JP5573587B2 - 車両用回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用回転電機に関する。

従来から、ダイオードの順方向電圧値を検出することにより電力変換半導体に含まれるスイッチング素子の温度を検出し、過熱状態であると判断した場合にスイッチング素子をオフ状態に設定するようにした電動機制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

また、界磁コイル温度を検出し、所定値を超えている場合には界磁電流を低減する車両用同期発電装置（例えば、特許文献２参照。）や、励磁電流に基づいて発電機温度を検出し、所定のしきい値温度以上のときに励磁電流制限を行うようにした車両用交流発電機の制御装置（例えば、特許文献３参照）、温度補償されたツェナーダイオードを用いることにより、温度に対応した基準電圧を発生するようにした交流発電機用自動電圧調整器（例えば、特許文献４参照。）などが知られている。

特開２０００−３２４８９３号公報（第５−１１頁、図１−１５） 特開平９−１９１９４号公報（第６−１１頁、図１−１５） 特開平８−３３６２３９号公報（第８−１２頁、図１−１３） 特開平８−１４０４００号公報（第３−７頁、図１−５）

ところで、特許文献１に開示された従来技術は電動機の制御に関するものであって、ＭＯＳトランジスタによって整流動作を行う車両用発電機の制御にそのまま適用することはできない。すなわち、車両用発電機の場合には、ＭＯＳトランジスタによって形成されるスイッチング素子をオフしても損失が大きい寄生ダイオードを通して電流が流れるため、スイッチング素子をオンしていたときよりもさらに発熱量が多くなり、スイッチング素子をオフしただけでは過熱時の対策にはならない。

また、特許文献２−４に開示された従来技術では、界磁コイル等の温度に基づいて励磁電流を設定しているが、この手法をそのままＭＯＳトランジスタによって整流動作を行う車両用発電機に適用して、整流器の過熱保護を行うことはできなかった。すなわち、特許文献２−４に開示された従来技術において検出された温度は、整流器に含まれるＭＯＳトランジスタの温度とは多少の相関はあるものの正確にＭＯＳトランジスタの温度を指すものではないため、ＭＯＳトランジスタの過熱保護を確実に行うことができない。また、車両用発電機の整流器には複数のＭＯＳトランジスタが含まれるが、素子のばらつきを考慮した過熱保護を行うことができない。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、整流器に含まれるＭＯＳトランジスタの過熱保護を確実に行うことができる車両用回転電機を提供することにある。

上述した課題を解決するために、本発明の車両用回転電機は、回転子の界磁極を磁化させる界磁巻線と、界磁極によって発生する回転磁界によって交流電圧を発生する多相巻線としての電機子巻線を有する固定子と、スイッチング素子によって構成される上アームおよび下アームを有するブリッジ回路を構成し、電機子巻線の誘起電圧を整流するスイッチング部と、スイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御部と、界磁巻線に流れる励磁電流を制御することによりスイッチング部の出力電圧を制御するとともに、電機子巻線の相電圧に基づいて回転子の回転数を検出し、回転子の回転停止を検出したときに界磁巻線への励磁電流の供給を停止あるいは低減する発電制御装置と、スイッチング部の温度を検出する温度検出部と、温度検出部の検出結果に基づいて過熱状態が検出されたときに、上アームおよび下アームのいずれか一方を構成するスイッチング素子をオンするとともに、上アームおよび下アームのいずれか他方を構成するスイッチング素子をオフする過熱保護動作を行う過熱保護部とを備えている。

整流動作を行う整流器としてのスイッチング部が過熱状態になったときに上アームおよび下アームのいずれか一方をオンし、他方をオフすることにより、相電圧が正極側あるいは負極側に固定される。このため、発電制御装置による回転数検出ができなくなり、発電制御装置による励磁電流の供給が停止あるいは低減され、整流器としてのスイッチング部の過熱保護を確実に実施することができる。また、過熱状態であることを発電制御装置に通知するための接続線等が不要になり、配線および構成の簡略化が可能となる。

また、上述した過熱保護部による過熱保護動作中に、下アームを構成するスイッチング素子がオンされ、上アームを構成するスイッチング素子がオフされることが望ましい。一般に下アームは車両のボディアースに接続されるため、下アームのスイッチング素子をオンすることにより、相電圧をグランド電位近傍に固定することができ、相電圧に基づく回転数検出を中止させることができる。

また、上述した発電制御装置は、相電圧と基準電圧の大小関係が周期的に変化することにより回転検出を行っており、過熱保護部による過熱保護動作中に上アームおよび下アームのいずれか一方を構成するスイッチング素子がオンされたときに、相電圧と基準電圧の大小関係が固定される。これにより、過熱保護動作中の回転数検出を中止して励磁電流の供給を確実に抑制することができる。

また、上述した過熱保護部による過熱保護動作中にオフされる上アームおよび下アームのいずれか他方のスイッチング素子の短絡故障の有無を確認する短絡故障確認部をさらに備え、過熱保護部は、短絡故障確認部によって短絡故障が生じていないことを確認した後に過熱保護動作を開始することが望ましい。これにより、過熱保護動作を開始することにより上アームおよび下アームのスイッチング素子を介してバッテリの端子間が誤って短絡されることを防止することができる。

また、上述した過熱保護部は、サージ電圧の発生を抑制するタイミングで、上アームおよび下アームのいずれか一方のスイッチング素子をオンすることが望ましい。具体的には、このサージ電圧の発生を抑制するタイミングは、オンしたときに、スイッチング素子に並列接続されたダイオードの順方向と同じ方向にスイッチング素子を介して電流が流れるタイミングであることが望ましい。あるいは、上述した温度検出部の検出結果に基づいて過熱状態が解消したことが検出されたときに、過熱保護部は、サージ電圧の発生を抑制するタイミングで、保護動作中にオンされていたスイッチング素子をオフすることが望ましい。具体的には、このサージ電圧の発生を抑制するタイミングは、オフする前に、スイッチング素子を介して流れる電流の向きと、オフした後に、スイッチング素子に並列接続されたダイオードを介して流れる電流の向きが同じとなるタイミングであることが望ましい。これにより、過熱保護動作を開始する際あるいは終了する際にサージ電圧が発生することを防止することができる。

また、上述したスイッチング部は、前記電機子巻線の複数の出力端子のそれぞれに対応して、スイッチング素子によって構成された上アームおよび下アームを有する複数の整流器モジュールを備え、複数の整流器モジュールのそれぞれに対応して温度検出部と過熱保護部を備えることが望ましい。これにより、一部の整流器モジュールが過熱状態になったときに過熱保護を行うことが可能となる。

また、上述した複数の整流器モジュールのそれぞれに対応する複数の過熱保護部は相互に接続されており、自身が過熱保護動作中であることを示す情報を相互に送受信することが望ましい。具体的には、上述した複数の整流器モジュールのそれぞれは、他の整流器モジュールとの間で通信を行う通信回路が備わっており、情報の相互の送受信は、相互接続された通信回路を介して行われ、複数の整流器モジュールのそれぞれに備わった過熱保護部は、他の整流器モジュールが過熱保護動作中であることを示す情報を通信回路を介して受信したときに保護動作を行うことが望ましい。あるいは、上述した複数の整流器モジュールのそれぞれには、共通の接続線の電圧を過熱保護動作中であることを示す電圧に設定する接続線駆動部と、接続線の電圧を監視して他の整流器モジュールが過熱保護動作中であることを検出する他相監視部とを備え、複数の整流器モジュールのそれぞれに備わった過熱保護部は、同じ整流器モジュールに備わった他相監視部によって他の整流器モジュールが過熱保護動作中であることが検出されたときに保護動作を行うことが望ましい。これにより、一部の整流器モジュールが過熱状態になったときに、電機子巻線のすべての相電圧を正極側あるいは負極側に固定することができ、発電制御装置における回転数検出を確実に中止することができる。

また、上述した複数の整流器モジュールは、共通の放熱手段に固定されていることが望ましい。これにより、一部の整流器モジュールが過熱状態になったことを、相互の接続線等を介すことなく他の整流器モジュールに伝えることができ、さらに配線および構成の簡略化が可能となる。

一実施形態の車両用発電機の構成を示す図である。 発電制御装置の詳細構成を示す図である。 整流器モジュールの構成を示す図である。 制御回路の詳細構成を示す図である。 上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部による電圧比較の具体例を示す図である。 下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部による電圧比較の具体例を示す図である。 温度検出部による温度検出結果の具体例を示す図である。 制御部の詳細構成を示す図である。 制御部によって行う同期制御の動作タイミング図である。 同期制御開始判定を行うために必要な構成を示す図である。 同期制御開始判定の動作タイミングを示す図である。 下ＭＯＳオフタイミング演算部によって設定されたオフタイミングが遅れた場合の出力電圧波形の具体例を示す図である。 出力電圧変動と上アーム・オン期間および下アーム・オン期間の関係を示す図である。 同期制御停止判定を行うために必要な構成を示す図である。 過熱状態発生前と発生後の相電圧を示す図である。 過熱保護動作を行うために必要な過熱保護部の詳細構成を示す図である。 変形例１に対応する各整流器モジュールの設置例を示す図である。 各整流器モジュールの概略的な断面構造を示す図である。 変形例２に対応する各整流器モジュールの部分的な構成を示す図である。 変形例３に対応する各整流器モジュールの部分的な構成を示す図である。

以下、本発明の車両用回転電機を適用した一実施形態の車両用発電機について、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態の車両用発電機の構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の車両用発電機１は、２つの固定子巻線（電機子巻線）２、３、界磁巻線４、２つの整流器モジュール群５、６、発電制御装置７を含んで構成されている。２つの整流器モジュール群５、６がスイッチング部に対応する。

一方の固定子巻線２は、多相巻線（例えばＸ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線からなる三相巻線）であって、固定子鉄心（図示せず）に巻装されている。同様に、他方の固定子巻線３は、多相巻線（例えばＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線からなる三相巻線）であって、上述した固定子鉄心に、固定子巻線２に対して電気角で３０度ずらした位置に巻装されている。本実施形態では、これら２つの固定子巻線２、３と固定子鉄心によって固定子が構成されている。

界磁巻線４は、固定子鉄心の内周側に対向配置された界磁極（図示せず）に巻装されて回転子を構成している。励磁電流を流すことにより、界磁極が磁化される。界磁極が磁化されたときに発生する回転磁界によって固定子巻線２、３が交流電圧を発生する。

一方の整流器モジュール群５は、一方の固定子巻線２に接続されており、全体で三相全波整流回路（ブリッジ回路）が構成され、固定子巻線２に誘起される交流電流を直流電流に変換する。この整流器モジュール群５は、固定子巻線２の相数に対応する数（三相巻線の場合には３個）の整流器モジュール５Ｘ、５Ｙ、５Ｚを備えている。整流器モジュール５Ｘは、固定子巻線２に含まれるＸ相巻線に接続されている。整流器モジュール５Ｙは、固定子巻線２に含まれるＹ相巻線に接続されている。整流器モジュール５Ｚは、固定子巻線２に含まれるＺ相巻線に接続されている。

他方の整流器モジュール群６は、一方の固定子巻線３に接続されており、全体で三相全波整流回路（ブリッジ回路）が構成され、固定子巻線３に誘起される交流電流を直流電流に変換する。この整流器モジュール群６は、固定子巻線３の相数に対応する数（三相巻線の場合には３個）の整流器モジュール６Ｕ、６Ｖ、６Ｗを備えている。整流器モジュール６Ｕは、固定子巻線３に含まれるＵ相巻線に接続されている。整流器モジュール６Ｖは、固定子巻線３に含まれるＶ相巻線に接続されている。整流器モジュール６Ｗは、固定子巻線３に含まれるＷ相巻線に接続されている。

発電制御装置７は、Ｆ端子を介して接続された界磁巻線４に流す励磁電流を制御する励磁制御回路であって、励磁電流を調整することにより車両用発電機１の出力電圧（各整流器モジュールの出力電圧）Ｖ_B が調整電圧Ｖreg になるように制御する。例えば、発電制御装置７は、出力電圧Ｖ_B が調整電圧Ｖreg よりも高くなったときに界磁巻線４への励磁電流の供給を停止し、出力電圧Ｖ_B が調整電圧Ｖreg よりも低くなったときに界磁巻線４に励磁電流の供給を行うことにより、出力電圧Ｖ_B が調整電圧Ｖreg になるように制御する。また、発電制御装置７は、固定子巻線のいずれかの相電圧（例えばＸ相）に基づいて回転子の回転数を検出し、回転停止を検出したときに界磁巻線４への励磁電流の供給を停止あるいは低減する。さらに、発電制御装置７は、通信端子Ｌおよび通信線を介してＥＣＵ８（外部制御装置）と接続されており、ＥＣＵ８との間で双方向のシリアル通信（例えば、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）プロトコルを用いたＬＩＮ通信）を行い、通信メッセージを送信あるいは受信する。

図２は、発電制御装置７の詳細構成を示す図である。図２に示すように、発電制御装置７は、ＭＯＳトランジスタ７１、還流ダイオード７２、抵抗７３、７４、電圧比較回路７５、励磁電流制御回路７６、回転検出回路７７、通信回路７８を有している。

通信回路７８は、ＥＣＵ８との間でシリアル通信を行う。これにより、ＥＣＵ８から送られてくる調整電圧Ｖreg 等のデータを受信することができる。

抵抗７３、７４は、分圧回路を構成し、車両用発電機１の発電電圧（出力電圧）を分圧した電圧を電圧比較回路７５に入力する。電圧比較回路７５は、抵抗７３、７４で分圧された発電電圧と、通信回路７８によって受信した調整電圧Ｖreg に対応する基準電圧とを比較する。例えば、比較結果として、基準電圧の方が発電電圧よりも高い場合にはハイレベルの信号が出力され、反対に発電電圧の方が基準電圧よりも高い場合にはローレベルの信号が出力される。

励磁電流制御回路７６は、電圧比較回路７５の出力（電圧比較結果）に基づいて決定した駆動デューティを有するＰＷＭ信号でＭＯＳトランジスタ７１をオンオフ制御する。なお、出力電流の急激な変動を抑えるために、励磁電流を徐々に変化させる徐励制御等を励磁電流制御回路７６によって行うようにしてもよい。

回転検出回路７７は、Ｐ端子を介して一方の固定子巻線２のＸ相巻線が接続されており、Ｘ相巻線の端部に現れる相電圧Ｖ_P に基づいて、具体的には、相電圧と回転検出用の基準電圧の大小関係が周期的に変化することを検出して回転検出を行っている。整流器モジュール５Ｘや固定子巻線２などに短絡故障が発生していない正常時には、発電時にＰ端子には所定の振幅を有する相電圧Ｖ_P が現れるため、この相電圧Ｖ_P に基づく回転検出が可能となる。

励磁電流制御回路７６は、回転検出回路７７による回転検出結果が入力されており、回転検出中は発電動作に必要な励磁電流を界磁巻線４に供給するために必要はＰＷＭ信号を出力するが、回転停止（回転検出不能）が検出されると、励磁電流の供給を停止あるいは低減するために必要なＰＷＭ信号（デューティを０あるいは０に近い値に設定したＰＷＭ信号）を出力する。

本実施形態の車両用発電機１はこのような構成を有しており、次に、整流器モジュール５Ｘ等の詳細について説明する。

図３は、整流器モジュール５Ｘの構成を示す図である。なお、他の整流器モジュール５Ｙ、５Ｚ、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗも同じ構成を有している。図３に示すように、整流器モジュール５Ｘは、２つのＭＯＳトランジスタ５０、５１、制御回路５４を備えている。ＭＯＳトランジスタ５０は、ソースが固定子巻線２のＸ相巻線に接続され、ドレインが充電線１２を介して電気負荷１０やバッテリ９の正極端子に接続された上アーム（ハイサイド側）のスイッチング素子である。ＭＯＳトランジスタ５１は、ドレインがＸ相巻線に接続され、ソースがバッテリ９の負極端子（アース）に接続された下アーム（ローサイド側）のスイッチング素子である。これら２つのＭＯＳトランジスタ５０、５１からなる直列回路がバッテリ９の正極端子と負極端子の間に配置され、これら２つのＭＯＳトランジスタ５０、５１の接続点にＸ相巻線が接続されている。また、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のそれぞれのソース・ドレイン間にはダイオードが並列接続されている。このダイオードはＭＯＳトランジスタ５０、５１の寄生ダイオード（ボディダイオード）によって実現されるが、別部品としてのダイオードをさらに並列接続するようにしてもよい。なお、上アームおよび下アームの少なくとも一方を、ＭＯＳトランジスタ以外のスイッチング素子を用いて構成するようにしてもよい。

図４は、制御回路５４の詳細構成を示す図である。図４に示すように、制御回路５４は、制御部１００、電源１６０、出力電圧検出部１１０、上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１２０、下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０、上ＭＯＳ短絡故障確認部１４０、下ＭＯＳ Ｖ_DS増幅部１４２、通電方向判定部１４４、温度検出部１５０、ドライバ１７０、１７２を備えている。

電源１６０は、発電制御装置７から界磁巻線４に励磁電流が供給されるタイミングで動作を開始し、制御回路５４に含まれる各素子に動作電圧を供給するとともに、励磁電流の供給が停止されたときなどに動作電圧の供給を停止する。この電源１６０の起動、停止は、制御部１００からの指示に応じて行われる。

ドライバ１７０は、出力端子（Ｇ１）がハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のゲートに接続されており、ＭＯＳトランジスタ５０をオンオフする駆動信号を生成する。同様に、ドライバ１７２は、出力端子（Ｇ２）がローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のゲートに接続されており、ＭＯＳトランジスタ５１をオンオフする駆動信号を生成する。

出力電圧検出部１１０は、例えば差動増幅器とその出力をデジタルデータに変換するアナログ−デジタル変換器によって構成されており、車両用発電機１（あるいは整流器モジュール５Ｘ）の出力端子（Ｂ端子）の電圧に対応するデータを出力する。なお、アナログ−デジタル変換器は、制御部１００側に設けるようにしてもよい。

上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１２０は、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSを検出し、検出したドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSを所定のしきい値と比較してその大小に応じた信号を出力する。

図５は、上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１２０による電圧比較の具体例を示す図である。図５において、横軸はドレイン側の出力電圧Ｖ_B を基準としたドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSを示している。また、縦軸は上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１２０から出力される信号の電圧レベルを示している。図５に示すように、相電圧Ｖ_P が高くなって出力電圧Ｖ_B よりも０．３Ｖ以上高くなるとＶ_DSが０．３Ｖ以上になるため、上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１２０の出力信号がローレベル（０Ｖ）からハイレベル（５Ｖ）に変化する。その後、相電圧Ｖ_P が出力電圧Ｖ_B よりも１．０Ｖ以上低くなるとＶ_DSが−１．０Ｖ以下になるため、上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１２０の出力信号がハイレベルからローレベルに変化する。

上述した出力電圧Ｖ_B よりも０．３Ｖ高い値Ｖ１０（図９）が第１のしきい値に対応している。この第１のしきい値は、ダイオード通電期間の開始時点を確実に検出するためのものであり、出力電圧Ｖ_B にオン時のＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSを加算した値よりも高く、出力電圧Ｖ_B にＭＯＳトランジスタ５０と並列接続されたダイオードの順方向電圧ＶＦを加算した値よりも低い値に設定されている。また、上述した出力電圧Ｖ_B よりも１．０Ｖ低い値Ｖ２０（図９）が第２のしきい値に対応している。この第２のしきい値は、ダイオード通電期間の終了時点を確実に検出するためのものであり、出力電圧Ｖ_B よりも低い値に設定されている。相電圧Ｖ_P が第１のしきい値に達した後に第２のしきい値に達するまでを上アームの「オン期間」としている。なお、このオン期間は、ＭＯＳトランジスタ５０がオフ状態のときに実際にダイオードに通電される「ダイオード通電期間」とは開始時点と終了時点がずれているが、本実施形態の同期制御はこのオン期間に基づいて行われる。

下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０は、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSを検出し、検出したドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSを所定のしきい値と比較してその大小に応じた信号を出力する。

図６は、下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０による電圧比較の具体例を示す図である。図６において、横軸はドレイン側のバッテリ負極端子電圧であるグランド端子電圧Ｖ_GND を基準としたドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSを示している。また、縦軸は下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０から出力される信号の電圧レベルを示している。図６に示すように、相電圧Ｖ_P が低くなってグランド電圧Ｖ_GND よりも０．３Ｖ以上低くなるとＶ_DSが−０．３Ｖ以下になるため、下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０の出力信号がローレベル（０Ｖ）からハイレベル（５Ｖ）に変化する。その後、相電圧Ｖ_P がグランド電圧Ｖ_GND よりも１．０Ｖ以上高くなるとＶ_DSが１．０Ｖ以上になるため、下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０の出力信号がハイレベルからローレベルに変化する。

上述したグランド電圧Ｖ_GND よりも０．３Ｖ低い値Ｖ１１（図９）が、第１のしきい値に対応している。この第１のしきい値は、ダイオード通電期間の開始時点を確実に検出するためのものであり、グランド電圧Ｖ_GND からオン時のＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSを減算した値よりも低く、グランド電圧Ｖ_GND からＭＯＳトランジスタ５１と並列接続されたダイオードの順方向電圧ＶＦを減算した値よりも高い値に設定されている。また、上述した出力電圧Ｖ_B よりも１．０Ｖ高い値Ｖ２１（図９）が第２のしきい値に対応している。この第２のしきい値は、ダイオード通電期間の終了時点を確実に検出するためのものであり、グランド電圧Ｖ_GND よりも高い値に設定されている。相電圧Ｖ_P が第１のしきい値に達した後に第２のしきい値に達するまでを下アームの「オン期間」としている。なお、このオン期間は、ＭＯＳトランジスタ５１がオフ状態のときに実際にダイオードに通電される「ダイオード通電期間」とは開始時点と終了時点がずれているが、本実施形態の同期整流はこのオン期間に基づいて行われる。

温度検出部１５０は、例えばＭＯＳトランジスタ５０、５１の近傍に配置されたダイオードの順方向電圧に基づいてＭＯＳトランジスタ５０、５１の温度を検出し、温度が高いときにハイレベル、低いときにローレベルの信号を出力する。この温度検出部１５０は、制御部１００に含ませるようにしてもよい。

図７は、温度検出部１５０による温度検出結果の具体例を示す図である。図７において、横軸は温度（°Ｃ）を示している。また、縦軸は温度検出部１５０から出力される信号の電圧レベルを示している。図７に示すように、温度が上昇していって２００°Ｃ以上になると、温度検出部１５０の出力信号がローレベル（０Ｖ）からハイレベル（５Ｖ）に変化する。その後、温度が低下していって１７０°Ｃよりも低くなると、温度検出部１５０の出力信号がハイレベルからローレベルに変化する。

上ＭＯＳ短絡故障確認部１４０は、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間の短絡故障が生じていないことを確認する。この短絡故障には、ＭＯＳトランジスタ５０自身が故障した場合の他に、このＭＯＳトランジスタ５０を駆動するドライバ１７０が故障してＭＯＳトランジスタ５０が常時オンされる場合も含まれる。ＭＯＳトランジスタ５０やドライバ１７０に故障が生じていない場合には、相電圧Ｖ_P は、出力電圧Ｖ_B とグランド電圧Ｖ_GND の間で周期的に変化する。一方、ＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間が常時短絡された状態になると、相電圧Ｖ_P は、出力電圧Ｖ_B 近傍で固定される。上ＭＯＳ短絡故障確認部１４０は、相電圧Ｖ_P が周期的に変化していることを検出することにより、ＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間の短絡故障が生じていないことを確認し、出力をローレベルとする。反対に、ＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間の短絡故障が生じている場合には、上ＭＯＳ短絡故障確認部１４０は、出力をハイレベルにする。

下ＭＯＳ Ｖ_DS増幅部１４２は、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSを増幅する。通電方向判定部１４４は、下ＭＯＳ Ｖ_DS増幅部１４２によって増幅された後のドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSに基づいて、具体的には増幅後のドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSと所定のしきい値とを比較することにより、ＭＯＳトランジスタ５０に流れる電流の向きを判定する。

制御部１００は、同期整流動作を開始および終了するタイミングの判定、同期整流を実施するためのＭＯＳトランジスタ５０、５１のオン／オフタイミングの設定、このオン／オフタイミングの設定に対応したドライバ１７０、１７２の駆動、ロードダンプ保護動作移行や過熱保護動作移行のタイミング判定および保護動作の実施などを行う。

図８は、制御部１００の詳細構成を示す図である。図８に示すように、制御部１００は、回転数演算部１０１、同期制御開始判定部１０２、上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４、目標電気角設定部１０５、上ＭＯＳ・Ｔ_FB時間演算部１０６、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７、下ＭＯＳ・Ｔ_FB時間演算部１０８、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９、ロードダンプ判定部１１１、電源起動・停止判定部１１２、オフタイミング異常判定部１２１、同期制御停止判定部１２２、過熱保護部１２３を備えている。これらの各構成は、例えばメモリ等に記憶された所定の動作プログラムをＣＰＵで実行することにより実現されるが、各構成をハードウエアを用いて実現するようにしてもよい。また、各構成の具体的な動作内容については後述する。

上述した制御回路５４がスイッチング制御部に、上ＭＯＳ短絡故障確認部１４０が短絡故障確認部にそれぞれ対応する。

本実施形態の整流器モジュール５Ｘ等はこのような構成を有しており、次にその動作を説明する。

（１）電源起動・停止判定
電源起動・停止判定部１１２は、発電制御装置７のＦ端子から界磁巻線４に供給されるＰＷＭ信号（励磁電流）の有無を監視し、ＰＷＭ信号の出力が３０μ秒継続したときに電源１６０に起動を指示する。また、電源起動・停止判定部１１２は、ＰＷＭ信号の出力が１秒中断したときに電源１６０に停止を指示する。あるいは、電源起動・停止判定部１１２は、出力電圧Ｖ_B が低電圧異常を示す基準電圧（例えば５Ｖ）よりも低くなったときに電源１６０に停止を指示する。このようにして、界磁巻線４に励磁電流の供給が開始されたときに整流器モジュール５Ｘ等が動作を開始し、励磁電流の供給が停止したときに動作を停止するため、車両用発電機１の発電時のみ整流器モジュール５Ｘ等を動作させることで無駄な電力消費を抑えることができる。

（２）同期制御動作
図９は、制御部１００によって行う同期整流制御（同期制御）の動作タイミング図である。図９において、「上アーム・オン期間」は上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１２０の出力信号を、「上ＭＯＳオン期間」はハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のオン／オフタイミングを、「下アーム・オン期間」は下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０の出力信号を、「下ＭＯＳオン期間」はローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のオン／オフタイミングをそれぞれ示している。また、Ｔ_FB1 、Ｔ_FB2 、目標電気角、ΔＴについては後述する。

上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３は、上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１２０の出力信号（上アーム・オン期間）を監視しており、この出力信号のローレベルからハイレベルへの立ち上がりをハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のオンタイミングとして判定し、ドライバ１７０に指示を送る。ドライバ１７０は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５０をオンする。

上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、ＭＯＳトランジスタ５０がオンされてから所定時間経過後をＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングとして判定し、ドライバ１７０に指示を送る。ドライバ１７０は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５０をオフする。

このオフタイミングを決定する所定時間は、上アーム・オン期間の終了時点（上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１２０の出力信号がハイレベルからローレベルに立ち下がる時点）よりも「目標電気角」だけ早くなるように、その都度可変設定される。

この目標電気角は、ＭＯＳトランジスタ５０を常時オフしてダイオードを通して整流を行う場合を考えたときに、このダイオード整流における通電期間の終了時点よりもＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングが遅くならないようにするためのマージンであり、目標電気角設定部１０５によって設定される。目標電気角設定部１０５は、回転数演算部１０１によって演算された回転数に基づいて目標電気角を設定する。この目標電気角は、回転数に関係なく一定でもよいが、より望ましくは、低回転領域および高回転領域において目標電気角を大きく、その中間領域において目標電気角を小さく設定するようにしてもよい。

なお、回転数演算部１０１は、下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０の出力信号の立ち上がり周期あるいは立ち下がり周期に基づいて回転数を演算している。下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０の出力信号を用いることにより、車両用発電機１の出力電圧Ｖ_B の変動に関係なく、安定した回転数検出が可能になる。

同様に、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４は、下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０の出力信号（下アーム・オン期間）を監視しており、この出力信号のローレベルからハイレベルへの立ち上がりをローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のオンタイミングとして判定し、ドライバ１７２に指示を送る。ドライバ１７２は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５１をオンする。

下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、ＭＯＳトランジスタ５１がオンされてから所定時間経過後をＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングとして判定し、ドライバ１７２に指示を送る。ドライバ１７２は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５１をオフする。

このオフタイミングを決定する所定時間は、下アーム・オン期間の終了時点（下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０の出力信号がハイレベルからローレベルに立ち下がる時点）よりも「目標電気角」だけ早くなるように、その都度可変設定される。

この目標電気角は、ＭＯＳトランジスタ５１を常時オフしてダイオードを通して整流を行う場合を考えたときに、このダイオード整流における通電期間の終了時点よりもＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングが遅くならないようにするためのマージンであり、目標電気角設定部１０５によって設定される。

ところで、実際には、上アーム・オン期間や下アーム・オン期間の終了時点は、ＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフする時点ではわかっていないため、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７や下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、半周期前の情報をフィードバックすることにより、ＭＯＳトランジスタ５０やＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングの設定精度を上げている。

例えば、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングは以下のようにして設定される。下ＭＯＳ・Ｔ_FB時間演算部１０８は、半周期前のローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオフしてから下アーム・オン期間の終了時点までの時間（電気角）Ｔ_FB2 （図９）を演算し、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、このＴ_FB2 から目標電気角を差し引いたΔＴを求める。回転等が安定していればＴ_FB2 と目標電気角とが等しくなってΔＴ＝０となるはずであるが、（１）車両の加減速に伴う回転変動、（２）エンジン回転の脈動、（３）電気負荷の変動、（４）所定のプログラムを実行して制御部１００を実現する場合の動作クロック周期の変動、（５）ドライバ１７０、１７２にＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフする指示を出してから実際にオフされるまでのターンオフ遅れ、などに伴ってΔＴが０にならないことが多い。

そこで、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、半周期前に下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９で用いられた下ＭＯＳオン期間をΔＴに基づいて補正して上ＭＯＳオン期間を設定し、ＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングを決定している。具体的には、補正係数をαとしたときに、上ＭＯＳオン期間は、以下の式で設定される。

（上ＭＯＳオン期間）＝（半周期前の下ＭＯＳオン期間）＋ΔＴ×α
同様に、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングは以下のようにして設定される。上ＭＯＳ・Ｔ_FB時間演算部１０６は、半周期前のハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオフしてから上アーム・オン期間の終了時点までの時間（電気角）Ｔ_FB1 （図９）を演算し、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、このＴ_FB1 から目標電気角を差し引いたΔＴを求める。下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、半周期前に上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７で用いられた上ＭＯＳオン期間をΔＴに基づいて補正して下ＭＯＳオン期間を設定し、ＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングを決定している。具体的には、補正係数をαとしたときに、下ＭＯＳオン期間は、以下の式で設定される。

（下ＭＯＳオン期間）＝（半周期前の上ＭＯＳオン期間）＋ΔＴ×α
このようにして、ダイオード整流を行う場合と同じ周期で、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０とローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１が交互にオンされ、ＭＯＳトランジスタ５０、５１を用いた低損失の同期整流動作が行われる。

（３）同期制御の開始判定
次に、上述した同期制御に移行するか否かの判定動作について説明する。整流器モジュール５Ｘ等が起動された直後や、何らかの異常が発生して同期制御を一旦停止した後は、所定の同期制御開始条件を満たす場合に同期制御に移行する。同期制御開始判定部１０２は、同期制御開始条件を満たすか否かの判定を行い、満たすと判断した場合にその旨の通知が上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３と下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４に送られる。以後、上述した同期制御が実施されて、ＭＯＳトランジスタ５０、５１が交互にオンされる。

同期制御開始条件としては、以下の（１）〜（６）が用いられる。
（１）上アーム・オン期間と下アーム・オン期間（図９）が上下連続して３２回発生する。なお、３２回は、８極の回転子を想定し、機械角２回転分に相当する値である。この値は、１回転に相当する値である１６や、３回転以上に相当する値、あるいは機械角１回転の整数倍に相当する値以外に変更してもよい。
（２）出力電圧Ｖ_B が正常範囲である７Ｖより高く１８Ｖよりも低い範囲に含まれる。なお、１２Ｖ系の車両システムを想定して正常範囲の下限値を７Ｖ、上限値を１８Ｖとしたが、これらの下限値および上限値は適宜変更するようにしてもよい。また、２４Ｖ系等の車両システムでは、発電電圧に合わせて下限値および上限値を変更する必要がある。
（３）ＭＯＳトランジスタ５０、５１が過熱状態でない。
（４）ロードダンプ保護動作中でない。
（５）出力電圧Ｖ_B の変動が０．５Ｖ／２００μ秒よりも小さい。なお、同期制御を開始したときにこの変動がどの程度許容されるかは、使用する素子やプログラムによって変化するため、この変動の許容値は、使用する素子等に応じて適宜変更するようにしてもよい。
（６）Ｔ_FB1、Ｔ_FB2がともに１５μ秒より長い。なお、これらの期間がどの程度以下になると異常といえるかは、異常の発生原因等によって変化するため、この許容値（１５μ秒）は、異常発生原因等に応じて適宜変更するようにしてもよい。また、Ｔ_FB1、Ｔ_FB2は、上ＭＯＳ・Ｔ_FB時間演算部１０６、下ＭＯＳ・Ｔ_FB時間演算部１０８によって同期制御動作中に演算されるものとして説明したが、同期制御開始前であってもこれらの演算は行われており、同期制御の開始判定に用いられる。

図１０は、上記の同期制御開始判定を行うために必要な構成を示す図である。ロードダンプ判定部１１１は、出力電圧Ｖ_B が２０Ｖを超えたときに、車両用発電機１の出力端子やバッテリ端子が外れてサージ電圧が発生するロードダンプを検出し、ドライバ１７０、１７２に指示を送ってハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０をオフするとともに、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオンするロードダンプ保護動作を開始する。また、ロードダンプ判定部１１１は、一旦２０Ｖよりも高くなった出力電圧Ｖ_B が低下して１７Ｖより低くなったときに、ロードダンプ保護動作を終了する。なお、ロードダンプ保護動作の開始あるいは終了時にＭＯＳトランジスタ５０、５１のオン／オフによって新たなサージ電圧が発生することを避けるため、ロードダンプ保護判定部１１１は、図８に示す下アーム・オン期間の間にロードダンプ保護動作の開始あるいは終了を行うようにしている。ロードダンプ判定部１１１は、ロードダンプ保護動作中はハイレベル、それ以外のときにローレベルとなる信号を同期制御開始判定部１０２に向けて出力する。

Ｖ_B 範囲判定部１１３は、出力電圧検出部１１０によって検出された出力電圧Ｖ_B が７〜１８Ｖの範囲に含まれているか否かを判定し、含まれている場合にはローレベル、含まれていない場合（７Ｖ以下か１８Ｖ以上の場合）にはハイレベルの信号を出力する。Ｖ_B 変動判定部１１４は、出力電圧検出部１１０によって検出された出力電圧Ｖ_B の変動が０．５Ｖ／２００μ秒よりも小さいか否かを判定し、小さい場合にはローレベル、大きい場合にはハイレベルの信号を出力する。Ｔ_FB時間判定部１１５は、上ＭＯＳ・Ｔ_FB時間演算部１０６によって検出されたＴ_FB1 と、下ＭＯＳ・Ｔ_FB時間演算部１０８によって検出されたＴ_FB2 のそれぞれが１５μ秒よりも長いか否かを判定し、長い場合にはローレベル、以下の場合にハイレベルの信号を出力する。

過熱保護部１２３は、温度検出部１５０の出力信号に基づいて過熱状態発生の有無を判定するとともに、過熱状態発生時には過熱保護動作を行う。過熱状態になると、過熱保護部１２３は、その旨を示す過熱フラグをセットし、この過熱フラグに対応する出力信号をハイレベルにする。過熱保護部１２３による過熱保護動作の詳細については後述する。

なお、図１０では、Ｖ_B 範囲判定部１１３、Ｖ_B 変動判定部１１４、Ｔ_FB時間判定部１１５を同期制御開始判定部１０２の外部に設けたが、同期制御開始判定部１０２に内蔵するようにしてもよい。また、上述した例では、（１）〜（６）の全ての条件を満たす場合に同期制御を開始する場合を想定したが、（２）〜（６）の少なくとも一つと（１）とを組み合わせて同期制御開始条件としてもよい。

図１１は、同期制御開始判定の動作タイミングを示す図である。図１１において、「カウント値」は上アーム・オン期間と下アーム・オン期間のそれぞれの立ち上がり（開始タイミング）に同期したカウント値を、「Ｔ_FB時間フラグ」はＴ_FB時間判定部１１５の出力を、「電圧範囲フラグ」はＶ_B 範囲判定部１１３の出力を、「ＬＤフラグ」はロードダンプ判定部１１１の出力を、「過熱フラグ」は過熱保護部１２３の出力を、「電圧変動フラグ」はＶ_B 変動判定部１１４の出力をそれぞれ示している。

同期制御開始判定部１０２は、上アーム・オン期間と下アーム・オン期間のそれぞれの立ち上がりに同期したカウント動作を行い、このカウント動作のカウント値が「３２」に達したときに同期制御開始を示す信号（ローレベルが同期制御開始を示し、ハイレベルが同期制御停止を示している）を上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３および下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４に入力する。上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３および下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４では、同期制御開始を示す信号が入力されると、ＭＯＳトランジスタ５０、５１を交互にオンする同期制御を開始する。

ところで、同期制御開始判定部１０２は、上アーム・オン期間と下アーム・オン期間の立ち上がりの間隔が電気角で１周期以下であること、Ｔ_FB時間判定部１１５、Ｖ_B 範囲判定部１１３、ロードダンプ判定部１１１、過熱保護部１２３、Ｖ_B 変動判定部１１４の各出力（Ｔ_FB時間フラグ、電圧範囲フラグ、ＬＤフラグ、過熱フラグ、電圧変動フラグ）が全てローレベルであること、を条件に上述したカウント動作を継続する。反対に、同期制御開始判定部１０２は、カウント値が３２に達するまでに、上アーム・オン期間と下アーム・オン期間の立ち上がりの間隔が電気角で１周期を超えたり、Ｔ_FB時間判定部１１５、Ｖ_B 範囲判定部１１３、ロードダンプ判定部１１１、過熱保護部１２３、Ｖ_B 変動判定部１１４のいずれかの出力がハイレベルになった場合には、カウント値を０にリセットし、カウント動作継続の条件を満たすようになってからカウント動作を再開する。

（４）同期制御の停止判定
次に、上述した同期制御中に同期制御を停止するか否かの判定動作について説明する。同期制御停止判定部１２２は、同期制御中に所定の同期制御停止条件を満たすか否かの判定を行い、満たすと判断した場合にその旨の通知が同期制御開始判定部１０２、上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９に送られる。以後、同期制御開始判定部１０２によって同期制御が開始されるまで同期制御が停止される。

同期制御停止条件としては、以下の（１）〜（５）が用いられる。
（１）下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９によって設定されたＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングから、相電圧Ｖ_P が上昇していって次にＭＯＳトランジスタ５０のオンタイミングを判定するために用いられた第１のしきい値に達するまでの時間が所定時間よりも短い。

この所定時間は、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９によってオフタイミングを指示してから実際にドライバ１７２によってＭＯＳトランジスタ５１がオフされるまでの時間、具体的には、ドライバ１７２によってＭＯＳトランジスタ５１をオフする際のＭＯＳトランジスタ５１の駆動能力に応じて設定される。オフタイミング異常判定部１２１は、この条件を満たす場合（所定時間よりも短い場合）にハイレベル、それ以外のときにローレベルとなる信号を出力する。

図１２は、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９によって設定されたオフタイミングが遅れた場合の相電圧波形の具体例を示す図である。ＭＯＳトランジスタ５１をオフするタイミングが下アーム・オン期間の終了タイミングよりも遅くなると、その時点でＭＯＳトランジスタ５１を通して流れていた電流を遮断することになるため、サージ電圧が発生する。図１２では、サージ電圧がＳで示されている。このサージ電圧は、ＭＯＳトランジスタ５１をオフした直後に発生するものである。実際に下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９によってオフタイミングが指示されてから実際にＭＯＳトランジスタ５１がオフされるまでに要する時間をｔ０（図１２）とすると、オフタイミング遅れに伴うサージ電圧の発生を検出するためには、上述した所定時間は、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９によってオフタイミングを指示してから時間ｔ０よりもβだけ長く設定されている。このβは、時間ｔ０経過後に発生するサージ電圧が含まれる値であって、正常に同期制御を行っているとき（オフタイミング異常が発生していないとき）に、相電圧Ｖ_P が上昇していって第１のしきい値に達するまでの時間よりも短い必要がある。
（２）上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７によって設定されたＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングから、相電圧Ｖ_P が低下していって次にＭＯＳトランジスタ５１のオンタイミングを判定するために用いられた第２のしきい値に達するまでの時間が所定時間よりも短い。

この所定時間は、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７によってオフタイミングを指示してから実際にドライバ１７０によってＭＯＳトランジスタ５０がオフされるまでの時間、具体的には、ドライバ１７０によってＭＯＳトランジスタ５０をオフする際のＭＯＳトランジスタ５０の駆動能力に応じて設定される。オフタイミング異常判定部１２１は、この条件を満たす場合（所定時間よりも短い場合）にハイレベル、それ以外のときにローレベルとなる信号を出力する。

なお、上述した（１）、（２）で示された所定時間は、同じ値であってもよいが、異なる値を用いるようにしてもよい。また、これらの所定時間は、主にドライバ１７０、１７２の駆動能力に応じて設定するものであるため、回転数に関係なく一定値を用いることが望ましい。
（３）出力電圧Ｖ_B の変動が０．５Ｖ／２００μ秒よりも大きくなった。

なお、同期制御を継続する場合にこの変動がどの程度許容されるかは、使用する素子やプログラムによって変化するため、この同期制御の停止判定に用いられる許容値は、使用する素子等に応じて適宜変更するようにしてもよい。

図１３は、出力電圧変動と上アーム・オン期間および下アーム・オン期間の関係を示す図である。例えば、出力電流が１５０Ａから１５Ａに急に減少すると、図１３に示すように、出力電圧Ｖ_B が上昇する。この出力電圧の上昇に伴って、上アーム・オン期間は、出力変動がない場合の値Ｔ１０からＴ１１、Ｔ１２（＜Ｔ１０）に変化する。下アーム・オン期間についても同様である。このように、上アーム・オン期間あるいは下アーム・オン期間自体が短くなると、それまでと同じ手順でオフタイミングを設定しても、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のオフタイミングが上アーム・オン期間あるいは下アーム・オン期間よりも遅くなる事態が生じるため、これを回避するために上述した許容値が用いられる。同期制御開始判定でも、同様の趣旨により同じ許容値が用いられているが、この許容値は、同期制御開始判定と同期制御停止判定で異なる値を用いるようにしてもよい。
（４）ロードダンプ保護動作に移行した。
（５）ＭＯＳトランジスタ５０、５１が過熱状態に移行した。

図１４は、上記の同期制御停止判定を行うために必要な構成を示す図である。図１４に示す構成は、図８に示した構成の中から同期制御停止判定に必要な構成を抜き出したものである。また、Ｖ_B 変動判定部１１４については、図１０に示された同期制御開始判定用のＶ_B 変動判定部１１４がそのまま同期制御停止判定においても用いられている。

図１４に示すように、同期制御停止判定部１２２には、オフタイミング異常判定部１２１、Ｖ_B 変動判定部１１４、ロードダンプ判定部１１１、過熱保護部１２３の各出力が入力されている。

オフタイミング異常判定部１２１からは、上述した同期制御停止条件（１）あるいは（２）を満たしているときにハイレベルの信号が出力される。また、Ｖ_B 変動判定部１１４からは、出力電圧検出部１１０によって検出された出力電圧Ｖ_B の変動が０．５Ｖ／２００μ秒よりも大きく、上述した同期制御停止条件（３）を満たしているときにハイレベルの信号が出力される。また、ロードダンプ判定部１１１からは、ロードダンプ動作中であって、上述した同期制御停止条件（４）を満たしているときにハイレベルの信号が出力される。また、過熱保護部１２３からは、上述した同期制御停止条件（５）を満たしているとき、具体的には、過熱状態が発生して過熱フラグがセットされたときにハイレベルの信号が出力される。

同期制御停止判定部１２２は、オフタイミング異常判定部１２１、Ｖ_B 変動判定部１１４、ロードダンプ判定部１１１、過熱保護部１２３の各出力信号の中で一つでもハイレベルのものが含まれている場合には、同期制御停止条件を満たしていると判断し、同期制御を停止する旨の指示が同期制御開始判定部１０２、上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９に送られる。

（５）過熱保護動作
次に、過熱保護部１２３によって行われる過熱保護動作について説明する。本実施形態では、温度検出部１５０のハイレベルの出力に対応する過熱状態発生時に、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０をオフし、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオンすることにより、過熱保護動作が行われる。

図１５は、過熱状態発生前と発生後の相電圧を示す図である。図１５（Ａ）には過熱状態に至っていない通常時における相電圧が、図１５（Ｂ）には過熱状態に至った後の過熱保護動作時の相電圧が、図１５（Ｃ）にはローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間電圧を増幅した後の電圧波形がそれぞれ示されている。

同期制御が行われる通常時には、図１５（Ａ）に示すように、相電圧Ｖ_P は、出力電圧Ｖ_B （バッテリ９の正極端子電圧）近傍の下限値とグランド端子電圧Ｖ_GND 近傍の上限値との間で周期的に変化している。一方、過熱状態発生時には、図５（Ｂ）に示すように、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０がオフされ、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１がオンされ、この状態が維持されるため、相電圧Ｖ_P は、グランド端子電圧Ｖ_GND を中心に、ＭＯＳトランジスタ５１のオン時のドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSの範囲で周期的に変化するようになる。なお、図１５（Ｂ）に示す例では、ＭＯＳトランジスタ５１のオン時のドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSが、例えば０．１Ｖとして図示されている。但し、このドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSは、使用するＭＯＳトランジスタ５１の仕様やゲート電圧等に応じて異なる。

図４に示した下ＭＯＳ Ｖ_DS増幅部１４２は、オン時のＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSを、例えば５倍（−０．５Ｖ〜＋０．５Ｖ）に増幅する（図１５（Ｃ））。また、通電方向判定部１４４は、例えば＋０．３５Ｖに設定されたしきい値電圧と、増幅後のドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSとを比較し、しきい値電圧の方が高いとき（範囲Ｗ）にハイレベルの信号を出力し、それ以外のときにローレベルの信号を出力する。

図１５（Ｃ）において、Ｗで示された範囲は、通常時にローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１がオンされるタイミングにほぼ対応している。本実施形態では、このＷの範囲を、過熱保護動作を開始あるいは終了させるタイミングとしている。すなわち、このＷの範囲に含まれていれば、過熱保護動作を開始するためにローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオンしたときに、このＭＯＳトランジスタ５１に並列接続されたダイオードの順方向と同じ方向にＭＯＳトランジスタ５１を介して電流が流れることになるため、サージ電圧の発生を抑制することができる。また、このＷの範囲に含まれていれば、過熱保護動作を終了するためにローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオフする前に、このＭＯＳトランジスタ５１を介して流れる電流の向きと、オフした後に、このＭＯＳトランジスタ５１に並列接続されたダイオードを介して流れる電流の向きが同じになるため、サージ電圧の発生を抑制することができる。

なお、上述したしきい値電圧にはヒステリシス特性を持たせるようにしてもよい。例えば、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSの方が低い場合のしきい値電圧を＋０．３５Ｖとし、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSの方が高くなった後のしきい値電圧を＋０．３Ｖとする場合が考えられる。これにより、ドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSがしきい値電圧付近で変更した場合に、通電方向判定部１４４の出力信号のレベルが頻繁に切り替わることを防止することができる。

発電制御装置７によって回転数検出を行うための所定の基準電圧をＶref とすると、この基準電圧Vref は、上述したドレイン・ソース間電圧Ｖ_DSよりも高い値に設定されている。したがって、過熱保護動作時にＭＯＳトランジスタ５０がオフされ、ＭＯＳトランジスタ５１がオンされると、発電制御装置７は、相電圧Ｖ_P に基づいて回転数検出を行うことができなくなり、回転停止と判断して界磁巻線４に対する励磁電流の供給を停止あるいは低減する。これにより、車両用発電機１による発電が停止あるいは抑制され、発電による発熱が抑えられる。このようにして発電が停止（抑制）した状態においても、実際には回転子が回転しているため、回転子に備わった冷却ファン（図示せず）の回転によって整流器モジュール群５、６が急速に冷却される。

図１６は、過熱保護動作を行うために必要な過熱保護部１２３の詳細構成を示す図である。図１６に示すように、過熱保護部１２３は、過熱状態遷移判定部１２４、過熱保護開始判定部１２５、周期タイマ１２６、復帰判定部１２７、リミットタイマ１２８を備えている。

過熱状態遷移判定部１２４は、温度検出部１５０の出力がローレベルからハイレベルに変化したとき（温度が２００°Ｃを超えたとき）に、過熱フラグをセットしてハイレベルの信号を出力する。また、過熱状態遷移判定部１２４は、一旦過熱状態になった後に過熱保護動作を行うことにより温度が低下して温度検出部１５０の出力がハイレベルからローレベルに変化し（温度が１７０°よりも低くなったとき）、かつ、復帰判定部１２７による復帰判定（過熱保護動作の終了タイミング判定）がなされたときに、過熱フラグをリセットしてローレベルの信号を出力する。

過熱保護開始判定部１２５は、温度検出部１５０の出力がローレベルからハイレベルに変化したときに、上ＭＯＳ短絡故障確認部１４０の出力がローレベルであること（短絡故障が発生していないこと）を確認した後、通電方向判定部１４４の出力がハイレベルであるとき（図１５（Ｃ）の範囲Ｗに含まれるタイミング）に、ドライバ１７０、１７２に指示を送って、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０をオフするとともに、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオンする。

復帰判定部１２７は、過熱保護動作の終了タイミングを判定する。具体的には、復帰判定部１２７は、周期タイマ１２６からタイムアップ信号が出力されるタイミング、あるいは、リミットタイマ１２８からタイムアップ信号が出力されるタイミングを過熱保護動作の終了タイミングとして判定し、その旨を過熱状態遷移判定部１２４に通知するとともに、ドライバ１７０、１７２に指示を送って、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０とローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をともにオフする。

周期タイマ１２６は、通電方向判定部１４４の出力がローレベルからハイレベルに変化した時点でカウントを開始し、相電圧Ｖ_P の１／４周期が経過した時点でタイムアップ信号を出力する。図１５（Ｃ）の範囲Ｗの左端に対応するタイミングから１／４周期経過した時点を過熱保護動作の終了タイミングとすることにより、確実にダイオード通電期間の途中でＭＯＳトランジスタ５１をオフしてサージ電圧が発生しないようにすることができる。なお、この１／４周期は変更してもよい。

また、リミットタイマ１２８は、温度検出部１５０の出力がハイレベルからローレベルに変化した時点でカウントを開始し、相電圧のＶ_P の２周期が経過した時点でタイムアップ信号を出力する。このリミットタイマ１２８は、通電方向判定部１４４と周期タイマ１２６を用いたタイミング判定が失敗した場合（故障等により周期タイマ１２６からタイムアップ信号が出力されない場合）を想定したものであり、このような場合に強制的に過熱保護動作を終了させるためのものである。なお、このタイムアップ信号が出力されるまでの時間（２周期）は変更してもよい。

このように、本実施形態の車両用発電機１では、整流器モジュール５Ｘ等が過熱状態になったときにローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオンし、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０をオフすることにより、相電圧がグランド端子電圧Ｖ_GND 近傍に固定される。このため、発電制御装置７による回転数検出ができなくなり、発電制御装置７による励磁電流の供給が停止あるいは低減され、整流器モジュール５Ｘ等の過熱保護を確実に実施することができる。また、過熱状態であることを発電制御装置７に通知するための接続線等が不要になり、配線および構成の簡略化が可能となる。

特に、一般には下アーム（ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１）は車両のボディアースに接続されるため、このＭＯＳトランジスタ５１をオンすることにより、相電圧を変動のないグランド電位近傍に固定することができ、相電圧に基づく回転数検出を確実に中止させることができる。

過熱保護部１２３は、上ＭＯＳ短絡故障確認部１４０によって短絡故障が生じていないことを確認した後に過熱保護動作を開始しているため、過熱保護動作を開始することによりＭＯＳトランジスタ５０、５１を介してバッテリ９の端子間が誤って短絡されることを防止することができる。また、各整流器モジュール毎に過熱保護のための構成を備えているため、一部の整流器モジュールの過熱状態に対応して確実に過熱保護を行うことが可能となる。

ところで、本実施形態の車両用発電機１では、６個の整流器モジュール５Ｘ等のそれぞれに上述した温度検出部１５０や過熱保護部１２３などが備わっており、個々に過熱状態を判定して過熱保護動作に移行する。したがって、整流器モジュール群５、６全体の温度が上昇すると、過熱保護動作に移行するタイミングにばらつきはあるが、最終的に発電制御装置７が回転検出に用いているＸ相巻線に対応する整流器モジュール５Ｘが過熱保護動作に移行した段階で発電制御装置７による励磁電流の供給停止（あるいは低減）が実施されることになる。

次に、各整流器モジュールにおいて過熱保護動作に移行するタイミングを合わせる変形例について説明する。

（変形例１）
最も簡単には、各整流器モジュールを共通の放熱手段に固定して、過熱状態に至った整流器モジュールの熱を他の整流器モジュールに伝導することで、全ての整流器モジュールにおいて過熱保護動作に移行する場合が考えられる。これにより、各整流器モジュールにおいて過熱保護動作に移行するタイミングのずれを少なくすることができる。また、過熱状態に至ったことを各整流器モジュール相互間で通知する必要がないため、配線や構成の簡略化が可能となる。

図１７は、変形例１に対応する各整流器モジュールの設置例を示す図である。また、図１８は各整流器モジュールの概略的な断面構造を示す図である。図１７に示す例では、放熱手段として車両用発電機１のリアフレーム６０が用いられている。リアフレーム６０は、熱伝導性が良好な材料（例えば、アルミニウム）で形成されており、リアフレーム６０の一の面に６個の整流器モジュール５Ｘ、５Ｙ、５Ｚ、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗが等間隔で配置されている。各整流器モジュールは、図１８に示すように、ＭＯＳトランジスタ５０、５１および制御回路５４の放熱のために用いられるヒートシンク５２を備えており、このヒートシンク５２が直接あるいは熱伝導性が良好な接着材等を介してリアフレーム６０に接触している。

このような構造を採用することにより、過熱状態に至った整流器モジュールの熱を他の整流器モジュールに効率よく伝導することができる。なお、上述した例では、放熱手段としてリアフレーム６０を用いたが、例えば、アルミニウムや銅により形成されている放熱板をリアフレーム６０とは別に設け、この放熱板を放熱手段として用いるようにしてもよい。

（変形例２）
６個の整流器モジュール５Ｘ、５Ｙ、５Ｚ、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗのそれぞれに対応する過熱保護部１２３を共通の接続線を介して相互に接続し、自身が過熱保護動作中であることを示す情報を相互に通知するようにしてもよい。

図１９は、変形例２に対応する各整流器モジュールの部分的な構成を示す図である。図１９に示す構成は、各整流器モジュール相互間で過熱状態を示す情報を相互に通知する動作の説明に必要な追加構成を示したものであり、その他の構成については図８等に示した構成と共通している。

図１９において、接続線駆動部２００は、過熱状態遷移判定部１２４の出力に基づいて、エラー端子ＥＲＲに接続された接続線２４０を駆動するためのものであり、トランジスタ２０１と抵抗２０２を有する。接続線２４０には、６個の整流器モジュール５Ｘ、５Ｙ、５Ｚ、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗの各エラー端子ＥＲＲとプルアップ抵抗２４２が接続されている。もしくは、この接続線２４０は、プルアップする代わりに、発電制御装置７とＥＣＵ８との間を接続するシリアル通信の信号線に接続してもよい。過熱状態遷移判定部１２４によって過熱フラグがセットされ、過熱フラグに対応する出力がハイレベルになるとトランジスタ２０１がオンされる。したがって、いずれかの整流器モジュールが過熱状態になると接続線２４０の電圧がローレベルに維持されることになる。

他相監視部２１０は、接続線２４０を介して他の整流器モジュールが過熱保護動作中であること（過熱状態を検出したこと）を検出するためのものであり、抵抗２１１、２１２、電圧比較器２１３、他相判定部２１４を有する。電圧比較器２１３は、抵抗２１１、２１２によって構成される分圧回路によって生成された基準電圧と、抵抗２０２とトランジスタ２０１の接続点の電圧とを比較し、この接続点の電圧の方が基準電圧よりも低くなるとハイレベルの信号を出力する。いずれかの整流器モジュールが過熱状態になって接続線２４０の電圧がローレベルになると、接続点の電圧の方が基準電圧よりも低くなるように基準電圧の値が設定されており、この場合に電圧比較器２１３の出力がハイレベルになる。他相判定部２１４は、電圧比較器２１３の出力に基づいて、他の整流器モジュールにおける過熱状態検出の有無を判定する。具体的には、電圧比較器２１３の出力がハイレベルを維持する場合に、他の整流器モジュールにおいて過熱状態が検出されたものと判定される。なお、接続線２４０はシリアル通信の信号線に接続した場合においては、過熱状態でない正常時においても一時的にローレベルとなるが、この状態は、過熱状態において接続線２４０の電圧がローレベルに固定される状態と区別することができる。また、自相の整流器モジュールが過熱状態になった場合にも電圧比較器２１３の出力はハイレベルになるが、他相判定部２１４は、過熱状態遷移判定部１２４の出力信号を参照することで、自相を除く他相の整流器モジュールの過熱状態のみを判定することができる。

他相判定部２１４の出力信号は、温度検出部１５０の出力信号とともにオア回路２３０に入力されている。このオア回路２３０の出力信号は、加熱保護開始判定部１２５、復帰判定部１２７、リミットタイマ１２８に入力されている。したがって、自相の整流器モジュールにおいて過熱状態を検出した場合と同様に、他相の整流器モジュールにおいて過熱状態を検出した場合であっても過熱保護動作に移行することが可能となる。

なお、図１９に示した例では、プルアップ抵抗２４２が接続された接続線２４０を用いて過熱異常が発生したときに接続線２４０の電圧がハイレベルになるようにしたが、プルダウン抵抗が接続された接続線２４０を用いて過熱異常が発生したときに接続線２４０の電圧がローレベルになるようにしてもよい。また、発電制御装置７とＥＣＵ８との間を接続するシリアル通信の信号線に接続線２４０を接続したが、シリアル通信の信号線と接続線２４０とを分離するようにしてもよい。

（変形例３）
６個の整流器モジュール５Ｘ、５Ｙ、５Ｚ、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗのそれぞれに対応する過熱保護部１２３をシリアル通信の信号線を介して相互に接続し、自身が過熱保護動作中であることを示す情報を相互に通知するようにしてもよい。

図２０は、変形例３に対応する各整流器モジュールの部分的な構成を示す図である。図２０に示す構成は、各整流器モジュール相互間で過熱状態を示す情報を相互に通知する動作の説明に必要な追加構成を示したものであり、その他の構成については図８等に示した構成と共通している。

図２０において、通信回路１８０は、発電制御装置７とＥＣＵ８の間を接続する通信端子および通信線に共通に接続されており、各整流器モジュールあるいは発電制御装置７やＥＣＵ８との間で双方向のシリアル通信（例えば、ＬＩＮプロトコルを用いたＬＩＮ通信）を行い、通信メッセージを送信あるいは受信する。

過熱情報送受信部２５０は、過熱状態遷移判定部１２４によって過熱フラグがセットされて過熱フラグに対応する出力がハイレベルになると、自相の整流器モジュールにおいて過熱状態を検出した旨の情報を通信回路１８０を介して他の整流器モジュールに向けて送信する。また、過熱情報送受信部２５０は、他の整流器モジュールから過熱状態を検出した旨の情報を通信回路１８０を介して受信するとハイレベルの信号を出力する。

この過熱情報送受信部２５０の出力信号は、温度検出部１５０の出力信号とともにオア回路２３０に入力されている。このオア回路２３０の出力信号は、加熱保護開始判定部１２５、復帰判定部１２７、リミットタイマ１２８に入力されている。したがって、自相の整流器モジュールにおいて過熱状態を検出した場合と同様に、他相の整流器モジュールにおいて過熱状態を検出した場合であっても過熱保護動作に移行することが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、サージ電圧の発生を抑えるために、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオンあるいはオフするタイミングを調整したが、過熱保護動作のみに着目した場合にはこれらのタイミング調整を省略するようにしてもよい。この場合には、上ＭＯＳ短絡故障確認部１４０、下ＭＯＳ Ｖ_DS増幅部１４２、通電方向判定部１４４、周期タイマ１２６、復帰判定部１２７、リミットタイマ１２８を省略することができる。

また、上述した実施形態では、過熱状態を検出したときに、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０をオフするとともにローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオンしたが、反対に、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオフするとともにハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０をオンするようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、固定子巻線２、３の各相巻線に対応する整流器モジュールを用いたが、固定子巻線２、３のそれぞれに対応して、あるいは固定子巻線２、３の全体に対応して設けられた１つのスイッチング部（この場合には、相巻線の数に対応した数のハイサイド側のＭＯＳトランジスタあるいはローサイド側のＭＯＳトランジスタが放熱板に取り付けられる）を用いるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のオンタイミングを設定するために用いられる第１のしきい値をオフタイミングの異常判定でも用いるようにしたが、上アームおよび下アームのオン期間の終了タイミングを検出するために用いる第２のしきい値（図９に示すＶ２０、Ｖ２１）をオフタイミングの異常判定で用いるようにしてもよい。この場合には、例えば上アームのＭＯＳトランジスタ５０のオフタイミングから同じ上アームのオン期間の終了タイミング（上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１２０の出力がハイレベルからローレベルに変化する時点）までの時間が所定時間より短いときに、オフタイミング異常判定部１２１は、オフタイミングの異常を判定する。また、下アームのＭＯＳトランジスタ５１のオフタイミングから同じ下アームのオン期間の終了タイミング（下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部１３０の出力がハイレベルからローレベルに変化する時点）までの時間が所定時間より短いときに、オフタイミング異常判定部１２１は、オフタイミングの異常を判定する。このように第２のしきい値を用いることにより、オフタイミング異常に伴ってサージ電圧が発生する前、あるいは、発生するサージ電圧が小さい場合であっても、確実にオフタイミング異常を検出することが可能となる。

また、上述した実施形態では、２つの固定子巻線２、３と２つの整流器モジュール群５、６を備えるようにしたが、一方の固定子巻線２と一方の整流器モジュール群５を備える車両用発電機についても本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態では、各整流器モジュール５Ｘ等を用いて整流動作（発電動作）を行う場合について説明したが、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のオン／オフタイミングを変更することにより、バッテリ９から印加される直流電流を交流電流に変換して固定子巻線２、３に供給して電動動作を行わせる車両用回転電機に本発明を適用することができる。

また、上述した実施形態では、２つの整流器モジュール群５、６のそれぞれに３つの整流器モジュールを含ませるようにしたが、整流器モジュールの数は３以外であってもよい。

上述したように、本発明によれば、ＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフするタイミングの直後（所定時間未満）に相電圧がしきい値に達することを検出することで、ＭＯＳトランジスタ５０、５１をオフするタイミングが遅くなってダイオードを通した通電期間を超えてしまうことを確認することができ、これにより、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のオフタイミングの異常を確実に検出することが可能となる。

１ 車両用発電機
２、３ 固定子巻線
４ 界磁巻線
５、６ 整流器モジュール群
５Ｘ、５Ｙ、５Ｚ、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗ 整流器モジュール
７ 発電制御装置
８ ＥＣＵ
９ バッテリ
１０ 電気負荷
１２ 充電線
５０、５１ ＭＯＳトランジスタ
５４ 制御回路
１００ 制御部
１０１ 回転数演算部
１０２ 同期制御開始判定部
１０３ 上ＭＯＳオンタイミング判定部
１０４ 下ＭＯＳオンタイミング判定部
１０５ 目標電気角設定部
１０６ 上ＭＯＳ・Ｔ_FB時間演算部
１０７ 上ＭＯＳオフタイミング演算部
１０８ 下ＭＯＳ・Ｔ_FB時間演算部
１０９ 下ＭＯＳオフタイミング演算部
１１０ 出力電圧検出部
１２０ 上ＭＯＳ Ｖ_DS検出部
１２２ 同期制御停止判定部
１２３ 過熱保護部
１２４ 過熱状態遷移判定部
１２５ 過熱保護開始判定部
１２６ 周期タイマ
１２７ 復帰判定部
１２８ リミットタイマ
１３０ 下ＭＯＳ Ｖ_DS検出部
１４０ 上ＭＯＳ短絡故障確認部
１４２ 下ＭＯＳ Ｖ_DS増幅部
１４４ 通電方向判定部
１５０ 温度検出部
１６０ 電源

Claims (12)

1. 回転子の界磁極を磁化させる界磁巻線と、
   前記界磁極によって発生する回転磁界によって交流電圧を発生する多相巻線としての電機子巻線を有する固定子と、
   スイッチング素子によって構成される上アームおよび下アームを有するブリッジ回路を構成し、前記電機子巻線の誘起電圧を整流するスイッチング部と、
   前記スイッチング素子のオンオフを制御するスイッチング制御部と、
   前記界磁巻線に流れる励磁電流を制御することにより前記スイッチング部の出力電圧を制御するとともに、前記電機子巻線の相電圧に基づいて前記回転子の回転数を検出し、前記回転子の回転停止を検出したときに前記界磁巻線への励磁電流の供給を停止あるいは低減する発電制御装置と、
   前記スイッチング部の温度を検出する温度検出部と、
   前記温度検出部の検出結果に基づいて過熱状態が検出されたときに、上アームおよび下アームのいずれか一方を構成する前記スイッチング素子をオンするとともに、上アームおよび下アームのいずれか他方を構成する前記スイッチング素子をオフする過熱保護動作を行う過熱保護部と、
   を備え、前記発電制御装置は、前記相電圧と基準電圧の大小関係が周期的に変化することにより回転検出を行っており、
   前記過熱保護部による過熱保護動作中に上アームおよび下アームのいずれか一方を構成する前記スイッチング素子がオンされたときに、前記相電圧と前記基準電圧の大小関係が固定されることを特徴とする車両用回転電機。
2. 請求項１において、
   前記過熱保護部による過熱保護動作中に、下アームを構成する前記スイッチング素子がオンされ、上アームを構成する前記スイッチング素子がオフされることを特徴とする車両用回転電機。
3. 請求項１または２において、
   前記過熱保護部による過熱保護動作中にオフされる上アームおよび下アームのいずれか他方の前記スイッチング素子の短絡故障の有無を確認する短絡故障確認部をさらに備え、
   前記過熱保護部は、前記短絡故障確認部によって短絡故障が生じていないことを確認した後に過熱保護動作を開始することを特徴とする車両用回転電機。
4. 請求項１〜３のいずれかにおいて、
   前記過熱保護部は、サージ電圧の発生を抑制するタイミングで、上アームおよび下アームのいずれか一方の前記スイッチング素子をオンすることを特徴とする車両用回転電機。
5. 請求項４において、
   前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングは、オンしたときに、前記スイッチング素子に並列接続されたダイオードの順方向と同じ方向に前記スイッチング素子を介して電流が流れるタイミングであることを特徴とする車両用回転電機。
6. 請求項４または５において、
   前記温度検出部の検出結果に基づいて過熱状態が解消したことが検出されたときに、前記過熱保護部は、前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングで、保護動作中にオンされていた前記スイッチング素子をオフすることを特徴とする車両用回転電機。
7. 請求項６において、
   前記サージ電圧の発生を抑制するタイミングは、オフする前に、前記スイッチング素子を介して流れる電流の向きと、オフした後に、前記スイッチング素子に並列接続されたダイオードを介して流れる電流の向きが同じとなるタイミングであることを特徴とする車両用回転電機。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、
   前記スイッチング部は、前記電機子巻線の複数の出力端子のそれぞれに対応して、前記スイッチング素子によって構成された上アームおよび下アームを有する複数の整流器モジュールを備え、
   前記複数の整流器モジュールのそれぞれに対応して前記温度検出部と前記過熱保護部を備えることを特徴とする車両用回転電機。
9. 請求項８において、
   前記複数の整流器モジュールのそれぞれに対応する複数の前記過熱保護部は相互に接続されており、自身が過熱保護動作中であることを示す情報を相互に送受信することを特徴とする車両用発電機。
10. 請求項９において、
    前記複数の整流器モジュールのそれぞれには、他の整流器モジュールとの間で通信を行う通信回路が備わっており、
    前記情報の相互の送受信は、相互接続された前記通信回路を介して行われ、
    前記複数の整流器モジュールのそれぞれに備わった前記過熱保護部は、他の整流器モジュールが過熱保護動作中であることを示す情報を前記通信回路を介して受信したときに保護動作を行うことを特徴とする車両用回転電機。
11. 請求項９において、
    前記複数の整流器モジュールのそれぞれは、共通の接続線の電圧を過熱保護動作中であることを示す電圧に設定する接続線駆動部と、前記接続線の電圧を監視して他の整流器モジュールが過熱保護動作中であることを検出する他相監視部とを備え、
    前記複数の整流器モジュールのそれぞれに備わった前記過熱保護部は、同じ整流器モジュールに備わった前記他相監視部によって他の整流器モジュールが過熱保護動作中であることが検出されたときに保護動作を行うことを特徴とする車両用回転電機。
12. 請求項８において、
    前記複数の整流器モジュールは、共通の放熱手段に固定されていることを特徴とする車両用回転電機。

Images