JP2014176166A - Rotary electric machine for vehicle - Google Patents

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    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rotary electric machine for vehicle, capable of executing power generation suppression reliably even when switching elements for performing synchronous rectification break down.SOLUTION: A vehicle generator 1 comprises: an abnormality determination section 123 which determines whether an abnormality is present in MOS transistors 50 and 51 on the basis of an X-phase voltage of a stator coil 2 connected to a rectifier module 5X, and an F-terminal voltage (a drive duty) detected by an excitation on/off determination section 124; and an excitation current stop switch driving signal sending section 170 which stops supply of an excitation current by driving a MOS switch 40 connected to a field coil 4 when the abnormality determination section 123 determines that an abnormality is generated.

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用回転電機に関する。   The present invention relates to a vehicular rotating electrical machine mounted on a passenger car, a truck, or the like.

従来からスイッチング素子を用いて同期整流を行うとともに、過熱状態を検出したときに下アームあるいは上アームのスイッチング素子をオンして過熱保護動作を行うようにした車両用回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この車両用回転電機では、下アームあるいは上アームのスイッチング素子をオンすることにより、固定子巻線の相電圧がグランド電位あるいはバッテリ電位の近傍に固定されるため、発電制御装置において回転検出ができなくなり、励磁電流の供給が停止あるいは低減され、これにより発電が抑制される。   2. Description of the Related Art Conventionally, a rotating electrical machine for a vehicle is known that performs synchronous rectification using a switching element and performs an overheat protection operation by turning on a switching element of a lower arm or an upper arm when an overheat state is detected ( For example, see Patent Document 1.) In this vehicular rotating electric machine, the phase voltage of the stator winding is fixed near the ground potential or the battery potential by turning on the lower arm or the upper arm switching element, so that the power generation control device can detect the rotation. As a result, the supply of excitation current is stopped or reduced, thereby suppressing power generation.

特開２０１２−９０４５４号公報JP 2012-90454 A

ところで、特許文献１に開示された車両用回転電機では、異常（過熱状態）発生時に下アームあるいは上アームのスイッチング素子をオンすることで固定子巻線の相電圧をグランド電位等の近傍に固定しているが、このスイッチング素子が故障した場合には相電圧をグランド電位等に固定することができない。このため、発電制御装置における回転検出を不能にすることができず、発電抑制ができないおそれがあった。   By the way, in the rotating electrical machine for a vehicle disclosed in Patent Document 1, the phase voltage of the stator winding is fixed near the ground potential or the like by turning on the switching element of the lower arm or the upper arm when an abnormality (overheating state) occurs. However, when this switching element fails, the phase voltage cannot be fixed to the ground potential or the like. For this reason, rotation detection in the power generation control device cannot be disabled, and power generation may not be suppressed.

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、同期整流を行うスイッチング素子が故障した場合であっても確実に発電抑制を行うことができる車両用回転電機を提供することにある。   The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a vehicular rotating electrical machine that can reliably suppress power generation even when a switching element that performs synchronous rectification fails. It is to provide.

上述した課題を解決するために、本発明の車両用回転電機は、界磁巻線、第１のスイッチング素子、固定子、スイッチング部、スイッチング制御部、発電制御装置、電圧検出部、異常検出部、駆動部を備える。界磁巻線は、回転子の界磁極を磁化させる。第１のスイッチング素子は、界磁巻線に対する励磁電流の供給を停止する。固定子は、界磁極によって発生する回転磁界によって交流電圧を発生する多相巻線としての電機子巻線を有する。スイッチング部は、第２のスイッチング素子によって複数の上アームおよび下アームを有するブリッジ回路が構成され、電機子巻線の相電圧を整流する。スイッチング制御部は、第２のスイッチング素子のオンオフを制御する。発電制御装置は、励磁電流制御端子を介して界磁巻線に供給する励磁電流を調整することによりスイッチング部の出力電圧を制御するとともに、電機子巻線の相電圧を検出してこの検出した相電圧に基づいて界磁巻線への励磁電流の供給を停止あるいは低減する。電圧検出部は、励磁電流制御端子の電圧を検出する。異常検出部は、スイッチング部に接続された電機子巻線の相電圧と、電圧検出部によって検出された電圧とに基づいて、第２のスイッチング素子の異常を検出する。駆動部は、異常検出部の検出結果に基づいて第１のスイッチング素子を駆動する。   In order to solve the above-described problems, a rotating electrical machine for a vehicle according to the present invention includes a field winding, a first switching element, a stator, a switching unit, a switching control unit, a power generation control device, a voltage detection unit, and an abnormality detection unit. And a drive unit. The field winding magnetizes the field pole of the rotor. The first switching element stops supplying the exciting current to the field winding. The stator has an armature winding as a multiphase winding that generates an AC voltage by a rotating magnetic field generated by a field pole. In the switching unit, a bridge circuit having a plurality of upper arms and lower arms is configured by the second switching element, and rectifies the phase voltage of the armature winding. The switching control unit controls on / off of the second switching element. The power generation control device controls the output voltage of the switching unit by adjusting the excitation current supplied to the field winding via the excitation current control terminal, and detects the phase voltage of the armature winding to detect this. The supply of excitation current to the field winding is stopped or reduced based on the phase voltage. The voltage detector detects the voltage of the excitation current control terminal. The abnormality detection unit detects an abnormality of the second switching element based on the phase voltage of the armature winding connected to the switching unit and the voltage detected by the voltage detection unit. The drive unit drives the first switching element based on the detection result of the abnormality detection unit.

整流を行うスイッチング素子に異常が生じた場合であって発電制御装置による回転検出を不能にすることができない場合であっても、電機子巻線の相電圧と励磁電流制御端子の電圧とに基づいてスイッチング素子の異常を検出することができ、界磁巻線に対する励磁電流の供給を停止して確実に発電抑制を行うことが可能となる。   Even if the switching element that performs rectification has an abnormality and rotation detection by the power generation control device cannot be disabled, it is based on the phase voltage of the armature winding and the voltage of the excitation current control terminal. Thus, the abnormality of the switching element can be detected, and the supply of the excitation current to the field winding can be stopped to surely suppress the power generation.

第１の実施形態の車両用発電機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the generator for vehicles of 1st Embodiment. 発電制御装置の詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of a power generation control apparatus. 整流器モジュールの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a rectifier module. 制御回路の詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of a control circuit. 上ＭＯＳ ＶDS検出部による電圧比較の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the voltage comparison by an upper MOS VDS detection part. 下ＭＯＳ ＶDS検出部による電圧比較の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the voltage comparison by a lower MOS VDS detection part. 温度検出部による温度検出結果の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the temperature detection result by a temperature detection part. 制御部の詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of a control part. 制御部によって行う同期整流制御（同期制御）の動作タイミング図である。It is an operation | movement timing diagram of the synchronous rectification control (synchronous control) performed by a control part. 同期制御開始判定を行うために必要な構成を示す図である。It is a figure which shows a structure required in order to perform synchronous control start determination. ロードダンプが発生していない通常時における相電圧を示す図である。It is a figure which shows the phase voltage in the normal time when the load dump does not generate | occur | produce. ロードダンプが発生した後のロードダンプ保護動作時の相電圧を示す図である。It is a figure which shows the phase voltage at the time of the load dump protection operation | movement after load dump generate | occur | produces. ロードダンプ保護動作時のローサイド側のＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間電圧を増幅した後の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform after amplifying the drain-source voltage of the MOS transistor of the low side at the time of load dump protection operation. 同期制御開始判定の動作タイミングを示す図である。It is a figure which shows the operation timing of synchronous control start determination. 下ＭＯＳオフタイミング演算部によって設定されたオフタイミングが遅れた場合の相電圧波形の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of a phase voltage waveform when the off timing set by the lower MOS off timing calculating part is overdue. 出力電圧変動と上アーム・オン期間および下アーム・オン期間の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an output voltage fluctuation | variation, an upper arm ON period, and a lower arm ON period. 同期制御停止判定を行うために必要な構成を示す図である。It is a figure which shows a structure required in order to perform synchronous control stop determination. 第２の実施形態の車両用発電機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the generator for vehicles of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の発電制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power generation control apparatus of 2nd Embodiment. 第３の実施形態の車両用発電機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the generator for vehicles of 3rd Embodiment. 第３の実施形態の発電制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power generation control apparatus of 3rd Embodiment. 第４の実施形態の発電制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power generation control apparatus of 4th Embodiment. 変形例の発電制御装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the electric power generation control apparatus of a modification.

以下、本発明の車両用回転電機を適用した一実施形態の車両用発電機について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, a vehicle generator according to an embodiment to which a vehicular rotating electrical machine of the present invention is applied will be described with reference to the drawings.

（第１の実施形態）
図１に示すように、第１の実施形態の車両用発電機１は、２つの固定子巻線（電機子巻線）２、３、界磁巻線４、２つの整流器モジュール群５、６、発電制御装置７、ＭＯＳトランジスタ４０を含んで構成されている。 (First embodiment)
As shown in FIG. 1, the vehicle generator 1 according to the first embodiment includes two stator windings (armature windings) 2 and 3, a field winding 4, and two rectifier module groups 5 and 6. The power generation control device 7 and the MOS transistor 40 are included.

一方の固定子巻線２は、多相巻線（例えばＸ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線からなる三相巻線）であって、固定子鉄心（図示せず）に巻装されている。同様に、他方の固定子巻線３は、多相巻線（例えばＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線からなる三相巻線）であって、上述した固定子鉄心に、固定子巻線２に対して電気角で３０度ずらした位置に巻装されている。本実施形態では、これら２つの固定子巻線２、３と固定子鉄心によって固定子が構成されている。   One stator winding 2 is a multiphase winding (for example, a three-phase winding composed of an X-phase winding, a Y-phase winding, and a Z-phase winding), and is wound around a stator core (not shown). It is disguised. Similarly, the other stator winding 3 is a multi-phase winding (for example, a three-phase winding composed of a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding). The stator winding 2 is wound at a position shifted by 30 degrees in terms of electrical angle. In the present embodiment, a stator is constituted by these two stator windings 2 and 3 and the stator core.

界磁巻線４は、固定子鉄心の内周側に対向配置された界磁極（図示せず）に巻装されて回転子を構成している。励磁電流を流すことにより、界磁極が磁化される。界磁極が磁化されたときに発生する回転磁界によって固定子巻線２、３が交流電圧を発生する。本実施形態では、界磁巻線４と発電制御装置７のＦ端子（励磁電流制御端子）との間にはＭＯＳトランジスタ４０が挿入されている。このＭＯＳトランジスタ４０は、界磁巻線４に対する励磁電流の供給を停止するための励磁電流停止スイッチであり、異常発生時以外の通常動作時にはオン状態を維持し、異常発生時にはオフ状態となる。   The field winding 4 is wound around a field pole (not shown) disposed opposite to the inner peripheral side of the stator core to constitute a rotor. The field pole is magnetized by passing an exciting current. The stator windings 2 and 3 generate an alternating voltage by a rotating magnetic field generated when the field pole is magnetized. In the present embodiment, a MOS transistor 40 is inserted between the field winding 4 and the F terminal (excitation current control terminal) of the power generation control device 7. The MOS transistor 40 is an excitation current stop switch for stopping the supply of the excitation current to the field winding 4, and is kept on during normal operation other than when an abnormality occurs, and is turned off when an abnormality occurs.

一方の整流器モジュール群５は、一方の固定子巻線２に接続されており、全体で三相全波整流回路（ブリッジ回路）が構成され、固定子巻線２に誘起される交流電流を直流電流に変換する。この整流器モジュール群５は、固定子巻線２の相数に対応する数（三相巻線の場合には３個）の整流器モジュール５Ｘ、５Ｙ、５Ｚを備えている。整流器モジュール５Ｘは、固定子巻線２に含まれるＸ相巻線に接続されている。整流器モジュール５Ｙは、固定子巻線２に含まれるＹ相巻線に接続されている。整流器モジュール５Ｚは、固定子巻線２に含まれるＺ相巻線に接続されている。   One rectifier module group 5 is connected to one stator winding 2 to form a three-phase full-wave rectifier circuit (bridge circuit) as a whole, and the alternating current induced in the stator winding 2 is converted into direct current. Convert to current. The rectifier module group 5 includes rectifier modules 5X, 5Y, and 5Z corresponding to the number of phases of the stator winding 2 (three in the case of a three-phase winding). The rectifier module 5 </ b> X is connected to the X-phase winding included in the stator winding 2. The rectifier module 5 </ b> Y is connected to a Y-phase winding included in the stator winding 2. The rectifier module 5Z is connected to the Z-phase winding included in the stator winding 2.

他方の整流器モジュール群６は、一方の固定子巻線３に接続されており、全体で三相全波整流回路（ブリッジ回路）が構成され、固定子巻線３に誘起される交流電流を直流電流に変換する。この整流器モジュール群６は、固定子巻線３の相数に対応する数（三相巻線の場合には３個）の整流器モジュール６Ｕ、６Ｖ、６Ｗを備えている。整流器モジュール６Ｕは、固定子巻線３に含まれるＵ相巻線に接続されている。整流器モジュール６Ｖは、固定子巻線３に含まれるＶ相巻線に接続されている。整流器モジュール６Ｗは、固定子巻線３に含まれるＷ相巻線に接続されている。   The other rectifier module group 6 is connected to one stator winding 3 to form a three-phase full-wave rectifier circuit (bridge circuit) as a whole, and the alternating current induced in the stator winding 3 is converted into direct current. Convert to current. The rectifier module group 6 includes a number of rectifier modules 6U, 6V, and 6W corresponding to the number of phases of the stator winding 3 (three in the case of a three-phase winding). The rectifier module 6U is connected to a U-phase winding included in the stator winding 3. The rectifier module 6V is connected to a V-phase winding included in the stator winding 3. The rectifier module 6 </ b> W is connected to the W-phase winding included in the stator winding 3.

発電制御装置７は、Ｆ端子を介して接続された界磁巻線４に流す励磁電流を制御する励磁制御回路であって、励磁電流を調整することにより車両用発電機１の出力電圧（発電電圧、各整流器モジュールの出力電圧）ＶB が調整電圧Ｖreg になるように制御する。例えば、発電制御装置７は、出力電圧ＶB が調整電圧Ｖreg よりも高くなったときに界磁巻線４への励磁電流の供給を停止し、出力電圧ＶB が調整電圧Ｖreg よりも低くなったときに界磁巻線４に励磁電流の供給を行うことにより、出力電圧ＶB が調整電圧Ｖreg になるように制御する。また、発電制御装置７は、固定子巻線のいずれかの相電圧（例えばＸ相）に基づいて回転子の回転数を検出し、回転停止を検出したときに界磁巻線４への励磁電流の供給を停止あるいは低減する。さらに、発電制御装置７は、通信端子Ｌおよび通信線を介してＥＣＵ８（外部制御装置）と接続されており、ＥＣＵ８との間で双方向のシリアル通信（例えば、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）プロトコルを用いたＬＩＮ通信）を行い、通信メッセージを送信あるいは受信する。 The power generation control device 7 is an excitation control circuit that controls the excitation current flowing in the field winding 4 connected via the F terminal, and adjusts the excitation current to adjust the output voltage (power generation) of the vehicle generator 1. voltage, output voltage) V B of the rectifier module is controlled to be a regulated voltage Vreg. For example, the power generation controller 7 stops the supply of the exciting current to the field winding 4 when the output voltage V B is higher than the regulated voltage Vreg, it is lower than the regulated voltage Vreg output voltage V B When the exciting current is supplied to the field winding 4 at this time, the output voltage V B is controlled to become the adjustment voltage Vreg. Further, the power generation control device 7 detects the number of rotations of the rotor based on any phase voltage (for example, X phase) of the stator winding, and excites the field winding 4 when the rotation stop is detected. Stop or reduce the supply of current. Furthermore, the power generation control device 7 is connected to the ECU 8 (external control device) via the communication terminal L and the communication line, and performs bidirectional serial communication (for example, a LIN (Local Interconnect Network) protocol) with the ECU 8. LIN communication used) and a communication message is transmitted or received.

図２に示すように、発電制御装置７は、ＭＯＳトランジスタ７１、還流ダイオード７２、抵抗７３、７４、電圧比較回路７５、励磁電流制御回路７６、回転検出回路７７、通信回路７８、電源回路７９、コンデンサ８０を有している。通信回路７８は、ＥＣＵ８との間でシリアル通信を行う。これにより、ＥＣＵ８から送られてくる調整電圧Ｖreg 等のデータを受信することができる。   As shown in FIG. 2, the power generation control device 7 includes a MOS transistor 71, a freewheeling diode 72, resistors 73 and 74, a voltage comparison circuit 75, an excitation current control circuit 76, a rotation detection circuit 77, a communication circuit 78, a power supply circuit 79, A capacitor 80 is provided. The communication circuit 78 performs serial communication with the ECU 8. Thereby, data such as the adjustment voltage Vreg sent from the ECU 8 can be received.

抵抗７３、７４は、分圧回路を構成し、車両用発電機１の発電電圧（出力電圧）を分圧した電圧を電圧比較回路７５に入力する。電圧比較回路７５は、抵抗７３、７４で分圧された発電電圧と、通信回路７８によって受信した調整電圧Ｖreg に対応する基準電圧とを比較する。例えば、比較結果として、基準電圧の方が発電電圧よりも高い場合にはハイレベルの信号が出力され、反対に発電電圧の方が基準電圧よりも高い場合にはローレベルの信号が出力される。   The resistors 73 and 74 constitute a voltage dividing circuit, and a voltage obtained by dividing the generated voltage (output voltage) of the vehicle generator 1 is input to the voltage comparison circuit 75. The voltage comparison circuit 75 compares the generated voltage divided by the resistors 73 and 74 with the reference voltage corresponding to the adjustment voltage Vreg received by the communication circuit 78. For example, as a comparison result, when the reference voltage is higher than the generated voltage, a high level signal is output. Conversely, when the generated voltage is higher than the reference voltage, a low level signal is output. .

励磁電流制御回路７６は、電圧比較回路７５の出力（電圧比較結果）に基づいて決定した駆動デューティを有するＰＷＭ信号でＭＯＳトランジスタ７１をオンオフ制御する。なお、出力電流の急激な変動を抑えるために、励磁電流を徐々に変化させる徐励制御等を励磁電流制御回路７６によって行うようにしてもよい。   The exciting current control circuit 76 controls the MOS transistor 71 on and off with a PWM signal having a drive duty determined based on the output (voltage comparison result) of the voltage comparison circuit 75. In order to suppress a rapid fluctuation in the output current, the excitation current control circuit 76 may perform gradual excitation control that gradually changes the excitation current.

回転検出回路７７は、Ｐ端子を介して一方の固定子巻線２のＸ相巻線が接続されており、Ｘ相巻線の端部に現れる相電圧ＶP に基づいて、具体的には、相電圧と回転検出用の基準電圧の大小関係が周期的に変化することを検出して回転検出を行っている。整流器モジュール５Ｘや固定子巻線２などに短絡故障が発生していない正常時には、発電時にＰ端子には所定の振幅を有する相電圧ＶP が現れるため、この相電圧ＶP に基づく回転検出が可能となる。 The rotation detection circuit 77 is connected to the X-phase winding of one of the stator windings 2 via the P terminal. Specifically, the rotation detection circuit 77 is based on the phase voltage V P appearing at the end of the X-phase winding. The rotation is detected by detecting that the magnitude relationship between the phase voltage and the reference voltage for rotation detection changes periodically. When the short circuit failure has not occurred in the rectifier module 5X, the stator winding 2 or the like, the phase voltage V P having a predetermined amplitude appears at the P terminal during power generation. Therefore, rotation detection based on the phase voltage V P is performed. It becomes possible.

励磁電流制御回路７６は、回転検出回路７７による回転検出結果が入力されており、回転検出中は発電動作に必要な励磁電流を界磁巻線４に供給するために必要なＰＷＭ信号を出力するが、所定時間（あるいは周期）以上回転停止（回転検出不能）状態が継続すると、励磁電流を初期励磁状態に対応した値にするために必要なＰＷＭ信号を出力する。   The excitation current control circuit 76 receives the rotation detection result from the rotation detection circuit 77, and outputs a PWM signal necessary for supplying the field winding 4 with an excitation current necessary for the power generation operation during the rotation detection. However, if the rotation stop (rotation cannot be detected) state continues for a predetermined time (or period) or longer, a PWM signal necessary for setting the excitation current to a value corresponding to the initial excitation state is output.

電源回路７９は、発電制御装置７に含まれる各回路に動作電圧を供給する。コンデンサ８０は、整流器モジュール群５、６の出力端子から侵入するノイズを除去するためのものであり、例えば１μＦ程度の容量を有している。   The power supply circuit 79 supplies an operating voltage to each circuit included in the power generation control device 7. The capacitor 80 is for removing noise entering from the output terminals of the rectifier module groups 5 and 6, and has a capacity of about 1 μF, for example.

本実施形態の車両用発電機１はこのような構成を有しており、次に、整流器モジュール５Ｘ等の詳細について説明する。整流器モジュール５Ｘと他の整流器モジュール５Ｙ、５Ｚ、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗは同じ構成を有している。以下では、整流器モジュール５Ｘについて詳細を説明する。   The vehicle generator 1 of the present embodiment has such a configuration, and details of the rectifier module 5X and the like will be described next. The rectifier module 5X and the other rectifier modules 5Y, 5Z, 6U, 6V, 6W have the same configuration. Hereinafter, details of the rectifier module 5X will be described.

図３に示すように、整流器モジュール５Ｘは、２つのＭＯＳトランジスタ５０、５１、制御回路５４を備えている。ＭＯＳトランジスタ５０は、ソースが固定子巻線２のＸ相巻線に接続され、ドレインが充電線１２を介して電気負荷１０やバッテリ９の正極端子に接続された上アーム（ハイサイド側）のスイッチング素子である。ＭＯＳトランジスタ５１は、ドレインがＸ相巻線に接続され、ソースがバッテリ９の負極端子（アース）に接続された下アーム（ローサイド側）のスイッチング素子である。また、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のそれぞれのソース・ドレイン間にはダイオードが並列接続されている。このダイオードはＭＯＳトランジスタ５０、５１の寄生ダイオード（ボディダイオード）によって実現されるが、別部品としてのダイオードをさらに並列接続するようにしてもよい。なお、上アームおよび下アームの少なくとも一方を、ＭＯＳトランジスタ以外のスイッチング素子を用いて構成するようにしてもよい。   As shown in FIG. 3, the rectifier module 5 </ b> X includes two MOS transistors 50 and 51 and a control circuit 54. The MOS transistor 50 has a source connected to the X-phase winding of the stator winding 2 and a drain connected to the electrical load 10 and the positive terminal of the battery 9 via the charging line 12. It is a switching element. The MOS transistor 51 is a switching element on the lower arm (low side) whose drain is connected to the X-phase winding and whose source is connected to the negative terminal (earth) of the battery 9. A diode is connected in parallel between the source and drain of each of the MOS transistors 50 and 51. This diode is realized by a parasitic diode (body diode) of the MOS transistors 50 and 51, but a diode as another component may be further connected in parallel. Note that at least one of the upper arm and the lower arm may be configured using a switching element other than a MOS transistor.

図４に示すように、制御回路５４は、制御部１００、電源１９０、出力電圧検出部１１０、上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０、下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０、下ＭＯＳ ＶDS増幅部１４２、通電方向判定部１４４、上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１、励磁電流停止スイッチ駆動信号送信部１７０、ドライバ１９２、１９４を備えている。 As shown in FIG. 4, the control circuit 54 includes a control unit 100, a power source 190, an output voltage detection unit 110, an upper MOS V DS detection unit 120, a lower MOS V DS detection unit 130, a lower MOS V DS amplification unit 142, and energization. A direction determination unit 144, an upper MOS temperature detection unit 150, a lower MOS temperature detection unit 151, an excitation current stop switch drive signal transmission unit 170, and drivers 192 and 194 are provided.

電源１９０は、Ｐ端子に相電圧が印加されるタイミングで制御回路５４に含まれる各素子に動作電圧を供給するとともに、この相電圧の印加が終了したときに動作電圧の供給を停止する。この電源１９０の起動、停止は、制御部１００からの指示に応じて行われる。   The power supply 190 supplies an operating voltage to each element included in the control circuit 54 at a timing when the phase voltage is applied to the P terminal, and stops supplying the operating voltage when the application of the phase voltage is completed. The power supply 190 is started and stopped in response to an instruction from the control unit 100.

ドライバ１９２は、出力端子（Ｇ１）がハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のゲートに接続されており、ＭＯＳトランジスタ５０をオンオフする駆動信号を生成する。同様に、ドライバ１９４は、出力端子（Ｇ２）がローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のゲートに接続されており、ＭＯＳトランジスタ５１をオンオフする駆動信号を生成する。   The driver 192 has an output terminal (G1) connected to the gate of the high-side MOS transistor 50, and generates a drive signal for turning on and off the MOS transistor 50. Similarly, the driver 194 has an output terminal (G2) connected to the gate of the low-side MOS transistor 51, and generates a drive signal for turning the MOS transistor 51 on and off.

出力電圧検出部１１０は、例えば差動増幅器とその出力をデジタルデータに変換するアナログ−デジタル変換器によって構成されており、車両用発電機１（あるいは整流器モジュール５Ｘ）の出力端子（Ｂ端子）の電圧に対応するデータを出力する。なお、アナログ−デジタル変換器は、制御部１００側に設けるようにしてもよい。   The output voltage detection unit 110 includes, for example, a differential amplifier and an analog-digital converter that converts the output into digital data. The output voltage detection unit 110 includes an output terminal (B terminal) of the vehicle generator 1 (or the rectifier module 5X). Outputs data corresponding to the voltage. The analog-digital converter may be provided on the control unit 100 side.

上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０は、Ｂ端子とＰ端子に接続されており、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間電圧ＶDSを検出し、検出したドレイン・ソース間電圧ＶDSを所定のしきい値と比較してその大小に応じた信号を出力する。図５において、横軸はドレイン側の出力電圧ＶB を基準としたドレイン・ソース間電圧ＶDSを示している。また、縦軸は上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０から出力される信号の電圧レベルを示している。図５に示すように、相電圧ＶP が高くなって出力電圧ＶB よりも０．３Ｖ以上高くなるとＶDSが０．３Ｖ以上になるため、上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０の出力信号がローレベル（０Ｖ）からハイレベル（５Ｖ）に変化する。その後、相電圧ＶP が出力電圧ＶB よりも１．０Ｖ以上低くなるとＶDSが−１．０Ｖ以下になるため、上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０の出力信号がハイレベルからローレベルに変化する。 Upper MOS V DS detector 120 is connected to the B terminal and the P terminal, to detect the drain-source voltage V DS of the MOS transistor 50 of the high-side, predetermined the detected drain-source voltage V DS Compared with the threshold value, a signal corresponding to the magnitude is output. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the drain-source voltage V DS with reference to the drain side output voltage V B. The vertical axis indicates the voltage level of the signal output from the upper MOS V DS detector 120. As shown in FIG. 5, when the phase voltage V P becomes higher and becomes higher than the output voltage V B by 0.3 V or more, V DS becomes 0.3 V or higher, so that the output signal of the upper MOS V DS detection unit 120 is low. It changes from level (0V) to high level (5V). Thereafter, when the phase voltage V P becomes 1.0 V or more lower than the output voltage V B , V DS becomes −1.0 V or less, so that the output signal of the upper MOS V DS detection unit 120 changes from the high level to the low level. .

上述した出力電圧ＶB よりも０．３Ｖ高い値が図９のしきい値Ｖ１０に対応している。このしきい値Ｖ１０は、ダイオード通電期間の開始時点を確実に検出するためのものであり、出力電圧ＶB にオン時のＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間電圧ＶDSを加算した値よりも高く、出力電圧ＶB にＭＯＳトランジスタ５０と並列接続されたダイオードの順方向電圧ＶＦを加算した値よりも低い値に設定されている。また、上述した出力電圧ＶB よりも１．０Ｖ低い値が図９のしきい値Ｖ２０に対応している。このしきい値Ｖ２０は、ダイオード通電期間の終了時点を確実に検出するためのものであり、出力電圧ＶB よりも低い値に設定されている。相電圧ＶP がしきい値Ｖ１０に達した後にしきい値Ｖ２０に達するまでを上アームの「オン期間」としている。なお、このオン期間は、ＭＯＳトランジスタ５０がオフ状態のときに実際にダイオードに通電される「ダイオード通電期間」とは開始時点と終了時点がずれているが、本実施形態の同期制御はこのオン期間に基づいて行われる。 A value higher by 0.3V than the output voltage V B described above corresponds to the threshold value V10 in FIG. This threshold value V10 is for reliably detecting the start point of the diode energization period, and is higher than the value obtained by adding the drain-source voltage V DS of the MOS transistor 50 at the ON time to the output voltage V B. The output voltage V B is set to a value lower than the value obtained by adding the forward voltage VF of the diode connected in parallel with the MOS transistor 50. Further, a value 1.0V lower than the output voltage V B described above corresponds to the threshold value V20 in FIG. The threshold V20 is used to reliably detect the end of diode conduction period is set to a value lower than the output voltage V B. The period from when the phase voltage V P reaches the threshold value V10 to when the phase voltage V P reaches the threshold value V20 is defined as the “on period” of the upper arm. The ON period is different from the “diode energization period” in which the diode is actually energized when the MOS transistor 50 is in the OFF state. It is done based on the period.

下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０は、Ｐ端子とグランド端子（Ｅ端子）に接続されており、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間電圧ＶDSを検出し、検出したドレイン・ソース間電圧ＶDSを所定のしきい値と比較してその大小に応じた信号を出力する。図６において、横軸はドレイン側のバッテリ負極端子電圧であるグランド端子電圧ＶGND を基準としたドレイン・ソース間電圧ＶDSを示している。また、縦軸は下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０から出力される信号の電圧レベルを示している。図６に示すように、相電圧ＶP が低くなってグランド電圧ＶGND よりも０．３Ｖ以上低くなるとＶDSが−０．３Ｖ以下になるため、下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０の出力信号がローレベル（０Ｖ）からハイレベル（５Ｖ）に変化する。その後、相電圧ＶP がグランド電圧ＶGND よりも１．０Ｖ以上高くなるとＶDSが１．０Ｖ以上になるため、下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０の出力信号がハイレベルからローレベルに変化する。 The lower MOS V DS detector 130 is connected to the P terminal and the ground terminal (E terminal), detects the drain-source voltage V DS of the low-side MOS transistor 51, and detects the detected drain-source voltage V. DS is compared with a predetermined threshold value and a signal corresponding to the magnitude is output. In FIG. 6, the horizontal axis represents the drain-source voltage V DS based on the ground terminal voltage V GND that is the battery negative terminal voltage on the drain side. The vertical axis indicates the voltage level of the signal output from the lower MOS V DS detection unit 130. As shown in FIG. 6, when the phase voltage V P becomes low and becomes 0.3 V or more lower than the ground voltage V GND , V DS becomes −0.3 V or less. Therefore, the output signal of the lower MOS V DS detection unit 130 is It changes from a low level (0V) to a high level (5V). Thereafter, when the phase voltage V P becomes 1.0 V or more higher than the ground voltage V GND , V DS becomes 1.0 V or more, so that the output signal of the lower MOS V DS detection unit 130 changes from high level to low level.

上述したグランド電圧ＶGND よりも０．３Ｖ低い値が図９のしきい値Ｖ１１に対応している。このしきい値Ｖ１１は、ダイオード通電期間の開始時点を確実に検出するためのものであり、グランド電圧ＶGND からオン時のＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間電圧ＶDSを減算した値よりも低く、グランド電圧ＶGND からＭＯＳトランジスタ５１と並列接続されたダイオードの順方向電圧ＶＦを減算した値よりも高い値に設定されている。また、上述した出力電圧ＶGND よりも１．０Ｖ高い値が図９のしきい値Ｖ２１に対応している。このしきい値Ｖ２１は、ダイオード通電期間の終了時点を確実に検出するためのものであり、グランド電圧ＶGND よりも高い値に設定されている。相電圧ＶP が第１のしきい値に達した後に第２のしきい値に達するまでを下アームの「オン期間」としている。なお、このオン期間は、ＭＯＳトランジスタ５１がオフ状態のときに実際にダイオードに通電される「ダイオード通電期間」とは開始時点と終了時点がずれているが、本実施形態の同期整流はこのオン期間に基づいて行われる。 A value lower by 0.3 V than the above-described ground voltage V GND corresponds to the threshold value V11 in FIG. The threshold V11 is used to reliably detect the beginning of the diode conduction period, less than the value obtained by subtracting the drain-source voltage V DS of the MOS transistor 51 when on the ground voltage V GND The value is set higher than the value obtained by subtracting the forward voltage VF of the diode connected in parallel with the MOS transistor 51 from the ground voltage V GND . Further, a value 1.0V higher than the output voltage V GND described above corresponds to the threshold value V21 in FIG. This threshold value V21 is for reliably detecting the end point of the diode energization period, and is set to a value higher than the ground voltage VGND . The period from when the phase voltage V P reaches the first threshold value until it reaches the second threshold value is defined as the “on period” of the lower arm. Note that this on period is different from the “diode energization period” in which the diode is actually energized when the MOS transistor 51 is in the off state. It is done based on the period.

下ＭＯＳ ＶDS増幅部１４２は、オン時のＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間電圧ＶDSを、例えば５倍（−０．５Ｖ〜＋０．５Ｖ）に増幅する（図１１Ｃ）。また、通電方向判定部１４４は、例えば＋０．３５Ｖに設定されたしきい値電圧と、増幅後のドレイン・ソース間電圧ＶDSとを比較し、しきい値電圧の方が高いとき（範囲Ｗ）にハイレベルの信号を出力し、それ以外のときにローレベルの信号を出力する。 The lower MOS V DS amplification unit 142 amplifies the drain-source voltage V DS of the MOS transistor 51 when turned on, for example, by 5 times (−0.5 V to +0.5 V) (FIG. 11C). The energization direction determination unit 144 compares, for example, the threshold voltage set to +0.35 V with the drain-source voltage V DS after amplification, and the threshold voltage is higher (range W ) Outputs a high level signal, and outputs a low level signal at other times.

上ＭＯＳ温度検出部１５０は、ＭＯＳトランジスタ５０に隣接配置された感温ダイオードの順方向電圧に基づいてＭＯＳトランジスタ５０の温度を検出し、温度が高いときにハイレベル、低いときにローレベルの信号を出力する。同様に、下ＭＯＳ温度検出部１５１は、ＭＯＳトランジスタ５１に隣接配置された感温ダイオードの順方向電圧に基づいてＭＯＳトランジスタ５１の温度を検出し、温度が高いときにハイレベル、低いときにローレベルの信号を出力する。これらの上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１は、制御部１００に含ませるようにしてもよい。図７において、横軸は温度（°Ｃ）を示している。また、縦軸は上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１から出力される信号の電圧レベルを示している。図７に示すように、温度が上昇していって２００°Ｃ以上になると、上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１の出力信号がローレベル（０Ｖ）からハイレベル（５Ｖ）に変化する。その後、温度が低下していって１７０°Ｃよりも低くなると、上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１の出力信号がハイレベルからローレベルに変化する。   The upper MOS temperature detection unit 150 detects the temperature of the MOS transistor 50 based on the forward voltage of a temperature-sensitive diode disposed adjacent to the MOS transistor 50, and is a high level signal when the temperature is high and a low level signal when the temperature is low. Is output. Similarly, the lower MOS temperature detector 151 detects the temperature of the MOS transistor 51 based on the forward voltage of a temperature-sensitive diode disposed adjacent to the MOS transistor 51, and is high when the temperature is high and low when the temperature is low. A level signal is output. These upper MOS temperature detection unit 150 and lower MOS temperature detection unit 151 may be included in the control unit 100. In FIG. 7, the horizontal axis indicates the temperature (° C.). The vertical axis indicates the voltage level of signals output from the upper MOS temperature detection unit 150 and the lower MOS temperature detection unit 151. As shown in FIG. 7, when the temperature rises to 200 ° C. or higher, the output signals of the upper MOS temperature detection unit 150 and the lower MOS temperature detection unit 151 change from the low level (0 V) to the high level (5 V). Change. Thereafter, when the temperature decreases and becomes lower than 170 ° C., the output signals of the upper MOS temperature detecting unit 150 and the lower MOS temperature detecting unit 151 change from the high level to the low level.

励磁電流停止スイッチ駆動信号送信部１７０は、整流器モジュール５Ｘにおいて異常が発生したときに、ＭＯＳトランジスタ４０をオフする駆動信号をＩＦ＿ＳＴＯＰ端子から出力する。異常であるか否かの判定は、Ｐ端子に接続された固定子巻線２のＸ相の相電圧と、発電制御装置７のＦ端子の電圧と、上ＭＯＳ温度検出部１５０および下ＭＯＳ温度検出部１５１の各出力とに基づいて異常判定部１２３（図８）によって行われる。   When an abnormality occurs in the rectifier module 5X, the excitation current stop switch drive signal transmission unit 170 outputs a drive signal for turning off the MOS transistor 40 from the IF_STOP terminal. Whether or not there is an abnormality is determined by determining the phase voltage of the X phase of the stator winding 2 connected to the P terminal, the voltage of the F terminal of the power generation control device 7, the upper MOS temperature detecting unit 150, and the lower MOS temperature. This is performed by the abnormality determination unit 123 (FIG. 8) based on each output of the detection unit 151.

制御部１００は、同期整流動作を開始および終了するタイミングの判定、同期整流を実施するためのＭＯＳトランジスタ５０、５１のオン／オフタイミングの設定、このオン／オフタイミングの設定に対応したドライバ１９２、１９４の駆動、ロードダンプ保護動作、異常発生の有無判定や異常発生時の発電抑制動作などを行う。   The control unit 100 determines the timing to start and end the synchronous rectification operation, sets the on / off timing of the MOS transistors 50 and 51 for performing the synchronous rectification, and the driver 192 corresponding to the setting of the on / off timing. 194 driving, load dump protection operation, determination of presence / absence of abnormality, power generation suppression operation when abnormality occurs, and the like are performed.

図８に示すように、制御部１００は、回転数演算部１０１、同期制御開始判定部１０２、上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４、目標電気角設定部１０５、上ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０６、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７、下ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０８、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９、ロードダンプ判定部１１１、電源起動・停止判定部１１２、オフタイミング異常判定部１２１、同期制御停止判定部１２２、異常判定部１２３、励磁オンオフ判定部１２４を備えている。これらの各構成は、例えばメモリ等に記憶された所定の動作プログラムをＣＰＵで実行することにより実現されるが、各構成をハードウエアを用いて実現するようにしてもよい。各構成の具体的な動作内容については後述する。 As shown in FIG. 8, the control unit 100 includes a rotation speed calculation unit 101, a synchronization control start determination unit 102, an upper MOS on timing determination unit 103, a lower MOS on timing determination unit 104, a target electrical angle setting unit 105, and an upper MOS. T FB time calculation unit 106, upper MOS off timing calculation unit 107, lower MOS · T FB time calculation unit 108, lower MOS off timing calculation unit 109, load dump determination unit 111, power supply start / stop determination unit 112, off timing An abnormality determination unit 121, a synchronous control stop determination unit 122, an abnormality determination unit 123, and an excitation on / off determination unit 124 are provided. Each of these components is realized by, for example, a predetermined operation program stored in a memory or the like being executed by the CPU, but each component may be realized by using hardware. Specific operation contents of each component will be described later.

上述したＭＯＳトランジスタ４０が第１のスイッチング素子に、整流器モジュール５Ｘ等がスイッチング部に、制御部１００、ドライバ１９２、１９４がスイッチング制御部に、励磁オンオフ判定部１２４が電圧検出部に、異常判定部１２３が異常検出部に、励磁電流停止スイッチ駆動信号送信部１７０が駆動部にそれぞれ対応する。   The MOS transistor 40 described above is the first switching element, the rectifier module 5X and the like are the switching unit, the control unit 100, the drivers 192 and 194 are the switching control unit, the excitation on / off determination unit 124 is the voltage detection unit, and the abnormality determination unit. 123 corresponds to the abnormality detection unit, and the exciting current stop switch drive signal transmission unit 170 corresponds to the drive unit.

本実施形態の整流器モジュール５Ｘ等はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。   The rectifier module 5X and the like of this embodiment have such a configuration, and the operation will be described next.

（１）電源起動・停止判定
電源起動・停止判定部１１２は、Ｐ端子に接続されており、整流器モジュール５Ｘが接続された固定子巻線２のＸ相の相電圧（ピーク電圧）が所定値（例えば５Ｖ）を超えたことを検出したときに、電源１９０に起動を指示する。また、電源起動・停止判定部１１２は、この相電圧が所定値（５Ｖ）以下になった状態が所定時間（例えば１秒）継続したときに電源１９０に停止を指示する。このようにして車両用発電機１の正常動作時（発電時）のみ整流器モジュール５Ｘ等を動作させており、発電せずに停止している場合に、必要最小限の回路しか動作させないため、暗電流を低減し、バッテリ上がりを防止することができる。 (1) Power supply start / stop determination The power supply start / stop determination unit 112 is connected to the P terminal, and the phase voltage (peak voltage) of the X phase of the stator winding 2 to which the rectifier module 5X is connected is a predetermined value. When it is detected that the voltage exceeds (for example, 5V), the power supply 190 is instructed to start. In addition, the power supply start / stop determination unit 112 instructs the power supply 190 to stop when the state where the phase voltage has become a predetermined value (5 V) or less continues for a predetermined time (for example, 1 second). In this way, the rectifier module 5X and the like are operated only during normal operation (power generation) of the vehicle generator 1, and only the minimum necessary circuit is operated when it is stopped without generating power. The current can be reduced and the battery can be prevented from running out.

（２）同期制御動作
図９において、「上アーム・オン期間」は上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０の出力信号を、「上ＭＯＳオン期間」はハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のオン／オフタイミングを、「下アーム・オン期間」は下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０の出力信号を、「下ＭＯＳオン期間」はローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のオン／オフタイミングをそれぞれ示している。また、ＴFB1 、ＴFB2 、目標電気角、ΔＴについては後述する。 (2) Synchronous control operation In FIG. 9, the “upper arm ON period” indicates the output signal of the upper MOS V DS detector 120, and the “upper MOS ON period” indicates the ON / OFF timing of the high-side MOS transistor 50. The “lower arm on period” indicates the output signal of the lower MOS V DS detector 130, and the “lower MOS on period” indicates the on / off timing of the low-side MOS transistor 51, respectively. T FB1 , T FB2 , target electrical angle, and ΔT will be described later.

上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３は、上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０の出力信号（上アーム・オン期間）を監視しており、この出力信号のローレベルからハイレベルへの立ち上がりをハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のオンタイミングとして判定し、ドライバ１９２に指示を送る。ドライバ１９２は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５０をオンする。 The upper MOS on-timing determination unit 103 monitors the output signal (upper arm ON period) of the upper MOS V DS detection unit 120, and the rise of the output signal from the low level to the high level is detected on the high side MOS. It is determined that the transistor 50 is on, and an instruction is sent to the driver 192. The driver 192 turns on the MOS transistor 50 in response to this instruction.

上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、ＭＯＳトランジスタ５０がオンされてから所定時間経過後をＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングとして判定し、ドライバ１９２に指示を送る。ドライバ１９２は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５０をオフする。   The upper MOS off timing calculation unit 107 determines that the predetermined time has elapsed after the MOS transistor 50 is turned on as the off timing of the MOS transistor 50, and sends an instruction to the driver 192. The driver 192 turns off the MOS transistor 50 in response to this instruction.

このオフタイミングを決定する所定時間は、上アーム・オン期間の終了時点（上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０の出力信号がハイレベルからローレベルに立ち下がる時点）よりも「目標電気角」だけ早くなるように、その都度可変設定される。 The predetermined time for determining the OFF timing is earlier than the end point of the upper arm ON period (the time point when the output signal of the upper MOS VDS detection unit 120 falls from the high level to the low level) by “target electrical angle”. As described above, the variable setting is made each time.

この目標電気角は、ＭＯＳトランジスタ５０を常時オフしてダイオードを通して整流を行う場合を考えたときに、このダイオード整流における通電期間の終了時点よりもＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングが遅くならないようにするためのマージンであり、目標電気角設定部１０５によって設定される。目標電気角設定部１０５は、回転数演算部１０１によって演算された回転数に基づいて目標電気角を設定する。この目標電気角は、回転数に関係なく一定でもよいが、より望ましくは、低回転領域および高回転領域において目標電気角を大きく、その中間領域において目標電気角を小さく設定するようにしてもよい。   This target electrical angle is set so that the OFF timing of the MOS transistor 50 is not delayed from the end of the energization period in this diode rectification when considering the case where the MOS transistor 50 is always turned off and rectified through a diode. And is set by the target electrical angle setting unit 105. The target electrical angle setting unit 105 sets the target electrical angle based on the rotation speed calculated by the rotation speed calculation unit 101. The target electrical angle may be constant regardless of the rotational speed, but more desirably, the target electrical angle may be set large in the low rotation region and the high rotation region, and the target electrical angle may be set small in the intermediate region. .

回転数演算部１０１は、下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０の出力信号の立ち上がり周期あるいは立ち下がり周期に基づいて回転数を演算している。下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０の出力信号を用いることにより、車両用発電機１の出力電圧ＶB の変動に関係なく、安定した回転数検出が可能になる。 The rotation speed calculation unit 101 calculates the rotation speed based on the rising cycle or the falling cycle of the output signal of the lower MOS V DS detection unit 130. By using the output signal of the lower MOS V DS detection unit 130, stable rotation speed detection can be performed regardless of fluctuations in the output voltage V B of the vehicular generator 1.

同様に、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４は、下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０の出力信号（下アーム・オン期間）を監視しており、この出力信号のローレベルからハイレベルへの立ち上がりをローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のオンタイミングとして判定し、ドライバ１９４に指示を送る。ドライバ１９４は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５１をオンする。 Similarly, the lower MOS ON timing determination unit 104 monitors the output signal (lower arm ON period) of the lower MOS V DS detection unit 130, and the rising of the output signal from the low level to the high level is detected on the low side. Is determined as the ON timing of the MOS transistor 51 and an instruction is sent to the driver 194. The driver 194 turns on the MOS transistor 51 in response to this instruction.

下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、ＭＯＳトランジスタ５１がオンされてから所定時間経過後をＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングとして判定し、ドライバ１９４に指示を送る。ドライバ１９４は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５１をオフする。   The lower MOS off timing calculation unit 109 determines that the predetermined time has elapsed after the MOS transistor 51 is turned on as the off timing of the MOS transistor 51 and sends an instruction to the driver 194. The driver 194 turns off the MOS transistor 51 in response to this instruction.

このオフタイミングを決定する所定時間は、下アーム・オン期間の終了時点（下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０の出力信号がハイレベルからローレベルに立ち下がる時点）よりも「目標電気角」だけ早くなるように、その都度可変設定される。 The predetermined time for determining the OFF timing is earlier than the end point of the lower arm ON period (the time point when the output signal of the lower MOS VDS detection unit 130 falls from the high level to the low level) by “target electrical angle”. As described above, the variable setting is made each time.

この目標電気角は、ＭＯＳトランジスタ５１を常時オフしてダイオードを通して整流を行う場合を考えたときに、このダイオード整流における通電期間の終了時点よりもＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングが遅くならないようにするためのマージンであり、目標電気角設定部１０５によって設定される。   The target electrical angle is set so that the off timing of the MOS transistor 51 is not delayed from the end of the energization period in the diode rectification when considering the case where the MOS transistor 51 is always turned off and rectification is performed through the diode. And is set by the target electrical angle setting unit 105.

ところで、実際には、上アーム・オン期間や下アーム・オン期間の終了時点は、ＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフする時点ではわかっていないため、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７や下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、半周期前の情報をフィードバックすることにより、ＭＯＳトランジスタ５０やＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングの設定精度を上げている。   Actually, the end time of the upper arm on period and the lower arm on period is not known at the time when the MOS transistors 50 and 51 are turned off. Therefore, the upper MOS off timing calculation unit 107 and the lower MOS off timing calculation are performed. The unit 109 raises the setting accuracy of the off timing of the MOS transistor 50 and the MOS transistor 51 by feeding back the information before the half cycle.

例えば、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングは以下のようにして設定される。下ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０８は、半周期前のローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオフしてから下アーム・オン期間の終了時点までの時間（電気角）ＴFB2 （図９）を演算し、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、このＴFB2 から目標電気角を差し引いたΔＴを求める。回転等が安定していればＴFB2 と目標電気角とが等しくなってΔＴ＝０となるはずであるが、（１）車両の加減速に伴う回転変動、（２）エンジン回転の脈動、（３）電気負荷の変動、（４）所定のプログラムを実行して制御部１００を実現する場合の動作クロック周期の変動、（５）ドライバ１９２、１９４にＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフする指示を出してから実際にオフされるまでのターンオフ遅れ、などに伴ってΔＴが０にならないことが多い。 For example, the off timing of the high-side MOS transistor 50 is set as follows. The lower MOS · T FB time calculation unit 108 calculates a time (electrical angle) T FB2 (FIG. 9) from turning off the low-side MOS transistor 51 half a cycle ago to the end of the lower arm ON period. The upper MOS off timing calculation unit 107 obtains ΔT obtained by subtracting the target electrical angle from TFB2 . If the rotation or the like is stable, T FB2 and the target electrical angle should be equal and ΔT = 0, but (1) rotational fluctuation accompanying acceleration / deceleration of the vehicle, (2) pulsation of engine rotation, ( 3) Variation in electrical load, (4) Variation in operation clock cycle when realizing the control unit 100 by executing a predetermined program, and (5) Instructing the drivers 192 and 194 to turn off the MOS transistors 50 and 51 In many cases, ΔT does not become zero with a delay in turn-off until the actual turn-off.

そこで、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、半周期前に下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９で用いられた下ＭＯＳオン期間をΔＴに基づいて補正して上ＭＯＳオン期間を設定し、ＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングを決定している。具体的には、補正係数をαとしたときに、上ＭＯＳオン期間は、以下の式で設定される。   Therefore, the upper MOS off timing calculation unit 107 sets the upper MOS on period by correcting the lower MOS on period used by the lower MOS off timing calculation unit 109 half a cycle before based on ΔT. The off timing is determined. Specifically, when the correction coefficient is α, the upper MOS on period is set by the following equation.

（上ＭＯＳオン期間）＝（半周期前の下ＭＯＳオン期間）＋ΔＴ×α
同様に、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングは以下のようにして設定される。上ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０６は、半周期前のハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオフしてから上アーム・オン期間の終了時点までの時間（電気角）ＴFB1 （図９）を演算し、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、このＴFB1 から目標電気角を差し引いたΔＴを求める。下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、半周期前に上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７で用いられた上ＭＯＳオン期間をΔＴに基づいて補正して下ＭＯＳオン期間を設定し、ＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングを決定している。具体的には、補正係数をαとしたときに、下ＭＯＳオン期間は、以下の式で設定される。 (Upper MOS on period) = (Lower MOS on period before half cycle) + ΔT × α
Similarly, the off timing of the low-side MOS transistor 51 is set as follows. The upper MOS · T FB time calculation unit 106 calculates the time (electrical angle) T FB1 (FIG. 9) from turning off the high-side MOS transistor 51 half a cycle ago to the end of the upper arm ON period. Then, the lower MOS off timing calculation unit 109 obtains ΔT obtained by subtracting the target electrical angle from TFB1 . The lower MOS off timing calculation unit 109 sets the lower MOS on period by correcting the upper MOS on period used by the upper MOS off timing calculation unit 107 half a cycle before based on ΔT, and the off timing of the MOS transistor 51 Is determined. Specifically, when the correction coefficient is α, the lower MOS on period is set by the following equation.

（下ＭＯＳオン期間）＝（半周期前の上ＭＯＳオン期間）＋ΔＴ×α
このようにして、ダイオード整流を行う場合と同じ周期で、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０とローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１が交互にオンされ、ＭＯＳトランジスタ５０、５１を用いた低損失の同期整流動作が行われる。 (Lower MOS on period) = (Upper MOS on period before half cycle) + ΔT × α
In this way, the high-side MOS transistor 50 and the low-side MOS transistor 51 are alternately turned on in the same cycle as when diode rectification is performed, and a low-loss synchronous rectification operation using the MOS transistors 50 and 51 is performed. Done.

（３）同期制御の開始判定
次に、上述した同期制御に移行するか否かの判定動作について説明する。整流器モジュール５Ｘ等が起動された直後や、何らかの異常が発生して同期制御を一旦停止した後は、所定の同期制御開始条件を満たす場合に同期制御に移行する。同期制御開始判定部１０２は、同期制御開始条件を満たすか否かの判定を行い、満たすと判断した場合にその旨の通知が上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３と下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４に送られる。以後、上述した同期制御が実施されて、ＭＯＳトランジスタ５０、５１が交互にオンされる。 (3) Determination of start of synchronous control Next, the operation of determining whether or not to shift to the above-described synchronous control will be described. Immediately after the rectifier module 5X or the like is activated, or after a certain abnormality occurs and the synchronous control is temporarily stopped, the process shifts to the synchronous control when a predetermined synchronous control start condition is satisfied. The synchronization control start determination unit 102 determines whether or not the synchronization control start condition is satisfied. If it is determined that the condition is satisfied, a notification to that effect is sent to the upper MOS on timing determination unit 103 and the lower MOS on timing determination unit 104. It is done. Thereafter, the above-described synchronization control is performed, and the MOS transistors 50 and 51 are alternately turned on.

同期制御開始条件としては、以下の（Ａ）〜（Ｆ）が用いられる。
（Ａ）上アーム・オン期間と下アーム・オン期間（図９）が上下連続して３２回発生する。なお、３２回は、８極の回転子を想定し、機械角２回転分に相当する値である。この値は、１回転に相当する値である１６や、３回転以上に相当する値、あるいは機械角１回転の整数倍に相当する値以外に変更してもよい。
（Ｂ）出力電圧ＶB が正常範囲である７Ｖより高く１８Ｖよりも低い範囲に含まれる。なお、１２Ｖ系の車両システムを想定して正常範囲の下限値を７Ｖ、上限値を１８Ｖとしたが、これらの下限値および上限値は適宜変更するようにしてもよい。また、２４Ｖ系等の車両システムでは、発電電圧に合わせて下限値および上限値を変更する必要がある。
（Ｃ）ＭＯＳトランジスタ５０、５１について異常判定部１２３によって異常発生の判定がなされていない。
（Ｄ）ロードダンプ保護動作中でない。
（Ｅ）出力電圧ＶB の変動が０．５Ｖ／２００μ秒よりも小さい。なお、同期制御を開始したときにこの変動がどの程度許容されるかは、使用する素子やプログラムによって変化するため、この変動の許容値は、使用する素子等に応じて適宜変更するようにしてもよい。
（Ｆ）ＴFB1、ＴFB2がともに１５μ秒より長い。なお、これらの期間がどの程度以下になると異常といえるかは、異常の発生原因等によって変化するため、この許容値（１５μ秒）は、異常発生原因等に応じて適宜変更するようにしてもよい。また、ＴFB1、ＴFB2は、上ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０６、下ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０８によって同期制御動作中に演算されるものとして説明したが、同期制御開始前であってもこれらの演算は行われており、同期制御の開始判定に用いられる。 The following (A) to (F) are used as the synchronous control start conditions.
(A) The upper arm on period and the lower arm on period (FIG. 9) occur 32 times in succession. Note that 32 times is a value corresponding to two mechanical angles, assuming an 8-pole rotor. This value may be changed to a value other than 16 corresponding to one rotation, a value corresponding to three or more rotations, or a value corresponding to an integral multiple of one mechanical angle rotation.
(B) The output voltage V B is included in a range that is higher than the normal range of 7V and lower than 18V. Although the lower limit value of the normal range is 7V and the upper limit value is 18V assuming a 12V system, the lower limit value and the upper limit value may be changed as appropriate. Further, in a vehicle system such as a 24V system, it is necessary to change the lower limit value and the upper limit value according to the generated voltage.
(C) The occurrence of abnormality is not determined by the abnormality determination unit 123 for the MOS transistors 50 and 51.
(D) The load dump protection operation is not in progress.
(E) The fluctuation of the output voltage V B is smaller than 0.5 V / 200 μsec. It should be noted that the degree to which this variation is allowed when synchronous control is started varies depending on the elements and programs used, so the allowable value of this variation should be changed as appropriate according to the elements used. Also good.
(F) Both T FB1 and T FB2 are longer than 15 μs. It should be noted that the extent to which these periods fall below what is considered abnormal depends on the cause of the abnormality, etc., so this allowable value (15 μs) may be changed as appropriate according to the cause of the abnormality. Good. Also, T FB1 and T FB2 have been described as being calculated during the synchronous control operation by the upper MOS · T FB time calculation unit 106 and the lower MOS · T FB time calculation unit 108, but before the start of the synchronous control, These calculations are also performed and are used to determine the start of synchronous control.

図１０において、ロードダンプ判定部１１１は、出力電圧ＶB が２０Ｖを超えたときに、車両用発電機１の出力端子やバッテリ端子が外れてサージ電圧が発生するロードダンプを検出し、ドライバ１９２、１９４に指示を送ってハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０をオフするとともに、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオンするロードダンプ保護動作を開始する。また、ロードダンプ判定部１１１は、一旦２０Ｖよりも高くなった出力電圧ＶB が低下して１７Ｖより低くなったときに、ロードダンプ保護動作を終了する。ロードダンプ判定部１１１は、ロードダンプ保護動作中はハイレベル、それ以外のときにローレベルとなる信号を同期制御開始判定部１０２に向けて出力する。 In FIG. 10, when the output voltage V B exceeds 20 V, the load dump determination unit 111 detects a load dump in which the output terminal and the battery terminal of the vehicle generator 1 are disconnected and a surge voltage is generated, and the driver 192 , 194 is sent to turn off the high-side MOS transistor 50 and start a load dump protection operation to turn on the low-side MOS transistor 51. Further, the load dump determination unit 111 ends the load dump protection operation when the output voltage V B once higher than 20V decreases and becomes lower than 17V. The load dump determination unit 111 outputs a signal that is at a high level during the load dump protection operation and at a low level at other times to the synchronization control start determination unit 102.

なお、ロードダンプ保護動作の開始あるいは終了時にＭＯＳトランジスタ５０、５１のオン／オフによって新たなサージ電圧が発生することを避けるため、ロードダンプ保護判定部１１１は、図９に示す下アーム・オン期間の間にロードダンプ保護動作の開始あるいは終了を行うようにしている。   In order to avoid the occurrence of a new surge voltage due to the on / off of the MOS transistors 50 and 51 at the start or end of the load dump protection operation, the load dump protection determination unit 111 performs the lower arm on-period shown in FIG. During this period, the load dump protection operation is started or ended.

同期制御が行われる通常時には、図１１Ａに示すように、相電圧ＶP は、出力電圧ＶB （バッテリ９の正極端子電圧）近傍の下限値とグランド端子電圧ＶGND 近傍の上限値との間で周期的に変化している。一方、ロードダンプ発生時には、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０がオフされ、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１がオンされ、この状態が維持される。したがって、図１１Ｂに示すように、相電圧ＶP は、グランド端子電圧ＶGND を中心に、ＭＯＳトランジスタ５１のオン時のドレイン・ソース間電圧ＶDSの範囲で周期的に変化するようになる。なお、図１１Ｂに示す例では、ＭＯＳトランジスタ５１のオン時のドレイン・ソース間電圧ＶDSが、例えば０．１Ｖとして図示されている。但し、このドレイン・ソース間電圧ＶDSは、使用するＭＯＳトランジスタ５１の仕様やゲート電圧等に応じて異なる。 At the normal time when synchronous control is performed, as shown in FIG. 11A, the phase voltage V P is between the lower limit value near the output voltage V B (the positive terminal voltage of the battery 9) and the upper limit value near the ground terminal voltage V GND. It changes periodically. On the other hand, when a load dump occurs, the high-side MOS transistor 50 is turned off and the low-side MOS transistor 51 is turned on, and this state is maintained. Therefore, as shown in FIG. 11B, the phase voltage V P periodically changes around the ground terminal voltage V GND in the range of the drain-source voltage V DS when the MOS transistor 51 is on. In the example shown in FIG. 11B, the drain-source voltage V DS when the MOS transistor 51 is on is shown as 0.1 V, for example. However, the drain-source voltage V DS differs depending on the specifications of the MOS transistor 51 used, the gate voltage, and the like.

図４に示した下ＭＯＳ ＶDS増幅部１４２は、オン時のＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間電圧ＶDSを、例えば５倍（−０．５Ｖ〜＋０．５Ｖ）に増幅する（図１１Ｃ）。また、通電方向判定部１４４は、例えば＋０．３５Ｖに設定されたしきい値電圧と、増幅後のドレイン・ソース間電圧ＶDSとを比較し、しきい値電圧の方が高いとき（範囲Ｗ）にハイレベルの信号を出力し、それ以外のときにローレベルの信号を出力する。 The lower MOS V DS amplifier 142 shown in FIG. 4 amplifies the drain-source voltage V DS of the MOS transistor 51 when turned on, for example, by a factor of 5 (−0.5 V to +0.5 V) (FIG. 11C). . The energization direction determination unit 144 compares, for example, the threshold voltage set to +0.35 V with the drain-source voltage V DS after amplification, and the threshold voltage is higher (range W ) Outputs a high level signal, and outputs a low level signal at other times.

図１１Ｃにおいて、Ｗで示された範囲は、通常時にローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１がオンされるタイミングにほぼ対応している。本実施形態では、このＷの範囲を、ロードダンプ保護動作を開始あるいは終了させるタイミングとしている。すなわち、このＷの範囲に含まれていれば、ロードダンプ保護動作を開始するためにローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオンしたときに、このＭＯＳトランジスタ５１に並列接続されたダイオードの順方向と同じ方向にＭＯＳトランジスタ５１を介して電流が流れることになるため、サージ電圧の発生を抑制することができる。また、このＷの範囲に含まれていれば、ロードダンプ保護動作を終了するためにローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオフする前に、このＭＯＳトランジスタ５１を介して流れる電流の向きと、オフした後に、このＭＯＳトランジスタ５１に並列接続されたダイオードを介して流れる電流の向きが同じになるため、サージ電圧の発生を抑制することができる。   In FIG. 11C, the range indicated by W substantially corresponds to the timing when the low-side MOS transistor 51 is turned on during normal operation. In this embodiment, the range of W is set as a timing for starting or ending the load dump protection operation. That is, if included in the range of W, when the low-side MOS transistor 51 is turned on to start the load dump protection operation, the same direction as the forward direction of the diode connected in parallel to the MOS transistor 51 Since current flows through the MOS transistor 51, generation of surge voltage can be suppressed. In addition, if included in the range of W, before turning off the low-side MOS transistor 51 in order to end the load dump protection operation, the direction of the current flowing through the MOS transistor 51 and after turning off the MOS transistor 51 are turned off. Since the direction of the current flowing through the diode connected in parallel to the MOS transistor 51 is the same, the generation of a surge voltage can be suppressed.

なお、上述したしきい値電圧にはヒステリシス特性を持たせるようにしてもよい。例えば、ドレイン・ソース間電圧ＶDSの方が低い場合のしきい値電圧を＋０．３５Ｖとし、ドレイン・ソース間電圧ＶDSの方が高くなった後のしきい値電圧を＋０．３Ｖとする場合が考えられる。これにより、ドレイン・ソース間電圧ＶDSがしきい値電圧付近で変動した場合に、通電方向判定部１４４の出力信号のレベルが頻繁に切り替わることを防止することができる。 Note that the threshold voltage described above may have hysteresis characteristics. For example, the threshold voltage when the drain-source voltage V DS is lower is +0.35 V, and the threshold voltage after the drain-source voltage V DS is higher is +0.3 V. There are cases. Thereby, when the drain-source voltage V DS fluctuates in the vicinity of the threshold voltage, it is possible to prevent the level of the output signal of the energization direction determination unit 144 from frequently switching.

ＶB 範囲判定部１１３は、出力電圧検出部１１０によって検出された出力電圧ＶB が７〜１８Ｖの範囲に含まれているか否かを判定し、含まれている場合にはローレベル、含まれていない場合（７Ｖ以下か１８Ｖ以上の場合）にはハイレベルの信号を出力する。ＶB 変動判定部１１４は、出力電圧検出部１１０によって検出された出力電圧ＶB の変動が０．５Ｖ／２００μ秒よりも小さいか否かを判定し、小さい場合にはローレベル、大きい場合にはハイレベルの信号を出力する。ＴFB時間判定部１１５は、上ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０６によって検出されたＴFB1 と、下ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０８によって検出されたＴFB2 のそれぞれが１５μ秒よりも長いか否かを判定し、長い場合にはローレベル、以下の場合にハイレベルの信号を出力する。異常判定部１２３は、異常発生時にハイレベル、異常が発生していないときにローレベルの信号を出力する。 The V B range determination unit 113 determines whether or not the output voltage V B detected by the output voltage detection unit 110 is included in the range of 7 to 18 V. If included, the low level is included. If not (higher than 7V or higher than 18V), a high level signal is output. The V B fluctuation determination unit 114 determines whether or not the fluctuation of the output voltage V B detected by the output voltage detection unit 110 is smaller than 0.5 V / 200 μsec. Outputs a high level signal. The T FB time determination unit 115 determines whether T FB1 detected by the upper MOS · T FB time calculation unit 106 and T FB2 detected by the lower MOS · T FB time calculation unit 108 are longer than 15 μs. A low level signal is output if it is long, and a high level signal is output in the following cases. The abnormality determination unit 123 outputs a high level signal when an abnormality occurs and a low level signal when no abnormality occurs.

なお、図１０では、ＶB 範囲判定部１１３、ＶB 変動判定部１１４、ＴFB時間判定部１１５を同期制御開始判定部１０２の外部に設けたが、同期制御開始判定部１０２に内蔵するようにしてもよい。また、上述した例では、（Ａ）〜（Ｆ）の全ての条件を満たす場合に同期制御を開始する場合を想定したが、（Ｂ）〜（Ｆ）の少なくとも一つと（Ａ）とを組み合わせて同期制御開始条件としてもよい。 In FIG. 10, the V B range determination unit 113, the V B fluctuation determination unit 114, and the T FB time determination unit 115 are provided outside the synchronization control start determination unit 102, but are included in the synchronization control start determination unit 102. It may be. In the above-described example, it is assumed that synchronous control is started when all the conditions (A) to (F) are satisfied, but at least one of (B) to (F) and (A) are combined. Thus, the synchronous control start condition may be used.

図１２において、「カウント値」は上アーム・オン期間と下アーム・オン期間のそれぞれの立ち上がり（開始タイミング）に同期したカウント値を、「ＴFB時間フラグ」はＴFB時間判定部１１５の出力を、「電圧範囲フラグ」はＶB 範囲判定部１１３の出力を、「ＬＤフラグ」はロードダンプ判定部１１１の出力を、「異常判定フラグ」は異常判定部１２３の出力を、「電圧変動フラグ」はＶB 変動判定部１１４の出力をそれぞれ示している。 In FIG. 12, “count value” is a count value synchronized with the rise (start timing) of each of the upper arm on period and the lower arm on period, and “T FB time flag” is an output of the T FB time determination unit 115. "Voltage range flag" indicates the output of the V B range determination unit 113, "LD flag" indicates the output of the load dump determination unit 111, "Abnormality determination flag" indicates the output of the abnormality determination unit 123, and "Voltage variation flag""Indicates the output of the V B fluctuation determination unit 114, respectively.

同期制御開始判定部１０２は、上アーム・オン期間と下アーム・オン期間のそれぞれの立ち上がりに同期したカウント動作を行い、このカウント動作のカウント値が「３２」に達したときに同期制御開始を示す信号（ローレベルが同期制御開始を示し、ハイレベルが同期制御停止を示している）を上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３および下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４に入力する。上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３および下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４では、同期制御開始を示す信号が入力されると、ＭＯＳトランジスタ５０、５１を交互にオンする同期制御を開始する。   The synchronization control start determination unit 102 performs a count operation synchronized with the rising of each of the upper arm on period and the lower arm on period, and starts the synchronization control when the count value of the count operation reaches “32”. A signal (low level indicates start of synchronous control and high level indicates stop of synchronous control) is input to the upper MOS on timing determination unit 103 and the lower MOS on timing determination unit 104. When the upper MOS on timing determination unit 103 and the lower MOS on timing determination unit 104 receive a signal indicating the start of synchronous control, the synchronous control for alternately turning on the MOS transistors 50 and 51 is started.

ところで、同期制御開始判定部１０２は、上アーム・オン期間と下アーム・オン期間の立ち上がりの間隔が電気角で１周期以下であること、ＴFB時間判定部１１５、ＶB 範囲判定部１１３、ロードダンプ判定部１１１、異常判定部１２３、ＶB 変動判定部１１４の各出力（ＴFB時間フラグ、電圧範囲フラグ、ＬＤフラグ、異常判定フラグ、電圧変動フラグ）が全てローレベルであること、を条件に上述したカウント動作を継続する。反対に、同期制御開始判定部１０２は、カウント値が３２に達するまでに、上アーム・オン期間と下アーム・オン期間の立ち上がりの間隔が電気角で１周期を超えたり、ＴFB時間判定部１１５、ＶB 範囲判定部１１３、ロードダンプ判定部１１１、異常判定部１２３、ＶB 変動判定部１１４のいずれかの出力がハイレベルになった場合には、カウント値を０にリセットし、カウント動作継続の条件を満たすようになってからカウント動作を再開する。 By the way, the synchronization control start determination unit 102 determines that the rising interval between the upper arm on period and the lower arm on period is one cycle or less in electrical angle, a T FB time determination unit 115, a V B range determination unit 113, load dump determination unit 111, the abnormality determination unit 123, V B varies the output of the determination unit 114 (T FB time flag, voltage range flag, LD flag, the abnormality determination flag, voltage fluctuation flag) that are all at the low level, the The count operation described above is continued under the condition. On the contrary, the synchronization control start determination unit 102 determines that the rising interval between the upper arm on period and the lower arm on period exceeds one cycle in terms of electrical angle or the TFB time determination unit until the count value reaches 32. 115, when the output of any one of the V B range determination unit 113, the load dump determination unit 111, the abnormality determination unit 123, and the V B fluctuation determination unit 114 becomes high level, the count value is reset to 0, and the count The count operation is resumed after the condition for continuation of operation is satisfied.

（４）同期制御の停止判定
次に、上述した同期制御中に同期制御を停止するか否かの判定動作について説明する。同期制御停止判定部１２２は、同期制御中に所定の同期制御停止条件を満たすか否かの判定を行い、満たすと判断した場合にその旨の通知が同期制御開始判定部１０２、上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９に送られる。以後、同期制御開始判定部１０２によって同期制御が開始されるまで同期制御が停止される。 (4) Determination of stop of synchronous control Next, an operation of determining whether to stop synchronous control during the above-described synchronous control will be described. The synchronization control stop determination unit 122 determines whether or not a predetermined synchronization control stop condition is satisfied during the synchronization control. When it is determined that the condition is satisfied, a notification to that effect is sent to the synchronization control start determination unit 102 and the upper MOS on timing. The data is sent to the determination unit 103, the lower MOS on timing determination unit 104, the upper MOS off timing calculation unit 107, and the lower MOS off timing calculation unit 109. Thereafter, the synchronization control is stopped until the synchronization control start determination unit 102 starts the synchronization control.

同期制御停止条件としては、以下の（ａ）〜（ｅ）が用いられる。
（ａ）下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９によって設定されたＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングから、相電圧ＶP が上昇していって次にＭＯＳトランジスタ５０のオンタイミングを判定するために用いられた第１のしきい値に達するまでの時間が所定時間よりも短い。 The following (a) to (e) are used as the synchronous control stop condition.
(A) From the off timing of the MOS transistor 51 set by the lower MOS off timing calculation unit 109, the phase voltage V P is increased, and the first used for determining the on timing of the MOS transistor 50 next. The time until the threshold value is reached is shorter than the predetermined time.

この所定時間は、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９によってオフタイミングを指示してから実際にドライバ１９４によってＭＯＳトランジスタ５１がオフされるまでの時間、具体的には、ドライバ１９４によってＭＯＳトランジスタ５１をオフする際のＭＯＳトランジスタ５１の駆動能力に応じて設定される。オフタイミング異常判定部１２１は、この条件を満たす場合（所定時間よりも短い場合）にハイレベル、それ以外のときにローレベルとなる信号を出力する。   This predetermined time is the time from when the lower timing is instructed by the lower MOS off timing calculation unit 109 to when the MOS transistor 51 is actually turned off by the driver 194, specifically, the MOS transistor 51 is turned off by the driver 194. It is set according to the driving capability of the MOS transistor 51 at that time. The off-timing abnormality determination unit 121 outputs a signal that is at a high level when this condition is satisfied (when it is shorter than a predetermined time) and at a low level otherwise.

図１３に示すように、ＭＯＳトランジスタ５１をオフするタイミングが下アーム・オン期間の終了タイミングよりも遅くなると、その時点でＭＯＳトランジスタ５１を通して流れていた電流を遮断することになるため、サージ電圧が発生する。図１３では、サージ電圧がＳで示されている。このサージ電圧は、ＭＯＳトランジスタ５１をオフした直後に発生するものである。実際に下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９によってオフタイミングが指示されてからＭＯＳトランジスタ５１がオフされるまでに要する時間をｔ０（図１３）とすると、オフタイミング遅れに伴うサージ電圧の発生を検出するために、上述した所定時間は、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９によってオフタイミングを指示してから時間ｔ０よりもβだけ長く設定されている。このβは、時間ｔ０経過後に発生するサージ電圧が含まれる値であって、正常に同期制御を行っているとき（オフタイミング異常が発生していないとき）に、相電圧ＶP が上昇していって第１のしきい値に達するまでの時間よりも短い必要がある。
（ｂ）上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７によって設定されたＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングから、相電圧ＶP が低下していって次にＭＯＳトランジスタ５１のオンタイミングを判定するために用いられた第２のしきい値に達するまでの時間が所定時間よりも短い。 As shown in FIG. 13, when the timing for turning off the MOS transistor 51 becomes later than the end timing of the lower arm on period, the current that has been flowing through the MOS transistor 51 at that time is cut off. Occur. In FIG. 13, the surge voltage is indicated by S. This surge voltage is generated immediately after the MOS transistor 51 is turned off. When the time required from when the lower MOS off-timing calculation unit 109 is actually instructed to turn off the MOS transistor 51 to t0 (FIG. 13) is to detect the occurrence of a surge voltage associated with the off-timing delay. In addition, the predetermined time described above is set longer by β than the time t0 after the lower MOS off timing calculation unit 109 instructs the off timing. This β is a value including a surge voltage generated after the elapse of time t0, and the phase voltage V P is increased when the synchronization control is normally performed (when no off-timing abnormality occurs). Therefore, it is necessary to be shorter than the time until the first threshold value is reached.
(B) From the off timing of the MOS transistor 50 set by the upper MOS off timing computing unit 107, the second voltage used to determine the on timing of the MOS transistor 51 after the phase voltage V P has decreased. The time until the threshold value is reached is shorter than the predetermined time.

この所定時間は、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７によってオフタイミングを指示してから実際にドライバ１９２によってＭＯＳトランジスタ５０がオフされるまでの時間、具体的には、ドライバ１９２によってＭＯＳトランジスタ５０をオフする際のＭＯＳトランジスタ５０の駆動能力に応じて設定される。オフタイミング異常判定部１２１は、この条件を満たす場合（所定時間よりも短い場合）にハイレベル、それ以外のときにローレベルとなる信号を出力する。   This predetermined time is the time from when the upper MOS off timing computing unit 107 instructs the off timing until the MOS transistor 50 is actually turned off by the driver 192. Specifically, the driver 192 turns off the MOS transistor 50. It is set according to the driving capability of the MOS transistor 50 at that time. The off-timing abnormality determination unit 121 outputs a signal that is at a high level when this condition is satisfied (when it is shorter than a predetermined time) and at a low level otherwise.

なお、上述した（ａ）、（ｂ）で示された所定時間は、同じ値であってもよいが、異なる値を用いるようにしてもよい。また、これらの所定時間は、主にドライバ１９２、１９４の駆動能力に応じて設定するものであるため、回転数に関係なく一定値を用いることが望ましい。
（ｃ）出力電圧ＶB の変動が０．５Ｖ／２００μ秒よりも大きくなった。 The predetermined times indicated by (a) and (b) described above may be the same value, but different values may be used. In addition, these predetermined times are mainly set according to the driving capabilities of the drivers 192 and 194, and therefore it is desirable to use a constant value regardless of the rotational speed.
(C) The fluctuation of the output voltage V B became larger than 0.5 V / 200 μsec.

なお、同期制御を継続する場合にこの変動がどの程度許容されるかは、使用する素子やプログラムによって変化するため、この同期制御の停止判定に用いられる許容値は、使用する素子等に応じて適宜変更するようにしてもよい。   Note that the degree to which this fluctuation is allowed when synchronization control is continued varies depending on the elements and programs used, so the allowable value used for determining whether to stop synchronization depends on the elements used, etc. You may make it change suitably.

例えば、出力電流が１５０Ａから１５Ａに急に減少すると、図１４に示すように、出力電圧ＶB が上昇する。この出力電圧の上昇に伴って、上アーム・オン期間は、出力変動がない場合の値Ｔ１０からＴ１１、Ｔ１２（＜Ｔ１０）に変化する。下アーム・オン期間についても同様である。このように、上アーム・オン期間あるいは下アーム・オン期間自体が短くなると、それまでと同じ手順でオフタイミングを設定しても、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のオフタイミングが上アーム・オン期間あるいは下アーム・オン期間よりも遅くなる事態が生じるため、これを回避するために上述した許容値が用いられる。同期制御開始判定でも、同様の趣旨により同じ許容値が用いられているが、この許容値は、同期制御開始判定と同期制御停止判定で異なる値を用いるようにしてもよい。
（ｄ）ロードダンプ保護動作に移行した。
（ｅ）ＭＯＳトランジスタ５０、５１の異常（過熱状態、ショートあるいはレアショート）が発生した。 For example, when the output current suddenly decreases from 150 A to 15 A, the output voltage V B increases as shown in FIG. As the output voltage rises, the upper arm ON period changes from the value T10 when there is no output fluctuation to T11 and T12 (<T10). The same applies to the lower arm on period. Thus, when the upper arm on period or the lower arm on period itself is shortened, the off timing of the MOS transistors 50 and 51 is set to the upper arm on period or the lower arm even if the off timing is set in the same procedure as before. Since the situation occurs later than the arm-on period, the above-described tolerance is used to avoid this. In the synchronous control start determination, the same allowable value is used for the same purpose, but different values may be used for the synchronous control start determination and the synchronous control stop determination.
(D) Shifted to load dump protection operation.
(E) An abnormality (overheating state, short circuit or rare short circuit) of the MOS transistors 50 and 51 has occurred.

図１５に示す構成は、図８に示した構成の中から同期制御停止判定に必要な構成を抜き出したものである。また、ＶB 変動判定部１１４については、図１０に示された同期制御開始判定用のＶB 変動判定部１１４がそのまま同期制御停止判定においても用いられている。 The configuration shown in FIG. 15 is obtained by extracting the configuration necessary for the synchronous control stop determination from the configuration shown in FIG. As for the V B variation determination unit 114, V B change determination unit 114 of the synchronization control start determination shown in FIG. 10 is also used as such in the synchronization control stop determination.

図１５に示すように、同期制御停止判定部１２２には、オフタイミング異常判定部１２１、ＶB 変動判定部１１４、ロードダンプ判定部１１１、異常判定部１２３の各出力が入力されている。 As shown in FIG. 15, the synchronization control stop determination unit 122, the off timing error determination unit 121, V B variation determining section 114, load dump judgment unit 111, the output of the abnormality determination portion 123 is input.

オフタイミング異常判定部１２１からは、上述した同期制御停止条件（ａ）あるいは（ｂ）を満たしているときにハイレベルの信号が出力される。また、ＶB 変動判定部１１４からは、出力電圧検出部１１０によって検出された出力電圧ＶB の変動が０．５Ｖ／２００μ秒よりも大きく、上述した同期制御停止条件（ｃ）を満たしているときにハイレベルの信号が出力される。また、ロードダンプ判定部１１１からは、ロードダンプ動作中であって、上述した同期制御停止条件（ｄ）を満たしているときにハイレベルの信号が出力される。また、異常判定部１２３からは、上述した同期制御停止条件（ｅ）を満たしているとき、具体的には、過熱状態が発生、あるいは、ショートあるいはレアショートが発生して異常判定フラグがセットされたときにハイレベルの信号が出力される。 The off-timing abnormality determination unit 121 outputs a high level signal when the above-described synchronous control stop condition (a) or (b) is satisfied. Further, from the V B fluctuation determining unit 114, the fluctuation of the output voltage V B detected by the output voltage detecting unit 110 is larger than 0.5 V / 200 μsec, and satisfies the above-described synchronous control stop condition (c). Sometimes a high level signal is output. Further, the load dump determination unit 111 outputs a high level signal when the load dump operation is being performed and the synchronous control stop condition (d) described above is satisfied. Further, the abnormality determination unit 123 sets the abnormality determination flag when the above-described synchronous control stop condition (e) is satisfied, specifically, when an overheating state occurs, or a short circuit or a short circuit occurs. A high level signal is output.

同期制御停止判定部１２２は、オフタイミング異常判定部１２１、ＶB 変動判定部１１４、ロードダンプ判定部１１１、異常判定部１２３の各出力信号の中で一つでもハイレベルのものが含まれている場合には、同期制御停止条件を満たしていると判断し、同期制御を停止する旨の指示が同期制御開始判定部１０２、上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９に送られる。 Synchronization control stop determination unit 122, the off timing error determination unit 121, V B variation determining section 114, load dump determination unit 111, which include those in a high level in the output signal of the abnormality determination section 123 If it is determined that the synchronous control stop condition is satisfied, an instruction to stop the synchronous control is issued, the synchronous control start determining unit 102, the upper MOS on timing determining unit 103, the lower MOS on timing determining unit 104, The result is sent to the MOS off timing calculation unit 107 and the lower MOS off timing calculation unit 109.

（５）異常発生時の発電抑制動作
次に、ＭＯＳトランジスタ５０、５１の過熱状態やショートあるいはレアショートなどの異常が発生した場合の異常の有無判定動作と、異常発生時に行われる発電抑制動作について説明する。 (5) Power generation suppression operation when an abnormality occurs Next, the presence / absence determination operation when an abnormality such as an overheated state of the MOS transistors 50 and 51, a short circuit, or a rare short occurs, and the power generation suppression operation performed when the abnormality occurs explain.

励磁オンオフ判定部１２４は、Ｆ端子の電圧に基づいて励磁電流の駆動デューティ（オンデューティ）を判定する。異常判定部１２３は、Ｐ端子に接続された固定子巻線２のＸ相の相電圧と、発電制御装置７のＦ端子の電圧（正確には、このＦ端子電圧に基づいて判定された励磁電流の駆動デューティ）とに基づいて、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のショートあるいはレアショートの発生の有無を判定する。ショートやレアショートが発生していない通常発電時には、Ｐ端子に接続された固定子巻線２のＸ相の相電圧は、バッテリ正極端子電圧とグランド端子電圧ＶGND との間を周期的に上下する。 The excitation on / off determination unit 124 determines the drive duty (on duty) of the excitation current based on the voltage of the F terminal. The abnormality determination unit 123 determines the phase voltage of the X phase of the stator winding 2 connected to the P terminal and the voltage of the F terminal of the power generation control device 7 (more precisely, the excitation determined based on the F terminal voltage). On the basis of the current drive duty), it is determined whether or not the MOS transistors 50 and 51 are short-circuited or rarely short-circuited. During normal power generation where no short circuit or rare short circuit occurs, the phase voltage of the X phase of the stator winding 2 connected to the P terminal rises and falls periodically between the battery positive terminal voltage and the ground terminal voltage V GND. To do.

このような相電圧の周期的な上下がない場合としては、以下の原因が考えられる。
・ＭＯＳトランジスタ５０がショートあるいはレアショートしていて相電圧がバッテリ正極端子電圧の近傍にある（ケース１）。
・ＭＯＳトランジスタ５１がショートあるいはレアショートしていて相電圧がグランド端子電圧ＶGND の近傍にある（ケース２）。
・界磁巻線４に励磁電流がほとんど流れていないため、ほぼ非発電状態にあって相電圧の振幅が小さい（ケース３）。 The following causes can be considered as a case where there is no periodic up and down of the phase voltage.
The MOS transistor 50 is short-circuited or rare-shorted, and the phase voltage is in the vicinity of the battery positive terminal voltage (case 1).
The MOS transistor 51 is short-circuited or rare-shorted, and the phase voltage is in the vicinity of the ground terminal voltage V GND (Case 2).
・ Because almost no exciting current flows through the field winding 4, the phase voltage is small in the non-power generation state (Case 3).

ケース３は特に異常ではないため、ショートやレアショートの有無を判定するためには除外する必要がある。そこで、異常判定部１２３は、Ｆ端子の電圧のデューティ（励磁駆動デューティ）が所定値（例えば５０％）以上のときに、Ｘ相の相電圧がバッテリ正極端子電圧とグランド端子電圧ＶGND との間を周期的に上下していない場合に、ＭＯＳトランジスタ５０、５１にショートやレアショートの異常が発生している旨の判定を行い、ハイレベルの信号を出力する。 Since Case 3 is not particularly abnormal, it is necessary to exclude it in order to determine the presence or absence of shorts or rare shorts. Therefore, when the duty of the voltage at the F terminal (excitation drive duty) is equal to or greater than a predetermined value (for example, 50%), the abnormality determination unit 123 determines that the phase voltage of the X phase is between the battery positive terminal voltage and the ground terminal voltage V GND . When the interval does not rise and fall periodically, it is determined that a short circuit or rare short circuit abnormality has occurred in the MOS transistors 50 and 51, and a high level signal is output.

また、異常判定部１２３は、上ＭＯＳ温度検出部１５０および下ＭＯＳ温度検出部１５１の各出力に基づいて、ＭＯＳトランジスタ５０、５１の異常の有無を判定する。具体的には、異常判定部１２３は、上ＭＯＳ温度検出部１５０および下ＭＯＳ温度検出部１５１の少なくとも一方の出力がハイレベル（温度が２００°Ｃ以上）の場合には、ＭＯＳトランジスタ５０あるいは５１が過熱状態の異常が発生している旨の判定を行い、ハイレベルの信号を出力する。   Further, the abnormality determination unit 123 determines whether or not the MOS transistors 50 and 51 are abnormal based on the outputs of the upper MOS temperature detection unit 150 and the lower MOS temperature detection unit 151. Specifically, the abnormality determination unit 123 determines that the MOS transistor 50 or 51 is output when the output of at least one of the upper MOS temperature detection unit 150 and the lower MOS temperature detection unit 151 is at a high level (temperature is 200 ° C. or higher). Determines that an abnormal condition of overheating has occurred and outputs a high level signal.

励磁電流停止スイッチ駆動信号送信部１７０は、異常判定部１２３からハイレベルの信号が出力されると、界磁巻線４に直列に接続されたＭＯＳトランジスタ４０をオフ駆動する。例えば、このＭＯＳトランジスタ４０は、ゲートにローレベルの信号が入力されるとオンされ、ハイレベルの信号が入力されるとオフされる。励磁電流停止スイッチ駆動信号送信部１７０は、異常発生時にハイレベルの駆動信号を出力するが、それ以外には出力端をハイインピーダンスに維持するようになっている。したがって、全ての整流器モジュール５Ｘ等を１本の信号線を介してＭＯＳトランジスタ４０のゲートに接続するとともに、整流器モジュール５Ｘ等のいずれかによってＭＯＳトランジスタ４０をオフすることが可能となる。以後、発電制御装置７のＦ端子から界磁巻線４への励磁電流の供給が停止され、発電抑制を確実に実施することができる。なお、励磁電流停止スイッチ駆動信号送信部１７０からの駆動信号の出力は、所定時間継続された後一旦解除される。この時点で、異常判定部１２３による異常判定（ハイレベルの信号出力）が継続していれば、再度駆動信号が出力される。このようにして所定時間毎の解除が繰り返される。   When a high level signal is output from the abnormality determination unit 123, the exciting current stop switch drive signal transmission unit 170 drives off the MOS transistor 40 connected in series to the field winding 4. For example, the MOS transistor 40 is turned on when a low level signal is input to the gate, and is turned off when a high level signal is input. The excitation current stop switch drive signal transmission unit 170 outputs a high level drive signal when an abnormality occurs, but otherwise maintains the output terminal at high impedance. Therefore, all the rectifier modules 5X and the like can be connected to the gates of the MOS transistors 40 via one signal line, and the MOS transistors 40 can be turned off by any of the rectifier modules 5X and the like. Thereafter, the supply of excitation current from the F terminal of the power generation control device 7 to the field winding 4 is stopped, and power generation suppression can be reliably performed. The output of the drive signal from the excitation current stop switch drive signal transmission unit 170 is temporarily canceled after being continued for a predetermined time. At this time, if the abnormality determination (high-level signal output) by the abnormality determination unit 123 continues, the drive signal is output again. In this way, the release every predetermined time is repeated.

このように、本実施形態の車両用発電機１では、整流器モジュール５Ｘ等のＭＯＳトランジスタ５０、５１に異常が生じた場合であって発電制御装置７による回転検出を不能にすることができない場合であっても、固定子巻線２のＸ相電圧とＦ端子の電圧とに基づいてＭＯＳトランジスタ５０、５１の異常を検出することができ、界磁巻線４に対する励磁電流の供給を停止して確実に発電抑制を行うことが可能となる。   As described above, in the vehicular generator 1 according to the present embodiment, when abnormality occurs in the MOS transistors 50 and 51 of the rectifier module 5X and the like and the rotation detection by the power generation control device 7 cannot be disabled. Even so, the abnormality of the MOS transistors 50 and 51 can be detected based on the X-phase voltage of the stator winding 2 and the voltage of the F terminal, and the supply of the excitation current to the field winding 4 is stopped. It is possible to reliably suppress power generation.

特に、固定子巻線２のＸ相電圧と、Ｆ端子電圧に基づいて判定される励磁電流の駆動デューティとに基づいて、ＭＯＳトランジスタ５０、５１の異常の有無を判定しており、駆動デューティと相電圧を組み合わせることにより、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のショートやレアショートの異常を確実に検出することができる。   In particular, the presence or absence of abnormality of the MOS transistors 50 and 51 is determined based on the X-phase voltage of the stator winding 2 and the drive duty of the excitation current determined based on the F terminal voltage. By combining the phase voltages, it is possible to reliably detect short-circuit and rare-short abnormality of the MOS transistors 50 and 51.

また、ＭＯＳトランジスタ４０を界磁巻線４と直列に接続することにより、界磁巻線４に対する励磁電流の供給路を遮断することができ、確実に発電抑制を行うことが可能となる。   Further, by connecting the MOS transistor 40 in series with the field winding 4, the supply path of the excitation current to the field winding 4 can be cut off, and power generation can be reliably suppressed.

また、上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１を用いてＭＯＳトランジスタ５０、５１の温度を検出して、この検出した温度が所定値以上になったときに、ＭＯＳトランジスタ５０、５１が異常である旨の判定を行っている。これにより、ＭＯＳトランジスタ５０、５１の温度が過度に上昇した場合に発電抑制を行うことが可能になり、過熱によるＭＯＳトランジスタ５０、５１や制御回路５４などの故障を防止することができる。特に、ＭＯＳトランジスタ５０、５１に隣接配置された感温ダイオードを用いて温度の検出を行うことにより、ＭＯＳトランジスタ５０、５１の温度を遅滞なく検出することができ、急激に温度が上昇する場合であっても発電抑制を迅速に実施してＭＯＳトランジスタ５０、５１を保護することが可能となる。   Also, the upper MOS temperature detection unit 150 and the lower MOS temperature detection unit 151 are used to detect the temperatures of the MOS transistors 50 and 51. When the detected temperature exceeds a predetermined value, the MOS transistors 50 and 51 are A determination is made that there is an abnormality. This makes it possible to suppress power generation when the temperature of the MOS transistors 50 and 51 rises excessively, and to prevent failure of the MOS transistors 50 and 51 and the control circuit 54 due to overheating. In particular, the temperature of the MOS transistors 50 and 51 can be detected without delay by detecting the temperature using a temperature-sensitive diode disposed adjacent to the MOS transistors 50 and 51, and the temperature rapidly increases. Even if it exists, it becomes possible to implement power generation suppression quickly and to protect the MOS transistors 50 and 51.

また、励磁電流停止スイッチ駆動信号送信部１７０によるＭＯＳトランジスタ４０の駆動（オフ動作）は、所定時間が経過するごとに一旦解除されるため、異常発生を誤検出した場合に発電抑制を短時間で終わらせることができ、通常発電動作に迅速に復帰することが可能となる。   In addition, the driving (off operation) of the MOS transistor 40 by the exciting current stop switch drive signal transmission unit 170 is temporarily canceled every time a predetermined time elapses. Thus, it is possible to quickly return to the normal power generation operation.

（第２の実施形態）
上述した実施形態では、発電制御装置７と界磁巻線４の間にＭＯＳトランジスタ４０を挿入したが、図１６に示すように、これらの間に配置されたＭＯＳトランジスタ４０を省略し、代わりにＭＯＳトランジスタ４０を発電制御装置７Ａの内部に設けるようにしてもよい。図１７に構成を示す発電制御装置７Ａは、図２に示した発電制御装置７に対してＭＯＳトランジスタ７１のソースとＦ端子の間にＭＯＳトランジスタ４０を挿入するとともに、このＭＯＳトランジスタ４０を外部から駆動するための専用端子（ＲＩＳ端子）を設けた点が異なっている。このＲＩＳ端子には、整流器モジュール５Ｘ等のＩＦ＿ＳＴＯＰ端子が接続されている。このように、発電制御装置７Ａ内にＭＯＳトランジスタ４０を設けることにより、別部品としてのＭＯＳトランジスタ４０が不要になるため、車両用発電機１Ａの組み付け工程を簡略化することができる。 (Second Embodiment)
In the above-described embodiment, the MOS transistor 40 is inserted between the power generation control device 7 and the field winding 4, but as shown in FIG. 16, the MOS transistor 40 disposed therebetween is omitted, and instead, The MOS transistor 40 may be provided inside the power generation control device 7A. The power generation control device 7A shown in FIG. 17 has a MOS transistor 40 inserted between the source and the F terminal of the MOS transistor 71 with respect to the power generation control device 7 shown in FIG. The difference is that a dedicated terminal (RIS terminal) for driving is provided. An IF_STOP terminal such as the rectifier module 5X is connected to the RIS terminal. As described above, by providing the MOS transistor 40 in the power generation control device 7A, the MOS transistor 40 as a separate part becomes unnecessary, and therefore the assembly process of the vehicle generator 1A can be simplified.

（第３の実施形態）
上述した実施形態では、界磁巻線４と直列にＭＯＳトランジスタ４０が接続されていたが、図１８に示すように、発電制御装置７と界磁巻線４の間に挿入されていたＭＯＳトランジスタ４０を省略し、代わりに界磁巻線４と並列にＭＯＳトランジスタ４０を接続するようにしてもよい。図１９に示す発電制御装置７Ｂは、図２に示した発電制御装置７に対して短絡保護回路８２が追加されている。この短絡保護回路８２は、界磁巻線４の短絡を検出し（例えば、Ｆ端子の電圧に基づいて検出する）、短絡時に励磁電流の供給を停止する指示を励磁電流制御回路７６に対して行う。励磁電流制御回路７６は、この指示を受けてＭＯＳトランジスタ７１をオフする。 (Third embodiment)
In the above-described embodiment, the MOS transistor 40 is connected in series with the field winding 4, but as shown in FIG. 18, the MOS transistor inserted between the power generation control device 7 and the field winding 4. 40 may be omitted, and instead, the MOS transistor 40 may be connected in parallel with the field winding 4. A power generation control device 7B shown in FIG. 19 has a short circuit protection circuit 82 added to the power generation control device 7 shown in FIG. The short circuit protection circuit 82 detects a short circuit of the field winding 4 (for example, detects based on the voltage of the F terminal), and instructs the excitation current control circuit 76 to stop supplying the excitation current when the short circuit occurs. Do. Upon receiving this instruction, the excitation current control circuit 76 turns off the MOS transistor 71.

図１８において界磁巻線４に並列に接続されたＭＯＳトランジスタ４０は、異常発生時に整流器モジュール５Ｘ等の励磁電流停止スイッチ駆動信号送信部１７０から出力される駆動信号がゲートに入力されるとオンされて、界磁巻線４の両端を短絡する。なお、第１および第２の実施形態では、駆動信号が入力されたときにＭＯＳトランジスタ４０がオフされるものとしていたため、本実施形態では、この点でＭＯＳトランジスタ４０の動作が異なっている。   In FIG. 18, the MOS transistor 40 connected in parallel to the field winding 4 is turned on when the drive signal output from the excitation current stop switch drive signal transmission unit 170 of the rectifier module 5X or the like is input to the gate when an abnormality occurs. Thus, both ends of the field winding 4 are short-circuited. In the first and second embodiments, the MOS transistor 40 is turned off when a drive signal is input. In this embodiment, the operation of the MOS transistor 40 is different in this respect.

このように、界磁巻線４と並列にＭＯＳトランジスタ４０を接続するとともに、発電制御装置７Ｂ内に短絡保護回路８２を追加する本実施形態の車両用発電機１Ｂでは、異常発生時に、界磁巻線４と並列接続されたＭＯＳトランジスタ４０に一時的に大電流が流れるだけであるため、ＭＯＳトランジスタ４０を小さくすることができる。   As described above, in the vehicular generator 1B of the present embodiment in which the MOS transistor 40 is connected in parallel with the field winding 4 and the short-circuit protection circuit 82 is added in the power generation control device 7B, the field is generated when an abnormality occurs. Since only a large current temporarily flows through the MOS transistor 40 connected in parallel with the winding 4, the MOS transistor 40 can be made small.

（第４の実施形態）
上述した第３の実施形態では、界磁巻線４と並列にＭＯＳトランジスタ４０を接続したが、このＭＯＳトランジスタ４０を省略し、代わりにＭＯＳトランジスタ４０を発電制御装置７Ｃの内部に設けるようにしてもよい。この場合の車両用発電機の全体構成は、図１６に示した車両用発電機１Ａにおいて発電制御装置７Ａを発電制御装置７Ｃに置き換えたものとなる。 (Fourth embodiment)
In the above-described third embodiment, the MOS transistor 40 is connected in parallel with the field winding 4, but this MOS transistor 40 is omitted, and instead the MOS transistor 40 is provided inside the power generation control device 7C. Also good. In this case, the overall configuration of the vehicle generator is obtained by replacing the power generation control device 7A with the power generation control device 7C in the vehicle generator 1A shown in FIG.

図２０に構成を示す発電制御装置７Ｃは、図１９に示した発電制御装置７Ｂに対してグランド端子とＦ端子の間にＭＯＳトランジスタ４０を挿入するとともに、このＭＯＳトランジスタ４０を外部から駆動するための専用端子（ＲＩＳ端子）を設けた点が異なっている。このＲＩＳ端子には、整流器モジュール５Ｘ等のＩＦ＿ＳＴＯＰ端子が接続されている。このように、発電制御装置７Ｃ内にＭＯＳトランジスタ４０を設けることにより、別部品としてのＭＯＳトランジスタ４０が不要になるため、車両用発電機の組み付け工程を簡略化することができる。   The power generation control device 7C having the configuration shown in FIG. 20 inserts the MOS transistor 40 between the ground terminal and the F terminal with respect to the power generation control device 7B shown in FIG. 19 and drives the MOS transistor 40 from the outside. The difference is that a dedicated terminal (RIS terminal) is provided. An IF_STOP terminal such as the rectifier module 5X is connected to the RIS terminal. As described above, by providing the MOS transistor 40 in the power generation control device 7C, the MOS transistor 40 as a separate part becomes unnecessary, so that the assembly process of the vehicle generator can be simplified.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、２つの固定子巻線２、３と２つの整流器モジュール群５、６を備えるようにしたが、一方の固定子巻線２と一方の整流器モジュール群５を備える車両用発電機についても本発明を適用することができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the two stator windings 2 and 3 and the two rectifier module groups 5 and 6 are provided. However, the vehicle including one stator winding 2 and one rectifier module group 5 is provided. The present invention can also be applied to power generators.

また、上述した実施形態では、各整流器モジュール５Ｘ等を用いて整流動作（発電動作）を行う場合について説明したが、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のオン／オフタイミングを変更することにより、バッテリ９から印加される直流電流を交流電流に変換して固定子巻線２、３に供給して電動動作を行わせる車両用回転電機に本発明を適用することができる。   Further, in the above-described embodiment, the case where the rectifying operation (power generation operation) is performed using each rectifier module 5X or the like has been described. However, it is applied from the battery 9 by changing the on / off timing of the MOS transistors 50 and 51. The present invention can be applied to a vehicular rotating electrical machine that converts a direct current to be converted into an alternating current and supplies it to the stator windings 2 and 3 to perform an electric operation.

また、上述した実施形態では、２つの整流器モジュール群５、６のそれぞれに３つの整流器モジュールを含ませるようにしたが、整流器モジュールの数は３以外であってもよい。   In the above-described embodiment, each of the two rectifier module groups 5 and 6 includes three rectifier modules. However, the number of rectifier modules may be other than three.

また、上述した実施形態では、発電制御装置７等に励磁電流急変時にダイアグ（警報）を出力する機能が備わっていない場合を考えたが、図２１に示す発電制御装置７Ｄのように、励磁電流が急に減少した場合にダイアグを通信端子Ｌから出力する警報回路８４を備える場合も考えられる。この場合には、警報回路８４は、異常発生の判定が誤りでないことを確認する間はダイアグの出力をマスクし、その後ダイアグを出力することが望ましい。例えば、励磁電流停止スイッチ駆動信号送信部１７０から出力される駆動信号は所定時間毎に解除されるが、異常発生の判定が正しい場合には何度も繰り返し駆動信号が出力される。したがって、この所定時間の整数倍の時間が経過した後ダイアグを出力するようにすれば、異常発生の誤検出に伴うダイアグの出力を回避することができる。   Further, in the above-described embodiment, the case where the power generation control device 7 or the like does not have a function of outputting a diagnosis (alarm) at the time of sudden change in the excitation current is considered. However, as in the power generation control device 7D shown in FIG. It is also conceivable to provide an alarm circuit 84 that outputs a diagnosis from the communication terminal L in the case where the voltage suddenly decreases. In this case, it is desirable that the alarm circuit 84 masks the output of the diagnosis while confirming that the determination of occurrence of abnormality is not an error, and then outputs the diagnosis. For example, the drive signal output from the excitation current stop switch drive signal transmission unit 170 is canceled every predetermined time, but when the determination of occurrence of abnormality is correct, the drive signal is output repeatedly. Therefore, if the diagnosis is output after the integral multiple of the predetermined time has elapsed, the output of the diagnosis due to erroneous detection of the occurrence of abnormality can be avoided.

上述したように、本発明によれば、整流を行うスイッチング素子に異常が生じた場合であって発電制御装置による回転検出を不能にすることができない場合であっても、電機子巻線の相電圧と励磁電流制御端子の電圧とに基づいてスイッチング素子の異常を検出することができ、界磁巻線に対する励磁電流の供給を停止して確実に発電抑制を行うことが可能となる。   As described above, according to the present invention, even when an abnormality occurs in the switching element that performs rectification and rotation detection by the power generation control device cannot be disabled, the phase of the armature winding The abnormality of the switching element can be detected based on the voltage and the voltage of the excitation current control terminal, and the supply of the excitation current to the field winding can be stopped to reliably suppress power generation.

２、３ 固定子巻線
４ 界磁巻線
５、６ 整流器モジュール群
７ 発電制御装置
４０、５０、５１ ＭＯＳトランジスタ
１００ 制御部
１２３ 異常判定部
１２４ 励磁オンオフ判定部
１７０ 励磁電流停止スイッチ駆動信号送信部
１９２、１９４ ドライバ 2, 3 Stator winding 4 Field winding 5, 6 Rectifier module group 7 Power generation control device 40, 50, 51 MOS transistor 100 Control unit 123 Abnormality determination unit 124 Excitation on / off determination unit 170 Excitation current stop switch drive signal transmission unit 192, 194 drivers

Claims (10)

回転子の界磁極を磁化させる界磁巻線（４）と、
前記界磁巻線に対する励磁電流の供給を停止する第１のスイッチング素子（４０）と、
前記界磁極によって発生する回転磁界によって交流電圧を発生する多相巻線としての電機子巻線（２、３）を有する固定子と、
第２のスイッチング素子（５０、５１）によって複数の上アームおよび下アームを有するブリッジ回路が構成され、前記電機子巻線の相電圧を整流するスイッチング部（５、６）と、
前記第２のスイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御部（１００、１９２、１９４）と、
励磁電流制御端子を介して前記界磁巻線に供給する励磁電流を調整することにより前記スイッチング部の出力電圧を制御するとともに、前記電機子巻線の相電圧を検出してこの検出した相電圧に基づいて前記界磁巻線への励磁電流の供給を停止あるいは低減する発電制御装置（７）と、
前記励磁電流制御端子の電圧を検出する電圧検出部（１２４）と、
前記スイッチング部に接続された前記電機子巻線の相電圧と、前記電圧検出部によって検出された電圧とに基づいて、前記第２のスイッチング素子の異常を検出する異常検出部（１２３）と、
前記異常検出部の検出結果に基づいて前記第１のスイッチング素子を駆動する駆動部（１７０）と、
を備えることを特徴とする車両用回転電機。 A field winding (4) for magnetizing the rotor field poles;
A first switching element (40) for stopping the supply of excitation current to the field winding;
A stator having an armature winding (2, 3) as a multiphase winding that generates an alternating voltage by a rotating magnetic field generated by the field pole;
A bridge circuit having a plurality of upper and lower arms by the second switching elements (50, 51), and a switching unit (5, 6) for rectifying the phase voltage of the armature winding;
A switching control unit (100, 192, 194) for controlling on / off of the second switching element;
The output voltage of the switching unit is controlled by adjusting the excitation current supplied to the field winding via the excitation current control terminal, and the detected phase voltage is detected by detecting the phase voltage of the armature winding. A power generation control device (7) for stopping or reducing the supply of the excitation current to the field winding based on
A voltage detector (124) for detecting the voltage of the excitation current control terminal;
An anomaly detection unit (123) for detecting an anomaly of the second switching element based on a phase voltage of the armature winding connected to the switching unit and a voltage detected by the voltage detection unit;
A drive unit (170) for driving the first switching element based on a detection result of the abnormality detection unit;
A vehicular rotating electrical machine comprising: 請求項１において、
前記異常検出部は、前記電機子巻線の相電圧と、前記電圧検出部によって検出された電圧に基づいて判定される前記励磁電流の駆動デューティとに基づいて異常の有無を検出することを特徴とする車両用回転電機。 In claim 1,
The abnormality detection unit detects presence / absence of an abnormality based on a phase voltage of the armature winding and a driving duty of the excitation current determined based on a voltage detected by the voltage detection unit. Rotating electric machine for vehicles. 請求項１または２において、
前記第１のスイッチング素子は、前記界磁巻線と直列に接続されていることを特徴とする車両用回転電機。 In claim 1 or 2,
The vehicular rotating electrical machine, wherein the first switching element is connected in series with the field winding. 請求項３において、
前記第１のスイッチング素子は、前記発電制御装置の内部に設けられており、
前記発電制御装置は、前記第１のスイッチング素子を外部から駆動する専用端子を有することを特徴とする車両用回転電機。 In claim 3,
The first switching element is provided inside the power generation control device,
The vehicular rotating electrical machine, wherein the power generation control device has a dedicated terminal for driving the first switching element from the outside. 請求項１または２において、
前記発電制御装置は、前記界磁巻線の短絡時に励磁電流の供給を停止する短絡保護回路（８２）を有し、
前記第１のスイッチング素子は、前記界磁巻線と並列に接続されていることを特徴とする車両用回転電機。 In claim 1 or 2,
The power generation control device has a short-circuit protection circuit (82) for stopping supply of excitation current when the field winding is short-circuited,
The vehicular rotating electrical machine, wherein the first switching element is connected in parallel with the field winding. 請求項５において、
前記第１のスイッチング素子は、前記発電制御装置の内部に設けられており、
前記発電制御装置は、前記第１のスイッチング素子を外部から駆動する専用端子を有することを特徴とする車両用回転電機。 In claim 5,
The first switching element is provided inside the power generation control device,
The vehicular rotating electrical machine, wherein the power generation control device has a dedicated terminal for driving the first switching element from the outside. 請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記第２のスイッチング素子の温度を検出する温度検出部（１５０、１５１）をさらに備え、
前記異常検出部は、前記温度検出部によって検出された温度が所定値以上になったときに、前記第２のスイッチング素子の異常を検出することを特徴とする車両用回転電機。 In any one of Claims 1-6,
A temperature detection unit (150, 151) for detecting the temperature of the second switching element;
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1, wherein the abnormality detecting unit detects an abnormality of the second switching element when the temperature detected by the temperature detecting unit becomes a predetermined value or more. 請求項７において、
前記温度検出部は、前記第２のスイッチング素子に隣接配置された感温ダイオードを用いて温度の検出を行うことを特徴とする車両用回転電機。 In claim 7,
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1, wherein the temperature detection unit detects a temperature using a temperature-sensitive diode disposed adjacent to the second switching element. 請求項１〜８のいずれかにおいて、
前記駆動部による前記第１のスイッチング素子の駆動は、所定時間が経過するごとに一旦解除されることを特徴とする車両用回転電機。 In any one of Claims 1-8,
The vehicular rotating electrical machine according to claim 1, wherein the driving of the first switching element by the driving unit is released once every predetermined time. 請求項１〜９のいずれかにおいて、
前記電機子巻線の複数の出力端子のそれぞれに対応して設けられ、それぞれが前記スイッチング部、前記スイッチング制御部、前記電圧検出部、前記異常検出部、前記駆動部を含む複数の整流器モジュールを備えることを特徴とする車両用回転電機。 In any one of Claims 1-9,
A plurality of rectifier modules provided corresponding to each of the plurality of output terminals of the armature winding, each including the switching unit, the switching control unit, the voltage detection unit, the abnormality detection unit, and the drive unit. A rotating electrical machine for a vehicle, comprising:
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