JP2013070564A - オルタネータおよびレクチファイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】レギュレータとレクチファイヤ間で専用のダイアグ通信線を設けることなく、レクチファイヤ異常時に発電を抑制できるようにしたオルタネータおよびレクチファイヤを提供する。
【解決手段】異常検出回路１３はレクチファイヤ６の異常を検出し、レクチファイヤ６は、異常検出回路１３により異常が検出された後にはレギュレータ３の出力端子３ａを通じてレギュレータ３に異常検出信号を通知する。レギュレータ３は、異常が検出されると出力端子３ａを通じてロータコイル４の励磁電流を抑制制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バッテリに電力を充電するオルタネータ、および、このオルタネータに用いられるレクチファイヤに関する。

一般に、車両内では、機械的運動エネルギーを電気エネルギーに変換し車両内の制御系機器などの駆動電源として用いている。この種の発電機の一例が特許文献１、２に示されている。特許文献２に示す技術思想では、整流器を構成する整流素子として従来ダイオードを使用していた構成をＦＥＴ（半導体スイッチに相当）に置き換えており、相電流検出手段で所定値より大きな電流が流れたことを検出すると、電気子巻線からの発電状態と判断してＦＥＴをオンしている。これにより、ＦＥＴ内では、寄生ダイオードのみによる整流動作からＦＥＴのオン状態での低い導通抵抗での整流動作に切り替えている。

特表２０１０−５１２１３１号公報 特開２０１０−２８３９２１号公報

特許文献２の技術を適用した場合には、ＦＥＴのドレイン−ソース間には寄生ダイオードが存在する。このため、ＦＥＴの過熱又は過電流などの異常時には、ＦＥＴをオフしても寄生ダイオードに発電電流が流れる。この寄生ダイオードを通して発電電流が流れる方が消費電力は大きくなる。このため、発熱による劣化が進む虞がある。

そこで、発電電流を抑制するため、例えばレクチファイヤからレギュレータに異常を通知しロータコイルの励磁電流を抑制する（所謂、協調制御）必要があるが、専用のダイアグ通信線を設けると、既存のレギュレータを使用できないなどの不都合を生じる。ＦＥＴに寄生ダイオードが追加された半導体スイッチを適用した課題を示したが、特に半導体スイッチを設けなくてもレクチファイヤ側で異常を生じれば同様の課題を生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、レギュレータとレクチファイヤ間で専用のダイアグ通信線を設けることなく、レクチファイヤ異常時に発電（発電電流）を抑制できるようにしたオルタネータおよびレクチファイヤを提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、レギュレータは、内部で異常が検出されると出力端子を通じてロータコイルの励磁電流を抑制制御する。レクチファイヤは、レギュレータの出力端子を通じて通電されるロータコイルの励磁電流に応じてステータコイルに生じる複数相の交流電圧について第１ダイオードを用いて整流しバッテリに充電する。

レクチファイヤの異常検出回路は、当該レクチファイヤ本体の異常を検出するが、異常検出回路により異常が検出された後にはレギュレータにその出力端子を通じて異常検出信号を送信する。レギュレータは異常検出信号が与えられるとロータコイルの励磁電流を抑制制御するため発電を抑制できる。したがって、レクチファイヤ側で異常が生じたとしても、当該レクチファイヤからレギュレータの出力端子を通じて異常を通知できるため、別途専用のダイアグ通信線を設けることなく発電を抑制できる。請求項１０記載の発明もほぼ同様の作用効果を奏する。

請求項２記載の発明によれば、第１ダイオードとして半導体スイッチに寄生した第１寄生ダイオードを用いており、第１寄生ダイオードが寄生した半導体スイッチを用いて整流してバッテリに充電する。半導体スイッチの異常（発熱など）をレクチファイヤ側で検出でき、当該異常が検出されるとレクチファイヤからレギュレータの出力端子を通じて半導体スイッチの異常を通知できる。請求項１１記載の発明もほぼ同様の作用効果を奏する。

請求項３記載の発明によれば、レクチファイヤは、ロータコイルに接続されたインピーダンス変化手段を備え、レクチファイヤは、異常検出回路により異常が検出された後にはインピーダンス変化手段によりロータコイル側のインピーダンスを変化させることでロータコイルの端子間のインピーダンスを変化させ、当該インピーダンス変化に応じた異常検出信号をレギュレータに送信し当該レギュレータに異常検出処理を行わせる。

レギュレータはロータコイルの励磁電流を抑制制御するため発電を抑制できる。したがって、レクチファイヤ側で異常を生じたとしても、当該レクチファイヤからレギュレータの出力端子を通じて異常を通知できるため、別途専用のダイアグ通信線を設けることなく発電を抑制できる。請求項１２記載の発明もほぼ同様の作用効果を奏する。

この場合、インピーダンス変化手段を、ロータコイルの端子間に接続されたスイッチを含んで構成しロータコイルの端子間を短絡することでレギュレータに異常検出処理を行わせることが望ましい（請求項４）。請求項１３記載の発明もほぼ同様である。

また、請求項５記載の発明のように、レクチファイヤが、スイッチをオンするタイミングについて、ロータコイルの端子間の直流電圧がほぼ最低電圧となる区間内とすると、スイッチのオンタイミングにおけるスイッチの通電電流を少なくできる。請求項１４記載の発明もほぼ同様の作用効果を奏する。

請求項６記載の発明によれば、レギュレータはバッテリおよびグランド間に駆動トランジスタおよび還流ダイオードを直列接続して構成されており、駆動トランジスタは出力端子を通じてロータコイルに直列接続されている。還流ダイオードはロータコイルに並列接続されている。レクチファイヤのスイッチは、第２寄生ダイオードが逆並列接続されたＭＯＳトランジスタを用いて構成されているが、レギュレータの還流ダイオードに還流電流が流れるときには、第２寄生ダイオードにも同時に還流電流が流れるため、ロータコイルの通電電流をレギュレータ側とレクチファイヤ側に分配することができ、レギュレータ側の発熱を抑制できる。請求項１５記載の発明もほぼ同様の作用効果を奏する。

請求項７記載の発明によれば、複数相のうち何れか一の相で異常検出回路が異常を検出すると、他の相に一の相の異常を送信し、他の相では一の相の異常を受信すると異常状態を受け付けるため、他の相に一の相の異常状態を通知できる。請求項１６記載の発明もほぼ同様の作用効果を奏する。

請求項８記載の発明によれば、請求項７記載の発明において、一の相および他の相のレクチファイヤはそれぞれスイッチをオンすることでロータコイルの端子間を短絡させるようにしているため、ロータコイルの端子間を短絡したときにスイッチに流れるデッドショート電流を一の相および他の相で分担することができる。請求項１７記載の発明もほぼ同様の作用効果を奏する。

請求項９、１８記載の発明のように、整流部を１パッケージに構成し、異常検出回路が１パッケージの過熱または／および過電流を検出することで異常を検出するようにしても良い。

本発明の第１実施形態について、レクチファイヤの異常検出通知態様に係る電気的な接続関係を示す構成図 オルタネータの基本的な電気的構成図 オルタネータの動作を示すタイミングチャート 異常検出回路の構成例 正常発電中、および、レクチファイヤ保護動作中の動作を示すタイミングチャート 動作を示すフローチャート 正常動作中の回生電流を表す説明図 本発明の第２実施形態について示す図２相当図 図１相当図 本発明の第３実施形態について示す図１相当図 本発明の第４実施形態について示す図１の一部相当図

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１ないし図７を参照しながら説明する。図２は、オルタネータの基本的な電気的構成を示し、また図３は、オルタネータの基本的動作の説明をタイミングチャートで示している。図２に示すように、オルタネータ１は、バッテリ２から電力供給されるレギュレータ３、ロータコイル４、ステータコイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ、レクチファイヤ（整流器、整流部）６などを接続して構成される。

オルタネータ１は、交流発電機として用いられロータコイル４を回転子とした回転界磁形の電磁石同期発電機であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータコイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗの電機子によって三相交流電力を取得する。レクチファイヤ６は、三相交流電力を整流することで直流電力に変換しバッテリ２に充電する。なお、レクチファイヤ６はシリコンダイオードなどのダイオードを用いて整流するが、別の形態として、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタ６ｕｕ，６ｖｕ，６ｗｕ，６ｕｄ，６ｖｄ，６ｗｄ、および、それらのトランジスタにそれぞれ逆並列接続された寄生ダイオード（ボディダイオード）Ｄｕｕ、Ｄｖｕ，Ｄｗｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｄ，Ｄｗｄ（第１ダイオード、第１寄生ダイオード）を用いる場合もある。以下では、レクチファイヤ６は、ＭＯＳトランジスタ６ｕｕ，６ｖｕ，６ｗｕ，６ｕｄ，６ｖｄ，６ｗｄを用いて整流部を構成したものを例に挙げて説明するが、ダイオードブリッジのみで整流部を構成しても良い。

本実施形態では、これらのＭＯＳトランジスタ６ｕｕ，６ｖｕ，６ｗｕ，６ｕｄ，６ｖｄ，６ｗｄ（寄生ダイオードＤｕｕ、Ｄｖｕ，Ｄｗｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｄ，Ｄｗｄ）を３相ブリッジ接続して整流部を構成している。以下の説明では、「Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各ＭＯＳトランジスタ６ｕｕ，６ｖｕ，６ｗｕ，６ｕｄ，６ｖｄ，６ｗｄ」の各トランジスタまたは一群のトランジスタの記載を単に「ＭＯＳトランジスタ６Ｔ」と記載して説明し、「寄生ダイオード（ボディダイオード）Ｄｕｕ、Ｄｖｕ，Ｄｗｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｄ，Ｄｗｄ」の各ダイオードまたは一群のトランジスタの記載を単に「寄生ダイオードＤＴ」と記載して説明する。

オルタネータ１には、発電能力を調整するためのレギュレータ３が付加されている。このレギュレータ３は車両内の電力の過不足に応じ発電量を増減する。発電量の増減はレギュレータ３の出力端子３ａに印加する電圧のデューティ比を増減することでロータコイル４の励磁電流を増減させて制御する。また、レギュレータ３内部の異常時、たとえば過電流、過電圧時には出力端子３ａの電圧をオフする保護機能を有している。

図３は、レクチファイヤの基本的な整流動作の説明図を示している。
レクチファイヤ６は、ステータコイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗの正弦波状の交流電圧をＭＯＳトランジスタ６Ｔ、または、寄生ダイオードＤＴによってクランプしバッテリ２に充電する。ここで、図３の右欄に示すように、ＭＯＳトランジスタ６Ｔをオフ（制御なし）した状態においては、ボディダイオードの順方向電圧０．７Ｖ電圧降下した状態でバッテリ２に充電される。

図３の左欄に示すように、ＭＯＳトランジスタ６Ｔをオン制御したときには、ＭＯＳトランジスタ６Ｔのオン抵抗Ｒｏｎおよびその充電電流の乗算値に対応した電圧降下（例えば１ｍΩ×２００Ａ＝０．２Ｖ）で充電できる。したがって、ＭＯＳトランジスタ６Ｔをオン制御して充電を行うことで、電圧降下による損失を低減することができ、充電効率が良くなる。

図１は、レギュレータの出力段の回路構成を主として示している。レギュレータ３は、制御回路７、ゲート回路８、駆動トランジスタ９、異常検出回路１０、還流ダイオード１１を接続して構成され、出力端子３ａを通じてロータコイル４に励磁電流を出力する。

制御回路７は、発電量に応じたデューティ比に調整されたＰＷＭ信号を、ゲート回路８を介して駆動トランジスタ９の制御端子に出力する。駆動トランジスタ９は、Ｎチャネル型のパワーＭＯＳトランジスタであり、そのソースは出力端子３ａからロータコイル４を介してアースに接続されており、そのドレインはバッテリ２に接続されている。制御回路７は、駆動トランジスタ９のゲートにＰＷＭ信号を印加し、駆動トランジスタ９をオンオフさせる。

オン区間において、バッテリ２から駆動トランジスタ９を介してロータコイル４に励磁電流が供給されると当該励磁電流は上昇する。逆にオフ区間においては、バッテリ２からロータコイル４に通電する励磁電流の供給が停止される。このとき、ロータコイル４に発生した還流電流が還流ダイオード１１を通じて還流され、ロータコイル４に対する駆動電流供給が継続する。

レギュレータ３内には異常検出回路１０が構成されている。図４は異常検出回路の構成例を示している。図４（ａ）は過電流検出する異常検出回路の構成例、図４（ｂ）は過熱検出する異常検出回路の構成例を示している。

図４（ａ）に示す過電流検出用の異常検出回路の構成例では、駆動トランジスタ９と並列にセンシングトランジスタ１０ａを設け、駆動トランジスタ９の通電電流に比例したセンシング電流を検出することで駆動トランジスタ９の通電電流を推定する。コンパレータ１０ｂは、センシングトランジスタ１０ａのセンス電流に応じた検出電圧を予め定められた比較対象電圧Ｖｒと比較し、比較対象電圧Ｖｒを下回ったか否かを判定することで過電流が流れたか否かを判定する。

過電流が検出されると、異常検出回路１０は異常検出信号を制御回路７に出力し、制御回路７は異常時におけるゲート駆動信号（通常時に比較してデューティ比減少、ただしわずかに０％超）を駆動トランジスタ９の制御端子に出力する。

図４（ｂ）に示す過熱検出用の異常検出回路の構成例では、駆動トランジスタ９に近接して複数直列接続されたダイオード群Ｄを配置し、このダイオード群Ｄの温度特性を利用して過熱検出を行う。ダイオードの順方向電圧Ｖｄは一般に−２ｍＶ／℃の温度特性があり、周辺温度が上昇すると順方向電圧Ｖｄが低下する。ダイオードを複数直列接続すると温度変化に応じた電圧変動勾配も大きくなる。したがって、周辺温度が標準温度から上昇すると、ダイオード群Ｄの順方向電圧Ｖｄが低下するため、コンパレータ１０ｃが、このダイオード群Ｄの電圧と予め定められた比較対象電圧Ｖｒ２を比較し、比較対象電圧Ｖｒ２を下回ったか否かを判定することで過熱検出されたか否かを判定する。

過熱であることが判定されると、過電流検出と同様に、異常検出回路１０は異常検出信号を制御回路７に出力し、制御回路７は異常時におけるゲート駆動信号を駆動トランジスタ９の制御端子に出力する。したがって、異常検出回路１０が異常状態を検出すると、ロータコイル４の励磁電流が徐々に低下し発電量が低下する。

図１に戻ってレクチファイヤ６内の構成説明を行う。図１に示すレクチファイヤ６の電気的構成は、図２に示すレクチファイヤ６の基本的な電気的構成と共に当該レクチファイヤ６の筺体内部に構成されている。レクチファイヤ６には、ロータコイル４に並列にショート用トランジスタ（スイッチ、インピーダンス変化手段、ＭＯＳトランジスタに相当）１２が構成されている。このトランジスタ１２は、例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成されている。

レクチファイヤ６内には、トランジスタ１２の前段に位置して、異常検出回路１３、低電圧検出回路１４、ゲート回路１５、遅延ゲート１６、ＳＲフリップフロップ１７などが構成されている。異常検出回路１３は、レクチファイヤ６を構成するＭＯＳトランジスタの通電電流、発熱を検出し、過電流、過熱などの異常を検出する。

異常検出回路１３が異常を検出する手段は、前述の異常検出回路１０の異常検出（図４（ａ）に示す過電流検出手段、図４（ｂ）に示す過熱検出手段）と同様の手段を適用しても良いし、異なる手段を用いても良い。異常検出回路１３は、異常を検出すると異常検出信号「Ｈ」をゲート回路１５、遅延ゲート１６の反転入力に出力する。

低電圧検出回路１４は、例えば基準電圧源およびコンパレータなどにより構成されるもので、駆動トランジスタ９および還流ダイオード１１の共通接続ノードＮ１の電圧を検出し、ＰＷＭ信号のオフ（ほぼ０Ｖ）区間（予め定められた所定電圧より低い電圧、「ほぼ最低電圧」に相当）を検出したときにゲート回路１５に低電圧検出信号「Ｈ」を出力する。

ゲート回路１５は、異常検出回路１３の異常検出信号「Ｈ」、および低電圧検出回路１４の低電圧検出信号「Ｈ」を検出すると、ＳＲフリップフロップ１７のセット端子にセット信号「Ｈ」を出力する。

ＳＲフリップフロップ１７は、ゲート回路１５からセット信号「Ｈ」を受付けると、ショート用トランジスタ１２をオン制御する。ショート用トランジスタ１２をオンすることでレクチファイヤ６の入力インピーダンスを変化させると、レギュレータ３の出力電流となるロータコイル４の励磁電流がトランジスタ１２側にも流れる。したがって、レクチファイヤ６側で過熱、過電流などの異常が検出された後には、低電圧検出回路１４がＰＷＭ信号の低電圧区間（「Ｌ」区間）を検出したときにショート用トランジスタ１２がオンすることでロータコイル４の励磁電流がトランジスタ１２側に流れる。

前記した構成の動作について図５ないし図７を参照して説明する。図５は、正常発電中の動作、および、発電抑制中におけるレクチファイヤ保護動作を示している。図６は、動作を示すフローチャートである。図７は、正常発電中における電流の流れを示している。

図５に示すように、駆動トランジスタ９がオンオフ駆動されると、励磁電流はオン区間で上昇しオフ区間で減少し、これに応じて発電量が制御され定常状態が保たれる（図６のＳ１でＮＯ）。

図７は、レクチファイヤによる回生動作の説明を示している。前述したように、駆動トランジスタ９がオフすると、還流電流が還流ダイオード１１からロータコイル４に流れるが、レクチファイヤ６のショート用トランジスタ１２の寄生ダイオード（ボディダイオード）１２ａがグランドからノードＮ１（レギュレータ３の出力端子３ａ）側に順方向接続されているため、還流ダイオード１１による還流電流と共にトランジスタ１２の寄生ダイオード１２ａからも還流電流がロータコイル４に流れる。

この場合、ロータコイル４の励磁電流は、レギュレータ３内の還流ダイオード１１とトランジスタ１２の寄生ダイオード（ボディダイオード）１２ａに分配される。レギュレータ３内の発熱は当該レギュレータ３内の電力消費量に依存し、これは還流ダイオード１１の通電電流量にも依存する。したがって、ショート用トランジスタ１２の寄生ダイオード１２ａ側（図７の点線参照）に還流電流が分配されれば、レギュレータ３の発熱を抑制できる。

何らかの影響で、レクチファイヤ６を構成するＭＯＳトランジスタ６Ｔの通電電流、寄生ダイオードＤＴの通電電流が上昇し、レクチファイヤ６のパッケージが発熱すると、異常検出回路１３は異常を検出し異常検出信号「Ｈ」を出力する（図５の（１）時点：図６のＳ１でＹＥＳ）。

異常検出信号「Ｈ」が検出されても、駆動トランジスタ９がオンしておりノードＮ１の電圧がバッテリ２の電圧に近ければ、低電圧検出回路１４はノードＮ１の電圧を０Ｖ（低電圧：望ましくは最低電圧）と検出することがない。したがって、この（１）時点において、低電圧検出回路１４が低電圧検出信号「Ｈ」を出力することはなく、ゲート回路１５は低電圧検出信号「Ｈ」を検出しない。このため、（１）時点では、ゲート回路１５はセット信号「Ｈ」を出力しない。

その後、駆動トランジスタ９がオン状態からオフ状態に移行するとノードＮ１の電圧が低下する。低電圧検出回路１４はノードＮ１の電圧が所定電圧より低下したことを検出することで駆動トランジスタ９がオフしたことを検出する（図６のＳ２でＹＥＳ）。すると、ゲート回路１５はＳＲフリップフロップ１７にセット信号「Ｈ」を出力し、ＳＲフリップフロップ１７は、Ｑ出力によりショート用トランジスタ１２のゲートを駆動することでショート用トランジスタ１２をオンする（図５の（２）時点：図６のＳ３）。

ショート用トランジスタ１２がオンするとノードＮ１がグランドにほぼ導通接続されることになる。ショート用トランジスタ１２がオンしたタイミングでは駆動トランジスタ９がオフしておりノードＮ１の電圧が所定電圧より低いため、ショート用トランジスタ１２の通電電流を少なく維持できる。

その後、ゲート駆動信号「Ｈ」が駆動トランジスタ９のゲートに与えられると、駆動トランジスタ９がオンし、駆動トランジスタ９の通電電流が主にショート用トランジスタ１２に流れる（図５の（３）時点：図１の点線参照）。

トランジスタ１２のオン抵抗は数Ω以下であるため大電流が流れようとするが、異常検出回路１０はこの大電流に基づく信号を異常検出信号として検出することで異常検出処理を行う。異常検出回路１０はこの異常検出に応じて制御回路７に異常出力を行い、制御回路７はゲート回路８を通じてＰＷＭ信号の後半をマスクしてデューティ数％程度のＰＷＭ信号を出力する（図５の駆動トランジスタ９のオン区間参照）。これにより、駆動トランジスタ９およびショート用トランジスタ１２が共にオンする間は、デッドショート電流がショート用トランジスタ１２側に主に流れる（図５の（３）以降のタイミング参照）。ロータコイル４の励磁電流は次第に減少することになり発電を抑制できる。

本実施形態では、異常検出後のデューティ比は一旦異常を検出した後も数％程度とする例を示している。が、一旦異常を検出した後のデューティ比は発電を抑制できればどの程度のデューティに設定しても良く０％としても良い。

その後、仮に、レクチファイヤ６の発熱、通電電流が抑制され、異常検出回路１３がレクチファイヤ６内の異常を検出しなくなると、レクチファイヤ６が正常に復帰する（図６のＳ４でＹＥＳ）。

そして、遅延ゲート１６による遅延時間が経過すると（図６のＳ５でＹＥＳ）、ＳＲフリップフロップ１７はトランジスタ１２をオフ制御する。トランジスタ１２がオフすると、レクチファイヤ６は正常動作し再び通常発電を開始し、図６のＳ１に示す異常検出動作に戻る。

＜本実施形態の主な特徴のまとめ＞
本実施形態によれば、異常検出回路１３はレクチファイヤ６の異常を検出し、レクチファイヤ６は異常検出回路１３により異常が検出された後にはレクチファイヤ６がレギュレータ３の出力端子３ａを通じて異常検出信号をレギュレータ３に送信する。このため、レクチファイヤ６側で異常が生じたとしても、当該レクチファイヤ６からレギュレータ３の出力端子３ａを通じて異常を通知できる。このため、別途専用のダイアグ通信線を設けることなく異常を通知できる。

特に、レクチファイヤ６は、異常検出回路１３により異常が検出されると、ロータコイル４に並列接続されたトランジスタ１２（スイッチ）をオン制御しロータコイル４の端子間を短絡することでレギュレータ３に異常検出処理を行わせる。レクチファイヤ６側で異常を検出したときに、あたかもレギュレータ３内で異常を生じているようにしてレギュレータ３内で異常検出処理を行わせている。

レギュレータ３は異常検出回路１０に異常検出信号が与えられると、異常検出回路１０が制御回路７に異常検出信号を送信するため、制御回路７がロータコイル４の励磁電流を抑制制御するためのＰＷＭ信号を駆動トランジスタ９のゲートに与える。このため、発電を抑制できる。

また、レクチファイヤ６が、トランジスタ１２をオンするタイミングについて、ロータコイル４の端子間の電圧（レギュレータ３の出力端子３ａの電圧）がほぼ最低電圧（≒０Ｖ）となる区間内としているため、トランジスタ１２のオンタイミングにおけるトランジスタ１２の通電電流を少なくできる。

また、トランジスタ１２が寄生ダイオード（ボディダイオード）１２ａ付きのＭＯＳトランジスタにより構成されているため、図７に示すように、通常動作においても、トランジスタ１２の寄生ダイオード（ボディダイオード）１２ａの順方向電流経路がロータコイル４の還流電流経路になる。このため、ロータコイル４の通電電流をレギュレータ３側とレクチファイヤ６側に分配することができ、特にレギュレータ３側の発熱を抑制できる。

（第２の実施形態）
図８および図９は、本発明の第２の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の相毎にレクチファイヤ６の異常検出回路を設け、これらの異常検出信号を他の相の異常検出回路に例えばバスで通信可能に構成しているところを特徴としている。前述実施形態と同一または類似の部分については同一または類似の符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明を行う。

図８は、前述実施形態説明の図２に代わるオルタネータの電気的な基本構成図を示している。本実施形態では、Ｕ相のＭＯＳトランジスタ６ｕｕ、６ｕｄを１パッケージに収納し、Ｖ相のＭＯＳトランジスタ６ｖｕ、６ｖｄを１パッケージに収納し、Ｗ相のＭＯＳトランジスタ６ｗｕ、６ｗｄを１パッケージに収納している。すなわち、ＭＯＳトランジスタ６Ｔおよび寄生ダイオードＤＴによる複数の整流部を相毎にパッケージに収納している。ここでは、Ｕ相レクチファイヤを６Ｕ、Ｖ相レクチファイヤを６Ｖ、Ｗ相レクチファイヤを６Ｗとして説明する。

図９は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相のレクチファイヤ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗの要部の電気的構成を示している。この図９に示すように、各相のレクチファイヤ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、それぞれ同様の電気的構成が内部に構成されており、各相のレクチファイヤ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗにはそれぞれ異常検出回路１３が設けられている。

これらの各相のうち一の相の異常検出回路１３がバス１８を通じて他の相の異常受信回路１９に異常通知信号を送信し、異常受信回路１９は当該異常通知信号を受信する。ある相の異常受信回路１９は、他の相の異常検出回路１３からバス１８を通じて異常通知信号を受信すると、この異常状態を受付けて他の相が異常であることを認識できる。そして、異常受信回路１９が他の相の異常状態を受付けると、自身の相のゲート回路１５および遅延ゲート１６にゲート（ＯＲゲート）２０を通じて異常検出信号「Ｈ」を出力する。

すると、各相のレクチファイヤ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、駆動トランジスタ９がオフとなるタイミングで自身の相のトランジスタ１２をオン制御する。トランジスタ１２がオンすると、前述実施形態で説明したデッドショート電流は、一の相および他の相のトランジスタ１２を通じて分担されることになる。特に、全ての相でトランジスタ１２がオンすれば全ての相のトランジスタ１２を通じてデッドショート電流が流れる。したがって、各相レクチファイヤ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ内の各トランジスタ１２のデッドショート電流量の負担を軽減できる。

＜本実施形態の主な特徴のまとめ＞
複数相のうち何れか一の相で異常検出回路１３が異常を検出すると、他の相に一の相の異常を送信し、他の相では一の相の異常を受信すると異常状態であることを受付ける。これにより、他の相に一の相の異常状態を通知できる。また、各相の（一の相および他の相の）レクチファイヤ６は、それぞれトランジスタ１２をオンすることで、ロータコイル４の端子間を短絡したときにトランジスタ１２に流れるデッドショート電流を各相（一の相および他の相）で分担することができる。これによりデッドショート電流量の負担を軽減できる。

（第３実施形態）
図１０は、本発明の第３実施形態を示すもので、第２実施形態と異なるところは、一相のみにトランジスタ１２を構成し、他の相のレクチファイヤには、トランジスタ１２を構成することなく異常検出回路１３および異常受信回路１９を構成したところにある。前述実施形態と同一または類似の機能を有する部分については同一符号を付して説明を行う。

図１０は、図１または図９に代わる要部の電気的構成を示している。図１０に示すように、Ｕ相のレクチファイヤ６Ｕは、第２実施形態のレクチファイヤ６Ｕと同様の構成を示している。他方、Ｖ相およびＷ相のレクチファイヤ６Ｖおよび６Ｗには、異常検出回路１３、異常受信回路１９が構成されているが、これらの回路を除く他の構成（トランジスタ１２、低電圧検出回路１４、ゲート回路１５、遅延ゲート１６、ＳＲフリップフロップ１７）は構成されていない。

この場合、Ｖ相のレクチファイヤ６Ｖの異常検出回路１３、Ｕ相のレクチファイヤ６Ｗの異常検出回路１３がそれぞれ、過電流、過熱等の異常検出処理を行うと、Ｕ相のレクチファイヤ６Ｕの異常受信回路１９に異常検知信号を送信することで異常状態を通知する。Ｕ相のレクチファイヤ６Ｕの異常受信回路１９は他の相の異常検出回路１３からバス１８を通じて異常通知信号を受信すると、この異常状態を受付けることで他の相が異常であることを認識できる。これにより、前述実施形態とほぼ同様の作用効果が得られると共に、他の相の異常状態を認識することができる。

（第４実施形態）
図１１は、本発明の第４実施形態を示している。前述実施形態と同一又は類似機能を有する部分については同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明を行う。

図１１は、図１に代わる要部の電気的構成を示している。前述実施形態と異なるところは、レギュレータ３側において、グランド側のローサイドに駆動トランジスタ９を構成しているところである。また、ロータコイル４をバッテリ２側のハイサイド側に直列接続している。また、レクチファイヤ６側にはハイサイド側にショート用トランジスタ１２を構成しロータコイル４に並列接続している。

このように構成した場合、レクチファイヤ６の異常検出回路１３が異常を検出すると、ショート用トランジスタ１２をオン制御することで、トランジスタ１２にデッドショート電流を流すことができる。したがって、異常検出回路１０は、駆動トランジスタ９がオンしたときにトランジスタ１２に流れる過電流を異常検出信号として検出することができ、前述実施形態と同様に発熱を抑制できる。その他、前述実施形態と同様の作用効果を奏する。

また、通常動作において、還流電流はハイサイド側の還流ダイオード１１に流れると共にトランジスタ１２の寄生ダイオード１２ａにも流れ、還流電流は分配されることになり前述実施形態と同様の作用効果が得られる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。

また、トランジスタ９、１２としてはＭＯＳトランジスタに限らず、他のスイッチングデバイス（半導体スイッチ、機械式リレーなどの各種スイッチ）に変更しても良い。また、ショート用トランジスタ１２は、特にロータコイル４の端子間を短絡させる必要はなく、ロータコイル４の端子間のインピーダンスを変化させる構成（例えば、低インピーダンス回路（数Ω程度）をロータコイル４に並列接続する等）を適用して構成しても良い。

また、前述実施形態では、レクチファイヤ６側で異常を検出したときに故意にロータコイル４の端子間を短絡することに応じてあたかもレギュレータ３内で異常を生じているようにし、レギュレータ３内で異常検出処理を行わせているが、これに限定されるものではなく、レクチファイヤ６側からレギュレータ３側に出力端子３ａを通じて異常検出信号を伝達できればどのような回路構成を採用しても良い。すなわち、レクチファイヤ６について、低電圧検出回路１４、ＡＮＤゲート１５、遅延ゲート１６、ＳＲフリップフロップ１７を用いてトランジスタ１２を駆動制御する構成を適用した実施形態を示したが、各種デジタル回路、デジタルアナログ混在回路、を用いて構成しても良い。

レクチファイヤ６は、３相構成を例に挙げて説明したが、相数は特に限定されるものではなく５，６など仕様、用途等に応じて実用上変更しても良い。
レクチファイヤ６とレギュレータ３間の異常通信用の端子としては、ロータコイル４の駆動出力端子３ａを使用した実施例で説明したが、レギュレータ３が備える他の出力端子を使用しても良い。

図面中、１はオルタネータ、２はバッテリ、３はレギュレータ、３ａはレギュレータの出力端子、４はロータコイル、６はレクチファイヤ、６ＵはＵ相のレクチファイヤ、６ＶはＶ相のレクチファイヤ、６ＷはＷ相のレクチファイヤ、６ｕｕ，６ｕｄ，６ｖｕ，６ｖｄ，６ｗｕ，６ｗｄはＭＯＳトランジスタ（半導体スイッチ）、１２はショート用トランジスタ（インピーダンス変化手段、スイッチ、ＭＯＳトランジスタ）、１２ａは寄生ダイオード（第２寄生ダイオード）、Ｄｕｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｕ，Ｄｖｄ，Ｄｗｕ，Ｄｗｄは寄生ダイオード（第１ダイオード、第１寄生ダイオード）を示す。

Claims (18)

1. 内部異常が検出されると出力端子を通じてロータコイルの励磁電流を抑制制御するレギュレータと、
   前記レギュレータの出力端子を通じて通電されるロータコイルの励磁電流に応じてステータコイルに生じる複数相の交流電圧について第１ダイオードを用いた整流部により整流してバッテリに充電するレクチファイヤであり、レクチファイヤ本体の異常を検出する異常検出回路を備えたレクチファイヤと、を備え、
   前記レクチファイヤは、前記異常検出回路により異常が検出された後には前記レギュレータの出力端子を通じて当該レギュレータに異常検出信号を通知することを特徴とするオルタネータ。
2. 前記第１ダイオードは、前記レクチファイヤを構成する半導体スイッチに寄生した第１寄生ダイオードを含み、
   前記第１寄生ダイオードが寄生した半導体スイッチを用いて整流してバッテリに充電することを特徴とする請求項１記載のオルタネータ。
3. 前記レクチファイヤは、前記ロータコイルに接続されたインピーダンス変化手段を備え、
   前記レクチファイヤは、前記異常検出回路により異常が検出された後には前記インピーダンス変化手段により前記ロータコイル側のインピーダンスを変化させることで前記ロータコイルの端子間のインピーダンスを変化させ、当該インピーダンス変化に応じた前記レギュレータに異常検出信号を送信して前記レギュレータに異常検出処理を行わせることを特徴とする請求項１または２記載のオルタネータ。
4. 前記インピーダンス変化手段は、前記ロータコイルの端子間に接続されたスイッチを含み、当該ロータコイルの端子間を短絡することで前記レギュレータに異常検出処理を行わせることを特徴とする請求項３記載のオルタネータ。
5. 前記レクチファイヤは、前記スイッチのオンタイミングを、前記ロータコイルの端子間の直流電圧がほぼ最低電圧となる区間内とすることを特徴とする請求項４記載のオルタネータ。
6. 前記レギュレータは、バッテリおよびグランド間に対し前記出力端子を通じて前記ロータコイルに直列接続された駆動トランジスタ、および、当該駆動トランジスタに直列接続されると共に前記ロータコイルに並列接続された還流ダイオード、を備え、
   前記レクチファイヤのスイッチは、第２寄生ダイオードが逆並列接続されたＭＯＳトランジスタを用いて構成され、
   前記レギュレータの還流ダイオードに還流電流が流れるときには、前記ＭＯＳトランジスタに逆並列接続された第２寄生ダイオードに同時に還流電流が流れることを特徴とする請求項４または５記載のオルタネータ。
7. 前記レクチファイヤは、複数相の交流電圧を整流する複数の整流部を備えて前記バッテリに充電するものであり複数の整流部は複数のパッケージを用いて相毎にそれぞれ構成され、
   前記異常検出回路は、前記複数のパッケージの過熱または／および過電流をそれぞれ検出することで相毎に異常を検出するように構成され、
   前記複数相のうち何れか一の相で前記異常検出回路が異常を検出すると、他の相に当該一の相の異常を送信し、他の相では前記一の相の異常を受信することで異常状態を受け付けることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載のオルタネータ。
8. 前記他の相では前記一の相の異常を受信すると、前記レクチファイヤは前記スイッチをオンすることで前記ロータコイルの端子間を短絡させることを特徴とする請求項７記載のオルタネータ。
9. 前記レクチファイヤは、複数相の交流電圧を整流する整流部を備えて前記バッテリに充電するものであって、前記整流部は１パッケージに構成され、
   前記異常検出回路は、前記１パッケージの過熱または／および過電流を検出することで異常を検出することを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載のオルタネータ。
10. 内部異常を検出可能なレギュレータからその出力端子を通じてロータコイルに通電された励磁電流に応じてステータコイルに生じる複数相の交流電圧について、第１ダイオードを用いた整流部により整流しバッテリに充電するレクチファイヤであって、
    レクチファイヤ本体内の異常を検出する異常検出回路を備え、
    前記異常検出回路により異常が検出された後には前記レギュレータの出力端子を通じて当該レギュレータに異常検出信号を送信することを特徴とするレクチファイヤ。
11. 前記第１ダイオードは、前記レクチファイヤ本体を構成する半導体スイッチに寄生した第１寄生ダイオードを含み、
    前記レクチファイヤ本体は、前記第１寄生ダイオードが寄生した半導体スイッチを用いて整流してバッテリに充電することを特徴とする請求項１０記載のレクチファイヤ。
12. 前記ロータコイルに接続されたインピーダンス変化手段を備え、
    前記異常検出回路により異常が検出された後には前記インピーダンス変化手段により前記ロータコイル側のインピーダンスを変化させることで前記ロータコイルの端子間のインピーダンスを変化させ、当該インピーダンス変化に応じた前記レギュレータに異常検出信号を送信して前記レギュレータに異常検出処理を行わせることを特徴とする請求項１０または１１記載のレクチファイヤ。
13. 前記インピーダンス変化手段は、前記ロータコイルの端子間に接続されたスイッチを含み、当該ロータコイルの端子間を短絡することで前記レギュレータに異常検出処理を行わせることを特徴とする請求項１２記載のレクチファイヤ。
14. 前記スイッチのオンタイミングを、前記ロータコイルの端子間の直流電圧が最低電圧となる区間内とすることを特徴とする請求項１３記載のレクチファイヤ。
15. 前記レギュレータは、バッテリおよびグランド間に対し前記出力端子を通じて前記ロータコイルに直列接続された駆動トランジスタ、および、当該駆動トランジスタに直列接続されると共に前記ロータコイルに並列接続された還流ダイオード、を備え、
    前記スイッチは、第２寄生ダイオードが逆並列接続されたＭＯＳトランジスタを用いて構成され、
    前記レギュレータの還流ダイオードに還流電流が流れるときには、前記ＭＯＳトランジスタに逆並列接続された第２寄生ダイオードに同時に還流電流が流れることを特徴とする請求項１３または１４記載のレクチファイヤ。
16. 複数相の交流電圧を整流する複数の整流部を備え前記バッテリに充電するものであって前記複数の整流部は複数のパッケージを用いて相毎にそれぞれ構成され、
    前記異常検出回路は、前記複数のパッケージの過熱または／および過電流をそれぞれ検出することで相毎に異常を検出するように構成され、
    前記複数相のうち何れか一の相で前記異常検出回路が異常を検出すると、他の相に当該一の相の異常を送信し、他の相では前記一の相の異常を受信することで異常状態を受け付けることを特徴とする請求項１０ないし１５の何れかに記載のレクチファイヤ。
17. 前記他の相では前記一の相の異常を受信すると、前記スイッチをオンすることで前記ロータコイルの端子間を短絡させることを特徴とする請求項１６記載のレクチファイヤ。
18. 複数相の交流電圧を整流する整流部を備えて前記バッテリに充電するものであって、前記整流部は１パッケージに構成され、
    前記異常検出回路は、前記１パッケージの過熱または／および過電流を検出することで異常を検出することを特徴とする請求項１０ないし１５の何れかに記載のレクチファイヤ。

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