JP3608553B2

JP3608553B2 - 交流発電電動機用インバータ

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Publication number: JP3608553B2
Application number: JP2002014804A
Authority: JP
Inventors: 公壽辻; 顕二片岡; 茂上西
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2005-01-12
Anticipated expiration: 2022-01-23
Also published as: US20030137858A1; FR2835118A1; US6760237B2; FR2835118B1; DE10302602A1; DE10302602B4; JP2003219657A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電機機能および電動機機能の両方を備えた交流発電電動機に用いられるインバータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
停車中にエンジンのアイドリングを行わず、発進毎に静粛性の高いスタータモータでエンジンを始動させるタイプの自動車がある。この種の自動車に搭載される静粛性の高いスタータモータには交流発電電動機が一般に用いられる。そして、この交流発電電動機は自動車の通常走行時において発電機（オルタネータ）として機能する。交流発電電動機を電動機（スタータモータ）として機能させるときにはバッテリの直流電源を交流に変換して交流発電電動機に供給するインバータが必要である。また、交流発電電動機を発電機（オルタネータ）として機能させるときには発生した交流電力を直流電力に変換してバッテリに蓄えるための整流器が必要である。したがって、交流発電電動機用インバータには発電時の整流機能が一般に付加されている。
【０００３】
自動車になどに適用される交流発電電動機用インバータの公知例として、特開平１０−１９１６９１号公報が挙げられる。この公報の内容はその要約書に記載されているように、電力制御装置が、それぞれ並列に接続されているスイッチング素子およびダイオード素子の複数組とダイオード素子の過熱を検知するサーミスタとを有し、発電電動機を駆動制御するインバータモジュールと、インバータモジュールの各スイッチング素子を制御すると共に、サーミスタの出力からダイオード素子の過熱を判定し、過熱と判定される場合に発電電動機の発電作用を抑制ないし停止するスイッチング制御回路を有し、三相交流型発電電動機の駆動および発電の制御を行う、といったものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来技術によれば、交流発電電動機が発電機として作動中にダイオード素子が過熱した場合に、ダイオード素子に組み合わされたスイッチング素子が破壊しないように、発電を抑制する。しかし、発電が抑制されるためエネルギー効率が低下し、必要十分な発電を行うことができなくなるという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、交流発電電動機を発電機として作動させる際にスイッチング素子に形成されているダイオードの過熱を防止しながら必要十分な発電を行うことができる交流発電電動機用インバータを提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、本発明の交流発電電動機用インバータは、交流発電電動機と充放電手段との間に接続され、交流発電電動機を電動機として動作させる際には複数のスイッチング素子を制御することにより充放電手段からの直流電力を三相交流電力に変換して交流発電電動機に電力を供給し、交流発電電動機を発電機として動作させる際には複数のスイッチング素子にそれぞれ形成されているボディダイオードを利用して交流発電電動機で発生した交流電力を直流電力に変換し充放電手段に出力する交流発電電動機用インバータにおいて、各ボディダイオードに並列接続された整流用ダイオードと、交流発電電動機の発電時にボディダイオードへ流れる電流を抑制する抑制手段とを備え、整流用ダイオードは交流発電電動機と同一のケーシング内に配置され、交流発電電動機の冷却用ファンで冷却されるようになっていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、抑制手段の抑制制御によって、ボディダイオードに流れる電流が減少するように抑制することができる。このとき、整流用ダイオードには電流を流すことができるので、ボディダイオードの過電流による過熱を防止しながら、必要十分な発電を行うことができる。また、整流用ダイオードは交流発電電動機の冷却用ファンで冷却されるので発熱が抑制される。
【０００８】
また、抑制手段は、交流発電電動機の発電時にボディダイオードへ流れる電流を遮断するものであることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、発電時であってもボディダイオードに電流が流れないので、ボディダイオードが全く発熱しない。
【００１０】
また、本発明の交流発電電動機のインバータにおいては、交流発電電動機の発電時に充放電手段に流れ込む電流を検出する電流検出手段を備え、電流検出手段の検出値に応じて発電量を制御することが望ましい。
【００１１】
一般に、充放電手段に対する充電電流の制御は、充放電手段の電圧に応じて励磁電流を制御することにより達成している。ところが、充放電手段に蓄えられている電荷量が少ない場合には充電電流が流れても電圧が上昇せず、電圧が上昇するまで電流を増やし続けてしまう。しかし、この構成のように、電流検出手段の検出値に応じて発電量を制御すれば、充放電手段の電圧が低いときでも過電流を防止できる。
【００１２】
電流検出手段としては、充放電手段と整流用ダイオードとの間の電流経路に設けられた多機能スイッチ素子、充放電手段と整流用ダイオードとの間の電流経路における所定配線区間に生じる電位差に基づいて電流を算出するもの、整流用ダイオードに並列接続したトランジスタ等が挙げられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかる交流発電電動機用インバータについて図面を参照して説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は第１実施形態にかかる三相交流発電電動機用インバータの回路構成図である。この図１において、１０は自動車のスタータモータおよびオルタネータとして機能する三相交流発電電動機、１２は充放電手段であるバッテリーである。この三相交流発電電動機１０とバッテリー１２との間に、第１実施形態の交流発電電動機用インバータが接続されている。
【００１５】
インバータの接続構成を説明すると、まず、三相交流発電電動機１０とバッテリー１２のプラス端子との間には、上アームのスイッチング素子であるＩＰＤ（ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＰｏｗｅｒＤｅｖｉｃｅ）５０，５１，５２およびこれらと直列に接続されている電流制御手段であるＭＯＳトランジスタ６２が接続されている。ＩＰＤ５０〜５２はいわゆる多機能スイッチング素子であり、ＭＯＳ型のＦＥＴ５０ａ〜５２ａと、このＦＥＴ５０ａ〜５２ａのソース−ドレイン間に実質的に形成されているボディダイオード５０ｂ〜５２ｂとを備え、この他、チャージポンプによるゲート昇圧駆動機能、過電流および過熱検出機能のための回路を備える。過電流および過熱検出は、ＦＥＴ５０ａ〜５２ａの過電流および過熱を検出するものであり、これは、三相交流発電電動機１０を電動機として動作させたときの過電流および過熱検出を行うことになる。
【００１６】
三相交流発電電動機１０と接地点との間には、下アームのスイッチング素子２６，２７，２８およびこれらと直列に接続されている電流制御素子であるＭＯＳトランジスタ６３が接続されている。スイッチング素子２６，２７，２８はＭＯＳ型のＦＥＴ２６ａ〜２８ａであり、このＦＥＴ２６ａ〜２８ａのソース−ドレイン間に実質的に形成されているボディダイオード２６ｂ〜２８ｂを備える。
【００１７】
下アームのスイッチング素子２６〜２８のゲート端子には、バッファ３４，３５，３６および論理積回路５４，５５，５６を介してＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）駆動回路５８の出力端子とゲート制御回路６０のゲート駆動信号出力端子が接続されている。また、上アームのＩＰＤ５０，５１，５２の制御信号入力端子には反転素子１００〜１０２を介してゲート制御回路６０のゲート駆動信号出力端子が接続されている。
【００１８】
さらに、上アームＩＰＤ５０〜５２および下アームスイッチング素子２６〜２８の各々の接続点と、バッテリー１２およびスイッチング素子６２の接続点との間に、三相交流発電電動機１０のレクチ用（整流用）ダイオード６５，６６，６７がそれぞれ接続されている。また、上アームＩＰＤ５０〜５２および下アームスイッチング素子２６〜２８の各々の接続点と接地点との間に、レクチ用ダイオード６８，６９，７０がそれぞれ接続されている。
【００１９】
ゲート制御回路６０は、力行、発電切換、および励磁調整の各制御信号の入力に応じて力行、発電切換、および励磁調整の各制御を行う。さらに、ゲート制御回路６０は、三相交流発電電動機１０を電動機として作動させる場合に、ホールセンサ４８で検出される三相交流発電電動機１０の回転角や、ＩＰＤ５０〜５２で検出（電流モニタ）される電流値に応じて、ＩＰＤ５０〜５２およびスイッチング素子２６〜２８をＯＮ／ＯＦＦする。
【００２０】
ＰＷＭ駆動回路５８は、パルス幅変調により得た複数回の「Ｌ」／「Ｈ」を繰り返すＰＷＭ駆動信号を生成して論理積回路５４〜５６に供給する。一方、論理積回路５４〜５６にはゲート駆動信号が供給されているので、その出力信号は、ゲート制御回路６０から出力されるゲート駆動信号がＦＥＴを動作させる「Ｈ」レベルの区間に「Ｌ」／「Ｈ」を繰り返す。そして、この出力信号がスイッチング素子２６〜２８のＦＥＴのゲート端に供給される。これによって、スイッチング素子２６〜２８のＦＥＴが高速にスイッチング動作する。
【００２１】
たとえば、ＩＰＤ５２のＦＥＴ５２ａが三相交流発電電動機１０のリアクトルを介してスイッチング素子２７のＦＥＴ２７ａに直列に接続された電流経路を例に挙げると、ＩＰＤ５２のＦＥＴ５２ａが動作状態となっている時に、スイッチング素子２７が高速にスイッチング動作を行い、三相交流発電電動機１０の負荷電流が高精度に制御される。
【００２２】
このような構成のインバータにおける本実施の形態の特徴は、前述したようにスイッチング素子６２，６３をバッテリ１２と上下アームとの間に設け、発電動作時にスイッチング素子６２、６３を遮断あるいは制御して、各ＩＰＤ５０〜５２および各スイッチング素子２６〜２８のボディダイオード５０ｂ〜５２ｂおよび２６ｂ〜２８ｂに流れる電流を遮断あるいは抑制するようにしたことにある。
【００２３】
ボディダイオード５０ｂ〜５２ｂ、２６ｂ〜２８ｂに流れる電流が遮断あるいは抑制されても、レクチ用ダイオード６５〜７０にはバッテリー充電のための電流が流れる。したがって、その場合にレクチ用ダイオード６５〜７０は発熱することになるが、図２に示すように、三相交流発電電動機１０と同一のケーシング内に配置され、そのファン１０Ｆによって冷却されるので発熱が抑制される。
【００２４】
ここで説明を分かり易くするため、図３に図１の特徴部分を抜き出して上記電流の抑制制御について説明する。
【００２５】
三相交流発電電動機１０が電動機から発電機に切り替わった後、発電量の増加に伴い、矢印Ｙ１，Ｙ２で示すように発電機１０からバッテリー１２方向へ流れる発電電流量が多くなる。電流抑制信号は、この発電電流量に応じて、各ＭＯＳトランジスタ６２，６３のゲートを徐々に閉じるように制御し、予め定められた閾値以上の発電電流値となった場合に各ＭＯＳトランジスタ６２，６３を完全にオフとする信号である。
【００２６】
この電流抑制信号には、例えばエンジンの回転数を電気変換した信号が用いられる。つまり、エンジンの回転数と発電電流値との相関関係を求めておき、回転数が高くなって発電電流値が高くなるに応じて、各ＭＯＳトランジスタ６２，６３のゲートを徐々に閉じるように制御し、閾値以上の高い回転数となった場合に各ＭＯＳトランジスタ６２，６３を完全にオフとするように定める。
【００２７】
このような抑制制御過程において、発電電流値が低い段階では、レクチ用ダイオード６７，７１と、上下アームのスイッチング素子５２，２７のボディダイオードとの双方に並列に発電電流が流れるが、発電電流値が徐々に高くなって行くと、上下アームのスイッチング素子５２，２７のボディダイオードに流れる電流が減少してゆく。そして、各ＭＯＳトランジスタ６２，６３がオフになると、上下アームのスイッチング素子５２，２７のボディダイオードには電流が流れなくなる。
【００２８】
この状態では、発電電流は全てレクチ用ダイオード６７，７１を介してバッテリー１２へ流れるが、レクチ用ダイオード６７，７１は、上記のようにファン１０Ｆで冷却されるので、電流による破壊に繋がる発熱は生じない。
【００２９】
このように、第１実施形態の交流発電電動機用インバータによれば、交流電動機または交流発電機として機能する三相交流発電電動機１０の電流制御用のスイッチング素子２６〜２８，５０〜５２が三相交流生成可能な状態に配置されて成り、三相交流発電電動機１０の発電時にスイッチング素子のボディダイオード２６ｂ〜２８ｂ，５０ｂ〜５２ｂへ流れる電流を、発電量に応じてスイッチング素子６２，６３で抑制し、この抑制に拘わらず発電時の電流が流れるように、ボディダイオード２６ｂ〜２８ｂ，５０ｂ〜５２ｂの各々に、三相交流発電電動機１０のレクチ用ダイオード６５〜７０を並列接続した。
【００３０】
このように、スイッチング素子６２，６３の抑制制御により、発電量が多くなるほどに各スイッチング素子２６〜２８，５０〜５２のボディダイオード２６ｂ〜２８ｂ，５０ｂ〜５２ｂに流れる電流が減少するように抑制することができ、この抑制時でもレクチ用ダイオード６５〜７０で電流を流すことができるので、各ボディダイオード２６ｂ〜２８ｂ，５０ｂ〜５２ｂの過電流による過熱を防止しながら、必要十分な発電を行うことができる。
【００３１】
この他、第１実施形態の変形例として、図４に示すように、電流制御素子であるＭＯＳトランジスタ６２，６３に代え、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７２，７３を接続してもよい。この場合、ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７２，７３は、ＳＷ（スイッチング）信号に応じてＯＮ／ＯＦＦを行う。
【００３２】
このＳＷ信号には、例えばエンジンの完全爆発状態を示す判定信号が用いられる。この判定信号が適用できる理由は、上下アームのスイッチング素子５２，２７のボディダイオード５２ｂ，２７ｂに発電電流が流れ出しても、直ぐにボディダイオード５２ｂ，２７ｂが過熱状態とはならないので、電動機から発電機に切り替わった瞬間に抑制しなくてもよいからである。
【００３３】
このようなＳＷ信号によるＯＮ／ＯＦＦ制御過程においては、発電機に切り替わった後、エンジンが完全爆発状態となった時点で、各ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７２，７３がＯＦＦとなり、これによって、上下アームのスイッチング素子５２，２７のボディダイオード５２ｂ，２７ｂには電流が流れなくなる。この変形例においても、各スイッチング素子２６〜２８，５０〜５２の過電流による過熱を防止しながら、必要十分な発電を行うことができる。
【００３４】
また、本発明の交流発電電動機用インバータは、図５や図６に示すインバータに、ボディダイオードに流れる電流の抑制手段およびレクチ用ダイオードを付加した構成でもよい。
【００３５】
図５に示すインバータは、三相交流発電電動機１０とバッテリー１２との間に、上アームのスイッチング素子としてＩＰＤ５０〜５２だけでなく，ＩＰＤ８０〜８２がさらに付加されていることを特徴とする回路構成となっている。図７に図５の代表部分を抜き出して説明する。
【００３６】
図７に示すように、上アームの直列接続ＩＰＤ５２，８２の両端にレクチ用ダイオード６７を並列接続すると共に、上記第１実施形態で説明したと同様に、下アームのスイッチング素子２７と接地との間にレクチ用ダイオード６９を並列接続し、さらに、下アームのスイッチング素子２７とアースとの間に、電流抑制制御用のスイッチング素子６３を接続する。
【００３７】
ここで、図１に示したように上アーム側に抑制制御用のスイッチング素子を接続しない理由は、次の内容による。図７の構成の場合、直列接続ＩＰＤ５２，８２のボディダイオードと、レクチ用ダイオード６７とが並列接続されている。つまり、各ボディダイオードが直列接続されていることからレクチ用ダイオード６７の２倍の抵抗値となる。これによって、三相交流発電電動機１０のリアクトルからバッテリー１２へ流れる電流が、矢印Ｙ２で示すようにレクチ用ダイオード６７を回流する。これによって、直列接続ボディダイオードを流れる電流を低減することができるので、その発熱を低減することができるからである。
【００３８】
このような構成においても、図５に示す各スイッチング素子２６〜２８，５０〜５２，８０〜８２の過電流による過熱を防止しながら、必要十分な発電を行うことができる。
【００３９】
図６に示すインバータは、三相交流発電電動機１０とバッテリー１２のプラス端子との間に、電流センサ８４〜８６を介して上アームのスイッチング素子８８〜９０が接続され、同間に、一端が接地されたコンデンサ２４を介して下アームのスイッチング素子２６〜２８が接続されている。さらに、上アームのスイッチング素子８８〜９０と下アームのスイッチング素子２６〜２８に、バッファ９２〜９４、３４〜３６を介してゲート駆動回路９６〜９８が接続され、このゲート駆動回路９６〜９８に制御回路１００が接続され、制御回路１００にホールセンサ４８と電流センサ８４〜８６が接続されて構成されている。そして、この構成のインバータに、電流抑制手段およびレクチ用ダイオードが付加される。
【００４０】
図８は、図６のインバータに電流抑制手段およびレクチ用ダイオードを付加した場合の代表部分を抜き出して示したものである。同図に示すように、上アームのスイッチング素子９０とバッテリー１２との間に抑制制御用のスイッチング素子６２を接続し、下アームのスイッチング素子２７と接地との間に抑制制御用のスイッチング素子６３を接続する。また、三相交流発電電動機１０と上アームのスイッチング素子９０との間と、スイッチング素子６２とバッテリー１２との間に、レクチ用ダイオード６７を接続する。さらに、上記第１実施形態で説明したと同様に、下アームのスイッチング素子２７とアースとの間にレクチ用ダイオード６９を接続する。このような構成においても、図６に示す各スイッチング素子８８〜９０，２６〜２８の過電流による過熱を防止しながら、必要十分な発電を行うことができる。
【００４１】
（第２実施形態）
図９は第２実施形態にかかる三相交流発電電動機のインバータの回路構成図である。
【００４２】
この図９の（ａ）〜（ｃ）に示すインバータは、何れも上記図１に示したインバータに電流検出手段を接続した場合の回路図であり、図１のインバータの一部を簡略して表したものである。
【００４３】
図９（ａ）に示すインバータは、複数の矢印で示す発電機１０からバッテリー１２間の発電電流の電流経路において、バッテリー１２のプラス端直後に、電流検出手段として前述で説明したと同機能のＩＰＤ１１１を接続したものである。ＩＰＤ１１１は、他のＩＰＤ５２とは、ＦＥＴのソース−ドレインの接続が逆にしてある。このように接続することによって、ＩＰＤ１１１自体が備える電流検出機能で、発電電流、即ちバッテリー１２への充電電流の値が検出される。
【００４４】
図９（ｂ）に示すインバータは、複数の矢印で示す発電機１０からバッテリー１２間の発電電流の電流経路において、バッテリー１２のプラス端直後における所定区間の配線抵抗１１３の電位差Ｖ１を検出することによって、電流検出を行うようにしたものである。この電流検出には例えばバスバーなどを利用する。
【００４５】
図９（ｃ）に示すインバータは、レクチ用ダイオードにＰＮＰ型トランジスタ１１５を並列接続したカレントミラー回路によりレクチ用ダイオードに流れる電流値を検出するようにしたものである。そのカレントミラー回路は、ＰＮＰ型トランジスタ１１５のエミッタ端を、レクチ用ダイオード６９のカソード端に接続すると共に、コレクタ端を、抵抗器１１６を介してアノード端に接続することによって構成したものである。このようにＰＮＰ型トランジスタ１１５をレクチ用ダイオード６９に並列接続することで、レクチ用ダイオード６９に流れる電流に比例した電流が、ＰＮＰ型トランジスタ１１５のエミッタ−コレクタ間に現れることになる。この電流を、抵抗器１１６で電位変換し、抵抗器１１６両端の電位差Ｖ２を検出することによって電流検出を行う。
【００４６】
図９（ａ）〜図９（ｃ）のそれぞれのインバータにおいて検出された電流値は、発電機１０の励磁電流の制御に利用される。すなわち、所定値以上の検出電流が所定時間継続した場合には、発電機１０の励磁電流を小さくすることにより、充電電流を抑えることができる。
【００４７】
一般に、バッテリに対する充電電流の制御は、バッテリの電圧に応じて励磁電流を制御することにより達成している。ところが、バッテリに蓄えられている電荷量（ＳＯＣ：ｓｔａｔｅｏｆｃｈａｒｇｅ）が少ない場合には充電電流が流れても電圧が上昇せず、電圧が上昇するまで電流を増やし続けてしまう。しかし、この構成のように、電流検出手段の検出値に応じて発電量を制御すれば、充放電手段の電圧が低いときでも過電流を防止できる。その結果、素子を破壊したり、ハーネスの耐久性を低下させることがない。
【００４８】
図９（ａ）の交流発電電動機用インバータによれば、三相交流発電電動機１０と、この発電機１０による発電電流が充電されるバッテリー１２との間の電流経路に、スイッチング動作を行うＩＰＤ１１１を接続したので、ＩＰＤ１１１自体が備える電流検出機能で、発電電流、即ちバッテリー１２への充電電流の値を検出することができる。従って、安価なＩＰＤで容易に発電電流の検出を行うことができる。
【００４９】
また、図９（ｂ）のインバータにおける電流検出手段によれば、三相交流発電電動機１０と、この発電機１０による発電電流が充電されるバッテリー１２との間の電流経路にあって、所定区間の配線抵抗１１３の電位差Ｖ１を検出して電流検出を行うようにした。これによって、安価で容易な構成で充電電流を検出することができる。
【００５０】
さらに、図９（ｃ）の電流検出手段によれば、三相交流発電電動機１０のレクチ用ダイオード６９の両端に、抵抗器１１６を介してＰＮＰ型トランジスタ１１５を並列接続した。これによって、カレントミラー回路が形成されるので、レクチ用ダイオード６９に流れる電流に比例した電流がＰＮＰ型トランジスタ１１５に現れることになり、この電流を抵抗器１１６の両端の電位差Ｖ２を用いて検出することによって、安価で容易に充電電流を検出することができる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明の交流発電電動機用インバータによれば、スイッチング素子のボディダイオードに並列接続された整流用ダイオードと、交流発電電動機の発電時にボディダイオードへ流れる電流を抑制する抑制手段とを備えているので、発電時の充電電流を低下させずに、ボディダイオードに流れる電流を抑制することができる。これにより、ボディダイオードの過電流による過熱を防止しながら、必要十分な発電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態にかかる三相交流発電電動機用インバータの回路構成図である。
【図２】三相交流発電電動機のレクチ用ダイオードがファンによって冷却される様態を示す図である。
【図３】第１実施形態にかかる三相交流発電電動機用インバータの特徴部分を示す回路構成図である。
【図４】第１実施形態の変形例による三相交流発電電動機用インバータの回路構成図である。
【図５】第１実施形態又はその変形例の特徴回路が適用される交流発電電動機用インバータの回路構成図である。
【図６】第１実施形態又はその変形例の特徴回路が適用される交流発電電動機用インバータの他の回路構成図である。
【図７】図５に示すインバータに第１実施形態の特徴回路を適用した場合の特徴部分の回路を示す図である。
【図８】図６に示すインバータに第１実施形態の特徴回路を適用した場合の特徴部分の回路を示す図である。
【図９】第２実施形態にかかる三相交流発電電動機用インバータの回路構成図である。
【符号の説明】
１０…三相交流発電電動機、１０Ｆ…三相交流発電電動機のファン、１２…バッテリー、２６〜２８…下アームのスイッチング素子、３４〜３６，９２〜９４…バッファ、５０〜５２，８０〜８２…上アームのスイッチング素子であるＩＰＤ、４８…ホールセンサ、５４〜５６…論理積回路、５８…ＰＷＭ駆動回路、６０…ゲート制御回路、６２，６３…電流抑制制御用のスイッチング素子、７２，７３…電流抑制制御用のＯＮ／ＯＦＦスイッチ、６５〜７０…レクチ用ダイオード、８４〜８６…電流センサ、８８〜９０…上アームのスイッチング素子、９６〜９８…ゲート駆動回路、９９…ゲート駆動用電源、１００…制御回路、１１１…電流検出手段であるＩＰＤ、１１３…配線抵抗、１１５…ＰＮＰ型トランジスタ１１５、１１６…抵抗器、Ｖ１，Ｖ２…電位差

Claims

交流発電電動機と充放電手段との間に接続され、
前記交流発電電動機を電動機として動作させる際には複数のスイッチング素子を制御することにより前記充放電手段からの直流電力を三相交流電力に変換して前記交流発電電動機に電力を供給し、前記交流発電電動機を発電機として動作させる際には前記複数のスイッチング素子にそれぞれ形成されているボディダイオードを利用して前記交流発電電動機で発生した交流電力を直流電力に変換し前記充放電手段に出力する交流発電電動機用インバータにおいて、
前記各ボディダイオードに並列接続された整流用ダイオードと、
前記交流発電電動機の発電時に前記ボディダイオードへ流れる電流を抑制する抑制手段とを備え、
前記整流用ダイオードは前記交流発電電動機と同一のケーシング内に配置され、前記交流発電電動機の冷却用ファンで冷却されるようになっていることを特徴とする交流発電電動機用インバータ。
前記抑制手段は、前記交流発電電動機の発電時に前記ボディダイオードへ流れる電流を遮断するものであることを特徴とする請求項１に記載の交流発電電動機用インバータ。
前記交流発電電動機の発電時に前記充放電手段に流れ込む電流を検出する電流検出手段を備え、前記電流検出手段の検出値に応じて発電量を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の交流発電電動機用インバータ。
前記電流検出手段は、前記充放電手段と前記整流用ダイオードとの間の電流経路に設けられ、スイッチング動作を行うトランジスタを備えると共にチャージポンプ機能、電流検出機能および熱検出機能を有する多機能スイッチ素子であることを特徴とする請求項３に記載の交流発電電動機用インバータ。
前記電流検出手段は、前記充放電手段と前記整流用ダイオードとの間の電流経路における所定配線区間に生じる電位差を検出し、検出された電位差と前記所定配線区間の抵抗とから電流を算出するものであることを特徴とする請求項３に記載の交流発電電動機用インバータ。
前記電流検出手段は、前記整流用ダイオードに並列接続したトランジスタであることを特徴とする請求項３に記載の交流発電電動機用インバータ。