(57)【要約】比較的均一な位相リプルで出力を提供する一方、生成器、例えば永久磁石交流発電機の出力における広い変動に応じ得る制御システム。制御システムは、ゼロ交差検出器（２０６Ｂ）および可変ランプ生成器（２０８Ａ）を含むことにより、スイッチング整流器への制御信号を生成し、調整されたＤＣ信号を生成する。該制御システムは、特に、小型永久磁石高電力交流発電機、例えば自動車用に好適な小型永久磁石高電力交流発電機の制御に使用される。
2008529474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＡＣ信号の少なくとも１つの位相に応答して、スイッチング整流器への制御信号を生成することにより、調整されたＤＣ信号を生成するシステムであって、
該ＡＣ位相を表す第１の信号に応答して、該ＡＣ位相におけるゼロ交差のインディシアを生成するゼロ交差検出器と、
該ＡＣ位相および該ゼロ交差のインディシアを表す第２の信号に応答して、ゼロ交差の発生から累積され、次の連続するゼロ交差の発生時にリセットされる該ＡＣ位相の電圧の時間積分を示すランプ信号を生成する可変ランプ生成器と、
該時間積分ランプ信号および所望の点弧角を示す基準信号に応答して、設定されたＤＣ出力を維持し、該時間積分ランプ信号と該基準信号との比較に従って、該スイッチング整流器への該制御信号を生成するトリガ信号生成器と
を備えるシステム。
【請求項２】
前記ＡＣ位相を表す前記第１の信号および前記第２の信号は、異なる分離された信号である、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の信号および前記第２の信号は、前記ＡＣ位相を表し、該ＡＣ位相は、該ＡＣ位相によって駆動される一次巻線を有する分離変圧器のそれぞれの二次巻線によって生成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記ゼロ交差検出器は、
前記ＡＣ位相を表す前記第１の信号に応答して、該ＡＣ位相信号の前記極性、およびゼロ交差を示す前記極性信号における遷移を示す信号を生成する比較器と、
該極性信号における遷移に応答して開始され、連続したゼロ交差の間の周期の所定の部分に等しい継続を有するブランキングパルスを生成する可変ブランカと、
該極性信号における所定の極性の遷移に応答して、前記ＡＣ位相におけるゼロ交差の前記インディシアとして所定の継続のパルスを生成するリセットパルス生成器２１６と
を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記可変ブランカは、
関連するタイミングコンデンサを有する単発であって、前記パルスは、該タイミングコンデンサを充電するために要求される時間によって制御される継続を有する該単発によって生成される、単発と、該タイミングコンデンサを充電するために配置された電流ソースであって、該電流ソースは、該単発出力のディーティサイクルに比例する信号によって駆動されていることにより、該タイミングコンデンサを充電するために要求される時間は該単発出力の該ディーティサイクルに反比例する、電流ソースと
を備える、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＡＣ信号の複数の位相に応答するシステムであって、該システムは各位相に対して、
前記ＡＣ位相を表す第１の信号に応答して、該ＡＣ位相における前記ゼロ交差のインディシアを生成するゼロ交差検出器と、
該ＡＣ位相および該ゼロ交差のインディシアを表す第２の信号に応答して、該ゼロ交差の発生から累積され、次の連続する該ゼロ交差の発生時にリセットされる該ＡＣ位相の電圧の時間積分を示すランプ信号を生成する可変ランプ生成器と、
該時間積分ランプ信号および所望の点弧角を示す基準信号に応答して、設定されたＤＣ出力を維持し、該時間積分ランプ信号と該基準信号との比較に従って、前記スイッチング整流器への前記制御信号を生成するトリガ信号生成器と
を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＡＣ信号の第１の位相、および少なくとも１つの他の位相に応答し、互いの位相に対してそれぞれのＡＧＣ  Ａｍｐをさらに含むことにより、該第１の位相に関連する前記ランプ生成器からの前記ランプの平均電圧を、そのような他の位相と関連する該ランプ生成器からの該ランプの平均電圧と比較し、そのような他の位相と関連する該ランプ生成器の利得を調節し、その結果、そのような他の位相と関連する該ランプ生成器からの該ランプの時間積分は、該第１の位相と関連する該ランプ生成器からの該ランプの時間積分に等しい、請求項６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００５年２月２日に出願された米国仮出願第６０／６４９，７２０号の利益を主張する
（発明の技術分野）
本発明は、機械的エネルギーと電気的エネルギーとの間で変換する、例えばブラシレスＡＣ生成器など、マシンに対する電圧および電流制御システムに関し、特に、小型永久磁石高電力交流発電機、例えば自動車用に好適な小型永久磁石高電力交流発電機に対する制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
交流発電機は通常、回転軸に取り付けられ、静止した固定子に対して同心的に配置された回転子を含む。回転子は通常、固定子内に配置される。しかしながら、固定子は、あるいは回転子内に同心的に配置され得る。外部のエネルギーソース、例えばモータまたはタービンは普通、直接的にかまたは中間的なシステム、例えば調車ベルトを介して回転要素を駆動する。固定子および回転子は両方とも一連の電極を有している。回転子または固定子のいずれかが、磁場を生成し、磁場は他の構造の電極上の巻線と相互作用する。磁場が巻線をさえぎるとき、電場が生成され、電場は好適な負荷に提供される。（普通電圧ソースとして知られている）誘導された電場は通常、整流器に適用され、ときどき調整され、ＤＣ出力電源として提供される。誘導された電流は通常、整流器に適用され、ときどき調整され、ＤＣ出力電源として提供される。
一部の例において、調整されたＤＣ出力信号が、ＤＣからＡＣへのインバータに適用され、ＡＣ出力を提供する。
【０００３】
従来、車両用途に使用された交流発電機は通常：エンジンの外部に取り付けられた筐体；筐体に収納された３相巻線を有する固定子、固定子内の筐体の中で回転可能に支持されたベルト駆動のクローポール（ｃｌａｗ−ｐｏｌｅ）タイプ（例えばＬｕｎｄｅｌｌ）回転子を含む。しかしながら、電力出力を上げるために、従来の交流発電機のサイズは有意に大きくしなければならなかった。従って、車両におけるスペース制限のために、高出力、例えば空調、冷蔵、または通信装置に電力を供給するためのような５ＫＷ適用において交流発電機を使用することが難しくなる傾向にある。
【０００４】
さらに、巻線を負担するクローポールタイプ回転子は、比較的重く、（しばしば、交流発電機の重量の４分の３を占める）かなりの慣性を生む。そのような慣性は、エンジンが加速されるたびにエンジンに負荷を与える。これは、エンジンの効率を下げ、追加的な燃料消費を引き起こす。さらに、そのような慣性は、電気またはハイブリッド車両のような適用において問題があり得る。ハイブリッド車両は、ガソリンエンジンを利用して、所定の閾値例えば（通常、ガソリンエンジンが最も効率的なＲＰＭの範囲に相当する）３０Ｋｐｈより上の速度で車両を推進させる。同様に、いわゆる「穏やかなハイブリッド」において、スタータ生成器が使用され、ドライバがアクセルペダルを踏み込むとき推進の最初の急上昇が提供され、車両が路上で停止されるときは車両のエンジンを切り、燃料を節約し排出ガスを減らす。そのような穏やかなハイブリッドシステムは通常、高電圧（例えば４２ボルト）の電気的システムの使用を考える。そのようなシステムにおける交流発電機は、スタータ生成器を駆動するのに十分なレベルまでにバッテリを再充電して、連続的な停止の間に、特に停止発進の運行において、推進の最初の爆発を提供することができなければならない。このようにして、比較的高電力で、低慣性の交流発電機が必要とされる。
【０００５】
一般に、車両内の制御および駆動システム、空調および機器に電力を提供するための追加的な電力に対する必要性がある。このことは、レクレーション、産業的輸送用途例えば冷蔵、工事用途、および軍用途に対する車両について特に当てはまる。
【０００６】
例えば、車両産業には、機械的または液圧的よりもむしろインテリジェントな電気的制御および駆動システムを使用して、車両エンジンに対する電力負荷を減らし、燃費を良くするという傾向がある。例えば、そのようなシステムは、（通常ステアリング修正が要求されるときのみに作用する）ステアリングサーボ、（緩衝器の堅さを道路および速度状態に対して調節するためのフィードバックを使用する）緩衝器、および（一定の温度を維持するために要求される最低の速度で圧縮機を動作させる）空調との関連で使用され得る。そのような電気的制御および駆動システムの使用は、車両の電力システムに対しての需要を高める傾向がある。
【０００７】
同様に、移動冷蔵システムは電気的に駆動されることが望ましい。例えば、冷蔵システムを（車両エンジンｒｐｍから独立して）可変速度で駆動することは、効率を高め得る。さらに、電気的に駆動されるシステムで、様々なコンポーネント、例えば（エンジンの）圧縮機、（空気に露出されるように配置された）コンデンサ、（低温仕切りに位置する）蒸発ユニットを接続するホースは、家庭冷蔵庫または空調調節装置に類似した電気的に駆動される密封されたシステムによって取って代わられ得る。従って、そのような用途における車両の電力システムは、電気的に駆動されるユニットに対して必要な電力レベルを提供し得ることが望ましい。
【０００８】
既存の車両を改造するための「除去または取替え」高電力交流発電機に対する特別な必要性がある。通常、交流発電機を収納するために、車両のエンジン仕切り内には制限されたスペースのみが提供される。取替えの交流発電機が、その利用できるスペース内に適合しない場合、設置は可能であるにしても有意に複雑となり、通常、主なコンポーネント、例えばラジエータ、バンパーその他の除去、ならびに追加のブラケット、ベルトおよびハードウエアの設置を要求する。従って、取替え交流発電機は提供されたもとのスペース内に適合し、もとのハードウエアと調和することが望ましい。
【０００９】
一般的に、永久磁石交流発電機がよく知られている。そのような交流発電機は、永久磁石を使用して、必要な磁場を生成する。永久磁石生成器は、従来の巻かれた場生成器よりも軽くかつ小さい傾向がある。永久磁石交流発電機の例は、１９９７年４月２９日にＳｃｏｔｔ等に交付された特許文献１；１９９８年１月６日にＳｃｏｔｔ等に交付された特許文献２；１９９９年３月２３日にＳｃｏｔｔ等に交付された特許文献３；１９９９年７月２７日にＳｃｏｔｔ等に交付された特許文献４；２０００年３月７日にＳｃｏｔｔ等に交付された特許文献５；および２００２年８月２７にＳｃｏｔｔ等に交付された特許文献６に記述されている。
【００１０】
特に軽く小型の永久磁石交流発電機が、「外部」永久磁石回転子および「内部」固定子を使用することによって実現され得る。回転子は、シリンダの内面に配置された、高エネルギー永久磁石を有する空洞シリンダ状筐体を含む。固定子は、回転子筐体内で同心的に配置され、かつ柔軟な磁心、および伝導性巻線を好適に含む。磁心は、等間隔の歯およびスロットの所定の数を有する、軸上に鋸歯状のきざみが施された外側周辺の表面の、概略シンリンダ状の幅である。（好適に絶縁された電気的導線、例えばワニスの塗られた銅モータワイアで形成された）伝導性の巻線は、それぞれのスロットを通して、所定の数の歯の周囲の磁心の側面に沿って外側に、次に戻って別のスロットを通して巻かれている。磁心の側面に沿って、鋸歯状スロットの外側に延びる巻線の部分は、本明細書では端末曲げと称される。固定子の周囲での回転子の回転で、回転子磁石からの磁束が相互作用して固定子巻線内で電流を誘発する。そのような交流発電機の例は、例えば、前記の、１９９８年１月６日にＳｃｏｔｔ等に交付された特許文献２、および１９９９年７月２７にＳｃｏｔｔ等に交付された特許文献４に記述されている。
【００１１】
永久磁石生成器によって供給される電力は、回転子の速度によって有意に変動する。多くの適用において、固定子速度の変化は、例えば自動車におけるエンジン速度変動、または負荷特性における変化を原因としてよく起こる。従って、電子制御システムが通常使用される。従って、永久磁石交流発電機および制御システムの例が前記の、１９９７年４月２９日にＳｃｏｔｔ等に交付された特許文献１に記述されている。他の制御システムの例が、２０００年１月２５日にＡｎｄｅｒｓｏｎ等に交付された特許文献７に記述されている。制御システムの他の例が、共有されかつ同時係属の「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ｆｏｒ  Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  Ｍａｇｎｅｔ  Ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ」と題する、２００４年６月６日に出願されたＱｕａｚｉ等による特許文献８に記述されている。前記のＱｕａｚｉ等出願が、あたかも本明細書に逐語的に述べられているかのように、ここに参照として援用されている。
【００１２】
回転子の広い範囲に応じる必要性が、車両用途においては特に緊急である。例えば、大きなディーゼルトラックエンジンは通常、アイドリングで６００ＲＰＭからハイウエイ速度で２６００ＲＰＭまでで動作し、エンジンがトラックのスピードを遅らせるために使用されるとき３０００ＲＰＭにまでときどき一気に上がる。このようにして、交流発電機システムは、ＲＰＭにおいて５：１変動を受ける。軽量ディーゼルは、いくらかより広い範囲、例えば６００から４，０００ＲＰＭの範囲で動作する。ガソリン車両エンジンに使用される交流発電機は通常、さらに広い範囲、例えば６００から６５００ＲＰＭまでの範囲に応じなくてはならない。さらに、交流発電機は、負荷の変動、すなわちゼロ負荷から最大負荷までに応じなくてはならない。このようにして、ガソリン車両エンジンに使用される永久磁石交流発電機の出力電圧は、１２：１変動を受け得る。従って、従来の永久磁石交流発電機が、所与の負荷でアイドリング中に動作電圧（例えば１２ボルト）を提供するように要求される場合、最大負荷、例えば１２０ボルトでの最大エンジンＲＰＭでは、動作電圧の倍数、例えばその電圧の１０倍を提供する。アイドリング時での電圧が、例えば電気駆動空気調節、または通信装置に対して１２０Ｖである場合、最大エンジンＲＰＭでの電圧は、例えば１２００ボルトである。そのような電圧レベルは難しく、かつ実際取り扱いに危険が伴う。さらに、電圧および電流における極端な変動は、より高価なコンポーネントを要求し得る；高エンジンＲＰＭ（例えばハイウエイ速度）で生産される高電圧および電流に対する定格コンポーネントは、より適度な電圧に対する定格コンポーネントよりも有意により高価である。
【００１３】
永久磁石交流発電機からの広い範囲の出力電圧に応じる様々な試みがなされた。例えば、前記のＳｃｏｔｔ等の特許文献１は、ここの巻線を選択的に起動して所望の出力を達成するコントローラを記述している。巻線は、完全に並行な構成で接続され、比較的低電圧レベルで高い電流を提供するか、または直列で高い電圧容量を提供する。駆動ＲＰＭが上がるにつれて、個々の巻線は実質的に動作回路から切り離されて、出力電圧および／または電流を制御する。しかしながら、特に小型高電力、高速度率適用例えば車両において、巻線間のスイッチング遷移は、特にＲＰＭ範囲の高い方の端で有害な影響を及ぼす。
【００１４】
他の試みは、交流発電機のＲＰＭを制御することを含み、従ってその電圧はエンジンＲＰＭから独立している。そのような試みの例が、１９８７年９月２２日にＤｉｓｈｎｅｒに交付された特許文献９に記述されている。これらの解決法は、大きくて、維持を要求し、かつ磨耗をうける機械的なコンポーネントを含む傾向がある。
【００１５】
他の試みは、交流発電機内で生成された磁束の一部を流用して、出力電圧を変調することを含む。システムの例が、１９８９年１２月５日にＧｏｋｈａｌｅに交付された特許文献１０に記述されている。しかしながら、磁束流用は通常追加的な機械的コンポーネントを要求し、反応が遅くあり得る。
【００１６】
整流および調整は、デューティサイクルの位相角制御を有するスイッチングブリッジ（例えばＳＣＲブリッジ）を使用して、単一の過程としてもたらされる。ブリッジは、それぞれの制御スイッチングデバイス（例えばＳＣＲ）を含み、制御スイッチングデバイスは選択的に起動されて、ブリッジの入力と出力との間で伝導経路を提供する。本質的に、ＡＣ信号の（極性とはかかわりのない）各半サイクルは、ブリッジの出力で所定の（通常正の）極性のパルスを生産する。伝導の継続およびタイミングは、おそらくブリッジの出力を制御する。そのようなスイッチングブリッジは、「半分制御され」得、各位相に対してそれぞれの制御されたスイッチングデバイス（例えばＳＣＲ）およびダイオードを含むか、または「完全に制御され」得、各位相に対して２つのスイッチングデバイス（例えばＳＣＲ）であって、各極性に対して１つのスイッチングデバイスを含む。
【００１７】
従来は、ブリッジのスイッチングデバイスは、「デューティサイクルの位相角制御」に従って起動され、所定の電圧出力レベルを提供する。スイッチングデバイスへのトリガ信号はコントローラによって生成され、このコントローラは、ＡＣ信号のそれぞれの位相におけるゼロ交差を検出し、それに応じてトリガ信号を（通常、ＡＣ信号における所定の位相角に公称的に対応する遅延の後、かつ付随的に所望のＤＣ出力レベルで）生成する。なお詳細には、従来のシステムにおいて、ゼロ交差が特定の位相において検出されるとき、コントローラは、所望のデューティサイクルに対応する周期だけ遅れる（デューティサイクルは、所望の出力電圧レベルに対応する）。遅延は通常、単発または従来のタイミング回路で引き起こされる。例えば、コンデンサは、コンデンサにまたがる電圧が基準電圧を超過するとき電流で充電され、位相と関連するＳＣＲへのトリガが生成され、かつコンデンサが放電される。トリガ信号に応答して、ＳＣＲがつき（伝導性があるようにされ）かつそれを流れる電流がゼロになるまでついたままであり、ゼロの時点でそれは、次のトリガ信号まで不伝導性にされる。このサイクルは、適切な極性の次のゼロ交差に応答して繰り返される。
【００１８】
半分制御されたシステムにおいて、出力デューティサイクルの位相角制御は、その関連するＡＣ信号の半サイクルの間における、制御されたスイッチングデバイスの選択的な起動によってもたらされる；脚のダイオードセグメントは、関連する（逆極性）位相の半サイクル全体の間、伝導性にされる。完全に制御されたシステムと比較すると、所与のＡＣ信号レベル（従って入力ＡＣ信号の範囲）から生成され得る出力信号の範囲は、このように制限されている。
【００１９】
完全制御が提供されるとき、ＳＣＲは各々、関連する位相の特定の半サイクルと関連する。トリガ信号は、（例えば位相遅延の後）ゼロ交差に応答して生成され、関連する位相の半サイクルを始める。従って、規定が、正進行ゼロ交差と負進行ゼロ交差との間を区別するために作られなければならない。
【００２０】
スイッチングブリッジ（例えばＳＣＲブリッジ）およびデューティサイクルの位相角制御が、（車両交流発電機の場合のように）大きさが変動し交流周波数を非常に速く変えるＡＣ電源と関連して使用されるとき、電圧出力およびリプル含有量の変動は特に重要であり得る。これは、完全制御システムにおいて特に言えることである。ブリッジの出力におけるリプル含有量の変動は、受容不可能な出力リプル高調波を生産し得、広範囲なフィルタリングを要求する。例えば、多くの交流発電機の出力は均一な正弦波ではない。振幅および継続の非均一性はしばしば、半サイクルの間で、およびブリッジへのＡＣ入力信号の位相間で起き、それぞれの位相と関連するブリッジ回路網の部分（脚）の出力に反映される。交流発電機出力におけるそのような歪みおよび非均一性は、多くの理由のうちの任意の理由、例えば互いに対する巻線巻きの配置の変動、および永久磁石交流発電機の場合、磁石に対する巻線巻きの配置の変動で起き得る。様々な位相、エンジンシリンダファイアリングによる周波数のサイクル変化、磁気空気ギャップの変動、磁石が進行するときの固定子歯の飽和の変動その他と関連する回路網の間のコンポーネント値における（例えば公差、温度その他による）それぞれの位相と関連するブリッジの部分（脚）の出力のさらなる変動。
【００２１】
さらに、生成器の出力は、検出器回路網によってゼロ交差として間違って受取られ得る擬似成分（例えばスパイク）をしばしば含む。
【００２２】
従って、出力リプル高調波およびフィルタリング要求を最小にする一方、ＡＣソース（例えば交流発電機）の周波数および振幅における広い変動に応じ得る比較的頑丈な半導体（例えばＳＣＲ）を使用する、比較的安価かつ効率的な制御システムに対する必要性がある。
【００２３】
一部の適用においては、変換器の出力を負荷に接続する比較的長い長さの電気的ケーブルがあり得る。例えば、変換器とバッテリ（負荷）との間でのケーブル布線は、変換器とバッテリとの間で電圧降下を起こすのに十分である。
【００２４】
交流発電機システムの動作に影響を与え得る多くの他の要素もあり得る。例えば、システムコンポーネントの温度によって、交流発電機システムの動作は有意に影響され得、ときどき不能とされ得る。交流発電機システムの動作にとって有害な温度を検出するメカニズムを含んで、交流発電機制御に対する必要性がある。
【００２５】
バッテリを充電するために使用される交流発電機システムにおいて、バッテリ温度は最適なバッテリ充電電圧に直接影響を及ぼし、バッテリ硫酸化はバッテリ寿命を短くする大きな要因である。出力を最適化された充電電圧を動的に調節し得、バッテリ硫酸化を動的に取り扱い得る交流発電機充電システムに対する必要性が（特に車両用途において）ある。
【００２６】
例えば：電気的システム実行をモニターすること；電気的システム保護を提供すること；およびシステム動作パラメータの現場調整を提供するインテリジェントな制御（例えばマクロプロセッサ）に対するメカニズムを含んで、交流発電機充電システムに対する必要性がある。
【００２７】
従来の高電流車両交流発電機の固定子は、効果的に直列に接続された大きな断面積の導線で構成されている。いくつかの問題がこの巻き方法には存在し得る。例えば：電極位相コイル当たりの少数の巻き（一部の例ではただの単一の巻き）のために、位相電極コイルの巻きの数を変えることによって設計出力電圧を小さく変えることは難しくまたは不可能である；導線の大きな断面積により、固定子を巻くことが難しい；コイル間の短絡で通常、固定子全体が焼失し、交流発電機は停止し得、可能性として駆動システムが損害を受けるか、または車両エンジンが過剰負荷となる。
【００２８】
一般的に、独立した巻線のグループの所定の数を組み込んだ永久磁石交流発電機であって、該巻線は、各グループによって提供された電力は比較的他のグループの状態によって影響されない所定の数の歯の周りでスロットを通して巻かれている、永久磁石交流発電機は公知である。例えば、そのような交流発電機が、そのためのコントローラと共に、１９９９年５月４日にＳｃｏｔｔ等に交付された特許文献１１に記述されている。特許文献１１に記述されている交流発電機において、巻線のグループの数は、電極の数の整数分数に等しく、かつコントローラ回路は巻線の個々のグループへの電流経路を選択的に完成し、所望の出力を達成した。
【特許文献１】米国特許第５，６２５，２７６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，７０５，９１７号明細書
【特許文献３】米国特許第５，８８６，５０４号明細書
【特許文献４】米国特許第５，９２，６１１号明細書
【特許文献５】米国特許第６，０３４，５１１号明細書
【特許文献６】米国特許第６，４４１，５２２号明細書
【特許文献７】米国特許第６，０１８，２００号明細書
【特許文献８】米国特許出願第１０／８６０，３９３号明細書
【特許文献９】米国特許第４，６９５，７７６号明細書
【特許文献１０】米国特許第４，８８５，４９３号明細書
【特許文献１１】米国特許第５，９００，７２２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２９】
しかしながら、所望の出力電圧が位相電極コイル、つまり比較的巻きやすい位相電極コイルの巻きの数を変えることによって達成され得、短絡の結果を最小にし、一方同時に冷却を容易にする小型高電力交流発電機に対する必要性が残る。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明の様々な局面に従って、生成器、例えば永久磁石交流発電機の出力の広い変動に応じ得る一方、比較的均一な位相リプルで出力を提供する比較的安価な制御システムが提供される。
【００３１】
本発明の一局面に従って、スイッチングデバイスへのトリガ信号（例えばＳＣＲ）は、対応するＡＣ位相半サイクルの電圧の時間積分（例えばボルト−秒）に従って開始される。例えば、トリガ信号は、関連するＡＣ信号位相におけるボルト−秒を表示するランプ信号が所定のレベルに達するとき生成される。好ましい実施形態において、ランプは交流発電機それ自身からの電圧を表示する信号でコンデンサを充電することによって生成される。
【００３２】
本発明の別の局面に従って、スイッチングデバイス（例えばＳＣＲ）へのトリガ信号は、ＡＣ信号の周波数に関連する（例えばトラッキング）時間の所定の窓内で起きるゼロ交差に応答してのみ開始される。
【００３３】
本発明の別の局面に従って、自動利得システムが使用されてそれぞれのチャンネル間の成分値相違を補償する。
【００３４】
本発明の別の局面に従って、制御は、変換器とバッテリとの間に走る長いケーブルに存在する損失、または同様な損失を補償し得る。補償は遠くは変換器、例えばバッテリ付近から、または近くは変換器内で電圧を感知することによってもたらされ得る。
【００３５】
本発明の別の局面に従って、バッテリ充電電圧は、バッテリ温度に関して最適化され得る。
【００３６】
本発明の別の局面に従って、バッテリプレート硫酸化を減じるためにメカニズムが提供される。
【００３７】
本発明の別の局面に従って、様々なシステムパラメータをモニタするために、および現場で様々なシステムパラメータを最適化するためにメカニズムが提供される。
【００３８】
本発明の別の局面に従って、様々なシステム保護方法がインプリメントされた。
【００３９】
本発明の別の局面に従って、固定子巻線は、電極位相コイルの所定の数で、好ましくは磁極の数に等しい数で巻かれる。各電極位相コイルは、交流発電機の要求出力電圧および磁極の数で１が割られた数に等しい出力電流の分数を生成するのに十分な巻きで巻かれる。これらの個々の電極コイルは、次に並列に接続される。
【００４０】
本発明の別の局面に従って、各出力位相に対応するそれぞれの伝導位相リングは、交流発電機内に設置され、関連する位相に対応する各コイルは、伝導位相リングに電気的に接続され、冷却およびアースならびに出力位相の制御への送信を容易にする。
【００４１】
本発明の別の局面に従って、伝導位相リングは、不伝導支持構造によって所定の位置に保持される。
【００４２】
本発明の別の局面に従って、伝導位相リングが配置されて、冷却流体、例えば伝導位相リングの上を過ぎる空気に露出されることによって効率的な冷却を提供する。
【００４３】
本発明は今後、添付の図面の図との関連で記述されるが、（別に特定されない限り）同様な指定は同様な要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
（好ましい実施形態の詳細な説明）
ここで図１を参照して、本発明の様々な局面に従って機械的エネルギーと電気的なエネルギーとの間を変換するシステム１００は、コントローラ１１０およびスイッチングブリッジ１１２を含む。システム１００はＡＣ電力ソース、例えば交流発電機１０２および機械的エネルギーソース（例えば駆動）１０４、例えばエンジンまたはタービン、モータなどの負荷１０６、および望まれる場合は、エネルギー格納デバイス１０８において、バッテリ、コンデンサ、またははずみ車と好適に協同する。望まれる場合は（時々、負荷１０６の部分を含むとして分類される）インバータも、一定かつ所定の周波数および振幅（例えば、６０Ｈｚ、１２０Ｖ）でＡＣ信号を生成するために提供され得る。
【００４５】
一般的に、交流発電機１０２は、エネルギーソース１０４からの機械的な入力に応答してＡＣ電力を生成する。交流発電機１０２は好ましくは、多相（例えば、３相、６相その他）ＡＣ出力信号、例えば位相Ａ（１１８）、位相Ｂ（１２０）、および位相Ｃ（１２２）を提供する。これらの出力信号は、通常調整されておらず、駆動ＲＰＭ（ソース１０４）に従って有意に変動する。
【００４６】
交流発電機１０２からのＡＣ位相信号は、好ましくは入力ヒューズ１２８を介して、システム１００へ適用される。システム１００は、交流発電機１０２からのＡＣ信号を整流する。すなわち、それをＤＣ信号に変換し、その信号の電圧を所定のレベル、例えば２８Ｖで調整する。スイッチングブリッジ１１２は、コントローラ１１０からの制御信号に応答して、交流発電機１０２からのＡＣ信号の様々な位相と負荷１０６との間で伝導経路を選択的に提供する。例証的なスイッチングブリッジ１１２が、図１０（伝統的な、完全に制御されたＳＣＲブリッジ）および図１１（独立的なブリッジのアレイ）に示されている。コントローラ１１０は、スイッチングブリッジ１１２への制御信号を選択的に生成して、調整された出力信号を所定の電圧で生産する。後でさらに完全に説明されるように、コントローラ１１０は、近くの入力１１４においてか、または遠くの入力１４０においてか、いずれかで調整された出力をサンプリングし、ブリッジ１１２への信号を調節し、正しい出力を維持する。追加的に、出力電流は、入力１１６で検出され、ブリッジ１１２への制御信号をさらに修正する。
【００４７】
調整されたＤＣ信号Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｒｅｇｕｌａｔｅｄ  Ｏｕｔｐｕｔ（ＶＲＯ）が次に、好適には出力ヒューズ１３６を介して、負荷１０６およびエネルギー格納デバイス１０８に適用される。負荷１０６は、電力を使用する任意の装置、例えば電灯、モータ、ヒータ、電気的な装置、インバータなどの電力変換器またはＤＣ対ＤＣ変換器であり得る。（様々な実施形態においては、コントローラ１１０はそれ自体十分なフィルタリングを組み込むか、またはそうでない場合は十分なフィルタリングを提供するけれども）エネルギー格納デバイス１０８は、制御システム１１０の出力をフィルタし、または平滑にする。
【００４８】
追加的に、後でもっと完全に説明されるように、他の出力１５０および１６０も提供される。クローバー（ｃｒｏｗｂａｒ）回路１４２もシステムの保護のために提供される。
【００４９】
交流発電機１０２は、機械的な入力、例えばブラシレス（ｂｒｕｓｈｌｅｓｓ）ＡＣ生成器または永久磁石交流発電機に応答してＡＣ電力を生成する任意の好適なデバイスであり得、好ましくは、「Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｈｉｇｈ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｌｔｅｒｎａｔｏｒ」と題し、２００４年７月１２日に出願された、Ｃｈａｒｌｅｓ  Ｙ．  Ｌａｆｏｎｔａｉｎｅ  およびＨａｒｏｌｄ  Ｃ．  Ｓｃｏｔｔによる共有の同時係属米国特許出願第１０／８８９，９８０号に記述されたタイプの交流発電機である。前記のＬａｆｏｎｔａｉｎｅらの出願は、本明細書に逐語的に述べられているかのように参照により援用されている。さらに記述されるように、好ましい実施形態において、交流発電機１０２は、小型の高電力交流発電機タイプであるが、各極に対して、それぞれのグループの巻線（各位相に対応する少なくとも１つの巻線を含む）を含み、すべての巻線は並列に接続された所与の位相に対応する。好ましくは、同じ位相に対応するコイル間の並列接続は、対応する伝導位相リング１３８を介して効果的であり、かつ伝導位相リング１３８と、交流発電機の出力端子１２６との間に配置されている可融リンク１２４を含む。伝導位相リングは、各個のコイルがそれぞれの伝導位相リングへ出す出力を効率的に集める手段であり、それぞれの伝導位相リングは、それぞれの出力端子に取り付けられている。極の合計数が増加するにつれて、個々のコイルの数も増加する。コイルを集める従来の方法は、モータ線を従来絶縁されているモータリード線にはんだ付けすることを含む。交流発電機の定格出力が増加するとき、モータリード線の負荷負担容量の対応する増加も要求される。リードモータ線に対して増加する負荷需要を満たすために利用可能な唯一の手段は、単一線のゲージを大きくすることによって、または並列の複数の線を使用することによって線の累算ゲージを大きくすることである。モータリード線の断面積が大きくなるほど正味効果は大きくなる。コイルおよびそれらそれぞれの端末曲げの合計数を、リード線およびそれと関連する絶縁と併せて考慮するとき、共に結ばれた伝導体およびモータリード線を有する、結果として生じる固定子アセンブリは端末曲げを絶縁し、これは冷却にとって有害である。結果として生じるアセンブリは、端末曲げ上の唯一利用可能な空気の流れをも制限し、さらに冷却を減じる。交流発電機１０２の好ましい実施形態は、図１７と関連して記述される。
【００５０】
端的に述べて、交流発電機１０２は、回転軸に取り付けられ、かつ静止した固定子に対して同心に配置されている回転子を好適に含む。固定子は、星状構成に一端末（中性）で共に接続されたそれぞれの位相巻線、Ａ、ＢおよびＣを好適に含む。動作において、回転子は、直接的にかまたは中間のシステム、例えば滑車ベルトを介して、外部のエネルギーソース１０４によって駆動される。自動車への適用において、交流発電機１０２は通常、ボンネットの下に取り付けられ、ベルトは自動車のエンジンから駆動される。回転子と固定子との間の相対的な運動によって、巻線において電圧が誘発される。交流発電機１０２は、好ましくは、完全負荷状態の下で、アイドリングまたは最小ＲＰＭで所定の最小の電圧を生成するように設計される。上記のように、自動車への適用において、駆動ＲＰＭは広く変動し得、例えば、大型ディーゼルトラックに対しては、アイドリングで６００ＲＰＭから３０００ＲＰＭであり、軽量ディーゼルに対しては、６００から４，０００ＲＰＭであり、ガソリン自動車エンジンに対しては、６００から６５００ＲＰＭである。加えて、交流発電機は、負荷の変動、すなわちゼロ負荷から完全負荷までに応じなければならない。このように、永久磁石交流発電機１０２の出力電圧は、ガソリン自動車エンジンに使用されるときは、１２：１の変動を受け得る。従って、従来の永久磁石交流発電機が、所与の負荷でのアイドリング速度中に動作電圧（例えば１８ボルト）を提供するように要求される場合、動作電圧の倍数、例えば、その負荷での最大エンジンＲＰＭで、その電圧の１２倍、例えば２１６ボルトを提供する。
【００５１】
ここで、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、コントローラ１１０は、交流発電機１０２によって提供された出力信号の各位相に対する回路網チャンネルを好適に含む。各回路網チャンネルは：それぞれの位相分離変圧器２０４（例えば、３相ＡＣ信号の位相Ａ（１１８）、Ｂ（１２０）およびＣ（１２２）に対して、それぞれ変圧器２０４Ａ、２０４Ｂおよび２０４Ｃ）；それぞれのゼロ交差検出器２０６（例えば、位相Ａ（１１８）、Ｂ（１２０）およびＣ（１２２）に対して、それぞれ２０６Ａ、２０６Ｂおよび２０６Ｃ）；それぞれの可変ランプ生成器２０８（例えば、位相Ａ（１１８）、Ｂ（１２０）およびＣ（１２２）に対して、それぞれ２０８Ａ、２０８Ｂおよび２０８Ｃ）；およびそれぞれのトリガ生成器２１０（例えば、位相Ａ（１１８）、Ｂ（１２０）およびＣ（１２２）に対して、それぞれ２１０Ａ、２１０Ｂおよび２１０Ｃ）を含む。図２Ｂを参照して、ゼロ交差検出器２０６は各々、フィルタされた比較器２１２、可変ブランカ２１４、およびリセットパルス生成器２１６を好適に含む。トリガ生成器２１０は各々、比較器２１８、および適切なデジタルルーティング論理２２０を好適に含む。
【００５２】
図２を参照して、位相のうちの１つ（例えば、位相Ａ（１１８）、図４も参照）は、基準位相として指定され、可変ランプ生成器２０８の出力を受容する好適な緩衝増幅器２２４を含む。本発明の１つの局面に従って、他の位相（例えば、位相Ｂ（１２０）およびＣ（１２２）、図５も参照）と関連するそれぞれの回路網チャンネルは各々、自動利得制御（ＡＧＣ）増幅器２２２（例えば、位相Ｂ（１２０）に対する２２２Ｂ、位相Ｃ（１２２）に対する２２２Ｃ）を含む。関連する回路網チャンネルの可変ランプ生成器２０８と協同するＡＧＣ増幅器２２２は、基準チャンネル（例えば、可変ランプ生成器２０８Ａ）の可変ランプ生成器２０８の出力と（緩衝器２２４を介して）照合され、可変ランプ生成器２０８（例えば、２０８Ａ、２０８Ｂ、および２０８Ｃ）によって生成されたランプの平均電圧値は、ＡＧＣ増幅器２２２（例えば、２２２Ｂおよび２２２Ｃ）によって等しくされる。
【００５３】
コントローラ１１０は：関連する可変ランプ生成器２０８（例えば２０８Ａ、２０８Ｂ、２０８Ｃ）の出力が比較される、トリガ生成器２１０（例えば、２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ）に対する所望の点弧角を示す基準信号を、生成する回路網、例えば、誤差増幅器２２６および可変基準電圧生成器２２８；様々な動作条件（例えばシステム温度に応答して様々なファンを制御すること、過剰温度条件による電流制限、またはシステムの閉鎖、過剰電圧条件または過少電圧条件によるシステムの閉鎖その他）を示すか、またはこれらに反応する信号をシステム１００の様々な他の要素と協同して生成する従来のマイクロプロセッサまたはマイクロコントローラ２４８（例えばＰＩＣ１８Ｆ２４２）；スイッチングブリッジ１１２へのトリガ信号の適用を選択的に可能にし、かつ禁止する光結合素子イネーブル回路２５０；その間トリガ信号のスイッチングブリッジ１１２への適用が禁止される特定の指定された条件を示す信号を生成するＮｏ−Ｆｉｒｅ回路２５２；すべての位相からの信号がない状態での動作を禁止するシステム開始回路２５４；好適な論理電源２５６；および過剰電圧検出回路２５８、を好適にさらに含む。
【００５４】
ここで図２Ｂを参照して、一般的に、分離変圧器２０４の各々は、関連する位相対位相電圧および複数の分離した二次コイル（２３０Ａ、２３０Ｂおよび２３０Ｃ）によって駆動される一次巻線を有する。ゼロ交差検出器２０６各々は、関連する変圧器２０４の二次コイル（例えば２３０Ａ）のうちの１つを調べ、電圧波形がゼロを横断するときを決定する。
【００５５】
前に述べられたように、ゼロ交差検出器２０６は各々、フィルタされた比較器２１２、可変ブランカ２１４、およびリセットパルス生成器２１６を好適に含む。フィルタされた比較器２１２は、電圧が基準点、例えば０ボルトから３．５ボルト、好ましくは２．５ボルトを上回るかまたは下回るかの時を決定する。転換点は電位ゼロ交差と考えられている。信号の極性のインディシアが、関連するトリガ生成器２１０に提供される。可変ブランカ２１４は、ゼロ交差からゼロ交差への周期の所定の部分、例えば３０％と７０％との間および好ましくは５０％に等しい帰線消去パルスを提供することにより、実際のゼロ交差後にノイズによって引き起こされ得る擬似ゼロ交差信号は、リセットパルス生成器２１６をトリガしない。可変ランプ生成器２０８各々は、関連する変圧器の二次コイル（２３２Ａ、２３２Ｂ、２３２Ｃ）に現れるボルト−秒を表示する特徴的な形状を有するランプを生成する。ランプは、誤差増幅器２２６からのランプ基準電圧（ＲＡＭＰ＿ＲＥＦ）と比較される。比較器２１８での合致は、ブリッジ１１２における適切なスイッチングデバイスをつけるトリガ信号を生成するデジタルルーティング回路２２０への信号を表明する。ランプは関連するリセットパルス生成器２１６によってリセットされる。
【００５６】
さらに詳細には、位相分離変圧器２０４（例えば変圧器２０４Ａ、２０４Ｂ、２０４Ｃ）の各々は、一次巻線および複数の（例えば３つの）二次巻線（２３０、２３２および２３４）を好適に含み、それぞれの一次巻線で、関連する位相電圧の特徴を具体化するいくつかの分離された、基準化された、電圧波形を生成する。一次巻線は、交流発電機位相Ａ（１１８）−Ｂ（１２０）、Ｂ（１２０）−Ｃ（１２２）、またはＣ（１２２）−Ａ（１１８）によって駆動される。二次巻線は、関連するゼロ交差検出器２０６およびランプ生成器およびシステム開始回路２５４に信号を提供する。位相分離変圧器２０４は好適に、特定の適用、例えば好ましい実施形態において、Ｔａｍｕｒａ  ３ＦＳ−２４８変圧器に対して十分な分離を提供することのできる商用変圧器である。
【００５７】
各変圧器２０４の二次巻線（例えばＡ（２３０Ａ）、Ｂ（２３０Ｂ）またはＣ（２３０Ｃ））のうちの１つからの関連する位相の波形を示す信号は、関連するゼロ交差検出器２０６（例えば２０６Ａ、２０６Ｂおよび２０６Ｃ）に適用される。ゼロ交差検出器２０６は、信号における電圧ゼロ交差の発生および極性を検出し、波形極性情報およびランプリセット信号を生成する。各ゼロ交差検出器２０６の出力信号（例えば２０６Ａ、２０６Ｂおよび２０６Ｃ）は、関連する可変ランプ生成器２０８（例えば２０８Ａ、２０８Ｂおよび２０８Ｃ）ならびにトリガ生成器２１０（例えば２１０Ａ、２１０Ｂおよび２１０Ｃ）に提供される。トリガ生成器の出力は、光結合素子イネーブル回路２５０によってイネーブルされた場合、ＳＣＲをファイアするために適用される。光結合素子イネーブル回路は、ＩＮＨＩＢＩＴ信号がマイクロコントローラ２４８またはＮｏ−Ｆｉｒｅ回路２５２いずれかによって表明される場合、トリガ生成器をイネーブルしない。
【００５８】
前に述べられたように、ゼロ交差検出器２０６は各々、フィルタされた比較器２１２、可変ブランカ２１４、およびリセットパルス生成器２１６を好適に含む。ここで図３を参照して、フィルタされた比較器２１２は、ローパスプリフィルタ３０８、および比較器３１０（０．１と０．３ボルトの間に好ましくは０．２８ボルトで、好ましくはわずかなＤＣヒステリシスと共に）を好適に含む。フィルタ３０８は、変圧器２０４からのＡＣ位相信号から高周波数スパイクを効果的に除去する。比較器３１０は、ＡＣ位相信号の極性を示す信号を生成する；比較器３１０の出力における遷移は、ゼロ交差を示す。（関連するＡＣ位相の極性および関連するＡＣ位相におけるゼロ交差を示す）比較器３１０の出力は、関連する可変ブランカ２１４に適用され、かつ公称接続点３０４で、関連するトリガ生成器２１０への適用のために提供される。
【００５９】
可変ブランカ２１４は、（トリガ生成器２１０と協同して）そうでないとＳＣＲトリガ信号を生成させる比較器出力における擬似遷移の生成を効果的に妨げる。比較器半サイクルの所定の部分内で起きる遷移（例えば、ゼロ交差後の所定の位相度数内）は、ＳＣＲトリガ信号の生成を妨げられる。さらに、図３を参照して、可変ブランカ２１４は、単安定マルチバイブレータ（単発）３１２、フィルタ３１４および可変電流ソース３１６を好適に含む。単発３１２は、比較器３１０の出力において、正に進む遷移および負に進む遷移両方によってトリガされる。単発３１２によって生成されるパルスの継続は、トリガ間の時間（比較器出力における遷移）の所定の部分（例えば好適には３０％から７０％の範囲において、および好ましくは５０％）、すなわち比較器３１０の出力の半サイクルの継続である。
【００６０】
好ましい実施形態において、単発出力パルスの継続は、タイミングコンデンサ（例えば３１８）を充電するために要求される時間によって制御される。タイミングコンデンサは通常、単発３１２がトリガされるとき放電され、単発３１２の出力は、コンデンサ３１８が所定のレベル（この時点でＱ出力は下がる）にまで再充電されるまで、所定のレベル（例えば、単発３１２のＱ出力は高く保持される）で維持される。従来の適用において、タイミングコンデンサは通常、抵抗器を介して充電され、単発出力のパルスの継続は一定である。しかしながら、本発明の好ましい実施形態において、タイミングコンデンサは、単発出力のデューティサイクル（従って、比較器出力の周波数）に比例する信号によって駆動される電流ソース３１６を介して充電されることにより、タイミングコンデンサを充電するために要求される時間は単発出力のデューティサイクルに反比例する。さらに詳細には、反転された出力（単発３１２のＱバー）は、フィルタ３１４に適用され、フィルタ３１４は、電流ソース３１６への単発出力のデューティサイクルに比例するＤＣ信号を生成する。このようにして、Ｑ出力パルスのデューティサイクル（比較器出力半サイクルのパーセンテージ）が減少する場合、タイミングコンデンサへ提供される電流は減少する。充電電流が減少した状態にあって、コンデンサを所定のレベルまでに充電するためにはより多くの時間が要求され、従って単発出力パルスの継続は増加する。逆に、単発出力信号のデューティサイクルが増加する場合、タイミングコンデンサへの電流が増加し、タイミングコンデンサの充電を速める。フィルター３１４のコンポーネントの値は、単発出力のデューティサイクルが、所与の比較器出力周波数での所定の値に等しいように選択される。正味の結果は、単発出力信号のデューティサイクルが、トリガ入力の速度に関係なく所定の値に自らを調節することである。単発３１２の出力は、リセットパルス生成器２１６に提供され、かつ、接続点３０２で、関連するトリガ生成器２１０への適用に対して提供される。
【００６１】
リセットパルス生成器２１６は、所定の極性の遷移（例えば立ち上がりエッジ）に応答して、ランプ（例えば図４の放電コンデンサ４１２）をリセットするためのランプ生成器２０８におけるスイッチング要素（例えば図４のトランジスタ４１４）に適用するのに好適な短い均一な継続パルスを生成する。図３に示されているように、パルス生成器２１６は、単発３２０を好適に含み、関連するランプ生成器２０８および関連するトリガ生成器２１０への適用に対して、公称接続点３０６でパルスを提供する。単発３２０は、単発３１２からの可変ブランカパルスの立ち上がりエッジに対してのみ応答するので、リセットパルスは、可変ブランカによって規定された周期内でただ一度のみ生成され得る。
【００６２】
可変ランプ生成器２０８（例えば２０８Ａ、２０８Ｂ、２０８Ｃ）は、関連する位相電圧（ボルト−秒）にとって不可欠な時間を示す電圧ランプを生成する。ランプは、位相
ゼロ交差でリセットされる。より詳細には、可変ランプ生成器２０８は各々、関連する分離変圧器２０４の第２の二次巻線（例えば２３２Ａ）からの信号に応答して、ボルト／秒ランプを生成する。関連するゼロ交差検出器２０６（リセットパルス生成器２１６）からのリセット信号によって示されるように、ランプ生成器２０８は、関連する位相におけるゼロ交差上でリセットされ（かつ新しいランプを始め）る。このようにして、ランプ生成器２０８の瞬時出力電圧は、関連する位相半サイクルのボルト秒を示す。可変ランプ生成器２０８は、関連するトリガ生成器２１０（２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ）にボルト／秒ランプを提供する。さらに論議されるように、関連するトリガ生成器２１０は、ランプ電圧を基準電圧と比較し、光結合素子イネーブル回路２５０によって不能にされない場合は、ＳＣＲトリガ信号をそれ故に生成する（例えば、ランプ電圧が基準電圧に等しいとき）。
【００６３】
指定された基準位相（例えば、位相Ａ）と関連するチャンネルの場合、ランプはまた、緩衝増幅器２２４を介して、他のチャンネルと関連するそれぞれのＡＧＣＡｍｐｓ２２２（２２２Ｂ、２２２Ｃ）に適用される。さらに完全に論議されるように、自動利得制御を容易にするために、指定された基準位相（例えば２０８Ａ）と関連するランプ生成器２０８の特定のコンポーネント（例えば図４の抵抗器４１０）は、好ましくは他の位相と関連する類似のコンポーネントの値と関連する値であることにより、基準位相と関連するランプ生成器２０８の出力ランプは、他のチャンネルによって生成されるランプよりも大きい。指定された基準位相（例えばランプ生成器２０８Ａ）と関連しての使用に好適である例証的なランプ生成器２０８は、図４に示されている。他の位相（例えばランプ生成器２０８Ｂ、２０８Ｃ）と関連しての使用に好適である例証的なランプ生成器２０８は、図５に示されている。
【００６４】
図４および図５を参照して、ランプ生成器２０８は、整流器ブリッジ４０８、コンデンサ４１２と協同する抵抗（例えば抵抗器または抵抗ネットワーク）４１０、およびスイッチングデバイス４１４（例えばトランジスタ）を好適に含む。整流器ブリッジ４０８は、（関連するＡＣ位相の電圧の大きさを示す）ＤＣ信号を生成し、このＤＣ信号は、抵抗４１０を介して適用され、コンデンサ４１２を充電する。スイッチングデバイス４１４は、コンデンサ４１２のための制御可能な（例えばコンデンサ４１２を横断して分路した）放電経路を提供するために配置される。スイッチングデバイス４１４は、コンデンサ４１２を放電するために公称接続点３０６に適用されたリセットパルス生成器２１６からの（ゼロ交差で生成された）リセットパルスに応答して伝導性を有するようにされる。コンデンサ４１２はこのようにして、瞬時半サイクルを開始するゼロ交差で始まるＡＣ位相電圧を示す電流によって充電されることにより、コンデンサ４１２にかかる電圧は、半サイクルの間ＡＣ位相の累積ボルト−秒を示す。
【００６５】
交流発電機自体の電圧の関数（例えば波形のボルト秒）としてランプを生成すると、交流発電機ＲＰＭの広い範囲に適合することになる。半サイクルの間において交流発電機の所与の巻線によって生成された電圧の時間積分（ボルト秒）は、任意のＲＰＭにおいて一定である。交流発電機ＲＰＭ（従って変圧器２０４によって提供される信号の周波数）が増加するにつれて、半サイクルの周期が減少するが、信号の電圧が増加することにより、半サイクルのボルト−秒は一定を維持する。このようにして、ランプは、任意のｒｐｍにおける各半サイクルに対して、同じピーク値（合計ボルト秒）である。
【００６６】
ランプ生成器２０８は好ましくは、フィルタされた比較器２１２におけるプリフィルタ３０８に対応する補償フィルタ４１６も含む。プリフィルタ３０８は好ましくは、前に述べられたように、フィルタされた比較器２１２において使用され、関連する位相分離変圧器２０４の出力において擬似高周波過渡電流を削除する。プリフィルタ３０８は、ゼロ交差（およびリセットパルス）がそこから生成される信号の中に移相を差し挟む傾向がある。ランプ（例えばランプ間隔）とリセットパルスの生成の間に程よい忠実度が維持されることが望ましい。従って、フィルタ４１６が提供されて、ランプが由来する信号において類似の移相を生成する。
【００６７】
再び図２を参照して、トリガ生成器２１０（例えば２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ）は、公称接続点４０４で適用された（関連するランプ生成器２０８からの）関連する位相のボルト−秒を示すランプを、所望の点弧角例えばＲＡＭＰ＿ＲＥＦ（すなわち所望のデューティサイクル、および付随的に所望のＤＣ出力レベルと対応するＡＣ信号における位相角）を示す制御電圧と比較する。ＳＣＲトリガ信号は、電圧合致において生成され、光結合素子イネーブル回路２５０によって不能にされない場合、適切なＳＣＲへ送られる。例証的なトリガ生成器２１０は、図４に示されている。トリガ生成器２１０は、比較器２１８および適切なデジタルルーティング論理２２０を好適に含む。比較器２１８は、（公称接続点４０４で提供された）ランプ生成器２０８からのボルト−秒ランプが所望の点弧角を示す基準信号（好ましい実施形態において、基準電圧生成器２２８と協同して誤差増幅器２２６によって提供された）（ＲＡＭＰ＿ＲＥＦ）をいつ超過するかを示す信号を生成する。デジタルルーティング論理２２０は、ＲＣネットワーク４５０、それぞれのＤ−タイプ（例えば７４ＨＣ７４）フリップフロップ、４５６および４５８強制クロック回路網４６４、ノアゲート、４５２および単独のまたはゲート、４５４およびそれぞれの光結合素子４６０および４６２を好適に含む。
【００６８】
（ランプ生成器２０８からのボルト−秒ランプがいつ基準信号（ＲＡＭＰ＿ＲＥＦ）を超過するかを示す）比較器２１８の出力；
公称接続３０４において提供された（瞬時半サイクルの極性を示す）フィルタされた比較器２１２の出力；
公称接続点３０２において提供された（その間ＡＣ位相における遷移が擬似と考えられかつ無視される半サイクルの所定の部分を示す）可変ブランカ２１４の出力；および
公称接続点３０６において提供された（ＡＣ位相におけるゼロ交差遷移を示す）リセットパルス；および
光結合素子イネーブル回路２５０からのＥＮＡＢＬＥ信号
に応答する
起動されたとき、デジタルルーティング回路２２０は、ボルト−秒ランプと基準信号（ＲＡＭＰ＿ＲＥＦ）との間の電圧合致における位相と関連する正または負のＳＣＲへのトリガ信号を生成する。正常な動作中、（公称接続点４０４において）ランプ信号は、基準信号ＲＡＭＰ＿ＲＥＦを超過することにより、比較器２１８Ａは、出力信号を生成し、その出力信号は、ゲート４５２および４５４を通され、フリップフロップ４５６からのデータをフリップフロップ４５８の中にクロックする。フリップフロップ４５６のＱバー出力は、信号ＺＣ＿ＳＩＧとしてマイクロコントローラへ提供される。フリップフロップ４５８の出力は、緩衝された光結合素子４６０および４６２へ適用される（図７にさらに詳細に図示される）。フリップフロップ４５８の出力が状態を変えるとき、（イネーブルされた場合）光結合素子は起動され、関連するＳＣＲへ信号を送りファイアする。マイクロコントローラまたはＮｏ−Ｆｉｒｅ回路２５２のいずれかによって表明されるＩＮＨＩＢＩＴ信号がない状態で、光結合素子４６０および４６２は、光結合素子イネーブル回路２５０によってイネーブルされる。フリップフロップ４５６によって保持される極性情報は、公称接続点３０４において提供されかつ点３０２において可変ブランカ信号によってクロックされる（ゼロ交差検出器２０６における）比較器３１０の出力から生じる（好適にはＲＣネットワーク４５０によって遅延されて）。信号４０４がＲＡＭＰ＿ＲＥＦを超過しない場合、クロック信号は生成されない。クロック信号が生成されない場合、ゼロ交差のとき（信号３０６ＲＡＭＰ  ＲＥＦ）、トランジスタペア４６４は強制クロックをフリップフロップ４５８に開始する。ＳＣＲトリガ信号の生成に関係する様々な信号の波形は、図４Ａのタイミング図に示されている。
【００６９】
ＡＧＣ  Ａｍｐｓ  ２２２Ｂ、および２２２Ｃは、指定された基準位相（例えば２０８Ａ）と関連するランプ生成器２０８からの平均電圧を、関連するランプ生成器（例えば２０８Ｂまたは２０８Ｃ）からの平均電圧と比較し、関連するランプ生成器（２０８Ｂまたは２０８Ｃ）の利得を調節することにより、出力ランプ振幅は２０８Ａのそれとマッチングする。指定された基準位相（例えばランプ生成器２０８Ｂ、２０８Ｃ）と関連する使用に好適な例証的なＡＧＣ  Ａｍｐｓ  ２１８は、図５に示されている。
【００７０】
前に述べられたように、それぞれの位相と関連するブリッジの部分（脚）の出力における変動は、例えば公差、温度差、巻線電圧変動その他による様々な位相と関連する回路網の間でのコンポーネント値における変動のために起きる傾向がある。ＡＧＣ増幅器２２２の使用は、そのような相違に対して補償を提供する。図５を参照して、ＡＧＣ増幅器２２２は好ましくは：差動増幅器５０２；可変抵抗デバイス５０４、例えば４Ｎ２５光学的に結合されたアイソレータ；それぞれのフィルタ５０１および５０８、および（図４の緩衝器２２４に類似の）緩衝器５０６を含む。差動増幅器５０２は、指定された基準位相（例えばランプ生成器２０８Ａの出力）と関連するチャンネルからのボルト−秒ランプにとって不可欠な（平均の）時間、および関連するチャンネルからの出力ランプ（例えばランプ生成器２０８Ｂまたは２０８Ｃの出力）にとって不可欠な（平均の）時間を示す信号を受容する。さらに詳細には、公称接続点４０２において緩衝器２２４（図４）によって提供された基準位相ランプを示す信号は、フィルタ５０１に適用される。フィルタ５０１は、基準位相ボルト−秒ランプにとって不可欠な（平均の）時間を表示するＤＣ信号を生成し、そのＤＣ信号は差動増幅器５０２の１つの（例えば正の）入力に適用される。公称接続点４０４における関連するチャンネルからのボルト−秒ランプ（例えばランプ生成器２０８Ｂまたは２０８Ｃの出力）は、緩衝器５０６を通され、フィルタ５０８に適用される。フィルタ５０８は、関連する位相ボルト−秒ランプにとって不可欠な時間を表示するＤＣ信号を生成し、このＤＣ信号は差動増幅器５０２の他の（例えば反転）入力に適用される。それにもかかわらず、ボルト−秒ランプの積分を使用することで、位相間の位相角相違（例えば１２０°）の比較が可能となる。増幅器５０２によって生成された、それぞれのボルト−秒ランプの積分間の相違は、可変抵抗５０４の抵抗を制御するために使用される。可変抵抗５０４が接続されることにより、この調節が抵抗４１０の効果的な抵抗を変化させ、関連するランプ生成器２０８（２０８Ｂまたは２０８Ｃ）においてコンデンサ４１２に対して一定の時間を制御することにより、（例えば２０８Ｂまたは２０８Ｃから）関連する位相ボルト−秒ランプにとって不可欠な時間は、（例えば２０８Ａからの）基準位相ボルト−秒ランプにとって不可欠な（平均の）時間と同じである。このようにして、それぞれの位相と関連する類似的な成分間の変動の影響は最小とされる。
【００７１】
前に述べられたように、関連する位相を示すボルト−秒ランプが、所望の点弧角を示す制御電圧と合致するとき、トリガ生成器２１０（例えば２１０Ａ、２１０Ｂ、２１０Ｃ）は、適切なＳＣＲへのトリガ信号を生成する。制御信号は、固定され（一定であり）得、または、例えば、所定の調整された出力電圧を維持する傾向のあるフィードバックループの中でのように、変動可能であり得る。好ましい実施形態において、基準信号は制御ループの部分として確立される。出力電圧の分数を可変基準電圧２２８からの基準電圧と比較することによって、誤差増幅器２２２は、究極的にＳＣＲトリガ待ち時間を変動させ、従って出力電圧を調節する制御電圧を提供する。
【００７２】
図１、図２、および図６を参照して、負荷１０６にまたがる電圧は、電圧フィードバック入力（後でさらに完全に説明されるローカル１１４またはリモート１４０）への好適な接続を介して、誤差増幅器２２６へフィードバックされる。誤差増幅器２２６は、所望の出力電圧を示す基準電圧からのフィードバック信号の偏差に従って制御信号ＲＡＭＰ＿ＲＥＦを生成する。誤差増幅器２２６は好ましくは、好適なスケーリング増幅器６０２、差動増幅器６０４および好適なインバータ／レベルシフタ６０６を含む。コントローラ内の内部接続によって提供されたローカルフィードバック電圧（１１４）、またはリモートフィードバック電圧（１４０）は、増幅器６０２によって適切に計測され、計測された電圧は、１つの入力として差動増幅器６０４に印加される。追加的に、この信号は、マイクロコントローラへ、Ｖ＿ＳＥＮＳＥとして提供される。差動増幅器６０４は、所望の出力電圧を示す（好ましい実施形態において、可変基準電圧ソース２２８によって提供された）基準電圧からの計測されたフィードバック信号における偏差を示す信号を生成する。相違信号は、インバータ／レベルシフタ６０６によって、適切であるとして反転され、かつ水平にシフトされ、制御信号ＲＡＭＰ＿ＲＥＦとしてトリガ生成器２１０に適用される。後でさらに完全に説明されるように、ＲＡＭＰ＿ＲＥＦ信号はまた、６１０において適用された高められた充電信号、６０８において適用されたバッテリ温度信号、および電流信号１１６、ならびに電流フォールドバック信号ＦＯＬＤ＿３０およびＦＯＬＤ＿６０に応答する電流制御加算増幅器６１２によって変調される。
【００７３】
可変基準電圧ソース２２８は、基準電圧を提供する。基準電圧は、固定され（一定であり）得、好ましい実施形態におけるように、環境パラメータに従って動的に変調される。例えば、変換器の出力を負荷に接続する比較的長い長さの電気ケーブルが、有意な電圧降下を起こすに十分であり得る適用において、基準電圧が変調され得てそのような電圧降下を補償する。負荷への電流が高まるにつれて（かつケーブル布線電圧降下が上がるにつれて）、電圧調整点が上方に調節されて、負荷において所望の調整された電圧を維持する。
【００７４】
特定の適用において、好適なケーブル布線が、所望の調整点（例えばバッテリー端子）とリモートセンス入力（１４０）との間に設置され得る。しかしながら、他の適用（特に改造された適用）においては、好適な電圧センスケーブル布線の設置は実用的ではないことがあり得る。リモートセンスが実用的ではない適用におけるそのような調節に応じるために、電流センサ（例えばホール効果デバイス、分路または同様なデバイス）１１６、および並列電位差計ＶＲ１およびＶＲ２を含む可変基準電圧ソース２２８が使用される。電位差計ＶＲ１およびＶＲ２は最初に、負荷なしの状態（ゼロ電流）で調節され、所望の出力電圧を示す基準電圧を提供する（例えば、電位差計ＶＲ１が所望の基準電圧を示すように設定され、電位差計ＶＲ２ワイパはアースに設定されている）。システム負荷が次に増加され、ＶＲ２が調節されて、負荷（またはバッテリ）における電圧を所望の公称電圧に戻す。その後、動作において、電位差計ＶＲ２に適用されるセンサ１１６からの電流フィードバック信号は、効果的に基準電圧を変調して、ケーブルにおける抵抗降下を補償することによって、負荷１０６にかかる電圧は、ケーブルにおける電流および電圧降下にかかわりなく、実質的に一定である。あるいは、リモートセンス入力１４０は利用され得て、調整センス点（例えばバッテリまたは鋭敏な負荷適用）における電圧が維持されることを確実なものにし、内在的な総合損失、例えば長いケーブル長さを打ち消す。リモートセンスを利用するために、好適なケーブル布線が、調整点（例えばバッテリ端子）とリモートセンス入力（１４０）との間で接続を作るために設置されるべきである。ローカルセンス１１４の入力での抵抗のために、入力１４０において適用されたリモートセンス信号は、１１４において、ローカルセンス入力を自動的に無効にする。リモートセンスを使用するとき、電位差計ＶＲ２のワイパはアースに設定される。その後、システムはＶＲＯを調整して、出力とセンス点との間の任意の損失に関わりなく、センス点（例えばバッテリ端子）での所望の電圧を維持する。
【００７５】
電圧出力設定値（ＶＲＯ）を調節して、バッテリ温度における変化に応じることが望ましい。図６に示されるように、バッテリ温度を示す信号を生成するために入力接続点６０８に公称的に提供される温度センサの出力が含まれ得る。公称接続点６０８に適用されたバッテリ温度センサの出力は、入力およびスケーリング増幅器６０２の出力で加算される。従って、バッテリ温度は、ＲＡＭＰ＿ＲＥＦ信号の振幅を調節して、それによってスイッチングブリッジ１１２（ＶＲＯ）の出力をバッテリ温度に従って変調する（例えば、鉛蓄電池に対して、摂氏１度上昇ごとに充電電圧がほぼ１０ｍＶ低減する）フィードバック信号を制御する。これにより、バッテリ温度に従って、バッテリ充電電圧が最適化される。
【００７６】
バッテリプレートから硫酸を除くために、システム充電電圧、ＶＲＯを周期的に上げることがさらに望ましい。これを達成するために、マイクロコントローラ２４８は周期的に（公称接続点６１０において提供される）信号を基準増幅器６０４に表明し、その結果ＲＡＭＰ＿ＲＥＦが低められ、それによって所望の出力電圧（ＶＲＯ）を上げる。
【００７７】
システムコンポーネント故障を防ぐためにシステム回路網を過剰電流状態から保護することが望ましい。再度図６を参照して、従来の加算増幅器６１２が提供されて、マイクロプロセッサ２４８からの電流制限信号で、電流センスモニタ１１６の出力を加算する。マイクロコントローラ２４８は、所望の電流制限関数を示す信号を好適に生成する。すなわち過剰温度状態に応答して、選択されたパーセンテージ、例えば、３０％または６０％いずれかによって出力電流を制限する。マイクロコントローラ２４８は、論理レベル低信号を、加算増幅器６１２の適切に目盛りつけされた入力に表明する（例えば、３０％、ＦＯＬＤ＿３０、または６０％、ＦＯＬＤ＿６０、減少入力）。加算増幅器６１２の出力は、インバータ／水平シフト増幅器６０６への入力で加算され、それによって過剰電流または電流フォールドバック状態中のＶＲＯ設定値を減少させるためにＲＡＭＰ＿ＲＥＦ信号を変調する。
【００７８】
非−１２ボルトシステム（例えば２４ボルトシステム）において、補助システムのための１２ボルト電力のソースを提供することが望ましいことがあり得る。一部の２４ボルトの自動車への適用においては、交流発電機は、警報ランプに接続されたリレーに電力を供給することによって、交流発電機警報表示器を通常制御する１２ボルト信号を提供する。従って、図１および図１４を端的に参照して、回路１５０がシステム１００に含まれ得て、リレーまたは表示器に電力を供給するために好適な１２ボルトソースを提供し、システム動作（例えば正常に動作しているシステム）の表示を提供する。回路１５０は、マイクロコントローラ２４８からのＲＥＬＡＹ＿ＥＮＡＢＬＥによって起動される。
【００７９】
一部の適用において、図１４の回路の代わりに、またはこれに加えて、システム１００内の１２ボルトサブシステムを動作するのに十分な１２ボルト電力を提供することが望ましいことがあり得る。ここで図１および図１５を参照して、回路１６０は、システム１００に含まれ得て、スイッチングブリッジ１１２の出力（ＶＲＯ）からの１０アンペアまでの電流を引き出すのに十分な１２ボルトソースを提供する。電源１６０は、システム開始回路２５４からのＳＹＳＴＥＭ＿ＳＴＡＲＴによって動作可能にされる。あるいは、自動車への適用において、車両の点火スイッチからの信号は、回路１６０を動作可能にするために使用され得る。
【００８０】
適用要件いかんで、ソース１５０および１６０はいずれもシステム１００に含まれないか、いずれかが含まれるか、もしくは両方が含まれるか、または異なる電圧のソースによって取って代わられ得る。
【００８１】
変則的な動作条件において、コンポーネントへの可能性のある損害を防ぐために様々なフェールセーフシステムを提供することが望ましい。図２に示されるように、コントローラ１１０は、様々なサブシステム（例えばマイクロコントローラ２４８、システム開始回路２５４、電圧過剰回路２５８その他）を好適に含み、特定の条件のもとで、例えば交流発電機からの入力が検出されないとき、誤差増幅器２２６からの制御電圧ＲＡＭＰ＿ＲＥＦが、（例えば、公称接続点４０２での可変ランプ生成器２０８Ａおよび緩衝器２２４からの）指定された基準位相のボルト−秒ランプ値に近づくかまたは超過するとき、または温度制限が超過されるとき、コントローラ１１０を効果的に不能にする。そのような条件は、マイクロコントローラ２４８またはＮｏ−Ｆｉｒｅ回路２５２いずれかによるＩＮＨＩＢＩＴ信号の生成によって示される。図２Ａ、図４および図７を参照して、光結合素子イネーブル回路２５０は、コントローラが正常に動作することを可能にするマイクロコントローラ２４８またはＮｏ−Ｆｉｒｅ回路２５２からのＩＮＨＩＢＩＴ信号の適用がない場合に、光結合素子４６０および４６２へのイネーブリング電圧を適用する従来のスイッチを好適に含む。ＩＮＨＩＢＩＴ信号の開始で、回路網２５０は、光結合素子ＥＮＡＢＬＥ信号を除去する。
【００８２】
例証的なＮｏ−Ｆｉｒｅ回路２５２が、図８に示されている。Ｎｏ−Ｆｉｒｅ回路２５２は、基準信号ＲＡＭＰ＿ＲＥＦを、（公称接続点４０２において提供される）指定された基準位相チャンネルによって生成されるボルト−秒ランプを示す緩衝器２２４の出力と比較する。点４０２における緩衝されたランプ信号を超過しているＲＡＭＰ＿ＲＥＦ信号は、誤差増幅器２２６が非常に軽いまたは負荷のない条件に応答していることを示している。基準信号ＲＡＭＰ＿ＲＥＦが、（点４０２で）緩衝器２２４の出力を超過するとき、Ｎｏ−Ｆｉｒｅ回路２５２は、ＩＮＨＩＢＩＴ信号を表明する。これは、ＲＡＭＰ＿ＲＥＦ信号が、ＳＣＲが再びファイアし始める（点４０２）で緩衝器２２４の出力よりも下の点まで低くなるまで、ＳＣＲのファイアリングを妨げる。
【００８３】
過剰電圧検出回路２５８に対する例証が図９Ｂに示されている。過剰電圧検出回路２５８は、スイッチングブリッジ１１２の出力（ＶＲＯ）をモニタし、ＶＲＯが所定の電圧値（例えばＶＲＯ＋１５％）を超過するとき、ＯＶＥＲ＿ＶＯＬＴ信号を生産する。ＯＶＥＲ＿ＶＯＬＴ信号は、マイクロコントローラ２４８へ通され、マイクロコントローラ２４８は、ＩＮＨＩＢＩＴ信号を表明することによって応答する。
【００８４】
好ましい実施形態において、システム開始回路２５４は、交流発電機１０２からのＡＣ入力のすべての位相が存在しないような状況においては、システムの動作を妨げる。図２Ａおよび図９Ａを参照して、システム開始回路２５４は、分離変圧器２０４Ａ、２０４Ｂおよび２０４Ｃの各々からの第３の二次巻線（例えばそれぞれ２３４Ａ、２３４Ｂ、２３４Ｃ）からのそれぞれの位相の出力を示す信号を受信し、すべての位相が存在するときにのみ、制御信号ＳＹＳＴＥＭ＿ＳＴＡＲＴを生成する。５Ｖ論理電源２５６（図１５）の起動は、交流発電機１０２からの３つすべての位相の存在を示すそれぞれの公称出力を供給する３つすべての分離変圧器２０４Ａ、２０４Ｂおよび２０４Ｃに依存している。任意の位相が故障した場合、システムは閉鎖される。
【００８５】
過剰電流状態（例えば電気的なショート）から保護するために、可融リンク１２４が、交流発電機１０２の位相布線において提供され、入力ヒューズ１２８および出力ヒューズ１３６が、制御システム１００において提供されている（例えば、３５０増幅器システムに対する３５０増幅器可融リンク、３５０増幅器入力位相ヒューズおよび４００増幅器出力ヒューズ）。追加的に、過剰電圧状態から電気的システムコンポーネントを保護するために、ショーティングクローバー回路１４２（図１および図１３）がスイッチングブリッジ１１２の電圧調整出力（ＶＲＯ）において提供されている。クローバー回路１４２は、破滅的な過剰電圧（例えばＶＲＯの１３０％）の場合、システム１００の出力をショートさせる。別の実施形態において、クローバー回路は、すべてのスイッチングブリッジ１１２ＳＣＲをつけるために使用され得、それによって、交流発電機の出力をショートさせる。例証的なクローバー回路１４２が、図１３に示されている。
【００８６】
他の動作パラメータを示す信号を提供する他のセンサ回路網も提供され得、ＩＮＨＩＢＩＴ信号の生成に関係するパラメータとしてマイクロプロセッサ２４８への入力を生成する。例えば、図１６を参照して、様々なシステムパラメータ、例えば交流発電機１０２の温度、様々なコンポーネントが取り付けられているヒートシンクの温度、バッテリに出入りする温度および電流、レール電圧（ＶＲＯ、入力およびスケーリング増幅器６０２の出力をサンプリングすることによる負荷１０６へのＤＣ電圧、例えばＶ＿ＳＥＮＳＥ、図６）、出力電流信号１１６および交流発電機ＲＰＭを示すゼロ交差検出器からの緩衝された信号（例えば図４のＺＣ＿ＳＩＧ）を示す信号を提供するセンサ回路網（図示されず）からの信号が入力としてマイクロコントローラ２４８に適用される。これらの入力に応答して、マイクロコントローラ２４８はプログラムを遂行して、
様々な動作可能なパラメータのインディシア、および
寿命を延ばすために利用され得る可変速度ファンを含む様々なファン（図示されず）に対する制御信号
を生成する。
【００８７】
スイッチングブリッジ１１２（ＶＲＯ）の出力を、硫黄をバッテリプレートから電解液の溶液の中に戻すことによってバッテリにおける硫黄化を減少させるのに十分なレベルまでに周期的に高めるための信号。この高められた充電電圧は、バッテリ温度、電圧、およびシステムが休止している間（例えばエンジンが切られている）の放電速度に基づくバッテリ容量の計算に従って表明され得る。例えば、所与の温度でのバッテリ電圧は、使用されるバッテリタイプ（例えばＰｂ−ＰｂまたはＰｂ−Ｃａ）に対する公称電圧の参照表と比較され得る。追加的に、バッテリにおける任意の所与の電流ドレーンに対する電圧降下の速度は計算され得て、バッテリ容量の指示を提供する。高められた充電電圧信号は、システムが次に開始されるときに、公称接続点６１０において表明される。
【００８８】
さらに、上記のバッテリ容量計算に基づいて、警報表示器（例えばダッシュボードランプ）が起動され得て、バッテリの寿命が終わりに近づいていることをオペレータに示すことにより、現場での故障を防ぐ。別の表示器は、バッテリ充電がエンジンを始動することができない程度にまでなくなりつつあることを知らせる警報として起動され得る。
【００８９】
他の警報表示器が、過度なシステム温度（例えば交流発電機温度、制御システム温度）をオペレータに警告することにより、オペレータはシステム負荷を下げてシステム閉鎖を防ぎ得る。
【００９０】
電流出力を最初は３０％だけ（ＦＯＬＤ＿３０）、次に６０％だけ（ＦＯＬＤ＿６０）下げ、そして最後にシステムを閉鎖（ＩＮＨＩＢＩＴ）するための信号が、高められたシステム温度に応答して提供される。
【００９１】
マイクロコントローラ２４８がシステム障害を検出するとき、ＩＮＨＩＢＩＴ信号を光結合素子イネーブル回路２５０に適用して、デジタルルーティング回路２２０における光結合素子４６０および４６２（図４および図７）へのＥＮＡＢＬＥ信号を除去することにより、ＳＣＲファイアリングが不能とされる。
【００９２】
マイクロコントローラ２４８によって遂行されるプログラムの流れ図が、図１２Ａ〜図１２ＡＧにおいて提供されている。一般的に、プログラムは次のように、中断開始およびタイムシーケンススレッドおよびルーチンから構成されている：
（中断）
ＩＳＲ＿ＥｘｔＩｎｔ＿：過剰電圧
この中断は、信号ＯＶＥＲ＿ＶＯＬＴによって示されるように、過剰電圧検出回路２５８（図９Ｂ）による過剰電圧状態の検出への対応である。これは、エラー状態であり、すべての禁止が表明される。例えば、マイクロコントローラ２４８は、ＩＮＨＩＢＩＴ信号を生産する。
【００９３】
ＩＳＲ＿ＥｘＩｎｔ＿０：ゼロ交差
この中断は、ゼロボルトを通過する交流発電機位相入力のゼロ交差への応答である。ゼロ交差を示す信号は、マイクロコントローラへ好適に適用される（図４のＺＣ＿ＳＩＧ）。ゼロ交差の周期はモニタされ、エンジン速度を示す。
【００９４】
ＩＳＲ＿Ｔｉｍｅｒ＿０：ゼロ交差タイマロールオーバー
この中断は、内部クロックおよびゼロ交差（ゼロ交差カウンタ）ローリングオーバーでのリセットに従って増加された内部カウンタ、Ｔｉｍｅｒ＿０への応答である。これは、エンジンのスピードが遅すぎることを示すエラー状態である。
【００９５】
ＩＳＲ＿Ｔｉｍｅｒ＿２：タイムベース
この中断は、一般的なシステム遅延への応答である。それは、ファームウエア内に遅延を維持する繰り返しのイベントである。
（スレッドおよびルーチン）
更新周期緩衝
このスレッドは、各ゼロ交差周期を緩衝することに責任がある。新しい周期が読み取られるたびに、新しい値が有効かどうかを示すフラッグがテストされ、設定された場合、「フルカウント」を格納する。値が緩衝に格納され、平均が計算される。フラッグが他のスレッドに対して設定され、平均が更新されたことを示す。
（ゲットアナログ入力）
このスレッドは、アナログチャンネルのすべてをサンプリングすることに責任がある。各チャンネルは、オンチップアナログデジタル変換器を介して獲得される。読み取りは、各チャンネルに対する緩衝に格納される。各緩衝の平均は、他のスレッドによる使用のために計算される。フラッグが他のスレッドのために設定され、平均が更新されたことを示す。
（テストアナログ）
このルーチンは、アナログ平均が更新されたかどうかをテストする。更新された場合、一連のバウンドチェッキングが、スイッチングブリッジ１１２の出力（レール電圧、ＶＲＯ）、ヒートシンク温度および交流発電機温度に対して実行される。
（テスト電圧）
このルーチンは、一連の制限に対してのシステムの平均レール電圧（ＶＲＯ）（例えば図６のＶ＿ＳＥＮＳＥ）を表示する信号をテストして、次の状態のうちの１つを宣言する：低すぎる、正常および高すぎる。
（テスト交流発電機温度）
このルーチンは、一連の制限に対して平均交流発電機温度をテストして、次の状態のうちの１つを宣言する：正常、電流制限レベル１（例えばＦＯＬＤ＿３０）、電流制限レベル２（例えばＦＯＬＤ＿６０）、およびシステム禁止。
（テストヒートシンク温度）
このルーチンは、一連の制限に対して平均ヒートシンク温度をテストして、次の状態のうちの１つを宣言する：正常、電流制限レベル１（例えばＦＯＬＤ＿３０）、電流制限レベル２（例えばＦＯＬＤ＿６０）、およびシステム禁止。
（テスト周期）
このルーチンは、一連の制限に対して（連続したゼロ交差間の周期によって決定されるように）交流発電機の平均周期をテストして、次の状態のうちの１つを宣言する：低すぎる、正常および高すぎる。
（ブースト制御）
このルーチンは、特定のブースト開始および終了時間に対して経過時間をテストする。公称接続点６１０に適用された高められた充電電圧信号は、（バッテリ内の硫酸化を減少させるために）このルーチンによって制御される。
（更新制御）
このルーチンは、様々なテストから宣言された障害に基づいて、プロセッサの出力を制御することに責任がある。このルーチンは、ヒートシンクおよび交流発電機のためのファンも制御している。
（テスト終了開始）
このルーチンは、すべての障害が様々なテストから除かれるまで、システムの運転を保留することに責任がある。
【００９６】
ここで図１０Ａを参照して、前に述べられたように、スイッチングブリッジ１１２は、コントローラ１１０からの制御信号に応答して、交流発電機１０２からのＡＣ信号の様々な位相と負荷１０６との間で伝導経路を選択的に提供する。コントローラ１１０は、スイッチングブリッジ１１２への制御信号を選択的に生成して、調整された出力信号を所定の電圧で生産する。図１０は、従来の３位相を示すが、これは完全に制御されたＳＣＲブリッジである。この回路の顕著な特徴は：
（３相）交流発電機への３本ワイア接続。ここに示されるように、巻線が「デルタ」または「ワイ」として結合されていようといまいと、わずか３本の出力ワイアが、動作のために要求されるのみである。あるいは、「ワイ」交流発電機構成において、適用要求（例えばスプリット供給動作）に依存して、中立が交流発電機から転送され得る。
【００９７】
出力への伝導は、２つのＳＣＲが伝導していることを要求する。従って、２つのＳＣＲにかかる電圧降下のために伝導損失がある。
【００９８】
交流発電機によって生成された位相電圧のローリング性質（１２０°の隔たり）のために、正しいＳＣＲが正しい順序でファイアされることにより、伝導を正しく制御しなければならない。このようにして、所与の交流発電機位相順序および交流発電機回転方向に対するＳＣＲトリガの順序にはただ１つの解がある。交流発電機の回転が逆転された場合、出力の位相順序も逆転されるという事実によって方向性が持ち上がり、ＳＣＲトリガタイミングの逆転が必要となる。
【００９９】
図１０Ｂを参照して、代替のブリッジが、ダイオードと対を成す単一のＳＣＲから構成され得る。この実施形態は、出力において、より多くのリップルを生じるが、ダイオードのフォワード電圧のためにより少ない熱損失を有し、通常ＳＣＲのそれよりも少ない。
【０１００】
図１１Ａは、代替の３相の完全に制御されたＳＣＲブリッジを示す。有意にも、交流発電機におけるすべての巻線は完全に分離していて共通の接続はない。さらに、４つのＳＣＲが利用されて、各個別の巻線に対して、独立した完全なウエーブブリッジを形成する。６本のワイアが、交流発電機をブリッジに接続するために要求される。従来の３相ブリッジにおける３本のワイアよりも不利に思えるが、より大きな電力回路は、電流を複数の導体に分割することによって利益を得ることがあり得る。完全に制御されたＳＣＲブリッジのそのような実施形態は、並列に接続された複数の巻コイルを使用する交流発電機１０２の実施形態との関連で特定な有用性を有する。
【０１０１】
図１１Ｂは、代替の３相の部分的に制御されたＳＣＲブリッジを示す。図１１Ａに示された実施形態のように、図１１ＢのＳＣＲブリッジは、交流発電機内のすべての巻線が分離し、共通の接続を有しない交流発電機との関連で特定な有用性を有する。しかしながら、６つのダイオードがＳＣＲの代わりに使用されることにより、２つのＳＣＲおよび２つのダイオードが利用されて、各個別の巻線のために独立した完全なウエーブブリッジセグメントを形成する。
【０１０２】
この配列の特徴は：
図１１Ａの実施形態におけるように、６本のワイアが交流発電機をブリッジに接続するために要求される。ここでもやはり、従来の３相ブリッジにおける３本のワイアよりも不利に思えるが、より大きな電力回路は、電流を複数の導体に分割することによって利益を得ることがあり得る。
【０１０３】
より低い伝導降下のために損失が少ない。通常、ダイオードはＳＣＲよりも低い伝導降下を有する。ただ１つのＳＣＲおよび１つのダイオードが、出力への電流経路に含まれているので、伝導損失が２つのＳＣＲに対してよりも低い。
【０１０４】
図１１Ａおよび図１１Ｂの両方において、個別の完全なウエーブブリッジセグメントの各々は独立的に機能する。各ブリッジに対するトリガ信号は、正しくタイミングを合わせられて要求された電流を伝導しなければならない一方、位相回転によるタイミング調整の必要性は削除される。このように、正しい順序でＳＣＲをトリガするシステム全体にわたる要求はない。さらに、このタイミングの独立のために、交流発電機巻線は、ブリッジのうちの任意のものに恣意的に接続され得る。さらに、個別の巻線と各ブリッジとの間の接続の極性も恣意的であり得る。なぜならば、各ブリッジ内の両ＳＣＲは、同時にトリガされ得、伝導のために正しい極性を有するデバイスのみがそのようにするからである。これは、設置の複雑さを和らげ、接続の誤りを避ける。さらに交流発電機は、ＳＣＲトリガを再度割り当てることなくいずれの方向にも回転し得る。
【０１０５】
従来の３相の制御されたブリッジに対する、前に開示された制御回路網は、図１１Ｂの代替の構成を、いかなる修正もなく制御することには留意されるべきである。相違のほとんどは、どの巻線がどのブリッジ接続と関連して正しい動作を保証するかに関する制限を解除すること、および交流発電機の回転方向に関する制限その他を解除することにある。
【０１０６】
ここで図１６を参照して、マイクロコントローラ２４８の一般的な形状は、多くの入力および出力を有している。入力および出力はアナログまたはデジタルであり得、かつ外部のスタンドアロンコンピューティング装置、オフチップサポートデバイスへのインターフェース、またはオフボードハードウエアへのインターフェースへの通信を反映する。アナログ入力の例は、例えば温度、電圧および電流を示す信号を含む。測定される温度の例は、交流発電機、ヒートシンク、バッテリおよび環境である。電圧センスの例は、ＶＲＯおよびエネルギー格納デバイス（例えばバッテリ）１８０における電圧である。電流の例は、コントローラ出力電流（ＣＵＲ＿ＳＩＧ）およびバッテリ電流である。アナログ出力例は、可変電流制限および可変電圧ブーストレベルを含む。デジタル入力例は、２５８からの過剰電圧（ＯＶＥＲ＿ＶＯＬＴ）、２１４からのゼロ交差（ＺＣ＿ＳＩＧ）、交流発電機ファンタコメータ、ファンが停止していないことを確証するためのヒートシンクファンタコメータ（例えば水の浅瀬を渡る動作）を含む。デジタル出力例は、固定電流制限（例えばＦＯＬＤ＿６０）、固定電圧ブースト、ヒートシンクファン制御、ＳＣＲファイアリングの禁止、リレー出力回路イネーブル、いくつかのオンボード表示器の制御、例えば：速度誤差、電圧誤差、交流発電機温度条件、ヒートシンク温度条件、交流発電機ファン制御、ヒートシンクファン制御を含む。交流発電機速度誤差の例は、低速度（例えばエンジンのクランクは回っているがまだ始動していない）、および高速度（例えばエンジン超過速度）である。ＶＲＯ電圧誤差例は、Ｖ＿ＳＥＮＳＥを前もってプログラムされた設定点と比較することによって決定される低電圧および高電圧である。交流発電機温度の例は、温度が上昇したため３０％（ＦＯＬＤ＿３０）電流制限を削減すること、さらに温度が上昇したために６０％（ＦＯＬＤ＿６０）電流制限を削減すること、および交流発電機に損害をもたらすような（破壊的な）温度ためのシステム禁止を含む。ヒートシンク温度の例は、温度が上昇したため３０％（ＦＯＬＤ＿３０）電流制限を削減すること、さらに温度が上昇したために６０％（ＦＯＬＤ＿６０）電流制限を削減すること、およびヒートシンクに損害をもたらすような（破壊的な）温度ためのシステム禁止である。外部スタンドアロンコンピューティング装置へ通信の例は、ＲＳ２３２、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ、Ｆｉｒｅ−Ｗｉｒｅを含み得る。オフチップサポートデバイスの例は、不揮発性のメモリ、追加的な入力―出力能力、追加的なアナログデジタル変換器、追加的なデジタルアナログ変換器、スタンドアロンリアルタイムクロックを含む。オフボードハードウエアの例は、遅延モジュール、キーパッドおよびステータス表示器を含む。
【０１０７】
前に述べられたように、所望の出力電圧が、比較的曲がりやすい位相電極コイルの巻き数を変えることによって達成され得、かつ短絡による結果を最小限にし、同時に冷却を容易にする小型の高電力交流発電機に対する必要性がある。本発明の様々な局面に従って、好ましくは磁極の数に等しい電極位相コイルの所定の数を使用することによってこれは達成され、電極位相コイルは十分な（比較的小さな直径のワイアの）巻きで巻かれて、交流発電機の要求された出力電圧、および磁極の数で１を割ったものに等しい分数の出力電流を生成し、個々の電極位相コイルは並列に接続され、好ましくは伝導性の位相リング１３８を使用する。伝導位相リング１３８の使用は、交流発電機１０２のアセンブリを大きく単純化するばかりではなく、巻線の冷却を容易にする。
【０１０８】
ここで図１７Ａ、図１７Ｂおよび図１７Ｃを参照して、交流発電機１０２は、好ましくは：フロントエンドプレート１７０２、外側シリンダ１７０４、リアエンドプレート１７０６、（各位相に対して１つずつの）出力端子１２６、それぞれ個々の伝導ケーブルであって、該出力端子に取り付けられ得、位相出力を制御１００に送信する、個々の伝導ケーブルを含む。（図１７Ａにおける断面Ａ―Ａに沿った図を詳しく示す）図１７Ｂにおいて最もよく見られるように、交流発電機１０２は、その内部の面に配置された永久磁石を有するシリンダ状の回転子（簡略のため図示されず）、固定子１７０８および各位相に対するそれぞれの伝導位相リング１３８を含む。固定子は、回転子筐体内に同心的に配置され、かつ好適には柔軟な磁心および伝導性の巻線を含むことである。磁心は、一般に所定の数の等間隔の歯およびスロットを有する、軸方向に鋸歯状のきざみが施された外側周辺の表面の、概略シンリンダ状の一定幅のものである。（好適に絶縁された電気的導線、例えばワニスの塗られた銅モータワイアで形成された）伝導性の巻線は、それぞれのスロットを通して、所定の数の歯の周囲の磁心の側面に沿って外側に、次に戻って別のスロットを通して巻かれている。磁心の側面に沿って、鋸歯状スロットの外側に延びる巻線の部分は、本明細書では端末曲げと称される。固定子の周囲での回転子の回転で、回転子磁石からの磁束が相互作用して固定子巻線内で電流を誘発される。
【０１０９】
出力端子１２６および可融リンク１２４は、伝導位相リング１３８の周りに放射状に配置されている。伝導位相リング１３８は、好適な伝導性の材料、例えば真鍮またはめっきされた銅で作られている。伝導位相リングは、ロッドストックで形成され得、または適切な材料のシートから打ち抜かれ得る。好ましい実施形態において、伝導位相リングは、連続的であり、例えば形成された伝導位相リングの端末を共にはんだづけ、またはろう付けすることを必要とする単一部品である。伝導位相リング１３８は、好ましくは対衝撃性が高く化学的に安定した材料、例えば、ポリアミドイミドで作られた不伝導の伝導位相リング取付け構造１７１２に固定されることにより、各位相出力に対して１つの各伝導位相リングは、互いからおよびリアエンドプレート１７０６から電気的に絶縁されている。伝導位相リング１３８は、空気通路１７１０に配置され、交流発電機１０２によって生産され、かつ固定子１７０８の直接上にある空気の流れに対する露出を最大にする。
【０１１０】
断面Ｂ-―Ｂに沿った図面を詳細に示す図１７Ｃは、ねじの切られた伝導スタッド１７１６で構成されている出力端子アセンブリ１２６を示し、ねじの切られた伝導スタッドは、電気的に不伝導性のブッシング１７１４と共に好ましくは高伝導性の耐腐食性材料（例えば真鍮またはめっきされた銅）であることであり、電気的に不伝導性のブッシング１７１４は、好ましくは対衝撃性が高く化学的に安定した材料（例えばポリアミドイミド）であることにより、出力端子を交流発電機リアエンドプレート１７０６から電気的に分離する。好ましい実施形態における、ねじの切られた伝導スタッド１７１６は、組み込まれたショルダ１７２０を有し、組み込まれたショルダ１７２０は、ナット１７１８が締められてリアエンドプレート１７０６においてアセンブリを捕らえる交流発電機リアエンドプレート１７０６の内側からの座として作用する。
【０１１１】
可融リンク１２４は、好適な材料、例えば、交流発電機１０２、制御１００または該装置によって電力の供給を受けている電気的システムに対して破壊的であると計算されている負荷を受けるとき溶解する、計算された直径および長さのワイア（好ましくはメッキされた銅）で作られている。好ましい実施形態において、可融リンク１２４はねじの切られた伝導スタッド１７１６および伝導位相リング１３８両方にはんだ付けまたはろう付けされている。可融リンク１２４を固定する代替えの方法は、可融リンク１２４の末端に好適な突出部を取り付けることであり、この突出部は次にねじの切られたナットによって機械的にスタッド１７１６に固定される。
【０１１２】
ここで、部分断面図Ｃ−Ｃ（図１７Ａ）を詳細に示す図１７Ｄを参照する。伝導位相リング１３８は、構造１７１２に固定されている。伝導位相リングは、空気の流れ１７２２に露出され、この空気の流れは伝導位相リング１３８を冷却する。固定子１７０８は、外側シリンダ１７０４内に収納され、リアエンドプレート１７０６に固定されている。導線１７２４は固定子１７０８から外に出て、それぞれの伝導位相リングにはんだ付けまたはろう付けされる。好ましい実施形態における導線１７２４は、空気の流れ１７２２に露出される。特定の場合においては、導線１７２４は、薄くて壁で仕切られた電気的に分離した材料１７２６、例えばＮｏｍｅｘでおおい、アースから保護することが望ましい。
【０１１３】
ここで図１７Ｅを参照する。伝導位相リング１３８を製造する代替えの方法は、好適な表面が、ドリルおよびタップで穴１７２８を開けるために提示されるように、長方形のストックから伝導位相リングを形成することによって達成される。この実施形態において、可融リンク１２４の末端は、（例えば、ねじの切られた締め具１７３２によって固定するための好適な突出部１７３０で）伝導位相リング１３８に取り付けられ得る。等しく、導線１７２４にも、同様な突出部が備えられ得、締め具１７３４を使用して伝導位相リング１３８に固定される。伝導位相リング１３８は、１７１２と同様な適切な構造を使用してリアエンドプレート１７０６に同様な方式で固定される。
【０１１４】
ここで、図１８Ａを参照する。個別電極位相コイル１８０２は、固定子１７０８のスロット１８０４の中に巻かれている。コイル１８０２を含む導線１７２４の巻きの数は、交流発電機の１つの位相の定格出力電圧を生成するために要求される巻きの数に等しい。個別位相コイルの出力電流は、交流発電機の磁極の数によって１が割られた値に等しい。このようにして、個別電極位相コイルは、比較的小さなワイアの比較的大きな数の巻きで作られている。
【０１１５】
この造作は、交流発電機の造作中および交流発電機の動作中両方で多くの利点を生じる。
【０１１６】
１．個別電極位相コイルは、比較的大きな数の巻きで作られているので、設計電圧における小さな変化が巻きの数を変えることによって達成され得る。例えば、電極位相コイルのすべては直列に接続されている状態での従来の方式で巻かれた特定の１２電極交流発電機は、ワイアゲージ６．２８５に等しい導線の１．０４１７巻きを要求し得、１９４０ｒｐｍで（正しい整流の後）１４ＶＤＣ、３００アンペアを生産する。巻きの数も等価ワイアゲージもいずれも生産にとって実用的ではない。並列に接続された電極位相コイルで交流発電機例を造作することによって、各個別電極位相コイルは、１２．５巻きの１７ゲージワイアである。（留意点として、半巻きは、個別電極位相コイルの一端末、例えば始まりを固定子積層スタックの１つの側上で終わらせることによって、また他端末、例えば終末を固定子積層スタックの他の側で終わらせることによって造作され得る。この造作は、図１８Ａに示されている。）この例をさらに進めて、最初の設計を１．０８３３巻き（ここでもやはり非実用的な数である）までに増加させることでｒｐｍは１８９４までに減少する。これは、各並列電極位相コイルを１３巻きまでに増加させることによって代替えの造作において達成され得る。導線の比較的小さな断面積は、コイルのより容易な巻きを提供する。
【０１１７】
２．個別電極位相コイルの巻きの間の短絡で、交流発電機内で生成される電力のほとんどは短絡されたコイルの中に流れる結果となる。コイルは、比較的小さな断面積導線の巻きの比較的大きな数で造作されるので、短絡された巻きは非常に速やかに溶解しかつ短絡を除く。１つの電極位相コイルが開くことから生じる出力電力の減少は、ほぼ１／（磁極の数＋位相の数）である。例えば、１つの電極位相コイルが短絡されて自ら除いた状態の、１２電極、３相交流発電機の電力出力減少は、ほぼ３％である。
【０１１８】
３．上記例３を参照して、個別電極位相コイルの巻きの間での短絡は通常、２秒以下で除かれる。交流発電機駆動システムに対する損害は除去され、エンジンは、追加的な負荷なく動作を続け、交流発電機は、接続された負荷に対して電力を生産し続ける。
【０１１９】
ここで、図１８Ｂを参照して、伝導位相リング１３８は、Ａリング１８０６、Ｂリング１８０８およびＣリング１８１０として個々に識別される。３つの個別電極位相コイル導線、Ａ位相１８１２、Ｂ位相１８１４およびＣ位相１８１６は、明確さのためにそれぞれのコイルなく示されている。電極位相コイルグループを作る３つの電極位相コイルの各々は、この図示において、「ワイ」接続１８２４で接続されている。前に述べられたように、「デルタ」接続の使用も、位相コレクタリングを使用してインプリメントされ得る。
【０１２０】
ここで図１８Ｃを参照して、３相交流発電機の３つの個別電極位相コイルは、Ａ電極位相コイル１８１８、Ｂ電極位相コイル１８２０およびＣ電極位相コイル１８２２を含み、これらは、全体として電極位相コイルグループ１８２６を作る。交流発電機の各電極に対して、１つの電極位相コイルグループがある（例えば１２電極交流発電機の中には１２電極位相コイルグループ）。
【０１２１】
４．ここで、図１８Ｄを参照して、１２電極交流発電機のすべての電極位相コイル導線１７２４は、それぞれの伝導位相リング１８０６、１８０８および１８１０に取り付けられて示されている。各電極グループの「ワイ」接続１８２４も示されている。明確さのために、コイル自身は示されていない。図１８Ｄは、冷却を阻害しない効率的な方式で個々の位相コイル導線を集める際に提示される難問題を部分的に示す。位相コイル端末を去る位相コイル導線は、９０度で固定子１７０８の面へ向かう状態で、端末曲げは可能な限り最大の空気の流れに露出され、この最大の空気の流れは、例えば該端末曲げの可能な限り最良の冷却を提供する。
【０１２２】
本発明は、様々な例証的な実施形態に関連して記述されたけれども、本発明は、示された特定の形状に制限されず、本発明の他の実施形態が、本発明の精神から逸脱することなく作成され得ることは考えられる。コンポーネント、材料、値、構成ならびに設計および配列の他の局面における変更が、添付の特許請求の範囲において表現されたとおり、本発明に従ってなされ得る。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】図１は、機械的エネルギーと電気的エネルギーとの間で変換するシステムのブロック概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の様々な局面による、コントローラのブロック概略図である。
【図２Ｂ】（図２Ａと共に、全体として図２と称される）図２Ｂは、本発明の様々な局面による、コントローラ２Ａ内の単一のチャンネルのブロック概略図である。
【図３】図３は、図２のコントローラにおける使用に好適なゼロ交差検出器の概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、図２Ａのコントローラにおける使用に好適な可変ランプ生成器、トリガ生成器および緩衝器の概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図２ＡのコントローラにおけるＳＣＲトリガ信号の生成に含まれる様々な信号の波形の相対タイミングの図である。
【図５】図５は、図２Ａのコントローラにおける使用に好適な可変ランプ生成器、トリガ生成器、および自動利得制御回路の概略図である。
【図６】図６は、図２Ａのコントローラにおける使用に好適な誤差増幅器および可変基準電圧ソースの概略図である。
【図７】図７は、図２Ａのコントローラにおける使用に好適なシステムイネーブル回路および緩衝された光結合素子の概略図である。
【図８】図８は、図２Ａのコントローラにおける使用に好適なＮｏ−Ｆｉｒｅ検出回路の概略図である。
【図９Ａ】（全体として図９と称される）図９Ａは、図２Ａのコントローラにおける使用に好適な例証的な状態感知回路の概略図である。
【図９Ｂ】（全体として図９と称される）図９Ｂは、図２Ａのコントローラにおける使用に好適な例証的な状態感知回路の概略図である。
【図１０Ａ】（全体として図１０と称される）図１０Ａは、図２Ａのコントローラとの関連での使用に好適なスイッチングブリッジの単純化された概略図である。
【図１０Ｂ】（全体として図１０と称される）図１０Ｂは、図２Ａのコントローラとの関連での使用に好適なスイッチングブリッジの簡略化された概略図である。
【図１１Ａ】（全体として図１１と称される）図１１Ａは、図２Ａのコントローラとの関連での使用に好適な代替えのスイッチングブリッジの簡略化された概略図である。
【図１１Ｂ】（全体として図１１と称される）図１１Ｂは、図２Ａのコントローラとの関連での使用に好適な代替えのスイッチングブリッジの簡略化された概略図である。
【図１２Ａ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｂ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｃ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｄ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｅ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｆ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｇ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｈ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｉ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｊ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｋ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｌ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｍ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｎ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｏ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｐ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｑ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｒ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｓ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｔ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｕ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｖ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｗ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｘ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｙ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２Ｚ】（全体として図１２と称される）図１２Ａ〜図１２Ｚは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２ＡＡ】（全体として図１２と称される）図１２ＡＡ〜図１２ＡＧは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２ＡＢ】（全体として図１２と称される）図１２ＡＡ〜図１２ＡＧは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２ＡＣ】（全体として図１２と称される）図１２ＡＡ〜図１２ＡＧは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２ＡＤ】（全体として図１２と称される）図１２ＡＡ〜図１２ＡＧは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２ＡＥ】（全体として図１２と称される）図１２ＡＡ〜図１２ＡＧは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２ＡＦ】（全体として図１２と称される）図１２ＡＡ〜図１２ＡＧは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１２ＡＧ】（全体として図１２と称される）図１２ＡＡ〜図１２ＡＧは、図２Ａのコントローラの動作をもたらすマイクロコントローラプログラムの概略な流れ図である。
【図１３】図１３は、図２Ａのコントローラにおける使用に好適なクローバー回路の概略図である。
【図１４】図１４は、図２Ａのコントローラにおける使用に好適なリレー表示器回路の概略図である。
【図１５】図１５は、図２Ａのコントローラによる使用に好適な補助１２Ｖ供給回路の概略図である。
【図１６】図１６は、図２Ａのコントローラにおける使用に好適なマイクロコントローラのブロック概略図である。
【図１７Ａ】図１７Ａ〜図１７Ｅは、全体として、図１７と称される。図１７Ａは、本発明の様々な脚面による、交流発電機の外部の側面図である。
【図１７Ｂ】図１７Ａ〜図１７Ｅは、全体として、図１７と称される。図１７Ｂは、図１７Ａの交流発電機のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図１７Ｃ】図１７Ａ〜図１７Ｅは、全体として、図１７と称される。図１７Ｃは、図１７Ａの交流発電機における端子の断面図である。
【図１７Ｄ】図１７Ａ〜図１７Ｅは、全体として、図１７と称される。図１７Ｄは、図１７Ａの交流発電機のＢ−Ｂに沿った簡略化された断面図であり、交流発電機内の伝導位相リングの相対的な配置を示す。
【図１７Ｅ】図１７Ａ〜図１７Ｅは、全体として、図１７と称される。図１７Ａ〜図１７Ｅは、全体として、図１７と称される。図１７Ｅは、伝導位相リングの可能な変更を示す図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、個々の電極位相コイルを示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、図１７Ａ交流発電機の固定子コア、および伝導位相リングの簡略化された透視図であり、伝導位相リングとそれぞれの巻線のグループとの間の接続を示す（巻線端末曲げは省略されている）。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、その上に巻かれた巻線のそれぞれの電極のグループを有する固定子の側面図である。
【図１８Ｄ】図１８Ｄは、図１７Ａの交流発電機の固定氏コア、および伝導位相リングの透視図であり、伝導位相リングとそれぞれのグループの巻線すべてとの間のすべての接続を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１２Ｆ】
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【図１２Ｇ】
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【図１２Ｈ】
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【図１２Ｉ】
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【図１２Ｊ】
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【図１２Ｋ】
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【図１２Ｌ】
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【図１２Ｍ】
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【図１２Ｎ】
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【図１２Ｏ】
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【図１２Ｐ】
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【図１２Ｑ】
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【図１２Ｒ】
2008529474.tif 000036
【図１２Ｓ】
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【図１２Ｔ】
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【図１２Ｕ】
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【図１２Ｖ】
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【図１２Ｗ】
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【図１２Ｘ】
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【図１２Ｙ】
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【図１２Ｚ】
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【図１２ＡＡ】
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【図１２ＡＢ】
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【図１２ＡＣ】
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【図１２ＡＤ】
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【図１２ＡＥ】
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【図１２ＡＦ】
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【図１２ＡＧ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
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【国際調査報告】
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