DE102007017806B4

DE102007017806B4 - Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung

Info

Publication number: DE102007017806B4
Application number: DE102007017806.0A
Authority: DE
Inventors: Fuyuki Maehara
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2027-04-17
Also published as: JP4670720B2; CN100570985C; JP2007295659A; CN101060255A; DE102007017806A1; US7528585B2; US20070247119A1

Abstract

Generatorsteuervorrichtung (2) für ein Fahrzeug zum Einstellen einer Ausgangsspannung eines Fahrzeuggenerators (1), der durch eine Fahrzeugmaschine angetrieben ist, auf einen Sollwert durch ein Ein- und Aus-Schalten eines Erregerstroms (IF), der durch eine Erregerwicklung (102) des Fahrzeuggenerators (1) fließt, mit: einer Drehzahlerfassungsschaltung (208), die eine Drehzahl (NA) des Fahrzeuggenerators (1) erfasst; einem Berechnungsabschnitt (204), der zwei Variationen der Drehzahl (ΔNa_L; ΔNa_H) aufgrund eines Zuschaltens einer anderen mecahnischen Last, als der Fahrzeuggenerator (1), in regelmäßigen Zeitintervallen berechnet; wobei eine erste Variation der Drehzahl (ΔNa_L) auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Wert der Drehzahl, die im vorherigen Zeitintervall erhalten wurde und von der ein gleitender Mittelwert gebildet wurde, und eines Wertes der Drehzahl, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt erhalten wird und von der ein gleitender Mittelwert gebildet wird; und eine zweite Variation der Drehzahl (ΔNa_H) aus der Differenz zwischen der Drehzahl, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt erhalten wurde, und der Drehzahl, die im vorausgehenden Zeitintervall erhalten wurde, bestimmt wird; einer Erregerstromsteuerschaltung (206), die, wenn die Drehzahlerfassungsschaltung (208) eine Verringerung der Drehzahl erfasst, den Erregerstrom (IF) auf einen Grenzwert (IF_LIMIT) begrenzt, wobei zur Berechnung des Grenzwertes (IF_LIMIT) die Werte der berechneten Variationen der Drehzahl (ΔNA_L, ΔNa_H) einzeln mit jeweiligen Steuerkonstanten (kL, kH) multipliziert werden und das Produkt jeweils von einem Wert des Erregerstroms (IF), der gegenwärtig fließt, subtrahiert wird, und die den Erregerstrom (IF) um eine bestimmte Rate allmählich erhöht, wenn die Drehzahlerfassungsschaltung (208) keinen Abfall in der Drehzahl mehr feststellt; wobei die Drehzahlerfassungsschaltung (208) und die Erregerstromsteruerschaltung (206) in dem Fahrzeuggenerator (1) eingebaut sind.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung zum Steuern eines Stromerzeugungsbetriebs eines Erzeugers, der in einem Fahrzeug, wie einem Personenkraftwagen oder einem Lastkraftwagen, angebracht ist.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Es ist ein Verfahren bekannt, bei dem, um eine Variation einer Drehzahl einer Fahrzeugmaschine abhängig von einem Verbrennungszyklus derselben zu reduzieren, wenn die Fahrzeugmaschine in einem Leerlaufzustand ist, eine Stromerzeugungsdrehmomentsteuerung durchgeführt wird, derart, dass ein Erregerstrom eines Fahrzeugerzeugers, der durch die Fahrzeugmaschine angetrieben wird, verringert wird, um ein Stromerzeugungsdrehmoment des Fahrzeugerzeugers während der Zeit, während der sich die Drehzahl der Maschine verringert, zu verringern, und der Erregerstrom erhöht wird, um das Stromerzeugungsdrehmoment des Fahrzeugerzeugers während der Zeit, während der sich die Drehzahl der Maschine erhöht, zu erhöhen (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. JP S58-217 743 A ). Es ist ein anderes Verfahren bekannt, bei dem, um ein Pendeln bei einem Zyklus von 2 bis 3 Sekunden eines Fahrzeugerzeugers aufgrund des Stromerzeugungsdrehmoments desselben, wenn sich die Fahrzeugmaschine in dem Leerlaufzustand derselben befindet, zu reduzieren, ein Wert des Stromerzeugungsdrehmoments ständig auf der Basis eines Erregerstroms des Fahrzeugerzeugers und einer Drehzahl des Fahrzeugerzeugers berechnet wird, und der Erregerstrom begrenzt wird, so dass eine sich erhöhende Rate des Stromerzeugungsdrehmoments unter einem bestimmten Wert gehalten wird (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. JP 2003-284 257 A ).
Das erstere Verfahren, das in der japanischen Patentanmeldung Veröffentlichungs-Nr. JP S58-217 743 A offenbart ist, bei dem eine Verringerung oder eine Erhöhung des Erregerstroms auf der Basis von lediglich der Zeit einer Verringerung oder einer Erhöhung der Drehzahl der Maschine bestimmt wird, hat ein Problem dahingehend, dass, obwohl die Drehzahlvariation der Fahrzeugmaschine unterdrückt werden kann, nicht verhindert werden kann, dass eine Variation einer Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers groß wird, da dieses Verfahren die Ausgangsspannungsvariation des Fahrzeugerzeugers nicht in Betracht zieht. Dies kann ein Überladen oder ein Überentladen bzw. Tiefentladen einer Fahrzeugbatterie, die durch den Fahrzeugerzeuger geladen wird, bewirken.
Das letztere Verfahren, das in der japanischen Patentanmeldung Offenlegungs-Nr. JP 2003-284 257 A offenbart ist, hat ein Problem dahingehend, dass, obwohl die Leerlaufdrehzahlvariation der Fahrzeugmaschine unterdrückt werden kann, wenn dieselbe auf die Stromerzeugungsdrehmomentvariation des Fahrzeugerzeugers zurückzuführen ist, dieselbe nicht unterdrückt werden kann, wenn dieselbe auf andere Faktoren als die Stromerzeugungsdrehmomentvariation des Fahrzeugerzeugers zurückzuführen ist.
Weiterer Stand der Technik ist aus der EP 1 137 165 A2 , der EP 1 168 569 A1 , der DE 691 21 922 T2 , der DE 10 2004 061 839 A1 und der DE 41 08 751 A1 bekannt.
Die EP 1 137 165 A2 offenbart einen Fahrzeugwechselstromgenerator, der durch eine Verbrennungsmaschine über eine Freilaufkupplung 3 angetrieben wird. Wenn die Verbrennungsmaschine sich in einem Leerlaufzustand befindet, wird der Leistungserzeugungsbetrag des Fahrzeugwechselstromgenerators während des Kopplungszustands des Freilaufs erhöht und während des ungekoppelten Zustands des Freilaufs verringert. Dadurch wird eine Schwankung der Maschinendrehzahl adäquat unterdrückt, ohne dass dabei die Größe oder das Gewicht des Freilaufs, mit dem der Fahrzeugwechselstromgenerator ausgestattet ist, vergrößert werden müsste.
Die EP 1 168 569 A1 offenbart einen Fahrzeugwechselstromgenerator. Dabei werden Verschiebemittel vorgesehen, die einen Drehzahlbereich basierend auf der auf die Drehzahl bezogenen Elektrizität in einen Niedrigdrehzahlbereich verschieben. Bei dem Drehzahlbereich verändert sich das Antriebsdrehmoment des Generators plötzlich in Folge der Erhöhung des Tastverhältnisses eines Schalters aufgrund einer Verknappung der Erzeugungskapazität, die durch den Drehzahlabfall des Fahrzeuggenerators verursacht ist. Vorzugsweise verschieben die Schiebemittel den Drehzahlbereich auf die Seite mit niedriger Drehzahl durch Verändern der eingestellten Drehzahl basierend auf dem auf die Drehzahl bezogenen Elektrizitätsbetrag, während die Drehzahl verringert wird.
Die DE 691 21 922 T2 offenbart eine Methode und eine Vorrichtung zum Vermindern von Schwingungen eines Fahrzeugkörpers eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine. Bei dem Verfahren wird dabei der Schritt des Ausübens einer externen Kraft auf den Motorblock des Motors in einer Richtung zum Beenden der Motorrollschwingungen, die durch den rauhen Lauf verursacht sind, durchgeführt. Ferner umfasst das Verfahren das Erfassen des Auftretens des rauhen Laufs, verursacht durch eine unregelmäßige Verbrennung des Motors bei einer Leerlaufdrehzahl und einem temporären Ausüben der externen Kraft in einem Zeitraum von etwa ½-Zyklus der Eigenfrequenz der Rollschwingungen des Motors nach den Oberen Totpunkt, bei dem der rauhe Lauf erfasst wurde. Die Vorrichtung zum Vermindern von Schwingungen eines Fahrzeugkörpers eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine weist Mittel zum Ausüben einer externen Kraft auf den Motorblock des Motors in eine Richtung zum Beenden der Motorrollschwingungen auf, die durch den rauhen Lauf verursacht sind. Die Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin Mittel vorsieht, die zum Erfassen des Auftretens eines rauhen Laufs vorgesehen sind, der durch eine ungleichmäßige Verbrennung des Motors bei einer Leerlaufdrehzahl verursacht ist und durch Mittel zum Ausüben einer externen Kraft temporär in einem Zeitbereich von etwa ½-Zyklus der Eigenfrequenz der Rollschwingung des Motors nach dem oberen Totpunkt bei dem der rauhe Lauf erfasst wird.
Die DE 10 2004 061 839 A1 offenbart ein Generator-Steuersystem für ein Fahrzeug, das einen Wechselstromgenerator, eine Feldstrom-Steuereinheit, die das Tastverhältnis des Feldstroms des Wechselstromgenerators steuert, einen Feldstrom-Detektor, einen Laststrom-Detektor, einen Detektor für die Drehzahl des Generators, eine Drehmoment-Erhöhung-Berechnungseinrichtung, welches eine Vorhersage-Erhöhung in dem Antriebsdrehmoment des Wechselstromgenerators anhand einer Erhöhung in dem Strom, welcher einer elektrischen Last zugeführt wird, berechnet, enthält. Die Antriebsdrehmoment-Erhöhung-Berechnungseinrichtung enthält eine erste Ausgangsstrom-Berechnungseinrichtung, die den vorhandenen Ausgangsstrom des Wechselstromgenerators anhand der Drehzahl des Generators und anhand des Feldstroms berechnet, und eine zweite Ausgangsstrom-Berechnungseinrichtung, die den Vorhersage-Ausgangsstrom des Wechselstromgenerators anhand des ersten Ausgangsstromes und anhand der Erhöhung des Stromes, welcher der elektrischen Last zugeführt wird, berechnet. Eine Vorhersage-Erhöhung des Antriebsdrehmoments des Wechselstromgenerators wird aus einer Differenz zwischen dem vorhandenen Antriebsdrehmoment und einem Antriebsdrehmoment berechnet, welches den Vorhersage-Ausgangsstrom entspricht.
Die DE 41 08 751 A1 offenbart ein Steuerungssystem für eine vom Motor angetriebene Fahrzeuglichtmaschine, das den Feldstrom der Lichtmaschine steuert, um die Ausgangsleistung der Lichtmaschine zu ändern; die Steuerung der Lichtmaschine wird durch die Motorsteuerung vorgenommen. Auf der Grundlage von verschiedenen Eingangsparametern wird die Art eines an der Brennkraftmaschine stattfindenden Lastwechsels bestimmt und der Feldstrom der Lichtmaschine gemäß einem bestimmten Muster entsprechend der Art des Lastwechsels gesteuert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung schafft eine Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung zum Einstellen einer Ausgangsspannung eines Fahrzeugerzeugers, der durch eine Fahrzeugmaschine angetrieben wird, auf einen Sollwert durch ein Ein-/Aus-Steuern eines Erregerstroms, der durch eine Erregerwicklung des Fahrzeugerzeugers fließt, mit:
einer Drehungserfassungsschaltung, die eine Drehzahl des Fahrzeugerzeugers erfasst; und
einer Erregerstromsteuerschaltung, die, wenn die Drehungserfassungsschaltung eine Verringerung der Drehzahl erfasst, den Erregerstrom um eine Rate abhängig von einer Rate der Verringerung der Drehzahl, die durch die Drehungserfassungsschaltung erfasst wird, reduziert.
Gemäß der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es möglich, zu verhindern, dass sich das Antriebsdrehmoment (Stromerzeugungsdrehmoment) des Fahrzeugerzeugers aufgrund einer Aktivierung einer maschinengetriebenen Zusatzeinrichtung oder einer Gaspedalbetätigung durch einen Fahrzeugfahrer scharf erhöht. Dies kann die Leerlaufdrehzahl der Maschine stabilisieren. Daher ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, zu verhindern, dass das Fahrzeug vibriert, wenn die Verringerung der Leerlaufdrehzahl auftritt, oder wenn das Leerlaufpendelphänomen aufgrund der Erhöhung des Stromerzeugungsdrehmoments des Fahrzeugerzeugers auftritt, oder wenn sich die Drehzahl der Maschine durch eine Aktivierung einer maschinengetriebenen Zusatzeinrichtung verringert. Es wird ferner möglich, zu verhindern, dass die Maschine ausgeht bzw. stockt, und zu verhindern, dass Lampen oder Anzeigen, die an dem Fahrzeug angebracht sind, aufgrund der Variation der Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers flackern. Ferner kann gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kraftstoffverbrauch verbessert werden, da diese Erfindung es möglich macht, die Leerlaufdrehzahl zu reduzieren und eine Reibung der Maschine zu reduzieren.
Die Erregerstromsteuerschaltung kann eine Reduzierung des Erregerstroms entfernen, wenn die Drehungserfassungsschaltung keine Verringerung der Drehzahl des Fahrzeugerzeugers erfasst.
Die Erregerstromsteuerschaltung kann den Erregerstrom innerhalb eines Grenzwerts, der berechnet wird, indem ein Wert der Rate der Verringerung der Drehzahl, multipliziert mit einer vorbestimmten Steuerkonstante, von einem Wert des gegenwärtig fließenden Erregerstroms subtrahiert wird, begrenzen.
Die Erregerstromsteuerschaltung kann ein Zieldrehmoment berechnen, indem von einem Stromerzeugungsdrehmoment des Fahrzeugerzeugers, das auf der Basis eines Werts des gegenwärtig fließenden Erregerstroms und der erfassten Drehzahl des Fahrzeugerzeugers bestimmt wird, ein Wert der Rate der Verringerung der erfassten Drehzahl, multipliziert mit einer vorbestimmten Steuerkonstante, subtrahiert wird, und den Erregerstrom auf einen solchen Wert begrenzen, dass das Stromerzeugungsdrehmoment des Fahrzeugerzeugers gleich dem berechneten Zieldrehmoment wird.
Die Steuerkonstante kann im Wesentlichen gleich einem Wert sein, der einer Summe von Trägheitsmomenten des Fahrzeugerzeugers, der Fahrzeugmaschine und von Maschinenzusatzeinrichtungen, die durch die Fahrzeugmaschine angetrieben sind, entspricht.
Die Steuerkonstante kann gemäß mindestens entweder der erfassten Drehzahl, einer Ausgangsspannung oder dem Erregerstrom des Fahrzeugerzeugers korrigiert werden.
Die Steuerkonstante kann gemäß entweder einer Variation der erfassten Drehzahl oder einer Variation der Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers korrigiert werden, wenn die Erregerstromsteuerschaltung den Erregerstrom reduziert.
Die Erregerstromsteuerschaltung kann die Steuerkonstante von einer Steuervorrichtung außerhalb der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung empfangen.
Wenn die Drehungserfassungsschaltung keine Verringerung der Drehzahl des Fahrzeugerzeugers erfasst, kann die Erregerstromsteuerschaltung den Erregerstrom allmählich um eine bestimmte Rate erhöhen.
Die bestimmte Rate kann gemäß mindestens entweder der erfassten Drehzahl, einer Ausgangsspannung oder dem Erregerstrom des Fahrzeugerzeugers korrigiert werden.
Die bestimmte Rate kann gemäß mindestens entweder einer Variation der erfassten Drehzahl oder einer Variation einer Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers korrigiert werden, wenn die Erregerstromsteuerschaltung den Erregerstrom reduziert.
Die Erregerstromsteuerschaltung kann die bestimmte Rate von einer Steuervorrichtung außerhalb der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung empfangen.
Die Drehungserfassungsschaltung und die Erregerstromsteuerschaltung können in dem Fahrzeugerzeuger eingebaut sein.
Die Drehungserfassungsschaltung kann konfiguriert sein, um die Verringerung der Drehzahl zu erfassen, bei der eine Wirkung eines Drehpulsierens, das von einem Maschinenverbrennungszyklus der Fahrzeugmaschine abhängt, reduziert ist.
Die Drehungserfassungsschaltung kann konfiguriert sein, um die Verringerung der Drehzahl lediglich bei einer Wirkung eines Drehpulsierens, das von einem Maschinenverbrennungszyklus der Fahrzeugmaschine abhängt, zu erfassen.
Die Erregerstromsteuerschaltung kann konfiguriert sein, um eine vergleichsweise schnelle Verringerung der Drehzahl aufgrund eines Maschinenverbrennungszyklus der Fahrzeugmaschine und eine vergleichsweise sanfte Verringerung der Drehzahl aufgrund von mindestens entweder einer Drehmomentvariation des Fahrzeugerzeugers, einer Drehmomentvariation einer Maschinenzusatzeinrichtung, die durch die Fahrzeugmaschine angetrieben ist und nicht die Fahrzeugmaschine ist, oder einer Variation einer Einlassluftmenge einzeln zu erfassen, konfiguriert sein, um einen ersten Grenzwert auf der Basis eines Werts der vergleichsweise raschen Verringerung und einen zweiten Grenzwert auf der Basis eines Werts der vergleichsweise sanften Verringerung zu berechnen, und konfiguriert sein, um den Erregerstrom auf innerhalb eines kleineren des ersten Grenzwerts und des zweiten Grenzwerts zu begrenzen.
Andere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung, einschließlich der Zeichnungen und Ansprüche, offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
1 ein Diagramm, das eine Struktur einer Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, die mit einem Fahrzeugerzeuger, einer Fahrzeugbatterie, elektrischen Lasten und einer ECU (= Electronic Control Unit = elektronischen Steuereinheit) verbunden ist, zeigt;
2 ein Diagramm, das eine Struktur einer Drehungserfassungsschaltung, die die Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung, die in 1 gezeigt ist, in sich aufweist, zeigt;
3 ein Diagramm, das eine Struktur einer Erregerstromerfassungsschaltung, die die Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung, die in 1 gezeigt ist, in sich aufweist, zeigt;
4 ein Diagramm, das eine Struktur einer Erzeugungsspannungs-/Erregerstrom-Steuerschaltung, die die Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung, die in 1 gezeigt ist, in sich aufweist, zeigt;
5 ein Flussdiagramm, das Betriebsschritte, die durch einen Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt, den die Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung, die in 1 gezeigt ist, in sich aufweist, durchgeführt werden, um einen Erregerstromgrenzwert zu bestimmen, zeigt;
6 ein Flussdiagramm, das unterschiedliche Betriebsschritte, die durch den Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt durchgeführt werden, um den Erregerstromgrenzwert zu bestimmen, zeigt;
7 ein Zeitdiagramm, das das Verhalten des Fahrzeugerzeugers, der in 1 gezeigt ist, wenn sich eine Maschinendrehzahl einer Fahrzeugmaschine, die den Fahrzeugerzeuger antreibt, durch eine äußere Störung verringert, zeigt;
8 eine graphische Darstellung, die eine Drehzahl-Stromerzeugungsdrehmoment-(Antriebsdrehmoment-)Charakteristik des Fahrzeugerzeugers, der in 1 gezeigt ist, zeigt;
9 ein Diagramm, das das Verhalten des Fahrzeugerzeugers zeigt, wenn ein Drehpulsieren der Maschine aufgrund des Maschinenverbrennungszyklus bei einem Fall, bei dem der Fahrzeugerzeuger in einer herkömmlichen Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung gesteuert wird, auftritt; und
10 ein Diagramm, das das Verhalten des Fahrzeugerzeugers zeigt, wenn ein Drehpulsieren der Maschine aufgrund des Maschinenverbrennungszyklus bei einem Fall, bei dem der Fahrzeugerzeuger durch die Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gesteuert wird, auftritt.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
1 ist ein Diagramm, das eine Struktur einer Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, die mit einem Fahrzeugerzeuger 1, einer Fahrzeugbatterie 3, elektrischen Lasten 4 und einer ECU (elektronischen Steuereinheit) 5 verbunden ist, zeigt.
Die Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 ist in Betrieb, um eine Spannung bei einem Ausgangsanschluss (B-Anschluss) des Fahrzeugerzeugers 1 auf einer vorbestimmten Zieleinstellspannung (beispielsweise 14 V) zu halten. Die Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 ist zusätzlich zu dem B-Anschluss mit einem Kommunikationsanschluss (C-Anschluss) und einem Masseanschluss (E-Anschluss) versehen. Der B-Anschluss ist durch eine Ladeleitung mit der Batterie 3 und den elektrischen Lasten 4 verbunden. Der C-Anschluss ist mit der ECU 5 als eine äußere Steuervorrichtung verbunden. Der E-Anschluss ist mit einem Rahmen des Fahrzeugerzeugers 2 verbunden. Obwohl die Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 als Seite an Seite mit dem Fahrzeugerzeuger 1 angeordnet gezeigt ist, ist dieselbe tatsächlich in dem Fahrzeugerzeuger 1 eingebaut.
Der Fahrzeugerzeuger 1 weist eine Dreiphasen-Statorwicklung 101, die um einen Stator bzw. Ständer gewickelt ist, eine Erregerwicklung 102, die um einen Rotor bzw. Läufer gewickelt ist, und eine Gleichrichterschaltung 103, die eine Dreiphasen-Ausgangswechselspannung der Statorwicklung 101 vollweggleichrichtet, auf. Die Steuerung der Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 wird durch ein Ein-/Aus-Steuern des Durchgangs eines Stroms zu der Erregerwicklung 102 durch eine Verwendung der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 durchgeführt.
Als Nächstes sind eine Struktur und ein Betrieb der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 erklärt. Wie in 1 gezeigt ist, weist die Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 einen N-Kanal-MOS-FET 201, eine Freilaufdiode 202, einen Erfassungs-Widerstand 203, einen Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204, eine Stromversorgungsschaltung 205, eine Erzeugungsspannungs-/Erregerstrom-Steuerschaltung 206, eine Erregerstromerfassungsschaltung 207, eine Drehungserfassungsschaltung 208 und eine Kommunikationssteuerschaltung 209 auf.
Der MOS-FET 201, der mit der Erregerwicklung 102 in Reihe geschaltet ist, ermöglicht einem Erregerstrom, durch die Erregerwicklung 102 zu fließen, wenn sich derselbe in dem Ein-Zustand befindet. Die Freilaufdiode 202, die zu der Erregerwicklung 102 parallel geschaltet ist, erlaubt einem Stoßstrom, der durch eine hohe Spannung, die über die Erregerwicklung 102 induziert wird, wenn der MOS-FET 201 ausgeschaltet wird, bewirkt wird, über die Erregerwicklung 102 zu zirkulieren.
Die Stromversorgungsschaltung 205 erzeugt Betriebsspannungen, die Komponenten der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 zuzuführen sind. Die Erzeugungsspannungs-/Erregerstrom-Steuerschaltung 206 ist in Betrieb, um die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 und den Erregerstrom auf innerhalb des jeweiligen Sollwerts derselben zu begrenzen. Die Erregerstromerfassungsschaltung 207 ist in Betrieb, um den Erregerstrom, der durch die Erregerwicklung 102 fließt, auf der Basis eines Source-Potenzials des MOS-FET 201 zu erfassen. Genauer gesagt, erfasst die Erregerstromerfassungsschaltung 207 den Erregerstrom auf der Basis eines Spannungsabfalls über den Erfassungs-Widerstand 203, der an einem Ende desselben mit der Source des MOS-FET 201 verbunden ist und an dem anderen Ende desselben mit dem E-Anschluss verbunden ist, der von dem Erregerstrom, der durch einen Source-Drain-Weg des MOS-FET 201 und den Erfassungs-Widerstand 203 fließt, abhängt. Die Drehungserfassungsschaltung 208 ist in Betrieb, um eine Phasenspannung über eine von drei Phasenspulen der Statorwicklung 101 zu überwachen, um eine Drehzahl des Fahrzeugerzeugers 1 zu erfassen, und um eine Spannung gemäß der erfassten Drehzahl zu dem Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 auszugeben.
Der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 berechnet auf der Basis des Erregerstroms, der durch die Erregerstromerfassungsschaltung 207 erfasst wird, der Drehzahl des Fahrzeugerzeugers 1, die durch die Drehungserfassungsschaltung 208 erfasst wird, und der Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 einen Erregerstromgrenzwert, innerhalb dessen der Erregerstrom begrenzt ist.
2 ist ein Diagramm, das eine Struktur der Drehungserfassungsschaltung 208 zeigt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, weist die Drehungserfassungsschaltung 208 Widerstände 501, 502, 503, 506, 509, einen Transistor 504, Kondensatoren 505, 508, eine Diode 507 und eine A/D-(Analog-zu-Digital-)Wandlungsschaltung 510 auf. Eine Phasenspannung über eine der Phasenspulen der Statorwicklung 101 wird durch eine Spannungsteilungsschaltung, die durch die Widerstände 501, 502 gebildet ist, heruntergeteilt und dann an die Basis des Transistors 504 angelegt. Die Phasenspannung wird durch eine Wellenform-Impulsformerschaltung, die durch den Transistor 504 und den Widerstand 503, der mit dem Kollektor des Transistors 504 verbunden ist, gebildet ist, geformt, um ein Phasenspannungssignal zu werden. Dieses Signal wird zu einer Differenzierschaltung, die durch den Kondensator 505 und den Widerstand 506 gebildet ist, eingegeben. Das Ausgangssignal der Differenzierschaltung wird durch die Diode 507 gleichgerichtet und dann zu einer Lade-/Entladeschaltung, die durch den Kondensator 508 und den Widerstand 509 gebildet ist, eingegeben. Das so erzeugte Spannungssignal mit einem Spannungspegel proportional zu der Frequenz der Phasenspannung der Statorwicklung 101 wird in die A/D-Wandlungsschaltung 510 eingegeben. Die A/D-Wandlungsschaltung 510 wandelt das eingegebene Spannungssignal in digitale Daten, die durch eine bestimmte Zahl von Bits (beispielsweise 8 Bits) gebildet sind, um.
3 ist ein Diagramm, das eine Struktur der Erregerstromerfassungsschaltung 207 zeigt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, weist die Erregerstromerfassungsschaltung 207 einen Operationsverstärker 601, Widerstände 610, 611 und eine A/D-Wandlungsschaltung 612 auf. Der Operationsverstärker 601 und die Widerstände 610, 611 bilden einen Verstärker mit einem Gewinn, der durch die Widerstandswerte der Widerstände 610, 611 bestimmt ist. Dieser Verstärker verstärkt eine Eingangsspannung, deren Spannungspegel proportional zu dem Erregerstrom ist. Die A/D-Wandlungsschaltung 612 empfängt bei dem Eingangsanschluss (IN) derselben ein Ausgangssignal dieses Verstärkers und bei dem Taktanschluss (CL) derselben ein Ansteuersignal einer negativen Logik, das aus der Erzeugungsspannungs-/Erregerstrom-Steuerschaltung 206 ausgegeben wird. Die A/D-Wandlungsschaltung 612 lädt das Ausgangssignal des Verstärkers während der Zeit, während der das Ansteuersignal von dem hohen Pegel zu dem niedrigen Pegel wechselt, und wandelt dasselbe in digitale Daten, die durch eine bestimmte Zahl von Bits (beispielsweise 8 Bits) gebildet sind, um.
4 ist ein Diagramm, das eine Struktur der Erzeugungsspannungs-/Erregerstrom-Steuerschaltung 206 zeigt. Wie in dieser Figur gezeigt ist, weist die Erzeugungsspannungs-/Erregerstrom-Steuerschaltung 206 einen digitalen Komparator 701, einen Widerstand 702, einen Kondensator 703, einen Differenzverstärker 704, Spannungskomparatoren 705, 706, eine Sägezahnwellensignal-Erzeugungsschaltung 707 und eine UND-Schaltung 708 auf. Der digitale Komparator 701 vergleicht den Erregerstromgrenzwert, der aus dem Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 ausgegeben und an einen Eingangsanschluss (IN+) desselben angelegt wird, mit dem erfassten Wert des Erregerstroms, der aus der Erregerstromerfassungsschaltung 207 ausgegeben und an den anderen Eingangsanschluss (IN–) desselben angelegt wird. Als ein Resultat des Vergleichs gibt der digitale Komparator 701 ein Hochpegelsignal aus, wenn der Erregerstromgrenzwert größer als der erfasste Wert des Erregerstroms ist, und gibt andernfalls ein Niederpegelsignal aus. Das Ausgangssignal des digitalen Komparators 701 wird durch eine Glättungsschaltung, die durch den Widerstand 702 und den Kondensator 703 gebildet ist, geglättet und dann an einen positiven Eingangsanschluss des Spannungskomparators 706 angelegt. Der Spannungskomparator 706, der bei dem negativen Eingangsanschluss desselben das Sägezahnwellensignal, das aus der Sägezahnwellensignal-Erzeugungsschaltung 707 ausgegeben wird, empfängt, vergleicht dieses Sägezahnwellensignal mit dem geglätteten Ausgangssignal des digitalen Komparators 701, das bei dem positiven Eingangsanschluss desselben empfangen wird. Der Differenzverstärker 704 verstärkt eine Differenz zwischen einer Bezugsspannung Vref, die durch die Stromversorgungsschaltung 205 erzeugt wird, und der Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1. Ein Ausgangssignal des Differenzverstärkers 704 wird an den positiven Eingangsanschluss des Spannungskomparators 705 angelegt. Der Spannungskomparator 705, der bei dem negativen Eingangsanschluss desselben das Sägezahnwellensignal, das aus der Sägezahnwellensignal-Erzeugungsschaltung 707 ausgegeben wird, empfängt, vergleicht dieses Sägezahnwellensignal mit dem Ausgangssignal des Differenzverstärkers 704, das bei dem positiven Eingangsanschluss desselben empfangen wird. Als ein Resultat des Vergleichs gibt der Spannungskomparator 705 ein PWM-Signal mit einer relativen Einschaltdauer abhängig von der Differenz zwischen denselben aus. Die UND-Schaltung 708 gibt ein logisches Produktsignal des Ausgangssignals des Spannungskomparators 705 und des Ausgangssignals des Spannungskomparators 706 aus. Dieses logische Produktsignal wird an das Gate des MOS-FET 201 als ein Ansteuersignal angelegt, worauf als eine Folge eine Spannungssteuerung auf der Basis der Bezugsspannung Vref oder eine Erregerstromsteuerung auf der Basis des Erregerstromgrenzwerts durchgeführt wird.
Als Nächstes ist der Betrieb der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 mit der Struktur, die im Vorhergehenden beschrieben ist, erklärt.
(1) Vor einem Start der Maschine
Wenn ein Schlüsselschalter (nicht gezeigt) eingeschaltet wird, wird ein Schlüssel-Ein-Signal von der ECU 5 zu der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 gesendet. Das Schlüssel-Ein-Signal, das durch die Kommunikationssteuerschaltung 209 der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 durch den C-Anschluss empfangen wird, wird zu der Stromversorgungsschaltung 205 übertragen. Die Stromversorgungsschaltung 205 beginnt die Betriebsspannung, die den Komponenten der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 zuzuführen ist, zu erzeugen.
Während die Maschine gestoppt ist und demgemäß der Fahrzeugerzeuger 1 steht, ist die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 null, und die Anschlussspannung der Batterie 3 ist etwa 12 V, was niedriger als die Zieleinstellspannung (Bezugsspannung Vref) ist. Demgemäß gibt die Erzeugungsspannungs-/Erregerstrom-Steuerschaltung 206, wenn der Schlüsselschalter eingeschaltet ist, ein Hochpegelsignal (um genauer zu sein, ein PWM-Signal mit einer relativen Einschaltdauer, die auf einen oberen Grenzwert eingestellt ist) zu dem MOS-FET 201 aus. Dies bewirkt, dass sich der MOS-FET 201 mit einer relativen Ein-Zeit-Einschaltdauer bei einem oberen Grenzwert einschaltet, um dem Erregerstrom zu ermöglichen, bei dem Maximalwert desselben durch die Erregerwicklung 102 zu fließen.
(2) Während einer Leerlaufzeit
Wenn sich die Maschine zu drehen beginnt und die Drehzahl des Fahrzeugerzeugers 1 eine bestimmte Leerlaufdrehzahl erreicht, startet der Fahrzeugerzeuger 1 eine Stromerzeugung. Wenn die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 die Anschlussspannung der Batterie 3 überschreitet, wird ein Laden der Batterie 3 gestartet, wobei sich als ein Resultat davon die Anschlussspannung der Batterie 3 erhöht. Wenn die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 die Zieleinstellspannung überschreitet, gibt die Erzeugungsspannungs-/Erregerstrom-Steuerschaltung 206 ein Niederpegelsignal (um genauer zu sein, ein PWM-Signal mit einer relativen Einschaltdauer, die auf einen unteren Grenzwert eingestellt ist) zu dem MOS-FET 201 aus. Dies bewirkt, dass sich die relative Ein-Zeit-Einschaltdauer des MOS-FET 201 verringert, wobei sich als ein Resultat davon der Erregerstrom verringert, was bewirkt, dass sich die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 verringert. Wenn die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 unter die Zieleinstellspannung fällt, wird erneut bewirkt, dass sich der MOS-FET 201 mit einer relativen Ein-Zeit-Einschaltdauer, die auf den oberen Grenzwert eingestellt ist, einschaltet, um dem Erregerstrom zu ermöglichen, bei dem Maximalwert desselben durch die Erregerwicklung 102 zu fließen. Durch eine Wiederholung eines solchen Betriebs wird die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 um die Zieleinstellspannung eingestellt.
Als Nächstes ist ein Betrieb des Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitts 204 erklärt. 5 ist ein Flussdiagramm, das Betriebsschritte, die durch den Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 durchgeführt werden, um den Erregerstromgrenzwert zu bestimmen, zeigt. Die Folge der Betriebsschritte, die in 5 gezeigt ist, wird in regelmäßigen Zeitintervallen (beispielsweise alle 5 ms) hauptsächlich während der Leerlaufzeit wiederholt, um den Erregerstromgrenzwert zu bestimmen.
Zunächst erhält der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 bei einem Schritt 1001 eine Steuerkonstante k0 und einen Totzonen-IFα von der ECU 5, erhält bei einem Schritt 1002 die Drehzahl Na des Fahrzeugerzeugers 1 von der Drehungserfassungsschaltung 208, erhält bei einem Schritt 1003 den Erregerstrom IF von der Erregerstromerfassungsschaltung 207 und erhält bei einem Schritt 1004 die Ausgangsspannung VB von dem Fahrzeugerzeuger.
Als Nächstes berechnet der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 bei einem Schritt 1005 zwei Arten von Abweichungen ΔNa_L, ΔNa_H. Die Abweichung ΔNa_L zeigt eine Differenz zwischen der Drehzahl Na, die voriges Mal erhalten wurde und von der ein gleitender Durchschnitt gebildet wurde, und der Drehzahl Na, die dieses Mal erhalten wurde und von der ein gleitender Durchschnitt gebildet wurde, an.
D. h., die Abweichung ΔNa_L = die Abweichung des gleitenden Durchschnitts (beispielsweise eine Abweichung eines gleitenden Durchschnitts von 100 ms) der Drehzahl Na, die dieses Mal erhalten wurde – die Abweichung des gleitenden Durchschnitts (beispielsweise eine Abweichung eines gleitenden Durchschnitts von 100 ms) der Drehzahl Na, die voriges Mal erhalten wurde. Die Abweichung ΔNa_L ist sozusagen ein Wert, der eine Drehzahlvariation in einem Niederfrequenzbereich der Maschine, in dem eine Wirkung eines Drehpulsierens, das von dem Maschinenverbrennungszyklus abhängt, reduziert wurde, anzeigt. Andererseits zeigt die Abweichung ΔNa_H eine Differenz zwischen der Drehzahl Na, die dieses Mal erhalten wurde, und der Drehzahl, die voriges Mal erhalten wurde, an, wobei beide derselben einem Verfahren einer gleitenden Durchschnittsbildung noch nicht unterworfen wurden. D. h., die Abweichung ΔNa_H = die Drehzahl Na, die dieses Mal erhalten wurde – die Drehzahl Na, die voriges Mal erhalten wurde. Die Abweichung ΔNa_H ist sozusagen ein Wert, der eine Drehzahlvariation in einem Hochfrequenzbereich der Maschine aufgrund eines Drehpulsierens, das von dem Maschinenverbrennungszyklus abhängt, anzeigt.
Danach korrigiert der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 bei einem Schritt 1006 die Steuerkonstante k0 und den Totzonen-IFα, die von der ECU 5 erhalten werden, auf der Basis der Drehzahl Na, des Erregerstroms IF und der Ausgangsspannung VB, die dieses Mal erhalten wurden. Genauer gesagt, werden eine Niederfrequenzdrehvariations-Steuerkonstante kL und eine Hochfrequenzdrehvariations-Steuerkonstante kH gemäß den im Folgenden angezeigten Gleichungen zum Korrigieren der Steuerkonstante k0 berechnet, und ein Totzonen-Ifα' wird gemäß der im Folgenden angezeigten Gleichung zum Korrigieren des Totzonen-IFα berechnet. Die Niederfrequenzdrehvariations-Steuerkonstante kL = A × k0 × (B × Na + C × IF + D × VB + E) Die Hochfrequenzdrehvariations-Steuerkonstante kH = A' × k0 × (B' × Na + C' × IF + D' × VB + E') Der Totzonen-IFα' = F × (Na – E) × IFα
In diesen Gleichungen sind A, B, C, D, E, F, A', B', C', D', E' Konstanten. Obwohl die Steuerkonstanten kL und kH bei diesem Ausführungsbeispiel durch ein Korrigieren der Steuerkonstante k0 auf der Basis der drei Werte der Drehzahl Na, des Erregerstroms IF und der Ausgangsspannung VB bestimmt werden, können dieselben durch eine Korrigieren der Steuerkonstante k0 auf der Basis von mindestens einem dieser drei Werte bestimmt werden. Ebenso kann, obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel der Totzonen-IFα' durch ein Korrigieren des Totzonen-IFα auf der Basis von lediglich der Drehzahl Na bestimmt wird, derselbe durch ein Korrigieren des Totzonen-IFα auf der Basis von einem der drei Werte der Drehzahl Na, des Erregerstroms IF und der Ausgangsspannung VB bestimmt werden. Obwohl die Steuerkonstanten kL, kH und der Totzonen-IFα' als durch den Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 zu berechnend beschrieben sind, können dieselben durch die ECU 5 berechnet werden und zu der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 gesendet werden.
Danach beurteilt der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 bei einem Schritt 1007, ob sich die Maschine in dem Leerlaufzustand befindet oder nicht. Dieses Urteil kann derart sein, dass das Fahrzeug als in dem Leerlaufzustand befindlich bestimmt wird, wenn die Drehzahl Na des Fahrzeugerzeugers 1 niedriger als ein vorbestimmter Wert (beispielsweise 3000 U/min) ist. Alternativ kann jenes Urteil ein zuverlässigeres sein, bei dem die Maschine als in dem Leerlaufzustand befindlich bestimmt wird, wenn Fahrzeuginformationen, die von der ECU 5 empfangen werden, anzeigen, dass eine Fahrzeuggeschwindigkeit 0 km/h ist und eine Drosselvorrichtung in der Aus-Position ist.
Als Nächstes führt der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 bei einem Schritt 1008 ein Einstellen des Erregerstromgrenzwerts IF_LIMIT durch. Dieses Einstellen wird durch die im Folgenden angezeigte Gleichung durchgeführt. IF_LIMIT = MIN(IF + kL × ΔNa_L, IF + kH × ΔNa_H, IF + IFα')
Hier ist „MIN” eine Funktion eines Extrahierens des Minimalwerts der drei Parameter innerhalb der Klammern. Diese Gleichung bedeutet, dass der Erregerstromgrenzwert IF_LIMIT auf den kleinsten des Werts des gegenwärtig erfassten Erregerstroms IF, vermehrt um kL × ΔNa_L, des Werts des gegenwärtig erfassten Erregerstroms IF, vermehrt um kH × ΔNa_H, und des Werts des gegenwärtig erfassten Erregerstroms IF, vermehrt um IFα', eingestellt wird. Durch ein Einstellen des Erregerstromgrenzwerts IF_LIMIT wie im Vorhergehenden wird es möglich, zu verhindern, dass die Drehzahl der Maschine übermäßig gesenkt wird, da, wenn sich die Drehzahl der Maschine verringert, die Abweichung ΔNa_L oder die Abweichung ΔNa_H negativ wird, was bewirkt, dass das IF_LIMIT kleiner als der gegenwärtig erfasste Erregerstrom IF wird, wobei sich als eine Folge davon das Stromerzeugungsdrehmoment verringert, um die Verringerung der Maschinendrehzahl zu unterdrücken. Genauer gesagt, werden bei diesem Ausführungsbeispiel die vergleichsweise rasche Verringerung (kH × ΔNa_H) der Drehzahl der Maschine abhängig von dem Maschinenverbrennungszyklus und die relativ sanfte Verringerung der Drehzahl der Maschine (kL × ΔNa_L) aufgrund einer Variation des Stromerzeugungsdrehmoments oder einer Variation von anderen Zusatzeinrichtungen, die durch die Maschine angetrieben werden, oder einer Variation einer Einlassluftmenge jeweils einzeln als IF + kH × ΔNa_H und IF + kL × ΔNa_L berechnet. Und der kleinere dieser berechneten Werte wird als der Erregerstromgrenzwert, innerhalb dessen der Erregerstrom begrenzt ist, verwendet. Dies macht es möglich, die Maschinendrehzahlschwankung ungeachtet dessen, ob dieselbe auf eine äußere Störung oder einen Maschinenverbrennungszyklus zurückzuführen ist, zu reduzieren. Nebenbei bemerkt, ist es, obwohl bei diesem Ausführungsbeispiel der kleinere von IF + kH × ΔNa_H und IF + kL × ΔNa_L ausgewählt wird, wenn sich die Maschinendrehzahl verringert, möglich, einen vorbestimmten dieser zwei Werte zu verwenden, um das Berechnungsverfahren zu vereinfachen.
Andererseits wird, wenn sich die Maschinendrehzahl erhöht, die Anweichung ΔNa_L oder die Abweichung ΔNa_H positiv, und demgemäß ändert sich der Erregerstromgrenzwert von dem IF_LIMIT zu dem IF + IFα'. D. h., der Erregerstromgrenzwert wird durch IFα' auf einen Wert, der größer als der gegenwärtig erfasste Erregerstrom IF ist, eingestellt. Als eine Folge erhöht sich der Erregerstrom um eine bestimmte Rate, wenn die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 niedriger als die Zieleinstellspannung ist.
Als Nächstes beurteilt der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 bei einem Schritt 1009, ob der Wert von |ΔNa_L| größer oder kleiner als ein vorbestimmter Bezugswert ΔN1 ist, wenn sich die Maschinendrehzahl verringert. Wenn beurteilt wird, dass der Wert von |ΔNa_L| größer als der vorbestimmte Bezugswert ΔN1 ist, da dies bedeutet, dass eine andere große mechanische Last als der Fahrzeugerzeuger 1 an die Maschine angelegt ist, und eine Möglichkeit eines Ausgehens der Maschine besteht, korrigiert der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 bei einem Schritt 1011 den Wert der Steuerkonstante k0, so dass dieselbe groß wird (beispielsweise 1,1 mal so groß wie der ursprüngliche Wert derselben). Als eine Folge wird der Erregerstromgrenzwert weiterhin klein, um den Grad einer Unterdrückung des Stromerzeugungsdrehmoments zu erhöhen, um dadurch die Verringerung der Maschinendrehzahl zu unterdrücken.
Der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 beurteilt ferner bei einem Schritt 1010, ob der Wert von |ΔVB| (eine Menge einer Verringerung der Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1) größer als ein vorbestimmter Bezugswert ΔVB1 ist oder nicht. Wenn beurteilt wird, dass der Wert von |ΔVB| größer als der vorbestimmte Bezugswert ΔVB1 ist, da dies bedeutet, dass die große elektrische Last 4 an den Fahrzeugerzeuger 1 angelegt ist, was bewirkt, dass die Anschlussspannung der Batterie 3 in hohem Maße abfällt, und eine Möglichkeit einer Fehlfunktion einer elektronischen Ausrüstung besteht, korrigiert der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 bei einem Schritt 1012 die Steuerkonstante k0, so dass dieselbe klein wird (beispielsweise 0,9 mal so klein wie der ursprüngliche Wert derselben). Als eine Folge wird der Erregerstromgrenzwert groß, um die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 zu erhöhen, um den Grad der Spannungsverringerung zu unterdrücken.
Die im Vorhergehenden beschriebenen Betriebsschritte werden alle 5 ms durchgeführt, so dass der Erregerstromgrenzwert ständig erneuert wird. Dieser Erregerstromgrenzwert wird zu der Erzeugungsspannungs-/Erregerstrom-Steuerschaltung 206 gesendet, gemäß dem der MOS-FET ein-/aus-gesteuert wird.
6 ist ein Flussdiagramm, das unterschiedliche Betriebsschritte, die durch den Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 durchgeführt werden, um den Erregerstromgrenzwert zu bestimmen, zeigt. Die Betriebsschritte, die in 6 gezeigt sind, sind dadurch charakterisiert, dass am Anfang das Stromerzeugungsdrehmoment des Fahrzeugerzeugers 1 berechnet wird und dann auf der Basis des berechneten Stromerzeugungsdrehmoments abhängig von der Variation des Fahrzeugerzeugers 1 ein Zieldrehmoment bestimmt wird, wobei der Erregerstromgrenzwert auf einen solchen Wert eingestellt ist, dass das Stromerzeugungsdrehmoment gleich dem bestimmten Zieldrehmoment wird. Die Betriebsschritte 1101 bis 1107 und die Betriebsschritte 1110 bis 1113 sind jeweils ähnlich zu den Betriebsschritten 1001 bis 1007 bzw. den Betriebsschritten 1009 bis 1012, die in 5 gezeigt sind. Die im Folgenden beschriebene Erklärung konzentriert sich auf die Betriebsschritte 1108 und 1109, deren Äquivalente nicht in dem Flussdiagramm von 5 umfasst sind.
Bei einem Schritt 1108 bestimmt der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 durch ein Durchsuchen einer Drehmomenttabelle bzw. -abbildung, die in einem Speicher (nicht gezeigt) gespeichert ist, unter Verwendung der Fahrzeugerzeugerdrehzahl Na, des Erregerstroms IF und der Ausgangsspannung VB als Suchparameter und durch, je nach Bedarf, Durchführen einer Interpolation das Stromerzeugungsdrehmoment Ta.
Als Nächstes bestimmt der Erregerstromgrenzwert-Berechnungsabschnitt 204 bei einem Schritt 1109 durch ein Subtrahieren des Werts der Drehzahlvariation ΔNa, multipliziert mit der Steuerkonstante kB', von dem bestimmten Stromerzeugungsdrehmoment Ta das Zieldrehmoment und berechnet durch ein Durchführen einer inversen Transformation des bestimmten Zieldrehmoments den Erregerstromgrenzwert IF_LIMIT. Wenn die Steuerkonstante kH' auf etwa das Trägheitsmoment eines Drehsystems, das den Fahrzeugerzeuger 1, die Maschine, die den Fahrzeugerzeuger 1 antreibt, und andere Zusatzeinrichtungen, die durch die Maschine angetrieben sind, aufweist, eingestellt ist, wird es möglich, den Erregerstromgrenzwert auf einen solchen Wert einzustellen, dass das Stromerzeugungsdrehmoment auf einen Wert, der notwendig ist, um einen Wechsel von der Drehzahlverringerung zu der Drehzahlerhöhung zu ermöglichen, reduziert wird.
Gemäß den Betriebsschritten, die in 6 gezeigt sind, bei denen das Stromerzeugungsdrehmoment berechnet wird, um den Erregerstromgrenzwert genau auf den notwendigen und ausreichenden Wert zum Unterdrücken der Drehzahlvariation einzustellen, wird es möglich, die Stabilität der Maschinendrehzahl und die Stabilität der Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 zu verbessern und die Variation der Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 ungeachtet einer Änderung des Fahrzeugzustands zu unterdrücken.
(3) Auftreten einer äußeren Störung, während die Maschine in dem Leerlauf ist
Als Nächstes ist der Betrieb der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2, wenn sich die Leerlaufdrehzahl der Maschine durch eine äußere Störung, beispielsweise durch eine Betätigung einer Zusatzeinrichtung, die nicht der Fahrzeugerzeuger 1 ist, verringert, erklärt. 7 ist ein Zeitdiagramm, das das Verhalten des Fahrzeugerzeugers 1, wenn sich die Leerlaufdrehzahl durch eine äußere Störung verringert, zeigt. 8 ist eine graphische Darstellung, die ein Drehzahl-Stromerzeugungsdrehmoment (Antriebsdrehmoment), das für den Fahrzeugerzeuger 1 charakteristisch ist, zeigt. Hier ist angenommen, dass eine der Zusatzeinrichtungen, die durch die Maschine angetrieben wird, in der Zeit, die durch einen Pfeil in (A) von 7 gezeigt ist, den Betrieb derselben startet, wobei sich als ein Resultat davon die Leerlaufdrehzahl zu verringern beginnt. In 7 zeigt die punktierte Kurve einen Fall einer Verwendung einer herkömmlichen Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung, und die durchgezogene Kurve zeigt einen Fall einer Verwendung einer Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. In 8 zeigt die punktierte Kurve einen Fall, bei dem die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 auf einen konstanten Wert eingestellt ist, wenn der Laststrom 40 A ist.
Bei dem Fall der herkömmlichen Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung erhöht sich der Erregerstrom, wenn sich die Drehzahl des Erzeugers als die Verringerung der Leerlaufdrehzahl verringert, da sich die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 verringert. Als ein Resultat erhöht sich das Stromerzeugungsdrehmoment, was die Verringerung der Drehzahl des Fahrzeugerzeugers 1 bewirkt, was die Leerlaufdrehzahlverringerung beschleunigt (siehe die punktierte Kurve in (A) von 7). Schließlich wird der MOS-FET, der den Erregerstrom zuführt, mit der maximalen relativen Ein-Zeit-Einschaltdauer desselben eingeschaltet, was bewirkt, dass der Erregerstrom bei dem Maximalwert desselben fließt (siehe die punktierte Kurve in (C) von 7). Als ein Resultat verschiebt sich das Stromerzeugungsdrehmoment von dem A- Punkt zu dem B-Punkt, der in (B) von 7 und in 8 gezeigt ist. Danach beginnt sich das Stromerzeugungsdrehmoment zu verringern. Diese Verringerung setzt sich aufgrund einer Trägheit für eine bestimmte Zeitperiode fort. Als ein Resultat verschiebt sich das Stromerzeugungsdrehmoment von dem B-Punkt zu dem C-Punkt, der in (B) von 7 und in 8 gezeigt ist. Danach erhöht sich die Drehzahl des Fahrzeugerzeugers 1 allmählich, um zu dem Anfangswert derselben zurückzukehren. Da jedoch eine Maschineneinlassluft als ein Resultat einer Leerlaufdrehzahlsteuerung, die auf der Maschinensteuerseite durchgeführt wird, während die Maschinendrehzahl niedrig ist, erhöht wird, kommt es zu einem Überschwingen und dann zu einem Unterschwingen der Maschinendrehzahl und der Fahrzeugdrehzahl. Die Drehzahlverringerung aufgrund eines Unterschwingens wird aus dem gleichen Grund, der im Vorhergehenden erklärt ist, beschleunigt. Demgemäß tritt das Phänomen, das Leerlaufpendeln genannt wird, bei dem die Leerlaufdrehzahl in einem Zyklus von mehreren Sekunden um zwischen 100 U/min und 200 U/min variiert, auf.
Im Gegensatz dazu kann gemäß der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 dieses Ausführungsbeispiels, bei der der Erregerstrom begrenzt wird, um das Stromerzeugungsdrehmoment zu reduzieren, wenn die Verringerung der Erzeugerdrehzahl erfasst wird, die Erhöhung des Stromerzeugungsdrehmoments aufgrund der Leerlaufdrehzahlverringerung, die durch eine Aktivierung einer maschinengetriebenen Zusatzeinrichtung bewirkt wird, verglichen mit dem Fall eines Verwendens der herkömmlichen Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung ausreichend unterdrückt werden, da dieses Ausführungsbeispiel in Betrieb ist, um den Erregerstrom zu einem solchen Zeitpunkt zu reduzieren. Demgemäß kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Grad der Leerlaufdrehzahlverringerung ausreichend klein gemacht werden, da verhindert werden kann, dass die Leerlaufdrehzahlverringerung beschleunigt wird. Bei dem Fall eines Verwendens der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 dieses Ausführungsbeispiels verschiebt sich das Stromerzeugungsdrehmoment von dem A-Punkt zu dem B'-Punkt, der in (B) von 7 und in 8 gezeigt ist.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, wird es bei der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 dieses Ausführungsbeispiels möglich, zu verhindern, dass sich das Antriebsdrehmoment (Stromerzeugungsdrehmoment) des Fahrzeugerzeugers 1 aufgrund einer Aktivierung einer maschinengetriebenen Zusatzeinrichtung oder einer Gaspedalbetätigung durch einen Fahrzeugfahrer scharf erhöht. Dies kann die Leerlaufdrehzahl der Maschine stabilisieren. Daher ist es gemäß diesem Ausführungsbeispiel möglich, zu verhindern, dass das Fahrzeug vibriert, wenn die Verringerung der Leerlaufdrehzahl auftritt oder das Leerlaufpendelphänomen aufgrund der Erhöhung des Stromerzeugungsdrehmoments des Fahrzeugerzeugers 1 auftritt oder wenn sich die Maschinendrehzahl durch eine Aktivierung einer maschinengetriebenen Zusatzeinrichtung verringert. Es wird ferner möglich, zu verhindern, dass die Maschine ausgeht, und zu verhindern, dass Lampen oder Anzeigen, die an dem Fahrzeug angebracht sind, aufgrund der Variation der Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 flackern. Weiterhin kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein Kraftstoffverbrauch verbessert werden, da es dieses Ausführungsbeispiel möglich macht, die Leerlaufdrehzahl zu reduzieren und eine Maschinenreibung zu reduzieren.
(4) Auftreten des Drehpulsierens abhängig von dem Maschinenverbrennungszyklus, wenn sich die Maschine in dem Leerlauf befindet
9 ist ein Diagramm, das das Verhalten des Fahrzeugerzeugers 1 zeigt, wenn das Drehpulsieren der Maschine aufgrund des Maschinenverbrennungszyklus bei einem Fall, bei dem der Fahrzeugerzeuger 1 durch die herkömmliche Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung gesteuert wird, auftritt. Wie in (A) von 9 gezeigt ist, variiert die Drehzahl des Fahrzeugerzeugers 1 periodisch in einem Zyklus von 40 ms, beispielsweise in Synchronisation mit der Zündungszeit. Wie unter Bezugnahme auf 8 erklärt ist, wird das Drehpulsieren der Maschine durch das Verhalten des Fahrzeugerzeugers 1 beschleunigt, da sich der Erregerstrom erhöht, was bewirkt, dass sich das Stromerzeugungsdrehmoment erhöht, wenn die Drehzahl des Fahrzeugerzeugers 1 gesenkt wird. Zusätzlich fällt die Ausgangsspannung des Fahrzeugerzeugers 1 in hohem Maße ab, wie in (D) von 9 gezeigt ist, wenn die Stromerzeugungskapazität des Fahrzeugerzeugers 1 knapp wird, wenn die Erzeugerdrehzahl gesenkt wird. Daher kann das Drehpulsieren bewirken, dass die Maschine vibriert, und bewirken, dass ein Riemen, der ein Drehmoment von der Maschine zu dem Fahrzeugerzeuger 1 überträgt, flattert. Wegen der jüngsten Erhöhung der Zahl von Fahrzeugen mit einer Dreizylindermaschine und Fahrzeugen mit einer niedrigen Reibung und einer guten Kraftstoffwirtschaftlichkeit, kombiniert mit dem Trend eines Erhöhens der Stromerzeugungskapazität von Fahrzeugerzeugern, um sich mit dem großen Bedarf an elektrischem Strom von jüngeren Fahrzeugen zu befassen, ist vorauszusehen, dass diese Probleme in der Zukunft größere Bedeutung haben werden.
10 ist ein Diagramm, das das Verhalten des Fahrzeugerzeugers 1 zeigt, wenn das Drehpulsieren der Maschine aufgrund des Maschinenverbrennungszyklus bei einem Fall, bei dem der Fahrzeugerzeuger 1 durch die Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2 gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung gesteuert wird, auftritt. Wie aus 10 ersichtlich ist, ist es mit der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung 2, bei der der Erregerstrom begrenzt ist, um das Stromerzeugungsdrehmoment zu reduzieren, wenn die Verringerung der Erzeugerdrehzahl erfasst wird, möglich, das Stromerzeugungsdrehmoment des Fahrzeugerzeugers 1 zu reduzieren, wenn sich die Maschinendrehzahl verringert, nachdem sich dieselbe zu der Zündungszeit erhöht. Demgemäß können die Verringerung und die Variation der Maschinendrehzahl abhängig von dem Maschinenverbrennungszyklus verglichen mit dem Fall eines Verwendens der herkömmlichen Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung ausreichend unterdrückt werden.
Ferner ist, obwohl die Reduzierung des Erregerstroms, wenn sich die Maschinendrehzahl verringert, bewirkt, dass die Anschlussspannung der Batterie abfallt, der Grad des Spannungsabfalls klein, da die Verringerung der Maschinendrehzahl auf einen kleinen Wert unterdrückt ist. Da die Reduzierung des Erregerstroms entfernt wird, um den Erregerstrom zu erhöhen, wenn sich die Maschinendrehzahl erhöht, kann ferner die Anschlussspannung der Batterie verglichen mit dem Fall eines Verwendens der herkömmlichen Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung gut um die Zieleinstellspannung angepasst werden.

Claims

Generatorsteuervorrichtung (2) für ein Fahrzeug zum Einstellen einer Ausgangsspannung eines Fahrzeuggenerators (1), der durch eine Fahrzeugmaschine angetrieben ist, auf einen Sollwert durch ein Ein- und Aus-Schalten eines Erregerstroms (IF), der durch eine Erregerwicklung (102) des Fahrzeuggenerators (1) fließt, mit: einer Drehzahlerfassungsschaltung (208), die eine Drehzahl (NA) des Fahrzeuggenerators (1) erfasst; einem Berechnungsabschnitt (204), der zwei Variationen der Drehzahl (ΔNa_L; ΔNa_H) aufgrund eines Zuschaltens einer anderen mecahnischen Last, als der Fahrzeuggenerator (1), in regelmäßigen Zeitintervallen berechnet; wobei eine erste Variation der Drehzahl (ΔNa_L) auf der Grundlage einer Differenz zwischen einem Wert der Drehzahl, die im vorherigen Zeitintervall erhalten wurde und von der ein gleitender Mittelwert gebildet wurde, und eines Wertes der Drehzahl, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt erhalten wird und von der ein gleitender Mittelwert gebildet wird; und eine zweite Variation der Drehzahl (ΔNa_H) aus der Differenz zwischen der Drehzahl, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt erhalten wurde, und der Drehzahl, die im vorausgehenden Zeitintervall erhalten wurde, bestimmt wird; einer Erregerstromsteuerschaltung (206), die, wenn die Drehzahlerfassungsschaltung (208) eine Verringerung der Drehzahl erfasst, den Erregerstrom (IF) auf einen Grenzwert (IF_LIMIT) begrenzt, wobei zur Berechnung des Grenzwertes (IF_LIMIT) die Werte der berechneten Variationen der Drehzahl (ΔNA_L, ΔNa_H) einzeln mit jeweiligen Steuerkonstanten (kL, kH) multipliziert werden und das Produkt jeweils von einem Wert des Erregerstroms (IF), der gegenwärtig fließt, subtrahiert wird, und die den Erregerstrom (IF) um eine bestimmte Rate allmählich erhöht, wenn die Drehzahlerfassungsschaltung (208) keinen Abfall in der Drehzahl mehr feststellt; wobei die Drehzahlerfassungsschaltung (208) und die Erregerstromsteruerschaltung (206) in dem Fahrzeuggenerator (1) eingebaut sind.
Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung (2) nach Anspruch 1, bei der die bestimmte Rate, um die der Erregerstrom (IF) erhöht wird, gemäß entweder der erfassten Drehzahl (NA) der Ausgangsspannung (VB) oder dem Erregerstrom (IF) korrigiert wird.
Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung (2) nach Anspruch 1, bei der die bestimmte Rate, um die der Erregerstrom (IF) erhöht wird, gemäß entweder einer berechneten Variation der Drehzahl (ΔNa_L; ΔNa_H) oder einer Variation der Ausgangsspannung korrigiert wird, während die Erregerstromsteuerschaltung (206) den Erregerstrom begrenzt.
Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung (2) nach Anspruch 1, bei der die Erregerstromsteuerschaltung (206) die bestimmte Rate, um die der Erregerstrom (IF) erhöht wird, von einer Steuervorrichtung (5) außerhalb der Fahrzeug-Stromerzeugungssteuervorrichtung (2) empfängt.