(57)【要約】【課題】昇圧回路を使う機種と使わない機種の両方への対応を容易にし量産効果によるコスト低減を得やすく、車両用充電発電機の制御装置として、より安価な制御装置を実現する。【解決手段】エンジンによって回転され、回転磁界をつくる界磁巻線１３と、界磁巻線１３による回転磁界によって電流を発生し整流器１２を介してバッテリ１６を充電する電機子巻線１１と、バッテリ１６の電圧を調整する電圧制御用ＩＣレギュレータ１４と、ハイサイドスイッチとして使われるｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタとｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタを制御するゲート電圧を発生させる昇圧回路と、を有し、ｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタのドレイン端子に電圧が供給されたことを検知して昇圧回路が駆動される車両用充電発電機の制御装置。【選択図】  図１
2010178577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンによって回転され、回転磁界をつくる界磁巻線と、
前記界磁巻線による回転磁界によって電流を発生し整流器を介してバッテリを充電する電機子巻線と、
前記バッテリの電圧を調整する電圧調整手段と、
ハイサイドスイッチとして使われるｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタと前記ｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタを制御するゲート電圧を発生させる昇圧回路と、を有し、
前記ｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタのドレイン端子に電圧が供給されたことを検知して前記昇圧回路が駆動される車両用充電発電機の制御装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用充電発電機の制御装置であって、
前記ｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタのドレイン端子と前記昇圧回路の電源端子が前記バッテリに接続されたキースイッチを介して接続されている車両用充電発電機の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の車両用充電発電機の制御装置であって、
前記バッテリの電圧を調整する前記電圧調整手段とｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタが絶縁物分離型集積回路に集積されている車両用充電発電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用充電発電機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、昇圧回路を用いた車両用充電発電機の制御装置としては、昇圧回路によりｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタを駆動するものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０２１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術では昇圧回路は常に稼動しているために待機電力を消費し、かつ、昇圧回路に使用しているチャージポンプ回路はノイズ源となる。昇圧回路はハイサイドスイッチとして働くｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタを駆動するための回路であり、ハイサイドスイッチを使わないアプリケーションに対しても昇圧回路が動作してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、昇圧回路を使う機種と使わない機種の両方への対応を容易にし量産効果によるコスト低減を得やすく、車両用充電発電機の制御装置として、より安価な制御装置を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、エンジンによって回転され、回転磁界をつくる界磁巻線と、界磁巻線による回転磁界によって電流を発生し整流器を介してバッテリを充電する電機子巻線と、バッテリの電圧を調整する電圧調整手段と、ハイサイドスイッチとして使われるｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタとｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタを制御するゲート電圧を発生させる昇圧回路と、を有し、ｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタのドレイン端子に電圧が供給されたことを検知して昇圧回路が駆動される車両用充電発電機の制御装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、昇圧回路を使う機種と使わない機種の両方への対応を容易にし量産効果によるコスト低減を得やすく、車両用充電発電機の制御装置として、より安価な制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例（回路図）。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
本実施形態は車両用充電発電機の制御装置に係り、特に制御回路を１つの半導体素子に実装した１チップ形のＩＣレギュレータを使用した制御装置に関する。
【００１１】
本実施形態は、昇圧回路を有し、昇圧回路の駆動スイッチを決められた端子の電位に連動させることで各顧客のニーズにあった仕様を提供する。昇圧回路を必要とする機種と昇圧回路を必要としない機種の両方に対応しながら、使用者側ではそれを意識せずに扱うことができ、量産効果によるコスト低減を得やすく、車両用充電発電機の制御装置として、より安価な制御装置が構成可能となる。
【００１２】
本実施形態は、昇圧回路を使う機種と使わない機種の両方への対応を容易にし量産効果によるコスト低減を得やすく、車両用充電発電機の制御装置として、より安価な制御装置を実現する。すなわち、エンジンの回転により回転し回転磁界をつくる界磁巻線と、界磁巻線を受けて電流を発生し整流器を介してバッテリを充電する電機子巻線と、バッテリの電圧を調整する電圧調整手段と、外部の電気負荷スイッチを駆動するハイサイドスイッチとして使われるｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタとｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタを制御するゲート電圧を発生させる昇圧回路とを備え、ｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタのドレイン端子と昇圧回路の電源端子が接続される。
【００１３】
本実施形態はハイサイドスイッチとして使われるｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタとｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタを制御するゲート電圧を発生させる昇圧回路を使わない機種に適用した場合には昇圧回路を容易に停止することができ、使用者が意識することなくニーズに合った仕様を提供することができるため２種類のアプリケーションに同じ半導体素子が使えるので量産効果によるコスト低減を得やすく、車両用充電発電機の制御装置として、より安価な制御装置を構成することが可能となる。
【００１４】
以下、本発明の一実施例をなす車両用充電発電機の制御装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は自動車用発電機の充電系統を示す制御回路図である。
【００１６】
まず構成部品を説明する。１１は電気子巻線、１２は全波整流用ダイオードであり、１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６のパワーツエナーダイオードで構成される。１３は界磁巻線、１４は電圧制御用ＩＣレギュレータであり、制御部，パワー駆動部を１つのＩＣで構成している。この電圧制御用ＩＣレギュレータ１４はｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタ１４１，１４３，１４４とフライホイールダイオード１４２と電圧制御部１５７から構成されている。なお、この電圧制御用ＩＣレギュレータ１４は誘電体分離型半導体で構成されているため、パワー素子部と制御部を１つの半導体基板上に実装している。電圧制御用ＩＣレギュレータ１４に入力されているＳ端子はバッテリ端子電圧を検出するための端子であり、Ｐ端子は電気子巻線１１に発生した電圧を検出して充電発電機が発電を開始したか判断する。充電発電機が発電を開始した後、Ｌ端子に接続された充電表示灯１５の電流供給を遮断することで充電表示灯１５が消灯するとともにリレースイッチ１７をオンする。ここでは発光ダイオード１５１と抵抗１５２で充電表示灯１５を構成している。２０はキースイッチであり、１６はバッテリ、電気負荷が１８であり、リレースイッチが１７で構成されている。１９は雑音防止用フィルムコンデンサである。
【００１７】
以下本構成部品での動作を説明する。
【００１８】
界磁巻線１３は、図示しない回転子に装着され、エンジンの回転と同期して回転し回転磁界を発生する。
【００１９】
界磁巻線１３に並列に接続されたフライホイールダイオード１４２はスイッチングノイズを吸収するために接続されている。
【００２０】
回転子と空隙を持って対向する固定鉄心（図示せず）に巻装された電機子巻線１１は、界磁巻線１３のつくる回転磁界の大きさに応じて交流波形をもった電圧を出力する。該交流出力は三相全波整流器１２を構成する整流用パワーツエナーダイオード１２１，１２２，１２３，１２４，１２５，１２６で全波整流される。
【００２１】
三相全波整流器１２の出力は出力端子“Ｂ”を介してバッテリ１６が充電される。また同時に三相全波整流器１２の出力はこの出力端子“Ｂ”からリレースイッチ１７を介して電気負荷１８に供給される。
【００２２】
電圧制御部１５７はバッテリ電圧を検出端子“Ｓ”から検出し、界磁巻線１３に流れる電流を制御することで、発電機出力電圧を一定電圧に制御する。
【００２３】
充電表示灯１５はキースイッチ２０を閉じることにより、ｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタ１４３がＯＮするために充電表示灯１５が点灯する。なお、電圧制御部１５７の“Ｐ”端子は電機子巻線１１が発生する、交流波形を検出し、電圧制御部１５７にてその交流波形からエンジンの回転と同期して回転する回転子（図示しない）の回転数を検出し、エンジン回転数がアイドリング回転数近傍でｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタ１４３をＯＦＦするとともにｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタ１４４をオンすることで、充電表示灯１５を消灯させ、充電発電機が発電を開始したことを知らせ、リレースイッチ１７をオンすることにより電気負荷１８へ給電される。
【００２４】
ここでｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタ１４４は昇圧回路として使用しているチャージポンプ回路によってゲート電圧が少なくともバッテリの電圧以上に昇圧されている。ここでチャージポンプ回路の電源はＩＧ端子から供給されている。
【００２５】
通常チャージポンプの電圧は２０Ｖ前後である。
【００２６】
なお、チャージポンプの電源はＩＧ端子から供給されているため、リレースイッチを使用しない使われ方の場合、ＩＧ端子は使用せず、その結果チャージポンプ回路は動作を停止し、無駄なチャージポンプ回路の消費電力及びチャージポンプ回路が動作することによるノイズの発生が無い。
【００２７】
また、電圧制御部１５７は発電機出力電圧を一定電圧に制御するだけでなく、以下の理由でエンジンに急激な負担をかけないように界磁電流をゆっくり増加させる機能（以下ＬＲＣと称する）を有している。このＬＲＣ機能がない場合、大きな電気負荷が投入された時に充電発電機がその電気負荷分の電流を供給しようとして、電圧制御部１５７は界磁巻線１３に即界磁電流を増加させる指示を与えることで生じる該回転子の駆動トルクの急増により、ベルトを介してエンジンに急激な負荷を与えることとなり、特にエンジン回転数の低いアイドル時にエンジンの回転数が不安定かつ、エンジンから不快な振動を発生させる。最悪の場合、エンストしてしまう。なお、このＬＲＣ機能は既に述べたアイドル時の電気負荷急変時のエンジン回転数安定化に有効であるが、反面先に述べたように界磁電流をゆっくり増加させるために、このＬＲＣ機能が動作している間、要求された電気負荷に対応する十分な電流が供給されず、結果として、バッテリ電圧が低下してしまう。
【００２８】
エンジンのトルクが大きい車種では、エンジンの回転不調は起こりづらいため、どちらかといえば、ＬＲＣ機能による電圧低下を嫌がり、ＬＲＣ機能を設けることを避ける場合がある。
【００２９】
電圧制御部１５７は上記ＬＲＣ機能の他にバッテリ電圧が規定値以上（通常１６Ｖ以上）になった場合にオーバチャージ状態と判断し、パワーＭＯＳトランジスタ１４３をＯＮすることで、充電表示灯１５を点灯させオーバチャージ状態を警報する機能や、電圧検出端子“Ｓ”が車両側で断線した場合に、“Ｓ”端子の電圧低下（通常１２Ｖ以下）を検出し、パワーＭＯＳトランジスタ１４３をＯＮすることで、充電表示灯１５を点灯することで警報する端子外れ警報機能を有する。電圧制御部１５７は“Ｓ”端子が断線した場合、警報すると共に、電圧検出端子を“Ｂ”に変更することで、バッテリに充電する電圧を一定に制御する。
【００３０】
本実施例ではｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタ１４４をハイサイドスイッチとして使用するために昇圧回路としてのチャージポンプ回路により電源電圧よりも高いゲート電圧を得ている。さらに前記ｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタ１４４のドレイン端子と前記チャージポンプの電源端子は接続され、端子“ＩＧ”としてキースイッチを介してバッテリに接続される。尚、前記チャージポンプの電源は電圧制御部１５７の電源とは分けられて独立している。ゆえに、ハイサイドスイッチを使用しないアプリケーションにおいては端子“ＩＧ”をＯＰＥＮにすることでチャージポンプの機能を停止できる。これにより電流消費を抑え、ノイズ低減が期待できる。さらに、端子“ＩＧ”は前記ｎチャネルパワーＭＯＳトランジスタ１４４のドレイン端子、つまりハイサイドスイッチの電源端子であるから、ハイサイドスイッチを使う場合は必然的に端子“ＩＧ”を電源と接続することになり、ハイサイドスイッチを使わない場合は端子“ＩＧ”はＯＰＥＮとすればよい。よって、本発明による車両用充電発電機の電圧制御用ＩＣレギュレータを使用する者は、特に意識せずとも異なるアプリケーションに対応でき、ノイズ低減等の効果を享受できる。
【符号の説明】
【００３１】
１１  電機子巻線
１２  整流器
１３  界磁巻線
１４  電圧制御用ＩＣレギュレータ
１６  バッテリ
１７  リレースイッチ
１８  電気負荷
２０  キースイッチ
１４１，１４３，１４４  パワーＭＯＳトランジスタ
１４２  フライホイールダイオード
１５７  電圧制御部
【図１】
2010178577.tif 000003