JP5569295B2 - 車両用回転電機 - Google Patents
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Description
電源起動・停止判定部112は、発電制御装置7のF端子から界磁巻線4に供給されるPWM信号(励磁電流)の有無を監視し、PWM信号の出力が30μ秒継続したときに電源160に起動を指示する。また、電源起動・停止判定部112は、PWM信号の出力が1秒間中断したときに電源160に停止を指示する。このようにして、界磁巻線4に励磁電流の供給が開始されたときに整流器モジュール5X等が動作を開始し、励磁電流の供給が停止したときに動作を停止するため、車両用発電機1の発電時のみ整流器モジュール5X等を動作させることで無駄な電力消費を抑えることができる。
図7は、制御部100によって行う同期整流制御(同期制御)の動作タイミング図である。図7において、「上アーム・オン期間」は上MOS VDS検出部120の出力信号を、「上MOSオン期間」はハイサイド側のMOSトランジスタ50のオン/オフタイミングを、「下アーム・オン期間」は下MOS VDS検出部130の出力信号を、「下MOSオン期間」はローサイド側のMOSトランジスタ51のオン/オフタイミングをそれぞれ示している。また、TFB1 、TFB2 、目標電気角、ΔTについては後述する。
同様に、ローサイド側のMOSトランジスタ51のオフタイミングは以下のようにして設定される。上MOS・TFB時間演算部106は、半周期前のハイサイド側のMOSトランジスタ51をオフしてから上アーム・オン期間の終了時点までの時間TFB1 (図7)を演算し、下MOSオフタイミング演算部109は、このTFB1 から目標電気角を差し引いたΔTを求める。下MOSオフタイミング演算部109は、半周期前に上MOSオフタイミング演算部107で用いられた上MOSオン期間をΔTに基づいて補正して下MOSオン期間を設定し、MOSトランジスタ51のオフタイミングを決定している。具体的には、補正係数をαとしたときに、下MOSオン期間は、以下の式で設定される。
このようにして、ダイオード整流を行う場合と同じ周期で、ハイサイド側のMOSトランジスタ50とローサイド側のMOSトランジスタ51が交互にオンされ、MOSトランジスタ50、51を用いた低損失の整流動作が行われる。
次に、目標電気角の設定手法について説明する。目標電気角は、回転数に応じた値が設定される。それは、MOSトランジスタ50、51をオフするタイミングが上アーム・オン期間や下アーム・オン期間の終了時点よりも遅くならないように同期制御を行うために必要な目標電気角の値(最小値)が回転数に依存するからである。具体的には、上述した上MOSオフタイミング演算部107や下MOSオフタイミング演算部109におけるオフタイミングの設定動作について説明したように、(A)車両の加減速に伴う回転変動、(B)エンジン回転の脈動、(C)電気負荷の変動、(D)所定のプログラムをCPUで実行して制御部100を実現する場合の動作クロック周期の変動、(E)ドライバ170、172にMOSトランジスタ50、51をオフする指示を出してから実際にオフされるまでのターンオフ遅れ、などに伴ってΔTが0にならないのと同じ理由で、必要な目標電気角の値を回転数に応じて変化させている。
気角の値を大きく、中速回転域では目標電気角の値を小さく設定することが望ましい。これにより、中速回転域以上の範囲で目標電気角の適切な値を回転数毎に設定することができ、損失低減および発電効率の向上を中速回転域以上の範囲で実現することができる。この場合には低速回転域での目標電気角は、上述した実施形態(図12)と同様に回転数低下に伴って大きくしてもよいが一定としてもよい。
2、3 固定子巻線
4 界磁巻線
5、6 整流器モジュール群
5X、5Y、5Z、6U、6V、6W 整流器モジュール
7 発電制御装置
8 ECU
9 バッテリ
10 電気負荷
12 充電線
50、51 MOSトランジスタ
54 制御回路
100 制御部
101 回転数演算部
102 同期制御開始判定部
103 上MOSオンタイミング判定部
104 下MOSオンタイミング判定部
105 目標電気角設定部
106 上MOS・TFB時間演算部
107 上MOSオフタイミング演算部
108 下MOS・TFB時間演算部
109 下MOSオフタイミング演算部
110 出力電圧検出部
111 ロードダンプ判定部
112 電源起動・停止判定部
120 上MOS VDS検出部
130 下MOS VDS検出部
150 温度検出部
160 電源
Claims (13)
- 2相以上の相巻線を有する電機子巻線と、
ダイオードが並列接続されたスイッチング素子によって構成される複数の上アームおよび下アームを有するブリッジ回路を構成し、前記電機子巻線の誘起電圧を整流するスイッチング部と、
前記スイッチング素子のオンタイミングを設定するオンタイミング設定部と、
回転数を演算する回転数演算部と、
前記相巻線の相電圧が第1のしきい値に達した後第2のしきい値に達するまでを通電期間とし、前記スイッチング素子をオフしてから前記通電期間の終了時点までの期間を電気角で表した目標電気角としたときに、前記回転数演算部によって演算された回転数に応じて前記目標電気角の値を設定する目標電気角設定部と、
前記通電期間の終了時点までの期間が前記目標電気角となるように、前記スイッチング素子のオフタイミングを設定するオフタイミング設定部と、
前記オンタイミング設定部によって設定されたオンタイミングおよび前記オフタイミング設定部によって設定されたオフタイミングで前記スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動部と、
を備えることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1において、
前記目標電気角設定部は、前記回転数演算部によって演算された回転数が低速回転域および高速回転域では前記目標電気角の値を大きく、中速回転域では前記目標電気角の値を小さく設定することを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1において、
回転数を低速回転域、中速回転域、高速回転域に分けたときに、
前記目標電気角設定部は、前記回転数演算部によって演算された回転数が低速回転域では前記目標電気角の値を大きく、中速回転域では前記目標電気角の値を小さく設定することを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1において、
回転数を低速回転域、中速回転域、高速回転域に分けたときに、
前記目標電気角設定部は、前記回転数演算部によって演算された回転数が高速回転域では前記目標電気角の値を大きく、中速回転域では前記目標電気角の値を小さく設定することを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1〜4のいずれかにおいて、
温度を検出する温度検出部をさらに備え、
前記目標電気角設定部は、前記温度検出部によって検出された温度に応じて前記目標電気角の値を設定することを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項5において、
前記目標電気角設定部は、前記温度検出部によって検出された温度が高く、かつ、回転数に対して前記目標電気角が増加しているときに高速回転域における前記目標電気角の値を大きく、温度が低いときに高速回転域における前記目標電気角の値を小さく設定することを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1〜6のいずれかにおいて、
前記目標電気角設定部は、出力電流の大小に応じて前記目標電気角の値を設定することを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項7において、
前記目標電気角設定部は、出力電流が大のときに前記目標電気角の値を小さく、出力電流が小のときに前記目標電気角の値を大きく設定することを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項7または8において、
前記目標電気角設定部は、前記出力電流の大小を界磁極に含まれる界磁巻線に流れる励磁電流の駆動デューティの値に基づいて判定することを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項7または8において、
前記出力電流を検出する出力電流検出部をさらに備え、
前記目標電気角設定部は、前記出力電流の大小を前記出力電流検出部による検出結果に基づいて判定することを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1〜10のいずれかにおいて、
前記目標電気角設定部による前記目標電気角の可変設定は、前記目標電気角を連続的に可変することにより行われることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1〜10のいずれかにおいて、
前記目標電気角設定部による前記目標電気角の可変設定は、前記目標電気角を階段状に可変することにより行われることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1〜10のいずれかにおいて、
前記目標電気角設定部は、前記通電期間が終わるタイミングよりも前記スイッチング素子をオフするタイミングの方が遅くなる頻度が増加したときに前記目標電気角の値を大きくすることを特徴とする車両用回転電機。
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