JP5573585B2 - 車両用回転電機 - Google Patents
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Description
いる。
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(電気角)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。
次に、補正係数αの設定手段について説明する。本実施形態では、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 やMOSトランジスタ51をオフしてから下アーム・オン期間の終了時点までの時間TFB2 から目標電気角を差し引いた差分ΔTと、このΔTの定常状態の範囲(定常状態においてΔTが変動する可能性がある範囲、この範囲の上限値を「TE/G 」とする。)と比較し、ΔTが定常状態の範囲内にある場合(TE/G よりも小)に補正係数αを小さく、ΔTが定常状態の範囲を外れる場合(TE/G よりも大)に補正係数αを大きく設定している。
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 (14)
- 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、
回転数を演算する回転数演算部と、
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、
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、この目標電気角の値を設定する目標電気角設定部と、
前記スイッチング素子をオフにしてから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、前記スイッチング素子のオフタイミングから前記相電圧が前記第2のしきい値に達するまでの電気角をTFB、この電気角TFBから前記目標電気角を引いた差分をΔTとしたときに、前記オフタイミング設定部は、直前の前記差分ΔTの値に基づいて次回の前記スイッチング素子のオフタイミングを補正するとともに、直前の前記差分ΔTが定常状態の範囲を超えるか否かを判定し、前記差分ΔTが定常状態の範囲内にある場合よりも定常状態の範囲を外れる場合の補正の程度を大きく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、
前記オフタイミング設定部は、上アームおよび下アームのいずれか一方に対応する直前の前記ΔTの値に基づいて、上アームおよび下アームのいずれか他方に対応する次回の前記スイッチング素子のオフタイミングの設定を行うことを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1または2において、
前記定常状態の範囲とは、車両の運転者の操作に起因しない前記通電期間の変動範囲であることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記オフタイミング設定部は、前記差分ΔTに係数αを乗じた値を前回の前記スイッチング素子のオフタイミングに加算して次回のオフタイミングとするとともに、前記差分ΔTが定常状態の範囲内にある場合よりも定常状態の範囲を外れる場合の前記係数α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4において、
前記差分ΔTが正の場合よりも負の場合の前記係数αの値が大きく設定されていることを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1〜5のいずれかにおいて、
前記オフタイミング設定部は、前記定常状態の範囲を前記回転数演算部によって演算された回転数に応じて設定することを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項6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、
前記オフタイミング設定部は、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定常状態の範囲を広く、中速回転域では前記定常状態の範囲を狭く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、
前記オフタイミング設定部は、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定常状態の範囲を広く、中速回転域では前記定常状態の範囲を狭く設定することを特徴とする車両用回転電機。 - 請求項1〜8のいずれかにおいて、
前記オフタイミング設定部による前記定常状態の範囲の可変設定は、前記定常状態の範囲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1〜9のいずれかにおいて、
前記オフタイミング設定部による前記定常状態の範囲の可変設定は、前記定常状態の範囲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1〜9のいずれかにおいて、
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1〜11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1〜12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1〜13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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