(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両用交流発電機の交流出力を整流し、車載バッテリおよび車両負荷に給電する車両用交流発電機の制御装置であって、
前記車両用交流発電機の界磁コイルに流れる励磁電流を制御するパワースイッチ素子に繰返し制御サイクルを与えるとともに、この各制御サイクルにおける前記パワースイッチ素子のオン時間比率を表わす励磁デューテイを調整し、前記車両用交流発電機の出力電圧を目標電圧値に制御する電圧制御ユニットを備え、前記電圧制御ユニットは、
外部制御ユニットからの目標変更指令に応じて前記目標電圧値を調整する目標電圧調整手段と、
前記車両負荷が増大するとき、および前記目標電圧調整手段により前記目標電圧値が、より低い値に下げられるときに、励磁デューテイ制御特性に従って前記励磁デューテイを増加するように制御する徐励制御回路とを有し、
前記徐励制御回路は、前記励磁デューテイ制御特性を変化させるデューテイ特性変化手段を含み、
前記デューテイ特性変化手段は、前記励磁デューテイ制御特性の所定領域を決定し、前記目標電圧値がより低い値に下げられてから時間遅れが経過した後に、前記車載バッテリのバッテリ電圧値が、前記目標電圧値に対応して実質的に低下するタイミングで、前記所定領域において、前記励磁デューテイ制御特性の他の領域に比べ、前記励磁デューテイの増加速度を変化させることを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用交流発電機の制御装置であって、前記所定領域は、前記励磁デューティが所定値以下の領域とされることを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項３】
請求項１記載の車両用交流発電機の制御装置であって、前記励磁デューティ制御特性の他の領域では、前記励磁デューティが時間の経過に伴ない徐々に増加されるのに対し、前記所定領域では、前記励磁デューティが時間の経過に対して所定値を保持するように、前記デューティ特性変化手段により変化されることを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項４】
請求項１記載の車両用交流発電機の制御装置であって、前記励磁デューティ制御特性の他の領域では、前記励磁デューティが時間の経過に伴ない徐々に増加されるのに対し、前記所定領域では、前記励磁デューティが時間の経過に対して前記他の領域よりも大きな増加速度で変化するように、前記デューティ特性変化手段により変化されることを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項５】
請求項１記載の車両用交流発電機の制御装置であって、
前記徐励制御回路は、負荷応答制御クロックをカウントして負荷応答制御カウント値を出力する負荷応答制御カウンタを有し、
前記デューティ特性変化手段は、前記負荷応答制御カウント値に基づいて前記所定領域を決定することを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項６】
請求項５記載の車両用交流発電機の制御装置であって、前記デューティ特性変化手段は、前記負荷応答制御カウント値を所定カウント値と比較する判定手段を有し、この判定手段の出力に基づいて、前記所定領域を決定することを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項７】
請求項６記載の車両用交流発電機の制御装置であって、前記徐励制御回路は、さらに、  前記負荷応答制御カウント値に対する加算出力を発生する加算手段と、
前記負荷応答制御カウント値に対する減算出力を発生する減算手段と、
前記加算出力と減算出力の何れかを選択し、前記負荷応答制御カウンタを制御するセレクタとを有し、
前記判定手段は、前記セレクタを制御し、前記所定領域において、前記励磁デューティの増加速度を変化させることを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項８】
請求項６記載の車両用交流発電機の制御装置であって、前記徐励制御回路は、さらに、  第１加算値とこの第１加算値よりも大きな第２加算値との何れかを選択し、これらの第１加算値または第２加算値に基づいて、前記負荷応答制御カウント値に対する加算出力を発生する加算手段と、
前記負荷応答制御カウント値に対する減算出力を発生する減算手段と、
前記加算出力と減算出力の何れかを選択し、前記負荷応答制御カウンタを制御するセレクタとを有し、
前記判定手段は、前記所定領域において、前記加算手段が前記第２加算値を選択するように制御することを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項９】
請求項１記載の車両用交流発電機の制御装置であって、前記徐励制御回路のデューティ特性変化手段は、前記励磁電流を検出する励磁電流検出手段からの励磁電流値に基づいて、
前記所定領域を決定することを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項１０】
請求項９記載の車両用交流発電機の制御装置であって、前記デューティ特性変化手段は、
前記励磁電流値を所定値と比較する判定手段を有し、この判定手段の出力に基づいて、
前記所定領域を決定することを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の車両用交流発電機の制御装置であって、前記徐励制御回路は、
負荷応答制御クロックをカウントして負荷応答制御カウント値を出力する負荷応答制御カウンタと、
前記負荷応答制御カウント値に対する加算出力を発生する加算手段と、
前記負荷応答制御カウント値に対する減算出力を発生する減算手段と、
前記加算出力と減算出力の何れかを選択し、前記負荷応答制御カウンタを制御するセレクタとを有し、
前記判定手段は、前記セレクタを制御し、前記所定領域において、前記励磁デューティの増加速度を変化させることを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【請求項１２】
請求項９記載の車両用交流発電機の制御装置であって、前記徐励制御回路は、
負荷応答制御クロックをカウントして負荷応答制御カウント値を出力する負荷応答制御カウンタと、
第１加算値とこの第１加算値よりも大きな第２加算値との何れかを選択し、これらの第１加算値または第２加算値に基づいて、前記負荷応答制御カウント値に対する加算出力を発生する加算手段と、
前記負荷応答制御カウント値に対する減算出力を発生する減算手段と、
前記加算出力と減算出力の何れかを選択し、前記負荷応答制御カウンタを制御するセレクタとを有し、
前記デューティ特性変化手段は、前記セレクタを制御し、前記所定領域において、前記励磁デューティの増加速度を変化させることを特徴とする車両用交流発電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動車などの車両に搭載され、車載バッテリと車両負荷に給電する車両用交流発電機の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に車両用交流発電機には、電圧制御ユニットが付設され、この電圧制御ユニットが、車両用交流発電機の出力電圧を目標電圧値に制御する。この電圧制御ユニットは、多くの場合、車両用交流発電機の界磁コイルに流れる励磁電流を制御するパワースイッチ素子に繰返し制御サイクルを与えるとともに、この各制御サイクルにおけるパワースイッチ素子のオン時間比率を表わす励磁デューティを調整し、車両用交流発電機の出力電圧を目標電圧値に制御するように構成される。
【０００３】
特開昭６２−６４２９９号公報には、車両負荷が新たに投入された場合に、車両用交流発電機の駆動トルクの急激な上昇を抑制するために、車両用交流発電機の励磁電流を時間の経過に伴ない徐々に上昇させる徐励制御が開示されている。また、特開平７−１９４０２３号公報には、車両の運転状態に応じて、車両用交流発電機の出力電圧が適正な値となるように制御することを目的として、電圧制御ユニットの外部制御ユニットから、車両用交流発電機の出力電圧に対する目標変更指令を与え、この目標変更指令に基づいて、車両用交流発電機の出力電圧に対する目標電圧値を調整する外部制御が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６２−６４２９９号公報
【特許文献２】特開平７−１９４０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記電圧制御ユニットに前記徐励制御と前記外部制御を組み込んだ車両用交流発電機の制御装置では、例えば外部制御ユニットにより、目標電圧値を高い電圧値から低い電圧値に変更する目標変更指令を与えた場合、車両負荷が小さい状態では、車載バッテリのバッテリ電圧がしばらくの期間は低下しないため、車両用交流発電機は発電をしなくても良い状態となる。このため、負荷応答制御を開始する励磁デューティがほぼゼロ％まで低下し、バッテリ電圧が低下して車両用交流発電機が発電を開始しなければならない状態となってから負荷応答制御が開始される。この結果、車両用交流発電機の出力電圧が、目標電圧値よりも大きく低下するアンダーシュートが発生し、車両のライトの照明が大きく変化するなどの不快感を与える不都合が発生する。
【０００６】
この発明は、このような不都合を改善することができる車両用交流発電機の制御装置を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明による車両用交流発電機の制御装置は、車両用交流発電機の交流出力を整流し、車載バッテリおよび車両負荷に給電する車両用交流発電機の制御装置であって、前記車両用交流発電機の界磁コイルに流れる励磁電流を制御するパワースイッチ素子に繰返し制御サイクルを与えるとともに、この各制御サイクルにおける前記パワースイッチ素子のオン時間比率を表わす励磁デューテイを調整し、前記車両用交流発電機の出力電圧を目標電
圧値に制御する電圧制御ユニットを備え、前記電圧制御ユニットは、外部制御ユニットからの目標変更指令に応じて前記目標電圧値を調整する目標電圧調整手段と、前記車両負荷が増大するとき、および前記目標電圧調整手段により前記目標電圧値が、より低い値に下げられるときに、励磁デューテイ制御特性に従って前記励磁デューテイを増加するように制御する徐励制御回路とを有し、前記徐励制御回路は、前記励磁デューテイ制御特性を変化させるデューテイ特性変化手段を含み、前記デューテイ特性変化手段は、前記励磁デューテイ制御特性の所定領域を決定し、前記目標電圧値がより低い値に下げられてから時間遅れが経過した後に、前記車載バッテリのバッテリ電圧値が、前記目標電圧値に対応して実質的に低下するタイミングで、前記所定領域において、前記励磁デューテイ制御特性の他の領域に比べ、前記励磁デューテイの増加速度を変化させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
この発明による車両用交流発電機の制御装置では、電圧制御ユニットが、外部制御ユニットからの目標変更指令に応じて前記目標電圧値を調整する目標電圧調整手段と、前記車両負荷が増大するとき、および前記目標電圧調整手段により前記目標電圧値が、より低い値に下げられるときに、励磁デューテイ制御特性に従って前記励磁デューテイを増加するように制御する徐励制御回路とを有し、前記徐励制御回路は、前記励磁デューテイ制御特性を変化させるデューテイ特性変化手段を含み、前記デューテイ特性変化手段は、前記励磁デューテイ制御特性の所定領域を決定し、前記目標電圧値がより低い値に下げられてから時間遅れが経過した後に、前記車載バッテリのバッテリ電圧値が、前記目標電圧値に対応して実質的に低下するタイミングで、前記所定領域において、前記励磁デューテイ制御特性の他の領域に比べ、前記励磁デューテイの増加速度を変化させるので、例えば車両負荷が小さい状態で、外部制御ユニットにより、目標電圧値を高い電圧値から低い電圧値に変更する目標変更指令与えた場合にも、車両用交流発電機の出力電圧が、目標電圧値よりも低下するアンダーシュートを抑制し、車両のライトの照明が大きく変化するなどの不快感を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、この発明による車両用交流発電機の制御装置の実施の形態１を示す電気回路図である。
【図２】図２は、実施の形態１における徐励制御回路を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施の形態１における励磁デューティ制御特性を示す特性図である。
【図４】図４は、実施の形態１における電圧制御ユニットの制御動作の説明図である。
【図５】図５は、実施の形態１において、外部制御ユニットからの目標変更指令に対応する目標電圧値、バッテリ電圧値および励磁デューティの変化を例示するタイミング図である。
【図６】図６は、図５に対応する制御動作の説明図である。
【図７】図７は、比較例における目標電圧値、バッテリ電圧値および励磁デューティの変化を例示するタイミング図である。
【図８】図８は、この発明による車両用交流発電機の制御装置の実施の形態２における徐励制御回路を示すブロック図である。
【図９】図９は、実施の形態２における励磁デューティ制御特性を示す特性図である。
【図１０】図１０は、この発明による車両用交流発電機の制御装置の実施の形態３を示す電気回路図である。
【図１１】図１１は、実施の形態３における徐励制御回路を示すブロック図である。
【図１２】図１２は、この発明による車両用交流発電機の制御装置の実施の形態４における徐励制御回路を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下この発明による車両用交流発電機の制御装置のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明による車両用交流発電機の制御装置の実施の形態１を示す電気回路図である。
【００１２】
（１）実施の形態１の全体的構成
実施の形態１に係る車両用交流発電機の制御装置は、車両用交流発電機１０と車載バッテリ２０と車両負荷２５とともに使用され、電圧制御ユニット３０を備えている。交流発電機１０は、三相発電コイル１１と、三相整流回路１３と、界磁コイル１５を有する。この交流発電機１０は、車両駆動用エンジンによって駆動される回転子に界磁コイル１５を配置し、回転子の周りに固定された固定子に、三相発電コイル１１を配置したものである。三相発電コイル１１は、星形に接続され、界磁コイル１５を流れる励磁電流Ifに基づいて、三相交流電圧を発生する。三相整流回路１３は、三相全波整流回路として構成され、三相発電コイル１１に接続される。三相整流回路１３は、三相発電コイル１１に発生した三相交流電圧を整流し、プラス側出力端子１３Ｐとマイナス側出力端子１３Ｎとの間に発電機出力電圧を発生する。
【００１３】
三相整流回路１３のプラス側出力端子１３Ｐは、車載バッテリ２０のプラス端子に直接接続され、マイナス側出力端子１３Ｎは、基準電位点、例えば車体にアースされる。車載バッテリ２０のマイナス端子は、基準電位点に接続される。車両負荷２５は、車両の各種の電気負荷であり、複数の電気負荷を含む。これらの複数の電気負荷は、それぞれスイッチを介して車載バッテリ２０と並列に接続される。交流発電機１０は、三相整流回路１３から、車載バッテリ２０と、車両負荷２５に給電する。車載バッテリ２０は、交流発
電機１０の発電機出力電圧により充電され、車両負荷２５は、交流発電機１０および車載バッテリ２０から給電を受ける。端子Ｂは、車載バッテリ２０のプラス端子に接続されたバッテリ端子であり、三相整流回路１３のプラス側出力端子１３Ｐにも接続される。
【００１４】
界磁コイル１５のプラス端子は、バッテリ端子Ｂに直接接続され、そのマイナス端子は、電圧制御ユニット３０を介して基準電位点に接続される。界磁コイル１５は、交流発電機１０および車載バッテリ２０により励磁され、この界磁コイル１５に流れる励磁電流Ifは、電圧制御ユニット３０により、オンオフ制御される。
【００１５】
電圧制御ユニット３０は、励磁電流Ifをオンオフ制御することにより、三相発電コイル１１に発生する三相交流電圧を制御し、三相整流回路１３から出力される発電機出力電圧を制御する。この電圧制御ユニット３０は、界磁端子F1、F2と、外部制御端子OCを有し、内部には、フライホールダイオード３１と、パワースイッチ素子３３と、ＳＲフリップフロップ３５と、ＯＲ回路３７と、第１の制御パルス発生回路４０と、第２の制御パルス発生回路５０を有する。
【００１６】
電圧制御ユニット３０の界磁端子F1、F2は、界磁コイル１５のプラス端子とマイナス端子に直接接続される。外部制御端子OCは、電圧制御ユニット３０の外部にある外部制御ユニット、具体的には電子制御ユニット（ＥＣＵ）４９に接続される。この電子制御ユニット４９は、車両駆動用エンジンの各種の制御、例えば点火制御、吸気制御、燃料噴射制御などを行なうマイクロコンピュータである。フライホールダイオード３１は、界磁コイル１５に発生する過渡電圧を吸収するもので、界磁端子F1、F2に接続され、界磁コイル
１５と並列に接続される。
【００１７】
パワースイッチ素子３３は、界磁コイル１５に流れる励磁電流Ifをオンオフ制御する。このパワースイッチ素子３３は、パワーＭＯＳＦＥＴ、パワーＩＧＢＴなどのパワー半導体素子で構成され、一対の主端子T1、T2と制御端子Gを有する。主端子T1は、界磁端子F2に接続され、主端子T2は、基準電位点にアースされる。このパワースイッチ素子３３は、制御端子Gがハイレベルになったときにオン状態となり、主端子T1、T2間に励磁電流Ifを流し、また制御端子Gがロウレベルとなったときに、オフ状態となり、主端子T1、T2間の励磁電流Ifを遮断する。
【００１８】
ＳＲフリップフロップ３５は、出力Qと、セット入力Sと、リセット入力Rを有する。出力Qは、パワースイッチ素子３３の制御端子Gに接続され、この制御端子Gをハイレベルまたはロウレベルに制御し、パワースイッチ素子３３をオン、オフする。セット入力Sには、基準クロックパルスCLKが入力される。リセット入力Rには、制御パルスCPが入力される。ＳＲフリップフロップ３５は、基準クロックパルスCLKが入力される度毎に、出力Qの出力信号をハイレベルとして、パワースイッチ素子３３をオン状態とする。このパワースイッチ素子３３のオン状態は、リセット入力Rに入力される制御パルスCPがハイレベルに立上るまで継続する。
【００１９】
基準クロックパルスCLKは、所定周期Tで繰返し入力され、隣接する２つの基準クロックパルスCLKの間に、それぞれ制御サイクルCCを与える。この各制御サイクルCCの時間長さは周期Tに等しい。この基準クロックパルスCLKの繰返し周波数は、具体的には、例えば、１００〜２００(Ｈｚ)とされる。基準クロックパルスCLKの周期が所定周期Tで常に一定であるので、各制御サイクルCCの時間長さTは、常に同じ時間長さTとなる。制御パルスCPは、各制御サイクルCCにおいて、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonを決定する。オン時間Tonと各制御サイクルCCの時間長さTとの比Ton/Tは、オン時間比率であり、励磁電流Ifに対する励磁デューティDUTYと呼ばれる。
【００２０】
ＯＲ回路３７は、出力aと、一対の入力b、cを有し、出力aに制御パルスCPを発生する。ＯＲ回路３７の出力aは、ＳＲフリップフロップ３５のリセット入力Rに接続され、制御パルスCPをＳＲフリップフロップ３５のリセット入力Rに供給する。ＯＲ回路３７の入力bには、第１の制御パルス発生回路４０が接続される。この第１の制御パルス発生回路４０は、第１の制御パルスCP1を発生し、この第１の制御パルスCP1をＯＲ回路３７の入力bに供給する。第１の制御パルスCP1は、各制御サイクルCCのそれぞれで発生される。ＯＲ回路３７の入力cには、第２の制御パルス発生回路５０が接続される。この第２の制御パルス発生回路５０は、車両駆動用エンジンがアイドル運転状態にある場合に、各制御サイクルCCのそれぞれで第２の制御パルスCP2を発生し、この第２の制御パルスCP2をＯＲ回路３７の入力cに供給する。制御パルスCPは、第１の制御パルスCP1または第２の制御パルスCP2のいずれかとされ、それらの制御パルスCP1、CP2の中で、より早いタイミングで立上った制御パルスが、パワースイッチ素子３３をオフさせる。
【００２１】
第１の制御パルス発生回路４０は、バッテリ電圧検出回路４１と、比較器４３と、目標電圧発生回路４５と、目標電圧調整回路４７を含む。バッテリ電圧検出回路４１は、バッテリ電圧値VBを検出する回路であり、その一端は界磁端子F1を介してバッテリ端子Ｂに接続され、その他端は基準電位点にアースされる。バッテリ電圧検出回路４１は、直列接続された分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２を有し、この分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点からバッテリ電圧値VBを出力する。このバッテリ電圧値VBは、車載バッテリ２０の電圧および三相整流回
路１３から出力される発電機出力電圧を表わす信号である。このバッテリ電圧値VBは、車両負荷２５に変動に伴なって変化し、また、励磁電流Ifに対する励磁デューティDUTYの制御により、調整される。
【００２２】
目標電圧発生回路４５は、目標電圧VREFを発生する。この目標電圧VREFは、例えば所定周期Tと同じ周期で変化する鋸歯状波信号である。この目標電圧VREFは、目標電圧値Vrefを有する。この目標電圧値Vrefは、基準クロックパルスCLKと同期して、基準クロックパルスCLKと同じタイミングで立上がり、次の基準クロックパルスCLKが発生するまで直線的にレベルが低下する信号とされる。この目標電圧値Vrefの振幅は、例えば、１（Ｖ）とされる。この目標電圧VREFの目標電圧値Vrefは、鋸歯状に変化するので、定まった電圧値を
持たないが、この目標電圧値Vrefの大きさを概念的に表わす場合には、各制御サイクルCCにおける目標電圧値Vrefの平均電圧を使用する。この各制御サイクルCCにおける目標電圧値Vrefの平均電圧は、制御サイクルCCのちょうど中間のタイミングにおける目標電圧値Vrefに等しい。
【００２３】
目標電圧調整回路４７は、電圧制御ユニット３０の外部制御端子OCと、目標電圧発生回路４５との間に接続される。外部制御端子OCには、外部制御ユニット（ＥＣＵ）４９から目標変更指令TVCが供給される。この外部制御ユニット４９からの目標変更指令TVCは、目標電圧調整回路４７で受信され、この目標電圧調整回路４７は、外部制御ユニット４９からの目標変更指令TVCに基づいて、目標電圧発生回路４５に目標電圧指令tvcを供給する。この目標電圧指令tvcは、目標電圧値Vrefに対するバイアス値の大きさを調整し、目標電圧値Vrefの平均電圧の大きさを調整する。例えば、外部制御ユニット４９により、目標電圧値Vrefを、高い平均電圧の目標電圧値から低い平均電圧の目標電圧値に変更する場合には、目標電圧値Vrefに対するバイアス値を小さくするような目標電圧指令tvcが与えられる。目標電圧指令tvcは、目標電圧値Vrefに対するバイアス値の大きさを調整し、目標電圧値Vrefの平均電圧を増大または低下させる。目標電圧指令tvcは、例えば目標電圧値Vrefに対するバイアス値を０〜２（Ｖ）の範囲で調整し、目標電圧値Vrefの平均電圧を調整する。
【００２４】
比較器４３は、出力aと、一対の入力b、cを有する。この比較器４３の出力aは、ＯＲ回路３７の入力bに接続され、ＯＲ回路３７の入力bに第１の制御パルスCP1を供給する。比較器４３の入力bには、バッテリ電圧検出回路４１からバッテリ電圧値VBが供給される。比較器４３の入力cには、目標電圧発生回路４５から目標電圧値Vrefが供給される。比較器４３は、バッテリ電圧値VBと目標電圧値Vrefとを比較し、各制御サイクルCCのそれぞれにおいて、バッテリ電圧値VBが目標電圧値Vrefを超えたときに、第１の制御パルスCP1をハイレベルに立上げる。この第１の制御パルスCP1の立上りタイミングをt1とする。第１の制御パルスCP1は、立上りタイミングt1から制御サイクルCCのエンドタイミングまでハイレベルを維持する。
【００２５】
第２の制御パルス発生回路５０は、徐励制御回路６０を含む。この徐励制御回路６０には、第１の制御パルスCP1が供給される。徐励制御回路６０は、車両駆動用エンジンがアイドル運転状態にある場合に、第１の制御パルスCP1を受けて、第２の制御パルスCP2を発生する。この第２の制御パルスCP2は、ＯＲ回路３７の入力cに供給される。この第２の制御パルスCP2は、各制御サイクルCCのそれぞれにおいて発生される。この第２の制御パルスCP2の立上りタイミングをt2とする。第２の制御パルスCP2は、立上りタイミングt2から制御サイクルCCのエンドタイミングまでハイレベルを維持する。立上りタイミングt2は、立上りタイミングt1の前後で制御される。第１、第２の制御パルスCP1、CP2は、ＯＲ回路３７に入力され、それらの中で、立上りタイミングが早い方の制御パルスCP1、CP2が、パワースイッチ素子３３をオフさせる。これらの第１の制御パルスCP1または第２の制御パルスCP2が、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonを決定し、励磁デューティDUTYを決定する。
【００２６】
（２）徐励制御回路６０の構成
図２は、実施の形態１における徐励制御回路６０を示すブロック図である。徐励制御回路６０は、負荷応答制御カウンタ６１と、比較器６３と、加算器６５と、減算器６７と、Ｄフリップフロップ７０と、判定器７１と、ＮＡＮＤ回路７５と、セレクタ７７を含む。
【００２７】
負荷応答制御カウンタ６１は、負荷応答制御手段６２を構成する。この負荷応答制御手段６２は、各制御サイクルCCにおいて、第２の制御パルスCP2を発生するのに使用され、また、車両負荷２５の変動に応じて、各制御サイクルCCにおける第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2を制御する。
【００２８】
負荷応答制御カウンタ６１は、複数のビットからなるバイナリカウンタである。この負荷応答制御カウンタ６１は、出力aと、入力bと、カウント値制御入力cを有する。この負荷応答制御カウンタ６１の入力bには、負荷応答制御クロックLRC/CLKが与えられ、負荷応答制御カウンタ６１は、この負荷応答制御クロックLRC/CLKをカウントし、出力aに負荷応答制御カウント値DLRCを発生する。負荷応答制御クロックLRC/CLKは、基準クロックパルスCLKに比べて、１０倍以上高い繰返し周波数、例えば基準クロックパルスCLKの繰返し周波数の１６倍の繰返し周波数を持つ。負荷応答制御カウント値DLRCは、各制御サイクルCCのスタートタイミングにおいて、ゼロカウント値、すなわち、そのすべてのビットがゼロ値であり、このゼロカウント値から、負荷応答制御クロックLRC/CLKを順次カウントアップする。この負荷応答制御カウント値DLRCが、第２の制御パルスCP2を発生するのに使用され、また、この負荷応答制御カウント値DLRCの変化により、各制御サイクルCCにおける第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2が制御される。
【００２９】
比較器６３は、出力aと、一対の入力b、cを有する。比較器６３の出力aから、第２の制御パルスCP2が出力される。比較器６３の入力bには、負荷応答制御カウンタ６１から負荷応答制御カウント値DLRCが入力される。比較器６３の入力cには、フリーランカウント値Dfreeが入力される。このフリーランカウント値Dfreeは、負荷応答制御カウント値DLRCと同じビット数のバイナリカウント値である。このフリーランカウント値Dfreeは、負荷応答制御クロックLRC/CLKを、各制御サイクルCCのスタートタイミングからエンドタイミングまで順次カウントアップしたカウント値である。フリーランカウント値Dfreeは、各制御サイクルCCのスタートタイミングでは、ゼロカウント値、すなわち、そのすべてのビットがゼロ値であり、このゼロカウント値から順次カウントアップされ、各制御サイクルCCのエンドタイミングでは、フルカウント値、すなわち、そのすべてのビットが１となる。各制御サイクルCCにおいて、負荷応答制御カウント値DLRCとフリーランカウント値Dfreeとが一致したタイミングが、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2となる。比較器６３は、各制御サイクルCCにおいて、負荷応答制御カウント値DLRCとフリーランカウント値Dfreeとが一致したタイミングにおいて、出力aから出力される第２の制御パルスCP2をハイレベルに立上げる。
【００３０】
加算器６５は、出力aと、２つの入力b、cを有する。この加算器６５の入力bには、負荷応答制御カウンタ６１から出力される負荷応答制御カウント値DLRCが入力される。加算器６５の入力cには、所定の加算値Ｐが入力される。加算器６５は、負荷応答制御カウント値DLRCに加算値Ｐを加算した加算出力Daddを出力する。減算器６７は、出力aと、２つの入力b、cを有する。この減算器６７の入力bには、負荷応答制御カウンタ６１から出力される負荷応答制御カウント値DLRCが入力される。減算器６７の入力cには、所定の減算値Ｎが入力される。減算器６７は、負荷応答制御カウント値DLRCから減算値Ｎを差し引いた減算出力Dsubを出力する。
【００３１】
Ｄフリップフロップ７０は、入力Dと、クロック入力ckと、出力Qを有する。入力Dには、比較器６３から出力される第２の制御パルスCP2が与えられる。クロック入力ckには、第１の制御パルスCP1が与えられる。Ｄフリップフロップ７０は、各制御サイクルCCの中で、第１、第２の制御パルスCP1、CP2の立上りタイミングt1、t2の前後関係に応じて、出力Qのレベルを変化する。第１の制御パルスのCP1の立上りタイミングt1が、Ｄフリップフロップ７０の動作タイミングとされる。
【００３２】
第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2が、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1以前である場合を、t2先行ケースと言い、逆に、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2が、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1の後であり、立上りタイミングt1が立上りタイミングt2に先行している場合を、t1先行ケースと言うことにする。t2先行ケースでは、Ｄフリップフロップ７０の動作タイミングt1において、入力Dがハイレベルとなっており、出力Qはハイレベルとされる。t1先行ケースでは、Ｄフリップフロップ７０の動作タイミングt1において、入力Dがロウレベルであり、出力Qはロウレベルとされる。
【００３３】
判定器７１には、負荷応答制御カウンタ６１から出力される負荷応答制御カウント値DLRCが入力される。判定器７１は、負荷応答制御カウント値DLRCを所定カウント値Dsと比較し、負荷応答制御カウント値DLRCが、所定カウント値Ds以下かどうかを判定する。負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Ds以下であるときには、判定器７１の出力はハイレベルとなる。負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Dsよりも大きいときには、判定器７１の出力はロウレベルとなる。
【００３４】
判定器７１は、デューティ特性変化手段７２を構成する。判定器７１の出力がロウレベルとなる状態、すなわち負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Dsよりも大きい状態を通常状態ＮＣとし、判定器７１の出力がハイレベルとなる状態、すなわち負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Ds以下の状態を特定状態ＳＣと言う。デューティ特性変化手段７２は、特定状態ＳＣにおける励磁デューティDUTYの制御特性を、通常状態ＮＣにおける励磁デューティDUTYの制御特性と比較して、変化させる。
【００３５】
ＮＡＮＤ回路７５は、出力aと、２つの入力b、cを有する。このＮＡＮＤ回路７５の入力bは、Ｄフリップフロップ７０の出力Qに接続され、その入力cは、判定器７１の出力に接続される。このＮＡＮＤ回路７５は、判定器７１の出力がロウレベルである状態、すなわち通常状態ＮＣでは、Ｄフリップフロップ７０の出力Qを反転して、出力aから出力する。この通常状態ＮＣにおいて、ＮＡＮＤ回路７５の出力は、t1先行ケース、すなわち立上りタイミングt2が、立上りタイミングt1の後である場合にハイレベルとなり、また、t2先行ケース、すなわち立上りタイミングt2が、立上りタイミングt1以前である場合にはロウレベルとなる。また、ＮＡＮＤ回路７５の出力は、判定器７１の出力がハイレベルとなる特定状態ＳＣでは、ロウレベルとなる。
【００３６】
セレクタ７７は、出力aと、入力b、c、d、eを有する。このセレクタ７７の入力bには、車両駆動用エンジンがアイドル運転状態にあることを表わすアイドル運転信号ISが与えられる。このアイドル運転信号ISは、エンジン回転数がアイドル回転数以下であるときにロウレベルとなり、エンジン回転数がアイドル回転数を超えたときにはハイレベルとなる。セレクタ７７の出力aは、負荷応答制御カウンタ６１のカウント値制御入力cに接続され、アイドル運転信号ISがハイレベルになれば、負荷応答制御カウンタ６１の負荷応答制御カ
ウント値DLRCを強制的にフルカウント値に制御する。負荷応答制御カウンタ６１は、結果として、車両駆動用エンジンがアイドル運転状態にあり、アイドル運転信号ISがロウレベルになった場合に、負荷応答制御クロックLRC/CLKをカウントし、負荷応答制御を行なう。
【００３７】
セレクタ７７の入力cは、加算器６５の出力aに接続され、セレクタ７７の入力cには、加算出力Daddが入力される。セレクタ７７の入力dは、減算器６７の出力aに接続され、セレクタ７７の入力dには、減算出力Dsubが入力される。セレクタ７７の入力eは、ＮＡＮＤ回路７５の出力aに接続される。ＮＡＮＤ回路７５の出力aは、加算出力Daddと減算出力Dsubを切換える切換信号として使用される。
【００３８】
（３）電圧制御ユニット３０による励磁デューティ制御特性
図３は、電圧制御ユニット３０による励磁デューティ制御特性を示す。この励磁デューティ制御特性は、励磁デューティDUTYが、時間の経過に伴ない、ゼロ（％）から１００（％）まで増加するときの特性を示す。図３の縦軸は励磁デューティDUTY（％）を、横軸は時間軸を示す。図３の励磁デューティ制御特性は、２つの領域Ａと領域Ｂを含む。領域Ａと領域Ｂの境界は、所定デューティ値DUTY(Ds)である。この所定デューティ値DUTY(Ds)は、判定器７１で使用される所定カウント値Dsに対応し、例えば１０〜３０（％）、具体的には２５（％）に設定される。領域Ａは、所定デューティ値DUTY(Ds)を超えた励磁デューティDUTY、すなわち、所定デューティ値DUTY(Ds)と１００％との間の励磁デューティDUTYに対応する領域である。この領域Ａは、通常状態ＮＣ、すなわち、判定器７１がロウレベル出力を出力する状態と対応する。この領域Ａでは、励磁デューティDUTYが時間とともに増加する場合、励磁デューティDUTYが、所定デューティ値DUTY(Ds)から１００（％）に向かって、時間軸に対して傾斜した直線８１に沿って直線的に増加される。
【００３９】
領域Ｂは、所定デューティ値DUTY(Ds)以下の励磁デューティDUTY、すなわち、所定デューティ値DUTY(Ds)とゼロ（％）の間の励磁デューティDUTYに対応する領域である。この領域Ｂは、特定状態ＳＣ、すなわち、判定器７１がハイレベル出力を出力する状態に対応する。この領域Ｂでは、励磁デューティDUTYは、ゼロ（％）から所定デューティ値DUTY(Ds)に向かって、時間軸に対して垂直な直線８２に沿って、急激に増加される。
【００４０】
（４）通常状態ＮＣにおける励磁デューティDUTYの制御動作
図４は、通常状態ＮＣ、すなわち判定器７１の出力がロウレベルである状態における電圧制御ユニット３０の制御動作の説明図である。
【００４１】
判定器７１の出力がロウレベルであるときには、ＮＡＮＤ回路７５は、Ｄフリップフロップ７０の出力Qを反転してセレクタ７７の入力eに供給する。Ｄフリップフロップ７０の出力Qは、t2先行ケース、すなわち立上りタイミングt2が立上りタイミングt1以前である場合にはハイレベル出力となるが、このハイレベル出力は、ＮＡＮＤ回路７５で反転され、ロウレベルとなる。また、Ｄフリップフロップ７０の出力Qは、t1先行ケース、すなわち立上りタイミングt2が立上りタイミングt1の後である場合にはロウレベル出力となるが、このロウレベル出力は、ＮＡＮＤ回路７５で反転され、ハイレベルとなる。
【００４２】
セレクタ７７は、t2先行ケース、すなわち入力eがロウレベルとなった場合に、加算出力Daddを選択し、この加算出力Daddを負荷応答制御カウンタ６１のカウント値制御入力cに供給する。また、セレクタ７７は、t1先行ケース、すなわち入力eがハイレベルとなった場合に、減算出力Dsubを選択し、この減算出力Dsubを負荷応答制御カウンタ６１のカウント値制御入力cに供給する。この加算出力Daddまたは減算出力Dsubにより、励磁デューティDUTYが制御される。
【００４３】
t2先行ケースとなる各制御サイクルCCでは、負荷応答制御カウンタ６１は、そのカウント値制御入力cに加算出力Daddが供給され、負荷応答制御カウント値DLRCを、強制的に加算出力Daddに制御する。この加算出力Daddは、負荷応答制御カウント値DLRCに加算値Pを加算したものであり、この加算出力Daddが供給された各制御サイクルCCでは、負荷応答制御カウント値DLRCは、加算値Pだけカウントアップされ、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2が、加算値Pに相当する時間だけ遅らされ、励磁デューティDUTYが増加する。
【００４４】
また、t1先行ケースとなる各制御サイクルCCでは、負荷応答制御カウンタ６１は、負荷応答制御カウント値DLRCを、強制的に減算出力Dsubに制御する。この減算出力Dsubは、負荷応答制御カウント値DLRCから減算値Nを差し引いたものであり、この減算出力Dsubが供給された各制御サイクルCCでは、負荷応答制御カウント値DLRCは、減算値Nだけカウントダウンされ、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2が、減算値Ｎに相当する時間だけ進められ、励磁デューティDUTYが減少する。
【００４５】
図４の縦欄（１）は、ある制御状態を例示し、縦欄（２）（３）はそれぞれ縦欄（１）の制御状態から変化した制御状態を例示する。縦欄（２）の制御状態は、縦欄（１）の制御状態から、励磁デューティDUTYが増加した制御状態である。縦欄（３）の制御状態は、縦欄（１）の制御状態から、励磁デューティDUTYが減少した制御状態である。各縦欄（１）（２）（３）において、横欄（ａ）には、隣接する２つの基準クロックパルスCLKを、横欄（ｂ）には、それに対応する目標電圧値Vrefとバッテリ電圧値VBを、また、横欄（ｃ）（ｄ）には、それに対応する第１、第２の制御パルスCP1、CP2を、横欄（ｅ）には、パワースイッチ素子３３に対するオン時間Tonをそれぞれ示している。横欄（ａ）〜（ｅ）の横軸は、互いに共通な時間軸である。
【００４６】
図４の各縦欄の横欄（ａ）には、それぞれ隣接する２つの基準クロックパルスCLKが制御サイクルCCとともに示される。各基準クロックパルスCLKがハイレベルとなった基準タイミングt0において、ＳＲフリップフロップ３５がセットされ、パワースイッチ素子３３がオン状態となる。図４の各縦欄の横欄（ａ）には、単に１つの制御サイクルCCが示されるが、制御サイクルCCは、基準クロックパルスCLKの繰返しに基づいて、順次連続して与えられる。制御サイクルCCは、それぞれ隣接する２つの基準クロックパルスCLKの間に与えられる。制御サイクルCCのスタートタイミングおよびエンドタイミングは、基準タイミングt0と一致する。
【００４７】
図４の各縦欄の横欄（ｃ）には、それぞれの横欄（ａ）に示す制御サイクルCCの中に、第１の制御パルスCP1が示され、各縦欄の横欄（ｂ）には、この第１の制御パルスCP1に対応する目標電圧値Vrefとバッテリ電圧値VBが示される。目標電圧値Vrefは、図４の各縦欄においては、外部制御ユニット４９による変更を受けず、変化しないものとしている。
【００４８】
縦欄（１）では、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1がt11であり、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2がt21である。車両負荷２５が安定しているので、立上りタイミングt11、t21は、互いにほぼ一致している。バッテリ電圧値VBはVB11であり、このバッテリ電圧値VB11が目標電圧値Vrefを超えたタイミングt11において、第１の制御パルスCP1がハイレベルに立上り、第１の制御パルスCP1によるオン時間Ton1は、Ton11となる。縦欄（１）では、第２の制御パルスCP2によるオン時間Ton2をTon21として示している。縦欄（１）の状態では、横欄（ｅ）に示すパワースイッチ素子３３のオン時間Tonは、第１、第２の制御パルスCP1、CP2によるオン時間Ton11、Ton21にいずれかによって決定される。
【００４９】
縦欄（２）では、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1が、t11からt12に移動し、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2が、t21からt22に移動する。この縦欄（２）では、その最初の制御サイクルCCにおいて、車両負荷２５の増加に基づいて、バッテリ電圧値VBがVB11から、それよりも小さいVB12に低下する。バッテリ電圧値VBがVB12に低下したことにより、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1が、t11からt12に移動している。第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1は、バッテリ電圧値VBがVB12に低下したことに対応して、直ちに、t11からt12に移動する。
【００５０】
しかし、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2は、縦欄（２）の最初の制御サイクルCCでは、縦欄（２）の横欄（ｄ）に示すように、縦欄（１）と同じタイミングt21を維持する。縦欄（２）の最初の制御サイクルCCでは、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2がt21を維持するため、t2先行ケースとなり、その結果、縦欄（２）では、横欄（ｅ）に示すパワースイッチ素子３３のオン時間Tonは、第２の制御パルスCP2によって決定される。縦欄（２）の最初の制御サイクルCCでは、パワースイッチ素子３３は、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt21でオフされる結果となり、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonは、縦欄（１）と同じオン時間Ton21と同じ値となる。
【００５１】
この縦欄（２）の最初の制御サイクルCCでは、t2先行ケースであるため、徐励制御回路６０のＤフリップフロップ７０は、クロック入力ckに入力される第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt12において、第２の制御パルスCP2は既にハイレベルに立上がっている状態となるので、Ｄフロップフロップ７０の出力Qはハイレベルとなり、その結果、セレクタ７７が加算出力Daddを負荷応答制御カウンタ６１のカウント値制御入力cに供給し、負荷応答制御カウント値DLRCが加算値Daddにカウントアップされる。この加算値Daddへのカウントアップ動作は、いくつかの制御サイクルCCで繰り返し行なわれる。その結果、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonを決定する第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2は、横欄（ｄ）に示すように、立上りタイミングt21から徐々に遅らされ、最終的には、立上りタイミングt2がt12とほぼ一致するt22に移動する。この立上りタイミングt2の移動によって、第２の制御パルスCP2によるオン時間Ton2もTon22まで徐々に増大され、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonは、横欄（ｅ）に示すように、Ton2の増大に基づいて、徐々に増大され、パワースイッチ素子３３の励磁デューティDUTYも徐々に増加する。この縦欄（１）から縦欄（２）への制御状態の変化により、図３の領域Ａにおける励磁デューティDUTYの増加が図られる。
【００５２】
縦欄（３）では、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1が、t11からt13に移動し、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2が、t21からt23に移動する。この縦欄（３）では、その最初の制御サイクルCCにおいて、車両負荷２５の減少に基づいて、バッテリ電圧値VBがVB11から、それよりも大きいVB13に上昇する。バッテリ電圧値VBがVB13に上昇することにより、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1が、t11よりも進んだt13に移動する。第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1は、バッテリ電圧値VBがVB13に上昇したことに対応して、直ちに、t11からt13に移動する。
【００５３】
一方、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2は、縦欄（３）の最初の制御サイクルCCでは、縦欄（３）の横欄（ｄ）に示すように、縦欄（１）と同じタイミングt21を維持する。したがって、縦欄（３）では、t1先行ケースとなり、その結果、縦欄（３）において、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonは、横欄（ｅ）に示すように、最初の制御サイクルCCから、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt13によって決定されることになり、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonは、縦欄（３）の最初の制御サイクルCCから、第１の制御パルスCP1によるオン時間Ton13まで低減され、パワースイッチ素子３３の励磁デューティDUTYも同様に短くされる。
【００５４】
この縦欄（３）の最初の制御サイクルCCでは、t1先行ケースとなるため、徐励制御回路６０のＤフリップフロップ７０は、立上りタイミングt13において、第２の制御パルスCP2をロウレベルに維持する。このため、Ｄフロップフロップ７０の出力Qはロウレベルとなり、その結果、セレクタ７７が減算出力Dsubを負荷応答制御カウンタ６１のカウント値制御入力cに供給し、負荷応答制御カウンタ値DLRCが減算出力Dsubにカウントダウンされる。この減算出力Dsubへのカウントダウン動作は、いくつかの制御サイクルCCで繰り返し行なわれる。その結果、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2は、横欄（ｄ）に示す立上りタイミングt21から徐々に進められ、最終的には、立上りタイミングt23がt13とほぼ一致するようになる。
【００５５】
（５）特定状態ＳＣにおける励磁デューティDUTYの制御動作
特定状態ＳＣでは、負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Ds以下となるので、判定器７１の出力がハイレベルとなり、ＮＡＮＤ回路７５の出力aがロウレベルとなる。この特定状態ＳＣでは、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2が、所定カウント値Dsに対応する所定値に調整保持されるt2調整保持動作が行なわれ、励磁デューティDUTYは、図３の領域Ｂに示すように、所定デューティ値DUTY(Ds)に保持される。
【００５６】
特定状態ＳＣでは、判定器７１がハイレベル出力を出力するため、セレクタ７７は、制御サイクルCCにおいて、加算出力Daddを負荷応答制御カウンタ６１のカウント値制御入力cに与え、負荷応答制御カウント値DLRCは増大する。この負荷応答制御カウント値DLRCの増大により、負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Dｓよりも大きくなった制御サイクルCCでは、判定器７１の出力がロウレベルとなるので、セレクタ７７は、減算出力Dsubを負荷応答制御カウンタ６１のカウント値制御入力cに与え、負荷応答制御カウンタ６１は、減算動作行ない、負荷応答制御カウント値DLRCが、減算出力Dsubまで減算される。この負荷応答制御カウント値DLRCの減算により、次の制御サイクルCCにおいて、判定器７１の出力がハイレベルとなれば、セレクタ７７は、加算出力Daddを負荷応答制御カウンタ６１のカウント値制御入力cに与え、負荷応答制御カウンタ６１は、再び加算動作を行ない、負荷応答制御カウント値DLRCが加算出力Daddにより増大する。この結果、負荷応答制御カウンタ６１は、連続する各制御サイクルCCにおいて、減算動作と加算動作を交互に繰返し、負荷応答制御カウント値DLRCは、所定カウント値Dsに調整保持され、立上りタイミングt2は、所定カウント値Dsに対応するタイミングに調整保持され、励磁デューティDUTYは、所定デューティDUTY値(Ds)に調整保持される。
【００５７】
（６）外部制御ユニット４９による電圧制御ユニット３０の動作
外部制御ユニット４９が、目標電圧値Vrefを、高い平均電圧の目標電圧値Vrefaから低い平均電圧の目標電圧値Vrefbに変更する目標変更指令TVCを発令した場合における電圧制御ユニット３０の動作について、図５、図６を参照して説明する。
【００５８】
図５は、目標変更指令TVCに対応する目標電圧値Vrefとバッテリ電圧値VBと励磁デューティDUTYの変化を例示するタイミング図である。図５（ａ）は、目標電圧値Vrefを、図５（ｂ）は、バッテリ電圧値VBを、図５（ｃ）は、励磁デューティDUTYをそれぞれ示す。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）の横軸は、それらに共通する時間軸である。図５において、taは、外部制御ユニット４９から目標変更指令TVCが与えられたタイミングであり、tcは、目標変更指令TVCに基づいて、バッテリ電圧値VBが、低い平均電圧の目標電圧値Vrefbに対応する低い電圧値VBbに落ち着いたタイミングであり、tbは、これらのタイミングta、tcの間で、励磁デューティDUTYがゼロから立上るタイミングである。図６は、図５に対応する制御動作の説明図である。
【００５９】
図６の縦欄（１１）は、図５のタイミングta以前の制御状態を示し、高い平均電圧の目標電圧値Vrefaを使用して、電圧制御ユニット３０が、大きなオン時間Tonを与えるように制御している状態を例示する。図６の縦欄（１３）は、図５のタイミングtcにおける制御状態を示し、外部制御ユニット４９が、目標電圧値Vrefを、高い平均電圧の目標電圧値Vrefaから、低い平均電圧の目標電圧値Vrefbに変更する目標変更指令TVCを発令し、電圧制御ユニット３０が、この目標変更指令TVCに対応する目標電圧指令tvcに基づいて、目標電圧値Vrefbを使用して、より小さなオン時間Tonを与えるように制御している状態を例示する。縦欄（１２）は、縦欄（１１）の状態から縦欄（１３）の状態に移行する途中の制御状態を示し、図５のタイミングtaの直後の状態を例示する。
【００６０】
図６の各縦欄（１１）〜（１３）において、横欄（ａ）には、図４の横欄（ａ）と同様に、隣接する２つの基準クロックパルスCLKを、横欄（ｂ）には、それに対応する目標電圧値Vrefとバッテリ電圧値VBを、横欄（ｃ）（ｄ）には、それに対応する第１、第２の制御パルスCP1、CP2を、また横欄（ｅ）には、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonをそれぞれ示している。横欄（ａ）〜（ｅ）の横軸は、互いに共通な時間軸である。
【００６１】
まず、目標変更指令TVCが発令される前の状態について説明する。この状態は、図５に示すタイミングtaの前の状態であり、この状態における制御状態が図６の縦欄（１１）に例示される。この制御状態では、図５（ａ）に示すように、目標電圧値Vrefは、高い平均電圧の目標電圧値Vrefaとされ、この目標電圧値Vrefaに対応して、バッテリ電圧値VBは、図５（ｂ）に示すように、高い電圧値VBaとなっている。この制御状態における励磁デューティDUTYは、図５（ｃ）に示すように、DUTY(a)である。
【００６２】
図６の縦欄（１１）では、横欄（ｂ）に示すように、バッテリ電圧値VBがVBaであり、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1がt1aであり、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2がt2aとなっており、この立上りタイミングt2aは、t1aとほぼ一致している。第１の制御パルスCP1によるオン時間Ton1はTon1aであり、第２の制御パルスCP2によるオン時間Ton2はTon2aである。この縦欄（１１）の制御状態では、横欄（ｅ）に示すパワースイッチ素子３３のオン時間Tonは、第１の制御パルスCP1または第２の制御パルスCP2によって決定され、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonは、オン時間Ton1aまたはTon2aとなる。
【００６３】
図５に示すタイミングtaにおいて、目標変更指令TVCが発令される。この目標変更指令TVCに基づいて、タイミングtaにおいて、目標電圧値Vrefは、直ちに低い平均電圧の目標電圧値Vrefbに変更される。タイミングtaの直後の制御状態が図６の縦欄（１２）に示される。この縦欄（１２）では、その最初の制御サイクルCCにおいて、外部制御ユニット４９により、目標電圧値Vrefが、高い平均電圧の目標電圧値Vrefaから低い平均電圧の目標電圧値Vrefbに変更される。外部制御ユニット４９からの目標変更指令TVCに基づいて、目標電圧調整回路４７は目標電圧指令tvcを目標電圧発生回路４５に与え、目標電圧発生回路４５は、目標電圧値Vrefの平均電圧を低くし、目標電圧値Vrefを高い平均電圧の目標電圧値Vrefaから低い平均電圧の目標電圧値Vrefbに変更する。
【００６４】
しかし、バッテリ電圧値VBは、目標電圧値Vrefが変更されても、すぐには変動せず、図６の縦欄（１２）の状態でも、縦欄（１１）と同じ値VBaを維持している。このため、縦欄（１２）の状態では、目標電圧値Vrefbとバッテリ電圧値VBとが交差しない。この縦欄（１２）の状態では、制御サイクルCCのスタートタイミングt0において、バッテリ電圧値VBaが目標電圧値Vrefbよりも高いので、第１の制御パルスCP1は、制御サイクルCCのスタートタイミングt0において、ハイレベルに立上り、その立上りタイミングt1は、t1aからt10に移動する。この立上りタイミングt10は、制御サイクルCCの基準タイミングt0と一致する。このため、第１の制御パルスCP1は、横欄（ｃ）に示すように、制御サイクルCCの基準タイミングt0からそのエンドタイミングまでハイレベルとなる。この縦欄（１２）の状態では、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonは、第１の制御パルスCP1によって決定され、このオン時間Tonはゼロとなり、励磁デューティも、図５（ｃ）示すように、ゼロとなる。
【００６５】
第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1がt10に移動したことに伴ない、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2が、その後のいくつかの制御サイクルCCにおいて、立上りタイミングt10に追従して、この立上りタイミングt10に向かって移動される。この制御動作は、t1先行ケースとなり、Ｄフリップフロップ７０の出力Qはロウレベルとなり、ＮＡＮＤ回路７５の出力がハイレベルとなり、セレクタ７７が減算出力Dsubを負荷応答制御カウンタ６１のカウント値制御入力cへ出力するため、負荷応答制御カウント値DLRCは減算され、立上りタイミングt2が前進する。
【００６６】
この立上りタイミングt2の前進により、通常状態ＮＣから特定状態ＳＣに移行する。特定状態ＳＣとなり、負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Ds以下になると、判定器７１の出力がハイレベルとなるので、t2調整保持動作が行なわれ、立上りタイミングt2は、以後の制御サイクルCCの中で、所定カウント値Dsに対応するタイミングt2sに調整保持される。ただし、立上りタイミングt2sは、立上りタイミングt10よりも後であり、この縦欄（１２）の制御状態では、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonは、立上りタイミ
ングt10で決定され、ゼロを維持する。
【００６７】
タイミングtaにおいて励磁デューティDUTYがゼロとなるので、バッテリ電圧値VBは、図５（ｂ）に示すように、タイミングtaから遅れ時間tdが経過した後に、急激に低下する。このバッテリ電圧値VBは、図５（ｂ）に示すように、目標電圧値Vrefbに対応する電圧値VBbを一旦通過し、さらにアンダーシュートした後に、タイミングtcにおいて、最終的に目標電圧値Vrefbに対応した電圧値VBbに落ち着く。
【００６８】
タイミングtaとタイミングtcの間において、バッテリ電圧値VBは、図５（ｂ）に示すように、タイミングtaから時間遅れtdが経過した後に、急激に低下する。この時間遅れtdの経過後におけるバッテリ電圧値VBの急激な低下に対応して、バッテリ電圧値VBは、目標電圧値Vrefbと交差し始め、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1は、基準タイミングt0から離れるように急速に移動する。一方、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2は、t2sに調整保持されている。立上りタイミングt1が、基準タイミングt0から離れてから、立上りタイミングt2sに一致するまでの期間は、t1先行ケースであるが、この期間は、バッテリ電圧値VBの急激な低下のために極く短く、１つの制御サイクルCCの長さTにほぼ等しい時間であり、したがって、この期間における励磁デューティDUTYは、図５（ｃ）に示すように、実質的にゼロに保持される。
【００６９】
実施の形態１では、タイミングtbは、バッテリ電圧VBが、目標電圧値Vrefbに対応する電圧値VBbを一旦通過するタイミングとほぼ一致する。このタイミングtbでは、立上りタイミングt1が、立上りタイミングt2sよりも遅れ、このタイミングtb以降では、立上りタイミングt2によって、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonが決定されることになる。したがって、タイミングtbにおいて、励磁デューティDUTYは、図５（ｃ）に示すように、ゼロからDUTY(Ds)まで上昇する。このタイミングtb以降は、通常状態ＮＣに移行し、t2先行ケースなって、図６の縦欄（１３）に示すように、立上りタイミングt2がts2より後に徐々に移動し、図５（ｃ）に示すように、励磁デューティDUTYが、目標Vrefbに対応するDUTY(b)に向かって徐々に増加する。
【００７０】
実施の形態１では、図５（ｃ）に示すように、タイミングtbにおいて、励磁デューティDUTYがDUTY(Ds)まで上昇し、このDUTY(Ds)から徐々に増加されるので、例えば車両負荷２５が小さい状態で、外部制御ユニット４９により、目標電圧値Vrefを高い平均電圧の目標電圧値Vrefaから低い平均電圧の目標電圧値Vrefbに変更する目標変更指令TVCを与えた場合にも、車両用交流発電機１０の出力電圧およびバッテリ電圧値VBが、変更された低い平均電圧の目標電圧値Vrefbに対応した電圧値VBbよりも低下するアンダーシュートを抑制し、車両のライトの照明が大きく変化するなどの不快感を解消することができる。
【００７１】
実施の形態１と比較される比較例について、図５に対応するタイミング図を図７に示す。この比較例は、判定器７１を備えておらず、領域Ｂにおいても、励磁デューティDUTYに領域Ａと同じ増加速度が与えられる。このため、図７（ｃ）に示すように、タイミングtb以降において、励磁デューティDUTYが領域Ａと同じ増加速度でゼロ（％）から増加する。この比較例では、タイミングta、tbとの間において、立上りタイミングt1が基準タイミングt0から離れた場合に、直ちにt2先行ケースとなり、パワースイッチ素子３３のオン時間Tonが、立上りタイミングt2で決定される。この立上りタイミングt2は、徐々に立上りタイミングt1に追従して移動するが、この立上りタイミングt2が徐々に移動するために、励磁デューティDUTYがタイミングtb以降に、ゼロ（％）から徐々にDUTY(b)に向かって増加する結果となる。したがって、バッテリ電圧値VBが、タイミングtbの後、図５（ｃ）のアンダーシュート値VBcに比べて、より低いアンダーシュート値VBc1まで低下することとなり、車両用交流発電機１０の出力電圧およびバッテリ電圧値VBが、変更された低い平均電圧の目標電圧値Vrefbに対応した電圧値VBbに落ち着くタイミングもtcからtc1まで遅くなり、車両のライトの照明が大きく変化するなどの不快感が現われる不都合がある。
【００７２】
実施の形態２．
図８は、この発明による車両用交流発電機の制御装置の実施の形態２における徐励制御回路６０Ａを示すブロック図である。この実施の形態２では、実施の形態１における徐励制御回路６０が、図８に示す徐励制御回路６０Ａに置き換えられる。実施の形態２は、実施の形態１における徐励制御回路６０を徐励制御回路６０Ａに置き換えた以外は、実施の形態１と同じに構成される。
【００７３】
図８に示す徐励制御回路６０Ａは、図２に示す徐励制御回路６０におけるＮＡＮＤ回路７５をインバータ７６に置き換え、加算器６５の入力cにセレクタ６６を接続し、このセレクタ６６が第１、第２の加算値Ｐ１、Ｐ２を切換えるように構成し、このセレクタ６６に判定器７１の出力を供給するように構成される。徐励制御回路６０Ａのその他の構成は、徐励制御回路６０と同じである。第２の加算値Ｐ２は、第１の加算値Ｐ１よりも大きくされ、Ｐ２＞Ｐ１とされる。判定器７１は、実施の形態１と同様に、デューティ特性変
化手段７２を構成する。
【００７４】
徐励制御回路６０Ａでは、特定状態ＳＣにおいて、負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Ds以下となり、判定器７１がハイレベル出力を出力するときに、セレクタ６６が第２の加算値Ｐ２を加算器６５の入力cに供給する。通常状態ＮＣでは、負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Dsより大きくなり、セレクタ６６が第１の加算値Ｐ１を加算器６５の入力cに供給する。Ｄフリップフロップ７０の出力Qは、インバータ７６により反転され、セレクタ７７の入力eに供給される。
【００７５】
図９は、実施の形態２による励磁デューティ制御特性を示す。この励磁デューティ制御特性は、励磁デューティDUTYが、時間の経過に伴ない、ゼロ（％）から１００（％）まで増加するときの特性を示す。この励磁デューティ制御特性は、図３の制御特性と同様に領域Ａ、Ｂを含む。領域Ａと領域Ｂの境界は、所定デューティ値DUTY(Ds)である。この所定デューティ値DUTY(Ds)は判定器７１で使用される所定カウント値Dsに対応し、具体的には、１０〜３０（％）、例えば２５（％）とされる。領域Ａは、通常状態ＮＣに対応しており、所定カウント値Dsに対応する所定デューティ値DUTY(Ds)を超えた励磁デューティDUTY、すなわち、所定デューティ値DUTY(Ds)と１００％との間の励磁デューティDUTYに対応する領域である。この領域Ａでは、励磁デューティDUTYが時間とともに増加する場合、励磁デューティDUTYは、所定デューティ値DUTY(Ds)から１００（％）に向かって、時間軸に対して傾斜した直線状の特性８３に沿って直線的に増加される。領域Ｂは、特定状態ＳＣに対応しており、所定デューティ値DUTY(Ds)以下の励磁デューティDUTY、すなわち、所定デューティ値DUTY(Ds)と０（％）の間の励磁デューティDUTYに対応する領域である。この領域Ｂでは、励磁デューティDUTYが時間とともに増加する場合、励磁デューティDUTYは、ゼロ（％）から所定デューティ値DUTY(Ds)に向かって、時間軸に対して傾斜した直線状の特性８４に沿って、直線的に増加される。
【００７６】
特性８３は、セレクタ６６が第１の加算値Ｐ１を加算器６５の入力cに供給する場合における励磁デューティDUTYの制御特性である。負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Dsより大きく、判定器７１がロウレベル出力を出力する場合に、励磁デューティDUTYは、この特性８３に沿って増加される。特性８４は、セレクタ６６が第２の加算値Ｐ２を加算器６５の入力cに供給する場合における励磁デューティDUTYの制御特性である。負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Ds以下であり、判定器７１がハイレベル出力を出力する場合に、励磁デューティDUTYは、この特性８４に沿って増加される。第２の加算値Ｐ２が第１の加算値Ｐ１より大きいので、時間軸に対する特性８４の傾きが、特性８３よりも大きくなっており、励磁デューティDUTYが増加する場合に、領域Ｂでは、領域Ａよりも高い増加速度となる。
【００７７】
外部制御ユニット４９により、例えば車両負荷２５が小さい状態において、目標電圧値Vrefが、高い平均電圧の目標電圧値Vrefaから低い平均電圧の目標電圧値Vrefbに変更された場合において、領域Ｂにおける励磁デューティDUTYの制御特性８４により、車両用交流発電機１０の出力電圧およびバッテリ電圧値VBのアンダーシュート値を小さくする効果を得ることができる。
【００７８】
この実施の形態２では、図６の縦欄（１２）に示す制御状態において、まず、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1が、基準タイミングt0に一致するタイミングt10まで移動し、第２の制御パルスCP2が、第１の制御パルスCP1に追従するように移動し、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2も基準タイミングt0と一致する位置まで移動する。その後、時間遅れtdの経過後におけるバッテリ電圧値VBの急速な低下に伴ない、第１の制御パルスCP1の立上りタイミングt1が急速に、基準タイミングt0から離れた位置まで移動し、第２の制御パルスCP2がパワースイッチ素子３３のオン時間Tonを決定するようになった状態において、第２の制御パルスCP2の立上りタイミングt2は、第１の制御パルスCP1に追従し基準タイミングt0から離れるように徐々に移動する。
【００７９】
実施の形態２では、立上りタイミングt2が基準タイミングt0から離れるように移動するときに、特性８４に沿って励磁デューティDUTYがゼロ（％）から所定デューティDUTY(Ds)まで増加する。この特性８４は、特性８３に比較して傾斜が大きいため、励磁デューティDUTYは、より短い時間で所定デューティDUTY(Ds)まで増加する結果となり、このために、バッテリ電圧値VBのアンダーシュート値を、より小さく抑えることができる。
【００８０】
実施の形態３．
図１０は、この発明による車両用交流発電機の制御装置の実施の形態３を示す全体回路図である。図１１は、実施の形態３で使用される徐励制御回路６０Ｂを示すブロック図である。この実施の形態３では、実施の形態１における電圧制御ユニット３０が電圧制御ユニット３０Ａに置き換えられる。実施の形態３は、電圧制御ユニット３０を電圧制御ユニット３０Ａに置き換えた以外は、実施の形態１と同じに構成される。
【００８１】
図１０に示す電圧制御ユニット３０Ａでは、実施の形態１における電圧制御ユニット３０に比較して、パワースイッチ素子３３と基準電位、すなわちアースとの間に、検出抵抗３６が追加され、また、この検出抵抗３６の両端の電圧に基づいて、界磁コイル１５を流れる励磁電流Ifを表わす励磁電流値ifを検出する励磁電流検出回路３８が追加されている。電圧制御ユニット３０Ａでは、図１１に示す徐励制御回路６０Ｂが使用される。この徐励制御回路６０Ｂでは、図２に示す徐励制御回路６０における判定器７１が判定器７３に置き換えられている。徐励制御回路６０Ｂは、判定器７１を判定器７３に置き換えた以外は、徐励制御回路６０と同じに構成される。
【００８２】
判定器７３は、実施の形態１における判定器７１と同様に、デューティ特性変化手段７２を構成する。判定器７３は、励磁電流検出回路３８から励磁電流Ifを表わす励磁電流値ifを受けて、この励磁電流値ifを所定値ifsと比較し、励磁電流値ifが所定値ifs以下であるかどうかを判定する。励磁電流値ifが所定値ifs以下である状態は、特定状態ＳＣに相当し、この状態では、判定器７３の出力はハイレベルとなる。励磁電流値ifが所定値ifsより大きい状態は、通常状態ＮＣに相当し、この状態では、判定器７３の出力はロウレベルとなる。この判定器７３の出力は、実施の形態１と同様に、ＮＡＮＤ回路７５の入力cに供給される。
【００８３】
励磁電流値ifが所定値ifsより大きい通常状態ＮＣでは、図３の領域Ａにおける特性８１に従って励磁デューティDUTYが制御される。励磁電流値ifが所定値ifsより大きいときには、実施の形態１における負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Dsより大きいときと同様に、負荷応答制御カウンタ６１のカウント値制御入力cに対し、Ｄフリップフロップ７０の出力Qに基づいて、加算出力Daddまたは減算出力Dsubが供給され、徐励制御回路６０Ｂが図３の特性８１に従って励磁デューティDUTYを制御する。
【００８４】
励磁電流値ifが所定値ifs以下である特定状態ＳＣでは、図３の特性８２に従って励磁デューティDUTYが制御される。励磁電流値ifが所定値ifs以下であるときには、実施の形態１における負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Ds以下であるときと同様に、負荷応答制御カウンタ６１のカウント値制御入力cに対し、判定器７３のハイレベル出力に基づいて、徐励制御回路６０Ｂが、励磁デューティDUTYを所定値ifに対応する励磁デューティ値DUTY(Ds)に調整保持するt2調整保持動作を行ない、図３の特性８２に従って励磁デューティDUTYを制御する。
【００８５】
この実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、例えば車両負荷が小さい状態で、外部制御ユニットにより、目標電圧値Vrefを高い平均電圧値の目標電圧値Vrefaから、低い平均電圧値の目標電圧値Vrefbに変更する目標変更指令TVCを与えた場合にも、車両用交流発電機１０の出力電圧と等しいバッテリ電圧値VBが、目標電圧値Vrefbに対応するVBbよりも低下するアンダーシュートを抑制し、車両のライトの照明が大きく変化するなどの不快感を解消することができる。
【００８６】
実施の形態４．
図１２は、この発明による車両用交流発電機の制御装置の実施の形態４における徐励制御回路６０Ｃを示すブロック図である。この実施の形態４では、実施の形態３における徐励制御回路６０Ｂが、図１２に示す徐励制御回路６０Ｃに置き換えられる。実施の形態４は、実施の形態３における徐励制御回路６０Ｂを徐励制御回路６０Ｃに置き換えた以外は、実施の形態３と同じに構成される。
【００８７】
図１２に示す徐励制御回路６０Ｃは、図１１に示す徐励制御回路６０ＢにおけるＮＡＮＤ回路７５をインバータ７６に置き換え、加算器６５の入力cにセレクタ６６を接続し、このセレクタ６６が第１、第２の加算値Ｐ１、Ｐ２を切換えるように構成し、このセレクタ６６に判定器７３の出力を供給するように構成される。徐励制御回路６０Ｃのその他の構成は、徐励制御回路６０Ｂと同じである。第２の加算値Ｐ２は、第１の加算値Ｐ１よりも大きくされ、Ｐ２＞Ｐ１とされる。
【００８８】
徐励制御回路６０Ｃでは、負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Ds以下となる特定状態ＳＣにおいて、判定器７３がハイレベル出力を出力し、セレクタ６６が第２の加算値Ｐ２を加算器６５の入力cに供給する。負荷応答制御カウント値DLRCが所定カウント値Dsより大きい通常状態ＮＣでは、セレクタ６６が第１の加算値Ｐ１を加算器６５の入力cに供給する。Ｄフリップフロップ７０の出力Qは、インバータ７６により反転され、セレクタ７７の入力eに供給される。
【００８９】
実施の形態４における徐励制御回路６０Ｃによっても、図９に示すと同じ励磁デューティ制御特性が得られる。励磁電流値ifが所定値ifsより大きい通常状態ＮＣでは、判定器７３がロウレベル出力を出力するので、励磁デューティDUTYは、図９の特性８３に沿って増加される。励磁電流値ifが所定値ifs以下である特定状態ＳＣでは、判定器７３がハイレベル出力を出力するので、励磁デューティDUTYは、図９の特性８４に沿って増加される。実施の形態４でも、第２の加算値Ｐ２が第１の加算値Ｐ１より大きいので、時間軸に対する特性８４の傾きが、特性８３よりも大きくなっており、励磁デューティDUTYが増加する場合に、領域Ｂでは、領域Ａよりも高い増加速度となる。
【００９０】
この実施の形態４でも、外部制御ユニット４９により、例えば車両負荷２５が小さい状態において、目標電圧値Vrefが、高い平均電圧の目標電圧値Vrefaから低い平均電圧の目標電圧値のVrefbに変更された場合において、領域Ｂにおける励磁デューティの制御特性８４によって、実施の形態２と同様に、バッテリ電圧値VBのアンダーシュート値を小さくする効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
この発明による車両用交流発電機の制御装置は、各種の車両用交流発電機の制御装置として、利用可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１０：車両用交流発電機、１５：界磁コイル、３０、３０Ａ：電圧制御ユニット、
３３：パワースイッチ素子、３８：励磁電流検出手段、４９：外部制御ユニット、
４７：目標電圧調整手段、６０、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ：徐励制御回路、
６１：負荷応答制御カウンタ、７２：デューティ特性変化手段：７１、７３：判定手段。 
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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