(57)【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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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