JP3919457B2

JP3919457B2 - 車両用発電機の制御装置

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Publication number: JP3919457B2
Application number: JP2001085349A
Authority: JP
Inventors: 勝之住本; 啓一小紫
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2021-03-23
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両に搭載された内燃機関のアイドリング回転数を制御するに際し、発電機の発電量を検出して発電量に見合った燃料供給を行なうための発電量検出機能を有する車両用発電機の制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関を搭載した車両においては車両用発電機の発電量を検知し、例えば内燃機関のアイドリング回転域では発電量に対応した駆動トルクを得るために燃料噴射量やスロットル開度などを制御してアイドリング回転を安定化しながら可能な限り低速回転に抑え、燃料消費量の低減や排出ガスの抑制を図ったり、また、車両の走行条件によっては発電量を制御して内燃機関の出力トルクを走行用と発電用とに分配するような制御がなされている。例えば、特開平１１−１３２０７３号公報や、特開平９−８４３９８号公報にはこのような発電量情報を得る技術が開示されているが、このような制御を行うためには車両用発電機の発電量を的確に検知することが不可欠である。
【０００３】
図１１ないし図１３は、このような目的で使用される従来の車両用発電機の制御装置を示すもので、図１１は第一の従来例を示す機能ブロック図、図１２はその回路ブロック図、図１３は第二の従来例を示す機能ブロック図である。まず、図１１と図１２とで第一の従来例の構成と動作とを説明すると、車両用発電機１は三相の電機子巻線２と界磁コイル３と電圧制御装置４とから構成され、電圧制御装置４はＢ端子に電機子巻線２の出力電圧を受け、この電圧が分圧抵抗５および６とリップルフィルタ７とを介してコンパレータ８に供給され、コンパレータ８では基準電圧発生器９からの基準電圧と比較されて比較結果の出力電圧が論理処理回路１０を介してスイッチングトランジスタ１１のベースに加えられる。
【０００４】
界磁コイル３の一方の端子はバッテリ１２からＢ端子を経由して電力供給を受け、他方の端子はＦ端子を経由して電圧制御装置４のスイッチングトランジスタ１１のコレクタに接続されている。また、スイッチングトランジスタ１１のエミッタは接地されており、スイッチングトランジスタ１１はコンパレータ８の出力により、言い換えれば、電機子巻線２の出力電圧の値によりＯＮ−ＯＦＦ制御され、界磁コイル３の電流がＯＮ−ＯＦＦされて電機子巻線２の出力電圧を制御する。このＯＮ−ＯＦＦのデューティ比は回転速度が一定値の場合には車両用発電機１の発電量により変化し、発電量が大きいほどＯＮ期間が大となる。
【０００５】
従って、スイッチングトランジスタ１１のコレクタ側からはＤＦ（デューティーオブフィールドコイル）情報が得られ、図１１に示すように電圧制御装置４に情報処理部１３と情報出力部１４とを設けることにより、電圧制御装置４からは図に示すように、ＤＦ情報によるＰＷＭ波の信号が得られ、内燃機関制御装置１５に与えることができる。このＰＷＭ波がローレベルのときは界磁コイル３に流れる界磁電流は通電中であり、ハイレベルのときは遮断中である。このローレベルとハイレベルとの各々の時間を計測してデューティ比を得、このデューティ比から界磁コイル導通率の瞬時値を得て、内燃機関制御装置１５がこれを累積平均することにより界磁コイル３の導通率累積平均値が得られ、これを車両用発電機１の発電率としている。
【０００６】
内燃機関制御装置１５ではこの発電率と内燃機関の回転速度とから、記憶装置１６に記憶されている発電量・駆動トルクマップを読み出し、車両用発電機１の発電量と駆動トルクとを得、これらに基づき、アイドリング制御反映部１７が電気負荷の量と、燃料噴射補正量と、点火時期補正量と、スロットルの最低開度量などを演算し、燃料噴射量やスロットル開度量を制御することにより、アイドリング回転の安定性を損なわず、可能な限り低回転速度に保持して燃料消費量の低減と環境エコロジー性の向上とを図る。なお、図１３の第二の従来例は、界磁コイル３の導通率を電圧制御装置４内にてデジタル信号化し、デジタル信号にて導通率を内燃機関制御装置１５に与えるもので、内燃機関制御装置１５の動作は第一の従来例と同様である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、発電量情報に応じたアイドリング制御を行うための、従来の車両用発電機の制御装置では、車両用発電機１の電圧制御が界磁コイル３のＯＮ−ＯＦＦ制御であることを利用し、このＯＮ−ＯＦＦ信号を利用して車両用発電機１の発電率としていた。しかし、車両用発電機１の発電量は厳密には電圧制御装置３のＯＮ−ＯＦＦ比のみに依存するものではない。車両用発電機１の発電量と駆動トルク、すなわち、発電率は界磁電流と回転速度とに依存し、界磁電流は上記の界磁コイル３のＯＮ−ＯＦＦ比と界磁コイル３の抵抗値とに依存するものである。
【０００８】
界磁コイル３の温度上昇により抵抗値が変動した場合には発電率は変化し、従来の制御では界磁コイル３のＯＮ−ＯＦＦ比と回転速度とにより発電率を得ていたため、温度上昇の大きい車両用発電機においては大きな誤差が生じることになる。この誤差を含めて制御を行うためには燃料噴射補正量を増大させ、アイドリング回転を高めに設定せざるを得ず、従って、従来装置では燃料消費量の低減や環境エコロジー性の向上が充分になされているとは言い難いものであった。
【０００９】
この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、内燃機関制御装置に対する信号形態を変更することなく、車両用発電機の発電率を正確に把握して内燃機関制御装置に与えることにより、燃料消費量の低減や環境エコロジー性の向上が充分になし得る車両用発電機の制御装置を得ることを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる車両用発電機の制御装置は、車両用発電機の界磁電流をＯＮ−ＯＦＦ制御するスイッチング手段と、界磁電流の電流値を検出する電流値検出手段と、電流値検出手段が検出した界磁電流を電流値に応じたデューティー比を持つＰＷＭ波に変換するＰＷＭ波変換手段と、ＰＷＭ波変換手段が出力するＰＷＭ波を車両用発電機の発電量情報として出力する出力手段とを備えるようにしたものである。
【００１１】
また、電流値検出手段が界磁電流の通電回路に直列に接続された検出抵抗であり、検出抵抗による電圧降下値を界磁電流の電流値として検出するようにしたものである。
さらに、スイッチング手段が電流検出端子を有するＭＯＳ−ＦＥＴにより構成され、ＭＯＳ−ＦＥＴの電流検出端子に接続された、あるいは、内蔵された検出抵抗の電圧降下値を界磁電流の電流値として検出するようにしたものである。
さらにまた、検出抵抗により検出された電圧降下値が差動増幅器により増幅されてＰＷＭ波変換手段に与えられるようにしたものである。
【００１２】
また、検出抵抗により検出された電圧降下値がピークホールド回路にてピークホールドされ、このピークホールドされた電圧が所定の時定数にて減衰するように構成したものである。
さらに、所定の時定数が、界磁電流がＯＦＦされたときの界磁電流の減衰時定数に対し、同等か、もしくは、同等以上に設定されるようにしたものである。
さらにまた、ＰＷＭ波変換手段が三角波発生回路と比較器とから形成され、ＰＷＭ波が検出抵抗により検出された電圧降下値と、三角波発生回路が発生する三角波電圧との比較により生成されるようにしたものである。
【００１３】
また、検出抵抗により検出された電圧降下値と基準電圧との比較によりスイッチング手段をＯＦＦする界磁電流の電流値制限手段が設けられており、この界磁電流の制限値を設定する基準電圧が三角波発生回路に供給されて三角波電圧の波高値が基準電圧と等しい値に設定されるようにしたものである。
さらに、三角波発生回路が発生する三角波電圧の波高値、または、電流値制限手段の基準電圧の値が、対応する車両用発電機の容量により設定変更が可能なように構成したものである。
【００１４】
さらにまた、ＰＷＭ波変換手段が出力するＰＷＭ波のデューティー比に、最大値と最小値との制限値を設定するようにしたものである。
また、電流値検出手段が検出する界磁電流の電流値が所定値を超えたとき、または、電流値が所定値未満の状態を継続したとき、故障と判定する判定手段を備えるようにしたものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図、図２は、機能ブロック図を示すものであり、上記の従来例と同一機能部には同一符号が付与されている。図１において、車両用発電機１は三相の電機子巻線２と界磁コイル３と電圧制御装置４とから構成され、電圧制御装置４は電機子巻線２の出力電圧を分圧する分圧抵抗５および６と、分圧された電圧からリップルを除去するリップルフィルタ７と、このリップルフィルタ７の出力電圧と基準電圧発生器９からの基準電圧とを比較するコンパレータ８と、コンパレータ８の出力電圧を論理処理してスイッチング手段であるトランジスタ１１のベースに与える論理処理回路１０と、スイッチング手段１１のエミッタとアース間に接続され、スイッチング手段１１に流れる電流、すなわち、界磁コイル３に流れる界磁電流値に比例した電圧降下を発生する電流検出手段としての検出抵抗１８とから構成されている。
【００２０】
また、検出抵抗１８は界磁電流に与える影響を少なくするため小さい値に設定されており、電圧降下値は差動増幅器１９により増幅されるように構成され、差動増幅器１９の出力電圧はピークホールド回路２０を介してコンパレータ２１に入力される。コンパレータ２１には三角波発生回路２２から所定の波高値を有する三角波が比較電圧として入力され、両者の比較結果の出力はトランジスタ２３を駆動する。トランジスタ２３はコンパレータ２１の出力によりＯＮ−ＯＦＦ動作し、検出抵抗１８の両端電圧、すなわち、界磁電流値に準拠したデューティー比を持つＰＷＭ信号を出力する。ピークホールド回路２０とアース間に接続された抵抗２４はピークホールド回路２０にて保持されるピーク電圧を所定の時間において減衰させる減衰抵抗であり、ダイオード２５は界磁電流遮断時に循環電流を通過させるフライホイールダイオードである。
【００２１】
電圧制御装置４のトランジスタ２３が生成するＰＷＭ信号を入力する内燃機関制御装置１５はＰＷＭ信号のハイレベルとローレベルとの時間比を計測する論理時間計測手段２６と、論理時間計測手段２６の出力により内燃機関のアイドリング回転速度を制御するアイドリング制御部２７とを有しており、アイドリング制御部２７は図に示すように、燃料噴射量と、点火時期と、アイドル回転制御バルブ（ＩＳＣＶ）の開度とを制御して内燃機関のアイドリング回転を安定した低速回転に維持する。すなわち、このアイドリング回転は界磁電流値に準拠して制御されることになる。
【００２２】
また、図２の機能ブロック図を図１と対比して説明すると、図２における電圧制御装置４の界磁電流検出手段２８は図１における検出抵抗１８と差動増幅器１９とであり、情報処理部１３はピークホールド回路２０とコンパレータ２１と三角波発生回路２２とであり、この情報処理部１３は界磁電流値をＰＷＭ信号に変換するＰＷＭ波変換手段を形成している。情報出力部１４、すなわち、出力手段はトランジスタ２３により構成されることになる。また、内燃機関制御装置１５においては、図２の情報入力部２９と情報処理部３０とが論理時間計測手段２６であり、図１のアイドリング制御部２７が図２の発電率取得手段３１と、発電量と駆動トルクとのマップを記憶する記憶手段１６と、記憶手段１６から発電量と駆動トルクとを検索する検索決定部３２と、アイドリング制御反映部１７とから構成されることになる。なお、図２におけるエンジン回転数と、発電機の発電量と駆動トルクとの枠は情報の内容を示すものである。
【００２３】
このように構成されたこの発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置において、電機子巻線２の出力電圧は、Ｂ端子から電圧制御装置４に入力されて分圧抵抗５および６により分圧され、さらに、リップルフィルタ７によりリップルが除去されてコンパレータ８に入力される。コンパレータ８には基準電圧発生器９からの基準電圧が入力されており、電機子巻線２の出力電圧が所定値以下のときにはコンパレータ８の出力によりスイッチング手段１１がＯＮして界磁コイル３に界磁電流を通電し、電機子巻線２の出力電圧が所定値以上になればスイッチング手段１１がＯＦＦして界磁電流を遮断し、電機子巻線２の出力電圧を所定値に保つ。
【００２４】
この界磁電流値は検出抵抗１８により電圧降下値として検出され、差動増幅器１９により増幅されてピークホールド回路２０に入力され、この電圧がコンパレータ２１に入力される。ピークホールド回路２０の電圧はスイッチング手段１１がＯＦＦした後に減衰抵抗２４を通しての放電により所定の減衰時定数にて減衰し、この減衰時定数は、スイッチング手段１１がＯＦＦした後にフライホイールダイオード２５を通して流れる循環電流の減衰時定数に対して極めて近く、しかも循環電流の減衰時定数より大きい減衰時定数に設定されている。従ってコンパレータ２１に入力される界磁電流の置換電圧は界磁コイル３に流れる電流波形に極めて近くなり、車両用発電機１の発電量特性を置換したものになる。
【００２５】
三角波発生回路２２からコンパレータ２１に入力される電圧波形は、そのピーク電圧が界磁電流の最大値（バッテリ１２の電圧と界磁コイル３の抵抗値から決まる電流、または、後述する電流制限手段による制限値）に対してコンパレータ２１が出力するＰＷＭ波形、従って、トランジスタ２３が出力するＰＷＭ波形のデューティー比が最高値として約９５％になるように設定される。また、界磁電流の最低値（電機子巻線２が所定の電圧を発生して負荷電流が０の状態）におけるデューティー比は最低値として約５％になるように設定され、最高値と最低値との間は界磁電流の電流値に準拠してデューティー比が変わるように設定されている。すなわち、ＰＷＭ波が一定周期内において、ローレベルまたはハイレベルのいずれかに固定されることがないように制限値が設けられている。
【００２６】
デューティー比をこのように設定することにより、内燃機関制御装置１５の論理時間計測手段２６においては一定周期時間を分母としてＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測することにより界磁電流値を計測することが可能になり、論理時間計測手段２６の回路構成を簡素化できることになる。また、界磁コイル３に界磁電流の最大値を超える異常電流が流れたり、回路の断線が発生したりスイッチング手段１１がオープン状態になって界磁電流値が０の状態になったときにはコンパレータ２１は反転しなくなり、ハイレベルもしくはローレベルの信号が継続することになるが、電圧制御装置４もしくは内燃機関制御装置１５においてこのような状態が検出された場合には車両用発電機１または電圧制御装置４の故障と判定させる判定手段を設けることもできる。
【００２７】
以上のように、この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置によれば、車両用発電機１の発電量を界磁電流のＯＮ−ＯＦＦ時間でなく、界磁電流値そのものから得るようにし、電流値の出力信号は情報処理部１３を構成するピークホールド回路２０とコンパレータ２１と三角波発生回路２２とによりＰＷＭ波形として出力するようにしたので、温度などに影響されず常に正確な発電量を検出でき、内燃機関制御装置１５側にはＰＷＭ波形が入力されるので従来の内燃機関制御装置から変更を加える必要もなく、界磁電流の瞬時値から累積平均値を得て精度良く発電量に見合ったアイドリング制御ができ、燃料消費量の低減や環境エコロジー性の向上を可能にするものである。
【００２８】
なお、検出抵抗１８は、スイッチング手段１１のエミッタ側のみでなく、図１の点線枠Ａ、Ｂで示すようなコレクタ側に挿入することもでき、特にＡ位置、すなわち、界磁コイル３とフライホイールダイオード２５との間に設けることにより、検出抵抗１８には循環電流が流れるので、ピークホールド回路２０と減衰抵抗２４とを省略することが可能になる。また、三角波発生回路２２が発生する三角波のピーク値を可変的に設定する手段を設けておき、車両用発電機１の容量に対応して設定可能なように構成すれば電圧制御装置４の構成を変更することなく複数種類の車両用発電機１に対応させることが可能になるものである。
【００２９】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図であり、実施の形態１の車両用発電機の制御装置に対して電圧制御装置４のスイッチング手段１１に電流制限回路を付加したものである。図に示すように、電圧制御装置４には電源回路３３から供給される電源電圧を分圧する分圧抵抗３４および３５と、この分圧電圧と検出抵抗１８から差動増幅回路１９を経由した電圧とを入力して比較するコンパレータ３６と、コンパレータ３６の出力により動作してスイッチング手段１１を操作するトランジスタ３７とが実施の形態１に示した図１に付加されており、さらに、三角波発生回路２２の電源として分圧抵抗３４および３５による分圧電圧が加えられるように構成されている。
【００３０】
このように構成されたこの発明の実施の形態２による車両用発電機の制御装置において、コンパレータ３６は界磁コイル３の電流制限手段として付加されたもので、分圧抵抗３４および３５により分圧された電圧を基準電圧とし、この基準電圧と検出抵抗１８の電圧降下値とを比較して界磁電流が所定値以上になればトランジスタ３７を駆動してスイッチング手段１１をＯＦＦさせ、界磁電流を遮断する。このように界磁電流を制限することにより、例えば、冷時における内燃機関の始動時など界磁コイル３の抵抗値が低い場合に、界磁電流の最大値が過大となって車両用発電機１の発電量が増大し、発電機の駆動トルクが増大して内燃機関のアイドリング回転が不安定になることを防止することができ、アイドリング回転を安定した低回転に維持して燃料消費量の低減や環境エコロジー性の向上を維持することができるものである。
【００３１】
また、三角波発生回路２２の電源に電流制限手段の基準電圧を使用することにより、三角波の波高値をこの基準電圧値と同等に設定することができ、界磁電流の最大値と三角波発生回路２２の波高値とを同等の電圧に設定できるので、トランジスタ２３が出力するＰＷＭ信号のデューティー比の最高値を精度良く設定することができ、電源電圧の変動に対してもデューティー比を安定させることができる。なお、基準電圧を車両用発電機１の容量に対応して設定可能なように構成すれば電圧制御装置４の構成を変更することなく複数種類の車両用発電機１に対応させ得ることは実施の形態１の場合と同様である。
【００３２】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図であり、この実施の形態においては、実施の形態１の車両用発電機の制御装置に対して、電圧制御装置４のスイッチング手段として、電界効果トランジスタＦＥＴ１１ａを使用すると共に、このスイッチング手段１１ａを界磁コイル３の非アース側に設けた、所謂、界磁コイル３のハイサイドドライブ制御とし、このためにスイッチング手段１１ａと論理処理回路１０との間にチャージポンプ３８を挿入するようにしたものである。このような構成としても実施の形態１の場合と同様の効果を得ることができ、また、実施の形態２にて示した電流制限回路を付与することができるものである。
【００３３】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図であり、上記の実施の形態１の車両用発電機の制御装置に対して電圧制御装置４のスイッチング手段に、電流検出端子を有するインテリジェントＦＥＴと呼ばれるＭＯＳ−ＦＥＴ１１ｂを用いるようにしたものである。このようなスイッチング手段１１ｂを用いることにより、検出抵抗１８をスイッチング手段１１ｂの電流検出端子に接続して界磁電流を検出でき、界磁コイル３と直列に挿入する必要がなくなるので、検出抵抗１８が界磁電流に影響を与えることを回避できると共に、検出抵抗１８の小電力化が可能になるものであり、また、スイッチング手段１１ｂに検出抵抗１８を内蔵させることもでき、電圧制御装置４自体の小型化が可能になるものである。
【００３４】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図であり、上記した実施の形態３の図４に示したハイサイドドライブ制御の車両用発電機の制御装置に対し、電圧制御装置４のスイッチング手段１１ａを、電流検出端子を有するインテリジェントＦＥＴと呼ばれるＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチング手段１１ｂに変えたものである。この実施の形態においても上記の実施の形態４と同様に、検出抵抗１８をスイッチング手段１１ｂの電流検出端子に接続して界磁電流を検出することが可能になり、検出抵抗１８が界磁電流に影響を与えることを回避できると共に、検出抵抗１８の小電力化を可能にし、また、スイッチング手段１１ｂに検出抵抗１８を内蔵させることもでき、電圧制御装置４自体の小型化を可能にするものである。
【００３５】
実施の形態６．
図７と図８とは、この発明の実施の形態６による車両用発電機の制御装置の構成を示すもので、図７は回路ブロック図、図８は機能ブロック図である。この実施の形態は、電圧制御装置４から内燃機関制御装置１５に対する信号伝送をデジタル信号にて行うようにしたもので、信号伝送方式が異なる以外は実施の形態１と同様である。そのために、電圧制御装置４のコンパレータ２１の出力は、実施の形態１の場合のトランジスタ２３に代わって、論理レイト二進数化回路３９に与えられ、ＰＷＭ信号がデジタル信号化され、デジタル信号送信回路４０を介して内燃機関制御装置１５のデジタル信号受信部４１に送信される。内燃機関制御装置１５ではこの信号からＩＦ情報抽出部４２において界磁電流値（ＩＦ）を抽出し、実施の形態１と同様の処理で内燃機関のアイドリング制御を行う。
【００３６】
図８においては、電圧制御装置４の情報処理部４３が図７の論理レイト二進数化回路３９に相当し、情報入出力部４４がデジタル信号送信回路４０に相当するものであり、内燃機関制御装置１５の情報入出力部４５がデジタル信号受信部４１に相当し、情報処理部４６がＩＦ情報抽出部４２に相当するものである。この構成においては情報伝送方式のみが実施の形態１と異なるのみであり、従って、実施の形態１と同様に、界磁電流値から精度良く発電量を検出してアイドリング制御することができ、燃料消費量の低減や環境エコロジー性の向上が可能になるものである。また、情報伝送方式のみが異なるものであるから、実施の形態３ないし５にて説明したスイッチング素子の種類や挿入箇所についても適用することができるものであり、さらにデジタル伝送を多重伝送としてＩＦ情報抽出部４２により界磁電流値に関するデータ（ＩＦ情報）のみを抽出することもできる。
【００３７】
実施の形態７．
図９は、この発明の実施の形態７による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図であり、この実施の形態における車両用発電機の制御装置は、実施の形態６の車両用発電機の制御装置に対して、実施の形態２と同様に電圧制御装置４のスイッチング手段１１に電流制限回路を付加すると共に、実施の形態６とは異なる形態のデジタル化（二進化）を採用したものである。
【００３８】
電圧制御装置４には電源回路３３から供給される電源電圧を分圧する分圧抵抗３４と３５ａ〜３５ｎが設けられ、この分圧抵抗３４と３５ａ〜３５ｎにより得られた基準電圧と検出抵抗１８から差動増幅回路１９を経由した電圧とを入力して比較するコンパレータ３６と、コンパレータ３６の出力により動作してスイッチング手段１１を操作するトランジスタ３７とが設けられる一方、多段階に直列接続された分圧抵抗３５ａ〜３５ｎの各接続点からは複数の基準電圧としてｒｅｆ１ないしｒｅｆｎが取り出され、それぞれの電圧がコンパレータ４７ａ〜４７ｎに与えられる。各コンパレータ４７ａ〜４７ｎの他方の入力端子には差動増幅回路１９の出力電圧がピークホールド回路２０を介して与えられている。また、各コンパレータ４７ａ〜４７ｎの出力はそれぞれＳＷ論理二進数化回路４８を経由してデジタル信号送信回路４０に与えられる。
【００３９】
このように構成されたこの発明の実施の形態７による車両用発電機の制御装置において、各コンパレータ４７ａ〜４７ｎには異なる値の比較電圧が与えられるため、検出抵抗１８が検出する界磁電流値に対応してコンパレータ４７ａ〜４７ｎのいずれかが信号電圧を出力する。この比較電圧を界磁電流値が最大値のときを１００％とする各値に対応させておくことにより、界磁電流値がその値に達する毎に異なるコンパレータが動作してＳＷ論理二進数化回路４８に信号を与えることになり、ＳＷ論理二進数化回路４８は動作したコンパレータを特定することにより界磁電流値を読み取り、二進化信号に変換して出力する。
【００４０】
このように構成することにより、界磁電流値の検出は段階的なものとなるが、既存のＳＷ論理二進数化回路を使用して実施の形態６と同様の効果を得ることができるものである。また、これらの各基準電圧ｒｅｆ１ないしｒｅｆｎを、電流制限回路を構成するコンパレータ３６の基準電圧を最大値とする所定比率での分割電圧とすることにより、界磁電流値の変化範囲内において容易にデジタル信号を得ることができ、さらに、各基準電圧を車両用発電機１の容量に対応して変更設定が可能なように構成することにより、実施の形態１や３のように電圧制御装置４の構成を変更することなく複数種類の車両用発電機１に対応させることが可能になるものである。
【００４１】
実施の形態８．
図１０は、この発明の実施の形態８による車両用発電機の制御装置の回路ブロック図であり、この実施の形態における車両用発電機の制御装置は、実施の形態７の車両用発電機の制御装置に対して、検出抵抗１８の出力を差動増幅回路１９とピークホールド回路２０とを経由してＡ／Ｄ変換回路４９に与え、Ａ／Ｄ変換回路４９のデジタル信号出力を累積平均化回路５０を介してデジタル信号送信回路４０に与えるようにしたものである。
【００４２】
このように構成されたこの発明の実施の形態８による車両用発電機の制御装置において、Ａ／Ｄ変換回路４９の電源として、分圧抵抗３４および３５により分圧された電流制限手段用コンパレータ３６の基準電圧、すなわち、界磁電流値の最大値を制限する電圧を用いることにより、界磁電流値が最大値のときにＡ／Ｄ変換回路４９の出力信号を最大値相当のデジタル信号（ＦＦｈ）とすることができ、また、これを累積平均化することにより、信頼性の高い界磁電流の検出と、これに伴う内燃機関のアイドリング制御が可能となるものである。
【００４３】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の車両用発電機の制御装置において、請求項１に記載の発明によれば、車両用発電機の界磁電流をＯＮ−ＯＦＦ制御するスイッチング手段と、界磁電流の電流値を検出する電流値検出手段と、この検出した界磁電流を電流値に応じたデューティー比のＰＷＭ波に変換するＰＷＭ波変換手段と、このＰＷＭ波を車両用発電機の発電量情報として出力する出力手段とを備えたので、この発電量情報により内燃機関のアイドリング回転を制御することにより、温度などに影響されず常に正確な発電量情報を得て内燃機関を制御することができ、安定した低回転のアイドリングを維持して燃料消費量の低減や環境エコロジー性の向上を可能にし、また、信号形態をＰＷＭ波形としたので従来の内燃機関制御装置に変更を加えることなく制御ができるものである。
【００４４】
また、請求項２に記載の発明によれば、電流値検出手段に界磁電流の通電回路に直列接続した検出抵抗を使用し、検出抵抗による電圧降下値を界磁電流の電流値として検出するようにしたので、簡単な構成で正確な発電量情報を得ることができるものである。さらに、請求項３に記載の発明によれば、スイッチング手段を電流検出端子を有するＭＯＳ−ＦＥＴにて構成し、この電流検出端子に接続された、あるいは、内蔵された検出抵抗の電圧降下値を界磁電流の電流値として検出するようにしたので、界磁電流検出のために界磁電流に影響を与えることがなく、また、制御装置自体を小型化することが可能になるものである。
【００４５】
また、請求項４に記載の発明によれば、検出抵抗により検出された電圧降下値を差動増幅器により増幅し、ＰＷＭ波変換手段に与えるようにしたので、検出抵抗の抵抗値を小さくして界磁電流回路に対する影響を最小限に抑えることができるものである。さらに請求項５に記載の発明によれば、検出抵抗により検出された電圧降下量をピークホールド回路にてピークホールドし、この電圧を所定の時定数にて減衰させると共に、請求項６に記載のように、この減衰時定数を、界磁電流ＯＦＦ時における界磁電流の減衰時定数より少なくとも同等以上に設定したので、検出した電圧降下の波形を界磁電流の波形に極めて近くすることができ、精度良く界磁電流値を検出することが可能になるもである。
【００４６】
また、請求項７に記載の発明によれば、ＰＷＭ波変換手段が三角波発生回路と比較器とから形成され、ＰＷＭ波が検出抵抗の電圧降下値と、三角波発生回路の三角波電圧との比較により生成されるようにしたので、簡単な構成により正確な界磁電流値を検出することができ、請求項８に記載の発明によれば、検出抵抗の電圧降下値と基準電圧との比較によりスイッチング手段をＯＦＦさせる界磁電流制限手段を設けると共に、この基準電圧を三角波発生回路に供給して三角波電圧の波高値を基準電圧と等しい値に設定したので、低温時における界磁電流の過大化による発電機の駆動トルクの増大を防止し、アイドリング回転の安定化と、車両の発進時における発進トルクの増大を可能にすると共に、界磁電流値を精度良くＰＷＭ信号に変換することができるものである。
【００４７】
さらに、請求項９に記載の発明によれば、三角波発生回路が発生する三角波電圧の波高値、または、電流値制限手段の基準電圧の値が、対応する車両用発電機の容量により変更可能なようにしたので、制御装置を複数種類の車両用発電機と組み合わせることができて機種数の低減が可能になり、請求項１０に記載の発明によれば、ＰＷＭ波のデューティー比に最大値と最小値とを設けて範囲を制限したので、ＰＷＭ波が一定周期内において、ローレベルまたはハイレベルのいずれかに固定されることがなく、ＰＷＭ信号の受信側においては一定周期時間を分母としてＯＮ時間またはＯＦＦ時間を計測することにより界磁電流値を容易に計測することが可能になり、回路構成を簡素化することができるものである。
【００４８】
また、請求項１１に記載の発明によれば、電流値検出手段が検出する界磁電流の電流値が所定値を超えたとき、または、電流値が所定値未満の状態を継続したとき、故障と判定する判定手段を備えるようにしたので、装置の異常を早期に発見することができ、この判定もＰＷＭ波の状態を監視するだけでよく、容易に判定することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図３】この発明の実施の形態２による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図４】この発明の実施の形態３による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図５】この発明の実施の形態４による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図６】この発明の実施の形態５による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図７】この発明の実施の形態６による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図８】この発明の実施の形態６による車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態７による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図１０】この発明の実施の形態８による車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図１１】従来の車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【図１２】従来の車両用発電機の制御装置の回路図である。
【図１３】従来の車両用発電機の制御装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１車両用発電機、２電機子巻線、３界磁コイル、４電圧制御装置、
５、６分圧抵抗、８、２１、３６、４７コンパレータ、
９基準電圧発生器、１０論理処理回路、
１１、スイッチング手段、１３情報処理部（ＰＷＭ波変換手段）、
１４情報出力部、１５内燃機関制御装置、１６記憶手段、
１７アイドリング制御反映部、１８検出抵抗（電流値検出手段）、
１９差動増幅器、２０ピークホールド回路、２２三角波発生回路、
２３、３７トランジスタ、２４減衰抵抗、
２５フライホイールダイオード、２６論理時間計測手段、
２７アイドリング制御部、２８界磁電流検出手段、２９情報入力部、
３０情報処理部、３３電源回路、３４，３５分圧抵抗、
３８チャージポンプ、３９論理レイト二進数化回路、
４０デジタル信号送信回路、４２ＩＦ情報抽出部、
４８ＳＷ論理二進数化回路、４９Ａ／Ｄ変換回路。

Claims

車両用発電機の界磁電流をＯＮ−ＯＦＦ制御するスイッチング手段、前記界磁電流の電流値を検出する電流値検出手段、前記電流値検出手段が検出した界磁電流を電流値に応じたデューティー比を持つＰＷＭ波に変換するＰＷＭ波変換手段、前記ＰＷＭ波変換手段が出力するＰＷＭ波を車両用発電機の発電量情報として出力する出力手段を備えたことを特徴とする車両用発電機の制御装置。
前記電流値検出手段が界磁電流の通電回路に直列に接続された検出抵抗であり、前記検出抵抗による電圧降下値を界磁電流の電流値として検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機の制御装置。
前記スイッチング手段が電流検出端子を有するＭＯＳ−ＦＥＴにより構成され、前記ＭＯＳ−ＦＥＴの前記電流検出端子に接続された、あるいは、内蔵された検出抵抗の電圧降下値を界磁電流の電流値として検出することを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機の制御装置。
前記検出抵抗により検出された電圧降下値が差動増幅器により増幅されてＰＷＭ波変換手段に与えられることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用発電機の制御装置。
前記検出抵抗により検出された電圧降下値がピークホールド回路にてピークホールドされ、このピークホールドされた電圧が所定の時定数にて減衰するように構成したことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の車両用発電機の制御装置。
前記所定の時定数が、界磁電流がＯＦＦされたときの界磁電流の減衰時定数に対し、同等か、もしくは、同等以上に設定されたことを特徴とする請求項５に記載の車両用発電機の制御装置。
前記ＰＷＭ波変換手段が三角波発生回路と比較器とから形成され、前記ＰＷＭ波が前記検出抵抗により検出された電圧降下値と、前記三角波発生回路が発生する三角波電圧との比較により生成されることを特徴とする請求項１〜請求項３に記載の車両用発電機の制御装置。
前記検出抵抗により検出された電圧降下値と、基準電圧との比較により前記スイッチング手段をＯＦＦする界磁電流の電流値制限手段が設けられており、この界磁電流の制限値を設定する前記基準電圧が前記三角波発生回路に供給されて前記三角波電圧の波高値が前記基準電圧と等しい値に設定されたことを特徴とする請求項７に記載の車両用発電機の制御装置。
前記三角波発生回路が生成する三角波電圧の波高値または前記電流値制限手段の基準電圧の値が、対応する車両用発電機の容量により設定変更が可能なように構成されたことを特徴とする請求項７または請求項８に記載の車両用発電機の制御装置。
前記ＰＷＭ波変換手段が出力するＰＷＭ波のデューティー比に、最大値と最小値との制限値を設定したことを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機の制御装置。
前記電流値検出手段が検出する界磁電流の電流値が所定値を超えたとき、または、電流値が所定値未満の状態を継続したとき、故障と判定する判定手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の車両用発電機の制御装置。