旋转电机的控制装置制造方法及图纸

一种用于小型摩托车的控制装置指令电磁继电器切换电池的正电极端子、逆变器的正电极输入端子和起动器发电机的线圈的中性点之间的连接。当起动引擎时，控制装置指令电磁继电器将电池的正电极端子连接到线圈的中性点，并且提升逆变器的输入电压。提升的电压被提供给起动器发电机。较之当向起动器发电机提供逆变器的未提升的电压时的起动器发电机的输出转矩，该控制增加了开始内燃机的燃烧时的起动器发电机的输出转矩。控制装置指令怠速停止显示灯向小型摩托车的驾驶员提供关于中性点驱动控制的执行的信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及旋转电机的控制装置，所述旋转电机诸如安装到摩托车等的起动器发电机和电动机，具有将电能变换成旋转能量(机械能)的功能以及将旋转能量变换成电能的功能。
技术介绍
例如，传统的专利文献，即日本专利公开公布第JP2007-255272号公开了一种传统技术，其中发电机用作用于当安装到摩托车的内燃机开始旋转时向内燃机的曲柄轴提供初始旋转能量的电动机。该发电机将内燃机的曲柄轴的旋转能量变换成电能。电动机通常难于在内燃机的压缩冲程期间生成克服曲柄轴的负载转矩的旋转能量。为了避免该缺陷，传统技术释放压缩冲程释放机构。该压缩释放机构进行操作以通过允许内燃机在不必抢在活塞的抽吸动作之前进行操作的情况下起转到起动速度来易于起动内燃机。然而，即便诸如小型摩托车的摩托车配备有该压缩释放机构，仍进一步难于消除传统的缺陷，因为电动机的转矩通常生成小转矩。例如，对于该电动机需要长时间工作以便使内燃机的曲柄轴完全旋转并且开始内燃机的燃烧。除了前面描述的传统技术，存在增加定子发电机的输出转矩以便开始安装到摩托车的内燃机的燃烧的各种类型的控制装置。例如，传统的专利文献1，即日本专利第4211806号公开了一种安装到混合动力机动车辆的控制装置。传统的混合动力机动车辆具有三相旋转电机(作为第一旋转电机)、作为车载主发动机的另一三相旋转电机(作为第二旋转电机)、第一逆变器、第二逆变器和开关装置。安装到混合动力摩托车的第一旋转电机具有起动器功能和发电机功能两者。第二旋转电机用作安装到混合动力摩托车的车载主发动机。第一逆变器和第二逆变器电连接到车载电池以便分别控制在第一旋转电机的定子绕组和第二旋转电机的定子绕组中流动的电流。开关装置在每个定子绕组的中性和车载电池的正电极之间断开和闭合电路径。在具有上述结构的传统的混合动力摩托车中，当第二旋转电机用作车载主发动机并且第一旋转电机未被使用时，开关装置切换到闭合状态并且第一旋转电机的定子绕组和第一逆变器用作升压器电路以便提升从车载电池提供的电池电压。升压电压被提供给第二旋转电机以开始旋转。该控制使得可以增加第二旋转电机的输出转矩。例如，其他的传统专利文献2和3,即日本专利第3223842号和日本专利第3219039号公开了将旋转电机的定子绕组和逆变器用作该升压器电路的传统技术。本专利技术的专利技术人已考虑将传统技术应用于摩托车应用(例如，包括小型摩托车)以便降低燃料消耗或者提高作为车载主发动机的内燃机的燃料消耗经济性。然而，本专利技术的专利技术人已认识到当驾驶员骑行配备有上述传统控制装置的摩托车时出现的各种缺陷和不便。
技术实现思路
因此期望提供一种用于控制诸如起动器发电机和电动机的旋转电机的操作的控制装置。起动器发电机具有定子、定子绕组和转子。起动器发电机具有将电能变换成旋转能量(作为机械能)并且将旋转能量提供给安装到摩托车的内燃机的曲柄轴(或者输出轴)的功能，并且起动器发电机具有将旋转能量变换成电能并且将变换的电能充电到摩托车的车载电池的功能。控制装置进一步向摩托车的驾驶员提供便利和舒适的驾驶。一个示例性实施例提供了一种控制装置，用于控制作为能够将内燃机的曲柄轴的旋转能量变换成电能并且将所生成的电能充电到电池的旋转电机的起动器发电机的操作。起动器发电机的定子绕组在定子绕组的中性点处连接在一起。起动器发电机连接到直流/交流转换电路，即逆变器INV。直流/交流转换电路具有开关元件。开关元件断开和接通起动器发电机的定子绕组、电容和直流电压源的正和负电极输入端子之间的连接通路。特别地，控制装置具有升压器控制部件和转矩提供部件。当起动器发电机的定子绕组的中性点N连接到电池时，升压器控制部件通过操作直流/交流转换电路中的开关元件将直流电压源的电压提升到电池电压。当使用升压器控制部件将直流电压源的电压提升到高于电池电压时，转矩提供部件操作直流/交流转换电路中的开关元件以便将用作电动机的起动器发电机的转矩提供给内燃机的曲柄轴。起动器发电机的定子绕组和直流/交流转换电路，即逆变器INV中的开关元件构成了升压器斩波电路。升压器斩波电路将直流电压源的电压提升到电池(即，安装到摩托车的车载电池)的端电压。这使得可以在避免增加部件数目的同时提升直流/交流转换电路的电压。此外，这使得当起动器发电机用作电动机并且提供使内燃机的曲柄轴旋转所需的转矩时，可以增加起动器发电机生成的转矩。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于控制诸如起动器发电机的旋转电机的操作的控制装置。特别地，控制装置具有用于切换直流/交流转换电路和电池之间的第一连接状态和第二连接状态的开关部件。在第一连接状态中，定子绕组的中性点和直流/交流转换电路中的一个输入端子连接到电池的一对端子。在第二连接状态中，直流/交流转换电路的输入端子连接到电池的端子。在第一连接状态期间，控制装置可以提升诸如安装到摩托车的车载电池的电池的电压并且将提升的电压提供给直流电压源。此外，控制装置进一步降低直流电压源的电压并且将降低的电压提供给电池。在第二连接状态中，作为旋转电机的起动器发电机可以用作使用电池作为电源的电动机。旋转电机还可以用作发电机并且提供发电机生成的电力以便对电池充电。较之第一连接状态期间的电池的充电和放电电流，第二连接状态期间的电池的充电和放电电流具有小的波纹。因此，当不要求提升直流电压源的电压时，控制装置选择第二连接状态以便减少电池的充电和放电电流的波纹。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于摩托车的控制装置。摩托车配备有内燃机。起动器发电机与内燃机的曲柄轴连通以便执行起动器发电机和内燃机之间的动力传输。定子发电机具有定子，定子线圈和转子。逆变器布置在起动器发电机和电池(例如，车载电池)之间以便控制起动器发电机的操作。逆变器具有一个或更多个串联连接部分和整流器部件。每个串联连接部分包括高电压侧的开关元件和低电压侧的开关元件。整流器部件并联连接到开关元件，使得整流器部件仅允许电流从串联连接部分中的低电压侧的开关元件流到高电压侧的开关元件。高电压侧的开关元件和低电压侧的开关元件之间的连接节点连接到起动器发电机的相中的定子线圈。特别地，控制装置具有升压器部件、转矩辅助部件和信息部件。升压器部件通过断开和接通升压器电路中的开关元件来提升电池的电压。升压器电路具有存储部件、定子线圈、开关元件和整流器部件。存储部件连接到逆变器的输入端子。转矩辅助部件执行中性点驱动处理，即通过在升压器部件提升电池电压的同时提供起动器发电机的提升的电压来使起动器发电机旋转。转矩辅助部件将从起动器发电机提供的旋转能量提供给内燃机的输出轴。信息部件向摩托车的驾驶员提供关于是否执行中性点驱动处理的信息。在控制装置的结构中，起动器发电机的定子线圈、开关元件、整流器部件和存储部件形成升压器电路。通过针对升压器电路中的开关元件的断开/接通操作来提升或增加电池的电压。当提升的电压被提供给起动器发电机时，起动器发电机开始旋转。以上中性点驱动控制使得可以生成旋转能量。起动器发电机的旋转能量被传送到内燃机的输出轴(或曲柄轴)。就是说，向起动器发电机提供提升的电池电压增加了在其中流动的电流。这使得可以增加起动器发电机的输出转矩。当内燃机的燃烧开始时，中性点驱动控制辅助内燃机增加旋转速度。这使得可以降低内燃机的燃料消耗。顺便提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于控制起动器发电机的操作的控制装置，所述起动器发电机包括定子和定子绕组以及转子，所述起动器发电机能够将内燃机的曲柄轴的旋转能量变换成电能并且将所变换的电能充电到电池，所述起动器发电机的定子绕组在中性点处连接在一起，所述起动器发电机连接到直流/交流转换电路，所述直流/交流转换电路配备有开关元件，并且所述开关元件断开和接通所述起动器发电机的定子绕组、电容以及直流电压源的正电极输入端子和负电极输入端子之间的连接通路，所述控制装置包括：升压器控制部件，当所述起动器发电机的定子绕组的中性点连接到所述电池时，所述升压器控制部件通过操作所述直流/交流转换电路中的开关元件将所述直流电压源的电压提升到所述电池的电压；以及转矩提供部件，当使用所述升压器控制部件将所述直流电压源的电压提升到高于所述电池的电压时，所述转矩提供部件操作所述直流/交流转换电路中的开关元件以便将用作电动机的所述起动器发电机的转矩提供给所述内燃机的曲柄轴。

【技术特征摘要】
2011.10.25 JP 2011-234306;2011.10.25 JP 2011-23431.一种用于控制起动器发电机的操作的控制装置，所述起动器发电机包括定子和定子绕组以及转子，所述起动器发电机能够将内燃机的曲柄轴的旋转能量变换成电能并且将所变换的电能充电到电池，所述起动器发电机的定子绕组在中性点处连接在一起， 所述起动器发电机连接到直流/交流转换电路，所述直流/交流转换电路配备有开关元件，并且所述开关元件断开和接通所述起动器发电机的定子绕组、电容以及直流电压源的正电极输入端子和负电极输入端子之间的连接通路， 所述控制装置包括: 升压器控制部件，当所述起动器发电机的定子绕组的中性点连接到所述电池时，所述升压器控制部件通过操作所述直流/交流转换电路中的开关元件将所述直流电压源的电压提升到所述电池的电压；以及 转矩提供部件，当使用所述升压器控制部件将所述直流电压源的电压提升到高于所述电池的电压时，所述转矩提供部件操作所述直流/交流转换电路中的开关元件以便将用作电动机的所述起动器发电机的转矩 提供给所述内燃机的曲柄轴。2.根据权利要求1所述的控制装置，进一步包括引擎怠速旋转速度控制部件，所述引擎怠速旋转速度控制部件在引擎怠速状态期间将所述曲柄轴的旋转速度调整到目标旋转速度，其中当所述直流/交流转换电路的输入电压是所述电池的端电压时，所述引擎怠速旋转速度控制部件控制所述起动器发电机、所述定子和所述直流/交流转换电路，使得在所述引擎怠速状态期间所述起动器发电机的转矩小于使所述曲柄轴的旋转速度从O增加到所述曲柄轴的目标旋转速度所需的转矩。3.根据权利要求1或2所述的控制装置，进一步包括: 停止部件，当基于来自摩托车的驾驶员的请求的驱动所述摩托车所需的转矩不大于预定转矩时，所述停止部件停止针对所述内燃机的燃烧控制；以及 返回部件，在通过所述停止部件停止燃烧控制期间，当所述内燃机的旋转速度变得不大于返回旋转速度时，所述返回部件开始针对所述内燃机的燃烧控制， 其中所述转矩提供部件具有燃料控制返回辅助部件，当所述返回部件开始燃烧控制时，所述燃料控制返回辅助部件执行针对燃料控制的返回辅助处理以便向所述内燃机的曲柄轴提供转矩。4.根据权利要求3所述的控制装置，其中当所述电池的充电状态高时，所述返回部件降低所述返回旋转速度。5.根据权利要求3所述的控制装置，进一步包括引擎怠速旋转速度控制部件，当所述引擎处于引擎怠速状态时，所述引擎怠速旋转速度控制部件将所述曲柄轴的旋转速度调整到目标旋转速度，其中 当如下条件(A)和(B)的逻辑和变为真时，所述返回部件停止针对燃料控制的返回辅助处理: (A)当所述曲柄轴的旋转速度持续等于所述目标旋转速度时；以及 (B)当所述摩托车的驾驶员想要增加用于驱动摩托车的转矩时。6.根据权利要求1所述的控制装置，进一步包括: 自动停止处理部件，当所述驾驶员想要停止所述摩托车时，所述自动停止处理部件执行停止针对所述内燃机的燃烧控制的自动引擎停止处理；以及自动引擎起动处理部件，当所述摩托车的驾驶员想要起动所述摩托车时，所述自动引擎起动处理部件执行自动引擎起动处理以便开始针对所述内燃机的燃烧控制， 其中所述转矩提供部件包括意图改变辅助部件，当通过所述自动引擎停止处理使所述曲柄轴的旋转速度朝向O减小时，当存在执行所述自动引擎起动处理的请求时，所述意图改变辅助部件执行意图改变辅助处理以便向所述曲柄轴提供转矩。7.根据权利要求6所述的控制装置，其中所述意图改变辅助部件包括转矩提供限制部件， 其中所述转矩提供限制部件执行用于通过将所述起动器发电机用作电动机来向所述内燃机的曲柄轴提供转矩的转矩提供限制处理，(O当所述曲柄轴的旋转速度不小于预定旋转速度时，所述起动器发电机使用通过所述升压器控制部件提升的所述直流电压源的电压；以及 (D)当所述曲柄轴的旋转速度小于所述预定旋转速度时，所述直流电压源的电压因所述意图改变辅助处理而受到限制并且所述起动器发电机使用受限的电压。8.根据权利要求6或7所述的控制装置，其中所述意图改变辅助部件包括改变部件，所述改变部件用于改变执行所述意图改变辅助处理所需的时间周期，使得所述电池的充电状态越高，则所述时间周期扩展得越大。9.根据权利要求1所述的控制装置，进一步包括加速请求检测部件，所述加速请求检测部件用于检测是否存在增加驱动所述摩托车的转矩的请求，其中 所述转矩提供部件包括加速辅助部件，当所述加速请求检测部件的检测结果指示存在增加驱动所述摩托车的转矩的请求时，所述加速辅助部件执行向所述曲柄轴提供转矩的加速辅助处理。10.根据权利要求9所述的控制装置，进一步包括禁止部件，当所述电池的充电状态低时，所述禁止部件禁止执行所述加速辅助处理。11.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述转矩提供部件包括引擎起动辅助部件，所述引擎起动辅助部件用于基于开始所述内燃机的燃烧的请求执行向所述曲柄轴提供转矩的引擎起动辅助处理。12.根据权利要求11所述的控制装置，其中所述引擎起动辅助部件包括转矩提供限制部件，其中所述转矩提供限制部件执行通过将所述起动器发电机用作电动机来向所述内燃机的曲柄轴提供转矩的转矩提供限制处理， (E)当所述曲柄轴的旋转速度不小于预定旋转速度时，所述起动器发电机使用通过所述升压器控制部件提升的所述直流电压源的电压；以及 (F)当所述曲柄轴的旋转速度小于所述预定旋转速度时，所述直流电压源的电压因所述引擎起动辅助处理而受到限制，并且所述起动器发电机使用受限的电压。13.根据权利要求11或12所述的控制装置，其中所述引擎起动辅助部件包括改变部件，所述改变部件用于改变执行所述起动辅助处理所需的时间周期，使得所述电池的充电状态越高，则所述时间周期扩展得越大。14.根据权利要求11或12所述的控制装置，其中所述内燃机是四冲程引擎，以及 当施加到所述曲柄轴的负载转矩已通过其中所述负载转矩的幅值具有由所述四冲程引擎的压缩冲程引起的最大转矩的时间长度时，所述引擎起动辅助部件结束所述引擎起动辅助处理的执行。15.根据权利要求1所述的控制装置，进一步包括: 切换部件，所述切换部件用于在第一连接状态和第二连接状态之间切换；以及 切换控制部件，所述切换控制部件用于控制所述切换部件的操作，使得当所述曲柄轴的旋转能量被变换成电力并且通过所生成的电力对所述电池充电时，所述切换部件建立所述第二连接状态，并且在所述升压器控制部件提升所述直流电压源的电压之前，所述切换部件建立所述第一连接状态， 其中在所述第一连接状态中，所述中性点和所述直流电压源的正电极输入端子和负电极输入端子中的一个连接到所述电池的正电极端子和负电极端子，以及 在所述第二连接状态中，所述直流电压源的正电极输入端子和负电极输入端子连接到所述电池的成对的正电极端子和负电极端子。16.根据权利要求1所述的控制装置，其中所述起动器发电机的每个定子绕组具有相同的长度，并且所述起动器发电机的每个定子绕组属于定子发电机的每个相，以及其中 所述升压器控制部件在常通周期期间周期性地接通和断开连接到所述直流电压源的正电极输入端子的开关元件以及连接到所述直流电压源的负电极输入端子的开关元件之一，其中所述常通周期指示连接到所述直流电压源的正电极输入端子的开关元件和连接到所述直流电压源的负电极输入端子的开关元件中的每个的接通状态。17.根据权利要求1所述 的控制装置，进一步包括切换部件，所述切换部件用于切换所述直流/交流转换电路和所述电池之间的第一连接状态和第二连接状态，其中 在所述第一连接状态中，所述定子绕组的中性点和所述直流/交流转换电路的一个输入端子连接到所述电池的端子对，以及 在所述第二连接状态中，所述直流/交流转换电路中的输入端子连接到所述电池的端子。18.根据权利要求17所述的控制装置，其中所述起动器发电机机械连接到作为所述摩托车的主引擎的所述内燃机的曲柄轴， 在所述第二连接状态中，所述起动器发电机将所述内燃机的曲柄轴的旋转能量变换成电能，并且通过所述电能对所述电池充电，以及 其中所述升压器控制部件在所述第一连接状态期间操作所述直流/交流转换电路中的开关元件以便将所述直流电压源的电压提升到所述电池的电压，以及 当通过所述升压器控制部件使所述直流电压源的电压高于所述电池的电压时，所述转矩提供部件操作所述直流/交流转换电路中的开关元件以便将具有电动机的功能的所述起动器发电机的转矩提供给所述内燃机的曲柄轴。19.根据权利要求18所述的控制装置，进一步包括连接控制部件，当通过所述转矩提供部件提供转矩的处理转换成将所述曲柄轴的旋转能量变换成电能并且利用从旋转能量变换的电能对所述电池充电的处理时，当在所述起动器发电机的定子绕组的中性点和所述电池之间的流动的电流变得不大于预定值时，所述连接控制部件释放所述第一连接状态。20.根据权利要求18所述的控制装置，其中所述起动器发电机的每个定子绕组具有相同的长度，并且所述起动器发电机的每个定子绕组属于所述起动器发电机的每个相，以及其中所述升压器控制部件在常通周期期间周期性地接通和断开连接到所述直流电压源的正电极输入端子的开关元件以及连接到所述直流电压源的负电极输入端子的开关元件之一，其中所述常通周期指示连接到所述直流电压源的正电极输入端子的开关元件和连接到所述直流电压源的负电极输入端子的开关元件中的所有开关元件的接通状态。21.根据权利要求20所述的控制装置，其中除了所述常通周期期间的接通和断开操作的切换定时之外，在从所述开关元件的切换定时起经过预定的时间周期之后，所述连接控制部件在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：羽山大介，寺田金千代，中山觉，伊藤慎一，渡边一司，永田孝一，米村优一，
申请(专利权)人：株式会社电装，
类型：发明
国别省市：