(57)【要約】  多相交流用の同期整流器（２９）の運転時に負荷遮断過電圧を低減するための方法であって、前記同期整流器（２９）は、交流の交流電流相（Ａ〜Ｅ）の数に相当する数の入力端（６０．１〜６０．５）と、直流を提供するための少なくとも２つの出力端（Ｂ＋、Ｂ−）を有し、各入力端（６０．１〜６０．５）にはそれぞれ１つの交流相（Ａ〜Ｅ）が接続され、制御手段にしたがって入力端（６０．１〜６０．５）の各々が第１の出力端（Ｂ＋）または第２の出力端（Ｂ−）に電気的に選択的にアクティブスイッチ素子（ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ）によって接続される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相交流用の同期整流器（２９）の運転時に負荷遮断過電圧を低減するための方法であって、前記同期整流器（２９）は、交流の交流電流相（Ａ〜Ｅ）の数に相当する数の入力端（６０．１〜６０．５）と、直流を提供するための少なくとも２つの出力端（Ｂ＋、Ｂ−）を有し、各入力端（６０．１〜６０．５）にはそれぞれ１つの交流相（Ａ〜Ｅ）が接続され、制御手段にしたがって入力端（６０．１〜６０．５）の各々が第１の出力端（Ｂ＋）または第２の出力端（Ｂ−）に電気的に選択的に接続される方法において、
負荷遮断が検出されると制御シーケンスが作動され、該制御シーケンスに基づいて
・ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に正の半波が印加される時間の間、第２の出力端（Ｂ−）に接続され、
・ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に負の半波が印加される時間の間、第１の出力端（Ｂ＋）に接続され、
・各残りの入力端（６０．１〜６０．５）が、当該それぞれの入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の正の半波が印加されるときに、第１の出力端（Ｂ＋）に接続され、それぞれの入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の負の半波が印加されるときに、第２の出力端（Ｂ−）に接続される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
制御シーケンスとして時間制御または角度制御が使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
自動車の発電機の整流器で実施される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記交流は３相交流または３＋ｎ相交流である、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの交流相（Ａ〜Ｅ）の周波数が決定される、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの交流相の周波数は時間制御のために使用される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記選択的な電気接続は、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢトランジスタによって実行される、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
負荷遮断は、前記整流器（２９）の出力電圧に基づいて検出される、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
・第１の条件が存在する際に、ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に正の半波が印加される時間の間、第２の出力端（Ｂ−）に接続されるか、またはそれぞれちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に負の半波が印加される時間の間、第１の出力端（Ｂ＋）に接続され、
・第２の条件が存在する際に、ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に正の半波が印加される時間の間、第２の出力端（Ｂ−）に接続され、かつそれぞれちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に負の半波が印加される時間の間、第１の出力端（Ｂ＋）に接続される、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の条件と前記第２の条件は、決定された負荷遮断の異なる大きさである、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記制御シーケンスの制御時間が係数３だけ高められ、該計数は好ましくは３＋２×ｎ、ただしｎ＝０、１、２．．．に対応して計算される、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法を実施するための装置であって、
該装置は、交流の交流電流相（Ａ〜Ｅ）の数に相当する数の入力端（６０．１〜６０．５）と、直流を提供するための少なくとも２つの出力端（Ｂ＋、Ｂ−）とを備える多相交流用の同期整流器（１４）を有し、
各入力端（６０．１〜６０．５）にはそれぞれ１つの交流相（Ａ〜Ｅ）が接続され、制御手段にしたがって入力端（６０．１〜６０．５）の各々が第１の出力端（Ｂ＋）または第２の出力端（Ｂ−）に電気的に交互に接続され、時間制御部と、負荷遮断が検出される際に制御シーケンスの作動に基づいて制御を行う手段とを有し、該手段は、
・ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）を、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に正の半波が印加される時間の間、第２の出力端（Ｂ−）に接続し、および／または
・ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）を、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に負の半波が印加される時間の間、第１の出力端（Ｂ＋）に接続し、
各残りの入力端（６０．１〜６０．５）を、当該それぞれの入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の正の半波が印加されるときに第１の出力端（Ｂ＋）に接続し、それぞれの入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の負の半波が印加されるときに第２の出力端（Ｂ−）に接続する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による、多相交流用の同期整流器の運転時に負荷遮断による過電圧を回避する方法、ならびに請求項１０の上位概念によるそのための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三相電源、たとえば公衆三相電源から直流システムに給電するためには、公知のように整流器が使用される。整流器は通例、ブリッジ回路に構成されており、もっとも簡単な場合にはダイオードが整流素子として使用される。このダイオードはさらなる制御回路を必要としない。なぜならダイオード自体が正しい時点で、すなわち電圧閾値を上回るとき、および下回るときに導通状態または非導通状態に移行するからである。
【０００３】
（三相電流における）６コイル構成のブリッジ整流器が、自動車の三相発電機（オルタネータ）での整流器として使用される。この種の発電機は顕著な誘導性内部抵抗を有する。
【０００４】
ブリッジ整流器は、ダイオードと出力電流によって規定される損失電力を有する。回路技術的手段、たとえばダイオードの並列回路によっては、この損失電力はわずかしか低減されない。
【０００５】
しかし効率損得の観点からは、この損失を少なくすることが望まれる。そのためダイオードをアクティブスイッチ（たとえばＭＯＳＦＥＴトランジスタ）により置換することができる。しかし以下に示すようにこの場合、付加的な保護機能または保護ストラテジーを設けなければならない。
【０００６】
アクティブ整流器の設計におけるクリティカルなエラー事例は、負荷遮断（ロードダンプ）である。ロードダンプは、相当に大きな励磁機械において相当に大きな電流が出力されている時に、発電機の負荷が（たとえば負荷の遮断により）突然急激に低下する際に発生し、これを車載電源にある容量性素子（たとえばバッテリー）により受け止めることはできない。
【０００７】
ここでは極端な場合、発電機が約３００から５００ｍｓの時間でエネルギーを車載電源にさらに送出する。このような場合、このエネルギーは、発電機に接続された電気的要素を過電圧損傷から保護するために整流器で変換（消去）できなければならない。この保護は、古典的な整流器では、整流ダイオードを電力ツェナーダイオードとして構成することにより行われる。
【０００８】
したがって従来のダイオード整流器では、損失エネルギーを効率的に熱に変換することができる。このダイオードは、面状の熱結合により十分に良好な構造技術および接続技術を提供する。しかし現在入手可能なＭＯＳＦＥＴは、この特性を１００％までシミュレートすることができない。したがって、損出電力を受け止めるために別の措置を講じなければならない。
【０００９】
特許文献１では、負荷遮断エネルギーを消失させるために、１つまたはすべてのプラスダイオードまたはマイナスダイオード（すなわち整流器のプラス極またはマイナス極に割り当てられたダイオードであり、以下では上側整流器分岐路のダイオードまたは下側整流器分岐路のダイオードとしても称する）を完全にまたは一時的に短絡することが提案される。そこに提案された方法では、ブリッジ素子の制御信号が、最小電圧レベルを下回らず、最大電圧レベルを上回らないようにクロック制御される。このように、制御信号を半波内で多重クロッキングすること（すなわちそれぞれ印加される電流フェーズよりも高い周波数で）には一連の欠点がある。（電磁的互換性に不利に作用する）障害電圧ピークが発生するほかに、とりわけ対応する遮断過程で短時間の大きな損失電力が電気スイッチに形成される。制限回路の制御周波数が過度に低く選択される場合にも、障害電圧ピークが脆弱な車載電源に放出されるおそれがある。高速の応答速度を備える制御回路は、通例とくに障害に対して脆弱である。さらに対応する装置は、電流値を識別するために各相ごとに評価回路を必要とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】欧州特許第０７７７３０９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、多相交流用の同期整流器において負荷遮断過電圧を安価にかつ確実に回避することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では、独立請求項の特徴を備える方法および装置が提案される。有利な実施形態は、従属請求項の対象であり、以下に説明する。
【００１３】
発明の利点
本発明は、外部制御により従来のブリッジ整流器のツェナー効果をシミュレートする同期整流器に関するものであり、たとえばＭＯＳＦＥＴがスイッチ素子として使用される。このスイッチ素子により制御に応じて、多相交流電流のそれぞれの相が印加される整流器の各入力端が、整流器のプラス極出力端またはマイナス極出力端と接続される。マイナス極出力端はアースすることができ、これにより整流器の１つの入力端がマイナス極出力端と接続されると、この入力端はアースされる。
【００１４】
前記の従来技術に対して本発明では、位相個別に負荷遮断を識別する必要のない時間制御される方法を使用することで、バッテリー極（Ｂ＋とＢ−）の間の負荷遮断を識別すればよいだけである。位相個別の電圧評価のためは、たとえば簡単なコンパレータで十分である。したがって負荷遮断状況の決定とその後の本発明の手段の開始は、非常に簡単かつ確実に実行することができる。負荷遮断内（すなわちエネルギー低減が必要である時間内）での本来のエネルギー低減措置は、負荷遮断状況が識別されると直ちに、たとえば形成された三相電流の相の持続期間と直接相関する目下の回転数を用いて純粋な時間制御で行うことができる。これに対して前記の従来技術で必要な相個別の過電圧識別は必要ない。電磁的互換性に関しては欠点が予想されない。なぜなら提案された解決手段による制御周波数は低下しており、従来技術のように高くならないからである。
【００１５】
本発明により提案された解決手段の２つの選択肢により、それぞれ整流器のちょうど１つの入力端が、この入力端に接続された交流相の完全に正の半波が印加される時間の間、第２の出力端（すなわちマイナス極出力端）に接続され、同時にまた択一的に、ちょうど１つの入力端が、この入力端に接続された交流相の完全に負の半波が印加される時間の間、第１の出力端（すなわちプラス極出力端）に接続され、請求項８と９に記載のように、とくに有利には負荷遮断エネルギーを適切に低減することができる。
【００１６】
言い替えるとこのことは、１つだけの整流器分岐のダイオードが橋絡もしくは短絡されるか、または両方の分岐路で同時に制限されることによって達成される。この選択肢に対応して、階段状の負荷軽減が行われる。
【００１７】
本発明では、負荷遮断中に整流器の個々の相巻線が一時的に短絡される。そのために対応するスイッチ素子を高周波でクロッキング制御する必要はなく、個々のスイッチ素子が比較的長く（たとえば係数３倍で）スイッチオンされたままであるようにクロッキングパターンが変化されることを述べておく。これにより対応する発電機整流器による電圧供給が保証され、低コストの簡単な制御が可能になる。しかし発電機の電力出力は格段に低減される。なぜならそれぞれのツェナー分岐路で生じる侵襲的な損失電力が一時的に短絡されるからである。これにより、整流器では比較的わずかな損失電力しか熱に変換することができないから、付加的な損失電力の一部が（頑強でそれに適した）発電機で熱に変換される。本発明の措置の特別の利点は５相システムに適用されるが、しかし基本的に提案された方法は、他の相数のシステム、とりわけ３＋ｎ相、ｎ＝０、１、２．．．のシステムでも実現可能である。
【００１８】
本発明のさらなる利点および実施形態は、以下の説明および添付図面から明らかである。
【００１９】
前記の特徴および後でさらに説明する特徴は、記載された組合せだけでなく、本発明の枠を逸脱することなく、別の組合せまたは単独でも使用可能であることは理解されよう。
【００２０】
本発明の実施例が図面に概略的に示されており、以下、図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】従来技術による、自動車用の交流発電機の縦断面図である。
【図２】従来技術によるブリッジ整流器を備える５相交流電流用の発電機の回路図である。
【図３】従来技術によるブリッジ整流器を備える５相交流電流用の発電機の簡素化した回路図であり、電流の流れが記入されている。
【図４】従来技術による通常の整流器モードでのブリッジ整流器のスイッチ素子に対する制御パターンを示す図である。
【図５】従来技術による通常の整流器モードでのブリッジ整流器のスイッチ素子に対する別の制御パターンを示す図である。
【図６】従来技術によるブリッジ整流器を備える５相交流電流用の発電機の簡素化した回路図であり、負荷遮断状況での電流の流れが記入されている。
【図７】本発明のとりわけ好ましい実施形態による、負荷遮断状況でのブリッジ整流器のスイッチ素子に対する制御パターンを示す図である。
【図８】本発明のとりわけ好ましい実施形態による、負荷遮断状況でのブリッジ整流器のスイッチ素子に対する別の制御パターンを示す図である。
【図９】従来技術による方法を適用した際の、負荷遮断状況でのブリッジ整流器のスイッチ素子の損失電力を示す図である。
【図１０】図７Ａに示したパターンによる方法を適用した際の、負荷遮断状況でのブリッジ整流器のスイッチ素子の損失電力を示す図である。
【図１１】図８に示したパターンによる方法を適用した際の、負荷遮断状況でのブリッジ整流器のスイッチ素子の損失電力を示す図である。
【図１２】３相電流用のブリッジ整流器のスイッチ素子における温度と電流の経過を、従来技術による負荷遮断状況と、図７Ｂに示したパターンによる方法を適用した場合の負荷遮断状況とで示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１には、従来技術による自動車用の交流発電機１０の断面が示されており、ここに本発明の方法を実現することができる。
【００２３】
発電機は、第１の終端シールド１３．１と第２の終端シールド１３．２からなるツーピースのハウジング１３を有する。終端シールド１３．１と終端シールド１３．２とは、リング形の積層シート１７を備える固定子１６を収容し、積層シート１７には固定子巻線１８が嵌め込まれている。半径方向で内側に向いた固定子１６の表面は回転子２０を取り囲む。
【００２４】
回転子２０は、クローポールフィンガ２４、２５を備える２つのクローポールプレート２２と２３をそれぞれの外周に有する。２つのクローポールプレート２２と２３は、それらのクローポールフィンガ２４、２５が回転子２０の周囲でＮ極またはＳ極として交番するように配置されている。
【００２５】
回転子２０は、シャフト２７と回転子側にあるローラベアリング２８によって、それぞれ終端シールド１３．１と１３．２に回転可能に支承されている。回転子２０は２つの軸方向の端面を有し、それらの端面にはそれぞれ１つのファン３０が固定されている。
【００２６】
このファン３０は、終端シールド１３．１と１３．２にある開口部４０を介して、電気機械１０の内室との空気交換を可能にするために用いられる。そのために冷却空気が、ファン３０の回転により半径方向外側に加速され、冷却空気は駆動側にある巻線ヘッド４５と回路側にある４６を通過することができる。
【００２７】
保護キャップ４７は、たとえば励磁巻線５１に励磁電流を供給するスリップリング構成群４９を環境の影響から保護する。このスリップリング構成群４９の周囲には冷却体５３が配置されており、冷却体５３はプラス冷却体として作用し、プラスダイオードに取り付けられている。終端シールド１３．２と冷却体５３との間には閉鎖プレート５６が配置されている。この閉鎖プレート５６は、終端シールド１３．２内に固定されたマイナスダイオード５８とここに図示しないプラスダイオードとをブリッジ回路２９の形で互いに接続する。
【００２８】
図２には従来技術による交流発電機１０２が回路図で示されており、これは５つの相形成巻線相７０〜７４を有する。
【００２９】
すべての巻線相７０〜７４全体は固定子巻線１８（図１）を形成する。５つの相形成巻線相７０〜７４は、五角形星（星形）の基本回路に接続されており、星のそれぞれの一辺に接続された相巻線は約３６°の角度をなす。五角形星の辺の接続点８０〜８４には整流器ブリッジ回路２９が接続されている。接続点８０〜８４を介して、発電機の動作時に５相交流の５つの相Ａ〜Ｅが出力される。巻線相は次のように接続されている。
【００３０】
巻線相７０は接続点８０で巻線相７１と接続されている。巻線相７１の対向端部は接続点８１で巻線相７２と接続されている。巻線相７２の対向端部は接続点８２で巻線相７３と接続されている。巻線相７３の対向端部は接続点８３で巻線相７４と接続されている。巻線相７４の対向端部は接続点８４で巻線相７０と接続されている。回路点は短い接続経路を実現するため、好ましくは軸方向で電子回路側の巻線ヘッド４６の横に配置されている。
【００３１】
巻線相７０〜７４の接続点８０〜８４は入力端６０．１〜６０．５を介して別個のブリッジ整流器２９に接続されており、このブリッジ整流器２９は５つのマイナスダイオード５８．１〜５８．５と５つのプラスダイオード５９．１〜５９．５から構成されている。直流側では電圧制御器２６が並列に接続されており、この電圧制御器２６は励磁巻線５１を流れる電流を調整することにより発電機の電圧を制御する。電圧制御器２６はさらに、ダイオードを介する電圧降下を測定し、そこから発電機の目下の回転数を求め、それによりクロック信号を形成するために整流器２９への接続を有することができる。車載電源は車両バッテリー３１と車両負荷３２により概略的に図示されている。整流器と所属の発電機はハウジング２１０内に配置されている。
【００３２】
図３は、従来技術による５相発電機とツェナーダイオード整流器を備える構成３００を示す。この種の整流器は、図示のダイオードの代わりにアクティブ素子、たとえばＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴを有することができ、それらによってそれぞれ１つの整流器入力端６０．１〜６０．５を選択的に第１のＢ＋または第２のＢ−に接続（またはそれに制御）することができる。しかし対応する配線は図３のダイオードによって良好にシミュレートすることができる。図２に対してこの図は簡素化されている。とりわけ前に示したバッテリー３１の箇所には２つのバッテリー極Ｂ＋とＢ−だけが示されており、それらの間に発電機電圧ＵＧが印加される。励磁巻線５１と車載電源の負荷３２は省略されている。
【００３３】
回路３００には、電流方向矢印９１が付加的にプロットされている。通常の発電機動作では、２つのプラスダイオード（たとえば５９．１、５９．２）と３つのマイナスダイオード（たとえば５８．３〜５８．５）が導通し、すなわち低抵抗状態であるか、または（図示されていないが）３つのプラスダイオード５９．１〜５９．５と２つのマイナスダイオード５８．１と５８．５が導通し、すなわち低抵抗状態である。それぞれ導通するダイオードは周期的に交番する。
【００３４】
図４には、アクティブ整流器の通常動作での（すなわち負荷遮断状況ではない）制御シーケンスが電圧経過の形で時間上に図示されている。ここから得られる出力端Ｂ＋とＢ−への電圧信号も同様にプロットされている。
【００３５】
位相電圧については、仮想の自由無負荷電圧Ａ〜Ｅがシミュレートされており、これらの電圧は対応する発電機の接続点８０〜８４を介して出力される相に相当する。さらにスイッチ素子のスイッチ状態がｄ：Ａ〜ｄ：Ｅにより示されている。ここで経過ｄ：Ａ〜ｄ：Ｅにおけるそれぞれの低い値は、所属のＭＯＳＦＥＴがＢ−に制御され、高い値は対応するＭＯＳＦＥＴがＢ＋に制御されることを意味する。実際の整流器動作では、導通するダイオードの短絡により、位相の電位はそれぞれＢ＋にダイオード導通電圧を加えたもの、またはＢ−にダイオード通過電圧を減じたものに強制される。
【００３６】
対応する制御シーケンスが図５に示されている。この制御シーケンスはそれぞれ位相電圧Ａ＿からＥ＿をシミュレートし、前に説明したようにこれらは実際の整流器動作での位相電圧Ａ〜Ｅに相当する。
【００３７】
図６は、負荷遮断の場合における図３の回路３００に対応する回路６００での電流分布の一瞬を示す。図３に示したようにハッチングされていない矢印９１はダイオード導通方向での電流を表し、加えてハッチングした矢印９２はツェナー方向での電流を表す。とりわけツェナー方向の電流９２は、電圧が比較的高いため阻止電流により比較的に大きな損失電力（Ｕ×Ｉ）が形成されるのでクリティカルである。
【００３８】
そこで本発明のとくに好ましい実施形態によれば、このツェナー方向でのスイッチが、完全な半波の時間の間、連続して、すなわち周期的に短絡する。このような短絡の間は、損失エネルギーが格段に低減される。これによりある程度の時間の間、熱的な負荷軽減が行われ、一方、この時間の間も車載電源供給は存在したままである。
【００３９】
本発明のとくに好ましい実施形態による可能な制御シーケンスが図７に示されている。ここで７Ａは５相電流に対する制御シーケンスを示し、図７Ｂには３相電流に対する同様のスキームがプロットされている。経過Ａ＿からＥ＿またはＡ＿からＣ＿、ｄ：Ａからｄ：Ｅまたはｄ：Ａからｄ：Ｃ、ならびにＢ＋とＢ−はそれぞれ図５のものに対応する。
【００４０】
図７Ａの経過に対する方法を説明する。制御シーケンスは、５相発電機による動作時に生じるものである。経過ｄ：Ｂの高レベルは、スイッチ（図６ではダイオード５９．２により象徴される）を方向Ｂ＋に制御することに対応する。方向Ｂ−での対向する分岐（図６には９５により示されている）は、この時点ではツェナー効果状態である（図６のダイオード５８．２）。次にこの時点で、接続点８３とバッテリー極Ｂ−との間のスイッチがアクティブに閉鎖されると（短絡されると）、回路点８３の電位がアースになる。したがい通常は高い損失電力が、ツェナー電圧の変換によって発生しない。さらに方向Ｂ＋に流れることとなる電流成分がＢ−に導かれる。このスキームは、図７Ａに示すように別のスイッチにも周期的に適用することができる。図７Ａには、この実施形態での本発明の経過がｓ：Ａからｓ：Ｅによって示されており、これは負荷遮断の間にブリッジ整流器の下方分岐路で損失電力を低減するための制御スキームに相当する。したがってどの時点でもちょうど１つの正の半波がＢ−極に導通制御される。
【００４１】
図７Ｂのスキームは図７Ａのスキームに基本的に対応し、同様にどの時点でも２つ以上の正の半波はＢ−に導通制御されない。この制御シーケンスは、３相発電機による動作時に生じるものである。したがってここでも、１つの分岐路のそれぞれのスイッチが周期的に（ここでは交互に）短絡される。
【００４２】
同じ原理を整流器ブリッジの上方分岐路で適用することにより、この分岐路でのさらなる負荷軽減が得られる。５相電流に対する対応の制御スキームが図８に、図７Ａと同様に図示されている。図８では、通常動作に対して係数３だけ延長された制御時間による規則的な制御スキームが得られる。
【００４３】
本発明の措置は、図９から１１に示すようなシミュレーションでその作用が検査された。ここでは５相発電機における完全な負荷遮断（１００％ロードダンプ）がシミュレートされた。励磁コイルは、負荷遮断イベントがシミュレートされる前には完全に励磁されており、発電機は定常状態であった。スイッチ素子の短絡は、素子の制御によって実行された。
【００４４】
ここで図９には、負荷遮断イベントが発生した際の、従来技術によるシステムの反応と対応する損失電力がプロットされている。図１０は、１つの整流器分岐路に図７Ａのスキームにしたがい介入して制御されたシステムに対応し、図１は、両方の整流器分岐路に図８のスキームにしたがい介入して制御されたシステムに対応する。
【００４５】
部分図９Ａ、１０Ａ、１１Ａには、ブリッジ整流器の上方分岐路にある素子での損失電力が、部分図９Ｂ、１０Ｂ、１１Ｂには、ブリッジ整流器の下方分岐路にある素子での損失電力が、部分図９Ｃ、１０Ｃ、１１Ｃには下方分岐路にある個々の素子の損失電力がプロットされている。
【００４６】
図にはそれぞれ負荷遮断の持続時間ｔが示されている。Ｐは、スイッチ素子を考慮しない場合の１つまたは複数の素子における損失電力を示す。図９から１１に示したシミュレーションにより、本発明の方法を使用した場合には係数３から４の損失電力の低減を検出することができた。
【００４７】
図１２は、従来技術により制御した場合（図１２Ａ）と、発電機から３相電流が送出されるときに使用される図７Ｂに示した制御スキームによる本発明の方法を適用した場合（図１２Ｂ）の３相ブリッジ整流器のスイッチ素子における温度および電流経過を示す。同様に図９から１１に示した状況では、負荷遮断イベントの発生前には励磁コイルは完全に励磁されており、発電機は定常状態であった。ｔは負荷遮断の持続時間を表し、Ｔは温度経過を表す。
【００４８】
この図から、本発明の方法により有意な温度降下が達成できたことが分かる。ここでは２の降下係数が証明された。
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年6月11日(2012.6.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
特許文献１では、負荷遮断エネルギーを消失させるために、１つまたはすべてのプラスダイオードまたはマイナスダイオード（すなわち整流器のプラス極またはマイナス極に割り当てられたダイオードであり、以下では上側整流器分岐路のダイオードまたは下側整流器分岐路のダイオードとしても称する）を完全にまたは一時的に短絡することが提案される。そこに提案された方法では、ブリッジ素子の制御信号が、最小電圧レベルを下回らず、最大電圧レベルを上回らないようにクロック制御される。このように、制御信号を半波内で多重クロッキングすること（すなわちそれぞれ印加される電流フェーズよりも高い周波数で）には一連の欠点がある。（電磁的互換性に不利に作用する）障害電圧ピークが発生するほかに、とりわけ対応する遮断過程で短時間の大きな損失電力が電気スイッチに形成される。制限回路の制御周波数が過度に低く選択される場合にも、障害電圧ピークが脆弱な車載電源に放出されるおそれがある。高速の応答速度を備える制御回路は、通例とくに障害に対して脆弱である。さらに対応する装置は、電流値を識別するために各相ごとに評価回路を必要とする。
欧州特許出願公開第１４４３６２３号は、同期機械の負荷遮断電圧の制御システムおよび制御方法を開示する。ここで制御装置は、上側または下側整流器分岐路のスイッチ素子に対する制御信号を形成する。スイッチ素子に印加される相電圧が閾値を上回ると、このスイッチ素子が導通制御される。このために相個別に電圧制御評価部が必要である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相交流用の同期整流器（２９）の運転時に負荷遮断過電圧を低減するための方法であって、前記同期整流器（２９）は、交流の交流電流相（Ａ〜Ｅ）の数に相当する数の入力端（６０．１〜６０．５）と、直流を提供するための少なくとも２つの出力端（Ｂ＋、Ｂ−）を有し、各入力端（６０．１〜６０．５）にはそれぞれ１つの交流相（Ａ〜Ｅ）が接続され、制御手段にしたがって入力端（６０．１〜６０．５）の各々が第１の出力端（Ｂ＋）または第２の出力端（Ｂ−）に電気的にスイッチ素子によって選択的に接続される方法において、
負荷遮断が検出されると制御シーケンスが作動され、該制御シーケンスに基づいて
・ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に正の半波が印加される時間の間、第２の出力端（Ｂ−）に接続され、および／または
・ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に負の半波が印加される時間の間、第１の出力端（Ｂ＋）に接続され、
・各残りの入力端（６０．１〜６０．５）が、当該それぞれの入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の正の半波が印加されるときに、第１の出力端（Ｂ＋）に接続され、それぞれの入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の負の半波が印加されるときに、第２の出力端（Ｂ−）に接続される、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
制御シーケンスとして時間制御または角度制御が使用される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
自動車の発電機の整流器で実施される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記交流は３相交流または３＋ｎ相交流である、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの交流相（Ａ〜Ｅ）の周波数が決定される、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの交流相の周波数は時間制御のために使用される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記選択的な電気接続は、ＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢトランジスタによって実行される、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
負荷遮断は、前記整流器（２９）の出力端（Ｂ＋，Ｂ−）の間の出力電圧に基づいて検出される、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
・第１の条件が存在する際に、ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に正の半波が印加される時間の間、第２の出力端（Ｂ−）に接続されるか、またはそれぞれちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に負の半波が印加される時間の間、第１の出力端（Ｂ＋）に接続され、
・第２の条件が存在する際に、ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に正の半波が印加される時間の間、第２の出力端（Ｂ−）に接続され、かつそれぞれちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）が、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に負の半波が印加される時間の間、第１の出力端（Ｂ＋）に接続される、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の条件と前記第２の条件は、決定された負荷遮断の異なる大きさである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記制御シーケンスの制御時間が係数３以上高められ、該計数は好ましくは３＋２×ｎ、ただしｎ＝０、１、２．．．に対応して計算される、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
交流の交流電流相（Ａ〜Ｅ）の数に相当する数の入力端（６０．１〜６０．５）と、直流を提供するための少なくとも２つの出力端（Ｂ＋、Ｂ−）とを備える多相交流用の同期整流器（１４）を有する装置であって、
各入力端（６０．１〜６０．５）にはそれぞれ１つの交流相（Ａ〜Ｅ）が接続され、制御手段にしたがって入力端（６０．１〜６０．５）の各々が第１の出力端（Ｂ＋）または第２の出力端（Ｂ−）に電気的に交互に接続される装置において、
時間制御部と、負荷遮断が検出される際に制御シーケンスの作動に基づきスイッチ素子によって制御を行う手段とを有し、該手段は、
・ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）を、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に正の半波が印加される時間の間、第２の出力端（Ｂ−）に接続し、および／または
・ちょうど１つの入力端（６０．１〜６０．５）を、該入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の完全に負の半波が印加される時間の間、第１の出力端（Ｂ＋）に接続し、
各残りの入力端（６０．１〜６０．５）を、当該それぞれの入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の正の半波が印加されるときに第１の出力端（Ｂ＋）に接続し、それぞれの入力端（６０．１〜６０．５）に接続された交流相（Ａ〜Ｅ）の負の半波が印加されるときに第２の出力端（Ｂ−）に接続する装置。
【国際調査報告】
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