JP6703336B1 - Generator control device - Google Patents
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Abstract
【課題】発電機システムにリーク電流が発生した場合であっても、エンジンの回転数を計測することができる発電機の制御装置を得る。【解決手段】発電機の制御装置は、発電機のステータコイルによって生成される三相交流電圧のうちの一相の交流電圧である発電電圧に基づいて、エンジン回転数を計測し、発電電圧と、閾値電圧とが非交差となる非交差状態が継続する非交差状態継続時間を計測し、計測した非交差状態継続時間に基づいて発電指令を出力することで発電機に発電させ、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧とが交差すれば、発電停止指令を出力することで発電機に発電を停止させるように構成されている。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a generator control device capable of measuring the number of revolutions of an engine even when a leak current occurs in the generator system. A generator control device measures an engine speed based on a generated voltage, which is one-phase AC voltage of a three-phase AC voltage generated by a stator coil of the generator, and determines the generated voltage and , The non-crossing state that the non-crossing state where the threshold voltage does not cross continues is measured, and the power generation command is output by outputting the power generation command based on the measured non-crossing state continuous time, and the power generation command is issued. After the output, if the power generation voltage and the threshold voltage cross each other, the power generation stop command is output to stop the power generation by the generator. [Selection diagram] Figure 1
Description
本発明は、発電機の制御装置に関する。 The present invention relates to a generator control device.
従来の発電機システムにおいて、発電機によって発電される電力を蓄えるバッテリの電圧がバッテリの電圧の目標値よりも大きい状況といった発電が不要な状況であっても、発電機がある程度発電する制御が知られている(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional generator system, it is known that the generator will generate power to some extent even in situations where power generation is unnecessary, such as when the voltage of the battery that stores the power generated by the generator is greater than the target value of the battery voltage. (For example, see Patent Document 1).
ここで、エンジンの回転と同期して回転する発電機によって生成される発電電圧と、閾値電圧との大小関係を比較し、その比較結果に応じて出力されるパルス信号を利用して、エンジンの回転数を計測するように構成される発電機システムを考える。このような発電機システムにおいて、発電が不要な状況で、上述の制御が適用されると、パルス信号の出力が継続するので、エンジンの回転数を継続して計測することができる。 Here, the magnitude relationship between the threshold voltage and the generated voltage generated by the generator that rotates in synchronization with the rotation of the engine is compared, and the pulse signal output according to the comparison result is used to Consider a generator system configured to measure speed. In such a generator system, if the above-mentioned control is applied in a situation where power generation is unnecessary, the pulse signal continues to be output, so that the engine speed can be continuously measured.
しかしながら、上述の発電機システムにリーク電流が発生すると、そのリーク電流に起因して、グランドの電位が浮き上がる現象、すなわちグランドシフトが発生する。その結果、発電が不要な状況で上述の制御が適用されたとしても、発電電圧の波形が上述の閾値電圧を超えてしまう。この場合、発電電圧と閾値電圧とを比較しても、発電電圧が閾値電圧よりも常に大きくなってしまい、結果として、パルス信号の出力が停止し、エンジンの回転数を計測することができなくなる。したがって、上述の発電機システムにリーク電流が発生した場合であっても、発電が不要な状況でエンジンの回転数を計測可能にするための新たな技術が求められる。 However, when a leak current occurs in the generator system described above, a phenomenon in which the ground potential floats, that is, a ground shift occurs due to the leak current. As a result, the waveform of the generated voltage exceeds the threshold voltage described above even if the control described above is applied in a situation where power generation is unnecessary. In this case, even if the generated voltage is compared with the threshold voltage, the generated voltage always becomes larger than the threshold voltage, and as a result, the output of the pulse signal is stopped and the engine speed cannot be measured. .. Therefore, even if a leak current occurs in the generator system described above, a new technique is required for making it possible to measure the engine speed in a situation where power generation is unnecessary.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、発電機システムにリーク電流が発生した場合であっても、エンジンの回転数を計測することができる発電機の制御装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and a generator control device capable of measuring the engine speed even when a leak current occurs in the generator system. Aim to get.
本発明における発電機の制御装置は、発電機の界磁コイルに流れる界磁電流を制御する界磁電流制御部と、発電機のステータコイルによって生成される三相交流電圧のうちの一相の交流電圧である発電電圧と、閾値電圧とが非交差となる非交差状態が継続する非交差状態継続時間を計測し、計測した非交差状態継続時間に基づいて発電指令を出力し、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧とが交差すれば、発電停止指令を出力するフローティング判定部と、発電電圧に基づいて、エンジン回転数を計測する回転数計測部と、を備え、界磁電流制御部は、フローティング判定部から発電指令を受ければ、界磁電流を界磁コイルに通電することで発電機に発電させ、フローティング判定部から発電停止指令を受ければ、界磁コイルへの界磁電流の通電を遮断することで発電機に発電を停止させるものである。 A generator control device according to the present invention includes a field current control unit that controls a field current flowing through a field coil of a generator, and a one-phase AC voltage generated by a stator coil of the generator. Measures the non-crossing state duration time in which the non-crossing state where the generation voltage, which is an AC voltage, and the threshold voltage are non-crossing continues, and outputs the power generation command based on the measured non-crossing state duration time. After the output, if the power generation voltage and the threshold voltage cross each other, a floating determination unit that outputs a power generation stop command and a rotation speed measurement unit that measures the engine speed based on the power generation voltage are provided. The control unit, when receiving a power generation command from the floating determination unit, causes the generator to generate power by supplying a field current to the field coil, and when receiving a power generation stop command from the floating determination unit, the field coil to the field coil is received. By interrupting the current flow, the generator stops the power generation.
本発明によれば、発電機システムにリーク電流が発生した場合であっても、エンジンの回転数を計測することができる発電機の制御装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a generator control device capable of measuring the number of revolutions of an engine even when a leak current occurs in the generator system.
以下、本発明による発電機の制御装置を、好適な実施の形態にしたがって図面を用いて説明する。なお、図面の説明においては、同一部分または相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。以下、実施の形態では、発電機の制御装置を備えた発電機システムが車両に適用される場合を例示する。 Hereinafter, a generator control device according to the present invention will be described with reference to the drawings according to a preferred embodiment. In the description of the drawings, the same portions or corresponding portions will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. Hereinafter, in the embodiments, a case where a generator system including a generator control device is applied to a vehicle will be illustrated.
実施の形態1.
はじめに、本発明の実施の形態1における発電機の制御装置7との比較例として、発電機の制御装置7Aについて説明する。図5は、比較例における発電機システム1Aを示す構成図である。なお、図5では、発電機システム1Aに電気的に接続されているバッテリ2および車載機器3と、発電機システム1Aと通信接続されているエンジンECU(Electronic Control Unit)4も併せて図示されている。
Embodiment 1.
First, a
図5に示す発電機システム1A、バッテリ2、車載機器3およびエンジンECU4は、車両に搭載されている。バッテリ2は、発電機システム1Aから供給される直流電力を蓄える。車載機器3は、発電機システム1Aから供給される直流電力によって動作する。エンジンECU4は、車両に搭載されているエンジン(図示せず)を制御する。
The
発電機システム1Aは、発電機5、三相交流整流器6および制御装置7Aを備える。発電機5は、ロータ(図示せず)と、ロータに配置されている界磁コイル51と、ロータの周りに配置されているステータ(図示せず)と、ステータに配置されているステータコイル52とを有する。
The
発電機5のロータの回転軸は、車両に搭載されているエンジンの回転軸とベルトでたすき掛けした構成になっている。この構成によって、発電機5のロータは、エンジンの回転に同期して回転する。エンジンが回転している間に界磁コイル51に電流が流れると、界磁コイル51は、回転磁界を発生させる。界磁コイル51によって発生する回転磁界がステータコイル52を横切ることで、ステータコイル52は、三相交流電圧を生成する。
The rotating shaft of the rotor of the
三相交流整流器6は、ステータコイル52によって生成される三相交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧をバッテリ2および車載機器3のそれぞれに出力する。
The three-phase AC rectifier 6 converts the three-phase AC voltage generated by the
制御装置7Aは、エンジンECU4から制御装置7Aへの片方向通信、またはエンジンECU4と制御装置7Aとの間の双方向通信が可能になるように、エンジンECU4と通信接続されている。エンジンECU4は、バッテリ2の電圧の目標値であるバッテリ目標電圧を、通信プロトコル、例えばLIN(Local Interconnect Network)によって、制御装置7Aに送信する。
The
制御装置7Aは、受信部71、電圧生成部72、比較部73、界磁電流制御部74、回転数計測部75Aおよびフローティング判定部76Aを有する。
The
受信部71は、バッテリ目標電圧を、エンジンECU4から受信し、受信したバッテリ目標電圧を電圧生成部72に出力する。電圧生成部72は、受信部71によって出力されるバッテリ目標電圧を、制御電圧として生成し、生成した制御電圧を比較部73に出力する。
The
比較部73には、バッテリ2の電圧であるバッテリ電圧が入力される。比較部73は、入力されるバッテリ電圧と、電圧生成部72によって出力される制御電圧との大小関係を比較し、その比較結果を界磁電流制御部74に出力する。
The battery voltage, which is the voltage of the battery 2, is input to the
界磁電流制御部74は、発電機5の界磁コイル51に流れる界磁電流を制御することで、発電機5の動作を制御する。すなわち、界磁電流制御部74は、バッテリ電圧が制御電圧未満である場合には、界磁電流を界磁コイル51に通電することで、発電機5のモードを発電モードにする。発電モードは、発電機5が発電するモードである。このように、発電機5が発電すると、バッテリ電圧が上昇する。
The field
界磁電流制御部74は、バッテリ電圧が制御電圧以上である場合には、界磁コイル51への界磁電流の通電を遮断することで、発電機5のモードを停止モードにする。停止モードは、発電機5が発電を停止するモードである。
When the battery voltage is equal to or higher than the control voltage, the field
界磁電流制御部74は、発電機5のモードが発電モードとなるように制御する場合、後述する回転数計測部75Aによって出力されるエンジン回転数に応じて、界磁コイル51に通電する界磁電流量を制限することで、発電機5の発電量を調整する。
When controlling the
界磁電流制御部74は、後述するフローティング判定部76Aから指令を受けた場合、発電機5のモードをフローティングモードにする。フローティングモードは、発電機5が発電する状態と、発電機5が発電を停止する状態との間で、発電機5の状態を切り替えるモードである。
The field
回転数計測部75Aは、エンジンの回転数であるエンジン回転数を計測するように構成されている。ここで、発電機5は、エンジンのトルクを電力に変換する発電機である。したがって、エンジンのトルクが低い時、例えばエンジンが始動を開始する時に発電機5が発電すると、エンジンが停止してしまう懸念がある。そこで、制御装置7Aは、回転数計測部75Aを備えて構成されている。これにより、制御装置7Aは、エンジン回転数に応じて、発電機5の発電量を調整することが可能になる。
The rotation speed measurement unit 75A is configured to measure the engine rotation speed, which is the rotation speed of the engine. Here, the
回転数計測部75Aは、比較部751および計測部752を有する。比較部751には、発電機5のステータコイル52によって生成される三相交流電圧のうちの一相の交流電圧である発電電圧が入力されるとともに、閾値電圧Vth1が入力される。閾値電圧Vth1は、予め定められる固定値である。
The rotation speed measurement unit 75A includes a
比較部751は、発電電圧と、閾値電圧Vth1との大小関係を比較し、その比較結果を計測部752に出力する。
The
計測部752は、発電電圧が閾値電圧Vth1以上となる状態が継続する時間と、この状態に続いて発電電圧が閾値電圧Vth1未満となる状態が継続する時間との和である周期を計測する。つまり、比較部751から、上述の比較結果として、発電電圧の周期的な変化に対応するパルス信号が出力され、計測部752は、このパルス信号の周期を計測する。計測部752は、このような周期を計測することによって、発電電圧の周波数、すなわちエンジン回転数を計測する。計測部752は、計測したエンジン回転数を界磁電流制御部74に出力する。
The measuring
フローティング判定部76Aは、比較部761および計測部762を備える。比較部761には、上述の発電電圧が入力されるとともに、閾値電圧Vth1よりも大きい閾値電圧Vth2が入力される。閾値電圧Vth2は、予め定められる固定値である。
The floating determination unit 76A includes a comparison unit 761 and a
比較部761は、発電電圧と、閾値電圧Vth2とを比較し、その比較結果を計測部762に出力する。
The comparison unit 761 compares the generated voltage with the threshold voltage Vth2 and outputs the comparison result to the
計測部762は、発電電圧が閾値電圧Vth2未満となる状態が継続する時間を計測し、計測した時間が閾値時間Tthに達すれば、界磁電流制御部74に発電指令を出力する。界磁電流制御部74は、計測部762から発電指令を受けると、界磁電流を界磁コイル51に通電することで、発電機5に発電させる。これにより、発電機5のモードが停止モードからフローティングモードに切り替わる。閾値時間Tthは、予め定められる固定値である。
The measuring
計測部762は、発電指令を出力した後、発電電圧が閾値電圧Vth2以上となれば、界磁電流制御部74に発電停止指令を出力する。界磁電流制御部74は、計測部762から発電停止指令を受けると、界磁コイル51への界磁電流の通電を遮断することで、発電機5に発電を停止させる。
After outputting the power generation command, the measuring
計測部762は、発電停止指令を出力した後、発電電圧が閾値電圧Vth2以上となってから閾値時間Tthが経過すれば、界磁電流制御部74に発電指令を出力する。界磁電流制御部74は、計測部762から発電指令を受けると、界磁電流を界磁コイル51に通電することで、発電機5に発電させる。
After outputting the power generation stop command, the measuring
次に、比較例における制御装置7Aが制御する発電機5の動作の一例について、図6を参照しながら説明する。図6は、比較例における発電機の制御装置7Aに入力される発電電圧の時間変化の波形の一例を示すタイミングチャートである。
Next, an example of the operation of the
バッテリ電圧が制御電圧未満である場合、図6に示すように、発電機5のモードは、発電モードである。すなわち、バッテリ電圧が制御電圧未満である間では、発電機5による発電が継続される。
When the battery voltage is lower than the control voltage, the mode of the
バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機5のモードが発電モードから停止モードに切り替わる。つまり、バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機5による発電が停止する。発電機5による発電が停止すると、発電電圧は、ステータコイル52の時定数に従って徐々に減衰していく。
When the battery voltage becomes equal to or higher than the control voltage, the mode of the
発電電圧が閾値電圧Vth2未満となる状態が継続する時間が閾値時間Tthに達すれば、発電機5のモードが停止モードからフローティングモードに切り替わる。
When the time during which the state in which the generated voltage becomes lower than the threshold voltage Vth2 continues reaches the threshold time Tth, the mode of the
ここで、発電機5による発電が停止したままであると、上述したように発電電圧は、ステータコイル52の時定数に従って徐々に減衰していき、いずれは、発電電圧の波形が閾値電圧Vth1を下回ることとなる。この場合、回転数計測部75Aの比較部751からのパルス信号の出力が停止するので、計測部752は、エンジン回転数を計測することが不可となる。これに対して、発電機5のモードが停止モードからフローティングモードに切り替わると、発電機5による発電が強制的に開始されて、その結果、発電電圧の波形が閾値電圧Vth1と交わる。これにより、比較部751からのパルス信号の出力が継続するので、計測部752は、エンジン回転数を計測することが可能となる。
Here, if the power generation by the
ただし、フローティングモードは、そもそも発電が不要な状況で行われるモードである。したがって、発電機5による発電が行われている場合に発電電圧が閾値電圧Vth2以上となれば、発電機5による発電が停止する。発電機5による発電が停止すると、発電電圧が上述の時定数に従って徐々に減衰していく。発電電圧が閾値電圧Vth2以上となってから、閾値時間Tthが経過すると、発電機5による発電が再び行われる。
However, the floating mode is a mode in which power generation is not required in the first place. Therefore, when the power generation voltage is equal to or higher than the threshold voltage Vth2 while the power is being generated by the
このように、フローティングモードは、発電が不要な状況、すなわちバッテリ電圧が制御電圧以上である状況で、回転数計測部75Aがエンジン回転数を計測可能にすることを目的としたものである。 As described above, the floating mode is intended to enable the rotation speed measurement unit 75A to measure the engine rotation speed in a situation in which power generation is unnecessary, that is, in a situation in which the battery voltage is equal to or higher than the control voltage.
次に、比較例における発電機システム1Aにリーク電流が発生した場合の発電機5の動作の一例について、図7を参照しながら説明する。図7は、比較例における発電機の制御装置7Aに入力される発電電圧の時間変化の波形の別例を示すタイミングチャートである。
Next, an example of the operation of the
ここで、発電機システム1Aにリーク電流が発生すると、そのリーク電流に起因して、グランドの電位が浮き上がる現象、すなわちグランドシフトが発生する。このようなリーク電流が発生する具体的なケースとしては、例えば、ステータコイル52にリーク電流が発生するケース、三相交流整流器6を構成するダイオードにリーク電流が発生するケースなどが挙げられる。
Here, when a leak current occurs in the
図6に示すように、発電機5のモードが停止モードである場合、発電電圧が閾値電圧Vth2未満となる状態が継続する時間が閾値時間Tthに達すれば、発電機5のモードがフローティングモードに切り替わる。しかしながら、図7に示すように、グランドシフトが発生すると、そのグランドシフトに起因して、発電電圧の波形が閾値電圧Vth2を上回ってしまう。この場合、発電電圧が閾値電圧Vth2未満となる状態が継続する時間が閾値時間Tthに達することがなくなるので、発電機5のモードが停止モードからフローティングモードに切り替わらない。
As shown in FIG. 6, when the mode of the
つまり、比較例における制御装置7Aの構成では、リーク電流が発生すると、停止モードでの発電電圧の波形が閾値電圧Vth2を超えてしまい、発電機5のモードがフローティングモードにならない。この場合、回転数計測部75Aがエンジン回転数を計測することができない。また、比較例における制御装置7Aの構成において、リーク電流に起因して発生するグランドシフトを考慮して、そのグランドシフトをキャンセルするためのオフセット電圧を設定する構成を適用した場合、回路規模が増加してしまう。
That is, in the configuration of the
以上を踏まえると、リーク電流が発生した場合であっても、発電が不要な状況でエンジン回転数を計測可能なように、制御装置7Aの構成を工夫することが望ましい。これに対して、実施の形態1における制御装置7は、リーク電流が発生した場合であっても、発電が不要な状況でエンジン回転数を計測可能な構成となっている。
Based on the above, it is desirable to devise the configuration of the
次に、本発明の実施の形態1における発電機の制御装置7について、図1を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態1における発電機システム1を示す構成図である。なお、実施の形態1における制御装置7を説明するにあたって、上述した比較例における制御装置7Aと同様である点の説明を省略し、制御装置7Aと異なる点を中心に説明する。図1では、発電機システム1に電気的に接続されているバッテリ2および車載機器3と、発電機システム1と通信接続されているエンジンECU4も併せて図示されている。
Next, the
図1に示す発電機システム1、バッテリ2、車載機器3およびエンジンECU4は、車両に搭載されている。発電機システム1は、発電機5、三相交流整流器6および制御装置7を備える。
The generator system 1, the battery 2, the in-
制御装置7は、受信部71、電圧生成部72、比較部73、界磁電流制御部74、回転数計測部75およびフローティング判定部76を有する。
The
フローティング判定部76は、比較部763および計測部764を有する。比較部763には、上述の発電電圧が入力されるとともに、閾値電圧Vth2が入力される。比較部763は、発電電圧と、閾値電圧Vth2とを比較し、その比較結果を計測部764に出力する。閾値電圧Vth2は、予め定められる固定値である。
The floating determination unit 76 has a comparison unit 763 and a
計測部764は、発電電圧と閾値電圧Vth2とが非交差となる状態が継続する時間を計測する。以下、発電電圧と閾値電圧Vth2とが非交差となる状態、すなわち、発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差しない状態を非交差状態と呼び、非交差状態が継続する時間を非交差状態継続時間と呼ぶ。具体的には、計測部764は、発電電圧が閾値電圧Vth2よりも大きい状態および発電電圧が閾値電圧Vth2未満である状態のどちらかが継続する時間を、非交差状態継続時間として計測する。
The measuring
計測部764は、計測した非交差状態継続時間に基づいて、発電指令を界磁電流制御部74に出力する。具体的には、計測部764は、計測した非交差状態継続時間が閾値時間Tthに達すれば、界磁電流制御部74に発電指令を出力する。閾値時間Tthは、予め定められる固定値である。
The measuring
界磁電流制御部74は、計測部764から発電指令を受けると、界磁電流を界磁コイル51に通電することで、発電機5に発電させる。これにより、発電機5のモードが停止モードからフローティングモードに切り替わる。
When the field
計測部764は、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差すれば、発電停止指令を出力する。具体的には、計測部764は、発電指令を出力した後、発電電圧が閾値電圧Vth2と等しくなれば、界磁電流制御部74に発電停止指令を出力する。
After outputting the power generation command, the measuring
界磁電流制御部74は、計測部764から発電停止指令を受けると、界磁コイル51への界磁電流の通電を遮断することで、発電機5に発電を停止させる。
When receiving the power generation stop command from the measuring
計測部764は、発電指令を出力する上述の処理と、発電停止指令を出力する上述の処理とを交互に行う。したがって、界磁電流制御部74は、発電機5に発電させる制御と、発電機5に発電を停止させる制御とを交互に行うこととなる。
The measuring
ここで、発電機5のモードが発電モードから停止モードに切り替わった後に制御装置7によって行われる一連の処理について、図2のフローチャートを参照しながらさらに説明する。図2は、本発明の実施の形態1における発電機の制御装置7によって行われる一連の処理を示すフローチャートである。なお、図2のフローチャートの処理は、発電機5のモードが停止モードに切り替わった後、発電モードに切り替わるまで繰り返し行われる。
Here, a series of processes performed by the
ステップS101において、計測部764は、比較部763によって出力される比較結果に基づいて、非交差状態継続時間が閾値時間Tthに達したか否かを判定する。この時間が閾値時間Tthに達したと判定された場合には、処理がステップS102へと進む。具体的には、計測部764は、発電電圧が閾値電圧Vth2よりも大きい状態および発電電圧が閾値電圧Vth2未満である状態のどちらかが継続する時間が閾値時間Tthに達すれば、非交差状態継続時間が閾値時間Tthに達したと判定する。
In step S101, the
一方、この時間が閾値時間Tthに達していないと判定された場合には、処理がステップS101へと戻る。 On the other hand, if it is determined that this time has not reached the threshold time Tth, the process returns to step S101.
ステップS102において、計測部764は、発電指令を界磁電流制御部74に出力する。その後、処理がステップS103へと進む。
In step S102, the measuring
このように、フローティング判定部76は、非交差状態継続時間が閾値時間Tthに達すれば、界磁電流制御部74に発電指令を出力する。界磁電流制御部74は、フローティング判定部76から発電指令を受けると、界磁電流を界磁コイル51に通電することで、発電機5に発電させる。
In this way, the floating determination unit 76 outputs a power generation command to the field
ステップS103において、計測部764は、比較部763によって出力される比較結果に基づいて、発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差したか否かを判定する。発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差したと判定された場合には、処理がステップS104へと進む。具体的には、計測部764は、発電電圧が閾値電圧Vth2と等しくなれば、発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差したと判定する。
In step S103, the measuring
一方、発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差していないと判定された場合には、処理がステップS102へと戻る。この場合、発電機5による発電が継続される。
On the other hand, if it is determined that the generated voltage and the threshold voltage Vth2 do not intersect, the process returns to step S102. In this case, the power generation by the
ステップS104において、計測部764は、発電停止指令を界磁電流制御部74に出力する。その後、処理が終了となる。
In step S104, the
このように、フローティング判定部76は、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差すれば、発電停止指令を出力する。界磁電流制御部74は、フローティング判定部76から発電停止指令を受けると、界磁コイル51への界磁電流の通電を遮断することで、発電機5に発電を停止させる。
As described above, the floating determination unit 76 outputs the power generation stop command if the power generation voltage and the threshold voltage Vth2 cross after outputting the power generation command. When receiving the power generation stop command from the floating determination unit 76, the field
図1の説明に戻り、回転数計測部75は、フィルタ753、信号生成回路754および計測部755を有する。フィルタ753には、上述の発電電圧が入力される。フィルタ753は、発電電圧に重畳されるノイズ成分を除去し、その除去後の発電電圧を信号生成回路754に出力する。
Returning to the description of FIG. 1, the rotation
信号生成回路754は、フィルタ753によって出力される発電電圧に対して、信号処理を行うことで、エンジン回転数を計測するための矩形波信号を生成する。信号生成回路754は、生成した矩形波信号を計測部755に出力する。
The
ここで、フィルタ753によって出力される発電電圧には、グランドシフトに起因した直流のオフセット成分が含まれる。上述の信号処理は、発電電圧に含まれるこのようなオフセット成分を除去するとともに、オフセット成分が除去された発電電圧を矩形波信号に変換する処理である。
Here, the generated voltage output by the
なお、信号生成回路754によって行われる上述の信号処理は、公知技術を適用することによって実現される。このような公知技術は、例えば、特許第6211120号公報、特開2002−125398号公報、特開平10−271897号公報、米国特許第7605569号などに開示されている。
The above-described signal processing performed by the
計測部755は、信号生成回路754によって生成される矩形波信号の周波数を計測することによって、発電電圧の周波数、すなわちエンジン回転数を計測する。計測部755は、計測したエンジン回転数を界磁電流制御部74に出力する。
The measuring
このように、回転数計測部75は、入力される発電電圧に基づいて、エンジン回転数を計測する。具体的には、回転数計測部75は、入力される発電電圧を矩形波信号に変換し、矩形波信号の周波数を計測することによって、エンジン回転数を計測する。より具体的には、回転数計測部75は、発電電圧を矩形波信号に変換する前に、発電電圧に重畳されるノイズを除去する。
In this way, the rotation
次に、本実施の形態1における制御装置7が制御する発電機5の動作の一例について、図3を参照しながら説明する。図3は、本発明の実施の形態1における発電機の制御装置7に入力される発電電圧の時間変化の波形の一例を示すタイミングチャートである。
Next, an example of the operation of the
バッテリ電圧が制御電圧未満である場合、図3に示すように、発電機5のモードは、発電モードである。すなわち、バッテリ電圧が制御電圧未満である間では、発電機5による発電が継続される。
When the battery voltage is lower than the control voltage, the mode of the
バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機5のモードが発電モードから停止モードに切り替わる。つまり、バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機5による発電が停止する。発電機5による発電が停止すると、発電電圧は、ステータコイル52の時定数に従って徐々に減衰していく。その結果、発電機5のモードが発電モードから停止モードに切り替わって以降に徐々に減衰していく発電電圧の波形は、図3に示すように、閾値電圧Vth2を下回る。
When the battery voltage becomes equal to or higher than the control voltage, the mode of the
そこで、計測部764は、上述したように、非交差状態が継続する時間を計測し、その時間が閾値時間Tthに達すれば、発電指令を界磁電流制御部74に出力するように構成されている。また、計測部764は、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差すれば、発電停止指令を出力するように構成されている。
Therefore, as described above, the measuring
図3に示す例では、非交差状態、すなわち、発電電圧が閾値電圧Vth2よりも小さい状態が継続する時間が閾値時間Tthに達したことに応じて、発電機5による発電が行われる。その発電が行われている間に、発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差したこと、すなわち発電電圧が閾値電圧Vth2と等しくなったことに応じて、発電機5による発電が停止する。図3に示すフローティングモードでは、発電機5が発電する状態と、発電機5が発電を停止する状態との間で、発電機5の状態が切り替えられる。
In the example shown in FIG. 3, the power generation by the
上述の計測部764の構成によって、実施の形態1における制御装置7は、発電機5のモードを停止モードからフローティングモードに切り替えることができる。
With the configuration of measuring
次に、本実施の形態1における制御装置7が制御する発電機5の動作の別例について、図4を参照しながら説明する。図4は、本発明の実施の形態1における発電機の制御装置7に入力される発電電圧の時間変化の波形の別例を示すタイミングチャートである。なお、図4では、発電機システム1に上述したリーク電流が発生する場合が想定されている。
Next, another example of the operation of the
バッテリ電圧が制御電圧未満である場合、図4に示すように、発電機5のモードは、発電モードである。すなわち、バッテリ電圧が制御電圧未満である間では、発電機5による発電が継続される。
When the battery voltage is lower than the control voltage, the mode of the
バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機5のモードが発電モードから停止モードに切り替わる。つまり、バッテリ電圧が制御電圧以上になれば、発電機5による発電が停止する。発電機5による発電が停止すると、発電電圧は、ステータコイル52の時定数に従って徐々に減衰していく。
When the battery voltage becomes equal to or higher than the control voltage, the mode of the
ただし、リーク電流に起因してグランドシフトが発生する場合、発電機5のモードが発電モードから停止モードに切り替わって以降に徐々に減衰していく発電電圧の波形は、図4に示すように、閾値電圧Vth2を超える。
However, when the ground shift occurs due to the leak current, the waveform of the power generation voltage that gradually attenuates after the mode of the
そこで、計測部764は、上述したように、非交差状態が継続する時間を計測し、その時間が閾値時間Tthに達すれば、発電指令を界磁電流制御部74に出力するように構成されている。また、計測部764は、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差すれば、発電停止指令を出力するように構成されている。
Therefore, as described above, the measuring
図4に示す例では、非交差状態、すなわち、発電電圧が閾値電圧Vth2よりも大きい状態が継続する時間が閾値時間Tthに達したことに応じて、発電機5による発電が行われる。その発電が行われている間に、発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差したこと、すなわち発電電圧が閾値電圧Vth2と等しくなったことに応じて、発電機5による発電が停止する。図4に示すフローティングモードでは、発電機5が発電する状態と、発電機5が発電を停止する状態との間で、発電機5の状態が切り替えられる。
In the example shown in FIG. 4, the power generation by the
上述の計測部764の構成によって、比較例における制御装置7Aとは異なり、実施の形態1における制御装置7は、リーク電流が発生した場合であっても、発電機5のモードを停止モードからフローティングモードに切り替えることができる。
Due to the configuration of the measuring
ここで、上述のフローティングモードでは、発電機5による発電が停止しても、発電電圧の振幅がすぐに0になるわけではなく、ステータコイル52の過渡特性によって、発電電圧の振幅が徐々に小さくなる。そこで、実施の形態1では、このような現象を利用し、回転数計測部75は、発電電圧の波形から、エンジン回転数を計測するように構成されている。すなわち、上述したように、回転数計測部75は、発電電圧の波形に対応する矩形波信号を生成し、その矩形波信号に基づいてエンジン回転数を計測する。これにより、リーク電流が発生した場合であっても、発電が不要な状況でエンジン回転数を計測可能となる。
Here, in the above-mentioned floating mode, even if the power generation by the
以上、本実施の形態1によれば、発電機の制御装置7は、発電機5の界磁コイル51に流れる界磁電流を制御する界磁電流制御部74と、発電電圧と閾値電圧Vth2とが非交差となる非交差状態が継続する非交差状態継続時間を計測し、計測した非交差状態継続時間に基づいて発電指令を出力し、発電指令を出力した後、発電電圧と閾値電圧Vth2とが交差すれば、発電停止指令を出力するフローティング判定部76と、発電電圧に基づいて、エンジン回転数を計測する回転数計測部75と、を備えて構成されている。また、界磁電流制御部74は、フローティング判定部76から発電指令を受ければ、発電機5に発電させ、フローティング判定部76から発電停止指令を受ければ、発電機5に発電を停止させるように構成されている。
As described above, according to the first embodiment, the
これにより、発電機システム1にリーク電流が発生した場合であっても、エンジンの回転数を計測することができる。また、制御装置7の構成において、グランドシフトをキャンセルするためのオフセット電圧を設定する構成を適用する必要がないので、回路規模の増加を抑制することができる。さらに、リーク電流が発生しても、エンジンの回転数の計測が可能であるため、発電機5の制御の安定化が期待できる。さらに、リーク電流を気にせずに効率の良い低Vfダイオードを採用することができるので、発電効率の改善が期待できる。
As a result, the engine speed can be measured even when a leak current occurs in the generator system 1. Further, since it is not necessary to apply the configuration of setting the offset voltage for canceling the ground shift in the configuration of the
なお、上述した実施の形態1における発電機の制御装置7の各機能は、処理回路によって実現される。各機能を実現する処理回路は、専用のハードウェアであってもよく、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサであってもよい。
Each function of the
処理回路が専用のハードウェアである場合、処理回路は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)、またはこれらを組み合わせたものが該当する。制御装置7の各部の機能それぞれを個別の処理回路で実現してもよいし、各部の機能をまとめて処理回路で実現してもよい。
When the processing circuit is dedicated hardware, the processing circuit is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), or an FPGA (Field Programmable Gate Array). , Or a combination of these. The functions of the respective units of the
一方、処理回路がプロセッサの場合、制御装置7の各部の機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアは、プログラムとして記述され、メモリに格納される。プロセッサは、メモリに記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各部の機能を実現する。
On the other hand, when the processing circuit is a processor, the function of each unit of the
上述のプログラムは、上述した各部の機能をコンピュータに実行させるものであるともいえる。ここで、メモリとは、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory)等の、不揮発性または揮発性の半導体メモリが該当する。また、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD等も、メモリに該当する。 It can be said that the above-described program causes a computer to execute the functions of the above-described units. Here, the memory refers to, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a flash memory, an EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), or an EEPROM (Electrically erasable memory). Alternatively, a volatile semiconductor memory is applicable. Further, a magnetic disk, a flexible disk, an optical disk, a compact disk, a mini disk, a DVD, etc. also correspond to the memory.
なお、上述した各部の機能について、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。 Regarding the functions of the respective units described above, a part may be realized by dedicated hardware and a part may be realized by software or firmware.
このように、処理回路は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述した各部の機能を実現することができる。 In this way, the processing circuit can realize the functions of the above-described units by hardware, software, firmware, or a combination thereof.
1,1A 発電機システム、2 バッテリ、3 車載機器、4 エンジンECU、5 発電機、6 三相交流整流器、7,7A 発電機の制御装置、51 界磁コイル、52 ステータコイル、71 受信部、72 電圧生成部、73 比較部、74 界磁電流制御部、75,75A 回転数計測部、76,76A フローティング判定部、751 比較部、752 計測部、753 フィルタ、754 信号生成回路、755 計測部、761 比較部、762 計測部、763 比較部、764 計測部。 1, 1A generator system, 2 battery, 3 vehicle equipment, 4 engine ECU, 5 generator, 6 three-phase AC rectifier, 7,7A generator control device, 51 field coil, 52 stator coil, 71 receiver, 72 voltage generation section, 73 comparison section, 74 field current control section, 75,75A rotation speed measurement section, 76,76A floating determination section, 751 comparison section, 752 measurement section, 753 filter, 754 signal generation circuit, 755 measurement section , 761 comparison unit, 762 measurement unit, 763 comparison unit, 764 measurement unit.
Claims (5)
前記発電機のステータコイルによって生成される三相交流電圧のうちの一相の交流電圧である発電電圧と、閾値電圧とが非交差となる非交差状態が継続する非交差状態継続時間を計測し、計測した前記非交差状態継続時間に基づいて発電指令を出力し、前記発電指令を出力した後、前記発電電圧と前記閾値電圧とが交差すれば、発電停止指令を出力するフローティング判定部と、
前記発電電圧に基づいて、エンジン回転数を計測する回転数計測部と、
を備え、
前記界磁電流制御部は、
前記フローティング判定部から前記発電指令を受ければ、前記界磁電流を前記界磁コイルに通電することで前記発電機に発電させ、前記フローティング判定部から前記発電停止指令を受ければ、前記界磁コイルへの前記界磁電流の通電を遮断することで前記発電機に発電を停止させる
発電機の制御装置。 A field current controller for controlling the field current flowing in the field coil of the generator,
The non-crossing state duration time in which the non-crossing state where the threshold voltage and the generated voltage, which is one-phase AC voltage among the three-phase AC voltage generated by the stator coil of the generator, does not cross, is measured. , Outputting a power generation command based on the measured non-crossing state duration, after outputting the power generation command, if the power generation voltage and the threshold voltage intersect, a floating determination unit that outputs a power generation stop command,
Based on the generated voltage, a rotation speed measurement unit that measures the engine speed,
Equipped with
The field current control unit,
If the power generation command is received from the floating determination unit, the field current is passed through the field coil to cause the generator to generate power, and if the power generation stop command is received from the floating determination unit, the field coil is received. A control device for a generator that causes the generator to stop power generation by interrupting the passage of the field current to the generator.
計測した前記非交差状態継続時間が閾値時間に達すれば、前記発電指令を出力する
請求項1に記載の発電機の制御装置。 The floating determination unit,
The generator control device according to claim 1, wherein the power generation command is output when the measured non-intersecting state duration reaches a threshold time.
前記発電電圧が前記閾値電圧よりも大きい状態および前記発電電圧が前記閾値電圧未満である状態のどちらかが継続する時間を、前記非交差状態継続時間として計測する
請求項1または2に記載の発電機の制御装置。 The floating determination unit,
The power generation according to claim 1 or 2, wherein a time during which one of the state in which the power generation voltage is higher than the threshold voltage and the state in which the power generation voltage is lower than the threshold voltage continues is measured as the non-crossing state duration time. Machine control equipment.
前記発電電圧を矩形波信号に変換し、前記矩形波信号の周波数を計測することによって、前記エンジン回転数を計測する
請求項1から3のいずれか1項に記載の発電機の制御装置。 The rotation speed measurement unit,
The generator control device according to claim 1, wherein the engine speed is measured by converting the generated voltage into a rectangular wave signal and measuring a frequency of the rectangular wave signal.
前記発電電圧を前記矩形波信号に変換する前に、前記発電電圧に重畳されるノイズを除去する
請求項4に記載の発電機の制御装置。 The rotation speed measurement unit,
The control device for the generator according to claim 4, wherein noise superimposed on the generated voltage is removed before converting the generated voltage into the rectangular wave signal.
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