JP4737030B2 - 車両用発電制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用発電機の出力電圧を制御する車両用発電制御装置に関する。

近年、車両の電気負荷の増加に伴って電源系の重要性が高まっており、エンジンの状況やバッテリの状態によって発電量を変更するために、車両側ＥＣＵが通信によって車両用発電機に発電制御特性を指示するシステムが増えてきている（例えば、特許文献１参照。）。このようなシステムでは、車両用発電機は、車両側ＥＣＵから発電制御特性を指示する信号を受信した後、次の信号を受信するまでの間、前回の受信信号で指示された発電制御特性の値を記憶しておく必要があり、この記憶には例えばメモリが用いられる。
独国特許出願公報第１９６３８８７２号明細書

ところで、特許文献１に開示されたシステムにおいてメモリに発電制御特性の値を記憶する場合に、スタータクランキング時や、バッテリ外れ時に電気負荷が投入されたときなどにおいてバッテリ電圧（バッテリ外れの場合には車両用発電機の出力電圧）が一時的に低下すると、車両用発電機の発電制御を行う車両用発電制御装置が初期状態に戻ってしまい、メモリの内容が初期化され、直前に受信した信号で指示された発電制御特性とは異なる制御特性による誤動作が発生するという問題があった。特に、複数種類の制御信号を必要に応じて個々に送受信するシステムでは、ある制御信号の送受信タイミングの間に他の制御信号の送受信タイミングが割り込むことになるため、前回の受信した制御信号で指示される発電制御特性を記憶する動作が必ず必要になるため上記の誤動作が懸念され、一時的な電圧低下が発生しても車両側ＥＣＵ（外部制御装置）が意図した発電制御特性で車両用発電機の発電状態を制御し続けることができる手法が望まれている。

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、外部制御装置が指示した発電制御特性で車両用発電機の発電状態の制御を継続して行うことができる車両用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、本発明の車両用発電制御装置は、外部制御装置から送られてくる信号によって指示された発電制御特性で車両用発電機の発電制御を行っており、起動直後あるいは再起動直後の初期状態を検出する初期状態検出手段と、初期状態検出手段によって初期状態が検出されたときにその旨を示す初期状態信号を外部制御装置に向けて送信する送信手段と、外部制御装置から送られてくる発電制御信号を受信する受信手段と、受信手段によって受信された発電制御信号で指示された発電制御特性を用いて車両用発電機の発電制御を行う発電制御手段とを備えている。バッテリ電圧低下やノイズによって車両用発電制御装置が再起動されて初期状態となったときに、この初期状態を検出してその旨を外部制御装置に通知しているため、この通知を受信した外部制御装置から直前に指示した発電制御特性を再度車両用発電制御装置に向けて送信することができ、外部制御装置が指示した発電制御特性で車両用発電機の発電制御を継続して行うことが可能になる。

また、上述した受信手段によって受信された発電制御信号で指示された発電制御特性を保持するとともに、起動直後あるいは再起動直後にデフォルト値が設定される受信信号保持手段をさらに備え、初期状態検出手段は、受信信号保持手段の保持内容を監視し、保持内容がデフォルト値であるときに初期状態であると判定する。受信信号保持手段の保持内容とデフォルト値との一致、不一致を調べるだけで容易に初期状態を検出することができる。

また、上述した初期状態検出手段によって初期状態であることが検出されたときにその旨を示す初期状態信号を保持する初期状態信号保持手段をさらに備え、送信手段から外部制御装置に向けて初期状態検出に対応する初期状態信号が正常に送信された後にこの初期状態信号の内容が解除される。これにより、車両用発電制御装置において初期状態が検出されたことを確実に外部制御装置に通知することができる。

また、上述した送信手段は、外部制御装置から送信要求があったときに初期状態信号を送信する。これにより、外部制御装置の動作タイミングにあわせて初期状態信号を送信することができ、外部制御装置と各種の信号を送受信する装置が多い場合であっても通信手順を簡素化することができる。

また、上述した外部制御装置から送られてくる発電制御信号で指示される発電制御特性の更新間隔よりも、外部制御装置から送られてくる送信要求の間隔の方が短い。これにより、発電制御特性が更新されずに長い時間放置されることを防止することができる。

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用発電制御装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を適用した一実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図であり、あわせてこの車両用発電制御装置と車両用発電機やバッテリ、電気負荷、ＥＣＵ（電子制御装置）との接続状態が示されている。

図１において、車両用発電制御装置２は、車両用発電機１の出力端子（Ｂ端子）の電圧が所定の調整電圧設定値（例えば１４Ｖ）になるように制御するためのものである。また、車両用発電制御装置２は、Ｂ端子以外に、ＢＳＳ端子（通信用）、Ｆ端子（励磁駆動用）、Ｅ端子（接地用）を有している。Ｂ端子は、所定の充電線を介してバッテリ３や各種の電気負荷４に接続されている。ＢＳＳ端子は、外部制御装置としてのＥＣＵ５に接続されている。Ｆ端子は、車両用発電機１内の励磁巻線１１の一方端に接続されている。Ｅ端子は、車両用発電機１のフレームに接続されている。なお、図１では、車両用発電制御装置２は、車両用発電機１と併設されているように図示したが、実際には車両用発電機１に内蔵されている。

車両用発電機１は、回転子に含まれる励磁巻線１１と、固定子に含まれる三相の固定子巻線１２と、固定子巻線１２の三相出力を全波整流するために設けられた整流回路１３とを含んで構成されている。この車両用発電機１の出力電圧の制御は、励磁巻線１１に対する通電を車両用発電制御装置２によって適宜断続制御することにより行われる。

次に、車両用発電制御装置２の詳細構成および動作について説明する。図１に示すように、車両用発電制御装置２は、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴ２１、環流ダイオード２２、発電制御回路２３、外部信号送受信回路２４、レジスタ２５、初期状態検出回路２６を備えている。

ＭＯＳ−ＦＥＴ２１は、ドレインがＢ端子に、ソースがＦ端子にそれぞれ接続され、励磁巻線１１に直列に接続されて、オン状態のときに励磁巻線１１に励磁電流が流れる。環流ダイオード２２は、カソードがＦ端子に、アノードがＥ端子にそれぞれ接続され、励磁巻線１１に並列に接続されて、ＭＯＳ−ＦＥＴ２１がオフ状態のときに励磁電流を環流させる。

発電制御回路２３は、車両用発電機１の出力電圧を所定の調整電圧に制御するためにＭＯＳ−ＦＥＴ２１を駆動する。ＭＯＳ−ＦＥＴ２１の駆動は、所定のデューティ比を有する駆動信号をゲートに印加することにより行われる。また、発電制御回路２３は、急激な発電トルクの増加を抑制するために徐々に発電量を増加させる徐励制御の機能を有しており、この発電量の抑制時間を規定する徐励時間が設定されている場合には徐励制御を実施する。

外部信号送受信回路２４は、ＢＳＳ端子を介してＥＣＵ５との間で信号の送受信処理を行う。例えば、ＬＩＮ、ＣＡＮ、FlexRay等のプロトコルを用いたデジタル通信によって各種の信号の送受信が行われている。また、本実施形態では、ＥＣＵ５から送信要求があった場合に、車両用発電制御装置２側からＥＣＵ５に対して信号の送信が行われるものとする。

レジスタ２５は、ＥＣＵ５から受信した信号に含まれる発電制御信号で指定される各種の制御データと、車両用発電制御装置２からＥＣＵ５に対して送信する信号に含ませる各種の送信データとを格納する。このために、レジスタ２５には、受信信号に対応する制御データを格納する複数の受信レジスタと、送信信号に対応する送信データを格納する複数の送信レジスタとからなっている。

図２は、レジスタ２５の具体例を示す図である。図２に示すように、レジスタ２５には、８個の受信レジスタと８個の送信レジスタが含まれている。８個の受信レジスタに格納される制御データ（発電制御特性）としては、例えば、調整電圧、徐励時間、発電制御回路２３からＭＯＳ−ＦＥＴ２１のゲートに入力する駆動信号のデューティ比の上限値と下限値などがある。なお、この受信レジスタに格納される各種の制御データの内容は、キースイッチ（図示せず）がオンされた直後の起動時や、電源電圧低下あるいはノイズ等によって車両用発電制御装置２が再起動された場合には、あらかじめ決められたデフォルト値に設定され、その後、ＥＣＵ５から送られてきた値に更新される。また、８個の送信レジスタに格納される送信データとしては、例えば、発電制御回路２３による発電制御で用いられる調整電圧や徐励時間、あるいは、異常発生を知らせる警報信号（図示しない異常検出回路等で異常が検出されたときに所定値にセットされる）、受信レジスタの内容（格納された制御データ）が初期状態のときにその旨を通知するための初期状態信号などが含まれる。

初期状態検出回路２６は、車両用発電制御装置２が初期状態になったことを検出する。この初期状態とは、キースイッチ（図示せず）がオンされた直後の起動時や、電源電圧低下あるいはノイズ等によって車両用発電制御装置２が再起動された場合に対応しており、例えば、複数の受信レジスタの全部（あるいは一部でもよい）の内容がデフォルト値と一致するか否かを監視し、一致する場合に初期状態であると判定される。初期状態検出回路２６は、初期状態であると判定したときに、送信レジスタに含まれる初期状態信号を所定の値にセットする。例えば、初期状態であると判定したときに初期状態信号の値が“０”にセットされる。

上述した初期状態検出回路２６が初期状態検出手段に、外部信号送受信回路２４が送信手段、受信手段に、発電制御回路２３が発電制御手段に、レジスタ２５内の受信レジスタが受信信号保持手段に、レジスタ２５内の送信レジスタが初期状態信号保持手段にそれぞれ対応する。

本実施形態の車両用発電制御装置２はこのような構成を有しており、次にその制御動作を説明する。

図３は 車両用発電制御装置２の動作手順を示す流れ図であり、初期状態信号のセットとこれに関連する動作手順が示されている。キースイッチ（図示せず）がオンされて車両用発電制御装置２が動作を開始するとレジスタ２５内の受信レジスタの内容がデフォルト値にセットされ、初期状態検出回路２６は、受信レジスタがデフォルト値にセットされたことを検出して送信レジスタの初期状態信号を“０”にセットする（ステップ１００）。

その後、ＥＣＵ５から発電制御信号が送られてくると、外部信号送受信回路２４はこの発電制御信号を受信する（ステップ１０１）。そして、この受信した発電制御信号に対応する制御データがレジスタ２５内の該当する受信レジスタに格納される。なお、図２に示す８個の受信レジスタに対応する８種類の制御データに対応する発電制御信号が同時に受信されるわけではなく、それぞれの制御データに対応する発電制御信号が別々に送られてくる。これらの発電制御信号の中には短い周期で送られてくるものもあれば、長い周期で送られてくるものもある。あるいは、周期的に送られてくるものもあれば、必要なときだけ（ＥＣＵ５が必要と判断したときだけ）送られてくるものもある。

また、上述した発電制御信号の受信動作と並行して、外部信号送受信回路２４は、ＥＣＵ５から初期状態信号の送信要求があったか否かを判定する（ステップ１０２）。送信要求があった場合には肯定判断が行われ、次に、外部信号送受信回路２４は、レジスタ２５内の送信レジスタに格納された初期状態信号を読み出してＥＣＵ５に向けて送信し（ステップ１０３）、正常に送信動作が終了した後に初期状態信号の内容を解除（“１”にセット）する（ステップ１０４）。車両用発電制御装置２が動作開始直後にはステップ１００において初期状態信号が“０”にセットされるため、ステップ１０３では“０”を内容とする初期状態信号が送信され、ステップ１０４ではこの初期状態信号の内容が解除され“１”に変更される。

その後、あるいは初期状態信号の送信要求がなくてステップ１０２の判定において否定判断が行われた後に、初期状態検出回路２６は、レジスタ２５内の受信レジスタの内容に基づいて車両用発電制御装置２が初期状態になったか否かを判定する（ステップ１０５）。初期状態になったことを検出した場合には肯定判断が行われ、ステップ１００に戻って初期状態信号のセット動作以降が繰り返される。また、初期状態になったことを検出できなかった場合にはステップ１０５の判定において否定判断が行われ、ステップ１０１に戻って発電制御信号の受信動作以降が繰り返される。

このように、本実施形態の車両用発電制御装置２では、バッテリ電圧低下やノイズによって再起動されて初期状態となったときに、この初期状態を検出してその旨をＥＣＵ５に通知しているため、この通知を受信したＥＣＵ５から直前に指示した発電制御特性を再度車両用発電制御装置２に向けて送信することができ、ＥＣＵ５が指示した発電制御特性で車両用発電機１の発電制御を継続して行うことが可能になる。また、初期状態検出回路２６は、受信レジスタの保持内容を監視し、保持内容がデフォルト値であるときに初期状態であると判定しており、保持内容とデフォルト値との一致、不一致を調べるだけで容易に初期状態を検出することができる。

また、外部信号送受信回路２４からＥＣＵ５に向けて初期状態検出に対応する初期状態信号が正常に送信された後にこの初期状態信号の内容が解除されるため、車両用発電制御装置２において初期状態が検出されたことを確実にＥＣＵ５側で知ることができる。

また、外部信号送受信回路２４は、ＥＣＵ５から送信要求があったときに初期状態信号を送信しているため、ＥＣＵ５の動作タイミングにあわせて初期状態信号を送信することができ、ＥＣＵ５と各種の信号を送受信する装置が多い場合であっても通信手順を簡素化することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。上述した実施形態では、ＥＣＵ５から送られてくる発電制御信号で指示される発電制御特性（複数の発電制御特性の少なくとも一部）の更新間隔よりも、ＥＣＵ５から送られてくる送信要求の間隔の方が短く設定されている。これにより、発電制御特性が更新されずに長い時間放置されることを防止することができる。

また、上述した実施形態では、ＥＣＵ５から送信要求があったときに車両用発電制御装置２から初期状態信号を送信するようにしたが、送信要求の有無に関係なく車両用発電制御装置２からＥＣＵ５に向けて初期状態信号を送信するようにしてもよい。これにより、初期状態に移行した後に速やかに発電制御特性をＥＣＵ５から取得して直前の発電制御を維持することが可能になる。

一実施形態の車両用発電制御装置の構成を示す図である。 レジスタの具体例を示す図である。 車両用発電制御装置の動作手順を示す流れ図である。

符号の説明

１ 車両用発電機
２ 車両用発電制御装置
３ バッテリ
４ 電気負荷
５ ＥＣＵ
１１ 励磁巻線
１２ 固定子巻線
１３ 整流回路
２１ ＭＯＳ−ＦＥＴ
２２ 環流ダイオード
２３ 発電制御回路
２４ 外部信号送受信回路
２５ レジスタ
２６ 初期状態検出回路

Claims (1)

1. 外部制御装置から送られてくる信号によって指示された発電制御特性で車両用発電機の発電制御を行う車両用発電制御装置において、
   起動直後あるいは再起動直後の初期状態を検出する初期状態検出手段と、
   前記初期状態検出手段によって初期状態が検出されたときにその旨を示す初期状態信号を外部制御装置に向けて送信する送信手段と、
   前記外部制御装置から送られてくる発電制御信号を受信する受信手段と、
   前記受信手段によって受信された発電制御信号で指示された発電制御特性を用いて前記車両用発電機の発電制御を行う発電制御手段と、
   前記初期状態検出手段によって初期状態であることが検出されたときにその旨を示す前記初期状態信号を保持する初期状態信号保持手段と、
   前記受信手段によって受信された発電制御信号で指示された発電制御特性を保持するとともに、起動直後あるいは再起動直後にデフォルト値が設定される受信信号保持手段と、を備え、
   前記送信手段は、前記外部制御装置から送信要求があったときに前記初期状態信号を送信し、
   前記外部制御装置から送られてくる前記発電制御信号で指示される前記発電制御特性の更新間隔よりも、前記外部制御装置から送られてくる送信要求の間隔の方が短く設定されており、
   前記送信手段から前記外部制御装置に向けて前記初期状態検出に対応する初期状態信号が正常に送信された後にこの初期状態信号の内容が解除され、
   前記初期状態検出手段は、前記受信信号保持手段の保持内容を監視し、保持内容が前記デフォルト値であるときに初期状態であると判定することを特徴とする車両用発電制御装置。

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