(57)【要約】【課題】バッテリの電圧を高精度に制御可能となるように調整できる発電機制御装置の調整方法を提供する。【解決手段】指示装置２１は、発電機制御装置５の制御ロジック１３により交流発電機１が制御されている状態でバッテリ４の電圧を検出し、電圧制御が所定の安定条件を満たす場合に、バッテリ４の電圧と発電制御指令に応じた制御目標値との差を差電圧として求めると、その差電圧を通信ユニット１４を介して制御ロジック１３に送信し、記憶回路２２に記憶させる。発電機制御装置５は、エンジン制御ＥＣＵより与えられる制御指令に応じて交流発電機１を制御する場合に、記憶回路２２に記憶されている補正用のデータテーブルと上記の調整処理の結果記憶された差電圧とに応じて制御指令を補正する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、発電した電力によってバッテリを充電する車両用発電機を制御するもので、外部より与えられる発電制御指令を受信する通信手段と、前記発電制御指令に基づいて前記バッテリの電圧が所定の基準値となるように前記車両用発電機を制御する制御手段とを備えてなる発電機制御装置による、前記車両用発電機の制御状態を調整する方法において、
前記制御手段により前記車両用発電機が制御されている状態において、前記バッテリの電圧を検出し、
前記車両用発電機の制御が所定の安定条件を満たす場合に、前記バッテリ電圧と前記発電制御指令に応じた制御目標値との差をオフセット値として求め、
前記オフセット値を、前記通信手段を介して前記制御手段に送信して記憶させることを特徴とする発電機制御装置の調整方法。
【請求項２】
前記車両用発電機の回転数を検出し、前記回転数が所定の範囲内にある時に、前記安定条件を満たすと判断することを特徴とする請求項１記載の発電機制御装置の調整方法。
【請求項３】
前記制御手段が、前記車両用発電機をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する場合、
前記制御手段によって出力されるＰＷＭ信号のデューティを検出し、前記デューティが所定の範囲内にある時に、前記安定条件を満たすと判断することを特徴とする請求項１記載の発電機制御装置の調整方法。
【請求項４】
前記制御手段は、励磁電流を制御して前記車両用発電機の出力を制御することを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載の発電機制御装置の調整方法。
【請求項５】
前記発電制御指令として、前記励磁電流を制御するための制御指令も与えられる場合、
前記制御手段は、前記励磁電流についても、前記発電制御指令に基づいて所定の基準値となるように前記車両用発電機を制御することを特徴とする請求項４記載の発電機制御装置の調整方法。
【請求項６】
前記通信手段が、シリアル通信を行うことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載の発電機制御装置の調整方法。
【請求項７】
前記制御手段は、前記バッテリ電圧が下限値を下回った場合に、前記通信手段を介して外部に通知を行うことを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載の発電機制御装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機制御装置による車両用発電機の制御状態を調整する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両については、燃費の向上が不断に要求されており、バッテリを充電する発電機（オルタネータ）に関しても、ＥＣＵが制御装置に制御指令を送信して発電状態を制御し、バッテリ電圧を適切に制御するようになっている。従来、発電機制御装置について制御状態を調整する場合は、ＩＣチップがウエハの状態で回路のトリミングを行うことが多く、実際に車両に搭載された場合の制御にずれを生じるケースもあった。また、一度回路をハードウエア的にトリミングすると、調整状態を復帰させることができなくなってしまう。
【０００３】
例えば特許文献１には、電機の励磁電流を調整するため、外部端子より与えられる励磁電流検出調整信号を受信して励磁電流の検出レベルを調整する構成において、モノシリックＩＣ内の記憶素子の値を変更するなどの手段により、実使用状態と同等の励磁電流を流した状態で励磁電流検出レベルの合わせ込みを実施する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１５３５９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように発電機の励磁電流を制御する場合には、それに応じて発電機が発電を行った結果、バッテリの電圧が適切に制御されているかが保証されないという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリの電圧を高精度に制御可能となるように調整できる発電機制御装置の調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１記載の発電機制御装置の調整方法によれば、制御手段により車両用発電機が制御されている状態でバッテリの電圧を検出し、車両用発電機の制御が所定の安定条件を満たす場合に、バッテリ電圧と発電制御指令に応じた制御目標値との差をオフセット値として求める。そして、求めたオフセット値を、外部より通信手段を介して制御手段に送信して記憶させる。
このような方法によれば、発電機制御装置は、以降に車両用発電機を制御する場合に、予め記憶されたオフセット値に基づき外部より与えられる発電制御指令を補正することで、バッテリの電圧を、与えられた発電制御指令に応じた値に制御できる。したがって、発電機制御装置の調整を簡単に行うことができる。
【０００６】
請求項２記載の発電機制御装置の調整方法によれば、車両用発電機の回転数が所定の範囲内にある時に安定条件を満たすと判断するので、車両用発電機の回転が安定している状態で安定条件を妥当に判定できる。
【０００７】
請求項３記載の発電機制御装置の調整方法によれば、制御手段によって出力されるＰＷＭ信号のデューティが所定の範囲内にある時に安定条件を満たすと判断するので、ＰＷＭデューティが変動しなくなった場合に安定条件を妥当に判定できる。
【０００８】
請求項４記載の発電機制御装置の調整方法によれば、制御手段は、励磁電流を制御することで車両用発電機の出力を制御して、車両用発電機を安定させることができる。
請求項５記載の発電機制御装置の調整方法によれば、制御手段は、励磁電流についても、発電制御指令に基づいて所定の基準値となるように車両用発電機を制御するので、励磁電流も制御しながらバッテリ電圧を所定の基準値に制御できる。
【０００９】
請求項６記載の発電機制御装置の調整方法によれば、通信手段がシリアル通信を行うので、調整を行う場合の通信を少ない信号線数で実現できる。
請求項７記載の発電機制御装置の調整方法によれば、制御手段は、バッテリ電圧が下限値を下回った場合に通信手段を介して外部に通知を行うので、調整作業中にバッテリ若しくは車両用発電機に異常が発生したことを上記の通知により認識することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１乃至図４を参照して説明する。図１は、交流発電機の発電機制御装置の構成を示す機能ブロックである。交流発電機１（オルタネータ，車両用発電機）のステータ巻線２Ｕ，２Ｖ，２Ｗの一端は共通に接続され（スター結線）、他端は６個のダイオードからなる３相全波整流器３の各相交流入力端子にそれぞれ接続されている。３相全波整流器３の直流出力端子は、車載バッテリ４の正側端子とグランドとにそれぞれ接続されている。
【００１１】
半導体集積回路として構成される発電機制御装置５の電源端子Ｂは、バッテリ４の正側端子に接続されていると共に、還流ダイオード６のカソードに接続されている。還流ダイオード６のアノードは、ＮチャネルパワーＭＯＳＦＥＴ７のドレインに接続されており、ＦＥＴ７のソースは、発電機制御装置５のグランド端子Ｇを介してグランドに接続されている。また、ＦＥＴ７のドレインは、発電機制御装置５の出力端子Ｆを介して交流発電機１のロータ巻線８に接続されている。
【００１２】
電源端子Ｂは、抵抗素子９及び１０の直列回路を介してグランドに接続されており、抵抗素子９及び１０の共通接続点は、オペアンプで構成される電圧バッファ１１を介してＡ／Ｄ変換器１２の入力端子に接続されている。Ａ／Ｄ変換器１２の出力端子は、マイクロコンピュータで構成される制御ロジック１３（制御手段）の入力端子に接続されている。制御ロジック１３は、通常動作時には、外部のエンジン制御ＥＣＵ（Electronic Control Unit）と通信ユニット１４（通信手段）及び通信用端子Ｃを介してシリアル通信を行う。通信ユニット１４は、通信ドライバ１５，通信コントローラ１６，受信信号格納部１７及び送信信号格納部１８などで構成されている。
【００１３】
エンジン制御ＥＣＵより送信された信号（シリアルデータ）は、通信ドライバ１５を介して通信コントローラ１６が受信すると、シリアル／パラレル変換されて受信信号格納部１７に格納される。また、制御ロジック１３が送信する信号（パラレルデータ）が送信信号格納部１８に書き込まれると、送信データは通信コントローラ１６によりパラレル／シリアル変換され、通信コントローラ１６を介してエンジン制御ＥＣＵに送信される。そして、制御ロジック１３は、エンジン制御ＥＣＵより送信された発電制御指令に応じて、ドライバ１９を介してＦＥＴ７のゲートにＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号を出力して交流発電機１をＰＷＭ制御する。
【００１４】
交流発電機１には、図示しないパルスエンコーダが配置されており、交流発電機１の回転に伴って出力されるパルス信号は、発電機制御装置５の入力端子Ｐを介して発電回転検出部２０に与えられる。発電回転検出部２０は、入力されるパルス信号の間隔を計測することで交流発電機１の回転数を検出し、検出結果を制御ロジック１３に出力する。
【００１５】
図１では、上述したエンジン制御ＥＣＵに替えて、発電機制御装置５を製品として出荷する前にトリミング（調整）するための指示装置２１（トリミング装置）が接続されている。指示装置２１は、バッテリ４の電圧を直接検出可能となっており、トリミングの結果得られた調整値（オフセット値）を発電機制御装置５に送信する。制御ロジック１３は、上記調整値を受信すると、例えばＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリからなる記憶回路２２（記憶手段）に書き込む。そして、通常動作において交流発電機１を制御する場合は、記憶回路２２から上記調整値を読み出し、エンジン制御ＥＣＵより送信される発電制御指令を調整するようになっている。
【００１６】
次に、本実施例の作用について図２乃至図４も参照して説明する。図２は、発電機制御装置５の記憶回路２２に予め記憶されている、制御指令相当電圧とバッテリ４の電圧との差である差電圧（オフセット値）に応じて、実際の制御時に補正すべき電圧を対応させた補正テーブルである。補正テーブル中のＡ製，Ｎ製は、発電機制御装置５の異なる個体を示しており、使用する可能性があるものについて予め特性を計測しておく。
【００１７】
図３は、指示装置２１により発電機制御装置５のトリミングを行う場合の処理手順を示すフローチャートである。図示しないキースイッチを介して発電機制御装置５に電源が投入されると、指示装置２１は、交流発電機１による発電を制御するためのデューティを制御指令として発電機制御装置５に送信する（ステップＳ１）。すると、制御ロジック１３は、その制御指令を受信し、指令に応じたデューティでＦＥＴ７にＰＷＭ信号を与え、ロータ巻線８に励磁電流を流して電圧制御を行う（ステップＳ２）。
【００１８】
続くステップＳ２ａにおいて、発電機制御装置５は、回転検出部２０により交流発電機１の回転数を検出すると、その回転数を指示装置２１側に送信する。指示装置２１は、交流発電機１の回転数、及び指示装置２１の負荷（負荷電流）が所定値となり、且つその変動がある程度小さくなると、電圧制御が安定条件を満たしていると判断して（ＹＥＳ）次のステップＳ３を実行する。また、安定条件を満たすまでは（ＮＯ）ステップＳ２での電圧制御を継続する。但し、所定時間内に安定しない場合は異常と判断し（ステップＳ２ｂ：ＹＥＳ）、補正せずに終了する（ステップＳ８）。
【００１９】
ステップＳ３において、指示装置２１は、このときのバッテリ４の電圧を検出し、ステップＳ１で送信した発電制御指令に相当する電圧となっているか否か（例えば、両者の差が所定範囲内か否か）によって、発電機制御装置５の制御電圧に補正が必要か否かを判断する。バッテリ４の電圧が制御指令相当の電圧であれば補正は不要であるから（ＮＯ）、その時点で調整は終了する（ステップＳ７）。
一方、バッテリ４の電圧が制御指令相当の電圧でなければ補正が必要であり（ステップＳ３：ＹＥＳ）、この場合、バッテリ４の電圧と制御指令相当電圧との差が、指示装置２１によって補正が可能な範囲にあるか否かを判断し（ステップＳ４）、補正可能な範囲外であれば（ＮＯ）異常として扱い、補正せずに処理を終了する（ステップＳ８）。
【００２０】
ステップＳ４において、指示装置２１による補正が可能な範囲であれば（ＹＥＳ）、発電機制御装置５に、記憶回路２２を書き込みモードにするための指令を送信してから（ステップＳ５）、両電圧の差に相当する電圧（差電圧，オフセット値）を発電機制御装置５に送信する（ステップＳ６）。尚、この時、指示装置２１は、発電機制御装置５がＡ製，Ｎ製の何れであるかを指定するコード（ＩＤ）も送信する。すると、制御ロジック１３は、記憶回路２２を書き込み可能な状態にして、送信された差電圧をＩＤと共に記憶回路２２に書き込む。以上で調整処理が終了する。
【００２１】
そして、発電機制御装置５は、実際に交流発電機１を制御する場合には、記憶回路２２に記憶されているＩＤと差電圧とを読み出し、エンジン制御ＥＣＵより与えられる発電制御指令に相当する制御電圧を補正する。例えば、例えば図２に示すように、ＩＤがＡ製であり差電圧が３０ｍＶであれば、御指令相当電圧より５０ｍＶを減じたものを、実際の制御指令とする。
【００２２】
図４は、実制御時において制御ロジック１３が行うフィードバック制御を示すマップであり、横軸の制御電圧は、エンジン制御ＥＣＵより与えられる発電制御指令に相当する。縦軸の差電圧は、制御指令に応じて制御ロジック１３が制御を行った結果生じた差電圧であり、Ａ／Ｄ変換器１２により得られるバッテリ４の電圧より求められる。差電圧が＋５０ｍＶであれば、制御ロジック１３が指示する内部制御電圧を−５０ｍＶとするようにフィードバック制御する。
【００２３】
以上のように本実施例によれば、指示装置２１は、発電機制御装置５の制御ロジック１３により交流発電機１が制御されている状態でバッテリ４の電圧を検出し、電圧制御が所定の安定条件を満たす場合に、バッテリ４の電圧と発電制御指令に応じた制御目標値との差を差電圧として求めると、その差電圧を、通信ユニット１４を介して制御ロジック１３に送信し、記憶回路２２に記憶させる。発電機制御装置５は、エンジン制御ＥＣＵより与えられる制御指令に応じて交流発電機１を制御する場合に、記憶回路２２に記憶されている補正用のデータテーブルと上記の調整処理の結果記憶された差電圧とに応じて、制御指令を補正する。
【００２４】
したがって、発電機制御装置５は、以降に交流発電機１を制御する場合に、記憶回路２２に記憶された差電圧により、エンジン制御ＥＣＵより与えられる発電制御指令を補正することで、バッテリ４の電圧を与えられた発電制御指令に応じた値に制御できるので、発電機制御装置５の調整を簡単に行うことができる。
そして、指示装置２１は、交流発電機１の回転数が所定の範囲内にある時に安定条件を満たすと判断するので、交流発電機１の回転が安定している状態で安定条件を妥当に判定できる。また、制御ロジック１３は、励磁電流を制御することで交流発電機１の出力を制御して、交流発電機１を安定させることができる。更に、通信ユニット１４がシリアル通信を行うので、調整を行う場合の通信を少ない信号線数で実現できる。
【００２５】
（第２実施例）
図５乃至図７は本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第２実施例では、発電機制御装置５Ａに出力端子Ｄが設けられており、制御ロジック１３が出力するＰＷＭ信号が外部より観測可能に構成されている。そして、指示装置２３は、バッテリ４の電圧に替えて、上記出力端子Ｄを介してＰＷＭ信号を観測することでそのデューティを検出し、自身がステップＳ１で発電機制御装置５Ａに出力する制御指令デューティとの差（差デューティ）を求める。一方、発電機制御装置５Ａの記憶回路２２Ａには、図６に示すように、上記差デューティに応じた補正用データテーブルが記憶されている。
【００２６】
次に、第２実施例の作用について図６及び図７も参照して説明する。基本的な処理手順は図３に示すフローチャートと同様であるが、指示装置２３は、ステップＳ３，Ｓ４では、差電圧に替えて上記差デューティ（オフセット値）を求めて評価する。また、ステップＳ２ａにおける発電制御の安定条件は、出力端子Ｄを介して観測されるＰＷＭ信号デューティの変動が所定範囲内となるよう収束すると「条件成立」と判断する。そして、ステップＳ６においても、差電圧に替えて差デューティを発電機制御装置５Ａに送信し、記憶回路２２Ａに記憶させる。
【００２７】
発電機制御装置５Ａは、エンジン制御ＥＣＵからの制御指令に応じて交流発電機１を制御する場合、記憶回路２２Ａに記憶されているＩＤと差デューティとを読み出し、発電制御指令に相当する制御電圧を補正する。図６に示すように、例えば、Ａ製で差デューティが３０％であれば、御指令相当電圧に８０ｍＶを加えたものを実際の制御指令とする。
【００２８】
図７は図４相当図であるが、縦軸は、制御指令に応じて制御ロジック１３が制御を行った結果、制御ロジック１３が出力するＰＷＭ信号デューティに生じた差を示している。縦軸の差デューティが＋５０％の場合、制御ロジック１３による内部制御電圧を＋２５ｍＶとするようにＰＷＭデューティを補正してフィードバック制御する。尚、図７は、横軸をエンジン制御ＥＣＵが出力する制御指令としてＰＷＭデューティ（０％〜１００％）に置き換えても同様になる。
以上のように第２実施例によれば、指示装置２３は、制御ロジック１３によって出力されるＰＷＭ信号のデューティが所定の範囲内にある時に安定条件を満たすと判断するので、ＰＷＭデューティが変動しなくなった場合に安定条件を妥当に判定できる。
【００２９】
（第３実施例）
図８及び図９は本発明の第３実施例を示すものであり、第１実施例と異なる部分のみ説明する。第３実施例の発電機制御装置２４は、ＦＥＴ７に替えて電流検出用端子付きのＦＥＴ２５を備えており、その電流検出用端子には、ＦＥＴ２５のドレイン電流，すなわち交流発電機１の励磁電流に対して、例えば１／１０００程度の電流が分流するように構成されている。
【００３０】
ＦＥＴ２５の電流検出用端子は、検出用抵抗素子２６を介してグランドに接続されていると共に、Ａ／Ｄ変換回路２７の入力端子に接続されている。Ａ／Ｄ変換回路２７は、抵抗素子２６の端子電圧をＡ／Ｄ変換して制御ロジック１３に替わる制御ロジック２８（制御手段）に出力する。指示装置２９は、交流発電機１の励磁電流についても発電制御指令として出力するようになっており、制御ロジック２８は、Ａ／Ｄ変換回路２７を介して与えられる交流発電機１の励磁電流についても、制御指令に一致するようにフィードバック制御する。
【００３１】
次に、第３実施例の作用について図９も参照して説明する。図９は制御ロジック２８が励磁電流を観測してフィードバック制御を行う場合の補正マップであり、例えば横軸の制御指令相当電圧が１３Ｖで、縦軸の制御指令相当励磁電流が１０Ａの場合には、制御ロジック２８が出力するＰＷＭデューティ相当の内部制御電圧に第１実施例と同様の補正を行った上で、更に０．１Ｖ（１００ｍＶ）を加えるよう補正する。また、制御指令相当電圧が１６Ｖ，制御指令相当励磁電流が２０Ａの場合には、内部制御電圧に＋０．２Ｖを加えるよう補正する。
以上のように第３実施例によれば、制御ロジック２８は、交流発電機１の励磁電流についても、発電制御指令に基づいて所定の基準値となるように交流発電機１を制御するので、励磁電流も制御しながらバッテリ４の電圧を所定の基準値に制御できる。
【００３２】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
トリミング処理中に、バッテリ４の電圧が下限値を下回った場合、制御ロジック１３が通信ユニット１４を介して外部にその旨の警告通知を行うようにしても良い。斯様に構成すれば、調整作業中にバッテリ４若しくは交流発電機１に異常が発生したことを上記の通知により認識することができる。また、エンジン制御ＥＣＵによる通常制御時について、同様の通知を行っても良い。
【００３３】
補正テーブルは、１種類に対応するものでも、３種類以上に対応するものでも良い。また、必ずしも補正テーブルを使用する必要はなく、差電圧に相当する値だけ調整を行えば良い場合は、直接補正すれば良い。
第３実施例において、電流検出端子付きのＦＥＴ２５に替えて、ＦＥＴ７に電流検出用のＦＥＴを並列に接続することで、そのＦＥＴに流れる電流を検出しても良い。
通信手段は、必ずしもシリアル通信を行うものに限らない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１実施例であり、発電機制御装置の構成を示す機能ブロック図
【図２】差電圧に応じた補正テーブルを示す図
【図３】発電機制御装置のトリミングを行う場合の処理手順を示すフローチャート
【図４】実制御時に制御ロジックが行うフィードバック制御を示すマップ
【図５】本発明の第２実施例を示す図１相当図
【図６】差デューティに応じた補正テーブルを示す図
【図７】図４相当図
【図８】本発明の第３実施例を示す図１相当図
【図９】図４相当図
【符号の説明】
【００３５】
図面中、１は交流発電機（車両用発電機）、４は車載バッテリ、５，５Ａは発電機制御装置、１３は制御ロジック（制御手段）、１４は通信ユニット（通信手段）、２１，２３は指示装置、２４は発電機制御装置、２８は制御ロジック（制御手段）、２９は指示装置を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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