JP3866013B2 - オルタネータの電圧制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、オルタネータの電圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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によって所定値に制御する電圧制御装置において、マイコンを用いてディジタル方式で調整を行う方法としては、例えば特開平０５−１７６４７７号公報を代表として既存である。
【０００３】
このような従来のオルタネータの電圧制御装置では、オルタネータの発生電圧を目標電圧へ追従応答性良好に制御する場合、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する。
【０００４】
そして、励磁電流の目標値と予測値との偏差に基づいて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に基づいて一次進み補正し、制御励磁電流を演算する。
更に、この演算によって決定した制御界磁電流に対する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設定されたテーブルから読み込むマップから選択されたＯＮ／ＯＦＦデューティー比で励磁コイルに対する印加電圧を制御し、目的を達成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような従来のオルタネータの電圧制御装置では、以下のような問題点があった。
即ち、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、制御装置は、制御励磁電流に対するＯＮ／ＯＦＦデューティー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った。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、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、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オルタネータの電圧制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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電圧制御装置は、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によって所定値に制御するオルタネータの電圧制御装置において、目標電圧とオルタネータの発電電圧との比較で得た大小の論理を第１のＯＮ／ＯＦＦ論理として出力する第１の論理出力手段と該第１のＯＮ／ＯＦＦ論理に基づいてＯＮデューティーレイトが励磁コイル時定数を考慮した増減量で増減するＰＷＭ内部出力の論理を第２のＯＮ／ＯＦＦ論理として出力する第２の論理出力手段と、ＯＮ論理→ＯＦＦ論理およびＯＦＦ論理→ＯＮ論理で抑制強度が異なり、該抑制強度を上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の結果的論理周期に基づいてフィードバック変更することにより、上記第１の論理出力手段に対して上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理が反転しにくくする論理反転抑制手段とを備え、上記第１および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理処理結果を上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理とするものである。
【０００８】
請求項２の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１の発明において、上記目標電圧は、上記オルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得る大小の論理を保持する方向でヒステリシス補正が施され、該ヒステリシス補正量がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づいて変化し、また上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の反転周期に基づいてフィードバック変更するものである。
【００１０】
請求項３の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１の発明において、上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力の論理周期は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって変更され、または上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の周期に基づいて変更されるものである。
【００１１】
請求項４の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１の発明において、サンプルングして得たオルタネータの発電電圧を標本値として過去数回に渡って記憶する記憶手段と、その都度最新の標本値と以前数回分の過去の標本値に基づいて移動平均演算して現在の発電電圧として解釈する演算手段とを備え、上記以前数回分の過去標本値の参照個数がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に基づいて変更され、上記移動平均演算のために参照される標本の個数は２の乗数倍の個数であり、該参照する標本の総和を２進数解釈して参照個数回の右方向ビットシフトだけで区間平均値を得るものである。
【００１２】
請求項５の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜４のいずれかの発明において、上記オルタネータの発電電圧は、サンプリング周期が変更されるサンプリングで標本化されるものである。
【００１３】
請求項６の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項５の発明において、上記サンプリング周期は、オルタネータ回転数に基づいて演算またはテーブル検索されるものである。
【００１４】
請求項７の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項５の発明において、上記サンプリングは、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形の発生タイミングをトリガに開始され、開始してから所定時間の間だけ所定周期で断続的に実施され、該所定時間および所定周期は前回までの上記トリガ間隔に基づいて演算またはテーブル検索されるものである。
【００１５】
請求項８の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜７のいずれかの発明において、上記オルタネータ回転数を、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形のＬｏｗ→Ｈｉｇｈへの転移エッジの時間間隔に基づいて演算する演算手段を備えたものである。
【００１６】
請求項９の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜８のいずれかの発明において、上記目標電圧は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって導かれる量でシフトされ、またはオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧や外部ユニットからのバッテリ電圧を示す情報との偏差に基づいて定期的に補正されるものである。
【００１７】
請求項１０の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１の発明において、上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力のＯＮデューティーレイトの増減には、上記励磁コイルの時定数を考慮した時間当たり増減量の抑制が施され、該時間当たり増加量の抑制強度は上記励磁コイルの時定数に比べてより強く設定され且つオルタネータ回転数に基づいて変更または禁止され、該時間当たり増減量の抑制はオルタネータの特殊な発電モードに基づいて増減禁止または抑制解除され、オルタネータ回転数やユニット温度に基づいてＯＮデューティーレイトに上限および下限が設定されるものである。
【００１８】
請求項１１の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１０のいずれかの発明において、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理は、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形のピーク電圧または平均電圧に基づいて、上記第１および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理処理結果に関係なく強制的に論理ＯＮにするものである。
【００１９】
請求項１２の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１１のいずれかの発明において、上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトと上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトとの積算値、または上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理の時間当たりＯＮ論理レイトを該励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトとして解釈するものである。
【００２０】
請求項１３の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１２の発明において、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトと、その時のオルタネータ発電電圧に基づいて該励磁コイルへの実効印加電圧を演算する演算手段を備えたものである。
【００２１】
請求項１４の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１３のいずれかの発明において、上記オルタネータの出力強度や上記オルタネータの駆動トルク強度を、オルタネータ出力端子に発生する電圧リプルの上下幅や電圧高をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または充電線の電圧降下により発生するオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧との電圧偏差をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトや上記励磁コイルへの換算印加電圧とオルタネータ回転数とをパラメータとした演算やテーブル検索によって推定するものである。
【００２２】
請求項１５の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１４のいずれかの発明において、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイト、上記励磁コイルへの実効印加電圧、上記オルタネータの出力強度や上記オルタネータの駆動トルク強度、または上記励磁コイルの励磁電流そのもの、の率や絶対値に依存するＯＮデューティーレイトを示すＰＷＭ出力手段を備えたものである。
【００２３】
請求項１６の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１５の発明において、上記ＰＷＭ出力手段の出力は所定の基本周波数を含み、該周波数が電圧制御装置の自己診断情報に基づいて変化し、該周波数が変わっても上記基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトは変わらないか、または該周波数が変わっても上記基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトに基づくＯＮ時間は変わらないものである。
【００２４】
請求項１７の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１６のいずれかの発明において、外部ユニットからのパルス信号の周波数または該周波数とデューティーに基づいてバッテリ電圧に関連する電圧および目標電圧の上記外部ユニット指示を認識するためのインタフェースを備えたものである。
【００２５】
請求項１８の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１７のいずれかの発明において、電圧制御装置の電源遮断を、上記オルタネータが初期励磁状態を所定時間に渡って継続したとき、または継続かつオルタネータ回転数がゼロであることを判定したときに実行するものである。
【００２６】
請求項１９の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１８のいずれかの発明において、電圧制御装置の電源起動を、外部ユニットと接続する情報通信線の論理反転をトリガにして実行するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
まず、この発明の実施の形態を説明する前に、この発明の概要を説明する。
この発明は、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によって所定値に制御する電圧レギュレータがマイコンを用いたディジタルレギュレーションである方法において、目標電圧とオルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得た大小の論理を第１のＯＮ／ＯＦＦ論理とし、さらにその第１のＯＮ／ＯＦＦ論理に基づいてＯＮデューティーレイトが励磁コイル時定数を考慮した増減量で増減するＰＷＭ内部出力の論理を第２のＯＮ／ＯＦＦ論理とし、それら第１と第２の「ＯＮ／ＯＦＦ論理のＡＮＤ処理演算結果を、最終制御段となる励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理とする。
【００２８】
また、目標電圧は、オルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得る大小の論理を保持する方向でヒステリシス補正が施され、そのヒステリシス補正量がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づいて変化するか、または第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の反転周期に基づいてフィードバック変更する。
【００２９】
また、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理には、その論理が反転しにくくする抑制手段（論理反転抑制手段）が適用されていることと、ＯＮ論理→ＯＦＦ論理およびＯＦＦ論理→ＯＮ論理でその抑制強度が異なることと、特にＯＮ論理→ＯＦＦ論理の方がオルタネータの発電電圧のオーバーシュートを防止するために抑制強度を弱くしてあることと、さらに抑制強度がオルタネータ回転数やオルタネータ発電強度に基づいて変更され、または第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の結果的論理周期に基づいてフィードバック変更される。
【００３０】
また、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力（２）の論理周期は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって変更されること、または第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の周期に基づいて変更される。
【００３１】
また、サンプルングして得たオルタネータ発電電圧を過去数回に渡って記憶し、その都度最新標本値と以前数回分の過去標本値に基づいて移動平均演算して現在の発電電圧として解釈することと、上記以前数回分の過去標本値の参照個数がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に基づいて変更されることと、移動平均演算のために参照される標本の個数は２の乗数倍（２，４，８，１６…）の個数であることと、参照する標本の総和を２進数解釈して参照個数回の右方向ビットシフトだけで区間平均値を得る。
【００３２】
また、発電電圧のリプル周期との同期を回避すべく意図的にサンプリング周期が変更されるサンプリングでオルタネータの発電電圧が標本化される。
また、サンプリング周期の周期が、オルタネータ回転数に基づいて演算またはテーブル検索され、上記サンプリングが、オルタネータのステータ１相分の電圧波形の発生タイミングをトリガに開始され、開始してから所定時間の間だけ所定周期で断続的に実施されることと、所定時間および所定周期は前回までの上記トリガ間隔に基づいて演算またはテーブル検索される。
【００３３】
また、オルタネータ回転数を、オルタネータのステータ１相分の電圧波形のＬｏｗ→Ｈｉｇｈへの転移エッジの時間間隔に基づいて演算する手段を有する。
また、目標電圧が、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって導かれる量でシフトされ、またはオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧や外部ユニットからのバッテリ電圧を示す情報との偏差に基づいて定期的に補正される。
【００３４】
また、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力のＯＮデューティーレイトの増減には、励磁コイルの時定数を考慮した時間当たり増減量の抑制が施され、特に時間当たり増加の抑制強度は励磁コイル時定数に比べてより強く設定されており、さらに時間当たり増加量の抑制強度はオルタネータ回転数に基づいて変更または禁止され、時間当たり増減量の抑制はオルタネータの特殊な発電モード（初期励磁・発電遅延・一時的発電強度の抑制）に基づいて、場合によっては増減禁止、場合によっては抑制解除され、オルタネータ回転数やユニット温度に基づいてＯＮデューティーレイトに上限および下限が設定される。
【００３５】
また、励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理が、オルタネータのステータ１相分の電圧波形のピーク電圧または平均電圧に基づいて、第１と第２とのＯＮ／ＯＦＦ論理のＡＮＤ処理演算結果に関係なく強制的に論理ＯＮにする。
また、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトと第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトとの積算値、または最終的な励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理の時間当たりＯＮ論理レイト、を励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトとして解釈する。
【００３６】
また、励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトと、その時のオルタネータ発電電圧つまり励磁コイルへのＯＮ論理中印加電圧に基づいて、励磁コイルへの実効印加電圧を演算する。
【００３７】
また、オルタネータの出力強度やオルタネータの駆動トルク強度を、オルタネータ出力端子に発生する電圧リプルの上下幅や電圧高をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または充電線の電圧降下により発生するオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧との電圧偏差をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、或いは励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトや励磁コイルへの換算印加電圧とオルタネータ回転数とをパラメータとした演算やテーブル検索によって推定する。
【００３８】
励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイト、励磁コイルへの実効印加電圧、オルタネータの出力強度やオルタネータの駆動トルク強度、または場合によっては励磁電流そのもの、の率や絶対値に依存するＯＮデューティーレイトを示す第３のＰＷＭ出力手段を備えている。
【００３９】
また、３のＰＷＭ出力には所定の基本周波数があって、その周波数がレギュレータの自己診断情報に基づいて変化する手段を備えており、周波数が変わっても基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトは変わらない（つまりＯＮ時間が変化する）または周波数が変わっても基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトに基づくＯＮ時間は変わらない（つまりＯＮ時間は同じであることを継続するためにＯＮデューティーレイトが変化する）。
また、外部からのパルス信号の周波数、または周波数とデューティーに基づいて、バッテリ電圧に関連する電圧や目標電圧の外部ユニット指示、を認識するためのインタフェースを有する。
【００４０】
また、レギュレータの電源遮断を、オルタネータが初期励磁状態を所定時間に渡って継続したとき、または継続かつオルタネータ回転数がゼロであることを判定したときに実行し、レギュレータの電源起動（動作開始）を、外部ユニットと接続する情報通信線の論理反転をトリガにする。
【００４１】
また、自己診断結果や生涯体験温度の履歴等を記憶しておくために、電圧制御装置にフラッシュＲＯＭなる記憶手段を備え、または電圧を印加することにより何らかの化学反応で変色し、一度反応すると色が元にもどらない素子を備える。また、オルタネータの開発を時間とコストで高率的にするために、オルタネータの発電制御仕様をソフトウェアで自由に設定できるマイコンディジタルレギュレータによる代替え評価を、製品時に適用するアナログレギュレータの開発過程に介在させる。
さらに、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によって所定値に制御する。
【００４２】
以下、この発明の実施の形態を、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を示す構成図である。
図において、制御装置１０はマイクロコンピュータ１１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。
【００４３】
マイクロコンピュータ１には、電源１４よりユニット電源入力ポートＰ１に対して所定の電源電圧が供給され、この電源１４はまた電源フィルタインタフェース（Ｉ／Ｆ）１１を介して端子Ｔ１に接続され、この端子Ｔ１はオルタネータ２のＢ（電源）端子、即ち励磁コイル２１の一端と接続されている。また、この端子Ｔ１にはバッテリ５も接続されている。
【００４４】
マイクロコンピュータ１は、起動後、オルタネータ２の発電制御を達成するためにオルタネータ２の発生電圧を端子Ｔ１から入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１５を介してオルタネータ出力端子電圧入力ポートＰ２に取り込む。このポートＰ２は、オルタネータ２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１０は、このポートＰ２から取り込んだオルタネータ２の発生電圧を、後述の図２および図３に示す発電制御の機能ブロックにおいて処理する。
【００４５】
マイクロコンピュータ１０の励磁コイル電圧印加論理出力ポートＰ３は出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１６を介して励磁コイルドライバ１２を構成するスイッチ（図示せず）の制御電極に接続される。このスイッチとしては、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、スイッチの一方の主電極は端子Ｔ２に接続される。
【００４６】
端子Ｔ２はオルタネータ２の励磁コイル２１の他端（マイナス側）と接続されている。オルタネータ２の励磁コイル２１に対する印加電圧のＯＮ／ＯＦＦは、マイクロコンピュータ１０のポートＰ３からインターフェース１６を介して励磁コイルドライバ１２のスイッチ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１０はポートＰ３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１６で電流か電圧に変換して励磁コイルドライバ１２のスイッチを駆動する。
【００４７】
マイクロコンピュータ１０のオルタネータステータ１相発生電圧入力ポートＰ４は入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１７を介して端子Ｔ３に接続され、この端子Ｔ３は整流回路３を介してオルタネータ２のステータの一相出力側例えばＶ相ステータ２４の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１０はインタフェース１７を介してオルタネータ発電中のステータのＶ相電圧をポートＰ４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。
【００４８】
外部ユニット例えばエンジン制御装置（ＥＣＵ）４に接続された端子Ｔ５は入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１８を介してマイクロコンピュータ１０の外部パルス入力ポートＰ５に接続されると共に電源投入トリガインタフェース（Ｉ／Ｆ）１３を介して電源１４に接続される。また、マイクロコンピュータ１０の第３のＰＷＭ出力ポートＰ６が出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１９を介してＥＣＵ４に接続される。
【００４９】
図２〜図４はマイクロコンピュータ１０によるオルタネータ２の発電制御を機能的に示すブロック図である。
なお、この図２〜図４における各部ロックは、図２の上部に示すような処理ブロックに分類される。
先ず、図２を参照して、その機能を説明する。オルタネータ出力端子１０１即ちポートＰ２からの電圧はサンプリング部１０２に入力され、また、ポートＰ４からの後述のオルタネータ回転数（ＶＡＬＵＥ１）に基づくリプル同期回避周期演算部１０３からの演算結果がサンプリング部１０３に入力され、そのサンプリング結果が標本値履歴格納部１０４に格納される。さらに、標本値履歴格納部１０４のサンプリング結果の最大値・最小値が標本値ＭＡＸ・ＭＩＮ格納部１０５に格納される。
【００５０】
リプル幅演算部１０６では標本値ＭＡＸ・ＭＩＮ格納部１０５に格納されている標本値のリプル幅を演算し、その結果をリプル幅（ＶＡＬＵＥ６）１０９として出力する。また、移動平均演算処理部１０７では、標本値ＭＡＸ・ＭＩＮ格納部１０５の出力と、上記ＶＡＬＵＥ１とＶＡＬＵＥ６に基づいて演算を行う履歴参照個数演算部１０８の出力とからオルタネータ実効発電電圧（ＶＡＬＵＥ２）１１０を求めて減算器１１１に出力する。
【００５１】
また、外部パルス（目標電圧指示）入力端子１１２即ちポートＰ４からバッテリ電圧抽出部１１３でバッテリ電圧を抽出して充電線ドロップ補正量演算部１１４と外部パルス周波数計測部１１５に供給する。充電線ドロップ補正量演算部１１４ではバッテリ電圧抽出部１１３の出力と上記オルタネータ実効発電電圧（ＶＡＬＵＥ２）１１０から充電線ドロップ補正量（ＶＡＬＵＥ７）１１７を出力する。また、外部パルス周波数計測部１１５で計測された外部パルス周波数をから目標電圧指示幅解釈部１１６で目標電圧指示幅を検出する。
【００５２】
オルタネータ特性補正量演算部１１８で上記ＶＡＬＵＥ１と後述のＶＡＬＵＥ１７の値からオルタネータ特性補正量を演算し、ヒステリシス補正量変更部１１９で後述のＶＡＬＵＥ９の値を変更する。そして、目標電圧指示幅解釈部１１６、充電線ドロップ補正量演算部１１４、オルタネータ特性補正量演算部１１８およびヒステリシス補正量変更部１１９の出力に基づいて補正目標電圧演算部１２０で補正目標電圧（ＶＡＬＵＥ３）１３１を求め、減算器１１１に供給して、先のオルタネータ実効発電電圧（ＶＡＬＵＥ２）１１０と減算を行い、その減算結果を論理反転抑制処理部１２１に供給する。
【００５３】
論理反転抑制処理部１２１では入力された減算結果とＶＡＬＵＥ９の値を処理して第１のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ４）１２２を得る。この第１のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ４）１２２は論理周期演算部１２３とＰＷＭ内部出力ＯＮデューティ増減処理部１４３（図３）に供給され、論理周期演算部１２３では第１のＯＮ／ＯＦＦ論理周期（ＶＡＬＵＥ９）１２４を得る。
【００５４】
また、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ４）１２２はアンド回路１２５に供給され、後述の第２のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ５）１４５（図３）と論理処理され、第２論理優先要否決定部１２６に供給される。アンド回路１２５では、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ４）１２２と第２のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ５）１３５が共に論理レベル”１”のとき”１”を出力する通常の論理動作の他に、破線で示すように第２のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ５）のＯＮデューティレイトが所定範囲例えば１０％〜９０％の範囲にあるときは第２のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ５）を強制的に出力するようになされている。
【００５５】
第２論理優先要否決定部１２６ではアンド回路１２５の出力から第２のＯＮ／ＯＦＦ論理値優先の要否を判定し、その判定結果を励磁コイルＯＮＯＦＦ論理決定部１２７へ出力する。励磁コイルＯＮ／ＯＦＦ論理決定部１２７では、入力された判定結果に基づいて励磁コイルＯＮ／ＯＦＦ論理を決定し、その決定結果に基づいて励磁コイルドライバ１２のスイッチ（ＦＥＴ）を駆動する。また、この時の励磁コイルＯＮ/ＯＦＦ論理決定部１２７の出力は励磁コイル２１のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ１１）１２８として使用されると共にＯＮデューティレイト演算部１２９へ供給され、ここで励磁コイル２１のＯＮデューティレイト（ＶＡＬＵＥ１０）１３０が演算される。
【００５６】
次に、図３を参照して、その機能を説明する。
オルタネータステータ１相発生電圧波形抽出端子１３２即ちポートＰ４からの入力はエッジカウント回路１３３でそのローレベルからハイレベルへの変化がカウントされ、そのカウント値に基づいてオルタネータ回転数演算処理部１３４でオルタネータ回転数（ＶＡＬＵＥ１）１３５が検出される。また、エッジカウント回路１３３のカウント値に基づいてステータ１相電圧抽出部１３６でステータ発生電圧（ＶＡＬＵＥ８）１３７が抽出される。
【００５７】
また、オルタネータ発電モード判定部１３８で上記ＶＡＬＵＥ１、ＶＡＬＵＥ８と後述のＶＡＬＵＥ１３に基づいて発電モードが判定され、その判定結果が発電モードであれば発電モード（ＶＡＬＵＥ１４）１３９として出力され、時間当たり増減量の更新部１４０に供給される。更新部１４０の出力は時間当たり増加量、時間当たり減少量（ＶＡＬＵＥ９）としてＰＷＭ内部出力ＯＮデューティ増減処理部１４３に供給される。
【００５８】
ＰＷＭ内部出力（１）周波数修正部１４２で上記ＶＡＬＵＥ１、ＶＡＬＵＥ９と後述のＶＡＬＵＥ１２に基づいて周波数が修正され、その修正結果がＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ増減処理部１４３に供給される。ここで、ＰＷＭ内部出力（１）は、励磁コイルに対する出力（電圧制御用）を実質的に表している。ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ増減処理部１４３では、その修正周波数と、先のＶＡＬＵＥ４、ＶＡＬＵＥ９とに基づいてＯＮデューティの増減処理を行い、ＯＮデューティ上限・下限制限部１４４で上記ＶＡＬＵＥ１に基づいてＯＮデューティの上限、下限の制限を行って第２のＯＮ/ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ５）としてアンド回路１２５（図２）へ出力する。
【００５９】
また、ユニット電源遮断決定部１４６は、上記ＶＡＬＵＥ１、ＶＡＬＵＥ１３およびＶＡＬＵＥ１４と内部タイマのカウント値に基づいてユニット電源の遮断を決定する。
【００６０】
次に、図４を参照して、その機能を説明する。
励磁コイル実効印加電圧演算部１５０は励磁コイル２１の実効印加電圧を演算して、オルタネータ駆動トルク強度演算部１５１とオルタネータ出力強度演算部１５２へ供給する。オルタネータ駆動トルク強度演算部１５１では入力された実効印加電圧と上記ＶＡＬＵＥ１およびユニット温度に基づいてオルタネータ２の駆動トルク強度を演算し、その演算結果に基づいてＰＷＭ内部出力（２）ＯＮデューティ演算部１５３でＯＮデューティを演算してＰＷＭ内部出力（２）更新部１４８へ出力する。ここで、ＰＷＭ内部出力（２）は、外部ユニットに対する情報の伝達（外部ユニットへの情報伝達用）を実質的に表している。
【００６１】
一方、オルタネータ出力強度演算部１５２では入力された実効印加電圧からオルタネータ出力強度を演算し、オルタネータ出力強度（ＶＡＬＵＥ１２）１５４として出力する。
また、発電状況診断部１５６は上記上記ＶＡＬＵＥ１、ＶＡＬＵＥ２、ＶＡＬＵＥ３，ＶＡＬＵＥ８およびＶＡＬＵＥ１１とユニット温度および内部タイマのカウント値に基づいて発電状況を診断し、その診断結果をオルタネータ診断コード（ＶＡＬＵＥ１３）として出力すると共にＰＷＭ内部出力（２）周波数演算部１５７に供給する。ＰＷＭ内部出力（２）更新部１５８では演算部１５３と１５７の出力に基づいてＰＷＭ内部出力（２）を更新し、第３のＰＷＭ出力１５９としてポートＰ６より出力する。
【００６２】
次に、動作について、図５〜図９を参照して説明する。
先ず、メイン処理について図５および図６を参照しながら説明する。
ステップＳ１で初期化し、ステップＳ２でオルタネータ実効発電電圧（ＶＢeffec）、標本値最大値（ＶＢmax）、標本値最小値（ＶＢmin）、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理周期（Flogic1）、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理（ＯＮ／ＯＦＦFlogic1）、励磁コイル２１を励磁している論理（ＥＸＣlogic）、励磁コイルのＯＮデューティレイト（Ｄcoil）を取得するためのタイマ割り込み処理を開始する。
【００６３】
次いで、ステップＳ３でステータ１相発生電圧のローレベルからハイレベルへのエッジのカウント値（ＰＰcounter）と、ステータ１相発生電圧（ＶＰ）を取得するための電圧エッジ割り込み処理（１）を開始し、ステップＳ４でＥＣＵ４の出力のローレベルからハイレベルへのエッジのカウント値（ＧＰcounter）と、外部パルスがハイレベルのときの電圧（ＶＢothers1）と、外部パルスのＯＮデューティレイト（Ｇduty）を取得するための電圧エッジ割り込み処理（２）を開始する。
【００６４】
次いで、ユニット温度（θunit）を計測し（ステップＳ５）、オルタネータ回転数（Ｎalt）を演算すると共にＰＰcounterをリセットし（ステップＳ６）、同期回避サンプリング周波数即ちサンプリング周期（Ｔsamp）を演算し（ステップＳ７）、外部周波数（ＦＧ）を演算すると共に外部ユニットの目標電圧指示値（ＶＭref）を解釈し（ステップＳ８）、外部ユニットからのバッテリ電圧情報（ＶＳ）を解釈すると共に充電線ドロップ補正量（ΔＶＭref1）を演算し（ステップＳ9）する。
【００６５】
次いで、オルタネータ特性補正量（ΔＶＭref2）を演算し（ステップＳ１０）、補正目標電圧（Ｖref）を演算し（ステップＳ１１）、リプル幅（ΔＲＩＰ）を演算し（ステップＳ１２）、移動平均履歴参照個数（nref）を演算し（ステップＳ１３）、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力周波数（Ｆpwm1）を修正し（ステップＳ１４）、オルタネータ発電モード（ＧＭＯＤＥ）を更新し（ステップＳ１５）、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ増減量(Ｄup,Ｄdown）を更新し（ステップＳ１６）、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ上限値(Ｄmax,Ｄmin）を設定する（ステップＳ１７）。
【００６６】
そして、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理（ＯＮ／ＯＦＦFlogic1）が“１”か否かを判定し（ステップＳ１８）、“１”であれば、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ（Ｄpwm1）が上限値(Ｄmax）より大きいか否かを判定し（ステップＳ１９）、大きければその第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティを上限値に設定し（ステップＳ２０）、小さければ第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティの加算、即ちその第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティに増分（ΔＤup）を加算する（ステップＳ２１）。
【００６７】
一方、ステップＳ１８で第１のＯＮ／ＯＦＦ論理（ＯＮ／ＯＦＦFlogic1）が “１”でなければ、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ（Ｄpwm1）が下限値(Ｄmin）より小さいか否かを判定し（ステップＳ２２）、小さければその第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティを下限値に設定し（ステップＳ２３）、大きければ第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力ＯＮデューティの減算、即ちその第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティに減分（ΔＤdown）を減算する（ステップＳ２４）。
【００６８】
次いで、励磁コイル実効印加電圧（Ｖcoil）を演算し（ステップＳ２５）、オルタネータ駆動トルクを演算し（ステップＳ２６）、オルタネータ出力強度（Ｉout：ＶＡＬＵＥ１２）を演算し（ステップＳ２７）する。次いで、オルタネータ発電状況（DOOD）を診断し（ステップＳ２８）、ＰＷＭ内部出力（２）ＯＮデューティレイト（Ｄpwm2）を演算し（ステップＳ２９）、ＰＷＭ内部出力（２）周波数（Ｆpwm2）を演算し（ステップＳ３０）ＰＷＭ内部出力（２）を更新する（ステップＳ３１）。
【００６９】
そして、オルタネータ回転数（Ｎalt）（ＶＡＬＵＥ１）、オルタネータ発電状況（DOOD）（ＶＡＬＵＥ１３）および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ増減量(GMODE）（ＶＡＬＵＥ１４）に基づいて、ユニット電源遮断条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ３２）、成立してなければメイン処理周期調整のウエイト付けを行い（ステップＳ３３）、ステップＳ５に戻って、上述と同様の動作を繰り返し、成立していればユニット電源を遮断する（ステップＳ３４）。
【００７０】
次に、タイマ割り込み処理について図７および図８を参照しながら説明する。先ず、オルタネータ出力のサンプリングを行い（ステップＳ４１）、標本値履歴（ＶＢhis）を格納し（ステップＳ４２）、標本値最大値（ＶＢmax）、標本値最小値（ＶＢmin）を格納し（ステップＳ４３）、移動平均履歴参照個数（nref）の値に基づいて移動平均演算処理を行い（ステップＳ４４）、オルタネータ実効発電電圧（ＶＢefect：ＶＡＬＵＥ２）を求め（ステップＳ４５）、前回のサイクルである後述の第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理周期（Ｆlogic1：ＶＡＬＵＥ９）に基づいて目標電圧（Ｖref）のヒステリシスを補正する（ステップＳ４６）。
【００７１】
そして、オルタネータ実効発電電圧（ＶＢefect）と目標電圧（Ｖref）の大小を比較し（ステップＳ４７）、オルタネータ実効発電電圧が目標電圧より大きければ、論理反転抑制処理および連続判定カウンタの加算を行い（ステップＳ４８）、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理周期（Ｆlogic1：ＶＡＬＵＥ９）に基づいてカウンタが上限値に達したか否かを判定し（ステップＳ４９）、上限値に達しておればＯＦＦ論理を確定し（ステップＳ５０）、カウンタが上限値に達しなければＯＦＦ論理を確定することなく次のステップＳ５４（図８）に進む。
【００７２】
一方、ステップＳ４７で、オルタネータ実効発電電圧が目標電圧より大きくなければ、同様に論理反転抑制処理および連続判定カウンタの加算を行い（ステップＳ５１）、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理周期（Ｆlogic1：ＶＡＬＵＥ９）に基づいてカウンタが上限値に達したか否かを判定し（ステップＳ５２）、上限値に達しておればＯＮ論理を確定し（ステップＳ５３）、カウンタが上限値に達しなければＯＮ論理を確定することなく次のステップ５４（図８）に進む。
【００７３】
次に、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理を更新してこれをＯＮ／ＯＦＦlogic1（ＶＡＬＵＥ４）とし（ステップＳ５４）、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理周期を更新してこれをＦlogic1（ＶＡＬＵＥ９）とし（ステップＳ５５）、ＰＷＭ内部出力（１）をモニタし、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理ＯＮ／ＯＦＦＦlogic2（ＶＡＬＵＥ５）を回収する（ステップＳ５６）。
【００７４】
そして、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理（ＯＮ／ＯＦＦFlogic1）と第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理ＯＮ／ＯＦＦＦlogic2の論理積（ＡＮＤ）をとり（ステップＳ５７）、“１”であればスイッチング素子としてＦＥＴを含む励磁コイルドライバ１２（図１）を駆動して励磁コイル２１（図１）を駆動（ＯＮ）し（ステップＳ５８）、励磁コイルＯＮ中をカウンタで加算する（ステップＳ５９）。
【００７５】
一方、ステップＳ５７で、“０”であれば、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティレイトが下限で且つ第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理ＯＮ／ＯＦＦＦlogic2が“１”であるか否かを判定し（ステップＳ６０）、肯定であれば励磁コイルドライバ１２を駆動して励磁コイル２１を駆動（ＯＮ）し（ステップＳ６１）、励磁コイルＯＮ中をカウンタで加算する（ステップＳ６２）し、否定であれば励磁コイルドライバ１２の駆動停止して励磁コイル２１（図１）を消勢（ＯＦＦ）し（ステップＳ６３）、励磁コイルＯＦＦ中をカウンタで加算する（ステップＳ６４）。
【００７６】
そして、励磁コイル２１のＯＮデューティレイト（Ｄcoil）を演算し（ステップＳ６５）、同期回避サンプリング周波数（Ｔsamp）の値に基づいて次回の割り込みタイミングを設定し（ステップＳ６６）、タイマ割り込み処理を終了する。
【００７７】
次に、上述の図５のステップＳ３およびＳ４におけるそれぞれ電圧エッジ割り込み処理（１）および（２）について、図９および図１０を参照しながら説明する。
先ず、図９に示すステータ１相分の発生電圧に関連した電圧エッジ割り込み処理（１）では、ステータ１相発生電圧のローレベルからハイレベルへのエッジをカウンタで加算してカウント値（ＰＰcounter）とし（ステップＳ７１）、ステータ１相発生電圧をサンプリングしてこれをＶＰ（ＶＡＬＵＥ８）とし（ステップＳ７２）、電圧エッジ割り込み処理（１）を終了する。
【００７８】
また、図１０に示す外部パルスに関連した電圧エッジ割り込み処理（２）では、外部パルスハイレベル時の電圧をサンプリングしてこれをＶＢothers1とし（ステップＳ８１）、外部パルスのＯＮデューティレイト（Ｇduty）を計測し（ステップＳ８２）、外部パルスのローレベルからハイレベルへのエッジをカウンタで加算してカウント値（ＧＰcounter）とし（ステップＳ８３）、電圧エッジ割り込み処理（２）を終了する。
【００７９】
このように、本実施の形態では、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。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。また、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デューティー比換算したりする必要なくして電圧制御を行うことが出来る。つまりあらゆる電磁仕様のオルタネータで汎用性があるということである。
【００８０】
さらに、ＯＮデューティーレイトと周波数が安定的なＰＷＭによって決定する第２のＯＮ／ＯＦＦ論理が、目標電圧と発電電圧との大小関係だけで決定し、ＯＮデューティーレイトも論理周期も不安定な第１のＯＮ／ＯＦＦ論理のＯＮデューティレイトと周波数を誘導・抑制するので、最終制御段となる励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理のＯＮデューティーレイトおよび論理周波数が結果的に所定周波数範囲で安定していることを両立している。
【００８１】
なぜなら、励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦの周波数の安定性は、励磁コイル電流の安定性であり、つまりオルタネータの発電電圧の安定性である。励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦの周波数が大きく変動（高くなったり低くなったり）すると、低すぎるとき励磁コイル電流の変動が大きいためオルタネータの発電電圧が不安定になって例えばヘッドランプやルームランプやインパネランプの明暗を引き起こすうえ、オルタネータは車両負荷の電力供給源であるために、その電圧の不安定が他の電子制御ユニットにとって好ましくない場合も多く、高すぎる時つまり励磁コイルへの電圧印加を決定付けるレギュレータの半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦスイッチ周期が高く、そのスイッチに連動して発生するスイッチングサージが場合によっては他の電子部品に対して好ましくない周波数に至ったり、場合によってはラジオ周波数エリアに至っていわゆるラジオノイズが発生したりする。
【００８２】
つまりレギュレータの励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦの周波数は高すぎても低すぎてもだめであり、多数の電子ユニットを搭載する近代の自動車の電力源となるオルタネータのレギュレータで、それらを満たせないことはもはや論外で、そもそも従来ディジタルレギュレータもその裏の目的には、励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦの周波数を所定周波数で固定的にしたいがために、予めＯＮデューティレイトと周波数を決定しようとしているのであって、それがもたらす効果の大きさゆえ汎用性を欠いてしまうことをトレードオフとすることを受け止めている。従って、本実施の形態により、汎用性との両立を達成する一つの性能である励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦの周波数の所定周波数範囲での安定性を向上させることが出来る。
【００８３】
また、目標電圧とオルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得る大小の論理は、発電電圧が目標電圧に近似している状況下では論理反転が高周波となる。つまり、比較のたびに論理が反転するようなことになり得る。そこで一旦決定した論理がすぐ反転しないように目標電圧にヒステリシス補正を施すが、本実施の形態では、そのヒステリシス補正量がオルタネータ回転数とオルタネータ出力強度に基づいて好適に変更されるので、そのヒステリシス補正をオルタネータのあらゆる運転状況で達成できる。
【００８４】
さらに、オルタネータの電磁仕様が変わって回転数に対する出力効率が変わってしまう場合でも、結果的な大小論理の反転周波数に基づいてヒステリシス補正量がフィードバック変更される（現在の補正量が結果的に大小論理周波数を低すぎることにしてしまっても、その結果を反映して補正量を小さくしたり、逆に高すぎることになってしまっても補正量を大きくしたりする）方法が準備されているので、オルタネータの電磁仕様にとらわれることなくヒステリシス補正を行うことが出来る。
【００８５】
また、ヒステリシス補正だけでも、目標電圧とオルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得る大小の論理周波数の好適な安定化を達成できるが、もし、より精度の高い発電電圧での制御が求められた場合に（従来精度に比べれば本発明のヒステリシス補正だけで既に満足レベル）、ヒステリシス補正量には拡大の方向で限界がある。つまり、目標電圧のヒステリシス補正量の拡大はそのまま発電電圧の振れ幅として現れるということである。本実施の形態では、ヒステリシス補正とは別に、同じ効果を果たす論理反転抑制手段が準備されている。つまり、各論理で別々に論理継続カウンタがあってカウンタが満たされないことには論理反転できないように抑制してある。
【００８６】
さらに、抑制強度が大判定の論理と小判定の論理とで異なり、特に励磁コイルへの電圧印加がＯＦＦにするべき側の論理には抑制強度が弱くしてある。これは、急な負荷遮断に対する応答性はよくするためである。また、ヒステリシス補正量のフィードバック修正と同じようなフィードバック修正を備えており、異なる点は、そこにも前記応答性をよくする考慮がされていて、励磁コイルへの電圧印加がＯＮにするべき側の抑制強度だけが強弱されるようになってあることである。ヒステリシス補正と同じく、オルタネータの電磁仕様にとらわれることなく目的を達成できる。
【００８７】
また、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の周波数を第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の周波数に近づけることにあわせて、同時に第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の周波数も第１のＯＮ／ＯＦＦ論理」の周波数に近づけさせる（ねらいの励磁コイルＯＮ／ＯＦＦ周波数の範囲で）ことによって、ヒステリシス補正の負担を軽減させることができる
【００８８】
また、本実施の形態では、実質的にソフトウェアによるフィルタを備えることによって、サンプリングするその前に大容量のコンデンサを備えたり、微分や積分の複雑なフィルタ回路を構成したりすることを廃することを達成している。また、ソフトウェアフィルタもオルタネータの出力強度や回転数によって最適にフィルタ強度が調整されるので、フィードバック制御が前記従来ディジタルレギュレータのようにやみくもに遅くなったりはしないことを達成している。（リプル上下幅はオルタネータの出力強度に依存する、またリプル周波数はオルタネータ回転数に依存する、から出力強度と回転数でフィルタ強度を調整する。当然、リプルが小さいときはフィルタも弱くていいし、リプルが大きく且つ周波数が小さいとき特にフィルタが強い方がいい。）つまり従来でいう大容量コンデンサの容量がその時々のリプルにあわせて変化するようなことになっている。
【００８９】
また、リプルとサンプリング周期が同期すると、いくらソフトウェアフィルタが優れていてもオルタネータの実効発電電圧を得ることは不可能となり、リプルの頂点で同期すると発電電圧が高すぎるとフィードバックされて制御電圧がリプルの高さ分で低下し、リプルとリプルの谷部で同期すると逆に制御電圧がリプルの低さ分で上昇するが、本実施の形態では、オルタネータ回転数に基づいて、リプル周波数に同期しないようなサンプリング周波数を演算またはテーブル検索することによって適時変更していくことで、この問題を解決している。
【００９０】
また、マイクロコンピュータの負担を軽減するべく工夫のサンプリング手段も準備されている。つまり１つのリプルの発生タイミングを捕らえることによって、継続的にサンプリングする必要がなくなり（フィードバックの応答性に悪影響のない程度ではある）、その後のリプル形状を予測して最小限のサンプリング回数で実効発電電圧を推定できるので、マイクロコンピュータのプログラム進行上においてもサンプリング処理の密度が減ってプログラムの開発を容易とするし、動作クロックも落とせることからマイコンや振動子の低コスト化にも貢献する可能性もある。１つのリプルの発生タイミングはオルタネータのステータ１相分の電圧波形の発生タイミングに基づいて捕らえられることに着目している。
【００９１】
また、オルタネータの出力端子で電圧制御する電圧制御装置はどうしても、出力電流が増えれば増えるほど充電線ドロップで、バッテリ端子での電圧が下がってしまい、バッテリの受け入れ電圧に対してズレが生じる（Ｂ検出電圧制御装置の欠点）。本実施の形態では、これを補正して、いわゆるＳ検出レギュレータ相当の性能を達成できる。外部信号入力端子電圧とは、オルタネータの端子電圧以外のバッテリ電圧に関連する電圧を抽出できる信号線であればなんでも参考になる。専用に準備されたものでなくてよい。通信線でも警報ランプドライブ線でもよい。
【００９２】
また、オルタネータの出力強度の推定をするに、よく励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイト」が用いられるが、励磁コイルへの印加電圧はオルタネータの発電電圧であって、発電電圧は温度特性や外部要因などで変化するので、ＯＮデューティーレイトだけでは推定の精度は良とは言えない問題があったが、本実施の形態では、これを励磁コイルへの実効印加電圧に換算して解釈することによって精度が向上する。
【００９３】
また、ＥＣＵは、オルタネータの駆動トルクを推定するために、励磁コイルの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦスイッチ波形を入力する場合があるが、しかし、励磁コイルの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ波形が周波数もＯＮデューティも安定していない電圧制御装置の場合、ＥＣＵがＯＮデューティーレイトをデジタル認識するには難儀となる。せめて周波数は上限が制限されておかないと、ＯＮ／ＯＦＦセットの時間（周期）を計測するにもそれがいつ終わるのかわからないのでＥＣＵの計測タイマがオーバーフローしたりする。本実施の形態では、すでに周波数とＯＮデューティーを安定化してＰＷＭ出力しているので、ＥＣＵによるデジタル認識は容易となりハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができる。また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができる。
【００９４】
また、上記の方法で、ＥＣＵが容易にオルタネータ励磁コイルへの電圧印加ＯＮデューティーレイトを得たとしても、実は励磁コイルに印加される電圧はオルタネータの発電電圧であって、発電電圧はレギュレータ温度に依存しているため、ＯＮデューティだけで駆動トルクを推定しようとするとズレが生じる。
【００９５】
本実施の形態では、励磁コイルのＯＮデューティーを、励磁コイルへの印加電圧に換算した結果に依存したＰＷＭ出力をするので、ＥＣＵはその時点の制御電圧に関係なくより好適なオルタネータの駆動トルクの推定が可能になる。ここでも同じく、電圧制御装置がすでに周波数と換算印加電圧を示すＯＮデューティーを安定化してＰＷＭ出力しているので、ＥＣＵによるデジタル認識は容易となりハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができる。また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができる。
【００９６】
また、オルタネータの駆動トルクを推定するために、励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーや励磁コイルへの換算印加電圧を使うのは、実は励磁コイル電流を得ようとしている。励磁コイルへの換算印加電圧は従来例から比べるとよりよいが、実は励磁コイルの抵抗成分が温度依存があるために、換算印加電圧を得たとしても励磁コイル電流の推定にはズレがある。
【００９７】
本実施の形態では、まさに励磁コイルに流れている電流に依存したＰＷＭ出力をするので、もはやＥＣＵがオルタネータの駆動トルクを推定するにズレはほとんど生じなくなる。ここでも同じく、電圧制御装置がすでに周波数と励磁電流を示すＯＮデューティーを安定化してＰＷＭ出力しているので、ＥＣＵによるデジタル認識は容易となりハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができる。また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができる。
【００９８】
実は、励磁電流と駆動トルクの関係はオルタネータ回転数に依存し、またその係数はオルタネータ出力クラスや電磁仕様によって変化するので、ＥＣＵはオルタネータ毎に駆動トルクの解釈を変更する必要があった。本実施の形態では、とくにオルタネータ駆動トルクの絶対値を示すＰＷＭ出力とした場合、まさにＥＣＵはテーブルの変更なしにオルタネータの駆動トルクを、オルタネータ出力クラスや電磁仕様に関係なく（スタンダード化されていれば製造メーカーにも関係なく）認識することができ、もはや誤差もズレもない。さらにここでも同じく、レギュレータがすでに周波数と励磁電流を示すＯＮデューティーを安定化してＰＷＭ出力しているので、ＥＣＵによるデジタル認識は容易となりハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができる。また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができる。
【００９９】
また、ＥＣＵは、レギュレータの第３のＰＷＭ出力の周波数とＯＮデューティーレイトまたはＯＮ時間だけを監視するだけで、オルタネータ駆動トルクに関する情報とレギュレータの診断情報を同時に取得することができる。
【０１００】
また、電圧制御装置が、外部パルス信号を入力するとしたら２つの情報即ち周波数とＯＮデューティーを抽出できる。例えば、周波数は目標電圧の外部ユニット指示を表わし、ＯＮデューティーは外部ユニットが認識するバッテリ電圧（オルタネータがＢ検出による電圧制御の場合、オルタネータ以外の抽出点のバッテリ電圧情報は非常に有効に使える。）を表わしたりできる。外部パルスに乗せる情報は、この２つに限らなくてもその他オルタネータの発電制御に有効な情報であればなんでもよい。また、１つの情報でよければ、外部ユニットはＯＮデューティをわざわざ構成しなくてもよい。するとワンショットパルスでいいので、外部ユニットも楽になるし、レギュレータも楽になる。また、ワンショットパルスであれば従来のアナログレギュレータであってもＦＶ変換で認識可能である。
【０１０１】
また、オルタネータに搭載する電圧制御装置の場合、なにをトリガに電源起動して、なにをトリガに電源遮断するかを考えなくてはならない。通常従来では、イグニッション電源や、警報ランプ電源などの、ドライバのキーオン・オフに関連する信号線を電源起動と電源遮断に利用していたので問題なかったが、それらがない場合、新しいトリガを抽出する必要がある。本実施の形態では、外部ユニットとの通信線の論理反転を起動トリガ利用している。通信線とは外部パルス信号も含むし、複雑なディジタル通信線（ＳＣＩ、ＬＡＮ、ＣＡＮ…）でもいい。
【０１０２】
さて問題は、通信線によるトリガは電源遮断には使わない方が懸命である。起動中の通信線断線はありえる話で、通信線が断線したごときでオルタネータが発電停止することはフェールセーフにおいて好ましくない。だから、本実施の形態では、電源遮断は別の方法、つまりオルタネータが初期励磁状態を所定時間に渡って継続したとき、または継続かつオルタネータ回転数がゼロであることを判定したときに実行する。
【０１０３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、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によって所定値に制御するオルタネータの電圧制御装置において、目標電圧とオルタネータの発電電圧との比較で得た大小の論理を第１のＯＮ／ＯＦＦ論理として出力する第１の論理出力手段と該第１のＯＮ／ＯＦＦ論理に基づいてＯＮデューティーレイトが励磁コイル時定数を考慮した増減量で増減するＰＷＭ内部出力の論理を第２のＯＮ／ＯＦＦ論理として出力する第２の論理出力手段とを備え、上記第１および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理処理結果を上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理とするので、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に、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せず、また、励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理のＯＮデューティーレイトおよび論理周波数を結所定周波数範囲で安定させて両者を両立させることができるという効果がある。さらに、請求項１の発明によれば、上記第１の論理出力手段に対して上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理が反転しにくくする論理反転抑制手段を設け、ＯＮ論理→ＯＦＦ論理およびＯＦＦ論理→ＯＮ論理でその抑制強度が異なり、該抑制強度は上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の結果的論理周期に基づいてフィードバック変更されるので、一旦決定した論理がすぐ反転しないように目標電圧にヒステリシス補正を施すことがオルタネータのあらゆる運転状況に応じて可能になるという効果がある。
【０１０４】
また、請求項２の発明によれば、上記目標電圧は、上記オルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得る大小の論理を保持する方向でヒステリシス補正が施され、該ヒステリシス補正量がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づいて変化し、また上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の反転周期に基づいてフィードバック変更するので、一旦決定した論理がすぐ反転しないように目標電圧にヒステリシス補正を施すことがオルタネータのあらゆる運転状況に応じて可能になるという効果がある。
【０１０６】
また、請求項３の発明によれば、上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力の論理周期は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって変更され、または上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の周期に基づいて変更されるので、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の周波数を確実に設定できるという効果がある。
【０１０７】
また、請求項４の発明によれば、サンプルングして得たオルタネータの発電電圧を標本値として過去数回に渡って記憶する記憶手段と、その都度最新の標本値と以前数回分の過去の標本値に基づいて移動平均演算して現在の発電電圧として解釈する演算手段とを備え、上記以前数回分の過去標本値の参照個数がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に基づいて変更され、上記移動平均演算のために参照される標本の個数は２の乗数倍の個数であり、該参照する標本の総和を２進数解釈して参照個数回の右方向ビットシフトだけで区間平均値を得るので、微分や積分の複雑なフィルタ回路を用いることなく、実質的にソフトウェアフィルタのより区間平均値が得られ、また、このソフトウェアフィルタもオルタネータの出力強度や回転数によって最適にフィルタ強度が調整されるので、フィードバック制御が従来に比し高速になるという効果がある。
【０１０８】
また、請求項５の発明によれば、上記オルタネータの発電電圧は、サンプリング周期が変更されるサンプリングで標本化されるので、オルタネータの実効発電電圧を確実に得ることができるという効果がある。
【０１０９】
また、請求項６の発明によれば、上記サンプリング周期は、オルタネータ回転数に基づいて演算またはテーブル検索されるので、オルタネータの実効発電電圧を確実に得るのに寄与できるという効果がある。
【０１１０】
また、請求項７の発明によれば、上記サンプリングは、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形の発生タイミングをトリガに開始され、開始してから所定時間の間だけ所定周期で断続的に実施され、該所定時間および所定周期は前回までの上記トリガ間隔に基づいて演算またはテーブル検索されるので、マイコンのプログラム進行上においてもサンプリング処理の密度が減ってプログラムの開発を容易とし、また、動作クロックも落とせることからマイコンや振動子の低廉化に寄与できるという効果がある。
【０１１１】
また、請求項８の発明によれば、上記オルタネータ回転数を、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形のＬｏｗ→Ｈｉｇｈへの転移エッジの時間間隔に基づいて演算する演算手段を備えたので、ＦＶ変換などしてオルタネータ回転数を解釈する必要がなくなるという効果がある。
【０１１２】
また、請求項９の発明によれば、上記目標電圧は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって導かれる量でシフトされ、またはオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧や外部ユニットからのバッテリ電圧を示す情報との偏差に基づいて定期的に補正されるので、バッテリ端子での電圧の低下がなくなり、バッテリ電圧の安定化を図ることができるという効果がある。
【０１１３】
また、請求項１０の発明によれば、上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力のＯＮデューティーレイトの増減には、上記励磁コイルの時定数を考慮した時間当たり増減量の抑制が施され、該時間当たり増加量の抑制強度は上記励磁コイルの時定数に比べてより強く設定され且つオルタネータ回転数に基づいて変更または禁止され、該時間当たり増減量の抑制はオルタネータの特殊な発電モードに基づいて増減禁止または抑制解除され、オルタネータ回転数やユニット温度に基づいてＯＮデューティーレイトに上限および下限が設定されるので、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理のＯＮデューティーのハンチングを無くし、増加の抑制によりいわゆるＬＲＣ機能を達成させ、上限の設定により電磁音抑制や駆動トルク抑制が可能となり、また、下限の設定によりフローティング制御が可能になるという効果がある。
【０１１４】
また、請求項１１の発明によれば、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理は、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形のピーク電圧または平均電圧に基づいて、上記第１および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理処理結果に関係なく強制的に論理ＯＮにするので、バッテリー電圧の方がオルタネータ目標電圧より高いような状況で、オルタネータが発電しなくてもいいような状況下でもある程度は発電するようにするいわゆるフローティング制御が可能になるという効果がある。
【０１１５】
また、請求項１２の発明によれば、上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトと上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトとの積算値、または上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理の時間当たりＯＮ論理レイトを該励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトとして解釈するので、励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトを容易に認識できるとい効果がある。
【０１１６】
また、請求項１３の発明によれば、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトと、その時のオルタネータ発電電圧に基づいて該励磁コイルへの実効印加電圧を演算する演算手段を備えたので、オルタネータの出力強度や駆動トルク強度を推定する精度を向上するのに寄与できるという効果ある。
【０１１７】
また、請求項１４の発明によれば、上記オルタネータの出力強度や上記オルタネータの駆動トルク強度を、オルタネータ出力端子に発生する電圧リプルの上下幅や電圧高をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または充電線の電圧降下により発生するオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧との電圧偏差をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトや上記励磁コイルへの換算印加電圧とオルタネータ回転数とをパラメータとした演算やテーブル検索によって推定するので、外部ユニットによるデジタル認識は容易となり、ハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができ、また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができるという効果がある。
【０１１８】
また、請求項１５の発明によれば、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイト、上記励磁コイルへの実効印加電圧、上記オルタネータの出力強度や上記オルタネータの駆動トルク強度、または上記励磁コイルの励磁電流そのもの、の率や絶対値に依存するＯＮデューティーレイトを示すＰＷＭ出力手段を備えたので、外部ユニットによるデジタル認識は容易となり、ハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができ、また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができるという効果がある。
【０１１９】
また、請求項１６の発明によれば、上記ＰＷＭ出力手段の出力は所定の基本周波数を含み、該周波数が電圧制御装置の自己診断情報に基づいて変化し、該周波数が変わっても上記基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトは変わらないか、または該周波数が変わっても上記基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトに基づくＯＮ時間は変わらないので、ＰＷＭ出力の周波数とＯＮデューティーレイトまたはＯＮ時間だけを監視するだけで、オルタネータ駆動トルクに関する情報と電圧制御装置の診断情報を同時に取得することができるという効果がある。
【０１２０】
また、請求項１７の発明によれば、外部ユニットからのパルス信号の周波数または該周波数とデューティーに基づいてバッテリ電圧に関連する電圧および目標電圧の上記外部ユニット指示を認識するためのインタフェースを備えたので、オルタネータの目標電圧を外部ユニットで変更でき、また、バッテリ電圧と目標電圧を外部ユニットで指示できるという効果がある。
【０１２１】
また、請求項１８の発明によれば、電圧制御装置の電源遮断を、上記オルタネータが初期励磁状態を所定時間に渡って継続したとき、または継続かつオルタネータ回転数がゼロであることを判定したときに実行するので、電圧制御装置の電源遮断に専用のトリガ手段を設ける必要が無くなるという効果がある。
【０１２２】
さらに、請求項１９の発明によれば、電圧制御装置の電源起動を、外部ユニットと接続する情報通信線の論理反転をトリガにして実行するので、電圧制御装置の電源起動に専用のトリガ手段を設ける必要が無くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１を示す機能ブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１を示す機能ブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態１を示す機能ブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 電圧制御装置、 ２ オルタネータ、 ４ ＥＣＵ、 ５ バッテリ、 １０ マイクロプロセッサ、 １２ 励磁コイルドライバ、 ２１ 励磁コイル。
【発明の属する技術分野】
この発明は、オルタネータの電圧制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、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によって所定値に制御する電圧制御装置において、マイコンを用いてディジタル方式で調整を行う方法としては、例えば特開平０５−１７６４７７号公報を代表として既存である。
【０００３】
このような従来のオルタネータの電圧制御装置では、オルタネータの発生電圧を目標電圧へ追従応答性良好に制御する場合、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する。
【０００４】
そして、励磁電流の目標値と予測値との偏差に基づいて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に基づいて一次進み補正し、制御励磁電流を演算する。
更に、この演算によって決定した制御界磁電流に対する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設定されたテーブルから読み込むマップから選択されたＯＮ／ＯＦＦデューティー比で励磁コイルに対する印加電圧を制御し、目的を達成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のような従来のオルタネータの電圧制御装置では、以下のような問題点があった。
即ち、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、制御装置は、制御励磁電流に対するＯＮ／ＯＦＦデューティー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った。
【０００６】
この発明は、このような従来の問題点を解決するためになされたものであり、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、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オルタネータの電圧制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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電圧制御装置は、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によって所定値に制御するオルタネータの電圧制御装置において、目標電圧とオルタネータの発電電圧との比較で得た大小の論理を第１のＯＮ／ＯＦＦ論理として出力する第１の論理出力手段と該第１のＯＮ／ＯＦＦ論理に基づいてＯＮデューティーレイトが励磁コイル時定数を考慮した増減量で増減するＰＷＭ内部出力の論理を第２のＯＮ／ＯＦＦ論理として出力する第２の論理出力手段と、ＯＮ論理→ＯＦＦ論理およびＯＦＦ論理→ＯＮ論理で抑制強度が異なり、該抑制強度を上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の結果的論理周期に基づいてフィードバック変更することにより、上記第１の論理出力手段に対して上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理が反転しにくくする論理反転抑制手段とを備え、上記第１および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理処理結果を上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理とするものである。
【０００８】
請求項２の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１の発明において、上記目標電圧は、上記オルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得る大小の論理を保持する方向でヒステリシス補正が施され、該ヒステリシス補正量がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づいて変化し、また上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の反転周期に基づいてフィードバック変更するものである。
【００１０】
請求項３の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１の発明において、上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力の論理周期は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって変更され、または上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の周期に基づいて変更されるものである。
【００１１】
請求項４の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１の発明において、サンプルングして得たオルタネータの発電電圧を標本値として過去数回に渡って記憶する記憶手段と、その都度最新の標本値と以前数回分の過去の標本値に基づいて移動平均演算して現在の発電電圧として解釈する演算手段とを備え、上記以前数回分の過去標本値の参照個数がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に基づいて変更され、上記移動平均演算のために参照される標本の個数は２の乗数倍の個数であり、該参照する標本の総和を２進数解釈して参照個数回の右方向ビットシフトだけで区間平均値を得るものである。
【００１２】
請求項５の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜４のいずれかの発明において、上記オルタネータの発電電圧は、サンプリング周期が変更されるサンプリングで標本化されるものである。
【００１３】
請求項６の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項５の発明において、上記サンプリング周期は、オルタネータ回転数に基づいて演算またはテーブル検索されるものである。
【００１４】
請求項７の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項５の発明において、上記サンプリングは、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形の発生タイミングをトリガに開始され、開始してから所定時間の間だけ所定周期で断続的に実施され、該所定時間および所定周期は前回までの上記トリガ間隔に基づいて演算またはテーブル検索されるものである。
【００１５】
請求項８の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜７のいずれかの発明において、上記オルタネータ回転数を、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形のＬｏｗ→Ｈｉｇｈへの転移エッジの時間間隔に基づいて演算する演算手段を備えたものである。
【００１６】
請求項９の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜８のいずれかの発明において、上記目標電圧は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって導かれる量でシフトされ、またはオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧や外部ユニットからのバッテリ電圧を示す情報との偏差に基づいて定期的に補正されるものである。
【００１７】
請求項１０の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１の発明において、上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力のＯＮデューティーレイトの増減には、上記励磁コイルの時定数を考慮した時間当たり増減量の抑制が施され、該時間当たり増加量の抑制強度は上記励磁コイルの時定数に比べてより強く設定され且つオルタネータ回転数に基づいて変更または禁止され、該時間当たり増減量の抑制はオルタネータの特殊な発電モードに基づいて増減禁止または抑制解除され、オルタネータ回転数やユニット温度に基づいてＯＮデューティーレイトに上限および下限が設定されるものである。
【００１８】
請求項１１の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１０のいずれかの発明において、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理は、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形のピーク電圧または平均電圧に基づいて、上記第１および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理処理結果に関係なく強制的に論理ＯＮにするものである。
【００１９】
請求項１２の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１１のいずれかの発明において、上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトと上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトとの積算値、または上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理の時間当たりＯＮ論理レイトを該励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトとして解釈するものである。
【００２０】
請求項１３の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１２の発明において、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトと、その時のオルタネータ発電電圧に基づいて該励磁コイルへの実効印加電圧を演算する演算手段を備えたものである。
【００２１】
請求項１４の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１３のいずれかの発明において、上記オルタネータの出力強度や上記オルタネータの駆動トルク強度を、オルタネータ出力端子に発生する電圧リプルの上下幅や電圧高をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または充電線の電圧降下により発生するオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧との電圧偏差をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトや上記励磁コイルへの換算印加電圧とオルタネータ回転数とをパラメータとした演算やテーブル検索によって推定するものである。
【００２２】
請求項１５の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１４のいずれかの発明において、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイト、上記励磁コイルへの実効印加電圧、上記オルタネータの出力強度や上記オルタネータの駆動トルク強度、または上記励磁コイルの励磁電流そのもの、の率や絶対値に依存するＯＮデューティーレイトを示すＰＷＭ出力手段を備えたものである。
【００２３】
請求項１６の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１５の発明において、上記ＰＷＭ出力手段の出力は所定の基本周波数を含み、該周波数が電圧制御装置の自己診断情報に基づいて変化し、該周波数が変わっても上記基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトは変わらないか、または該周波数が変わっても上記基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトに基づくＯＮ時間は変わらないものである。
【００２４】
請求項１７の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１６のいずれかの発明において、外部ユニットからのパルス信号の周波数または該周波数とデューティーに基づいてバッテリ電圧に関連する電圧および目標電圧の上記外部ユニット指示を認識するためのインタフェースを備えたものである。
【００２５】
請求項１８の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１７のいずれかの発明において、電圧制御装置の電源遮断を、上記オルタネータが初期励磁状態を所定時間に渡って継続したとき、または継続かつオルタネータ回転数がゼロであることを判定したときに実行するものである。
【００２６】
請求項１９の発明に係るオルタネータの電圧制御装置は、請求項１〜１８のいずれかの発明において、電圧制御装置の電源起動を、外部ユニットと接続する情報通信線の論理反転をトリガにして実行するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
まず、この発明の実施の形態を説明する前に、この発明の概要を説明する。
この発明は、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によって所定値に制御する電圧レギュレータがマイコンを用いたディジタルレギュレーションである方法において、目標電圧とオルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得た大小の論理を第１のＯＮ／ＯＦＦ論理とし、さらにその第１のＯＮ／ＯＦＦ論理に基づいてＯＮデューティーレイトが励磁コイル時定数を考慮した増減量で増減するＰＷＭ内部出力の論理を第２のＯＮ／ＯＦＦ論理とし、それら第１と第２の「ＯＮ／ＯＦＦ論理のＡＮＤ処理演算結果を、最終制御段となる励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理とする。
【００２８】
また、目標電圧は、オルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得る大小の論理を保持する方向でヒステリシス補正が施され、そのヒステリシス補正量がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づいて変化するか、または第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の反転周期に基づいてフィードバック変更する。
【００２９】
また、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理には、その論理が反転しにくくする抑制手段（論理反転抑制手段）が適用されていることと、ＯＮ論理→ＯＦＦ論理およびＯＦＦ論理→ＯＮ論理でその抑制強度が異なることと、特にＯＮ論理→ＯＦＦ論理の方がオルタネータの発電電圧のオーバーシュートを防止するために抑制強度を弱くしてあることと、さらに抑制強度がオルタネータ回転数やオルタネータ発電強度に基づいて変更され、または第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の結果的論理周期に基づいてフィードバック変更される。
【００３０】
また、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力（２）の論理周期は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって変更されること、または第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の周期に基づいて変更される。
【００３１】
また、サンプルングして得たオルタネータ発電電圧を過去数回に渡って記憶し、その都度最新標本値と以前数回分の過去標本値に基づいて移動平均演算して現在の発電電圧として解釈することと、上記以前数回分の過去標本値の参照個数がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に基づいて変更されることと、移動平均演算のために参照される標本の個数は２の乗数倍（２，４，８，１６…）の個数であることと、参照する標本の総和を２進数解釈して参照個数回の右方向ビットシフトだけで区間平均値を得る。
【００３２】
また、発電電圧のリプル周期との同期を回避すべく意図的にサンプリング周期が変更されるサンプリングでオルタネータの発電電圧が標本化される。
また、サンプリング周期の周期が、オルタネータ回転数に基づいて演算またはテーブル検索され、上記サンプリングが、オルタネータのステータ１相分の電圧波形の発生タイミングをトリガに開始され、開始してから所定時間の間だけ所定周期で断続的に実施されることと、所定時間および所定周期は前回までの上記トリガ間隔に基づいて演算またはテーブル検索される。
【００３３】
また、オルタネータ回転数を、オルタネータのステータ１相分の電圧波形のＬｏｗ→Ｈｉｇｈへの転移エッジの時間間隔に基づいて演算する手段を有する。
また、目標電圧が、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって導かれる量でシフトされ、またはオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧や外部ユニットからのバッテリ電圧を示す情報との偏差に基づいて定期的に補正される。
【００３４】
また、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力のＯＮデューティーレイトの増減には、励磁コイルの時定数を考慮した時間当たり増減量の抑制が施され、特に時間当たり増加の抑制強度は励磁コイル時定数に比べてより強く設定されており、さらに時間当たり増加量の抑制強度はオルタネータ回転数に基づいて変更または禁止され、時間当たり増減量の抑制はオルタネータの特殊な発電モード（初期励磁・発電遅延・一時的発電強度の抑制）に基づいて、場合によっては増減禁止、場合によっては抑制解除され、オルタネータ回転数やユニット温度に基づいてＯＮデューティーレイトに上限および下限が設定される。
【００３５】
また、励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理が、オルタネータのステータ１相分の電圧波形のピーク電圧または平均電圧に基づいて、第１と第２とのＯＮ／ＯＦＦ論理のＡＮＤ処理演算結果に関係なく強制的に論理ＯＮにする。
また、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトと第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトとの積算値、または最終的な励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理の時間当たりＯＮ論理レイト、を励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトとして解釈する。
【００３６】
また、励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトと、その時のオルタネータ発電電圧つまり励磁コイルへのＯＮ論理中印加電圧に基づいて、励磁コイルへの実効印加電圧を演算する。
【００３７】
また、オルタネータの出力強度やオルタネータの駆動トルク強度を、オルタネータ出力端子に発生する電圧リプルの上下幅や電圧高をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または充電線の電圧降下により発生するオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧との電圧偏差をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、或いは励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトや励磁コイルへの換算印加電圧とオルタネータ回転数とをパラメータとした演算やテーブル検索によって推定する。
【００３８】
励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイト、励磁コイルへの実効印加電圧、オルタネータの出力強度やオルタネータの駆動トルク強度、または場合によっては励磁電流そのもの、の率や絶対値に依存するＯＮデューティーレイトを示す第３のＰＷＭ出力手段を備えている。
【００３９】
また、３のＰＷＭ出力には所定の基本周波数があって、その周波数がレギュレータの自己診断情報に基づいて変化する手段を備えており、周波数が変わっても基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトは変わらない（つまりＯＮ時間が変化する）または周波数が変わっても基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトに基づくＯＮ時間は変わらない（つまりＯＮ時間は同じであることを継続するためにＯＮデューティーレイトが変化する）。
また、外部からのパルス信号の周波数、または周波数とデューティーに基づいて、バッテリ電圧に関連する電圧や目標電圧の外部ユニット指示、を認識するためのインタフェースを有する。
【００４０】
また、レギュレータの電源遮断を、オルタネータが初期励磁状態を所定時間に渡って継続したとき、または継続かつオルタネータ回転数がゼロであることを判定したときに実行し、レギュレータの電源起動（動作開始）を、外部ユニットと接続する情報通信線の論理反転をトリガにする。
【００４１】
また、自己診断結果や生涯体験温度の履歴等を記憶しておくために、電圧制御装置にフラッシュＲＯＭなる記憶手段を備え、または電圧を印加することにより何らかの化学反応で変色し、一度反応すると色が元にもどらない素子を備える。また、オルタネータの開発を時間とコストで高率的にするために、オルタネータの発電制御仕様をソフトウェアで自由に設定できるマイコンディジタルレギュレータによる代替え評価を、製品時に適用するアナログレギュレータの開発過程に介在させる。
さらに、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によって所定値に制御する。
【００４２】
以下、この発明の実施の形態を、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を示す構成図である。
図において、制御装置１０はマイクロコンピュータ１１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。
【００４３】
マイクロコンピュータ１には、電源１４よりユニット電源入力ポートＰ１に対して所定の電源電圧が供給され、この電源１４はまた電源フィルタインタフェース（Ｉ／Ｆ）１１を介して端子Ｔ１に接続され、この端子Ｔ１はオルタネータ２のＢ（電源）端子、即ち励磁コイル２１の一端と接続されている。また、この端子Ｔ１にはバッテリ５も接続されている。
【００４４】
マイクロコンピュータ１は、起動後、オルタネータ２の発電制御を達成するためにオルタネータ２の発生電圧を端子Ｔ１から入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１５を介してオルタネータ出力端子電圧入力ポートＰ２に取り込む。このポートＰ２は、オルタネータ２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１０は、このポートＰ２から取り込んだオルタネータ２の発生電圧を、後述の図２および図３に示す発電制御の機能ブロックにおいて処理する。
【００４５】
マイクロコンピュータ１０の励磁コイル電圧印加論理出力ポートＰ３は出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１６を介して励磁コイルドライバ１２を構成するスイッチ（図示せず）の制御電極に接続される。このスイッチとしては、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、スイッチの一方の主電極は端子Ｔ２に接続される。
【００４６】
端子Ｔ２はオルタネータ２の励磁コイル２１の他端（マイナス側）と接続されている。オルタネータ２の励磁コイル２１に対する印加電圧のＯＮ／ＯＦＦは、マイクロコンピュータ１０のポートＰ３からインターフェース１６を介して励磁コイルドライバ１２のスイッチ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１０はポートＰ３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１６で電流か電圧に変換して励磁コイルドライバ１２のスイッチを駆動する。
【００４７】
マイクロコンピュータ１０のオルタネータステータ１相発生電圧入力ポートＰ４は入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１７を介して端子Ｔ３に接続され、この端子Ｔ３は整流回路３を介してオルタネータ２のステータの一相出力側例えばＶ相ステータ２４の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１０はインタフェース１７を介してオルタネータ発電中のステータのＶ相電圧をポートＰ４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。
【００４８】
外部ユニット例えばエンジン制御装置（ＥＣＵ）４に接続された端子Ｔ５は入力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１８を介してマイクロコンピュータ１０の外部パルス入力ポートＰ５に接続されると共に電源投入トリガインタフェース（Ｉ／Ｆ）１３を介して電源１４に接続される。また、マイクロコンピュータ１０の第３のＰＷＭ出力ポートＰ６が出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１９を介してＥＣＵ４に接続される。
【００４９】
図２〜図４はマイクロコンピュータ１０によるオルタネータ２の発電制御を機能的に示すブロック図である。
なお、この図２〜図４における各部ロックは、図２の上部に示すような処理ブロックに分類される。
先ず、図２を参照して、その機能を説明する。オルタネータ出力端子１０１即ちポートＰ２からの電圧はサンプリング部１０２に入力され、また、ポートＰ４からの後述のオルタネータ回転数（ＶＡＬＵＥ１）に基づくリプル同期回避周期演算部１０３からの演算結果がサンプリング部１０３に入力され、そのサンプリング結果が標本値履歴格納部１０４に格納される。さらに、標本値履歴格納部１０４のサンプリング結果の最大値・最小値が標本値ＭＡＸ・ＭＩＮ格納部１０５に格納される。
【００５０】
リプル幅演算部１０６では標本値ＭＡＸ・ＭＩＮ格納部１０５に格納されている標本値のリプル幅を演算し、その結果をリプル幅（ＶＡＬＵＥ６）１０９として出力する。また、移動平均演算処理部１０７では、標本値ＭＡＸ・ＭＩＮ格納部１０５の出力と、上記ＶＡＬＵＥ１とＶＡＬＵＥ６に基づいて演算を行う履歴参照個数演算部１０８の出力とからオルタネータ実効発電電圧（ＶＡＬＵＥ２）１１０を求めて減算器１１１に出力する。
【００５１】
また、外部パルス（目標電圧指示）入力端子１１２即ちポートＰ４からバッテリ電圧抽出部１１３でバッテリ電圧を抽出して充電線ドロップ補正量演算部１１４と外部パルス周波数計測部１１５に供給する。充電線ドロップ補正量演算部１１４ではバッテリ電圧抽出部１１３の出力と上記オルタネータ実効発電電圧（ＶＡＬＵＥ２）１１０から充電線ドロップ補正量（ＶＡＬＵＥ７）１１７を出力する。また、外部パルス周波数計測部１１５で計測された外部パルス周波数をから目標電圧指示幅解釈部１１６で目標電圧指示幅を検出する。
【００５２】
オルタネータ特性補正量演算部１１８で上記ＶＡＬＵＥ１と後述のＶＡＬＵＥ１７の値からオルタネータ特性補正量を演算し、ヒステリシス補正量変更部１１９で後述のＶＡＬＵＥ９の値を変更する。そして、目標電圧指示幅解釈部１１６、充電線ドロップ補正量演算部１１４、オルタネータ特性補正量演算部１１８およびヒステリシス補正量変更部１１９の出力に基づいて補正目標電圧演算部１２０で補正目標電圧（ＶＡＬＵＥ３）１３１を求め、減算器１１１に供給して、先のオルタネータ実効発電電圧（ＶＡＬＵＥ２）１１０と減算を行い、その減算結果を論理反転抑制処理部１２１に供給する。
【００５３】
論理反転抑制処理部１２１では入力された減算結果とＶＡＬＵＥ９の値を処理して第１のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ４）１２２を得る。この第１のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ４）１２２は論理周期演算部１２３とＰＷＭ内部出力ＯＮデューティ増減処理部１４３（図３）に供給され、論理周期演算部１２３では第１のＯＮ／ＯＦＦ論理周期（ＶＡＬＵＥ９）１２４を得る。
【００５４】
また、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ４）１２２はアンド回路１２５に供給され、後述の第２のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ５）１４５（図３）と論理処理され、第２論理優先要否決定部１２６に供給される。アンド回路１２５では、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ４）１２２と第２のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ５）１３５が共に論理レベル”１”のとき”１”を出力する通常の論理動作の他に、破線で示すように第２のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ５）のＯＮデューティレイトが所定範囲例えば１０％〜９０％の範囲にあるときは第２のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ５）を強制的に出力するようになされている。
【００５５】
第２論理優先要否決定部１２６ではアンド回路１２５の出力から第２のＯＮ／ＯＦＦ論理値優先の要否を判定し、その判定結果を励磁コイルＯＮＯＦＦ論理決定部１２７へ出力する。励磁コイルＯＮ／ＯＦＦ論理決定部１２７では、入力された判定結果に基づいて励磁コイルＯＮ／ＯＦＦ論理を決定し、その決定結果に基づいて励磁コイルドライバ１２のスイッチ（ＦＥＴ）を駆動する。また、この時の励磁コイルＯＮ/ＯＦＦ論理決定部１２７の出力は励磁コイル２１のＯＮ／ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ１１）１２８として使用されると共にＯＮデューティレイト演算部１２９へ供給され、ここで励磁コイル２１のＯＮデューティレイト（ＶＡＬＵＥ１０）１３０が演算される。
【００５６】
次に、図３を参照して、その機能を説明する。
オルタネータステータ１相発生電圧波形抽出端子１３２即ちポートＰ４からの入力はエッジカウント回路１３３でそのローレベルからハイレベルへの変化がカウントされ、そのカウント値に基づいてオルタネータ回転数演算処理部１３４でオルタネータ回転数（ＶＡＬＵＥ１）１３５が検出される。また、エッジカウント回路１３３のカウント値に基づいてステータ１相電圧抽出部１３６でステータ発生電圧（ＶＡＬＵＥ８）１３７が抽出される。
【００５７】
また、オルタネータ発電モード判定部１３８で上記ＶＡＬＵＥ１、ＶＡＬＵＥ８と後述のＶＡＬＵＥ１３に基づいて発電モードが判定され、その判定結果が発電モードであれば発電モード（ＶＡＬＵＥ１４）１３９として出力され、時間当たり増減量の更新部１４０に供給される。更新部１４０の出力は時間当たり増加量、時間当たり減少量（ＶＡＬＵＥ９）としてＰＷＭ内部出力ＯＮデューティ増減処理部１４３に供給される。
【００５８】
ＰＷＭ内部出力（１）周波数修正部１４２で上記ＶＡＬＵＥ１、ＶＡＬＵＥ９と後述のＶＡＬＵＥ１２に基づいて周波数が修正され、その修正結果がＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ増減処理部１４３に供給される。ここで、ＰＷＭ内部出力（１）は、励磁コイルに対する出力（電圧制御用）を実質的に表している。ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ増減処理部１４３では、その修正周波数と、先のＶＡＬＵＥ４、ＶＡＬＵＥ９とに基づいてＯＮデューティの増減処理を行い、ＯＮデューティ上限・下限制限部１４４で上記ＶＡＬＵＥ１に基づいてＯＮデューティの上限、下限の制限を行って第２のＯＮ/ＯＦＦ論理値（ＶＡＬＵＥ５）としてアンド回路１２５（図２）へ出力する。
【００５９】
また、ユニット電源遮断決定部１４６は、上記ＶＡＬＵＥ１、ＶＡＬＵＥ１３およびＶＡＬＵＥ１４と内部タイマのカウント値に基づいてユニット電源の遮断を決定する。
【００６０】
次に、図４を参照して、その機能を説明する。
励磁コイル実効印加電圧演算部１５０は励磁コイル２１の実効印加電圧を演算して、オルタネータ駆動トルク強度演算部１５１とオルタネータ出力強度演算部１５２へ供給する。オルタネータ駆動トルク強度演算部１５１では入力された実効印加電圧と上記ＶＡＬＵＥ１およびユニット温度に基づいてオルタネータ２の駆動トルク強度を演算し、その演算結果に基づいてＰＷＭ内部出力（２）ＯＮデューティ演算部１５３でＯＮデューティを演算してＰＷＭ内部出力（２）更新部１４８へ出力する。ここで、ＰＷＭ内部出力（２）は、外部ユニットに対する情報の伝達（外部ユニットへの情報伝達用）を実質的に表している。
【００６１】
一方、オルタネータ出力強度演算部１５２では入力された実効印加電圧からオルタネータ出力強度を演算し、オルタネータ出力強度（ＶＡＬＵＥ１２）１５４として出力する。
また、発電状況診断部１５６は上記上記ＶＡＬＵＥ１、ＶＡＬＵＥ２、ＶＡＬＵＥ３，ＶＡＬＵＥ８およびＶＡＬＵＥ１１とユニット温度および内部タイマのカウント値に基づいて発電状況を診断し、その診断結果をオルタネータ診断コード（ＶＡＬＵＥ１３）として出力すると共にＰＷＭ内部出力（２）周波数演算部１５７に供給する。ＰＷＭ内部出力（２）更新部１５８では演算部１５３と１５７の出力に基づいてＰＷＭ内部出力（２）を更新し、第３のＰＷＭ出力１５９としてポートＰ６より出力する。
【００６２】
次に、動作について、図５〜図９を参照して説明する。
先ず、メイン処理について図５および図６を参照しながら説明する。
ステップＳ１で初期化し、ステップＳ２でオルタネータ実効発電電圧（ＶＢeffec）、標本値最大値（ＶＢmax）、標本値最小値（ＶＢmin）、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理周期（Flogic1）、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理（ＯＮ／ＯＦＦFlogic1）、励磁コイル２１を励磁している論理（ＥＸＣlogic）、励磁コイルのＯＮデューティレイト（Ｄcoil）を取得するためのタイマ割り込み処理を開始する。
【００６３】
次いで、ステップＳ３でステータ１相発生電圧のローレベルからハイレベルへのエッジのカウント値（ＰＰcounter）と、ステータ１相発生電圧（ＶＰ）を取得するための電圧エッジ割り込み処理（１）を開始し、ステップＳ４でＥＣＵ４の出力のローレベルからハイレベルへのエッジのカウント値（ＧＰcounter）と、外部パルスがハイレベルのときの電圧（ＶＢothers1）と、外部パルスのＯＮデューティレイト（Ｇduty）を取得するための電圧エッジ割り込み処理（２）を開始する。
【００６４】
次いで、ユニット温度（θunit）を計測し（ステップＳ５）、オルタネータ回転数（Ｎalt）を演算すると共にＰＰcounterをリセットし（ステップＳ６）、同期回避サンプリング周波数即ちサンプリング周期（Ｔsamp）を演算し（ステップＳ７）、外部周波数（ＦＧ）を演算すると共に外部ユニットの目標電圧指示値（ＶＭref）を解釈し（ステップＳ８）、外部ユニットからのバッテリ電圧情報（ＶＳ）を解釈すると共に充電線ドロップ補正量（ΔＶＭref1）を演算し（ステップＳ9）する。
【００６５】
次いで、オルタネータ特性補正量（ΔＶＭref2）を演算し（ステップＳ１０）、補正目標電圧（Ｖref）を演算し（ステップＳ１１）、リプル幅（ΔＲＩＰ）を演算し（ステップＳ１２）、移動平均履歴参照個数（nref）を演算し（ステップＳ１３）、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力周波数（Ｆpwm1）を修正し（ステップＳ１４）、オルタネータ発電モード（ＧＭＯＤＥ）を更新し（ステップＳ１５）、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ増減量(Ｄup,Ｄdown）を更新し（ステップＳ１６）、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ上限値(Ｄmax,Ｄmin）を設定する（ステップＳ１７）。
【００６６】
そして、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理（ＯＮ／ＯＦＦFlogic1）が“１”か否かを判定し（ステップＳ１８）、“１”であれば、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ（Ｄpwm1）が上限値(Ｄmax）より大きいか否かを判定し（ステップＳ１９）、大きければその第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティを上限値に設定し（ステップＳ２０）、小さければ第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティの加算、即ちその第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティに増分（ΔＤup）を加算する（ステップＳ２１）。
【００６７】
一方、ステップＳ１８で第１のＯＮ／ＯＦＦ論理（ＯＮ／ＯＦＦFlogic1）が “１”でなければ、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ（Ｄpwm1）が下限値(Ｄmin）より小さいか否かを判定し（ステップＳ２２）、小さければその第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティを下限値に設定し（ステップＳ２３）、大きければ第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力ＯＮデューティの減算、即ちその第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティに減分（ΔＤdown）を減算する（ステップＳ２４）。
【００６８】
次いで、励磁コイル実効印加電圧（Ｖcoil）を演算し（ステップＳ２５）、オルタネータ駆動トルクを演算し（ステップＳ２６）、オルタネータ出力強度（Ｉout：ＶＡＬＵＥ１２）を演算し（ステップＳ２７）する。次いで、オルタネータ発電状況（DOOD）を診断し（ステップＳ２８）、ＰＷＭ内部出力（２）ＯＮデューティレイト（Ｄpwm2）を演算し（ステップＳ２９）、ＰＷＭ内部出力（２）周波数（Ｆpwm2）を演算し（ステップＳ３０）ＰＷＭ内部出力（２）を更新する（ステップＳ３１）。
【００６９】
そして、オルタネータ回転数（Ｎalt）（ＶＡＬＵＥ１）、オルタネータ発電状況（DOOD）（ＶＡＬＵＥ１３）および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティ増減量(GMODE）（ＶＡＬＵＥ１４）に基づいて、ユニット電源遮断条件が成立したか否かを判定し（ステップＳ３２）、成立してなければメイン処理周期調整のウエイト付けを行い（ステップＳ３３）、ステップＳ５に戻って、上述と同様の動作を繰り返し、成立していればユニット電源を遮断する（ステップＳ３４）。
【００７０】
次に、タイマ割り込み処理について図７および図８を参照しながら説明する。先ず、オルタネータ出力のサンプリングを行い（ステップＳ４１）、標本値履歴（ＶＢhis）を格納し（ステップＳ４２）、標本値最大値（ＶＢmax）、標本値最小値（ＶＢmin）を格納し（ステップＳ４３）、移動平均履歴参照個数（nref）の値に基づいて移動平均演算処理を行い（ステップＳ４４）、オルタネータ実効発電電圧（ＶＢefect：ＶＡＬＵＥ２）を求め（ステップＳ４５）、前回のサイクルである後述の第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理周期（Ｆlogic1：ＶＡＬＵＥ９）に基づいて目標電圧（Ｖref）のヒステリシスを補正する（ステップＳ４６）。
【００７１】
そして、オルタネータ実効発電電圧（ＶＢefect）と目標電圧（Ｖref）の大小を比較し（ステップＳ４７）、オルタネータ実効発電電圧が目標電圧より大きければ、論理反転抑制処理および連続判定カウンタの加算を行い（ステップＳ４８）、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理周期（Ｆlogic1：ＶＡＬＵＥ９）に基づいてカウンタが上限値に達したか否かを判定し（ステップＳ４９）、上限値に達しておればＯＦＦ論理を確定し（ステップＳ５０）、カウンタが上限値に達しなければＯＦＦ論理を確定することなく次のステップＳ５４（図８）に進む。
【００７２】
一方、ステップＳ４７で、オルタネータ実効発電電圧が目標電圧より大きくなければ、同様に論理反転抑制処理および連続判定カウンタの加算を行い（ステップＳ５１）、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理周期（Ｆlogic1：ＶＡＬＵＥ９）に基づいてカウンタが上限値に達したか否かを判定し（ステップＳ５２）、上限値に達しておればＯＮ論理を確定し（ステップＳ５３）、カウンタが上限値に達しなければＯＮ論理を確定することなく次のステップ５４（図８）に進む。
【００７３】
次に、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理を更新してこれをＯＮ／ＯＦＦlogic1（ＶＡＬＵＥ４）とし（ステップＳ５４）、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理周期を更新してこれをＦlogic1（ＶＡＬＵＥ９）とし（ステップＳ５５）、ＰＷＭ内部出力（１）をモニタし、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理ＯＮ／ＯＦＦＦlogic2（ＶＡＬＵＥ５）を回収する（ステップＳ５６）。
【００７４】
そして、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理（ＯＮ／ＯＦＦFlogic1）と第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理ＯＮ／ＯＦＦＦlogic2の論理積（ＡＮＤ）をとり（ステップＳ５７）、“１”であればスイッチング素子としてＦＥＴを含む励磁コイルドライバ１２（図１）を駆動して励磁コイル２１（図１）を駆動（ＯＮ）し（ステップＳ５８）、励磁コイルＯＮ中をカウンタで加算する（ステップＳ５９）。
【００７５】
一方、ステップＳ５７で、“０”であれば、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理用ＰＷＭ内部出力（１）ＯＮデューティレイトが下限で且つ第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理ＯＮ／ＯＦＦＦlogic2が“１”であるか否かを判定し（ステップＳ６０）、肯定であれば励磁コイルドライバ１２を駆動して励磁コイル２１を駆動（ＯＮ）し（ステップＳ６１）、励磁コイルＯＮ中をカウンタで加算する（ステップＳ６２）し、否定であれば励磁コイルドライバ１２の駆動停止して励磁コイル２１（図１）を消勢（ＯＦＦ）し（ステップＳ６３）、励磁コイルＯＦＦ中をカウンタで加算する（ステップＳ６４）。
【００７６】
そして、励磁コイル２１のＯＮデューティレイト（Ｄcoil）を演算し（ステップＳ６５）、同期回避サンプリング周波数（Ｔsamp）の値に基づいて次回の割り込みタイミングを設定し（ステップＳ６６）、タイマ割り込み処理を終了する。
【００７７】
次に、上述の図５のステップＳ３およびＳ４におけるそれぞれ電圧エッジ割り込み処理（１）および（２）について、図９および図１０を参照しながら説明する。
先ず、図９に示すステータ１相分の発生電圧に関連した電圧エッジ割り込み処理（１）では、ステータ１相発生電圧のローレベルからハイレベルへのエッジをカウンタで加算してカウント値（ＰＰcounter）とし（ステップＳ７１）、ステータ１相発生電圧をサンプリングしてこれをＶＰ（ＶＡＬＵＥ８）とし（ステップＳ７２）、電圧エッジ割り込み処理（１）を終了する。
【００７８】
また、図１０に示す外部パルスに関連した電圧エッジ割り込み処理（２）では、外部パルスハイレベル時の電圧をサンプリングしてこれをＶＢothers1とし（ステップＳ８１）、外部パルスのＯＮデューティレイト（Ｇduty）を計測し（ステップＳ８２）、外部パルスのローレベルからハイレベルへのエッジをカウンタで加算してカウント値（ＧＰcounter）とし（ステップＳ８３）、電圧エッジ割り込み処理（２）を終了する。
【００７９】
このように、本実施の形態では、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。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。また、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デューティー比換算したりする必要なくして電圧制御を行うことが出来る。つまりあらゆる電磁仕様のオルタネータで汎用性があるということである。
【００８０】
さらに、ＯＮデューティーレイトと周波数が安定的なＰＷＭによって決定する第２のＯＮ／ＯＦＦ論理が、目標電圧と発電電圧との大小関係だけで決定し、ＯＮデューティーレイトも論理周期も不安定な第１のＯＮ／ＯＦＦ論理のＯＮデューティレイトと周波数を誘導・抑制するので、最終制御段となる励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理のＯＮデューティーレイトおよび論理周波数が結果的に所定周波数範囲で安定していることを両立している。
【００８１】
なぜなら、励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦの周波数の安定性は、励磁コイル電流の安定性であり、つまりオルタネータの発電電圧の安定性である。励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦの周波数が大きく変動（高くなったり低くなったり）すると、低すぎるとき励磁コイル電流の変動が大きいためオルタネータの発電電圧が不安定になって例えばヘッドランプやルームランプやインパネランプの明暗を引き起こすうえ、オルタネータは車両負荷の電力供給源であるために、その電圧の不安定が他の電子制御ユニットにとって好ましくない場合も多く、高すぎる時つまり励磁コイルへの電圧印加を決定付けるレギュレータの半導体スイッチのＯＮ／ＯＦＦスイッチ周期が高く、そのスイッチに連動して発生するスイッチングサージが場合によっては他の電子部品に対して好ましくない周波数に至ったり、場合によってはラジオ周波数エリアに至っていわゆるラジオノイズが発生したりする。
【００８２】
つまりレギュレータの励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦの周波数は高すぎても低すぎてもだめであり、多数の電子ユニットを搭載する近代の自動車の電力源となるオルタネータのレギュレータで、それらを満たせないことはもはや論外で、そもそも従来ディジタルレギュレータもその裏の目的には、励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦの周波数を所定周波数で固定的にしたいがために、予めＯＮデューティレイトと周波数を決定しようとしているのであって、それがもたらす効果の大きさゆえ汎用性を欠いてしまうことをトレードオフとすることを受け止めている。従って、本実施の形態により、汎用性との両立を達成する一つの性能である励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦの周波数の所定周波数範囲での安定性を向上させることが出来る。
【００８３】
また、目標電圧とオルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得る大小の論理は、発電電圧が目標電圧に近似している状況下では論理反転が高周波となる。つまり、比較のたびに論理が反転するようなことになり得る。そこで一旦決定した論理がすぐ反転しないように目標電圧にヒステリシス補正を施すが、本実施の形態では、そのヒステリシス補正量がオルタネータ回転数とオルタネータ出力強度に基づいて好適に変更されるので、そのヒステリシス補正をオルタネータのあらゆる運転状況で達成できる。
【００８４】
さらに、オルタネータの電磁仕様が変わって回転数に対する出力効率が変わってしまう場合でも、結果的な大小論理の反転周波数に基づいてヒステリシス補正量がフィードバック変更される（現在の補正量が結果的に大小論理周波数を低すぎることにしてしまっても、その結果を反映して補正量を小さくしたり、逆に高すぎることになってしまっても補正量を大きくしたりする）方法が準備されているので、オルタネータの電磁仕様にとらわれることなくヒステリシス補正を行うことが出来る。
【００８５】
また、ヒステリシス補正だけでも、目標電圧とオルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得る大小の論理周波数の好適な安定化を達成できるが、もし、より精度の高い発電電圧での制御が求められた場合に（従来精度に比べれば本発明のヒステリシス補正だけで既に満足レベル）、ヒステリシス補正量には拡大の方向で限界がある。つまり、目標電圧のヒステリシス補正量の拡大はそのまま発電電圧の振れ幅として現れるということである。本実施の形態では、ヒステリシス補正とは別に、同じ効果を果たす論理反転抑制手段が準備されている。つまり、各論理で別々に論理継続カウンタがあってカウンタが満たされないことには論理反転できないように抑制してある。
【００８６】
さらに、抑制強度が大判定の論理と小判定の論理とで異なり、特に励磁コイルへの電圧印加がＯＦＦにするべき側の論理には抑制強度が弱くしてある。これは、急な負荷遮断に対する応答性はよくするためである。また、ヒステリシス補正量のフィードバック修正と同じようなフィードバック修正を備えており、異なる点は、そこにも前記応答性をよくする考慮がされていて、励磁コイルへの電圧印加がＯＮにするべき側の抑制強度だけが強弱されるようになってあることである。ヒステリシス補正と同じく、オルタネータの電磁仕様にとらわれることなく目的を達成できる。
【００８７】
また、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の周波数を第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の周波数に近づけることにあわせて、同時に第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の周波数も第１のＯＮ／ＯＦＦ論理」の周波数に近づけさせる（ねらいの励磁コイルＯＮ／ＯＦＦ周波数の範囲で）ことによって、ヒステリシス補正の負担を軽減させることができる
【００８８】
また、本実施の形態では、実質的にソフトウェアによるフィルタを備えることによって、サンプリングするその前に大容量のコンデンサを備えたり、微分や積分の複雑なフィルタ回路を構成したりすることを廃することを達成している。また、ソフトウェアフィルタもオルタネータの出力強度や回転数によって最適にフィルタ強度が調整されるので、フィードバック制御が前記従来ディジタルレギュレータのようにやみくもに遅くなったりはしないことを達成している。（リプル上下幅はオルタネータの出力強度に依存する、またリプル周波数はオルタネータ回転数に依存する、から出力強度と回転数でフィルタ強度を調整する。当然、リプルが小さいときはフィルタも弱くていいし、リプルが大きく且つ周波数が小さいとき特にフィルタが強い方がいい。）つまり従来でいう大容量コンデンサの容量がその時々のリプルにあわせて変化するようなことになっている。
【００８９】
また、リプルとサンプリング周期が同期すると、いくらソフトウェアフィルタが優れていてもオルタネータの実効発電電圧を得ることは不可能となり、リプルの頂点で同期すると発電電圧が高すぎるとフィードバックされて制御電圧がリプルの高さ分で低下し、リプルとリプルの谷部で同期すると逆に制御電圧がリプルの低さ分で上昇するが、本実施の形態では、オルタネータ回転数に基づいて、リプル周波数に同期しないようなサンプリング周波数を演算またはテーブル検索することによって適時変更していくことで、この問題を解決している。
【００９０】
また、マイクロコンピュータの負担を軽減するべく工夫のサンプリング手段も準備されている。つまり１つのリプルの発生タイミングを捕らえることによって、継続的にサンプリングする必要がなくなり（フィードバックの応答性に悪影響のない程度ではある）、その後のリプル形状を予測して最小限のサンプリング回数で実効発電電圧を推定できるので、マイクロコンピュータのプログラム進行上においてもサンプリング処理の密度が減ってプログラムの開発を容易とするし、動作クロックも落とせることからマイコンや振動子の低コスト化にも貢献する可能性もある。１つのリプルの発生タイミングはオルタネータのステータ１相分の電圧波形の発生タイミングに基づいて捕らえられることに着目している。
【００９１】
また、オルタネータの出力端子で電圧制御する電圧制御装置はどうしても、出力電流が増えれば増えるほど充電線ドロップで、バッテリ端子での電圧が下がってしまい、バッテリの受け入れ電圧に対してズレが生じる（Ｂ検出電圧制御装置の欠点）。本実施の形態では、これを補正して、いわゆるＳ検出レギュレータ相当の性能を達成できる。外部信号入力端子電圧とは、オルタネータの端子電圧以外のバッテリ電圧に関連する電圧を抽出できる信号線であればなんでも参考になる。専用に準備されたものでなくてよい。通信線でも警報ランプドライブ線でもよい。
【００９２】
また、オルタネータの出力強度の推定をするに、よく励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイト」が用いられるが、励磁コイルへの印加電圧はオルタネータの発電電圧であって、発電電圧は温度特性や外部要因などで変化するので、ＯＮデューティーレイトだけでは推定の精度は良とは言えない問題があったが、本実施の形態では、これを励磁コイルへの実効印加電圧に換算して解釈することによって精度が向上する。
【００９３】
また、ＥＣＵは、オルタネータの駆動トルクを推定するために、励磁コイルの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦスイッチ波形を入力する場合があるが、しかし、励磁コイルの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ波形が周波数もＯＮデューティも安定していない電圧制御装置の場合、ＥＣＵがＯＮデューティーレイトをデジタル認識するには難儀となる。せめて周波数は上限が制限されておかないと、ＯＮ／ＯＦＦセットの時間（周期）を計測するにもそれがいつ終わるのかわからないのでＥＣＵの計測タイマがオーバーフローしたりする。本実施の形態では、すでに周波数とＯＮデューティーを安定化してＰＷＭ出力しているので、ＥＣＵによるデジタル認識は容易となりハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができる。また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができる。
【００９４】
また、上記の方法で、ＥＣＵが容易にオルタネータ励磁コイルへの電圧印加ＯＮデューティーレイトを得たとしても、実は励磁コイルに印加される電圧はオルタネータの発電電圧であって、発電電圧はレギュレータ温度に依存しているため、ＯＮデューティだけで駆動トルクを推定しようとするとズレが生じる。
【００９５】
本実施の形態では、励磁コイルのＯＮデューティーを、励磁コイルへの印加電圧に換算した結果に依存したＰＷＭ出力をするので、ＥＣＵはその時点の制御電圧に関係なくより好適なオルタネータの駆動トルクの推定が可能になる。ここでも同じく、電圧制御装置がすでに周波数と換算印加電圧を示すＯＮデューティーを安定化してＰＷＭ出力しているので、ＥＣＵによるデジタル認識は容易となりハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができる。また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができる。
【００９６】
また、オルタネータの駆動トルクを推定するために、励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーや励磁コイルへの換算印加電圧を使うのは、実は励磁コイル電流を得ようとしている。励磁コイルへの換算印加電圧は従来例から比べるとよりよいが、実は励磁コイルの抵抗成分が温度依存があるために、換算印加電圧を得たとしても励磁コイル電流の推定にはズレがある。
【００９７】
本実施の形態では、まさに励磁コイルに流れている電流に依存したＰＷＭ出力をするので、もはやＥＣＵがオルタネータの駆動トルクを推定するにズレはほとんど生じなくなる。ここでも同じく、電圧制御装置がすでに周波数と励磁電流を示すＯＮデューティーを安定化してＰＷＭ出力しているので、ＥＣＵによるデジタル認識は容易となりハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができる。また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができる。
【００９８】
実は、励磁電流と駆動トルクの関係はオルタネータ回転数に依存し、またその係数はオルタネータ出力クラスや電磁仕様によって変化するので、ＥＣＵはオルタネータ毎に駆動トルクの解釈を変更する必要があった。本実施の形態では、とくにオルタネータ駆動トルクの絶対値を示すＰＷＭ出力とした場合、まさにＥＣＵはテーブルの変更なしにオルタネータの駆動トルクを、オルタネータ出力クラスや電磁仕様に関係なく（スタンダード化されていれば製造メーカーにも関係なく）認識することができ、もはや誤差もズレもない。さらにここでも同じく、レギュレータがすでに周波数と励磁電流を示すＯＮデューティーを安定化してＰＷＭ出力しているので、ＥＣＵによるデジタル認識は容易となりハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができる。また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができる。
【００９９】
また、ＥＣＵは、レギュレータの第３のＰＷＭ出力の周波数とＯＮデューティーレイトまたはＯＮ時間だけを監視するだけで、オルタネータ駆動トルクに関する情報とレギュレータの診断情報を同時に取得することができる。
【０１００】
また、電圧制御装置が、外部パルス信号を入力するとしたら２つの情報即ち周波数とＯＮデューティーを抽出できる。例えば、周波数は目標電圧の外部ユニット指示を表わし、ＯＮデューティーは外部ユニットが認識するバッテリ電圧（オルタネータがＢ検出による電圧制御の場合、オルタネータ以外の抽出点のバッテリ電圧情報は非常に有効に使える。）を表わしたりできる。外部パルスに乗せる情報は、この２つに限らなくてもその他オルタネータの発電制御に有効な情報であればなんでもよい。また、１つの情報でよければ、外部ユニットはＯＮデューティをわざわざ構成しなくてもよい。するとワンショットパルスでいいので、外部ユニットも楽になるし、レギュレータも楽になる。また、ワンショットパルスであれば従来のアナログレギュレータであってもＦＶ変換で認識可能である。
【０１０１】
また、オルタネータに搭載する電圧制御装置の場合、なにをトリガに電源起動して、なにをトリガに電源遮断するかを考えなくてはならない。通常従来では、イグニッション電源や、警報ランプ電源などの、ドライバのキーオン・オフに関連する信号線を電源起動と電源遮断に利用していたので問題なかったが、それらがない場合、新しいトリガを抽出する必要がある。本実施の形態では、外部ユニットとの通信線の論理反転を起動トリガ利用している。通信線とは外部パルス信号も含むし、複雑なディジタル通信線（ＳＣＩ、ＬＡＮ、ＣＡＮ…）でもいい。
【０１０２】
さて問題は、通信線によるトリガは電源遮断には使わない方が懸命である。起動中の通信線断線はありえる話で、通信線が断線したごときでオルタネータが発電停止することはフェールセーフにおいて好ましくない。だから、本実施の形態では、電源遮断は別の方法、つまりオルタネータが初期励磁状態を所定時間に渡って継続したとき、または継続かつオルタネータ回転数がゼロであることを判定したときに実行する。
【０１０３】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、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によって所定値に制御するオルタネータの電圧制御装置において、目標電圧とオルタネータの発電電圧との比較で得た大小の論理を第１のＯＮ／ＯＦＦ論理として出力する第１の論理出力手段と該第１のＯＮ／ＯＦＦ論理に基づいてＯＮデューティーレイトが励磁コイル時定数を考慮した増減量で増減するＰＷＭ内部出力の論理を第２のＯＮ／ＯＦＦ論理として出力する第２の論理出力手段とを備え、上記第１および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理処理結果を上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理とするので、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に、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せず、また、励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理のＯＮデューティーレイトおよび論理周波数を結所定周波数範囲で安定させて両者を両立させることができるという効果がある。さらに、請求項１の発明によれば、上記第１の論理出力手段に対して上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理が反転しにくくする論理反転抑制手段を設け、ＯＮ論理→ＯＦＦ論理およびＯＦＦ論理→ＯＮ論理でその抑制強度が異なり、該抑制強度は上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の結果的論理周期に基づいてフィードバック変更されるので、一旦決定した論理がすぐ反転しないように目標電圧にヒステリシス補正を施すことがオルタネータのあらゆる運転状況に応じて可能になるという効果がある。
【０１０４】
また、請求項２の発明によれば、上記目標電圧は、上記オルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得る大小の論理を保持する方向でヒステリシス補正が施され、該ヒステリシス補正量がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づいて変化し、また上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の反転周期に基づいてフィードバック変更するので、一旦決定した論理がすぐ反転しないように目標電圧にヒステリシス補正を施すことがオルタネータのあらゆる運転状況に応じて可能になるという効果がある。
【０１０６】
また、請求項３の発明によれば、上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力の論理周期は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって変更され、または上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の周期に基づいて変更されるので、第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の周波数を確実に設定できるという効果がある。
【０１０７】
また、請求項４の発明によれば、サンプルングして得たオルタネータの発電電圧を標本値として過去数回に渡って記憶する記憶手段と、その都度最新の標本値と以前数回分の過去の標本値に基づいて移動平均演算して現在の発電電圧として解釈する演算手段とを備え、上記以前数回分の過去標本値の参照個数がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に基づいて変更され、上記移動平均演算のために参照される標本の個数は２の乗数倍の個数であり、該参照する標本の総和を２進数解釈して参照個数回の右方向ビットシフトだけで区間平均値を得るので、微分や積分の複雑なフィルタ回路を用いることなく、実質的にソフトウェアフィルタのより区間平均値が得られ、また、このソフトウェアフィルタもオルタネータの出力強度や回転数によって最適にフィルタ強度が調整されるので、フィードバック制御が従来に比し高速になるという効果がある。
【０１０８】
また、請求項５の発明によれば、上記オルタネータの発電電圧は、サンプリング周期が変更されるサンプリングで標本化されるので、オルタネータの実効発電電圧を確実に得ることができるという効果がある。
【０１０９】
また、請求項６の発明によれば、上記サンプリング周期は、オルタネータ回転数に基づいて演算またはテーブル検索されるので、オルタネータの実効発電電圧を確実に得るのに寄与できるという効果がある。
【０１１０】
また、請求項７の発明によれば、上記サンプリングは、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形の発生タイミングをトリガに開始され、開始してから所定時間の間だけ所定周期で断続的に実施され、該所定時間および所定周期は前回までの上記トリガ間隔に基づいて演算またはテーブル検索されるので、マイコンのプログラム進行上においてもサンプリング処理の密度が減ってプログラムの開発を容易とし、また、動作クロックも落とせることからマイコンや振動子の低廉化に寄与できるという効果がある。
【０１１１】
また、請求項８の発明によれば、上記オルタネータ回転数を、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形のＬｏｗ→Ｈｉｇｈへの転移エッジの時間間隔に基づいて演算する演算手段を備えたので、ＦＶ変換などしてオルタネータ回転数を解釈する必要がなくなるという効果がある。
【０１１２】
また、請求項９の発明によれば、上記目標電圧は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって導かれる量でシフトされ、またはオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧や外部ユニットからのバッテリ電圧を示す情報との偏差に基づいて定期的に補正されるので、バッテリ端子での電圧の低下がなくなり、バッテリ電圧の安定化を図ることができるという効果がある。
【０１１３】
また、請求項１０の発明によれば、上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力のＯＮデューティーレイトの増減には、上記励磁コイルの時定数を考慮した時間当たり増減量の抑制が施され、該時間当たり増加量の抑制強度は上記励磁コイルの時定数に比べてより強く設定され且つオルタネータ回転数に基づいて変更または禁止され、該時間当たり増減量の抑制はオルタネータの特殊な発電モードに基づいて増減禁止または抑制解除され、オルタネータ回転数やユニット温度に基づいてＯＮデューティーレイトに上限および下限が設定されるので、第２のＯＮ／ＯＦＦ論理のＯＮデューティーのハンチングを無くし、増加の抑制によりいわゆるＬＲＣ機能を達成させ、上限の設定により電磁音抑制や駆動トルク抑制が可能となり、また、下限の設定によりフローティング制御が可能になるという効果がある。
【０１１４】
また、請求項１１の発明によれば、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理は、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形のピーク電圧または平均電圧に基づいて、上記第１および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理処理結果に関係なく強制的に論理ＯＮにするので、バッテリー電圧の方がオルタネータ目標電圧より高いような状況で、オルタネータが発電しなくてもいいような状況下でもある程度は発電するようにするいわゆるフローティング制御が可能になるという効果がある。
【０１１５】
また、請求項１２の発明によれば、上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトと上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトとの積算値、または上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理の時間当たりＯＮ論理レイトを該励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトとして解釈するので、励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトを容易に認識できるとい効果がある。
【０１１６】
また、請求項１３の発明によれば、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトと、その時のオルタネータ発電電圧に基づいて該励磁コイルへの実効印加電圧を演算する演算手段を備えたので、オルタネータの出力強度や駆動トルク強度を推定する精度を向上するのに寄与できるという効果ある。
【０１１７】
また、請求項１４の発明によれば、上記オルタネータの出力強度や上記オルタネータの駆動トルク強度を、オルタネータ出力端子に発生する電圧リプルの上下幅や電圧高をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または充電線の電圧降下により発生するオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧との電圧偏差をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトや上記励磁コイルへの換算印加電圧とオルタネータ回転数とをパラメータとした演算やテーブル検索によって推定するので、外部ユニットによるデジタル認識は容易となり、ハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができ、また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができるという効果がある。
【０１１８】
また、請求項１５の発明によれば、上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイト、上記励磁コイルへの実効印加電圧、上記オルタネータの出力強度や上記オルタネータの駆動トルク強度、または上記励磁コイルの励磁電流そのもの、の率や絶対値に依存するＯＮデューティーレイトを示すＰＷＭ出力手段を備えたので、外部ユニットによるデジタル認識は容易となり、ハードウェアとソフトウェアの開発を容易とすることができ、また、その周波数を同一製品でスタンダード化すれば認識上の互換性を得ることができるという効果がある。
【０１１９】
また、請求項１６の発明によれば、上記ＰＷＭ出力手段の出力は所定の基本周波数を含み、該周波数が電圧制御装置の自己診断情報に基づいて変化し、該周波数が変わっても上記基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトは変わらないか、または該周波数が変わっても上記基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトに基づくＯＮ時間は変わらないので、ＰＷＭ出力の周波数とＯＮデューティーレイトまたはＯＮ時間だけを監視するだけで、オルタネータ駆動トルクに関する情報と電圧制御装置の診断情報を同時に取得することができるという効果がある。
【０１２０】
また、請求項１７の発明によれば、外部ユニットからのパルス信号の周波数または該周波数とデューティーに基づいてバッテリ電圧に関連する電圧および目標電圧の上記外部ユニット指示を認識するためのインタフェースを備えたので、オルタネータの目標電圧を外部ユニットで変更でき、また、バッテリ電圧と目標電圧を外部ユニットで指示できるという効果がある。
【０１２１】
また、請求項１８の発明によれば、電圧制御装置の電源遮断を、上記オルタネータが初期励磁状態を所定時間に渡って継続したとき、または継続かつオルタネータ回転数がゼロであることを判定したときに実行するので、電圧制御装置の電源遮断に専用のトリガ手段を設ける必要が無くなるという効果がある。
【０１２２】
さらに、請求項１９の発明によれば、電圧制御装置の電源起動を、外部ユニットと接続する情報通信線の論理反転をトリガにして実行するので、電圧制御装置の電源起動に専用のトリガ手段を設ける必要が無くなるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１を示す機能ブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１を示す機能ブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態１を示す機能ブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１０】 この発明の実施の形態１の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 電圧制御装置、 ２ オルタネータ、 ４ ＥＣＵ、 ５ バッテリ、 １０ マイクロプロセッサ、 １２ 励磁コイルドライバ、 ２１ 励磁コイル。
Claims (19)
- 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によって所定値に制御するオルタネータの電圧制御装置において、
目標電圧とオルタネータの発電電圧との比較で得た大小の論理を第１のＯＮ／ＯＦＦ論理として出力する第１の論理出力手段と
該第１のＯＮ／ＯＦＦ論理に基づいてＯＮデューティーレイトが励磁コイル時定数を考慮した増減量で増減するＰＷＭ内部出力の論理を第２のＯＮ／ＯＦＦ論理として出力する第２の論理出力手段と、
ＯＮ論理→ＯＦＦ論理およびＯＦＦ論理→ＯＮ論理で抑制強度が異なり、該抑制強度を上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の結果的論理周期に基づいてフィードバック変更することにより、上記第１の論理出力手段に対して上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理が反転しにくくする論理反転抑制手段と
を備え、上記第１および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理処理結果を上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理とすることを特徴とするオルタネータの電圧制御装置。 - 上記目標電圧は、上記オルタネータの発電電圧との大小関係の比較で得る大小の論理を保持する方向でヒステリシス補正が施され、該ヒステリシス補正量がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づいて変化し、また上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の反転周期に基づいてフィードバック変更することを特徴とする請求項１記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力の論理周期は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって変更され、または上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の周期に基づいて変更されることを特徴とする請求項１記載のオルタネータの電圧制御装置。
- サンプルングして得たオルタネータの発電電圧を標本値として過去数回に渡って記憶する記憶手段と、その都度最新の標本値と以前数回分の過去の標本値に基づいて移動平均演算して現在の発電電圧として解釈する演算手段とを備え、上記以前数回分の過去標本値の参照個数がオルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に基づいて変更され、上記移動平均演算のために参照される標本の個数は２の乗数倍の個数であり、該参照する標本の総和を２進数解釈して参照個数回の右方向ビットシフトだけで区間平均値を得ることを特徴とする請求項１記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記オルタネータの発電電圧は、サンプリング周期が変更されるサンプリングで標本化されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記サンプリング周期は、オルタネータ回転数に基づいて演算またはテーブル検索されることを特徴とする請求項５記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記サンプリングは、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形の発生タイミングをトリガに開始され、開始してから所定時間の間だけ所定周期で断続的に実施され、該所定時間および所定周期は前回までの上記トリガ間隔に基づいて演算またはテーブル検索されることを特徴とする請求項５記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記オルタネータ回転数を、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形のＬｏｗ→Ｈｉｇｈへの転移エッジの時間間隔に基づいて演算する演算手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記目標電圧は、オルタネータ回転数やオルタネータ出力強度に関係するパラメータに基づく演算やテーブル検索によって導かれる量でシフトされ、またはオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧や外部ユニットからのバッテリ電圧を示す情報との偏差に基づいて定期的に補正されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理となるＰＷＭ内部出力のＯＮデューティーレイトの増減には、上記励磁コイルの時定数を考慮した時間当たり増減量の抑制が施され、該時間当たり増加量の抑制強度は上記励磁コイルの時定数に比べてより強く設定さ れ且つオルタネータ回転数に基づいて変更または禁止され、該時間当たり増減量の抑制はオルタネータの特殊な発電モードに基づいて増減禁止または抑制解除され、オルタネータ回転数やユニット温度に基づいてＯＮデューティーレイトに上限および下限が設定されることを特徴とする請求項１記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理は、上記オルタネータのステータ１相分の電圧波形のピーク電圧または平均電圧に基づいて、上記第１および第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の論理処理結果に関係なく強制的に論理ＯＮにすることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記第１のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトと上記第２のＯＮ／ＯＦＦ論理の１つの論理周期中のＯＮ論理レイトとの積算値、または上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮ／ＯＦＦ論理の時間当たりＯＮ論理レイトを該励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトとして解釈することを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトと、その時のオルタネータ発電電圧に基づいて該励磁コイルへの実効印加電圧を演算する演算手段を備えたことを特徴とする請求項１２記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記オルタネータの出力強度や上記オルタネータの駆動トルク強度を、オルタネータ出力端子に発生する電圧リプルの上下幅や電圧高をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または充電線の電圧降下により発生するオルタネータ出力端子電圧と外部信号入力端子電圧との電圧偏差をパラメータとした演算やテーブル検索によって推定し、または上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイトや上記励磁コイルへの換算印加電圧とオルタネータ回転数とをパラメータとした演算やテーブル検索によって推定することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記励磁コイルへの電圧印加のＯＮデューティーレイト、上記励磁コイルへの実効印加電圧、上記オルタネータの出力強度や上記オルタネータの駆動トルク強度、または上記励磁コイルの励磁電流そのもの、の率や絶対値に依存するＯＮデューティーレイトを示すＰＷＭ出力手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 上記ＰＷＭ出力手段の出力は所定の基本周波数を含み、該周波数が電圧制御装置の自己診断情報に基づいて変化し、該周波数が変わっても上記基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトは変わらないか、または該周波数が変わっても上記基本周波数の時に示していたＯＮデューティーレイトに基づくＯＮ時間は変わらないことを特徴とする請求項１５記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 外部ユニットからのパルス信号の周波数または該周波数とデューティーに基づいてバッテリ電圧に関連する電圧および目標電圧の上記外部ユニット指示を認識するためのインタフェースを備えたことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 電圧制御装置の電源遮断を、上記オルタネータが初期励磁状態を所定時間に渡って継続したとき、または継続かつオルタネータ回転数がゼロであることを判定したときに実行することを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載のオルタネータの電圧制御装置。
- 電圧制御装置の電源起動を、外部ユニットと接続する情報通信線の論理反転をトリガにして実行することを特徴とする請求項１〜１８のいずれかに記載のオルタネータの電圧制御装置。
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