(57)【要約】  本発明による方法は、初期デューティーサイクルからオルタネータの制御ループ（１、５、６）によって算出される予測デューティーサイクル（ＥｐｓＵ）へのオルタネータの励磁信号（７）の現在のデューティーサイクル（ＤＣ）の段階的増大のみを許可することによって、自動車用オルタネータの充電を制限することを含む。本発明によれば、オルタネータの充電の相補的制限は、角加速度（ｍｏｔ）および／またはヒートモータの回転速度（Ｎｍｏｔ）を含む熱機関の少なくとも１つのパラメータに応じて、現在のデューティーサイクル（ＤＣ）の増加を制限することを含む。特に、この相補的制限は、角加速度（ｍｏｔ）の負の値に応じて、現在のデューティーサイクル（ＤＣ）の増加を制限することをさらに含みうる。
2014531890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用オルタネータ（１）の段階的充電を制御する方法であって、
前記オルタネータは、前記自動車の熱機関に連結されるように構成され、制御ループ（１、５、６）によって設定値（Ｕｒｅｆ）にされる前記自動車の車載網（２）の供給電圧（Ｕｂ＋）を生成でき、前記制御ループは、前記オルタネータ（１）の励磁巻線を循環する励磁電流を制御する可変パルス幅タイプ（ＤＣ）の励磁信号（７）を制御し、
前記方法は、初期デューティーサイクルから前記制御ループ（１、５、６）によって算出された予測デューティーサイクル（ＥｐｓＵ）に前記励磁信号（７）の現在のデューティーサイクル（ＤＣ）の段階的増加のみを許可することによって、前記充電を制限することからなるタイプの方法であって、
前記充電の相補的制限は、
角加速度（Γｍｏｔ）によって構成される前記熱機関の少なくとも１つのパラメータおよび／または前記熱機関の回転速度（Ｎｍｏｔ）と、
前記回転速度（Ｎｍｏｔ）および／または前記熱機関の温度の変動頻度と、
に応じて、前記現在のデューティーサイクル（ＤＣ）の増加を制限することからなることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記角加速度（Γｍｏｔ）は、負の値を有する加速度であることを特徴とする、請求項１に記載の自動車用オルタネータ（１）の段階的充電を制御する方法。
【請求項３】
前記相補的制限は、前記供給電圧（Ｕｂ＋）と前記設定値（Ｕｒｅｆ）との間の電圧差が所定値より大きくなるときのみ適用されることを特徴とする、請求項１または２に記載の自動車用オルタネータ（１）の段階的充電を制御する方法。
【請求項４】
自動車用オルタネータ（１）の段階的充電を制御するシステムであって、
前記オルタネータは、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法を実施可能であり、前記自動車の熱機関に連結されるように構成され、制御ループ（１、５、６）を備え、前記制御ループは、前記オルタネータ（１）の励磁巻線を循環する励磁電流を制御することによって、前記可変パルス幅タイプ（ＤＣ）の励磁信号（７）を制御することによって、前記自動車の車載網（２）の供給電圧（Ｕｂ＋）を設定値（Ｕｒｅｆ）にし、
前記システムは、初期デューティーサイクルから前記制御ループ（１、５、６）によって入力として供給された予測デューティーサイクル（ＥｐｓＵ）に段階的に増加する、段階的充電制御デューティーサイクル（ＤＣ＿Ｕ）を出力として供給する主要訂正ブロック（９）を備えるタイプのシステムであって、
角加速度（Γｍｏｔ）によって構成される前記熱機関の少なくとも１つのパラメータ（Γｍｏｔ、Ｎｍｏｔ）および／または前記熱機関の回転速度（Ｎｍｏｔ）と、
前記回転速度（Ｎｍｏｔ）および／または前記熱機関の温度の変動頻度と、
に応じて、前記段階的充電制御デューティーサイクル（ＤＣ＿Ｕ）を修正する補助デューティーサイクル（ＤＣ＿Ｎ）を出力として供給する少なくとも１つの補助訂正ブロック（１５）を備えることを特徴とするシステム。
【請求項５】
前記補助訂正ブロック（１５）は、前記パラメータ（Γｍｏｔ、Ｎｍｏｔ）および／または前記パラメータの変動を制限する少なくとも１つのモジュール（２０）を備えることを特徴とする、請求項４に記載の自動車用オルタネータ（１）の段階的充電を制御するシステム。
【請求項６】
前記補助訂正ブロック（１５）は、ＰＩＤ、非線形、可変利得、ファジー論理からなる群から選択されるタイプの制御モジュール（１６）を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の自動車用オルタネータ（１）の段階的充電を制御するシステム。
【請求項７】
前記供給電圧と前記設定値との間の電圧差が所定値より大きくなると、前記補助訂正ブロック（２０）を作動させる、ヒステリシスを有するトリガモジュール（１９）を備えることを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の自動車用オルタネータ（１）の段階的充電を制御するシステム。
【請求項８】
請求項４から７のいずれか一項に記載の段階的充電制御システムを備えることを特徴とする、自動車用オルタネータ（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の熱機関に連結されるように構成されたオルタネータの段階的充電を制御する方法に関する。また、本発明は、この方法を実施可能なシステムおよびこのシステムを備えるオルタネータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車産業において、「レギュレータ」として知られる調整デバイスによって、エンジンの回転速度や機器の電気消費量に関係なく、自動車用オルタネータによって車載電気網に供給される電圧を所定の設定値に維持することがよく知られている。
【０００３】
一般に、オルタネータに組み込まれるこのレギュレータは、バッテリによって供給され、オルタネータの励磁巻線を循環する励磁電流を制御する。
【０００４】
現在、自動車部品メーカーは、特に、マイクロプロセッサやマイクロコントローラの使用に基づいたディジタル技術を用いた回路で制御された電力システムを実装することによって、超高性能なオルタネータを開発している。
【０００５】
これらの技術により、自動車での実質的な充電の作動に応答して、従来のバイメタルより明確に優れた車載網の電圧安定性が得られる。
【０００６】
しかしながら、調整システムによる励磁電流の要求が高くなると、熱機関からオルタネータによって収集されるモーメントの急速増大が得られず、自動車の始動時、特に、アイドリング時や気温が低いとき、熱機関を失速させやすくなると考えられる。
【０００７】
このように、「ＬＲＣ」（「負荷応答制御（Ｌｏａｄ  Ｒｅｓｐｏｎｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）」の頭文字）として知られる段階的充電機能によってオルタネータによって収集される負荷モーメントを制限することが知られている。
【０００８】
励磁電流の強度の制御は、一般に、励磁回路の電源スイッチを制御するＰＷＭ（「パルス幅変調」）タイプの励磁信号のデューティーサイクルの変動によって得られる。
【０００９】
既知の方法において、充電要求の他にも、ＬＲＣ機能は、いわゆる、「段階的充電回帰」と呼ばれる中間信号を使用して初期値を増加させることによって、初期値から制御ループによって決定される値への励磁信号のデューティーサイクルの段階的増加のみを許可する。
【００１０】
また、既知の方法において、励磁回路を実際に制御する励磁信号は、制御ループによって発生する励磁要求信号と、ＬＲＣ機能の制御下において、ＬＲＣ機能によって生成される励磁信号との多重化から得られる。
【００１１】
しかしながら、上述したタイプのＬＲＣ機能は、オンボード電圧またはエンジンの回転速度の修正とは実際に相互作用しない体系化された開ループ動作にすぎない。
【００１２】
これらの状況において、エンジンの電子制御ユニットは、アイドリング中のエンジン速度の安定化に関する問題が存在しうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
結果的に、本発明の目的は、この欠点を解消することである。
【００１４】
本発明の主題は、具体的に言えば、自動車の熱機関に連結されるように構成された自動車用オルタネータの段階的充電を制御する方法である。
【００１５】
既知の方法において、このタイプのオルタネータは、制御ループによって設定値にされる自動車の車載網の供給電圧を生成でき、この制御ループは、オルタネータの励磁巻線を循環する励磁電流を制御する可変パルス幅の励磁信号を制御する。
【００１６】
さらに詳しく言えば、当該方法は、励磁信号の現在のデューティーサイクルを初期デューティーサイクルから制御ループによって算出された予測デューティーサイクルへ段階的に増加することのみを許可することによって、熱機関でのオルタネータの充電を制限することを含む。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明による方法は、充電の相補的制限が、
−角加速度によって構成される熱機関の少なくとも１つのパラメータおよび／または熱機関の回転速度と、
−回転速度および／または熱機関の温度の変動頻度と、
に応じて、この現在のデューティーサイクルの増加を制限することからなるという点が顕著である。
【００１８】
本発明による方法の別の特性によれば、エンジンの角加速度は負の値を有する加速度である。
【００１９】
本発明による方法のさらなる別の特性によれば、相補的制限は、供給電圧と設定値との間の電圧差が所定値より大きくなったときのみ適用されることが好ましい。
【００２０】
また、本発明は、上述した方法を実施可能な自動車用オルタネータの段階的充電を制御するシステムに関する。
【００２１】
既知の構成によれば、このオルタネータは、自動車の熱機関に連結されるように構成され、オルタネータの励磁巻線を循環する励磁電流を制御することによって、可変パルス幅タイプの励磁信号を制御することによって、自動車の車載網の供給電圧を設定値にする制御ループを備える。
【００２２】
当該システムは、初期デューティーサイクルから制御ループによって入力として供給される予測デューティーサイクルへ段階的に増加する段階的充電制御デューティーサイクルを出力として供給する主要訂正ブロックを備えるタイプのものである。
【００２３】
本発明による自動車用オルタネータの段階的充電を制御するシステムは、
−角加速度によって構成される熱機関の少なくとも１つのパラメータおよび／または熱機関の回転速度と、
−回転速度および／または熱機関の温度の変動頻度と、
に応じて、段階的充電制御デューティーサイクルを修正する補助デューティーサイクルを出力として供給する少なくとも１つの補助訂正ブロックを備える点が顕著である。
【００２４】
さらに好ましくは、補助訂正ブロックは、機関のパラメータおよび／またはこのパラメータの変動を制御する少なくとも１つのモジュールを備える。
【００２５】
補助訂正ブロックは、ＰＩＤ、非線形、可変利得、ファジー論理からなる群から選択されるタイプの制御モジュールを備えることが好ましい。
【００２６】
また、本発明による自動車用オルタネータの段階的充電を制御するシステムは、前記供給電圧と前記設定値との間の電圧差が所定値より大きくなると、補助訂正ブロックを作動するヒステリシスを有するトリガモジュールを備えることが好ましい。
【００２７】
また、本発明は、上述した特性を備えた、段階的充電を制御するシステムを備える自動車用オルタネータに関する。
【００２８】
これらのいくつかの必須の記載により、先行技術と比較して、本発明による自動車用オルタネータの段階的充電を制御する方法によって、ならびに制御システムおよび対応するオルタネータによって与えられる利点は、当業者に明らかになるであろう。
【００２９】
本発明の詳細な記載は、添付の図面を参照して以下の記載において与えられる。これらの図面は、記載文を説明する目的のものであって、本発明の範囲を限定するものではないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】先行技術における既知のタイプの自動車用オルタネータの制御ループの概観図。
【図２】先行技術における既知のタイプの自動車用オルタネータの段階的充電を制御するシステムの概略図。
【図３】本発明の第１の好ましい実施形態による自動車用オルタネータの段階的充電を制御するシステムの概略図。
【図４】本発明の第２の好ましい実施形態による自動車用オルタネータの段階的充電を制御するシステムの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
前文にすでに述べられているように、アイドリング中の機能を改善する目的のための本発明によるタイプの自動車用オルタネータの段階的充電を制御する方法およびシステムは、先行技術においてよく知られている。
【００３２】
バッテリ３および電荷４が接続された自動車の車載網２のオルタネータ１による供給の全体的な構成が図１に示されている。
【００３３】
供給電圧Ｕｂ＋は、回帰供給６によって設定値Ｕｒｅｆと連続的に比較５されながら一定に保たれる傾向にある。
【００３４】
供給電圧Ｕｂ＋と設定値Ｕｒｅｆとの差に応じて、オルタネータ１の励磁巻線を循環する励磁電流を制御する可変パルス幅タイプＤＣ＿Ｕの励磁信号７は、制御ループ１、５、６によって制御される。
【００３５】
公称動作において、励磁信号７は、制御ループ１、５、６によって供給される、すなわち、供給電圧Ｕｂ＋と設定値Ｕｒｅｆとの間の比較器５から得られる励磁要求信号８に対応する。
【００３６】
一時的な動作において、例えば、車載網２への電荷４の接続に加え、励磁信号７の現在のデューティーサイクルＤＣ＿Ｕの増加が段階的制御システム９によって制限され、制御ループ１、５、６によって算出された励磁要求信号８の予測デューティーサイクルＥｐｓＵに段階的にのみ到達する。
【００３７】
図２は、先行技術における既知のタイプの段階的充電制御システム９の配列を示す。
【００３８】
このシステム９は、制御ループ１、５、６によって入力として供給される予測デューティーサイクルＥｐｓＵからの充電要求を検出する第１のモジュール１１と、予測デューティーサイクルＥｐｓＵの初期デューティーサイクルを決定する第２のモジュール１２と、段階的充電制御デューティーサイクルＤＣ＿ＬＲＣを出力として供給し、初期デューティーサイクルから予測デューティーサイクルＥｐｓＵへ段階的に増加する第３の段階的充電制御モジュール１３とを備えるディジタル処理ブロック１０を備える。
【００３９】
システム９は、第３の段階的充電制御モジュール１３によって制御されるマルチプレクサ１４をさらに備え、マルチプレクサ１４は、予測デューティーサイクルＥｐｓＵ、または充電要求の検出時に第３のモジュールＬＲＣ１３によって供給される段階的充電制御デューティーサイクルＤＣ−ＬＲＣのいずれかと等しい現在のデューティーサイクルＤＣ−Ｕを有する励磁信号７を出力として供給する。
【００４０】
先行技術における既知のこのような段階的充電制御システム９の上述した記載は、このシステムが、回転速度などの熱機関のパラメータを考慮していないことを示す。
【００４１】
本発明の目的は、このタイプの少なくとも１つのパラメータを考慮することによって、従来の段階的充電制御システム９の機能、特に、アイドリング中の機能を改善することである。
【００４２】
この目的のために、従来のＬＲＣ機能によって既知の方法で実行される主要な充電制限に、エンジンパラメータに応じて、制御ループ１、５、６から、および従来のＬＲＣ機能９から得られる励磁制御ＤＣ＿Ｕを制限する「フィードフォワード」として知られる補助ループ１５によって実行される相補的制限が追加される。
【００４３】
図３に概略的に示す本発明による段階的充電制御システムの第１の好ましい実施形態において、熱機関の角加速度Γｍｏｔが考慮される。
【００４４】
このシステムは、機関の減速度Γｍｏｔがあまり急速ではない場合、車載網の電圧Ｕｂ＋を設定値Ｕｒｅｆに維持する。
【００４５】
制御モジュール１６を備える補助訂正ブロック１５は、従来のＬＲＣ機能を与える主要訂正ブロック９によって生じた段階的充電制御デューティーサイクルＤＣ＿Ｕに追加１７される補助デューティーサイクルＤＣ＿Ｎを生じる。
【００４６】
次に、結果的に生じたデューティーサイクルＤＣは、オルタネータ１の励磁を制御するための最終デューティーサイクルＤＣｓａｔを提供するために、励磁回路（簡易チョッパー、組み合わせブリッジ、または「Ｈ」字状のブリッジ）の電源回路の特性に応じて飽和１８される。
【００４７】
同図（図３）において、補助ループ１５は、主要目的である負の角加速度Γｍｏｔ（減速、エンジンの失速傾向）を用いるが、速度調整に際しエンジン制御を補助するために正の角加速度Γｍｏｔ（「オーバーシュート」）を用いることもある。
【００４８】
本発明の他の実施形態において、充電の相補的制限は、他のエンジンパラメータ、すなわち、
−熱機関の回転速度Ｎｍｏｔ（動きが大きくなるほど、エンジン速度がアイドリングに近付く）と、
−エンジン温度（動きが大きくなるほど、エンジンの温度が低くなる）と、
−パルス状の電荷（フラッシングなど）またはエンジンの非周期性に適応するための、速度変動の反復効果と、
に応じて、交互または同時に現在のデューティー比ＤＣを制限することからなる。
【００４９】
例えば、図４に概略的に示す本発明による段階的充電制御システムの第２の好ましい実施形態において、角加速度Γｍｏｔの代わりに、熱機関の回転速度Ｎｍｏｔが考慮される。
【００５０】
また、この第２の実施形態において実施される本発明による方法は、補助ループ１５が、実質的充電要求４（電圧降下を調べ、エンジンの回転速度Ｎｍｏｔを外乱の直前の値に調整することによって検出される）がある場合のみ動作するようにされる点が異なる。
【００５１】
この目的のために、本発明による段階的充電制御システムは、制御ループ１、５、６のエラーＥｐｓＵからトリガ信号Ｔｒｉｇを生じさせるヒステリシスを有するトリガシステム１９を備える。
【００５２】
充電４が車載網２に接続され、供給電圧Ｕｂ＋と設定値Ｕｒｅｆとの間の電圧差が所定値を超えると、トリガ信号Ｔｒｉｇはアクティブになる。
【００５３】
回転速度Ｎｍｏｔが獲得され、参照回転速度Ｎｒｅｆになる。
【００５４】
速度ループＥｐｓＮのエラーが正であれば、これは、エンジン速度が、充電の増加に応答して訂正ブロック９によって階的充電制御デューティーサイクルＤＣ＿Ｕの増加によって生じる負荷モーメントの増加によって影響されることを意味する。
【００５５】
次に、補助訂正ブロック１５の制御モジュール１６は、オルタネータ１によって収集される負荷モーメントを制限し、熱機関の負荷を軽減するために、階的充電制御デューティーサイクルＤＣ＿Ｕから減算１７される補助デューティーサイクルＤＣ＿Ｎを生じさせる。
【００５６】
第１の実施形態と同様に、結果的に生じたデューティーサイクルＤＣは、励磁回路の電源回路の特性に応じて飽和１８される。
【００５７】
供給電圧Ｕｂ＋と設定値Ｕｒｅｆとの間の電圧差が所定値（ヒステリシスしきい値内）より低くなれば、トリガ信号Ｔｒｉｇは、再度非アクティブになり、補助デューティーサイクルＤＣ＿Ｎはキャンセルされる。
【００５８】
本発明による段階的充電制御システムのすべての実施形態において、制御モジュール１６は、好ましくは、ＰＩＤ（比例積分偏差）タイプの完全な線形であるが、非線形タイプのものか、あるいは、可変利得またはファジー論理を有するタイプのものである。
【００５９】
獲得したエンジンパラメータＮｍｏｔ、Γｍｏｔ、またはそれらの変動の動力学は、制御モジュール１６の入力にあるモジュール２０を制限することによって制限されることが好ましい。
【００６０】
本発明は、単に上述した好ましい実施形態に制限されるものではないことを認識されたい。
【００６１】
これらの他の実施形態は、以下の特許請求の範囲から導き出されるならば、本発明の文脈から逸脱するものではない。
【図１】
2014531890.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2014531890.tif 000010
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