专利名称：车用发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及安装在车辆如客车或卡车上的发电机。
背景技术：
现有的车用发电机具有检测其输出电流的功能，例如，已公开的日本专利申请No.2002-315397中所公开的。这种车用发电机包括被设置成环绕其输出端子的电流检测器。该电流检测器由设置在输出端子周围的U-形叠片芯、设置在U-形叠片芯端部的长方体叠片芯、以及缠绕于长方体叠片芯从其中插过的线轴周围的电流检测线圈构成。流经输出端子的输出电流可以基于电流检测线圈的输出来确定。
但是，由于上述类型的电流检测器结构复杂，因此其制造成本高，从而使得具有这种电流检测器的车用发电机的制造成本变高。另外，由于包括叠片芯和电流检测线圈的这种类型的电流检测器是一个相对较重的组件，因此当这种电流检测器安装到车用发电机上时，车用发电机的重量会变大。
发明内容
本发明提供了一种车用发电机，所述车用发电机包括转子，其上缠绕着场绕组；定子，其上缠绕着电枢绕组，电枢绕组依靠由场绕组产生的旋转磁场来产生AC电压；
整流器，其对所述AC电压进行整流以产生DC输出电流，该整流器具有安装到其电流路径部(current path section)的多个整流元件，DC输出电流流经该电流路径部到达车用发电机的输出端子；第一电压检测器电路，其检测位于沿输出电流流动方向的电流路径部的两点间的电压差；以及输出电流计算电路，其基于由第一电压检测器电路检测到的电压差和电流路径部的两点间的电阻值来计算输出电流值。
本发明的车用发电机配置成通过检测位于沿输出电流流动的方向的整流器内的特定两点间的电压差来检测其输出电流。这避免了在车用发电机上安装重量重且结构复杂的电流检测组件。因此，与具有检测其输出电流的功能的传统车用发电机相比，本发明的车用发电机制造成本低且重量轻。
车用发电机可进一步包括根据整流器的温度来校正电阻值的温度补偿电路。
车用发电机还可包括第二电压检测器电路，其检测所述整流元件之一上的电压降，且温度补偿电路可以根据第二电压检测器电路所检测到的电压降来校正电阻值。
输出电流计算电路可以具有根据外部指令来调整DC输出电流的计算结果的功能，所述外部指令包括与整流器特定组件的随时间的特性变化有关的数据。
车用发电机还可包括在IC电路中形成并控制流向场绕组的励磁电流的通过的功率控制电路。在这种情况下，第一电压检测器电路、输出电流计算电路、以及输出电流计算电路可形成于所述IC电路中。
根据下文的描述，包括附图和权利要求，本发明的其它优点和特征将变得明显。
在附图中图1是显示根据本发明的实施例的车用发电机的结构的示意图；图2是安装到图1中所示的车用发电机上的整流器的俯视图；以及图3是显示可应用本发明的车用发电机的两个电枢绕组和两个整流器的示意图。
具体实施例方式
图1是显示根据本发明的第一实施例的车用发电机1的结构的示意图，所述车用发电机连接到电池2、通过负载开关4连接到电负载3、并连接到ECU(电子控制单元)。
如此图所示，车用发电机1包括发电控制装置5、电枢绕组6、场绕组7和整流器8。车用发电机1是由车辆引擎(未示出)而带驱动的。场绕组7缠绕在磁极(未示出)上构成转子，产生旋转磁场。电枢绕组6为多相绕组(本实施例中为三相绕组)，缠绕在电枢芯(未示出)上以构成电枢(定子)，依靠由场绕组7产生的旋转磁场来产生在其上的电动势作为AC输出。该AC输出被提供给整流器8以进行全波整流。整流器8的输出作为车用发电机1的输出被提供给电池2，并通过负载开关4被提供给电负载3。车用发电机1的输出依赖于转子的旋转速度和发电控制装置5所控制的流经场绕组7的励磁电流。发电控制装置5通过C-端子(通信端子)连接到ECU 10。
图2是整流器8的俯视图。如此图所示，整流器8包括其内容纳接线电极的端子块(terminal block)81、安装有正极侧整流元件84的正极侧散热器板82、以及安装有负极侧整流元件85并与正极侧散热器板82相对的负极侧散热器板83。更为具体地，该正极侧散热器板82形成有六个孔，六个正极侧整流元件84被压入所述孔中。同样，负极侧散热器板83形成有六个孔，六个负极侧整流元件85被压入所述孔中。
正极侧散热器板82为马蹄形。输出端子(B-端子)86置于正极侧散热器板82的一端附近。这里，六个正极侧整流元件84中离输出端子86最远且离正极侧散热器板82的另一端最近的一个以参考标记84A来表示。一引线在其一端连接到正极侧整流元件84A，其另一端连接到D-端子(后面将会描述)。在本实施例中，正极侧散热器板82兼作电流路径部，输出电流流经其到达输出端子86。正极侧整流元件84A和输出端子86之间的电阻对应于图1中所示的电阻器9。
接下来，详细说明发电控制装置5。发电控制装置5包括开关元件50、续流(fly-wheel)二极管51、电压控制电路52、通信电路53、输出检测电压检测器电路54、温度补偿电压检测器电路55和电流变换电路56。发电控制装置5的这些电路组件除了小组件如噪声吸收电容器(未示出)外都形成为IC。因此，通过修改用于制造未包括输出检测电压检测器电路54、温度补偿电压检测器电路55和电流变换电路56的传统发电控制装置的掩模图案，可以容易地制造发电控制装置5。
开关元件50的基极连接到电压控制电路52，集电极连接到车用发电机的输出端子(B-端子)，而发射极通过续流二极管51连接到E-端子(地端子)。开关元件50的发射极还通过F-端子连接到场绕组7。当开关元件50接通时，允许励磁电流经过场绕组7，而当开关元件50关断时，励磁电流通道被断开。当开关元件50关断时，并联连接到场绕组7的续流二极管51允许浪涌电流在场绕组7内流通。
电压控制电路52将车用发电机1的输出电压与目标电压值进行比较，并根据该比较结果控制开关元件50的通/断。例如，当输出电压低于目标电压值时，开关元件50以一定的占空比接通。另一方面，当输出电压高于目标电压值时，开关元件50被关断。目标电压值处于根据从通信电路53输入的目标电压设置信号来设置的值，其中通信电路53通过C-端子(通信端子)与ECU10进行通信。该通信电路53具有根据自ECU10发送的数据来产生待提供给电压控制电路52的目标电压设置信号的功能，以及将调整因子设置信号(后面将描述)发送给电流变换电路56的功能。
输出检测电压检测器电路54用于检测电阻器9上的电压，从而检测车用发电机1的输出电流。如前所述，电阻器9由正极侧散热板82的位于正极侧整流元件84A和输出端子86之间的部分的电阻组件形成。输出检测电压检测器电路54检测与正极侧整流元件84A相连的D-端子和B-端子之间的电压差，作为“整流器电压”。
温度补偿电压检测器电路55检测正极侧整流元件84A上的电压降，作为“整流元件电压”。电阻器9具有正温度特性，其电阻值随着正极侧散热板82的温度的增加而增加。另一方面，正极侧整流元件84A具有负温度特性，其上的电压随其温度增加而降低。在本实施例中，这些温度特性用于进行温度补偿。顺便提及的是，两个正极侧整流元件84针对每一相均如图1中所示并联连接。因此，温度补偿电压检测器电路55实际检测的是并联连接的正极侧整流元件84A和另一正极侧整流元件84上的电压。但是，由于它们具有基本相同的特性，进行温度补偿没有任何问题。
电流变换电路56用作输出电流计算电路，接收输出检测电压检测器电路54输出的整流器电压并接收温度补偿电压检测器电路55输出的整流元件电压，以便根据下列等式(1)来计算车用发电机1的输出电流。
输出电流I＝(VR/(RR0+(VD-VD0)×h))×p1×p2 ...(1)在该等式中，VR为整流器电压，RR0为整流器基准电阻(电阻器9在基准温度下的电阻值)，VD为整流元件电压，而VD0为整流元件基准电压(基准温度下正极侧整流元件84A上的电压)。h为具有负值的校正因子，其用来基于正极侧整流元件84A上的电压变化来校正电阻器9的电阻值。校正因子h依据正极侧整流元件84A等的规格来确定。
P1为第一调整因子，其用于调整根据电阻器9的电阻值计算的输出电流I的值。在图2所示的整流器8中，不仅正极侧整流元件84A作为电流产生源，而且相比正极侧整流元件84A距离输出端子86更近的其它正极侧整流元件84也作为电流发生源。所以，如果根据电阻器9的电阻值来计算输出电流I，计算所得的输出电流I和实际输出电流之间将存在误差。因此，在本实施例中，使用调整因子p1来消除这种误差。
P2为第二调整因子，其用于消除特定组件特性的随时间的变化对输出电流的计算结果的影响。例如，如果正极侧整流元件84A的特性的随时间的变化不可忽略，p2的值被设置成消除该变化的影响的值。在等式(1)中，整个(VR/(RR0+(VD-VD0)×h))项乘以调整因子p2。不过，可以改变调整因子p2在等式(1)中的位置，视整流器8的哪个或哪些组件呈现了不可忽略的随时间的特性变化而定。例如，如果仅仅正极侧整流元件84A呈现了不可忽略的随时间的特性变化，则不需要整个(VR/(RR0+(VD-VD0)×h))项乘以调整因子p2，而只需VD乘以调整因子p2。此外，如果两个或多个不同组件的特性随时间发生不同变化，可以使用具有不同值的两个或多个调整因子。调整因子p2可以作为加法值或减法值、而不作为乘法值来使用，视组件的特性随时间如何变化而定。当开始使用车用发电机1时，调整因子p2设置于预定值。随后，通信电路53根据从ECU10发送来的用以指示特定组件的随时间的特性变化量的数据来产生调整因子设置信号。调整因子p2的值根据该调整因子设置信号而变化。
包含在等式(1)中的(VD-VD0)×h项是用于整流器基准电阻RR0(电阻器9在基准温度下的电阻值)的温度补偿项。等式(1)的基本概念是，将整流器电压VR除以依据正极侧整流元件84A上的电压值进行温度补偿后的整流器基准电阻RR0来计算输出电流I。通过使用调整因子p1、p2调整该除法的结果，可以提高计算所得输出电流I的精确性。计算所得输出电流I的值通过C-端子从通信电路53发送至ECU10。ECU10利用发送自车用发电机1的计算所得的输出电流值进行各种处理。例如，ECU10利用该值来计算车用发电机1的发电转矩以便进行引擎控制。
如上所述，车用发电机1被配置为通过检测整流器8内沿输出电流流动方向的特定两点间的电压差来检测其输出电流。这避免了在车用发电机上安装重量重且结构复杂的电流检测组件。因此，与具有检测其输出电流功能的传统车用发电机相比，本实施例的车用发电机1的制造成本低且重量轻。整流器8的温度变化剧烈。但是，由于依据其温度对整流器8的电阻值进行了校正，因此可以高精确度来检测输出电流，而与整流器8的剧烈的温度变化无关。由于这种温度补偿是利用整流器8的整流元件的温度特性来进行，所以不必在车用发电机1上安装任何温度传感器来检测整流器8的温度。
ECU10向车用发电机1发送与特定组件的随时间的特性变化有关的数据，以消除随时间的特性变化对输出电流的计算结果的影响。这使得能够在长时间时段内以高精确度来检测输出电流。发电控制装置5可以通过对用于形成传统的车用发电控制装置的IC电路进行修改以便包含检测输出电流的功能来制造。因此，增加很少的制造成本，就可以制造车用发电机1。
当然，可以如下所述对上述实施例进行各种修改。尽管正极侧散热器板82被描述为具有马蹄形，但是它还可以具有其它形状，例如，简单的矩形形状。输出电流可以基于分别靠近负极侧散热器板83端部的两个位置间的电压差来计算，而不是正极侧散热板82的端部。应注意，该输出电流的计算不一定要求检测分别靠近正极侧散热板82端部的两个位置间的电压差。输出电流可以基于输出端子86和正极侧散热器板82的中心部分之间的电压差来计算。在这种情况下，改变调整因子p1的值以消除计算误差。此外，输出电流可以基于正极侧散热板82上沿正极侧散热板82的长度方向的任何两个不同位置间的电压差来计算。正极侧散热器板82优选地由具有良好导热性的传导材料制成，如铝材料、或包含铝的合金材料。
本发明可适用于具有两个或多个电枢绕组的车用发电机。例如，当本发明应用于具有两个电枢线圈6a、6b和两个整流器8a、8b的车用发电机时，如图3所示，整流器8a、8b的输出电流之和可以按上述相似的方法计算得到。
上述的优选实施例是本申请发明的示例性应用，本申请的发明唯一地由所附的权利要求来描述。应理解，本领域技术人员可以对所述优选实施例进行修改。
权利要求
1.一种车用发电机，其包括转子，其上缠绕着场绕组；定子，其上缠绕着电枢绕组，所述电枢绕组依赖于由所述场绕组产生的旋转磁场来产生AC电压；整流器，其对所述AC电压进行整流以产生DC输出电流，所述整流器具有安装在其电流路径部的多个整流元件，所述DC输出电流流经所述电流路径部到达所述车用发电机的输出端子；第一电压检测器电路，其检测位于沿所述输出电流流动方向的所述电流路径部的两点间的电压差；以及输出电流计算电路，其基于所述第一电压检测器电路所检测的所述电压差和所述电流路径部的所述两点间的电阻值来计算所述输出电流值。
2.根据权利要求1所述的车用发电机，进一步包括根据所述整流器的温度来校正所述电阻值的温度补偿电路。
3.根据权利要求2所述的车用发电机，进一步包括用以检测所述整流元件之一上的电压降的第二电压检测器电路，所述温度补偿电路根据所述第二电压检测器电路所检测的所述电压降来校正所述电阻值。
4.根据权利要求1所述的车用发电机，其中所述输出电流计算电路具有根据外部指令来调整所述DC输出电流的计算结果的功能。
5.根据权利要求4所述的车用发电机，其中所述外部指令包括与所述整流器的特定组件的随时间的特性变化有关的数据。
6.根据权利要求1所述的车用发电机，进一步包括在IC电路中形成用以控制所述场绕组的励磁电流通过的功率控制电路，所述第一电压检测器电路和所述输出电流计算电路形成在所述IC电路中。
7.根据权利要求3所述的车用发电机，进一步包括在IC电路中形成用以控制所述场绕组的励磁电流通过的功率控制电路，所述第一电压检测器电路、所述第二电压检测器电路和所述输出电流计算电路形成在所述IC电路中。
全文摘要
一种车用发电机包括转子，其上缠绕着场绕组；定子，其上缠绕着电枢绕组；整流器，其用以对所述电枢绕组中所感应的AC电压进行整流以产生DC输出电流。所述整流器具有安装在其电流路径部的多个整流元件，所述DC输出电流流经所述电流路径部到达所述车用发电机的输出端子。所述车用发电机还包括第一电压检测器电路，其检测位于沿所述输出电流流动方向的所述电流路径部的两点间的电压差；以及输出电流计算电路，其基于所述第一电压检测器电路所检测的电压差和所述电流路径部的两点间的电阻值来计算所述输出电流值。
文档编号H02J7/16GK101026356SQ20071008019
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月14日 优先权日2006年2月16日
发明者木泽俊和, 丸山敏典 申请人:株式会社电装