JPH11262299A - 車両用発電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数種類の制御信号を送受することができ、
複雑な制御が可能な車両用発電制御装置を提供するこ
と。 【解決手段】 レギュレータに含まれる外部信号受信回
路１８は、ＥＣＵから送られてくる複数種類の信号のそ
れぞれの周期を検出する周期検出部３０と、周期検出部
３０によって検出された周期の値に基づいて信号の種類
を判別する信号種類判別部４０と、受信した信号のデュ
ーティ比を検出するデューティ比検出部５０と、信号種
類判別部４０によって判別された種類の信号に対応する
制御変数の値を、デューティ比検出部５０によって検出
された信号のデューティ比に応じて設定する制御変数設
定部６０とを備えている。制御変数設定部６０によって
設定された各種の制御変数を用いてオルタネータの発電
制御が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン制御装置
等からの指示に応じた車両用交流発電機の発電制御を行
う車両用発電制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両用交流発電機は、車両走行中にバッ
テリの補充電を行うとともに、エンジンの点火、照明、
その他の各種電装品の電力を賄うものであり、その負荷
状態が変化した場合であっても出力電圧をほぼ一定に維
持するために発電制御装置が接続されている。特に最近
では、車両に備わった外部制御装置（例えばエンジン制
御装置ＥＣＵ）から発電制御装置に対して所定の設定信
号を送って、発電制御装置における調整電圧や励磁電流
通電率の目標値等を設定することにより、車両の走行状
態等に応じた最適な発電制御を行う手法が用いられてい
る。

【０００３】例えば、特開平５−２６８７３３号公報に
開示された車載用発電機の発電制御装置は、エンジンコ
ントロールユニットから送られてくるＰＷＭ信号に基づ
いて発電機の調整電圧を設定している。また、特開平８
−２７５４０７号公報に開示された発電電圧制御装置
は、エンジン制御装置から送られてくる車両状態信号に
応じた制御動作を行っている。また、特開平７−１８４
３３０号公報に開示された電圧調整器は、エンジン制御
装置から送られてくるコントロール信号に応じた発電制
御を行うとともに、同じ信号線を介して出力モード信号
が送られてきた場合には、診断装置による診断内容の出
力を行っている。また、この他にも、エンジン制御装置
との間で信号の送受を行うものとして、特開平６−２６
１４６４号公報に開示された発電機制御装置が知られて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した特
開平５−２６８７３３号公報に開示された発電制御装置
では、ＰＷＭ信号に応じて発電機の調整電圧を制御して
おり、同じ信号線を介して２種類以上の信号を送受する
ことはできないため、調整電圧以外の制御、例えばアイ
ドル時のトルク制御等を並行して行うことができなかっ
た。

【０００５】また、特開平８−２７５４０７号公報に開
示された発電電圧制御装置では、車両状態信号をシリア
ルの通信方法を用いて送受しており、この車両状態信号
に応じてアイドル時の発電率（Ｆｄｕｔｙ）を制御して
いる。しかし、シリアル通信によって送受される信号
は、ノイズの影響を受けやすく、データの転送速度を速
くできないため、送受可能なデータ量が少なく、数十ス
テートからなるような車両状態信号や数段階の制御パラ
メータしか送受できず、複雑な制御が行えなかった。ま
た、シリアル通信を行う場合には、エンジン制御装置と
発電制御装置の両方に専用のＩＣを備える必要があり、
構成が複雑になって部品コストが上昇する。

【０００６】また、この発電制御装置を用いることによ
り、発電率を調整して発電率の増加速度である徐励時間
の設定や変更を行う制御が可能になるが、このような制
御はエンジン制御装置等から送られてくる信号に基づい
て行うことになるため、信号線が断線したり、エンジン
制御装置等が故障した場合には、徐励時間に関する制御
が行われず、エンジンストールが発生するおそれがあっ
た。また、この発電制御装置では、エンジン制御装置等
から送られてきた複数種類の信号の設定値を保持して、
この保持された設定値を用いて発電制御を行っているた
め、ノイズ等によって誤った内容の設定値が保持された
場合には、それ以後の発電制御がこの誤った内容の設定
値に基づいて行われてしまうという不都合があった。こ
のように、上述した発電制御装置は、信号が遮断された
場合に無制御状態になり、しかもノイズ等に弱いという
問題があった。

【０００７】また、特開平７−１８４３３０号公報に開
示された電圧調整器は、エンジン制御装置から送られて
くる２種類の信号を識別しているが、一方は出力モード
信号であり、電圧調整器では出力モード信号であること
のみを認識できればよい。したがって、コントロール信
号が２種類以上あるような複雑な場合を想定しておら
ず、これではエンジン制御装置との連携を取りながら電
圧調整器によって数々の制御を行うといったことができ
なかった。

【０００８】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、複数種類の制御信号を送受
することができ、複雑な制御が可能な車両用発電制御装
置を提供することにある。

【０００９】また、本発明の他の目的は、制御信号を受
信できない場合の無制御状態を防止するとともに、ノイ
ズ等による影響が少ない車両用発電制御装置を提供する
ことにある。

【００１０】

【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、本発明の車両用発電制御装置は、互いに周期が
異なる複数のパルス信号のいずれかを受信したときに、
その周期から信号の種類を判別して、設定しようとする
制御変数を決定し、そのデューティ比を検出して、制御
変数の具体的な設定を行っており、複数種類の制御信号
に基づく複雑な制御が可能となる。例えば、車両やバッ
テリの状態に応じて、充電性能や燃費の向上を目的とし
た発電制御が可能になるだけでなく、エンジン制御装置
等の信号の送信側において、制御のアルゴリズムや設定
値の変更が必要になった場合であっても、単にソフトウ
エアを変えるだけで対処することができる。したがっ
て、急な仕様変更が必要になっても短期間で対応でき、
車両毎に仕様が異なっても発電制御装置の品種を増やす
ことなく対応することができる。また、ＰＷＭ信号によ
るデータ通信が基本となっており、デューティ比によっ
て制御変数の具体的な設定を行うため、シリアル通信に
よる場合に比べるとノイズの影響を受けにくく、高速に
制御信号の送受を行うことができる。さらに、ＰＷＭ信
号の周期とデューティ比は、信号の送信側においてソフ
トウエアで容易に変更することができ、しかも各種の制
御変数の設定は必ずしもリアルタイムな処理を必要とし
ない。したがって、エンジン制御装置から信号を送信す
る場合であっても処理の負担が軽く、エンジン制御等の
他の処理に負担をかけることもない。このため、本発明
の車両用発電制御装置は、ほとんどの車両に搭載された
エンジン制御装置と組み合わせて用いることができ、汎
用性に優れている。

【００１１】また、受信した信号のデューティ比が所定
の範囲に含まれている場合、例えば１０〜９０％の範囲
内で制御変数の設定を行うようにすることが好ましい。
デューティ比が極端に小さい場合や大きい場合とは、信
号線に重畳したノイズを検出している場合も含まれるた
め、このような範囲に含まれるデューティ比を制御変数
の設定から除外することにより、ノイズによる誤設定を
回避することができる。

【００１２】また、上述したように各種の信号のデュー
ティ比に応じて制御変数を設定する代わりに、パルス信
号の波高値の大小に応じて制御変数を設定するようにし
てもよい。デューティ比を検出する場合に比べると、波
高値を検出する方が回路規模を小さくすることができる
ため、コストを下げることができる。

【００１３】また、所定時間内に受信しないいずれかの
種類の信号がある場合には、この信号に応じて設定され
る制御変数を予め設定された値に変更することが好まし
い。このように、所定時間検出できない信号については
デフォルト値に設定されるため、信号の送信側の装置で
は、デフォルト値以外で制御したい信号についてのみ信
号を送信すればよく、負担が軽く、しかも送信サイクル
を短くして高速な制御が可能となる。また、信号線が断
線した場合に、断線前に送信した信号が特殊なものであ
っても（例えば、減速時に発電機に強制発電をさせるた
めに調整電圧を１５Ｖに設定するような場合）、所定時
間経過の後に制御変数がデフォルト値に再設定されるの
で、設定値が異常なために過充電や充電不足になるとい
った不都合はない。さらに、一時的な信号入力に応じて
制御変数が長時間ホールドされることがないため、ノイ
ズ等を正常な信号として誤って受信した場合であって
も、誤動作は短時間で終了し、その影響を少なくするこ
とができる。

【００１４】また、上述した制御変数には、発電機の発
電電圧目標値を含めることが好ましい。発電機の発電電
圧を多段階に設定することができるため、車両の走行状
態に応じた最適な目標電圧が設定可能であり、バッテリ
の過充電や充電不足を低減することができる。

【００１５】また、上述した制御変数には、発電機の界
磁巻線に対する通電をスイッチングするスイッチング手
段の導通率の上限値を含めることが好ましい。発電機の
稼働率を多段階に設定することができるため、例えばエ
ンジン始動時の発電抑制による発電機トルクの低減を行
う場合に、エンジン温度に応じた必要最小限の発電抑制
が可能であり、バッテリの充電不足を低減することがで
きる。

【００１６】また、上述した制御変数には、発電機の界
磁巻線に対する通電をスイッチングするスイッチング手
段の導通率の増加速度の上限値を含めることが好まし
い。発電機の発電量の増加速度（徐励時間）を多段階に
設定することができるため、エンジン回転数に応じた最
適な徐励時間の設定が可能になり、エンジンストールを
防止することができるとともに、走行時の不要な徐励制
御をなくすことができるため負荷増大時の不必要な徐励
制御によってヘッドランプが暗くなるといった不都合を
防止することができる。

【００１７】また、制御変数にスイッチング手段の導通
率の上限値が含まれる場合に、この導通率の上限値に対
応する信号が所定時間内に受信できないときには導通率
の増加速度の上限値を予め設定された値に変更し、受信
できたときにはこの導通率の増加速度の上限値を大きく
設定するかあるいは設定をなくすことが好ましい。導通
率の上限値に対応する信号が受信可能な場合には、この
上限値を可変することにより導通率の増加速度を制御す
ることができるため、この増加速度の上限値を大きく設
定、あるいは全く設定しなくても、エンジンに対して急
激に負荷が加わることがない。また、導通率の上限値に
対応する信号を受信できない場合、例えば信号線が断線
した場合や信号の送信元となるエンジン制御装置等が故
障した場合であっても、導通率の増加速度の上限値（徐
励時間）が予め設定された値となるため、徐励時間が極
端に短くなってエンジンに加わる負荷が急増してエンジ
ンストール等の不都合が生じることもない。

【００１８】また、上述した各種の制御変数を設定する
ために用いられる複数のパルス信号は、所定の順番で周
期的に入力することが好ましい。信号が入力される順番
および周期が決まっているため、所定時間内に入力され
た信号を調べることにより、入力されない信号を認識す
ることができ、信号入力の有無を調べるために複雑なロ
ジック回路等を追加する必要がない。

【００１９】また、所定時間内に受信しない信号に対応
する制御変数を予め設定された値に変更する場合に、こ
の所定時間の設定を、複数のパルス信号が繰り返し入力
される周期以上とすることが好ましい。信号が入力され
ないときに、対応する制御変数の値を確実に予め設定さ
れた値（デフォルト値）とすることができるため、信号
を受信できない場合に無制御状態となることを防止する
ことができる。また、繰り返し入力される信号に基づい
て制御変数の値を設定しているため、ノイズ等による誤
設定が発生した場合であっても、次の周期で入力される
信号によってその誤設定が正しい内容に変更されるた
め、ノイズ等による影響を最小限に抑えることができ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した一の実施
形態の車両用発電制御装置（以下、「レギュレータ」と
称する）について、図面を参照しながら具体的に説明す
る。

【００２１】図１は、本発明を適用した一実施形態のレ
ギュレータの構成を示す図であり、あわせてこのレギュ
レータと車両用交流発電機（以下、「オルタネータ」と
称する）およびエンジン制御装置（ＥＣＵ）等との接続
状態が示されている。

【００２２】図１において、レギュレータ１はオルタネ
ータ２の出力電圧（発電電圧）をほぼ一定（例えば１
４．５Ｖ）に制御するためのものであり、キースイッチ
３がオン状態になってバッテリ４がＥＣＵ５に接続され
ると、ＥＣＵ５から数々の制御信号が送られてきて、こ
れら複数種類の制御信号に応じた発電制御を行う。

【００２３】オルタネータ２は、固定子であるステータ
に含まれる３相のステータコイル２０と、このステータ
コイル２０の３相出力を全波整流するために設けられた
整流器２２と、回転子であるロータに含まれる界磁巻線
としてのロータ巻線２４とを含んでいる。このオルタネ
ータ２の出力電圧の制御は、ロータ巻線２４に対する通
電をレギュレータ１によって適宜オンオフ制御すること
により行われる。

【００２４】レギュレータ１は、上述したロータ巻線２
４に直列に接続されてオンオフ制御によって通電を行う
スイッチング手段としてのスイッチングトランジスタ１
２と、ロータ巻線２４に並列に接続されて巡回電流を流
すフライホイールダイオード１４と、スイッチングトラ
ンジスタ１２のオンオフ状態を制御する発電制御回路１
６と、ＥＣＵ５から送られてくる各種の制御信号を受信
して対応する制御変数の設定を行う外部信号受信回路１
８とを含んで構成されている。

【００２５】図２は、レギュレータ１に含まれる外部信
号受信回路１８の構成を示すブロック図である。同図に
示すように、外部信号受信回路１８は、ＥＣＵ５から送
られてくる複数種類の信号のそれぞれの周期を検出する
周期検出手段としての周期検出部３０と、周期検出部３
０によって検出された周期の値に基づいて信号の種類を
判別する信号種類判別手段としての信号種類判別部４０
と、受信した信号のデューティ比を検出するデューティ
比検出手段としてのデューティ比検出部５０と、信号種
類判別部４０によって判別された種類の信号に対応する
制御変数の値を、デューティ比検出部５０によって検出
された信号のデューティ比に応じて設定する変数設定手
段としての制御変数設定部６０とを備えている。

【００２６】本実施形態においては、ＥＣＵ５から送ら
れてくる制御信号としては、制限Ｆｄｕｔｙ信号、
発電電圧目標信号、徐励時間信号の３種類が少なくと
も含まれている。制限Ｆｄｕｔｙ信号は、ロータ巻線
２４に対して通電を行うスイッチングトランジスタ１２
の導通率の上限値を制御変数として設定するためのもの
である。発電電圧目標信号は、図１に示すＢ端子を介
して検出されるオルタネータ２の発電電圧の目標値（発
電電圧目標値）を制御変数として設定するためのもので
ある。徐励時間信号は、スイッチングトランジスタ１
２の導通率の増加速度の上限値を制御変数として設定す
るためのものである。

【００２７】図３は、３種類の制御信号の波形を示す図
である。同図に示すように、例えば制限Ｆｄｕｔｙ信号
の周期が１０ｍｓに、発電電圧目標信号の周期が２０ｍ
ｓに、徐励時間信号の周期が４０ｍｓにそれぞれ設定さ
れている。なお、図３に示した各信号は、デューティ比
が５０％の場合を示したが、この値は制御変数の設定内
容に応じて可変に設定される。

【００２８】図２に示す周期検出部３０は、ＥＣＵ５か
ら送られてくる制御信号（制限Ｆｄｕｔｙ信号、発電電
圧目標信号、徐励時間信号の３種類の信号のいずれか）
の周期を検出する。信号種類判別部４０は、周期検出部
３０によって検出した周期が１０ｍｓ、２０ｍｓ、４０
ｍｓのいずれであるかを調べることにより信号の種類を
判別する。

【００２９】図４は、外部信号受信回路１８の詳細構成
を示す図である。キースイッチ３がオン状態になってＥ
ＣＵ５から何らかの制御信号が送られてきてＣＸ端子の
電位が高くなると、ＣＸ端子に接続された抵抗２０１と
ダイオード２０２の直列回路からなるキーオン信号生成
回路から電源回路に向けてキーオン信号が出力される。

【００３０】図５は、電源回路の詳細構成を示す図であ
る。ＥＣＵ５からレギュレータ１に対して送られてくる
制御信号は、図３に示したように、いずれもＰＷＭ信号
であり、ハイレベルとローレベルが周期的に繰り返され
るため、この制御信号によって生成されるキーオン信号
も同様の波形を有している。このキーオン信号が電源回
路に入力されると、キャパシタ３０１が充電されるた
め、ＭＯＳトランジスタ３０２のゲートに印加されるバ
イアス電圧が所定値以上に保持され、このＭＯＳトラン
ジスタ３０２のドレインに接続されたトランジスタ３０
３がオン状態になる。このため、ツェナーダイオード３
０４に通電が行われ、発生した定電圧Ｖccが各回路に供
給されて、図１に示した発電制御回路１６や外部信号受
信回路１８が動作を開始する。なお、オルタネータ２が
発電を開始した後は、Ｐ端子にステータコイル２０の相
電圧が印加され、この相電圧が抵抗３０５を介してＭＯ
Ｓトランジスタ３０２のゲートに印加されるため、ＥＣ
Ｕ５から制御信号の送信が停止しても、オルタネータ２
の発電が停止するまでは、電源回路の動作が維持され
る。

【００３１】次に、図４を用いて外部信号受信回路１８
の構成と動作を説明する。図４に示す外部信号受信回路
１８は、周期検出部３０として動作するトリガパルス
（ＴＰ）発生回路２０３、周期検出カウンタ２０４、周
期ラッチ２０５と、信号種類判別部４０として動作する
信号判別回路２０６、ラッチ信号選択アンド回路２０
７、２０８、２０９と、デューティ比検出部５０として
動作するオン時間検出カウンタ２１０、オン時間ラッチ
２１１、除算回路２１２と、制御変数設定部６０として
動作する徐励時間信号ラッチ２１５、発電電圧信号ラッ
チ２１６、制限Ｆｄｕｔｙ信号ラッチ２１７、徐励時間
信号受信間隔検出カウンタ２２１、発電電圧信号受信間
隔検出カウンタ２２２、制限Ｆｄｕｔｙ信号受信間隔検
出カウンタ２２３とを含んで構成されている。

【００３２】ＥＣＵ５からＣＸ端子に入力されたＰＷＭ
信号は、抵抗２３０とキャパシタ２３１によって構成さ
れるノイズ除去回路によってノイズが除去され、直列接
続された２つのインバータ回路２３３、２３４によって
波形整形が行われた後に、トリガパルス発生回路２０３
とオン時間検出カウンタ２１０にそれぞれ入力される。

【００３３】トリガパルス発生回路２０３は、入力され
たＰＷＭ信号の立ち上がりに同期したトリガパルスを生
成する。周期検出カウンタ２０４は、このトリガパルス
がリセット端子に入力されており、トリガパルスの出力
間隔をカウントし、そのカウント値（入力されたＰＷＭ
信号の周期）が周期ラッチ２０５に保持される。一方、
オン時間検出カウンタ２１０は、波形整形後のＰＷＭ信
号が反転リセット端子に入力されており、ＰＷＭ信号が
ハイレベルの間だけカウントを行い、そのカウント値
（オン時間）がオン時間ラッチ２１１に保持される。

【００３４】除算回路２１２は、オン時間ラッチ２１１
に保持された値Ｂ（オン時間）を周期ラッチ２０５に保
持された値Ａ（周期）で除算することにより、入力され
たＰＷＭ信号のデューティ比を計算する。また、除算回
路２１２のＥＮＤ端子からは、デューティ比の計算が終
了する毎にエンド信号がトリガパルスとして出力され
る。

【００３５】また、信号判別回路２０６は、周期ラッチ
２０５に保持された値Ａ（周期）に基づいて、周期に応
じた３種類の出力信号を選択的にハイレベルにする。例
えば、周期ラッチ２０５から入力された周期を選別する
閾値としてＴ１＝３０ｍｓｅｃおよびＴ２＝１５ｍｓｅ
ｃが設定されており、Ａ＞Ｔ１であるとき、すなわちＰ
ＷＭ信号が周期４０ｍｓｅｃの徐励時間信号である場合
には、アンド回路２０７に対してハイレベルの信号が送
られる。また、Ｔ１＞Ａ＞Ｔ２であるとき、すなわちＰ
ＷＭ信号が周期２０ｍｓｅｃの発電電圧目標信号である
場合には、アンド回路２０８に対してハイ状態の信号が
送られる。Ｔ２＞Ａであるとき、すなわちＰＷＭ信号が
周期１０ｍｓｅｃの制限Ｆｄｕｔｙ信号である場合に
は、アンド回路２０９に対してハイ状態の信号が送られ
る。

【００３６】このように、受信したＰＷＭ信号の周期に
応じて、選択的に３つのアンド回路２０７、２０８、２
０９のいずれかにハイレベルの信号が送られ、このとき
除算回路２１２からエンド信号が出力されると、対応す
るいずれかのラッチ２１５、２１６、２１７に対しての
みラッチ信号が入力され、除算回路２１１の出力である
デューティ比がラッチ２１５、２１６、２１７のいずれ
かに取り込まれて保持される。例えば、徐励時間信号が
受信された場合には、アンド回路２０７からラッチ信号
が出力され、ラッチ２１５にこの徐励時間信号のデュー
ティ比が保持される。また、発電電圧目標信号が受信さ
れた場合には、アンド回路２０８からラッチ信号が出力
され、ラッチ２１６にこの発電電圧目標信号のデューテ
ィ比が保持される。また、制限Ｆｄｕｔｙ信号が受信さ
れた場合には、アンド回路２０９からラッチ信号が出力
され、ラッチ２１７にこの制限Ｆｄｕｔｙ信号のデュー
ティ比が保持される。このようにして各ラッチ２１５〜
２１７で保持された各種の信号のデューティ比が図１に
示した発電制御回路１６に送られる。

【００３７】なお、デューティ比判定手段としてのデュ
ーティ比判定回路２４０は、除算回路２１２から出力さ
れるデューティ比が所定の範囲に含まれている場合に出
力をハイレベルにする。デューティ比が極端に小さいあ
るいは極端に大きいＰＷＭ信号はノイズの影響を受けや
すいため、このような範囲を除外したＰＷＭ信号を使用
することが好ましい。このために、例えばデューティ比
が１０〜９０％の範囲にある場合に、デューティー比判
定回路２４０からハイレベルの信号を各アンド回路２０
７、２０８、２０９に入力して、上述したラッチ信号の
出力動作を有効にしている。

【００３８】また、ラッチ２１５〜２１７のそれぞれに
対応して設けられた３つのカウンタ２２１、２２２、２
２３は、所定時間内に、対応するアンド回路２０７〜２
０９からラッチ信号が出力されないと、各ラッチ２１５
〜２１７のプリセット端子ＰＲにトリガパルスを入力す
る。プリセット端子ＰＲにトリガパルスが入力されたラ
ッチ２１５〜２１７では、所定のプリセット動作が行わ
れ、予め設定されたデフォルト値がセットされる。デフ
ォルト値としては、例えば、徐励時間５秒に対応する
値、発電電圧１４．５Ｖに対応する値、制限Ｆｄｕｔｙ
１００％に対応する値がそれぞれ設定されている。

【００３９】このように、受信したＰＷＭ信号の周期に
応じて、データを取り込むラッチ２１５〜２１７を選択
し、選択されたいずれかのラッチ２１５〜２１７に除算
回路２１２で計算したデューティ比を取り込んで保持し
ており、任意の制御値が設定可能な複数の制御信号をＥ
ＣＵ５からレギュレータ１に対して送ることができ、レ
ギュレータ１によって複雑な発電制御を行うことが可能
になる。

【００４０】図６は、各種の制御信号のデューティ比と
設定値の関係を示す図である。例えば、制限Ｆｄｕｔｙ
信号のデューティ比を１０〜９０％の範囲で可変に設定
することにより、制限Ｆｄｕｔｙが０〜１００％の範囲
で設定される。このため、エンジン始動時等においてオ
ルタネータ２の発電トルクの抑制が必要になった場合
に、エンジン温度等に応じて発電抑制量をリニアに設
定、変更することが可能となる。

【００４１】また、発電電圧目標信号のデューティ比を
１０〜９０％の範囲で可変に設定することにより、発電
電圧目標電圧が１２．０〜１５．０Ｖの範囲でリニアに
設定される。このため、減速時の発電量増加や車両の走
行状態に応じた発電電圧の目標値の変更が容易であり、
最適なバッテリ充電状態を実現することができる。

【００４２】また、徐励時間信号のデューティ比を１０
〜９０％の範囲で可変に設定することにより、徐励時間
が１０〜０ｓｅｃの範囲でリニアに設定される。このた
め、走行時等において徐励制御が不要なときに徐励をキ
ャンセル（０ｓｅｃに設定）して充分な発電量を確保し
たり、アイドル時に徐励時間を長めに設定してエンジン
ストールを防止する等の効果がある。

【００４３】次に、上述した各種の制御信号を用いて各
種制御変数を設定する具体例について説明する。図７
は、発電制御回路１６の詳細構成を示す図である。

【００４４】徐励時間の設定は、図４に示したラッチ２
１５に保持された値をデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変
換器４０１によってアナログ値に変換することにより行
われる。Ｄ／Ａ変換器４０１の出力端は抵抗４０２を介
してトランジスタ４０３、４０４からなるカレントミラ
ー回路に接続されている。この抵抗４０２によって、Ｄ
／Ａ変換器４０１の出力電圧が電流に変換されるため、
Ｄ／Ａ変換器４０１の出力電圧が低い場合（図６に示し
たように、徐励時間が長くて徐励時間信号のデューティ
比が小さい場合に相当する）にはこの電流値が小さくな
り、反対にＤ／Ａ変換器４０１の出力電圧が高い場合
（図６に示したように、徐励時間が短くて徐励時間信号
のデューティ比が大きい場合に相当する）にはこの電流
値が大きくなる。上述したトランジスタ４０３、４０４
からなるカレントミラー回路は、トランジスタ４０５、
４０６からなる別のカレントミラー回路を介して徐励コ
ンデンサ４０７に接続されており、Ｄ／Ａ変換器４０１
の出力電圧に応じて徐励コンデンサ４０７の充電電流が
設定される。したがって、Ｄ／Ａ変換器４０１の出力電
圧が低い場合には、徐励コンデンサ４０７に流れる充電
電流が小さくなるため、充電時間が長くなり、徐励コン
デンサ４０７の両端電圧に応じて設定されるスイッチン
グトランジスタ１２の導通率の上昇に時間がかかる。反
対に、Ｄ／Ａ変換器４０１の出力電圧が高い場合には、
徐励コンデンサ４０７に流れる充電電流が大きくなるた
め、充電時間が短くなり、徐励コンデンサ４０７の両端
電圧に応じて設定されるスイッチングトランジスタ１２
の導通率の上昇が短時間に行われる。

【００４５】また、発電電圧目標値の設定は、図４に示
したラッチ２１６に保持された値をＤ／Ａ変換器４１１
によってアナログ値に変換することにより行われる。差
動増幅器４１２は、Ｄ／Ａ変換器４１１の出力電圧とＢ
端子電圧の分圧電圧との差分を増幅し、電圧比較器４１
３によってその増幅電圧と徐励コンデンサ４０７の両端
電圧とが比較される。徐励コンデンサ４０７の両端電圧
の方が差動増幅器４１２の出力電圧よりも低い場合に
は、電圧比較器４１３の出力端がハイレベルに、すなわ
ちトランジスタ４１４のベース電位が低くなるため、ト
ランジスタ４１４がオフ状態になって、上述した徐励時
間信号に応じて設定された充電電流で徐励コンデンサ４
０７が充電される。したがって、実際の発電電圧よりも
目標電圧の方が高い場合には、徐励コンデンサ４０７の
両端電圧が上昇し、この両端電圧に応じて設定される実
際の発電電圧も上昇する。反対に、実際の発電電圧の方
が目標電圧よりも高い場合には、トランジスタ４１４が
オン状態になって、抵抗４１５を介して徐励コンデンサ
４０７が放電されるため、その両端電圧が低下し、実際
の発電電圧も低くなる。

【００４６】また、制限Ｆｄｕｔｙの設定は、図４に示
したラッチ２１７に保持された値をＤ／Ａ変換器４２１
によってアナログ値に変換することにより行われる。電
圧比較器４２２の２つの入力端子には、鋸波発生回路４
２３の鋸波電圧とアナログスイッチ４２４を介した徐励
コンデンサ４０７の両端電圧とがそれぞれ印加されてお
り、電圧比較器４２２は、これら２つの入力電圧を比較
することにより、徐励コンデンサ４０７の両端電圧に対
応したデューティ比を有するＰＷＭ信号をスイッチング
トランジスタ１２に送る。電圧比較器４２５は、徐励コ
ンデンサ４０７の両端電圧と、Ｄ／Ａ変換器４２１の出
力電圧を比較し、徐励コンデンサ４０７の両端電圧の方
が低い場合（徐励コンデンサ４０７の両端電圧に対応す
るＦｄｕｔｙの方が制限Ｆｄｕｔｙよりも小さい場合）
には、アナログスイッチ４２４がオン状態になって、上
述した徐励コンデンサ４０７の両端電圧に基づくＰＷＭ
信号が生成される。反対に、徐励コンデンサ４０７の両
端電圧の方が高い場合（制限Ｆｄｕｔｙ信号によってス
イッチングトランジスタ２２の導通率を下げて発電量を
低下させる場合に対応する）には、インバータ回路４２
６に接続されているアナログスイッチ４２７がオン状態
になって、徐励コンデンサ４０７の両端電圧の代わりに
Ｄ／Ａ変換器４２１の出力電圧が電圧比較器４２２に印
加される。したがって、制限Ｆｄｕｔｙ信号に対応した
デューティ比を有するＰＷＭ信号が生成され、スイッチ
ングトランジスタ１２に送られる。

【００４７】このように、本実施形態のレギュレータ１
は、受信した信号の周期に基づいて信号の種類を判別
し、信号のデューティ比によって各信号に対応した制御
変数の値を広範囲にわたって連続的に設定することがで
き、これら複数種類の制御信号に基づく複雑な制御が可
能となる。例えば、車両やバッテリ４の状態に応じて、
充電性能や燃費の向上を目的とした発電制御が可能にな
る。また、エンジン制御装置等の信号の送信側におい
て、制御のアルゴリズムや設定値の変更が必要になった
場合であっても、各種の制御信号のデューティ比とそれ
によって設定される制御変数との関係を変更すればよい
ため、単にソフトウエアを変えるだけで対処することが
できる。

【００４８】また、車両毎にＥＣＵ５の仕様が異なって
も、ＥＣＵ５側で各種制御信号の周期とデューティ比を
設定するだけでよいため、レギュレータ１の品種を増や
すことなく対応することができる。また、各制御信号と
してＰＷＭ信号が用いられているため、ノイズの影響を
受けにくく、高速に制御信号の送受を行うことができ
る。

【００４９】さらに、各種制御信号の周期とデューティ
比は、ＥＣＵ５側のソフトウエアで容易に変更すること
ができ、しかも各種の制御変数の設定は必ずしもリアル
タイムな処理を必要としないため、ＥＣＵ５における処
理の負担が軽く、エンジン制御等の他の処理に負担をか
けることもない。このため、本実施形態のレギュレータ
１は、ほとんどの車両に搭載されたＥＣＵ５と組み合わ
せて用いることができ、汎用性に優れている。

【００５０】図８は、ＥＣＵ５からレギュレータ１に向
けて出力される制御信号の好ましい具体例を示す図であ
る。図８に示すように、レギュレータ１に入力される制
御信号には、制限Ｆduty信号に対応する区間ａと、発電
電圧目標信号に対応する区間ｂと、徐励時間信号に対応
する区間ｃとが所定の順番で含まれており、しかもこれ
らの各区間が所定の周期で繰り返される。図４に示した
外部信号受信回路１８内の３つのカウンタ２２１、２２
２、２２３のそれぞれがリセットされてからトリガパル
スが出力されるまでの所定時間は、この繰り返し周期以
上に設定されている。したがって、周期的な制御信号が
繰り返し入力されている間は、この入力された制御信号
のデューティ比に基づいて徐励時間、発電電圧目標値、
制限Ｆdutyのそれぞれが設定される。また、制御信号の
周期的な入力が中断した場合には、入力が途絶えた制御
信号に対応する徐励時間、発電電圧目標値、制限Ｆduty
のいずれかあるいは全部が所定のデフォルト値に設定さ
れる。

【００５１】このように、３つの制御信号が所定の順番
で周期的に入力されており、ノイズ等によって誤設定が
なされた場合であっても、次の周期で適正な設定値に変
更されるため、ノイズ等の影響を最小限に抑えることが
できる。また、各制御信号に対応したデフォルト値が出
力されるまでの時間をこの制御信号の繰り返し周期より
も長い時間に設定することにより、正常に各種の制御信
号が入力されている場合にはこの入力された制御信号に
基づいて制限Ｆduty等の値を設定し、各種の制御信号の
入力が途絶えた場合には制限Ｆduty等の値を確実にデフ
ォルト値に設定することができる。また、３つの制御信
号の入力の有無を調べる場合であっても、繰り返し周期
内に入力された信号のみを調べればよいため、信号入力
の有無を調べるために複雑なロジック回路等を追加する
必要がない。

【００５２】ところで、上述した実施形態では、受信し
た３種類の制御信号のそれぞれに対応した制御変数の値
を各信号のデューティ比に応じて設定するようにした
が、一部の信号について、デューティ比によらずに制御
変数を一定値に制御するようにしてもよい。例えば、図
９に示すように、徐励時間信号を受信したときにそのデ
ューティ比にかかわらず徐励時間を０ｓｅｃに設定し、
徐励時間信号が送られてこない場合にはデフォルト値に
対応する５秒に設定する。このように、連続的に可変す
る必要がある制御変数についてはデューティ比に基づく
設定を行い、２段階程度の設定で充分な制御変数につい
ては、固定的な一定値を設定することにより、外部信号
受信回路１８の回路構成を簡素化することができる。

【００５３】図１０は、レギュレータ１に含まれる外部
信号受信回路の変形例を示す図であり、制限Ｆdutyと発
電電圧目標値に対応した２種類の制御信号が交互に周期
的に入力される場合の構成が示されている。例えば、制
限Ｆdutyに対応した制御信号が入力された場合には、こ
の制御信号に基づいて設定された制限Ｆdutyを用いて発
電制御を行う。この場合には、徐励時間の設定は必要な
いため、ある程度大きな値に設定するか、あるいはキャ
ンセル（０ｓｅｃに設定）しておく。また、信号線やＥ
ＣＵ５の異常等によって制限Ｆdutyに対応した制御信号
が入力されない場合には、制限Ｆdutyをデフォルト値
（例えば１００％）に設定するとともに、徐励時間もデ
フォルト値（例えば５ｓｅｃ）に設定する。

【００５４】図１０に示した外部信号受信回路は、図４
に示した外部信号受信回路１８に比べると、徐励時間に
対応した制御信号が入力されたときにこの制御信号のデ
ューティ比に基づいて徐励時間を設定するために用いら
れていたアンド回路２０７、ラッチ２１５およびカウン
タ２２１のそれぞれを、Ｄ型フリップフロップ２６０、
レジスタ２６２、２６４、セレクタ２６６に置き換えた
構成を有している。

【００５５】Ｄ型フリップフロップ２６０は、制限Ｆdu
tyを設定するために備わったアンド回路２０９の出力端
子がクロック端子に、カウンタ２２３の出力端子がリセ
ット端子にそれぞれ接続されている。したがって、制限
Ｆduty信号が受信されてアンド回路２０９からラッチ信
号が出力されると、Ｄ型フリップフロップ２６０は、入
力端子Ｄに固定的に入力されるハイレベルの信号を取り
込んで保持し、出力端子Ｑからハイレベルの信号を出力
する。また、制限Ｆduty信号が入力されない状態で所定
時間が経過するとカウンタ２２３からトリガパルスが出
力されるので、Ｄ型フリップフロップ２６０がリセット
され、出力端子Ｑから出力される信号がハイレベルから
ローレベルに変化する。

【００５６】セレクタ２６６は、制御端子にＤ型フリッ
プフロップ２６０から出力される信号が入力されてお
り、この信号がハイレベルのときに一方の入力端子１に
入力されるデータを選択し、反対にローレベルのときに
他方の入力端子０に入力されるデータを選択する。セレ
クタ２６６の一方の入力端子１には一方のレジスタ２６
２が接続されており、他方の入力端子０には他方のレジ
スタ２６４が接続されている。

【００５７】レジスタ２６４には、制限Ｆduty信号が入
力されない場合に設定される徐励時間のデフォルト値が
格納されている。このデフォルト値としては、例えば徐
励時間５秒に対応する値が設定されている。また、レジ
スタ２６２には、制限Ｆduty信号が入力されたときに設
定される徐励時間に対応する値が格納されている。この
値は、レジスタ２６４に格納されているデフォルト値よ
りも大きな値が設定されており、制限Ｆduty信号が入力
されたときに設定される徐励時間は、レジスタ２６４の
デフォルト値に基づいて設定される徐励時間（例えば５
秒）よりも短い時間となる。なお、徐励時間０秒に対応
する値をレジスタ２６２に格納することにより、徐励制
御自体を解除あるいは停止するようにしてもよい。

【００５８】図１１は、図１０に示した外部信号受信回
路の動作手順を示す流れ図である。キースイッチがオン
されて、外部信号受信回路が動作可能な状態になると、
まず、３つの制御変数としての制限Ｆduty、設定電圧目
標値、徐励時間のそれぞれがデフォルト値に初期設定さ
れる（ステップＳ１）。例えば、ラッチ２１７のプリセ
ット端子にパワーオンリセット信号を入力することによ
り、制限Ｆdutyがデフォルト値に対応した１００％に設
定される。同様に、ラッチ２１６のプリセット端子にパ
ワーオンリセット信号を入力することにより、設定電圧
目標値がデフォルト値に対応した１４．５Ｖに設定され
る。また、Ｄ型フリップフロップ２６０のリセット端子
にパワーオンリセット信号を入力することにより、レジ
スタ２６４に格納されたデフォルト値がセレクタ２６６
において選択され、徐励時間がデフォルト値に対応した
５秒に設定される。

【００５９】その後、所定時間（例えば２００ｍｓ）以
内に調整電圧目標信号が受信されたか否かが判定される
（ステップＳ２）。図１２は、ＥＣＵ５から出力される
制御信号の具体例を示す図である。図１２に示す制御信
号には、制限Ｆduty信号に対応する区間ａと、発電電圧
目標信号に対応する区間ｂとが交互に含まれており、そ
れぞれの信号の繰り返し周期が例えば２００ｍｓに設定
されている。ステップＳ２あるいは後述するステップＳ
５の判定で用いられる所定時間は、この繰り返し周期よ
りも長い時間に設定される。

【００６０】２００ｍｓ以内にＥＣＵ５から調整電圧目
標信号が送られてきた場合には、除算回路２１２から出
力される調整電圧目標信号のデューティ比がアンド回路
２０８から出力されるラッチ信号に同期してラッチ２１
６に取り込まれ、このデューティ比に基づいて調整電圧
目標値が設定される（ステップＳ３）。一方、２００ｍ
ｓ以内にＥＣＵ５から調整電圧目標信号が送られてこな
い場合には、カウンタ２２２から出力されるトリガパル
スによってラッチ２１６がプリセットされるため、ラッ
チ２１６から出力されるデフォルト値（例えば１４．５
Ｖ）を用いて調整電圧目標値が設定される（ステップＳ
４）。

【００６１】また、上述した調整電圧目標値の設定動作
と並行して、所定時間（例えば２００ｍｓ）以内に制限
Ｆduty信号が受信されたか否かが判定される（ステップ
Ｓ５）。２００ｍｓ以内にＥＣＵ５から制限Ｆduty信号
が送られてきた場合には、除算回路２１２から出力され
る制限Ｆduty信号のデューティ比がアンド回路２０９か
ら出力されるラッチ信号に同期してラッチ２１７に取り
込まれ、このデューティ比に基づいて制限Ｆdutyが設定
される（ステップＳ６）。また、アンド回路２０９から
出力されるラッチ信号に同期してＤ型フリップフロップ
２６０の出力信号がハイレベルになるため、長い徐励時
間（０秒あるいはレジスタ２６４に格納されたデフォル
ト値よりも長い時間）に対応するレジスタ２６２の格納
値がセレクタ２６６によって選択され、徐励制御が停止
される（ステップＳ７）。

【００６２】一方、２００ｍｓ以内にＥＣＵ５から制限
Ｆduty信号が送られてこない場合には、カウンタ２２３
から出力されるトリガパルスによってラッチ２１７がプ
リセットされるため、ラッチ２１７から出力されるデフ
ォルト値を用いて制限Ｆdutyが設定される（ステップＳ
８）。また、カウンタ２２３から出力されるトリガパル
スによってＤ型フリップフロップ２６０がリセットされ
るため、レジスタ２６４に格納されたデフォルト値（例
えば５秒）がセレクタ２６６によって選択され、このデ
フォルト値に基づいて徐励時間が設定される（ステップ
Ｓ９）。上述したステップＳ２〜Ｓ９の処理がキースイ
ッチがオフされるまで繰り返される（ステップＳ１
０）。

【００６３】このように、制限Ｆduty信号が受信可能な
場合には、制限Ｆdutyの値を可変することにより徐励時
間を制御することができるため、この徐励時間の設定値
を大きく設定したり、あるいは全く設定しないで徐励制
御を行わなくても、エンジンに対して急激に負荷が加わ
ることがない。したがって、アイドリング時等において
エンジンに加わる負荷が急激に増してエンジンストール
を引き起こすことを防止することができる。また、制限
Ｆduty信号を受信できない場合であっても、デフォルト
値に基づいて徐励時間が設定されるため、徐励時間が極
端に短くなってエンジンに加わる負荷が急増することを
防止することができ、信号線の断線やＥＣＵ５の故障等
によって制限Ｆduty信号が受信できない場合にエンジン
ストール等の不都合が生じることもない。

【００６４】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で種々の変形実施
が可能である。例えば、上述した実施形態では、制御信
号のデューティ比に応じて、対応する制御変数の値を設
定するようにしたが、各制御信号の波高値の大小に応じ
て、対応する制御変数の値を設定するようにしてもよ
い。この場合には、図１３に示すように、図４に示した
カウンタ２１０、ラッチ２１１、除算回路２１２、アン
ド回路２０７、２０８、２０９、デューティ比判定回路
２４０をＡ／Ｄ変換器２５０に置き換えることができる
ため、外部信号受信回路１８の回路規模を縮小して低コ
スト化を実現することができる。

【００６５】また、上述した実施形態では、ＥＣＵ５か
らレギュレータ１に対して複数の制御信号を送信する場
合を説明したが、反対にレギュレータ１からＥＣＵ５や
その他の装置に対して、それぞれの周期（あるいは波高
値）を異ならせた複数の制御信号を送信することもでき
る。この場合に、複数の制御信号としては、Ｆｄｕｔｙ
値、励磁電流値、オルタネータ２の回転数、ステータコ
イル２０の相電圧、レギュレータ１やオルタネータ２の
故障信号などの状態信号が考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態のレギュレータの構成を示す図であ
る。

【図２】レギュレータに含まれる外部信号受信回路の構
成を示すブロック図である。

【図３】３種類の制御信号の波形を示す図である。

【図４】外部信号受信回路の詳細構成を示す図である。

【図５】電源回路の詳細構成を示す図である。

【図６】各種の制御信号のデューティ比と設定値の関係
を示す図である。

【図７】発電制御回路の詳細構成を示す図である。

【図８】ＥＣＵからレギュレータに向けて出力される制
御信号の好ましい具体例を示す図である。

【図９】各種の制御信号のデューティ比と設定値の関係
を示す図である。

【図１０】レギュレータに含まれる外部信号受信回路の
変形例を示す図である。

【図１１】図９に示した外部信号受信回路の動作手順を
示す流れ図である。

【図１２】ＥＣＵ５から出力される制御信号の具体例を
示す図である。

【図１３】外部信号受信回路の変形例を示す図である。

【符号の説明】

１ レギュレータ ２ オルタネータ ５ ＥＣＵ １６ 発電制御回路 １８ 外部信号受信回路 ３０ 周期検出部 ４０ 信号種類判別部 ５０ デューティ比検出部 ６０ 制御変数設定部

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに周期が異なる複数のパルス信号を
   受信し、この受信した信号の周期を検出する周期検出手
   段と、 前記周期検出手段によって検出した信号の周期に基づい
   て信号の種類を判別する信号種類判別手段と、 受信した信号のデューティ比を検出するデューティ比検
   出手段と、 受信した信号の種類とデューティ比とに基づいて、制御
   変数を設定する変数設定手段と、 を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 受信した信号のデューティ比が所定の範囲内に含まれて
   いるか否かを判定するデューティ比判定手段を備え、 前記デューティ比判定手段による判定結果に基づいて、
   受信した信号のデューティ比が所定の範囲からはずれる
   ときに、前記変数設定手段による前記制御変数の設定を
   行わないことを特徴とする車両用発電制御装置。
3. 【請求項３】 互いに周期が異なる複数のパルス信号を
   受信し、この受信した信号の周期を検出する周期検出手
   段と、 前記周期検出手段によって検出した信号の周期に基づい
   て信号の種類を判別する信号種類判別手段と、 受信した信号の波高値を検出する波高値検出手段と、 受信した信号の種類と波高値とに基づいて、制御変数を
   設定する変数設定手段と、 を備えることを特徴とする車両用発電制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかにおいて、 所定時間内に受信しないいずれかの種類の信号がある場
   合に、前記変数設定手段は、この信号に応じて設定する
   前記制御変数を予め設定された値に変更することを特徴
   とする車両用発電制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記変数設定手段によって設定される制御変数には、制
   御対象となる発電機の発電電圧目標値が含まれることを
   特徴とする車両用発電制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記変数設定手段によって設定される制御変数には、制
   御対象となる発電機の界磁巻線に対する通電をスイッチ
   ングするスイッチング手段の導通率の上限値が含まれる
   ことを特徴とする車両用発電制御装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記変数設定手段によって設定される制御変数には、制
   御対象となる発電機の界磁巻線に対する通電をスイッチ
   ングするスイッチング手段の導通率の増加速度の上限値
   が含まれることを特徴とする車両用発電制御装置。
8. 【請求項８】 請求項６において、 前記スイッチング手段の導通率の上限値に対応する信号
   が所定時間内に受信できない場合には、前記導通率の増
   加速度の上限値を予め設定された値に変更し、受信でき
   た場合には、前記増加速度の上限値を予め設定された前
   記値よりも大きく設定、あるいは前記増加速度の上限値
   の設定を解除することを特徴とする車両用発電制御装
   置。
9. 【請求項９】 請求項１〜４のいずれかにおいて、 前記複数のパルス信号が所定の順番で周期的に入力され
   ることを特徴とする車両用発電制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項４において、 前記複数のパルス信号が所定の順番で周期的に入力され
    ており、前記制御変数を予め設定された値に変更する前
    記所定時間が、前記複数のパルス信号が入力される繰り
    返し周期以上に設定されることを特徴とする車両用発電
    制御装置。