JPWO2009130898A1 - Power generation control device and transportation equipment - Google Patents
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Abstract
マイクロコンピュータは、目標出力電流値以上の第1の指令出力電流値および目標出力電流値以下の第2の指令出力電流値を決定する。マイクロコンピュータは、電流制御周期内の第1の制御期間において第1の指令出力電流値に従って三相混合ブリッジ回路の位相角制御を行い、電流制御周期内の第2の制御期間において第2の指令出力電流値に従って三相混合ブリッジ回路の位相角制御を行う。この場合、マイクロコンピュータは、電流制御周期内での第1の指令出力電流値と第2の指令出力電流値との平均値が目標出力電流値に等しくなるように、第1の制御期間と第2の制御期間との割合を制御する。The microcomputer determines a first command output current value that is greater than or equal to the target output current value and a second command output current value that is less than or equal to the target output current value. The microcomputer performs phase angle control of the three-phase mixed bridge circuit in accordance with the first command output current value in the first control period within the current control cycle, and performs the second command in the second control period within the current control cycle. The phase angle of the three-phase mixed bridge circuit is controlled according to the output current value. In this case, the microcomputer controls the first control period and the first control period so that the average value of the first command output current value and the second command output current value within the current control period is equal to the target output current value. The ratio with the control period of 2 is controlled.
Description
本発明は、発電機の出力電流を制御する発電制御装置およびそれを備えた輸送機器に関する。 The present invention relates to a power generation control device that controls an output current of a generator and a transport device including the power generation control device.
自動車等の車両に用いられる発電システムは、交流発電機およびレギュレータを有する(例えば特許文献1参照)。交流発電機は、エンジンにより駆動され、交流電流を発生する。レギュレータは、交流発電機により発生された交流電流をほ直流電流に変換して出力する。発電システムの出力電流は、ランプ等の電気負荷およびバッテリに供給される。それにより、電気負荷で電力が消費されるとともに、バッテリが充電される。 A power generation system used for a vehicle such as an automobile has an AC generator and a regulator (see, for example, Patent Document 1). The alternator is driven by the engine and generates an alternating current. The regulator converts the alternating current generated by the alternating current generator into a direct current and outputs it. The output current of the power generation system is supplied to an electric load such as a lamp and a battery. Thereby, power is consumed by the electric load and the battery is charged.
上記の発電システムでは、負荷電流の値またはバッテリの充放電の状態に応じて出力電流の値を変化させることができない。 In the above power generation system, the value of the output current cannot be changed according to the value of the load current or the state of charge / discharge of the battery.
一方、特許文献2に記載された車両用の発電制御装置では、三相交流発電機の界磁巻線の界磁電流を制御することにより出力電流を制御することができる。
一般に、自動二輪車のエンジンにより駆動される発電システムでは、磁石式三相交流発電機であるフライホイールマグネトウジェネレータが用いられる。フライホイールマグネトウジェネレータには、永久磁石が用いられる。そのため、界磁電流を制御することにより出力電流を制御することはできない。 In general, in a power generation system driven by a motorcycle engine, a flywheel magneto generator, which is a magnetic three-phase AC generator, is used. A permanent magnet is used for the flywheel magneto generator. Therefore, the output current cannot be controlled by controlling the field current.
本発明の目的は、エンジンにより駆動される交流発電機の出力電流を任意の値に制御することが可能な発電制御装置およびそれを備えた輸送機器を提供することである。 An object of the present invention is to provide a power generation control device capable of controlling an output current of an AC generator driven by an engine to an arbitrary value, and a transportation device including the power generation control device.
(1)本発明の一局面に従う発電制御装置は、エンジンにより駆動される交流発電機の出力電流を制御する発電制御装置であって、交流発電機から出力される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、整流回路の位相角制御を行うことにより整流回路の出力電流値を目標出力電流値に制御する制御部とを備え、制御部は、目標出力電流値以上の第1の指令出力電流値および目標出力電流値以下の第2の指令出力電流値を決定し、所定期間内での第1の指令出力電流値と第2の指令出力電流値との平均値が目標出力電流値に等しくなるように、所定期間内で第1の指令出力電流値に従って整流回路の位相角制御を行う第1の制御期間と第2の指令出力電流値に従って整流回路の位相角制御を行う第2の制御期間との割合を制御するものである。 (1) A power generation control device according to one aspect of the present invention is a power generation control device that controls an output current of an AC generator driven by an engine, and converts an AC current output from the AC generator into a DC current. A rectifier circuit; and a control unit that controls the output current value of the rectifier circuit to a target output current value by performing phase angle control of the rectifier circuit, wherein the control unit includes a first command output current that is equal to or greater than the target output current value. And a second command output current value equal to or less than the target output current value, and an average value of the first command output current value and the second command output current value within a predetermined period is equal to the target output current value The first control period for performing phase angle control of the rectifier circuit according to the first command output current value within the predetermined period and the second control for performing phase angle control of the rectifier circuit according to the second command output current value. It controls the ratio with the period
その発電制御装置においては、エンジンにより交流発電機が駆動されることにより、交流発電機から交流電流が出力され、整流回路により交流電流が直流電流に変換される。 In the power generation control device, an alternating current generator is driven by the engine, whereby an alternating current is output from the alternating current generator, and the alternating current is converted into a direct current by a rectifier circuit.
制御部により目標出力電流値以上の第1の指令出力電流値および目標出力電流値以下の第2の指令出力電流値が決定される。制御部は、所定期間内の第1の制御期間において第1の指令出力電流値に従って整流回路の位相角制御を行い、所定期間内の第2の制御期間において第2の指令出力電流値に従って整流回路の位相角制御を行う。この場合、制御部は、所定期間内での第1の指令出力電流値と第2の指令出力電流値との平均値が目標出力電流値に等しくなるように、第1の制御期間と第2の制御期間との割合を制御する。 The controller determines a first command output current value that is greater than or equal to the target output current value and a second command output current value that is less than or equal to the target output current value. The control unit performs phase angle control of the rectifier circuit in accordance with the first command output current value in the first control period within the predetermined period, and rectifies in accordance with the second command output current value in the second control period within the predetermined period. Controls the phase angle of the circuit. In this case, the controller controls the first control period and the second control period so that an average value of the first command output current value and the second command output current value within a predetermined period is equal to the target output current value. Control the ratio with the control period.
それにより、目標出力電流値を任意の値に設定することにより整流回路の平均出力電流値を任意の値に制御することが可能となる。したがって、負荷に任意の値の出力電流を供給することができる。 Thereby, the average output current value of the rectifier circuit can be controlled to an arbitrary value by setting the target output current value to an arbitrary value. Therefore, an arbitrary output current can be supplied to the load.
(2)発電制御装置は、整流回路の出力電流値を検出する電流検出器をさらに備え、制御部は、所定期間内で電流検出器により検出された出力電流値の平均値と目標出力電流値とに差がある場合に、差に基づいて出力電流値の平均値が目標出力電流値と等しくなるように第1の制御期間と第2の制御期間との割合を変更してもよい。 (2) The power generation control device further includes a current detector that detects an output current value of the rectifier circuit, and the control unit includes an average value of the output current values detected by the current detector within a predetermined period and a target output current value. When there is a difference, the ratio between the first control period and the second control period may be changed so that the average value of the output current values becomes equal to the target output current value based on the difference.
この場合、電流検出器により検出された出力電流値の平均値と目標出力電流値との差に基づいて出力電流値の平均値が目標出力電流値と等しくなるように第1の制御期間と第2の制御期間との割合が変更される。それにより、整流回路の平均出力電流値が目標出力電流値に確実に等しくなるように整流回路がフィードバック制御される。したがって、負荷に目標出力電流値に等しい出力電流を正確に供給することができる。 In this case, the first control period and the first control period are set so that the average value of the output current values becomes equal to the target output current value based on the difference between the average value of the output current values detected by the current detector and the target output current value. The ratio to the control period of 2 is changed. Thus, the rectifier circuit is feedback-controlled so that the average output current value of the rectifier circuit is reliably equal to the target output current value. Therefore, an output current equal to the target output current value can be accurately supplied to the load.
(3)制御部は、目標出力電流値が変更された場合に、第1の指令出力電流値および第2の指令出力電流値を変更するとともに、所定期間内での平均値が目標出力電流値に等しくなるように第1の制御期間と第2の制御期間との割合を変更してもよい。 (3) The control unit changes the first command output current value and the second command output current value when the target output current value is changed, and the average value within a predetermined period is the target output current value. The ratio between the first control period and the second control period may be changed to be equal to.
この場合、目標出力電流値が変更された場合でも、整流回路の平均出力電流が変更後の目標出力電流値に等しくなる。 In this case, even when the target output current value is changed, the average output current of the rectifier circuit becomes equal to the changed target output current value.
(4)交流発電機は、永久磁石を有する磁石式交流発電機であってもよい。この場合においても、整流回路の平均出力電流値を任意の値に制御することが可能となる。 (4) The AC generator may be a magnet type AC generator having a permanent magnet. Even in this case, the average output current value of the rectifier circuit can be controlled to an arbitrary value.
(5)整流回路は、複数のスイッチング素子を含むブリッジ回路を含み、制御部は、第1および第2の指令出力電流値に従って複数のスイッチング素子の位相角制御を行ってもよい。 (5) The rectifier circuit may include a bridge circuit including a plurality of switching elements, and the control unit may perform phase angle control of the plurality of switching elements in accordance with the first and second command output current values.
この場合、複数のスイッチング素子の位相角制御により整流回路の出力電流値が制御される。 In this case, the output current value of the rectifier circuit is controlled by controlling the phase angle of the plurality of switching elements.
(6)第1および第2の指令出力電流値は離散的な値を有してもよい。この場合においても、整流回路の平均出力電流値を任意の目標出力電流値に等しくすることができる。 (6) The first and second command output current values may have discrete values. Even in this case, the average output current value of the rectifier circuit can be made equal to an arbitrary target output current value.
(7)本発明の他の局面に従う輸送機器は、本体部と、本体部に設けられるエンジンと、エンジンの回転により本体部を移動させる駆動部と、エンジンの回転により駆動される交流発電機と、エンジンにより駆動される交流発電機の出力電流を制御する発電制御装置とを備え、発電制御装置は、交流発電機から出力される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、整流回路の位相角制御を行うことにより整流回路の出力電流値を目標出力電流値に制御する制御部とを備え、制御部は、目標出力電流値以上の第1の指令出力電流値および目標出力電流値以下の第2の指令出力電流値を決定し、所定期間内での第1の指令出力電流値と第2の指令出力電流値との平均値が目標出力電流値に等しくなるように、所定期間内で第1の指令出力電流値に従って整流回路の位相角制御を行う第1の制御期間と第2の指令出力電流値に従って整流回路の位相角制御を行う第2の制御期間との割合を制御するものである。 (7) A transport device according to another aspect of the present invention includes a main body, an engine provided in the main body, a drive unit that moves the main body by rotation of the engine, and an AC generator that is driven by rotation of the engine. A generator control device that controls the output current of the AC generator driven by the engine, the generator control device converting the AC current output from the AC generator into a DC current, and the phase of the rectifier circuit A control unit that controls the output current value of the rectifier circuit to a target output current value by performing angle control, and the control unit has a first command output current value that is greater than or equal to the target output current value and a value that is less than or equal to the target output current value A second command output current value is determined, and the average value of the first command output current value and the second command output current value within the predetermined period is equal to the target output current value within the predetermined period. First command output current value Thus it controls the ratio of the first control period and the second control period for phase angle control of the rectifier circuit according to the second command output current value for phase angle control of the rectifier circuit.
その輸送機器においては、エンジンの回転により駆動部が本体部を移動させる。この場合、発電制御装置においては、エンジンにより交流発電機が駆動されることにより、交流発電機から交流電流が出力され、整流回路により交流電流が直流電流に変換される。 In the transport device, the drive unit moves the main body by the rotation of the engine. In this case, in the power generation control device, when the AC generator is driven by the engine, an AC current is output from the AC generator, and the AC current is converted into a DC current by the rectifier circuit.
制御部により目標出力電流値以上の第1の指令出力電流値および目標出力電流値以下の第2の指令出力電流値が決定される。制御部は、所定期間内の第1の制御期間において第1の指令出力電流値に従って整流回路の位相角制御を行い、所定期間内の第2の制御期間において第2の指令出力電流値に従って整流回路の位相角制御を行う。この場合、制御部は、所定期間内での第1の指令出力電流値と第2の指令出力電流値との平均値が目標出力電流値に等しくなるように、第1の制御期間と第2の制御期間との割合を制御する。 The controller determines a first command output current value that is greater than or equal to the target output current value and a second command output current value that is less than or equal to the target output current value. The control unit performs phase angle control of the rectifier circuit in accordance with the first command output current value in the first control period within the predetermined period, and rectifies in accordance with the second command output current value in the second control period within the predetermined period. Controls the phase angle of the circuit. In this case, the controller controls the first control period and the second control period so that an average value of the first command output current value and the second command output current value within a predetermined period is equal to the target output current value. Control the ratio with the control period.
それにより、目標出力電流値を任意の値に設定することにより整流回路の平均出力電流値を任意の値に制御することが可能となる。したがって、負荷に任意の値の出力電流を供給することができる。 Thereby, the average output current value of the rectifier circuit can be controlled to an arbitrary value by setting the target output current value to an arbitrary value. Therefore, an arbitrary output current can be supplied to the load.
本発明によれば、エンジンにより駆動される交流発電機の出力電流を任意の値に制御することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to control the output current of an AC generator driven by an engine to an arbitrary value.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、本発明に係る発電制御装置を輸送機器の一例としてスクータ型の自動二輪車に適用した場合について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a case where the power generation control device according to the present invention is applied to a scooter type motorcycle as an example of transportation equipment will be described.
(1)第1の実施の形態
(1−1)発電制御装置および自動二輪車の構成
図1は本発明の第1の実施の形態に係る自動二輪車の側面図である。図2は本発明の第1の実施の形態に係る発電制御装置を備えた自動二輪車の電気系統の構成を示すブロック図である。(1) First Embodiment (1-1) Configuration of Power Generation Control Device and Motorcycle FIG. 1 is a side view of a motorcycle according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an electric system of the motorcycle provided with the power generation control device according to the first embodiment of the present invention.
図1に示す自動二輪車100においては、本体フレーム31の前端にヘッドパイプ32が設けられる。ヘッドパイプ32の上端にはハンドル33が設けられる。ヘッドパイプ32の下端にフロントフォーク34が取り付けられる。この状態で、フロントフォーク34は、ヘッドパイプ32の軸心を中心として所定の角度範囲内で回転可能となっている。フロントフォーク34の下端に前輪35が回転可能に支持される。
In the
本体フレーム31の中央部には、エンジン30が設けられる。エンジン30には、フライホイールマグネトウジェネレータ(以下、マグネトウジェネレータと略記する)1が取り付けられ、マグネトウジェネレータ1の近傍に発電制御装置2が設けられる。バッテリ3は、本体シート36の下部またはサイドカバー内に設けられる。
An
エンジン30の後方に延びるように、本体フレーム31にリアアーム37が接続される。リアアーム37は、後輪38および後輪ドリブンスプロケット39を回転可能に保持する。後輪ドリブンスプロケット39には、チェーン40が取り付けられる。
A
また、ヘッドパイプ32の前方にヘッドライト4aが取り付けられ、本体シート36の後方にテールライト4bが取り付けられる。
A
図2の電気系統は、マグネトウジェネレータ1、発電制御装置2、バッテリ3および電気負荷4を含む。電気負荷4は、例えば、図1のヘッドライト4a、テールライト4b、ブレーキランプ、およびウインカー等を含む。
The electric system in FIG. 2 includes a
マグネトウジェネレータ1は、磁石式三相交流発電機であり、ロータおよびステータを有する。ロータには永久磁石が取り付けられ、ステータにはステータコイル1a,1b,1cが設けられている。マグネトウジェネレータ1は、エンジン30(図1)のクランク軸とともにロータが回転することにより、ステータコイル1a〜1cで発電を行い、交流電流を発生する。
The
発電制御装置2は、マイクロコンピュータ5、分圧回路6および三相混合ブリッジ回路7を含む。
The power
マグネトウジェネレータ1のステータコイル1a,1b,1cはノードNa,Nb,Ncに接続される。三相混合ブリッジ回路7は、3個のダイオード7aおよび3個のサイリスタ7bにより構成される。3個のダイオード7aは負側電源ラインL2とノードNa,Nb,Ncとの間にそれぞれ接続され、3個のサイリスタ7bは正側電源ラインL1とノードNa,Nb,Ncとの間にそれぞれ接続される。三相混合ブリッジ回路7は、マグネトウジェネレータ1により発生された交流電流を直流電流に変換する。分圧回路6は、ノードNa,Nb,Ncの交流電圧をそれぞれ分圧し、分圧された電圧をマイクロコンピュータ5に出力する。
マイクロコンピュータ5は、I/O(入出力)ポート51、CPU(中央演算処理装置)52、A/D(アナログ/デジタル)変換器53およびメモリ54を含む。A/D変換器53は、分圧回路6の出力電圧をデジタルの電圧値に変換する。メモリ54は、例えば不揮発性メモリからなり、後述する制御プログラム、目標出力電流値、第1および第2の指令出力電流値、およびデューティ比等を記憶する。
The
CPU52は、基本クロック信号CKに同期して動作する。この基本クロック信号CKは、マイクロコンピュータ5の内部で発生されてもよく、またはマイクロコンピュータ5の外部から与えられてもよい。基本クロック信号CKの周波数によりマイクロコンピュータ5の動作周波数が決定される。
The
CPU52は、A/D変換器53により得られた電圧値に基づいてエンジン10の回転速度およびその変動を検出する。また、CPU52は、メモリ54に記憶される制御プログラムに従って後述する出力電流制御処理を実行し、I/Oポート51を介してサイリスタ7bのゲートにトリガー信号を与えることによりサイリスタ7bの位相角制御を行う。トリガー信号のタイミングが制御されることにより三相混合ブリッジ回路7から出力される電流が制御される。
The
正側電源ラインL1と負側電源ラインL2との間にはバッテリ3および電気負荷4が接続される。三相混合ブリッジ回路7から出力される電流は、バッテリ3および電気負荷4に供給される。それにより、バッテリ3が充電されるとともに、電気負荷4で電力が消費される。
A
(1−2)発電制御装置2の動作
次に、本実施の形態に係る発電制御装置2の動作について説明する。図3および図4は基本クロック信号CK、トリガー信号TR、出力電圧および出力電流の例を示す波形図である。(1-2) Operation of Power
図3および図4には、CPU52に与えられる基本クロック信号CK、1個のサイリスタ7bに与えられるトリガー信号TR、三相混合ブリッジ回路7の1相分の出力電圧および三相混合ブリッジ回路7の1相分の出力電流が示される。基本クロック信号CKの周期Tが、マイクロコンピュータ5の制御周期に相当し、例えば40μsecである。トリガー信号TRは、基本クロック信号CKに同期して立ち上がる。したがって、トリガー信号TRのタイミングは、制御周期Tを単位として制御される。
3 and 4, the basic clock signal CK supplied to the
図3の例では、CPU52は、時点t1で出力電圧の立ち上がりを検出し、時点t2で基本クロック信号CKの立ち上がりに同期してトリガー信号TRのパルスを立ち上げる。トリガー信号TRのパルスの立ち上がりに応答してサイリスタ7bがオンする。それにより、時点t2から時点t3までダイオード7aおよびサイリスタ7bに電流が流れる。図3の例では、出力電流の値は7.5Aである。
In the example of FIG. 3, the
図4の例では、CPU52は、時点t1で出力電圧の立ち上がりを検出し、時点t3で基本クロック信号CKの立ち上がりに同期してトリガー信号TRのパルスを立ち上げる。トリガー信号TRのパルスの立ち上がりに応答してサイリスタ7bがオンする。それにより、時点t4から時点t3までダイオード7aおよびサイリスタ7bに電流が流れる。図4の例では、出力電流の値は8.5Aである。
In the example of FIG. 4, the
図5は発電制御装置2における出力電流の一例を示す図である。図5において、図3の例のタイミングでトリガー信号TRのパルスが立ち上げられる場合、出力電流の値は7.5Aとなり、図4の例のタイミングでトリガー信号TRのパルスが立ち上げられる場合、出力電流の値は8.5Aとなる。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an output current in the power
トリガー信号TRのタイミングは制御周期Tを単位として制御されるため、出力電流は離散的な値を有する。上記の場合、トリガー信号TRのタイミング(位相角)を制御することにより出力電流の値を8.0Aに制御することができない。本実施の形態に係る発電制御装置2では、以下の方法で出力電流を任意の値に制御することができる。
Since the timing of the trigger signal TR is controlled in units of the control cycle T, the output current has a discrete value. In the above case, the value of the output current cannot be controlled to 8.0 A by controlling the timing (phase angle) of the trigger signal TR. In the power
CPU52は、電流制御周期Tcを設定する。ここで、電流制御周期Tcはエンジン30のアイドリング状態での回転周期(例えば50msec)よりも十分に大きく設定される。電流制御周期Tcは、次式(1)のように、第1の制御期間taおよび第2の制御期間tbからなる。
The
Tc=ta+tb …(1)
また、電流制御周期Tcに対する第1の制御期間taの割合をデューティ比Rdと呼ぶ。Tc = ta + tb (1)
Further, the ratio of the first control period ta to the current control period Tc is called a duty ratio Rd.
Rd=ta/Tc=ta/(ta+tb) …(2)
ここで、第1の制御期間taおよび第2の制御期間tbはマイクロコンピュータ5の制御周期Tの整数倍に設定される。電流制御周期Tcを一定にし、第1の制御期間taおよび第2の制御期間tbを調整することによりデューティ比Rdを変更してもよい。また、第1の制御期間taを一定にし、第2の制御期間tbおよび電流制御周期Tcを調整することによりデューティ比Rdを変更してもよい。Rd = ta / Tc = ta / (ta + tb) (2)
Here, the first control period ta and the second control period tb are set to an integral multiple of the control cycle T of the
ここで、CPU52は、第1の制御期間taにおいて第1の指令出力電流値I1に従って三相混合ブリッジ回路7の出力電流を制御し、第2の制御期間tbにおいて第2の指令出力電流値I2に従って三相混合ブリッジ回路7の出力電流を制御する。すなわち、CPU52は、第1の制御期間taにおいて三相混合ブリッジ回路7の出力電流が第1の指令出力電流値I1に等しくなるようにサイリスタ7bの位相角制御を行い、第2の制御期間tbにおいて三相混合ブリッジ回路7の出力電流が第2の指令出力電流値I2に等しくなるようにサイリスタ7bの位相角制御を行う。
Here, the
この場合、CPU52は、電流制御周期Tcにおける三相混合ブリッジ回路7の平均出力電流値が目標出力電流値Itarに等しくなるように第1の指令出力電流値I1、第2の指令出力電流値I2およびデューティ比Rdを設定する。デューティ比Rdは、次式(3)を満足するように設定される。
In this case, the
Itar=I1・Rd+I2・(1−Rd) …(3)
このように、CPU52は、第1の指令出力電流値I1、第2の指令出力電流値I2およびデューティ比Rdを制御することにより、三相混合ブリッジ回路7の平均出力電流値を任意の目標出力電流値Itarに制御することができる。Itar = I1 * Rd + I2 * (1-Rd) (3)
As described above, the
図6は発電制御装置2における出力電流の制御の一例を示す図である。図6の例では、目標出力電流値Itarが8.0Aに設定される。この場合、第1の指令出力電流値I1が7.5Aに設定され、第2の指令出力電流値I2が8.5Aに設定される。また、デューティ比Rdが0.5に設定される。すなわち、第1の制御期間taと第2の制御期間tbとが等しくなる。この場合、平均出力電流値Iaveが8.0Aとなる。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of output current control in the power
図7はマイクロコンピュータ5のCPU52による発電制御装置2の出力電流制御処理を示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing an output current control process of the power
目標出力電流値Itar、第1の指令出力電流値I1、第2の指令出力電流値I2およびデューティ比Rdの初期値が予め設定されているものとする。 It is assumed that initial values of the target output current value Itar, the first command output current value I1, the second command output current value I2, and the duty ratio Rd are set in advance.
まず、CPU52は、目標出力電流値Itarが変更されたか否かを判定する(ステップS1)。目標出力電流値Itarは、例えば自動二輪車100の状態に基づいて変更される。この場合、複数の目標出力電流値Itarが自動二輪車100の状態に対応して予めメモリ54に記憶される。自動二輪車100の状態とは、例えばエンジン30のアイドリング状態、加速状態、減速状態および定速状態である。自動二輪車100の状態はこれらの状態に限定されない。あるいは、目標出力電流値Itarがバッテリ3の充電状態および放電状態に基づいて変更されてもよい。
First, the
目標出力電流値Itarが変更されない場合には、CPU52は、第1の指令出力電流値I1で第1の制御期間taの間、トリガー信号TRによるサイリスタ7bの位相角制御を行う(ステップS2)。
When the target output current value Itar is not changed, the
続いて、CPU52は、第2の指令出力電流値I2で第2の制御期間tbの間、トリガー信号TRによるサイリスタ7bの位相角制御を行う(ステップS3)。その後、CPU52は、ステップS1の処理に戻る。
Subsequently, the
ステップS1〜S3の処理が繰り返し実行されることにより、平均出力電流値Iaveが目標出力電流値Itarに制御される。 By repeating the processes of steps S1 to S3, the average output current value Iave is controlled to the target output current value Itar.
ステップS1で目標出力電流値Itarが変更された場合には、CPU52は、変更後の目標出力電流値Itarに近い第1の指令出力電流値I1および第2の指令出力電流値I2を決定する(ステップS4)。この場合、第1の指令出力電流値I1および第2の指令出力電流値I2は目標出力電流値Itarの上下の値に設定される。
When the target output current value Itar is changed in step S1, the
次に、CPU52は、上式(3)よりデューティ比Rdを決定する(ステップS3)。これにより、上式(2)より第1の制御期間taおよび第2の制御期間tbが算出される。その後、CPU52は、ステップS1の処理に戻り、変更後の第1の指令出力電流値I1、第2の指令出力電流値I2、デューティ比Rd、第1の制御期間taおよび第2の制御期間tbを用いてステップS1〜S3の処理を繰り返し実行する。それにより、平均出力電流値Iaveが変更後の目標出力電流値Itarに制御される。
Next, the
(1−3)発電制御装置2の効果
第1の実施の形態に係る発電制御装置2によれば、目標出力電流値Itarをマイクロコンピュータ5の制御周期Tの制限下で決定される第1の指令出力電流値I1と第2の指令出力電流値I2との間の任意の値に設定することができる。それにより、三相混合ブリッジ回路7の平均出力電流値Iaveを任意の値に制御することが可能となる。したがって、電気負荷およびバッテリ3に任意の値の出力電流を供給することができる。また、自動二輪車100の状態またはバッテリ3の状態等に基づいて目標出力電流値Itarを任意に変更することにより、電気負荷およびバッテリ3に供給される出力電流の値を任意に変更することができる。(1-3) Effects of the power
(2)第2の実施の形態
(2−1)発電制御装置および自動二輪車の構成
図8は本発明の第2の実施の形態に係る発電制御装置を備えた自動二輪車の電気系統の構成を示すブロック図である。(2) Second Embodiment (2-1) Configuration of Power Generation Control Device and Motorcycle FIG. 8 shows the configuration of the electric system of a motorcycle equipped with the power generation control device according to the second embodiment of the present invention. FIG.
図8の発電制御装置2の構成が図1の発電制御装置2の構成と異なるのは、三相混合ブリッジ回路7の出力電流値を検出する電流センサ8がさらに設けられる点である。本実施の形態では、電流センサ8は正側電源ラインL2に接続される。電流センサ8の出力信号はマイクロコンピュータ5に与えられる。マイクロコンピュータ5のA/D変換器53は、電流センサ8の出力信号をデジタルの電流値に変換する。
The configuration of the power
(2−2)発電制御装置2の動作
マグネトウジェネレータ1の特性のばらつきまたは温度変化等により三相混合ブリッジ回路7からの実際の出力電流値と第1の指令出力電流値I1または第2の指令出力電流値I2との間に誤差が生じる場合がある。本実施の形態に係る発電制御装置2では、このような誤差が生じる場合でも、以下に示す方法により三相混合ブリッジ回路7の平均出力電流値を目標出力電流値Itarに一致させることができる。(2-2) Operation of the power
次に、本実施の形態に係る発電制御装置2の動作について説明する。図9は発電制御装置2における出力電流の一例を示す図である。
Next, the operation of the power
図9において、目標出力電流値Itarは8.0Aである。この場合、第1の指令出力電流値I1が7.5Aに設定され、第2の指令出力電流値I2が8.5Aに設定され、デューティ比Rdが0.5に設定される。 In FIG. 9, the target output current value Itar is 8.0A. In this case, the first command output current value I1 is set to 7.5A, the second command output current value I2 is set to 8.5A, and the duty ratio Rd is set to 0.5.
図9の例では、第1の指令出力電流値I1に従って位相角制御が行われた場合、マグネトウジェネレータ1の特性のばらつきまたは温度変化等により三相混合ブリッジ回路7の出力電流値Ir1は第1の指令出力電流値I1に一致せず、7.0Aとなる。なお、第2の指令出力電流値I2に従って位相角制御が行われた場合、三相混合ブリッジ回路7の出力電流値Ir2は第2の指令出力電流値I2に一致する。
In the example of FIG. 9, when the phase angle control is performed according to the first command output current value I1, the output current value Ir1 of the three-phase
この場合、時点t10から時点t11までは、三相混合ブリッジ回路7からの実際の平均出力電流値Iaveは目標出力電流値Itarよりも低くなる。
In this case, from time t10 to time t11, the actual average output current value Iave from the three-phase
そこで、時点t11以下は、電流センサ8により検出される出力電流値に基づいてデューティ比Rdが変更される。図9の例では、デューティ比Rdが0.5よりも小さい値に変更される。すなわち、第2の制御期間tbが第1の制御期間taよりも長くなる。その結果、実際の平均出力電流値Iaveが目標出力電流値Itarに一致する。
Therefore, after time t11, the duty ratio Rd is changed based on the output current value detected by the
図10はマイクロコンピュータ5のCPU52による発電制御装置2の出力電流制御処理を示すフローチャートである。
FIG. 10 is a flowchart showing an output current control process of the power
目標出力電流値Itar、第1の指令出力電流値I1、第2の指令出力電流値I2およびデューティ比Rdの初期値が予め設定されているものとする。 It is assumed that initial values of the target output current value Itar, the first command output current value I1, the second command output current value I2, and the duty ratio Rd are set in advance.
第1の制御期間taにおける出力電流値の現在の積算値をI1sumとし、第2の制御期間tbにおける出力電流値の現在の積算値をI2sumとする。また、第1の制御期間taにおける出力電流値の前回まで積算値をI1’sumとし、第2の制御期間tbにおける出力電流値の前回まで積算値をI2’sumとする。積算値I1’sum,I2’sumの初期値は0である。 The current integrated value of the output current value in the first control period ta is I1sum, and the current integrated value of the output current value in the second control period tb is I2sum. Further, the integrated value is I1'sum until the previous output current value in the first control period ta, and the integrated value is I2'sum until the previous output current value in the second control period tb. The initial values of the integrated values I1'sum and I2'sum are zero.
まず、CPU52は、目標出力電流値Itarが変更されたか否かを判定する(ステップS11)。目標出力電流値Itarは、第1の実施の形態と同様に、例えば自動二輪車100の状態またはバッテリ3の状態に基づいて変更される。
First, the
目標出力電流値Itarが変更されない場合には、CPU52は、現在の指令電流値が第1の指令出力電流値I1であるか第2の指令出力電流値I2であるかを判定する(ステップS12)。
When the target output current value Itar is not changed, the
ステップS12で現在の指令出力電流値が第1の指令出力電流値I1である場合には、CPU52は、第1の指令出力電流値I1でトリガー信号TRによるサイリスタ7bの位相角制御を行う(ステップS13)。
If the current command output current value is the first command output current value I1 in step S12, the
また、CPU52は、電流センサ8により検出された出力電流値I1rを読み込む(ステップS14)。次いで、CPU52は、第1の制御期間taにおける前回まで積算値I1’sumに出力電流値I1rを加算し、加算結果を第1の制御期間taにおける現在の積算値I1sumとする(ステップS15)。
Further, the
ステップS12で現在の指令出力電流値が第2の指令出力電流値I2である場合には、CPU52は、第2の指令出力電流値I2でトリガー信号TRによるサイリスタ7bの位相角制御を行う(ステップS16)。
When the current command output current value is the second command output current value I2 in step S12, the
また、CPU52は、電流センサ8により検出された出力電流値I2rを読み込む(ステップS17)。次いで、CPU52は、第2の制御期間tbにおける前回まで積算値I2’sumに出力電流値I2rを加算し、加算結果を第2の制御期間tbにおける現在の積算値I2sumとする(ステップS18)。
Further, the
次に、CPU52は、電流制御周期Tcが経過したか否かを判定する(ステップS19)。すなわち、CPU52は、第1の制御期間taおよび第2の制御期間tbが終了したか否かを判定する。電流制御周期Tcが経過していない場合には、CPU52はステップS11の処理に戻る。
Next, the
電流制御周期Tcが経過していない場合には、CPU52は、電流制御周期Tc内の平均出力電流値Iaveを次式(4)より算出する(ステップS20)。
When the current control cycle Tc has not elapsed, the
Iave=(I1sum+I2sum)/(ta+tb) …(4)
そして、CPU52は、平均出力電流値Iaveが目標出力電流値Itarと等しいか否かを判定する(ステップS21)。Iave = (I1sum + I2sum) / (ta + tb) (4)
Then, the
平均出力電流値Iaveが目標出力電流値Itarと等しい場合には、CPU52は、ステップS11の処理に戻る。
When the average output current value Iave is equal to the target output current value Itar, the
平均出力電流値Iaveが目標出力電流値Itarと等しくない場合には、CPU52は、第1の制御期間taにおける第1の平均出力電流値I1aveおよび第2の制御期間tbにおける第2の平均出力電流値I2aveを次式(5),(6)より算出する(ステップS22)。
When the average output current value Iave is not equal to the target output current value Itar, the
I1ave=I1sum/TA …(5)
I2ave=I2sum/TB …(6)
上式(5),(6)において、TAは第1の制御期間ta内での出力電流値I1rの読み込み回数であり、TBは第2の制御期間tb内での出力電流値I2rの読み込み回数である。I1ave = I1sum / TA (5)
I2ave = I2sum / TB (6)
In the above equations (5) and (6), TA is the number of readings of the output current value I1r within the first control period ta, and TB is the number of readings of the output current value I2r within the second control period tb. It is.
さらに、CPU52は、平均出力電流値Iaveが目標出力電流値Itarと等しくなるように、第1の平均出力電流値I1aveおよび第2の平均出力電流値I2aveに基づいて次式(7)よりデューティ比Rdを算出する(ステップS23)。
Further, the
Rd(I1ave−Itar)+(1−Rd)(I2ave−Itar)=0 …(7)
これにより、デューティ比Rdが更新される。デューティ比Rdの更新に伴って第1の制御期間taおよび第2の制御期間tbが更新される。その後、CPU52は、ステップS11の処理に戻る。ステップS11〜S23の処理が繰り返し実行されることにより、平均出力電流値Iaveが目標出力電流値Itarにフィードバック制御される。Rd (I1ave-Itar) + (1-Rd) (I2ave-Itar) = 0 (7)
Thereby, the duty ratio Rd is updated. The first control period ta and the second control period tb are updated with the update of the duty ratio Rd. Thereafter, the
ステップS11で目標出力電流値Itarが変更された場合には、CPU52は、変更後の目標出力電流値Itarに近い第1の指令出力電流値I1および第2の指令出力電流値I2を決定する(ステップS24)。この場合、第1の指令出力電流値I1および第2の指令出力電流値I2は目標出力電流値Itarの上下の値に設定される。
When the target output current value Itar is changed in step S11, the
次に、CPU52は、上式(3)よりデューティ比Rdを決定する(ステップS25)。これにより、上式(2)より第1の制御期間taおよび第2の制御期間tbが算出される。その後、CPU52は、ステップS11の処理に戻り、変更後の第1の指令出力電流値I1、第2の指令出力電流値I2、デューティ比Rd、第1の制御期間taおよび第2の制御期間tbを用いてステップS11〜S23の処理を繰り返し実行する。それにより、平均出力電流値Iaveが変更後の目標出力電流値Itarにフィードバック制御される。
Next, the
(2−3)発電制御装置2の効果
第2の実施の形態に係る発電制御装置2によれば、目標出力電流値Itarをマイクロコンピュータ5の制御周期Tの制限下で決定される第1の指令出力電流値I1と第2の指令出力電流値I2との間の任意の値に設定することができる。それにより、三相混合ブリッジ回路7の平均出力電流値Iaveを任意の値に制御することが可能となる。したがって、電気負荷およびバッテリ3に任意の値の出力電流を供給することができる。また、自動二輪車100の状態またはバッテリ3の状態等に基づいて目標出力電流値Itarを任意に変更することにより、電気負荷およびバッテリ3に供給される出力電流の値を任意に変更することができる。(2-3) Effects of the power
さらに、第1および第2の指令出力電流値I1,I2と三相混合ブリッジ回路7からの実際の出力電流値との間に誤差がある場合でも、三相混合ブリッジ回路7の平均出力電流値Iaveが目標出力電流値Itarに確実に等しくなるように三相混合ブリッジ回路7をフィードバック制御することができる。したがって、電気負荷およびバッテリ3に目標出力電流値Itarと一致する出力電流を正確に供給することができる。
Furthermore, even if there is an error between the first and second command output current values I1 and I2 and the actual output current value from the three-phase
(3)他の実施の形態
上記実施の形態のでは、交流発電機の一例としてフライホイールマグネトウジェネレータ1が用いられるが、これに限定されず、他のマグネトウジェネレータを用いてもよい。例えば、交流発電機として界磁巻線を有する交流発電機を用いてもよい。(3) Other Embodiments In the above embodiment, the
また、上記実施の形態では、整流回路としてダイオード7aおよびサイリスタ7bにより構成される三相混合ブリッジ回路7が用いられているが、これに限定されず、他の整流回路を用いてもよい。例えば、整流回路としては種々の半波整流回路および種々の全波整流回路を用いることができる。また、スイッチング素子としてサイリスタ7bの代わりにトランジスタを用いることもできる。
Moreover, in the said embodiment, although the three-phase
さらに、上記実施の形態では、制御部がマイクロコンピュータ5および制御プログラムにより構成されるが、これに限定されず、制御部を論理回路により構成してもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although a control part is comprised by the
上記の実施の形態では、発電制御装置2を輸送機器の一例としてスクータ型の自動二輪車100に適用しているが、これに限定されない。発電制御装置2をスクータ型以外の形式の自動二輪車(例えば、鞍乗型自動二輪車)に適用してもよい。
In the above-described embodiment, the power
また、発電制御装置2は自動三輪車、自動四輪車、および船舶等の種々の輸送機器に適用することも可能である。
The power
さらに、発電制御装置2はバッテリを有しない輸送機器に適用することも可能である。
Furthermore, the power
(4)請求項の各構成要素と実施の形態の各構成要素との対応の対応
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各構成要素との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。(4) Correspondence of correspondence between each constituent element of claims and each constituent element of the embodiment Hereinafter, an example of correspondence between each constituent element of the claims and each constituent element of the embodiment will be described. Is not limited to the following examples.
上記実施の形態では、マグネトウジェネレータ1が交流発電機または磁石式交流発電機の例であり、三相混合ブリッジ回路7が整流回路またはブリッジ回路の例であり、マイクロコンピュータ5が制御部の例であり、電流センサ8が電流検出器の例であり、サイリスタ7bがスイッチング素子の例である。また、電流制御周期Tcが所定期間の例であり、第1の制御期間taが第1の制御期間の例であり、第2の制御期間tbが第2の制御期間の例である。
In the above embodiment, the
さらに、発電制御装置2および後輪39を除く自動二輪車100の部分が本体部の例であり、後輪39が駆動部の例である。
Further, the part of the
請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の構成要素を用いることもできる。 As each constituent element in the claims, various other constituent elements having configurations or functions described in the claims can be used.
本発明は、自動二輪車、自動三輪車、自動四輪車、または船舶等の種々の輸送機器における発電システムに広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to power generation systems in various transportation devices such as motorcycles, motor tricycles, motor four-wheel vehicles, and ships.
Claims (7)
前記交流発電機から出力される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、
前記整流回路の位相角制御を行うことにより前記整流回路の出力電流値を目標出力電流値に制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記目標出力電流値以上の第1の指令出力電流値および前記目標出力電流値以下の第2の指令出力電流値を決定し、所定期間内での前記第1の指令出力電流値と前記第2の指令出力電流値との平均値が前記目標出力電流値に等しくなるように、前記所定期間内で前記第1の指令出力電流値に従って前記整流回路の位相角制御を行う第1の制御期間と前記第2の指令出力電流値に従って前記整流回路の位相角制御を行う第2の制御期間との割合を制御する、発電制御装置。A power generation control device for controlling an output current of an AC generator driven by an engine,
A rectifier circuit for converting alternating current output from the alternating current generator into direct current;
A control unit that controls the output current value of the rectifier circuit to a target output current value by performing phase angle control of the rectifier circuit;
The control unit determines a first command output current value equal to or greater than the target output current value and a second command output current value equal to or less than the target output current value, and the first command output current within a predetermined period. A phase angle control of the rectifier circuit is performed in accordance with the first command output current value within the predetermined period so that an average value of the value and the second command output current value becomes equal to the target output current value. A power generation control device that controls a ratio between one control period and a second control period in which phase angle control of the rectifier circuit is performed according to the second command output current value.
前記制御部は、前記所定期間内で前記電流検出器により検出された出力電流値の平均値と前記目標出力電流値とに差がある場合に、前記差に基づいて前記出力電流値の平均値が前記目標出力電流値と等しくなるように前記第1の制御期間と前記第2の制御期間との割合を変更する、請求項1記載の発電制御装置。A current detector for detecting an output current value of the rectifier circuit;
The control unit, when there is a difference between the average value of the output current value detected by the current detector within the predetermined period and the target output current value, the average value of the output current value based on the difference The power generation control device according to claim 1, wherein a ratio between the first control period and the second control period is changed so that becomes equal to the target output current value.
前記制御部は、前記第1および第2の指令出力電流値に従って前記複数のスイッチング素子の位相角制御を行う、請求項1記載の発電制御装置。The rectifier circuit includes a bridge circuit including a plurality of switching elements,
The power generation control device according to claim 1, wherein the control unit performs phase angle control of the plurality of switching elements in accordance with the first and second command output current values.
前記本体部に設けられるエンジンと、
前記エンジンの回転により前記本体部を移動させる駆動部と、
前記エンジンの回転により駆動される交流発電機と、
前記エンジンにより駆動される交流発電機の出力電流を制御する発電制御装置とを備え、
前記発電制御装置は、
前記交流発電機から出力される交流電流を直流電流に変換する整流回路と、
前記整流回路の位相角制御を行うことにより前記整流回路の出力電流値を目標出力電流値に制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記目標出力電流値以上の第1の指令出力電流値および前記目標出力電流値以下の第2の指令出力電流値を決定し、所定期間内での前記第1の指令出力電流値と前記第2の指令出力電流値との平均値が前記目標出力電流値に等しくなるように、前記所定期間内で前記第1の指令出力電流値に従って前記整流回路の位相角制御を行う第1の制御期間と前記第2の指令出力電流値に従って前記整流回路の位相角制御を行う第2の制御期間との割合を制御する、輸送機器。The main body,
An engine provided in the main body,
A drive unit that moves the main body by rotation of the engine;
An alternator driven by rotation of the engine;
A power generation control device that controls an output current of an AC generator driven by the engine,
The power generation control device
A rectifier circuit for converting alternating current output from the alternating current generator into direct current;
A control unit that controls the output current value of the rectifier circuit to a target output current value by performing phase angle control of the rectifier circuit;
The control unit determines a first command output current value equal to or greater than the target output current value and a second command output current value equal to or less than the target output current value, and the first command output current within a predetermined period. A phase angle control of the rectifier circuit is performed in accordance with the first command output current value within the predetermined period so that an average value of the value and the second command output current value becomes equal to the target output current value. A transportation device that controls a ratio between one control period and a second control period in which phase angle control of the rectifier circuit is performed according to the second command output current value.
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130108 |