JP5501149B2 - Phase control device, battery charging device, and phase control method - Google Patents

Phase control device, battery charging device, and phase control method Download PDF

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Description

本発明は、位相制御装置、バッテリ充電装置、および位相制御方法に関する。   The present invention relates to a phase control device, a battery charging device, and a phase control method.

二輪車等に用いられるバッテリ充電装置は、エンジン側から回転駆動される三相交流発電機(以下、単に「交流発電機」ともいう)が出力する三相交流出力電圧を、順変換(交流/直流変換)して直流出力電圧とし、この直流出力電圧によりバッテリに充電電流を流す。この場合、バッテリ充電を効率良く行うために、交流発電機の発電量を制御するため、順変換を行う整流回路における通電タイミングの進角/遅角制御が行われている。   A battery charging device used in a motorcycle or the like converts a three-phase AC output voltage output from a three-phase AC generator (hereinafter also simply referred to as “AC generator”) rotated from the engine side into a forward conversion (AC / DC). Conversion) to obtain a DC output voltage, and a charging current is supplied to the battery by the DC output voltage. In this case, in order to efficiently charge the battery, in order to control the power generation amount of the AC generator, the advance / retard angle control of the energization timing in the rectifier circuit that performs forward conversion is performed.

進角/遅角制御は、交流発電機の交流出力電圧の位相に対して、バッテリ充電装置内の整流部を構成するスイッチング素子の通電タイミングを進角側、または遅角側に移動させることにより、交流発電機の発電量を制御するものである。この進角/遅角制御では、バッテリの電圧が基準電圧よりも低くバッテリ充電を必要とする場合、バッテリ充電装置を遅角制御(バッテリ充電状態)し、バッテリの電圧が基準電圧よりも高く充電を必要としない場合、バッテリ充電装置を進角制御(バッテリから交流発電機へエネルギーを放電する状態)とする。   The advance / retard control is performed by moving the energization timing of the switching element constituting the rectifier in the battery charger to the advance side or the retard side with respect to the phase of the AC output voltage of the AC generator. The power generation amount of the AC generator is controlled. In this advance / retard control, when the battery voltage is lower than the reference voltage and the battery needs to be charged, the battery charger is retarded (battery charged), and the battery voltage is charged higher than the reference voltage. If the battery charger is not required, the battery charger is set to advance control (a state in which energy is discharged from the battery to the AC generator).

この進角/遅角制御において、従来の三相交流磁石式の三相交流発電機と組み合わせるバッテリ充電装置では、進角/遅角制御に必要な各相の出力電圧の位相検出を、磁界を電流に変換する素子(ホール素子等)または各相巻線と並列に巻かれたサブコイル(交流出力電圧検出用の補助巻線)からの信号を用いて行い、スイッチング素子(Field Effect TransistorもしくはSilicon Controlled Rectifier)の通電タイミングの制御を行っていた。そのため各相に各々磁石位置検出機器(ロータの磁界の検出器)を設けるか、またはサブコイルを設ける必要があった。
例えば、特許文献1においては、交流発電機のU相にサブコイルを設け、U,V,W相電圧検出回路によりU相、V相、W相の各相の交流出力電圧に同期した信号を生成し、この同期信号を基準にして、制御回路により、スイッチング素子(FET)Q1〜Q6の通電タイミングを制御することにより、進角/遅角制御を行う技術が開示されている。
In this advance / retard angle control, the battery charger combined with the conventional three-phase AC magnet type three-phase AC generator detects the phase of the output voltage of each phase necessary for the advance / retard angle control by applying a magnetic field. Switching elements (Field Effect Transistor or Silicon Controlled) are performed using signals from elements that convert to current (Hall elements, etc.) or subcoils (auxiliary winding for AC output voltage detection) wound in parallel with each phase winding. Rectifier) energization timing was controlled. Therefore, it is necessary to provide a magnet position detecting device (a rotor magnetic field detector) or a sub coil for each phase.
For example, in Patent Document 1, a subcoil is provided in the U phase of an AC generator, and a signal synchronized with the AC output voltage of each phase of the U phase, V phase, and W phase is generated by a U, V, W phase voltage detection circuit. A technique for performing advance / retard angle control by controlling the energization timing of the switching elements (FETs) Q1 to Q6 by a control circuit on the basis of the synchronization signal is disclosed.

再公表特許WO2007/114272号公報Republished patent WO2007 / 114272

しかしながら、従来においては、進角/遅角制御を行うために、交流発電機のいずれかの相にサブコイルを設けるか、或いは磁石位置検出機器を設ける必要があるため、交流発電機は大型かつ複雑になり、結果として高価になっていた。また、ホール素子等の磁石位置検出機器を設ける場合、制御回路の電源とは別に電源供給回路が必要となり、また電源供給回路を制御する回路も必要となり、更に大型化、複雑化することになる。また、位相制御を行わないバッテリ充電装置を、位相制御を行う構成を有するバッテリ充電装置に変更する場合、ホール素子等の磁石位置検出機器を後から取り付けることとなるため、大幅な改良が必要となり交流発電機の大型化、複雑化を招いてしまうとういう問題があった。   However, conventionally, in order to perform advance / retard control, it is necessary to provide a subcoil in any phase of the AC generator, or to provide a magnet position detection device. As a result, it was expensive. In addition, when a magnet position detection device such as a hall element is provided, a power supply circuit is required in addition to the power supply of the control circuit, and a circuit for controlling the power supply circuit is also required, which further increases the size and complexity. . In addition, when a battery charging device that does not perform phase control is changed to a battery charging device that has a configuration that performs phase control, a magnet position detection device such as a Hall element will be attached later, which requires significant improvements. There has been a problem that the alternator is increased in size and complexity.

本発明は、上記問題を鑑みなされたもので、その目的は、交流発電機に接続され、交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換するブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを、三相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進角/遅角制御を行う位相制御装置において、サブコイル或いは磁石位置検出機器を設けることなく、U相、V相、W相の各相の交流出力電圧に同期した信号を生成する位相制御装置を提供することにある。また、本発明の目的は、位相制御装置で三相交流発電機の進角/遅角制御を行う場合に、交流発電機の構造を簡単化、かつ小型化し、コストの低減を図ることができる、位相制御装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to energize a switching element of a rectifying unit that is connected to an AC generator and converts AC power output from the AC generator into DC power. In the phase control device that controls the advance / retard angle with respect to the phase of the AC output voltage of the three-phase AC generator, the timing of the U phase, V phase, and W phase can be provided without providing a sub-coil or a magnet position detection device An object of the present invention is to provide a phase control device that generates a signal synchronized with the AC output voltage of each phase. Another object of the present invention is to simplify and miniaturize the structure of the alternator and reduce costs when the phase control device performs advance / retard control of the three-phase alternator. Another object is to provide a phase control device.

上記課題を解決するために、本発明は、U,V,W相からなる三相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換するブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを、前記三相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角/遅角制御を行う位相制御装置であって、前記三相交流発電機のロータの回転により発生するロータの回転周波数を示す基準交流電圧と、前記三相交流発電機のいずれか一相の交流出力電圧との位相差を算出し、該算出した位相差に基づいて、前記基準交流電圧に同期した信号を遅延させ、遅延させた該信号を、前記一相の交流出力電圧の周波数の前記基準交流電圧の周波数に対する比率の3倍に逓倍して基準信号を生成する基準信号生成手段と、前記基準信号を基に、U,V,W相からなる三相の同期信号を生成するU,V,W相電圧生成手段と、前記整流部の直流電力側の出力電圧と所定の目標との差分電圧の信号と、前記U,V,W相電圧生成手段により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角/遅角量を求める進角/遅角算出手段と、前記進角/遅角算出手段により求めた進角/遅角量により前記スイッチング素子の進角/遅角制御を行う進角/遅角制御手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides the timing of energization of the switching element of the rectifying unit configured as a bridge that converts AC power output from a three-phase AC generator composed of U, V, and W phases into DC power. A phase control device that performs advance / retard control by advancing or retarding the phase of the AC output voltage of the three-phase AC generator, the rotor being generated by the rotation of the rotor of the three-phase AC generator A phase difference between a reference AC voltage indicating the rotation frequency of the three-phase AC generator and a one-phase AC output voltage of the three-phase AC generator, and a signal synchronized with the reference AC voltage based on the calculated phase difference A reference signal generating means for generating a reference signal by multiplying the delayed signal by three times the ratio of the frequency of the one-phase AC output voltage to the frequency of the reference AC voltage, and the reference signal The In addition, a U, V, W phase voltage generating means for generating a three-phase synchronization signal composed of U, V, W phases, a signal of a differential voltage between the output voltage on the DC power side of the rectifier and a predetermined target, An advance angle / retard angle calculating means for obtaining an advance angle / retard angle amount of the energization timing of the switching element based on the synchronization signal of each phase output from the U, V, W phase voltage generating means; And an advance angle / retard angle control means for performing advance angle / retard angle control of the switching element based on an advance angle / retard angle amount obtained by an angle / retard angle calculating means.

また、前記基準信号生成手段は、前記基準交流電圧と同期した第1のパルス信号を生成する基準方形波生成回路と、前記三相交流発電機のいずれか一相の交流出力電圧と同期した第2のパルス信号を生成する相コイル電圧生成回路と、前記三相交流発電機の稼動開始時に、前記第1のパルス信号及び前記第2のパルス信号の位相差を算出し、算出した前記位相差に基づいて前記第1のパルス信号を遅延する位相調整回路と、遅延された前記第1のパルス信号を、前記第2のパルス信号の周波数の前記第1のパルス信号の周波数に対する比率の3倍に逓倍して前記基準信号を生成するステージ切替タイミング信号生成回路と、を有し、前記U,V,W相電圧生成手段は、k(k≧1の自然数)として、前記基準信号の第(6k−5)番目のパルスの立ち上がりに同期して立ち上がり、前記基準信号の第(6k―2)番目のパルスの立ち下がりに同期して立ち下がる信号であるU相同期信号を生成し、前記基準信号の第(6k−3)番目のパルスの立ち上がりに同期して立ち上がり、前記基準信号の第(6k)番目のパルスの立ち下がりに同期して立ち下がる信号であるV相同期信号を生成し、前記基準信号の第(6k−4)番目のパルス立ち下がりに同期して立ち下がり、前記基準信号の第(6k―1)番目の立ち上がりに同期して立ち上がる信号であるW相同期信号を生成する、ことを特徴とする。   Further, the reference signal generating means includes a reference square wave generating circuit that generates a first pulse signal synchronized with the reference AC voltage, and a first phase signal synchronized with an AC output voltage of any one of the three-phase AC generators. A phase coil voltage generation circuit for generating a pulse signal of 2 and a phase difference between the first pulse signal and the second pulse signal at the start of operation of the three-phase AC generator, and the calculated phase difference A phase adjustment circuit for delaying the first pulse signal based on the first pulse signal, and a ratio of the delayed first pulse signal to the ratio of the frequency of the second pulse signal to the frequency of the first pulse signal And a stage switching timing signal generation circuit that generates the reference signal by multiplying the reference signal, and the U, V, and W phase voltage generation means uses k (k ≧ 1 natural number) as the first ( 6k-5) th Pal A U-phase synchronization signal that is a signal that rises in synchronization with the rising edge of the reference signal and falls in synchronization with the falling edge of the (6k-2) -th pulse of the reference signal is generated. ) A V-phase synchronization signal that is a signal that rises in synchronization with the rise of the (6k) th pulse and falls in synchronization with the fall of the (6k) th pulse of the reference signal is generated. -4) A W-phase synchronization signal that is a signal that falls in synchronization with the falling edge of the pulse and rises in synchronization with the (6k-1) th rising edge of the reference signal is generated.

また、本発明は、上記位相制御装置において、前記進角/遅角算出手段により求めた進角/遅角量により前記スイッチング素子の進角/遅角制御を行うと共に、遅角制御を行う際に、遅角量が遅角リミット値を超える場合は、前記遅角リミット値により前記スイッチング素子の遅角制御を行う進角/遅角制御手段を備えることを特徴とする。   According to the present invention, in the phase control device, when the advance / retard angle control of the switching element is performed by the advance / retard angle amount obtained by the advance / retard angle calculating means, and the retard control is performed. In addition, when the retardation amount exceeds a retardation limit value, an advance / retard angle control means for performing retardation control of the switching element by the retardation limit value is provided.

また、本発明は、上記記載の位相制御装置と、前記位相制御装置により通電タイミングを制御される整流部と、を備え、前記整流部の直流電力側の出力電圧に接続されたバッテリを充電するバッテリ充電装置である。   According to another aspect of the present invention, there is provided the phase control device described above and a rectification unit whose energization timing is controlled by the phase control device, and charging a battery connected to an output voltage on the DC power side of the rectification unit. It is a battery charger.

また、前記進角/遅角算出手段は、前記U,V,W相電圧生成回路から出力される各相の矩形波に同期した三角波を生成する同期三角波発生回路と、前記バッテリの電圧と所定の目標電圧とを比較し誤差信号を出力する誤差アンプと、前記同期三角波発生回路から出力される三角波と誤差アンプの出力とを比較することにより進角/遅角量を求める比較回路と、を備え、前記同期三角波発生回路は、前記U,V,W相電圧生成回路から出力される各相の矩形波に同期した三角波を生成して前記比較回路に出力するとともに、生成したU,V,W各相に対応する三角波(それぞれ第2U相三角波、第2V相三角波、第2W相三角波とする)を、180°位相シフトさせた第1U相三角波、第1V相三角波、第1W相三角波をそれぞれ生成して前記比較回路に出力し、前記比較回路は、前記進角/遅角量を求める場合、前記U相の進角/遅角量を、前記同期三角波発生回路から出力される前記第1U相三角波及び前記第2U相三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、前記V相の進角/遅角量を、前記同期三角波発生回路から出力される第1V相三角波及び前記第2V相三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、前記W相の進角/遅角量を、前記同期三角波発生回路から出力される第1W相三角波及び前記第2W相三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求める、ことを特徴とする。   The advance / retard angle calculating means includes a synchronous triangular wave generation circuit that generates a triangular wave synchronized with a rectangular wave of each phase output from the U, V, and W phase voltage generation circuit, a voltage of the battery, and a predetermined voltage. An error amplifier that compares the target voltage and outputs an error signal, and a comparison circuit that obtains an advance / retard amount by comparing the triangular wave output from the synchronous triangle wave generation circuit with the output of the error amplifier, The synchronous triangular wave generation circuit generates a triangular wave synchronized with a rectangular wave of each phase output from the U, V, W phase voltage generation circuit, outputs the triangular wave to the comparison circuit, and generates the generated U, V, A first U-phase triangular wave, a first V-phase triangular wave, and a first W-phase triangular wave obtained by shifting a triangular wave corresponding to each W phase (respectively, a second U-phase triangular wave, a second V-phase triangular wave, and a second W-phase triangular wave) by 180 °. Before generating When the advance / retard amount is obtained, the comparison circuit calculates the advance / retard amount of the U phase as the first U-phase triangle wave output from the synchronous triangle wave generation circuit and the The second U-phase triangular wave is compared with the error amplifier output, and the V-phase advance / retard amount is calculated from the first V-phase triangular wave and the second V-phase triangular wave output from the synchronous triangular wave generation circuit, The W-phase advance / retard amount is obtained by comparing the error amplifier output with the first W-phase triangular wave and the second W-phase triangular wave output from the synchronous triangular wave generating circuit, and the error amplifier output. It is obtained by comparison.

また、前記比較回路は、前記第1U相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたU相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたU相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを求め、前記第2U相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたU相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたU相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを求め、前記第1V相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたV相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたV相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを求め、前記第2V相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたV相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたV相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを求め、前記第1W相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたW相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたW相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを求め、前記第2W相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたW相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたW相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを求める、ことを特徴とする。   Further, the comparison circuit compares the first U-phase triangular wave and the error amplifier output to determine the ON timing of the switching element corresponding to the U-phase provided on the DC power side of the rectifier unit. Corresponding to the U phase provided on the DC power side of the rectifying unit by obtaining the OFF timing of the switching element corresponding to the U phase provided on the ground side, comparing the second U phase triangular wave and the error amplifier output The switching element is turned off, the switching element corresponding to the U phase provided on the ground side of the rectifier is turned on, the first V-phase triangular wave and the error amplifier output are compared, and the rectifier The on-timing of the switching element corresponding to the V phase provided on the DC power side of the switching element is set to the off timing of the switching element corresponding to the V phase provided on the ground side of the rectifying unit. The second V-phase triangular wave and the error amplifier output are compared, and the off-timing of the switching element corresponding to the V-phase provided on the DC power side of the rectifier unit is set to the ground side of the rectifier unit. The switching element corresponding to the W phase provided on the DC power side of the rectifying unit is obtained by determining the ON timing of the switching element corresponding to the provided V phase and comparing the first W phase triangular wave with the error amplifier output. The ON timing of the switching element corresponding to the W phase provided on the ground side of the rectifying unit is obtained, the second W phase triangular wave is compared with the error amplifier output, and the DC power of the rectifying unit is compared. The off timing of the switching element corresponding to the W phase provided on the side is set to the on timing of the switching element corresponding to the W phase provided on the ground side of the rectifying unit. Seeking, characterized in that.

また、本発明は、U,V,W相からなる三相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換するブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを、前記三相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角/遅角制御を行う位相制御装置における位相制御方法であって、前記三相交流発電機のロータの回転により発生するロータの回転周波数を示す基準交流電圧と、前記三相交流発電機のいずれか一相の交流出力電圧との位相差を算出し、該算出した位相差に基づいて、前記基準交流電圧に同期した信号を遅延させ、遅延させた該信号を、前記一相の交流出力電圧の周波数の前記基準交流電圧の周波数に対する比率の3倍に逓倍して基準信号を生成する基準信号生成手順と、前記基準信号を基に、U,V,W相からなる三相の同期信号を生成するU,V,W相電圧生成手順と、前記整流部の直流電力側の出力電圧と所定の目標との差分電圧の信号と、前記U,V,W相電圧生成手段により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角/遅角量を求める進角/遅角算出手順と、前記進角/遅角算出手段により求めた進角/遅角量により前記スイッチング素子の進角/遅角制御を行う進角/遅角制御手順と、を含むことを特徴とする。   In addition, the present invention provides the three-phase AC power generation timing of the energization timing of the switching element of the rectifying unit configured as a bridge that converts AC power output from a three-phase AC generator including U, V, and W phases into DC power. A phase control method in a phase control device that performs advance / retard control by advancing or retarding the phase of the AC output voltage of the machine, wherein the rotation of the rotor generated by the rotation of the rotor of the three-phase AC generator A phase difference between a reference AC voltage indicating a frequency and an AC output voltage of any one of the three-phase AC generators is calculated, and a signal synchronized with the reference AC voltage is delayed based on the calculated phase difference. A reference signal generation procedure for generating the reference signal by multiplying the delayed signal by three times the ratio of the frequency of the one-phase AC output voltage to the frequency of the reference AC voltage; In addition, a U, V, W phase voltage generation procedure for generating a three-phase synchronization signal composed of U, V, W phases, a signal of a differential voltage between the output voltage on the DC power side of the rectifier and a predetermined target, An advance / retard angle calculation procedure for determining an advance angle / retard angle amount of the energization timing of the switching element based on the synchronization signal of each phase output from the U, V, W phase voltage generating means; And a lead angle / retard angle control procedure for performing lead angle / retard angle control of the switching element based on the lead angle / retard angle amount obtained by the angle / retard angle calculating means.

また、前記基準信号生成手順は、前記基準交流電圧と同期した第1のパルス信号を生成する基準方形波生成手順と、前記三相交流発電機のいずれか一相の交流出力電圧と同期した第2のパルス信号を生成する相コイル電圧生成手順と、前記三相交流発電機の稼動開始時に、前記第1のパルス信号及び前記第2のパルス信号の位相差を算出し、算出した前記位相差に基づいて前記第1のパルス信号を遅延する位相調整手順と、遅延された前記第1のパルス信号を、前記第2のパルス信号の周波数の前記第1のパルス信号の周波数に対する比率の3倍に逓倍して前記基準信号を生成するステージ切替タイミング信号生成手順と、を有し、前記U,V,W相電圧生成手順は、k(k≧1の自然数)として、前記基準信号の第(6k−5)番目のパルスの立ち上がりに同期して立ち上がり、前記基準信号の第(6k―2)番目のパルスの立ち下がりに同期して立ち下がる信号であるU相同期信号を生成し、前記基準信号の第(6k−3)番目のパルスの立ち上がりに同期して立ち上がり、前記基準信号の第(6k)番目のパルスの立ち下がりに同期して立ち下がる信号であるV相同期信号を生成し、前記基準信号の第(6k−4)番目のパルス立ち下がりに同期して立ち下がり、前記基準信号の第(6k―1)番目の立ち上がりに同期して立ち上がる信号であるW相同期信号を生成する手順である、ことを特徴とする。   The reference signal generation procedure includes a reference square wave generation procedure for generating a first pulse signal synchronized with the reference AC voltage, and a first phase signal synchronized with an AC output voltage of any one of the three-phase AC generators. A phase coil voltage generation procedure for generating a pulse signal of 2 and a phase difference between the first pulse signal and the second pulse signal at the start of operation of the three-phase AC generator, and the calculated phase difference A phase adjustment procedure for delaying the first pulse signal based on the first pulse signal, and the delayed first pulse signal by three times the ratio of the frequency of the second pulse signal to the frequency of the first pulse signal And a stage switching timing signal generation procedure for generating the reference signal by multiplying the reference signal, and the U, V, and W phase voltage generation procedure is expressed as k (a natural number of k ≧ 1), 6k-5) th Pal A U-phase synchronization signal that is a signal that rises in synchronization with the rising edge of the reference signal and falls in synchronization with the falling edge of the (6k-2) -th pulse of the reference signal is generated. ) A V-phase synchronization signal that is a signal that rises in synchronization with the rise of the (6k) th pulse and falls in synchronization with the fall of the (6k) th pulse of the reference signal is generated. -4) A procedure for generating a W-phase synchronization signal that is a signal that falls in synchronization with the falling edge of the pulse and rises in synchronization with the (6k-1) -th rising edge of the reference signal. And

この本発明によれば、基準信号発生手段は、三相交流発電機のロータの回転により発生するロータの回転周波数を示す基準交流電圧と、前記三相交流発電機のいずれか一相の交流出力電圧との位相差を算出し、該算出した位相差に基づいて、前記基準交流電圧に同期した信号を遅延させた信号を遅延させ、遅延させた該信号を、前記一相の交流出力電圧の周波数の前記基準交流電圧の周波数に対する比率の3倍に逓倍して基準信号を生成する。また、U,V,W相電圧生成手段は、基準信号を基にU,V,W相からなる三相の同期信号を生成する。これにより、サブコイル或いは磁石位置検出機器を設けず、U相、V相、W相の各相の交流出力電圧に同期した信号を生成する位相制御装置を提供することができ、位相制御装置を備えたバッテリ充電装置等において、装置を簡単化、かつ小型化できるので、製造コストの低減を図ることができる。   According to the present invention, the reference signal generating means includes the reference AC voltage indicating the rotation frequency of the rotor generated by the rotation of the rotor of the three-phase AC generator, and the AC output of any one phase of the three-phase AC generator. A phase difference with the voltage is calculated, and based on the calculated phase difference, a signal obtained by delaying a signal synchronized with the reference AC voltage is delayed, and the delayed signal is converted into the one-phase AC output voltage. A reference signal is generated by multiplying the frequency by three times the ratio of the reference AC voltage to the frequency. The U, V, and W phase voltage generating means generates a three-phase synchronization signal composed of the U, V, and W phases based on the reference signal. Accordingly, it is possible to provide a phase control device that generates a signal synchronized with the AC output voltage of each phase of U phase, V phase, and W phase without providing a sub-coil or a magnet position detection device. Further, in a battery charging device or the like, the device can be simplified and downsized, so that the manufacturing cost can be reduced.

本発明の位相制御装置を用いたバッテリ充電装置3の基本構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the basic structural example of the battery charging device 3 using the phase control apparatus of this invention. 図1に示す基準信号生成回路7及び三相同期方形波生成回路11の基本構成例を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a basic configuration example of a reference signal generation circuit 7 and a three-phase synchronous square wave generation circuit 11 shown in FIG. 1. 図2に示す基準信号生成回路7及び三相同期方形波生成回路11の動作説明に用いるタイミングチャートである。3 is a timing chart used for explaining operations of the reference signal generation circuit 7 and the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 shown in FIG. 図1に示された発電機のU相の交流電圧波形に同期した矩形波を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the square wave synchronized with the alternating voltage waveform of the U phase of the generator shown by FIG. 本発明の実施例において、三角波を生成するメカニズムについて説明するための図である。In the Example of this invention, it is a figure for demonstrating the mechanism which produces | generates a triangular wave. 本発明の実施例における進角制御通電タイミングを示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the advance angle control energization timing in the Example of this invention. 本発明の実施例における遅角制御通電タイミングを示す波形図である。It is a wave form diagram which shows the retard control energization timing in the Example of this invention. 本発明の位相制御装置を用いたバッテリ充電装置の他の実施例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the other Example of the battery charging device using the phase control apparatus of this invention. 本発明の実施例における遅角リミット値の設定工程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the setting process of the retard limit value in the Example of this invention. 本発明の実施例における遅角リミット値の設定方法を示す図である。It is a figure which shows the setting method of the retard limit value in the Example of this invention.

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
図1は、本発明による位相制御装置を用いたバッテリ充電装置の基本構成例を示すブロック図であり、永久磁石式の三相交流発電機(以下、交流発電機1とする)の交流出力電圧を全波整流して、その出力でバッテリ2を充電するバッテリ充電装置3の例である。
このバッテリ充電装置3では、交流発電機1からの三相交流出力を整流する全波整流回路3bを、Nチャネル型パワーMOSFET(Metal Oxide Semiconductor FET)であるスイッチング素子Q1〜Q6の三相ブリッジ構成としている。そして、位相制御装置3aは、各スイッチング素子のスイッチング動作のタイミング(通電タイミング)を、交流発電機1の交流出力電圧に対して位相を遅らせる遅角制御、または進ませる進角制御を行うことにより、バッテリ2の充電状態(または放電状態)を制御している。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration example of a battery charger using a phase control device according to the present invention, and an AC output voltage of a permanent magnet type three-phase AC generator (hereinafter referred to as AC generator 1). This is an example of a battery charger 3 that performs full-wave rectification and charges the battery 2 with its output.
In this battery charger 3, a full-wave rectifier circuit 3 b that rectifies the three-phase AC output from the AC generator 1 has a three-phase bridge configuration of switching elements Q1 to Q6 that are N-channel power MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor FETs). It is said. Then, the phase control device 3a performs the delay angle control for delaying the phase or the advance angle control for advancing the timing (energization timing) of the switching operation of each switching element with respect to the AC output voltage of the AC generator 1. The charging state (or discharging state) of the battery 2 is controlled.

このバッテリ充電装置3の位相制御装置3aにおいて、基準信号生成回路7及び三相同期方形波生成回路11が、本発明の特徴をなす部分である。基準信号生成回路7が、交流発電機1の回転周期により生成した基準信号を基に、三相同期方形波生成回路11において、U相、V相、W相の各相に同期した信号を生成する。
この基準信号生成回路7及び三相同期方形波生成回路11の構成と動作の詳細については後述する。以下、図1に示すバッテリ充電装置3の全体構成の概要について説明する。
In the phase control device 3 a of the battery charging device 3, the reference signal generation circuit 7 and the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 are features that characterize the present invention. Based on the reference signal generated by the rotation cycle of the AC generator 1, the reference signal generation circuit 7 generates a signal synchronized with each of the U-phase, V-phase, and W-phase in the three-phase synchronous square wave generation circuit 11. To do.
Details of the configuration and operation of the reference signal generation circuit 7 and the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 will be described later. Hereinafter, an outline of the overall configuration of the battery charger 3 shown in FIG. 1 will be described.

三相交流発電機1は、エンジン(内燃機関)のクランク軸に取り付けられたロータ4と、
エンジンのケースなどに固定されたステータ5とからなっている。
ロータ4は、鉄等の強磁性材料によりカップ状に形成されたロータヨーク(不図示)と、このロータヨークにおける周壁部の内周に取付けられた複数の永久磁石(不図示)を備え、永久磁石により界磁を構成した周知のものである。また、図示していないが、ロータヨークの底壁部の中央にはボスが設けられ、このボスがエンジンのクランク軸に取り付けられている。
また、ステータ5は、ロータ4の磁極に対向する磁極部を有する電機子鉄心(不図示)と、この電機子鉄心に巻回された電機子巻線とからなっている。電機子巻線はスター結線されたU、V、W相各々に対応する三つの相巻線を有し、それぞれの相巻線の中性点と反対側の端部からそれぞれ三相の出力が導出されている。また、導出された三相の出力は、それぞれスイッチング素子Q1〜Q6からなる全波整流回路3bと接続されている。
The three-phase AC generator 1 includes a rotor 4 attached to a crankshaft of an engine (internal combustion engine),
The stator 5 is fixed to an engine case or the like.
The rotor 4 includes a rotor yoke (not shown) formed in a cup shape from a ferromagnetic material such as iron, and a plurality of permanent magnets (not shown) attached to the inner periphery of the peripheral wall portion of the rotor yoke. It is a well-known one constituting a field. Although not shown, a boss is provided in the center of the bottom wall portion of the rotor yoke, and this boss is attached to the crankshaft of the engine.
The stator 5 includes an armature core (not shown) having a magnetic pole portion facing the magnetic pole of the rotor 4 and an armature winding wound around the armature core. The armature winding has three phase windings corresponding to each of the U, V, and W phases that are star-connected, and three-phase outputs are output from the end opposite to the neutral point of each phase winding. Has been derived. The derived three-phase outputs are connected to a full-wave rectifier circuit 3b including switching elements Q1 to Q6, respectively.

一般に、エンジンは、その点火時期を制御したり、燃料の噴射を制御したりするために、クランク角の情報や、回転速度の情報を必要とする。これらの情報を得るため、ロータ4は、外周部に信号発生用のリラクタ(誘導子)と呼ばれる突起部4aを備えている。
パルサコイル6(点火用コイル)は、突起部4a(リラクタ)に対向する磁極部を備えた鉄心(不図示)と、その鉄心に巻かれたパルサコイルと、鉄心に磁気結合された永久磁石とを備える。パルサコイル6は、エンジンのクランク軸の回転に伴って、突起部4aがパルサコイル6の鉄心の磁極部との対向を開始する際、及び突起部4aが磁極部との対向を終了する際にそれぞれパルス信号(基準交流電圧)を出力する。
In general, an engine needs information on a crank angle and information on a rotational speed in order to control its ignition timing and fuel injection. In order to obtain such information, the rotor 4 includes a protrusion 4a called a signal generating reluctator (inductor) on the outer periphery.
The pulsar coil 6 (ignition coil) includes an iron core (not shown) having a magnetic pole portion facing the protrusion 4a (reluctator), a pulsar coil wound around the iron core, and a permanent magnet magnetically coupled to the iron core. . The pulsar coil 6 is pulsed when the protrusion 4a starts to face the magnetic pole of the iron core of the pulsar coil 6 and when the protrusion 4a finishes facing the magnetic pole as the crankshaft of the engine rotates. Outputs a signal (reference AC voltage).

基準信号生成回路7(基準信号生成手段)は、交流発電機1の稼動直後の所定期間において、パルサコイル6からのパルス信号(基準交流電圧)と、交流発電機1のステータ5からの三相の出力のいずれか一相の出力(一相の交流出力電圧)とに基づいて、一相の交流出力電圧の三倍の周波数であるステージ切替タイミング信号Pst(基準信号)を生成する。また、三相同期方形波生成回路11(U,V,W相電圧生成手段)は、ステージ切替タイミング信号Pstを基に交流発電機1の三相各相に同期した矩形波の信号を生成し、三相同期三角波生成回路12に出力する。   The reference signal generation circuit 7 (reference signal generation means) is a three-phase pulse signal (reference AC voltage) from the pulsar coil 6 and the three-phase from the stator 5 of the AC generator 1 in a predetermined period immediately after the operation of the AC generator 1. Based on any one of the outputs (one-phase AC output voltage), a stage switching timing signal Pst (reference signal) having a frequency three times that of the one-phase AC output voltage is generated. The three-phase synchronous square wave generation circuit 11 (U, V, W phase voltage generation means) generates a rectangular wave signal synchronized with each of the three phases of the AC generator 1 based on the stage switching timing signal Pst. To the three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12.

三相同期三角波生成回路12は、三相同期方形波生成回路11から出力される3相分の矩形波の信号から、これらの信号に同期した三角波を生成する。この三角波は矩形波のパルス幅に無関係に、立ち上がり開始時における電圧値(最小電圧値)と立ち上がり終了時における電圧値(最大電圧値)が等しい(高さVp)三角波である。   The three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 generates a triangular wave synchronized with these signals from the three-phase rectangular wave signals output from the three-phase synchronous square wave generation circuit 11. This triangular wave is a triangular wave having a voltage value (minimum voltage value) at the start of rising equal to a voltage value (maximum voltage value) at the end of rising (height Vp) regardless of the pulse width of the rectangular wave.

誤差アンプ13は、実際のバッテリ電圧Vbatからのフィードバック信号Vfbと、バッテリ充電電圧の設定値(目標値)Vrefとを比較して、その差の信号を増幅し誤差アンプ出力Vcとして出力する。なお、誤差アンプ出力Vcは、バッテリ電圧Vbatが低く、「Vfb<Vref」の場合に、「Vc>0」となり、バッテリ電圧Vbatが高く、「Vfb>Vref」の場合に、「Vc<0」となる。「Vc>0」の場合には、バッテリ2への充電(遅角制御)が行われ、「Vc<0」の場合には、バッテリ2からの放電(進角制御)が行われる。   The error amplifier 13 compares the feedback signal Vfb from the actual battery voltage Vbat with the set value (target value) Vref of the battery charge voltage, amplifies the difference signal, and outputs it as an error amplifier output Vc. The error amplifier output Vc is “Vc> 0” when the battery voltage Vbat is low and “Vfb <Vref”, and “Vc <0” when the battery voltage Vbat is high and “Vfb> Vref”. It becomes. When “Vc> 0”, the battery 2 is charged (retard angle control), and when “Vc <0”, the battery 2 is discharged (advance angle control).

比較回路(進角/遅角算出手段)14は、三相同期三角波生成回路12から出力される三角波と誤差アンプ13の出力Vcとを比較し、スイッチング素子Q1〜Q6のスイッチングタイミング(進角/遅角量θ)を決定し、該進角/遅角量θの信号を制御回路20に出力する。   The comparison circuit (advance / retard angle calculation means) 14 compares the triangular wave output from the three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 with the output Vc of the error amplifier 13, and switches the switching timing (advance / The retardation amount θ) is determined, and the advance / retard amount θ signal is output to the control circuit 20.

制御回路20中の進角または遅角制御回路21(進角/遅角制御手段)は、比較回路14から通電タイミング(進角/遅角量θ)の信号を受け取り、スイッチング素子Q1〜Q6のONまたはOFF信号を生成しFET駆動信号生成回路22に出力する。なお、この際に、遅角量が所定の遅角リミット値以上にならないように制限する。   An advance angle / retard angle control circuit 21 (advance angle / retard angle control means) in the control circuit 20 receives a signal of energization timing (advance angle / retard angle amount θ) from the comparison circuit 14, and the switching elements Q1 to Q6. An ON or OFF signal is generated and output to the FET drive signal generation circuit 22. At this time, the retard amount is limited so as not to exceed a predetermined retard limit value.

FET駆動信号生成回路22は、進角または遅角制御回路21から、スイッチング素子Q1〜Q6のONまたはOFF信号を受け取り、スイッチング素子Q1〜Q6をONまたはOFFするための駆動信号(ゲートドライブ信号)を生成する。   The FET drive signal generation circuit 22 receives an ON or OFF signal for the switching elements Q1 to Q6 from the advance or retard control circuit 21, and a drive signal (gate drive signal) for turning the switching elements Q1 to Q6 on or off. Is generated.

全波整流回路3bは、FET(Field Effect Transistor)の3相ブリッジで構成されるスイッチング素子Q1〜Q6から構成される。スイッチング素子Q1は、直流電源となるバッテリ2のプラス側の電圧Vbatと交流発電機1のU相出力との間に接続され、スイッチング素子Q2は、バッテリ2のプラス側の電圧Vbatと交流発電機1のV相出力との間に接続され、スイッチング素子Q3は、バッテリ2のプラス側の電圧Vbatと交流発電機1のW相出力との間に接続されている。
また、スイッチング素子Q4は、交流発電機1のU相出力とバッテリ2の接地電源との間に接続され、スイッチング素子Q5は、交流発電機1のV相出力とバッテリ2の接地電源との間に接続され、スイッチング素子Q6は、交流発電機1のW相出力とバッテリ2の接地電源との間に接続されている。
これらのスイッチング素子Q1〜Q6は、FET駆動信号生成回路22から出力されるゲートドライブ信号により駆動される。
The full-wave rectifier circuit 3b includes switching elements Q1 to Q6 configured by a three-phase bridge of FET (Field Effect Transistor). Switching element Q1 is connected between a positive voltage Vbat of battery 2 serving as a DC power source and a U-phase output of AC generator 1, and switching element Q2 is connected to positive voltage Vbat of battery 2 and an AC generator. The switching element Q <b> 3 is connected between the positive voltage Vbat of the battery 2 and the W-phase output of the AC generator 1.
The switching element Q4 is connected between the U-phase output of the AC generator 1 and the ground power supply of the battery 2, and the switching element Q5 is connected between the V-phase output of the AC generator 1 and the ground power supply of the battery 2. The switching element Q6 is connected between the W-phase output of the AC generator 1 and the ground power source of the battery 2.
These switching elements Q <b> 1 to Q <b> 6 are driven by a gate drive signal output from the FET drive signal generation circuit 22.

(基準信号生成回路7及び三相同期方形波生成回路11についての説明)
次に、基準信号生成回路7及び三相同期方形波生成回路11の構成と動作について、図2及び図3を用いて説明する。
図2は、図1に示す基準信号生成回路7及び三相同期方形波生成回路11の基本構成例を示す回路図である。
この基準信号生成回路7においては、パルサコイル6からのパルス信号(基準交流電圧)と、交流発電機1のステータ5からの三相の出力のいずれか一相の出力(一相の交流出力電圧)とに基づいて、一相の交流出力電圧の三倍の周波数であるステージ切替タイミング信号Pst(基準信号)を生成する。また、三相同期方形波生成回路11(U,V,W相電圧生成手段)は、ステージ切替タイミング信号を基に交流発電機1の三相各相に同期した矩形波の信号(U相同期信号Ru、V相同期信号Rv、W相同期信号Rw)を生成し、三相同期三角波生成回路12に出力する。ここで、同期した信号とは、位相及び周波数が一致する信号をいう。また、以下の説明において信号Aの立ち上がり又は立ち下がりをとらえて、信号Bを立ち上げ、又は立ち下げるとき、立ち上がり又は立ち下がりに同期させというように、「同期」を使用する場合もある。
図3は図2に示す基準信号生成回路7及び三相同期方形波生成回路11の動作説明に用いるタイミングチャートである。
(Description of the reference signal generation circuit 7 and the three-phase synchronous square wave generation circuit 11)
Next, the configuration and operation of the reference signal generation circuit 7 and the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 will be described with reference to FIGS.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a basic configuration example of the reference signal generation circuit 7 and the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 shown in FIG.
In this reference signal generation circuit 7, either one of the pulse signal (reference AC voltage) from the pulsar coil 6 and the three-phase output from the stator 5 of the AC generator 1 (one-phase AC output voltage). Based on the above, a stage switching timing signal Pst (reference signal) having a frequency three times that of the one-phase AC output voltage is generated. Further, the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 (U, V, W phase voltage generation means) is a rectangular wave signal (U phase synchronization) synchronized with each of the three phases of the AC generator 1 based on the stage switching timing signal. Signal Ru, V-phase synchronization signal Rv, and W-phase synchronization signal Rw) are generated and output to the three-phase synchronization triangular wave generation circuit 12. Here, the synchronized signal means a signal having the same phase and frequency. In the following description, when the rising or falling edge of the signal A is detected and the signal B is raised or lowered, “synchronization” may be used to synchronize with the rising edge or the falling edge.
FIG. 3 is a timing chart used for explaining the operations of the reference signal generation circuit 7 and the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 shown in FIG.

基準信号生成回路7は、基準方形波生成回路71、相コイル電圧生成回路72、位相調整回路73及びステージ切替タイミング信号生成回路74から構成される。
基準方形波生成回路71は、図2に示すようにNPN型のバイポーラトランジスタ等を有し、パルサコイル6がエンジンの回転に伴って発生するパルス信号(基準交流電圧)を直流電圧であるパルス信号Pa(第1のパルス信号)に変換する。パルス信号Paは、パルス信号(基準交流電圧)と同期した信号である。
また、基準方形波生成回路71は、図3に示す一周期Tpulserのパルス信号Paを位相調整回路73に対して出力する。
パルス信号Paは、ロータ4における突起部4aが、例えばi個設けられている場合、エンジン一回転の周期Tの間に、ローレベル(Lレベル)からハイレベル(Hレベル)への変化、及びHレベルからLレベルの変化の組合せを、i回繰り返す信号となる。図3においては、i=6の場合を示している。ここで本実施形態においては、信号のハイレベル(Hレベル)及びローレベル(Lレベル)各々の期間を、それぞれ1パルスと呼ぶこととする。図3に示すパルス信号Paは、エンジン一回転の周期Tの間に、Hレベルのパルスがパルス1、3、5、7、9、11の6個(i個)、Lレベルのパルスがパルス1、3、5、7、9、11の6個(i個)からなる。
パルス信号Paは、エンジンの稼働中において、エンジンの回転数が変化した場合、エンジンの一周期Tに比例して一周期Tpulserが変化する信号である。以下の説明において、突起部4aはロータ4にi箇所設けられているものとし、パルス信号Paの周期Tpulserは、エンジン一回転の周期Tの(1/i)倍であるとする。
The reference signal generation circuit 7 includes a reference square wave generation circuit 71, a phase coil voltage generation circuit 72, a phase adjustment circuit 73, and a stage switching timing signal generation circuit 74.
As shown in FIG. 2, the reference square wave generating circuit 71 includes an NPN bipolar transistor and the like, and a pulse signal (reference AC voltage) generated by the pulser coil 6 as the engine rotates is a pulse signal Pa that is a DC voltage. (First pulse signal). The pulse signal Pa is a signal synchronized with the pulse signal (reference AC voltage).
Further, the reference square wave generation circuit 71 outputs a pulse signal Pa of one cycle Tpulser shown in FIG.
The pulse signal Pa changes from a low level (L level) to a high level (H level) during a period T of one revolution of the engine, for example, when i number of protrusions 4a in the rotor 4 is provided, and This is a signal that repeats the combination of changes from the H level to the L level i times. FIG. 3 shows a case where i = 6. Here, in the present embodiment, each period of high level (H level) and low level (L level) of a signal is referred to as one pulse. The pulse signal Pa shown in FIG. 3 includes six (i) H-level pulses, i.e., pulses 1, 3, 5, 7, 9, and 11, and an L-level pulse during a period T of one engine revolution. It consists of 6 pieces (i pieces) of 1, 3, 5, 7, 9, and 11.
The pulse signal Pa is a signal in which one cycle Tpulser changes in proportion to one cycle T of the engine when the engine speed changes during operation of the engine. In the following description, it is assumed that the protrusions 4a are provided at i places on the rotor 4, and the period Tpulser of the pulse signal Pa is (1 / i) times the period T of one engine revolution.

相コイル電圧生成回路72は、図2に示すようにNPN型のバイポーラトランジスタ等を有し、ステータ5からのU相の出力信号(一相の交流出力電圧)を直流電圧であるパルス信号Pb(第2のパルス信号)に変換する。また、相コイル電圧生成回路72は、一周期Tphaseのパルス信号Pbを位相調整回路73に対して出力する。パルス信号Pbは、U相の出力信号(一相の交流出力電圧)と同期したU相ゼロクロス信号である。
図3においては、ステータ5のU相(一相の交流出力電圧)が、エンジン一回転の周期Tの間に、負電圧から正電圧の変化をj周期分繰り返す様子を示している。パルス信号Pbは、ステータ5からのU相の出力信号に同期した信号であるため、図3に示すように、エンジン一回転の周期Tの間に、LレベルからHレベルへの変化、及びHレベルからLレベルの変化の組合せを、j回繰り返す信号となる。図3においては、j=10の場合を示しており、パルス信号Pbは、エンジン一回転の周期Tの間に、Hレベルのパルスがパルス1、3、5、7、9、…17、19の10個(j個)、Lレベルのパルスがパルス2、4、6、8、10、…、18、20の10個(j個)からなる。以下の説明において、パルス信号Pbの周期Tphaseは、エンジン一回転の周期Tの(1/j)倍であるとする。
As shown in FIG. 2, the phase coil voltage generation circuit 72 includes an NPN bipolar transistor and the like, and a U-phase output signal (one-phase AC output voltage) from the stator 5 is converted into a pulse signal Pb (DC voltage). Second pulse signal). Further, the phase coil voltage generation circuit 72 outputs a pulse signal Pb having one cycle Tphase to the phase adjustment circuit 73. The pulse signal Pb is a U-phase zero-cross signal synchronized with the U-phase output signal (one-phase AC output voltage).
FIG. 3 shows a state in which the U phase (one-phase AC output voltage) of the stator 5 repeats a change from a negative voltage to a positive voltage for j cycles during a cycle T of one rotation of the engine. Since the pulse signal Pb is a signal synchronized with a U-phase output signal from the stator 5, as shown in FIG. A combination of a change from level to L level is repeated j times. FIG. 3 shows a case where j = 10, and the pulse signal Pb is an H level pulse of pulses 1, 3, 5, 7, 9,... , 10 (j), and L level pulses are composed of 10 (j) pulses 2, 4, 6, 8, 10,. In the following description, it is assumed that the period Tphase of the pulse signal Pb is (1 / j) times the period T of one engine revolution.

ここで、エンジン稼動直後及びエンジンの稼働中におけるパルス信号Paとパルス信号Pbとの関係(周波数及び位相)について説明する。
上述の通り、パルス信号Paの周期Tpulserは、エンジン一回転の周期Tの(1/i)倍であり、パルス信号Pbの周期Tphaseは、エンジン一回転の周期Tの(1/j)倍である。また、パルス信号Pbの周波数はステータ5からのU相の出力信号の周波数と同一である。つまり、U相の出力信号の周波数のパルス信号Paの周波数に対する比率は(j/i)であり、この比率(j/i)は、エンジンの稼働中において変化しない一定の値である。従って、エンジン稼動中において、パルス信号Paを3×(j/i)に逓倍した逓倍信号を生成し、生成した逓倍信号を1/3に分周すれば、稼働中におけるステータ5からのU相の出力信号と同一周期の矩形波(U相同一周期信号)を生成し続けることが可能である。つまり、エンジン稼働中において、パルス信号Pbを用いることなく、パルス信号Paを用いるだけで、U相同一周期信号を生成することが可能である。
なお、エンジンの稼働中においては、ステータ5からのU相の出力信号は位相制御に用いるため、エンジン稼動直後における波形と比べて歪んだ波形となり、相コイル電圧生成回路72が出力するパルス信号Pbも稼動直後に比べて歪んだ波形とある。そのため、このパルス信号Pbを、上記逓倍信号の生成に使用することはできない。
Here, the relationship (frequency and phase) between the pulse signal Pa and the pulse signal Pb immediately after the engine operation and during the engine operation will be described.
As described above, the cycle Tpulser of the pulse signal Pa is (1 / i) times the cycle T of the engine revolution, and the cycle Tphase of the pulse signal Pb is (1 / j) times the cycle T of the engine revolution. is there. The frequency of the pulse signal Pb is the same as the frequency of the U-phase output signal from the stator 5. That is, the ratio of the frequency of the U-phase output signal to the frequency of the pulse signal Pa is (j / i), and this ratio (j / i) is a constant value that does not change during engine operation. Therefore, when the multiplied signal is generated by multiplying the pulse signal Pa by 3 × (j / i) while the engine is operating, and the generated multiplied signal is divided by 1/3, the U phase from the stator 5 during the operation is generated. It is possible to continue to generate a rectangular wave having the same cycle as the output signal (U-phase same cycle signal). That is, it is possible to generate the U-phase same period signal only by using the pulse signal Pa without using the pulse signal Pb during operation of the engine.
During the operation of the engine, the U-phase output signal from the stator 5 is used for phase control, so that the waveform is distorted as compared with the waveform immediately after the engine is operated, and the pulse signal Pb output from the phase coil voltage generation circuit 72. There is also a distorted waveform compared to immediately after operation. Therefore, this pulse signal Pb cannot be used to generate the multiplied signal.

一方、位相については、パルス信号Paとパルス信号Pbとの間では、上述の通り周波数が異なるため、位相は一致していない。また、パルス信号Pbは、上述の通り、エンジンの稼働中において使用することができない。従って、上記U相同一周期信号を、ステータ5からのU相の出力信号と位相も周波数も一致したU相同期信号Ruとするには、まず、エンジンの稼動直後において、パルス信号Paとパルス信号Pbの位相差を算出する必要がある。そして、算出した位相差に基づいてパルス信号Paの位相を遅延(調整)して、パルス信号Pbのいずれかの立ち上がりに同期させて立ち上がる信号である、パルス信号Paと同一周期の信号(パルス信号Pa’とする)を生成する必要がある。そして、このパルス信号Pa’を3×(j/i)に逓倍して、後述するステージ切替タイミング信号Pstを生成し、生成したステージ切替タイミング信号Pstを1/3に分周することで、稼働中におけるステータ5からのU相の出力信号と同期した矩形波(U相同期信号Ru)を生成することが可能となる。つまり、エンジン稼働中において、パルス信号Pbを用いることなく、パルス信号Paを用いるだけで、U相同期信号Ruを生成することができる。   On the other hand, regarding the phase, since the frequency differs between the pulse signal Pa and the pulse signal Pb as described above, the phases do not match. Further, as described above, the pulse signal Pb cannot be used while the engine is running. Therefore, in order to make the U-phase same period signal the U-phase synchronization signal Ru having the same phase and frequency as the U-phase output signal from the stator 5, first, the pulse signal Pa and the pulse signal immediately after the engine is operated. It is necessary to calculate the phase difference of Pb. Then, based on the calculated phase difference, the phase of the pulse signal Pa is delayed (adjusted), and a signal (pulse signal) having the same cycle as the pulse signal Pa, which is a signal that rises in synchronization with any rise of the pulse signal Pb. Pa ′) must be generated. Then, the pulse signal Pa ′ is multiplied by 3 × (j / i) to generate a stage switching timing signal Pst, which will be described later, and the generated stage switching timing signal Pst is divided by 1/3 to operate. It is possible to generate a rectangular wave (U-phase synchronization signal Ru) synchronized with the U-phase output signal from the stator 5 inside. That is, it is possible to generate the U-phase synchronization signal Ru only by using the pulse signal Pa without using the pulse signal Pb during engine operation.

位相調整回路73は、エンジンの稼動直後において、入力されるパルス信号Paのパルス信号Pbに対する位相差θaを算出する。位相調整回路73は、内蔵するカウンタにより、エンジンの稼動直後の所定期間において、パルス信号Pa及びパルス信号Pb各々のHパルス数をカウントし、演算式「Δθa=(Np×Δθp)/N」により、位相差θaを算出する。ここで、Δθaはパルス信号Paのパルス信号Pbに対する位相差であり、算出すべき値である。また、Δθpは、エンジン稼動直後におけるパルス信号Paのパルス信号Pbに対する位相差であり、位相調整回路73が測定した位相差である。また、Npはパルス信号Paのカウント結果(パルス信号PaのHパルス数)であり、Nはパルス信号Pbのカウント結果(パルス信号PbのHパルス数)である。
図3においては、パルス信号Paのパルス1の立ち上がりがパルス信号Pbのパルス1よりΔθaだけ進んでいる様子を示している。この場合、位相調整回路73は、パルス信号PaをΔθaだけ遅延させ、パルス信号Pa’を生成する。パルス信号Pa’は、パルス1の立ち上がり時刻が、パルス信号Pbのパルス1の立ち上がり時刻に一致する信号である。なお、パルス信号Paのパルス1の立ち上がりがパルス信号Pbのパルス1よりΔθaだけ遅れている場合、位相調整回路73は、パルス信号Paを(180°−Δθa)だけ遅延させ、パルス信号Pa’を生成する。
位相調整回路73は、エンジンの稼動中においてパルス信号Pa’をステージ切替タイミング信号生成回路74に対して出力し続ける。
The phase adjustment circuit 73 calculates the phase difference θa of the input pulse signal Pa with respect to the pulse signal Pb immediately after the engine is operated. The phase adjustment circuit 73 counts the number of H pulses of each of the pulse signal Pa and the pulse signal Pb in a predetermined period immediately after the engine is operated by a built-in counter, and uses an arithmetic expression “Δθa = (Np × Δθp) / N”. The phase difference θa is calculated. Here, Δθa is a phase difference between the pulse signal Pa and the pulse signal Pb, and is a value to be calculated. Δθp is a phase difference of the pulse signal Pa with respect to the pulse signal Pb immediately after the engine is operated, and is a phase difference measured by the phase adjustment circuit 73. Np is the count result of the pulse signal Pa (the number of H pulses of the pulse signal Pa), and N is the count result of the pulse signal Pb (the number of H pulses of the pulse signal Pb).
FIG. 3 shows a state in which the rise of pulse 1 of pulse signal Pa is advanced by Δθa from pulse 1 of pulse signal Pb. In this case, the phase adjustment circuit 73 delays the pulse signal Pa by Δθa and generates a pulse signal Pa ′. The pulse signal Pa ′ is a signal in which the rise time of the pulse 1 coincides with the rise time of the pulse 1 of the pulse signal Pb. When the rising edge of pulse 1 of pulse signal Pa is delayed by Δθa from pulse 1 of pulse signal Pb, phase adjustment circuit 73 delays pulse signal Pa by (180 ° −Δθa) and causes pulse signal Pa ′ to be delayed. Generate.
The phase adjustment circuit 73 continues to output the pulse signal Pa ′ to the stage switching timing signal generation circuit 74 during engine operation.

ステージ切替タイミング信号生成回路74は、パルス信号Pa’の周波数を3×(j/i)倍し、一周期Tstageのステージ切替タイミング信号Pstを三相同期方形波生成回路11に対して出力する。図3においては、i=6、j=10の場合を示しており、ステージ切替タイミング信号Pstは、エンジン一回転の周期Tの間に、LレベルからHレベルへの変化、及びHレベルからLレベルの変化の組合せを、30回繰り返す信号である。図3に示すステージ切替タイミング信号Pstは、エンジン一回転の周期Tの間に、Hレベルのパルスがパルス1、…、5、…、15、…、25、…、35、…、45、…、55、…、59の30個、Lレベルのパルスがパルス2、…、10、…、20、…、30、…、40、…、50、…、60の30個からなる。
すなわち、ステージ切替タイミング信号生成回路74は、その周期Tstageがパルス信号Pa’の周期Tpulserの(i/(3×j))倍であるステージ切替タイミング信号Pstを生成する。このステージ切替タイミング信号Pstは、エンジンの稼動中、パルス信号Pa’を基に生成される信号であり、その周波数は、パルス信号Pa’の周波数の3×(j/i)倍である。また、この比率(j/i)は、エンジンの稼動直後と稼働中において、変化しない一定の値であるから、結局のところステージ切替タイミング信号Pstの周波数は、ステータ5のU相(一相の交流出力電圧)の周波数の3倍となる。また、ステージ切替タイミング信号Pstは、パルス信号Pa’を基に生成される信号であり、このパルス信号Pa’はエンジンの稼動直後においてステータ5のU相(一相の交流出力電圧)との位相差が調整された信号である。従って、エンジンの稼働中の全ての期間において、ステージ切替タイミング信号Pstの立ち上がりまたは立ち下がりを用いて、U相の出力信号と同期した矩形波(U相同期信号Ru)を生成することが可能となる。また、U相同期信号Ruに対して周期Tstageずつずらせて、ステージ切替タイミング信号Pstに同期させて立ち上げ、立ち下がる信号を生成すれば、位相が120°ずつ遅れていくV相の出力信号と同期した矩形波(V相同期信号Rv)、W相の出力信号と同期した矩形波(W相同期信号Rw)を生成することも可能である。
ステージ切替タイミング信号生成回路74は、エンジンの稼動中においてステージ切替タイミング信号Pstを三相同期方形波生成回路11に対して出力し続ける。
The stage switching timing signal generation circuit 74 multiplies the frequency of the pulse signal Pa ′ by 3 × (j / i), and outputs a stage switching timing signal Pst of one cycle Tstage to the three-phase synchronous square wave generation circuit 11. FIG. 3 shows a case where i = 6 and j = 10, and the stage switching timing signal Pst changes from the L level to the H level and from the H level to the L level during the period T of one engine revolution. It is a signal that repeats a combination of level changes 30 times. The stage switching timing signal Pst shown in FIG. 3 has a high level pulse of pulses 1, ..., 5, ..., 15, ..., 25, ..., 35, ..., 45, ... , 55,..., 59, and L level pulses are composed of 30 pulses 30,..., 40,.
That is, the stage switching timing signal generation circuit 74 generates a stage switching timing signal Pst whose cycle Tstage is (i / (3 × j)) times the cycle Tpulser of the pulse signal Pa ′. This stage switching timing signal Pst is a signal generated based on the pulse signal Pa ′ during operation of the engine, and its frequency is 3 × (j / i) times the frequency of the pulse signal Pa ′. Further, since this ratio (j / i) is a constant value that does not change immediately after and during operation of the engine, after all, the frequency of the stage switching timing signal Pst is the U phase (one-phase of the stator 5). 3 times the frequency of (AC output voltage). Further, the stage switching timing signal Pst is a signal generated based on the pulse signal Pa ′, and this pulse signal Pa ′ is at the same level as the U phase (one-phase AC output voltage) of the stator 5 immediately after the engine is operated. This is a signal in which the phase difference is adjusted. Therefore, it is possible to generate a rectangular wave (U-phase synchronization signal Ru) that is synchronized with the U-phase output signal by using the rising or falling edge of the stage switching timing signal Pst in all periods during operation of the engine. Become. Further, by generating a signal that rises and falls in synchronization with the stage switching timing signal Pst by shifting the phase by the period Tstage with respect to the U-phase synchronization signal Ru, a V-phase output signal whose phase is delayed by 120 ° It is also possible to generate a synchronized rectangular wave (V-phase synchronization signal Rv) and a rectangular wave (W-phase synchronization signal Rw) synchronized with the W-phase output signal.
The stage switching timing signal generation circuit 74 continues to output the stage switching timing signal Pst to the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 during engine operation.

三相同期方形波生成回路11は、基準信号生成回路7からステージ切替タイミング信号Pstが入力され、U相、V相、W相の各相に同期した信号であるU相同期信号Ru、V相同期信号Rv,W相同期信号Rwを生成する。上述したように、ステージ切替タイミング信号Pstは、エンジン稼働中においてパルス信号Pa’を逓倍して生成される信号であり、このパルス信号Pa’は、エンジン稼動直後において、パルス信号Pbとの位相差が調整された信号である。また、ステージ切替タイミング信号Pstの周期は、ステータ5のU相(一相の交流出力電圧)の周期Tphaseの(1/3)倍の周期である。よって、ステージ切替タイミング信号Pstの6パルス毎に立ち上がり、立ち下がりを繰り返す信号を生成し、更に立ち上がり及び立ち下がりを2パルスずつずらして残り2信号を生成すれば、これらの3信号は、それぞれ交流発電機1の三相の交流出力電圧と同期した信号となる。
三相同期方形波生成回路11は、k(k≧1の自然数)として、ステージ切替タイミング信号Pstのパルス(6k−5)の立ち上がりに同期して立ち上がり、パルス(6k―2)の立ち下がりに同期して立ち下がる信号であるU相同期信号Ruを生成する。また、三相同期方形波生成回路11は、k(k≧1の自然数)として、ステージ切替タイミング信号Pstのパルス(6k−3)の立ち上がりに同期して立ち上がり、パルス(6k)の立ち下がりに同期して立ち下がる信号であるV相同期信号Rvを生成する。また、三相同期方形波生成回路11は、k(k≧1の自然数)として、ステージ切替タイミング信号Pstのパルス(6k−4)番目の立ち下がりに同期して立ち下がり、(6k―1)番目の立ち上がりに同期して立ち上がる信号であるW相同期信号Rwを生成する。
The three-phase synchronous square wave generation circuit 11 receives the stage switching timing signal Pst from the reference signal generation circuit 7 and is U-phase synchronization signals Ru and V homologs that are signals synchronized with the U-phase, V-phase, and W-phase. The period signal Rv and the W-phase synchronization signal Rw are generated. As described above, the stage switching timing signal Pst is a signal generated by multiplying the pulse signal Pa ′ during engine operation, and this pulse signal Pa ′ is a phase difference from the pulse signal Pb immediately after engine operation. Is the adjusted signal. The cycle of the stage switching timing signal Pst is (1/3) times the cycle Tphase of the U phase (one-phase AC output voltage) of the stator 5. Therefore, if a signal that repeats rising and falling is generated every six pulses of the stage switching timing signal Pst, and the remaining two signals are generated by shifting the rising and falling by two pulses, these three signals are respectively AC The signal is synchronized with the three-phase AC output voltage of the generator 1.
The three-phase synchronous square wave generating circuit 11 rises in synchronization with the rising edge of the pulse (6k-5) of the stage switching timing signal Pst as k (k ≧ 1 natural number) and falls on the falling edge of the pulse (6k-2). A U-phase synchronization signal Ru, which is a signal that falls synchronously, is generated. Further, the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 rises in synchronization with the rise of the pulse (6k-3) of the stage switching timing signal Pst as k (k ≧ 1 natural number) and falls at the fall of the pulse (6k). A V-phase synchronization signal Rv, which is a signal that falls synchronously, is generated. The three-phase synchronous square wave generation circuit 11 falls as k (k ≧ 1 natural number) in synchronization with the fall of the pulse (6k−4) th of the stage switching timing signal Pst, and (6k−1). A W-phase synchronization signal Rw that is a signal that rises in synchronization with the second rise is generated.

このように、上述した基準信号生成回路7及び三相同期方形波生成回路11により、U相、V相、W相の各相に同期した矩形波であるU相同期信号Ru、V相同期信号Rv及びW相同期信号Rwを生成することが可能となる。すなわち、エンジンの回転に同期してパルサコイル6から発生するパルス信号(基準交流電圧)から生成したステージ切替タイミング信号Pstにより、U相、V相、W相に同期した矩形波の信号を生成できるため、これを通電タイミングの制御に利用することができる。これにより、サブコイルやホール素子等を設ける必要はなく、三相交流発電機の構造の簡略化と外形の小形化が可能となり、また、製造コストの低減を図ることができる。   As described above, the reference signal generation circuit 7 and the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 described above make a U-phase synchronization signal Ru and a V-phase synchronization signal that are rectangular waves synchronized with the U-phase, V-phase, and W-phase. It becomes possible to generate Rv and the W-phase synchronization signal Rw. That is, a rectangular wave signal synchronized with the U phase, the V phase, and the W phase can be generated by the stage switching timing signal Pst generated from the pulse signal (reference AC voltage) generated from the pulser coil 6 in synchronization with the rotation of the engine. This can be used for energization timing control. Thereby, it is not necessary to provide a subcoil, a hall element, etc., the structure of the three-phase AC generator can be simplified and the outer shape can be reduced, and the manufacturing cost can be reduced.

(三相同期三角波生成回路12における三角波電圧の発生方法の説明)
三相同期方形波生成回路11において生成された、U相に同期したU相同期信号Ru等から三角波を生成し、三角波を位相制御に用いるためには、U相同期信号Ru等のパルス幅に無関係に、立ち上がり開始時における電圧値(最小電圧値)と立ち上がり終了時における電圧値(最大電圧値)が等しい(高さVp)三角波を生成する必要がある。なぜなら、エンジンの回転に同期してパルサコイル6から発生するパルス信号(基準交流電圧)の周波数の変化に応じて、ステージ切替タイミング信号Pstの周波数も変化し、U相同期信号Ru等の周波数が変わるためである。ここで、図4および図5を参照して、U相同期信号Ruに同期したピーク電圧一定の三角波の発生メカニズムの一例について説明する。
(Description of Triangular Wave Voltage Generation Method in Three-Phase Synchronous Triangular Wave Generation Circuit 12)
In order to generate a triangular wave from the U-phase synchronization signal Ru or the like synchronized with the U-phase generated in the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 and use the triangular wave for phase control, the pulse width of the U-phase synchronization signal Ru or the like is set. Regardless, it is necessary to generate a triangular wave having a voltage value (minimum voltage value) at the start of rising and a voltage value (maximum voltage value) at the end of rising equal (height Vp). This is because the frequency of the stage switching timing signal Pst also changes in accordance with the change in the frequency of the pulse signal (reference AC voltage) generated from the pulsar coil 6 in synchronization with the rotation of the engine, and the frequency of the U-phase synchronization signal Ru changes. Because. Here, with reference to FIG. 4 and FIG. 5, an example of a mechanism for generating a triangular wave having a constant peak voltage synchronized with the U-phase synchronization signal Ru will be described.

一般には交流発電機が出力する交流電圧の周波数は急激に変化しないので、1サイクル前の波形と現在のサイクルの波形は同様と考えることができる。例えば、図4において、波形2が現在のサイクルの波形だとすれば、波形2の半周期T2と、その1サイクル前の波形1の半周期T1とは同様である。   In general, since the frequency of the AC voltage output from the AC generator does not change abruptly, it can be considered that the waveform of the previous cycle is the same as the waveform of the current cycle. For example, in FIG. 4, if waveform 2 is the waveform of the current cycle, half cycle T2 of waveform 2 is the same as half cycle T1 of waveform 1 one cycle before.

上述の特性を利用して、次の手順により三角波電圧VBを生成する。
(手順1)図4に示すように、波形1のサイクルにおいて、交流発電機が出力する交流電圧VAから矩形波Sを生成する。この波形1に対応する矩形波Sの半周期は、波形1のサイクルにおける交流電圧VAの半周期T1と一致する。
(手順2)続いて、矩形波Sの半周期T1の時間をカウントする。
(手順3)続いて、半周期T1の時間のカウント数を所定の分解能nで除算して、時間t1(=T1/n)を得る。ここで、分解能nは、三角波電圧VBのスロープの滑らかさを規定する量であり、分解能nが高い程、三角波電圧VBのスロープが滑らかになる。
(手順4)続いて、三角波電圧VBのピーク電圧Vpを所定の分解能nで除算して、電圧v1(=Vp/n)を得る。
(手順5)続いて、図5に示すように、次のサイクルの波形2の立ち上がりタイミング(T2をカウントし始めるタイミング)で、上記電圧v1だけ三角波電圧VBを上昇させ、この三角波電圧VBを上記時間t1の間だけ維持する。
(手順6)同じ波形2のサイクルにおいて、上記時間t1が経過したタイミングで上記電圧v1だけ三角波電圧VBを更に上昇させ、これを全部でn回繰り返すと、図5に示すような階段状の波形が得られ、波形2のサイクルに対応する三角波電圧のスロープ部分に相当する階段状の波形が得られる。分解能nの値を大きくすれば、階段状の波形が滑らかになり、一層良好な三角波を得ることができる。
Using the above characteristics, the triangular wave voltage VB is generated by the following procedure.
(Procedure 1) As shown in FIG. 4, in the cycle of waveform 1, a rectangular wave S is generated from the AC voltage VA output from the AC generator. The half cycle of the rectangular wave S corresponding to this waveform 1 matches the half cycle T1 of the AC voltage VA in the cycle of the waveform 1.
(Procedure 2) Subsequently, the time of the half cycle T1 of the rectangular wave S is counted.
(Procedure 3) Subsequently, the time t1 (= T1 / n) is obtained by dividing the count of the time of the half cycle T1 by a predetermined resolution n. Here, the resolution n is an amount that defines the smoothness of the slope of the triangular wave voltage VB. The higher the resolution n, the smoother the slope of the triangular wave voltage VB.
(Procedure 4) Subsequently, the peak voltage Vp of the triangular wave voltage VB is divided by a predetermined resolution n to obtain a voltage v1 (= Vp / n).
(Procedure 5) Subsequently, as shown in FIG. 5, at the rising timing of waveform 2 in the next cycle (timing to start counting T2), the triangular wave voltage VB is increased by the voltage v1, and the triangular wave voltage VB is Maintain only for time t1.
(Procedure 6) In the same waveform 2 cycle, the triangular wave voltage VB is further increased by the voltage v1 at the timing when the time t1 has elapsed, and when this is repeated n times in total, a step-like waveform as shown in FIG. And a step-like waveform corresponding to the slope portion of the triangular wave voltage corresponding to the cycle of waveform 2 is obtained. If the value of the resolution n is increased, the stepped waveform becomes smooth and a better triangular wave can be obtained.

以上の手順により、1サイクル前の交流電圧VAの波形を用いて、交流電圧VAの各周期に対応した三角波電圧であって、ピーク電圧Vpが一定の三角波を生成することができる。なお、上記手順1においては、交流波形VAから矩形波Sを生成しているが、次に説明する三相同期三角波生成回路12は、上記手順2〜6を利用するものである。なぜなら、U相同期信号Ru等各々は、既に交流発電機1のステータ5から出力される交流出力電圧と同期しているからである。   With the above procedure, a triangular wave having a constant peak voltage Vp, which is a triangular wave voltage corresponding to each cycle of the alternating voltage VA, can be generated using the waveform of the alternating voltage VA one cycle before. In the procedure 1, the rectangular wave S is generated from the AC waveform VA. However, the three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 described below uses the procedures 2-6. This is because each of the U-phase synchronization signal Ru and the like is already synchronized with the AC output voltage output from the stator 5 of the AC generator 1.

上述の三角波電圧の発生メカニズムを利用した三相同期三角波生成回路12は、本バッテリ充電装置3においてスイッチング素子Q1〜Q6のONまたはOFFタイミング(進角/遅角量θ)を制御するための三角波電圧を生成するものである。三相同期三角波生成回路12は、例えば、カウンタ手段と、除算手段と、波形生成手段とから構成することができる。ここで、カウンタ手段は、三相同期方形波生成回路11が出力するU相同期信号Ruの半周期の時間(この期間は、図4の波形1のサイクルにおける時間T1)をカウントするものである。除算手段は、上記カウンタ手段によるカウント数を所定の分解能n(所定値)で除算するものである。波形生成手段は、第1サイクル後の第2サイクル(図4の例えば波形2のサイクルにおける時間T2)において上記第1サイクルでの除算手段の除算結果で示される時間t1の経過ごとに所定電圧v1だけ上昇する階段状の電圧波形を生成するものである。三相同期三角波生成回路12は、この階段状の電圧波形を上記三角波電圧の波形として出力する。三相同期三角波生成回路12は、入力されるW相同期信号Rwから三角波Aを生成し、三角波Aを位相シフトして三角波A’を生成する。また、三相同期三角波生成回路12は、入力されるU相同期信号Ruから三角波Bを生成し、三角波Bを位相シフトして三角波B’を生成する。また、三相同期三角波生成回路12は、入力されるV相同期信号Rvから三角波Cを生成し、三角波Cを位相シフトして三角波C’を生成する。   The three-phase synchronous triangular wave generating circuit 12 using the above-described triangular wave voltage generating mechanism is a triangular wave for controlling the ON or OFF timing (advance / retard amount θ) of the switching elements Q1 to Q6 in the battery charging device 3. A voltage is generated. The three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 can be constituted by, for example, counter means, division means, and waveform generation means. Here, the counter means counts the half-cycle time of the U-phase synchronization signal Ru output from the three-phase synchronization square wave generation circuit 11 (this period is the time T1 in the cycle of waveform 1 in FIG. 4). . The dividing means divides the number counted by the counter means by a predetermined resolution n (predetermined value). The waveform generation means is a predetermined voltage v1 at every elapse of time t1 indicated by the division result of the division means in the first cycle in the second cycle after the first cycle (eg, time T2 in the cycle of waveform 2 in FIG. 4). It generates a stepped voltage waveform that rises only. The three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 outputs the stepped voltage waveform as the triangular wave voltage waveform. The three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 generates a triangular wave A from the input W-phase synchronous signal Rw, and generates a triangular wave A ′ by shifting the phase of the triangular wave A. Further, the three-phase synchronous triangular wave generating circuit 12 generates a triangular wave B from the input U-phase synchronous signal Ru, and generates a triangular wave B ′ by phase shifting the triangular wave B. The three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 generates a triangular wave C from the input V-phase synchronous signal Rv, and generates a triangular wave C ′ by phase shifting the triangular wave C.

(進角/遅角制御におけるスイッチング素子の通電タイミングについての説明)
比較回路(進角/遅角算出手段)14は、三相同期三角波生成回路12から出力される三角波と誤差アンプ13の出力Vcとを比較し、スイッチング素子Q1〜Q6のスイッチングタイミング(進角/遅角量θ)を決定し、該進角/遅角量θの信号を制御回路20に出力する。制御回路20中の進角または遅角制御回路21(進角/遅角制御手段)は、比較回路14から通電タイミング(進角/遅角量θ)の信号を受け取り、スイッチング素子Q1〜Q6のONまたはOFF信号を生成しFET駆動信号生成回路22に出力する。
以下、この通電タイミング(進角/遅角量θ)を求める方法について説明する。
(Explanation of energization timing of switching element in advance / retard angle control)
The comparison circuit (advance / retard angle calculation means) 14 compares the triangular wave output from the three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 with the output Vc of the error amplifier 13, and switches the switching timing (advance / The retardation amount θ) is determined, and the advance / retard amount θ signal is output to the control circuit 20. An advance angle / retard angle control circuit 21 (advance angle / retard angle control means) in the control circuit 20 receives a signal of energization timing (advance angle / retard angle amount θ) from the comparison circuit 14, and the switching elements Q1 to Q6. An ON or OFF signal is generated and output to the FET drive signal generation circuit 22.
Hereinafter, a method of obtaining the energization timing (advance angle / retard angle amount θ) will be described.

図6および図7は、スイッチング素子の進角/遅角制御における通電タイミングについて説明するための図である。図6は、バッテリ電圧Vbatが高く、「Vfb>Vref、Vc<0」の場合の進角制御状態(バッテリ放電状態)を示し、図7は、バッテリ電圧Vbatが低く、「Vfb<Vref、Vc>0」の場合の遅角制御状態(バッテリ充電状態)を示している。   6 and 7 are diagrams for explaining energization timing in the advance / retard angle control of the switching element. FIG. 6 shows an advance control state (battery discharge state) when the battery voltage Vbat is high and “Vfb> Vref, Vc <0”, and FIG. 7 shows a low battery voltage Vbat and “Vfb <Vref, Vc”. The retard control state (battery charge state) in the case of> 0 ”is shown.

図6の進角制御タイミング(0°〜120°(180°通電))を示す図において、図6の波形(1)は、三相同期方形波生成回路11が出力するU相同期信号Ruを示す。
図6の波形(2)は、三相同期三角波生成回路12がW相同期信号Rwに同期させて生成し、出力する三角波Aを示し、図6の波形(3)は、三相同期三角波生成回路12が三角波Aを180°位相シフトして生成、出力する三角波A’を示す。
図6の波形(4)は、三相同期方形波生成回路11が出力するV相同期信号Rvを示す。
図6の波形(5)は、三相同期三角波生成回路12がU相同期信号Ruに同期させて生成し、出力する三角波Bを示し、図6の波形(6)は、三相同期三角波生成回路12が三角波Bを180°位相シフトして生成、出力する三角波B’を示す。
図6の波形(7)は、三相同期方形波生成回路11が出力するW相同期信号Rwを示す。
図6の波形(8)は、三相同期三角波生成回路12がV相同期信号Rvに同期させて生成し、出力する三角波Cを示し、図6の波形(9)は、三相同期三角波生成回路12が三角波Cを180°位相シフトして生成、出力する三角波C’を示す。
比較回路14は、上記三角波A、A’、B、B’、C、C’が入力され、それぞれの三角波と誤差アンプ出力Vcとを比較する。
In the diagram showing the advance angle control timing (0 ° to 120 ° (180 ° energization)) in FIG. 6, the waveform (1) in FIG. 6 represents the U-phase synchronization signal Ru output from the three-phase synchronous square wave generation circuit 11. Show.
A waveform (2) in FIG. 6 shows a triangular wave A generated by the three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 in synchronization with the W-phase synchronous signal Rw, and a waveform (3) in FIG. 6 shows a three-phase synchronous triangular wave generation. The circuit 12 shows a triangular wave A ′ generated and output by shifting the triangular wave A by 180 °.
A waveform (4) in FIG. 6 shows the V-phase synchronization signal Rv output from the three-phase synchronization square wave generation circuit 11.
A waveform (5) in FIG. 6 shows a triangular wave B generated by the three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 in synchronization with the U-phase synchronous signal Ru, and a waveform (6) in FIG. 6 shows a three-phase synchronous triangular wave generation. The circuit 12 shows a triangular wave B ′ generated and output by shifting the triangular wave B by 180 °.
A waveform (7) in FIG. 6 shows the W-phase synchronization signal Rw output from the three-phase synchronization square wave generation circuit 11.
A waveform (8) in FIG. 6 shows a triangular wave C generated and output by the three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 in synchronization with the V-phase synchronous signal Rv, and a waveform (9) in FIG. 6 shows a three-phase synchronous triangular wave generation. The circuit 12 shows a triangular wave C ′ that is generated and output by shifting the triangular wave C by 180 °.
The comparison circuit 14 receives the triangular waves A, A ′, B, B ′, C, and C ′, and compares each triangular wave with the error amplifier output Vc.

ここで、図6の波形(2)において、U相のスイッチング素子Q1、Q4の通電タイミング(進角/遅角量θ)を決めるために、W相同期信号Rwから生成された三角波Aが使用される。この理由は、三角波Aと一点鎖線で示す線(進角0°の線)との交点X0を基準にして、進角0°〜120°、遅角0°〜60°の範囲で、進角/遅角制御を行えるようにするためである。例えば、この三角波としてV相同期信号Rvから生成される三角波Cを使用すると、制御範囲が進角側に片寄り、三角波C’を使用すると、制御範囲が遅角側に片寄り、進角0°〜120°、遅角0°〜60°など使用する三角波によって制御範囲が変わるため、進角/遅角どちらを重要視するかによって三角波を選定する。   Here, in the waveform (2) of FIG. 6, the triangular wave A generated from the W-phase synchronization signal Rw is used to determine the energization timing (advance angle / retard angle amount θ) of the U-phase switching elements Q1 and Q4. Is done. The reason for this is that the advance angle is in the range of 0 ° to 120 ° advance and 0 ° to 60 ° retard with reference to the intersection X0 of the triangle wave A and the line indicated by the alternate long and short dash line (line with 0 ° advance). / This is to enable retard control. For example, when the triangular wave C generated from the V-phase synchronization signal Rv is used as the triangular wave, the control range is shifted toward the advance side, and when the triangular wave C ′ is used, the control range is shifted toward the retard side and the advance angle is 0. Since the control range varies depending on the triangular wave to be used, such as ° to 120 ° and the retardation angle of 0 ° to 60 °, the triangular wave is selected depending on which one of the advance angle and the retardation angle is important.

このようにして、W相同期信号Rwに同期して生成された三角波Aと誤差アンプ出力Vcとが比較される。すなわち、三角波Aと誤差アンプ出力Vcとの交点Xaにより、U相の上側のスイッチング素子Q1のONタイミングが決定され、U相の下側のスイッチング素子Q4のOFFタイミングが決定される。また、これにより、U相の進角/遅角量θが決定される。
この例では、バッテリ充電電圧が基準電圧よりも高く誤差アンプ出力「Vc<0」の例であり、一点鎖線で示す進角/遅角量0°の線L0(Vc=0のレベルの線)よりもVcが低くなり、三角波AとVcの交点Xaが、三角波Aと線L0の交点X0よりも先になり、進角制御が行われることになる。
In this way, the triangular wave A generated in synchronization with the W-phase synchronization signal Rw is compared with the error amplifier output Vc. That is, the ON timing of the U-phase upper switching element Q1 is determined by the intersection Xa between the triangular wave A and the error amplifier output Vc, and the OFF timing of the U-phase lower switching element Q4 is determined. This also determines the advance / retard amount θ of the U-phase.
In this example, the battery charge voltage is higher than the reference voltage and the error amplifier output is “Vc <0”, and the lead / delay amount 0 ° line L0 (Vc = 0 level line) indicated by a one-dot chain line. Vc becomes lower than that, and the intersection point Xa of the triangular waves A and Vc comes before the intersection point X0 of the triangular wave A and the line L0, and the advance angle control is performed.

同様にして、三角波A’と誤差アンプ出力Vcとの交点により、U相のスイッチング素子Q1のOFFタイミングと、スイッチング素子Q4のONタイミングが決定される。
なお、波形(2)、(3)において、スイッチング素子Q1、Q4のONタイミングは、Q1、Q4のOFFタイミングよりわずかに遅れるように設定される。これは、上下のスイッチング素子Q1、Q4の同時ONを避けるために、OFFタイミングからONタイミングをわずかに遅らせ、デッドタイム(FET素子のON、OFF時間特性に応じて決められる遅れ時間)を設けるためである。
Similarly, the OFF timing of the U-phase switching element Q1 and the ON timing of the switching element Q4 are determined by the intersection of the triangular wave A ′ and the error amplifier output Vc.
In waveforms (2) and (3), the ON timings of switching elements Q1 and Q4 are set to be slightly delayed from the OFF timings of Q1 and Q4. In order to avoid simultaneous ON of the upper and lower switching elements Q1, Q4, the ON timing is slightly delayed from the OFF timing, and a dead time (delay time determined according to the ON / OFF time characteristics of the FET element) is provided. It is.

上述したように、U相においては、W相同期信号Rwを基に生成された三角波A、A’と、誤差アンプ出力Vcとを比較することにより、スイッチング素子Q1、Q4のON、OFFタイミング(進角/遅角量θ)を決定することができる。また、進角の制御範囲は、0°〜120°、遅角の範囲は0°〜60°となる。
同様にして、V相においては、U相同期信号Ruを基に生成された三角波B、B’と、誤差アンプ出力Vcとを比較することにより、スイッチング素子Q2、Q5のON、OFFタイミング(進角/遅角量θ)を決定することができる。また、進角の制御範囲は、0°〜120°となり、遅角の範囲は0°〜60°となる。
同様にして、W相においては、V相同期信号Rvを基に生成された三角波C、C’と、誤差アンプ出力Vcとを比較することにより、スイッチング素子Q3、Q6のON、OFFタイミング(進角/遅角量θ)を決定することができる。また、進角の制御範囲は、0°〜120°となり、遅角の範囲は0°〜60°となる。
As described above, in the U phase, by comparing the triangular waves A and A ′ generated based on the W phase synchronization signal Rw with the error amplifier output Vc, the ON and OFF timings of the switching elements Q1 and Q4 ( The advance / retard amount θ) can be determined. The advance angle control range is 0 ° to 120 °, and the retard angle range is 0 ° to 60 °.
Similarly, in the V phase, by comparing the triangular wave B, B ′ generated based on the U phase synchronization signal Ru with the error amplifier output Vc, the ON / OFF timing (advancement of the switching elements Q2, Q5) The angle / retard amount θ) can be determined. The advance angle control range is 0 ° to 120 °, and the retard angle range is 0 ° to 60 °.
Similarly, in the W phase, by comparing the triangular waves C and C ′ generated based on the V phase synchronization signal Rv with the error amplifier output Vc, the ON and OFF timings (advancement of the switching elements Q3 and Q6) The angle / retard amount θ) can be determined. The advance angle control range is 0 ° to 120 °, and the retard angle range is 0 ° to 60 °.

また、図7の遅角制御タイミング(0°〜60°(180°通電))を示す図は、図6に示す進角制御状態(Vc<0)が、遅角制御状態(Vc>0)に変わった場合の動作を示すものである。
図7の波形(1)〜(9)各々は、図6に示した波形(1)〜(9)に対応し、それぞれ、U相同期信号Ru、三角波A、三角波A’、V相同期信号Rv、三角波B、三角波B’、W相同期信号Rw、三角波C、三角波C’を示す。
なお、図7に示す動作は、図6に示す進角制御状態(Vc<0)が、遅角制御状態(Vc>0)に変わっただけであり、基本的な動作は同じであり、その動作説明については省略する。
7 is a timing chart showing the retard control timing (0 ° to 60 ° (180 ° energization)). The advance control state (Vc <0) shown in FIG. 6 is the retard control state (Vc> 0). The operation when changed to is shown.
Each of the waveforms (1) to (9) in FIG. 7 corresponds to the waveforms (1) to (9) shown in FIG. 6, and U-phase synchronization signal Ru, triangular wave A, triangular wave A ′, and V-phase synchronization signal, respectively. Rv, triangular wave B, triangular wave B ′, W-phase synchronization signal Rw, triangular wave C, and triangular wave C ′ are shown.
The operation shown in FIG. 7 is the same as the basic operation except that the advance angle control state (Vc <0) shown in FIG. 6 is changed to the retard angle control state (Vc> 0). The explanation of the operation is omitted.

(本発明の位相制御装置を用いたバッテリ充電装置の他の実施例の説明)
本発明の位相制御装置を用いたバッテリ充電装置の他の実施例では、遅角制御を行う場合に、交流発電機の発電量が最大になる遅角量(遅角リミット値)以上に遅角を大きくしないように制御すると共に、交流発電機、バッテリの種類、およびエンジンの排気量の大小にかかわらず、最適な遅角リミット値を自動的に設定する例について説明する。
図8は、本発明の位相制御装置を用いたバッテリ充電装置の他の実施例の基本構成例を示すブロック図である。図8に示す回路は、図1に示す第1の実施例の回路と比較して、制御回路20中に、発電量算出回路23と、遅角リミット値設定回路24とが新たに追加されている。また、交流発電機1のU相の電流を検出するための電流センサCTu(例えば、ホール素子等)が追加されている。これらの、発電量算出回路23、遅角リミット値設定回路24、および電流センサCTuは、最適な遅角リミット値を自動設定するために使用されるものである。
(Description of another embodiment of the battery charging device using the phase control device of the present invention)
In another embodiment of the battery charging device using the phase control device of the present invention, when the retard control is performed, the retard is greater than the retard amount (retard limit value) that maximizes the power generation amount of the AC generator. An example in which the optimal retard limit value is automatically set regardless of the magnitude of the AC generator, the battery type, and the engine displacement is described.
FIG. 8 is a block diagram showing a basic configuration example of another embodiment of the battery charging device using the phase control device of the present invention. The circuit shown in FIG. 8 has a power generation amount calculation circuit 23 and a retard limit setting circuit 24 newly added to the control circuit 20 as compared with the circuit of the first embodiment shown in FIG. Yes. Further, a current sensor CTu (for example, a hall element) for detecting the U-phase current of the AC generator 1 is added. These power generation amount calculation circuit 23, retard angle limit value setting circuit 24, and current sensor CTu are used for automatically setting the optimum retard angle limit value.

発電量算出回路23は、U相同期信号Ruを入力し、また、電流センサCTuから交流発電機1のU相の電流の信号Iuを入力し、交流発電機1の発電量を算出する処理を行う。
遅角リミット値設定回路24は、比較回路14から入力した進角/遅角量θと、発電量算出回路23で求めた発電量を基に、遅角のリミット値を設定する処理を行う。この処理内容の詳細については、後述する。
The power generation amount calculation circuit 23 receives a U-phase synchronization signal Ru and also receives a U-phase current signal Iu of the AC generator 1 from the current sensor CTu to calculate the power generation amount of the AC generator 1. Do.
The retard limit value setting circuit 24 performs processing to set a retard limit value based on the advance / retard amount θ input from the comparison circuit 14 and the power generation amount obtained by the power generation amount calculation circuit 23. Details of this processing will be described later.

図8に示す回路の構成と動作は、制御回路20内に発電量算出回路23と遅角リミット値設定回路24が新たに追加された以外は、図1に示す回路と基本的に同じである。
すなわち、三相同期方形波生成回路11では、U相に同期したU相同期信号Ru、V相に同期したV相同期信号Rv及びW相に同期したW相同期信号Rwを生成する。三相同期三角波生成回路12は、三相同期方形波生成回路11から出力されるU相同期信号Ru等に同期した三角波A、A’、B、B’、C、C’を生成する。
The configuration and operation of the circuit shown in FIG. 8 are basically the same as the circuit shown in FIG. 1 except that a power generation amount calculation circuit 23 and a retard limit setting circuit 24 are newly added in the control circuit 20. .
That is, the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 generates a U-phase synchronization signal Ru synchronized with the U-phase, a V-phase synchronization signal Rv synchronized with the V-phase, and a W-phase synchronization signal Rw synchronized with the W-phase. The three-phase synchronous triangle wave generation circuit 12 generates triangular waves A, A ′, B, B ′, C, and C ′ that are synchronized with the U-phase synchronization signal Ru and the like output from the three-phase synchronous square wave generation circuit 11.

比較回路14では三相同期三角波生成回路12から出力される三角波と、誤差アンプ13から出力される誤差アンプ出力Vcと基に、スイッチング素子Q1〜Q6の通電タイミング(進角/遅角量θ)を求める。進角または遅角制御回路21は、比較回路14から入力した進角/遅角量θの信号をFET駆動信号生成回路22に送る。この際に、遅角量が遅角リミット値設定回路24により設定された遅角リミット値以上にならないように制限する。   In the comparison circuit 14, the energization timing (advance angle / retard angle amount θ) of the switching elements Q1 to Q6 is based on the triangular wave output from the three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 and the error amplifier output Vc output from the error amplifier 13. Ask for. The advance or retard control circuit 21 sends the advance / retard amount θ signal input from the comparison circuit 14 to the FET drive signal generation circuit 22. At this time, the retard amount is limited so as not to exceed the retard limit value set by the retard limit value setting circuit 24.

また、スイッチング素子の通電タイミングの制御方法についても第1の実施例と同様であり、バッテリ電圧Vbatが高く、「Vfb>Vref、Vc<0」の場合の進角制御状態(バッテリ放電状態)が図6に示され、バッテリ電圧Vbatが低く、「Vfb<Vref、Vc>0」の場合の遅角制御状態(バッテリ充電状態)が図7に示される。   Further, the control method of the energization timing of the switching element is the same as in the first embodiment, and the advance angle control state (battery discharge state) when the battery voltage Vbat is high and “Vfb> Vref, Vc <0” is set. FIG. 7 shows the retard control state (battery charge state) when the battery voltage Vbat is low and “Vfb <Vref, Vc> 0”.

(第2の実施例における遅角リミットの設定工程についての説明)
上述したように、第2の実施例においては、遅角リミット値設定回路24により、遅角リミット値を自動的に設定するところに特徴がある。
図9は、遅角リミット値設定回路24における遅角リミット値の設定の工程を示すフローチャートであり、以下、図9を参照して、遅角リミット値の設定の工程について説明する。
(Explanation of the retard limit setting process in the second embodiment)
As described above, the second embodiment is characterized in that the retard limit value is automatically set by the retard limit value setting circuit 24.
FIG. 9 is a flowchart showing a process of setting the retard limit value in the retard limit value setting circuit 24. Hereinafter, the process of setting the retard limit value will be described with reference to FIG.

最初に、変数である、進角/遅角量θn−1と、発電量とを0(ゼロ)に設定する(ステップS1)。次に、バッテリの充電状態と、交流発電機の発電量を検出し、また、現在の進角量/遅角量θnを検出し、これら記憶する(ステップS2)。   First, the advance / retard amount θn−1 and the power generation amount, which are variables, are set to 0 (zero) (step S1). Next, the state of charge of the battery and the power generation amount of the AC generator are detected, and the current advance angle / retard angle amount θn is detected and stored (step S2).

次に、変数として記憶された前回進角/遅角量θn−1と、現在の進角/遅角量θnを比較する(ステップS3)。そして、遅角制御状態であり「θn−1>θn」の場合は、制御の向きが遅角量減少の方向であるので、遅角リミット値が設定されている場合には、この設定を解除(リセット)する(ステップS4)。それから、ステップS2に戻る。   Next, the previous advance / retard amount θn−1 stored as a variable is compared with the current advance / retard amount θn (step S3). When the retard control state is “θn−1> θn”, the control direction is the direction of decrease in the retard amount, so this setting is canceled when the retard limit value is set. (Reset) (step S4). Then, the process returns to step S2.

ステップS3において、遅角制御状態であり「θn>θn−1」の場合は、制御の向きが遅角量増加の方向であり、ステップS5に移行し、既に遅角リミット値が設定されているか否かを判定する。   In step S3, if the retard control state is “θn> θn−1”, the control direction is the direction in which the retard amount increases, and the process proceeds to step S5, where the retard limit value has already been set. Determine whether or not.

ステップS5において、既に遅角リミット値が設定されていると判定された場合は、遅角量を遅角リミット値に設定して(ステップS6)ステップS2に戻る。そして、遅角制御においては、遅角量がこの遅角リミット値を超えないように制御される。なお、この遅角リミット値は、制御方向が遅角量減少の方向に向く(例えば、バッテリ充電電圧が上昇する)まで維持される。   If it is determined in step S5 that the retard limit value has already been set, the retard amount is set to the retard limit value (step S6), and the process returns to step S2. In the retard control, the retard amount is controlled so as not to exceed the retard limit value. This retard limit value is maintained until the control direction is in the direction of decreasing the retard amount (for example, the battery charge voltage increases).

ステップS5において、遅角リミット値が設定されていないと判定された場合は、ステップS7に移行し、「前回発電量>今回発電量」であるか否かが判定される(ステップS7)。   If it is determined in step S5 that the retard limit value is not set, the process proceeds to step S7, and it is determined whether or not “previous power generation amount> current power generation amount” is satisfied (step S7).

ステップS7において、「前回発電量>今回発電量」と判定された場合は、前回発電量における遅角量を遅角リミット値に設定する(ステップS8)。これは、図10の遅角リミット値の設定方法を示す図のように、遅角量の増加にも拘わらず、前回発電量Pn−1よりも今回発電量Pnの方が小さい場合は、Pn−1からPnまでの区間θAに最大発電量となる点があると推定されるので、前回発電量Pn−1における遅角量θn−1を遅角リミット値として設定する。   If it is determined in step S7 that “previous power generation amount> current power generation amount”, the retard amount in the previous power generation amount is set as the retard limit value (step S8). This is because, as shown in FIG. 10 showing the setting method of the retard limit value, when the current power generation amount Pn is smaller than the previous power generation amount Pn−1, despite the increase in the retard amount, Pn Since it is estimated that there is a point where the maximum power generation amount is in the section θA from −1 to Pn, the retardation amount θn−1 in the previous power generation amount Pn−1 is set as the retard limit value.

また、ステップS7において、「前回発電量<今回発電量」と判定された場合は、遅角リミット値を設定することなく、ステップS2に戻る。   If it is determined in step S7 that “previous power generation amount <current power generation amount”, the process returns to step S2 without setting the retard limit value.

以上説明した工程により、最大発電量(正確には略最大発電量)を与える遅角リミット値を自動的に設定することができ、遅角量がこの遅角リミット値を超えないように進角または遅角制御を行うことができるようになる。また、図10に示すように、区間θA内に最大発電量となる点があることが分かり、遅角量が増える制御の際は、遅角が最大発電量を与える点の周辺を追従するようにできる。   By the process described above, the retard limit value that gives the maximum power generation amount (to be exact, approximately the maximum power generation amount) can be automatically set, and the advance angle is set so that the retard amount does not exceed this retard limit value. Alternatively, the retard angle control can be performed. Further, as shown in FIG. 10, it can be seen that there is a point where the maximum power generation amount is in the section θA, and in the control in which the retardation amount increases, the delay follows the vicinity of the point where the maximum power generation amount is given. Can be.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更等も含まれる。
例えば、上記実施形態の説明で述べたように、スイッチング素子Q1〜Q6の通電タイミングを決めるため、U相、V相、W相の同期信号(Ru、Rv、Rw)各々から生成した三角波(B、C、A)、各三角波を180°位相シフトした三角波(B’、C’、A’)を使用する。各スイッチング素子にいずれの三角波を用いるかは、進角または遅角のどちらを重要視するかによって選定されるものである。
ところで、本願の発明者がスイッチング素子の通電タイミングについて、各相のスイッチング素子をオンさせる時刻を同期信号各相の立ち上がり(位相角基準)より前にする(進角側で制御する)場合のバッテリ2の充電量と、各相のスイッチング素子をオンさせる時刻を位相角基準より後にする(遅角側で制御する)場合のバッテリ2の充電量とを比較する実験を行った。この実験では、同一の充電量を得るための交流発電機1のトルクを測定し、進角側の方が遅角側よりトルク量が少ないという実験結果を得て、進角側で制御する方が遅角側で制御する方よりも、同一の充電量を得る際の交流発電機1にかかる負荷が軽くなり、交流発電機1の制御上好ましいことが判明した。
以下に、この通電タイミング決定の制御の実施例について説明する。
なお、位相角基準は、U相同期信号Ruの場合、立ち上がりを基準(進角0°)として、左側を進角、右側を遅角とする。同様に、V相同期信号Rv、W相同期信号Rwの位相角基準は、それぞれ立ち上がりを基準とし、左側を進角、右側を遅角とする。
The embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and includes changes and the like without departing from the gist of the present invention.
For example, as described in the description of the above embodiment, the triangular wave (B) generated from each of the U-phase, V-phase, and W-phase synchronization signals (Ru, Rv, Rw) to determine the energization timing of the switching elements Q1 to Q6. , C, A), and triangular waves (B ′, C ′, A ′) obtained by shifting each triangular wave by 180 °. Which triangular wave is used for each switching element is selected depending on whether the advance angle or the delay angle is important.
By the way, the battery in the case where the inventor of the present application makes the switching element of each phase turn on before the rising edge (phase angle reference) of each phase of the synchronization signal (control on the advance side) with respect to the energization timing of the switching element. An experiment was conducted to compare the amount of charge of 2 with the amount of charge of the battery 2 when the switching element of each phase is turned on after the phase angle reference (controlled on the retard side). In this experiment, the torque of the alternator 1 for obtaining the same charge amount is measured, the experimental result that the torque amount on the advance side is smaller than the retard side is obtained, and control on the advance side is obtained. However, it is found that the load applied to the AC generator 1 when obtaining the same amount of charge is lighter than the control on the retard side, which is preferable in controlling the AC generator 1.
Hereinafter, an embodiment of the control for determining the energization timing will be described.
As for the phase angle reference, in the case of the U-phase synchronization signal Ru, the rising edge is set as a reference (advance angle 0 °), the left side is an advance angle, and the right side is a delay angle. Similarly, the phase angle reference of the V-phase synchronization signal Rv and the W-phase synchronization signal Rw is based on the rising edge, the left side is the advance angle, and the right side is the delay angle.

本実施例においても、誤差アンプ13の出力(誤差アンプ出力Vc)は、バッテリ電圧Vbatが低く、「Vfb<Vref」の場合に、「Vc>0」となり、バッテリ電圧Vbatが高く、「Vfb>Vref」の場合に、「Vc<0」となる。
また、比較回路14(進角/遅角算出手段)は、三相同期三角波生成回路12から出力される三角波と誤差アンプ出力Vcとを比較し、スイッチング素子Q1〜Q6のスイッチングタイミング(進角/遅角量θ)を決定し、該進角/遅角量θの信号を制御回路20に出力する。
また、本実施例においても、三相同期三角波生成回路12は、三相同期方形波生成回路11(U,V,W相電圧生成回路)から出力される各相の矩形波(それぞれ、U相同期信号Ru、V相同期信号Rv、W相同期信号Rw)に同期した三角波(それぞれ、三角波B、三角波A、三角波Cである)を生成する。また、三相同期三角波生成回路12は、生成したU,V,W各相に対応する三角波を、それぞれ180°位相シフトさせた三角波(それぞれ、三角波B’、三角波A’、三角波C’である)を生成する。
Also in this embodiment, the output of the error amplifier 13 (error amplifier output Vc) is “Vc> 0” when the battery voltage Vbat is low and “Vfb <Vref”, the battery voltage Vbat is high, and “Vfb> In the case of “Vref”, “Vc <0”.
Further, the comparison circuit 14 (advance / retard angle calculation means) compares the triangular wave output from the three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 with the error amplifier output Vc, and the switching timing (advance / The retardation amount θ) is determined, and the advance / retard amount θ signal is output to the control circuit 20.
Also in this embodiment, the three-phase synchronous triangle wave generation circuit 12 is a rectangular wave of each phase output from the three-phase synchronous square wave generation circuit 11 (U, V, W phase voltage generation circuit) (respectively U homologous). A triangular wave (triangular wave B, triangular wave A, and triangular wave C, respectively) synchronized with the initial signal Ru, the V-phase synchronizing signal Rv, and the W-phase synchronizing signal Rw) is generated. The three-phase synchronous triangular wave generation circuit 12 is a triangular wave (triangular wave B ′, triangular wave A ′, and triangular wave C ′, respectively) obtained by shifting the triangular wave corresponding to the generated U, V, and W phases by 180 °. ) Is generated.

ここで、本実施例では、上記実施例とは異なり、U相同期信号Ruに同期させて生成した三角波B(第2U相三角波)と、三角波Bを180°位相シフトさせた三角波B’(第1U相三角波)とを、U相に対応するスイッチング素子Q1及びQ4の通電タイミング決定に用いる。
また、同様に、V相同期信号Rvに同期させて生成した三角波C(第2V相三角波)と、三角波Cを180°位相シフトさせた三角波C’(第1V相三角波)とを、V相に対応するスイッチング素子Q2及びQ5の通電タイミング決定に用いる。
また、同様に、W相同期信号Rwに同期させて生成した三角波A(第2W相三角波)と、三角波Aを180°位相シフトさせた三角波A’(第1W相三角波)とを、W相に対応するスイッチング素子Q3及びQ6の通電タイミング決定に用いる。
Here, in the present embodiment, unlike the above-described embodiment, a triangular wave B (second U-phase triangular wave) generated in synchronization with the U-phase synchronization signal Ru and a triangular wave B ′ (first wave) obtained by shifting the triangular wave B by 180 °. 1U-phase triangular wave) is used to determine the energization timing of the switching elements Q1 and Q4 corresponding to the U-phase.
Similarly, a triangular wave C (second V-phase triangular wave) generated in synchronization with the V-phase synchronizing signal Rv and a triangular wave C ′ (first V-phase triangular wave) obtained by shifting the triangular wave C by 180 ° are converted into the V phase. This is used to determine the energization timing of the corresponding switching elements Q2 and Q5.
Similarly, a triangular wave A (second W-phase triangular wave) generated in synchronization with the W-phase synchronizing signal Rw and a triangular wave A ′ (first W-phase triangular wave) obtained by shifting the triangular wave A by 180 ° are converted into the W phase. This is used to determine the energization timing of the corresponding switching elements Q3 and Q6.

U相に対応するスイッチング素子Q1及びQ4の通電タイミング決定に三角波B、B’を用いる理由は、次の通りである。
三角波B’(第1U相三角波)を用いると、Vc>0(Vfb<Vref)の場合、U相の位相基準角から進角側へ0°〜90°の間において、進角または遅角量0°を示す電圧の線L0(Vc=0のレベルの線)よりもVcが高くなる。つまり、U相の位相基準角から進角側へ0°〜90°の間に、第1U相三角波(三角波B’)とVcとの交点ができる。これにより、U相の位相基準角から進角側へ0°〜90°の間において、スイッチング素子Q1をオンさせ、スイッチング素子Q4をオフさせる位相角(進角/遅角量θ)を求めることができる。
また、三角波B’に対して180°位相差がある三角波B(第2U相三角波)を用いると、上記三角波B’とVc=0のレベルの線との交点より、180°遅角側に第2U相三角波(三角波B)とVcとの交点ができる。
つまり、スイッチング素子Q1をオンさせ、スイッチング素子Q4をオフさせる時刻から、位相角にして180°遅れた時刻で、スイッチング素子Q1をオフさせ、スイッチング素子Q4をオンさせる。
このようにして、スイッチング素子Q1をオンさせた時刻からオフさせるまでの期間(位相角で180°の期間)トータルで、バッテリ2を充電することができる。
The reason why the triangular waves B and B ′ are used for determining the energization timing of the switching elements Q1 and Q4 corresponding to the U phase is as follows.
When the triangular wave B ′ (first U-phase triangular wave) is used, when Vc> 0 (Vfb <Vref), the advance or retard amount is between 0 ° and 90 ° from the phase reference angle of the U phase to the advance side. Vc is higher than the voltage line L0 indicating 0 ° (the line at the level of Vc = 0). That is, the intersection point of the first U-phase triangular wave (triangular wave B ′) and Vc is formed between 0 ° and 90 ° from the U-phase reference angle to the advance side. Thus, the phase angle (advance angle / retard angle amount θ) for turning on the switching element Q1 and turning off the switching element Q4 between 0 ° and 90 ° from the phase reference angle of the U phase to the advance side is obtained. Can do.
Further, when a triangular wave B (second U-phase triangular wave) having a phase difference of 180 ° with respect to the triangular wave B ′ is used, the first wave is 180 ° retarded from the intersection of the triangular wave B ′ and the line of Vc = 0. The intersection of 2U phase triangular wave (triangular wave B) and Vc is made.
That is, the switching element Q1 is turned off and the switching element Q4 is turned on at a time that is 180 degrees behind the time when the switching element Q1 is turned on and the switching element Q4 is turned off.
In this way, the battery 2 can be charged in a total period from the time when the switching element Q1 is turned on to the time when it is turned off (period of 180 ° in phase angle).

一方、Vc<0(Vfb>Vref)の場合、U相の位相基準角から進角側へ90°〜180°の間において、進角/遅角量0°の線L0よりもVcが低くなる。つまり、U相の位相基準角から進角側へ90°〜180°の間に、第1U相三角波(三角波B’)とVcとの交点ができる。これにより、U相の位相基準角から進角側へ90°〜180°の間において、スイッチング素子Q1をオンさせ、スイッチング素子Q4をオフさせる位相角(進角/遅角量θ)を求めることができる。
また、三角波B’に対して180°位相差がある三角波B(第2U相三角波)を用いて、スイッチング素子Q1をオフさせ、スイッチング素子Q4をオンさせる。このようにして、スイッチング素子Q1をオンさせた時刻からオフさせるまでの期間(位相角で180°の期間)トータルで、バッテリ2を放電することができる。
On the other hand, in the case of Vc <0 (Vfb> Vref), Vc is lower than the line L0 of the advance / retard amount 0 ° between 90 ° and 180 ° from the phase reference angle of the U phase to the advance side. . That is, the intersection of the first U-phase triangular wave (triangular wave B ′) and Vc is made between 90 ° and 180 ° from the U-phase reference angle to the advance side. Thus, the phase angle (advance angle / retard angle amount θ) for turning on the switching element Q1 and turning off the switching element Q4 between 90 ° and 180 ° from the phase reference angle of the U phase to the advance side is obtained. Can do.
Further, the switching element Q1 is turned off and the switching element Q4 is turned on using the triangular wave B (second U-phase triangular wave) having a phase difference of 180 ° with respect to the triangular wave B ′. In this way, the battery 2 can be discharged for a total period from the time when the switching element Q1 is turned on until it is turned off (period of 180 ° in phase angle).

以上の構成により、U相においては、U相同期信号Ruに同期した第1U相三角波(三角波B’)、及び第2U相三角波(三角波B)と、誤差アンプ出力Vcとをそれぞれ比較することにより、スイッチング素子Q1、Q4のON、OFFタイミング(進角/遅角量θ)を決定する。
特に、第1U相三角波の高さの最大付近に交点ができる場合(進角0°に近づいた場合)、バッテリは充電量が少ない(Vcの絶対値が大きい)わけであるが、スイッチング素子Q1のオンしている期間とU相が正電圧にある期間とをほぼ一致させることができるので、交流発電機1のU相からバッテリ2への充電量を最大充電量とすることができる。
With the above configuration, in the U phase, the first U-phase triangular wave (triangular wave B ′) and the second U-phase triangular wave (triangular wave B) synchronized with the U-phase synchronization signal Ru are respectively compared with the error amplifier output Vc. The ON / OFF timing (advance angle / retard angle amount θ) of the switching elements Q1 and Q4 is determined.
In particular, when an intersection is formed near the maximum height of the first U-phase triangular wave (when approaching an advance angle of 0 °), the battery has a small amount of charge (the absolute value of Vc is large), but the switching element Q1 Since the ON period and the period in which the U phase is at a positive voltage can be substantially matched, the amount of charge from the U phase of the AC generator 1 to the battery 2 can be set to the maximum amount of charge.

同様にして、V相においては、V相同期信号Rvに同期した第1V相三角波(三角波C’)、及び第2V相三角波(三角波C)と、誤差アンプ出力Vcとをそれぞれ比較することにより、スイッチング素子Q2、Q5のON、OFFタイミング(進角/遅角量θ)を決定する。
また、同様にして、W相においては、W相同期信号Rwに同期した第1W相三角波(三角波A’)、及び第2W相三角波(三角波A)と、誤差アンプ出力Vcとをそれぞれ比較することにより、スイッチング素子Q3、Q6のON、OFFタイミング(進角/遅角量θ)を決定する。
以上述べた構成によりスイッチング素子の通電タイミングの制御を行い、つまり、各相について進角側で制御することにより、バッテリ2に充電する際に交流発電機1にかかる負荷を軽くできる。
Similarly, in the V phase, the first V-phase triangular wave (triangular wave C ′) and the second V-phase triangular wave (triangular wave C) synchronized with the V-phase synchronizing signal Rv are respectively compared with the error amplifier output Vc. The ON / OFF timing (advance angle / retard angle amount θ) of the switching elements Q2, Q5 is determined.
Similarly, in the W phase, the first W-phase triangular wave (triangular wave A ′) and the second W-phase triangular wave (triangular wave A) synchronized with the W-phase synchronizing signal Rw are compared with the error amplifier output Vc, respectively. Thus, the ON / OFF timing (advance / retard amount θ) of the switching elements Q3 and Q6 is determined.
By controlling the energization timing of the switching element with the configuration described above, that is, by controlling each phase on the advance side, the load on the AC generator 1 when the battery 2 is charged can be reduced.

1…交流発電機、2…バッテリ、3…バッテリ充電装置、3a…位相制御装置、3b…全波整流回路、4…ロータ、4a…突起部、5…ステータ、6…パルサコイル、7…基準信号生成回路、11…三相同期方形波生成回路、12…三相同期三角波生成回路、13…誤差アンプ、14…比較回路、20…制御回路、21…進角または遅角制御回路、22…FET駆動信号生成回路、71…基準方形波生成回路、72…相コイル電圧生成回路、73…位相調整回路、74…ステージ切替タイミング信号生成回路、Pa,Pb…パルス信号、Pst…ステージ切替タイミング信号、Ru…U相同期信号、Rv…V相同期信号、Rw…W相同期信号   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... AC generator, 2 ... Battery, 3 ... Battery charging device, 3a ... Phase control device, 3b ... Full wave rectifier circuit, 4 ... Rotor, 4a ... Projection part, 5 ... Stator, 6 ... Pulser coil, 7 ... Reference signal Generation circuit, 11 ... Three-phase synchronous square wave generation circuit, 12 ... Three-phase synchronous triangle wave generation circuit, 13 ... Error amplifier, 14 ... Comparison circuit, 20 ... Control circuit, 21 ... Advance or retard control circuit, 22 ... FET Drive signal generation circuit 71 ... reference square wave generation circuit 72 ... phase coil voltage generation circuit 73 ... phase adjustment circuit 74 ... stage switching timing signal generation circuit Pa, Pb ... pulse signal Pst ... stage switching timing signal Ru: U phase synchronization signal, Rv: V phase synchronization signal, Rw: W phase synchronization signal

Claims (8)

U,V,W相からなる三相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換するブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを、前記三相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角/遅角制御を行う位相制御装置であって、
前記三相交流発電機のロータの回転により発生するロータの回転周波数を示す基準交流電圧と、前記三相交流発電機のいずれか一相の交流出力電圧との位相差を算出し、該算出した位相差に基づいて、前記基準交流電圧に同期した信号を遅延させ、遅延させた該信号を、前記一相の交流出力電圧の周波数の前記基準交流電圧の周波数に対する比率の3倍に逓倍して基準信号を生成する基準信号生成手段と、
前記基準信号を基に、U,V,W相からなる三相の同期信号を生成するU,V,W相電圧生成手段と、
前記整流部の直流電力側の出力電圧と所定の目標との差分電圧の信号と、前記U,V,W相電圧生成手段により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角/遅角量を求める進角/遅角算出手段と、
前記進角/遅角算出手段により求めた進角/遅角量により前記スイッチング素子の進角/遅角制御を行う進角/遅角制御手段と、
を備えることを特徴とする位相制御装置。
The energization timing of the switching element of the rectifying unit configured as a bridge that converts AC power output from a three-phase AC generator composed of U, V, and W phases into DC power is determined by the AC output voltage of the three-phase AC generator. A phase control device that performs advance / retard control by advancing or retarding a phase,
The phase difference between the reference AC voltage indicating the rotation frequency of the rotor generated by the rotation of the rotor of the three-phase AC generator and the AC output voltage of any one phase of the three-phase AC generator is calculated and calculated. Based on the phase difference, the signal synchronized with the reference AC voltage is delayed, and the delayed signal is multiplied by three times the ratio of the frequency of the one-phase AC output voltage to the frequency of the reference AC voltage. A reference signal generating means for generating a reference signal;
U, V, and W phase voltage generating means for generating a three-phase synchronization signal composed of U, V, and W phases based on the reference signal;
The switching element is energized based on a signal of a differential voltage between an output voltage on the DC power side of the rectifier and a predetermined target, and a synchronization signal of each phase output by the U, V, and W phase voltage generating means. An advance / retard angle calculating means for calculating an advance / retard amount of timing;
Advance / retard angle control means for performing advance / retard angle control of the switching element according to the advance / retard angle amount obtained by the advance / retard angle calculating means;
A phase control device comprising:
前記基準信号生成手段は、
前記基準交流電圧と同期した第1のパルス信号を生成する基準方形波生成回路と、
前記三相交流発電機のいずれか一相の交流出力電圧と同期した第2のパルス信号を生成する相コイル電圧生成回路と、
前記三相交流発電機の稼動開始時に、前記第1のパルス信号及び前記第2のパルス信号の位相差を算出し、算出した前記位相差に基づいて前記第1のパルス信号を遅延する位相調整回路と、
遅延された前記第1のパルス信号を、前記第2のパルス信号の周波数の前記第1のパルス信号の周波数に対する比率の3倍に逓倍して前記基準信号を生成するステージ切替タイミング信号生成回路と、を有し、
前記U,V,W相電圧生成手段は、k(k≧1の自然数)として、
前記基準信号の第(6k−5)番目のパルスの立ち上がりに同期して立ち上がり、前記基準信号の第(6k―2)番目のパルスの立ち下がりに同期して立ち下がる信号であるU相同期信号を生成し、
前記基準信号の第(6k−3)番目のパルスの立ち上がりに同期して立ち上がり、前記基準信号の第(6k)番目のパルスの立ち下がりに同期して立ち下がる信号であるV相同期信号を生成し、
前記基準信号の第(6k−4)番目のパルス立ち下がりに同期して立ち下がり、前記基準信号の第(6k―1)番目の立ち上がりに同期して立ち上がる信号であるW相同期信号を生成する、
ことを特徴とする請求項1に記載の位相制御装置。
The reference signal generating means includes
A reference square wave generating circuit for generating a first pulse signal synchronized with the reference AC voltage;
A phase coil voltage generation circuit for generating a second pulse signal synchronized with the AC output voltage of any one phase of the three-phase AC generator;
Phase adjustment for calculating a phase difference between the first pulse signal and the second pulse signal at the start of operation of the three-phase AC generator and delaying the first pulse signal based on the calculated phase difference Circuit,
A stage switching timing signal generating circuit for generating the reference signal by multiplying the delayed first pulse signal by three times the ratio of the frequency of the second pulse signal to the frequency of the first pulse signal; Have
The U, V, W phase voltage generating means is k (natural number of k ≧ 1),
A U-phase synchronization signal that is a signal that rises in synchronization with the rise of the (6k-5) th pulse of the reference signal and falls in synchronization with the fall of the (6k-2) th pulse of the reference signal Produces
Generates a V-phase synchronization signal that rises in synchronization with the rising edge of the (6k-3) th pulse of the reference signal and falls in synchronization with the falling edge of the (6k) th pulse of the reference signal And
A W-phase synchronization signal which is a signal that falls in synchronization with the (6k-4) th falling edge of the reference signal and rises in synchronization with the (6k-1) th rising edge of the reference signal is generated. ,
The phase control apparatus according to claim 1.
前記進角/遅角算出手段により求めた進角/遅角量により前記スイッチング素子の進角/遅角制御を行うと共に、遅角制御を行う際に、遅角量が遅角リミット値を超える場合は、前記遅角リミット値により前記スイッチング素子の遅角制御を行う進角/遅角制御手段を備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の位相制御装置。   The advance angle / retard angle control of the switching element is performed by the advance angle / retard angle amount obtained by the advance angle / retard angle calculating means, and the retard amount exceeds the retard limit value when the retard angle control is performed. 3. The phase control apparatus according to claim 1, further comprising: an advance / retard angle control unit that performs retard control of the switching element based on the retard limit value. 請求項1から請求項3のいずれかに記載の位相制御装置と、前記位相制御装置により通電タイミングを制御される整流部と、を備え、前記整流部の直流電力側の出力電圧に接続されたバッテリを充電するバッテリ充電装置。   A phase control device according to any one of claims 1 to 3 and a rectification unit whose energization timing is controlled by the phase control device, and connected to an output voltage on a DC power side of the rectification unit A battery charger for charging a battery. 前記進角/遅角算出手段は、
前記U,V,W相電圧生成回路から出力される各相の矩形波に同期した三角波を生成する同期三角波発生回路と、
前記バッテリの電圧と所定の目標電圧とを比較し誤差信号を出力する誤差アンプと、
前記同期三角波発生回路から出力される三角波と誤差アンプの出力とを比較することにより進角/遅角量を求める比較回路と、を備え、
前記同期三角波発生回路は、
前記U,V,W相電圧生成回路から出力される各相の矩形波に同期した三角波を生成して前記比較回路に出力するとともに、生成したU,V,W各相に対応する三角波(それぞれ第2U相三角波、第2V相三角波、第2W相三角波とする)を、180°位相シフトさせた第1U相三角波、第1V相三角波、第1W相三角波をそれぞれ生成して前記比較回路に出力し、
前記比較回路は、
前記進角/遅角量を求める場合、
前記U相の進角/遅角量を、前記同期三角波発生回路から出力される前記第1U相三角波及び前記第2U相三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、
前記V相の進角/遅角量を、前記同期三角波発生回路から出力される第1V相三角波及び前記第2V相三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求め、
前記W相の進角/遅角量を、前記同期三角波発生回路から出力される第1W相三角波及び前記第2W相三角波と、前記誤差アンプ出力とを比較して求める、
ことを特徴とする請求項4記載のバッテリ充電装置。
The advance / retard angle calculating means includes:
A synchronous triangular wave generating circuit for generating a triangular wave synchronized with a rectangular wave of each phase output from the U, V, W phase voltage generating circuit;
An error amplifier that compares the voltage of the battery with a predetermined target voltage and outputs an error signal;
A comparison circuit for obtaining an advance angle / retard angle amount by comparing the triangle wave output from the synchronous triangle wave generation circuit with the output of the error amplifier, and
The synchronous triangular wave generating circuit is
A triangular wave synchronized with a rectangular wave of each phase output from the U, V, W phase voltage generation circuit is generated and output to the comparison circuit, and a triangular wave corresponding to each of the generated U, V, W phases (respectively) A first U-phase triangular wave, a first V-phase triangular wave, and a first W-phase triangular wave that are 180 ° phase shifted from the second U-phase triangular wave, second V-phase triangular wave, and second W-phase triangular wave are generated and output to the comparison circuit. ,
The comparison circuit is
When calculating the advance / retard amount,
The U phase advance / retard amount is obtained by comparing the first U phase triangle wave and the second U phase triangle wave output from the synchronous triangle wave generation circuit with the error amplifier output,
The V phase advance / retard amount is obtained by comparing the first V phase triangular wave and the second V phase triangular wave output from the synchronous triangular wave generation circuit with the error amplifier output,
The W phase advance / retard amount is obtained by comparing the first W phase triangle wave and the second W phase triangle wave output from the synchronous triangle wave generating circuit with the error amplifier output.
The battery charger according to claim 4.
前記比較回路は、
前記第1U相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたU相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたU相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを求め、
前記第2U相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたU相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたU相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを求め、
前記第1V相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたV相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたV相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを求め、
前記第2V相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたV相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたV相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを求め、
前記第1W相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたW相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたW相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを求め、
前記第2W相三角波と前記誤差アンプ出力とを比較して、前記整流部の直流電力側に設けられたW相に対応するスイッチング素子のオフタイミングを、前記整流部の接地側に設けられたW相に対応するスイッチング素子のオンタイミングを求める、
ことを特徴とする請求項5記載のバッテリ充電装置。
The comparison circuit is
The first U-phase triangular wave and the error amplifier output are compared, and the on-timing of the switching element corresponding to the U-phase provided on the DC power side of the rectifier unit is set on the ground side of the rectifier unit. Find the off timing of the switching element corresponding to the phase,
The second U-phase triangular wave and the error amplifier output are compared, and the switching element corresponding to the U-phase provided on the DC power side of the rectifier unit is turned off at the U side provided on the ground side of the rectifier unit. Find the on-timing of the switching element corresponding to the phase,
The first V-phase triangular wave and the error amplifier output are compared, and the on-timing of the switching element corresponding to the V-phase provided on the DC power side of the rectifier unit is determined on the ground side of the rectifier unit. Find the off timing of the switching element corresponding to the phase,
The second V-phase triangular wave and the error amplifier output are compared, and the OFF timing of the switching element corresponding to the V-phase provided on the DC power side of the rectifier unit is set to the V side provided on the ground side of the rectifier unit. Find the on-timing of the switching element corresponding to the phase,
The first W-phase triangular wave and the error amplifier output are compared, and the on-timing of the switching element corresponding to the W-phase provided on the DC power side of the rectifier unit is determined on the ground side of the rectifier unit. Find the off timing of the switching element corresponding to the phase,
The second W-phase triangular wave and the error amplifier output are compared, and the OFF timing of the switching element corresponding to the W phase provided on the DC power side of the rectifier unit is set to the W side provided on the ground side of the rectifier unit. Find the ON timing of the switching element corresponding to the phase,
The battery charger according to claim 5.
U,V,W相からなる三相交流発電機から出力された交流電力を直流電力に変換するブリッジ構成された整流部のスイッチング素子の通電タイミングを、前記三相交流発電機の交流出力電圧の位相に対して進み又は遅らせることにより進角/遅角制御を行う位相制御装置における位相制御方法であって、
前記三相交流発電機のロータの回転により発生するロータの回転周波数を示す基準交流電圧と、前記三相交流発電機のいずれか一相の交流出力電圧との位相差を算出し、該算出した位相差に基づいて、前記基準交流電圧に同期した信号を遅延させ、遅延させた該信号を、前記一相の交流出力電圧の周波数の前記基準交流電圧の周波数に対する比率の3倍に逓倍して基準信号を生成する基準信号生成手順と、
前記基準信号を基に、U,V,W相からなる三相の同期信号を生成するU,V,W相電圧生成手順と、
前記整流部の直流電力側の出力電圧と所定の目標との差分電圧の信号と、前記U,V,W相電圧生成手段により出力される各相の同期信号とに基づき、前記スイッチング素子の通電タイミングの進角/遅角量を求める進角/遅角算出手順と、
前記進角/遅角算出手段により求めた進角/遅角量により前記スイッチング素子の進角/遅角制御を行う進角/遅角制御手順と、
を含むことを特徴とする位相制御方法。
The energization timing of the switching element of the rectifying unit configured as a bridge that converts AC power output from a three-phase AC generator composed of U, V, and W phases into DC power is determined by the AC output voltage of the three-phase AC generator. A phase control method in a phase control device that performs advance / retard angle control by advancing or retarding a phase,
The phase difference between the reference AC voltage indicating the rotation frequency of the rotor generated by the rotation of the rotor of the three-phase AC generator and the AC output voltage of any one phase of the three-phase AC generator is calculated and calculated. Based on the phase difference, the signal synchronized with the reference AC voltage is delayed, and the delayed signal is multiplied by three times the ratio of the frequency of the one-phase AC output voltage to the frequency of the reference AC voltage. A reference signal generation procedure for generating a reference signal;
Based on the reference signal, a U, V, W phase voltage generation procedure for generating a three-phase synchronization signal composed of U, V, W phases;
The switching element is energized based on a signal of a differential voltage between an output voltage on the DC power side of the rectifier and a predetermined target, and a synchronization signal of each phase output by the U, V, and W phase voltage generating means. An advance / retard angle calculation procedure for calculating an advance / retard amount of timing;
Advancing / retarding control procedure for performing advancing / retarding control of the switching element according to the advance / retard amount obtained by the advance / retard calculation means;
Including a phase control method.
前記基準信号生成手順は、
前記基準交流電圧と同期した第1のパルス信号を生成する基準方形波生成手順と、
前記三相交流発電機のいずれか一相の交流出力電圧と同期した第2のパルス信号を生成する相コイル電圧生成手順と、
前記三相交流発電機の稼動開始時に、前記第1のパルス信号及び前記第2のパルス信号の位相差を算出し、算出した前記位相差に基づいて前記第1のパルス信号を遅延する位相調整手順と、
遅延された前記第1のパルス信号を、前記第2のパルス信号の周波数の前記第1のパルス信号の周波数に対する比率の3倍に逓倍して前記基準信号を生成するステージ切替タイミング信号生成手順と、を有し、
前記U,V,W相電圧生成手順は、k(k≧1の自然数)として、
前記基準信号の第(6k−5)番目のパルスの立ち上がりに同期して立ち上がり、前記基準信号の第(6k―2)番目のパルスの立ち下がりに同期して立ち下がる信号であるU相同期信号を生成し、
前記基準信号の第(6k−3)番目のパルスの立ち上がりに同期して立ち上がり、前記基準信号の第(6k)番目のパルスの立ち下がりに同期して立ち下がる信号であるV相同期信号を生成し、
前記基準信号の第(6k−4)番目のパルス立ち下がりに同期して立ち下がり、前記基準信号の第(6k―1)番目の立ち上がりに同期して立ち上がる信号であるW相同期信号を生成する手順である、
ことを特徴とする請求項7に記載の位相制御方法。
The reference signal generation procedure includes:
A reference square wave generating procedure for generating a first pulse signal synchronized with the reference AC voltage;
A phase coil voltage generation procedure for generating a second pulse signal synchronized with the AC output voltage of any one phase of the three-phase AC generator;
Phase adjustment for calculating a phase difference between the first pulse signal and the second pulse signal at the start of operation of the three-phase AC generator and delaying the first pulse signal based on the calculated phase difference Procedure and
A stage switching timing signal generation procedure for generating the reference signal by multiplying the delayed first pulse signal by three times the ratio of the frequency of the second pulse signal to the frequency of the first pulse signal; Have
The U, V, and W phase voltage generation procedures are as follows (k is a natural number of k ≧ 1):
A U-phase synchronization signal that is a signal that rises in synchronization with the rise of the (6k-5) th pulse of the reference signal and falls in synchronization with the fall of the (6k-2) th pulse of the reference signal Produces
Generates a V-phase synchronization signal that rises in synchronization with the rising edge of the (6k-3) th pulse of the reference signal and falls in synchronization with the falling edge of the (6k) th pulse of the reference signal And
A W-phase synchronization signal which is a signal that falls in synchronization with the (6k-4) th falling edge of the reference signal and rises in synchronization with the (6k-1) th rising edge of the reference signal is generated. The procedure is
The phase control method according to claim 7.
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