專利名稱：交通工具發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種裝配在諸如客車或卡車的交通工具上的交通工具發(fā)電機。
背景技術：
已知一種具有如下結構的交通工具用電能轉換設備電能轉換部件由根據交通工具發(fā)電機的電樞繞組的相電壓設置其接通/斷開定時的開關元件構建。例如，參見日本專利No. 4275704。在此交通工具用電能轉換設備中，通過把相電壓與高于交通工具電池電壓的預定閾值電壓相比較來確定開關元件的斷開定時和接通定時。然而，基于相電壓確定開關元件的斷開定時的以上傳統(tǒng)交通工具用電能轉換設備在相電壓達到預定閾值電壓以前無法開始其整流操作。在一些情形中，這成為問題。例如，當開關元件由金屬氧化物半導體場效晶體管(MOSFET)構建時，可以通過如下方式增加交通工具發(fā)電機的輸出電流把每個開關元件的斷開周期設置成長于電流流經其體二極管的周期，以便控制相電流的相以使得電流在預定周期(電角度)上通過開關元件從交通工具電池流入相繞組中。然而，以上傳統(tǒng)的交通工具用電能轉換設備在交通工具發(fā)電機的轉速低得以至于相電壓未達到閾值電壓時無法開始這種相控制，相應地，無法執(zhí)行開關元件的接通/斷開控制。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供了一種交通工具發(fā)電機，包括電樞繞組，包括多個相繞組；開關部件，形成為電橋電路，所述電橋電路由多對串聯(lián)連接的上臂和下臂構建以對相繞組中感應的電壓進行整流，上臂和下臂中的每一個由與二極管并聯(lián)的開關元件構建；控制部件，用于控制開關元件的接通/斷開定時；以及電壓過零檢測部件，用于執(zhí)行電壓過零檢測以檢測電樞繞組的相繞組之中線間電壓中的至少一個改變極性的時間點作為電壓過零點；控制部件，被配置成基于電壓過零檢測部件檢測的電壓過零點開始開關元件的接通斷開控制。根據本發(fā)明，提供了一種即使在相電壓相當低時也能夠開始開關元件的控制以用于其相繞組中感應的相電壓的整流的交通工具發(fā)電機。根據包括附圖和權利要求的以下描述，本發(fā)明的其它優(yōu)點和特征將變得明顯。


在附圖中圖1是示出了根據本發(fā)明的一個實施例的交通工具發(fā)電機的結構的圖；圖2是示出了實施例的交通工具發(fā)電機的同步控制模式與相控制模式之間的界限的說明圖；圖3是示出了交通工具發(fā)電機在同步控制模式中工作時的相電壓和相電流的圖；圖4是示出了交通工具發(fā)電機在相控制模式中工作時的相電壓和相電流的圖；圖5是用于說明通過檢測交通工具發(fā)電機的一個電樞繞組的U相和V相繞組的輸出線路之間的電壓過零點開始相控制的示例的圖；圖6是示出了從基于電壓過零點的相控制切換到基于電流過零點的相控制的過程的流程圖；圖7是說明如何使用閾值電壓執(zhí)行電壓過零點的檢測的圖；圖8是用于說明開始相控制的條件的圖；圖9是示出了被修改成使得為每個相繞組提供控制部件的交通工具發(fā)電機的結構的一部分的圖；以及圖10是用于說明通過檢測交通工具發(fā)電機的另一個電樞繞組的線間電壓的電壓過零點開始相控制的示例的圖。
具體實施例方式圖1是示出了根據本發(fā)明的一個實施例的交通工具發(fā)電機1的結構的圖。如圖1 中所示，交通工具發(fā)電機1包括電樞繞組2和3、激勵繞組4、開關部件5和6、控制部件7、 驅動器部件8、電流過零檢測部件9、電壓過零檢測部件10、以及電壓控制裝置11。交通工具發(fā)電機1執(zhí)行如下發(fā)電操作其中電樞繞組2和3中感應的交流(AC)電壓由開關部件5 和6整流并提供給電池12和各種電負載(未示出)。此交通工具發(fā)電機1可以被配置成還執(zhí)行如下電能驅動操作(電動機操作)其中從電池12提供的直流(DC)電能由開關部件5 和6轉換成三相AC電壓并施加到電樞繞組2和3，以驅動交通工具發(fā)電機1的轉子(未示出)旋轉。作為多相繞組(在此實施例中為三相繞組)的電樞繞組2圍繞電樞鐵芯纏繞以構建電樞。電樞繞組2的各個相繞組中感應的AC輸出提供給開關部件5。作為多相繞組(在此實施例中，三相繞組)的電樞繞組3圍繞電樞鐵芯纏繞以構建電樞。纏繞電樞繞組2和 3以在其之間的電角度中具有30°的位置位移。電樞繞組3的各個相繞組中感應的AC輸出提供給開關部件6。圍繞未示出的磁極纏繞激勵繞組4以構建交通工具發(fā)電機1的轉子。 通過向激勵繞組4傳遞激勵電流，使磁極磁化。開關部件5形成為電橋電路，該電橋電路布置在電樞繞組2與電池12之間，并包括多個(在此實施例中為三個)上臂和多個(在此實施例中為三個)下臂。這些臂中的每個臂由與二極管并聯(lián)的開關元件構建。更具體地，電樞繞組2包括彼此Y連接的U相繞組、 V相繞組和W相繞組。U相繞組與作為上臂的開關元件Ql和二極管Dl對、以及作為下臂的開關元件Q2和二極管D2對相連。V相繞組與作為上臂的開關元件Q3和二極管D3對、以及作為下臂的開關元件Q4和二極管D4對相連。W相繞組與作為上臂的開關元件Q5和二極管 D5對、以及作為下臂的開關元件Q6和二極管D6對相連。開關部件6形成為電橋電路，該電橋電路布置在電樞繞組3與電池12之間，并包括多個(在此實施例中為三個)上臂和多個(在此實施例中為三個)下臂。這些臂中的每個臂由與二極管并聯(lián)的開關元件構建。更具體地，電樞繞組3包括彼此Y連接的X相繞組、Y相繞組和Z相繞組。X相繞組與作為上臂的開關元件Q7和二極管D7對、以及作為下臂的開關元件Q8和二極管D8對相連。Y相繞組與作為上臂的開關元件Q9和二極管D9對、以及作為下臂的開關元件QlO和二極管DlO對相連。Z相繞組與作為上臂的開關元件Qll和二極管Dll對、以及作為下臂的開關元件Q12和二極管D12對相連。在此實施例中，作為開關元件Ql至Q12，使用相比于通常用于整流器電路的二極管而言損耗低的M0SFET。在使用這種MOSFET的情形中，可以使用這些MOSFET的寄生二極管(體二極管)作為二極管Dl至D12?？刂撇考?確定開關元件5和6中包括的開關元件Ql至Q12的接通/斷開定時。 驅動器部件8按照控制部件7確定的接通/斷開定時驅動開關元件Ql至Q12。控制部件7 可以由其中包括的CPU執(zhí)行的控制程序實現(xiàn)。然而，控制部件7可以通過由電路元件構建的硬件邏輯來實現(xiàn)。電流過零檢測部件9檢測如下時間點作為電流過零點在開關元件Ql至Q12接通時流經開關元件Ql至Q12和與其并聯(lián)的二極管的相電流改變它們的方向的時間點。電流過零檢測部件9對各個相繞組的上臂和下臂中的每個分別檢測過零點。電壓過零檢測部件10檢測如下時間點作為電壓過零點電樞繞組2和3的線間輸出電壓改變它們的極性的時間點。電壓過零檢測部件10對電樞繞組2和3中的每一個分別檢測電壓過零點。順帶提及，雖然電壓過零檢測部件10連接到開關部件5和6，但它可以分別直接連接到電樞繞組2和3。電壓控制裝置11通過對未示出的開關元件進行接通斷開控制來控制流經激勵繞組4的激勵電流。例如，電壓控制裝置11控制激勵電流以使得交通工具發(fā)電機1的輸出電壓或者電池電壓保持在預定校準電壓處。接下來，說明具有上述結構的交通工具發(fā)電機1的操作。開關元件Ql至Q12各自與二極管(體二極管)并聯(lián)，相應地，即使在它們未接通時也執(zhí)行感應電壓的整流，這是因為相電流可以流經二極管。此處，把按照它們的二極管的導通周期接通和斷開這些開關元件的模式稱作“同步控制模式”。如果開關元件中的每個開關元件保持接通直到晚于其二極管導通周期的時刻，則出現(xiàn)如下現(xiàn)象當相電壓變得低于電池12的端電壓時通過開關元件從電池12提取電池電流。此處，把接通和斷開開關元件中的每個開關元件以生成這種提取電流的模式稱作“相控制模式”。同步控制模式在發(fā)電效率上優(yōu)于相控制模式。另一方面，與同步控制模式相比，相控制模式使得能夠生成更大的輸出電流。因此，優(yōu)選地，交通工具發(fā)電機1在需要的發(fā)電 (或輸出電流)量小、或者在其轉速高時在同步控制模式中工作，而在其轉速低以及需要的發(fā)電量大時在相控制模式中工作。圖2是示出了同步控制模式與相控制模式之間的界限的說明圖。在圖2中，豎直軸代表交通工具發(fā)電機1的輸出電流，水平軸代表交通工具發(fā)電機1的轉速。曲線a示出了交通工具發(fā)電機1在相控制模式中工作時它的輸出特性，曲線b示出了交通工具發(fā)電機 1在同步控制模式中工作時它的輸出特性。在此實施例中，交通工具發(fā)電機1在輸出電流小于或等于交通工具發(fā)電機1以N1 的轉速在同步控制模式中工作時可獲得的Ii時在同步控制模式中工作。交通工具發(fā)電機1 還在其轉速高于隊時在同步控制模式中工作，其中在隊以上，即使交通工具發(fā)電機1在同步控制模式中工作時輸出電流也變得足夠大，交通工具發(fā)電機1在同步控制模式還是在相控制模式中工作對輸出電流而言沒有顯著差別。以下，說明如何對同步控制模式和相控制模式中的每一個設置開關元件的接通/ 斷開定時。首先，對同步控制模式進行說明。圖3是示出了交通工具發(fā)電機1在同步控制模式中工作時的U相電壓和U相電流的圖?？梢园裊相電流劃分成流經作為上臂的開關元件 Ql和二極管Dl的第一分量、以及流經作為下臂的開關元件Q2和二極管D2的第二分量。在圖3和后述圖4中，將第一分量示出為“上臂電流”，將第二分量示出為“下臂電流”。另外， 在圖3和后述圖4中，Vd表示二極管的正向電壓，Vsd表示開關元件接通時它的源漏電壓。在圖3中，把與U相繞組對應的上臂的開關元件Ql的斷開定時A設置為自此上臂的前一電流過零點B的時刻起、或者自與此同一 U相繞組對應的下臂的最近電流過零點C 的時刻起經過預定時間Tl或T2之后的時刻。可以把此預定時間Tl或T2表示成預定電角度。在此情形中，為了計算預定電角度，有必要檢測交通工具發(fā)電機1的轉速。在此實施例中，控制部件7基于上臂電流的電流過零點的間隔、或者上臂電流的電流過零點與下臂電流的電流過零點之間的間隔檢測轉速以設置預定時間Tl或T2。順帶提及，可以通過對三個或更多個電流過零點監(jiān)測電流過零點間隔的變化來檢測轉速的變化，以便在把轉速的變化考慮在內的情況下更準確地計算預定時間Tl或T2。同樣，控制部件7把自此下臂的前一電流過零點的時刻起、或者自與此同一 U相繞組對應的上臂的最近電流過零點的時刻起經過預定時間之后的時刻設置成下臂的開關元件Q2的斷開定時。把與U相繞組對應的上臂的開關元件Ql的接通定時D設置為自與U相繞組對應的下臂的最近電流過零點C的時刻起經過預定時間T3之后的時刻。可以把此預定時間T3 表示成預定電角度。同上，有必要檢測交通工具發(fā)電機1的轉速以計算預定電角度，可以通過把轉速的變化考慮在內來更準確地設置接通定時。同樣，控制部件7把自與此同一 U相繞組對應的上臂的最近電流過零點的時刻起經過預定時間之后的時刻設置成下臂的開關元件Q2的接通定時。順帶提及，雖然在此實施例中基于另一臂的最近電流過零點設置開關元件Ql和 Q2中每一個的接通定時，但是可以把它設置為自其臂的電流過零點的時刻起經過預定時間 T3'之后的時刻。以上說明針對確定與U相繞組對應的開關元件Ql和Q2的接通和斷開定時的方法。由于可以通過同樣方法設置其它相繞組的開關元件Q3至Q12的接通定時，所以此處略去了對設置開關元件Q3至Q12的接通定時的說明。圖4是示出了交通工具發(fā)電機1在相控制模式中工作時的相電壓和相電流(圖4 中的U相電壓和U相電流)的圖。在圖4中，把與U相繞組對應的上臂的開關元件Ql的斷開定時F設置為自此上臂的最近電流過零點G的時刻起經過預定時間Τ4之后的時刻。根據電池電壓和電負載(需要的輸出)確定預定時間Τ4。如同在同步控制模式的情形中一樣，可以把預定時間Τ4表示成預定電角度，并且有必要檢測交通工具發(fā)電機1的轉速以計算預定電角度，以便通過把轉速的變化考慮在內來更準確地設置接通和斷開定時。
同樣，把下臂的開關元件Q2的斷開定時設置為自此下臂的最近電流過零點的時刻起經過預定時間之后的時刻?？刂撇考?把自斷開與U相繞組對應的下臂的開關元件Q2的時刻J起經過預定時間T5之后的時刻確定為與此同一 U相繞組對應的上臂的開關元件Ql的接通定時H。此預定時間T5是用以確保斷開相對臂的開關元件Q2以防止上臂與下臂之間短路的裕度時間。 與上述斷開定時的設置一樣，可以把此預定時間T5表示成預定電角度，并且有必要檢測交通工具發(fā)電機1的轉速以計算預定電角度，以便通過把轉速的變化考慮在內來更準確地設置接通定時。由于把下臂的開關元件Q2的斷開定時設置為自下臂的最近電流過零點起經過預定時間T4之后的時刻，所以可以認為把上臂的開關元件Ql的接通定時設置為自下臂的最近電流過零點K的時刻起經過T4+T5的時間之后的時刻。同樣，控制部件7把與自此同一 U相繞組對應的上臂的最近電流過零點的時刻起經過預定時間之后的時刻設置成下臂的開關元件Q2的接通定時。同時，當交通工具發(fā)電機1的輸出電壓(相電壓)低于預定電壓時，無法檢測與各個相繞組對應的電流過零點，這是因為沒有電流流經開關元件和二極管。當需要的電流小時，可以等待從同步控制模式切換到相控制模式直到相電壓變高以及獲得流經二極管的輸出電流為止。然而，當需要的電流大時，優(yōu)選地，交通工具發(fā)電機1開始自盡可能低的轉速起在相控制模式中工作。為此實施例提供了電壓過零檢測部件10以使得能夠在輸出電流流經二極管之前開始相控制模式以提取出輸出電流。電壓過零檢測部件10獲取電樞繞組2的線間輸出電壓(例如，獲取U相繞組的一端與V相繞組的一端之間的電壓)，檢測此線間電壓改變極性(從正到負或者反之)的電壓過零點，以及向控制部件7輸出表示檢測結果的信號。另外，電壓過零檢測部件10獲取電樞繞組3的線間輸出電壓(例如，獲取X相繞組的一端與Y相繞組的一端之間的電壓)，檢測此線間電壓改變極性(從正到負或者反之)的電壓過零點，以及向控制部件7輸出表示檢測結果的信號。當電樞繞組2和3的相電壓低于電池電壓、并因此沒有電流從開關部件 5和6輸出時、以及當斷開開關部件5和6中包括的所有開關元件時，執(zhí)行電壓過零點的檢測。表示檢測結果的信號可以是在線間電壓的極性改變的定時處生成的脈沖信號、或者根據線間電壓的極性設置其電平(例如，當極性為正時高電平，當極性為負時低電平)的矩形波信號?？刂撇考?開始對相控制模式的控制，其中根據從電壓過零檢測部件10接收的信號設置開關部件5和6中包括的開關元件的接通定時(或者接通和斷開定時)。一旦開始對相控制模式的控制，則在此后執(zhí)行基于從電流過零檢測部件9提供的檢測結果的相控制。圖5是用于說明通過檢測U相和V相繞組的輸出線路之間電壓的電壓過零點開始相控制的示例的圖。在圖5中，Vuw表示作為線間電壓的U相和V相繞組的輸出線路之間的電壓，“U相上臂通電周期”表示接通與U相繞組對應的上臂的開關元件Ql的周期，“U相下臂通電周期”表示接通與U相繞組對應的下臂的開關元件Q2的周期，“V相上臂通電周期” 表示接通與V相繞組對應的上臂的開關元件Q3的周期，“V相下臂通電周期”表示接通與V 相繞組對應的下臂的開關元件Q4的周期，“W相上臂通電周期”表示接通與W相繞組對應的上臂的開關元件Q5的周期，“W相下臂通電周期”表示接通與W相繞組對應的下臂的開關元件Q6的周期。按以下順序啟動與U相繞組對應的上臂的開關元件Ql和下臂的開關元件Q2。(1)電壓過零檢測部件10檢測以下時間點(a)至(e)中的一個時間點作為電壓過零占。(a)線間電壓Vuv達到OV時的時間點。(b)線間電壓Vuv達到高于OV的預定電壓Va時的時間點。(c)線間電壓Vuv達到低于OV的預定電壓Vb時的時間點。(d)線間電壓Vuv降至預定電壓Vb以下或者升至預定電壓Va以上時、或者線間電壓Vuv降至預定電壓Va以下或者升至預定電壓Vb以上時的時間點。 (e)時間變成ta+ (tb_ta) /2時的時間點，其中，ta是線間電壓Vuv降至預定值Va以下的時刻，tb是線間電壓Vuv此后降至預定值Vb以下的時刻；或者時間變成 tb' +(ta' -tb' )/2時的時間點，其中，tb'是線間電壓Vuv升至預定值Vb以上的時刻， ta'是線間電壓Vuv此后升至預定值Va以上的時刻。在此實施例中，由于基于線間電壓降低時出現(xiàn)的過零點設置開始相控制的定時， 所以可以只在線間電壓降低時執(zhí)行過零點的檢測。(2)控制部件7基于檢測的過零點的間隔確定線間電壓的周期T。(3)控制部件7在自線間電壓降低時檢測到的電壓過零點P(見圖5)的時刻起經過60° 的電角度之后(即，經過((60°)/360° ) X T的時間之后)接通與U 相繞組對應的上臂的開關元件Q1。此處，根據需要的輸出在0< α <60的范圍內設置a。(4)控制部件7在自接通開關元件Ql時的時刻起經過180°的電角度之后 (即，經過((180° )/360° ) XT的時間之后)斷開開關元件Q1。此處，β是如下裕度角度用以防止同時接通每個相繞組的上臂和下臂的兩個開關元件從而防止電池12的端子短路。(5)控制部件7在自斷開開關元件Ql的時刻起經過電角度β °之后接通與同一 U相繞組對應的下臂的開關元件Q2。(6)從那時起，控制部件7以180°的接通周期和β °的斷開周期交替接通和斷開開關元件Ql和Q2。還按照與以上說明的內容基本上相同的控制流程以180°的接通周期和 β °的斷開周期交替接通和斷開與V相繞組對應的上臂和下臂的開關元件Q3和Q4。然而， 把首次接通開關元件Q3的定時設置為自線間電壓Vuv降低時檢測到的電壓過零點P (見圖 5)的時刻起經過180° 的電角度之后的時刻。另外，還按照與以上說明的內容基本上相同的控制流程以180°的接通周期和的斷開周期交替接通和斷開與W相繞組對應的上臂和下臂的開關元件Q5和Q6。 然而，把首次接通開關元件Q6的時刻設置為自線間電壓Vuv降低時檢測到的電壓過零點 P(見圖5)的時刻起經過120° 的電角度之后的時刻。按照與電樞繞組2相同的控制流程設置、例如基于X相繞組和Y相繞組的線間電壓的電壓過零點設置另一個電樞繞組3的開關元件Q7至Q12的接通和斷開定時。在開始如上說明的基于檢測的電壓過零點設置各個開關元件的接通和斷開定時的相控制之后，向其中基于檢測的電流過零點設置各個開關元件的接通和斷開定時的不同的相控制進行轉換。圖6是示出了從基于電壓過零點的相控制切換到基于電流過零點的相控制的過程的流程圖。通過電壓過零檢測部件10檢測線間電壓(步驟100)，基于檢測的線間電壓檢測過零點(步驟101)。此后，控制部件7確定交通工具發(fā)電機1的轉速N是否超過參考轉速N'(步驟102)。如果步驟102中的確定結果是否定的，則過程返回步驟101以再次檢測電壓過零點。如果步驟102中的確定結果是肯定的，則流程前進到步驟103以確定線間電壓Vuv 的波高V是否超過閾值電壓Vth。圖7是說明如何使用閾值電壓Vth執(zhí)行電壓過零點的檢測的圖。如圖7中所示，線間電壓Vuv的波高V自開始發(fā)電起隨著時間(或者隨著轉速或激勵電流的增加)增加，并且在一些時間點上超過閾值電壓Vth。過程返回步驟101以檢測電壓過零點直到線間電壓的波高V超過閾值電壓Vth以及步驟103中的確定結果變?yōu)榭隙ǖ臑橹埂．敳襟E103中的確定結果變成肯定的時，過程前進到步驟104以確定轉速是否穩(wěn)定。該確定通過把目前檢測的轉速與先前基于周期T檢測的轉速相比較而做出。如果步驟 104中的確定結果是否定的，則過程返回步驟101以再次檢測電壓過零點。如果步驟104中的確定結果是肯定的，則控制部件7基于電壓過零點開始相控制 (步驟105)。此后，電流過零檢測部件9檢測電流過零點(步驟106)，并且確定過零點周期是否穩(wěn)定(步驟107)。如果步驟107中的確定結果是否定的，則過程前進到步驟108以確定控制部件7是否已檢測到電流過零點(或電流過零點周期)n次(η是正整數)。過程返回步驟106以檢測電流過零點直到控制部件7已檢測到電流過零點η次以及步驟108中的確定結果變成肯定的為止。如果步驟108中的確定結果是肯定的，S卩，如果已檢測到η個電流過零點并且周期不穩(wěn)定，則過程返回步驟101以再次執(zhí)行電壓過零點檢測和后續(xù)操作。另一方面，如果步驟107中的確定結果是肯定的，則過程前進到步驟109以開始基于電流過零點的相控制。圖8是用于說明開始相控制的條件的圖。在圖8中，豎直軸代表交通工具發(fā)電機1 的輸出電流，水平軸代表交通工具發(fā)電機1的轉速。曲線a示出了交通工具發(fā)電機1在相控制模式中工作時它的輸出特性，曲線b示出了交通工具發(fā)電機1在同步控制模式中工作時它的輸出特性，曲線c示出了只通過二極管執(zhí)行整流操作(二極管整流模式)時交通工具發(fā)電機1的輸出特性。另外，Ntl表示交通工具發(fā)電機1在二極管整流模式中工作時輸出電流升高處的轉速，N0'表示交通工具發(fā)電機1在相控制模式中工作時輸出電流升高處的轉速。當需要的輸出電流變得大于交通工具發(fā)電機1在二極管整流模式中工作時可獲得的輸出電流時，開始基于電壓過零檢測部件10的檢測結果的相控制。因此，當轉速在Ntl 與隊‘之間時需要開始相控制。由于從電壓過零檢測部件10輸出的信號是表示交通工具發(fā)電機1的轉速的信號，所以控制部件7基于電壓過零檢測部件10檢測的過零點的周期T 檢測交通工具發(fā)電機1的轉速N，并且在檢測的轉速N超過在圖6中示出的步驟102中用作參考轉速N'的轉速Nc/時執(zhí)行用以切換到基于過零點的相控制的操作。
可以在電壓過零檢測部件10中做出檢測的轉速N是否超過轉速Nc/的確定。在此情形中，例如，電壓過零檢測部件10在檢測到檢測的轉速N超過轉速Nc/后向控制部件 7輸出表示已檢測到的電壓過零點的信號。響應于從電壓過零檢測部件10輸出的信號，控制部件7開始用以切換到基于電流過零點的相控制的操作。由于線間電壓的波高與交通工具發(fā)電機1的轉速成比例地增加，所以可以把控制部件7配置成在線間電壓的波高超過被設置成等于或高于圖7中示出的閾值電壓Vth的預定參考電壓時開始切換到基于電流過零點的相控制的操作，而無需確定檢測的轉速N是否超過轉速Nc/。在此情形中，略去圖6中的步驟102。另外，可以把控制部件7配置成只基于檢測的轉速開始切換到基于電流過零點的相控制的操作。在此情形中，可以略去圖6中的步驟103。根據此實施例的交通工具發(fā)電機1，由于通過電壓過零檢測部件10檢測電樞繞組 2和3中每個電樞繞組的線間電壓的電壓過零點，所以即使在相電壓非常低時也可以檢測出它們的周期性，以使得能夠開始開關部件5和6中包括的并連接到電樞繞組2和3的開關元件的接通斷開控制。電壓過零檢測部件10在斷開所有開關元件時執(zhí)行電壓過零點的檢測。這使得可以在開始發(fā)電之前準備好控制開關元件，以使得能夠在開始控制開關元件的同時開始發(fā) H1^ ο另外，由于在交通工具發(fā)電機1的轉速低于在二極管整流模式中輸出電流升高處的轉速時開始基于電壓過零點的開關元件的接通斷開控制，所以可以如在交通工具發(fā)電機 1開始在二極管整流模式中工作之前一樣快速地從交通工具發(fā)電機1獲取輸出電流。另外，由于此實施例的交通工具發(fā)電機1通過在基于電壓過零檢測部件10的檢測結果開始相控制之后檢測通過電流過零檢測部件9的電流過零點來檢測相電流的相(方向)，所以可以準確地控制相電流的相。另外，由于在相控制模式中基于流入各個開關元件中的電流改變極性(方向)的電流過零點設置開關元件的斷開定時，所以可以在流入開關元件中的電流在方向上反轉之后(即，在開始從電池12向相繞組中的電流提取之后)斷開開關元件，從而增加輸出電流。當然可以如下所述對以上實施例進行各種修改。在圖1中示出的結構中，為兩個開關部件5和6提供了一組控制部件7、驅動器部件8、電流過零檢測部件9和電壓過零檢測部件10。然而，可以為兩個開關部件5和6中的每一個、或者為每一個相繞組提供一組控制部件7、驅動器部件8、電流過零檢測部件9和電壓過零檢測部件10。圖9是示出了為每一個相繞組提供一組控制部件7、驅動器部件8、電流過零檢測部件9和電壓過零檢測部件10的結構的圖。在此結構中，為與U相繞組對應的上臂和下臂的二極管Dl和D2以及開關元件Ql和Q2提供由控制部件7、驅動器部件8、電流過零檢測部件9和電壓過零檢測部件10構建的控制電路20。電壓過零檢測部件10連接到U相繞組的一端和V相繞組的一端，并且檢測它們之間的電壓作為交通工具發(fā)電機1的線間電壓。 當然可以檢測U相與W相繞組而非U相與V相繞組之間的電壓，或者既檢測U相與V相繞組之間又檢測U相與W相繞組之間的電壓，或者除了這兩個電壓之外還檢測V相與W相繞組之間的電壓。還為其它相繞組中的每一個提供控制電路20。在為每一個相繞組提供控制電路20的情形中，由于可以把控制電路20、以及上臂和下臂的開關元件和二極管模塊化成一個半導體封裝，所以可以使得開關部件5和6的制造和裝配以及它們的控制機制容易。 在這種模塊化的情形中，可以為每個半導體封裝、或者為電樞繞組2和3中的每一個或兩個電樞繞組的半導體封裝中的一個提供電壓過零檢測部件10。在以上實施例中，交通工具發(fā)電機1包括兩個電樞繞組2和3、以及兩個開關部件 5和6。然而，本發(fā)明可應用于包括一個電樞繞組和一個開關部件的交通工具發(fā)電機，還可應用于包括三組或更多組電樞繞組和開關部件的交通工具發(fā)電機。在以上實施例中，基于電樞繞組2或3的輸出線路中的兩條輸出線路之間的電壓檢測電壓過零點。然而，可以基于全部三條輸出線路中每兩條輸出線路之間的電壓檢測電壓過零點以改進電壓過零點的檢測準確性。在以上實施例中，參考電樞繞組2的U相和V相繞組的線間電壓的電壓過零點開始與電樞繞組2對應的開關部件5中包括的開關元件的接通/斷開控制。然而，可以參考另一個電樞繞組3的線間電壓的電壓過零點開始接通/斷開控制(相控制)。圖10是用于說明參考另一個電樞繞組3的線間電壓的電壓過零點開始相控制的示例的圖。如圖10中所示，電樞繞組3的Z相和X相繞組的線間電壓Vzx向上跨過零線的向上電壓過零點Q自電樞繞組2的線間電壓Vuv的向上電壓過零點P起在電角度上偏移 30°。相應地，可以基于此電壓過零點Q設置與U相繞組對應的上臂的開關元件Ql (或者開關元件Q3或Q5)的第一個接通定時。在以上實施例中，使用電流過零點作為設置與U相繞組對應的開關元件Ql和Q2 的接通/斷開定時的參考，以及還作為檢測轉速和轉速變化的參考。然而，可以基于其它相 (其自身電樞繞組2中包括的V相或W相繞組，或者另一個電樞繞組3中包括的X相、Y相或Z相繞組)的電流過零點、或者其自身相和其它相的電流過零點檢測轉速及其變化。在把接通/斷開定時設置為自參考時間點起經過預定時間之后的時刻的情形中，如同已說明的有必要考慮轉速及其變化。通過還使用其它相的電流過零點，可以改進轉速及其變化的檢測準確性，從而改進設置開關元件的接通/斷開定時的準確性。以上說明的優(yōu)選實施例是僅由所附權利要求描述的本申請的發(fā)明的示范。應當理解，本領域的技術人員可以進行優(yōu)選實施例的修改。
權利要求
1.一種交通工具發(fā)電機，包括電樞繞組，包括多個相繞組；開關部件，形成為電橋電路，所述電橋電路由多對串聯(lián)連接的上臂和下臂構建以對所述相繞組中感應的電壓進行整流，所述上臂和下臂中的每一個由與二極管并聯(lián)的開關元件構建；控制部件，用于控制所述開關元件的接通/斷開定時；以及電壓過零檢測部件，用于執(zhí)行電壓過零檢測以檢測所述電樞繞組的所述相繞組之中線間電壓中的至少一個改變極性的時間點作為電壓過零點；控制部件被配置成基于所述電壓過零檢測部件檢測的所述電壓過零點開始所述開關元件的接通斷開控制。
2.如權利要求1所述的交通工具發(fā)電機，其中，所述電壓過零檢測部件在所述相繞組的相電壓低于由所述交通工具發(fā)電機充電的交通工具電池時執(zhí)行電壓過零檢測。
3.如權利要求1所述的交通工具發(fā)電機，其中，所述電壓過零檢測部件在所有所述開關元件斷開時執(zhí)行電壓過零檢測。
4.如權利要求1所述的交通工具發(fā)電機，其中，所述開關元件中的每個開關元件由金屬氧化物半導體場效晶體管構建，所述控制部件在低于如下交通工具發(fā)電機的上升轉速的交通工具發(fā)電機的轉速處開始所述開關元件的接通斷開控制在所述交通工具發(fā)電機的上升轉速以上，所述交通工具發(fā)電機的輸出電流可以通過由所述金屬氧化物半導體場效晶體管的寄生二極管的整流獲得。
5.如權利要求1所述的交通工具發(fā)電機，還包括電流過零檢測部件，用于執(zhí)行電流過零檢測以檢測所述電樞繞組的相電流中的至少一個改變極性的時間點作為電流過零點，所述控制部件被配置為在開始基于所述電壓過零點的所述開關元件的接通斷開控制之后基于所述電流過零檢測部件檢測的電流過零點而非所述電壓過零點執(zhí)行所述開關元件的接通斷開控制。
6.如權利要求1所述的交通工具發(fā)電機，其中，所述電壓過零檢測部件對所述電樞繞組的所有相繞組執(zhí)行所述電壓過零檢測。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種交通工具發(fā)電機，包括電樞繞組，包括多個相繞組；開關部件，形成為電橋電路，所述電橋電路由多對串聯(lián)連接的上臂和下臂構建以對相繞組中感應的電壓進行整流，所述上臂和下臂中的每一個由與二極管并聯(lián)的開關元件構建；控制部件，用于控制開關元件的接通/斷開定時；以及電壓過零檢測部件，用于執(zhí)行電壓過零檢測以檢測電樞繞組的相繞組之中線間電壓中的至少一個改變極性的時間點作為電壓過零點?？刂撇考慌渲贸苫陔妷哼^零檢測部件檢測的電壓過零點開始開關元件的接通斷開控制。
文檔編號H02P9/30GK102163951SQ20111004375
公開日2011年8月24日 申請日期2011年2月22日 優(yōu)先權日2010年2月23日
發(fā)明者堀畑晴美 申請人:株式會社電裝