(57)【要約】【課題】整流器モジュールに含まれるスイッチング素子がショートした場合に過大な電流が流れることを防止することができる車両用回転電機を提供すること。【解決手段】整流器モジュール５Ｘ等は、ＭＯＳトランジスタ５０、５１によって構成されるスイッチング部と、これらのＭＯＳトランジスタ５０、５１のオンオフを制御する制御部１００と、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のショートあるいはレアショートを検出する上ＭＯＳショート検出部１４０等と、異常が検出されたときに他の整流器モジュールに向けて異常信号を送信する異常信号送信部１６４と、他の整流器モジュールから送信された前記異常信号を受信する異常信号受信部１６２と、異常が検出されたとき、あるいは、異常信号を受信したときにショート発生と同じ側のスイッチング素子をオン、反対側のスイッチング素子をオフする異常判定部１２３とを備える。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子の界磁極を磁化させる界磁巻線（４）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（２、３）を有する固定子と、
前記界磁巻線に供給する励磁電流を調整して発電電圧を制御するとともに、相電圧検出端子の電圧に基づいて励磁電流の供給を停止あるいは低減する発電制御装置（７）と、
前記電機子巻線の複数の出力端子に対応して設けられ、信号の送受信を行う信号線を介して相互に接続された複数の整流器モジュールであって、それぞれの整流器モジュールが、前記出力端子に接続されるとともにスイッチング素子（５０、５１）によって構成される上アームと下アームとを有して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（１００）と、前記スイッチング素子のショートあるいはレアショートを検出する異常検出部（１４０、１４１、１５０、１５１、１２３）と、前記異常検出部によってショートあるいはレアショートが検出されたときに他の整流器モジュールに向けて異常信号を送信する異常信号送信部（１６４）と、他の整流器モジュールから送信された前記異常信号を受信する異常信号受信部（１６２）と、前記異常検出部によって異常が検出されたとき、あるいは、他の整流器モジュールから送信された前記異常信号を前記異常信号受信部によって受信したときに、上アームおよび下アームのいずれか一方であって異常が発生した側の前記スイッチング素子をオンするとともにいずれか他方の前記スイッチングをオフする異常処理部（１２３）と、を備え、少なくとも一つが前記発電制御装置に接続された複数の整流器モジュールと、
を備えることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項２】
請求項１において、
前記異常検出部は、前記電機子巻線の相電圧と前記整流器モジュールの出力電圧とを比較し、前記相電圧が前記出力電圧の１／２よりも高い状態が所定時間継続している場合に上アームの前記スイッチング素子のショートを検出し、前記相電圧が前記出力電圧の１／２よりも低い状態が所定時間継続している場合に下アームの前記スイッチング素子のショートを検出することを特徴とする車両用回転電機。
【請求項３】
請求項２において、
前記整流器モジュールは、
正常に整流していることを判定する正常動作判定部（１３１）と、
前記正常動作判定部によって正常に整流していることが判定されたときに正常信号を他の整流器モジュールに向けて送信する正常信号送信部（１６３）と、
他の整流器モジュールから送信された前記正常信号を受信する正常信号受信部（１６１）と、を備え、
前記異常検出部は、前記正常信号受信部によって他の整流器モジュールから送信された前記正常信号を受信しているときに、前記スイッチング素子のショートを検出することを特徴とする車両用回転電機。
【請求項４】
請求項３において、
前記整流器モジュールは、前記電機子巻線の相電圧が所定値を超えたことを検出したときに、この整流器モジュール内において動作電圧を供給する電源（１９０）を起動し、前記電機子巻線の相電圧が所定値よりも低くなった状態が所定時間継続し、かつ、前記正常信号受信部によって前記正常信号を受信していないときに前記電源を停止する電源起動・停止判定部（１１２）を備えることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、
前記異常検出部は、前記スイッチング素子の過熱状態を検出する温度検出部（１５０、１５１）を有し、前記温度検出部によって過熱状態が検出された前記スイッチングについてショートが生じている旨の判定を行うことを特徴とする車両用回転電機。
【請求項６】
請求項５において、
前記温度検出部は、上アームおよび下アームの前記スイッチング素子のそれぞれに対応する感温ダイオードを用いて前記スイッチング素子の温度を検出することを特徴とする車両用回転電機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
前記異常処理部は、異常が発生した側の前記スイッチング素子をオンしてから所定時間経過後にこのスイッチング素子をオフし、
その後、再度前記異常検出部によるショートあるいはレアショートの検出が行われることを特徴とする車両用回転電機。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記整流器モジュールは、前記異常検出部によってショートあるいはレアショートが検出されたとき、あるいは、他の整流器モジュールから送信された前記異常信号を前記異常信号受信部によって受信したときに、前記発電制御装置に励磁電流の抑制を指示する特定信号を送信する励磁電流抑制信号送信部（１７０）をさらに備えることを特徴とする車両用回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複数の整流器モジュールを有し、これら複数の整流器モジュール間でＭＯＳトランジスタの制御に関する情報をパルス列信号により通信するとともに、いずれかの整流器モジュールにおいてスイッチング素子（ＭＯＳトランジスタ）が故障したときにこの通信で用いられるパルス列信号の内容を変更するようにした車両用発電機が知られている（例えば、特許文献１参照。）。発電制御装置や外部制御装置は、パルス列信号を観測することにより、整流器モジュールの故障が発生したことを知ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１５１９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に開示された車両用発電機では、パルス列信号を観測することによって整流器モジュールのスイッチング素子が故障したことを外部に通知することはできるが、故障時の具体的な対策についての記載はなく、故障の内容に応じた有効な対策が望まれる。例えば、上アームと下アームのいずれか一方のスイッチング素子がショートした場合を考えると、そのまま発電動作（同期整流動作）を継続すると固定子巻線の出力端子間、あるいは、バッテリ端子間を短絡するおそれがあり、ショートしたスイッチング素子を通して大電流が流れるおそれがある。
【０００５】
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、整流器モジュールに含まれるスイッチング素子がショートした場合に過大な電流が流れることを防止することができる車両用回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、界磁巻線、固定子、発電制御装置、複数の整流器モジュールを備える。界磁巻線は、回転子の界磁極を磁化させる。固定子は、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。発電制御装置は、界磁巻線に供給する励磁電流を調整して発電電圧を制御するとともに、相電圧検出端子の電圧に基づいて励磁電流の供給を停止あるいは低減する。複数の整流器モジュールは、電機子巻線の複数の出力端子に対応して設けられ、信号の送受信を行う信号線を介して相互に接続されている。それぞれの整流器モジュールは、出力端子に接続されるとともにスイッチング素子によって構成される上アームと下アームとを有して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、スイッチング素子のショートあるいはレアショートを検出する異常検出部と、異常検出部によってショートあるいはレアショートが検出されたときに他の整流器モジュールに向けて異常信号を送信する異常信号送信部と、他の整流器モジュールから送信された異常信号を受信する異常信号受信部と、異常検出部によって異常が検出されたとき、あるいは、他の整流器モジュールから送信された異常信号を異常信号受信部によって受信したときに、上アームおよび下アームのいずれか一方であって異常が発生した側のスイッチング素子をオンするとともにいずれか他方のスイッチングをオフする異常処理部とを備える。複数の整流器モジュールの少なくとも一つが発電制御装置に接続されている。
【０００７】
いずれかの整流器モジュールにおいて上アームあるいは下アームを構成するスイッチング素子のショートやレアショートが発生した場合に、その旨を他の整流器モジュールに通知し、全ての整流器モジュールにおいて同じ側のスイッチング素子をオンし、反対側のスイッチング素子をオフしている。したがって、上アームと下アームの両方のスイッチング素子を通して過大な電流が流れることを防止することができる。また、このようにして各スイッチング素子をオンオフ制御することにより相電圧が出力電圧あるいはグランド電圧に近い値にクランプされるため、発電制御装置は、相電圧を監視することにより励磁電流の供給を停止あるいは低減して発電抑制を行うことができ、異常箇所の温度上昇や損傷を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態の車両用発電機の構成を示す図である。
【図２】発電制御装置の詳細構成を示す図である。
【図３】整流器モジュールの構成を示す図である。
【図４】制御回路の詳細構成を示す図である。
【図５】上ＭＯＳ  ＶDS検出部による電圧比較の具体例を示す図である。
【図６】下ＭＯＳ  ＶDS検出部による電圧比較の具体例を示す図である。
【図７】上ＭＯＳ温度検出部、下ＭＯＳ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。
【図８Ａ】ハイサイド側のＭＯＳトランジスタがショートした場合の相電圧ＶP の変化の様子を示す図である。
【図８Ｂ】ハイサイド側のＭＯＳトランジスタがレアショートした場合の相電圧ＶP の変化の様子を示す図である。
【図９Ａ】ローサイド側のＭＯＳトランジスタがショートした場合の相電圧ＶP の変化の様子を示す図である。
【図９Ｂ】ローサイド側のＭＯＳトランジスタがレアショートした場合の相電圧ＶP の変化の様子を示す図である。
【図１０】制御部の詳細構成を示す図である。
【図１１】制御部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１２】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。
【図１３Ａ】ロードダンプが発生していない通常時における相電圧を示す図である。
【図１３Ｂ】ロードダンプが発生した後のロードダンプ保護動作時の相電圧を示す図である。
【図１３Ｃ】ロードダンプ保護動作時のローサイド側のＭＯＳトランジスタのドレイン・ソース間電圧を増幅した後の電圧波形を示す図である。
【図１４】同期制御開始判定の動作タイミングを示す図である。
【図１５】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相電圧波形の具体例を示す図である。
【図１６】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。
【図１７】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１８】ハイサイド側のＭＯＳトランジスタに異常が発生した場合の動作タイミングを示す図である。
【図１９】ローサイド側のＭＯＳトランジスタに異常が発生した場合の動作タイミングを示す図である。
【図２０】整流器モジュールの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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に示すように、一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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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（発電電圧、各整流器モジュールの出力電圧）ＶB 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ＶB 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ＶB 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ＶB 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。
【００１５】
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７７Ａ、第１特定信号判定部７７Ｂ、第２特定信号判定部７７Ｃ、警報回路７８、通信回路７９を有している。
【００１６】
通信回路７９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。
【００１７】
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７９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。
【００１８】
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。
【００１９】
回転検出回路７７Ａ、第１特定信号判定部７７Ｂ、第２特定信号判定部７７Ｃのそれぞれは、Ｐ端子（相電圧検出端子）および高インピーダンスの抵抗２０（図１、図２）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ＶP を検出する。
【００２０】
回転検出回路７７Ａは、検出した相電圧ＶP 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などにショートやレアショート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ＶP が現れるため、この相電圧ＶP に基づく回転検出が可能となる。相電圧ＶP に基づいて回転検出ができない場合には、励磁電流の供給を停止あるいは低減する制御（初期励磁制御）が励磁電流制御回路７６によって行われる。
【００２１】
第１特定信号判定部７７Ｂは、検出した相電圧ＶP に基づいて第１の特定信号を検出する。この第１の特定信号は、外部に異常警報信号を出力せずに励磁電流の供給を停止あるいは低減することを指示する信号であり、整流器モジュール５Ｘ等のいずれかから異常発生時に出力される。また、本実施形態では、第１の特定信号が出力される異常状態としては、整流器モジュール５Ｘ等に含まれるスイッチング素子（図示せず）にショートやレアショートが生じたり、これらのスイッチング素子が過熱異常になった場合を想定している。第１の特定信号が検出されると、励磁電流の供給を停止あるいは低減する発電抑制が実施される。
【００２２】
第２特定信号判定部７７Ｃは、検出した相電圧ＶP に基づいて第２の特定信号を検出する。この第２の特定信号は、外部に異常警報信号を出力するとともに励磁電流の供給を停止あるいは低減することを指示する信号であり、整流器モジュール５Ｘ等のいずれかから異常発生時に出力される。また、本実施形態では、第２の特定信号が出力される異常状態としては、発電抑制を行っても解消する見込みのない異常状態を想定している。第２の特定信号が検出されると、励磁電流の供給を停止あるいは低減する発電抑制が実施されるとともに、通信回路７９に対してＥＣＵ８に向けて異常警報信号を出力する指示が送られる。
【００２３】
励磁電流制御回路７６は、回転検出回路７７Ａ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な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。
【００２４】
また、励磁電流制御回路７６は、第１特定信号判定部７７Ｂの判定結果（検出結果）が入力されており、第１の特定信号が検出された場合には、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信号を出力する。同様に、励磁電流制御回路７６は、第２特定信号判定部７７Ｃの判定結果（検出結果）が入力されており、第２の特定信号が検出された場合には、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信号を出力する。
【００２５】
警報回路７８は、発電電圧が所定電圧を下回ったときに警報動作を行う。この所定電圧は、電気負荷１０が正常に動作可能な動作電圧の下限値よりも高い値（例えば１０Ｖ）が用いられる。発電電圧が所定電圧を下回ったことが検出されると、通信回路７９に対してＥＣＵ８に向けて異常警報信号を出力する指示が送られる。これにより、バッテリ電圧が正常範囲を超えて低下した場合にその旨を運転者に知らせることができ、待避走行や修理工場への持ち込みを促すことができる。
【００２６】
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の詳細について説明する。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。２つのＭＯＳトランジスタ５０、５１がスイッチング部に対応する。
【００２７】
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Ｐ端子（相電圧検出端子）を介してＸ相巻線が接続されている。
【００２８】
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。
【００２９】
図４に示すように、制御回路５４は、制御部１００、電源１９０、出力電圧検出部１１０、上ＭＯＳ ＶDS検出部１２０、下ＭＯＳ ＶDS検出部１３０、上ＭＯＳショート検出部１４０、下ＭＯＳショート検出部１４１、下ＭＯＳ ＶDS増幅部１４２、通電方向判定部１４４、上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１、信号送受信部１６０、励磁電流抑制信号送信部１７０、ドライバ１９２、１９４を備えている。
【００３０】
電源１９０は、Ｐ端子に相電圧が印加されるタイミングで制御回路５４に含まれる各素子に動作電圧を供給するとともに、この相電圧の印加が終了したときに動作電圧の供給を停止する。この電源１９０の起動、停止は、制御部１００からの指示に応じて行われる。
【００３１】
ドライバ１９２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１９４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。
【００３２】
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。
【００３３】
上ＭＯＳ  ＶDS検出部１２０は、Ｂ端子とＰ端子に接続されており、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ＶDSを検出し、検出したドレイン・ソース間電圧ＶDS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において、横軸はドレイン側の出力電圧ＶB を基準としたドレイン・ソース間電圧ＶDSを示している。また、縦軸は上ＭＯＳ  ＶDS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ＶP が高くなって出力電圧ＶB よりも０．３Ｖ以上高くなるとＶDSが０．３Ｖ以上になるため、上ＭＯＳ  ＶDS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ＶP が出力電圧ＶB よりも１．０Ｖ以上低くなるとＶDSが−１．０Ｖ以下になるため、上ＭＯＳ  ＶDS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。
【００３４】
上述した出力電圧ＶB よりも０．３Ｖ高い値Ｖ１０（図１１）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ＶB にオン時のＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間電圧ＶDSを加算した値よりも高く、出力電圧ＶB 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ＶB よりも１．０Ｖ低い値Ｖ２０（図１１）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ＶB よりも低い値に設定されている。相電圧ＶP 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。
【００３５】
下ＭＯＳ  ＶDS検出部１３０は、Ｐ端子とグランド端子（Ｅ端子）に接続されており、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ＶDSを検出し、検出したドレイン・ソース間電圧ＶDS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ＶGND を基準としたドレイン・ソース間電圧ＶDSを示している。また、縦軸は下ＭＯＳ  ＶDS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ＶP が低くなってグランド電圧ＶGND よりも０．３Ｖ以上低くなるとＶDSが−０．３Ｖ以下になるため、下ＭＯＳ  ＶDS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ＶP がグランド電圧ＶGND よりも１．０Ｖ以上高くなるとＶDSが１．０Ｖ以上になるため、下ＭＯＳ  ＶDS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。
【００３６】
上述したグランド電圧ＶGND よりも０．３Ｖ低い値Ｖ１１（図１１）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ＶGND 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ＶDSを減算した値よりも低く、グランド電圧ＶGND 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ＶGND よりも１．０Ｖ高い値Ｖ２１（図１１）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ＶGND よりも高い値に設定されている。相電圧ＶP 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。
【００３７】
下ＭＯＳ ＶDS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ＶDSを、例えば５倍（−０．５Ｖ〜＋０．５Ｖ）に増幅する（図１３Ｃ）。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ＶDS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。
【００３８】
上ＭＯＳ温度検出部１５０は、ＭＯＳトランジスタ５０に隣接配置された感温ダイオードの順方向電圧に基づいてＭＯＳトランジスタ５０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。同様に、下ＭＯＳ温度検出部１５１は、ＭＯＳトランジスタ５１に隣接配置された感温ダイオードの順方向電圧に基づいてＭＯＳトランジスタ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。これらの上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１は、制御部１００に含ませるようにしてもよい。図７において、横軸は温度（°Ｃ）を示している。また、縦軸は上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１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、上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１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、上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１の出力信号がハイレベルからローレベルに変化する。
【００３９】
上ＭＯＳショート検出部１４０は、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間のショートあるいはレアショートを検出する。このショート等には、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１９２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。
【００４０】
ＭＯＳトランジスタ５０やドライバ１９２に故障が生じていない場合には、相電圧ＶP は、出力電圧ＶB とグランド電圧ＶGND 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・ソース間がショートした状態になると、図８Ａに示すように、相電圧ＶP は、出力電圧ＶB に近い値で固定される。また、ＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間がレアショートした状態になると、図８Ｂに示すように、相電圧ＶP は、出力電圧ＶB に近い値で固定されるわけではないが、流れる電流に応じて変動しながらもその近傍の値を維持する。上ＭＯＳショート検出部１４０は、ＶP ＞ＶB ／２の状態が所定時間継続しているときに、ＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間のショートあるいはレアショートが生じていることを検出し、出力をハイレベルとする。反対に、ＭＯＳトランジスタ５０のドレイン・ソース間のショートやレアショートが生じていない場合には、上ＭＯＳショート検出部１４０は、出力をローレベルにする。
【００４１】
下ＭＯＳショート検出部１４１は、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間のショートあるいはレアショートを検出する。このショート等には、ＭＯＳトランジスタ５１自身が故障した場合の他に、このＭＯＳトランジスタ５１を駆動するドライバ１９４が故障してＭＯＳトランジスタ５１が常時オンされる場合も含まれる。
【００４２】
ＭＯＳトランジスタ５１やドライバ１９４に故障が生じていない場合には、相電圧ＶP は、出力電圧ＶB とグランド電圧ＶGND の間で周期的に変化する。一方、ＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間がショートした状態になると、図９Ａに示すように、相電圧ＶP は、グランド電圧ＶGND に近い値で固定される。また、ＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間がレアショートした状態になると、図９Ｂに示すように、相電圧ＶP は、グランド電圧ＶGND に近い値で固定されるわけではないが、流れる電流に応じて変動しながらもその近傍の値を維持する。下ＭＯＳショート検出部１４１は、ＶP ＜ＶB ／２の状態が所定時間継続しているときに、ＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間のショートあるいはレアショートが生じていることを検出し、出力をハイレベルとする。反対に、ＭＯＳトランジスタ５１のドレイン・ソース間のショートやレアショートが生じていない場合には、下ＭＯＳショート検出部１４１は、出力をローレベルにする。
【００４３】
信号送受信部１６０は、整流器モジュール５Ｘと他の５つの整流器モジュール５Ｙ、５Ｚ、６Ｕ、６Ｖ、６Ｚとの間で相互に各種信号を送受信する。このために、信号送受信部１６０は、正常信号受信部１６１、異常信号受信部１６２、正常信号送信部１６３、異常信号送信部１６４を備える。６個の整流器モジュール５Ｘ等のそれぞれに備わった６個の信号送受信部１６０は、Ｃ端子（通信端子）および信号線を介して相互に接続されており、この信号線を通して一の整流器モジュールから他の５個の整流器モジュールに向けて信号が送信される。
【００４４】
正常信号送信部１６３は、整流器モジュール５Ｘにおいて正常な整流動作が行われているときに正常信号を出力する。正常な整流動作が行われているか否かは、正常動作判定部１３１（図１０）によって行われる。正常信号受信部１６１は、他の整流器モジュール５Ｙ等から送信される正常信号を受信する。
【００４５】
異常信号送信部１６４は、整流器モジュール５Ｘにおいて異常が検出されたときに異常信号を出力する。異常であるか否かの判定は、上ＭＯＳショート検出部１４０、下ＭＯＳショート検出部１４１、上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１の各出力に基づいて異常判定部１２３（図１０）によって行われる。異常判定部１２３による異常であるか否かの判定は、正常信号受信部１６１によって他の整流器モジュール５Ｙ等から正常信号を受信していることを条件に行うようにしてもよい。上ＭＯＳショート検出部１４０や下ＭＯＳショート検出部１４１による電圧比較のみによってはショート時と発電電力が小さいときの状態とが確実に区別できないおそれがあり、他の整流器モジュール５Ｙ等が正常発電していることを確認することにより、自分自身の整流器モジュール５Ｘがショートして異常状態にあることを確実に判定することが可能となる。異常信号受信部１６２は、他の整流器モジュール５Ｙ等から送信される異常信号を受信する。
【００４６】
なお、本実施形態では、異常の発生箇所がＭＯＳトランジスタ５０であるかＭＯＳトランジスタ５１であるかを識別可能な異常信号が用いらている。例えば、これらの異常信号や正常信号は、所定の通信周期の信号のハイレベルとローレベルのデューティを変更して互いに識別可能としている。
【００４７】
励磁電流抑制信号送信部１７０は、異常判定部１２３によって整流器モジュール５Ｘにおいて異常状態が発生している旨の判定が行われたとき、あるいは、異常信号受信部１６２によって他の整流器モジュール５Ｙ等から送られてきた異常信号を受信したときに、発電抑制を指示するための第１の特定信号をＲＰ端子から出力する。
【００４８】
本実施形態では、図１、図２に示すように、６個の整流器モジュール５Ｘ等の中の１個の整流器モジュール５ＸのＲＰ端子のみが発電制御装置７に接続されている。したがって、整流器モジュール５Ｘにおいて異常判定部１２３によって異常状態が発生した旨の判定が行われると、整流器モジュール５Ｘに備わった励磁電流抑制信号送信部１７０から第１の特定信号が直ちに発電制御装置７に向けて送信される。また、他の整流器モジュール５Ｙ等において異常判定部１２３によって異常状態が発生した旨の判定が行われると、他の整流器モジュール５Ｙ等の異常信号送信部１６４から送信された異常信号を整流器モジュール５Ｘの異常信号受信部１６２で受信する。その後、整流器モジュール５Ｘに備わった励磁電流抑制信号送信部１７０から第１の特定信号が発電制御装置７に向けて送信される。
【００４９】
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１９２、１９４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、正常に整流動作が行われているか否かの判定、異常状態が発生しているか否かの判定などを行う。
【００５０】
図１０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・ＴFB時間演算部１０６、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７、下ＭＯＳ・ＴFB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、異常判定部１２３、正常動作判定部１３１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。各構成の具体的な動作内容については後述する。
【００５１】
上述した制御部１００がスイッチング制御部に、上ＭＯＳショート検出部１４０、下ＭＯＳショート検出部１４１、上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１、異常判定部１２３が異常検出部に、異常判定部１２３が異常処理部にそれぞれ対応する。
【００５２】
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。
【００５３】
（１）電源起動・停止判定
電源起動・停止判定部１１２は、Ｐ端子に接続されており、整流器モジュール５Ｘが接続された固定子巻線２のＸ相の相電圧（ピーク電圧）が所定値（例えば５Ｖ）を超えたことを検出したときに、電源１９０に起動を指示する。また、電源起動・停止判定部１１２は、この相電圧が所定値（５Ｖ）以下になった状態が所定時間（例えば１秒）継続し、かつ、他の整流器モジュール５Ｙ等から正常信号を受信していないときに電源１９０に停止を指示する。このようにして車両用発電機１の正常動作時（発電時）のみ整流器モジュール５Ｘ等を動作させており、発電せずに停止している場合に、必要最小限の回路しか動作させないため、暗電流を低減し、バッテリ上がりを防止することができる。
【００５４】
（２）同期制御動作
図１１において、「上アーム・オン期間」は上ＭＯＳ  ＶDS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  ＶDS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、ＴFB1 、ＴFB2 、目標電気角、ΔＴについては後述する。
【００５５】
上ＭＯＳオンタイミング判定部１０３は、上ＭＯＳ  ＶDS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１９２に指示を送る。ドライバ１９２は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５０をオンする。
【００５６】
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１９２に指示を送る。ドライバ１９２は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５０をオフする。
【００５７】
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  ＶDS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。
【００５８】
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。
【００５９】
回転数演算部１０１は、下ＭＯＳ  ＶDS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  ＶDS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ＶB の変動に関係なく、安定した回転数検出が可能になる。
【００６０】
同様に、下ＭＯＳオンタイミング判定部１０４は、下ＭＯＳ  ＶDS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１９４に指示を送る。ドライバ１９４は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５１をオンする。
【００６１】
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１９４に指示を送る。ドライバ１９４は、この指示に応じてＭＯＳトランジスタ５１をオフする。
【００６２】
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  ＶDS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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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・ＴFB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）ＴFB2 （図１１）を演算し、上ＭＯＳオフタイミング演算部１０７は、このＴFB2 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ＴFB2 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１９２、１９４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。
【００６６】
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。
【００６７】
（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・ＴFB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）ＴFB1 （図１１）を演算し、下ＭＯＳオフタイミング演算部１０９は、このＴFB1 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。
【００６８】
（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。
【００６９】
（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。
【００７０】
同期制御開始条件としては、以下の（Ａ）〜（Ｆ）が用いられる。
（Ａ）上アーム・オン期間と下アーム・オン期間（図１１）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。
（Ｂ）出力電圧ＶB 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。
（Ｃ）ＭＯＳトランジスタ５０、５１について異常発生（過熱状態、ショート、レアショート）の判定がなされていない。
（Ｄ）ロードダンプ保護動作中でない。
（Ｅ）出力電圧ＶB 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。
（Ｆ）ＴFB1、ＴFB2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、ＴFB1、ＴFB2は、上ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０６、下ＭＯＳ・ＴFB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。
【００７１】
図１２において、ロードダンプ判定部１１１は、出力電圧ＶB 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１９２、１９４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ＶB 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。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。
【００７２】
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１１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。
【００７３】
同期制御が行われる通常時には、図１３Ａに示すように、相電圧ＶP は、出力電圧ＶB （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ＶGND 近傍の上限値との間で周期的に変化している。一方、ロードダンプ発生時には、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。したがって、図１３Ｂに示すように、相電圧ＶP は、グランド端子電圧ＶGND 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ＶDSの範囲で周期的に変化するようになる。なお、図１３Ｂ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ＶDS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ＶDS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。
【００７４】
図４に示した下ＭＯＳ ＶDS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ＶDSを、例えば５倍（−０．５Ｖ〜＋０．５Ｖ）に増幅する（図１３Ｃ）。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ＶDS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。
【００７５】
図１３Ｃ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、ロードダンプ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、ロードダンプ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、ロードダンプ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。
【００７６】
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ＶDS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ＶDS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ＶDS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。
【００７７】
ＶB 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ＶB 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。ＶB 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ＶB 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。ＴFB時間判定部１１５は、上ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０６によって検出されたＴFB1 と、下ＭＯＳ・ＴFB時間演算部１０８によって検出されたＴFB2 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。
【００７８】
異常判定部１２３は、上ＭＯＳショート検出部１４０、下ＭＯＳショート検出部１４１、上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１の各出力に基づいて、ＭＯＳトランジスタ５０、５１の異常の有無を判定する。上ＭＯＳショート検出部１４０、下ＭＯＳショート検出部１４１、上ＭＯＳ温度検出部１５０、下ＭＯＳ温度検出部１５１のいずれかの出力がハイレベルの場合には、何らかの異常（過熱状態、ショートあるいはレアショート）が発生しているということであり、異常判定部１２３はハイレベルの信号を出力する。
【００７９】
なお、図１２では、ＶB 範囲判定部１１３、ＶB 変動判定部１１４、ＴFB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、（Ａ）〜（Ｆ）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、（Ｂ）〜（Ｆ）の少なくとも一つと（Ａ）とを組み合わせて同期制御開始条件としてもよい。
【００８０】
図１４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、「ＴFB時間フラグ」はＴFB時間判定部１１５の出力を、「電圧範囲フラグ」はＶB 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、「異常判定フラグ」は異常判定部１２３の出力を、「電圧変動フラグ」はＶB 変動判定部１１４の出力をそれぞれ示している。
【００８１】
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。
【００８２】
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、ＴFB時間判定部１１５、ＶB 範囲判定部１１３、ロードダンプ判定部１１１、異常判定部１２３、ＶB 変動判定部１１４の各出力（ＴFB時間フラグ、電圧範囲フラグ、ＬＤフラグ、異常判定フラグ、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、ＴFB時間判定部１１５、ＶB 範囲判定部１１３、ロードダンプ判定部１１１、異常判定部１２３、ＶB 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。
【００８３】
（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。
【００８４】
同期制御停止条件としては、以下の（ａ）〜（ｅ）が用いられる。
（ａ）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ＶP 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。
【００８５】
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１９４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１９４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。
【００８６】
図１５に示すように、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１５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１５）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、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ＶP 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。
（ｂ）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ＶP 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。
【００８７】
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１９２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１９２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。
【００８８】
なお、上述した（ａ）、（ｂ）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１９２、１９４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。
（ｃ）出力電圧ＶB の変動が０．５Ｖ／２００μ秒よりも大きくなった。
【００８９】
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。
【００９０】
例えば、出力電流が１５０Ａから１５Ａに急に減少すると、図１６に示すように、出力電圧ＶB 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。
（ｄ）ロードダンプ保護動作に移行した。
（ｅ）ＭＯＳトランジスタ５０、５１の異常（過熱状態、ショートあるいはレアショート）が発生した。
【００９１】
図１７に示す構成は、図１０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、ＶB 変動判定部１１４については、図１２に示された同期制御開始判定用のＶB 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。
【００９２】
図１７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、ＶB 変動判定部１１４、ロードダンプ判定部１１１、異常判定部１２３の各出力が入力されている。
【００９３】
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（ａ）あるいは（ｂ）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、ＶB 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ＶB 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（ｃ）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（ｄ）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、異常判定部１２３からは、上述した同期制御停止条件（ｅ）を満たしているとき、具体的には、過熱状態が発生、あるいは、ショートあるいはレアショートが発生して異常判定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。
【００９４】
同期制御停止判定部１２２は、オフタイミング異常判定部１２１、ＶB 変動判定部１１４、ロードダンプ判定部１１１、異常判定部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。
【００９５】
（５）異常発生時の動作
次に、過熱状態やショートあるいはレアショートが発生した場合の保護動作について説明する。ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０にショートやレアショートが発生すると、このＭＯＳトランジスタ５０に過大な電流が流れるため、同時に過熱状態に至ると考えられる。したがって、本実施形態では、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０のショートまたはレアショートと過熱異常はどちらもＭＯＳトランジスタ５０の異常であるとし、同じ保護動作を実施する。
【００９６】
なお、実際には、ＭＯＳトランジスタ５０のレアショートが発生してもその程度によっては、相電圧ＶP と出力電圧ＶB との間でＶP ＞ＶB ／２の状態が所定時間継続しない場合もあり、レアショートとして検出されないが過熱状態が検出される場合が考えられる。また、ＭＯＳトランジスタ５０のショートやレアショートが発生していないが周囲温度が高くなって過熱状態のみが検出される場合が考えられる。さらに、ＭＯＳトランジスタ５０のショートが検出されたが過熱状態の検出は行われない場合が考えられる。しかし、これら各種の場合は、発電抑制が必要な点で同じであり、本実施形態では保護の内容を同じにしている。
【００９７】
以下では、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０に異常が発生した場合の動作を説明する。図１８において、「通信線（Ｃ）」は、Ｃ端子に接続された通信線を介して各整流器モジュール間で送受信される信号を示している。「Ｐ端子」は、整流器モジュール５Ｘ等のＰ端子に現れる相電圧ＶP を示している。なお、この相電圧ＶP は、実際には正弦波波形であるが、図示を簡略化して矩形波で示されている。「ＲＰ端子」は、整流器モジュール５Ｘ等のＲＰ端子から出力される信号を示している。「ＨｉＭＯＳ異常検出」は、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０の異常状態の検出結果を示している。「ＬｏＭＯＳ異常検出」は、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１の異常状態の検出結果を示している。これらの検出結果は、ローレベルが異常なしの状態を、ハイレベルが異常ありの状態をそれぞれ示している。また、これらの異常状態の検出は、異常判定部１２３によって、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のどちらにおいて異常が発生しているかを識別可能な状態で行われる。「ＨｉＭＯＳゲート信号」は、異常判定部１２３の指示に応じてドライバ１９２からＭＯＳトランジスタ５０のゲートに入力される信号を示している。ハイレベルのときにＭＯＳトランジスタ５０がオンされる。「ＬｏＭＯＳゲート信号」は、異常判定部１２３の指示に応じてドライバ１９４からＭＯＳトランジスタ５１のゲートに入力される信号を示している。ハイレベルのときにＭＯＳトランジスタ５１がオンされる。「状態」は、同期整流動作、ダイオード整流（Ｄｉ整流）動作、保護制御（発電抑制）動作のいずれの状態にあるかを示している。また、「異常整流器モジュール」は、異常が発生したＭＯＳトランジスタ５０が含まれる整流器モジュールを示している。「正常整流器モジュール」は、異常が発生したＭＯＳトランジスタ５０が含まれる他の整流器モジュールからＣ端子を介して異常発生の通知を受け取った正常な整流器モジュールを示している。
【００９８】
ＭＯＳトランジスタ５０にショート（レアショートや過熱状態についても同じ現象が現れるものとする）が発生すると、このＭＯＳトランジスタ５０が含まれる整流器モジュールでは、Ｐ端子の電圧である相電圧ＶP がＶB ／２よりも高い状態が所定時間継続することで、異常判定部１２３によってハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０の異常が検出される。このため、この異常判定部１２３から異常発生の通知を受け取った励磁電流抑制信号送信部１７０は、発電抑制を指示するための第１の特定信号をＲＰ端子から出力する。なお、このＲＰ端子に発電制御装置７が接続されているとは限らないので、このＲＰ端子から出力される第１の特定信号が直ちに発電制御装置７に向けて送信されるとは限らない。
【００９９】
また、異常判定部１２３は、ドライバ１９２に指示を送ってハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０をオンするとともに、ドライバ１９４に指示を送ってローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオフする。
【０１００】
ところで、図２に示すように、ＲＰ端子は、高インピーダンスの抵抗２０を介して固定子巻線２等の相巻線が接続されてこの抵抗２０を介して相電圧ＶP が印加されている。励磁電流抑制信号送信部１７０は、第１の特定信号や第２の特定信号を出力していないときには、出力端子を高インピーダンス状態に設定するものとすると、異常発生時以外の通常発電時には、発電制御装置７では、Ｐ端子を介して相電圧ＶP を検出している。この相電圧ＶP は、例えばピーク電圧が７Ｖ以上であって周波数が８０Ｈｚ以上であるものとすると、これらの電圧および周波数の少なくとも一方がこれらの範囲から外れるように第１および第２の特定信号のピーク電圧あるいは周波数が設定されている。
【０１０１】
図１８に示す例では、ピーク電圧が５Ｖ、周波数が１ｋＨｚ、デューティ５０％の信号が第１の特定信号として用いられている。第２の特定信号としては、例えばピーク電圧が１Ｖ以下で周波数が８０Ｈｚ以上の信号や、ピーク電圧が７Ｖ以上で周波数が８０Ｈｚ未満の信号や、電圧が１Ｖ以下で固定の信号などを用いることができる。なお、励磁電流抑制信号送信部１７０から第２の特定信号を出力する場合の具体例としては、異常判定部１２３によって異常判定がなされていない状態で、正常動作判定部１３１が正常な整流動作が行われていないと判定した場合などが考えられる。例えば車両用発電機１を駆動するベルトが切れた場合などである。このような異常の判定は、異常判定部１２３によって行ってもよいし、異常判定部１２３以外の異常判定部（図示せず）で行うようにしてもよい。
【０１０２】
このようにして一の整流器モジュールにおいてハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０の異常状態が判定されると、異常信号送信部１６４は、その旨を示す信号をＣ端子および信号線を介して他の５個の整流器モジュールに送信する。図１８に示す例では、通信周期８．２ｍｓの信号が用いられる。異常状態を示す信号（異常信号）を他の整流器モジュールに向けて送信する異常信号送信部１６４は、通信周期の２周期分をハイレベルに維持することにより、他の整流器モジュールにこれから異常信号を送信することを伝達する。また、異常信号送信部１６４は、次の２周期で上下どちらのアーム（ハイサイド側／ローサイド側）のＭＯＳトランジスタに異常が生じたかを含む異常信号を伝達する。例えば、ローレベルのデューティを５０％未満に設定することにより、ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０に異常が発生したことを示す異常信号が伝達される。その後の所定時間（例えば８秒）については、同じ異常信号の伝達が継続される。この８秒間において、他の整流器モジュールの異常信号受信部１６２はＭＯＳトランジスタ５０の異常発生を示す異常信号を受信する。異常判定部１２３は、この異常信号の受信に応じて、ドライバ１９２に指示を送ってハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０をオンするとともに、ドライバ１９４に指示を送ってローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオフする。また、この異常判定部１２３から異常発生の通知を受け取った励磁電流抑制信号送信部１７０は、発電抑制を指示するための第１の特定信号をＲＰ端子から出力する。このようにして、全ての整流器モジュールに含まれる励磁電流抑制信号送信部１７０から第１の特定信号が出力され、発電制御装置７内の第１特定信号判定部７７Ｂでは、Ｐ端子を介してこの第１の特定信号を受け取ることができ、警報動作を伴わない発電抑制が実施される。
【０１０３】
また、８秒間の異常信号の伝達の後、この異常信号の送信元となった異常信号送信部１６４は、異常信号によって通知した異常状態の解除を指示する異常解除信号を送信する。図１８に示す例では、異常信号送信部１６４は、通信周期の２周期分をローレベルに維持することにより、他の整流器モジュールに異常解除信号を送信している。この異常解除信号を受信すると、全ての整流器モジュール５Ｘ等において励磁電流抑制信号送信部１７０から第１の特定信号を出力する動作が解除されるが、実際にＭＯＳトランジスタ５０の異常が発生している場合にはこの異常検出以降の動作が繰り返され、発電抑制動作も繰り返される。
【０１０４】
図１９に示すように、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１に異常が発生した場合についても基本的に同じである。ＭＯＳトランジスタ５１にショート（レアショートや過熱状態についても同じ現象が現れるものとする）が発生すると、このＭＯＳトランジスタ５１が含まれる整流器モジュールでは、Ｐ端子の電圧である相電圧ＶP がＶB ／２よりも低い状態が所定時間継続することで、異常判定部１２３によってローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１の異常が検出される。このため、この異常判定部１２３から異常発生の通知を受け取った励磁電流抑制信号送信部１７０は、発電抑制を指示するための第１の特定信号をＲＰ端子から出力する。なお、このＲＰ端子に発電制御装置７が接続されているとは限らないので、このＲＰ端子から出力される第１の特定信号が直ちに発電制御装置７に向けて送信されるとは限らない。
【０１０５】
また、異常判定部１２３は、ドライバ１９２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、ドライバ１９４に指示を送ってローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオンする。
【０１０６】
また、このようにして一の整流器モジュールにおいてローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１の異常状態が判定されると、異常信号送信部１６４は、その旨を示す信号をＣ端子および信号線を介して他の５個の整流器モジュールに送信する。図１９に示す例では、異常状態を示す信号（異常信号）を他の整流器モジュールに向けて送信する異常信号送信部１６４は、通信周期の２周期分をハイレベルに維持することにより、他の整流器モジュールにこれから異常信号を送信することを伝達する。また、異常信号送信部１６４は、次の２周期で上下どちらのアーム（ハイサイド側／ローサイド側）のＭＯＳトランジスタに異常が生じたかを含む異常信号を伝達する。例えば、ハイーレベルのデューティを５０％未満に設定することにより、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１に異常が発生したことを示す異常信号が伝達される。その後の所定時間（例えば８秒）については、同じ異常信号の伝達が継続される。この８秒間において、他の整流器モジュールの異常信号受信部１６２はＭＯＳトランジスタ５１の異常発生を示す異常信号を受信する。異常判定部１２３は、この異常信号の受信に応じて、ドライバ１９２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、ドライバ１９４に指示を送ってローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１をオンする。また、この異常判定部１２３から異常発生の通知を受け取った励磁電流抑制信号送信部１７０は、発電抑制を指示するための第１の特定信号をＲＰ端子から出力する。このようにして、全ての整流器モジュールに含まれる励磁電流抑制信号送信部１７０から第１の特定信号が出力され、発電制御装置７内の第１特定信号判定部７７Ｂでは、Ｐ端子を介してこの第１の特定信号を受け取ることができ、警報動作を伴わない発電抑制が実施される。
【０１０７】
また、８秒間の異常信号の伝達の後、この異常信号の送信元となった異常信号送信部１６４は、異常信号によって通知した異常状態の解除を指示する異常解除信号を送信する。図１９に示す例では、異常信号送信部１６４は、通信周期の２周期分をローレベルに維持することにより、他の整流器モジュールに異常解除信号を送信している。この異常解除信号を受信すると、全ての整流器モジュール５Ｘ等において励磁電流抑制信号送信部１７０から第１の特定信号を出力する動作が解除されるが、実際にＭＯＳトランジスタ５１の異常が発生している場合にはこの異常検出以降の動作が繰り返され、発電抑制動作も繰り返される。
【０１０８】
このように、本実施形態の車両用発電機１では、いずれかの整流器モジュールにおいて上アーム（ハイサイド側）あるいは下アーム（ローサイド側）を構成するスイッチング素子であるＭＯＳトランジスタのショートやレアショートが発生した場合に、その旨を他の整流器モジュールに通知し、全ての整流器モジュールにおいて同じ側のＭＯＳトランジスタをオンし、反対側のＭＯＳトランジスタをオフしている。したがって、上アームと下アームの両方のＭＯＳトランジスタを通して過大な電流が流れることを防止することができる。また、このようにして各ＭＯＳトランジスタをオンオフ制御することにより相電圧が出力電圧あるいはグランド電圧に近い値にクランプされるため、発電制御装置７は、相電圧を監視することにより励磁電流の供給を停止あるいは低減して発電抑制を行うことができ、異常箇所の温度上昇や損傷を防止することが可能となる。
【０１０９】
また、上ＭＯＳショート検出部１４０や下ＭＯＳショート検出部１４１を用いてＭＯＳトランジスタ５０、５１のショートまたはレアショートを検出しており、ショートやレアショートが発生したＭＯＳトランジスタ５０、５１に流れる電流を低減することができ、通電によるＭＯＳトランジスタ５０、５１の損傷を確実に防止することができる。
【０１１０】
また、上ＭＯＳショート検出部１４０は、相電圧ＶP と出力電圧ＶB とを比較し、相電圧ＶP が出力電圧ＶB の１／２よりも高い状態が所定時間継続している場合にＭＯＳトランジスタ５０のショートを検出している。また、下ＭＯＳショート検出部１４１は、相電圧ＶP と出力電圧ＶB とを比較し、相電圧ＶP が出力電圧ＶB の１／２よりも低い状態が所定時間継続している場合にＭＯＳトランジスタ５１のショートを検出している。このように、相電圧ＶP と出力電圧ＶB とを比較する簡単な構成でＭＯＳトランジスタ５０、５１のショートの有無を判定することが可能となる。また、電圧の比較結果に基づいて、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のどちらがショートしているかを確実に検出することができる。
【０１１１】
また、上ＭＯＳ温度検出部１５０や下ＭＯＳ温度検出部１５１を用いてＭＯＳトランジスタ５０、５１の過熱状態を検出しており、ショートやレアショートに伴う温度上昇を検出することにより、電圧条件によっては検出不可能なショートやレアショートを検出することが可能となる。
【０１１２】
特に、ＭＯＳトランジスタ５０、５１にそれぞれ対応する感温ダイオードを用いて温度を検出することにより、ＭＯＳトランジスタ５０、５１の温度を迅速に検出することができ、温度上昇が急な場合にも速やかに電流を低減してＭＯＳトランジスタ５０、５１の温度上昇を抑えることができる。
【０１１３】
また、異常判定部は、ショートあるいはレアショートが発生した側のＭＯＳトランジスタをオンしてから所定時間経過後にオフし、その後、再度ショートあるいはレアショートの検出を行っている。これにより、間違ってショート検出を行ったり、ノイズによる誤動作で保護動作（発電抑制）に入った場合であっても、誤った保護動作から正常動作に復帰することが可能となる。
【０１１４】
また、異常判定部１２３等によってショートあるいはレアショートが検出されたとき、あるいは、他の整流器モジュールから送信された異常信号を異常信号受信部１６２によって受信したときに、励磁電流抑制信号送信部１７０は、発電制御装置７に励磁電流の抑制を指示する第１の特定信号を送信している。発電制御装置７は、相電圧検出端子の電圧に基づいて発電抑制（初期励磁制御）を行っているが、ショート発生時に整流器モジュールからも発電抑制を指示する第１の特定信号を発電制御装置７に向けて送信することにより、発電抑制を確実に実施することが可能となる。
【０１１５】
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、図１において抵抗２０を整流器モジュール５Ｘに対して接続したが、他の整流器モジュール５Ｙ等に接続するようにしてもよい。また、この抵抗２０は、６個あるいはその一部の整流器モジュール５Ｘ等の配線と取り付けを兼ねた端子台（図示せず）に内蔵する場合の他に、整流器モジュール５Ｘ等に内蔵するようにしてもよい（図２０）。また、上述した実施形態では、整流器モジュール５ＸのＰ端子とＲＰ端子の両方を発電制御装置７に接続したが、これらのＰ端子とＲＰ端子を別々の整流器モジュールに設けるようにしてもよい。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
上述したように、本発明によれば、いずれかの整流器モジュールにおいて上アームあるいは下アームを構成するスイッチング素子が故障する異常が発生した場合であっても、その旨を他の整流器モジュールに通知して発電制御装置に対して励磁電流の供給の停止または低減を指示し、発電を抑制することができる。
【符号の説明】
【０１２０】
２、３  固定子巻線
４  界磁巻線
７  発電制御装置
５０、５１  ＭＯＳトランジスタ
１６１  正常信号受信部
１６２  異常信号受信部
１６３  正常信号送信部
１６４  異常信号送信部
１７０  励磁電流抑制信号送信部
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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