JP4316568B2 - 車両用発電機の制御システム - Google Patents

Description

この発明は、発電機の発電電圧を調整する制御装置において、外部端子からの制御信号を３種類のみとすることにより、回路構成の簡略化およびコストダウンを実現した車両用発電機の制御システムに関するものである。

図５は従来の車両用発電機の制御システムを示す回路構成図である。
図５において、従来の車両用発電機の制御システムは、車両に搭載されて発電電圧を調整するための制御装置１と、界磁コイル２０１、電機子コイル２０２および整流器２０３を有する車載の発電機２と、車両運転時にＯＮされるキースイッチ３と、電機子コイル２０２から整流器２０３を介して出力される発電電圧によって充電される車載のバッテリ４と、を備えている。

制御装置１は、バッテリ４の端子電圧（以下、「バッテリ電圧」という）を検出する電圧検出回路を有し、バッテリ電圧に応じて界磁コイル２０１に供給する界磁電流を断続制御することにより、発電電圧を所定電圧に調整する。
このため、制御装置１は、バッテリ４に接続された出力端子Ｂ（以下、「Ｂ端子」という）、バッテリ電圧検出用の入力端子Ｓ（以下、「Ｓ端子」という）と、キースイッチ３を介してバッテリ４に接続された電源入力端子ＩＧ（以下、「ＩＧ端子」という）と、を備えている。

また、制御装置１は、界磁コイル２０１に接続されたパワーＭＯＳＦＥＴ１０１と、パワーＭＯＳＦＥＴ１０１の出力端子に接続された逆流防止用のダイオード１０２と、パワーＭＯＳＦＥＴ１０１をＯＮ／ＯＦＦするためのトランジスタ１０４と、ＩＧ端子に接続された抵抗器１０３および１０５と、トランジスタ１０４をＯＮ／ＯＦＦするためのコンパレータ１０６と、Ｓ端子（外部電圧検出端子）に接続された抵抗器１０７および可変抵抗器１０８と、ＩＧ端子に接続された抵抗器１０９およびツェナーダイオード１１０と、を備えている。

抵抗器１０３および１０５の接続点は、トランジスタ１０４の出力端子およびパワーＭＯＳＦＥＴ１０１のゲート端子に接続されている。
コンパレータ１０６、抵抗器１０７および可変抵抗器１０８は、バッテリ電圧を検出するための電圧検出回路を構成している。
すなわち、抵抗器１０７および可変抵抗器１０８は、バッテリ電圧を分圧して検出電圧を生成し、検出電圧をコンパレータ１０６に入力している。
抵抗器１０７および可変抵抗器１０８の接続点は、コンパレータ１０６の比較入力端子（＋）に接続され、コンパレータ１０６の基準入力端子（−）には、基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。

図５において、車両の始動時にキースイッチ３がＯＮ（閉成）されると、パワーＭＯＳＦＥＴ１０１のゲート電圧は、抵抗器１０３および１０５の分圧比によるバッテリ電圧の分圧値となり、パワーＭＯＳＦＥＴ１０１が導通状態となるので、界磁コイル２０１に界磁電流が供給されて、発電機２は発電可能な状態となる。

一方、抵抗器１０９を介してバッテリ電圧が供給されるツェナーダイオード１１０は、バッテリ電圧に基づく定電圧電源Ｖ１を構成する。また、定電圧電源Ｖ１に基づいて、コンパレータ１０６における基準電圧Ｖｒｅｆ（バッテリ電圧に対する比較基準）が生成される。
車両の機関始動により発電機２が発電を開始すると、制御装置１内の電圧検出回路１０７、１０８は、Ｓ端子からバッテリ電圧を検出して、コンパレータ１０６の比較入力端子（＋）に入力する。

この検出電圧が基準入力端子（−）に設定された所定電圧Ｖｒｅｆよりも高くなると、コンパレータ１０６のＯＮ出力によりトランジスタ１０４が導通し、パワーＭＯＳＦＥＴ１０１が遮断することにより、界磁電流が減少して発電機２の発電電圧が低下する。
一方、バッテリ電圧の検出電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、コンパレータ１０６のＯＦＦ出力によりトランジスタ１０４が遮断され、パワーＭＯＳＦＥＴ１０１が導通することにより、界磁電流が増加して発電機２の発電電圧が上昇する。

このように、界磁電流の断続を繰り返すことにより、発電機２の発電電圧が一定の所定電圧に制御される。
しかし、自動車用発電機を駆動する場合には、車両の運転状態に応じて、発電電圧を抑制してエンジン負荷を軽減させることや、逆に、発電電圧を促進させてバッテリを急速に充電させることが必要となるため、発電電圧を３種類以上に設定可能にする必要がある。
そこで、外部コントロールユニットからの制御信号に応じて、制御装置による調整電圧を変化させるシステムが提案されている。

特開昭６２−１０７６４３号公報

この種の車両用発電機の制御システムは、たとえば、特開昭６２−１０７６４３号公報に参照されるが、この場合、発電電圧を３段設定するために、２本の外部入力端子が必要となり、制御装置の配線が多くなるという問題点があった。
また、外部コントロールユニットからの入力端子を１本のみ設けて、任意に制御電圧を調整する制御システムとして、たとえば、特許第３１０２９８１号があげられるが、この場合は、外部入力信号を判定するための回路を制御装置内に設ける必要があり、制御装置の構成が非常に複雑となるので、コストアップを回避することができないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、外部から制御信号を取り込むための専用の制御端子を単一で構成し、システム全体を簡略化してコストダウンを実現するとともに、制御信号を３種類（接地信号、開放信号およびプルアップ信号）で構成した車両用発電機の制御システムを得ることを目的とする。

この発明に係る車両用発電機の制御システムは、車両に搭載されて電機子コイルおよび界磁コイルを有する発電機と、車両に搭載されて電機子コイルから出力される発電電圧によって充電されるバッテリと、バッテリの端子電圧を検出する電圧検出回路を有し、バッテリの端子電圧に応じて界磁コイルに供給する界磁電流を断続制御することにより、発電電圧を所定電圧に調整する制御装置とを備えた車両用発電機の制御システムにおいて、制御装置に単一の制御端子を設けるとともに、制御端子に外部コントロールユニットを接続し、外部コントロールユニットは、バッテリの端子電圧および車両の運転状態に応じて、制御端子に対して、接地信号、開放信号およびプルアップ信号のうちのいずれか１つを制御信号として供給し、制御装置は、制御端子に供給される接地信号に応答して、界磁電流を遮断することにより発電機を発電停止状態にし、制御端子に供給される開放信号に応答して、界磁電流を断続制御することにより発電電圧を通常時の第１の制御電圧に調整し、制御端子に供給されるプルアップ信号に応答して、界磁電流を断続制御することにより、発電電圧を第１の制御電圧よりも高い第２の制御電圧に調整するものである。

この発明によれば、制御装置の構成を複雑化することなく、制御装置に設けられた単一の制御端子を介して外部コントロールユニットから入力される制御信号に応じて、発電電圧を、「０」、「第１の制御電圧」、「第２の制御電圧」の３段階に制御することができる。

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システムを示す回路構成図であり、図１において、前述（図５参照）と同様の構成については、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ａ」を付して詳述を省略する。
なお、制御装置１Ａ内の電源回路を構成する抵抗器１０９およびツェナーダイオード１１０は、図面の煩雑さを回避するために、ここでは省略されている。

この場合、前述の構成に加えて、外部コントロールユニット５が設けられている。
また、制御装置１Ａには、単一の制御端子Ｃ（以下、「Ｃ端子」という）が設けられており、Ｃ端子には、外部コントロールユニット５が接続されて、外部コントロールユニット５からの制御信号が入力される。

外部コントロールユニット５は、バッテリ電圧および車両の運転状態に応じて、Ｃ端子に対して、接地信号（グランド電圧）、開放信号およびプルアップ信号（ｈｉｇｈ電圧）のうちのいずれか１つを制御信号として供給するようになっている。

また、制御装置１Ａは、Ｃ端子に供給される接地信号に応答して、界磁電流を遮断することにより発電機２を発電停止状態にし、Ｃ端子に供給される開放信号に応答して、界磁電流を断続制御することにより発電電圧を通常時の第１の制御電圧に調整し、Ｃ端子に供給されるプルアップ信号に応答して、界磁電流を断続制御することにより、発電電圧を第１の制御電圧よりも高い第２の制御電圧に調整する。

図１において、外部コントロールユニット５は、Ｃ端子に接続されたトランジスタ５０１および５０２と、Ｃ端子に供給される制御信号（Ｃ端子の入力状態）を決定するためにトランジスタ５０１および５０２をＯＮ／ＯＦＦ制御する制御回路５０３とを有する。
また、制御装置１Ａにおいては、前述と同様の回路素子１０１〜１０８に加えて、コンパレータ１０６の基準入力端子（−）の分圧比を決定する抵抗器１１１、１１２および１１３を有する。

制御装置１Ａ内において電圧検出回路を構成する抵抗器１１１〜１１３は、前述のように、定電圧電源Ｖ１から基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。
コンパレータ１０６の基準入力端子（−）とＣ端子との間には、ダイオード１１４が挿入されている。

抵抗器１１２および１１３の接続点には、トランジスタ１１５の出力端子が接続され、トランジスタ１１５のベース端子は、抵抗器１１６を介してＩＧ端子に接続されている。また、トランジスタ１１５のベース端子には、別のトランジスタ１１７の出力端子が接続され、トランジスタ１１７のベース端子は、ツェナーダイオード１１９および抵抗器１１８を介してＣ端子に接続されている。

制御装置１Ａは、外部コントロールユニット５からＣ端子に供給される制御信号に応じて、抵抗器１１１〜１１３による分圧比を変更して基準電圧Ｖｒｅｆを変更することにより、制御信号に応答して発電電圧を調整するようになっている。
トランジスタ１１５および１１７は、抵抗器１１１〜１１３の分圧比を変更するためのスイッチング素子として機能し、抵抗器１１６、１１８およびツェナーダイオード１１９は、トランジスタ１１５および１１７をＯＮ／ＯＦＦさせるための回路素子として機能する。

次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による具体的な制御動作について説明する。
通常運転時においては、前述と同様に、コンパレータ１０６のＯＮ／ＯＦＦ出力によりトランジスタ１０４がＯＮ／ＯＦＦされ、パワーＭＯＳＦＥＴ１０１がＯＦＦ／ＯＮされて界磁電流が減少／増大し、この界磁電流の断続を繰り返すことによって発電機２の発電電圧が一定に制御される。

ただし、制御装置１Ａ内のコンパレータ１０６において、基準入力端子（−）側で設定される基準電圧Ｖｒｅｆ（分圧電圧）の分圧比は、定電源電圧Ｖ１のみによって決定される一定値ではなく、Ｃ端子からの入力信号に応じて３段階に変化する。
まず、Ｃ端子から入力される制御信号が「接地信号（グランド電圧）」であった場合、つまり、外部コントロールユニット５内の制御回路５０３により、トランジスタ５０１がＯＦＦ（遮断）され、且つトランジスタ５０２がＯＮ（導通）された場合には、コンパレータ１０６の基準入力端子（−）側は、ダイオード１１４を介して接地される。

これにより、基準電圧Ｖｒｅｆが０［Ｖ］となるので、トランジスタ１０４は常にＯＮ（導通）状態となり、パワーＭＯＳＦＥＴ１０１は、常にＯＦＦ（遮断）状態となる。したがって、発電機２は発電停止状態となり、発電電圧は０［Ｖ］になる。
また、Ｃ端子から入力される制御信号が「開放信号」であった場合、つまり、外部コントロールユニット５内の制御回路５０３により、トランジスタ５０１および５０２が両方ともＯＦＦ（遮断）された場合には、基準電圧Ｖｒｅｆは接地信号ではなくなる。しかし、電源電圧Ｖ１をツェナーダイオード１１９のブレイク電圧よりも低い電圧に設定しておくことにより、基準電圧Ｖｒｅｆもツェナーダイオード１１９のブレイク電圧よりも低くなる。

これにより、ツェナーダイオード１１９がＯＦＦ（遮断）され、トランジスタ１１７もＯＦＦ（遮断）されて、トランジスタ１１５が導通するので、コンパレータ１０６の基準入力端子（−）側には、抵抗器１１１および１１２の分圧比によって決定された基準電圧Ｖｒｅｆ１が印加される。

一方、コンパレータ１０６の比較入力端子（＋）側には、Ｓ端子電圧（バッテリ電圧）の分圧電圧が印加されており、これにより、バッテリ電圧を検出している。
したがって、コンパレータ１０６は、バッテリ電圧の分圧値と基準電圧Ｖｒｅｆ１（抵抗器１１１および１１２による電源電圧Ｖ１の分圧値）とを比較して、パワーＭＯＳＦＥＴ１０１のＯＮ／ＯＦＦ（断続）を繰り返すことにより、発電機２の発電電圧を一定電圧に制御する。このとき、基準電圧Ｖｒｅｆ１に基づいて制御される発電電圧を、第１の制御電圧と称する。

次に、Ｃ端子から入力される制御信号がプルアップ信号（ｈｉｇｈ電圧）の場合、つまり、外部コントロールユニット５内の制御回路５０３により、トランジスタ５０１がＯＮ（導通）され、且つトランジスタ５０２がＯＦＦ（遮断）された場合には、Ｃ端子電圧は、ほぼバッテリ電圧まで上昇する。

これにより、ツェナーダイオード１１９がＯＮ（導通）し、トランジスタ１１７もＯＮ（導通）するので、トランジスタ１１５がＯＦＦ（遮断）される。
したがって、コンパレータ１０６の基準入力端子（−）側には、抵抗器１１１と直列の抵抗器１１２および１１３との分圧比によって決定された基準電圧Ｖｒｅｆ２が印加される。

このときの基準電圧Ｖｒｅｆ２は、上記基準電圧Ｖｒｅｆ１よりも高い分圧値となり、したがって、基準電圧Ｖｒｅｆ２に基づいて制御される発電電圧（第２の制御電圧）は、上記第１の制御電圧よりも高い電圧値となる。以下、前述と同様に、発電機２の発電電圧は、第２の制御電圧に一定に制御される。

図２は基準電圧Ｖｒｅｆ１およびＶｒｅｆ２に基づく発電電圧（第１および第２の制御電圧）の切替動作の一例を示す説明図であり、外部コントロールユニット５内のトランジスタ５０１および５０２のＯＮ／ＯＦＦ動作と関連付けて示している。
図２において、横軸はトランジスタ５０１および５０２のＯＮ／ＯＦＦ状態（制御信号）を示し、縦軸はＳ端子電圧ＶＳを示している。Ｃ端子の入力信号は制御信号に相当し、Ｓ端子電圧ＶＳは、バッテリ電圧に相当している。

ここでは、接地信号（グランド電圧）の場合の発電電圧が０［Ｖ］、第１の制御電圧が１４．５［Ｖ］、第２の制御電圧が１５．５［Ｖ］に設定された場合を示している。
このように、制御装置１Ａに設けられた単一のＣ端子を介して、外部コントロールユニット５から入力される制御信号に応じて、発電電圧を、０［Ｖ］と、１４．５［Ｖ］（第１の制御電圧）と、１５．５［Ｖ］（第２の制御電圧）との３段階に制御することができるので、制御装置１Ａの構成が複雑化することはない。

また、外部コントロールユニット５において生成される制御信号は、接地信号、開放信号、プルアップ（ｈｉｇｈ）信号の３種類のみであり、制御装置１Ａの構成が簡略化されるので、コストアップを招くことなく容易に実現することができる。
また、制御装置１Ａは、バイポーラトランジスタを用いた回路により構成されているので、ノイズなどによる影響を受けにくく、確実に制御動作を実行することができる。

なお、図１において、制御装置１Ａ内の電圧検出回路は、３通りの制御信号（Ｃ端子電圧）に応答して、コンパレータ１０６の基準入力端子（−）側に供給される基準電圧Ｖｒｅｆを、３通り（０Ｖ、１４．５Ｖ、１５．５Ｖ）の制御電圧に対応するように切替設定したが、コンパレータ１０６の比較入力端子（＋）側に供給されるバッテリ電圧の検出電圧を切替設定してもよい。

この場合、制御装置内の電圧検出回路は、バッテリ電圧を分圧して検出電圧に変換する電圧検出抵抗器を含み、制御装置は、外部コントロールユニット５から供給される制御信号に応じて、電圧検出抵抗器の抵抗比を変更することにより、制御信号に応答した発電電圧の調整を行うことになる。
この場合も、前述と同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
また、コンパレータ１０６の比較入力端子（＋）側において、Ｓ端子電圧ＶＳを検出したが、Ｂ端子電圧を検出電圧としても同等の作用効果を奏する。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、特に言及しなかったが、各制御電圧（発電電圧）の切替時（図２参照）においては、発電機２内の界磁コイル２０１に対する界磁電流（励磁電流）の急激な変化によって、エンジン回転が不安定になり易いので、これを回避するために、デューティ制御を適用して、各制御電圧（発電電圧：Ｓ端子電圧ＶＳ）を漸増（または、漸減）制御により切替えることが望ましい。

また、上記実施の形態１では、制御装置１Ａ内にコンパレータ１０６を設け、制御信号（Ｃ端子電圧）に応じて基準入力端子（−）側の分圧値（基準電圧）を変更したが、コンパレータ１０６の代わりに、抵抗器、ツェナーダイオードおよびトランジスタにより構成された回路を用いてもよい。

図３はこの発明の実施の形態２によるデューティ制御に基づく各制御電圧の漸増（または、漸減）切替動作を示す説明図である。
また、図４はこの発明の実施の形態２による車両用発電機の制御システムを示す回路構成図であり、抵抗器、ツェナーダイオードおよびトランジスタにより構成された回路を用いて、トランジスタ５０１またはトランジスタ５０２のベース電圧のデューティ切替動作（図３参照）を実現した場合を示している。

図４において、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または符号の後に「Ｂ」を付して詳述を省略する。
制御装置１Ｂは、前述のコンパレータ１０６に代えて、ツェナーダイオード１２０を備えている。

また、ツェナーダイオード１２０のカソード側は、抵抗器１２１を介してＳ端子に接続されるとともに、抵抗器１２２、１２３およびトランジスタ１２４を介して接地されている。
トランジスタ１２４のベース端子は、抵抗器１２７を介してＣ端子に接続されるとともに、抵抗器１２７および１２６を介してＩＧ端子に接続されている。

抵抗器１２２および１２３の接続点は、トランジスタ１２５を介して接地されており、トランジスタ１２５のベース端子は、ツェナーダイオード１２８を介してＣ端子に接続されるとともに、ツェナーダイオード１２８および抵抗器１２６を介してＩＧ端子に接続されている。

一方、外部コントロールユニット５Ｂ内の制御回路５Ｂは、バッテリ電圧の増減および運転状態に応じた制御信号の切替時において、トランジスタ５０１または５０２のベース電圧を、図３のようにデューティ信号にすることにより、漸増または漸減させるようになっている。
すなわち、制御回路５Ｂは、図３において、３通り（０［Ｖ］、１４．５［Ｖ］、１５．５［Ｖ］）のＳ端子電圧ＶＳ（制御電圧）に対し、矢印（ａ）〜（ｄ）で示す４通りの増減切替に対応して、ベース電圧波形（ａ）〜（ｄ）で示す４通りのデューティ制御によるベース電圧の漸増および漸減制御を可能にしている。

これにより、制御装置１Ｂは、制御信号の切替時において、Ｃ端子電圧（デューティ信号）に応じて、発電電圧を調整するための制御電圧の変化をリニア（直線的）に切替え、界磁電流の急変を回避して運転状態を安定化させる。

図３において、矢印（ａ）は発電停止状態（ＶＳ＝０［Ｖ］）から第１の制御電圧（ＶＳ＝１４．５［Ｖ］）への漸増制御、矢印（ｂ）は第１の制御電圧（ＶＳ＝１４．５［Ｖ］）から第２の制御電圧（ＶＳ＝１５．５［Ｖ］）への漸増制御、（ｃ）は第２の制御電圧（ＶＳ＝１５．５［Ｖ］）から第１の制御電圧（ＶＳ＝１４．５［Ｖ］）への漸減制御、（ｄ）は第１の制御電圧（ＶＳ＝１４．５［Ｖ］）から発電停止状態（ＶＳ＝０［Ｖ］）への漸減制御である。

上記矢印（ａ）〜（ｄ）で示す各切替動作に対して、外部コントロールユニット５Ｂ内のトランジスタ５０１、５０２のベース電圧は、以下のようにデューティ制御される。
すなわち、矢印（ａ）に対応したベース電圧波形（ａ）においては、トランジスタ５０１のＯＦＦ状態を保持したまま、トランジスタ５０２のベース電圧ＯＮデューティ比を漸減させてトランジスタ５０２をＯＦＦ状態に移行させる。

また、矢印（ｂ）に対応したベース電圧波形（ｂ）においては、トランジスタ５０２のＯＦＦ状態を保持したまま、トランジスタ５０１のベース電圧ＯＮデューティ比を漸増させてトランジスタ５０１をＯＮ状態に移行させる
また、矢印（ｃ）に対応したベース電圧波形（ｃ）においては、トランジスタ５０２のＯＦＦ状態を保持したまま、トランジスタ５０１のベース電圧ＯＮデューティ比を漸減させてトランジスタ５０１をＯＦＦ状態に移行させる。

さらに、矢印（ｄ）に対応したベース電圧波形（ｄ）においては、トランジスタ５０１のＯＦＦ状態を保持したまま、トランジスタ５０２のベース電圧ＯＮデューティ比を漸増させてトランジスタ５０２をＯＮ状態に移行させる。

このように、制御回路５０３Ｂにより、トランジスタ５０１またはトランジスタ５０２の導通から遮断への切替時、または遮断から導通への切替時に、ベース電圧をデューティ制御することで、Ｃ端子からの入力信号により決定されるコンパレータ１０６の−入力側の分圧比も漸減または漸増制御されることになる。よって、制御装置１Ｂの構成を変えることなく漸増および漸減制御が可能となる。

また、図４のように、制御装置１Ｂ内に、抵抗器１２１〜１２３、１２６、１２７と、ツェナーダイオード１２０、１２８と、トランジスタ１２４、１２５とにより構成された回路を用いることにより、コンパレータ１０６（図１参照）を用いることなく、同様の制御電圧切替動作を実現することができる。

なお、制御装置１Ｂの他の動作については、前述と同様であり、トランジスタ１０４のＯＮ／ＯＦＦによってパワーＭＯＳＦＥＴ１０１がＯＦＦ／ＯＮされ、これにより、界磁電流が減少（または、増大）し、この界磁電流の断続を繰り返すことにより、発電機２の発電電圧が一定に制御される。
ただし、図４においては、コンパレータ１０６（図１参照）を介さずに、Ｃ端子から入力される制御信号に応じて決定されるＳ端子電圧ＶＳの分圧値Ｖｓの変化により、制御電圧が変更される。

次に、図４を参照しながら、制御装置１Ｂによる具体的な制御電圧の切替動作について説明する。
図４において、まず、制御信号が「接地信号」の場合には、トランジスタ１２４および１２５にベース電流が供給されないので、トランジスタ１２４、１２５は両方ともＯＦＦ状態となり、Ｓ端子電圧ＶＳの分圧値Ｖｓは、バッテリ電圧そのものとなる。
したがって、ツェナーダイオード１２０が導通されて、トランジスタ１０４が常にＯＮ状態となるので、パワーＭＯＳＦＥＴ１０１は常に遮断となり、発電電圧は０［Ｖ］になる。

また、制御信号が「開放信号」の場合には、抵抗器１２６および１２７によるバッテリ電圧の分圧値により、ツェナーダイオード１２８が遮断されてトランジスタ１２５が遮断され、且つ、トランジスタ１２４が導通する。
このとき、抵抗器１２６および１２７によるバッテリ電圧の分圧値は、ツェナーダイオード１２８のブレイク電圧よりも低く、且つ、トランジスタ１２４を導通させるのに十分な電圧値以上に設定されることは、言うまでもない。

これにより、Ｓ端子電圧ＶＳの分圧電圧Ｖｓは、抵抗器１２１の抵抗値と抵抗器１２２および１２３の直列抵抗値との分圧比により決定される。
ここで、分圧電圧Ｖｓが、トランジスタ１０４を導通させるベース電圧と、ツェナーダイオード１２０のブレイク電圧との和よりも大きい電圧値になると、トランジスタ１０４がＯＮ（導通）される。

一方、分圧電圧Ｖｓが、トランジスタ１０４を導通させるベース電圧と、ツェナーダイオード１２０のブレイク電圧との和よりも低い場合には、トランジスタ１０４がＯＦＦ（遮断）される。

このように、界磁電流の導通の断続を繰り返すことにより、発電機２の発電電圧が一定に制御される。このとき、分圧電圧Ｖｓによって決定される制御電圧は、前述と同様に、第１の制御電圧と称される。

また、制御信号が「プルアップ信号」の場合には、Ｃ端子電圧がほぼバッテリ電圧まで上昇するので、ツェナーダイオード１２８が導通し、トランジスタ１２５も導通して、分圧電圧Ｖｓは、抵抗器１２１および１２２の分圧比によって決定される。このとき、分圧電圧Ｖｓによって決定される制御電圧は、前述と同様に、第２の制御電圧と称される。

以上のように、外部コントロールユニット５Ｂからの制御信号を１系統のみで構成して、３段階の発電電圧制御が可能となるので、前述と同様に、制御装置１Ｂおよび制御回路５０３Ｂの構成が簡略化される。
また、制御装置１Ｂ内の回路構成を特に変更することなく、外部コントロールユニット５Ｂ内の制御回路５０３Ｂによるトランジスタ５０１または５０２のベース電圧のデューティ制御により、切替時の制御電圧を漸増または漸減することができ、発電電圧の目標値の急変を回避して運転状態を安定化することができる。

また、デューティ制御に基づく発電電圧の漸増または漸減制御により、バッテリ４の急速充電時や、エンジン回転数の低い運転状態においても、安定したエンジン回転を実現することができる。
また、第１の制御電圧を通常の発電電圧に設定しておくことにより、たとえば、Ｃ端子が断線した場合でも、制御装置１Ｂは通常の発電電圧の制御を継続することができる。

なお、制御装置１Ｂ内の電圧検出回路（ツェナーダイオード１２０）は、バッテリ電圧の検出電圧として、Ｓ端子電圧ＶＳの分圧電圧Ｖｓを用いているが、Ｂ端子電圧を用いてもよい。
この場合、電圧検出端子（Ｓ端子）を省略することができ、さらにコストダウンを実現することができる。

この発明の実施の形態１による車両用発電機の制御システムを示す回路構成図である。 この発明の実施の形態１による制御信号に応じた第１および第２の制御電圧の切替動作の一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による外部コントロールユニットのデューティ制御に基づく第１および第２の制御電圧の漸増（漸減）切替制御動作の一例を示す説明図である。 この発明の実施の形態２による車両用発電機の制御システムを示す回路構成図である。 従来の車両用発電機の制御システムを示す回路構成図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ 制御装置、２ 発電機、４ バッテリ、５、５Ｂ 外部コントロールユニット、１１１〜１１３ 抵抗器、１２０ ツェナーダイオード（電圧検出回路）、２０１ 界磁コイル、２０２ 電機子コイル、Ｃ 制御端子、Ｖｒｅｆ 基準電圧。

Claims (4)

1. 車両に搭載されて電機子コイルおよび界磁コイルを有する発電機と、
   前記車両に搭載されて前記電機子コイルから出力される発電電圧によって充電されるバッテリと、
   前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出回路を有し、前記バッテリの端子電圧に応じて前記界磁コイルに供給する界磁電流を断続制御することにより、前記発電電圧を所定電圧に調整する制御装置と
   を備えた車両用発電機の制御システムにおいて、
   前記制御装置に単一の制御端子を設けるとともに、
   前記制御端子に外部コントロールユニットを接続し、
   前記外部コントロールユニットは、前記バッテリの端子電圧および前記車両の運転状態に応じて、前記制御端子に対して、接地信号、開放信号およびプルアップ信号のうちのいずれか１つを制御信号として供給し、
   前記制御装置は、
   前記制御端子に供給される前記接地信号に応答して、前記界磁電流を遮断することにより前記発電機を発電停止状態にし、
   前記制御端子に供給される前記開放信号に応答して、前記界磁電流を断続制御することにより前記発電電圧を通常時の第１の制御電圧に調整し、
   前記制御端子に供給される前記プルアップ信号に応答して、前記界磁電流を断続制御することにより、前記発電電圧を前記第１の制御電圧よりも高い第２の制御電圧に調整することを特徴とする車両用発電機の制御システム。
2. 前記電圧検出回路は、前記バッテリの端子電圧に対する比較基準となる基準電圧を生成する抵抗器を有し、
   前記制御装置は、前記外部コントロールユニットから供給される前記制御信号に応じて、前記抵抗器による分圧比を変更して前記基準電圧を変更することにより、前記制御信号に応答した前記発電電圧の調整を行う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システム。
3. 前記電圧検出回路は、前記バッテリの端子電圧を分圧して検出電圧に変換する電圧検出抵抗器を有し、
   前記制御装置は、前記外部コントロールユニットから供給される前記制御信号に応じて、前記電圧検出抵抗器の抵抗比を変更することにより、前記制御信号に応答した前記発電電圧の調整を行う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システム。
4. 前記外部コントロールユニットは、前記制御信号の切替時に、前記制御信号をデューティ信号とし、
   前記制御装置は、前記制御信号の切替時において、前記デューティ信号により、前記発電電圧を調整するための制御電圧の変化をリニアに切替えることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用発電機の制御システム。

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