JP2014527792A - 電圧調整装置 - Google Patents
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Abstract
Description
な電圧調整装置に関するものである。
電気負荷との間に介装されるようになっている装置である。電圧レギュレータ
又はスタビライザーは、予め定められた時間において変数値を有する入力電圧
を受けて、予め定められた正確な不変値を有する出力電圧を電気負荷によって
吸収される電流強さとは無関係に生じさせる。
くない最大電圧を通常吸収することができ、電圧振動によってひどく損傷を受
ける可能性がある。逆に、電圧が低下すると、自動車が適切に機能するために
は不十分なパワー供給が引き起こされる可能性がある。従って、電圧レギュレ
ータを自動車に用いると、自動車自体の電気及び電子部品が機能不良をこうむ
ることなく対応できる範囲内に電圧を維持させることを可能する。
ンによって引き摺られる三相電圧ジェネレータによって提供される信号を平流
電圧(continuous voltage)に変換して、自動車自体に存
在するアキュームレータ(バッテリー)を再充電することができるようにする
べく、ダイオードブリッジを用いることを意図している。そのような電圧レギ
ュレータについては、図1に示した原理概略図によって表されている。
についての変化が図式化されている。これらの正弦波が、相互に120°だけ
オフセットされることが分かる。これらの正弦波信号は、三相ダイオードブリ
ッジを用いることによって完全に正信号にされて、図3に示したような段階毎
の信号傾向(signal trend)が得られる。ダイオードブリッジが
検波器(envelop detector)として機能するので、得られる
励磁波形は図4に示された波形である。
CR(シリコン制御整流器)によって行われ、それらパワー素子は、バッテリ
ーが最大電圧に達した時に駆動され、半波持続期間全体を通じて電圧ジェネレ
ータをアースするために短絡をもたらす。このようにして、バッテリーには更
なるエネルギーが供給されず、バッテリー自体の電圧は更に上昇しない。
動段階に関連する低い効率性に起因する。即ち、
1)バッテリーに向けてのパワー供給段階中に、ジェネレータによって提供
される全電流が流れるブリッジのダイオードにおいて起こる電圧ロスに起因し
て70%〜80%の範囲の出力量(yield)となる。
2)調整段階中に、ジェネレータによって提供される全電流が制御サイリス
ターを流れるので、機械的パワーロスが生じる。その機械的パワーロスは、熱
の形態で内部消失される。
3)点火段階中に、整流器ブリッジのダイオードが、逆バイアス状態にあっ
て、従って、導通が阻止されるので、ジェネレータ電圧がバッテリー電圧レベ
ルを越えず、バッテリー自体に向けてエネルギーを供給することができない。
共に、電圧調整システムにおけるロスを考慮するために、自動車に装備される
電気エネルギー発生システムを実際の必要性の場合と比較して大型化せざるを
得ないということである。更に、公知の電圧調整装置は、例えば、図5に図示
されているような好適な熱放散装置を必要とする。
ッテリー無しで、電子式燃料噴射供給自動車を始動させる可能性を制限するこ
とに加えて、低い最小回転レジーム(regime)のエンジンを作り出す可
能性をも制限する。この前者の問題は、特にモーターサイクル及びモペッド(m
oped)に関するものである。
且つ安価で特に機能的な態様の点で従来技術の上記欠点を解消することができ
る電圧調整装置を作ることを目的とする。
ギーを殆ど全てバッテリーに向けて伝達することのできる電圧調整装置を作る
ことにある。
失を回避して、パワー素子における電圧ロスを低減する電圧調整装置を作るこ
とにある。
電圧調整装置を作ることにある。
求項1に記載された電圧調整装置を製造することにより達成される。
面を参照して行った、本発明を何ら限定するものではない実施形態についての
後述の説明によって明らかにされている。
システムに適用可能な、本発明による電圧調整装置が参照符号10で示されて
いる。詳しくは、自動車の電気システムは、通常は三相発電機(オルタネータ)
のような少なくとも一つの電気機械(図示せず)と、例えば、通常の12ボル
トバッテリーのような少なくとも一つのアキュームレータ12を有しているタ
イプのものである。
るためには、電気機械からの利用可能なエネルギーの殆ど全てをバッテリー1
2自体に伝達することが必要である。これは、本発明による電圧調整装置10
において、ステップアップ回路16又は電圧ライザー(voltage ri
ser)を実装するために一つ又はそれ以上の数のインダクタ14のステータ
相(stator phase)の巻線インダクタンスを有効活用することに
より得られ、それにより、バッテリー12によって提供される電圧のレベルを
越えて相電圧を上昇させることが可能になり、従って、図6に示した原理構想
に従って、エンジンの非常に低い回転レジームで自動車の電気負荷に電流を供
給することができる。
ダクタ14に蓄積される。このエネルギーは、スイッチの開成時に余分な電圧
として戻されて、整流器ブリッジの上部に存在する三つのダイオード18を動
作させることを可能にするので、エネルギーをバッテリー12に向けて伝達す
ることが可能になる。
オード18に加えて、整流器ブリッジの下部に配置されて、閉成と開成との双
方の何れの時にもコントロール可能なパワー素子20によって構成されなけれ
ばならない。本発明によれば、そのようなパワー素子20は、MOSFET型
の三つ一組の第一のNチャネル電界効果トランジスタから構成されて、そこに
おいては、図6に示した原理構想に従って、電圧の調整及び上昇機能(ステッ
プアップ)を実行するために、各ホイールダイオード22を整流器要素及びチ
ャネルクローザーとして用いることができる。
電圧ロスを少なくすることにより整流器ブリッジのダイオード18におけるエ
ネルギーの消散を回避するために測定器(measure)が導入されている。
この測定器は、図7に示した原理構想に従って、整流器ブリッジの上部にMO
SFET型の三つのNチャネル電界効果トランジスタから構成された第二の一
組のパワー素子24を備えることを条件としている。そのようなMOSFET
型の電界効果トランジスタ24の間で、ステップアップ段階中にホイーリング
ダイオード26を整流器要素として用いることができる。その代わりに、ホイ
ーリングダイオード26は、ステップアップ段階の終わりにバイパスされる。
早それを越えて貢献しなくなった時に、整流器ブリッジの第一の一組のMOS
FET20と第二の一組のMOSFET24が、三相ジェネレータによって発
生される三つの半波で、同期駆動させられる。
直列導通状態になった時に個別のドライブで駆動させられる。
て、整流器ブリッジにおいて消散されるエネルギーを劇的に減少させるので、
電圧調整装置10の出力量が増加させられる。この種のドライブにより、95%
を越える出力量を達成することができ、それにより、アキュームレータ12に
よって供給されるエネルギーを一定にしつつ、従来の技術に従って作られる電
圧レギュレータと比較して劇的に少ない冷却システムを用いることを可能にさ
せる。
整装置10は、MOSFET20,24毎に欠くことのできないドライブを作
り出すマイクロプロセッサ28と、整流器ブリッジの上部と下部とを駆動させ
るための特別なインターフェイスドライバーとの双方を備えている。ホイーリ
ングダイオード22,26が直列導通状態に最も近い時にMOSFET20,
24を駆動させるために用いられるアルゴリズムが図8に示されている。この
アルゴリズムは、各MOSFET20,24の同期ドライブのために準備され
るもので、整流器ブリッジのジェネレータは以下のように実装される。
attよりも高い場合又はバッテリー12の陽電位Vbattと等しい場合には、第
一の一組のMOSFET20がバッテリー12を短絡させないようにオフにさ
れ、第二の一組のパワー素子24がオンにされるので、電流は、MOSFET
24のような低い抵抗パスを介し、ホイーリングダイオード26を介さずに、
ジェネレータからバッテリー12に向かって流れることができる。同様に、電
圧調整装置10における電圧位相Vfase_nがバッテリー12の陰電位Gbatt
よりも低い場合又はバッテリー12の陰電位Gbattと等しい場合には、第二の
一組のMOSFET24がバッテリー12を短絡させないようにオフにされ、
第一の一組のMOSFET20がオンにされるので、電流は、MOSFET2
0のような低い抵抗パスを介し、ホイーリングダイオード22を介さずに、ジ
ェネレータからバッテリー12に向かって流れることができる。
が分かる。
内に含まれる多くの修正例及び変形例、並びにその全ての細部が技術的に均等
な要素によって置換することができる多くの修正例及び変形例として、とにか
く適用することができる。実際に、形状及び寸法のみならず、用いられる要素
については、技術的要請に応じて如何なるものであってもよい。従って、本発
明の保護範囲は、本願の特許請求の範囲によって定義されている。
Claims (8)
- 三相ジェネレータから構成された少なくとも一つの電気機械と少なくとも一
つのアキュームレータ(12)とを有するタイプの自動車の電気システムに適
用可能で、整流器ブリッジと、第一の一組のパワー素子(20)を備えた電圧
上昇回路(16)を含んだ電圧調整装置(10)であって、
前記電圧上昇回路(16)が一つ又はそれ以上の数のインダクタ(14)を
有し、該インダクタ(14)のステータ相の巻線インダクタンスが、前記アキ
ュームレータ(12)によって提供される電圧のレベルを越えて相電圧を上昇
させるために活用されるように構成され、それ故、前記自動車のエンジンの非
常に小さい回転レジームで前記自動車の電気負荷に電流を供給することを可能
にしたことを特徴とする電圧調整装置(10)。 - 前記第一の一組のパワー素子(20)がMOSFET型の三つのNチャネル
電界効果トランジスタから構成され、前記第一のパワー素子(20)の各々が、
電圧を調整及び上昇する機能を実行するために整流器素子及びチャネルクロー
ジャーとして用いることができるよう構成されたホイーリングダイオード(2
2)を含んでいる、請求項1に記載の電圧調整装置(10)。 - 前記整流器ブリッジの上部に三つのダイオード(18)が設けられ、前記整
流器ブリッジの下部に設けられたスイッチの閉成に起因して前記インダクター
(14)に蓄積にされるエネルギーが、前記スイッチの開成時に、前記三つの
ダイオード(18)を動作させて前記アキュームレータ(12)に向けて電流
を供給することを可能にする余分な電圧として戻されるようになっている、請
求項1又は2に記載の電圧調整装置(10)。 - 前記整流器ブリッジの上部にMOSFET型の三つのNチャネル電界効果ト
ランジスタから構成された第二の一組のパワー素子(24)が設けられ、前記
第二のパワー素子(24)の各々が、電圧上昇段階中に整流器素子として用い
ることができるように構成されたホイーリングダイオード(26)を含んでい
る、請求項1又は2に記載の電圧調整装置(10)。 - 前記パワー素子(20,24)毎に必要なドライビングを構成するマイクロ
プロセッサ(28)を装備している、請求項4に記載の電圧調整装置(10)。 - 前記整流器ブリッジの上部及び下部を駆動させるための専用のインターフェ
イスドライバーを装備している、請求項5に記載の電圧調整装置(10)。 - 前記一組のパワー素子(20,24)の各々が、各ホイールダイオード(2
2,26)が直列導通された時に、個別のドライブを介して前記マイクロプロ
セッサ―(28)によって駆動されるよう構成されている、請求項5又は6に
記載の電圧調整装置(10)。 - 請求項1〜7の何れかに記載の電圧調整装置(10)を駆動させるための方
法であって、
前記電圧調整装置(10)における電圧位相(Vfase_n)が前記アキューム
レータ(12)の陽電位(Vbatt)よりも大きい場合又は前記アキュームレー
タ(12)の陽電位(Vbatt)と等しい場合には、前記アキュームレータ(1
2)を短絡させないように前記第一の一組のパワー素子(20)をオフにさせ
ると共に、前記第二の一組のパワー素子(24)をオンにさせることにより、
電流が、前記第二の一組のパワー素子のような低い抵抗パスを介し、前記ホイ
ーリングダイオード(26)を介さずに、前記三相ジェネレータから前記アキ
ュームレータ(12)に向かって流れることを可能にさせる工程と、
前記電圧調整装置(10)における前記電圧位相(Vfase_n)が前記アキュ
ームレータ(12)の陰電位(Gbatt)よりも低い場合又は前記アキュームレ
ータ(12)の前記陰電位(Gbatt)と等しい場合には、前記アキュームレー
タ(12)を短絡させないように前記第二の一組のパワー素子(24)をオフ
にすると共に、前記第一の一組のパワー素子(20)をオンにさせることによ
り、電流が、前記第一の一組のパワー素子(20)のような低い抵抗パスを介
し、前記ホイーリングダイオード(22)を介さずに、前記三相ジェネレータ
から前記アキュームレータ(12)に向かって流れることを可能にさせる工程
を含んでいることを特徴とする電圧調整装置(10)を駆動させるための方法。
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