WO2014083675A1 - 交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置 - Google Patents

交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置 Download PDF

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WO2014083675A1
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value
switching element
generator
field
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小紫 啓一
佐々木 潤也
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三菱電機株式会社
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    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P9/00Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
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    • GPHYSICS
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    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/45Special adaptation of control arrangements for generators for motor vehicles, e.g. car alternators

Definitions

  • the present invention relates to a field current measuring method for measuring a field current of an AC generator and a control device for the AC generator for controlling the AC generator based on the field current measured by the method.
  • AC current is generated by performing feedback control of the field current based on the deviation between the measured field current value and the command value of the field current corresponding to the driving state of the vehicle.
  • a technique for performing optimum output voltage control of a machine There has been proposed a technique for performing optimum output voltage control of a machine.
  • a method for measuring the field current a method has been proposed in which the field current immediately before shifting from the on operation to the off operation of the chopper control switching element for controlling the field current is converted into a voltage value and measured. Yes.
  • this conventional field current measuring method is to peak-hold and store the voltage value of a capacitor charged by the field current, and to regard the stored voltage value as a real field current. It is used for various controls of AC generators for internal use and internal combustion engines (for example, see Patent Document 1).
  • the voltage value of the capacitor charged by the field current is peak-held and stored, and the stored voltage value is regarded as the actual field current.
  • the field current during the OFF operation of the switching element is decreasing, and the peak-held voltage value is not a value that takes into account the decrease in the field current. There was a problem that it could not be measured.
  • the voltage value stored by peak-holding the voltage value of the capacitor charged by the field current is regarded as the actual field current and the vehicle AC generator is controlled. As a result, there was a problem that the AC generator could not be controlled accurately.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems in the conventional field current measuring method for an AC generator, and can measure the field current more accurately. It is intended to provide a method.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems in the conventional AC generator control device, and can control the AC generator more accurately. Is intended to provide.
  • the measuring method of the AC generator according to this invention is: A field current measurement method for measuring a value of the field current of an AC generator in which a field current is controlled by a switching operation of a switching element connected to a field coil, An average value of the value of the field current at the start time of the on state of the switching element and the value of the field current at the end time of the on state of the switching element is calculated, The calculated average value is a measured value of the field current, It is characterized by that.
  • the measuring method of the AC generator according to the present invention is: A field current measurement method for measuring a value of the field current of an AC generator in which a field current is controlled by a switching operation of a switching element connected to a field coil, The switching element is provided with a drive signal having a first level and a second level that alternately change over time, and is turned on when the drive signal is at the first level.
  • the switching control is performed so as to be turned off at the second level, A value of the field current at a lapse of a predetermined time from a start time of the first level of the drive signal, and a value of the field current at the end time of the first level of the drive signal;
  • the average value of The calculated average value is a measured value of the field current, It is characterized by that.
  • the field current measuring method of the AC generator according to the present invention is: A field current measurement method for measuring a value of the field current of an AC generator in which a field current is controlled by a switching operation of a switching element connected to a field coil, An average value of the value of the field current at the start of the off state of the switching element and the value of the field current at the end of the off state of the switching element is calculated, The calculated average value is a measured value of the field current, A field current measurement method for an AC generator.
  • the control device for an alternator comprises: A control device for an AC generator configured such that a field current is controlled by a switching element connected in series to a field coil, A voltage controller that controls the switching operation of the switching element to control the output voltage of the AC generator; A field current measuring unit for measuring the value of the field current; A field current information transmission unit that transmits a field current value measured by the field current measurement unit to a control unit of an internal combustion engine that drives the AC generator; With The voltage control unit is configured to control a switching operation of the switching element based on a comparison between a reference voltage value set by a control unit of the internal combustion engine and an output voltage value of the AC generator; The field current measuring unit is an average value of the field current value at the start of the ON state of the switching element and the field current value at the end of the ON state of the switching element. And the average value calculated is configured as a measured value of the field current, It is characterized by that.
  • control device for the AC generator is: A control device for an AC generator configured such that a field current is controlled by a switching element connected in series to a field coil, A voltage controller that controls the switching operation of the switching element to control the output voltage of the AC generator; A field current measuring unit for measuring the value of the field current; A field current information transmission unit that transmits a field current value measured by the field current measurement unit to a control unit of an internal combustion engine that drives the AC generator; With The switching element is provided with a drive signal having a first level and a second level that alternately change over time, and is turned on when the drive signal is at the first level.
  • the switching operation is controlled to be in an off state at the second level;
  • the voltage control unit is configured to control the switching operation of the switching element based on a comparison between a reference voltage value set by a control unit of the internal combustion engine and an output voltage value of the AC generator;
  • the field current measurement unit has a value of the field current after a lapse of a predetermined time from a start time of the first level of the drive signal, and a time when the first level of the drive signal ends. The value of the field current and the average value are calculated, and the calculated average value is configured as the measured value of the field current.
  • control device for the AC generator is: A control device for an AC generator configured such that a field current is controlled by a switching element connected in series to a field coil, A voltage controller that controls the switching operation of the switching element to control the output voltage of the AC generator; A field current measuring unit for measuring the value of the field current; A field current information transmission unit that transmits a field current value measured by the field current measurement unit to a control unit of an internal combustion engine that drives the AC generator; With The voltage control unit is configured to control a switching operation of the switching element based on a comparison between a reference voltage value set by a control unit of the internal combustion engine and an output voltage value of the AC generator; The field current measuring unit calculates an average value of the field current value at the start of the switching element in the off state and the field current value at the end of the switching element in the off state. Measured field current Configured as It is characterized by that.
  • the value of the field current at the start time of the ON state of the switching element and the field current at the end time of the ON state of the switching element Since the average value of the current value is calculated, and the calculated average value is used as the measured value of the field current, the minimum / maximum value of the transient current due to the on / off operation of the switching element is calculated. By measuring and averaging, a more accurate field current value can be obtained.
  • the switching element is supplied with the drive signal having the first level and the second level that change alternately in time, and the drive signal is the first level.
  • the switching control is performed so that the driving signal is turned on when the driving signal is at a level, and the driving signal is turned off when the driving signal is at the second level.
  • An average value of the field current value and the field current value at the end of the first level of the drive signal is calculated, and the calculated average value is used as the measured value of the field current. Therefore, since the operation delay of the switching element can be canceled, a highly accurate field current value can be obtained, and a more accurate field current value can be obtained.
  • the value of the field current at the start of the OFF state of the switching element and the field at the end of the OFF state of the switching element is used as the measured value of the field current, the minimum / maximum value of the transient current due to the on / off operation of the switching element. Is measured and averaged, a more accurate field current value can be obtained.
  • a voltage control unit that controls the switching operation of the switching element to control the output voltage of the alternator, a field current measurement unit that measures the value of the field current, A field current information transmission unit that transmits a field current value measured by the field current measurement unit to a control unit of an internal combustion engine that drives the AC generator, and the voltage control unit includes the internal combustion engine
  • the switching device is configured to control a switching operation of the switching element based on a comparison between a reference voltage value set by an engine control unit and an output voltage value of the AC generator.
  • a voltage control unit for controlling the switching operation of the switching element to control the output voltage of the alternator, and a field current measurement for measuring the field current value.
  • a field current information transmission unit that transmits a field current value measured by the field current measurement unit to a control unit of an internal combustion engine that drives the AC generator, and the switching element includes a time When a drive signal having a first level and a second level that alternately change is provided, the drive signal is turned on when the drive signal is at the first level, and the drive signal is at the second level
  • the switching operation is controlled so as to be in an off state, and the voltage control unit is based on a comparison between a reference voltage value set by the control unit of the internal combustion engine and an output voltage value of the AC generator.
  • the field current measuring unit is configured to control the switching operation of the switching element, and the field current measurement unit is configured to determine a value of the field current after a predetermined time has elapsed from a start time of the first level of the drive signal. An average value of the drive signal and the value of the field current at the end of the first level is calculated, and the calculated average value is used as a measured value of the field current. Therefore, it is possible to cancel the operation delay of the switching element, so that a highly accurate field current value can be obtained, a more accurate field current value can be obtained, and a more accurate control of the AC generator. Can be performed.
  • the voltage control unit for controlling the switching operation of the switching element to control the output voltage of the AC generator, and the field for measuring the value of the field current.
  • the unit is an average value of the value of the field current at the start of the OFF state of the switching element and the value of the field current at the end of the OFF state of the switching element. Since the field current measurement value is used, a more accurate field current value can be obtained by measuring and averaging the minimum / maximum values of the transient current due to the ON and OFF operations of the switching element. Therefore, the AC generator can be controlled more
  • the relation between the driving signal for driving the switching element and the operation of the switching element for explaining the operation of the field current measuring method for the AC generator and the control apparatus for the AC generator according to the second embodiment of the present invention is as follows. It is a wave form diagram to explain.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a control apparatus for a vehicle alternator according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is a control apparatus for a vehicle alternator according to Embodiment 1 of the present invention. It is a circuit block diagram which shows the detail of a voltage control part and a field current measurement part.
  • an alternator 1 includes a rotor connected to an output shaft of a vehicle engine (not shown) via a belt (not shown), and a predetermined outer surface of the rotor.
  • a stator having an inner peripheral surface facing each other through a gap is provided.
  • the three-phase Y-connected armature coil 2 is mounted in a stator slot formed on the inner peripheral surface of the stator.
  • the field coil 3 mounted on the rotor is opposed to the armature coil 2 through the aforementioned gap.
  • the armature coil 2 induces a voltage by interlinking with the field magnetic flux generated in the field coil 3 and generates a three-phase AC output.
  • the three-phase full-wave rectifier circuit 4 composed of six Zener diodes 41 includes an AC input terminal 42 connected to the AC output terminal 21 of the armature coil 2, one end of the field coil 3, and the positive electrode of the in-vehicle battery 6.
  • a positive side DC terminal 43 connected to the side terminal and a negative side DC terminal 44 connected to the ground level part GND of the vehicle are provided.
  • the regulator 5 as a controller for controlling the power generation output of the AC generator 1 controls the field current flowing through the field coil 3 by the switching operation of the switching element 502 including a power transistor connected in series to the field coil 3.
  • the three-phase AC output generated in the armature coil 2 is controlled.
  • the flyback diode 503 connected in parallel to the field coil 3 constitutes a flyback circuit that absorbs energy stored in the field coil 3 when the switching element 502 is turned off, and a surge when the switching element 502 is turned off. The operation which suppresses is performed.
  • the regulator 5 further includes an internal power source 501, a switching element 502, a flyback diode 503, a shunt resistor 504 as a current sensor, a voltage dividing resistor 505, a reference voltage generator 506, a comparator 507, a field A magnetic current information transmission unit 508, a voltage control unit 510, and a field current measurement unit 520 are provided.
  • the internal power source 501 is connected to the positive terminal of the in-vehicle battery 6 via an ignition switch (hereinafter referred to as IG switch) 7 of the vehicle, and power is supplied from the in-vehicle battery 6 when the IG switch 7 is closed. It operates as an internal power supply for the regulator 5.
  • the in-vehicle battery 6 is usually composed of a lead storage battery.
  • the switching element 502 is switching-controlled based on a drive signal from the voltage control unit 510 and chopper-controls the field current flowing through the field coil 3.
  • the voltage dividing resistor 505 inputs a detected voltage value obtained by dividing the DC output voltage of the three-phase full-wave rectifier circuit 4, that is, the output voltage of the in-vehicle AC generator 1, to one input terminal of the comparator 507.
  • the comparator 507 compares the above-described detection voltage value with the reference voltage value input from the reference voltage generator 506, and if the detection voltage value is lower than the reference voltage value, the high-level signal (hereinafter referred to as Hi signal). When the detected voltage value is higher than the reference voltage value, a low level signal (hereinafter referred to as Lo signal) is output.
  • the reference voltage generator 506 generates a reference voltage value based on a command from the engine control unit 8 described later.
  • the field current measuring unit 520 measures the value of the field current by the field current measuring method for the AC generator according to the first embodiment of the present invention, which will be described later, based on the voltage value across the shunt resistor 504.
  • the measured field current value is input to the field current information transmission unit 508, and when a transfer permission signal described later is received from the voltage control unit 510, the field current value at that time is held.
  • the voltage control unit 510 controls the switching operation of the switching element 502 based on the Hi signal and the Lo signal from the comparator 507.
  • the field current information transmission unit 508 converts the field current value measured by the field current measurement unit 520 into a signal and outputs the signal to the external engine control unit 8.
  • the field current value transmitted from the field current information transmission unit 508 is read by the engine control unit 8 for optimally controlling the engine, transmission, etc., for example, from map data or the like to the driving torque of the in-vehicle AC generator 1. Used for engine control.
  • the voltage controller 510 includes a field on signal generator 511, a field off signal generator 512, and a field duty output unit 513.
  • the field ON signal generation unit 511 supplies an ON signal for making the switching element 502 in a high active state, that is, a conduction state, to the switching element via the field duty output unit 513.
  • the field off signal generation unit 512 provides an off signal that makes the switching element 502 in a low active state, that is, a non-conduction state, to the switching element via the field duty output unit 513.
  • the field duty output unit 513 also serves as a driver for the switching element 502.
  • the field current measuring unit 520 includes an A / D converter 521, a first register 522, a second register 523, and an arithmetic unit 524.
  • the A / D converter 521 converts the analog voltage value across the shunt resistor 504 into a digital voltage value.
  • the first register 522 holds the value of the A / D converter 521 when it receives the transfer permission signal TA from the field on signal generator 511.
  • the second register 523 holds the value of the A / D converter 521 when the transfer permission signal TB is received from the field off signal generator 512.
  • the arithmetic unit 524 receives the value held in the first register 522 and the value held in the second register 523, performs a process of calculating an average value of these values, and calculates the calculated average
  • the value is configured to be transmitted to the field current information transmission unit 508.
  • FIG. 3 is a time chart for explaining the operation of the AC generator field current measuring method and the AC generator control device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3A is a field coil drive signal.
  • the waveform, (B) shows the field current waveform, and (C) shows the field current data processing status. 1 to 3, first, when the IG switch 7 of the vehicle is turned on, the internal power source 501 in the regulator 5 is activated, and the power is supplied to the regulator 5 so that it can be operated. Power generation is started when the AC generator 1 is driven by the engine.
  • the detected voltage value corresponding to the output voltage of the vehicular AC generator 1 input to one input terminal of the comparator 507 is the reference voltage generator to the other input terminal of the comparator 507.
  • the comparator 507 generates a Hi signal and inputs it to the voltage controller 510.
  • the field on signal generation unit 511 in the voltage control unit 510 receives the input Hi signal and gives the on signal shown in FIG. 3A to the switching element 502 via the field duty output unit 513.
  • the switching element 502 is turned on.
  • the field current shown in FIG. 3B starts to flow through the field coil 3 at time t1.
  • the value of the field current at the time point t1 that is the start time point of the ON signal is “a1”, but gradually increases with the passage of time.
  • the field-on signal generation unit 511 gives the transfer permission signal TA to the first register 522.
  • the first register 522 receives the transfer permission signal TA, holds the value of the A / D converter 521 at the time t1, and transfers the held value to the arithmetic unit 524. That is, the value transferred to the calculator 524 at the time point t1 is a value corresponding to the field current value “a1”.
  • the detected voltage value corresponding to the output voltage of the vehicular AC generator 1 input to one input terminal of the comparator 507 is obtained from the reference voltage generator to the other input of the comparator 507. If it becomes higher than the reference voltage value input to the terminal, the comparator 507 generates a Lo signal and inputs it to the voltage control unit 510.
  • the field off signal generator 512 in the voltage controller 510 receives the input Lo signal and outputs the off signal via the field duty output unit 513 at time t2 shown in FIG.
  • the switching element 502 is turned off.
  • the field current flows back through the field coil 3 and the flyback diode 503, and as shown in FIG. 3B, the time from the value of “b1” at the time point t2 which is the end time of the ON signal. It gradually decreases with the passage of time.
  • the field off signal generator 512 gives the transfer permission signal TB to the first register 522.
  • the first register 522 receives this transfer permission signal TB, holds the value of the A / D converter 521 at the time point t2, and transfers the held value to the arithmetic unit 524. That is, the value transferred to the calculator 524 at the time point t2 is a value corresponding to the field current value “b1”.
  • the calculator 524 calculates the average value of the transferred field current value “a1” and the field current value “b1” at the time point t2. Then, the calculated average value of the field current is held from time t2 to time t4, that is, for one period of the drive signal, and the held value is used as the field current value. Output to 508.
  • the calculator 524 calculates the average value of the transferred field current value “a2” and the field current value “b2” at the time point t4. Then, the calculated average value of the field current is held from time t4 to time t6, that is, for the next one cycle of the drive signal, and the held value is transmitted as field current information. Output to the circuit 508.
  • the field current information transmission unit 508 has the field current value measured by the field current measurement unit 520, that is, the average value of the field current values “a1” and [b1], “a2” and “ The average value of the maximum current and the minimum current of the field current is regarded as the field current value at each switching cycle of the switching element, that is, every cycle of the drive signal, as in the average value of “b2”. Output to the unit.
  • the field current value transmitted from the field current information transmission unit 508 is read by the engine control unit 8 for optimally controlling the engine, transmission, etc., for example, from map data or the like to the driving torque of the in-vehicle AC generator 1. Used for engine control.
  • the first embodiment of the present invention described above embodies the following AC generator field current measurement method and AC generator control device.
  • a field current measurement method for measuring a value of the field current of an AC generator in which a field current is controlled by a switching operation of a switching element connected to a field coil The average value of the field current value at the start time of the on state of the switching element and the field current value at the end time of the on state of the switching element is calculated, and the calculated average value is A method for measuring a field current of an AC generator, wherein the field current is measured.
  • a more accurate field current value can be obtained by measuring and averaging the minimum / maximum values of the transient current due to the ON operation and OFF operation of the switching element.
  • the field current value for calculating the average value is a value based on the current flowing through the switching element.
  • the calculated average value is held for a predetermined period,
  • the held average value is a measured value of the field current in the predetermined period,
  • the calculation of the average value is performed for each switching period consisting of an ON state and an OFF state of the switching element.
  • the field current measurement method for an AC generator according to any one of (1) to (3) above, wherein: According to the present invention, the calculated average value can be used as the measured value of the field current even during the OFF operation of the switching element, and a more accurate field current value can be obtained.
  • An AC generator control device configured such that a field current is controlled by a switching element connected in series to a field coil, A voltage controller that controls the switching operation of the switching element to control the output voltage of the AC generator; A field current measuring unit for measuring the value of the field current; A field current information transmission unit that transmits a field current value measured by the field current measurement unit to a control unit of an internal combustion engine that drives the AC generator; With The voltage control unit is configured to control a switching operation of the switching element based on a comparison between a reference voltage value set by a control unit of the internal combustion engine and an output voltage value of the AC generator; The field current measuring unit is an average value of the field current value at the start of the ON state of the switching element and the field current value at the end of the ON state of the switching element.
  • the average value calculated is configured as a measured value of the field current,
  • the control device for an AC generator according to (4) or (5) above, wherein According to the present invention, it is possible to obtain a more accurate field current value by measuring and averaging the minimum / maximum values of the transient current due to the ON operation and the OFF operation of the switching element, and a more accurate AC generator. Can be controlled.
  • Embodiment 2 FIG. In the first embodiment described above, based on the level change between the ON level that is the first level of the drive signal of the switching element 502 that drives the field coil 3 and the OFF level that is the second level. Although the case where the field current is measured has been described, the operation of the switching element is usually delayed with respect to the level change of the drive signal.
  • FIG. 4A and 4B are waveform diagrams for explaining the relationship between the drive signal for driving the switching element and the operation of the switching element.
  • FIG. 4A is a waveform of the drive signal output from the field duty output unit 513
  • FIG. Indicates an operation waveform of the switching element. That is, as shown in FIG. 4, even if the drive signal is turned on, the switching element 502 is turned on after the delay time t. This is because of the physical delay due to the gate capacitance of the MOS field effect transistor (MOSFET) constituting the switching element 502 and the intentional delay for slow operation to suppress di / dt for the purpose of reducing the switch surge. Is due to. Therefore, when the field current is measured in conjunction with the ON level of the drive signal, there is a problem that an accurate current value cannot be measured because the switching element 502 is not reliably turned on.
  • MOSFET MOS field effect transistor
  • a / D conversion is performed at a point delayed by a predetermined time t from the change of the drive signal to the on level.
  • the transfer permission signal TA is supplied to the first register 522 so that the output value of the register 521 is held in the first register 522.
  • the configuration in the second embodiment is the same as that shown in FIGS.
  • the switching element is provided with a drive signal having a first level and a second level that alternately change over time, and is turned on when the drive signal is at the first level.
  • the switching control is performed so as to be turned off at the second level, A value of the field current at a lapse of a predetermined time from a start time of the first level of the drive signal, and a value of the field current at the end time of the first level of the drive signal;
  • the average value of The calculated average value is a measured value of the field current, A field current measurement method for an AC generator.
  • the value of the field current after a predetermined time has elapsed from the start of the first level of the drive signal and the field at the end of the first level of the drive signal.
  • An AC generator controller configured such that a field current is controlled by a switching element connected in series to a field coil, A voltage controller that controls the switching operation of the switching element to control the output voltage of the AC generator; A field current measuring unit for measuring the value of the field current; A field current information transmission unit that transmits a field current value measured by the field current measurement unit to a control unit of an internal combustion engine that drives the AC generator; With The switching element is provided with a drive signal having a first level and a second level that alternately change over time, and is turned on when the drive signal is at the first level.
  • the switching operation is controlled to be in an off state at the second level;
  • the voltage control unit is configured to control the switching operation of the switching element based on a comparison between a reference voltage value set by a control unit of the internal combustion engine and an output voltage value of the AC generator;
  • the field current measurement unit has a value of the field current after a lapse of a predetermined time from a start time of the first level of the drive signal, and a time when the first level of the drive signal ends. The value of the field current and the average value are calculated, and the calculated average value is configured as the measured value of the field current.
  • the value of the field current after a predetermined time has elapsed from the start of the first level of the drive signal and the field at the end of the first level of the drive signal.
  • FIG. 5 is a circuit configuration diagram showing a control apparatus for an automotive alternator according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing details of a voltage control unit and a field current measurement unit in the control apparatus for a vehicle alternator according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the difference between the third embodiment of the present invention shown in FIGS. 5 and 6 and the first embodiment of the present invention shown in FIGS. 1 and 2 is that, in the first embodiment, the shunt resistor 504 has a field magnet.
  • the shunt resistor 504 is connected in series to the flyback diode 503 in the field coil flyback circuit, although it is connected in series to the switching element 502 outside the coil flyback circuit. It is a point.
  • Other circuit configurations in FIGS. 5 and 6 are the same as those in FIG. 1 in the first embodiment.
  • FIG. 7 is a time chart for explaining the operation of the AC generator field current measuring method and the AC generator control device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7A is a field coil drive signal.
  • the waveform, (B) shows the field current waveform, and (C) shows the field current data processing status. 5 to 7, first, when the IG switch 7 of the vehicle is turned on, the internal power source 501 in the regulator 5 is activated, and the power is supplied into the regulator 5 so that it can be operated. Power generation is started when the AC generator 1 is driven by the engine.
  • the detected voltage value corresponding to the output voltage of the vehicular AC generator 1 input to one input terminal of the comparator 507 is changed from the reference voltage generator to the other input terminal of the comparator 507. If it is higher than the reference voltage value input to, the comparator 507 generates a Lo signal and inputs it to the voltage control unit 510.
  • the field off signal generation unit 512 in the voltage control unit 510 receives the input Lo signal and gives the off signal shown in FIG. 3A to the switching element 502 via the field duty output unit 513.
  • the switching element 502 is turned off.
  • the field current flows back through the field coil 3 and the flyback diode 503 at the time point t0, and as shown in FIG. The value gradually decreases with the passage of time from the value b0.
  • the field off signal generation unit 512 provides the transfer permission signal TB to the second register 523.
  • the second register 523 receives this transfer permission signal TB, holds the value of the A / D converter 521 at the time point t0, and transfers the held value to the arithmetic unit 524. That is, the value transferred to the calculator 524 at the time point t0 that is the start time of the off signal is a value corresponding to the field current value “b0”.
  • the detected voltage value corresponding to the output voltage of the vehicle alternator 1 input to one input terminal of the comparator 507 is obtained from the reference voltage generator to the other input of the comparator 507. If it becomes lower than the reference voltage value input to the terminal, the comparator 507 generates a Hi signal and inputs it to the voltage controller 510.
  • the field on signal generator 511 in the voltage controller 510 receives the input Hi signal and outputs the on signal at the time t1 which is the end of the off signal shown in FIG. To the switching element 502, and the switching element 502 is turned on.
  • the field on signal generation unit 511 gives the transfer permission signal TA to the first register 522.
  • the first register 522 receives this transfer permission signal TA, holds the value of the A / D converter 521 at the time point t 1, and transfers the held value to the calculator 524. That is, the value transferred to the calculator 524 at the time t1 that is the end of the off signal is a value corresponding to the field current value “a1”.
  • the calculator 524 calculates an average value of the transferred field current value “b0” and the field current value “a1” at the time point t1. Then, the calculated average value of the field current is held from time t1 to time t3, and the held value is output to the field current information transmission circuit 508 as a field current value.
  • an off signal is generated from the field off signal generation unit 512 based on the Lo signal from the comparator 507, and the switching element 502 Is turned off.
  • the field current flows back through the field coil 3 and the flyback diode 503 at the time point t2, which is the start time point of the off signal, and FIG.
  • the value gradually decreases with the passage of time from the value of “b1” at time t2, which is the start time of the off signal.
  • the field off signal generator 512 provides the transfer permission signal TB to the second register 523.
  • the second register 523 receives this transfer permission signal TB, holds the value of the A / D converter 521 at the time t2, and transfers the held value to the arithmetic unit 524. That is, the value transferred to the calculator 524 at the time point t2, which is the start time of the off signal, is a value corresponding to the field current value “b1”.
  • the operations of the voltage controller 510 and the field current measuring unit 520 at the time points t3 to t4, t4 to t5, and t5 to t6 are the operations at the time points t0 to t1, t1 to t2, and t2 to t3. It is the same.
  • the calculator 524 calculates the average value of the transferred field current value “b1” and the field current value “a2” at the time point t4. Then, the calculated average value of the field current is held from time t3 to time t5, that is, for one period of the drive signal, and the held value is used as the field current value. Output to 508.
  • the field current information transmission unit 508 has the field current value measured by the field current measurement unit 520, that is, the average value of the field current values “b0” and [a1], “b1” and “ Like the average value of “a2”, the switching period of the switching element, that is, the average value of the maximum and minimum currents of the field current for each period of the drive signal is regarded as the field current value, and external engine control is performed. Output to the unit.
  • the field current value transmitted from the field current information transmission unit 508 is read by the engine control unit 8 for optimally controlling the engine, transmission, etc., for example, from map data or the like to the driving torque of the in-vehicle AC generator 1. Used for engine control.
  • Embodiment 3 of the present invention described above embodies the following AC generator field current measurement method and AC generator control device.
  • a field current measurement method for measuring a value of the field current of an AC generator in which a field current is controlled by a switching operation of a switching element connected to a field coil An average value of the value of the field current at the start of the off state of the switching element and the value of the field current at the end of the off state of the switching element is calculated, The calculated average value is a measured value of the field current,
  • a field current measurement method for an AC generator According to the present invention, a more accurate field current value can be obtained by measuring and averaging the minimum / maximum values of the transient current due to the ON operation and OFF operation of the switching element.
  • measuring the current in the flyback circuit means measuring the discharge current of the field coil, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the shunt resistor can be eliminated from the path of the field coil and the switching element, so that the voltage drop due to the shunt resistor as a current sensor can be eliminated.
  • the voltage applied to the magnetic coil can be increased, and therefore the voltage utilization factor of the field coil can be increased.
  • the calculated average value is held for a predetermined period,
  • the held average value is a measured value of the field current in the predetermined period,
  • the field current measuring method for an AC generator as described in (9) or (10) above. According to the present invention, a more accurate field current value can be obtained by measuring and averaging the minimum / maximum values of the transient current due to the ON operation and OFF operation of the switching element.
  • the calculation of the average value is performed for each switching period consisting of an ON state and an OFF state of the switching element.
  • the field current measurement method for an AC generator according to any one of (9) to (11) above, wherein: According to the present invention, the calculated average value can be used as the measured value of the field current even during the OFF operation of the switching element, and a more accurate field current value can be obtained.
  • a control device for an AC generator configured such that a field current is controlled by a switching element connected in series to a field coil, A voltage controller that controls the switching operation of the switching element to control the output voltage of the AC generator; A field current measuring unit for measuring the value of the field current; A field current information transmission unit that transmits a field current value measured by the field current measurement unit to a control unit of an internal combustion engine that drives the AC generator; With The voltage control unit is configured to control a switching operation of the switching element based on a comparison between a reference voltage value set by a control unit of the internal combustion engine and an output voltage value of the AC generator; The field current measuring unit calculates an average value of the field current value at the start of the switching element in the off state and the field current value at the end of the switching element in the off state.
  • Measured field current Configured as An alternator control device characterized by the above. According to the present invention, it is possible to obtain a more accurate field current value by measuring and averaging the minimum / maximum values of the transient current due to the ON operation and the OFF operation of the switching element, and a more accurate AC generator. Can be controlled.
  • measuring the current in the flyback circuit means measuring the discharge current of the field coil, and the same effect as in the first embodiment can be obtained.
  • the shunt resistor can be eliminated from the path of the field coil and the switching element, so that the voltage drop due to the shunt resistor as a current sensor can be eliminated.
  • the voltage applied to the magnetic coil can be increased, and therefore the voltage utilization factor of the field coil can be increased.
  • the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.
  • the AC generator field current measuring method and AC generator control apparatus according to the present invention can be used in the field of AC generators, particularly in-vehicle AC generators driven by an internal combustion engine, and in the automobile industry. it can.

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Abstract

【課題】界磁電流をより精度よく測定することができる界磁電流測定方法、及び精度よく車両用交流発電機を制御することができる車両用交流発電機の制御装置を提供する。 【解決手段】界磁コイルに接続されたスイッチング素子のオン状態の開始時点に於ける前記界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オン状態の終了時点に於ける前記界磁電流の値との平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とする界磁電流測定方法。

Description

交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置
  この発明は、交流発電機の界磁電流を測定する界磁電流測定方法、及びその方法により測定した界磁電流に基づいて交流発電機を制御する交流発電機の制御装置に関するものである。
  車両に搭載された交流発電機に於いて、測定した界磁電流の値と車輌の運転状態に応じた界磁電流の指令値との偏差に基づいて界磁電流のフィードバック制御を行ない、交流発電機の最適な出力電圧制御を行うようにした技術が提案されている。更に、界磁電流の測定方法として、界磁電流を制御するチョッパ制御用のスイッチング素子のオン動作からオフ動作に移行する直前の界磁電流を電圧値に変換して測定する方法が提案されている。この従来の界磁電流測定方法は、具体的には、界磁電流により充電されるコンデンサの電圧値をピークホールドして記憶し、その記憶した電圧値を実界磁電流と見做して車両用交流発電機や内燃機関等の各種制御に使用するようにしている(例えば、特許文献1参照)。
特許第2651030号公報
  従来の界磁電流の測定方法によれば、界磁電流により充電されるコンデンサの電圧値をピークホールドして記憶し、その記憶した電圧値を実界磁電流と見做すようにしている。しかし、実際には、スイッチング素子のオフ動作中の界磁電流は低下しており、ピークホールドされた電圧値はその界磁電流の低下分を考慮した値ではないので、精度良く界磁電流を測定することができないという課題があった。
  又、従来の交流発電機の制御装置によれば、界磁電流により充電されるコンデンサの電圧値をピークホールドして記憶した電圧値を実界磁電流とみなして車両用交流発電機を制御するようにしているので、精度よく交流発電機を制御できないという課題があった。
  この発明は、従来の交流発電機の界磁電流測定方法に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、界磁電流を、より精度よく測定することができる界磁電流測定方法を提供することを目的とするものである。
  又、この発明は、従来の交流発電機の制御装置に於ける前述のような課題を解決するためになされたもので、より精度よく交流発電機を制御することができる交流発電機の制御装置を提供することを目的とするものである。
  この発明による交流発電機の測定方法は、
  界磁コイルに接続されたスイッチング素子のスイッチング動作により界磁電流が制御される交流発電機の前記界磁電流の値を測定する界磁電流測定方法であって、
  前記スイッチング素子のオン状態の開始時点に於ける前記界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オン状態の終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、
  前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とする、
ことを特徴とする。
  又、この発明による交流発電機の測定方法は、
  界磁コイルに接続されたスイッチング素子のスイッチング動作により界磁電流が制御される交流発電機の前記界磁電流の値を測定する界磁電流測定方法であって、
  前記スイッチング素子は、時間的に交互に変化する第1のレベルと第2のレベルを有する駆動信号が与えられ、前記駆動信号が前記第1のレベルのときにオン状態となり、前記駆動信号が前記第2のレベルのときにオフ状態となるようにスイッチング制御され、
  前記駆動信号の前記第1のレベルの開始時点から所定時間経過後に於ける前記界磁電流の値と、前記駆動信号の前記第1のレベルの終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、
  前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とする、
ことを特徴とする。
  更に、この発明による交流発電機の界磁電流測定方法は、
  界磁コイルに接続されたスイッチング素子のスイッチング動作により界磁電流が制御される交流発電機の前記界磁電流の値を測定する界磁電流測定方法であって、
  前記スイッチング素子のオフ状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オフ状態の終了時に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、
  前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とする、
ことを特徴とする交流発電機の界磁電流測定方法。
  この発明による交流発電機の制御装置は、
  界磁コイルに直列接続されたスイッチング素子により界磁電流が制御されるように構成された交流発電機の制御装置であって、
  前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御して前記交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、
  前記界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、
  前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部と、
を備え、
  前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、
  前記界磁電流計測ユニットは、前記スイッチング素子のオン状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オン状態の終了時に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とするように構成されている、
ことを特徴とする。
  又、この発明による交流発電機の制御装置は、
  界磁コイルに直列接続されたスイッチング素子により界磁電流が制御されるように構成された交流発電機の制御装置であって、
  前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御して前記交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、
  前記界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、
  前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部と、
を備え、
  前記スイッチング素子は、時間的に交互に変化する第1のレベルと第2のレベルを有する駆動信号が与えられ、前記駆動信号が前記第1のレベルのときにオン状態となり、前記駆動信号が前記第2のレベルのときにオフ状態となるように前記スイッチング動作が制御され、
  前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子の前記スイッチング動作を制御するように構成され、
  前記界磁電流計測ユニットは、前記駆動信号の前記第1のレベルの開始時点から所定時間経過後に於ける前記界磁電流の値と、前記駆動信号の前記第1のレベルの終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とするように構成されている、
ことを特徴とする交流発電機の制御装置。
  更に、この発明による交流発電機の制御装置は、
  界磁コイルに直列接続されたスイッチング素子により界磁電流が制御されるように構成された交流発電機の制御装置であって、
  前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御して前記交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、
  前記界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、
  前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部と、
を備え、
  前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、
  前記界磁電流計測ユニットは、前記スイッチング素子のオフ状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と前記スイッチング素子の前記オフ状態の終了時に於ける前記界磁電流の値との平均値を前記界磁電流の測定値とする、
ように構成されている、
ことを特徴とする。
  この発明による交流発電機の界磁電流測定方法によれば、スイッチング素子のオン状態の開始時点に於ける界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オン状態の終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とするようにしているので、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができる。
  又、この発明の界磁電流測定方法によれば、スイッチング素子は、時間的に交互に変化する第1のレベルと第2のレベルを有する駆動信号が与えられ、前記駆動信号が前記第1のレベルのときにオン状態となり、前記駆動信号が前記第2のレベルのときにオフ状態となるようにスイッチング制御され、前記駆動信号の前記第1のレベルの開始時点から所定時間経過後に於ける前記界磁電流の値と、前記駆動信号の前記第1のレベルの終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とするようにしているので、スイッチング素子の動作遅れをキャンセルすることができるので、高精度な界磁電流値を得ることができ、より正確な界磁電流値を得ることができる。
  更に、この発明による交流発電機の界磁電流測定方法によれば、スイッチング素子のオフ状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オフ状態の終了時に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とするようにしているので、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができる。
  この発明による交流発電機の制御装置によれば、スイッチング素子のスイッチング動作を制御して交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部とを備え、前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、前記界磁電流計測ユニットは、前記スイッチング素子のオン状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オン状態の終了時に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とするように構成されているので、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができ、より正確な交流発電機の制御を行なうことができる。
  又、この発明による交流発電機の制御装置によれば、スイッチング素子のスイッチング動作を制御して交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部とを備え、前記スイッチング素子は、時間的に交互に変化する第1のレベルと第2のレベルを有する駆動信号が与えられ、前記駆動信号が前記第1のレベルのときにオン状態となり、前記駆動信号が前記第2のレベルのときにオフ状態となるように前記スイッチング動作が制御され、前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子の前記スイッチング動作を制御するように構成され、前記界磁電流計測ユニットは、前記駆動信号の前記第1のレベルの開始時点から所定時間経過後に於ける前記界磁電流の値と、前記駆動信号の前記第1のレベルの終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とするように構成されているので、スイッチング素子の動作遅れをキャンセルすることができるので高精度な界磁電流値を得ることができ、より正確な界磁電流値を得ることができ、より正確な交流発電機の制御を行なうことができる。
  更に、この発明の交流発電機の界磁電流測定装置によれば、スイッチング素子のスイッチング動作を制御して交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部とを備え、前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、前記界磁電流計測ユニットは、前記スイッチング素子のオフ状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と前記スイッチング素子の前記オフ状態の終了時に於ける前記界磁電流の値との平均値を前記界磁電流の測定値とするように構成されているので、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができ、より正確な交流発電機の制御を行なうことができる。
この発明の実施の形態1による車両用交流発電機の制御装置を示す回路構成図である。 この発明の実施の形態1による車両用交流発電機の制御装置に於ける、電圧制御部、及び界磁電流計測部の詳細を示す回路構成図である。 この発明の実施の形態1による交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。 この発明の実施の形態2による交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置の動作を説明するための、スイッチング素子を駆動する駆動信号と、スイッチング素子の動作との関係を説明する波形図である。 この発明の実施の形態3による車両用交流発電機の制御装置を示す回路構成図である。 この発明の実施の形態3による車両用交流発電機の制御装置に於ける、電圧制御部、及び界磁電流計測部の詳細を示す回路構成図である。 この発明の実施の形態3による交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置の動作を説明するためのタイムチャートである。
実施の形態1.
  以下、この発明の実施の形態1による交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置について説明する。図1は、この発明の実施の形態1による車両用交流発電機の制御装置を示す回路構成図、図2は、この発明の実施の形態1による車両用交流発電機の制御装置に於ける、電圧制御部、及び界磁電流計測部の詳細を示す回路構成図である。図1に於いて、交流発電機1は、車輌のエンジン(図示せず)の出力軸にベルト(図示せず)を介して連結された回転子と、回転子の外周面に対して所定の空隙を介して対向する内周面を備えた固定子を備えている。
  三相Y結線された電機子コイル2は、固定子の内周面に形成された固定子スロット内に装着されている。回転子に装着された界磁コイル3は、前述の空隙を介して電機子コイル2に対向している。電機子コイル2は、界磁コイル3に発生した界磁磁束と鎖交することにより電圧を誘起し三相交流出力を発生する。
  6個のツェナーダイオード41により構成された三相全波整流回路4は、電機子コイル2の交流出力端子21に接続された交流入力端子42と、界磁コイル3の一端と車載バッテリ6の正極側端子に接続された正極側直流端子43と、車両のグランドレベル部位GNDに接続された負極側直流端子44とを備えている。
  交流発電機1の発電出力を制御する制御器としてのレギュレータ5は、界磁コイル3に直列接続されたパワートランジスタからなるスイッチング素子502のスイッチング動作により、界磁コイル3に流れる界磁電流を制御し、電機子コイル2に発生する三相交流出力を制御する。界磁コイル3に並列接続されたフライバックダイオード503は、スイッチング素子502のオフ時に界磁コイル3に蓄えられたエネルギーを吸収するフライバック回路を構成しており、スイッチング素子502のオフ時のサージを抑える動作を行なう。
  レギュレータ5は、更に、内部電源501と、スイッチング素子502と、フライバックダイオード503と、電流センサとしてのシャント抵抗504と、分圧抵抗505と、基準電圧発生器506と、比較器507と、界磁電流情報送信部508と、電圧制御部510と、界磁電流計測部520とを備えている。
  内部電源501は、車両のイグニッションスイッチ(以下、IGスイッチと称する)7を介して車載バッテリ6の正極側端子に接続されており、IGスイッチ7が閉じることにより車載バッテリ6から電力が供給され、レギュレータ5の内部電源として動作する。車載バッテリ6は、通常、鉛蓄電池により構成される。スイッチング素子502は、電圧制御部510からの駆動信号に基づいてスイッチング制御され、界磁コイル3に流れる界磁電流をチョッパ制御する。分圧抵抗505は、三相全波整流回路4の直流出力電圧、つまり車載交流発電機1の出力電圧を分圧して得た検出電圧値を比較器507の一方の入力端子に入力する。
  比較器507は、前述の検出電圧値と基準電圧発生器506から入力された基準電圧値とを比較し、基準電圧値より検出電圧値の方が低い場合はハイレベル信号(以下、Hi信号と称する)を出力し、検出電圧値の方が基準電圧値より高い場合はローレベル信号(以下、Lo信号と称する)を出力するように構成されている。基準電圧発生器506は、後述するエンジン制御ユニット8からの指令に基づいて基準電圧値を発生する。
  界磁電流計測部520は、シャント抵抗504の両端間の電圧値に基づいて後述するこの発明の実施の形態1による交流発電機の界磁電流測定方法により界磁電流の値を計測し、その計測した界磁電流値を界磁電流情報送信部508へ入力すると共に、電圧制御部510からの後述する転送許可信号を受けたとき、そのときの界磁電流値を保持する。
  電圧制御部510は、比較器507からのHi信号とLo信号とに基づいて、スイッチング素子502のスイッチング動作を制御する。界磁電流情報送信部508は、界磁電流計測部520が計測した界磁電流値を信号変換して外部のエンジン制御ユニッ8に出力する。界磁電流情報送信部508から送信された界磁電流値は、エンジン、トランスミッション等を最適に制御するためのエンジン制御ユニット8によって、例えばマップデータ等から車載交流発電機1の駆動トルクに読替えられ、エンジン制御に用いられる。
  電圧制御部510、及び界磁電流計測部520の構成の詳細は図2に示される。即ち図2に於いて、電圧制御部510は、界磁オン信号発生部511と、界磁オフ信号発生部512と、界磁デューティ出力部513とにより構成されている。界磁オン信号発生部511は、スイッチング素子502をハイアクティブ状態、即ち導通状態にするオン信号を界磁デューティ出力部513を介してスイッチング素子に与える。界磁オフ信号発生部512は、スイッチング素子502をローアクティブ状態、即ち非導通状態にするオフ信号を界磁デューティ出力部513を介してスイッチング素子に与える。界磁デューティ出力部513は、スイッチング素子502のドライバを兼ねている。
  界磁電流計測部520は、A/D変換器521と、第1のレジスタ522と、第2のレジスタ523と、演算器524とから構成されている。A/D変換器521は、シャント抵抗504の両端間のアナログ電圧値をデジタル電圧値に変換する。第1のレジスタ522は、界磁オン信号発生部511からの転送許可信号TAを受けたときのA/D変換器521の値を保持する。第2のレジスタ523は、界磁オフ信号発生部512からの転送許可信号TBを受けたときのA/D変換器521の値を保持する。演算器524は、第1のレジスタ522が保持している値と第2のレジスタ523が保持している値が入力され、それ等の値の平均値を演算する処理を行ない、その演算した平均値を界磁電流情報送信部508へ送信するように構成されている。
  次に、以上のように構成されたこの発明の実施の形態1による車両用交流発電機の制御装置の動作、及び交流発電機の界磁電流測定方法について、タイムチャートを用いて説明する。図3は、この発明の実施の形態1による交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置の動作を説明するためのタイムチャートであり、(A)は界磁コイル駆動信号波形、(B)は界磁電流波形、(C)は界磁電流データ処理の状況を示している。図1から図3に於いて、先ず、車輌のIGスイッチ7がオンにされると、レギュレータ5内の内部電源501が作動し、レギュレータ5内に電源が供給され動作可能な状態となり、車両用交流発電機1がエンジンにより駆動されることで発電が開始される。
  今、時点t1に於いて、比較器507の一方の入力端子に入力された車両用交流発電機1の出力電圧に対応した検出電圧値が、基準電圧発生器から比較器507の他方の入力端子に入力されている基準電圧値よりも低いとすると、比較器507は、Hi信号を発生し電圧制御部510に入力する。
電圧制御部510に於ける界磁オン信号発生部511は、入力されたHi信号を受けて図3の(A)に示すオン信号を界磁デューティ出力部513を介してスイッチング素子502に与え、スイッチング素子502をオンとする。これにより、時点t1に於いて界磁コイル3に図3の(B)に示す界磁電流が流れはじめる。オン信号の開始時点である時点t1での界磁電流の値は、「a1」であるが、時間の経過と共に次第に増加する。
  又、時点t1に於いて、界磁オン信号発生部511は、転送許可信号TAを第1のレジスタ522に与える。第1のレジスタ522は、この転送許可信号TAを受けて時点t1に於けるA/D変換器521の値を保持すると共に、その保持した値を演算器524へ転送する。つまり、時点t1に於いて演算器524へ転送される値は、界磁電流値「a1」に相当する値となる。
  次に、時点t2に於いて、比較器507の一方の入力端子に入力された車両用交流発電機1の出力電圧に対応した検出電圧値が、基準電圧発生器から比較器507の他方の入力端子に入力されている基準電圧値よりも高くなったとすると、比較器507は、Lo信号を発生し電圧制御部510に入力する。電圧制御部510に於ける界磁オフ信号発生部512は、入力されたLo信号を受けて図3の(A)に示す時点t2でオフ信号を界磁デューティ出力部513を介してスイッチング素子502に与え、スイッチング素子502をオフとする。これにより、界磁電流は、界磁コイル3とフライバックダイオード503を還流し、図3の(B)に示すようにオン信号の終了時点である時点t2に於ける「b1」の値から時間の経過と共に次第に減少する。
  又、時点t2に於いて、界磁オフ信号発生部512は、転送許可信号TBを第1のレジスタ522に与える。第1のレジスタ522は、この転送許可信号TBを受けて、時点t2に於けるA/D変換器521の値を保持すると共に、その保持した値を演算器524へ転送する。つまり、時点t2に於いて演算器524へ転送される値は、界磁電流値「b1」に相当する値となる。
  演算器524は、前述の転送された界磁電流値「a1」と界磁電流値「b1」との平均値を時点t2で演算する。そして、その演算した界磁電流の平均値を時点t2から時点t4までの間、つまり駆動信号の1周期の間、保持すると共に、その保持した値を界磁電流値として界磁電流情報送信回路508に出力する。
  次に、時点t3に於いて、再び、検出電圧値が、基準電圧値よりも低くなったとすると、比較器507からのHi信号に基づいて界磁オン信号発生部511からオン信号が発生し、スイッチング素子502がオンとなる。これにより、前述の時点t1の場合と同様に、オン信号の開始時点である時点t3に於いて界磁コイル3に図3の(B)に示す「a2」の値の界磁電流が流れはじめ、時間の経過と共に次第に増加する。以降、時点t3~t4、t4~t5に於ける電圧制御部510と界磁電流計測部520の動作は、前述の時点t1~t2、t2~t3に於ける動作と同様である。
  演算器524は、前述の転送された界磁電流値「a2」と界磁電流値「b2」との平均値を時点t4で演算する。そして、その演算した界磁電流の平均値を時点t4から時点t6までの間、つまり駆動信号の次の1周期の間保持すると共に、その保持した値を界磁電流値として界磁電流情報送信回路508に出力する。
  前述のように、界磁電流情報送信部508は、界磁電流計測部520が計測した界磁電流値、即ち界磁電流値「a1」と[b1]との平均値、「a2」と「b2」との平均値のように、スイッチング素子のスイッチング周期、つまり駆動信号の周期毎に、界磁電流の最大電流と最小電流の平均値を界磁電流値と見做して外部のエンジン制御ユニットに出力する。界磁電流情報送信部508から送信された界磁電流値は、エンジン、トランスミッション等を最適に制御するためのエンジン制御ユニット8によって、例えばマップデータ等から車載交流発電機1の駆動トルクに読替えられ、エンジン制御に用いられる。
  以上述べたこの発明の実施の形態1は、以下の交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置を具体化したものである。
(1)界磁コイルに接続されたスイッチング素子のスイッチング動作により界磁電流が制御される交流発電機の前記界磁電流の値を測定する界磁電流測定方法であって、
  前記スイッチング素子のオン状態の開始時点に於ける界磁電流の値と前記スイッチング素子の前記オン状態の終了時点に於ける界磁電流の値との平均値を演算し、この演算した平均値を界磁電流の測定値とすることを特徴とする交流発電機の界磁電流測定方法。
  この発明によれば、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができる。
(2)前記界磁コイルに並列接続されたフライバックダイオードを備え、
  前記スイッチング素子は、前記界磁コイルと前記フライバックダイオードとの並列回路に直列に接続されており、
  前記平均値を演算するための前記界磁電流の値は、前記スイッチング素子に流れる電流に基づく値である、
ことを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の交流発電機の界磁電流測定方法。
  この発明によれば、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができる。
(3)前記演算された平均値は、所定期間保持され、
  前記保持された平均値を、前記所定期間に於ける前記界磁電流の測定値とする、
ことを特徴とする上記(1)又は(2)に記載の交流発電機の界磁電流測定方法。
  この発明によれば、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができる。
(4)前記平均値の演算は、前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態とからなるスイッチング周期毎に行なわれる、
ことを特徴とする上記(1)から(3)のうちの何れか一つに記載の交流発電機の界磁電流測定方法。
  この発明によれば、スイッチング素子のオフ動作中に於いても、演算した平均値を界磁電流の測定値として用いることができ、より正確な界磁電流値を得ることができる。
(5)界磁コイルに直列接続されたスイッチング素子により界磁電流が制御されるように構成された交流発電機の制御装置であって、
  前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御して前記交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、
  前記界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、
  前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部と、
を備え、
  前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、
  前記界磁電流計測ユニットは、前記スイッチング素子のオン状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オン状態の終了時に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とするように構成されている、
ことを特徴とする交流発電機の制御装置。
  この発明によれば、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができ、より正確な交流発電機の制御を行なうことができる。
(6)前記界磁コイルに並列接続されたフライバックダイオードを備え、
  前記スイッチング素子は、前記界磁コイルと前記フライバックダイオードとの並列回路に直列に接続されており、
  前記平均値を演算するための前記界磁電流の値は、前記スイッチング素子に流れる電流に基づく値である、
ことを特徴とする上記(4)又は(5)に記載の交流発電機の制御装置。
  この発明によれば、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができ、より正確な交流発電機の制御を行なうことができる。
実施の形態2.
  前述の実施の形態1では、界磁コイル3を駆動するスイッチング素子502の駆動信号の第1のレベルであるONレベルと、第2のレベルであるOFFレベルとの相互間のレベル変化に基づいて界磁電流を測定する場合について述べたが、通常、スイッチング素子の動作は駆動信号のレベル変化に対して遅れを生じる。
  図4は、スイッチング素子を駆動する駆動信号と、スイッチング素子の動作との関係を説明する波形図であり、(A)は界磁デューティ出力部513から出力される駆動信号の波形、(B)はスイッチング素子の動作波形を示す。即ち、図4に示すように、駆動信号がオンレベルとなってもスイッチング素子502は、遅れ時間tの後にオン状態となる。これは、スイッチング素子502を構成するMOS型電界効果型トランジスタ(MOSFET)のゲート容量による物理的な遅れと、そのスィッチサージ低減を目的としてdi/dtを抑えるために緩やかに動作させる意図的な遅れによるものである。従って、駆動信号のオンレベルに連動して界磁電流を計測するとスイッチング素子502が確実にオン状態となっていないので正確な電流値が計測できない問題がある。
  そこで、この発明の実施の形態2による交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置では、駆動信号のオンレベルへの変化から所定時間tだけ遅れたポイントでA/D変換器521の出力値を第1のレジスタ522に保持させるように、転送許可信号TAを第1のレジスタ522に与えるようにしたものである。この実施の形態2に於ける構成は、図1及び図2と同様である。
  以上述べたこの発明の実施の形態2による交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置は、以下の発明を具体化したものである。
(7)界磁コイルに接続されたスイッチング素子のスイッチング動作により界磁電流が制御される交流発電機の前記界磁電流の値を測定する界磁電流測定方法であって、
  前記スイッチング素子は、時間的に交互に変化する第1のレベルと第2のレベルを有する駆動信号が与えられ、前記駆動信号が前記第1のレベルのときにオン状態となり、前記駆動信号が前記第2のレベルのときにオフ状態となるようにスイッチング制御され、
  前記駆動信号の前記第1のレベルの開始時点から所定時間経過後に於ける前記界磁電流の値と、前記駆動信号の前記第1のレベルの終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、
  前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とする、
ことを特徴とする交流発電機の界磁電流測定方法。
  この発明によれば、駆動信号が前記第1のレベルの開始時点から所定時間経過後に於ける前記界磁電流の値と、前記駆動信号が前記第1のレベルの終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算することで、スイッチング素子の動作遅れをキャンセルすることができるので高精度な界磁電流値を得ることができ、より正確な界磁電流値を得ることができる。
(8)界磁コイルに直列接続されたスイッチング素子により界磁電流が制御されるように構成された交流発電機の制御装置であって、
  前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御して前記交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、
  前記界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、
  前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部と、
を備え、
  前記スイッチング素子は、時間的に交互に変化する第1のレベルと第2のレベルを有する駆動信号が与えられ、前記駆動信号が前記第1のレベルのときにオン状態となり、前記駆動信号が前記第2のレベルのときにオフ状態となるように前記スイッチング動作が制御され、
  前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子の前記スイッチング動作を制御するように構成され、
  前記界磁電流計測ユニットは、前記駆動信号の前記第1のレベルの開始時点から所定時間経過後に於ける前記界磁電流の値と、前記駆動信号の前記第1のレベルの終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とするように構成されている、
ことを特徴とする交流発電機の制御装置。
  この発明によれば、駆動信号の前記第1のレベルの開始時点から所定時間経過後に於ける前記界磁電流の値と、前記駆動信号の前記第1のレベルの終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算することで、スイッチング素子の動作遅れをキャンセルすることができるので高精度な界磁電流値を得ることができ、より正確な界磁電流値を得ることができ、より正確な交流発電機の制御を行なうことができる。
実施の形態3.
  次にこの発明の実施の形態3による交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置について説明する。図5は、この発明の実施の形態3による車両用交流発電機の制御装置を示す回路構成図である。図6はこの発明の実施の形態3による車両用交流発電機の制御装置に於ける、電圧制御部、及び界磁電流計測部の詳細を示す回路構成図である。図5及び図6に示すこの発明の実施の形態3と、前述の図1及び図2に示すこの発明の実施の形態1との相違点は、実施の形態1では、シャント抵抗504は界磁コイルのフライバック回路の外側でスイッチング素子502に直列に接続されていたが、実施の形態3では、シャント抵抗504は、界磁コイルのフライバック回路内でフライバックダイオード503に直列に接続されている点である。図5及び図6に於けるその他の回路的な構成は、実施の形態1の場合に於ける図1と同様である。
  次に、以上のように構成されたこの発明の実施の形態3による車両用交流発電機の制御装置の動作、及び交流発電機の界磁電流測定方法について、タイムチャートを用いて説明する。図7は、この発明の実施の形態2による交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置の動作を説明するためのタイムチャートであり、(A)は界磁コイル駆動信号波形、(B)は界磁電流波形、(C)は界磁電流データ処理の状況を示している。図5から図7に於いて、先ず、車輌のIGスイッチ7がオンにされると、レギュレータ5内の内部電源501が作動し、レギュレータ5内に電源が供給され動作可能な状態となり、車両用交流発電機1がエンジンにより駆動されることで発電が開始される。
  いま、時点t0に於いて、比較器507の一方の入力端子に入力された車両用交流発電機1の出力電圧に対応した検出電圧値が、基準電圧発生器から比較器507の他方の入力端子に入力されている基準電圧値よりも高いとすると、比較器507は、Lo信号を発生し電圧制御部510に入力する。電圧制御部510に於ける界磁オフ信号発生部512は、入力されたLo信号を受けて図3の(A)に示すオフ信号を界磁デューティ出力部513を介してスイッチング素子502に与え、スイッチング素子502をオフとする。これにより、時点t0に於いて、界磁電流は、界磁コイル3とフライバックダイオード503を還流し、図3の(B)に示すようにオフ信号の開始時点である時点t0に於ける「b0」の値から時間の経過と共に次第に減少する。
  又、時点t0に於いて、界磁オフ信号発生部512は、転送許可信号TBを第2のレジスタ523に与える。第2のレジスタ523は、この転送許可信号TBを受けて時点t0に於けるA/D変換器521の値を保持すると共に、その保持した値を演算器524へ転送する。つまり、オフ信号開始時点である時点t0に於いて演算器524へ転送される値は、界磁電流値「b0」に相当する値となる。
  次に、時点t1に於いて、比較器507の一方の入力端子に入力された車両用交流発電機1の出力電圧に対応した検出電圧値が、基準電圧発生器から比較器507の他方の入力端子に入力されている基準電圧値よりも低くなったとすると、比較器507は、Hi信号を発生し電圧制御部510に入力する。電圧制御部510に於ける界磁オン信号発生部511は、入力されたHi信号を受けて図3の(A)に示すオフ信号終了時点である時点t1でオン信号を界磁デューティ出力部513を介してスイッチング素子502に与え、スイッチング素子502をオンとする。
  又、オフ信号終了時点である時点t1に於いて、界磁オン信号発生部511は、転送許可信号TAを第1のレジスタ522に与える。第1のレジスタ522は、この転送許可信号TAを受けて、時点t1に於けるA/D変換器521の値を保持すると共に、その保持した値を演算器524へ転送する。つまり、オフ信号終了時点である時点t1に於いて演算器524へ転送される値は、界磁電流値「a1」に相当する値となる。
  演算器524は、前述の転送された界磁電流値「b0」と界磁電流値「a1」との平均値を時点t1で演算する。そして、その演算した界磁電流の平均値を時点t1から時点t3までの間保持すると共に、その保持した値を界磁電流値として界磁電流情報送信回路508に出力する。
  時点t2に於いて、再び、検出電圧値が、基準電圧値よりも高くなったとすると、比較器507からのLo信号に基づいて界磁オフ信号発生部512からオフ信号が発生し、スイッチング素子502がオフとなる。これにより、前述の時点t0の場合と同様に、オフ信号の開始時点である時点t2に於いて、界磁電流は、界磁コイル3とフライバックダイオード503を還流し、図3の(B)に示すようにオフ信号の開始時点である時点t2に於ける「b1」の値から時間の経過と共に次第に減少する。
  又、時点t2に於いて、界磁オフ信号発生部512は、転送許可信号TBを第2のレジスタ523に与える。第2のレジスタ523は、この転送許可信号TBを受けて時点t2に於けるA/D変換器521の値を保持すると共に、その保持した値を演算器524へ転送する。つまり、オフ信号開始時点である時点t2に於いて演算器524へ転送される値は、界磁電流値「b1」に相当する値となる。以降、時点t3~t4、t4~t5、t5~t6に於ける電圧制御部510と界磁電流計測部520の動作は、前述の時点t0~t1、t1~t2、t2~t3に於ける動作と同様である。
  演算器524は、前述の転送された界磁電流値「b1」と界磁電流値「a2」との平均値を時点t4で演算する。そして、その演算した界磁電流の平均値を時点t3から時点t5までの間、つまり駆動信号の1周期の間、保持すると共に、その保持した値を界磁電流値として界磁電流情報送信回路508に出力する。
  前述のように、界磁電流情報送信部508は、界磁電流計測部520が計測した界磁電流値、即ち界磁電流値「b0」と[a1]との平均値、「b1」と「a2」との平均値のように、スイッチング素子のスイッチング周期、つまり駆動信号の周期毎の界磁電流の最大電流と最小電流の平均値を、界磁電流値と見做して外部のエンジン制御ユニットに出力する。界磁電流情報送信部508から送信された界磁電流値は、エンジン、トランスミッション等を最適に制御するためのエンジン制御ユニット8によって、例えばマップデータ等から車載交流発電機1の駆動トルクに読替えられ、エンジン制御に用いられる。
  以上述べたこの発明の実施の形態3は、以下の交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置を具体化したものである。
(9)界磁コイルに接続されたスイッチング素子のスイッチング動作により界磁電流が制御される交流発電機の前記界磁電流の値を測定する界磁電流測定方法であって、
  前記スイッチング素子のオフ状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オフ状態の終了時に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、
  前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とする、
ことを特徴とする交流発電機の界磁電流測定方法。
  この発明によれば、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができる。
(10)前記界磁コイルに並列接続されたフライバックダイオードを備え、
  前記スイッチング素子は、前記界磁コイルと前記フライバックダイオードとの並列回路に直列に接続されており、
  前記平均値を演算するための前記界磁電流の値は、前記フライバックダイオードに流れる電流に基づく値である、
ことを特徴とする上記(9)に記載の交流発電機の界磁電流測定方法。
  この発明によれば、フライバック回路中の電流を計測することは界磁コイルの放電電流を計測することを意味し、実施の形態1と同一の効果を得ることができる。又、フライバック回路中にシャント抵抗を配置することで、界磁コイルとスイッチング素子の経路からシャント抵抗を排除することができるので、電流センサとしてのシャント抵抗による電圧ドロップを除くことができ、界磁コイルへの印加電圧を上げることができ、従って、界磁コイルの電圧利用率を上げることができる。
(11)前記演算された平均値は、所定期間保持され、
  前記保持された平均値を、前記所定期間に於ける前記界磁電流の測定値とする、
ことを特徴とする上記(9)又は(10)に記載の交流発電機の界磁電流測定方法。
  この発明によれば、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができる。
(12)前記平均値の演算は、前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態とからなるスイッチング周期毎に行なわれる、
ことを特徴とする上記(9)から(11)のうちの何れか一つに記載の交流発電機の界磁電流測定方法。
  この発明によれば、スイッチング素子のオフ動作中に於いても、演算した平均値を界磁電流の測定値として用いることができ、より正確な界磁電流値を得ることができる。
(13)界磁コイルに直列接続されたスイッチング素子により界磁電流が制御されるように構成された交流発電機の制御装置であって、
  前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御して前記交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、
  前記界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、
  前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部と、
を備え、
  前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、
  前記界磁電流計測ユニットは、前記スイッチング素子のオフ状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と前記スイッチング素子の前記オフ状態の終了時に於ける前記界磁電流の値との平均値を前記界磁電流の測定値とする、
ように構成されている、
ことを特徴とする交流発電機の制御装置。
  この発明によれば、スイッチング素子のオン動作及びオフ動作による過渡電流の最小/最大値を測定し平均化することにより、より正確な界磁電流値を得ることができ、より正確な交流発電機の制御を行なうことができる。
(14)前記界磁コイルに並列接続されたフライバックダイオードを備え、
  前記スイッチング素子は、前記界磁コイルと前記フライバックダイオードとの並列回路に直列に接続されており、
  前記平均値を演算するための前記界磁電流の値は、前記フライバックダイオードに流れる電流に基づく値である、
ことを特徴とする上記(13)に記載の交流発電機の制御装置。
  この発明によれば、フライバック回路中の電流を計測することは界磁コイルの放電電流を計測することを意味し、実施の形態1と同一の効果を得ることができる。又、フライバック回路中にシャント抵抗を配置することで、界磁コイルとスイッチング素子の経路からシャント抵抗を排除することができるので、電流センサとしてのシャント抵抗による電圧ドロップを除くことができ、界磁コイルへの印加電圧を上げることができ、従って、界磁コイルの電圧利用率を上げることができる。
  尚、この発明は、その発明の範囲内に於いて、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
  この発明による交流発電機の界磁電流測定方法、及び交流発電機の制御装置は、交流発電機、特に内燃機関により駆動される車載交流発電機の分野、ひいては自動車産業の分野に利用することができる。
1  交流発電機、2  電機子コイル、3  界磁コイル、
4三相全波整流回路、41  ツェナーダイオード、
42  交流入力端子、43  正極側直流端子、
44  負極側直流端子、5  レギュレータ、
501  内部電源、502  スイッチング素子、
503  フライバックダイオード、504  シャント抵抗、
505  分圧抵抗、506  基準電圧発生器、
507  比較器、508  界磁電流情報送信部、
510  電圧制御部、511  界磁オン信号発生部、
512  界磁オフ信号発生部、
513  界磁デューティ出力部、520  界磁電流計測部、
521  A/D変換器、522  第1のレジスタ、
523  第2のレジスタ、524  演算器、6  車載バッテリ、
7  イグニッションスイッチ、8  エンジン制御ユニット。

Claims (12)

  1.   界磁コイルに接続されたスイッチング素子のスイッチング動作により界磁電流が制御される交流発電機の前記界磁電流の値を測定する界磁電流測定方法であって、
      前記スイッチング素子のオン状態の開始時点に於ける前記界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オン状態の終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、
      前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とする、
    ことを特徴とする交流発電機の界磁電流測定方法。
  2.   界磁コイルに接続されたスイッチング素子のスイッチング動作により界磁電流が制御される交流発電機の前記界磁電流の値を測定する界磁電流測定方法であって、
      前記スイッチング素子は、時間的に交互に変化する第1のレベルと第2のレベルを有する駆動信号が与えられ、前記駆動信号が前記第1のレベルのときにオン状態となり、前記駆動信号が前記第2のレベルのときにオフ状態となるようにスイッチング制御され、
      前記駆動信号の前記第1のレベルの開始時点から所定時間経過後に於ける前記界磁電流の値と、前記駆動信号の前記第1のレベルの終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、
      前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とする、
    ことを特徴とする交流発電機の界磁電流測定方法。
  3.   前記界磁コイルに並列接続されたフライバックダイオードを備え、
      前記スイッチング素子は、前記界磁コイルと前記フライバックダイオードとの並列回路に直列に接続されており、
      前記平均値を演算するための前記界磁電流の値は、前記スイッチング素子に流れる電流に基づく値である、
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の交流発電機の界磁電流測定方法。
  4.   界磁コイルに接続されたスイッチング素子のスイッチング動作により界磁電流が制御される交流発電機の前記界磁電流の値を測定する界磁電流測定方法であって、
      前記スイッチング素子のオフ状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オフ状態の終了時に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、
      前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とする、
    ことを特徴とする交流発電機の界磁電流測定方法。
  5.   前記界磁コイルに並列接続されたフライバックダイオードを備え、
      前記スイッチング素子は、前記界磁コイルと前記フライバックダイオードとの並列回路に直列に接続されており、
      前記平均値を演算するための前記界磁電流の値は、前記フライバックダイオードに流れる電流に基づく値である、
    ことを特徴とする請求項4に記載の交流発電機の界磁電流測定方法。
  6.   前記演算された平均値は、所定期間保持され、
      前記保持された平均値を、前記所定期間に於ける前記界磁電流の測定値とする、
    ことを特徴とする請求項1から請求項5のうちの何れか一項に記載の交流発電機の界磁電流測定方法。
  7.   前記平均値の演算は、前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態とからなるスイッチング周期毎に行なわれる、
    ことを特徴とする請求項1から請求項6のうちの何れか一項に記載の交流発電機の界磁電流測定方法。
  8.   界磁コイルに直列接続されたスイッチング素子により界磁電流が制御されるように構成された交流発電機の制御装置であって、
      前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御して前記交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、
      前記界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、
      前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部と、
    を備え、
      前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、
      前記界磁電流計測ユニットは、前記スイッチング素子のオン状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と、前記スイッチング素子の前記オン状態の終了時に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とするように構成されている、
    ことを特徴とする交流発電機の制御装置。
  9.   界磁コイルに直列接続されたスイッチング素子により界磁電流が制御されるように構成された交流発電機の制御装置であって、
      前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御して前記交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、
      前記界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、
      前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部と、
    を備え、
      前記スイッチング素子は、時間的に交互に変化する第1のレベルと第2のレベルを有する駆動信号が与えられ、前記駆動信号が前記第1のレベルのときにオン状態となり、前記駆動信号が前記第2のレベルのときにオフ状態となるように前記スイッチング動作が制御され、
      前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子の前記スイッチング動作を制御するように構成され、
      前記界磁電流計測ユニットは、前記駆動信号の前記第1のレベルの開始時点から所定時間経過後に於ける前記界磁電流の値と、前記駆動信号の前記第1のレベルの終了時点に於ける前記界磁電流の値と、の平均値を演算し、前記演算した平均値を前記界磁電流の測定値とするように構成されている、
    ことを特徴とする交流発電機の制御装置。
  10.   前記界磁コイルに並列接続されたフライバックダイオードを備え、
      前記スイッチング素子は、前記界磁コイルと前記フライバックダイオードとの並列回路に直列に接続されており、
      前記平均値を演算するための前記界磁電流の値は、前記スイッチング素子に流れる電流に基づく値である、
    ことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載の交流発電機の制御装置。
  11.   界磁コイルに直列接続されたスイッチング素子により界磁電流が制御されるように構成された交流発電機の制御装置であって、
      前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御して前記交流発電機の出力電圧を制御する電圧制御部と、
      前記界磁電流の値を計測する界磁電流計測部と、
      前記界磁電流計測部により計測された界磁電流値を、前記交流発電機を駆動する内燃機関の制御ユニットに送信する界磁電流情報送信部と、
    を備え、
      前記電圧制御部は、前記内燃機関の制御ユニットにより設定される基準電圧値と前記交流発電機の出力電圧値との比較に基づいて前記スイッチング素子のスイッチング動作を制御するように構成され、
      前記界磁電流計測ユニットは、前記スイッチング素子のオフ状態の開始時に於ける前記界磁電流の値と前記スイッチング素子の前記オフ状態の終了時に於ける前記界磁電流の値との平均値を前記界磁電流の測定値とする、
    ように構成されている、
    ことを特徴とする交流発電機の制御装置。
  12.   前記界磁コイルに並列接続されたフライバックダイオードを備え、
      前記スイッチング素子は、前記界磁コイルと前記フライバックダイオードとの並列回路に直列に接続されており、
      前記平均値を演算するための前記界磁電流の値は、前記フライバックダイオードに流れる電流に基づく値である、
    ことを特徴とする請求項11に記載の交流発電機の制御装置。
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