JP2015106943A - 車両用回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジンを目標停止位置で停止するために負荷トルクを発生させる制御を容易に行うことができる車両用回転電機を提供すること。
【解決手段】車両用発電機１は、回転子の界磁極を磁化させる界磁巻線４と、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固定子巻線２、３を有する固定子と、固定子巻線２、３に接続されており、上アームおよび下アームの少なくとも一方がＭＯＳトランジスタ５０等によって構成されたブリッジ回路を有する整流器モジュール群５、６と、ＥＣＵ８から出力されるトルク指令信号を受信するトルク指令受信部１１０と、トルク指令受信部１１０によってトルク指令信号を受信したときに、整流器モジュール群５、６に含まれる上下アームのいずれか一方を構成する複数のＭＯＳトランジスタ５０等をオンするトルク制御部１１２とを備えている。
【選択図】図４

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。

従来から、発電機の発電量を制御して発電機の負荷トルクを目標負荷トルクに設定することにより、エンジンを目標停止位置で強制的に停止させるようにしたエンジン回転停止制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、エンジンが停止直前の状態において、エンジンを目標停止位置に停止させるために必要な目標負荷トルクを発生するように発電機の発電量が制御される。また、発電機の負荷トルクの制御は、瞬時回転速度と目標負荷トルクとに応じた目標発電量をマップまたは数式等により算出し、この目標発電量となるように発電機の発電量を制御することにより行われる。

特開２００６−５７５２４号公報

ところで、特許文献１に開示されたエンジン回転停止制御装置では、エンジンの回転停止時に発電機の負荷トルクが目標負荷トルクとなるように発電機の発電量を制御しているが、発電機の発電量はその時点での発電機の出力電圧やバッテリの充電容量などによって決まる。このため、発電機の負荷トルクを目標負荷トルクに設定することは容易ではなく、負荷トルクの制御が難しいという問題があった。また、発電機の発電量を可変制御するためには、その前提として発電機の出力電圧をバッテリの端子電圧近傍に設定する必要があるため、エンジンが停止直前となるような低い回転数で、一時的に発電機の発電量を可変して負荷トルクを制御することは難しいという問題があった。

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、エンジンを目標停止位置で停止するために負荷トルクを発生させる制御を容易に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。

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、固定子、ブリッジ回路、トルク指令受信部、トルク制御部を備える。界磁巻線は、回転子の界磁極を磁化させる。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固定子巻線を有する。ブリッジ回路は、固定子巻線に接続されており、上アームおよび下アームの少なくとも一方がスイッチング素子によって構成されている。トルク指令受信部は、外部制御装置から出力されるトルク指令信号を受信する。トルク制御部は、トルク指令受信部によってトルク指令信号を受信したときに、ブリッジ回路に含まれる上アームおよび下アームのいずれか一方を構成する複数のスイッチング素子をオンする。

外部制御装置からトルク指令信号を出力することで、ブリッジ回路の上アームあるいは下アームのスイッチング素子をオンすることができ、固定子巻線に流れる電流をこのスイッチング素子を介して還流させることで、この電流によって負荷トルクを発生させることができる。このため、車両用回転電機に接続されるバッテリの充電容量等に関係なく、車両用回転電機の負荷トルクを発生させることができ、エンジンを目標位置で停止するためにこの負荷トルクを発生させる場合の制御が容易となる。また、固定子巻線をスイッチング素子を介して短絡することになるため、車両用回転電機の出力電圧をバッテリの端子電圧近傍に設定する必要がなく、エンジンが停止直前となるような低い回転数において、外部制御装置の必要とするタイミングで負荷トルクを発生させる制御が容易となる。

第１の実施形態の車両用発電機の構成を示す図である。 発電制御装置の詳細構成を示す図である。 整流器モジュールの構成を示す図である。 制御回路の詳細構成を示す図である。 車両用発電機の相電圧を示す図である。 トルク指令信号とトルク発生動作との関係を示す図である。 第２の実施形態の発電制御装置の詳細構成を示す図である。 第２の実施形態のトルク指令メッセージとトルク指令信号およびトルク発生動作との関係を示す図である。 第３の実施形態のトルク指令メッセージとトルク指令信号およびトルク発生動作との関係を示す図である。

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。

（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、ツェナーダイオード２０、コンデンサ２２を含んで構成されている。

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。

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。界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。

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。

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。

整流器モジュール群５、６に含まれる各整流器モジュール５Ｘ等は、Ｃ端子（通信端子）を介して外部制御装置としてのＥＣＵ（エンジン制御装置）８に接続されている。

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に流す界磁電流を整流器モジュール群５、６の出力電圧に応じて制御しており、界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（各整流器モジュールの出力電圧）Ｖ_B 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Ｖ_B が調整電圧Ｖreg よりも高くなったときに界磁巻線４への界磁電流の供給を停止し、出力電圧Ｖ_B が調整電圧Ｖreg よりも低くなったときに界磁巻線４に界磁電流の供給を行うことにより、出力電圧Ｖ_B 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、Ｐ端子に印加される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へ供給する界磁電流を低減する。具体的には、初期励磁状態に対応した値（例えば２Ａ前後の値）に設定される。さらに、発電制御装置７は、通信端子ＬＩＮおよび通信線を介してＥＣＵ８と接続されており、ＥＣＵ８との間で双方向のデジタル通信（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。なお、この例では、ＬＩＮ通信によって通信メッセージの送受信を行ったが、ＣＡＮ（Controller Area Network）プロトコルを用いたＣＡＮ通信や、その他の通信プロトコルを用いた通信によって通信メッセージをＥＣＵ８との間で送受信するようにしてもよい。

ツェナーダイオード２０は、２つの整流器モジュール群５、６の出力に並列接続されている。具体的には、車両用発電機１の出力端子側がカソード、アース側がアノードとなるようにツェナーダイオード２０が配置されている。コンデンサ２２は、２つの整流器モジュール群５、６の出力に並列接続されており、車両用発電機１の出力端子に現れるノイズを吸収する。

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、界磁電流制御回路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や整流器モジュール５Ｘ等との間でデジタル通信を行う。これにより、ＥＣＵ８から送られてくる調整電圧Ｖreg 等のデータや各種指令信号などを受信することができる。

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。

界磁電流制御回路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、界磁電流を徐々に変化させる徐励制御等を界磁電流制御回路７６によって行うようにしてもよい。

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Ｖ_P 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Ｖ_P が現れるため、この相電圧Ｖ_P に基づく回転検出が可能となる。

界磁電流制御回路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界磁電流を界磁巻線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、界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。

界磁電流制御回路７６は、回転が停止した後はＥＣＵ８から送られてくる調製電圧Ｖreg が発電停止を指示する信号となって、界磁電流を遮断し回転子の発熱を防止する制御を行うようにしてもよい。

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。

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。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。

図４に示すように、制御回路５４は、ブリッジ制御部１００、トルク指令受信部１１０、トルク制御部１１２を備えている。ブリッジ制御部１００は、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のオンオフ制御を行うためのものであり、同期タイミング制御部１０２、上アーム制御部１０４、下アーム制御部１０６を有する。同期タイミング制御部１０２は、Ｂ端子、Ｐ端子、ＧＮＤ端子のそれぞれに接続されており、上アームのＭＯＳトランジスタ５０をオンオフする第１のタイミングと、下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンオフする第２のタイミングを決定する。上アーム制御部１０４は、出力端子（Ｇ１）が上アームのＭＯＳトランジスタ５０のゲートに接続されており、同期タイミング制御部１０２が決定した第１のタイミングで上アームのＭＯＳトランジスタ５０をオンオフする駆動信号を生成する。下アーム制御部１０６は、出力端子（Ｇ２）が下アームのＭＯＳトランジスタ５１のゲートに接続されており、同期タイミング制御部１０２が決定した第２のタイミングで下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンオフする駆動信号を生成する。

上述したブリッジ制御部１００によって、固定子巻線２のＸ相巻線に現れる相電圧Ｖｘに対する整流動作が行われる。例えば、バッテリ９の端子電圧をＶbatt、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のオン時のソース・ドレイン間電圧をαとすると、通常時（異常が発生していない通常発電時）には、Ｘ相巻線の相電圧ＶｘがＶbatt＋αを超えたときに上アームのＭＯＳトランジスタ５０がオンされ、相電圧Ｖｘが−αよりも低下したときに下アームのＭＯＳトランジスタ５１がオンされる同期整流動作が行われる（図５）。

トルク指令受信部１１０は、ＥＣＵ８からトルク指令信号が出力されると、この指令信号をＣ端子を介して受信する。トルク制御部１１２は、トルク指令受信部１１０によってトルク指令信号を受信したときに、下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンする。このトルク指令受信部１１０およびトルク制御部１１２の各動作は、全ての整流器モジュール５Ｘ等において並行して行われる。

次に、トルク指令信号の具体例とこの信号を用いたトルク制御について説明する（図６）。ＥＣＵ８から出力されるトルク指令信号には２種類の指令が含まれる。第１の指令は、１０ｍｓ以上の時間ハイレベルを維持した状態に対応しており、ＥＣＵ８からこの第１の指令を送ることにより、上下アームのＭＯＳトランジスタ５０、５１を同時にオフする指示が行われる。また、第２の指令は、１００Ｈｚで７５％のデューティ（ハイレベルの割合が７５％）の状態に対応しており、ＥＣＵ８からこの第２の指令を送ることにより、上アームのＭＯＳトランジスタ５０をオフするとともに下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンする指示が行われる。

ところで、本実施形態のＥＣＵ８は、車両用発電機１を回転駆動するエンジンの回転を停止する際に、エンジンを所定の回転位置で停止させる制御を行っており、この制御のために車両用発電機１に対して負荷トルクの発生を指示する。具体的には、所定のタイミングで、車両用発電機１によって負荷トルクを発生することにより、エンジン回転を所定位置で停止させている。この負荷トルク発生のタイミングの指示が、上述したトルク指令信号をＥＣＵ８から出力することで行われる。

ＥＣＵ８は、車両用発電機１の負荷トルクを利用してエンジンの回転を所定位置で停止させる前に、第１の指令を含むトルク指令信号を出力する。トルク制御部１１２は、この第１の指令に応じて上下アームのＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフする。これにより、それ以前にＭＯＳトランジスタ５０、５１が同期整流動作を行っていた場合は同期整流が強制的に終了し、ＭＯＳトランジスタ５０、５１に並列に接続されたダイオードを介したダイオード整流となる。

次に、ＥＣＵ８は、車両用発電機１による負荷トルクの発生開始タイミングに合わせて、第２の指令を含むトルク指令信号を出力する。トルク制御部１１２は、この第２の指令に応じて、上アームのＭＯＳトランジスタ５０のオフ状態を維持しながら、下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンする。

これにより、固定子巻線２に含まれるＸ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線は、整流器モジュール５Ｘ、５Ｙ、５Ｚのそれぞれに含まれる下アームのＭＯＳトランジスタ５１を介して短絡されることになり、固定子巻線２に流れる電流をＭＯＳトランジスタ５１を介して還流させることができる。同様に、固定子巻線３に含まれるＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線は、整流器モジュール６Ｕ、６Ｖ、６Ｗのそれぞれに含まれる下アームのＭＯＳトランジスタ５１を介して短絡されることになり、固定子巻線３に流れる電流をＭＯＳトランジスタ５１を介して還流させることができる。

このように、第１の実施形態の車両用発電機１では、ＥＣＵ８からトルク指令信号を出力することで、ブリッジ回路を構成する整流器モジュール５Ｘ等の下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンすることができ、固定子巻線２、３に流れる電流をこのＭＯＳトランジスタ５１を介して還流させることで、この電流によって負荷トルクを発生させることができる。このため、車両用発電機１に接続されるバッテリ９の充電容量等に関係なく、車両用発電機１の負荷トルクを発生させることができ、エンジンを目標位置で停止するためにこの負荷トルクを発生させる場合の制御が容易となる。また、固定子巻線２、３をＭＯＳトランジスタ５１を介して短絡することになるため、車両用発電機１の出力電圧をバッテリ９の端子電圧近傍に設定する必要がなく、エンジンが停止直前となるような低い回転数において外部制御装置であるＥＣＵ８の必要とするタイミングで負荷トルクを発生させる制御が容易となる。

ＥＣＵ８から出力される第２の指令の後、第１の指令を与えることで下アームのＭＯＳトランジスタ５１がオフして固定子巻線２、３に流れる還流電流は、固定子巻線２、３のインダクタンスにしたがってＭＯＳトランジスタ５０、５１に並列に接続されたダイオードを介してバッテリ９に流れ込み急速に電流減少して、負荷トルクが減少する。このため、ＥＣＵ８は第１の指令と第２の指令の期間を制御することで、負荷トルクを継続的に発生することができる。

また、下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンする前に、上アームのＭＯＳトランジスタ５０をオフしているため、上下アームのＭＯＳトランジスタ５０、５１を同時にオンして、バッテリ９の端子間を短絡する事態を確実に防止することができる。特に、トルク制御部１１２は、ＥＣＵ８から出力されるトルク指令信号（第１の指令）で指定されるタイミングで上アームのＭＯＳトランジスタ５０をオフするため、ＥＣＵ８の指示に応じて、バッテリ９の端子間を短絡する事態を確実に防止することができる。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、整流器モジュール５Ｘ等のそれぞれが、ＥＣＵ８から出力されたトルク指令信号をＣ端子を介して受信したが、トルク指令信号に相当する通信メッセージをＬＩＮ通信（あるいはＣＡＮ通信やその他のデジタル通信またはＰＷＭ通信でもよい）によってＥＣＵ８から発電制御装置に向けて送信するようにしてもよい。この場合には、発電制御装置から整流器モジュール５Ｘ等のＣ端子に向けて、第１の実施形態で用いたトルク指令信号と同等の信号が入力される。

具体的には、図７に示す発電制御装置７Ａが用いられる。この発電制御装置７Ａは、図２に示した発電制御装置７に対して、トルク指令信号出力部１７０と、このトルク指令信号出力部１７０の出力端子が接続されたＣ端子とが追加されている。

本実施形態では、トルク指令信号に相当する通信メッセージとして、界磁電流の駆動デューティ（ＭＯＳトランジスタ７１の駆動デューティ）を指示する指令値ａと、下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンするタイミングを指示する指令値ｂとが含まれるトルク指令メッセージ（図８）が、ＥＣＵ８から発電制御装置７Ａに向けて送信される。

通信回路７８は、通信端子ＬＩＮを介してこのトルク指令メッセージを受信すると、指令値ａによって指示された駆動デューティを界磁電流制御回路７６に入力する。界磁電流制御回路７６は、通信回路７８から入力された駆動デューティ（例えば、オンデューティ１００％）でＭＯＳトランジスタ７１をオンオフする。

また、トルク指令信号出力部１７０は、指令値ａの受信タイミングに合わせて１０ｍｓ以上の時間ハイレベルを維持する第１の指令と、指令値ｂの受信タイミングに合わせて１００Ｈｚで７５％のデューティを有する第２の指令とを含むトルク指令信号を生成し、Ｃ端子から整流器モジュール５Ｘ等に向けて出力する。なお、このトルク指令信号に含まれる第１の指令および第２の指令は、第１の実施形態において図６に示したトルク指令信号に含まれる第１の指令および第２の指令と同じであり、これらの指令に基づいた負荷トルクの発生動作が行われる。

このように、第２の実施形態の車両用発電機１では、負荷トルク発生動作に先立ち、発電制御装置７Ａ内の界磁電流制御回路７６による界磁巻線４に対する電流の供給を制御することにより、必要な負荷トルクを継続的に発生することが可能となる。

また、トルク指令信号に相当するトルク指令メッセージがデジタル通信によって送受信されるため、ノイズ等の影響を受けることなく正確にトルク指令信号をＥＣＵ８から車両用発電機１に対して伝えることができる。また、このトルク指令信号を用いて複数の制御パラメータ（指令値ａ、ｂ）を伝達することが可能となる。特に、デジタル通信としてＬＩＮ通信あるいはＣＡＮ通信を用いることにより、既存の通信方法を用いてトルク指令信号を伝えることが可能となり、トルク指令信号を送受信するために必要な構成の追加を最小限に抑えることができる。

（第３の実施形態）
上述した第２の実施形態では、ＥＣＵ８から車両用発電機１に向けて送信するトルク指令メッセージに含まれる指令値ｂ（図８）によって、下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンするタイミングを指示したが、さらにＭＯＳトランジスタ５１をオンオフする駆動デューティ（オンデューティ）を指示するようにしてもよい。

本実施形態では、トルク指令信号の相当する通信メッセージとして、界磁電流の駆動デューティ（ＭＯＳトランジスタ７１の駆動デューティ）を指示する指令値ａと、下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンするタイミングとともにこのＭＯＳトランジスタ５１をオンする駆動デューティを指示する指令値ｂ’とが含まれるトルク指令メッセージ（図９）が、ＥＣＵ８から発電制御装置７Ａに向けて送信される。

トルク指令信号出力部１７０（図７）は、通信端子ＬＩＮを介してこのトルク指令メッセージを受信すると、指令値ａによって指示された駆動デューティを界磁電流制御回路７６に入力する。界磁電流制御回路７６は、トルク指令信号出力部１７０から入力された駆動デューティ（例えば、オンデューティ１００％）でＭＯＳトランジスタ７１をオンオフする。

また、トルク指令信号出力部１７０は、指令値ａの受信タイミングに合わせて１０ｍｓ以上の時間ハイレベルを維持する第１の指令と、指令値ｂ’の受信タイミングに合わせて１００Ｈｚであって指令値ｂで指定された駆動デューティ（例えば５０％）を有する第２の指令とを含むトルク指令信号を生成し、Ｃ端子から整流器モジュール５Ｘ等に向けてい出力する。整流器モジュール５Ｘ等に含まれるトルク制御部１１２は、トルク指令受信部１１０によってこのトルク指令信号を受信すると、第２の指令に対応するタイミングおよび駆動デューティ（５０％）で下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンする。

このように、第３の実施形態の車両用発電機１では、下アームのＭＯＳトランジスタ５１を第１および第２の実施形態のように１００％の駆動デューティでオンするのではなく、ＥＣＵ８によって指定された所定の駆動デューティでオンしている。これにより、固定子巻線２、３に流れる電流がＭＯＳトランジスタ５１を介して還流する時間を可変して、車両用発電機１で発生する負荷トルクの値を調整することが可能となる。なお、ＭＯＳトランジスタ５１の駆動デューティと負荷トルクとの関係は予め測定等により求めておけばよい。

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、下アームのＭＯＳトランジスタ５１をオンして負荷トルクを発生するようにしたが、反対に上アームのＭＯＳトランジスタ５０をオン（この場合にはＭＯＳトランジスタはオフ）して負荷トルクを発生するようにしてもよい。

また、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。

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に供給することにより、車両用発電機１に電動動作を行わせるようにしてもよい。

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。

また、上述した実施形態では、上アームと下アームの両方にＭＯＳトランジスタを用いたが、下アームのみをＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ５１をオンする場合）とし、上アームをダイオードで構成するようにしてもよい。あるいは、上アームのみをＭＯＳトランジスタ（ＭＯＳトランジスタ５０をオンする場合）とし、下アームをダイオードで構成するようにしてもよい。

また、上述した第１の実施形態でのＥＣＵ８からのトルク指令信号を受信するＣ端子と第２の実施形態での界磁電流の駆動デューティを指示する通信信号を受信する通信端子とを分離して設置するようにしてもよい。

また、上述した第３の実施形態では、ＭＯＳトランジスタ５１をオンする駆動デューティを可変して、発生する負荷トルクの大きさを調製したが、この駆動デューティとともに、あるいはこの駆動デューティの可変設定に代えて、界磁巻線４に流れる電流の値を可変設定するようにしてもよい。例えば、界磁巻線４に流れる電流値の変更は、図９に示すトルク指令メッセージに含まれる指令値ａで指定される界磁電流の駆動デューティの値を変更することで、簡単に実現することができる。これにより、車両用発電機１で発生する負荷トルクの値を調整することが可能となる。

上述したように、本発明によれば、車両用回転電機に接続されるバッテリの充電容量等に関係なく、外部制御装置であるＥＣＵの必要とするタイミングで車両用回転電機の負荷トルクを発生させることができ、エンジンを目標位置で停止するためにこの負荷トルクを発生させる場合の制御が容易となる。

２、３ 固定子巻線
４ 界磁巻線
５、６ 整流器モジュール群
７、７Ａ 発電制御装置
８ ＥＣＵ（エンジン制御装置）
５０、５１ ＭＯＳトランジスタ
１１０ トルク指令受信部
１１２ トルク制御部

Claims (7)

1. 回転子の界磁極を磁化させる界磁巻線（４）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固定子巻線（２、３）を有する固定子と、
   前記固定子巻線に接続されており、上アームおよび下アームの少なくとも一方がスイッチング素子（５０、５１）によって構成されたブリッジ回路（５、６）と、
   外部制御装置（８）から出力されるトルク指令信号を受信するトルク指令受信部（１１０）と、
   前記トルク指令受信部によって前記トルク指令信号を受信したときに、前記ブリッジ回路に含まれる前記上アームおよび前記下アームのいずれか一方を構成する複数の前記スイッチング素子をオンするトルク制御部（１１２）と、
   を備えることを特徴とする車両用回転電機。
2. 請求項１において、
   前記トルク制御部は、前記トルク指令信号で指定される所定の期間、前記ブリッジ回路に含まれる前記上アームおよび前記下アームのいずれか一方を構成する複数の前記スイッチング素子をオンすることを特徴とする車両用回転電機。
3. 請求項１または２において、
   前記トルク制御部は、前記ブリッジ回路に含まれる前記上アームおよび前記下アームのいずれか一方を構成する複数の前記スイッチング素子をオンする前に、前記上アームおよび前記下アームのいずれか一方を構成する複数の前記スイッチング素子をオフすることを特徴とする車両用回転電機。
4. 請求項３において、
   前記トルク制御部は、前記トルク指令信号で指定される所定のデューティで、前記上アームおよび前記下アームのいずれか一方を構成する複数の前記スイッチング素子をオンすることを特徴とする車両用回転電機。
5. 請求項１〜４のいずれか一項において、
   前記トルク指令信号受信したときに、前記ブリッジ回路に含まれる前記上アームおよび前記下アームのいずれか一方を構成する複数の前記スイッチング素子を前記トルク制御部によってオンする動作に先立ち、前記界磁巻線に対する電流の供給状態を制御する界磁制御部（７Ａ）をさらに備えることを特徴とする車両用回転電機。
6. 請求項１〜５のいずれか一項において、
   前記トルク指令信号は、デジタル通信によって送受信されることを特徴とする車両用回転電機。
7. 請求項６において、
   前記デジタル通信は、ＬＩＮ通信あるいはＣＡＮ通信であることを特徴とする車両用回転電機。

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