JP2004023962A

JP2004023962A - Rectifier for vehicle generator

Info

Publication number: JP2004023962A
Application number: JP2002178932A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Kashimoto; 樫本　雅久; Hirohide Sato; 佐藤　博英
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-22

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a MOS transistor rectifier for vehicle generator which has simple circuitry and produces less rectification loss. <P>SOLUTION: In control of a MOS transistor rectification circuit 2, connection/disconnection of MOS transistors 21 to 26 is controlled based on voltage drop in the MOS transistors 21 to 26 or signal voltage related to it. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド車、エコラン車、燃料電池車、電気自動車、電動自転車などに用いられる車両発電機の整流装置（車両用三相回転電機の回生制動動作を含む）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特許２９５９６４０は、車両用三相回転電機の発電電力を整流する整流装置をＭＯＳトランジスタにより構成することを提案している。
【０００３】
すなわち、その実施例は、発電機の相間電圧とバッテリ電圧とを比較し、バッテリ電圧を超える相間電圧が印加される一対の相のうち高電位側の相の上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタと、低電位側の相の下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタとをターンオンすることを記載している。
【０００４】
また、同公報の特許請求の範囲には、逆ドレイン・ソース電圧がバッテリ電圧より大きいＦＥＴをターンオンする旨の記載、並びに、逆ドレイン・ソース電圧がバッテリ電圧より低いＭＯＳトランジスタＦＥＴをターンオフする旨の記載がなされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報のＭＯＳトランジスタ型整流装置には、次に示す問題があることがわかった。
【０００６】
まず、上記公報の実施例記載のように、発電機の相間電圧とバッテリ電圧との比較結果に基づいてＭＯＳトランジスタをターンオンする場合、比較電圧は、バッテリ電圧と相間電圧という互いに基準電位が異なる２つの電圧の大きさを比較することになり、比較回路の構成が非常に複雑となってしまう。
【０００７】
一般に、比較回路は、同一基準電位にたいする２つの電位を比較回路の一対の入力端子に個別に印加して、これら２電位の上記基準電位に対する大きさを比較するものであるので、上記公報のように相間電圧（一方の相インバータの交流入力端子が基準電位となるが、常時変動する）と、バッテリ電圧（負極端子の接地電位が基準となる）との比較は、簡単には実施できない。
【０００８】
また、同公報の特許請求の範囲に記載されるように、逆ドレイン・ソース電圧（ソースを基準としてドレインがマイナスとなる方向におけるドレイン・ソース間の電圧）がバッテリ電圧より大きいＦＥＴをターンオンするということは、バッテリ電圧を１４Ｖに仮定すると、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにおいては、その交流側主電極端子（上記公報の図１では上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのソース電極端子）の電位が＋側直流出力端子（この上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのドレイン電極端子）より１４Ｖ以上高くなった場合にこの上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタをオンすることを意味し、この＋側直流出力端子はバッテリ電圧（１４Ｖ）に等しいので、結局、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの交流入力端子の電位が２８Ｖ以上となった場合にこの上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタをターンオンすることを意味する。しかし、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの交流入力端子の電位は上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードの導通によりバッテリの正極端子電位（１４Ｖ）より大幅に高くなることはなく、結局、上記公報の上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタはターンオン動作することがないことがわかる。
【０００９】
同様に、上記公報の特許請求の範囲の記載に基づく下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのターンオン動作を考えると、上記上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの場合の説明と同様に、相インバータの交流入力端子（上記公報の図１では下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのドレイン電極端子）の電位がー側直流出力端子（接地電位）より１４Ｖ以上低くなった場合にこの下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタをオンすることを意味する。しかし、下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの交流入力端子の電位は下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードの導通によりバッテリの負極端子電位より大幅に低くなることはなく、結局、上記公報の下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタはターンオン動作することがないことがわかる。
【００１０】
次に、上記公報の特許請求の範囲の記載に基づく上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのターンオフ動作を考えると、この記載によれば、「逆ドレイン・ソース電圧がバッテリ電圧より低いＦＥＴをターンオフする」旨の記載があるが、バッテリ電圧を１４Ｖに仮定すると、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにおいては、その交流側主電極端子（上記公報の図１では上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのソース電極端子）の電位が＋側直流出力端子（この上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのドレイン電極端子）より１４Ｖ未満となった場合にこの上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタをオフすることを意味し、この＋側直流出力端子はバッテリ電圧（１４Ｖ）に等しいので、結局、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの交流入力端子の電位が２８Ｖ未満となった場合にこの上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタをターンオフすることを意味する。しかし、上述のように、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの交流入力端子の電位は上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードの導通によりバッテリの正極端子電位（１４Ｖ）より大幅に高くなることはなく、結局、上記公報の上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタは常時ターンオフしていて、決してターンオン動作しないことがわかる。
【００１１】
同様に、上記公報の特許請求の範囲の記載に基づく下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのターンオフ動作を考えると、上記上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの場合の説明と同様に、相インバータの交流入力端子（上記公報の図１では下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのドレイン電極端子）の電位がー側直流出力端子（接地電位）より１４Ｖ以上低くならない場合にこの下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタをオフすることを意味する。しかし、下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの交流入力端子の電位は下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードの導通によりバッテリの負極端子電位より大幅に低くなることはなく、結局、上記公報の下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタは常時ターンオフし、決してターンオン動作しないことがわかる。
【００１２】
すなわち、上記公報は、ＭＯＳトランジスタを用いた三相整流装置の可能性を示唆するものの、どのようにＭＯＳトランジスタを断続制御すればよいか未だ不明確であり、効果も期待することができなかった。
【００１３】
本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、簡単な回路で整流損失が小さいＭＯＳトランジスタ型車両発電機の整流装置を提供することをその目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の車両用三相回転電機用インバータ回路装置は、バッテリの正極端子に接続される＋側直流出力端子と、前記バッテリの負極端子に接続されるー側直流出力端子と、発電機の三つの相出力端子の互いに異なる一つに接続される交流入力端子とをそれぞれ有する三つの相インバータからなり、前記各相インバータは、一対の主電極端子が前記＋側直流出力端子と前記交流入力端子に個別に接続される上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタと、一対の主電極端子が前記ー側直流出力端子と前記交流入力端子に個別に接続される下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタとを有して、前記発電機が出力する三相交流電圧を整流して前記バッテリを充電する三相整流回路と、前記ＭＯＳトランジスタを断続制御する制御回路とからなる車両発電機の整流装置において、
前記制御回路は、
前記相インバータの前記交流入力端子の電位が前記バッテリの正極端子の電位又は前記バッテリの目標充電電圧よりも０〜０．５Ｖ高い所定の電位を超えた場合に前記相インバータの上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオンを指令し、
前記相インバータの前記交流入力端子が前記バッテリの負極端子の電位よりも０〜０．５Ｖ低い所定の電位を下回った場合に前記相インバータの前記下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオンを指令し、
前記相インバータの前記交流入力端子が前記バッテリの正極端子の電位又は前記バッテリの目標充電電圧よりも０〜０．５Ｖ高い所定の電位を下回った場合に前記相インバータの上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオフを指令し、
前記相インバータの前記交流入力端子が前記バッテリの負極端子の電位よりも０〜０．５Ｖ低い所定の電位を上回った場合に前記相インバータの前記下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオフを指令することを特徴としている。
【００１５】
このようにすれば、このＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードが未だターンオンする前にＭＯＳトランジスタのチャンネルを通じて充電電流をバッテリに供給することができ、ＭＯＳトランジスタの損失を大幅に低減することができる。また、本構成によれば、比較回路の回路構成を簡素化することができるので、実用性に優れたＭＯＳトランジスタ型の整流装置を実現することができる。
【００１６】
なお、上記でいうバッテリの目標充電電圧とは、このバッテリの充電時の目標電圧であり、たとえば界磁コイル型発電機では界磁コイルの断続を行うためのしきい値電圧とすることが好適である。
【００１７】
請求項２記載の構成によれば、三相整流回路を構成する各ＭＯＳトランジスタの一対の主電極端子間の電位の大小によりＭＯＳトランジスタの断続を行うことができるので、更に一層、比較回路の回路構成を簡素化することができる。
【００１８】
請求項３記載の構成によれば、整流用の前記ＭＯＳトランジスタに電流検出抵抗素子を直列接続し、この電流検出用抵抗素子の電圧降下に基づいて前記ＭＯＳトランジスタの両主電極端子間の電位差（ＭＯＳトランジスタの電圧降下）を推定する場合に比較して、この電流検出用抵抗素子による抵抗損失を回避しつつ、抵抗電圧降下検出によるＭＯＳトランジスタの断続を行うことができるので、上記した整流用の前記ＭＯＳトランジスタに電流検出抵抗素子を直列接続し、この電流検出用抵抗素子の電圧降下に基づいて前記ＭＯＳトランジスタの両主電極端子間の電位差（ＭＯＳトランジスタの電圧降下）を推定する場合に比較して損失を低減することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
【００２０】
【実施例１】
実施例１を図１を参照して以下に説明する。
【００２１】
（全体説明）
１は界磁巻線型同期機からなる三相発電機、２はＭＯＳトランジスタ型整流回路、３はコントローラ（制御回路）、４は界磁電流制御装置、５はバッテリである。
【００２２】
三相ブラシレスＤＣモータ１は、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線をスター接続又はΔ接続してなり、ロータに巻装されて界磁電流制御装置から所望の界磁電流を通電される界磁コイル１００を有している。
【００２３】
界磁電流制御回路４は、通常の車両発電機と同様にバッテリ電圧と所定の基準電圧とを比較し、この比較結果に基づいて界磁電流を断続制御してバッテリ電圧とを上記基準電圧に収束させるフィードバック制御を行っている。
【００２４】
整流回路２において、２１〜２３は上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ、２４〜２６は下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ、ＤはこれらＭＯＳトランジスタ２１〜２６の寄生ダイオードであるが、専用のダイオードを設けてもよい。
【００２５】
上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１と下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２４とは直列接続されて相インバータ６を構成し、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２２と下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２５とは直列接続されて相インバータ７を構成し、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２３と下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２６とは直列接続されて相インバータ８を構成している。
【００２６】
上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１のドレイン電極端子（電子吐き出し側端子）と下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２４のソース電極端子（電子注入端子）とは接続されて相インバータ６の交流入力端子１１を構成するとともに、三相発電機（正確にはその三相電機子コイル）１のＵ相出力端に接続されている。上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２２のドレイン電極端子（電子吐き出し側端子）と下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２５のソース電極端子（電子注入端子）とは接続されて相インバータ７の交流入力端子１２を構成するとともに、三相発電機（正確にはその三相電機子コイル）１のＶ相出力端に接続されている。上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２３のドレイン電極端子（電子吐き出し側端子）と下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２６のソース電極端子（電子注入端子）とは接続されて相インバータ８の交流入力端子１３を構成するとともに、三相発電機（正確にはその三相電機子コイル）１のＷ相出力端に接続されている。
【００２７】
各上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１〜２３のソース電極端子すなわち各相インバータ６〜８の＋側直流出力端子ＶＨはバッテリ５の正極端子５１に接続されている。各下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２４〜２６のドレイン電極端子すなわち各相インバータ６〜８のー側直流出力端子ＶＬはバッテリ５の負極端子５２に接続されている。
【００２８】
次に、コントローラ３により行われるこれら各ＭＯＳトランジスタ２１〜２６の断続制御動作を以下に説明する。
【００２９】
コントローラ（制御回路）３は、コンパレータ２１０〜２６０を有している。
【００３０】
コンパレータ２１０には相インバータ６の交流入力端子１１の電位と、バッテリ５の正極端子５１の電位（以下、正極電位ともいう）とが印加され、交流入力端子１１の電位が正極電位より高い場合に比較結果電圧Ｓ２１としてハイレベル電圧を出力し、この比較結果電圧Ｓ２１は電圧増幅およびレベルシフトされて上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１のゲート電極に印加され、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１をターンオンする。逆に、交流入力端子１１の電位が正極電位より低くなると比較結果電圧Ｓ２１はローレベルとなり、このローレベルの比較結果電圧Ｓ２１は電圧増幅およびレベルシフトされて上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１のゲート電極に印加され、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１をターンオフする。
【００３１】
コンパレータ２２０には相インバータ７の交流入力端子１２の電位と、バッテリ５の正極端子５１の電位（以下、正極電位ともいう）とが印加され、交流入力端子１２の電位が正極電位より高い場合に比較結果電圧Ｓ２２としてハイレベル電圧を出力し、この比較結果電圧Ｓ２２は電圧増幅およびレベルシフトされて上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２２のゲート電極に印加され、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２２をターンオンする。逆に、交流入力端子１２の電位が正極電位より低くなると比較結果電圧Ｓ２２はローレベルとなり、このローレベルの比較結果電圧Ｓ２２は電圧増幅およびレベルシフトされて上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２２のゲート電極に印加され、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２２をターンオフする。
【００３２】
コンパレータ２３０には相インバータ８の交流入力端子１３の電位と、バッテリ５の正極端子５１の電位（以下、正極電位ともいう）とが印加され、交流入力端子１３の電位が正極電位より高い場合に比較結果電圧Ｓ２３としてハイレベル電圧を出力し、この比較結果電圧Ｓ２３は電圧増幅およびレベルシフトされて上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２３のゲート電極に印加され、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２３をターンオンする。逆に、交流入力端子１３の電位が正極電位より低くなると比較結果電圧Ｓ２３はローレベルとなり、このローレベルの比較結果電圧Ｓ２３は電圧増幅およびレベルシフトされて上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２３のゲート電極に印加され、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２３をターンオフする。
【００３３】
コンパレータ２４０には相インバータ６の交流入力端子１１の電位と、バッテリ５の負極端子５２の電位（以下、負極電位ともいう）とが印加され、交流入力端子１１の電位が負極電位より低い場合に比較結果電圧Ｓ２４としてハイレベル電圧を出力し、この比較結果電圧Ｓ２４は電圧増幅されて下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２４のゲート電極に印加され、下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２４をターンオンする。逆に、交流入力端子１１の電位が負極電位より高くなると比較結果電圧Ｓ２４はローレベルとなり、このローレベルの比較結果電圧Ｓ２４は電圧増幅されて下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２４のゲート電極に印加され、下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２４をターンオフする。
【００３４】
コンパレータ２５０には相インバータ７の交流入力端子１２の電位と、バッテリ５の負極端子５２の電位（以下、負極電位ともいう）とが印加され、交流入力端子１２の電位が負極電位より低い場合に比較結果電圧Ｓ２５としてハイレベル電圧を出力し、この比較結果電圧Ｓ２５は電圧増幅されて下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２５のゲート電極に印加され、下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２５をターンオンする。逆に、交流入力端子１２の電位が負極電位より高くなると比較結果電圧Ｓ２５はローレベルとなり、このローレベルの比較結果電圧Ｓ２５は電圧増幅されて下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２５のゲート電極に印加され、下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２５をターンオフする。
【００３５】
コンパレータ２６０には相インバータ８の交流入力端子１３の電位と、バッテリ５の負極端子５２の電位（以下、負極電位ともいう）とが印加され、交流入力端子１３の電位が負極電位より低い場合に比較結果電圧Ｓ２６としてハイレベル電圧を出力し、この比較結果電圧Ｓ２６は電圧増幅されて下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２６のゲート電極に印加され、下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２６をターンオンする。逆に、交流入力端子１３の電位が負極電位より高く（正方向に）なると比較結果電圧Ｓ２６はローレベルとなり、このローレベルの比較結果電圧Ｓ２６は電圧増幅されて下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２６のゲート電極に印加され、下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２６をターンオフする。
【００３６】
すなわち、上記説明した各ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１〜２６の制御は、これらＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１〜２６のソース・ドレイン間の電圧降下の方向、又は、チャンネル電流の方向の反転をモニタして、それがバッテリ充電方向となる場合にこれらＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１〜２６をターンオンし、バッテリ放電方向となる場合にこれらＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１〜２６をターンオフするのと等価であり、６つの比較器を用いるだけで行うことができ、回路が非常に簡単となり、信頼性に優れるという効果を奏することができる。
【００３７】
なお、上記した図２の実施例では、バッテリ５の正極電位と相インバータ６〜８の交流入力端子１１〜１３の電位とを直接比較したが、これら電位と大地電位との間の電位差の分圧を求め、これらの分圧をコンパレータ２１〜２６の一対の入力端に印加して、同様の比較を行ってもよいことはもちろんである。
【００３８】
上記実施例では、各交流入力端子１１〜１３の電位をバッテリ５の正極電位、負極電位と比較した。ただし、この場合においては、発電電圧すなわち相間電圧がバッテリ電圧＋ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードの順方向電圧降下を超えない時点（通常は発電機の起動時）には、各交流入力端子１１〜１３が大地電位すなわちバッテリ５の負極電位からフローティング状態となっているために、コンパレータ２１０〜２６０に入力される各交流入力端子１１〜１３の電位がふらついて誤動作する可能性が生じる。
【００３９】
相間電圧がバッテリ電圧＋ＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードの順方向電圧降下を超えれば、交流入力端子１１〜１３の一つは下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードを通じてバッテリ５の負極端子５２に導通し、他の一つは上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタの寄生ダイオードを通じてバッテリ５の正極端子５１に導通するので、交流入力端子１１〜１３の電位は大地電位（負極電位）に対して所定の電位となり、上記ふらつきはなく問題は生じない。
【００４０】
そこで、そこで、この実施例では、安全のために、発電機１の低回転時には各ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１〜２６が決してターンオンしないようにして、上記ふらつきによるＭＯＳトランジスタ２１〜２６の誤オンを防止している。更に説明すると、たとえば発電機１の低回転時にはコンパレータ２１がＭＯＳトランジスタ２１〜２６をオンしないような禁止ゲートを設ければよい。このような禁止ゲートとしてはＡＮＤ回路など種々考えられるので、図示説明は省略する。
【００４１】
（変形態様）
上記実施例では、各交流入力端子１１〜１３の電位をバッテリ５の正極電位、負極電位と比較した。その代わりに、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１〜２３の断続制御においては、交流入力端子１１〜１３の電位をバッテリ５の正極電位又は発電目標電圧よりも０〜０．５Ｖ高いしきい値電圧と比較してもよく、下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２４〜２６の断続制御においては、交流入力端子１１〜１３の電位をバッテリ５の負極電位より０〜０．５Ｖ低いしきい値電圧と比較してもよい。これらのしきい値電圧は、バッテリ電圧から容易に作成することができる。
【００４２】
（変形態様）
図２では６個のコンパレータを採用したが、その代わりに、コンパレータ２１０、２４０の二つだけを用い、コンパレータ２１０の＋入力端に交流入力端子１１〜１３の電位を所定短期間ごとに印加して時間順次に判定し、判定結果をＭＯＳトランジスタ２１〜２３ごとに個別にホールドしてもよく、同様に、コンパレータ２４０の−入力端に交流入力端子１１〜１３の電位を所定短期間ごとに印加して時間順次に判定し、判定結果をＭＯＳトランジスタ２４〜２６ごとに個別にホールドしてもよい。これにより、コンパレータを２個に減らすことができる。
【００４３】
【実施例２】
他の実施例を図３を参照して以下に説明する。
【００４４】
この実施例は、図２に示すコンパレータ２１０〜２６０をＭＯＳトランジスタ２１〜２６のターンオンのみに用い、ＭＯＳトランジスタ２１〜２６のターンオフには、ＭＯＳトランジスタ２１〜２６の電流を検出して行うものである。
【００４５】
図３に基づいて具体的に説明する。
【００４６】
７００は、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１の電流を検出（推定）するための電流検出回路であって、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ７０１、電流検出抵抗素子７０２、コンパレータ７０３からなる。
【００４７】
ＭＯＳトランジスタ７０１と電流検出用抵抗素子７０２は直列接続され、ＭＯＳトランジスタ７０１のソース電極端子（電子注入端子）ＳはＭＯＳトランジスタ２１のソース電極端子Ｓと同じくバッテリ５の正極端子５１に接続され、電流検出用抵抗素子７０２の他端は交流入力端子１１に接続されている。電流検出用抵抗素子７０２の両端はコンパレータ７０３の一対の入力端に個別に接続されている。
【００４８】
ＭＯＳトランジスタ７０１はＭＯＳトランジスタ２１よりも大幅に（たとえばＭＯＳトランジスタ２１よりも１００倍程度小さく形成されており、電流検出用抵抗素子７０２はＭＯＳトランジスタ７０１のオン抵抗よりもかなり大きく設定されている。
【００４９】
このようにすれば、ＭＯＳトランジスタ２１に流れる充電電流が反転した時点でコンパレータ７０３の電圧が反転するので、このコンパレータ７０３の出力反転によりＭＯＳトランジスタ２１、７０１のゲート電位をバッテリ５の正極端子５１の電位よりも小さくすることにより、ＭＯＳトランジスタ２１、７０１を遮断することができる。
【００５０】
同じく、８００は、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２４の電流を検出（推定）するための電流検出回路であって、ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ８０１、電流検出抵抗素子８０２、コンパレータ８０３からなる。
【００５１】
ＭＯＳトランジスタ８０１と電流検出用抵抗素子８０２は直列接続され、ＭＯＳトランジスタ８０１のソース電極端子（電子注入端子）ＳはＭＯＳトランジスタ２１のソース電極端子Ｓと交流入力端子１１に接続され、電流検出用抵抗素子７０２の他端はバッテリ５の負極端子５２に接続されている。電流検出用抵抗素子８０２の両端はコンパレータ８０３の一対の入力端に個別に接続されている。
【００５２】
ＭＯＳトランジスタ８０１はＭＯＳトランジスタ２４よりも大幅に（たとえばＭＯＳトランジスタ２４よりも１００倍程度小さく形成されており、電流検出用抵抗素子８０２はＭＯＳトランジスタ８０１のオン抵抗よりもかなり大きく設定されている。
【００５３】
このようにすれば、ＭＯＳトランジスタ２４に流れる充電電流が反転した時点でコンパレータ８０３の電圧が反転するので、このコンパレータ８０３の出力反転によりＭＯＳトランジスタ２４、８０１のゲート電位をバッテリ５の負極端子５２の電位よりも小さくすることにより、ＭＯＳトランジスタ２４、８０１を遮断することができる。
【００５４】
ＭＯＳトランジスタ２２、２３の電流検出（推定）については、上記ＭＯＳトランジスタ２１と同様に、ＭＯＳトランジスタ２５、２６の電流検出（推定）については、上記ＭＯＳトランジスタ２４と同様に実施することができる。
【００５５】
（変形態様）
上記実施例では、コンパレータ７０３の電位差の反転を検出してＭＯＳトランジスタ２１のターンオフを実施した。その代わりに、上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２１〜２３の断続制御においては、コンパレータ７０３により、交流入力端子１１の電位と、バッテリ５の負極電位を基準とする所定電位とを比較してもよく、下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ２４〜２６の断続制御においては、コンパレータ８０３により、交流入力端子１１の電位と、バッテリ５の負極電位を基準とする所定電位とを比較してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の車両発電機の整流装置を示す回路図である。
【図２】図１のコントローラの主要部を示す回路図である。
【図３】実施例２の車両発電機の整流装置の主要部を示す回路図である。
【符号の説明】
１　三相発電機（車両発電機）
２　ＭＯＳトランジスタ型整流回路
３　コントローラ（制御回路）
２１〜２３　上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ
２４〜２６　下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a rectifier (including a regenerative braking operation of a three-phase rotating electric machine for a vehicle) of a vehicle generator used for a hybrid vehicle, an eco-run vehicle, a fuel cell vehicle, an electric vehicle, an electric bicycle, and the like.
[0002]
[Prior art]
Japanese Patent No. 2959640 proposes that a rectifier for rectifying generated power of a three-phase electric rotating machine for a vehicle is configured by a MOS transistor.
[0003]
That is, the embodiment compares the inter-phase voltage of the generator with the battery voltage, and among the pair of phases to which the inter-phase voltage exceeding the battery voltage is applied, the upper arm side N-channel MOS transistor on the high potential side phase, It is described that the lower arm side N-channel MOS transistor of the low potential side phase is turned on.
[0004]
Further, the claims of the publication disclose that the FET whose reverse drain / source voltage is higher than the battery voltage is turned on, and that the MOS transistor FET whose reverse drain / source voltage is lower than the battery voltage is turned off. The description has been made.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that the MOS transistor rectifier disclosed in the above publication has the following problems.
[0006]
First, when the MOS transistor is turned on based on the result of comparison between the inter-phase voltage of the generator and the battery voltage as described in the embodiment of the above-mentioned publication, the comparison voltage is different from the battery voltage and the inter-phase voltage, which have different reference potentials. Since the magnitudes of the two voltages are compared, the configuration of the comparison circuit becomes very complicated.
[0007]
Generally, a comparison circuit applies two potentials to the same reference potential individually to a pair of input terminals of the comparison circuit and compares the magnitudes of these two potentials with respect to the reference potential. The comparison between the inter-phase voltage (the AC input terminal of one of the phase inverters is at the reference potential but constantly fluctuates) and the battery voltage (the ground potential at the negative terminal is the reference) cannot be easily performed.
[0008]
Further, as described in the claims of the publication, the FET having a reverse drain-source voltage (a voltage between the drain and the source in a direction where the drain is negative with respect to the source) larger than the battery voltage is turned on. That is, assuming that the battery voltage is 14 V, the potential of the AC main electrode terminal (the source electrode terminal of the upper arm N-channel MOS transistor in FIG. 1 of the above-mentioned publication) is + in the upper arm N-channel MOS transistor. This means that the upper arm N-channel MOS transistor is turned on when the voltage becomes higher than the side DC output terminal (the drain electrode terminal of the upper arm N-channel MOS transistor) by 14 V or more. Since it is equal to the voltage (14 V), the The potential of the AC input terminals of Le MOS transistor which means that turning the upper arm side N-channel MOS transistors when equal to or more than 28V. However, the potential of the AC input terminal of the upper-arm N-channel MOS transistor does not become significantly higher than the positive terminal potential (14 V) of the battery due to conduction of the parasitic diode of the upper-arm N-channel MOS transistor. It can be seen that the upper arm side N-channel MOS transistor does not turn on.
[0009]
Similarly, considering the turn-on operation of the lower arm side N-channel MOS transistor based on the description in the claims of the above publication, the AC input terminal of the phase inverter is similar to the case of the upper arm side N-channel MOS transistor. When the potential of the lower arm side N-channel MOS transistor (in FIG. 1 of the above publication, drain electrode terminal) becomes lower than the negative side DC output terminal (ground potential) by 14 V or more, the lower arm side N-channel MOS transistor is turned on. Means that. However, the potential of the AC input terminal of the lower arm side N-channel MOS transistor does not become significantly lower than the potential of the negative terminal of the battery due to conduction of the parasitic diode of the lower arm side N-channel MOS transistor. It can be seen that the side N-channel MOS transistor does not turn on.
[0010]
Next, considering the turn-off operation of the upper arm side N-channel MOS transistor based on the description in the claims of the above publication, according to this description, "turns off the FET whose reverse drain-source voltage is lower than the battery voltage." However, assuming that the battery voltage is 14 V, the AC main electrode terminal of the upper arm N-channel MOS transistor (the source electrode terminal of the upper arm N-channel MOS transistor in FIG. 1 of the above publication) Means that the upper arm N-channel MOS transistor is turned off when the potential of the N-channel MOS transistor is lower than 14 V from the + side DC output terminal (the drain electrode terminal of the upper arm N-channel MOS transistor). Since the output terminal is equal to the battery voltage (14V), the upper arm N The potential of the AC input terminals of the tunnel MOS transistor means turning off the upper arm side N-channel MOS transistor when it becomes less than 28V. However, as described above, the potential of the AC input terminal of the upper-arm N-channel MOS transistor does not become significantly higher than the positive terminal potential (14 V) of the battery due to conduction of the parasitic diode of the upper-arm N-channel MOS transistor. After all, it can be seen that the upper-arm N-channel MOS transistor in the above publication is always turned off and never turned on.
[0011]
Similarly, considering the turn-off operation of the lower arm side N-channel MOS transistor based on the description in the claims of the above publication, the AC input terminal of the phase inverter is similar to the case of the upper arm side N-channel MOS transistor. When the potential of the drain electrode terminal of the lower arm side N-channel MOS transistor in FIG. 1 of the above publication does not become lower than the negative side DC output terminal (ground potential) by 14 V or more, the lower arm side N channel MOS transistor is turned off. Means However, the potential of the AC input terminal of the lower arm side N-channel MOS transistor does not become significantly lower than the potential of the negative terminal of the battery due to conduction of the parasitic diode of the lower arm side N-channel MOS transistor. It can be seen that the side N-channel MOS transistor is always turned off and never turned on.
[0012]
That is, although the above-mentioned publication suggests the possibility of a three-phase rectifier using a MOS transistor, it is still unclear how to intermittently control the MOS transistor, and the effect could not be expected. .
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a rectifier for a MOS transistor type vehicle generator with a simple circuit and a small rectification loss.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The inverter circuit device for a three-phase rotating electric machine for a vehicle according to claim 1, wherein a + side DC output terminal connected to a positive terminal of the battery, a − side DC output terminal connected to a negative terminal of the battery, The three-phase inverter includes three phase inverters each having an AC input terminal connected to a different one of the three phase output terminals. In each of the phase inverters, a pair of main electrode terminals includes the positive DC output terminal and the AC input terminal. An upper arm-side N-channel MOS transistor individually connected to a terminal; and a lower arm-side N-channel MOS transistor having a pair of main electrode terminals individually connected to the negative DC output terminal and the AC input terminal. A three-phase rectifier circuit for rectifying the three-phase AC voltage output from the generator to charge the battery, a control circuit for intermittently controlling the MOS transistor, and the like. In rectifier of the vehicle generator comprising,
The control circuit includes:
When the potential of the AC input terminal of the phase inverter exceeds a potential of the positive terminal of the battery or a predetermined potential higher than the target charging voltage of the battery by 0 to 0.5 V, the upper arm side N channel of the phase inverter Command the MOS transistor to turn on,
When the AC input terminal of the phase inverter falls below a predetermined potential lower by 0 to 0.5 V than the potential of the negative terminal of the battery, instructs the lower arm side N-channel MOS transistor of the phase inverter to turn on;
When the AC input terminal of the phase inverter falls below a potential of the positive terminal of the battery or a predetermined potential higher by 0 to 0.5 V than a target charging voltage of the battery, an upper arm side N-channel MOS transistor of the phase inverter To turn off,
Commanding the lower arm side N-channel MOS transistor of the phase inverter to turn off when the AC input terminal of the phase inverter exceeds a predetermined potential lower than the potential of the negative terminal of the battery by 0 to 0.5 V; It is characterized by.
[0015]
In this way, the charging current can be supplied to the battery through the channel of the MOS transistor before the parasitic diode of the MOS transistor is still turned on, and the loss of the MOS transistor can be greatly reduced. Further, according to this configuration, the circuit configuration of the comparison circuit can be simplified, so that a highly practical MOS transistor rectifier can be realized.
[0016]
Note that the target charging voltage of the battery described above is a target voltage at the time of charging the battery. For example, in a field coil type generator, it is preferable to use a threshold voltage for performing intermittent switching of the field coil. It is.
[0017]
According to the configuration of the second aspect, the MOS transistors can be turned on and off according to the magnitude of the potential between the pair of main electrode terminals of the MOS transistors constituting the three-phase rectifier circuit. The configuration can be simplified.
[0018]
According to the third aspect of the present invention, a current detecting resistance element is connected in series to the rectifying MOS transistor, and a potential difference between both main electrode terminals of the MOS transistor is determined based on a voltage drop of the current detecting resistance element. As compared with the case of estimating the voltage drop of the MOS transistor, the MOS transistor can be turned on and off by detecting the resistance voltage drop while avoiding the resistance loss due to the resistance element for current detection. A current detection resistance element is connected in series to the MOS transistor, and a potential difference (voltage drop of the MOS transistor) between both main electrode terminals of the MOS transistor is estimated based on a voltage drop of the current detection resistance element. Thus, the loss can be reduced.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0020]
Embodiment 1
Embodiment 1 will be described below with reference to FIG.
[0021]
(Overall explanation)
Reference numeral 1 denotes a three-phase generator including a field winding type synchronous machine, 2 denotes a MOS transistor type rectifier circuit, 3 denotes a controller (control circuit), 4 denotes a field current control device, and 5 denotes a battery.
[0022]
The three-phase brushless DC motor 1 is configured by connecting a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding in a star connection or a Δ connection, and is wound around a rotor to generate a desired field current from a field current control device. It has a field coil 100 to be energized.
[0023]
The field current control circuit 4 compares the battery voltage with a predetermined reference voltage in the same manner as a normal vehicle generator, and intermittently controls the field current based on the comparison result to convert the battery voltage to the reference voltage. Feedback control to converge is performed.
[0024]
In the rectifier circuit 2, 21 to 23 are upper-arm-side N-channel MOS transistors, 24 to 26 are lower-arm-side N-channel MOS transistors, and D is a parasitic diode of these MOS transistors 21 to 26. Is also good.
[0025]
The upper arm-side N-channel MOS transistor 21 and the lower arm-side N-channel MOS transistor 24 are connected in series to form the phase inverter 6, and the upper arm-side N-channel MOS transistor 22 and the lower arm-side N-channel MOS transistor 25 are connected in series. The upper arm side N-channel MOS transistor 23 and the lower arm side N-channel MOS transistor 26 are connected in series to form a phase inverter 8.
[0026]
The drain electrode terminal (electron emission side terminal) of the upper arm side N-channel MOS transistor 21 and the source electrode terminal (electron injection terminal) of the lower arm side N-channel MOS transistor 24 are connected to form the AC input terminal 11 of the phase inverter 6. It is connected to the U-phase output terminal of a three-phase generator (more precisely, its three-phase armature coil) 1. The drain electrode terminal (electron emission side terminal) of the upper arm side N-channel MOS transistor 22 and the source electrode terminal (electron injection terminal) of the lower arm side N-channel MOS transistor 25 are connected to form the AC input terminal 12 of the phase inverter 7. It is connected to the V-phase output terminal of a three-phase generator (more precisely, its three-phase armature coil) 1. The drain electrode terminal (electron emission side terminal) of the upper arm side N-channel MOS transistor 23 and the source electrode terminal (electron injection terminal) of the lower arm side N-channel MOS transistor 26 are connected to form the AC input terminal 13 of the phase inverter 8. It is connected to a W-phase output terminal of a three-phase generator (more precisely, its three-phase armature coil) 1.
[0027]
The source electrode terminals of the upper arm side N-channel MOS transistors 21 to 23, that is, the + side DC output terminals VH of the inverters 6 to 8 are connected to the positive terminal 51 of the battery 5. The drain electrode terminals of the lower arm side N-channel MOS transistors 24 to 26, that is, the negative DC output terminals VL of the respective phase inverters 6 to 8 are connected to the negative terminal 52 of the battery 5.
[0028]
Next, the intermittent control operation of each of the MOS transistors 21 to 26 performed by the controller 3 will be described below.
[0029]
The controller (control circuit) 3 has comparators 210 to 260.
[0030]
The potential of the AC input terminal 11 of the phase inverter 6 and the potential of the positive terminal 51 of the battery 5 (hereinafter also referred to as the positive potential) are applied to the comparator 210, and when the potential of the AC input terminal 11 is higher than the positive potential. A high-level voltage is output as the comparison result voltage S21. The comparison result voltage S21 is amplified and level-shifted and applied to the gate electrode of the upper arm side N-channel MOS transistor 21 to turn on the upper arm side N-channel MOS transistor 21. I do. Conversely, when the potential of the AC input terminal 11 becomes lower than the positive electrode potential, the comparison result voltage S21 becomes a low level, and this low level comparison result voltage S21 is amplified and level-shifted, and the gate of the upper arm side N-channel MOS transistor 21 The voltage is applied to the electrode to turn off the upper arm side N-channel MOS transistor 21.
[0031]
The potential of the AC input terminal 12 of the phase inverter 7 and the potential of the positive terminal 51 of the battery 5 (hereinafter, also referred to as the positive potential) are applied to the comparator 220. When the potential of the AC input terminal 12 is higher than the positive potential, A high-level voltage is output as the comparison result voltage S22. The comparison result voltage S22 is amplified and level-shifted, applied to the gate electrode of the upper arm N-channel MOS transistor 22, and turns on the upper arm N-channel MOS transistor 22. I do. Conversely, when the potential of the AC input terminal 12 becomes lower than the positive electrode potential, the comparison result voltage S22 goes to a low level, and the low-level comparison result voltage S22 is amplified and level-shifted to the gate of the upper arm side N-channel MOS transistor 22. The voltage is applied to the electrode to turn off the upper arm side N-channel MOS transistor 22.
[0032]
The potential of the AC input terminal 13 of the phase inverter 8 and the potential of the positive terminal 51 of the battery 5 (hereinafter, also referred to as the positive potential) are applied to the comparator 230, and when the potential of the AC input terminal 13 is higher than the positive potential, A high-level voltage is output as the comparison result voltage S23. The comparison result voltage S23 is amplified and level-shifted and applied to the gate electrode of the upper arm side N-channel MOS transistor 23 to turn on the upper arm side N-channel MOS transistor 23. I do. Conversely, when the potential of the AC input terminal 13 becomes lower than the positive electrode potential, the comparison result voltage S23 becomes a low level, and this low level comparison result voltage S23 is amplified and level-shifted to the gate of the upper arm side N-channel MOS transistor 23. The voltage is applied to the electrode, and the upper arm side N-channel MOS transistor 23 is turned off.
[0033]
The potential of the AC input terminal 11 of the phase inverter 6 and the potential of the negative terminal 52 of the battery 5 (hereinafter also referred to as the negative potential) are applied to the comparator 240, and when the potential of the AC input terminal 11 is lower than the negative potential. A high-level voltage is output as the comparison result voltage S24. The comparison result voltage S24 is amplified and applied to the gate electrode of the lower arm side N-channel MOS transistor 24 to turn on the lower arm side N-channel MOS transistor 24. Conversely, when the potential of the AC input terminal 11 becomes higher than the negative electrode potential, the comparison result voltage S24 becomes low level, and the low level comparison result voltage S24 is amplified and applied to the gate electrode of the lower arm side N-channel MOS transistor 24. Then, the lower arm side N-channel MOS transistor 24 is turned off.
[0034]
The potential of the AC input terminal 12 of the phase inverter 7 and the potential of the negative terminal 52 of the battery 5 (hereinafter also referred to as the negative potential) are applied to the comparator 250, and when the potential of the AC input terminal 12 is lower than the negative potential. A high level voltage is output as the comparison result voltage S25. The comparison result voltage S25 is amplified and applied to the gate electrode of the lower arm side N-channel MOS transistor 25 to turn on the lower arm side N-channel MOS transistor 25. Conversely, when the potential of the AC input terminal 12 becomes higher than the negative potential, the comparison result voltage S25 becomes low level, and the low level comparison result voltage S25 is amplified and applied to the gate electrode of the lower arm side N-channel MOS transistor 25. Then, the lower arm side N-channel MOS transistor 25 is turned off.
[0035]
The potential of the AC input terminal 13 of the phase inverter 8 and the potential of the negative terminal 52 of the battery 5 (hereinafter also referred to as the negative potential) are applied to the comparator 260, and when the potential of the AC input terminal 13 is lower than the negative potential. A high level voltage is output as the comparison result voltage S26. The comparison result voltage S26 is amplified and applied to the gate electrode of the lower arm side N-channel MOS transistor 26 to turn on the lower arm side N-channel MOS transistor 26. Conversely, when the potential of the AC input terminal 13 becomes higher than the negative potential (in the positive direction), the comparison result voltage S26 becomes a low level, and the low-level comparison result voltage S26 is amplified and the lower arm side N-channel MOS transistor 26 is amplified. To turn off the lower arm side N-channel MOS transistor 26.
[0036]
That is, the control of each of the N-channel MOS transistors 21 to 26 described above is performed by monitoring the direction of the voltage drop between the source and the drain of the N-channel MOS transistors 21 to 26 or the reversal of the direction of the channel current. Is equivalent to turning on these N-channel MOS transistors 21 to 26 when the battery charging direction is turned on, and turning off these N-channel MOS transistors 21 to 26 when the battery discharging direction is reached. Six comparators are used. And the circuit can be made very simple, and an effect of excellent reliability can be obtained.
[0037]
In the embodiment of FIG. 2 described above, the positive potential of the battery 5 is directly compared with the potentials of the AC input terminals 11 to 13 of the phase inverters 6 to 8, but the potential difference between these potentials and the ground potential is calculated. Needless to say, the same comparison may be performed by determining the pressures and applying these partial pressures to a pair of input terminals of the comparators 21 to 26.
[0038]
In the above embodiment, the potential of each of the AC input terminals 11 to 13 was compared with the positive potential and the negative potential of the battery 5. However, in this case, when the generated voltage, that is, the inter-phase voltage does not exceed the battery voltage + the forward voltage drop of the parasitic diode of the MOS transistor (usually when the generator is started), the AC input terminals 11 to 13 are grounded. Since the potential, that is, the negative potential of the battery 5, is in a floating state, there is a possibility that the potentials of the AC input terminals 11 to 13 input to the comparators 210 to 260 fluctuate and malfunction.
[0039]
If the inter-phase voltage exceeds the battery voltage plus the forward voltage drop of the parasitic diode of the MOS transistor, one of the AC input terminals 11 to 13 conducts to the negative terminal 52 of the battery 5 through the parasitic diode of the lower-arm N-channel MOS transistor, The other one conducts to the positive terminal 51 of the battery 5 through the parasitic diode of the upper-arm N-channel MOS transistor, so that the potentials of the AC input terminals 11 to 13 become a predetermined potential with respect to the ground potential (negative potential), There is no fluctuation and no problem occurs.
[0040]
Therefore, in this embodiment, for safety, the N-channel MOS transistors 21 to 26 are never turned on when the generator 1 is rotating at a low speed, thereby preventing the MOS transistors 21 to 26 from being erroneously turned on due to the wobble. are doing. More specifically, for example, a prohibition gate may be provided so that the comparator 21 does not turn on the MOS transistors 21 to 26 when the generator 1 is rotating at low speed. Since various types of such prohibition gates, such as an AND circuit, are conceivable, their illustration is omitted.
[0041]
(Modification)
In the above embodiment, the potential of each of the AC input terminals 11 to 13 was compared with the positive potential and the negative potential of the battery 5. Instead, in the intermittent control of the upper arm side N-channel MOS transistors 21 to 23, the potential of the AC input terminals 11 to 13 is set to a threshold voltage higher by 0 to 0.5 V than the positive electrode potential of the battery 5 or the power generation target voltage. In the intermittent control of the lower arm side N-channel MOS transistors 24 to 26, the potential of the AC input terminals 11 to 13 is compared with a threshold voltage lower than the negative potential of the battery 5 by 0 to 0.5V. May be. These threshold voltages can be easily created from the battery voltage.
[0042]
(Modification)
In FIG. 2, six comparators are employed. Instead, only two comparators 210 and 240 are used, and the potentials of the AC input terminals 11 to 13 are applied to the + input terminal of the comparator 210 every predetermined short period. And the determination results may be individually held for each of the MOS transistors 21 to 23. Similarly, the potentials of the AC input terminals 11 to 13 are applied to the negative input terminal of the comparator 240 every predetermined short period. In this case, the determination may be performed in time sequence, and the determination result may be individually held for each of the MOS transistors 24 to 26. Thus, the number of comparators can be reduced to two.
[0043]
Embodiment 2
Another embodiment will be described below with reference to FIG.
[0044]
In this embodiment, the comparators 210 to 260 shown in FIG. 2 are used only for turning on the MOS transistors 21 to 26, and the turning off of the MOS transistors 21 to 26 is performed by detecting the current of the MOS transistors 21 to 26. .
[0045]
A specific description will be given based on FIG.
[0046]
Reference numeral 700 denotes a current detection circuit for detecting (estimating) the current of the N-channel MOS transistor 21 and includes an N-channel MOS transistor 701, a current detection resistance element 702, and a comparator 703.
[0047]
The MOS transistor 701 and the current detecting resistance element 702 are connected in series, and the source electrode terminal (electron injection terminal) S of the MOS transistor 701 is connected to the positive electrode terminal 51 of the battery 5 like the source electrode terminal S of the MOS transistor 21. The other end of the detection resistance element 702 is connected to the AC input terminal 11. Both ends of the current detecting resistance element 702 are individually connected to a pair of input terminals of the comparator 703.
[0048]
The MOS transistor 701 is formed to be much larger than the MOS transistor 21 (for example, about 100 times smaller than the MOS transistor 21), and the current detecting resistance element 702 is set to be much larger than the ON resistance of the MOS transistor 701.
[0049]
With this configuration, the voltage of the comparator 703 is inverted when the charging current flowing through the MOS transistor 21 is inverted, so that the output of the comparator 703 inverts the gate potentials of the MOS transistors 21 and 701 to the positive terminal 51 of the battery 5. By making the potential lower than the potential, the MOS transistors 21 and 701 can be cut off.
[0050]
Similarly, reference numeral 800 denotes a current detection circuit for detecting (estimating) the current of the N-channel MOS transistor 24, and includes an N-channel MOS transistor 801, a current detection resistance element 802, and a comparator 803.
[0051]
The MOS transistor 801 and the current detecting resistance element 802 are connected in series, and the source electrode terminal (electron injection terminal) S of the MOS transistor 801 is connected to the source electrode terminal S and the AC input terminal 11 of the MOS transistor 21 and the current detecting resistor The other end of the element 702 is connected to the negative terminal 52 of the battery 5. Both ends of the current detecting resistance element 802 are individually connected to a pair of input terminals of the comparator 803.
[0052]
The MOS transistor 801 is formed much larger than the MOS transistor 24 (for example, about 100 times smaller than the MOS transistor 24), and the current detecting resistance element 802 is set to be much larger than the ON resistance of the MOS transistor 801.
[0053]
With this configuration, the voltage of the comparator 803 is inverted when the charging current flowing through the MOS transistor 24 is inverted, so that the output of the comparator 803 inverts the gate potentials of the MOS transistors 24 and 801 to the negative terminal 52 of the battery 5. By setting the potential lower than the potential, the MOS transistors 24 and 801 can be cut off.
[0054]
The current detection (estimation) of the MOS transistors 22 and 23 can be performed in the same manner as the MOS transistor 21, and the current detection (estimation) of the MOS transistors 25 and 26 can be performed in the same manner as the MOS transistor 24.
[0055]
(Modification)
In the above embodiment, the inversion of the potential difference of the comparator 703 is detected, and the MOS transistor 21 is turned off. Instead, in the intermittent control of the upper arm side N-channel MOS transistors 21 to 23, the potential of the AC input terminal 11 may be compared with a predetermined potential based on the negative potential of the battery 5 by the comparator 703. In the intermittent control of the lower arm side N-channel MOS transistors 24 to 26, the comparator 803 may compare the potential of the AC input terminal 11 with a predetermined potential based on the negative electrode potential of the battery 5.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a rectifier of a vehicle generator according to a first embodiment.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a main part of the controller of FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram illustrating a main part of a rectifier of a vehicle generator according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Three-phase generator (vehicle generator)
2 MOS transistor type rectifier circuit
3 controller (control circuit)
21-23 Upper channel N channel MOS transistor
24 to 26 Lower channel N-channel MOS transistor

Claims

バッテリの正極端子に接続される＋側直流出力端子と、前記バッテリの負極端子に接続されるー側直流出力端子と、発電機の三つの相出力端子の互いに異なる一つに接続される交流入力端子とをそれぞれ有する三つの相インバータからなり、前記各相インバータは、一対の主電極端子が前記＋側直流出力端子と前記交流入力端子に個別に接続される上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタと、一対の主電極端子が前記ー側直流出力端子と前記交流入力端子に個別に接続される下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタとを有して、前記発電機が出力する三相交流電圧を整流して前記バッテリを充電する三相整流回路と、
前記ＭＯＳトランジスタを断続制御する制御回路と、
からなる車両発電機の整流装置において、
前記制御回路は、
前記相インバータの前記交流入力端子の電位が前記バッテリの正極端子の電位又は前記バッテリの目標充電電圧よりも０〜０．５Ｖ高い所定の電位を超えた場合に前記相インバータの上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオンを指令し、
前記相インバータの前記交流入力端子が前記バッテリの負極端子の電位よりも０〜０．５Ｖ低い所定の電位を下回った場合に前記相インバータの前記下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオンを指令し、
前記相インバータの前記交流入力端子が前記バッテリの正極端子の電位又は前記バッテリの目標充電電圧よりも０〜０．５Ｖ高い所定の電位を下回った場合に前記相インバータの上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオフを指令し、
前記相インバータの前記交流入力端子が前記バッテリの負極端子の電位よりも０〜０．５Ｖ低い所定の電位を上回った場合に前記相インバータの前記下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオフを指令することを特徴とする車両発電機の整流装置。A positive DC output terminal connected to the positive terminal of the battery, a negative DC output terminal connected to the negative terminal of the battery, and an AC input terminal connected to different ones of the three phase output terminals of the generator. And an upper arm-side N-channel MOS transistor in which a pair of main electrode terminals are individually connected to the + side DC output terminal and the AC input terminal, respectively. Has a lower arm side N-channel MOS transistor individually connected to the negative side DC output terminal and the AC input terminal to rectify the three-phase AC voltage output by the generator. A three-phase rectifier circuit for charging the battery,
A control circuit for intermittently controlling the MOS transistor;
In a rectifier for a vehicle generator comprising:
The control circuit includes:
When the potential of the AC input terminal of the phase inverter exceeds a potential of the positive terminal of the battery or a predetermined potential higher than the target charging voltage of the battery by 0 to 0.5 V, the upper arm side N channel of the phase inverter Command the MOS transistor to turn on,
When the AC input terminal of the phase inverter falls below a predetermined potential lower by 0 to 0.5 V than the potential of the negative terminal of the battery, instructs the lower arm side N-channel MOS transistor of the phase inverter to turn on;
When the AC input terminal of the phase inverter falls below a potential of the positive terminal of the battery or a predetermined potential higher by 0 to 0.5 V than a target charging voltage of the battery, an upper arm side N-channel MOS transistor of the phase inverter To turn off,
Commanding the lower arm side N-channel MOS transistor of the phase inverter to turn off when the AC input terminal of the phase inverter exceeds a predetermined potential lower than the potential of the negative terminal of the battery by 0 to 0.5 V; A rectifier for a vehicle generator.

請求項１記載の車両発電機の整流装置において、
前記制御回路は、
前記相インバータの前記交流入力端子が前記バッテリの正極端子又はこの相インバータの＋側直流出力端子よりも高電位の場合に前記相インバータの上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオンを指令し、
前記相インバータの前記交流入力端子が前記バッテリの負極端子又はこの相インバータのー側直流出力端子よりも低電位の場合に前記相インバータの前記下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオンを指令し、
前記相インバータの前記交流入力端子が前記バッテリの正極端子又はこの相インバータの＋側直流出力端子よりも低電位の場合に前記相インバータの上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオフを指令し、
前記相インバータの前記交流入力端子が前記バッテリの負極端子又はこの相インバータのー側直流出力端子よりも高電位の場合に前記相インバータの前記下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタにターンオフを指令することを特徴とする車両発電機の整流装置。The rectifier for a vehicle generator according to claim 1,
The control circuit includes:
When the AC input terminal of the phase inverter has a higher potential than the positive terminal of the battery or the + DC output terminal of the phase inverter, instructs the upper arm side N-channel MOS transistor of the phase inverter to turn on;
When the AC input terminal of the phase inverter is at a lower potential than the negative terminal of the battery or the negative DC output terminal of the phase inverter, instructs the lower arm side N-channel MOS transistor of the phase inverter to turn on;
When the AC input terminal of the phase inverter is at a lower potential than the positive terminal of the battery or the + DC output terminal of the phase inverter, instructs the upper arm side N-channel MOS transistor of the phase inverter to turn off;
When the AC input terminal of the phase inverter is higher in potential than the negative terminal of the battery or the negative DC output terminal of the phase inverter, instructing the lower arm side N-channel MOS transistor of the phase inverter to turn off. A rectifier for vehicle generators.

請求項２記載の車両発電機の整流装置において、
前記制御回路は、
一主電極端子が前記バッテリの前記正極端子又は負極端子に接続された電流検出用小型ＭＯＳトランジスタと、この電流検出用小型ＭＯＳトランジスタの他主電極端子と前記相インバータの交流入力端子との間に介設される電流検出用抵抗素子とを有して、前記上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタ又は前記下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタと並列接続される電流検出回路を有し、
前記上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタと並列接続される前記電流検出回路の前記電流検出用抵抗素子の電圧降下に基づいて、前記相インバータの前記交流入力端子と前記バッテリの正極端子又はこの相インバータの＋側直流出力端子との電位差に応じた前記相インバータの上アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのターンオンおよびターンオフの指令を行い、
前記下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタと並列接続される前記電流検出回路の前記電流検出用抵抗素子の電圧降下に基づいて、前記相インバータの前記交流入力端子と前記バッテリの負極端子又はこの相インバータのー側直流出力端子との電位差に応じた前記相インバータの下アーム側ＮチャンネルＭＯＳトランジスタのターンオンおよびターンオフの指令を行うことを特徴とする車両発電機の整流装置。The rectifier for a vehicle generator according to claim 2,
The control circuit includes:
A current detecting small MOS transistor having one main electrode terminal connected to the positive electrode terminal or the negative electrode terminal of the battery, and between the other main electrode terminal of the current detecting small MOS transistor and the AC input terminal of the phase inverter. A current detection circuit having an interposed current detection resistance element and being connected in parallel with the upper arm-side N-channel MOS transistor or the lower arm-side N-channel MOS transistor;
The AC input terminal of the phase inverter and the positive electrode terminal of the battery or the positive terminal of the phase inverter based on a voltage drop of the current detecting resistance element of the current detecting circuit connected in parallel with the upper arm side N-channel MOS transistor. The turn-on and turn-off commands of the upper-arm N-channel MOS transistor of the phase inverter according to the potential difference from the + side DC output terminal are issued;
The AC input terminal of the phase inverter and the negative terminal of the battery or the negative terminal of the phase inverter based on a voltage drop of the current detection resistance element of the current detection circuit connected in parallel with the lower arm side N-channel MOS transistor. A rectifying device for a vehicle generator, which issues a turn-on and turn-off command of a lower arm side N-channel MOS transistor of the phase inverter according to a potential difference from a negative side DC output terminal.