專利名稱：車輛用交流發(fā)電機的控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對車載電池連接且由車輛發(fā)動機驅(qū)動的交流發(fā)電機的發(fā)電電壓進行控制的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置，特別涉及實現(xiàn)電路規(guī)模減小、電路優(yōu)化、控制穩(wěn)定以及成本降低的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置。
背景技術(shù)：
一般在車輛用交流發(fā)電機的控制裝置中，發(fā)動機控制用ECU(電子控制單元)通過監(jiān)視勵磁開關(guān)率(DF勵磁線圈的占空比)，對勵磁電流的通斷進行占空比控制，來適當(dāng)控制發(fā)電機的發(fā)電量。這時所監(jiān)視的DF信號是表示發(fā)電機的發(fā)電率信息的PWM信號，它由發(fā)電機的調(diào)節(jié)器所產(chǎn)生。此外，DF信號一般表示勵磁開關(guān)(功率晶體管)的ON/OFF(導(dǎo)通/非導(dǎo)通)狀態(tài)。
但是，調(diào)節(jié)器的功率晶體管的ON/OFF控制，一般是基于約50Hz～200Hz的脈寬調(diào)制，不能保證每周期的導(dǎo)通率的穩(wěn)定，而是零亂的。例如，發(fā)電機動作中某些周期的導(dǎo)通率如50％→70％→10％→…那樣，往往前后的值無關(guān)聯(lián)，以各種大小的值變動。
參照特開2001-258295號公報的以往裝置中所示的技術(shù)是，通過設(shè)置含有平均值鎖存電路的平均電路，對外來的輸入信號進行平均，排除外來干擾，來減輕因外來噪聲而擾亂周期的輸入信號的影響。
又，特開2001-145397號公報中所示的技術(shù)是，基于二分法搜索法(反復(fù)大小值)從交流發(fā)電機發(fā)生電壓與目標(biāo)電壓的偏差搜索施加電壓的通斷比，對這時的DF信號的比例值變動進行迅速修正。這時，基于二分法搜索法對施加電壓的通斷的搜索中，以改善DF信號的比例值的不穩(wěn)定的目的，在搜索前連續(xù)輸出0％或100％的導(dǎo)通率，并迅速修正。又在連續(xù)輸出后，比例值上下變動直至搜索深度界限。
以往的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置，如上所述，作為控制用輸入?yún)?shù)之一的DF信號，由于即使對每一定周期進行監(jiān)視，也是不聯(lián)貫的各種信號連續(xù)的信號，因此利用調(diào)節(jié)器產(chǎn)生的勵磁開關(guān)率(DF信號)對于每個周期都是零亂的，所以原封不動地取入DF信號作為監(jiān)視信號時控制就不穩(wěn)定，故產(chǎn)生不能使控制穩(wěn)定、對控制的可靠性不放心那樣的問題。
此外，因電路復(fù)雜且電路規(guī)模增大，故存在招致成本上升的問題。
此外，以往裝置中，由于將一定數(shù)量的占空比取樣值進行平均，故有可能占空比的頻率各不相同，因此，取樣時間(取決于占空比頻率)不一定，而且不能任意設(shè)定取樣時間，存在條件設(shè)定完全沒有靈活性那樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為解決上述問題而提出的，其目的在于獲得減小電路規(guī)模、同時實現(xiàn)電路優(yōu)化、控制穩(wěn)定以及成本降低的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置。
本發(fā)明的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置，具備與車載電池連接的發(fā)電機、調(diào)節(jié)所述發(fā)電機的發(fā)電電壓用的含有調(diào)節(jié)器IC的調(diào)節(jié)器、以及與調(diào)節(jié)器連接的ECU，其特征在于，作為從所述調(diào)節(jié)器輸入到ECU的DF信號的導(dǎo)通率信息，采用對規(guī)定的采樣時間中測量的DF信號的導(dǎo)通時間作平均處理后的平均值。


圖1示出本發(fā)明實施形態(tài)1的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置的功能構(gòu)成框圖。
圖2為與周邊關(guān)聯(lián)部分一起概略地示出本發(fā)明實施形態(tài)1的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置的電路構(gòu)成圖。
圖3示出本發(fā)明實施形態(tài)1的處理動作的算法的流程圖。
圖4示出本發(fā)明實施形態(tài)1的取樣動作的時序圖，示出勵磁開關(guān)周期Tsw為一定時的取樣周期TSa。
圖5示出本發(fā)明實施形態(tài)1的取樣動作的時序圖，示出勵磁開關(guān)周期Tsw1～Tsw4不為一定時的取樣周期TSb。
圖6示出本發(fā)明實施形態(tài)2的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置的功能構(gòu)成框圖，示出用功率晶體管的集電極側(cè)的信號作為表示勵磁開關(guān)率的ON/OFF信號的情況。
具體實施例方式
實施形態(tài)1以下參照圖1～圖5說明本發(fā)明實施形態(tài)1的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置。
圖1中，交流發(fā)電機1的轉(zhuǎn)子上設(shè)置的勵磁線圈2與起到作為勵磁開關(guān)元件功能的功率晶體管3連接。
功率晶體管3的柵極上加有來自調(diào)節(jié)器IC4的柵極邏輯信號GL(控制信號)，功率晶體管3利用控制信號進行0N/OFF驅(qū)動，對流過勵磁線圈2的勵磁電流進行占空比控制。
調(diào)節(jié)器IC4和“與”門5、計數(shù)器6、定時器7、平均電路8以及存儲電路9一起構(gòu)成控制交流發(fā)電機1的發(fā)電電壓的調(diào)節(jié)器20。
調(diào)節(jié)器20包含于交流發(fā)電機1中(參照圖2)。
又，作為調(diào)節(jié)器IC4內(nèi)的功能的一部分，也可包含“與”門5、計數(shù)器6、定時器7、平均電路8以及存儲電路9。
“與”門5取計數(shù)器6的時鐘信號CLK1與柵極邏輯信號GL的邏輯積，將與柵極邏輯信號GL的高電平區(qū)間對應(yīng)的時鐘數(shù)的邏輯積信號輸入到計數(shù)器6。
計數(shù)器6每當(dāng)輸入與時鐘信號CLK1應(yīng)答的邏輯積信號，則計數(shù)值加1，并將對應(yīng)于柵極邏輯信號GL的占空比的計數(shù)值輸入到平均電路。
又，每當(dāng)求出預(yù)先任意設(shè)定的取樣時間中的平均值，計數(shù)器6的計數(shù)值利用來自定時器7的復(fù)位信號RST復(fù)位(歸零)。
定時器7在生成對應(yīng)于取樣時間的取樣信號CLK2時，生成復(fù)位信號RST。取樣時間(取樣信號CLK2的生成周期)按照目標(biāo)規(guī)范預(yù)先任意地設(shè)定。
平均電路8每當(dāng)輸入取樣信號CLK2時，對計數(shù)器6的計數(shù)值作平均處理，將平均值存入存儲電路9。
ECU10讀入存儲于存儲電路9的平均值，作為反饋信息輸入到調(diào)節(jié)器IC4。調(diào)節(jié)器IC4與它響應(yīng)生成對功率晶體管3的控制信號，控制交流發(fā)電機1的發(fā)電電壓。
圖2中，交流發(fā)電機1具備有三相繞組和三相整流電路的定子、有勵磁線圈2的轉(zhuǎn)子，以及含有功率晶體管3和調(diào)節(jié)器IC4的調(diào)節(jié)器20。
調(diào)節(jié)器20通過交流發(fā)電機1的輸出端子B、E及控制端子P連接到定子電路，通過勵磁端子F連接到勵磁線圈2，并通過控制端子C連接到ECU10。
交流發(fā)電機1的輸出端子b、E間連接有車載電池21和電氣負(fù)載22。
圖1和圖2中，調(diào)節(jié)器IC4監(jiān)視功率晶體管3的ON/OFF信號。
這時，作為監(jiān)視器用的DF信號，如圖1所示，采用功率晶體管3的柵極邏輯信號GL。
又，調(diào)節(jié)器20的構(gòu)成為，通過“與”門5，取得計數(shù)器6的時鐘信號CLK1與柵極邏輯信號GL的邏輯積，在柵極邏輯信號GL為ON期間中，將時鐘信號CLK1輸入到計數(shù)器6，在每個規(guī)定的取樣時間(取樣信號CLK2的周期)對計數(shù)值作平均處理。
以下參照圖3～圖5具體說明圖1和圖2所示的本發(fā)明實施形態(tài)1的平均處理。
圖3的處理例程是利用調(diào)節(jié)器20內(nèi)的調(diào)節(jié)器IC4與各構(gòu)成要素5～9一起來執(zhí)行。
圖3中，首先判定表示功率晶體管3的ON/OFF狀態(tài)的柵極邏輯信號GL是否為高電平(ON狀態(tài))(步驟S1)。
步驟S1中如判定柵極邏輯信號GL為高電平(即YES)，就接著判定是否輸入了來自調(diào)節(jié)器IC4的時鐘信號CLK1(步驟S2)。
步驟S2中如判定為輸入了時鐘信號CLK1(即YES)，則將計數(shù)器6的計數(shù)值加1，進行加法計數(shù)(步驟S3)，然后進入步驟S4。
另一方面，如步驟S1中判定柵極邏輯信號GL為低電平(OFF狀態(tài))(即NO)，或步驟2中判定為未輸入時鐘信號LCK1(即NO)，則不進行計數(shù)器6的加1處理(步驟S3)，進入步驟S4。
接著，根據(jù)是否輸入了來自定時器7的取樣信號CLK2來判定是否經(jīng)過了規(guī)定的取樣時間(步驟S4)。
步驟S4中如判定為輸入了取樣信號CLK2(經(jīng)過了取樣時間)(即YES)，則用取樣的計數(shù)值與取樣周期，由平均電路8進行平均處理(步驟S5)。
接著，將平均電路8算出的平均值(平均勵磁開關(guān)率)存入存儲電路9(步驟S6)，同時用復(fù)位信號RST將計數(shù)器6的計數(shù)值歸零(步驟S7)，結(jié)束圖3的處理例程，返回步驟S1。
以下，重復(fù)進行步驟S1～S7的處理。
存儲電路9內(nèi)的平均勵磁開關(guān)率是與任意時刻執(zhí)行的輸出指令進行應(yīng)答，而被送至ECU10。
另一方面，在步驟S4中如判定為未輸入取樣信號CLK2(未經(jīng)過取樣時間)(即NO)，則不進行步驟S5～S7，結(jié)束圖3的處理例程，返回步驟S1。
按照上述，取樣時間可預(yù)先由用戶(設(shè)計者)任意設(shè)定。
例如如圖4所示，在功率晶體管3產(chǎn)生的勵磁開關(guān)周期Tsw始終為一定時，設(shè)定取樣信號CLK2的生成周期，使得在每個勵磁開關(guān)周期Tsw的N倍(Tsw×N)的周期內(nèi)對計數(shù)值進行取樣。
這里，整數(shù)N可設(shè)定為2及2以上的任意數(shù)，但過大時，得到平均信息被之前的響應(yīng)性降低，故希望根據(jù)系統(tǒng)整體的要求規(guī)范等來設(shè)定實用范圍的值。
如圖3所示，設(shè)定取樣周期TSa(＝Tsw×N)時，平均勵磁開關(guān)率Ka為以取樣周期TSa除柵極邏輯信號GL的ON時間To(相當(dāng)于計數(shù)值)的值(To/TSa)。
另一方面，如圖5所示，在勵磁開關(guān)周期Tsw1、Tsw2、Tsw3、Tsw4為在每個控制時刻變化時，設(shè)定取樣信號CLK2的生成周期，使得形成比最長的勵磁開關(guān)周期Tsw3足夠長的取樣周期TSb。
這時，通過平均處理(步驟S5)得到的平均勵磁開關(guān)率Kb為“To/TSb”。
這樣一來，通過平均處理可得到穩(wěn)定的勵磁開關(guān)率的信息。
又，作為平均處理，雖也可采用除法電路，但為避免電路規(guī)模增大，可用例如通過計數(shù)器移位等的眾所周知的技術(shù)。
這樣，通過用計數(shù)器6測定任意的取樣時間中的柵極邏輯信號GL的ON時間To，將ON時間To進行平均，求得平均勵磁開關(guān)率，就能在ECU10中取得穩(wěn)定的平均勵磁開關(guān)率，作為DF信號的導(dǎo)通率信息。而且這時也沒有使電路規(guī)模大型化。
又，由于在ECU10監(jiān)視勵磁開關(guān)率時，沒有被前后不聯(lián)貫的信號所擾亂，故能得到某種程度穩(wěn)定的DF信號，實現(xiàn)發(fā)動機控制穩(wěn)定。
因而，能既減小電路規(guī)模，又使利用ECU10進行的發(fā)動機控制穩(wěn)定。
又，由于能在某種程度上任意指定取樣時間和平均處理的算法，故電路容易優(yōu)化，可實現(xiàn)成本降低。
又，由于在發(fā)電機的控制側(cè)(調(diào)節(jié)器20側(cè))進行全部的處理，故能不挑選車輛上安裝搭載的ECU10的規(guī)格，對各種各樣的控制裝置提供穩(wěn)定的信號。
又，由于能不采用除法電路或延遲電路等復(fù)雜的附加電路，而以調(diào)節(jié)器IC4內(nèi)的功能來構(gòu)成，故可大幅度地減小電路規(guī)模。
實施形態(tài)2上述實施形態(tài)1中，作為表示勵磁開關(guān)率的ON/OFF信號是采用了功率晶體管3的柵極邏輯信號GL，但也可以用功率晶體管3的集電極側(cè)端子(漏極側(cè)端子)的信號。
圖6示出本發(fā)明實施形態(tài)2的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置框圖，所示為采用功率晶體管3的集電極側(cè)端子的勵磁邏輯信號FL作為監(jiān)視信號的情況。
圖6中對與前述(參照圖1)相同的部分，附注與前述相同的標(biāo)號，或者在標(biāo)號后附加“A″，并省略其詳細(xì)說明。
這時，由于輸入到調(diào)節(jié)器20A的監(jiān)視信號的邏輯變?yōu)榉礃O性，故在調(diào)節(jié)器20A中設(shè)置“或”門5A取代前述(圖1)的“與”門5。
“或”門5A從功率晶體管3的集電極端子側(cè)取入的勵磁邏輯信號FL，再取得與時鐘信號CLK1的邏輯和，以極性反轉(zhuǎn)的信號作為邏輯和信號，輸入到計數(shù)器6。
即，“或”門5A在勵磁邏輯信號FL的OFF期間(相當(dāng)于柵極邏輯信號GL的ON期間)中，使時鐘信號CLK1的OFF脈沖通過，使計數(shù)器6進行加法計數(shù)。
以下因進行與前述相同的處理，故這時也具有與前述同樣的作用效果。
權(quán)利要求
1.一種車輛用交流發(fā)電機的控制裝置，具備與車載電池連接的發(fā)電機、調(diào)節(jié)所述發(fā)電機的發(fā)電電壓用的含有調(diào)節(jié)器IC的調(diào)節(jié)器、以及與所述調(diào)節(jié)器連接的ECU，其特征在于，作為從所述調(diào)節(jié)器輸入到所述ECU的DF信號的導(dǎo)通率信息，采用對規(guī)定的采樣時間中測量的所述DF信號的導(dǎo)通時間作平均處理后的平均值。
2.如權(quán)利要求1所述的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)器IC具有對所述發(fā)電機的勵磁電流進行通斷控制的功率晶體管、測量所述DF信號的導(dǎo)通時間作為計數(shù)值并用復(fù)位信號使所述計數(shù)值歸零的計數(shù)器、對每個所述采樣時間生成采樣信號和所述復(fù)位信號的定時器、與所述采樣信號進行應(yīng)答使所述計數(shù)值作平均處理的平均電路、以及存儲由所述平均電路算出的平均值的存儲電路。
3.如權(quán)利要求1或2所述的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置，其特征在于，所述采樣時間預(yù)先設(shè)定為任意的值。
4.如權(quán)利要求2所述的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置，其特征在于，所述DF信號是所述功率晶體管的柵極邏輯信號。
5.如權(quán)利要求4所述的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)器IC具有“與”門電路，所述“與”門電路在所述柵極邏輯信號的ON期間將時鐘信號輸入所述計數(shù)器。
6.如權(quán)利要求2所述的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置，其特征在于，所述DF信號是所述功率晶體管的集電極端子側(cè)的勵磁邏輯信號。
7.如權(quán)利要求6所述的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)器IC具有“或”門電路，所述“或”門電路在所述勵磁邏輯信號的OFF期間將時鐘信號輸入所述計數(shù)器。
全文摘要
本發(fā)明提供的車輛用交流發(fā)電機的控制裝置具備與車載電池連接的發(fā)電機1、用來調(diào)節(jié)發(fā)電機1的發(fā)電電壓的含有調(diào)節(jié)器IC的調(diào)節(jié)器20、以及與調(diào)節(jié)器20連接的ECU10。作為從調(diào)節(jié)器20輸入到ECU10的DF信號的導(dǎo)通率信息，采用對規(guī)定的采樣時間中測量的DF信號的導(dǎo)通時間作平均處理后的平均值，從而減小電路規(guī)模，并實現(xiàn)電路優(yōu)化、控制穩(wěn)定以及成本降低。
文檔編號H02P9/04GK1714498SQ0381971
公開日2005年12月28日 申請日期2003年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月25日
發(fā)明者住本勝之, 佐佐木潤也, 東野恭子 申請人:三菱電機株式會社