JP5408060B2 - 車両用発電機 - Google Patents
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Description
バッテリ9の正極端子と充電線12との接続が外れた場合には、車両用発電機1の出力電圧が第1のしきい値電圧V1よりも高くなったときに保護動作に入るが、出力電圧が高くなるのは一時的な現象であり、この保護動作を解除した場合には直ちに電気負荷10に対して動作電力の供給を継続する必要がある。第2のしきい値電圧V2を調整電圧Vreg より高い値に設定することにより、保護動作を解除した後直ちに、発電制御装置7による界磁巻線4への励磁電流の供給を行うと同時に整流器モジュール5X等による整流動作を再開することができ、電気負荷10に対する安定的な電力供給を継続することが可能となる。
この場合には、ロードダンプ時に第1のしきい値電圧V1を超えるほど高くなった出力電圧がその後低下していって保護動作を解除する前に、発電制御装置7による励磁電流の供給が開始されることになる。保護動作解除前にはローサイド側のMOSトランジスタ51がオンされているため、界磁巻線4に励磁電流を供給して新たな起電力が固定子巻線2等に発生してもローサイド側のMOSトランジスタ51を通して消費される電力が増すだけであるため、無駄であると考えることもできる。しかし、第2のしきい値電圧V2を調整電圧Vreg 以下に設定して保護動作解除前に励磁電流を流すことにより、MOS電圧検出部143によるソース・ドレイン間電圧Vdsの検出対象となっているローサイド側のMOSトランジスタ51に流れる電流を増加させることができるため、通電方向検出部144の判定を正確に行うことが可能となる。例えば、出力電圧が第2のしきい値電圧を下回った時点に、界磁巻線4に流れる励磁電流が0Aであって、固定子巻線2、3の相電流もほぼ0Aの場合には、ローサイド側のMOSトランジスタ51のソース・ドレイン間には電流が流れないため、ソース・ドレイン間電圧Vdsが小さくなり、図8に示す参照電圧Vref’の設定値によっては、通電方向検出部144の判定が正確に行えない場合が起こりうるが、第2のしきい値電圧V2として調整電圧Vreg 以下の値を設定することでこのような事態を回避することが可能となる。なお、電気負荷10に対して安定的な電力供給を継続する点は、上述した(1)の場合と同じであるため、正常な動作を保証しうる最小電圧以上になるように第2のしきい値電圧V2の値が設定される。また、保護動作中に界磁巻線4に流す励磁電流は電気負荷10への電力供給には寄与しないものであって本来無駄であるといえる。したがって、第2のしきい値電圧V2は調整電圧Vreg に近い方が望ましい。このため、例えば第2のしきい値電圧V2は、ローサイド側のMOSトランジスタ51のソース・ドレイン間電圧Vdsを検出可能な最小電流(例えば、初期励磁電流と同等の0.5A程度)が発電制御装置7によって界磁巻線4に供給される値に設定されている。
2、3 固定子巻線
4 界磁巻線
5、6 整流器モジュール群
5X、5Y、5Z、6U、6V、6W 整流器モジュール
7 発電制御装置
8 ECU
9 バッテリ
10 電気負荷
12 充電線
50、51 MOSトランジスタ
54 制御回路
100 制御部
140 ロードダンプ保護判定部
141 B電圧検出部
142 しきい値電圧判定部
143 MOS電圧検出部
144 通電方向検出部
145、146 タイミング判定部
170、172 ドライバ
Claims (18)
- 2相以上の相巻線を有する電機子巻線と、
ダイオードが並列接続されたスイッチング素子によって構成された複数の下アームを有するブリッジ回路を構成し、前記電機子巻線の誘起電圧を整流するスイッチング部と、
前記スイッチング素子のオンオフを制御する第1の制御部と、
回転子の界磁極を磁化する界磁巻線と、
前記スイッチング部の出力電圧が所定の調整電圧となるように前記界磁巻線に流す電流を調整する第2の制御部と、
前記スイッチング部の出力電圧を監視し、前記出力電圧が第1のしきい値電圧を超えたときに、前記下アームを構成する前記スイッチング素子をオンする指示を前記制御部に対して行い、前記第1のしきい値電圧を超えた後に前記出力電圧が前記第1のしきい値電圧よりも低い第2のしきい値電圧よりも低くなったときに、サージ電圧の発生の抑制に適したタイミングの到来を待って、前記下アームを構成する前記スイッチング素子をオフする指示を前記第1の制御部に対して行うロードダンプ保護判定部と、
を備え、前記第2のしきい値電圧は、前記調整電圧より高い値に設定されていることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項1において、
前記ロードダンプ保護判定部は、前記出力電圧が第1のしきい値電圧を超えたことを検出した後、サージ電圧の発生の抑制に適したタイミングの到来を待って、前記下アームを構成する前記スイッチング素子をオンする指示を前記第1の制御部に対して行うことを特徴とする車両用発電機。 - 請求項1または2において、
ロードダンプ発生時に前記電機子巻線に蓄えられたエネルギーが、前記下アームを構成する前記スイッチング素子をオンする経路で電流を流すことで消費されるまで、前記第1のしきい値電圧と前記第2のしきい値電圧との間で前記出力電圧が繰り返し上下し、前記下アームを構成する前記スイッチング素子のオンオフが繰り返されることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングは、前記下アームを構成する前記スイッチング素子がオンされたときに、このスイッチング素子に接続された相巻線からこのスイッチング素子に電流が流れるタイミング以外のタイミングであることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項4において、
前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングは、前記下アームを構成する前記スイッチング素子がオンされたときに、このスイッチング素子からこのスイッチング素子に接続された相巻線に電流が流れるタイミングであることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項4または5において、
前記スイッチング素子はMOSトランジスタであり、
前記ロードダンプ保護判定部は、前記MOSトランジスタのソース・ドレイン間電圧を検出するMOS電圧検出部と、この検出したソース・ドレイン間電圧に基づいて、このMOSトランジスタをオンしたときにこのMOSトランジスタを介して流れる電流の向きを検出する通電方向検出部と、前記通電方向検出部による検出結果に基づいて前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングを判定するタイミング判定部とを備えることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項6において、
前記出力電圧が前記第1のしきい値電圧を超えて前記下アームを構成する前記スイッチング素子がオンされたときに、前記第2の制御部によって前記界磁巻線に対して検出用電流の供給が行われ、
前記検出用電流は、前記MOSトランジスタのソース・ドレイン間電圧を検出可能な電流であることを特徴とする車両用発電機。 - 2相以上の相巻線を有する電機子巻線と、
ダイオードが並列接続されたスイッチング素子によって構成された複数の下アームを有するブリッジ回路を構成し、前記電機子巻線の誘起電圧を整流するスイッチング部と、
前記スイッチング素子のオンオフを制御する第1の制御部と、
回転子の界磁極を磁化する界磁巻線と、
前記スイッチング部の出力電圧が所定の調整電圧となるように前記界磁巻線に流す電流を調整する第2の制御部と、
前記スイッチング部の出力電圧を監視し、前記出力電圧が第1のしきい値電圧を超えたときに、前記下アームを構成する前記スイッチング素子をオンする指示を前記制御部に対して行い、前記第1のしきい値電圧を超えた後に前記出力電圧が前記第1のしきい値電圧よりも低い第2のしきい値電圧よりも低くなったときに、サージ電圧の発生の抑制に適したタイミングの到来を待って、前記下アームを構成する前記スイッチング素子をオフする指示を前記第1の制御部に対して行うロードダンプ保護判定部と、
を備え、前記第2のしきい値電圧は、前記調整電圧以下の値に設定されていることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項8において、
前記ロードダンプ保護判定部は、前記出力電圧が第1のしきい値電圧を超えたことを検出した後、サージ電圧の発生の抑制に適したタイミングの到来を待って、前記下アームを構成する前記スイッチング素子をオンする指示を前記第1の制御部に対して行うことを特徴とする車両用発電機。 - 請求項8または9において、
ロードダンプ発生時に前記電機子巻線に蓄えられたエネルギーが、前記下アームを構成する前記スイッチング素子をオンする経路で電流を流すことで消費されるまで、前記第1のしきい値電圧と前記第2のしきい値電圧との間で前記出力電圧が繰り返し上下し、前記下アームを構成する前記スイッチング素子のオンオフが繰り返されることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項8〜10のいずれかにおいて、
前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングは、前記下アームを構成する前記スイッチング素子がオンされたときに、このスイッチング素子に接続された相巻線からこのスイッチング素子に電流が流れるタイミング以外のタイミングであることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項11において、
前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングは、前記下アームを構成する前記スイッチング素子がオンされたときに、このスイッチング素子からこのスイッチング素子に接続された相巻線に電流が流れるタイミングであることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項11または12において、
前記スイッチング素子はMOSトランジスタであり、
前記ロードダンプ保護判定部は、前記MOSトランジスタのソース・ドレイン間電圧を検出するMOS電圧検出部と、この検出したソース・ドレイン間電圧に基づいて、このMOSトランジスタをオンしたときにこのMOSトランジスタを介して流れる電流の向きを検出する通電方向検出部と、前記通電方向検出部による検出結果に基づいて前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングを判定するタイミング判定部とを備えることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項13において、
前記第2のしきい値電圧は、前記出力電圧が前記第1のしきい値電圧を超えて前記下アームを構成する前記スイッチング素子がオンされた後に前記出力電圧が前記第2のしきい値電圧まで低下したときに、前記MOSトランジスタのソース・ドレイン間電圧を検出可能な電流が前記第2の制御部によって前記界磁巻線に供給される値に設定されていることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項6、7、13、14のいずれかにおいて、
前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングは、ソース側を基準とした前記MOSトランジスタのソース・ドレイン間電圧が0V以下になるタイミングであることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項6、7、13、14のいずれかにおいて、
前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングは、ソース側を基準とした前記MOSトランジスタのソース・ドレイン間電圧が0V以下になってから所定期間遅らせたタイミングであることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項16において、
前記所定期間は、前記相巻線の誘起電圧の周期の1/4に対応する期間であることを特徴とする車両用発電機。 - 請求項1〜3、8〜10のいずれかにおいて、
前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングは、前記出力電圧が前記第1のしきい値電圧を超えて前記下アームを構成する前記スイッチング素子がオンされた後に、このスイッチング素子を流れる電流の向きが、相巻線から流れ込む向きから相巻線に向けて流れ出す向きに変化するタイミングの周期に同期したタイミングであることを特徴とする車両用発電機。
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