(57)【要約】【課題】  相電圧の欠相時でも、整流動作が可能なＭＯＳ整流装置，ＭＯＳ整流装置の駆動方法及びそれを用いた電動車両を提供することにある。【解決手段】  Ｖ相上アーム欠相検知回路１４２Ｕは、Ｖ相の相電圧がバッテリの正極電位より高い場合に、Ｕ相の下アームＭＯＳＦＥＴ１１１の導通を許可する許可信号を出力する。Ｕ相下アームドライバ回路１３１は、この許可信号で、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴ１１１を駆動する。Ｖ相下アーム欠相検知回路１４２Ｌは、Ｖ相の相電圧がバッテリの負極電位より低い場合に、Ｕ相の上アームＭＯＳＦＥＴ１０１の導通を許可する許可信号を出力する。Ｕ相上アームドライバ回路１２１は、この許可信号で、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴ１０１を駆動する。【選択図】  図２
2006203995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相交流発電機の相電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴをスイッチングさせるＭＯＳ整流装置であって、
第１の相の相電圧が二次電池の正極電位より高い場合に、この第１の相の前相の下アームＭＯＳＦＥＴの導通を許可する許可信号を出力する検知手段と、
この検知手段の許可信号で前記下アームＭＯＳＦＥＴの駆動を制御する下アームドライバ手段とを備えることを特徴とするＭＯＳ整流装置。
【請求項２】
請求項１記載のＭＯＳ整流装置において、
上アームＭＯＳＦＥＴを駆動する上アームドライバ手段を備え、
前記検知手段は、前記第１の相の相電圧が二次電池の負極電位より低い場合に、前記第１の相の前相の前記上アームＭＯＳＦＥＴの導通を許可する許可信号を出力し、前記上アームドライバ手段は、この許可信号で上アームＭＯＳＦＥＴの駆動を制御することを特徴とするＭＯＳ整流装置。
【請求項３】
３相交流発電機の相電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴをスイッチングさせるＭＯＳ整流装置であって、
前記３相交流発電機に相電圧異常が発生した場合に、この相電圧異常を検知し全ての前記ＭＯＳＦＥＴをオフする検知手段を備えることを特徴とするＭＯＳ整流装置。
【請求項４】
３相交流発電機の相電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴをスイッチングさせるＭＯＳ整流装置の駆動方法であって、
第１の相の相電圧と該第１の相の次相の相電圧を同時に取り込み、この次相の相電圧が二次電池の正極電位より高い場合に、前記第１の相の下アームＭＯＳＦＥＴの導通を許可し、前記次相の相電圧が二次電池の負極電位より低い場合に、前記第１の相の上アームＭＯＳＦＥＴの導通を許可することを特徴とするＭＯＳ整流装置の駆動方法。
【請求項５】
３相電動発電機の相電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴをスイッチングさせるＭＯＳ整流装置を内蔵する電動発電機であって、
前記ＭＯＳ整流装置は、
第１の相の相電圧が二次電池の正極電位より高い場合に、この第１の相の前相の下アームＭＯＳＦＥＴの導通を許可する許可信号を出力する検知手段と、
この検知手段の許可信号で前記下アームＭＯＳＦＥＴの駆動を制御する下アームドライバ手段とを備えることを特徴とする電動発電機。
【請求項６】
３相電動発電機の相電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴをスイッチングさせるＭＯＳ整流装置を内蔵する電動発電機であって、
３相電動発電機の電機子コイルと直流電源の間に接続された３相のＭＯＳＦＥＴを用いたブリッジ回路を有し、
前記直流電源からの直流電力を交流に変換して前記電機子コイルに給電するインバータの機能と前記電動発電機によって発電された交流電力を直流電力に変換して前記直流電源に給電するコンバータの機能とを有し、
前記電動発電機の発電時に相電圧異常が発生した場合に、本異常を検知しＭＯＳＦＥＴをオフする検知手段を備えることを特徴とする電動発電機。
【請求項７】
３相電動発電機の相電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴをスイッチングさせるＭＯＳ整流装置を内蔵する電動発電機と、この電動発電機を駆動する駆動源とを有する電動車両であって、
前記ＭＯＳ整流装置は、
第１の相の相電圧が二次電池の正極電位より高い場合に、この第１の相の前相の下アームＭＯＳＦＥＴの導通を許可する許可信号を出力する検知手段と、
この検知手段の許可信号で前記下アームＭＯＳＦＥＴの駆動を制御する下アームドライバ手段とを備えることを特徴とする電動車両。
【請求項８】
３相電動発電機の相電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴをスイッチングさせるＭＯＳ整流装置を内蔵する電動発電機と、この電動発電機を駆動する駆動源とを有する電動車両であって、
前記ＭＯＳ整流装置は、
前記３相電動発電機に相電圧異常が発生した場合に、この相電圧異常を検知し前記ＭＯＳＦＥＴをオフするとともに、この異常を上位のコントロールユニットに通知する検知手段を備えることを特徴とする電動車両。
【請求項９】
３相電動発電機の相電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴをスイッチングさせるＭＯＳ整流装置を内蔵する電動発電機と、この電動発電機を駆動する駆動源とを有する電動車両であって、
前記ＭＯＳ整流装置は、
前記３相電動発電機に相電圧異常が発生した場合に、この相電圧異常を検知しこの異常を上位のコントロールユニットに通知するとともに、
前記異常が所定時間以上に亘る場合には、前記上位コントローラからの発電制御信号に基づいて前記ＭＯＳＦＥＴをオフし、ダイオード整流に切り替える検知手段を備えることを特徴とする電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＯＳ整流装置，ＭＯＳ整流装置の駆動方法及びそれを用いた電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＭＯＳ整流装置としては、例えば、特開２００３−７０２５６号公報に記載されているように、３相全波整流装置を構成するＭＯＳＦＥＴのオン・オフのタイミングを相電圧で作るものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−７０２５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の制御方法では、相電圧が欠相した場合、オフタイミングが作れなくなり、上アームＭＯＳ及び下アームＭＯＳが同時短絡となり、ＭＯＳが破壊するという問題があった。なお、相電圧の欠相とは、１）Ｕ，Ｖ，Ｗ端子がオープンの場合、２）Ｕ，Ｖ，Ｗ端子がバッテリーの正極端子又はアースに短絡する場合、３）Ｕ，Ｖ，Ｗ端子がある電位に固定する場合などの相電圧異常をいう。
【０００５】
本発明の目的は、相電圧の欠相時でも、整流動作が可能なＭＯＳ整流装置，ＭＯＳ整流装置の駆動方法及びそれを用いた電動車両を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、相電圧の欠相時でも、整流動作が可能なＭＯＳ整流装置を提供する。  
本発明の最も代表的な特徴は、第１の相の相電圧が二次電池の正極電位より高い場合に、この第１の相の前相の下アームＭＯＳＦＥＴの導通を許可する許可信号を出力する検知手段と、この検知手段の許可信号で前記下アームＭＯＳＦＥＴの駆動を制御する下アームドライバ手段とを備えるようにしたものである。
【０００７】
また、本発明は、相電圧の欠相時でも、ブリッジ回路が破壊することなく、整流動作が可能なＭＯＳ整流装置の駆動方法を提供する。  
本発明の最も代表的な特徴は、第１の相の相電圧と該第１の相の次相の相電圧を同時に取り込み、この次相の相電圧が二次電池の正極電位より高い場合に、前記第１の相の下アームＭＯＳＦＥＴの導通を許可し、前記次相の相電圧が二次電池の負極電位より低い場合に、前記第１の相の上アームＭＯＳＦＥＴの導通を許可するようにしたものである。
【０００８】
さらに、本発明は、相電圧の欠相時でも、整流動作が可能なＭＯＳ整流装置を備えた電動発電機を提供する。  
本発明の最も代表的な特徴は、３相電動発電機の相電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴをスイッチングさせるＭＯＳ整流装置を内蔵する電動発電機であって、前記ＭＯＳ整流装置は、第１の相の相電圧が二次電池の正極電位より高い場合に、この第１の相の前相の下アームＭＯＳＦＥＴの導通を許可する許可信号を出力する検知手段と、この検知手段の許可信号で前記下アームＭＯＳＦＥＴの駆動を制御する下アームドライバ手段とを備えるようにしたものである。
【０００９】
また、本発明は、相電圧の欠相時でも、整流動作が可能なＭＯＳ整流装置を用いた電動車両を提供する。  
本発明の最も代表的な特徴は、３相電動発電機の相電圧に基づいてＭＯＳＦＥＴをスイッチングさせるＭＯＳ整流装置を内蔵する電動発電機と、この電動発電機を駆動する駆動源とを有する電動車両であって、前記ＭＯＳ整流装置は、前記３相電動発電機に相電圧異常が発生した場合に、この相電圧異常を検知し前記スイッチング素子をオフするとともに、この異常を上位のコントロールユニットに通知する検知手段を備えるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、欠相時でも上下アームＭＯＳが同時にオンし短絡する（アーム短絡する）ことなく、ＭＯＳ整流動作を行えるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図１〜図９を用いて、本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置の構成及び動作について説明する。  
最初に、図１を用いて、本実施形態によるＭＯＳ整流装置を用いたインバータ内蔵電動発電機の構成について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置を用いたインバータ内蔵電動発電機の構成を示すブロック図である。
【００１３】
インバータ内蔵電動発電機（Ｍ／Ｇ）１０は、３相電動発電機Ｍ／Ｇと、ＭＯＳ整流装置１００と、インバータ制御回路２１０と、インターフェース回路（Ｉ／Ｆ）２２０とから構成されている。ＭＯＳ整流装置１００は、３相電動発電機Ｍ／Ｇが出力する交流電圧を直流電圧に整流して、二次電池であるバッテリーＢＡに蓄電する。バッテリーＢＡの電圧は、例えば、１４Ｖである。なお、４２Ｖのバッテリを用いることもできる。負荷ＬＯには、バッテリーＢＡから必要とする電力が供給される。ＭＯＳ整流装置１００は、ブリッジ回路１１０と、発電制御回路１３０と、欠相検知回路１４０とから構成されている。ブリッジ回路１１０は、例えばＭＯＳＦＥＴなどの半導体スイッチング素子で構成されている。発電制御回路１３０は、電動発電機Ｍ／Ｇを発電動作させるように、電動発電機Ｍ／Ｇの相電圧からブリッジ回路１１０の半導体スイッチング素子をオンオフ制御するゲート信号を出力する。欠相検知回路１４０は、電動発電機Ｍ／Ｇの相電圧の異常（相電圧がバッテリー電圧やアース電位など固定されるなど）を検知し、相電圧の異常検知時には、発電制御回路１３０がブリッジ回路１１０に出力するゲート信号をオフし、これによってブリッジ回路１１０の中の所定の半導体スイッチング素子の動作をオフする。半導体スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いている場合、ゲート信号をオフすることにより、それ以前のＭＯＳ同期整流から、ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードによる整流に切り替わる。また、異常検知時には、欠相検知回路１４０は、インターフェース回路２２０を介して、上位コントローラＣＵに相電圧異常を知らせる。なお、ＭＯＳ整流装置１００の詳細構成は、図２を用いて後述する。
【００１４】
インバータ制御回路２１０は、電動発電機Ｍ／Ｇが電動機として動作するように、ブリッジ回路１１０の半導体スイッチング素子をオンオフ制御して、バッテリーＢＡの直流電圧を交流電圧に変換する。３相交流電圧は、電動発電機Ｍ／Ｇに供給される。
【００１５】
上位コントローラＣＵは、インターフェース回路２２０を介して、発電制御回路１３０に発電制御信号を送り、インバータ制御回路２１０にインバータ制御信号を送る。また、発電制御回路１３０は、異常状態（過電流、過温度など）をインターフェース回路２２０を介して、上位コントローラＣＵに通知する。さらに、インターフェース回路２１０は、異常状態（過電流、過温度など）をインターフェース回路２２０を介して、上位コントローラＣＵに通知する。上位コントローラＣＵは欠相検知回路１４０によって欠相が検知され、しかも、所定時間以上に亘る場合には、発電制御回路１３０に、ＭＯＳ整流を全面的に停止してダイオード整流に切り替える発電制御信号を送ることもできる。
【００１６】
本実施例では、例えば電動発電機の相電圧端子に切子などのごみが付着してアース電位などに短絡した場合でも、欠相検知回路によりＭＯＳ整流からダイオード整流に切り替わるので、上下アームＭＯＳＦＥＴがアーム短絡することがないので、高信頼な整流動作を実現できる。
【００１７】
次に、図２を用いて、本実施形態によるＭＯＳ整流装置の構成について説明する。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置の構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。
【００１９】
ＭＯＳ整流装置１００は、ブリッジ回路１１０と、発電制御回路１３０と、欠相検知回路１４０とから構成されている。ブリッジ回路１１０は、直列接続されたＵ相上アームＭＯＳＦＥＴ１０１とＵ相下アームＭＯＳＦＥＴ１１１と、同じく直列接続されたＶ相上アームＭＯＳＦＥＴ１０２とＶ相下アームＭＯＳＦＥＴ１１２と、同じく直列接続されたＷ相上アームＭＯＳＦＥＴ１０３とＷ相下アームＭＯＳＦＥＴ１１３とが、並列接続されて３相ＭＯＳ整流器を構成している。ブリッジ回路１１０は、バッテリーＢＡと電動発電機Ｍ／Ｇとの間に接続されている。なお、図示した例では、上アームＭＯＳＦＥＴ１０１，１０２，１０３がｐＭＯＳ、下アームＭＯＳＦＥＴ１１１，１１２，１１３がｎＭＯＳの例を示しているが、すべてｎＭＯＳ又はｐＭＯＳでもよい。
【００２０】
発電制御回路１３０は、Ｕ相上アームドライバ回路１２１と、Ｖ相上アームドライバ回路１２２と、Ｗ相上アームドライバ回路１２３と、Ｕ相下アームドライバ回路１３１と、Ｖ相下アームドライバ回路１３２と、Ｗ相下アームドライバ回路１３３とから構成されている。例えば、Ｕ相上アームドライバ回路１２１は、Ｕ相の相電圧（Ｖｕ）、Ｖ相の相電圧（Ｖｖ）、バッテリー電圧（Ｖｂ）、アース電圧（Ｖｇ）を入力し、Ｕ相上アームゲート信号（ＵＵＧ）を出力する。Ｖ相上アームドライバ回路１２２，Ｗ相上アームドライバ回路１２３，Ｕ相下アームドライバ回路１３１，Ｖ相下アームドライバ回路１３２，Ｗ相下アームドライバ回路１３３も、図示のような入力信号に基づいて、それぞれ、Ｖ相上アームゲート信号（ＶＵＧ），Ｗ相上アームゲート信号（ＷＵＧ），Ｕ相下アームゲート信号（ＵＬＧ），Ｖ相下アームゲート信号（ＶＬＧ），Ｗ相下アームゲート信号（ＷＬＧ）を出力する。なお、Ｕ相上アームドライバ回路１２１と、Ｖ相上アームドライバ回路１２２と、Ｗ相上アームドライバ回路１２３とは、それぞれ基本的には同一の構成であり、Ｕ相上アームドライバ回路１２１の具体的構成については、図３を用いて後述する。また、Ｕ相下アームドライバ回路１３１と、Ｖ相下アームドライバ回路１３２と、Ｗ相下アームドライバ回路１３３とは、それぞれ基本的には同一の構成であり、Ｕ相下アームドライバ回路１３１の具体的構成については、図４を用いて後述する。
【００２１】
欠相検知回路１４０は、Ｕ相下アーム欠相検知回路１４１Ｌと、Ｖ相下アーム欠相検知回路１４２Ｌと、Ｗ相下アーム欠相検知回路１４３Ｌと、Ｕ相上アーム欠相検知回路１４１Ｕと、Ｖ相上アーム欠相検知回路１４２Ｕと、Ｗ相上アーム欠相検知回路１４３Ｕとから構成されている。Ｕ相下アーム欠相検知回路１４１Ｌは、Ｕ相の相電圧（Ｖｕ）、アース電圧（Ｖｇ）を入力し、Ｗ相上アームＭＯＳ整流許可信号（１４１ａ）を出力する。Ｕ相上アーム欠相検知回路１４１Ｕは、Ｕ相の相電圧（Ｖｕ）、バッテリー電圧（Ｖｂ）を入力し、Ｗ相下アームＭＯＳ整流許可信号１４１ｂを出力する。Ｖ相下アーム欠相検知回路１４２Ｌ，Ｖ相上アーム欠相検知回路１４２Ｕ，Ｗ相下アーム欠相検知回路１４３Ｌ，Ｗ相上アーム欠相検知回路１４３Ｕも、図示のような入力信号に基づいて、Ｕ相上アームＭＯＳ整流許可信号１４２ａ，Ｕ相下アームＭＯＳ整流許可信号１４２ｂ，Ｖ相上アームＭＯＳ整流許可信号１４３ａ，Ｖ相下アームＭＯＳ整流許可信号１４３ｂを出力する。なお、Ｕ相下アーム欠相検知回路１４１Ｌと、Ｖ相下アーム欠相検知回路１４２Ｌと、Ｗ相下アーム欠相検知回路１４３Ｌとは、それぞれ基本的には同一の構成であり、Ｕ相下アーム欠相検知回路１４１Ｌの具体的構成については、図３を用いて後述する。また、Ｕ相上アーム欠相検知回路１４１Ｕと、Ｖ相上アーム欠相検知回路１４２Ｕと、Ｗ相上アーム欠相検知回路１４３Ｕとは、それぞれ基本的には同一の構成であり、Ｕ相上アーム欠相検知回路１４１Ｕの具体的構成については、図４を用いて後述する。
【００２２】
次に、本実施形態のＭＯＳ整流装置１００の動作について、Ｕ相上アーム及びＵ相下アームを例にして説明する。
【００２３】
最初に、Ｕ相上アームの動作を説明する。Ｕ相上アームドライバ回路１２１は、相電圧ＶｕとバッテリーＶｂを比較して、相電圧Ｖｕが所定の閾値（例えばＶｂ＋α、α＞０）を超えると、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴ１０１のオンタイミングを生成する。これと同時に、Ｖ相下アーム欠相検知回路１４２Ｌは、次相の相電圧Ｖｖとアース電位（例えばＶｇ）を比較して、相電圧Ｖｖが所定の閾値（例えばＶｇ）より低い（Ｖｖ＜Ｖｇ）とＵ相上アームの許可信号１４２ａをＵ相上アームドライバ１２１に出力して、該オンタイミングを有効にする。また、相電圧Ｖｖが別の所定の閾値（例えばＶｂ／２）を超えると、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴのオフタイミングを生成する。これらオンタイミングとオフタイミングからＵ相上アームＭＯＳＦＥＴ１０１のゲート信号を生成する。このようにして、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴ１０１は、ＭＯＳ整流を許可される。
【００２４】
これに対して、相電圧Ｖｖが所定の閾値（例えばＶｇ）以上（Ｖｖ≧Ｖｇ）になると、Ｕ相上アームの許可信号１４２ａは出力されず、該オンタイミングを無効にする。この場合、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴ１０１はＭＯＳ整流を停止し、１０１のボディーダイオードを用いたダイオード整流動作になる。
【００２５】
次に、Ｕ相下アームの動作を説明する。Ｕ相下アームドライバ回路１３１は、相電圧Ｖｕとアース電位Ｖｇを比較して、相電圧Ｖｕが所定の閾値（例えばＶｇ＋β）を超えると、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴ１１１のオンタイミングを生成する。これと同時にＶ相上アーム欠相検知回路１４２Ｕは、次相の相電圧Ｖｖとバッテリー電圧（例えばＶｂ）を比較して、相電圧Ｖｖが所定の閾値（例えばＶｂ）より高い（Ｖｖ＞Ｖｂ）と、Ｕ相下アームの許可信号１４２ｂをＵ相下アームドライバ１３１に出力して、該オンタイミングを有効にする。また、相電圧Ｖｖが別の所定の閾値（例えばＶｂ／２）より下がるとＵ相下アームＭＯＳＦＥＴ１１１のオフタイミングを生成する。これらオンタイミングとオフタイミングからＵ相下アームＭＯＳＦＥＴのゲート信号を生成する。このようにして、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴはＭＯＳ整流を許可される。
【００２６】
これに対して、相電圧Ｖｖが所定の閾値（例えばＶｂ）以下（Ｖｖ≦Ｖｂ）になると、Ｕ相下アームの許可信号１４２ｂは出力されず、該オンタイミングを無効にする。この場合、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴ１０１はＭＯＳ整流を停止し、１０１のボディーダイオードを用いたダイオード整流動作になる。
【００２７】
なお、その他のアームの動作は、基本的に上述したＵ相上アーム及びＵ相下アームと同様である。
【００２８】
以上のようにして、本実施形態によれば、Ｍ／Ｇの相電圧が正常な時はＭＯＳ整流し、欠相時にはダイオード整流に切り替わるので欠相時でもアーム短絡することなく、高信頼な整流動作を実現できる。
【００２９】
次に、図３を用いて、本実施形態によるＭＯＳ整流装置に用いるＵ相上アームドライバ回路１２１とＶ相下アーム欠相検知回路１４２Ｌの回路構成について説明する。
【００３０】
図３は、本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置に用いるＵ相上アームドライバ回路とＶ相下アーム欠相検知回路の回路構成を示すブロック図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００３１】
Ｖ相下アーム欠相検知回路１４２Ｌは、比較器ＣＰ１を備えている。比較器ＣＰ１は、相電圧Ｖｖとアース側の閾値電圧（例えばＶｇ）を比較し、相電圧Ｖｖが閾値（Ｖｇ）より低い（Ｖｖ＜Ｖｇ）と、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴの許可信号１４２ａ（ｈｉｇｈレベル）を、Ｕ相上アームドライバ回路１２１及びインターフェース回路２２０に出力する。相電圧Ｖｖが閾値（Ｖｇ）以上（Ｖｖ≧Ｖｇ）だと、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴの不許可信号１４２ａ（Lowレベル）を、Ｕ相上アームドライバ回路１２１及びインターフェース回路２２０に出力する。
【００３２】
Ｕ相上アームドライバ回路１２１は、電位レベルシフト回路ＰＳ１，ＰＳ２と、比較器ＣＰ２，ＣＰ３と、論理積回路ＡＮＤ１と、ＳＲ型フリップフロップＦＦ１と、電圧レベル変換回路ＬＳ１とを備えている。
【００３３】
比較器ＣＰ２は、相電圧Ｖｕとバッテリー側の閾値電圧（例えばＶｂ＋α）を比較し、相電圧Ｖｕが閾値電圧（Ｖｂ＋α）より高くなると、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴのオン信号（ｈｉｇｈレベル）を出力する。電位レベルシフト回路ＰＳ１は、バッテリー電圧（Ｖｂ）を閾値電圧（例えばＶｂ＋α）に電位変換する。論理積回路ＡＮＤ１は、許可信号１４２ａと比較器ＣＰ１のオン信号の論理積を出力する。つまり、許可信号１４２ａがｈｉｇｈレベルのときは、比較器ＣＰ１のオン信号を通し、許可信号１４２ａがｌｏｗレベルのときは、比較器ＣＰ１のオン信号を止める。これにより、ＭＯＳ整流許可・不許可の動作を実現する。
【００３４】
比較器ＣＰ３は、相電圧Ｖｖと閾値電圧（例えばＶｂ／２）を比較し、相電圧Ｖｖが本閾値を超えると、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴのオフ信号（ｈｉｇｈレベル）を出力する。電位レベルシフト回路ＰＳ２は、バッテリー電圧（Ｖｂ）を閾値電圧（例えばＶｂ／２）に電位変換する。ＳＲ型フリップフロップＦＦ１は、比較器ＣＰ２が出力するオン信号と比較器ＣＰ３が出力するオフ信号から、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴのゲート信号を生成する。電圧レベル変換回路ＬＳ１は、電圧レベルを変換する回路であり、ＳＲ型フリップフロップＦＦ１の出力レベルを、例えば５Ｖから１２Ｖなどに変換して、この変換された信号により上アームＭＯＳＦＥＴ１０１をオンオフ動作させる。
【００３５】
このように、自相のＭＯＳ整流操作の許可・不許可の判定を次相の対アームの相電圧レベルを見て決める。例えば、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴの場合、Ｖ相下アームの相電圧Ｖｖがアース電位（Ｖｇ）より低ければ、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴのオンオフを許可し、Ｖ相下アームの相電圧Ｖｖがアース電位（Ｖｇ）より高ければ、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴのオンオフを許可せず、ダイオード整流となる。
【００３６】
なお、以上の構成は、ドライバ機能及び欠相検知機能を実現する一つの回路例にすぎず、他の回路も有り得る。その他の上アームドライバ回路及び欠相検知回路の動作も基本的には同様である。
【００３７】
次に、図４を用いて、本実施形態によるＭＯＳ整流装置に用いるＵ相下アームドライバ回路１３１とＶ相上アーム欠相検知回路１４２Ｕの回路構成について説明する。
【００３８】
図４は、本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置に用いるＵ相下アームドライバ回路とＶ相上アーム欠相検知回路の回路構成を示すブロック図である。なお、図２と同一符号は、同一部分を示している。
【００３９】
Ｖ相上アーム欠相検知回路１４２Ｕは、比較器ＣＰ５を備えている。比較器ＣＰ５は、相電圧Ｖｖとバッテリー側の閾値電圧（例えばＶｂ）を比較し、相電圧Ｖｖが閾値（Ｖｂ）より高い（Ｖｖ＞Ｖｂ）と、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴの許可信号１４２ｂ（ｈｉｇｈレベル）を、Ｕ相下アームドライバ回路１３１及びインターフェース回路２２０に出力する。相電圧Ｖｖが閾値（Ｖｂ）以下（Ｖｖ≦Ｖｂ）だと、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴの不許可信号１４２ｂ（Lowレベル）を、Ｕ相下アームドライバ回路１３１及びインターフェース回路２２０に出力する。
【００４０】
Ｕ相上アームドライバ回路１２１は、電位レベルシフト回路ＰＳ４，ＰＳ５と、比較器ＣＰ６，ＣＰ７と、論理積回路ＡＮＤ３と、ＳＲ型フリップフロップＦＦ３と、電圧レベル変換回路ＬＳ３とを備えている。
【００４１】
比較器ＣＰ６は、相電圧Ｖｕとアース側の閾値電圧（例えばＶｇ＋β）を比較し、相電圧Ｖｕが閾値電圧（Ｖｇ＋β）より低くなると、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴのオン信号（ｈｉｇｈレベル）を出力する。電位レベルシフト回路ＰＳ４は、アース電圧（Ｖｇ）を閾値電圧（例えばＶｇ＋β）に電位変換する。論理積回路ＡＮＤ３は、許可信号１４２ｂと比較器ＣＰ６のオン信号の論理積を出力する。つまり、許可信号１４２ｂがｈｉｇｈレベルのときは、比較器ＣＰ６のオン信号を通し、許可信号１４２ｂがｌｏｗレベルのときは、比較器ＣＰ６のオン信号を止める。これにより、ＭＯＳ整流許可・不許可の動作を実現する。
【００４２】
比較器ＣＰ７は、相電圧Ｖｖと閾値電圧（例えばＶｂ／２）を比較し、相電圧Ｖｖが本閾値より下がると、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴのオフ信号（ｈｉｇｈレベル）を出力する。電位レベルシフト回路ＰＳ５は、バッテリー電圧（Ｖｂ）を閾値電圧（例えばＶｂ／２）に電位変換する。ＳＲ型フリップフロップＦＦ３は、比較器ＣＰ６が出力するオン信号と比較器ＣＰ７が出力するオフ信号から、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴのゲート信号を生成する。電圧レベル変換回路ＬＳ３は、電圧レベルを変換する回路であり、ＳＲ型フリップフロップＦＦ３の出力レベルを、例えば５Ｖから１２Ｖなどに変換して、この変換された信号により下アームＭＯＳＦＥＴ１１１をオンオフ動作させる。
【００４３】
このように、自相のＭＯＳ整流動作の許可・不許可の判定を次相の対アームの相電圧レベルを見て決める。例えば、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴの場合、Ｖ相上アームの相電圧Ｖｖがバッテリー電位（Ｖｂ）より高ければ、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴのオンを許可し、Ｖ相上アームの相電圧Ｖｖがバッテリー電位（Ｖｂ）より低ければ、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴのオンを許可せず、ダイオード整流となる。
【００４４】
なお、以上の構成は、ドライバ機能及び欠相検知機能を実現する一つの回路例にすぎず、他の回路も有り得る。その他の下アームドライバ回路及び欠相検知回路の動作も基本的には同様である。
【００４５】
次に、図５〜図９を用いて、本実施形態によるＭＯＳ整流装置の動作について説明する。
【００４６】
図５〜図９は、本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置の動作を説明する波形図である。
【００４７】
最初に、図５を用いて、相電圧に欠相がない場合のＭＯＳ整流装置の動作について説明する。図５（Ａ）は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の各相の相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ及び閾値電圧Ｖｂ＋α，Ｖｂ／２，Ｖｇ＋βを示している。なお、太い実線が相電圧Ｖｕを示し、太い破線は相電圧Ｖｖを示し、太い一点鎖線は相電圧Ｖｗを示している。閾値電圧Ｖｂ＋αは、上アームＭＯＳＦＥＴのオンタイミングを作るために用いる。閾値電圧Ｖｂ／２は、バッテリーの中点閾値電電圧であり、上アームＭＯＳＦＥＴのオフタイミング及び下アームＭＯＳＦＥＴのオフタイミングを作るために用いる。閾値電圧Ｖｇ＋βは、下アームＭＯＳＦＥＴのオンタイミングを作るために用いる。
【００４８】
図５（Ｂ）はＵ相上アームゲート信号ＵＵＧを示し、図５（Ｃ）はＵ相下アームゲート信号ＵＬＧを示している。図５（Ｄ）はＶ相上アームゲート信号ＶＵＧを示し、図５（Ｅ）はＶ相下アームゲート信号ＶＬＧを示している。図５（Ｆ）はＷ相上アームゲート信号ＷＵＧを示し、図５（Ｇ）はＷ相下アームゲート信号ＷＬＧを示している。上アームのＭＯＳＦＥＴとしてｐＭＯＳを用いているため、上アームゲート信号ＵＵＧ，ＶＵＧ，ＷＵＧがｈｉｇｈレベルで上アームのＭＯＳＦＥＴがオフし、ｌｏｗレベルでオンする。また、下アームのＭＯＳＦＥＴといｓてｎＭＯＳを用いているため、下アームゲート信号ＵＬＧ，ＶＬＧ，ＷＬＧがｌｏｗレベルで下アームのＭＯＳＦＥＴがオフし、ｈｉｇｈレベルでオンする。
【００４９】
ここでは、Ｕ相の場合の動作波形を説明する。その他の相についても、基本的に同じである。
【００５０】
図３にて説明したように、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴの許可信号は、（Ｖｖ＜Ｖｇ）の場合に出力される。図５（Ａ）に示すように、相電圧Ｖｕがバッテリー電圧Ｖｂを超えて閾値電圧Ｖｂ＋αに達した時（図中のａ点）、Ｖ相下アームの相電圧Ｖｖはアース電位（Ｖｇ）より低い（図中のｂ点）。よって、Ｕ相上ＭＯＳＦＥＴはＭＯＳ整流を許可され、図５（Ｂ）に示すように、ａ点のタイミングで、ｌｏｗレベルとなり、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴをオンする。そして、Ｖｖ＞Ｖｂ／２のタイミングで、ｈｉｇｈレベルとなり、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴをオフする。
【００５１】
また、相電圧Ｖｕがアース電位（Ｖｇ）より低くなって、閾値電圧Ｖｇ＋βに達した時（図中のｃ点）、Ｖ相上アームの相電圧Ｖｖはバッテリー電圧（Ｖｂ）より高い（図中のｄ点）。よって、Ｕ相下ＭＯＳＦＥＴはＭＯＳ整流を許可され、図５（Ｃ）に示すように、ｃ点のタイミングで、ｈｉｇｈレベルとなり、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴをオンする。そして、Ｖｖ＜Ｖｂ／２のタイミングで、ｌｏｗレベルとなり、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴをオフする。
【００５２】
次に、図６を用いて、Ｖ相が欠相した場合のＭＯＳ整流装置の動作について説明する。図６（Ａ）〜（Ｇ）は、図５と同様である。本例では、相電圧Ｖｖがアース電位付近に一時的に電位固定された場合の波形を示している。図中、図６（Ｂ），Ｅ）において点線で示す波形は、Ｖ相の欠相が発生しなかった場合を示しており、実線がＶ相の欠相時の波形である。
【００５３】
ここでは、Ｕ相の場合の動作波形を説明するが、その他の相についても、基本的に同じである。図３にて説明したように、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴの許可信号は、（Ｖｖ＜Ｖｇ）の場合に出力される。図６（Ａ）に示すように、相電圧Ｖｕがバッテリー電圧Ｖｂを超えて閾値電圧Ｖｂ＋αに達した時（図中のａ点）、Ｖ相下アームの相電圧Ｖｖはアース電位Ｖｇより高い（図中のｂ点）。よって、Ｕ相上ＭＯＳＦＥＴはＭＯＳ整流を許可されず、図６（Ｂ）に示すように、ｈｉｇｈレベルが継続するため、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴはオフしたままとなり、ａ点のタイミングではオンしないものである。したがって、この間のＵ相電圧は、Ｕ相上ＭＯＳＦＥＴのボディダイオードによってダイオード整流される。
【００５４】
また、下アームについてみると、相電圧Ｖｕがアース電位（Ｖｇ）より低くなって、閾値電圧Ｖｇ＋βに達した時（図中のｃ点）、Ｖ相上アームの相電圧Ｖｖはバッテリー電圧（Ｖｂ）より高い（図中のｄ点）。よって、Ｕ相下ＭＯＳＦＥＴはＭＯＳ整流を許可され、図６（Ｃ）に示すように、ｃ点のタイミングで、ｈｉｇｈレベルとなり、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴをオンする。そして、Ｖｖ＜Ｖｂ／２のタイミングで、ｌｏｗレベルとなり、Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴをオフする。
【００５５】
次に、図７を用いて、Ｖ相が欠相した場合のＭＯＳ整流装置の別の動作について説明する。図７（Ａ）〜（Ｇ）は、図５と同様である。本例では、相電圧Ｖｖがバッテリー電位付近に一時的に電位固定された場合の波形を示している。図中、図７（Ｃ），（Ｄ）において点線で示す波形は、Ｖ相の欠相が発生しなかった場合を示しており、実線がＶ相の欠相時の波形である。
【００５６】
ここでは、Ｕ相の場合の動作波形を説明するが、その他の相についても、基本的に同じである。図３にて説明したように、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴの許可信号は、（Ｖｖ＜Ｖｇ）の場合に出力される。図７（Ａ）に示すように、相電圧Ｖｕがバッテリー電圧Ｖｂを超えて閾値電圧Ｖｂ＋αに達した時（図中のａ点）、Ｖ相下アームの相電圧Ｖｖはアース電位（Ｖｇ）より低い（図中のｂ点）。よって、Ｕ相上ＭＯＳＦＥＴはＭＯＳ整流を許可され、図７（Ｂ）のような電圧波形になる。また、相電圧Ｖｕがアース電位（Ｖｇ）より低くなって、閾値電圧Ｖｇ＋βに達した時（図中のｃ点）、Ｖ相上アームの相電圧Ｖｖはバッテリー電圧（Ｖｂ）より低い（本図のｄ点）。よって、Ｕ相下ＭＯＳＦＥＴはＭＯＳ整流を許可されず、図７（Ｃ）のような電圧波形になる。
【００５７】
次に、図８を用いて、Ｖ相が欠相した場合のＭＯＳ整流装置のその他の動作について説明する。図８（Ａ）〜（Ｇ）は、図５と同様である。本例では、相電圧Ｖｖがアース電位付近に恒久的に電位固定された場合の波形を示している。図中、図８（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）において点線で示す波形は、Ｖ相の欠相が発生しなかった場合を示しており、実線がＶ相の欠相時の波形である。
【００５８】
ここでは、Ｕ相の場合の動作波形を説明するが、その他の相についても、基本的に同じである。図３にて説明したように、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴの許可信号は、（Ｖｖ＜Ｖｇ）の場合に出力される。図８（Ａ）に示すように、相電圧Ｖｕがバッテリー電圧Ｖｂを超えて閾値電圧Ｖｂ＋αに達した時（図中のａ点）、Ｖ相下アームの相電圧Ｖｖはアース電位（Ｖｇ）より高い（図中のｂ点）。よって、Ｕ相上ＭＯＳＦＥＴはＭＯＳ整流を許可されず、図８（Ｂ）のような電圧波形になる。また、相電圧Ｖｕがアース電位（Ｖｇ）より低くなって、閾値電圧Ｖｇ＋βに達した時（図中のｃ点）、Ｖ相上アームの相電圧Ｖｖはバッテリー電圧（Ｖｂ）より低い（図中のｄ点）。よって、Ｕ相下ＭＯＳＦＥＴはＭＯＳ整流を許可されず、図８（Ｃ）のような電圧波形になる。
【００５９】
次に、図９を用いて、Ｖ相が欠相した場合のＭＯＳ整流装置のその他の動作について説明する。図９（Ａ）〜（Ｇ）は、図５と同様である。本例では、相電圧Ｖｖがバッテリー電位付近に恒久的に電位固定された場合の波形を示している。図中、図９（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ），（Ｅ）において点線で示す波形は、Ｖ相の欠相が発生しなかった場合を示しており、実線がＶ相の欠相時の波形である。
【００６０】
ここでは、Ｕ相の場合の動作波形を説明するが、その他の相についても、基本的に同じである。図３にて説明したように、Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴの許可信号は、（Ｖｖ＜Ｖｇ）の場合に出力される。図９（Ａ）に示すように、相電圧Ｖｕがバッテリー電圧Ｖｂを超えて閾値電圧Ｖｂ＋αに達した時（図中のａ点）、Ｖ相下アームの相電圧Ｖｖはアース電位（Ｖｇ）より高い（図中のｂ点）。よって、Ｕ相上ＭＯＳＦＥＴはＭＯＳ整流を許可されず、図９（Ｂ）のような電圧波形になる。また、相電圧Ｖｕがアース電位（Ｖｇ）より低くなって、閾値電圧Ｖｇ＋βに達した時（図中のｃ点）、Ｖ相上アームの相電圧Ｖｖはバッテリー電圧（Ｖｂ）より低い（図中のｄ点）。よって、Ｕ相下ＭＯＳＦＥＴはＭＯＳ整流を許可されず、図９（Ｃ）のような電圧波形になる。
【００６１】
なお、以上の説明では、上アーム及び下アームの両方にＭＯＳＦＥＴを配置して同期整流を行うようにしているが、上アームにはダイオードを設け、下アームのみにＭＯＳＦＥＴを設ける構成に対しても本実施形態は適用可能であり、その際には、下アームの発電制御部に対する欠相検知回路を設ければよいものである。
【００６２】
次に、図１０及び図１１を用いて、本実施形態によるＭＯＳ整流装置を搭載した機電一体形のインバータ内蔵電動発電機の構成について説明する。
【００６３】
図１０は、本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置を搭載した機電一体形のインバータ内蔵電動発電機の構成を示す横断面図である。図１１は、図１０のＡ−Ａ断面図である。
【００６４】
図１０に示すように、インバータ内蔵電動発電機（Ｍ／Ｇ）１０の中の電動発電機Ｍ／Ｇは、固定子２と回転子３とを備えている。固定子２は、固定子鉄心６と、これに装着された固定子巻線５とを有する。固定子鉄心６は、薄い珪素鋼鈑を打ち抜いて得られた円環状の鉄心板が複数積層されて形成された円筒状の積層鉄心である。積層鉄心の軸方向両端部の積層された鉄心板の厚みは、軸方向中央部分に積層された鉄心板の厚みよりも厚い。固定子鉄心６の外周部にはコアバック（図示せず）が形成されている。コアバックは、周方向に連続して形成された円筒状の鉄心部分であり、外周表面が外部に露出するように、軸方向両側からフロントブラケット１２とリアブラケット１３とによって挟持されている。これにより、固定子２はブラケットの内側に支持される。固定子鉄心の内周部であるコアバックの内周側には、複数のティース（図示せず）が形成されている。ティースは、コアバックの内周面から径方向に突出するように形成された歯状の鉄心部分であって、コアバックの内周面に沿って軸方向に連続して形成されたものであり、コアバックの内周面に沿って周方向に所定の間隔をもって複数配置されたものである。隣接するティース間にはティースと同じ数だけスロット（図示せず）が形成される。スロットは、固定子巻線５を構成する巻線導体が収納される空間部分であり、ティース部と同様に軸方向に連続して形成され、周方向に所定の間隔をもって複数配置されたものである。また、スロットはコアバック側とは反対側が開口し、軸方向両端も開口している。スロットのそれぞれには、固定子巻線５を構成する巻線導体が収納されている。巻線導体のそれぞれは平角線或いは丸線から形成されたものであり、固定子鉄心６の軸方向両端から外方に突出し、スター結線が得られるように結線されている。
【００６５】
固定子２の内周側には、空隙を介して回転子３が対向するように設けられている。回転子３の中心軸上には回転軸９が配置されている。回転軸９は、フロントブラケット１２の中心部分に設けられた軸受１４によって軸方向一端側が、リアブラッケット１３の中心部分に設けられた軸受１５によって軸方向他端側がそれぞれ回転可能に支持されている。固定子２の内周側と対向する回転軸９の部位には回転子鉄心７が嵌合されている。回転子鉄心７は、対をなす爪状磁極鉄心が軸方向に対向するように設けられたものである。爪状磁極鉄心は、円筒状の鉄心部分から径方向遠心側に延び、三角形状或いは台形状の先端部がそれらの対向方向に直角に折れ曲がった複数の爪状磁極を有する。爪状磁極は回転方向に所定の間隔をもって配置されていると共に、爪状磁極鉄心が軸方向に対向するように設けられた場合、対向する爪状磁極鉄心の爪状磁極間に配置される。爪状磁極鉄心の一方はＮ極とＳ極のいずれか一方の磁極を形成している。爪状磁極鉄心の他方はＮ極とＳ極のいずれか他方の磁極を形成している。これにより、回転子３には、回転方向に極性が交互に異なるように、すなわちＮ極とＳ極とが交互になるように複数の磁極が形成される。爪状磁極の先端部の内周側と対向する鉄心部分の外周には界磁巻線８が装着されている。回転軸９の軸方向一端部（フロントブラケット１２側端部）は軸受１４よりもさらに軸方向外側に延びている。回転軸９の軸方向一端部の軸受１４よりもさらに軸方向外側に延びた部分にはプーリー９０が設けられている。プーリー９０はベルト（図示省略）を介してエンジンのプーリーに接続されている。回転軸９の軸方向他端部（リアブラケット１３側端部）は軸受１５よりもさらに軸方向外側に延びている。回転軸９の軸方向他端部の軸受１５よりもさらに軸方向外側に延びた部分の外周表面にはスリップリング１７が設けられている。スリップリング１７は界磁巻線８と電気的に接続されている。スリップリング１７にはブラシ１６が摺動可能に接触している。ブラシ１６は、界磁巻線８に供給される界磁電流をスリップリング１７に供給している。爪状磁極鉄心の軸方向一端部（フロントブラケット１２側端部）にはフロントファン１１Ｆが取り付けられている。爪状磁極鉄心の軸方向他端部（リアブラケット１３側端部）にはリアファン１１Ｒが取り付けられている。フロントファン１１Ｆ及びリアファン１１Ｒは回転子３の回転と共に回転し、冷却媒体である外気を機外から機内に導入して機内を循環させると共に、冷却し終えた外気を機内から機外へ排出する。このため、フロントブラケット１２及びリアブラケット
１３には、外気を機外から機内に導入したり、外気を機内から機外に排出したりするための貫通孔が複数設けられている。
【００６６】
リアブラケット１３の側面の一方側（フロントブラケット１２側とは反対側）にはモジュールケース６２，６３によって形成された空間が形成されている。この空間には、インバータ装置５０が搭載されている。モジュールケース６３は、ブラシ１６を保持するブラシホルダを兼ねている。モジュールケース６２からは通信端子６０、バッテリ端子１８が外部に露出している。リアブラケット１３は自動車２００のシャーシと電気的に接続されている。インバータ装置５０の正極側はバッテリ端子１８に電気的に接続され、負極（グランド）側はリアブラケット１３に電気的に接続されている。このような構成は、一般的な車両用交流発電機と互換性のある構成になっている。
【００６７】
以下、図１１に基づいて、インバータ装置５０の具体的な配置構成を説明する。図１１において符号、６４はｐＭＯＳＦＥＴ（図２の上アームＭＯＳＦＥＴ１０１，１０２，１０３に相当）、６５はｎＭＯＳＦＥＴ（図２の下アームＭＯＳＦＥＴ１１１，１１２，１１３に相当）、６６は絶縁基板、６１は放熱導体板、６７は出力端子、７０Ｐ，７０Ｎは電源配線、７１は正極側電源端子、７２は制御回路基板、５１は制御ＩＣ（制御部）（図２の発電制御回路１３０，欠相検知回路１４０，インバータ制御回路２１０に相当）、６０は通信端子（図２のインターフェース回路２２０に相当）、７４はｐＭＯＳＦＥＴ６４のソース電極と電源配線７０Ｐを接続する配線、７５はｎＭＯＳＦＥＴ６５のソース電極と放熱導体板６１を接続する配線、７６は絶縁基板６６の導体板と出力端子６７を接続する配線、７３は回転センサ、７７はダイオード６８を構成するｐＭＯＳＦＥＴと電源配線７０Ｐを接続する配線、７８は絶縁基板と電源配線７０Ｎを接続する配線、６９はｎＭＯＳＦＥＴ６９のソース電極と放熱導体板６１を接続する配線、８０は制御回路基板７２とｐＭＯＳＦＥＴ６４，ｎＭＯＳＦＥＴ６５，６９とをそれぞれ接続するアルミワイヤである。
【００６８】
図１１に示すように、モジュールケース６２，６３内の空間の上側半分には制御部５１及び回転センサ７３が配置され、下側半分にはモジュール部５２が配置されている。ｐＭＯＳＦＥＴ６４とｎＭＯＳＦＥＴ６５のドレイン電極は、絶縁板に導体板を張り合わせた絶縁基板６６の導体板に接続されている。ｐＭＯＳＦＥＴ６４のソース電極と電源配線７０Ｐは配線７４によって接続されている。ｎMOSFET65のソース電極とグランド配線を兼ねた放熱導体板６１は配線７５によって接続されている。絶縁基板６６の導体板と出力端子６７は配線７６によって接続されている。これにより、図１に示す実装構造体（ブリッジ回路を構成する各相のアーム）が、モジュールケース
６２，６３内の空間の下半分において、半径方向に延びるように、放射状に配置されている。尚、符号に付したＵ１，Ｖ１，Ｗ１，は固定子巻線５の各相に対応していることを示す。出力端子６７は、固定子巻線５の対応する相巻線に接続されている。
【００６９】
出力端子６７，電源端子７１及び電源配線７０Ｐ，７０Ｎはモジュールケース６３の表面に露呈するように、モジュールケース６３に埋め込まれている。モジュールケース６３の一部分は、放熱導体板６１に接着されている。
【００７０】
制御部５１を構成する複数の電子回路素子は集積化されて１つのＩＣチップによって構成されている。制御ＩＣ５１は制御回路基板７２上に配置されて、制御回路基板７２と電気的に接続されている。モジュール部５２のｐＭＯＳＦＥＴ６４とｎＭＯＳＦＥＴ６５，６９と制御回路基板７２はアルミワイヤ８０によって電気的に接続されている。制御回路基板７２には、通信端子６０，回転センサ７３も電気的に接続されている。通信端子６０は、エンジン制御装置１４０との通信に用いられるものであり、ＬＩＮが接続されるものである。回転センサ７３は、回転軸９の端部に設けられた磁極円盤４の磁気を検出して電動発電機１００の回転数を検知するものである。
【００７１】
ｐＭＯＳＦＥＴ６８はそのゲート電極をソース電極と同電位にすることでダイオードとして使用している。これにより、ｐＭＯＳＦＥＴ６８のドレイン電極とｎＭＯＳＦＥＴ６９のドレイン電極はブリッジ回路のＭＯＳＦＥＴと同様に、絶縁基板６６ｆの導体板に接合されている。
【００７２】
制御ＩＣ５１には、従来の車両用交流発電機のレギュレータＩＣの機能が加えられている。これにより、制御ＩＣ５１がレギュレータＩＣを兼ねている。前述したように、インバータ装置を一体に搭載した回転電機では高温耐久性を向上させる必要があるが、ブリッジ回路を構成する半導体素子の発熱も低減し、インバータ装置自身の温度上昇を抑えることも必要である。特にアイドルストップに用いられる場合、エンジンを再始動する際のモータ駆動に要する時間は１秒足らずであり、電動発電機１００の稼動時間の大部分は発電機として機能する。このようなことから、発電時の損失低減がインバータ装置自身の温度上昇の抑制に効果的である。
【００７３】
さて、同期整流機能を使用しない場合には、ブリッジ回路を構成するＭＯＳ型半導体素子に内蔵されたダイオードによって整流することなる。例えば、電流５０Ａがダイオードに流れる場合、約１Ｖのビルトインポテンシャルが必要であることから、５０Ａ×約１Ｖ＝約５０Ｗの発熱が生じる。これに対してＭＯＳＦＥＴのオン抵抗は３ｍΩ程度にすることができるため、ＭＯＳＦＥＴに電流５０Ａを流した場合の発熱は約３ｍΩ×（５０Ａの２乗）＝約７.５Ｗ となる。ダイオードの発熱量はＭＯＳＦＥＴの発熱量の約７倍と大きい。この点から判るように、インバータ装置自身の温度上昇の抑制には、発電時に同期整流をすることが非常に有効である。この他、発熱が大きい場合の対処としては、ブリッジ回路の半導体素子の実装面積を大きくする方法があるが、ダイオードの発熱量を考えると約７倍の発熱を相殺するためには約７倍の面積が必要になり、小型化と低コスト化の点から不向きである。以上のことから、本実施例では同期整流機能を制御ＩＣ５１に搭載している。
【００７４】
次に、図１２を用いて、本実施形態によるＭＯＳ整流装置を搭載したインバータ内蔵電動発電機を適用した電動車両の構成について説明する。
【００７５】
図１２は、本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置を搭載したインバータ内蔵電動発電機を適用した電動車両の構成を示すブロック図である。
【００７６】
電動車両９００は、駆動力源としてエンジン（ＥＮＧ）９０１を備え、その脇にインバータ内蔵電動発電機（Ｍ／Ｇ）１０を備えている。エンジン（ＥＮＧ）９０１及びインバータ内蔵電動発電機（Ｍ／Ｇ）１０にて発生した駆動力は、変速機（Ｔ／Ｍ）９０３およびデファレンシャルギア（ＤＥＦ）９０４を介して、車輪ＷＨ１，ＷＨ２に伝達され、車両を走行させる。ここで、インバータ内蔵電動発電機（Ｍ／Ｇ）１０は、電動機として、エンジン（ＥＮＧ）９０１をアシストして用いられる。なお、エンジンと、電動機とで、それぞれ独立して車輪を駆動するパラレル駆動式のものに本実施形態を適用することもできる。
【００７７】
インバータ内蔵電動発電機（Ｍ／Ｇ）１０は、モータコントロールユニット（ＭＣＵ）９１２によって制御される。インバータ内蔵電動発電機（Ｍ／Ｇ）１０が発電機として動作するとき、本発明のＭＯＳ整流装置により整流動作する。エンジンによってインバータ内蔵電動発電機（Ｍ／Ｇ）１０の電動発電機が駆動されると、発電電圧は、ＭＯＳ整流装置によって整流され、バッテリーＢＡに蓄電される。
【００７８】
モータコントロールユニット（ＭＣＵ）９１２と、エンジン（ＥＮＧ）９０１を制御するエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）９０８と、変速機（Ｔ／Ｍ）９０３を制御する変速機コントロールユニット（ＴＣＵ）９０９と、バッテリを制御するバッテリーコントロールユニット（ＢＣＵ）９１０は、全体コントローラ（ＣＵ）９１１によって統合制御される。
【００７９】
本適用例の場合、Ｕ，Ｖ，Ｗ端子に切子などのごみが付着してアースに短絡した場合でも欠相検知回路によりＭＯＳ整流からダイオード整流に切り替わるので、上下アームＭＯＳＦＥＴがアーム短絡することがないので、高信頼な整流動作を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置を用いたインバータ内蔵電動発電機の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置に用いるＵ相上アームドライバ回路とＶ相下アーム欠相検知回路の回路構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置に用いるＵ相下アームドライバ回路とＶ相上アーム欠相検知回路の回路構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置の動作を説明する波形図である。
【図６】本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置の動作を説明する波形図である。
【図７】本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置の動作を説明する波形図である。
【図８】本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置の動作を説明する波形図である。
【図９】本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置の動作を説明する波形図である。
【図１０】本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置を搭載した機電一体形のインバータ内蔵電動発電機の構成を示す横断面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態によるＭＯＳ整流装置を搭載したインバータ内蔵電動発電機を適用した電動車両の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０…インバータ内蔵電動発電機（Ｍ／Ｇ）
１００…ＭＯＳ整流装置
１０１…Ｕ相上アームＭＯＳＦＥＴ
１０２…Ｖ相上アームＭＯＳＦＥＴ
１０３…Ｗ相上アームＭＯＳＦＥＴ
１１０…ブリッジ回路
１１１…Ｕ相下アームＭＯＳＦＥＴ
１１２…Ｖ相下アームＭＯＳＦＥＴ
１１３…Ｗ相下アームＭＯＳＦＥＴ
１２１…Ｕ相上アームドライバ回路
１２２…Ｖ相上アームドライバ回路
１２３…Ｗ相上アームドライバ回路
１３０…発電制御回路
１３１…Ｕ相下アームドライバ回路
１３２…Ｖ相下アームドライバ回路
１３３…Ｗ相下アームドライバ回路
１４０…欠相検知回路
１４１Ｕ，１４１Ｌ…Ｕ相欠相検知回路
１４２Ｕ，１４２Ｌ…Ｖ相欠相検知回路
１４３Ｕ，１４３Ｌ…Ｗ相欠相検知回路
２１０…インバータ制御回路
２２０…インターフェース回路（Ｉ／Ｆ）
９００…電動車両
９０１…エンジン（ＥＮＧ）
９０３…変速機（Ｔ／Ｍ）
ＣＵ…上位コントローラ
Ｍ／Ｇ…電動発電機
【図１】
2006203995.tif 000003
【図２】
2006203995.tif 000004
【図３】
2006203995.tif 000005
【図４】
2006203995.tif 000006
【図５】
2006203995.tif 000007
【図６】
2006203995.tif 000008
【図７】
2006203995.tif 000009
【図８】
2006203995.tif 000010
【図９】
2006203995.tif 000011
【図１０】
2006203995.tif 000012
【図１１】
2006203995.tif 000013
【図１２】
2006203995.tif 000014