專利名稱：車用發(fā)電控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車用發(fā)電控制裝置，其用于對安裝在諸如客車或卡車等車輛上的發(fā)電機的發(fā)電操作進行控制。
背景技術(shù)：
存在有一公知技術(shù)，其中，為了當車輛引擎處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)時減小依賴于其燃燒周期的車輛引擎轉(zhuǎn)速的變化，進行了發(fā)電轉(zhuǎn)矩控制，使得在引擎轉(zhuǎn)速減小的時刻，由車輛引擎驅(qū)動的車輛發(fā)電機的勵磁電流減小，以減小車輛發(fā)電機的發(fā)電轉(zhuǎn)矩，而在引擎轉(zhuǎn)速增加的時刻，勵磁電流增加，以增加車輛發(fā)電機的發(fā)電轉(zhuǎn)矩(例如，參考已公開的日本專利申請第58-217743號)。存在有另一公知技術(shù)，其中，為了當車輛引擎處于其空轉(zhuǎn)狀態(tài)時，減少由于其發(fā)電轉(zhuǎn)矩引起的車輛發(fā)電機的2到3秒的周期內(nèi)的振蕩，基于車輛發(fā)電機的勵磁電流和車輛發(fā)電機的轉(zhuǎn)速不斷計算發(fā)電轉(zhuǎn)矩的值，并且限制該勵磁電流，使得發(fā)電轉(zhuǎn)矩的增加速率保持在某一值之下(例如，參考已公開的日本專利申請第2003-284257號)。
如在已公開的日本專利申請第58-217743號中所公開的前一技術(shù)中，勵磁電流的減小或增加只是基于引擎轉(zhuǎn)速減小或增加的時刻來確定，該技術(shù)存在的一個問題是，盡管車輛引擎的轉(zhuǎn)速變化可以被抑制，但是不能阻止車輛發(fā)電機的輸出電壓的變化變大，這是因為該技術(shù)沒有將車輛發(fā)電機的輸出電壓變化考慮在內(nèi)。這可導(dǎo)致由車輛發(fā)電機進行充電的車輛電池的過充電或過放電。
如在已公開的日本專利申請第2003-284257號中所公開的后一技術(shù)存在的問題是，盡管在車輛引擎的空轉(zhuǎn)速度變化是由于車輛發(fā)電機的發(fā)電轉(zhuǎn)矩變化而引起的情況下，車輛引擎的空轉(zhuǎn)速度變化可以被抑制；但是，如果車輛引擎的空轉(zhuǎn)速度變化是由于除了車輛發(fā)電機的發(fā)電轉(zhuǎn)矩變化之外的因素而引起的，則不能得到抑制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種車用發(fā)電控制裝置，其用于通過對流經(jīng)車輛發(fā)電機勵磁繞組的勵磁電流進行通/斷控制，將由車輛引擎驅(qū)動的車輛發(fā)電機的輸出電壓調(diào)節(jié)在設(shè)定值，所述裝置包括旋轉(zhuǎn)檢測電路，檢測車輛發(fā)電機的轉(zhuǎn)速；以及勵磁電流控制電路，在旋轉(zhuǎn)檢測電路檢測到轉(zhuǎn)速減小時，以這樣的速率減小勵磁電流，該速率依賴于旋轉(zhuǎn)檢測電路檢測到的轉(zhuǎn)速減小的速率。
根據(jù)本發(fā)明的車用發(fā)電控制裝置，可以防止由于引擎驅(qū)動輔助裝置的激活或司機的加速踏板操作而使車輛發(fā)電機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(發(fā)電轉(zhuǎn)矩)急劇增加。這可以穩(wěn)定引擎的空轉(zhuǎn)速度。所以，根據(jù)本發(fā)明，當出現(xiàn)空轉(zhuǎn)速度的減小或由于車輛發(fā)電機的發(fā)電轉(zhuǎn)矩的增加而引起的空轉(zhuǎn)振蕩(idle hunting)現(xiàn)象時，或者當由于引擎驅(qū)動輔助裝置的激活而使得引擎速度減小時，可以防止車輛振動。而且，可以防止引擎停轉(zhuǎn)，以及防止安裝在車輛上的燈或指示器由于車輛發(fā)電機的輸出電壓的變化而引起閃爍。此外，根據(jù)本發(fā)明，可以改進燃料消耗，原因是本發(fā)明可以減小空轉(zhuǎn)速度，并減小引擎摩擦。
當旋轉(zhuǎn)檢測電路沒有檢測到車輛發(fā)電機轉(zhuǎn)速的減小時，勵磁電流控制電路可消除勵磁電流的減小。
勵磁電流控制電路可以將勵磁電流限制在限制值內(nèi)，該限制值是通過從當前流過的勵磁電流的值中，減去轉(zhuǎn)速的減小的速率乘以預(yù)定的控制常數(shù)所得到的乘積的值而計算得到的。
勵磁電流控制電路可以如下計算目標轉(zhuǎn)矩從基于當前流過的勵磁電流的值以及車輛發(fā)電機的檢測到的轉(zhuǎn)速而確定的車輛發(fā)電機的發(fā)電轉(zhuǎn)矩中，減去所檢測到的轉(zhuǎn)速的減小速率與預(yù)定的控制常數(shù)的乘積的值，并且勵磁電流控制電路可以將勵磁電流限制到使得車輛發(fā)電機的發(fā)電轉(zhuǎn)矩變得與所計算的目標轉(zhuǎn)矩相等的值。
控制常數(shù)可以基本上等于與車輛發(fā)電機、車輛引擎以及由車輛引擎驅(qū)動的引擎輔助裝置的慣性矩之和相對應(yīng)的值。
控制常數(shù)可以根據(jù)車輛發(fā)電機的所檢測到的轉(zhuǎn)速、輸出電壓以及勵磁電流中的至少一個來糾正。
當勵磁電流控制電路減小勵磁電流時，控制常數(shù)可以根據(jù)車輛發(fā)電機的所檢測到的轉(zhuǎn)速的變化以及輸出電壓的變化中的一個來糾正。
勵磁電流控制電路可以從車用發(fā)電控制裝置外部的控制器件接收控制常數(shù)。
當旋轉(zhuǎn)檢測電路沒有檢測到車輛發(fā)電機轉(zhuǎn)速的減小時，勵磁電流控制電路可以以特定速率逐漸地增加勵磁電流。
所述特定速率可以根據(jù)車輛發(fā)電機的所檢測到的轉(zhuǎn)速、輸出電壓以及勵磁電流中的至少一個來糾正。
當勵磁電流控制電路減小勵磁電流時，所述特定速率可以根據(jù)車輛發(fā)電機的所檢測到的轉(zhuǎn)速的變化以及輸出電壓的變化中的至少一個來糾正。
勵磁電流控制電路可以從車用發(fā)電控制裝置外部的控制器件接收所述特定速率。
旋轉(zhuǎn)檢測電路和勵磁電流控制電路可以內(nèi)置在車輛發(fā)電機中。
旋轉(zhuǎn)檢測電路可以被配置為檢測轉(zhuǎn)速的減小，其中，減小了依賴于車輛引擎的引擎燃燒周期的旋轉(zhuǎn)脈動的影響。
旋轉(zhuǎn)檢測電路可以被配置為檢測僅僅在依賴于車輛引擎的引擎燃燒周期的旋轉(zhuǎn)脈動的影響下的轉(zhuǎn)速的減小。
勵磁電流控制電路可以被配置為單獨檢測由于車輛引擎的引擎燃燒周期而引起的轉(zhuǎn)速的較快減小，以及由于車輛發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩變化、與車輛引擎不同的由車輛引擎驅(qū)動的引擎輔助裝置的轉(zhuǎn)矩變化、進氣量的變化中的至少一個而引起的轉(zhuǎn)速的較緩減??；勵磁電流控制電路可以被配置為基于該較快減小的值計算第一限制值，并基于該較緩減小的值計算第二限制值；并且，勵磁電流控制電路可以被配置為將勵磁電流限制在第一限制值和第二限制值中較小的一個之內(nèi)。
根據(jù)包括附圖和權(quán)利要求的如下說明，本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征將變得清楚。


在附圖中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的車用發(fā)電控制裝置的結(jié)構(gòu)的圖，該裝置連接到車輛發(fā)電機、車輛電池、電負載以及ECU(電子控制單元)；圖2是示出了圖1所示的車用發(fā)電控制裝置中包括的旋轉(zhuǎn)檢測電路的結(jié)構(gòu)的圖；圖3是示出了圖1所示的車用發(fā)電控制裝置中包括的勵磁電流檢測電路的結(jié)構(gòu)的圖；圖4是示出了圖1所示的車用發(fā)電控制裝置中包括的生成電壓/勵磁電流控制電路的結(jié)構(gòu)的圖；圖5是示出了由圖1所示的車用發(fā)電控制裝置中包括的勵磁電流限制值計算部分來執(zhí)行以確定勵磁電流限制值的操作步驟的流程圖；圖6是示出了由勵磁電流限制值計算部分執(zhí)行以確定勵磁電流限制值的不同的操作步驟的流程圖；圖7是示出了當驅(qū)動車輛發(fā)電機的車輛引擎的引擎速度由于外部干擾而減小時圖1所示的車輛發(fā)電機的行為的時間圖；圖8是示出了圖1所示的車輛發(fā)電機的轉(zhuǎn)速-發(fā)電轉(zhuǎn)矩(驅(qū)動轉(zhuǎn)矩)特性的曲線圖；圖9是示出了在傳統(tǒng)的車用發(fā)電控制裝置中對車輛發(fā)電機進行控制的情況下，當發(fā)生由于引擎燃燒周期引起的引擎的旋轉(zhuǎn)脈動時車輛發(fā)電機行為的圖；以及圖10是示出了在車輛發(fā)電機由根據(jù)本發(fā)明實施例的車用發(fā)電控制裝置來控制的情況下，當發(fā)生由于引擎燃燒周期引起的引擎的旋轉(zhuǎn)脈動時車輛發(fā)電機行為的圖。
具體實施例方式
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明第一實施例的車用發(fā)電控制裝置2的結(jié)構(gòu)的圖，該裝置連接到車輛發(fā)電機1、車輛電池3、電負載4以及ECU(電子控制單元)5。
車用發(fā)電控制裝置2進行工作，以使車輛發(fā)電機1的輸出端子(B-端子)的電壓保持在預(yù)定的目標調(diào)節(jié)電壓(例如，14V)。除B-端子外，車用發(fā)電控制裝置2還設(shè)置有通信端子(C-端子)以及地端子(E-端子)。B-端子通過充電線連接到電池3以及電負載4。C-端子連接到作為外部控制設(shè)備的ECU 5。E-端子連接到車輛發(fā)電機2的框架。盡管車用發(fā)電控制裝置2被示出為與車輛發(fā)電機1并排設(shè)置，但是，實際上車用發(fā)電控制裝置2內(nèi)置在車輛發(fā)電機1中。
車輛發(fā)電機1包括纏繞在定子上的三相定子繞組101、纏繞在轉(zhuǎn)子上的勵磁繞組102、以及對定子繞組101的三相AC輸出電壓進行全波整流的整流電路103。利用車用發(fā)電控制裝置2來對到勵磁繞組102的電流通路進行通/斷控制，從而進行對車輛發(fā)電機1的輸出電壓的控制。
接下來，說明車用發(fā)電控制裝置2的結(jié)構(gòu)和操作。如圖1所示，車用發(fā)電控制裝置2包括N-溝道MOS-FET 201、續(xù)流二極管(flywheel diode)202、感應(yīng)電阻器203、勵磁電流限制值計算部分204、電源電路205、生成電壓/勵磁電流控制電路206、勵磁電流檢測電路207、旋轉(zhuǎn)檢測電路208以及通信控制電路209。
MOS-FET 201串聯(lián)連接到勵磁繞組102，當其處于導(dǎo)通狀態(tài)時，允許勵磁電流流經(jīng)勵磁繞組102。續(xù)流二極管202并聯(lián)連接到勵磁繞組102，其使得當MOS-FET 201被截止時，由勵磁繞組102上感應(yīng)的高電壓引起的浪涌電流循環(huán)流過勵磁繞組102。
電源電路205產(chǎn)生工作電壓，該工作電源被供應(yīng)給車用發(fā)電控制裝置2的組件。生成電壓/勵磁電流控制電路206進行工作，以便將車輛發(fā)電機1的輸出電壓以及勵磁電流限制在其相應(yīng)的設(shè)定值之內(nèi)。勵磁電流檢測電路207進行工作，以便基于MOS-FET 201的源極電位來檢測流經(jīng)勵磁繞組102的勵磁電流。更為具體地，勵磁電流檢測電路207基于感應(yīng)電阻器203上的電壓降來檢測勵磁電流，感應(yīng)電阻器203的一端連接到MOF-FET 201的源極，另一端連接到E-端子，該電壓降依賴于流經(jīng)MOS-FET 201的源-漏路徑以及感應(yīng)電阻器203的勵磁電流。旋轉(zhuǎn)檢測電路208進行工作，以便監(jiān)測定子繞組101的三相線圈之一上的相電壓，從而檢測車輛發(fā)電機1的轉(zhuǎn)速，并且將依照所檢測到的轉(zhuǎn)速的電壓輸出到勵磁電流限制值計算部分204。
勵磁電流限制值計算部分204基于勵磁電流檢測電路207所檢測到的勵磁電流、旋轉(zhuǎn)檢測電路208所檢測到的車輛發(fā)電機1的轉(zhuǎn)速、以及車輛發(fā)電機1的輸出電壓來計算勵磁電流限制值，勵磁電流被限制在該限制值內(nèi)。
圖2是示出了旋轉(zhuǎn)檢測電路208的結(jié)構(gòu)的圖。如該圖所示，旋轉(zhuǎn)檢測電路208包括電阻器501、502、503、506、509、晶體管504、電容器505、508、二極管507以及A/D(模擬到數(shù)字)轉(zhuǎn)換電路510。定子繞組101的相線圈之一上的相電壓被電阻器501、502所構(gòu)成的分壓電路進行分壓，然后施加到晶體管504的基極。該相電壓由晶體管504以及連接到晶體管504的集電極的電阻器503所構(gòu)成的波形整形電路進行整形，以變成相電壓信號。該信號輸入到由電容器505和電阻器506所構(gòu)成的微分電路中。該微分電路的輸出由二極管507進行整流，然后輸入到由電容器508和電阻器509所構(gòu)成的充電/放電電路。這樣所產(chǎn)生的電壓信號被輸入到A/D轉(zhuǎn)換電路510，該電壓信號具有與定子繞組101的相電壓頻率成比例的電壓電平。A/D轉(zhuǎn)換電路510將輸入的電壓信號轉(zhuǎn)換成由一定數(shù)量的比特(例如，8比特)形成的數(shù)字數(shù)據(jù)。
圖3是示出了勵磁電流檢測電路207的結(jié)構(gòu)的圖。如該圖所示，勵磁電流檢測電路207包括運算放大器601、電阻器610、611以及A/D轉(zhuǎn)換電路612。運算放大器601以及電阻器610、611構(gòu)成放大器，其增益由電阻器610、611的電阻來確定。該放大器放大輸入電壓，該輸入電壓的電壓電平與勵磁電流成比例。A/D轉(zhuǎn)換電路612在其輸入端子(IN)接收該放大器的輸出信號，并且在其時鐘端子(CL)接收從生成電壓/勵磁電流控制電路206輸出的負邏輯的驅(qū)動信號。在驅(qū)動信號從高電平變到低電平的時刻，A/D轉(zhuǎn)換電路612加載放大器的輸出信號，并將其轉(zhuǎn)換成由一定數(shù)量的比特(例如，8比特)形成的數(shù)字數(shù)據(jù)。
圖4是示出了生成電壓/勵磁電流控制電路206的結(jié)構(gòu)的圖。如該圖所示，生成電壓/勵磁電流控制電路206包括數(shù)字比較器701、電阻器702、電容器703、差分放大器704、電壓比較器705、706、鋸齒波信號發(fā)生電路707以及AND電路708。數(shù)字比較器701對從勵磁電流限制值計算部分204輸出并施加到數(shù)字比較器701的一個輸入端子(IN+)上的勵磁電流限制值和所檢測到的從勵磁電流檢測電路207輸出并施加到數(shù)字比較器701的另一輸入端子(IN-)上的勵磁電流的值進行比較。作為比較的結(jié)果，當勵磁電流限制值大于所檢測到的勵磁電流的值時，數(shù)字比較器701輸出高電平信號，否則輸出低電平信號。數(shù)字比較器701的輸出信號由電阻器702和電容器703所構(gòu)成的平滑電路進行平滑，然后施加到電壓比較器706的正輸入端子。電壓比較器706在其負輸入端子接收從鋸齒波信號發(fā)生電路707輸出的鋸齒波信號，并將該鋸齒波信號與在其正輸入端子接收的數(shù)字比較器701的經(jīng)平滑的輸出信號進行比較。差分放大器704將電源電路205所產(chǎn)生的基準電壓Vref和車輛發(fā)電機1的輸出電壓之間的差進行放大。差分放大器704的輸出信號被施加到電壓比較器705的正輸入端子。電壓比較器705在其負輸入端子接收從鋸齒波信號發(fā)生電路707輸出的鋸齒波信號，將該鋸齒波信號與在其正輸入端子接收的差分放大器704的輸出信號進行比較。作為比較的結(jié)果，電壓比較器705輸出占空比依賴于它們之間的差的PWM信號。AND電路708對電壓比較器705的輸出信號與電壓比較器706的輸出信號的邏輯乘積信號進行輸出。該邏輯乘積信號被施加到MOS-FET 201的柵極作為驅(qū)動信號，其結(jié)果是進行了基于基準電壓Vref的電壓控制或基于勵磁電流限制值的勵磁電流控制。
接下來對具有上述結(jié)構(gòu)的車用發(fā)電控制裝置2的操作進行說明。
(1)在引擎起動之前當鑰匙開關(guān)(key switch)(未示出)被接通時，鑰匙接通信號從ECU 5傳送到車用發(fā)電控制裝置2。由車用發(fā)電控制裝置2的通信控制電路209經(jīng)C-端子接收的鑰匙接通信號被傳輸?shù)诫娫措娐?05。電源電路205開始產(chǎn)生將被提供給車用發(fā)電控制裝置2的組件的工作電壓。
當引擎停止，且相應(yīng)地車輛發(fā)電機1靜止時，車輛發(fā)電機1的輸出電壓為零，并且電池3的端子電壓為約12V，其低于目標調(diào)節(jié)電壓(基準電壓Vref)。相應(yīng)地，當鑰匙開關(guān)接通時，生成電壓/勵磁電流控制電路206輸出高電平信號(確切地說，占空比設(shè)為上限值的PWM信號)到MOS-FET 201。這導(dǎo)致MOS-FET 201以處于上限值的導(dǎo)通時間占空比而被導(dǎo)通，以允許勵磁電流以其最大值流經(jīng)勵磁繞組102。
(2)在空轉(zhuǎn)時間期間當引擎開始旋轉(zhuǎn)，并且車輛發(fā)電機1的轉(zhuǎn)速到達某一空轉(zhuǎn)速度時，車輛發(fā)電機1開始發(fā)電。當車輛發(fā)電機1的輸出電壓超出電池3的端子電壓時，電池3被開始充電，結(jié)果，電池3的端子電壓增加。當車輛發(fā)電機1的輸出電壓超過目標調(diào)節(jié)電壓時，生成電壓/勵磁電流控制電路206輸出低電平信號(確切地說，占空比設(shè)為下限值的PWM信號)到MOS-FET 201。這使得MOS-FET 201的導(dǎo)通時間占空比減小，結(jié)果，勵磁電流減小，從而導(dǎo)致車輛發(fā)電機1的輸出電壓減小。當車輛發(fā)電機1的輸出電壓降到目標調(diào)節(jié)電壓之下時，再次使得MOS-FET 201以設(shè)置在上限值的導(dǎo)通時間占空比而被導(dǎo)通，從而允許勵磁電流以其最大值流經(jīng)勵磁繞組102。通過重復(fù)該操作，車輛發(fā)電機1的輸出電壓被調(diào)節(jié)在目標調(diào)節(jié)電壓附近。
接下來說明勵磁電流限制值計算部分204的操作。圖5是示出了由勵磁電流限制值計算部分204來執(zhí)行以確定勵磁電流限制值的操作步驟的流程圖。圖5所示的操作步驟序列主要在空轉(zhuǎn)時間期間以規(guī)則的時間間隔(例如，每5ms)重復(fù)進行，以確定勵磁電流限制值。
首先，在步驟1001，勵磁電流限制值計算部分204從ECU 5獲得控制常數(shù)k0以及死區(qū)(dead zoned)IFα，在步驟1002，從旋轉(zhuǎn)檢測電路208獲得車輛發(fā)電機1的轉(zhuǎn)速Na，在步驟1003，從勵磁電流檢測電路207獲得勵磁電流IF，并且在步驟1004，從車輛發(fā)電機獲得輸出電壓VB。
接下來，在步驟1005，勵磁電流限制值計算部分204計算兩種偏差ΔNa_L、ΔNa_H。偏差ΔNa_L指示上一次獲得的已經(jīng)過移動平均的轉(zhuǎn)速Na和這次獲得的已經(jīng)過移動平均的轉(zhuǎn)速Na之間的差。
也就是說，偏差ΔNa_L＝這次獲得的轉(zhuǎn)速Na的移動平均數(shù)偏差(例如，100ms的移動平均數(shù)偏差)-上一次獲得的轉(zhuǎn)速Na的移動平均數(shù)偏差(例如，100ms的移動平均數(shù)偏差)。偏差ΔNa_L可以被認為是指示引擎的低頻范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速變化的值，其中，減小了依賴于引擎燃燒周期的旋轉(zhuǎn)脈動的影響。另一方面，偏差ΔNa_H指示這次獲得的轉(zhuǎn)速Na和上一次獲得的轉(zhuǎn)速Na之間的差，這兩者都未經(jīng)受任何移動平均處理。也就是說，偏差ΔNa_H＝這次獲得的轉(zhuǎn)速Na-上次獲得的轉(zhuǎn)速Na。偏差ΔNa_H可以被認為是指示由于依賴于引擎燃燒周期的旋轉(zhuǎn)脈動而引起的引擎的高頻范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速變化的值。
在這之后，在步驟1006，勵磁電流限制值計算部分204基于這次獲得的轉(zhuǎn)速Na、勵磁電流IF、輸出電壓VB，糾正從ECU 5獲得的控制常數(shù)k0和死區(qū)IFα。更為具體地，低頻旋轉(zhuǎn)變化控制常數(shù)kL以及高頻旋轉(zhuǎn)變化控制常數(shù)kH依據(jù)下面指出的等式進行計算，以便糾正控制常數(shù)k0，而死區(qū)IFα′依據(jù)下面指出的等式進行計算，以便糾正死區(qū)IFα。
低頻旋轉(zhuǎn)變化控制常數(shù)kL＝A×k0×(B×Na+C×IF+D×VB+E)高頻旋轉(zhuǎn)變化控制常數(shù)kH＝A′×k0×(B′×Na+C′×IF+D′×VB+E′)死區(qū)IFα′＝F×(Na-E)×IFα在這些等式中，A、B、C、D、E、F、A′、B′、C′、D′為常數(shù)。盡管在本實施例中，通過基于轉(zhuǎn)速Na、勵磁電流IF、輸出電壓VB這三個值糾正控制常數(shù)k0來確定控制常數(shù)kL以及kH，但是它們也可以通過基于這三個值中的至少一個來糾正控制常數(shù)k0而確定。同樣地，盡管在本實施例中，通過僅僅基于轉(zhuǎn)速Na糾正死區(qū)IFα來確定控制死區(qū)IFα′，但是也可以基于轉(zhuǎn)速Na、勵磁電流IF、輸出電壓VB這三個值中的任何一個糾正死區(qū)IFα來確定控制死區(qū)IFα′。盡管控制常數(shù)kL、kH以及死區(qū)IFα′被描述為由勵磁電流限制值計算部分204來計算，但是它們也可以由ECU 5來計算，并傳送到車用發(fā)電控制裝置2。
在這之后，在步驟1007，勵磁電流限制值計算部分204判斷引擎是否處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。該判斷可以是這樣，即如果車輛發(fā)電機1的轉(zhuǎn)速Na小于預(yù)定值(例如，3000rpm)，則車輛被確定為處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)?？商孢x地，該判斷可以是更為可靠的判斷，其中，如果從ECU 5接收的車輛信息指示車速為0km/h，且節(jié)氣門處于關(guān)位置，則引擎被確定為處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
接下來，在步驟1008，勵磁電流限制值計算部分204對勵磁電流限制值IF_LIMIT進行設(shè)置。該設(shè)置通過下面指出的等式來進行IF_LIMIT＝MIN(IF+kL×ΔNa_L，IF+kH×ΔNa_H，IF+IFα′)這里，“MIN”是取括號內(nèi)三個參數(shù)中的最小值的函數(shù)。該等式意味著勵磁電流限制值IF_LIMIT被設(shè)置為下面三個值中最小的一個當前檢測到的勵磁電流IF的值加上kL×ΔNa_L、當前檢測到的勵磁電流IF的值加上kH×ΔNa_H、當前檢測到的勵磁電流IF的值加上IFα′。通過對勵磁電流限制值IF_LIMIT進行如上設(shè)置，使得防止引擎的轉(zhuǎn)速過分降低成為可能，這是因為當引擎的轉(zhuǎn)速降低時，偏差ΔNa_L或偏差ΔNa_H變成負的，使得IF_LIMIT變得比當前檢測到的勵磁電流IF更小，其結(jié)果是發(fā)電轉(zhuǎn)矩減小以抑制引擎轉(zhuǎn)速的降低。更為詳細地，在本實施例中，依賴于引擎燃燒周期的引擎轉(zhuǎn)速的較快減小(kH×ΔNa_H)，以及由于發(fā)電轉(zhuǎn)矩的變化、由引擎驅(qū)動的其它輔助裝置的變化或者進氣量的變化而引起的引擎轉(zhuǎn)速的較緩減小(kL×ΔNa_L)被分別單獨計算為IF+kH×ΔNa_H和IF+kL×ΔNa_L。并且，該計算值中較小的一個被用作勵磁電流限制值，勵磁電流限制在該限制值內(nèi)。這使得引擎速度波動不管是由于外部干擾引起的還是由于引擎燃燒周期引起的，都可以得到減小。附帶地，盡管在本實施例中，當引擎轉(zhuǎn)速減小時，選擇了IF+kH×ΔNa_H和IF+kL×ΔNa_L中較小的一個，但是也可以使用這兩個值中預(yù)定的一個以簡化計算過程。
另一方面，當引擎轉(zhuǎn)速增加時，偏差ΔNa_L或偏差ΔNa_H變成正的，相應(yīng)地，勵磁電流限制值從IF_LIMIT變成IF+IFα′。也就是說，勵磁電流限制值被設(shè)置為比當前檢測到的勵磁電流IF大IFα′的一個值。因此，如果車輛發(fā)電機1的輸出電壓低于目標調(diào)節(jié)電壓，則勵磁電流以特定速率增加。
接下來，在步驟1009，當引擎轉(zhuǎn)速減小時，勵磁電流限制值計算部分204判斷|ΔNa_L|的值是大于還是小于預(yù)定的基準值ΔN1。如果判斷出|ΔNa_L|的值大于預(yù)定的基準值ΔN1，則由于這意味著不同于車輛發(fā)電機1的大機械負載被施加于引擎，并且有引擎停轉(zhuǎn)的可能，因此勵磁電流限制值計算部分204在步驟1011中對控制常數(shù)k0進行糾正使其變大(例如，原來值的1.1倍)。結(jié)果，勵磁電流限制值進一步變小以增加發(fā)電轉(zhuǎn)矩的抑制程度，由此抑制引擎轉(zhuǎn)速減小。
在步驟1010，勵磁電流限制值計算部分204還判斷|ΔVB|的值(車輛發(fā)電機1的輸出電壓的減小量)是否大于預(yù)定的基準值ΔVB1。如果判斷出|ΔVB|的值大于預(yù)定的基準值ΔVB1，則由于這意味著大的電負載4被施加于車輛發(fā)電機1，使得電池3的端子電壓大大下降并且有電子設(shè)備故障的可能，因此勵磁電流限制值計算部分204在步驟1012對控制常數(shù)k0進行糾正使其變小(例如，原來值的0.9倍)。結(jié)果，勵磁電流限制值變大以增加車輛發(fā)電機1的輸出電壓，從而抑制電壓減小的程度。
上述操作步驟每5ms執(zhí)行，使得勵磁電流限制值被不斷更新。該勵磁電流限制值被發(fā)送到生成電壓/勵磁電流控制電路206，據(jù)其對MOS-FET進行通/斷控制。
圖6是示出了由勵磁電流限制值計算部分204執(zhí)行以確定勵磁電流限制值的不同的操作步驟的流程圖。圖6所示的操作步驟，其特征在于，首先，計算車輛發(fā)電機1的發(fā)電轉(zhuǎn)矩，然后基于所計算的發(fā)電轉(zhuǎn)矩來確定依賴于車輛發(fā)電機1的變化的目標轉(zhuǎn)矩，勵磁電流限制值被設(shè)置為使得發(fā)電轉(zhuǎn)矩等于所確定的目標轉(zhuǎn)矩的值。操作步驟1101到1107以及操作步驟1110到1113分別類似于圖5所示的操作步驟1001到1007以及操作步驟1009到1012。下面的說明集中于操作步驟1108以及1109，其等同內(nèi)容并未包括在圖5的流程圖中。
在步驟1108，勵磁電流限制值計算部分204利用車輛發(fā)電機速度Na、勵磁電流IF以及輸出電壓VB作為搜索參數(shù)，通過搜索存儲在存儲器(未示出)中的轉(zhuǎn)矩映射，并且必要時進行插值，從而確定發(fā)電轉(zhuǎn)矩Ta。
接下來，在步驟1109，勵磁電流限制值計算部分204通過從所確定的發(fā)電轉(zhuǎn)矩Ta中減去轉(zhuǎn)速變化ΔNa與控制常數(shù)kH′的乘積的值來確定目標轉(zhuǎn)矩，并且通過進行所確定的目標轉(zhuǎn)矩的反變換來計算勵磁電流限制值IF_LIMIT。如果控制常數(shù)kH′被設(shè)置在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的慣性矩附近，其中，旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括車輛發(fā)電機1、驅(qū)動車輛發(fā)電機1的引擎、以及由引擎驅(qū)動的其它輔助裝置，則可以將勵磁電流限制值設(shè)置為這樣的值，其使得發(fā)電轉(zhuǎn)矩減小到使轉(zhuǎn)速減小能夠變?yōu)檗D(zhuǎn)速增加所需的值。
根據(jù)圖6所示的操作步驟，其中，計算了發(fā)電轉(zhuǎn)矩以便將勵磁電流限制值精確地設(shè)置為必要且足夠的用于抑制轉(zhuǎn)速變化的值，可以提高引擎速度的穩(wěn)定性和車輛發(fā)電機1的輸出電壓的穩(wěn)定性，并且抑制車輛發(fā)電機1的輸出電壓的變化，而不管車輛狀態(tài)的變化。
(3)當在引擎空轉(zhuǎn)時出現(xiàn)外部干擾時接下來，說明了當引擎的空轉(zhuǎn)速度由于外部干擾而減小時車用發(fā)電控制裝置2的操作，其中的外部干擾例如，由于不同于車輛發(fā)電機1的輔助裝置的啟動。圖7是示出了當空轉(zhuǎn)速度由于外部干擾而減小時，車輛發(fā)電機1的行為的時間圖。圖8是示出了車輛發(fā)電機1的轉(zhuǎn)速-發(fā)電轉(zhuǎn)矩(驅(qū)動轉(zhuǎn)矩)特性的曲線圖。這里，假定由引擎驅(qū)動的輔助裝置之一在圖7的(A)中的箭頭所示的時刻開始工作，其結(jié)果是空轉(zhuǎn)速度開始減小。在圖7中，虛曲線示出了使用傳統(tǒng)的車用發(fā)電控制裝置的情況，而實曲線示出了使用本實施例的車用發(fā)電控制裝置的情況。在圖8中，虛曲線示出了當負載電流為40A時，車輛發(fā)電機1的輸出電壓被調(diào)節(jié)為恒定值的情況。
在傳統(tǒng)的車用發(fā)電控制裝置的情況下，當發(fā)電機的轉(zhuǎn)速隨著空轉(zhuǎn)速度的減小而減小時，勵磁電流增加，這是因為車輛發(fā)電機1的輸出電壓減小。結(jié)果，發(fā)電轉(zhuǎn)矩增加，引起車輛發(fā)電機1的轉(zhuǎn)速的減小，這加速了空轉(zhuǎn)速度的減小(見圖7的(A)中的虛曲線)。最終，供應(yīng)勵磁電流的MOS-FET以其最大導(dǎo)通時間占空比被導(dǎo)通，使得勵磁電流以其最大值流過(見圖7的(C)中的虛曲線)。結(jié)果，發(fā)電轉(zhuǎn)矩從A-點轉(zhuǎn)移到B-點，如圖7的(B)以及圖8中所示。在這之后，發(fā)電轉(zhuǎn)矩開始減小。該減小由于慣性持續(xù)一定時間段。結(jié)果，發(fā)電轉(zhuǎn)矩從B-點轉(zhuǎn)移到C-點，如圖7的(B)以及圖8中所示。此后，車輛發(fā)電機1的轉(zhuǎn)速逐漸增加，以回到其初始值。然而，由于引擎轉(zhuǎn)速較低時在引擎控制側(cè)上進行的空轉(zhuǎn)速度控制而導(dǎo)致引擎進氣增加，所以，引擎轉(zhuǎn)速和車輛轉(zhuǎn)速出現(xiàn)上沖(overshoot)，然后下沖(downshoot)?；谏鲜鐾瑯拥脑?，由于下沖(undershoot)引起的轉(zhuǎn)速減小被加速。因此，出現(xiàn)稱為空轉(zhuǎn)振蕩的現(xiàn)象，其中，在若干秒的周期內(nèi)空轉(zhuǎn)速度變化100rpm到200rpm。
相反，根據(jù)本實施例的車用發(fā)電控制裝置2，其中，當檢測到發(fā)電機轉(zhuǎn)速的減小時，限制勵磁電流以減小發(fā)電轉(zhuǎn)矩，與使用傳統(tǒng)的車用發(fā)電控制裝置的情況相比，引擎驅(qū)動的輔助裝置的激活導(dǎo)致的空轉(zhuǎn)速度減小所引起的發(fā)電轉(zhuǎn)矩的增加可以被充分地抑制，這是因為此時本實施例進行工作以減小勵磁電流。相應(yīng)地，根據(jù)本實施例，空轉(zhuǎn)速度減小的程度可以變得足夠小，原因是可以防止空轉(zhuǎn)速度減小的加速。在使用本實施例的車用發(fā)電控制裝置2的情況下，發(fā)電轉(zhuǎn)矩從A-點移動到B′-點，如圖7的(B)和圖8中所示。
如上所述，利用本實施例的車用發(fā)電控制裝置2，可以防止由于引擎驅(qū)動輔助裝置的激活或司機的加速踏板操作而引起車輛發(fā)電機1的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩(發(fā)電轉(zhuǎn)矩)急劇增加。這可以穩(wěn)定引擎的空轉(zhuǎn)速度。因此，根據(jù)本實施例，當發(fā)生空轉(zhuǎn)速度的減小或由于車輛發(fā)電機1的發(fā)電轉(zhuǎn)矩的增加而引起的空轉(zhuǎn)振蕩現(xiàn)象時，或者當由于引擎驅(qū)動輔助裝置的激活而引起引擎速度減小時，可以防止車輛的振動。而且，可以防止引擎停轉(zhuǎn)，以及防止安裝在車輛上的燈或指示器由于車輛發(fā)電機1的輸出電壓的變化而引起閃爍。此外，根據(jù)本實施例，可以改進燃料消耗，原因是本實施例可以減小空轉(zhuǎn)速度，并且減小引擎摩擦。
(4)當在引擎空轉(zhuǎn)時出現(xiàn)依賴于引擎燃燒周期的旋轉(zhuǎn)脈動時圖9是示出了在車輛發(fā)電機1由傳統(tǒng)的車用發(fā)電控制裝置來控制的情況下，當發(fā)生由引擎燃燒周期引起的引擎旋轉(zhuǎn)脈動時的車輛發(fā)電機1行為的圖。如圖9的(A)中所示，車輛發(fā)電機1的轉(zhuǎn)速以40ms的周期、周期性地變化，例如與點火時刻同步。如參考圖8所述，當車輛發(fā)電機1的轉(zhuǎn)速降低時，因為勵磁電流增加，使得發(fā)電轉(zhuǎn)矩增加，所以，車輛發(fā)電機1的行為加速了引擎的旋轉(zhuǎn)脈動。另外，當發(fā)電機轉(zhuǎn)速降低時，如果車輛發(fā)電機1的發(fā)電能力不足，則車輛發(fā)電機1的輸出電壓大大下降，如圖9的(D)中所示。因此，旋轉(zhuǎn)脈動可引起引擎振動，并且使得將轉(zhuǎn)矩從引擎?zhèn)鬟f到車輛發(fā)電機1的帶子顫動。由于具有三缸引擎的車輛數(shù)量和具有良好的燃料節(jié)約的低摩擦車輛數(shù)量的近期增長，以及增加車輛發(fā)電機的發(fā)電能力以應(yīng)對新近車輛的大電力需求的趨勢，可以預(yù)期這些問題在將來會更要緊。
圖10是示出了在車輛發(fā)電機1由根據(jù)本發(fā)明該實施例的車用發(fā)電控制裝置2來控制的情況下，當發(fā)生由引擎燃燒周期引起的引擎旋轉(zhuǎn)脈動時車輛發(fā)電機1行為的圖。從圖10中可以看出，利用車用發(fā)電控制裝置2，其中，當檢測到發(fā)電機轉(zhuǎn)速的減小時，限制勵磁電流以便減小發(fā)電轉(zhuǎn)矩，當引擎速度在點火時刻增加之后減小時，可以減小車輛發(fā)電機1的發(fā)電轉(zhuǎn)矩。因此，與使用傳統(tǒng)的車用發(fā)電控制裝置的情況相比，依賴于引擎燃燒周期的引擎速度的減小和變化可以充分地得到抑制。
此外，盡管當引擎速度減小時，勵磁電流的減小導(dǎo)致電池的端子電壓下降，但是，該電壓下降的程度小，這是因為引擎速度的減小被抑制到小的值。另外，當引擎速度增加時，由于消除了勵磁電流的減小以增加勵磁電流，所以，與使用傳統(tǒng)的車用發(fā)電控制裝置的情況相比，電池的端子電壓可以被很好地調(diào)節(jié)到目標調(diào)節(jié)電壓附近。
上述優(yōu)選實施例是本申請的發(fā)明的示例，本發(fā)明僅由下面所附的權(quán)利要求來描述。應(yīng)當理解，可以進行對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的優(yōu)選實施例的修改。
權(quán)利要求
1.一種車用發(fā)電控制裝置，用于通過對流經(jīng)車輛發(fā)電機的勵磁繞組的勵磁電流進行通/斷控制，將由車輛引擎驅(qū)動的所述車輛發(fā)電機的輸出電壓調(diào)節(jié)為設(shè)定值，其包括旋轉(zhuǎn)檢測電路，其檢測所述車輛發(fā)電機的轉(zhuǎn)速；以及勵磁電流控制電路，其在所述旋轉(zhuǎn)檢測電路檢測到所述轉(zhuǎn)速的減小時，以這樣的速率減小所述勵磁電流，所述速率依賴于由所述旋轉(zhuǎn)檢測電路檢測到的所述轉(zhuǎn)速的所述減小的速率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，當所述旋轉(zhuǎn)檢測電路未檢測到所述車輛發(fā)電機的所述轉(zhuǎn)速的減小時，所述勵磁電流控制電路消除所述勵磁電流的減小。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述勵磁電流控制電路將所述勵磁電流限制于限制值內(nèi)，所述限制值是通過從當前流過的所述勵磁電流的值中減去所述轉(zhuǎn)速的所述減小的所述速率與預(yù)定的控制常數(shù)的乘積值而計算得到的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述控制常數(shù)根據(jù)所述車輛發(fā)電機的所述檢測到的轉(zhuǎn)速、輸出電壓以及所述勵磁電流中的至少一個來糾正。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，當所述勵磁電流控制電路減小所述勵磁電流時，所述控制常數(shù)根據(jù)所述車輛發(fā)電機的所述檢測到的轉(zhuǎn)速的變化以及所述輸出電壓的變化中的一個來糾正。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述勵磁電流控制電路從所述車用發(fā)電控制裝置外部的控制設(shè)備接收所述控制常數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述勵磁電流控制電路通過從基于當前流過的所述勵磁電流的值、以及所述車輛發(fā)電機的所述檢測到的轉(zhuǎn)速而確定的所述車輛發(fā)電機的發(fā)電轉(zhuǎn)矩中，減去所述檢測到的轉(zhuǎn)速的所述減小的所述速率與預(yù)定的控制常數(shù)的乘積值，從而計算目標轉(zhuǎn)矩，并且將所述勵磁電流限制到使得所述車輛發(fā)電機的所述發(fā)電轉(zhuǎn)矩變得與所述計算出的目標轉(zhuǎn)矩相等的值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述控制常數(shù)基本上等于與所述車輛發(fā)電機、所述車輛引擎以及由所述車輛引擎驅(qū)動的引擎輔助裝置的慣性矩之和相對應(yīng)的值。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述控制常數(shù)根據(jù)所述車輛發(fā)電機的所述檢測到的轉(zhuǎn)速、輸出電壓以及所述勵磁電流中的至少一個來糾正。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，當所述勵磁電流控制電路減小所述勵磁電流時，所述控制常數(shù)根據(jù)所述車輛發(fā)電機的所述檢測到的轉(zhuǎn)速的變化以及所述輸出電壓的變化中的一個來糾正。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述勵磁電流控制電路從所述車用發(fā)電控制裝置外部的控制設(shè)備接收所述控制常數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，當所述旋轉(zhuǎn)檢測電路未檢測到所述車輛發(fā)電機的所述轉(zhuǎn)速的減小時，所述勵磁電流控制電路以特定速率逐漸增加所述勵磁電流。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述特定速率根據(jù)所述車輛發(fā)電機的所述檢測到的轉(zhuǎn)速、輸出電壓以及所述勵磁電流中的至少一個來糾正。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，當所述勵磁電流控制電路減小所述勵磁電流時，所述特定速率根據(jù)所述車輛發(fā)電機的所述檢測到的轉(zhuǎn)速的變化以及輸出電壓的變化中的至少一個來糾正。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述勵磁電流控制電路從所述車用發(fā)電控制裝置外部的控制設(shè)備接收所述特定速率。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)檢測電路和所述勵磁電流控制電路內(nèi)置在所述車輛發(fā)電機中。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)檢測電路被配置為檢測所述轉(zhuǎn)速的減小，其中，減小了依賴于所述車輛引擎的引擎燃燒周期的旋轉(zhuǎn)脈動的影響。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述旋轉(zhuǎn)檢測電路被配置為檢測僅僅在依賴于所述車輛引擎的引擎燃燒周期的旋轉(zhuǎn)脈動的影響下的所述轉(zhuǎn)速的減小。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用發(fā)電控制裝置，其中，所述勵磁電流控制電路被配置為單獨檢測由于所述車輛引擎的引擎燃燒周期而引起的所述轉(zhuǎn)速的較快減小，以及由于所述車輛發(fā)電機的轉(zhuǎn)矩變化、與所述車輛引擎不同的由所述車輛引擎驅(qū)動的引擎輔助裝置的轉(zhuǎn)矩變化、進氣量的變化中的至少一個而引起的所述轉(zhuǎn)速的較緩減小；所述勵磁電流控制電路被配置為基于所述較快減小的值計算第一限制值，并且基于所述較緩減小的值來計算第二限制值；并且所述勵磁電流控制電路被配置為將所述勵磁電流限制在所述第一限制值和所述第二限制值中較小的一個之內(nèi)。
全文摘要
一種車用發(fā)電控制裝置，其通過對流經(jīng)車輛發(fā)電機的勵磁繞組的勵磁電流進行通/斷控制，將由車輛引擎驅(qū)動的車輛發(fā)電機的輸出電壓調(diào)節(jié)為設(shè)定值。所述車用發(fā)電控制裝置包括旋轉(zhuǎn)檢測電路，其檢測車輛發(fā)電機的轉(zhuǎn)速；以及勵磁電流控制電路，其在旋轉(zhuǎn)檢測電路檢測到轉(zhuǎn)速的減小時，以這樣的速率減小勵磁電流，該速率依賴于由旋轉(zhuǎn)檢測電路所檢測到的轉(zhuǎn)速減小的速率。
文檔編號H02J7/16GK101060255SQ20071009696
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者前原冬樹 申請人:株式會社電裝