JPS63262033A - 車両充電発電機の電圧調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は車両充電発電機の電圧調整装置に関し、特に別
体の制御コンピュータ等を有して、該コンピュータの制
御信号で調整動作をなす電圧調整装置に関する。

［従来の技術］ 上記電圧調整装置は、充電発電機の発電を制御して車載
バッテリの充電電圧を所定の調整値に維持するものであ
る。そして、近年は車両の走行状態、バラブリの充電状
態、充電発電機の電気負荷状態等に応じて上記調整値を
最適に設定することにより、車両の燃費やドライバビリ
ティの向上およびバッテリの最適充電を図ることが試み
られている。

この種の電圧調整装置として、例えば特開昭５８−２２
７３９号では外部のマイクロコンピュータにより上記調
整値を変化せしめるものが提案されている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、外部の制御コンピュータによる調整値設定に
伴い、これらと充電発電機上に設けられるロータコイル
電流制御用のパワートランジスタとの間の外部信号線が
増加し、これが配線端子や配線工数の増加をもならずど
ともに端子部での接触不良や断線等による信頼性の低下
を招来していた。特に断線等の場合には発電が停止して
しまうことからバッテリ過放電の故障を生じることがあ
った。

本発明はかかる問題点を解決しようとするもので、外部
配線を大幅に減少せしめることができ、かつ外部配線断
線時に電圧調整が停止してバッテリ過放電を生じること
がない車両充電発電機の電圧調整装置を提供することを
１」的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の構成を第１図で説明すると、電圧調整装置は、
車両充電発電機１に一体に設けられ該充電発電機１のロ
ータコイル２１電流をＯＮ−ＯＦＦするスイッチ回路４
と、上記充電発電機１に一体に設けられ、充電発電ｆｉ
ｌの出力電圧をフィードバックして上記出力電圧を第１
の設定値に維持すべく上記スイッチ回路４を制御する第
１の電圧制御回路５と、上記充電発電機１に一体に設け
られ、「１」レベルの外部信号入力時に上記第１の電圧
制御回路５に優先して上記スイッチ回路４をＯＦＦ作動
せしめるスイッチング駆動回路６と、上記充電発電機１
とは別体に設けられ、車載バッテリ８の充電電圧をフィ
ードバックしてこれを上記第１の設定値よりも低い第２
の設定値に維持すべく、上記スイッチング駆動回路６に
上記外部信号を与える第２の電圧制御回路７とを具備し
ている。

「作用］ 上記構成の電圧調整装置において、通常はスイッチング
駆動回路６を介して上記第２の電圧制御回路７によりス
イッチ回路４が制御される。すなわち、第２の電圧制御
回路７で設定される第２の設定値は第１の電圧制御回路
５で設定される第１の設定値よりも低いから、第１の電
圧制御回路５はスイッチ回路４を常時ＯＮ作動せしめよ
うとするが、上記スイッチング駆動回路６はこれに「１
」レベルの外部信号７ａが与えられると上記第１の電圧
制御回路５に優先して上記スイッチ回路４をＯＦＦ作動
せしめる。この結果、電圧調整装置の調整電圧は第２の
電圧制御回路７により第２の設定値に維持される。

ここで、断線等により上記外部信号７ａが解消されると
、スイッチング駆動回路６は作動を停止し、以後、電圧
調整装置の調整電圧は第１の電圧制御回路５により第１
の設定値に維持される。

［効果］ 本発明の電圧調整装置によれば、ただ一本の外部信号線
により充電発電機と別体に設けた制御コンビエータ等の
第２の電圧制御回路による充電電圧′Ａ整が可能であり
、配線工数の低減と信頼性の向上が図られる。

また、信号線断線時には充電発電機に一体に設けた第１
の電圧制御回路により出力電圧調整がなされて充電発電
機の停止が回避され、過放電事故等の発生が防止される
。

［実施例］ 第１図において、車両充電発電機１の発電部２はロータ
コイル２１とステータコイル２２よりなり、ステータコ
イル２２に生じた発電電圧は全波整流器３を経て充電線
１１により車載バッテリ８に供給される。上記充電発電
機１にはこれに一体に、構造を後述する単一の半導体チ
ップ９上にスイッチ回路４、第１の電圧制御回路５、お
よびスイッチング駆動回路６が形成されている。

上記スイッチ回路４は、上記ロータコイル２１の励磁電
流をＯＮ−ＯＦＦするパワートランジスタ４１と、これ
に直列に接続されたフライホイールダイオード４２より
なり、上記トランジスタ４１はＮチャネル縦型Ｄ−ＭＯ
ＳＦＥＴである。

第１の電圧制御回路５は、Ｎチャネル横型Ｄ−ＭＯＳＦ
ＥＴのトランジスタ５１．５２．５３、抵抗５４ａ、５
４ｂ、５４ｃ、５４ｄ、５４ｇ、５４ｆ、５４ｇ、およ
びツェナーダイオード５５よりなり、充電発電機出力電
圧をフィードバックするとともにトランジスタ５１のド
レインを上記パワートランジスタ４１のゲートに接続し
である。

上記トランジスタ５１は、フィードバックされた上記出
力電圧がツェナー電圧で決まる第１の設定値を越えない
間はＯＦＦ状層におかれる。なお、本実施例では、抵抗
５４ｂ、５４ｄ〜５４ｇとトランジスタ５２でヒステリ
シス回路を構成しており、これにより、上記第１の設定
値は例えば１３Ｖと１６Ｖの間でヒステリシスを有して
いる。

スイッチング駆動回路６は、Ｎチャネル横型り−ＭＯＳ
ＦＥＴのトランジスタ６１、抵抗６２、およびツェナー
ダイオード６３よりなり、トランジスタ６１のゲートに
外部信号７ａが入力するとともにそのトレインは上記ト
ランジスタ４１のゲートに接続されている。

上記外部信号７ａは充電発電機１に設けた端子１２を介
して充電発電機１とは別体の第２の電圧制御回路７より
入力する。上記電圧制御回路７は例えば車載の制御コン
ピュータであり、キースイッチ８１を介してバッテリ充
電電圧がフィードバックされている。電圧制御回路７は
、車両の走行状態、バッテリ８の充電状態、あるいは電
気負荷状態等を示す各社の信号を入力し、これら信号に
応じて最適に設定される第２の設定値に上記バッテリ充
電電圧を追従せしめるべく上記外部信号７ａを出力する
。ここで、上記第２の設定値は１５■以下で設定される
。

バッテリ充電電圧が上記第２の設定値よりも低い場合は
上記外部信号７ａは「０」レベルとされ、上記トランジ
スタ６１がＯＦＦ状態となる。この時、充電発電機１の
出力電圧は第１の設定値より低いから、トランジスタ５
１はＯＦＦ状態であり、この結果、パワートランジスタ
４１がＯＮ作動せしめられてロータコイル電流が流れ、
発電が開始される。

上記バッテリ充電電圧が第２の設定値よりも高くなった
場合、およびキースイッチ８１が非投入となった場合に
は、上記外部信号７ａは「１」レベルとされる。この結
果、トランジスタ６１はＯＮ作動し、パワートランジス
タ４１は強制的にＯＦＦ状態とされる。

第２図には、上記スイッチ回路４、第１の電圧制御回路
５、およびスイッチング駆動回路６を形成した半導体チ
ップ９の概略平面図を示す。短形をなす半導体チップ９
上にはその大部分を占めるＵ字状の領域Ａに、後述の如
く、パワートランジスタ４１が形成され、領域Ａに挟ま
れた領域Ｂにはトランジスタ５１〜５３．６１、抵抗５
４ａ〜５４ｇ、６２、ツェナーダイオード５５．６３が
形成される。領域Ｃにはダイオード４２が形成され、領
域Ｅには端子１２が設けられる。

第３図には第２図のＩ［［−Ｉ線に沿う断面図を示す。

裏面に電極を形成してドレイン４２０となしたＮ＋型シ
リコン基板４１１上にはＮ−型のシリコンエピタキシャ
ル層、４１２が形成され、領域Ａでは上記エピタキシャ
ル層４１２内に深いＰ型拡散層４１３と浅いＰ型拡散層
４］−４が形成され、さらにＮ　型拡散層４１５が形成
しである。エピタキシャル層４１２上には酸化膜４１６
を介して多結晶シリコン層よりなるゲート４１７が形成
され、上記ゲート４１７を覆う絶縁膜４１８をさらに覆
ってアルミニウム電極を形成してソース４１つとしであ
る。かくして、縦型Ｄ−ＭＯＳＦＥＴが構成される。

すなわち、ゲート４１７に電圧を印加すると図中ｃｈで
示す拡散層４１４表面部にＮ型チャネルが現れ、上方の
ソース４１９より下方のドレイン４２０に向けて電流が
流れる。上記領域Ａにはがかる縦型Ｄ−ＭＯＳＦＥＴが
多数形成され、電流容量の大きなパワートランジスタ４
１を構成している。

なお、一部を重ねて形成した上記拡散層４］−３，４１
４は所定のブレークダウン電圧を有する過電圧保護層と
なっている。

領域Ｂでは上記エピタキシャル層４１２内にＰ型拡散層
５１１が形成され、該拡散層５１１内には一対のＮ＋型
型数散層５１２形成して、拡散層５１−１上面のソース
５１３、ゲート５１４、トレイン５１５により横型Ｄ−
ＭＯＳＦＥＴのトランジスタ５１を構成しである。上記
拡散層５１１内には一部を接してＰ＋型拡散層６３１と
Ｎ＋型型数散層６３２形成し、ツェナーダイオード６３
としである。なお、ダイオード４２も同様に拡散層で構
成できる。

また、上記拡散層５１１上に酸化膜５５１を形成し、該
酸化膜５５１上に多結晶シリコンのＰＮ接合層５５２を
形成してツェナーダイオード５５としである。抵抗５４
は上記酸化膜５５１上に多結晶シリコン層５５３を形成
して構成する。

上記横道の電圧調整装置において、通常は第２の電圧制
御回路７より出力される外部信号７ａによってパワート
ランジスタ４１のＯＮ−ＯＦＦ作動が制御され、この結
果、バッテリ充電電圧は車両の走行状態等に応じて最適
に設定される第２の設定値に調整される。これにより、
例えば低電気負荷時におけるアイドリング中の発電を抑
制してアイドル回転をより低回転可能となし、燃費の向
上を図ることができる。

この状態で、例えば端子１２において外部信号線が断線
する等の事故を生じた場合、トランジスタ６１はＯＦＦ
状憇となり、以後、パワートランジスタ４１のＯＮ−Ｏ
ＦＦ作動はトランジスタ５１により制御されて、充電発
電機１の出力電圧は第１の設定値に維持される。かくし
て、外部信号７ａが解消した場合にも充電発電機１の発
電が停止することはなく、過充電等の事故は生じない。

また、上記構造によれば、充電発電機の信号端子はただ
一つ設けるだけで良いから、配線の手間は減少し、かつ
上述の如き事故の発生も低減されて信頼性が向上する。

上記実施例に示した如きデバイス構造によれば、大電流
容重のスイッチ回路、第１の電圧制御回路、およびスイ
ッチング駆動回路を単一の半導体チップ上に拡散形成す
ることができ、これにより小型、低コストで、かつ量産
性も飛躍的に向上せしめることができる。特に単一の外
部端子を設けるのみで良いから、チップも一層小型化が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は電圧調整装置の回路図、第２図は各回路を形成
した半導体チップの概略平面図、第３図は第２図の■−
■線断面図である。 ］・・・車両充電発電機 ４・・・スイッチ回路 ５・・・第１の電圧制御回路 ６・・・スイッチング駆動回路 ７・・・第２の電圧制御回路 ８・・・車載バッテリ ９・・・半尋体チップ 手続補正書（岐） 昭和６２年５月１９日

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両充電発電機に一体に設けられ該充電発電機の
   ロータコイル電流をＯＮ−ＯＦＦするスイッチ回路と、
   上記充電発電機に一体に設けられ、充電発電機の出力電
   圧をフィードバックして上記出力電圧を第１の設定値に
   維持すべく上記スイッチ回路を制御する第１の電圧制御
   回路と、上記充電発電機に一体に設けられ、「１」レベ
   ルの外部信号入力時に上記第１の電圧制御回路に優先し
   て上記スイッチ回路をＯＦＦ作動せしめるスイッチング
   駆動回路と、上記充電発電機とは別体に設けられ、車載
   バッテリの充電電圧をフィードバックしてこれを上記第
   １の設定値よりも低い第２の設定値に維持すべく、上記
   スイッチング駆動回路に上記外部信号を与える第２の電
   圧制御回路とを具備する車両充電発電機の電圧調整装置
   。
2. （２）上記スイッチ回路を縦型Ｄ−ＭＯＳＦＥＴで構成
   するとともに、上記第１の電圧制御回路およびスイッチ
   ング駆動回路を、共通ソース接地のＭＯＳＦＥＴ、抵抗
   およびダイオードで構成し、これらスイッチ回路、第１
   の電圧制御回路、およびスイッチング駆動回路を単一の
   半導体チップ上に形成した特許請求の範囲第１項記載の
   車両充電発電機の電圧調整装置。