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JP3556871B2 - オルタネータの制御装置 - Google Patents

オルタネータの制御装置 Download PDF

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JP3556871B2
JP3556871B2 JP32146499A JP32146499A JP3556871B2 JP 3556871 B2 JP3556871 B2 JP 3556871B2 JP 32146499 A JP32146499 A JP 32146499A JP 32146499 A JP32146499 A JP 32146499A JP 3556871 B2 JP3556871 B2 JP 3556871B2
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啓一 小紫
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  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オルタネータの制御装置に関し、特にオルタネータの発生電圧を励磁コイルに対する印加電圧のON/OFFデューテイ比によって制御する、例えば車両等に用いて好適なオルタネータの制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、オルタネータの発生電圧の目標電圧へのフィードバック制御に関して、マイクロコンピュータによるディジタル制御で達成しようとするオルタネータの制御装置は特開平05−176477号公報に記載されている。
この種の従来のオルタネータの制御装置では、オルタネータの発生電圧を目標電圧へ追従させてフィードバック制御する場合、オルタネータの目標発電電流に対応する目標励磁電流をオルタネータの発電特性に基づく方程式で演算した後実際に励磁コイルに流れるであろう予測励磁電流をオルタネータの電磁仕様に基づく方程式で演算している。
【0003】
そして、この演算して得られた目標励磁電流の値と予測励磁電流の値との偏差に基づく目標励磁電流をオルタネータの発電特性および電磁仕様(例えばオルタネータを構成する励磁巻線の巻数等)に基づいて一次進み補正を行い、制御励磁電流を演算する。
次いで、演算によって決定した制御励磁電流に対するON/OFFデューティー比を、オルタネータの電磁仕様に基づいて予め設定されたテーブルを有するメモリから選択して読み出す。このメモリから読み出されたON/OFFデューティー比に基づいて励磁コイルに対する印加電圧を制御する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のように構成された従来のオルタネータの制御装置においては、オルタネータの発電特性や電磁仕様の変更があった場合、または他の電磁仕様および発電特性のオルタネータに流用する場合、その制御装置は、制御励磁電流に対するON−OFFデューティ比のテーブルと励磁電流の演算方程式の係数を、オルタネータの電磁仕様および発電特性毎に変更し、マッチングを取り直す必要があり、その修正作業が繁雑でまた多くの時間を要するという問題点があった。
【0005】
この発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、オルタネータの発電特性や電磁仕様の変更があった場合や他の電磁仕様および発電特性のオルタネータに流用する場合にもこれにオルタネータの制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明に係るオルタネータの制御装置は、オルタネータの発生電圧を該オルタネータの励磁コイルに対する印加電圧のON/OFFデューティー比に基づいて制御するオルタネータの制御装置において、上記オルタネータの発生電圧と目標電圧の偏差に応じて該偏差を所定値と比較する演算手段と、該演算手段の比較結果に応じて上記オルタネータの発生電圧を目標電圧に収束させる修正手段と、該修正手段の収束結果に応じて上記オルタネータに対する印加電圧のON/OFFデューティー比を所定の最低デューティー比と所定の最高デューティー比との間で2分探索法に基づいて探索する探索手段とを備えたものである。
【0007】
請求項2の発明に係るオルタネータの制御装置は、請求項1の発明において、上記探索手段は、上記印加電圧のON/OFFデューティー比の探索中に、上記オルタネータの発生電圧が目標電圧に対してある電圧偏差が発生したとき、探索深度をリセットして探索を最初からやり直すものである。
【0008】
請求項3の発明に係るオルタネータの制御装置は、請求項1または2の発明において、上記探索手段に所定の探索深度限界を設け、該探索深度限界で決定されたON/OFFデューティー比をもって2分探索法によるON/OFFデューティー比の探索終了を判断するものである。
【0009】
請求項4の発明に係るオルタネータの制御装置は、請求項3の発明において、上記修正手段は、上記探索手段で2分探索が所定の探索深度限界に達したときに、所定の増分と減分で上記印加電圧のON/OFFデューティー比を微調整するものである。
【0010】
請求項5の発明に係るオルタネータの制御装置は、請求項4の発明において、上記修正手段は、所定の減分で減少するON/OFFデューティー比の減少量に所定の時間制限を設け、減少量を時間的に抑制するものである。
【0011】
請求項6の発明に係るオルタネータの制御装置は、請求項1ないし5のいずれかの発明において、上記演算手段の比較結果に応じて上記印加電圧のON/OFFデューティー比に所定の増分を加算する加算手段を備えたものである。
【0012】
請求項7の発明に係るオルタネータの制御装置は、請求項6の発明において、上記加算手段は、所定の増分で増加する上記印加電圧のON/OFFデューティー比の増加量に所定の時間制限を設け、該増加量を時間的に抑制する抑制手段を含むものである。
【0013】
請求項8の発明に係るオルタネータの制御装置は、請求項7の発明において、上記抑制手段は、所定の増加量の範囲では、増加量の時間抑制を解除または小さくするものである。
【0014】
請求項9の発明に係るオルタネータの制御装置は、請求項7または8の発明において、上記抑制手段は、上記オルタネータの駆動回転数によって時間あたりの増加量を変化させるものである。
【0015】
請求項10の発明に係るオルタネータの制御装置は、請求項1〜9のいずれかの発明において、制御装置内部に温度検出素子を設け、該温度検出素子で検出された制御装置内部温度に基づいてバッテリ温度を推定するものである。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を、例えば車両用オルタネータの制御装置に適用した場合を例にとり、図を参照して説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1に係るオルタネータの制御装置を示す構成図である。
図において、制御装置はマイクロコンピュータ1と、外部ユニット(図示せず)と接続される複数の端子T1〜T6とを有し、マイクロコンピュータ1は、オルタネータの発電制御専用であったり、エンジンECUの内部に含まれる場合もある。また、図1の構成は例えばオルタネータの制御装置がオルタネータに内蔵、またはオルタネータ外部に隣接して設置されることを前提とした構成である。
【0017】
エンジンECUのマイクロコンピュータにオルタネータの制御機能が盛り込まれる場合は、エンジンECU自体がエンジン回転数を認識しているので、オルタネータの駆動回転数を別途取り込む必要がないが、マイクロコンピュータがオルタネータ発電制御専用に分離されて、さらに別の場所に設置される場合、エンジンECU等の外部ユニットとエンジン回転信号線を接続しない限り、もしその制御上でオルタネータ駆動回転数やエンジン回転数が必要な場合は、オルタネータのステータの一相出力の電圧波形を取り込んで、回転を換算する必要がある。
【0018】
マイクロコンピュータ1には、電源2より所定の電源電圧が供給され、この電源2はインタフェース(I/F)3を介して端子T1に接続され、この端子T1はオルタネータ(図示せず)のB(電源)端子と接続されている。また、この端子T1にはバッテリ(図示せず)も接続されている。
【0019】
また、電源2には、ウエークアップトリガ4が接続される。マイクロコンピュータ1は、車両のイグニッションキー(図示せず)がOFFのとき電源が入っていない。マイクロコンピュータ1が起動するためのトリガは、ウエークアップトリガ4で検出される。このウエークアップトリガ4は、外部ユニットと接続された端子T5の電圧信号VS1または警報ランプ(図示せず)と接続された端子T6の電圧信号VS2をモニタしていて、電圧信号VS1またはVS2がLOWからHIGHに移行したときにマイクロコンピュータ1の電源2を投入する。
【0020】
マイクロコンピュータ1は、起動後、オルタネータの発電制御を達成するためにオルタネータの発生電圧を端子T1からインタフェース(I/F)5を介してA/D変換ポートに取り込む。このA/D変換ポートは、オルタネータの発生電圧を認識するためのポートとなっている。マイクロコンピュータ1は、このA/D変換ポートから取り込んだオルタネータの発生電圧を、後述の図2に示す発電制御の機能ブロックにおいて処理する。
【0021】
マイクロコンピュータ1のPOポートまたはPWMポートはインタフェース(I/F)6を介してスイッチ7の制御電極に接続される。このスイッチ7としては、電流か電圧で駆動される半導体スイッチ素子、例えばMOSFETやバイポーラトランジスタが用いられる。また、スイッチ7の一方の主電極は端子T2に接続されると共にサージ吸収用のダイオード8を介して端子T1に接続され、他方の主電極は抵抗器9を介して接地されると共にインタフェース(I/F)10を介してマイクロコンピュータ1のA/D変換ポートに接続される。
【0022】
端子T2はオルタネータの励磁コイルのマイナス側と接続されている。オルタネータの励磁コイルに対する印加電圧のON/OFFは、マイクロコンピュータ1のPOポートまたはPWMポートからインターフェース6を介してスイッチ7を駆動することによって行われる。マイクロコンピュータ1はPOポートまたはPWMポートからいわゆるON/OFFデューティのパルスを出力し、これをインタフェース6で電流か電圧に変換してスイッチ7を駆動する。また、抵抗器9は、例えばその電圧降下に基づいてマイクロコンピュータ1側で励磁電流を推定するのに設けられている。
【0023】
マイクロコンピュータ1のPOポートまたはA/D変換ポートはインタフェース(I/F)11を介して端子T3に接続され、この端子T3はオルタネータのステータの一相出力側と接続される。また、端子T4は接地される。
マイクロコンピュータ1はインタフェース11を介してオルタネータ発電中のステータの一相電圧をPOポートに取り込むが、その電圧波形は矩形波に近似しており、その周波数を測定することによりオルタネータの駆動回転数および必要ならばオルタネータのプーリーとエンジンクランクプーリーの円周比つまりプーリー比でエンジン回転数を得ることができる。
【0024】
また、インタフェース11に接続されているマイクロコンピュータ1のポートは制御内容によってはPOポートに代わってA/D変換ポートとなる場合がある。例えば、端子T3からの電圧波形のピーク電圧を得ることによってオルタネータの発電開始や発電不良を認識したりする場合は、A/D変換ポートが用いられる。
【0025】
なお、インターフェース11に電圧レベルを判別できる比較回路を設けてもよく、この場合、マイクロコンピュータ1でその電圧を認識する必要はなく、従って、そのポートもパルスのHIGH/LOWのみを判別する通常ポート即ちPOポートでよい。
【0026】
外部ユニットに接続された端子T5はインタフェース(I/F)12を介してマイクロコンピュータ1のSCIポートに接続される。また、マイクロコンピュータ1のPOポートがインタフェース(I/F)13を介してスイッチ14の制御電極に接続される。このスイッチ14もスイッチ7と同様に、電流か電圧で駆動される半導体スイッチ素子、例えばMOSFETやバイポーラトランジスタが用いられる。また、スイッチ14の一方の主電極は警報ランプ(図示せず)等が接続されている端子T6に接続され、他方の主電極は接地される。
【0027】
スイッチ14はマイクロコンピュータ1が必要と判断する場合に警報ランプ等を点灯するために駆動される。スイッチ14は例えばマイクロコンピュータ1が判断するオルタネータの発電不良時に駆動され、警報ランプ等を点灯することによって外部に警報するものである。
【0028】
また、温度検出素子15がインタフェース(I/F)16を介してマイクロコンピュータ1に接続される。温度検出素子15は制御装置内部の温度を検出する例えばサーミスタやダイオードであって、マイクロコンピュータ1では、この温度検出素子15で検出された温度に基づいてバッテリー温度を推定する。
【0029】
図2はマイクロコンピュータ1によるオルタネータの発電制御を機能的に示すブロック図である。
本制御方法で必要な基本パラメータは、オルタネータの発電電圧と目標電圧であって、それらの電圧偏差ΔVをフィードバック制御していくが、目標電圧設定部21は、上述の如く温度検出素子15で検出した装置温度を目標電圧に反映させてもよいし、或いは目標電圧を端子T5に接続されたエンジンECU等の外部ユニットからの指示によって変更するようにしてもよい。
【0030】
加算器22は目標電圧設定部21からの目標電圧とインタフェース5を介してA/D変換ポートに得られるオルタネータ発生電圧の電圧偏差ΔVを算出し、演算部23に供給する。演算部23では、実質的に基本パラメータから得た電圧偏差ΔVを、その値に応じて同図に示す条件でCASE1〜CASE4に場合分けして、以後の処理を分類する。なお、目標電圧設定部21、加算器22および演算部23は演算手段を構成する。
【0031】
以下の説明において、所定値TH1、TH2、TH3は電圧偏差の基準値を実質的に表し、その大小関係は下記の通りである。
TH1≦TH2<TH3
【0032】
CASE1:|ΔV|が所定値TH1未満のとき
電圧偏差ΔVの絶対値|ΔV|が所定値TH1未満とは、その電圧偏差が電圧制御上許される範囲のものであることを表す。|ΔV|がこの電圧偏差の範囲にあるとき、出力すべき印加電圧のON/OFFデューティー比は既に決定しているON/OFFデューティー比でよいと判断して変更は行わない。従って、この場合演算部23はその出力を直接駆動部33に供給し、これによって、スイッチ7(図1)が駆動される。
【0033】
ここで、既に決定されているON/OFFデューティー比とは前回に出力した印加電圧のデューティー比であって、最初の1回目においては前回出力という概念がないので、何らかのデューティー比を前もって決定しておくことになる。図3に示す2分探索フローに基づいて決定させれば初期ON/OFFデューティー比は50%となる。
【0034】
一般的には、オルタネータの最初の一回目のON/OFFデューティー比は初期励磁と呼ばれる状態を達成するためのONデューティー比であって、例えばこれが20%であるなら初期ONデューティー比は20%であるべきである。ただし、オルタネータが初期励磁状態中は通常、発電電圧が目標電圧を満たしておらず、後述のON/OFFデューティー比の探索を開始してしまった場合においては、ONデューティー比が上昇しようとするはずであり、初期励磁中に初期励磁でなくなってしまう現象が起こる。
【0035】
これを回避するために、オルタネータが初期励磁中のON/OFFデューティー比は何らかの意図をもって決定され、探索をしないようにする必要がある。ここでいう何らかの意図とは、20%で固定することであったり、または20%から増加はしなくても減少はするようなことであったり、或いは始動応答と呼ばれるエンジン始動性の向上制御(エンジン始動時は、オルタネータの発電トルクを回避するために励磁電流を流さなかったり、所定の上限値で制限したりする制御)であったりすることを考慮することである。
【0036】
CASE2:|ΔV|が所定値TH1以上で所定値TH2以下のとき
|ΔV|が所定値TH1以上のときは、出力したパルスのON/OFFデューティー比がオルタネータが必要とする励磁電流を満たしていないことであり、ON/OFFデューティー比を変更する必要がある。ここで、第1収束修正部24において、図3に示す2分探索フローに基づいてON/OFFデューティー比を変更すれば、いづれ励磁電流は満たすべきON/OFFデューティー比に収束していく。
【0037】
これだけでもオルタネータの発生電圧の制御は達成されるが、励磁電流の増減には時定数があって、出力した印加電圧のON/OFFデューティー比はすぐに励磁電流に反映されないので、もしデューティー変更の速さが励磁電流の増減時定数を上回る場合、予定より大きめか少なめかのON比率をもつON/OFFデューティー比になってしまう。
【0038】
そこから大きすぎと少なすぎを修正しようとするも、常に大きめか少なめかを繰り返すことになって結果的に励磁電流が安定せずオルタネータの発生電圧としてはふらつくことになる上にON/OFFデューティー比が安定しない。この場合のデューティー比の動きの様子を図4に示す。
【0039】
本実施の形態では、これを改善するための手段を同時に盛り込んであって、デューティー比を2分探索フローに基づいて変更する前に、ON比率0%か100%かのON/OFFデューティー比を連続出力することによって発生電圧が目標電圧になるように励磁電流を急速修正する。つまり、発生電圧が目標電圧に対してマイナスのΔVの時100%でプラスのΔVの時0%を連続出力する。急速修正によって持ち上げられた励磁電流の状態で2分探索フローに基づくデューティー比の探索を探索進行部25において進行する。
【0040】
ここでデューティー比の探索をするも、探索深度が限界にある場合には、微調整部26において決定されているデューティー比を所定の増分と減分で微調整する。ここで、探索深度とは、図3において、一番左端より第1列(50%)、第2列(75%、25%)、第3列(87%...12%)、第4列(93%...7%)および第5列(95%...5%)と右端に向かう進度のことをいい、この場合、右端の第5列が探索深度の限界を表す。以上に説明した制御で達成するデューティー比の動きとオルタネータの発生電圧の動きの様子を図5に示す。
【0041】
CASE3:|ΔV|が所定値TH2を超えるとき
(但し、ΔVがマイナスの場合では、それが所定値TH3未満)
|ΔV|が所定値TH2を超えるときは、急な車両負荷の増減があって励磁電流が非常に多いか或いは全く少ないかの状況と判断する。この場合においても、第2収束修正部27において励磁電流を急速修正してから2分探索フローに基づいてデューティー比を探索しようとする行為はCASE2の場合と同様である。
【0042】
しかし、オルタネータの必要励磁電流は全く変わってしまったことになって、つまりON/OFFデューティー比が2分探索フローに基づく探索過程にある時、その収束先は収束前に正しくないことになってしまう。これを放置してもいずれ必要励磁電流を満たすON/OFFデューティー比に収束はするが、ここで第1探索深度リセット部28において一旦2分探索フローの探索深度をリセットして、デューティー比の探索をやり直すことにより、急な車両負荷の増減に対しての励磁電流変化の応答性を向上することが可能となる。
【0043】
なお、第1収束修正部24、微調整部26および第2収束修正部27は修正手段を構成し、探索進行部25、第1探索深度リセット部28および探索実行部32は探索手段を構成する。
【0044】
CASE4:ΔVがマイナスで所定値TH3を超えるとき
第1加算部29において、キックオン量や不感帯を時間抑制のない初期増分として所定の増分を印加電圧のON/OFFデューティー比に加算する。これにより、キックオン量や不感帯等と呼ばれる断続車両負荷(ハザードランプ等)が投入されている状況での電圧安定性の向上が可能となる。
【0045】
ここで、 ΔVがマイナスで所定値TH3を超えるとき、つまり、発生電圧が目標電圧に対して所定値を超えて小さい場合、急な車両負荷の投入と判断する。CASE3との差異は、急な車両負荷の増減の場合でも著しい増加方向だけにその後の処理を限定していることにある。この状況において、CASE3での処理のように励磁電流をすぐに上昇させてしまうことはオルタネータの発電駆動トルクを急に増加してしまうことになり、エンジンにとって急なトルクショックを与えてしまう。
【0046】
これを回避するために、この場合においては、ON/OFFデューティー比の増加に時間的な抑制をかける。即ち、2分探索フロー上にあった前回のON/OFFデューティー比から、時間当たりで制限された増分を目標電圧が満たされるまで第2加算部30において加算していく。なお、第1加算部29および第2加算部30は加算手段を構成する。
【0047】
第2探索深度リセット部31は、第1探索深度リセット部28と同様に、一旦2分探索フローの探索深度をリセットし、デューティー比の探索をやり直すことにより、急な車両負荷の増減に対しての励磁電流変化の応答性を向上することが可能となる。
探索実行部32は探索進行部25、第1探索深度リセット部28および第1探索深度リセット部31の出力に基づいて探索実行を行い、駆動部33を駆動する。
【0048】
次に、動作について、図6を参照して説明する。
先ず、オルタネータの発生電圧を読み込み(ステップS1)、発生電圧と目標電圧との電圧偏差ΔVを算出する(ステップS2)。そして、電圧偏差ΔVの絶対値|ΔV|が所定値TH1より小さいかどうかを判別し(ステップS3)、小さければ、電圧制御上許される範囲の電圧偏差であるので、ON/OFFデューティー比は変更せず、予め決定しているON/OFFデューティー比を出力する(ステップS4)。(CASE1)
【0049】
一方、|ΔV|が所定値TH1より大きいければ、|ΔV|が所定値TH2以下かどうかを判別し(ステップS5)、以下であれば、つまり、|ΔV|が所定値TH1以上でTH2以下のとき、出力した印加電圧のON/OFFデューティー比はオルタネータが必要とする励磁電流を満たしていないことであり、ON/OFFデューティー比を変更する必要がある。
【0050】
ここで、図3に示す2分探索フローに基づいてON/OFFデューティー比を変更すれば、いずれ励磁電流を満たすべきON/OFFデューティー比に収束していくが、上述の如く、励磁電流の増減には時定数があって、出力した印加電圧のON/OFFデューティー比はすぐに励磁電流に反映されないので、もしデューティー変更の速さが励磁電流の増減時定数を上回る場合、予定より大きめか少なめかのON比率をもつON/OFFデューティー比になってしまう。
そこで、デューティー比を2分探索フローに基づいて変更する前に、ON比率0%か100%かのON/OFFデューティー比を連続出力することによって発生電圧が目標電圧になるように励磁電流を急速修正する。
【0051】
即ち、発生電圧が目標電圧より低いときはONデューティーを、高いときにはOFFデューティーを出力し(ステップS6)、オルタネータの発生電圧を読み込み(ステップS7)、発生電圧と目標電圧が等しいかどうかを判別して(ステップS8)、等しくなければステップS6に戻って上述の動作を繰り返し、等しくなったらステップS9に進む。
【0052】
そして、ステップS9において、2分探索が限界深度(探索深度限界)であるかどうかを判別して、限界深度でなければON/OFFデューティー比の2分探索進行を行い、つまり、急速修正によって持ち上げられた励磁電流の状態で2分探索フローに基づくデューティー比の探索を進行する(ステップS10)。
続いて2分探索法に基づくON/OFFデューティー比の探索実行を行い(ステップS11)、その後ステップS1に戻って上述の動作を繰り返す。
【0053】
一方、ステップS9で2分探索が限界深度であれば、ON/OFFデューティー比を所定量加減する。つまり、デューティー比の探索をするも、探索深度が限界にある場合には、決定されているデューティー比を所定の増分と減分で微調整する。(CASE2)
【0054】
また、ステップS5で|ΔV|が所定値TH2より大きいければ、負の電圧偏差−ΔVが所定値TH3より大きいかどうかを判別し(ステップS13)、小さければ、つまり、|ΔV|が所定値TH2を越えるならば、急な車両負荷の増減があって励磁電流が非常に多いか或いは全く少ないかの状況と判断する。この場合においても、励磁電流を急速修正してから2分探索フローに基づいてデューティー比を探索しようとする行為はCASE2の場合と同様である。
【0055】
そこで、デューティー比を2分探索フローに基づいて変更する前に、ON比率0%か100%かのON/OFFデューティー比を連続出力することによって発生電圧が目標電圧になるように励磁電流を急速修正する。
【0056】
即ち、発生電圧が目標電圧より低いときはONデューティーを、高いときにはOFFデューティーを出力し、オルタネータの発生電圧を読み込み(ステップS15)、発生電圧と目標電圧が等しいかどうかを判別して(ステップS16)、等しくなければステップS14に戻って上述の動作を繰り返し、等しくなったらステップS17に進む。
【0057】
ここで、オルタネータの必要励磁電流は全く変わってしまったことになって、つまりON/OFFデューティー比が2分探索フローに基づく探索過程にある時、その収束先は収束前に正しくないことになってしまうので、ステップS17でON/OFFデューティー比の2分探索深度をリセットし、続いて2分探索法に基づくON/OFFデューティー比の探索実行を行い(ステップS18)、その後ステップS1に戻って上述の動作を繰り返す。(CASE3)
【0058】
また、ステップS13で−ΔVが所定値TH3より大きく、ΔVがマイナスで所定値TH3を超えるとき、つまり、発生電圧が目標電圧に対して所定値を超えて小さい場合、急な車両負荷の投入と判断する。そこで、2分探索で決定された過去最新のON/OFFデューティー比を出力し(ステップS19)、出力する印加電圧のON/OFFデューティー比に所定の増分を加算して出力する(ステップS20)。つまり、ステップS20において、上述の如くキックオン量や不感帯を時間抑制のない初期増分として所定の増分を印加電圧のON/OFFデューティー比に加算する。
【0059】
そして、オルタネータの発生電圧を読み込み(ステップS21)、発生電圧と目標電圧が等しいかどうかを判別して(ステップS22)、等しくなければON/OFFデューティー比の増加が所定量に達したかどうかを判別し(ステップS23)、達してなければステップS20に戻って上述の動作を繰り返し、達していればステップS24に進む。
【0060】
ステップS24において、出力する印加電圧のON/OFFデューティー比に時間抑制した増分を加算して出力する。つまり、上述の如くCASE3での処理のように励磁電流をすぐに上昇させてしまうと、オルタネータの発電駆動トルクを急に増加してしまい、エンジンに急なトルクショックを与えてしまうので、これを回避するために、ON/OFFデューティー比の増加に時間的な抑制をかける。
【0061】
次いで、オルタネータの発生電圧を読み込み(ステップS25)、発生電圧と目標電圧が等しいかどうかを判別して(ステップS26)、等しくなければステップS24に戻って上述の動作を繰り返す。つまり、2分探索フロー上にあった前回のON/OFFデューティー比から、時間当たりで制限された増分を目標電圧が満たされるまで加算していく。そして、オルタネータの発生電圧が目標電圧に等しくなったらステップS27に進む。
【0062】
ここで、ステップS19〜S26は、所定の増分で増加する印加電圧のON/OFFデューティー比の増加量を時間的に抑制する場合であるが、この動作を
、一例として適当な数値を用いて詳しく説明する。
今、目標とする印加電圧のON/OFFデューティー比を50%、ステップS19における出力する印加電圧のON/OFFデューティー比を20%、所定の増分を5%、ステップS23における所定量を30%、そして、ステップS24における時間抑制した増分を1%とすると、ステップS20ではステップS19からの20%のON/OFFデューティー比に所定の増分5%を加算し、これをステップS23に於ける所定量30%に達するまで、ステップS20〜S23の間で繰り返す。
【0063】
そして、所定量30%が達成したとき、つまりステップS20〜S23の間で繰り返しが6回行われた時点で目標とする印加電圧のON/OFFデューティー比が50%になるが、オルタネータの発生電圧は目標電圧に達していないので、ステップS24に進む。
【0064】
そして、ステップS24で今度は時間抑制した増分1%を出力する印加電圧のON/OFFデューティー比に加算する、つまり、実質的にON/OFFデューティー比の増加量を時間的に抑制し、オルタネータの発生電圧が目標電圧になるまで同様の動作を繰り返す。
【0065】
そして、ステップS27でON/OFFデューティー比の2分探索深度をリセットし、続いて2分探索法に基づくON/OFFデューティー比の探索実行を行い(ステップS28)、その後ステップS1に戻って上述の動作を繰り返す。(CASE4)
【0066】
このように本実施の形態では、オルタネータの発生電圧を目標電圧に収束するように、ON/OFFデューティー比を所定の最低デューティー比と所定の最高デューティー比との間で2分探索法に基づいて探索するので、オルタネータを制御して発生電圧を目標電圧にフィードバック制御する場合、その制御装置がオルタネータの発電特性や電磁仕様に基づくパラメータや方程式を必要としない。
【0067】
つまり、オルタネータの発電特性や電磁仕様の変化で制御装置のパラメータや方程式の変更を必要としない。従って、従来の如く、オルタネータの発電特性や電磁仕様に基づく方程式で励磁電流を算出したり、それをON/OFFデューティー比に換算したりすることなくフィードバック制御を達成できる。
【0068】
また、制御装置の仕様変更をすることなく、広範囲でオルタネータの電磁仕様に迅速に対応できる。また、励磁コイルに対する印加電圧のON/OFFデューティー比が実質的に固定周波数で決定されるので、電気回路やマイクロコンピュータでこれを認識する場合、その構成が容易となり、その認識手段としては例えばオルタネータの発電トルクを推定する構成が考えられる。
【0069】
また、ON/OFFデューティー比の探索中に、オルタネータの発生電圧が目標電圧に対して所定の電圧偏差が発生したとき、探索深度をリセットして探索を最初からやり直すので急な電気負荷の投入があっても、オルタネータの発生電圧を迅速に修正することができる。
【0070】
また、所定の探索深度限界を設け、この探索深度限界で決定されたON/OFFデューティー比をもって2分探索法によるON/OFFデューティー比の探索終了を判断するので、オルタネータの発電トルクを推定するON/OFFデューティー比を決定することができる。
また、所定の探索深度限界に達したときに、所定の増分と減分でON/OFFデューティー比を微調整するので、オルタネータの発生電圧の安定性を向上することができる。
【0071】
また、所定の増分で増加するON/OFFデューティー比の増加量に所定の時間制限を設けて、増加量を時間的に抑制するので、オルタネータの発電トルクの急激な上昇を防止することができる。
このオルタネータの発電トルクの急激な上昇を防止するためには、つまり目標電力に対するオルタネータの発生電力の上昇の応答性をあえて悪くすることであり、車両停車時のハザードランプやウィンカーなどの断続負荷に対しても応答性が悪くなって、ルームランプやメーター内のランプの明暗が視覚的に不快感を引き起こすことになるが、この場合には、所定の増加量の範囲では、増加量の時間抑制を解除または小さくするか、或いは所定の減分で減少するON/OFFデューティー比の減少量に所定の時間制限を設けて、減少量を時間的に抑制するので、上述の視覚的な不快感の引き起こしを無くするかまたは軽減することができる。
【0072】
また、増加量の抑制の際に、オルタネータの駆動回転数によって時間あたりの増加量を変化させるので、電気負荷投入時の発電トルク上昇において、エンジン回転が低いときエンジン回転の落ち込みが少なく、エンジン回転が高いとき発電電圧の落ち込みが少なくすることができる。
【0073】
また、制御装置内部にサーミスタ素子等の温度検出素子を設け、この温度検出素子から検出された制御装置内部温度に基づいてバッテリ温度を推定するので、バッテリの充電効率の温度特性を考慮した充電電圧で、バッテリの寿命を延ばすことができる。
【0074】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1の発明によれば、オルタネータの発生電圧と目標電圧の偏差に応じて該偏差を所定値と比較する演算手段と、該演算手段の比較結果に応じて上記オルタネータの発生電圧を目標電圧に収束させる修正手段と、該修正手段の収束結果に応じて上記オルタネータに対する印加電圧のON/OFFデューティー比を所定の最低デューティー比と所定の最高デューティー比との間で2分探索法に基づいて探索する探索手段とを備えたので、オルタネータの発電特性や電磁仕様の変化で制御装置のパラメータや方程式の変更を要することなく、オルタネータを制御して発生電圧を目標電圧にフィードバック制御することができ、また、制御装置の仕様変更をすることなく、広範囲のオルタネータの電磁仕様に迅速に対応でき、しかも、励磁コイルに対する印加電圧のON/OFFデューティー比が実質的に固定周波数で決定されるので、電気回路やマイクロコンピュータでこれを認識する場合に、その構成が容易となるという効果がある。
【0075】
また、請求項2の発明によれば、上記探索手段は、上記印加電圧のON/OFFデューティー比の探索中に、上記オルタネータの発生電圧が目標電圧に対してある電圧偏差が発生したとき、探索深度をリセットして探索を最初からやり直すので、急な電気負荷の投入があっても、オルタネータの発生電圧を迅速に修正することができるという効果がある。
【0076】
また、請求項3の発明によれば、上記探索手段に所定の探索深度限界を設け、該探索深度限界で決定されたON/OFFデューティー比をもって2分探索法によるON/OFFデューティー比の探索終了を判断するので、オルタネータの発電トルクを推定するON/OFFデューティーを決定することができるという効果がある。
【0077】
また、請求項4の発明によれば、上記修正手段は、上記探索手段で2分探索が所定の探索深度限界に達したときに、所定の増分と減分で上記印加電圧のON/OFFデューティー比を微調整するので、オルタネータの発生電圧の安定性を向上することができるという効果がある。
【0078】
また、請求項5の発明によれば、上記修正手段は、所定の減分で減少するON/OFFデューティー比の減少量に所定の時間制限を設け、減少量を時間的に抑制するので、オルタネータの発電トルクの急激な上昇を防止する際に、逆に目標電力に対するオルタネータの発生電力の上昇の応答性が悪くなってルームランプやメーター内のランプの明暗が視覚的に不快感を引き起こすことを無くし、または軽減することができるという効果がある。
【0079】
また、請求項6の発明によれば、上記演算手段の比較結果に応じて上記印加電圧のON/OFFデューティー比に所定の増分を加算する加算手段を備えたので、キックオン量や不感帯等と呼ばれる断続車両負荷が投入されている状況での電圧安定性を向上できるという効果がある。
【0080】
また、請求項7の発明によれば、上記加算手段は、所定の増分で増加する上記印加電圧のON/OFFデューティー比の増加量に所定の時間制限を設け、該増加量を時間的に抑制する抑制手段を含むので、オルタネータの発電トルクの急激な上昇を防止することができるという効果がある。
【0081】
また、請求項8の発明によれば、上記抑制手段は、所定の増加量の範囲では、増加量の時間抑制を解除または小さくするので、オルタネータの発電トルクの急激な上昇を防止する際に、逆に目標電力に対するオルタネータの発生電力の上昇の応答性が悪くなってルームランプやメーター内のランプの明暗が視覚的に不快感を引き起こすことを無くし、または軽減することができるという効果がある。
【0082】
また、請求項9の発明によれば、上記抑制手段は、上記オルタネータの駆動回転数によって時間あたりの増加量を変化させるので、電気負荷投入時の発電トルク上昇において、エンジン回転が低いときエンジン回転の落ち込みが少なく、エンジン回転が高いとき発電電圧の落ち込みを少なくすることができるという効果がある。
【0083】
更に、請求項10の発明によれば、制御装置内部に温度検出素子を設け、該温度検出素子で検出された制御装置内部温度に基づいてバッテリ温度を推定するので、バッテリの充電効率の温度特性を考慮した充電電圧で、バッテリの寿命を延ばすことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施の形態を示す構成図である。
【図2】この発明の一実施の形態の要部を機能的に示すブロック図である。
【図3】この発明の一実施の形態における2分探索フローを示す図である。
【図4】この発明の一実施の形態における動作説明に供するための図である。
【図5】この発明の一実施の形態における動作説明に供するための図である。
【図6】この発明の一実施の形態における動作説明に供するためのフローチャートである。
【符号の説明】
1 マイクロコンピュータ、7 スイッチ、15 温度検出素子、21 目標電圧設定部、22 加算器、23 演算部、24 第1収束修正部、25 探索進行部、26 微調整部、27 第2収束修正部、28 第1探索深度リセット部、29 第1加算部、30 第2加算部、32 探索実行部。

Claims (10)

  1. オルタネータの発生電圧を該オルタネータの励磁コイルに対する印加電圧のON/OFFデューティー比に基づいて制御するオルタネータの制御装置において、
    上記オルタネータの発生電圧と目標電圧の偏差に応じて該偏差を所定値と比較する演算手段と、
    該演算手段の比較結果に応じて上記オルタネータの発生電圧を目標電圧に収束させる修正手段と、
    該修正手段の収束結果に応じて上記オルタネータに対する印加電圧のON/OFFデューティー比を所定の最低デューティー比と所定の最高デューティー比との間で2分探索法に基づいて探索する探索手段と
    を備えたことを特徴とするオルタネータの制御装置。
  2. 上記探索手段は、上記印加電圧のON/OFFデューティー比の探索中に、上記オルタネータの発生電圧が目標電圧に対してある電圧偏差が発生したとき、探索深度をリセットして探索を最初からやり直すことを特徴とする請求項1記載のオルタネータの制御装置。
  3. 上記探索手段に所定の探索深度限界を設け、該探索深度限界で決定されたON/OFFデューティー比をもって2分探索法によるON/OFFデューティー比の探索終了を判断することを特徴とする請求項1または2記載のオルタネータの制御装置。
  4. 上記修正手段は、上記探索手段で2分探索が所定の探索深度限界に達したときに、所定の増分と減分で上記印加電圧のON/OFFデューティー比を微調整することを特徴とする請求項3記載のオルタネータの制御装置。
  5. 上記修正手段は、所定の減分で減少するON/OFFデューティー比の減少量に所定の時間制限を設け、減少量を時間的に抑制することを特徴とする請求項4記載のオルタネータの制御装置。
  6. 上記演算手段の比較結果に応じて上記印加電圧のON/OFFデューティー比に所定の増分を加算する加算手段を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のオルタネータの制御装置。
  7. 上記加算手段は、所定の増分で増加する上記印加電圧のON/OFFデューティー比の増加量に所定の時間制限を設け、該増加量を時間的に抑制する抑制手段を含むことを特徴とする請求項6記載のオルタネータの制御装置。
  8. 上記抑制手段は、所定の増加量の範囲では、増加量の時間抑制を解除または小さくすることを特徴とする請求項7記載のオルタネータの制御装置。
  9. 上記抑制手段は、上記オルタネータの駆動回転数によって時間あたりの増加量を変化させることを特徴とする請求項7または8記載のオルタネータの制御装置。
  10. 制御装置内部に温度検出素子を設け、該温度検出素子で検出された制御装置内部温度に基づいてバッテリ温度を推定することを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載のオルタネータの制御装置。
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