[发明专利]具有负载突降保护器的旋转电机

说明书

技术领域

本公开一般涉及要安装在诸如客车或货车的机动车辆中的旋转电机。

背景技术

安装在机动车辆中的典型发电机或交流发电机用于通过耦合至其输出端子的充电线将充电功率或工作功率供给至蓄电池或各种类型的电负载。在交流发电机的发电模式期间从电池意外移除输出端子或断开电池端子将导致被称为负载突降（load bump）的电压冲击。这样的冲击（surge）的峰值可能根据来自交流发电机的输出电流的程度而高达100V以上，这将成为导致电负载或交流发电机的电气部件损坏的因素。因此，需要采取针对这样的电压冲击的措施。例如，转让给与本申请的受让人相同的受让人的日本专利首次公布第2012-16158号教导了一种配备有负载突降保护器的机动车交流发电机。具体地，交流发电机包括低侧开关器件是MOS晶体管的桥接电路，并且当由于负载突降而产生的来自交流发电机的输出电压超过了参考电压时，在期望不产生由MOS晶体管的接通而产生的电压尖峰时接通MOS晶体管，从而消除电压冲击的风险。

从交流发电机的输出端子断开充电线的一端或者从电池端子断开充电线的另一端被认为是负载突降的原因。当充电线从电池端子断开时，由于其他负载连接到充电线或者充电线本身的阻抗，从负载突降产生的来自交流发电机的输出电压的上升将相对小。如在上述公布中所教导的，机动车交流发电机等待电压尖峰不会发生并接着接通MOS晶体管的机会，从而避免将电压尖峰施加至连接到充电线的电负载。

替选地，当从交流发电机的输出端子断开充电线时，这将导致从交流发电机断开所有电负载，从而导致来自交流发电机的输出电压由于负载突降而大幅度上升。因此，当如在上述公布中所教导的交流发电机中那样等待期望电压尖峰不发生的时间时，这会导致过高电压出现在交流发电机的输出端子处的时间长度增加。这可能使得超过击穿电压的电压施加到MOS晶体管或电力控制电路，使得其损坏，从而导致交流发电机的操作的可靠性降低。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供了一种用于机动车辆的旋转电机的结构，其被设计为快速地抑制由负载突降引起的电压冲击的出现并确保其操作的可靠性。

根据本发明的一方面，提供了一种可用作车辆用发电机的旋转电机。该旋转电机包括：（a）电枢绕组，包括两相绕组或更多相绕组；（b）开关单元，用于对在电枢绕组中所感应的电压进行整流，该开关单元配备有桥接电路，该桥接电路包括开关器件，开关器件具有与之并联的二极管，该开关器件用作下臂开关器件，下臂开关器件构成桥接电路的下臂；（c）控制器，用于接通或关断下臂开关器件；（d）电容器，并联连接至开关单元的输出端；（e）电压改变监测器，用于监测来自开关单元的输出电压以确定输出电压改变的速率；以及（f）负载突降保护器，用于选择性地执行第一负载突降保护操作和第二负载突降保护操作以抑制由负载突降引起的电压冲击的发生。当由电压改变监测器确定的速率小于给定值时，负载突降保护器按照期望抑制电压冲击的发生的时间来开始第一负载突降保护操作，而当由电压改变监测器确定的速率大于给定值时，负载突降保护器开始第二负载突降保护操作，而不考虑期望抑制电压冲击的发生的时间。

例如，当由旋转电机从具有接合至旋转电机的电负载的电池断开旋转电机而产生的负载突降已发生并且具体地输出电压的电平增大或减小的速率小于给定值时，可以等待开始负载突降保护，直到在有效地抑制了电压冲击的发生的时间为止。因此，在这样的情况下，负载突降保护器按照期望抑制电压冲击的时间来开始第一负载突降保护操作，从而最小化电压冲击对电负载的不利影响。替选地，当旋转电机的输出端子的断开已发生时，负载突降将导致输出电压的电平快速上升。因而，负载突降保护器立即开始第二负载突降保护操作，而无需考虑期望抑制电压冲击的时间。

在本实施例的优选模式中，在第一负载突降保护操作的模式下，负载突降保护器监测来自开关单元的输出电压，并且当输出电压超过了第一阈值时，向控制器发布接通指令以在期望消除电压冲击的发生的时间接通下臂开关器件。当输出电压超过了第一阈值并接着下降到第二阈值以下时，负载突降保护器向控制器发布关断指令以在期望消除电压冲击的出现的时间关断下臂开关器件。

当进入第二负载突降保护操作的模式时，负载突降保护器监测来自开关单元的输出电压，并且当输出电压超过了第一阈值时，向控制器发布接通指令以接通下臂开关器件。当输出电压在超过第一阈值之后下降到第二阈值以下时，负载突降保护器向控制器发布关断指令以关断下臂开关器件。