…ロータ巻線、 ２…発電制御装置、 ２０３…センス抵抗、 ２０４…励磁電流検出回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5G060 AA10 DA01 DB01 DB07 5H590 AA22 CA07 CA23 CC01 CC18 CC24 CD01 CE05 DD25 DD64 EB02 EB21 EB29 FA06 FB01 FC14 FC17 GA02 GA05 GB02 GB05 HA02 HA05 HB06 JA02 JB01 JB02 JB07 JB08

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両用交流発電機の励磁巻線を断続制御
    して発電機出力を設定値に制御する発電制御装置におい
    て、励磁電流を検出する手段と、外部端子から該励磁電
    流検出レベルを調整する励磁電流検出調整信号を受信す
    る手段と該調整信号を受信した時に該励磁電流検出レベ
    ルを調整する手段とを有することを特徴とする車両用交
    流発電機の発電制御装置。
  2. 【請求項２】 該励磁電流検出手段は、励磁電流に比例
    した電流が流れて電圧を発生する検出抵抗、該検出抵抗
    の端子電圧を増幅する増幅回路手段を有し、外部からの
    励磁電流検出調整信号を受信したとき、該増幅回路手段
    の出力レベルが所定値になるように該増幅回路の増幅率
    を調整することを特徴とする請求項１記載の車両用発電
    制御装置。
  3. 【請求項３】 該励磁電流検出レベルの調整は、非揮発
    性メモリに書き込むことによりなされることを特徴とす
    る請求項１または２に記載の車両用交流発電機の制御装
    置。
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