JP3772930B2

JP3772930B2 - 車両用交流発電機の信号異常検出方式、電圧制御装置および車両制御装置

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Publication number: JP3772930B2
Application number: JP00997697A
Authority: JP
Inventors: 岳士佐田
Original assignee: Denso Corp
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Priority date: 1997-01-23
Filing date: 1997-01-23
Publication date: 2006-05-10
Anticipated expiration: 2017-01-23
Also published as: JPH10210796A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用交流発電機の出力電圧の制御を行う電圧制御装置と車両制御装置との間の信号線等の異常を検出する車両用交流発電機の信号異常検出方式、電圧制御装置および車両制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用交流発電機は、車両走行中にバッテリの補充電を行うとともに、エンジンの点火、照明、その他の各種電装品の電力を賄うものであり、その負荷状態が変化した場合であっても出力電圧をほぼ一定に維持するために電圧制御装置が接続されている。
【０００３】
電圧制御装置の従来例としては、実開昭６０−１８１２００号公報に開示された「ＡＣジェネレータ制御装置」が知られている。このＡＣジェネレータ制御装置は、スイッチングトランジスタによって発電機のフィールド電流をオンオフ制御することにより、車両用交流発電機の出力電圧を一定に保つ機能を有している。また、このＡＣジェネレータ制御装置は、上述したスイッチングトランジスタのオンオフ状態を外部に通知するためにＦ端子を有しており、所定の信号線を介してこのＦ端子と接続された車両制御装置（例えばエンジン制御装置）では、スイッチングトランジスタのオンオフ状態、すなわち発電機の負荷状態を知ることができるため、発電機の負荷状態に応じた制御を行うことができる。また、上述したＡＣジェネレータ制御装置は、スイッチングトランジスタのコレクタとＦ端子との間に電流制限用のダイオードが挿入されており、Ｆ端子と車両制御装置との間の信号線がアースと短絡することにより生じる電圧制御装置の制御不能状態を回避している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したＡＣジェネレータ制御装置には電流制限用のダイオードが備わっているため、Ｆ端子と車両制御装置との間の信号線がアースと短絡しても、スイッチングトランジスタによるフィールド電流のオンオフ制御動作が正常に継続され、発電機の出力電圧が一定に保たれる。ところが、このような信号線の短絡が生じると、外部に接続された車両制御装置では、その異常を正確に把握できないという問題がある。例えば、走行中にヘッドライトを点灯させた場合等においては、発電機の負荷が増えてフィールド電流のオン状態が続くため、車両制御装置の側からみれば信号線の電圧レベルがローレベルとなり、信号線がアースと短絡した場合と同じとなってその識別が困難となる。また、信号線の一部が切断によって開放された場合も同様である。例えば車両制御装置においてこの信号線をプルアップ抵抗で終端した場合を例にとると、点灯していたヘッドライトを消灯した場合等においては、発電機の負荷が減ってフィールド電流のオフ状態が続くため、車両制御装置の側からみれば信号線の電圧レベルがハイレベルとなり、信号線の一部が切断されて開放状態になった場合と同じとなってその識別が困難となる。
【０００５】
このように、車両制御装置では、信号線の短絡や切断を識別できずに正常な信号が送られてきたものとして誤判断して所定の制御を継続するため、エンジン不調等の原因となることもある。例えば、信号線の一部が切断されていた場合には、車両制御装置ではＡＣジェネレータの負荷が軽いためにＦ端子からハイレベルの信号が送られていると誤判断してしまう。そのため、アイドリング中にヘッドライトを点灯して発電機の負荷が重くなった場合であってもその負荷の変化を検出できず、最悪の場合にはエンジンが停止してしまうことになる。また、かかる不具合は信号線に付随する回路素子の故障や異常によっても同様に発生するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は車両制御装置側で車両用交流発電機の電圧制御装置から送られてくる信号の異常を検出することができる車両用交流発電機の信号異常検出方式、電圧制御装置および車両制御装置を提供することにある。
【０００７】
なお、車両用交流発電機の電圧制御装置の他の従来例としては、特開平４−１９７０４５号公報に開示された「充電発電機の制御装置」や、特開平６−２６１４６４号公報に開示された「車両用発電機制御装置」などが知られている。これらの各公報に開示された電圧制御装置は、車両制御装置側の異常を電圧制御装置側で検出しようとするものであり、異常を検出すると電圧制御装置が自律制御を行うようになっている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、エンジン始動前に車両用交流発電機の電圧制御装置から所定の信号線を介して検査信号を送出する。車両制御装置側では、エンジン始動前に正常な検査信号を検出したときに、この信号線やこの信号線が接続された端子等に異常がなく、エンジン始動後にこの信号線を介して電圧制御装置側から送られてくるであろう信号が正常なものであると判断し、反対にこの検査信号を検出しないときに信号線等に異常があるものと判断する。車両制御装置は、信号線等に異常がないと判断した場合には、例えばエンジン始動後に電圧制御装置から送られてくる負荷状態検出信号に基づいた制御を行い、信号線等に異常があると判断した場合には、例えばエンジン始動後に電圧制御装置から送られてくる負荷状態検出信号を考慮しない制御を行う。したがって、信号線等の異常によって車両制御装置に誤った負荷状態検出信号が送られてきた場合であっても、この誤った負荷状態検出信号に基づいて誤った制御を行うことがない。
【０００９】
特に、上述した所定の検査信号を生成する検査信号生成手段を車両用交流発電機に含まれるステータコイルに現れる誘導電圧が低いときに動作させることにより、容易にエンジン始動前のタイミングで電圧制御装置から車両制御装置に対して検査信号を送ることができる。
【００１０】
また、電圧制御装置が初期励磁回路を有している場合には、この初期励磁回路に検査信号生成手段の機能を持たせてもよい。すなわち、初期励磁回路はエンジン始動前に車両用交流発電機内のフィールドコイルに過大な電流が流れるのを防止するために、スイッチング素子を断続的にオンオフさせるものであり、この断続的なオンオフ状態を設定する初期励磁信号を上述した検査信号として用いることができる。この場合には、別に検査信号生成手段を設ける必要がないため、構成の簡略化が可能となる。
【００１１】
また、上述した検査信号生成手段によって生成した検査信号を所定の信号線に送出するには、車両用交流発電機の出力電圧を所定の基準電圧と比較する電圧比較器とスイッチング素子との間に信号選択回路を挿入する場合と、スイッチング素子と負荷状態検出信号の出力端子との間に信号選択回路を挿入する場合がある。いずれの場合であっても、エンジン始動後に負荷状態検出信号を送出する信号線を介して、エンジン始動前に検査信号を送出することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の信号異常検出方式は、回転電機の一種である車両用交流発電機（以後、「オルタネータ」と称する）に一体的に組付けられた電圧制御装置としてのレギュレータと、このオルタネータの負荷状態に応じた所定の制御を行う車両制御装置としてのエンジン制御装置とを有し、エンジン制御装置側でレギュレータからの信号の異常を検出することに特徴がある。エンジン制御装置は、レギュレータが接続された信号線等に異常がないと判断すると、レギュレータから送られてくる車両用交流発電機の負荷状態に応じた所定の制御を行い、反対にこの信号線にアースとの短絡や切断による開放等の異常がある場合には車両用交流発電機の負荷状態を考慮しない所定の制御を行う。以下、本発明を適用した一の実施形態のレギュレータについて、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１３】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明を適用した第１の実施形態のレギュレータの詳細構成を示す回路図であり、このレギュレータとオルタネータおよびエンジン制御装置（ＥＣＵ）との接続状態が併せて示されている。
【００１４】
図１において、レギュレータ１はオルタネータ２の出力電圧をほぼ一定（例えば１４．５Ｖ）に制御するためのものであり、イグニッションスイッチ３がオン状態になってバッテリ４から駆動電圧が印加されると、図示しない電源回路によって内部の各素子の動作が有効になって所定の制御動作を開始するようになっている。また、このレギュレータ１はエンジン制御装置５に接続されており、エンジン制御装置５側ではレギュレータ１から送られてくるオルタネータ２の負荷状態を通知するための負荷状態検出信号に基づいて所定のエンジン制御を行っている。
【００１５】
上述したオルタネータ２は、固定子であるステータに含まれる３相のステータコイル２０と、このステータコイル２０の３相出力を全波整流するために設けられた整流回路であるレクチファイヤ２１と、回転子であるロータに含まれるフィールドコイル２２とを含んで構成されている。このオルタネータ２の出力電圧の制御は、フィールドコイル２２に対する通電をレギュレータ１によって適宜オンオフ制御することにより行われる。
【００１６】
レギュレータ１は、抵抗１２、１３を介して入力されるオルタネータ２の出力電圧が基準電圧発生回路１９から与えられる所定の値より高いか低いかを判断してフィールドコイル２２への通電指令を発生する電圧比較器１１を備え、負荷に応じて発電機出力を制御するフィードバック制御手段を構成している。また、レギュレータ１は、オルタネータ２内のフィールドコイル２２に対する通電をオンオフ制御するスイッチング素子としてのスイッチングトランジスタ１４と、エンジン始動前に所定の発振動作を行う信号発信器１５と、オルタネータ２内のフィールドコイル２２と並列に接続されるフライホイールダイオード１６と、電流制限用のダイオード１７と、電圧比較器１１と信号発信器１５の各出力の論理積をとってスイッチングトランジスタ１４のオンオフ状態を設定するアンドゲート１８とを含んで構成されている。このアンドゲート１８はフィードバック制御の開始、つまりフィールドコイル２２への大電流通電を許可する許可手段をなしている。上述した信号発信器１５が検査信号生成手段に、アンドゲート１８および後述するオアゲート６３が信号選択回路としての検査信号送出手段にそれぞれ対応している。
【００１７】
なお、信号発信器１５は、エンジン始動判定手段としてのＰ端子電圧検出回路１５ａと、信号生成手段としての発振回路１５ｂとを含み、オルタネータ２による発電が行われていない間、すなわちエンジン停止中に発振動作を行って、所定のデューティー比を有する検査信号を生成するものであるが、この信号発信器１５は初期励磁回路も兼ねており、上述した所定のデューティー比を有する検査信号は初期励磁信号としても用いられている。
【００１８】
また、レギュレータ１は、Ｆ端子、Ｐ端子、Ｂ端子、ＩＧ端子、Ｍ端子を有している。Ｆ端子は、オルタネータ２内のフィールドコイル２２の一方端に接続されており、レギュレータ１内でスイッチングトランジスタ１４のコレクタ、フライホイールダイオード１６のアノード側および電流制限用のダイオード１７のカソード側にそれぞれ接続されている。Ｐ端子は、オルタネータ２内の３相のステータコイル２０のいずれかの相とレクチファイヤ２１との接続点に接続されており、レギュレータ１内で信号発信器１５に接続されている。
【００１９】
Ｂ端子は、オルタネータ２の正極側出力端子およびバッテリ４の正極端子に接続されており、レギュレータ１内でフライホイールダイオード１６のカソード側と、抵抗１２、１３からなる分圧回路の一方端にそれぞれ接続されている。このようにして、オルタネータ２の出力電圧を抵抗１２、１３で分圧した電圧が電圧比較器１１の一方の入力端（例えば−端子）に印加されており、電圧比較器１１は、−端子に印加される電圧が他方の＋端子に印加される所定の基準電圧よりも高いときは出力をローレベルに、反対に所定の基準電圧よりも低いときは出力をハイレベルに設定する。したがって、例えば抵抗１２、１３による分圧回路によってその一方端に印加される電圧がａ（＜１）倍に分圧され、しかもオルタネータ２の出力電圧を１４．５Ｖに制御したい場合には、電圧比較器１１の＋端子に印加する基準電圧を１４．５ａＶに設定すればよい。
【００２０】
ＩＧ端子は、イグニッションスイッチ３に接続されており、レギュレータ１内で図示しない電源回路に接続されている。したがって、上述したように、イグニッションスイッチ３をオン状態にしたときに、この電源回路が動作して電圧比較器１１や信号発信器１５等が動作可能な状態となる。Ｍ端子は、所定の信号線を介してエンジン制御装置５に接続されており、レギュレータ１内でダイオード１７のアノード側に接続されている。
【００２１】
また、図１に示したエンジン制御装置５は、エンジンの燃料噴射量等を制御しており、レギュレータ１のＭ端子から通知されるオルタネータ２内のフィールドコイル２２の通電のオンオフ状態、すなわちオルタネータ２の負荷状態検出信号に応じた所定の制御動作を行っている。例えば、アイドリング動作中にヘッドライトの点灯等によって電気負荷が急激に増加した場合には、この負荷の急増をレギュレータ２のＭ端子から出力される負荷状態検出信号に基づいて検出し、スロットル弁を開いてアイドル回転数が低下しないように制御する。反対に、アイドリング動作中に点灯していたヘッドライトの消灯等によって電気負荷が急激に減少した場合には、この負荷の減少を負荷状態検出信号に基づいて検出し、スロットル弁を閉じてアイドル回転数が上昇しないように制御する。
【００２２】
本実施形態のレギュレータ１およびオルタネータ２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。図２は、レギュレータ１とエンジン制御装置５の各動作タイミングを示す図である。同図において、「信号発信器出力」は信号発信器１５から出力される検査信号を、「電圧比較器出力」は電圧比較器１１から出力されアンドゲート１８に入力される信号を、「アンドゲート出力」はスイッチングトランジスタ１４のベースに入力されるアンドゲート１８の出力信号を、「Ｍ端子出力」はレギュレータ１のＭ端子からエンジン制御装置５に送られる信号を、「レギュレータ動作」はＭ端子から出力される信号の内容を、「ＥＣＵ動作」はレギュレータ１のＭ端子から送られてくる信号に基づくエンジン制御装置５の動作内容をそれぞれ示している。
【００２３】
運転者によってイグニッションキーが回されてイグニッションスイッチ３がオン状態になると、バッテリ４からＩＧ端子に動作電圧が印加され、以後レギュレータ１は、Ｍ端子から所定の検査信号の出力を開始する。まず、信号発信器１５は、Ｐ端子電圧検出回路１５ａによりＰ端子に印加される電圧が所定の値より低いと判定される（エンジン始動前はオルタネータ２は発電を開始していないためＰ端子に印加される電圧は所定の値より低い）ときに、発振回路１５ｂからの所定のデューティー比を有する矩形波を所定の検査信号として出力する。また、オルタネータ２は発電していないため、Ｂ端子に印加される電圧はバッテリ４の端子電圧であって所定の電圧値（例えば１４．５Ｖ）よりも低く、図２に示すように電圧比較器１１からはハイレベルの信号が出力される。したがって、アンドゲート１８からは信号発信器１５から入力された所定の検査信号がそのままの形で出力され、この検査信号の電圧状態に応じてスイッチングトランジスタ１４が駆動され、レギュレータ１のＭ端子からはこの検査信号と論理が反転した信号がエンジン制御装置５に向けて出力される。
【００２４】
なお、上述したように、信号発信器１５の出力に同期して動作するスイッチングトランジスタ１４は所定周期でオン状態とオフ状態を繰り返すため、常時オン状態にある場合に比べて、フィールドコイル２２に流れる電流を減らすことができる。
【００２５】
このように、イグニッションスイッチ３がオン状態になった後エンジン始動前の状態においては、信号発信器１５によって所定の検査信号が生成され、この検査信号はアンドゲート１８、スイッチングトランジスタ１４およびダイオード１７を介してＭ端子からエンジン制御装置５に向けて出力される。特に、図２に示すように信号発信器１５で生成される検査信号は、所定のデューティー比を有し、ある周期でローレベルとハイレベルの状態が繰り返されており、Ｍ端子とエンジン制御装置５とをつなぐ信号線やＭ端子付近の回路素子を含む構造に異常がない場合に限り、正常な検査信号がエンジン制御装置５に到達する。
【００２６】
また、Ｍ端子とエンジン制御装置５をつなぐ信号線がアースと短絡していたり切断されて開放状態にある場合、あるいはＭ端子が絶縁不良であってオルタネータ２のフレーム等と接触して短絡している場合等においては、エンジン制御装置５側からみれば、Ｍ端子につながる信号線を介して常にローレベルに固定された信号、あるいはハイレベルに固定された信号のみが検出されることになる。したがって、エンジン制御装置５の動作としては、図２に示すように、エンジン始動前に、レギュレータ１のＭ端子が接続されている信号線を介して正常な検査信号が検出できたか否かに応じて、Ｍ端子回りの絶縁不良を含む信号線の異常の有無、すなわちエンジン始動後にレギュレータ１のＭ端子から送られてくる信号（負荷状態検出信号）が正常なものであるか否かを判定することができる。
【００２７】
同様に、レギュレータ１内の回路素子またはエンジン制御装置５内の検査信号処理回路の回路素子に異常がある場合にも、信号の正常、異常が判定される。
【００２８】
図３は、エンジン制御装置５の動作手順を示す流れ図であり、エンジン始動前にレギュレータ１から送られてくる検査信号の有無に応じて信号線等の異常の有無、すなわちエンジン始動後にこの信号線を介して送られてくる負荷状態検出信号が正常なものであるかどうかを判断するとともに、この判断した結果に基づいてエンジン始動後の制御を行う場合の動作手順が示されている。以下に示すステップ３０１、３０２の動作が検査信号検出手段に、ステップ３０３の動作が信号異常検出手段にそれぞれ対応している。
【００２９】
イグニッションスイッチ３がオン状態になって動作可能な状態になると、エンジン制御装置５は、所定のフラグを“１”にセット（ステップ３００）した後、エンジン運転中か否かを判定する（ステップ３０１）。エンジン始動前の状態においては、次にエンジン制御装置５は、レギュレータ１のＭ端子に接続された信号線を介してレギュレータ１から送られてくる検査信号の検出を行い（ステップ３０２）、検出した検査信号の波形が正常であるか否かを判定する（ステップ３０３）。上述したように、Ｍ端子に接続された信号線あるいはＭ端子回りの構造に絶縁不良等の異常がなければ、図２の「Ｍ端子出力」に示すような所定のデューティー比を有する矩形波が検出されるはずであり、このような矩形波が検出されたときにはステップ３０１に戻って処理が繰り返される。
【００３０】
また、Ｍ端子に接続された信号線がアースと短絡したり部分的に切断されて開放状態にある場合、あるいはＭ端子回りの絶縁構造に不具合があってＭ端子とアースとが短絡している場合等には、受け取った検査信号波形が所定のデューティー比を有する矩形波ではなくローレベルあるいはハイレベルに固定されるため、この検査信号が正常な信号波形を有しないことがわかる。この場合には、エンジン制御装置５は、所定のフラグを“０”に設定してフラグのリセット（ステップ３０４）を行うとともに、例えば車両のダッシュボードに備わった表示部（図示せず）から所定の異常警報表示（ステップ３０５）を行った後、ステップ３０１に戻って処理を繰り返す。
【００３１】
このように、エンジン制御部５は、エンジン始動前にレギュレータ１のＭ端子に接続された信号線を介して送られてくる検査信号の信号波形が正常か否かを判定し、正常な場合には所定のフラグをセットした状態を維持し、正常でない場合には所定のフラグをリセットする。
【００３２】
運転者によってイグニッションキーが操作されてスタータが回されると、エンジンがクランキングされて回転数が上昇し、エンジンが始動される。かかるクランキングからエンジンの安定した回転持続状態までの間に、Ｐ端子電圧が上昇し、これが信号発信器１５のＰ端子電圧検出回路１５ａで検出され、検査信号の出力が停止され、信号発信器１５の出力はハイレベルに固定される。一方、エンジン制御装置５では、検査信号の停止と同時、または検査信号の停止よりわずかに先行して、ステップ３０１の判断において肯定側（ＹＥＳ）に分岐し、上述した所定のフラグがセットされているか否か、すなわちフラグが“１”に設定されているか否かを調べる（ステップ３０６）。このとき、信号発信器１５からの検査信号の停止により、Ｍ端子からの出力は、検査信号から電圧比較器１１により与えられる負荷状態検出信号に切り換えられている。フラグがセットされている場合とは、エンジン始動前にレギュレータ１から送られてきた検査信号の信号波形が正常であってフラグのリセットが行われなかった場合であり、エンジン制御装置５は、エンジン運転中にレギュレータ１のＭ端子から送られてくる負荷状態検出信号に基づいて、フィールド通電状態による制御を行う（ステップ３０７）。その後ステップ３０１に戻って処理が繰り返されるが、エンジン始動前にセットされたフラグはそのままの状態を維持するため、エンジン運転中はステップ３０７のフィールド通電状態による制御が継続される。
【００３３】
また、エンジン始動前にレギュレータ１から送られてきた検査信号の信号波形が正常でない場合にはフラグのリセットが行われるが、この場合にはレギュレータ１のＭ端子に接続された信号線等に異常がある場合であるため、エンジン制御装置５は、レギュレータ１から送られてくる負荷状態検出信号を用いずに、フィールド通電状態によらないエンジン制御を行う（ステップ３０８）。その後ステップ３０１に戻って処理が繰り返されるが、エンジン始動前にリセットされたフラグはそのままの状態を維持するため、エンジン運転中はステップ３０８のフィールド通電状態によらない制御が継続される。
【００３４】
なお、この実施形態ではレギュレータ１内のＰ端子電圧検出回路１５ａによりエンジン始動を判定し、検査信号を停止させているため、エンジン制御装置５は検査信号の停止後に異常を誤判定しないよう構成することが重要である。この実施形態では、ステップ３０１におけるエンジン始動の判定がＰ端子電圧検出回路１５ａの判定と同時または先行するようにしているが、ステップ３０３による判定をラッチして正常判定後の異常判定への切り換えを阻止することにより、レギュレータ１が自動的に検査信号を停止させる手段を備えることに対応して、検査信号停止後の誤判定を防止するために判定期間を制限する手段を構成することができる。
【００３５】
このように、本実施形態によれば、エンジン始動前に、レギュレータ１内の信号発信器１５によって所定のデューティー比を有する検査信号を生成し、Ｍ端子およびこれに接続された信号線を介してエンジン制御装置５側にこの検査信号を送る。エンジン制御装置５では、エンジン始動前にこの信号線を介して受け取った検査信号を調べ、所定のデューティー比を有する正常な信号波形を有するものであれば信号線およびＭ端子回りの絶縁状態に異常がないものと判断し、反対にローレベルあるいはハイレベルに固定された正常でない信号波形を有するものであれば信号線等に異常があるものと判断する。
【００３６】
エンジン始動後は、レギュレータ１のＭ端子からはオルタネータ２内のフィールドコイル２２の通電状態を示す負荷状態検出信号がエンジン制御装置５に向けて出力されるが、エンジン制御装置５は、エンジン始動前にＭ端子に接続された信号線等に異常がなかったと判断したときのみ負荷状態検出信号に基づくエンジン制御を行い、信号線等に異常があると判断したときはこの信号線を介して送られてくる負荷状態検出信号を用いずにエンジン制御を行う。このため、信号線等に異常がある場合に、オルタネータ２の負荷状態を誤検出して不必要なエンジン制御を行うことがなく、この誤検出に基づくエンジン不調等を防止することができる。
【００３７】
また、この実施形態では、エンジンの始動前にＭ端子から出力される検査信号によりオルタネータ２の初期励磁を行うことができる。
【００３８】
図４は、レギュレータ１の変形例を示す構成図である。同図に示すレギュレータ１Ａは、図１に示したレギュレータ１と比べると、電流制限用のダイオード１７をトランジスタ６０と抵抗６１に置き換えるとともにそれらの接続方法を若干変更した点が異なっており、それ以外の構成は共通している。
【００３９】
図４に示すトランジスタ６０は、ベースがアンドゲート１８の出力端に、エミッタがアースに、コレクタが抵抗６１を介してＭ端子にそれぞれ接続されている。したがって、このトランジスタ６０は、アンドゲート１８の出力信号によってオンオフ制御される点でスイッチングトランジスタ１４の動作と同期した動作を行っており、図４に示したＭ端子からは図１のレギュレータ１のＭ端子と同様に、エンジン始動前は所定の検査信号が、エンジン運転中はオルタネータ２のフィールドコイル２２の通電状態に関する負荷状態検出信号が出力される。
【００４０】
したがって、エンジン制御装置５は、エンジン始動前に受け取った検査信号を調べ、正常な信号波形を有するものであれば信号線等に異常がないものと判断してエンジン運転中にレギュレータ１Ａから送られてくる負荷状態検出信号に基づくエンジン制御を行い、反対に正常でない信号波形を有するものであれば信号線等に異常があるものと判断して負荷状態検出信号を用いないエンジン制御を行う。
【００４１】
〔第２の実施形態〕
上述した第１の実施形態に示したレギュレータ１、１Ａは、エンジン始動前に検査信号を生成する信号発信器１５が初期励磁回路を兼ねていたが、信号発信器１５は必ずしも初期励磁回路を兼ねる必要はなく、それらを別々に備えたり、信号発信器１５を単に検査信号生成用の回路として用いるようにしてもよい。
【００４２】
図５は、フィールドコイル２２に対して断続的な通電を行う初期励磁機能を有しないレギュレータの構成を示す図である。同図に示すレギュレータ１Ｂは、電圧比較器１１、抵抗１２、１３、スイッチングトランジスタ１４およびフライホイールダイオード１６と、エンジン始動前に所定の発振動作を行って所定のデューティー比を有する検査信号を生成する信号発信器６２と、２つの入力端がスイッチングトランジスタ１４のコレクタあるいは信号発信器６２の出力端にそれぞれ接続されたオアゲート６３とを含んで構成されている。
【００４３】
信号発信器６２は、エンジン始動判定手段としてのＰ端子電圧検出回路６２ａと、信号生成手段としての発振回路６２ｂとを含み、Ｐ端子電圧検出回路６２ａによってＰ端子の電圧レベルを監視し、オルタネータ２の発電が行われないエンジン始動前の状態においては発振回路６２ｂによって所定の発振動作を行う。本実施形態のレギュレータ１Ｂに含まれる信号発信器６２は初期励磁回路を兼用していないため、その出力波形は必ずしも図２の「信号発信器出力」に示したようなデューティー比が５０％より小さな信号である必要はなく、ローレベルとハイレベルが交互に繰り返される信号であればよい。
【００４４】
運転者によってイグニッションキーが回されてイグニッションスイッチ３がオン状態になると、バッテリ４からＩＧ端子に動作電圧が印加され、以後レギュレータ１Ｂは、Ｍ端子から所定の検査信号の出力を開始する。まず、信号発信器６２は、エンジン始動前でＰ端子に印加される電圧が所定の値より低いときに、所定の検査信号を生成して出力する。このとき、オルタネータ２は発電していないため、Ｂ端子に印加される電圧はバッテリ４の端子電圧であって所定の電圧値（例えば１４．５Ｖ）よりも低く、電圧比較器１１からはハイレベルの信号が出力される。したがって、スイッチングトランジスタ１４はオン状態になってオルタネータ２内のフィールドコイル２２に励磁電流が流れる。また、このときスイッチングトランジスタ１４のコレクタの電位はローレベルとなるため、オアゲート６３からは信号発信器６２から入力された所定の検査信号がそのままの形で出力され、この検査信号はＭ端子およびこれに接続される信号線を介してエンジン制御装置５に向けて送られる。
【００４５】
このように、イグニッションスイッチがオン状態になった後エンジン始動前の状態においては、第１の実施形態と同様に、信号発信器６２によって所定の検査信号が生成され、この検査信号はオアゲート６３を介してＭ端子からエンジン制御装置５に向けて出力され、Ｍ端子とエンジン制御装置５とをつなぐ信号線やＭ端子付近の構造に異常がない場合に限り、正常な検査信号がエンジン制御装置５に到達する。
【００４６】
エンジン始動後は、信号発信器６２は検査信号の生成動作を停止し、その出力端をローレベルに固定する。したがって、オアゲート６３からは、スイッチングトランジスタ１４のコレクタ電位と同位相の信号が負荷状態検出信号として出力され、Ｍ端子およびこれに接続された信号線を介してエンジン制御装置５に向けて送られる。
【００４７】
このように、本実施形態によれば、エンジン始動前に、レギュレータ１Ｂ内の信号発信器６２によって所定の検査信号を生成し、Ｍ端子およびこれに接続された信号線を介してエンジン制御装置５側にこの検査信号を送る。エンジン制御装置５では、エンジン始動前にこの信号線を介して受け取った検査信号を調べ、所定のデューティー比を有する正常な信号波形を有するものであれば信号線およびＭ端子回りの絶縁状態に異常がないものと判断し、反対にローレベルあるいはハイレベルに固定された正常でない信号波形を有するものであれば信号線等に異常があるものと判断する。
【００４８】
エンジン始動後は、レギュレータ１ＢのＭ端子からはオルタネータ２内のフィールドコイル２２の通電状態を示す負荷状態検出信号がエンジン制御装置５に向けて出力されるが、エンジン制御装置５は、エンジン始動前にＭ端子に接続された信号線等に異常がなかったと判断したときのみ負荷状態検出信号に基づくエンジン制御を行い、信号線等に異常があると判断したときはこの信号線を介して送られてくる負荷状態検出信号を用いずにエンジン制御を行う。このため、信号線等に異常がある場合に、オルタネータ２の負荷状態を誤検出して不必要なエンジン制御を行うことがなく、この誤検出に基づくエンジン不調等を防止することができる。
【００４９】
また、上述したレギュレータ１Ｂでは、スイッチングトランジスタ１４のコレクタとＭ端子との間にオアゲート６３を挿入したため、Ｍ端子に接続された信号線やＭ端子自体がアースと短絡した場合であってもオルタネータ２内のフィールドコイル２２に制御不能な電流が流れることがなく、オアゲート６３が電流制限用の素子としても機能している。したがって、別に図１に示すダイオード１７や図４に示すトランジスタ６０等の電流制限用素子を備える必要がなく、部品点数の増加を極力抑えることができる。
【００５０】
さらに、この実施形態は、初期励磁を要しないオルタネータ、例えば特開平６−４６５５０号に開示されるような磁石併用型のオルタネータへの適用に好適である。この磁石併用型オルタネータのように独自の初期励磁手段を有するオルタネータの場合には、図５に示す電圧比較器１１とスイッチングトランジスタ１４の間に図１に示すアンドゲート１８を挿入してレギュレータが構成され、Ｐ端子電圧検出回路６２ａがＰ端子電圧の上昇を検出したときにハイレベル信号を出力し、これによりフィードバック制御の開始を許可する許可手段としてのアンドゲート１８を開くように制御される。
【００５１】
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で種々の変形実施が可能である。例えば、上述した各実施形態においては、エンジン始動前に所定の検査信号をレギュレータ１等からエンジン制御装置５に向けて送り、エンジン制御装置５側でエンジン始動前に正常な検査信号を検出したか否かに応じて信号線等の異常の有無を判定するようにしたが、エンジン始動前に限らずエンジン停止後にこの異常の有無判定を行うこともできる。
【００５２】
また、上述した実施形態では、車両制御装置の最も一般的な場合としてエンジン制御装置５を考え、エンジン制御装置５に所定の検査信号を送るようにしたが、エンジン制御装置５以外の装置に検査信号を送って信号線等の異常の有無を判定するようにしてもよい。
【００５３】
また、図１あるいは図４に示したレギュレータ１、１Ａでは、信号発信器１５と電圧比較器１１の各出力をアンドゲート１８を介してスイッチングトランジスタ１４のベースに入力するようにしたが、このアンドゲート１８を２入力のセレクタに置き換えて、エンジン始動前は信号発信器１５の出力を選択し、エンジン始動後は電圧比較器１１の出力を選択するようにしてもよい。同様に、図５に示したレギュレータ１Ｂでは、信号発信器６２の出力とスイッチングトランジスタ１４のコレクタから出力される信号をオアゲート６３を介してＭ端子から出力するようにしたが、このオアゲート６３を２入力のセレクタに置き換えて、エンジン始動前は信号発信器６２の出力を選択し、エンジン始動後はスイッチングトランジスタ１４のコレクタから出力される信号を選択するようにしてもよい。
【００５４】
また、各レギュレータ１、１Ａ内には電流制限用のダイオード１７あるいはトランジスタ６０を設けたが、エンジン始動前に所定の検査信号をエンジン制御装置５に送って、エンジン制御装置５側で信号線等の異常の有無を判定するという基本動作に着目した場合には、これら電流制限用のダイオード１７あるいはトランジスタ６０を省略してスイッチングトランジスタ１４のコレクタとＭ端子を直結したり、他の電流制限用素子（例えば抵抗）を用いてもよい。
【００５５】
なお、上記実施形態では、オルタネータ２のＰ端子電圧に基づいてオルタネータ２が所定回転数以上で回転を開始するまでをエンジン始動前とし、その後をエンジン始動後としているが、エンジン始動前と始動後とは通常の機能が要求される前後として決定されていればよい。
【００５６】
例えば、スタータモータに通電してエンジンがクランキングされるまでをエンジン始動前とし、その後をエンジン始動後としてもよく、またエンジン回転数がアイドル回転数相当の５００〜７００rpm に達するまでをエンジン始動前とし、その後をエンジン始動後とするようにしてもよい。また、エンジンが安定して自爆回転するまでの時間を考慮して、エンジンが所定回転数に達してからさらに所定時間が経過するまでをエンジン始動前とし、その後をエンジン始動後としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した第１の実施形態のレギュレータの詳細構成を示す回路図である。
【図２】レギュレータとエンジン制御装置の各動作タイミングを示す図である。
【図３】エンジン制御装置の動作手順を示す流れ図である。
【図４】レギュレータの変形例を示す構成図である。
【図５】レギュレータの他の変形例を示す構成図である。
【符号の説明】
１レギュレータ
２オルタネータ
３イグニッションスイッチ
４バッテリ
５エンジン制御装置（ＥＣＵ）
１１電圧比較器
１２、１３抵抗
１４スイッチングトランジスタ
１５信号発信器
１６フライホイールダイオード
１７ダイオード
１８アンドゲート

Claims

車両用交流発電機の電圧制御装置から車両制御装置に所定の信号線を介して送られる前記車両用交流発電機の負荷状態検出信号の異常を検出する車両用交流発電機の信号異常検出方式であって、
前記電圧制御装置は、前記負荷状態検出信号がエンジン始動後に前記車両制御装置に正常に送られるか否かを確認するために所定の検査信号をエンジン始動前に生成する検査信号生成手段と、前記検査信号を前記信号線に送出する検査信号送出手段とを備え、
前記車両制御装置は、エンジン始動前に前記信号線を介して送られてくる前記検査信号を検出する検査信号検出手段と、前記検査信号検出手段によって検出される前記検査信号の有無に応じてエンジン始動後に送られてくる前記負荷状態検出信号の異常の有無を検出する信号異常検出手段とを備えることを特徴とする車両用交流発電機の信号異常検出方式。
請求項１において、
前記検査信号生成手段は、前記車両用交流発電機に含まれるステータコイルに現れる誘導電圧が低いときに前記検査信号の生成動作を行うことを特徴とする車両用交流発電機の信号異常検出方式。
請求項１または２において、
前記検査信号生成手段は、イグニッションスイッチがオン状態になったときに動作を開始する初期励磁回路であり、前記初期励磁回路から前記車両用交流発電機のフィールドコイルに供給される初期励磁信号を前記検査信号として使用することを特徴とする車両用交流発電機の信号異常検出方式。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記車両制御装置は、エンジン始動前に前記信号異常検出手段によって異常を検出しない場合に、エンジン始動後に前記負荷状態検出信号によって示される前記車両用交流発電機の負荷状態を考慮した所定の制御動作を行うことを特徴とする車両用交流発電機の信号異常検出方式。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記電圧制御装置は、前記車両用交流発電機の回転子に含まれるフィールドコイルに対する通電状態を設定するスイッチング素子と、前記車両用交流発電機の出力電圧と所定の基準電圧とを比較する電圧比較器とをさらに備えており、
前記検査信号送出手段は、前記電圧比較器の出力と前記検査信号生成手段の出力を択一的に選択して前記スイッチング素子のオンオフ状態を制御する信号を前記スイッチング素子に入力する信号選択回路であり、エンジン始動前は前記検査信号生成手段によって生成された前記検査信号に同期した信号を前記信号線に送出し、エンジン始動後は前記フィールドコイルに対する通電状態を示す前記スイッチング素子のオンオフ状態を示す信号を前記負荷状態検出信号として前記信号線に送出することを特徴とする車両用交流発電機の信号異常検出方式。
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記電圧制御装置は、前記車両用交流発電機の回転子に含まれるフィールドコイルに対する通電状態を設定するスイッチング素子と、前記車両用交流発電機の出力電圧と所定の基準電圧とを比較する電圧比較器とをさらに備えており、
前記検査信号送出手段は、前記スイッチング素子のオンオフ状態を示す信号と前記検査信号生成手段の出力を択一的に選択して前記信号線に送出する信号選択回路であり、エンジン始動前は前記検査信号生成手段によって生成された前記検査信号に同期した信号を前記信号線に送出し、エンジン始動後は前記フィールドコイルに対する通電状態を示す前記スイッチング素子のオンオフ状態を示す信号を前記負荷状態検出信号として前記信号線に送出することを特徴とする車両用交流発電機の信号異常検出方式。
車両用交流発電機の電圧制御を行うとともに外部に対して前記車両用交流発電機の負荷状態検出信号を出力する電圧制御装置であって、
エンジン始動前に所定の検査信号を生成する検査信号生成手段と、
エンジン始動後に前記負荷状態検出信号を出力する信号線に対して、エンジン始動前に前記検査信号を送出する検査信号送出手段と、
を備えることを特徴とする電圧制御装置。
所定の信号線を介して送られてくる車両用交流発電機の負荷状態検出信号に基づいて所定の制御を行う車両制御装置であって、
エンジン始動前に前記信号線を介して送られてくる所定の検査信号を検出する検査信号検出手段と、
前記検査信号検出手段によって検出される前記検査信号の有無に応じて、エンジン始動後に送られてくる前記負荷状態検出信号の異常の有無を検出する信号異常検出手段と、
を備え、エンジン始動前に前記信号異常検出手段によって異常を検出しない場合に、エンジン始動後に前記負荷状態検出信号によって示される前記車両用交流発電機の負荷状態を考慮した所定の制御動作を行うことを特徴とする車両制御装置。