JP2012019589A - 車両用交流発電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発電機の回転子の界磁コイルの電気的構成位置が異なっていても、一部が共用できる車両用交流発電機の制御装置を得る。
【解決手段】界磁電流を制御するために界磁コイルと直列に接続されたスイッチング素子、及び前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が入力され、入力された情報に基づいて高電位側端子と低電位側端子の一方を選択して制御信号を出力して前記スイッチング素子をオンオフ制御して前記界磁コイルの界磁電流を制御する制御信号処理部を備える。
【選択図】図１

Description

この発明は、車両用交流発電機の制御装置に関し、特に交流発電機の界磁コイルの電気的構成位置が異なっていても、少なくとも１部が共用できる制御装置に係わるものである。

図１３は従来の車両用交流発電装置を示す構成図である。図において、図示しない内燃機関が始動すると、図示しないベルトを介して交流発電機（以下発電機と称す）の（界磁コイル１０２を有する）回転子が駆動される。界磁コイル１０２は図示しないスリップリングとブラシを介して端子ｅ，ｆに接続されている。回転子の駆動に伴って、（固定子側の）三相の電機子コイル１０１で発電された交流出力電圧は、３相全波の整流器１０３で整流される。整流器１０３で整流された直流電圧（直流出力電圧）は、整流器１０３に接続されたバッテリ１２０を充電し、電気負荷１３０に１４Vの電力を供給する。なお、電
機子コイル１０１と界磁コイル１０２と整流器１０３で発電機１００を構成している。

１０５はスイッチング素子で、例えば、ＭＯＳＦＥＴで構成されるパワー用半導体スイッチング素子である。スイッチング素子１０５は界磁コイル１０２と直列に接続されている。スイッチング素子１０５と界磁コイル１０２との直列体には、整流器１０３又はバッテリ１２０の直流電圧が印加され、スイッチング素子１０５をオンオフ制御することにより、界磁コイル１０２の界磁電流が制御される。１０４は還流ダイオードで、スイッチング素子１０５がオフされたときに、界磁コイル１０２に残留したエネルギーによる界磁電流が還流ダイオード１０４を通って還流する。

制御部１１０は、界磁コイル１０２に直列に接続されたスイッチング素子１０５をオンオフ制御して、界磁コイル１０２に流れる界磁電流を制御して、電気子コイル１０１で発電される出力電圧を所定値に制御する。還流ダイオード１０４とスイッチング素子１０５と制御部１１０で、車両用交流発電機の制御装置１０８を構成する。図１３の車両用交流発電装置では、界磁コイル１０２が高電位側（ハイサイド）、制御装置１０８のスイッチング素子１０５が負荷（界磁コイル１０２）の低電位側（ローサイド）の電気的構成位置となっている。なお、類似構成の車両用交流発電装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

図１４は従来の他の車両用交流発電装置を示す構成図である。なお、明細書及び図面中において、同一符号は同一又は相当部分を示し、重複する説明を省略することがある。図１４においては、図１３と異なる部分について説明する。界磁コイル１０２は低電位側（ローサイド）に接続され、一端は図示しないスリップリングとブラシを介して端子ｆに接続され、他端は接地されている。制御装置１０８のスイッチング素子１０６は負荷（界磁コイル１０２）の高電位側（ハイサイド）に接続され、一端は整流器１０３又はバッテリ１２０に接続され、他端は（逆方向）還流ダイオード１０４を介して接地されている。

特開平３−４５２００号公報

図１３と図１４から分かるように、発電機の回転子の界磁コイルの電気的構成位置には
２種類があり、従来の車両用交流発電機の制御装置１０８は、図１３と図１４の発電機１００に対応するため、それぞれ別個な装置となっていた。すなわち、図１３に示すように、負荷（界磁コイル１０２）の低電位側（ローサイド）にオンオフ制御されるスイッチング素子１０５を配したローサイドタイプと、図１４に示すように、負荷（界磁コイル１０２）の高電位側（ハイサイド）にオンオフ制御されるスイッチング素子１０６を配したハイサイドタイプの２種類が存在する。それぞれのタイプの特徴は次のとおりである。ローサイドタイプは、スイッチング素子１０５のドライブ回路構成が簡易であり、安価，小型化ができる。ハイサイドタイプは、停止時、界磁コイル１０２に電圧が印加されないため電食の影響が軽微にでき、高信頼性を得ることができる。

そのため、車両用交流発電機の制御装置の役割は同じでも、発電機の回転子の界磁コイルの電気的構成位置が２種類あるために、２種類の制御装置（チップ）を開発・設計・評価・生産・管理しなければならない問題点があった。特に開発・評価には数千万円の投資が必要であり、２種類の車両用交流発電機の制御装置の準備は、車両用交流発電機装置の製造メーカーにとって大変大きな負担となっている。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、発電機の回転子の界磁コイルの電気的構成位置が異なっていても、少なくとも１部が共用できる制御装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係わる車両用交流発電機の制御装置は、電機子コイルと界磁コイルを有する交流発電機における前記電機子コイルの交流出力電圧を整流器で整流して得た直流電圧を、前記界磁コイルに印加して界磁電流を得ると共に、界磁電流を制御する車両用交流発電機の制御装置において、界磁電流を制御するために前記界磁コイルと直列に接続されたスイッチング素子、及び前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が入力され、入力された情報に基づいて高電位側端子と低電位側端子の一方を選択して制御信号を出力して前記スイッチング素子をオンオフ制御して前記界磁コイルの界磁電流を制御する制御信号処理部を備え、前記制御信号処理部は、前記界磁コイルが高電位側に接続されている情報が入力された場合には、前記低電位側端子を選択して前記スイッチング素子をオンオフ制御して、前記界磁コイルの界磁電流を制御し、前記界磁コイルが低電位側に接続されている情報が入力された場合には、前記高電位側端子を選択して前記スイッチング素子をオンオフ制御して、前記界磁コイルの界磁電流を制御するようにしたものである。

この発明の車両用交流発電機の制御装置によれば、発電機の回転子の界磁コイルの電気的構成位置が異なっていても、少なくとも１部が共用できる制御装置を得ることができるので、開発・設計・評価・生産・管理のコストが減少し、製造メーカーの負担を軽減できる。

この発明の実施の形態１における車両用交流発電装置を示す構成図である。 実施の形態１における他の車両用交流発電装置を示す構成図である。 実施の形態１に用いる回転子位置判断部の動作を示すフローチャートである。 ハイサイド，ローサイド仕様それぞれにおける素子の役割を示す図である。 実施の形態１における制御部１１０を示す構成図である。 ハイサイド，ローサイド仕様それぞれにおける端子ＦＨＧ,ＦＬＧの論理を示す図である。 実施の形態２における車両用交流発電機の制御装置を示す構成図である。

実施の形態３における車両用交流発電機の制御装置を示す構成図である。 実施の形態３に用いる端子状態判断部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態４における車両用交流発電機の制御装置を示す構成図である。 実施の形態６におけるローサイドタイプの車両用交流発電装置を示す構成図である。 実施の形態６におけるハイサイドタイプの車両用交流発電装置を示す構成図である。 従来の車両用交流発電装置を示す構成図である。 従来の他の車両用交流発電装置を示す構成図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における車両用交流発電装置を示す構成図である。発電機１００、バッテリ１２０、電気負荷１３０は図１３と同じ構成である。制御装置１０９は図１３の制御装置１０８と異なる構成である。図１は発電機１００の回転子の界磁コイル１０２の電気的構成位置が高電位側（ハイサイド）で、制御装置１０９のスイッチング素子１０５が負荷（界磁コイル１０２）の低電位側（ローサイド）となっている。界磁コイル１０２の接続先は電源側であり、低電位側スイッチング素子（Ｔｒ２）１０５が界磁コイル１０２への通電率（デューティ）を決める、いわゆるスイッチング素子の役割を担い、高電位側スイッチング素子（Ｔｒ１）１０６が非通電状態の還流素子の役割を担っている。高電位側スイッチング素子１０６と低電位側スイッチング素子１０５とが直列接続された直列体は、整流器１０３の両端間に接続され、界磁電流を制御するために設けられ、高電位側スイッチング素子１０６と低電位側スイッチング素子１０５との接続点（端子ｆ）が界磁コイル１０２に接続されている。

一方、図２は実施の形態１における他の車両用交流発電装置を示す構成図である。発電機１００、バッテリ１２０、電気負荷１３０は図１４と同じ構成である。制御装置１０９は図１４の制御装置１０８と異なる構成である。図２は発電機１００の回転子の界磁コイル１０２の電気的構成位置が低電位側（ローサイド）で、制御装置１０９のスイッチング素子１０６が負荷（界磁コイル１０２）の高電位側（ハイサイド）となっている。界磁コイル１０２の接続先はグランド側であり、高電位側スイッチング素子（Ｔｒ１）１０６が界磁コイル１０２への通電率（デューティ）を決める、いわゆるスイッチング素子の役割を担い、低電位側スイッチング素子（Ｔｒ２）１０５が非通電状態の還流素子の役割を担っている。高電位側スイッチング素子１０６と低電位側スイッチング素子１０５とが直列接続された直列体は、整流器１０３の両端間に接続され、界磁電流を制御するために設けられ、高電位側スイッチング素子１０６と低電位側スイッチング素子１０５との接続点（端子ｆ）が界磁コイル１０２に接続されている。

続いて、界磁コイル１０２の電気的構成位置によるハイサイド／ローサイド仕様に対して、図１と図２で利用できる共通の制御装置１０９について説明を行う。図１と図２に対して、制御装置１０９は同一の構成である。図１と図２において、端子ｆは、界磁コイル１０２の一方の端子が接続されており、高電位側スイッチング素子１０６と低電位側スイッチング素子１０５との接続点の端子である。

制御部１１０には、電源に接続される電源端子Ｂ，接地されるグランド端子Ｅ、高電位側スイッチング素子１０６に接続される高電位側端子ＦＨＧ（field high gate）、低電
位側スイッチング素子１０５に接続される低電位側端子ＦＬＧ（field low gate）、界磁コイル１０２の一方の端子に接続される端子ＦＳをそれぞれ有している。制御部１１０に
は、端子ｆ(端子ＦＳ)の電圧からローサイド仕様（図１）かハイサイド仕様（図２）かの判定を行う回転子位置判断部１１１と、回転子位置判断部１１１が判定して得た結果（情報）から、（高電位側端子ＦＨＧ）高電位側スイッチング素子１０６と（低電位側端子ＦＬＧ）低電位側スイッチング素子１０５の一方を選択して通電率を指示する制御信号処理部１１２を備えている。なお、それぞれのスイッチング素子１０５，１０６への通電率を決定するアルゴリズムなどは既存のものを使用することとし、実施の形態１では、制御信号処理部１１２が、どのように高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択し、選択されたスイッチング素子１０５，１０６の一方の通電率を指示するかに着目して説明する。

まず、回転子位置判断部１１１の動作について説明する。回転子位置判断部１１１の動作のフローチャートを図３に示す。図３において、電源投入直後などで、高電位側スイッチング素子１０６と低電位側スイッチング素子１０５が非動作状態において、端子ｆ（端子ＦＳ）の電圧を測定する。端子ｆ電圧が所定値（設定値）（たとえばバッテリ電圧の１／２）より大の場合、界磁コイル１０２は電源ラインに接続されていると判断し、ローサイド仕様と判定する（図１の構成）。逆に、所定値（設定値）に満たない場合は、界磁コイル１０２はグランドラインに接続されていると判断し、ハイサイド仕様と判定する（図２の構成）。なお、高電位側スイッチング素子１０６と低電位側スイッチング素子１０５が共に非動作状態である時期は、外部制御装置（例えばＥＣＵ）からの情報により得るようにしてもよい。

ここで、ハイサイド，ローサイドそれぞれの仕様は図４のとおりである。ハイサイド仕様とは高電位側スイッチング素子（Ｔｒ１）１０６がスイッチング素子として動作し、低電位側スイッチング素子（Ｔｒ２）１０５が還流素子として動作する（図２の構成）。逆にローサイド仕様とは、高電位側スイッチング素子（Ｔｒ１）１０６が還流素子、低電位側スイッチング素子（Ｔｒ２）１０５がスイッチング素子として動作する（図１の構成）。回転子位置判断部１１１が判定したハイサイド仕様かローサイド仕様かの情報は、制御信号処理部１１２へ出力される。

図５は実施の形態１における制御部１１０を示す構成図である。制御部１１０の制御信号処理部１１２は、スイッチング素子１０５，１０６がＭＯＳＦＥＴの場合の構成例で、処理ユニット１１６、ドライバ回路部１１７、昇圧回路部１１８で構成される。処理ユニット１１６には、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が入力され、既存のアルゴリズムにより通電率が生成され、入力された前記情報に基づいて、図６（後述）に示す各構成に応じた論理により、高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方が選択される。なお、（図６を参照して）同期整流有りの場合は、一方を選択したとき、他方はその逆論理を指示することになる（デットタイム時間を除く）。

処理ユニット１１６の出力はドライバ回路部１１７に入力される。ドライバ回路部１１７は、スイッチング時間やスイッチング損失などのスイッチング素子１０５、０６特性に応じて構成されている。ドライバ回路部１１７は、処理ユニット１１６の指示に基づく論理により、高電位側端子ＦＨＧ（系統）と低電位側端子ＦＬＧの一方を選択して出力する。高電位側端子ＦＨＧ（系統）が選択された場合は、昇圧回路部１１８に出力される。高電位側スイッチング素子１０６がｎチャンネルＭＯＳＦＥＴの場合は、スイッチング素子１０６をオンさせるために、ゲート（高電位側端子ＦＨＧ）出力が、端子ＦＳと電源端子Ｂに対して高電位である必要がある。そのため、昇圧回路部１１８として、ブーストストラップ方式やチャージポンプ方式による回路が一般に用いられる。

図６において、スイッチング素子１０５，１０６が共にＭＯＳＦＥＴの場合、同期整流
無しのときは、ハイサイド仕様（図２）で、高電位側端子ＦＨＧが選択されて高電位側スイッチング素子１０６がオンオフ制御され、低電位側端子ＦＬＧがオフされる。また、ローサイド仕様（図１）では、低電位側端子ＦＬＧが選択されて低電位側スイッチング素子１０５がオンオフ制御され、高電位側端子ＦＬＧがオフされる。

損失を低減させるために、同期整流有のときは、ハイサイド仕様（図２）で、高電位側端子ＦＨＧが選択されて高電位側スイッチング素子１０６がオンオフ制御され、低電位側端子ＦＬＧが逆論理制御でオフオン制御される。また、ローサイド仕様（図１）では、低電位側端子ＦＬＧが選択されて低電位側スイッチング素子１０５がオンオフ制御され、高電位側端子ＦＨＧが逆論理制御でオフオンされる。このようにして、制御信号処理部１１２は、高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択して制御信号を出力してスイッチング素子１０５又は１０６をオンオフ制御して界磁コイ１０２の界磁電流を制御する。なお、図６で図１１，図１２のＭＯＳＦＥＴ―Ｄｉ構成は後述する。

以上のように、発電機の回転子の界磁コイル１０２の電気的構成位置が異なっていても、図１と図２において、利用できる共通の制御装置を得ることができるので、開発・設計・評価・生産・管理のコストが半減し、製造メーカーの負担を軽減できる。実施の形態１において、回転子位置判断部１１１は、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかを判定できるので、その判定をするための余計なインターフェースが不要であり、車両用交流発電装置内で完結できるため、システム構成が簡易になる。

実施の形態２．
図７は実施の形態２における車両用交流発電機の制御装置を示す構成図である。外部制御装置（ＥＣＵ）１１４との通信により切換える場合の構成を示す。図７において、車両用交流発電機の発電機１００の構成は図１又は図２のとおりである。図１と図２に対して同じ制御装置１０９を利用する。外部制御装置１１４と制御装置１０９は通信端子Ｃを介して接続されている。ここで外部制御装置１１４とは、車両に搭載されているＥＣＵでも良いし、製造ラインにおいて車両用交流発電装置が完成後に一度だけ接続されるような初期状態を設定するための装置でも良い。

外部制御装置１１４にてハイサイド仕様（図２の発電機１００タイプ），ローサイド仕様（図１の発電機１００タイプ）のいずれかの仕様であるかが選択され、その情報が通信端子Ｃを介して通信信号制御部１１３に入力される。通信信号制御部１１３では、通信プロトコルに応じ、外部制御装置１１４から伝達されてきた情報がハイサイド仕様かローサイド仕様であるかを判定し、その判定情報を制御信号処理部１１２（の処理ユニット）へ伝達する。以後制御信号処理部１１２の動作は実施の形態１と同じである。このように、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が、外部制御装置１１４より、制御信号処理部１１２に入力されるようにしたので、通信信号によってハイサイド仕様かローサイド仕様かの情報を得て、制御信号処理部１１２は高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択し、高電位側スイッチング素子１０６と低電位側スイッチング素子１０５の役割を選定できる。

実施の形態３．
図８は実施の形態３における車両用交流発電機の制御装置を示す構成図である。実施の形態３は、電位切換え可能端子の電位により、前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報を得るものである。図８において、車両用交流発電機の発電機１００の構成は図１又は図２のとおりである。図１と図２に対して同じ制御装置１０９を利用する。図８において、制御装置１０９には、電位切換え可能端子であり、端子状態判定のための端子ｇが備わっている。端子ｇの電位が端子状態判断部１１５に入力される。ユーザーは、端子ｇに所定電位（例えば、グランド電位）を入力したり、開放したりできる。図９は端子状態判断部１１５の動作を示すフローチャートである。端子状態判断部１１５では、端子ｇの電圧が所定値（設定値）より小であるか否かを判定し、所定値未満の場合はローサイド仕様、所定値より大の場合はハイサイド仕様となっている。なお、当然ながらこれらの仕様切換論理は逆でも構わない。

端子状態判断部１１５が判定した情報は制御信号処理部１１２へ出力される。以後制御信号処理部１１２の動作は実施の形態１と同じである。このように、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が、端子状態判断部１１５より、制御信号処理部１１２に入力されるようにしたので、ハイサイド仕様かローサイド仕様かの情報を得て、制御信号処理部１１２は高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択し、高電位側スイッチング素子１０６と低電位側スイッチング素子１０５の役割を選定できる。

実施の形態４．
図１０は実施の形態４における車両用交流発電機の制御装置を示す構成図である。制御信号処理部１１２は外部制御装置（ＥＣＵ）１１４との通信により情報を得ると共に、端子ｆの電圧の情報を得るものである。図１０において、車両用交流発電装置の発電機１００の構成は図１又は図２のとおりである。図１と図２に対して同じ制御装置１０９を利用する。外部制御装置１１４は、車両に搭載されているＥＣＵでも良い。

回転子位置判断部１１１は、実施の形態１で説明したように、端子ｆの電圧より界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報を得て、その情報を制御信号処理部１１２に入力する。外部制御装置１１４は通信端子Ｃと通信信号制御部１１３を介して、制御信号処理部１１２に回転子位置判断部１１１からの前記情報の採用時期を入力する。つまり、外部制御装置１１４から制御信号処理部１１２に情報が入力されたときに、制御信号処理部１１２は、制御信号処理部１１２に回転子位置判断部１１１から入力される、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報を有効とする。そして、制御信号処理部１１２は有効とされた情報に基づいて、高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択し、高電位側スイッチング素子１０６と低電位側スイッチング素子１０５の一方を選択して界磁コイル１０２の界磁電流を制御する。

同様に、実施の形態３で説明したように、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が、電位切換え可能端子（図８の端子ｇ）より、端子状態判断部１１５を介して制御信号処理部１１２に入力される場合においても、外部制御装置１１４から制御信号処理部１１２に情報が入力されたとき（採用時期）に、制御信号処理部１１２は、制御信号処理部１１２に電位切換え可能端子（端子ｇ）から入力される、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報を有効とする。そして、制御信号処理部１１２は有効とされた情報に基づいて、高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択し、高電位側スイッチング素子１０６と低電位側スイッチング素子１０５の一方を選択して界磁コイル１０２の界磁電流を制御する。

このように、外部制御装置１１４より、制御信号処理部１１２に情報が入力されたときに、制御信号処理部１１２は、制御信号処理部１１２に入力される、界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報を有効とするので、ノイズに強く信頼性が向上する。つまり仕様切換モード以外に、ノイズなどで情報が変わることがあっても感知しないため信頼性が向上する。

実施の形態５．
さらに、図１０において、外部制御装置１１４からの情報（界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報）と、回転子位置判断部１１１からの情報（界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報）とを、制御信号処理部１１２に入力し、制御信号処理部１１２では、その２つの情報の内容が一致したときに、その情報に基づいて、高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択し、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子の一方を選択して界磁コイルの界磁電流を制御するようにしてもよい。このようにすることにより信頼性が向上する。２つの情報の内容が一致しないときは、フェイルとして処理する。

同様に、前記組合せ以外に、外部制御装置１１４からの情報（界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報）と、回転子位置判断部１１１からの情報（界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報）と、端子ｇからの情報（界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報）のうちいずれか２つの情報を用いて、制御信号処理部１１２では、その２つの情報の内容が一致したときに、その情報に基づいて、高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択し、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子の一方を選択して界磁コイルの界磁電流を制御するようにしてもよい。このようにすることにより信頼性が向上する。２つの情報の内容が一致しないときは、フェイルとして処理する。

実施の形態６．
図１１は実施の形態６におけるローサイドタイプの車両用交流発電機装置を示す構成図である。このローサイドタイプの場合は、還流ダイオード１０４（電源側）と低電位側スイッチング素子１０５との直列体が整流器１０３の両端間に接続され、還流ダイオード１０４とスイッチング素子１０５との接続点に界磁コイル１０２の一端が接続されている。制御部１１０の高電位側端子ＦＨＧは未接続（open）である。その他の構成は実施の形態１の図１と同じである。

図１２は実施の形態６におけるハイサイドタイプの車両用交流発電装置を示す構成図である。このハイサイドタイプの場合は、高電位側スイッチング素子１０６と還流ダイオード１０４（グランド側）との直列体が整流器１０３の両端間に接続され、高電位側スイッチング素子１０６と還流ダイオード１０４との接続点に界磁コイル１０２の一端が接続されている。制御部１１０の低電位側端子ＦＬＧは未接続（open）である。その他の構成は実施の形態１の図２と同じである。

実施の形態６の動作を実施の形態１と異なる点を中心に説明する。回転子位置判断部１１１で、還流ダイオード１０４とスイッチング素子１０５又は１０６が非動作状態において、端子ｆ（端子ＦＳ）の電圧を測定する。回転子位置判断部１１１の動作のフローチャートは図３と同じである。回転子位置判断部１１１の判定結果が、ハイサイド仕様と判定されれば、その情報が制御信号処理部１１２に入力される。その情報が入力されると、制御信号処理部１１２により、図６において、ＭＯＳ―Ｄｉ（図１１，図１２）、同期整流無しのみ、ハイサイドで、高電位側端子ＦＨＧが選択され（図１２）、高電位側スイッチング素子１０６がオンオフ制御され、界磁コイル１０２の界磁電流が制御される。このとき、低電位側端子ＦＬＧは未接続である。

また、ローサイド仕様と判定されれば、その情報が制御信号処理部１１２に入力される。その情報が入力されると、制御信号処理部１１２により、図６において、ＭＯＳ―Ｄｉ（図１１，図１２）、同期整流無しのみ、ローサイドで、低電位側端子ＦＬＧが選択され（図１１）、低電位側スイッチング素子１０５がオンオフ制御され、界磁コイル１０２の界磁電流が制御される。このとき、高電位側端子ＦＨＧは未接続である。

図１１（ローサイドタイプ）と図１２（ハイサイドタイプ）を比較した場合、制御装置１０９の中の制御部１１０は、共通である。そのため、図１１の還流ダイオード１０４と低電位側スイッチング素子１０５との直列体、並びに図１２の高電位側スイッチング素子１０６と還流ダイオード１０４との直列体に対して、制御部１１０を共用することができるので、開発・設計・評価・生産・管理のコストが減少し、製造メーカーの負担を軽減できる。

次に、実施の形態６の図１１の制御部１１０に替えて、実施の形態２における図７の制御部１１０を用いることは可能である。そのとき、同様に、高電位側端子ＦＨＧは接続されず、端子Ｂと端子Ｅは接続される。図１１の低電位側スイッチング素子１０５と図７の制御部１１０の低電位側端子ＦＬＧとは接続される。図１１の端子ｆは、図７の制御部１１０と接続されない。
また、実施の形態６の図１２の制御部１１０に替えて、実施の形態２における図７の制御部１１０を用いることは可能である。そのとき、同様に、低電位側端子ＦＬＧは接続されず、端子Ｂと端子Ｅは接続される。図１２の高電位側スイッチング素子１０６と図７の制御部１１０の高電位側端子ＦＨＧとは接続される。図１２の端子ｆは、図７の制御部１１０と接続されない。

このように、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が、外部制御装置１１４より、制御信号処理部１１２に入力されるようにしたので、通信信号によってハイサイド仕様かローサイド仕様かの情報を得て、制御信号処理部１１２は高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択できる。

次に、実施の形態６の図１１の制御部１１０に替えて、実施の形態３における図８の制御部１１０を用いることは可能である。各端子Ｂ，ＦＨＧ，ＦＬＧ，Ｅの接続関係は図７のときと同様である。実施の形態６の図１２の制御部１１０に替えて、実施の形態３における図８の制御部１１０を用いることは可能である。各端子Ｂ，ＦＨＧ，ＦＬＧ，Ｅの接続関係は図７のときと同様である。

このように、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が、端子状態判断部１１５より、制御信号処理部１１２に入力されるようにしたので、ハイサイド仕様かローサイド仕様かの情報を得て、制御信号処理部１１２は高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択できる。

さらに、実施の形態６の図１１の制御部１１０に替えて、実施の形態４における図１０の制御部１１０を用いることは可能である。そのとき、同様に、高電位側端子ＦＨＧは接続されず、端子Ｂ，ＦＳ，Ｅは接続される。図１１の低電位側スイッチング素子１０５と図１０の低電位側端子ＦＬＧとは接続される。
実施の形態６の図１２の制御部１１０に替えて、実施の形態４における図１０の制御部１１０を用いることは可能である。そのとき、同様に、低電位側端子ＦＬＧは接続されず、端子Ｂ，ＦＳ，Ｅは接続される。図１２の高電位側スイッチング素子１０６と図１０の高電位側端子ＦＨＧとは接続される。

このようにして、外部制御装置１１４から制御信号処理部１１２に情報が入力されたときに、制御信号処理部１１２は、制御信号処理部１１２に回転子位置判断部１１１から入力される、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報を有効とする。そして、制御信号処理部１１２は有効とされた情報に基づいて、高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択する。

同様に、実施の形態３で説明したように、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が、電位切換え可能端子（図８の端子ｇ）より、端子状態判断部１１５を介して制御信号処理部１１２に入力される場合においても、外部制御装置１１４から制御信号処理部１１２に情報が入力されたとき（採用時期）に、制御信号処理部１１２は、制御信号処理部１１２に電位切換え可能端子（端子ｇ）から入力される、界磁コイル１０２が高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報を有効とする。そして、制御信号処理部１１２は有効とされた情報に基づいて、高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択する。

さらに、実施の形態６の制御部１１０に替えて図１０の制御部１１０を用いる場合において、外部制御装置１１４からの情報（界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報）と、回転子位置判断部１１１からの情報（界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報）とを、制御信号処理部１１２に入力し、制御信号処理部１１２では、その２つの情報の内容が一致したときに、その情報に基づいて、高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択する。

同様に、前記組合せ以外に、外部制御装置１１４からの情報（界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報）と、回転子位置判断部１１１からの情報（界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報）と、端子ｇからの情報（界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報）のうちいずれか２つの情報を用いて、制御信号処理部１１２では、その２つの情報の内容が一致したときに、その情報に基づいて、高電位側端子ＦＨＧと低電位側端子ＦＬＧの一方を選択する。このようにすることにより信頼性が向上する。２つの情報の内容が一致しないときは、フェイルとして処理する。

１００ 発電機 １０１ 電機子コイル
１０２ 界磁コイル １０３ 整流器
１０４ 還流ダイオード １０５ 低電位側スイッチング素子
１０６ 高電位側スイッチング素子 １０８ 制御装置
１０９ 制御装置 １１０ 制御部
１１１ 回転子位置判断部 １１２ 制御信号処理部
１１３ 通信信号制御部 １１４ 外部制御装置
１１５ 端子状態判断部 １１６ 処理ユニット
１１７ ドライバ回路部 １１８ 昇圧回路部
１２０ バッテリ １３０ 電気負荷

Claims (11)

1. 電機子コイルと界磁コイルを有する交流発電機における前記電機子コイルの交流出力電圧を整流器で整流して得た直流電圧を、
   前記界磁コイルに印加して界磁電流を得ると共に、界磁電流を制御する車両用交流発電機の制御装置において、
   界磁電流を制御するために前記界磁コイルと直列に接続されたスイッチング素子、及び
   前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が入力され、入力された情報に基づいて高電位側端子と低電位側端子の一方を選択して制御信号を出力して前記スイッチング素子をオンオフ制御して前記界磁コイルの界磁電流を制御する制御信号処理部を備え、
   前記制御信号処理部は、前記界磁コイルが高電位側に接続されている情報が入力された場合には、前記低電位側端子を選択して前記スイッチング素子をオンオフ制御して、前記界磁コイルの界磁電流を制御し、
   前記界磁コイルが低電位側に接続されている情報が入力された場合には、前記高電位側端子を選択して前記スイッチング素子をオンオフ制御して、前記界磁コイルの界磁電流を制御するようにしたことを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
2. 界磁電流を制御するために、高電位側スイッチング素子と低電位側スイッチング素子とが直列接続され、前記高電位側スイッチング素子と前記低電位側スイッチング素子との接続点に前記界磁コイルが接続され、
   前記制御信号処理部は、前記界磁コイルが高電位側に接続されている情報が入力された場合には、前記低電位側端子を選択して前記低電位側スイッチング素子をオンオフ制御して、前記界磁コイルの界磁電流を制御し、
   前記界磁コイルが低電位側に接続されている情報が入力された場合には、前記高電位側端子を選択して前記高電位側スイッチング素子をオンオフ制御して、前記界磁コイルの界磁電流を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機の制御装置。
3. 界磁電流を制御するために、還流ダイオードと前記スイッチング素子とが直列接続され、前記還流ダイオードと前記スイッチング素子との接続点に前記界磁コイルが接続され、前記制御信号処理部は、前記界磁コイルが高電位側に接続されている情報が入力された場合には、前記低電位側端子を選択して前記スイッチング素子をオンオフ制御して、前記界磁コイルの界磁電流を制御し、
   前記界磁コイルが低電位側に接続されている情報が入力された場合には、前記高電位側端子を選択して前記スイッチング素子をオンオフ制御して、前記界磁コイルの界磁電流を制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機の制御装置。
4. 前記界磁コイルが接続された前記接続点の電圧が、前記高電圧側スイッチング素子と前記低電圧側スイッチング素子が非動作状態の場合に、設定値より大のときは、前記界磁コイルが高電位側に接続されていると判定し、前記接続点の電圧が、前記設定値より小のときは、前記界磁コイルが低電位側に接続されていると判定する回転子位置判断部を備え、前記回転子位置判断部は、前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報を、前記制御信号処理部に出力するようにしたことを特徴とする請求項２記載の車両用交流発電機の制御装置。
5. 前記界磁コイルが接続された前記接続点の電圧が、前記スイッチング素子が非動作状態の場合に、設定値より大のときは、前記界磁コイルが高電位側に接続されていると判定し、前記接続点の電圧が、前記設定値より小のときは、前記界磁コイルが低電位側に接続されていると判定する回転子位置判断部を備え、
   前記回転子位置判断部は、前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報を、前記制御信号処理部に出力するようにしたことを特徴とする請求項３記載の車両用交流発電機の制御装置。
6. 前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が、外部制御装置より、前記制御信号処理部に入力されるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の制御装置。
7. 前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報が、電位切換え可能端子より、前記制御信号処理部に入力されるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の車両用交流発電機の制御装置。
8. 外部制御装置より、前記制御信号処理部に情報が入力されたときに、前記制御信号処理部は、前記制御信号処理部に入力される、前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報を有効とするようにした請求項４、請求項５又は請求項７記載の車両用交流発電機の制御装置。
9. 前記回転子位置判断部が、前記制御信号処理部に入力した、前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報と、
   外部制御装置より、前記制御信号処理部に入力した、前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報と、
   の情報内容が一致したときに、
   前記制御信号処理部は一致した情報内容に基づいて、前記高電位側端子と前記低電位側端子の一方を選択して前記界磁コイルの界磁電流を制御するようにしたことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の車両用交流発電機の制御装置。
10. 前記電位切換え可能端子より前記制御信号処理部に入力した、前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報と
    外部制御装置より、前記制御信号処理部に入力した、前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報と、
    の情報内容が一致したときに、
    前記制御信号処理部は一致した情報内容に基づいて、前記高電位側端子と前記低電位側端子の一方を選択して前記界磁コイルの界磁電流を制御するようにしたことを特徴とする請求項７記載の車両用交流発電機の制御装置。
11. 前記回転子位置判断部が、前記制御信号処理部に入力した、前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報と、
    電位切換え可能端子より前記制御信号処理部に入力した、前記界磁コイルが高電位側に接続されているか低電位側に接続されているかの情報と、
    の情報内容が一致したときに、
    前記制御信号処理部は一致した情報内容に基づいて、前記高電位側端子と前記低電位側端子の一方を選択して前記界磁コイルの界磁電流を制御するようにしたことを特徴とする請求項４又は請求項５記載の車両用交流発電機の制御装置。

Images