JP2009011036A - Controller for permanent magnet generator - Google Patents

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  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To keep a generated voltage value constant without causing a delay in response even if an electric load fluctuates in short cycles. <P>SOLUTION: This controller has a means 6 of adjusting the amount of power generation, which increases or decreases the amount of power generation of a permanent magnet generator that generates electricity by the driving force of an engine, a means 50 of detecting the electric load, which detects the electric load supplied to a vehicle, a means 4 of detecting the number of revolutions, which detects the number of revolutions of the engine, and a control means 40, which controls the means 6 of adjusting the amount of power generation, based on the electric load and the number of revolutions of the engine. The control means 40 is so structured as use the electric load detected with the means 50 of detecting the electric load at non-energization of an ignition plug and to mask the electric load detected with the means 50 of detecting the electric load, at ignition energization of the ignition plug. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、自動車用のスタータジェネレータに用いて好適の、永久磁石式発電機の制御装置に関するものである。   The present invention relates to a control device for a permanent magnet generator suitable for use in a starter generator for automobiles.

近年、自動車において、例えば、電動パワーステアリングやナビゲーションシステムやオーディオ類やIT機器等の電力を使用して作動する各装置が多く搭載されるようになってきており、これらの機器類の普及に伴い自動車の電力消費も増大している。このため、従来型の自動車用発電機ではこの増大する電力消費に応じた電力を発電することは困難になってきており、より大きな発電電力を発生しうる自動車用発電機の開発が要望されている。   In recent years, in automobiles, for example, many devices that operate using electric power such as electric power steering, navigation system, audio, and IT equipment have been installed. The power consumption of automobiles is also increasing. For this reason, it has become difficult for conventional automobile generators to generate electric power corresponding to this increasing power consumption, and there is a demand for the development of an automobile generator that can generate larger generated electric power. Yes.

発電機としては、従来より永久磁石をロータに用いた永久磁石式発電機が広く知られている。この永久磁石式発電機はロータに永久磁石を用いるので、構造が簡単で大きな発電電力を得ることができる。このため、これを自動車用発電機に適用して発電電力の不足を解消することが考えられる。しかし、永久磁石式発電機は、エンジン等の駆動源の回転が変動すると、発電機のロータの回転数が変化し発電機の発電電圧が変化してしまうため、その発電電力をそのまま機器に用いることは不可能である。   As a generator, a permanent magnet generator using a permanent magnet as a rotor has been widely known. Since this permanent magnet generator uses a permanent magnet for the rotor, the structure is simple and a large amount of generated power can be obtained. For this reason, it is conceivable to apply this to an automobile generator to solve the shortage of generated power. However, in the permanent magnet generator, when the rotation of the drive source such as the engine fluctuates, the rotation speed of the rotor of the generator changes and the generated voltage of the generator changes. It is impossible.

自動車用発電機では、その電圧が12V又は24Vに定められているが、自動車用エンジンでは、回転数が数百回転(rpm)から数千回転(rpm)まで大幅に変化するため、数百回転(rpm)で12Vにセットされた発電電圧では、数千回転(rpm)では例えば100Vを超えてしまい、12V対応の電気機器には使用できない。
このため、永久磁石式発電機を自動車用発電機に適用するためには、エンジン回転数が常に変動するにもかかわらず、発電電圧が略一定となるようにする必要がある。
In automobile generators, the voltage is set to 12V or 24V. However, in automobile engines, the number of revolutions varies from several hundreds of revolutions (rpm) to several thousand revolutions (rpm). The generated voltage set at 12V at (rpm) exceeds, for example, 100V at several thousand revolutions (rpm) and cannot be used for 12V compatible electrical equipment.
For this reason, in order to apply the permanent magnet generator to the generator for automobiles, it is necessary to make the generated voltage substantially constant despite the engine speed constantly fluctuating.

そこで、特許文献1及び2には、発電効率が高く且つ小型で装置コストを抑えることができるようにした、永久磁石式発電機が提案されている。
この永久磁石式発電機は、ロータに永久磁石部材を配設し、その永久磁石のN極,S極をカバーするステータの櫛部にそれぞれ巻線を巻回し、N極とS極に対応する巻線の巻回方向を互いに逆に巻回し、ステータと回転変動するロータとの間にステータに対して回転移動する磁束制御籠を配置するとともに、ステータにU,V及びW相から成る複数のコイルを巻き上げ、これらのコイルを並列結線した2種のコイル群を常用コイルと低速コイルに構成し、常用コイルと低速コイルとをスイッチを介して直列に結線し、エンジンのアイドリング等の低速時、中速時及び高速時に応答してスイッチのON・OFFを制御して予め決められた所定の発電電圧を得るように制御し、また、磁束制御籠をステータに対して回転移動させて磁束制御籠とステータとの間の空隙量を制御し、予め決められた一定の発電電圧を得るように制御するものである。
Therefore, Patent Documents 1 and 2 propose permanent magnet generators that have high power generation efficiency, are small, and can reduce the cost of the apparatus.
In this permanent magnet generator, a permanent magnet member is disposed on a rotor, and windings are wound around comb portions of a stator that covers the N pole and S pole of the permanent magnet, respectively. A plurality of coils composed of U, V, and W phases are disposed on the stator while winding the wires in opposite directions to dispose a magnetic flux control rod that rotates relative to the stator between the stator and the rotor that varies in rotation. Two types of coil groups, in which these coils are connected in parallel, are configured as a normal coil and a low-speed coil, and the normal coil and the low-speed coil are connected in series via a switch. In response to the high speed and the high speed, the switch is turned on and off to control to obtain a predetermined power generation voltage, and the magnetic flux control rod is rotated with respect to the stator. The It controls a gap amount between the over data, thereby controlling so as to obtain a predetermined constant generated voltage is.

ここで、上述のような永久磁石式発電機において、一定の発電電圧を得る手法について、図11を用いて簡単に説明する。
永久磁石式発電機には、ステータの櫛部に巻回した巻数がN1のコイル(以下N1ターンという)と、ステータに対して回転移動可能でこの移動により櫛部へ流れる磁束を制御しうる磁束制御籠とが設けられている。
Here, in the permanent magnet generator as described above, a method for obtaining a constant generated voltage will be briefly described with reference to FIG.
The permanent magnet generator includes a coil having a winding number N1 (hereinafter referred to as N1 turn) wound around the stator comb portion, and a magnetic flux control rod that can be rotated with respect to the stator and can control the magnetic flux flowing to the comb portion by this movement. And are provided.

また、永久磁石式発電機では、籠位置を固定した場合にはロータ回転数に比例して発電電圧がリニアに上昇する特性を有している。したがって、発電電圧が規定電圧(14V)に達するまでは(ロータの回転数が所定回転数r01に達するまでは)、磁束制御籠を櫛部へ流れる磁束が最大となる位置にして、コイルの界磁により発電を行う(図11の矢印F1参照)。ここで、線aは、磁束制御籠が磁束を遮らず、櫛部へ流れる磁束が最大となる磁束制御籠位置における発電特性である。   Further, the permanent magnet generator has a characteristic that the generated voltage increases linearly in proportion to the rotor rotational speed when the saddle position is fixed. Therefore, until the generated voltage reaches the specified voltage (14V) (until the rotor speed reaches the predetermined speed r01), the magnetic flux control rod is placed at the position where the magnetic flux flowing to the comb portion is maximized, and the coil field To generate power (see arrow F1 in FIG. 11). Here, the line a is the power generation characteristic at the position of the magnetic flux control rod where the magnetic flux control rod does not block the magnetic flux and the magnetic flux flowing to the comb portion is maximum.

そして、発電電圧が規定電圧に達すると、このままの状態では発電量が過多となってしまうため、ロータの回転数の増加に応じて磁束制御籠を移動させながら櫛部へ流れる磁束を減少させていくことにより、ロータの回転数が変化しても発電電圧は規定電圧を保持するように制御する(図11の矢印F2参照)。ここで、線bは、磁束制御籠により櫛部へ流れる磁束を最小とするような限界の磁束制御籠位置における発電特性であり、このような特性線a〜線bの間で磁束制御籠を回転させて籠位置を制御することにより、ロータ回転数r01〜r02の間で発電電圧を一定に保持することができる。   When the generated voltage reaches the specified voltage, the power generation amount becomes excessive in this state, so that the magnetic flux flowing to the comb portion is decreased while moving the magnetic flux control rod in accordance with the increase in the rotational speed of the rotor. Thus, the generated voltage is controlled so as to maintain the specified voltage even if the rotational speed of the rotor changes (see arrow F2 in FIG. 11). Here, the line b is a power generation characteristic at the limit magnetic flux control rod position that minimizes the magnetic flux flowing to the comb portion by the magnetic flux control rod, and the magnetic flux control rod is rotated between such characteristic lines a to b. Thus, by controlling the saddle position, the generated voltage can be kept constant between the rotor rotational speeds r01 to r02.

また、回転数r02以上の領域では、このN1ターンよりも巻数の少ないN2ターンのコイルに切り替えて、上述と同様の籠位置制御を行う(或いは、N1ターンとは逆向きに巻き上げられた弱め界磁用の巻線に通電し、弱め界磁を作用させてN1ターンの界磁を弱めて、籠位置制御を行う)ことにより一定電圧を発生させる。図11の場合では、回転数r02又はr02′以上ではN2ターンに切り替えて発電電圧が一定となるように磁束制御を実行し(線c〜線d、及び矢印F3参照)、エンジン回転数がさらに上昇して、このN2ターンで一定電圧制御ができなくなる回転数に達すると、その後N2ターンとは逆向きに巻き上げられた弱め界磁用の巻線に通電して、磁束制御を行う。なお、発電電圧が一定となるように制御する技術としては、例えば特許文献3が挙げられる。   In the region where the rotational speed is r02 or more, the coil is switched to the N2 turn coil having a smaller number of turns than the N1 turn, and the same saddle position control as described above is performed (or the weak field wound in the opposite direction to the N1 turn). A constant voltage is generated by energizing the magnetic winding and applying a field weakening to weaken the N1 turn field to control the saddle position. In the case of FIG. 11, when the rotational speed is r02 or r02 ′ or higher, the N2 turn is switched to perform magnetic flux control so that the generated voltage becomes constant (see lines c to d and arrow F3), and the engine rotational speed is further increased. When the rotation speed increases and reaches a rotational speed at which constant voltage control cannot be performed in this N2 turn, then the field-weakening coil wound in the opposite direction to the N2 turn is energized to perform magnetic flux control. As a technique for controlling the generated voltage to be constant, for example, Patent Document 3 is cited.

以上のように、永久磁石式発電機では、離散系のコイル巻数切り換えええ制御と連続系の磁束制御籠の籠位置制御とを組み合わせ、エンジン回転数が変化すると磁束制御籠の位置を変化させることによって磁束強度をコントロールして電圧制御を行い、制御籠の制御範囲を超えると、コイルの巻数を電気的に切り換えええて電圧を一定に保持している。
特開2005−184948号公報 特開2003−92900号公報 特開2003−264996号公報
As described above, in the permanent magnet type generator, the combination of the discrete coil winding number switching control and the continuous magnetic flux control rod position control is combined, and the position of the magnetic flux control rod is changed when the engine speed changes. The voltage is controlled by controlling the magnetic flux intensity, and when the control range of the control rod is exceeded, the number of turns of the coil is switched electrically to keep the voltage constant.
JP 2005-184948 A JP 2003-92900 A JP 2003-264996 A

ところで、通常自動車に搭載される発電機には種々の電気機器が直接又はバッテリを介して間接的に接続されており、これら電気機器の電気負荷が変化した場合にも発電電圧が変動してしまう。このため、電気負荷が変動した場合にも目標電圧に対するオーバシュートやアンダシュートが生じ、やはり発電電圧のハンチングが生じてしまうおそれがある。
このような課題に対しては、エンジン回転数に加えて、電気負荷をもパラメータとしてコイルのターン数切り換え制御や籠位置制御を行うことで安定した発電制御を実現することができる。
By the way, various electric devices are usually connected directly or indirectly via a battery to a generator mounted on an automobile, and the generated voltage fluctuates even when the electric load of these electric devices changes. . For this reason, even when the electric load fluctuates, overshoot and undershoot with respect to the target voltage may occur, and hunting of the generated voltage may also occur.
For such problems, stable power generation control can be realized by performing coil turn number switching control and saddle position control using not only engine speed but also electric load as a parameter.

しかし、図12に示すように電気機器による電気負荷の中でも点火プラグによるスパーク時(点火時)の放電電流は比較的大きく、このスパーク時の放電電流により極めて短い周期で無視できない電気負荷変動が生じる。このため、電気負荷をパラメータにコイルや籠位置を制御しようとすると、コイルのターン数や籠位置が頻繁に切り換わってしまい、安定した電圧制御を行うことができなくなる。   However, as shown in FIG. 12, the discharge current at the time of sparking (ignition) by the spark plug is relatively large among the electric loads by the electric equipment, and the electric current fluctuation that cannot be ignored in a very short period occurs due to the discharge current at the time of sparking. . For this reason, if it is going to control a coil and a saddle position using an electric load as a parameter, the number of turns of a coil and a saddle position will change frequently, and it will become impossible to perform stable voltage control.

なお、このような課題を解決する手法として、フィルタ処理が広く知られている。そして、フィルタ処理を行う、具体的にはローパスフィルタを介装することで負荷の変動を抑制し、電圧変動を収束させることが可能となる。しかしながら、このようなフィルタ処理を行うと、他の電気機器のスイッチオン等により電気負荷が急変した時には応答性が著しく遅れてしまい、やはり電圧変動の原因になるという課題がある。   Note that filter processing is widely known as a technique for solving such problems. Then, by performing a filtering process, specifically, by interposing a low-pass filter, it is possible to suppress load fluctuations and converge voltage fluctuations. However, when such a filtering process is performed, there is a problem that when the electrical load suddenly changes due to switching on of other electrical equipment or the like, the responsiveness is remarkably delayed, which also causes voltage fluctuation.

本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、短い周期で電気負荷が変動しても応答遅れを生じることなく発電電圧値を一定に保持できるようにした、永久磁石式発電機の制御装置を提供することを目的とする。   The present invention was devised in view of such problems, and is a permanent magnet generator that can maintain a constant generated voltage value without causing a delay in response even if an electric load fluctuates in a short cycle. An object is to provide a control device.

このため、本発明の永久磁石式発電機の制御装置は、点火プラグによる火花点火により着火する火花点火式のエンジンに接続され、前記エンジンの駆動力により発電する永久磁石式の発電機と、前記発電機の発電量を増減させる発電量調整手段と、車両に供給される電気負荷を検出する電気負荷検出手段と、前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、前記電気負荷検出手段から出力された電気負荷と前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数とに基づいて、前記発電量調整手段を制御する制御手段とを有し、前記制御手段は、前記点火プラグの非通電時には前記電気負荷検出手段で検出された電気負荷を使用し、前記点火プラグの点火通電時には、前記電気負荷検出手段で検出された電気負荷をマスク処理することを特徴としている(請求項1)。   For this reason, the control device for the permanent magnet generator of the present invention is connected to a spark ignition engine that is ignited by spark ignition by an ignition plug, and the permanent magnet generator that generates electric power by the driving force of the engine, A power generation amount adjusting means for increasing or decreasing a power generation amount of the generator, an electric load detecting means for detecting an electric load supplied to the vehicle, an engine speed detecting means for detecting the engine speed, and the electric load detecting means Control means for controlling the power generation amount adjusting means based on the electric load output from the engine and the engine speed detected by the engine speed detecting means. The electric load detected by the electric load detecting means is used when energized, and the electric load detected by the electric load detecting means is masked when the ignition plug is ignited. It is characterized in that the physical (claim 1).

また、前記制御手段は、前記点火プラグの点火通電時には、前記電気負荷検出手段で検出された電気負荷を直前の値にホールドすることでマスク処理を実行するのが好ましい(請求項2)。
また、前記制御手段は、前記電気負荷検出手段から出力された電気負荷に対して、前記点火プラグの点火通電時における電気負荷の平均値を加算した値を用いて前記発電量調整手段を制御するのが好ましい(請求項3)。
Further, it is preferable that the control means performs a mask process by holding the electric load detected by the electric load detecting means at a previous value when the ignition plug is ignited (Claim 2).
Further, the control means controls the power generation amount adjusting means using a value obtained by adding an average value of the electric load when the ignition plug is ignited to the electric load output from the electric load detecting means. (Claim 3).

また、前記制御手段は、前記エンジン回転数が第1所定回転数以上の高回転域では、前記電気負荷のマスク処理を禁止するのが好ましい(請求項4)。
また、前記制御手段は、前記エンジン回転数に基づいて前記点火通電期間に占めるマスク処理期間を設定するとともに、前記点火通電期間の中心と前記マスク処理期間の中心とが一致するように前記マスク処理の開始時期を設定するのが好ましい(請求項5)。
Further, it is preferable that the control means prohibits masking of the electric load in a high speed range where the engine speed is equal to or higher than a first predetermined speed.
Further, the control means sets a mask processing period occupying the ignition energization period based on the engine speed, and the mask processing so that the center of the ignition energization period coincides with the center of the mask processing period. It is preferable to set the start time of (Claim 5).

また、前記制御手段は、前記エンジン回転数が第2所定回転数未満の低回転領域では前記点火通電期間の全期間をマスク処理期間に設定するのが好ましい(請求項6)。
また、前記制御手段は、前記エンジン回転数が前記第2所定回転数以上の回転領域では前記エンジン回転数の上昇とともに前記マスク処理期間を漸減させるのが好ましい(請求項7)。
Further, it is preferable that the control means sets the entire ignition energization period as a mask processing period in a low speed region where the engine speed is less than a second predetermined speed.
Preferably, the control means gradually decreases the mask processing period as the engine speed increases in a rotation region where the engine speed is equal to or higher than the second predetermined speed.

また、前記発電機は、前記エンジンの出力軸に接続されるとともに永久磁石を備えたロータと、前記ロータの外周側でハウジングに固定されるとともに巻線を備えたステータと、前記ステータと前記ロータとの間に配置され前記ステータに対して相対移動して前記永久磁石から前記ステータへ流れる磁束を制御する磁束制御籠とを有し、前記制御手段は、前記電気負荷と前記エンジン回転数とに基づいて籠位置を設定する籠位置設定手段をそなえているのが好ましい。   The generator includes a rotor connected to the output shaft of the engine and including a permanent magnet; a stator fixed to a housing on the outer peripheral side of the rotor and including a winding; and the stator and the rotor And a magnetic flux control rod that moves relative to the stator and controls the magnetic flux that flows from the permanent magnet to the stator, and the control means controls the electric load and the engine speed. It is preferable to provide heel position setting means for setting the heel position based on the heel position.

さらには、前記巻線は、巻き数及び/又は巻き方向の異なる複数の巻線を有し、前記制御手段は、前記電気負荷と前記エンジン回転数とに基づいて前記複数の巻線から最適な巻線を選択する巻線設定手段をそなえているのが好ましい。   Further, the winding includes a plurality of windings having different winding numbers and / or winding directions, and the control means is configured to optimize the plurality of windings based on the electric load and the engine speed. It is preferable to provide winding setting means for selecting a winding.

本発明の永久磁石式発電機の制御装置(請求項1)によれば、点火プラグの非通電時には電気負荷検出手段で検出された電気負荷を出力し、点火プラグの点火通電時には、前記電気負荷検出手段で検出された電気負荷をマスク処理するので、点火プラグのように極めて短い周期で大きく変動するような電気負荷に対して、この電気負荷変動を抑制して出力することができ、安定した発電制御を実行することができる利点があるほか、フィルタ処理のように他の電気機器のスイッチオン等により電気負荷が急変した時には応答性が著しく低下するといった事態を回避することができる。   According to the control device for a permanent magnet generator of the present invention (Claim 1), the electrical load detected by the electrical load detecting means is output when the ignition plug is not energized, and the electrical load is detected when the ignition plug is energized. Since the electric load detected by the detecting means is masked, it is possible to suppress the electric load fluctuation and output the electric load which fluctuates greatly in an extremely short cycle such as a spark plug, and is stable. In addition to the advantage of being able to execute power generation control, it is possible to avoid a situation in which the responsiveness is remarkably lowered when the electrical load is suddenly changed due to switch-on of other electrical equipment such as filter processing.

また、本発明の永久磁石式発電機の制御装置(請求項2)によれば、点火プラグの点火通電時には、前記電気負荷検出手段で検出された電気負荷を直前の値にホールドして出力するので、マスク処理期間中における電気負荷を安定させることができ、より安定した発電制御を実行することができる。
また、本発明の永久磁石式発電機の制御装置(請求項3)によれば、点火プラグの点火通電時における電気負荷の平均値を加算することにより、マスク処理期間中における実電気負荷との乖離を是正することができ、より精度の高い制御を実行することができる。
According to the control device for the permanent magnet generator of the present invention (Claim 2), when the ignition plug is ignited, the electric load detected by the electric load detecting means is held at the previous value and outputted. Therefore, the electric load during the mask processing period can be stabilized, and more stable power generation control can be executed.
Further, according to the control device for a permanent magnet generator of the present invention (Claim 3), the average value of the electric load at the time of ignition energization of the spark plug is added, so that the actual electric load during the mask processing period can be reduced. The deviation can be corrected, and more accurate control can be executed.

また、本発明の永久磁石式発電機の制御装置(請求項4)によれば、第1所定回転数(Ne2)以上の高回転域では点火期間の占める割合が大きくなり電気負荷変動が抑制されるため、電気負荷のマスク処理を禁止することで、制御の安定性を確保することができる。
また、本発明の永久磁石式発電機の制御装置(請求項5)によれば、エンジン回転数に応じたマスク処理を実行することができる。つまり、低回転域では点火インターバルが十分にあるため、点火通電時におけるマスク処理時間を長くすることで、検出される電気負荷の安定化を図ることができる利点がある。また、点火通電時の全期間に亘り電気負荷をマスク処理してしまうと、回転数が上昇するにしたがい実電気負荷を計測できる時間が少なくなってしまうので、高回転になるほどマスク処理期間の占める割合が小さくなるように設定することで、実電気負荷を計測できる時間を確保することができる。
In addition, according to the control device for a permanent magnet generator of the present invention (Claim 4), the proportion of the ignition period becomes large in the high rotation range equal to or higher than the first predetermined rotation speed (Ne2), and the electric load fluctuation is suppressed. Therefore, the control stability can be ensured by prohibiting the electrical load masking process.
Further, according to the control device for a permanent magnet generator of the present invention (Claim 5), it is possible to execute a mask process according to the engine speed. In other words, since the ignition interval is sufficient in the low rotation range, there is an advantage that the detected electric load can be stabilized by extending the mask processing time during ignition energization. Also, if the electrical load is masked over the entire period when the ignition is energized, the time during which the actual electrical load can be measured decreases as the rotational speed increases. By setting the ratio to be small, it is possible to secure time for measuring the actual electrical load.

また、本発明の永久磁石式発電機の制御装置(請求項6)によれば、前記エンジン回転数が所定の低回転領域では前記点火通電期間の全期間をマスク処理期間に設定するので、検出される電気負荷をより安定させることができる。
また、本発明の永久磁石式発電機の制御装置(請求項7)によれば、点火通電時の全期間に亘り電気負荷をマスク処理してしまうと、回転数が上昇するにしたがい実電気負荷を計測できる時間が少なくなってしまうので、エンジン回転数の上昇とともにマスク処理期間を漸減させることで、実電気負荷を計測できる時間を確保することができる。
Further, according to the control device for a permanent magnet generator of the present invention (Claim 6), since the entire ignition energization period is set as the mask processing period when the engine speed is in a predetermined low rotation range, the detection is performed. The electric load to be performed can be made more stable.
Further, according to the control device for a permanent magnet generator of the present invention (Claim 7), if the electrical load is masked over the entire period when the ignition is energized, the actual electrical load is increased as the rotational speed is increased. Therefore, the time for measuring the actual electrical load can be ensured by gradually decreasing the mask processing period as the engine speed increases.

また、籠位置設定手段を設けることにより、電気負荷とエンジン回転数とに基づいて籠位置を容易に且つ速やかに設定することができる(請求項8)。
また、巻線設定手段を設けることにより電気負荷とエンジン回転数とに基づいて最適な巻線を容易に且つ速やかに設定することができる(請求項9)。
Further, by providing the heel position setting means, the heel position can be easily and quickly set based on the electric load and the engine speed (claim 8).
Further, by providing the winding setting means, it is possible to easily and quickly set the optimum winding based on the electric load and the engine speed (claim 9).

以下、図面により、本発明の実施の形態について説明する。
図1〜図10は本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置について説明するための図であって、これらの図に基づいて説明する。
本実施形態に係る永久磁石式発電機3は、図2に示すように、自動車用エンジン(以下、単にエンジンと記す)1と、このエンジン1に接続されたトランスミッション2との間に配置されたスタータジェネレータであって、エンジン1の始動用モータとしての機能と、エンジン1により駆動される発電機としての機能とを兼ね備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIGS. 1-10 is a figure for demonstrating the control apparatus of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention, It demonstrates based on these figures.
As shown in FIG. 2, the permanent magnet generator 3 according to the present embodiment is disposed between an automobile engine (hereinafter simply referred to as an engine) 1 and a transmission 2 connected to the engine 1. The starter generator has a function as a starting motor of the engine 1 and a function as a generator driven by the engine 1.

この永久磁石式発電機3は、図3(a),(b),図4(a),(b)に示すように、エンジン1のシリンダブロック及びトランスミッション(ここでは、自動変速機)2のケースと一体に結合されたハウジング31と、このハウジング31に図示しない軸受を介して回転可能に支持された回転子のロータ33と、ロータ33の外周側に離隔するように配置されハウジング31に固定された回転子のステータ35とを備え、ステータ35とロータ33との間には、ステータ35に対して相対移動して永久磁石部材32からステータ35の櫛部35bへ流れる磁束を制御する磁束制御籠36が配設されている。   As shown in FIGS. 3A, 3B, 4A, and 4B, the permanent magnet generator 3 includes a cylinder block and a transmission (here, an automatic transmission) 2 of the engine 1. A housing 31 integrally coupled to the case, a rotor 33 of a rotor rotatably supported by a bearing (not shown) in the housing 31, and arranged to be separated from the outer peripheral side of the rotor 33 and fixed to the housing 31 A stator 35 of the rotor formed between the stator 35 and the rotor 33, and a magnetic flux control rod that controls the magnetic flux that moves relative to the stator 35 and flows from the permanent magnet member 32 to the comb portion 35b of the stator 35. 36 is arranged.

ロータ33は、エンジン1の出力軸(クランクシャフト)11に接続され出力軸11と一体に回転するようになっており、ロータ33の外周面には、永久磁石部材32が周設されている。
ステータ35は、ステータコア35aとこのステータコア35aに巻き上げられた巻線(コイル)34とから構成されている。ステータコア35aは、周方向に離隔するように配置され形成された複数の櫛部35bと、これらの櫛部35b間に形成されたスロット部35cと、隣接する櫛部35bを連結するため周方向に延びるブリッジ部35dとを備え、巻線34はスロット部35bに配置されている。
The rotor 33 is connected to the output shaft (crankshaft) 11 of the engine 1 and rotates integrally with the output shaft 11, and a permanent magnet member 32 is provided around the outer peripheral surface of the rotor 33.
The stator 35 includes a stator core 35a and a winding (coil) 34 wound around the stator core 35a. The stator core 35a includes a plurality of comb portions 35b arranged and formed to be separated from each other in the circumferential direction, a slot portion 35c formed between the comb portions 35b, and a bridge portion extending in the circumferential direction to connect the adjacent comb portions 35b. 35d, and the winding 34 is disposed in the slot portion 35b.

磁束制御籠36は、図4(a),(b)に示すように、ステータ35とロータ33との間の隙間33aに配置され、図示しない軸受を介してハウジング31に回転自在に支持され、ステータ35に対して相対回転して磁束を制御する。この磁束制御籠36は、周方向に離隔するように配置されステータ35の櫛部35bと相対するように突起した複数の歯部36aを備えている。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the magnetic flux control rod 36 is disposed in a gap 33a between the stator 35 and the rotor 33, and is rotatably supported by the housing 31 via a bearing (not shown). The magnetic flux is controlled by rotating relative to the stator 35. The magnetic flux control rod 36 includes a plurality of tooth portions 36 a that are arranged so as to be separated from each other in the circumferential direction and project so as to face the comb portion 35 b of the stator 35.

そして、図4(a)に示すように、複数の歯部36aが、ステータ35の櫛部35bと同位相になると、ステータ35回りに生じる磁束を最大とし、図4(b)に示すように、複数の歯部36aの位相が、ステータ35の櫛部35bの位相とずれると、そのズレ量に応じてステータ35回りに生じる磁束は減少する。
この磁束制御籠36をハウジング31に対して回転させるために、磁束制御籠36には、図3に示すように、アクチュエータとしてのDCモータ(磁束制御用DCモータ)37がウォームギア38を介して接続され、図5に示すように、このDCモータ37を制御手段としてのコントローラ(スタータジェネレータ制御ユニット)40により制御するようになっている。なお、本実施形態においては、上記コイル34,磁束制御籠36,DCモータ37及びウォームギア38等により、発電機3の発電量を増減させる発電量調整手段6が構成されている。
As shown in FIG. 4A, when the plurality of teeth 36a are in phase with the comb portion 35b of the stator 35, the magnetic flux generated around the stator 35 is maximized, and as shown in FIG. When the phase of the plurality of tooth portions 36a is shifted from the phase of the comb portion 35b of the stator 35, the magnetic flux generated around the stator 35 is reduced according to the amount of deviation.
In order to rotate the magnetic flux control rod 36 relative to the housing 31, a DC motor (magnetic flux control DC motor) 37 as an actuator is connected to the magnetic flux control rod 36 via a worm gear 38 as shown in FIG. As shown in FIG. 5, the DC motor 37 is controlled by a controller (starter generator control unit) 40 as a control means. In the present embodiment, the coil 34, the magnetic flux control rod 36, the DC motor 37, the worm gear 38, and the like constitute the power generation amount adjusting means 6 that increases or decreases the power generation amount of the generator 3.

また、ステータコア35aに巻き上げられた巻線34は、図5に示すように、第1の巻き数N1(N1は例えば24)だけ巻き上げられた第1の主巻線(第1メインコイル、N1ターンともいう)34aと、この第1コイル34aの界磁を弱めるように第1メインコイル34aとは逆向きに巻き上げられ有効巻き数が可変の弱め界磁用副巻線(サブコイル)34bと、第1の巻き数N1よりも少ない第2の巻き数N2(N2は例えば15)だけ第1メインコイルと同方向に巻き上げられた第2の主巻線(第2メインコイル、N2ターンともいう)34cとが並列に備えられ、整流器42を介してバッテリ41と接続されている。また、この電気回路には、各コイルを選択して使用するためのスイッチ43a〜43cが設けられている。   Further, as shown in FIG. 5, the winding 34 wound up on the stator core 35a includes a first main winding (first main coil, N1 turn) wound up by a first winding number N1 (N1 is 24, for example). 34a), a field weakening sub-winding (subcoil) 34b wound in the opposite direction to the first main coil 34a so as to weaken the field of the first coil 34a, and having a variable effective number of turns. Second main winding (also referred to as second main coil, N2 turn) 34c wound in the same direction as the first main coil by a second number of turns N2 (N2 is, for example, 15) less than the number of turns N1 of 1 Are connected in parallel and connected to the battery 41 via the rectifier 42. In addition, the electric circuit is provided with switches 43a to 43c for selecting and using each coil.

さらに、第1メインコイル34aは、コイル34a1とコイル34a2とが直列に組み合わされてなり、スイッチ43aを閉成し、スイッチ43b,43cを開成すれば、コイル34a1とコイル34a2とからなる第1メインコイル34aが通電し、巻き数N1に応じた大きな磁界が発生し、スイッチ43cを閉成し、スイッチ34a,43bを開成すれば、第2メインコイル34cが通電し、同一回転条件では巻き数N2に応じて第1メインコイル34aよりも弱い磁界が発生する。   Further, the first main coil 34a is formed by combining a coil 34a1 and a coil 34a2 in series. When the switch 43a is closed and the switches 43b and 43c are opened, the first main coil 34a1 is composed of the coil 34a1 and the coil 34a2. When the coil 34a is energized, a large magnetic field corresponding to the number of turns N1 is generated, the switch 43c is closed, and the switches 34a and 43b are opened, the second main coil 34c is energized. Accordingly, a magnetic field weaker than that of the first main coil 34a is generated.

また、第1メインコイル34aの一部であるコイル34a2は、第2の巻き数N2よりも少ない第3の巻き数N3(N3は例えば6)だけ巻き上げられた第3の主巻線(第3メインコイル、N3ターンともいう)として機能し、スイッチ43bを閉成し、スイッチ43a,43cを開成すれば、コイル34a2のみからなる第3メインコイルが通電し、巻き数N3に応じて第2メインコイル34cよりも弱い磁界が発生する。   Further, the coil 34a2 which is a part of the first main coil 34a has a third main winding (the third winding) wound up by a third winding number N3 (N3 is 6 for example) smaller than the second winding number N2. When the switch 43b is closed and the switches 43a and 43c are opened, the third main coil consisting only of the coil 34a2 is energized, and the second main coil is turned on according to the number of turns N3. A magnetic field weaker than that of the coil 34c is generated.

また、サブコイル34bは、有効巻数を可変制御可能、或いはボリューム調整可能に構成されており、ボリュームを最小にすれば、サブコイル34bは実質的に非通電となる。また、サブコイル34bにはボリューム調整に応じた巻き数分だけ弱め界磁電流が流れ、この弱め界磁電流に応じて、第1メインコイル34a,第2メインコイル34c,第3メインコイル34a2の界磁を弱めることができるようになっている。   The subcoil 34b is configured so that the effective number of turns can be variably controlled or the volume can be adjusted. When the volume is minimized, the subcoil 34b is substantially de-energized. Further, a field weakening current flows through the subcoil 34b by the number of turns corresponding to the volume adjustment, and the fields of the first main coil 34a, the second main coil 34c, and the third main coil 34a2 according to the field weakening current. The magnet can be weakened.

つまり、サブコイル34bは、第1メインコイル34aの通電時には、第1メインコイル34aの界磁を弱める第1の弱め界磁用副巻線(第1サブコイル)として機能し、第2メインコイル34cの通電時には、第2メインコイル34cの界磁を弱める第2の弱め界磁用副巻線(第2サブコイル)として機能し、第3メインコイル34a2の通電時には、第3メインコイル34a2の界磁を弱める第3の弱め界磁用副巻線(第3サブコイル)として機能する。ただし、本実施形態においては、第1メインコイル34aの通電時には、弱め界磁電流を用いないので、第1サブコイルとして機能することはない。これは、第1のメインコイル34aと第2のメインコイル34cとの特性の設定によるもので、本実施形態では第1サブコイルとして機能しなくても規定電圧を発生することが可能となっているからである。   That is, when the first main coil 34a is energized, the subcoil 34b functions as a first field weakening subwinding (first subcoil) that weakens the field of the first main coil 34a, and the second main coil 34c When energized, it functions as a second field weakening subwinding (second subcoil) that weakens the field of the second main coil 34c. When the third main coil 34a2 is energized, the field of the third main coil 34a2 is changed. It functions as a third field weakening sub-winding (third subcoil) for weakening. However, in the present embodiment, when the first main coil 34a is energized, the field weakening current is not used, so that it does not function as the first sub-coil. This is due to the setting of the characteristics of the first main coil 34a and the second main coil 34c. In the present embodiment, it is possible to generate a specified voltage without functioning as the first sub-coil. Because.

これに対して、第1及び第2のメインコイル34a,34cの巻数の関係により、第1のメインコイル34aによる発電領域と第2のメインコイル34cによる発電領域との間に規定電圧を発電できない領域が存在する場合には、第1サブコイルを用いてこれら2つの発電領域の間で規定電圧を発電するようにしてもよい。
さて、コントローラ40は、永久磁石式発電機3による発電時には、主にロータの回転速度(即ち、エンジン回転数に応じたロータ回転数)rと、発電電圧Vとに応じて、磁束制御籠36の回転位相の制御とともに、各スイッチ43a〜43cの開閉制御、及び、サブコイル34bのボリューム調整を行うようになっている。
On the other hand, the specified voltage cannot be generated between the power generation region by the first main coil 34a and the power generation region by the second main coil 34c due to the number of turns of the first and second main coils 34a and 34c. When there is a region, the first subcoil may be used to generate a specified voltage between these two power generation regions.
The controller 40, when generating power by the permanent magnet generator 3, mainly controls the magnetic flux control rod 36 according to the rotor rotational speed (that is, the rotor rotational speed corresponding to the engine rotational speed) r and the generated voltage V. In addition to the control of the rotation phase, the opening / closing control of the switches 43a to 43c and the volume adjustment of the subcoil 34b are performed.

つまり、原則的には、磁束制御籠36の回転位相により発電電圧が一定となるように電圧調整を行い、籠制御で調整できる範囲を超えるとターン数を切り替えたり、サブコイル34bにより弱め界磁を作用させたりすることにより、電圧を一定値に制御するようになっている。
ところで、既に〔発明が解決しようとする課題〕の欄でも述べたように、このような発電機3を自動車に搭載した場合には、車両の電気負荷の変動(ヘッドライトのオンオフやエアコンのオンオフ或いはオーディオのオンオフ等)によって発電特性が変化してしまい、発電制御が不安定となるおそれがあった。
In other words, in principle, the voltage is adjusted so that the generated voltage is constant depending on the rotational phase of the magnetic flux control rod 36, and if the range that can be adjusted by the rod control is exceeded, the number of turns is switched, or the field weakening is caused by the subcoil 34b. By making it act, the voltage is controlled to a constant value.
By the way, as already described in the section of [Problems to be Solved by the Invention], when such a generator 3 is mounted on an automobile, fluctuations in the electric load of the vehicle (on / off of headlights and on / off of air conditioners) Alternatively, the power generation characteristics may change due to audio on / off, etc., and power generation control may become unstable.

そこで、本実施形態では、エンジン回転数(ロータ回転数)に加え、この自動車に搭載された電気機器(発電機3で発電された電力により作動する電気機器)負荷状態もパラメータとして適用し、これらエンジン回転数及び電気負荷を用いてコイル34を切り換えたり磁束制御籠36の位相を変更したりするようになっている。
なお、本実施形態においては、具体的には、コイル34は、エンジン回転数の増大又は電気負荷の増大に従い、以下の順番で切り換えられるようになっている。
1.N1ターン
2.N2ターン
3.N2ターン+弱め界磁
4.N3ターン
5.N3ターン+弱め界磁
以下、本装置の要部構成について詳細に説明すると、図6に示すように、コントローラ40には、エンジン回転数(ロータ回転数)を検出するエンジン回転数センサ(エンジン回転数検出手段)4と、バッテリ41から電気機器(図示省略)に供給される電流量(電気負荷)を検出する負荷センサ(電気負荷検出手段)50とが接続されている。ここで、負荷センサ50は、バッテリ41から各種電気機器に供給される電力を検出するする電流センサであって、バッテリ41に付設されている。そして、この電流センサ50により、車両全体に供給される電力量が検出されるようになっている。
Therefore, in the present embodiment, in addition to the engine speed (rotor speed), the load state of the electric equipment (electric equipment that operates by the electric power generated by the generator 3) mounted on the automobile is also applied as a parameter. The coil 34 is switched or the phase of the magnetic flux control rod 36 is changed using the engine speed and the electric load.
In the present embodiment, specifically, the coil 34 is switched in the following order as the engine speed increases or the electrical load increases.
1. N1 turn 2. N2 turn 3. N2 turn + field weakening4. N3 turn 5. N3 turn + field weakening Hereinafter, the configuration of the main part of the apparatus will be described in detail. As shown in FIG. 6, the controller 40 has an engine speed sensor (engine speed) for detecting the engine speed (rotor speed). (Number detection means) 4 and a load sensor (electric load detection means) 50 for detecting the amount of current (electric load) supplied from the battery 41 to an electric device (not shown). Here, the load sensor 50 is a current sensor that detects electric power supplied from the battery 41 to various electric devices, and is attached to the battery 41. The current sensor 50 detects the amount of power supplied to the entire vehicle.

また、コントローラ40の内部には、いずれも図示を省略するが、双方向性バスによって互いに接続されたROM(リードオンリメモリ)、RAM(ランダムアクセスメモリ)、TIM(タイマー)、CPU(マイクロプロセッサ)、入力ポート及び出力ポート等が設けられている。
また、このコントローラ40には、図6に示すように、巻線設定マップ(巻線設定手段)7,籠位置設定マップ(籠位置設定手段)8,回転数予測手段9,電流マスク部12及びディレイタイマ(遅延時間設定手段)13等が設けられている。このうち、回転数予測手段9は、現在のエンジン回転数Neに基づいて、未来の回転数を予測する手段であって、本実施形態ではこの予測エンジン回転数を用いたフィードフォワード制御により発電機3の作動を制御するようになっている。なお、このような予測エンジン回転数を用いて発電機3の作動を制御するのは、籠位置制御の応答遅れに起因する電圧制御のオーバシュートやアンダシュートを解消するためであって、詳しくは後述する。
Although not shown, the controller 40 includes a ROM (read only memory), a RAM (random access memory), a TIM (timer), and a CPU (microprocessor) that are connected to each other via a bidirectional bus. An input port and an output port are provided.
Further, as shown in FIG. 6, the controller 40 includes a winding setting map (winding setting means) 7, a saddle position setting map (saddle position setting means) 8, a rotational speed prediction means 9, a current mask unit 12, and A delay timer (delay time setting means) 13 and the like are provided. Of these, the rotational speed prediction means 9 is a means for predicting the future rotational speed based on the current engine rotational speed Ne. In this embodiment, the generator is generated by feedforward control using the predicted engine rotational speed. 3 is controlled. The reason why the operation of the generator 3 is controlled using such a predicted engine speed is to eliminate voltage control overshoot and undershoot caused by a delay in response of the saddle position control. It will be described later.

また、巻線設定マップ7は予測エンジン回転数と電気負荷とに基づいて複数のコイル34から最適な巻線を選択する手段であって、本実施形態では図1(a)に示すようなマップとして設けられている。また、籠位置設定マップ8は、予測エンジン回転数と電気負荷とに基づいて籠位置を設定する手段であって、本実施形態では図1(b)に示すようなマップとして設けられている。   The winding setting map 7 is means for selecting an optimum winding from the plurality of coils 34 based on the predicted engine speed and the electric load. In the present embodiment, the winding setting map 7 is a map as shown in FIG. It is provided as. The heel position setting map 8 is means for setting the heel position based on the predicted engine speed and the electric load, and is provided as a map as shown in FIG. 1B in this embodiment.

巻線設定マップ(巻線設定手段)7は、図1(a)に示すように、予測エンジン回転数と電気負荷とをパラメータに、複数のコイル34(本実施形態ではN1ターン,N2ターン,N2ターン+弱め界磁,N3ターン及びN3ターン+弱め界磁の5つ)の中から1つを選択するためのマップであって、電気負荷を一定と仮定するとエンジン回転数が増大するほど巻数の小さい(発電量の小さい)コイルが選択されるような特性に設定されており、またエンジン回転数が一定と仮定すると電気負荷が増大するほど巻数の大きい(発電量の大きい)コイルが選択されるような特性になっている。   As shown in FIG. 1A, the winding setting map (winding setting means) 7 has a plurality of coils 34 (N1 turn, N2 turn, in this embodiment) using the predicted engine speed and electric load as parameters. N2 turn + field weakening, N3 turn and N3 turn + field weakening (5), and the number of turns increases as the engine speed increases assuming that the electric load is constant. If the engine speed is assumed to be constant, a coil with a larger number of turns (a larger power generation amount) is selected as the electric load increases. It has such characteristics.

これは、基本的にコイル巻数が一定であれば、エンジン回転数が高くなるほど発電電圧が大きくなるからであり、発電電圧を一定に保持するにはエンジン回転数が高くなるほど発電量の小さいコイルを選択する必要があるからである。また、電気負荷が大きくなるとその分要求される発電量が増大するので、電気負荷の増大に応じて、発電量の大きいコイルが選択されるようになっている。   This is because, basically, if the number of coil turns is constant, the power generation voltage increases as the engine speed increases. To keep the power generation voltage constant, a coil with a smaller power generation amount is used as the engine speed increases. This is because it is necessary to select. Further, since the required power generation amount increases as the electrical load increases, a coil with a large power generation amount is selected in accordance with the increase in the electrical load.

なお、巻線設定マップ7は、図1(a)に示すようなものにマップに限定されず、エンジン回転数(予測エンジン回転数)と電気負荷とからコイル巻数を設定するものであればどのようなマップであってもよいし、マップ以外の手段であってもよい。
また、籠位置設定マップ8は、図1(b)に示すように、各コイルごとにそれぞれ独立したマップとしてコントローラ40に記憶されており、本実施形態においては、上述した5つのコイルのマップM1〜M5として記憶されている。また、各マップM1〜M5には電気負荷と予測回転数とに応じた籠位置(目標籠位置)がそれぞれ記憶されている。そして、上述の巻線設定マップ7からの情報に基づいて、複数のマップの中から現在設定されているコイルに対応するマップを選択すると、このマップから電気負荷と予測回転数とに基づいて目標籠位置を求めるようになっている。なお、言うまでもなく各マップで設定される目標籠位置とは、そのときのエンジン回転数と電気負荷とにおいて発生電圧が規定電圧(14V)となるような籠位置である。
The winding setting map 7 is not limited to the map shown in FIG. 1A, and any winding setting map 7 can be used as long as the number of coil turns is set from the engine speed (predicted engine speed) and the electric load. Such a map may be used, and means other than the map may be used.
Further, as shown in FIG. 1B, the eyelid position setting map 8 is stored in the controller 40 as an independent map for each coil. In the present embodiment, the above-described map M1 of the five coils. ~ M5 is stored. Each map M1 to M5 stores a saddle position (target saddle position) corresponding to the electrical load and the predicted rotational speed. Then, when a map corresponding to the currently set coil is selected from a plurality of maps based on the information from the winding setting map 7 described above, the target is determined based on the electric load and the predicted rotation speed from this map. The heel position is requested. Needless to say, the target kite position set in each map is a kite position at which the generated voltage becomes the specified voltage (14 V) at the engine speed and the electric load at that time.

次に、これらの巻線設定マップ7及び籠位置設定マップ8において、エンジン回転数センサ4で検出された実エンジン回転数ではなく、予測エンジン回転数を用いる理由について説明する。
上述の籠位置設定マップ(籠位置設定手段)8において磁束制御籠36の目標位相が設定されると、コントローラ40からアクチュエータ(モータ)37に対して作動制御信号が出力され、これによりアクチュエータ37が作動してウォームギア38を介して磁束制御籠36の位相が変更されることになる。しかし、この目標位相設定から、実際に磁束制御籠36が目標位相に到達するまでには、実際には機構的な要因、例えばモータ37の応答遅れ、ウォームギア38のガタ、磁束制御籠36の慣性、各要素36〜38での摩擦などにより作動遅れ又は応答遅れΔt(例えば300mmsec程度)が生じる。
Next, the reason for using the predicted engine speed instead of the actual engine speed detected by the engine speed sensor 4 in the winding setting map 7 and the saddle position setting map 8 will be described.
When the target phase of the magnetic flux control rod 36 is set in the above-described saddle position setting map (籠 position setting means) 8, an operation control signal is output from the controller 40 to the actuator (motor) 37. In operation, the phase of the magnetic flux control rod 36 is changed via the worm gear 38. However, from this target phase setting until the magnetic flux control rod 36 actually reaches the target phase, in fact, mechanical factors such as a response delay of the motor 37, play of the worm gear 38, inertia of the magnetic flux control rod 36, etc. In addition, an operation delay or a response delay Δt (for example, about 300 mmsec) occurs due to friction between the elements 36 to 38.

そこで、本実施形態では、回転数予測手段9において、発電量調整手段(磁束制御籠36及びモータ37)の応答遅れを見越して時間Δtだけ先のエンジン回転数を予測し、この予測エンジン回転数に基づいてコイル34を切り換えたり磁束制御籠36の位相を変更したりするようになっている。
ここで、回転数予測手段9ではエンジンの運転状態に応じて2つの予測手法を使い分けており、エンジン1の定常運転時には逐次最小二乗法(第1の予測手法)を用い、また、エンジンの1の過渡運転時には変速機2のトルクコンバータのトルク収支モデル(第2の予測手法)を用いてエンジン回転数を予測するようになっている。これは、第1の予測手法が特にエンジン1の定常運転時に高い精度でエンジン回転数を予測することができ、また、第2の予測手法が特にエンジン1の過渡運転時に高い精度でエンジン回転数を予測できるからである。なお、ここではエンジン回転数の予測手法の詳細な説明については省略する。
Therefore, in the present embodiment, the engine speed predicting unit 9 predicts the engine speed ahead by the time Δt in anticipation of the response delay of the power generation amount adjusting unit (the magnetic flux control rod 36 and the motor 37). Based on the above, the coil 34 is switched or the phase of the magnetic flux control rod 36 is changed.
Here, the rotation speed prediction means 9 uses two prediction methods depending on the operating state of the engine, and uses the sequential least squares method (first prediction method) at the time of steady operation of the engine 1. During the transient operation, the engine speed is predicted using the torque balance model (second prediction method) of the torque converter of the transmission 2. This is because the first prediction method can predict the engine speed with high accuracy particularly during steady operation of the engine 1, and the second prediction method can predict the engine speed with high accuracy especially during transient operation of the engine 1. This is because it can be predicted. Here, detailed description of the engine speed prediction method is omitted.

そして、上述したように、巻線設定マップ7及び籠位置設定マップ8では、この予測回転数を用いてコイル34の巻線設定や籠位置を設定することにより、コントローラ40ではフィードフォワード制御が実行されることになる。
ところで、上述したように、巻線設定マップ7及び籠位置設定マップ8では、予測エンジン回転数と電気負荷とに基づいて複数のコイル34から最適なコイルを選択するとともに、最適な籠位置を設定するようになっているが、電気負荷が極めて短い周期(例えば10mmsecオーダー)で大きく変動すると、これら巻線設定マップ7及び籠位置設定マップ8では、選択されるコイルのターン数が頻繁に切り換わることになる。したがって、これに伴い籠位置制御に適用されるマップ(M1〜M5)も頻繁に切り換わるとともに、目標籠位置も頻繁に変動してしまい、安定した電圧制御を行うことができなくなる。
As described above, in the winding setting map 7 and the saddle position setting map 8, the controller 40 executes the feedforward control by setting the winding setting and the saddle position of the coil 34 using the predicted rotational speed. Will be.
Incidentally, as described above, in the winding setting map 7 and the saddle position setting map 8, an optimum coil is selected from the plurality of coils 34 based on the predicted engine speed and the electric load, and an optimum saddle position is set. However, when the electrical load fluctuates greatly in an extremely short cycle (for example, on the order of 10 mmsec), the number of turns of the selected coil is frequently switched in the winding setting map 7 and the saddle position setting map 8. It will be. Accordingly, the maps (M1 to M5) applied to the heel position control are frequently switched along with this, and the target heel position is also frequently changed, so that stable voltage control cannot be performed.

このような課題に対しては、電気負荷にフィルタ(ローパスフィルタ)処理を行い、負荷変動をなますことも考えられるが、フィルタによるなまし制御では、他の電気機器(例えばエアコン)のスイッチオン等により電気負荷が急変した時には応答性が著しく遅れてしまい、やはり電圧変動の原因になるおそれがある。
そこで、本実施形態では、上述のように短い周期で大きく電気負荷が変動する電装品、具体的には点火プラグに対して、電気負荷が急激に上昇する期間は電気負荷をそのまま取り込むのではなく、コントローラ40において負荷をマスクするような制御を行うようになっている。
To deal with such problems, it is conceivable that the load is fluctuated by applying a filter (low-pass filter) process to the electric load. When the electrical load suddenly changes due to the above, etc., the responsiveness is remarkably delayed, which may cause voltage fluctuation.
Therefore, in the present embodiment, as described above, the electrical load that fluctuates greatly in a short cycle, specifically, the spark plug does not directly take in the electrical load during the period when the electrical load suddenly increases. The controller 40 performs control so as to mask the load.

このため、図6に示す電流マスク部12では、点火プラグの非スパーク時(非通電時)には負荷センサ50で検出された電気負荷をそのまま巻線設定マップ7及び籠位置設定マップ8に出力する一方で、点火プラグのスパーク時(点火通電時)には、負荷センサ50で得られた電気負荷を直前の値にホールドして巻線設定マップ7及び籠位置設定マップ8に出力する(即ちマスク処理を施す)ようになっている。   Therefore, in the current mask unit 12 shown in FIG. 6, the electric load detected by the load sensor 50 is directly output to the winding setting map 7 and the saddle position setting map 8 when the spark plug is not sparked (non-energized). On the other hand, when the spark plug is sparked (when the ignition is energized), the electric load obtained by the load sensor 50 is held at the previous value and output to the winding setting map 7 and the saddle position setting map 8 (that is, Mask processing).

ただし、このようなマスク処理を行うと、出力される電気負荷が全体として実際の電気負荷よりも低下してしまい、正しい発電制御を実行できなくなるため、電流マスク部12から出力された電気負荷に対して、低下した電気負荷分を補うための電気負荷補正部12aが設けられている。この電気負荷補正部12aでは、電流マスク部12からの出力値に対して、点火通電時における電気負荷(つまり、マスク時における電気負荷)の平均値を加算するものであって、これにより、実際の電気負荷の平均値と各マップ7,8に出力される電気負荷の平均値とが略等しくなり、マスク処理による電気負荷の低下を相殺するようになっている。なお、実電気負荷の平均値の演算については後述する。
尚、ここでは点火プラグのスパーク時(点火通電時)の電気負荷を直前の値にホールドする方法を例示するが、その手法に限ることなく、点火プラグのスパーク時(点火通電時)の電気負荷を点火プラグの非スパーク時(非通電時)の平均値に設定してもよい。または、予め実験値や経験値から導いた所定値に設定してもよい。
However, if such mask processing is performed, the output electrical load as a whole is lower than the actual electrical load, and correct power generation control cannot be performed. Therefore, the electrical load output from the current mask unit 12 is not included. On the other hand, an electric load correction unit 12a is provided to compensate for the reduced electric load. The electrical load correction unit 12a adds an average value of the electrical load at the time of ignition energization (that is, the electrical load at the time of masking) to the output value from the current mask unit 12, thereby The average value of the electric load and the average value of the electric load output to each of the maps 7 and 8 are substantially equal, so that the decrease in the electric load due to the mask process is offset. The calculation of the average value of the actual electric load will be described later.
Here, a method of holding the electric load at the time of sparking of the spark plug (at the time of ignition energization) at the immediately preceding value is illustrated, but the electric load at the time of spark sparking (at the time of ignition energization) is not limited to this method. May be set to an average value when the spark plug is not sparked (non-energized). Or you may set to the predetermined value previously derived from the experimental value or the experience value.

以下、マスク処理について詳しく説明すると、図7において、(a)は点火プラグに対する点火信号を示し、(b)は電流値(電気負荷)の変動を示している。また、(b)において、破線は実際の電流値の変動を示しており、実線は本実施形態におけるマスク処理を施した後の電流値の変動を示している。
図7(a)において周期的に突出しているのが点火onを指示するパルス信号であって、このパルスタイミングは図示しないエンジンECUから出力される。また、点火onの信号が出力されている時間(或いは、実際に点火プラグが通電している時間)をドエル時間又はドエル角といい、このドエル時間はエンジンECU内でバッテリ電圧に基づいて設定されるようになっている。また、コントローラ40と図示しないエンジンECUとはバスによって相互通信可能に接続されており、電流マスク部12ではドエル時間に関する情報を得ることができるようになっている。
Hereinafter, the mask process will be described in detail. In FIG. 7, (a) shows an ignition signal for the spark plug, and (b) shows a fluctuation of the current value (electric load). Moreover, in (b), the broken line has shown the fluctuation | variation of the actual electric current value, and the continuous line has shown the fluctuation | variation of the electric current value after performing the mask process in this embodiment.
In FIG. 7 (a), periodically projecting is a pulse signal instructing ignition on, and this pulse timing is output from an engine ECU (not shown). The time during which the ignition on signal is output (or the time during which the spark plug is actually energized) is referred to as dwell time or dwell angle, and this dwell time is set in the engine ECU based on the battery voltage. It has become so. Further, the controller 40 and an engine ECU (not shown) are connected to each other by a bus so as to be able to communicate with each other, and the current mask unit 12 can obtain information on the dwell time.

また、図7(b)の破線において周期的に突出している部分が点火プラグのスパークによる電流(電気負荷)の増大を示しており、実線で示すように、このようなスパーク時にはスパーク開始直前の電流値にホールドするマスク処理を行うことにより、電流値の急激な変動を抑制するようになっている。
また、上述のようにエンジンECUにはドエル時間がメモリされており、また、ドエル時間中(スパーク期間中)の電流値(電気負荷)についてはエンジンECUで算出されるようになっている。具体的には、エンジンECUでは、点火プラグのドエル時間における消費電流値を積分していくことにより、ドエル時間(即ちマスク期間中)の電気負荷を求めるようになっている。エンジンECUでは、上述のようにしてマスク期間中における電気負荷を算出するとともに、これを単位時間当たりの電気負荷に平均化し、この平均化した値を電気負荷補正部12aに出力するようになっている。
Moreover, the part which protrudes periodically in the broken line of FIG.7 (b) has shown the increase in the electric current (electric load) by the spark of a spark plug, and as shown by the continuous line, at the time of such a spark, it is just before a spark start. By performing a mask process for holding the current value, rapid fluctuations in the current value are suppressed.
Further, as described above, the dwell time is stored in the engine ECU, and the current value (electric load) during the dwell time (during the spark period) is calculated by the engine ECU. Specifically, in the engine ECU, the electric load during the dwell time (that is, during the mask period) is obtained by integrating the current consumption value during the dwell time of the spark plug. The engine ECU calculates the electrical load during the mask period as described above, averages this to the electrical load per unit time, and outputs the averaged value to the electrical load correction unit 12a. Yes.

そして、図6に示すように、電気負荷補正部12aではマスク時の消費電気負荷の平均値を電流マスク部12から出力された電気負荷に加算することにより、マスク処理による電気負荷の低下分を相殺する(マスク処理期間中における実電気負荷との乖離を是正する)ようになっている。
なお、マスク処理した期間における電気負荷増大分の単位時間あたり平均値を予めキャリブレーション等により求めておき、この平均値を加算することで、マスク処理による電気負荷の低下分を相殺するようにしてもよい。また、エンジンECUにおいて、マスク処理した期間における電気負荷に対する非マスク期間における実電気負荷のゲイン(係数)を算出する、又は当該ゲインを予めキャリブレーション等により求めておき、このゲインを電流マスク部12からの出力値に積算するように構成してもよい。
Then, as shown in FIG. 6, the electrical load correction unit 12a adds the average value of the consumed electrical load at the time of masking to the electrical load output from the current mask unit 12, thereby reducing the decrease in the electrical load due to the mask process. It cancels out (corrects the deviation from the actual electrical load during the mask processing period).
In addition, an average value per unit time for an increase in the electrical load during the mask processing period is obtained in advance by calibration or the like, and the average value is added to cancel the decrease in the electrical load due to the mask processing. Also good. Further, in the engine ECU, a gain (coefficient) of the actual electric load in the non-mask period with respect to the electric load in the masked period is calculated, or the gain is obtained in advance by calibration or the like, and this gain is determined by the current mask unit 12. You may comprise so that it may integrate | accumulate to the output value from.

また、図6に示すディレイタイマ13は、エンジン回転数に基づいて点火通電期間(ドエル時間)に対するマスク処理期間を設定するとともに、この点火通電期間とマスク処理期間との差に基づいて、点火通電開始(スパーク開始)からマスク開始までの時間(遅延時間)を設定するものである。
ここで、図8(a)に示すように、エンジン回転数が所定回(第2所定回転数)Ne未満の低回転域では、マスク期間=ドエル時間に設定されるようになっている。つまり、スパーク時には通電時間の全期間がマスク処理されて、通電開始直前時の電気負荷にホールドされるようになっている。換言するとこの運転域では遅延時間=0に設定される。
Further, the delay timer 13 shown in FIG. 6 sets a mask processing period with respect to the ignition energization period (dwell time) based on the engine speed, and based on the difference between the ignition energization period and the mask processing period. The time (delay time) from the start (spark start) to the mask start is set.
Here, as shown in FIG. 8A, the mask period = dwell time is set in the low rotation range where the engine rotation speed is less than a predetermined rotation (second predetermined rotation speed) Ne. That is, at the time of sparking, the entire energization period is masked and held at the electric load immediately before the energization start. In other words, the delay time = 0 is set in this operating range.

これは比較的低回転域では、点火インターバル(点火と点火との間)が長く、点火時に全期間マスク処理しても、非通電時に電気負荷を検出するのに十分な時間が得られるからである。
一方、エンジン回転数が高回転域となると、点火インターバルが減少して、相対的に全運転期間中ドエル時間が占める割合が大きくなる。このため、点火時にドエル時間の全てをマスク処理してしまうと、電気負荷を検出するための時間が大幅に低下してしまい、非通電時の電気負荷を確実に検出することができなくなる。そこで、エンジン回転数Ne1以上の高速域では、多少の電気負荷の変動を犠牲にしても(つまり多少の電気負荷変動が生じても)マスク時間を低減して、電気負荷の検出時間を確保するようにしているのである。
This is because the ignition interval (between ignition) is long in the relatively low engine speed range, and even if masking is performed for the entire period at the time of ignition, sufficient time is obtained to detect the electrical load when the power is not supplied. is there.
On the other hand, when the engine speed is in the high speed range, the ignition interval is decreased, and the proportion of dwell time during the entire operation period is relatively increased. For this reason, if all of the dwell time is masked at the time of ignition, the time for detecting the electric load is significantly reduced, and the electric load at the time of non-energization cannot be detected reliably. Therefore, at a high speed range of the engine speed Ne1 or more, the mask time is reduced and the detection time of the electric load is ensured even if some fluctuation of the electric load is sacrificed (that is, even if some electric load fluctuation occurs). It is doing so.

この場合には、ディレイタイマ13によりディレイ(遅延時間D)が設定される。このディレイDは、図8(b)に示すように、ドエル開始からマスク処理開始までの所定時間であって、エンジンECUからの情報とエンジン回転数Neとに基づいて設定されるようになっている。
なお、ディレイタイマ13では以下のようにしてディレイ時間Dを設定する。まず、エンジンECUにおいて、ドエル開始(通電開始タイミング)とドエル時間とが設定されると、ディレイタイマ13はエンジンECUからこれらの情報を受け取る。一方、ディレイタイマ13ではエンジン回転数に基づいて、マスク期間を求める。なお、このマスク期間はエンジン回転数Neをパラメータとして設定されるものであって、ディレイタイマ13に予め設定されたディレイ時間設定マップ13a(図9参照)に基づいて設定される。具体的には、このマップでは上述のように所定回転数Ne1以下では全ドエル時間がマスク期間に設定され、エンジン回転数の上昇に伴いマスク期間は減少する(ディレイ時間が漸増する)特性に設定されている。
In this case, a delay (delay time D) is set by the delay timer 13. As shown in FIG. 8B, the delay D is a predetermined time from the start of the dwell to the start of the mask process, and is set based on information from the engine ECU and the engine speed Ne. Yes.
The delay timer 13 sets the delay time D as follows. First, when dwell start (energization start timing) and dwell time are set in the engine ECU, the delay timer 13 receives these pieces of information from the engine ECU. On the other hand, the delay timer 13 determines the mask period based on the engine speed. This mask period is set with the engine speed Ne as a parameter, and is set based on a delay time setting map 13a (see FIG. 9) preset in the delay timer 13. Specifically, as described above, in this map, the total dwell time is set as the mask period when the rotation speed is Ne1 or less, and the mask period is set to decrease (delay time gradually increases) as the engine speed increases. Has been.

そして、図9に示すマップに基づいてマスク期間を求めると、ディレイタイマ13では、マスク期間の中心と、エンジンECUから得たドエル時間の中心とが一致するように、ドエル開始からマスク処理開始までのディレイ時間Dを算出するようになっている。そして、マスク処理部12ではディレイタイマ13で設定されたディレイ時間Dだけマスク開始時間を遅延させることにより、高速運転時においても確実に且つ安定して電気負荷を検出することができるようになっている。   Then, when the mask period is obtained based on the map shown in FIG. 9, in the delay timer 13, from the dwell start to the mask process start so that the center of the mask period coincides with the center of the dwell time obtained from the engine ECU. The delay time D is calculated. The mask processing unit 12 delays the mask start time by the delay time D set by the delay timer 13, so that the electric load can be reliably and stably detected even at high speed operation. Yes.

なお、上述したエンジン回転数Ne1未満の低速域では、図9のハッチング領域に対応しており、マスク期間とドエル時間とを一致させることにより、ディレイ時間=0に設定されるようになっている
また、マスク処理部12にはマスク処理禁止部121が設けられている。このマスク処理禁止部121は、エンジン回転数Neが高回転域と判定される所定回転数(第1所定回転数)Ne2(>Ne1)となると、マスク処理自体を禁止して、負荷センサ50で検出された電気負荷をそのまま出力するようになっている。
Note that the low-speed region below the engine speed Ne1 corresponds to the hatching region of FIG. 9, and the delay time = 0 is set by matching the mask period and the dwell time. Further, the mask processing prohibition unit 121 is provided in the mask processing unit 12. The mask processing prohibiting unit 121 prohibits the mask processing itself when the engine speed Ne reaches a predetermined rotational speed (first predetermined rotational speed) Ne2 (> Ne1) that is determined to be a high rotational speed range. The detected electric load is output as it is.

これは所定回転数Ne2以上の高回転域では点火期間の占める割合が大きくなるとともに、非点火期間が極めて短くなり、マスク処理を施しても意味のある電気負荷が得られない可能性があること、及び、このよう高回転域では上述のように点火期間の占める割合が大きくなるため、電気負荷変動自体が抑制されるためマスク処理を施す必要がなくなるからである。   This is because the proportion of the ignition period increases in the high rotation range of the predetermined rotation speed Ne2 or more, the non-ignition period becomes extremely short, and there is a possibility that a meaningful electric load may not be obtained even if mask processing is performed. This is because, since the ratio of the ignition period is large in the high rotation range as described above, the electric load fluctuation itself is suppressed, so that it is not necessary to perform mask processing.

このため、上述のように、本実施形態においては所定回転数Ne2以上ではマスク処理を禁止することにより、発電制御の安定化を図るようにしている。
本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置は上述のよう構成されているので、その作用について図10のフローチャートを用いて説明すると以下のようになる。
まず、ステップS101においてエンジン回転数とドエル時間とに基づいて電気負荷のマスク時間を設定する。また、このステップS101では全ドエル時間とマスク期間との中心が一致するように、ドエル開始からマスク開始までのディレイ時間を設定する。
For this reason, as described above, in the present embodiment, the power generation control is stabilized by prohibiting the mask processing at a predetermined rotation speed Ne2 or more.
Since the control device for a permanent magnet generator according to an embodiment of the present invention is configured as described above, its operation will be described below with reference to the flowchart of FIG.
First, in step S101, an electric load mask time is set based on the engine speed and the dwell time. In step S101, the delay time from the dwell start to the mask start is set so that the centers of the total dwell time and the mask period coincide with each other.

次に、ステップS102に進み、マスク期間中における単位時間当たりの電気負荷(平均点火電流値)を算出し実際に検出された電気負荷に加算する。
そして、ステップS103ではエンジンECUから点火信号が出力されたか否かを判定し、点火信号を受信するとステップS104に進んで、ディレイタイマをスタートさせる。その後、ステップS101で設定されたディレイ時間が経過したと判定されると、ステップS105に進み電気負荷のマスク処理が実行される。なお、ここでのマスク処理は、電気負荷をマスク処理開始直前に検出された実電気負荷に保持する処理であって、このマスク処理期間は上記直前の電気負荷にホールドされる。
In step S102, an electric load (average ignition current value) per unit time during the mask period is calculated and added to the actually detected electric load.
In step S103, it is determined whether or not an ignition signal is output from the engine ECU. When the ignition signal is received, the process proceeds to step S104, and a delay timer is started. Thereafter, when it is determined that the delay time set in step S101 has elapsed, the process proceeds to step S105, and an electric load mask process is executed. Note that the mask process here is a process of holding the electric load at the actual electric load detected immediately before the start of the mask process, and this mask process period is held by the immediately preceding electric load.

そして、ステップS106においてマスク時間の経過が判定されるとステップS107に進み、マスク処理が終了する。
また、このようにして得られた電気負荷は、巻線設定マップ(巻線設定手段)7及び籠位置設定マップ(籠位置設定手段)8に出力され、これら巻線設定マップ7及び籠位置設定マップ8では、上記電気負荷と予測エンジン回転数に基づいてコイル34を設定するとともに、目標籠位置を求め、この目標籠位置となるように籠位置制御が実行される。
If it is determined in step S106 that the mask time has elapsed, the process proceeds to step S107, and the mask process is terminated.
The electrical load obtained in this way is output to a winding setting map (winding setting means) 7 and a saddle position setting map (設定 position setting means) 8, and these winding setting map 7 and saddle position setting. In the map 8, the coil 34 is set based on the electric load and the predicted engine speed, the target saddle position is obtained, and the saddle position control is executed so as to be the target saddle position.

したがって、本装置によれば、点火プラグの非スパーク時(非通電時)には負荷センサ50で検出された電気負荷をそのまま巻線設定マップ7及び籠位置設定マップ8に出力し、点火プラグのスパーク時(点火通電時)には、負荷センサ50で得られた電気負荷を直前の値にホールドして巻線設定マップ7及び籠位置設定マップ8に出力する(即ちマスク処理を施す)ので、点火プラグのように短い周期で大きく電気負荷が変動しても、発電制御に用いる電気負荷の変動を抑制することができる。したがって、コイル34の選定や籠位置の設定に対する変動を抑制でき安定した発電制御を実現することができる。   Therefore, according to the present apparatus, when the spark plug is not sparked (when no power is supplied), the electric load detected by the load sensor 50 is output to the winding setting map 7 and the saddle position setting map 8 as it is. At the time of sparking (at the time of ignition energization), the electric load obtained by the load sensor 50 is held at the previous value and output to the winding setting map 7 and the saddle position setting map 8 (that is, mask processing is performed). Even if the electric load greatly fluctuates in a short cycle like a spark plug, fluctuation of the electric load used for power generation control can be suppressed. Therefore, the fluctuation | variation with respect to selection of the coil 34 and the setting of the saddle position can be suppressed, and stable power generation control can be realized.

なお、このようなマスク処理に代えてフィルタ(ローパスフィルタ)処理を行った場合には、他の電気機器のスイッチオン等により電気負荷が急変した時には応答性が著しく低下するという問題があるが、本実施形態のようなマスク処理を行うことによりこのような事態を回避することができる。
また、上述したマスク処理のみでは、マスク処理時における実際の電気負荷の増大分が考慮されていないことになる。そこで、上記マスク処理に加えて点火プラグの点火通電時における電気負荷の平均値を加算することにより、全体として電気負荷のマスク処理期間中による増大分を考慮した電気負荷を得ることができ、より精度の高い発電制御を実行することができる。
In addition, when a filter (low-pass filter) process is performed instead of such a mask process, there is a problem that the responsiveness is remarkably lowered when an electrical load is suddenly changed due to switch-on of other electrical equipment, Such a situation can be avoided by performing the mask processing as in the present embodiment.
In addition, only the mask processing described above does not take into account the actual increase in electrical load during the mask processing. Therefore, by adding the average value of the electrical load at the time of ignition energization of the spark plug in addition to the mask processing, an electrical load can be obtained in consideration of the increase in the electrical load during the mask processing period as a whole. Accurate power generation control can be executed.

また、所定回転数Ne2以上の高回転域では点火期間の占める割合が大きくなり電気負荷変動が抑制されるため、電気負荷のマスク処理を禁止することで、制御の安定性を確保することができる。
また、エンジン回転数に基づいてドエル時間(点火通電期間)に占める全マスク処理期間を設定するとともに、ドエル時間の中心とマスク処理期間の中心とが一致するようにマスク処理期間の開始時期を設定することにより、エンジン回転数に応じたマスク処理を実行することができる。つまり、低回転域では点火インターバルが十分にあるため、点火通電時におけるマスク処理時間を長くすることで、検出される電気負荷の安定化を図ることができる。また、高回転域では点火通電時の全期間に亘り電気負荷をマスク処理してしまうと実電気負荷を計測できる時間が少なくなってしまうので、高回転になるほどマスク処理期間の占める割合が小さくなるように設定することで、実電気負荷を計測できる時間を確保することができる。
In addition, since the proportion of the ignition period is increased and the electric load fluctuation is suppressed in a high rotation range of the predetermined rotation speed Ne2 or more, the control stability can be ensured by prohibiting the electric load masking process. .
In addition, the entire mask processing period occupying the dwell time (ignition energization period) is set based on the engine speed, and the start time of the mask processing period is set so that the center of the dwell time and the center of the mask processing period coincide with each other. By doing so, the mask process according to the engine speed can be performed. In other words, since the ignition interval is sufficient in the low rotation range, the detected electric load can be stabilized by increasing the mask processing time during ignition energization. In addition, if the electrical load is masked over the entire period when the ignition is energized in the high rotation range, the time during which the actual electrical load can be measured will be reduced. By setting in this way, it is possible to secure a time during which the actual electrical load can be measured.

また、エンジン回転数が所定の低回転領域ではドエル時間の全期間をマスク処理期間に設定するので、検出される電気負荷をより安定させることができる。また、高回転域ではドエル時間の全期間に亘り電気負荷をマスク処理してしまうと実電気負荷を計測できる時間が少なくなってしまうので、エンジン回転数の上昇とともにマスク処理期間を漸減させることで、実電気負荷を計測できる時間を確保することができる。   Further, since the entire dwell time period is set as the mask processing period when the engine speed is a predetermined low speed region, the detected electric load can be further stabilized. In addition, if the electrical load is masked over the entire dwell time in the high speed range, the time during which the actual electrical load can be measured will be reduced, so the mask processing period can be gradually reduced as the engine speed increases. It is possible to secure time for measuring the actual electrical load.

また、本実施形態のような籠位置設定マップ8を設けることにより、電気負荷とエンジン回転数とに基づいて籠位置を容易に且つ速やかに設定することができる。また、同様に巻線設定マップ7を設けることにより電気負荷とエンジン回転数とに基づいて最適な巻線を容易に且つ速やかに設定することができる。
以上本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上述の実施形態では巻線設定マップ7及び籠位置設定8において、パラメータとして予測エンジン回転数を用いているが、この代わりに実際のエンジン回転数を用いてもよい。また、エンジン回転数の予測手法に関しては上述したものに限定されず、種々の手法を適用することができる。
Moreover, by providing the saddle position setting map 8 as in the present embodiment, the saddle position can be easily and quickly set based on the electric load and the engine speed. Similarly, by providing the winding setting map 7, the optimum winding can be easily and quickly set based on the electric load and the engine speed.
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the predicted engine speed is used as a parameter in the winding setting map 7 and the saddle position setting 8, but the actual engine speed may be used instead. Further, the method for predicting the engine speed is not limited to the above-described method, and various methods can be applied.

本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置の要部について説明するための図であって、(a)は巻線設定マップの一例を示す図、(b)は籠位置設定マップの一例を示す図である。It is a figure for demonstrating the principal part of the control apparatus of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a figure which shows an example of a winding setting map, (b) is a saddle position setting It is a figure which shows an example of a map. 本発明が適用される永久磁石式発電機を装備した車両用エンジンを示す側面図である。It is a side view showing an engine for vehicles equipped with a permanent magnet type generator to which the present invention is applied. 本発明が適用される永久磁石式発電機の構成を示す図であり、(a)はその横断面図(ロータ回転軸と直交する断面図)、(b)はその縦断面図(ロータ回転軸に沿った断面図)である。It is a figure which shows the structure of the permanent magnet type generator to which this invention is applied, (a) is the cross-sectional view (cross-sectional view orthogonal to a rotor rotating shaft), (b) is the longitudinal cross-sectional view (rotor rotating shaft) FIG. 本発明が適用される永久磁石式発電機の磁束制御籠を示す拡大横断面図であり、(a)は磁束制御籠が磁束を最大とする位置にある状態を示し、(b)は磁束制御籠が磁束を減少させる位置にある状態を示す図である。It is an expanded cross-sectional view which shows the magnetic flux control rod of the permanent magnet type generator to which this invention is applied, (a) shows the state in which the magnetic flux control rod is in the position which makes magnetic flux the maximum, (b) is magnetic flux control. It is a figure which shows the state which exists in the position where a heel reduces magnetic flux. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置に要部構成について説明するための制御ブロック図である。It is a control block diagram for demonstrating a principal part structure to the control apparatus of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置の作用について説明する図であって、(a)は点火信号を示す図、(b)は実電気負荷及びマスク処理後の電気負荷を示す図である。It is a figure explaining the effect | action of the control apparatus of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a figure which shows an ignition signal, (b) is an electric load after an actual electric load and a mask process FIG. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置の作用について説明する図であって、(a)はエンジン低回転域におけるマスク処理について説明する図、(b)は高回転域におけるマスク処置について説明する図である。It is a figure explaining the effect | action of the control apparatus of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a figure explaining the mask process in an engine low rotation area, (b) is in a high rotation area. It is a figure explaining a mask treatment. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置の作用について説明する図であってマスク期間を設定するマップの一例を示す図である。It is a figure explaining the effect | action of the control apparatus of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows an example of the map which sets a mask period. 本発明の一実施形態に係る永久磁石式発電機の制御装置における作用を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the effect | action in the control apparatus of the permanent magnet type generator which concerns on one Embodiment of this invention. 従来の永久磁石式発電機の制御装置について説明する図である。It is a figure explaining the control apparatus of the conventional permanent magnet type generator. 本発明の課題について説明する図である。It is a figure explaining the subject of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 自動車用エンジン
2 トランスミッション
3 モータジェネレータ(永久磁石式発電機)
4 エンジン回転数センサ(エンジン回転数検出手段)
5 負荷センサ(電気負荷検出手段)
6 発電量調整手段
7 巻線設定マップ(巻線設定手段)
8 籠位置設定マップ(籠位置設定手段)
9 回転数予測手段
11 出力軸(クランクシャフト)
12 電流マスク部
12a 電気負荷補正部
13 ディレイタイマ(遅延時間設定手段)
13a ディレイ時間設定マップ
31 ハウジング
32 永久磁石部材
33 ロータ
33a 隙間
34 巻線(コイル)
35 ステータ
35a ステータコア
35b 櫛部
35c スロット部
35d ブリッジ部
36 磁束制御籠
36a 歯部
37 DCモータ(アクチュエータ)
38 ウォームギア
40 コントローラ又はスタータジェネレータ制御ユニット(制御手段)
41 バッテリ
42 整流器
43 スイッチ
50 電気負荷検出手段
1 Automotive engine 2 Transmission 3 Motor generator (permanent magnet generator)
4 Engine speed sensor (Engine speed detection means)
5 Load sensor (electric load detection means)
6 Power generation amount adjustment means 7 Winding setting map (winding setting means)
8 籠 position setting map (籠 position setting means)
9 Number of revolutions prediction means 11 Output shaft (crankshaft)
12 Current mask part 12a Electric load correction part 13 Delay timer (delay time setting means)
13a Delay time setting map 31 Housing 32 Permanent magnet member 33 Rotor 33a Clearance 34 Winding (coil)
35 Stator 35a Stator core 35b Comb portion 35c Slot portion 35d Bridge portion 36 Magnetic flux control rod 36a Tooth portion 37 DC motor (actuator)
38 Worm gear 40 Controller or starter generator control unit (control means)
41 Battery 42 Rectifier 43 Switch 50 Electric load detection means

Claims (9)

点火プラグによる火花点火により着火する火花点火式のエンジンに接続され、前記エンジンの駆動力により発電する永久磁石式の発電機と、
前記発電機の発電量を増減させる発電量調整手段と、
車両に供給される電気負荷を検出する電気負荷検出手段と、
前記エンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出手段と、
前記電気負荷検出手段から出力された電気負荷と前記エンジン回転数検出手段により検出されたエンジン回転数とに基づいて前記発電量調整手段を制御する制御手段とを有し、
前記制御手段は、前記点火プラグの非通電時には前記電気負荷検出手段で検出された電気負荷を使用し、前記点火プラグの点火通電時には、前記電気負荷検出手段で検出された電気負荷をマスク処理する
ことを特徴とする、永久磁石式発電機の制御装置。
A permanent magnet generator that is connected to a spark ignition engine that is ignited by spark ignition by an ignition plug, and that generates electric power by the driving force of the engine;
Power generation amount adjusting means for increasing or decreasing the power generation amount of the generator;
An electric load detecting means for detecting an electric load supplied to the vehicle;
Engine speed detecting means for detecting the engine speed;
Control means for controlling the power generation amount adjusting means based on the electric load output from the electric load detecting means and the engine speed detected by the engine speed detecting means,
The control means uses the electric load detected by the electric load detecting means when the ignition plug is not energized, and masks the electric load detected by the electric load detection means when the ignition plug is ignited. A control device for a permanent magnet generator.
前記制御手段は、前記点火プラグの点火通電時には、前記電気負荷検出手段で検出された電気負荷を直前の値にホールドすることでマスク処理を実行する
ことを特徴とする、請求項1記載の永久磁石式発電機の制御装置。
2. The permanent control according to claim 1, wherein the control unit performs a mask process by holding the electric load detected by the electric load detection unit at a previous value when the ignition plug is ignited. 3. Magnet generator control device.
前記制御手段は、前記電気負荷検出手段から出力された電気負荷に対して、前記点火プラグの点火通電時における電気負荷の平均値を加算した値を用いて前記発電量調整手段を制御する
ことを特徴とする、請求項2記載の永久磁石式発電機の制御装置。
The control means controls the power generation amount adjusting means using a value obtained by adding an average value of the electric load when the ignition plug is ignited to the electric load output from the electric load detecting means. The control device for a permanent magnet generator according to claim 2, wherein the control device is a permanent magnet generator.
前記制御手段は、前記エンジン回転数が第1所定回転数以上の高回転域では、前記電気負荷のマスク処理を禁止する
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の永久磁石式発電機の制御装置。
4. The permanent control according to claim 1, wherein the control means prohibits masking of the electric load in a high speed range where the engine speed is equal to or higher than a first predetermined speed. Magnet generator control device.
前記制御手段は、前記エンジン回転数に基づいて前記点火通電期間に占めるマスク処理期間を設定するとともに、前記点火通電期間の中心と前記マスク処理期間の中心とが一致するように前記マスク処理の開始時期を設定する
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の永久磁石式発電機の制御装置。
The control means sets a mask processing period occupying the ignition energization period based on the engine speed, and starts the mask process so that the center of the ignition energization period coincides with the center of the mask processing period. The control device for a permanent magnet generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the time is set.
前記制御手段は、前記エンジン回転数が第2所定回転数未満の低回転領域では前記点火通電期間の全期間をマスク処理期間に設定する
ことを特徴とする、請求項5記載の永久磁石式発電機の制御装置。
6. The permanent magnet power generation according to claim 5, wherein the control means sets the entire period of the ignition energization period as a mask processing period in a low rotation range where the engine rotation speed is less than a second predetermined rotation speed. Machine control device.
前記制御手段は、前記エンジン回転数が前記第2所定回転数以上の回転領域では前記エンジン回転数の上昇とともに前記マスク処理期間を漸減させる
ことを特徴とする、請求項6記載の永久磁石式発電機の制御装置。
The permanent magnet power generation according to claim 6, wherein the control means gradually decreases the mask processing period as the engine speed increases in a rotation range where the engine speed is equal to or higher than the second predetermined speed. Machine control device.
前記発電機は、
前記エンジンの出力軸に接続されるとともに永久磁石を備えたロータと、
前記ロータの外周側でハウジングに固定されるとともに巻線を備えたステータと、
前記ステータと前記ロータとの間に配置され前記ステータに対して相対移動して前記永久磁石から前記ステータへ流れる磁束を制御する磁束制御籠とを有し、
前記制御手段は、前記電気負荷と前記エンジン回転数とに基づいて籠位置を設定する籠位置設定手段をそなえている
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項記載の永久磁石式発電機の制御装置。
The generator is
A rotor connected to the output shaft of the engine and having a permanent magnet;
A stator fixed to the housing on the outer peripheral side of the rotor and provided with a winding;
A magnetic flux control rod disposed between the stator and the rotor to move relative to the stator and control a magnetic flux flowing from the permanent magnet to the stator;
The permanent magnet according to any one of claims 1 to 7, wherein the control means includes a saddle position setting means for setting a saddle position based on the electric load and the engine speed. Type generator control device.
前記巻線は、巻き数及び/又は巻き方向の異なる複数の巻線を有し、
前記制御手段は、前記電気負荷と前記エンジン回転数とに基づいて前記複数の巻線から最適な巻線を選択する巻線設定手段をそなえている
ことを特徴とする、請求項8記載の永久磁石式発電機の制御装置。
The winding has a plurality of windings having different numbers and / or winding directions,
9. The permanent control according to claim 8, wherein the control means includes winding setting means for selecting an optimum winding from the plurality of windings based on the electric load and the engine speed. Magnet generator control device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0654463A (en) * 1992-07-29 1994-02-25 Mitsubishi Electric Corp Electronic controller for vehicle
JP2006288139A (en) * 2005-04-04 2006-10-19 Mitsubishi Motors Corp Control unit for on-vehicle generator
JP2006345591A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Fuji Seratekku Kk Flux controller in permanent magnet generator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0654463A (en) * 1992-07-29 1994-02-25 Mitsubishi Electric Corp Electronic controller for vehicle
JP2006288139A (en) * 2005-04-04 2006-10-19 Mitsubishi Motors Corp Control unit for on-vehicle generator
JP2006345591A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Fuji Seratekku Kk Flux controller in permanent magnet generator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011047363A (en) * 2009-08-28 2011-03-10 Honda Motor Co Ltd Electric apparatus of vehicle

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