KR20120004905A

KR20120004905A - 차량용 교류 발전기의 제어 장치

Info

Publication number: KR20120004905A
Application number: KR1020100111915A
Authority: KR
Inventors: 카츠유키 스미모토; 노리유키 와다
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2012-01-13
Also published as: CN102315812B; US8581558B2; US20120007569A1; CN102315812A; KR101203354B1; JP2012019589A; JP5008752B2

Abstract

[과제]
발전기의 회전자의 계자 코일의 전기적 구성 위치가 달라도, 일부를 공용할 수 있는 차량용 교류 발전기의 제어 장치를 얻는다.
[해결 수단]
계자 전류를 제어하기 위해 계자 코일과 직렬로 접속된 스위칭 소자, 및 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가 입력되고, 입력된 정보에 의거하여 고전위측 단자와 저전위측 단자의 한쪽을 선택하여 제어 신호를 출력하여 상기 스위칭 소자를 온 오프 제어하여 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하는 제어 신호 처리부를 구비한다.

Description

차량용 교류 발전기의 제어 장치{CONTROL DEVICE FOR VEHICLE AC GENERATOR}

본 발명은, 차량용 교류 발전기의 제어 장치에 관한 것으로, 특히 교류 발전기의 계자 코일의 전기적 구성 위치가 달라도, 적어도 일부를 공용할 수 있는 제어 장치에 관한 것이다.

도 13은 종래의 차량용 교류 발전 장치를 도시하는 구성도이다. 도면에서, 도시하지 않은 내연 기관이 시동하면, 도시하지 않은 벨트를 통하여 교류 발전기(이하 발전기라고 칭한다)의 (계자 코일(102)를 갖는) 회전자가 구동된다. 계자 코일(102)은 도시하지 않은 슬립 링과 브러시를 가용하여 단자(e, f)에 접속되어 있다. 회전자의 구동에 수반하여, (고정자측의) 3상의 전기자 코일(101)에서 발전된 교류 출력 전압은, 3상 전파의 정류기(103)에서 정류된다. 정류기(103)에서 정류된 직류 전압(직류 출력 전압)은, 정류기(103)에 접속된 배터리(120)를 충전하고, 전기 부하(130)에 14V의 전력을 공급한다. 또한, 전기자 코일(101)과 계자 코일(102)과 정류기(103)로 발전기(100)를 구성하고 있다.

105는 스위칭 소자로서, 예를 들면, MOSFET로 구성된 파워용 반도체 스위칭 소자이다. 스위칭 소자(105)는 계자 코일(102)과 직렬로 접속되어 있다. 스위칭 소자(105)와 계자 코일(102)과의 직렬체(直列體)에는, 정류기(103) 또는 배터리(120)의 직류 전압이 인가되고, 스위칭 소자(105)를 온 오프 제어함에 의해, 계자 코일(102)의 계자 전류가 제어된다. 104는 환류 다이오드로서, 스위칭 소자(105)가 오프 된 때에, 계자 코일(102)에 잔류한 에너지에 의한 계자 전류가 환류 다이오드(104)를 통과하여 환류한다.

제어부(110)는, 계자 코일(102)에 직렬로 접속된 스위칭 소자(105)를 온 오프 제어하여, 계자 코일(102)에 흐르는 계자 전류를 제어하고, 전기자 코일(101)에서 발전되는 출력 전압을 소정치로 제어한다. 환류 다이오드(104)와 스위칭 소자(105)와 제어부(110)로, 차량용 교류 발전기의 제어 장치(108)를 구성한다. 도 13의 차량용 교류 발전 장치에서는, 계자 코일(102)이 고전위측(하이 사이드), 제어 장치(108)의 스위칭 소자(105)가 부하(계자 코일(102))의 저전위측(로우 사이드)의 전기적 구성 위치가 되어 있다. 또한, 유사 구성의 차량용 교류 발전 장치는, 예를 들면, 특허 문헌 1에 개시되어 있다.

도 14는 종래의 다른 차량용 교류 발전 장치를 도시하는 구성도이다. 또한, 명세서 및 도면 중에서, 동일 부호는 동일 또는 상당부분을 나타내고, 중복되는 설명을 생략하는 일이 있다. 도 14에서는, 도 13과 다른 부분에 관해 설명한다. 계자 코일(102)은 저전위측(로우 사이드)에 접속되고, 일단은 도시하지 않은 슬립 링과 브러시를 통하여 단자(f)에 접속되고, 타단은 접지되어 있다. 제어 장치(108)의 스위칭 소자(106)는 부하(계자 코일(102))의 고전위측(하이 사이드)에 접속되고, 일단은 정류기(103) 또는 배터리(120)에 접속되고, 타단은 (역방향)환류 다이오드(104)를 통하여 접지되어 있다.

[선행기술문헌]

[특허문헌]

특허문헌 1 : 일본 특개평3-45200호 공보

도 13과 도 14로부터 알 수 있는 바와 같이, 발전기의 회전자의 계자 코일의 전기적 구성 위치에는 2종류가 있고, 종래의 차량용 교류 발전기의 제어 장치(108)는, 도 13과 도 14의 발전기(100)에 대응하기 위해, 각각 별개의 장치로 되어 있다. 즉, 도 13에 도시하는 바와 같이, 부하(계자 코일(102))의 저전위측(로우 사이드)에 온 오프 제어되는 스위칭 소자(105)를 배치한 로우 사이드 타입과, 도 14에 도시하는 바와 같이, 부하(계자 코일(102))의 고전위측(하이 사이드)에 온 오프 제어되는 스위칭 소자(106)를 배치한 하이 사이드 타입의 2종류가 존재한다. 각각의 타입의 특징은 다음과 같다. 로우 사이드 타입은, 스위칭 소자(105)의 드라이브 회로 구성이 간이하고, 염가, 소형화를 할 수 있다. 하이 사이드 타입은, 정지시, 계자 코일(102)에 전압이 인가되지 않기 때문에 전해부식의 영향을 경미하게 할 수 있고, 고신뢰성을 얻을 수 있다.

그 때문에, 차량용 교류 발전기의 제어 장치의 역할은 같아도, 발전기의 회전자의 계자 코일의 전기적 구성 위치가 2종류 있기 때문에, 2종류의 제어 장치(칩)를 개발·설계·평가·생산·관리하여야 하는 문제점이 있다. 특히 개발·평가에는 수천만엔(円)의 투자가 필요하여, 2종류의 차량용 교류 발전기의 제어 장치의 준비는, 차량용 교류 발전기 장치의 제조 메이커에 있어서 매우 큰 부담으로 되어 있다.

본 발명은, 상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 발전기의 회전자의 계자 코일의 전기적 구성 위치가 달라도, 적어도 일부를 공용할 수 있는 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 관한 차량용 교류 발전기의 제어 장치는, 전기자 코일과 계자 코일을 갖는 교류 발전기에서의 상기 전기자 코일의 교류 출력 전압을 정류기로 정류하여 얻은 직류 전압을, 상기 계자 코일에 인가하여 계자 전류를 얻음과 함께, 계자 전류를 제어하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치에 있어서, 계자 전류를 제어하기 위해 상기 계자 코일과 직렬로 접속된 스위칭 소자, 및 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가 입력되고, 입력된 정보에 의거하여 고전위측 단자와 저전위측 단자의 한쪽을 선택하여 제어 신호를 출력하여 상기 스위칭 소자를 온 오프 제어하여 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하는 제어 신호 처리부를 구비하고, 상기 제어 신호 처리부는, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는 정보가 입력된 경우에는, 상기 저전위측 단자를 선택하여 상기 스위칭 소자를 온 오프 제어하여, 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하고, 상기 계자 코일이 저전위측에 접속되어 있는 정보가 입력된 경우에는, 상기 고전위측 단자를 선택하여 상기 스위칭 소자를 온 오프 제어하여, 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하도록 한 것이다.

본 발명의 차량용 교류 발전기의 제어 장치에 의하면, 발전기의 회전자의 계자 코일의 전기적 구성 위치가 달라도, 적어도 일부를 공용할 수 있는 제어 장치를 얻을 수 있기 때문에, 개발·설계·평가·생산·관리의 비용이 감소하고, 제조 메이커의 부담을 경감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 차량용 교류 발전 장치를 도시하는 구성도.
도 2는 실시의 형태 1에서의 다른 차량용 교류 발전 장치를 도시하는 구성도.
도 3은 실시의 형태 1에 이용하는 회전자 위치 판단부의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 4는 하이 사이드, 로우 사이드 사양 각각에서의 소자의 역할을 도시하는 도면.
도 5는 실시의 형태 1에서의 제어부(110)를 도시하는 구성도.
도 6은 하이 사이드, 로우 사이드 사양 각각에서의 단자(FHG, FLG)의 논리를 도시하는 도면.
도 7은 실시의 형태 2에서의 차량용 교류 발전기의 제어 장치를 도시하는 구성도.
도 8은 실시의 형태 3에서의 차량용 교류 발전기의 제어 장치를 도시하는 구성도.
도 9는 실시의 형태 3에 이용하는 단자 상태 판단부의 동작을 도시하는 플로우 차트.
도 10은 실시의 형태 4에서의 차량용 교류 발전기의 제어 장치를 도시하는 구성도.
도 11은 실시의 형태 6에서의 로우 사이드 타입의 차량용 교류 발전 장치를 도시하는 구성도.
도 12는 실시의 형태 6에서의 하이 사이드 타입의 차량용 교류 발전 장치를 도시하는 구성도.
도 13은 종래의 차량용 교류 발전 장치를 도시하는 구성도.
도 14는 종래의 다른 차량용 교류 발전 장치를 도시하는 구성도.

실시의 형태 1.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에서의 차량용 교류 발전 장치를 도시하는 구성도이다. 발전기(100), 배터리(120), 전기 부하(130)는 도 13과 같은 구성이다. 제어 장치(109)는 도 13의 제어 장치(108)와 다른 구성이다. 도 1은 발전기(100)의 회전자의 계자 코일(102)의 전기적 구성 위치가 고전위측(하이 사이드)으로, 제어 장치(109)의 스위칭 소자(105)가 부하(계자 코일(102))의 저전위측(로우 사이드)으로 되어 있다. 계자 코일(102)의 접속처(先)는 전원측이고, 저전위측 스위칭 소자(Tr2)(105)가 계자 코일(102)에의 통전률(듀티)를 정하는, 이른바 스위칭 소자의 역할을 담당하고, 고전위측 스위칭 소자(Tr1)(106)가 비통전 상태의 환류 소자의 역할을 담당하고 있다. 고전위측 스위칭 소자(106)와 저전위측 스위칭 소자(105)가 직렬 접속된 직렬체는, 정류기(103)의 양단 사이에 접속되고, 계자 전류를 제어하기 위해 마련되고, 고전위측 스위칭 소자(106)와 저전위측 스위칭 소자(105)의 접속점(단자(f))이 계자 코일(102)에 접속되어 있다.

한편, 도 2는 실시의 형태 1에서의 다른 차량용 교류 발전 장치를 도시하는 구성도이다. 발전기(100), 배터리(120), 전기 부하(130)는 도 14와 같은 구성이다. 제어 장치(109)는 도 14의 제어 장치(108)와 다른 구성이다. 도 2는 발전기(100)의 회전자의 계자 코일(102)의 전기적 구성 위치가 저전위측(로우 사이드)으로, 제어 장치(109)의 스위칭 소자(106)가 부하(계자 코일(102))의 고전위측(하이 사이드)으로 되어 있다. 계자 코일(102)의 접속처는 그라운드측이고, 고전위측 스위칭 소자(Tr1)(106)가 계자 코일(102)에의 통전률(듀티)를 정하는, 이른바 스위칭 소자의 역할을 담당하고, 저전위측 스위칭 소자(Tr2)(105)가 비통전 상태의 환류 소자의 역할을 담당하고 있다. 고전위측 스위칭 소자(106)와 저전위측 스위칭 소자(105)가 직렬 접속된 직렬체는, 정류기(103)의 양단 사이에 접속되고, 계자 전류를 제어하기 위해 마련되고, 고전위측 스위칭 소자(106)와 저전위측 스위칭 소자(105)의 접속점(단자(f))이 계자 코일(102)에 접속되어 있다.

계속해서, 계자 코일(102)의 전기적 구성 위치에 의한 하이 사이드/로우 사이드 사양에 대해, 도 1과 도 2에서 이용할 수 있는 공통의 제어 장치(109)에 관해 설명을 행한다. 도 1과 도 2에 대해, 제어 장치(109)는 같은 구성이다. 도 1과 도 2에서, 단자(f)는, 계자 코일(102)의 한쪽의 단자가 접속되어 있고, 고전위측 스위칭 소자(106)와 저전위측 스위칭 소자(105)의 접속점의 단자이다.

제어부(110)에는, 전원에 접속되는 전원 단자(B), 접지되는 그라운드 단자(E), 고전위측 스위칭 소자(106)에 접속되는 고전위측 단자(FHG)(field high gate), 저전위측 스위칭 소자(105)에 접속되는 저전위측 단자(FLG)(field low gate), 계자 코일(102)의 한쪽의 단자에 접속되는 단자(FS)를 각각 갖고 있다. 제어부(110)에는, 단자(f)(단자(FS))의 전압으로부터 로우 사이드 사양(도 1)인지 하이 사이드 사양(도 2)인지의 판정을 행하는 회전자 위치 판단부(111)와, 회전자 위치 판단부(111)가 판정하여 얻은 결과(정보)로부터, (고전위측 단자(FHG))고전위측 스위칭 소자(106)와 (저전위측 단자(FLG))저전위측 스위칭 소자(105)의 한쪽을 선택하여 통전률을 지시하는 제어 신호 처리부(112)를 구비하고 있다. 또한, 각각의 스위칭 소자(105, 106)에의 통전률을 결정하는 알고리즘 등은 기존의 것을 사용하는 것으로 하고, 실시의 형태 1에서는, 제어 신호 처리부(112)가, 어떻게 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택하고, 선택된 스위칭 소자(105, 106)의 한쪽의 통전률을 지시하는지에 주목하여 설명한다.

우선, 회전자 위치 판단부(111)의 동작에 관해 설명한다. 회전자 위치 판단부(111)의 동작의 플로우 차트를 도 3에 도시한다. 도 3에서, 전원 투입 직후 등에서, 고전위측 스위칭 소자(106)와 저전위측 스위칭 소자(105)가 비동작 상태에서, 단자(f)(단자(FS))의 전압을 측정한다. 단자(f) 전압이 소정치(설정치)(예를 들면 배터리 전압의 1/2)보다 큰 경우, 계자 코일(102)은 전원 라인에 접속되어 있다고 판단하고, 로우 사이드 사양이라고 판정한다(도 1의 구성). 역으로, 소정치(설정치)에 못 미치는 경우는, 계자 코일(102)은 그라운드 라인에 접속되어 있다고 판단하고, 하이 사이드 사양이라고 판정한다(도 2의 구성). 또한, 고전위측 스위칭 소자(106)와 저전위측 스위칭 소자(105)가 함께 비동작 상태인 시기는, 외부 제어 장치(예를 들면 ECU)로부터의 정보에 의해 얻을 수 있도록 하여도 좋다.

여기서, 하이 사이드, 로우 사이드 각각의 사양은 도 4와 같다. 하이 사이드 사양이란 고전위측 스위칭 소자(Tr1)(106)가 스위칭 소자로서 동작하고, 저전위측 스위칭 소자(Tr2)(105)가 환류 소자로서 동작한다(도 2의 구성). 역으로 로우 사이드 사양이란, 고전위측 스위칭 소자(Tr1)(106)가 환류 소자, 저전위측 스위칭 소자(Tr2)(105)가 스위칭 소자로서 동작한다(도 1의 구성). 회전자 위치 판단부(111)가 판정한 하이 사이드 사양인지 로우 사이드 사양인지의 정보는, 제어 신호 처리부(112)에 출력된다.

도 5는 실시의 형태 1에서의 제어부(110)를 도시하는 구성도이다. 제어부(110)의 제어 신호 처리부(112)는, 스위칭 소자(105, 106)가 MOSFET인 경우의 구성례로서, 처리 유닛(116), 드라이버 회로부(117), 승압 회로부(118)로 구성된다. 처리 유닛(116)에는, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가 입력되고, 기존의 알고리즘에 의해 통전률이 생성되고, 입력된 상기 정보에 의거하여, 도 6(후술)에 도시하는 각 구성에 따른 논리에 의해, 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽이 선택된다. 또한, (도 6을 참조하여) 동기 정류 있음인 경우는, 한쪽을 선택한 때, 다른 쪽은 그 역논리를 지시하게 된다(데드 타임 시간을 제외한다).

처리 유닛(116)의 출력은 드라이버 회로부(117)에 입력된다. 드라이버 회로부(117)는, 스위칭 시간이나 스위칭 손실 등의 스위칭 소자(105, 106) 특성에 응하여 구성되어 있다. 드라이버 회로부(117)는, 처리 유닛(116)의 지시에 의거한 논리에 의해, 고전위측 단자(FHG)(계통)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택하여 출력한다. 고전위측 단자(FHG)(계통)가 선택된 경우는, 승압 회로부(118)에 출력된다. 고전위측 스위칭 소자(106)가 n채널 MOSFET인 경우는, 스위칭 소자(106)를 온 시키기 위해, 게이트(고전위측 단자(FHG))출력이, 단자(FS)와 전원 단자(B)에 대해 고전위일 필요가 있다. 그 때문에, 승압 회로부(118)로서, 부스트 스트랩 방식이나 차지 펌프 방식에 의한 회로가 일반적으로 사용된다.

도 6에서, 스위칭 소자(105, 106)가 함께 MOSFET인 경우, 동기 정류 없음일 때는, 하이 사이드 사양(도 2)에서, 고전위측 단자(FHG)가 선택되어 고전위측 스위칭 소자(106)가 온 오프 제어되고, 저전위측 단자(FLG)가 오프 된다. 또한, 로우 사이드 사양(도 1)에서는, 저전위측 단자(FLG)가 선택되어 저전위측 스위칭 소자(105)가 온 오프 제어되고, 고전위측 단자(FLG)가 오프 된다.

손실을 저감시키기 위해, 동기 정류 있음일 때는, 하이 사이드 사양(도 2)에서, 고전위측 단자(FHG)가 선택되어 고전위측 스위칭 소자(106)가 온 오프 제어되고, 저전위측 단자(FLG)가 역논리 제어로 오프 온 제어된다. 또한, 로우 사이드 사양(도 1)에서는, 저전위측 단자(FLG)가 선택되어 저전위측 스위칭 소자(105)가 온 오프 제어되고, 고전위측 단자(FHG)가 역논리 제어로 오프 온 된다. 이와 같이 하여, 제어 신호 처리부(112)는, 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택하여 제어 신호를 출력하여 스위칭 소자(105 또는 106)를 온 오프 제어하여 계자 코일(102)의 계자 전류를 제어하다. 또한, 도 6에서 도 11, 도 12의 MOSFET-Di 구성은 후술한다.

이상과 같이, 발전기의 회전자의 계자 코일(102)의 전기적 구성 위치가 달라도, 도 1과 도 2에서, 이용할 수 있는 공통의 제어 장치를 얻을 수 있기 때문에, 개발·설계·평가·생산·관리의 비용이 반감하고, 제조 메이커의 부담을 경감할 수 있다. 실시의 형태 1에서, 회전자 위치 판단부(111)는, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지를 판정할 수 있기 때문에, 그 판정을 하기 위한 쓸데없는 인터페이스가 불필요하고, 차량용 교류 발전 장치 내에서 완결될 수 있기 때문에, 시스템 구성이 간이하게 된다.

실시의 형태 2.

도 7은 실시의 형태 2에서의 차량용 교류 발전기의 제어 장치를 도시하는 구성도이다. 외부 제어 장치(ECU)(114)와의 통신에 의해 전환하는 경우의 구성을 도시한다. 도 7에서, 차량용 교류 발전기의 발전기(100)의 구성은 도 1 또는 도 2와 같다. 도 1과 도 2에 대해 같은 제어 장치(109)를 이용한다. 외부 제어 장치(114)와 제어 장치(109)는 통신 단자(C)를 통하여 접속되어 있다. 여기서 외부 제어 장치(114)란, 차량에 탑재되어 있는 ECU라도 좋고, 제조 라인에서 차량용 교류 발전 장치가 완성 후에 한 번만 접속되는 초기 상태를 설정하기 위한 장치라도 좋다.

외부 제어 장치(114)에 하이 사이드 사양(도 2의 발전기(100) 타입), 로우 사이드 사양(도 1의 발전기(100) 타입)의 어느 사양인지만 선택되고, 그 정보가 통신 단자(C)를 통하여 통신 신호 제어부(113)에 입력된다. 통신 신호 제어부(113)에서는, 통신 프로토콜에 응하여, 외부 제어 장치(114)로부터 전달되어 온 정보가 하이 사이드 사양인지 로우 사이드 사양인지를 판정하고, 그 판정 정보를 제어 신호 처리부(112)(의 처리 유닛)에 전달한다. 이후 제어 신호 처리부(112)의 동작은 실시의 형태 1과 같다. 이와 같이, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가, 외부 제어 장치(114)로부터, 제어 신호 처리부(112)에 입력되도록 하였기 때문에, 통신 신호에 의해 하이 사이드 사양인지 로우 사이드 사양인지의 정보를 얻어, 제어 신호 처리부(112)는 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택하고, 고전위측 스위칭 소자(106)와 저전위측 스위칭 소자(105)의 역할을 선정할 수 있다.

실시의 형태 3.

도 8은 실시의 형태 3에서의 차량용 교류 발전기의 제어 장치를 도시하는 구성도이다. 실시의 형태 3은, 전위 전환 가능 단자의 전위에 의해, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보를 얻는 것이다. 도 8에서, 차량용 교류 발전기의 발전기(100)의 구성은 도 1 또는 도 2와 같다. 도 1과 도 2에 대해 같은 제어 장치(109)를 이용한다. 도 8에서, 제어 장치(109)에는, 전위 전환 가능 단자이고, 단자 상태 판정을 위한 단자(g)가 구비되어 있다. 단자(g)의 전위가 단자 상태 판단부(115)에 입력된다. 유저는, 단자(g)에 소정 전위(예를 들면, 그라운드 전위)를 입력하거나, 개방하거나 할 수 있다. 도 9는 단자 상태 판단부(115)의 동작을 도시하는 플로우 차트이다. 단자 상태 판단부(115)에서는, 단자(g)의 전압이 소정치(설정치)보다 작은지의 여부를 판정하고, 소정치 미만인 경우는 로우 사이드 사양, 소정치보다 큰 경우는 하이 사이드 사양으로 되어 있다. 또한, 당연하지만 이들의 사양 전환 논리는 반대라도 상관없다.

단자 상태 판단부(115)가 판정한 정보는 제어 신호 처리부(112)에 출력된다. 이후 제어 신호 처리부(112)의 동작은 실시의 형태 1과 같다. 이와 같이, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가, 단자 상태 판단부(115)로부터, 제어 신호 처리부(112)에 입력되도록 하였기 때문에, 하이 사이드 사양인지 로우 사이드 사양인지의 정보를 얻어, 제어 신호 처리부(112)는 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택하고, 고전위측 스위칭 소자(106)와 저전위측 스위칭 소자(105)의 역할을 선정할 수 있다.

실시의 형태 4.

도 10은 실시의 형태 4에서의 차량용 교류 발전기의 제어 장치를 도시하는 구성도이다. 제어 신호 처리부(112)는 외부 제어 장치(ECU)(114)와의 통신에 의해 정보를 얻음과 함께, 단자(f)의 전압의 정보를 얻는 것이다. 도 10에서, 차량용 교류 발전 장치의 발전기(100)의 구성은 도 1 또는 도 2와 같다. 도 1과 도 2에 대해 같은 제어 장치(109)를 이용한다. 외부 제어 장치(114)는, 차량에 탑재되어 있는 ECU라도 좋다.

회전자 위치 판단부(111)는, 실시의 형태 1에서 설명한 바와 같이, 단자(f)의 전압으로부터 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보를 얻어, 그 정보를 제어 신호 처리부(112)에 입력한다. 외부 제어 장치(114)는 통신 단자(C)와 통신 신호 제어부(113)를 통하여, 제어 신호 처리부(112)에 회전자 위치 판단부(111)로부터의 상기 정보의 채용 시기를 입력한다. 즉, 외부 제어 장치(114)로부터 제어 신호 처리부(112)에 정보가 입력된 때에, 제어 신호 처리부(112)는, 제어 신호 처리부(112)에 회전자 위치 판단부(111)로부터 입력되는, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보를 유효로 한다. 그리고, 제어 신호 처리부(112)는 유효하게 된 정보에 의거하여, 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택하고, 고전위측 스위칭 소자(106)와 저전위측 스위칭 소자(105)의 한쪽을 선택하여 계자 코일(102)의 계자 전류를 제어한다.

마찬가지로, 실시의 형태 3에서 설명한 바와 같이, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가, 전위 전환 가능 단자(도 8의 단자(g))로부터, 단자 상태 판단부(115)를 통하여 제어 신호 처리부(112)에 입력되는 경우에도, 외부 제어 장치(114)로부터 제어 신호 처리부(112)에 정보가 입력된 때(채용 시기)에, 제어 신호 처리부(112)는, 제어 신호 처리부(112)에 전위 전환 가능 단자(단자(g))로부터 입력되는, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보를 유효로 한다. 그리고, 제어 신호 처리부(112)는 유효하게 된 정보에 의거하여, 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택하고, 고전위측 스위칭 소자(106)와 저전위측 스위칭 소자(105)의 한쪽을 선택하여 계자 코일(102)의 계자 전류를 제어한다.

이와 같이, 외부 제어 장치(114)로부터, 제어 신호 처리부(112)에 정보가 입력된 때에, 제어 신호 처리부(112)는, 제어 신호 처리부(112)에 입력되는, 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보를 유효로 하기 때문에, 노이즈에 강하고 신뢰성이 향상한다. 즉 사양 전환 모드 이외에, 노이즈 등으로 정보가 변하는 일이 있어도 감지하지 않기 때문에 신뢰성이 향상한다.

실시의 형태 5.

또한, 도 10에서, 외부 제어 장치(114)로부터의 정보(계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보)와, 회전자 위치 판단부(111)로부터의 정보(계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보)를, 제어 신호 처리부(112)에 입력하고, 제어 신호 처리부(112)에서는, 그 2개의 정보의 내용이 일치한 때에, 그 정보에 의거하여, 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택하고, 고전위측 스위칭 소자와 저전위측 스위칭 소자의 한쪽을 선택하여 계자 코일의 계자 전류를 제어하도록 하여도 좋다. 이와 같이 함에 의해 신뢰성이 향상한다. 2개의 정보의 내용이 일치하지 않는 때는, 페일(fail)로서 처리한다.

마찬가지로, 상기 조합 이외에, 외부 제어 장치(114)로부터의 정보(계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보)와, 회전자 위치 판단부(111)로부터의 정보(계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보)와, 단자(g)로부터의 정보(계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보)중 어느 2개의 정보를 이용하여, 제어 신호 처리부(112)에서는, 그 2개의 정보의 내용이 일치한 때에, 그 정보에 의거하여, 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택하고, 고전위측 스위칭 소자와 저전위측 스위칭 소자의 한쪽을 선택하여 계자 코일의 계자 전류를 제어하도록 하여도 좋다. 이와 같이 함에 의해 신뢰성이 향상한다. 2개의 정보의 내용이 일치하지 않는 때는, 페일로서 처리한다.

실시의 형태 6.

도 11은 실시의 형태 6에서의 로우 사이드 타입의 차량용 교류 발전기 장치를 도시하는 구성도이다. 이 로우 사이드 타입의 경우는, 환류 다이오드(104)(전원측)와 저전위측 스위칭 소자(105)와의 직렬체가 정류기(103)의 양단 사이에 접속되고, 환류 다이오드(104)와 스위칭 소자(105)의 접속점에 계자 코일(102)의 일단이 접속되어 있다. 제어부(110)의 고전위측 단자(FHG)는 미접속(open)이다. 그 밖의 구성은 실시의 형태 1의 도 1과 같다.

도 12는 실시의 형태 6에서의 하이 사이드 타입의 차량용 교류 발전 장치를 도시하는 구성도이다. 이 하이 사이드 타입의 경우는, 고전위측 스위칭 소자(106)와 환류 다이오드(104)(그라운드측)와의 직렬체가 정류기(103)의 양단 사이에 접속되고, 고전위측 스위칭 소자(106)와 환류 다이오드(104)의 접속점에 계자 코일(102)의 일단이 접속되어 있다. 제어부(110)의 저전위측 단자(FLG)는 미접속(open)이다. 그 밖의 구성은 실시의 형태 1의 도 2와 같다.

실시의 형태 6의 동작을 실시의 형태 1과 다른 점을 중심으로 설명한다. 회전자 위치 판단부(111)에서, 환류 다이오드(104)와 스위칭 소자(105 또는 106)가 비동작 상태에 있어서, 단자(f)(단자(FS))의 전압을 측정한다. 회전자 위치 판단부(111)의 동작의 플로우 차트는 도 3과 같다. 회전자 위치 판단부(111)의 판정 결과가, 하이 사이드 사양이라고 판정되면, 그 정보가 제어 신호 처리부(112)에 입력된다. 그 정보가 입력되면, 제어 신호 처리부(112)에 의해, 도 6에서, MOS-Di(도 11, 도 12), 동기 정류 없음만, 하이 사이드에서, 고전위측 단자(FHG)가 선택되고(도 12), 고전위측 스위칭 소자(106)가 온 오프 제어되고, 계자 코일(102)의 계자 전류가 제어된다. 이때, 저전위측 단자(FLG)는 미접속이다.

또한, 로우 사이드 사양이라고 판정되면, 그 정보가 제어 신호 처리부(112)에 입력된다. 그 정보가 입력되면, 제어 신호 처리부(112)에 의해, 도 6에서, MOS-Di(도 11, 도 12), 동기 정류 없음만, 로우 사이드에서, 저전위측 단자(FLG)가 선택되고(도 11), 저전위측 스위칭 소자(105)가 온 오프 제어되고, 계자 코일(102)의 계자 전류가 제어된다. 이때, 고전위측 단자(FHG)는 미접속이다.

도 11(로우 사이드 타입)과 도 12(하이 사이드 타입)를 비교한 경우, 제어 장치(109)중)의 제어부(110)는, 공통이다. 그 때문에, 도 11의 환류 다이오드(104)와 저전위측 스위칭 소자(105)와의 직렬체, 및 도 12의 고전위측 스위칭 소자(106)와 환류 다이오드(104)와의 직렬체에 대해, 제어부(110)를 공용할 수 있기 때문에, 개발·설계·평가·생산·관리의 비용이 감소하고, 제조 메이커의 부담을 경감할 수 있다.

다음에, 실시의 형태 6의 도 11의 제어부(110)에 대신하여, 실시의 형태 2에서의 도 7의 제어부(110)를 이용하는 것은 가능하다. 그때, 마찬가지로, 고전위측 단자(FHG)는 접속되지 않고, 단자(B)와 단자(E)는 접속된다. 도 11의 저전위측 스위칭 소자(105)와 도 7의 제어부(110)의 저전위측 단자(FLG)는 접속된다. 도 11의 단자(f)는, 도 7의 제어부(110)와 접속되지 않는다.

또한, 실시의 형태 6의 도 12의 제어부(110)에 대신하여, 실시의 형태 2에서의 도 7의 제어부(110)를 이용하는 것은 가능하다. 그때, 마찬가지로, 저전위측 단자(FLG)는 접속되지 않고, 단자(B)와 단자(E)는 접속된다. 도 12의 고전위측 스위칭 소자(106)와 도 7의 제어부(110)의 고전위측 단자(FHG)는 접속된다. 도 12의 단자(f)는, 도 7의 제어부(110)와 접속되지 않는다.

이와 같이, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가, 외부 제어 장치(114)로부터, 제어 신호 처리부(112)에 입력되도록 하였기 때문에, 통신 신호에 의해 하이 사이드 사양인지 로우 사이드 사양인지의 정보를 얻어, 제어 신호 처리부(112)는 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택할 수 있다.

다음에, 실시의 형태 6의 도 11의 제어부(110)에 대신하여, 실시의 형태 3에서의 도 8의 제어부(110)를 이용하는 것은 가능하다. 각 단자(B, FHG, FLG, E)의 접속 관계는 도 7인 때와 마찬가지이다. 실시의 형태 6의 도 12의 제어부(110)에 대신하여, 실시의 형태 3에서의 도 8의 제어부(110)를 이용하는 것은 가능하다. 각 단자(B, FHG, FLG, E)의 접속 관계는 도 7인 때와 마찬가지이다.

이와 같이, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가, 단자 상태 판단부(115)로부터, 제어 신호 처리부(112)에 입력되도록 하였기 때문에, 하이 사이드 사양인지 로우 사이드 사양인지의 정보를 얻어, 제어 신호 처리부(112)는 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택할 수 있다.

또한, 실시의 형태 6의 도 11의 제어부(110)에 대신하여, 실시의 형태 4에서의 도 10의 제어부(110)를 이용하는 것은 가능하다. 그때, 마찬가지로, 고전위측 단자(FHG)는 접속되지 않고, 단자(B, FS, E)는 접속된다. 도 11의 저전위측 스위칭 소자(105)와 도 10의 저전위측 단자(FLG)는 접속된다.

실시의 형태 6의 도 12의 제어부(110)에 대신하여, 실시의 형태 4에서의 도 10의 제어부(110)를 이용하는 것은 가능하다. 그때, 마찬가지로, 저전위측 단자(FLG)는 접속되지 않고, 단자(B, FS, E)는 접속된다. 도 12의 고전위측 스위칭 소자(106)와 도 10의 고전위측 단자(FHG)는 접속된다.

이와 같이 하여, 외부 제어 장치(114)로부터 제어 신호 처리부(112)에 정보가 입력된 때에, 제어 신호 처리부(112)는, 제어 신호 처리부(112)에 회전자 위치 판단부(111)로부터 입력되는, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보를 유효로 한다. 그리고, 제어 신호 처리부(112)는 유효하게 된 정보에 의거하여, 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택한다.

마찬가지로, 실시의 형태 3에서 설명한 바와 같이, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가, 전위 전환 가능 단자(도 8의 단자(g))로부터, 단자 상태 판단부(115)를 통하여 제어 신호 처리부(112)에 입력되는 경우에도, 외부 제어 장치(114)로부터 제어 신호 처리부(112)에 정보가 입력된 때(채용 시기)에, 제어 신호 처리부(112)는, 제어 신호 처리부(112)에 전위 전환 가능 단자(단자(g))로부터 입력되는, 계자 코일(102)이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보를 유효로 한다. 그리고, 제어 신호 처리부(112)는 유효하게 된 정보에 의거하여, 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택한다.

또한, 실시의 형태 6의 제어부(110)에 대신하여, 도 10의 제어부(110)를 이용하는 경우에, 외부 제어 장치(114)로부터의 정보(계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보)와, 회전자 위치 판단부(111)로부터의 정보(계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보)를, 제어 신호 처리부(112)에 입력하고, 제어 신호 처리부(112)에서는, 그 2개의 정보의 내용이 일치한 때에, 그 정보에 의거하여, 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택한다.

마찬가지로, 상기 조합 이외에, 외부 제어 장치(114)로부터의 정보(계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보)와, 회전자 위치 판단부(111)로부터의 정보(계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보)와, 단자(g)로부터의 정보(계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보)중 어느 2개의 정보를 이용하여, 제어 신호 처리부(112)에서는, 그2개의 정보의 내용이 일치한 때에, 그 정보에 의거하여, 고전위측 단자(FHG)와 저전위측 단자(FLG)의 한쪽을 선택한다. 이와 같이 함에 의해 신뢰성이 향상한다. 2개의 정보의 내용이 일치하지 않는 때는, 페일로 처리한다.

100 : 발전기 101 : 전기자 코일
102 : 계자 코일 103 : 정류기
104 : 환류 다이오드 105 : 저전위측 스위칭 소자
106 : 고전위측 스위칭 소자 108 : 제어 장치
109 : 제어 장치 110 : 제어부
111 : 회전자 위치 판단부 112 : 제어 신호 처리부
113 : 통신 신호 제어부 114 : 외부 제어 장치
115 : 단자 상태 판단부 116 : 처리 유닛
117 : 드라이버 회로부 118 : 승압 회로부
120 : 배터리 130 : 전기 부하

Claims

전기자 코일과 계자 코일을 갖는 교류 발전기에서의 상기 전기자 코일의 교류 출력 전압을 정류기로 정류하여 얻은 직류 전압을, 상기 계자 코일에 인가하여 계자 전류를 얻음과 함께, 계자 전류를 제어하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치에 있어서,
계자 전류를 제어하기 위해 상기 계자 코일과 직렬로 접속된 스위칭 소자, 및 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가 입력되고, 입력된 정보에 의거하여 고전위측 단자와 저전위측 단자의 한쪽을 선택하여 제어 신호를 출력하여 상기 스위칭 소자를 온 오프 제어하여 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하는 제어 신호 처리부를 구비하고,
상기 제어 신호 처리부는, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는 정보가 입력된 경우에는, 상기 저전위측 단자를 선택하여 상기 스위칭 소자를 온 오프 제어하여, 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하고,
상기 계자 코일이 저전위측에 접속되어 있는 정보가 입력된 경우에는, 상기 고전위측 단자를 선택하여 상기 스위칭 소자를 온 오프 제어하여, 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
제 1항에 있어서,
계자 전류를 제어하기 위해, 고전위측 스위칭 소자와 저전위측 스위칭 소자가 직렬 접속되고, 상기 고전위측 스위칭 소자와 상기 저전위측 스위칭 소자의 접속점에 상기 계자 코일이 접속되고,
상기 제어 신호 처리부는, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는 정보가 입력된 경우에는, 상기 저전위측 단자를 선택하여 상기 저전위측 스위칭 소자를 온 오프 제어하여, 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하고,
상기 계자 코일이 저전위측에 접속되어 있는 정보가 입력된 경우에는, 상기 고전위측 단자를 선택하여 상기 고전위측 스위칭 소자를 온 오프 제어하여, 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
제 1항에 있어서,
계자 전류를 제어하기 위해, 환류 다이오드와 상기 스위칭 소자가 직렬 접속되고, 상기 환류 다이오드와 상기 스위칭 소자의 접속점에 상기 계자 코일이 접속되고, 상기 제어 신호 처리부는, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는 정보가 입력된 경우에는, 상기 저전위측 단자를 선택하여 상기 스위칭 소자를 온 오프 제어하여, 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하고,
상기 계자 코일이 저전위측에 접속되어 있는 정보가 입력된 경우에는, 상기 고전위측 단자를 선택하여 상기 스위칭 소자를 온 오프 제어하여, 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
제 2항에 있어서,
상기 계자 코일이 접속된 상기 접속점의 전압이, 상기 고전압측 스위칭 소자와 상기 저전압측 스위칭 소자가 비동작 상태인 경우에, 설정치보다 클 때는, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있다고 판정하고, 상기 접속점의 전압이, 상기 설정치보다 작을 때는, 상기 계자 코일이 저전위측에 접속되어 있다고 판정하는 회전자 위치 판단부를 구비하고, 상기 회전자 위치 판단부는, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보를, 상기 제어 신호 처리부에 출력하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
제 3항에 있어서,
상기 계자 코일이 접속된 상기 접속점의 전압이, 상기 스위칭 소자가 비동작 상태인 경우에, 설정치보다 클 때는, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있다고 판정하고, 상기 접속점의 전압이, 상기 설정치보다 작을 때는, 상기 계자 코일이 저전위측에 접속되어 있다고 판정하는 회전자 위치 판단부를 구비하고,
상기 회전자 위치 판단부는, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보를, 상기 제어 신호 처리부에 출력하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가, 외부 제어 장치로부터, 상기 제어 신호 처리부에 입력되도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보가, 전위 전환 가능 단자로부터, 상기 제어 신호 처리부에 입력되도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,
외부 제어 장치로부터, 상기 제어 신호 처리부에 정보가 입력된 때에, 상기 제어 신호 처리부는, 상기 제어 신호 처리부에 입력되는, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보를 유효하게 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
제 7항에 있어서,
외부 제어 장치로부터, 상기 제어 신호 처리부에 정보가 입력된 때에, 상기 제어 신호 처리부는, 상기 제어 신호 처리부에 입력되는, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보를 유효하게 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,
상기 회전자 위치 판단부가, 상기 제어 신호 처리부에 입력한, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보와,
외부 제어 장치로부터, 상기 제어 신호 처리부에 입력한, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보의 정보 내용이 일치한 때에,
상기 제어 신호 처리부는 일치한 정보 내용에 의거하여, 상기 고전위측 단자와 상기 저전위측 단자의 한쪽을 선택하여 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
제 7항에 있어서,
상기 전위 전환 가능 단자로부터 상기 제어 신호 처리부에 입력한, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보와,
외부 제어 장치로부터, 상기 제어 신호 처리부에 입력한, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보의 정보 내용이 일치한 때에,
상기 제어 신호 처리부는 일치한 정보 내용에 의거하여, 상기 고전위측 단자와 상기 저전위측 단자의 한쪽을 선택하여 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
제 4항 또는 제 5항에 있어서,
상기 회전자 위치 판단부가, 상기 제어 신호 처리부에 입력한, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보와,
전위 전환 가능 단자로부터 상기 제어 신호 처리부에 입력한, 상기 계자 코일이 고전위측에 접속되어 있는지 저전위측에 접속되어 있는지의 정보의 정보 내용이 일치한 때에,
상기 제어 신호 처리부는 일치한 정보 내용에 의거하여, 상기 고전위측 단자와 상기 저전위측 단자의 한쪽을 선택하여 상기 계자 코일의 계자 전류를 제어하도록 한 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.