JP2003284395A - 車両用交流発電機装置及びその製造方法 - Google Patents

車両用交流発電機装置及びその製造方法

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JP2003284395A JP2002078274A JP2002078274A JP2003284395A JP 2003284395 A JP2003284395 A JP 2003284395A JP 2002078274 A JP2002078274 A JP 2002078274A JP 2002078274 A JP2002078274 A JP 2002078274A JP 2003284395 A JP2003284395 A JP 2003284395A
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14Electronic commutators
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    • H02P6/18Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/182Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using back-emf in windings

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Abstract

(57)【要約】 【課題】小変更によ多様な磁極数の発電機のラインナッ
プにも対応できる制御装置をもつ車両用交流発電機装置
を提供すること。 【解決手段】電機子巻線の出力電圧をパルス増倍して得
られた回転パルス信号を周波数増倍して回転数制御を行
うとともに、このパルス増倍回路8の増倍段数を可変と
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、回転数に応じて発
電制御を行う車両用発電機装置およびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】年々増大する車両の電力需要に応じて発
電機の容量が大きくなる傾向にあるが、それに反してエ
ンジンルーム内の高密度化により発電機自体の大型化は
もはや非常に困難となっている。この問題を解決するた
めに、車両用交流発電機の全体体格を増大することな
く。回転子の界磁極数を従来の12)から14更には1
6に変更することにより、出力増大をはかることが企画
されつつある。この界磁極数増大による出力増加方式
は、車両用交流発電機を構成する種々の構成部品や製造
設備を大幅に共用化することができるので、製造コスト
の増大を抑制することができる利点をもち、更に補修部
品の共通化によりメンテナンスが容易であるという利点
を有している。
【0003】また、従来の車両用交流発電機の制御装置
において、検出した発電機の回転数に応じて発電を制御
することが一般に行われている。以下、この方式の車両
用交流発電機を回転数制御方式の車両用交流発電機とも
いうものとする。
【0004】この場合、わざわざ回転数センサを設ける
ことは装置構成が複雑、高価となってしまうため電機子
巻線から出力される1相発電電圧(交流電圧)を信号処
理が簡単なパルス信号に変換し、このパルス信号により
回転数による発電制御を行う方式が一般に採用されてい
る。
【0005】この回転数制御方式の発電制御の例を挙げ
ると、例えば界磁極の残留磁化に起因した微小誘起電圧
をパルス信号に変換して界磁電流通電開始のための回転
開始時期を判定したり、回転数に応じて界磁電流を調整
して発電機の出力電圧を調整したり、電気負荷投入時に
界磁電流を漸増させる場合において高回転域においてこ
の漸増制御を中止する場合などがある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の回転数制御方式の12極型車両用交流発電機を
出力アップのために14極型又は16極型の車両用交流
発電機に変更する場合、入力されるパルス信号周波数と
回転数との比率が変化してしまうため、12極型の車両
用交流発電機に装備された制御装置を14極型又は16
極型の車両用交流発電機に流用すると、検出回転数を6
/7倍又は3/4倍に誤認識してしまうため、界磁極数
変更に応じてそれぞれ別々に設計、製造された制御装置
を採用しなければならないという不便があった。この結
果、上記した界磁極数増加方式の利点としての構成部品
の共用化の効果を制御装置にまで及ぼすことができない
という不満があった。
【0007】本発明は前記問題点に鑑みなされたもので
あり、回転数制御方式の車両用交流発電機の界磁極数変
更による出力変更を部品点数及び体格の増大又は製造工
程の変更を抑止しつつ可能とした車両用交流発電機装置
及びその製造方法を提供することをその目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の車両用交流発電
機装置は、所定極数の界磁極の回転により三相電機子巻
線に誘起される交流電圧を整流してバッテリに出力する
発電機と、前記バッテリ電圧を所定範囲に制御するとと
もに、前記交流電圧の周波数に基づいて前記車両用交流
発電機の回転数を検出する制御部を有する制御装置とを
備える車両用交流発電機装置において、前記制御装置
は、入力される前記三相電機子巻線の1相発電電圧の周
波数に対してN倍(Nは2以上の整数)の周波数をもつ
パルス信号を発生する周波数ーパルス変換部を有し、前
記制御部は、前記周波数ーパルス変換部から入力される
前記パルス信号に基づいて前記回転数検出を実施するこ
とを特徴としている。
【0009】すなわち、本発明は、回転数検出方式の車
両用交流発電機装置において1相発電電圧の周波数をN
倍する周波数ーパルス変換部を発電機と制御部との間に
増設することにより、制御部がこの周波数増倍されたパ
ルス信号に基づいて回転数を検出し所望の制御を行える
ようにしたものである。
【0010】このようにすれば、界磁極対数が異なる種
々の形式の発電機に対して、この周波数ーパルス変換部
の周波数変換率すなわち倍率を調整することにより、同
一構成の制御部を用いて所望の回転数制御を実行でき
る。その結果、界磁極対数が異なる種々の発電機に対し
ていちいち異なる制御部(通常レギュレータとも呼ばれ
る)をなす制御ICを製造する手間がなく、製造が非常
に簡単となる。もちろん、この場合、周波数ーパルス変
換部の上記倍率の変更の手間は増えるが、この周波数ー
パルス変換部の倍率変更はそれに対して格段に複雑であ
る制御部の変更よりも格段に容易であるので、全体とし
て製造が簡単となり、製造コストや保守が容易となる。
【0011】好適な態様において、周波数増倍比率であ
る倍率Nは7に設定され、前記周波数ーパルス変換部
は、前記1相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形
部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパル
ス電圧を発生するパルス数増倍部とを備え、前記パルス
数増倍部は、それぞれ入力されるパルス電圧のエッジか
ら段ごとに段数×所定遅延時間だけ遅延したエッジを加
えることにより、段ごとにパルス数を1だけ増加させる
パルス追加段を6段縦続接続して構成されている。
【0012】本構成によれば、パルス追加段を6段全部
有効とすることにより界磁極対数6の発電機に装備する
ことができるとともに、パルス数増倍部のどれか一つの
パルス追加段の段、好適には最終段を機能不能として、
界磁極対数7の発電機に装備することにより、制御部を
変更することなく、回転数検出方式の制御装置を簡単に
実現することができる。
【0013】好適な態様において、周波数増倍比率であ
るNは4に設定され、前記周波数ーパルス変換部は、前
記1相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、
前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧
を発生するパルス数増倍部とを備え、前記パルス数増倍
部は、それぞれ入力されるパルス電圧のエッジから段ご
とに段数×所定遅延時間だけ遅延したエッジを加えるこ
とにより、段ごとにパルス数を1だけ増加させるパルス
追加段を3段縦続接続して構成されている。
【0014】本構成によれば、パルス追加段を3段全部
有効とすることにより界磁極対数6の発電機に装備する
ことができるとともに、パルス数増倍部のどれか一つの
パルス追加段の段、好適には最終段を機能不能として、
界磁極対数8の発電機に装備することにより、制御部を
変更することなく、回転数制御方式の制御装置を簡単に
実現することができる。
【0015】好適な態様において、前記周波数ーパルス
変換部は、基準クロック信号を発生する基準クロック回
路と、前記基準クロック信号を分周して前記遅延時間に
相当するタイミングで前記エッジを発生する所定段数の
分周回路とを有し、前記パルス数増倍部の最終段を構成
する前記パルス追加段が出力する前記エッジの累計遅延
時間(前記所定遅延時間×パルス追加段の段数)が前記
1相発電電圧の想定最大周波数値においても前記1相発
電電圧の半周期未満となるように、前記基準クロック信
号の周波数を設定する。
【0016】本構成によれば、上記パルス数増倍部にお
いて追加パルスが重なることによる誤動作を防止して、
検出精度を向上することができる。
【0017】好適な態様において、前記周波数ーパルス
変換部は、 前記周波数ーパルス変換部は、前記制御部
からの倍数指令に基づいて決定されたパルス周期で前記
パルス信号を形成し、前記制御部は、入力されるパルス
周波数に基づいて決定される回転数に応じて前記周波数
ーパルス変換部の前記パルス周期を決定することによ
り、前記発電機の回転数が高い場合におけるパルス周期
を短縮し、前記発電機の回転数が低い場合におけるパル
ス周期を延長する。
【0018】本構成によれば、高回転時におけるパルス
誤出力を防止しつつ、低回転時におけるパルス周期を延
長してパルス信号処理の耐ノイズ性を向上することがで
きる。
【0019】好適な態様において、前記周波数ーパルス
変換部は、前記制御部と異なるICチップに集積され
る。このようにすれば、上記界磁極対数が異なる各発電
機に対して制御部を構成するICを完全に共通化するこ
とができる。また、周波数ーパルス変換部の倍率変更
は、周波数ーパルス変換部を構成するIC(車両用交流
発電機制御用の特殊な仕様の制御部を構成するICに対
して格段に安価で製造も簡単であり、市販品を容易に得
ることができる)の倍率変更自体は、異なる倍率の周波
数ーパルス変換部用ICを必要種類準備して行ってもよ
い。又は、ICパッケージから突出するジャンパーピン
の切断やICを搭載する配線基板複数層の導体をホール
への短絡ピンの挿入などにより実施してもよい。
【0020】なお、周波数ーパルス変換部と制御部とは
同一のICチップに集積されることもできる。この場合
においても、制御部として機能するチップ上の領域に対
する製造プロセスやマスクを変更する必要はなく、ただ
周波数ーパルス変換部の最大倍率を減少させる配線マス
クを用いて倍率が小さい周波数ーパルス変換部を製造す
ればよく、配線マスクを余分に一枚形成すればよい。
【0021】上記した本発明の車両用交流発電機装置の
好適な製造方法において、界磁極対数P1をもつ第1の
前記発電機用の前記制御装置の前記周波数ーパルス変換
部を、第一の半導体集積回路製造プロセスにより製造し
て、Nを所定の倍数であるN1とし、P1より大きい界
磁極対数P2をもつ第2の前記発電機用の前記制御装置
の少なくとも前記周波数ーパルス変換部を、前記第一の
半導体集積回路製造プロセスに対して配線マスクのみを
変更することにより又はボンディングワイヤのボンディ
ング箇所の変更により前記第一の前記発電機用の前記制
御装置の前記周波数ーパルス変換部の一部回路を無効化
して、NをP1×N1/P2に等しいN2に設定する製
造方法を採用する。
【0022】この製造方法によれば、配線マスク変更又
はボンディングワイヤの配線パターンの変更を行った周
波数ーパルス変換部を採用することにより、複雑な制御
部の回路変更なしに簡単に界磁極対数P1用の制御装置
と界磁極対数P2用の制御装置とをもつ回転数制御方式
の車両用交流発電機装置を製造することができる。
【0023】このようにすれば、IC製造プロセスにお
いて用いる配線マスクの変更などによる配線の切断や短
絡により実現することができるので、製造工程をほとん
ど変更することなく実施することができる。また、IC
製造プロセスにおけるボンディングワイヤの配線パター
ンの変更により上記配線変更を行う場合には制御部及び
周波数ーパルス変換部を構成するICチップ製造プロセ
スは全く変更する必要がなく、このICチップのボンデ
ィングメタル領域とICパッケージの端子とを接続する
ボンディングワイヤの配線作業を行うボンディングマシ
ンの動作プログラムを変更するだけであるので、製造工
程変更を一層簡素化することができる。
【0024】上記製造方法における好適な態様におい
て、P1×N1=P2×N2を、前記P1とP2との最
小公倍数に設定する。これにより、制御部に入力される
パルス信号の周波数を低減することができるので、制御
部の動作を高速化することが不要となる。
【0025】上記製造方法における好適な態様におい
て、前記周波数ーパルス変換部は、前記制御部と同じI
Cチップに集積されている。これにより、制御装置の構
成を簡素化することができる。なお、この場合、界磁極
対数が異なる二つの制御装置のために最終的には2種類
のICチップを製造する必要があるが、上記したように
これら2つのICチップの制御部に相当する領域の回路
変更は不要であり、かつ、周波数ーパルス変換部の倍率
変更もボンディングパターンの変更や配線マスクの変更
により簡単に対応することができるので、異なる界磁極
対数の二つの発電機のために全く異なる2種類の制御装
置用ICを製造するのに比較すれば、製造費用の増大を
最小限に抑えることができる。
【0026】上記製造方法における好適な態様におい
て、前記周波数ーパルス変換部は、前記1相発電電圧を
矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩形波電圧の
周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス
数増倍部と、前記パルス信号の数の所定整数分の1のパ
ルス電圧を発生するパルス数減少部とを備え、前記配線
マスク又はボンディングワイヤのボンディング箇所の変
更により、前記パルス数増倍部の出力を前記制御部に出
力する第一の前記周波数ーパルス変換部と、前記パルス
数減少部もしくは前記波形成形部の出力を前記制御部に
出力する第二の周波数ーパルス変換部とを製造し、前記
第一の発電機に装備する前記制御装置に前記第一の周波
数ーパルス変換部を実装し、前記第二の発電機に装備す
る前記制御装置に前記第二の周波数ーパルス変換部を実
装する。
【0027】すなわち、この構成によればパルス数増倍
部で増倍されたパルス周波数の減少の有無もしくは発電
周波数の変換の有無により、周波数ーパルス変換部の2
種類の倍率を設定可能としているので、周波数ーパルス
変換部の構成を簡素化することができる。
【0028】上記製造方法における好適な態様におい
て、前記周波数ーパルス変換部は、前記1相発電電圧を
矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩形波電圧の
周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス
数増倍部とを備え、前記パルス数増倍部は、それぞれ入
力されるパルス電圧のエッジから段ごとに段数×所定遅
延時間だけ遅延したエッジを加えることにより、段ごと
にパルス数を1だけ増加させるパルス追加段を、多段縦
続接続して構成され、前記配線マスクの変更により、前
記パルス追加段の段数を変更して、第一の前記周波数ー
パルス変換部と、第二の周波数ーパルス変換部とを製造
し、前記第一の発電機に装備する前記制御装置に前記第
一の周波数ーパルス変換部を実装し、前記第二の発電機
に装備する前記制御装置に前記第二の周波数ーパルス変
換部を実装する。
【0029】すなわち、この構成によればパルス数増倍
部を構成する所定段数のパルス追加段の追加段数を変更
することにより、周波数ーパルス変換部の2種類の倍率
を設定可能としているので、周波数ーパルス変換部の構
成を簡素化することができる。
【0030】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施態様を以下に
説明する。
【0031】〔第1の実施例〕 (全体構成)図1は第1実施例の構成を示すブロック図
である。
【0032】1は、車両用交流発電機装置(オルタネー
タ)であり、車両用交流発電機からなる発電機2と、発
電機2に装備されて発電機2を制御する制御装置3とか
らなる。
【0033】発電機2は、3相電機子巻線4、3相電機
子巻線4に接続されるダイオードブリッジで構成された
全波整流回路5、3相電機子巻線4に鎖交させる交番磁
界を発生させるランデルポール型鉄心(図示せず)に巻
装される界磁巻線6を有している。ランデルポール型鉄
心には、合計P極の界磁極が形成されている。なお、発
電機2は、上記したランデルポール型鉄心をもつ回転子
に限定されるものではなく、通常の永久磁石型又は界磁
巻線型又はリラクタンス型の三相同期発電機により構成
されることができる。
【0034】制御装置3は、界磁巻線6に通電する界磁
電流を調整して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り、定電圧電源回路7、周波
数ーパルス変換回路8、電圧制御回路(本発明で言う制
御部)9からなる。制御装置3は、キースイッチ10を
通じて車載のバッテリ11の正極端子に接続されるIG
端子、ランプ12を通じて車載のバッテリ11の正極端
子に接続されるL端子、車載のバッテリ11の正極端子
に接続されるB端子、三相電機子巻線4の一相出力端子
に接続されるP端子、界磁巻線6の一端に接続されるF
端子を有している。
【0035】定電圧電源回路7は、制御装置3の定電源
電圧Vccを形成する電源回路であり、車載のキースイ
ッチ10の投入を検出してB端子の電圧から所望の定電
源電圧Vccを出力する。周波数ーパルス変換回路8
は、周波数ーパルス変換部81と、パルス数増倍部82
とをからなる。周波数ーパルス変換部81は、P端子電
圧をパルス化する回路であり、抵抗811とコンパレー
タ812とで構成され、発電中は1相発電電圧(P電
圧)を波形整形してデュ−ティ比が略50%である矩形
波信号(パルス信号)P0を出力する。
【0036】パルス数増倍部82は、周波数ーパルス変
換部81から出力される矩形波電圧(パルス信号)のパ
ルス頻度(パルス信号周波数ともいうものとする)を増
加させるパルス周波数増倍回路である。
【0037】電圧制御回路9は、パルス数増倍部82か
ら出力されるパルス数に比例する回転数情報に基づいて
界磁電流を断続制御したり、発電機2の異常を検出して
車載の警報灯12を点灯したりする回路であって、更
に、バッテリ11の電圧を所定の目標電圧範囲に調整す
るために界磁電流を断続制御する機能を有している。こ
のような界磁電流制御や警報灯点灯制御等は本発明の主
旨ではなくかつ従来周知の動作を実行するものであるた
め詳細説明は省略する。(パルス数増倍部82)パルス
数増倍部82の回路構成例を図2に示す。この実施態様
ではそれぞれ回転数制御方式を採用する磁極数12(界
磁極対数6)の発電機と磁極数14(界磁極対数7)の
発電機とに、ほとんど同じ構成の制御装置3を用いる場
合を説明する。なお、図2は、界磁極対数6の発電機に
用いる場合を説明する。
【0038】このパルス数増倍部82は、Dフリップフ
ロップ820を6段縦続接続してなる遅延型シフトレジ
スタ821と、所定基本周波数のクロックパルスを出力
するクロック回路822と、クロック回路822から出
力されるクロックパルスを分周する分周する分周回路8
23と、6段縦続接続接続された6個の排他論理和回路
(イクスクルッシブオア(EXーOR)回路)824と
からなる。
【0039】初段のEXーOR回路824は、初段と二
段目のDフリップフロップ820の排他オア信号P1を
出力し、残りのEXーOR回路824は前段のEXーO
R回路824の出力信号と自己と同一段のDフリップフ
ロップ820の出力信号の排他論理和信号P2〜P6を
出力する。
【0040】これにより、図3に示すように、最終段の
EXーOR回路824からは元のパルス信号P0の7倍
の周波数のパルス信号P6が出力され、5段目のEXー
OR回路824からは元のパルス信号P0の6倍の周波
数のパルス信号P5が出力される。
【0041】この実施態様では、磁極数12(界磁極対
数6)の発電機に本回路を適用する場合にはパルス信号
P6を用い、磁極数14(界磁極対数7)の発電機に本
回路を適用する場合にはパルス信号P5を用いる。
【0042】この実施態様では、パルス数増倍部82を
を構成するICチップ製造プロセスにおける配線マスク
の変更により、パルス数増倍部82の倍数を7から6に
変更する。図2で説明すれば、実線825は界磁極対数
6の発電機用の周波数ーパルス変換回路8をなすICチ
ップ製造プロセスに用いる配線マスクにおける周波数ー
パルス変換回路8の出力端子826と最終段のEXーO
R回路824の出力端子とを接続する配線を示す。
【0043】また、破線827は界磁極対数7の発電機
用の周波数ーパルス変換回路8をなすICチップ製造プ
ロセスに用いる配線マスクにおける周波数ーパルス変換
回路8の出力端子826と最終段から二番目のEXーO
R回路824の出力端子とを接続する配線を示す。
【0044】配線マスクの変更により、周波数ーパルス
変換回路8の出力端子を、実線825により最終段のE
XーOR回路824の出力端子に接続するか、又は、破
線827により最終段から二番目のEXーOR回路82
4の出力端子に接続するかにより、周波数ーパルス変換
回路8の倍率を7と6とのどちらかに設定することがで
きる。なお、破線827をもつ配線マスクを採用する場
合には、最終段のEXーOR回路824と最終段のDフ
リップフロップ820とは不要であるので、それらに電
源電圧を印加する配線を同様に切断してもよい。
【0045】周波数ーパルス変換回路8の倍率変更を、
その他の配線変更を行う配線マスクの変更によっても当
然行うことができる他、周波数ーパルス変換回路8が集
積されたICチップの各ボンディングエリアとそれが実
装されるICパッケージの各リード端子との間のボンデ
ィングパターンの変更により行うことができる。また、
リードフレームから上記リード端子を製造する場合に、
このICパッケージに密閉される短絡用金属領域をこの
リード端子と同時に作成し、この短絡領域へのボンディ
ングワイヤの接続を行うか否かにより、配線を行うか、
行わないかを決定するようにしてもよい。
【0046】周波数ーパルス変換回路8を構成するIC
チップが搭載されるリードフレームの配線パターンを変
更することにより上記配線を実施してもよい。なお、こ
のリードフレームの配線パターンの変更は、銅シートの
パンチングに用いるダイの形状により簡単に行うことが
でき、上記した倍数変更程度の簡単な配線変更自体はこ
のリードフレームの配線パターンの変更によりなんら問
題なく対応することができる。
【0047】このように構成すれば、磁極数12の発電
機の場合には発電電圧の1周期中に7パルスのパルス信
号P6を得ることができ、磁極数14の発電機の場合に
は6パルスのパルス信号P5を得ることができる。した
がって、界磁極数がいずれの場合でも発電機の1回転子
あたり両界磁極対数P1、P2の最小公倍数である42
パルスのパルス信号を得ることができ、電圧制御回路8
はの内部を全く変更することなく、回転数制御方式の発
電制御、たとえば電圧制御、負荷応答制御、警報制御等
を実行することができるので、製造と保守の両面におい
て簡素化、コスト低減を実現することができる。
【0048】なお、好適には、倍数すなわちパルス数増
倍倍率をnとした場合に、Dフリップフロップ820の
遅延時間T2(図3参照)が1相交流電圧の半周期の1
/nを超えないないように設定することが望ましい。こ
のように設定することで回転数が急変した際にも回転数
情報形成遅れを最小限に抑えることができる。
【0049】つまり、この実施例によれば、磁極数2P
1 の発電機と磁極数2P2 の発電機との両方に共通の
制御部9を利用可能にすべく、パルス数増倍部82が、
P1とP2との最小公倍数mに相当するパルス頻度のパ
ルス信号を出力するように二つの倍数を設定し、配線変
更によりそのどちらかを選択しているので。磁極数が2
P1 個の発電機と磁極数が2P2個の発電機の制御装置
3をほぼ共通部品化することができるので、部品点数の
低減を実現することができる。
【0050】(変形態様1)変形態様を図4に示す。
【0051】この変形態様では、最終段のEXーOR回
路824の一方の入力端子を実線828で示される配線
により最終段のDフリップフロップ820の出力端子に
接続するか、又は、そうではなく破線829で示される
配線829により設置するかを、配線マスクの変更によ
り行う。なお、破線829を採用する場合には、最終段
のDフリップフロップ820への電源電圧を印加する配
線は省略する。これによっても、同様の回路機能を実現
することができる。
【0052】(変形態様2)12極(界磁極対数6)と
16極(界磁極対数8)の発電機を共用化する場合のパ
ルス数増倍部82の回路例を図5に示す。なお、配線変
更部の図示は省略する。この場合には、6極対(12
極)と8極対(16極)との最小公倍数が24であるの
で、Dフリップフロップ824とEXーOR回路824
とをそれぞれ3個で実現することができる。すなわち、
12極発電機に適用する場合には3段全部使用し、16
極発電機の場合には2段のみを使用して、上記実施例同
様に最終段のEXーOR回路824の機能を無効化すれ
ばよい。
【0053】(変形態様3)変形態様を図6に示す。
【0054】この変形態様は、所定段のパルス数増倍部
82出力を周波数ーパルス変換回路8の出力端子826
に直接出力する(破線表示)か又は所定段の分周回路で
間引いて(実線表示)出力するかで周波数ーパルス変換
回路8の倍数を変更する。この場合にも、簡単な配線変
更により、周波数ーパルス変換回路8の倍数変更が可能
となる。
【0055】(変形態様4)上記実施例では、周波数ー
パルス変換回路8におけるパルス数増倍部82の倍数を
配線切り替えにより変更したが、パルス数増倍部82自
体を複数設け、そのどちらかを選択駆動することも可能
である。
【0056】(変形態様5)上記実施例では、シフトレ
ジスタとEXーOR回路とで周波数ーパルス変換回路8
のパルス数増倍部82を構成したが、ラッチ回路や周知
のディジタル回路にて同様の動作を実現してもよいこと
は当然である。更に、パルス数増倍部82の回路機能を
ソフトウエア処理により代替してもよい。この場合、あ
らゆる磁極数の発電機に対しても装置規模を大きくする
ことなく容易に対応が可能となる。
【0057】
【実施例2】他の実施例を図7〜図9を参照して説明す
る。
【0058】図7は、図2に示す周波数ーパルス変換部
において、分周回路823を可変周期分周回路823’
に変更し、この可変周期分周回路823’のパルス周期
を制御部9からの倍数指令Snにより制御すること構成
を採用している。
【0059】なお、この可変周期分周回路823’はた
とえば基準クロックパルスを累算して得たカウント値が
Xに達するごとに最終段がパルス電圧を出力するカウン
タ又はシフトレジスタにより構成され、このXは電圧制
御回路9からの制御信号(倍数指令)により設定される
ように構成されている。
【0060】電圧制御回路9の制御動作を図8を参照し
て以下に説明する。
【0061】まず、所定周期あたりのパルス信号入力回
数をカウントし(S100)、それに基づいて回転数を
演算する(S102)。
【0062】次に、演算した回転数と、あらかじめ記憶
するテーブル(回転数ー倍数関係を示す)から好適な倍
数X(X=6〜10)を設定し(S104)、この倍数
Xに相当する3ビットの倍数指令を形成し、この倍数指
令を可変周期分周回路823’に出力する(S10
6)。なお、この倍数Xは、基準クロックパルス周期
(又はこの基準クロックパルス周期を所定段数分周して
形成した分周パルス周期)のX倍の周期を示す。
【0063】上記テーブルの一例を図9に示す。これに
より、電圧制御回路9に入力されるパルス信号のパルス
周期が低回転域にて短くなりすぎることがないように、
かつ、高回転域にて長くなりすぎることがないように調
整することができる。これにより、回転数が急変した場
合にでも回転数情報の精度を保ったまま追従性を高める
事ができるのでより一層正確な回転数情報が得られる。
【0064】なお、好適には発電機最高回転数における
発電周波数の100倍以上の基準クロック周波数がよ
い。16極発電機を例にとると、最高回転数20000
rpmでの発電周波数は2.67〔kHz〕であり必要
なクロック基準クロック周波数は267〔kHz〕以
上、好適には1〔MHz〕とすればよい。また、前述し
たように、倍数をXとした場合に、Dフリップフロップ
820の遅延時間T2(図2参照)が1相交流電圧の1
周期長の1/2nを越えないように上記テーブルを設定
することが好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例1を示す車両用交流発電機装置のブロ
ック回路図である。
【図2】 図1の周波数ーパルス変換部を示すブロック
回路図である。
【図3】 図2の周波数ーパルス変換部の動作を示すタ
イミングチャートである。
【図4】 実施例1の変形態様を示す部分回路図であ
る。
【図5】 実施例1の変形態様を示す部分回路図であ
る。
【図6】 実施例1の変形態様を示す部分回路図であ
る。
【図7】 実施例2を示す車両用交流発電機装置の要部
ブロック回路図である。
【図8】 図7における電圧制御回路の制御動作を示す
フローチャートである。
【図9】 実施例2における回転数とクロック周期倍率
との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
2 発電機 3 制御装置 8 周波数ーパルス変換部 9 電圧制御回路(制御部) 81 周波数ーパルス変換部 82 パルス数増倍部 822 基準クロック回路 823 分周回路

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】所定極対数Pの界磁極の回転により三相電
    機子巻線に誘起される交流電圧を整流してバッテリに出
    力する発電機と、 前記バッテリ電圧を所定範囲に制御するとともに、前記
    交流電圧の周波数に基づいて前記車両用交流発電機の回
    転数を検出する制御部を有する制御装置と、 を備える車両用交流発電機装置において、 前記制御装置は、入力される前記三相電機子巻線の1相
    発電電圧の周波数に対してN倍(Nは2以上の整数)の
    周波数をもつパルス信号を発生する周波数ーパルス変換
    部を有し、 前記制御部は、前記周波数ーパルス変換部から入力され
    る前記パルス信号に基づいて前記回転数検出を実施する
    ことを特徴とする車両用交流発電機装置。
  2. 【請求項2】前記Nは7に設定され、前記周波数ーパル
    ス変換部は、前記1相発電電圧を矩形波電圧に変換する
    波形整形部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の
    数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部とを備え、 前記パルス数増倍部は、それぞれ入力されるパルス電圧
    のエッジから段ごとに段数×所定遅延時間だけ遅延した
    エッジを加えることにより、段ごとにパルス数を1だけ
    増加させるパルス追加段を6段縦続接続して構成されて
    いることを特徴とする請求項1記載の車両用交流発電機
    装置。
  3. 【請求項3】前記Nは4に設定され、前記周波数ーパル
    ス変換部は、前記1相発電電圧を矩形波電圧に変換する
    波形整形部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の
    数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部とを備え、 前記パルス数増倍部は、それぞれ入力されるパルス電圧
    のエッジから段ごとに段数×所定遅延時間だけ遅延した
    エッジを加えることにより、段ごとにパルス数を1だけ
    増加させるパルス追加段を3段縦続接続して構成されて
    いることを特徴とする請求項1記載の車両用交流発電機
    装置。
  4. 【請求項4】前記周波数ーパルス変換部は、基準クロッ
    ク信号を発生する基準クロック回路と、前記基準クロッ
    ク信号を分周して前記遅延時間に相当するタイミングで
    前記エッジを発生する所定段数の分周回路とを有し、 前記パルス数増倍部の最終段を構成する前記パルス追加
    段が出力する前記エッジの累計遅延時間(前記所定遅延
    時間×パルス追加段の段数)が前記1相発電電圧の想定
    最大周波数値においても前記1相発電電圧の半周期未満
    となるように、前記基準クロック信号の周波数を設定す
    ることを特徴とする請求項3記載の車両用交流発電機装
    置。
  5. 【請求項5】前記周波数ーパルス変換部は、前記制御部
    からの倍数指令に基づいて決定されたパルス周期で前記
    パルス信号を形成し、 前記制御部は、入力されるパルス周波数に基づいて決定
    される回転数に応じて前記周波数ーパルス変換部の前記
    パルス周期を決定することにより、前記発電機の回転数
    が高い場合におけるパルス周期を短縮し、前記発電機の
    回転数が低い場合におけるパルス周期を延長することを
    特徴とする請求項1記載の車両用交流発電機装置。
  6. 【請求項6】界磁極対数P1をもつ第1の前記発電機用
    の前記制御装置の前記周波数ーパルス変換部を第一の半
    導体集積回路製造プロセスにより製造して、Nを所定の
    倍数であるN1とし、 P1より大きい界磁極対数P2をもつ第2の前記発電機
    用の前記制御装置の少なくとも前記周波数ーパルス変換
    部を前記第一の半導体集積回路製造プロセスに対して配
    線マスクのみを変更することにより又はボンディングワ
    イヤのボンディング箇所の変更により前記第一の前記発
    電機用の前記制御装置の前記周波数ーパルス変換部の一
    部回路を無効化して、NをP1×N1/P2に等しいN
    2に設定することを特徴とする請求項1記載の車両用交
    流発電機装置の製造方法。
  7. 【請求項7】P1×N1=P2×N2を、前記P1とP
    2との最小公倍数に設定することを特徴とする請求項6
    記載の車両用交流発電機装置の製造方法。
  8. 【請求項8】前記周波数ーパルス変換部は、前記制御部
    と同じICチップに集積されていることを特徴とする請
    求項6記載の車両用交流発電機装置の製造方法。
  9. 【請求項9】前記周波数ーパルス変換部は、 前記1相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部
    と、 前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧
    を発生するパルス数増倍部と、 前記パルス信号の数の所定整数分の1のパルス電圧を発
    生するパルス数減少部と、 を備え、 前記配線マスク又はボンディングワイヤのボンディング
    箇所の変更により、前記パルス数増倍部の出力を前記制
    御部に出力する第一の前記周波数ーパルス変換部と、前
    記パルス数減少部もしくは前記波形整形部の出力を前記
    制御部に出力する第二の周波数ーパルス変換部とを製造
    し、 前記第一の発電機に装備する前記制御装置に前記第一の
    周波数ーパルス変換部を実装し、 前記第二の発電機に装備する前記制御装置に前記第二の
    周波数ーパルス変換部を実装することを特徴とする請求
    項6記載の車両用交流発電機装置の製造方法。
  10. 【請求項10】前記周波数ーパルス変換部は、前記1相
    発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩
    形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生
    するパルス数増倍部とを備え、 前記パルス数増倍部は、それぞれ入力されるパルス電圧
    のエッジから段ごとに段数×所定遅延時間だけ遅延した
    エッジを加えることにより、段ごとにパルス数を1だけ
    増加させるパルス追加段を、多段縦続接続して構成さ
    れ、 前記配線マスク又はボンディングワイヤのボンディング
    箇所の変更により、前記パルス追加段の段数を変更し
    て、第一の前記周波数ーパルス変換部と、第二の周波数
    ーパルス変換部とを製造し、 前記第一の発電機に装備する前記制御装置に前記第一の
    周波数ーパルス変換部を実装し、 前記第二の発電機に装備する前記制御装置に前記第二の
    周波数ーパルス変換部を実装することを特徴とする請求
    項7記載の車両用交流発電機装置の製造方法。
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