KR100455229B1

KR100455229B1 - 차량용 발전제어장치

Info

Publication number: KR100455229B1
Application number: KR10-2002-7006821A
Authority: KR
Inventors: 오다아츠오; 혼다사토시; 이쿠이구니아키
Original assignee: 혼다 기켄 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2001-10-23
Publication date: 2004-11-08
Also published as: KR20020081215A; IL148779A0; AR031039A1; BR0107294A; PE20020701A1; TR200201666T1; ES2224830B2; MY137376A; ES2224830A1; IL148779A; TW543282B; WO2002035697A1; ITTO20011021A1

Abstract

다상교류발전기(1)의 출력전류를 정류회로(300)에서 정류하고, 또한 레귤레이터 (100)로 소정전압으로 제한하는 차량용 발전제어장치에 있어서, 레귤레이트상태부터의 확실한 복귀를 가능하게 한다.

시각(t1)에서 배터리전압(VB)이 레귤레이트전압(Vreg)에 도달하면 각 상이 레귤레이트된다. 그 후 시각(t2)에서 W상이 복귀하고, 시각(t2)에서 V상이 복귀한 후, 시각(t4)에서 W상의 전류(IW)가 다시 제로크로스하면 W상의 앞의 상인 미복귀 U상의 전류(IU)를 참조하여 이것이 플러스이면 U상을 복귀시킨다.

Description

차량용 발전제어장치{POWER GENERATION CONTROLLER FOR VEHICLE}

다상 교류발전기의 출력전류를 정류회로에서 정류하고, 레귤레이터에서 소정전압으로 제어하는 발전제어가, 예를 들면 일본국 실개소53-57220호 공보에 개시되어 있다. 이와 같은 발전제어에 있어서, 정류회로의 출력전압이 소정의 레귤레이트전압을 초과하면, 상기 레귤레이터가 정류회로를 제어하여 모든 상(相)을 접지시켜, 이른바 레귤레이트상태로 한다. 레귤레이트상태로부터의 복귀는 상별로 행하여지고, 각 상은 상기 상전류가 제로크로스하는 타이밍에서 상기 접지상태로부터 해방된다.

도 16은 종래의 레귤레이터에 의한 레귤레이트방법을 나타낸 신호파형도이다. 3상(U, V, W) 교류발전기로부터 출력되는 각 상전류는, 배터리전압(VB)이 소정의 레귤레이트전압(Vreg)을 초과하지 않도록 레귤레이트된다.

시각(t0)에 있어서, 배터리전압(VB)이 레귤레이트전압(Vreg)에 도달하면 이와 동시에 모든 상(U, V, W)이 레귤레이트(접지)된다. 시각(t1)에 있어서 U상전류가 제로크로스하면, 상기 U상이 레귤레이트상태로부터 복귀한다. 시각(t2)에 있어서 V상전류가 제로크로스하면, 상기 V상이 레귤레이트상태로부터 복귀한다. 시각 (t3)에 있어서 W상전류가 제로크로스하면, 상기 W상이 레귤레이트상태로부터 복귀한다.

시각(t4)에 있어서, 배터리전압(VB)이 다시 레귤레이트전압(Vreg)에 도달하면, 모든 상(U, V, W)이 동시에 레귤레이트(접지)되고, 그 후 상전류가 최로로 제로크로스한 상으로부터 순서대로 상기와 같이 레귤레이트상태로부터 복귀한다.

발전기의 출력주기나 전기부하에 따라 각 상전류가 도시한 타이밍으로 이행하면, 다음의 레귤레이트주기에서도 시각(t5)에 있어서 U상전류가 최초로 제로크로스함으로, 각 레귤레이트주기에서의 복귀개시상이 동일하게 되어 버린다. 그 결과, 도시한 예에서는 항상 최후에 복귀하는 W상의 레귤레이트기간이 다른 상에 비교하여 길어져 발열량이 많아지기 때문에, 각 상의 발열량이 불균일하게 된다.

한편, 교류전동기 또는 발전기로서, 고정자의 바깥 둘레에 원통형상의 로우터요크가 회전하는 외전형(外轉型)의 영구자석식 발전기가 알려져 있다. 또 이와 같은 영구자석식 발전기에 있어서, 인접하는 영구자석의 사이에 보조자극부를 형성한 영구자석식 발전기가 예를 들면 일본국 특개평8-275476호 공보에 개시되어 있다.

상기한 보조자극구조의 영구자석식 발전기에서는 자계의 균형이 나쁘거나 또는 차량용 교류발전기로서 채용하거나 하면, 각 상을 접지시켜 레귤레이트할 때에 전류의 극성분리가 발생한다. 이 때문에 예를 들면 3상 교류발전기에서는 도 11에나타낸 바와 같이 3상 중의 2상(여기서는, V, W상)이 제로크로스하여 레귤레이트상태로부터 복귀할 수 있어도, 나머지 1상(여기서는, U상) 이 제로크로스할 수 없기 때문에 레귤레이트상태로부터 복귀할 수 없는 경우가 상정된다.

본 발명의 제 1 목적은, 각 상이 동등하게 레귤레이트되도록 하는 것에 있다.

본 발명의 제 2 목적은, 다상 교류발전기의 출력전류를 정류하여 레귤레이터에서 소정전압으로 제어하는 차량용 발전제어장치에 있어서, 레귤레이트상태로부터의 확실한 복귀를 가능하게 하는 것에 있다.

본 발명은 다상 교류발전기의 출력전류를 정류하여, 레귤레이터에서 소정전압으로 제어하는 차량용 발전제어장치에 관한 것으로, 특히 각 상이 레귤레이트상태로부터 확실하게 복귀할 수 있도록 한 차량용 발전제어장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명을 적용한 스쿠터형 자동 이륜차의 전체 측면도,

도 2는 도 1의 스윙유닛의 크랭크축에 따른 단면도,

도 3은 시동기겸 발전기(영구자석식 회전전동기)의 회전축(크랭크축)에 수직한 면에서의 일부 파탄평면도,

도 4는 도 3의 측면 단면도,

도 5는 로우터요크의 평면도,

도 6은 로우터요크의 측면도,

도 7은 로우터요크의 부분 확대도,

도 8은 시동기겸 발전기의 제어시스템의 블록도,

도 9는 도 8의 ECU의 주요부의 구성을 나타낸 블록도,

도 10은 도 8의 ECU의 제 1 실시예의 블록도,

도 11은 도 9의 ECU의 동작을 나타낸 플로우차트,

도 12는 레귤레이터의 동작을 나타낸 파형도,

도 13은 도 8의 레귤레이터의 구성을 나타낸 블록도,

도 14는 레귤레이터의 동작을 나타낸 파형도,

도 15는 레귤레이터의 입력과 출력과의 대응관계를 나타낸 도,

도 16은 종래의 레귤레이터의 동작을 나타낸 파형도이다.

제 1 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다상 교류발전기의 각 상을 제 1 소정의 타이밍에서 레귤레이트상태로 하고, 그 후 각 상을 레귤레이트상태로부터 순차 복귀시키는 레귤레이터를 구비한 차량용 발전제어장치에 있어서, 레귤레이터는 각 레귤레이트주기에 있어서 레귤레이트상태로부터 최초로 복귀시키는 복귀개시상을 이번과 다음번에서 다르게 한 것을 특징으로 한다.

상기한 특징에 의하면, 이번의 레귤레이트주기와 다음번의 레귤레이트주기에서 복귀개시상을 다르게 할 수 있다. 따라서 특정한 상의 레귤레이트시간이 다른 상의 레귤레이트시간보다도 항상 길어지는 것을 방지할 수 있다. 즉, 각 상을 동등하게 레귤레이트할 수 있다.

제 2 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다상 교류발전기의 각 상이 출력하는 교류전류를 정류하는 정류회로와, 정류회로의 출력전압이 소정의 레귤레이트전압에 도달하면 모든 상을 레귤레이트상태로 하는 레귤레이터를 구비한 차량용 발전제어장치에 있어서, 레귤레이트상태에 있어서 각 상별로 그 교류전류가 제로크로스한 것을 검지하는 제로크로스 검지수단과, 제로크로스한 상을 레귤레이트상태로부터 복귀시키는 제 1 복귀수단과, 어느 하나의 상이 제로크로스하였을 때에 상기 상의 앞의 상의 전류방향을 판정하는 판정수단과, 상기 판정수단에 의해 상기 앞의 상의 전류방향이 정방향이라고 판정되면, 상기 앞의 상을 레귤레이트상태로부터 복귀시키는 제 2 복귀수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 특징에 의하면, 레귤레이트상태에 있어서 상전류가 제로크로스하지 않는 상에 관해서는, 그 뒤의 상이 제로크로스하였을 때에 자신의 상전류가 플러스 (+)이면 레귤레이트상태로부터 복귀할 수 있으므로, 상전류가 제로크로스하지 않더라도 레귤레이트상태로부터 복귀할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 차량용 발전제어장치를 적용한 스쿠터형 자동 이륜차의 전체 측면도이다.

차체 앞 부분과 차체 뒷부분은 낮은 플로어부(4)를 거쳐 연결되어 있고, 차체의 골격을 이루는 차체 프레임은, 대략 다운튜브(6)와 메인파이프(7)로 구성된다. 연료탱크 및 수납박스(모두 도시 생략)는 메인파이프(7)에 의해 지지되고, 그 위쪽에 시트(8)가 배치되어 있다.

차체 앞 부분에서는, 스티어링헤드(5)에 축지지되어 위쪽에 핸들(11)이 설치되고, 아래쪽으로 프론트포크(12)가 연장되고, 그 하단에 전륜(FW)이 축지지되어 있다. 핸들(11)의 상부는 계기판을 겸한 핸들커버(13)로 덮여져 있다. 메인파이프 (7)의 상승부 하단에는 브래킷(15)이 돌출 설치되고, 이 브래킷(15)에는 스윙유닛 (2)의 행거브래킷(18)이 링크부재(16)를 거쳐 요동 자유롭게 연결지지되어 있다.

스윙유닛(2)에는 그 앞 부분에 단기통의 2행정 내연기관(E)이 탑재되어 있다. 이 내연기관(E)으로부터 뒤쪽에 걸쳐 벨트식 무단변속기(10)가 구성되고, 그 뒷부분에 원심클러치를 거쳐 설치된 감속기구(9)에 후륜(RW)이 축지지되어 있다. 이 감속기구(9)의 상단과 메인파이프(7)의 상부 굴곡부 사이에는 리어쿠션(3)이 장착되어 있다. 스윙유닛(2)의 앞 부분에는 내연기관(E)으로부터 연장 돌출한 흡기관 (19)에 접속된 기화기(17) 및 상기 기화기(17)에 연결되는 에어클리너(14)가 배치되어 있다.

도 2는 상기 스윙유닛(2)을 크랭크축(201)을 따라 절단한 단면도이고, 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등부분을 나타내고 있다.

스윙유닛(2)은, 좌우의 크랭크케이스(202L, 202R)를 합체하여 구성되는 크랭크케이스(202)로 덮여지고, 크랭크축(201)은 크랭크케이스(202R)에 고정된 베어링 (208, 209)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 크랭크축(201)에는 크랭크핀 (213)을 거쳐 콘로드(도시 생략)가 연결되어 있다.

왼쪽 크랭크 케이스(202L)는, 벨트식 무단변속실 케이스를 겸하고 있고, 왼쪽 크랭크 케이스(202L)까지 연장된 크랭크축(201)에는 밸트구동 풀리(210)가 회전 가능하게 설치되어 있다. 밸트구동 풀리(210)는 고정측 풀리 절반체(210L)와 가동측 풀리 절반체(210R)로 이루어지고, 고정측 풀리 절반체(210L)는 크랭크축(201)의 좌단부에 보스(211)를 거쳐 고정되고, 그 오른쪽에 가동측 풀리 절반체(210R)가 크랭크축(201)에 스플라인 끼워 맞춰져 고정측 풀리 절반체(210L)에 접근·이반할 수 있다. 양 풀리 절반체(210L, 210R) 사이에는 V벨트(212)가 감겨져 있다.

가동측 풀리 절반체(210R)의 오른쪽에서는 캠플레이트(215)가 크랭크축(201)에 고정되어 있고, 그 바깥 둘레끝에 설치한 슬라이드피스(215a)가 가동측 풀리 절반체(210R)의 바깥 둘레끝에서 축방향으로 형성한 캠플레이트 슬라이딩 보스부 (210Ra)에 슬라이딩 자유롭게 걸어 맞춰져 있다. 가동측 풀리 절반체(210R)의 캠플레이트(215)는 바깥 둘레 주변이 캠플레이트(215)측으로 경사진 테이퍼면을 가지고 있고, 상기 테이퍼면과 가동 풀리 절반체(210R) 사이의 빈 곳에 건조중량기둥(216)이 수용되어 있다.

크랭크축(201)의 회전속도가 증가하면, 가동측 풀리 절반체(210R)와 캠플레이트(215)와의 사이에 있어서 함께 회전하는 상기 건조중량기둥(216)이 원심력에 의해 원심방향으로 이동하고, 가동측 풀리 절반체(210R)는 건조중량기둥(216)에 가압되어 왼쪽으로 이동하여 고정측 풀리 절반체(210L)에 접근한다. 그 결과, 양 풀리 절반체(210L, 210R) 사이에 끼워진 V벨트(212)는 원심방향으로 이동하여, 그 감김 지름이 커진다.

차량의 뒷부분에는 상기 밸트 구동풀리(210)에 대응하는 피동 풀리(도시 생략)가 설치되어 V벨트(212)는 이 피동 풀리에 감겨져 있다. 이 벨트식 전달기구에 의하여 엔진(E)의 동력은 자동조정되어 원심클러치에 전달되어 상기 감속기구(9) 등을 거쳐 후륜(RW)을 구동한다.

오른쪽 크랭크 케이스(202R)내에는 시동모터와 AC 발전기를 조합한 시동기겸발전기(1)가 배치되어 있다. 시동기겸 발전기(1)에서는 크랭크축(201)의 선단 테이퍼부에 바깥쪽 로우터(60)가 나사(253)에 의해 고정되어 있다. 바깥쪽 로우터(60)의 안쪽에 배치되는 안쪽 시동기(50)는 크랭크 케이스(202)에 볼트(279)에 의해 나사고정되어 지지된다. 또한 상기 시동기겸 발전기(1)의 구성에 대해서는 뒤에서 도 3 내지 도 7을 참조하여 상세하게 설명한다.

팬(280)은 그 중앙 원추부(280a)의 깃부분을 볼트(246)에 의해 바깥쪽 로우터(60)에 고정되어 있고, 팬(280)은 라디에이터(282)를 거쳐 팬 커버(281)에 의해 덮여져 있다.

크랭크축(201)상에는 상기 시동기겸 발전기(1)와 베어링(209) 사이에 스프로킷(231)이 고정되어 있고, 이 스프로킷(231)에는 크랭크축(201)으로부터 캠 샤프트 (도시 생략)를 구동하기 위한 체인이 감겨져 있다. 또한 상기 스프로킷 (231)은 윤활오일을 순환시키는 펌프에 동력을 전달하기 위한 기어(232)와 일체적으로 형성되어 있다.

도 3, 도 4는 상기 시동기겸 발전기(1)(영구자석식 회전전동기)의 회전축[크랭크축(201)]에 수직인 면에서의 일부 파탄 평면도 및 그 측면 단면도, 도 5, 도 6은 로우터요크의 평면도 및 그 부분 확대도이고, 어느 것이나 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등부분을 표시하고 있다.

본 실시형태의 시동기겸 발전기(1)는, 도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이 고정자 (50)와, 이 고정자(50)의 바깥 둘레를 회전하는 바깥쪽 로우터(60)로 구성되고, 상기 바깥쪽 로우터(60)는 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이, 링형상의 규소강판(박판)를 대략 원통형상으로 적층하여 구성된 로우터요크(61)와, 도 3, 도 7에 나타낸 바와 같이, 로우터요크(61)의 원주방향에 설치된 복수의 개구부(611)내에 교대로 삽입관통된 N극 영구자석(62N) 및 S극 영구자석(62S)과, 도 3, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 로우터요크(61)를 상기 크랭크축(201)에 연결하는 컵형상의 로우터케이스 (63)에 의하여 구성되어 있다.

상기 로우터케이스(63)는, 그 원주 끝부에 포올부(63a)을 구비하고, 이 포올부(63a)를 안쪽으로 구부림으로써 상기 적층구조의 로우터요크(61)가 축방향으로 끼워 유지되고, 또한 상기 로우터요크(61)의 개구부(611)내에 삽입 관통된 각 영구자석 (62)(62N, 62S)이 로우터요크(61)내의 소정위치에 유지된다.

상기 고정자(50)는 규소강판(박판)을 적층하여 구성되고, 도 3에 나타낸 바와 같이 고정자 코어(51) 및 고정자 돌출극(52)을 포함한다. 각 고정자 돌출극(52)에는 고정자 권선(53)이 단극 집중방식으로 감겨지고, 고정자(50)의 주면은 보호커버 (71)로 덮여져 있다.

상기 로우터요크(61)에는 도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 영구자석 (62)이 축방향으로 삽입되는 개구부(611)가 원주방향으로 30도 간격으로 12개 형성되어 있다. 인접하는 각 개구부(611)의 사이는 보조자극부(613)로서 기능한다.

상기 각 개구부(611)내에는 도 7에 나타낸 바와 같이, 단면이 대략 북형상의 영구자석(62)이 삽입되어 있다. 여기서 본 실시형태에서는 상기 개구부(611)의 형상과 영구자석(62)의 단면형상이 동일하지는 않고, 상기 개구부(611)에 상기 영구자석(62)이 삽입된 상태에서는 각 영구자석(62)의 원주방향을 따른 양 측부에 제 1공극(612)이 형성되고, 또한 각 영구자석(62)의 양쪽 끝부에 있어서의 고정자측에는 제 2 공극(614)이 형성된다.

도 8은 상기 시동기겸 발전기(1)의 제어시스템의 블록도이고, 상기와 동일한 부호는 동일 또는 동등부분을 나타내고 있다.

ECU에는 시동기겸 발전기(1)의 발전기 기능이 발생하는 3상 교류를 전파 정류하는 3상 전파 정류기(300)와, 전파 정류기(300)의 출력을 예정의 레귤레이트전압(레귤레이터작동전압 : 예를 들면, 14.5V)으로 제한하는 레귤레이터(100)가 설치된다.

ECU에는 로우터각도 센서(29), 점화코일(21), 스로틀센서(23), 연료센서 (24), 시트스위치(25), 아이들스위치(26),냉각수온 센서(27) 및 점화 펄서(30)가 접속되고, 각 부로부터 검출신호가 ECU에 입력된다. 점화코일(21)의 2차측에는 점화플러그(22)가 접속되어 있다.

또한 ECU에는 시동기 릴레이(34), 시동기스위치(35), 정지스위치(36, 37), 스탠바이 인디케이터(38), 연료 인디케이터(39), 속도센서(40), 오토 바리스터(41) 및 헤드라이트(42)가 접속된다. 헤드라이트(42)에는 디머스위치(43)가 설치된다.

상기한 각 부에는 메인퓨즈(44) 및 메인스위치(45)를 거쳐 배터리(46)로부터 전류가 공급된다. 또한 배터리(46)는 시동기 릴레이(34)에 의해 ECU에 직접 접속되는 한편, 메인스위치(45)를 거치지 않고 메인퓨즈(44)만을 거쳐 ECU에 접속되는 회로를 가진다.

도 9는 상기 ECU의 발전제어에 관한 주요부의 구성을 나타낸 도면이고, 3상전파 정류기(300)는, 직렬 접속된 2개의 FET의 3세트를 병렬 접속하여 구성된 브리지회로이다. 레귤레이터(100)는 각 상의 저전위측의 FET(U-FET, V-FET, W-FET)의 개폐, 즉 게이트전압을 제어하여 배터리전압(VB)을 소정의 전압으로 제한한다.

도 10은 상기 레귤레이터(100)의 제 1 실시예의 기능블록도이다. 복귀상 갱신부(101)는 이번의 레귤레이트주기에 있어서의 최후의 복귀상(X)을 갱신등록한다. 제로크로스상 갱신부(102)는 최신의 제로크로스상을 갱신 등록한다. 복귀개시상 판정부(103)는, 상기 제로크로스상 갱신부(102)에 등록되어 있는 제로크로스상 에 의거하여 다음번의 레귤레이트주기의 복귀개시상(Y)을 판정한다. 레귤레이트개시 지연부(104)는 최후의 복귀상(X)과 복귀개시상(Y)이 예정의 관계에 있으면, 다음번의 레귤레이트주기에 있어서의 복귀개시상이 상기 Y상 이외가 되도록 레귤레이트의 개시타이밍을 지연시킨다.

본 실시형태에 있어서의 레귤레이트동작을, 도 11의 플로우차트 및 도 12의 신호파형도를 참조하여 설명한다. 여기서는 본 실시형태의 동작을 이해하기 쉽게 하기 위하여 도 11의 단계(S14)에 있어서 상전류의 제로크로스가 검지된 시점에서 설명을 시작한다.

도 12의 시각(t1)에 있어서 W상 전류가 제로크로스하여 이것이 단계(S14)에 있어서 검지되면, 단계(S15)에서는 레귤레이터(100)의 제로크로스상 갱신부(102)에 상기 W상의 식별자 "W"가 최신의 제로크로스상으로서 갱신등록된다. 단계(S16)에서는 레귤레이터(100)에 의해 U-FET, V-FET, W-FET가 온이 되어 레귤레이트가 개시된다.

시각(t2)에 있어서 U상 전류가 제로크로스하여, 이것이 단계(S17)에 있어서 검지되면, 단계(S18)에서는 제로크로스상 갱신부(102)에 상기 U상의 식별자"U"가 상기 W상의 식별자 "W" 대신에 갱신등록된다. 단계(S19)에서는 상기 U상이 이미 복귀가 끝났는지의 여부가 판정되고, U상은 아직 복귀하고 있지 않으므로 단계(S20)로 진행한다. 단계(S20)에서는 U-FET가 오프로 되어 U상이 레귤레이트상태로부터 복귀한다. 단계(S21)에서는 레귤레이터(100)의 복귀상 갱신부(101)에 상기 U상의 식별자 "U"가 갱신등록된다.

그 후, 상기 처리는 단계(S10)로 되돌아가나, 이 시점에서는 배터리전압(VB)이 레귤레이트전압(Vreg)보다도 낮으므로, 상기한 단계(S17 내지 S21)의 각 처리가 반복된다.

그동안 시각(t3)에 있어서 V상 전류가 제로크로스하고 이것이 단계(S17)에 있어서 검지되면, 단계(S18)에서는 제로크로스상 갱신부(102)에 상기 V상의 식별자 "V"가 이미 등록된 식별자"U" 대신에 갱신 등록된다. 단계(S19)에서는 상기 V상이 이미 복귀가 종료하였는지의 여부가 판정되고, V상은 아직 복귀하고 있지 않으므로 단계(S20)로 진행한다. 단계(S20)에서는 V상이 레귤레이트상태로부터 복귀한다. 단계(S21)에서는 레귤레이터(100)의 복귀상 갱신부(101)에 상기 V상의 식별자 "V"가 상기 U상의 식별자 "U" 대신에 갱신 등록된다.

시각(t4)에 있어서 W상 전류가 제로크로스하고, 이것이 단계(S17)에 있어서 검지되면, 단계(S18)에서는 제로크로스상 갱신부(102)에 상기 W상의 식별자 "W"가 상기 V상의 식별자 "V" 대신에 갱신 등록된다. 단계(S19)에서는 상기 W상이 이미복귀가 종료하였는지의 여부가 판정되고, W상은 아직 복귀하고 있지 않으므로 단계 (S20)로 진행한다. 단계(S20)에서는 W상이 레귤레이트상태로부터 복귀한다. 단계 (S21)에서는 레귤레이터(100)의 복귀상 갱신부(101)에 상기 W상의 식별자 "W"가 상기 V상의 식별자 "V" 대신에 갱신 등록된다.

시각(t5)에 있어서 배터리전압(VB)이 레귤레이트전압(Vreg)에 도달하여 이것이 단계(S10)에서 검지되면, 단계(S11)에서는 복귀상 갱신부(101)에 등록되어 있는 식별자(본 실시형태에서는, "W")가 레귤레이트개시 지연부(104)에 의해 판독된다. 단계(S12)에서는 제로크로스상 갱신부(102)에 등록되어 있는 최신의 제로크로스상(본 실시형태에서는 "W")에 의거하여 다음 제로크로스상(본 실시형태에서는 W상 다음의 U상)이 복귀개시상 판정부(103)에 의해 판정된다.

단계(S13)에서는 레귤레이트개시 지연부(104)에 의해 복귀상(X) 및 다음번 제로크로스상(Y)과의 관계(X:Y)가, (U상 : V상), (V상 : W상), (W상 : U상)의 조합인지의 여부가 판정된다. 본 실시형태와 같이 복귀상(X) 및 다음번 제로크로스상(Y)의 관계가(W상 : U상)일 때, 각 상을 즉시 레귤레이트시켜 버리면 복귀개시상이 다음번 제로크로스상의 U상이 되어, 상기 시각(t1)으로부터 시작된 전회의 레귤레이트주기와 복귀개시상이 일치되어 버린다.

따라서 본 실시형태는 단계(S13)의 조건이 성립하면, 단계(S14)에 있어서 다음의 제로크로스까지 대기한다. 제로크로스가 검지되면 단계(S15)에 있어서 제로크로스상을 상기와 동일하게 갱신한 후, 단계(S16)에 있어서 모든 상을 레귤레이트한다.

이와 같이 본 실시형태에서는 배터리전압(VB)이 레귤레이트전압(Vreg)에 도달하여도 복귀상(X)과 다음번 제로크로스상(Y)이 예정의 관계에 있으면 즉시 레귤레이트하지 않고, 다음의 제로크로스를 기다려 레귤레이트하므로, 복귀개시상을 전회의 레귤레이트주기보다도 1상분만큼 지연시킬 수 있다. 따라서 전회의 레귤레이트주기에 있어서의 복귀개시상과 이번의 레귤레이트주기에 있어서의 복귀개시상을 다르게 할 수 있다. 그 결과, 각 상의 레귤레이트시간의 비를 레귤레이트주기별로 다르게 할 수 있으므로, 특정한 상의 레귤레이트시간이 다른 상의 레귤레이트시간보다도 항상 길어지는 것을 방지할 수 있다.

도 13은 상기 레귤레이터(100)의 제 2 실시예의 블록도이고, 비교기(112)는 소정의 레귤레이트전압(Vreg)과 배터리(VB)를 비교한다. 원쇼트·멀티바이브레이터 (101)는 상기 비교기(112)의 출력변화에 의거하여 Q 출력을 발생한다. OR 게이트 (105)는 상기 비교기(112)의 출력과 Q 출력과의 논리합을, U상 F/F(플립프롭) (109), V상 F/F(110) 및 W상 F/F(111)의 세트단자(S)에 출력한다.

비교기(113, 114, 115)는 각각 3상 교류발전기(1)의 U, V, W상의 각 전압(VU, VV, VW)과, 제로크로스상당의 소정전압(본 실시형태에서는 -12.5mV)을 비교한다. 인버터(16, 117, 118)는 각각 상기 각 비교기(113, 114, 115)의 출력을 반전한다. 원쇼트·멀티바이브레이터(102, 103, 104)는 각각 상기 각 비교기(113, 114, 115)의 출력변화에 의거하여 Q 출력을 발생한다.

U상 AND게이트(119)는 U상 인버터(116)의 출력과, W상 원쇼트·멀티바이브레이터(104)의 Q 출력과, W상 F/F(111)의 Q바 출력과의 논리곱을 출력한다. U상 OR게이트(106)는 상기 U상 AND 게이트(119)의 출력과 원쇼트·멀티바이브레이터(102)의 Q 출력과의 논리합을 U상 F/F(109)의 리세트단자(R)에 출력한다.

V상 AND 게이트(120)는 상기 V상 인버터(117)의 출력과, U상 원쇼트·멀티바이브레이터(102)의 Q 출력과, U상 F/F(109)의 Q바 출력과의 논리곱을 출력한다. V상 OR 게이트(107)는 V상 AND 게이트(120)의 출력과 원쇼트·멀티바이브레이터 (103)의 Q 출력과의 논리합을 V상 F/F(110)의 리세트단자(R)에 출력한다.

W상 AND 게이트(121)는 W상 인버터(118)의 출력과, V상 원쇼트·멀티바이블이터(103)의 Q 출력과, V상 F/F(110)의 Q바 출력과의 논리곱을 출력한다. W상 OR 게이트(108)는 W상 AND 게이트(121)의 출력과 원쇼트·멀티바이브레이터(104)의 Q 출력과의 논리합을 W상 F/F(111)의 리세트단자(R)에 출력한다.

이어서, 상기한 레귤레이터(100)에 의한 레귤레이트동작을 도 14의 파형도 및 도 15의 입출력 대응표를 참조하여 설명한다.

도 14의 시각(t1)에 있어서, 배터리전압(VB)이 레귤레이트전압(Vreg)에 도달하면 도 13의 비교기(112)의 출력이 "L"레벨로부터 "H"레벨로 전환되어 OR 게이트 (105)가 "H"레벨을 출력하기 때문에, 각 상의 F/F(109, 110, 111)가 세트된다. 그 결과, 전파 정류기(300)의 U-FET, V-FET, W-FET가 도 15의 입출력 대응표에 나타낸 바와 같이 모두 온이 되어 각 상이 접지되는, 즉 레귤레이트상태가 되므로 전파 정류기(300)의 출력전압이 저하한다.

그 후, 시각(t2)에 있어서 W상의 전류(IW)가 제로크로스하면, W상 비교기 (115)의 출력이 "H"레벨로 바뀌므로 W상 멀티바이브레이터(104)가 1 펄스를 발생한다. 이 결과, W상 F/F(111)가 리세트되어, 상기 Q 출력이 "L"레벨로 바뀌므로 전파 정류기(300)의 W-FET가 오프가 된다. 즉, W상이 레귤레이트상태로부터 복귀한다.

이 때, W상의 앞의 상인 U상의 전압(VU)이 -12.5mV보다도 낮은, 즉 U상의 전류(IU)가 마이너스이면, U상 비교기(113)의 출력이 "L"레벨, 인버터(116)의 출력이 "L"레벨이므로, U상의 레귤레이트상태가 유지된다.

그 후, 시각(t3)에 있어서 V상의 전류(IV)가 제로크로스하면, V상 비교기 (114)의 출력이 "H"레벨로 바뀌므로 V상 멀티바이브레이터(103)가 1 펄스를 발생한다. 이 결과, V상 F/F(110)이 리세트되고, 상기 Q 출력이 "L"레벨로 바뀌므로 전파 정류기(300)의 V-FET가 오프가 된다. 즉, V상도 레귤레이트상태로부터 복귀한다.

그 후, 시각(t4)에 있어서 W상의 전류(IW)가 다시 제로크로스하면, W상의 인버터(118)의 출력이 "H"레벨로 바뀌므로 멀티바이브레이터(104)가 1 펄스를 발생하고, 이것이 U상 AND 게이트(119)에도 입력된다. 또한 이 시점에서는 W상 F/F(111)의 Q바 출력이 "H"레벨이고, 이것이 U상 AND 게이트(119)에 입력된다. 또한 시각(t4)에서는 U상의 전압(VU)이 -12.5mV보다도 높은, 즉 U상의 전류(IU)가 플러스이므로, U상 비교기(113)의 출력이 "L"레벨, 인버터(116)의 출력이 "H"레벨로 바뀐다.

그 결과, U상 AND 게이트(119)의 3입력이 모두 "H"레벨이 되므로, 그 출력이 "H"레벨이 된다. 또한 U상 F/F(109)이 리세트되어 Q 출력이 "L"레벨로 바뀌므로전파 정류기(300)의 U-FET가 오프가 된다. 즉 U상도 레귤레이트상태로부터 복귀한다.

이와 같이 본 실시형태에 의하면, 3상 중의 2개의 상이 레귤레이트상태로부터 복귀하면, 나머지의 상은 그 후속의 상이 제로크로스되었을 때에 상전류가 플러스이면 레귤레이트상태로부터 복귀할 수 있다. 따라서 보조자극구조의 전기를 발전기로서 채용한 경우에도 최후의 상이 언제까지나 레귤레이트상태로부터 복귀할 수 없게 되는 일이 없다.

또한 상기한 실시형태에서는 본 발명을 3상 교류발전기를 예로 하여 설명하였으나, 본 발명은 이것에만 한정되는 것이 아니라, 4상 이상의 교류발전기에도 마찬가지로 적용할 수 있다.

또 상기한 실시형태에서는 상전류의 제로크로스를 일 방향에 관해서만 검지하는 것으로서 설명하였으나, 도 10의 구성을 또 1세트 설치하면 쌍방향에 관하여 제로크로스를 검지할 수 있게 된다.

Claims

다상교류발전기(1)의 각 상이 출력하는 교류전류를 정류하는 정류회로(300) 와;

정류회로의 출력전압이 소정의 레귤레이트전압에 도달하면 모든 상을 레귤레이트상태로 하는 레귤레이터(100)를 구비한 차량용 발전제어장치에 있어서,

레귤레이트상태에 있어서, 각 상별로 그 교류전류가 제로크로스한 것을 검지하는 제로크로스검지수단(113, 114, 115)과, 제로크로스한 상을 레귤레이트상태로부터 복귀시키는 제 1 복귀수단(102, 103, 104, 109, 110, 111)과;

어느 하나의 상이 제로크로스하였을 때에 상기 상의 앞의 상의 전류방향을 판정하는 판정수단(116, 117, 118)과,

상기 판정수단에 의해 상기 앞의 상의 전류방향이 정방향이라고 판정되면, 상기 앞의 상을 레귤레이트상태로부터 복귀시키는 제 2 복귀수단(119, 120, 121, 109, 110, 111)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어장치.
제 1항에 있어서,

상기 다상교류발전기는, 고정자(50) 및 그 권선(53)과, 복수의 영구자석(62) 을 원주방향을 따라 배치하여 상기 고정자의 바깥 둘레를 회전하는 대략 원통형상의 로우터요크(61)를 포함하고, 상기 로우터요크가 서로 인접하는 각 영구자석 사이에 보조자극부(613)를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 레귤레이터는 다상교류발전기의 각 상을 제 1 소정의 타이밍에서 레귤레이트상태로 하고, 그 후 각 상을 레귤레이트상태로부터 순차 복귀시켜 상기 레귤레이터는 각 레귤레이트주기에 있어서 레귤레이트상태로부터 최초로 복귀시키는 복귀개시상을 이번과 다음번에서 다르게 한 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어장치.
제 3항에 있어서,

상기 레귤레이터는 이번의 레귤레이트주기에 있어서의 최후의 복귀상(X)을 등록하는 수단(101)과;

다음번의 레귤레이트주기를 상기 제 1 소정의 타이밍으로 개시시킨 경우의 복귀개시상(Y)을 판정하는 수단(103)과,

상기 최후의 복귀상(X)과 복귀개시상(Y)이 예정의 관계에 있으면 다음번의 레귤레이트주기에 있어서의 복귀개시상이 상기 Y상 이외가 되도록, 상기 제 1 소정의 타이밍과는 다른 제 2 소정의 타이밍으로 각 상을 레귤레이트상태로 하는 레귤레이트개시 지연수단(104)을 포함하는 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어장치.
제 4항에 있어서,

상기 제 2 소정의 타이밍은 상기 제 1 소정의 타이밍의 후에 있어서, 어느 하나의 상전류가 제로크로스하였을 때인 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어장치.
제 3항에 있어서,

상기 다상교류발전기(1)는 고정자(50) 및 그 권선(53)과, 복수의 영구자석 (62)을 원주방향을 따라 배치하여 상기 고정자의 바깥 둘레를 회전하는 대략 원통형상의 로우터요크(61)를 포함하고, 상기 로우터요크가 서로 인접하는 각 영구자석 사이에 보조자극부(613)를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어장치.
제 4항에 있어서,

상기 다상교류발전기(1)는 고정자(50) 및 그 권선(53)과, 복수의 영구자석 (62)을 원주방향을 따라 배치하여 상기 고정자의 바깥 둘레를 회전하는 대략 원통형상의 로우터요크(61)를 포함하고, 상기 로우터요크가 서로 인접하는 각 영구자석 사이에 보조자극부(613)를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어장치.
제 5항에 있어서,

상기 다상교류발전기(1)는, 고정자(50) 및 그 권선(53)과, 복수의 영구자석 (62)을 원주방향을 따라 배치하여 상기 고정자의 바깥 둘레를 회전하는 대략 원통형상의 로우터요크(61)를 포함하고, 상기 로우터요크가 서로 인접하는 각 영구자석 사이에 보조자극부(613)를 가지는 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어장치.
제 3항에 있어서,

상기 제 1 소정의 타이밍은 상기 다상교류발전기의 출력전압이 소정전압에 도달한 타이밍인 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어장치.
제 4항에 있어서,

상기 최후의 복귀상(X)과 복귀개시상(Y)과의 예정의 관계는, 최후의 복귀상 (X)과 복귀개시상(Y)이 전후에 인접하는 상관계인 것을 특징으로 하는 차량용 발전제어장치.