JP2015226347A - Vehicle dynamo - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle dynamo that prevents a MOS transistor, composing a rectifier, from causing an unsteady operation due to overvoltage during load dump.SOLUTION: A vehicle dynamo comprises: a stator coil; a rectifier in which an upper arm and a lower arm are composed of MOS transistors 60, 61 and which rectifies output from the stator coil; load dump protection circuits 64A, 64B which, when a voltage output from the stator coil or rectifier increases beyond a first threshold voltage, turns on one of the MOS transistors 60, 61 and, when the output voltage has further decreased from the second threshold voltage, turns off the MOS transistors 60, 61 after waiting the reach of a surge voltage inhibition timing; and a power supply circuit which supplies an operating voltage to the load dump protection circuits 64A, 64B and continues a supply operation for the operating voltage until at least surge voltage inhibition timing reaches during the decrease of the output voltage.

Description

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

従来から、出力電圧の過電圧時に整流装置に含まれる下アームのＭＯＳトランジスタをオンし、低い電圧まで低下した後に、電流遮断に伴うサージ電圧の発生を抑制するタイミングでこのＭＯＳトランジスタをオフするロードダンプ保護動作を行うようにした車両用発電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。   Conventionally, a load dump that turns on the MOS transistor of the lower arm included in the rectifier when the output voltage is overvoltage, turns it off to a low voltage, and then turns off the MOS transistor at the timing to suppress the generation of surge voltage due to current interruption 2. Description of the Related Art A vehicular generator configured to perform a protective operation is known (see, for example, Patent Document 1).

特開２０１２−１９６５５号公報JP 2012-19655 A

ところで、ＭＯＳトランジスタによって構成された整流装置を有する車両用発電機が発電状態にあるときに、出力端子に接続されている電気負荷が急減少し、しかも、バッテリの接続も切断される場合には、固定子巻線に界磁を与える励磁電流が減少するまで固定子巻線に過大な誘起電圧（ロードダンプ）が発生する。このため、出力端子に接続されている電気負荷や整流装置に過電圧が印加されてこれらが損傷するおそれがある。   By the way, when a vehicular generator having a rectifier constituted by a MOS transistor is in a power generation state, the electrical load connected to the output terminal is suddenly reduced, and the battery is also disconnected. Excessive induced voltage (load dump) is generated in the stator winding until the exciting current that gives a field to the stator winding decreases. For this reason, there is a possibility that an overvoltage is applied to the electric load or the rectifier connected to the output terminal and these are damaged.

このようにして発生するロードダンプに対して、上述した特許文献１に開示された車両用発電機では、整流装置の下アームのＭＯＳトランジスタをオンすることにより過大な出力電圧を低下させている。しかし、出力端子に接続された電気負荷が大きい（電流値が多い）場合や、出力端子と並列に接続されているコンデンサの容量が小さい場合には、下アームのＭＯＳトランジスタをオンした直後に出力端子の電圧が急速に低下し、電源電圧低下のためにサージ電圧の抑制を行うタイミングまでＭＯＳトランジスタが安定したオン状態を維持することができず、ＭＯＳトランジスタが発振動作または非飽和動作などの不安定な動作になることがあった。   With respect to the load dump generated in this way, in the vehicle generator disclosed in Patent Document 1 described above, an excessive output voltage is lowered by turning on the MOS transistor of the lower arm of the rectifier. However, when the electrical load connected to the output terminal is large (the current value is large), or when the capacitance of the capacitor connected in parallel with the output terminal is small, the output is made immediately after the lower arm MOS transistor is turned on. The voltage at the terminal drops rapidly, and the MOS transistor cannot maintain a stable on state until the timing when the surge voltage is suppressed due to the power supply voltage drop. Stable operation may occur.

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、ロードダンプ時の過電圧によって整流器を構成するＭＯＳトランジスタが不安定な動作をすることを防止することができる車両用発電機を提供することにある。   The present invention was created in view of the above points, and its purpose is for a vehicle that can prevent an unstable operation of a MOS transistor constituting a rectifier due to an overvoltage at the time of load dump. It is to provide a generator.

上述した課題を解決するために、本発明の車両用発電機は、固定子巻線、励磁巻線、整流器、ロードダンプ保護回路、電源回路を備える。固定子巻線は、固定子鉄心に巻装された２相以上の相巻線を有する。励磁巻線は、固定子巻線に回転磁界を与える。整流器は、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で構成され、固定子巻線の出力を整流する。ロードダンプ保護回路は、固定子巻線あるいは整流器の出力電圧が第１のしきい値電圧より高くなったときに、上アームあるいは下アームのいずれか一方を構成するスイッチング素子をオンする。また、ロードダンプ保護回路は、第１のしきい値電圧よりも低い第２のしきい値電圧より出力電圧がさらに低くなったとき、あるいは、所定時間経過後に、サージ電圧抑制タイミングの到来を待ってスイッチング素子をオフする。電源回路は、ロードダンプ保護回路に動作電圧を供給するとともに、出力電圧の低下時に少なくともサージ電圧抑制タイミングが到来するまでこの動作電圧の供給動作を継続する。   In order to solve the above-described problems, a vehicle generator according to the present invention includes a stator winding, an excitation winding, a rectifier, a load dump protection circuit, and a power supply circuit. The stator winding has two or more phase windings wound around the stator core. The excitation winding provides a rotating magnetic field to the stator winding. In the rectifier, at least one of the upper arm and the lower arm is configured by a switching element, and rectifies the output of the stator winding. The load dump protection circuit turns on the switching element constituting either the upper arm or the lower arm when the output voltage of the stator winding or the rectifier becomes higher than the first threshold voltage. The load dump protection circuit waits for the arrival of the surge voltage suppression timing when the output voltage becomes lower than the second threshold voltage lower than the first threshold voltage or after a predetermined time has elapsed. To turn off the switching element. The power supply circuit supplies the operating voltage to the load dump protection circuit and continues the operation of supplying the operating voltage until at least the surge voltage suppression timing comes when the output voltage decreases.

ロードダンプ発生時に出力端子に接続された電気負荷が大きい場合や出力端子に接続されたコンデンサの容量が小さい場合などに出力電圧が急激に低下した場合であっても、ロードダンプ保護動作によってオンされたスイッチング素子がサージ電圧抑制タイミングを待たずにオフされることがない。このため、スイッチング素子をオフする際に発生するサージ電圧を抑えることができ、ロードダンプ時の過電圧を速やかに終わらせることが可能となる。   Even when the output voltage drops sharply, such as when the electrical load connected to the output terminal is large or the capacitance of the capacitor connected to the output terminal is small when a load dump occurs, it is turned on by the load dump protection operation. The switching element is not turned off without waiting for the surge voltage suppression timing. For this reason, the surge voltage generated when the switching element is turned off can be suppressed, and the overvoltage at the time of load dump can be promptly terminated.

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. 第１の実施形態の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 the rectifier module of 1st Embodiment. 励磁制御回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an excitation control circuit. 第１の実施形態のロードダンプ保護動作の動作手順を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of the load dump protection operation | movement of 1st Embodiment. 第１の実施形態のロードダンプ発生時の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform at the time of load dump generation of 1st Embodiment. 第２の実施形態の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 the rectifier module of 2nd Embodiment. 第２の実施形態の整流器モジュール内のＬＤ保護回路の詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of the LD protection circuit in the rectifier module of 2nd Embodiment. 第２の実施形態のロードダンプ保護動作の動作手順を示す流れ図である。It is a flowchart which shows the operation | movement procedure of the load dump protection operation | movement of 2nd Embodiment. 第３の実施形態のロードダンプ発生時の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform at the time of load dump generation | occurrence | production of 3rd Embodiment. 第３の実施形態の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 the rectifier module of 3rd Embodiment. 第４の実施形態のロードダンプ発生時の電圧波形を示す図である。It is a figure which shows the voltage waveform at the time of load dump generation of 4th Embodiment.

以下、本発明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 generator for vehicles of one embodiment to which 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、励磁巻線２、固定子巻線３、整流器４、励磁制御回路５、ツェナーダイオード６、コンデンサ７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 an excitation winding 2, a stator winding 3, a rectifier 4, an excitation control circuit 5, a Zener diode 6, and a capacitor 7. ing.

励磁巻線２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。励磁巻線２に電流（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３が交流電圧を発生する。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、固定子鉄心（図示せず）にＹ結線にて巻装されている。   The exciting winding 2 is wound around a field pole (not shown) arranged opposite to the inner peripheral side of the stator core to constitute a rotor. By passing a current (excitation current) through the excitation winding 2, the field pole is magnetized. The stator winding 3 generates an alternating voltage by the rotating magnetic field generated when the field pole is magnetized. The 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), and is connected to a stator iron core (not shown) in a Y connection. Is wound.

整流器４は、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４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４１、４２、４３を備えている。整流器モジュール４１は、固定子巻線３に含まれるＵ相巻線の一方端（出力端）に接続されている。整流器モジュール４２は、固定子巻線３に含まれるＶ相巻線の一方端（出力端）に接続されている。整流器モジュール４３は、固定子巻線３に含まれるＷ相巻線の一方端（出力端）に接続されている。これら３個の整流器モジュール４１、４２、４３と励磁制御回路５は、相互にＣ端子を介して通信線を介して接続されている。   The rectifier 4 is connected to the stator winding 3 and constitutes a three-phase full-wave rectifier circuit (bridge circuit) as a whole, and converts an alternating current induced in the stator winding 3 into a direct current. The rectifier 4 includes rectifier modules 41, 42, 43 corresponding to the number of phases of the stator winding 3 (three in the case of a three-phase winding). The rectifier module 41 is connected to one end (output end) of the U-phase winding included in the stator winding 3. The rectifier module 42 is connected to one end (output end) of the V-phase winding included in the stator winding 3. The rectifier module 43 is connected to one end (output end) of the W-phase winding included in the stator winding 3. The three rectifier modules 41, 42, 43 and the excitation control circuit 5 are connected to each other via a communication line via a C terminal.

励磁制御回路５は、Ｆ端子を介して接続された励磁巻線２に流す励磁電流を整流出力電圧（整流器４の出力電圧）に応じて制御しており、励磁電流を調整することにより出力電圧（各整流器モジュール４１、４２、４３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、励磁制御回路５は、出力電圧Ｖｂ が調整電圧Ｖreg よりも高くなったときに励磁巻線２への励磁電流の供給を停止（あるいは低減）し、出力電圧Ｖｂが調整電圧Ｖreg よりも低くなったときに励磁巻線２に励磁電流の供給を再開（あるいは増加）することにより、出力電圧Ｖｂが調整電圧Ｖreg になるように制御する。また、励磁制御回路５は、ＬＩＮ端子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。 The excitation control circuit 5 controls the excitation current flowing through the excitation winding 2 connected via the F terminal according to the rectified output voltage (the output voltage of the rectifier 4), and the output voltage is adjusted by adjusting the excitation current. (Output voltage of each rectifier module 41, 42, 43) Control is performed so that Vb becomes the regulated voltage Vreg. For example, the excitation control circuit 5 outputs the output voltage Vb When the output voltage Vb becomes lower than the adjustment voltage Vreg, the excitation current supply to the excitation winding 2 is stopped (or reduced). The output voltage Vb is controlled to become the adjustment voltage Vreg by restarting (or increasing) the supply of. Further, the excitation control circuit 5 is connected to the ECU 8 via a LIN terminal and a communication line, and performs bidirectional digital communication (for example, LIN communication using a LIN (Local Interconnect Network) protocol) with the ECU 8. And send or receive communication messages. In this example, the communication message is transmitted / received by LIN communication. However, the communication message is transmitted / received to / from the ECU 8 by CAN communication using a CAN (Controller Area Network) protocol or communication using another communication protocol. You may make it do.

ツェナーダイオード６は、整流器４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（Ｂ端子）側がカソード、アース（ＧＮＤ）側がアノードとなるようにツェナーダイオード６が接続されている。また、このツェナーダイオード６のブレークダウン電圧は、後述する第１のしきい値電圧ＶLDH 以上でＭＯＳトランジスタ６０、６１（図２）のそれぞれのブレークダウン電圧以下となるように設定されている。したがって、ロードダンプ時に、第１のしきい値電圧ＶLDH 以上の過電圧が発生すると、ＭＯＳトランジスタ６０、６１がブレークダウンする前にツェナーダイオード６がブレークダウンするように、ツェナーダイオード６の特定や個数が設定される。コンデンサ７は、整流器４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。 Zener diode 6 is connected in parallel to the output of rectifier 4. Specifically, the Zener diode 6 is connected so that the output terminal (B terminal) side of the vehicle generator 1 is a cathode and the ground (GND) side is an anode. The breakdown voltage of the Zener diode 6 is set to be equal to or higher than a first threshold voltage V LDH described later and equal to or lower than the breakdown voltage of each of the MOS transistors 60 and 61 (FIG. 2). Therefore, when an overvoltage higher than the first threshold voltage V LDH occurs at the time of load dump, the number and the number of Zener diodes 6 are specified so that the Zener diodes 6 break down before the MOS transistors 60 and 61 break down. Is set. The capacitor 7 is connected in parallel to the output of the rectifier 4 and absorbs noise appearing at the output terminal of the vehicle generator 1.

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４１、４２、４３の詳細について説明する。本実施形態では、３つの整流器モジュール４１、４２、４３は同じ構成を有しており、以下では整流器モジュール４１について説明し、他の整流器モジュール４２、４３については説明を省略する。   The vehicle generator 1 according to the present embodiment has such a configuration. Next, details of the rectifier modules 41, 42, and 43 will be described. In the present embodiment, the three rectifier modules 41, 42, and 43 have the same configuration. Hereinafter, the rectifier module 41 will be described, and description of the other rectifier modules 42 and 43 will be omitted.

図２に示すように、Ｕ相巻線に対応する整流器モジュール４１は、２つのＭＯＳトランジスタ６０、６１、昇圧回路６２、ＭＯＳ制御回路６３、ＬＤ（ロードダンプ）保護回路６４Ａ、６４Ｂ、ダイオード７０、コンデンサ７１を備えている。   As shown in FIG. 2, the rectifier module 41 corresponding to the U-phase winding includes two MOS transistors 60 and 61, a booster circuit 62, a MOS control circuit 63, LD (load dump) protection circuits 64A and 64B, a diode 70, A capacitor 71 is provided.

一方のＭＯＳトランジスタ６０は、ソースがＰ端子を介して固定子巻線３のＵ相巻線に接続され、ドレインが充電線１２（図１）を介してバッテリ９の正極端子や電気負荷１０、１１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。他方のＭＯＳトランジスタ６１は、ドレインがＰ端子を介してＵ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６０、６１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６０、６１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。   One MOS transistor 60 has a source connected to the U-phase winding of the stator winding 3 via the P terminal, and a drain connected to the positive terminal of the battery 9 and the electric load 10 via the charging line 12 (FIG. 1). 11 is a switching element of the upper arm (high side) connected to 11. The other MOS transistor 61 is a lower-arm (low-side) switching element whose drain is connected to the U-phase winding via the P terminal 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 60 and 61. This diode is realized by a parasitic diode (body diode) of the MOS transistors 60 and 61, 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.

昇圧回路６２は、出力電圧Ｖｂを昇圧することにより、上アームのＭＯＳトランジスタ６０を駆動するための高電圧を生成する。ＭＯＳ制御回路６３は、回転数に応じた所定のタイミングでＭＯＳトランジスタ６０、６１をオンオフする同期制御を行う。ＬＤ保護回路６４Ａ、６４Ｂは、ロードダンプ保護動作を行う。具体的には、ロードダンプ保護回路６４Ａは、車両用発電機１（整流器４）の出力電圧Ｖｂ（あるいは固定子巻線３の出力電圧）が第１のしきい値電圧ＶLDH より高くなったか否かを判定する。また、ＬＤ保護回路６４Ｂは、出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH より高くなったときに下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオンするとともに、出力電圧Ｖｂが第２のしきい値電圧ＶLDL（＜ＶLDH）以下になったとき、あるいは、所定時間経過後に、サージ電圧抑制タイミングの到来を待ってＭＯＳトランジスタ６１をオフする。 The booster circuit 62 boosts the output voltage Vb to generate a high voltage for driving the upper arm MOS transistor 60. The MOS control circuit 63 performs synchronous control for turning on and off the MOS transistors 60 and 61 at a predetermined timing according to the rotational speed. The LD protection circuits 64A and 64B perform load dump protection operation. Specifically, the load dump protection circuit 64A determines whether the output voltage Vb of the vehicle generator 1 (rectifier 4) (or the output voltage of the stator winding 3) is higher than the first threshold voltage V LDH . Determine whether or not. Also, the LD protection circuit 64B turns on the lower arm MOS transistor 61 when the output voltage Vb becomes higher than the first threshold voltage V LDH , and the output voltage Vb becomes the second threshold voltage V. When the voltage drops below LDL (<V LDH ) or after a predetermined time has elapsed, the MOS transistor 61 is turned off after the surge voltage suppression timing has arrived.

ダイオード７０とコンデンサ７１によって電源回路が構成されている。具体的には、ダイオード７０のアノード側の配線によって、動作電圧Ｖddを生成する第１の電源が構成されている。また、ダイオード７０およびそのカソード側に配置されたコンデンサ７１によって、動作電圧Ｖccを生成する第２の電源が構成されている。ＬＤ保護回路６４Ａに動作電圧Ｖddが供給される。ＭＯＳ制御回路６３およびＬＤ保護回路６４Ｂに動作電圧Ｖccが供給される。この動作電圧Ｖccの供給は、出力電圧Ｖｂの低下時に、下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオフする際に発生するサージ電圧を抑制することが可能なタイミングが到来するまで継続される。具体的には、出力電圧ＶｂがＭＯＳ制御回路６３やＬＤ保護回路６４Ａ、６４Ｂが動作可能な電圧レベルを維持している間は、動作電圧ＶddによってＭＯＳ制御回路６３やＬＤ保護回路６４Ａ、６４Ｂが動作する。このとき、この動作電圧Ｖddによってコンデンサ７１が充電される。また、出力電圧ＶｂがＭＯＳ制御回路６３やＬＤ保護回路６４Ｂが動作不能となる電圧レベルまで低下した後は、コンデンサ７１によって生成される動作電圧ＶccによってＭＯＳ制御回路６３やＬＤ保護回路６４Ａが動作する。コンデンサ７１によって生成される動作電圧Ｖccによって動作可能な時間は、コンデンサ７１の容量を調整することにより、任意に設定可能である。少なくともサージ電圧抑制タイミングが到来するまで、ＭＯＳ制御回路６３やＬＤ保護回路６４Ｂが動作可能な電圧レベルを維持できるようにコンデンサ７１の容量が設定されている。例えば、この動作可能な時間（サージ電圧抑制タイミングの到来を待つ時間）として、車両のアイドル回転数における相電圧の半周期から５００ｍｓまでの間の時間が設定される。   A diode 70 and a capacitor 71 constitute a power supply circuit. Specifically, the first power supply that generates the operating voltage Vdd is configured by the wiring on the anode side of the diode 70. The diode 70 and the capacitor 71 disposed on the cathode side thereof constitute a second power source that generates the operating voltage Vcc. The operating voltage Vdd is supplied to the LD protection circuit 64A. The operating voltage Vcc is supplied to the MOS control circuit 63 and the LD protection circuit 64B. The supply of the operating voltage Vcc is continued until the timing at which the surge voltage generated when the lower arm MOS transistor 61 is turned off can be suppressed when the output voltage Vb decreases. Specifically, while the output voltage Vb maintains a voltage level at which the MOS control circuit 63 and the LD protection circuits 64A and 64B can operate, the MOS control circuit 63 and the LD protection circuits 64A and 64B are driven by the operation voltage Vdd. Operate. At this time, the capacitor 71 is charged by the operating voltage Vdd. In addition, after the output voltage Vb is lowered to a voltage level at which the MOS control circuit 63 and the LD protection circuit 64B cannot operate, the MOS control circuit 63 and the LD protection circuit 64A are operated by the operation voltage Vcc generated by the capacitor 71. . The time during which the operation can be performed by the operation voltage Vcc generated by the capacitor 71 can be arbitrarily set by adjusting the capacitance of the capacitor 71. The capacitance of the capacitor 71 is set so that the voltage level at which the MOS control circuit 63 and the LD protection circuit 64B can operate is maintained at least until the surge voltage suppression timing comes. For example, as the operable time (time for waiting for the arrival of the surge voltage suppression timing), a time period from the half cycle of the phase voltage at the idle speed of the vehicle to 500 ms is set.

上述したＬＤ保護回路６４Ａは、Ｂ電圧検出部６５、過電圧判定部６６を備えている。また、ＬＤ保護回路６４Ｂは、経過時間計測部６７、ＬＤ（ロードダンプ）保護判定部６８、サージ抑制判定部６９、通信部７２を備えている。   The LD protection circuit 64A described above includes a B voltage detection unit 65 and an overvoltage determination unit 66. The LD protection circuit 64B includes an elapsed time measurement unit 67, an LD (load dump) protection determination unit 68, a surge suppression determination unit 69, and a communication unit 72.

Ｂ電圧検出部６５は、出力電圧Ｖｂを検出する。過電圧判定部６６は、出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH より高いか否かを判定する。なお、出力電圧Ｖｂにノイズが重畳して一時的に第１のしきい値電圧ＶLDH 以上になる場合があるため、この一時的なノイズによる影響を排除するために、第１のしきい値電圧ＶLDH より高い状態が一定時間以上継続したときに、出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH より高くなった旨の判定が行われる。 The B voltage detector 65 detects the output voltage Vb. The overvoltage determination unit 66 determines whether or not the output voltage Vb is higher than the first threshold voltage V LDH . Since noise may be superimposed on the output voltage Vb and temporarily exceed the first threshold voltage V LDH , in order to eliminate the influence of this temporary noise, the first threshold voltage is used. When the state higher than the voltage V LDH continues for a predetermined time or longer, it is determined that the output voltage Vb is higher than the first threshold voltage V LDH .

経過時間計測部６７は、出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH より高くなった時点から経過時間を計測し、所定時間経過時にその旨を知らせるタイムアップ信号を出力する。ＬＤ保護判定部６８は、ロードダンプ保護動作の実施の有無を判定し、実施する旨の判定を行った場合には下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオンする指示をＭＯＳ制御回路６３に対して行う。具体的には、ＬＤ保護判定部６８は、過電圧判定部６６によって出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH より高い旨の判定が行われたときに、下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオンする指示を行う。また、ＬＤ保護判定部６８は、経過時間計測部６７からタイムアップ信号が出力されたときに、サージ電圧抑制タイミングの到来を待ってＭＯＳトランジスタ６１をオフする指示を行う。このようにして、ロードダンプ保護動作の実施と解除が行われる。 The elapsed time measuring unit 67 measures the elapsed time from the time when the output voltage Vb becomes higher than the first threshold voltage V LDH, and outputs a time-up signal notifying that when a predetermined time has elapsed. The LD protection determination unit 68 determines whether or not the load dump protection operation is performed. If it is determined to perform the load dump protection operation, the LD protection determination unit 68 instructs the MOS control circuit 63 to turn on the lower arm MOS transistor 61. Specifically, the LD protection determination unit 68 turns on the lower-arm MOS transistor 61 when the overvoltage determination unit 66 determines that the output voltage Vb is higher than the first threshold voltage V LDH. To give instructions. In addition, when the time-up signal is output from the elapsed time measurement unit 67, the LD protection determination unit 68 instructs to turn off the MOS transistor 61 after the surge voltage suppression timing has arrived. In this way, the load dump protection operation is performed and canceled.

サージ抑制判定部６９は、ロードダンプ保護動作を解除してＭＯＳトランジスタ６１をオンからオフに切り替える際に過大なサージ電圧が発生しないタイミング（サージ電圧抑制タイミング）を判定する。例えば、ＭＯＳトランジスタ６１の両端電圧（ソース・ドレイン間電圧）が寄生ダイオードの逆方向電圧であってオフ動作時に遮断される電流が所定値以下となるタイミング（ＭＯＳトランジスタ６１のドレインからソースに向かって電流が流れており、その電流値が小さいタイミング）がサージ電圧抑制タイミングとして判定される。あるいは、ＭＯＳトランジスタ６１の両端電圧が寄生ダイオードの順方向電圧となるタイミング（ＭＯＳトランジスタ６１のソースからドレインに向かって電流が流れるタイミング）が、サージ電圧抑制タイミングとして判定される。これらのタイミングにおいてＭＯＳトランジスタ６１をオフしても大きなサージ電圧は発生しない。通信部７２は、ロードダンプ時の過電圧発生やロードダンプ保護動作の解除を励磁制御回路５に通知する。   The surge suppression determination unit 69 determines the timing (surge voltage suppression timing) at which no excessive surge voltage is generated when the load dump protection operation is canceled and the MOS transistor 61 is switched from on to off. For example, the voltage between both ends of the MOS transistor 61 (source-drain voltage) is the reverse voltage of the parasitic diode, and the current that is cut off during the OFF operation becomes a predetermined value or less (from the drain of the MOS transistor 61 toward the source). Current is flowing and the current value is small) is determined as the surge voltage suppression timing. Alternatively, the timing at which the voltage across the MOS transistor 61 becomes the forward voltage of the parasitic diode (the timing at which current flows from the source to the drain of the MOS transistor 61) is determined as the surge voltage suppression timing. Even when the MOS transistor 61 is turned off at these timings, a large surge voltage is not generated. The communication unit 72 notifies the excitation control circuit 5 of the occurrence of overvoltage at the time of load dump and release of the load dump protection operation.

次に、励磁制御回路５の詳細について説明する。図３に示すように、励磁制御回路５は、ＭＯＳトランジスタ５０、還流ダイオード５１、電圧制御回路５２、ゲート駆動回路５３、通信部５４、ＬＩＮ通信回路５５を備えている。   Next, details of the excitation control circuit 5 will be described. As shown in FIG. 3, the excitation control circuit 5 includes a MOS transistor 50, a free wheel diode 51, a voltage control circuit 52, a gate drive circuit 53, a communication unit 54, and a LIN communication circuit 55.

ＭＯＳトランジスタ５０は、励磁巻線２に直列に接続されており、オンすることにより励磁巻線２に励磁電流を供給する。還流ダイオード５１は、励磁巻線２に並列に接続されており、ＭＯＳトランジスタ５０がオフされたときに励磁巻線２に流れる励磁電流を還流させる。   The MOS transistor 50 is connected in series to the excitation winding 2 and supplies an excitation current to the excitation winding 2 when turned on. The return diode 51 is connected in parallel to the excitation winding 2 and returns the excitation current flowing through the excitation winding 2 when the MOS transistor 50 is turned off.

電圧制御回路５２は、初期励磁制御、通常発電制御、発電抑制制御などを行う。例えば、ＥＣＵ８から送信された発電開始指示をＬＩＮ通信回路５５が受信したときに、初期励磁制御が行われる。この初期励磁制御では、電圧制御回路５２は、通常発電制御時に比べて少ない励磁電流（例えば、０．５Ａ）になるように、ＭＯＳトランジスタ５０の駆動デューティを設定する。また、通常発電制御時には、電圧制御回路５２は、出力電圧Ｖｂが調整電圧Ｖreg となるように、ＭＯＳトランジスタ５０の駆動デューティを設定する。また、電圧制御回路５２は、整流器モジュール４１、４２、４３内の通信部７２から通信部５４にロードダンプ時の過電圧発生が通知されると、その後にロードダンプ保護動作の解除が通知されるまで、励磁電流の供給を停止（あるいは、供給停止に代えて通常発電制御に比べて励磁電流を低減）する発電抑制制御を行う。ゲート駆動回路５３は、電圧制御回路５２によって設定された駆動デューティを有する駆動信号でＭＯＳトランジスタ５０をオンオフ制御する。   The voltage control circuit 52 performs initial excitation control, normal power generation control, power generation suppression control, and the like. For example, the initial excitation control is performed when the LIN communication circuit 55 receives the power generation start instruction transmitted from the ECU 8. In this initial excitation control, the voltage control circuit 52 sets the driving duty of the MOS transistor 50 so that the excitation current (for example, 0.5 A) is smaller than that during normal power generation control. Further, during normal power generation control, the voltage control circuit 52 sets the drive duty of the MOS transistor 50 so that the output voltage Vb becomes the adjustment voltage Vreg. In addition, when the voltage control circuit 52 is notified of the occurrence of an overvoltage at the time of load dump from the communication unit 72 in the rectifier modules 41, 42, and 43 to the communication unit 54, the voltage control circuit 52 thereafter notifies the release of the load dump protection operation. Then, power generation suppression control for stopping the supply of the excitation current (or reducing the excitation current compared to the normal power generation control instead of stopping the supply) is performed. The gate drive circuit 53 performs on / off control of the MOS transistor 50 with a drive signal having a drive duty set by the voltage control circuit 52.

ＬＩＮ通信回路５５は、ＥＣＵ８との間でＬＩＮ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とともに、ロードダンプが発生したことやロードダンプ保護動作中であることなど示すデータをＥＣＵ８に向けて送信することができる。ＥＣＵ８から送られてくる調整電圧Ｖreg のデータを受信すると、このデータが電圧制御回路５２に入力され、ＥＣＵ８によって指定された調整電圧Ｖreg が電圧制御回路５２による制御に用いられる。   The LIN communication circuit 55 performs LIN communication with the ECU 8. As a result, data such as the adjustment voltage Vreg and various command signals sent from the ECU 8 are received, and data indicating that a load dump has occurred or that the load dump is being protected is transmitted to the ECU 8. be able to. When the data of the adjustment voltage Vreg sent from the ECU 8 is received, this data is input to the voltage control circuit 52, and the adjustment voltage Vreg designated by the ECU 8 is used for control by the voltage control circuit 52.

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、ロードダンプ発生時の動作を図４に示す流れ図に沿って説明する。例えば、図１に示す切断点Ｋにて充電線１２が外れ、車両用発電機１側に残った充電線１２に電気負荷１１が接続された状態でロードダンプが発生するものとする。   The vehicular generator 1 according to the present embodiment has such a configuration. Next, an operation when a load dump occurs will be described with reference to a flowchart shown in FIG. For example, it is assumed that the load dump occurs when the charging line 12 is disconnected at the cutting point K shown in FIG. 1 and the electric load 11 is connected to the charging line 12 remaining on the vehicle generator 1 side.

ＭＯＳトランジスタ６０、６１を交互にオンオフして固定子巻線３の各相電圧を整流する同期整流動作（ステップ１００）と並行して、Ｂ電圧検出部６５は出力電圧Ｖｂを検出し、過電圧判定部６６はこの出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH より高いか否かを判定する（ステップ１０２）。出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH に達しない場合（ロードダンプ非発生時）には否定判断が行われ、ステップ１００に戻って同期整流動作が継続される。 In parallel with the synchronous rectification operation (step 100) in which the MOS transistors 60 and 61 are alternately turned on and off to rectify the phase voltages of the stator winding 3, the B voltage detection unit 65 detects the output voltage Vb and determines overvoltage. The unit 66 determines whether or not the output voltage Vb is higher than the first threshold voltage V LDH (step 102). If the output voltage Vb does not reach the first threshold voltage V LDH (when no load dump occurs), a negative determination is made, and the process returns to step 100 to continue the synchronous rectification operation.

また、発電動作時に切断点Ｋで充電線１２が外れてロードダンプが発生すると、出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH よりも高くなる。この場合には、ステップ１０２の判定において肯定判断が行われる。図５に示す動作タイミング図では、過電圧判定部６６の出力が「Ｓ１」で示されており、出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH よりも高くなるとＳ１がＨ（ハイレベル）になる。 Further, when the charging line 12 is disconnected at the cutting point K during the power generation operation and a load dump occurs, the output voltage Vb becomes higher than the first threshold voltage V LDH . In this case, an affirmative determination is made in step 102. In the operation timing chart shown in FIG. 5, the output of the overvoltage determination unit 66 is indicated by “S1”, and when the output voltage Vb becomes higher than the first threshold voltage V LDH , S1 becomes H (high level). Become.

次に、ＬＤ保護判定部６８は、ロードダンプ保護を実施するために下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオンし、上アームのＭＯＳトランジスタ６０をオフする指示をＭＯＳ制御回路６３に送る。ＭＯＳ制御回路６３は、この指示に応じて、下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオンし、上アームのＭＯＳトランジスタ６０をオフする（ステップ１０４）。   Next, the LD protection determination unit 68 sends an instruction to the MOS control circuit 63 to turn on the lower arm MOS transistor 61 and turn off the upper arm MOS transistor 60 in order to implement load dump protection. In response to this instruction, the MOS control circuit 63 turns on the lower arm MOS transistor 61 and turns off the upper arm MOS transistor 60 (step 104).

次に、経過時間計測部６７は、出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH より高くなった時点から経過時間ｔを計測し、この経過時間ｔが所定時間ＴONを超えたか否かを判定する（ステップ１０６）。所定時間ＴONに達していない場合には否定判断が行われ、経過時間の計測動作が維持されてこの判定が繰り返される。また、経過時間が所定時間ＴONに達するとステップ１０６の判定において肯定判断が行われる。この場合には、経過時間計測部６７からタイムアップ信号が出力される。図５に示す動作タイミング図では、経過時間計測部６７の出力が「Ｓ２」で示されており、計測を開始してからタイムアップ信号が出力されるまでの間は出力がＨ（ハイレベル）になっている。 Next, the elapsed time measuring unit 67 measures the elapsed time t from the time when the output voltage Vb becomes higher than the first threshold voltage V LDH , and whether or not the elapsed time t has exceeded a predetermined time T ON . Is determined (step 106). If the predetermined time T ON has not been reached, a negative determination is made, the elapsed time measurement operation is maintained, and this determination is repeated. When the elapsed time reaches the predetermined time T ON , an affirmative determination is made in the determination of step 106. In this case, a time-up signal is output from the elapsed time measuring unit 67. In the operation timing chart shown in FIG. 5, the output of the elapsed time measuring unit 67 is indicated by “S2”, and the output is H (high level) from the start of measurement until the time-up signal is output. It has become.

次に、サージ抑制判定部６９は、サージ電圧抑制タイミングとなったか否かを判定する（ステップ１０８）。本実施形態では、サージ電圧抑制タイミングとして、オン状態のＭＯＳトランジスタ６１のドレインからソースに向かって電流が流れており、その電流値が小さい第１のタイミングと、オン状態のＭＯＳトランジスタ６１のソースからドレインに向かって電流が流れる第２のタイミングのいずれかに該当する場合が想定されている。なお、これら第１および第２のタイミングのいずれか一方のみをサージ電圧抑制タイミングとしてもよい。第１および第２のタイミングのいずれにも該当しない場合にはステップ１０８の判定において否定判断が行われ、この判定が繰り返される。   Next, the surge suppression determination unit 69 determines whether or not the surge voltage suppression timing has come (step 108). In the present embodiment, as the surge voltage suppression timing, a current flows from the drain to the source of the MOS transistor 61 in the on state, the first timing when the current value is small, and from the source of the MOS transistor 61 in the on state. A case is assumed that corresponds to one of the second timings when current flows toward the drain. Only one of these first and second timings may be used as the surge voltage suppression timing. If neither the first timing nor the second timing is satisfied, a negative determination is made in the determination of step 108, and this determination is repeated.

また、第１および第２のタイミングのいずれかに該当する場合にはステップ１０８の判定において肯定判断が行われる。次に、ＬＤ保護判定部６８は、ロードダンプ保護を解除するために下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオフする指示をＭＯＳ制御回路６３に送る。ＭＯＳ制御回路６３は、この指示に応じて、下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオフする（ステップ１１０）。このようにして２つのＭＯＳトランジスタ６０、６１がともにオフされてダイオード整流動作に移行する（ステップ１１２）。   In addition, when it corresponds to either the first timing or the second timing, an affirmative determination is made in the determination of step 108. Next, the LD protection determination unit 68 sends an instruction to turn off the lower arm MOS transistor 61 to the MOS control circuit 63 in order to cancel the load dump protection. In response to this instruction, the MOS control circuit 63 turns off the lower-arm MOS transistor 61 (step 110). In this way, the two MOS transistors 60 and 61 are both turned off to shift to the diode rectification operation (step 112).

その後、ＭＯＳ制御回路６３は、同期整流に移行する条件（同期整流条件）を満たしたか否かを判定する（ステップ１１４）。同期整流条件を満たしていない場合には否定判断が行われ、この判定が繰り返される。また、同期整流条件を満たすとステップ１１４の判定において肯定判断が行われ、ステップ１００に戻って同期整流動作に移行する。   Thereafter, the MOS control circuit 63 determines whether or not a condition for shifting to synchronous rectification (synchronous rectification condition) is satisfied (step 114). If the synchronous rectification condition is not satisfied, a negative determination is made, and this determination is repeated. If the synchronous rectification condition is satisfied, an affirmative determination is made in the determination of step 114, and the process returns to step 100 to shift to the synchronous rectification operation.

このように、本実施形態の車両用発電機１では、ロードダンプ発生時に出力端子に接続された電気負荷１１が大きい場合や出力端子に接続されたコンデンサ７の容量が小さい場合などに出力電圧Ｖｂが急激に低下した場合であっても、ロードダンプ保護動作によってオンされた下アームのＭＯＳトランジスタ６１がサージ電圧抑制タイミングを待たずにオフされることがない。このため、ＭＯＳトランジスタ６１をオフする際に発生するサージ電圧を抑えることができ、ロードダンプ時の過電圧を速やかに終わらせることが可能となる。また、ロードダンプ時の過電圧によって整流器４を構成するＭＯＳトランジスタ６１が不安定な動作をすることがない。   As described above, in the vehicular generator 1 according to the present embodiment, the output voltage Vb is obtained when the electric load 11 connected to the output terminal is large when the load dump occurs or when the capacitance of the capacitor 7 connected to the output terminal is small. Even when the voltage drops sharply, the lower arm MOS transistor 61 turned on by the load dump protection operation is not turned off without waiting for the surge voltage suppression timing. For this reason, the surge voltage generated when the MOS transistor 61 is turned off can be suppressed, and the overvoltage at the time of load dump can be quickly terminated. Further, the MOS transistor 61 constituting the rectifier 4 does not perform an unstable operation due to an overvoltage at the time of load dump.

出力電圧Ｖｂが低下した際に電源回路によって動作電圧の供給動作を継続する時間を、相電圧の半周期以上の時間としている。また、サージ電圧抑制タイミングを、ＭＯＳトランジスタ６１の両端電圧がこのＭＯＳトランジスタ６１の寄生ダイオードの逆方向電圧であってオフ動作時に遮断される電流が所定値以下となるタイミング、あるいは、ＭＯＳトランジスタ６１の両端電圧がこのＭＯＳトランジスタ６１の寄生ダイオードの順方向電圧となるタイミングとしている。これにより、確実に過大なサージ電圧の発生を防止することができる。   The time during which the operation voltage supply operation is continued by the power supply circuit when the output voltage Vb decreases is set to a time longer than a half cycle of the phase voltage. In addition, the surge voltage suppression timing is determined based on the timing at which the voltage across the MOS transistor 61 is the reverse voltage of the parasitic diode of the MOS transistor 61 and the current cut off during the OFF operation becomes a predetermined value or less, or The voltage between both ends is set to a timing at which the parasitic voltage of the MOS transistor 61 becomes the forward voltage. Thereby, generation | occurrence | production of an excessive surge voltage can be prevented reliably.

また、整流器４と並列に接続され、第１のしきい値電圧ＶLDH 以上でＭＯＳトランジスタ６０、６１のブレークダウン電圧以下に、ブレークダウン電圧が設定されたツェナーダイオード６を備えている。これにより、ロードダンプ時に一時的に発生する過大な電圧によってＭＯＳトランジスタ６０、６１が故障することをさらに確実に防止することが可能となる。 In addition, a Zener diode 6 connected in parallel with the rectifier 4 and having a breakdown voltage set to be equal to or higher than the first threshold voltage V LDH and lower than the breakdown voltage of the MOS transistors 60 and 61 is provided. As a result, it is possible to more reliably prevent the MOS transistors 60 and 61 from being damaged by an excessive voltage temporarily generated during load dump.

また、過電圧状態が一定時間以上継続したときにロードダンプ保護動作を行うことにより、一時的なノイズによる誤動作を防止することができる。また、ロードダンプ保護動作時に励磁電流の供給を停止あるいは抑制することにより、発生した過電圧を速やかに終息させることができる。特に、励磁制御回路５が過電圧を検出できない場合であっても、この過電圧状態をＣ端子および通信線を介して整流器モジュール４１、４２、４３から送られてくる通知で知ることができ、励磁制御回路５によって発電抑制を確実に実施して、ロードダンプ保護動作の効果を高めることができる。   Further, by performing the load dump protection operation when the overvoltage state continues for a certain time or more, malfunction due to temporary noise can be prevented. Moreover, the generated overvoltage can be quickly terminated by stopping or suppressing the supply of the excitation current during the load dump protection operation. In particular, even when the excitation control circuit 5 cannot detect an overvoltage, this overvoltage state can be known by a notification sent from the rectifier modules 41, 42, and 43 via the C terminal and the communication line. The circuit 5 can reliably suppress power generation and enhance the effect of the load dump protection operation.

また、電源（第１および第２の電源）を分けることにより、ＭＯＳトランジスタ６１のオン状態維持に必要な電力を小さい第２の電源で確保することが可能になり、例えば、小さい容量のコンデンサ７１を用いて構成される第２の電源によってＭＯＳトランジスタ６１のオン状態維持が可能となる。   Further, by separating the power sources (first and second power sources), it becomes possible to secure the power necessary for maintaining the ON state of the MOS transistor 61 with a small second power source. The ON state of the MOS transistor 61 can be maintained by the second power source configured by using.

また、サージ電圧抑制タイミングの到来を待つ時間は、車両のアイドル回転数における相電圧の半周期から５００ｍｓまでの間の時間が設定されている。このように、接続された電気負荷１１に対する電源供給停止時間を５００ｍｓ以下に設定することにより、電源停止の影響を許容範囲以内とすることが可能となる。   The time for waiting for the arrival of the surge voltage suppression timing is set to a time period from a half cycle of the phase voltage to 500 ms at the idle speed of the vehicle. Thus, by setting the power supply stop time for the connected electrical load 11 to 500 ms or less, it becomes possible to keep the influence of the power stop within the allowable range.

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、図６に示す整流器モジュール４１Ａが用いられる。以下では、整流器モジュール４１Ａについて説明する。なお、他の整流器モジュール４２Ａ、４３Ａも基本的に同じ構成を有しており、詳細な説明は省略する。 (Second Embodiment)
In the second embodiment, a rectifier module 41A shown in FIG. 6 is used. Hereinafter, the rectifier module 41A will be described. The other rectifier modules 42A and 43A have basically the same configuration, and detailed description thereof is omitted.

図６に示すように、第２の実施形態のＵ相巻線に対応する整流器モジュール４１Ａは、２つのＭＯＳトランジスタ６０、６１、昇圧回路６２Ａ、ＭＯＳ制御回路６３Ａ、ＬＤ保護回路１６４Ａ、１６４Ｂを備えている。図２に示した整流器モジュール４１と同じ構成については同じ符号が用いられている。   As shown in FIG. 6, the rectifier module 41A corresponding to the U-phase winding of the second embodiment includes two MOS transistors 60 and 61, a booster circuit 62A, a MOS control circuit 63A, and LD protection circuits 164A and 164B. ing. The same code | symbol is used about the same structure as the rectifier module 41 shown in FIG.

昇圧回路６２Ａは、パルス生成部、２個のＦＥＴ、２個のダイオード、２個のコンデンサによって構成されるチャージポンプ回路である。この昇圧回路６２Ａによる昇圧動作によって、出力電圧Ｖｂから直接生成される動作電圧Ｖddよりも高電位の動作電圧Ｖccが生成される。上アームのＭＯＳトランジスタ６０を駆動するＦＥＴをこの動作電圧Ｖccで動作させることにより、ＭＯＳトランジスタ６０のドレイン電位よりも高い電位の駆動信号を生成してゲートに入力することが可能となる。なお、本実施形態では、昇圧回路６２Ａの入力側の配線によって、動作電圧Ｖddを生成する第１の電源が構成されている。昇圧回路６２Ａによって、動作電圧Ｖccを生成する第２の電源が構成されている。ＭＯＳ制御回路６３ＡおよびＬＤ保護回路１６４Ａに動作電圧Ｖddが供給される。ＬＤ保護回路１６４Ｂに動作電圧Ｖccが供給される。   The booster circuit 62A is a charge pump circuit including a pulse generator, two FETs, two diodes, and two capacitors. By the boosting operation by the boosting circuit 62A, an operating voltage Vcc having a higher potential than the operating voltage Vdd directly generated from the output voltage Vb is generated. By operating the FET that drives the MOS transistor 60 of the upper arm at the operating voltage Vcc, it becomes possible to generate a drive signal having a potential higher than the drain potential of the MOS transistor 60 and input it to the gate. In the present embodiment, the first power supply that generates the operating voltage Vdd is configured by the wiring on the input side of the booster circuit 62A. The booster circuit 62A constitutes a second power supply that generates the operating voltage Vcc. The operating voltage Vdd is supplied to the MOS control circuit 63A and the LD protection circuit 164A. The operating voltage Vcc is supplied to the LD protection circuit 164B.

ＭＯＳ制御回路６３Ａは、回転数に応じた所定のタイミングでＭＯＳトランジスタ６０、６１をオンオフする同期制御を行う。このＭＯＳ制御回路６３Ａは、図２に示したＭＯＳ制御回路６３と基本的に同じ動作を行う。但し、上アームのＭＯＳトランジスタ６０を駆動するために２つのＦＥＴが用いられているため、これら２つのＦＥＴを駆動する２つの信号Ｓ１２、Ｓ１３がＭＯＳトランジスタ６０をオンオフする信号として用いられている。一方、下アームのＭＯＳトランジスタ６１を駆動するために単一の信号Ｓ１１が用いられる。但し、この信号Ｓ１１は、ＭＯＳトランジスタ６１のゲートに直接入力されるわけではなく、ＬＤ保護回路１６４Ａ、１６４Ｂを経由してＭＯＳトランジスタ６１に入力される。   The MOS control circuit 63A performs synchronous control for turning on and off the MOS transistors 60 and 61 at a predetermined timing according to the rotational speed. The MOS control circuit 63A performs basically the same operation as the MOS control circuit 63 shown in FIG. However, since two FETs are used to drive the upper arm MOS transistor 60, two signals S12 and S13 for driving these two FETs are used as signals for turning on and off the MOS transistor 60. On the other hand, a single signal S11 is used to drive the MOS transistor 61 in the lower arm. However, the signal S11 is not directly input to the gate of the MOS transistor 61, but is input to the MOS transistor 61 via the LD protection circuits 164A and 164B.

ＬＤ保護回路１６４Ａは、車両用発電機１の出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH より高くなったか否かを判定し、高くなった場合にはロードダンプ保護を行う指示をＭＯＳ制御回路６３Ａに送る。ＭＯＳ制御回路６３Ａは、この指示に応じて、下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオンする信号Ｓ１１を出力する。また、ＬＤ保護回路１６４Ａは、車両用発電機１の出力電圧Ｖｂが第２のしきい値電圧ＶLDL より低くなったか否かを判定する。本実施形態では、この第２のしきい値電圧ＶLDL は、ＬＤ保護回路１６４Ａが動作可能な最低動作電圧よりも高い値が設定されている。 The LD protection circuit 164A determines whether or not the output voltage Vb of the vehicular generator 1 has become higher than the first threshold voltage V LDH , and if so, instructs to perform load dump protection by MOS control Send to circuit 63A. In response to this instruction, the MOS control circuit 63A outputs a signal S11 for turning on the lower arm MOS transistor 61. The LD protection circuit 164A determines whether or not the output voltage Vb of the vehicle generator 1 has become lower than the second threshold voltage V LDL . In the present embodiment, the second threshold voltage V LDL is set to a value higher than the lowest operating voltage at which the LD protection circuit 164A can operate.

ＬＤ保護回路１６４Ｂは、出力電圧Ｖｂが第２のしきい値電圧ＶLDL よりも低くなったときに、下アームのＭＯＳトランジスタ６１のオン状態を維持するとともに、所定時間経過後に、サージ電圧抑制タイミングの到来を待ってＭＯＳトランジスタ６１をオフする。 The LD protection circuit 164B maintains the ON state of the lower arm MOS transistor 61 when the output voltage Vb becomes lower than the second threshold voltage V LDL , and the surge voltage suppression timing after a predetermined time elapses. The MOS transistor 61 is turned off.

本実施形態の整流器モジュール４１Ａはこのような構成を有しており、次に、ロードダンプ発生時の動作を図７に示すＬＤ保護回路１６４Ａ、１６４Ｂの詳細構成を用いながら、図８に示す流れ図に沿って説明する。   The rectifier module 41A according to the present embodiment has such a configuration. Next, the operation at the time of load dump occurrence will be described using the detailed configuration of the LD protection circuits 164A and 164B shown in FIG. It explains along.

ＭＯＳトランジスタ６０、６１を交互にオンオフして固定子巻線３の各相電圧を整流する同期整流動作中は、信号Ｓ１１はＨ（ハイレベル）とＬ（ローレベル）が周期的に切り替えられ、信号Ｓ２１および信号Ｓ２２はともにＬに固定される（ステップ２００）。ここで、信号Ｓ１１は、下アームのＭＯＳトランジスタ６１を駆動するためにＭＯＳ制御回路６３Ａから出力される信号である。また、信号Ｓ２１は、ＬＤ保護回路１６４Ａ内の低電圧判定部６６Ａから出力される信号である。この低電圧判定部６６Ａは、Ｂ電圧検出部６５によって検出された出力電圧Ｖｂが第２のしきい値電圧ＶLDL より低くなったか否かを判定する。出力電圧Ｖｂが第２のしきい値電圧ＶLDL より低くない場合には信号Ｓ２１はＬとなる。また、信号Ｓ２２は、ＬＤ保護回路１６４Ｂ内の判定回路７３から出力される信号である。この判定回路７３は、出力電圧Ｖｂが低下して動作電圧Ｖddによる安定した動作が保証できない場合にＬＤ保護回路１６４ＡとＬＤ保護回路１６４Ｂを切り離す。また、判定回路７３は、図２に示した経過時間計測部６７やサージ抑制判定部６９と同じ動作を行っており、サージ電圧抑制タイミングにおいて下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオフしてロードダンプ保護動作を解除する。 During the synchronous rectification operation in which the MOS transistors 60 and 61 are alternately turned on and off to rectify each phase voltage of the stator winding 3, the signal S11 is periodically switched between H (high level) and L (low level). Both the signal S21 and the signal S22 are fixed to L (step 200). Here, the signal S11 is a signal output from the MOS control circuit 63A to drive the lower arm MOS transistor 61. The signal S21 is a signal output from the low voltage determination unit 66A in the LD protection circuit 164A. The low voltage determination unit 66A determines whether or not the output voltage Vb detected by the B voltage detection unit 65 has become lower than the second threshold voltage V LDL . When the output voltage Vb is not lower than the second threshold voltage V LDL , the signal S21 becomes L. The signal S22 is a signal output from the determination circuit 73 in the LD protection circuit 164B. The determination circuit 73 disconnects the LD protection circuit 164A and the LD protection circuit 164B when the output voltage Vb decreases and a stable operation with the operation voltage Vdd cannot be guaranteed. The determination circuit 73 performs the same operation as the elapsed time measurement unit 67 and the surge suppression determination unit 69 shown in FIG. 2, and turns off the lower arm MOS transistor 61 at the surge voltage suppression timing to perform a load dump protection operation. Is released.

上述した同期整流動作中は、信号Ｓ２２（Ｌ）に対応してＬＤ保護回路１６４Ｂ内のＭＯＳトランジスタ７５がオンされた状態で、信号Ｓ１１（Ｈ／Ｌ）によってＬＤ保護回路１６４Ａ内のＭＯＳトランジスタ７４がオンオフ駆動されるため、下アームのトランジスタ６１が周期的にオンオフされる。   During the synchronous rectification operation described above, the MOS transistor 75 in the LD protection circuit 164B is turned on corresponding to the signal S22 (L), and the MOS transistor 74 in the LD protection circuit 164A is turned on by the signal S11 (H / L). Is turned on and off, so that the lower-arm transistor 61 is periodically turned on and off.

このような同期整流動作と並行して、ＬＤ保護回路１６４Ａ内の過電圧判定部６６は、Ｂ電圧検出部６５によって検出された出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH より高いか否かを判定する（ステップ２０２）。出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH に達しない場合（ロードダンプ非発生時）には否定判断が行われ、ステップ２００に戻って同期整流動作が継続される。 In parallel with the synchronous rectification operation, the overvoltage determination unit 66 in the LD protection circuit 164A determines whether the output voltage Vb detected by the B voltage detection unit 65 is higher than the first threshold voltage V LDH . Is determined (step 202). If the output voltage Vb does not reach the first threshold voltage V LDH (when no load dump occurs), a negative determination is made, and the process returns to step 200 to continue the synchronous rectification operation.

また、発電動作時に切断点Ｋで充電線１２が外れてロードダンプが発生すると、出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH よりも高くなる。この場合には、ステップ２０２の判定において肯定判断が行われる。ＭＯＳ制御回路６３Ａによって、下アームのＭＯＳトランジスタ６１がオンされ、上アームのＭＯＳトランジスタ６０がオフされる（ステップ２０４）。 Further, when the charging line 12 is disconnected at the cutting point K during the power generation operation and a load dump occurs, the output voltage Vb becomes higher than the first threshold voltage V LDH . In this case, an affirmative determination is made in the determination of step 202. The MOS control circuit 63A turns on the lower arm MOS transistor 61 and turns off the upper arm MOS transistor 60 (step 204).

次に、ＬＤ保護回路１６４Ａ内の低電圧判定部６６Ａは、Ｂ電圧検出部６５によって検出された出力電圧Ｖｂが第２のしきい値電圧ＶLDL より低くなったか否かを判定する（ステップ２０６）。出力電圧Ｖｂが第２のしきい値電圧ＶLDL より低くない場合には否定判断が行われ、この判定が繰り返される。また、出力電圧Ｖｂが第２のしきい値電圧ＶLDL より低くなるとステップ２０６の判定において肯定判断が行われる。この場合には、低電圧判定部６６Ａから出力される信号Ｓ２１はＨとなる（ステップ２０８）。 Next, the low voltage determination unit 66A in the LD protection circuit 164A determines whether or not the output voltage Vb detected by the B voltage detection unit 65 has become lower than the second threshold voltage V LDL (step 206). ). If the output voltage Vb is not lower than the second threshold voltage V LDL , a negative determination is made and this determination is repeated. Further, when the output voltage Vb becomes lower than the second threshold voltage V LDL , an affirmative determination is made in the determination of step 206. In this case, the signal S21 output from the low voltage determination unit 66A becomes H (step 208).

信号Ｓ２１がＨに変化すると、判定回路７３は、出力信号Ｓ２２をＨに変更する。この信号Ｓ２２によってＬＤ保護回路１６４Ｂ内のＭＯＳトランジスタ７６がオンされ、ＭＯＳトランジスタ７５がオフされる。これにより、ＬＤ保護回路１６４ＢがＬＤ保護回路１６４Ａから切り離される。また、ＭＯＳトランジスタ７７がオンされるため、下アームのＭＯＳトランジスタ６１のオン状態は継続される（ステップ２１０）。なお、このとき、ＭＯＳ制御回路６３Ａから出力される信号Ｓ１１はＬに切り替わる。   When the signal S21 changes to H, the determination circuit 73 changes the output signal S22 to H. This signal S22 turns on the MOS transistor 76 in the LD protection circuit 164B and turns off the MOS transistor 75. As a result, the LD protection circuit 164B is disconnected from the LD protection circuit 164A. Further, since the MOS transistor 77 is turned on, the on-state of the lower arm MOS transistor 61 is continued (step 210). At this time, the signal S11 output from the MOS control circuit 63A is switched to L.

次に、判定回路７３は、出力電圧Ｖｂが第２のしきい値電圧ＶLDL より低くなった時点から経過時間ｔを計測し、この経過時間ｔが所定時間ＴONを超えたか否かを判定する（ステップ２１２）。所定時間ＴONに達していない場合には否定判断が行われ、経過時間の計測動作が維持されてこの判定が繰り返される。また、経過時間が所定時間ＴONに達するとステップ２１２の判定において肯定判断が行われる。 Next, the determination circuit 73 measures the elapsed time t from when the output voltage Vb becomes lower than the second threshold voltage V LDL, and determines whether or not the elapsed time t has exceeded a predetermined time T ON. (Step 212). If the predetermined time T ON has not been reached, a negative determination is made, the elapsed time measurement operation is maintained, and this determination is repeated. When the elapsed time reaches the predetermined time T ON , an affirmative determination is made in the determination at step 212.

次に、判定回路７３は、サージ電圧抑制タイミングとなったか否かを判定する（ステップ２１４）。本実施形態では、サージ電圧抑制タイミングとして、オン状態のＭＯＳトランジスタ６１のドレインからソースに向かって電流が流れており、その電流値が小さい第１のタイミングと、オン状態のＭＯＳトランジスタ６１のソースからドレインに向かって電流が流れる第２のタイミングのいずれかに該当する場合が想定されている。なお、これら第１および第２のタイミングのいずれか一方のみをサージ電圧抑制タイミングとしてもよい。第１および第２のタイミングのいずれにも該当しない場合にはステップ２１４の判定において否定判断が行われ、この判定が繰り返される。   Next, the determination circuit 73 determines whether or not the surge voltage suppression timing has come (step 214). In the present embodiment, as the surge voltage suppression timing, a current flows from the drain to the source of the MOS transistor 61 in the on state, the first timing when the current value is small, and from the source of the MOS transistor 61 in the on state. A case is assumed that corresponds to one of the second timings when current flows toward the drain. Only one of these first and second timings may be used as the surge voltage suppression timing. If neither the first timing nor the second timing is satisfied, a negative determination is made in the determination of step 214, and this determination is repeated.

また、第１および第２のタイミングのいずれかに該当する場合にはステップ２１４の判定において肯定判断が行われる。次に、判定回路７３は、出力信号Ｓ２２をＬに変更する。これにより、オア回路７８の出力がＬ、インバータ回路７９の出力がＨになり、ＭＯＳトランジスタ８０がオンされるため、下アームのＭＯＳトランジスタ６１がオフされて、ダイオード整流動作に移行する（ステップ２１６）。   In addition, when it corresponds to either the first timing or the second timing, an affirmative determination is made in the determination of step 214. Next, the determination circuit 73 changes the output signal S22 to L. As a result, the output of the OR circuit 78 becomes L, the output of the inverter circuit 79 becomes H, and the MOS transistor 80 is turned on, so that the lower arm MOS transistor 61 is turned off and the diode rectification operation is performed (step 216). ).

その後、ＭＯＳ制御回路６３Ａは、同期整流に移行する条件（同期整流条件）を満たしたか否かを判定する（ステップ２１８）。同期整流条件を満たしていない場合には否定判断が行われ、この判定が繰り返される。また、同期整流条件を満たすとステップ２１８の判定において肯定判断が行われ、ステップ２００に戻って同期整流動作に移行する。   Thereafter, the MOS control circuit 63A determines whether or not a condition for shifting to synchronous rectification (synchronous rectification condition) is satisfied (step 218). If the synchronous rectification condition is not satisfied, a negative determination is made, and this determination is repeated. If the synchronous rectification condition is satisfied, an affirmative determination is made in the determination of step 218, and the process returns to step 200 to shift to the synchronous rectification operation.

このように、本実施形態の車両用発電機では、上アームのＭＯＳトランジスタ６０を駆動するための昇圧回路６２Ａを備えており、出力電圧Ｖｂが第１のしきい値電圧ＶLDH より高くなったときに、昇圧回路６２Ａを第２の電源として用いて動作電圧ＶccをＬＤ保護回路１６４Ｂに供給している。上アームのＭＯＳトランジスタ６０駆動用の昇圧回路６２Ａを下アームのＭＯＳトランジスタ６１のオン状態維持用の電源として用いることにより、新たな電源の追加が不要になり、回路構成の簡略化が可能になるとともに、コストの上昇を抑えることができる。 Thus, the vehicle generator according to the present embodiment includes the booster circuit 62A for driving the upper arm MOS transistor 60, and the output voltage Vb is higher than the first threshold voltage V LDH . Sometimes, the booster circuit 62A is used as the second power supply to supply the operating voltage Vcc to the LD protection circuit 164B. By using the booster circuit 62A for driving the upper arm MOS transistor 60 as a power supply for maintaining the ON state of the lower arm MOS transistor 61, it is not necessary to add a new power supply, and the circuit configuration can be simplified. At the same time, an increase in cost can be suppressed.

（第３の実施形態）
上述した第１および第２の実施形態では、３つの整流器モジュール４１、４２、４３のそれぞれにおいてロードダンプ保護動作を並行して行ったが、例えば、２つの整流器モジュール４２、４３でロードダンプ保護動作を行い、残り１つの整流器モジュール４１でダイオード整流動作を継続的に行うようにしてもよい。 (Third embodiment)
In the first and second embodiments described above, the load dump protection operation is performed in parallel in each of the three rectifier modules 41, 42, 43. For example, the load dump protection operation is performed in the two rectifier modules 42, 43. The diode rectification operation may be continuously performed by the remaining one rectifier module 41.

本実施形態では、整流器モジュール４１によってダイオード整流動作を継続しているが、他の２つの整流器モジュール４２、４３では下アームのＭＯＳトランジスタ６１がオンされてロードダンプ保護動作が行われているため、出力電圧Ｖｂが抑制されて徐々に低下する。ロードダンプ保護動作を行っている整流器モジュール４２、４３のそれぞれでは、ロードダンプ発生前の相電圧の１周期ｔ１を保持しておいて、出力電圧Ｖｂがこの１周期の時間ｔ１以上第２のしきい値電圧ＶLDL より高くならない場合にロードダンプ保護動作を解除し、下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオフする（図９）。 In this embodiment, the diode rectification operation is continued by the rectifier module 41. However, in the other two rectifier modules 42 and 43, the lower arm MOS transistor 61 is turned on and the load dump protection operation is performed. The output voltage Vb is suppressed and gradually decreases. In each of the rectifier modules 42 and 43 performing the load dump protection operation, one cycle t1 of the phase voltage before the load dump occurs is held, and the output voltage Vb is set to the second period more than the time t1 of this cycle. When it does not become higher than the threshold voltage V LDL , the load dump protection operation is canceled and the lower arm MOS transistor 61 is turned off (FIG. 9).

このようなロードダンプ保護動作を可能とする整流器モジュール４２、４３の構成を図１０に示す。なお、整流器モジュール４１はロードダンプ保護動作を行わないため、図２に示した整流器モジュール４１の構成からＬＤ保護回路６４Ａ、６４Ｂの構成を取り除くことができる。   FIG. 10 shows the configuration of the rectifier modules 42 and 43 that enable such load dump protection operation. Since the rectifier module 41 does not perform the load dump protection operation, the configuration of the LD protection circuits 64A and 64B can be removed from the configuration of the rectifier module 41 shown in FIG.

図１０に示す整流器モジュール４２は、図２に示した整流器モジュール４１に対して、ＬＤ保護回路６４ＡをＬＤ保護回路２６４Ａに、ＬＤ保護回路６４ＢをＬＤ保護回路２６４Ｂに置き換えた点が異なっている。   The rectifier module 42 shown in FIG. 10 differs from the rectifier module 41 shown in FIG. 2 in that the LD protection circuit 64A is replaced with an LD protection circuit 264A, and the LD protection circuit 64B is replaced with an LD protection circuit 264B.

ＬＤ保護回路２６４Ａは、図２のＬＤ保護回路６４Ａと基本的に同じ構成を有しており、Ｂ電圧検出部６５の出力が後段のＬＤ保護回路２６４Ｂにも入力されている。ＬＤ保護回路２６４Ｂは、図２のＬＤ保護回路６４Ｂに対して、経過時間計測部６７を低電圧判定部６６Ａに置き換えた点が異なっている。この低電圧判定部６６Ａは、出力電圧Ｖｂが相電圧の１周期の時間ｔ１以上第２のしきい値電圧ＶLDL より高くならないか否かを判定する。時間ｔ１は、例えばＬＤ保護判定部６８が計測して低電圧判定部６６Ａに入力する。 The LD protection circuit 264A has basically the same configuration as the LD protection circuit 64A of FIG. 2, and the output of the B voltage detector 65 is also input to the subsequent LD protection circuit 264B. The LD protection circuit 264B is different from the LD protection circuit 64B of FIG. 2 in that the elapsed time measurement unit 67 is replaced with a low voltage determination unit 66A. The low voltage determination unit 66A determines whether or not the output voltage Vb does not become higher than the second threshold voltage V LDL for a period t1 of one cycle of the phase voltage. For example, the LD protection determination unit 68 measures the time t1 and inputs the time t1 to the low voltage determination unit 66A.

このように、本実施形態の車両用発電機では、ロードダンプ発生時に固定子巻線３の１相のみで発電を継続することより、下アームのＭＯＳトランジスタ６１のオン状態維持のための電源の確保が容易となる。また、固定子巻線３の出力端短絡とサージ電圧抑制タイミングでのＭＯＳトランジスタ６１遮断（オフ）の繰り返し回数を少なくして、サージストレスの蓄積を減少させることができる。   As described above, in the vehicular generator according to the present embodiment, the power generation for maintaining the ON state of the MOS transistor 61 of the lower arm is performed by continuing the power generation with only one phase of the stator winding 3 when the load dump occurs. Ensuring is easy. Further, the number of repetitions of the output terminal short-circuit of the stator winding 3 and the MOS transistor 61 cutoff (off) at the surge voltage suppression timing can be reduced, and the accumulation of surge stress can be reduced.

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、３つの整流器モジュール４１、４２、４３がそれぞれの判断でロードダンプ保護動作を開始した後、ロードダンプ保護動作を解除する順番を互いにずらすようにしている。 (Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, after the three rectifier modules 41, 42, and 43 start the load dump protection operation based on their respective determinations, the order of releasing the load dump protection operation is shifted from each other.

例えば、出力電圧Ｖｂが相電圧の１周期ｔ１以上第２のしきい値電圧ＶLDL より高くならないことを判定する機能を整流器モジュール４１のみが有し、最初にこの解除条件を満たした後サージ電圧抑制タイミングを待って整流器モジュール４１のみが同期整流動作に移行する。例えば、このような動作を行う整流器モジュール４１の構成としては、図１０に示した構成をそのまま用いることができ、上述した判定が低電圧判定部６６Ａによって行われる。このようにして整流器モジュール４１による同期整流動作によって出力電圧Ｖｂが上昇するが、依然として他の２つの整流器モジュール４２、４３ではロードダンプ保護動作が継続しているため、出力電圧Ｖｂが再び減少する。 For example, only the rectifier module 41 has a function of determining that the output voltage Vb does not become higher than the second threshold voltage V LDL for one cycle t1 or more of the phase voltage. Only the rectifier module 41 shifts to the synchronous rectification operation after waiting for the suppression timing. For example, as the configuration of the rectifier module 41 performing such an operation, the configuration shown in FIG. 10 can be used as it is, and the above-described determination is performed by the low voltage determination unit 66A. In this way, the output voltage Vb rises due to the synchronous rectification operation by the rectifier module 41. However, since the load dump protection operation continues in the other two rectifier modules 42 and 43, the output voltage Vb decreases again.

そして、再度、出力電圧Ｖｂが相電圧の１周期ｔ１以上第２のしきい値電圧ＶLDL より高くならないことが判定されると、整流器モジュール４１は、他の整流器モジュール４２あるいは４３にロードダンプ保護動作を解除してダイオード整流動作を再開させるための指示を送る。図１１に示す例では、整流器モジュール４１は、自装置のみがロードダンプ保護動作を終了させた時点で通信部７２に指示を送ってＣ端子に接続された通信線をグランド電位とする（図１１の「Ｃ通信」）。このような状態において、通信部７２からＣ端子を介して相電圧の周期ｔ１の１／６のパルス幅を有する電圧信号を、Ｖ相巻線に対応する整流器モジュール４２に向けてサージ電圧抑制タイミングに合わせて出力する。 When it is determined again that the output voltage Vb does not become higher than the second threshold voltage V LDL for one cycle t1 or more of the phase voltage, the rectifier module 41 protects the other rectifier modules 42 or 43 with load dump protection. Sends an instruction to cancel the operation and resume the diode rectification operation. In the example shown in FIG. 11, the rectifier module 41 sends an instruction to the communication unit 72 when only the device itself ends the load dump protection operation and sets the communication line connected to the C terminal to the ground potential (FIG. 11). "C communication"). In such a state, a voltage signal having a pulse width of 1/6 of the period t1 of the phase voltage is sent from the communication unit 72 via the C terminal to the rectifier module 42 corresponding to the V-phase winding. Output to match.

整流器モジュール４２では、整流器モジュール４１から送られてくる周期ｔ１の１／６のパルス幅を有する信号を受信すると、サージ電圧抑制タイミングが到来していることを確認した後に同期整流動作に移行する。例えば、このような動作を行う整流器モジュール４２の構成としては、図１０に示した構成をそのまま用いることができるが、出力電圧Ｖｂと第２のしきい値電圧ＶLDL の比較動作は行う必要がないため、低電圧判定部６６Ａは省略することができる。このようにして整流器モジュール４１、４２による同期整流動作によって出力電圧Ｖｂが上昇するが、依然として残りの整流器モジュール４３ではロードダンプ保護動作が継続しているため、出力電圧Ｖｂが再び減少する。 When the rectifier module 42 receives a signal having a pulse width of 1/6 of the period t1 sent from the rectifier module 41, the rectifier module 42 shifts to the synchronous rectification operation after confirming that the surge voltage suppression timing has arrived. For example, as the configuration of the rectifier module 42 that performs such an operation, the configuration shown in FIG. 10 can be used as it is, but the comparison operation of the output voltage Vb and the second threshold voltage V LDL needs to be performed. Therefore, the low voltage determination unit 66A can be omitted. In this way, the output voltage Vb rises due to the synchronous rectification operation by the rectifier modules 41 and 42. However, since the load dump protection operation continues in the remaining rectifier modules 43, the output voltage Vb decreases again.

そして、再度、出力電圧Ｖｂが相電圧の１周期ｔ１以上第２のしきい値電圧ＶLDL より高くならないことが判定されると、整流器モジュール４１は、他の整流器モジュール４３にロードダンプ保護動作を解除してダイオード整流動作を再開させるための指示を送る。図１１に示す例では、整流器モジュール４１は、通信部７２からＣ端子を介して相電圧の周期ｔ１の２／６のパルス幅を有する電圧信号を、Ｗ相巻線に対応する整流器モジュール４３に向けてサージ電圧抑制タイミングに合わせて出力する。 When it is determined again that the output voltage Vb does not become higher than the second threshold voltage V LDL for one period t1 or more of the phase voltage, the rectifier module 41 performs load dump protection operation on the other rectifier modules 43. An instruction for releasing and restarting the diode rectification operation is sent. In the example shown in FIG. 11, the rectifier module 41 sends a voltage signal having a pulse width of 2/6 of the cycle t1 of the phase voltage from the communication unit 72 to the rectifier module 43 corresponding to the W-phase winding via the C terminal. Outputs in line with the surge voltage suppression timing.

整流器モジュール４３では、整流器モジュール４１から送られてくる周期ｔ１の２／６のパルス幅を有する信号を受信すると、サージ電圧抑制タイミングが到来していることを確認した後に同期整流動作に移行する。例えば、このような動作を行う整流器モジュール４３の構成としては、図１０に示した構成をそのまま用いることができるが、出力電圧Ｖｂと第２のしきい値電圧ＶLDL の比較動作は行う必要がないため、低電圧判定部６６Ａは省略することができる。 When the rectifier module 43 receives a signal having a pulse width of 2/6 of the period t1 sent from the rectifier module 41, the rectifier module 43 shifts to the synchronous rectification operation after confirming that the surge voltage suppression timing has arrived. For example, as the configuration of the rectifier module 43 performing such an operation, the configuration shown in FIG. 10 can be used as it is, but the comparison operation of the output voltage Vb and the second threshold voltage V LDL needs to be performed. Therefore, the low voltage determination unit 66A can be omitted.

このように、本実施形態の車両用発電機では、固定子巻線３の各相に対応するロードダンプ保護動作をタイミングをずらしながら順番に解除することにより、出力電圧Ｖｂの急激な変動を極力減らすことができ、サージ電圧の発生回数を減らすことができる。   Thus, in the vehicular generator according to the present embodiment, the load dump protection operation corresponding to each phase of the stator winding 3 is canceled in order while shifting the timing, thereby preventing the rapid fluctuation of the output voltage Vb as much as possible. The number of occurrences of surge voltage can be reduced.

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、１つの固定子巻線３を備える車両用発電機１について説明したが、２つの固定子巻線とそれぞれに対応する整流器モジュール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 embodiment described above, the vehicular generator 1 including one stator winding 3 has been described. However, the present invention also relates to a vehicular generator including two stator windings and a rectifier module corresponding to each of the two stator windings. Can be applied.

また、上述した実施形態では、Ｙ結線された３相の固定子巻線３について説明したが、３相以外の場合や、Ｙ結線以外の場合（例えばΔ結線や複数の結線方法の組み合わせ）について本発明を適用することができる。   In the above-described embodiment, the Y-connected three-phase stator winding 3 has been described. However, the case other than the three-phase or the case other than the Y-connection (for example, Δ connection or a combination of a plurality of connection methods). The present invention can be applied.

また、上述した実施形態では、下アームのＭＯＳトランジスタ６１をオンすることでロードダンプ保護動作を行ったが、上アームのＭＯＳトランジスタ６０をオンすることでロードダンプ保護動作を行うようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the load dump protection operation is performed by turning on the lower arm MOS transistor 61. However, the load dump protection operation may be performed by turning on the upper arm MOS transistor 60. .

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６１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６０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。   In the above-described embodiment, MOS transistors are used for both the upper arm and the lower arm. However, only the lower arm may be the MOS transistor 61, and the upper arm may be formed of a diode. Alternatively, only the upper arm may be the MOS transistor 60 and the lower arm may be a diode.

上述したように、本発明によれば、ロードダンプ発生時に出力端子に接続された電気負荷が大きい場合や出力端子に接続されたコンデンサの容量が小さい場合などに出力電圧が急激に低下した場合であっても、ロードダンプ保護動作によってオンされたスイッチング素子が発振動作または非飽和動作などの不安定動作を生じることがない。   As described above, according to the present invention, when the output voltage is drastically decreased, such as when the electrical load connected to the output terminal is large at the time of load dump or when the capacitance of the capacitor connected to the output terminal is small. Even if it exists, the switching element turned on by the load dump protection operation does not cause an unstable operation such as an oscillation operation or a non-saturation operation.

２ 励磁巻線
３ 固定子巻線
４ 整流器
５ 励磁制御回路
６ ツェナーダイオード
６０、６１ ＭＯＳトランジスタ
６２Ａ 昇圧回路
６４Ａ、６４Ｂ ＬＤ保護回路
７０ ダイオード
７１ コンデンサ 2 Excitation winding 3 Stator winding 4 Rectifier 5 Excitation control circuit 6 Zener diode 60, 61 MOS transistor 62A Boost circuit 64A, 64B LD protection circuit 70 Diode 71 Capacitor

Claims (11)

固定子鉄心に巻装された２相以上の相巻線を有する固定子巻線（３）と、
前記固定子巻線に回転磁界を与える励磁巻線（２）と、
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（６０、６１）で構成され、前記固定子巻線の出力を整流する整流器（４）と、
前記固定子巻線あるいは前記整流器の出力電圧が第１のしきい値電圧より高くなったときに、上アームあるいは下アームのいずれか一方を構成する前記スイッチング素子をオンし、前記第１のしきい値電圧よりも低い第２のしきい値電圧より前記出力電圧がさらに低くなったとき、あるいは、所定時間経過後に、サージ電圧抑制タイミングの到来を待って前記スイッチング素子をオフするロードダンプ保護回路（６４Ａ、６４Ｂ、１６４Ａ、１６４Ｂ、２６４Ａ、２６４Ｂ）と、
前記ロードダンプ保護回路に動作電圧を供給するとともに、前記出力電圧の低下時に少なくとも前記サージ電圧抑制タイミングが到来するまでこの動作電圧の供給動作を継続する電源回路（７０、７１、６２Ａ）と、
を備えることを特徴とする車両用発電機。 A stator winding (3) having two or more phase windings wound around the stator core;
An excitation winding (2) for applying a rotating magnetic field to the stator winding;
A rectifier (4) in which at least one of the upper arm and the lower arm is constituted by a switching element (60, 61) and rectifies the output of the stator winding;
When the output voltage of the stator winding or the rectifier becomes higher than a first threshold voltage, the switching element constituting either the upper arm or the lower arm is turned on, and the first current A load dump protection circuit which turns off the switching element when the output voltage is further lower than a second threshold voltage lower than a threshold voltage or after the elapse of a predetermined time and a surge voltage suppression timing arrives (64A, 64B, 164A, 164B, 264A, 264B),
A power supply circuit (70, 71, 62A) for supplying an operating voltage to the load dump protection circuit and continuing the operation of supplying the operating voltage until at least the surge voltage suppression timing arrives when the output voltage decreases;
A vehicle generator characterized by comprising: 請求項１において、
前記電源回路は、前記固定子巻線あるいは前記整流器からの電流供給によって動作しており、この電流供給が停止した後に相電圧の半周期以上の時間、前記ロードダンプ保護回路に対する動作電圧の供給動作を継続することを特徴とする車両用発電機。 In claim 1,
The power supply circuit is operated by supplying a current from the stator winding or the rectifier. After the current supply is stopped, the operation for supplying the operation voltage to the load dump protection circuit is performed for a time longer than a half cycle of the phase voltage. A vehicular generator characterized by continuing the above. 請求項１または２において、
前記スイッチング素子は、ＭＯＳトランジスタ（６０、６１）であり、
前記サージ電圧抑制タイミングは、前記ＭＯＳトランジスタの両端電圧がこのＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードの逆方向電圧であってオフ動作時に遮断される電流が所定値以下となるタイミング、あるいは、前記ＭＯＳトランジスタの両端電圧がこのＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードの順方向電圧となるタイミングであることを特徴とする車両用発電機。 In claim 1 or 2,
The switching element is a MOS transistor (60, 61),
The surge voltage suppression timing is the timing when the voltage across the MOS transistor is the reverse voltage of the parasitic diode of the MOS transistor and the current cut off during the OFF operation is less than a predetermined value, or the voltage across the MOS transistor Is a timing at which the forward voltage of the parasitic diode of the MOS transistor becomes a forward voltage. 請求項３において、
前記整流器と並列に接続され、前記第１のしきい値電圧以上で前記ＭＯＳトランジスタのブレークダウン電圧以下に、ブレークダウン電圧が設定されたツェナーダイオード（６）をさらに備えることを特徴とする車両用発電機。 In claim 3,
The vehicle further includes a Zener diode (6) connected in parallel with the rectifier and having a breakdown voltage set to be not less than the first threshold voltage and not more than the breakdown voltage of the MOS transistor. Generator. 請求項１〜４のいずれか一項において、
前記励磁巻線に励磁電流を供給するとともに、前記出力電圧が前記第１のしきい値電圧より高い過電圧状態が一定時間以上継続したときに、前記励磁巻線に対する励磁電流の供給を停止あるいは抑制する励磁制御回路（５）をさらに備え、
前記ロードダンプ保護回路は、前記過電圧状態が一定時間以上継続したときに、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発電機。 In any one of Claims 1-4,
An excitation current is supplied to the excitation winding, and the supply of the excitation current to the excitation winding is stopped or suppressed when an overvoltage state in which the output voltage is higher than the first threshold voltage continues for a certain time or more. An excitation control circuit (5) for
The load generator according to claim 1, wherein the load dump protection circuit turns on the switching element when the overvoltage state continues for a predetermined time or more. 請求項５において、
前記整流器と前記励磁制御回路は通信線を介して接続されており、前記励磁制御回路は、前記ロードダンプ保護回路によって前記スイッチングをオフするロードダンプ保護動作が終了するまで、前記励磁巻線に対する励磁電流の供給を停止あるいは抑制する動作を継続することを特徴とする車両用発電機。 In claim 5,
The rectifier and the excitation control circuit are connected via a communication line, and the excitation control circuit excites the excitation winding until the load dump protection operation for turning off the switching by the load dump protection circuit is completed. A vehicular generator characterized by continuing the operation of stopping or suppressing the supply of current. 請求項１〜６のいずれか一項において、
前記電源回路は、前記固定子巻線あるいは前記整流器から電流供給が行われる第１の電源と、この電流供給が停止した後の動作電圧供給が可能な第２の電源とを有し、
前記ロードダンプ保護回路は、前記出力電圧が前記第１のしきい値電圧より高くなったときの前記スイッチング素子のオン動作を前記第１の電源から供給される動作電圧によって行い、前記出力電圧が前記第２のしきい値電圧より低くなったときの前記スイッチング素子のオン状態維持とその後のオフ動作を前記第２の電源から供給される動作電圧によって行うことを特徴とする車両用発電機。 In any one of Claims 1-6,
The power supply circuit includes a first power supply that supplies current from the stator winding or the rectifier, and a second power supply that can supply operating voltage after the current supply is stopped.
The load dump protection circuit performs an ON operation of the switching element when the output voltage becomes higher than the first threshold voltage by an operating voltage supplied from the first power supply, and the output voltage is The vehicular generator, wherein the switching element is maintained in an ON state when the voltage becomes lower than the second threshold voltage and the subsequent OFF operation is performed by an operating voltage supplied from the second power source. 請求項７において、
上アームおよび下アームの両方が前記スイッチング素子で構成されているとともに、前記ロードダンプ保護回路による前記スイッチング素子のオン、オフ動作は下アームの前記スイッチング素子を用いて行われており、
上アームの前記スイッチング素子を駆動するための昇圧回路（６２Ａ）をさらに備え、
前記出力電圧が前記第１のしきい値電圧より高くなったときに、前記昇圧回路を前記第２の電源として用いることを特徴とする車両用発電機。 In claim 7,
Both the upper arm and the lower arm are configured by the switching element, and the on / off operation of the switching element by the load dump protection circuit is performed using the switching element of the lower arm,
A boost circuit (62A) for driving the switching element of the upper arm;
The vehicular generator, wherein the booster circuit is used as the second power source when the output voltage becomes higher than the first threshold voltage. 請求項１〜８のいずれか一項において、
前記固定子巻線の相数をｍとしたときに、
前記ロードダンプ保護回路は、前記スイッチング素子のオン、オフ動作を前記固定子巻線の（ｍ−１）相の相巻線のそれぞれについて行い、残りの１相の相巻線に対応する前記スイッチング素子についてはオフ状態を維持することを特徴とする車両用発電機。 In any one of Claims 1-8,
When the number of phases of the stator winding is m,
The load dump protection circuit performs the on / off operation of the switching element for each of the (m−1) phase windings of the stator winding, and the switching corresponding to the remaining one phase winding. A vehicle generator characterized in that the element is maintained in an off state. 請求項１〜８のいずれか一項において、
前記固定子巻線の相数をｍとしたときに、
前記ロードダンプ保護回路は、前記スイッチング素子のオンした後にオフする動作を、前記固定子巻線のｍ相の相巻線のそれぞれについて、相電圧の１周期以上の間隔を開けて順番に行うことを特徴とする車両用発電機。 In any one of Claims 1-8,
When the number of phases of the stator winding is m,
The load dump protection circuit performs an operation of turning off after the switching element is turned on in order for each of the m-phase windings of the stator winding at intervals of one or more periods of the phase voltage. A vehicle generator characterized by. 請求項１〜１０のいずれか一項において、
前記サージ電圧抑制タイミングの到来を待つ時間は、車両のアイドル回転数における相電圧の半周期から５００ｍｓまでの間の時間であることを特徴とする車両用発電機。 In any one of Claims 1-10,
The time for waiting for the arrival of the surge voltage suppression timing is a time period from a half cycle of the phase voltage at the idle speed of the vehicle to 500 ms.
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