JP5008749B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
図1はこの発明の実施の形態1における電源装置の全体構成を示す図である。
図1において、実施の形態1における電源装置は、磁石式(交流)発電機1と、磁石式発電機1で発生した交流電流を直流電流に整流する整流回路3と、整流回路3で整流された直流電流による電力が供給される負荷電気装置2と、負荷電気装置2の電圧を求めるための電圧計からなる電圧検出回路VDと、整流回路3に設けられ磁石式発電機1の出力端を電気的に短絡する短絡回路を構成するサイリスタSW4〜SW6と、電圧検出回路VDにより検出された電圧に従って、負荷電気装置2の電圧を第1の設定値に制御する制御回路4とから構成されている。
回転軸RAの回転と共に回転子1aが回転することで、固定子1bの固定子巻線に交流電流が発生する。固定子1b側に発生した交流電流は、整流回路3に設けられた6つのダイ
オードD1〜D6で構成される3相ダイオードブリッジにより直流に整流される。
負荷電気装置2の電圧が第1の設定値未満の場合、サイリスタSW4,SW5,SW6のゲート信号をオフ(以下、整流動作モードともいう。)することで、整流回路3の3相ダイオードブリッジを介して負荷電気装置2に直流電流を供給する。
このようにして、負荷電気装置2の電圧を第1の設定値に調整する。
なお、運転状態を示す信号として、回転子1aのための回転速度センサ(図示省略)からの回転速度信号がある。また、電源装置が車両に搭載されているものである場合、例えば回転子1aが直結されている内燃機関のクランクシャフトの回転速度を示す回転速度センサや、内燃機関の電子制御装置(共に図示省略)等から得られる回転速度信号がある。
時等)と判定された場合、上記、それぞれの回転速度領域n1,n2によって、動作モー
ドを制御回路4でそれぞれ短絡動作モード(n1領域)、整流動作モード(n2領域)に切替えて動作させることで、磁石式発電機1への入力トルクを増加し、ひいては回転力供給装置RSの負荷の増加が可能となり、回転力供給装置RSが内燃機関を用いた車輌である場合は減速時の制動力向上等が可能となる。
図3において、横軸は時間、縦軸は磁石式発電機1への入力トルクと動作モードを示す。図3に示すように、例えば動作モードを短絡動作モードから整流動作モードに切替える場合、パターン動作時間t1の間、短絡動作モードと整流動作モードを交互に切替える切替パターンを設けることで、磁石式発電機1への入力トルクの急激な変化を防止することが可能となる。また、上記切替パターンおよびパターン動作時間t1は、回転子1aの回転速度に従って、変化させてもよい。なおこの動作モードを切替えるタイミングに切替パターンとパターン動作時間t1を設ける場合には、制御回路4のメモリMに、上記切替制御情報(切替パターン,パターン動作時間t1)を予め格納しておく(以下同様)。
図4はこの発明の実施の形態2における電源装置の全体構成を示す図である。この実施の形態2の電源装置は、実施の形態1の構成に対して、整流回路3の出力電圧Vroutを負荷電気装置2の入力端子間電圧Vbinに変圧する変圧比可変の直流電圧変圧装置5を設けて構成したものである。
直流電圧変圧装置5の変圧比(Vbin/Vrout)に応じて整流動作モード時における磁石式発電機1への入力トルクは変化する。図5中の短絡動作モード時の入力トルクと整流動作モード時(変圧比:小)の入力トルクの交点の回転速度をα1、短絡動作モード時の入力トルクと整流動作モード時(変圧比:大)の入力トルクの交点の回転速度をα2とすると、直流電圧変圧装置5の変圧比が小さい場合、回転速度がα1未満の領域n1では、整流動作モード時の入力トルク(入力エネルギー)が短絡動作モード時の入力トルク(入力エ
ネルギー)より小さくなる。また、回転速度がα1以上の領域n2では、短絡動作モード
時の入力トルク(入力エネルギー)が整流動作モード時の入力トルクより小さくなる。
従って、領域n1、n2に応じ、制御回路4によって整流動作モードと短絡動作モードを切替えて動作させることで、磁石式発電機1への入力トルクを低減することができる。
エネルギー)より小さくなる。また、回転速度がα2以上の領域n4では、短絡動作モー
ド時の入力トルク(入力エネルギー)が整流動作モード時の入力トルク(入力エネルギー)より小さくなる。
従って、領域n3、n4に応じ、制御回路4によって短絡動作モードと整流動作モードを切替えて動作させることで、磁石式発電機1への入力トルクを低減することができる。
これにより回転力供給装置RSの負荷が低減され、回転力供給装置RSが内燃機関の場合は燃費の向上等が可能となる。
図6はこの発明の実施の形態3における電源装置の全体構成を示す図である。この実施の形態3による電源装置は、実施の形態1の構成に対して、短絡回路を構成するサイリスタSW4a〜SW6aの各ゲート信号を、独立してオンオフ制御する制御回路4aを設けて構成したものである。
図7に示すように、例えば各短絡回路SW4a〜SW6aを短絡動作モードから整流動作モードに切替えるタイミングに切替時間を設け、短絡回路SW4aと短絡回路SW5aの切替時間をt1、短絡回路SW4aと短絡回路SW6aの切替時間をt2とすることで、磁石式発電機1への入力トルクの急激な変化を防止することが可能となる。
また、上記切替時間t1、t2は、回転子1aの回転速度に従って、変化させてもよい。なお、この動作モードを切替えるタイミングに切替時間t1、t2を設ける場合には、制御回路4のメモリMに、上記切替制御情報(切替時間t1、t2)を予め格納しておく。
メモリMに格納しているが、これに限定されるものではなく、例えばFV変換器やコンパレータを用いて構成された比較回路を設け(図示省略)、外部からの回転速度信号を周波数/電圧変換して所定の回転速度α、α1、α2等を示す基準電圧との比較により、制御回路4の各切替制御情報としてもよい。
3、3a 整流回路、4、4a 制御回路、5 直流電圧変圧装置、RA 回転軸、
RS 回転力供給装置、VD 電圧検出回路、SW4〜SW6、SW4a〜SW6a、SW4mos〜SW6mos 短絡回路
Claims (8)
- 界磁を構成する磁石を有する回転子と、この回転子の回転により固定子巻線に交流電流を発生させる固定子とからなる磁石式発電機と、前記磁石式発電機の回転子に回転力を供給する回転力供給装置と、前記磁石式発電機で発生させた交流電流を直流電流に整流して負荷電気装置に電力供給を行う整流回路と、オンオフ制御が可能なスイッチング素子を有して該スイッチング素子がオン状態になったときに前記磁石式発電機の出力端を電気的に短絡する短絡回路と、前記負荷電気装置の端子電圧を検出する電圧検出回路と、前記電圧検出回路により検出された電圧に従って前記短絡回路のスイッチング素子のオンオフ制御により前記負荷電気装置の電圧を第1の設定値に制御する制御回路と、を備えた電源装置であって、前記制御回路は、前記負荷電気装置が動作するために必要な最低電圧を第2の設定値とし、前記電圧検出回路より検出された電圧が前記第1の設定値未満、および第2の設定値以上の場合に、前記磁石式発電機の回転子の回転に係る運転状態に従って前記整流回路と前記短絡回路とを切替えて制御し、前記磁石式発電機の回転子の回転に係る運転状態として前記回転子側の回転速度を示す信号が入力されると共に、前記回転子側の回転速度と、前記短絡回路オン時の短絡動作モードと前記短絡回路オフ時の整流動作モードにおける前記回転力供給装置から前記磁石式発電機への入力トルクの大小関係との関係を示す切替情報を含む切替制御情報に基づき、前記回転子側の回転速度に従って、前記磁石式発電機への入力トルクの小さい動作モードに切替えることを特徴とする電源装置。
- 前記制御回路は、前記磁石式発電機の回転子の回転に係る運転状態として、前記回転力供給装置の運転負荷状態を示す信号が入力され、前記回転力供給装置が高負荷状態の時に
、前記回転子側の回転速度に従って、前記磁石式発電機への入力トルクの小さい動作モードに切替えることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記制御回路は、前記磁石式発電機の回転子の回転に係る運転状態として、前記回転力供給装置の運転負荷状態を示す信号が入力され、前記回転力供給装置が低負荷状態の時に
、前記回転子側の回転速度に従って、磁石式発電機への入力トルクの大きい動作モードに切替えることを特徴とする請求項1に記載の電源装置。 - 前記回転力供給装置が内燃機関であり、前記回転力供給装置の運転負荷状態を示す信号が、それぞれ内燃機関の吸気管内圧力、スロットル開度、冷却水の温度を示す信号の少なくとも1つからなり、これらの信号のうちの1つ又は複数の信号の組み合わせに基づいて運転負荷状態の判定を行うことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の電源装置。
- 前記制御回路は、前記短絡動作モードと前記整流動作モードを切替えるタイミングに切替パターンとパターン動作時間を持たせた切替制御情報に基づき、前記短絡動作モードと前記整流動作モードと切替えることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記制御回路は、前記短絡動作モードと前記整流動作モードを切替えるタイミングの切替パターンとパターン動作時間が、前記回転子側の回転速度に応じて変化する切替制御情報に基づき、前記短絡動作モードと前記整流動作モードとを切替えることを特徴とする請求項5に記載の電源装置。
- 前記整流回路の直流出力電圧を前記負荷電気装置の入力端子間電圧に変圧する変圧比可変の直流電圧変圧装置を備え、前記制御回路は、前記回転子側の回転速度と、前記直流電圧変圧装置の変圧比と、前記短絡動作モード時と前記整流動作モード時における前記回転力供給装置から前記磁石式発電機への入力トルクの大小関係との関係を示す切替情報を含む切替制御情報に基づき、前記回転子側の回転速度に従って、前記磁石式発電機への入力トルクの小さい動作モードに切替えることを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の電源装置。
- 前記整流回路が、3相ダイオードブリッジからなり、前記短絡回路を各相別々に備え、前記制御回路が前記短絡回路の各相を別々に制御することを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の電源装置。
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