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JP2932694B2 - 車両用交流発電機の整流装置 - Google Patents
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JP2932694B2 - 車両用交流発電機の整流装置 - Google Patents

車両用交流発電機の整流装置

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JP2932694B2
JP2932694B2 JP2400684A JP40068490A JP2932694B2 JP 2932694 B2 JP2932694 B2 JP 2932694B2 JP 2400684 A JP2400684 A JP 2400684A JP 40068490 A JP40068490 A JP 40068490A JP 2932694 B2 JP2932694 B2 JP 2932694B2
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generator
voltage
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草瀬  新
誠司 林
慶一郎 伴在
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  • Control Of Charge By Means Of Generators (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、車両用三相交流発電機
の整流装置に関する。
【0002】
【従来技術】従来の車両用交流発電機の整流装置として
は、ダイオードをブリッジ接続した三相全波整流器が用
いられており、出力される直流電圧の大きさを制御する
には車両用三相交流発電機(以下、オルタネータとい
う)の界磁電流を制御して行っていた。
【0003】また、電池充電用などにおいて、SCR
(サイリスタ)をブリッジ接続した三相全波整流器が用
いられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダイオ
ードブリッジ方式の三相全波整流器では、整流効率が良
くないという問題点があった。以下、この問題を詳述す
る。各ダイオードは本来それぞれ異なる位相で2π/3
(rad)だけ導通する筈であるが、実際には極低速回
転(低周波)域を除いて漏洩リアクタンスの作用により
π(rad)導通しているのが実情である。その結果、
第8図に示すように、時点t1において三相全波整流器
の出力端に、本来はy−xというスペクトル電圧が生じ
るべきであるのに、−z電圧が−x電圧と並列に接続さ
れた状態が生じて直流出力電圧Edcは第8図の実線の
ように縮小してしまい、直流出力電圧が斜線部分だけロ
スしてしまう。
【0005】一方、SCRブリッジ方式の車両用交流発
電機の整流装置は、ターンオフのために消弧回路を付加
する必要があり、かつ高速応答性がよくない。したがっ
て、高速運転時の周波数が商用周波数より格段に高い車
両用交流発電機の整流装置において、高リアクタンス負
荷の高速断続にSCRを採用することは得策ではなかっ
た。
【0006】更に、最近では、オルタネータを発電、電
動切替えにより、車両エンジンのトルク脈動を吸収する
技術が提案されているが、このような技術を実際に実現
するためには、複数のダイオードブリッジと複数のトラ
ンジスタとからなる複雑な高速スイッチング制御回路が
必要になる。本発明はこのような問題点を解決するため
になされたものであり、整流効率を改良するとともに、
三相交流発電機の発電、電動切替え制御を簡素な回路で
実現できる車両用交流発電機の整流装置を提供すること
を、その解決すべき課題としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、車両用交流発
電機から出力される三相交流電圧を三相全波整流する整
流装置において、複数のトランジスタを三相ブリッジ接
続してなり、前記発電機の各コイルの電流を遮断可能な
三相全波整流器と、前記三相全波整流器の複数の正極側
トランジスタ(2a、2b、2c)のうちのひとつだけ
と、前記三相全波整流器の複数の負極側トランジスタ
(2d、2e、2f)のうちのひとつだけとが導通する
ように、前記複数のトランジスタの各々を順次に断続す
る制御部とを備えることを特徴としている。好適な態様
において、前記制御部は、切り換えるべき二つの相電圧
のクロス点に対応して前記複数のトランジスタを断続す
ることを特徴としている。好適な態様において、前記制
御部は、出力直流電圧の大きさを制御するためのパルス
幅変調形式の電圧制御回路を備えたことを特徴としてい
る。好適な態様において、前記電圧制御回路は、そのパ
ルス幅変調のキャリア周波数を可聴周波数以上に設定し
たことを特徴としている。好適な態様において、前記制
御部は、前記複数のトランジスタの導通期間を2π/3
以下に設定したことを特徴としている。
【0008】ここで、トランジスタとしては、バイポー
ラトランジスタ(BPT)、絶縁ゲートトランジスタ
(IGFET、MOS FET)、接合ゲートトランジ
スタ(JFET)、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ
ト(IGBT)などを採用することができる。発電機の
各相コイルはスター接続でも、デルタ接続でもよい。
【0009】
【作用及び発明の効果】本発明の車両用交流発電機の整
流装置の三相全波整流器は、複数のトランジスタを三相
ブリッジ接続して構成されている。制御部は、各トラン
ジスタを発電機の各コイルが並列接続とならないタイミ
ングで断続する。すなわち、三相全波整流器の複数の正
極側トランジスタ(2a、2b、2c)のうちのひとつ
だけと、前記三相全波整流器の複数の負極側トランジス
タ(2d、2e、2f)のうちのひとつだけとが導通す
るように、これらのトランジスタを順次に断続制御す
る。このようにすれば、整流効率を改善して出力直流電
圧の大きさを増加することができる。
【0010】すなわち、漏洩リアクタンスの作用により
発電機の2つのコイルが並列接続状態となって、両コイ
ルのほぼ平均電圧がそれらの両端から出力されるという
ことがなく、その結果として出力直流電圧が低下するこ
とがない。更に、SCRブリッジ方式の車両用交流発電
機の整流装置に比較して、消弧回路を要せずまた高速応
答性が向上するので、高速運転時における高速断続に対
応することができる。
【0011】また、バッテリの充電及び車両電気負荷の
駆動とともに発電機の発電動作、電動動作の切替えによ
り、三相全波整流器の回路規模を増加することなく、車
両エンジンのトルク脈動の吸収が可能となる。更に本発
明によれば、トランジスタのスイッチング制御による出
力直流電圧の制御が可能となるので、発電機の界磁磁束
を永久磁石で発生させることができ、発電機の構成の簡
略化またはブラシレス化を実現することができる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。第1実施例を第1図に示す。この装置は、トラン
ジスタ2a〜2fを三相ブリッジ接続してなり、オルタ
ネータ1の各相コイル(電機子コイル)1x,1y,1
zから受け取る三相交流電圧x,y,zを三相全波整流
する三相全波整流器2と、この三相全波整流器2の各ト
ランジスタ2a〜2fをそれぞれ異なる位相でスイッチ
ングする制御部3とを備えている。
【0013】各トランジスタ2a〜2fはIGBT(絶
縁ゲート型バイポーラトランジスタ)にて構成されてお
り、三相全波整流器2の一端は接地され、他端はバッテ
リ4及び車両用の電気負荷5の高位端に接続されてい
る。制御部3は、相コイル1xが出力する相電圧xを受
取ってその周波数及び位相を検知するとともに、検知し
た周波数および位相に従って各トランジスタ2a〜2f
の導通を制御する回路であり、例えば第2図のような構
成をもつ。
【0014】すなわち、制御部3は、相電圧xを波形整
形して同一周期のパルス信号を形成し、このパルス信号
を整形してデューティ比が0.5の基準パルス信号を形
成し、この基準パルス信号の周波数の3倍の周波数をも
つデューティ比が0.5%のパルス信号を形成し、この
3倍周波数のパルス信号と、その逆相パルス信号を用い
てそぞれ2π/3づつ位相が異なる6相のパルス信号を
形成し、それらが各トランジスタ2a〜2fのゲートに
印加される。なお、各トランジスタ2a〜2fのスイッ
チングは、切り換えるべき二つの相電圧のクロス点で実
施される。
【0015】この結果、トランジスタ2a〜2cの一つ
とトランジスタ2d〜2fの一つとだけが常に導通状態
となるので、三相全波整流器2の出力電圧Edcは第7
図に示す波形となり、整流ロスが減り発電効率が向上す
る。 また、車両用内燃機関は爆発・圧縮工程毎にその回転
角速度が変動するので、トルク変動の周期変動に同期し
て内燃機関のトルクが平均値より低下しているときには
制御部3が各トランジスタを遮断すれば、オルタネータ
1が消費するトルクが低下するので、機関の出力トルク
が増加し、トルク変動が減少する。
【0016】なお、IGBTは大容量、高速作動向きで
あるゆえ、特に制御性がよく、固定子鉄心に設けた磁気
脈動トルク検出器の出力を信号として磁気音の原因とな
る電磁トルク変動のアクティブ制御も可能になる。な
お、各トランジスタの導通期間は2π/3以下としても
よい。2π/3以下とすることにより最も高い平均値流
電圧を出力することができる。
【0017】この装置では回転子界磁6に永久磁石を使
用している。出力する直流電圧の大きさは、制御部3に
PWM(パルス幅変調)形式の電圧制御回路を設けてい
るので(第4図参照)、全波整流しつつ出力直流電圧の
大きさも制御することができる。PWM制御のキャリア
周波数は可聴周波数以上に選んでおり、騒音上の問題は
ない。なお、電圧制御回路は第4図の代わりに、相電圧
合成回路の後ろに設け、各相電圧をそれぞれ独立にPW
M制御してもよい。
【0018】更にこの実施例では、三相全波整流器2の
高位出力端にリアクトル7を直列に接続して界磁磁束を
強める向きに界磁を励磁する直巻コイルとしている。更
にこのリアクトル7により、IGBTで断続される電流
も出力電流系に流れる際には平滑されており、リップル
は減少する。第5図に第3実施例を示す。
【0019】この装置は、第1図のトランジスタ2a〜
2fと個別にそれぞれトランジスタ2g〜2mを逆方向
に接続し、これらトランジスタ2a〜2mの断続を別個
に制御するものである。この場合、制御部2から出力さ
れる各パルス信号の位相を制御することにより、周知の
ようにオルタネータ1は発電機として及び始動用電動機
として動作することができる。
【0020】もちろん、発電機として作動させる場合に
はトランジスタ2a〜2fをそれぞれ所定位相で導通
し、トランジスタ2g〜2mを遮断する。一方、始動用
電動機として作動させる場合にはトランジスタ2g〜2
mをそれぞれ所定位相で導通し、トランジスタ2a〜2
fを遮断する。ちなみに始動用電動機として作動させる
場合も各トランジスタ2g〜2mは2π/3毎にスイッ
チングされる。
【0021】第4実施例を第6図に示す。この装置は、
トランジスタ2a〜2fとしてNチャンネルMOSFE
Tを用いたものであり、整流性の改善のために逆流防止
ダイオード6a、6b、6cをブリッジの各ブランチと
接地との間に設けている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の車両用交流発電機の整流装置の一実施
例を示す回路図
【図2】第1図の制御部のブロック図
【図3】第2実施例の回路図
【図4】第3図の制御部のブロック図
【図5】本発明の車両用交流発電機の整流装置の更なる
他の実施例を示す回路図
【図6】本発明の車両用交流発電機の整流装置の更なる
他の実施例を示す回路図
【図7】第1図の装置から出力される三相全波整流電圧
の波形図
【図8】従来のダイオードブリッジ方式の三相全波整流
器から出力される三相全波整流電圧の波形図
【符号の説明】
1 オルタネータ 2 三相全波整流器 3 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花井 正人 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−138030(JP,A) 特開 平2−7834(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02J 7/14 - 7/24 H02M 7/219

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 車両用交流発電機から出力される三相交
    流電圧を三相全波整流する整流装置において、 複数のトランジスタを三相ブリッジ接続してなり、前記
    発電機の各コイルの電流を遮断可能な三相全波整流器
    と、 前記三相全波整流器の複数の正極側トランジスタ(2
    a、2b、2c)のうちのひとつだけと、前記三相全波
    整流器の複数の負極側トランジスタ(2d、2e、2
    f)のうちのひとつだけとが導通するように、前記複数
    のトランジスタの各々を順次に断続する制御部とを備え
    ることを特徴とする車両用三相交流発電機の整流装置。
  2. 【請求項2】前記制御部は、切り換えるべき二つの相電
    圧のクロス点に対応して前記複数のトランジスタを断続
    することを特徴とする請求項1記載の車両用三相交流発
    電機の整流装置。
  3. 【請求項3】前記制御部は、出力直流電圧の大きさを制
    御するためのパルス幅変調形式の電圧制御回路を備えた
    ことを特徴とする請求項1または2記載の車両用三相交
    流発電機の整流装置。
  4. 【請求項4】前記電圧制御回路は、そのパルス幅変調の
    キャリア周波数を可聴周波数以上に設定したことを特徴
    とする請求項3記載の車両用三相交流発電機の整流装
    置。
  5. 【請求項5】前記制御部は、前記複数のトランジスタの
    導通期間を2π/3以下に設定したことを特徴とする請
    求項1から請求項4のいずれかに記載の車両用三相交流
    発電機の整流装置。
JP2400684A 1990-12-06 1990-12-06 車両用交流発電機の整流装置 Expired - Lifetime JP2932694B2 (ja)

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