CN104682798A - 用于产生扭矩的旋转电机和系统 - Google Patents

Abstract

提供一种用于产生扭矩的旋转电机和系统。在旋转电机中，选自导电元件的上配对和导电元件的下配对中至少一个配对包括开关元件。扭矩产生单元接收从装置发送至旋转电机的命令信号，命令信号指令产生扭矩。扭矩产生单元根据该命令信号接通：构成第一配对的上臂导电元件和下臂导电元件中任意之一的开关元件；以及构成第二配对的上臂导电元件和下臂导电元件中相应之一的开关元件，从而在至少第一相定子绕组和第二相定子绕组与相应的第一配对和第二配对的被接通的开关元件之间产生电流循环，从而基于该电流循环产生扭矩。

Description

用于产生扭矩的旋转电机和系统

技术领域

本发明涉及用于产生扭矩的旋转电机；该扭矩能够用作另外设备的负载。将这样的扭矩定义为负载扭矩。

背景技术

已知用于控制作为旋转电机示例的发电机的控制器，旋转电机产生输出电力从而产生负载扭矩，并且将负载扭矩提供给内燃机。负载扭矩用作用于内燃机的输出轴(即机轴)的旋转的负载，从而减小机轴的旋转；会将内燃机简单地称为发动机。

在日本专利申请公布No.2006-057524中公开的一种类型的控制器被设计成对发电机的输出电力进行控制从而将发电机的负载扭矩调节为目标负载扭矩。发电机的负载扭矩至目标负载扭矩的调节将使得发动机的机轴的旋转强制地停止在相对于预定参考位置(例如压缩TDC(上止点))的目标旋转位置处。

具体地，在称为专利文献1的专利公布No.2006-057524中公开的控制器在机轴旋转停止的紧之前控制发电机的输出电力，以将发电机的负载扭矩调节成在相对于预定参考位置的目标旋转位置处停止机轴旋转所需的目标负载扭矩。

在专利文献1中公开的如何调节发电机的负载扭矩是使用映射或等式来计算发电机的输出电力的目标值；映射或等式表示以下各项之间的关系：

(i)发电机的输出电力的值；

(ii)机轴的瞬时旋转速度的值；

(iii)发电机的目标负载扭矩的值。

在专利文献1中公开的如何调节发电机的负载扭矩还对发电机的输出电力进行控制以使得输出电力的值变成输出电力的计算目标值。

发明内容

发电机的输出电力取决于发电机的输出电压以及发电机所充电的电池的充电容量。换言之，发电机的输出电力根据发电机的输出电压以及电池的充电容量的变化而变化。这是因为用于产生负载扭矩的输出电力的闭合回路除了包括发电机以外还包括电池。

因此，难以将发电机的负载扭矩调节为目标负载扭矩，导致难以恰当地控制发电机的负载扭矩。

因为发电机的输出电压用于对电池充电，所以发电机的输出电力的可变控制需要将发电机的输出电压设置为电池的正端子电压或大于正端子电压。这还可能导致难以可变控制发电机的输出电力从而在停止机轴旋转紧之前以机轴的非常低的旋转速度控制负载扭矩。

鉴于上面所提出的情形，本发明的一个方面寻求提供被设计成解决上面提出的问题的旋转电机。

具体地，本发明的替代方面旨在提供这样的旋转电机，每个这样的旋转电机能够以不同于在专利文献1中公开的前述传统方法的具体方法来容易地产生扭矩。

根据本发明的第一示例性方面，提供了一种旋转电机，其中包括励磁绕组的转子在励磁绕组被激励时产生旋转磁场，以使得AC电压基于由转子产生的旋转磁场在至少第一相定子绕组和第二相定子绕组中被感应。旋转电机包括桥式电路，该桥式电路包括至少上臂导电元件和下臂导电元件的第一配对以及上臂导电元件和下臂导电元件的第二配对。上臂导电元件和下臂导电元件的第一配对连接至第一相定子绕组，并且上臂导电元件和下臂导电元件的第二配对连接至第二相定子绕组。选自导电元件的上配对和导电元件的下配对中至少一个配对包括开关元件。旋转电机包括接收从装置发送至旋转电机的命令信号的扭矩产生单元。命令信号指令产生扭矩。扭矩产生单元根据命令信号接通：构成第一配对的上臂导电元件和下臂导电元件中任意之一的开关元件，以及构成第二配对的上臂导电元件和下臂导电元件中相应之一的开关元件，以在至少第一相定子绕组(2)和第二相定子绕组(3)与相应的第一配对和第二配对的所接通的开关元件之间产生电流循环，从而基于电流循环产生扭矩。

根据本发明的第二示例性实施方式，提供了一种用于对发动机的输出轴的旋转的停止进行控制的系统。该系统包括旋转电机，其中包括励磁绕组的转子在励磁绕组被激励时产生旋转磁场，以使得AC电压基于由转子产生的旋转磁场在至少第一相定子绕组和第二相定子绕组中被感应。转子被耦接至发动机的输出轴。该系统包括向旋转电机发送指令产生扭矩的命令信号的发动机控制单元。旋转电机包括桥式电路，该桥式电路包括至少上臂导电元件和下臂导电元件的第一配对以及上臂导电元件和下臂导电元件的第二配对。上臂导电元件和下臂导电元件的第一配对被连接至第一相定子绕组，并且上臂导电元件和下臂导电元件的第二配对被连接至第二相定子绕组。选自导电元件的上配对以及导电元件的下配对中的至少一个配对包括开关元件。旋转电机包括扭矩产生单元，扭矩产生单元被配置成：接收从发动机控制单元发送的命令信号；以及根据命令信号接通：构成第一配对的上臂导电元件和下臂导电元件中任意之一的开关元件；以及构成第二配对的上臂导电元件和下臂导电元件中相应之一的开关元件，以在至少第一相定子绕组和第二相定子绕组与相应的第一配对和第二配对的所接通的开关元件之间产生电流循环，从而基于电流循环产生扭矩。

在根据第一示例性方面和第二示例性方面中每一个的旋转电机中，在至少第一相定子绕组和第二相定子绕组与相应的第一配对和第二配对的所接通的开关元件之间的电流循环产生扭矩。即，即使电池被连接至旋转电机的输出端子，仍可以与电池的充电容量无关地产生扭矩。因此，如在第二示例性方面所描述的，如果转子耦接至发动机的输出轴，则可以容易地提供作为用于与电池的充电容量无关地停止发动机的输出轴旋转的负载的扭矩，即负载扭矩。

在根据第一示例性方面和第二示例性方面中的每一个的旋转电机中，构成第一配对和第二配对中每一个的上臂导电元件和下臂导电元件中任意之一的开关元件的接通使上述第一定子绕组和第二定子绕组短路。如果像第二示例性方面一样转子被耦接至发动机的输出轴，并且电池被连接至旋转电机的输出端子，则该配置消除了以下需要：将旋转电机的输出电压设置成接近电池的正端子电压。因此，即使要在输出轴正以非常低的旋转速度旋转时在期望的定时停止输出轴的旋转，对于旋转电机而言仍可以在期望定时容易地产生负载扭矩。

附图说明

根据参照附图的对实施方式的下面的描述，本公开内容的其他方面会变得明显，在附图中：

图1是示意性地示出了根据本发明的第一实施方式的旋转电机的系统配置的示例的电路图；

图2是示意性地示出了图1所示的调节器的结构的示例的电路图；

图3是示意性地示出了图1所示的整流器模块的电路图；

图4是示意性地示出了图3所示的控制电路的结构的示例的电路图；

图5是示意性地示出了同步整流模式下相绕组两端的相电压的波形的示例的图；

图6A是示意性地示出了根据第一实施方式的、图4所示的基于包括在扭矩命令信号中的第一扭矩命令和第二扭矩命令的控制电路的负载扭矩产生操作的时序图；

图6B是示意性地示出了根据第一实施方式的、电流循环如何在第一组定子绕组以及下臂MOS晶体管之间出现的流程图；

图7是示意性地示出了根据本发明的第二实施方式的调节器的结构的示例的电路图；

图8是示意性地示出了根据第二实施方式的、图7所示的基于包括在扭矩命令消息中的第一命令值和第二命令值的控制电路和调节器的负载扭矩产生操作的时序图；以及

图9是根据本发明的第三实施方式的、图7所示的控制电路和调节器的基于包括在扭矩命令消息中的第一命令值和第二命令值的负载扭矩产生操作的时序图。

具体实施方式

在下文中将参考附图来描述本发明的示例性实施方式。在附图中，用相同的附图标记来标识相同的相应部件。

第一实施方式

参考附图具体参考图1，其示出了根据本发明的第一实施方式的三相旋转电机1。在第一实施方式中，本发明应用于作为安装在机动车辆中的旋转电机的示例的三相发电机1。

发电机1包括第一组定子绕组2、第二组定子绕组3、包括励磁绕组4的转子4M、第一整流器模块组件5和第二整流器模块组件6的配对、以及电压调节器即调节器7。发电机1还包括串联连接的齐纳二极管20和电容器22。

发电机1操作地将在定子绕组2和定子绕组3中每一个中被感应的交流(AC)电压经由第一整流器模块组件5和第二整流器模块组件6中的相应之一转化(即整流)成DC电压，并且经由充电线12以及其输出端子B将DC电压提供给电池以对其进行充电。发电机1还操作地经由充电线12和输出端子B将DC电压提供给安装在机动车辆中的电力负载10。

发电机1还操作地将从电池9提供的DC电压经由第一整流器模块组件5和第二整流器模块组件6转换成三相AC电压，并且将三相AC电压应用于定子绕组2和定子绕组3中的每一个，从而产生旋转转子4M的旋转动力即扭矩。例如，转子4M直接地或经由带间接地耦接至安装在机动车辆中的内燃机(其被简单地称为发动机EN)的机轴CS，以使得所产生旋转动力使发动机EN的机轴CS转动。

定子绕组2例如是作为多相定子绕组的示例的三相定子绕组。定子绕组2在圆柱形定子铁芯中缠绕及围绕定子铁芯缠绕。例如，定子铁芯具有沿横截面的圆环形状以及穿过定子铁芯形成并且沿圆周以给定的节距布置的多个槽。定子绕组2被缠绕在定子铁芯的槽中。

类似地，定子绕组3例如是作为多相定子绕组的示例的三相定子绕组。定子绕组3例如在定子芯中及围绕定子铁芯缠绕。例如，定子绕组3缠绕在电枢芯的槽中以使得定子绕组2和定子绕组3在其之间具有30电度(即π/6弧度)的相移。定子绕组2和3以及定子芯构成了发电机1的定子。

定子绕组2包括例如按照星型布置连接的X相绕组、Y相绕组和Z相绕组。X相绕组、Y相绕组和Z相绕组每个具有连接至共用接点(中性点)的一个端以及连接至单独的端子的另一端。类似地，定子绕组3包括例如按照星型布置连接的U相绕组、V相绕组和W相绕组。U相绕组、V相绕组和W相绕组每个具有连接至共用接点(中性点)的一个端以及连接至单独的端子的另一端。X相绕组、Y相绕组和Z相绕组用作至少第一相定子绕组和第二相定子绕组。类似地，U相绕组、V相绕组和W相绕组用作至少第一相定子绕组和第二相定子绕组。

转子4M被附接至例如旋转轴(未示出)并且例如可旋转地设置在定子铁芯内。旋转轴的一端被直接或间接地链接至发动机EN的机轴CS以使得转子4M和旋转轴能够被发动机EN可旋转地驱动。换言之，转子4M的旋转可以作为旋转动力被传递至发动机EN的机轴CS，以使得能够通过旋转动力来旋转机轴CS。

转子4M包括面对定子芯的内周设置的多个励磁极，并且励磁绕组4在励磁极中缠绕以及围绕励磁极缠绕。励磁绕组4经由集电环等电连接至调节器7。励磁绕组4当被调节器7激发即激励时以交替的南北极性使励磁极磁化同时转子4M在旋转以产生旋转磁场。注意，可以使用包括永磁体的转子或用于产生旋转磁场的凸极式转子作为转子4M。旋转磁场在定子绕组2和3中的每一个中感应AC电压。

第一整流器模块组件5被布置在定子绕组2与电池9之间，并且整体上被构造成三相全波整流器(桥式电路)。第一整流器模块组件5操作地将在定子绕组2中感应的AC电压转换成DC电压。

具体地，第一整流器模块组件5包括与定子绕组2的相数对应的多个如三个整流器模块5X、5Y和5Z。整流器模块5X连接至定子绕组2中的X相绕组的端子，整流器模块5Y连接至定子绕组2中的Y相绕组的单独端子以及整流器模块5Z连接至定子绕组2中的Z相绕组的单独端子。

第二整流器模块组件6被布置在定子绕组3与电池9之间，并且整体上被构造成三相全波整流器(桥式电路)。第二整流器模块组件6操作地将在定子绕组3中的感应的AC电压转换成DC电压。

具体地，第二整流器模块组件6包括与定子绕组3的相数对应的多个如三个整流器模块6U、6V和6W。整流器模块6U被连接至定子绕组3中的U相绕组的单独端子，整流器模块6V被连接至定子绕组3中的V相绕组的单独端子以及整流器模块6W被连接至定子绕组3中的W相绕组的单独端子。

整流器模块5X、5Y、5Z、6U、6V和6W经由端子C(即通信端子C)彼此互相连接，并且操作地经由通信端子C彼此传达必需的信息。整流器模块5X、5Y、5Z、6U、6V和6W还经由通信端子C通信地连接至ECU 8。

调节器7具有连接至励磁绕组4的F端子，并且被设计成对要提供给励磁绕组4的激励电流(即励磁电流)进行控制，从而将发电机1的输出电压VB(即每个整流器模块的输出电压)调节为目标调节电压Vreg。

例如，当输出电压V_B高于目标调节电压Vreg时，调节器7停止向励磁绕组4供应激励电流，并且当输出电压V_B低于目标调节电压Vreg时，调节器7向励磁绕组4供应励磁电流。这将输出电压V_B调节为目标调节电压Vreg。

在第一实施方式中，调节器7具有连接至一个定子相绕组(例如X相定子绕组)的P端子。调节器7操作地经由P端子对上述一个电子相绕组(即X相定子绕组)两端的相电压进行监测，并且基于所监测的相电压来测量转子4M每单位时间的旋转数。

具体地，当转子4M的所测量的每单位时间的旋转数为零(即转子4M停止旋转)时，调节器7操作地减小至励磁绕组4的激励电流。例如，当转子4M的所测量的每单位时间的旋转数为零时，调节器7将至励磁绕组的激励电流减小下至进行励磁绕组4的初始激励所需的足够电流值，如2A或大于2A。

调节器7还经由其通信端子LIN和通信线连接至ECU(电子控制单元)即外部发动机控制ECU 8。调节器7操作地与ECU 8进行串行双向通信(如根据LIN协议(局域互连网络)与ECU 8进行LIN通信)，从而将通信消息发送至ECU 8或从ECU 8接收通信消息。调节器7可以操作地根据其他通信协议与ECU 8进行双向通信。

串联连接的齐纳二极管20与每个整流器模块5X、5Y、5Z、6U、6V、6W并联连接在输出端子B与发电机1的共用信号地之间。

具体地，串联连接的齐纳二极管20的阴极被连接至发电机1的输出端子B，并且其阳极被连接至共用信号地。串联连接的齐纳二极管20操作地吸收由于例如负荷突降而产生的瞬时过高的电涌，从而保护整流器模块5X、5Y、5Z、6U、6V、6W。

电容器22与整流器模块5X、5Y、5Z、6U、6V、6W中的每一个并联连接在输出端子B与共用信号地之间。电容器22操作地抑制出现在发电机1的输出端子B中的噪声。

注意，发电机1和ECU 8用作用于对发动机EN的机轴CS的旋转的停止进行控制的系统。

参考图2，调节器7具有端子B、P、F、LIN和GND。调节器7包括MOS晶体管71、飞轮二极管72、电阻器73和74、电压比较器75、激励电流控制器76、旋转检测器77、通信电路78、供电电路79以及电容器80。

通信电路78操作地根据LIN协议、经由端子LIN与ECU 8、整流器模块5X等进行串行双向通信如LIN通信。因此，通信电路78能够接收从ECU 8和整流器模块5X发送的数据。例如，从ECU 8发送并且由通信电路78接收的数据表示例如目标调节电压Vreg。从整流器模块5X发送并且由通信电路78接收的数据表示例如以下指令：该指令停止向励磁绕组4供应激励电流或减小提供给励磁绕组4的激励电流的值。

电阻器73和74构成分压器。具体地，电阻器74的一端连接至端子B，并且端子B连接至发电机1的输出端子B。电阻器74的另一端经由端子GND连接至共用信号地。电阻器73与电阻器74之间的连接点被连接至电压比较器75。分压器73和74操作地对发电机1的输出电压V_B进行分割，并且输出电压V_B的分割值被输入至电压比较器75。

电压比较器75除了连接至分压器73和74以外还连接至通信电路78和激励电流控制器76。当接收来自分压器73和74的输出电压V_B的分割值以及接收来自通信电路78的表示目标调节电压Vreg的数据时，电压比较器75操作地将输出电压V_B的分割值与对应于目标调节电压Vreg的参考电压进行比较。例如，电压比较器75操作地：在参考电压等于或高于输出电压V_B的分割值时输出高电平信号作为比较结果，并且在输出电压V_B的分割值高于参考电压时输出低电平信号作为比较结果。

激励电流控制器76连接至电压比较器75和MOS晶体管71的栅极。MOS晶体管71的漏极连接至调节器7的端子B，并且源极连接至调节器7的端子F以及飞轮二极管72的阴极。飞轮二极管72的阳极经由端子GND连接至共用信号地。端子F连接至励磁绕组4的一端，并且励磁绕组4的另一端接地。

激励电流控制器76操作地关断或接通MOS晶体管71，从而将激励电流供应至励磁绕组4或停止向励磁绕组4供应激励电流。

例如，激励电流控制器76产生PWM信号，即具有对于每个周期的可控占空因数(即可控接通脉冲宽度)的周期性脉冲信号；占空因数被表达成每个周期的高电平宽度与总的持续时间的预定比率即百分比。周期性脉冲信号的每个脉冲的宽度(即接通时间段)根据电压比较器75的输出(即比较结果)来确定。具体地，为了向励磁绕组4供应激励电流，激励电流控制器76可以向MOS晶体管71的栅极产生具有高占空因数的PWM信号。这旨在增加要提供给励磁绕组4的输出电流。

即，当MOS晶体管71接通时，基于输出电压V_B提供激励电流以流经励磁绕组4。此外，当MOS晶体管71关断时，不提供激励电流以流经励磁绕组4。因此，流经励磁绕组4的激励电流的量(即平均值)可以通过占空因数来调节，并且因此，基于激励电流的调节量来反馈控制输出电压V_B。飞轮二极管72操作地基于MOS晶体管71关断之后励磁绕组4中所充有的能量来使得电流通过其进行循环。

此外，为了减小发电机1的输出电流的急剧变化，电流控制器76可以被配置成：逐渐地改变提供给励磁绕组4的激励电流的量。

旋转检测器77被连接至调节器7的端子P，并且调节器7的端子P被连接至定子绕组2的X相绕组的单独端子。调节器7的端子P用作相电压检测端子。具体地，旋转检测器77操作地检测X相绕组两端的相电压。

旋转检测器77还操作地基于X相绕组两端的相电压Vx来检测转子4M的旋转和/或旋转速度。具体地，旋转检测器77操作地检测到用于检测转子4M的旋转的参考电压与相电压Vx之间的大小关系周期性地变化，从而检测到转子4M的旋转。如果发电机1以正常模式操作以产生输出电力从而整流器模块5X和/或定子绕组2中无短路故障以及过热故障，则因为在端子P处出现具有预定幅度的相电压Vx，所以旋转检测器77可以基于相电压Vx检测转子4M的旋转。

激励电流控制器76被连接至旋转检测器77，并且操作地从旋转检测器77接收转子4M的旋转的检测结果。当基于转子4M的旋转的检测结果确定旋转检测器77持续检测到转子4M的旋转时，激励电流控制器76操作地向励磁绕组4输出具有需要提供的占空因数的PWM信号，具有发电机1持续产生输出电力所需的水平的激励电流。

然而，当基于转子4M的旋转的检测结果确定转子4M的旋转已经停止了不短于预设时间或预设数量的周期时，激励电流控制器76操作地输出以下PWM信号：该PWM信号的占空因数被设置成例如进行励磁绕组4的初始激励所需的足够电流值。类似地，当基于转子4M的旋转的检测结果确定对转子4M的旋转的检测已经被禁用了不短于预设时间或预设数量的周期时，激励电流控制器76操作地输出以下PWM信号：该PWM信号的占空因数被设置成例如进行励磁绕组4的初始激励所需的足够电流值。激励电流控制器76可以操作地：根据用作停止电力产生的指令的目标调节电压来关断至励磁绕组4的激励电流，从而防止或抑制转子的发热。

供电电路79被连接至调节器7的每个元件，并且操作地为调节器7的每个元件提供操作电压。

电容器80被连接在共用信号地与端子B、供电电路79和MOS晶体管71之间的连接点之间。电容器80操作地消除从整流器模块组件5和6的输出端子进入调节器7的噪声。电容器80具有例如1μF的低电容。

接着，下文将全面描述根据第一实施方式的整流器模块5X的结构的示例。

图3示意性地示出了根据第一实施方式的整流器模块5X的结构。其他整流器模块5Y、5Z、6U、6V和6W中的每一个的结构与整流器模块5X的结构相同。

参考图3，整流器模块5X具有端子B、P、C和GND，并且包括彼此组装在一起作为模块的成对的MOS晶体管50和51以及控制电路54。

MOS晶体管50的源极S经由端子P连接至定子绕组2的相应的相绕组如X相绕组，并且其漏极D经由充电线12和整流器模块5X的端子B连接至电池9的正端子以及电力负载10。因此MOS晶体管50用作高侧即上臂开关元件。固有二极管，换言之，本体二极管50a固有地设置在MOS晶体管50中以与MOS晶体管50反向并联连接。即，固有二极管50a的阳极连接至MOS晶体管50的源极，并且阴极连接至MOS晶体管50的漏极D。

MOS晶体管51的漏极D经由端子P连接至定子绕组2的X相绕组，并且连接至MOS晶体管50的源极S。MOS晶体管51的源极S连接至电池9的经由端子GND而连接至共用信号地的负端子。因此，MOS晶体管51用作低侧即下臂开关元件。固有二极管(本体二极管)51a固有地设置在MOS晶体管51中以与MOS晶体管51反向并联连接。即，固有的二极管51a的阳极被连接至MOS晶体管51的源极S，并且阴极连接至MOS晶体管51的漏极D。

换言之，高侧MOS晶体管50和低侧MOS晶体管51通过连接点彼此串联连接，并且定子绕组2的X相绕组被连接至位于MOS晶体管50的源极S与MOS晶体管51的漏极D之间的连接点。

注意，另外的二极管也可以与MOS晶体管50和51中的每一个反向并联连接。类型与MOS晶体管类型不同的开关元件可以用作MOS晶体管50和51中的至少之一。在该改型中，添加二极管使其与该开关元件反向并联连接。

类型与MOS晶体管不同的开关元件可以用作上臂MOS晶体管50和下臂MOS晶体管51中至少之一。

图4示意性地示出了控制电路54的结构的示例的细节。

参考图4，控制电路54包括例如桥控制器100、扭矩命令接收器110和扭矩控制器112。例如，桥控制器54可以被设计成包括至少CPU和存储器的微型计算机单元(编程逻辑单元)，并且这些功能模块100、110和112可以通过由CPU运行存储在存储器中的至少一个程序来实现。作为另外的示例，控制电路54可以被设计成包括分别与功能模块100、110和112对应的硬件单元的硬件电路，或硬件/软件混合电路，这些功能模块100、110和112中的一些通过硬件单元来实现，并且剩余的功能模块通过要由CPU运行的软件来实现。

控制电路54具有例如六个端子B、P、C、G1、G2和GND。端子GND是经由整流器模块5X的接地端子GND连接至共用信号地的接地端子。

桥控制器100操作地进行MOS晶体管50和51中每一个MOS晶体管的接通和关断操作。具体地，桥控制器100包括同步定时控制器102、上臂控制器104和下臂控制器106。

同步定时控制器102被连接至端子B、P和GND。同步定时控制器102操作地确定接通和关断上臂MOS晶体管50的第一定时以及接通和关断下臂MOS晶体管51的第二定时。

上臂控制器104连接至同步定时控制器102、连接至扭矩控制器112以及经由用作控制电路54的第一输出端子的端子G1连接至上臂MOS晶体管50的栅极。上臂控制器104操作地：在通过同步定时控制器102确定的用于接通或关断上臂MOS晶体管50的每个第一定时，生成要提供给上臂MOS晶体管50的栅极G的驱动信号。

下臂控制器106连接至同步定时控制器102、连接至扭矩控制器112以及经由用作控制电路54的第二输出端子的端子G2连接至下臂MOS晶体管51的栅极。下臂控制器106操作地：在通过同步定时控制器102确定的用于接通或关断下臂MOS晶体管51的每个第二定时，生成要提供给下臂MOS晶体管51的栅极G的驱动信号。

当按照上面所配置的桥控制器100在同步整流模式下操作时，桥控制器100操作地针对出现在X相绕组两端的X相电压Vx进行同步整流操作。

下文将参考图5来描述桥控制器100在同步整流模式下的同步整流操作。

图5示意性地示出了根据第一实施方式的、在同步整流模式下X相绕组两端的X相电压Vx的波形的示例。在图5中，附图标记Vbatt表示电池9的正端子电压，并且附图标记α表示与处于接通状态的MOS晶体管50和51中的每一个的源漏电压相等的值。

参考图5，当发电机1在发电机1中不出现故障的正常产生模式下操作时，桥控制器10以同步整流模式操作。

在同步整流模式中，当X相电压Vx超过端子电压Vbatt与值α之和时，桥控制器100接通上臂MOS晶体管50而保持下臂MOS晶体管51关断；正端子电压Vbatt与值α之和被表达为“Vbatt+α”(参见图5)。

在同步整流模式中，当X相电压Vx低于值α相对于电池9的负端子电压即0V的差时，桥控制器100接通下臂MOS晶体管51而保持上臂MOS晶体管50关断；值α相对于负端子电压0V的差被表达为“-α”(参见图5)。

具体地，在同步整流模式下操作的桥控制器100进行同步整流操作以与以下传导时间段同步地接通上臂MOS晶体管50和下臂MOS晶体管51中的每一个：在该传导时间段期间，电流可以基于相应的相电压流经相应的MOS晶体管的固有二极管。这使得发电机1在正常电力产生模式下操作，以输出要提供给电池9和电力负载10的DC电压。

具体地，因为MOS晶体管50和51中每一个的接通电阻小于固有二极管的接通电阻，所以同步整流操作减小了传导时间段期间的损耗。

扭矩命令接收器110连接至扭矩控制器112并且连接至控制电路54的端子C。控制电路54的端子C经由整流器模块5X的通信端子C连接至ECU 8。当指令扭矩产生的扭矩命令信号从ECU 8输出以使得扭矩命令信号被输入至扭矩命令接收器110时，扭矩命令接收器110接收扭矩命令信号并且将扭矩命令信号传递至扭矩控制器112。

当接收从扭矩命令接收器110传递的扭矩命令信号时，扭矩控制器112使下臂控制器106接通下臂开关元件51。响应于扭矩命令信号的扭矩接收器110、扭矩控制器112和下臂控制器106的上述操作由所有的整流器模块5X、5Y、5Z、6U、6V和6W并行执行。

接着，下文将参考图6A和图6B来描述扭矩命令信号的示例以及基于扭矩命令信号的扭矩控制的示例。

例如，在第一实施方式中，从ECU 8输出的扭矩命令信号包括第一扭矩命令和第二扭矩命令。

扭矩命令信号已经是高电平(即预设正电压)不短于预定时间如10ms，扭矩命令信号用作第一扭矩命令。

具体地，当已经为高电平不短于10ms的扭矩命令信号被从ECU 8输入至扭矩命令接收器110时，扭矩控制器112确定扭矩命令信号表示第一扭矩命令，并且控制上臂控制器104和下臂控制器106以使得上臂控制器104和下臂控制器106同时关断上臂MOS晶体管50和下臂MOS晶体管51两者。

即，第一扭矩命令表示上臂MOS晶体管50和下臂MOS晶体管51两者的关断定时。

注意，如果当从ECU 8将第一扭矩命令输入至扭矩命令接收器110时MOS晶体管50和51中之一关断，则MOS晶体管50和51之一保持关断，并且MOS晶体管50和51中的另外之一被关断。

当扭矩命令信号例如通过ECU 8调制以使得扭矩命令信号在100Hz处具有75％占空因数时，扭矩命令信号用作第二扭矩命令；75％的占空因数表示在100Hz的频率处每个周期的总持续时间的75％的高电平信号宽度。当在100Hz处具有75％的占空因数的扭矩命令信号被从ECU 8输入至扭矩命令接收器110时，扭矩控制器112确定扭矩命令信号表示第二扭矩命令，并且控制上臂控制器104和下臂控制器106以使得下臂控制器106接通下臂MOS晶体管51而上臂控制器104保持上臂MOS晶体管50关断。如果下臂MOS晶体管51已经接通，则下臂控制器106保持下臂MOS晶体管51接通。

在第一实施方式中，只要扭矩命令信号表示第二扭矩命令，下臂控制器106就持续接通下臂MOS晶体管51。换言之，只要扭矩命令信号表示第二扭矩命令，下臂控制器106就根据100％的占空因数接通下臂MOS晶体管51。

即，第二扭矩命令表示基于发电机1的输出电力产生扭矩的命令。例如，该命令包括下MOS晶体管51的接通定时以及下MOS晶体管51的接通持续时间。

注意，可以从ECU 8发送包括第一扭矩命令信号以及第二扭矩命令信号的扭矩命令信号，该第一扭矩命令信号包括第一扭矩命令，该第二扭矩命令信号包括第二扭矩命令。

根据第一实施方式的ECU 8被配置成进行发动机旋转停止任务，该发动机停止旋转任务在相对于预定参考位置(例如压缩TDC(上止点))的目标旋转位置处将机轴CS的旋转停止。具体地，根据第一实施方式的ECU 8使用负载扭矩进行发动机旋转停止任务，从而指令发电机1在预定负载扭矩产生定时产生负载扭矩。发电机1所产生的负载扭矩用作经由转子4M旋转机轴CS的负载，从而强制地将机轴CS的旋转停止在目标旋转位置。即，ECU 8使用用于产生负载扭矩的扭矩命令信号。

具体地，ECU 8在旋转机轴CS到达相对于参考位置的目标旋转位置之前，向电力变换器1输出用作第一扭矩命令的扭矩命令信号。

扭矩命令信号由扭矩命令接收器110接收并且在时间t1处被输入至扭矩控制器112(参见图6A)。

当扭矩命令信号的高电平已经从t1起持续了不短于10ms的预定时间段(参见时间t2)时，扭矩控制器112在时间t2确定从ECU 8发送的扭矩命令信号用作第一扭矩命令。然后，扭矩控制器112指令上臂控制器104和下臂控制器106关断相应的上臂MOS晶体管50和下臂MOS晶体管51。上MOS晶体管50和下MOS晶体管51的关断操作通过所有的整流器模块5X、5Y、5Z、6U、6V和6W同步来进行。

当桥控制器100在同步整流模式下操作时，这导致对桥控制器100的同步整流操作的强制停止。此后，在二极管整流模式下，在定子绕组2和3的每一个中所感应的AC电压通过相应的整流器模块5X、5Y、5Z、6U、6V和6W的固有二极管50a和51a被整流成DC电压。

接着，ECU 8对扭矩命令信号进行修改以使得扭矩命令信号用作第二扭矩命令，并且在适于将机轴CS的旋转停止在相对于预定参考位置的目标旋转位置处的预定负载扭矩产生定时，将扭矩命令信号输出至电力变换器1。

扭矩命令信号由扭矩命令接收器110接收并且被输入至扭矩控制器112。当扭矩命令信号在100Hz处具有75％的占空因数时，扭矩控制器112在时间t3处确定从ECU 8发送的扭矩命令信号用作第二扭矩命令(参见图6A)。然后，扭矩控制器112指令上臂控制器104和下臂控制器106以接通下臂MOS晶体管51而保持上臂MOS晶体管50关断。下臂MOS晶体管51的接通操作和上MOS晶体管50的保持关断操作由所有整流器模块5X、5Y、5Z、6U、6V和6W同步来进行。

这导致定子绕组2的X相绕组、Y相绕组和Z相绕组经由共用信号地以及相应的整流器模块5X、5Y和5Z的下臂MOS晶体管51而彼此短路。当所有的相应X相、Y相和Z相的下臂MOS晶体管51同时被关断时，在双相绕组之间所感应的正线电压使电流通过所有相应的X相、Y相和Z相的下臂MOS晶体管51循环即回流。类似地，定子绕组3的U相绕组、V相绕组和W相绕组还经由共用信号地以及相应的整流器模块6U、6V和6W的下臂MOS晶体管51彼此短路。

例如，假定当所有相应的X相、Y相和Z相的下臂MOS晶体管51被同时关断时感应X-Y相线电压V_X-Y(参见图6B)。注意，图6B是示意性地示出了从图1所示的发电机1的所有部件中抽取的一些部件的图；需要所抽取的部件来描述通过定子绕组2和下臂MOS晶体管51的电流回流。

在该示例中，基于X-Y相线电压V_X-Y的电流C1从定子绕组2的中性点通过X相绕组、整流器模块5X的下臂MOS晶体管51、共用信号地、Z相绕组的下臂MOS晶体管51以及Z相绕组流回。类似地，基于X-Y相线电压V_X-Y的电流C2从中性点通过Y相绕组、整流器模块5Y的下臂MOS晶体管51、共用信号地、Z相绕组的下臂MOS晶体管51以及Z相绕组流回。

这配置了通过XYZ相的定子绕组2与下臂MOS晶体管51之间的闭合回路的电流循环C1和C2，其与电池9无关。

类似地，电流以与XYZ相的定子绕组2和MOS晶体管51相同的方式，在UVW相的定子绕组3与下臂MOS晶体管51之间的闭合回路中、与电池9无关地循环。

电流循环以及由转子4M基于流经励磁绕组4的激励电流产生的磁场与电池9的正端子电压(即电池9的充电容量)无关地产生扭矩。该扭矩用作用于经由转子4M旋转发动机EN的机轴CS的负载即负载扭矩，从而将机轴CS的旋转停止在相对于参考位置的目标旋转位置。

注意，用于关断上臂MOS晶体管50和下臂MOS晶体管51两者的第一操作与用于接通下臂MOS晶体管51而保持上臂MOS晶体管50关断的下一个操作被称为负载扭矩产生操作。

如上所述，根据第一实施方式的发电机1被配置成接通所有相的下臂晶体管51而保持相应的上臂晶体管50关断，从而使得电流：

(i)在闭合回路中通过XYZ相的定子绕组2以及下臂MOS晶体管51与电池9无关地回流即循环；

(ii)在闭合回路中通过UVW相的定子绕组3以及下臂MOS晶体管51与电池9无关地回流即循环。

该配置使得可以容易地与电池9的充电容量无关地产生用作旋转机轴CS的负载的负载扭矩，从而容易地将机轴CS的旋转即发动机EN的旋转停止在相对于参考位置的目标旋转位置。

该配置还消除了将发电机1的输出电压设置成接近电池9的正端子电压的需要。因此，即使当机轴CS以非常低的旋转速度旋转时ECU 8想要在期望定时停止旋转机轴CS，对于发电机1能够容易地在该期望定时处产生负载扭矩。

注意，在用作第二扭矩命令的扭矩命令信号持续地从ECU 8发送至控制电路54之后，ECU 8可以在时间t4被配置成：对自时间t4起已经为高电平不短于预定时间(如10ms)的扭矩命令信号进行调制，以使得在时间t5将扭矩命令信号从第二扭矩命令转变为第一扭矩命令。

当输入至扭矩控制器112的扭矩命令信号的高电平自时间t4起已经持续不短于10ms的预定时间段时(参见时间t5)，扭矩控制器112在时间t5确定从ECU 8发出的扭矩命令信号用作第一扭矩命令。

然后，扭矩控制器112指令上臂控制器104和下臂控制器106关断相应的上臂MOS晶体管50和下臂MOS晶体管51。

因此，通过定子绕组2和下臂MOS晶体管51循环的电流用作流经固有二极管50a、电池9和固有二极管51a以对电池9进行充电的反激电流，以使得循环电流快速地减小，导致负载扭矩的下降。

即，ECU 8对第一扭矩命令输入至控制电路54(即扭矩控制器12)的时间长度以及第二扭矩命令输入至控制电路54(即扭矩控制器12)的时间长度进行控制。该控制控制将负载扭矩施加至发动机EN的机轴CS多长时间。

注意，施加至机轴CS的负载扭矩的值(即大小)取决于机轴CS的旋转速度以及MOS晶体管71占空因数，即向励磁绕组4供应激励电流的持续时间，因为根据第一实施方式的第二扭矩命令被设置成100％。

因此，ECU 8可以将包括表示以下各项之间关系的信息的另外的数据格式或映射M存储在ECU 8中：

(i)适于将机轴CS的旋转停止在相对于预定参考位置的目标旋转位置处的负载扭矩产生定时的值；

(ii)机轴CS的旋转速度的值；

(iii)MOS晶体管71的占空因数的值；

(iv)发动机EN所产生的机轴CS的扭矩的值。

包括在映射M中的信息例如先前基于诸如试验和/或仿真使用发电机1和ECU 8的、和/或功能上仿真发电机1和ECU 8的基于计算机的模型而获得。

ECU 8可以被配置成：只要基于MOS晶体管71的占空因数的值以及机轴CS的旋转速度的值的、负载扭矩的值大于由发动机EN产生的机轴CS的扭矩的值，就基于以下来确定负载扭矩产生定时的值以及调节负载扭矩的值：映射M、机轴CS的旋转速度的值、MOS晶体管71的占空因数的值、以及由发动机EN产生的机轴CS的扭矩的值。

这导致可靠地在相对于预定参考位置的目标旋转定时停止机轴CS的旋转。

此外，根据第一实施方式的发电机1被配置成在接通所有的下臂MOS晶体管51之前关断所有的上臂MOS晶体管50。该配置防止同时接通每个上臂MOS晶体管50以及所对应的下臂MOS晶体管51，从而可靠地防止电池9的正负端子之间发生短路。具体地，扭矩控制器112被配置成：在由从ECU 8输出的扭矩命令信号的第一命令指定的定时指令上臂控制器104关断上臂开关元件50。这可靠地禁止了电池9的正负端子之间的短路。

第二实施方式

将参考图7和图8来描述根据本发明的第二实施方式的发电机。

根据第二实施方式的发电机的结构和/或功能在以下点不同于根据第一实施方式的发电机1的结构和/或功能。所以，下文将主要描述这些不同点。

根据第一实施方式的发电机1被配置成使得整流器模块5X至5Z以及6U至6W中的每一个经由通信端子C接收从ECU 8输出的扭矩命令信号，但是本发明不限于此。具体地，ECU 8可以被配置成使用例如利用了数字调制、LIN通信、CAN(控制器局域网络)通信或另外的通信方法的数字通信方法，或PWM通信方法来向调制器7A输出包括用作如在第一实施方式中描述的用作扭矩命令的比特序列的通信消息。在第二实施方式中，ECU 8被配置成使用CAN协议或LIN协议之一向调制器7A输出通信消息。

在第二实施方式中，如图7所示，调节器7A可以被配置成：经由通信端子C向整流器模块5X至5Z以及6U至6W中的每一个输出用作如在第一实施方式中描述的扭矩命令信号的通信消息。

具体地，调节器7A除了包括图2所示的部件以外还包括扭矩命令信号输出单元170。调节器7A具有连接至扭矩命令信号输出单元170的输出端的端子C。

在第二实施方式中，ECU 8被配置成向调节器7A发送扭矩命令消息作为用作扭矩命令信号的通信消息。

具体地，如图8所示，扭矩命令消息包括表示MOS晶体管71的可控占空因数的第一命令值CV1，即表示向励磁绕组4供应激励电流的持续时间的可控占空因数。扭矩命令消息在自第一命令值CV1的发送定时起经过可变时间间隔之后包括：表示下臂MOS晶体管51的接通定时的第二命令值CV2。基于适于将机轴CS的旋转停止在相对于预定参考位置的目标旋转位置处的预定负载扭矩产生定时来确定该可变时间间隔。

例如，ECU 8可以被配置成基于映射M、机轴CS的旋转速度的值以及由发动机EN产生的机轴CS的扭矩的值，来确定表示MOS晶体管71的占空因数的值的第一命令值CV1以及负载扭矩产生定时(即下臂MOS晶体管51的接通定时)的值。该确定需要满足以下条件：基于(i)下MOS晶体管51的占空因数的值、(ii)MOS晶体管71的占空因数的值以及(iii)机轴CS的旋转速度的值而获得的负载扭矩的值大于由发动机EN产生的机轴CS的扭矩的值。

当接收扭矩命令消息的第一命令值CV1时，通信电路78将由第一命令值CV1指令的MOS晶体管71的期望占空因数发送至激励电流控制器76。当接收MOS晶体管71的占空因数时，激励电流控制器76基于所接收的占空因数交替地接通和关断MOS晶体管71。例如，在第二实施方式中，期望占空因数被设置成100％(即每个脉冲的接通时间段匹配该周期的总的持续时间)，以使得激励电流控制器76持续接通MOS晶体管71。这可靠地磁化转子4A的励磁极，因此产生旋转磁场。

换言之，对要供应给励磁绕组4的激励电流的值的控制调节由转子4A的励磁极产生的磁场的大小，从而控制要由发电机产生的扭矩。

当经由通信电路78接收扭矩命令消息时，扭矩命令信号输出单元170使用与根据第一实施方式的ECU 8相同的方法，将扭矩命令信号经由相应的通信端子C输出至整流器模块5X至5Z以及6U至6W中的每一个。

具体地，响应于接收由扭矩命令信号输出单元170接收的第一命令值CV1，扭矩命令信号输出单元170向整流器模块5X至5Z以及6U至6W中每一个的扭矩控制器12输出已经处于高电平不短于10ms的扭矩命令信号。

当已经为高电平不短于10ms的扭矩命令信号经由端子C和扭矩命令接收器110从扭矩命令信号输出单元170输入至扭矩命令接收器110时，扭矩控制器112确定扭矩命令信号表示第一扭矩命令，并且控制上臂控制器104和下臂控制器106以使得上臂控制器104和下臂控制器106以使得上臂控制器104和下臂控制器106同时关断上臂MOS晶体管50和下臂MOS晶体管51(参见图8中的时间t2)。

响应于接收第二命令值CV2，扭矩命令信号输出单元170向每个整流器模块5X至5Z以及6U至6W中的每一个的扭矩控制器12输出在100Hz具有75％占空因数的扭矩命令信号。

当将所接收的在100Hz处具有75％占空因数的扭矩命令信号从扭矩命令信号输出单元170经由端子C和扭矩命令接收器110被提供至扭矩控制器112时，扭矩控制器112确定扭矩命令信号表示第二扭矩命令，并且控制上臂控制器104和下臂控制器106以使得下臂控制器106接通下臂MOS晶体管51而上臂控制器106保持上臂MOS晶体管50关断(参见图8中的时间t3)。

具体地，第一扭矩命令和第二扭矩命令被发送至整流器模块5X至5Z以及6U至6W中的每一个的扭矩控制器112，以使得通过发电机以与根据第一实施方式的发电机1相同的方式、根据第一扭矩命令和第二扭矩命令来产生负载扭矩。

如上所述，根据第二实施方式的发电机被配置成：在执行扭矩产生操作之前控制提供给励磁绕组4的激励电流的值。该配置使得可以可靠地通过转子4A的励磁极产生磁场，从而使得负载扭矩能够由发电机持续地产生。

根据第二实施方式的发电机被配置成使得包括用作扭矩命令信号的比特序列的通信消息经由调节器7A在ECU 8与整流器模块5X至5Z以及6U至6W中的每一个之间被传递。这在几乎不受噪声影响的情况下准确地将扭矩命令信号从ECU 8传递至整流器模块5X至5Z以及6U至6W中的每一个。该配置还使得可以将具有第一命令信号CV1和第二命令信号CV2的扭矩命令信号从ECU 8传递至整流器模块5X至5Z以及6U至6W中的每一个。

具体地，根据第二实施方式的发电机被配置成使用LIN协议和CAN协议中之一来传递包括用作扭矩命令信号的比特序列的通信消息。当使用这些协议中的仅之一时，仅安装能够在ECU 8、通信电路78、扭矩命令信号输出单元170和扭矩命令接收器110之间执行所需协议的部件就能够将扭矩命令信号从ECU 8传递至整流器模块5X至5Z以及6U至6W中的每一个。这减小了在ECU 8、调节器7A以及整流器模块5X至5Z以及6U至6W中的每一个之间的传达扭矩命令信号所需的另外部件。

第三实施方式

将参考图7和图9来描述根据本发明的第三实施方式的发电机。

根据第三实施方式的发电机的结构和/或功能在以下点不同于根据第二实施方式的发电机的结构和/或功能。因此，下文将主要描述不同点。

根据第二实施方式的发电机被配置成使得：包括在从ECU 8传递至整流器模块5X至5Z以及6U至6W中每一个的扭矩命令消息中的第二命令值CV2表示下臂MOS晶体管51的接通定时。

相比之下，根据第三实施方式的发电机被配置成使得：包括在从ECU8传递至整流器模块5X至5Z以及6U至6W中每一个的扭矩命令消息中的、修改的第二命令值CV2A表示下臂MOS晶体管51的接通定时、以及下臂MOS晶体管51的接通和关断的占空因数两者。

在第三实施方式中，ECU 8被配置成向调节器7A发送扭矩命令消息作为用作扭矩命令信号的通信消息。

具体地，如图9所示，扭矩命令消息包括表示MOS晶体管71的可控占空因数(即表示向励磁绕组4供应激励电流的持续时间的可控占空因数)的第一命令值CV1。扭矩命令消息在自第一命令值CV1的发送定时起经过了可变时间间隔之后包括：表示下臂MOS晶体管51的接通定时的修改的第二命令值CV2A以及下臂MOS晶体管51的接通和关断的占空因数。

当接收扭矩命令消息的第一命令值CV1时，通信电路78向激励电流控制器76发送由第一命令值CV1指令的MOS晶体管71的期望占空因数。当接收MOS晶体管71的占空因数时，激励电流控制器76基于所接收的占空因数交替地接通和关断MOS晶体管71。例如，在第三实施方式中，期望占空因数被设置为100％(即每个脉冲的接通时间段匹配脉冲的总持续时间)，以使得激励电流控制器76持续接通MOS晶体管71。这可靠地磁化转子4A的励磁极，从而产生旋转磁场。

当通过扭矩命令信号输出单元170经由通信电路78接收扭矩命令消息时，扭矩命令信号输出单元170以与根据第一实施方式的ECU 8相同的方法，经由相应的通信端子C向整流器模块5X至5Z以及6U至6W中的每一个输出扭矩命令信号。

具体地，响应于接收由扭矩命令信号输出单元170接收的第一命令值CV1，扭矩命令信号输出单元170向整流器模块5X至5Z以及6U至6W中每一个的扭矩控制器12输出已经处于高电平不短于10ms的扭矩命令信号。

当已经处于高电平不短于10ms的扭矩命令信号从扭矩命令信号输出单元170经由端子C和扭矩命令接收器110输入至扭矩命令接收器110时，扭矩控制器112确定扭矩命令信号表示第一扭矩命令，并且控制上臂控制器104和下臂控制器106使得上臂控制器104和下臂控制器106同时关断上臂MOS晶体管50和下臂MOS晶体管51两者(参见图9中的时间t2)。

响应于接收由扭矩命令信号输出单元170接收的修改的第二命令值CV2A，扭矩命令信号输出单元170向整流器模块5X至5Z以及6U至6W中每一个的扭矩控制器12输出在100Hz处具有期望占空因数的扭矩命令信号；占空因数由修改的第二命令值CV2A来指定。例如，在第三实施方式中，占空因数被设置成50％。

当接收的在100Hz处具有50％占空因数的扭矩命令信号从扭矩命令信号输出单元170经由端子C和扭矩命令接收器110输入至扭矩控制器112时，扭矩控制器112确定扭矩命令信号表示第二扭矩命令，并且控制上臂控制器104和下臂控制器106使得下臂控制器106基于在100Hz频率的50％占空因数来接通下臂MOS晶体管51而上臂控制器106保持上臂MOS晶体管50关断(参见图9中的时间t3)。

具体地，第一扭矩命令和第二扭矩命令被发送至整流器模块5X至5Z以及6U至6W中每一个的扭矩控制器112，以使得由发电机以与根据第一实施方式的发电机1相同的方式、根据第一扭矩命令和第二扭矩命令来产生负载扭矩。

注意，施加给机轴CS的负载扭矩的值即大小取决于下臂MOS晶体管51的占空因数、机轴CS的旋转速度以及MOS晶体管71的占空因数。即，下臂MOS晶体管51的占空因数的值控制以下期间的时间：

(i)电流与电池9无关地通过XYZ相的定子绕组2和下臂MOS晶体管51在闭合回路中回流即循环；

(ii)电流与电池9无关地通过UVW相的定子绕组3和下臂MOS晶体管51在闭合回路中回流即循环。

因此，对下臂MOS晶体管51的占空因数的值的控制调节负载扭矩的值。

在第三实施方式中，ECU 8可以将包括表示以下各项之间的函数的信息的另外数据格式或第二映射M1(参见图1)存储在ECU 8中：

(i)适于将机轴CS的旋转停止在相对于预定参考位置的目标旋转位置处的负载扭矩产生定时的值：

(ii)下臂MOS晶体管51的占空因数的值；

(iii)机轴CS的旋转速度的值；

(iv)MOS晶体管71的占空因数的值；

(v)由发动机EN产生的机轴CS的扭矩的值。

包括在映射M1中的信息例如先前基于诸如试验和/或仿真使用发电机和ECU 8、和/或在功能上仿真发电机和ECU 8的基于计算机的模型而获得。

ECU 8可以被配置成：只要基于下MOS晶体管51的占空因数的值、MOS晶体管71的占空因数的值以及机轴CS的旋转速度的值的、负载扭矩的值大于由发动机EN产生的机轴CS的扭矩的值，就基于以下来确定下臂MOS晶体管51的占空因数的值和负载扭矩产生定时的值：映射M1、机轴CS的旋转速度的值、MOS晶体管71的占空因数的值以及由发动机EN产生的机轴CS的扭矩的值。

这导致在可靠地在相对于预定参考位置的目标旋转定时将机轴CS的旋转停止。

本发明不限于前述实施方式，而是可以在本发明的范围内被广泛地修改。

根据第一实施方式至第三实施方式中的每一个的发电机被配置成接通用作目标开关元件的下臂MOS晶体管51而保持上臂MOS晶体管50关断，但是不发明不限于此。具体地，根据第一实施方式至第三实施方式中每一个的发电机可以被配置成接通用作目标开关元件的上臂MOS晶体管50而保持下臂MOS晶体管51关断。这使得电流：

(i)与电池9无关地通过XYZ相的定子绕组2和上臂MOS晶体管50在闭合回路中即循环；

(ii)在闭合回路中与电池9无关地通过UVW相的定子绕组3和上臂MOS晶体管50在闭合回路中回流即循环。

该配置使得可以容易地与电池9的充电容量无关地产生用作机轴CS的旋转的负载的负载扭矩。

即，发电机即扭矩产生单元(110，112)被配置成接通：构成第一配对的上臂导电元件和下臂导电元件中任意之一(50或51)的MOS晶体管；以及构成第二配对的上臂导电元件和下臂导电元件中相应之一的MOS晶体管。

根据第一至第三实施方式中的每一个的发电机设置有定子绕组2和定子绕组3以及设置有相应的整流器模块5和6，但是本发明不限于此。具体地，根据第一实施方式至第三实施方式中的每一个的发电机可以设置有定子绕组2以及其整流器模块5。

根据第一至第三实施方式中每一个的发电机用于使用整流器模块5X至6W来对三相AC电压进行整流，但是本发明不限于此。具体地，根据第一实施方式至第三实施方式中每一个的发电机可以被配置成改变相应的整流器模块5X至6W的MOS晶体管50和51的接通和关断定时以用作以下旋转电机即电动机：该旋转电机用于将从电池9供应的DC电压逆变成三相AC电压，并且将三相AC电压应用于每一组三相定子绕组2和3，从而给予在每组三相定子绕组2和3中根据三相AC电压被感应的旋转磁场来转动转子4M。

在根据第一实施方式至第三实施方式中的每一个的发电机中，可以为一组定子绕组设置三个整流器模块，但是也可以为一组定子绕组设置替代数量的整流器模块。

根据第一实施方式至第三实施方式中的每一个的发电机被配置以使得每个整流器模块包括成对的MOS晶体管50和51，但是本发明不限于此配置。具体地，发电机的每个整流器模块可以包括低侧MOS晶体管以及用于为产生负载扭矩而接通低侧MOS晶体管的二极管。发电机的每个整流器模块还可以包括高侧MOS晶体管以及用于为产生负载扭矩而接通高侧MOS晶体管的二极管。

即，桥式电路(5，6)可以包括至少上臂导电元件(50)和下臂导电元件(51)的第一配对以及上臂导电元件和下臂导电元件(51)的第二配对。选自导电元件的上配对(50，50)和导电元件的下配对(51，51)中至少一个配对包括开关元件如MOS晶体管。例如，对于整流器模块5X至5Z，上导电元件的组(50)被设置成MOS晶体管而每个下导电元件(51)可以包括MOS晶体管或二极管。类似地，对于整流器模块5X至5Z，下导电元件(51)的组被设置成MOS晶体管而每个上导电元件(50)可以包括MOS晶体管或二极管。

在第二实施方式和第三实施方式中每一个中，控制电路54的的端子C(其用作用于从ECU 8接收数据的端子)还用作用于接收从扭矩命令信号输出单元170发送的扭矩命令信号的端子，但是本发明不限于此。具体地，控制电路可以具有连接至扭矩命令接收器110的端子并且操作地使得扭矩命令接收器110能够经由端子接收从扭矩命令信号输出单元170发送的扭矩命令信号。

根据第三实施方式的功率变换器被配置成：改变下臂MOS晶体管51的占空因数从而调节因此产生的负载扭矩的值即大小，但是本发明不限于此。具体地，根据第三实施方式的功率变换器可以被配置成：与改变下臂MOS晶体管51的占空因数并行地或替代改变下臂MOS晶体管51的占空因数来改变供应给励磁绕组4的激励电流的值(参见图9中的“按照修改改变激励电流”)。

例如，ECU 8可以被配置成：根据例如映射M1来改变MOS晶体管71的占空因数，即表示向励磁绕组4提供激励电流的持续时间的、由包括在扭矩命令消息中的第一命令值CV1表示的占空因数。该配置容易改变提供给励磁绕组4的激励电流的值，从而调节由发电机产生的负载扭矩的值。

虽然在本文中描述了本发明的示意性实施方式，但是本发明不限于本文所描述的实施方式，而是包括具有如会本领域技术人员基于本发明所理解的修改、省略、组合(例如，贯穿各个实施方式的方面的组合)、调整和/或替代的任意及所有的实施方式。基于权利要求中所采用的语言来广义地解释权利要求中的限制，并且权利要求中的限制不限于在本说明书或申请进行期间所描述的示例，这些示例应当被解释为非排他性。

Claims (14)

1.一种旋转电机(1)，在所述旋转电机(1)中，包括励磁绕组(4)的转子(4M)在所述励磁绕组被激励时产生旋转磁场，以使得AC电压基于由所述转子产生的旋转磁场在至少第一相定子绕组(2)和第二相定子绕组(3)中被感应，所述旋转电机包括：

桥式电路(5，6)，包括至少上臂导电元件和下臂导电元件的第一配对以及上臂导电元件和下臂导电元件的第二配对，所述上臂导电元件和下臂导电元件的第一配对被连接至所述第一相定子绕组，所述上臂导电元件和下臂导电元件的第二配对被连接至所述第二相定子绕组，选自所述导电元件的上配对和所述导电元件的下配对中的至少一个配对包括开关元件；以及

扭矩产生单元(110，112)，用于：

接收从装置(8)发送至所述旋转电机的命令信号，所述命令信号指令产生扭矩；以及

根据所述命令信号接通：构成所述第一配对的所述上臂导电元件和所述下臂导电元件中任意之一的开关元件，以及构成所述第二配对的所述上臂导电元件和所述下臂导电元件中相应之一的开关元件，以在至少所述第一相定子绕组(2)和所述第二相定子绕组(3)与相应的第一配对和第二配对的被接通的开关元件之间产生电流循环，从而基于所述电流循环产生扭矩。

2.根据权利要求1所述的旋转电机，其特征在于，

构成所述第一配对的所述上臂导电元件和所述下臂导电元件中任意之一的所述开关元件被定义为第一目标开关元件，并且构成所述第二配对的所述上臂导电元件和所述下臂导电元件中相应之一的所述开关元件被定义为第二目标开关元件，

所述命令信号包括以下命令：所述命令用于对相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件的接通持续时间进行指定；并且

所述扭矩产生单元被配置成在由包括于所述命令信号中的所述命令指定的持续时间期间，接通所述第一配对和所述第二配对中每一个的目标开关元件。

3.根据权利要求1或2所述的旋转电机，其特征在于，

所述扭矩产生单元被配置成在接通相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件之前，关断相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件。

4.根据权利要求3所述的旋转电机，其特征在于，

所述命令信号包括以下信息，所述信息用于对相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件的占空因数进行指定；并且

所述扭矩产生单元被配置成基于由所述信息指定的所述占空因数来接通相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转电机，还包括：

激发控制单元(7A，9)，用于：

向所述激励绕组供应激励电流以激励所述励磁绕组；以及

根据从所述装置(8)发送至所述旋转电机的所述命令信号，控制在所述扭矩产生单元接通相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件之前、如何将所述激励电流从所述激发控制单元供应给所述励磁绕组。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的旋转电机，其特征在于，所述命令信号包括比特序列，并且所述比特序列从所述装置(8)被发送至所述旋转电机。

7.根据权利要求6所述的旋转电机，其特征在于，所述命令信号包括基于CAN协议和LIN协议之一而定义的通信消息。

8.根据权利要求5所述的旋转电机，其特征在于，

所述激发控制单元(7A，9)包括连接至所述励磁绕组的第二开关元件(71)；

所述命令信号包括用于对所述激发控制单元的所述第二开关元件的第二占空因数进行指定的占空因数信息；并且

所述激发控制单元根据由所述占空因数信息指定的所述第二占空因数来控制所述第二开关元件的接通和关断，从而控制在所述扭矩产生单元接通相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件之前、如何将所述激励电流从所述激发控制单元供应给所述励磁绕组。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的旋转电机，其特征在于，

所述命令信号包括预定的扭矩产生定时；并且

所述扭矩产生单元(110，112)根据包括在所述命令信号中的所述预定的扭矩产生定时，来接通相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件。

10.一种用于对发动机的输出轴的旋转的停止进行控制的系统，所述系统包括：

旋转电机(1)，在所述旋转电机(1)中，包括励磁绕组(4)的转子(4M)在励磁绕组被激励时产生旋转磁场，以使得AC电压基于由所述转子产生的旋转磁场在至少第一相定子绕组(2)和第二相定子绕组(3)中被感应，所述转子与所述发动机的所述输出轴耦接；以及

发动机控制单元(8)，用于向所述旋转电机发送指令产生扭矩的命令信号，其特征在于，所述旋转电机包括：

桥式电路(5，6)，包括至少上臂导电元件和下臂导电元件的第一配对以及上臂导电元件和下臂导电元件的第二配对，所述上臂导电元件和下臂导电元件的第一配对被连接至所述第一相定子绕组，所述上臂导电元件和下臂导电元件的第二配对被连接至所述第二相定子绕组，选自所述导电元件上配对和所述导电元件的下配对中的至少一个配对包括开关元件；以及

扭矩产生单元(110，112)，被配置成：

接收从发动机控制单元(8)发送的所述命令信号；以及

根据所述命令信号接通：构成所述第一配对的所述上臂导电元件和所述下臂导电元件中任意之一的开关元件，以及构成所述第二配对的所述上臂导电元件和所述下臂导电元件中相应之一的开关元件，以在至少所述第一相定子绕组(2)和所述第二定子绕组(3)与相应的第一配对和第二配对的被接通的开关元件之间产生电流循环，从而基于所述电流循环产生扭矩。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，

构成所述第一配对的所述上臂导电元件和所述下臂导电元件中任意之一的所述开关元件被定义为第一目标开关元件，并且构成所述第二配对的所述上臂导电元件和所述下臂导电元件中相应之一的所述开关元件被定义为第二目标开关元件，

所述命令信号包括以下命令：所述命令用于对相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件的接通持续时间进行指定；并且

所述扭矩产生单元被配置成在由包括于所述命令信号中的所述命令指定的持续时间期间，接通所述第一配对和所述第二配对中每一个的目标开关元件。

12.根据权利要求10或11所述的系统，其特征在于，

所述扭矩产生单元被配置成在接通相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件之前，关断相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件。

13.根据权利要求12所述的旋转电机，其特征在于，

所述命令信号包括以下信息，所述信息用于对相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件的占空因数进行指定；并且

所述扭矩产生单元被配置成基于由所述信息指定的所述占空因数来接通相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的旋转电机，还包括：

激发控制单元(7A，9)，用于：

向所述激励绕组供应激励电流以激励所述励磁绕组；以及

根据从所述装置(8)发送至所述旋转电机的所述命令信号，控制在所述扭矩产生单元接通相应的第一配对和第二配对的所述第一目标开关元件和所述第二目标开关元件之前、如何将所述激励电流从所述激发控制单元供应给所述励磁绕组。