(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載発電機の交流出力を調整しながら直流に変換してバッテリに充電するようにした車載発電機用の制御装置であって、
前記車載発電機の複数相の各相に対応して設けられる整流モジュールと、
前記車載発電機の交流出力を調整するレギュレータとを備え、
前記整流モジュールは、
前記バッテリの正負の端子間に直列に接続される２個のＭＯＳＦＥＴと、
前記バッテリへの充電時に前記ＭＯＳＦＥＴをオン状態に制御してドレインからソースへの電流を通電させる通電制御回路と、
モジュール内の異常を検出する異常検出手段と、
前記車載発電機のロータコイルに電流を流して発電を制御するためのＦ信号を前記レギュレータから入力し、前記異常検出手段により異常が検出されると前記Ｆ信号に同期した異常を示すダイアグ信号を他の整流モジュールに信号線を介して伝達して前記通電制御回路に保護動作を行わせ、他の整流モジュールから前記信号線を介して前記ダイアグ信号を受信すると前記通電制御回路に保護動作を行わせる保護回路と
を備えたことを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車載発電機用の制御装置において、
前記異常検出手段は、前記ＭＯＳＦＥＴの過熱状態を検出する過熱検出回路であることを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の車載発電機用の制御装置において、
前記異常検出手段は、前記バッテリの過電圧を検出する過電圧検出回路であることを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の車載発電機用の制御装置において、
前記整流モジュールの保護回路は、前記信号線を介して他の全ての相に対応する整流モジュールの保護回路に前記ダイアグ信号を伝達するように構成されていることを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の車載発電機用の制御装置において、
前記整流モジュールは、前記複数相を複数のグループに分けてその各相に対応して設けられ、
前記整流モジュールの保護回路は、前記信号線を介して前記グループ内の全ての相に対応する整流モジュールの保護回路に前記ダイアグ信号を伝達するように構成されていることを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項６】
請求項４または５に記載の車載発電機用の制御装置において、
前記整流モジュールの保護回路は、前記レギュレータにも前記信号線を介して前記ダイアグ信号を伝達するように構成されていることを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の車載発電機用の制御装置において、
前記整流モジュールの保護回路は、前記Ｆ信号を入力するとその周期を示すエッジを検出してそのタイミングで同期をとるように構成されていることを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の車載発電機用の制御装置において、
前記整流モジュールの通電制御回路は、前記保護動作として前記ＭＯＳＦＥＴに対して前記バッテリへの充電動作を停止するように制御することを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の車載発電機用の制御装置において、
前記異常検出手段が複数備えられ、
前記整流モジュールの保護回路は、前記複数の異常検出手段から出力されるダイアグ信号を前記Ｆ信号に同期した異なるパルス信号により伝達することを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の車載発電機用の制御装置において、
前記整流モジュールの保護回路は、前記異なるパルス信号として、前記Ｆ信号に同期して異なる出力タイミングで前記異常を示すダイアグ信号として伝達することを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の車載発電機用の制御装置において、
前記整流モジュールの保護回路は、前記異なるパルス信号として、パルス幅を異ならせたダイアグ信号として伝達することを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項１２】
請求項９または１０に記載の車載発電機用の制御装置において、
前記整流モジュールの保護回路は、前記異なるパルス信号として、パルスの位置を異ならせたダイアグ信号として伝達することを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【請求項１３】
請求項９または１０に記載の車載発電機用の制御装置において、
前記整流モジュールの保護回路は、前記異なるパルス信号として、複数ビットのパルスコード信号で表したダイアグ信号として伝達することを特徴とする車載発電機用の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載発電機の交流発電出力をＭＯＳＦＥＴにより整流して直流に変換する構成の車載発電機用の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車等に搭載される車載発電機としては、ダイオードを使った整流装置を用いて交流出力を整流して直流に変換し、これを車載バッテリに充電する構成のものがあった。しかし、ダイオードを用いる構成では、ダイオード自体で発生する順方向の電圧降下（Ｖｆ）分により発電効率を悪化させる問題がある。そこで、ダイオードをＭＯＳＦＥＴ（ＭＯＳ型電界効果トランジスタ）に置き換え、整流時に模すＭＯＳＦＥＴのオンオフを制御することで従来損失する順方向電圧降下Ｖｆ分をオン抵抗Ｒｏｎ分で発生する電圧降下に低減させて効率化する技術がある（ＭＯＳレクチファイア）。
【０００３】
この場合、ＭＯＳＦＥＴのオンオフを制御するための構成として、例えば６相整流器なら６個の整流モジュールを設けている。この構成では、ダイオード式の整流と異なりＭＯＳＦＥＴのオンオフの制御により充電動作の制御が可能であるので、各相の整流モジュールにおいて過電圧・過熱などの不具合が発生した時に各相が協調して保護動作を行うなどの制御をすることができる。
【０００４】
この点、特許文献１に示されるものでは、発電制御を担う制御用ＩＣに、その制御用ＩＣがモニタしている相電圧に対しオフセットを付けて異常通知する方式を採用している。これにより、制御用ＩＣは発電機の交流出力に対してバッテリの保護動作を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１０−５１２１３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記したような方式では、各整流モジュールは異常検知に基づいて制御用ＩＣに異常の通知を行い、保護動作を制御用ＩＣ側から各整流モジュールに対して行う構成であるから、異常が発生した時点から時間遅れをもって対処することになり、ＭＯＳＦＥＴの制御性を有効に活用した迅速な対応ができないという課題が残る。
【０００７】
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目的は、整流モジュール内で発生する異常に対して、迅速に異常状態を他の整流モジュールにも伝達でき、これによって保護動作を迅速に行えるようにした車載発電機用の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の車載発電機用の制御装置によれば、車載発電機からの交流出力に対して、各相に対応して設けられた整流モジュール内の２個のＭＯＳＦＥＴが通電制御回路により、バッテリに対して充電する方向の電流が流れるタイミングでオン状態となるようにオンオフ制御され、これによって、ＭＯＳＦＥＴのオン時に流れる電流がオン抵抗で消費される電力のみが損失となるので、ダイオード整流の場合に比べて低損失で充電を行うことができるようになる。そして、整流モジュール内での異常が異常検出手段により検出されると、保護回路は、レギュレータから入力しているロータコイル励磁用で繰り返し周期が一定のＦ信号に同期させて異常を示すダイアグ信号を他の整流モジュールに対して信号線を介して伝達するとともに通電制御回路に対して保護動作を行わせる。また、他の整流モジュールにおいては、信号線を介してＦ信号に同期しているダイアグ信号を受信すると、通電制御回路に保護動作を行わせる。これにより、整流モジュール同士がダイアグ信号を直接授受することで異常状態に対応した保護動作を行え、レギュレータを介して異常状態に対する保護動作を行う場合に比べて迅速に対処することができる。
【０００９】
請求項２の車載発電機用の制御装置によれば、上記発明において、異常検出手段として、ＭＯＳＦＥＴの過熱状態を検出する過熱検出回路を設けたので、整流動作を行うためのＭＯＳＦＥＴが過電流などで過熱状態になった場合でも、迅速にこれに対処させることができる。
【００１０】
請求項３の車載発電機用の制御装置によれば、請求項１の発明において、異常検出手段として、バッテリの過電圧を検出する過電圧検出回路を設けたので、バッテリの端子電圧が何らかの異常で過電圧状態となった場合に、これに対応して整流モジュールの保護動作を行わせることができるようになる。
【００１１】
請求項４の車載発電機用の制御装置によれば、上記各発明において、整流モジュールの保護回路を、信号線を介して他の全ての相に対応する整流モジュールの保護回路にダイアグ信号を伝達するように構成したので、いずれかの相における整流モジュールの異常の発生を他の全ての相の整流モジュールに迅速に伝達することができ、これによって保護回路による発電機全体の保護動作を迅速に実行させることができる。
【００１２】
請求項５の車載発電機用の制御装置によれば、請求項１ないし３の発明において、整流モジュールを、複数相を複数のグループに分けてその各相に対応して設け、整流モジュールの保護回路を、信号線を介してグループ内の全ての相に対応する整流モジュールの保護回路にダイアグ信号を伝達するように構成したので、いずれかの相における整流モジュールの異常の発生を迅速にグループ内の他の全ての相の整流モジュールに伝達することができ、これによって保護回路による保護動作を迅速に実行させることができると共に、異常が発生していない他のグループの整流モジュールの動作を継続させて発電によるバッテリ充電動作を維持させることができる。
【００１３】
請求項６の車載発電機用の制御装置によれば、請求項４および５の発明において、整流モジュールの保護回路を、レギュレータにも信号線を介してダイアグ信号を伝達させるように構成したので、整流モジュールにおいて発生している異常状態をレギュレータにも伝達して必要に応じて発電機全体のレベルで異常対応動作を実施することができるようになる。
【００１４】
請求項７の車載発電機用の制御装置によれば、上記各発明において、整流モジュールの保護回路を、Ｆ信号を入力するとその周期を示すエッジを検出してそのタイミングで同期をとるように構成したので、エッジを検出したタイミングから次のエッジを検出するまでを１周期として認識してダイアグ信号を送信することができ、これによって、例えばレギュレータのＦ信号の周期が個別に異なる場合や経年変化を生じる場合でも、整流モジュール側でＦ信号の周期を自動的に検出することができ、整流モジュール間での同期を確実にとることができる。
【００１５】
請求項８の車載発電機用の制御装置によれば、上記各発明において、整流モジュールの通電制御回路を、保護動作としてＭＯＳＦＥＴに対してバッテリへの充電動作を停止するように制御させるようにしたので、整流モジュールにより検出した異常状態を迅速に発電制御における保護動作に反映させることができる。
【００１６】
請求項９の車載発電機用の制御装置によれば、上記各発明において、異常検出手段を複数備え、整流モジュールの保護回路を、複数の異常検出手段から出力されるダイアグ信号をＦ信号に同期した異なるパルス信号により伝達するようにしたので、他の整流モジュールにより受信した際に、Ｆ信号に同期させてダイアグ信号を受信することで複数の異常検出手段のいずれのものから発生しているダイアグ信号であるのかを認識して対応する保護動作に適用することができる。
【００１７】
請求項１０の車載発電機用の制御装置によれば、上記発明において、整流モジュールの保護回路を、異なるパルス信号として、Ｆ信号に同期して異なる出力タイミングで異常を示すダイアグ信号として伝達するようにしたので、ダイアグ信号を受信する他の整流モジュールにおいて、時分割されたパルス信号をＦ信号に同期させて認識することでいずれの異常検出手段から発生されたものかを認識することができる。
【００１８】
請求項１１の車載発電機用の制御装置によれば、請求項９および１０の発明において、整流モジュールの保護回路を、異なるパルス信号として、パルス幅を異ならせたダイアグ信号として伝達するようにしたので、ダイアグ信号を受信する他の整流モジュールにおいて、ダイアグ信号のパルス幅を検出することでいずれの異常検出手段から発生されたものかを認識することができる。
【００１９】
請求項１２の車載発電機用の制御装置によれば、請求項９および１０の発明において、整流モジュールの保護回路を、異なるパルス信号として、パルスの位置を異ならせたダイアグ信号として伝達するように構成したので、ダイアグ信号を受信する他の整流モジュールにおいて、受信したパルス信号の位置をＦ信号に同期させて認識することでいずれの異常検出手段から発生されたものかを認識することができる。
【００２０】
請求項１３の車載発電機用の制御装置によれば、請求項９および１０の発明において、整流モジュールの保護回路を、異なるパルス信号として、複数ビットのパルスコード信号で表したダイアグ信号として伝達するようにしたので、ダイアグ信号を受信する他の整流モジュールにおいて、パルス信号のコードをＦ信号に同期させて認識することでいずれの異常検出手段から発生されたものかを認識することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態を示す全体の電気的構成図
【図２】整流モジュールの電気的構成図
【図３】レギュレータの電気的構成図
【図４】過熱検出回路の電気的構成図
【図５】過熱異常のときのダイアグ信号の信号波形図
【図６】過熱異常および過電圧異常のダイアグ信号の信号波形図
【図７】正常時の動作説明図
【図８】異常時の動作説明図
【図９】第２実施形態の異常判定回路の電気的構成図
【図１０】判定レベルに応じたダイアグ信号波形図
【図１１】第３実施形態のＦ信号の周期判定の説明図
【図１２】第４実施形態の全体の電気的構成図
【図１３】第５実施形態の全体の電気的構成図
【図１４】第６実施形態の全体の電気的構成図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態について図１〜図８を参照して説明する。本実施形態においては、Ｙ結線の三相デュアル巻線型でとして構成される６相の巻線を有するステータの車載発電機に用いられる制御装置の場合で示す。
【００２３】
全体構成を示す図１において、交流発電機（オルタネータ）１は、Ｙ結線の三相デュアル巻線タイプのステータ巻線２を有するもので、ステータ巻線２の相数としては６相備えるものである。各Ｙ結線の巻線２ｕ、２ｖ、２ｗおよび２ｘ、２ｙ、２ｚは、それぞれ一端が共通に接続され、他端は各相に対応した整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗおよび３ｘ、３ｙ、３ｚの入力端子に接続されている。
【００２４】
各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗおよび３ｘ、３ｙ、３ｚは、それぞれ整流用の２個のＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂを直列に接続したものを備え、各ＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂには並列に図示極性のダイオード５ａ、５ｂが接続されている。２個のＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂは制御ユニット６からゲート駆動信号が与えられ、制御ユニット６は、ＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂの制御に加えて、後述するような通信機能および異常検出機能を有する構成とされている。
【００２５】
これら各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗおよび３ｘ、３ｙ、３ｚは、発電機１の発電量を制御するＩＣであるレギュレータ７からＦ信号が与えられる。また、各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗおよび３ｘ、３ｙ、３ｚのダイアグ信号の授受を行う端子Ｄは信号線Ｓにより共通に接続されている。
【００２６】
各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚの出力端子は、車載用のバッテリ８の端子間に接続されており、またレギュレータ７はバッテリ８から給電される。レギュレータ７の入力端子Ｐは、発電機１の巻線２ｕの他端子側に接続されている。負荷９はスイッチ１０を介してバッテリ８に接続されている。また、レギュレータ７は、発電機１のロータ側の励磁用の巻線２ｆにＦ信号を与えるように接続されている。
【００２７】
次に、各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗおよび３ｘ、３ｙ、３ｚの詳細な構成について図２を参照して説明する。整流モジュール３ｕ（他の整流モジュール３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚも同様の構成であるので省略する）のＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂのオンオフ制御を行う制御ユニット６は、電源回路１１、制御回路１２、上段駆動回路１３ａ、下段駆動回路１３ｂ、過熱検出回路１４、過電圧検出回路１５およびダイアグ送受信回路１６を備えている。
【００２８】
電源回路１１は、バッテリ８からの給電を受けて所定電圧の電源を生成するもので、制御ユニット６内の各部に給電をする。また、電源回路１１は、下段駆動回路１３ｂには所定電圧を供給し、上段駆動回路１３ａに対して、ハイサイドのＭＯＳＦＥＴ４ａを駆動する上段駆動回路１３ａ用の昇圧回路を備えており、昇圧した電圧を供給するように構成されている。
【００２９】
制御回路１２は、ＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂの駆動制御を行う通電制御回路の機能を備えると共に、後述する異常検出動作に基づいてダイアグ信号の送受信および保護動作を行う保護回路としての機能を備えている。過熱検出回路１４および過電圧検出回路１５は異常検出手段としての機能を有する。過熱検出回路１４は、整流モジュール３ｕ内の過熱状態を検出して異常信号を制御回路１２に出力する。過電圧検出回路１５は、バッテリ８の端子電圧をモニタしており、過電圧状態となっているか否かを判断して異常信号を制御回路１２に出力する。
【００３０】
ダイアグ送受信回路１６は、制御回路１２から入力されるダイアグ信号を端子Ｄから通信線Ｓを介して他の整流モジュール３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚに送信し、通信線を介して他の整流モジュール３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚから受信するダイアグ信号を制御回路１２に入力する。この場合、後述するように送信するダイアグ信号はレギュレータ７から入力するＦ信号に同期した信号として出力するように構成されている。
【００３１】
次に、レギュレータ７の構成について図３を参照して説明する。レギュレータ７は、全体を制御する制御ロジック回路１７を主体とした構成とされている。レギュレータ７の外部のバッテリ８の正極端子に接続される端子Ｂと発電制御用の端子Ｆとの間には、ロータ巻線２ｆ通電用のＭＯＳＦＥＴ１８が接続され、端子Ｆとアース端子Ｅとの間には外部のロータ巻線２ｆが接続され、これらの端子間には還流ダイオード１９が接続されている。ＭＯＳＦＥＴ１８は、制御ロジック回路１７からドライバ２０を介してゲート信号が与えられる。ゲート信号は、所定の繰り返し周期（例えば約５ｍｓ）でパルス幅を変えることで発電量を制御するＦ信号として端子Ｆから出力される。
【００３２】
発電回転検出部２１は、入力端子Ｐから発電機１の回転により発生する電圧が入力されるもので、制御ロジック回路１７に検出信号を入力する。端子Ｂは電圧検出用の抵抗２２、２３の直列回路を介してアースに接続され、抵抗２３の分圧出力がオペアンプ２４を介してＡ／Ｄ変換回路２５に入力されるように構成される。Ａ／Ｄ変換回路２５のデジタル出力は制御ロジック回路１７に入力される。記憶回路２６は、制御用の各種データなどが記憶されており、制御ロジック回路１７により必要に応じて読み出したり、書き込みを行ったりするように構成されている。
【００３３】
制御ロジック回路１７は、通信ユニット２６を介して外部のＥＣＵ（electronic control unit）と通信を行い、発電制御の指令信号を受けたり発電機１の発電状態を示す信号を送信したりしている。通信ユニット２６は、発電制御受信信号格納部２７、発電制御送信信号格納部２８、通信コントローラ２９および通信ドライバ３０などから構成され、発電制御のための受信信号や送信信号を、端子Ｃを介して外部のＥＣＵと授受するように構成される。
【００３４】
図４は過熱検出回路１４の検出原理を示す電気的構成である。温度を検出する素子として、ダイオードの順方向電圧Ｖｆを利用している。ここでは、直列に接続した複数個のダイオード群３１の順方向電圧ＶＦを検出温度信号として用い、電源から電流源回路３２を介して一定の電流を供給する構成である。ダイオード群３１は、温度検出部位に設けられるもので、ここでは、整流モジュール６内、ＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂのそれぞれ温度を検出するように設けられる。温度検出の原理は、ダイオード群３１に定電流を流し、温度が高くなると順方向電圧ＶＦが低下するので検出できる。比較回路３３にて判定をすべき温度に相当する順方向電圧ＶＦに対応する基準電圧を与えるように抵抗３４、３５で設定している。
【００３５】
次に本実施形態の作用について図５〜図８も参照して説明する。
図示しないキースイッチが操作されてレギュレータ７に給電されると、入力端子Ｃを介してエンジンストップアンドスタートＥＣＵ（図示せず）からの発電電圧指示信号を受け、発電制御の動作を行う。この場合、レギュレータ７は、発電機１が回転して発電可能な状態にあるときには、Ｆ端子からロータコイル２ｆに対して所定の繰り返し周波数のＦ信号によりデューティ比を制御することで発生する電圧とバッテリ８の端子電圧とを検出しながら発電量を制御する。
【００３６】
また、レギュレータ７による発電の制御では、発電機１が回転することにより各相の巻線２ｕ、２ｖ、２ｗ、２ｘ、２ｙ、２ｚの端子Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚに発生している電圧が各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚの入力端子に入力される。このとき、各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚにおいては、端子Ｕ、Ｖ、Ｗ、Ｘ、Ｙ、Ｚに発生している電圧が負でないときにはＭＯＳＦＥＴ４ａをオン状態としてバッテリ８への充電を行い、負のときにはＭＯＳＦＥＴ４ｂをオン状態に制御することでアース側からの電流が流れるように制御している。
【００３７】
これにより、充電動作を行う際にはＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂをオンさせることで逆方向の通電時にダイオード５ａ、５ｂに通電させるのではなくＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂを流すようしてオン抵抗分の電圧降下を伴う通電動作を行わせることができる。通常オン抵抗は非常に小さく、通電による電圧降下はダイオードの順方向電圧降下よりも小さくすることができ、これによって電力の損失を低減し、且つ発熱を抑制することができる。
【００３８】
図７は通常時の制御について、発電機１の巻線２ｕ、２ｖ、２ｗの端子に発生するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の出力について整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗの各ＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂのオンオフ動作を示すものである。例えば、図示のようにＶ相からＵ相に電流が流れる状態では、Ｕ相の整流モジュール３ｕのＭＯＳＦＥＴ４ａをオン（ＯＮ）させると共に、Ｖ相の整流モジュール３ｖのＭＯＳＦＥＴ４ｂをオン（ＯＮ）させる。また、これ以外のＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂはオフ（ＯＦＦ）状態に保持する。
【００３９】
以下、発電機１の巻線２ｕ、２ｖ、２ｗの端子に発生するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の出力がロータの回転に応じて変化し、これに追随して整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗによるＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂのオンオフ制御を行うように構成されている。
【００４０】
また、発電制御を行う際に、各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚは、内部において、異常の検出動作および異常検出時の通信動作を行う。整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚに設けられている過熱検出回路１４は、制御ユニット６内の温度検出用ダイオードあるいは２つのＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂの温度を検出するダイオード（代表としてダイオード群３１で示している）が温度を検出する動作をしていて、過熱状態が発生すると図４に示しているダイオード群３１の順方向電圧ＶＦが低下し、所定電圧以下に低下すると過熱状態が判定され比較回路３３から過熱検出信号が出力される。一方、過電圧検出回路１５は、バッテリ８の端子電圧を検出していて、所定電圧よりも高い電圧値となった場合に図示しない比較回路により比較を行って過電圧検出信号を出力する。
【００４１】
上記のようにして例えば整流モジュール３ｕにおいて過熱検出信号あるいは過電圧検出信号が発生すると、制御回路１２は発生した異常状態を示す信号に基づく保護動作を行うと共にその異常状態を示す信号を他の整流モジュール３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚに対してダイアグ信号として送信する。ここでは、制御回路１２は、レギュレータ７から入力されている所定の繰り返し周期のＦ信号に同期させてダイアグ信号を出力する。
【００４２】
図５（ａ）はダイアグ信号を出力する側の整流モジュール（ここでは３ｕに相当）の動作を示しており、整流モジュール３ｕ内の過熱異常が発生して過熱検出信号が出力されると、制御回路１２は、Ｆ信号の立ち上がりタイミングで過熱検出信号がハイレベルのときに次のＦ信号の周期で過熱異常のダイアグ信号として出力する。この場合、過熱異常を示すダイアグ信号はＦ信号の周期の後半で出力するように設定されている。なお、制御回路１２は、Ｆ信号の立ち上がりタイミングで過熱検出信号が入力されずロウレベルになったときに次のＦ信号の周期でダイアグ信号の出力を停止する。この場合、過熱検出信号に基づいた過熱異常を示すダイアグ信号を出力している期間中は、自己の整流モジュール３ｕ内に対して保護フラグを出力する。
【００４３】
これに対して、図５（ｂ）に示すように、他の整流モジュール３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚにおいては、制御回路１２は、Ｆ信号の立ち上がりタイミングを始点として次のＦ信号の立ち上がりタイミングが来るまでの間にダイアグ信号が入力されるか否かを判定している。そして、図示のように整流モジュール３ｕから出力されたダイアグ信号が入力されると、制御回路１２は、Ｆ信号の繰り返し周期のうちの後半でダイアグ信号が検出されるので、過熱異常のダイアグ信号が入力されたことを判定し、次のＦ信号の立ち上がりタイミングで保護フラグを出力するようになる。なお、Ｆ信号の周期内でダイアグ信号が入力されていない状態になると、制御回路１２は保護フラグの出力を停止する。
【００４４】
次に、異常検出のダイアグ信号が二種類発生した場合について図６を参照して説明する。図６では、過電圧検出回路１５による過電圧検出が発生している状態で、過熱検出回路１４による過熱検出も発生した状態を示している。レギュレータ７から出力されるＦ信号は、所定の繰り返し周期Ｔでそのデューティ比を制御することで発電機１による発電量を制御している。
【００４５】
そして、前述のようにダイアグ信号を出力する場合には、制御回路１２は、Ｆ信号の立ち上がりタイミングで過電圧検出回路１５から過電圧検出信号が出力されている場合にはダイアグ出力を次のＦ信号の周期の前半で出力する。また、この状態で過熱検出回路１４から過熱検出信号が出力されると、Ｆ信号の立ち上がりタイミングで検出された後に次のＦ信号の周期の後半で過熱異常のダイアグ信号が出力される。過熱異常と過電圧異常との両方が発生している場合には、Ｆ信号の周期内で２つのダイアグ信号が出力され、これが他の整流モジュール３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚに送信される。
【００４６】
他の整流モジュール３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚにおいては、前述同様にしてＦ信号に同期してダイアグ信号に含まれる異常検出の信号を判定し、これに基づいて保護動作を行う。このとき、Ｆ信号の周期内において、前半で検出されるダイアグ信号を過電圧異常の検出信号と判断し、後半で検出されるダイアグ信号を過熱異常の検出信号と判断する。これにより、同時に複数の異常を示すダイアグ信号を受信する場合でも、それぞれについて受信する整流モジュール３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚ側において異常信号の種類を判別して対応する保護フラグによって保護動作を行うことができる。
【００４７】
なお、上記した保護動作の一つとして、例えば過電圧異常の検出信号が発生した場合には、整流モジュール３ｕ内およびこれをダイアグ信号として受信した他の整流モジュール３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚ内において保護フラグが出力され、図８に示すような保護動作を行う。すなわち、各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚにおいては、制御回路１２がＭＯＳＦＥＴ４ａをオフさせると共にＭＯＳＦＥＴ４ｂをオンさせるように制御する。
【００４８】
これにより、発電機１の各巻線２ｕ、２ｖ、２ｗ、２ｘ、２ｙ、２ｚで発生する発電出力は、整流モジュールのＭＯＳＦＥＴ４ｂを通じて短絡された状態に制御されるので、バッテリ８側への充電動作は停止される。これにより、バッテリ８の過電圧状態に対して過剰な充電動作をしないように制御することができる。
【００４９】
以上説明したように第１実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
第１に、６相の各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚ内で異常状態の発生を異常検出手段である過熱検出回路１４あるいは過電圧検出回路１５により検出する構成とし、異常が発生すると整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚ間でダイアグ信号を直接送受信する構成としたので、異常状態になったときに、レギュレータ７やＥＣＵからの制御信号を待つこと無く迅速に対処することができ、ＭＯＳＦＥＴ４ａ、４ｂの保護や整流モジュールの保護を確実に行うことができる。また、いずれかの整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚが異常状態を検出すると全ての整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚにおいて保護動作を行わせることができるので、他の相に異常が及ぶのを極力抑制することができる。
【００５０】
第２に、このように整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚ間でダイアグ信号を直接送受信する構成としているので、複雑な制御回路が不要なので低コストで実現可能できる。しかも、整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚ間を一本の信号線で共通に接続することで実現できる。
【００５１】
第３に、各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚは、レギュレータ７が発電制御のために出力する周期が一定のＦ信号を用いて、同期をとって他の整流モジュールへダイアグ信号を送信する構成としているので、複数種類のダイアグ信号を時分割で送信することができるようになり、整流モジュール間での保護動作を迅速且つ連繋をとりながら実施することができる。
【００５２】
（第２実施形態）
図９、図１０は第２実施形態を示すもので、以下、第１実施形態と異なる部分について説明する。この実施形態では、異常状態が発生している場合に、その異常のレベルを判定してレベルに応じたダイアグ信号を出力することで、保護動作をレベルに応じた適切な対応をさせることができる構成としている。
【００５３】
図９は、制御回路１２内に設けられた異常検出のレベルを判定してレベルに応じた信号を出力する構成を示している。過熱検出回路１４あるいは過電圧検出回路１５で検出されるアナログ的な異常検出信号を３個の比較回路３６ａ、３６ｂ、３６ｃの各非反転入力端子に入力させる構成とし、各比較回路３６ａ、３６ｂ、３６ｃの反転入力端子には異常判定の比較基準レベルが低いものから順に高く設定されるように基準Ａ、基準Ｂ、基準Ｃの電圧が入力されるように構成されている。
【００５４】
異常検出信号の検出入力のレベルが基準Ａを超えると比較回路３６ａから検出信号が出力され、基準Ｂを超えると比較回路３６ｂから検出信号が出力され、さらに基準Ｃを超えると比較回路３６ｃからも検出信号が出力される。これらの検出信号は異常判定回路３７に入力され、クロック信号ＣＬＫのタイミングで処理をして検出入力のレベルに応じた検出信号として出力される。ダイアグ出力回路３８は、異常判定回路３７の検出出力をＦ信号に同期させてダイアグ信号として出力する。
【００５５】
ここで、検出信号のレベルに応じたダイアグ信号の例を図１０に示す。図１０（ａ）では、検出信号のレベルが基準Ａを超え基準Ｂを超えていない場合には、ダイアグ信号Ａとしてパルス幅が狭い信号をＦ信号に同期させて出力する。検出信号のレベルが基準Ｂを超え基準Ｃを超えていない場合には、ダイアグ信号Ｂとしてパルス幅がダイアグ信号Ａよりも広いダイアグ信号Ｂとして出力する。さらに、検出信号のレベルが基準Ｃを超えている場合には、ダイアグ信号Ｃとしてパルス幅がダイアグ信号Ｂよりも広いダイアグ信号Ｃとして出力する。
【００５６】
図１０（ｂ）の例では、ダイアグ信号Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかに応じてパルスの出力タイミング（位置）を順次遅らせて出力するものである。また、図１０（ｃ）の例では、ダイアグ信号Ａ、Ｂ、Ｃのいずれかに応じてパルスのコードを「１００」、「００１」、「１１１」などに対応させて出力するものである。
【００５７】
これにより、このダイアグ信号を受信する側においても、同様の構成を設けてダイアグ信号をＦ信号に同期させて受信し、パルス幅、パルス位置あるいはパルスコードを判定することで異常検出信号のレベルを認識することができる。また、これによって、異常検出のレベルに応じた保護動作を行う場合には、迅速に対応することができる。
【００５８】
（第３実施形態）
図１１は第３実施形態を示すもので、第１実施形態と異なるところは、レギュレータ７からのＦ信号の周期Ｔが変動してもこれに対応して同期をとることができる構成としたことである。すなわち、各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚの制御回路１２には、Ｆ信号が入力されるとその立ち上がりタイミングでパルスを出力するエッジ検出の回路と、通常はカウンタ出力を「１」としてエッジ検出のパルスが出力されるとカウンタ出力を「０」とするカウンタ回路を設けている。
【００５９】
これにより、例えば図１１（ａ）に示すように、レギュレータ７からのＦ信号が周期Ｔ１で与えられている場合に、カウンタ回路においては、Ｆ信号の立ち上がりタイミングで「０」のカウンタ出力を得ることができるので、カウンタ出力が「０」となる期間を算出することで周期Ｔ１を検出することができる。同様に、レギュレータ７からのＦ信号が周期Ｔ２で与えられている場合には、図１１（ｂ）に示すように、周期Ｔ２の間隔でカウンタ出力が「０」となるのでこれによってＦ信号の周期Ｔ２を検出することができる。
【００６０】
この結果、製造過程あるいは何らかの変動要素に起因してレギュレータ７のＦ信号の周期Ｔが変化する場合でもこれに追随して自動的に周期を検出して同期状態を保持することができる。Ｆ信号は全ての整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚに共通に入力されているので、確実に同期を取った状態でダイアグ信号の授受を行うことができるようになる。
【００６１】
（第４実施形態）
図１２は第４実施形態を示すもので、第１実施形態と異なるところは、発電機１の巻線２ｕ、２ｖ、２ｗ、２ｘ、２ｙ、２ｚを複数のグループに分けて整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚによる制御を自己が所属するグループ内で行われるように構成したところである。
【００６２】
ここでは、図１２に示しているように、発電機１の巻線２ｕ、２ｖ、２ｗ、２ｘ、２ｙ、２ｚのうち、スター結線された巻線２ｕ、２ｖ、２ｗを第１グループとし、巻線２ｘ、２ｙ、２ｚを第２グループとして設定する。第１グループの整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ間でダイアグ信号を授受し、第２グループの整流モジュール３ｘ、３ｙ、３ｚ間でダイアグ信号を授受するように信号線Ｓａ、Ｓｂの接続をしている。他の部分の構成は第１実施形態と同じである。
【００６３】
上記のように構成しているので、発電機１の巻線２ｕ、２ｖ、２ｗ、２ｘ、２ｙ、２ｚの第１および第２の２つのグループ内のいずれかにおいて異常状態が発生して整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚのうちのいずれかが第１実施形態と同様の動作により異常状態を検出すると、そのグループ内での保護動作を行わせることで他方のグループの整流モジュールが正常に動作している場合には、残った巻線により発電動作を継続させることができる。
【００６４】
これにより、異常が発生した整流モジュールが所属するグループ内での保護動作を行いつつ、残りの正常に動作しているグループの整流モジュールの動作を継続させることで安全性を確保しつつ、充電動作を継続させることでバッテリ８の電源確保を行うことができる。
【００６５】
（第５実施形態）
図１３は第５実施形態を示すもので、第１実施形態と異なるところは、ダイアグ信号をレギュレータ７にも送信するように通信線Ｓを接続する構成としたところである。レギュレータ７においては、ダイアグ信号が入力されるＤ端子から制御ロジック回路１７にダイアグ信号が入力されるように構成され、制御ロジック回路１７においてダイアグ信号に対する処理が実施される。
【００６６】
この場合、レギュレータ７の制御ロジック回路１７においては、発電機１による発電動作の制御を行うことで各整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚにより実施されている保護動作をフォローすることができる。また、制御ロジック回路１７により、上位のＥＣＵに異常状態の発生を伝達することで故障状態の認識をすることができる。
【００６７】
なお、この実施形態では第１実施形態に対応した例で示したが、第４実施形態のようにグループ別に異常時の制御をする構成においても、それぞれのグループの信号線をレギュレータ７に接続するように構成することもできる。この場合には、レギュレータ７は、グループ別に異常状態の認識をすることができる。
【００６８】
（第６実施形態）
図１４は第６実施形態を示すもので、第１実施形態と異なるところは、発電機１に代えて三相の巻線２ｕ、２ｖ、２ｗを有する発電機３９に適用したところである。この構成では、図１の構成において巻線２ｘ、２ｙ、２ｚの構成に関連する部分を省いた構成としている。
【００６９】
このような第６実施形態においても、整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗにより同様の制御を行うことができ、異常状態が発生したときには自己の内部で保護動作を行うと共にダイアグ信号を他の整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗに通信線Ｓｃを介して送信して保護動作を行わせることができる。
【００７０】
（他の実施形態）
なお、本発明は、上述した一実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能であり、例えば、以下のように変形または拡張することができる。
【００７１】
上記各実施形態では、発電機１、３９として巻線をＹ結線したものを用いたが、これに限らず、Δ結線の発電機に適用しても良い。
また、６相または３相の発電機の場合で説明したが、これ以外の相数の発電機に適用することもできる。
【００７２】
整流モジュール３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚでは、異常検出手段として過熱検出回路１４および過電圧検出回路１５を設ける構成としたが、他の異常検出を行う手段を設けることもできるし、一つの異常検出手段のみ設ける構成のものにも適用することができる。
【００７３】
例えば、バッテリ８の端子が外れるなどして低電圧状態となったことを検出する異常検出手段を設け、異常を検出したときには発電機による充電動作を制御するように保護動作を行う構成とすることもできる。
【符号の説明】
【００７４】
図面中、１、３９は発電機、２ｕ、２ｖ、２ｗ、２ｘ、２ｙ、２ｚは巻線、２ｆはロータコイル、３ｕ、３ｖ、３ｗ、３ｘ、３ｙ、３ｚは整流モジュール、４ａ、４ｂはＭＯＳＦＥＴ、６は制御ユニット、７はレギュレータ、８はバッテリ、１２は制御回路（通電制御回路、保護回路）、１４は過熱検出回路（異常検出手段）、１５は過電圧検出回路（異常検出手段）、１７は制御ロジック回路である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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