(57)【要約】      （修正有）【課題】回転位相検出のための磁気センサを相数分設けなくても、良好な位相制御が可能な、交流発電システムを提供すること。【解決手段】ロータ１１４には、複数の被検出部１１６が、複数の磁化部における磁極反転状況に対応して、円周方向に沿って配列されている。検出部１７は、被検出部の通過状態に対応した出力信号を生じるように、ロータと対向配置されている。位相制御部１３，１４は、検出部の出力信号に基づいて、ロータの回転位相に応じたスイッチング素子の位相制御を行うための制御信号を、電力変換器１５に出力するようになっている。【選択図】図１
2014107881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極の向きが交互に異なるように円周方向に沿って配列された複数の磁化部（１１７）を有するロータ（１１４）と、複数相を構成し前記円周方向に沿って相順に配列された複数の巻線（１１３）を有するステータ（１１１）と、を備え、前記ロータには、複数の前記磁化部における前記磁極の反転位置を少なくとも含むように当該磁極の反転状況に対応して前記円周方向に沿って配列された複数の被検出部（１１６）が設けられた、交流発電機（１１）と、
前記交流発電機の相数に対応した個数の複数のスイッチング素子（１５Ｕ〜１５Ｚ）を備えることで交流と直流との間の双方向の電力変換が可能に構成されていて、前記交流発電機との間で電力の授受を行うように、当該交流発電機における複数の前記巻線に接続された、電力変換器（１５）と、
前記被検出部の通過状態に対応した出力信号を生じるように、前記ロータと対向配置された、検出部（１７）と、
前記検出部の前記出力信号に基づいて、前記ロータの回転位相に応じた前記スイッチング素子の位相制御を行うための制御信号を前記電力変換器に出力する、位相制御部（１３，１４）と、
を備えたことを特徴とする、交流発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の、交流発電システムであって、
前記位相制御部は、前記交流発電機における実際の出力と、所定の基準値と、に基づいて、前記位相制御の基準となる前記回転位相を補正することを特徴とする、交流発電システム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の、交流発電システムであって、
前記位相制御部は、前記位相制御における制御角を変化させたときの前記交流発電機における実際の出力の変化態様に基づいて、前記位相制御を補正することを特徴とする、交流発電システム。
【請求項４】
請求項１に記載の、交流発電システムであって、
前記位相制御部は、前記ロータの回転数が低い運転状態にて、前記電力変換器にて前記スイッチング素子のトランジスタ動作をオフとして全波整流動作のみを行わせ、このときの前記巻線における少なくとも１相の出力電圧波形をモニタし、当該波形のゼロクロス点と前記検出部の前記出力信号とに基づいて前記位相制御を補正することを特徴とする、交流発電システム。
【請求項５】
請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の、交流発電システムであって、
前記検出部は、内燃機関（３０）における点火制御に用いるように構成されたことを特徴とする、交流発電システム。
【請求項６】
請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の、交流発電システムにおいて、
前記反転位置を磁気的に検出する追加検出部（１８０）をさらに備えたことを特徴とする、交流発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
交流発電システムとして、所謂「位相制御」を行うものが知られている（例えば、特開平８−２１４４７０号公報等参照。）この種の交流発電システムは、交流発電機の相数に対応した個数の複数のスイッチング素子を有する電力変換器と、ロータの回転位相を検出する回転位相検出手段と、を備えている。そして、かかる交流発電システムは、検出した回転位相に応じてスイッチング素子の駆動タイミングを制御することで、所望の出力を得るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１４４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のような位相制御を良好に行うためには、上述の回転位相検出手段によってロータの回転位相を検出する必要がある。この点、従来のこの種の装置においては、一般的に、ホール素子等からなるロータ位相（磁極反転位置）検出用の磁気センサが、少なくとも相数分設けられていた。このような構成では、装置コストが高くなってしまう。また、ロータがエンジン内に収容されつつクランクシャフトと直結されるような態様で、当該交流発電システムが車両（特に自動二輪車）に搭載される場合、搭載上の理由（搭載スペースの小ささや、高温の潤滑油の存在、等。）から、ロータ位相（磁極反転位置）検出用の磁気センサを相数分設けることが困難となることがある。
【０００５】
本発明は、上記に例示した事情等に鑑みてなされたものであって、回転位相検出のための磁気センサを相数分設けなくても、良好な位相制御が可能な、交流発電システムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の交流発電システムは、交流発電機と、電力変換器と、検出部と、位相制御部と、を備えている。
【０００７】
前記交流発電機は、ロータと、ステータと、を備えている。前記ロータは、複数の磁化部を有している。複数の前記磁化部は、磁極の向きが交互に異なるように、円周方向に沿って理想的には等間隔に配列されている。前記ステータは、複数相を構成する複数の巻線を有している。複数の前記巻線は、前記円周方向に沿って相順に（且つ理想的には等間隔に）配列されている。
【０００８】
前記ロータには、複数の被検出部が設けられている。前記被検出部は、複数の前記磁化部における前記磁極の反転位置を少なくとも含むように、当該磁極の反転状況に対応して、前記円周方向に沿って配列されている。具体的には、前記被検出部は、前記円周方向における位置が前記磁極の反転位置（転流位置とも称される）と一致するように、例えば、前記反転位置と同心位置であって且つ前記ロータの回転中心軸から前記反転位置に向かって引いた直線が当該被検出部を通るように設けられている。また、前記被検出部は、隣り合う２つの前記反転位置の間にも設けられ得る。
【０００９】
前記電力変換器は、前記交流発電機との間で電力の授受を行うように、当該交流発電機における複数の前記巻線に接続されている。この電力変換器は、複数の（具体的には前記交流発電機の相数に対応した個数の）スイッチング素子を備えることで、交流と直流との間の双方向の電力変換が可能に構成されている。
【００１０】
前記検出部は、前記被検出部の通過状態に対応した出力信号を生じるように、前記ロータと対向配置されている。前記位相制御部は、前記検出部の前記出力信号に基づいて、前記ロータの回転位相に応じた前記スイッチング素子の位相制御を行うための制御信号を前記電力変換器に出力するようになっている。
【発明の効果】
【００１１】
かかる構成においては、前記ロータの回転に伴って、前記被検出部が、前記検出部と対向する位置を順次通過する。このとき、前記検出部にて、前記被検出部の通過状態に対応して、前記出力信号が生じる。このため、前記検出部にて生じる前記出力信号に基づいて前記ロータの回転位相の検出を行うことで、良好に位相検出が行われる。
【００１２】
したがって、本発明によれば、ロータ位相（磁極反転位置）検出用の磁気センサを相数分設けなくても（典型的には当該磁気センサを全く設けなくても）、良好な位相制御を行うことが可能になる。なお、かかる出力信号は、他の目的（例えば車両に搭載された内燃機関の点火制御や燃料噴射制御等の運転制御）にも流用され得る。すなわち、本発明によれば、典型的には、内燃機関の運転制御に用いられる機関回転速度センサ（クランクシャフト回転角センサ）と、前記ロータの回転位相検出センサとを、１つの前記検出部によって実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る交流発電システムの概略的な回路構成を示す図。
【図２】図１に示されている交流発電システムを搭載した車両である自動二輪車の概略構成図。
【図３】図２に示されているエンジンの内部構成を示す概略図。
【図４】図３に示されている交流発電機の内部構成を示す断面図。
【図５】図３に示されている交流発電機の内部構成を示す概略図。
【図６】図１に示されているコントローラによって実行される回転位相検出の補正処理の概要を説明するためのグラフ。
【図７】図３に示されている交流発電機の内部構成の一変形例を示す概略図。
【図８】図３に示されている交流発電機の内部構成の他の一変形例を示す概略図。
【図９】図３に示されている交流発電機の内部構成の他の一変形例を示す概略図。
【図１０】図１に示されているコントローラによって実行される回転位相検出の補正処理の概要を説明するためのフローチャート。
【図１１】図１に示されているコントローラによって実行される回転位相検出の補正処理の概要を説明するためのフローチャート。
【図１２】図１に示されている交流発電システムの一変形例の概略的な回路構成を示す図。
【図１３】図１に示されている交流発電システムの他の変形例の概略的な回路構成を示す図。
【図１４】図１に示されているコントローラによって実行される回転位相検出の補正処理の概要を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を具体化した一実施形態を、各図面に基づいて説明する。この実施形態における具体例は、磁極数（２ｎ）が１２、ポール数（３ｍ）が１８であるが、別例（変形例）についても適宜記載する。なお、変形例は、当該実施形態の説明中に挿入されると首尾一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。
【００１５】
＜構成＞
図１を参照すると、本実施形態の交流発電システム１０は、３相の交流発電機１１を備えている。すなわち、交流発電機１１は、Ｕ相コイル１１Ｕと、Ｖ相コイル１１Ｖと、Ｗ相コイル１１Ｗと、を有している。なお、交流発電機１１の内部構成の詳細については後述する。
【００１６】
交流発電システム１０は、また、バッテリ１２と、コントローラ１３と、ドライバ１４と、電力変換器１５と、を備えている。電力変換器１５は、スイッチング素子１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ，１５Ｘ，１５Ｙ，及び１５Ｚを備えている。バッテリ１２は、本交流発電システム１０を搭載する自動二輪車２０（図２参照）に設けられた負荷に対して電力を供給するように、かかる負荷に接続されている。また、バッテリ１２は、電力変換器１５を介して交流発電機１１に接続されている。
【００１７】
コントローラ１３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えた、いわゆるマイクロコンピュータであって、ＲＯＭに予め格納されたルーチン（プログラム）を実行することで交流発電システム１０全体の動作を制御するようになっている。ドライバ１４は、各スイッチング素子１５Ｕ等における制御端子（ゲートあるいはベース）に接続されていて、コントローラ１３の制御下にて各スイッチング素子１５Ｕ等に対して駆動信号を適宜のタイミングで出力することで、電力変換器１５におけるいわゆる「位相制御」を行うようになっている。
【００１８】
電力変換器１５は、交流と直流との間の双方向の電力変換が可能に構成されていて、交流発電機１１との間で電力の授受を行うように当該交流発電機１１におけるＵ相コイル１１Ｕ、Ｖ相コイル１１Ｖ、及びＷ相コイル１１Ｗに接続されている。電力変換器１５におけるスイッチング素子１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗ，１５Ｘ，１５Ｙ，及び１５Ｚは、交流発電機１１におけるＵ相コイル１１Ｕ、Ｖ相コイル１１Ｖ、及びＷ相コイル１１Ｗに対応して設けられている。
【００１９】
具体的には、スイッチング素子１５Ｕとスイッチング素子１５Ｘとは、バッテリ１２における正極端子と負極端子との間で直列に接続されている（スイッチング素子１５Ｖ及びスイッチング素子１５Ｙの組、並びにスイッチング素子１５Ｗ及びスイッチング素子１５Ｚの組も、同様である。）。スイッチング素子１５Ｕとスイッチング素子１５Ｘとの接続箇所は、Ｕ相コイル１１Ｕの一端に接続されている。同様に、スイッチング素子１５Ｖとスイッチング素子１５Ｙとの接続箇所は、Ｖ相コイル１１Ｖの一端に接続されている。また、スイッチング素子１５Ｗとスイッチング素子１５Ｚとの接続箇所は、Ｗ相コイル１１Ｗの一端に接続されている。
【００２０】
スイッチング素子１５Ｕ（他のスイッチング素子１５Ｖ等も同様である）は、制御端子への通電によりバッテリ１２における正極端子側から負極端子側に向かう順方向の電流を通流可能なトランジスタ要素と、負極端子側から正極端子側に向かう逆方向の電流を通流可能なダイオード要素と、を含むものである。具体的には、本実施形態においては、スイッチング素子１５Ｕ（他のスイッチング素子１５Ｖ等も同様である）は、ＮチャネルタイプのＭＯＳＦＥＴからなり、ソースからドレインに向かって電流が流れる方向に寄生ダイオードが形成されている。
【００２１】
ＥＣＵ１６は、上述のコントローラ１３、ドライバ１４、及び電力変換器１５を備えている。また、ＥＣＵ１６は、回転角センサ１７に接続されている。回転角センサ１７は、交流発電機１１の回転状態に対応した信号を発生するようになっている（回転角センサ１７の詳細については後述する）。そして、ＥＣＵ１６は、回転角センサ１７の出力に基づいて、電力変換器１５の所謂「位相制御」を行うための制御信号をドライバ１４に出力させるようになっている。すなわち、ＥＣＵ１６は、自動二輪車２０（図２参照）の運転状態に応じて、本交流発電システム１０を所謂「位相制御」するようになっている。なお、図１に示された構成における回転角センサ１７以外の部分、及び、「位相制御」については、本願の出願時点においてすでに周知であるので、これらについてのこれ以上の詳細な説明については省略する（必要に応じ、特開平８−２１４４７０号公報、特開平１０−２６２３４３号公報、特開平１１−４６４５６号公報、特開２００４−１７３４８２号公報、等参照。）。
【００２２】
図２を参照すると、本発明の車両に相当する自動二輪車２０には、前輪２１と、駆動輪である後輪２２と、が設けられている。また、自動二輪車２０には、動力伝達機構２３と、車両制御ユニット２４と、が搭載されている。車両制御ユニット２４は、自動二輪車２０の動作全体を制御するための電子制御ユニットであって、シート２５の下に設けられている。この車両制御ユニット２４には、図１に示されているＥＣＵ１６が搭載されている。
【００２３】
図３を参照すると、エンジン３０のケーシングを構成するエンジンブロック３１内には、１つの気筒３２が形成されている。すなわち、本実施形態の自動二輪車２０に搭載されるエンジン３０は、１つの気筒３２を有する、いわゆる「単気筒エンジン」として構成されている。そして、気筒３２内には、ピストン３３が、気筒３２の中心軸線に沿って往復移動可能に収容されている。ピストン３３は、クランクシャフト３４と、コンロッド３５を介して連結されている。
【００２４】
以下、図４及び図５を参照しつつ、本実施形態における交流発電機１１の内部構成の詳細について説明する。なお、図４は、図３における交流発電機１１を拡大した断面図に相当する。本実施形態においては、交流発電機１１のケーシングを構成するハウジング１１０は、側断面視にて略カップ状に形成されていて、その開口部がエンジンブロック３１の内部と連通するように当該エンジンブロック３１に固定されている。
【００２５】
ハウジング１１０の内側には、ステータ１１１が固定されている。ステータ１１１には、多数（本実施形態においては１８個）のコア１１２が、交流発電機１１の回転中心軸から外側に向かって放射状に突出するように、円周方向に沿って等間隔に設けられている。各コアには、Ｕ相コイル１１Ｕ、Ｖ相コイル１１Ｖ、及びＷ相コイル１１Ｗを構成する巻線１１３が巻回されている。すなわち、Ｕ相コイル１１Ｕ、Ｖ相コイル１１Ｖ、及びＷ相コイル１１Ｗが、それぞれ６個ずつ、円周方向に沿って相順に（Ｕ相コイル１１Ｕ、Ｖ相コイル１１Ｖ、Ｗ相コイル１１Ｗ、Ｕ相コイル１１Ｕ、Ｖ相コイル１１Ｖ、Ｗ相コイル１１Ｗ…のようにＵ−Ｖ−Ｗの順に）且つ等間隔に配列されている。
【００２６】
ロータ１１４は、エンジンブロック３１とハウジング１１０によって囲まれた空間内に収容されつつ、クランクシャフト３４と直結されている。具体的には、ロータ１１４は、側断面視にて略カップ状のヨーク１１５を備えている。ヨーク１１５は、クランクシャフト３４の一端に固定されている。ヨーク１１５の略円筒状部分における外周面１１５ａには、多数の被検出部１１６が設けられている。本実施形態においては、被検出部１１６は、外周面１１５ａ上に設けられた突起であって、外周面１１５ａから外側に向けて突出するように形成されている。さらに、本実施形態においては、これらの被検出部１１６は、ヨーク１１５の略円筒状部分に固定的に設けられた多数の磁化部１１７の配列（磁極の反転状況）に対応して設けられている。
【００２７】
具体的には、多数（本実施形態においては１２個）の磁化部１１７が、磁極の向きが交互に異なるように、円周方向に沿って等間隔に配列されている。そして、被検出部１１６は、隣り合う２つの磁化部１１７が隣接することで磁極が反転する位置である特定位置（図５における最上部）を基点として、隣り合う２つの磁化部１１７が隣接する他の磁極反転位置（上述の特定位置をも含めて以下「転流位置」と称する）と、磁化部１１７の円周方向における中央位置と、に対して、合計２２個が連続的に等間隔（所定間隔毎）に配置されるように設けられている。これら連続する２２個の被検出部１１６によって、第１識別部１１８ａが形成されている。そして、第１識別部１１８ａの両端（２２個の被検出部１１６の配列方向における両端）の間の、被検出部１１６が設けられていない「欠歯部」（２つ分の被検出部１１６が省略された部分）によって、第２識別部１１８ｂが形成されている。すなわち、第１識別部１１８ａにおける隣り合う被検出部１１６の間の幅よりも広い幅で露出したヨーク１１５の外周面１１５ａによって、第２識別部１１８ｂが形成されている。なお、本実施形態においては、転流位置に対応する被検出部１１６は、当該転流位置と同心位置であって、且つ上述の回転中心軸（すなわちロータ１１４の回転中心軸）から当該転流位置に向かって引いた直線が当該被検出部１１６を通る（但し、電気的・制御的な観点からいえば、上述の直線が当該被検出部１１６の円周方向における中央を通るとは限らない。）ように設けられている。
【００２８】
また、ハウジング１１０には、回転角センサ１７が装着されている。回転角センサ１７は、被検出部１１６の通過状態に対応した出力信号を生じるように、被検出部１１６と対向配置されている。具体的には、回転角センサ１７は、被検出部１１６が通過する毎にパルス状の信号（以下、「通過パルス」と称する。）を発生するように構成されている。そして、回転角センサ１７は、ロータ１１４の１回転（すなわちクランクシャフト３４の１回転）中に、第１識別部１１８ａの通過中に対応して通過パルスが２２個連続する部分と、第２識別部１１８ｂの通過中に対応した通過パルスの存在しない部分と、を有する出力信号を生じるようになっている。
【００２９】
再び図１を参照すると、本実施形態の交流発電システム１０においては、ＥＣＵ１６におけるコントローラ１３及びドライバ１４は、回転角センサ１７の出力に基づいて、ロータ１１４の回転位相に応じたスイッチング素子１５Ｕ等の位相制御を行うための制御信号を電力変換器１５に出力するようになっている。すなわち、ＥＣＵ１６は、回転角センサ１７の出力に基づいてロータ１１４の回転位相を検出し、この検出した回転位相に基づいて位相制御を行うようになっている。また、ＥＣＵ１６は、回転角センサ１７の出力に基づいて検出されたロータ１１４の回転位相の補正（回転位相の検出値の補正）を、交流発電機１１における実際の出力に基づいて行うようになっている。かかる補正についての詳細は後述する。
【００３０】
＜動作＞
以下、上述の通りの、本実施形態の構成による動作（作用・効果）について説明する。
【００３１】
本実施形態の構成においては、ロータ１１４の回転に伴って、第１識別部１１８ａ及び第２識別部１１８ｂが、回転角センサ１７と対向する位置を順次通過する。このとき、回転角センサ１７にて、被検出部１１６の通過状態に対応して出力信号が生じる。
【００３２】
ここで、上述の通り、第１識別部１１８ａにおいては、２２個の被検出部１１６が、１２個の磁化部１１７における磁極の反転状況（すなわち上述の「転流位置」）に対応して、円周方向に沿って等間隔に配列されている。一方、第２識別部１１８ｂにおいては、被検出部１１６が設けられていない。このため、回転角センサ１７にて生じる出力信号に基づいて、ロータ１１４の回転位相を精度よく検出することができる。したがって、本実施形態の構成によれば、転流位置検出用の磁気センサを相数分設けなくても（典型的には当該磁気センサを全く設けなくても）、良好な位相制御を行うことが可能になる。
【００３３】
ところで、上述のように、ロータ１１４が、エンジンブロック３１とハウジング１１０によって囲まれた空間内に収容されつつ、クランクシャフト３４と直結されている場合がある（特に自動二輪車）。この場合、エンジンブロック３１内の高温の潤滑油がロータ１１４側に飛来したり、ロータ１１４が潤滑油内に浸漬されたりすることがある。よって、この場合、転流位置検出用の磁気センサを複数個（すなわち相数分）設けることは困難である。この点、本実施形態の構成によれば、このような場合であっても、良好な位相制御を行うことが可能になる。
【００３４】
さらに、上述のような回転角センサ１７の出力信号は、他の目的（例えばエンジン３０における点火制御や燃料噴射制御等の運転制御用の信号であるエンジン回転速度ＮＥの検出）にも利用可能である。したがって、本実施形態の構成によれば、ロータ１１４の回転位相の検出と、エンジン３０の運転制御のためのエンジン回転速度（エンジン回転数）ＮＥの検出とを、１つの検出手段によって行うことができる。
【００３５】
なお、被検出部１１６が設けられている位置と転流位置との対応関係については、製造時に若干の誤差が生じることがあり得る。すなわち、被検出部１１６における、転流位置に対応して形成されているものは、理想的には、各巻線１１３にて生じる相電圧のゼロクロス点の発生タイミングと、被検出部１１６の通過に伴って回転角センサ１７に生じる通過パルスによってコントローラ１３に把握される所定タイミングと、が同期する（後述の制御角「０°ＣＡ」において両者のタイミングが合致する）ように設けられる。この場合、典型的には、転流位置及び被検出部１１６の円周方向における位置が機械的な位置関係としてほぼ一致する（回転中心軸から転流位置に向かって引いた直線が、当該転流位置よりも外側に位置する被検出部１１６の、中央付近を通る）ように、各磁化部１１７及び被検出部１１６が形成される。これにより、上述の同期が製造上安定的に再現され得る。しかしながら、ロータ１１４の磁化（着磁）時や被検出部１１６の形成時に、上述のような狙いの位置関係に対して誤差が生じることがあり得る。具体的には、例えば、被検出部１１６の形成のための機械加工の際の様々な誤差（１つの被検出部１１６における位置や形状の誤差、複数の被検出部１１６におけるピッチ誤差、等）が生じ得る。さらに、検出や制御上の「遅れ」が生じることで、位相制御についての誤差が生じることがあり得る。そこで、本実施形態においては、ＥＣＵ１６は、交流発電機１１における実際の出力に基づいて、ロータ１１４の回転位相検出（回転角センサ１７の出力に基づく）に対する補正を行う。なお、かかる補正を、以下単に「位相補正」と称する。
【００３６】
具体的には、製造時誤差や制御上の誤差のない「理想的」な状態において、ある運転状態（冷却水温、外気温、等。）での、位相制御における制御角（位相制御を行わない通常発電時の出力電圧波形に対する、スイッチング素子１５Ｕ等への通電タイミングの、進角あるいは遅角の度合。）が「０°ＣＡ」であるときの、発電出力特性（エンジン回転速度に対する出力電圧特性）が、図６における実線で示されているようになるものとする。このとき、仮に、製造時誤差等により、転流位置が被検出部１１６に対して「遅角」側にずれている場合、発電出力特性は、図中上方にシフトする（一点鎖線参照）。反対に、転流位置が被検出部１１６に対して「進角」側にずれている場合、発電出力特性は、図中下方にシフトする（破線参照）。
【００３７】
そこで、本実施形態においては、特定の運転ポイント（図６における特定のエンジン回転速度：ここにおける「エンジン回転速度」は回転角センサ１７の出力信号に基づいて取得されたものである）での、交流発電機１１における実際の出力電圧と、予めＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭ（給電中に書き換え可能にデータ等を記憶するとともに給電が停止されてもデータ等の記憶を保持する不揮発性メモリ：フラッシュＲＯＭ等）に格納された所定の基準値（図６における実線上の点に対応する）と、を比較することで、位相補正を行うことができる。これによれば、よりいっそう高精度の位相制御が可能となる。なお、運転状態毎の補正値は、算出毎に、バックアップＲＡＭにマップあるいはルックアップテーブル状に順次格納される。
【００３８】
＜変形例＞
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部分に対しては、上述の実施形態と同様の符号が用いられ得るものとする。そして、かかる部分の説明については、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が適宜援用され得るものとする。もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたものに限定されるものではない。また、複数の変形例の全部及び一部が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。
【００３９】
上述の実施形態においては、ロータ１１４における磁化部１１７の個数である磁極数を１２極とし、ステータ１１１におけるポール数（コア数）を１８とし、第１識別部１１８ａをロータ１１４の円周方向に沿って等間隔に配列された２２個の突起とし、第２識別部１１８ｂを当該突起のない部分としたが、本発明はこれに限定されない。すなわち、巻線１１３、磁化部１１７及び被検出部１１６の数は、適宜変更可能である。具体的には、ロータ１１４における磁極数が２ｎ（ｎは１以上の整数）であり、ステータ１１１におけるポール数が３ｍ（ｍは１以上の整数であってｎと同じであっても異なっていてもよい）となるように、交流発電機１１が構成され得る。また、被検出部１１６は、磁極の反転位置である転流位置を少なくとも含むように設けられていればよい。被検出部１１６の数を多くすることで、ロータ１１４の回転位相及びエンジン回転速度ＮＥの検出精度が向上し、特に、回転変動に対する制御の信頼性が向上する。反面、被検出部１１６の数を過多にしないことで、コントローラ１３における演算負荷が軽減される。第２識別部１１８ｂにおける、被検出部１１６の省略個数も、良好な回転位相検出が可能な範囲で適宜変更可能である。単気筒のエンジン３０では、ピストン３３の往復移動速度の変動が大きいため、被検出部１１６を多く備えることが有効と考えられる。なお、複数気筒のエンジン３０においても、同様の制御が可能である。また、被検出部１１６の位置は、転流位置（磁極間ピッチ位置）に一致させると、磁石の組付位置との管理が容易になり、精度を容易に上げることができ、好適であるが、必ずしも一致していなくてもよい。
【００４０】
かかる観点からすれば、上述の実施形態にて示した具体例のように、ステータ１１１におけるポール数が１８であり、ロータ１１４における磁極数が１２（６極対）である場合、被検出部１１６の個数は２２個（２４−２）であることが好適である。もっとも、図７に示されているように、被検出部１１６が転流位置にのみ設けられていてもよい（被検出部１１６の個数は１１個＝（１２−１）個）。この場合、通過パルスが３０°ＣＡ毎に生じる。そして、隣り合う通過パルス間に、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相にて３回の転流が生じる。よって、回転角センサ１７の出力信号における通過パルスの波長を３分割することで、所望の転流位置の推定が、低い制御負荷にて可能となる。なお、図７に示されている構成から、さらに、被検出部１１６を少なくしてもよい。これにより、製造コスト及び処理負荷のいっそうの低減が図られる。
【００４１】
図８に示されているように、隣り合う転流位置の間に被検出部１１６が２個設けられていてもよい（被検出部１１６の個数は３４個＝（３６−２）個）。この場合、被検出部１１６の配列ピッチは、磁化部１１７の配列のみならず、巻線１１３の配列ピッチにも完全に同期する。すなわち、１０°ＣＡ毎に発生すべき、６つのスイッチング素子１５Ｕ〜１５Ｚのオン／オフ切り換えタイミングと、上述の通過パルスとを、完全に同期させることができる。したがって、かかる構成によれば、よりいっそう高精度の位相制御が可能となる。
【００４２】
図９に示されているように、ステータ１１１におけるポール数が１５であり、ロータ１１４における磁極数が２０（１０極対）である場合、被検出部１１６の個数は１８個（２０−２）であることが好適である。
【００４３】
上記の通り、被検出部１１６の個数Ｎｋは、磁極数Ｎｊを用いて表すと、以下の通りとなり得る。そして、交流発電システム１０あるいはこれを搭載する上位システム（自動二輪車２０等）の仕様に応じて、被検出部１１６の個数Ｎｋが適宜選択され得る。
（１）Ｎｋ＝Ｎｊ−α
（２）Ｎｋ＝β・Ｎｊ−α
（３）Ｎｋ＝（Ｎｊ／γ）−α
（αは１以上の整数であって、１〜３が好適であり、２がさらに好適である。β及びγは、２以上の整数である。）
【００４４】
交流発電システム１０が車両に搭載されて、交流発電機１１がエンジン３０のクランクシャフト３４に直結される場合（特にエンジン３０が４サイクルエンジンである場合）、膨張行程にて回転変動が最も大きくなる。よって、この場合、膨張行程における回転変動に対して位相制御のロバスト性が向上するように、被検出部１１６の設定条件（個数や位置）が適宜設定され得る。
【００４５】
被検出部１１６は、突起に限定されない。例えば、被検出部１１６は、凹部であってもよいし、電磁波（典型的には可視光あるいは赤外光）の反射率がヨーク１１５の外周面１１５ａとは異なる部分（黒色のマーキング等）であってもよい。また、第２識別部１１８ｂは、第１識別部１１８ａよりも被検出部１１６の存在密度が高い部分であってもよい。すなわち、被検出部１１６が外周面１１５ａの全周にわたって配置されている場合、第２識別部１１８ｂは、基準位置を検出するための追加突起を有する部分であってもよい。あるいは、第２識別部１１８ｂは、第１識別部１１８ａに含まれるものよりも円周方向における幅が大きな突起であってもよい。なお、被検出部１１６がヨーク１１５の外周面１１５ａに対して均一に設けられている場合（すなわち第１識別部１１８ａ及び第２識別部１１８ｂが設けられない場合：特開２００９−２３２６５０号公報等参照）、エンジン３０に設けられているカムポジションセンサからの出力信号をも併せて用いることで、良好な位相検出が行われ得る。
【００４６】
位相補正は、上述の実施形態における具体例のように、出力電圧を用いる場合、補正のための検出素子の追加が不要となる。また、電圧をモニタリングするため、外乱の影響をも考慮した緻密な補正制御が可能となる。一方、位相補正は、出力電流を用いることによっても、上述の実施形態における具体例と同様の原理で行うことが可能である。この場合、交流発電機１１の最終的な出力性能である電流をモニタリングしつつ、位相補正を行うことが可能となる。但し、この場合、電流検知用素子（シャント抵抗やセンスＭＯＳ等）を別途設ける必要がある。
【００４７】
また、位相補正は、運転状態が安定している時点で行うことが好適である。よって、かかる補正は、運転状態パラメータ（例えば、エンジン回転速度ＮＥ、エンジン冷却水温Ｔ、エンジン負荷率ＫＬ、等）の値あるいはその変化が、所定値以下（あるいは未満）である場合に実行されてもよい。以下、かかる具体例について、図１０のフローチャートを用いて説明する。なお、図中、「Ｓ」は、「ステップ」の略記である。
【００４８】
図１０の処理は、補正処理の実行開始のための所定条件（例えば、エンジン３０の起動後所定時間ｔ１経過、等。）が成立した時点で、コントローラ１３により実行される。かかる処理の実行が開始されると、まず、ステップ１０１０においては、エンジン回転速度ＮＥの変化が所定範囲ΔＮＥ１内であるか否かが判定される（ここにおけるエンジン回転速度ＮＥは回転角センサ１７の出力信号に基づいて取得されたものである：以下同様）。エンジン回転速度ＮＥの変化が所定範囲内である場合（ステップ１０１０＝ＹＥＳ）、処理がステップ１０２０に進行し、エンジン冷却水温Ｔが所定範囲内であるか否かが判定される。エンジン冷却水温Ｔが所定範囲内である場合（ステップ１０２０＝ＹＥＳ）、処理がステップ１０３０に進行し、出力電圧Ｖと目標値ＶＲとの偏差が所定値以上であるか否かが判定される。ここで、「目標値ＶＲ」は、上述したような、製造時誤差や制御上の誤差のない「理想的」な状態における基準値であって、予めＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭに格納されたものである。
【００４９】
エンジン回転速度ＮＥの変化が所定範囲内ではない場合（ステップ１０１０＝ＮＯ）や、エンジン冷却水温Ｔが所定範囲内ではない場合（ステップ１０２０＝ＮＯ）、今回の処理時点においては、位相補正に適した運転状態ではないことになる。よって、これらの場合、ステップ１０３０以降の処理がスキップされ、本ルーチンの処理が一旦終了する。一方、出力電圧Ｖと目標値ＶＲとの偏差が所定値未満である場合（ステップ１０３０＝ＮＯ）、今回の処理時点での運転状態においては、位相補正の必要がない。よって、この場合、ステップ１０４０以降の処理がスキップされ、本ルーチンの処理が一旦終了する。以下、ステップ１０１０〜１０３０までの判定がすべて「ＹＥＳ」であるものとして、説明を続行する。
【００５０】
ステップ１０４０においては、出力電圧Ｖと目標値ＶＲとの偏差が所定値以上であることを前提として、出力電圧Ｖが目標値ＶＲよりも高いか否かが判定される。出力電圧Ｖが目標値ＶＲよりも高い場合（ステップ１０４０＝ＹＥＳ）、処理がステップ１０５０に進行し、制御角が所定の微小量だけ進角される。一方、出力電圧Ｖが目標値ＶＲよりも低い場合（ステップ１０４０＝ＮＯ）、処理がステップ１０５５に進行し、制御角が所定の微小量だけ遅角される。
【００５１】
ステップ１０５０又は１０５５の処理を経た後、処理がステップ１０６０に進行する。ステップ１０６０においては、出力電圧Ｖと目標値ＶＲとの偏差が所定値未満であるか否かが判定される。出力電圧Ｖと目標値ＶＲとの偏差が所定値未満ではない間は、ステップ１０６０の判定が「ＮＯ」となり、処理がステップ１０４０に戻る。一方、出力電圧Ｖと目標値ＶＲとの偏差が所定値未満となった場合（ステップ１０６０＝ＹＥＳ）、処理がステップ１０７０に進行して、運転状態（エンジン回転速度ＮＥ，エンジン冷却水温Ｔ）及び目標位相（目標制御角）に対応して、補正値がバックアップＲＡＭ上のマップ（ルックアップテーブル）に格納され、その後本ルーチンが一旦終了する。
【００５２】
また、位相補正は、運転状態が安定している時点で、位相制御における制御角を変化させたときの、交流発電機１１における実際の出力の変化態様に基づいて行われ得る。すなわち、例えば、上述のようにして得られた補正値は、運転状態が安定している時点で、位相制御における制御角を適宜変化させる（走査する）ことで、適宜更新され得る。これにより、（特に処理遅れが発生するような高回転領域において）位相補正の信頼性が向上する。
【００５３】
具体的には、例えば、図１１のフローチャートを参照すると、所定の補正値更新条件（エンジン３０の起動後所定時間ｔ２（＞ｔ１）経過、エンジン回転速度ＮＥの変化量が所定範囲ΔＮＥ２（＜ΔＮＥ１）内、等。）が成立した場合に（ステップ１１１０＝ＹＥＳ）、制御角を適宜変更しつつ上述の図１０のフローチャートの処理（但しステップ１０１０及び１０２０の処理は省略され得る）が実行される（ステップ１１２０）。その後、当該処理が所定回数行われて補正値マップの更新が充分行われた時点で、補正値更新処理が終了する。
【００５４】
位相補正は、マップを用いなくても、目標値に対する通常のフィードバック補正によって容易に実現可能である。具体的には、例えば、上述のようにして制御角を所定量変化させたときの、発電出力（電流及び／又は電圧）のピーク特性を検出する（具体的には最大値を探索する）ことで、位相補正を行うことができる。かかる手法は、発電能力が低い低回転領域にて好適に行われ得る。なお、運転領域に応じて補正手法を変更してもよい。具体的には、低回転領域においては上述のようなマップを持たないピーク探索型のフィードバック補正を行う一方、中・高回転領域においては上述のようなマップを用いた更新型の補正（学習補正とも称され得る）を行うことで、処理負荷と補正精度とを両立させることが可能になる。
【００５５】
また、位相補正は、図１２に示されているように、転流位置を磁気的に検出する追加検出部としての、１相分のホールセンサ１８０を設けることによっても行われ得る。すなわち、被検出部１１６と転流位置との「ズレ」による影響は、複数相間ですべて同様となる。このため、任意の１相における位相ズレを検知することで、良好な位相補正が可能になる。なお、この場合、設けられるホールセンサ１８０の素子数は１個である。よって、かかる構成によれば、搭載上の問題を特段生じさせることなく、位相補正の精度を向上させることが可能になる。このように、回転角センサ１７による検出位相と実際の位相とのズレを補償するために、１個のみホールセンサ１８０を設けることが好ましい。
【００５６】
さらに、図１３に示されているように、従来位相制御用に用いられてきた、相数分のホールセンサ１８０Ｕ，１８０Ｖ，及び１８０Ｗと、回転角センサ１７と、が併用されてもよい。これにより、相数分のホールセンサ１８０Ｕ，１８０Ｖ，及び１８０Ｗを用いた位相制御が正常に作動しない事態（例えばこれらのホールセンサ１８０Ｕ等における異常や故障等の不具合）が発生しても、回転角センサ１７を用いることで、位相制御における「フェールセーフ」が実現される。
【００５７】
さらに、位相補正は、ロータ１１４の回転数（回転速度）が低い運転状態にて、電力変換器１５にて全てのスイッチング素子１５Ｕ〜１５Ｚにおけるトランジスタ要素の動作をオフとしてダイオード要素の動作のみによる全波整流を行わせ、このときの各相の出力電圧波形をモニタし、当該波形のゼロクロス点と回転角センサ１７の出力信号とに基づいて行ってもよい。図１４は、かかる位相補正の具体例を示すフローチャートである。
【００５８】
まず、ステップ１４１０において、現在のロータ１１４の回転数（すなわちエンジン回転速度ＮＥ）が所定の低回転領域内であるか否かが判定される。ロータ１１４の回転数が所定の低回転領域内ではない場合（ステップ１４１０＝ＮＯ）、ステップ１４２０以降の処理がスキップされ、今回の補正処理が一旦終了する。一方、ロータ１１４の回転数が所定の低回転領域内である場合（ステップ１４１０＝ＹＥＳ）、処理がステップ１４２０以降に進行して、補正処理が行われる。低回転領域にて今回の補正処理を行う理由は、以下の通りである。低回転領域においては、発電量が少ないため、損失も低く、それによる発熱量も少ない。このため、位相の検出及び補正が良好に行われ得る。なお、発生電力が低くなって（しばしばバッテリ電圧よりも低くなり得る）無負荷電圧となることで、負荷電流の影響を受けることなく正確に磁極の反転位置を検出できるようになることもある。
【００５９】
ステップ１４２０においては、電力変換器１５における全てのスイッチング素子１５Ｕ〜１５Ｚのトランジスタ要素の動作がオフされる（これを図中「インバータ全ＯＦＦ」と表現している）。これにより、電力変換器１５は、６つのダイオードのブリッジ回路からなる全波整流回路として動作する。続いて、処理がステップ１４３０に進行する。
【００６０】
ステップ１４３０においては、Ｕ相コイル１１Ｕ、Ｖ相コイル１１Ｖ、及びＷ相コイル１１Ｗのうちの少なくともいずれか１相に生じる相電圧の出力波形をモニタすることで、当該波形のゼロクロス点が検知される。その後、処理がステップ１４４０に進行する。ステップ１４４０においては、ステップ１４３０にて検知されたゼロクロス点の発生タイミングと、回転角センサ１７の出力（通過パルスの発生タイミング）と、の相関関係が、上述のような「理想的」な状態におけるもの（理論値あるいはマスタ品による実証値：ＲＯＭあるいはバックアップＲＡＭに予め格納されている）と対照される。これにより、制御角が「０°ＣＡ」であるときの、回転角センサ１７の出力に基づく回転位相検出値と、実際の回転位相と、の間の補正が行われる。
【００６１】
なお、この図１４に示された補正を、上述した他の補正に先立って行うことで、よりいっそう高精度の位相制御が実現される。
【符号の説明】
【００６２】
１０…交流発電システム、１１…交流発電機、１３…コントローラ、１４…ドライバ、１５…電力変換器、１５Ｕ…スイッチング素子、１５Ｖ…スイッチング素子、１５Ｗ…スイッチング素子、１５Ｘ…スイッチング素子、１５Ｙ…スイッチング素子、１５Ｚ…スイッチング素子、１６…ＥＣＵ、１７…回転角センサ、１１１…ステータ、１１３…巻線、１１４…ロータ、１１５…ヨーク、１１５ａ…外周面、１１６…被検出部、１１７…磁化部、１１８ａ…第１識別部、１１８ｂ…第２識別部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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