CN102163951A

CN102163951A - 交通工具发电机

Info

Publication number: CN102163951A
Application number: CN2011100437537A
Authority: CN
Inventors: 堀畑晴美
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-02-23
Filing date: 2011-02-22
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2031-02-22
Also published as: US20110204856A1; JP5510802B2; JP2011176903A; DE102011000833A1; US8513924B2; CN102163951B

Abstract

本发明公开了一种交通工具发电机，包括：电枢绕组，包括多个相绕组；开关部件，形成为电桥电路，所述电桥电路由多对串联连接的上臂和下臂构建以对相绕组中感应的电压进行整流，所述上臂和下臂中的每一个由与二极管并联的开关元件构建；控制部件，用于控制开关元件的接通/断开定时；以及电压过零检测部件，用于执行电压过零检测以检测电枢绕组的相绕组之中线间电压中的至少一个改变极性的时间点作为电压过零点。控制部件被配置成基于电压过零检测部件检测的电压过零点开始开关元件的接通断开控制。

Description

交通工具发电机

技术领域

本发明涉及一种装配在诸如客车或卡车的交通工具上的交通工具发电机。

背景技术

已知一种具有如下结构的交通工具用电能转换设备：电能转换部件由根据交通工具发电机的电枢绕组的相电压设置其接通/断开定时的开关元件构建。例如，参见日本专利No.4275704。在此交通工具用电能转换设备中，通过把相电压与高于交通工具电池电压的预定阈值电压相比较来确定开关元件的断开定时和接通定时。

然而，基于相电压确定开关元件的断开定时的以上传统交通工具用电能转换设备在相电压达到预定阈值电压以前无法开始其整流操作。在一些情形中，这成为问题。

例如，当开关元件由金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)构建时，可以通过如下方式增加交通工具发电机的输出电流：把每个开关元件的断开周期设置成长于电流流经其体二极管的周期，以便控制相电流的相以使得电流在预定周期(电角度)上通过开关元件从交通工具电池流入相绕组中。然而，以上传统的交通工具用电能转换设备在交通工具发电机的转速低得以至于相电压未达到阈值电压时无法开始这种相控制，相应地，无法执行开关元件的接通/断开控制。

发明内容

本发明提供了一种交通工具发电机，包括：

电枢绕组，包括多个相绕组；

开关部件，形成为电桥电路，所述电桥电路由多对串联连接的上臂和下臂构建以对相绕组中感应的电压进行整流，上臂和下臂中的每一个由与二极管并联的开关元件构建；

控制部件，用于控制开关元件的接通/断开定时；以及

电压过零检测部件，用于执行电压过零检测以检测电枢绕组的相绕组之中线间电压中的至少一个改变极性的时间点作为电压过零点；

控制部件，被配置成基于电压过零检测部件检测的电压过零点开始开关元件的接通断开控制。

根据本发明，提供了一种即使在相电压相当低时也能够开始开关元件的控制以用于其相绕组中感应的相电压的整流的交通工具发电机。

根据包括附图和权利要求的以下描述，本发明的其它优点和特征将变得明显。

附图说明

在附图中：

图1是示出了根据本发明的一个实施例的交通工具发电机的结构的图；

图2是示出了实施例的交通工具发电机的同步控制模式与相控制模式之间的界限的说明图；

图3是示出了交通工具发电机在同步控制模式中工作时的相电压和相电流的图；

图4是示出了交通工具发电机在相控制模式中工作时的相电压和相电流的图；

图5是用于说明通过检测交通工具发电机的一个电枢绕组的U相和V相绕组的输出线路之间的电压过零点开始相控制的示例的图；

图6是示出了从基于电压过零点的相控制切换到基于电流过零点的相控制的过程的流程图；

图7是说明如何使用阈值电压执行电压过零点的检测的图；

图8是用于说明开始相控制的条件的图；

图9是示出了被修改成使得为每个相绕组提供控制部件的交通工具发电机的结构的一部分的图；以及

图10是用于说明通过检测交通工具发电机的另一个电枢绕组的线间电压的电压过零点开始相控制的示例的图。

具体实施方式

图1是示出了根据本发明的一个实施例的交通工具发电机1的结构的图。如图1中所示，交通工具发电机1包括电枢绕组2和3、激励绕组4、开关部件5和6、控制部件7、驱动器部件8、电流过零检测部件9、电压过零检测部件10、以及电压控制装置11。交通工具发电机1执行如下发电操作：其中电枢绕组2和3中感应的交流(AC)电压由开关部件5和6整流并提供给电池12和各种电负载(未示出)。此交通工具发电机1可以被配置成还执行如下电能驱动操作(电动机操作)：其中从电池12提供的直流(DC)电能由开关部件5和6转换成三相AC电压并施加到电枢绕组2和3，以驱动交通工具发电机1的转子(未示出)旋转。

作为多相绕组(在此实施例中为三相绕组)的电枢绕组2围绕电枢铁芯缠绕以构建电枢。电枢绕组2的各个相绕组中感应的AC输出提供给开关部件5。作为多相绕组(在此实施例中，三相绕组)的电枢绕组3围绕电枢铁芯缠绕以构建电枢。缠绕电枢绕组2和3以在其之间的电角度中具有30°的位置位移。电枢绕组3的各个相绕组中感应的AC输出提供给开关部件6。围绕未示出的磁极缠绕激励绕组4以构建交通工具发电机1的转子。通过向激励绕组4传递激励电流，使磁极磁化。

开关部件5形成为电桥电路，该电桥电路布置在电枢绕组2与电池12之间，并包括多个(在此实施例中为三个)上臂和多个(在此实施例中为三个)下臂。这些臂中的每个臂由与二极管并联的开关元件构建。更具体地，电枢绕组2包括彼此Y连接的U相绕组、V相绕组和W相绕组。U相绕组与作为上臂的开关元件Q1和二极管D1对、以及作为下臂的开关元件Q2和二极管D2对相连。V相绕组与作为上臂的开关元件Q3和二极管D3对、以及作为下臂的开关元件Q4和二极管D4对相连。W相绕组与作为上臂的开关元件Q5和二极管D5对、以及作为下臂的开关元件Q6和二极管D6对相连。

开关部件6形成为电桥电路，该电桥电路布置在电枢绕组3与电池12之间，并包括多个(在此实施例中为三个)上臂和多个(在此实施例中为三个)下臂。这些臂中的每个臂由与二极管并联的开关元件构建。更具体地，电枢绕组3包括彼此Y连接的X相绕组、Y相绕组和Z相绕组。X相绕组与作为上臂的开关元件Q7和二极管D7对、以及作为下臂的开关元件Q8和二极管D8对相连。Y相绕组与作为上臂的开关元件Q9和二极管D9对、以及作为下臂的开关元件Q10和二极管D10对相连。Z相绕组与作为上臂的开关元件Q11和二极管D11对、以及作为下臂的开关元件Q12和二极管D12对相连。

在此实施例中，作为开关元件Q1至Q12，使用相比于通常用于整流器电路的二极管而言损耗低的MOSFET。在使用这种MOSFET的情形中，可以使用这些MOSFET的寄生二极管(体二极管)作为二极管D1至D12。

控制部件7确定开关元件5和6中包括的开关元件Q1至Q12的接通/断开定时。驱动器部件8按照控制部件7确定的接通/断开定时驱动开关元件Q1至Q12。控制部件7可以由其中包括的CPU执行的控制程序实现。然而，控制部件7可以通过由电路元件构建的硬件逻辑来实现。

电流过零检测部件9检测如下时间点作为电流过零点：在开关元件Q1至Q12接通时流经开关元件Q1至Q12和与其并联的二极管的相电流改变它们的方向的时间点。电流过零检测部件9对各个相绕组的上臂和下臂中的每个分别检测过零点。

电压过零检测部件10检测如下时间点作为电压过零点：电枢绕组2和3的线间输出电压改变它们的极性的时间点。电压过零检测部件10对电枢绕组2和3中的每一个分别检测电压过零点。顺带提及，虽然电压过零检测部件10连接到开关部件5和6，但它可以分别直接连接到电枢绕组2和3。

电压控制装置11通过对未示出的开关元件进行接通断开控制来控制流经激励绕组4的激励电流。例如，电压控制装置11控制激励电流以使得交通工具发电机1的输出电压或者电池电压保持在预定校准电压处。

接下来，说明具有上述结构的交通工具发电机1的操作。开关元件Q1至Q12各自与二极管(体二极管)并联，相应地，即使在它们未接通时也执行感应电压的整流，这是因为相电流可以流经二极管。此处，把按照它们的二极管的导通周期接通和断开这些开关元件的模式称作“同步控制模式”。如果开关元件中的每个开关元件保持接通直到晚于其二极管导通周期的时刻，则出现如下现象：当相电压变得低于电池12的端电压时通过开关元件从电池12提取电池电流。此处，把接通和断开开关元件中的每个开关元件以生成这种提取电流的模式称作“相控制模式”。

同步控制模式在发电效率上优于相控制模式。另一方面，与同步控制模式相比，相控制模式使得能够生成更大的输出电流。因此，优选地，交通工具发电机1在需要的发电(或输出电流)量小、或者在其转速高时在同步控制模式中工作，而在其转速低以及需要的发电量大时在相控制模式中工作。

图2是示出了同步控制模式与相控制模式之间的界限的说明图。在图2中，竖直轴代表交通工具发电机1的输出电流，水平轴代表交通工具发电机1的转速。曲线a示出了交通工具发电机1在相控制模式中工作时它的输出特性，曲线b示出了交通工具发电机1在同步控制模式中工作时它的输出特性。

在此实施例中，交通工具发电机1在输出电流小于或等于交通工具发电机1以N₁的转速在同步控制模式中工作时可获得的I1时在同步控制模式中工作。交通工具发电机1还在其转速高于N₂时在同步控制模式中工作，其中在N₂以上，即使交通工具发电机1在同步控制模式中工作时输出电流也变得足够大，交通工具发电机1在同步控制模式还是在相控制模式中工作对输出电流而言没有显著差别。

以下，说明如何对同步控制模式和相控制模式中的每一个设置开关元件的接通/断开定时。

首先，对同步控制模式进行说明。图3是示出了交通工具发电机1在同步控制模式中工作时的U相电压和U相电流的图。可以把U相电流划分成流经作为上臂的开关元件Q1和二极管D1的第一分量、以及流经作为下臂的开关元件Q2和二极管D2的第二分量。在图3和后述图4中，将第一分量示出为“上臂电流”，将第二分量示出为“下臂电流”。另外，在图3和后述图4中，V_D表示二极管的正向电压，V_SD表示开关元件接通时它的源漏电压。

在图3中，把与U相绕组对应的上臂的开关元件Q1的断开定时A设置为自此上臂的前一电流过零点B的时刻起、或者自与此同一U相绕组对应的下臂的最近电流过零点C的时刻起经过预定时间T1或T2之后的时刻。可以把此预定时间T1或T2表示成预定电角度。在此情形中，为了计算预定电角度，有必要检测交通工具发电机1的转速。在此实施例中，控制部件7基于上臂电流的电流过零点的间隔、或者上臂电流的电流过零点与下臂电流的电流过零点之间的间隔检测转速以设置预定时间T1或T2。顺带提及，可以通过对三个或更多个电流过零点监测电流过零点间隔的变化来检测转速的变化，以便在把转速的变化考虑在内的情况下更准确地计算预定时间T1或T2。

同样，控制部件7把自此下臂的前一电流过零点的时刻起、或者自与此同一U相绕组对应的上臂的最近电流过零点的时刻起经过预定时间之后的时刻设置成下臂的开关元件Q2的断开定时。

把与U相绕组对应的上臂的开关元件Q1的接通定时D设置为自与U相绕组对应的下臂的最近电流过零点C的时刻起经过预定时间T3之后的时刻。可以把此预定时间T3表示成预定电角度。同上，有必要检测交通工具发电机1的转速以计算预定电角度，可以通过把转速的变化考虑在内来更准确地设置接通定时。

同样，控制部件7把自与此同一U相绕组对应的上臂的最近电流过零点的时刻起经过预定时间之后的时刻设置成下臂的开关元件Q2的接通定时。

顺带提及，虽然在此实施例中基于另一臂的最近电流过零点设置开关元件Q1和Q2中每一个的接通定时，但是可以把它设置为自其臂的电流过零点的时刻起经过预定时间T3′之后的时刻。

以上说明针对确定与U相绕组对应的开关元件Q1和Q2的接通和断开定时的方法。由于可以通过同样方法设置其它相绕组的开关元件Q3至Q12的接通定时，所以此处略去了对设置开关元件Q3至Q12的接通定时的说明。

图4是示出了交通工具发电机1在相控制模式中工作时的相电压和相电流(图4中的U相电压和U相电流)的图。

在图4中，把与U相绕组对应的上臂的开关元件Q1的断开定时F设置为自此上臂的最近电流过零点G的时刻起经过预定时间T4之后的时刻。根据电池电压和电负载(需要的输出)确定预定时间T4。如同在同步控制模式的情形中一样，可以把预定时间T4表示成预定电角度，并且有必要检测交通工具发电机1的转速以计算预定电角度，以便通过把转速的变化考虑在内来更准确地设置接通和断开定时。

同样，把下臂的开关元件Q2的断开定时设置为自此下臂的最近电流过零点的时刻起经过预定时间之后的时刻。

控制部件7把自断开与U相绕组对应的下臂的开关元件Q2的时刻J起经过预定时间T5之后的时刻确定为与此同一U相绕组对应的上臂的开关元件Q1的接通定时H。此预定时间T5是用以确保断开相对臂的开关元件Q2以防止上臂与下臂之间短路的裕度时间。与上述断开定时的设置一样，可以把此预定时间T5表示成预定电角度，并且有必要检测交通工具发电机1的转速以计算预定电角度，以便通过把转速的变化考虑在内来更准确地设置接通定时。

由于把下臂的开关元件Q2的断开定时设置为自下臂的最近电流过零点起经过预定时间T4之后的时刻，所以可以认为把上臂的开关元件Q1的接通定时设置为自下臂的最近电流过零点K的时刻起经过T4+T5的时间之后的时刻。

同样，控制部件7把与自此同一U相绕组对应的上臂的最近电流过零点的时刻起经过预定时间之后的时刻设置成下臂的开关元件Q2的接通定时。

同时，当交通工具发电机1的输出电压(相电压)低于预定电压时，无法检测与各个相绕组对应的电流过零点，这是因为没有电流流经开关元件和二极管。当需要的电流小时，可以等待从同步控制模式切换到相控制模式直到相电压变高以及获得流经二极管的输出电流为止。然而，当需要的电流大时，优选地，交通工具发电机1开始自尽可能低的转速起在相控制模式中工作。为此实施例提供了电压过零检测部件10以使得能够在输出电流流经二极管之前开始相控制模式以提取出输出电流。

电压过零检测部件10获取电枢绕组2的线间输出电压(例如，获取U相绕组的一端与V相绕组的一端之间的电压)，检测此线间电压改变极性(从正到负或者反之)的电压过零点，以及向控制部件7输出表示检测结果的信号。另外，电压过零检测部件10获取电枢绕组3的线间输出电压(例如，获取X相绕组的一端与Y相绕组的一端之间的电压)，检测此线间电压改变极性(从正到负或者反之)的电压过零点，以及向控制部件7输出表示检测结果的信号。当电枢绕组2和3的相电压低于电池电压、并因此没有电流从开关部件5和6输出时、以及当断开开关部件5和6中包括的所有开关元件时，执行电压过零点的检测。表示检测结果的信号可以是在线间电压的极性改变的定时处生成的脉冲信号、或者根据线间电压的极性设置其电平(例如，当极性为正时高电平，当极性为负时低电平)的矩形波信号。

控制部件7开始对相控制模式的控制，其中根据从电压过零检测部件10接收的信号设置开关部件5和6中包括的开关元件的接通定时(或者接通和断开定时)。一旦开始对相控制模式的控制，则在此后执行基于从电流过零检测部件9提供的检测结果的相控制。

图5是用于说明通过检测U相和V相绕组的输出线路之间电压的电压过零点开始相控制的示例的图。在图5中，Vuw表示作为线间电压的U相和V相绕组的输出线路之间的电压，“U相上臂通电周期”表示接通与U相绕组对应的上臂的开关元件Q1的周期，“U相下臂通电周期”表示接通与U相绕组对应的下臂的开关元件Q2的周期，“V相上臂通电周期”表示接通与V相绕组对应的上臂的开关元件Q3的周期，“V相下臂通电周期”表示接通与V相绕组对应的下臂的开关元件Q4的周期，“W相上臂通电周期”表示接通与W相绕组对应的上臂的开关元件Q5的周期，“W相下臂通电周期”表示接通与W相绕组对应的下臂的开关元件Q6的周期。

按以下顺序启动与U相绕组对应的上臂的开关元件Q1和下臂的开关元件Q2。

(1)电压过零检测部件10检测以下时间点(a)至(e)中的一个时间点作为电压过零点。

(a)线间电压Vuv达到0V时的时间点。

(b)线间电压Vuv达到高于0V的预定电压Va时的时间点。

(c)线间电压Vuv达到低于0V的预定电压Vb时的时间点。

(d)线间电压Vuv降至预定电压Vb以下或者升至预定电压Va以上时、或者线间电压Vuv降至预定电压Va以下或者升至预定电压Vb以上时的时间点。

(e)时间变成ta+(tb-ta)/2时的时间点，其中，ta是线间电压Vuv降至预定值Va以下的时刻，tb是线间电压Vuv此后降至预定值Vb以下的时刻；或者时间变成tb′+(ta′-tb′)/2时的时间点，其中，tb′是线间电压Vuv升至预定值Vb以上的时刻，ta′是线间电压Vuv此后升至预定值Va以上的时刻。

在此实施例中，由于基于线间电压降低时出现的过零点设置开始相控制的定时，所以可以只在线间电压降低时执行过零点的检测。

(2)控制部件7基于检测的过零点的间隔确定线间电压的周期T。

(3)控制部件7在自线间电压降低时检测到的电压过零点P(见图5)的时刻起经过60°+α°的电角度之后(即，经过((60°+α°)/360°)×T的时间之后)接通与U相绕组对应的上臂的开关元件Q1。此处，根据需要的输出在0＜α＜60的范围内设置α。

(4)控制部件7在自接通开关元件Q1时的时刻起经过180°-β°的电角度之后(即，经过((180°-β°)/360°)×T的时间之后)断开开关元件Q1。此处，β是如下裕度角度：用以防止同时接通每个相绕组的上臂和下臂的两个开关元件从而防止电池12的端子短路。

(5)控制部件7在自断开开关元件Q1的时刻起经过电角度β°之后接通与同一U相绕组对应的下臂的开关元件Q2。

(6)从那时起，控制部件7以180°-β°的接通周期和β°的断开周期交替接通和断开开关元件Q1和Q2。

还按照与以上说明的内容基本上相同的控制流程以180°-β°的接通周期和β°的断开周期交替接通和断开与V相绕组对应的上臂和下臂的开关元件Q3和Q4。然而，把首次接通开关元件Q3的定时设置为自线间电压Vuv降低时检测到的电压过零点P(见图5)的时刻起经过180°+α°的电角度之后的时刻。

另外，还按照与以上说明的内容基本上相同的控制流程以180°-β°的接通周期和β°的断开周期交替接通和断开与W相绕组对应的上臂和下臂的开关元件Q5和Q6。然而，把首次接通开关元件Q6的时刻设置为自线间电压Vuv降低时检测到的电压过零点P(见图5)的时刻起经过120°+α°的电角度之后的时刻。

按照与电枢绕组2相同的控制流程设置、例如基于X相绕组和Y相绕组的线间电压的电压过零点设置另一个电枢绕组3的开关元件Q7至Q12的接通和断开定时。

在开始如上说明的基于检测的电压过零点设置各个开关元件的接通和断开定时的相控制之后，向其中基于检测的电流过零点设置各个开关元件的接通和断开定时的不同的相控制进行转换。

图6是示出了从基于电压过零点的相控制切换到基于电流过零点的相控制的过程的流程图。通过电压过零检测部件10检测线间电压(步骤100)，基于检测的线间电压检测过零点(步骤101)。此后，控制部件7确定交通工具发电机1的转速N是否超过参考转速N′(步骤102)。如果步骤102中的确定结果是否定的，则过程返回步骤101以再次检测电压过零点。

如果步骤102中的确定结果是肯定的，则流程前进到步骤103以确定线间电压Vuv的波高V是否超过阈值电压Vth。图7是说明如何使用阈值电压Vth执行电压过零点的检测的图。如图7中所示，线间电压Vuv的波高V自开始发电起随着时间(或者随着转速或激励电流的增加)增加，并且在一些时间点上超过阈值电压Vth。过程返回步骤101以检测电压过零点直到线间电压的波高V超过阈值电压Vth以及步骤103中的确定结果变为肯定的为止。

当步骤103中的确定结果变成肯定的时，过程前进到步骤104以确定转速是否稳定。该确定通过把目前检测的转速与先前基于周期T检测的转速相比较而做出。如果步骤104中的确定结果是否定的，则过程返回步骤101以再次检测电压过零点。

如果步骤104中的确定结果是肯定的，则控制部件7基于电压过零点开始相控制(步骤105)。

此后，电流过零检测部件9检测电流过零点(步骤106)，并且确定过零点周期是否稳定(步骤107)。如果步骤107中的确定结果是否定的，则过程前进到步骤108以确定控制部件7是否已检测到电流过零点(或电流过零点周期)n次(n是正整数)。过程返回步骤106以检测电流过零点直到控制部件7已检测到电流过零点n次以及步骤108中的确定结果变成肯定的为止。如果步骤108中的确定结果是肯定的，即，如果已检测到n个电流过零点并且周期不稳定，则过程返回步骤101以再次执行电压过零点检测和后续操作。

另一方面，如果步骤107中的确定结果是肯定的，则过程前进到步骤109以开始基于电流过零点的相控制。

图8是用于说明开始相控制的条件的图。在图8中，竖直轴代表交通工具发电机1的输出电流，水平轴代表交通工具发电机1的转速。曲线a示出了交通工具发电机1在相控制模式中工作时它的输出特性，曲线b示出了交通工具发电机1在同步控制模式中工作时它的输出特性，曲线c示出了只通过二极管执行整流操作(二极管整流模式)时交通工具发电机1的输出特性。另外，N₀表示交通工具发电机1在二极管整流模式中工作时输出电流升高处的转速，N₀′表示交通工具发电机1在相控制模式中工作时输出电流升高处的转速。

当需要的输出电流变得大于交通工具发电机1在二极管整流模式中工作时可获得的输出电流时，开始基于电压过零检测部件10的检测结果的相控制。因此，当转速在N₀与N₀′之间时需要开始相控制。由于从电压过零检测部件10输出的信号是表示交通工具发电机1的转速的信号，所以控制部件7基于电压过零检测部件10检测的过零点的周期T检测交通工具发电机1的转速N，并且在检测的转速N超过在图6中示出的步骤102中用作参考转速N′的转速N₀′时执行用以切换到基于过零点的相控制的操作。

可以在电压过零检测部件10中做出检测的转速N是否超过转速N₀′的确定。在此情形中，例如，电压过零检测部件10在检测到检测的转速N超过转速N₀′后向控制部件7输出表示已检测到的电压过零点的信号。响应于从电压过零检测部件10输出的信号，控制部件7开始用以切换到基于电流过零点的相控制的操作。

由于线间电压的波高与交通工具发电机1的转速成比例地增加，所以可以把控制部件7配置成在线间电压的波高超过被设置成等于或高于图7中示出的阈值电压Vth的预定参考电压时开始切换到基于电流过零点的相控制的操作，而无需确定检测的转速N是否超过转速N₀′。在此情形中，略去图6中的步骤102。另外，可以把控制部件7配置成只基于检测的转速开始切换到基于电流过零点的相控制的操作。在此情形中，可以略去图6中的步骤103。

根据此实施例的交通工具发电机1，由于通过电压过零检测部件10检测电枢绕组2和3中每个电枢绕组的线间电压的电压过零点，所以即使在相电压非常低时也可以检测出它们的周期性，以使得能够开始开关部件5和6中包括的并连接到电枢绕组2和3的开关元件的接通断开控制。

电压过零检测部件10在断开所有开关元件时执行电压过零点的检测。这使得可以在开始发电之前准备好控制开关元件，以使得能够在开始控制开关元件的同时开始发电。

另外，由于在交通工具发电机1的转速低于在二极管整流模式中输出电流升高处的转速时开始基于电压过零点的开关元件的接通断开控制，所以可以如在交通工具发电机1开始在二极管整流模式中工作之前一样快速地从交通工具发电机1获取输出电流。

另外，由于此实施例的交通工具发电机1通过在基于电压过零检测部件10的检测结果开始相控制之后检测通过电流过零检测部件9的电流过零点来检测相电流的相(方向)，所以可以准确地控制相电流的相。

另外，由于在相控制模式中基于流入各个开关元件中的电流改变极性(方向)的电流过零点设置开关元件的断开定时，所以可以在流入开关元件中的电流在方向上反转之后(即，在开始从电池12向相绕组中的电流提取之后)断开开关元件，从而增加输出电流。

当然可以如下所述对以上实施例进行各种修改。在图1中示出的结构中，为两个开关部件5和6提供了一组控制部件7、驱动器部件8、电流过零检测部件9和电压过零检测部件10。然而，可以为两个开关部件5和6中的每一个、或者为每一个相绕组提供一组控制部件7、驱动器部件8、电流过零检测部件9和电压过零检测部件10。

图9是示出了为每一个相绕组提供一组控制部件7、驱动器部件8、电流过零检测部件9和电压过零检测部件10的结构的图。在此结构中，为与U相绕组对应的上臂和下臂的二极管D1和D2以及开关元件Q1和Q2提供由控制部件7、驱动器部件8、电流过零检测部件9和电压过零检测部件10构建的控制电路20。电压过零检测部件10连接到U相绕组的一端和V相绕组的一端，并且检测它们之间的电压作为交通工具发电机1的线间电压。当然可以检测U相与W相绕组而非U相与V相绕组之间的电压，或者既检测U相与V相绕组之间又检测U相与W相绕组之间的电压，或者除了这两个电压之外还检测V相与W相绕组之间的电压。还为其它相绕组中的每一个提供控制电路20。在为每一个相绕组提供控制电路20的情形中，由于可以把控制电路20、以及上臂和下臂的开关元件和二极管模块化成一个半导体封装，所以可以使得开关部件5和6的制造和装配以及它们的控制机制容易。在这种模块化的情形中，可以为每个半导体封装、或者为电枢绕组2和3中的每一个或两个电枢绕组的半导体封装中的一个提供电压过零检测部件10。

在以上实施例中，交通工具发电机1包括两个电枢绕组2和3、以及两个开关部件5和6。然而，本发明可应用于包括一个电枢绕组和一个开关部件的交通工具发电机，还可应用于包括三组或更多组电枢绕组和开关部件的交通工具发电机。

在以上实施例中，基于电枢绕组2或3的输出线路中的两条输出线路之间的电压检测电压过零点。然而，可以基于全部三条输出线路中每两条输出线路之间的电压检测电压过零点以改进电压过零点的检测准确性。

在以上实施例中，参考电枢绕组2的U相和V相绕组的线间电压的电压过零点开始与电枢绕组2对应的开关部件5中包括的开关元件的接通/断开控制。然而，可以参考另一个电枢绕组3的线间电压的电压过零点开始接通/断开控制(相控制)。

图10是用于说明参考另一个电枢绕组3的线间电压的电压过零点开始相控制的示例的图。如图10中所示，电枢绕组3的Z相和X相绕组的线间电压Vzx向上跨过零线的向上电压过零点Q自电枢绕组2的线间电压Vuv的向上电压过零点P起在电角度上偏移30°。相应地，可以基于此电压过零点Q设置与U相绕组对应的上臂的开关元件Q1(或者开关元件Q3或Q5)的第一个接通定时。

在以上实施例中，使用电流过零点作为设置与U相绕组对应的开关元件Q1和Q2的接通/断开定时的参考，以及还作为检测转速和转速变化的参考。然而，可以基于其它相(其自身电枢绕组2中包括的V相或W相绕组，或者另一个电枢绕组3中包括的X相、Y相或Z相绕组)的电流过零点、或者其自身相和其它相的电流过零点检测转速及其变化。在把接通/断开定时设置为自参考时间点起经过预定时间之后的时刻的情形中，如同已说明的有必要考虑转速及其变化。通过还使用其它相的电流过零点，可以改进转速及其变化的检测准确性，从而改进设置开关元件的接通/断开定时的准确性。

以上说明的优选实施例是仅由所附权利要求描述的本申请的发明的示范。应当理解，本领域的技术人员可以进行优选实施例的修改。

Claims

1.一种交通工具发电机，包括：

电枢绕组，包括多个相绕组；

开关部件，形成为电桥电路，所述电桥电路由多对串联连接的上臂和下臂构建以对所述相绕组中感应的电压进行整流，所述上臂和下臂中的每一个由与二极管并联的开关元件构建；

控制部件，用于控制所述开关元件的接通/断开定时；以及

电压过零检测部件，用于执行电压过零检测以检测所述电枢绕组的所述相绕组之中线间电压中的至少一个改变极性的时间点作为电压过零点；

控制部件被配置成基于所述电压过零检测部件检测的所述电压过零点开始所述开关元件的接通断开控制。

2.如权利要求1所述的交通工具发电机，其中，所述电压过零检测部件在所述相绕组的相电压低于由所述交通工具发电机充电的交通工具电池时执行电压过零检测。

3.如权利要求1所述的交通工具发电机，其中，所述电压过零检测部件在所有所述开关元件断开时执行电压过零检测。

4.如权利要求1所述的交通工具发电机，其中，所述开关元件中的每个开关元件由金属氧化物半导体场效晶体管构建，所述控制部件在低于如下交通工具发电机的上升转速的交通工具发电机的转速处开始所述开关元件的接通断开控制：在所述交通工具发电机的上升转速以上，所述交通工具发电机的输出电流可以通过由所述金属氧化物半导体场效晶体管的寄生二极管的整流获得。

5.如权利要求1所述的交通工具发电机，还包括电流过零检测部件，用于执行电流过零检测以检测所述电枢绕组的相电流中的至少一个改变极性的时间点作为电流过零点，

所述控制部件被配置为在开始基于所述电压过零点的所述开关元件的接通断开控制之后基于所述电流过零检测部件检测的电流过零点而非所述电压过零点执行所述开关元件的接通断开控制。

6.如权利要求1所述的交通工具发电机，其中，所述电压过零检测部件对所述电枢绕组的所有相绕组执行所述电压过零检测。