专利名称：同步发电机的输出控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及同步发电机的输出控制装置，特别涉及适合于一边良好地维持加速性能一边确保适当的发电量的同步发电机的输出控制装置。
背景技术：
作为车辆用发电装置，使用发动机驱动的三相同步发电机，该三相同步发电机发出的交流电，由三相全波整流器整流后用于电池的充电。在日本专利特开2002-119095号公报中，公开了一种三相同步发电机，在低速旋转区域，向定子线圈中以一定的电角度进行滞后角通电并增大发电输出，同时控制通电占空比(duty)，使得输出电压不会比调整(regulate)电压高。根据该同步发电机，可以确保在低速旋转区域的发电量，同时避免调整器(regulator)造成的发电停止并防止负载变动，所以可以防止在低速旋转区域发动机的旋转变得不稳定。
专利文献1(日本)特开2002-119095号公报在上述同步发电机中，不包含驱动发电机的发动机的加速判断。因此，不管有无发动机的加速，发电量都变化。即，相对于发动机的负载变动。其结果，在发动机的加速中产生负载伴随发电量变化的变动。
发明内容
本发明的目的是提供确保可以维持良好地维持电池的状态(stage)的发电量，同时即使在加速中也限制发电量的变化的同步发电机的输出控制装置。
为了达成上述目的，本发明的第一特征在于在同步发电机的输出控制装置中，包括具有以发动机驱动的用于产生磁场束的磁铁部件的转子和用于产生发电输出的定子线圈被缠绕的定子，该输出控制装置包括检测节流阀开度的变化速度的节流阀操作速度检测部件；至少判断上述节流阀开度的变化速度造成的发动机的加速状态，从而限制发电量的部件；以及在上述被限制的发电量达到预定量时禁止限制发电量，在被限制的发电量返回到预定量时许可限制发电量的控制部件。
而且，本发明的第二特征在于通过发电量被限制的时间函数来判断上述被限制的发电量。
而且，本发明的第三特征在于在时间函数上进行不同的加权，使得在允许发电量的限制的情况下，上述被限制的发电量被增大识别，在禁止发电量的限制的情况下，上述被限制的发电量被减小识别。
而且，本发明的第四特征在于包括将上述发动机的发电电压限制为规定的调整器目标电压的调整器，上述限制发电量的部件由以下部件构成上述调整器目标电压的切换部件；以及控制发动机的相位通电角，以消除调整器目标电压和电池电压的差的部件。
而且，本发明的第五特征在于在发动机转数大于或等于限制实施上限转数时，禁止上述发电量的限制。
而且，本发明的第六特征在于还包括为了判断上述加速状态而判断发动机转数的部件，在预定的实施判断时间内，在发动机转数未达到限制实施下限转数时，禁止上述发电量的限制。
按照本发明的第一特征，因为在发动机加速时实施限制发电量，所以加速性能提高，而在发电量的限制过大时，禁止限制发电量，所以防止电池的过放电。其结果，可以延长电池的寿命。而且，因为在通过禁止限制发电量而被限制的发电量返回时再次许可限制发电量，所以可以减小加速性能的影响。
按照本发明的第二特征，因为可以通过时间来判断发电量，所以容易控制。按照本发明的第三特征，更好地防止过放电。
按照本发明的第四特征，如果切换调整器目标电压，则根据被切换的目标电压调整发电电压并控制发电量，所以可以简单地进行控制，通过调整器的短路方式等，可以降低发电摩擦(friction)。
按照本发明的第五特征，在发动机转数高的情况下，虽然发电量多，但因为旋转惯性大，所以对加速性能的影响小。因此，这时不进行发电量的限制，可以对电池进行充分地充电。
按照本发明的第六特征，例如在车辆中使用，在上坡等负载大的情况下，即使快速打开节流阀(throttle)，发动机的转数也难以上升。在这样的情况下，因为禁止限制发电量，所以可以对电池进行充分的充电。
图1是表示本发明的一实施方式的输出控制装置的主要部分功能的方框图。
图2是装载具有本发明的输出控制装置的发电机的自动双轮车的主要部件截面图。
图3是本发明的一实施方式的电动机ACG的截面图。
图4是具有本发明的输出控制装置的自动双轮车的主要部分电子装置系统图。
图5是表示调整器目标电压切换的概要的时序图。
图6是调整器目标电压切换的主流程图。
图7是调整器目标电压切换判断的流程图。
图8是调整器目标电压切换计算的流程图。
图9是第一实施判断的流程图。
图10是第二实施判断的流程图。
图11是返回判断的流程图。
图12是返回结束判断的流程图。
图13是表示累积处理的概要的时序图。
图14是累积计数处理的流程图。
图15是ACG发电控制的流程图。
图16是表示发电控制时的定子线圈的相电流和转子角度传感器的输出的定时的图。
图17是将发动机转数设为参数的通电占空比的图表。
图18是将发动机转数设为参数的调整器目标电压的图表。
具体实施例方式
以下，参照附图详细说明本发明。图2是具有应用本发明的输出控制装置的同步发电机的发动机的主要部分截面图，图3是与发动机连接的同步发电机的截面图。在本实施方式中，同步发电机兼用发动机的起动器。因此，以下将同步发电机作为兼用起动器的发电机(以下，称为“电动机ACG”)进行说明。
在图2中，通过配合在曲轴箱3中的轴承4、5支撑发动机1的曲轴2。连杆7通过曲柄销6连接到曲轴2上。在轴承5的外侧设置V带式无状态变速机构(以下简称无状态变速机构)的驱动端带轮11。驱动端带轮11包括固定带轮片111和可动带轮片112。固定带轮片111靠近曲轴2的端部被固定，在旋转方向和轴方向的任意一个中都对曲轴2限制移动。
另一方面，可动带轮片112虽然对于曲轴2限制旋转方向的运动，但是在轴方向上(轴向力方向)在规定的范围内可移动地结合。斜面板(ramp plate)12可自由滑动地卡合在可动带轮片112上。斜面板12与曲轴2结合，一体旋转。通过斜面板12与可动带轮片112的内侧斜面(ramp)组合，形成朝向外周方向变窄的滚筒负载(roller weight)13的锥形导向装置。
设置与上述驱动端带轮11成对构成无状态变速机构的从动端带轮20。通过与变速机箱14配合的轴承21和未图示的另一个轴承，自由旋转地支撑从动轴22，从动端带轮20固定在该从动轴22上。从动端带轮20通过轴承23、24被可自由旋转地支撑在从动轴22上，另一方面，具有对从动轴22的轴方向移动进行限制的固定带轮片201。而且，具有通过固定带轮片201在从动轴22的轴方向上被自由滑动地支撑的可动带轮片202。
在固定带轮片201中，设置支撑由于离心力而偏向外周方向的离合器导向板(clutch shoe)25的导向板支撑板27。在从动轴22上固定具有接触离合器导向板25的内周面的盖状部件28。通过该盖状部件28和离合器导向板25的组合来构成离心离合器。上述可动带轮片202被一端保持在该导向板支撑板27上的盘簧33的另一端按压，始终在固定带轮片201端被接通。
驱动端带轮11和从动端带轮20的任意一个都是V字形的带轮，两者之间架设V带(belt)29。从动轴22通过包含减速齿轮26的减速机构与驱动轮，例如自动双轮车的后轮连接。在无状态变速机构上覆盖盖子30，在该盖子30上支撑突跳式起动器(kick starter)31。
在图3中，电动机ACG8具有缠绕了三相线圈(定子线圈)的定子50，以及与发动机1的曲轴2的端部结合并旋转定子50的外周的外转子(outerrotor)60。外转子60具有与曲轴2连接的杯状的转子箱63以及被容纳在转子箱63的内周面的磁铁62。磁铁62沿圆周方向配置在转子轭中。
外转子60，将轮毂(hub)部60a的内周与曲轴2的前端锥形部配合而被安装，通过穿过轮毂部60a的中心螺旋插入曲轴2的端部罗纹中的螺栓253被固定。在外转子60的内周侧配置的定子50通过螺栓279被固定在曲轴箱3上。在外转子60上设置通过螺栓246固定的风扇280。与风扇280相邻设置散热器282，被风扇盖281覆盖。
电动机ACG8通过与散热器282相邻的风扇280的冷却风积极地被冷却，所以与后述的负载控制互相控制发热量，由于散热性也好，所以达成小型化。
在定子50的内周上嵌入传感器箱34，在该传感器箱34内沿着外转子60的轮毂(boss)以等间隔设置转子角度传感器(磁极传感器)15以及脉冲发生器传感器(点火脉冲发生器)16。转子角度传感器15用于进行对于电动机ACG8的定子线圈35的通电控制，与电动机ACG8的U相、V相、W相的每一个对应设置一个。另一方面，点火脉冲发生器16用于发动机的点火控制，仅设置一个。转子角度传感器15以及点火脉冲发生器16的任何一个都可以由霍尔集成电路(Hall IC)或者磁阻(MR)元件构成。
转子角度传感器15以及点火脉冲发生器16的导线连接到基板17上，而且基板17与布线18连接。外转子60的轮毂60a的外周上嵌入两级充磁的磁环(magnet ring)19使得对转子角度传感器15以及点火脉冲发生器16的每一个都有磁作用。
在对应于转子角度传感器15的磁环19的一方的充磁带上对应于定子50的磁极在圆周方向上形成以30°宽度间隔交互排列的N极和S极，在对应于点火脉冲发生器16的磁环19的另一方的充磁带上，在圆周方向的一处15°至40°的范围内形成充磁部。
上述结构的电动机ACG8起动时作为同步电动机起作用，使由电池提供的电流驱动的曲轴2旋转并使发动机1起动，同时起动后作为同步电动机起作用，通过发电的电流对电池充电，并向各电子装置部提供电流。
作为电动机ACG8的动作如下。通过按照转子角度传感器15检测的旋转角度向定子线圈35依次提供电流，驱动具备磁铁62的外转子60。因为曲轴2与外转子60结合，所以由于该外转子60的旋转而被摇动，如果达到点火转数，则发动机1开始独立运转。独立运转开始后，控制系统被切换到发电机端，电动机ACG8作为发动机发电机动作。
随着发动机转数增大，滚筒负载13由于离心力而向外周方向靠近，可动带轮片112偏向固定带轮片111端。由此，V带29对于驱动端带轮11缠绕半径变大，另一方面对于从动端带轮20缠绕半径变小。换言之，减速比变小从动端带轮20速度增加。从动端带轮20的旋转超过离心离合器的连续转数时，离合器导向板25以规定压力与盖状部件28接触，将旋转传给从动轴22。
图4时使用电动机ACG8的自动两轮车的要部电子装置系统图。在该图中，在ECU100中设置整流由电动机ACG8发生的三相交流电的全波整流器36，和用于将全波整流器36的输出限制到规定的调整器目标电压V的调整器37。而且，ECU100具有通过加速状态以及电池电压控制发电量的发电控制部38。发电控制部38实现作为CPU的功能。上述转子角度传感器15以及点火脉冲发生器16也连接到ECU100，其检测信号被输入到ECU100中。
在ECU100中连接点火线圈39，在点火线圈39的二次端连接火花塞40。而且，在ECU100中连接节流阀传感器41、燃料传感器42、薄片开关(sheetswitch)43、空载(idle)开关44、冷却水温传感器45，从各部分将检测信号输入ECU100中。
而且，在ECU100中连接起动器继电器46、起动器开关47、停止开关48和49、备用指示器51、燃料指示器52、速度传感器53、自动起动器54、以及前大灯55。在前大灯55中设置调光器开关56。
经由主保险丝57以及主开关58从电池59向上述各部分提供电流。电池59经由起动器继电器46直接连接到ECU100上，另一方面，具有不经由主开关58而仅经由主保险丝57连接到ECU100上的电路。
发电控制部38基于发动机1的加速状态等将调整器目标电压V切换为预先设定的高低的各预定电压(例如，高侧电压(VH)14.2伏，低侧电压(VL)12.4伏)的任何一个。而且，对电动机ACG8的各相的定子线圈35进行滞后角/超前角通电而控制发电量(以下成为“ACG通电控制”)，以便消除该调整器目标电压V和电池电压Vb的差。特别地，发动机满足预定的加速条件被判断为加速状态时(通常运转时)，将调整器目标电压V切换为高侧电压VH。而且，在切换为低侧电压VL的状态下，在满足预定的返回条件时，将调整器目标电压V切换为高侧电压VH。在以下的说明中，特别地，将调整器目标电压V切换为高侧电压VH的处理称为返回调整器目标电压。
而且，所谓滞后角或者超前角，根据转子角度传感器15检测的充磁带19的磁极的变化时的检测信号使预定的电角相当部分滞后角或者超前角，并对定子线圈35通电。在本实施方式中，从高低两种电压选择与通常运转时以及加速时分别对应的调整器目标电压，但是例如，也可以具有发动机转数对应的低侧电压VL和高侧电压VH的图表(参照图18)，并进行ACG通电控制，以便电池电压收敛在由该图表检索的调整器目标电压内。
图1是表示ACG通电控制装置的要部功能的方框图。在该图中，全波整流器36具有分别连接到电动机ACG8的定子线圈35的U、V、W相的FET(一般为固体切换元件)36a、36b、36c、36d、36e、36f，在发动机1起动时，由驱动器61切换FET36a～36f，将电动机ACG8作为同步电动机驱动，并使曲轴2旋转。另一方面，发动机1的起动后，外转子60反而由发动机1驱动，从而作为同步发动机起作用，通过FET36a～36f将交流发电整流，从而对电池59和电子装置负载64供电。而且，发动机驱动的发电中，由驱动器65控制36a～36f并增减发电量，以便进行对定子线圈35的滞后角或者超前角通电。
发动机转数判别部66，例如，以点火脉冲发生器16的检测信号或发电电压的频率信号等为基础检测发动机转数Ne，检测的发动机转数Ne被提供给状态判定部41以及占空比设定部68。调整器目标电压切换部67中存储高侧以及低侧的电压值VH、VL，占空比设定部68中设置通电占空比以及发动机转数和对应图表(图17)。节流阀传感器69检测节流阀的开度θTH。状态判定部41基于发动机转数Ne和/或节流阀的开度θTH以及定时器73的时间经过的判断等，判定调整器目标电压V的切换动作处于哪一阶段，即处于哪一动作状态(以下简称“状态”)。调整器目标电压切换部67对应于当前状态进行预定的判断，确定将调整器目标电压切换到高侧以及低侧的任何一个，其结果，即将决定的调整器目标电压V输入超前角/滞后角设定部70中。
计数器71合计状态处于实施状态(后述的第3、4状态)的时间，输入到标记设定部72中。如果合计时间达到禁止定值，则标记设定部72错位调整目标电压的切换许可标记。然后，如果移到实施状态以外的未实施以及实施等待状态(后述的第1、2状态)，计数器71将合计的时间反过来进行减法运算。如果合计时间被减到所述切换许可判定值，则标记设定部72设立切换许可标记。该标记由调整器目标电压切换部67判别。在许可标记设立时，调整器目标电压切换部被接通，在许可标记错位时，调整器目标电压切换部67被关断。
超前角/滞后角设定部70基于电池电压判别部71检测的电池电压Vb和调整器目标电压V，决定超前角或滞后角的任何一个，以便电池电压Vb收敛在调整器目标电压V中，并提供给驱动器65。电池电压Vb比调整器目标电压V高时进行超前角通电，电池电压Vb比调整器目标电压V低时，进行滞后角通电。超前角以及滞后角量可以根据电池电压Vb和调整器目标电压V的差改变，也可以将一定量超前角或者滞后角。
驱动器65基于超前角或者滞后角的指示(可以包含超前角量以及滞后角量)、从占空比设定部68输入的通电占空比，控制FET36a～36f以对定子线圈35通电。驱动器65响应转子角度传感器15的磁极检测信号，即传感器15检测与外转子60的磁极对应形成的磁环19的充磁带时，检测上升信号。然后，从该信号的上升变位超前角或者通电滞后角相当部分，并输出对于FET36a～36f的PWM控制信号。
图5是表示调整器目标电压切换的概要的时序图。该图(a)表示切换控制中的状态，图5(b)是表示与各动作状态对应的调整器目标电压V的变化的例子的图。图5(a)、(b)中，第一状态是没有实施调整器目标电压的切换的状态，第二状态为是否移动到调整器目标电压V的切换的准备阶段。在该第一、第二状态中，调整器目标电压V切换到预定的高侧电压VH。而且，第三状态实施调整器目标电压V的切换。在第三状态中，调整器目标电压V切换到预定的低侧电压VL。第三状态最大维持到时间CT2经过。而且，在第三状态中，进行用于使调整器目标电压V返回到高侧电压VH的判断。而且，第四状态是基于应该返回调整器目标电压V的判断实施返回处理的阶段。在第四状态中，使调整器目标电压V从低侧电压VL慢慢向高侧电压VH变化。第四状态在时间CTd的经过之前结束。
图5(c)是表示发动机转数Ne和状态的关系的图，图5(d)是表示节流阀开度θTH和状态的关系的图。如图5(c)、(d)所示，发动机转数Ne在切换判断上限转数NeCST以下时，或者节流阀的开度θTH的变化量ΔθTH(θTH1-θTH0)小于预定量CST(不是急速打开)时为第一状态。而且，发动机转数Ne超过切换判断上限转数NeCST，或者节流阀开度变化量ΔθTH超过预定量CST(节流阀急速打开)时，移动到第二状态，成为调整器目标电压V的切换实施等待。
但是，移动到第二状态后，在即使经过作为实施判断时间预定的时间CT1发动机转数Ne也达不到切换实施下限转数NeCL时(用图中虚线LA表示)，返回第一状态。而且，即使移动到第二状态，在进行大关闭节流阀的操作时(-ΔθTH＞预定量GRT)，即在虚线LB表示的状态中，返回第一状态。而且，在节流阀成为全闭状态时也在时刻(P0)返回第一状态。
另一方面，移动到第三状态后，在经过预定的时间CT2时，在该经过时刻P1返回第一状态。而且，在第三状态，在发动机转数Ne成为大于或等于作为限制禁止转数的切换实施上限转数NeCH(例如8000rpm)时，或者在发动机转数Ne小于或等于切换实施下限转数NeCL(例如3000rpm)时，在这些时刻P2、P3返回第一状态。即在发动机转数Ne被维持在规定转数范围(NeCL～NeCH)中时，维持第三状态直到经过时间CT2，调整器目标电压被维持在低侧电压VL。但是，即使发动机转数Ne超过设定值NeCH，在大于或等于时间CT3维持在大于或等于该转数时，也返回第一状态。
而且，节流阀被大关闭操作时(虚线LC)，以及节流阀成为全闭时(时刻P4)，也从第三状态移动到第一状态。
参照图6～图12的流程图说明以上的动作。图6是表示调整器目标电压切换的整体处理的流程图。在步骤S1中，进行调整器目标电压切换判断。即，进行是否满足用于将调整器目标电压V从高侧电压VH切换为低侧电压VL的条件，或者用于使其从低侧电压VL返回高侧电压VH的条件的判断。在步骤S2中，计算调整器目标电压，完成该处理。
图7是详细表示调整器目标电压切换判断的流程图。在步骤S10中，判断当前状态是否为第一状态，即是否满足将调整器目标电压V切换到低侧电压VL的条件。状态的判断由标记STG判断。标记STG“0”、“1”、“2”、“3”分别表示当前状态为第一、第二、第三、第四状态。
例如，在节流阀的开度θTH比预定小时，或者为预定的低速旋转区域时为第一状态，标记STG被设置为“0”。在当前状态为第一状态时，即切换未实施时，从步骤S10进行至步骤S11，进行第一实施判断。
在当前状态不是第一状态时，从步骤S10进行至步骤S12，判断是否为第二状态(是否STG＝“1”)，即是否满足将调整器目标电压V切换到地点电压VL的条件。判断为第一状态之后，直到判断发动机转数Ne成为用于实施调整器目标电压V的切换的下限转数NeCL的范围为第二状态。当前状态为第二状态时，进至步骤S13，进行第二实施判断。
当前状态不是第二状态时，从步骤S12进至步骤S14，判断当前状态是否为第三状态。第三状态是判断为在第二状态实施调整器目标电压的切换之后的阶段。即第三状态是实施调整器目标电压V的切换动作的状态。当前状态在第三状态中时，进至步骤S15，进行是否将调整器目标电压V返回到高侧电压的判断。进入返回处理的条件后面叙述。
当前状态不是第三状态时，进行使调整器目标电压V返回到高侧电压VH的处理的状态，即判断为第四状态，所以进至步骤S16，并进行完成返回处理的条件的判断。在步骤S11、S13、S15、S16之后，进至步骤S17，进行合计计数处理。
接着，说明调整器目标电压的计算处理。在图8中，在步骤S20中，进行当前状态为第一状态或者第二状态的判断。当前状态为第一状态或者第二状态时，进至步骤S21，作为调整器目标电压V设定高侧电压VH。当前状态不是第一状态或者第二状态时，进至步骤S22，判断当前状态是否为第三状态。当前状态为第三状态时，进至步骤S23，作为调整器电压设定低侧电压VL。
当前状态不是第一～第三状态的任何一个时，判断为第四状态，所以进至步骤S24，计算返回目标电压，以此作为调整器目标电压V设定。返回目标电压将调整器目标电压V慢慢从低侧电压VL返回高侧电压VH，所以是以经过时间函数阶段地变化的电压值。如图8的步骤S24所示，算式根据对于用于使目标电压V返回到高侧电压VH而预定的时间CTd的从返回开始经过的时间Td的比(Td/CTd)而决定。换言之，以从返回时间经过的时间函数，对低侧电压VL加上增量的电压，将调整器目标电压V慢慢返回高侧电压VH。
参照图9说明第一实施判断(步骤S11)。在步骤S110中，判断发动机转数Ne是否为小于或等于用于切换判断的上限转数NeCST的低速旋转。发动机处于低速旋转区域时，进至步骤S111，判断节流阀开度在打开节流阀侧变化或在关闭节流阀侧变化。节流阀为打开方向时，进至步骤S112，判断打开方向的节流阀开度的变化量ΔθTH是否比预定量CST大，即判断节流阀是否急速打开。节流阀被急速打开时判断当前状况处于第二状态，所以进至步骤S113，设标记STG为“1”。在步骤S114中，将切换实施等待用的定时器TM1设为0。在步骤S110中判断发动机高速旋转的情况，在步骤S111中判断节流阀向关闭方向变化的情况，在步骤S112中判断节流阀不是急速打开的情况，任何一个都不满足将调整器电压V切换为低侧电压VL的条件，所以判断处于第一状态。从而，进至步骤S115，设标记STG为“0”。
参照图10说明第二实施判断(步骤S13)。在步骤S130中，判断发动机转数Ne是否大于或等于用于切换实施继续判断的下限转数NeCL。电动机大于或等于下限转数NeCL时，进至步骤S131，判别调整器目标电压切换许可标记VOK。标记VOK如果为“1”则为调整器目标电压切换许可，所以进至步骤S132，为了表示第三状态而设标记STG为“2”。在步骤S133中，将计测继续将调整器目标电压切换到低侧的状态的时间的定时器TM2重置为0。
在判断第二状态中转数处于小于或等于下限转数NeCL的低速旋转区域时，步骤S130成为否定，并进至步骤S134，判断节流阀是否向关闭方向变化。在节流阀向关闭方向变化时，进至步骤S135，判断节流阀开度的关闭方向的变化量ΔθTH是否比预定量GRT大，即节流阀是否急速关闭。节流阀被急速关闭时判断为停止加速，所以进至步骤S136，并将标记STG设为“0”，表示当前状态为第一状态。
在步骤S134中，在判断节流阀没有向关闭方向变化时，进至步骤S137，并判断节流阀是否打开。判断节流阀打开时，进至步骤S138，并判断表示第二状态中的经过时间的定时器值TM1是否超过预定的经过时间CT1。预定的经过时间CT1经过时，判断为不实施调整器目标电压切换，并进至步骤S136，设标记STG为“0”。没有经过时间CT1时，判断维持第二状态，并进至步骤S139，设标记STG为“1”。
节流阀全闭(步骤S137否定)时，以及在判断步骤S131中标记VOK为“0”，即调整器目标电压切换不许可时，也进至步骤S136，设标记STG为“0”，移动到第一状态。
参照图11说明返回判断(步骤S15)。在步骤S150中，判别调整器目标电压切换许可标记VOK。如果标记VOK为“1”则为调整器目标电压切换许可，所以进至步骤S151，判断节流阀是否打开。在判断节流阀打开时，进至步骤S152，判断节流阀是否为关闭方向。在节流阀正向关闭方向变化时，进至步骤S153，判断节流阀的关闭方向的变化量ΔθTH是否比预定量GRT大，即节流阀是否急速关闭。在节流阀不急速关闭时，进至步骤S154，判断发动机转数Ne是否为小于或等于切换实施判断的下限转数NeCL的低速旋转。发动机转数Ne如果比下限转数NeCL高，则进入步骤S155，判断发动机转数Ne是否为大于或等于上限转数NeCH的高速旋转。发动机转数小于上限转数NeCH时，进至步骤S156，将计测发动机转数Ne在上限转数NeCH以上的时间的定时器的值TM3重置为0。
在步骤S155中判断发动机转数Ne为大于或等于上限转数NeCH的高速旋转时，在步骤S157中判断所述定时器值TM3是否经过规定时间CT3，在没有经过预定时间CT3时，进至步骤S157。
在步骤S158中，计测继续将判断调整器目标电压切换到低侧电压VL的状态的时间的定时器TM2是否超过预定的时间CT2，在该判断为否定时，表示维持第三状态，所以在步骤S159中设标记STG为“2”。
在步骤S150中禁止调整器目标电压下降的情况下，在步骤S151中判断节流阀全闭的情况下，以及在步骤S153中判断节流阀开度θTH的关闭方向上的变化大的情况下，进至步骤S160。而且，即使节流阀的开度θTH的变化大的情况下，发动机转数Ne低的情况下(步骤S154肯定)，在步骤S157中判断经过时间CT3的情况下，以及在步骤S158中判断经过时间CT2的情况下，都进至步骤S160。在步骤S160中，对定时器值Td设为0。在步骤S161中，表示状态移动到第四状态，所以将标记STG设为“3”。
参照图12说明返回完成判断(步骤S16)，即调整器目标电压V是否完成返回到高侧电压VH的判断处理。在步骤S165中，从返回开始经过的时间Td是否经过了为使其返回到高侧电压VH而预定的时间CTd，即对使调整器目标电压返回是否经过了充分必要的时间。该判断为肯定时，在步骤S166中对标记STG设定为“0”。另一方面，步骤S160的判断为否定的情况下，在步骤S167中设标记STG为“3”，表示继续第四状态、即调整器目标电压返回处理。
与上述判断条件不同，按照所述累计处理，设定禁止将调整器目标电压V切换到低侧电压VL的控制的情况，和解除该禁止的情况。图13中表示累计处理的概要。在图13中累计调整器目标电压V没有切换到高侧电压VH的时间，即处于第三以及第四状态的时间，在该累计时间(累计值)超过禁止判定值时，将许可标记VOK清为“0”。另一方面，返回第一、第二状态之后，反过来对累计时间进行减法运算。然后，当累计时间降低到许可判定值时，将许可标记设为“1”，许可将调整器目标电压切换到低侧电压VL的处理。
而且，第三状态为加法运算，第四状态保持其值，通过第一、第二状态设为减法运算，可以实现更正确的充电状态。如图所示，根据累计时间，包含将调整器目标电压V切换到低电压VL端的控制的一方，与不包含禁止调整器目标电压的降低的控制的情况相比，发电量的限制小，所以可以防止过放电。
另外，累计速度和减法速度中，将减法速度设定为比累计速度小就可以。由此，通过使调整器目标电压V切换到低侧电压VL的时间不过长，可以更好地控制电池的过放电。
参照图14说明调整器目标电压降低禁止以及许可的判定处理即所述累计计数处理(步骤S17)。在步骤S170中，判断当前状态是第一以及第二状态中的哪一个。如果当前状态为第一或者第二状态，进至步骤S171。在步骤S171中，判断发动机转数Ne是否超过是否进行用于禁止调整器目标电压V的切换的减法运算的下限转数NeDEC。在发动机转数Ne比下限转数NeDEC还高时，在步骤S172减少切换禁止定时器值TM4。即将减去预定的减法部分的值设为定时器值TM4。在步骤S173中，判断定时器值TM4是否小于或等于0，如果该判断为肯定，则进至步骤S174，将定时器值TM4设为0，进至步骤S179。
在步骤S170为否定，即当前状态不是第一或者第二状态的情况下，进至步骤S175，判断当前状态是否为第三状态，即是否正在将调整器目标电压V切换到低侧电压VL，是否正在返回到高侧电压VH。如果步骤S175为肯定，则在步骤S176中增加切换禁止计时器值TM4。即将加上预定的加法部分的值设为定时器值TM4。在步骤S177中，判断定时器值TM4是否超过预定值CTMH4。预定值CTMH4是考虑了磁滞的高侧的值。如果该判断为肯定，则进至步骤S178，将预定值CTMH4设为定时器值TM4，进至步骤S179。
在步骤S171为否定的情况下(低速旋转)，在步骤S173为否定即定时器值TM4大于或等于0的情况下，以及步骤S177为否定即定时器值TM4超过预定值CTMH4的情况下，都进至步骤S179。
在步骤S179中，判断调整器目标电压切换许可标记VOK是否为“1”。步骤S179为肯定时，移动到步骤S180，判断定时器值TM4是否小于或等于预定值CTMH4。在步骤S180为肯定时，进至步骤S181对调整器目标电压切换许可标记VOK设定“1”。步骤S180为否定时，由于判断第三状态被维持对应于预定值CTMH4的时间，所以进至步骤S182，对持续标记VOK设定“0”，禁止调整器目标电压的切换。
而且，步骤S179为否定时，进至步骤S183，判断定时器值TM4是否小于预定值CTML4。预定值CTML4是包含磁滞的低侧的值。步骤S183为肯定时，进至步骤S184，对调整器目标电压切换许可标记VOK设定“1”。步骤S183为否定时，由于判断第三状态被维持对应于预定值CTML4的时间，所以进至步骤S184，对持续标记VOK设定“0”，禁止调整器目标电压的切换。
图15是基于在上述处理中决定的调整器目标电压V的ACG发电控制的流程图。在步骤S100中，基于对于决定的调整器目标电压V的当前的电池电压Vb的偏差计算超前角值或者滞后角值。即，电池电压低时，对定子线圈35进行滞后角通电从而增大发电量，电池电压高时，对定子线圈35进行超前角通电从而降低发电量。在步骤S110中，从占空比值图表(图17)检索对应于发动机转数Ne的通电占空比。在步骤S120中，根据上述滞后角或者超前角以及通电占空比值，对定子线圈35通电。
图16是表示ACG通电控制时在定子线圈35的各相中流过的电流(相电流)和转子角度传感器15的输出的定时的图。如图所示，在不进行ACG通电控制的通常(无滞后角通电)情况下，响应转子角度传感器15的检测输出的正负(NS)的变化，对定子线圈35的U、V、W各相提供电流。
与此相反，在进行滞后角通电控制时，根据转子角度传感器15的检测输出的正负(NS)的变化时刻，滞后计算的滞后角量d而对定子线圈35的U、V、W各相提供电流。
而且，在进行超前角通电控制时，在转子角度传感器15的检测输出的正负变化时刻之前，在相位被超前在步骤S5中计算的超前角量P的定时对定子线圈35的U、V、W各相提供电流。
在图16中，占空比限幅(chopping)的通电角T为180°，根据从占空比设定部68向驱动器65提供的通电占空比，可以在180°以内决定。
图17是将发动机转数即发电机的转数作为参数而设定的通电占空比的图表。检测发动机转数Ne，在所述步骤S110中参照该图17决定对应于发动机转数Ne的通电占空比。
在上述实施方式中，以时间函数判断发电量，禁止或许可将调整器目标电压V向低侧电压V1的切换，但由于发电量容易通过时间函数进行，所以不限定与此。
而且，在实施方式的发电机中，外转子/内转子方式中，在外转子中作为场磁通发生用磁铁部件配置永磁铁。但是，本发明也同样适用于在内转子中设置场磁通发生用磁铁部件的发电机，或作为场磁通发生用磁铁部件而采用电磁铁的发电机。而且，本发明不限于自动两轮车的电动机ACG中，当然也可以应用于通用的发动机驱动发电机等中。
权利要求
1.一种同步发电机的输出控制装置，具有包含由发动机驱动的场磁通发生用磁铁部件的转子，以及缠绕用于产生发电输出的定子线圈的定子，其特征在于，该同步发电机的输出控制装置具备检测节流阀开度的变化速度的节流阀操作速度检测部件；至少判断所述节流阀开度的变化速度造成的发动机的加速状态，从而并限制发电量的部件；以及所述被限制的发电量达到预定量时禁止限制发电量，被限制的发电量返回预定量时许可限制发电量的控制部件。
2.如权利要求1所述的同步发电机的输出控制装置，其特征在于所述被限制的发电量由限制发电量的时间函数来判断。
3.如权利要求2所述的同步发电机的输出控制装置，其特征在于在时间函数上进行不同的加权，以使所述被控制的发电量在许可限制发电量时被增大识别，在禁止限制发电量时被减小识别。
4.如权利要求1或2所述的同步发电机的输出控制装置，其特征在于具备将所述发电机的发电电压限制到规定的调整器目标电压的调整器，所述限制发电量的部件由以下部件构成所述调整器目标电压的切换部件；以及控制发电机的相位通电角，以便消除调整器目标电压和电池电压的差的部件。
5.如权利要求1所述的同步发电机的输出控制装置，其特征在于在发动机转数大于或等于限制实施上限转数时，禁止限制所述发电量。
6.如权利要求1所述的同步发电机的输出控制装置，其特征在于还包括为了判断所述加速状态而判定发动机转数的部件，在预定的实施判断时间内，在发动机转数未到达限制禁止转数时，禁止限制所述发电量。
全文摘要
本发明提供一种同步发电机的输出装置。控制增减发电量从而避免无用的发电，限制加速中的发电量的变化，同时适当地进行电池充电。在控制电压值设定部(67)中，在每次加速时以及通常运转时，作为发动机转数的函数设定用于控制发电电压的控制电压值。基于发动机转数判别部(66)检测的发动机转数和节流阀传感器(69)的输出进行加速判断，决定调整器目标电压(V)的切换控制的动作状态。根据动作状态切换目标电压(V)。超前角/滞后角设定部(70)决定对定子线圈(35)各相的通电定时，以便电池电压(Vb)收敛于目标电压(V)。驱动器(65)根据决定的超前角/滞后角控制控制整流器(36)从而变更通电定时。目标电压(V)为低侧的动作模式长的情况，将目标电压返回高侧。
文档编号H02P9/04GK1610245SQ200410088169
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月14日 优先权日2003年10月17日
发明者长敏之, 永露敏弥, 柳泽毅 申请人:本田技研工业株式会社