KR20120024966A - 차량용 교류 발전기의 제어 장치 - Google Patents

Abstract

[과제]
외부 제어 유닛에 의해, 목표 전압치가, 높은 목표 전압치로부터 낮은 목표 전압치로 변경된 경우에 있어서 배터리 전압치의 언더슈트 값을 작게 할 수 있는 개량된 차량용 교류 발전기의 제어 장치를 제안한다.
[수단]
본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치에서의 전압 제어 유닛은, 외부 제어 유닛으로부터의 목표 변경 지령에 응하여 목표 전압치를 조정하는 목표 전압 조정 수단과, 차량 부하가 증대할 때, 및 상기 목표 전압 조정 수단에 의해 상기 목표 전압치가 보다 낮은 값으로 내려질 때에, 여자 듀티 제어 특성에 따라서 상기 여자 듀티를 증가하도록 제어하는 서려(徐勵) 제어 회로를 가지며, 상기 서려 제어 회로는, 상기 여자 듀티 제어 특성을 변화시키는 듀티 특성 변화 수단을 포함하고, 상기 듀티 특성 변화 수단은, 상기 여자 듀티 제어 특성의 소정 영역에서, 다른 영역에 비하여, 상기 여자 듀티의 증가 속도를 변화시킨다.

Description

차량용 교류 발전기의 제어 장치{VEHICLE AC GENERATOR CONTROL DEVICE}

본 발명은, 자동차 등의 차량에 탑재되는, 차량 탑재 배터리와 차량 부하에 급전하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치에 관한 것이다.

일반적으로 차량용 교류 발전기에는, 전압 제어 유닛이 부설되고, 이 전압 제어 유닛이, 차량용 교류 발전기의 출력 전압을 목표 전압치로 제어한다. 이 전압 제어 유닛은, 많은 경우, 차량용 교류 발전기의 계자 코일에 흐르는 여자 전류를 제어하는 파워 스위치 소자에 반복 제어 사이클을 부여함과 함께, 이 각 제어 사이클에서의 파워 스위치 소자의 온 시간 비율을 나타내는 여자 듀티를 조정하고, 차량용 교류 발전기의 출력 전압을 목표 전압치로 제어하도록 구성된다.

일본 특개소62-64299호 공보에는, 차량 부하가 새롭게 투입된 경우에, 차량용 교류 발전기의 구동 토오크의 급격한 상승을 억제하기 위해, 차량용 교류 발전기의 여자 전류를 시간의 경과에 수반하여 서서히 상승시키는 서려(徐勵) 제어가 개시되어 있다. 또한, 일본 특개평7-194023호 공보에는, 차량의 운전 상태에 응하여, 차량용 교류 발전기의 출력 전압이 적정한 값이 되도록 제어하는 것을 목적으로 하여, 전압 제어 유닛의 외부 제어 유닛으로부터, 차량용 교류 발전기의 출력 전압에 대한 목표 변경 지령을 주고, 이 목표 변경 지령에 의거하여, 차량용 교류 발전기의 출력 전압에 대한 목표 전압치를 조정하는 외부 제어가 개시되어 있다.

[특허 문헌]

특허 문헌 1 : 일본 특개소62-64299호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특개평7-194023호 공보

상기 전압 제어 유닛에 상기 서려(徐勵) 제어와 상기 외부 제어를 조립한 차량용 교류 발전기의 제어 장치에서는, 예를 들면 외부 제어 유닛에 의해, 목표 전압치를 높은 전압치로부터 낮은 전압치로 변경하는 목표 변경 지령을 준 경우, 차량 부하가 작은 상태에서는, 차량 탑재 배터리의 배터리 전압이 잠시의 기간은 저하되지 않기 때문에, 차량용 교류 발전기는 발전을 하지 않아도 좋은 상태가 된다. 이 때문에, 부하 응답 제어를 시작하는 여자 듀티가 거의 제로%까지 저하되고, 배터리 전압이 저하되어 차량용 교류 발전기가 발전을 시작하여야 하는 상태가 되고 나서 부하 응답 제어가 시작된다. 이 결과, 차량용 교류 발전기의 출력 전압이, 목표 전압치보다도 크게 저하되는 언더슈트가 발생하고, 차량의 라이트의 조명이 크게 변화하는 등의 불쾌감을 주는 부적합함이 발생한다.

본 발명은, 이와 같은 부적합함을 개선할 수 있는 차량용 교류 발전기의 제어 장치를 제안한다.

본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치는, 차량용 교류 발전기의 교류 출력을 정류하고, 차량 탑재 배터리 및 차량 부하에 급전하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치로서, 상기 차량용 교류 발전기의 계자 코일에 흐르는 여자 전류를 제어하는 파워 스위치 소자에 반복 제어 사이클을 부여함과 함께, 이 각 제어 사이클에서의 상기 파워 스위치 소자의 온 시간 비율을 나타내는 여자 듀티를 조정하고, 상기 차량용 교류 발전기의 출력 전압을 목표 전압치로 제어하는 전압 제어 유닛을 구비하고, 상기 전압 제어 유닛은, 외부 제어 유닛으로부터의 목표 변경 지령에 응하여 상기 목표 전압치를 조정하는 목표 전압 조정 수단과, 상기 차량 부하가 증대할 때, 및 상기 목표 전압 조정 수단에 의해 상기 목표 전압치가, 보다 낮은 값으로 내려질 때에, 여자 듀티 제어 특성에 따라서 상기 여자 듀티를 증가하도록 제어하는 서려 제어 회로를 가지며, 상기 서려 제어 회로는, 상기 여자 듀티 제어 특성을 변화시키는 듀티 특성 변화 수단을 포함하고, 상기 듀티 특성 변화 수단은, 상기 여자 듀티 제어 특성의 소정 영역에서, 다른 영역에 비하여, 상기 여자 듀티의 증가 속도를 변화시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치에서는, 전압 제어 유닛이, 외부 제어 유닛으로부터의 목표 변경 지령에 응하여 상기 목표 전압치를 조정하는 목표치 조정 수단과, 상기 차량 부하가 증대할 때, 및 상기 목표 전압 조정 수단에 의해 상기 목표 전압치가, 보다 낮은 값으로 내려질 때에, 여자 듀티 제어 특성에 따라서 여자 듀티를 증가하도록 제어하는 서려 제어 회로를 가지며, 상기 서려 제어 회로는, 상기 여자 듀티 제어 특성을 변화시키는 듀티 특성 변화 수단을 포함하고, 상기 듀티 특성 변화 수단은, 상기 여자 듀티 제어 특성의 소정 영역에서, 다른 영역에 비하여, 상기 여자 듀티의 증가 속도를 변화시키기 때문에, 예를 들면 차량 부하가 작은 상태에서, 외부 제어 유닛에 의해, 목표 전압치를 높은 전압치로부터 낮은 전압치로 변경하는 목표 변경 지령을 준 경우에도, 차량용 교류 발전기의 출력 전압이, 목표 전압치보다도 저하되는 언더슈트를 억제하여, 차량의 라이트의 조명이 크게 변화하는 등의 불쾌감을 해소할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치의 실시의 형태 1을 도시하는 전기 회로도.
도 2는 실시의 형태 1에서의 서려 제어 회로를 도시하는 블록도.
도 3은 실시의 형태 1에서의 여자 듀티 제어 특성을 도시하는 특성도.
도 4는 실시의 형태 1에서의 전압 제어 유닛의 제어 동작의 설명도.
도 5는 실시의 형태 1에서, 외부 제어 유닛으로부터의 목표 변경 지령에 대응하는 목표 전압치, 배터리 전압치 및 여자 듀티의 변화를 예시하는 타이밍도.
도 6은 도 5에 대응하는 제어 동작의 설명도.
도 7은 비교예에서의 목표 전압치, 배터리 전압치 및 여자 듀티의 변화를 예시하는 타이밍도.
도 8은 본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치의 실시의 형태 2에서의 서려 제어 회로를 도시하는 블록도.
도 9는 실시의 형태 2에서의 여자 듀티 제어 특성을 도시하는 특성도.
도 10은 본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치의 실시의 형태 3을 도시하는 전기 회로도.
도 11은 실시의 형태 3에서의 서려 제어 회로를 도시하는 블록도.
도 12는 본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치의 실시의 형태 4에서의 서려 제어 회로를 도시하는 블록도.

이하 본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치의 몇 가지의 실시의 형태에 관해, 도면을 참조하여 설명한다.

실시의 형태 1.

도 1은, 본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치의 실시의 형태 1을 도시하는 전기 회로도이다.

(1) 실시의 형태 1의 전체적 구성

실시의 형태 1에 관한 차량용 교류 발전기의 제어 장치는, 차량용 교류 발전기(10)와 차량 탑재 배터리(20)와 차량 부하(25)와 함께 사용되고, 전압 제어 유닛(30)을 구비하고 있다. 교류 발전기(10)는, 3상 발전 코일(11)과, 3상 정류 회로(13)와, 계자 코일(15)을 갖는다. 이 교류 발전기(10)는, 차량 구동용 엔진에 의해 구동되는 회전자에 계자 코일(15)을 배치하고, 회전자의 주위에 고정된 고정자에, 3상 발전 코일(11)을 배치한 것이다. 3상 발전 코일(11)은, 성형(星形)으로 접속되고, 계자 코일(15)을 흐르는 여자 전류(If)에 의거하여, 3상 교류 전압을 발생한다. 3상 정류 회로(13)는, 3상 전파(全波) 정류 회로로서 구성되고, 3상 발전 코일(11)에 접속된다. 3상 정류 회로(13)는, 3상 발전 코일(11)에 발생하는 3상 교류 전압을 정류하고, 플러스측 출력 단자(13P)와 마이너스측 출력 단자(13N)의 사이에 발전기 출력 전압을 발생한다.

3상 정류 회로(13)의 플러스측 출력 단자(13P)는, 차량 탑재 배터리(20)의 플러스 단자에 직접 접속되고, 마이너스측 출력 단자(13N)는, 기준 전위점, 예를 들면 차체에 어스된다. 차량 탑재 배터리(20)의 마이너스 단자는, 기준 전위점에 접속된다. 차량 부하(25)는, 차량의 각종의 전기(電氣)부하이고, 복수의 전기부하를 포함한다. 이들의 복수의 전기부하는, 각각 스위치를 통하여 차량 탑재 배터리(20)와 병렬로 접속된다. 교류 발전기(10)는, 3상 정류 회로(13)로부터, 차량 탑재 배터리(20)와, 차량 부하(25)에 급전한다. 차량 탑재 배터리(20)는, 교류 발전기(10)의 발전기 출력 전압에 의해 충전되고, 차량 부하(25)는, 교류 발전기(10) 및 차량 탑재 배터리(20)로부터 급전을 받는다. 단자 B는, 차량 탑재 배터리(20)의 플러스 단자에 접속된 배터리 단자이고, 3상 정류 회로(13)의 플러스측 출력 단자(13P)에도 접속된다.

계자 코일(15)의 플러스측 단자는, 배터리 단자(B)에 직접 접속되고, 그 마이너스 단자는, 전압 제어 유닛(30)을 통하여 기준 전위점에 접속된다. 계자 코일(15)은, 교류 발전기(10) 및 차량 탑재 배터리(20)에 의해 여자되고, 이 계자 코일(15)에 흐르는 여자 전류(If)는, 전압 제어 유닛(30)에 의해, 온 오프 제어된다.

전압 제어 유닛(30)은, 여자 전류(If)를 온 오프 제어함에 의해, 3상 발전 코일(11)에 발생하는 3상 발전 전압을 제어하고, 3상 정류 회로(13)로부터 출력되는 발전기 출력 전압을 제어한다. 이 전압 제어 유닛(30)은, 계자 단자(F1, F2)와, 외부 제어 단자(OC)를 가지며, 내부에는, 플라이휠 다이오드(31)와, 파워 스위치 소자(33)와, SR플립플롭(35)과, OR 회로(37)와, 제 1의 제어 펄스 발생 회로(40)와, 제 2의 제어 펄스 발생 회로(50)를 갖는다.

전압 제어 유닛(30)의 계자 단자(F1, F2)는, 계자 코일(15)의 플러스 단자와 마이너스 단자에 직접 접속된다. 외부 제어 단자(OC)는, 전압 제어 유닛(30)의 외부에 있는 외부 제어 유닛, 구체적으로는 전자 제어 유닛(ECU)(49)에 접속된다. 이 전자 제어 유닛(49)은, 차량 구동용 엔진의 각종의 제어, 예를 들면 점화 제어, 흡기 제어, 연료 분사 제어 등을 행하는 마이크로 컴퓨터이다. 플라이휠 다이오드(31)는, 계자 코일(15)에 발생하는 과도 전압을 흡수하는 것으로, 계자 단자(F1, F2)에 접속되고, 계자 코일(15)과 병렬로 접속된다.

파워 스위치 소자(33)는, 계자 코일(15)에 흐르는 여자 전류(If)를 온 오프 제어한다. 이 파워 스위치 소자(33)는, 파워 MOSFET, 파워 IGBT 등의 파워 반도체 소자로 구성되고, 한 쌍의 주단자(T1, T2)와 제어 단자(G)를 갖는다. 주단자(T1)는, 계자 단자(F2)에 접속되고, 주단자(T2)는, 기준 전위점에 어스된다. 이 파워 스위치 소자(33)는, 제어 단자(G)가 하이레벨이 되었을 때에 온 상태가 되어, 주단자(T1, T2) 사이에 여자 전류(If)를 흘리고, 또한 제어 단자(G)가 로우레벨이 되었을 때에, 오프 상태가 되어, 주단자(T1, T2) 사이의 여자 전류(If)를 차단한다.

SR플립플롭(35)은, 출력(Q)과, 세트 입력(S)과, 리셋 입력(R)을 갖는다. 출력(Q)은, 파워 스위치 소자(33)의 제어 단자(G)에 접속되고, 이 제어 단자(G)를 하이레벨 또는 로우레벨로 제어하고, 파워 스위치 소자(33)를 온, 오프 한다. 세트 입력(S)에는, 기준 클록 펄스(CLK)가 입력된다. 리셋 입력(R)에는, 제어 펄스(CP)가 입력된다. SR플립플롭(35)은, 기준 클록 펄스(CLK)가 입력될 때마다, 출력(Q)의 출력 신호를 하이레벨로 하여, 파워 스위치 소자(33)를 온 상태로 한다. 이 파워 스위치 소자(33)의 온 상태는, 리셋 입력(R)에 입력되는 제어 펄스(CP)가 하이레벨로 오를 때까지 계속한다.

기준 클록 펄스(CLK)는, 소정 주기(T)로 반복 입력되고, 인접하는 2개의 기준 클록 펄스(CLK)의 사이에, 각각 제어 사이클(CC)을 부여한다. 이 각 제어 사이클(CC)의 시간 길이는 주기(T)와 동등하다. 이 기준 클록 펄스(CLK)의 반복 주파수는, 구체적으로는, 예를 들면, 100 내지 200(Hz)가 된다. 기준 클록 펄스(CLK)의 주기가 소정 주기(T)로 항상 일정하기 때문에, 각 제어 사이클(CC)의 시간 길이(T)는, 항상 같은 시간 길이(T)가 된다. 제어 펄스(CP)는, 각 제어 사이클(CC)에서, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)을 결정한다. 온 시간(Ton)과 각 제어 사이클(CC)의 시간 길이(T)와의 비(Ton/T)는, 온 시간 비율이고, 여자 전류(If)에 대한 여자 듀티(DUTY)라고 불린다.

OR 회로(37)는, 출력(a)과, 한 쌍의 입력(b, c)을 가지며, 출력(a)으로 제어 펄스(CP)를 발생한다. OR 회로(37)의 출력(a)은, SR플립플롭(35)의 리셋 입력(R)에 접속되고, 제어 펄스(CP)를 SR플립플롭(35)의 리셋 입력(R)에 공급한다. OR 회로(37)의 입력(b)에는, 제 1의 제어 펄스 발생 회로(40)가 접속된다. 이 제 1의 제어 펄스 발생 회로(40)는, 제 1의 제어 펄스(CP1)를 발생하고, 이 제 1의 제어 펄스(CP1)를 OR 회로(37)의 입력(b)에 공급한다. 제 1의 제어 펄스(CP1)는, 각 제어 사이클(CC)의 각각에서 발생된다. OR 회로(37)의 입력(c)에는, 제 2의 제어 펄스 발생 회로(50)가 접속된다. 이 제 2의 제어 펄스 발생 회로(50)는, 차량 구동용 엔진이 아이들 운전 상태에 있는 경우에, 각 제어 사이클(CC)의 각각에서 제 2의 제어 펄스(CP2)를 발생하고, 이 제 2의 제어 펄스(CP2)를 OR 회로(37)의 입력(c)에 공급한다. 제어 펄스(CP)는, 제 1의 제어 펄스(CP1) 또는 제 2의 제어 펄스(CP2)의 어느 하나가 되고, 그들의 제어 펄스(CP1, CP2) 중에서, 더 빠른 타이밍에서 상승한 제어 펄스가, 파워 스위치 소자(33)를 오프 시킨다.

제 1의 제어 펄스 발생 회로(40)는, 배터리 전압 검출 회로(41)와, 비교기(43)와, 목표 전압 발생 회로(45)와, 목표 전압 조정 회로(47)를 포함한다. 배터리 전압 검출 회로(41)는, 배터리 전압치(VB)를 검출하는 회로이고, 그 일단은 계자 단자(F1)를 통하여 배터리 단자(B)에 접속되고, 그 타단은 기준 전위점에 어스된다. 배터리 전압 검출 회로(41)는, 직렬 접속된 분압 저항(R1, R2)을 가지며, 이 분압 저항(R1, R2)의 접속점에서 배터리 전압치(VB)를 출력한다. 이 배터리 전압치(VB)는, 차량 탑재 배터리(20)의 전압 및 3상 정류 회로(13)로부터 출력되는 발전기 출력 전압을 나타내는 신호이다. 이 배터리 전압치(VB)는, 차량 부하(25)에 변동에 수반하여 변화하고, 또한, 여자 전류(If)에 대한 여자 듀티(DUTY)의 제어에 의해, 조정된다.

목표 전압 발생 회로(45)는, 목표 전압(VREF)을 발생한다. 이 목표 전압(VREF)은, 예를 들면 소정 주기(T)와 같은 주기로 변화하는 톱니형상파(鋸齒狀波) 신호이다. 이 목표 전압(VREF)은, 목표 전압치(Vref)를 갖는다. 이 목표 전압치(Vref)는, 기준 클록 펄스(CLK)와 동기하여, 기준 클록 펄스(CLK)와 같은 타이밍에서 상승하고, 다음의 기준 클록 펄스(CLK)가 발생할 때까지 직선적으로 레벨이 저하되는 신호가 된다. 이 목표 전압치(Vref)의 진폭은, 예를 들면, 1(V)가 된다. 이 목표 전압(VREF)의 목표 전압치(Vref)는, 톱니형상(鋸齒狀)으로 변화하기 때문에, 정하여진 전압치를 갖지 않지만, 이 목표 전압치(Vref)의 크기를 개념적으로 나타내는 경우에는, 각 제어 사이클(CC)에서의 목표 전압치(Vref)의 평균 전압을 사용한다. 이 각 제어 사이클(CC)에서의 목표 전압치(Vref)의 평균 전압은, 제어 사이클(CC)의 정확하게 중간의 타이밍에서의 목표 전압치(Vref)와 동등하다.

목표 전압 조정 회로(47)는, 전압 제어 유닛(30)의 외부 제어 단자(OC)와, 목표 전압 발생 회로(45)의 사이에 접속된다. 외부 제어 단자(OC)에는, 외부 제어 유닛(ECU)(49)으로부터 목표 변경 지령(TVC)이 공급된다. 이 외부 제어 유닛(49)으로부터의 목표 변경 지령(TVC)은, 목표 전압 조정 회로(47)에서 수신되고, 이 목표 전압 조정 회로(47)는, 외부 제어 유닛(49)으로부터의 목표 변경 지령(TVC)에 의거하여, 목표 전압 발생 회로(40)에 목표 전압 지령(tvc)을 공급한다. 이 목표 전압 지령(tvc)은, 목표 전압치(Vref)에 대한 바이어스 값의 크기를 조정하고, 목표 전압치(Vref)의 평균 전압의 크기를 조정한다. 예를 들면, 외부 제어 유닛(49)에 의해, 목표 전압치(Vref)를, 높은 평균 전압의 목표 전압치로부터 낮은 평균 전압의 목표 전압치로 변경하는 경우에는, 목표 전압치(Vref)에 대한 바이어스 전압을 작게 하는 목표 전압 지령(tvc)이 주어진다. 목표 전압 지령(tvc)은, 목표 전압치(Vref)에 대한 바이어스 값의 크기를 조정하고, 목표 전압치(Vref)의 평균 전압을 증대 또는 저하시킨다. 목표 전압 지령(tvc)은, 예를 들면 목표 전압치(Vref)에 대한 바이어스 전압을 0 내지 2(V)의 범위에서 조정하고, 목표 전압치(Vref)의 평균 전압을 조정한다.

비교기(43)는, 출력(a)과, 한 쌍의 입력(b, c)을 갖는다. 이 비교기(43)의 출력(a)은, OR 회로(37)의 입력(b)에 접속되고, OR 회로(37)의 입력(b)에 제 1의 제어 펄스(CP1)를 공급한다. 비교기(43)의 입력(b)에는, 배터리 전압 검출 회로(41)로부터 배터리 전압치(VB)가 공급된다. 비교기(43)의 입력(c)에는, 목표 전압 발생 회로(40)로부터 목표 전압치(Vref)가 공급된다. 비교기(43)는, 배터리 전압치(VB)와 목표 전압치(Vref)를 비교하고, 각 제어 사이클(CC)의 각각에서, 배터리 전압치(VB)가 목표 전압치(Vref)를 초과한 때에, 제 1의 제어 펄스(CP1)를 하이레벨로 상승시킨다. 이 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍을 t1으로 한다. 제 1의 제어 펄스(CP1)는, 상승 타이밍(t1)부터 제어 사이클(CC)의 엔드 타이밍까지 하이레벨을 유지한다.

제 2의 제어 펄스 발생 회로(50)는, 서려 제어 회로(60)를 포함한다. 이 서려 제어 회로(60)에는, 제 1의 제어 펄스(CP1)가 공급된다. 서려 제어 회로(60)는, 차량 구동용 엔진이 아이들 운전 상태에 있는 경우에, 제 1의 제어 펄스(CP1)를 받아서, 제 2의 제어 펄스(CP2)를 발생한다. 이 제 2의 제어 펄스(CP2)는, OR 회로(37)의 입력(c)에 공급된다. 이 제 2의 제어 펄스(CP2)는, 각 제어 사이클(CC)의 각각에서 발생된다. 이 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍을 t2로 한다. 제 2의 제어 펄스(CP2)는, 상승 타이밍(t2)부터 제어 사이클(CC)의 엔드 타이밍까지 하이레벨을 유지한다. 상승 타이밍(t2)은, 상승 타이밍(t1)의 전후에서 제어된다. 제 1, 제 2의 제어 펄스(CP1, CP2)는, OR 회로(37)에 입력되고, 그들 중에서, 상승 타이밍이 빠른 쪽의 제어 펄스(CP1, CP2)가, 파워 스위치 소자(33)를 오프 시킨다. 이들의 제 1의 제어 펄스(CP1) 또는 제 2의 제어 펄스(CP2)가, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)을 결정하고, 여자 듀티(DUTY)를 결정한다.

(2) 서려 제어 회로(60)의 구성

도 2는, 실시의 형태 1에서의 서려 제어 회로(60)를 도시하는 블록도이다. 서려 제어 회로(60)는, 부하 응답 제어 카운터(61)와, 비교기(63)와, 가산기(65)와, 감산기(67)와, D플롭플롭(70)과, 판정기(71)와, NAND 회로(75)와, 셀렉터(77)를 포함한다.

부하 응답 제어 카운터(61)는, 부하 응답 제어 수단(62)을 구성한다. 이 부하 응답 제어 수단(62)은, 각 제어 사이클(CC)에서, 제 2의 제어 펄스(CP2)를 발생하는데 사용되고, 또한, 차량 부하(25)의 변동에 응하여, 각 제어 사이클(CC)에서의 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)을 제어한다.

부하 응답 제어 카운터(61)는, 복수의 비트로 이루어지는 바이너리 카운터이다. 이 부하 응답 제어 카운터(61)는, 출력(a)과, 입력(b)과, 카운트 값 제어 입력(c)을 갖는다. 이 부하 응답 제어 카운터(61)의 입력(b)에는, 부하 응답 제어 클록(LRC/CLK)이 주어지고, 부하 응답 제어 카운터(61)는, 이 부하 응답 제어 클록(LRC/CLK)을 카운트하고, 출력(a)에 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)을 발생한다. 부하 응답 제어 클록(LRC/CLK)은, 기준 클록 펄스(CLK)에 비하여, 10배 이상 높은 반복 주파수, 예를 들면 기준 클록 펄스(CLK)의 반복 주파수의 16배의 반복 주파수를 갖는다. 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)은, 각 제어 사이클(CC)의 스타트 타이밍에서, 제로 카운트 값, 즉, 그 모든 비트가 제로 값이고, 이 제로 카운트 값으로부터, 부하 응답 제어 클록(LRC/CLK)을 순차적으로 카운트 업 한다. 이 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이, 제 2의 제어 펄스(CP2)를 발생하는데 사용되고, 또한, 이 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)의 변화에 의해, 각 제어 사이클(CC)에서의 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이 제어된다.

비교기(63)는, 출력(a)과, 한 쌍의 입력(b, c)을 갖는다. 비교기(63)의 출력(a)으로부터, 제 2의 제어 펄스(CP2)가 출력된다. 비교기(63)의 입력(b)에는, 부하 응답 제어 카운터(61)로부터 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 입력된다. 비교기(63)의 입력(c)에는, 프리 런 카운트 값(Dfree)이 입력된다. 이 프리 런 카운트 값(Dfree)은, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)과 같은 비트 수의 바이너리 카운트 값이다. 이 프리 런 카운트 값(Dfree)은, 부하 응답 제어 클록(LRC/CLK)을, 각 제어 사이클(CC)의 스타트 타이밍부터 엔드 타이밍까지 순차적으로 카운트한다. 프리 런 카운트 값(Dfree)은, 각 제어 사이클(CC)의 스타트 타이밍에서는, 제로 카운트 값, 즉, 그 모든 비트가 제로 값이고, 이 제로 카운트 값으로부터 순차적으로 카운트 업되고, 각 제어 사이클(CC)의 엔드 타이밍에서는, 풀 카운트 값, 즉, 그 모든 비트가 1이 된다. 각 제어 사이클(CC)에서, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)과 프리 런 카운트 값(Dfree)이 일치한 타이밍이, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이 된다. 비교기(63)는, 각 제어 사이클(CC)에서, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)과 프리 런 카운트 값(Dfree)이 일치한 타이밍에서, 출력(a)으로부터 출력되는 제 2의 제어 펄스(CP2)를 하이레벨로 상승시킨다.

가산기(65)는, 출력(a)과, 2개의 입력(b, c)을 갖는다. 이 가산기(65)의 입력(b)에는, 부하 응답 제어 카운터(61)로부터 출력되는 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 입력된다. 가산기(65)의 입력(c)에는, 소정의 가산치(P)가 입력된다. 가산기(65)는, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)에 가산치(P)를 가산한 가산 출력(Dadd)을 출력한다. 감산기(67)는, 출력(a)과, 2개의 입력(b, c)을 갖는다. 이 감산기(67)의 입력(b)에는, 부하 응답 제어 카운터(61)로부터 출력되는 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 입력된다. 감산기(67)의 입력(c)에는, 소정의 감산치(N)가 입력된다. 감산기(67)는, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)으로부터 감산치(N)를 공제한 감산 출력(Dsub)을 출력한다.

D플립플롭(70)은, 입력(D)과, 클록 입력(ck)와, 출력(Q)을 갖는다. 입력(D)에는, 비교기(63)로부터 출력되는 제 2의 제어 펄스(CP2)가 주어진다. 클록 입력(ck)에는, 제 1의 제어 펄스(CP1)가 주어진다. D플립플롭(70)은, 각 제어 사이클(CC) 중에서, 제 1, 제 2의 제어 펄스(CP1, CP2)의 상승 타이밍(t1, t2)의 전후 관계에 응하여, 출력(Q)의 레벨을 변화한다. 제 1의 제어 펄스의 CP1의 상승 타이밍(t1)이, D플립플롭(70)의 동작 타이밍이 된다.

제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1) 이전인 경우를, t2 선행 케이스라고 말하고, 역으로, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)의 후이고, 상승 타이밍(t1)이 상승 타이밍(t2)으로 선행하고 있는 경우를, t1 선행 케이스라고 말하기로 한다. t2 선행 케이스에서는, D플립플롭(70)의 동작 타이밍(t1)에서, 입력(D)이 하이레벨이 되어 있고, 출력(Q)은 하이레벨이 된다. t1 선행 케이스에서는, D플립플롭(70)의 동작 타이밍(t1)에서, 입력(D)이 로우레벨이고, 출력(Q)은 로우레벨이 된다.

판정기(71)에는, 부하 응답 제어 카운터(61)로부터 출력되는 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 입력된다. 판정기(71)는, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)을 소정 카운트 값(Ds)과 비교하고, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이, 소정 카운트 값(Ds) 이하인지의 여부를 판정한다. 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds) 이하일 때는, 판정기(71)의 출력은 하이레벨이 된다. 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds)보다도 큰 때에는, 판정기(71)의 출력은 로우레벨이 된다.

판정기(71)는, 듀티 특성 변화 수단(72)을 구성한다. 판정기(71)의 출력이 로우레벨이 된 상태, 즉 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds)보다도 큰 상태를 통상(通常) 상태(NC)로 하고, 판정기(71)의 출력이 하이레벨이 된 상태, 즉 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds) 이하인 상태를 특정(特定) 상태(SC)로 한다. 듀티 특성 변화 수단(72)은, 특정 상태(SC)에서의 여자 듀티(DUTY)의 제어 특성을, 통상 상태에서의 여자 듀티의 제어 특성과 비교하여, 변화시킨다.

NAND 회로(75)는, 출력(a)과, 2개의 입력(b, c)을 갖는다. 이 NAND 회로(75)의 입력(b)은, D플립플롭(70)의 출력(Q)에 접속되고, 그 입력(c)은, 판정기(71)의 출력에 접속된다. 이 NAND 회로(75)는, 판정기(71)의 출력이 로우레벨인 상태, 즉 통상 상태(NC)에서는, D플립플롭의 출력(Q)을 반전하여, 출력(a)으로부터 출력한다. 이 통상 상태(NC)에서, NAND 회로(75)의 출력은, t1 선행 케이스, 즉 상승 타이밍(t2)이, 상승 타이밍(t1)의 후인 경우에 하이레벨이 되고, 또한, t2 선행 케이스, 즉 상승 타이밍(t2)이, 상승 타이밍(t1) 이전인 경우에는 로우레벨이 된다. 또한, NAND 회로(75)의 출력은, 판정기(71)의 출력이 하이레벨이 되는 특정 상태(SC)에서는, 로우레벨이 된다.

셀렉터(77)는, 출력(a)과, 입력(b, c, d, e)을 갖는다. 이 셀렉터(77)의 입력(b)에는, 차량 구동용 엔진이 아이들 운전 상태에 있는 것을 나타내는 아이들 운전 신호(IS)가 주어진다. 이 아이들 운전 신호(IS)는, 엔진 회전수가 아이들 회전수 이하인 때에 로우레벨이 되고, 엔진 회전수가 아이들 회전수를 초과한 때에는 하이레벨이 된다. 셀렉터(77)의 출력(a)은, 부하 응답 제어 카운터(61)의 카운트 값 제어 입력(c)에 접속되고, 아이들 운전 신호(IS)가 하이레벨이 되면, 부하 응답 제어 카운터(61)의 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)을 강제적으로 풀 카운트 값으로 제어한다. 부하 응답 제어 카운터(61)는, 결과로서, 차량 구동용 엔진이 아이들 운전 상태에 있고, 아이들 운전 신호(IS)가 로우레벨이 된 경우에, 부하 응답 제어 클록(LRC/CLK)을 카운트하고, 부하 응답 제어를 행한다.

셀렉터(77)의 입력(c)은, 가산기(65)의 출력(a)에 접속되고, 셀렉터(77)의 입력(c)에는, 가산 출력(Dadd)이 입력된다. 셀렉터(77)의 입력(d)은, 감산기(67)의 출력(a)에 접속되고, 셀렉터(77)의 입력(d)에는, 감산 출력(Dsub)이 입력된다. 셀렉터(77)의 입력(e)은, NAND 회로(75)의 출력(a)에 접속된다. NAND 회로(75)의 출력(a)은, 가산 출력(Dadd)과 감산 출력(Dsub)을 전환하는 전환 신호로서 사용된다.

(3) 전압 제어 유닛(30)에 의한 여자 듀티 제어 특성

도 3은, 전압 제어 유닛(30)에 의한 여자 듀티 제어 특성을 도시한다. 이 여자 듀티 제어 특성은, 여자 듀티(DUTY)가, 시간의 경과에 수반하여, 제로(%)로부터 100(%)까지 증가할 때의 특성을 나타낸다. 도 3의 종축은 여자 듀티(DUTY)(%)를, 횡축은 시간축을 나타낸다. 도 3의 여자 듀티 제어 특성은, 2개의 영역 A와 영역 B를 포함한다. 영역 A와 영역 B의 경계는, 소정 듀티 값(DUTY(Ds))이다. 이 소정 듀티 값(DUTY(Ds))은, 판정기(71)에서 사용된 소정 카운트 값(Ds)에 대응하고, 예를 들면 10 내지 30(%), 구체적으로는 25(%)로 설정된다. 영역 A는, 소정 듀티 값(DUTY(Ds))을 초과한 여자 듀티(DUTY), 즉, 소정 듀티 값(DUTY(Ds))과 100%와의 사이의 여자 듀티(DUTY)에 대응하는 영역이다. 이 영역 A는, 통상 상태(NC), 즉, 판정기(71)가 로우레벨 출력을 출력하는 상태와 대응한다. 이 영역 A에서는, 여자 듀티(DUTY)가 시간과 함께 증가하는 경우, 여자 듀티(DUTY)가, 소정 듀티 값(DUTY(Ds))으로부터 100(%)를 향하여, 시간축에 대해 경사한 직선(81)에 따라서 직선적으로 증가된다.

영역 B는, 소정 듀티 값(DUTY(Ds)) 이하의 여자 듀티(DUTY), 즉, 소정 듀티 값(DUTY(Ds))과 제로(%) 사이의 여자 듀티(DUTY)에 대응하는 영역이다. 이 영역 B는, 특정 상태(SC), 즉, 판정기(71)가 하이레벨 출력을 출력하는 상태에 대응한다. 이 영역 B에서는, 여자 듀티(DUTY)는, 제로(%)로부터 소정 듀티 값(DUTY(Ds))을 향하여, 시간축에 대해 수직한 직선(82)에 따라서, 급격하게 증가된다.

(4) 통상 상태(NC)에서의 여자 듀티(DUTY)의 제어 동작

도 4는, 통상 상태(NC), 즉 판정기(71)의 출력이 로우레벨인 상태에서의 전압 제어 유닛(30)의 제어 동작의 설명도이다.

판정기(71)의 출력이 로우레벨인 때는, NAND 회로(75)는, D플립플롭(70)의 출력(Q)을 반전하여 셀렉터(77)의 입력(e)에 공급한다. D플립플롭(70)의 출력(Q)은, t2 선행 케이스, 즉 상승 타이밍(t2)이 상승 타이밍(t1) 이전인 경우에는 하이레벨 출력이 되지만, 이 하이레벨 출력은, NAND 회로(75)에서 반전되어, 로우레벨이 된다. 또한, D플립플롭(70)의 출력(Q)은, t1 선행 케이스, 즉 상승 타이밍(t2)이 상승 타이밍(t1)의 후인 경우에는 로우레벨 출력이 되는데, 이 로우레벨 출력은, NAND 회로(75)에서 반전되어, 하이레벨이 된다.

셀렉터(77)는, t2 선행 케이스, 즉 입력(e)이 로우레벨이 된 경우에, 가산 출력(Dadd)을 선택하고, 이 가산 출력(Dadd)을 부하 응답 제어 카운터(61)의 카운트 값 제어 입력(c)에 공급한다. 또한, 셀렉터(77)는, t1 선행 케이스, 즉 입력(e)이 하이레벨이 된 경우에, 감산 출력(Dsub)을 선택하고, 이 감산 출력(Dadd)을 부하 응답 제어 카운터(61)의 카운트 값 제어 입력(c)에 공급한다. 이 가산 출력(Dadd) 또는 감산 출력(Dsub)에 의해, 여자 듀티(DUTY)가 제어된다.

t2 선행 케이스가 되는 각 제어 사이클(CC)에서는, 부하 응답 제어 카운터(61)는, 그 카운트 값 제어 입력(c)에 가산 출력(Dadd)이 공급되고, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)을, 강제적으로 가산 출력(Dadd)으로 제어한다. 이 가산 출력(Dadd)은, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)에 가산치(P)를 가산한 것이고, 이 가산 출력(P)이 공급된 각 제어 사이클(CC)에서는, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)은, 가산치(P)만큼 카운트 업되고, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이, 가산치(P)에 상당한 시간만큼 지연되어, 여자 듀티(DUTY)가 증가한다.

또한, t1 선행 케이스가 되는 각 제어 사이클(CC)에서는, 부하 응답 제어 카운터(61)는, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)을, 강제적으로 감산 출력(Dsub)으로 제어한다. 이 감산 출력(Dsub)은, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)으로부터 감산치(N)를 공제한 것이고, 이 감산 출력(Dsub)이 공급된 각 제어 사이클(CC)에서는, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)은, 감산치(N)만큼 카운트다운 되고, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이, 감산치(N)에 상당하는 시간만큼 전진되어, 여자 듀티(DUTY)가 감소한다.

도 4의 종란(縱欄) (1)은, 어느 제어 상태를 예시하고, 종란 (2) (3)은 각각 종란 (1)의 제어 상태로부터 변화한 제어 상태를 예시한다. 종란 (2)의 제어 상태는, 종란 (1)의 제어 상태로부터, 여자 듀티(DUTY)가 증가한 제어 상태이다. 종란 (3)의 제어 상태는, 종란 (1)의 제어 상태로부터, 여자 듀티(DUTY)가 감소한 제어 상태이다. 각 종란 (1) (2) (3)에서, 횡란(橫欄) (a)에는, 인접하는 2개의 기준 클록 펄스(CLK)를, 횡란 (b)에는, 그에 대응하는 목표 전압치(Vref)와 배터리 전압치(VB)를, 또한, 횡란 (c) (d)에는, 그에 대응하는 제 1, 제 2의 제어 펄스(CP1, CP2)를, 횡란 (e)에는, 파워 스위치 소자(33)에 대한 온 시간(Ton)을 각각 나타내고 있다. 횡란 (a) 내지 (e)의 횡축은, 서로 공통되는 시간축이다.

도 4의 각 종란의 횡란 (a)에는, 각각 인접하는 2개의 기준 클록 펄스(CLK)가 제어 사이클(CC)과 동시에 나타난다. 각 기준 클록 펄스(CLK)가 하이레벨이 된 기준 타이밍(t0)에서, SR플립플롭(35)이 세트되고, 파워 스위치 소자(33)가 온 상태가 된다. 도 4의 각 종란의 횡란 (a)에는, 단지 하나의 제어 사이클(CC)이 나타나지만, 제어 사이클(CC)은, 기준 클록 펄스(CLK)의 반복에 의거하여, 순차적으로 연속하여 주어진다. 제어 사이클(CC)은, 각각 인접하는 2개의 기준 클록 펄스(CLK)의 사이에 주어진다. 제어 사이클(CC)의 스타트 타이밍 및 엔드 타이밍은, 기준 타이밍(t0)과 일치한다.

도 4의 각 종란의 횡란 (c)에는, 각각의 횡란 (a)에 도시하는 제어 사이클(CC) 중에, 제 1의 제어 펄스(CP1)가 나타나고, 각 종란의 횡란 (b)에는, 이 제 1의 제어 펄스(CP1)에 대응하는 목표 전압치(Vref)와 배터리 전압치(VB)가 나타난다. 목표 전압치(Vref)는, 도 4의 각 종란에서는, 외부 제어 유닛(49)에 의한 변경을 받지 않고, 변화하지 않는 것으로 하고 있다.

종란 (1)에서는, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)이 t11이고, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이 t21이다. 차량 부하(25)가 안정되어 있기 때문에, 상승 타이밍(t11, t21)은, 서로 거의 일치하고 있다. 배터리 전압치(VB)는 VB11이고, 이 배터리 전압치(VB11)이 목표 전압치(Vref)를 초과한 타이밍(t11)에서, 제 1의 제어 펄스(CP1)가 하이레벨로 상승하고, 제 1의 제어 펄스(CP1)에 의한 온 시간(Ton1)은, Ton11이 된다. 종란 (1)에서는, 제 2의 제어 펄스(CP2)에 의한 온 시간(Ton2)을 Ton21으로서 나타내고 있다. 종란 (1)의 상태에서는, 횡란 (e)에 도시하는 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)은, 제 1, 제 2의 제어 펄스(CP1, CP2)에 의한 온 시간(Ton11, Ton21)에 어느 하나에 의해 결정된다.

종란 (2)에서는, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)이, t11로부터 t12로 이동하고, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이, t21로부터 t22로 이동한다. 이 종란 (2)에서는, 그 최초의 제어 사이클(CC)에서, 차량 부하(25)의 증가에 의거하여, 배터리 전압치(VB)가 VB11로부터, 그보다도 작은 VB12로 저하된다. 배터리 전압치(VB)가 VB12로 저하됨에 의해, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)이, t11로부터 t12로 이동하고 있다. 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)은, 배터리 전압치(VB)가 VB12로 저하된 것에 대응하여, 곧바로, t11로부터 t12로 이동한다.

그러나, 제 2의 제어 펄스의 상승 타이밍(t2)은, 종란 (2)의 최초의 제어 사이클(CC)에서는, 종란 (2)의 횡란 (d)에 도시하는 바와 같이, 종란 (1)과 같은 타이밍(t21)을 유지한다. 종란 (2)의 최초의 제어 사이클(CC)에서는, 제 2의 제어 펄스의 상승 타이밍(t2)이 t21을 유지하기 때문에, t2 선행 케이스가 되고, 그 결과, 종란 (2)에서는, 횡란 (e)에 도시하는 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)은, 제 2의 제어 펄스(CP2)에 의해 결정된다. 종란 (2)의 최초의 제어 사이클(CC)에서는, 파워 스위치 소자(33)는, 제 2의 제어 펄스의 상승 타이밍(t21)에서 오프 되는 결과가 되고, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)은, 종란 (1)과 같은 온 시간(Ton21)과 같은 값이 된다.

이 종란 (2)의 최초의 제어 사이클(CC)에서는, t2 선행 케이스이기 때문에, 서려 제어 회로(60)의 D플립플롭(70)은, 클록 입력(ck)에 입력되는 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t12)에서, 제 2의 제어 펄스(CP2)는 이미 하이레벨로 상승하고 있는 상태가 되기 때문에, D플롭플롭(70)의 출력(Q)은 하이레벨이 되고, 그 결과, 셀렉터(77)가 가산 출력(Dadd)을 부하 응답 제어 카운터(61)의 카운트 값 제어 입력(c)에 공급하고, 부하 응답 제어 카운터 값(DLRC)이 가산치(Dadd)에 카운트 업 된다. 이 가산치(Dadd)에의 카운트 업 동작은, 몇 개의 제어 사이클(CC)에서 반복하여 행하여진다. 그 결과, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)을 결정하는 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)은, 횡란 (d)에 도시하는 바와 같이, 상승 타이밍(t21)으로부터 서서히 지연되고, 최종적으로는, 상승 타이밍(t2)이 t12와 거의 일치하는 t22로 이동한다. 이 상승 타이밍(t2)의 이동에 의해, 제 2의 제어 펄스(CP2)에 의한 온 기간(Ton2)도 Ton22까지 서서히 증대되고, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)은, 횡란 (e)에 도시하는 바와 같이, Ton2의 증대에 의거하여, 서서히 증대되고, 파워 스위치 소자(33)의 여자 듀티(DUTY)도 서서히 증가한다. 이 종란 (1)로부터 종란 (2)로의 제어 상태의 변화에 의해, 도 3의 영역 A에서의 여자 듀티(DUTY)의 증가가 도모된다.

종란 (3)에서는, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)이, t11로부터 t13으로 이동하고, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이, t21로부터 t23으로 이동한다. 이 종란 (3)에서는, 그 최초의 제어 사이클(CC)에서, 차량 부하(25)의 감소에 의거하여, 배터리 전압치(VB)가 VB11로부터, 그보다도 큰 VB13으로 상승한다. 배터리 전압치(VB)가 VB13으로 상승함에 의해, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)이, t11보다도 전진된 t13으로 이동한다. 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)은, 배터리 전압치(VB)가 VB13으로 상승한 것에 대응하여, 곧바로, t11로부터 t13으로 이동한다.

한편, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)은, 종란 (3)의 최초의 제어 사이클(CC)에서는, 종란 (3)의 횡란 (d)에 도시하는 바와 같이, 종란 (1)과 같은 타이밍(t21)을 유지한다. 따라서 종란 (3)에서는, t1 선행 케이스가 되고, 그 결과, 종란 (3)에서, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)은, 횡란 (e)에 도시하는 바와 같이, 최초의 제어 사이클(CC)로부터, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t13)에 의해 결정되게 되고, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)은, 종란 (3)의 최초의 제어 사이클(CC)로부터, 제 1의 제어 펄스(CP1)에 의한 온 시간(Ton13)까지 저감되고, 파워 스위치 소자(33)의 여자 듀티(DUTY)도 마찬가지로 단축된다.

이 종란 (3)의 최초의 제어 사이클(CC)에서는, t1 선행 케이스가 되기 때문에, 서려 제어 회로(60)의 D플립플롭(70)은, 상승 타이밍(t13)에서, 제 2의 제어 펄스(CP2)는 로우레벨을 유지한다. 이 때문에, D플롭플롭(70)의 출력(Q)은 로우레벨이 되고, 그 결과, 셀렉터(77)가 감산 출력(Dsub)을 부하 응답 제어 카운터(61)의 카운트 값 제어 입력(c)에 공급하고, 부하 응답 제어 카운터 값(DLRC)이 감산 출력(Dsub)으로 카운트다운 된다. 이 감산 출력(Dsub)에의 카운트다운 동작은, 몇 개의 제어 사이클(CC)에서 반복하여 행하여진다. 그 결과, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)은, 횡란 (d)에 도시하는 상승 타이밍(t21)부터 서서히 전진되고, 최종적으로는, 상승 타이밍(t23)이 t13과 거의 일치하게 된다.

(5) 특정 상태(SC)에서의 여자 듀티(DUTY)의 제어 동작

특정 상태(SC)에서는, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds) 이하로 되기 때문에, 판정기(71)의 출력이 하이레벨이 되고, NAND 회로(75)의 출력(a)이 로우레벨이 된다. 이 특정 상태(SC)에서는, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이, 소정 카운트 값(Ds)에 대응하는 소정치로 조정 유지되는 t2 조정 유지 동작이 행하여지고, 여자 듀티(DUTY)는, 도 3의 영역 B에 도시하는 바와 같이, 소정 듀티 값(DUTY(Ds))으로 유지된다.

특정 상태(SC)에서는, 판정기(71)가 하이레벨 출력을 출력하기 때문에, 셀렉터(77)는, 제어 사이클(CC)에서, 가산 출력(Dadd)을 부하 응답 제어 카운터(61)의 카운트 값 제어 입력(c)에 주고, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)은 증대한다. 이 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)의 증대에 의해, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds)보다도 커진 제어 사이클(CC)에서는, 판정기(71)의 출력이 로우레벨이 되기 때문에, 셀렉터(77)는, 감산 출력(Dsub)을 부하 응답 제어 카운터(61)의 카운트 값 제어 입력(c)에 주고, 부하 응답 제어 카운터(61)는, 감산 동작 행하여, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이, 감산 출력(Dsub)까지 감산된다. 이 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)의 감산에 의해, 다음의 제어 사이클(CC)에서, 판정기(71)의 출력이 하이레벨이 되면, 셀렉터(75)는, 가산 출력(Dadd)을 부하 응답 제어 카운터(61)의 카운트 값 제어 입력(c)에 주고, 부하 응답 제어 카운터(61)는, 재차 가산 동작을 행하여, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 가산 출력(Dadd)에 의해 증대한다. 이 결과, 부하 응답 제어 카운터(61)는, 연속하는 각 제어 사이클(CC)에서, 감산 동작과 가산 동작을 교대로 반복하여, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)은, 소정 카운트 값(Ds)으로 조정 유지되고, 상승 타이밍(t2)은, 소정 카운트 값(Ds)에 대응하는 타이밍에서 조정 유지되고, 여자 듀티(DUTY)는, 소정 듀티(DUTY(Ds))로 조정 유지된다.

(6) 외부 제어 유닛(49)에 의한 전압 제어 유닛(30)의 동작

외부 제어 유닛(49)이, 목표 전압치(Vref)를, 높은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefa)로부터 낮은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefb)로 변경하는 목표 변경 지령(TVC)을 발령한 경우에 있서의 전압 제어 유닛(30)의 동작에 관해, 도 5, 도 6을 참조하여 설명한다.

도 5는, 목표 변경 지령(TVC)에 대응하는 목표 전압치(Vref)와 배터리 전압치(VB)와 여자 듀티(DUTY)의 변화를 예시하는 타이밍도이다. 도 5(a)는, 목표 전압치(Vref)를, 도 5(b)는, 배터리 전압치(VB)를, 도 5(c)는, 여자 듀티(DUTY)를 각각 도시한다. 도 5(a) (b) (c)의 횡축은, 그들에 공통되는 시간축이다. 도 5에서, ta는, 외부 제어 유닛(49)으로부터 목표 변경 지령(TVC)이 주어진 타이밍이고, tc는, 목표 변경 지령(TVC)에 의거하여, 배터리 전압치(VB)가 낮은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefb)로 안정되는 타이밍이고, tb는, 이들의 타이밍(ta, tc)의 사이에서, 여자 듀티(DUTY)가 제로로부터 상승하는 타이밍이다. 도 6은, 도 5에 대응하는 제어 동작의 설명도이다.

도 6의 종란 (11)은, 도 5의 타이밍(ta) 이전의 제어 상태를 나타내고, 높은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefa)를 사용하여, 전압 제어 유닛(30)이, 큰 온 시간(Ton)을 주도록 제어하고 있는 상태를 예시한다. 도 6의 종란 (13)은, 도 5의 타이밍(tc)에서의 제어 상태를 나타내고, 외부 제어 유닛(49)이, 목표 전압치(Vref)를, 높은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefa)로부터, 낮은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefb)로 변경하는 목표 변경 지령(TVC)을 발령하고, 전압 제어 유닛(30)이, 이 목표 변경 지령(TVC)에 대응하는 목표 전압 지령(tvc)에 의거하여, 목표 전압치(Refb)를 사용하여, 보다 작은 온 시간(Ton)을 주도록 제어하고 있는 상태를 예시한다. 종란 (12)는, 종란 (11)의 상태로부터 종란 (13)의 상태로 이행하는 도중의 제어 상태를 나타내고, 도 5의 타이밍(ta)의 직후의 상태를 예시한다.

도 6의 각 종란 (11) 내지 (13)에서, 횡란 (a)에는, 도 4의 횡란 (a)과 마찬가지로, 인접하는 2개의 기준 클록 펄스(CLK)를, 횡란 (b)에는, 그에 대응하는 목표 전압치(Vref)와 배터리 전압치(VB)를, 횡란 (c) (d)에는, 그에 대응하는 제 1, 제 2의 제어 펄스(CP1, CP2)를, 또한 횡란 (e)에는, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)을 각각 나타내고 있다. 횡란 (a) 내지 (e)의 횡축은, 서로 공통되는 시간축이다.

우선, 목표 변경 지령(TVC)이 발령기 전의 상태에 관해 설명한다. 이 상태는, 도 5에 도시하는 타이밍(ta) 전의 상태이고, 이 상태에서의 제어 상태가 도 6의 종란 (11)에 예시된다. 이 제어 상태에서는, 도 5(a)에 도시하는 바와 같이, 목표 전압치(Vref)는, 높은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefa)가 되고, 이 목표 전압치(Vrefa)에 대응하여, 배터리 전압치(VB)는, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 높은 전압치(VBa)로 되어 있다. 이 제어 상태에서의 여자 듀티(DUTY)는, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이, DUTY(a)이다.

도 6의 종란 (11)에서는, 횡란 (b)에 도시하는 바와 같이, 배터리 전압치(VB)가 VBa이고, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)이 t1a이고, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이 t2a가 되어 있고, 이 상승 타이밍(t2a)은, t1a와 거의 일치하고 있다. 제 1의 제어 펄스(CP1)에 의한 온 시간(Ton1)은 Ton1a이고, 제 2의 제어 펄스(CP2)에 의한 온 시간(Ton2)은 Ton2a이다. 이 종란 (11)의 제어 상태에서는, 횡란 (e)에 도시하는 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)은, 제 1의 제어 펄스(CP1) 또는 제 2의 제어 펄스(CP2)에 의해 결정되고, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)은, 온 시간(Ton1a 또는 Ton2a)이 된다.

도 5에 도시하는 타이밍(ta)에서, 목표 변경 지령(TVC)이 발령된다. 이 목표 변경 지령(TVC)에 의거하여, 타이밍(ta)에서, 목표 전압치(Vref)는, 곧바로 낮은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefb)로 변경된다. 타이밍(ta)의 직후의 제어 상태가 도 6의 종란 (12)에 나타난다. 이 종란 (12)에서는, 그 최초의 제어 사이클(CC)에서, 외부 제어 유닛(49)에 의해, 목표 전압치(Vref)가, 높은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefa)로부터 낮은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefb)로 변경된다. 외부 제어 유닛(49)으로부터의 목표 변경 지령(TVC)에 의거하여, 목표 전압 조정 회로(47)는 목표 전압 지령(tvc)을 목표 전압 발생 회로(45)에 주고, 목표 전압 발생 회로(45)는, 목표 전압치(Vref)의 평균 전압을 낮게 하고, 목표 전압치(Vref)를 높은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefa)로부터 낮은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefb)로 변경한다.

그러나, 배터리 전압치(VB)는, 목표 전압치(Vref)가 변경되어도, 곧바로는 변동하지 않고, 도 6의 종란 (12)의 상태에서도, 종란 (11)과 같은 값(VBa)를 유지하고 있다. 이 때문에, 종란 (12)의 상태에서는, 목표 전압치(Vrefb)와 배터리 전압치(VB)가 교차하지 않는다. 이 종란 (12)의 상태에서는, 제어 사이클(CC)의 스타트 타이밍(t0)에서, 배터리 전압치(VBa)가 목표 전압치(Vrefb)보다도 높기 때문에, 제 1의 제어 펄스(CP1)는, 제어 사이클(CC)의 스타트 타이밍(t0)에서, 하이레벨로 상승하고, 그 상승 타이밍(t1)은, t1a로부터 t10으로 이동한다. 이 상승 타이밍(t10)은, 제어 사이클(CC)의 기준 타이밍(t0)과 일치한다. 이 때문에, 제 1의 제어 펄스(CP1)는, 횡란 (c)에 도시하는 바와 같이, 제어 사이클(CC)의 기준 타이밍(t0)부터 그 엔드 타이밍까지 하이레벨이 된다. 이 종란 (12)의 상태에서는, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)은, 제 1의 제어 펄스(CP1)에 의해 결정되고, 이 온 시간(Ton)은 제로가 되고, 여자 듀티도, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이, 제로가 된다.

제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)이 t10으로 이동한 것에 수반하여, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)이, 그 후의 몇 개의 제어 사이클(CC)에서, 상승 타이밍(t10)에 추종하여, 이 상승 타이밍(t10)을 향하여 이동된다. 이 제어 동작은, t1 선행 케이스가 되고, D플립플롭(70)의 출력(Q)은 로우레벨이 되고, NAND 회로(75)의 출력이 하이레벨이 되고, 셀렉터(77)가 감산 출력(Dsub)을 부하 응답 제어 카운터(61)의 카운트 값 제어 입력(c)에 입력하기 때문에, 부하 응답 제어 카운터 값(DLRC)은 감산되고, 상승 타이밍(t2)이 전진한다.

이 상승 타이밍(t2)의 전진에 의해, 통상 상태(NC)로부터 특정 상태(SC)로 이행한다. 특정 상태(SC)로 되고, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds) 이하가 되면, 판정기(71)의 출력이 하이레벨로 되기 때문에, t2 조정 유지 동작이 행하여지고, 상승 타이밍(t2)은, 이후의 제어 사이클(CC) 중에서, 소정 카운트 값(Ds)에 대응하는 타이밍(t2s)으로 조정 유지된다. 단, 상승 타이밍(t2s)은, 상승 타이밍(t10)보다도 후이고, 이 종란 (12)의 제어 상태에서는, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)은, 상승 타이밍(t10)으로 결정되고, 제로를 유지한다.

타이밍(ta)에서 여자 듀티(DUTY)가 제로로 되기 때문에, 배터리 전압치(VB)는, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 타이밍(ta)으로부터 지연 시간(td)이 경과한 후에, 급격하게 저하된다. 이 배터리 전압치(VB)는, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 목표 전압치(Vrefb)에 대응하는 전압치(VBb)를 일단 통과하고, 또한 언더슈트한 후에, 타이밍(tc)에서, 최종적으로 목표 전압치(Vrefb)에 대응한 전압치(VBb)로 안정된다.

타이밍(ta)과 타이밍(tc)의 사이에서, 배터리 전압치(VB)는, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 타이밍(ta)부터 시간 지연(td)이 경과한 후에, 급격하게 저하된다. 이 시간 지연(td)의 경과 후에 있어서의 배터리 전압치(VB)의 급격한 저하에 대응하여, 배터리 전압치(VB)는, 목표 전압치(Vrefb)와 교차하기 시작하고, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)은, 기준 타이밍(t0)으로부터 떨어지도록 급속하게 이동한다. 한편, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)은, t2s로 조정 유지되어 있다. 상승 타이밍(t1)이, 기준 타이밍(t0)으로부터 떨어지고 나서, 상승 타이밍(t2s)에 일치하기 까지의 기간은, t1 선행 케이스이지만, 이 기간은, 배터리 전압치(VB)의 급격한 저하 때문에 극히 짧고, 하나의 제어 사이클(CC)의 길이(T)와 거의 동등한 시간이고, 따라서 이 기간에서의 여자 듀티(DUTY)는, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이, 실질적으로 제로로 유지된다.

실시의 형태 1에서는, 타이밍(tb)은, 배터리 전압(VB)이, 목표 전압치(Vrefb)에 대응하는 전압치(VBb)를 일단 통과하는 타이밍과 거의 일치한다. 이 타이밍(tb)에서는, 상승 타이밍(t1)이, 상승 타이밍(t2s)보다도 지연되고, 이 타이밍(tb) 이후에서는, 상승 타이밍(t2)에 의해, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)이 결정되게 된다. 따라서 타이밍(tb)에서, 여자 듀티(DUTY)는, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이, 제로로부터 DUTY(Ds)까지 상승한다. 이 타이밍(tb) 이후는, 통상 상태(NC)로 이행하고, t2 선행 케이스가 되어, 도 6의 종란 (13)에 도시하는 바와 같이, 상승 타이밍(t2)이 ts2보다 후로 서서히 이동하고, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이, 여자 듀티(DUTY)가, 목표 Vrefb에 대응하는 DUTY(b)를 향하여 서서히 증가한다.

실시의 형태 1에서는, 도 5(c)에 도시하는 바와 같이, 타이밍(tb)에서, 여자 듀티(DUTY)가 DUTY(Ds)까지 상승하고, 이 DUTY(Ds)로부터 서서히 증가되기 때문에, 예를 들면 차량 부하(25)가 작은 상태에서, 외부 제어 유닛(49)에 의해, 목표 전압치(Vref)를 높은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefa)로부터 낮은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefb)로 변경하는 목표 변경 지령(TVC)을 준 경우에도, 차량용 교류 발전기(10)의 출력 전압 및 배터리 전압치(VB)가, 변경된 낮은 목표 전압치(Vrefb)에 대응한 전압치(VBb)보다도 저하되는 언더슈트를 억제하고, 차량의 라이트의 조명이 크게 변화하는 등의 불쾌감을 해소할 수 있다.

실시의 형태 1과 비교되는 비교예에 관해, 도 5에 대응하는 타이밍도를 도 7에 도시한다. 이 비교예는, 판정기(71)를 구비하지 않고, 영역 B에서도, 여자 듀티(DUTY)에 영역 A와 같은 증가 속도가 주어진다. 이 때문에, 도 7(c)에 도시하는 바와 같이, 타이밍(tb) 이후에서, 여자 듀티(DUTY)가 영역 A와 같은 증가 속도로 제로(%)로부터 증가한다. 이 비교예에서는, 타이밍(ta, tb)의 사이에서, 상승 타이밍(t1)이 기준 타이밍(t0)으로부터 떨어진 경우에, 곧바로 t2 선행 케이스가 되고, 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)이, 상승 타이밍(t2)으로 결정된다. 이 상승 타이밍(t2)은, 서서히 상승 타이밍(t1)에 추종하여 이동하는데, 이 상승 타이밍(t2)이 서서히 이동하기 때문에, 여자 듀티(DUTY)가 타이밍(tb) 이후에, 제로(%)로부터 서서히 DUTY(b)를 향하여 증가하는 결과가 된다. 따라서 배터리 전압치(VB)가, 타이밍(tb)의 후, 도 5(c)의 언더슈트 값(VBc)에 비하여, 더 낮은 언더슈트 값(VBc1)까지 저하되게 되고, 차량용 교류 발전기(10)의 출력 전압 및 배터리 전압치(VB)가, 변경된 낮은 목표 전압치(Vrefb)에 대응한 전압치(VBb)에 안정되는 타이밍도 tc로부터 tc1까지 지연되고, 차량의 라이트의 조명이 크게 변화하는 등의 불쾌감이 나타나는 부적합함이 있다.

실시의 형태 2.

도 8은, 본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치의 실시의 형태 2에서의 서려 제어 회로(60A)를 도시하는 블록도이다. 이 실시의 형태 2에서는, 실시의 형태 1에서의 서려 제어 회로(60)가, 도 8에 도시하는 서려 제어 회로(60A)로 치환된다. 실시의 형태 2는, 실시의 형태 1에서의 서려 제어 회로(60)를 서려 제어 회로(60A)로 치환한 이외는, 실시의 형태 1과 마찬가지로 구성된다.

도 8에 도시하는 서려 제어 회로(60A)는, 도 2에 도시하는 서려 제어 회로(60)에서의 NAND 회로(75)를 인버터(76)로 치환하고, 가산기(65)의 입력(c)에 셀렉터(66)를 접속하고, 이 셀렉터(66)가 제 1, 제 2의 가산치(P1, P2)를 전환하도록 구성하고, 이 셀렉터(66)에 판정기(71)의 출력을 공급하도록 구성된다. 서려 제어 회로(60A)의 그 밖의 구성은, 서려 제어 회로(60)와 같다. 제 2의 가산치(P2)는, 제 1의 가산치(P1)보다도 크게 되고, P2>P1이 된다. 판정기(71)는, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 듀티 특성 변화 수단(72)을 구성한다.

서려 제어 회로(60A)에서는, 특정 상태(SC)에서, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds) 이하가 되고, 판정기(71)가 하이레벨 출력을 출력할 때에, 셀렉터(66)가 제 2의 가산치(P2)를 가산기(65)의 입력(c)에 공급한다. 통상 상태(NC)에서는, 부하 응답 제어 카운터 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds)보다 커지고, 셀렉터(66)가 제 1의 가산치(P1)를 가산기(65)의 입력(c)에 공급한다. D플립플롭(70)의 출력(Q)은, 인버터(76)에 의해 반전되고, 셀렉터(77)의 입력(e)에 공급된다.

도 9는, 실시의 형태 2에 의한 여자 듀티 제어 특성을 도시한다. 이 여자 듀티 제어 특성은, 여자 듀티(DUTY)가, 시간의 경과에 수반하여, 제로(%)로부터 100(%)까지 증가할 때의 특성을 나타낸다. 이 여자 듀티 제어 특성은, 도 3의 제어 특성과 마찬가지로 영역 A, B를 포함한다. 영역 A와 영역 B의 경계는, 소정 듀티 값(DUTY(Ds))이다. 이 소정 듀티 값(DUTY(Ds))은 판정기(71)에서 사용되는 소정 카운트 값(Ds)에 대응하고, 구체적으로는, 10 내지 30(%), 예를 들면 25(%)가 된다. 영역 A는, 통상 상태(NC)에 대응하고 있고, 소정 카운트 값(Ds)에 대응하는 소정 듀티 값(DUTY(Ds))을 초과한 여자 듀티(DUTY), 즉, 소정 듀티 값(DUTY(Ds))과 100% 사이의 여자 듀티(DUTY)에 대응하는 영역이다. 이 영역 A에서는, 여자 듀티(DUTY)가 시간과 함께 증가하는 경우, 여자 듀티(DUTY)는, 소정 듀티 값(DUTY(Ds))으로부터 100(%)를 향하여, 시간축에 대해 경사한 직선형상의 특성(83)에 따라서 직선적으로 증가된다. 영역 B는, 특정 상태(SC)에 대응하고 있고, 소정 듀티 값(DUTY(Ds)) 이하의 여자 듀티(DUTY), 즉, 소정 듀티 값(DUTY(Ds))과 0(%) 사이의 여자 듀티(DUTY)에 대응하는 영역이다. 이 영역 B에서는, 여자 듀티(DUTY)가 시간과 함께 증가하는 경우, 여자 듀티(DUTY)는, 제로(%)로부터 소정 듀티 값(DUTY(Ds))을 향하여, 시간축에 대해 경사한 직선형상의 특성(84)에 따라서, 직선적으로 증가된다.

특성(83)은, 셀렉터(66)가 제 1의 가산치(P1)를 가산기(65)의 입력(c)에 공급한 경우에 있어서의 여자 듀티(DUTY)의 제어 특성이다. 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds)보다 크고, 판정기(71)가 로우레벨 출력을 출력하는 경우에, 여자 듀티(DUTY)는, 이 특성(83)에 따라서 증가된다. 특성(84)은, 셀렉터(66)가 제 2의 가산치(P2)를 가산기(65)의 입력(c)에 공급하는 경우에 있어서의 여자 듀티(DUTY)의 제어 특성이다. 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds) 이하이고, 판정기(71)가 하이레벨 출력을 출력하는 경우에, 여자 듀티(DUTY)는, 이 특성(84)에 따라서 증가된다. 제 2의 가산치(P2)가 제 1의 가산치(P1)보다 크기 때문에, 시간축에 대한 특성(84)의 기울기가, 특성(83)보다도 크게 되어 있고, 여자 듀티(DUTY)가 증가하는 경우에, 영역 B에서는, 영역 A보다도 높은 증가 속도가 된다.

외부 제어 유닛(49)에 의해, 예를 들면 차량 부하(25)가 작은 상태에 있어서, 목표 전압치(Vref)가, 높은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefa)로부터 낮은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefb)로 변경된 경우에 있어서, 영역 B에서의 여자 듀티의 제어 특성(84)에 의해, 차량용 교류 발전기(10)의 출력 전압 및 배터리 전압치(VB)의 언더슈트 값을 작게 하는 효과를 얻을 수 있다.

이 실시의 형태 2에서는, 도 6의 종란 (12)에 도시하는 제어 상태에서, 우선, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)이, 기준 타이밍(t0)에 일치하는 타이밍(t10)까지 이동하고, 제 2의 제어 펄스(CP2)가, 제 1의 제어 펄스(CP1)에 추종하도록 이동하고, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)도 기준 타이밍(t0)과 일치하는 위치까지 이동한다. 그 후, 시간 지연(td)의 경과 후에 있어서의 배터리 전압치(VB)의 급속한 저하에 수반하여, 제 1의 제어 펄스(CP1)의 상승 타이밍(t1)이 급속하게, 기준 타이밍(t0)부터 떨어진 위치까지 이동하고, 제 2의 제어 펄스(CP2)가 파워 스위치 소자(33)의 온 시간(Ton)을 결정하게 된 상태에서, 제 2의 제어 펄스(CP2)의 상승 타이밍(t2)은, 제 1의 제어 펄스(CP1)에 추종하고, 기준 타이밍(t0)으로부터 떨어지도록 서서히 이동한다.

실시의 형태 2에서는, 상승 타이밍(t2)이 기준 타이밍(t0)으로부터 떨어지도록 이동할 때에, 특성(84)에 따라서 여자 듀티(DUTY)가 제로(%)로부터 소정 듀티(DUTY(Ds))까지 증가한다. 이 특성(84)은, 특성(83)에 비교하여 기울기가 크기 때문에, 여자 듀티(DUTY)는, 더 짧은 시간에 소정 듀티(DUTY(Ds))까지 증가하는 결과로 되고, 이 때문에, 배터리 전압치(VB)의 언더슈트 값을, 더 작게 억제할 수 있다.

실시의 형태 3.

도 10은, 본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치의 실시의 형태 3을 도시하는 전체 회로도이다. 도 11은, 실시의 형태 3에서 사용되는 서려 제어 회로(60B)를 도시하는 블록도이다. 이 실시의 형태 3에서는, 실시의 형태 1에서의 전압 제어 유닛(30)이 전압 제어 유닛(30A)으로 치환된다. 실시의 형태 3은, 전압 제어 유닛(30)을 전압 제어 유닛(30A)으로 치환한 이외는, 실시의 형태 1과 마찬가지로 구성된다.

도 10에 도시하는 전압 제어 유닛(30A)에서는, 실시의 형태 1에서의 전압 제어 유닛(30)에 비교하여, 파워 스위치 소자(33)와 기준 전위, 즉 어스와의 사이에, 검출 저항(36)이 추가되고, 또한, 이 검출 저항(36)의 양단의 전압에 의거하여, 계자 코일(15)을 흐르는 여자 전류(If)를 나타내는 여자 전류치(if)를 검출하는 여자 전류 검출 회로(38)가 추가되어 있다. 전압 제어 유닛(30A)에서는, 도 11에 도시하는 서려 제어 회로(60B)가 사용된다. 이 서려 제어 장치 회로(B)에서는, 도 2에 도시하는 서려 제어 회로(60)에서의 판정기(71)가 판정기(73)로 치환되어 있다. 서려 제어 회로(60B)는, 판정기(71)를 판정기(73)로 치환한 이외는, 서려 제어 회로(60)와 마찬가지로 구성된다.

판정기(73)는, 실시의 형태 1에서의 판정기(71)와 마찬가지로, 듀티 특성 변화 수단(72)을 구성한다. 판정기(73)는, 여자 전류 검출 회로(38)로부터 여자 전류(If)를 나타내는 여자 전류치(if)를 받아서, 이 여자 전류치(if)를 소정치(ifs)와 비교하여, 여자 전류치(if)가 소정치(ifs) 이하인지의 여부를 판정한다. 여자 전류치(if)가 소정치(ifs) 이하인 상태는, 특정 상태(SC)에 상당하고, 이 상태에서는, 판정기(73)의 출력은 하이레벨이 된다. 여자 전류치(if)가 소정치(ifs)보다 큰 상태는, 통상 상태(NC)에 상당하고, 이 상태에서는, 판정기(73)의 출력은 로우레벨이 된다. 이 판정기(73)의 출력은, 실시의 형태 1과 마찬가지로, NAND 회로(75)의 입력(c)에 공급된다.

여자 전류치(if)가 소정치(ifs)보다 큰 통상 상태(NC)에서는, 도 3의 영역 A에서의 특성(81)에 따라서 여자 듀티(DUTY)가 제어된다. 여자 전류치(if)가 소정치(ifs)보다 큰 때는, 실시의 형태 1에서의 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds)보다 큰 때와 마찬가지로, 부하 응답 제어 카운터(61)의 카운트 값 제어 입력(c)에 대해, D플립플롭(70)의 출력(Q)에 의거하여, 가산 출력(Dadd) 또는 감산 출력(Dsub)이 공급되고, 서려 제어 회로(60B)가 도 3의 특성(81)에 따라서 여자 듀티(DUTY)를 제어한다.

여자 전류치(if)가 소정치(ifs) 이하인 특정 상태(SC)에서는, 도 3의 특성(82)에 따라서 여자 듀티(DUTY)가 제어된다. 여자 전류치(if)가 소정치(ifs) 이하인 때는, 실시의 형태 1에서의 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds) 이하인 때와 마찬가지로, 부하 응답 제어 카운터(61)의 카운트 값 제어 입력(c)에 대해, 판정기(73)의 하이레벨 출력에 의거하여, 서려 제어 회로(60B)가, 여자 듀티(DUTY)를 소정치(if)에 대응하는 여자 듀티 값(DUTY(s))로 조정 유지하는 t2 조정 유지 동작을 행하고, 도 3의 특성(82)에 따라서 여자 듀티(DUTY)를 제어한다.

이 실시의 형태 3에 의하면, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 예를 들면 차량 부하가 작은 상태에서, 외부 제어 유닛에 의해, 목표 전압치(Vref)를 높은 평균 전압치의 목표 전압치(Vrefa)로부터, 낮은 평균 전압치의 목표 전압치(Vrefb)로 변경하는 목표 변경 지령(TVC)을 준 경우에도, 차량용 교류 발전기(10)의 출력 전압과 같은 배터리 전압치(VB)가, 목표 전압치(Vrefb)에 대응하는 VBb보다도 저하되는 언더슈트를 억제하고, 차량의 라이트의 조명이 크게 변화하는 등의 불쾌감을 해소할 수 있다.

실시의 형태 4.

도 12는, 본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치의 실시의 형태 4에서의 서려 제어 회로(60C)를 도시하는 블록도이다. 이 실시의 형태 4에서는, 실시의 형태 3에서의 서려 제어 회로(60B)가, 도 12에 도시하는 서려 제어 회로(60C)로 치환된다. 실시의 형태 4는, 실시의 형태 3에서의 서려 제어 회로(60B)를 서려 제어 회로(60C)로 치환한 이외는, 실시의 형태 3과 마찬가지로 구성된다.

도 12에 도시하는 서려 제어 회로(60C)는, 도 11에 도시하는 서려 제어 회로(60B)에서의 NAND 회로(75)를 인버터(76)로 치환하고, 가산기(65)의 입력(c)에 셀렉터(66)를 접속하고, 이 셀렉터(66)가 제 1, 제 2의 가산치(P1, P2)를 전환하도록 구성하고, 이 셀렉터(66)에 판정기(73)의 출력을 공급하도록 구성된다. 서려 제어 회로(60C)의 그 밖의 구성은, 서려 제어 회로(60B)와 같다. 제 2의 가산치(P2)는, 제 1의 가산치(P1)보다도 크게 되고, P2>P1이 된다.

서려 제어 회로(60C)에서는, 부하 응답 제어 카운트 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds) 이하가 되는 특정 상태(SC)에서, 판정기(73)가 하이레벨 출력을 출력하고, 셀렉터(66)가 제 2의 가산치(P2)를 가산기(65)의 입력(c)에 공급한다. 부하 응답 제어 카운터 값(DLRC)이 소정 카운트 값(Ds)보다 큰 통상 상태(NC)에서는, 셀렉터(66)가 제 1의 가산치(P1)를 가산기(65)의 입력(c)에 공급한다. D플립플롭(70)의 출력(Q)은, 인버터(76)에 의해 반전되고, 셀렉터(77)의 입력(e)에 공급된다.

실시의 형태 4에서의 서려 제어 회로(60C)에 의해서도, 도 9에 도시한 바와 같은 여자 듀티 제어 특성을 얻을 수 있다. 여자 전류치(if)가 소정치(ifs)보다 큰 통상 상태(NC)에서는, 판정기(73)가 로우레벨 출력을 출력하기 때문에, 여자 듀티(DUTY)는, 도 9의 특성(83)에 따라서 증가된다. 여자 전류치(if)가 소정치(ifs) 이하인 특정 상태(SC)에서는, 판정기(73)가 하이레벨 출력을 출력하기 때문에, 여자 듀티(DUTY)는, 도 9의 특성(84)에 따라서 증가된다. 실시의 형태 4에서도, 제 2의 가산치(P2)가 제 1의 가산치(P1)보다 크기 때문에, 시간축에 대한 특성(84)의 기울기가, 특성(83)보다도 크게 되어 있고, 여자 듀티(DUTY)가 증가한 경우에, 영역 B에서는, 영역 A보다도 높은 증가 속도가 된다.

이 실시의 형태 4에서도, 외부 제어 유닛(49)에 의해, 예를 들면 차량 부하(25)가 작은 상태에 있어서, 목표 전압치(Vref)가, 높은 평균 전압의 목표 전압치(Vrefa)로부터 낮은 평균 전압의 목표 전압치의 Vrefb로 변경된 경우에 있어서, 영역 B에서의 여자 듀티의 제어 특성(84)에 의해, 실시의 형태 2와 마찬가지로, 배터리 전압치(VB)의 언더슈트 값을 작게 하는 효과를 얻을 수 있다.

[산업상의 이용가능성]

본 발명에 의한 차량용 교류 발전기의 제어 장치는, 각종의 차량용 교류 발전기의 제어 장치로서, 이용 가능하다.

10 : 차량용 교류 발전기 15 : 계자 코일
30, 30A : 전압 제어 유닛 33 : 파워 스위치 소자
38 : 여자 전류 검출 수단 49 : 외부 제어 유닛
47 : 목표 전압 조정 수단 60, 60A, 60B, 60C : 서려 제어 회로
61 : 부하 응답 제어 카운터 72 : 듀티 특성 변화 수단
71, 73 : 판정 수단

Claims (12)

1. 차량용 교류 발전기의 교류 출력을 정류하고, 차량 탑재 배터리 및 차량 부하에 급전하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치로서,
   상기 차량용 교류 발전기의 계자 코일에 흐르는 여자 전류를 제어하는 파워 스위치 소자에 반복 제어 사이클을 부여함과 함께, 이 각 제어 사이클에서의 상기 파워 스위치 소자의 온 시간 비율을 나타내는 여자 듀티를 조정하고, 상기 차량용 교류 발전기의 출력 전압을 목표 전압치로 제어하는 전압 제어 유닛을 구비하고,
   상기 전압 제어 유닛은,
   외부 제어 유닛으로부터의 목표 변경 지령에 응하여 상기 목표 전압치를 조정하는 목표 전압 조정 수단과,
   상기 차량 부하가 증대할 때, 및 상기 목표 전압 조정 수단에 의해 상기 목표 전압치가, 보다 낮은 값으로 내려질 때에, 여자 듀티 제어 특성에 따라서 상기 여자 듀티를 증가하도록 제어하는 서려 제어 회로를 가지며,
   상기 서려 제어 회로는, 상기 여자 듀티 제어 특성을 변화시키는 듀티 특성 변화 수단을 포함하고,
   상기 듀티 특성 변화 수단은, 상기 여자 듀티 제어 특성의 소정 영역에서, 다른 영역에 비하여, 상기 여자 듀티의 증가 속도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 소정 영역은, 상기 여자 듀티가 소정치 이하의 영역이 되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 여자 듀티 제어 특성의 다른 영역에서는, 상기 여자 듀티가 시간의 경과에 수반하여 서서히 증가됨에 대해, 상기 소정 영역에서는, 상기 여자 듀티가 시간의 경과에 대해 소정치를 유지하도록, 상기 듀티 특성 변화 수단에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 여자 듀티 제어 특성의 다른 영역에서는, 상기 여자 듀티가 시간의 경과에 수반하여 서서히 증가됨에 대해, 상기 소정 영역에서는, 상기 여자 듀티가 시간의 경과에 대해 상기 다른 영역보다도 큰 증가 속도로 변화하도록, 상기 듀티 특성 변화 수단에 의해 변화되는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 서려 제어 회로는, 부하 응답 제어 클록을 카운트하여 부하 응답 제어 카운트 값을 출력한 부하 응답 제어 카운터를 가지며,
   상기 듀티 특성 변화 수단은, 상기 부하 응답 제어 카운트 값에 의거하여 상기 소정 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
6. 제 5항에 있어서,
   상기 듀티 특성 변화 수단은, 상기 부하 응답 제어 카운트 값을 소정 카운트 값과 비교하는 비교 수단을 가지며, 이 비교 수단의 비교 출력에 의거하여, 상기 소정 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 서려 제어 회로는, 또한,
   상기 부하 응답 제어 카운트 값에 대한 가산 출력을 발생하는 가산 수단과,
   상기 부하 응답 제어 카운트 값에 대한 감산 출력을 발생하는 감산 수단과,
   상기 가산 출력과 감산 출력의 어느 하나를 선택하고, 상기 부하 응답 제어 카운터를 제어하는 셀렉터를 가지며,
   상기 비교 수단은, 상기 셀렉터를 제어하고, 상기 소정 영역에서, 상기 여자 듀티의 증가 속도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
8. 제 6항에 있어서,
   상기 서려 제어 회로는, 또한,
   제 1 가산치와 이 제 1 가산치보다도 큰 제 2 가산치의 어느 하나를 선택하고, 이들의 제 1 가산치 또는 제 2 가산치에 의거하여, 상기 부하 응답 제어 카운트 값에 대한 가산 출력을 발생하는 가산 수단과,
   상기 부하 응답 제어 카운터 값에 대한 감산 출력을 발생하는 감산 수단과,
   상기 가산 출력과 감산 출력의 어느 하나를 선택하고, 상기 부하 응답 제어 카운터를 제어하는 셀렉터를 가지며,
   상기 비교 수단은, 상기 소정 영역에서, 상기 가산 수단이 상기 제 2 가산치를 선택하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
9. 제 1항에 있어서,
   상기 듀티 특성 변화 수단은, 상기 여자 전류를 검출하는 여자 전류 검출 수단으로부터의 여자 전류치에 의거하여, 상기 소정 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
10. 제 9항에 있어서,
    상기 듀티 특성 변화 수단은, 상기 여자 전류치를 소정치와 비교하는 비교 수단을 가지며, 이 비교 수단의 비교 출력에 의거하여, 상기 소정 영역을 결정하는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 서려 제어 회로는,
    부하 응답 제어 클록을 카운트하여 부하 응답 제어 카운트 값을 출력하는 부하 응답 제어 카운터와,
    상기 부하 응답 제어 카운트 값에 대한 가산 출력을 발생하는 가산 수단과,
    상기 부하 응답 제어 카운트 값에 대한 감산 출력을 발생하는 감산 수단과,
    상기 가산 출력과 감산 출력의 어느 하나를 선택하고, 상기 부하 응답 제어 카운터를 제어하는 셀렉터를 가지며,
    상기 비교 수단은, 상기 셀렉터를 제어하고, 상기 소정 영역에서, 상기 여자 듀티의 증가 속도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.
12. 제 9항에 있어서,
    상기 부하 응답 제어 수단은,
    부하 응답 제어 클록을 카운트하여 부하 응답 제어 카운트 값을 출력하는 부하 응답 제어 카운터와,
    제 1 가산치와 이 제 1 가산치보다도 큰 제 2 가산치의 어느 하나를 선택하고, 이들의 제 1 가산치 또는 제 2 가산치에 의거하여, 상기 부하 응답 제어 카운트 값에 대한 가산 출력을 발생하는 가산 수단과,
    상기 부하 응답 제어 카운트 값에 대한 감산 출력을 발생하는 감산 수단과,
    상기 가산 출력과 감산 출력의 어느 하나를 선택하고, 상기 부하 응답 제어 카운터를 제어하는 셀렉터를 가지며,
    상기 비교 수단은, 상기 셀렉터를 제어하고, 상기 소정 영역에서, 상기 여자 듀티의 증가 속도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 차량용 교류 발전기의 제어 장치.

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