JP4662069B2

JP4662069B2 - 発電制御装置

Info

Publication number: JP4662069B2
Application number: JP2006281448A
Authority: JP
Inventors: 誉敏猪口; 幸二田中
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2011-03-30
Anticipated expiration: 2026-10-16
Also published as: JP2008099525A; DE102007048996B4; DE102007048996A1; US7531992B2; US20080088282A1

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載されて車両用発電機の発電制御を行う発電制御装置に関する。

従来から、エンジンコントロールユニットから車両用発電制御装置（ＩＣレギュレータ）に送られる発電電圧指令値の補正量を監視し、補正量が基準値を超えたときに異常判定を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この従来方法では、発電電圧目標値と実際の発電電圧とを常に比較し、この比較結果から演算される目標発電電圧制御信号の補正値を監視している。

また、従来から、車両用発電制御装置において、通信端子に入力される信号の電位から通信線の異常を判定し、バッテリや電気負荷を保護する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。この従来方法では、送信される制御信号に対して、入力部の電位を基準電位と比較することで通信線の状態を検出し、検出した状態に応じて出力電圧を制御している。

さらに、従来から、外部制御装置から車両用発電制御装置に誤った指示が送られた場合でも、適切な発電制御を維持するようにした方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。この従来方法では、車両用発電機の出力電圧が監視範囲内に入っていることをモニタし、範囲外になった場合には監視範囲内の目標値を用いて発電電圧を制御している。
特開平８−７９９８１号公報（第３−５頁、図１−５）特開平９−１９０８０号公報（第５−８頁、図１−９）特開２００６−１１５６１９号公報（第４−１０頁、図１−１０）

ところで、特許文献１に開示された従来方法では、発電システムの異常を検出することはできるが、異常時の対策をとることができず、安定した発電制御を行うことができないという問題があった。また、特許文献２に開示された従来方法では、通信線の断線やグランド短絡、バッテリ端子との短絡などの電位変化に応じて検出可能な異常は判定することはできるが、近年普及し始めたデジタル通信線を介して指示信号の内容異常は検出することができず、異常発生時に安定した発電制御を行うことはできないという問題があった。さらに、特許文献３に開示された従来方法では、出力電圧の指示信号異常のみにしか対処することができず、しかも、出力電圧が監視範囲内（正常範囲内）のときの指示信号異常は検出することができず、やはり異常発生時に安定した発電制御を行うことができないという問題があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、異常発生時に安定した発電制御を行うことができる発電制御装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の発電制御装置は、外部制御装置から送られてくる指示信号に応じて車両用発電機の発電制御を行っており、指示信号を受信したときに、この指示信号に含まれる指示値を検出する指示値検出手段と、指示値が正常範囲から外れたか否か、および、正常範囲内に含まれる指示値の検出が所定時間以上継続したか否かの両方を判定し、指示値が正常範囲から外れる場合、あるいは、正常範囲内に含まれる指示値の検出が所定時間以上継続した場合に、指示値が異常である旨の判定を行う異常判定手段と、異常判定手段によって異常である旨の判定がなされたときに、指示値とは関係のないデフォルトの設定値を発電制御用に決定する設定値決定手段とを備えている。指示信号に含まれる指示値が異常の場合であってもデフォルトの設定値を用いて発電制御を行うため、異常時にも安定した発電制御を維持することができる。また、指示値の内容を時間経過とともに変更するような場合（例えば、車両加速時等において一時的に発電トルクを低減するために必要な設定値を決定するような場合）に、何らかの異常で指示値の変更が行われなくなった場合には、指示値が正常範囲内に含まれる場合であってもこの指示値の異常を判定することができるため、このような異常時にもデフォルトの設定値を用いた安定した発電制御を行うことができる。

また、上述した指示信号には、複数種類の指示値の中の１つあるいは複数が含まれており、異常判定手段は、指示値の種類に応じて、異常判定を行う継続時間を設定することが望ましい。指示値の種類に応じて異なる異常判定を行うことが可能になり、異常検出精度を向上させることができる。

また、上述した設定値決定手段は、デフォルトの設定値を決定した後、指示値が正常に戻った場合に、この指示値に基づいて発電制御用の設定値を決定することが望ましい。異常状態から正常状態に復帰した場合（指示値の更新が再開した場合）に、正常な指示値を用いた発電制御を再開することができ、外部制御装置から送られてくる指示信号による精度の高い発電制御を行うことができる。

以下、本発明を適用した一実施形態の発電制御装置を含む発電システムについて、図面を参照しながら説明する。

図１は、一実施形態の発電システムの全体構成を示す図である。図１において、発電制御装置１は、車両用発電機２の出力電圧が所定の調整電圧（例えば１４Ｖ）になるように制御するためのものである。車両用発電機２は、固定子に含まれる三相の固定子巻線２１と、回転子に含まれる励磁巻線２２と、固定子巻線２１の三相出力を全波整流するために設けられた整流回路２３とを含んで構成されている。この車両用発電機２の出力電圧の制御は、励磁巻線２２に対する通電を発電制御装置１によって適宜断続制御することにより行われる。車両用発電機２の出力端子（Ｂ端子）はバッテリ３と電気負荷４に接続されており、Ｂ端子からバッテリ３や電気負荷４に充電電流や動作電流が供給される。また、発電制御装置１は、所定の信号線を介して外部制御装置としてのＥＣＵ（車両制御装置）８０に接続されている。

次に、発電制御装置１の詳細について説明する。図１に示すように、発電制御装置１は、パワートランジスタ１１、環流ダイオード１２および制御回路３０を備えている。パワートランジスタ１１は、車両用発電機２内の励磁巻線２２に直列に接続されており、オンされたときに励磁巻線２２に励磁電流が供給される。環流ダイオード１２は、励磁巻線２２に並列に接続されており、パワートランジスタ１１がオフされたときに励磁巻線２２に流れる励磁電流を環流させる。制御回路３０は、パワートランジスタ１１のオンオフ状態を制御する発電制御の他に、ＥＣＵ８０から送られてくる指示信号の異常を検出する。

制御回路３０は、デューティ検出回路３１、周波数検出回路３２、指示値検出回路３３、指示信号異常判定回路３４、設定値決定回路３８、Ｔｒ制御回路３９を有している。

デューティ検出回路３１は、ＥＣＵ８０から送られてくる指示信号としてのＰＷＭ信号のデューティを検出する。周波数検出回路３２は、ＥＣＵ８０から送られてくる指示信号としてのＰＷＭ信号の周波数を検出する。指示値検出回路３３は、デューティ検出回路３１および周波数検出回路３２のそれぞれによる検出結果に基づいて、ＥＣＵ８０から送られてきた指示信号によって指定される指示値を検出する。例えば、指示信号のデューティと周波数のそれぞれに別々の指示値が対応付けられており、同時に２つの指示値を検出することができる。なお、デューティあるいは周波数のいずれか一方のみを用いて１つの指示値のみが含まれている場合もあり、この場合には１つの指示値が検出される。

指示信号異常判定回路３４は、指示値検出回路３３によって検出された指示値の異常の有無を判定する。この指示信号異常判定回路３４は、指示値判定回路３５、カウンタ３６、指示値異常判定回路３７を有している。指示値判定回路３５は、指示値検出回路３３によって指示値が正常範囲内に含まれるか否かを判定する。カウンタ３６は、指示値が正常範囲内に含まれる場合に、その指示値の継続時間（受信継続時間）を計測する。指示値異常判定回路３７は、指示値判定回路３５によって指示値が正常範囲を外れていると判定されたときにこの指示値が異常であると判定する。また、指示値異常判定回路３７は、指示値判定回路３５によって指示値が正常範囲に含まれていると判定されたときにこの指示値の種類に基づいて異常判定のための指示継続時間を決定し、カウンタ３６による計測がこの指示計測時間に達したときにこの指示値が異常であると判定する。

設定値決定回路３８は、指示信号異常判定回路３４によって指示値の異常が検出されない場合（指示値が正常な場合）には、この指示値によって指定された設定値（例えば、調整電圧指示値、ＩＦ制限指示値、Ｆデューティ制限指示値）を決定する。また、設定値決定回路３８は、指示信号異常判定回路３４によって指示値の異常が検出された場合には、この指示値によって指定された設定値ではなく、あらかじめ用意されたデフォルトの設定値を決定する。Ｔｒ制御回路３９は、設定値決定回路３８によって決定された設定値となるようにパワートランジスタ１１を駆動する。なお、このＴｒ制御回路３９には、車両用発電機２の出力電圧を所定の調整電圧となるようにパワートランジスタ１１を駆動する構成や、このためにパワートランジスタ１１の駆動信号のデューティ比を設定したり励磁電流を検出する回路などが含まれているが、発電制御については従来から行われている各種の手法を用いることができるため、その詳細については省略する。

次に、発電制御装置１に信号線を介して接続されるＥＣＵ８０の詳細について説明する。図１に示すように、ＥＣＵ８０は、指示値決定回路８２、指示信号出力回路８６を備えている。指示値決定回路８２は、発電制御装置１に向けて送信する指示信号に含まれる指示値の内容を設定する。この指示値決定回路８２は、調整電圧決定回路８３、ＩＦ制限値決定回路８４、Ｆデューティ制限値決定回路８５を有している。調整電圧決定回路８３は、車速センサや温度センサ等を含む車両側センサ９０の検出信号に基づいて、車両用発電機２の出力電圧を制御する調整電圧指示値を決定する。ＩＦ制限値決定回路８４は、車両側センサ９０の検出信号に基づいて、車両用発電機２内の励磁巻線２２に流れる励磁電流の範囲を指定するＩＦ制限指示値を決定する。Ｆデューティ制限値決定回路８５は、車両側センサ９０の検出信号に基づいて、発電制御装置１内のパワートランジスタ１１を駆動する信号のデューティの範囲を指定するＦデューティ制限指示値を決定する。

指示信号出力回路８６は、指示値決定回路８２によって決定された調整電圧指示値、ＩＦ制限指示値、Ｆデューティ制限指示値の１つ以上を含む指示信号を生成して出力する。例えば、この指示信号のデューティと周波数のそれぞれに調整電圧指示値、ＩＦ制限指示値、Ｆデューティ制限指示値のいずれかを対応させることにより、出力する指示信号に、同時に２つの指示値を含ませることができる。なお、指示信号のデューティと周波数のそれぞれは、所定の正常範囲内に含まれるように設定される。

上述した指示値検出回路３３が指示値検出手段に、指示信号異常判定回路３４が異常判定手段に、設定値決定回路３８が設定値決定手段にそれぞれ対応する。

本実施形態の発電システムはこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。図２は、指示信号を受信して指示値に応じた発電制御を行う発電制御装置１の動作手順を示す流れ図である。発電制御装置１が動作を開始してＥＣＵ８０から送られてくる指示信号を制御回路３０内のデューティ検出回路３１および周波数検出回路３２によって受信すると（ステップ１００）、指示値検出回路３３は指示信号に含まれる指示値を検出する（ステップ１０１）。

次に、指示信号異常判定回路３４内の指示値判定回路３５は、検出された指示値が正常範囲内に含まれているか否かを判定する（ステップ１０２）。正常範囲内に含まれている場合には肯定判断が行われ、次に、指示値判定回路３５は、指示値が前回受信した指示値に対して変更されているか否かを判定する（ステップ１０３）。変更されている場合には肯定判断が行われ、次に、指示値異常判定回路３７は指示値に基づいて異常判定のための指示継続時間を決定し（ステップ１０４）、カウンタ３６は計測動作を開始し（ステップ１０５）、指示継続時間を計測する（ステップ１０６）。なお、指示値が変更されておらずステップ１０３の判定において否定判断が行われた場合にはステップ１０６に移行して指示継続時間の計測動作が維持される。

次に、指示値異常判定回路３７は、カウンタ３６による計測が所定時間（指示継続時間）が経過したか否かを判定する（ステップ１０７）。経過した場合には肯定判断が行われる。ここで肯定判断が行われた場合や、ステップ１０２の判定において否定判断が行われた場合（指示値が正常範囲内に含まれていなかった場合）には、指示値異常判定回路３７は指示値が異常であると判定し（ステップ１０８）、設定値決定回路３８はこの異常と判定された指示値についてはデフォルトの設定値を決定し（ステップ１０９）、この決定したデフォルトの設定値でパワートランジスタ１１を駆動して発電制御を行う（ステップ１１０）。その後、発電状態が継続しているか否かが判定され（ステップ１１１）、継続している場合にはステップ１００に戻って処理が繰り返される。また、発電状態が終了した場合にはステップ１１１の判定において否定判断が行われ、指示値に基づく一連の発電制御が終了する。

また、カウンタ３６による計測が所定時間経過する前に指示値の検出が終了した場合にはステップ１０７の判定において否定判断が行われる。この場合には、指示値異常判定回路３７は指示値が正常であると判定し（ステップ１１２）、設定値決定回路３８はこの正常と判定された指示値で指定された設定値を決定し（ステップ１１３）、この決定した設定値でパワートランジスタ１１を駆動して発電制御を行う（ステップ１１４）。その後、ステップ１１１に移行して、発電継続の有無判定が行われる。

なお、上述した一連の図２に示す動作手順の動作は所定間隔で繰り返される。したがって、一旦異常判定が行われて設定値決定回路３８によってデフォルトの設定値が決定された場合であっても、指示値が正常に戻ると、この正常な指示値に基づいた発電制御用の設定値の決定が速やかに行われる。

図３は、指示値の異常判定の概要を示す図である。図３に示す例では、指示継続時間がＴに設定されており、この時間Ｔが異常になると、指示値に基づく設定値の代わりにデフォルトの設定値が用いられる様子が示されている。時間Ｔが経過するまでは、指示値が正常範囲内に含まれる限り指示値が正常であると判定され、時間Ｔが経過した後は指示値が正常範囲に含まれるか否かに関係なく指示値が異常であると判定される。

図４は、調整電圧指示値の具体例を示す図である。図４において、縦軸が調整電圧指示値で指定される調整電圧Ｖreg の範囲に、横軸が時間経過にそれぞれ対応している。例えば、調整電圧指示値の正常範囲内においては、調整電圧の低い領域は車両加速時の発電トルク低減に使われている。このような場合には、指示継続時間Ｔは時間ｔ２よりも長い時間に設定される。したがって、調整電圧指示値が正常範囲にある場合であっても、時間ｔ２よりも長い指示継続時間Ｔを超えてこの指示値の受信が継続する場合には、この指示値は異常と判定される。

図５は、ＩＦ制限指示値の具体例を示す図である。図５において、縦軸がＩＦ制限指示値で指定される励磁電流ＩＦの範囲に、横軸が時間経過にそれぞれ対応している。例えば、ＩＦ制限指示値の正常範囲内においては、励磁電流が少ない領域は車両加速時の発電トルク低減に使われている。このような場合には、指示継続時間Ｔは時間ｔ１よりも長い時間に設定される。したがって、ＩＦ制限指示値が正常範囲にある場合であっても、時間ｔ１よりも長い指示継続時間Ｔを超えてこの指示値の受信が継続する場合には、この指示値は異常と判定される。

このように、本実施形態の発電制御装置１では、指示信号に含まれる指示値が異常の場合であってもデフォルトの設定値を用いて発電制御を行うため、異常時にも安定した発電制御を維持することができる。また、指示値の内容を時間経過とともに変更するような場合（例えば、車両加速時等において一時的に発電トルクを低減するために必要な設定値を決定するような場合）に、何らかの異常で指示値の変更が行われなくなった場合には、指示値が正常範囲内に含まれる場合であってもこの指示値の異常を判定することができるため、このような異常時にもデフォルトの設定値を用いた安定した発電制御を行うことができる。

また、指示信号には複数種類の指示値の中の１つあるいは複数が含まれており、指示値異常判定回路３７は、指示値の種類に応じて、異常判定を行う継続時間を設定している。これにより、指示値の種類に応じて異なる異常判定を行うことが可能になり、異常検出精度を向上させることができる。

また、設定値決定回路３８は、デフォルトの設定値を決定した後、指示値が正常に戻った場合に、この指示値に基づいて発電制御用の設定値を決定している。これにより、異常状態から正常状態に復帰した場合（指示値の更新が再開した場合）に、正常な指示値を用いた発電制御を再開することができ、ＥＣＵ８０から送られてくる指示信号による精度の高い発電制御を行うことができる。

一実施形態の発電システムの全体構成を示す図である。指示信号を受信して指示値に応じた発電制御を行う発電制御装置の動作手順を示す流れ図である。指示値の異常判定の概要を示す図である。調整電圧指示値の具体例を示す図である。ＩＦ制限指示値の具体例を示す図である。

符号の説明

１発電制御装置
２車両用発電機
３バッテリ
４電気負荷
１１パワートランジスタ
１２環流ダイオード
２１固定子巻線
２２励磁巻線
２３整流回路
３０制御回路
３１デューティ検出回路
３２周波数検出回路
３３指示値検出回路
３４指示信号異常判定回路
３５指示値判定回路
３６カウンタ
３７指示値異常判定回路
３８設定値決定回路
３９Ｔｒ制御回路
８０ＥＣＵ（車両制御装置）

Claims

外部制御装置から送られてくる指示信号に応じて車両用発電機の発電制御を行う発電制御装置において、
前記指示信号を受信したときに、この指示信号に含まれる指示値を検出する指示値検出手段と、
前記指示値が正常範囲から外れたか否か、および、正常範囲内に含まれる前記指示値の検出が所定時間以上継続したか否かの両方を判定し、前記指示値が正常範囲から外れる場合、あるいは、正常範囲内に含まれる前記指示値の検出が所定時間以上継続した場合に、前記指示値が異常である旨の判定を行う異常判定手段と、
前記異常判定手段によって異常である旨の判定がなされたときに、前記指示値とは関係のないデフォルトの設定値を発電制御用に決定する設定値決定手段と、
を備えることを特徴とする発電制御装置。
請求項１において、
前記指示信号には、複数種類の指示値の中の１つあるいは複数が含まれており、
前記異常判定手段は、前記指示値の種類に応じて、異常判定を行う継続時間を設定することを特徴とする発電制御装置。
請求項１において、
前記設定値決定手段は、前記デフォルトの設定値を決定した後、前記指示値が正常に戻った場合に、この指示値に基づいて発電制御用の設定値を決定することを特徴とする発電制御装置。
請求項１〜３のいずれかにおいて、
前記指示信号はＰＷＭ信号であることを特徴とする発電制御装置。