JP3435948B2

JP3435948B2 - 車両用発電機の電圧制御装置

Info

Publication number: JP3435948B2
Application number: JP31938195A
Authority: JP
Inventors: 忠利浅田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-04-28
Filing date: 1995-12-07
Publication date: 2003-08-11
Anticipated expiration: 2015-12-07
Also published as: EP0740390A3; EP0740390A2; JPH0919079A; US5719485A; DE69616863T2; EP0740390B1; DE69616863D1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電機の出力電圧
を、制御信号に応じて複数種類に調整する車両用発電機
の電圧制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用発電機の出力電圧の制御では、車
両走行状態に対応して、例えば、車両が加速状態にある
時、積極的に発電機の発電を停止してエンジンの負荷ト
ルクを軽くすることで、加速性を向上したり、バッテリ
の充電状態が良好な場合に、発電をバッテリ開放電圧相
当に抑制し、エンジンの負荷トルクを軽くすることで燃
費を向上したり、車両減速時に、発電電圧を高くし積極
的に発電することで減速時の運動エネルギの減少分をバ
ッテリに回生充電したり、発電機の出力電圧を優先して
高電力負荷（ヒーテッド・ウインド・シールド）などに
給電する際に、バッテリに充電する電圧より高電圧で発
電するなどの種々の発電制御の要求が今日高まりを見せ
ており、それに対応して、実公平１−２７４０１号公
報、特開平５−２６８７３３号公報などに、必要な出力
電圧に対応した制御電圧を設定して、各制御電圧に応じ
て電圧調整器によって各種の出力電圧を発生させる車両
用発電機の制御装置が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、必要な出力電
圧にそれぞれ対応した制御電圧を設定するものでは、必
要な出力電圧の種類が増えると、それに応じて電圧調整
器の制御電圧の数を増やさなければならず、電圧調整器
では要求される出力電圧に応じた個々の制御信号を確実
に判別して制御電圧を設定する必要がある。しかし、制
御信号に２つを越える複数の情報を与えるようにする
と、制御信号数が増加するとともに各情報に対するノイ
ズマージンが低下するため、誤動作しやすくなり、安定
した動作を確保するためには、制御信号の識別のための
信号検出回路に高い精度が要求され、高価な装置とな
り、安価な装置とするには制御電圧の数に制限が生じ
る。また、発電機の出力電圧に対応した電圧調整器の制
御電圧を外部より入力される信号より変換合成して、要
求される複数の出力電圧に対応するものでは、外部信号
より制御電圧を変換合成するための複雑な機構を要し、
高価な装置となるという問題がある。

【０００４】本発明は、電圧調整器に送出される制御信
号の種類が増加することがなく、簡単な構成によって複
数種類の出力電圧を発生させることができ、また、電圧
調整器に入力される制御信号の伝送線が外れたり、接地
しても内部の制御電圧で発電し、発電機の発電が停止し
たり、無制御になったりすることがなく安全に発電す
る、安価で信頼性の高い車両用発電機の電圧制御装置を
提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】車両用発電機の電圧制御
装置では、制御信号送出手段から制御電圧設定手段へ第
１の制御信号が継続して送出されると、制御電圧設定手
段は入力される第１の制御信号に応じて第１の制御電圧
を選択的に設定し、また、制御信号送出手段から第２の
制御信号が継続して送出されると、制御電圧設定手段は
入力される第２の制御信号に応じて第２の制御電圧を選
択的に設定する。電圧調整手段は、発電機の出力電圧を
検出し、制御電圧設定手段に設定された第１または第２
の制御電圧に基づいて発電機の界磁電流を断続制御する
ことによって発電機の出力電圧を第１の出力電圧または
第２の出力電圧に調整する。

【０００６】制御信号送出手段において、中間電圧設定
手段によって発電機の出力電圧が第１の出力電圧と第２
の出力電圧との間の中間の出力電圧に設定されると、制
御信号切替制御手段は、発電機の出力電圧を検出した検
出電圧と中間の出力電圧に対応する電圧とを比較し、比
較結果に基づいて第１の制御信号と第２の制御信号とを
交互に切り替えて送出する。すなわち、発電機の出力電
圧が中間の出力電圧に対応する電圧より低い場合には第
１の制御信号が送出され、発電機の出力電圧が中間の出
力電圧より高い場合には第２の制御信号がフィードバッ
ク制御により送出される。

【０００７】制御電圧設定手段は、交互に入力される第
１の制御信号と第２の制御信号とに応じて第１の制御電
圧と第２の制御電圧とを交互に選択的に設定する。この
とき、電圧調整手段は、第１の制御電圧に応じて発電機
の界磁電流を増加させて発電機の出力電圧を上昇させ、
第２の制御電圧に応じて発電機の界磁電流を減少させて
発電機の出力電圧を低下させる。

【０００８】第１の制御信号と第２の制御信号とをフィ
ードバック制御して切り替えて送出することによって、
制御電圧設定手段に交互に設定される第１の制御電圧と
第２の制御電圧とに基づいて発電機の界磁電流を断続制
御されると、発電機の出力電圧は、第１の出力電圧と第
２の出力電圧との間の中間の出力電圧に調整される。

【０００９】このように、電圧調整手段では、２つの制
御信号にそれぞれ対応して２つの出力電圧を発生させる
ように２つの制御電圧を設定しておけば、発電機の出力
電圧を、第１の出力電圧、第２の出力電圧、第１の出力
電圧と第２の出力との間の中間の出力電圧にそれぞれ調
整することができる。従って、制御電圧設定手段では、
制御信号送出手段から送出される２つの制御信号を識別
できるような回路構成を設けて置くだけで、発電機の出
力電圧を、第１の出力電圧から第２の出力電圧までの電
圧に調整することができる。

【００１０】この結果、制御電圧設定手段および電圧調
整手段の回路構成を簡単にすることができ、安価で、制
御信号の誤検出が少なく信頼性の高い装置とすることが
できる。また、電圧調整手段の動作結果を確認できるの
で、出力電圧精度が向上し、フィードバック制御により
発電機の電気負荷の変動や、温度変化に対しても安定し
た動作が確保できる。

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】請求項１は、設定電圧設定手段は、第１の
制御電圧、第２の制御電圧の他に、さらに、例えば、バ
ッテリに充電することを目的としない発電制御のための
第３の制御電圧とを設定しているので、車両走行状態、
電気負荷の使用状態に応じ、制御信号送出手段から制御
電圧設定手段へ第３の制御信号が送出されると、制御電
圧設定手段は入力される第３の制御信号に応じて第３の
制御電圧を選択的に設定し、電圧調整手段は、発電制御
することによって発電機の出力電圧を第３の出力電圧に
調整する。

【００１９】制御電圧設定手段は、簡単な回路構成に
て、第１の制御信号、第２の制御信号の他に、さらにバ
ッテリに充電することを目的としない発電制御のための
第３の制御信号とを識別できるので、車両の走行状態、
電気負荷の使用状態に応じた様々な発電制御の要求に対
し、制御電圧を使い分けて発電制御できるので、安価
で、制御信号の誤検出の比較的少ない装置にて、安全に
発電機の出力電圧を利用できる。また、制御信号送出手
段は、発電機の出力電圧を検出するとともに、第１の制
御電圧、第２の制御電圧と第３の制御電圧のうち、任意
の２つの制御電圧に対応する制御信号を送出し、出力電
圧を中間の出力電圧にフィードバック制御するので、様
々な発電制御の要求に対し、発電機の出力電圧を２つの
出力の電圧の間になる第３の出力電圧に調整できる。従
って、様々な出力電圧の要求を簡単な回路構成にて実現
することができる。

【００２０】請求項２は、制御信号送出手段から制御電
圧設定手段へ第３の制御信号が送出されると、制御電圧
設定手段は第３の制御電圧として発電機の発電を停止す
る制御電圧を設定することで、発電機の発電トルクを低
減する要求が発生したときに、発電機の発電が停止し、
エンジンの負荷トルクを低減できるので、加速性能が向
上する。

【００２１】請求項３は、制御信号送出手段から制御電
圧設定手段へ第３の制御信号が送出されると、制御電圧
設定手段は第３の制御電圧として発電機の出力電圧を高
電力負荷に給電するための高電圧に設定するので、確実
に発電機の出力電圧が高電力負荷に給電するための高電
圧になる。この結果、例えば、発電機の出力電圧を高電
力負荷に給電する要求が生じたときに、発電機の出力電
圧が高電圧になるので、高電力負荷に十分な電力を給電
できる。

【００２２】

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【発明の実施の形態】次に本発明の車両用発電機の電圧
制御装置を図に示す実施例に基づいて説明する。図１
は、本発明の第１実施例を示す。図１において、１は車
両に搭載されたバッテリ、２は３相交流式の発電機で、
車両に搭載されたエンジン（内燃機関）によって駆動さ
れる。２１は発電機２の発電巻線、２２は界磁巻線、２
３は三相全波整流器である。３は発電制御装置で端子３
０に入力される制御信号に応じて発電機２の界磁巻線２
２の界磁電流を断続制御する。４は発電制御装置３へ制
御信号を送出する上位制御装置であり、ＥＣＵ４１およ
び信号発生回路４２を有する。５は車両の電気負荷であ
り、６はそのスイッチであり、７は上位制御装置４と発
電制御装置３とを接続する信号線である。

【００２７】発電制御装置３は、上位制御装置４からの
制御信号に応じて発電機２で発電する出力電圧に対応し
た制御電圧を設定する制御電圧設定回路３１と、制御電
圧設定回路３１で設定された制御電圧に応じて発電機２
の界磁巻線２２への界磁電流を断続制御する電圧調整回
路３２とからなる。

【００２８】制御電圧設定回路３１は、図示しない定電
圧電源Ｖccの電圧を分圧回路によって分圧して発電機２
の出力電圧を決定するための制御電圧とするもので、分
圧回路を構成する抵抗３１０、３１１のうちの低電位側
の抵抗３１１に抵抗３１２とトランジスタ３１３とから
なるスイッチング回路を並列に接続し、分圧点Ｐの電位
を切り替えることによって、２つの制御電圧を発生す
る。トランジスタ３１３は、端子３０を介して上位制御
装置４から送出される制御信号を入力してスイッチング
動作を行い、オン時に分圧点Ｐの電位を下げる。これに
より、トランジスタ３１３がオフのとき、発電機２の出
力電圧を高電圧ＶＨｉ（例えば１６．０Ｖ）にするため
の第１制御電圧ｖ１が設定され、トランジスタ３１３が
オンのとき発電機２の出力電圧を低電圧ＶＬｏ（１４．
５Ｖ）にするための第２制御電圧ｖ２が設定される。こ
こで、第１制御電圧ｖ１は、車両減速時の回生充電を目
的とする発電電圧、第２制御電圧ｖ２は、バッテリ充電
用の通常の発電電圧に相当する。３１４、３１５はトラ
ンジスタ３１３のバイアス抵抗である。

【００２９】電圧調整回路３２は、制御電圧設定回路３
１で設定された制御電圧を比較器３２０の正入力端子に
入力し、他方、負入力端子には、発電機２の出力電圧
（バッテリ端子電圧と同じ）を抵抗３２１、３２２によ
る分圧回路にて検出し、これらの電圧を比較し、比較器
３２０の出力により、界磁巻線２２の通電を制御するト
ランジスタ３２３のスイッチング動作を制御し、各制御
電圧ｖ１、ｖ２に応じて、出力電圧が高電圧ＶＨｉ（１
６．０Ｖ）、低電圧ＶＬｏ（１４．５Ｖ）にそれぞれな
るように、界磁電流を断続制御する。３２４、３２５は
抵抗、３２６は還流ダイオードである。

【００３０】また、各制御電圧ｖ１、ｖ２が発電機２の
界磁巻線２２のインダクタンスにより決まる時定数より
短い周期で交互に設定されると、還流ダイオード３２６
を還流する界磁電流が各制御電圧ｖ１、ｖ２の切り替わ
る周期に追従しないため、発電機２の出力電圧は、高電
圧ＶＨｉと低電圧ＶＬｏの間の中間電圧Ｖｍとなり、そ
の電圧値は、各制御電圧ｖ１、ｖ２の時間比率によって
決まる。この中間電圧Ｖｍは、例えばその電圧値を１５
Ｖとした場合、バッテリ低温時に、バッテリ充電電圧を
上げ、充電性を向上するのに利用できる。

【００３１】発電制御装置３は以上の構成により、端子
３０に与えられる制御信号に応じて、端子３０の電位が
トランジスタ３１３のしきい値ｖthより高いＨｉレベル
の場合に、発電機２の出力電圧を低電圧（１４．５Ｖ）
にし、端子３０の電位がしきい値ｖthより低いＬｏレベ
ルの場合に、発電機２の出力電圧を高電圧（１６．０
Ｖ）にし、端子３０の電位がしきい値ｖthを境に交互に
変化する場合には、その時間比率に応じた中間電圧Ｖｍ
を出力する。

【００３２】上位制御装置４は、発電機２の出力電圧
Ｖ、エンジンの回転数Ｎ、エンジン負荷Ｑ、車両の加
速、減速等の車両状態Ｘに基づいてＥＣＵ４１によりエ
ンジン制御を行うとともに、発電機２の出力電圧を決定
する発電制御を行い、発電制御装置３へ出力電圧に応じ
た制御信号を信号発生回路４２によって発生して発電制
御端子４３へ送出する。発電制御では、発電機２の出力
電圧を高電圧ＶＨｉにする場合には、ＥＣＵ４１よりＨ
ｉレベルを送出し、信号発生回路４２は、スイッチング
素子をオンにして発電制御端子４３を接地し、低電圧Ｖ
Ｌｏにする場合には、ＥＣＵ４１よりＬｏレベルを送出
し、信号発生回路４２は、スイッチング素子をオフにし
て発電制御端子４３をオープンにする。

【００３３】また、高電圧ＶＨｉと低電圧ＶＬｏとの間
の中間電圧Ｖｍにする場合には、図２に示すように、Ｅ
ＣＵ４１は、発電機２の出力電圧Ｖを検出し（ステップ
０）、エンジンの回転数Ｎ、エンジン負荷Ｑ、車両の加
速、減速等の車両状態Ｘに基づいて決定された中間電圧
Ｖｍに対応する基準電圧と出力電圧を比較し（ステップ
１）、その比較結果に基づきスイッチング素子のオン時
間ｔ１とオフ時間ｔ２とを決定し（ステップ２）、オン
時間ｔ１だけＨｉレベルを送出し（ステップ３）、オフ
時間ｔ２だけＬｏレベルを送出し（ステップ４）、これ
らを繰り返して、ＨｉレベルとＬｏレベルとの時間比率
をフィードバック制御により増減し、ＨｉレベルとＬｏ
レベルとを短い周期で切り替えて交互に出力する。これ
により、ＥＣＵ４１によりフィードバック制御され、信
号発生回路４２では、スイッチング素子によりオンとオ
フとが短い周期で切り替えられる断続信号を送出する。

【００３４】この実施例では、この断続信号の周期を、
発電機２の時定数（１００ｍｓ）に対して短い半分以下
の一定の周期（例えば２０ｍｓ）に設定し、オン時間ｔ
１とオフ時間ｔ２との時間比率ｒ＝ｔ１／（ｔ１＋ｔ
２）を発電機２の出力電圧と中間電圧Ｖｍに対応する基
準電圧と比較し設定するようにしている。即ち、出力電
圧が基準電圧に対し低いときは、オン時間ｔ１の時間比
率ｒを増加し、逆に高い時は時間比率ｒを減ずる。この
フィードバック制御がなされたときの発電制御装置３に
おける各部の信号を図３に合わせて示す。図３から明ら
かなとおり、発電機２の出力電圧は、オン時間ｔ１とオ
フ時間ｔ２との時間比率ｒに応じて決まる一定の誤差Δ
Ｖの範囲内の中間電圧Ｖｍとしてフィードバック制御さ
れることが分かる。

【００３５】以上のとおり、本実施例では、上位制御装
置４の制御信号に応じて発電機２の出力電圧を高電圧Ｖ
Ｈｉと低電圧ＶＬｏとに切り替える発電制御装置３にお
いて、制御電圧設定回路３１では各出力電圧に対応した
制御信号である信号発生回路４２のオン信号とオフ信号
を端子３０で判別するためには、例えば、図４（ａ）に
示すように、端子３０に入力される最高電圧値ｖＨに対
して、トランジスタ３１３に一つのしきい値ｖthを設定
して、このしきい値ｖthの上下で２種の制御信号の電圧
レベルを判別すればよいため、外部雑音に対するノイズ
マージンが大きく取れ、安定した動作を確保できる。

【００３６】これに対して、制御電圧設定回路３１にお
いて、発電機２の出力電圧としての高電圧ＶＨｉと低電
圧ＶＬｏとさらに中間電圧Ｖｍにそれぞれ対応した制御
信号の電圧レベルを判別しようとすると、図４（ｂ）に
示すように、端子３０に入力される最高電圧値ｖＨに対
して、二つのしきい値ｖth１、ｖth２を設定して、これ
らしきい値ｖth１、ｖth２の上下および間で３種の制御
信号の電圧レベルを判別しなければならないため、外部
雑音に対するノイズマージンが大きく取れず、上位制御
装置４の制御信号に対応した安定した動作が確保しにく
く、安定した動作を確保するためには、回路構成が複雑
にしなければならず、高価になることが分かる。これ
は、制御信号の種類の増加とともに著しく顕著になる。

【００３７】図５に本発明の第２実施例を示す。第２実
施例では、ＥＣＵ４１での処理の一部をアナログ処理に
置き換えたものである。即ち、上位制御装置４の信号送
出回路４２において、抵抗４１１、４１２からなる分圧
回路で発電機２の出力電圧を検出する検出回路と、他
方、抵抗４１３、４１４、４１５およびトランジスタ４
１６によって定電圧電源Ｖccの電圧をＥＣＵ４１の出力
信号に応じて切り替える基準電圧回路を設け、出力電圧
の分圧と基準電圧回路の基準電圧とを比較器４１７で比
較した結果に応じて補正した制御信号を信号発生回路４
２のスイッチング素子としてのトランジスタ４１８によ
り発電制御端子４３へ送出するフィードバック制御を行
っている。

【００３８】即ち、ＥＣＵ４１により、トランジスタ４
１６をオンし、制御電圧設定回路３１に発電機２の出力
電圧Ｖｍに対応する基準電圧を設定する。また、ＥＣＵ
４１は直接スイッチング素子（トランジスタ４１８）を
制御せず、トランジスタ４１８は比較器４１７の出力に
よりオン／オフされる。

【００３９】発電機２の出力電圧が基準電圧より低い場
合、比較器４１７はトランジスタ４１８にＨｉレベルを
出力し、トランジスタ４１８はオンする。すると、端子
３０は接地され、制御電圧設定回路３１の制御電圧は第
１制御電圧ｖ１が設定され、電圧調整回路３２は、発電
機２の出力電圧を高電圧ＶＨｉに調整すべく出力電圧が
上昇する。逆に、発電機２の出力電圧が基準電圧より高
い場合、比較器４１７のＬｏ出力により、端子３０はＨ
ｉレベルとなり、制御電圧設定回路３１の制御電圧は第
２制御電圧ｖ２が設定され、発電機２の出力電圧は低下
する。このように、中間電圧Ｖｍに対応する基準電圧と
発電機２の出力電圧との比較結果に基づき、第１制御電
圧ｖ１と第２制御電圧ｖ２とを交互に切り替え設定する
ことでフィードバック制御し、発電機２の出力電圧を高
電圧ＶＨｉと低電圧ＶＬｏとの間の電圧Ｖｍに調整す
る。

【００４０】図６、図７に本発明の第３実施例を示す。
第３実施例は、上位制御装置４のＥＣＵ４１で発電機２
の出力電圧の変更要求があった場合に、発電制御装置３
へ送出する制御信号を、変更前の出力電圧に応じた信号
から変更後の出力電圧に応じた信号に急に切り替えない
で、徐々に変更するようにするものである。ここでは、
第２実施例の比較器４１７の後段にさらにアップダウン
カウンタ（Ｕ／Ｄカウンタ）４２０と、Ｕ／Ｄカウンタ
４２０のカウント値に応じたパルス幅のＰＷＭ信号を発
生するＰＷＭ信号発生器４２１と、アンド回路４２２を
設けて、他方ではＥＣＵ４１により制御されるトランジ
スタ４２３を設けている。

【００４１】比較器４１７の比較の結果、検出された発
電機２の出力電圧が決定された出力電圧より低い場合に
は、Ｕ／Ｄカウンタ４２０がアップカウントし、そのカ
ウント値に応じてＰＷＭ信号発生器４２１においてＰＷ
Ｍ信号のＨｉレベルのデューティ比を大きくし、発電機
２の出力電圧が高い場合には、Ｕ／Ｄカウンタ４２０が
ダウンカウントし、そのカウント値に応じてＰＷＭ信号
発生器４２１においてＰＷＭ信号のＨｉレベルのデュー
ティ比を小さくする。トランジスタ４２３は、ＥＣＵ４
１からの制御信号に応じてスイッチング動作を行う。Ｅ
ＣＵ４１からトランジスタ４２３へは、高電圧ＶＨｉに
対応してＬｏレベルが、低電圧ＶＬｏに対応してＨｉレ
ベルがそれぞれ送出される。

【００４２】この結果、ＥＣＵ４１からの制御信号が、
ＥＣＵ４１の演算処理による変更要求に伴って変更後の
出力電圧に対応していても、ＰＷＭ信号発生器４２１か
らアンド回路４２２へ送出されるＰＷＭ信号と一致しな
い場合には、ＰＷＭ信号発生器４２１のＰＷＭ信号が優
先されるため、検出される発電機２の出力電圧が基準電
圧に一致してＵ／Ｄカウンタ４２０のカウントが終わる
までは、トランジスタ４１８から送出される制御信号は
ＰＷＭ信号に応じた信号となり、図７に示すように、発
電機２の出力電圧は、Ｕ／Ｄカウンタ４２０のカウント
に応じて徐々に変更後の出力電圧に変化する。

【００４３】図８に本発明の第４実施例を示す。上記実
施例では、発電制御装置３において、端子３０への制御
信号に応じて制御電圧を切り替えるものを示したが、第
４実施例では、抵抗３３０、３３１、３３２による発電
機２の出力電圧の分圧比を、制御信号に応じてトランジ
スタ３１３によって切り替えるようにしている。

【００４４】抵抗３３０と３３１との接続点にはツェナ
ーダイオードＺＤが接続されていて、それぞれの分圧に
おいて、発電機３の出力電圧が高くなるとツェナーダイ
オードＺＤが導通して抵抗３３３、３３４を電流が流れ
て、トランジスタ３３５がオンになり、トランジスタ３
２３をオフにして界磁電流が減少し、逆に発電機２の出
力電圧が下がると、トランジスタ３３５がオフになり、
トランジスタ３２３をオンにして界磁電流が増加する。

【００４５】図９、図１０、図１１に本発明の第５実施
例を示す。第５実施例では、上位制御装置４と発電制御
装置３との間の制御信号として、所定のデューティ比を
有するパルス信号を用いて、発電機２の出力電圧を高電
圧ＶＨｉにする場合には、パルス信号を送出し、低電圧
ＶＬｏにする場合にはパルス信号を停止する。上位制御
装置４では、図９に示すように、ＥＣＵ４１の後段に入
力がＨｉレベルの場合に所定のデューティ比（ここでは
５０％）でパルス信号を発振し、Ｌｏレベルの場合に発
振を停止するパルス発振器４３０を設け、高電圧ＶＨｉ
に対応してパルス信号を、低電圧ＶＬｏに対応してデュ
ーティ比１００％のＨｉレベルをそれぞれトランジスタ
４１８を介して発電制御端子４３に制御信号として送出
し、高電圧ＶＨｉと低電圧ＶＬｏとの間の中間電圧Ｖｍ
にする場合には、例えば、図１０に示すようにパルス信
号とＨｉレベルとの時間比率ｒを、中間電圧Ｖｍに応じ
て設定する。

【００４６】発電制御装置３には、図１１に示すよう
に、端子３０とトランジスタ３１３との間に、所定のデ
ューティ比を検出するデューティ比検出回路３４０を設
ける。デューティ比検出回路３４０では、端子３０の入
力信号に応じて、トランジスタ３４１がスイッチング
し、コンデンサ３４２の電荷を放電する。入力信号のデ
ューティ比が５０％の場合に定電流源３４３によって充
電される電荷とトランジスタ３４１によって放電される
電荷との差によってコンデンサ３４２の電圧がＶ０にな
るように設定しておく。また、比較器３４４の基準電圧
Ｖａをデューティ比が６０％の場合のコンデンサ３４２
の電圧相当に、比較器３４５の基準電圧Ｖｂをデューテ
ィ比が４０％の場合のコンデンサ３４２の電圧相当にな
るように、Ｖａ＞Ｖ０＞Ｖｂの関係で設定しておき、比
較器３４４、３４５の後段には、ナンド回路３４６を設
ける。

【００４７】この結果、端子３０にデューティ比５０％
のパルス信号が入力した場合には、そのデューティ比が
４０％と６０％の間であるため、ナンド回路３４６の出
力がＬｏレベルとなり、トランジスタ３１３がオフにな
り、発電機２の出力電圧を高電圧ＶＨｉにするための第
１制御電圧Ｖ１が設定され、端子３０に入力された信号
のパルス信号のデューティ比がそれ以外、あるいは、他
の電圧信号である場合には、ナンド回路３４６の出力が
Ｈｉレベルとなり、トランジスタ３１３がオンになり、
発電機２の出力電圧を低電圧ＶＬｏにするための第２制
御電圧Ｖ２が設定される。この実施例では、所定のデュ
ーティ比が検出されるか否かで制御電圧の切り替えを行
うため、端子３０への信号線７のインピーダンスが変化
しても、影響を受けない。従って、誤動作し難い。

【００４８】図１２、図１３、図１４に本発明の第６実
施例を示す。第６実施例では、上位制御装置４と発電制
御装置３との間の制御信号として、所定の周波数を有す
る交流信号を用いて、発電機２の出力電圧を高電圧ＶＨ
ｉにする場合には、交流信号を送出し、低電圧ＶＬｏに
する場合には交流信号を停止する。上位制御装置４で
は、ＥＣＵ４１の後段に入力がＨｉレベルの場合に所定
の周波数（ここでは１００Ｈｚ）で発振し、Ｌｏレベル
の場合に発振を停止する発振器４４０を設け、高電圧Ｖ
Ｈｉに対応して交流信号を、低電圧ＶＬｏに対応してＨ
ｉレベルをそれぞれトランジスタ４１８を介して発電制
御端子４３に制御信号として送出し、高電圧ＶＨｉと低
電圧ＶＬｏとの間の中間電圧Ｖｍにする場合には、例え
ば、図１３に示すように交流信号とＨｉレベルとの時間
比率ｒを、中間電圧Ｖｍに応じて設定する。

【００４９】発電制御装置３には、図１４に示すよう
に、端子３０とトランジスタ３１３との間に、所定の周
波数を検出する周波数検出回路３５０を設ける。周波数
検出回路３５０では、端子３０の入力信号に応じて、ト
ランジスタ３５１、３５２がそれぞれスイッチングし、
コンデンサ３５３、３５４の電荷をそれぞれ放電する。

【００５０】入力した制御信号の周波数が所定の周波数
（１００Ｈｚ）に対応して決められた基準周波数（例え
ば、９０Ｈｚ）より大きい場合に定電流源３５５によっ
て充電される電荷とトランジスタ３５１によって放電さ
れる電荷との差によってコンデンサ３５３の電圧が後段
のインバータ３５７のしきい値より高くなるようにコン
デンサ３５３の容量および定電流源３５５の電流値を設
定し、また、入力した制御信号の周波数が所定の周波数
（１００Ｈｚ）に対応して決められた基準周波数（例え
ば、１１０Ｈｚ）より小さい場合に定電流源３５６によ
って充電される電荷とトランジスタ３５２によって放電
される電荷との差によってコンデンサ３５４の電圧が後
段のナンド回路３５８のしきい値より高くなるようにコ
ンデンサ３５４の容量および定電流源３５６の電流値を
設定しておく。

【００５１】この結果、端子３０に基準周波数の９０〜
１１０Ｈｚの間の所定の周波数（１００Ｈｚ）の制御信
号が入力した場合には、ナンド回路３５８の出力がＬｏ
レベルとなり、トランジスタ３１３がオフになり、発電
機２の出力電圧を高電圧ＶＨｉにするための第１制御電
圧Ｖ１が設定され、入力された制御信号の周波数が基準
周波数の範囲外の場合あるいはそれ以外の電圧信号の場
合には、ナンド回路３５８の出力がＨｉレベルとなり、
トランジスタ３１３がオンになり、発電機２の出力電圧
を低電圧ＶＬｏにするための第２制御電圧Ｖ２が設定さ
れる。

【００５２】この実施例でも、所定の周波数が検出され
るか否かで制御電圧の切り替えを行うため、端子３０へ
の信号線７のインピーダンスが変化しても、影響を受け
ないため、誤動作し難い。なお、交流信号を含む制御信
号としては、図１５に示すように、高電圧ＶＨｉと低電
圧ＶＬｏの各出力電圧に対応した２種類の周波数信号
（例えば１００Ｈｚと２００Ｈｚ）を対応させたもので
もよい。

【００５３】図１６に本発明の第７実施例を示す。第７
実施例では、ＥＣＵ４１から送出される制御信号に対応
して発電機２の出力電圧が変化しているか否かを検出
し、発電機２の出力電圧が、制御どおりに変化しない場
合には、発電機２の出力電圧を低電圧ＶＬｏに固定する
ものである。以下、図１６に基づいてその制御動作を説
明する。

【００５４】発電機２の出力電圧を検出し（ステップ
０）、ＥＣＵ４１において、決定される中間電圧Ｖｍに
対応する基準電圧と比較する（ステップ１０）。その比
較結果に基づき、制御信号の各レベルの各時間ｔ１，ｔ
２がそれぞれ決まる（ステップ２０）。それに応じて、
ＥＣＵ４１からは高電圧ＶＨｉに対応してＨｉレベルの
信号が時間ｔ１だけ出力される（ステップ３０）と、そ
のときの発電機２の出力電圧が検出され、出力電圧が上
昇しているか否かが判別される。このとき、発電機２の
出力電圧の上昇が検出されない場合には（ステップ４０
においてＮＯ）、発電制御端子４３と端子３０との間
で、信号線７の断線、接触不良等による制御信号の伝送
異常等があると認められるため、ＥＣＵ４１の出力が低
電圧ＶＬｏに対応したＬｏレベルに固定される（ステッ
プ５０）。

【００５５】発電機２の出力電圧の上昇が検出された場
合には（ステップ４０においてＹＥＳ）、制御信号の伝
送が正常であると認められ、ＥＣＵ４１からは次の低電
圧ＶＬｏに対応してＬｏレベルの制御信号が時間ｔ２だ
け出力される（ステップ６０）。このとき、同様に発電
機２の出力電圧が検出され、出力電圧が低下している否
かが判別される。このとき、出力電圧の低下が検出され
ない場合には（ステップ７０においてＮＯ）、制御信号
の伝送異常等があると認められるため、ＥＣＵ４１の出
力が低電圧ＶＬｏに対応したＬｏレベルに固定される
（ステップ５０）。

【００５６】出力電圧の低下が検出された場合には（ス
テップ７０においてＹＥＳ）、正常動作であると認めら
れ、ステップ２０を経て、次の高電圧ＶＨｉに対応して
Ｈｉレベルの信号が時間ｔ１だけ出力され（ステップ３
０）、以下、同様の制御が繰り返し行われる。

【００５７】一方、出力電圧が制御信号に応じて変化し
ないためにステップ５０へ移行した場合には、例えば、
所定時間待機し（ステップ８０）、その後に、ステップ
２０へ移行して、同様の制御を行う。これにより、例え
ば、信号線７等の接触異常等で、偶然、制御信号の伝送
に異常が生じたような場合には、正常に戻った時点か
ら、通常の動作に移行することができる。

【００５８】図１７に本発明の第８実施例を示す。第８
実施例は、図１において上位制御装置４の信号送出回路
４２のスイッチング素子の開閉による、発電制御端子４
３の電位として、接地、オープンと電源電圧Ｖａの３種
類を設定するものに代え、制御電圧設定回路３１の制御
電圧端子Ｐにトランジスタ３１６のコレクタ端を接続
し、トランジスタ３１６のベースは、レベルシフトダイ
オード３１７、３１８を介し、端子３０に接続したもの
である。

【００５９】本実施例における動作の特徴部分について
説明する。信号送出回路４２のスイッチング素子がオー
プン状態にあるときは、バイアス抵抗３１４，３１５に
より端子３０の電位は、ダイオード１個から３個分の間
の電位（０．７Ｖ〜２．１Ｖ）に設定されているので、
トランジスタ３１３はオンし、トランジスタ３１６はオ
フする。従って、比較器３２０の正入力端子の電位は、
第２制御電圧ｖ２に設定される。また、信号送出回路４
２のスイッチング素子が接地状態の場合は、端子３０の
電位は接地され、トランジスタ３１３、トランジスタ３
１６はともにオフする。従って、比較器３２０の正入力
端子の電位は、第１制御電圧ｖ１に設定される。

【００６０】また、信号送出回路４２のスイッチング素
子が電源端子側の場合は、端子３０の電位は電源電圧Ｖ
ａとなり、電源電圧Ｖａはダイオード３個分の電圧より
高く（５Ｖ程度）設定されているので、トランジスタ３
１６がオンする。比較器３２０の正入力端子の電位は、
トランジスタ３１６のオン電圧レベル（0.１Ｖ程度）と
なり、発電機２の制御電圧は十分に低い制御電圧とな
り、発電機出力端電位はバッテリ電位が印加されるの
で、電圧調整回路３２はトランジスタ３２３をオフし、
界磁電流を流さなくなり、発電機２の発電が停止する。
従って、本実施例において、上位制御装置４は、車両の
加速状態においてＥＣＵ４１により、信号送出回路４２
のスイッチング素子を電源端子側にすることで、発電機
２の発電を停止できる。これにより、例えば、登坂時に
発電トルクを減じ、加速性能が向上できる。

【００６１】また、スイッチング素子の状態をオープン
状態と電源端子側とで切り替えることで、発電電圧を０
Ｖ〜１４．５Ｖの間の中間電圧Ｖｍに制御できる。例え
ば、中間電圧Ｖｍとして１２．８Ｖ（バッテリ開放端電
圧相当）とすれば、バッテリの充電状態が良好であると
きに、Ｖｍにて制御すれば、発電機２の出力電圧を抑制
できるので、燃費が向上できる。

【００６２】ここで、中間電圧Ｖｍにフィードバック制
御するＥＣＵ４１の制御動作を図１８のフローチャート
を用いて説明する。ＥＣＵ４１は発電機２の出力電圧を
検出し（ステップ０）、中間電圧Ｖｍに対応する基準電
圧と比較する（ステップ１００）。出力電圧が基準電圧
より低い場合には（ステップ１００においてＮＯ）、信
号送出回路４２のスイッチング素子をオープンにする
（ステップ２００）。すると、発電機２の出力電圧は１
４．５Ｖに設定されるので、発電機２は発電し、発電電
圧が上昇する。次に、出力電圧が基準電圧より高い場合
には（ステップ１００においてＹＥＳ）、信号送出回路
４２のスイッチング素子を電源端子側にオンする（ステ
ップ３００）。すると、発電機２の出力電圧は、発電停
止に設定されるので、発電機２の出力電圧は低下する。
以上の制御処理によるフィードバック制御を発電機２の
時定数に対し短く行うことで、発電機２の出力電圧は中
間電圧Ｖｍにフィードバック制御できる。

【００６３】図１９に本発明の第９実施例を示す。第９
実施例は第８実施例に対し、高電力負荷（ヒーテッド・
ウインド・シールド）を付加した構成とし、制御電圧設
定回路３１を変更したものである。ここで、９は高電力
負荷であり、スイッチ８は発電機２の出力電力をバッテ
リ１もしくは高電力負荷９のいずれに給電するかを選択
する出力切替スイッチである。なお、上位制御装置４は
第８実施例と同じ構成をとるので、説明を省略する。制
御電圧設定回路３１は、出力電圧を分圧する分圧回路３
２１，３２２に抵抗３１７およびトランジスタ３１８を
付加し、トランジスタ３１８のオン／オフにより出力電
圧の分圧回路の分圧比を切り替えるものである。

【００６４】トランジスタ３１８のベースには、比較器
３１６の出力が入力され、比較器３１６の負入力端子に
は、端子３０の電位を検出する参照電圧Ｖｒが入力さ
れ、この参照電圧Ｖｒは、上位制御装置４の信号送出回
路４２のスイッチング素子がオープン状態にあるときに
バイアス回路３１４，３１５により決まる端子３０の電
位より高く、信号送出回路４２のスイッチング素子が電
源端子側にオンのときの端子３０の電位Ｖａより低く設
定されている。ここで、上位制御装置４の信号送出回路
４２のスイッチング素子がオープン時、および接地時の
動作は第１実施例と同じであるため省略する。

【００６５】第９実施例において、高電力負荷のヒーテ
ッド・ウインド・シールド使用時に、ＥＣＵ４１からの
指令により信号送出回路４２のスイッチング素子が電源
端子側に接続されると、端子３０の電位はＶａとなり、
比較器３１６の正入力端子には端子３０の電位Ｖａが入
力されるので、比較器３１６の出力はＨｉレベルとな
る。すると、トランジスタ３１８がオンし、出力電圧の
分圧回路の分圧比は、出力電圧が通常の１４．５Ｖに相
当する分圧比より高くなり、高電力負荷に給電するため
の出力電圧の分圧比となる。

【００６６】従って、信号送出回路４２より端子３０の
電位が電圧Ｖａに設定されると、発電機２は高電力負荷
用の制御電圧３０ｖにて発電する。また、高電力負荷の
温度、また、外気温に応じて、図１８と同様の処理によ
り信号送出回路４２へスイッチング素子をオープンまた
は電源端側と切り替えることで、３０Ｖ〜１４．５Ｖの
間の発電電圧に制御することができ、ヒーテッド・ウイ
ンド・シールドの過昇温防止、また、外気温が極低温で
ないときは、発電機２の出力電力を抑制することで、燃
費向上を図ることができる。

【００６７】以上のとおり、本発明では、２つの出力電
圧を発生させるための２つの制御電圧を交互に切り替え
るフィードバック制御により、第１の出力電圧と第２の
出力電圧との間の第３の出力電圧にすることができるた
め、制御電圧設定回路３１では、上位制御装置４から送
出される限られた制御信号を識別するだけでよい。従っ
て、制御信号の識別のための回路構成が簡単になり、安
価な装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の車両用発電機の電圧制御
装置を示す回路図である。

【図２】本発明の第１実施例の上位制御装置の作動を説
明するためのフローチャートである。

【図３】本発明の第１実施例の作動を説明するためのタ
イムチャートである。

【図４】本発明の効果を説明するための制御信号としき
い値との関係を示す図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す上位制御装置の部分
回路図である。

【図６】本発明の第３実施例を示す上位制御装置の部分
回路図である。

【図７】本発明の第３実施例の作動を示すタイムチャー
トである。

【図８】本発明の第４実施例を示す発電制御装置の部分
回路図である。

【図９】本発明の第５実施例を示す上位制御装置の部分
回路図である。

【図１０】本発明の第５実施例の作動を説明するための
タイムチャートである。

【図１１】本発明の第５実施例を示す発電制御装置の部
分回路図である。

【図１２】本発明の第６実施例を示す上位制御装置の部
分回路図である。

【図１３】本発明の第６実施例の作動を説明するための
タイムチャートである。

【図１４】本発明の第６実施例を示す発電制御装置の部
分回路図である。

【図１５】本発明の第６実施例の変形例を示すタイムチ
ャートである。

【図１６】本発明の第７実施例の上位制御装置の作動を
示す流れ図である。

【図１７】本発明の第８実施例を示す発電制御装置の部
分回路図である。

【図１８】本発明の第８実施例の作動を説明するための
流れ図である。

【図１９】本発明の第９実施例の車両用発電機の電圧制
御装置を示す回路図である。

【符号の説明】

２発電機３発電制御装置３１制御電圧設定回路（制御電圧設定手段）３２電圧調整回路（電圧調整手段）４上位制御装置（制御信号送出手段）４１１、４１２抵抗（電圧検出手段）４１ＥＣＵ（異常判別手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02J 7/14 - 7/24 H02P 9/00 - 9/48

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】車両に搭載された内燃機関によって駆動
される発電機の出力電圧を第１の出力電圧に調整するた
めの第１の制御電圧と、前記発電機の出力電圧を前記第
１の出力電圧より低い第２の出力電圧に調整するための
第２の制御電圧と、前記発電機の出力電圧を前記第１の
出力電圧より高いか若しくは前記第２の出力電圧より低
い第３の出力電圧に調整するための第３の制御電圧とが
設定可能であり、前記第１の制御電圧に対応する第１の
制御信号または前記第２の制御電圧に対応する第２の制
御信号若しくは前記第３の制御電圧に対応する第３の制
御信号が外部より入力されると、その制御信号により前
記第１の制御電圧または前記第２の制御電圧若しくは前
記第３の制御電圧を選択して設定する制御電圧設定手段
と、前記発電機の出力電圧を検出し、前記制御電圧設定手段
に設定された前記各制御電圧に基づいて前記発電機の界
磁電流を断続制御することによって、前記発電機の出力
電圧を前記各制御電圧に対応する前記各出力電圧に調整
する電圧調整手段と、前記発電機の外部に設けられ、前記発電機の出力電圧を
決定し、決定された出力電圧に応じて前記第１の制御信
号または前記第２の制御信号若しくは前記第３の制御信
号を前記制御電圧設定手段に送出する制御信号送出手段
とからなる車両用発電機の電圧制御装置において、前記制御信号送出手段は、前記発電機の出力電圧を前記第１の出力電圧ないし前記
第３の出力電圧のうちの任意の２つの出力電圧の間にな
る中間の出力電圧に設定する中間電圧設定手段と、前記発電機の出力電圧を検出する電圧検出手段と、該電圧検出手段の検出電圧と前記中間の出力電圧に対応
する電圧とを比較し、該比較結果に基づいて前記第１の
制御信号ないし前記第３の制御信号のうち前記中間の出
力電圧にすべく２つの制御信号を交互に切り替えて、前
記発電機の出力電圧を前記中間の出力電圧にフィードバ
ック制御する制御信号切替制御手段とを有することを特
徴とする車両用発電機の電圧制御装置。
【請求項２】前記制御電圧設定手段は、前記第３の制
御電圧として前記発電機の発電を停止する制御電圧を設
定することを特徴とする請求項１記載の車両用発電機の
電圧制御装置。
【請求項３】前記制御電圧設定手段は、前記第３の制
御電圧として前記発電機の出力電圧を高電力負荷に給電
するための高電圧に設定することを特徴とする請求項１
記載の車両用発電機の電圧制御装置。