JP5828404B2 - Rotating electric machine for vehicles - Google Patents

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Description

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

従来から、ダイオード整流期間に合わせてＭＯＳトランジスタ（スイッチング素子）をオンするとともにダイオード整流期間を超えてＭＯＳトランジスタのオン状態を継続しないようにＭＯＳトランジスタをオフした後にダイオード整流期間を確保するようにした車両用回転電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この車両用回転電機では、他のＭＯＳトランジスタについてこの他のＭＯＳトランジスタをオフした後のダイオード整流期間と目標電気角との差分を算出し、この差分に補正係数を掛けた値を加算するフィードバック制御を行うことにより、着目しているＭＯＳトランジスタのオフタイミングを決定している。   Conventionally, the MOS transistor (switching element) is turned on in accordance with the diode rectification period, and the diode rectification period is secured after the MOS transistor is turned off so as not to continue the ON state of the MOS transistor beyond the diode rectification period. A vehicular rotating electrical machine is known (for example, see Patent Document 1). In this vehicular rotating electrical machine, feedback control is performed to calculate the difference between the diode rectification period after turning off the other MOS transistor and the target electrical angle for the other MOS transistor, and adding a value obtained by multiplying the difference by a correction coefficient. As a result, the off timing of the focused MOS transistor is determined.

特開２０１２−７０５５９号公報JP 2012-70559 A

ところで、特許文献１に開示された車両用回転電機では、ダイオード整流期間に合わせてＭＯＳトランジスタをオンしているため、車両用回転電機の特性によりダイオード通電開始の判定電圧付近で出力電圧が変動する場合に、通電開始の検出タイミングが前後にずれるおそれがある。ＭＯＳトランジスタのオン期間は、この検出タイミングのずれを考慮せずに決まるため、ＭＯＳトランジスタをオフするタイミングも前後にずれることになり、最悪の場合には、ダイオード整流期間が終了した後もＭＯＳトランジスタのオン状態を維持する場合があって望ましくない。   By the way, in the vehicular rotating electrical machine disclosed in Patent Document 1, since the MOS transistor is turned on in accordance with the diode rectification period, the output voltage fluctuates in the vicinity of the determination voltage for starting the diode energization depending on the characteristics of the vehicular rotating electrical machine. In some cases, the detection timing of the start of energization may be shifted back and forth. Since the ON period of the MOS transistor is determined without taking this detection timing shift into consideration, the timing for turning off the MOS transistor also shifts back and forth. In the worst case, the MOS transistor is turned on after the diode rectification period ends. It is not desirable because it may maintain the ON state of the.

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、スイッチング素子のオンタイミングのずれが発生した場合であっても安定したオフタイミングの設定を行うことができる車両用回転電機を提供することにある。   The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is for a vehicle capable of performing stable off-timing setting even when the on-timing of the switching element is shifted. It is to provide a rotating electrical machine.

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、電機子巻線、スイッチング部、オンタイミング設定部、目標電気角設定部、オフタイミング設定部、スイッチング素子駆動部を備える。電機子巻線は、２相以上の相巻線を有する。スイッチング部は、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る複数の上アームおよび下アームを有するブリッジ回路を構成し、電機子巻線の誘起電圧を整流する。オンタイミング設定部は、スイッチング素子のオンタイミングを設定する。目標電気角設定部は、相巻線の相電圧が第１のしきい値に達した後第２のしきい値に達するまでを通電期間とし、スイッチング素子をオフしてから通電期間の終了時点までの期間をオフ後電気角としたときに、このオフ後電気角の目標値として目標電気角の値を設定する。オフタイミング設定部は、相巻線の相電圧が第２のしきい値に達した時点を基準にして、オフ後電気角が目標電気角となるようにスイッチング素子のオフタイミングを設定する。スイッチング素子駆動部は、オンタイミング設定部によって設定されたオンタイミングおよびオフタイミング設定部によって設定されたオフタイミングでスイッチング素子を駆動する。また、オフタイミング設定部は、オフタイミングの設定対象とは反対側のアームのスイッチング素子に対応して、直前に相巻線の相電圧が第２のしきい値に達した時点から経過時間の計測を開始する。 In order to solve the above-described problems, a rotating electrical machine for a vehicle according to the present invention includes an armature winding, a switching unit, an on timing setting unit, a target electrical angle setting unit, an off timing setting unit, and a switching element driving unit. The armature winding has two or more phase windings. The switching unit configures a bridge circuit having a plurality of upper arms and lower arms configured by switching elements having diodes connected in parallel, and rectifies the induced voltage of the armature winding. The on-timing setting unit sets the on-timing of the switching element. The target electrical angle setting unit sets the energization period until the phase voltage of the phase winding reaches the second threshold value after reaching the first threshold value, and after the switching element is turned off, the end point of the energization period. When the period up to is the electrical angle after turning off, the target electrical angle value is set as the target value of the electrical angle after turning off. The off-timing setting unit sets the off-timing of the switching element so that the electrical angle after turn-off becomes the target electrical angle with reference to the time when the phase voltage of the phase winding reaches the second threshold value. The switching element driving unit drives the switching element at an on timing set by the on timing setting unit and an off timing set by the off timing setting unit. The off-timing setting unit corresponds to the switching element of the arm on the side opposite to the off-timing setting target, and the elapsed time from the time when the phase voltage of the phase winding has reached the second threshold immediately before. Start measurement.

スイッチング素子のオフタイミングの設定をオンタイミングと分離して行うことにより、例えば起電圧が低い場合や波形自体が歪んでいる場合（Δ−Ｙ結線の電機子巻線を用いた場合）などでオンタイミングのずれが発生した場合であっても安定したオフタイミングの設定を行うことができる。   By setting the switching element off timing separately from the on timing, the switching element is turned on, for example, when the electromotive voltage is low or when the waveform itself is distorted (when an armature winding of Δ-Y connection is used). Even when timing deviation occurs, stable off timing can be set.

一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 one Embodiment. 整流器モジュールの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a rectifier module. 制御回路の詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of a control circuit. 上ＭＯＳ ＶDS検出部による電圧比較の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the voltage comparison by an upper MOS VDS detection part. 下ＭＯＳ ＶDS検出部による電圧比較の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the voltage comparison by a lower MOS VDS detection part. 制御部の詳細構成を示す図である。It is a figure which shows the detailed structure of a control part. 制御部によって行う同期制御の動作タイミング図である。It is an operation | movement timing diagram of the synchronous control performed by a control part. 車両が急加速する場合を想定した電気角の変動の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the fluctuation | variation of the electrical angle supposing the case where a vehicle accelerates rapidly. エンジン回転が変動する場合を想定した電気角の変動の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the fluctuation | variation of the electrical angle supposing the case where engine rotation fluctuates. 電気負荷が急激に変動する場合を想定した電気角の変動の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a fluctuation | variation of the electrical angle supposing the case where an electric load fluctuates rapidly. ドライバにおけるターンオフ遅れを想定した電気角の変動の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of a fluctuation | variation of the electrical angle supposing the turn-off delay in a driver. 各種の要因の組合せを想定した電気角の変動の様子を示す図である。It is a figure which shows the mode of the fluctuation | variation of the electrical angle supposing the combination of various factors. 整流器モジュールの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of a rectifier module. 制御回路の変形例を示す図である。It is a figure showing a modification of a control circuit. ＭＯＳトランジスタのオフタイミング設定の変形例に対応する動作タイミング図である。It is an operation | movement timing diagram corresponding to the modification of the OFF timing setting of a MOS transistor.

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。図１に示すように、本実施形態の車両用発電機１は、２つの固定子巻線（電機子巻線）２、３、界磁巻線４、２つの整流器モジュール群５、６、発電制御装置７を含んで構成されている。２つの整流器モジュール群５、６がスイッチング部に対応する。   Hereinafter, a vehicular generator according to an embodiment to which a vehicular rotating electrical machine of the present invention is applied will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the vehicle generator 1 of this embodiment includes two stator windings (armature windings) 2, 3, a field winding 4, two rectifier module groups 5, 6, and power generation. A control device 7 is included. Two rectifier module groups 5 and 6 correspond to a switching unit.

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

界磁巻線４は、固定子鉄心の内周側に対向配置された界磁極（図示せず）に巻装されて回転子を構成している。励磁電流を流すことにより、界磁極が磁化される。界磁極が磁化されたときに発生する回転磁界によって固定子巻線２、３が交流電圧を発生する。   The field winding 4 is wound around a field pole (not shown) disposed opposite to the inner peripheral side of the stator core to constitute a rotor. The field pole is magnetized by passing an exciting current. The stator windings 2 and 3 generate an alternating voltage by a rotating magnetic field generated when the field pole is magnetized.

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

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

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

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。各整流器モジュール５Ｘは、他の整流器モジュール５Ｙ、５Ｚ、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗと同じ構成を有している。   The vehicle generator 1 of the present embodiment has such a configuration, and details of the rectifier module 5X and the like will be described next. Each rectifier module 5X has the same configuration as the other rectifier modules 5Y, 5Z, 6U, 6V, 6W.

図２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。これら２つのＭＯＳトランジスタ５０、５１からなる直列回路がバッテリ９の正極端子と負極端子の間に配置され、これら２つのＭＯＳトランジスタ５０、５１の接続点（Ｐ端子）にＸ相巻線が接続されている。また、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のそれぞれのソース・ドレイン間にはダイオードが並列接続されている。このダイオードはＭＯＳトランジスタ５０、５１の寄生ダイオード（ボディダイオード）によって実現されるが、別部品としてのダイオードをさらに並列接続するようにしてもよい。なお、上アームおよび下アームの少なくとも一方を、ＭＯＳトランジスタ以外のスイッチング素子を用いて構成するようにしてもよい。   As shown in FIG. 2, the rectifier module 5X includes two MOS transistors 50 and 51 and a control circuit 54. The MOS transistor 50 has a source connected to the X-phase winding of the stator winding 2 and a drain connected to the electrical load 10 and the positive terminal of the battery 9 via the charging line 12. It is a switching element. The MOS transistor 51 is a switching element on the lower arm (low side) whose drain is connected to the X-phase winding and whose source is connected to the negative terminal (earth) of the battery 9. A series circuit composed of these two MOS transistors 50 and 51 is arranged between the positive terminal and the negative terminal of the battery 9, and the X-phase winding is connected to the connection point (P terminal) of these two MOS transistors 50 and 51. ing. A diode is connected in parallel between the source and drain of each of the MOS transistors 50 and 51. This diode is realized by a parasitic diode (body diode) of the MOS transistors 50 and 51, but a diode as another component may be further connected in parallel. Note that at least one of the upper arm and the lower arm may be configured using a switching element other than a MOS transistor.

図３に示すように、制御回路５４は、制御部１００、電源１６０、出力電圧検出部１１０、上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０、下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０、温度検出部１５０、ドライバ１７０、１７２を備えている。 As shown in FIG. 3, the control circuit 54 includes a control unit 100, a power supply 160, an output voltage detection unit 110, an upper MOS V DS detection unit 120, a lower MOS V DS detection unit 130, a temperature detection unit 150, and drivers 170 and 172. It has.

電源１６０は、発電制御装置７から界磁巻線４に励磁電流が供給されるタイミングで動作を開始し、制御回路５４に含まれる各素子に動作電圧を供給するとともに、励磁電流の供給が停止されたときに動作電圧の供給を停止する。この電源１６０の起動、停止は、制御部１００からの指示に応じて行われる。   The power supply 160 starts operating at the timing when the excitation current is supplied from the power generation control device 7 to the field winding 4, supplies the operating voltage to each element included in the control circuit 54, and stops supplying the excitation current. When it is done, supply of operating voltage is stopped. The power supply 160 is started and stopped in response to an instruction from the control unit 100.

ドライバ１７０は、出力端子（Ｇ１）がハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のゲートに接続されており、ＭＯＳトランジスタ５０をオンオフする駆動信号を生成する。同様に、ドライバ１７２は、出力端子（Ｇ２）がローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のゲートに接続されており、ＭＯＳトランジスタ５１をオンオフする駆動信号を生成する。   The driver 170 has an output terminal (G1) connected to the gate of the high-side MOS transistor 50, and generates a drive signal for turning on and off the MOS transistor 50. Similarly, the driver 172 has an output terminal (G2) connected to the gate of the low-side MOS transistor 51, and generates a drive signal for turning the MOS transistor 51 on and off.

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

上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０は、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間電圧ＶDSを検出し、検出したドレイン・ソース間電圧ＶDSを所定のしきい値と比較してその大小に応じた信号を出力する。 The upper MOS V DS detector 120 detects the drain-source voltage V DS of the high-side MOS transistor 50, compares the detected drain-source voltage V DS with a predetermined threshold value, and sets the magnitude thereof A corresponding signal is output.

図４において、横軸はドレイン側の出力電圧ＶB を基準としたドレイン・ソース間電圧ＶDSを示している。また、縦軸は上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０から出力される信号の電圧レベルを示している。図４に示すように、相電圧ＶP が高くなって出力電圧ＶB よりも０．３Ｖ以上高くなるとＶDSが０．３Ｖ以上になるため、上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０の出力信号がローレベル（０Ｖ）からハイレベル（５Ｖ）に変化する。その後、相電圧ＶP が出力電圧ＶB よりも１．０Ｖ以上低くなるとＶDSが−１．０Ｖ以下になるため、上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０の出力信号がハイレベルからローレベルに変化する。 In FIG. 4, the horizontal axis represents the drain-source voltage V DS with reference to the drain-side output voltage V B. The vertical axis indicates the voltage level of the signal output from the upper MOS V DS detector 120. As shown in FIG. 4, when the phase voltage V P becomes higher and becomes higher than the output voltage V B by 0.3 V or more, V DS becomes 0.3 V or more, so that the output signal of the upper MOS V DS detection unit 120 is low. It changes from level (0V) to high level (5V). Thereafter, when the phase voltage V P becomes 1.0 V or more lower than the output voltage V B , V DS becomes −1.0 V or less, so that the output signal of the upper MOS V DS detection unit 120 changes from the high level to the low level. .

上述した出力電圧ＶB よりも０．３Ｖ高い値Ｖ１０（図７）が、第１のしきい値に対応している。この第１のしきい値は、ダイオード通電期間の開始時点を確実に検出するためのものであり、出力電圧ＶB と同じかそれよりも大きく（高く）、望ましくは出力電圧ＶB にオン時のＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間電圧ＶDSを加算した値よりも高く、出力電圧ＶB にＭＯＳトランジスタ５０と並列接続されたダイオードの順方向電圧ＶＦ（電圧降下）を加算した値と同じかそれよりも低い値に設定されている。また、上述した出力電圧ＶB よりも１．０Ｖ低い値Ｖ２０（図７）が第２のしきい値に対応している。この第２のしきい値は、ダイオード通電期間の終了時点を確実に検出するためのものであり、出力電圧ＶB よりも小さい（低い）値に設定されている。相電圧ＶP が第１のしきい値に達した後に第２のしきい値に達するまでを上アームの「オン期間」としている。このオン期間が特許請求の範囲における「通電期間」に対応する。なお、このオン期間は、ＭＯＳトランジスタ５０がオフ状態のときに実際にダイオードに通電される「ダイオード通電期間」とは開始時点と終了時点がずれているが、本実施形態の同期制御はこのオン期間に基づいて行われる。 A value V10 (FIG. 7) that is 0.3V higher than the output voltage V B described above corresponds to the first threshold value. The first threshold is used to reliably detect the beginning of the diode conduction period, equal to or greater than the output voltage V B (high), preferably when on the output voltage V B Is equal to the value obtained by adding the forward voltage VF (voltage drop) of the diode connected in parallel to the MOS transistor 50 to the output voltage V B , which is higher than the value obtained by adding the drain-source voltage V DS of the MOS transistor 50 It is set to a lower value. In addition, a value V20 (FIG. 7) that is 1.0V lower than the output voltage V B described above corresponds to the second threshold value. The second threshold value is for reliably detecting the end point of the diode energization period, and is set to a value smaller (lower) than the output voltage V B. The period from when the phase voltage V P reaches the first threshold value until it reaches the second threshold value is defined as the “on period” of the upper arm. This ON period corresponds to the “energization period” in the claims. The ON period is different from the “diode energization period” in which the diode is actually energized when the MOS transistor 50 is in the OFF state. It is done based on the period.

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

上述したグランド電圧ＶGND よりも０．３Ｖ低い値Ｖ１１（図７）が、第１のしきい値に対応している。この第１のしきい値は、ダイオード通電期間の開始時点を確実に検出するためのものであり、グランド電圧ＶGND と同じかそれよりも小さく（低く）、望ましくはグランド電圧ＶGND からオン時のＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間電圧ＶDSを減算した値よりも低く、グランド電圧ＶGND からＭＯＳトランジスタ５１と並列接続されたダイオードの順方向電圧ＶＦ（電圧降下）を減算した値と同じかそれよりも高い値に設定されている。また、上述した出力電圧ＶB よりも１．０Ｖ高い値Ｖ２１（図７）が第２のしきい値に対応している。この第２のしきい値は、ダイオード通電期間の終了時点を確実に検出するためのものであり、グランド電圧ＶGND よりも大きい（高い）値に設定されている。相電圧ＶP が第１のしきい値に達した後に第２のしきい値に達するまでを下アームの「オン期間」としている。このオン期間が特許請求の範囲における「通電期間」に対応する。なお、このオン期間は、ＭＯＳトランジスタ５１がオフ状態のときに実際にダイオードに通電される「ダイオード通電期間」とは開始時点と終了時点がずれているが、本実施形態の同期整流はこのオン期間に基づいて行われる。 0.3V than the ground voltage V GND described above low V11 (Fig. 7) corresponds to the first threshold. This first threshold value is for reliably detecting the start point of the diode energization period, and is the same as or lower (lower) than the ground voltage V GND, and is preferably on from the ground voltage V GND. the MOS transistor lower than the value obtained by subtracting the drain-source voltage V DS of 51, or the same as the value obtained by subtracting the forward voltage VF (voltage drop) of the MOS transistor 51 and the diode connected in parallel with the ground voltage V GND It is set to a higher value. Further, a value V21 (FIG. 7) that is 1.0V higher than the output voltage V B described above corresponds to the second threshold value. The second threshold value is for reliably detecting the end point of the diode energization period, and is set to a value larger (higher) than the ground voltage VGND . The period from when the phase voltage V P reaches the first threshold value until it reaches the second threshold value is defined as the “on period” of the lower arm. This ON period corresponds to the “energization period” in the claims. Note that this on period is different from the “diode energization period” in which the diode is actually energized when the MOS transistor 51 is in the off state. It is done based on the period.

温度検出部１５０は、例えばＭＯＳトランジスタ５０、５１や制御部１００の近傍に配置されたダイオードとその順方向電圧をデジタルデータに変換するアナログ−デジタル変換器を含んで構成されている。例えば感温ダイオードの順方向電圧は温度依存性を有するため、この順方向電圧に基づいて、ＭＯＳトランジスタ５０、５１等の近傍の温度を検出することができる。なお、このアナログ−デジタル変換器あるいは温度検出部１５０全体を、制御部１００内に設けるようにしてもよい。   The temperature detection unit 150 includes, for example, a diode disposed in the vicinity of the MOS transistors 50 and 51 and the control unit 100 and an analog-digital converter that converts the forward voltage thereof into digital data. For example, since the forward voltage of the temperature sensitive diode has temperature dependency, the temperature in the vicinity of the MOS transistors 50 and 51 can be detected based on the forward voltage. The analog-digital converter or the entire temperature detection unit 150 may be provided in the control unit 100.

制御部１００は、同期整流動作を開始するタイミングの判定、同期整流を実施するためのＭＯＳトランジスタ５０、５１のオン／オフタイミングの設定、このオン／オフタイミングの設定に対応したドライバ１７０、１７２の駆動、ロードダンプ保護動作移行タイミングの判定および保護動作の実施などを行う。   The control unit 100 determines the timing for starting the synchronous rectification operation, sets the on / off timing of the MOS transistors 50 and 51 for performing the synchronous rectification, and sets the drivers 170 and 172 corresponding to the setting of the on / off timing. The drive, load dump protection operation transition timing is determined, and protection operation is performed.

図６に示すように、制御部１００は、回転数演算部１０１、同期制御開始判定部１０２、上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４、目標電気角設定部１０５、上ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０６、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７、下ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０８、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９、ロードダンプ判定部１１１、電源起動・停止判定部１１２を備えている。これらの各構成は、例えばメモリ等に記憶された所定の動作プログラムを、クロック発生回路によって生成したクロック信号に同期して読み込んでＣＰＵで実行することにより実現される。各構成の具体的な動作内容については後述する。 As shown in FIG. 6, the control unit 100 includes a rotation speed calculation unit 101, a synchronization control start determination unit 102, an upper MOS on timing determination unit 103, a lower MOS on timing determination unit 104, a target electrical angle setting unit 105, and an upper MOS. A TFB time calculation unit 106, an upper MOS off timing calculation unit 107, a lower MOS · T FB time calculation unit 108, a lower MOS off timing calculation unit 109, a load dump determination unit 111, and a power supply start / stop determination unit 112 are provided. Yes. Each of these configurations is realized by, for example, reading a predetermined operation program stored in a memory or the like in synchronization with a clock signal generated by a clock generation circuit and executing it by the CPU. Specific operation contents of each component will be described later.

上述した上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４が「オンタイミング設定部」に、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９が「オフタイミング設定部」に、ドライバ１７０、１７２が「スイッチング素子駆動部」にそれぞれ対応する。   The above-described upper MOS on timing determination unit 103 and lower MOS on timing determination unit 104 are referred to as “on timing setting unit”, and the upper MOS off timing calculation unit 107 and lower MOS off timing calculation unit 109 are referred to as “off timing setting unit”. The drivers 170 and 172 correspond to “switching element driving units”, respectively.

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

（１）電源起動・停止判定
電源起動・停止判定部１１２は、Ｐ端子に接続されており、整流器モジュール５Ｘが接続された固定子巻線２のＸ相の相電圧（ピーク電圧）が所定値（例えば５Ｖ）を超えたことを検出したときに、電源１６０に起動を指示する。また、電源起動・停止判定部１１２は、この相電圧が所定値（５Ｖ）以下になった状態が所定時間（例えば１秒）継続したときに電源１６０に停止を指示する。このようにして車両用発電機１の発電時のみ整流器モジュール５Ｘ等を動作させており、発電せずに停止している場合に、必要最小限の回路しか動作させないため、暗電流を低減し、バッテリ上がりを防止することができる。 (1) Power supply start / stop determination The power supply start / stop determination unit 112 is connected to the P terminal, and the phase voltage (peak voltage) of the X phase of the stator winding 2 to which the rectifier module 5X is connected is a predetermined value. When it is detected that the voltage exceeds (for example, 5 V), the power supply 160 is instructed to start. The power supply start / stop determination unit 112 instructs the power supply 160 to stop when the state where the phase voltage has become equal to or lower than a predetermined value (5 V) continues for a predetermined time (for example, 1 second). In this way, the rectifier module 5X or the like is operated only during power generation of the vehicle generator 1, and when it is stopped without generating power, only a necessary minimum circuit is operated, so that dark current is reduced, The battery can be prevented from running out.

（２）同期制御動作
同期制御の動作タイミングを示す図７において、「上アーム・オン期間」は上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０の出力信号を、「上ＭＯＳオン期間」はハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のオン／オフタイミングを、「下アーム・オン期間」は下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０の出力信号を、「下ＭＯＳオン期間」はローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のオン／オフタイミングをそれぞれ示している。また、ＴFB1 、ＴFB2 、目標電気角、ΔＴについては後述する。 (2) Synchronous control operation In FIG. 7 showing the operation timing of synchronous control, the “upper arm on period” is the output signal of the upper MOS V DS detector 120, and the “upper MOS on period” is the high-side MOS transistor. 50, the “lower arm ON period” indicates the output signal of the lower MOS V DS detector 130, and the “lower MOS ON period” indicates the ON / OFF timing of the low-side MOS transistor 51. Yes. T FB1 , T FB2 , target electrical angle, and ΔT will be described later.

上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３は、上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０の出力信号（上アーム・オン期間）を監視しており、この出力信号のローレベルからハイレベルへの立ち上がりをハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のオンタイミングとして判定し、ドライバ１７０に指示を送る。ドライバ１７０は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５０をオンする。 The upper MOS on-timing determination unit 103 monitors the output signal (upper arm ON period) of the upper MOS V DS detection unit 120, and the rise of the output signal from the low level to the high level is detected on the high side MOS. It is determined that the transistor 50 is on, and an instruction is sent to the driver 170. The driver 170 turns on the MOS transistor 50 in response to this instruction.

上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０の出力信号（下アーム・オン期間）を監視しており、この出力信号が前回（直前に）ハイレベルからローレベルへ立ち下がったタイミングから所定時間経過後をＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングとして判定し、ドライバ１７０に指示を送る。ドライバ１７０は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５０をオフする。 The upper MOS off timing calculation unit 107 monitors the output signal (lower arm ON period) of the lower MOS V DS detection unit 130, and this output signal has fallen from the previous high level to the low level. After a predetermined time has elapsed from the timing, the MOS transistor 50 is determined to be off timing, and an instruction is sent to the driver 170. The driver 170 turns off the MOS transistor 50 in response to this instruction.

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

この目標電気角は、ＭＯＳトランジスタ５０を常時オフしてダイオードを通して整流を行う場合を考えたときに、このダイオード整流における通電期間の終了時点よりもＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングが遅くならないようにするためのマージンであり、目標電気角設定部１０５によって設定される。目標電気角設定部１０５は、回転数演算部１０１によって演算された回転数に基づいて目標電気角を設定する。この目標電気角は、低回転領域および高回転領域において大きな値が、その中間領域において小さな値が設定される。回転数に応じた目標電気角の設定内容については後述する。   This target electrical angle is set so that the OFF timing of the MOS transistor 50 is not delayed from the end of the energization period in this diode rectification when considering the case where the MOS transistor 50 is always turned off and rectified through a diode. And is set by the target electrical angle setting unit 105. The target electrical angle setting unit 105 sets the target electrical angle based on the rotation speed calculated by the rotation speed calculation unit 101. The target electrical angle is set to a large value in the low rotation region and the high rotation region, and a small value in the intermediate region. The setting contents of the target electrical angle according to the rotational speed will be described later.

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

同様に、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４は、下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０の出力信号（下アーム・オン期間）を監視しており、この出力信号のローレベルからハイレベルへの立ち上がりをローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のオンタイミングとして判定し、ドライバ１７２に指示を送る。ドライバ１７２は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５１をオンする。 Similarly, the lower MOS ON timing determination unit 104 monitors the output signal (lower arm ON period) of the lower MOS V DS detection unit 130, and the rising of the output signal from the low level to the high level is detected on the low side. Is determined as the ON timing of the MOS transistor 51, and an instruction is sent to the driver 172. The driver 172 turns on the MOS transistor 51 in response to this instruction.

下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０の出力信号（上アーム・オン期間）を監視しており、この出力信号が前回（直前に）ハイレベルからローレベルに立ち下がったタイミングから所定時間経過後をＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングとして判定し、ドライバ１７２に指示を送る。ドライバ１７２は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５１をオフする。 The lower MOS off timing calculation unit 109 monitors the output signal (upper arm ON period) of the upper MOS V DS detection unit 120, and this output signal has fallen from the high level to the low level (immediately before). After a predetermined time has elapsed from the timing, the MOS transistor 51 is determined to be off timing, and an instruction is sent to the driver 172. The driver 172 turns off the MOS transistor 51 in response to this instruction.

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

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

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

具体的には、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングは以下のようにして設定される。下ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０８は、半周期前にローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオフしてから前回の下アーム・オン期間の終了時点までの時間（オフ後電気角）ＴFB2 （図７）を演算し、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、このＴFB2 から目標電気角を差し引いた差分ΔＴを求める。回転等が安定していればＴFB2 と目標電気角とが等しくなってΔＴ＝０となるはずである。この場合は、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、半周期前の下アーム・オン期間の終了時点から時間の計測を開始し、１周期前の上アーム・オン期間の終了時点から前回下ＭＯＳトランジスタ５１をオフするまでの時間（この時間を「下ＭＯＳオフ時間」と称する）が経過した時点を、ＭＯＳトランジスタ５０の次のオフタイミングとすればよい。しかし、実際には、（Ａ）車両の加減速に伴う回転変動、（Ｂ）エンジン回転の脈動、（Ｃ）電気負荷の変動、（Ｄ）所定のプログラムをＣＰＵで実行して制御部１００を実現する場合の動作クロック周期の変動、（Ｅ）ドライバ１７０、１７２にＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフする指示を出してから実際にオフされるまでのターンオフ遅れ、などに伴ってΔＴが０にならないことが多い。 Specifically, the off timing of the high-side MOS transistor 50 is set as follows. The lower MOS · T FB time calculator 108 turns off the low-side MOS transistor 51 half a cycle before the end time of the previous lower arm ON period (electrical angle after OFF) T FB2 (FIG. 7 ), And the upper MOS off-timing computing unit 107 obtains a difference ΔT obtained by subtracting the target electrical angle from TFB2 . If the rotation or the like is stable, T FB2 and the target electrical angle should be equal and ΔT = 0. In this case, the upper MOS off-timing calculation unit 107 starts measuring time from the end of the lower arm on period half a cycle before, and the previous lower MOS transistor from the end of the upper arm on period one cycle ago. The time when the time until turning off 51 (this time is referred to as “lower MOS off time”) has passed may be set as the next off timing of the MOS transistor 50. However, in actuality, (A) rotational fluctuation accompanying acceleration / deceleration of the vehicle, (B) pulsation of engine rotation, (C) fluctuation of electric load, (D) a predetermined program is executed by the CPU, and the control unit 100 is executed. ΔT does not become zero due to fluctuations in the operating clock cycle when it is realized, (E) a delay in turn-off until the drivers 170 and 172 are instructed to turn off the MOS transistors 50 and 51 and actually turn off. There are many cases.

そこで、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、下ＭＯＳオフ時間をΔＴに基づいて補正して、ＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングを決定している。具体的には、設定したい上ＭＯＳオフ時間（半周期前の下アーム・オン期間の終了時点から次にＭＯＳトランジスタ５０をオフするまでの時間）をＴoff（Ｎ）、半周期前の下ＭＯＳオフ時間をＴoff（Ｎ−１）、前回下ＭＯＳトランジスタ５１をオフした際に求めたＴFB2（Ｎ−１）から目標電気角α0を差し引いた差分をΔＴ（Ｎ−１）、補正係数をｋとすると、これらの間には以下の式が成立する。 Therefore, the upper MOS off timing calculation unit 107 corrects the lower MOS off time based on ΔT to determine the off timing of the MOS transistor 50. Specifically, the upper MOS off time to be set (the time from the end of the lower arm on period before the half cycle until the next MOS transistor 50 is turned off) Toff (N), the lower MOS off before the half cycle The time is Toff (N−1), the difference obtained by subtracting the target electrical angle α 0 from T FB2 (N−1) obtained when the lower MOS transistor 51 was previously turned off is ΔT (N−1), and the correction coefficient is k. Then, the following formula is established between them.

Ｔoff（Ｎ）＝Ｔoff（Ｎ−１）＋ｋ×（ＴFB2（Ｎ−１）−α0）
＝Ｔoff（Ｎ−１）＋ｋ×ΔＴ（Ｎ−１）
なお、上述した例では、上ＭＯＳオフ時間Ｔoff（Ｎ）を求める際に、下アームに対応する半周期前の下ＭＯＳオフ時間Ｔoff（Ｎ−１）と差分ΔＴ（Ｎ−１）とを用いたが、同じ上アームに対応する１周期前のこれらの値を用いるようにしてもよい。この場合の式を以下に示す。 Toff (N) = Toff (N-1) + k * ( TFB2 (N-1)-[alpha] 0 )
= Toff (N-1) + k * [Delta] T (N-1)
In the above-described example, when obtaining the upper MOS off time Toff (N), the lower MOS off time Toff (N−1) and the difference ΔT (N−1) before the half cycle corresponding to the lower arm are used. However, these values one cycle before corresponding to the same upper arm may be used. The formula in this case is shown below.

Ｔoff（Ｎ）＝Ｔoff（Ｎ−２）＋ｋ×（ＴFB1（Ｎ−２）−α0）
＝Ｔoff（Ｎ−２）＋ｋ×ΔＴ（Ｎ−２）
同様に、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングは以下のようにして設定される。上ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０６は、半周期前にハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０をオフしてから前回の上アーム・オン期間の終了時点までの時間（オフ後電気角）ＴFB1 （図７）を演算し、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、このＴFB1 から目標電気角を差し引いた差分ΔＴを求める。回転等が安定していればＴFB1 と目標電気角とが等しくなってΔＴ＝０となるはずである。この場合は、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、半周期前の上アーム・オン期間の終了時点から時間の計測を開始し、１周期前の下アーム・オン期間の終了時点から前回上ＭＯＳトランジスタ５０をオフするまでの時間（上ＭＯＳオフ時間）が経過した時点を、ＭＯＳトランジスタ５１の次のオフタイミングとすればよい。しかし、実際には、上述した理由からΔＴが０にならないことが多い。 Toff (N) = Toff (N-2) + k * ( TFB1 (N-2)-[alpha] 0 )
= Toff (N-2) + k * [Delta] T (N-2)
Similarly, the off timing of the low-side MOS transistor 51 is set as follows. The upper MOS · T FB time calculator 106 turns off the high-side MOS transistor 50 half a cycle before the end of the previous upper arm ON period (electrical angle after OFF) T FB1 (FIG. 7) is calculated, and the lower MOS off timing calculation unit 109 obtains a difference ΔT obtained by subtracting the target electrical angle from TFB1 . If rotation or the like is stable, T FB1 and the target electrical angle should be equal and ΔT = 0. In this case, the lower MOS off-timing calculation unit 109 starts measuring time from the end of the upper arm on period half a cycle before, and the previous upper MOS transistor from the end of the lower arm on period one cycle ago. The time when the time until turning off 50 (upper MOS off time) elapses may be set as the next off timing of the MOS transistor 51. However, in practice, ΔT often does not become zero for the reasons described above.

そこで、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、上ＭＯＳオフ時間をΔＴに基づいて補正して、ＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングを決定している。具体的には、設定したい下ＭＯＳオフ時間（半周期前の上アーム・オン期間の終了時点から次にＭＯＳトランジスタ５１をオフするまでの時間）をＴoff（Ｍ）、半周期前の上ＭＯＳオフ時間をＴoff（Ｍ−１）、前回上ＭＯＳトランジスタ５０をオフした際に求めたＴFB1（Ｍ−１）から目標電気角α0を差し引いた差分をΔＴ（Ｍ−１）、補正係数をｋとすると、これらの間には以下の式が成立する。 Therefore, the lower MOS off timing calculation unit 109 corrects the upper MOS off time based on ΔT and determines the off timing of the MOS transistor 51. Specifically, the lower MOS off time to be set (the time from the end of the upper arm on period before the half cycle until the next MOS transistor 51 is turned off) Toff (M), the upper MOS off before the half cycle The time is Toff (M−1), the difference obtained by subtracting the target electrical angle α 0 from T FB1 (M−1) obtained when the upper MOS transistor 50 was previously turned off is ΔT (M−1), and the correction coefficient is k. Then, the following formula is established between them.

Ｔoff（Ｍ）＝Ｔoff（Ｍ−１）＋ｋ×（ＴFB1（Ｍ−１）−α0）
＝Ｔoff（Ｍ−１）＋ｋ×ΔＴ（Ｍ−１）
なお、上述した例では、下ＭＯＳオフ時間Ｔoff（Ｍ）を求める際に、上アームに対応する半周期前の上ＭＯＳオフ時間Ｔoff（Ｍ−１）と差分ΔＴ（Ｍ−１）とを用いたが、同じ下アームに対応する１周期前のこれらの値を用いるようにしてもよい。この場合の式を以下に示す。 Toff (M) = Toff (M-1) + k * ( TFB1 (M-1)-[alpha] 0 )
= Toff (M-1) + k * [Delta] T (M-1)
In the above-described example, when obtaining the lower MOS off time Toff (M), the upper MOS off time Toff (M−1) before the half cycle corresponding to the upper arm and the difference ΔT (M−1) are used. However, these values one cycle before corresponding to the same lower arm may be used. The formula in this case is shown below.

Ｔoff（Ｍ）＝Ｔoff（Ｍ−２）＋ｋ×（ＴFB2（Ｍ−２）−α0）
＝Ｔoff（Ｍ−２）＋ｋ×ΔＴ（Ｍ−２）
このようにして、ダイオード整流を行う場合と同じ周期で、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０とローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１が交互にオンされ、ＭＯＳトランジスタ５０、５１を用いた低損失の整流動作が行われる。 Toff (M) = Toff (M−2) + k × (T FB2 (M−2) −α 0 )
= Toff (M-2) + k * [Delta] T (M-2)
In this manner, the high-side MOS transistor 50 and the low-side MOS transistor 51 are alternately turned on in the same cycle as when diode rectification is performed, and a low-loss rectification operation using the MOS transistors 50 and 51 is performed. Is called.

また、上述した差分ΔＴ用いて前回の上ＭＯＳオフ時間Ｔoff（Ｍ−１）および下ＭＯＳオフ時間Ｔoff（Ｎ−１）に対する補正を行うことにより、回転変動、電圧変更などでオフタイミングが目標に対してずれる場合に、そのずれを補正することが可能となる。また、上述した補正係数ｋは、固定値（１あるいはその他の値）としてもよいが、ＴFB2（Ｎ−１）がα0よりも小さい場合やＴFB1（Ｍ−１）がα0よりも小さい場合に１〜２の間の値に設定するようにしてもよい。車両の一定の加速が続く場合、加速分のずれが常に発生することになるが、補正係数を１倍から２倍の間に設定することにより、目標電気角とオフ後電気角との間のずれを減少させることができる。 Further, by correcting the previous upper MOS off time Toff (M−1) and lower MOS off time Toff (N−1) using the above-described difference ΔT, the off timing can be targeted by rotational fluctuation, voltage change, and the like. When it deviates, the deviation can be corrected. The correction coefficient k described above may be a fixed value (1 or other value), but when T FB2 (N−1) is smaller than α 0 or T FB1 (M−1) is larger than α 0. You may make it set to the value between 1-2 when it is small. If the vehicle continues to accelerate at a constant rate, a shift in acceleration will always occur. However, by setting the correction coefficient between 1 and 2 times, the difference between the target electrical angle and the electrical angle after turning off is set. Deviation can be reduced.

（３）目標電気角の設定手法
次に、目標電気角の設定手法について説明する。目標電気角は、回転数に応じた値が設定される。それは、ＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフするタイミングが上アーム・オン期間や下アーム・オン期間の終了時点よりも遅くならないように同期制御を行うために必要な目標電気角の値（最小値）が回転数に依存するからである。具体的には、上述した上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７や下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９におけるオフタイミングの設定動作について説明したように、（Ａ）車両の加減速に伴う回転変動、（Ｂ）エンジン回転の脈動、（Ｃ）電気負荷の変動、（Ｄ）所定のプログラムをＣＰＵで実行して制御部１００を実現する場合の動作クロック周期の変動、（Ｅ）ドライバ１７０、１７２にＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフする指示を出してから実際にオフされるまでのターンオフ遅れ、などに伴ってΔＴが０にならないのと同じ理由で、必要な目標電気角の値を回転数に応じて変化させている。 (3) Target Electric Angle Setting Method Next, a target electric angle setting method will be described. The target electrical angle is set to a value corresponding to the rotational speed. This is because the value (minimum value) of the target electrical angle necessary for performing synchronous control so that the timing for turning off the MOS transistors 50 and 51 does not become later than the end point of the upper arm on period or the lower arm on period. This is because it depends on the rotational speed. Specifically, as described for the off-timing setting operation in the upper MOS off-timing computing unit 107 and the lower MOS off-timing computing unit 109 described above, (A) rotational fluctuation accompanying acceleration / deceleration of the vehicle, (B) engine Pulsation of rotation, (C) fluctuation of electrical load, (D) fluctuation of operation clock cycle when the control unit 100 is realized by executing a predetermined program by the CPU, (E) MOS transistor 50 in the drivers 170 and 172, For the same reason that ΔT does not become 0 due to a turn-off delay from when an instruction to turn off 51 is issued until it is actually turned off, the required target electrical angle value is changed according to the rotational speed. Yes.

上記のＡのケースに対応する図８において、横軸は車両用発電機１の回転数を、縦軸は車両用発電機１の回転数が１秒間で２０００ｒｐｍから１６０００ｒｐｍまで上昇する回転変動が生じたときに上アーム・オン期間と下アーム・オン期間の長さがどの程度変動したかを表す電気角をそれぞれ示している。なお、図８において実線で示す特性は回転子が８極の場合に、点線で示す特性は回転子が６極の場合に対応している。   In FIG. 8 corresponding to the above case A, the horizontal axis represents the rotational speed of the vehicle generator 1, and the vertical axis represents the rotational fluctuation in which the rotational speed of the vehicle generator 1 increases from 2000 rpm to 16000 rpm in 1 second. The electrical angles representing how much the lengths of the upper arm on period and the lower arm on period fluctuated at the same time are shown. In FIG. 8, the characteristic indicated by the solid line corresponds to the case where the rotor has 8 poles, and the characteristic indicated by the dotted line corresponds to the case where the rotor has 6 poles.

図８に示すように、回転数が低いほど電気角で表したオン期間変動の程度が大きくなり、回転数が高いほど電気角で表したオン期間変動の程度が小さくなる。この特性を反映させると、低回転域になるほど目標電気角を大きな値に設定し、高回転域になるほど目標電気角を小さな値に設定する必要があるといえる。   As shown in FIG. 8, the lower the number of rotations, the greater the degree of on-period variation expressed in electrical angle, and the higher the number of rotations, the smaller the degree of on-period variation expressed in electrical angle. If this characteristic is reflected, it can be said that the target electrical angle needs to be set to a larger value as the speed becomes lower, and the target electrical angle needs to be set to a smaller value as the speed becomes higher.

上記のＢのケースに対応する図９において、横軸は車両用発電機１の回転数を、縦軸はプーリ比を２．５として上述したエンジン回転の変動が生じたときに上アーム・オン期間と下アーム・オン期間の長さがどの程度変動したかを表す電気角をそれぞれ示している。なお、図９において実線で示す特性は回転子が８極の場合に、点線で示す特性は回転子が６極の場合に対応している。   In FIG. 9 corresponding to the case B above, the horizontal axis is the rotational speed of the vehicle generator 1 and the vertical axis is the pulley ratio is 2.5. The electrical angle representing how much the length of the period and the lower arm on period fluctuated is shown. In FIG. 9, the characteristic indicated by the solid line corresponds to the case where the rotor has 8 poles, and the characteristic indicated by the dotted line corresponds to the case where the rotor has 6 poles.

図９に示すように、回転数が低いほど電気角で表したオン期間変動の程度が大きくなり、回転数が高いほど電気角で表したオン期間変動の程度が小さくなる。この特性を反映させると、低回転域になるほど目標電気角を大きな値に設定し、高回転域になるほど目標電気角を小さな値に設定する必要があるといえる。   As shown in FIG. 9, the lower the number of rotations, the greater the degree of on-period variation expressed in electrical angle, and the higher the number of rotations, the smaller the degree of on-period variation expressed in electrical angle. If this characteristic is reflected, it can be said that the target electrical angle needs to be set to a larger value as the speed becomes lower, and the target electrical angle needs to be set to a smaller value as the speed becomes higher.

上記のＣのケースに対応する図１０において、横軸は車両用発電機１の回転数を、縦軸は５０Ａの電気負荷１０が切断されて出力電圧ＶB が１３．５Ｖ〜１４．０Ｖに変更したときに上アーム・オン期間と下アーム・オン期間の長さがどの程度変動したかを表す電気角をそれぞれ示している。なお、図１０において実線で示す特性は回転子が８極の場合に、点線で示す特性は回転子が６極の場合に対応している。 In FIG. 10 corresponding to the above case C, the horizontal axis represents the rotation speed of the vehicle generator 1, and the vertical axis represents the output voltage V B of 13.5V to 14.0V when the electric load 10 of 50A is cut off. Electric angles representing how much the lengths of the upper arm on period and the lower arm on period fluctuate when changed are shown. In FIG. 10, the characteristic indicated by the solid line corresponds to the case where the rotor has 8 poles, and the characteristic indicated by the dotted line corresponds to the case where the rotor has 6 poles.

図１０に示すように、回転数が低いほど電気角で表したオン期間変動の程度が大きくなり、回転数が高いほど電気角で表したオン期間変動の程度が小さくなる。この特性を反映させると、低回転域になるほど目標電気角を大きな値に設定し、高回転域になるほど目標電気角を小さな値に設定する必要があるといえる。   As shown in FIG. 10, the lower the number of rotations, the greater the degree of on-period variation expressed in electrical angle, and the higher the number of rotations, the smaller the degree of on-period variation expressed in electrical angle. If this characteristic is reflected, it can be said that the target electrical angle needs to be set to a larger value as the speed becomes lower, and the target electrical angle needs to be set to a smaller value as the speed becomes higher.

上記のＥのケースに対応する図１１において、横軸は車両用発電機１の回転数を、縦軸はドライバ１７０、１７２のそれぞれにオフする指示を行ってから実際にオフされるまでのターンオフ遅れを１５μ秒としたときに上アーム・オン期間と下アーム・オン期間の長さがどの程度変動したかを表す電気角をそれぞれ示している。なお、図１１において実線で示す特性は回転子が８極の場合に、点線で示す特性は回転子が６極の場合に対応している。   In FIG. 11 corresponding to the above case E, the horizontal axis represents the rotational speed of the vehicle generator 1, and the vertical axis represents the turn-off from when the drivers 170 and 172 are instructed to turn off to when they are actually turned off. Electric angles representing how much the lengths of the upper arm on period and the lower arm on period fluctuate when the delay is 15 μs are shown. In FIG. 11, the characteristic indicated by the solid line corresponds to the case where the rotor has eight poles, and the characteristic indicated by the dotted line corresponds to the case where the rotor has six poles.

図１１に示すように、回転数が低いほど電気角で表したオン期間変動の程度が小さくなり、回転数が高いほど電気角で表したオン期間変動の程度が大きくなる。この特性を反映させると、低回転域になるほど目標電気角を小さな値に設定し、高回転域になるほど目標電気角を大きな値に設定する必要があるといえる。   As shown in FIG. 11, the lower the number of rotations, the smaller the degree of on-period variation expressed in electrical angle, and the higher the number of rotations, the larger the degree of on-period variation expressed in electrical angle. If this characteristic is reflected, it can be said that the target electrical angle needs to be set to a smaller value as the rotation speed becomes lower, and the target electrical angle needs to be set to a larger value as the rotation speed becomes higher.

また、上記以外では、クロック周期の変動を考慮する必要がある（上記のＤのケースに対応する）。例えば、２ＭＨｚのシステムクロックを使用する場合にその精度が±β％、すなわちβ％の変動があるものとすると、上アーム・オン期間と下アーム・オン期間の長さの変動は、高回転域ほど大きくなり、低回転域ほど小さくなる。これは、クロックの精度は回転数に関係なく一定であるが、相電圧ＶP の電気角１周期分の時間は高回転域になるほど短くなるため、オン期間に占めるクロック変動分の相対的な割合が大きくなるからである。この特性を反映させると、低回転域になるほど目標電気角を小さな値に設定し、高回転域になるほど目標電気角を大きな値に設定する必要があるといえる。 In addition to the above, it is necessary to consider the fluctuation of the clock cycle (corresponding to the above case D). For example, if a 2 MHz system clock is used and its accuracy is ± β%, that is, β% varies, the variation in the length of the upper arm on period and the lower arm on period is The smaller the rotation speed, the smaller the rotation speed. This is because the accuracy of the clock is constant regardless of the number of rotations, but the time for one electrical angle period of the phase voltage V P becomes shorter as the rotation speed becomes higher. This is because the ratio increases. If this characteristic is reflected, it can be said that the target electrical angle needs to be set to a smaller value as the rotation speed becomes lower, and the target electrical angle needs to be set to a larger value as the rotation speed becomes higher.

上述したＡからＥのケースに対応する各種の要因の組合せを想定した電気角の変動の様子を示す図１２において、横軸は車両用発電機１の回転数を、縦軸は各種の要因に対応した電気角変動の累積値をそれぞれ示している。なお、図１２に示す特性Ｓは回転子が８極の場合の電気角変動の累積値である。   In FIG. 12 showing the state of fluctuation of the electrical angle assuming the combination of various factors corresponding to the cases A to E described above, the horizontal axis represents the rotational speed of the vehicle generator 1, and the vertical axis represents the various factors. The corresponding accumulated values of electrical angle fluctuation are shown. The characteristic S shown in FIG. 12 is the cumulative value of the electrical angle fluctuation when the rotor has 8 poles.

図１２に示すように、ＡからＥのケースに対応する各種の要因を組み合わせると、低速回転域と高速回転域において電気角変動の程度が大きくなり、中速回転域において電気角変動の程度が小さくなることがわかる。目標電気角設定部１０５は、この特性を反映させて、すなわち、低速回転域と高速回転域において目標電気角の値を大きく、中速回転域において目標電気角の値を小さく設定する。図１２においてＰ、Ｑで示された２種類の特性は、このようにして設定された目標電気角を示している。一方のＰで示された目標電気角は、回転数に応じて値が連続的に変化するようにしたものである。この場合には、回転数に応じて目標電気角の最小値を設定することが可能となる。また、他方のＱで示された目標電気角は、回転数に応じて値が階段状に変化するようにしてものである。この場合には、例えば回転数に応じて変化する複数の値をテーブルの形式で記憶しておけばよいため、目標電気角の可変設定に必要な構成を簡略化することができる。   As shown in FIG. 12, when various factors corresponding to the cases A to E are combined, the degree of electrical angle fluctuation becomes large in the low speed rotation range and the high speed rotation range, and the degree of electrical angle fluctuation in the medium speed rotation range. It turns out that it becomes small. The target electrical angle setting unit 105 reflects this characteristic, that is, sets the target electrical angle value large in the low speed rotation range and the high speed rotation range, and sets the target electrical angle value small in the medium speed rotation range. The two types of characteristics indicated by P and Q in FIG. 12 indicate the target electrical angle set in this way. One of the target electrical angles indicated by P is such that the value changes continuously according to the rotational speed. In this case, the minimum value of the target electrical angle can be set according to the rotation speed. The target electrical angle indicated by Q on the other side has a value that changes stepwise according to the rotational speed. In this case, for example, a plurality of values that change according to the number of rotations may be stored in the form of a table, so that the configuration necessary for variably setting the target electrical angle can be simplified.

本実施形態の車両用発電機１では、目標電気角の値を回転数に応じて可変設定することにより、ＭＯＳトランジスタ５０、５１がオフされてからダイオードに電流が流れる期間を確保するとともにこの期間を短くすることができるため、ダイオード整流によって生じる損失を低減し、発電効率の向上を図ることが可能となる。特に、低速回転域および高速回転域では目標電気角の値を大きく、中速回転域では目標回転角の値を小さく設定することにより、目標電気角の適切な値を回転数毎に設定することができ、損失低減および発電効率の向上を各回転域で実現することができる。   In the vehicle generator 1 of the present embodiment, by setting the target electrical angle value variably in accordance with the rotational speed, a period during which current flows through the diode after the MOS transistors 50 and 51 are turned off is secured and this period is set. Therefore, it is possible to reduce loss caused by diode rectification and improve power generation efficiency. In particular, by setting a large target electrical angle value in the low-speed rotation range and high-speed rotation range, and setting a small target rotation angle value in the medium-speed rotation range, set an appropriate value for the target electrical angle for each rotation speed. Therefore, loss reduction and improvement in power generation efficiency can be realized in each rotation region.

また、目標電気角を連続的に変化させることにより、回転数等に応じて目標電気角の最小値を設定することが可能となり、損失を最小限に抑えて発電効率を最大とすることができる。また、目標電気角を階段状に可変することにより、目標電気角の可変設定に必要な構成を簡略化することができる。   In addition, by continuously changing the target electrical angle, it is possible to set the minimum value of the target electrical angle according to the rotational speed and the like, and the power generation efficiency can be maximized while minimizing loss. . Further, by changing the target electrical angle in a step shape, the configuration necessary for variably setting the target electrical angle can be simplified.

ところで、上述した実施形態では、目標電気角の値を回転数に応じて可変設定したが、さらに温度や出力電流を回転数と組み合わせて目標電気角の値を設定するようにしてもよい。   In the embodiment described above, the value of the target electrical angle is variably set according to the rotational speed. However, the target electrical angle value may be set by further combining the temperature and the output current with the rotational speed.

例えば、一般に、クロック発生器が発生するクロックの周期は温度が高くなるほど変動が大きくなる。このクロック発生器が整流器モジュール５Ｘ等に内蔵されている場合を考えると、温度検出部１５０によって検出される温度はこのクロック発生器の温度と一致すると考えることができる。目標電気角設定部１０５は、温度検出部１５０によって検出された温度が高く、かつ、回転数に対して目標電気角が増加しているときに目標電気角を大きな値に設定し、温度が低いほど目標電気角を小さな値に設定する。温度による影響を加味することにより、さらに目標電気角の適切な値を設定することができ、さらなる損失低減および発電効率向上が可能となる。   For example, in general, the period of the clock generated by the clock generator varies more as the temperature increases. Considering the case where this clock generator is built in the rectifier module 5X or the like, it can be considered that the temperature detected by the temperature detector 150 matches the temperature of this clock generator. The target electrical angle setting unit 105 sets the target electrical angle to a large value when the temperature detected by the temperature detection unit 150 is high and the target electrical angle is increasing with respect to the rotation speed, and the temperature is low. The target electrical angle is set to a smaller value. By taking into account the influence of temperature, it is possible to further set an appropriate value of the target electrical angle, and to further reduce loss and improve power generation efficiency.

また、一般に、出力電流が多いほど相電圧ＶP の上昇および下降が急峻になり、反対に出力電流が少ないほど相電圧ＶP の上昇および下降がなだらかになる。上述したように、上アーム・オン期間が終了する時点と実際にＭＯＳトランジスタ５０と並列なダイオードに流れる電流が停止するタイミングとはずれており、このずれの程度は、相電圧ＶP の変化がなだらかになる小出力時の方が顕著になる。目標電気角設定部１０５は、出力電流が少ないほど目標電気角を大きな値に設定し、出力電流が多いほど目標電気角を小さな値に設定する。出力電流変化による影響を加味することにより、さらに目標電気角の適切な値を設定することができ、さらなる損失低減および発電効率向上が可能となる。なお、出力電流の大小は、発電制御装置７のＦ端子から界磁巻線４に供給されるＰＷＭ信号のオンデューティを監視することにより判定することができる。あるいは、出力電流の大小は、例えば図２に示すＭＯＳトランジスタ５１のソースとバッテリ９の負極端子（アース）との間に電流検出用抵抗を挿入し、この電流検出用抵抗の両端電圧に基づいて判定するようにしてもよい。図１３に示す構成は、図２に示した整流器モジュール５Ｘに対して、電流検出用抵抗５５を追加したものである。図１４に示す構成は、図３に示した制御回路５４に対して出力電流検出部１５２を追加したものである。この出力電流検出部１５２は、電流検出用抵抗５５の両端電圧に基づいて出力電流を検出する。なお、この場合には、整流器モジュール５ＸのＭＯＳトランジスタ５１を流れる電流値に基づいて出力電流の大小を判定することになるが、代わりに、充電線１２あるいは出力端子に流れる電流値を電流センサを用いて直接検出して出力電流の大小を判定するようにしてもよい。 In general, the increase and decrease of the phase voltage V P becomes steeper as the output current increases, and conversely, the increase and decrease of the phase voltage V P becomes gentler as the output current decreases. As stated above, there are deviated from the timing of current flowing in the actual MOS transistor 50 parallel with the diode and the time the upper arm on period ends stops, the degree of this deviation, gradual change of the phase voltage V P It becomes more noticeable at small output. The target electrical angle setting unit 105 sets the target electrical angle to a larger value as the output current decreases, and sets the target electrical angle to a smaller value as the output current increases. By taking into account the effect of the change in output current, it is possible to set an appropriate value for the target electrical angle, and to further reduce loss and improve power generation efficiency. Note that the magnitude of the output current can be determined by monitoring the on-duty of the PWM signal supplied from the F terminal of the power generation control device 7 to the field winding 4. Alternatively, the magnitude of the output current is determined based on, for example, a current detection resistor inserted between the source of the MOS transistor 51 shown in FIG. 2 and the negative terminal (ground) of the battery 9, and the voltage across the current detection resistor. You may make it determine. The configuration shown in FIG. 13 is obtained by adding a current detection resistor 55 to the rectifier module 5X shown in FIG. The configuration shown in FIG. 14 is obtained by adding an output current detection unit 152 to the control circuit 54 shown in FIG. The output current detector 152 detects the output current based on the voltage across the current detection resistor 55. In this case, the magnitude of the output current is determined based on the value of the current flowing through the MOS transistor 51 of the rectifier module 5X. Instead, the value of the current flowing through the charging line 12 or the output terminal is determined by a current sensor. It may be used directly to detect the magnitude of the output current.

このように、本実施形態の車両用発電機１では、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のオフタイミングの設定をオンタイミングと分離して行うことにより、例えば起電圧が低い場合や波形自体が歪んでいる場合（Δ−Ｙ結線の電機子巻線を用いた場合）などでオンタイミングのずれが発生した場合であっても安定したオフタイミングの設定を行うことができる。   As described above, in the vehicular generator 1 according to this embodiment, by setting the off timing of the MOS transistors 50 and 51 separately from the on timing, for example, when the electromotive voltage is low or the waveform itself is distorted. A stable off timing can be set even when a deviation of the on timing occurs in the case of using an armature winding of Δ-Y connection.

上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９のそれぞれは、オフタイミングの設定対象とは反対側のアームのＭＯＳトランジスタ５１、５０に対応して、直前に相巻線の相電圧が第２のしきい値に達した時点から経過時間の計測を開始している。このように直前のオフタイミングに近い時点を基準とすることにより、迅速なフィードバック制御による誤差の少ないオフタイミングの設定が可能となる。   Each of the upper MOS off-timing calculation unit 107 and the lower MOS off-timing calculation unit 109 corresponds to the MOS transistors 51 and 50 on the arm opposite to the off timing setting target, and the phase voltage of the phase winding immediately before The elapsed time measurement is started from the time when the second threshold value is reached. Thus, by setting a time point close to the immediately preceding off timing as a reference, it is possible to set an off timing with less error by quick feedback control.

また、第１のしきい値は、上アームについては第２のしきい値よりも大きく、下アームについては第２のしきい値よりも小さい値に設定されている。このように、第１および第２のしきい値の間にヒステリシスを持たせることにより、上アーム・オン期間および下アーム・オン期間を確実に設けることができる。   The first threshold value is set to a value larger than the second threshold value for the upper arm and smaller than the second threshold value for the lower arm. Thus, by providing hysteresis between the first and second threshold values, the upper arm on period and the lower arm on period can be reliably provided.

また、第１のしきい値は、上アームについては出力電圧ＶB と同じかそれよりも大きく、下アームについてはグランド電圧ＶGND と同じかそれよりも小さい値に設定されている。これにより、上アーム・オン期間や下アーム・オン期間が始まったことを確実に検出することができる。 Further, the first threshold value is set to a value equal to or greater than the output voltage V B for the upper arm and to a value equal to or smaller than the ground voltage V GND for the lower arm. Thereby, it is possible to reliably detect that the upper arm on period and the lower arm on period have started.

また、第１のしきい値は、上アームについては出力電圧ＶB にダイオードの電圧降下を加算した値と同じかそれよりも小さい値であり、下アームについてはグランド電圧ＶGND にダイオードの電圧降下を減算した値と同じかそれよりも大きい値に設定されている。ＭＯＳトランジスタ５０、５１にダイオードが並列接続される場合に、発生する相電圧は、ダイオードの電圧降下でクランプされた状態になるため、このような第１のしきい値を用いることにより、上アーム・オン期間や下アーム・オン期間が確実に始まったことを確実に検出することができる。 The first threshold value is equal to or smaller than the value obtained by adding the voltage drop of the diode to the output voltage V B for the upper arm, and the voltage of the diode to the ground voltage V GND for the lower arm. It is set to be equal to or greater than the value obtained by subtracting the descent. When a diode is connected in parallel to the MOS transistors 50 and 51, the generated phase voltage is clamped by the voltage drop of the diode. Therefore, by using such a first threshold, the upper arm -It is possible to reliably detect that the on period and the lower arm on period have started.

また、第２のしきい値は、上アームについては出力電圧ＶB よりも小さく、下アームについてはグランド電圧ＶGND よりも大きい値に設定されている。これにより、上アーム・オン期間や下アーム・オン期間の終了を確実に検出することができる。 The second threshold value is set to a value smaller than the output voltage V B for the upper arm and larger than the ground voltage V GND for the lower arm. Thereby, the end of the upper arm on period and the lower arm on period can be reliably detected.

（オフタイミング設定の変形例）
ところで、上述した説明では、上アームのＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングを設定する際に、下アームに対応する下アーム・オン期間や下ＭＯＳオフ時間を用いた。同様に、下アームのＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングを設定する際に、上アームに対応する上アーム・オン期間や上ＭＯＳオフ時間を用いた。すなわち、一方のアームのＭＯＳトランジスタのオフタイミングを設定する際に、他方のアームに対応する情報を用いたが、各アームのＭＯＳトランジスタのオフタイミングの設定を、同じアームに対応する情報のみの用いて行うようにしてもよい。この場合の具体的な動作を以下に示す。 (Modification of off timing setting)
By the way, in the above description, when setting the OFF timing of the upper arm MOS transistor 50, the lower arm ON period and the lower MOS OFF time corresponding to the lower arm are used. Similarly, when setting the OFF timing of the lower arm MOS transistor 51, the upper arm ON period and the upper MOS OFF time corresponding to the upper arm were used. That is, when setting the off timing of the MOS transistor of one arm, the information corresponding to the other arm is used, but the setting of the off timing of the MOS transistor of each arm is used only for the information corresponding to the same arm. May be performed. The specific operation in this case is shown below.

上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０の出力信号（上アーム・オン期間）を監視しており、この出力信号が前回（直前に）ハイレベルからローレベルへ立ち下がったタイミングから所定時間経過後をＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングとして判定し、ドライバ１７０に指示を送る。ドライバ１７０は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５０をオフする。 The upper MOS off timing calculation unit 107 monitors the output signal (upper arm on period) of the upper MOS V DS detection unit 120, and this output signal has fallen from the previous high level to the low level. After a predetermined time has elapsed from the timing, the MOS transistor 50 is determined to be off timing, and an instruction is sent to the driver 170. The driver 170 turns off the MOS transistor 50 in response to this instruction.

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

同様に、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０の出力信号（下アーム・オン期間）を監視しており、この出力信号が前回（直前に）ハイレベルからローレベルに立ち下がったタイミングから所定時間経過後をＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングとして判定し、ドライバ１７２に指示を送る。ドライバ１７２は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５１をオフする。 Similarly, the lower MOS off timing calculation unit 109 monitors the output signal (lower arm ON period) of the lower MOS V DS detection unit 130, and this output signal changes from the previous high level (immediately before) to the low level. After a predetermined time has elapsed from the falling timing, the MOS transistor 51 is determined to be off timing, and an instruction is sent to the driver 172. The driver 172 turns off the MOS transistor 51 in response to this instruction.

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

ところで、実際には、上アーム・オン期間や下アーム・オン期間の終了時点は、ＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフする時点ではわかっていないため、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７や下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、１周期前の情報をフィードバックすることにより、ＭＯＳトランジスタ５０やＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングの設定精度を上げている。   Actually, the end time of the upper arm on period and the lower arm on period is not known at the time when the MOS transistors 50 and 51 are turned off. Therefore, the upper MOS off timing calculation unit 107 and the lower MOS off timing calculation are performed. The unit 109 raises the setting accuracy of the OFF timing of the MOS transistor 50 and the MOS transistor 51 by feeding back the information of the previous cycle.

具体的には、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングは以下のようにして設定される。上ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０６は、１周期前にハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０をオフしてから前回の上アーム・オン期間の終了時点までの時間（オフ後電気角）ＴFB1 （図１５）を演算し、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、このＴFB1 から目標電気角を差し引いた差分ΔＴを求める。回転等が安定していればＴFB1 と目標電気角とが等しくなってΔＴ＝０となるはずである。この場合は、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、１周期前の上アーム・オン期間の終了時点から時間の計測を開始し、２周期前の上アーム・オン期間の終了時点から前回上ＭＯＳトランジスタ５０をオフするまでの時間（この時間を「上ＭＯＳオフ時間」と称する）が経過した時点を、ＭＯＳトランジスタ５０の次のオフタイミングとすればよい。しかし、実際には、上述した理由からΔＴが０にならないことが多い。 Specifically, the off timing of the high-side MOS transistor 50 is set as follows. The upper MOS · T FB time calculating section 106 is the time (electrical angle after turn-off) T FB1 from the time when the high-side MOS transistor 50 is turned off one cycle before the end of the previous upper arm on-period (see FIG. 15) is calculated, and the upper MOS off-timing calculation unit 107 obtains a difference ΔT obtained by subtracting the target electrical angle from TFB1 . If rotation or the like is stable, T FB1 and the target electrical angle should be equal and ΔT = 0. In this case, the upper MOS off-timing calculation unit 107 starts measuring time from the end of the upper arm on period one cycle before and the previous upper MOS transistor from the end of the upper arm on period two cycles ago. The time when the time until the transistor 50 is turned off (this time is referred to as “upper MOS off time”) may be set as the next off timing of the MOS transistor 50. However, in practice, ΔT often does not become zero for the reasons described above.

そこで、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、上ＭＯＳオフ時間をΔＴに基づいて補正して、ＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングを決定している。具体的には、設定したい上ＭＯＳオフ時間（１周期前の上アーム・オン期間の終了時点から次にＭＯＳトランジスタ５０をオフするまでの時間）をＴoff（ｎ）、１周期前の上ＭＯＳオフ時間をＴoff（ｎ−１）、前回上ＭＯＳトランジスタ５０をオフした際に求めたＴFB1（ｎ−１）から目標電気角α0を差し引いた差分をΔＴ（ｎ−１）、補正係数をｋとすると、これらの間には以下の式が成立する。 Therefore, the upper MOS off timing calculation unit 107 corrects the upper MOS off time based on ΔT and determines the off timing of the MOS transistor 50. Specifically, the upper MOS off time to be set (the time from the end of the upper arm on period one cycle before the next MOS transistor 50 is turned off) to Toff (n), the upper MOS off one cycle before The time is Toff (n−1), the difference obtained by subtracting the target electrical angle α 0 from T FB1 (n−1) obtained when the upper MOS transistor 50 was previously turned off is ΔT (n−1), and the correction coefficient is k. Then, the following formula is established between them.

Ｔoff（ｎ）＝Ｔoff（ｎ−１）＋ｋ×（ＴFB2（ｎ−１）−α0）
＝Ｔoff（ｎ−１）＋ｋ×ΔＴ（ｎ−１）
同様に、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングは以下のようにして設定される。下ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０８は、１周期前にローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオフしてから前回の下アーム・オン期間の終了時点までの時間（オフ後電気角）ＴFB2 （図１５）を演算し、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、このＴFB2 から目標電気角を差し引いた差分ΔＴを求める。回転等が安定していればＴFB2 と目標電気角とが等しくなってΔＴ＝０となるはずである。この場合は、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、１周期前の下アーム・オン期間の終了時点から時間の計測を開始し、２周期前の下アーム・オン期間の終了時点から前回下ＭＯＳトランジスタ５１をオフするまでの時間（この時間を「下ＭＯＳオフ時間」と称する）が経過した時点を、ＭＯＳトランジスタ５１の次のオフタイミングとすればよい。しかし、実際には、上述した理由からΔＴが０にならないことが多い。 Toff (n) = Toff (n−1) + k × (T FB2 (n−1) −α 0 )
= Toff (n-1) + k * [Delta] T (n-1)
Similarly, the off timing of the low-side MOS transistor 51 is set as follows. The lower MOS · T FB time calculation unit 108 is a time (electrical angle after turn-off) T FB2 from when the low-side MOS transistor 51 is turned off one cycle before the end of the previous lower arm ON period (FIG. 15). ), And the lower MOS off timing calculation unit 109 obtains a difference ΔT obtained by subtracting the target electrical angle from this TFB2 . If the rotation or the like is stable, T FB2 and the target electrical angle should be equal and ΔT = 0. In this case, the lower MOS off timing calculation unit 109 starts measuring time from the end of the lower arm on period one cycle before, and the previous lower MOS transistor from the end of the lower arm on period two cycles ago. The time when the time until the transistor 51 is turned off (this time is referred to as “lower MOS off time”) may be set as the next off timing of the MOS transistor 51. However, in practice, ΔT often does not become zero for the reasons described above.

そこで、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、下ＭＯＳオフ時間をΔＴに基づいて補正して、ＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングを決定している。具体的には、設定したい下ＭＯＳオフ時間（１周期前の下アーム・オン期間の終了時点から次にＭＯＳトランジスタ５１をオフするまでの時間）をＴoff（ｍ）、１周期前の下ＭＯＳオフ時間をＴoff（ｍ−１）、前回下ＭＯＳトランジスタ５１をオフした際に求めたＴFB2（ｍ−１）から目標電気角α0を差し引いた差分をΔＴ（ｍ−１）、補正係数をｋとすると、これらの間には以下の式が成立する。 Therefore, the lower MOS off timing calculation unit 109 corrects the lower MOS off time based on ΔT to determine the off timing of the MOS transistor 51. Specifically, the lower MOS off time to be set (the time from the end of the lower arm on period one cycle before the next MOS transistor 51 is turned off) to Toff (m), the lower MOS off one cycle before The time is Toff (m−1), the difference obtained by subtracting the target electrical angle α 0 from T FB2 (m−1) obtained when the lower MOS transistor 51 was previously turned off is ΔT (m−1), and the correction coefficient is k. Then, the following formula is established between them.

Ｔoff（ｍ）＝Ｔoff（ｍ−１）＋ｋ×（ＴFB2（ｍ−１）−α0）
＝Ｔoff（ｍ−１）＋ｋ×ΔＴ（ｍ−１）
このようにして、ダイオード整流を行う場合と同じ周期で、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０とローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１が交互にオンされ、ＭＯＳトランジスタ５０、５１を用いた低損失の整流動作が行われる。 Toff (m) = Toff (m−1) + k × (T FB2 (m−1) −α 0 )
= Toff (m-1) + k * [Delta] T (m-1)
In this manner, the high-side MOS transistor 50 and the low-side MOS transistor 51 are alternately turned on in the same cycle as when diode rectification is performed, and a low-loss rectification operation using the MOS transistors 50 and 51 is performed. Is called.

また、上述した差分ΔＴ用いて前回の上ＭＯＳオフ時間Ｔoff（ｎ−１）および下ＭＯＳオフ時間Ｔoff（ｍ−１）に対する補正を行うことにより、回転変動、電圧変更などでオフタイミングが目標に対してずれる場合に、そのずれを補正することが可能となる。また、上述した補正係数ｋは、固定値（１あるいはその他の値）としてもよいが、ＴFB1（ｎ−１）がα0よりも小さい場合やＴFB2（ｍ−１）がα0よりも小さい場合に１〜２の間の値に設定するようにしてもよい。 Further, by correcting the previous upper MOS off time Toff (n−1) and lower MOS off time Toff (m−1) using the difference ΔT described above, the off timing can be targeted by rotational fluctuation, voltage change, and the like. When it deviates, the deviation can be corrected. The correction coefficient k described above may be a fixed value (1 or other value), but when T FB1 (n−1) is smaller than α 0 or T FB2 (m−1) is larger than α 0. You may make it set to the value between 1-2 when it is small.

この変形例では、オフタイミングの設定対象となるＭＯＳトランジスタ５０あるいは５１自身に対応して相電圧が第２のしきい値に達した時点を基準としているため、異常発生時にハイサイド側の通電期間（上アーム・オン期間）とローサイド側の通電期間（下アーム・オン期間）が大幅に異なるような場合であっても、正常動作可能なＭＯＳトランジスタ５０あるいは５１のオフタイミングの設定を継続することが可能になり、ダイオード整流に移行した場合に比べて低損失を維持して発熱による故障リスクを低減することができる。   In this modification, since the time point when the phase voltage reaches the second threshold value corresponding to the MOS transistor 50 or 51 itself for which the off timing is set is used as a reference, the energization period on the high side when an abnormality occurs Even when the (upper arm on period) and the low-side energization period (lower arm on period) are significantly different, the setting of the off timing of the MOS transistor 50 or 51 capable of normal operation should be continued. Therefore, it is possible to maintain a low loss and reduce the risk of failure due to heat generation as compared with the case of switching to diode rectification.

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、目標電気角設定部１０５は、通電期間（上アーム・オン期間、下アーム・オン期間）が終わるタイミングよりもＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフするタイミングの方が遅くなる頻度が増加したときに、目標電気角の値を大きくするようにしてもよい。これにより、何らかの原因により通電期間よりもＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフするタイミングが遅れた状態が頻繁に発生する場合であっても、速やかに、通電期間が終わる前にＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフするように制御内容を変更することが可能になる。   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, the target electrical angle setting unit 105 is configured to increase the frequency at which the timing for turning off the MOS transistors 50 and 51 is slower than the timing at which the energization period (upper arm on period, lower arm on period) ends. The target electrical angle value may be increased. As a result, even when a state in which the timing for turning off the MOS transistors 50 and 51 is delayed more frequently than the energization period for some reason frequently occurs, the MOS transistors 50 and 51 are quickly turned off before the energization period ends. Thus, it becomes possible to change the control content.

また、上述した実施形態では、低速回転域および高速回転域では目標電気角の値を大きく、中速回転域では目標回転角の値を小さく設定する場合について説明したが、低速回転域と中速回転域との関係に着目して、あるいは、中速回転域と高速回転域との関係に着目して目標電気角の可変設定を行うようにしてもよい。   In the above-described embodiment, the case where the target electrical angle value is set large in the low-speed rotation range and the high-speed rotation range and the target rotation angle value is set small in the medium-speed rotation range has been described. The target electrical angle may be variably set by paying attention to the relationship with the rotation range or paying attention to the relationship between the medium speed rotation range and the high speed rotation range.

具体的には、回転数を低速回転域、中速回転域、高速回転域に分けたときに、目標電気角設定部１０５は、回転数演算部１０１によって演算された回転数が低速回転域では目標電気角の値を大きく、中速回転域では目標回転角の値を小さく設定する。これにより、中速回転域までの範囲で目標電気角の適切な値を回転数毎に設定することができ、損失低減および発電効率の向上を中速回転域までの範囲で実現することができる。この場合には高速回転域での目標電気角は、上述した実施形態（図１２）と同様に回転数上昇に伴って大きくしてもよいが一定としてもよい。   Specifically, when the rotation speed is divided into a low speed rotation area, a medium speed rotation area, and a high speed rotation area, the target electrical angle setting unit 105 determines that the rotation speed calculated by the rotation speed calculation section 101 is not in the low speed rotation range. The target electrical angle value is set to a large value, and the target rotation angle value is set to a small value in the medium speed rotation range. As a result, an appropriate value of the target electrical angle can be set for each rotation speed in the range up to the medium speed rotation range, and loss reduction and improvement in power generation efficiency can be realized in the range up to the medium speed rotation range. . In this case, the target electrical angle in the high-speed rotation region may be increased as the rotational speed is increased as in the above-described embodiment (FIG. 12), but may be constant.

あるいは、回転数を低速回転域、中速回転域、高速回転域に分けたときに、目標電気角設定部１０５は、回転数演算部１０１によって演算された回転数が高速回転域では目標電気角の値を大きく、中速回転域では目標回転角の値を小さく設定することが望ましい。これにより、中速回転域以上の範囲で目標電気角の適切な値を回転数毎に設定することができ、損失低減および発電効率の向上を中速回転域以上の範囲で実現することができる。この場合には低速回転域での目標電気角は、上述した実施形態（図１２）と同様に回転数低下に伴って大きくしてもよいが一定としてもよい。   Alternatively, when the number of rotations is divided into a low-speed rotation range, a medium-speed rotation range, and a high-speed rotation range, the target electrical angle setting unit 105 determines that the rotation number calculated by the rotation number calculation unit 101 is the target electrical angle in the high-speed rotation range. It is desirable to set a large value for the target rotation angle and a small value for the target rotation angle in the medium speed rotation range. As a result, an appropriate value of the target electrical angle can be set for each rotation speed in the range above the medium speed rotation range, and loss reduction and improvement of power generation efficiency can be realized in the range above the medium speed rotation range. . In this case, the target electrical angle in the low-speed rotation range may be increased with a decrease in the rotational speed as in the above-described embodiment (FIG. 12), but may be constant.

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。   In the above-described embodiment, the two stator windings 2 and 3 and the two rectifier module groups 5 and 6 are provided. However, the vehicle includes one stator winding 2 and one rectifier module group 5. The present invention can also be applied to power generators.

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

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

また、上述した実施形態では、相電圧が第１のしきい値に達したときに、すなわち、上アーム・オン期間の開始タイミングに合わせてＭＯＳトランジスタ５０をオンし、下アーム・オン期間の開始タイミングに合わせてＭＯＳトランジスタ５１をオンしている。しかし、これらの開始タイミングと異なるタイミングでＭＯＳトランジスタ５０、５１をオンするようにしてもよい。すなわち、上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４のそれぞれは相電圧が第３のしきい値に達した時点を検出してＭＯＳトランジスタ５０あるいは５１のオンタイミングを設定するようにしてもよい。この場合に、第３のしきい値は、上アームについては第１のしきい値以上であり、下アームについては第１のしきい値以下に設定される。これにより、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のオンタイミングを容易かつ確実に設定することが可能となる。また、上アーム・オン期間や下アーム・オン期間の開始後にＭＯＳトランジスタ５０、５１をオンすることができ、相電圧が低い時点でＭＯＳトランジスタ５０、５１をオンすることを防止することができる。なお、上述した実施形態のように、この第３のしきい値を第１のしきい値と同じにすることにより、電圧検出用の素子や回路を減らすことができる。   In the above-described embodiment, when the phase voltage reaches the first threshold value, that is, in accordance with the start timing of the upper arm on period, the MOS transistor 50 is turned on, and the lower arm on period starts. The MOS transistor 51 is turned on in accordance with the timing. However, the MOS transistors 50 and 51 may be turned on at timings different from these start timings. That is, each of the upper MOS on-timing determining unit 103 and the lower MOS on-timing determining unit 104 detects the time when the phase voltage reaches the third threshold value and sets the on-timing of the MOS transistor 50 or 51. May be. In this case, the third threshold value is set to be equal to or higher than the first threshold value for the upper arm, and set to be equal to or lower than the first threshold value for the lower arm. As a result, the ON timing of the MOS transistors 50 and 51 can be set easily and reliably. Further, the MOS transistors 50 and 51 can be turned on after the start of the upper arm on period and the lower arm on period, and the MOS transistors 50 and 51 can be prevented from being turned on when the phase voltage is low. Note that, as in the above-described embodiment, by making the third threshold value the same as the first threshold value, it is possible to reduce the number of voltage detection elements and circuits.

上述したように、本発明によれば、スイッチング素子のオフタイミングの設定をオンタイミングと分離して行うことにより、例えば起電圧が低い場合や波形自体が歪んでいる場合などでオンタイミングのずれが発生した場合であっても安定したオフタイミングの設定を行うことができる。   As described above, according to the present invention, the off-timing of the switching element is set separately from the on-timing, so that the deviation of the on-timing occurs when, for example, the electromotive voltage is low or the waveform itself is distorted. Even when it occurs, stable off timing can be set.

１ 車両用発電機
２、３ 固定子巻線
５、６ 整流器モジュール群
５０、５１ ＭＯＳトランジスタ
１０３ 上ＭＯＳオンタイミング判定部
１０４ 下ＭＯＳオンタイミング判定部
１０７ 上ＭＯＳオフタイミング演算部
１０９ 下ＭＯＳオフタイミング演算部
１７０、１７２ ドライバ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle generator 2, 3 Stator winding 5, 6 Rectifier module group 50, 51 MOS transistor 103 Upper MOS on timing determination part 104 Lower MOS on timing determination part 107 Upper MOS off timing calculation part 109 Lower MOS off timing calculation 170, 172 drivers

Claims (9)

２相以上の相巻線を有する電機子巻線（２、３）と、
ダイオードが並列接続されたスイッチング素子（５０、５１）によって構成される複数の上アームおよび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（５、６）と、
前記スイッチング素子のオンタイミングを設定するオンタイミング設定部（１０３、１０４）と、
前記相巻線の相電圧が第１のしきい値に達した後第２のしきい値に達するまでを通電期間とし、前記スイッチング素子をオフしてから前記通電期間の終了時点までの期間をオフ後電気角としたときに、このオフ後電気角の目標値として目標電気角の値を設定する目標電気角設定部（１０５）と、
前記相巻線の相電圧が前記第２のしきい値に達した時点を基準にして、前記オフ後電気角が前記目標電気角となるように前記スイッチング素子のオフタイミングを設定するオフタイミング設定部（１０７、１０９）と、
前記オンタイミング設定部によって設定されたオンタイミングおよび前記オフタイミング設定部によって設定されたオフタイミングで前記スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動部（１７０、１７２）と、
を備え、前記オフタイミング設定部は、オフタイミングの設定対象とは反対側のアームの前記スイッチング素子に対応して、直前に前記相巻線の相電圧が前記第２のしきい値に達した時点から経過時間の計測を開始することを特徴とする車両用回転電機。 An armature winding (2, 3) having two or more phase windings;
A switching unit (5, 6) that forms a bridge circuit having a plurality of upper and lower arms composed of switching elements (50, 51) connected in parallel with a diode and rectifies the induced voltage of the armature winding When,
An on-timing setting unit (103, 104) for setting on-timing of the switching element;
The period from when the phase voltage of the phase winding reaches the first threshold to the second threshold is defined as the energization period, and the period from when the switching element is turned off to the end of the energization period. A target electrical angle setting unit (105) for setting a target electrical angle value as a target value of the electrical angle after off,
Off-timing setting for setting the off-timing of the switching element so that the electrical angle after turn-off becomes the target electrical angle on the basis of the time point when the phase voltage of the phase winding reaches the second threshold value Part (107, 109),
A switching element driving unit (170, 172) for driving the switching element at an on timing set by the on timing setting unit and an off timing set by the off timing setting unit;
The off-timing setting unit corresponds to the switching element of the arm opposite to the off-timing setting target, and the phase voltage of the phase winding has reached the second threshold immediately before rotating electrical machine for a vehicle characterized that you start measuring the elapsed time from the time point. 請求項１において、
前記第１のしきい値は、上アームについては前記第２のしきい値よりも大きく、下アームについては前記第２のしきい値よりも小さいことを特徴とする車両用回転電機。 In claim 1,
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1, wherein the first threshold value is larger than the second threshold value for the upper arm and smaller than the second threshold value for the lower arm. 請求項１において、
前記第１のしきい値は、上アームについては出力電圧と同じかそれよりも大きく、下アームについてはグランド電圧と同じかそれよりも小さいことを特徴とする車両用回転電機。 In claim 1,
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 1, wherein the first threshold value is equal to or greater than the output voltage for the upper arm and is equal to or less than the ground voltage for the lower arm. 請求項３において、
前記第１のしきい値は、上アームについては出力電圧に前記ダイオードの電圧降下を加算した値と同じかそれよりも小さい値であり、下アームについてはグランド電圧に前記ダイオードの電圧降下を減算した値と同じかそれよりも大きい値であることを特徴とする車両用回転電機。 In claim 3,
The first threshold value is equal to or less than the value obtained by adding the voltage drop of the diode to the output voltage for the upper arm, and the voltage drop of the diode is subtracted from the ground voltage for the lower arm. A vehicular rotating electrical machine characterized in that the value is equal to or greater than the measured value. 請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記第２のしきい値は、上アームについては出力電圧よりも小さく、下アームについてはグランド電圧よりも大きいことを特徴とする車両用回転電機。 In any one of Claims 1-4,
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 2, wherein the second threshold value is smaller than the output voltage for the upper arm and larger than the ground voltage for the lower arm. 請求項１〜５のいずれかにおいて、
前記オンタイミング設定部は、オンタイミングの設定対象となる前記スイッチング素子に対応して前記相巻線の相電圧が第３のしきい値に達した時点をこのスイッチング素子のオンタイミングとして設定し、
前記第３のしきい値は、上アームについては前記第１のしきい値以上であり、下アームについては前記第１のしきい値以下であることを特徴とする車両用回転電機。 In any one of Claims 1-5,
The on timing setting unit sets the time when the phase voltage of the phase windings in response to said switching element to be set in on-timing has reached the third threshold as the on timing of the switching element,
The rotating electrical machine for a vehicle according to claim 3, wherein the third threshold value is not less than the first threshold value for the upper arm and not more than the first threshold value for the lower arm. 請求項６において、
前記第３のしきい値は、前記第１のしきい値と同じであることを特徴とする車両用回転電機。 In claim 6,
The vehicular rotating electrical machine characterized in that the third threshold value is the same as the first threshold value. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記オフタイミング設定部は、前記オフ後電気角と前記目標電気角との差分に基づいて、次回のオフタイミングを補正することを特徴とする車両用回転電機。 In any one of Claims 1-7,
The off-timing setting unit corrects the next off-timing based on a difference between the off-off electrical angle and the target electrical angle. 請求項８において、
前記オフタイミング設定部は、前記オフ後電気角が前記目標電気角よりも小さい場合に、１倍から２倍の間となる補正係数を前記差分に乗じた値を用いて次回のオフタイミングを補正することを特徴とする車両用回転電機。 In claim 8,
The off-timing setting unit corrects the next off-timing by using a value obtained by multiplying the difference by a correction coefficient that is between 1 and 2 times when the electrical angle after turning off is smaller than the target electrical angle. A vehicular rotating electrical machine characterized by:
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