(57)【要約】  バッテリ等の負荷を交流発電機の出力から切り離す際に発生するサージを抑制することができる電力変換装置を提供する。交流発電機の出力部と第１負荷との間に接続された整流回路が、前記交流発電機の出力を整流して前記第１負荷に供給する。前記交流発電機の出力部と第２負荷との間に接続されたスイッチ回路は、駆動信号が、前記交流発電機から前記第２負荷への電力の供給を許容することを表す第１信号状態にあることを条件として、前記交流発電機の出力を整流して前記第２負荷に供給する。また、スイッチ回路は、前記駆動信号が、前記交流発電機から前記第２負荷への電力の供給を禁止することを表す第２信号状態にあることを条件として、前記交流発電機の出力に応答して導通状態から非導通状態に移行する。駆動回路は、前記駆動信号を発生させて前記スイッチ回路の制御端子に供給する。
2015181954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流発電機の出力を所望の直流電力に変換して第１負荷と第２負荷とに供給する電力変換装置であって、
前記交流発電機の出力部と前記第１負荷との間に接続され、前記交流発電機の出力を整流して前記第１負荷に供給する整流回路と、
前記交流発電機の出力部と前記第２負荷との間に接続され、駆動信号が、前記交流発電機から前記第２負荷への電力の供給を許容することを表す第１信号状態にあることを条件として、前記交流発電機の出力を整流して前記第２負荷に供給し、前記駆動信号が、前記交流発電機から前記第２負荷への電力の供給を禁止することを表す第２信号状態にあることを条件として、前記交流発電機の出力に応答して導通状態から非導通状態に移行するスイッチ回路と、
前記駆動信号を発生させて前記スイッチ回路の制御端子に供給する駆動回路と、
を備えた電力変換装置。
【請求項２】
前記スイッチ回路は、前記交流発電機の出力の極性が、前記第２負荷に供給される際の極性とは逆極性になる期間で導通状態から非導通状態に移行する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記スイッチ回路は、前記交流発電機から前記第２負荷に向けて順方向電流が流れるように前記交流発電機と前記第２負荷との間に接続されたサイリスタである、請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１負荷は、エンジンの回転を制御するための電子制御ユニットであり、前記第２負荷は、前記電子制御ユニットの電源を供給するバッテリである、請求項１から３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記整流回路は、
前記交流発電機の出力部にアノードが接続され、前記第１負荷にカソードが接続された第１ダイオードと、
前記交流発電機の出力部にカソードが接続され、共通端子にアノードが接続された第２ダイオードと、
前記交流発電機の出力部にアノードが接続され、前記共通端子にカソードが接続され、所定の制御信号に応答して導通するサイリスタと、
を備えた、請求項１から４の何れか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジンコントローラ等の電子制御ユニット（ＥＣＵ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）の電源となるバッテリの充電装置として用いられる電力変換装置がある。この種の電力変換装置は、エンジンによって駆動される交流発電機の出力を整流することにより、バッテリを充電するための直流電圧を発生させる。【０００３】
従来の電力変換装置によれば、交流発電機が発電していない期間において電子制御ユニットを流れる漏れ電流や待機電流等の暗電流によりバッテリが放電され、バッテリ電圧が低下することがある。特許文献１には、このような暗電流を遮断する技術が開示されている。【０００４】
図５は、特許文献１に開示された従来装置を説明するための図である。この従来装置によれば、交流発電機２０１が発電している場合、電子制御ユニット（ＥＣＵ）２０５がバッテリリレー２０３をオンさせる。この場合、交流発電機２０１の交流出力は、電力変換装置であるレギュレータ２０２によって所望の直流電力に変換される。この直流電力は、バッテリリレー２０３を通じてバッテリ２０４に供給され、バッテリ２０４が充電される。また、レギュレータ２０２は、電子制御ユニット２０５の電源も供給する。【０００５】
一方、交流発電機２０１が発電していない場合、即ち、バッテリ２０４が充電状態にない場合、電子制御ユニット２０５がバッテリリレー２０３をオフさせる。これにより、電子制御ユニット２０５からバッテリ２０４が電気的に切り離され、バッテリ２０４から電子制御ユニット２０５に流れる暗電流が遮断される。
上述の従来装置のほか、キースイッチ等のメインスイッチを有するシステムでは、メインスイッチによって暗電流を遮断するように構成することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１６６６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
小型船舶用の船外機等のメインスイッチを備えないシステムでは、その使用形態によっては、エンジンによって駆動される交流発電機の発電中（即ち、バッテリの充電中）であっても、バッテリに接続される負荷が増加することにより、バッテリ電圧が低下する場合が起こり得る。図５の従来例では、負荷（図示なし）の増加によりバッテリ２０４のバッテリ電圧が低下すると、交流発電機２０１の発電電力がバッテリ２０４の充電に費やされる結果、電子制御ユニット２０５の電源を確保することが困難になる場合が起こり得る。電子制御ユニット２０５の電源を確保することができなければ、上記システムのエンジンを作動させることはできない。【０００８】
従って、交流発電機２０１が発電していない場合（即ち、バッテリ２０４の充電中でない場合）のみならず、バッテリ２０４の充電中であっても、交流発電機２０１の出力からバッテリ２０４を電気的に切り離し、交流発電機２０１の発電電力を電子制御ユニット２０５に優先的に供給することが必要になる場合がある。【０００９】
しかしながら、上述の従来技術によれば、バッテリ２０４の充電中に交流発電機２０１の出力からバッテリ２０４を電気的に切り離す際にバッテリ２０４の充電電流が遮断されると、この充電電流を供給するラインの誘導成分によりサージが発生するという問題がある。【００１０】
そこで、本発明の一態様は、バッテリ等の負荷を交流発電機の出力から切り離す際に発生するサージを抑制することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様は、以下の事項を提案している。
本発明の一態様によれば、交流発電機の出力を所望の直流電力に変換して第１負荷と第２負荷とに供給する電力変換装置であって、前記交流発電機の出力部と前記第１負荷との間に接続され、前記交流発電機の出力を整流して前記第１負荷に供給する整流回路と、前記交流発電機の出力部と前記第２負荷との間に接続され、駆動信号が、前記交流発電機から前記第２負荷への電力の供給を許容することを表す第１信号状態にあることを条件として、前記交流発電機の出力を整流して前記第２負荷に供給し、前記駆動信号が、前記交流発電機から前記第２負荷への電力の供給を禁止することを表す第２信号状態にあることを条件として、前記交流発電機の出力に応答して導通状態から非導通状態に移行するスイッチ回路と、前記駆動信号を発生させて前記スイッチ回路の制御端子に供給する駆動回路と、を備えた電力変換装置を提案している。【００１２】
本発明の一態様によれば、前記スイッチ回路は、前記交流発電機の出力の極性が、前記第２負荷に供給される際の極性とは逆極性になる期間で導通状態から非導通状態に移行する電力変換装置を提案している。
本発明の一態様によれば、前記スイッチ回路は、前記交流発電機から前記第２負荷に向けて順方向電流が流れるように前記交流発電機と前記第２負荷との間に接続されたサイリスタである電力変換装置を提案している。
本発明の一態様によれば、前記第１負荷は、エンジンの回転を制御するための電子制御ユニットであり、前記第２負荷は、前記電子制御ユニットの電源を供給するバッテリである電力変換装置を提案している。【００１３】
本発明の一態様によれば、前記整流回路は、前記交流発電機の出力部にアノードが接続され、前記第１負荷にカソードが接続された第１ダイオードと、前記交流発電機の出力部にカソードが接続され、共通端子にアノードが接続された第２ダイオードと、前記交流発電機の出力部にアノードが接続され、前記共通端子にカソードが接続され、所定の制御信号に応答して導通するサイリスタと、を備えた電力変換装置を提案している。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の一態様によれば、バッテリ等の負荷を交流発電機の出力から切り離す際に発生するサージを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態による電力変換装置の構成例と、その適用例を示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による電力変換装置の動作を説明するための波形図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による電力変換装置の特徴部分の構成例を示す回路図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による電力変換装置の特徴部分の構成例を示す回路図である。
【図５】従来装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００１７】
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態による電力変換装置１００の構成例と、その適用例を示す。本実施形態による電力変換装置１００は、車両に搭載された交流発電機（ＡＣＧ）Ａの交流出力を所望の直流に整流して、車両のエンジンの回転を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）Ｅと、電子制御ユニットＥの電源を供給するバッテリＢに供給するためのものである。即ち、電力変換装置１００は、電子制御ユニットＥの電源を供給する電源装置として機能すると共に、バッテリＢを充電する充電装置として機能する。
【００１８】
本実施形態では、電子制御ユニットＥは、電力変換装置１００の第１負荷を形成し、バッテリＢは、電力変換装置１００の第２負荷を形成する。ただし、この例に限定されず、電力変換装置１００による電力の供給対象となる第１負荷および第２負荷は任意である。また、本実施形態では、交流発電機Ａは、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相交流を発生させるものとするが、この例に限定されない。
【００１９】
電力変換装置１００は、接続端子として、出力端子１６１，１６２と、入力端子１６３，１６４，１６５と、共通端子１６６とを備えている。出力端子１６１には、電子制御ユニットＥの電源端子（図示なし）が接続され、共通端子１６６には、電子制御ユニットＥのグランド端子（図示なし）が接続されている。出力端子１６１と共通端子１６６との間には平滑用の電解コンデンサＣが接続されている。出力端子１６２には、ヒューズＦを介してバッテリＢの正極が接続され、バッテリＢの負極は共通端子１６６に接続されている。
【００２０】
また、出力端子１６２には、スタータスイッチＳの電流路の一端が接続され、スタータスイッチＳの電流路の他端と共通端子１６６との間には、スタータモータＭが接続されている。スタータスイッチＳが閉じられると、バッテリＢからスタータモータＭに電力が供給され、スタータモータＭが回転してエンジンをクランキングする。スタータスイッチＳの電流路の他端には、ダイオードＤのアノードが接続され、ダイオードＤのカソードは、電子制御ユニットＥの電源端子（図示なし）に接続されている。スタータスイッチＳが閉じられると、バッテリＢからダイオードＤを通じて電子制御ユニットＥに電源が供給され、電子制御ユニットＥが動作可能となって所定の制御を実施する。
【００２１】
なお、本実施形態では、ダイオードＤは、バッテリＢのバッテリ電圧が低下していない場合に電子制御ユニットＥの電源を供給するが、後述するように、本実施形態では、バッテリＢのバッテリ電圧が低下しても、電力変換装置１００の出力電圧Ｖｏｕｔ１により電子制御ユニットＥの電源が確保される。
【００２２】
入力端子１６３，１６４，１６５には、それぞれ、交流発電機ＡのＵ相、Ｖ相、Ｗ相のの各出力部が接続されている。交流発電機Ａのロータシャフト（図示なし）は、車両側のエンジンのクランクシャフトと動力伝達機構を介して連結されている。交流発電機Ａは、エンジンにより駆動されて３相交流を発生させ、電力変換装置１００の入力端子１６３，１６４，１６５に、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各交流出力を供給する。
【００２３】
次に、電力変換装置１００の構成の詳細を説明する。
図１に示すように、電力変換装置１００は、全波整流回路１１０、電源電圧発生回路１２０、駆動回路１３０、低電圧保護回路１４０、出力電圧制御回路１５０を備えている。このうち、全波整流回路１１０は、交流発電機Ａから入力端子１６３，１６４，１６５に供給された交流出力を全波整流するためのものであり、ダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ、ダイオード１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ、サイリスタ１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃから構成されている。
【００２４】
ダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃは、交流発電機Ａの出力部と電子制御ユニットとの間に接続されており、交流発電機Ａの各相の交流出力の正側を半波整流して電子制御ユニットＥに供給する整流回路として機能する。ダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの各アノードは、それぞれ、入力端子１６３，１６４，１６５を介して交流発電機ＡのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各出力部に接続されている。また、ダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃの各カソードは、出力端子１６１に共通に接続され、出力端子１６１を介して電子制御ユニットＥの電源端子（図示なし）に接続されている。
【００２５】
ダイオード１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃは、交流発電機Ａの各相の交流出力の負側を半波整流して共通端子１６６に供給するためのものである。ダイオード１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの各カソードは、それぞれ、入力端子１６３，１６４，１６５を介して交流発電機ＡのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の各出力部に接続されている。また、ダイオード１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃの各アノードは、共通端子１６６に共通に接続されている。
上記のダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃとダイオード１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃとにより、交流発電機Ａの交流出力が全波整流され、出力端子１６１と共通端子１６６との間に直流の出力電圧Ｖｏｕｔ１が発生される。
【００２６】
サイリスタ１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃは、上記のダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃとダイオード１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃとにより全波整流された出力電圧Ｖｏｕｔ１が所望の電圧になるように、出力電圧制御回路１５０から供給される所定の制御信号ＳＧに応答して導通することにより、交流発電機Ａの交流出力が供給される入力端子１６３，１６４，１６５と共通端子１６６との間を短絡するものである。サイリスタ１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃの各アノードは、それぞれ、入力端子１６３，１６４，１６５に接続され、入力端子１６３，１６４，１６５を介して交流発電機Ａの各相の出力部に接続されている。また、サイリスタ１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃの各カソードは、共通端子１６６に接続されている。
【００２７】
サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、交流発電機ＡからバッテリＢ（第２負荷）に向けて順方向電流が流れるように交流発電機ＡとバッテリＢとの間に接続されている。具体的には、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの各アノードは、それぞれ、入力端子１６３，１６４，１６５に接続されている。また、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの各カソードは、出力端子１６２に接続され、出力端子１６２およびヒューズＦを介してバッテリＢの正極に接続されている。
【００２８】
サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、駆動回路１３０から供給されるゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗの信号状態（例えば、ハイレベルまたはローレベル）に応じて整流器または電流遮断器として機能するスイッチ回路を構成する。即ち、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、ゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗが、交流発電機ＡからバッテリＢへの電力の供給を許容することを表す第１信号状態にあることを条件として、交流発電機Ａの出力を整流して出力電圧Ｖｏｕｔ２を発生させる。本実施形態では、第１信号状態は、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをターンオンさせる信号レベル（例えば、ハイレベル）を意味する。出力電圧Ｖｏｕｔ２は、出力端子１６２からヒューズＦを介してバッテリＢに供給される。
【００２９】
また、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、上記ゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗが、交流発電機ＡからバッテリＢへの電力の供給を禁止することを表す第２信号状態にあることを条件として、交流発電機Ａの出力に応答して導通状態から非導通状態に移行し、交流発電機ＡからバッテリＢに流れ込む電流を遮断する。即ち、第２信号状態は、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをターンオフさせる信号レベル（例えば、ローレベル）を意味する。
【００３０】
なお、第２信号状態は、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをオフさせることができることを限度として任意であり、例えば無信号状態（サイリスタのゲート電流がゼロとなる信号状態）であってもよい。
また、駆動回路１３０から供給されるゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗの信号状態に応じて整流器または電流遮断器として機能することを限度として、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃに代えて任意のスイッチを用いることができる。
【００３１】
電源電圧発生回路１２０は、駆動回路１３０および低電圧保護回路１４０の各電源を生成するためのものである。本実施形態では、電源電圧発生回路１２０は、交流発電機Ａの交流出力を全波整流することにより駆動回路１３０および低電圧保護回路１４０の各電源を生成する。
駆動回路１３０は、全波整流回路１１０を構成するサイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃのターンオンおよびターンオフを制御するためのゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを発生させて、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの各制御端子（ゲート端子）に供給するためのものである。
【００３２】
低電圧保護回路１４０は、ダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃから出力端子１６２を介して電子制御ユニットＥに供給される出力電圧Ｖｏｕｔ２を検出し、その電圧状態を示す信号ＳＲを駆動回路１３０に出力するためのものである。本実施形態では、低電圧保護回路１４０は、出力電圧Ｖｏｕｔ２が所定の閾値ＶＴＨ以下であるか否かを示す信号ＳＲを駆動回路１３０に出力する。
【００３３】
上記の所定の閾値ＶＴＨは、駆動回路１３０が、交流発電機ＡからバッテリＢへの電力の供給を禁止するための動作を実施するときの条件を規定する値である。駆動回路１３０は、出力電圧Ｖｏｕｔ２が上記の所定の閾値ＶＴＨ以下である場合に、交流発電機ＡからバッテリＢへの電力の供給を禁止するための動作を実施する。本実施形態では、バッテリＢのバッテリ電圧が所定の閾値ＶＴＨ以下に低下し、出力電圧Ｖｏｕｔ２が電子制御ユニットＥの電源電圧の下限値を下回るおそれが生じる程度に低下した場合、駆動回路１３０がサイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをターンオフさせることにより、交流発電機ＡからバッテリＢへの電力の供給が禁止される。ただし、交流発電機ＡからバッテリＢへの電力の供給を禁止するための条件を規定する値であることを限度として、所定の閾値ＶＴＨは任意に設定し得る。即ち、どのような場合に交流発電機ＡからバッテリＢへの電力の供給を禁止するかは、電力変換装置１００の適用対象に応じて任意に取り決めることができる。
【００３４】
本実施形態では、出力電圧Ｖｏｕｔ２が所定の閾値ＶＴＨ以下でないこと（即ち、所定の閾値ＶＴＨを超えていること）を信号ＳＲが示す場合、駆動回路１３０は、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをターンオンさせる第１信号状態のゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを出力する。これに対し、出力電圧Ｖｏｕｔ２が所定の閾値ＶＴＨ以下であることを信号ＳＲが示す場合、駆動回路１３０は、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをターンオフさせる第２信号状態のゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを出力する。
【００３５】
出力電圧制御回路１５０は、ダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃから電子制御ユニットＥに供給される出力電圧Ｖｏｕｔ１が所望の電圧になるように、サイリスタ１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃの導通を制御（オン／オフ制御）することにより交流発電機Ａの各相の出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを調整するためのものである。本実施形態では、出力電圧Ｖｏｕｔ１および出力電圧Ｖｏｕｔ２の何れも交流発電機Ａの交流出力を整流することにより生成される電圧であるため、出力電圧Ｖｏｕｔ１が所望の電圧になるように交流発電機Ａの交流出力が調整される結果、出力電圧Ｖｏｕｔ２も所望の電圧になる。
【００３６】
次に、第１実施形態による電力変換装置１００が適用された図１に示すシステムの動作を説明する。
以下では、交流発電機ＡのＵ相の出力電圧ＶｕおよびＵ相の電流Ｉｕに着目して、電力変換装置１００の動作を説明する。なお、Ｖ相およびＷ相についても同様である。
【００３７】
（Ａ）待機時の動作
スタータスイッチＳが投入されておらず、交流発電機Ａが発電していない場合、電力変換装置１００は待機状態となり、電力変換動作を実施しない。この場合、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃはターンオフ状態となる。この状態では、バッテリＢから電圧変換装置１００を通じて電子制御ユニットＥに向かう暗電流の電流経路上には、ヒューズＦ、出力端子１６２、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ、ダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ、出力端子１６１が存在する。上記の電流経路において、バッテリＢから電子制御ユニットＥに向かう暗電流は、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃの逆方向電流となるため、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃによって遮断される。即ち、待機時には、バッテリＢから電力変換装置１００を通じて電子制御ユニットＥに流れる暗電流は発生しない。従って、バッテリＢが電子制御ユニットＥの暗電流によって放電されることは殆どない。
【００３８】
（Ｂ）エンジンの始動時の動作
スタータスイッチＳが投入されると、スタータモータＭが始動してエンジン（図示なし）を作動させる。エンジンが作動すると、エンジンによって駆動される交流発電機Ａが発電を開始し、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各交流出力（出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ、出力電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を発生させる。交流発電機Ａの交流出力は、入力端子１６３，１６４，１６５を介して電力変換装置１００に入力される。
【００３９】
電力変換装置１００において、交流発電機Ａの各相の交流出力が入力されると、全波整流回路１１０が交流発電機Ａの交流出力を全波整流して出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２を発生させる。電源電圧発生回路１２０は、交流発電機Ａの交流出力を全波整流して駆動回路１３０および低電圧保護回路１４０の各電源を発生させ、これら駆動回路１３０および低電圧保護回路１４０を作動させる。
【００４０】
低電圧保護回路１４０は、バッテリＢに供給される出力電圧Ｖｏｕｔ２を検出し、出力電圧Ｖｏｕｔ２が所定の閾値ＶＴＨ以下であるか否かを示す信号ＳＲを駆動回路１３０に出力する。ここで、始動時には、バッテリＢからスタータモータＭに多くの電流が供給されるため、バッテリＢの負荷が増加し、バッテリ電圧が低下する場合が起こり得る。この場合、バッテリ電圧の低下に伴って出力電圧Ｖｏｕｔ２が所定の閾値ＶＴＨ以下になると、低電圧保護回路１４０は、出力電圧Ｖｏｕｔ２が所定の閾値ＶＴＨ以下になった旨の信号ＳＲを出力する。この信号ＳＲを受けて、駆動回路１３０は、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをターンオフさせる第２信号状態のゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗをサイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃのゲート端子に出力する。このゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗをゲート端子で受けた状態で、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、そのアノードに供給される交流発電機Ａの交流出力が負極性になるとターンオフする。
【００４１】
サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃがターンオフすると、バッテリＢが交流発電機Ａから電気的に切り離される。これにより、交流発電機Ａの交流出力は、バッテリＢ側に供給されなくなり、ダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃを介して電子制御ユニットＥに優先的に供給される。このため、エンジンの始動時にバッテリＢのバッテリ電圧が低下しても、電子制御ユニットＥの電源を確保することができ、電子制御ユニットＥによる制御の下、エンジンを安定的に作動させることが可能になる。
【００４２】
なお、バッテリＢの残容量が十分にあり、バッテリ電圧の低下量が小さければ、スタータスイッチＳが投入された直後にバッテリＢからダイオードＤを介して電子制御ユニットＥに電源が供給される。従って、スタータスイッチＳが投入された直後の交流発電機Ａの発電量が小さい期間においても、電子制御ユニットＥの電源を早期に確保することができ、電子制御ユニットＥを速やかに動作可能な状態とすることができる。
【００４３】
（Ｃ）定常時の動作
エンジンが作動し、交流発電機Ａが発電している状態では、ダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃおよびダイオード１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃは、交流発電機Ａの交流出力を全波整流し、出力端子１６１と共通端子１６６との間に出力電圧Ｖｏｕｔ１を発生させる。出力電圧Ｖｏｕｔ１は電子制御ユニットＥに供給される。同様に、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃおよびダイオード１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃは、交流発電機Ａの出力を全波整流し、出力端子１６２と共通端子１６６との間に出力電圧Ｖｏｕｔ２を発生させる。出力電圧Ｖｏｕｔ２はバッテリＢに供給される。このとき、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、ゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗが第１信号状態（サイリスタをターンオンさせる信号状態）にあることを条件に、交流発電機Ａの出力を整流する。
【００４４】
上記ダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ、ダイオード１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃによる全波整流と並行して、出力電圧制御回路１５０は、電子制御ユニットＥに供給される出力電圧Ｖｏｕｔ１が所望の電圧になるようにサイリスタ１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃの導通を制御（オン／オフ制御）する。この結果、バッテリＢを充電するための出力電圧Ｖｏｕｔ２も所望の電圧になる。
【００４５】
ここで、例えば、バッテリＢの負荷として増設された照明装置（図示なし）が点灯されるなど、何らかの原因によりバッテリＢの負荷が増加し、バッテリ電圧が低下した場合を考える。この場合、バッテリＢのバッテリ電圧の低下に伴って出力電圧Ｖｏｕｔ２が低下し、出力電圧Ｖｏｕｔ２が所定の閾値ＶＴＨ以下になると、低電圧保護回路１４０が出力電圧Ｖｏｕｔ２の低下を検出し、その旨を示す信号ＳＲを出力する。この信号ＳＲに基づき、駆動回路１３０は、ゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを第２信号状態（サイリスタをターンオフさせる信号状態）に設定する。
【００４６】
サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、ゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗが第２信号状態になると、交流発電機Ａの出力が負電圧になった時点でターンオフする。即ち、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、ゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗが第２信号状態にあることを条件として、交流発電機Ａの出力の負電圧に応答して導通状態から非導通状態に移行する。その後、ゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗが第１信号状態に復帰しない限り、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは非導通状態を維持する。これにより、交流発電機Ａの出力からバッテリＢが電気的に切り離され、交流発電機ＡとバッテリＢとの間が電気的に絶縁される。この結果、交流発電機ＡからバッテリＢへの電力の供給が禁止され、交流発電機Ａの発電電力は電子制御ユニットＥに優先的に供給される。
【００４７】
従って、バッテリＢの負荷が増加してバッテリ電圧が低下したとしても、交流発電機Ａの発電電力がバッテリＢの充電に費やされることがなくなり、電子制御ユニットＥの電源を安定的に確保することが可能になる。このため、バッテリＢの負荷の増加によるバッテリ電圧の低下に影響されることなく、電子制御ユニットＥによりエンジンの作動を安定的に制御することが可能になる。
【００４８】
また、次に説明するように、本実施形態では、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃがターンオフして交流発電機Ａの出力からバッテリＢを電気的に切り離す際、各サイリスタを流れる電流は略ゼロになるので、サージの発生が抑制される。
図２は、本発明の第１の実施形態による電力変換装置１００の動作を説明するための波形図であり、サージの抑制メカニズムを説明するための図である。
【００４９】
図２の波形図によって表される電力変換装置１００の定常時の動作を説明する。図２の例では、時刻ｔ０でバッテリＢのバッテリ電圧が低下したことにより、時刻ｔ０で出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２が共に低下を開始し、時刻ｔ１で出力電圧Ｖｏｕｔ１，Ｖｏｕｔ２が所定の閾値ＶＴＨに到達している。上述したように、出力電圧Ｖｏｕｔ２が所定の閾値ＶＴＨ以下になると、低電圧保護回路１４０が出力電圧Ｖｏｕｔ２の低下を検出し、その旨を示す信号ＳＲを駆動回路１３０に出力する。低電圧保護回路１４０から出力された信号ＳＲに応答して、駆動回路１３０は、時刻ｔ１で、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを駆動するためのゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを第２信号状態に設定する。この後、時刻ｔ２で出力電圧Ｖｕが負極性になると、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃがターンオフされ、バッテリＢが交流発電機Ａの出力から電気的に切り離される。この結果、時刻ｔ２で出力電圧Ｖｏｕｔ１の低下が停止する。この後、時刻ｔ３で出力電圧Ｖｕの上昇に伴って出力電圧Ｖｏｕｔ１が上昇して元の電圧に回復する。なお、図２の例では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間、出力電圧Ｖｏｕｔ１は所定の閾値ＶＴＨを下回る電圧にまで低下するが、このように出力電圧Ｖｏｕｔ１が低下しても、出力電圧Ｖｏｕｔ１が電子制御ユニットＥの電源電圧の下限値を上回るように、所定の閾値ＶＴＨが適切に設定されている。
【００５０】
上述の定常時の動作において、駆動回路１３０がサイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをターンオフさせるためにゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを第２信号状態に設定するタイミングは任意である。例えば、図２に示すように、駆動回路１３０は、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをターンオフさせるために、出力電圧Ｖｏｕｔ２が所定の閾値ＶＴＨとなる任意の時刻ｔ１でゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを第１信号状態から第２信号状態に設定する。
【００５１】
サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、ゲート駆動信号Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗが第２信号状態にあることを条件として、交流発電機ＡのＵ相の出力電圧Ｖｕの極性がバッテリＢに供給される際の極性とは逆極性になる期間で、導通状態から非導通状態に移行する。換言すれば、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃは、交流発電機ＡからバッテリＢに供給される電流が殆どゼロになる期間でターンオフする。
【００５２】
図２の例では、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間で交流発電機ＡのＵ相の出力電圧Ｖｕが、それまでとは逆極性の負電圧になり、サイリスタ１１４ａを流れるＵ相の電流Ｉｓｕが概ねゼロ（最小）となる。サイリスタ１１４ａは、交流発電機Ａの出力電圧Ｖｕが逆極性になる時刻ｔ２〜ｔ３の期間でターンオフする。ここで、交流発電機ＡのＵ相の出力電圧Ｖｕがゼロ以下になると、サイリスタ１１４ａを流れる電流Ｉｓｕが殆どゼロになり、サイリスタ１１４ａがターンオフする。厳密には、サイリスタ１１４ａを流れる順方向電流がサイリスタ１１４ａの保持電流未満になれば、サイリスタ１１４ａはターンオフする。従って、本実施形態では、交流発電機Ａの出力電圧Ｖｕが逆極性（負電圧）になる期間には、サイリスタ１１４ａを流れる順方向電流がサイリスタ１１４ａの保持電流未満になる期間が含まれる。
【００５３】
また、交流発電機ＡのＵ相の出力電圧Ｖｕが負電圧になると、サイリスタ１１４ａが逆バイアスされ、サイリスタ１１４ａを流れる電流Ｉｓｕは殆どゼロに維持される。このため、サイリスタ１１４ａがターンオフする際にＵ相のライン上の電流の変化は殆どなく、Ｕ相のラインの誘導成分によるサージの発生が抑制される。Ｖ相、Ｗ相についても同様である。
【００５４】
以上説明したように、定常時にバッテリＢのバッテリ電圧が低下した場合、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃを流れる電流Ｉｓｕ，Ｉｓｖ，Ｉｓｗが殆どゼロになった状態でサイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをターンオフさせる。このため、電力変換装置１００によれば、各相のラインの誘導成分によるサージの発生を抑制しつつ、交流発電機Ａの出力からバッテリＢを電気的に切り離すことができ、電子制御ユニットＥの電源を優先的に確保することができる。
【００５５】
（Ｄ）バッテリの電極コネクタが外れた場合の動作
電力変換装置１００が適用されたシステムのエンジンの作動中に、例えば機械的な振動等により、意図せずバッテリＢの電極コネクタが外れる場合が起こり得る。この場合、バッテリＢを電源として動作する電装機器等の負荷（図示なし）が電力変換装置１００の出力端子１６２と共通端子１６６との間に電気的に接続された状態になっていると、この負荷（図示なし）を流れる電流により出力電圧Ｖｏｕｔ２が低下する。
【００５６】
出力電圧Ｖｏｕｔ２が低下して上記の所定の閾値ＶＴＨ以下になると、低電圧保護回路１４０が出力電圧Ｖｏｕｔ２の低下を検出し、その旨の信号ＳＲを出力する。この信号ＳＲを受けて、駆動回路１３０は、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをターンオフさせる。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔ２は発生されなくなる。即ち、バッテリＢの電極コネクタが外れると、バッテリＢを充電するための出力電圧Ｖｏｕｔ２が発生されなくなる。従って、バッテリＢの電極コネクタが外れた場合、無用となった出力電圧Ｖｏｕｔ２を発生させることがなくなる。
【００５７】
これに対し、バッテリＢの電極コネクタが外れた場合であっても、交流発電機Ａの交流出力はダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃにより整流されて出力電圧Ｖｏｕｔ１が発生される。出力電圧Ｖｏｕｔ１は電解コンデンサＣを一定電圧に充電する。これにより、バッテリＢの電極端子が外れた場合、電解コンデンサＣが電子制御ユニットＥの電源として機能する。従って、エンジンの作動中にバッテリＢの電極コネクタが外れたとしても、電子制御ユニットＥの動作に支障はなく、電子制御ユニットＥによるエンジンの制御を継続することができる。
【００５８】
（Ｅ）バッテリを搭載しない場合の動作
電力変換装置１００が適用されたシステムがバッテリＢを搭載しない場合（バッテリレス時）には、電子制御ユニットＥの暗電流の供給源は存在しないため、電子制御ユニットＥの暗電流は発生し得ない。
【００５９】
また、バッテリＢを搭載しない場合、エンジンの始動は、スタータモータＭに代えてリコイルスタータ等、手動によるクランキングにより行うことができる。この場合、エンジンがクランキングされると、交流発電機Ａが発電を開始する。交流発電機Ａの出力は、電源電圧発生回路１２０により整流され、駆動回路１３０および低電圧保護回路１４０の各電源が生成される。これにより、駆動回路１３０および低電圧保護回路１４０が動作可能な状態になり、電力変換装置１００が動作可能な状態となる。
【００６０】
このように、電力変換装置１００が適用されたシステムがバッテリＢを搭載しない場合においても、上述のバッテリＢの電極コネクタが外れた場合と同様に、出力電圧Ｖｏｕｔ２が所定の閾値ＶＴＨ以下になれば、低電圧保護回路１４０が出力電圧Ｖｏｕｔ２の低下を検出し、その旨の信号ＳＲを出力する。この信号ＳＲを受けて、駆動回路１３０は、サイリスタ１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃをターンオフさせる。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔ２は発生されなくなる。
【００６１】
また、電力変換装置１００が適用されたシステムがバッテリＢを搭載しない場合においても、交流発電機Ａの交流出力はダイオード１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃおよびダイオード１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃにより全波整流されて出力電圧Ｖｏｕｔ１が発生される。出力電圧Ｖｏｕｔ１は電解コンデンサＣを一定電圧に充電する。これにより、電解コンデンサＣが電子制御ユニットＥの電源として機能する。従って、システムがバッテリＢを搭載していなくても、電子制御ユニットＥの電源を確保することができると共に、リコイルスタータ等によりエンジンを始動させることができ、電子制御ユニットＥによりエンジンの作動を制御することができる。
【００６２】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。
図３は、本発明の第２の実施形態による電力変換装置の特徴部分の構成例を示す回路図である。
【００６３】
第２の実施形態による電力変換装置は、上述の第１の実施形態による図１に示す電力変換装置１００の構成において、サイリスタ１１４ａに代えて、図３に示すスイッチ回路２１４ａを備えると共に、サイリスタ１１４ｂ，１１４ｃに代えて、スイッチ回路２１４ａと同様の構成を有するスイッチ回路を備える。また、第２の実施形態による電力変換装置は、図１に示す電力変換装置１００の構成において、駆動回路１３０に代えて、スイッチ回路２１４ａを駆動するための駆動回路２３０を備える。図３の例では、交流発電機ＡのＵ相に対応する構成のみが代表的に示されており、Ｖ相およびＷ相に対応する構成は省略されている。
【００６４】
図３に示すように、スイッチ回路２１４ａは、ｎチャネル型の電界効果トランジスタＴ１とｎチャネル型の電界効果トランジスタＴ２とから構成される。電界効果トランジスタＴ１のソースは、図１に示す出力端子１６２に接続されている。電界効果トランジスタＴ１のドレインには、電界効果トランジスタＴ２のドレインが接続されている。電界効果トランジスタＴ２のソースは、図１に示す入力端子１６３に接続されている。
【００６５】
電界効果トランジスタＴ１，Ｔ２には、それぞれ、ボディダイオードＢＤ１，ＢＤ２が接続されている。即ち、ボディダイオードＢＤ１のアノードおよびカソードは、それぞれ、電界効果トランジスタＴ１のソースおよびドレインに接続されている。また、ボディダイオードＢＤ２のアノードおよびカソードは、それぞれ、電界効果トランジスタＴ２のソースおよびドレインに接続されている。
サイリスタ１１４ｂ，１１４ｃに代えて備えられたスイッチ回路についても、上述のサイリスタ１１４ａに代えて備えられたスイッチ回路２１４ａと同様である。また、その他は、第１の実施形態と同様である。
【００６６】
第２の実施形態では、駆動回路２３０は、交流発電機ＡのＵ相の出力電圧Ｖｕを検出し、出力電圧Ｖｕが正から負に移行する過程で略ゼロボルトとなるタイミングで、電界効果トランジスタＴ１，Ｔ２をオフさせる。換言すれば、駆動回路２３０は、Ｕ相の出力電流Ｉｕが略ゼロアンペアとなるタイミングで電界効果トランジスタＴ１，Ｔ２をオフさせる。これにより、電界効果トランジスタＴ１，Ｔ２から構成されるスイッチ回路２１４ａがオフするときに、スイッチ回路２１４ａを流れる電流は略ゼロアンペアであるから、スイッチ回路２１４ａがオフすることによる電流の変化は殆どない。このため、上述の第１の実施形態と同様にサージの発生が抑制される。
【００６７】
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。
図４は、本発明の第３の実施形態による電力変換装置の特徴部分の構成例を示す回路図である。
【００６８】
第３の実施形態による電力変換装置は、上述の第１の実施形態による図１に示す電力変換装置１００の構成において、サイリスタ１１４ａに代えて、図４に示すスイッチ回路３１４ａを備えると共に、サイリスタ１１４ｂ，１１４ｃに代えて、スイッチ回路３１４ａと同様の構成を有するスイッチ回路を備える。また、第３の実施形態による電力変換装置は、図１に示す電力変換装置１００の構成において、駆動回路１３０に代えて、スイッチ回路３１４ａを駆動するための駆動回路３３０を備える。図４の例では、交流発電機ＡのＵ相に対応する構成のみが代表的に示されており、Ｖ相およびＷ相に対応する構成は省略されている。
【００６９】
スイッチ回路３１４ａは、ダイオードＤ１を備える点を除けば、上述の第２の実施形態のスイッチ回路２１４ａと同様に構成されている。
即ち、図４に示すように、スイッチ回路３１４ａは、ダイオードＤ１と、ｎチャネル型の電界効果トランジスタＴ１と、ｎチャネル型の電界効果トランジスタＴ２とから構成される。ダイオードＤ１のカソードは図１に示す出力端子１６２に接続され、ダイオードＤ１のアノードは、電界効果トランジスタＴ１のソースに接続されている。電界効果トランジスタＴ１のドレインには、電界効果トランジスタＴ２のドレインが接続されている。電界効果トランジスタＴ２のソースは、図１に示す入力端子１６３に接続されている。
【００７０】
電界効果トランジスタＴ１，Ｔ２には、それぞれ、ボディダイオードＢＤ１，ＢＤ２が接続されている。即ち、ボディダイオードＢＤ１のアノードおよびカソードは、それぞれ、電界効果トランジスタＴ１のソースおよびドレインに接続されている。また、ボディダイオードＢＤ２のアノードおよびカソードは、それぞれ、電界効果トランジスタＴ２のソースおよびドレインに接続されている。
サイリスタ１１４ｂ，１１４ｃに代えて備えられたスイッチ回路についても、上述のサイリスタ１１４ａに代えて備えられたスイッチ回路３１４ａと同様である。また、その他については、第１の実施形態または第２の実施形態と同様である。
【００７１】
第３の実施形態では、駆動回路３３０は、交流発電機ＡのＵ相の出力電圧Ｖｕを検出し、出力電圧Ｖｕが負極性となる期間で、電界効果トランジスタＴ１，Ｔ２をオフさせる。ここで、出力電圧Ｖｕが負極性となる期間では、ダイオードＤ１が逆バイアス状態となるため、ダイオードＤ１には電流が流れない。このことは、ダイオードＤ１と直列接続された電界効果トランジスタＴ１，Ｔ２に電流が流れないことを意味する。これにより、スイッチ回路３１４ａがオフすることによる電流の変化は殆ど発生しない。このため、上述の第１の実施形態および第２の実施形態と同様にサージの発生が抑制される。
【００７２】
第３の実施形態によれば、出力電圧Ｖｏｕｔ２が負極性となる期間では、ダイオードＤ１が逆バイアスされ、スイッチ回路３１４ａを流れる電流は殆どないので、出力電圧Ｖｕが負極性となる期間中の任意のタイミングで電界効果トランジスタＴ１，Ｔ２をオフさせても、サージは発生しない。従って、第２の実施形態に比較して、出力電圧Ｖｕがゼロとなるタイミング（いわゆるゼロクロスポイント）を特定する必要がないので、スイッチ回路３１４ａをオフさせるタイミングに余裕を持たせることが可能になる。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、上述の実施形態では、交流発電機ＡのＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相を整流するものとしたが、何れか任意の１相または２相を整流するものとしてもよい。
また、上述の実施形態では、全波整流回路１１０は、ショート制御式の全波整流回路として構成したが、この例に限定されず、その回路形式は任意である。
【符号の説明】
【００７４】
１００…電力変換装置、１１０…整流回路、１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ，１１２ａ，１１２ｂ，１１２ｃ…ダイオード、１１３ａ，１１３ｂ，１１３ｃ，１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ…サイリスタ、１２０…電源電圧発生回路、１３０…駆動回路、１４０…低電圧保護回路、１５０…出力電圧制御回路、１６１，１６２…出力端子、１６３，１６４，１６５…入力端子、１６６…共通端子、Ａ…交流発電機、Ｂ…バッテリ、Ｃ…電解コンデンサ、Ｄ，Ｄ１…ダイオード、Ｅ…電子制御ユニット（ＥＣＵ）、Ｆ…ヒューズ、Ｍ…スタータモータ、Ｓ…スタータスイッチ。
【図１】
2015181954.tif 000003
【図２】
2015181954.tif 000004
【図３】
2015181954.tif 000005
【図４】
2015181954.tif 000006
【図５】
2015181954.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月29日(2015.5.29)
【手続補正１】
【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】
交流発電機の出力を所望の直流電力に変換して第１負荷と第２負荷とに供給する電力変換装置であって、
前記交流発電機の出力部と前記第１負荷との間に接続され、前記交流発電機の出力を整流して前記第１負荷に供給する整流回路と、
前記交流発電機の出力部と前記第２負荷との間に接続され、駆動信号が、前記交流発電機から前記第２負荷への電力の供給を許容することを表す第１信号状態にあることを条件として、前記交流発電機の出力を整流して前記第２負荷に供給し、前記駆動信号が、前記交流発電機から前記第２負荷への電力の供給を禁止することを表す第２信号状態にあることを条件として、前記交流発電機の出力に応答して導通状態から非導通状態に移行する第１のスイッチ回路と、
前記駆動信号を発生させて前記第１のスイッチ回路の制御端子に供給する駆動回路と、
交流発電機の出力部と共通端子との間を短絡する第２のスイッチ回路と、
前記整流回路から前記第１負荷に供給される出力電圧が所望の電圧となるように前記第２のスイッチ回路を制御する出力電圧制御回路と、
を備えた電力変換装置。
【請求項２】
前記第１のスイッチ回路は、前記交流発電機の出力の極性が、前記第２負荷に供給される際の極性とは逆極性になる期間で導通状態から非導通状態に移行する、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記第１のスイッチ回路は、前記交流発電機から前記第２負荷に向けて順方向電流が流れるように前記交流発電機と前記第２負荷との間に接続されたサイリスタである、請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１負荷は、エンジンの回転を制御するための電子制御ユニットであり、前記第２負荷は、前記電子制御ユニットの電源を供給するバッテリである、請求項１から３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記整流回路は、
前記交流発電機の出力部にアノードが接続され、前記第１負荷にカソードが接続された第１ダイオードと、
前記交流発電機の出力部にカソードが接続され、共通端子にアノードが接続された第２ダイオードと、
前記交流発電機の出力部にアノードが接続され、前記共通端子にカソードが接続され、所定の制御信号に応答して導通するサイリスタと、
を備えた、請求項１から４の何れか１項に記載の電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
ことを目的とする。
課題を解決するための手段
［００１１］
本発明の一態様は、以下の事項を提案している。
本発明の一態様によれば、交流発電機の出力を所望の直流電力に変換して第１負荷と第２負荷とに供給する電力変換装置であって、前記交流発電機の出力部と前記第１負荷との間に接続され、前記交流発電機の出力を整流して前記第１負荷に供給する整流回路と、前記交流発電機の出力部と前記第２負荷との間に接続され、駆動信号が、前記交流発電機から前記第２負荷への電力の供給を許容することを表す第１信号状態にあることを条件として、前記交流発電機の出力を整流して前記第２負荷に供給し、前記駆動信号が、前記交流発電機から前記第２負荷への電力の供給を禁止することを表す第２信号状態にあることを条件として、前記交流発電機の出力に応答して導通状態から非導通状態に移行する第１のスイッチ回路と、前記駆動信号を発生させて前記第１のスイッチ回路の制御端子に供給する駆動回路と、交流発電機の出力部と共通端子との間を短絡する第２のスイッチ回路と、前記整流回路から前記第１負荷に供給される出力電圧が所望の電圧となるように前記第２のスイッチ回路を制御する出力電圧制御回路と、を備えた電力変換装置を提案している。
［００１２］
本発明の一態様によれば、前記第１のスイッチ回路は、前記交流発電機の出力の極性が、前記第２負荷に供給される際の極性とは逆極性になる期間で導通状態から非導通状態に移行する電力変換装置を提案している。
本発明の一態様によれば、前記第１のスイッチ回路は、前記交流発電機から前記第２負荷に向けて順方向電流が流れるように前記交流発電機と前記第２負荷との間に接続されたサイリスタである電力変換装置を提案している。
本発明の一態様によれば、前記第１負荷は、エンジンの回転を制御するための電子制御ユニットであり、前記第２負荷は、前記電子制御ユニットの電源を供給するバッテリである電力変換装置を提案している。
［００１３］
本発明の一態様によれば、前記整流回路は、前記交流発電機の出力部にアノードが接続され、前記第１負荷にカソードが接続された第１ダイオードと、前記交流発電機の出力部にカソードが接続され、共通端子にアノードが接続された第２ダイオードと、前記交流発電機の出力部にアノードが接続され
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月25日(2015.9.25)
【手続補正１】
【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】
交流発電機の出力を所望の直流電力に変換して第１負荷と第２負荷とに供給する電力変換装置であって、
前記第１負荷と直列接続された第１整流回路であって、少なくとも１対のダイオードを含み、各対のダイオードの間に前記交流発電機の出力部が接続され、前記交流発電機の出力を整流して前記第１負荷に供給するように構成された、第１整流回路と、
前記第２負荷と直列接続された第２整流回路であって、それぞれのアノード同士が直列接続された少なくとも１対のサイリスタを含み、各対のサイリスタの間に前記交流発電機の出力部が接続され、各対の一方のサイリスタは導通状態となることによって前記交流発電機の出力を整流して前記第２負荷に供給するように構成され、各対の他方のサイリスタは導通状態となることによって前記一方のサイリスタのカソードから前記第２負荷へ向かう方向とは逆方向に前記交流発電機の出力を供給するように構成された、第２整流回路と、
前記第１整流回路と並列接続され、前記第１整流回路の出力電圧が所望の電圧となるように前記他方のサイリスタを制御するように構成された出力電圧制御回路と、
を備え、
前記第１整流回路の前記出力電圧が所望の電圧となることにより、前記第２整流回路の出力電圧も所望の電圧となる、
電力変換装置。
【請求項２】
前記一方のサイリスタは、前記交流発電機の出力の極性が、前記第２負荷に供給される際の極性とは逆極性になる期間で導通状態から非導通状態に移行するように構成されている、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記一方のサイリスタは、前記交流発電機から前記第２負荷に向けて順方向電流が流れるように前記交流発電機と前記第２負荷との間に接続されたサイリスタである、請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記第１負荷は、エンジンの回転を制御するための電子制御ユニットであり、前記第２負荷は、前記電子制御ユニットの電源を供給するバッテリである、請求項１から３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
ことを目的とする。
課題を解決するための手段
［００１１］
本発明の一態様は、以下の事項を提案している。
本発明の一態様に係る電力変換装置は、交流発電機の出力を所望の直流電力に変換して第１負荷と第２負荷とに供給する電力変換装置であって、第１整流回路と、第２整流回路と、出力電圧制御回路と、を備える。前記第１整流回路は、前記第１負荷と直列接続された第１整流回路であって、少なくとも１対のダイオードを含み、各対のダイオードの間に前記交流発電機の出力部が接続され、前記交流発電機の出力を整流して前記第１負荷に供給するように構成されている。前記第２整流回路は、前記第２負荷と直列接続された第２整流回路であって、それぞれのアノード同士が直列接続された少なくとも１対のサイリスタを含み、各対のサイリスタの間に前記交流発電機の出力部が接続され、各対の一方のサイリスタは導通状態となることによって前記交流発電機の出力を整流して前記第２負荷に供給するように構成され、各対の他方のサイリスタは導通状態となることによって前記一方のサイリスタのカソードから前記第２負荷へ向かう方向とは逆方向に前記交流発電機の出力を供給するように構成されている。前記出力電圧制御回路は、前記第１整流回路と並列接続され、前記第１整流回路の出力電圧が所望の電圧となるように前記他方のサイリスタを制御するように構成されている。前記第１整流回路の前記出力電圧が所望の電圧となることにより、前記第２整流回路の出力電圧も所望の電圧となる。
［００１２］
前記電力変換装置において、前記一方のサイリスタは、前記交流発電機の出力の極性が、前記第２負荷に供給される際の極性とは逆極性になる期間で導通状態から非導通状態に移行するように構成されていてもよい。
前記電力変換装置において、前記一方のサイリスタは、前記交流発電機から前記第２負荷に向けて順方向電流が流れるように前記交流発電機と前記第２負荷との間に接続されたサイリスタであってもよい。
［００１３］
前記電力変換装置において、前記第１負荷は、エンジンの回転を制御するための電子制御ユニットであってもよく、前記第２負荷は、前記電子制御ユニッ
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
トの電源を供給するバッテリであってもよい。
発明の効果
［００１４］
本発明の一態様によれば、バッテリ等の負荷を交流発電機の出力から切り離す際に発生するサージを抑制することができる。
図面の簡単な説明
［００１５］
［図１］本発明の第１の実施形態による電力変換装置の構成例と、その適用例を示す回路図である。
［図２］本発明の第１の実施形態による電力変換装置の動作を説明するための波形図である。
［図３］本発明の第２の実施形態による電力変換装置の特徴部分の構成例を示す回路図である。
［図４］本発明の第３の実施形態による電力変換装置の特徴部分の構成例を示す回路図である。
［図５］従来装置を説明するための図である。
発明を実施するための形態
［００１６］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
［００１７］
（第１の実施形態）
図１に、本発明の第１の実施形態による電力変換装置１００の構成例と、その適用例を示す。本実施形態による電力変換装置１００は、車両に搭載された交流発電機（ＡＣＧ）Ａの交流出力を所望の直流に整流して、車両のエンジンの回転を制御するための電子制御ユニット（ＥＣＵ）Ｅと、電子制御ユニットＥの電源を供給するバッテリＢに供給するためのものである。即ち、電力変換装置１００は、電子制御ユニットＥの電源を供給する電源装置と
【国際調査報告】
2015181954.tif 000008
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