JP2005269688A - 車両用発電機および車両用発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】界磁電流の検出を利用した制御や判定を、確実に安定して行うことができる発電機１および発電装置１０を提供することにある。
【解決手段】レギュレータ６からＥＣＵ９に界磁電流およびデューティ比の現在値を入力できるようにするとともに、これらの入力値に基づいて発電機１を制御できるようにする。これにより、「同一のデューティ比に対する界磁電流の値の変動」、および「デューティ比の変化に対する界磁電流の変化の時間的な遅れ」などの界磁電流のみを利用する場合の問題点を解決することができる。この結果、発電機１において、界磁電流の検出を利用した制御や判定を、確実に安定して行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される発電機および発電装置に関する。

〔従来の技術〕
従来より、バッテリを充電したり、ヘッドライトなどの電気負荷に電力を供給するため、エンジンにより回転駆動される発電機が車両に搭載されている。この車両用発電機は、電機子コイルに交流起電力を誘起するための界磁コイルと、この交流起電力から得られる発電機出力を、界磁コイルに流す界磁電流を調節することにより制御する出力制御手段とを備える。

出力制御手段による発電機出力の制御は、例えば、デューティ制御を用いて界磁コイルに流す界磁電流を調節することにより行われる。すなわち、電気負荷やバッテリからの電力要求量に応じた発電機出力の目標値、さらに発電機出力の目標値に応じた界磁電流の目標値が決められ、この界磁電流の目標値に応じてデューティ比が決められる。そして、このデューティ比に基づく制御信号が合成され、制御信号がスイッチング素子をオンオフすることにより、界磁電流の値が目標値に調節され、さらに発電機出力の値が目標値に制御される。

また、車両用発電機では、この界磁電流を検出することにより、種々の制御や判定を行うことが検討されている。
例えば、界磁コイルに断線または短絡などの異常が発生すると界磁電流が過大または過小になる。そこで、界磁電流を検出することによって、界磁コイルの異常の有無を判定することが検討されている。また、発電機の回転トルクは、界磁コイルが装着されるロータの回転数および界磁電流と相関があるため、ロータを回転駆動するためのエンジン出力を、検出された界磁電流に基づいて制御することが検討されている。

〔従来技術の不具合〕
しかし、界磁電流の検出を利用した界磁コイルの異常判定やエンジン出力の制御は、以下の点において不具合がある。
まず、界磁コイルの異常判定を界磁電流に基づいて行うと、界磁電流が異常なしと判定されても、バッテリの過充電や電気負荷への過剰給電が行われる虞がある。逆に、界磁電流が異常ありと判定されても、実際には界磁コイルに異常が生じていない虞もある。また、エンジン出力の制御を界磁電流に基づいて行うと、電気負荷の投入や遮断などにより電力要求量が急変した場合やエンジン回転数が急変した場合などにエンジン出力の応答性が悪くなる。

これらの界磁電流の検出を利用した制御や判定の不具合は、以下のような問題点により生じると考えられる。
まず、界磁電流の値は、例えばデューティ比のような制御信号の特性に応じて決まるが、発電機温度などの発電機の状態の変動により、同一のデューティ比を用いても、得られる界磁電流の値が変動するという問題点がある。また、界磁電流の値は、デューティ比が変化して、以前と異なる制御信号の合成が始まった後で変化するので、時間的な遅れが発生するという問題点がある。
このため、界磁電流の検出を利用した制御や判定は、不安定であり信頼性が低い。

なお、界磁コイルの異常判定に関連する技術として、バッテリが過充電になったことを検出する方法がある（例えば、特許文献１、２参照）。しかし、この方法によれば、バッテリが過充電になってから異常が検出されるため、界磁コイルに短絡などの異常が発生してから相当の時間が経過しないと異常が検出されない。また、バッテリが過充電になる原因は界磁コイルの短絡のみではないので、異常が検出されたとしても、その原因を界磁コイルの異常に特定することができない。このように、バッテリの過充電を検出することで界磁コイルの異常を判定する方法は、時間的な遅れが大きい上に、必ずしも界磁コイルに異常が生じているとは判定できない可能性がある。
特開平２−１９７２９９号公報 特開昭５６−１７３６号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、界磁電流の検出を利用した制御や判定を、確実に安定して行うことができる車両用発電機および車両用発電装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、車両用発電機は、検出された界磁電流を示す信号（以下、界磁電流検出信号と呼ぶ）と、界磁電流を調節するために合成される制御信号の特性を示す信号（以下、界磁電流制御信号と呼ぶ）とを送信する。
これにより、界磁電流の検出を利用した制御や判定を行う際に、界磁電流の値ばかりでなく制御信号の特性を用いることができる。このため、界磁電流の検出を利用した制御や判定を、確実に安定して行うことができる。
界磁電流の検出を利用した制御や判定を確実に安定して行うことができない要因は、上記のごとく、同一の制御信号に対する界磁電流の値の変動、および制御信号の変化に対する界磁電流の変化の時間的な遅れにあると考えられる。
ここで、同一の制御信号に対する界磁電流の値は、発電機の状態とともに変動するものの、その変動範囲は、制御信号の特性（例えば、デューティ比）の値に応じて決まっている。よって、この変動範囲を制御や判定に反映させるために、界磁電流の値ばかりでなくデューティ比などの制御信号の特性を制御や判定に用いるようにすれば、発電機の状態の影響を除くことができる。
また、界磁電流の変化は、初期段階で制御信号が変化してから最終段階で制御対象に変化が現れるまでの中間段階における変化である。よって、このような中間段階の界磁電流の値を用いるのみでなく、初期段階の制御信号の特性も用いることができれば時間的な遅れを減らすことができる。
請求項１の手段によれば、界磁電流検出信号と併せて、界磁電流制御信号に基づいて制御や判定を行うことができるので、界磁電流の検出を利用した制御や判定を確実に安定して行うことができるようになる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、車両用発電機は、界磁電流検出信号および界磁電流制御信号を１つのシリアル信号に合成して送信する。
これにより、界磁電流の検出を利用した制御や判定に用いられる信号を１本の信号線で送信することができる。このため、車両用発電機に接続される信号線の本数を削減することができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、界磁電流検出信号および界磁電流制御信号は、発電機制御手段に入力される。そして、発電機制御手段は、界磁電流検出信号および界磁電流制御信号に基づいて車両用発電機を制御する。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段によれば、発電機制御手段は、界磁電流検出信号および界磁電流制御信号に基づいて、界磁コイルの異常の有無を判定する。
界磁コイルに断線や短絡などの異常が発生した時の界磁電流の値も、発電機の状態に応じて変動する。このため、従来の界磁コイル異常判定は、明確な閾値を定めることができないため、判定結果の信頼性が低い。
そこで、界磁電流の変動範囲がデューティ比の値に応じて決まっている点に着目し、界磁電流検出信号とともにデューティ比などの界磁電流制御信号を、界磁コイル異常判定に用いる。これにより、信頼性の高い判定結果を得ることができる。

〔請求項５の手段〕
請求項５の手段によれば、発電機制御手段は、界磁電流制御信号に基づいてエンジン出力を制御する第１エンジン出力制御手段と、界磁電流検出信号に基づいてエンジン出力を制御する第２エンジン出力制御手段とを切り替えることができる。
車両用発電機を駆動するエンジン出力を界磁電流の値に基づいて制御すると、界磁電流の変化は、制御信号が変化してから制御対象であるエンジン出力に変化が現れるまでの中間段階で生じる。このため、界磁電流検出信号のみに基づいてエンジン出力を制御すると、時間的な遅れが大きくなる。
そこで、電力要求量が急変した場合などの非定常時には、デューティ比などの界磁電流制御信号に基づいてエンジン出力を制御する第１エンジン出力制御手段を行う。これにより、電力要求量の急変などに対する時間的な遅れを減らすことができる。
なお、電力要求量が安定している場合などの定常時に、エンジン出力の制御を界磁電流制御信号に基づいて行うと、電力要求量などの微小な変更に対しても制御信号が変更されてしまうため界磁電流が安定せず、エンジン出力も安定しない。
そこで、定常時には、界磁電流検出信号に基づいてエンジン出力を制御する第２エンジン出力制御手段を行う。これにより、定常時のエンジン出力を安定させることができる。

〔請求項６の手段〕
請求項６の手段によれば、発電機制御手段は、界磁電流検出信号と界磁電流制御信号とに基づいて、車両用発電機の温度を計測する。
界磁電流は、発電機の状態、特に発電機温度に応じて変動する。この変動範囲は、上記のようにデューティ比の値に応じて決まっている。よって、界磁電流検出信号と界磁電流制御信号とを用いることができれば、発電機温度を計測することができる。

最良の形態１の車両用発電機は、電機子コイルに誘起される交流起電力から得られる発電機出力を、界磁コイルに流す界磁電流を調節することにより制御する出力制御手段と、界磁電流検出信号を送信する検出信号送信手段と、界磁電流制御信号を送信する制御信号送信手段とを備え、エンジンに駆動されることにより電機子コイルに交流起電力を誘起する。
また、この車両用発電機を備えた車両用発電装置は、界磁電流検出信号および界磁電流制御信号が入力され、入力された界磁電流検出信号および界磁電流制御信号に基づいて車両用発電機を制御する発電機制御手段を備える。
そして、発電機制御手段は、界磁電流検出信号および界磁電流制御信号に基づいて、界磁コイルの異常の有無を判定する界磁コイル異常判定手段、エンジン出力を界磁電流制御信号に基づいて制御する第１エンジン出力制御手段と、エンジン出力を界磁電流検出信号に基づいて制御する第２エンジン出力制御手段とを切り替えるエンジン出力制御手段、界磁電流検出信号および界磁電流制御信号に基づいて、車両用発電機の温度を計測する発電機温度計測手段を有する。
最良の形態２の車両用発電機は、界磁電流検出信号および界磁電流制御信号を１つのシリアル信号に合成して送信するシリアル信号送信手段を備える。

〔実施例１の構成〕
実施例１の車両用の発電機１の構成を図１に基づいて説明する。
発電機１は、エンジンルームに搭載され、エンジン（図示せず）により回転駆動されて、バッテリ２を充電したり、ヘッドライトなどの電気負荷３に電力を供給したりする。発電機１は、ステータ（図示せず）に装備された電機子コイル４と、ロータ（図示せず）と協働して回転磁界を生成し、電機子コイル４に交流起電力を誘起するための界磁コイル５と、この交流起電力から得られる発電機出力（出力電圧）を、界磁コイル５に流す界磁電流を調節することにより制御する出力制御手段としてのレギュレータ６と、界磁電流を検出する界磁電流検出器７とを備える。そして、発電機１は、発電機１を制御する発電機制御手段としての電子制御装置（以下、ＥＣＵと呼ぶ）９とともに、発電装置１０を構成する。

界磁コイル５は、ロータ（図示せず）の一部を構成する。ロータは、エンジンにより回転駆動される回転軸（図示せず）と、この回転軸に固定された多極界磁鉄心としてのランデル型のロータコアと、ロータに同芯状に巻かれて装着された界磁コイル５とを有する。ロータの外周側には、円筒状のステータコア（図示せず）が同軸的に配置されている。このステータコアに電機子コイル４が装着されている。電機子コイル４は、多相巻線としての複数の相巻線を有し、これらの相巻線は、多相巻線として複数の相出力端を提供するように接続されている。電機子コイル４は、ステータコアとともにステータ（図示せず）を構成する。そして、界磁コイル５により供給される界磁が、ロータコアの回転により回転磁界に変換され、この回転磁界が鎖交する電機子コイル４に交流起電力が誘起される。

レギュレータ６は、ＥＣＵ９からの指令に応じて界磁電流を調節するための制御信号を合成する制御回路１１、この制御信号によってオンオフされることにより界磁電流の値を調節するトランジスタ１２、トランジスタ１２がオフのときに界磁電流を環流させるダイオード１３を有する。
界磁電流検出器７は、界磁電流の現在値に応じた検出信号を発生する周知の検出器である。

制御回路１１は、出力電圧の現在値と、ＥＣＵ９から示される出力電圧の目標値とを比較し、現在値が目標値に略一致するように、界磁電流を調節するための制御信号を合成する回路として構成される。この制御回路１１は、出力電圧の目標値を設定する出力電圧目標値設定回路１４、界磁電流の現在値を検出する電流検出回路１５、界磁電流を調節するための制御信号を合成する制御信号合成回路１６、制御信号のデューティ比をＥＣＵ９に出力するためのデューティ送信回路１７、出力電圧の現在値を検出する電圧検出回路１８、出力電圧の現在値および目標値から次の界磁電流の目標値を決定する界磁電流目標値決定回路１９、警報ランプ２１を点灯させるための警報回路２２および警報回路２２からの出力信号により作動して警報ランプ２１を点灯させるトランジスタ２３などを具備する。

出力電圧目標値設定回路１４は、ＥＣＵ９から示される出力電圧の目標値についての指令信号を復号し、この指令信号に基づいて出力電圧の目標値を設定する。
電流検出回路１５は、界磁電流検出器７からの検出信号に応じて、界磁電流の現在値を示す信号（以下、界磁電流検出信号と呼ぶ）を出力する。この界磁電流検出信号は、例えば界磁電流の現在値を示すデジタルコード信号である。なお、実施例１では、電流検出回路１５が界磁電流検出信号を送信する検出信号送信手段を構成する。

制御信号合成回路１６は、電流検出回路１５から界磁電流検出信号が入力され、界磁電流目標値決定回路１９から界磁電流の目標値を示す信号が入力される。そして制御信号合成回路１６は、界磁電流の現在値が界磁電流の目標値に略一致するように制御信号のデューティ比を調節する。制御信号は、トランジスタ１２の駆動信号として与えられる。そして、トランジスタ１２は、制御信号に同期してバッテリ２から界磁コイル５への通電をオンオフする。これにより、制御信号に応じて界磁電流が調節され、出力電圧が界磁電流に応じて変化する。

デューティ送信回路１７は、制御信号合成回路１６から制御信号のデューティ比の現在値を示す信号（以下、界磁電流制御信号と呼ぶ）が入力され、この界磁電流制御信号を出力する。この界磁電流制御信号は、例えばデューティ比の現在値を示すデジタルコード信号である。なお、実施例１では、デューティ送信回路１７が界磁電流制御信号を送信する制御信号送信手段を構成する。

電圧検出回路１８は、出力電圧の現在値を検出する。
界磁電流目標値決定回路１９は、主に、電圧検出回路１８から示される出力電圧の現在値と、出力電圧目標値設定回路１４から示される出力電圧の目標値とを比較し、これらの相対的な高低を示す信号を出力する比較回路によって構成される。そして、界磁電流目標値決定回路１９は、この信号に基づいて次の界磁電流の目標値を決定する。

このような構成により、レギュレータ６は、デューティ制御によって界磁電流の値を調節するとともに、界磁電流を調節することにより出力電圧を制御する。なお、出力電圧は、電機子コイル４に誘起された３相の交流起電力がレクティファイヤ２４で直流に変換されることにより得られる。

ＥＣＵ９は、制御機能および演算機能を具備するＣＰＵ２５、記憶装置（図示せず）、入力出力装置２６（以下、Ｉ／Ｏと呼ぶ）などからなるマイクロコンピュータを構成する。そして、ＥＣＵ９は、レギュレータ６や各種検出器から出力される信号が入力されるとともに、これらの信号に応じて、発電機１やエンジンの制御を行うための信号を合成して出力する。すなわち、ＥＣＵ９は、界磁電流検出信号および界磁電流制御信号が入力され、界磁電流検出信号および界磁電流制御信号に基づいて発電機１を制御することができる発電機制御手段である。

また、ＥＣＵ９は、出力電圧の目標値をレギュレータ６に示すためのトランジスタ２７、界磁コイル異常判定手段３１により異常と判定された場合に警報ランプ２１を点灯させるためのトランジスタ３２、レギュレータ６から入力された界磁電流検出信号を用いて界磁電流の現在値をＣＰＵ２５に出力する電流検出回路３３を有する。

ＣＰＵ２５は、出力電圧の制御において、バッテリ２や電気負荷３からの電力要求量に応じた出力電圧の目標値を決め、この出力電圧の目標値に応じた信号をＩ／Ｏ２６を介してトランジスタ２７へ出力する。これにより、出力電圧の目標値がＥＣＵ９からレギュレータ６の出力電圧目標値設定回路１４に示される。また、ＣＰＵ２５は、界磁コイル異常判定手段３１、エンジン出力制御手段３４、および発電機温度計測手段３５としての機能を有する。

界磁コイル異常判定手段３１は、界磁電流およびデューティ比の現在値に基づいて、界磁コイル５に断線または短絡などの異常が発生したか否かの判定を行う手段である。

エンジン出力制御手段３４は、ロータを回転駆動するためのエンジン出力（エンジントルク）をデューティ比の推移に基づいて制御する第１エンジン出力制御方法を実行する第１エンジン出力制御手段と、エンジントルクを界磁電流の推移に基づいて制御する第２エンジン出力制御方法を実行する第２エンジン出力制御手段とを含み、さらにこれらの手段を切り替える切替手段を含む。より具体的には、第１エンジン出力制御手段では、デューティ比の推移に基づいて、例えば、エンジンへの燃料供給量が算出されたり、ガソリンエンジンにおける点火時期またはディーゼルエンジンにおける噴射時期が算出されたりする。また、第２エンジン出力制御手段では、界磁電流の推移に基づいて、例えば、エンジンへの燃料供給量が算出されたり、ガソリンエンジンにおける点火時期またはディーゼルエンジンにおける噴射時期が算出されたりする。

発電機温度計測手段３５は、界磁電流およびデューティ比の現在値に基づいて、発電機１の温度（以下、単に発電機温度と呼ぶ）を計測する手段である。この発電機温度計測手段３５には、発電機温度が過剰に上昇しないように界磁電流を制限する発電機保護機能を加えることができる。

〔実施例１の制御方法〕
実施例１の制御方法を、界磁コイル異常判定手段３１、エンジン出力制御手段３４、および発電機温度計測手段３５を中心に説明する。
界磁コイル異常判定手段３１は、図２に示す界磁コイル異常判定フローが実行されることにより、その機能を果たす。以下に、界磁コイル異常判定フローについて説明する。

まず、ステップＳ１で、発電機１による発電が開始される。すなわち、エンジンが起動されて界磁コイル５の回転が始まると、バッテリ２や電気負荷３への電力供給が始まるとともに、ＥＣＵ９およびレギュレータ６による出力電圧の制御が開始される。次に、ステップＳ２で、界磁電流およびデューティ比の現在値がＣＰＵ２５に取り込まれる。次に、ステップＳ３で、界磁コイル５に異常が発生したか否かの判定が行われる。この判定は、図３に示す界磁コイル異常判定マップに、取り込まれた界磁電流およびデューティ比の現在値が当てはめられることにより行われる。

界磁コイル異常判定マップでは、界磁電流およびデューティ比の現在値が異常領域Ａまたは異常領域Ｂを指し示すときに、界磁コイル５に異常が発生しているとの判定が行われる。ここで異常領域Ａが界磁電流およびデューティ比の現在値によって指し示されると、界磁コイル５に短絡などが発生して界磁電流が過大であると判定される。また、異常領域Ｂが界磁電流およびデューティ比の現在値によって指し示されると、界磁コイル５に断線などが発生して界磁電流が過小であると判定される。なお、異常領域Ａと正常領域Ｃとの境界線は、デューティ比が値ａよりも小さいときに一定の傾きを有している。また、異常領域Ｂと正常領域Ｃとの境界線は、デューティ比が値ｂよりも大きいときに、値ａよりも小さいときと同様の傾きを有している。この傾きは、発電機温度などの発電機１の状態の影響を考慮して決められている。

そして、界磁コイル５に異常が発生している（ＹＥＳ）と判定された場合は、ステップＳ４へ進み、警報ランプ２１が点灯される。すなわち、界磁コイル５に異常が発生していると判定されると、ＣＰＵ２５から警報ランプ２１を点灯させるための信号がトランジスタ３２に出力され、警報ランプ２１が点灯する。この際、ＣＰＵ２５は、出力電圧目標値設定回路１４へ、界磁電流を減少させたり、界磁電流を遮断したりするための指令信号を出力することができる。界磁コイル５に異常が発生していない（ＮＯ）と判定された場合は、ステップＳ２に戻り、界磁電流およびデューティ比の現在値の取り込みが行われる。

次に、エンジン出力制御手段３４は、図４に示すエンジン出力制御フローが実行されることにより、その機能を果たす。以下に、エンジン出力制御フローについて説明する。

まず、ステップＳ１１で、発電機１による発電が開始される。次に、ステップＳ１２で、界磁電流およびデューティ比の現在値がＣＰＵ２５に取り込まれる。次に、ステップＳ１３で、バッテリ２や電気負荷３などの電力要求量の変動幅が所定値以上か否か、すなわち電力要求量が急激に変動したか否かの判定が行われる。この判定は、電力要求量の単位時間当たりの変化量（すなわち変化率）の絶対値が所定値以上であるか否かを判定することにより行われる。

そして、電力要求量の変動幅が所定値以上である（ＹＥＳ）と判定された場合は、ステップＳ１４へ進み、第１エンジン出力制御方法によりエンジン出力（例えば、エンジントルク）が制御される。すなわち、このステップＳ１４が第１エンジン出力制御手段に相当する。また、電力要求量の変動幅が所定値よりも小さい（ＮＯ）と判定された場合は、ステップＳ１５へ進み、第２エンジン出力制御方法によりエンジン出力（例えば、エンジントルク）が制御される。すなわち、このステップＳ１５が第２エンジン出力制御手段に相当する。次にステップＳ１６で、発電が継続しているか否かが判定され、継続している場合はステップＳ１２へ戻り、界磁電流およびデューティ比の現在値の取り込みが行われる。

次に、発電機温度計測手段３５は、図５に示す発電機温度計測フローが実行されることにより、その機能を果たす。以下に、発電機温度計測フローについて説明する。

まず、ステップＳ２１で、発電機１による発電が開始される。次に、ステップＳ２２で、界磁電流およびデューティ比の現在値がＣＰＵ２５に取り込まれる。次に、ステップＳ２３で、発電機温度が算出される。この算出は、発電機温度と界磁電流およびデューティ比との相関を示すマップやテーブル（図示せず）に、取り込まれた界磁電流およびデューティ比の現在値が当てはめられることにより行われる。次にステップＳ２４で、発電が継続しているか否かが判定され、継続している場合はステップＳ２２へ戻り、界磁電流およびデューティ比の現在値の取り込みが行われる。なお、発電機温度を示す信号は、発電機温度計測手段３５から出力され、発電機温度に応じた界磁電流の目標値の設定、発電機温度に応じたエンジン出力の制御などに用いられる。

〔実施例１の効果〕
実施例１では、発電機１のレギュレータ６に、界磁電流検出信号を送信する検出信号送信手段としての電流検出回路１５と、界磁電流制御信号を送信する制御信号送信手段としてのデューティ送信回路１７とが設けられている。
これにより、発電機１の外部のＥＣＵ９に、界磁電流検出信号および界磁電流制御信号を入力させることができる。この結果、界磁電流の現在値およびデューティ比の現在値に基づいて各種の制御や判定を行うことができるので、界磁電流の検出を利用した制御や判定をより確実に安定して行うことができる。
すなわち、界磁電流の検出を利用した制御などは、「同一のデューティ比に対する界磁電流の値の変動」、および「デューティ比の変化に対する界磁電流の変化の時間的な遅れ」などのため、不安定であり信頼性が低かった。
実施例１のように構成すれば、界磁電流の現在値ばかりでなく、デューティ比の現在値も利用して制御などを行うことができるので、界磁電流の検出を利用した制御や判定を安定させることができ、その信頼性を高めることができる。

実施例１では、界磁電流検出信号と界磁電流制御信号とを出力する発電機１が、界磁電流検出信号と界磁電流制御信号とが入力されるＥＣＵ９とともに、発電装置１０を構成する。
これにより、発電機１の状態に関連づけて、警報制御、保護制御、エンジン制御、発電制御を行うことができる。

実施例１のＥＣＵ９は、発電機１に対して出力電圧の目標値を指令する機能を備える。
これにより、発電機１は、ＥＣＵ９からの指令信号に応じて界磁電流を調節することにより、出力電圧を制御することができる。

実施例１のＣＰＵ２５は、界磁電流およびデューティ比の現在値に基づいて、界磁コイル５に断線または短絡などの異常が発生したか否かの判定を行う界磁コイル異常判定手段３１としての機能を有する。
界磁コイル５に断線や短絡などの異常が発生したときの界磁電流の値は、発電機１の状態に応じて変動する。このため、界磁電流の現在値のみに基づいて界磁コイル５の異常の有無を判定しようとすれば明確な閾値を定められないため、判定結果の信頼性が低い。
そこで、図３に示すように界磁電流の変動範囲がデューティ比の値に応じて決まっている点に着目し、界磁電流の現在値とともにデューティ比の現在値に基づいて界磁コイル５の異常の有無を判定すれば、信頼性の高い判定結果を得ることができる。

実施例１のＣＰＵ２５は、デューティ比の推移に基づいてエンジン出力を制御する第１エンジン出力制御方法を実行する第１エンジン出力制御手段と、界磁電流の推移に基づいてエンジン出力を制御する第２エンジン出力制御方法を実行する第２エンジン出力制御手段と、これらの手段を電力要求量の変化率に応じて切り替える切替手段とを含むエンジン出力制御手段３４として機能する。

界磁電流は、電力要求量の目標値に応じてデューティ比が変更されることにより変化しながら推移する。そして、第２エンジン出力制御方法によれば、デューティ比の変更により変化する界磁電流の推移に基づいてエンジン出力が制御される。このため、界磁電流の変化は、図６に示すように、デューティ比が変化してからエンジン出力に変化が現れるまでの中間段階で生じる。例えば、界磁電流は、デューティ比が変化を開始してから時間ｅ１だけ遅れて変化を開始し、さらにエンジン出力は、界磁電流が変化を開始してから時間ｅ２だけ遅れて変化を開始する。よって、デューティ比が変化してからエンジン出力が変化するまでに時間（ｅ１＋ｅ２）の遅れが発生する。
これに対し、第１エンジン出力制御方法によれば、デューティ比の推移に基づいてエンジン出力が制御されるため、界磁電流の推移に関わらずエンジン出力が制御される。このため、少なくとも時間（ｅ１＋ｅ２）よりも短い時間ｅ３の遅れでエンジン出力を制御することができる。

よって、電力要求量が急変するときのような非定常時には、第１エンジン出力制御方法によりエンジン出力を制御すれば、エンジン出力の応答性を高めることができる。逆に、電力要求量が安定しているときのような定常時には、第１エンジン出力制御方法によりエンジン出力を制御すると、電力要求量の微小な変更に対してもデューティ比が変更されてしまうため界磁電流が安定せず、エンジン出力も安定しない。よって、定常時には、第２エンジン出力制御方法によりエンジン出力を制御すれば、定常時のエンジン出力を安定させることができる
このように、エンジン出力制御手段３４は、第１エンジン出力制御方法と第２エンジン出力制御方法とを電力要求量の変化率に応じて切り替えることができるので、電力要求量の定常、非定常にかかわらず、エンジン出力の応答性および安定性を確保することができる。

実施例１のＣＰＵ２５は、界磁電流およびデューティ比の現在値に基づいて、発電機温度を計測する発電機温度計測手段３５として機能する。
界磁電流は発電機温度に応じて変動するが、この変動範囲はデューティ比の値に応じて決まっている。よって、発電機温度と界磁電流およびデューティ比との相関を示すマップやテーブルを用いれば、発電機温度を計測することができる。
これにより、発電機温度を計測するための別途の温度センサなどが不要となる。なお、上記マップやテーブルに当てはめる界磁電流やデューティ比の値を直近の推移に基づく移動平均値を用いれば、より安定した計測を行うことができる。

実施例２の発電機１では、図７に示すようにレギュレータ６の制御回路１１が、出力電圧目標値設定回路１４、電流検出回路１５、制御信号合成回路１６、デューティ送信回路１７、電圧検出回路１８、界磁電流目標値決定回路１９および警報回路２２などの機能を持つ主要回路３６と、主要回路３６から出力される界磁電流検出信号および界磁電流制御信号を１つのシリアル信号に合成して送信することができるシリアル信号送信手段としての送受信回路３７と、警報ランプ２１を点灯させるためのトランジスタ２３とを具備する。また、ＥＣＵ９は、このシリアル信号を受信することができる送受信回路３８を有する。なお、送受信回路３７は、界磁電流およびデューティ比の現在値をシリアル化したデジタルデータとしてＥＣＵ９に送信するとともに、ＥＣＵ９からのデジタルデータを受信する。

これにより、１本の信号線４１でレギュレータ６とＥＣＵ９との間で信号の送受信を行うことができる。なお、警報ランプ２１の点灯は、主要回路３６から発せられる信号によりトランジスタ２３が作動することにより行われる。トランジスタ２３を作動させるための信号は、ＥＣＵ９から信号線４１を介して送信される指令信号に基づいて合成される。

〔変形例〕
本実施例では、ＥＣＵ９から発電機１に示された出力電圧の目標値により、出力電圧の制御が行われたが、ＥＣＵ９から発電機１に界磁電流の目標値を示させ、この界磁電流の目標値により出力電圧の制御を行ってもよい。

本実施例では、ＥＣＵ９が、界磁コイル異常判定手段３１、エンジン出力制御手段３４および発電機温度計測手段３５の機能を有していたが、レギュレータ６の方に、これらの機能を有するマイクロコンピュータなどを持たせてもよい。
この場合、界磁コイル異常判定手段３１の判定結果に基づく警報ランプ２１の点灯は、レギュレータ６の警報回路２２およびトランジスタ２３により行うことができる。なお、ＣＰＵ２５の方に界磁コイル異常判定手段３１の機能が備わっていても、レギュレータ６の方の警報回路２２およびトランジスタ２３により、警報ランプ２１の点灯を行うようにしてもよい。

本実施例のエンジン出力制御手段３４は、第１エンジン出力制御方法と第２エンジン出力制御方法とを電力要求量の変化率に応じて切り替えたが、エンジン回転数の変動状況に応じて切り替えるようにしてもよい。この場合、エンジン回転数の変化率の絶対値が所定値以上のときは、非定常とみなして第１エンジン出力制御方法によりエンジン出力を制御し、エンジン回転数の変化率の絶対値が所定値よりも小さいときは、定常とみなして第２エンジン出力制御方法によりエンジン出力を制御する。これにより、定常、非定常にかかわらずエンジン出力の応答性および安定性を確保することができる。

車両用発電機の構成を示す回路図である（実施例１）。 界磁コイル異常判定手段を示すフロー図である。 界磁コイル異常判定手段に用いるマップである。 エンジン出力制御手段を示すフロー図である。 発電機温度計測手段を示すフロー図である。 デューティ比、界磁電流およびエンジン出力の経時変化を示す推移図である。 車両用発電機の要部の構成を示す回路図である（実施例２）。

符号の説明

１ 発電機
４ 電機子コイル
５ 界磁コイル
６ レギュレータ（出力制御手段）
９ ＥＣＵ（発電機制御手段）
１０ 発電装置
１５ 電流検出回路（検出信号送信手段）
１７ デューティ送信回路（制御信号送信手段）
３１ 界磁コイル異常判定手段
３４ エンジン出力制御手段
３５ 発電機温度計測手段
３７ 送受信回路（シリアル信号送信手段）

Claims (6)

1. 界磁コイルに界磁電流を流して電機子コイルに交流起電力を誘起する車両用発電機において、
   前記交流起電力から得られる発電機出力を、前記界磁コイルに流す界磁電流を調節することにより制御する出力制御手段と、
   検出された前記界磁電流を示す信号を送信する検出信号送信手段と、
   前記界磁電流を調節するために合成される制御信号の特性を示す信号を送信する制御信号送信手段と
   を備えることを特徴とする車両用発電機。
2. 請求項１に記載の車両用発電機において、
   前記界磁電流を示す信号および前記制御信号の特性を示す信号を１つのシリアル信号に合成して送信するシリアル信号送信手段を備えることを特徴とする車両用発電機。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両用発電機を備える車両用発電装置であって、
   前記界磁電流を示す信号および前記制御信号の特性を示す信号が入力され、前記界磁電流を示す信号および前記制御信号の特性を示す信号に基づいて前記車両用発電機を制御する発電機制御手段を備えることを特徴とする車両用発電装置。
4. 請求項３に記載の車両用発電装置において、
   前記発電機制御手段は、前記界磁電流を示す信号および前記制御信号の特性を示す信号に基づいて、前記界磁コイルの異常の有無を判定する界磁コイル異常判定手段を有することを特徴とする車両用発電装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の車両用発電装置において、
   前記車両用発電機は、エンジンに駆動されることにより前記電機子コイルに交流起電力を誘起し、
   前記発電機制御手段は、前記エンジンの出力を前記制御信号の特性を示す信号に基づいて制御する第１エンジン出力制御手段と、前記エンジンの出力を前記界磁電流を示す信号に基づいて制御する第２エンジン出力制御手段とを切り替えるエンジン出力制御手段を有することを特徴とする車両用発電装置。
6. 請求項３ないし請求項５のいずれかに記載の車両用発電装置において、
   前記発電機制御手段は、前記界磁電流を示す信号および前記制御信号の特性を示す信号に基づいて、前記車両用発電機の温度を計測する発電機温度計測手段を有することを特徴とする車両用発電装置。

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