JP2009515497A - オルタネータのような回転電気機械によって送出される電流の測定 - Google Patents

Abstract

【課題】 マイクロコントローラによる処理動作量、および、マイクロコントローラのメモリの使用量を抑えながら、オルタネータなどの回転電気機械から出力される電流を決定するデバイス、および、デバイスを制御する方法を提供する。
【解決手段】 回転電気機械は、ステータ（１０）と、ロータ（１１）と、電気負荷（バッテリ１４および電気装置１５）に電力供給する回転電気機械内の電流を測定するための本発明のデバイスを備えている。このデバイスは、ステータ（１０）と電気負荷との間を流れる電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４）を測定することを可能にするために、それらの間に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転電気機械によって、詳細には、オルタネータまたはオルタネータスタータによって、例えば、自動車エンジンの動作を管理するために送出される電流の測定に関する。

本発明は、例えば、追加の電気エネルギーが必要なときに、オルタネータがエンジンに課す抵抗トルクを考慮したエンジン管理が必要とされる、全てのタイプの車両に適用しうるものである。

回転電気機械、特にオルタネータは、通常、
− ステータと、
− ロータとを備えている。

オルタネータは、伝達ベルトのような動力伝達手段を介して、自動車のエンジンのクランクシャフトに結合されている。したがって、オルタネータは、エンジンによって駆動され、その結果、１つ以上のバッテリ、および、種々の品目の電気装置に供給するための電気エネルギーを生成する。１つ以上のバッテリおよび電気装置を、以下、電気負荷と呼ぶ。

これらの電気負荷が使用に供されると、オルタネータによって出力される電流は、需要を満たすために、増加させなければならない。

したがって、オルタネータは、熱エンジンに、さらなる抵抗トルクを課すこととなる。そのため、エンジン制御手段が、十分な速度を維持するために、エンジンに供給する混合ガスに十分な燃料を混入させることができないような場合には、エンスト（エンジン失速）を発生させるおそれがある。一般には、このようなエンジン制御手段は、エンジンの動作をよりよく管理しうるようにする。

エンジンの管理を改善するためには、エンジン制御手段の入力パラメータを最適に選んで、オルタネータの動作状態を忠実に示すイメージを創出することが必要である。

特許文献１において、エンジン制御手段に与えられるパラメータは、オルタネータのロータの励磁コイル中を流れる電流を表わす信号である。このために、特許文献１は、３つの主要部分、すなわち、ロータ巻線中を流れる電流を測定する回路、測定された値を記憶する回路、および、励磁電流のレベルを表わす信号を送出することができる回路を備えるデバイスを提案している。

そして、この信号から、出力されている電流、および、オルタネータの抵抗トルクを導出するために、この信号を、オルタネータの外部のシステム、例えば、エンジン制御手段により処理する。しかしながら、この情報を用いる車両のエンジン制御手段は、その車両に搭載される可能性のある全てのオルタネータの特性を、メモリ内に保持していなければならない（あらかじめ記録された値の形態で）。それには、エンジン制御手段に大きな記憶容量を必要とし、また、自動車製造業者にとって、費用のかかる仕事である。

自動車製造業者は、今日、励磁電流を表わす信号ではなくて、オルタネータによって出力される電流値を直接受け取るエンジン制御手段を望んでいる。しかしながら、オルタネータによって出力される電流の決定を、励磁巻線中を流れる電流に基づいて達成するためには、通常組み込まれているマイクロコントローラ、例えば、従来の電圧レギュレータの限られた記憶容量と相容れない、電流を処理するための大きな記憶容量を必要とする。この電流の決定は、実際には、通常、複雑な表に基づいて行われる。この表は、オルタネータから、その回転速度に応じて出力される電流、励磁電流、温度、および、電圧レギュレータによって測定されるバッテリ電圧を記憶しなければならない。
国際公開第ＷＯ０２／０７１５７０号公報

したがって、本発明の目的とする解決すべき１つの技術的課題は、
− マイクロコントローラによる処理動作量、および、マイクロコントローラのメモリの使用量を抑えながら、オルタネータによって出力される電流を決定することと、
− この決定を、単純かつ経済的に実行することと、
− オルタネータによって出力される電流に関する情報を、オルタネータの外部のシステムに送出することとを可能にする、オルタネータの電流の測定デバイス、および、この測定デバイスを制御する方法を提供することである。

上述の技術的課題を解決するために、本発明は、第１に、ステータと電気負荷との間を流れる電流を測定する測定デバイスを提供する。

本発明によれば、オルタネータによって出力される電流の値に関する情報を、容易に得ることができる。さらに、例えば温度のような、いくつかの数のパラメータの影響が取り除かれる。

上述の技術的課題を解決するために、本発明では、第２に、スイッチとも呼ばれるスイッチング手段が、電流が測定されている時間幅の間、第１の位置をとるように制御され、この時間幅以外では、第２の位置をとるように制御されている、電流の測定デバイスの制御方法を提供する。

したがって、スイッチング手段を制御することによって、測定デバイスに設けられている抵抗を通って電流が流れている時間を制限することが可能になる。それにより、熱消散は抑えられる。さらに、抵抗は、温度の関数としてほとんど変化しないから、回転電気機械の働きがどのようなものであろうと、測定される電圧降下の信頼性は高くなる。

本発明は、さらに、電気負荷に電力供給を行うことができる、オルタネータまたはオルタネータスタータなどの回転電気機械であって、
− ステータと、
− ロータと、
− 電気負荷に電力供給を行う回転電気機械内にあらわれる電流を測定するためのデバイスとを備えてなり、
ステータと電気負荷との間を流れる電流を測定するために、ステータの出力と電気負荷との間に、デバイスが配置されていることを特徴とする機械を提供するものである。

本発明は、さらに、電気負荷に電力供給を行うことができる、オルタネータまたはオルタネータスタータなどの回転電気機械であって、
− ステータと、
− ロータと、
− 電気負荷に電力供給を行う回転電気機械内にあらわれる電流を測定するためのデバイスとを備えてなり、
このデバイスによって、デバイスに設けられている抵抗の少なくとも１つの端子上の電圧を測定するように構成されていることを特徴とする機械を提供するものである。

本発明は、さらに、電気負荷に電力供給を行うことができる、オルタネータまたはオルタネータスタータなどの回転電気機械であって、
− ステータと、
− ロータと、
− 電気負荷に電力供給を行う回転電気機械内にあらわれる電流を測定するためのデバイスとを備えてなり、
このデバイスによって、デバイスに設けられているホール効果センサを用いて、電流を測定するように構成されていることを特徴とする機械を提供するものである。

本発明の他の特徴、利点、または結果は、例として示す添付図面に基づく以下の説明により、明らかになると思う。

以下の説明において、自動車用オルタネータのような回転電気機械を例とする。

図１は、ステータ１０、すなわちアーマチュアを有するオルタネータを示している。

本明細書において、ステータは、互いに１２０°の角度をなして、ステータの３つの相、すなわち、第１の相１、第２の相２、第３の相３を形成している３つのコイルを有している。しかし、変形例として、相数は、３つ未満である場合もあるし、また、３つを超えている場合もある。

ステータの相は、その適用例に応じて、スター結線またはデルタ結線により、互いに接続されている。

ロータ１１は、ロータとエンジンとの間の、例えば伝達ベルトのような動力伝達手段を介して、車両のエンジン１８によって回転するようにされている。

ロータ１１すなわち界磁巻線は、ステータの各相に交流電流である電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３を発生させる回転磁界を生成する。

各電流は、正の半波と負の半波を有する。

ステータの各相は、それぞれ、１対の電子素子１９に接続されている。これらの電子素子は、例えば、ダイオード、ツェナーダイオード、またはトランジスタである。これらのスイッチング用の電子素子がダイオードである場合には、各相は、正ダイオードと呼ばれるダイオードのアノードと、負ダイオードと呼ばれる、もう１つのダイオードのカソードとに接続されている。これら２つのダイオードは、問題としている相に対する、１対の電子素子を形成している。

正ダイオードのカソードは、車両ネットワークの電圧に接続されており、また、負ダイオードのアノードは、システムの接地電位４に接続されている。

これらの正ダイオードおよび負ダイオードは、１つ以上の辺を有する整流器、すなわちブリッジ整流器とも呼ばれる電流整流手段を形成している。

例えば図５〜図７に示されているように、第１の相、第２の相、第３の相にあらわれる電圧Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３は変形されて、立ち上がり端３１および立ち下がり端３３により分離されたローレベル３４およびハイレベル３２を有する矩形信号形状となる。

ハイレベルの電圧は、例えば、バッテリ電圧Ｖｂａｔに、整流手段の電子素子１９の接合電圧を加えた電圧に等しい。電子素子は、例えばダイオードであり、接合電圧は、例えば０．８ボルトである。

ローレベルの電圧は、例えば、接地電圧から、整流手段の電子素子１９の接合電圧を差し引いた電圧に等しい。

各相から出力された電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は、オルタネータのアーマチュアのインダクタンスによって平滑化されて、実質的に正弦波形状を維持する。各相から出力された、これらの電流は、整流手段の各片側の辺を、電子素子１９の導電状態および非導電状態に応じて流れる。

整流手段による電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の整流によって、オルタネータによって送出される整流電流Ｉ４が形成される。

整流電流Ｉ４は、低振幅の交流成分を重畳された、大きな直流成分を有する。交流成分は、正弦波キャップ２８の形状をしている。これらの正弦波キャップは、各相の出力にあらわれる、実質的に正弦波の電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の頂部によって形成される。

この整流電流Ｉ４は、電気負荷、すなわち、１つ以上のバッテリ１４および電気装置１５に供給される。

整流手段のダイオードは、また、１つ以上のバッテリが、ステータ巻線に放電するのを防止していることにも留意されたい。

整流手段の出力５における、オルタネータの電圧は、ロータの、したがってエンジンの回転速度の増加とともに増加する。しかしながら、バッテリ１４には、一定の電圧を超過する電圧を印加してはいけない。そうでないと、バッテリ１４は、電解質の過熱のために破壊されてしまう。

そのため、レギュレータ１３が、エンジンの全回転範囲において、車両の搭載システム上にあらわれる電流を一定に保っている。

これを実行するために、レギュレータ１３は、ワイヤ素子１６を介して、整流手段の端子またはバッテリの端子で測定される電圧に応じて、ロータ１１を通って流れる励磁電流Ｉｅｘを調整する。レギュレータの状態（通常動作モードまたは低下動作モード）に応じて、測定される電圧を選択することができる。

搭載システム上にあらわれる電圧が、基準調整電圧（例えば１４ボルト）未満である場合には、レギュレータは、高い励磁電流Ｉｅｘを維持する。

搭載システム上にあらわれる電圧が、基準調整電圧を超過している場合には、搭載システムのこの電圧を減らすために、レギュレータ１３は、励磁電流Ｉｅｘを下げる。

搭載システム上にあらわれる電圧が、基準調整電圧よりも低くなると、励磁電流は、再び増加する。それによって、サイクルは再び始まる。

適切に調整を行うことができるように、レギュレータは、ワイヤ素子２７を介して、接地電位に接続されている。

オルタネータの抵抗トルクは、オルタネータによって出力される電流、その電流によって供給される電圧、ロータの回転速度、およびオルタネータの効率に依存する。用いる計算を単純化するために、等価な連続パラメータだけを考慮する。したがって、例えば、抵抗トルクを計算するために、整流電流Ｉ４の平均値が用いられる。

抵抗トルクを計算するために、この平均値が、エンジン制御手段１７に伝達される。一変形例において、レギュレータは、オルタネータの利用可能な全てのパラメータおよび全ての特性を保持しているから、レギュレータ自体で、抵抗トルクを計算することができる。

したがって、オルタネータ内にあらわれる電流を測定するデバイスで、オルタネータのステータと、例えば、搭載システムに接続されている１つ以上のバッテリ１４、および電気装置１５を含む電気負荷との間を流れる電流を測定することができる。

第１の実施形態が、図１に示されている。図１において、測定デバイスは、整流手段の出力５における整流電流Ｉ４を測定する。整流手段は、ステータ１０の出力に接続されている。

測定デバイスは、整流手段に直列に、整流手段の出力５に接続された抵抗６を備えている。演算処理デバイス１２が、２つのワイヤ素子９ａ、９ｂを介して、抵抗６の両端子の電圧を測定する。抵抗６は、そこを通って流れる電流を体現する体現体である。このために、例えば、この測定を行おうとするときに、演算処理デバイスが起動される。

その後、演算処理デバイス１２は、例えば、測定された電圧を利用可能にするために、その電圧を増幅して、処理する。次に、この電圧は、実プロトコルとして、または、デューティサイクル比の形態でコード化され、次いで、車両のエンジン１８に作用を及ぼすエンジン制御手段１７に送られる。それに反応して、エンジンは、加速または減速する。それは、ロータ１１の回転に影響を与える。

抵抗を用いることによって、測定が単純化されて、かつ、経済的になる。さらに、抵抗は、温度の関数として、ほとんど変化しないから、測定される電圧降下の信頼性が高くなる。

大電流（２００アンペアまでの）の通過による、エネルギーの過度に大きな消散を避けるために、演算処理デバイス１２に接続された制御素子８によって開閉が制御されるスイッチング手段７を、抵抗６に並列に設けるという対策が、測定デバイスに対してなされている。

スイッチング手段７は、例えば、トランジスタである。

スイッチング手段７が開いているとき、整流電流Ｉ４は、抵抗６を通って流れており、演算処理デバイスは、抵抗６の両端子間の電圧降下を測定する。

電圧降下は、抵抗６中を整流電流Ｉ４が流れるために生じる。演算処理デバイス１２は、この電圧降下から、それに応じた、整流電流Ｉ４の平均値を導出する。

さらに、スイッチング手段７が閉じられているとき、整流電流Ｉ４は、スイッチング手段７を通って流れており、したがって、抵抗は短絡されている。これは、スイッチング手段の抵抗が、抵抗６の抵抗よりも小さいからである。このとき、演算処理デバイス１２による測定はなされない。

スイッチング手段７は、整流電流Ｉ４が測定されている時間幅ΔＴの間、第１の位置をとるように制御されており、そして、この時間幅ΔＴ以外では、第２の位置をとるように制御されている。

少なくとも１つの相上にあらわれる電圧にしたがって、スイッチング手段７を、その第１の位置および第２の位置をとるように制御することができる。これによって、少なくとも１つの相上にあらわれる電圧の周期Ｐに同期するように、測定を適合させることが可能になる。

一変形例において、抵抗６を、ホール効果センサで置き換えることが可能である。ホール効果センサは、その出力に、ホール効果センサを通って流れる電流の強度に比例した電圧を出力する。ホール効果センサは、エネルギーをほとんど消散しない。したがって、ホール効果センサを用いると、オルタネータの整流手段の出力にあらわれる整流電流Ｉ４を、連続的に測定することが可能になる。したがって、この場合には、スイッチング手段７は存在しない。演算処理デバイスが作動していれば、測定を開始する瞬間を決定するのは、演算処理デバイスである。少なくとも１つの相上に表れる電圧によって、演算処理デバイスのこの作動を生じさせることができる。

測定は、例えば、平均値が決定される測定のうちの１つのサンプルであってもよい。そのサンプルに対して、整流電流Ｉ４の平均値を明示するように定められている補正係数が適用される。

一変形例において、複数のサンプルの各測定に対し、補正を加えることができる。整流電流の平均値を決定する別のいくつかの方法があり、本発明の方法は、上述の例に限定されない。

少なくとも１つの相上にあらわれる少なくとも１つの電圧を認識することによって、測定を開始する瞬間が決定されるから、測定は全て、それらの相の電流の正弦波キャップの同等の部分においてなされる。それは、より単純な処理で、整流電流Ｉ４の平均値を得ることを可能にする。

一変形例において、第１の相、第２の相、または第３の相から出力される電流を、例えば、整流手段の片側の辺の１つで測定することが可能である。したがって、ホール効果センサの規模が縮小される。

これは、整流手段の片側の辺の各々において、平均値が整流電流Ｉ４の平均値の３分の１である電流しか導線を通って流れないので、導線の断面が、より小さいからである。

したがって、図２に示されている第２の実施形態において、整流手段の片側の辺の１つを通って流れる電流が測定される。

直列接続された抵抗６とスイッチング手段７が、例えばダイオードのような電子素子１９の両端子間に、電子素子１９と並列に配置されている。

スイッチング手段7は、演算処理デバイス１２によって、制御素子８を介して制御される。スイッチング手段７が開いていると、電流Ｉ１は、電子素子１９を通って流れる。スイッチング手段７が閉じていると、電流Ｉ１は、抵抗６に迂回して流れる。そして、抵抗６の両端子間の電圧降下が、演算処理デバイス１２によって、ワイヤ素子９ａ、９ｂ、２７を介して測定される。ワイヤ素子９ａ、９ｂは、それぞれ、抵抗６の端子の各１つに接続されている。ワイヤ素子２７は、レギュレータを、接地電位に接続している。これらのワイヤ素子は、電圧降下の決定を行う回路部分を確定している。したがって、抵抗６の少なくとも１つの端子上の電圧を測定することが可能である。

ワイヤ素子９ａと２７との間にある回路部分の電圧降下が測定されると、次に、電流を決定する際には、整流手段に内在している線路抵抗を考慮に入れることが必要になる。

ワイヤ素子９ａと９ｂとの間にある回路部分の電圧降下が測定されると、すなわち、抵抗６の両端子間の電圧降下が直接測定されると、次に、電流を決定する際に、整流手段の線路抵抗を考慮に入れる必要はない。

抵抗６およびスイッチング手段７は、これら２つの素子内の電圧降下が、ダイオードである電子素子１９の接合電圧未満であるように、適合化されていなければならない。したがって、スイッチング手段７が閉じると、電流Ｉ１は、抵抗６に迂回して流れる。

抵抗内における、エネルギーの過度に大きな消散を避けるために、また、電流が電子素子１９の導電相に回り込まないように、スイッチング手段７は、短い時間幅ΔＴしか閉じられない。

図３に示されている別の一実施形態において、抵抗６は、電子素子１９に直列に配置されている。スイッチング手段７は、抵抗６の両端子間に、抵抗６に並列に配置されている。

整流手段の通常の動作中には、スイッチング手段７は、閉じられている。電流を測定するときには、スイッチング手段７は開かれて、したがって、電流Ｉ１は抵抗６に迂回して流れる。この電圧情報は、ワイヤ素子９ａ、９ｂ、２７を介して、演算処理デバイス１２によって利用可能になる。

図２に示されている実施形態とは異なり、電子素子１９に応じて、抵抗６の抵抗値を選ぶ必要はない。

したがって、より高い抵抗値の抵抗を選ぶことが可能になり、そのため、測定される電圧降下は、より大きくなる。それによって、図２に示されている実施形態よりも精度の低い増幅器を用いて、処理を行うことが可能になる。

抵抗中を電流が流れている間、測定と、その処理とを行なうために、演算処理デバイスが作動する。スイッチング手段７の制御と同様にして、すなわち、第１の相、第２の相、第３の相上にあらわれる、少なくとも１つの電圧を分析することによって、この演算処理デバイスの制御を行うことができる。

一変形例として、図４に示すように、ホール効果センサ２５を用いることが可能である。

ホール効果センサ２５は、例えば、環状の磁気回路２６のエアギャップ内に搭載されている。

ホール効果センサは、ほとんどエネルギーを消散しないから、整流手段の片側の辺を通って流れる電流を連続的に測定することができる。しかしながら、ホール効果センサ内を流れる電流の測定および処理を行なうためには、ワイヤ素子９を介してホール効果センサに電気的に接続されている演算処理デバイス１２を作動させることが必要である。第１の相、第２の相、第３の相上にあらわれる、少なくとも１つの電圧を分析することによって、この演算処理デバイスの制御を行うことができる。

次に、整流電流Ｉ４の平均値を決定するために、測定が、演算処理デバイスによって補正される。

上述の全ての例において、演算処理デバイス１２は、レギュレータ１３内に一体化されている。これによって、全体サイズの縮小が可能になる。

一変形例において、演算処理デバイス１２を、レギュレータから分離することができる。

電圧降下は、ダイオードのような、いかなる電子素子１９も含まない回路部分において決定される。それによって、電流の測定が容易になる。これは、ダイオードにおいては、抵抗が温度の関数として変化するからである。そのために、電圧降下の値を、温度の関数として補正することが必要になる。さらに、ダイオードは、その製造に起因する分散現象を受ける。それによって、測定のばらつきが生じる場合がある。

図２、図３は、スイッチング手段７が、ステータと接地電位との間にある、整流手段の負側の片側の辺上に存在することを示している。この構成によって、スイッチング手段がトランジスタである場合には、０〜１０ボルトの間での制御が可能になる。

一変形例において、バッテリ電位とステータとの間の、正側の片側の辺上で、電圧降下を測定することができる。スイッチング手段７の制御は、それに合うように適合化されていなければならない。

全ての場合において、電流の正弦波キャップの同じ部分で、連続測定が行なわれるように、スイッチング手段の制御を行うことが必要である。

スイッチング手段７は、電流が測定されている時間幅ΔＴの間、第１の位置をとるように制御され、この時間幅ΔＴ以外では、第２の位置をとるように制御される。

図５に示すように、第１の制御方法においては、電流が測定される出力を有する相にあらわれる電圧にしたがって、スイッチング手段が制御される。

この相の電圧が、例えば、ワイヤ素子２１、２２、２３を介して、レギュレータ１３に送出される。

この方法は、次のステップを含んでいる。

電流が測定される出力を有する相、すなわち、第１の相上にあらわれる電圧Ｕ１を、レギュレータが測定する。

レギュレータは、この第１の相上にあらわれる電圧の周期Ｐを測定する。

レギュレータは、周期Ｐに比例した期間ΔＰを計算する。期間ΔＰは、例えば、周期Ｐを４で割ったもの（Ｐ／４）に等しい。

レギュレータは、さらに、第１の相上にあらわれる電圧の立ち下がり端の時刻である、第１の時刻ｔ１を検出する。

第１の時刻ｔ１に期間ΔＰを加えた時刻と等しい、第２の時刻ｔ２から、スイッチング手段７は、第１の相の電流が測定される第１の位置にセットされる。

第２の時刻ｔ２に時間幅ΔＴを加えた時刻と等しい、第３の時刻ｔ３から、スイッチング手段７は、第１の相の電流が測定されない第２の位置にセットされる。

図６に示すように、第２の制御方法においては、電流が測定される出力を有する相（第１の相）以外の、少なくとも１つの相上にあらわれる電圧にしたがって、スイッチング手段が制御される。

ステータが、３つの相を有する場合には、この方法は、次のステップを含む。

レギュレータが、第３の相３の電圧Ｕ３を測定する。

レギュレータ１３は、第３の相３の電圧Ｕ３の立ち上がり端の時刻である、第１の時刻ｔ１を検出する。

次に、第１の時刻ｔ１から、スイッチング手段７は、第１の相上にあらわれる電流が測定される第１の位置にセットされる。

第１の時刻ｔ１に時間幅ΔＴを加えた時刻に等しい第２の時刻ｔ２から、スイッチング手段７は、電流が測定されない第２の位置にセットされる。

図７に示すように、第３の制御方法においては、ステータの第１の相の出力にあらわれる電流の測定を行うために、第２の相および第３の相の電圧情報が用いられる。

このために、レギュレータは、第２の相２の電圧Ｕ２を測定する。

レギュレータは、第３の相３の電圧Ｕ３を測定する。

レギュレータは、第３の相３の電圧Ｕ３が、第２の相２の電圧Ｕ２と、互いにハイレベルで組み合う第１の時刻ｔ１を検出する。

そして、第１の時刻ｔ１から、スイッチング手段７は、第１の相の電流が測定される第１の位置にセットされる。

第２の時刻ｔ２から、スイッチング手段７は、第１の相の電流が測定されない第２の位置にセットされる。第２の時刻ｔ２は、例えば、第２の相２の電圧Ｕ２が、第３の相３の電圧Ｕ３と、もはや、互いにハイレベルで組み合わなくなる時刻として検出される。

第１の時刻ｔ１と第２の時刻ｔ２との間の時間幅ΔＴは、第３の相３の電圧Ｕ３の立ち上がり端と第２の相２の電圧Ｕ２の立ち下がり端との間の時間幅と一致する。この時間幅は、実質的に、整流電流の正弦波キャップの持続時間と一致する。したがって、整流電流の平均値を、より容易に決定することが可能である。

これによって、測定は、より正確になる。

それぞれの方法において、時間幅ΔＴは、１つの相上にあらわれる電圧の周期Ｐを２で割った時間幅よりも短い。時間幅ΔＴは、１周期を６で割った時間幅よりも短いのが有利である。時間幅ΔＴは、例えば、数十マイクロ秒前後である。

それぞれの相上にあらわれる電圧は、同じ周期Ｐを有していることに留意されたい。

したがって、本発明は、ステータと電気負荷（バッテリ１４および電気装置１５）との間に流れる１つの電流を測定することによって、回転電気機械の動作中、実時間でオルタネータの抵抗トルクを決定することを可能にする。

本発明は、上述の実施形態に制限されない。上記においては、本発明を、オルタネータと関連付けて説明したが、本発明は、オルタネータスタータ、または電磁リターダのような回転電気機械にも適用可能である。

ステータ、ロータ、および測定デバイスは、共通の筐体内に配置されている。

一変形例において、測定デバイスは、ステータおよびロータが配置されている筐体と異なるボックス内に配置されている。このボックスは、電気的接続によって、筐体に接続されている。

本発明の第１の実施形態を示す電子回路図である。 本発明の第２の実施形態を示す電子回路図である。 本発明の第３の実施形態を示す電子回路図である。 本発明の第４の実施形態を示す電子回路図である。 電流の測定デバイスを制御する第１の方法を示すグラフである。 電流の測定デバイスを制御する第２の方法を示すグラフである。 電流の測定デバイスを制御する第３の方法を示すグラフである。

符号の説明

１ 第１の相
２ 第２の相
３ 第３の相
４ 接地電位
５ 整流手段の出力
６ 抵抗
７ スイッチング手段
８ 制御素子
９、９ａ、９ｂ、１６、２１、２２、２３、２７ ワイヤ素子
１０ ステータ
１１ ロータ
１２ 演算処理デバイス
１３ レギュレータ
１４ バッテリ
１５ 電気装置
１７ エンジン制御手段
１８ エンジン
１９ 電子素子
２５ ホール効果センサ
２６ 磁気回路
２８ 正弦波キャップ
３１ 立ち上がり端
３２ ハイレベル
３３ 立ち下がり端
３４ ローレベル
Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３ 電流
Ｉ４ 整流電流
Ｉｅｘ 励磁電流
Ｐ 周期
ｔ１ 第１の時刻
ｔ２ 第２の時刻
ｔ３ 第３の時刻
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３ 電圧
ΔＰ 期間
ΔＴ 時間幅

Claims (23)

1. 電気負荷に電力供給を行うことができる、オルタネータまたはオルタネータスタータなどの回転電気機械であって、
   − ステータ（１０）と、
   − ロータ（１１）と、
   − 前記電気負荷（１４、１５）に電力供給を行う回転電気機械内にあらわれる電流を測定するためのデバイスとを備えてなり、
   このデバイスは、前記ステータと電気負荷（１４、１５）との間を流れる電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４）を測定するために、前記ステータ（１０）の出力と前記電気負荷（１４、１５）との間に配置されていることを特徴とする回転電気機械。
2. 電流整流器は、前記ステータの出力に接続されており、かつ前記電流整流器の出力（５）における電流（Ｉ４）を測定するために、前記デバイスは、前記電流整流器の出力と前記電気負荷（１４、１５）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の機械。
3. 前記ステータ（１０）は、１つ以上の相を有しており、前記１つ以上の相のうちの１つの相（１、２、３）の出力における電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３）を測定するために、前記デバイスは、前記電流整流器の片側の辺の１つに配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の機械。
4. 前記デバイスは、抵抗（６）を備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の機械。
5. 前記デバイスは、前記抵抗（６）の少なくとも１つの端子上の電圧を測定するように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の機械。
6. 前記デバイスは、前記抵抗（６）の２つの端子上の電圧を測定するように構成されていることを特徴とする、請求項４または５に記載の機械。
7. 前記デバイスは、スイッチ（７）を備えていることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１つに記載の機械。
8. 前記デバイスは、ホール効果センサ（２５）を備えていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１つに記載の機械。
9. ステータと電気負荷（１４、１５）との間を流れる電流（Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４）を測定するために、前記ステータ（１０）の出力と前記電気負荷（１４、１５）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１つに記載の回転電気機械における電流を測定するためのデバイス。
10. スイッチ（７）は、電流が測定されている時間幅（ΔＴ）の間、第１の位置をとるように制御されており、かつ、前記時間幅（ΔＴ）以外では、第２の位置をとるように制御されていることを特徴とする、請求項７に記載の回転電気機械における電流を測定するためのデバイスの制御方法。
11. 前記電流は、電流整流器の出力（５）において測定されることを特徴とする、請求項１０に記載の制御方法。
12. 前記スイッチ（７）は、少なくとも１つの相上にあらわれる電圧にしたがって制御されることを特徴とする、請求項１０または１１に記載の制御方法。
13. 前記電流は、ステータの１つの相（１、２、３）の出力において測定されることを特徴とする、請求項１０に記載の制御方法。
14. 前記スイッチ（７）は、前記電流が測定される出力を有する相上にあらわれる電圧にしたがって制御されることを特徴とする、請求項１３に記載の制御方法。
15. 前記ステータ（１０）は、いくつかの相（１、２、３）を有しており、かつ、前記スイッチ（７）は、前記電流が測定される出力を有する相以外の、少なくとも１つの相上にあらわれる電圧にしたがって、前記第１の位置をとるように制御されることを特徴とする、請求項１３に記載の制御方法。
16. − レギュレータによって、第１の相（１）上にあらわれる電圧（Ｕ１）を測定するステップと、
    − 前記レギュレータによって、前記第１の相（１）上にあらわれる電圧の周期（Ｐ）を測定するステップと、
    − 前記レギュレータによって、前記周期（Ｐ）に比例した期間（ΔＰ）を計算するステップと、
    − 前記レギュレータによって、前記第１の相（１）上にあらわれる電圧の立ち下がり端の時刻である、第１の時刻（ｔ１）を検出するステップと、
    − 前記第１の時刻（ｔ１）に前記期間（ΔＰ）を足し合わせた時刻である第２の時刻（ｔ２）から、前記スイッチ（７）を前記第１の位置にセットするステップと、
    − 前記第２の時刻（ｔ２）に前記時間幅（ΔＴ）を足し合わせた時刻である第３の時刻（ｔ３）から、前記スイッチ（７）を前記第２の位置にセットするステップとを含むことを特徴とする、請求項１４に記載の制御方法。
17. 前記期間（ΔＰ）は、前記周期（Ｐ）を４で割った期間と等しいことを特徴とする、請求項１６に記載の制御方法。
18. − ３つの相（１、２、３）を有する前記ステータ（１０）の第１の相（１）の出力における電流（Ｉ１）を測定するステップと、
    − レギュレータによって、第３の相（３）の電圧（Ｕ３）を測定するステップと、
    − 前記レギュレータによって、前記第３の相の電圧の立ち上がり端の時刻である、第１の時刻（ｔ１）を検出するステップと、
    − 前記第１の時刻（ｔ１）から、前記スイッチ（７）を、前記第１の位置にセットするステップと、
    − 前記第１の時刻（ｔ１）に前記時間幅（ΔＴ）を足し合わせた時刻である第２の時刻（ｔ２）から、前記スイッチ（７）を、前記第２の位置にセットするステップとを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の制御方法。
19. − ３つの相（１、２、３）を有する前記ステータ（１０）の第１の相（１）の出力における電流（Ｉ１）を測定するステップと、
    − レギュレータによって、第２の相（２）の電圧（Ｕ２）を測定するステップと、
    − 前記レギュレータによって、第３の相（３）の電圧（Ｕ３）を測定するステップと、
    − 前記レギュレータによって、前記第３の相の電圧（Ｕ３）が、前記第２の相（２）の電圧（Ｕ２）と、互いにハイレベルで組み合う第１の時刻（ｔ１）を検出するステップと、
    − 前記第１の時刻（ｔ１）から、前記スイッチ（７）を、前記第１の位置にセットするステップと、
    − 前記第１の時刻（ｔ１）に前記時間幅（ΔＴ）を足し合わせた時刻である第２の時刻（ｔ２）から、前記スイッチ（７）を、前記第２の位置にセットするステップとを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の制御方法。
20. 前記第２の時刻（ｔ２）は、前記第２の相の電圧（Ｕ２）が、前記第３の相（３）の電圧（Ｕ３）と、互いにハイレベルで組み合わなくなる時刻として検出されることを特徴とする、請求項１９に記載の制御方法。
21. 前記時間幅（ΔＴ）は、いずれか１つの相上にあらわれる電圧の周期（Ｐ）を２で割った時間幅よりも短いことを特徴とする、請求項１０〜２０のいずれか１つに記載の制御方法。
22. 電気負荷に電力供給を行うことができる、オルタネータまたはオルタネータスタータなどの回転電気機械であって、
    − ステータ（１０）と、
    − ロータ（１１）と、
    − 前記電気負荷（１４、１５）に電力供給を行う回転電気機械内にあらわれる電流を測定するためのデバイスとを備えてなり、
    前記デバイスによって、前記デバイスに備えられている抵抗（６）の少なくとも１つの端子上の電圧を測定するように構成されていることを特徴とする回転電気機械。
23. 電気負荷に電力供給を行うことができる、オルタネータまたはオルタネータスタータなどである回転電気機械であって、
    − ステータ（１０）と、
    − ロータ（１１）と、
    − 前記電気負荷（１４、１５）に電力供給を行う回転電気機械内にあらわれる電流を測定するためのデバイスとを備えてなり、
    前記デバイスによって、前記デバイスに設けられているホール効果センサ（２５）を用いて、前記電流を測定するように構成されていることを特徴とする回転電気機械。

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