JP2014053978A - 車両用回転電機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両用発電機1は、MOSトランジスタ50、51のオンタイミングを設定する上MOS完全オンタイミング判定部103等と、相巻線の相電圧が第1のしきい値に達した後第2のしきい値に達するまでを通電期間とし、通電期間の終了時点よりも早い時点をMOSトランジスタ50、51の導通状態を切り替える切り替えタイミングに設定するとともに、相巻線の相電圧が第3のしきい値に達した時点をオフタイミングとして設定する上MOS不完全オンタイミング演算部107等と、これらのオンタイミング、切り替えタイミングおよびオフタイミングでMOSトランジスタ50、51を駆動するドライバ170、172とを備える。
【選択図】図6
Description
電源起動・停止判定部112は、発電制御装置7のF端子から界磁巻線4に供給されるPWM信号(励磁電流)の有無を監視し、PWM信号の出力が30μ秒継続したときに電源160に起動を指示する。また、電源起動・停止判定部112は、PWM信号の出力が1秒間中断したときに電源160に停止を指示する。このようにして、界磁巻線4に励磁電流の供給が開始されたときに整流器モジュール5X等が動作を開始し、励磁電流の供給が停止したときに動作を停止するため、車両用発電機1の発電時のみ整流器モジュール5X等を動作させることで無駄な電力消費を抑えることができる。
図7において、「上アーム・オン期間」は上MOS VDS検出部120の出力信号を、「上MOS完全オン期間」はハイサイド側のMOSトランジスタ50の完全オンのタイミングを、「上MOS不完全オン期間」はハイサイド側のMOSトランジスタ50の不完全オンのタイミングを、「上MOSオン期間」はハイサイド側のMOSトランジスタ50の完全オンと不完全オンを合わせた全体のタイミングを、「下アーム・オン期間」は下MOS VDS検出部130の出力信号を、「下MOS完全オン期間」はローサイド側のMOSトランジスタ51の完全オンのタイミングを、「下MOS不完全オン期間」はローサイド側のMOSトランジスタ51の不完全オンのタイミングを、「下MOSオン期間」はローサイド側のMOSトランジスタ51の完全オンと不完全オンとを合わせた全体のタイミングをそれぞれ示している。また、TFB1 、TFB2 、目標電気角、ΔTについては後述する。
同様に、ローサイド側のMOSトランジスタ51のオフタイミングは以下のようにして設定される。上MOS・TFB時間演算部106は、半周期前のハイサイド側のMOSトランジスタ51を不完全オンに切り替えてから上アーム・オン期間の終了時点までの時間TFB1 (図7)を演算し、下MOS不完全オンタイミング演算部109は、このTFB1 から目標電気角を差し引いたΔTを求める。下MOS不完全オンタイミング演算部109は、半周期前に上MOS不完全オンタイミング演算部107で用いられた上MOS完全オン期間をΔTに基づいて補正して下MOS完全オン期間を設定し、MOSトランジスタ51の不完全オンへの切り替えタイミングを決定している。具体的には、補正係数をαとしたときに、下MOS完全オン期間は、以下の式で設定される。
このようにして、ダイオード整流を行う場合と同じ周期で、ハイサイド側のMOSトランジスタ50とローサイド側のMOSトランジスタ51が交互にオンされ、MOSトランジスタ50、51を用いた低損失の整流動作が行われる。
次に、目標電気角の設定手法について説明する。目標電気角は、回転数に応じた値が設定される。それは、MOSトランジスタ50、51を不完全オンするタイミングが上アーム・オン期間や下アーム・オン期間の終了時点よりも遅くならないように同期制御を行うために必要な目標電気角の値(最小値)が回転数に依存するからである。具体的には、上述した上MOS不完全オンタイミング演算部107や下MOS不完全オンタイミング演算部109における不完全オンタイミングの設定動作について説明したように、(A)車両の加減速に伴う回転変動、(B)エンジン回転の脈動、(C)電気負荷の変動、(D)所定のプログラムをCPUで実行して制御部100を実現する場合の動作クロック周期の変動、(E)ドライバ170、172にMOSトランジスタ50、51をオフする指示を出してから実際にオフされるまでのターンオフ遅れ、などに伴ってΔTが0にならないのと同じ理由で、必要な目標電気角の値を回転数に応じて変化させている。
5、6 整流器モジュール群
101 回転数演算部
103 上MOS完全オンタイミング判定部
104 下MOS完全オンタイミング判定部
107 上MOS不完全オンタイミング演算部
109 下MOS不完全オンタイミング演算部
113 上MOSオフタイミング判定部
114 下MOSオフタイミング判定部
170、172 ドライバ
Claims (9)
- 2相以上の相巻線を有する電機子巻線(2、3)と、
ダイオードが並列接続されたスイッチング素子(50、51)によって構成される複数の上アームおよび下アームを有するブリッジ回路を構成し、前記電機子巻線の誘起電圧を整流するスイッチング部(5、6)と、
前記スイッチング素子のオンタイミングを設定する第1のタイミング設定部(103、104)と、
前記相巻線の相電圧が第1のしきい値に達した後第2のしきい値に達するまでを通電期間とし、前記通電期間の終了時点よりも早い時点を前記スイッチング素子の導通状態を切り替える切り替えタイミングに設定するとともに、前記相巻線の相電圧が第3のしきい値に達した時点を前記スイッチング素子のオフタイミングとして設定する第2のタイミング設定部(107、109、113、114)と、
前記第1のタイミング設定部によって設定されたオンタイミングと、前記第2のタイミング設定部によって設定された切り替えタイミングおよびオフタイミングで前記スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動部(170、172)と、
を備えることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1において、
前記第3のしきい値は、バッテリ電圧以下、あるいは、グランド電圧以上であることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1または2において、
前記第3のしきい値は、前記第2のしきい値と同じ値であることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1〜3のいずれかにおいて、
回転数を演算する回転数演算部(101)をさらに備え、
前記切り替えタイミングは、前記回転数演算部によって演算された回転数に応じて設定されることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項4において、
前記切り替えタイミングは、前記通電期間の終了時点よりも目標電気角だけ早い時点であり、
前記目標電気角は、前記回転数演算部によって演算された回転数に応じて設定されることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1〜5のいずれかにおいて、
前記切り替えタイミングにおいて前記スイッチング素子がオンからオフに切り替えられることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1〜5のいずれかにおいて、
前記スイッチング素子は、第1のオン状態と、前記第1のオン状態よりも両端電圧が高く、前記ダイオードの順方向電圧よりも低い両端電圧を有する第2のオン状態とが選択可能であり、
前記切り替えタイミングにおいて前記スイッチング素子が第1のオン状態から第2のオン状態に切り替えられることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項7において、
前記第2のオン状態における前記スイッチング素子の両端電圧は、一定値であることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項8において、
前記相巻線の相電圧が前記第1のしきい値となるように前記スイッチング素子の両端電圧が制御されることを特徴とする車両用回転電機。
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