專利名稱：同步發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置的制作方法
技術(shù)術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種同步發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出控制裝置，特別涉及一種低旋轉(zhuǎn)區(qū)域內(nèi)發(fā)電量增大的同步發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出控制裝置。
一般的發(fā)電機(jī)中設(shè)有限制輸出電壓的穩(wěn)壓器，使發(fā)電電能不超過(guò)所定值，通過(guò)該穩(wěn)壓器可停止發(fā)電。由于發(fā)電停止會(huì)使引擎上的負(fù)荷產(chǎn)生變化，特別是在低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，會(huì)使引擎的旋轉(zhuǎn)變得不穩(wěn)定。而且如果發(fā)電量過(guò)大，在低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，由于摩擦力增大，對(duì)引擎的旋轉(zhuǎn)的影響也很大。
本發(fā)明的目的在于提供一種同步發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置，在低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，它可增大發(fā)電電能，并且不會(huì)使引擎的旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。
采用第一個(gè)特征，通過(guò)在定子線圈中進(jìn)行滯后角通電，可增大發(fā)電的輸出。而且，由于該滯后角通電是將輸出電壓控制為比穩(wěn)壓器的額定電壓低的設(shè)定的電壓控制值，因此在低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，不啟動(dòng)穩(wěn)壓器工作即可穩(wěn)定地增大發(fā)電量。
本發(fā)明的第二個(gè)特征是在前述滯后角通電，將通電滯后角的量維持在預(yù)定值上，通過(guò)改變通電負(fù)荷，將前述輸出電壓控制為前述預(yù)定的電壓控制值。
而且，本發(fā)明的第三個(gè)特征是前述電壓控制值設(shè)有預(yù)定的幅度，當(dāng)前述輸出電壓達(dá)到該幅度的最大值時(shí)，稍微地減小前述通電負(fù)荷，當(dāng)前述輸出電壓小于該幅度的最小值時(shí)，稍微地增大前述通電負(fù)荷，第四個(gè)特征是前述通電負(fù)荷是對(duì)應(yīng)于前述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速而確定的。
采用第二～第四個(gè)特征，由于滯后角的定時(shí)是固定的，因此容易調(diào)整發(fā)電量，可提高調(diào)整的精度。
圖2是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例所述的啟動(dòng)裝置兼發(fā)電機(jī)的剖視圖。
圖3是帶有本發(fā)明的輸出控制裝置的自動(dòng)兩輪車的主要部件的電裝系統(tǒng)圖。
圖4是表示ACG通電控制時(shí)的引擎轉(zhuǎn)速和發(fā)電電流之間關(guān)系的圖。
圖5是表示滯后角發(fā)電區(qū)域中電瓶電壓的變化的圖。
圖6是表示輸出控制裝置的處理的流程圖。
圖7是表示ACG通電控制時(shí)的定子線圈的相電流和轉(zhuǎn)子角度傳感器的輸出的時(shí)刻的圖。
圖8是以引擎的轉(zhuǎn)速為參數(shù)的通電負(fù)荷的表格。
安裝外轉(zhuǎn)子60，使襯套部60a的內(nèi)周嵌合在曲軸201的前端錐部上，并貫通襯套部60a的中心，用旋入曲軸201的端部螺孔中的螺栓253來(lái)固定。設(shè)置在外轉(zhuǎn)子60的內(nèi)周側(cè)的定子50通過(guò)螺栓279固定在曲軸箱202上。螺栓246將風(fēng)扇280固定在外轉(zhuǎn)子60上。與風(fēng)扇280相鄰地設(shè)有散熱器282，散熱器282被風(fēng)扇罩281蓋住。
傳感器殼體28嵌入定子50的內(nèi)周中，在該傳感器殼體28內(nèi)，沿外轉(zhuǎn)子60的輪轂的外周等間距地設(shè)有轉(zhuǎn)子角度傳感器(磁極傳感器)29和脈沖傳感器(點(diǎn)火脈沖)30。轉(zhuǎn)子角度傳感器29是用于對(duì)ACG1的定子線圈進(jìn)行通電控制的部件，是分別對(duì)應(yīng)ACG1的U相、V相、W相中的每一個(gè)而設(shè)置的。另一方面，點(diǎn)火傳感器30是用于控制引擎的點(diǎn)火的部件，只設(shè)有一個(gè)。轉(zhuǎn)子角度傳感器29和點(diǎn)火脈沖30由霍爾集成電路(IC)或抗磁(MR)元件構(gòu)成均可。
轉(zhuǎn)子角度傳感器29和點(diǎn)火脈沖30的導(dǎo)線連接到基板31上，進(jìn)而將電氣配線32固定在基板31上。在外轉(zhuǎn)子60的襯套部60a的外圓周部嵌入兩段充磁的磁環(huán)33，以便分別向轉(zhuǎn)子角度傳感器29和點(diǎn)火脈沖30施加磁力作用。
將與定子50的磁極相對(duì)應(yīng)、且在圓周方向上以30°的間隔交互排列的N極和S極形成在磁環(huán)33的與轉(zhuǎn)子角度傳感器29相對(duì)應(yīng)的那一部分的充磁帶上，與點(diǎn)火脈沖30相對(duì)應(yīng)的磁環(huán)33的另一部分著磁帶上在圓周方向的一個(gè)地方15°至40°的范圍內(nèi)形成有充磁部。
上述構(gòu)成的ACG1在啟動(dòng)時(shí)可作為同步馬達(dá)、由電瓶供給的電流驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸201并啟動(dòng)引擎，與此同時(shí)，ACG1在啟動(dòng)后還可作為同步發(fā)電機(jī)，輸出的電流給電瓶充電，并且還可向各電裝部供給電流。
圖3是帶有ACG1的輸出控制裝置的自動(dòng)兩輪車的主要部件的電裝系統(tǒng)圖。在該圖中，ECU3上設(shè)有對(duì)ACG1所生成的三相交流電進(jìn)行整流的全波整流器4和用于將全波整流器4的輸出限制在預(yù)定的額定電壓(額定工作電壓例如14.5V)的穩(wěn)壓器5。而且，ECU3帶有發(fā)電控制部6，當(dāng)引擎的轉(zhuǎn)速處于預(yù)定的低旋轉(zhuǎn)區(qū)域(下稱“發(fā)電控制區(qū)域”)時(shí)，該發(fā)電控制部6進(jìn)行控制，增加發(fā)電量。此外，發(fā)電控制部6可實(shí)現(xiàn)CPU的功能。前述轉(zhuǎn)子角度傳感器29和點(diǎn)火脈沖30也連接在ECU3上，其檢測(cè)信號(hào)被輸入ECU3中。
導(dǎo)火線圈21連接在ECU3上，導(dǎo)火線圈21的二次側(cè)連接有點(diǎn)火火花塞22。節(jié)流閥傳感器23、燃料傳感器24、座椅開(kāi)關(guān)25、怠速開(kāi)關(guān)26、冷卻水溫傳感器27均與ECU3連接，從各部件輸出的檢測(cè)信號(hào)被輸入ECU3。
且啟動(dòng)繼電器34、啟動(dòng)開(kāi)關(guān)35、停止開(kāi)關(guān)36，37、備用指示器38、燃料指示器39、速度傳感器40、自動(dòng)バイスタ41、及車頭燈42均連接在ECU3上。車頭燈42上設(shè)有減光轉(zhuǎn)換器43。
電瓶2通過(guò)主保險(xiǎn)絲44和主開(kāi)關(guān)45向上述各部件供給電流。而電瓶2的回路既可以通過(guò)啟動(dòng)繼電器34直接連接到ECU3上，另一方面也可以不通過(guò)主開(kāi)關(guān)45，只通過(guò)主保險(xiǎn)絲44而直接連接到ECU3上。
上述發(fā)電控制部6除了通?？刂瓢l(fā)電量(電壓)的功能以外，根據(jù)本發(fā)明還具有對(duì)于前述ACG1的各相定子線圈，從電瓶2滯后角通電，以增加發(fā)電量(下稱“ACG通電控制”)的功能。由此，所謂滯后角通電就是指根據(jù)前述轉(zhuǎn)子角度傳感器29檢測(cè)出的前述充磁帶33的磁極變化時(shí)的檢測(cè)信號(hào)，延遲預(yù)定的通電相位角地在定子線圈中通電。但是，在低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，借助于前述穩(wěn)壓器5的作用，可防止由于所產(chǎn)生的引擎負(fù)荷急變而造成的引擎旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，因此可控制全波整流器4的輸出電壓(電瓶電壓)，使其保持在額定電壓以下的預(yù)定電壓范圍內(nèi)。
圖4是表示ACG進(jìn)行通電控制時(shí)的引擎轉(zhuǎn)速和發(fā)電電流之間關(guān)系的圖。在該圖中，引擎轉(zhuǎn)速為1000rpm～3500rpm的區(qū)域被設(shè)定為發(fā)電控制區(qū)域，在這樣的低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，采用傳統(tǒng)的控制方法的ACG1的發(fā)電電流(ACG輸出)極小。因此，發(fā)電控制區(qū)域中，通過(guò)ACG通電控制可增加發(fā)電電流。增加的部分用虛線表示為“滯后角通電時(shí)”。由于將發(fā)電量控制為相當(dāng)于常用負(fù)荷電流，因此即使在低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，也可確保相當(dāng)于消費(fèi)電流量的發(fā)電量。
圖5是表示滯后角發(fā)電區(qū)域中電瓶電壓的變化的圖。在該圖中，用設(shè)定為額定電壓(14.5V)以下的控制電壓最大值VMax和控制電壓最小值VMin限定的ACG控制電壓范圍來(lái)控制電瓶電壓Vb。具體地說(shuō)，將對(duì)應(yīng)于定子線圈的通電滯后角量設(shè)為固定值(例如相位角為60°)，通過(guò)增減全波整流器4的通電負(fù)荷將電瓶電壓Vb控制在ACG控制電壓范圍內(nèi)。換言之，如果電瓶電壓Vb達(dá)到控制電壓最大值VMax，則將通電負(fù)荷降低預(yù)定的微小值(例如1％)，如果電瓶電壓Vb小于控制電壓最小值VMin，則將通電負(fù)荷增大同樣的微小值。


圖1是表示ACG通電控制裝置的主要部件功能的框圖。在該圖中，全波整流器4帶有與ACG1的定子線圈1U，1V，1W相連接的FET(一般為固體的轉(zhuǎn)換元件)4a，4b，4c，4d，4e，4f，引擎啟動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置46接通FET4a～4f，ACG1作為同步發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)前述曲軸201，另一方面，引擎啟動(dòng)后，相反地，由于引擎驅(qū)動(dòng)外轉(zhuǎn)子，起到同步發(fā)電機(jī)的作用，在FET4a～4f使發(fā)出的交流電整流，向電瓶2和電裝負(fù)荷47供電。即使在引擎驅(qū)動(dòng)形成的發(fā)電過(guò)程中，特別是引擎低速旋轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明，由于向定子線圈進(jìn)行滯后角通電，驅(qū)動(dòng)裝置46也可以控制FET4a～4f，增大發(fā)電量。滯后角通電控制將參照?qǐng)D7在后面描述。
引擎轉(zhuǎn)速判斷部48，例如根據(jù)點(diǎn)火脈沖30的檢測(cè)信號(hào)和發(fā)電電壓的頻率信號(hào)等檢測(cè)出引擎的轉(zhuǎn)速，如果檢測(cè)出的引擎轉(zhuǎn)速位于預(yù)定的發(fā)電控制區(qū)域中，則向驅(qū)動(dòng)裝置46發(fā)出滯后角指令。驅(qū)動(dòng)裝置46響應(yīng)滯后角指令，從滯后角量設(shè)定部49中讀出預(yù)先設(shè)定的通電滯后角量，并進(jìn)行滯后角通電。隨后從負(fù)荷設(shè)定部51中讀出通電負(fù)荷，送給驅(qū)動(dòng)裝置46。驅(qū)動(dòng)裝置46檢測(cè)轉(zhuǎn)子角度傳感器29的磁極檢測(cè)信號(hào)，即，在每次傳感器29檢測(cè)出對(duì)應(yīng)于外轉(zhuǎn)子60的磁極而形成的磁環(huán)33的充磁帶時(shí)，檢測(cè)到“接通”的開(kāi)始信號(hào)。隨后，輸出從該信號(hào)開(kāi)始延遲相當(dāng)于通電滯后角的數(shù)量的部分，并與FET4a～4f對(duì)應(yīng)的PWM控制信號(hào)。
電瓶電壓判斷部52將電瓶電壓Vb與限定電壓控制范圍的前述控制電壓最大值VMax和控制電壓最小值VMin相比較，根據(jù)其比較結(jié)果，增減負(fù)荷設(shè)定部51所設(shè)定的通電負(fù)荷，使電瓶電壓Vb保持在前述控制范圍內(nèi)。
圖6是表示上述的輸出控制裝置的處理的流程圖。在該圖中，在步驟S1中判斷引擎轉(zhuǎn)速是否處于發(fā)電控制區(qū)域中。如上所述，發(fā)電控制區(qū)域設(shè)定為，例如1000rpm以上至3500rpm以下。如果引擎轉(zhuǎn)速處于發(fā)電控制區(qū)域中，則進(jìn)入步驟S2，判斷表示引擎轉(zhuǎn)速處于發(fā)電控制區(qū)域中的標(biāo)志FACG是否被設(shè)置(＝1)。如果標(biāo)志FACG沒(méi)有被設(shè)置，則進(jìn)入步驟S3，設(shè)置標(biāo)志FACG(設(shè)為“1”)。設(shè)置了標(biāo)志FACG后，進(jìn)入步驟S4，將通電滯后角的量acgagl設(shè)為預(yù)定值A(chǔ)CGAGL?？深A(yù)先適當(dāng)?shù)卦O(shè)定預(yù)定值A(chǔ)CGAGL，在本實(shí)施例中，例如，相位角為60°。接著在步驟S5中將通電負(fù)荷acduty設(shè)為初始值A(chǔ)CDUTY。前述初始值A(chǔ)CDUTY也可以預(yù)先適當(dāng)?shù)卦O(shè)定，在本實(shí)施例中，為例如40％。當(dāng)步驟S3～S5結(jié)束時(shí)，進(jìn)入步驟S7。如果前述步驟S2是肯定的，則跳過(guò)步驟S3～S5，進(jìn)入步驟S7。而當(dāng)引擎轉(zhuǎn)速不處于前述發(fā)電控制區(qū)域中時(shí)，在步驟S6中將標(biāo)志FACG復(fù)位(＝0)后，進(jìn)入步驟S7。
在步驟S7中，判斷標(biāo)志FACG是否被設(shè)置。如果標(biāo)志FACG被設(shè)置(＝1)，則在步驟S8中判斷電瓶電壓Vb是否超過(guò)控制電壓最大值VMax。將控制電壓最大值VMax設(shè)定為小于額定電壓的值，例如13.5伏特。當(dāng)電瓶電壓Vb不超過(guò)控制電壓最大值VMax時(shí)，進(jìn)入步驟S9，判斷電瓶電壓Vb是否小于控制電壓最小值VMin。將控制電壓最小值VMin設(shè)定為例如，13.0伏特。在步驟S9中，當(dāng)電瓶電壓Vb不小于控制電壓最小值VMin時(shí)，則判定進(jìn)入設(shè)定為比穩(wěn)壓器的額定電壓還低的值的ACG通電電壓范圍內(nèi)，進(jìn)入步驟S10，根據(jù)上述通電滯后角量acgagl和通電功率acduty，進(jìn)行ACG通電控制。
在步驟S8中，當(dāng)判定電瓶電壓Vb超過(guò)控制電壓最大值VMax時(shí)，進(jìn)入步驟S11，將通電負(fù)荷acduty降低微小值DDUTY。微小值DDUTY例如是1％。而在步驟S9中，當(dāng)判定電瓶電壓Vb小于控制電壓最小值VMin時(shí)，則進(jìn)入步驟S12，將通電負(fù)荷acduty增大微小值DDUTY。步驟S11，S12的處理之后進(jìn)入步驟S10。增大通電負(fù)荷acduty時(shí)和降低通電負(fù)荷時(shí)的前述微小值DDUTY也可以不同。也可以與控制電壓最大值VMax或控制電壓最小值VMin和現(xiàn)在值的差成比例地改變微小值DDUTY。
另一方面，在步驟S7中，如果標(biāo)志FACG未被設(shè)置(＝0)，由于不處于發(fā)電控制區(qū)域，因此進(jìn)入步驟S13，停止ACG通電控制。
圖7是表示ACG通電控制時(shí)定子線圈的各相中流動(dòng)的電流(相電流)與轉(zhuǎn)子角度傳感器29的輸出的時(shí)刻的圖。如圖所示，不進(jìn)行滯后角通電控制，通常情況下與轉(zhuǎn)子角度傳感器29的檢測(cè)輸出的正負(fù)(NS)變化發(fā)生響應(yīng)，向定子線圈的U、V、W各相供給電流。另一方面，進(jìn)行滯后角通電控制時(shí)，從轉(zhuǎn)子角度傳感器29的檢測(cè)輸出的正負(fù)(NS)變化時(shí)開(kāi)始，僅延遲預(yù)定的滯后角的量d(＝60°)，向定子線圈的U、V、W各相供給電流。圖7中，由于負(fù)荷斷路，相位角T為180°，但是也可以根據(jù)負(fù)荷設(shè)定部51向驅(qū)動(dòng)裝置46供給的通電負(fù)荷，將通電角確定在180°以內(nèi)。
圖8是以引擎的轉(zhuǎn)速，也就是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為參數(shù)而設(shè)定的通電負(fù)荷的表格。檢測(cè)出引擎的轉(zhuǎn)速，參照?qǐng)D8就可以確定對(duì)應(yīng)于引擎的轉(zhuǎn)速的通電負(fù)荷。
在上述實(shí)施例中的外轉(zhuǎn)子/內(nèi)轉(zhuǎn)子的方式中，外轉(zhuǎn)子上設(shè)有永久磁鐵作為產(chǎn)生磁場(chǎng)磁通的磁鐵機(jī)構(gòu)。但是，本發(fā)明可同樣適用于在內(nèi)轉(zhuǎn)子上設(shè)有產(chǎn)生磁場(chǎng)磁通的磁鐵機(jī)構(gòu)的發(fā)電機(jī)和采用作為產(chǎn)生磁場(chǎng)磁通的磁鐵機(jī)構(gòu)的電磁鐵的發(fā)電機(jī)。此外，由于通電滯后角的量acgagl不是固定值，可根據(jù)一般的負(fù)回歸控制方法，進(jìn)行比例、微分、積分及其復(fù)合控制。
由以上的說(shuō)明可知，采用本發(fā)明的第一～四方面，在引擎的低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中，通常電壓穩(wěn)定器不動(dòng)作也可以穩(wěn)定地增大發(fā)電量。因而，在適用于由引擎驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的車載發(fā)電機(jī)的情況下，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可減小引擎負(fù)荷的變動(dòng)，從而使得引擎旋轉(zhuǎn)的變動(dòng)極小化，可使怠速運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定進(jìn)行。采用本發(fā)明的第二～四方面，由于滯后角的定時(shí)固定為預(yù)先設(shè)定的值，因此可利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)方便地調(diào)整發(fā)電量，與此同時(shí)還可提高調(diào)整的精度。
權(quán)利要求
1.一種同步發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置，它包括帶有形成磁場(chǎng)磁通的磁鐵機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)子、和纏繞有產(chǎn)生發(fā)電輸出的定子線圈的定子，該輸出控制裝置具有檢測(cè)出前述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速的檢測(cè)機(jī)構(gòu)、在前述定子線圈中進(jìn)行滯后角通電，從而增大前述發(fā)電機(jī)的發(fā)電量的通電機(jī)構(gòu)、將前述發(fā)電機(jī)的輸出電壓限定在所定的額定電壓的穩(wěn)壓器，其特征在于，前述滯后角通電是在前述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速處于預(yù)定的低轉(zhuǎn)速區(qū)域中時(shí)進(jìn)行的，與此同時(shí)進(jìn)行通電控制，將前述輸出電壓控制為比前述額定電壓低的預(yù)定的電壓控制值。
2.一種如權(quán)利要求1所述的同步發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置，其特征在于，前述滯后角通電是將通電滯后角的量維持在預(yù)定值上，通過(guò)改變通電負(fù)荷，將前述輸出電壓控制為前述預(yù)定的電壓控制值。
3.一種如權(quán)利要求2所述的同步發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置，其特征在于，前述電壓控制值設(shè)有預(yù)定的幅度，當(dāng)前述輸出電壓達(dá)到該幅度的最大值時(shí)，稍微地減小前述通電負(fù)荷，當(dāng)前述輸出電壓小于該幅度的最小值時(shí)，稍微地增大前述通電負(fù)荷。
4.一種如權(quán)利要求2或3所述的同步發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置，其特征在于，前述通電負(fù)荷是對(duì)應(yīng)于前述發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速而確定的。
全文摘要
本發(fā)明提供一種同步發(fā)電機(jī)的輸出控制裝置,要解決的課題是在低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中,在保持引擎旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定的同時(shí),增大發(fā)電量。由引擎轉(zhuǎn)速判斷部48檢測(cè)出轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速,當(dāng)引擎的轉(zhuǎn)速處于低旋轉(zhuǎn)區(qū)域中時(shí),驅(qū)動(dòng)裝置46對(duì)整流器4進(jìn)行滯后角通電控制,從而增加磁場(chǎng)磁通,增大發(fā)電量。驅(qū)動(dòng)裝置46響應(yīng)轉(zhuǎn)子角度傳感器29檢測(cè)出的磁極的極性變化,讀出存儲(chǔ)在滯后角量設(shè)定部49中的滯后角量,在定子線圈中進(jìn)行滯后角通電。控制發(fā)電機(jī)的輸出電壓,使其在比穩(wěn)壓器的額定電壓低的電壓控制值VMax和VMin之間收斂。
文檔編號(hào)H02P9/04GK1349302SQ0113845
公開(kāi)日2002年5月15日 申請(qǐng)日期2001年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月11日
發(fā)明者大田淳朗, 本田聰 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社