JPWO2011055449A1 - 車両用発電電圧制御装置 - Google Patents

Abstract

監視検出回路が故障しても、界磁巻線に流れる励磁電流の制御に対する故障時の信頼性を向上させた車両用発電電圧制御装置を得る。車両用発電機の出力電圧又は車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を複数の監視検出回路でそれぞれ検出し、複数の前記監視検出回路の出力により、前記車両用発電機の界磁巻線に流れる励磁電流を断続して前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を目標電圧に制御する。

Description

この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発電電圧を制御する車両用発電電圧制御装置に関するものである。

車両用発電電圧制御装置の中には、車両用発電機の界磁巻線に直列に接続されたスイッチング素子を断続することにより、車両用発電機の出力電圧あるいは車両用発電機に接続されるバッテリの端子電圧を目標電圧に制御する電圧制御装置を備えているものがある。前記電圧制御装置が有する入力電圧の監視検出回路は一つの検出対象（制御対象）に対して一般的に一つである。複数の検出対象に対して、一つの場合もある。

従来では、監視検出回路が故障した場合、例えば、平滑コンデンサのリーク故障、電圧比較回路の常時出力の故障、又は回路内断線故障などの場合、制御電圧は本来の期待値より高まるか低まるかして、車両電圧（車両用発電機の出力電圧等）に重大な支障をきたす。従来、電圧制御装置の故障は、励磁電流制御スイッチング素子のショートサーキット又はオープンサーキットが主体であり、各種装置もこれらの事態に備えた警報機能や安全機能を採用している。

特開２００９−１８９１４０号公報

一方、近年、電圧制御装置の制御を担う半導体チップ自体の小型化、平滑コンデンサの半導体チップ内取り込みによる小型化、そして車両の熱環境の劣悪化に基づいて、励磁電流制御スイッチング素子の故障だけでなく、監視検出回路の故障に対する安全性の対策が急務の課題となっている。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、監視検出回路が故障しても、界磁巻線に流れる励磁電流の制御に対する故障時の信頼性を向上させた車両用発電電圧制御装置を得ることを目的とするものである。

この発明の車両用発電電圧制御装置は、車両用発電機の界磁巻線に流れる励磁電流を断続して前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を目標電圧に制御する車両用発電電圧制御装置において、前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を複数の監視検出回路でそれぞれ検出し、複数の前記監視検出回路の出力により、前記車両用発電機の界磁巻線に流れる励磁電流を断続して前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を目標電圧に制御するようにしたものである。

また、この発明の車両用発電電圧制御装置は、車両用発電機の界磁巻線に流れる励磁電流を断続して前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を目標電圧に制御する車両用発電電圧制御装置において、前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧が入力されて検出した入力電圧と基準電圧とを比較し、入力電圧が基準電圧より小さいときに出力を発生する複数の監視検出回路と、前記複数の監視検出回路の全てから、入力電圧が基準電圧より小さくなったときの出力が発生されたことを条件に出力を発生する制御処理部とを備え、前記制御処理部の出力により前記車両用発電機の界磁巻線に励磁電流を流して前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を目標電圧に制御するようにしたものである。

この発明に係る車両用発電電圧制御装置によれば、車両用発電機の出力電圧又は車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を複数の監視検出回路で検出するようにしたので、界磁巻線に流れる励磁電流の制御に対する故障時の信頼性を向上させることができる。

また、この発明に係る車両用発電電圧制御装置によれば、車両用発電機の出力電圧又は車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧が入力されて検出した入力電圧と基準電圧とを比較し、入力電圧が基準電圧より小さいときに出力を発生する複数の監視検出回路と、複数の監視検出回路の全てから、入力電圧が基準電圧より小さくなったときの出力が発生されたことを条件に出力を発生する制御処理部とを備えたので、界磁巻線に流れる励磁電流の制御に対する故障時の信頼性を向上させることができると共に、故障時の過充電を防止して信頼性を向上させることができる。
この発明の上記以外の目的、特徴、観点及び効果は、図面を参照する以下のこの発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。

この発明の実施の形態１による車両用発電電圧制御装置を示す構成図である。 実施の形態１における電圧制御装置の主要部の構成を示す図である。 実施の形態１における健全時と故障時の各部の出力状態と制御結果を示す図である。 実施の形態２における電圧制御装置の主要部で、１部をソフトウエアで実現した構成を示す図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両用発電電圧制御装置を示す構成図である。車両用発電機１は、固定子に含まれる３相の固定子巻線２と、回転子に含まれる界磁巻線３と、固定子巻線２の３相出力を全波整流する整流回路４とを有している。この車両用発電機１の出力端子５の出力電圧（又は発電機に接続されるバッテリ６の端子電圧）の制御は、界磁巻線３に対する励磁電流を電圧制御装置７によって断続制御することにより行われる。出力端子５は充電線を介してバッテリ６や各種の電気負荷８に接続されている。グランド端子９は車両用発電機１のフレームに接続されている。端子１０は外部制御装置としてのＥＣＵ５に接続されている。

半導体のスイッチング素子１２は界磁巻線３に直列に接続されており、オン状態のときに界磁巻線３に励磁電流が流れる。還流ダイオード１３は界磁巻線３に並列に接続されており、スイッチング素子１２がオフ状態のときに励磁電流を還流させる。第１入力電圧検出回路２１と第１比較回路２２は一対なり、出力端子５における発電機出力電圧又はバッテリ端子電圧を監視し検出する。同様に、第２入力電圧検出回路２３と第２比較回路２４は一対なり、前記出力端子５における発電機出力電圧又はバッテリ端子電圧を監視し検出する。つまり、各対（換言すれば、複数の監視検出回路）が、同じ検出対象を検出している。そして、各対の出力は制御処理部２５に入力される。制御処理部２５は、各対の出力により、出力端子５における発電機出力電圧又はバッテリ端子電圧が目標電圧になるように、スイッチング素子１２をオンオフ制御する。

回転信号検出部２６は固定子巻線２のいずれかの相に現れる相電圧を監視することにより、車両用発電機１の回転数を検出し、検出した回転数に対応する電圧を出力し、制御処理部２５に入力する。これにより回転数に応じた制御ができ、例えば、エンジンの停止中は、スイッチング素子１２のデューティ（duty）の上限を２０％に制限する。通信信号制御部２７は端子１０を介してＥＣＵ１１との間で双方向のシリアル通信を行い、ＥＣＵ１１から周期的に送られてくる通信フレームを受信し解読して、制御処理部２５に入力する。ＥＣＵ１１から送信される通信フレームには、車両用発電機１の出力電圧を一定に制御するための調整電圧（基準電圧）が含まれている。

調整電圧は基準を１４Ｖとすると、例えば、車両の加速時は１０Ｖに下げ、減速時は１６Ｖに上げるように調整される。また、通信信号制御部２７は端子１０を介してＥＣＵ１１向けに通信フレームを送信する。ＥＣＵ１１向けに送信される通信フレームには、発電機出力電圧、故障情報などの異常の有無を診断した結果を示すデータが含まれる。制御処理部２５は、車両用発電機１の出力電圧又はバッテリ端子電圧を一定に維持する発電制御を行う。発電制御の内容や制御パラメータは、ＥＣＵ１１から送られてくる通信フレームに含まれている発電制御情報に基づいて設定される。

図２は実施の形態１における「入力電圧検出回路」「比較回路」の対の２個、並びに「制御処理部」を主に示す構成図である。各図中で同一符号は同一又は相当部分を示す。出力端子５の発電機出力電圧又はバッテリ端子電圧は第１入力電圧検出回路２１と第２入力電圧検出回路２３にそれぞれ入力される。第１入力電圧検出回路２１において、Ｒ１１とＲ１２はそれぞれ抵抗で、入力電圧を分圧する。抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ１はＣＲフィルタで、半導体チップで形成され、一定値のＣＲフィルタを得るときには面積を小さくするために、通常キャパシタンスＣが小で抵抗値Ｒが大である。コンデンサＣ１の電圧がオペアンプＯＰ１で増幅される。オペアンプＯＰ１は定電圧定電流の電源Ｖｃｃに接続されている。第２入力電圧検出回路２３も同様に構成され、抵抗Ｒ２１，抵抗Ｒ２２と、抵抗Ｒ２３，コンデンサＣ１と、オペアンプＯＰ２である。

オペアンプＯＰ１の出力電圧は第１比較回路２２に入力される。定電圧定電流の電源Ｖｃｃに接続された比較器ＣＭＰ１には、その反転入力端子にオペアンプＯＰ１の出力電圧が入力され、基準電圧（例えば１４Ｖ）が非反転端子に入力される。基準電圧となる電圧は制御処理部２５から供給される。比較器ＣＭＰ１からは、基準電圧よりオペアンプＯＰ１の出力電圧（つまり、第１入力電圧検出回路２１に入力され検出された入力電圧）が大のときは、論理値０（ローレベル）が出力され、基準電圧よりオペアンプＯＰ１の出力電圧（つまり、第１入力電圧検出回路２１に入力され検出された入力電圧）が小さいときは、論理値１（ハイレベルのオン出力）が出力される。同様に、オペアンプＯＰ２の出力電圧は第２比較回路２４に入力される。第２比較回路２４の比較器ＣＭＰ２にもオペアンプＯＰ２の出力電圧が入力され、基準電圧が非反転端子に入力される。基準電圧となる電圧は制御処理部２５から供給される。比較器ＣＭＰ２からは、基準電圧よりオペアンプＯＰ２の出力電圧が大のときは、論理値０（ローレベル）が出力され、基準電圧よりオペアンプＯＰ２の出力電圧が小さいときは、論理値１（ハイレベルのオン出力）が出力される。

制御処理部２５には、比較器ＣＭＰ1，ＣＭＰ２の出力が入力され、ＡＮＤ回路２８とＯＲ回路２９にそれぞれ入力される。比較器ＣＭＰ1，ＣＭＰ２の出力が共にハイレベル（オン出力）のとき（つまり、発電機出力電圧による入力電圧が基準電圧より小さいとき）は、ＡＮＤ回路２８，ＯＲ回路２９の出力が共にハイレベルとなる。そのため、切替スイッチ３０が図示のような接続状態であれば、ＡＮＤ回路２８の出力（ハイレベル）がスイッチング素子１２のベースに印加され、スイッチング素子１２がオンし、車両用発電機１の界磁巻線３を通って電流が流れ、界磁巻線３に磁束が発生して固定子巻線２に電流が誘起され電圧が発生する。やがて車両用発電機１の出力端子の電圧による入力電圧が基準電圧を上回ると、比較器ＣＭＰ1，ＣＭＰ２の出力が共にローレベルとなり（つまり、発電機出力電圧による入力電圧が基準電圧より大きくなり）、ＡＮＤ回路２８の出力（ローレベル）により、スイッチング素子１２がオフし、車両用発電機１の界磁巻線３の電流が遮断され、固定子巻線２の電圧が減少しだす。そして、再び、車両用発電機１の出力端子の電圧による入力電圧が基準電圧を下回り、比較器ＣＭＰ1，ＣＭＰ２の出力が共にハイーレベルとなる。以後、これらが繰り返され、発電機出力電圧が目標電圧となる。

次に、どちらか一方、例えば第２入力電圧検出回路２３側で、断線故障又は過大出力故障が発生したときの電圧制御装置の制御結果について説明する。第２入力電圧検出回路２３側で断線故障が発生するとオペアンプＯＰ２の出力電圧は０となり、第２入力電圧検出回路２３側で過大出力故障が発生するとオペアンプＯＰ２の出力電圧は比較器ＣＭＰ２の基準電圧より大の出力が発生するものとする。なお、オペアンプＯＰ２の出力電圧が０又は０近傍となるのは、断線以外に、ショートサーキット，漏れ電流増大，抵抗値変化等の原因がある。過大出力故障でオペアンプＯＰ２の出力電圧が比較器ＣＭＰ２の基準電圧より大の出力が発生するものは、ショートサーキット，漏れ電流増大，抵抗値変化等の原因がある。図３は実施の形態１における健全時と故障時の各部の出力状態と制御結果を示す図である。なお、入力電圧は、出力端子５が入力電圧検出回路２１又は２３に入力されて検出される入力電圧を意味している。健全時とは、入力電圧検出回路２１又は２３で故障が発生していないことを意味している。

（１）入力電圧＞基準電圧のとき、
（ａ）健全時は、ＯＭＰ１とＯＭＰ２の出力は共に０となり、ＡＮＤ回路出力は０で切替スイッチ３０を介してスイッチング素子はオフとなり、充電が行われない。もし、切替スイッチ３０の接続状態がＯＲ回路２９側であれば、ＯＲ回路出力は０でスイッチング素子はオフとなり、充電が行われない。この場合は、ＡＮＤ回路出力側とＯＲ回路出力側はともに、充電が行われない。

（ｂ）回路２３側断線時は、ＯＭＰ１の出力は０となり、ＯＭＰ２の出力は１なり、ＡＮＤ回路出力は０で切替スイッチ３０を介してスイッチング素子はオフとなり、充電が行われない。もし、切替スイッチ３０の接続状態がＯＲ回路２９側であれば、ＯＲ回路出力は１でスイッチング素子はオンとなり、過充電が行われる。この場合は、ＡＮＤ回路出力側が充電されず、ＯＲ回路出力側は過充電されるので、ＯＲ回路出力側は採用できない。図３ではＯＲ回路出力側のスイッチン素子のオンに問題があるので、その問題をオンに下線を付けて示している。

（ｃ）回路２３側過大出力時は、ＯＭＰ１とＯＭＰ２の出力は共に０となり、ＡＮＤ回路出力は０で切替スイッチ３０を介してスイッチング素子はオフとなり、充電が行われない。もし、切替スイッチ３０の接続状態がＯＲ回路２９側であれば、ＯＲ回路出力は０でスイッチング素子はオフとなり、充電が行われない。この場合は、ＡＮＤ回路出力側とＯＲ回路出力側はともに、充電が行われない。

（２）入力電圧＜基準電圧のとき、
（ａ）健全時は、ＯＭＰ１とＯＭＰ２の出力は共に１となり、ＡＮＤ回路出力は１で切替スイッチ３０を介してスイッチング素子はオンとなり、充電が行われる。もし、切替スイッチ３０の接続状態がＯＲ回路２９側であれば、ＯＲ回路出力は１でスイッチング素子はオンとなり、充電が行われる。この場合は、ＡＮＤ回路出力側とＯＲ回路出力側はともに、充電が行われる。

（ｂ）回路２３側断線時は、ＯＭＰ１とＯＭＰ２の出力は共に１となり、ＡＮＤ回路出力は１で切替スイッチ３０を介してスイッチング素子はオンとなり、充電が行われる。もし、切替スイッチ３０の接続状態がＯＲ回路２９側であれば、ＯＲ回路出力は１でスイッチング素子はオンとなり、充電が行われる。この場合は、ＡＮＤ回路出力側とＯＲ回路出力側はともに、充電が行われる。

（ｃ）回路２３側過大出力時は、ＯＭＰ１の出力は１となり、ＯＭＰ２の出力は０となり、ＡＮＤ回路出力は０で切替スイッチ３０を介してスイッチング素子はオフとなり、充電が行われない。もし、切替スイッチ３０の接続状態がＯＲ回路２９側であれば、ＯＲ回路出力は１でスイッチング素子はオンとなり、充電が行われる。この場合は、ＡＮＤ回路出力側が充電されず、ＯＲ回路出力側は充電されるので、本来では、ＡＮＤ回路出力側は採用されない。図３ではＡＮＤ回路出力側のスイッチン素子のオフに問題があるので、その問題をオフに下線を付けて示している。

図３では、どちらか一方の入力電圧検出回路で、断線故障又は過大出力故障が発生したときの電圧制御装置の制御結果について説明した。これらの制御結果をもとに、制御処理部２５の切替スイッチ３０をＡＮＤ回路２８側かＯＲ回路２９のどちら側に接続しておくべきか検討する。問題になるのは、（１）入力電圧＞基準電圧のときで、回路２３側断線時には、ＯＲ回路側でスイッチン素子がオンになり、過充電が行われる場合である。（２）入力電圧＜基準電圧のときで、回路２３側過大出力時には、ＡＮＤ回路側でスイッチン素子がオフになり、充電が行われない場合である。

これらの問題になる（１）（２）を比較してみると、過充電がされる（１）の場合が、充電されない（２）の場合より、故障の影響が大である。つまり、発電機に接続されたバッテリが過充電されると、バッテリが破損する重大故障につながる。そのため、実施の形態１では、制御処理部２５の切替スイッチ３０をＡＮＤ回路２８側に接続してある。つまり、複数の監視検出回路の出力をＡＮＤ回路２８に接続し、複数の監視検出回路の全てから、入力電圧が基準電圧より小さくなったときの出力が発生されたことを条件に出力を発生する制御処理部２５とした。これにより、複数の監視検出回路のいずれかで、断線故障又は過大出力故障が発生しても、過充電を防止でき、信頼性を向上させたものである。なお、充電されない（２）の場合が、過充電がされる（１）の場合より、問題が重要であるケースには、制御処理部２５の切替スイッチ３０をＯＲ回路２９側に接続する場合も考えられる。

次に、図２の電圧制御装置の出荷時の健全性検査について説明する。健全性検査のときには、通信信号制御部２７からの切替信号を制御処理部２５に印加して切替スイッチ３０の接続状態を実線側より点線側に切り換える。つまり、ＯＲ回路２９側に切り換える。なお、切替スイッチ３０の接続状態の切り換えは、回転信号検出部２６に通常時にはあり得ない、例えば５０００Ｈｚ程度の試験モード信号を印加して、これを制御処理部２５に入力して実施するようにしてもよい。

ここで、出力端子５に目標電圧より高い電圧を印加する。すると、オペアンプＯＰ１とオペアンプＯＰ２の出力が印加される比較器ＣＭＰ1，ＣＭＰ２の出力は、第１，第２入力電圧検出回路２１，１３が健全であれば、共にローレベルとなり、ＯＲ回路２９の出力はローレベルとなり、切替スイッチ３０を介して、スイッチング素子１２のベースにはローレベルが印加されて、スイッチング素子１２はオフとなる。しかし、第１，第２入力電圧検出回路２１，１３の一方が断線しておれば、比較器ＣＭＰ1，ＣＭＰ２の出力のいずれか一方がハイレベルとなり、ＯＲ回路２９の出力はハイレベルとなり、切替スイッチ３０を介して、スイッチング素子１２のベースにはハイレベルが印加されて、スイッチング素子１２がオンする。このため、第１，第２入力電圧検出回路２１，１３の一方が断線しておれば、ＯＲ回路２９の出力により、つまりスイッチング素子１２がオンになることにより検出できる。

実施の形態２.
図４は実施の形態２における電圧制御装置の主要部を示し、１部をソフトウエアで実現した構成を示す図である。実施の形態２は、１つの検出対象に対して、３つの監視検出回路を設けたものである。実施の形態１と異なる部分を主に説明する。抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２は出力端子５の電圧である入力電圧を分圧する。コンデンサＣ１は、抵抗Ｒ１１と抵抗Ｒ１２の接続点の電圧を保持する。抵抗Ｒ１１，抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１で第１入力電圧保持回路３１を構成する。同様に、抵抗Ｒ２１と抵抗Ｒ２２は入力電圧を分圧する。コンデンサＣ２は、抵抗Ｒ２１と抵抗Ｒ２２の接続点の電圧を保持する。抵抗Ｒ２１，抵抗Ｒ２２とコンデンサＣ２で第２入力電圧保持回路３２を構成する。抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２は入力電圧を分圧する。コンデンサＣ３は、抵抗Ｒ３１と抵抗Ｒ３２の接続点の電圧を保持する。抵抗Ｒ３１，抵抗Ｒ３２とコンデンサＣ３で第３入力電圧保持回路３３を構成する。

マルチプレクサ３４はコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の電圧を時分割的に順に選択抽出してＡ／ＤコンバータＡＤＣに入力する。Ａ／ＤコンバータＡＤＣは順に入力されたコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の電圧のアナログ値をそれぞれデジタル値に変換する。デジタル値に変換されたコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の電圧は、マルチプレクサ３５で順に第１入力電圧格納レジスタ３６，第２入力電圧格納レジスタ３７と第３入力電圧格納レジスタ３８に振り分けられる。マルチプレクサ３４とマルチプレクサ３５は同期しており、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の電圧が順に第１入力電圧格納レジスタ３６，第２入力電圧格納レジスタ３７と第３入力電圧格納レジスタ３８に振り分けられ記憶され、これが繰り返される。繰り返されることにより、入力電圧格納レジスタ３６，３７，３８には、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の現時点の電圧のデジタル値が入力され更新される。

そのため、第１入力電圧格納レジスタ３６はコンデンサＣ１の現時点の電圧のデジタル値が格納保持され、第２入力電圧格納レジスタ３７はコンデンサＣ２の現時点の電圧のデジタル値が格納保持され、第３入力電圧格納レジスタ３８は現時点のコンデンサＣ３の電圧のデジタル値が格納保持される。第１入力電圧保持回路３１とマルチプレクサ３４，３５とＡ／ＤコンバータＡＤＣと第１入力電圧格納レジスタ３６で第１入力電圧検出回路を構成する。第２入力電圧保持回路３２とマルチプレクサ３４，３５とＡ／ＤコンバータＡＤＣと第２入力電圧格納レジスタ３７で第２入力電圧検出回路を構成する。第３入力電圧保持回路３３とマルチプレクサ３４，３５とＡ／ＤコンバータＡＤＣと第３入力電圧格納レジスタ３８で第３入力電圧検出回路を構成する。

第１比較回路３９は、第３入力電圧格納レジスタ３８に格納された入力電圧のデジタル値と、制御処理部４２からの基準電圧のデジタル値とを比較し、入力電圧のデジタル値が基準電圧のデジタル値より大きいときは、ローレベルの出力を制御処理部４２に入力し、入力電圧のデジタル値が基準電圧のデジタル値より小さいときは、ハイレベル（オン出力）の出力を制御処理部４２に入力する。同様に、第２比較回路４０は、第２入力電圧格納レジスタ３７に格納された入力電圧のデジタル値と、制御処理部４２からの基準電圧のデジタル値とを比較し、入力電圧のデジタル値が基準電圧のデジタル値より大きいときは、ローレベルの出力を制御処理部４２に入力し、入力電圧のデジタル値が基準電圧のデジタル値より小さいときは、ハイレベルの出力を制御処理部４２に入力する。第３比較回路４１は、第１入力電圧格納レジスタ３６に格納された入力電圧のデジタル値と、制御処理部４２からの基準電圧のデジタル値とを比較し、入力電圧のデジタル値が基準電圧のデジタル値より大きいときは、ローレベルの出力を制御処理部４２に入力し、入力電圧のデジタル値が基準電圧のデジタル値より小さいときは、ハイレベルの出力を制御処理部４２に入力する。

制御処理部４２では、比較回路３９，４０，４１の論理出力が、全てハイレベルのときは、ハイレベルの論理出力を発生しスイッチング素子１２をオンさせ、発電機出力電圧を基準電圧に回復させることができる。また、比較回路３９，４０，４１の論理出力のいずれかがローレベルのときは、ローレベルの論理出力を発生しスイッチング素子１２をオフさせ、発電機出力電圧の過充電を防止する。

前述では、比較回路３９，４０，４１の論理出力が、全てハイレベルのときに、スイッチング素子１２をオンさせ、発電機出力電圧を基準電圧に回復させたが、比較回路３９，４０，４１の論理出力に対して、多数決で、ハイレベルかローレベルかを決定し、つまり、この場合は２つ以上の論理出力がハイレベルのときは、スイッチング素子１２をオンさせ、２つ以上の論理出力がローレベルのときは、スイッチング素子１２をオフさせるように構成してもよい。比較回路３９，４０，４１の論理出力に対して、多数決で、決定するようにすると、入力電圧の３つの監視検査回路のいずれか１つの故障に対しても正常に制御することができる。

実施の形態２においても、出荷時の健全性の検査においては、比較回路３９，４０，４１の論理出力に対して、同一の出力が発生しているか否かで検査できる。
この発明の各種の変形又は変更は、関連する熟練技術者が、この発明の範囲と精神を逸脱しない中で実現可能であり、この明細書に記載された各実施の形態には制限されないことと理解されるべきである。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両用発電電圧制御装置を示す構成図である。車両用発電機１は、固定子に含まれる３相の固定子巻線２と、回転子に含まれる界磁巻線３と、固定子巻線２の３相出力を全波整流する整流回路４とを有している。この車両用発電機１の出力端子５の出力電圧（又は発電機に接続されるバッテリ６の端子電圧）の制御は、界磁巻線３に対する励磁電流を電圧制御装置７によって断続制御することにより行われる。出力端子５は充電線を介してバッテリ６や各種の電気負荷８に接続されている。グランド端子９は車両用発電機１のフレームに接続されている。端子１０は外部制御装置としてのＥＣＵ１１に接続されている。

半導体のスイッチング素子１２は界磁巻線３に直列に接続されており、オン状態のときに界磁巻線３に励磁電流が流れる。還流ダイオード１３は界磁巻線３に並列に接続されており、スイッチング素子１２がオフ状態のときに励磁電流を還流させる。第１入力電圧検出回路２１と第１比較回路２２は一対となり、出力端子５における発電機出力電圧又はバッテリ端子電圧を監視し検出する。同様に、第２入力電圧検出回路２３と第２比較回路２４は一対となり、前記出力端子５における発電機出力電圧又はバッテリ端子電圧を監視し検出する。つまり、各対（換言すれば、複数の監視検出回路）が、同じ検出対象を検出している。そして、各対の出力は制御処理部２５に入力される。制御処理部２５は、各対の出力により、出力端子５における発電機出力電圧又はバッテリ端子電圧が目標電圧になるように、スイッチング素子１２をオンオフ制御する。

図２は実施の形態１における「入力電圧検出回路」「比較回路」の対の２個、並びに「制御処理部」を主に示す構成図である。各図中で同一符号は同一又は相当部分を示す。出力端子５の発電機出力電圧又はバッテリ端子電圧は第１入力電圧検出回路２１と第２入力電圧検出回路２３にそれぞれ入力される。第１入力電圧検出回路２１において、Ｒ１１とＲ１２はそれぞれ抵抗で、入力電圧を分圧する。抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ１はＣＲフィルタで、半導体チップで形成され、一定値のＣＲフィルタを得るときには面積を小さくするために、通常キャパシタンスＣが小で抵抗値Ｒが大である。コンデンサＣ１の電圧がオペアンプＯＰ１で増幅される。オペアンプＯＰ１は定電圧定電流の電源Ｖｃｃに接続されている。第２入力電圧検出回路２３も同様に構成され、抵抗Ｒ２１，抵抗Ｒ２２と、抵抗Ｒ２３，コンデンサＣ２と、オペアンプＯＰ２である。

図３では、どちらか一方の入力電圧検出回路で、断線故障又は過大出力故障が発生したときの電圧制御装置の制御結果について説明した。これらの制御結果をもとに、制御処理部２５の切替スイッチ３０をＡＮＤ回路２８側かＯＲ回路２９のどちら側に接続しておくべきか検討する。問題になるのは、（１）入力電圧＞基準電圧のときで、回路２３側断線時には、ＯＲ回路側でスイッチン素子がオンになり、過充電が行われる場合である。（２）入力電圧＜基準電圧のときで、回路２３側過大出力時には、ＡＮＤ回路側でスイッチング素子がオフになり、充電が行われない場合である。

前述では、比較回路３９，４０，４１の論理出力が、全てハイレベルのときに、スイッチング素子１２をオンさせ、発電機出力電圧を基準電圧に回復させたが、比較回路３９，４０，４１の論理出力に対して、多数決で、ハイレベルかローレベルかを決定し、つまり、この場合は２つ以上の論理出力がハイレベルのときは、スイッチング素子１２をオンさせ、２つ以上の論理出力がローレベルのときは、スイッチング素子１２をオフさせるように構成してもよい。比較回路３９，４０，４１の論理出力に対して、多数決で、決定するようにすると、入力電圧の３つの監視検出回路のいずれか１つの故障に対しても正常に制御することができる。

Claims (5)

1. 車両用発電機の界磁巻線に流れる励磁電流を断続して前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を目標電圧に制御する車両用発電電圧制御装置において、
   前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を複数の監視検出回路でそれぞれ検出し、
   複数の前記監視検出回路の出力により、前記車両用発電機の界磁巻線に流れる励磁電流を断続して前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を目標電圧に制御するようにした車両用発電電圧制御装置。
2. 車両用発電機の界磁巻線に流れる励磁電流を断続して前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を目標電圧に制御する車両用発電電圧制御装置において、
   前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧が入力されて検出した入力電圧と基準電圧とを比較し、入力電圧が基準電圧より小さいときに出力を発生する複数の監視検出回路と、
   前記複数の監視検出回路の全てから、入力電圧が基準電圧より小さくなったときの出力が発生されたことを条件に出力を発生する制御処理部とを備え、
   前記制御処理部の出力により前記車両用発電機の界磁巻線に励磁電流を流して前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を目標電圧に制御するようにした車両用発電電圧制御装置。
3. 複数の前記監視検出回路は、前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧が入力されて入力電圧を検出する入力電圧検出回路と、前記入力電圧検出回路で検出した入力電圧と基準電圧とを比較し、入力電圧が基準電圧より小さいときに出力を発生する比較回路をそれぞれ有し、
   前記制御処理部は、複数の前記監視検出回路の比較回路の全てから、入力電圧が基準電圧より小さくなったときの出力が発生されたことを条件に出力を発生するＡＮＤ回路を有している請求項２記載の車両用発電電圧制御装置。
4. 前記制御処理部には、複数の前記監視検出回路の比較回路のいずれかから、入力電圧が基準電圧より小さくなったときの出力が発生されたことを条件に出力を発生するＯＲ回路を有し、
   前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧として前記目標電圧以上の電圧を複数の前記監視検出回路に入力させたときの前記ＯＲ回路の出力により複数の前記監視検出回路の断線故障を検出するようにした請求項２又は請求項３記載の車両用発電電圧制御装置。
5. 車両用発電機の界磁巻線に流れる励磁電流を断続して前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を目標電圧に制御する車両用発電電圧制御装置において、
   前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧が入力されて検出した入力電圧と基準電圧とを比較し、入力電圧が基準電圧より小さいときに出力を発生する３個以上の複数の監視検出回路を有し、
   前記複数の監視検出回路から、入力電圧が基準電圧より小さくなったときの出力を発生する前記監視検出回路の個数が、入力電圧が基準電圧より小さくなったときの出力を発生しない前記監視検出回路の個数より多いことを条件に出力を発生する制御処理部を備え、
   前記制御処理部の出力により前記車両用発電機の界磁巻線に励磁電流を流して前記車両用発電機の出力電圧又は前記車両用発電機に接続されるバッテリ端子電圧を目標電圧に制御するようにした車両用発電電圧制御装置。

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