专利名称：对车载电池充电的装置和控制车载发电机发电操作的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车栽充电装置，用于通过安装在诸如客车和卡车的车
辆上的发电机(即，交流发电机)对电池进行充电；并涉及一种用于对车 载发电机的发电状态进行控制的控制装置。
背景技术：
大多数的车辆设置有通过车载引擎驱动的AC (交流电)发电机(即， 交流发电机)以便生成电功率。通过被称作IC调节器的控制装置来控制 这种发电机的操作，使得发电机的输出电压变成指定值。同时，即使当引 擎的怠速转动速度较低、安装在车辆上的电负载的量变大、和/或引擎消 耗较少的燃料时，也要求发电机仍可以工作。对现有的引擎来说，这些要 求是具有代表性的。
为了满足这些需求，日本专利公开No.3070788提供了 一种常规的控 制技术，其中基于车辆运行状态、引擎操作状态和电池充电状态来控制车 载AC发电机的输出电压。更具体而言，在该控制技术中，将占空比与参 考电压对应的工作信号(duty signal)从引擎控制装置(引擎ECU (电子 控制单元))发送至IC调节器，使得IC调节器控制发电机的输出电压处 于参考电压。
近来对在车辆运行期间减少燃料消耗的需求要求发电机可以依据车 辆运行状态和电池充电状态、通过适当控制发电机的工作量以最小的燃料 消耗来生成足够的电力。 一个例子是当车辆处于加速时，发电机的输出 电压被控制成较低值(例如，下降至12V的最小电压)，使得对引擎的实 际负载降低以便降低燃料消耗。相反，当车辆处于减速时，发电机的输出 电压被控制成较高值(例如，上升至15V的最大电压)，使得发电机的发 电量增加以便快速地对电池进行充电。这样允许将引擎的惯性能量转换成 电能，由此有效地利用了燃料。
在对发电机的输出电压进行控制时，ECU向IC调节器发送周期(脉
冲重复时间)被指定且为常数的脉冲信号。然而，例如，不同的制造商可
能生产脉冲周期彼此不同的ECU。且通常需要采用这些ECU作为车载 ECU来向车载IC调节器发送脉冲信号。因此，IC调节器应具有裕度以 便接收具有不同周期的脉沖信号。然而，噪声可能叠加在脉冲信号中。在 这种情况下，当IC调节器具有用于周期的大量^^度时，噪声量也容易变 的更大，这可以使得IC调节器4t^地识别脉冲信号。结果，可能会不适 当地控制发电机的输出电压，由此导致不想要的输出电压的改变。
发明内容
考虑到上述问题制作了本发明，且本发明的一个目的在于4^供一种充 电装置和控制装置，其可以安装在车辆上并具有防止错误识别用于控制车 载AC发电机(交i復电机)的输出电压的脉冲信号的能力。
为了实现上述目的， 一方面，本发明提供了一种安装在车辆上用以对 在车辆上安装的电池进行充电的充电装置，包括发电机，其生成电力以 输出电压来对电池进行充电；控制器，其位于发电机的外部，输出脉冲信 号以便对发电机的发电状态进行控制；接收器件，其接iMMt制器输出的 脉冲信号；滤波器，其在所接收的脉冲信号中去除具有与预定周期不同的 周期(周期时间或脉冲重复时间)的脉冲信号，所述预定周期与脉冲信号本 身有关地设置；计算器，其依赖于滤波器的过滤结果对具有与预定周期一 致的周期的脉冲信号的占空比进行计算；以及调压器，其才艮据计算器计算 的占空比对^UL电机输出的电压进g节。
另 一方面，本发明提供一种用于对车栽发电机的发电进行控制的控制 装置，包括接收器件，其接條控制装置外部供给的脉冲信号；滤波器， 其在所接收的脉冲信号中去除具有与预定周期不同的周期的脉沖信号，所
述预定周期与脉冲信号本身有关地设置；计算器，其依赖于滤波器的过滤 结^t具有与预定周期一致的周期的脉冲信号的占空比进行计算；以及调
压器，其根据计算器计算的占空比对从发电机输出的电压进行调节。
因此，接收器件接收的脉冲信号在滤波器处进行了过滤，使得当脉冲 信号的周期与预定周期不同时，可以去除例如受到噪声影响的脉冲信号。 使用脉冲信号本身来设置该预定周期。例如，将响应装置的激活而接收的 脉冲信号的初始周期设置为预定周期。因而，可以避免例如由包括在脉冲 中的噪声所引起的发电机的M控制。
在附图中
图1是示出根据本发明第一实施例的包括控制装置的充电装置的配 置的电路图2是详细示出在充电装置中采用的控制电路的配置的框图3是示出在实施例中使用的占空比和参考电压之间关系的图4A和4B均是示例出控制电路从ECU接收的脉冲信号的时序以及
图5是详细示出在根据本发明第二实施例的充电装置中采用的控制 电路的配置的才匡图。
具体实施例方式
以下，将描ii^发明的实施例，在实际描述中这些实施例被简化为车 辆中的充电装置和用于控制发电的控制装置。
第一实施例
将参考图1至图4A和图4B来描述本发明的第一实施例。
图l示出在车辆上安装的充电装置的配置。该充电装置设置有用于 对车辆的发电进行控制的发电控制装置1 ;安装在车辆上的AC发电机2 (即，交流发电机，在下文中简称为"发电机")；电池3;用于引擎控制 的ECU80 (电子控制单元)。
发电控制装置1负责将发电机2的输出电压控制在预定范围的电压 内。后面将给出该发电控制装置1的详细描述。
发电机2装配有缠绕在定子(没有示出)的三相定子绕组21;嵌 入在转子(没有示出)中的励磁绕组22;以及全波整流电路23，其对来 自定子绕组21的三相输出进行全波整流。通过对设置成经it^磁绕组22 的励磁电流进行调节来控制发电机2的输出电压。发电机2具有输出端子 (被称作"B"端子)，该输出端子电连接到电池3和包括电负栽4的其 它耗电元件。因此，电流即电功率从发电机2供给到电池3和耗电元件。
ECU80不仅用作控制引擎(没有示出)的控制器件还用作用于发电
控制装置1的外部控制器件。即，ECU80基于指示电池3改变状态的信 息(电池的充电/放电电流)、车速、节流阀开启度等，将发电机2的发电 状态通知发电控制装置l。为了进行控制，ECU80i殳置有CPU81 (中 央处理单元)，用以执行预定控制程序；以及输"输出接口 82，用以在输 入到ECU80和从ECU80输出的各种信号上执行指定的输入和输出处理。
ECU80发送脉冲信号到发电控制装置1，以便允许ECU80将命令提 供给发电控制装置1。脉冲信号的占空比(或占空率)可以容易地被改变， 使得命令的内容可以通过改变脉冲信号的占空比来传送。输入/输出接口 82设置有用作开关元件的晶体管83和电阻器(R) 84，晶体管83和电阻 器84负责生成脉冲信号。为了保护晶体管83，又一电阻器85插入在连 接输/v/输出接口 82的输出线中，即，连接ECU80和发电控制装置1的 输出线.通过该输出线，脉冲信号从ECU80传送到发电控制装置1。
将详细描述发电控制装置1。如图1和图2所示，发电控制装置1设 置有功率晶体管ll，串联电连接到发电机2的励磁绕组22以中断励磁 电流；二欧管12，并联电连接励磁绕组22以便在功率晶体管11处于截 止状态时回流励磁电流。发电控制装置1还设置有控制电路50，用以 控制功率晶体管11的中断动作，使得可以监视电池3的端子电压(称作 电池电压)以将该端子电压控制在指定范围的电压内。
如图2所示，控制电路50包括波形校正电路51，周期计数器52， 时间计数器53， M检测电路54，周期设置电路55，滤波电路56,除电 路57，命令生成电路58， 4H^检测电路59， PWM电路60以及分压电路 61。
在这些组件中，波形校正电路51负责对从ECU 80向控制电路50的 控制端子(称作"C"端子)给出的脉冲信号的波形进行校正。设置了周 期计数器52来对在波形校正电路51经过波形校正的脉冲信号的周期(脉 冲重复时间或周期时间)进行计数.周期计数器52对每个周期中的最后 转换沿进行监视，以使对每个脉冲重复的周期进行计数。设置了时间计数 器53来对在波形校正电路51经过波形校正的脉冲信号的低电平持续时段 进行计数。时间计数器53对紧接最后转换沿之后出现的第一转换沿进行 监视，使得时间计数器53能够对每个周期中的低电平时段进行计数。
^t检测电路54设置成与被称作"L"端子的端子相连，以便经由 电连接到L端子的充电灯来检测激活信号。该激活信号是响应M开关 的接通而生成的。周期设置电路55在发电控制装置1初始被激活时读入
从周期计数器52输出的信号(即，计数)，并在其中设置了来自ECU80 的脉冲信号的读取周期。
滤波电路56读入指示周期设置电路55设置的周期的信息，并将周期 计数器52的计数与周期设置电路55指定的参考周期进行比较.如M周 期计数器52提供的当前周期与设置的参考周期不同，滤波电路56去除当 前周期(即等同于，具有与设置的参考周期不同的周期的脉冲信号)以及 从时间计数器53供给的低电平时段。在这种情况下，尽管脉冲信号的周 期仍被认作处于正常范围内，但考虑到在脉冲信号传送期间由于抖动等所 引起的脉冲信号的周期中的微小变化，滤波电路56仍被给予裕度(例如， ±10%)以设置参考周期。在本实施例中，考虑了周期中的这些微小变化， 滤波电路56的过滤特性被确定为将这些微小的周期变化认作是处于正常 范围内。
除电路57有两个输入， 一个输入是当脉冲信号的周期等于或处于 设置的参考周期内时，由时间计数器53计数并被设置成经过滤波电路56 的脉冲信号的被计数的低电平时段。另一个输入是当脉冲信号的周期等 于或处于设置的参考周期内时，由周期计数器52计数并被i殳置成经过滤 波电路56的脉冲信号的被计数的周期。在除电路57,脉冲信号的低电平 时段除以滤波电路56过滤的脉冲信号的被计数周期，使得可以计算脉冲 信号的占空比。在这种情况下，占空比另_低电平的占空比。
由于从除电路57发出了指示所获得的占空比的信号，命令生成电路 58接收该信号以便通过参考图3所示的特性来生成参考电压。该特性是 之前设置在命令生成电路58的存储器中的参考表。如图3所示，参考电 压几乎线性地随着低电平的占空比而变化.
设置了 4m检测电路59以接收命令生成电路58生成的参考电压以及 利用分压电路61通it^电池电压进行分割所生成的电压。电池电压是施 加到发电机2的B端子的电压。因此，# :检测电路59将参考电压和所 分割的电压彼此进行比较，并依赖于比较的结果输出被供给到PWM电路 60的低电平或高电平信号。
PWM电路60被配置成在来自4m检测电路59的输出信号的高电平
信号.所生成的驱动信号被供给到功率晶体管11以便驱动该功率晶体管 11。驱动信号使得功率晶体管ll能够根据预定占空比开启/截止，允许以 受控的方式使励磁绕组22通过间断的电流。因此，发电机2的输出电压
能够增大，这将使得电池3的端子电压也增加。
在上述的组件中，滤波电路56用作滤波器，除电路57和时间计数器 53用作计算器，且命令生成电路58、 4m检测电路59、 PWM电路60 以及分压电路61构成了调压器。##检测电路54、周期设置电路55以 及周期计数器52构成了获取单元，且周期设置电路还用作存储装置。
将描述通过作为本发明主要部分的控制电路50执行的从ECU 80接 收脉冲信号的操作和优点。
在根据本实施例的发电控制装置l中，脉冲信号从ECU80供给到波 形校正电路51。该脉冲信号的波形被波形校正电路51尽可能地校正，且 然后与所计数的脉冲信号的周期和低电平时段一起被馈给到计数器52和 53。
此外，这三个元件51、 52、 53被提供为接收器件RC，且该接收器 件RC被设计成能够接收不同周期的脉冲信号(即，用于周期的裕度)， 以^更用于不同制造商的ECU。
在此实施例中，响应于发电控制装置1的激活，周期设置电路55读 取来自ECU80的脉冲信号的周期。因此，设置了通过滤波电路56的脉冲 信号的周期。因此，可以接收并处理来自任意ECU80的脉冲信号，这些 ECU 80的信号特性可以彼此不同。如果噪声使得脉冲信号的波形变形， 变形的脉冲信号与时间计数器53所计数的低电平时段的计数一起被滤波 电路56去除。
这样，本实施例提供一种充电装置，该充电装置包拾故配置成从不同 的ECU 80接收脉冲信号的发电控制装置1。如果脉冲信号受到噪声影响 而使其周期与设置的(指定的)信号周期不同，具有噪声成分的脉冲信号 被去除。因而，可以获得用于对发电机2的输出信号进行控制的脉沖信号， 而没有4^检测。
另外，由于采用了周期设置电路，而可以在激活发电控制装置1时， 初始地决定脉冲信号的周期。因此，即使新安装的ECU 80向发电控制装 置1提供了周期与之前ECU不同的脉冲信号，来自新ECU 80的脉冲信 号也可以被正常地接收。
图4A和4B示例出从ECU接收的脉沖信号的波形，其中图4A中所 示的波形没有噪声而图4B中所示的波形具有噪声。在图4A所示的例子 中，波形被生成为具有脉冲重复时间，即，10ms的周期和50%的占空比，
其中没有噪声。相比之下，在图4B所示的例子中，波形具有与图4A相 同的周期和占空比，但是在图4B所示波形上叠加了噪声。噪声使波形变 形成三个不同的波形，包括81118周期和37.5%的占空比(高电平占空比) 的波形、2ms周期和90%占空比的波形、以及10ms周期和50%占空比 的波形。如果对图4B所示波形应用传统的技术，IC调节器即控制电路会 4m地读出所有的三个波形作为正常波形。相比之下，在本实施例中，具 有8ms周期和2ms周期的前两个波形被滤波电路56去除，由此允许滤波 电路56之后的元件基于去除噪声的脉冲信号来可靠地控制发电机的操 作。
第二实施例
现在将参考图5来描述本发明的第二实施例。
除了发电控制装置1A设置有控制电路50A以夕卜，图5所示的充电装 置的蒼本配置类似于在第一实施例中所示的配置。图5详细示出了控制电 路50A的配置，其中对与图2中所示组件相同或相似的组件给出了与图 2相同的附图标记，以简化3兌明。
与第 一实施例中的控制电路50相比，控制电路50A还设置有负载响 应控制电路62、负载响应控制确定电路63、 OR(逻辑加)电路64、 AND (逻辑乘)电路65以及分压电路66。
负载响应控制电路62电连接至连接功率晶体管11和励磁绕组22的 连接点。该控制电路62负责检测功率晶体管11的导电率并逐渐增加该导 电率，这被称作负载响应控制。负载响应控制旨在在车辆怠速转动范围内 抑制车载引擎的转动变化,该转动变化有助于车栽电负栽量的改变。通常， 在车辆的转数变得大于怠速转动范围时，停止负载响应控制。
负栽响应控制确定电路63负责检测发电机2的转数，以便确定负载 响应控制是有效还是无效。该确定电路63电连接到分压电路66以基于所 分割的电压来险测定子绕组21中的一个定子绕组的相电压。使用所检测 的相电压，确定电路63检测转数以确定负载响应控制是有效还是无效。 例如，使用相电压的频率来检测转数，且当发电机2的转数小于预定值时， 从确定电路63输出表示负载响应控制为有效的低电平信号。
OR电路64具有两个输入端子，分别电连接到负栽响应控制电路62 和负载响应控制确定电路63的输出点。在负栽响应控制确定电路63的输 出为低电平的情况下，即，发电机2的转数低于预定值，负栽响应控制电
路62的输出经由OR电路64提供给AND电路65，由此，使得负载响应 控制电路62执行的负栽响应控制有效。相反，在负栽响应控制确定电路 63的输出为高电平的情况下，即，发电机2的转数等于或高于预定值， OR电路64的输出固定在高电平，而与负载响应控制电路62的输出值无 关。因此，屏蔽了此控制电路62的输出，停止负栽响应控制。
在本发明中，负载响应控制电路62还被配置成从周期设置电路55 接收指示当发电控制装置1A被激活时所接收的脉冲信号的周期(脉冲重 复时间或周期时间)的信息。另外，该控制电路62被配置成依赖于所接 收的周期信息来更新其内部存储器中的电导率的增加速度。因此，电导率 的增加速度用作发电机2的控制M。
例如，设置负载响应控制电路62使得小于5ms的脉冲周期的电导 率的增加速度为40%/s而等于或大于5ms的脉冲周期的电导率的增加速 度为20。/。/s，且两个电导率可以互相切换。在这种情况下，如果车辆引擎 扭矩很大使得车载电负载量的变化的影响较小，可以使脉沖信号的周期小 于5ms，由此将电导率的增加iUL切换到较大的量40%/s。相反，如果车 辆引擎扭矩较小使得车栽电负载量的变化可能具有较大影响，可以使脉冲
信号的周期等于或大于5ms，由此将电导率的增加速度切换到较小的量 20%/s。即，可以依据车辆状态从外部控制发电机2的控制^。
因此，负载响应控制电路62构成了控制^切换装置。
这样，在根据此实施例的发电控制装置1A中，依赖于存储在周期i殳 置电路55中的脉沖信号的周期，通过负栽响应控制电路62在两个值之间 改变发电机2的控制参数。因此，根据在激活时从ECU80接收的脉冲信 号的周期，可以控制发电机2的控制^lt，使得ECU80能够改变受控参 数。具体而言，如上所述，由于控制^用于抑制发电机2的励磁电流的 增加，所以可以将在电负栽处于工作时出现的发电机扭矩变化的影响调整 成特性与车辆的当前状态适应。
可以在不离开本发明的精神的情况下，以各种形式来实施本发明。因 此，这里所述的实施例只是用来示例而不是进行限制，本发明的范围由所 附权利要求来限定而不是用权利要求之前的说明书限定。因此，落入权利 要求的边界或界限内、或落入这些边界或界限的等同范围内的各种改型， 也被权利要求涵盖。
权利要求
1. 一种安装在车辆上用以对在所述车辆上安装的电池进行充电的充电装置，包括发电机，其生成电力以输出电压来对所述电池进行充电；控制器，其位于所述发电机的外部，输出脉冲信号以便对所述发电机的发电状态进行控制；接收器件，其接收从所述控制器输出的所述脉冲信号；滤波器，其在所接收的脉冲信号中去除具有与预定周期不同的周期的脉冲信号，所述预定周期与所述脉冲信号本身有关地设置；计算器，其依赖于所述滤波器的过滤结果对具有与所述预定周期一致的周期的脉冲信号的占空比进行计算；以及调压器，其根据所述计算器计算的占空比对从所述发电机输出的电压进行调节。
2. 如权利要求1的充电装置，其中所述调压器被配置成将从所述发电 机输出的电压调节成基本上随着所述计算器计算的占空比的变化线性变 化的输出电压。
3. 如权利要求2的充电装置，其中所述计算器计算的占空比是脉冲发 生器的低电平占空比。
4. 如权利要求1的充电装置，包括获取单元，其起初获取在所述充电装置被激活时接收的脉沖信号的周 期作为所述预定周期；以及存储装置，其存储指示所述获取单元获取的脉冲信号的周期的信息；其中所述滤波器被配置成去除周期与在所述存储装置中存储的指示 周期的信息不同的信号。
5. 如权利要求4的充电装置，包括改变单元，所述改变单元基于在所 述存储装置中存储的指示周期的信息来改变所述发电机的控制^，所述 控制M用来控制所逸良电机的工作状态.
6. 如权利要求5的充电装置，其中所述控制^是用于抑制所述发电 机的厉力磁电流增加的M。
7. —种用于对车栽发电机的发电进行控制的控制装置，包括接收器件，其接收从所述控制装置外部供给的脉冲信号；滤波器，其在所接收的脉冲信号中去除具有与预定周期不同的周期的 脉冲信号，所述预定周期与所述脉冲信号本身有关地设置；计算器，其依赖于所述滤波器的过滤结果对具有与所述预定周期一致 的周期的脉冲信号的占空比进行计算；以及调压器，其根据所述计算器计算的占空比对从所述发电机输出的电压 进糊节.
8. 如权利要求7的控制装置，其中所述调压器被配置成将从所述发电 机输出的电压调节成基本上随着所述计算器计算的占空比的变化线性变 化的输出电压。
9. 如权利要求8的控制装置，其中所述计算器计算的占空比是脉沖发 生器的低电平占空比。
10. 如权利要求7的控制装置，包括获取单元，其起初获取在所述充电装置被激活时接收的脉冲信号的周 期作为所述预定周期；以及存储装置，其存储指示所述获取单元获取的脉冲信号的周期的信息；其中所述滤波器被配置成去除周期与在所述存储装置中存储的指示 周期的信息不同的信号。
11. 如权利要求10的控制装置，包括改变单元，所述改变单元基于在 所述存储装置中存储的指示周期的信息来改变所iOL电机的控制;^，所 述控制M用来控制所Ul电机的工作状态。
12. 如权利要求U的控制装置，其中所述控制^f^l用于抑制所^iL 电机的励磁电流增加的M。
全文摘要
本发明公开了用于对车载电池进行充电的装置和用于控制车载发电机的发电操作的装置。其中车载充电装置对车辆上安装的电池进行充电。在该充电装置中，发电机生成电力以输出电压来对电池进行充电，位于发电机外部的控制器输出脉冲信号以便对发电机的发电状态进行控制。接收器件接收从控制器输出的脉冲信号。所接收的信号在滤波器进行过滤，其中具有与预定周期不同的周期的脉冲信号被去除。此外，使用从滤波器输出的脉冲信号来计算脉冲信号的占空比。基于所计算的占空比来调节从发电机输出的电压。
文档编号H02J7/24GK101394105SQ20081021141
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月18日 优先权日2007年9月18日
发明者奥野伦也 申请人:株式会社电装