JP2010081674A - Method of adjusting generator control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電機制御装置による車両用発電機の制御状態を調整する方法に関する。 The present invention relates to a method of adjusting a control state of a vehicle generator by a generator control device.
車両については、燃費の向上が不断に要求されており、バッテリを充電する発電機(オルタネータ)に関しても、ECUが制御装置に制御指令を送信して発電状態を制御し、バッテリ電圧を適切に制御するようになっている。従来、発電機制御装置について制御状態を調整する場合は、ICチップがウエハの状態で回路のトリミングを行うことが多く、実際に車両に搭載された場合の制御にずれを生じるケースもあった。また、一度回路をハードウエア的にトリミングすると、調整状態を復帰させることができなくなってしまう。 Vehicles are constantly required to improve fuel efficiency, and for generators (alternators) that charge batteries, the ECU sends control commands to the control device to control the power generation state and control the battery voltage appropriately. It is supposed to be. Conventionally, when the control state of the generator control device is adjusted, the circuit is often trimmed in a state where the IC chip is in a wafer state, and there has been a case in which a deviation occurs in the control when actually mounted on the vehicle. Further, once the circuit is trimmed by hardware, the adjustment state cannot be restored.
例えば特許文献1には、電機の励磁電流を調整するため、外部端子より与えられる励磁電流検出調整信号を受信して励磁電流の検出レベルを調整する構成において、モノシリックIC内の記憶素子の値を変更するなどの手段により、実使用状態と同等の励磁電流を流した状態で励磁電流検出レベルの合わせ込みを実施する技術が開示されている。
しかしながら、特許文献1のように発電機の励磁電流を制御する場合には、それに応じて発電機が発電を行った結果、バッテリの電圧が適切に制御されているかが保証されないという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、バッテリの電圧を高精度に制御可能となるように調整できる発電機制御装置の調整方法を提供することにある。
However, when controlling the excitation current of a generator like patent document 1, there exists a problem that it cannot be guaranteed whether the voltage of a battery is controlled appropriately as a result of the generator having generated electric power according to it.
This invention is made | formed in view of the said situation, The objective is to provide the adjustment method of the generator control apparatus which can adjust so that the voltage of a battery can be controlled with high precision.
請求項1記載の発電機制御装置の調整方法によれば、制御手段により車両用発電機が制御されている状態でバッテリの電圧を検出し、車両用発電機の制御が所定の安定条件を満たす場合に、バッテリ電圧と発電制御指令に応じた制御目標値との差をオフセット値として求める。そして、求めたオフセット値を、外部より通信手段を介して制御手段に送信して記憶させる。
このような方法によれば、発電機制御装置は、以降に車両用発電機を制御する場合に、予め記憶されたオフセット値に基づき外部より与えられる発電制御指令を補正することで、バッテリの電圧を、与えられた発電制御指令に応じた値に制御できる。したがって、発電機制御装置の調整を簡単に行うことができる。
According to the adjustment method of the generator control device according to claim 1, the voltage of the battery is detected in a state where the vehicle generator is controlled by the control means, and the control of the vehicle generator satisfies a predetermined stability condition. In this case, the difference between the battery voltage and the control target value corresponding to the power generation control command is obtained as an offset value. Then, the obtained offset value is transmitted from the outside to the control means via the communication means and stored.
According to such a method, the generator control device corrects the power generation control command given from the outside based on the offset value stored in advance when the vehicular generator is subsequently controlled, so that the voltage of the battery Can be controlled to a value according to a given power generation control command. Therefore, the generator control device can be easily adjusted.
請求項2記載の発電機制御装置の調整方法によれば、車両用発電機の回転数が所定の範囲内にある時に安定条件を満たすと判断するので、車両用発電機の回転が安定している状態で安定条件を妥当に判定できる。
According to the adjustment method of the generator control device according to
請求項3記載の発電機制御装置の調整方法によれば、制御手段によって出力されるPWM信号のデューティが所定の範囲内にある時に安定条件を満たすと判断するので、PWMデューティが変動しなくなった場合に安定条件を妥当に判定できる。
According to the method for adjusting a generator control device according to
請求項4記載の発電機制御装置の調整方法によれば、制御手段は、励磁電流を制御することで車両用発電機の出力を制御して、車両用発電機を安定させることができる。
請求項5記載の発電機制御装置の調整方法によれば、制御手段は、励磁電流についても、発電制御指令に基づいて所定の基準値となるように車両用発電機を制御するので、励磁電流も制御しながらバッテリ電圧を所定の基準値に制御できる。
According to the adjustment method of the generator control apparatus according to the fourth aspect, the control means can control the output of the vehicle generator by controlling the excitation current, and can stabilize the vehicle generator.
According to the method for adjusting the generator control device according to
請求項6記載の発電機制御装置の調整方法によれば、通信手段がシリアル通信を行うので、調整を行う場合の通信を少ない信号線数で実現できる。
請求項7記載の発電機制御装置の調整方法によれば、制御手段は、バッテリ電圧が下限値を下回った場合に通信手段を介して外部に通知を行うので、調整作業中にバッテリ若しくは車両用発電機に異常が発生したことを上記の通知により認識することができる。
According to the generator control device adjustment method of the sixth aspect, since the communication means performs serial communication, communication when adjustment is performed can be realized with a small number of signal lines.
According to the adjustment method of the generator control device according to claim 7, the control means notifies the outside via the communication means when the battery voltage falls below the lower limit value. It can be recognized from the above notification that an abnormality has occurred in the generator.
(第1実施例)
以下、本発明の第1実施例について図1乃至図4を参照して説明する。図1は、交流発電機の発電機制御装置の構成を示す機能ブロックである。交流発電機1(オルタネータ,車両用発電機)のステータ巻線2U,2V,2Wの一端は共通に接続され(スター結線)、他端は6個のダイオードからなる3相全波整流器3の各相交流入力端子にそれぞれ接続されている。3相全波整流器3の直流出力端子は、車載バッテリ4の正側端子とグランドとにそれぞれ接続されている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a functional block showing a configuration of a generator control device of an AC generator. One end of the
半導体集積回路として構成される発電機制御装置5の電源端子Bは、バッテリ4の正側端子に接続されていると共に、還流ダイオード6のカソードに接続されている。還流ダイオード6のアノードは、NチャネルパワーMOSFET7のドレインに接続されており、FET7のソースは、発電機制御装置5のグランド端子Gを介してグランドに接続されている。また、FET7のドレインは、発電機制御装置5の出力端子Fを介して交流発電機1のロータ巻線8に接続されている。
The power supply terminal B of the
電源端子Bは、抵抗素子9及び10の直列回路を介してグランドに接続されており、抵抗素子9及び10の共通接続点は、オペアンプで構成される電圧バッファ11を介してA/D変換器12の入力端子に接続されている。A/D変換器12の出力端子は、マイクロコンピュータで構成される制御ロジック13(制御手段)の入力端子に接続されている。制御ロジック13は、通常動作時には、外部のエンジン制御ECU(Electronic Control Unit)と通信ユニット14(通信手段)及び通信用端子Cを介してシリアル通信を行う。通信ユニット14は、通信ドライバ15,通信コントローラ16,受信信号格納部17及び送信信号格納部18などで構成されている。
The power supply terminal B is connected to the ground through a series circuit of the
エンジン制御ECUより送信された信号(シリアルデータ)は、通信ドライバ15を介して通信コントローラ16が受信すると、シリアル/パラレル変換されて受信信号格納部17に格納される。また、制御ロジック13が送信する信号(パラレルデータ)が送信信号格納部18に書き込まれると、送信データは通信コントローラ16によりパラレル/シリアル変換され、通信コントローラ16を介してエンジン制御ECUに送信される。そして、制御ロジック13は、エンジン制御ECUより送信された発電制御指令に応じて、ドライバ19を介してFET7のゲートにPWM(Pulse Width Modulation)信号を出力して交流発電機1をPWM制御する。
When the
交流発電機1には、図示しないパルスエンコーダが配置されており、交流発電機1の回転に伴って出力されるパルス信号は、発電機制御装置5の入力端子Pを介して発電回転検出部20に与えられる。発電回転検出部20は、入力されるパルス信号の間隔を計測することで交流発電機1の回転数を検出し、検出結果を制御ロジック13に出力する。
The alternator 1 is provided with a pulse encoder (not shown), and a pulse signal output with the rotation of the alternator 1 is generated via the input terminal P of the
図1では、上述したエンジン制御ECUに替えて、発電機制御装置5を製品として出荷する前にトリミング(調整)するための指示装置21(トリミング装置)が接続されている。指示装置21は、バッテリ4の電圧を直接検出可能となっており、トリミングの結果得られた調整値(オフセット値)を発電機制御装置5に送信する。制御ロジック13は、上記調整値を受信すると、例えばEEPROMなどの不揮発性メモリからなる記憶回路22(記憶手段)に書き込む。そして、通常動作において交流発電機1を制御する場合は、記憶回路22から上記調整値を読み出し、エンジン制御ECUより送信される発電制御指令を調整するようになっている。
In FIG. 1, instead of the engine control ECU described above, an instruction device 21 (trimming device) for trimming (adjusting) the
次に、本実施例の作用について図2乃至図4も参照して説明する。図2は、発電機制御装置5の記憶回路22に予め記憶されている、制御指令相当電圧とバッテリ4の電圧との差である差電圧(オフセット値)に応じて、実際の制御時に補正すべき電圧を対応させた補正テーブルである。補正テーブル中のA製,N製は、発電機制御装置5の異なる個体を示しており、使用する可能性があるものについて予め特性を計測しておく。
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the correction during actual control according to the difference voltage (offset value) that is stored in advance in the
図3は、指示装置21により発電機制御装置5のトリミングを行う場合の処理手順を示すフローチャートである。図示しないキースイッチを介して発電機制御装置5に電源が投入されると、指示装置21は、交流発電機1による発電を制御するためのデューティを制御指令として発電機制御装置5に送信する(ステップS1)。すると、制御ロジック13は、その制御指令を受信し、指令に応じたデューティでFET7にPWM信号を与え、ロータ巻線8に励磁電流を流して電圧制御を行う(ステップS2)。
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure when the
続くステップS2aにおいて、発電機制御装置5は、回転検出部20により交流発電機1の回転数を検出すると、その回転数を指示装置21側に送信する。指示装置21は、交流発電機1の回転数、及び指示装置21の負荷(負荷電流)が所定値となり、且つその変動がある程度小さくなると、電圧制御が安定条件を満たしていると判断して(YES)次のステップS3を実行する。また、安定条件を満たすまでは(NO)ステップS2での電圧制御を継続する。但し、所定時間内に安定しない場合は異常と判断し(ステップS2b:YES)、補正せずに終了する(ステップS8)。
In subsequent step S <b> 2 a, when the
ステップS3において、指示装置21は、このときのバッテリ4の電圧を検出し、ステップS1で送信した発電制御指令に相当する電圧となっているか否か(例えば、両者の差が所定範囲内か否か)によって、発電機制御装置5の制御電圧に補正が必要か否かを判断する。バッテリ4の電圧が制御指令相当の電圧であれば補正は不要であるから(NO)、その時点で調整は終了する(ステップS7)。
一方、バッテリ4の電圧が制御指令相当の電圧でなければ補正が必要であり(ステップS3:YES)、この場合、バッテリ4の電圧と制御指令相当電圧との差が、指示装置21によって補正が可能な範囲にあるか否かを判断し(ステップS4)、補正可能な範囲外であれば(NO)異常として扱い、補正せずに処理を終了する(ステップS8)。
In step S3, the indicating
On the other hand, if the voltage of the
ステップS4において、指示装置21による補正が可能な範囲であれば(YES)、発電機制御装置5に、記憶回路22を書き込みモードにするための指令を送信してから(ステップS5)、両電圧の差に相当する電圧(差電圧,オフセット値)を発電機制御装置5に送信する(ステップS6)。尚、この時、指示装置21は、発電機制御装置5がA製,N製の何れであるかを指定するコード(ID)も送信する。すると、制御ロジック13は、記憶回路22を書き込み可能な状態にして、送信された差電圧をIDと共に記憶回路22に書き込む。以上で調整処理が終了する。
In step S4, if it is within a range that can be corrected by the indicating device 21 (YES), a command for setting the
そして、発電機制御装置5は、実際に交流発電機1を制御する場合には、記憶回路22に記憶されているIDと差電圧とを読み出し、エンジン制御ECUより与えられる発電制御指令に相当する制御電圧を補正する。例えば、例えば図2に示すように、IDがA製であり差電圧が30mVであれば、御指令相当電圧より50mVを減じたものを、実際の制御指令とする。
When the
図4は、実制御時において制御ロジック13が行うフィードバック制御を示すマップであり、横軸の制御電圧は、エンジン制御ECUより与えられる発電制御指令に相当する。縦軸の差電圧は、制御指令に応じて制御ロジック13が制御を行った結果生じた差電圧であり、A/D変換器12により得られるバッテリ4の電圧より求められる。差電圧が+50mVであれば、制御ロジック13が指示する内部制御電圧を−50mVとするようにフィードバック制御する。
FIG. 4 is a map showing feedback control performed by the
以上のように本実施例によれば、指示装置21は、発電機制御装置5の制御ロジック13により交流発電機1が制御されている状態でバッテリ4の電圧を検出し、電圧制御が所定の安定条件を満たす場合に、バッテリ4の電圧と発電制御指令に応じた制御目標値との差を差電圧として求めると、その差電圧を、通信ユニット14を介して制御ロジック13に送信し、記憶回路22に記憶させる。発電機制御装置5は、エンジン制御ECUより与えられる制御指令に応じて交流発電機1を制御する場合に、記憶回路22に記憶されている補正用のデータテーブルと上記の調整処理の結果記憶された差電圧とに応じて、制御指令を補正する。
As described above, according to the present embodiment, the
したがって、発電機制御装置5は、以降に交流発電機1を制御する場合に、記憶回路22に記憶された差電圧により、エンジン制御ECUより与えられる発電制御指令を補正することで、バッテリ4の電圧を与えられた発電制御指令に応じた値に制御できるので、発電機制御装置5の調整を簡単に行うことができる。
そして、指示装置21は、交流発電機1の回転数が所定の範囲内にある時に安定条件を満たすと判断するので、交流発電機1の回転が安定している状態で安定条件を妥当に判定できる。また、制御ロジック13は、励磁電流を制御することで交流発電機1の出力を制御して、交流発電機1を安定させることができる。更に、通信ユニット14がシリアル通信を行うので、調整を行う場合の通信を少ない信号線数で実現できる。
Therefore, the
The indicating
(第2実施例)
図5乃至図7は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。第2実施例では、発電機制御装置5Aに出力端子Dが設けられており、制御ロジック13が出力するPWM信号が外部より観測可能に構成されている。そして、指示装置23は、バッテリ4の電圧に替えて、上記出力端子Dを介してPWM信号を観測することでそのデューティを検出し、自身がステップS1で発電機制御装置5Aに出力する制御指令デューティとの差(差デューティ)を求める。一方、発電機制御装置5Aの記憶回路22Aには、図6に示すように、上記差デューティに応じた補正用データテーブルが記憶されている。
(Second embodiment)
FIGS. 5 to 7 show a second embodiment of the present invention. The same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Hereinafter, different parts will be described. In the second embodiment, an output terminal D is provided in the generator control device 5A, and the PWM signal output from the
次に、第2実施例の作用について図6及び図7も参照して説明する。基本的な処理手順は図3に示すフローチャートと同様であるが、指示装置23は、ステップS3,S4では、差電圧に替えて上記差デューティ(オフセット値)を求めて評価する。また、ステップS2aにおける発電制御の安定条件は、出力端子Dを介して観測されるPWM信号デューティの変動が所定範囲内となるよう収束すると「条件成立」と判断する。そして、ステップS6においても、差電圧に替えて差デューティを発電機制御装置5Aに送信し、記憶回路22Aに記憶させる。
Next, the operation of the second embodiment will be described with reference to FIGS. The basic processing procedure is the same as that of the flowchart shown in FIG. 3, but the
発電機制御装置5Aは、エンジン制御ECUからの制御指令に応じて交流発電機1を制御する場合、記憶回路22Aに記憶されているIDと差デューティとを読み出し、発電制御指令に相当する制御電圧を補正する。図6に示すように、例えば、A製で差デューティが30%であれば、御指令相当電圧に80mVを加えたものを実際の制御指令とする。
When the generator control device 5A controls the AC generator 1 according to a control command from the engine control ECU, the generator control device 5A reads the ID and the differential duty stored in the
図7は図4相当図であるが、縦軸は、制御指令に応じて制御ロジック13が制御を行った結果、制御ロジック13が出力するPWM信号デューティに生じた差を示している。縦軸の差デューティが+50%の場合、制御ロジック13による内部制御電圧を+25mVとするようにPWMデューティを補正してフィードバック制御する。尚、図7は、横軸をエンジン制御ECUが出力する制御指令としてPWMデューティ(0%〜100%)に置き換えても同様になる。
以上のように第2実施例によれば、指示装置23は、制御ロジック13によって出力されるPWM信号のデューティが所定の範囲内にある時に安定条件を満たすと判断するので、PWMデューティが変動しなくなった場合に安定条件を妥当に判定できる。
FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 4, but the vertical axis indicates a difference generated in the PWM signal duty output by the
As described above, according to the second embodiment, the indicating
(第3実施例)
図8及び図9は本発明の第3実施例を示すものであり、第1実施例と異なる部分のみ説明する。第3実施例の発電機制御装置24は、FET7に替えて電流検出用端子付きのFET25を備えており、その電流検出用端子には、FET25のドレイン電流,すなわち交流発電機1の励磁電流に対して、例えば1/1000程度の電流が分流するように構成されている。
(Third embodiment)
8 and 9 show a third embodiment of the present invention, and only the parts different from the first embodiment will be described. The
FET25の電流検出用端子は、検出用抵抗素子26を介してグランドに接続されていると共に、A/D変換回路27の入力端子に接続されている。A/D変換回路27は、抵抗素子26の端子電圧をA/D変換して制御ロジック13に替わる制御ロジック28(制御手段)に出力する。指示装置29は、交流発電機1の励磁電流についても発電制御指令として出力するようになっており、制御ロジック28は、A/D変換回路27を介して与えられる交流発電機1の励磁電流についても、制御指令に一致するようにフィードバック制御する。
The current detection terminal of the
次に、第3実施例の作用について図9も参照して説明する。図9は制御ロジック28が励磁電流を観測してフィードバック制御を行う場合の補正マップであり、例えば横軸の制御指令相当電圧が13Vで、縦軸の制御指令相当励磁電流が10Aの場合には、制御ロジック28が出力するPWMデューティ相当の内部制御電圧に第1実施例と同様の補正を行った上で、更に0.1V(100mV)を加えるよう補正する。また、制御指令相当電圧が16V,制御指令相当励磁電流が20Aの場合には、内部制御電圧に+0.2Vを加えるよう補正する。
以上のように第3実施例によれば、制御ロジック28は、交流発電機1の励磁電流についても、発電制御指令に基づいて所定の基準値となるように交流発電機1を制御するので、励磁電流も制御しながらバッテリ4の電圧を所定の基準値に制御できる。
Next, the operation of the third embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a correction map when the
As described above, according to the third embodiment, the
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形または拡張が可能である。
トリミング処理中に、バッテリ4の電圧が下限値を下回った場合、制御ロジック13が通信ユニット14を介して外部にその旨の警告通知を行うようにしても良い。斯様に構成すれば、調整作業中にバッテリ4若しくは交流発電機1に異常が発生したことを上記の通知により認識することができる。また、エンジン制御ECUによる通常制御時について、同様の通知を行っても良い。
The present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and the following modifications or expansions are possible.
During the trimming process, when the voltage of the
補正テーブルは、1種類に対応するものでも、3種類以上に対応するものでも良い。また、必ずしも補正テーブルを使用する必要はなく、差電圧に相当する値だけ調整を行えば良い場合は、直接補正すれば良い。
第3実施例において、電流検出端子付きのFET25に替えて、FET7に電流検出用のFETを並列に接続することで、そのFETに流れる電流を検出しても良い。
通信手段は、必ずしもシリアル通信を行うものに限らない。
The correction table may correspond to one type or may correspond to three or more types. In addition, it is not always necessary to use the correction table, and if it is sufficient to adjust only the value corresponding to the difference voltage, the correction table may be corrected directly.
In the third embodiment, instead of the
The communication means is not necessarily limited to serial communication.
図面中、1は交流発電機(車両用発電機)、4は車載バッテリ、5,5Aは発電機制御装置、13は制御ロジック(制御手段)、14は通信ユニット(通信手段)、21,23は指示装置、24は発電機制御装置、28は制御ロジック(制御手段)、29は指示装置を示す。 In the drawings, 1 is an AC generator (vehicle generator), 4 is an on-board battery, 5 and 5A are generator control devices, 13 is a control logic (control means), 14 is a communication unit (communication means), and 21 and 23. Indicates an indicating device, 24 indicates a generator control device, 28 indicates a control logic (control means), and 29 indicates an indicating device.
Claims (7)
前記制御手段により前記車両用発電機が制御されている状態において、前記バッテリの電圧を検出し、
前記車両用発電機の制御が所定の安定条件を満たす場合に、前記バッテリ電圧と前記発電制御指令に応じた制御目標値との差をオフセット値として求め、
前記オフセット値を、前記通信手段を介して前記制御手段に送信して記憶させることを特徴とする発電機制御装置の調整方法。 A vehicle generator that is mounted on a vehicle and controls a vehicle generator that charges the battery with the generated power. A communication unit that receives a power generation control command given from the outside, and a voltage of the battery based on the power generation control command In the method of adjusting the control state of the vehicular generator by a generator control device comprising control means for controlling the vehicular generator so as to be a reference value of
In a state where the vehicle generator is controlled by the control means, the voltage of the battery is detected,
When the control of the vehicle generator satisfies a predetermined stability condition, a difference between the battery voltage and a control target value according to the power generation control command is obtained as an offset value,
A method for adjusting a generator control device, wherein the offset value is transmitted to and stored in the control means via the communication means.
前記制御手段によって出力されるPWM信号のデューティを検出し、前記デューティが所定の範囲内にある時に、前記安定条件を満たすと判断することを特徴とする請求項1記載の発電機制御装置の調整方法。 When the control means controls the vehicle generator PWM (Pulse Width Modulation),
The adjustment of the generator control device according to claim 1, wherein the duty of the PWM signal output by the control means is detected, and the stability condition is determined when the duty is within a predetermined range. Method.
前記制御手段は、前記励磁電流についても、前記発電制御指令に基づいて所定の基準値となるように前記車両用発電機を制御することを特徴とする請求項4記載の発電機制御装置の調整方法。 When a control command for controlling the excitation current is also given as the power generation control command,
5. The adjustment of the generator control device according to claim 4, wherein the control unit controls the vehicle generator so that the excitation current also becomes a predetermined reference value based on the power generation control command. Method.
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