JP2011067031A - 車両用電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】整流回路にサージ電圧を発生させることなく、３相のコイルを備えた発電機が発生する交流電圧に対して、オープン制御を行う車両用電源装置を提供する。
【解決手段】
本発明における車両用電源装置は、車両用発電機に接続され、車両用発電機が発生する３相の交流電圧を整流し、車両用バッテリを充電する車両用電源装置において、車両用電源装置は、スイッチング素子駆動電圧発生回路と車両用発電機と車両用バッテリとに接続された整流回路と、スイッチング素子駆動電圧発生回路と整流回路とに接続された制御手段とを有しており、制御手段は、ロータの回転位置を基準として、整流回路を制御し、車両用バッテリを充電する。すなわち、整流回路は、回転位置信号を基準として制御され、車両用電源装置は、整流回路にサージ電圧を発生させることなく、３相のコイルを備えた発電機が発生する交流電圧に対して、オープン制御を行う。
【選択図】図１

Description

この発明は、二輪車などの車両用発電機に用いられる車両用電源装置に関するものである。

一般に、２輪車用エンジン等に用いられる発電機は、３相のコイルを備え、３相のコイルが発生する交流電圧は、制御システムによって直流電圧に変換される。制御システムは、発電機の出力である交流電圧を整流し、直流電圧にする整流ブリッジと、整流された直流電圧の電圧を監視する出力電圧監視回路と、監視の結果などに応じて制御するための処理を司るＣＰＵと、出力電圧に基づいて整流ブリッジの一方向スイッチング素子を制御するゲート回路とを有している。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１５７４９７

しかしながら、上述した発電機が発生する交流電圧に対して、オープン制御を行うと、整流回路（整流ブリッジ）には、サージ電圧が発生する。整流回路は、一方向スイッチング素子を有しているため、発生したサージ電圧によって、一方向スイッチング素子は、破壊される恐れがあった。

そこで、本発明は、整流回路にサージ電圧を発生させることなく、３相のコイルを備えた発電機が発生する交流電圧に対して、オープン制御を行う車両用電源装置を提供することにある。

請求項１に記載された発明は、車両用発電機に接続され、車両用発電機が発生する３相の交流電圧を整流し、車両用バッテリを充電する車両用電源装置において、車両用電源装置は、スイッチング素子駆動電圧発生回路と車両用発電機と車両用バッテリ及び負荷とに接続された整流回路と、スイッチング素子駆動電圧発生回路と整流回路とに接続された制御手段とを有しており、制御手段は、ロータの回転位置を基準として、整流回路を制御し、車両用バッテリを充電することを特徴とする車両用電源装置である。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された車両用電源装置において、制御手段は、整流回路をオン状態にする第１のスイッチ回路と、整流回路をオフ状態にする第２のスイッチ回路と、第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路とに接続された制御回路とを有しており、制御回路は、ロータの回転位置を検出し、回転位置信号を発生する回転位置検出手段に接続されていることを特徴とする車両用電源装置である。

請求項３に記載された発明は、請求項２に記載された車両用電源装置において、制御回路は、回転位置検出手段によって発生した回転位置信号を基に、第１のスイッチ回路と第２のスイッチ回路とを制御し、整流回路をオン状態、あるいはオフ状態とし、バッテリを充電することを特徴とする車両用電源装置である。

請求項４に記載された発明は、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された車両
用電源装置において、整流回路は、第１、第２、第３の一方向スイッチング素子を有しており、第１、第２、第３の一方向スイッチング素子は、車両用発電機に接続される第１の端子と、バッテリに接続される第２の端子と、制御手段に接続される第３の端子とを有することを特徴とする車両用電源装置である。

請求項５に記載された発明は、請求項３または請求項４に記載された車両用電源装置において、制御回路は、回転位置検出手段によって発生した回転位置信号を基準として、予め定められた第１の時間遅延して、第１のスイッチ回路に第１の制御信号を送信すると共に、回転位置検出手段によって発生した回転位置信号を基準とし、予め定められた第２の時間遅延して、第２のスイッチ回路に第２の制御信号を送信し、第１のスイッチ回路は、第１の制御信号に基づいて、第１、第２、第３の一方向スイッチング素子の第３の端子に、スイッチング素子駆動電圧発生回路が発生する一方向スイッチング素子駆動電圧を供給し、第２のスイッチ回路は、第２の制御信号に基づいて、第１、第２、第３の一方向スイッチング素子の第３の端子に蓄積された電荷を放電することを特徴とすることを特徴とする車両用電源装置である。

請求項６に記載された発明は、請求項５に記載された車両用電源装置において、制御回路は、車両用バッテリの電圧値を検出する電圧検出手段に接続され、車両用バッテリの電圧値と、予め定められた目標電圧値とを比較し、第１の時間を予め定められた割合で増減させることを特徴とする車両用電源装置である。

本発明における車両用電源装置において、整流回路は、回転位置信号を基準として制御される。したがって、本発明の車両用電源装置は、整流回路にサージ電圧を発生させることなく、３相のコイルを備えた発電機が発生する交流電圧に対して、オープン制御を行う。

本発明による車両用電源装置１のブロック図である。 スイッチング素子駆動電圧発生回路４のブロック図である。 スイッチ手段８のブロック図である。 交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗと、トリガー信号Ｓ１との関係を示す図である。 交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗと、オン信号Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎとの関係を示す図である。 交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗと、オフ信号Ｕｆ、Ｖｆ、Ｗｆとの関係を示す図である。 交流電圧Ｕと、ＩＧＢＴ４０ｕの状態との関係を示す図である。 交流電圧Ｖと、ＩＧＢＴ４０ｖの状態との関係を示す図である。 交流電圧Ｗと、ＩＧＢＴ４０ｗの状態との関係を示す図である。

図１は、本発明による車両用電源装置１のブロック図であって、図２は、スイッチング素子駆動電圧発生回路４のブロック図であって、図３は、スイッチ手段８のブロック図である。図４は、交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗと、トリガー信号Ｓ１との関係を示す図である。図５は、交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗと、オン信号Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎとの関係を示す図である。図６は、交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗと、オフ信号Ｕｆ、Ｖｆ、Ｗｆとの関係を示す図である。図７は、交流電圧Ｕと、ＩＧＢＴ４０ｕの状態との関係を示す図である。図８は、交流電圧Ｖと、ＩＧＢＴ４０ｖの状態との関係を示す図である。図９は、交流電圧Ｗと、ＩＧＢＴ４０ｗの状態との関係を示す図である。

図１に示されるように、車両用電源装置１は、３相のコイル３０ｕ、３０ｖ、３０ｗを有するステータ（不図示）とステータを周回するロータ２２とを備えた車両用発電機２に接続されており、車両用発電機２が発生する交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗを整流し、車両用バッテリ３を充電する。なお、車両用電源装置１は、コイル３０ｕ、３０ｖ、３０ｗに接続されたスイッチング素子駆動電圧発生回路４と、スイッチング素子駆動電圧発生回路４と車両用発電機２と車両用バッテリ３とに接続された整流回路６と、スイッチング素子駆動電圧発生回路４と整流回路６とに接続された制御手段５とを有している。制御手段５は、さらに、車両用バッテリ３に接続され、車両用バッテリ３の電圧値を比較する電圧検出回路１２を有している。

図２に示されるように、スイッチング素子駆動電圧発生回路４は、スイッチング素子駆動電圧を発生する倍電圧ダイオードブリッジ回路であって、図１に示されるように、コイル３０ｕ、３０ｖ、３０ｗに接続されたコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３と、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３に接続されたダイオードＤｕ２、Ｄｖ２、Ｄｗ２と、ダイオードＤｕ２、Ｄｖ２、Ｄｗ２に、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を介して接続されたコンデンサＣ４と、コンデンサＣ４に接続されたダイオードＤｕ３、Ｄｖ３、Ｄｗ３と、ダイオードＤｕ３、Ｄｖ３、Ｄｗ３とコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３とに接続された抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６とを有している。なお、ダイオードＤｕ２、Ｄｖ２、Ｄｗ２のアノードは、各々、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３に接続され、ダイオードＤｕ２、Ｄｖ２、Ｄｗ２のカソードは、コンデンサＣ４に接続されている。また、ダイオードＤｕ３、Ｄｖ３、Ｄｗ３のアノードは、コンデンサＣ４に接続され、ダイオードＤｕ３、Ｄｖ３、Ｄｗ３のカソードは、各々、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６を介してコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３に接続されている。

したがって、コイル３０ｕに交流電圧Ｕが発生すると、スイッチング素子駆動電圧発生回路４は、コンデンサＣ１、ダイオードＤｕ２、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ４に電流を流す。そして、ダイオードＤｖ３、抵抗Ｒ５、コンデンサＣ２、または、ダイオードＤｗ３、抵抗Ｒ６、コンデンサＣ３に電流が流れる。同様にして、コイル３０ｖ、３０ｗに交流電圧Ｖ、Ｗが発生すると、コンデンサＣ４は、充電される。なお、コンデンサＣ４には、ツェナダイオードＺＤ１が接続されているため、コンデンサＣ４に発生した電圧Ｖｒは、ツェナダイオードＺＤ１によって定電圧化され、接続端子Ｔｎ４、スイッチ手段８を介して、整流回路６に供給される。

整流回路６は、スイッチ手段８に接続されると共に、車両用発電機２のコイル３０ｕ、３０ｖ、３０ｗに接続されており、車両用発電機２のコイル３０ｕ、３０ｖ、３０ｗに生じた交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗを、直流電圧に変換する。整流回路６は、一方向スイッチング素子を有しており、一方向スイッチング素子は、電流を予め定められた一の方向に向かって流す。なお、本実施の形態において、一方向スイッチング素子は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌaｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）４０ｕ、４０ｖ、４０ｗであって、ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗは、エミッタフォロワモードで作動する絶縁ゲートバイポーラトランジスタである。そして、各ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗのコレクタ端子は、コイル３０ｕ、３０ｖ、３０ｗに接続され、各ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗのエミッタ端子は、車両用バッテリ３と負荷１４とに接続され、各ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗのゲート端子は、スイッチ手段８を介して、スイッチング素子駆動電圧発生回路４に接続される。

制御手段５は、スイッチング素子駆動電圧発生回路４と整流回路６とに接続されたスイッチ手段８と、スイッチ手段８に接続された制御回路１１とを有している。スイッチ手段８は、制御回路１１によって制御され、スイッチング素子駆動電圧発生回路４によって生じたスイッチング素子駆動電圧を整流回路６に供給し、あるいは、整流回路６に供給されたスイッチング素子駆動電圧を放電する。

図１、図３に示されるように、スイッチ手段８は、スイッチング素子駆動電圧発生回路４に接続されたドライバＤＲｕ、ＤＲｖ、ＤＲｗを有しており、各ドライバＤＲｕ、ＤＲｖ、ＤＲｗは、第１のスイッチ回路２０と、第２のスイッチ回路２１とを有している。さらに、各ドライバＤＲｕ、ＤＲｖ、ＤＲｗの第１のスイッチ回路２０は、各々、制御回路１１とＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗのゲート端子とに接続されており、第２のスイッチ回路２１も、制御回路１１とＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗのゲート端子とに接続されている。したがって、制御回路１１がオン信号Ｕｎ、Ｖｎ、Ｗｎを第１のスイッチ回路２０に送信すると、後に説明するように、第１のスイッチ回路２０は、ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗのゲート端子にスイッチング素子駆動電圧発生回路４が発生するスイッチング素子駆動電圧を供給するようになっている。そして、制御回路１１がオフ信号Ｕｆ、Ｖｆ、Ｗｆを第２のスイッチ回路２１に送信すると、ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗのゲート端子に蓄積されたスイッチング素子駆動電圧は、放電されるようになっている。

第１のスイッチ回路２０は、Ｐ型のトランジスタＴｒ１と、Ｎ型のトランジスタＴｒ３とを有している。トランジスタＴｒ１のエミッタ端子は、接続端子Ｔｎ７を介してスイッチング素子駆動電圧発生回路４に接続され、トランジスタＴｒ１のコレクタ端子は、接続端子Ｔｎ８を介して整流回路６に接続され、トランジスタＴｒ１のベース端子は、接続端子Ｔｎ１２を介して、トランジスタＴｒ３のコレクタ端子に接続される。また、トランジスタＴｒ３のコレクタ端子は、抵抗Ｒ９、接続端子Ｔｎ１２を介して、トランジスタＴｒ１のベース端子に接続され、トランジスタＴｒ３のエミッタ端子は、アースに接続され、トランジスタＴｒ３のベース端子は、抵抗Ｒ１０、接続端子Ｔｎ１０を介して、制御回路１１に接続される。

第２のスイッチ回路２１は、Ｐ型のトランジスタＴｒ２と、Ｎ型のトランジスタＴｒ４とを有している。トランジスタＴｒ２のエミッタ端子は、接続端子Ｔｎ８に接続され、トランジスタＴｒ２のコレクタ端子は、接続端子Ｔｎ６を介して、スイッチング素子駆動電圧発生回路４に接続され、トランジスタＴｒ２のベース端子は、接続端子Ｔｎ１３を介して、トランジスタＴｒ４のコレクタ端子に接続される。また、トランジスタＴｒ４のコレクタ端子は、抵抗Ｒ１２、接続端子Ｔｎ１３を介して、トランジスタＴｒ２のベース端子に接続され、トランジスタＴｒ４のエミッタ端子は、アースに接続され、トランジスタＴｒ４のベース端子は、抵抗Ｒ１３、接続端子Ｔｎ１１を介して、制御回路１１に接続される。

また、制御回路１１には、回転位置検出手段２４が接続されており、回転位置検出段２４は、ロータ２２の外周面に対向して配置された検出センサ９と、検出センサ９に接続されたトリガー信号発生装置１０とを有している。なお、ロータ２２の外周面には、トリガーピース１３が形成されている。そのため、ロータ２２が回転すると、検出センサ９は、トリガーピース１３を検出し、トリガー信号発生装置１０は、制御回路１１に回転位置信号であるトリガー信号Ｓ１を送信する。そして、制御回路１１は、トリガー信号Ｓ１に基づいて、交流電圧Ｕの波形を推定する。制御回路１１は、推定された交流電圧Ｕに基づいて、スイッチ手段８を制御する。

図４から図７に示されるように、ロータ２２は、ステータの周りを回転し始めると、時刻Ｔｕ１において、トリガーピース１３は、検出センサ９の検出領域を横切る。トリガーピース１３が検出センサ９の検出領域を横切ると、トリガー信号発生装置１０は、制御回路１１に、トリガー信号Ｓ１を送信する。

そして、図４に示されるように、制御回路１１は、時刻Ｔｕ１から時刻Ｔｕ３までの時間ΔＴ１に基づいて、交流電圧Ｕの波形の周期ΔＴ１を推定し、時刻Ｔｕ１から時刻Ｔｕ
３の間における交流電圧Ｕの波形を推定する。同様にして、制御回路１１は、交流電圧Ｕの波形の周期ΔＴｎ（ｎは変数）を推定し、各時刻における交流電圧Ｕの波形を推定する。なお、コイル３０ｖに発生する交流電圧Ｖの波形は、交流電圧Ｕの波形から１２０°遅れており、コイル３０ｗに発生する交流電圧Ｗの波形は、交流電圧Ｖの波形から１２０°遅れている。

そして、図５に示されるように、制御回路１１は、周期ΔＴ１と車両用バッテリ３の電圧値とに基づいて遅延時間（第１の時間）ΔＴｕ１を算出し、時刻Ｔｕ３から遅延時間ΔＴｕ１遅れさせて、オン信号Ｕｎ１をドライバＤＲｕに送信する。そして、制御回路１１は、オン信号Ｕｎ１を送信してから１２０°遅れて、オン信号Ｖｎ１をドライバＤＲｖに送信し、オン信号Ｖｎ１を送信してから１２０°遅れて、オン信号Ｗｎ１をドライバＤＲｗに送信する。

オン信号Ｕｎ１、オン信号Ｖｎ１、オン信号Ｗｎ１がドライバＤＲｕ、ドライバＤＲｖ、ドライバＤＲｗに供給されると、図３に示されたトランジスタＴｒ３、トランジスタＴｒ１がオン状態になり、スイッチング素子駆動電圧発生回路４が発生するスイッチング素子駆動電圧が順次ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗのゲート端子に供給され、ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗは順次オン状態になる。そして、ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗがオン状態の期間、交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗによって車両用バッテリ３が充電される。充電された車両用バッテリ３の電圧値は、電圧検出回路１２によって、所定の電圧値と比較される。電圧検出回路１２は、交流電圧Ｕによって充電された車両用バッテリ３の電圧値が、予め定められた目標電圧値を超えているとき、レベル「１」の状態の比較出力信号を発生し、交流電圧Ｕによって充電された車両用バッテリ３の電圧値が、所定の電圧値以下のとき、レベル「０」の状態の比較出力信号を発生する。また、電圧検出回路１２は、交流電圧Ｖ、Ｗによって充電された車両用バッテリ３の電圧値についても、同様に判断する。

そして、表１のケース１に示されるように、電圧検出回路１２が発生する比較出力信号のレベルのいずれもが、レベル「１」の状態であると、制御回路１１は、車両用バッテリ
３の電圧値が、所定の電圧値を超えていると判断する。そして、ケース８に示される様に、電圧検出回路１２が発生する比較出力信号のレベルのいずれもが、レベル「０」の状態であると、制御回路１１は、車両用バッテリ３の電圧値が、所定の電圧値以下であると判断する。なお、ケース２からケース７に示されるように、交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗのうち、いずれかの交流電圧Ｕ、Ｖ、Ｗによって充電された車両用バッテリ３の電圧値が、レベル「０」の状態であると電圧検出回路１２において判断されると、制御回路１１は、車両用バッテリ３の電圧値が、所定の電圧値であると判断する。

そして、例えば、時刻Ｔｕ３において、制御回路１１は、車両用バッテリ３の電圧値が、所定の電圧値に満たないと判断すると、遅延時間ΔＴｕ１を、周期ΔＴの５パーセントの割合だけ短くする。反対に、制御回路１１は、車両用バッテリ３の電圧値が、所定の電圧値を超えていると判断すると、遅延時間ΔＴｕ１を周期ΔＴの５パーセントの割合だけ長くする。なお、制御回路１１は、車両用バッテリ３の電圧値が、所定の電圧値であると判断した場合には、遅延時間ΔＴｕ１を変化させない。すなわち、時刻Ｔｕ５において、制御回路１１は、車両用バッテリ３の電圧値に応じて、遅延時間ΔＴｕ２を、遅延時間ΔＴｕ１から周期ΔＴの５パーセントの割合だけ増大、または短縮し、変化させる。同様にして、時刻Ｔｕ７、時刻Ｔｕ９において、制御回路１１は、遅延時間ΔＴｕ３、ΔＴｕ４を、遅延時間ΔＴｕ２、ΔＴｕ３から周期ΔＴの５パーセントの割合だけ変化させる。

さらに詳述すると、時刻Ｔｕ３から時間ΔＴｕ１遅れて、ドライバＤＲｕには、接続端子Ｔｎ１０、抵抗Ｒ１０を介して、オン信号Ｕｎ１が送信され、トランジスタＴｒ３はオン状態となり、トランジスタＴｒ１もオン状態となる。ドライバＤＲｕの端子Ｔn７には、スイッチング素子駆動電圧発生回路４が接続されているため、スイッチング素子駆動電圧発生回路４によって発生したスイッチング素子駆動電圧は、接続端子Ｔｎ７、トランジスタＴｒ１、接続端子Ｔｎ８を介して、ＩＧＢＴ４０ｕのゲート端子に供給される。すなわち、トランジスタＴｒ１がオン状態となり、トランジスタＴｒ１には電流が流れる。接続端子Ｔｎ８を介してＩＧＢＴ４０ｕのゲート端子にスイッチング素子駆動電圧が供給されると、ＩＧＢＴ４０ｕのゲート端子にスイッチング素子駆動電圧が蓄積され、ＩＧＢＴ４０ｕはオン状態となる。ＩＧＢＴ４０ｕのゲート端子に蓄積されたスイッチング素子駆動電圧は、トランジスタＴｒ１がオフ状態になった後においても維持されるので、オン信号Ｕｎ１が送信されなくなった後においても、ＩＧＢＴ４０ｕはオン状態に維持される。その結果、コイル３０ｕから、ＩＧＢＴ４０ｕのコレクタ端子、エミッタ端子を介して、車両用バッテリ３に向かって電流が流れる。

そして、車両用バッテリ３は、交流電圧Ｕによって充電される。すなわち、時刻Ｔｕ３から時間ΔＴｕ１遅れて、ＩＧＢＴ４０ｕはオン状態になり、交流電圧Ｕに基づいて、車両用バッテリ３の充電が開始され、ＩＧＢＴ４０ｕのコレクタ端子に車両用バッテリ３の電圧よりも高い交流電圧Ｕが供給されている期間、ＩＧＢＴ４０ｕには電流が流れ、車両用バッテリ３は充電される。そして、ＩＧＢＴ４０ｕのコレクタ端子に供給された交流電圧Ｕの交流電圧が車両用バッテリ３の電圧よりも低下すると、ＩＧＢＴ４０ｕのコレクタ端子の電圧が低下するため、ＩＧＢＴ４０ｕにはコレクタ電流が流れなくなり、車両用バッテリ３の充電は中断される。なお、このとき、ＩＧＢＴ４０ｕのゲート端子には、スイッチング素子駆動電圧が蓄積されたままであるので、ＩＧＢＴ４０ｕはオン状態を継続するが、ＩＧＢＴ４０ｕのコレクタ端子の電圧が低下するため、ＩＧＢＴ４０ｕにはコレクタ電流が流れなくなる。

なお、制御回路１１は、オン信号Ｕｎ１をドライバＤＲｕに送信してから１２０°遅れて、オン信号Ｖｎ１をドライバＤＲｖに送信し、オン信号Ｖｎ１をドライバＤＲｖに送信してから１２０°遅れて、オン信号Ｗｎ１をドライバＤＲｗに送信する。ＩＧＢＴ４０ｖは、ＩＧＢＴ４０ｕがオン状態になってから１２０°遅れてオン状態になり、ＩＧＢＴ４
０ｗは、ＩＧＢＴ４０ｖがオン状態になってから１２０°遅れてオン状態になる。すなわち、車両用バッテリ３は、交流電圧Ｕに基づく充電が開始されてから１２０°遅れて、交流電圧Ｖに基づく充電が開始される。同様にして、車両用バッテリ３は、交流電圧Ｖに基づく車両用バッテリ３の充電が開始されてから１２０°遅れて、交流電圧Ｗに基づく充電が開始される。

交流電圧Ｕによって車両用バッテリ３を充電する電流は、ダイオードＤｖ又はダイオードＤｗを介して、コイル３０ｖからコイル３０ｕ、コイル３０ｗからコイル３０ｕに流れる。なお、コイル３０ｖとコイル３０ｕとの間の電圧が、コイル３０ｗとコイル３０ｕとの間の電圧よりも高いと、ダイオードＤｖを通って、コイル３０ｖからコイル３０ｕに向かって、電流が流れる。反対に、コイル３０ｗとコイル３０ｕとの間の電圧が、コイル３０ｖとコイル３０ｕとの間の電圧よりも高いと、ダイオードＤｗを通って、コイル３０ｗからコイル３０ｕに電流が流れる。なお、交流電圧Ｖ、Ｗによって、車両用バッテリ３が充電された場合も、同様にして、電流が流れる。

そして、図６に示されるように、時刻Ｔｕ３において、制御回路１１は、周期ΔＴ１に基づいて、遅延時間（第２の時間）ΔＴｕ１１を算出し、時刻Ｔｕ３から遅延時間ΔＴｕ１１遅れて、オフ信号Ｕｆ１をドライバＤＲｕに送信する。そして、制御回路１１は、オフ信号Ｕｆ１を送信してから１２０°遅れて、オフ信号Ｖｆ１をドライバＤＲｖに送信し、オフ信号Ｖｆ１を送信してから１２０°遅れて、オン信号Ｗｆ１をドライバＤＲｗに送信する。なお、オフ信号Ｕｆ１の遅延時間ΔＴｕ１１は、交流電圧Ｕの電圧値が、交流電圧Ｖ、Ｗの電圧値よりも低い期間に開始されればよく、オン信号Ｕｎ１が制御回路１１から送信される前に終了する。

制御回路１１が、オフ信号Ｕｆ１をドライバＤＲｕに送信すると、トランジスタＴｒ４は、オン状態になる。トランジスタＴｒ４がオン状態になると、抵抗Ｒ１２、接続端子Ｔｎ１３を介して、トランジスタＴｒ２のベース端子の電圧が低下し、トランジスタＴｒ２はオン状態となり、トランジスタＴｒ２に電流が流れる。そして、ＩＧＢＴ４０ｕのゲート端子に蓄積されたスイッチング素子駆動電圧は、接続端子Ｔｎ８、トランジスタＴｒ２、接続端子Ｔｎ６を介して、放電され、ＩＧＢＴ４０ｕはオフ状態となる。これによって、交流電圧Ｕに基づく車両用バッテリ３の充電は、禁止される。すなわち、時刻ΔＴｕ３から遅延時間ΔＴｕ１１遅れて、ＩＧＢＴ４０ｕはオフ状態になり、交流電圧Ｕに基づく車両用バッテリ３の充電が禁止される。

なお、制御回路１１は、オフ信号Ｕｆ１をドライバＤＲｕに送信してから１２０°遅れて、オフ信号Ｖｆ１をドライバＤＲｖに送信し、オフ信号Ｖｆ１をドライバＤＲｖに送信してから１２０°遅れて、オフ信号Ｗｆ１をドライバＤＲｗに送信する。そして、ＩＧＢＴ４０ｖは、ＩＧＢＴ４０ｕがオフ状態になってから１２０°遅れてオフ状態になり、ＩＧＢＴ４０ｗは、ＩＧＢＴ４０ｖがオフ状態になってから１２０°遅れてオフ状態になる。すなわち、車両用バッテリ３は、交流電圧Ｕに基づく車両用バッテリ３の充電が禁止されてから、１２０°遅れて、交流電圧Ｖに基づく車両用バッテリ３の充電が禁止される。同様にして、車両用バッテリ３は、交流電圧Ｖに基づく車両用バッテリ３の充電が禁止されてから１２０°遅れて、交流電圧Ｗに基づく車両用バッテリ３の充電が禁止される。

図７に示されるように、時刻Ｔｕ３において、交流電圧Ｕの波形はゼロクロスし、時刻Ｔｕ３から遅延時間ΔＴｕ１遅れて、ＩＧＢＴ４０ｕはオン状態になる。そして、時刻Ｔｕ３から遅延時間ΔＴｕ１１遅れて、ＩＧＢＴ４０ｕはオフ状態になり、時刻Ｔｕ５になると、交流電圧Ｕの波形は、ゼロクロスする。すなわち、ＩＧＢＴ４０ｕがオフ状態になった後に、交流電圧Ｕの波形は、ゼロクロスする。遅延時間ΔＴｕ１１のオフ信号Ｕｆ１は、交流電圧Ｕの電圧値が、交流電圧Ｖ、Ｗの電圧値よりも低い期間内に発生する。この
期間は、図１に示されるダイオードＤＵがオン状態であり、そのため、ＩＧＢＴ４０ｕにサージ電圧が発生することはなく、ＩＧＢＴ４０ｕがサージ電圧によって破損する恐れはない。なお、オフ信号Ｕｆ１は、オン信号Ｕｎ２が開始される時刻の前に制御回路１１からトランジスタＴｒ４に供給されなくなり、オン信号Ｕｎ２とオフ信号Ｕｆ１とが、同時刻に発生していることはない。オン信号Ｖｎ２とオフ信号Ｖｆ１、オン信号Ｗｎ２とオフ信号Ｗｆ１についても同様である。オフ信号Ｕｆ１、オフ信号Ｖｆ１、オフ信号Ｗｆ１が、ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗのゲート端子に供給されている期間では、ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗのゲート端子にノイズが供給されても、ＩＧＢＴ４０ｕ、４０ｖ、４０ｗがオン状態になることがないので、サージ電圧が生じることがない。

図８、図９に示されるように、交流電圧Ｖの波形は、ＩＧＢＴ４０ｖがオフ状態となった後にゼロクロスし、交流電圧Ｗの波形は、ＩＧＢＴ４０ｗがオフ状態になった後に、ゼロクロスする。そして、オフ信号Ｖｆ１は、交流電圧Ｖの電圧値が、交流電圧Ｗ、Ｕの電圧値よりも低い期間内に発生され、オフ信号Ｗｆ１は、交流電圧Ｗの電圧値が、交流電圧Ｕ、Ｖの電圧値よりも低い期間内に発生される。この期間は、図１に示されるダイオードＤｖ、Ｄｗがオン状態であり、そのため、ＩＧＢＴ４０ｖ、４０ｗにサージ電圧が発生することはなく、ＩＧＢＴ４０ｖ、４０ｗがサージ電圧によって破損する恐れはない。

なお、上述の実施形態では、電流を予め定められた一の方向に向かって流すスイッチング素子として、ＩＧＢＴを用いた場合について示した。しかしながら、本発明の一方向スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限られることはない。すなわち、一方向スイッチング素子は、電流を予め定められた一の方向に向かって流すことができれば良く、ＦＥＴや、ＭＯＳなどのトランジスタであっても、同様の効果を奏する。

また、上述の実施形態では、検出センサ９が、ロータ２２の外周面に形成された１個のトリガーピース１３を検出し、トリガー信号Ｓ１を制御回路１１に向かって送信することで、ロータ２２の回転位置を検出した場合について示した。しかしながら、検出センサ９が、ロータ２２の回転位置を検出し、制御回路１１に向かって、トリガー信号Ｓ１を送信できれば良く、ロータ２２の外周面に形成されるトリガーピース１３の個数は、これに限られることはない。また、エンコーダを用いた場合であっても、ロータ２２の回転角度を検出しても、同様の効果を奏する

１ 車両用電源装置
２ 車両用発電機
３ 車両用バッテリ
４ スイッチング素子駆動電圧発生回路
５ 制御手段
６ 整流回路
８ スイッチ手段
９ 検出センサ
１０ トリガー信号発生装置
１１ 制御回路
１２ 電圧検出回路
１３ トリガーピース
１４ 負荷
２０ 第１のスイッチ回路
２１ 第２のスイッチ回路
２２ ロータ
２４ 回転位置検出手段
３０ｕ、３０ｖ、３０ｗ コイル
４０ｕ、４０ｖ、４０ｗ ＩＧＢＴ

Claims (6)

1. 車両用発電機に接続され、前記車両用発電機が発生する３相の交流電圧を整流し、車両用バッテリを充電する車両用電源装置において、
   前記車両用電源装置は、スイッチング素子駆動電圧発生回路と車両用発電機と車両用バッテリ及び負荷とに接続された整流回路と、前記スイッチング素子駆動電圧発生回路と前記整流回路とに接続された制御手段とを有しており、前記制御手段は、前記ロータの回転位置を基準として、前記整流回路を制御し、前記車両用バッテリを充電することを特徴とする車両用電源装置。
2. 請求項１に記載された車両用電源装置において、
   前記制御手段は、前記整流回路をオン状態にする第１のスイッチ回路と、前記整流回路をオフ状態にする第２のスイッチ回路と、前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイッチ回路とに接続された制御回路とを有しており、前記制御回路は、前記ロータの回転位置を検出し、回転位置信号を発生する回転位置検出手段に接続されていることを特徴とする車両用電源装置。
3. 請求項２に記載された車両用電源装置において、
   前記制御回路は、前記回転位置検出手段によって発生した回転位置信号を基に、前記第１のスイッチ回路と前記第２のスイッチ回路とを制御し、前記整流回路をオン状態、あるいはオフ状態とし、前記バッテリを充電することを特徴とする車両用電源装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された車両用電源装置において、
   前記整流回路は、第１、第２、第３の一方向スイッチング素子を有しており、前記第１、第２、第３の一方向スイッチング素子は、前記車両用発電機に接続される第１の端子と、前記バッテリに接続される第２の端子と、前記制御手段に接続される第３の端子とを有することを特徴とする車両用電源装置。
5. 請求項３または請求項４に記載された車両用電源装置において、
   前記制御回路は、前記回転位置検出手段によって発生した回転位置信号を基準として、予め定められた第１の時間遅延して、前記第１のスイッチ回路に第１の制御信号を送信すると共に、前記回転位置検出手段によって発生した回転位置信号を基準とし、予め定められた第２の時間遅延して、前記第２のスイッチ回路に第２の制御信号を送信し、前記第１のスイッチ回路は、前記第１の制御信号に基づいて、前記第１、第２、第３の絶縁ゲートトランジスタの第３の端子に、前記スイッチング素子駆動電圧発生回路が発生するスイッチング素子駆動電圧を供給し、前記第２のスイッチ回路は、前記第２の制御信号に基づいて、前記第１、第２、第３の絶縁ゲートトランジスタの第３の端子に蓄積された電荷を放電することを特徴とすることを特徴とする車両用電源装置。
6. 請求項５に記載された車両用電源装置において、
   前記制御回路は、前記車両用バッテリの電圧値を検出する電圧検出手段に接続され、前記車両用バッテリの電圧値と、予め定められた目標電圧値とを比較し、前記第１の時間を予め定められた割合で増減させることを特徴とする車両用電源装置。
   

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