JP4144154B2

JP4144154B2 - 送受信装置を備えた車両用発電制御装置

Info

Publication number: JP4144154B2
Application number: JP2000069096A
Authority: JP
Inventors: 敏典丸山
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2020-03-13
Also published as: JP2001258295A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電状態を示す信号を出力し更に外部からの信号により特性を変更することが可能な車両用発電機の発電制御装置及びそれを用いた車両用発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用発電機の発電制御装置（レギュレータ）に送受信装置を設け、レギュレータと離れた外部の装置との間で情報交換を行う場合に、発電機の発電状態を示すレギュレータからの送信信号とレギュレータの特性が指示されるレギュレータの受信信号を共通の端子で送受信することが提案されている。更に、電圧パルス信号を用いてレギュレータの特性を指示することにより多段階に特性を制御することが提案されている。
【０００３】
例えば、特開平１０−５１９７６号公報は、レギュレータから外部の装置に発電状態信号を送信し、同じ端子を利用して外部の装置からのレギュレータ特性を指示する信号を受信している。また、特開平１１―２６２２９９号公報は、外部の装置から送られてくる電圧パルス信号によってレギュレータの特性値を広範囲に変更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】
車両用発電機は車両のエンジンルームに設置され、厳しい電気及び磁気的ノイズ環境に置かれている。このため、こうした外乱ノイズ環境の中でも、外部の装置から指示されたレギュレータ特性値を示す信号を正しく読み込み、また外部の装置が正しく読み込むことが容易な発電状態信号を外部の装置に送信することを可能とする、耐ノイズ性能の高い送受信装置が必要とされている。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、電圧パルス信号により外部の装置から指示されるレギュレータの特性値を示す信号を外乱ノイズで乱されることなく受信できるとともに、外部の装置がレギュレータから送信された発電状態信号を正しく受信することを可能とする送受信装置を備えた車両用発電制御装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、請求項１記載の構成を採用することができる。
【０００７】
この構成の車両用発電制御装置（レギュレータ）は、信号線に接続した入出力端子のインピーダンスを低位側に切り替えた場合に発生する入出力端子の電位よりも大きな値で外部の装置から送られてくる電圧パルス信号の有無を判断することで、入出力端子のインピーダンスが高位側に切り替えられている場合には、信号線を介して送られてくる電圧パルス信号が容量成分によって波形ひずみを生じてもその影響を少なくして外部の装置から指示されたレギュレータ特性値を示す信号を高精度で受信できるとともに、入出力端子のインピーダンスを低位側に切り替えることで外乱ノイズに影響されることなく発電状態信号を外部の装置に送信することができる。
【０００８】
請求項２記載の装置は、請求項１記載の装置において更に、電圧パルス信号の有無を判断する電圧しきい値を電圧パルス信号の最高電圧の３０％から６０％の範囲の値に設定することで、電圧パルス信号のパルス幅を精度よく読み込むことが可能となる。
【０００９】
請求項３記載の装置は、請求項１又は２記載の装置において更に、所定の範囲の周期に入らない電圧パルス信号を受信処理しないことで、外乱ノイズにより電圧パルス信号の周期が分断された場合に誤った電圧パルス信号を読み込むことを防止できる。
【００１０】
請求項４記載の装置は、請求項１又は２又は３記載の装置において更に、電圧パルス信号のパルス幅又はパルスデューティーを読み制御定数を定めることで多段階の制御定数の切り替えを可能にできるとともに、制御定数を平均化して記憶することで、電圧パルス信号が外乱ノイズによりそのパルス幅又はパルスデューイーが変化した場合でもその影響を格段に小さく改善できる。
【００１１】
【発明の実施の形態および実施例】
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。
【００１２】
（実施例）
図１は、本発明を適用したレギュレータの実施例を示す図であり、あわせてこのレギュレータと発電機と及び外部の装置（ＥＣＵ）との接続状態が示されている。
【００１３】
図１において、レギュレータ１は発電機２のＢ端子からの出力電圧を所定の調整電圧設定値（例えば１４Ｖ）に制御するためのものである。ＥＣＵ５は、レギュレータの特性値として図６に示される調整電圧設定値を指示する発電制御信号を内部インピーダンス５０を介して入出力端子であるＣＸ端子に出力するとともに，ＣＸ端子の電位を見て発電状態を判断する。３はイグニッションスイッチであり、ＥＣＵ５に電源を供給している。
【００１４】
レギュレータ１のスイッチング素子１３は、発電機２の界磁コイル２１との接続点であるＦ端子と、グランド電位であるＥ端子の間に接続され、発電制御回路１２の出力に応じて界磁コイル２１に印可する電圧を断続制御している。レギュレータ１の発電検出回路１６は、Ｐ端子を介して発電機２のステータコイル２２に接続され発電状態を検出し、発電状態出力回路１７と電源回路１１に出力信号を与えている。
【００１５】
レギュレータ１の外部信号受信回路１５は、ＥＣＵ５と接続されたＣＸ端子の電圧が入力され、電圧パルス信号に応じて定めたレギュレータの特性値を発電制御回路１２に出力している。レギュレータ１の電源回路１１はＣＸ端子の電圧と発電検出回路１６の出力に応じて発電制御回路に電源を供給している。
【００１６】
図２において、１００はＣＸ端子とＥ端子の間に接続された抵抗である。１０１、１０２、１０３は、電源トランジスタ１０６を制御する比較器１０４の正入力端子に入力される基準電圧と外部信号受信回路で使用する基準電圧Ｖ１を決定する分圧抵抗である。Ｖａは発電検出回路の出力であり、抵抗１０５を介して電源トランジスタ１０６を制御している。抵抗１０７は電源電流を制限するための制限抵抗であり、ダイオード１０８とツェナーダイオード１１０とで定電圧を作る。Ｖ２は発電検出回路で使用する基準電圧である。抵抗１０９、１１１はＢ端子電圧の分圧抵抗であり、比較器１１２の入力端子に接続されている。比較器１１２の基準側は外部信号受信回路１５の出力Ｖｒに接続されており、比較器１１２の出力は発電制御回路の出力であり、スイッチング手段１３に接続されている。ダイオード１４は界磁コイル２１の両端に接続された還流ダイオードである。
【００１７】
図３において、抵抗１２０、ダイオード１２１、コンデンサー１２２はＰ端子電圧のピーク電圧をホールドし、比較器１２４に抵抗１２３を介して負入力端子への入力電圧を供給している。Ｐ電圧が発生していない場合は比較器１２４の入力インピーダンスを通してコンデンサ１２２の電荷がＥ端子に放電し、比較器１２４の入力電圧が徐々に低下し、基準電圧Ｖ２を下回ると、発電機２の発電を停止したことを検出する。比較器１２４の出力は反転増幅器１２５、１２７を介して発電状態出力回路１７の入力端子ＶＧに接続されている。反転増幅器１２５の出力は抵抗１２８及びトランジスタ１２９を介して、電源回路に接続されている。図４において、外部の装置（ＥＣＵ）５と接続されたＣＸ端子とグランドであるＥ端子間には外乱ノイズを吸収するためのコンデンサ１３０と、電流制限抵抗１３４と発電検出回路１６の出力ＶＧを受けて動作するスイッチング手段１３５が接続されている。比較器１３７は正入力端子が抵抗１３６を介してＣＸ端子に接続され、負入力端子は電源回路１１で定められた電圧Ｖ１に接続されている。
【００１８】
１３８は比較器１３７の出力端子に接続され、電圧の立ち上がり時にトリガー信号を出力する立ち上がりエッジトリガーである。１３９は比較器１３７の出力端子に接続され、電圧が高電位の場合にＣＫ０端子にハイ信号が入力されるタイミングに合わせてカウントアップをし、Ｒ端子ハイ信号が入力されるタイミングでカウント値を０に戻すアップカウンタで構成されたＨｉｇｈ時間カウンターある。１４０はＣＫ０端子にハイ信号が入力されるタイミングに合わせてカウントアップをし、Ｒ端子ハイ信号が入力されるタイミングでカウント値を０に戻すアップカウンタで構成された周期カウンターある。
【００１９】
反転素子１４１、１４２は立ち上がりエッジトリガー１３８の出力から遅延をつけてＨａｉｇｈ、間カウンターのＲ端子に信号入力する。反転素子１４３、１４４は立ち上がりエッジトリガー１３８の出力から遅延をつけて周期カウンター１４０のＲ端子に信号入力する。１４５は立ち上がりエッジトリガー１３８のトリガー出力のタイミングで周期カウンター１４０のカウント値を読み込み所定範囲内の値であればトリガー信号を出力する周期判別回路である。１４６は立ち上がりエッジトリガー１３８のトリガー出力を所定の遅延をつけて除算回路１４９のＣＫ端子に送るトリガー遅延である。１４７、１４８はそれぞれＨｉｇｈ時間カウンター１３９及び周期カウンター１４０の出力を、立ち上がりカウンター１３８のトリガー出力で読み込み記憶するラッチ回路である。除算回路１４９はＣＫ端子にトリガー信号が入力されるタイミングで、ラッチ１４７の記憶値を分子とし、ラッチ１４８の記憶値を分母として計算を行う除算回路であり、計算結果はＡ／Ｔ端子に出力され、計算が終了するとＥＮＤ端子からトリガー信号を出力する。１５０はＣＫ端子にトリガー信号が入力されるタイミングで、除算回路１４９の計算結果を読み込み記憶するラッチ回路である。１３１は周期判別回路１４５のトリガー出力を遅延させる遅延回路である。
【００２０】
監視タイマー１５８は周期判別回路のトリガー信号を監視し所定時間トリガー信号の発生が無い場合にＳＥＴ信号を出力する監視タイマーである。
【００２１】
１５１は遅延回路１３１からのトリガー信号の数を数え、４回毎にトリガー出力を出すカウンター回路である。１５２、１５３はカウンター回路１５１のトリガー信号を遅延させて、加算カウンター１５６のＲ端子に入力するための遅延素子である。加算カウンター１５６は遅延回路１３１のトリガー出力のタイミングでラッチ１５０の記憶値を加算し記憶する加算カウンターであり、Ｒ端子に入力されるトリガー信号のタイミングで記憶値を０にリセットする。１５７はカウンター回路１５１ののトリガー信号のタイミングで加算カウンター１５６の記憶値を４分の１倍の値を読み込むラッチ回路で構成された平均値ラッチ回路である。
【００２２】
５１は比較器１３７の出力から電圧パルス信号のデューティー値を算出するデューティー計算回路である。５２は算出されたデューティー値を平均化し記憶する平均値ラッチ回路であり、Ｓ端子に接続された監視タイマー１５８のＳＥＴ信号に応じて記憶値を所定の値にセットすることが可能となっている。
【００２３】
Ｄ／Ａ変換機５３は平均値ラッチ回路５２の出力に応じた電圧Ｖｒを発生させ、発電制御回路１２の比較器１１２の基準側に供給する。
【００２４】
以下、上記回路の説明をする。
【００２５】
イグニッションスイッチ３が投入されると、ＥＣＵ５に電源が供給される。ＥＣＵ５が発電制御信号として高電位を送信するとレギュレータ１のＣＸ端子に接続された抵抗１００とＥＣＵ５の内部インピーダンス５０との分圧電圧がＣＸ端子に生じる。この電圧を受け比較器１０４が抵抗１０５を介して電源トランジスタ１０６を導通する。この結果比較器１１２が動作を開始し、スイッチング手段１３を駆動してＶｒで定まる調整電圧設定値に発電機２の出力電圧が上昇するまで界磁コイル２１への電圧印可を実施する。
【００２６】
発電機２が正常に発電している場合はステータ２２の端子であるＰ端子がおよそ５０％デューティーの方形波電位となるため、コンデンサ１２２の電位はＰ端子電位のピークホールドを行い、比較器１２４の負入力端子に高電位が加えられ、比較器１２４の出力は低電位となる。その結果、発電検出回路１６の出力であるＶＧ及びＶａは低電位となり、抵抗１０５を介して電源トランジスタ１０６の道通を維持するとともに、発電状態出力回路１７のスイッチング手段１３５を遮断状態とする。ＣＸ端子とＥ端子の間は抵抗１００で定まる高インピーダンス状態となる。レギュレータ１のＣＸ端子が高インピーダンス状態になると、ＥＣＵ５からの送信信号である高電位電圧により、ＥＣＵのＣＸ端子は高電位となり、ＥＣＵ５は発電状態が正常であると検出できる。
【００２７】
発電機２が回転停止し発電のできない状態になっている場合などは、Ｐ端子電圧が低いため、比較器１２４の出力は高電位となり発電状態出力回路１７のスイッチング手段１３５は導通状態となり、ＣＸ端子とＥ端子の間は直列接続された抵抗１３４とスイッチング手段１３５の道通インピーダンスと抵抗１００との並列回路で抵抗値が定まる。この時ＥＣＵ５に発電状態の異常を確実に送信するためにＣＸ端子の電位を１．５Ｖ以下に設定している。
【００２８】
次に発電が正常の状態のときにＥＣＵ５からの発電制御信号としてレギュレータ１の調整電圧設定値がＰＷＭ信号によって送られてくる場合を説明する。ＥＣＵ５の発電制御信号として所定のＰＷＭ信号が内部抵抗５０を介してレギュレータのＣＸ端子に送られてくると、ＣＸ端子電圧が抵抗１３６を介して比較器１３７の正入力側に入力され、比較器１３７は電圧しきい値Ｖ１との比較結果で出力を発生する。この出力はＨｉｇｈ時間カウンタ１３９によって、高電位である電圧パルス幅が測定され、周期カウンタ１４０によって電圧パルス周期が測定される。これらの値は電圧パルス幅の立ち上がりのタイミングでラッチ１４７、１４８に送られ、トリガー遅延１４６で定められた所定の遅延時間の後、除算回路１４９でデューティーを計算される。計算が終了すると、ラッチ１５０によって計算結果は一時的に記憶される。周期判別回路１４５で周期が所定の範囲に入っている信号かを判断し、問題が無ければラッチ１５０に記憶された値は、遅延回路１３１からのトリガー信号で加算カウンター１５６に加算される。ここで、遅延回路１３１の遅延時間はトリガー遅延１４６の遅延時間に除算回路１４９の計算時間を加えた値よりも大きくしてある。加算カウンター１５６が４回の入力を加算すると、カウンター１５１の出力により、平均値が平均値ラッチ回路１５７に記憶され、加算カウンター１５６の記憶値は、カウンター１５１の出力に遅れて、リセットされ次の４回分の積算に移る。平均値ラッチ回路１５７に記憶された値に応じて、Ｄ／Ａ変換機５３によって基準電圧が作られ発電制御回路１２の比較器１１２の正入力端子に入力される。
【００２９】
この実施例で示した調整電圧特性の一例を図６に示す。
【００３０】
(実施例の効果)
上記説明した実施例によれば更に以下の効果を奏することができる。
【００３１】
ＣＸ端子の電圧は図５で示されるようにＥＣＵ５の内部抵抗５０とレギュレータの抵抗１００とＣＸ端子に接続されたコンデンサ１３０とで定まる時定数で電圧上昇及び電圧下降する。発電異常時のＣＸ端子電圧の最大値であるＶｏｎ電圧付近では、発電正常時のＣＸ端子電圧は、この時定数の影響によりＣＸ端子で検出するデューティーと、ＥＣＵ５が送信した発電制御信号のデューティーが大きく異なることになる。しかし、実施例ではＣＸ端子に入力された電圧パルス信号を読むための電圧しきい値Ｖ１を上記Ｖｏｎ電圧よりも大きい値に設定しているため、電圧パルス幅の読み込み誤差を小さくすることができる。
【００３２】
特に指数関数的に時間が増加する時定数の特徴から、電圧パルス信号の最大電圧値の３０％から６０％の範囲に電圧しきい値Ｖ１を設定することで電圧パルス幅の読み込み誤差を格段に向上させることができる。
【００３３】
又この実施例では、ＣＸ端子から検出したＰＷＭ信号のデューティーに応じてレギュレータ１の調整電圧設定値を多段階に変更できるとともに、ＣＸ端子に入力された信号が仮に外乱ノイズにより周期を乱された場合は見だされた信号を排除して計算を行うため、外乱ノイズに強い送受信装置を提供できる。
【００３４】
更に、外乱ノイズにより受信信号が乱され続けた場合は、監視タイマー１５８が平均値ラッチ１５７の値を所定の設定値にセットすることで、発電機２の発電電圧の異常上昇を防止することができる。
【００３５】
外乱ノイズが受信信号のデューティーのみに影響を与える場合でも平均化回路５２の処理により特性値のずれを軽微なものにとどめることができる。
【００３６】
（変形形態）
なお、上記実施例では、平均化回路５２の動作として４回平均を開示したが、移動平均やとそれまでの記憶値と新たに記憶する値に重み付けを行い平均化する方法を取ってもよい。
【００３７】
また、レギュレータ１とＥＣＵ５とを接続する信号線とグラウンドの間に接続するコンデンサー１３０をレギュレータ１内に設置したが、ＥＣＵ５の内部又は信号線とグラウンド間に接続してもよい。
【００３８】
さらに、発電状態信号として発電停止時の信号を異常状態として出力する実施例を開示したが、電圧の異常上昇などの発電機の異常信号を出力してもよい。
また、実施例では、電源回路１１の比較器１０４の出力変化に遅れを設けていないが、比較器１０４の出力電圧が低電位から高電位に変化するまでに、ＰＷＭ信号の周期以上の遅延を付けることで、発電停止時であってもＰＷＭ信号の低電位側でＣＸ端子電圧が低下した場合にレギュレータ１の電源が停止することを防止する構造としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による発電制御装置を用いた実施例を示す回路図
【図２】図１に示される電源回路および発電制御回路を示す回路図
【図３】図１に示される発電状態検出回路を示す回路図
【図４】図１に示される外部信号受信回路および発電状態出力回路を示す回路図
【図５】発電制御装置の受信信号の状態を示す信号状態図
【図６】受信信号に応じて定める発電制御定数の調整電圧設定値を示す特性図
【図７】本発明の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１電圧制御装置（レギュレータ）
２発電機
５外部の装置
ＣＸ送受信信号の入出力端子
１５外部の装置からの送信信号を受信する外部信号受信回路
１６発電機の発電を検出する発電検出回路
１７発電機の発電状態を出力する発電状態出力回路

Claims

車両用発電機の発電電圧を調整する発電制御回路と、グラウンド配線又はボデーグラウンドを介して車両側制御装置と接続されるグラウンド端子と、グラウンドとの間で容量成分が接続される信号線を介して前記車両側制御装置の送受信回路の入出力端に接続される発電制御装置側の入出力端子と、前記発電制御装置側の入出力端子の電圧が始動判定値を上回る場合に動作を開始する電源回路と、前記車両用発電機の発電状態が正常な場合に前記入出力端子とグラウンドの間を高いインピーダンスに切り替え、発電状態が異常の場合には前記入出力端子とグラウンドの間を低いインピーダンスに切り替えることにより前記車両側制御装置の送受信回路に送信する発電状態出力回路と、前記発電制御側の入出力端子を通じて外部より入力される電圧パルス信号を所定の電圧しきい値で判断し受信する外部信号受信回路と、を備える車両用発電機の制御装置において、
前記外部信号受信回路の前記所定の電圧しきい値を、前記発電制御装置側の入出力端子とグラウンド端子との間のインピーダンスが低位側に切り替えられた場合に、前記入出力端子での端子電圧の最大値（Ｖｏｎ）よりも大きな値に定めることを特徴とする車両用発電機の制御装置。
前記外部信号受信回路の電圧しきい値を、前記発電制御装置側の入出力端子とグラウンド端子との間のインピーダンスが大きく切り替えられた場合に発生する電圧パルス信号における最高電圧の３０％から６０％の範囲に設定したことを特徴とする請求項１記載の車両用発電機の制御装置。
前記外部信号受信回路は受信された電圧パルス信号に応じた制御定数を記憶し、入力された電圧パルス信号の周期が所定の範囲を超えた場合には、制御定数の値を更新せず記憶された値を使用するとともに、前記電圧パルス信号の周期が所定の範囲を超える状態が所定の期間継続した場合は、所定の制御定数に切り替えることを特徴とする請求項１又は２記載の車両用発電機の制御装置。
前記外部信号受信回路は受信された電圧パルス信号のパルス幅又はパルスのデューティーに応じて前記制御定数を定めるとともに、制御定数を平均化して記憶することを特徴とする請求項１又は２又は３記載の車両用発電機の制御装置。