JP3932104B2 - 車両用交流発電機装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転数に応じて発電制御を行う車両用発電機装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
年々増大する車両の電力需要に応じて発電機の容量が大きくなる傾向にあるが、それに反してエンジンルーム内の高密度化により発電機自体の大型化はもはや非常に困難となっている。この問題を解決するために、車両用交流発電機の全体体格を増大することなく。回転子の界磁極数を従来の１２）から１４更には１６に変更することにより、出力増大をはかることが企画されつつある。この界磁極数増大による出力増加方式は、車両用交流発電機を構成する種々の構成部品や製造設備を大幅に共用化することができるので、製造コストの増大を抑制することができる利点をもち、更に補修部品の共通化によりメンテナンスが容易であるという利点を有している。
【０００３】
また、従来の車両用交流発電機の制御装置において、検出した発電機の回転数に応じて発電を制御することが一般に行われている。以下、この方式の車両用交流発電機を回転数制御方式の車両用交流発電機ともいうものとする。
【０００４】
この場合、わざわざ回転数センサを設けることは装置構成が複雑、高価となってしまうため電機子巻線から出力される１相発電電圧（交流電圧）を信号処理が簡単なパルス信号に変換し、このパルス信号により回転数による発電制御を行う方式が一般に採用されている。
【０００５】
この回転数制御方式の発電制御の例を挙げると、例えば界磁極の残留磁化に起因した微小誘起電圧をパルス信号に変換して界磁電流通電開始のための回転開始時期を判定したり、回転数に応じて界磁電流を調整して発電機の出力電圧を調整したり、電気負荷投入時に界磁電流を漸増させる場合において高回転域においてこの漸増制御を中止する場合などがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の回転数制御方式の１２極型車両用交流発電機を出力アップのために１４極型又は１６極型の車両用交流発電機に変更する場合、入力されるパルス信号周波数と回転数との比率が変化してしまうため、１２極型の車両用交流発電機に装備された制御装置を１４極型又は１６極型の車両用交流発電機に流用すると、検出回転数を６／７倍又は３／４倍に誤認識してしまうため、界磁極数変更に応じてそれぞれ別々に設計、製造された制御装置を採用しなければならないという不便があった。この結果、上記した界磁極数増加方式の利点としての構成部品の共用化の効果を制御装置にまで及ぼすことができないという不満があった。
【０００７】
本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、回転数制御方式の車両用交流発電機の界磁極数変更による出力変更を部品点数及び体格の増大又は製造工程の変更を抑止しつつ可能とした車両用交流発電機装置を提供することをその目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用交流発電機装置は、所定極数の界磁極の回転により三相電機子巻線に誘起される交流電圧を整流してバッテリに出力する発電機と、前記バッテリ電圧を所定範囲に制御するとともに、前記交流電圧の周波数に基づいて前記車両用交流発電機の回転数を検出する制御部を有する制御装置とを備え、前記制御装置は、入力される前記三相電機子巻線の１相発電電圧の周波数に対してＮ倍（Ｎは２以上の整数）の周波数をもつパルス信号を発生する周波数ーパルス変換部を有し、前記制御部は、前記周波数ーパルス変換部から入力される前記パルス信号に基づいて前記回転数検出を実施する車両用交流発電機装置に適用される。
【０００９】
この回転数検出方式の車両用交流発電機装置によれば、１相発電電圧の周波数をＮ倍する周波数ーパルス変換部を発電機と制御部との間に増設することにより、制御部がこの周波数増倍されたパルス信号に基づいて回転数を検出し所望の制御を行うことができる。
【００１０】
このようにすれば、界磁極対数が異なる種々の形式の発電機に対して、この周波数ーパルス変換部の周波数変換率すなわち倍率を調整することにより、同一構成の制御部を用いて所望の回転数制御を実行できる。その結果、界磁極対数が異なる種々の発電機に対していちいち異なる制御部（通常レギュレータとも呼ばれる）をなす制御ＩＣを製造する手間がなく、製造が非常に簡単となる。もちろん、この場合、周波数ーパルス変換部の上記倍率の変更の手間は増えるが、この周波数ーパルス変換部の倍率変更はそれに対して格段に複雑である制御部の変更よりも格段に容易であるので、全体として製造が簡単となり、製造コストや保守が容易となる。
【００１１】
好適な態様において、周波数増倍比率である倍率Ｎは７に設定され、前記周波数ーパルス変換部は、前記１相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部とを備え、前記パルス数増倍部は、それぞれ入力されるパルス電圧のエッジから段ごとに段数×所定遅延時間だけ遅延したエッジを加えることにより、段ごとにパルス数を１だけ増加させるパルス追加段を６段縦続接続して構成されている。
【００１２】
本構成によれば、パルス追加段を６段全部有効とすることにより界磁極対数６の発電機に装備することができるとともに、パルス数増倍部のどれか一つのパルス追加段の段、好適には最終段を機能不能として、界磁極対数７の発電機に装備することにより、制御部を変更することなく、回転数検出方式の制御装置を簡単に実現することができる。
【００１３】
好適な態様において、周波数増倍比率であるＮは４に設定され、前記周波数ーパルス変換部は、前記１相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部とを備え、前記パルス数増倍部は、それぞれ入力されるパルス電圧のエッジから段ごとに段数×所定遅延時間だけ遅延したエッジを加えることにより、段ごとにパルス数を１だけ増加させるパルス追加段を３段縦続接続して構成されている。
【００１４】
本構成によれば、パルス追加段を３段全部有効とすることにより界磁極対数６の発電機に装備することができるとともに、パルス数増倍部のどれか一つのパルス追加段の段、好適には最終段を機能不能として、界磁極対数８の発電機に装備することにより、制御部を変更することなく、回転数制御方式の制御装置を簡単に実現することができる。
【００１５】
好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、基準クロック信号を発生する基準クロック回路と、前記基準クロック信号を分周して前記遅延時間に相当するタイミングで前記エッジを発生する所定段数の分周回路とを有し、前記パルス数増倍部の最終段を構成する前記パルス追加段が出力する前記エッジの累計遅延時間（前記所定遅延時間×パルス追加段の段数）が前記１相発電電圧の想定最大周波数値においても前記１相発電電圧の半周期未満となるように、前記基準クロック信号の周波数を設定する。
【００１６】
本構成によれば、上記パルス数増倍部において追加パルスが重なることによる誤動作を防止して、検出精度を向上することができる。
【００１７】
好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、 前記周波数ーパルス変換部は、前記制御部からの倍数指令に基づいて決定されたパルス周期で前記パルス信号を形成し、前記制御部は、入力されるパルス周波数に基づいて決定される回転数に応じて前記周波数ーパルス変換部の前記パルス周期を決定することにより、前記発電機の回転数が高い場合におけるパルス周期を短縮し、前記発電機の回転数が低い場合におけるパルス周期を延長する。
【００１８】
本構成によれば、高回転時におけるパルス誤出力を防止しつつ、低回転時におけるパルス周期を延長してパルス信号処理の耐ノイズ性を向上することができる。
【００１９】
好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、前記制御部と異なるＩＣチップに集積される。このようにすれば、上記界磁極対数が異なる各発電機に対して制御部を構成するＩＣを完全に共通化することができる。また、周波数ーパルス変換部の倍率変更は、周波数ーパルス変換部を構成するＩＣ（車両用交流発電機制御用の特殊な仕様の制御部を構成するＩＣに対して格段に安価で製造も簡単であり、市販品を容易に得ることができる）の倍率変更自体は、異なる倍率の周波数ーパルス変換部用ＩＣを必要種類準備して行ってもよい。又は、ＩＣパッケージから突出するジャンパーピンの切断やＩＣを搭載する配線基板複数層の導体をホールへの短絡ピンの挿入などにより実施してもよい。
【００２０】
なお、周波数ーパルス変換部と制御部とは同一のＩＣチップに集積されることもできる。この場合においても、制御部として機能するチップ上の領域に対する製造プロセスやマスクを変更する必要はなく、ただ周波数ーパルス変換部の最大倍率を減少させる配線マスクを用いて倍率が小さい周波数ーパルス変換部を製造すればよく、配線マスクを余分に一枚形成すればよい。
【００２１】
本発明では特に、界磁極対数Ｐ１をもつ第１の前記発電機用の前記制御装置の前記周波数ーパルス変換部を、第一の半導体集積回路製造プロセスにより製造して、Ｎを所定の倍数であるＮ１とし、Ｐ１より大きい界磁極対数Ｐ２をもつ第２の前記発電機用の前記制御装置の少なくとも前記周波数ーパルス変換部を、前記第一の半導体集積回路製造プロセスに対して配線マスクのみを変更することにより又はボンディングワイヤのボンディング箇所の変更により前記第一の前記発電機用の前記制御装置の前記周波数ーパルス変換部の一部回路を無効化して、ＮをＰ１×Ｎ１／Ｐ２に等しいＮ２に設定することをその特徴としている。
【００２２】
この構成によれば、配線マスク変更又はボンディングワイヤの配線パターンの変更を行った周波数ーパルス変換部を採用することにより、複雑な制御部の回路変更なしに簡単に界磁極対数Ｐ１用の制御装置と界磁極対数Ｐ２用の制御装置とをもつ回転数制御方式の車両用交流発電機装置を製造することができる。
【００２３】
このようにすれば、ＩＣ製造プロセスにおいて用いる配線マスクの変更などによる配線の切断や短絡により実現することができるので、製造工程をほとんど変更することなく実施することができる。また、ＩＣ製造プロセスにおけるボンディングワイヤの配線パターンの変更により上記配線変更を行う場合には制御部及び周波数ーパルス変換部を構成するＩＣチップ製造プロセスは全く変更する必要がなく、このＩＣチップのボンディングメタル領域とＩＣパッケージの端子とを接続するボンディングワイヤの配線作業を行うボンディングマシンの動作プログラムを変更するだけであるので、製造工程変更を一層簡素化することができる。
【００２４】
上記した本発明の好適な態様において、Ｐ１×Ｎ１＝Ｐ２×Ｎ２を、前記Ｐ１とＰ２との最小公倍数に設定する。これにより、制御部に入力されるパルス信号の周波数を低減することができるので、制御部の動作を高速化することが不要となる。
【００２５】
上記した本発明の好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、前記制御部と同じＩＣチップに集積されている。これにより、制御装置の構成を簡素化することができる。なお、この場合、界磁極対数が異なる二つの制御装置のために最終的には２種類のＩＣチップを製造する必要があるが、上記したようにこれら２つのＩＣチップの制御部に相当する領域の回路変更は不要であり、かつ、周波数ーパルス変換部の倍率変更もボンディングパターンの変更や配線マスクの変更により簡単に対応することができるので、異なる界磁極対数の二つの発電機のために全く異なる２種類の制御装置用ＩＣを製造するのに比較すれば、製造費用の増大を最小限に抑えることができる。
【００２６】
上記した本発明の好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、前記１相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部と、前記パルス信号の数の所定整数分の１のパルス電圧を発生するパルス数減少部とを備え、前記配線マスク又はボンディングワイヤのボンディング箇所の変更により、前記パルス数増倍部の出力を前記制御部に出力する第一の前記周波数ーパルス変換部と、前記パルス数減少部もしくは前記波形成形部の出力を前記制御部に出力する第二の周波数ーパルス変換部とを製造し、前記第一の発電機に装備する前記制御装置に前記第一の周波数ーパルス変換部を実装し、前記第二の発電機に装備する前記制御装置に前記第二の周波数ーパルス変換部を実装する。
【００２７】
すなわち、この構成によればパルス数増倍部で増倍されたパルス周波数の減少の有無もしくは発電周波数の変換の有無により、周波数ーパルス変換部の２種類の倍率を設定可能としているので、周波数ーパルス変換部の構成を簡素化することができる。
【００２８】
上記した本発明の好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、前記１相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部とを備え、前記パルス数増倍部は、それぞれ入力されるパルス電圧のエッジから段ごとに段数×所定遅延時間だけ遅延したエッジを加えることにより、段ごとにパルス数を１だけ増加させるパルス追加段を、多段縦続接続して構成され、前記配線マスクの変更により、前記パルス追加段の段数を変更して、第一の前記周波数ーパルス変換部と、第二の周波数ーパルス変換部とを製造し、前記第一の発電機に装備する前記制御装置に前記第一の周波数ーパルス変換部を実装し、前記第二の発電機に装備する前記制御装置に前記第二の周波数ーパルス変換部を実装する。
【００２９】
すなわち、この構成によればパルス数増倍部を構成する所定段数のパルス追加段の追加段数を変更することにより、周波数ーパルス変換部の２種類の倍率を設定可能としているので、周波数ーパルス変換部の構成を簡素化することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施態様を以下に説明する。
【００３１】
〔第１の実施例〕
（全体構成）
図１は第１実施例の構成を示すブロック図である。
【００３２】
１は、車両用交流発電機装置（オルタネータ）であり、車両用交流発電機からなる発電機２と、発電機２に装備されて発電機２を制御する制御装置３とからなる。
【００３３】
発電機２は、３相電機子巻線４、３相電機子巻線４に接続されるダイオードブリッジで構成された全波整流回路５、３相電機子巻線４に鎖交させる交番磁界を発生させるランデルポール型鉄心（図示せず）に巻装される界磁巻線６を有している。ランデルポール型鉄心には、合計Ｐ極の界磁極が形成されている。なお、発電機２は、上記したランデルポール型鉄心をもつ回転子に限定されるものではなく、通常の永久磁石型又は界磁巻線型又はリラクタンス型の三相同期発電機により構成されることができる。
【００３４】
制御装置３は、界磁巻線６に通電する界磁電流を調整してオルタネータの出力電圧を所定範囲内に制御する電圧制御装置であり、定電圧電源回路７、周波数ーパルス変換回路８、電圧制御回路（本発明で言う制御部）９からなる。制御装置３は、キースイッチ１０を通じて車載のバッテリ１１の正極端子に接続されるＩＧ端子、ランプ１２を通じて車載のバッテリ１１の正極端子に接続されるＬ端子、車載のバッテリ１１の正極端子に接続されるＢ端子、三相電機子巻線４の一相出力端子に接続されるＰ端子、界磁巻線６の一端に接続されるＦ端子を有している。
【００３５】
定電圧電源回路７は、制御装置３の定電源電圧Ｖｃｃを形成する電源回路であり、車載のキースイッチ１０の投入を検出してＢ端子の電圧から所望の定電源電圧Ｖｃｃを出力する。周波数ーパルス変換回路８は、周波数ーパルス変換部８１と、パルス数増倍部８２とをからなる。周波数ーパルス変換部８１は、Ｐ端子電圧をパルス化する回路であり、抵抗８１１とコンパレータ８１２とで構成され、発電中は１相発電電圧（Ｐ電圧）を波形整形してデュ−ティ比が略５０％である矩形波信号（パルス信号）Ｐ０を出力する。
【００３６】
パルス数増倍部８２は、周波数ーパルス変換部８１から出力される矩形波電圧（パルス信号）のパルス頻度（パルス信号周波数ともいうものとする）を増加させるパルス周波数増倍回路である。
【００３７】
電圧制御回路９は、パルス数増倍部８２から出力されるパルス数に比例する回転数情報に基づいて界磁電流を断続制御したり、発電機２の異常を検出して車載の警報灯１２を点灯したりする回路であって、更に、バッテリ１１の電圧を所定の目標電圧範囲に調整するために界磁電流を断続制御する機能を有している。このような界磁電流制御や警報灯点灯制御等は本発明の主旨ではなくかつ従来周知の動作を実行するものであるため詳細説明は省略する。
（パルス数増倍部８２）
パルス数増倍部８２の回路構成例を図２に示す。この実施態様ではそれぞれ回転数制御方式を採用する磁極数１２（界磁極対数６）の発電機と磁極数１４（界磁極対数７）の発電機とに、ほとんど同じ構成の制御装置３を用いる場合を説明する。なお、図２は、界磁極対数６の発電機に用いる場合を説明する。
【００３８】
このパルス数増倍部８２は、Ｄフリップフロップ８２０を６段縦続接続してなる遅延型シフトレジスタ８２１と、所定基本周波数のクロックパルスを出力するクロック回路８２２と、クロック回路８２２から出力されるクロックパルスを分周する分周する分周回路８２３と、６段縦続接続接続された６個の排他論理和回路（イクスクルッシブオア（ＥＸーＯＲ）回路）８２４とからなる。
【００３９】
初段のＥＸーＯＲ回路８２４は、初段と二段目のＤフリップフロップ８２０の排他オア信号Ｐ１を出力し、残りのＥＸーＯＲ回路８２４は前段のＥＸーＯＲ回路８２４の出力信号と自己と同一段のＤフリップフロップ８２０の出力信号の排他論理和信号Ｐ２〜Ｐ６を出力する。
【００４０】
これにより、図３に示すように、最終段のＥＸーＯＲ回路８２４からは元のパルス信号Ｐ０の７倍の周波数のパルス信号Ｐ６が出力され、５段目のＥＸーＯＲ回路８２４からは元のパルス信号Ｐ０の６倍の周波数のパルス信号Ｐ５が出力される。
【００４１】
この実施態様では、磁極数１２（界磁極対数６）の発電機に本回路を適用する場合にはパルス信号Ｐ６を用い、磁極数１４（界磁極対数７）の発電機に本回路を適用する場合にはパルス信号Ｐ５を用いる。
【００４２】
この実施態様では、パルス数増倍部８２をを構成するＩＣチップ製造プロセスにおける配線マスクの変更により、パルス数増倍部８２の倍数を７から６に変更する。図２で説明すれば、実線８２５は界磁極対数６の発電機用の周波数ーパルス変換回路８をなすＩＣチップ製造プロセスに用いる配線マスクにおける周波数ーパルス変換回路８の出力端子８２６と最終段のＥＸーＯＲ回路８２４の出力端子とを接続する配線を示す。
【００４３】
また、破線８２７は界磁極対数７の発電機用の周波数ーパルス変換回路８をなすＩＣチップ製造プロセスに用いる配線マスクにおける周波数ーパルス変換回路８の出力端子８２６と最終段から二番目のＥＸーＯＲ回路８２４の出力端子とを接続する配線を示す。
【００４４】
配線マスクの変更により、周波数ーパルス変換回路８の出力端子を、実線８２５により最終段のＥＸーＯＲ回路８２４の出力端子に接続するか、又は、破線８２７により最終段から二番目のＥＸーＯＲ回路８２４の出力端子に接続するかにより、周波数ーパルス変換回路８の倍率を７と６とのどちらかに設定することができる。なお、破線８２７をもつ配線マスクを採用する場合には、最終段のＥＸーＯＲ回路８２４と最終段のＤフリップフロップ８２０とは不要であるので、それらに電源電圧を印加する配線を同様に切断してもよい。
【００４５】
周波数ーパルス変換回路８の倍率変更を、その他の配線変更を行う配線マスクの変更によっても当然行うことができる他、周波数ーパルス変換回路８が集積されたＩＣチップの各ボンディングエリアとそれが実装されるＩＣパッケージの各リード端子との間のボンディングパターンの変更により行うことができる。また、リードフレームから上記リード端子を製造する場合に、このＩＣパッケージに密閉される短絡用金属領域をこのリード端子と同時に作成し、この短絡領域へのボンディングワイヤの接続を行うか否かにより、配線を行うか、行わないかを決定するようにしてもよい。
【００４６】
周波数ーパルス変換回路８を構成するＩＣチップが搭載されるリードフレームの配線パターンを変更することにより上記配線を実施してもよい。なお、このリードフレームの配線パターンの変更は、銅シートのパンチングに用いるダイの形状により簡単に行うことができ、上記した倍数変更程度の簡単な配線変更自体はこのリードフレームの配線パターンの変更によりなんら問題なく対応することができる。
【００４７】
このように構成すれば、磁極数１２の発電機の場合には発電電圧の１周期中に７パルスのパルス信号Ｐ６を得ることができ、磁極数１４の発電機の場合には６パルスのパルス信号Ｐ５を得ることができる。したがって、界磁極数がいずれの場合でも発電機の１回転子あたり両界磁極対数Ｐ１、Ｐ２の最小公倍数である４２パルスのパルス信号を得ることができ、電圧制御回路８はの内部を全く変更することなく、回転数制御方式の発電制御、たとえば電圧制御、負荷応答制御、警報制御等を実行することができるので、製造と保守の両面において簡素化、コスト低減を実現することができる。
【００４８】
なお、好適には、倍数すなわちパルス数増倍倍率をnとした場合に、Ｄフリップフロップ８２０の遅延時間Ｔ２（図３参照）が１相交流電圧の半周期の１／nを超えないないように設定することが望ましい。このように設定することで回転数が急変した際にも回転数情報形成遅れを最小限に抑えることができる。
【００４９】
つまり、この実施例によれば、磁極数２Ｐ１ の発電機と磁極数２Ｐ２ の発電機との両方に共通の制御部９を利用可能にすべく、パルス数増倍部８２が、Ｐ1 とＰ２との最小公倍数ｍに相当するパルス頻度のパルス信号を出力するように二つの倍数を設定し、配線変更によりそのどちらかを選択しているので。磁極数が２Ｐ1 個の発電機と磁極数が２Ｐ２個の発電機の制御装置３をほぼ共通部品化することができるので、部品点数の低減を実現することができる。
【００５０】
（変形態様１）
変形態様を図４に示す。
【００５１】
この変形態様では、最終段のＥＸーＯＲ回路８２４の一方の入力端子を実線８２８で示される配線により最終段のＤフリップフロップ８２０の出力端子に接続するか、又は、そうではなく破線８２９で示される配線８２９により設置するかを、配線マスクの変更により行う。なお、破線８２９を採用する場合には、最終段のＤフリップフロップ８２０への電源電圧を印加する配線は省略する。これによっても、同様の回路機能を実現することができる。
【００５２】
（変形態様２）
１２極（界磁極対数６）と１６極（界磁極対数８）の発電機を共用化する場合のパルス数増倍部８２の回路例を図５に示す。なお、配線変更部の図示は省略する。この場合には、６極対（１２極）と８極対（１６極）との最小公倍数が２４であるので、Ｄフリップフロップ８２４とＥＸーＯＲ回路８２４とをそれぞれ３個で実現することができる。すなわち、１２極発電機に適用する場合には３段全部使用し、１６極発電機の場合には２段のみを使用して、上記実施例同様に最終段のＥＸーＯＲ回路８２４の機能を無効化すればよい。
【００５３】
（変形態様３）
変形態様を図６に示す。
【００５４】
この変形態様は、所定段のパルス数増倍部８２出力を周波数ーパルス変換回路８の出力端子８２６に直接出力する（破線表示）か又は所定段の分周回路で間引いて（実線表示）出力するかで周波数ーパルス変換回路８の倍数を変更する。この場合にも、簡単な配線変更により、周波数ーパルス変換回路８の倍数変更が可能となる。
【００５５】
（変形態様４）
上記実施例では、周波数ーパルス変換回路８におけるパルス数増倍部８２の倍数を配線切り替えにより変更したが、パルス数増倍部８２自体を複数設け、そのどちらかを選択駆動することも可能である。
【００５６】
（変形態様５）
上記実施例では、シフトレジスタとＥＸーＯＲ回路とで周波数ーパルス変換回路８のパルス数増倍部８２を構成したが、ラッチ回路や周知のディジタル回路にて同様の動作を実現してもよいことは当然である。更に、パルス数増倍部８２の回路機能をソフトウエア処理により代替してもよい。この場合、あらゆる磁極数の発電機に対しても装置規模を大きくすることなく容易に対応が可能となる。
【００５７】
【実施例２】
他の実施例を図７〜図９を参照して説明する。
【００５８】
図７は、図２に示す周波数ーパルス変換部において、分周回路８２３を可変周期分周回路８２３’に変更し、この可変周期分周回路８２３’のパルス周期を制御部９からの倍数指令Ｓnにより制御すること構成を採用している。
【００５９】
なお、この可変周期分周回路８２３’はたとえば基準クロックパルスを累算して得たカウント値がＸに達するごとに最終段がパルス電圧を出力するカウンタ又はシフトレジスタにより構成され、このＸは電圧制御回路９からの制御信号（倍数指令）により設定されるように構成されている。
【００６０】
電圧制御回路９の制御動作を図８を参照して以下に説明する。
【００６１】
まず、所定周期あたりのパルス信号入力回数をカウントし（Ｓ１００）、それに基づいて回転数を演算する（Ｓ１０２）。
【００６２】
次に、演算した回転数と、あらかじめ記憶するテーブル（回転数ー倍数関係を示す）から好適な倍数Ｘ（Ｘ＝６〜１０）を設定し（Ｓ１０４）、この倍数Ｘに相当する３ビットの倍数指令を形成し、この倍数指令を可変周期分周回路８２３’に出力する（Ｓ１０６）。なお、この倍数Ｘは、基準クロックパルス周期（又はこの基準クロックパルス周期を所定段数分周して形成した分周パルス周期）のＸ倍の周期を示す。
【００６３】
上記テーブルの一例を図９に示す。これにより、電圧制御回路９に入力されるパルス信号のパルス周期が低回転域にて短くなりすぎることがないように、かつ、高回転域にて長くなりすぎることがないように調整することができる。これにより、回転数が急変した場合にでも回転数情報の精度を保ったまま追従性を高める事ができるのでより一層正確な回転数情報が得られる。
【００６４】
なお、好適には発電機最高回転数における発電周波数の１００倍以上の基準クロック周波数がよい。１６極発電機を例にとると、最高回転数２００００ｒｐｍでの発電周波数は２．６７〔ｋＨｚ〕であり必要なクロック基準クロック周波数は２６７〔ｋＨｚ〕以上、好適には１〔ＭＨｚ〕とすればよい。また、前述したように、倍数をＸとした場合に、Ｄフリップフロップ８２０の遅延時間Ｔ２（図２参照）が１相交流電圧の１周期長の１／２nを越えないように上記テーブルを設定することが好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１を示す車両用交流発電機装置のブロック回路図である。
【図２】 図１の周波数ーパルス変換部を示すブロック回路図である。
【図３】 図２の周波数ーパルス変換部の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】 実施例１の変形態様を示す部分回路図である。
【図５】 実施例１の変形態様を示す部分回路図である。
【図６】 実施例１の変形態様を示す部分回路図である。
【図７】 実施例２を示す車両用交流発電機装置の要部ブロック回路図である。
【図８】 図７における電圧制御回路の制御動作を示すフローチャートである。
【図９】 実施例２における回転数とクロック周期倍率との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
２ 発電機
３ 制御装置
８ 周波数ーパルス変換部
９ 電圧制御回路（制御部）
８１ 周波数ーパルス変換部
８２ パルス数増倍部
８２２ 基準クロック回路
８２３ 分周回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転数に応じて発電制御を行う車両用発電機装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
年々増大する車両の電力需要に応じて発電機の容量が大きくなる傾向にあるが、それに反してエンジンルーム内の高密度化により発電機自体の大型化はもはや非常に困難となっている。この問題を解決するために、車両用交流発電機の全体体格を増大することなく。回転子の界磁極数を従来の１２）から１４更には１６に変更することにより、出力増大をはかることが企画されつつある。この界磁極数増大による出力増加方式は、車両用交流発電機を構成する種々の構成部品や製造設備を大幅に共用化することができるので、製造コストの増大を抑制することができる利点をもち、更に補修部品の共通化によりメンテナンスが容易であるという利点を有している。
【０００３】
また、従来の車両用交流発電機の制御装置において、検出した発電機の回転数に応じて発電を制御することが一般に行われている。以下、この方式の車両用交流発電機を回転数制御方式の車両用交流発電機ともいうものとする。
【０００４】
この場合、わざわざ回転数センサを設けることは装置構成が複雑、高価となってしまうため電機子巻線から出力される１相発電電圧（交流電圧）を信号処理が簡単なパルス信号に変換し、このパルス信号により回転数による発電制御を行う方式が一般に採用されている。
【０００５】
この回転数制御方式の発電制御の例を挙げると、例えば界磁極の残留磁化に起因した微小誘起電圧をパルス信号に変換して界磁電流通電開始のための回転開始時期を判定したり、回転数に応じて界磁電流を調整して発電機の出力電圧を調整したり、電気負荷投入時に界磁電流を漸増させる場合において高回転域においてこの漸増制御を中止する場合などがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の回転数制御方式の１２極型車両用交流発電機を出力アップのために１４極型又は１６極型の車両用交流発電機に変更する場合、入力されるパルス信号周波数と回転数との比率が変化してしまうため、１２極型の車両用交流発電機に装備された制御装置を１４極型又は１６極型の車両用交流発電機に流用すると、検出回転数を６／７倍又は３／４倍に誤認識してしまうため、界磁極数変更に応じてそれぞれ別々に設計、製造された制御装置を採用しなければならないという不便があった。この結果、上記した界磁極数増加方式の利点としての構成部品の共用化の効果を制御装置にまで及ぼすことができないという不満があった。
【０００７】
本発明は前記問題点に鑑みなされたものであり、回転数制御方式の車両用交流発電機の界磁極数変更による出力変更を部品点数及び体格の増大又は製造工程の変更を抑止しつつ可能とした車両用交流発電機装置を提供することをその目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用交流発電機装置は、所定極数の界磁極の回転により三相電機子巻線に誘起される交流電圧を整流してバッテリに出力する発電機と、前記バッテリ電圧を所定範囲に制御するとともに、前記交流電圧の周波数に基づいて前記車両用交流発電機の回転数を検出する制御部を有する制御装置とを備え、前記制御装置は、入力される前記三相電機子巻線の１相発電電圧の周波数に対してＮ倍（Ｎは２以上の整数）の周波数をもつパルス信号を発生する周波数ーパルス変換部を有し、前記制御部は、前記周波数ーパルス変換部から入力される前記パルス信号に基づいて前記回転数検出を実施する車両用交流発電機装置に適用される。
【０００９】
この回転数検出方式の車両用交流発電機装置によれば、１相発電電圧の周波数をＮ倍する周波数ーパルス変換部を発電機と制御部との間に増設することにより、制御部がこの周波数増倍されたパルス信号に基づいて回転数を検出し所望の制御を行うことができる。
【００１０】
このようにすれば、界磁極対数が異なる種々の形式の発電機に対して、この周波数ーパルス変換部の周波数変換率すなわち倍率を調整することにより、同一構成の制御部を用いて所望の回転数制御を実行できる。その結果、界磁極対数が異なる種々の発電機に対していちいち異なる制御部（通常レギュレータとも呼ばれる）をなす制御ＩＣを製造する手間がなく、製造が非常に簡単となる。もちろん、この場合、周波数ーパルス変換部の上記倍率の変更の手間は増えるが、この周波数ーパルス変換部の倍率変更はそれに対して格段に複雑である制御部の変更よりも格段に容易であるので、全体として製造が簡単となり、製造コストや保守が容易となる。
【００１１】
好適な態様において、周波数増倍比率である倍率Ｎは７に設定され、前記周波数ーパルス変換部は、前記１相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部とを備え、前記パルス数増倍部は、それぞれ入力されるパルス電圧のエッジから段ごとに段数×所定遅延時間だけ遅延したエッジを加えることにより、段ごとにパルス数を１だけ増加させるパルス追加段を６段縦続接続して構成されている。
【００１２】
本構成によれば、パルス追加段を６段全部有効とすることにより界磁極対数６の発電機に装備することができるとともに、パルス数増倍部のどれか一つのパルス追加段の段、好適には最終段を機能不能として、界磁極対数７の発電機に装備することにより、制御部を変更することなく、回転数検出方式の制御装置を簡単に実現することができる。
【００１３】
好適な態様において、周波数増倍比率であるＮは４に設定され、前記周波数ーパルス変換部は、前記１相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部とを備え、前記パルス数増倍部は、それぞれ入力されるパルス電圧のエッジから段ごとに段数×所定遅延時間だけ遅延したエッジを加えることにより、段ごとにパルス数を１だけ増加させるパルス追加段を３段縦続接続して構成されている。
【００１４】
本構成によれば、パルス追加段を３段全部有効とすることにより界磁極対数６の発電機に装備することができるとともに、パルス数増倍部のどれか一つのパルス追加段の段、好適には最終段を機能不能として、界磁極対数８の発電機に装備することにより、制御部を変更することなく、回転数制御方式の制御装置を簡単に実現することができる。
【００１５】
好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、基準クロック信号を発生する基準クロック回路と、前記基準クロック信号を分周して前記遅延時間に相当するタイミングで前記エッジを発生する所定段数の分周回路とを有し、前記パルス数増倍部の最終段を構成する前記パルス追加段が出力する前記エッジの累計遅延時間（前記所定遅延時間×パルス追加段の段数）が前記１相発電電圧の想定最大周波数値においても前記１相発電電圧の半周期未満となるように、前記基準クロック信号の周波数を設定する。
【００１６】
本構成によれば、上記パルス数増倍部において追加パルスが重なることによる誤動作を防止して、検出精度を向上することができる。
【００１７】
好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、 前記周波数ーパルス変換部は、前記制御部からの倍数指令に基づいて決定されたパルス周期で前記パルス信号を形成し、前記制御部は、入力されるパルス周波数に基づいて決定される回転数に応じて前記周波数ーパルス変換部の前記パルス周期を決定することにより、前記発電機の回転数が高い場合におけるパルス周期を短縮し、前記発電機の回転数が低い場合におけるパルス周期を延長する。
【００１８】
本構成によれば、高回転時におけるパルス誤出力を防止しつつ、低回転時におけるパルス周期を延長してパルス信号処理の耐ノイズ性を向上することができる。
【００１９】
好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、前記制御部と異なるＩＣチップに集積される。このようにすれば、上記界磁極対数が異なる各発電機に対して制御部を構成するＩＣを完全に共通化することができる。また、周波数ーパルス変換部の倍率変更は、周波数ーパルス変換部を構成するＩＣ（車両用交流発電機制御用の特殊な仕様の制御部を構成するＩＣに対して格段に安価で製造も簡単であり、市販品を容易に得ることができる）の倍率変更自体は、異なる倍率の周波数ーパルス変換部用ＩＣを必要種類準備して行ってもよい。又は、ＩＣパッケージから突出するジャンパーピンの切断やＩＣを搭載する配線基板複数層の導体をホールへの短絡ピンの挿入などにより実施してもよい。
【００２０】
なお、周波数ーパルス変換部と制御部とは同一のＩＣチップに集積されることもできる。この場合においても、制御部として機能するチップ上の領域に対する製造プロセスやマスクを変更する必要はなく、ただ周波数ーパルス変換部の最大倍率を減少させる配線マスクを用いて倍率が小さい周波数ーパルス変換部を製造すればよく、配線マスクを余分に一枚形成すればよい。
【００２１】
本発明では特に、界磁極対数Ｐ１をもつ第１の前記発電機用の前記制御装置の前記周波数ーパルス変換部を、第一の半導体集積回路製造プロセスにより製造して、Ｎを所定の倍数であるＮ１とし、Ｐ１より大きい界磁極対数Ｐ２をもつ第２の前記発電機用の前記制御装置の少なくとも前記周波数ーパルス変換部を、前記第一の半導体集積回路製造プロセスに対して配線マスクのみを変更することにより又はボンディングワイヤのボンディング箇所の変更により前記第一の前記発電機用の前記制御装置の前記周波数ーパルス変換部の一部回路を無効化して、ＮをＰ１×Ｎ１／Ｐ２に等しいＮ２に設定することをその特徴としている。
【００２２】
この構成によれば、配線マスク変更又はボンディングワイヤの配線パターンの変更を行った周波数ーパルス変換部を採用することにより、複雑な制御部の回路変更なしに簡単に界磁極対数Ｐ１用の制御装置と界磁極対数Ｐ２用の制御装置とをもつ回転数制御方式の車両用交流発電機装置を製造することができる。
【００２３】
このようにすれば、ＩＣ製造プロセスにおいて用いる配線マスクの変更などによる配線の切断や短絡により実現することができるので、製造工程をほとんど変更することなく実施することができる。また、ＩＣ製造プロセスにおけるボンディングワイヤの配線パターンの変更により上記配線変更を行う場合には制御部及び周波数ーパルス変換部を構成するＩＣチップ製造プロセスは全く変更する必要がなく、このＩＣチップのボンディングメタル領域とＩＣパッケージの端子とを接続するボンディングワイヤの配線作業を行うボンディングマシンの動作プログラムを変更するだけであるので、製造工程変更を一層簡素化することができる。
【００２４】
上記した本発明の好適な態様において、Ｐ１×Ｎ１＝Ｐ２×Ｎ２を、前記Ｐ１とＰ２との最小公倍数に設定する。これにより、制御部に入力されるパルス信号の周波数を低減することができるので、制御部の動作を高速化することが不要となる。
【００２５】
上記した本発明の好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、前記制御部と同じＩＣチップに集積されている。これにより、制御装置の構成を簡素化することができる。なお、この場合、界磁極対数が異なる二つの制御装置のために最終的には２種類のＩＣチップを製造する必要があるが、上記したようにこれら２つのＩＣチップの制御部に相当する領域の回路変更は不要であり、かつ、周波数ーパルス変換部の倍率変更もボンディングパターンの変更や配線マスクの変更により簡単に対応することができるので、異なる界磁極対数の二つの発電機のために全く異なる２種類の制御装置用ＩＣを製造するのに比較すれば、製造費用の増大を最小限に抑えることができる。
【００２６】
上記した本発明の好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、前記１相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部と、前記パルス信号の数の所定整数分の１のパルス電圧を発生するパルス数減少部とを備え、前記配線マスク又はボンディングワイヤのボンディング箇所の変更により、前記パルス数増倍部の出力を前記制御部に出力する第一の前記周波数ーパルス変換部と、前記パルス数減少部もしくは前記波形成形部の出力を前記制御部に出力する第二の周波数ーパルス変換部とを製造し、前記第一の発電機に装備する前記制御装置に前記第一の周波数ーパルス変換部を実装し、前記第二の発電機に装備する前記制御装置に前記第二の周波数ーパルス変換部を実装する。
【００２７】
すなわち、この構成によればパルス数増倍部で増倍されたパルス周波数の減少の有無もしくは発電周波数の変換の有無により、周波数ーパルス変換部の２種類の倍率を設定可能としているので、周波数ーパルス変換部の構成を簡素化することができる。
【００２８】
上記した本発明の好適な態様において、前記周波数ーパルス変換部は、前記１相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部とを備え、前記パルス数増倍部は、それぞれ入力されるパルス電圧のエッジから段ごとに段数×所定遅延時間だけ遅延したエッジを加えることにより、段ごとにパルス数を１だけ増加させるパルス追加段を、多段縦続接続して構成され、前記配線マスクの変更により、前記パルス追加段の段数を変更して、第一の前記周波数ーパルス変換部と、第二の周波数ーパルス変換部とを製造し、前記第一の発電機に装備する前記制御装置に前記第一の周波数ーパルス変換部を実装し、前記第二の発電機に装備する前記制御装置に前記第二の周波数ーパルス変換部を実装する。
【００２９】
すなわち、この構成によればパルス数増倍部を構成する所定段数のパルス追加段の追加段数を変更することにより、周波数ーパルス変換部の２種類の倍率を設定可能としているので、周波数ーパルス変換部の構成を簡素化することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施態様を以下に説明する。
【００３１】
〔第１の実施例〕
（全体構成）
図１は第１実施例の構成を示すブロック図である。
【００３２】
１は、車両用交流発電機装置（オルタネータ）であり、車両用交流発電機からなる発電機２と、発電機２に装備されて発電機２を制御する制御装置３とからなる。
【００３３】
発電機２は、３相電機子巻線４、３相電機子巻線４に接続されるダイオードブリッジで構成された全波整流回路５、３相電機子巻線４に鎖交させる交番磁界を発生させるランデルポール型鉄心（図示せず）に巻装される界磁巻線６を有している。ランデルポール型鉄心には、合計Ｐ極の界磁極が形成されている。なお、発電機２は、上記したランデルポール型鉄心をもつ回転子に限定されるものではなく、通常の永久磁石型又は界磁巻線型又はリラクタンス型の三相同期発電機により構成されることができる。
【００３４】
制御装置３は、界磁巻線６に通電する界磁電流を調整してオルタネータの出力電圧を所定範囲内に制御する電圧制御装置であり、定電圧電源回路７、周波数ーパルス変換回路８、電圧制御回路（本発明で言う制御部）９からなる。制御装置３は、キースイッチ１０を通じて車載のバッテリ１１の正極端子に接続されるＩＧ端子、ランプ１２を通じて車載のバッテリ１１の正極端子に接続されるＬ端子、車載のバッテリ１１の正極端子に接続されるＢ端子、三相電機子巻線４の一相出力端子に接続されるＰ端子、界磁巻線６の一端に接続されるＦ端子を有している。
【００３５】
定電圧電源回路７は、制御装置３の定電源電圧Ｖｃｃを形成する電源回路であり、車載のキースイッチ１０の投入を検出してＢ端子の電圧から所望の定電源電圧Ｖｃｃを出力する。周波数ーパルス変換回路８は、周波数ーパルス変換部８１と、パルス数増倍部８２とをからなる。周波数ーパルス変換部８１は、Ｐ端子電圧をパルス化する回路であり、抵抗８１１とコンパレータ８１２とで構成され、発電中は１相発電電圧（Ｐ電圧）を波形整形してデュ−ティ比が略５０％である矩形波信号（パルス信号）Ｐ０を出力する。
【００３６】
パルス数増倍部８２は、周波数ーパルス変換部８１から出力される矩形波電圧（パルス信号）のパルス頻度（パルス信号周波数ともいうものとする）を増加させるパルス周波数増倍回路である。
【００３７】
電圧制御回路９は、パルス数増倍部８２から出力されるパルス数に比例する回転数情報に基づいて界磁電流を断続制御したり、発電機２の異常を検出して車載の警報灯１２を点灯したりする回路であって、更に、バッテリ１１の電圧を所定の目標電圧範囲に調整するために界磁電流を断続制御する機能を有している。このような界磁電流制御や警報灯点灯制御等は本発明の主旨ではなくかつ従来周知の動作を実行するものであるため詳細説明は省略する。
（パルス数増倍部８２）
パルス数増倍部８２の回路構成例を図２に示す。この実施態様ではそれぞれ回転数制御方式を採用する磁極数１２（界磁極対数６）の発電機と磁極数１４（界磁極対数７）の発電機とに、ほとんど同じ構成の制御装置３を用いる場合を説明する。なお、図２は、界磁極対数６の発電機に用いる場合を説明する。
【００３８】
このパルス数増倍部８２は、Ｄフリップフロップ８２０を６段縦続接続してなる遅延型シフトレジスタ８２１と、所定基本周波数のクロックパルスを出力するクロック回路８２２と、クロック回路８２２から出力されるクロックパルスを分周する分周する分周回路８２３と、６段縦続接続接続された６個の排他論理和回路（イクスクルッシブオア（ＥＸーＯＲ）回路）８２４とからなる。
【００３９】
初段のＥＸーＯＲ回路８２４は、初段と二段目のＤフリップフロップ８２０の排他オア信号Ｐ１を出力し、残りのＥＸーＯＲ回路８２４は前段のＥＸーＯＲ回路８２４の出力信号と自己と同一段のＤフリップフロップ８２０の出力信号の排他論理和信号Ｐ２〜Ｐ６を出力する。
【００４０】
これにより、図３に示すように、最終段のＥＸーＯＲ回路８２４からは元のパルス信号Ｐ０の７倍の周波数のパルス信号Ｐ６が出力され、５段目のＥＸーＯＲ回路８２４からは元のパルス信号Ｐ０の６倍の周波数のパルス信号Ｐ５が出力される。
【００４１】
この実施態様では、磁極数１２（界磁極対数６）の発電機に本回路を適用する場合にはパルス信号Ｐ６を用い、磁極数１４（界磁極対数７）の発電機に本回路を適用する場合にはパルス信号Ｐ５を用いる。
【００４２】
この実施態様では、パルス数増倍部８２をを構成するＩＣチップ製造プロセスにおける配線マスクの変更により、パルス数増倍部８２の倍数を７から６に変更する。図２で説明すれば、実線８２５は界磁極対数６の発電機用の周波数ーパルス変換回路８をなすＩＣチップ製造プロセスに用いる配線マスクにおける周波数ーパルス変換回路８の出力端子８２６と最終段のＥＸーＯＲ回路８２４の出力端子とを接続する配線を示す。
【００４３】
また、破線８２７は界磁極対数７の発電機用の周波数ーパルス変換回路８をなすＩＣチップ製造プロセスに用いる配線マスクにおける周波数ーパルス変換回路８の出力端子８２６と最終段から二番目のＥＸーＯＲ回路８２４の出力端子とを接続する配線を示す。
【００４４】
配線マスクの変更により、周波数ーパルス変換回路８の出力端子を、実線８２５により最終段のＥＸーＯＲ回路８２４の出力端子に接続するか、又は、破線８２７により最終段から二番目のＥＸーＯＲ回路８２４の出力端子に接続するかにより、周波数ーパルス変換回路８の倍率を７と６とのどちらかに設定することができる。なお、破線８２７をもつ配線マスクを採用する場合には、最終段のＥＸーＯＲ回路８２４と最終段のＤフリップフロップ８２０とは不要であるので、それらに電源電圧を印加する配線を同様に切断してもよい。
【００４５】
周波数ーパルス変換回路８の倍率変更を、その他の配線変更を行う配線マスクの変更によっても当然行うことができる他、周波数ーパルス変換回路８が集積されたＩＣチップの各ボンディングエリアとそれが実装されるＩＣパッケージの各リード端子との間のボンディングパターンの変更により行うことができる。また、リードフレームから上記リード端子を製造する場合に、このＩＣパッケージに密閉される短絡用金属領域をこのリード端子と同時に作成し、この短絡領域へのボンディングワイヤの接続を行うか否かにより、配線を行うか、行わないかを決定するようにしてもよい。
【００４６】
周波数ーパルス変換回路８を構成するＩＣチップが搭載されるリードフレームの配線パターンを変更することにより上記配線を実施してもよい。なお、このリードフレームの配線パターンの変更は、銅シートのパンチングに用いるダイの形状により簡単に行うことができ、上記した倍数変更程度の簡単な配線変更自体はこのリードフレームの配線パターンの変更によりなんら問題なく対応することができる。
【００４７】
このように構成すれば、磁極数１２の発電機の場合には発電電圧の１周期中に７パルスのパルス信号Ｐ６を得ることができ、磁極数１４の発電機の場合には６パルスのパルス信号Ｐ５を得ることができる。したがって、界磁極数がいずれの場合でも発電機の１回転子あたり両界磁極対数Ｐ１、Ｐ２の最小公倍数である４２パルスのパルス信号を得ることができ、電圧制御回路８はの内部を全く変更することなく、回転数制御方式の発電制御、たとえば電圧制御、負荷応答制御、警報制御等を実行することができるので、製造と保守の両面において簡素化、コスト低減を実現することができる。
【００４８】
なお、好適には、倍数すなわちパルス数増倍倍率をnとした場合に、Ｄフリップフロップ８２０の遅延時間Ｔ２（図３参照）が１相交流電圧の半周期の１／nを超えないないように設定することが望ましい。このように設定することで回転数が急変した際にも回転数情報形成遅れを最小限に抑えることができる。
【００４９】
つまり、この実施例によれば、磁極数２Ｐ１ の発電機と磁極数２Ｐ２ の発電機との両方に共通の制御部９を利用可能にすべく、パルス数増倍部８２が、Ｐ1 とＰ２との最小公倍数ｍに相当するパルス頻度のパルス信号を出力するように二つの倍数を設定し、配線変更によりそのどちらかを選択しているので。磁極数が２Ｐ1 個の発電機と磁極数が２Ｐ２個の発電機の制御装置３をほぼ共通部品化することができるので、部品点数の低減を実現することができる。
【００５０】
（変形態様１）
変形態様を図４に示す。
【００５１】
この変形態様では、最終段のＥＸーＯＲ回路８２４の一方の入力端子を実線８２８で示される配線により最終段のＤフリップフロップ８２０の出力端子に接続するか、又は、そうではなく破線８２９で示される配線８２９により設置するかを、配線マスクの変更により行う。なお、破線８２９を採用する場合には、最終段のＤフリップフロップ８２０への電源電圧を印加する配線は省略する。これによっても、同様の回路機能を実現することができる。
【００５２】
（変形態様２）
１２極（界磁極対数６）と１６極（界磁極対数８）の発電機を共用化する場合のパルス数増倍部８２の回路例を図５に示す。なお、配線変更部の図示は省略する。この場合には、６極対（１２極）と８極対（１６極）との最小公倍数が２４であるので、Ｄフリップフロップ８２４とＥＸーＯＲ回路８２４とをそれぞれ３個で実現することができる。すなわち、１２極発電機に適用する場合には３段全部使用し、１６極発電機の場合には２段のみを使用して、上記実施例同様に最終段のＥＸーＯＲ回路８２４の機能を無効化すればよい。
【００５３】
（変形態様３）
変形態様を図６に示す。
【００５４】
この変形態様は、所定段のパルス数増倍部８２出力を周波数ーパルス変換回路８の出力端子８２６に直接出力する（破線表示）か又は所定段の分周回路で間引いて（実線表示）出力するかで周波数ーパルス変換回路８の倍数を変更する。この場合にも、簡単な配線変更により、周波数ーパルス変換回路８の倍数変更が可能となる。
【００５５】
（変形態様４）
上記実施例では、周波数ーパルス変換回路８におけるパルス数増倍部８２の倍数を配線切り替えにより変更したが、パルス数増倍部８２自体を複数設け、そのどちらかを選択駆動することも可能である。
【００５６】
（変形態様５）
上記実施例では、シフトレジスタとＥＸーＯＲ回路とで周波数ーパルス変換回路８のパルス数増倍部８２を構成したが、ラッチ回路や周知のディジタル回路にて同様の動作を実現してもよいことは当然である。更に、パルス数増倍部８２の回路機能をソフトウエア処理により代替してもよい。この場合、あらゆる磁極数の発電機に対しても装置規模を大きくすることなく容易に対応が可能となる。
【００５７】
【実施例２】
他の実施例を図７〜図９を参照して説明する。
【００５８】
図７は、図２に示す周波数ーパルス変換部において、分周回路８２３を可変周期分周回路８２３’に変更し、この可変周期分周回路８２３’のパルス周期を制御部９からの倍数指令Ｓnにより制御すること構成を採用している。
【００５９】
なお、この可変周期分周回路８２３’はたとえば基準クロックパルスを累算して得たカウント値がＸに達するごとに最終段がパルス電圧を出力するカウンタ又はシフトレジスタにより構成され、このＸは電圧制御回路９からの制御信号（倍数指令）により設定されるように構成されている。
【００６０】
電圧制御回路９の制御動作を図８を参照して以下に説明する。
【００６１】
まず、所定周期あたりのパルス信号入力回数をカウントし（Ｓ１００）、それに基づいて回転数を演算する（Ｓ１０２）。
【００６２】
次に、演算した回転数と、あらかじめ記憶するテーブル（回転数ー倍数関係を示す）から好適な倍数Ｘ（Ｘ＝６〜１０）を設定し（Ｓ１０４）、この倍数Ｘに相当する３ビットの倍数指令を形成し、この倍数指令を可変周期分周回路８２３’に出力する（Ｓ１０６）。なお、この倍数Ｘは、基準クロックパルス周期（又はこの基準クロックパルス周期を所定段数分周して形成した分周パルス周期）のＸ倍の周期を示す。
【００６３】
上記テーブルの一例を図９に示す。これにより、電圧制御回路９に入力されるパルス信号のパルス周期が低回転域にて短くなりすぎることがないように、かつ、高回転域にて長くなりすぎることがないように調整することができる。これにより、回転数が急変した場合にでも回転数情報の精度を保ったまま追従性を高める事ができるのでより一層正確な回転数情報が得られる。
【００６４】
なお、好適には発電機最高回転数における発電周波数の１００倍以上の基準クロック周波数がよい。１６極発電機を例にとると、最高回転数２００００ｒｐｍでの発電周波数は２．６７〔ｋＨｚ〕であり必要なクロック基準クロック周波数は２６７〔ｋＨｚ〕以上、好適には１〔ＭＨｚ〕とすればよい。また、前述したように、倍数をＸとした場合に、Ｄフリップフロップ８２０の遅延時間Ｔ２（図２参照）が１相交流電圧の１周期長の１／２nを越えないように上記テーブルを設定することが好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１を示す車両用交流発電機装置のブロック回路図である。
【図２】 図１の周波数ーパルス変換部を示すブロック回路図である。
【図３】 図２の周波数ーパルス変換部の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】 実施例１の変形態様を示す部分回路図である。
【図５】 実施例１の変形態様を示す部分回路図である。
【図６】 実施例１の変形態様を示す部分回路図である。
【図７】 実施例２を示す車両用交流発電機装置の要部ブロック回路図である。
【図８】 図７における電圧制御回路の制御動作を示すフローチャートである。
【図９】 実施例２における回転数とクロック周期倍率との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
２ 発電機
３ 制御装置
８ 周波数ーパルス変換部
９ 電圧制御回路（制御部）
８１ 周波数ーパルス変換部
８２ パルス数増倍部
８２２ 基準クロック回路
８２３ 分周回路
Claims (5)
- 所定極対数Ｐの界磁極の回転により三相電機子巻線に誘起される交流電圧を整流してバッテリに出力する発電機と、
前記バッテリ電圧を所定範囲に制御するとともに、前記交流電圧の周波数に基づいて前記車両用交流発電機の回転数を検出する制御部を有する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、入力される前記三相電機子巻線の１相発電電圧の周波数に対してＮ倍（Ｎは２以上の整数）の周波数をもつパルス信号を発生する周波数ーパルス変換部を有し、
前記制御部は、前記周波数ーパルス変換部から入力される前記パルス信号に基づいて前記回転数検出を実施する車両用交流発電機装置において、
界磁極対数Ｐ１をもつ第１の前記発電機用の前記制御装置の前記周波数ーパルス変換部を第一の半導体集積回路製造プロセスによる製造により、Ｎを所定の倍数であるＮ１とし、
Ｐ１より大きい界磁極対数Ｐ２をもつ第２の前記発電機用の前記制御装置の少なくとも前記周波数ーパルス変換部を前記第一の半導体集積回路製造プロセスに対して配線マスクのみを変更することにより又はボンディングワイヤのボンディング箇所の変更により前記第一の前記発電機用の前記制御装置の前記周波数ーパルス変換部の一部回路を無効化して、ＮをＰ１×Ｎ１／Ｐ２に等しいＮ２に設定してなることを特徴とする車両用交流発電機装置。 - Ｐ１×Ｎ１＝Ｐ２×Ｎ２を、前記Ｐ１とＰ２との最小公倍数に設定することを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機装置の製造方法。
- 前記周波数ーパルス変換部は、前記制御部と同じＩＣチップに集積されていることを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機装置。
- 前記周波数ーパルス変換部は、
前記１相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、
前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部と、
前記パルス信号の数の所定整数分の１のパルス電圧を発生するパルス数減少部と、
を備え、
前記配線マスク又はボンディングワイヤのボンディング箇所の変更により、前記パルス数増倍部の出力を前記制御部に出力する第一の前記周波数ーパルス変換部と、前記パルス数減少部もしくは前記波形整形部の出力を前記制御部に出力する第二の周波数ーパルス変換部とを製造し、
前記第一の発電機に装備する前記制御装置に前記第一の周波数ーパルス変換部を実装し、
前記第二の発電機に装備する前記制御装置に前記第二の周波数ーパルス変換部を実装してなることを特徴とする請求項１記載の車両用交流発電機装置。 - 前記周波数ーパルス変換部は、前記１相発電電圧を矩形波電圧に変換する波形整形部と、前記矩形波電圧の周波数の所定整数倍の数のパルス電圧を発生するパルス数増倍部とを備え、
前記パルス数増倍部は、それぞれ入力されるパルス電圧のエッジから段ごとに段数×所定遅延時間だけ遅延したエッジを加えることにより、段ごとにパルス数を１だけ増加させるパルス追加段を、多段縦続接続して構成され、
前記配線マスク又はボンディングワイヤのボンディング箇所の変更により、前記パルス追加段の段数を変更して、第一の前記周波数ーパルス変換部と、第二の周波数ーパルス変換部とを製造し、
前記第一の発電機に装備する前記制御装置に前記第一の周波数ーパルス変換部を実装し、
前記第二の発電機に装備する前記制御装置に前記第二の周波数ーパルス変換部を実装してなることを特徴とする請求項２記載の車両用交流発電機装置。
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