JPH04210739A - 車両用交流発電機の整流装置 - Google Patents
車両用交流発電機の整流装置Info
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- JPH04210739A JPH04210739A JP40068490A JP40068490A JPH04210739A JP H04210739 A JPH04210739 A JP H04210739A JP 40068490 A JP40068490 A JP 40068490A JP 40068490 A JP40068490 A JP 40068490A JP H04210739 A JPH04210739 A JP H04210739A
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- 238000007493 shaping process Methods 0.000 abstract 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/80—Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
- Y02T10/92—Energy efficient charging or discharging systems for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors specially adapted for vehicles
Landscapes
- Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
- Rectifiers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１１
【産業上の利用分野］本発明は、車両用三相交流発電機
の整流装置に関する。 ［０００２］ 【従来技術】従来の車両用交流発電機の整流装置として
は、ダイオードをブリッジ接続した三相全波整流器が用
いられており、出力される直流電圧の大きさを制御する
には車両用三相交流発電機（以下、オルタネータという
）の界磁電流界磁電流を制御して行っていた。 ［０００３］また、電池充電用などにおいて、５ＣＲ（
サイリスタ）をブリッジ接続した三相全波整流器が用い
られている。 ［０００４］
の整流装置に関する。 ［０００２］ 【従来技術】従来の車両用交流発電機の整流装置として
は、ダイオードをブリッジ接続した三相全波整流器が用
いられており、出力される直流電圧の大きさを制御する
には車両用三相交流発電機（以下、オルタネータという
）の界磁電流界磁電流を制御して行っていた。 ［０００３］また、電池充電用などにおいて、５ＣＲ（
サイリスタ）をブリッジ接続した三相全波整流器が用い
られている。 ［０００４］
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイオ
ードブリッジ方式の三相全波整流器では、整流効率が良
くないという問題点があった。以下、この問題を詳述す
る。各ダイオードは本来それぞれ異なる位相で２／３π
（ｒａｄ）だけ導通する筈であるが、実際には極低速回
転（低周波）域を除いて漏洩リアクタンスの作用により
π（ｒ ａ ｄ）導通しているのが実情である。その結
果、第８図に示すように、時点ｔ１において三相全波整
流器の出力端に、本来はｙ−ｘというベクトル電圧が生
じるべきであるのに、−２電圧が−Ｘ電圧と並列に接続
された状態が生じて直流出力電圧Ｅｄｃは第８図の実線
のように縮小してしまい、直流出力電圧が斜線部分だけ
ロスしてしまう。 ［０００５］一方、ＳＣＲブリッジ方式の車両用交流発
電機の整流装置は、ターンオフのために消弧回路を付加
する必要があり、かつ高速応答性がよくない。したがっ
て、高速運転時の周波数が商用周波数より格段に高い車
両用交流発電機の整流装置において、高リアクタンス負
荷の高速断続にＳＣＲを採用することは得策ではなかっ
た。 ［０００６１更に、最近では、オルタネータを発電、電
動切替えにより、車両エンジンのトルク脈動を吸収する
技術が提案されているが、このような技術を実際に実現
するためには、複数のダイオードブリッジと複数のトラ
ンジスタとからなる複雑な高速スイッチング制御回路が
必要になる。本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、整流効率を改良するとともに、
三相交流発電機の発電、電動切替え制御を簡素な回路で
実現できる車両用交流発電機の整流装置を提供すること
を、その解決すべき課題としている。 ［０００７］
ードブリッジ方式の三相全波整流器では、整流効率が良
くないという問題点があった。以下、この問題を詳述す
る。各ダイオードは本来それぞれ異なる位相で２／３π
（ｒａｄ）だけ導通する筈であるが、実際には極低速回
転（低周波）域を除いて漏洩リアクタンスの作用により
π（ｒ ａ ｄ）導通しているのが実情である。その結
果、第８図に示すように、時点ｔ１において三相全波整
流器の出力端に、本来はｙ−ｘというベクトル電圧が生
じるべきであるのに、−２電圧が−Ｘ電圧と並列に接続
された状態が生じて直流出力電圧Ｅｄｃは第８図の実線
のように縮小してしまい、直流出力電圧が斜線部分だけ
ロスしてしまう。 ［０００５］一方、ＳＣＲブリッジ方式の車両用交流発
電機の整流装置は、ターンオフのために消弧回路を付加
する必要があり、かつ高速応答性がよくない。したがっ
て、高速運転時の周波数が商用周波数より格段に高い車
両用交流発電機の整流装置において、高リアクタンス負
荷の高速断続にＳＣＲを採用することは得策ではなかっ
た。 ［０００６１更に、最近では、オルタネータを発電、電
動切替えにより、車両エンジンのトルク脈動を吸収する
技術が提案されているが、このような技術を実際に実現
するためには、複数のダイオードブリッジと複数のトラ
ンジスタとからなる複雑な高速スイッチング制御回路が
必要になる。本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、整流効率を改良するとともに、
三相交流発電機の発電、電動切替え制御を簡素な回路で
実現できる車両用交流発電機の整流装置を提供すること
を、その解決すべき課題としている。 ［０００７］
【課題を解決するための手段】本発明は、車両用交流発
電機から出力される三相交流電圧を三相全波整流する整
流装置において、複数のトランジスタを三相ブリッジ接
続してなる三相全波整流器と、前記発電機の各コイルが
並列接続とならない範囲で前記各トランジスタを断続す
る制御部を備えることを特徴としている。 ［０００８］ここで、トランジスタとしては、バイポー
ラトランジスタ（ＢＰＴ）、絶縁ゲートトランジスタ（
ＩＧＦＥＴ、ＭＯＳ ＦＥＴ）、接合ゲートトランジ
スタ（ＪＦＥＴ）、絶縁ゲートバイボーラトランジスタ
ト（ＩＧＢＴ）などを採用することができる。発電機の
各相コイルはスター接続でも、デルタ接続でもよい。 ［０００９］
電機から出力される三相交流電圧を三相全波整流する整
流装置において、複数のトランジスタを三相ブリッジ接
続してなる三相全波整流器と、前記発電機の各コイルが
並列接続とならない範囲で前記各トランジスタを断続す
る制御部を備えることを特徴としている。 ［０００８］ここで、トランジスタとしては、バイポー
ラトランジスタ（ＢＰＴ）、絶縁ゲートトランジスタ（
ＩＧＦＥＴ、ＭＯＳ ＦＥＴ）、接合ゲートトランジ
スタ（ＪＦＥＴ）、絶縁ゲートバイボーラトランジスタ
ト（ＩＧＢＴ）などを採用することができる。発電機の
各相コイルはスター接続でも、デルタ接続でもよい。 ［０００９］
【作用及び発明の効果】本発明の車両用交流発電機の整
流装置の三相全波整流器は、複数のトランジスタを三相
ブリッジ接続して構成されている。制御部は、各トラン
ジスタを発電機の各コイルが並列接続とならない範囲で
断続する。このようにすれば、整流効率を改善して出力
直流電圧の大きさを増加することができる。 ［００１０１すなわち、漏洩リアクタンスの作用により
発電機の２つのコイルが並列接続状態となって、両コイ
ルのほぼ平均電圧がそれらの両端から出力されるという
ことがなく、その結果として出力直流電圧が低下するこ
とがない。更に、ＳＣＲブリッジ方式の車両用交流発電
機の整流装置に比較して、消弧回路を要せずまた高速応
答性が向上するので、高速運転時における高速断続に対
応することができる。 ［００１１１また、バッテリの充電及び車両電気負荷の
駆動とともに発電機の発電動作、電動動作の切替えによ
り、三相全波整流器の回路規模を増加することなく、車
両エンジンのトルク脈動の吸収が可能となる。更に本発
明によれば、トランジスタのスイッチング制御による出
力直流電圧の制御が可能となるので、発電機の界磁磁束
を永久磁石で発生させることができ、発電機の構成の簡
略化またはブラシレス化を実現することができる。 ［００１２］
流装置の三相全波整流器は、複数のトランジスタを三相
ブリッジ接続して構成されている。制御部は、各トラン
ジスタを発電機の各コイルが並列接続とならない範囲で
断続する。このようにすれば、整流効率を改善して出力
直流電圧の大きさを増加することができる。 ［００１０１すなわち、漏洩リアクタンスの作用により
発電機の２つのコイルが並列接続状態となって、両コイ
ルのほぼ平均電圧がそれらの両端から出力されるという
ことがなく、その結果として出力直流電圧が低下するこ
とがない。更に、ＳＣＲブリッジ方式の車両用交流発電
機の整流装置に比較して、消弧回路を要せずまた高速応
答性が向上するので、高速運転時における高速断続に対
応することができる。 ［００１１１また、バッテリの充電及び車両電気負荷の
駆動とともに発電機の発電動作、電動動作の切替えによ
り、三相全波整流器の回路規模を増加することなく、車
両エンジンのトルク脈動の吸収が可能となる。更に本発
明によれば、トランジスタのスイッチング制御による出
力直流電圧の制御が可能となるので、発電機の界磁磁束
を永久磁石で発生させることができ、発電機の構成の簡
略化またはブラシレス化を実現することができる。 ［００１２］
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。第１実施例を第１図に示す。この装置は、トラン
ジスタ２ａ〜２ｆを三相ブリッジ接続してなり、オルタ
ネータ１の各相コイル（電機子コイル） ｌｘ、
ｌｙ、 ＩＺから受は取る三相交流電圧ｘ、 ｙ、
ｚを三相全波整流する三相全波整流器２と、この三
相全波整流器２の各トランジスタ２ａ〜２ｆをそれぞれ
異なる位相でスイッチングする制御部３とを備えている
。 （００１３］各トランジスタ２ａ〜２ｆはＩＧＢＴ（絶
縁ゲート型バイポーラトランジスタ）にて構成されてお
り、三相全波整流器２の一端は接地され、他端はバッテ
リ４及び車両用の電気負荷５の高位端に接続されている
。制御部３は、相コイル１ｘが出力する相電圧Ｘを受取
ってその周波数及び位相を検知するとともに、検知した
周波数および位相に従って各トランジスタ２ａ〜２ｆの
導通を制御する回路であり、例えば第２図のような構成
をもつ。 ［００１４］すなわち、制御部３は、相電圧Ｘを波形整
形して同一周期のパルス信号を形成し、このパルス信号
を整形してデユーティ比が０．５の基準パルス信号を形
成し、この基準パルス信号の周波数の３倍の周波数をも
つデユーティ比が０． ５のパルス信号を形成し、この
３倍周波数のパルス信号と、その逆相パルス信号を用い
てそれぞれ２／３πづつ位相が異なる６相のパルス信号
を形成し、それらが各トランジスタ２ａ〜２ｆのゲート
に印加される。なお、各トランジスタ２ａ〜２ｆのスイ
ッチングは、切り換えるべき二つの相電圧のクロス点で
実施される。 ［００１５］この結果、トランジスタ２ａ〜２ｃの一つ
とトランジスタ２ｄ〜２ｆの一つとだけが常に導通状態
となるので、三相全波整流器２の出力電圧Ｅｄｃは第７
図に示す波形となり、整流ロスが減り発電効率が向上す
る。また、車両用内燃機関は爆発・圧縮工程毎にその回
転角速度が変動するので、トルク変動の周期変動に同期
して内燃機関のトルクが平均値より低下しているときに
は制御部３が各トランジスタを遮断すれば、オルタネー
タ１が消費するトルクが低下するので、機関の出力トル
クが増加し、トルク変動が減少する。 ［００１６］なお、ＩＧＢＴは大容量、高速作動向きで
あるゆえ、特に制御性がよく、固定子鉄心に設けた磁気
脈動トルク検出器を信号として磁気音の原因となる電磁
トルク変動のアクティブ制御も可能となる。なお、各ト
ランジスタの導通期間は２／３π以下としてもい。ただ
、２／３π以下とすることにより最も高い平均直流電圧
を出力することができる。 （その他の実施例）第２実
施例を第３図に示す。 ［００１７］この装置では回転子界磁６に永久磁石を使
用している。出力する直流電圧の大きさは、制御部３に
ＰＷＭ（パルス幅変調）形式の電圧制御回路を設けてい
るので（第４図参照）、全波整流しつつ出力直流電圧の
大きさも制御することができる。ＰＷＭ制御のキャリア
周波数は可聴周波数以上に選んでおり、駐音上の問題は
ない。なお、電圧制御回路は第４図の代わりに、相電圧
合成回路の後ろに設け、各相電圧をそれぞれ独立にＰＷ
Ｍ制御してもよい。 ［００１８１更にこの実施例では、三相全波整流器２の
高位出力端にリアクトル７を直列に接続して界磁磁束を
強める向きに界磁を励磁する直巻コイルとしている。更
にこのリアクトル７により、ＩＧＢＴで断続される電流
も出力電流系に流れる際には平滑されており、リップル
は減少する。第５図に第３実施例を示す。 ［００１９］この装置は、第１図のトランジスタ２ａ〜
２ｆと個別にそれぞれトランジスタ２ｇ〜２ｍを逆方向
に接続し、これらトランジスタ２ａ〜２ｍの断続を個別
に制御するものである。この場合、制御部２から出力さ
れる各パルス信号の位相を制御することにより、周知の
ようにオルタネータ１は発電機として及び始動用電動機
として動作することができる。 ［００２０１もちろん、発電機として作動させる場合に
はトランジスタ２ａ〜２ｆをそれぞれ所定位相で導通し
、トランジスタ２ｇ〜２ｍを遮断する。一方、始動用電
動機として作動させる場合にはトランジスタ２ｇ〜２ｍ
をそれぞれ所定位相で導通し、トランジスタ２ａ〜２ｆ
を遮断する。ちなみに始動用電動機として作動させる場
合も各トランジスタ２ｇ〜２ｍは２π／３毎にスイッチ
ングされる。 ［００２１１第４実施例を第６図に示す。この装置は、
トランジスタ２ａ〜２ｆとしてＮチャンネルＭＯ８ＦＥ
Ｔを用いたものであり、整流性の改善のために逆流防止
ダイオード６ａ、６ｂ、６Ｃをブリッジの各ブランチと
接地との間に設けている。
する。第１実施例を第１図に示す。この装置は、トラン
ジスタ２ａ〜２ｆを三相ブリッジ接続してなり、オルタ
ネータ１の各相コイル（電機子コイル） ｌｘ、
ｌｙ、 ＩＺから受は取る三相交流電圧ｘ、 ｙ、
ｚを三相全波整流する三相全波整流器２と、この三
相全波整流器２の各トランジスタ２ａ〜２ｆをそれぞれ
異なる位相でスイッチングする制御部３とを備えている
。 （００１３］各トランジスタ２ａ〜２ｆはＩＧＢＴ（絶
縁ゲート型バイポーラトランジスタ）にて構成されてお
り、三相全波整流器２の一端は接地され、他端はバッテ
リ４及び車両用の電気負荷５の高位端に接続されている
。制御部３は、相コイル１ｘが出力する相電圧Ｘを受取
ってその周波数及び位相を検知するとともに、検知した
周波数および位相に従って各トランジスタ２ａ〜２ｆの
導通を制御する回路であり、例えば第２図のような構成
をもつ。 ［００１４］すなわち、制御部３は、相電圧Ｘを波形整
形して同一周期のパルス信号を形成し、このパルス信号
を整形してデユーティ比が０．５の基準パルス信号を形
成し、この基準パルス信号の周波数の３倍の周波数をも
つデユーティ比が０． ５のパルス信号を形成し、この
３倍周波数のパルス信号と、その逆相パルス信号を用い
てそれぞれ２／３πづつ位相が異なる６相のパルス信号
を形成し、それらが各トランジスタ２ａ〜２ｆのゲート
に印加される。なお、各トランジスタ２ａ〜２ｆのスイ
ッチングは、切り換えるべき二つの相電圧のクロス点で
実施される。 ［００１５］この結果、トランジスタ２ａ〜２ｃの一つ
とトランジスタ２ｄ〜２ｆの一つとだけが常に導通状態
となるので、三相全波整流器２の出力電圧Ｅｄｃは第７
図に示す波形となり、整流ロスが減り発電効率が向上す
る。また、車両用内燃機関は爆発・圧縮工程毎にその回
転角速度が変動するので、トルク変動の周期変動に同期
して内燃機関のトルクが平均値より低下しているときに
は制御部３が各トランジスタを遮断すれば、オルタネー
タ１が消費するトルクが低下するので、機関の出力トル
クが増加し、トルク変動が減少する。 ［００１６］なお、ＩＧＢＴは大容量、高速作動向きで
あるゆえ、特に制御性がよく、固定子鉄心に設けた磁気
脈動トルク検出器を信号として磁気音の原因となる電磁
トルク変動のアクティブ制御も可能となる。なお、各ト
ランジスタの導通期間は２／３π以下としてもい。ただ
、２／３π以下とすることにより最も高い平均直流電圧
を出力することができる。 （その他の実施例）第２実
施例を第３図に示す。 ［００１７］この装置では回転子界磁６に永久磁石を使
用している。出力する直流電圧の大きさは、制御部３に
ＰＷＭ（パルス幅変調）形式の電圧制御回路を設けてい
るので（第４図参照）、全波整流しつつ出力直流電圧の
大きさも制御することができる。ＰＷＭ制御のキャリア
周波数は可聴周波数以上に選んでおり、駐音上の問題は
ない。なお、電圧制御回路は第４図の代わりに、相電圧
合成回路の後ろに設け、各相電圧をそれぞれ独立にＰＷ
Ｍ制御してもよい。 ［００１８１更にこの実施例では、三相全波整流器２の
高位出力端にリアクトル７を直列に接続して界磁磁束を
強める向きに界磁を励磁する直巻コイルとしている。更
にこのリアクトル７により、ＩＧＢＴで断続される電流
も出力電流系に流れる際には平滑されており、リップル
は減少する。第５図に第３実施例を示す。 ［００１９］この装置は、第１図のトランジスタ２ａ〜
２ｆと個別にそれぞれトランジスタ２ｇ〜２ｍを逆方向
に接続し、これらトランジスタ２ａ〜２ｍの断続を個別
に制御するものである。この場合、制御部２から出力さ
れる各パルス信号の位相を制御することにより、周知の
ようにオルタネータ１は発電機として及び始動用電動機
として動作することができる。 ［００２０１もちろん、発電機として作動させる場合に
はトランジスタ２ａ〜２ｆをそれぞれ所定位相で導通し
、トランジスタ２ｇ〜２ｍを遮断する。一方、始動用電
動機として作動させる場合にはトランジスタ２ｇ〜２ｍ
をそれぞれ所定位相で導通し、トランジスタ２ａ〜２ｆ
を遮断する。ちなみに始動用電動機として作動させる場
合も各トランジスタ２ｇ〜２ｍは２π／３毎にスイッチ
ングされる。 ［００２１１第４実施例を第６図に示す。この装置は、
トランジスタ２ａ〜２ｆとしてＮチャンネルＭＯ８ＦＥ
Ｔを用いたものであり、整流性の改善のために逆流防止
ダイオード６ａ、６ｂ、６Ｃをブリッジの各ブランチと
接地との間に設けている。
【図１】本発明の車両用交流発電機の整流装置の一実施
例を示す回路図
例を示す回路図
【図２】第１図の制御部のブロック図
【図３】第２実施例の回路図
【図４】第３図の制御部のブロック図
【図５】本発明の車両用交流発電機の整流装置の更なる
他の実施例を示す回路図
他の実施例を示す回路図
【図６】本発明の車両用交流発電機の整流装置の更なる
他の実施例を示す回路図
他の実施例を示す回路図
【図７】第１図の装置から出力される三相全波整流電圧
の波形図
の波形図
【図８】従来のダイオードブリッジ方式の三相全波整流
器から出力される三相全波整流電圧の波形図
器から出力される三相全波整流電圧の波形図
１ オルタネータ
２ 三相全波整流器
３ 制御部
【図１】
【図５】
Claims (1)
- 【請求項１】車両用交流発電機のから出力される三相交
流電圧を三相全波整流する整流装置において、複数のト
ランジスタを三相ブリッジ接続してなる三相全波整流器
と、前記発電機の各コイルが並列接続とならない範囲で
前記各トランジスタを断続する制御部と、を備えること
を特徴とする車両用三相交流発電機の整流装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2400684A JP2932694B2 (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 車両用交流発電機の整流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2400684A JP2932694B2 (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 車両用交流発電機の整流装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04210739A true JPH04210739A (ja) | 1992-07-31 |
| JP2932694B2 JP2932694B2 (ja) | 1999-08-09 |
Family
ID=18510567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2400684A Expired - Lifetime JP2932694B2 (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | 車両用交流発電機の整流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2932694B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007114272A1 (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | バッテリ充電装置、３相電圧生成回路、３相電圧生成方法、および遅角制御方法 |
-
1990
- 1990-12-06 JP JP2400684A patent/JP2932694B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007114272A1 (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-11 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | バッテリ充電装置、３相電圧生成回路、３相電圧生成方法、および遅角制御方法 |
| US8159179B2 (en) | 2006-03-30 | 2012-04-17 | Shindengen Electric Manufacturing Co., Ltd. | Battery charging device, three-phase voltage generating circuit, three-phase voltage generation method and delay angle control method |
| JP5220589B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2013-06-26 | 新電元工業株式会社 | バッテリ充電装置、３相電圧生成回路、３相電圧生成方法、および遅角制御方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2932694B2 (ja) | 1999-08-09 |
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