JP3840675B2 - 車両用発電機の制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両用発電機の制御装置に関し、特にその外部への信号送信機能に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のレギュレータにおいて、車両用発電機の界磁巻線と直列接続されるスイッチング素子を含むとともにバッテリから界磁巻線に通電される界磁電流を制御する励磁電流制御手段と、バッテリ又は発電機出力の電圧に基づいて形成した内部制御信号を励磁電流制御手段に入力してバッテリ又は発電機出力の高電圧時にスイッチング素子の遮断を指令しバッテリ又は発電機出力の低電圧時にスイッチング素子の導通を指令する内部制御信号発生手段と、車両用発電機の発電状況を外部制御装置に送信する外部送信端子とを備え、スイッチング素子のコレクタ端子(F端子)を外部送信端子(FR端子)と短絡して、スイッチング素子のコレクタ電位を発電状況を表す信号として外部制御装置に送信することが行われている。しかしながら、この発電状況送信方式は、外部送信端子が地絡した場合に界磁巻線に界磁電流が流れ続けてしまうという不具合や、発電機が発生する大きなサージ電圧(いわゆるGパルス電圧)が外部制御装置に入力されてしまうという不具合を有していた。
【0003】
実公平6−19359号公報は、カソードを上記スイッチング素子に接続し、アノードを上記外部送信端子に接続したダイオードを準備して、上記不具合を防止することを提案している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したダイオードは発電機が大きなサージ電圧(いわゆるGパルス電圧)を発生するためにスイッチング素子と同程度の大きな降伏電圧をもつ必要があり、内部制御信号発生手段(すなわち、レギュレータの内、スイッチング素子以外の回路部分)と同一集積回路に集積するのが困難であり、回路装置の作製上、大幅なコスト増加を招くという問題を惹起する。
【0005】
また、車両停止時でもバッテリのリーク電流がこのダイオードの逆バイアス電流分だけ増加するので、バッテリの消耗促進及び外部制御装置の誤動作という問題も新たに発生した。
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、回路作製の手間の増大やバッテリの消耗増加及び外部制御装置の誤動作を防止しつつ発電状況送信系の信頼性を向上させた車両用発電機の制御装置を提供することを、その目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
本発明の第1の構成は、車両用発電機の界磁巻線と直列接続されるスイッチング素子からなるとともにバッテリから前記界磁巻線に通電される界磁電流を制御する励磁電流制御手段と、少なくとも前記バッテリ又は発電機出力の電圧に基づいて形成した内部制御信号を前記励磁電流制御手段に入力して前記バッテリ又は発電機出力の高電圧時に前記スイッチング素子の遮断を指令し前記バッテリ又は発電機出力の低電圧時に前記スイッチング素子の導通を指令する内部制御信号発生手段と、前記車両用発電機の発電状況を外部制御装置に送信する外部送信端子とを備える車両用発電機の制御装置において、前記内部制御信号発生手段は前記内部制御信号を前記外部送信端子を通じて前記外部制御装置へ送信することを特徴とする車両用発電機の制御装置である。
【0007】
本構成によれば、回路作製の手間の増大やバッテリの消耗増加及び外部制御装置の誤動作を防止しつつ発電状況送信系の信頼性を向上させることができる。すなわち、本構成では、界磁巻線が接続されるレギュレータのいわゆるF端子ではなく、レギュレータ内部に配設されて上記励磁電流制御手段を制御する内部制御信号発生手段が励磁電流制御手段に出力する内部制御信号を同時に外部送信端子を通じて外部制御装置に送信する。したがって、界磁巻線と外部送信端子とを隔離することができるので、たとえ界磁巻線にGパルス電圧のような高電圧が重畳してもそれが外部送信端子を通じて外部制御装置に漏出することがなく、それによる各種不具合の発生を防止できる。また逆に、外部送信端子と外部制御装置とを接続する送信線が地絡される場合でも、界磁巻線に地絡電流が流れて発電機が誤作動するのが防止できる。また上記公報のように特別の高耐圧ダイオードを必要としないので回路作製が簡素となるとともに、このダイオードを通じての電流リークによるバッテリの消耗及び外部制御装置の誤動作を防止することができる。
【0008】
なお、上記内部制御信号は、内部制御信号発生手段の出力段から励磁電流制御手段へ入力される出力信号電圧の他、この出力信号電圧に対応する内部制御信号発生手段内部の信号電圧であってもよい。
本発明の第2の構成は、上記第1の構成において更に、前記内部制御信号発生手段の出力端が前記外部制御装置と短絡されることを特徴としている。このようにすれば、回路構成の追加がなく回路が簡素となる。
【0009】
本発明の第3の構成は、上記第1の構成において更に、前記内部制御信号発生手段の出力端が信号減衰手段を介して前記外部送信端子に接続されることを特徴としている。本構成によれば、外部送信端子と外部制御装置とを接続する送信線にサージ電圧が重畳してもそれによる影響を軽減することができる。
なお、この信号減衰手段としては、抵抗やダイオードを用いることができる。
【0010】
本発明の第4の構成は、上記第1の構成において更に、前記内部制御信号発生手段の出力端が電力増幅手段を介して前記外部送信端子に接続されることを特徴としている。本構成によれば、たとえ外部送信端子と外部制御装置とを接続する送信線にサージ電圧が重畳してもこのサージ電圧が励磁電流制御手段に影響するのを大幅に抑止することができる。
【0011】
本発明の第5の構成は、上記第4の構成において更に、前記電力増幅手段の出力端が信号減衰手段を介して前記外部送信端子に接続されることを特徴としている。本構成によれば抵抗やダイオードからなる信号減衰手段を用いることで外部制御装置の信号受信回路仕様に対応した出力を得ることができる。
【0012】
【発明を実施する形態】
本発明の好適な態様を以下の実施例を参照して説明する。
【0013】
【実施例】
(実施例1)
本発明の車両用発電機の制御装置の一実施例の回路を図1に示す。
(構成)
車両用発電装置1は、車両用発電機2と、レギュレータ3とからなり、バッテリ4を充電するとともに、マイコンを内蔵するエンジン制御ユニット(ECU)5に発電状況信号を送信している。
【0014】
車両用発電機2は界磁巻線21が巻装された回転子を有する周知の三相同期発電機であって三相全波整流器22を内蔵している。三相全波整流器22の高位直流端はバッテリ4の高位端に接続され、それらの低位端は接地されている。
レギュレータ3は、共通の回路基板に集積されており、電源回路31、基準電圧発生回路32、抵抗分圧回路33、コンパレータ(内部制御信号発生手段)34、スイッチング素子(励磁電流制御手段)35、フライバックダイオード36、ベース電流制限抵抗37を有している。電源回路31は、バッテリ電圧を所定の電圧に変換してコンパレータ34や基準電圧発生回路32に電源電圧として供給する。基準電圧発生回路32は電源回路31から入力された電圧を所定の大きさの基準電圧に変換する抵抗分圧回路からなり、抵抗分圧回路33はバッテリ電圧の分圧を形成する回路である。コンパレータ34は基準電圧とバッテリ電圧の分圧とを比較して、基準電圧が高ければ内部制御信号としてローレベル電圧をベース電流制限抵抗37を通じてスイッチング素子35に入力してそれをオフし、基準電圧が低ければ内部制御信号としてハイレベル電圧をベース電流制限抵抗37を通じてスイッチング素子35に入力してそれをオンする。
【0015】
スイッチング素子35は、F端子を通じて界磁巻線21の一端に接続され、界磁巻線21の他端はバッテリ4の高位端に接続されている。したがって、スイッチング素子35のオフにより励磁電流が遮断され、スイッチング素子35のオンにより励磁電流が通電される。ただ、界磁巻線21と並列にフライバックダイオード36が接続されているので、スイッチング素子35が遮断された後も界磁電流は過渡的に流れる。この種の車両用発電装置の構成と動作は周知であるのでこれ以上の説明は省略する。
【0016】
次に、本実施例の特徴をなす構成とその作用を説明する。
本実施例では、コンパレータ34の出力端がFR端子(外部送信端子)を通じてECU5の入力端に接続されている。
このようにすれば、コンパレータ34がスイッチング素子35に内部制御信号電圧を出力すると同時に同じ情報をECU5に送信することになる。したがって、本実施例によれば、界磁巻線21とECU5の入力端とを電気絶縁してスイッチング素子35のオフ時において界磁巻線21のインダクタンスから発生する電圧の影響がECU5に及ぶのを防止し、また発電機2の固定子巻線のインダクタンスなどの影響によるバッテリ電圧の変動がECU5に及ぶのを防止しつつ、発電状況をECU5に送信することができる。更に、FR端子とECU5とを接続する送信線50の地絡などの影響が界磁巻線21に及んで、望まない界磁電流が流れるのを防止して、それによる発電電流が急増するのを防止することもできる。
【0017】
(実施例2)
他の実施例を図2に基づいて説明する。
図2は、図1におけるコンパレータ34の出力端とFR端子(外部送信端子)とを、抵抗61を通じて接続したものである。このようにすれば、例えば送信線50に大きなサージ電圧が重畳してもこの抵抗分だけスイッチング素子35のベース電流やベース電圧が制限されてスイッチング素子35の耐外部ノイズ性が向上する。また、例えば送信線50が地絡したりレアアースしてもコンパレータ34の出力電位の不所望な変動やその出力段の焼損を防止することができる。
【0018】
(実施例3)
他の実施例を図3に基づいて説明する。
図3は、図1におけるコンパレータ34の出力端とFR端子(外部送信端子)とを、負サージ遮断用のダイオード62を通じて接続したものである。このようにすれば、実施例2と同じ作用効果を奏するとともに、送信線50が地絡したり、送信線50に大きな負サージ電圧が重畳しても、その影響がスイッチング素子35やコンパレータ34の出力段に影響してそれらが損傷することがない。
【0019】
なお、この実施例では、ECU5はその外部入力端へ高位電源端から給電する電流源を有し、この電流源が送信線50を充電するものとするが、ECU5が上記電流源を持たない場合には、レギュレータ3の内部にそれを設けてもよい。
(実施例4)
他の実施例を図4に基づいて説明する。
【0020】
図4は、図1におけるコンパレータ34の出力端とFR端子(外部送信端子)とを、正サージ遮断用のダイオード64を通じて接続したものである。このようにすれば、実施例2と同じ作用効果を奏するとともに、送信線50に大きな正サージ電圧が重畳しても、その影響がスイッチング素子35やコンパレータ34の出力段に影響してそれらが損傷することがない。
【0021】
なお、この実施例では、ECU5はその外部入力端と接地線とを接続する放電素子を有し、この放電素子が送信線50を放電するものとするが、ECU5が上記放電素子を内蔵しない場合には、レギュレータ3の内部にそれを設けてもよい。
(実施例5)
他の実施例を図5に基づいて説明する。
【0022】
図5は、図1におけるコンパレータ34の出力端とFR端子(外部送信端子)とを、インバータ(電力増幅手段)7を通じて接続したものである。インバータ7はどんな形式のものでもよく、好適にはnpnエミッタ接地トランジスタとそのコレクタに負荷電流を供給する抵抗とで構成することができる。ただし、このインバータの電源端は電源回路31から給電されることが好ましく、このようにするとこのインバータ7はイグニッションスイッチ6をオフした後は電力消費を生じず、またバッテリ電圧が変動してもECU5に入力する信号電圧の電位変動を抑止できる。
【0023】
本実施例によれば、実施例2と同じ作用効果を奏するとともに、インバータ7のドライブトランジスタが破壊しない限り、送信線50に重畳したサージ電圧の影響がスイッチング素子35やコンパレータ34の出力トランジスタに影響することがなく、それらの耐サージ性が向上する。更に、このインバータ7を1段追加することにより、従来のF端子とFR端子とを接続した場合と同じ形状の発電状況信号をECU5に送信することができる。
【0024】
なお、インバータ7の代わりにエミッタホロワ回路などの信号非反転型増幅回路を採用することも当然可能である。
(実施例6)
他の実施例を図6に基づいて説明する。
図6は、図5におけるコンパレータ34の出力端とFR端子(外部送信端子)とを抵抗61を通じて接続したものである。このようにすれば、コンパレータ34の出力を制限することができ、外部制御装置5の信号受信回路仕様に応じた出力電流・電圧を容易に得ることができる。
【0025】
また、例えば送信線50が地絡したり、送信線50に大きなサージが重畳しても、コンパレータ34の出力の不所望な変動やその出力段の損傷を防止することができる。
(実施例7)
他の実施例を図7に基づいて説明する。
【0026】
図7は、図5におけるコンパレータ34の出力端にカソードが接続されたダイオード62を通じてFR端子(外部送信端子)を接続したものである。このようにすれば、コンパレータ34の出力方向を制限することができ、外部制御装置5の信号受信回路仕様に応じた出力電流・電圧を容易に得ることができる。
また、例えば送信線50が地絡したり、コンパレータ34の出力に不所望な変動やその出力段の損傷が生じるのを防止することができる。
【0027】
更に、本実施例は、実施例6と組み合わせて実施することもでき、同様の効果を奏することができる。
(実施例8)
他の実施例を図8に基づいて説明する。
図8は、図5におけるコンパレータ34の出力端にアノードが接続されたダイオード64を通じてFR端子(外部送信端子)を接続したものである。このようにすれば、コンパレータ34の出力方向を制限することができ、外部制御装置5の信号受信回路仕様に応じた出力電流・電圧を容易に得ることができる。
【0028】
また、例えば送信線50に大きな正サージが重畳しても、コンパレータ34の出力に不所望な変動やその出力段の損傷が生じるのを防止することができる。
更に、本実施例は、実施例6と組み合わせて実施することもでき、同様の効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す回路図である。
【図2】本発明の実施例2を示す回路図である。
【図3】本発明の実施例3を示す回路図である。
【図4】本発明の実施例4を示す回路図である。
【図5】本発明の実施例5を示す回路図である。
【図6】本発明の実施例6を示す回路図である。
【図7】本発明の実施例7を示す回路図である。
【図8】本発明の実施例8を示す回路図である。
【符号の説明】
2は車両用発電機
3はレギュレータ
4はバッテリ
5はECU(外部制御装置)
7はインバータ(電力増幅手段)
21は界磁巻線
34はコンパレータ(内部制御信号発生手段)
35はスイッチング素子(励磁電流制御手段)
61は抵抗(信号減衰手段)
62はダイオード(信号減衰手段)
64は正サージ遮断用のダイオード(信号減衰手段)。
Claims (5)
- 車両用発電機の界磁巻線と直列接続されるスイッチング素子からなるとともにバッテリから前記界磁巻線に通電される界磁電流を制御する励磁電流制御手段と、少なくとも前記バッテリの電圧に基づいて形成した内部制御信号を前記励磁電流制御手段に入力して前記バッテリの高電圧時に前記スイッチング素子の遮断を指令し前記バッテリの低電圧時に前記スイッチング素子の導通を指令する内部制御信号発生手段と、前記車両用発電機の発電状況を外部制御装置に送信する外部送信端子とを具備する車両用発電機の制御装置において、
前記内部制御信号発生手段は前記内部制御信号を前記外部送信端子を通じて前記外部制御装置へ送信することを特徴とする車両用発電機の制御装置。 - 前記内部制御信号発生手段の出力端は前記外部制御装置と短絡される請求項1記載の車両用発電機の制御装置。
- 前記内部制御信号発生手段の出力端は信号減衰手段を介して前記外部送信端子に接続される請求項1記載の車両用発電機の制御装置。
- 前記内部制御信号発生手段の出力端は電力増幅手段を介して前記外部送信端子に接続される請求項1記載の車両用発電機の制御装置。
- 前記電力増幅手段の出力端は、信号減衰手段を介して前記外部送信端子に接続される請求項4記載の車両用発電機の制御装置。
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