用于產(chǎn)生扭矩的旋轉(zhuǎn)電機(jī)和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生扭矩的旋轉(zhuǎn)電機(jī)；該扭矩能夠用作另外設(shè)備的負(fù)載。將這樣的扭矩定義為負(fù)載扭矩。
【背景技術(shù)】
[0002]已知用于控制作為旋轉(zhuǎn)電機(jī)示例的發(fā)電機(jī)的控制器，旋轉(zhuǎn)電機(jī)產(chǎn)生輸出電力從而產(chǎn)生負(fù)載扭矩，并且將負(fù)載扭矩提供給內(nèi)燃機(jī)。負(fù)載扭矩用作用于內(nèi)燃機(jī)的輸出軸(即機(jī)軸)的旋轉(zhuǎn)的負(fù)載，從而減小機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)；會將內(nèi)燃機(jī)簡單地稱為發(fā)動機(jī)。
[0003]在日本專利申請公布N0.2006-057524中公開的一種類型的控制器被設(shè)計成對發(fā)電機(jī)的輸出電力進(jìn)行控制從而將發(fā)電機(jī)的負(fù)載扭矩調(diào)節(jié)為目標(biāo)負(fù)載扭矩。發(fā)電機(jī)的負(fù)載扭矩至目標(biāo)負(fù)載扭矩的調(diào)節(jié)將使得發(fā)動機(jī)的機(jī)軸的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)制地停止在相對于預(yù)定參考位置(例如壓縮TDC (上止點(diǎn)))的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)位置處。
[0004]具體地，在稱為專利文獻(xiàn)I的專利公布N0.2006-057524中公開的控制器在機(jī)軸旋轉(zhuǎn)停止的緊之前控制發(fā)電機(jī)的輸出電力，以將發(fā)電機(jī)的負(fù)載扭矩調(diào)節(jié)成在相對于預(yù)定參考位置的目標(biāo)旋轉(zhuǎn)位置處停止機(jī)軸旋轉(zhuǎn)所需的目標(biāo)負(fù)載扭矩。
[0005]在專利文獻(xiàn)I中公開的如何調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的負(fù)載扭矩是使用映射或等式來計算發(fā)電機(jī)的輸出電力的目標(biāo)值；映射或等式表示以下各項之間的關(guān)系:
[0006](i)發(fā)電機(jī)的輸出電力的值；
[0007](ii)機(jī)軸的瞬時旋轉(zhuǎn)速度的值；
[0008](iii)發(fā)電機(jī)的目標(biāo)負(fù)載扭矩的值。
[0009]在專利文獻(xiàn)I中公開的如何調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的負(fù)載扭矩還對發(fā)電機(jī)的輸出電力進(jìn)行控制以使得輸出電力的值變成輸出電力的計算目標(biāo)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)電機(jī)的輸出電力取決于發(fā)電機(jī)的輸出電壓以及發(fā)電機(jī)所充電的電池的充電容量。換言之，發(fā)電機(jī)的輸出電力根據(jù)發(fā)電機(jī)的輸出電壓以及電池的充電容量的變化而變化。這是因為用于產(chǎn)生負(fù)載扭矩的輸出電力的閉合回路除了包括發(fā)電機(jī)以外還包括電池。
[0011]因此，難以將發(fā)電機(jī)的負(fù)載扭矩調(diào)節(jié)為目標(biāo)負(fù)載扭矩，導(dǎo)致難以恰當(dāng)?shù)乜刂瓢l(fā)電機(jī)的負(fù)載扭矩。
[0012]因為發(fā)電機(jī)的輸出電壓用于對電池充電，所以發(fā)電機(jī)的輸出電力的可變控制需要將發(fā)電機(jī)的輸出電壓設(shè)置為電池的正端子電壓或大于正端子電壓。這還可能導(dǎo)致難以可變控制發(fā)電機(jī)的輸出電力從而在停止機(jī)軸旋轉(zhuǎn)緊之前以機(jī)軸的非常低的旋轉(zhuǎn)速度控制負(fù)載扭矩。
[0013]鑒于上面所提出的情形，本發(fā)明的一個方面尋求提供被設(shè)計成解決上面提出的問題的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。
[0014]具體地，本發(fā)明的替代方面旨在提供這樣的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，每個這樣的旋轉(zhuǎn)電機(jī)能夠以不同于在專利文獻(xiàn)I中公開的前述傳統(tǒng)方法的具體方法來容易地產(chǎn)生扭矩。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的第一示例性方面，提供了一種旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中包括勵磁繞組的轉(zhuǎn)子在勵磁繞組被激勵時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，以使得AC電壓基于由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場在至少第一相定子繞組和第二相定子繞組中被感應(yīng)。旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括橋式電路，該橋式電路包括至少上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件的第一配對以及上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件的第二配對。上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件的第一配對連接至第一相定子繞組，并且上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件的第二配對連接至第二相定子繞組。選自導(dǎo)電元件的上配對和導(dǎo)電元件的下配對中至少一個配對包括開關(guān)元件。旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括接收從裝置發(fā)送至旋轉(zhuǎn)電機(jī)的命令信號的扭矩產(chǎn)生單元。命令信號指令產(chǎn)生扭矩。扭矩產(chǎn)生單元根據(jù)命令信號接通:構(gòu)成第一配對的上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件中任意之一的開關(guān)元件，以及構(gòu)成第二配對的上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件中相應(yīng)之一的開關(guān)元件，以在至少第一相定子繞組(2)和第二相定子繞組(3)與相應(yīng)的第一配對和第二配對的所接通的開關(guān)元件之間產(chǎn)生電流循環(huán)，從而基于電流循環(huán)產(chǎn)生扭矩。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施方式，提供了一種用于對發(fā)動機(jī)的輸出軸的旋轉(zhuǎn)的停止進(jìn)行控制的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其中包括勵磁繞組的轉(zhuǎn)子在勵磁繞組被激勵時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，以使得AC電壓基于由轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場在至少第一相定子繞組和第二相定子繞組中被感應(yīng)。轉(zhuǎn)子被耦接至發(fā)動機(jī)的輸出軸。該系統(tǒng)包括向旋轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)送指令產(chǎn)生扭矩的命令信號的發(fā)動機(jī)控制單元。旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括橋式電路，該橋式電路包括至少上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件的第一配對以及上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件的第二配對。上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件的第一配對被連接至第一相定子繞組，并且上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件的第二配對被連接至第二相定子繞組。選自導(dǎo)電元件的上配對以及導(dǎo)電元件的下配對中的至少一個配對包括開關(guān)元件。旋轉(zhuǎn)電機(jī)包括扭矩產(chǎn)生單元，扭矩產(chǎn)生單元被配置成:接收從發(fā)動機(jī)控制單元發(fā)送的命令信號；以及根據(jù)命令信號接通:構(gòu)成第一配對的上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件中任意之一的開關(guān)元件；以及構(gòu)成第二配對的上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件中相應(yīng)之一的開關(guān)元件，以在至少第一相定子繞組和第二相定子繞組與相應(yīng)的第一配對和第二配對的所接通的開關(guān)元件之間產(chǎn)生電流循環(huán)，從而基于電流循環(huán)產(chǎn)生扭矩。
[0017]在根據(jù)第一示例性方面和第二示例性方面中每一個的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，在至少第一相定子繞組和第二相定子繞組與相應(yīng)的第一配對和第二配對的所接通的開關(guān)元件之間的電流循環(huán)產(chǎn)生扭矩。即，即使電池被連接至旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出端子，仍可以與電池的充電容量無關(guān)地產(chǎn)生扭矩。因此，如在第二示例性方面所描述的，如果轉(zhuǎn)子耦接至發(fā)動機(jī)的輸出軸，則可以容易地提供作為用于與電池的充電容量無關(guān)地停止發(fā)動機(jī)的輸出軸旋轉(zhuǎn)的負(fù)載的扭矩，即負(fù)載扭矩。
[0018]在根據(jù)第一示例性方面和第二示例性方面中的每一個的旋轉(zhuǎn)電機(jī)中，構(gòu)成第一配對和第二配對中每一個的上臂導(dǎo)電元件和下臂導(dǎo)電元件中任意之一的開關(guān)元件的接通使上述第一定子繞組和第二定子繞組短路。如果像第二示例性方面一樣轉(zhuǎn)子被耦接至發(fā)動機(jī)的輸出軸，并且電池被連接至旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出端子，則該配置消除了以下需要:將旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出電壓設(shè)置成接近電池的正端子電壓。因此，即使要在輸出軸正以非常低的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)時在期望的定時停止輸出軸的旋轉(zhuǎn)，對于旋轉(zhuǎn)電機(jī)而言仍可以在期望定時容易地產(chǎn)生負(fù)載扭矩。
【附圖說明】
[0019]根據(jù)參照附圖的對實施方式的下面的描述，本公開內(nèi)容的其他方面會變得明顯，在附圖中:
[0020]圖1是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的系統(tǒng)配置的示例的電路圖；
[0021]圖2是示意性地示出了圖1所示的調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)的示例的電路圖；
[0022]圖3是示意性地示出了圖1所示的整流器模塊的電路圖；
[0023]圖4是示意性地示出了圖3所示的控制電路的結(jié)構(gòu)的示例的電路圖；
[0024]圖5是示意性地示出了同步整流模式下相繞組兩端的相電壓的波形的示例的圖；
[0025]圖6A是示意性地示出了根據(jù)第一實施方式的、圖4所示的基于包括在扭矩命令信號中的第一扭矩命令和第二扭矩命令的控制電路的負(fù)載扭矩產(chǎn)生操作的時序圖；
[0026]圖6B是示意性地示出了根據(jù)第一實施方式的、電流循環(huán)如何在第一組定子繞組以及下臂MOS晶體管之間出現(xiàn)的流程圖；
[0027]圖7是示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)的示例的電路圖；
[0028]圖8是示意性地示出了根據(jù)第二實施方式的、圖7所示的基于包括在扭矩命令消息中的第一命令值和第二命令值的控制電路和調(diào)節(jié)器的負(fù)載扭矩產(chǎn)生操作的時序圖；以及
[0029]圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的、圖7所示的控制電路和調(diào)節(jié)器的基于包括在扭矩命令消息中的第一命令值和第二命令值的負(fù)載扭矩產(chǎn)生操作的時序圖。
【具體實施方式】
[0030]在下文中將參考附圖來描述本發(fā)明的示例性實施方式。在附圖中，用相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)識相同的相應(yīng)部件。
[0031]第一實施方式
[0032]參考附圖具體參考圖1，其示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的三相旋轉(zhuǎn)電機(jī)I。在第一實施方式中，本發(fā)明應(yīng)用于作為安裝在機(jī)動車輛中的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的不例的三相發(fā)電機(jī)
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[0033]發(fā)電機(jī)I包括第一組定子繞組2、第二組定子繞組3、包括勵磁繞組4的轉(zhuǎn)子4M、第一整流器模塊組件5和第二整流器模塊組件6的配對、以及電壓調(diào)節(jié)器即調(diào)節(jié)器7。發(fā)電機(jī)I還包括串聯(lián)連接的齊納二極管20和電容器22。
[0034]發(fā)電機(jī)I操作地將在定子繞組2和定子繞組3中每一個中被感應(yīng)的交流(AC)電壓經(jīng)由第一整流器模塊組件5和第二整流器模塊組件6中的相應(yīng)之一轉(zhuǎn)化(即整流)成DC電壓，并且經(jīng)由充電線12以及其輸出端子B將DC電壓提供給電池以對其進(jìn)行充電。發(fā)電機(jī)I還操作地經(jīng)由充電線12和輸出端子B將DC電壓提供給安裝在機(jī)動車輛中的電力負(fù)載10。
[0035]發(fā)電機(jī)I還操作地將從電池9提供的DC電壓經(jīng)由第一整流器模塊組件5和第二整流器模塊組件6轉(zhuǎn)換成三相AC電壓，并且將三相AC電壓應(yīng)用于定子繞組2和定子繞組3中的每一個，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子4M的旋轉(zhuǎn)動力即扭矩。例如，轉(zhuǎn)子4M直接地或經(jīng)由帶間接地耦接至安裝在機(jī)動車輛中的內(nèi)燃機(jī)(其被簡單地稱為發(fā)動機(jī)EN)的機(jī)軸CS，以使得所產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)動力使發(fā)動機(jī)EN的機(jī)軸CS轉(zhuǎn)動。
[0036]定子繞組2例如是作為多相定子繞組的示例的三相定子繞組。定子繞組2在圓柱形定子鐵芯中纏繞及圍繞定子鐵芯纏繞。例如，定子鐵芯具有沿橫截面的圓環(huán)形狀以及穿過定子鐵芯形成并且沿圓周以給定的節(jié)距布置的多個槽。定子繞組2被纏繞在定子鐵芯的槽中。
[0037]類似地，定子繞組3例如是作為多相定子繞組的示例的三相定子繞組。定子繞組3例如在定子芯中及圍繞定子鐵芯纏繞。例如，定子繞組3纏繞在電樞芯的槽中以使得定子繞組2和定子繞組3在其之間具有30電度(即π /6弧度)的相移。定子繞組2和3以及定子芯構(gòu)成了發(fā)電機(jī)I的定子。
[0038]定子繞組2包括例如按照星型布置連接的X相繞組、Y相繞組和Z相繞組。X相繞組、Y相繞組和Z相繞組每個具有連接至共用接點(diǎn)(中性點(diǎn))的一個端以及連接至單獨(dú)的端子的另一端。類似地，定子繞組3包括例如按照星型布置連接的U相繞組、V相繞組和W相繞組。U相繞組、V相繞組和W相繞組每個具有連接至共用接點(diǎn)(中性點(diǎn))的一個端以及連接至單獨(dú)的端子的另一端。X相繞組、Y相繞組和Z相繞組用作至少第一相定子繞組和第二相定子繞組。類似地，U相繞組、V相繞組和W相繞組用作至少第一相定子繞組和第二相定子繞組。
[0039]轉(zhuǎn)子4M被附接至例如旋轉(zhuǎn)軸(未示出)并且例如可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在定子鐵芯內(nèi)。旋轉(zhuǎn)軸的一端被直接或間接地鏈接至發(fā)動機(jī)EN的機(jī)軸CS以使得轉(zhuǎn)子4M和旋轉(zhuǎn)軸能夠被發(fā)動機(jī)EN可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動。換言之，轉(zhuǎn)子4M的旋轉(zhuǎn)可以作為旋轉(zhuǎn)動力被傳遞至發(fā)動機(jī)EN的機(jī)軸CS，以使得能夠通過旋轉(zhuǎn)動力來旋轉(zhuǎn)機(jī)軸CS。