JP2003033038A - 車両用発電機の整流装置 - Google Patents
車両用発電機の整流装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＯＳＦＥＴによる整流装置の小型化効果を
充分に生かすことが可能な車両用発電機の整流装置を得
る。 【解決手段】 電機子コイル２を有する車両用発電機１
と、電機子コイル２の交流出力を整流する整流装置６
と、整流装置６の整流素子を構成するＭＯＳＦＥＴ２１
と、ＭＯＳＦＥＴ２１をＯＮ／ＯＦＦ制御して整流作用
を行わせる制御手段２２とを備え、制御手段２２がＭＯ
ＳＦＥＴ２１を形成する半導体チップ３５上にＭＯＳＦ
ＥＴ２１とは一体に形成されるようにしたものである。
充分に生かすことが可能な車両用発電機の整流装置を得
る。 【解決手段】 電機子コイル２を有する車両用発電機１
と、電機子コイル２の交流出力を整流する整流装置６
と、整流装置６の整流素子を構成するＭＯＳＦＥＴ２１
と、ＭＯＳＦＥＴ２１をＯＮ／ＯＦＦ制御して整流作用
を行わせる制御手段２２とを備え、制御手段２２がＭＯ
ＳＦＥＴ２１を形成する半導体チップ３５上にＭＯＳＦ
ＥＴ２１とは一体に形成されるようにしたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、車両用の交流発
電機に使用される整流装置に関し、特に、電力損失が小
さく、また、小型化が可能であり、容易に発電機に搭載
することが可能な車両用発電機の整流装置に関するもの
である。
電機に使用される整流装置に関し、特に、電力損失が小
さく、また、小型化が可能であり、容易に発電機に搭載
することが可能な車両用発電機の整流装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】車両用発電機には三相の交流発電機が使
用されるのが通常であり、車両用発電機には三相全波整
流器と電圧制御装置とが一体に搭載されており、車両用
発電機の出力は三相全波整流器により整流され、電圧制
御装置により目標電圧に制御されて出力される。車両用
発電機に搭載される整流装置としてはシリコンダイオー
ドを三相全波接続したものが使用され、六個のシリコン
ダイオードがヒートシンクを介して車両用発電機のリヤ
ブラケットに組み付けられるのが一般的であり、ヒート
シンクはシリコンダイオードの電力損失による発熱の放
熱用として使用される。車両用発電機は小型化と高出力
化とが進められているが、シリコンダイオードの発熱は
高出力化と共に大きくなり、ヒートシンクの放熱面積を
必要として小型化を阻害している。
用されるのが通常であり、車両用発電機には三相全波整
流器と電圧制御装置とが一体に搭載されており、車両用
発電機の出力は三相全波整流器により整流され、電圧制
御装置により目標電圧に制御されて出力される。車両用
発電機に搭載される整流装置としてはシリコンダイオー
ドを三相全波接続したものが使用され、六個のシリコン
ダイオードがヒートシンクを介して車両用発電機のリヤ
ブラケットに組み付けられるのが一般的であり、ヒート
シンクはシリコンダイオードの電力損失による発熱の放
熱用として使用される。車両用発電機は小型化と高出力
化とが進められているが、シリコンダイオードの発熱は
高出力化と共に大きくなり、ヒートシンクの放熱面積を
必要として小型化を阻害している。
【０００３】これに対して整流装置の電力損失を低減し
て整流装置を小型化し、車両用発電機を小型化するため
に、Ｐ−Ｎ接合のシリコンダイオードに代わってＭＯＳ
ＦＥＴを使用することが検討されており、例えば、特開
平４−１３８０３０号公報にもその一例が開示されてい
る。ＭＯＳＦＥＴのゲートにソース電圧より高い電圧を
印可し、ソース側からドレイン側に通電するとき、ソー
ス−ドレイン間の電圧降下がシリコンダイオードのアノ
ード−カソード間の電圧降下より小さく、電圧降下に伴
う電力損失がシリコンダイオードの約１／２となって容
易に発熱が抑制できると共に、電圧降下が少ない分、車
両用発電機の特性の向上ができるのがＭＯＳＦＥＴ採用
の目的である。
て整流装置を小型化し、車両用発電機を小型化するため
に、Ｐ−Ｎ接合のシリコンダイオードに代わってＭＯＳ
ＦＥＴを使用することが検討されており、例えば、特開
平４−１３８０３０号公報にもその一例が開示されてい
る。ＭＯＳＦＥＴのゲートにソース電圧より高い電圧を
印可し、ソース側からドレイン側に通電するとき、ソー
ス−ドレイン間の電圧降下がシリコンダイオードのアノ
ード−カソード間の電圧降下より小さく、電圧降下に伴
う電力損失がシリコンダイオードの約１／２となって容
易に発熱が抑制できると共に、電圧降下が少ない分、車
両用発電機の特性の向上ができるのがＭＯＳＦＥＴ採用
の目的である。
【０００４】図８は、上記の従来例である特開平４−１
３８０３０号公報に開示された車両用発電機の整流装置
の構成を示すブロック図である。図８において、車両用
発電機１は三相の電機子コイル２と界磁コイル３とを有
しており、界磁コイル３は電圧制御装置４のスイッチン
グ素子５に接続されている。三相の電機子コイル２はｕ
相電圧Ｖｕとｖ相電圧Ｖｖとｗ相電圧Ｖｗとを出力し、
この出力電圧ＶｕとＶｖとＶｗとは整流装置６により整
流されてバッテリ７を充電する。整流装置６は三相ブリ
ッジ接続されたＭＯＳＦＥＴ７ないし１２を有してお
り、各ＭＯＳＦＥＴ７ないし１２は整流制御装置１３の
制御により電機子コイル２の出力を整流するように構成
されている。
３８０３０号公報に開示された車両用発電機の整流装置
の構成を示すブロック図である。図８において、車両用
発電機１は三相の電機子コイル２と界磁コイル３とを有
しており、界磁コイル３は電圧制御装置４のスイッチン
グ素子５に接続されている。三相の電機子コイル２はｕ
相電圧Ｖｕとｖ相電圧Ｖｖとｗ相電圧Ｖｗとを出力し、
この出力電圧ＶｕとＶｖとＶｗとは整流装置６により整
流されてバッテリ７を充電する。整流装置６は三相ブリ
ッジ接続されたＭＯＳＦＥＴ７ないし１２を有してお
り、各ＭＯＳＦＥＴ７ないし１２は整流制御装置１３の
制御により電機子コイル２の出力を整流するように構成
されている。
【０００５】このように構成された従来のＭＯＳＦＥＴ
式整流装置６を用いた車両用発電機の整流装置におい
て、整流制御装置１３はバッテリ７の電圧と車両用発電
機１の出力電圧ＶｕとＶｖとＶｗとを入力し、バッテリ
７からの電圧によりゲート電圧を生成し、車両用発電機
１の出力電圧ＶｕとＶｖとＶｗとの電圧に基づきＯＮす
べきＭＯＳＦＥＴを選定してゲート電圧を与え、車両用
発電機１の出力を整流する。例えば、三相交流の内のｕ
相電圧Ｖｕがバッテリ７を充電可能な電圧となったと
き、ｕ相のＭＯＳＦＥＴ７とｖ相のＭＯＳＦＥＴ１０と
ｗ相のＭＯＳＦＥＴ１２とにゲート電圧を与えることに
より、ゲート電圧を与えられたＭＯＳＦＥＴはソース側
からドレイン側に導通してバッテリ７を充電する。この
ようにＶｕとＶｖとＶｗとの電圧位相により各ＭＯＳＦ
ＥＴのゲートを制御することにより、三相全波の整流が
行われることになる。
式整流装置６を用いた車両用発電機の整流装置におい
て、整流制御装置１３はバッテリ７の電圧と車両用発電
機１の出力電圧ＶｕとＶｖとＶｗとを入力し、バッテリ
７からの電圧によりゲート電圧を生成し、車両用発電機
１の出力電圧ＶｕとＶｖとＶｗとの電圧に基づきＯＮす
べきＭＯＳＦＥＴを選定してゲート電圧を与え、車両用
発電機１の出力を整流する。例えば、三相交流の内のｕ
相電圧Ｖｕがバッテリ７を充電可能な電圧となったと
き、ｕ相のＭＯＳＦＥＴ７とｖ相のＭＯＳＦＥＴ１０と
ｗ相のＭＯＳＦＥＴ１２とにゲート電圧を与えることに
より、ゲート電圧を与えられたＭＯＳＦＥＴはソース側
からドレイン側に導通してバッテリ７を充電する。この
ようにＶｕとＶｖとＶｗとの電圧位相により各ＭＯＳＦ
ＥＴのゲートを制御することにより、三相全波の整流が
行われることになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このときのＭＯＳＦＥ
Ｔのソース−ドレイン間の電圧はＰ−Ｎ接合のシリコン
ダイオードの場合より低い値となり、整流による電力損
失は低い値となって放熱は容易となり、小型化が図れる
ことになるが、ＭＯＳＦＥＴ７ないし１２を各相の電圧
位相により動作させるためには整流制御装置１３が必要
となる。整流制御装置１３にはＭＯＳＦＥＴ７ないし１
２をＯＮ／ＯＦＦさせるためのタイミング制御と、ゲー
トにソース電圧より高い電圧を印可するための昇圧回路
とが必要であり、車両用発電機１には電圧制御装置４と
整流装置６以外にこれらの回路を内蔵する整流制御装置
１３を搭載することになるため、ＭＯＳＦＥＴの使用に
よる小型化には限界が生じ、生産コスト上にも不利にな
るものであった。
Ｔのソース−ドレイン間の電圧はＰ−Ｎ接合のシリコン
ダイオードの場合より低い値となり、整流による電力損
失は低い値となって放熱は容易となり、小型化が図れる
ことになるが、ＭＯＳＦＥＴ７ないし１２を各相の電圧
位相により動作させるためには整流制御装置１３が必要
となる。整流制御装置１３にはＭＯＳＦＥＴ７ないし１
２をＯＮ／ＯＦＦさせるためのタイミング制御と、ゲー
トにソース電圧より高い電圧を印可するための昇圧回路
とが必要であり、車両用発電機１には電圧制御装置４と
整流装置６以外にこれらの回路を内蔵する整流制御装置
１３を搭載することになるため、ＭＯＳＦＥＴの使用に
よる小型化には限界が生じ、生産コスト上にも不利にな
るものであった。
【０００７】この発明はこのような課題を解決するため
になされたもので、整流制御装置を別構成にて車両用発
電機に搭載することなく、ＭＯＳＦＥＴによる整流装置
の小型化効果を充分に生かすことが可能な車両用発電機
の整流装置を得ることを目的とするものである。
になされたもので、整流制御装置を別構成にて車両用発
電機に搭載することなく、ＭＯＳＦＥＴによる整流装置
の小型化効果を充分に生かすことが可能な車両用発電機
の整流装置を得ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる車両用
発電機の整流装置は、電機子コイルを有する車両用発電
機と、電機子コイルの交流出力を整流する整流装置と、
整流装置の整流素子を構成するＭＯＳＦＥＴと、ＭＯＳ
ＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦ制御して整流作用を行わせる制御
手段とを備え、制御手段がＭＯＳＦＥＴを形成する半導
体チップ上にＭＯＳＦＥＴとは一体に形成されるように
したものである。
発電機の整流装置は、電機子コイルを有する車両用発電
機と、電機子コイルの交流出力を整流する整流装置と、
整流装置の整流素子を構成するＭＯＳＦＥＴと、ＭＯＳ
ＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦ制御して整流作用を行わせる制御
手段とを備え、制御手段がＭＯＳＦＥＴを形成する半導
体チップ上にＭＯＳＦＥＴとは一体に形成されるように
したものである。
【０００９】また、制御手段がＭＯＳＦＥＴにチップオ
ンチップにより一体形成されるようにしたものである。
さらに、制御手段は、ＭＯＳＦＥＴのソース側電圧とド
レイン側電圧とを比較する比較器と、この比較器の出力
を受けてＭＯＳＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦ制御するゲートド
ライバと、ゲートドライバにＭＯＳＦＥＴのソース側電
圧より高い値のゲート電圧を与える昇圧手段とを有して
おり、ＭＯＳＦＥＴのソース側電圧がドレイン側電圧よ
り高くなったとき、ゲートドライバがＭＯＳＦＥＴをＯ
Ｎするようにしたものである。
ンチップにより一体形成されるようにしたものである。
さらに、制御手段は、ＭＯＳＦＥＴのソース側電圧とド
レイン側電圧とを比較する比較器と、この比較器の出力
を受けてＭＯＳＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦ制御するゲートド
ライバと、ゲートドライバにＭＯＳＦＥＴのソース側電
圧より高い値のゲート電圧を与える昇圧手段とを有して
おり、ＭＯＳＦＥＴのソース側電圧がドレイン側電圧よ
り高くなったとき、ゲートドライバがＭＯＳＦＥＴをＯ
Ｎするようにしたものである。
【００１０】さらにまた、制御手段は、ドレイン側電圧
と基準電圧とを比較する第二の比較器を有しており、ド
レイン側電圧が所定値を超えたとき、ゲートドライバが
ＭＯＳＦＥＴをＯＦＦするようにしたものである。ま
た、車両用発電機に出力電圧を制御する電圧制御装置を
有しており、制御手段を動作させる電源が電圧制御装置
から供給されるようにしたものである。さらに、電圧制
御装置を含む制御手段の外部から電源電圧が供給され、
この電源電圧が、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧に相当する
値を有するようにしたものである。
と基準電圧とを比較する第二の比較器を有しており、ド
レイン側電圧が所定値を超えたとき、ゲートドライバが
ＭＯＳＦＥＴをＯＦＦするようにしたものである。ま
た、車両用発電機に出力電圧を制御する電圧制御装置を
有しており、制御手段を動作させる電源が電圧制御装置
から供給されるようにしたものである。さらに、電圧制
御装置を含む制御手段の外部から電源電圧が供給され、
この電源電圧が、ＭＯＳＦＥＴのゲート電圧に相当する
値を有するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】実施の形態１．図１ないし図３
は、この発明の実施の形態１による車両用発電機の整流
装置を説明するためのもので、図１は車両用発電機と整
流装置との構成を示すブロック図、図２は、整流装置に
使用するＭＯＳＦＥＴを含む整流素子の構成を示すブロ
ック図、図３は図２に示したＭＯＳＦＥＴを含む整流素
子の半導体チップと成形後の外観とを示す斜視図であ
り、上記の従来例と同一機能部分には同一符号が付与さ
れている。
は、この発明の実施の形態１による車両用発電機の整流
装置を説明するためのもので、図１は車両用発電機と整
流装置との構成を示すブロック図、図２は、整流装置に
使用するＭＯＳＦＥＴを含む整流素子の構成を示すブロ
ック図、図３は図２に示したＭＯＳＦＥＴを含む整流素
子の半導体チップと成形後の外観とを示す斜視図であ
り、上記の従来例と同一機能部分には同一符号が付与さ
れている。
【００１２】図１において、車両用内燃機関に搭載され
る車両用発電機１は、固定子の構成部品である三相の電
機子コイル２と、図示しない内燃機関から駆動される回
転子の構成部品である界磁コイル３とを有しており、界
磁コイル３にはバッテリ７から界磁電流が供給されて電
圧制御装置４のスイッチング素子５により界磁電流が制
御され、電機子コイル２の発電電圧が制御されるように
構成されている。電機子コイル２はｕ相電圧Ｖｕとｖ相
電圧Ｖｖとｗ相電圧Ｖｗとを出力し、この出力電圧は整
流装置６により整流されてバッテリ７を充電する。整流
装置６は三相ブリッジ接続されたＭＯＳＦＥＴを含む整
流素子１４ないし１９からなり、整流装置６には電圧制
御装置４の制御回路２０から定電圧電源Ｖｃｃが供給さ
れる。
る車両用発電機１は、固定子の構成部品である三相の電
機子コイル２と、図示しない内燃機関から駆動される回
転子の構成部品である界磁コイル３とを有しており、界
磁コイル３にはバッテリ７から界磁電流が供給されて電
圧制御装置４のスイッチング素子５により界磁電流が制
御され、電機子コイル２の発電電圧が制御されるように
構成されている。電機子コイル２はｕ相電圧Ｖｕとｖ相
電圧Ｖｖとｗ相電圧Ｖｗとを出力し、この出力電圧は整
流装置６により整流されてバッテリ７を充電する。整流
装置６は三相ブリッジ接続されたＭＯＳＦＥＴを含む整
流素子１４ないし１９からなり、整流装置６には電圧制
御装置４の制御回路２０から定電圧電源Ｖｃｃが供給さ
れる。
【００１３】図２は、整流素子の構成を示すもので、各
整流素子１４ないし１９に共通のものである。整流素子
１４〜１９はそれぞれ半導体チップ上に形成され、半導
体チップ上にはＭＯＳＦＥＴ２１とこのＭＯＳＦＥＴ２
１を制御する制御手段２２とが形成され、制御手段２２
は、昇圧手段２３と、ゲートドライバ２４と、サージ電
圧バイパス手段２５および２６と、分圧手段２７ないし
３０と、比較器３１ないし３３と、ＡＮＤ回路３４とか
ら構成される。
整流素子１４ないし１９に共通のものである。整流素子
１４〜１９はそれぞれ半導体チップ上に形成され、半導
体チップ上にはＭＯＳＦＥＴ２１とこのＭＯＳＦＥＴ２
１を制御する制御手段２２とが形成され、制御手段２２
は、昇圧手段２３と、ゲートドライバ２４と、サージ電
圧バイパス手段２５および２６と、分圧手段２７ないし
３０と、比較器３１ないし３３と、ＡＮＤ回路３４とか
ら構成される。
【００１４】図３はこのような構成を持つ整流素子の外
観を示すもので、図の（ａ）は半導体チップ３５上にＭ
ＯＳＦＥＴ２１と、ＭＯＳＦＥＴ２１上にチップオンチ
ップにより制御手段２２が形成された状態を示し、図の
（ｂ）はＭＯＳＦＥＴ２１と制御手段２２とが形成され
た半導体チップ３５が、例えば、絶縁樹脂３６によりモ
ールドされ、ヒートシンク３７に取り付けられた状態を
示すものである。
観を示すもので、図の（ａ）は半導体チップ３５上にＭ
ＯＳＦＥＴ２１と、ＭＯＳＦＥＴ２１上にチップオンチ
ップにより制御手段２２が形成された状態を示し、図の
（ｂ）はＭＯＳＦＥＴ２１と制御手段２２とが形成され
た半導体チップ３５が、例えば、絶縁樹脂３６によりモ
ールドされ、ヒートシンク３７に取り付けられた状態を
示すものである。
【００１５】このように構成された実施の形態１による
車両用発電機の整流装置の詳細を図２を中心に説明す
る。なお、ここではＭＯＳＦＥＴ２１は一例としてＮチ
ャンネルのＭＯＳＦＥＴとし、ハイサイド駆動する場合
について説明する。昇圧回路２３はＮチャンネルＭＯＳ
ＦＥＴのハイサイド駆動であるために必要なものである
が、電源電圧Ｖｃｃを入力してコイル変圧やスイッチド
キャパシタなどによりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート駆動電
圧を得るものであり、昇圧された電圧（例えば約２０
Ｖ）は後述するＡＮＤ回路３４により駆動されるゲート
ドライバ２４に与えられ、ゲートドライバ２４の動作に
よりＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに加えられてＭＯＳＦＥ
Ｔ２１をＯＮ／ＯＦＦする。
車両用発電機の整流装置の詳細を図２を中心に説明す
る。なお、ここではＭＯＳＦＥＴ２１は一例としてＮチ
ャンネルのＭＯＳＦＥＴとし、ハイサイド駆動する場合
について説明する。昇圧回路２３はＮチャンネルＭＯＳ
ＦＥＴのハイサイド駆動であるために必要なものである
が、電源電圧Ｖｃｃを入力してコイル変圧やスイッチド
キャパシタなどによりＭＯＳＦＥＴ２１のゲート駆動電
圧を得るものであり、昇圧された電圧（例えば約２０
Ｖ）は後述するＡＮＤ回路３４により駆動されるゲート
ドライバ２４に与えられ、ゲートドライバ２４の動作に
よりＭＯＳＦＥＴ２１のゲートに加えられてＭＯＳＦＥ
Ｔ２１をＯＮ／ＯＦＦする。
【００１６】ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン電圧はサージ
電圧バイパス手段２５と分圧手段２７とを介して比較器
３１の（＋）端子に与えられ、また、ソース電圧はサー
ジ電圧バイパス手段２６と分圧手段２８とを介して比較
器３１の（−）端子に与えられ、ソース電圧がドレイン
電圧より高くなったときに比較器３１はＭＯＳＦＥＴ２
１をＯＮすべき論理をＡＮＤ回路３４に出力する。比較
器３２はドレイン電圧の分圧電圧と電源電圧（基準電
圧）Ｖｃｃの分圧電圧とを比較し、ドレイン電圧が所定
値を超えたときのみＭＯＳＦＥＴ２１をＯＦＦにする論
理をＡＮＤ回路３４に出力する。この比較器３２の動作
により整流素子１４ないし１９からバッテリ７への出力
が停止され、バッテリの異常電圧を抑制する。
電圧バイパス手段２５と分圧手段２７とを介して比較器
３１の（＋）端子に与えられ、また、ソース電圧はサー
ジ電圧バイパス手段２６と分圧手段２８とを介して比較
器３１の（−）端子に与えられ、ソース電圧がドレイン
電圧より高くなったときに比較器３１はＭＯＳＦＥＴ２
１をＯＮすべき論理をＡＮＤ回路３４に出力する。比較
器３２はドレイン電圧の分圧電圧と電源電圧（基準電
圧）Ｖｃｃの分圧電圧とを比較し、ドレイン電圧が所定
値を超えたときのみＭＯＳＦＥＴ２１をＯＦＦにする論
理をＡＮＤ回路３４に出力する。この比較器３２の動作
により整流素子１４ないし１９からバッテリ７への出力
が停止され、バッテリの異常電圧を抑制する。
【００１７】比較器３３はソース電圧の分圧電圧と電源
電圧（基準電圧）Ｖｃｃの分圧電圧とを比較している
が、ＭＯＳＦＥＴ２１をＯＮにする論理を常時出力して
おり、バッテリ７に対する充電停止など、他の制御条件
があれば利用できるように設けた予備回路である。従っ
て、ＡＮＤ回路３４は比較器３１と比較器３２との出力
により制御され、平常時には比較器３１の出力によりＭ
ＯＳＦＥＴ２１を制御することになる。すなわち、ＭＯ
ＳＦＥＴ２１のソース電圧がドレイン電圧より高くなっ
たときのみＭＯＳＦＥＴ２１をＯＮさせ、三相ブリッジ
に接続された整流素子１４ないし１９は三相全波整流器
として動作することになる。
電圧（基準電圧）Ｖｃｃの分圧電圧とを比較している
が、ＭＯＳＦＥＴ２１をＯＮにする論理を常時出力して
おり、バッテリ７に対する充電停止など、他の制御条件
があれば利用できるように設けた予備回路である。従っ
て、ＡＮＤ回路３４は比較器３１と比較器３２との出力
により制御され、平常時には比較器３１の出力によりＭ
ＯＳＦＥＴ２１を制御することになる。すなわち、ＭＯ
ＳＦＥＴ２１のソース電圧がドレイン電圧より高くなっ
たときのみＭＯＳＦＥＴ２１をＯＮさせ、三相ブリッジ
に接続された整流素子１４ないし１９は三相全波整流器
として動作することになる。
【００１８】図１に戻って、界磁コイル３を有する回転
子が内燃機関から駆動されると電機子コイル２には三相
交流電圧が発電され、三相ブリッジに接続された整流素
子１４ないし１９により整流されてバッテリ７を充電す
ると共に、電圧制御装置４がスイッチング素子５をＯＮ
／ＯＦＦして界磁コイル３の電流を制御し、電機子コイ
ル２の発生電圧を制御してバッテリ７に対する充電量を
制御する。そして、バッテリ７の負荷が極端に減少する
などにより、バッテリ７の電圧が異常上昇すれば各整流
素子１４ないし１９のＭＯＳＦＥＴ２１がＯＮされなく
なって異常状態を回避する。
子が内燃機関から駆動されると電機子コイル２には三相
交流電圧が発電され、三相ブリッジに接続された整流素
子１４ないし１９により整流されてバッテリ７を充電す
ると共に、電圧制御装置４がスイッチング素子５をＯＮ
／ＯＦＦして界磁コイル３の電流を制御し、電機子コイ
ル２の発生電圧を制御してバッテリ７に対する充電量を
制御する。そして、バッテリ７の負荷が極端に減少する
などにより、バッテリ７の電圧が異常上昇すれば各整流
素子１４ないし１９のＭＯＳＦＥＴ２１がＯＮされなく
なって異常状態を回避する。
【００１９】以上に説明したように、この発明の実施の
形態１の車両用発電機の整流装置によれば、ＭＯＳＦＥ
Ｔを三相ブリッジ接続した整流装置において、ＭＯＳＦ
ＥＴ２１上にチップオンチップにより制御手段２２を形
成し、一つの整流素子を構成するようにしたので、従来
構成のように別体の整流制御装置を必要とせず、構成が
共通である整流素子１４ないし１９を整流スタックとし
て車両用発電機１に搭載することにより、整流制御機能
を有する整流装置を限定されたスペース内に収納するこ
とが可能になり、車両用発電機の小型化が可能になると
共に、バッテリ過充電時における出力制御が可能になる
ものである。
形態１の車両用発電機の整流装置によれば、ＭＯＳＦＥ
Ｔを三相ブリッジ接続した整流装置において、ＭＯＳＦ
ＥＴ２１上にチップオンチップにより制御手段２２を形
成し、一つの整流素子を構成するようにしたので、従来
構成のように別体の整流制御装置を必要とせず、構成が
共通である整流素子１４ないし１９を整流スタックとし
て車両用発電機１に搭載することにより、整流制御機能
を有する整流装置を限定されたスペース内に収納するこ
とが可能になり、車両用発電機の小型化が可能になると
共に、バッテリ過充電時における出力制御が可能になる
ものである。
【００２０】実施の形態２．図４は、この発明の実施の
形態２による車両用発電機の整流装置の構成を示すブロ
ック図、図５は、整流装置に使用するＭＯＳＦＥＴを含
む整流素子の構成を示すブロック図である。この実施の
形態における車両用発電機の整流装置には、各整流素子
１４ないし１９の制御手段２２に電源電圧生成手段３８
が設けられている。電源電圧生成手段３８はバッテリ７
（ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン端子）から電圧供給を受
け、昇圧手段２３や比較器３１ないし３３などに対する
基準電圧の供給を行うものであり、電源電圧生成手段３
８を有すること以外は実施の形態１と同じである。
形態２による車両用発電機の整流装置の構成を示すブロ
ック図、図５は、整流装置に使用するＭＯＳＦＥＴを含
む整流素子の構成を示すブロック図である。この実施の
形態における車両用発電機の整流装置には、各整流素子
１４ないし１９の制御手段２２に電源電圧生成手段３８
が設けられている。電源電圧生成手段３８はバッテリ７
（ＭＯＳＦＥＴ２１のドレイン端子）から電圧供給を受
け、昇圧手段２３や比較器３１ないし３３などに対する
基準電圧の供給を行うものであり、電源電圧生成手段３
８を有すること以外は実施の形態１と同じである。
【００２１】実施の形態１では電圧制御装置４に内蔵す
る電源電圧生成手段を利用することにより制御手段２２
の回路の単純化を図ったものであるが、そのために電圧
制御装置４と各整流素子１４ないし１９との間に電圧Ｖ
ｃｃを供給する配線を要するものであった。この実施の
形態は各整流素子１４ないし１９を自己完結型としたも
ので、外部から電源の供給を受けることなく動作を可能
としたものである。なお、実施の形態１による方法が良
いのか、実施の形態２による方法が良いのか、また、以
下に述べる実施の形態３による方法が良いのかは、車両
用発電機１の形態により変わるものである。
る電源電圧生成手段を利用することにより制御手段２２
の回路の単純化を図ったものであるが、そのために電圧
制御装置４と各整流素子１４ないし１９との間に電圧Ｖ
ｃｃを供給する配線を要するものであった。この実施の
形態は各整流素子１４ないし１９を自己完結型としたも
ので、外部から電源の供給を受けることなく動作を可能
としたものである。なお、実施の形態１による方法が良
いのか、実施の形態２による方法が良いのか、また、以
下に述べる実施の形態３による方法が良いのかは、車両
用発電機１の形態により変わるものである。
【００２２】実施の形態３．図６は、この発明の実施の
形態３による車両用発電機の整流装置の構成を示すブロ
ック図、図７は、整流装置に使用するＭＯＳＦＥＴを含
む整流素子の構成を示すブロック図である。この実施の
形態における車両用発電機の整流装置は、ＭＯＳＦＥＴ
２１のゲート駆動電圧に相当する電圧を電圧制御装置４
など外部から供給を受け、制御手段２２から電源電圧生
成手段や昇圧回路を排除したものであり、比較器３１な
いし３３などに与えられる電圧は、ゲート駆動電圧に相
当する電圧を使用するか、または、ゲート駆動電圧に相
当する電圧を分圧して使用するようにしたものである。
形態３による車両用発電機の整流装置の構成を示すブロ
ック図、図７は、整流装置に使用するＭＯＳＦＥＴを含
む整流素子の構成を示すブロック図である。この実施の
形態における車両用発電機の整流装置は、ＭＯＳＦＥＴ
２１のゲート駆動電圧に相当する電圧を電圧制御装置４
など外部から供給を受け、制御手段２２から電源電圧生
成手段や昇圧回路を排除したものであり、比較器３１な
いし３３などに与えられる電圧は、ゲート駆動電圧に相
当する電圧を使用するか、または、ゲート駆動電圧に相
当する電圧を分圧して使用するようにしたものである。
【００２３】このように構成することにより、制御手段
２２には電源電圧生成手段や昇圧回路を設けることな
く、制御手段２２を単純化することができるものであ
り、上記したように車両用発電機１の形態によっては有
利な構成とすることができるものである。
２２には電源電圧生成手段や昇圧回路を設けることな
く、制御手段２２を単純化することができるものであ
り、上記したように車両用発電機１の形態によっては有
利な構成とすることができるものである。
【００２４】
【発明の効果】以上に説明したように、この発明の車両
用発電機の整流装置において、請求項１に記載の発明に
よれば、電機子コイルを有する車両用発電機と、電機子
コイルの交流出力を整流する整流装置と、整流装置の整
流素子を構成するＭＯＳＦＥＴと、ＭＯＳＦＥＴをＯＮ
／ＯＦＦ制御して整流を行わせる制御手段とを備え、制
御手段がＭＯＳＦＥＴを形成する半導体チップ上にＭＯ
ＳＦＥＴとは一体に形成されるようにしたので、従来構
成のように整流制御装置を別体に設ける必要がなく、構
成が共通である整流素子を整流スタックとして車両用発
電機に搭載することにより、整流制御機能を有する整流
装置を限定されたスペース内に収納することが可能にな
り、車両用発電機の小型化が可能になるものである。
用発電機の整流装置において、請求項１に記載の発明に
よれば、電機子コイルを有する車両用発電機と、電機子
コイルの交流出力を整流する整流装置と、整流装置の整
流素子を構成するＭＯＳＦＥＴと、ＭＯＳＦＥＴをＯＮ
／ＯＦＦ制御して整流を行わせる制御手段とを備え、制
御手段がＭＯＳＦＥＴを形成する半導体チップ上にＭＯ
ＳＦＥＴとは一体に形成されるようにしたので、従来構
成のように整流制御装置を別体に設ける必要がなく、構
成が共通である整流素子を整流スタックとして車両用発
電機に搭載することにより、整流制御機能を有する整流
装置を限定されたスペース内に収納することが可能にな
り、車両用発電機の小型化が可能になるものである。
【００２５】また、請求項２に記載の発明によれば、Ｍ
ＯＳＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段をＭＯＳＦ
ＥＴにチップオンチップにより一体形成したので、制御
機能を内蔵する整流素子が小型になり、搭載する車両用
発電機を、より小型化することが可能になるものであ
る。
ＯＳＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦ制御する制御手段をＭＯＳＦ
ＥＴにチップオンチップにより一体形成したので、制御
機能を内蔵する整流素子が小型になり、搭載する車両用
発電機を、より小型化することが可能になるものであ
る。
【００２６】さらに、請求項３に記載の発明によれば、
制御手段は、ＭＯＳＦＥＴのソース側電圧とドレイン側
電圧とを比較する比較器と、この比較器の出力を受けて
ＭＯＳＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦ制御するゲートドライバ
と、ゲートドライバにＭＯＳＦＥＴのソース側電圧より
高い値のゲート電圧を与える昇圧手段とを有しており、
ＭＯＳＦＥＴのソース側電圧がドレイン側電圧より高く
なったとき、ゲートドライバがＭＯＳＦＥＴをＯＮする
ようにしたので、同一構成の整流素子を組み合わせるこ
とにより、容易に制御機能付きの三相ブリッジ構成な
ど、各種の整流回路を構成することができるものであ
る。
制御手段は、ＭＯＳＦＥＴのソース側電圧とドレイン側
電圧とを比較する比較器と、この比較器の出力を受けて
ＭＯＳＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦ制御するゲートドライバ
と、ゲートドライバにＭＯＳＦＥＴのソース側電圧より
高い値のゲート電圧を与える昇圧手段とを有しており、
ＭＯＳＦＥＴのソース側電圧がドレイン側電圧より高く
なったとき、ゲートドライバがＭＯＳＦＥＴをＯＮする
ようにしたので、同一構成の整流素子を組み合わせるこ
とにより、容易に制御機能付きの三相ブリッジ構成な
ど、各種の整流回路を構成することができるものであ
る。
【００２７】さらにまた、請求項４に記載の発明によれ
ば、制御手段は、ドレイン側電圧と基準電圧とを比較す
る第二の比較器を有しており、ドレイン側電圧が所定値
を超えたとき、ゲートドライバがＭＯＳＦＥＴをＯＦＦ
するようにしたので、バッテリの充電回路に使用すると
き、バッテリの過充電などにより異常電圧が検知された
ときには出力を停止し、過電圧による二次障害を未然に
防止することができるものである。
ば、制御手段は、ドレイン側電圧と基準電圧とを比較す
る第二の比較器を有しており、ドレイン側電圧が所定値
を超えたとき、ゲートドライバがＭＯＳＦＥＴをＯＦＦ
するようにしたので、バッテリの充電回路に使用すると
き、バッテリの過充電などにより異常電圧が検知された
ときには出力を停止し、過電圧による二次障害を未然に
防止することができるものである。
【００２８】また、請求項５に記載の発明によれば、車
両用発電機に出力電圧を制御する電圧制御装置を有して
おり、ＭＯＳＦＥＴを制御する制御手段を動作させる電
源が電圧制御装置から供給されるようにしたので、制御
手段の内部に電源回路を構築する必要がなく、制御手段
を小型化することができるものである。さらに、請求項
６に記載の発明によれば、電圧制御装置を含む制御手段
の外部から電源電圧が供給され、この電源電圧が、ＭＯ
ＳＦＥＴのゲート電圧に相当する値を有するようにした
ので、制御手段の内部から昇圧手段を排除することがで
き、制御手段をより小型化することができるものであ
る。
両用発電機に出力電圧を制御する電圧制御装置を有して
おり、ＭＯＳＦＥＴを制御する制御手段を動作させる電
源が電圧制御装置から供給されるようにしたので、制御
手段の内部に電源回路を構築する必要がなく、制御手段
を小型化することができるものである。さらに、請求項
６に記載の発明によれば、電圧制御装置を含む制御手段
の外部から電源電圧が供給され、この電源電圧が、ＭＯ
ＳＦＥＴのゲート電圧に相当する値を有するようにした
ので、制御手段の内部から昇圧手段を排除することがで
き、制御手段をより小型化することができるものであ
る。
【図１】 この発明の実施の形態１による車両用発電機
の整流装置のブロック図である。
の整流装置のブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による車両用発電機
の整流装置の整流素子の構成を示すブロック図である。
の整流装置の整流素子の構成を示すブロック図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による車両用発電機
の整流装置の整流素子の斜視図である。
の整流装置の整流素子の斜視図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による車両用発電機
の整流装置のブロック図である。
の整流装置のブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による車両用発電機
の整流装置の整流素子の構成を示すブロック図である。
の整流装置の整流素子の構成を示すブロック図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による車両用発電機
の整流装置のブロック図である。
の整流装置のブロック図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による車両用発電機
の整流装置の整流素子の構成を示すブロック図である。
の整流装置の整流素子の構成を示すブロック図である。
【図８】 従来の車両用発電機の整流装置を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
１ 車両用発電機、２ 電機子コイル、３ 界磁コイ
ル、４ 電圧制御装置、６ 整流装置、７ バッテリ、
１４〜１９ 整流素子、２１ ＭＯＳＦＥＴ、２２ 制
御手段、２３ 昇圧手段、２４ ゲートドライバ、２
５、２６ サージ電圧バイパス手段、２７〜３０ 分圧
手段、３１〜３３ 比較器、３４ ＡＮＤ回路、３５
半導体チップ、３６ 絶縁樹脂、３７ ヒートシンク、
３８ 電源電圧生成手段。
ル、４ 電圧制御装置、６ 整流装置、７ バッテリ、
１４〜１９ 整流素子、２１ ＭＯＳＦＥＴ、２２ 制
御手段、２３ 昇圧手段、２４ ゲートドライバ、２
５、２６ サージ電圧バイパス手段、２７〜３０ 分圧
手段、３１〜３３ 比較器、３４ ＡＮＤ回路、３５
半導体チップ、３６ 絶縁樹脂、３７ ヒートシンク、
３８ 電源電圧生成手段。
Claims (6)
- 【請求項１】 電機子コイルを有する車両用発電機、前
記電機子コイルの交流出力を整流する整流装置、前記整
流装置の整流素子を構成するＭＯＳＦＥＴ、前記ＭＯＳ
ＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦ制御して整流作用を行わせる制御
手段を備え、前記制御手段が前記ＭＯＳＦＥＴを形成す
る半導体チップ上に前記ＭＯＳＦＥＴとは一体に形成さ
れたことを特徴とする車両用発電機の整流装置。 - 【請求項２】 前記制御手段が前記ＭＯＳＦＥＴにチッ
プオンチップにより一体形成されたことを特徴とする請
求項１に記載の車両用発電機の整流装置。 - 【請求項３】 前記制御手段は、前記ＭＯＳＦＥＴのソ
ース側電圧とドレイン側電圧とを比較する比較器と、前
記比較器の出力を受けて前記ＭＯＳＦＥＴをＯＮ／ＯＦ
Ｆ制御するゲートドライバと、前記ゲートドライバに前
記ＭＯＳＦＥＴのソース側電圧より高い値のゲート電圧
を与える昇圧手段とを有しており、前記ＭＯＳＦＥＴの
ソース側電圧がドレイン側電圧より高くなったとき、前
記ゲートドライバが前記ＭＯＳＦＥＴをＯＮすることを
特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用発電
機の整流装置。 - 【請求項４】 前記制御手段は、前記ドレイン側電圧と
基準電圧とを比較する第二の比較器を有しており、前記
ドレイン側電圧が所定値を超えたとき、前記ゲートドラ
イバが前記ＭＯＳＦＥＴをＯＦＦすることを特徴とする
請求項３に記載の車両用発電機の整流装置。 - 【請求項５】 前記車両用発電機に出力電圧を制御する
電圧制御装置を有しており、前記制御手段を動作させる
電源が前記電圧制御装置から供給されることを特徴とす
る請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用発
電機の整流装置。 - 【請求項６】 前記電圧制御装置を含む前記制御手段の
外部から電源電圧が供給され、前記電源電圧が、前記Ｍ
ＯＳＦＥＴの前記ゲート電圧に相当する値を有すること
を特徴とする請求項５に記載の車両用発電機の整流装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001213203A JP2003033038A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | 車両用発電機の整流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001213203A JP2003033038A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | 車両用発電機の整流装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003033038A true JP2003033038A (ja) | 2003-01-31 |
Family
ID=19048227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001213203A Pending JP2003033038A (ja) | 2001-07-13 | 2001-07-13 | 車両用発電機の整流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003033038A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008538692A (ja) * | 2005-07-06 | 2008-10-30 | 松下電器産業株式会社 | ブラシレスｄｃモータおよびそれを搭載した電気機器 |
| WO2015087997A1 (ja) | 2013-12-12 | 2015-06-18 | 株式会社日立パワーデバイス | 半導体装置、並びにそれを用いたオルタネータ及び電力変換装置 |
| KR20160127441A (ko) * | 2015-04-27 | 2016-11-04 | 이래오토모티브시스템 주식회사 | Ｍｏｓｆｅｔ을 이용한 정류 장치 |
| US9831145B2 (en) | 2014-09-11 | 2017-11-28 | Hitachi Power Semiconductor Device, Ltd. | Semiconductor device, and alternator and power converter using the semiconductor device |
| CN108631611A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-10-09 | 深圳市天毅科技有限公司 | 一种全桥式芯片和电路 |
-
2001
- 2001-07-13 JP JP2001213203A patent/JP2003033038A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008538692A (ja) * | 2005-07-06 | 2008-10-30 | 松下電器産業株式会社 | ブラシレスｄｃモータおよびそれを搭載した電気機器 |
| JP4682985B2 (ja) * | 2005-07-06 | 2011-05-11 | パナソニック株式会社 | ブラシレスｄｃモータおよびそれを搭載した電気機器 |
| WO2015087997A1 (ja) | 2013-12-12 | 2015-06-18 | 株式会社日立パワーデバイス | 半導体装置、並びにそれを用いたオルタネータ及び電力変換装置 |
| JP2015116053A (ja) * | 2013-12-12 | 2015-06-22 | 株式会社日立製作所 | 半導体装置、並びにそれを用いたオルタネータ及び電力変換装置 |
| CN105814785A (zh) * | 2013-12-12 | 2016-07-27 | 株式会社日立功率半导体 | 半导体装置、以及使用该半导体装置的交流发电机和电力变换装置 |
| US10319849B2 (en) | 2013-12-12 | 2019-06-11 | Hitachi Power Semiconductor Device, Ltd. | Semiconductor device, and alternator and power conversion device which use same |
| US9831145B2 (en) | 2014-09-11 | 2017-11-28 | Hitachi Power Semiconductor Device, Ltd. | Semiconductor device, and alternator and power converter using the semiconductor device |
| DE112015003757B4 (de) | 2014-09-11 | 2024-07-04 | Hitachi Power Semiconductor Device, Ltd. | Halbleitervorrichtung sowie Generator und Stromrichtvorrichtung, welche die Halbleitervorrichtung verwenden |
| KR20160127441A (ko) * | 2015-04-27 | 2016-11-04 | 이래오토모티브시스템 주식회사 | Ｍｏｓｆｅｔ을 이용한 정류 장치 |
| CN108631611A (zh) * | 2018-05-28 | 2018-10-09 | 深圳市天毅科技有限公司 | 一种全桥式芯片和电路 |
| CN108631611B (zh) * | 2018-05-28 | 2019-12-20 | 深圳市天毅科技有限公司 | 一种全桥式芯片和电路 |
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