JP2004248346A

JP2004248346A - 車両用発電制御装置

Info

Publication number: JP2004248346A
Application number: JP2003032595A
Authority: JP
Inventors: Fuyuki Maehara; 冬樹前原
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-10
Also published as: US7009366B2; JP3823926B2; US20040183514A1

Abstract

【課題】充電線の断線を検出することができ、コストを低減することができる車両用発電制御装置を提供すること。
【解決手段】車両用発電制御装置１は、電源回路１００、電圧制御回路１１０、充電線外れ検出回路１２０、通信制御回路１４０、励磁電流駆動トランジスタ１６０等を備えている。充電線外れ検出回路１２０は、励磁電流駆動トランジスタ１６０のオン時とオフ時の車両用発電機２の出力電圧差が所定の基準値よりも大きいときに、充電線６が断線状態であると判定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用発電機の励磁電流を制御することにより出力電圧を調整する車両用発電制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、車両用発電機の出力電力を取り出す充電線が出力端子から外れたり、断線したりしたことを検出して警告灯を点灯させる車両用発電制御装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照。）。この車両用発電制御装置では、車両用発電機の出力電圧とバッテリ端子電圧とを検出しており、これらの電圧差に基づいて充電線が断線したり外れたことが検出される。なお、車両用発電機の出力端子から充電線が外れた状態と、充電線の切断等によって断線が生じる現象は、車両用発電機側から見ると基本的に同じであり、本明細書では、これらの両方の現象を「断線」と称して説明するものとする。充電線の断線が検出されると警告灯が点灯するため、運転者は、車両を運転中に充電線の断線異常を知ることができ、最寄りの修理工場に修理を依頼する等の対策を早期に採ることが可能になる。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭５６−１５０９３５号公報（第３−４頁、図１−２）
【特許文献２】
特許第２９５４３７４号公報（第２−３頁、図１−２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した特許文献１、２に開示された車両用発電制御装置では、充電線の断線を検出するために、車両用発電機の出力電圧とは別にバッテリ端子電圧も検出する必要があり、端子数が増加する。端子数の増加は、車両用発電制御装置の構造が複雑化するばかりでなく、端子と他の装置とを接続する接続線の数も増えることになるため、コスト高になるという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、充電線の断線を検出することができ、コストを低減することができる車両用発電制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明の車両用発電制御装置は、車両用発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を断続する開閉素子と、車両用発電機の出力電圧が所定値となるように開閉素子を断続制御する電圧制御回路と、開閉素子のオン時における車両用発電機の出力電圧と、開閉素子のオフ時における車両用発電機の出力電圧との電圧差に基づいて、車両用発電機の出力端子に接続された充電線の断線を検出する充電線外れ検出回路とを備えている。車両用発電機の出力端子が充電線を介して車載バッテリに接続された状態では、開閉素子のオン時とオフ時での電圧変化が小さいが、充電線が断線するとこの電圧変化が大きくなるため、この電圧変化の大きさを調べることにより、充電線の断線を検出することが可能になる。また、充電線の断線を検出するためにバッテリ端子電圧の検出が不要になるため、この端子電圧検出用に用いられていた端子をなくすことができ、端子数の低減による構造の簡略化、接続線本数の低減が可能になり、コストを低減することができる。
【０００７】
また、上述した充電線外れ検出回路は、電圧差が所定の基準値以上になったときに、充電線の断線を検出することが望ましい。これにより、充電線の断線検出を行う際の基準が明確になり、処理の簡略化が可能になる。
また、上述した充電線外れ検出回路によって充電線の断線が検出されたときに、外部装置に警報信号を出力する警報出力回路をさらに備えることが望ましい。これにより、充電線の断線異常を外部装置に知らせることができるとともに、充電線の断線検出と警報信号の出力を低コストで実現することが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した一実施形態の車両用発電制御装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明を適用した一実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図であり、あわせてこの車両用発電制御装置と車両用発電機やバッテリ等との接続状態が示されている。
【０００９】
図１において、車両用発電制御装置１は、車両用発電機２のＢ端子（出力端子）の電圧が所定の調整電圧設定値（例えば１４Ｖ）になるように制御するためのものである。
車両用発電機２は、固定子に含まれる三相の固定子巻線２００と、この固定子巻線２００の三相出力を全波整流するために設けられた整流回路２０２と、回転子に含まれる励磁巻線２０４とを含んで構成されている。この車両用発電機２の出力電圧（Ｂ端子電圧）の制御は、励磁巻線２０４に対する通電を車両用発電制御装置１によって適宜断続制御することにより行われる。車両用発電機２のＢ端子は、充電線６を介してバッテリ３と電気負荷４に接続されており、Ｂ端子からバッテリ３や電気負荷４に充電電流や動作電流が供給される。また、車両用発電制御装置１は、通信端子Ｘを介して外部装置としてのＥＣＵ（エンジン制御装置）５に接続されている。
【００１０】
次に、車両用発電制御装置１の詳細構成について説明する。図１に示すように、車両用発電制御装置１は、電源回路１００、電圧制御回路１１０、充電線外れ検出回路１２０、通信制御回路１４０、励磁電流駆動トランジスタ１６０、環流ダイオード１６２を備えている。
【００１１】
電源回路１００は、制御端子Ｓを有しており、この制御端子Ｓに電源オン信号が入力されると、所定の動作電圧を生成して車両用発電制御装置１の各回路に供給する。
電圧制御回路１１０は、車両用発電機２の出力電圧が所定の調整電圧設定値Ｖｒｅｇとなるように制御するために、所定周期のパルス列からなるＰＷＭ（パルス幅変調）信号としての電圧制御信号を生成して出力する。この電圧制御回路１１０は、電圧比較器１１２、抵抗１１４、１１６、コンデンサ１１８によって構成されている。車両用発電機２の出力電圧が２つの抵抗１１４、１１６によって構成された分圧回路によって分圧されて、さらにこの分圧電圧がコンデンサ１１８によって平滑されて電圧比較器１１２のマイナス端子に入力される。プラス端子には、通信制御回路１４０によって設定される調整電圧設定値Ｖｒｅｇ（正確には、車両用発電機２の出力電圧が抵抗１１４、１１６によって分圧されて入力されるため、この調整電圧設定値Ｖｒｅｇをこれらの抵抗１１４、１１６による分圧比を掛けた値）が入力されており、電圧比較器１１２は、車両用発電機２の出力電圧の方が調整電圧設定値Ｖｒｅｇよりも高いときにローレベル、反対に出力電圧の方が調整電圧設定値Ｖｒｅｇよりも低いときにハイレベルとなる電圧制御信号を出力する。
【００１２】
充電線外れ検出回路１２０は、車両用発電機２の出力電圧に基づいて充電線６の断線を検出する。
図２は、充電線外れ検出回路１２０の詳細構成を示す図である。図２に示すように、充電線外れ検出回路１２０は、Ａ／Ｄ変換回路１２２および演算回路１２４を備えている。Ａ／Ｄ変換回路１２２は、入力端子（ＩＮ）に電圧制御回路１１０内の抵抗１１４、１１６によって構成された分圧回路の出力電圧が入力されており、クロック端子（ＣＬ）には所定周波数のクロック信号ＣＬＫが負論理で入力されており、クロック信号ＣＬＫがハイレベルからローレベルに変化するタイミングで入力電圧を取り込んで、所定ビット数のデジタルデータに変換する。例えば、クロック信号ＣＬＫの周期が０．１ｍｓに設定されているものとすると、この０．１ｍｓの間隔で車両用発電機２の出力電圧が取り込まれて所定ビット数のデジタルデータに変換される。
【００１３】
演算回路１２４は、所定の間隔（例えば１ｍｓ間隔）で、電圧制御回路１１０内の電圧比較器１１２の出力レベルが切り替わっているか否かを判定し、切り替わっている場合には、Ａ／Ｄ変換回路１２２から出力される新しいデータを取り込むとともに、このようにして取り込まれたデータに基づいて充電線の断線の有無を判定する。演算回路１２４の詳細動作については後述する。
【００１４】
また、図１に示した通信制御回路１４０は、通信端子Ｘを介してＥＣＵ５との間でシリアル通信を行っており、ＥＣＵ５から送られてくる動作開始信号や調整電圧信号（調整電圧Ｖｒｅｇ）を受信する。また、通信制御回路１４０は、充電線外れ検出回路１２０によって充電線の断線が検出されたときに、所定の警告信号を通信端子Ｘを介してＥＣＵ５に向けて送信する警報出力回路としての機能を有する。
【００１５】
励磁電流駆動トランジスタ１６０は、励磁巻線２０４への通電を断続する開閉素子である。例えば、励磁電流駆動トランジスタ１６０は、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴで構成されており、ソースが接地されているとともに、ドレインが励磁巻線２０４の一方端に接続されている。励磁巻線２０４の他方端は、車両用発電機２のＢ端子に接続されている。
【００１６】
環流ダイオード１６２は、励磁巻線２０４に並列に接続されており、励磁電流駆動トランジスタ１６０のオフ時に励磁巻線２０４に流れる励磁電流を環流させる。
ＥＣＵ５は、車両のキースイッチ（図示せず）が投入された後に車両用発電制御装置１に向けて動作開始信号を送信するとともに、車両用発電機２の出力電圧の制御に必要な調整電圧信号を送信する。また、ＥＣＵ５は、車両用発電制御装置１から送られてくる警報信号を受信し、所定の警報動作を行う。
【００１７】
本実施形態の車両用発電制御装置１はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。
車両の運転者によってキースイッチが投入されると、ＥＣＵ５は、車両用発電制御装置１の通信端子Ｘに向けて動作開始信号を送信する。通信制御回路１４０は、通信端子Ｘを介してこの動作開始信号を受信すると、電源回路１００の制御端子Ｓに電源オン信号を入力する。以後、電源回路１００によって車両用発電制御装置１内の各回路に動作電圧が供給され、車両用発電制御装置１全体が動作を開始する。
【００１８】
その後、ＥＣＵ５から調整電圧信号が送られてくるが、キースイッチが投入されてエンジン始動前の状態では、車両用発電機２の出力電圧は、調整電圧信号によって指定された調整電圧設定値Ｖｒｅｇよりも低いため、電圧制御回路１１０内の電圧比較器１１２からはハイレベルの電圧制御信号が出力され、励磁電流駆動トランジスタ１６０がオンされ、励磁巻線２０４に流れる励磁電流が増加する。
【００１９】
エンジンが始動して車両用発電機２の回転数が上昇すると車両用発電機２の出力電圧が上昇するが、調整電圧設定値Ｖｒｅｇに達すると、電圧制御回路１１０内の電圧比較器１１２から出力される電圧制御信号の電圧レベルがハイレベルからローレベルに切り替わる。これに伴い、励磁電流駆動トランジスタ１６０がオフされ、励磁巻線２０４に流れる励磁電流が減少する。このようにして、励磁電流駆動トランジスタ１６０がオンオフ制御され、車両用発電機２の出力電圧が調整電圧設定値Ｖｒｅｇに調整される。
【００２０】
ところで、励磁電流駆動トランジスタ１６０のオン時とオフ時の車両用発電機２の出力電圧差に着目すると、車両用発電機２のＢ端子とバッテリ３とが充電線６を介して接続された正常時におけるこの電圧差はあまり大きくないが、充電線の断線が生じるとこの電圧差は大きくなる。
【００２１】
図３は、正常時と充電線の断線時のそれぞれにおけるＢ端子電圧差の関係を示すタイミング図である。図３において、「励磁電圧（Ｖ）」は、励磁電流駆動トランジスタ１６０のオンオフ制御に伴って励磁巻線２０４の両端に印加される電圧を示しており、ハイレベルのタイミングが励磁電流駆動トランジスタ１６０がオンしたタイミングに、ローレベルのタイミングが励磁電流駆動トランジスタ１６０がオフしたタイミングにそれぞれ対応している。
【００２２】
充電線の断線が生じると、車両用発電機２のＢ端子とバッテリ３や電気負荷４とが接続されない状態となるため、車両用発電機２のＢ端子から見た負荷は極端に小さくなり、Ｂ端子電圧は、励磁電流駆動トランジスタ１６０のオンオフ動作に連動して大きく変動する。
【００２３】
図４は、充電線の断線時と正常時におけるＢ端子電圧の差を用いて充電線の断線判定を行う充電線外れ検出回路１２０の動作手順を示す流れ図である。例えば、図４に示す一連の動作手順は、所定の内部制御クロック信号に同期して１ｍｓ間隔で実施される。
【００２４】
まず、充電線外れ検出回路１２０内の演算回路１２４は、励磁電流駆動トランジスタ（Ｔｒ）１６０がオフからオンに切り替わったか否か（ステップ１００）、オンからオフに切り替わった否か（ステップ１０１）を判定する。例えば、演算回路１２４は、前回（１ｍｓ前）の電圧制御回路１１０内の電圧比較器１１２の出力レベルを保持しておいて、今回新たに検出、保持した電圧比較器１１２の出力レベルと比較して、上述したステップ１００、１０１の判定を行う。
【００２５】
励磁電流駆動トランジスタ１６０がオフからオンに切り替わった場合にはステップ１００において肯定判断が行われ、次に、演算回路１２４は、このときＡ／Ｄ変換回路１２２から出力されるＢ端子電圧のデータを取り込んで、オン時Ｂ端子電圧データＶ_{Ｂ（ＯＮ）}を最新の値に更新する（ステップ１０２）。
【００２６】
一方、励磁電流駆動トランジスタ１６０がオンからオフに切り替わった場合にはステップ１０１において肯定判断が行われ、次に、演算回路１２４は、このときＡ／Ｄ変換回路１２２から出力されるＢ端子電圧のデータを取り込んで、オフ時Ｂ端子電圧データＶ_{Ｂ（ＯＦＦ）}を最新の値に更新する（ステップ１０３）。
【００２７】
このようにしてオン時Ｂ端子電圧データＶ_{Ｂ（ＯＮ）}やオフ時Ｂ端子電圧データＶ_{Ｂ（ＯＦＦ）}が最新の値に更新された後、あるいは、励磁電流駆動トランジスタ１６０のオンオフ状態が前回と変わらない場合にはステップ１００、１０１においてともに否定判断が行われた後、演算回路１２４は、励磁電流駆動トランジスタ１６０のオンオフ時のＢ端子電圧の差ΔＶ_Ｂ（＝Ｖ_{Ｂ（ＯＦＦ）}−Ｖ_{Ｂ（ＯＮ）}）を計算し（ステップ１０４）、この電圧差ΔＶ_Ｂが所定の基準値Ｖ_ｋｅｎよりも大きいか否かを判定する（ステップ１０５）。図３に示したように、充電線の断線が生じていない正常時には電圧差Ｖ_Ｂがあまり大きくならないため、この場合にはステップ１０５において否定判断が行われ、演算回路１２４は、充電線の断線が生じていない旨の判断を行う（ステップ１０６）。一方、充電線の断線が生じている場合には電圧差Ｖ_Ｂが大きくなってステップ１０５の判定において肯定判断が行われ、演算回路１２４は、充電線の断線が生じている旨の判断を行った後（ステップ１０７）、通信制御回路１４０に対して警報信号の送信を指示する（ステップ１０８）。このようにして、１ｍｓ毎に行われる一連の充電線の断線検出動作が終了する。
【００２８】
このように、本実施形態の車両用発電制御装置１では、車両用発電機２のＢ端子が充電線６を介してバッテリ３に接続された状態では励磁電流駆動トランジスタ１６０のオン時とオフ時でのＢ端子電圧差が小さいが、充電線６がＢ端子から外れたり断線するとこのＢ端子電圧差が大きくなることに着目して、Ｂ端子電圧を調べることによって充電線６の断線を検出している。したがって、充電線の断線を検出するためにバッテリ端子電圧の検出が不要になり、この端子電圧検出用に用いられていた端子をなくすことができ、端子数の低減による構造の簡略化、接続線本数の低減が可能になり、コストを低減することができる。
【００２９】
特に、Ｂ端子電圧差が所定の基準値Ｖ_ｋｅｎより大きいか否かで充電線の断線を検出する際の基準が明確になり、単に比較判定で検出処理を行うことができるため、処理の簡略化が可能になる。
また、充電線外れ検出回路１２０によって充電線の断線が検出されたときに、通信制御回路１４０から警報信号を出力することにより、充電線の断線異常をＥＣＵ５に知らせることができるとともに、上述した充電線断線の検出手法を用いることにより、充電線の断線検出と警報信号の出力を低コストで実現することが可能になる。
【００３０】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、充電線６の断線が検出されたときに、ＥＣＵ５に向けて警告信号を出力したが、この警告信号で警告灯を点灯するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。
【図２】充電線外れ検出回路の詳細構成を示す図である。
【図３】正常時と充電線の断線時のそれぞれにおけるＢ端子電圧差の関係を示すタイミング図である。
【図４】充電線の断線時と正常時におけるＢ端子電圧の差を用いて充電線の断線判定を行う充電線外れ検出回路の動作手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
１車両用発電制御装置
２車両用発電機
３バッテリ
４電気負荷
５ＥＣＵ（エンジン制御装置）
１００電源回路
１１０電圧制御回路
１２０充電線外れ検出回路
１４０通信制御回路
１６０励磁電流駆動トランジスタ
１６２環流ダイオード
２００固定子巻線
２０２整流回路
２０４励磁巻線

Claims

車両用発電機の励磁巻線に流れる励磁電流を断続する開閉素子と、
前記車両用発電機の出力電圧が所定値となるように前記開閉素子を断続制御する電圧制御回路と、
前記開閉素子のオン時における前記車両用発電機の出力電圧と、前記開閉素子のオフ時における前記車両用発電機の出力電圧との電圧差に基づいて、前記車両用発電機の出力端子に接続された充電線の断線を検出する充電線外れ検出回路と、
を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項１において、
前記充電線外れ検出回路は、前記電圧差が所定の基準値以上になったときに、前記充電線の断線を検出することを特徴とする車両用発電制御装置。
請求項１または２において、
前記充電線外れ検出回路によって前記充電線の断線が検出されたときに、外部装置に警報信号を出力する警報出力回路をさらに備えることを特徴とする車両用発電制御装置。