JPS6131000A - 一体形スタ−タジエネレ−タ装置 - Google Patents

一体形スタ−タジエネレ−タ装置

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Publication number
JPS6131000A
JPS6131000A JP14755384A JP14755384A JPS6131000A JP S6131000 A JPS6131000 A JP S6131000A JP 14755384 A JP14755384 A JP 14755384A JP 14755384 A JP14755384 A JP 14755384A JP S6131000 A JPS6131000 A JP S6131000A
Authority
JP
Japan
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starter
generator
current
armature
controller
Prior art date
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Pending
Application number
JP14755384A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeru Horikoshi
堀越 茂
Akihiro Saito
斉藤 昭博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS6131000A publication Critical patent/JPS6131000A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H02P9/14Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output by variation of field
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D17/00Control of torque; Control of mechanical power
    • G05D17/02Control of torque; Control of mechanical power characterised by the use of electric means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Synchronous Machinery (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はエンジンのスタータとジェネレータとを一体化
した一体形スタータジェネレータ装置に関するものであ
る。
〔発明の背景〕
一体形スタータジェネレータといつのは、従来別々だっ
た自動車エンジンのスタータと電源用のジェネレータと
を1つの回転機で実現しようとするものである。このよ
うな一体形スタータジェ不レータに於ては、特開昭58
−79668号に開示されているように、スタータ動作
時に%<x子電流を検出して励磁電流を制御することに
より、スクータに複巻あるいは直巻有性をもたせて犬さ
なトルクを発生することが出来るつじかしこれは励磁電
流のみの制御であるために、スタータ動作時に励磁電流
を決めれば回転式とトルクはともに一義的に決まり、回
転上昇に(1)うトルクの低下について配慮されていな
かった。このため要求トルク増大に必ずしも対応出来な
いという問題があった。
本発明の目的は、スタータ動作時に設定パワー内で回転
数をトルクを個別に設定でさ、つねに十分なトルクが得
られる一体形スタータジェ不レータ装置を提供すること
にめる。
〔発明の概要〕
本発明は、スタータ動作時のトルクが空隙磁束と[a機
子電流とその両者の位相角によって定まることに注目し
、空隙磁束によって回転数を設定し、電機子電流の位相
角を回転数により可変圧して所要のトルク特性を得るよ
うにしたことを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を図面によって詳細に説明する
。第1図は一体形スタータジェネレータ本体のクランク
7ヤフト中心軸に沿ったvT面図であって、スタータで
ある電機子巻線1.11m子鉄心3、ロータである界磁
極4a、4b、界磁巻線2、非出性リング120とクラ
ンク角検出器5、リヤプレート7、ケース9等によシ構
成されている。この構造はシンデル形3相交流発電機(
以下ACGと略す)と呼ばれるものである。1t[子鉄
心3はケース9に取付けられ界磁巻線2はリヤプレート
7に固定される。を磁極4a、4bは強磁性体で作られ
、一対のくし形磁極として非磁性リング120で結合さ
れ、ボルト200によってクランク軸201に固定され
ている。クランク角検出器5は、フォトダイオードと発
光ダイオードのダイオード対を3組有しており、切り欠
き板6の回転角゛を・演出する。クランク角検出器5の
3組のダイオード対の位置はりャプレート7への取付時
に調整され、起動トルクが最大となるようセットされる
。切り欠き板6には、例えば界磁極4が28極の場合、
360度/l 4=25.7度ピッチで、12.8度の
切欠き幅の切欠きが14個設けられる。
第2図は本発明の装置の実施例を示す全体結線図であり
、第1図で示したスタータジエ不レーク本体11、ドラ
イバーユニット10、コントローラ12、キースイッチ
27、充・醒表示ランプ29及びバッテリ28から成っ
ている。ドライバユニット10は、スタータ動作時に電
伎子巻線1に、回転に同期した電機子電流を供給する6
ケのパワートランジスタ14〜19、電機子電流を検知
する′電流検出器13、界磁巻線2を駆動するパワート
ランジスタ20、ジェネレータ動作時に電機子出力を全
波整流する6ケのダイオード21〜26より構成される
。この全体結線図のうちコントローラ12が本発明の特
徴とする部分であって、その構成を第3図に示す。本コ
ントローラは、全体の利唾を行うマイクロコンピュータ
30、ダウンカウンタとノリツブフロップで構成される
位相制御回路32、タロツク回路47とクランク角検出
器5の一つ信号により、0.2°相当の角度信号を発生
する疑似角度発生回路34、電機子電流の位相角制御の
有無切換えおよびパワートランジスタ駆動用信号への変
換回路31、過電流検出器37から過電流信号が入力さ
れた時パワートランジスタ15,17.l’lオフに導
き、他の場合はパワートランジスタ14〜19にドライ
バ35を介してゲート信号を送出するケート回路33、
電機子の一相出力を積分して充電、放電を検知する光電
回路30、レベル変換回路38、A/D変換器39、充
区表示ランプ29のドライバー40.ダウンカウンタと
スリップフロップで構成される界磁制御回路41等から
成る。
このコントローラの動作は以下の通りである。
スタータ動作時にスタータジェネレータの回転数が上昇
すると、電機子反作用により空隙磁束に対してt磯子電
流の位相角が遅れ、このため回転トルクが低下して行く
。これを防ぐために以下の様にして電機子電流の位相を
進ませれば良い。第4図はコントローラ12の動作説明
図であって、クランク角検出器517I第1図で説明し
たように3相のダイオード対が設けられて2す、これら
3組の対のフォトダイオード出力PSl〜PS3U/m
期が25.7° (切欠き板6のピッチ)、幅12.8
゜(切欠き板の幅;28極の場合)相当のパルス列を出
力する。これらのパルス列は固定子(電機子ンと回転子
(磁極)との相対的な位置関係でその位相が決るもので
あって、従って空隙磁束の位相とも対応している。従っ
てこのパルス列P S 1〜PS3に対して電機子電流
の位相を進ませるように制御すればよい。そこでマイク
ロコンピュータ30には回転数対応に所要の進角量を記
憶部で記憶きせておき、スタータ動作時でかつ回転数が
所定値をこえた時にはマイクロコンピュータ30はその
時の回転数対応の進角量に見合った値を位相制御回路3
2のダウンカウンタにセットする、一方疑似角度発生器
はパルス列PS1とクロック回路47からのタロツクを
用いて生成した0、2度毎のパルス列Ask出力するが
、この出力開始は例えばパルス列PS1の立上夛時点T
l0(44図)とし、この時点以後0.2度毎のパルス
をダウンカウンタへ入力してその計数値′lk減少させ
る。そこで上記の所要進角量を例えば1度とすると1度
ン0.2度=5なので12.8度10.2度=64から
5を減じた数59をダウンカウンタに初期設定してこれ
を0.2度毎にカウントダウンすると59×0.2度=
11.8度でカウンタはOVC,なる。そこでこの時点
で位相制御回路32円の2リツプフロツプをリセットす
るとその出力は第4図の進相パルス列PSIDの立下D
TIIDを与え、これはクランク角検出器5の出力PS
lの立下DT11よ!71度進んでいる。時点Tllに
もまた59ftダウンカウンタヘセツトして計数すれば
今度はT12より1度進んだ立上りT12Dが得られ、
以下同様にして全体としてパルス列PS1より1度進ん
だパルス列PSIDが得られる。他のパルス列PS2.
PS3についても同様でめる。変侠回路31は、進角制
御の必要のない時はパルス列PS1〜P831にとり込
み、必要がある時は今説明したパルス列PSII)−P
83DK−とジ込む。
そして実際にパワートランジスタ部4306個のパワー
トランジスタへのゲート信号Gをと9込んだパルス列の
位相を基準として生成する。このゲート信号Gのオン期
間が各トランジスタのオン期間であってそのオン時の電
流がスタータジェネレータへ供給されるから、必要な時
は%磯子電流の位相が進むように制御されることになる
一方、界磁電流の制御は、マイクロコンピュータ30の
内部タイマで作った一定周期毎に、設定パルス幅相当の
数値を界磁電流制御回路41のダウンカウンタにセット
して、タロツク回路47の出力°50でダウンカウント
し、その結果がOflつd時点に7リツプフロツプを反
転させることによって所定のパルス幅のパルス列491
を生成し、これをドライバー42を介してトランジスタ
20へ印加することによって行われる。この動作の様子
は第5図に示されている。
以上がコントローラ12の全体の動作であるが、これら
の動作の制御はマイクロコンピュータ30により行われ
ており、以下ではその動作を詳述する。マイクロコンピ
ュータ30のン7ト構成は、クランク角検出器5の信号
P81〜PS3の立上り、立下り毎に起動される人力割
込みルーチン(第8図)、内部クロックによp16ms
毎に起動がかけられるタイマー割込みルーチン(第7図
)及びリセット信号によりスタートし、閉ループを形成
しているメインルーチン(第81Q)の三つのルーチン
に分けられる。キースイッチが投入され、ONKなると
システムに電源が供給され、マイクロコンピュータには
パワーオンリセットががかり、第6図のステップ60の
リセットより起reJを開始する。続いてステップ62
でA/Dコンバータ39出力及びレベル変換回路38の
出力を見てモード判定を行い、今の場合スタータモード
ではないのでステップ64Kst)、6ケのパワートラ
ンジスタ14〜19全てをオフとするように信号51を
出力し、ステップ69に移ジ、光電回路36出力をしら
べて充電判定を行うがまだ回転していないから充電はな
く、従ってステップ72へ移ってドライバ40を介して
充電表示ランプ29を点灯し、ステップ62へ戻る。こ
の動作時にタイマー割込みがかかると第7図のステップ
8oへ飛び、まずマイクロコンピュータ30内のカウン
タで回転数Nを検出しくステップ81)、カウンタをリ
セットしくステップ82)、モード判定を行う(ステッ
プ83)。今の場合ONのACGモードなのでステップ
85へ移って充電回転数判定N≧N+7に行うが、スイ
ッチをONにしたばかりであるのでN < N s と
なってステップ88へとび、界磁電流をOとして、割込
み前のメインルーチンにリターンする。つま9この時は
まだスタータジェネレータは回転していないので界磁電
流も流す必要がない。
今1tは、キースイッチをスタータの位置BTまで投入
した場合を考える。この時は第6図のステップ62から
63へ移り、ここで回転数Nが所定の回転数Noより大
きいか否かをしらべる。大なら電機子電流の位相制御有
、小なら同位相制御なしと判定しこの結果を変換回路3
1にセットする。
続いてステップ67.68では回転数Nがエンジン点火
による高回転数N2以上になっていれば運転モードri
ACGモードとし、その後最初のスイッチをONした時
と同様な充電判定による充電表示ランプの点灯、消灯を
行う(ステップ69〜72)。ここでクランク角検出器
5の出力PSl〜PS3の立上り、立下りによる入力割
込みがかかると第8図のプログラムが起動され、ステッ
プ101で回転数カウンタによシ回転数Nを検出する。
続いてステップ102の判定でSTモードであることが
判った時にはステップ103,104に移り、割り込み
信号はPsi、P82.PS3のどの信号の立上りかあ
るいは立下シでろるか判別して、回転数Nに対応した位
相進み角のカウンタ値を位相制御回路32のダウンカウ
ンタに出力してリターンする。またタイマ割込みがかか
った場合は、ステップ81.82で回転数Nを検出し、
ステップ83の判定でSTモードとわかるとステップ8
4で回転数NK対応した界磁パルス幅のカウンタ値を位
相制御回路41のダウンカウンタへ出力し、界磁出力を
′1″としてリターンする。
以上のようにスタータとしての動作時には界磁電流制御
と、電機子位相角制御を別個に行9ことにより、回転数
とトルクを個別に設定出来、従って一定回転数で発生ト
ルクの改善を図ることができる。
次にエンジンがかかり、ACGモードに移った時は、第
6図のメインルーチンではステップ62からステップ6
4へ移り、ここでパワートランジスタ15〜19(第1
図)をオフとするよう変換回路31へ指令を出し、その
後充電表示ランプの制御(ステップ69〜72)のみを
行う。第7図のタイマ割り込みルーチンでは、回転数検
出(ステップ81.82)を行いステップ83からステ
ップ85へ移り、ここで回転数Nが光電に十分な値Nl
をこえていることを確認し、ステップ86゜87に移り
、バッテリ電圧ftA/Dコンバータ39を介して読み
とり、これを所属値に保つための界磁電流制御用パルス
幅可変信号を位相制御回路41のダウンカラ/りへ出力
し、界磁電流をオンとする(ステップ89)。
また、第8図の入力割込みでは、回転数カウンタのカウ
ントアツプのみを行いリターンする。
以上の外に本実施例では、電流構出器13により過電流
を検出して、一定期間パワートランジスタ15,17.
19をオフする構成としているので、過電流発生時にパ
ワートランジスタ14〜19の破損も未然に防げるとい
う効果がある。
〔発明の効果〕 以上の実施例から明らかなように、本発明によれば、界
磁電流と嵯磯子電流の位相角の双方を個別に設定できる
ため、スタータ動作時にトルクと回転数を個別に設定で
き、トルク特性の改善を図ることができるという効果が
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図はスタータジェネレータの構造説明図、第2図は
本発明の装置の全体構成を示す結線図、第3図は本発明
の特徴とするコントローラの実施例を示すブロック図、
第4図及び第5図は巣3図のコントローラの動作を示す
タイミングチャート、第6図、第7図及び第8図は第3
図のコントローラの動作を示すフローチャートである。 1・・・電機子巻線、2・・・界磁巻線、3・・・電機
子鉄心、4・・・磁極、5・・・り2ンク角検出器、6
・・・切欠き板、検出器、14〜20・・・パワートラ
ンジスタ、21〜26・・・ダイコード、27・・・キ
ースイッチ、28・・・バッテリ、29・・・充電表示
ランプ、30・・・マイクロコンピュータ、32・・・
位相制御回路、39・・・A/D変挨器、41・・・界
磁制御回路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、エンジンのクランク軸に取付けられたスタータ及び
    ジェネレータとしての回転機と、スタータとしての動作
    時には回転中の回転数が一定値をこえた時にそのこえた
    量に応じて回転機の電機子電流の位相を進ませる位相制
    御及び回転機の界磁電流の大きさを制御する界磁電流制
    御の機能を有することによつて回転機のトルクと回転数
    を制御し、ジェネレータとしての動作時にはバッテリー
    電圧を一定とするように界磁電流制御を行うコントロー
    ラと、該コントローラの出力により回転機の電機子と界
    磁巻線へ電流を供給するドライバーユニットとを備えた
    ことを特徴とする一体形スタータジェネレータ装置。 2、スタータ動作時及びジェネレータ動作時の前記界磁
    電流制御を周期一定のパルス列のパルス幅を可変するこ
    とによつて行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の一体形スタータジェネレータ装置。 3、前記コントローラは、キースイッチがスタータ位置
    にあつても回転機が予め定められた回転数以上で回転し
    ている時にはジェネレータとしての運転状態に切り換え
    る機能を有したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載のスタータジェネレータ装置。 4、前記ドライバーユニットから出力される電流の検出
    器を設けるとともに、前記コントローラは上記検出器出
    力から過電流を検出した時には一定期間上記ドライバー
    ユニット内のパワートランジスタをオフするように制御
    する機能を有したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の一体形スタータジェネレータ装置。 5、前記コントローラは、電機子巻線の一つの電圧と回
    転数がともに予め定められた値を上まわつていない時に
    は充電がされていないことを示す表示灯を点灯する機能
    を有したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    一体形スタータジェネレータ装置。
JP14755384A 1984-07-18 1984-07-18 一体形スタ−タジエネレ−タ装置 Pending JPS6131000A (ja)

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JP14755384A Pending JPS6131000A (ja) 1984-07-18 1984-07-18 一体形スタ−タジエネレ−タ装置

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JP (1) JPS6131000A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61200377A (ja) * 1985-03-01 1986-09-04 Nissan Motor Co Ltd 機関始動充電装置
JPH02216323A (ja) * 1989-02-15 1990-08-29 Hino Motors Ltd リターダ
US6771040B2 (en) * 2001-08-10 2004-08-03 Mitsubishi Electric Corporation Control apparatus and control method of on-vehicle dynamo-electric machine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61200377A (ja) * 1985-03-01 1986-09-04 Nissan Motor Co Ltd 機関始動充電装置
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