(57)【要約】【課題】多種多様の車両用充電発電装置に対して、標準化された制御ユニットを提供する。【解決手段】整流制御回路５０は、ＭＯＳＦＥＴ整流回路３１，３２のゲート制御とロードダンプサージの検出と保護回路が半導体の１チップＡＳＩＣ１で構成され、発電制御回路４０は、界磁電流ｉＦの制御とロードダンプサージの検出と保護回路が半導体の１チップＡＳＩＣ２で構成され、発電制御回路４０のみが必要なツェナーダイオード整流回路１１０の車両用充電発電装置１０にも対応できるような構成としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相固定子巻線と界磁巻線とを有する三相交流発電機の充電発電装置であって、
前記三相固定子巻線の出力電圧の整流回路と、
前記整流回路を制御する第１の制御手段と、
前記界磁巻線の電流を制御し、前記出力電圧を所定値にする第２の制御手段と、を有し、
前記第１の制御手段は、第１の半導体チップによる回路構成であり、
前記第２の制御手段は、第２の半導体チップによる回路構成であり、
前記第１と前記第２の制御手段は同一の回路基板上で構成されている車両用充電発電装置。
【請求項２】
請求項１記載の車両用充電発電装置であって、
前記整流回路はＭＯＳＦＥＴ整流回路であり、
前記第１の制御手段は、前記ＭＯＳＦＥＴのゲート端子制御と、ロードダンプサージが第１の設定値を超えたとき、前記界磁巻線に直列接続された第１のスイッチ手段をオフし、前記第１のスイッチ手段と並列接続された負荷、または第３のスイッチ手段を介して前記第１のスイッチ手段と並列接続された負荷に、前記界磁電流を通電させる車両用充電発電装置。
【請求項３】
請求項２記載の車両用充電発電装置であって、
前記負荷はツェナーダイオードである車両用充電発電装置。
【請求項４】
請求項３記載の車両用充電発電装置であって、
前記ツェナーダイオードのクランプ電圧の設定値は、前記第１の制御手段の最大定格耐電圧と、前記第２の制御手段の最大定格に対して小さく設定されている車両用充電発電装置。
【請求項５】
請求項２記載の車両用充電発電装置であって、
前記負荷は前記ＭＯＳＦＥＴである車両用充電発電装置。
【請求項６】
請求項１記載の車両用充電発電装置であって、
前記第２の制御手段は、前記界磁巻線に直列接続された第２のスイッチ手段による界磁電流の制御と、ロードダンプサージが第２の設定値を超えたとき、前記第２のスイッチ手段をオフし、前記界磁巻線に並列接続されたダイオードに前記界磁電流を通電させる車両用充電発電装置。
【請求項７】
請求項６記載の車両用充電発電装置であって、
前記第２の設定値に対して前記第１の設定値が小さい車両用充電発電装置。
【請求項８】
請求項１記載の車両用充電発電装置であって、
前記回路基板上において、前記第１の半導体チップと前記第２の半導体チップが隣接する空間には、放熱用手段が介在されている車両用充電発電装置。
【請求項９】
請求項８記載の車両用充電発電装置であって、
前記放熱用手段は、それぞれのチップの発熱が互いに影響し合わないように、前記チップの熱伝導率に対して前記放熱用手段の熱伝導率が小さい車両用充電発電装置。
【請求項１０】
請求項１記載の車両用充電発電装置であって、
前記界磁電流の制御は、前記車両用充電発電装置以外の制御装置からの指令値に基づいて制御される車両用充電発電装置。
【請求項１１】
請求項１記載の車両用充電発電装置であって、
前記整流回路はツェナーダイオード整流回路であり、前記第２の制御手段との組合せで構成されている車両用充電発電装置。
【請求項１２】
請求項１記載の車両用充電発電装置であって、
前記整流回路はアバランシェダイオード整流回路であり、前記第２の制御手段との組合せで構成されている車両用充電発電装置。
【請求項１３】
三相固定子巻線と界磁巻線とを有する三相交流発電機の充電発電装置であって、
前記三相固定子巻線の出力電圧の整流回路と、
前記整流回路を制御する第１の制御手段と、
前記界磁巻線の電流を制御し、前記出力電圧を所定値にする第２の制御手段と、を有し、
前記第１の制御手段は、半導体で構成される第１のチップを含む第１の回路基板に、前記第２の制御手段は、前記半導体で構成される第２のチップを含む第２の回路基板に実装され、１つのユニット内で構成される車両用充電発電装置。
【請求項１４】
三相固定子巻線と界磁巻線とを有する三相交流発電機の充電発電装置であって、
前記三相固定子巻線の出力電圧の整流回路と、
前記整流回路を制御する第１の制御手段と、
前記界磁巻線の電流を制御し、前記出力電圧を所定値にする第２の制御手段と、を有し、
前記第１の制御手段は、半導体で構成される第１のチップを含む第１のユニット、第２の制御手段は、前記半導体で構成される第２のチップを含む第２のユニットで構成される車両用充電発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用充電発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＯＳＦＥＴにより構成された全波整流回路を用いた車両用充電発電装置において、ロードダンプサージ対策として、界磁電流を急速に減衰させる手段により、ロードダンプサージの発生時間を短縮して発生するエネルギーを小さくする技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この技術は、車両用充電発電装置の出力電圧と界磁コイルの一方の端子間に、第１の界磁電流制御用ＭＯＳＦＥＴを、界磁コイルの他方の端子と接地（ＧＮＤ）間に第２の界磁電流制御用ＭＯＳＦＥＴを接続している。
【０００４】
ロードダンプサージが発生した時の動作は、出力電圧が一定電圧以上に上昇した時には、第１のＭＯＳＦＥＴをオフして第１の界磁電流減衰特性で減衰させ、第１のＭＯＳＦＥＴをオフした後、ＭＯＳＦＥＴ整流回路の素子保護のため第２のＭＯＳＦＥＴをオフして第１の界磁電流減衰特性より減衰が急激な第２の界磁電流減衰特性で減衰させるようにしている。
【０００５】
そして、上記した第１，第２のＭＯＳＦＥＴのロードダンプサージ対策制御回路や、正常動作時の界磁電流制御回路や、全波整流回路のＭＯＳＦＥＴのゲート制御回路や、たとえばエンジン制御装置との協調制御を行う通信回路などが、１つ集積回路で構成するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２３８６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来技術では、ロードダンプサージ対策としては十分な性能を得ることができるが、車両用充電発電機の制御装置は、このようなＭＯＳＦＥＴ整流回路に限られることはなく、車種によって多様に存在するため、制御回路が１つの集積回路で構成されたものでは次の点において問題が発生する。
【０００８】
整流素子としてダイオードを用いるダイオード整流回路で十分性能が得られる車両用充電発電装置においては、整流素子を制御する端子がないので、ＭＯＳＦＥＴ整流回路のようなゲート制御回路が不要となる。
【０００９】
また、整流素子としてのダイオードは、ＭＯＳＦＥＴに比較して電圧耐量の大きな素子が安価に入手できるため、ＭＯＳＦＥＴ整流回路の素子保護を目的とした、第２のＭＯＳＦＥＴをオフして第１の界磁電流減衰特性より減衰が急激な第２の界磁電流減衰特性で減衰させるような対策回路も不要となる。
【００１０】
すなわち、ダイオード整流回路においては、充電発電機の界磁電流のみで十分車両用充電発電装置としての性能を得ることができるので、制御回路が１つの集積回路で構成された制御回路は、使用しない不要な回路が存在することになる。
【００１１】
さらに、上記従来技術のように、エンジン制御との協調制御による性能向上を目的とした車両用充電発電装置にあっては、エンジン制御装置との通信回路が必要となるが、ここまでの性能を有する必要がない車両用充電発電装置においては、使用しない通信回路が存在することになる。
【００１２】
以上述べたように、車両用充電発電装置は機能を選択して使用されるので、制御回路が１つの集積回路で構成された１チップでは、所定の性能に対して価格が上昇する問題がある。
【００１３】
本発明は、車両用充電発電装置の多種多用な使用方法において、機能に応じた回路構成を選択的に実装するようにした車両用充電発電装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、三相固定子巻線と界磁巻線とを有する三相交流発電機の充電発電装置であって、三相固定子巻線の出力電圧の整流回路と、整流回路を制御する第１の制御手段と、界磁巻線の電流を制御し、出力電圧を所定値にする第２の制御手段と、を有し、第１の制御手段は、第１の半導体チップによる回路構成であり、第２の制御手段は、第２の半導体チップによる回路構成であり、第１と第２の制御手段は同一の回路基板上で構成されている車両用充電発電装置である。
【００１５】
また本発明は、第１の制御手段は、半導体で構成される第１のチップを含む第１の回路基板に、第２の制御手段は、前記半導体で構成される第２のチップを含む第２の回路基板に実装され、１つのユニット内で構成される車両用充電発電装置である。
【００１６】
また本発明は、第１の制御手段は、半導体で構成される第１のチップを含む第１のユニット、第２の制御手段は、前記半導体で構成される第２のチップを含む第２のユニットで構成される車両用充電発電装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、多種多用な使用方法において、機能に応じた回路構成を選択的に実装するようにした車両用充電発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の車両用充電発電装置の一実施例を示す図。
【図２】本発明の車両用充電発電装置の一部を変更した一実施例を示す図。
【図３】ロードダンプサージに対する動作図。
【図４】制御回路の実装図。
【図５】本発明の車両用充電発電装置の他の実施例を示す図。
【図６】本発明の車両用充電発電装置の他の実施例を示す図。
【図７】他の制御回路の実装図。
【図８】さらに他の制御回路の実装図。
【図９】本発明の車両用充電発電装置の他の一実施例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を、図面を用いて説明する。エンジンによって駆動され車両のバッテリや電気負荷に電力を供給する車両用充電発電装置を例として説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の車両用充電発電装置の構成を示す図である。
【００２１】
車両用充電発電装置１０は三相充電発電機２０とパワーモジュール３０と発電制御回路４０と整流制御回路５０で構成されており、端子１１の出力電圧Ｖｏはバッテリ６０のプラス、端子１２のＧＮＤはバッテリ６０のマイナスと接続され、端子１３はエンジン制御装置７０と発電制御信号ＣＯＭで接続され、バッテリ６０の両端子には種々の電気負荷８０が接続されている。
【００２２】
まず、整流制御回路５０により三相充電発電機２０に接続される整流回路の動作について説明する。
【００２３】
三相充電発電機２０は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相がＭＯＳＦＥＴで構成された三相全波整流の上側アーム３１と下側アーム３２の接続点に接続され、三相交流電圧を全波整流した整流出力電圧Ｖｏを端子１１で出力する。
【００２４】
ところで、低オン抵抗のＭＯＳＦＥＴを整流回路に使用すると、寄生ダイオードの電圧降下に比較して、オン抵抗による電圧降下が小さく、電力消費を小さくして発熱を低減することができる。
【００２５】
ただし、この場合、寄生ダイオードが通電するタイミングに応じて、ＭＯＳＦＥＴのゲート端子を制御する必要がある。
【００２６】
整流制御回路５０のゲート制御回路５１は、Ｕ〜Ｗ相電圧と出力電圧Ｖｏを検出して、ＭＯＳＦＥＴの通電タイミングの生成と、上側アーム３１と下側アーム３２のＭＯＳＦＥＴゲートのドライバで構成されている。
【００２７】
三相充電発電機２０では、出力電流が流れている状態で、端子１１の開放、又は、バッテリ６０の端子の開放、又は、電気負荷８０の開放によって、整流回路の出力電圧Ｖｏが過渡的に非常に大きくなるロードダンプサージが発生する。
【００２８】
ＭＯＳＦＥＴ整流回路３１，３２では、ロードダンプサージに対してＭＯＳＦＥＴの電圧耐量を大きくすることは、オン抵抗の増大による発熱量の増大や価格の上昇になることから得策とは言えない。
【００２９】
ロードダンプサージがＭＯＳＦＥＴの電圧耐量を超えた場合、製造上形成されたアバランシェダイオードが導通するが、アバランシェ導通時間の制限があり、さらに繰り返しのアバランシェ耐量にも制限があるので、ロードダンプサージを短時間で減衰させる必要がある。
【００３０】
そこで、実施例１では、ロードダンプサージを短時間で減衰させる方法として、整流制御回路５０において、三相充電発電機２０の界磁巻線Ｆの電流ｉＦを減少させるようにしている。
【００３１】
三相充電発電機２０の界磁コイルＦの端子Ｆ１とＧＮＤ間にツェナーダイオード３３とスイッチ素子５３を並列接続し、ロードダンプサージ検出回路５４において出力電圧Ｖｏ＞ロードダンプサージ設定値ＶＤ１を検出した時点でスイッチ素子５３をオフさせるようにしている。
【００３２】
スイッチ素子５３がオフすると、界磁電流ｉＦは、界磁巻線Ｆ→ツェナーダイオード３３→ダイオード４２（後述するようにスイッチ素子４１はオフである）の経路で減衰し、ロードダンプサージの継続時間を短縮するようになっている。
【００３３】
界磁電流ｉＦの減衰の程度は、ツェナー電圧Ｖｚによって決まり、ツェナー電圧Ｖｚが大きい値では小さい値に比較して速く減少するので、ＭＯＳＦＥＴの電圧耐量に応じて、ツェナー電圧Ｖｚを設定する。
【００３４】
なお、界磁電流ｉＦの減衰を速くする方法として、図２に示すようにダイオード５５を接続し、ツェナーダイオード３３の代わりに、ＭＯＳＦＥＴ整流回路３１，３２またはバッテリ６０または電気負荷８０を負荷として使用し、界磁電流ｉＦを減衰させる方法があり、この場合は、ダイオード５５は整流制御回路５０に含めて構成することができる。
【００３５】
以上の説明のように、ＭＯＳＦＥＴ整流回路による車両用充電発電装置１０では、整流制御回路５０は、ＭＯＳＦＥＴ（上側アーム３１と下側アーム３２）のゲート制御とロードダンプサージの対策回路（スイッチ素子５３とロードダンプサージ検出回路５４）が共に動作する状態になっている。
【００３６】
このように、必要な機能を集約した電子回路では、半導体による１チップ化されたＡＳＩＣを使用して、回路基板に実装すると、実装面積の縮減，コストの低減に有効である。
そこで、実施例１では、ゲート制御回路５１，ロードダンプサージの対策回路（５３，５４）で構成される整流制御回路５０は、１チップ化されたＡＳＩＣ１として回路基板に実装されている。
【００３７】
次に、発電制御回路４０について、回路構成と車両用充電発電装置１０の出力電圧Ｖｏの制御動作を説明する。
【００３８】
図１に示すように、三相充電発電機２０の界磁コイルＦの端子Ｆ２と出力電圧Ｖｏ間にスイッチ素子４１を接続し、さらに端子Ｆ２がカソードとなるダイオード４２をＧＮＤ間に接続する。
【００３９】
スイッチ素子４１は、電圧指令回路４３において、エンジン制御装置７０からシリアル通信ＣＯＭのデータ処理回路４４で得られた電圧設定値との出力電圧Ｖｏの偏差から演算されたＤｕｔｙ値によりＰＷＭ制御し、出力電圧Ｖｏが電圧設定値になるように界磁電流ｉＦが流れる。
【００４０】
なお、スイッチ素子４１はＰＷＭ制御に限らずリニアな電圧制御にすることもできる。
【００４１】
発電制御回路４０にもロードダンプサージに対する対策としてロードダンプサージ検出回路４５があり、出力電圧Ｖｏ＞ロードダンプサージ設定値ＶＤ２を検出した時点でスイッチ素子４１をオフさせるようにしている。
【００４２】
発電制御回路４０のロードダンプサージ設定値ＶＤ２は、整流制御回路５０のロードダンプサージ設定値ＶＤ１より低く設定されており、ＶＤ２＜ロードダンプサージでは、スイッチ素子５３がオンのままスイッチ素子４１がオフする。
【００４３】
スイッチ素子４１がオフすると界磁電流ｉＦは、界磁巻線Ｆ→スイッチ素子５３→ダイオード４２の経路で減衰し、ロードダンプサージの継続時間を短縮するようになっている。
【００４４】
図３は、ロードダンプサージが発生して、出力電圧ＶｏがＶｏ１の傾斜で上昇した時の動作波形を示している。
【００４５】
図３において、時点ｔ０以前は、整流制御回路５０のスイッチ素子５３がオン、発電制御回路４０のスイッチ素子４１がＰＷＭ制御によって界磁電流ｉＦを流して出力電圧Ｖｏに制御する定常状態である。
【００４６】
時点ｔ０において、ロードダンプサージが発生すると、出力電圧ＶｏがＶｏ１で上昇し始め、発電制御回路４０のロードダンプサージ設定値ＶＤ２に達すると、スイッチ素子４１がオフするが、界磁電流ｉＦの応答は遅くｉＦ１で減衰し始め、さらに出力電圧Ｖｏが上昇し、整流制御回路５０のロードダンプサージ設定値ＶＤ１に達すると、時点ｔ２でスイッチ素子５３がオフする。
【００４７】
スイッチ素子５３がオフすると、界磁電流ｉＦはｉＦ２で急速に減衰するが、ロードダンプサージに対してすぐに応答しないため、時点ｔ３で出力電圧Ｖｏは整流回路３１，３２のＭＯＳＦＥＴのアバランシェ電圧Ｖａで一定となる。
【００４８】
界磁電流をｉＦ３で減衰させると、時点ｔ４で整流回路３１，３２のアバランシェ領域から脱し、出力電圧ＶｏはＶｏ２で減衰し始める。
【００４９】
時点ｔ５で出力電圧Ｖｏ２が設定値Ｖｓまで減衰すると、発電制御回路４０と整流制御回路５０のロードダンプサージ設定値ＶＤ２，ＶＤ１が解除されて、まず、スイッチ素子５３がオンし、さらに出力電圧Ｖｏ２が減衰して出力電圧Ｖｏになる時点ｔ６でスイッチ素子４１がＰＷＭ制御を開始して、出力電圧Ｖｏの一定制御となる。
【００５０】
なお、発電制御回路４０のみにロードダンプサージ検出回路４４がある場合は、図３の点線で示す動作波形であり、界磁電流ｉＦがｉＦ３の緩やかな減衰となり、アバランシェ電圧Ｖａの領域の時間が長くなることがわかる。
【００５１】
後述のように、整流回路にＭＯＳＦＥＴに代えて、ツェナーダイオードを使用するような場合には、アバランシェ電圧Ｖａの領域が長くなることに問題はないため、図３に示す発電制御回路４０のみが必要な車両用充電発電装置１０に単独で使用できるようになっている。
【００５２】
すなわち、整流制御回路５０で説明したのと同様に、発電制御回路４０は、必要な機能を集約した電子回路であり、１チップ化したＡＳＩＣを使用して回路基板に実装すると、実装面積の縮減，コストの低減に有効である。
【００５３】
そこで、発電制御回路４０は、１チップ化されたＡＳＩＣ２として、整流制御回路が実装された回路基板上に実装されている。
【００５４】
図４は、図１の車両用充電発電装置１０の制御ユニット１００の実装を示しており、整流制御回路５０のＡＳＩＣ１と発電制御回路４０のＡＳＩＣ２を回路基板９０に実装している。
【００５５】
整流制御回路５０と発電制御回路４０は１チップ化したＡＳＩＣ単位で分割を可能にできる回路配線で構成しており、この構成による効果について説明する。
【００５６】
車両に要求される車両用充電発電装置１０は多種多様であり、図１に示したＭＯＳＦＥＴ整流回路３１，３２がすべての車両に適合するとは限らない。
【００５７】
出力電流が比較的小さい車両用充電発電装置１０では、整流回路での電力損失よりもコストや小型化のために実装面積が優先されるものや、電動機で駆動される車両システム以外では、充電発電機を電動機として動作させるような要求が少ないなど多種多様である。
【００５８】
図５は、多種多様な車両用充電発電装置１０の例として、図１において、ＭＯＳＦＥＴ整流回路３１，３２の代わりにツェナーダイオード整流回路１１０で構成し、ＡＳＩＣ２を実装した発電制御回路４０の実施形態であり、図３と同一部分は同一符号で示している。ツェナーダイオード整流回路１１０では、ＭＯＳＦＥＴに比較して、順方向電流を流した時の電圧降下は大きく電力損失が大きくなるが、逆方向電圧に対してアバランシェ耐量が大きく、コスト的に安価な入手ができるので、車両用充電発電装置１０として広く採用されている。
【００５９】
ロードダンプサージに対するツェナーダイオード整流回路１１０では、ツェナーダイオードがアバランシェ状態となって出力電圧Ｖｏを一定電圧にクランプするので、端子１１に接続される電気負荷（特に電子制御装置）への影響を抑制している。
【００６０】
図５では、図３のＭＯＳＦＥＴと異なりツェナーダイオードの保護は、発電制御回路４０により界磁電流ｉＦをオフするロードダンプサージ対策で十分である。
【００６１】
すなわち、図３に示したＶＤ２のロードダンプサージの発生に対して、発電制御回路４０のスイッチ素子４１をオフし、界磁電流ｉＦは、ｉＦ２で減少し、出力電圧ＶｏもＶｏ２で減少する。
【００６２】
ツェナーダイオード整流回路１１０では、ＭＯＳＦＥＴのようにゲート電圧の制御が不要であり、ロードダンプサージ対策も発電制御回路４０で十分対策できるので、図４で示したようにＡＳＩＣ２を実装した発電制御回路４０だけで車両用充電発電装置１０の制御を行うことができる。
【００６３】
なお、発電制御回路４０の端子１３は、エンジン制御装置７０からの発電制御信号ＣＯＭ、たとえばＤｕｔｙ信号などで十分性能を満足できる。
【００６４】
図６は図５に示したツェナーダイオード整流回路１１０の代わりにアバランシェダイオード整流回路１２０で構成し、ＡＳＩＣ２を実装した発電制御回路４０の実施形態であり、図３と同一部分は同一符号で示している。
【００６５】
アバランシェダイオード整流回路１２０では、ツェナーダイオードに比較して電圧耐量の大きなものがさらに安価に入手できるので、更に安価な車両用充電発電装置１０を提供できる。
【００６６】
上述したように、図５や図６の車両用充電発電装置１０では、整流制御回路５０は不要であり、図１の車両用充電発電装置１０に対応した制御ユニット１００をそのまま使用すると、コストで無駄が多くなる。
【００６７】
そこで図５や図６の車両用充電発電装置１０では、図４で示した発電制御回路４０を実装するのみで対応するようにして、コスト低減をするようにしている。
【００６８】
すなわち、発電制御回路４０と整流制御回路５０で独立したＡＳＩＣ化による回路基板とした制御ユニット１００は、多種多様の車両用充電発電装置１０に対応できるように標準化されており、量産効率を向上でき、コストが低減できる効果がある。
【００６９】
ところで、整流制御回路５０のスイッチ素子５３，発電制御回路４０のスイッチ素子４１とダイオード４２は、界磁電流ｉＦを通電するので発熱源となる。
【００７０】
また、発電制御回路４０における界磁電流ｉＦの制御は、ＤｕｔｙによるＰＷＭ制御が多用されるので、スイッチ素子４１とダイオード４２はスイッチングロスも大きく、さらに発熱が大きくなる。
【００７１】
すなわち、整流制御回路５０と発電制御回路４０の２つの回路を半導体チップ上に構成した１チップ化のＡＳＩＣでは、熱伝導によって互いの発熱が影響し合って温度上昇が大きくなるので、半導体チップの信頼性が低下する。
【００７２】
本実施例では、図４に示したように、整流制御回路５０と発電制御回路４０は、別々の半導体チップ上に構成した２チップ化（ＡＳＩＣ１，ＡＳＩＣ２）であるため、２つのチップ間は空間を有して回路基板に実装されており、互いの発熱の影響を除くことができ、信頼性を向上することができる。
【００７３】
なお、実装された２つのチップ間に放熱樹脂の介在や配線導体の介在によって、さらに互いの発熱の影響を低減することができる。
【００７４】
図１〜図６の実施形態は、整流制御回路５０と発電制御回路４０を１つの回路基板上に配置したものであるが、図５，図６で示したツェナーダイオード整流回路１１０やアバランシェダイオード整流回路１２０による限定された車両用充電発電装置１０では、整流制御回路５０を実装しない制御ユニット１００を使用した場合、２つの回路が実装されるように加工した１つの回路基板では、余分な半田量の消費や半田ブリッジのチェックなど余分な組立て工数が生ずる。
【００７５】
図７は、この対策として、整流制御回路５０用の回路基板１４０と発電制御回路４０用の回路基板１５０に分けた制御ユニット１００にすることにより、半田量や組立て工数を低減するようにしている。
【００７６】
図１〜図６の実施形態は、整流制御回路５０と発電制御回路４０を１つの回路基板上に配置したものであるが、図５，図６で示したツェナーダイオード整流回路１１０やアバランシェダイオード整流回路１２０による限定された車両用充電発電装置１０では、整流制御回路５０を実装しない制御ユニット１００を使用した場合、回路基板が占める割合が大きく、実装面積や回路基板コストで不利になることがある。
【００７７】
図８はその対策を示した制御回路の実装図であり、ＡＳＩＣ１を含む整流制御回路５０の制御ユニット１６０とＡＳＩＣ２を含む発電制御回路４０の制御ユニット１７０に分けた構成にしている。
【００７８】
車両用充電発電装置１０の要求に応じて、図４と図７の構成を選択することで、特に制御ユニットの実装スペースの自由度を向上することができる。
【００７９】
図９は、図１において、ＭＯＳＦＥＴ整流回路３１，３２の代わりにアバランシェダイオード整流回路１２０で構成し、ロードダンプサージ対策のパワーツェナー１３０と組合せた実施形態であり、図３と同一部分は同一符号で示している。熱容量の小さいパワーツェナーダイオード１３０を用いて、図５の実施形態と同等のロードダンプサージ対策を達成することもできる。
【００８０】
図１，図５，図６，図９の実施形態では、発電制御回路４０による界磁電流ｉＦの制御は、車両用充電発電装置１０以外のエンジン制御装置７０から発電制御指令ＣＯＭで出力電圧Ｖｏの指令値を得るようにしているが、発電制御指令はこれに限られることはなく、ローカルエリアネットワークＬＡＮやシリアル通信ＳＰＩ、または発電制御回路４０自身で出力電圧Ｖｏの指令値を設定する限定された機能の車両用充電発電装置１０においても、本発明が適用されるのは言うまでもない。
【００８１】
以上のように、本発明の実施形態では、三相交流発電機は三相固定子巻線と界磁巻線を有し、三相固定子巻線の出力電圧の整流回路と前記整流回路を制御する第１の制御手段と界磁巻線の電流を制御し、出力電圧を所定値にする第２の制御手段を備えるものにおいて、第１の制御手段は、第１の半導体チップによる回路構成であり、第２の制御手段は、第２の半導体チップによる回路構成であり、第１と第２の制御手段は同一の回路基板上で構成されるようにした。
【００８２】
さらに、整流回路はＭＯＳＦＥＴ整流回路であり、第１の制御手段は、ＭＯＳＦＥＴのゲート端子制御と、ロードダンプサージが第１の設定値を超えたとき、界磁巻線に直列接続された第１のスイッチ手段をオフし、第１のスイッチ手段と並列接続された負荷に、または、第３のスイッチ手段を介して第１のスイッチ手段と並列接続された負荷に、界磁電流を通電させる制御で構成されるようにした。
【００８３】
さらに、負荷はツェナーダイオードを接続するようにした。
【００８４】
さらに、第２の制御手段において、界磁巻線に直列接続された第２のスイッチ手段による界磁電流の制御と、ロードダンプサージが第２の設定値を超えたとき、第２のスイッチ手段をオフし、界磁巻線に並列接続されたダイオードに界磁電流を通電させる制御で構成されるようにした。
【００８５】
さらに、第２の設定値に対して第１の設定値が小さく設定されるようにした。
【００８６】
さらに、回路基板上において、第１の半導体チップと第２の半導体チップが隣接する空間には、放熱用手段を介在させるようにした。
【００８７】
さらに、放熱用手段において、それぞれのチップの発熱が互いに影響し合わないように、チップの熱伝導率に対して放熱用手段の熱伝導率が小さく設定されるようにした。
【００８８】
さらに、界磁電流の制御において、車両用充電発電装置以外の制御装置からの指令値に基づいて制御されるようにした。
【００８９】
さらに、整流回路がツェナーダイオード整流回路であり、第２の制御手段との組合せで構成されるようにした。
【００９０】
さらに、整流回路がアバランシェダイオード整流回路であり、第２の制御手段との組合せで構成されるようにした。
【００９１】
さらに、三相交流発電機は三相固定子巻線と界磁巻線を有し、三相固定子巻線の出力電圧の整流回路と整流回路を制御する第１の制御手段と界磁巻線の電流を制御し、出力電圧を所定値にする第２の制御手段を備えるものにおいて、第１の制御手段は、半導体で構成される第１のチップを含む第１の回路基板、第２の制御手段は、半導体で構成される第２のチップを含む第２の回路基板に実装されて、１つのユニット内で構成されるようにした。
【００９２】
さらに、三相交流発電機は三相固定子巻線と界磁巻線を有し、三相固定子巻線の出力電圧の整流回路と整流回路を制御する第１の制御手段と界磁巻線の電流を制御し、出力電圧を所定値にする第２の制御手段を備えるものにおいて、第１の制御手段は、半導体で構成される第１のチップを含む第１のユニット、第２の制御手段は、半導体で構成される第２のチップを含む第２のユニットで構成されるようにした。
【００９３】
上記実施形態により、多用な使用方法において、機能に応じた回路構成を選択的に実装することにより、標準化と低価格化ができる効果がある。
【符号の説明】
【００９４】
１０  車両用充電発電装置
２０  三相充電発電機
３０  パワーモジュール
３１  上アームＭＯＳＦＥＴ
３２  下アームＭＯＳＦＥＴ
４０  発電制御回路
５０  整流制御回路
６０  バッテリ
７０  エンジン制御装置
８０  電気負荷
１００  制御ユニット
１１０  ツェナーダイオード整流回路
１２０  アバランシェダイオード整流回路
１３０  パワーツェナーダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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