(57)【要約】【目的】三相交流発電動機を発電機として駆動したときの発電出力によってバッテリの充電を行わせるに際して、三相整流のための通電制御を簡単にするとともに、回転数や負荷の変動の影響を受けることなくバッテリの充電を効率良く行わせる。【構成】バッテリを用いて三相交流電動機として駆動させる際の三相インバータ回路を兼ね、三相交流発電機として駆動させたときの発電出力によってバッテリを充電させる際の三相整流回路として機能する制御回路における各相の制御素子にＭＯＳ・ＦＥＴを用いた三相交流発電動機の制御装置にあって、三相交流発電機としての駆動時に、その制御回路における各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴのみを用いて同期整流を行わせる手段と、その制御回路における各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴのゲート制御によって通電タイミングの進角、遅角を行わせる手段をとるようにする。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリを用いて三相交流電動機として駆動させる際の三相インバータ回路を兼ね、三相交流発電機として駆動させたときの発電出力によってバッテリを充電させる際の三相整流回路として機能する制御回路における各相の制御素子にＭＯＳ・ＦＥＴを用いた三相交流発電動機の制御装置にあって、三相交流発電機としての駆動時に、その制御回路における各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴのみを用いて同期整流を行わせる手段と、その制御回路における各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴのゲート制御によって通電タイミングの進角、遅角を行わせる手段をとるようにしたことを特徴とする三相交流発電動機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、バッテリを用いて三相交流電動機として駆動させる際の三相インバータ回路を兼ね、三相交流発電機として駆動させたときの発電出力によってバッテリを充電させる三相整流回路として機能する制御回路の通電制御を行わせる三相交流発電動機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、三相交流発電動機を車両に搭載して、エンジンの始動時にはバッテリを電源に用いて三相インバータ回路を介して三相交流電動機として駆動させ、エンジンの始動後には三相交流発電機として駆動させて三相整流回路を介してバッテリの充電を行わせるようにしている。
【０００３】
最近、このような三相交流発電動機を電動機として駆動するときの三相インバータ回路と三相交流発電動機を発電機として駆動するときの三相整流回路とを兼ねる制御回路にあっては、図１に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の制御素子にＭＯＳ・ＦＥＴ１〜６を用いて通電制御を行わせるようにしている。図中、Ｍ／Ｇは永久磁石式などによる三相交流発電動機、Ｂａｔｔはバッテリ、ＤはＭＯＳ・ＦＥＴの寄生ダイオードである。
【０００４】
従来、このような三相交流発電動機の制御回路において、三相交流発電動機Ｍ／Ｇを発電機として駆動してその発電電圧によってバッテリＢａｔｔの充電を行わせる場合、図示しないコントローラの制御下で、図２に示すように、各相における正電位側および負電位側ともにＭＯＳ・ＦＥＴ１〜６のゲートのオン、オフを行わせることによって通電制御を行わせるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
解決しようとする問題点は、バッテリを用いて三相交流発電動機を電動機として駆動するときの三相インバータ回路と三相交流発電動機を発電機として駆動してバッテリを充電するときの三相整流回路とを兼ねる制御回路における各相の制御素子にＭＯＳ・ＦＥＴを用いたものにあって、バッテリ充電時の三相整流回路として機能させるに際して、各相における正電位側および負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴ１〜６のゲートのオン，オフによる通電制御を行わせるのでは、その制御が複雑になっていることである。
【０００６】
また、三相交流発電動機の発電電圧によってバッテリの充電を行わせるに際して、三相交流発電動機の回転数や負荷に変動をきたすと発電電圧が変動してしまい、バッテリの充電電圧が変動してしまうという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、バッテリを用いて三相交流電動機として駆動させる際の三相インバータ回路を兼ね、三相交流発電機として駆動させたときの発電出力によってバッテリを充電させる際の三相整流回路として機能する制御回路における各相の制御素子にＭＯＳ・ＦＥＴを用いた三相交流発電動機の制御装置にあって、三相整流のための通電制御を簡単にするとともに、三相交流発電動機の回転数や負荷の変動の影響を受けることなくバッテリの充電を効率良く行わせることができるようにするべく、三相交流発電機としての駆動時に、その制御回路における各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴのみを用いて同期整流を行わせる手段と、その制御回路における各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴのゲート制御によって通電タイミングの進角、遅角を行わせる手段をとるようにしている。
【０００９】
【実施例】
本発明による三相交流発電動機の制御装置は、図３に示す構成にあって、三相交流発電動機Ｍ／Ｇを発電機として駆動してその発電電圧によってバッテリＢａｔｔの充電を行わせる場合、図示しないコントローラの制御下で、制御回路１におけるＵ，Ｖ，Ｗ各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴ２、ＭＯＳ・ＦＥＴ４、ＭＯＳ・ＦＥＴ６のみの各ゲートをオン，オフすることによって三相整流のための通電制御を行せるようにしている。
【０００８】
図４は、各相における負電位側の各ＭＯＳ・ＦＥＴ２，４，６のオン，オフに応じた三相整流波形（ａ）、各ＭＯＳ・ＦＥＴ２，４，６におけるドレインＤ−ソースＳ間の電圧波形（ｂ）およびＵ相を中性点とした各相の誘起電圧波形をそれぞれ示している。なお、各相における正電位側の各ＭＯＳ・ＦＥＴ１，３，５のゲートはオフ状態に維持されている。
【０００９】
図５は、各相における正電位側および負電位側の全てのＭＯＳ・ＦＥＴ１〜６をオフ状態にして、各寄生ダイオードＤによって三相整流を行わせたときの三相整流波形（ａ）、各ＭＯＳ・ＦＥＴ２，４，６におけるドレインＤ−ソースＳ間の電圧波形（ｂ）およびＵ相を中性点とした各相の誘起電圧波形をそれぞれ示している。図６は、そのときの制御回路１の等価回路を示している。
【００１０】
このように、三相交流発電動機Ｍ／Ｇの発電電圧によってバッテリＢａｔｔを充電する際に、制御回路１におけるＵ，Ｖ，Ｗ各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴ２、ＭＯＳ・ＦＥＴ４、ＭＯＳ・ＦＥＴ６のみを用いて同期整流を行わせることによって、整流ロスを低減して、バッテリＢａｔｔの充電効率を有効に高めることができるようになる。また、従来のように各相における正電位側および負電位側ともにＭＯＳ・ＦＥＴ１〜６のゲートのオン、オフの制御を行わせる場合に比して、その制御が簡単になる。
【００１１】
また、三相交流発電動機Ｍ／Ｇの発電電圧によってバッテリＢａｔｔを充電する際には制御回路１における各相の正電位側のＭＯＳ・ＦＥＴ１，３，５のゲートをオフ状態に維持するようにしているので、三相交流発電動機Ｍ／Ｇが電動機として誤作動することが防止できる。
【００１２】
本発明は、このような三相交流発電動機の制御装置にあって、特に、三相交流発電動機Ｍ／Ｇを発電機として駆動してその発電電圧によってバッテリＢａｔｔの充電を行わせる場合、図示しないコントローラの制御下で、制御回路１におけるＵ，Ｖ，Ｗ各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴ２、ＭＯＳ・ＦＥＴ４、ＭＯＳ・ＦＥＴ６のみの各ゲートをオン，オフすることによって通電タイミン７の進角、遅角を行わせるようにしている。
【００１３】
その場合、三相交流発電動機Ｍ／Ｇの回転数や負荷の変動によって、発電電圧が上がり過ぎたら、通電タイミングを進角させることにより減磁作用を利用して発電電圧を低下させ、発電電圧が下がり過ぎたら、通電タイミングを遅角させることにより増磁作用を利用して発電電圧を上昇させるようにして、バッテリＢａｔｔの充電電圧が常に一定になるようにする。
【００１４】
図７は、制御回路１におけるＵ，Ｖ，Ｗ各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴ２、ＭＯＳ・ＦＥＴ４、ＭＯＳ・ＦＥＴ６のみのゲートのオン，オフによる通電制御のタイミングを電気角で６０°進角させた場合、そのときの三相整流波形（ａ）、各ＭＯＳ・ＦＥＴ２，４，６におけるドレインＤ−ソースＳ間の電圧波形（ｂ）およびＵ相を中性点とした各相の誘起電圧波形をそれぞれ示している。なお、各相における正電位側の各ＭＯＳ・ＦＥＴ１，３，５のゲートはオフ状態に維持されている。
【００１５】
この場合、三相整流波形（ａ）の特性からして、バッテリＢａｔｔの充電電圧が所定に低下することになる。
【００１６】
図８は、制御回路１におけるＵ，Ｖ，Ｗ各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴ２、ＭＯＳ・ＦＥＴ４、ＭＯＳ・ＦＥＴ６のみのゲートのオン，オフによる通電制御のタイミングを電気角で６０°遅角させた場合、そのときの三相整流波形（ａ）、各ＭＯＳ・ＦＥＴ２，４，６におけるドレインＤ−ソースＳ間の電圧波形（ｂ）およびＵ相を中性点とした各相の誘起電圧波形をそれぞれ示している。
【００１７】
この場合、三相整流波形（ａ）の特性からして、バッテリＢａｔｔの充電電圧が所定に上昇することになる。
【００１８】
図９は、バッテリＢａｔｔの充電電圧が一定の１４Ｖになるように本発明によって通電タイミングの制御を行わせたときの回転数をパラメータとした負荷電流に対する制御電圧の特性を示している。
【００１９】
また、図１０は、本発明によって通電タイミングの制御を行わせたときの負荷電流と回転数とに対するバッテリＢａｔｔの充電効率の分布特性を示している。ここで、Ａは８５〜９０％の充電効率の分布領域を、Ｂは８０〜８５％の充電効率の分布領域を、Ｃは７０〜８０％の充電効率の分布領域を、Ｄは６０〜７０％の充電効率の分布領域を、Ｅはは５０〜６０％の充電効率の分布領域を、Ｆは４０〜５０％の充電効率の分布領域を、Ｇは３０〜４０％の充電効率の分布領域を示している。
【００２０】
本発明では、図１０のＡ，Ｂで示す充電効率の分布領域となるように通電タイミングの制御を行わせるようにしている。
【００２１】
【発明の効果】
以上、本発明は、バッテリを用いて三相交流電動機として駆動させる際の三相インバータ回路を兼ね、三相交流発電機として駆動させたときの発電出力によっでバッテリを充電させる際の三相整流回路として機能する制御回路における各相の制御素子にＭＯＳ・ＦＥＴを用いた三相交流発電動機の制御装置にあって、三相交流発電機としての駆動時に、三相整流のための通電制御を簡単にするとともに、三相交流発電動機の回転数や負荷の変動の影響を受けることなくバッテリの充電を効率良く行わせることができるようになり、バッテリ損失の軽減と過電圧負荷によるユニットの破損防止とを有効に図ることができるという利点を有している。また、三相交流発電機としての駆動時に、低回転からのバッテリ充電電圧を確保できるという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】バッテリを電源として三相交流発電動機を電動機として駆動するときの三相インバータ回路と三相交流発電動機を発電機として駆動してバッテリを充電するときの三相整流回路とを兼ねる各相の制御素子にＭＯＳ・ＦＥＴを用いた制御回路を示す図である。
【図２】図１に示す制御回路においてバッテリ充電時に三相交流発電動機の出力電圧に応じて各相における正電位側および負電位側ともにＭＯＳ・ＦＥＴのゲートのオン、オフ制御を行わせたときのタイミングチャートである。
【図３】図１に示す制御回路にあって、本発明によって各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴのみの各ゲートをオン，オフすることによって三相整流のための通電制御を行せたときの電流の流れを示す図である。
【図４】図１に示す制御回路にあって、本発明によって各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴのみの各ゲートをオン，オフしたときの各相における負電位側の各ＭＯＳ・ＦＥＴのオン，オフに応じた三相整流波形（ａ）、各ＭＯＳ・ＦＥＴにおけるドレインＤ−ソースＳ間の電圧波形（ｂ）およびＵ相を中性点とした各相の誘起電圧波形（ｃ）をそれぞれ示す図である。
【図５】図１に示す制御回路にあって、各相における正電位側および負電位側の全てのＭＯＳ・ＦＥＴをオフ状態にして、各寄生ダイオードＤによって三相整流を行わせたときの三相整流波形（ａ）、各ＭＯＳ・ＦＥＴにおけるドレイン−ソース間の電圧波形（ｂ）およびＵ相を中性点とした各相の誘起電圧波形をそれぞれ示す図である。
【図６】図１に示す制御回路にあって、各相における正電位側および負電位側の全てのＭＯＳ・ＦＥＴをオフ状態にして、各寄生ダイオードＤによって三相整流を行わせたときそのときの等価回路を示す図である。
【図７】図１に示す制御回路における各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴのみのゲートのオン，オフによる通電制御のタイミングを電気角で６０°進角させたときの三相整流波形（ａ）、各ＭＯＳ・ＦＥＴにおけるドレイン−ソース間の電圧波形（ｂ）およびＵ相を中性点とした各相の誘起電圧波形をそれぞれ示す図である。
【図８】図１に示す制御回路における各相の負電位側のＭＯＳ・ＦＥＴのみのゲートのオン，オフによる通電制御のタイミングを電気角で６０°遅角させたときの三相整流波形（ａ）、各ＭＯＳ・ＦＥＴにおけるドレイン−ソース間の電圧波形（ｂ）およびＵ相を中性点とした各相の誘起電圧波形をそれぞれ示している。
【図９】バッテリの充電電圧が一定の１４Ｖになるように本発明によって通電タイミングの制御を行わせたときの回転数をパラメータとした負荷電流に対する制御電圧の特性を示す図である。
【図１０】本発明によって通電タイミングの制御を行わせたときの負荷電流と回転数とに対するバッテリの充電効率の分布特性を示す図である。
【符号の説明】
１  制御回路
Ｍ／Ｇ  三相交流発電動機
Ｂａｔｔ  バッテリ
Ｄ  寄生ダイオード
【図１】
2004274978.tif 000003
【図２】
2004274978.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004274978.tif 000011
【図１０】
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