JP5983485B2 - オルタネータおよびレクチファイヤ - Google Patents

Description

本発明は、バッテリに電力を充電するオルタネータ、および、このオルタネータに用いられるレクチファイヤに関する。

一般に、車両内では、機械的運動エネルギーを電気エネルギーに変換し車両内の制御系機器などの駆動電源として用いている。この種の発電機の一例が特許文献１に示されている。特許文献１に示す技術思想では、整流器の整流素子として従来ダイオードを使用していたが、これに代えてＦＥＴ（半導体スイッチに相当）を用いており、相電流検出手段が所定値より大きな電流を検出すると、電気子巻線からの発電状態と判断してＦＥＴをオンしている。これにより、ＦＥＴ内では、寄生ダイオードのみによる整流動作からＦＥＴのオン状態での低い導通抵抗での整流動作に切り替えている。

特開２０１０−２８３９２１号公報

特許文献１の技術を適用するとＦＥＴのドレイン−ソース間には寄生ダイオードが存在する。このため、ＦＥＴが過熱又は過電流などの異常を生じたときに、ＦＥＴをオフしても寄生ダイオードに発電電流が流れる。この寄生ダイオードを通して発電電流が流れる方が消費電力は大きくなる。このため発熱による劣化が進む虞がある。

そこで、発電電流を抑制するため、例えばレクチファイヤからレギュレータに異常を通知しロータコイルの励磁電流を抑制する（所謂、協調制御）必要があるが、専用のダイアグ通信線を増やして対応しようとすると、既存のレギュレータを使用できないなどの不都合を生じる。ＦＥＴに寄生ダイオードが追加された半導体スイッチを適用した課題を示したが、特に半導体スイッチを設けなくてもレクチファイヤ側で異常を生じれば同様の課題を生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、レギュレータとレクチファイヤ間でレクチファイヤの異常を伝達するための専用のダイアグ通信線を極力増やすことなく、レクチファイヤの異常時に電子制御装置にダイアグ通知できるようにしたオルタネータおよびレクチファイヤを提供することにある。

請求項１記載の発明によれば、レギュレータは、内部で異常が検出されると出力端子を通じてロータコイルの励磁電流を抑制制御する。レクチファイヤは、レギュレータの出力端子を通じて通電されるロータコイルの励磁電流に応じてステータコイルに生じる複数相の交流電圧について第１ダイオードを用いて整流しバッテリに充電する。

レクチファイヤの異常検出回路は、当該レクチファイヤ本体の異常を検出するが、異常検出回路により異常が検出された後にはレギュレータにその出力端子を通じて異常検出信号を送信する。レギュレータはレクチファイヤから異常検出信号が通知されるとこの異常検出信号に応じたダイアグ信号を電子制御装置に通知する。

したがって、レクチファイヤ側で異常が生じたとしても、当該レクチファイヤからレギュレータの出力端子を通じて異常を通知でき、さらにレギュレータから電子制御装置に通知できる。このため、別途レクチファイヤの異常を伝達するための専用のダイアグ通信線を極力増やすことなく、レクチファイヤ異常時に電子制御装置にダイアグ信号を伝達できる。請求項１０記載の発明もほぼ同様の作用効果を奏する。

本発明の第１実施形態について、レクチファイヤの異常検出通知態様に係る電気的な接続関係を示す構成図 オルタネータの基本的な電気的構成図 オルタネータの動作の一例を示すタイミングチャート 過電流検出回路の構成例 過熱検出回路の構成例 発電起動から発電停止までの動作を示すタイミングチャート 動作を示すフローチャート 正常動作中の回生電流を表す説明図 本発明の第２実施形態について示す図２相当図 図１の一部相当図 本発明の第３実施形態について示す図１の一部相当図 本発明の第４実施形態について示す図１の一部相当図

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１〜図８を参照しながら説明する。図２に示すように、オルタネータ１は、バッテリ２から電力供給されるレギュレータ３、ロータコイル４、ステータコイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ、レクチファイヤ（整流部６ａ含む）６などを接続して構成されている。

オルタネータ１は、交流発電機として用いられ、ロータコイル４を回転子とした回転界磁形の電磁石同期発電機であり、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各ステータコイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗの電機子によって三相交流電力を取得する。レクチファイヤ６は整流部６ａを備え、三相交流電力を整流することで直流電力に変換しバッテリ２に充電する。

なお、レクチファイヤ６の整流部６ａはシリコンダイオードなどのダイオードを用いて整流するが、別の形態を図２に示すように、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタ６ｕｕ，６ｖｕ，６ｗｕ，６ｕｄ，６ｖｄ，６ｗｄ、および、それらのトランジスタにそれぞれ逆並列接続された寄生ダイオード（ボディダイオード）Ｄｕｕ、Ｄｖｕ，Ｄｗｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｄ，Ｄｗｄ（第１ダイオード、第１寄生ダイオード）を用いる場合もある。以下では、レクチファイヤ６は、ＭＯＳトランジスタ６ｕｕ，６ｖｕ，６ｗｕ，６ｕｄ，６ｖｄ，６ｗｄを用いて構成したものを例に挙げて説明する。

本実施形態においては、整流部６ａはこれらのＭＯＳトランジスタ６ｕｕ，６ｖｕ，６ｗｕ，６ｕｄ，６ｖｄ，６ｗｄ（寄生ダイオードＤｕｕ、Ｄｖｕ，Ｄｗｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｄ，Ｄｗｄ）を３相ブリッジ接続して構成している。

以下の説明では、「Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各ＭＯＳトランジスタ６ｕｕ，６ｖｕ，６ｗｕ，６ｕｄ，６ｖｄ，６ｗｄ」の各トランジスタまたは一群のトランジスタの記載を単に「ＭＯＳトランジスタ６Ｔ」と記載して説明し、「寄生ダイオード（ボディダイオード）Ｄｕｕ、Ｄｖｕ，Ｄｗｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｄ，Ｄｗｄ」の各ダイオードまたは一群のトランジスタの記載を単に「寄生ダイオードＤＴ」と記載して説明する。

オルタネータ１には、発電能力を調整するためのレギュレータ３が付加されている。このレギュレータ３は電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）Ａと車内ネットワーク（例えばＬＩＮ（Local Interconnect Network））により接続されている。ＬＩＮはマスタスレーブ方式で通信を行う規格であり、ＬＩＮフレームはヘッダ（Breakフィールド、Synchフィールド、Protected IDフィールド）とレスポンス（データフィールド、チェックサム）を含んで構成される。

電子制御装置Ａは、レギュレータ３との間でデータフィールド内に各種データを設定することで起動指示、停止指示などの各種制御を行う。またレギュレータ３は電子制御装置Ａに情報を送信するときにはデータフィールド内にデータを設定して送信する。またレギュレータ３は電子制御装置Ａと通信処理するときにデータフィールド内にフラグを立てることで異常を示すダイアグ信号を送信できる。なお、これらの電子制御装置Ａ及びレギュレータ３間の通信形態はＬＩＮに限らず、他の接続形態（例えばオープンコレクタによるワイヤー接続）であっても良く、この通信もＰＷＭ信号などで通信する態様であっても良い。

レギュレータ３は、この電子制御装置Ａから起動指示された後には車両内の電力の過不足に応じ発電量を増減する機能を備える。電子制御装置Ａは例えばマイクロコンピュータを備え車両内の各種制御を行う装置である。発電量の増減方法は、レギュレータ３の出力端子３ａに印加する電圧のデューティ比を増減することでロータコイル４の励磁電流を増減させて制御する。また、レギュレータ３内部の異常時、たとえば過電流、電源等の過電圧時には出力端子３ａの電圧を低下させる保護機能を備えている。

図３はレクチファイヤの基本的な整流動作の説明を示している。レクチファイヤ６の整流部６ａは、ステータコイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗの正弦波状の交流電圧をＭＯＳトランジスタ６Ｔ、または、寄生ダイオードＤＴによってクランプしバッテリ２に充電する。ここで、図３の右欄に示すように、ＭＯＳトランジスタ６Ｔがオフ（制御なし）された状態においては、ボディダイオードの順方向電圧（例えば０．７Ｖ）電圧降下した状態でバッテリ２に充電される。

図３の左欄に示すように、ＭＯＳトランジスタ６Ｔがオン制御されたときには、ＭＯＳトランジスタ６Ｔのオン抵抗Ｒｏｎおよびその充電電流の乗算値に対応した電圧降下（例えば１ｍΩ×２００Ａ＝０．２Ｖ）で充電できる。したがって、ＭＯＳトランジスタ６Ｔをオン制御して充電を行うことで、電圧降下による損失を低減でき充電効率を良化できる。

図１はレギュレータと各ブロックとの接続構成を主として示す。レギュレータ３は、制御回路７、ゲート回路８、駆動トランジスタ９、異常検出回路１０、還流ダイオード１１、電圧検出回路１２、インタフェース回路１３を備え、出力端子３ａを通じてロータコイル４に励磁電流を出力する。

制御回路７は、発電量に応じたデューティ比に調整されたＰＷＭ駆動信号を、ゲート回路８を介して駆動トランジスタ９の制御端子に出力する。駆動トランジスタ９は、Ｎチャネル型のパワーＭＯＳトランジスタであり、そのソースは出力端子３ａからロータコイル４を介してアースに接続されており、そのドレインはバッテリ２に接続されている。制御回路７は、駆動トランジスタ９のゲートにＰＷＭ信号を印加し、駆動トランジスタ９をオンオフさせる。

オン区間において、バッテリ２から駆動トランジスタ９を介してロータコイル４に励磁電流が供給されると当該励磁電流は上昇する。逆にオフ区間においては、バッテリ２からロータコイル４に通電する励磁電流の供給が停止される。このとき、ロータコイル４に発生した還流電流が還流ダイオード１１を通じて還流され、ロータコイル４に対する駆動電流供給が継続する。

レギュレータ３内には異常検出回路１０が構成されている。図４、図５は異常検出回路の構成例を示している。図４は過電流検出する異常検出回路の構成例、図５は過熱検出する異常検出回路の構成例を示している。

図４に示す過電流検出用の異常検出回路の構成例では、駆動トランジスタ９と並列にセンシングトランジスタ１０ａを設けており、駆動トランジスタ９の通電電流に比例したセンシング電流を検出することで駆動トランジスタ９の通電電流を推定する。コンパレータ１０ｂは、センシングトランジスタ１０ａのセンス電流に応じた検出電圧を予め定められた比較対象電圧Ｖｒと比較し、比較対象電圧Ｖｒを下回ったか否かを判定することで過電流が流れたか否かを判定する。

過電流が検出されると、異常検出回路１０は異常検出信号を制御回路７に出力し、制御回路７は異常時におけるゲート駆動信号（通常時に比較してデューティ比減少、ただしわずかに０％超）を駆動トランジスタ９の制御端子に出力する。また、異常検出回路１０が異常検出信号を制御回路７に出力すると、制御回路７はインタフェース回路１３を通じて外部の電子制御装置Ａにダイアグ通知する。

図５に示す過熱検出用の異常検出回路の構成例では、駆動トランジスタ９に近接して複数直列接続されたダイオード群Ｄを配置し、このダイオード群Ｄの温度特性を利用して過熱検出を行う。

ダイオードの順方向電圧Ｖｄは一般に−２ｍＶ／℃の温度特性があり、周辺温度が上昇すると順方向電圧Ｖｄが低下する。ダイオードが複数直列接続されると、温度変化に応じた電圧変動勾配も大きくなる。したがって、周辺温度が標準温度から上昇すると、ダイオード群Ｄの順方向電圧Ｖｄが低下するため、コンパレータ１０ｃがこのダイオード群Ｄの電圧と予め定められた比較対象電圧Ｖｒ２とを比較し、比較対象電圧Ｖｒ２を下回ったか否かを判定することで過熱検出されたか否かを判定する。

過熱状態であることが判定されると、過電流検出と同様に、異常検出回路１０は異常検出信号を制御回路７に出力し、制御回路７は異常時におけるゲート駆動信号を駆動トランジスタ９の制御端子に出力する。したがって、異常検出回路１０が異常状態を検出すると、ロータコイル４の励磁電流が徐々に低下し発電量が低下する。また、異常検出回路１０が異常検出信号を制御回路７に出力すると、制御回路７はインタフェース回路１３を通じて外部の電子制御装置Ａにダイアグ通知する。

図１に示すように、レギュレータ３内には電圧検出回路１２が構成されている。この電圧検出回路１２はバッテリ２の電圧を検出する。制御回路７は、電圧検出回路１２の検出電圧が予め定められた所定電圧より高いか（過電圧）又は予め定められた所定電圧より低いか（低電圧）判定する。制御回路７はこの判定結果に応じて異常であるか否かを判定する。制御回路７はバッテリ２の電圧の異常を検出すると、インタフェース回路１３を通じて電子制御装置Ａにダイアグを通知する。

制御回路７は過電圧と判定するとＰＷＭ駆動信号のデューティ比を低く制御して発電量を抑制制御する。逆に、制御回路７は低電圧と判定したときにはＰＷＭ駆動信号のデューティ比を高く制御して発電量を増加制御する。

また、レギュレータ３の制御回路７は、ステータコイル５Ｕ、５Ｖ、５Ｗのうち一相（例えば５Ｗ）の端子に検出線（図示せず）を接続して当該コイルの印加信号を検出し異常の有無を判定する機能を備える。レギュレータ３の制御回路７は、この異常を検出したときには機械的な異常を示すダイアグを電子制御装置Ａに送信する。また、レギュレータ３は電子制御装置Ａとの間で例えばＬＩＮ通信するが、このＬＩＮ通信時に異常を生じると、この異常を示すダイアグを電子制御装置Ａに通知する。

参照図面を図１に戻してレクチファイヤ６内の構成説明を行う。図１に示すように、レクチファイヤ６は、図２に示した整流部６ａと共に、ショート用トランジスタ（スイッチ、インピーダンス変化手段、ＭＯＳトランジスタに相当）１４、異常検出回路１５、低電圧検出回路１６、ゲート回路１７、遅延ゲート１８、ＳＲフリップフロップ１９などを備える。トランジスタ１４は、例えばＮチャネル型のＭＯＳトランジスタにより構成される。異常検出回路１５は、レクチファイヤ６を構成するＭＯＳトランジスタの通電電流、発熱を検出し、過電流、過熱などの異常を検出する。

異常検出回路１５が異常を検出する手段は、前述の異常検出回路１０の異常検出（図４に示す過電流検出手段、図５に示す過熱検出手段）と同様の手段を適用できる。また異なる回路を用いても良い。異常検出回路１５は、異常を検出すると異常検出信号「Ｈ」をゲート回路１７、遅延ゲート１８の反転入力に出力する。

低電圧検出回路１６は、例えば基準電圧源およびコンパレータなどにより構成されるもので、駆動トランジスタ９および還流ダイオード１１の共通接続ノードＮ１の電圧を検出し、ＰＷＭ駆動信号のオフ（ほぼ０Ｖ）区間（予め定められた所定電圧より低い電圧、「最低電圧」に相当）を検出したときにゲート回路１７に低電圧検出信号「Ｈ」を出力する。

ゲート回路１７は、異常検出回路１５の異常検出信号「Ｈ」、および低電圧検出回路１６の低電圧検出信号「Ｈ」を検出すると、ＳＲフリップフロップ１９のセット端子にセット信号「Ｈ」を出力する。

ＳＲフリップフロップ１９は、ゲート回路１７からセット信号「Ｈ」を受付けると、ショート用トランジスタ１４をオンする。ＳＲフリップフロップ１９がショート用トランジスタ１４をオンすることでレクチファイヤ６の入力インピーダンスを変化させると、レギュレータ３の出力電流となるロータコイル４の励磁電流がトランジスタ１４側にも流れる。

したがって、レクチファイヤ６側で過熱、過電流などの異常が検出された後には、低電圧検出回路１６がＰＷＭ信号の低電圧区間（「Ｌ」区間）を検出したときにショート用トランジスタ１４がオンすることでロータコイル４の励磁電流がトランジスタ１４側に流れる。

前記した構成の動作について図６〜図８を参照して説明する。図６は、正常発電中の動作、および、発電抑制中におけるレクチファイヤ保護動作を示している。図７は、レクチファイヤの動作を示すフローチャートである。図８は、正常発電中における電流の流れを示している。

図６に示すように、電子制御装置Ａはレギュレータ３にインタフェース回路１３を通じてレギュレータ３に起動指示する（図６の（１））。電子制御装置Ａは、レギュレータ３に起動指示する他、当該レギュレータ３にインタフェース回路１３を通じて発電量の制御指示を行う。電子制御装置Ａは、この制御指示において、例えばバッテリ２の制御電圧、発電量の増加スピード、励磁電流の制御電流値、などを指示することで適切な発電形態を指示する。

レギュレータ３は、起動指示を受付けると起動し、制御回路７がゲート回路８を通じてＰＷＭ駆動信号を駆動トランジスタ９の制御端子に与える。駆動トランジスタ９がオンオフ駆動されると、励磁電流はオン区間で上昇しオフ区間で減少し、これに応じて発電量が制御され、定常状態が保たれる（図７のＳ１でＮＯ）。

図８はレクチファイヤによる回生動作の説明を示している。前述したように、駆動トランジスタ９がオフすると、還流電流が還流ダイオード１１からロータコイル４に流れるが、レクチファイヤ６のショート用トランジスタ１４の寄生ダイオード（ボディダイオード）１４ａがグランドからノードＮ１（レギュレータ３の出力端子３ａ）側に順方向接続されているため、還流ダイオード１１による還流電流と共にトランジスタ１４の寄生ダイオード１４ａからも還流電流がロータコイル４に流れる。

この場合、ロータコイル４の励磁電流は、レギュレータ３内の還流ダイオード１１とトランジスタ１４の寄生ダイオード（ボディダイオード）１４ａとに分配される。レギュレータ３内の発熱は当該レギュレータ３内の電力消費量に依存し、これは還流ダイオード１１の通電電流量にも依存する。したがって、ショート用トランジスタ１４の寄生ダイオード１４ａ側（図８の点線参照）に還流電流が分配されれば、レギュレータ３の発熱を抑制できる。

図６に示すようにＰＷＭ駆動信号のデューティ比が徐々に大きくなると発電量も徐々に増加し励磁電流はほぼ一定に制御される（図６の正常発電区間）。その後、何らかの影響で、レクチファイヤ６を構成するＭＯＳトランジスタ６Ｔの通電電流、寄生ダイオードＤＴの通電電流が上昇し、レクチファイヤ６のパッケージが発熱すると、異常検出回路１５は異常を検出し異常検出信号「Ｈ」を出力する（図６の（２）時点：図７のＳ１でＹＥＳ）。

異常検出信号「Ｈ」が検出されても、駆動トランジスタ９がオンしておりノードＮ１の電圧がバッテリ２の標準電圧に近ければ、低電圧検出回路１４はノードＮ１の電圧を０Ｖ（低電圧：望ましくは最低電圧）と検出することがない。したがって、この（２）時点において、低電圧検出回路１４が低電圧検出信号「Ｈ」を出力することはなく、ゲート回路１７は低電圧検出信号「Ｈ」を検出しない。このため、（２）時点では、ゲート回路１７はセット信号「Ｈ」を出力しない。

その後、駆動トランジスタ９がオン状態からオフ状態に移行するとノードＮ１の電圧が低下する。低電圧検出回路１４はノードＮ１の電圧が所定電圧より低下したことを検出することで駆動トランジスタ９がオフしたことを検出する（図７のＳ２でＹＥＳ）。すると、ゲート回路１７はＳＲフリップフロップ１９にセット信号「Ｈ」を出力し、ＳＲフリップフロップ１９は、Ｑ出力によりショート用トランジスタ１４のゲートを駆動することでショート用トランジスタ１４をオンする（図６の（３）時点：図７のＳ３）。

ショート用トランジスタ１４がオンするとノードＮ１がグランドにほぼ導通接続されることになる。ショート用トランジスタ１４がオンしたタイミングでは駆動トランジスタ９がオフしておりノードＮ１の電圧が所定電圧より低いため、ショート用トランジスタ１４の通電電流を少なく維持できる。

その後、ゲート駆動信号「Ｈ」が駆動トランジスタ９のゲートに与えられると、駆動トランジスタ９がオンし、駆動トランジスタ９の通電電流が主にショート用トランジスタ１４に流れる（図６の（４）時点：図１の点線参照）。

トランジスタ１４のオン抵抗は数Ω以下であるため大電流が流れようとするが、レギュレータ３内の異常検出回路１０はこの大電流に基づく信号を異常検出信号として検出することで異常検出処理を行う。異常検出回路１０はこの異常検出に応じて制御回路７に異常出力を行う。制御回路７はゲート回路８を通じてＰＷＭ信号の後半をマスクしてデューティ数％程度のＰＷＭ信号を出力する（図６の駆動トランジスタ９のオン区間参照）。これにより、駆動トランジスタ９およびショート用トランジスタ１４が共にオンする間は、デッドショート電流がショート用トランジスタ１４側に主に流れる（図６の（４）以降のタイミング参照）。

ロータコイル４の励磁電流は次第に減少することになり発電を抑制できる。また、異常検出回路１０が制御回路７に異常検出信号を出力すると、制御回路７はインタフェース回路１３を通じて電子制御装置Ａにダイアグを通知する（図６の（５）のタイミング参照）。レギュレータ３の制御回路７が電子制御装置Ａにダイアグを通知すると、電子制御装置Ａはこのダイアグを受付けた後、レギュレータ３に発電停止指令を出力する（図６の（６）のタイミング参照）。すると、レギュレータ３の制御回路７はＰＷＭ駆動信号の出力を停止（デューティ比＝０％）することで、レクチファイヤ６は発電停止する（図７のＳ５でＹＥＳ）。

この例では、オルタネータ１が発電停止する例を示したが、レクチファイヤ６の発熱、通電電流が何らかの影響で抑制されることもある。このような場合には、異常検出回路１５がレクチファイヤ６内の異常を検出しなくなるが、このときレクチファイヤ６が正常に復帰する（図７のＳ４でＹＥＳ）。遅延ゲート１８により遅延時間が経過すると（図７のＳ６でＹＥＳ）、ＳＲフリップフロップ１９はトランジスタ１４をオフ制御する。トランジスタ１４がオフすると、レクチファイヤ６は正常動作し再び通常発電を開始し、図７のＳ１に示す異常検出動作に戻る。これにより正常復帰できる。

＜本実施形態の主な特徴のまとめ＞
本実施形態によれば、異常検出回路１５はレクチファイヤ６の異常を検出し、レクチファイヤ６は異常検出回路１５により異常が検出された後、レクチファイヤ６がレギュレータ３の出力端子３ａを通じて異常検出信号をレギュレータ３に送信する。このため、レクチファイヤ６側で異常が生じたとしても、当該レクチファイヤ６からレギュレータ３の出力端子３ａを通じて異常を通知できる。このため、別途専用のダイアグ通信線を増加させることなく異常を通知できる。

さらに、レクチファイヤ６側で異常が生じたとしても、レギュレータ３を通じて電子制御装置Ａに異常を通知できる。このため、レクチファイヤ６の異常時に電子制御装置Ａにダイアグ通知できる。

特に、レクチファイヤ６は、異常検出回路１５により異常が検出されると、ロータコイル４に並列接続されたトランジスタ１４（スイッチ）をオン制御しロータコイル４の端子間を短絡することでレギュレータ３に異常検出処理を行わせる。すなわち、レクチファイヤ６側において異常が検出されたときには、あたかもレギュレータ３内で異常を生じているようにしてレギュレータ３内で異常検出処理を行わせている。

レギュレータ３は異常検出回路１０に異常検出信号が与えられると、異常検出回路１０が制御回路７に異常検出信号を送信するため、制御回路７がロータコイル４の励磁電流を抑制制御するためのＰＷＭ駆動信号を駆動トランジスタ９のゲートに与える。このため、発電を抑制できる。

また、レクチファイヤ６が、トランジスタ１４をオンするタイミングについて、ロータコイル４の端子間の電圧（レギュレータ３の出力端子３ａの電圧）がほぼ最低電圧（≒０Ｖ）となる区間内としているため、トランジスタ１４のオンタイミングにおけるトランジスタ１４の通電電流を少なくできる。

また、トランジスタ１４が寄生ダイオード（ボディダイオード）１４ａ付きのＭＯＳトランジスタにより構成されているため、図８に示すように、通常動作においても、トランジスタ１４の寄生ダイオード（ボディダイオード）１４ａの順方向電流経路がロータコイル４の還流電流経路になる。このため、ロータコイル４の通電電流をレギュレータ３側とレクチファイヤ６側に分配することができ、特にレギュレータ３側の発熱を抑制できる。

（第２の実施形態）
図９および図１０は、本発明の第２の実施形態を示すもので、前述実施形態と異なるところは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の相毎のレクチファイヤ６Ｕ、６Ｖ、６Ｗに異常検出回路１５がそれぞれ設けられ、これらの異常検出回路１５の異常検出信号を他の相の異常受信回路２１に例えばバス２０で送信可能に構成しているところを特徴としている。ここでは、Ｕ相レクチファイヤを６Ｕ、Ｖ相レクチファイヤを６Ｖ、Ｗ相レクチファイヤを６Ｗと定義して説明する。前述実施形態と同一または類似の部分については同一または類似の符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明を行う。

図９は前述実施形態説明の図２に代わるオルタネータの電気的な基本構成図を示している。本実施形態では、Ｕ相のＭＯＳトランジスタ６ｕｕ、６ｕｄが１パッケージに収納され、Ｖ相のＭＯＳトランジスタ６ｖｕ、６ｖｄが１パッケージに収納され、Ｗ相のＭＯＳトランジスタ６ｗｕ、６ｗｄが１パッケージに収納されている。すなわち、ＭＯＳトランジスタ６Ｔおよび寄生ダイオードＤＴによる複数の整流部が相毎にパッケージに収納されている。

図１０は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相のレクチファイヤ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗの要部の電気的構成を示している。この図１０に示すように、各相のレクチファイヤ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、それぞれ同様の電気的構成が内部に構成されており、各相のレクチファイヤ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗにはそれぞれ異常検出回路１５が設けられている。

これらの各相のうち一の相の異常検出回路１５がバス２０を通じて他の相の異常受信回路２１に異常通知信号を送信し、異常受信回路２１は当該異常通知信号を受信する。ある相の異常受信回路２１は、他の相の異常検出回路１５からバス２０を通じて異常通知信号を受信すると、この異常状態を受付けて他の相が異常であることを認識できる。そして、異常受信回路２１が他の相の異常状態を受付けると、自身の相のゲート回路１７および遅延ゲート１８にゲート（ＯＲゲート）２２を通じて異常検出信号「Ｈ」を出力する。

すると、各相のレクチファイヤ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、駆動トランジスタ９がオフとなるタイミングで自身の相のトランジスタ１４をオン制御する。
各相のトランジスタ１４のオン抵抗は数Ω以下であるため大電流が流れようとするが、レギュレータ３内の異常検出回路１０はこの大電流に基づく信号を異常検出信号として検出することで異常検出処理を行う。異常検出回路１０はこの異常検出に応じて制御回路７に異常出力を行う。すると制御回路７は電子制御装置Ａにダイアグを通知する。

他方、トランジスタ１４がオンすると、前述実施形態で説明したデッドショート電流は、一の相および他の相のトランジスタ１４を通じて分担されることになる。特に、全ての相でトランジスタ１４がオンすれば全ての相のトランジスタ１４を通じてデッドショート電流が流れる。したがって、各相レクチファイヤ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ内の各トランジスタ１４のデッドショート電流量の負担を軽減できる。

＜本実施形態の主な特徴のまとめ＞
複数相のうち何れか一の相で異常検出回路１５が異常を検出すると、他の相に一の相の異常を送信し、他の相では一の相の異常を受信すると異常状態であることを受付ける。これにより、他の相に一の相の異常状態を通知できる。また、各相の（一の相および他の相の）レクチファイヤ６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、それぞれトランジスタ１４をオンすることで、ロータコイル４の端子間を短絡したときにトランジスタ１４に流れるデッドショート電流を各相（一の相および他の相）で分担できる。これによりデッドショート電流量の負担を軽減できる。

（第３実施形態）
図１１は、本発明の第３実施形態を示すもので、第２実施形態と異なるところは、一相のみにトランジスタ１４が構成され、他の相のレクチファイヤには、トランジスタ１４を構成することなく異常検出回路１５および異常受信回路２１を構成したところにある。前述実施形態と同一または類似の機能を有する部分については同一符号を付して説明を行う。

図１１は、図１の一部または図１０に代わる要部の電気的構成を示している。図１１に示すように、Ｕ相のレクチファイヤ６Ｕは、第２実施形態のレクチファイヤ６Ｕと同様の構成を備える。他方、Ｖ相およびＷ相のレクチファイヤ６Ｖおよび６Ｗには、異常検出回路１５、異常受信回路２１が構成されているが、これらの回路を除く他の構成（トランジスタ１４、低電圧検出回路１６、ゲート回路１７、遅延ゲート１８、ＳＲフリップフロップ１９）は構成されていない。

この場合、Ｖ相のレクチファイヤ６Ｖの異常検出回路１５、Ｗ相のレクチファイヤ６Ｗの異常検出回路１５がそれぞれ、過電流、過熱等の異常検出処理を行うと、Ｕ相のレクチファイヤ６Ｕの異常受信回路２１に異常検知信号を送信することで異常状態を通知する。Ｕ相のレクチファイヤ６Ｕの異常受信回路２１は他の相の異常検出回路１５からバス２０を通じて異常通知信号を受信すると、この異常状態を受付けることで他の相が異常であることを認識できる。

すると、Ｕ相のレクチファイヤ６Ｕは、駆動トランジスタ９がオフとなるタイミングでＵ相のトランジスタ１４をオン制御する。トランジスタ１４のオン抵抗は数Ω以下であるため大電流が流れようとするが、レギュレータ３内の異常検出回路１０はこの大電流に基づく信号を異常検出信号として検出することで異常検出処理を行う。異常検出回路１０はこの異常検出に応じて制御回路７に異常出力を行う。すると、制御回路７は電子制御装置Ａにダイアグ出力する。これにより、前述実施形態とほぼ同様の作用効果が得られると共に、他の相の異常状態を認識することができる。

（第４実施形態）
図１２は、本発明の第４実施形態を示している。前述実施形態と同一又は類似機能を有する部分については同一符号を付して説明を省略し、以下、異なる部分について説明を行う。
図１２は、図１に代わる要部の電気的構成を示している。前述実施形態と異なるところは、レギュレータ３側において、グランド側のローサイドに駆動トランジスタ９を構成しているところである。また、ロータコイル４をバッテリ２側のハイサイド側に直列接続している。また、レクチファイヤ６側には、ハイサイド側にショート用トランジスタ１４を構成しロータコイル４に並列接続している。

このように構成した場合、レクチファイヤ６の異常検出回路１５が異常を検出すると、ショート用トランジスタ１４をオン制御することで、トランジスタ１４にデッドショート電流を流すことができる。したがって、異常検出回路１０は、駆動トランジスタ９がオンしたときにトランジスタ１４に流れる過電流を異常検出信号として検出できる。

異常検出回路１０はこの異常検出に応じて制御回路７に異常出力を行う。すると制御回路７は電子制御装置Ａにダイアグ通知する。これにより、前述実施形態と同様の作用効果を奏する。また前述実施形態と同様に発電抑制できる。また、通常動作において、還流電流はハイサイド側の還流ダイオード１１に流れると共にトランジスタ１４の寄生ダイオード１４ａにも流れ、還流電流は分配されることになり前述実施形態と同様の作用効果が得られる。

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に示す変形または拡張が可能である。
トランジスタ９、１４としてはＭＯＳトランジスタに限らず、他のスイッチングデバイス（半導体スイッチ、機械式リレーなどの各種スイッチ）に変更しても良い。また、ショート用トランジスタ１４は、特にロータコイル４の端子間を短絡させる必要はなく、ロータコイル４の端子間のインピーダンスを変化させる構成（例えば、低インピーダンス回路（数Ω程度）をロータコイル４に並列接続する等）を適用して構成しても良い。

第２、第３実施形態において整流部６ａはＵ相、Ｖ相、Ｗ相のレクチファイヤ６Ｕ、６Ｖ、６Ｗにより複数パッケージに分離されている実施形態を示したが、１パッケージに収納されていても良い。

また、前述実施形態では、レクチファイヤ６側で異常を検出したときに故意にロータコイル４の端子間を短絡することに応じてあたかもレギュレータ３内で異常を生じているようにし、レギュレータ３内で異常検出処理を行わせているが、これに限定されるものではなく、レクチファイヤ６側からレギュレータ３側に出力端子３ａを通じて異常検出信号を伝達できればどのような回路構成を採用しても良い。すなわち、レクチファイヤ６について、低電圧検出回路１６、ＡＮＤゲート１７、遅延ゲート１８、ＳＲフリップフロップ１９を用いてトランジスタ１４を駆動制御する構成を適用した実施形態を示したが、各種デジタル回路、デジタルアナログ混在回路、を用いて構成しても良い。

前述実施形態では、レギュレータ３が電子制御装置Ａにダイアグ出力し、電子制御装置Ａから発電停止指令を受け付けた後に発電停止する形態を示したが、レギュレータ３が自発的に駆動停止（駆動デューティ比０％）しても良い。

レクチファイヤ６は、３相構成を例に挙げて説明したが、相数は特に限定されるものではなく５，６など仕様、用途等に応じて実用上変更しても良い。レクチファイヤ６とレギュレータ３間の異常通信用の端子としては、ロータコイル４の駆動出力端子３ａを使用した実施例で説明したが、レギュレータ３が備える他の出力端子を使用しても良い。

図面中、１はオルタネータ、２はバッテリ、３はレギュレータ、３ａはレギュレータの出力端子、４はロータコイル、６はレクチファイヤ、６ａは整流部、６ＵはＵ相のレクチファイヤ、６ＶはＶ相のレクチファイヤ、６ＷはＷ相のレクチファイヤ、６ｕｕ，６ｕｄ，６ｖｕ，６ｖｄ，６ｗｕ，６ｗｄはＭＯＳトランジスタ（半導体スイッチ）、９は駆動トランジスタ、１１は還流ダイオード、１４はショート用トランジスタ（インピーダンス変化手段、スイッチ、ＭＯＳトランジスタ）、１４ａは寄生ダイオード（第２寄生ダイオード）、Ｄｕｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｕ，Ｄｖｄ，Ｄｗｕ，Ｄｗｄは寄生ダイオード（第１ダイオード、第１寄生ダイオード）、Ａは電子制御装置を示す。

Claims (18)

1. 内部異常が検出されると出力端子を通じてロータコイル（４）の励磁電流を抑制制御するレギュレータ（３）と、
   前記レギュレータ（３）の出力端子（３ａ）を通じて通電されるロータコイル（４）の励磁電流に応じてステータコイル（５Ｕ、５Ｗ、５Ｖ）に生じる複数相の交流電圧について第１ダイオード（Ｄｕｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｕ，Ｄｖｄ，Ｄｗｕ，Ｄｗｄ）を用いた整流部（６ａ）により整流してバッテリ（２）に充電するレクチファイヤ（６）であり、レクチファイヤ本体の異常を検出する異常検出回路（１５）を備えたレクチファイヤ（６）と、を備え、
   前記レクチファイヤ（６）は、前記異常検出回路（１５）により異常が検出された後には前記レギュレータ（３）の出力端子（３ａ）を通じて当該レギュレータ（３）に異常検出信号を通知し、
   前記レギュレータ（３）は、前記レクチファイヤ（６）から異常検出信号が通知されると、前記異常検出信号に応じたダイアグ信号を電子制御装置（Ａ）に通知することを特徴とするオルタネータ。
2. 請求項１記載のオルタネータにおいて、
   前記第１ダイオード（Ｄｕｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｕ，Ｄｖｄ，Ｄｗｕ，Ｄｗｄ）は、前記レクチファイヤを構成する半導体スイッチに寄生した第１寄生ダイオード（Ｄｕｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｕ，Ｄｖｄ，Ｄｗｕ，Ｄｗｄ）を含み、
   前記第１寄生ダイオードが寄生した半導体スイッチ（６ｕｕ，６ｕｄ，６ｖｕ，６ｖｄ，６ｗｕ，６ｗｄ）を用いて整流してバッテリ（２）に充電することを特徴とするオルタネータ。
3. 請求項１または２記載のオルタネータにおいて、
   前記レクチファイヤ（６）は、前記ロータコイル（４）に接続されたインピーダンス変化手段（１４）を備え、
   前記レクチファイヤ（６）は、前記異常検出回路（１５）により異常が検出された後には前記インピーダンス変化手段（１４）により前記ロータコイル（４）側のインピーダンスを変化させることで前記ロータコイル（４）の端子間のインピーダンスを変化させ、当該インピーダンス変化に応じた異常検出信号を前記レギュレータ（３）に送信して前記レギュレータ（３）に異常検出処理を行わせることを特徴とするオルタネータ。
4. 請求項３記載のオルタネータにおいて、
   前記インピーダンス変化手段（１４）は、前記ロータコイル（４）の端子間に接続されたスイッチ（１４）を含み、当該ロータコイル（４）の端子間を短絡することで前記レギュレータ（３）に異常検出処理を行わせることを特徴とするオルタネータ。
5. 請求項４記載のオルタネータにおいて、
   前記レクチファイヤ（６）は、前記スイッチ（１４）のオンタイミングを、前記ロータコイル（４）の端子間の直流電圧が最低電圧となる区間内とすることを特徴とするオルタネータ。
6. 請求項１〜３の何れか一項に記載のオルタネータにおいて、
   前記レクチファイヤ（６）は、複数相の交流電圧を整流する複数の整流部（６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ）を備えて前記バッテリ（２）に充電するものであり複数の整流部（６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ）は複数のパッケージを用いて相毎にそれぞれ構成され、
   前記異常検出回路（１５）は、前記複数のパッケージの過熱または／および過電流をそれぞれ検出することで相毎に異常を検出するように構成され、
   前記複数相のうち何れか一の相で前記異常検出回路（１５）が異常を検出すると、他の相に当該一の相の異常を送信し、他の相では前記一の相の異常を受信することで異常状態を受け付けることを特徴とするオルタネータ。
7. 請求項４または５記載のオルタネータにおいて、
   前記レクチファイヤ（６）は、複数相の交流電圧を整流する複数の整流部（６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ）を備えて前記バッテリ（２）に充電するものであり複数の整流部（６Ｕ，６Ｖ，６Ｗ）は複数のパッケージを用いて相毎にそれぞれ構成され、
   前記異常検出回路（１５）は、前記複数のパッケージの過熱または／および過電流をそれぞれ検出することで相毎に異常を検出するように構成され、
   前記複数相のうち何れか一の相で前記異常検出回路（１５）が異常を検出すると、他の相に当該一の相の異常を送信し、他の相では前記一の相の異常を受信することで異常状態を受け付けることを特徴とするオルタネータ。
8. 請求項７記載のオルタネータにおいて、
   前記他の相では前記一の相の異常を受信すると、前記レクチファイヤ（６）は前記スイッチ（１４）をオンすることで前記ロータコイル（４）の端子間を短絡させることを特徴とするオルタネータ。
9. 請求項１〜５の何れか一項に記載のオルタネータにおいて、
   前記レクチファイヤ（６）は、複数相の交流電圧を整流する整流部（６ａ）を備えて前記バッテリ（２）に充電するものであって、前記整流部（６ａ）は１パッケージに構成され、
   前記異常検出回路（１５）は、前記１パッケージの過熱または／および過電流を検出することで異常を検出することを特徴とするオルタネータ。
10. 内部異常を検出可能なレギュレータ（３）からその出力端子（３ａ）を通じてロータコイル（４）に通電された励磁電流に応じてステータコイル（５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ）に生じる複数相の交流電圧について、第１ダイオード（Ｄｕｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｕ，Ｄｖｄ，Ｄｗｕ，Ｄｗｄ）を用いた整流部（６ａ）により整流しバッテリ（２）に充電するレクチファイヤ（６）であって、
    レクチファイヤ本体内の異常を検出する異常検出回路（１５）を備え、
    前記異常検出回路（１５）により異常が検出された後には前記レギュレータ（３）の出力端子（３ａ）を通じて当該レギュレータ（３）に異常検出信号を送信し、前記レギュレータ（３）を通じて前記異常検出信号に応じたダイアグ信号を電子制御装置（Ａ）に通知することを特徴とするレクチファイヤ。
11. 請求項１０記載のレクチファイヤにおいて、
    前記第１ダイオード（Ｄｕｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｕ，Ｄｖｄ，Ｄｗｕ，Ｄｗｄ）は、前記レクチファイヤ本体を構成する半導体スイッチに寄生した第１寄生ダイオード（Ｄｕｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｕ，Ｄｖｄ，Ｄｗｕ，Ｄｗｄ）を含み、
    前記レクチファイヤ本体（６）は、前記第１寄生ダイオード（Ｄｕｕ，Ｄｕｄ，Ｄｖｕ，Ｄｖｄ，Ｄｗｕ，Ｄｗｄ）が寄生した半導体スイッチ（６ｕｕ，６ｕｄ，６ｖｕ，６ｖｄ，６ｗｕ，６ｗｄ）を用いて整流してバッテリ（２）に充電することを特徴とするレクチファイヤ。
12. 請求項１０または１１記載のレクチファイヤにおいて、
    前記ロータコイル（４）に接続されたインピーダンス変化手段（１４）を備え、
    前記異常検出回路（１５）により異常が検出された後には前記インピーダンス変化手段（１４）により前記ロータコイル（４）側のインピーダンスを変化させることで前記ロータコイル（４）の端子間のインピーダンスを変化させ、当該インピーダンス変化に応じた異常検出信号を前記レギュレータ（３）に送信して前記レギュレータ（３）に異常検出処理を行わせることを特徴とするレクチファイヤ。
13. 請求項１２記載のレクチファイヤにおいて、
    前記インピーダンス変化手段（１４）は、前記ロータコイル（４）の端子間に接続されたスイッチ（１４）を含み、当該ロータコイル（４）の端子間を短絡することで前記レギュレータ（３）に異常検出処理を行わせることを特徴とするレクチファイヤ。
14. 請求項１３記載のレクチファイヤにおいて、
    前記スイッチ（１４）のオンタイミングを、前記ロータコイル（４）の端子間の直流電圧が最低電圧となる区間内とすることを特徴とするレクチファイヤ。
15. 請求項１０〜１２の何れか一項に記載のレクチファイヤにおいて、
    複数相の交流電圧を整流する複数の整流部（６ａ）を備え前記バッテリ（２）に充電するものであって前記複数の整流部（６ａ）は複数のパッケージを用いて相毎にそれぞれ構成され、
    前記異常検出回路（１５）は、前記複数のパッケージの過熱または／および過電流をそれぞれ検出することで相毎に異常を検出するように構成され、
    前記複数相のうち何れか一の相で前記異常検出回路（１５）が異常を検出すると、他の相に当該一の相の異常を送信し、他の相では前記一の相の異常を受信することで異常状態を受け付けることを特徴とするレクチファイヤ。
16. 請求項１３または１４記載のレクチファイヤにおいて、
    複数相の交流電圧を整流する複数の整流部（６ａ）を備え前記バッテリ（２）に充電するものであって前記複数の整流部（６ａ）は複数のパッケージを用いて相毎にそれぞれ構成され、
    前記異常検出回路（１５）は、前記複数のパッケージの過熱または／および過電流をそれぞれ検出することで相毎に異常を検出するように構成され、
    前記複数相のうち何れか一の相で前記異常検出回路（１５）が異常を検出すると、他の相に当該一の相の異常を送信し、他の相では前記一の相の異常を受信することで異常状態を受け付けることを特徴とするレクチファイヤ。
17. 請求項１６記載のレクチファイヤにおいて、
    前記他の相では前記一の相の異常を受信すると、前記スイッチ（１４）をオンすることで前記ロータコイル（４）の端子間を短絡させることを特徴とするレクチファイヤ。
18. 請求項１０〜１４の何れか一項に記載のレクチファイヤにおいて、
    複数相の交流電圧を整流する整流部（６ａ）を備えて前記バッテリ（２）に充電するものであって、前記整流部（６ａ）は１パッケージに構成され、
    前記異常検出回路（１５）は、前記１パッケージの過熱または／および過電流を検出することで異常を検出することを特徴とするレクチファイヤ。

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