JP2014220926A

JP2014220926A - Vehicular rotating electrical machine

Info

Publication number: JP2014220926A
Application number: JP2013099019A
Authority: JP
Inventors: 晴美堀畑; Harumi Horihata; 浅田　忠利; Tadatoshi Asada; 忠利浅田; 貴久子安; Takahisa Koyasu
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2013-05-09
Filing date: 2013-05-09
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-05-09
Also published as: JP6089942B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicular rotating electrical machine that reliably prevents a current from sneaking from a power system circuit to a control system circuit.SOLUTION: A vehicular rotating electrical machine 100 includes: MOS module groups 3A, 3B and an H bridge circuit 5 which, as the power system circuit, have MOS transistors 30, 31, 50, 51 and are grounded via a power ground terminal PGND and a grounding harness 320; and a UVW phase driver 4A, an XYZ phase driver 4B, an H bridge 6, a rotating angle sensor 7, a control circuit 8 and an input/output circuit 9 which, as the control system circuit, control the power system circuit and are grounded via a control ground terminal CGND separate from the power ground terminal PGND and a grounding cable 330.

Description

本発明は、乗用車やトラック等に搭載される車両用回転電機に関する。 The present invention relates to a vehicular rotating electrical machine mounted on a passenger car, a truck, or the like.

従来から、パワートランジスタの過熱や過電流を論理的に検出してその動作を制限する保護回路を備える駆動回路が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この保護回路では、駆動回路に接続される負荷を駆動するパワートランジスタの過熱や過電流を検出したときに、パワートランジスタのターンオンが禁止される。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known a drive circuit including a protection circuit that logically detects overheating and overcurrent of a power transistor and limits its operation (see, for example, Patent Document 1). In this protection circuit, when an overheat or overcurrent of a power transistor that drives a load connected to the drive circuit is detected, turn-on of the power transistor is prohibited.

特開平７−８４６５５号公報JP 7-84655 A

上述した特許文献１の構成では、異常発生時にパワートランジスタをオフすることでパワートランジスタから負荷に対する電流の供給を停止している。ところで、電動動作と発電動作とを行う車両用回転電機の電力変換器に含まれるパワートランジスタについては、上述した特許文献１の保護回路を適用しても、パワートランジスタをオフした場合に寄生ダイオードを介して電流が流れてしまう。このため、接地端子が外れた場合には、寄生ダイオードを介して流れた電流が制御回路やさらには制御回路を介してその他の電気負荷に流れ込むおそれがあるという問題があった。特に、パワー系回路から４８Ｖの高電圧バッテリに対して充電を行うとともに、制御系回路ついては１２Ｖの低電圧バッテリに接続して動作させる場合には、接地端子が外れた場合であってもパワー系回路から制御系回路への電流の回り込みを確実に防止する必要がある。 In the configuration of Patent Document 1 described above, the supply of current from the power transistor to the load is stopped by turning off the power transistor when an abnormality occurs. By the way, with respect to the power transistor included in the power converter of the rotating electrical machine for a vehicle that performs the electric operation and the power generation operation, even if the protection circuit of Patent Document 1 described above is applied, a parasitic diode is not provided when the power transistor is turned off. Current will flow through. For this reason, when the ground terminal is disconnected, there is a problem that the current that flows through the parasitic diode may flow into the control circuit or another electric load through the control circuit. In particular, when a 48V high voltage battery is charged from the power system circuit and the control system circuit is connected to a 12V low voltage battery for operation, even if the ground terminal is disconnected, the power system It is necessary to reliably prevent current from flowing from the circuit to the control system circuit.

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、パワー系回路から制御系回路への電流の回り込みを確実に防止することができる車両用回転電機を提供することである。 The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a vehicular rotating electrical machine capable of reliably preventing current from flowing from a power system circuit to a control system circuit. It is.

上述した課題を解決するために、本発明の車両用回転電機は、パワー系回路および制御系回路とを備えている。パワー系回路は、パワー素子を有し、第１のグランド端子および第１の接続線を介して接地されている。制御系回路は、パワー系回路を制御し、第１のグランド端子とは別の第２のグランド端子および第２の接続線を介して接地されている。 In order to solve the above-described problems, a rotating electrical machine for a vehicle according to the present invention includes a power system circuit and a control system circuit. The power system circuit includes a power element and is grounded via the first ground terminal and the first connection line. The control system circuit controls the power system circuit, and is grounded via a second ground terminal different from the first ground terminal and the second connection line.

パワー系回路を接地する第１のグランド端子と制御系回路を接地する第２のグランド端子とを分けているため、第１のグランド端子や第２のグランド端子が外れた場合であっても、パワー系回路から制御系回路への電流の回り込みを確実に防止することができる。 Since the first ground terminal for grounding the power system circuit and the second ground terminal for grounding the control system circuit are separated, even when the first ground terminal or the second ground terminal is disconnected, It is possible to reliably prevent the current from flowing from the power system circuit to the control system circuit.

一実施形態の車両用回転電機の構成を示す図ある。It is a figure which shows the structure of the rotary electric machine for vehicles of one Embodiment. ＭＯＳモジュールの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a MOS module. Ｈブリッジ回路の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of an H bridge circuit. 検出動作および通知動作を行う構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which performs detection operation | movement and notification operation | movement. 入力保護回路およびレベルシフト回路の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of an input protection circuit and a level shift circuit. 制御グランド端子の電位を基準にしたパワーグランド端子の電圧変動を示す図である。It is a figure which shows the voltage fluctuation of the power ground terminal on the basis of the electric potential of a control ground terminal. 制御グランド端子が外れた際のパワーグランド端子電圧の変化を説明する図である。It is a figure explaining the change of the power ground terminal voltage when a control ground terminal remove | deviates. パワーグランド端子周りの接続形態の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the connection form around a power ground terminal. パワーグランド端子周りの接続形態のその他の変形例を示す図である。It is a figure which shows the other modification of the connection form around a power ground terminal.

以下、本発明を適用した一実施形態の車両用回転電機について、図面を参照しながら説明する。図１に示すように、一実施形態の車両用回転電機１００は、２つの固定子巻線１Ａ、１Ｂ、界磁巻線２、２つのＭＯＳモジュール群３Ａ、３Ｂ、ＵＶＷ相ドライバ４Ａ、ＸＹＺ相ドライバ４Ｂ、Ｈブリッジ回路５、Ｈブリッジドライバ６、回転角センサ７、制御回路８、入出力回路９、電源回路１０、ダイオード１１、コンデンサ１２を含んで構成されている。この車両用回転電機１００は、ＩＳＧ（インテグレーテッド・スターター・ジェネレーター）と称されており、電動機の機能と発電機の機能を併せ持っている。 Hereinafter, a rotating electrical machine for a vehicle according to an embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a rotating electrical machine 100 for a vehicle according to an embodiment includes two stator windings 1A and 1B, a field winding 2, two MOS module groups 3A and 3B, a UVW phase driver 4A, and an XYZ phase. A driver 4B, an H bridge circuit 5, an H bridge driver 6, a rotation angle sensor 7, a control circuit 8, an input / output circuit 9, a power supply circuit 10, a diode 11, and a capacitor 12 are configured. The vehicular rotating electrical machine 100 is called an ISG (Integrated Starter Generator), and has both a function of an electric motor and a function of a generator.

一方の固定子巻線１Ａは、Ｕ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線からなる三相巻線であって、固定子鉄心（図示せず）に巻装されている。同様に、他方の固定子巻線１Ｂは、Ｘ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線からなる三相巻線であって、上述した固定子鉄心に、固定子巻線１Ａに対して電気角で３０度ずらした位置に巻装されている。本実施形態では、これら２つの固定子巻線１Ａ、１Ｂと固定子鉄心によって固定子が構成されている。なお、固定子巻線１Ａ、１Ｂのそれぞれの相数は３以外であってもよい。 One stator winding 1A is a three-phase winding composed of a U-phase winding, a V-phase winding, and a W-phase winding, and is wound around a stator core (not shown). Similarly, the other stator winding 1B is a three-phase winding composed of an X-phase winding, a Y-phase winding, and a Z-phase winding, and the stator iron core described above is connected to the stator winding 1A. And is wound at a position shifted by 30 degrees in electrical angle. In the present embodiment, a stator is constituted by these two stator windings 1A and 1B and a stator core. The number of phases of each of the stator windings 1A and 1B may be other than three.

界磁巻線２は、ベルトあるいはギアを介してエンジンとの間で駆動力の入出力を行う回転軸を有する回転子に磁界を発生させるためのものであり、界磁極（図示せず）に巻装されて回転子を構成している。 The field winding 2 is for generating a magnetic field in a rotor having a rotating shaft that inputs and outputs a driving force to and from the engine via a belt or a gear, and a field pole (not shown) It is wound to form a rotor.

一方のＭＯＳモジュール群３Ａは、一方の固定子巻線１Ａに接続されており、全体で三相ブリッジ回路が構成されている。このＭＯＳモジュール群３Ａは、発電動作時に固定子巻線１Ａに誘起される交流電圧を直流電圧に変換するとともに、電動動作時に外部（高電圧バッテリ２００）から印加される直流電圧を交流電圧に変換して固定子巻線１Ａに印加する電力変換器として動作する。ＭＯＳモジュール群３Ａは、固定子巻線１Ａの相数に対応する３個のＭＯＳモジュール３ＡＵ、３ＡＶ、３ＡＷを備えている。ＭＯＳモジュール３ＡＵは、固定子巻線１Ａに含まれるＵ相巻線に接続されている。ＭＯＳモジュール３ＡＶは、固定子巻線１Ａに含まれるＶ相巻線に接続されている。ＭＯＳモジュール３ＡＷは、固定子巻線１Ａに含まれるＷ相巻線に接続されている。 One MOS module group 3A is connected to one stator winding 1A to form a three-phase bridge circuit as a whole. This MOS module group 3A converts an AC voltage induced in the stator winding 1A during a power generation operation into a DC voltage, and also converts a DC voltage applied from the outside (high voltage battery 200) into an AC voltage during an electric operation. And operate as a power converter applied to the stator winding 1A. The MOS module group 3A includes three MOS modules 3AU, 3AV, 3AW corresponding to the number of phases of the stator winding 1A. MOS module 3AU is connected to a U-phase winding included in stator winding 1A. MOS module 3AV is connected to a V-phase winding included in stator winding 1A. MOS module 3AW is connected to a W-phase winding included in stator winding 1A.

図２に示すように、ＭＯＳモジュール３ＡＵは、２つのＭＯＳトランジスタ３０、３１、電流検出用抵抗３２を備えている。一方のＭＯＳトランジスタ３０は、ソースが固定子巻線１ＡのＵ相巻線に接続され、ドレインがパワー電源端子ＰＢに接続された上アーム（ハイサイド側）のスイッチング素子である。パワー電源端子ＰＢは、例えば定格４８Ｖの高電圧バッテリ２００（第１のバッテリ）や高電圧負荷２１０の正極端子に接続されている。他方のＭＯＳトランジスタ３１は、ドレインがＵ相巻線に接続され、ソースが電流検出用抵抗３２を介してパワーグランド端子ＰＧＮＤに接続された下アーム（ローサイド側）のスイッチング素子である。これら２つのＭＯＳトランジスタ３０、３１からなる直列回路が高電圧バッテリ２００の正極端子と負極端子の間に配置され、これら２つのＭＯＳトランジスタ３０、３１の接続点にＰ端子を介してＵ相巻線が接続されている。また、ＭＯＳトランジスタ３０のゲート、ソース、ＭＯＳトランジスタ３１のゲート、電流検出用抵抗３２の両端のそれぞれがＵＶＷ相ドライバ４Ａに接続されている。 As shown in FIG. 2, the MOS module 3AU includes two MOS transistors 30 and 31 and a current detection resistor 32. One MOS transistor 30 is an upper arm (high side) switching element having a source connected to the U-phase winding of the stator winding 1A and a drain connected to the power supply terminal PB. The power power supply terminal PB is connected to the positive terminal of the high voltage battery 200 (first battery) or the high voltage load 210 having a rating of 48V, for example. The other MOS transistor 31 is a lower arm (low side) switching element having a drain connected to the U-phase winding and a source connected to the power ground terminal PGND via the current detection resistor 32. A series circuit composed of these two MOS transistors 30 and 31 is arranged between the positive terminal and the negative terminal of the high-voltage battery 200, and a U-phase winding is connected to the connection point of these two MOS transistors 30 and 31 via the P terminal. Is connected. Further, the gate and source of the MOS transistor 30, the gate of the MOS transistor 31, and both ends of the current detection resistor 32 are connected to the UVW phase driver 4A.

ＭＯＳトランジスタ３０、３１のそれぞれのソース・ドレイン間にはダイオードが並列接続されている。このダイオードはＭＯＳトランジスタ３０、３１の寄生ダイオード（ボディダイオード）によって実現されるが、別部品としてのダイオードをさらに並列接続するようにしてもよい。上アームおよび下アームの少なくとも一方を、ＭＯＳトランジスタ以外のスイッチング素子を用いて構成するようにしてもよい。 A diode is connected in parallel between the source and drain of each of the MOS transistors 30 and 31. This diode is realized by a parasitic diode (body diode) of the MOS transistors 30 and 31, but a diode as a separate part may be further connected in parallel. You may make it comprise at least one of an upper arm and a lower arm using switching elements other than a MOS transistor.

なお、ＭＯＳモジュール３ＡＵ以外のＭＯＳモジュール３ＡＶ、３ＡＷや後述するＭＯＳモジュール３ＢＸ、３ＢＹ、３ＢＺも基本的に同じ構成を有しており、詳細な説明は省略する。 Note that MOS modules 3AV and 3AW other than the MOS module 3AU and MOS modules 3BX, 3BY, and 3BZ, which will be described later, basically have the same configuration and will not be described in detail.

他方のＭＯＳモジュール群３Ｂは、他方の固定子巻線１Ｂに接続されており、全体で三相ブリッジ回路が構成されている。このＭＯＳモジュール群３Ｂは、発電動作時に固定子巻線１Ｂに誘起される交流電圧を直流電圧に変換するとともに、電動動作時に外部（高電圧バッテリ２００）から印加される直流電圧を交流電圧に変換して固定子巻線１Ｂに印加する電力変換器として動作する。ＭＯＳモジュール群３Ｂは、固定子巻線１Ｂの相数に対応する３個のＭＯＳモジュール３ＢＸ、３ＢＹ、３ＢＺを備えている。ＭＯＳモジュール３ＢＸは、固定子巻線１Ｂに含まれるＸ相巻線に接続されている。ＭＯＳモジュール３ＢＹは、固定子巻線１Ｂに含まれるＹ相巻線に接続されている。ＭＯＳモジュール３ＢＺは、固定子巻線１Ｂに含まれるＺ相巻線に接続されている。 The other MOS module group 3B is connected to the other stator winding 1B, and a three-phase bridge circuit is formed as a whole. This MOS module group 3B converts the AC voltage induced in the stator winding 1B into a DC voltage during a power generation operation, and converts the DC voltage applied from the outside (high voltage battery 200) into an AC voltage during an electric operation. And operate as a power converter applied to the stator winding 1B. The MOS module group 3B includes three MOS modules 3BX, 3BY, 3BZ corresponding to the number of phases of the stator winding 1B. The MOS module 3BX is connected to the X-phase winding included in the stator winding 1B. The MOS module 3BY is connected to a Y-phase winding included in the stator winding 1B. MOS module 3BZ is connected to a Z-phase winding included in stator winding 1B.

ＵＶＷ相ドライバ４Ａは、３個のＭＯＳモジュール３ＡＵ、３ＡＶ、３ＡＷのそれぞれに含まれるＭＯＳトランジスタ３０、３１の各ゲートに入力する駆動信号を生成するとともに、電流検出用抵抗３２の両端電圧を検出する。同様に、ＸＹＺ相ドライバ４Ｂは、３個のＭＯＳモジュール３ＢＸ、３ＢＹ、３ＢＺのそれぞれに含まれるＭＯＳトランジスタ３０、３１の各ゲートに入力する駆動信号を生成するとともに、電流検出用抵抗３２の両端電圧を検出する。 The UVW phase driver 4A generates a drive signal to be input to each gate of the MOS transistors 30 and 31 included in each of the three MOS modules 3AU, 3AV, and 3AW, and detects a voltage across the current detection resistor 32. . Similarly, the XYZ phase driver 4B generates drive signals to be input to the gates of the MOS transistors 30 and 31 included in each of the three MOS modules 3BX, 3BY, and 3BZ, and the voltage across the current detection resistor 32. Is detected.

Ｈブリッジ回路５は、界磁巻線２の両端に接続されており、界磁巻線２に励磁電流を供給する励磁回路である。図３に示すように、Ｈブリッジ回路５は、２つのＭＯＳトランジスタ５０、５１、２つのダイオード５２、５３、電流検出用抵抗５４を備えている。ハイサイド側のＭＯＳトランジスタ５０とローサイド側のダイオード５２が直列に接続されており、この接続点に界磁巻線２の一方端が接続されている。また、ハイサイド側のダイオード５３とローサイド側のＭＯＳトランジスタ５１と電流検出用抵抗５４とが直列に接続されており、ダイオード５３とＭＯＳトランジスタ５１の接続点に界磁巻線２の他方端が接続されている。このＨブリッジ回路５は、パワー電源端子ＰＢとパワーグランド端子ＰＧＮＤのそれぞれに接続されている。ＭＯＳトランジスタ５０、５１をオンすることにより、Ｈブリッジ回路５から界磁巻線２に励磁電流が供給される。また、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のいずれかをオフすることにより励磁電流の供給が停止されるとともに、ダイオード５２、５３のいずれかを介して界磁巻線２を流れる励磁電流を環流させることができる。 The H bridge circuit 5 is connected to both ends of the field winding 2 and is an excitation circuit that supplies an excitation current to the field winding 2. As shown in FIG. 3, the H-bridge circuit 5 includes two MOS transistors 50, 51, two diodes 52 and 53, and a current detection resistor 54. A high-side MOS transistor 50 and a low-side diode 52 are connected in series, and one end of the field winding 2 is connected to this connection point. A high-side diode 53, a low-side MOS transistor 51, and a current detection resistor 54 are connected in series, and the other end of the field winding 2 is connected to a connection point between the diode 53 and the MOS transistor 51. Has been. The H bridge circuit 5 is connected to each of the power power supply terminal PB and the power ground terminal PGND. By turning on the MOS transistors 50 and 51, an exciting current is supplied from the H bridge circuit 5 to the field winding 2. Further, by turning off one of the MOS transistors 50 and 51, the supply of the excitation current is stopped, and the excitation current flowing through the field winding 2 can be circulated through one of the diodes 52 and 53. .

Ｈブリッジドライバ６は、Ｈブリッジ回路５に含まれるＭＯＳトランジスタ５０、５１の各ゲートに入力する駆動信号を生成するとともに、電流検出用抵抗５４の両端電圧を検出する。 The H bridge driver 6 generates a drive signal to be input to each gate of the MOS transistors 50 and 51 included in the H bridge circuit 5 and detects a voltage across the current detection resistor 54.

回転角センサ７は、回転子の回転角を検出する。例えば、永久磁石とホール素子を用いて回転角センサ７を構成することができる。具体的には、回転子の回転軸先端に永久磁石を固定するとともに、この永久磁石と対向する位置にホール素子を配置してその出力を取り出すことにより、永久磁石とともに回転する回転子の回転角を検出することができる。なお、回転角センサ７は、ホール素子以外を用いて構成するようにしてもよい。 The rotation angle sensor 7 detects the rotation angle of the rotor. For example, the rotation angle sensor 7 can be configured using a permanent magnet and a Hall element. Specifically, the rotation angle of the rotor that rotates together with the permanent magnet is obtained by fixing the permanent magnet to the tip of the rotation shaft of the rotor and arranging the Hall element at a position facing the permanent magnet and taking out its output. Can be detected. The rotation angle sensor 7 may be configured using a device other than the Hall element.

制御回路８は、車両用回転電機１００の全体を制御する。この制御回路８には、アナログ−デジタル変換器やデジタル−アナログ変換器が備わっており、他の構成との間で信号の入出力を行う。制御回路８は、例えばマイコン（マイクロコンピュータ）によって構成されており、所定の制御プログラムを実行することにより、ＵＶＷドライバ４Ａ、ＸＹＺドライバ４Ｂ、Ｈブリッジドライバ６を制御して車両用回転電機１００を電動機や発電機として動作させたり、異常検出や通知などの各種処理を行う。 The control circuit 8 controls the entire vehicular rotating electrical machine 100. The control circuit 8 includes an analog-digital converter and a digital-analog converter, and inputs / outputs signals to / from other components. The control circuit 8 is constituted by, for example, a microcomputer (microcomputer), and controls the UVW driver 4A, the XYZ driver 4B, and the H bridge driver 6 by executing a predetermined control program, and the electric rotating machine 100 for the vehicle is driven by an electric motor. Or operate as a generator, or perform various processes such as abnormality detection and notification.

入出力回路９は、制御用ハーネス３１０を介して外部との間の信号の入出力や、高電圧バッテリ２００の端子電圧やパワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧のレベル変換等を行う。入出力回路９は、入出力される信号や電圧を処理するための入出力インタフェースであって、例えばカスタムＩＣによって必要な機能が実現されている。 The input / output circuit 9 performs input / output of signals to / from the outside via the control harness 310, level conversion of the terminal voltage of the high voltage battery 200 and the voltage of the power ground terminal PGND, and the like. The input / output circuit 9 is an input / output interface for processing input / output signals and voltages, and a necessary function is realized by, for example, a custom IC.

電源回路１０は、定格１２Ｖの低電圧バッテリ２０２（第２のバッテリ）が接続されており、例えばスイッチング素子をオンオフしてその出力をコンデンサで平滑することにより、５Ｖの動作電圧を生成する。この動作電圧によって、ＵＶＷ相ドライバ４Ａ、ＸＹＺ相ドライバ４Ｂ、Ｈブリッジドライバ６、回転角センサ７、制御回路８、入出力回路９が動作する。 The power supply circuit 10 is connected to a low voltage battery 202 (second battery) with a rating of 12 V, and generates an operating voltage of 5 V by turning on and off the switching element and smoothing the output with a capacitor, for example. With this operating voltage, the UVW phase driver 4A, the XYZ phase driver 4B, the H bridge driver 6, the rotation angle sensor 7, the control circuit 8, and the input / output circuit 9 operate.

コンデンサ１２は、電動動作させるためにＭＯＳモジュール３ＡＵ等のＭＯＳトランジスタ３０、３１をオンオフする際に発生するスイッチングノイズを除去あるいは低減するためのものである。図１に示す例では１つのコンデンサ１２が用いられているが、スイッチングノイズの大きさに応じて適宜その数を変更することができる。 The capacitor 12 is for removing or reducing switching noise generated when the MOS transistors 30 and 31 such as the MOS module 3AU are turned on and off for electric operation. In the example shown in FIG. 1, one capacitor 12 is used, but the number can be appropriately changed according to the magnitude of the switching noise.

上述したＵＶＷ相ドライバ４Ａ、ＸＹＺ相ドライバ４Ｂ、Ｈブリッジ回路５、Ｈブリッジドライバ６、回転角センサ７（回転子に取り付けられた永久磁石を除く）、制御回路８、入出力回路９、電源回路１０が１枚の制御基板１０２に搭載されている。 UVW phase driver 4A, XYZ phase driver 4B, H bridge circuit 5, H bridge driver 6, rotation angle sensor 7 (excluding permanent magnets attached to the rotor), control circuit 8, input / output circuit 9, power supply circuit 10 is mounted on one control board 102.

また、図１に示すように、車両用回転電機１００には、パワー電源端子ＰＢ、制御電源端子ＣＢ、パワーグランド端子ＰＧＮＤ、制御グランド端子ＣＧＮＤや制御用ハーネス３１０などが取り付けられるコネクタ４００が備わっている。パワー電源端子ＰＢは、高電圧の正極側入出力端子であり、高電圧バッテリ２００や高電圧負荷２１０が所定のケーブルを介して接続される。制御電源端子ＣＢは、低電圧の正極側入力端子であり、低電圧バッテリ２０２や低電圧負荷２０４が所定のケーブルを介して接続される。 As shown in FIG. 1, the vehicular rotating electrical machine 100 includes a connector 400 to which a power power terminal PB, a control power terminal CB, a power ground terminal PGND, a control ground terminal CGND, a control harness 310, and the like are attached. Yes. The power power supply terminal PB is a high voltage positive side input / output terminal to which the high voltage battery 200 and the high voltage load 210 are connected via a predetermined cable. The control power supply terminal CB is a low-voltage positive-side input terminal to which a low-voltage battery 202 and a low-voltage load 204 are connected via a predetermined cable.

パワーグランド端子ＰＧＮＤは、第１のグランド端子であって、パワー系回路を接地するためのものである。このパワーグランド端子ＰＧＮＤは、第１の接続線としての接地用ハーネス３２０を介して車両フレーム５００に接続されている。上述したＭＯＳモジュール群３Ａ、３Ｂ（電力変換器）およびＨブリッジ回路５（励磁回路）がパワー系回路である。このパワー系回路には、固定子巻線１Ａ、１Ｂや界磁巻線２と共通の電流が流れるパワー素子としてのＭＯＳトランジスタ３０、３１、５０、５１が含まれている。 The power ground terminal PGND is a first ground terminal for grounding the power system circuit. The power ground terminal PGND is connected to the vehicle frame 500 via a grounding harness 320 as a first connection line. The MOS module groups 3A and 3B (power converters) and the H bridge circuit 5 (excitation circuit) described above are power system circuits. This power system circuit includes MOS transistors 30, 31, 50, 51 as power elements through which a current common to the stator windings 1A, 1B and the field winding 2 flows.

また、制御グランド端子ＣＧＮＤは、パワーグランド端子ＰＧＮＤとは別に設けられた第２のグランド端子であって、制御系回路を接地するためのものである。この制御グランド端子ＣＧＮＤは、接地用ハーネス３２０とは別の接地用ケーブル３３０（第２の接続線）を介して接地されている。この制御グランド端子ＣＧＮＤと車両用回転電機１００のフレーム（以後、「ＩＳＧフレーム」と称する）１１０との間には、入出力回路９の内部配線を介してダイオード１１が挿入されている。具体的には、ダイオード１１のカソードがフレームグランド端子ＦＬＭＧＮＤに接続されており、このフレームグランド端子ＦＬＭＧＮＤがＩＳＧフレーム１１０に接続されている。上述したＵＶＷ相ドライバ４Ａ、ＸＹＺ相ドライバ４Ｂ、Ｈブリッジドライバ６、回転角センサ７、制御回路８、入出力回路９などが制御系回路である。なお、この接地用ケーブル３３０の接続先は、車両側に用意されたグランド電位（０Ｖ）の部位であり、電圧変動がないものとする。また、図１では、ダイオード１１は制御基板１０２の外部に設けられているが、ダイオード１１を制御基板１０２に搭載するようにしてもよい。 The control ground terminal CGND is a second ground terminal provided separately from the power ground terminal PGND, and is for grounding the control system circuit. The control ground terminal CGND is grounded via a grounding cable 330 (second connection line) different from the grounding harness 320. A diode 11 is inserted between the control ground terminal CGND and the frame (hereinafter referred to as “ISG frame”) 110 of the vehicular rotating electrical machine 100 via an internal wiring of the input / output circuit 9. Specifically, the cathode of the diode 11 is connected to the frame ground terminal FLMGND, and this frame ground terminal FLMGND is connected to the ISG frame 110. The UVW phase driver 4A, the XYZ phase driver 4B, the H bridge driver 6, the rotation angle sensor 7, the control circuit 8, the input / output circuit 9 and the like described above are control system circuits. Note that the ground cable 330 is connected to a ground potential (0 V) portion prepared on the vehicle side and has no voltage fluctuation. In FIG. 1, the diode 11 is provided outside the control board 102, but the diode 11 may be mounted on the control board 102.

コネクタ４００は、パワー電源端子ＰＢ、パワーグランド端子ＰＧＮＤ以外の端子（制御用グランド端子ＣＧＮＤや制御電源端子ＣＢなど）に制御用ハーネス３１０や接地用ケーブル３３０、その他のケーブルを取り付けるためのものである。 The connector 400 is for attaching the control harness 310, the grounding cable 330, and other cables to terminals other than the power power terminal PB and the power ground terminal PGND (control ground terminal CGND, control power terminal CB, etc.). .

上述した車両用回転電機１００のＩＳＧフレーム１１０は、例えばアルミダイカストによって形成された導電体であり、このＩＳＧフレーム１１０がエンジン（Ｅ／Ｇ）ブロック５１０にボルトによって固定されている。さらに、エンジンブロック５１０は接地用ハーネス３２２によって車両フレーム５００に接続されている。 The above-described ISG frame 110 of the vehicular rotating electrical machine 100 is a conductor formed by, for example, aluminum die casting, and the ISG frame 110 is fixed to the engine (E / G) block 510 with bolts. Further, the engine block 510 is connected to the vehicle frame 500 by a grounding harness 322.

本実施形態の車両用回転電機１００はこのような構成を有しており、次に、制御グランド端子ＣＧＮＤに接続された接地用ケーブル３３０が外れた場合の検出動作と保護動作について説明する。 The vehicular rotating electrical machine 100 of the present embodiment has such a configuration. Next, a detection operation and a protection operation when the grounding cable 330 connected to the control ground terminal CGND is disconnected will be described.

本実施形態の車両用回転電機１００では、制御回路８などの制御系回路は制御グランド端子ＣＧＮＤを介して接地されており、この制御グランド端子ＣＧＮＤの電位は接地用ケーブル３３０を介して接地電位に固定されている。制御系回路は、この制御グランド端子ＣＧＮＤの接地電位を基準に各種の動作を行っている。したがって、振動等によって接地用ケーブル３３０が制御グランド端子ＣＧＮＤから外れると、制御系回路の接地電位が不安定になる事態が生じ、制御系回路の動作が不安定になる。 In the vehicular rotating electrical machine 100 of the present embodiment, the control system circuit such as the control circuit 8 is grounded via the control ground terminal CGND, and the potential of the control ground terminal CGND is set to the ground potential via the grounding cable 330. It is fixed. The control system circuit performs various operations with reference to the ground potential of the control ground terminal CGND. Therefore, when the grounding cable 330 is disconnected from the control ground terminal CGND due to vibration or the like, a situation occurs in which the ground potential of the control system circuit becomes unstable, and the operation of the control system circuit becomes unstable.

このような事態を回避するために、本実施形態では制御グランド端子ＣＧＮＤと車両用回転電機１００のＩＳＧフレーム１１０との間にダイオード１１が挿入されている。上述したように、ＩＳＧフレーム１１０はエンジンブロック５１０にボルトによって固定されており、エンジンブロック５１０は車両フレーム５００に接地用ハーネス３２２を介して接続されている。したがって、制御グランド端子ＣＧＮＤから接地用ケーブル３３０が外れても、ダイオード１１を介したＩＳＧフレーム１１０への接地経路は確保されており、制御系回路による暫定的な動作が維持される。また、ダイオード１１のカソード側がＩＳＧフレーム１１０に接続されているため、車両フレーム５００を介してパワー系回路から制御系回路に電流が流れることを防止することができる。 In order to avoid such a situation, the diode 11 is inserted between the control ground terminal CGND and the ISG frame 110 of the vehicular rotating electrical machine 100 in this embodiment. As described above, the ISG frame 110 is fixed to the engine block 510 with bolts, and the engine block 510 is connected to the vehicle frame 500 via the grounding harness 322. Therefore, even when the grounding cable 330 is disconnected from the control ground terminal CGND, a ground path to the ISG frame 110 via the diode 11 is secured, and the provisional operation by the control system circuit is maintained. Further, since the cathode side of the diode 11 is connected to the ISG frame 110, it is possible to prevent a current from flowing from the power system circuit to the control system circuit via the vehicle frame 500.

ところで、ダイオード１１を介した接地経路が確保されているとはいっても、接地用ケーブル３３０が外れてしまうと、ダイオード１１の順方向電圧分（例えば０．７Ｖ）制御グランド端子ＣＧＮＤの電位が高くなる。この制御グランド端子ＣＧＮＤの電位上昇に伴って制御系回路の動作マージンが少なくなるため、制御グランド端子ＣＧＮＤから接地用ケーブル３３０が外れる異常発生を運転者に通知して、検査や修理、交換等の早期の対策を促すことが望ましい。また、その前提として接地用ケーブル３３０が外れたことを検出する必要がある。このために、制御回路８には、接地用ケーブル３３０の外れ検出時にその旨を外部（例えば、ＥＣＵ６００）に通知する通知手段が備わっている。 By the way, even if the grounding path through the diode 11 is secured, if the grounding cable 330 is disconnected, the potential of the control ground terminal CGND is increased by the forward voltage of the diode 11 (for example, 0.7 V). Become. Since the operation margin of the control system circuit decreases as the potential of the control ground terminal CGND rises, the driver is notified of the occurrence of an abnormality in which the grounding cable 330 is disconnected from the control ground terminal CGND, and inspection, repair, replacement, etc. It is desirable to encourage early measures. Further, as a premise thereof, it is necessary to detect that the grounding cable 330 is disconnected. For this purpose, the control circuit 8 is provided with a notification means for notifying the outside (for example, the ECU 600) when the disconnection of the grounding cable 330 is detected.

なお、「接地用ケーブル３３０が外れる」とは、制御グランド端子ＣＧＮＤから接地用ハーネス３３０の一方端が完全に離れた場合の他、接続を行うナット等の締め付けが緩んで接触抵抗が想定している許容値よりも高くなる場合を含んでいる。また、制御グランド端子ＣＧＮＤ側だけでなく、車両側の接地用ケーブル３３０の他方端が完全に離れた場合の他、接続を行うナット等の締め付けが緩んで接触抵抗が想定している許容値よりも高くなる場合を含んでいる。 Note that “the ground cable 330 is disconnected” is assumed when the one end of the grounding harness 330 is completely separated from the control ground terminal CGND, and the contact resistance is assumed due to loose tightening of a nut or the like for connection. It includes the case where it becomes higher than the allowable value. In addition to the case where the other end of the grounding cable 330 on the vehicle side is completely separated, not only on the control ground terminal CGND side, the tightening of the nut to be connected is loosened and the contact resistance is assumed to be greater than the allowable value Including the case where it becomes higher.

上述した検出動作および通知動作を行うために、本実施形態の車両用回転電機１００には、図４に示す構成が備わっている。すなわち、入出力回路９は、パワーグランド端子ＰＧＮＤに接続される入力保護回路９０およびレベルシフト回路９１と、ＩＳＧフレーム１１０に接続される入力保護回路９２およびレベルシフト回路９３とを備えている。図５には、入力保護回路９０、９２およびレベルシフト回路９１、９３の具体例が示されている。 In order to perform the detection operation and the notification operation described above, the vehicular rotating electrical machine 100 of the present embodiment has a configuration shown in FIG. That is, the input / output circuit 9 includes an input protection circuit 90 and a level shift circuit 91 connected to the power ground terminal PGND, and an input protection circuit 92 and a level shift circuit 93 connected to the ISG frame 110. FIG. 5 shows specific examples of the input protection circuits 90 and 92 and the level shift circuits 91 and 93.

入力保護回路９０は、パワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧変動が大きくなったときにこの変動幅を一定に抑制する。例えば、図５に示すように、入力保護回路９０は、パワーグランド端子ＰＧＮＤ側にカソードが配置されたツェナーダイオードと、制御グランド端子ＣＧＮＤ側にカソードが配置されたツェナーダイオードとを有し、これらを直列に接続することにより構成されている。なお、入力保護回路９０は、所定の電圧範囲にパワーグランドＰＧＮＤの電位の変動を抑えるために必要な数のツェナーダイオードが組み合わされる。例えば、所定の電圧範囲を０Ｖ±２．１Ｖとすると、それぞれの向きに３個、合計で６個のツェナーダイオードを直列接続して用いればよい。 The input protection circuit 90 keeps the fluctuation range constant when the voltage fluctuation of the power ground terminal PGND becomes large. For example, as shown in FIG. 5, the input protection circuit 90 includes a Zener diode having a cathode disposed on the power ground terminal PGND side and a Zener diode having a cathode disposed on the control ground terminal CGND side. It is configured by connecting in series. In the input protection circuit 90, a predetermined number of Zener diodes necessary for suppressing fluctuations in the potential of the power ground PGND are combined in a predetermined voltage range. For example, assuming that the predetermined voltage range is 0V ± 2.1V, three Zener diodes in each direction and a total of six Zener diodes may be used in series.

レベルシフト回路９１は、制御グランド端子ＣＧＮＤの電位を基準にしてパワーグランド端子ＰＧＮＤの電位を監視する際に、パワーグランド端子ＰＧＮＤの電位の監視に適した電位に変換する。本実施形態では、少なくとも−１．３Ｖ〜＋０．６Ｖの電圧範囲（この電圧範囲の根拠については後述する）に含まれるパワーグランド端子ＰＧＮＤの電位を監視するために、制御系回路で用いられている動作電圧が５Ｖであることを考慮して、この電圧範囲が例えば２．５Ｖ±１．０Ｖになるようにレベルシフトが行われる。例えば、図５に示すように、レベルシフト回路９１は、オペアンプと複数の抵抗を組み合わせることで構成されている。 The level shift circuit 91 converts the potential of the power ground terminal PGND into a potential suitable for monitoring the potential of the power ground terminal PGND when monitoring the potential of the power ground terminal PGND with reference to the potential of the control ground terminal CGND. In the present embodiment, it is used in the control system circuit to monitor the potential of the power ground terminal PGND included in at least a voltage range of −1.3 V to +0.6 V (the basis of this voltage range will be described later). Considering that the operating voltage is 5V, the level shift is performed so that this voltage range is, for example, 2.5V ± 1.0V. For example, as shown in FIG. 5, the level shift circuit 91 is configured by combining an operational amplifier and a plurality of resistors.

同様に、入力保護回路９２は、ＩＳＧフレーム１１０の電圧変動（正確には、ＩＳＧフレーム１１０に接続するための端子の電圧変動）が大きくなったときにこの変動幅を一定に抑制する。例えば、図５に示すように、入力保護回路９２は、パワーグランド端子ＰＧＮＤ側にカソードが配置されたツェナーダイオードと、制御グランド端子ＣＧＮＤ側にカソードが配置されたツェナーダイオードとを有し、これらを直列に接続することにより構成されている。 Similarly, the input protection circuit 92 keeps the fluctuation range constant when the voltage fluctuation of the ISG frame 110 (more precisely, the voltage fluctuation of the terminal for connecting to the ISG frame 110) becomes large. For example, as shown in FIG. 5, the input protection circuit 92 includes a Zener diode having a cathode disposed on the power ground terminal PGND side and a Zener diode having a cathode disposed on the control ground terminal CGND side. It is configured by connecting in series.

レベルシフト回路９２は、制御グランド端子ＣＧＮＤの電位を基準にしてＩＳＧフレーム１１０の電位を監視する際に、ＩＳＧフレーム１１０の電位の監視に適した電位に変換する。本実施形態では、少なくとも−０．７Ｖ〜＋０Ｖの電圧範囲（この電圧範囲の根拠については後述する）に含まれるＩＳＧフレーム１１０の電位を監視するために、制御系回路で用いられている動作電圧が５Ｖであることを考慮して、この電圧範囲が例えば２．５Ｖ±１．０Ｖになるようにレベルシフトが行われる。例えば、図５に示すように、レベルシフト回路９２は、オペアンプと複数の抵抗を組み合わせることで構成されている。 The level shift circuit 92 converts the potential of the ISG frame 110 to a potential suitable for monitoring the potential of the ISG frame 110 when monitoring the potential of the ISG frame 110 with reference to the potential of the control ground terminal CGND. In the present embodiment, the operating voltage used in the control system circuit to monitor the potential of the ISG frame 110 included in at least a voltage range of −0.7 V to +0 V (the basis of this voltage range will be described later). In consideration of the fact that the voltage range is 5 V, the level shift is performed so that the voltage range becomes 2.5 V ± 1.0 V, for example. For example, as shown in FIG. 5, the level shift circuit 92 is configured by combining an operational amplifier and a plurality of resistors.

また、制御回路８は、アナログ−デジタル変換器（Ａ／Ｄ）８０、８１、ＣＧＮＤ外れ検出部８２、ＣＧＮＤ外れ通知部８３、ＣＡＮ（Controller Area Network）制御部８４を備えている。 The control circuit 8 includes analog-digital converters (A / D) 80 and 81, a CGND disconnection detection unit 82, a CGND disconnection notification unit 83, and a CAN (Controller Area Network) control unit 84.

アナログ−デジタル変換器８０は、レベルシフト回路９１の出力電圧をデジタルデータに変換する。アナログ−デジタル変換器８１は、レベルシフト回路９３の出力電圧をデジタルデータに変換する。ＣＧＮＤ外れ検出部８２は、アナログ−デジタル変換器８０、８１から出力されるデータに基づいて、制御グランド端子ＣＧＮＤやＩＳＧフレーム１１０の電圧（制御グランド端子ＣＧＮＤの電位を基準としたときのパワーグランド端子ＰＧＮＤやＩＳＧフレーム１１０の電位）を監視し、所定の電圧条件を満たした場合に、制御グランド端子ＣＧＮＤに接続された接地用ケーブル３３０が外れたことを検出する。 The analog-digital converter 80 converts the output voltage of the level shift circuit 91 into digital data. The analog-digital converter 81 converts the output voltage of the level shift circuit 93 into digital data. Based on the data output from the analog-to-digital converters 80 and 81, the CGND disconnection detection unit 82 is based on the voltage of the control ground terminal CGND and the ISG frame 110 (power ground terminal when the potential of the control ground terminal CGND is used as a reference). The potential of the PGND and the ISG frame 110 is monitored, and when a predetermined voltage condition is satisfied, it is detected that the grounding cable 330 connected to the control ground terminal CGND is disconnected.

ＣＧＮＤ外れ通知部８３は、通知手段であって、ＣＧＮＤ外れ検出部８２によって接地用ケーブル３３０が外れたことが検出されたときに、その旨を知らせる通知をＥＣＵ６００に向けて送信する。例えば、ＣＡＮ制御部８４によって実現されるＣＡＮプロトコルを用いたＣＡＮ通信によってこの通知をＥＣＵ６００に送ることができる。なお、ＬＩＮ（Local Interconnect Network）プロトコルを用いたＬＩＮ通信等のその他の通信方法を用いるようにしてもよい。 The CGND disconnect notification unit 83 is a notification unit, and when the CGND disconnect detection unit 82 detects that the grounding cable 330 is disconnected, the CGND disconnect notification unit 83 transmits a notification to that effect to the ECU 600. For example, this notification can be sent to ECU 600 by CAN communication using the CAN protocol realized by CAN control unit 84. Note that other communication methods such as LIN communication using the LIN (Local Interconnect Network) protocol may be used.

次に、制御グランド端子ＣＧＮＤから接地用ケーブル３３０が外れたことを検出する具体的な動作について説明する。例えば、本実施形態では、車両用回転電機１００の電動動作時と発電動作時のそれぞれに流れる入出力電流の最大値を２００Ａとする。また、パワーグランド端子ＰＧＮＤの接触抵抗（接地用ハーネス３２０の抵抗値等も含まれる）の最大値を３ｍΩとする。なお、上述した入手力電流の最大値やパワーグランド端子ＰＧＮＤの接触抵抗の最大値は一例であって、実際の製品において適宜変更される。 Next, a specific operation for detecting that the grounding cable 330 is disconnected from the control ground terminal CGND will be described. For example, in this embodiment, the maximum value of the input / output current that flows during the electric operation and the power generation operation of the vehicular rotating electrical machine 100 is 200A. In addition, the maximum value of the contact resistance of the power ground terminal PGND (including the resistance value of the grounding harness 320) is 3 mΩ. Note that the above-described maximum value of the available power current and the maximum value of the contact resistance of the power ground terminal PGND are examples, and are appropriately changed in an actual product.

車両用回転電機１００の停止時のパワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧（制御グランド端子ＣＧＮＤの電位を基準にした場合の電圧）を０Ｖ、電動動作時のパワーグランド端子ＰＧＮＤに流れる電流を正側に設定するものとする。この場合のパワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧変動は図６に示すようになる。 The voltage of the power ground terminal PGND when the rotating electrical machine for vehicle 100 is stopped (the voltage when the potential of the control ground terminal CGND is used as a reference) is set to 0 V, and the current flowing through the power ground terminal PGND during the electric operation is set to the positive side. Shall. The voltage fluctuation of the power ground terminal PGND in this case is as shown in FIG.

すなわち、パワーグランド端子ＰＧＮＤと制御グランド端子ＣＧＮＤの両方が外れていない正常時には、電動動作時の電流０〜２００Ａに対応してパワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧が０〜＋０．６Ｖの範囲で変動する。また、発電動作時の電流０〜２００Ａに対応してパワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧が−０．６〜０Ｖの範囲で変動する。 That is, when both the power ground terminal PGND and the control ground terminal CGND are not disconnected, the voltage of the power ground terminal PGND varies in the range of 0 to +0.6 V corresponding to the current 0 to 200 A during the electric operation. Further, the voltage of the power ground terminal PGND varies in the range of −0.6 to 0 V corresponding to the current 0 to 200 A during the power generation operation.

一方、制御グランド端子ＣＧＮＤから接地用ケーブル３３０が外れる異常時には、制御グランド端子ＣＧＮＤの電位は、ダイオード１１の順方向電圧である０．７Ｖ分上昇して＋０．７Ｖとなる。この場合には、制御グランド端子ＣＧＮＤの電位を基準にしたＩＳＧフレーム１１０の電圧は正常時の０Ｖから−０．７Ｖに変化する。また、この＋０．７Ｖとなった制御グランド端子ＣＧＮＤの電位を基準にしてパワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧検出を行っているため、この異常時には、電動動作時の電流０〜２００Ａに対応してパワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧が−０．７〜−０．１Ｖの範囲で変動する。また、発電動作時の電流０〜２００Ａに対応してパワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧が−１．３〜−０．７Ｖの範囲で変動する。 On the other hand, when the grounding cable 330 is disconnected from the control ground terminal CGND, the potential of the control ground terminal CGND increases by 0.7V which is the forward voltage of the diode 11 to + 0.7V. In this case, the voltage of the ISG frame 110 with respect to the potential of the control ground terminal CGND changes from 0 V in the normal state to −0.7 V. In addition, since the voltage of the power ground terminal PGND is detected with reference to the potential of the control ground terminal CGND that becomes +0.7 V, the power ground corresponds to the current 0 to 200 A during the electric operation when this abnormality occurs. The voltage of the terminal PGND varies in the range of −0.7 to −0.1V. Further, the voltage of the power ground terminal PGND varies in the range of −1.3 to −0.7 V corresponding to the current 0 to 200 A during the power generation operation.

このように、制御グランド端子ＣＧＮＤから接地用ケーブル３３０が外れると、（Ａ）ＩＳＧフレーム１１０の電圧が０Ｖから−０．７Ｖに変化するとともに、（Ｂ）電動動作時および発電動作時のパワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧が正常時に比べて０．７Ｖ低い側にずれる。ＣＧＮＤ外れ検出部８２は、これら（Ａ）、（Ｂ）のいずれか一方あるいは両方を制御グランド端子ＣＧＮＤ外れ検出の条件として用いている。 As described above, when the grounding cable 330 is disconnected from the control ground terminal CGND, (A) the voltage of the ISG frame 110 changes from 0 V to −0.7 V, and (B) the power ground during the electric operation and the power generation operation. The voltage of the terminal PGND shifts to a lower side by 0.7V compared to the normal time. The CGND detachment detection unit 82 uses one or both of (A) and (B) as a condition for detecting the control ground terminal CGND detachment.

ところで、（Ｂ）については、パワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧が正常時に比べて０．７Ｖ低い側に変化するための工夫が必要になる。図７において、Ｎは正常時のパワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧範囲（−０．６〜＋０．６Ｖ）を、Ｕは制御グランド端子ＣＧＮＤ外れが発生した異常時のパワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧範囲（−１．３〜−０．６Ｖ）をそれぞれ示している。図７から明らかなように、異常発生時には、パワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧は、（Ｂ１）範囲ａで示される−０．１〜＋０．６Ｖまで上昇することはなく、（Ｂ２）範囲ｂで示される−１．３〜−０．６Ｖまで低下することがある。 By the way, with regard to (B), it is necessary to devise for changing the voltage of the power ground terminal PGND to 0.7 V lower than in the normal state. In FIG. 7, N is a voltage range (−0.6 to +0.6 V) of the power ground terminal PGND at normal time, and U is a voltage range (−−V) of the power ground terminal PGND at abnormal time when the control ground terminal CGND is disconnected. 1.3 to -0.6 V), respectively. As apparent from FIG. 7, when an abnormality occurs, the voltage of the power ground terminal PGND does not rise to −0.1 to +0.6 V indicated by (B1) range a, and (B2) indicated by range b. May fall to -1.3 to -0.6V.

ＣＧＮＤ外れ検出部８２は、（Ｂ１）については、例えば−０．１Ｖを基準電圧Ｖ１としたときに、パワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧が電動動作時にこの基準電圧Ｖ１を超えないことを確認すればよい。なお、電動動作時にパワーグランド端子ＰＧＮＤを介して流れる電流が多いほど、この確認を容易かつ正確に行うことが可能となる。例えば、車両用回転電機１００によって車両の車輪を駆動するような場合には電動動作時にフルパワーに近い状態となるため、このような電動動作時に上記の確認を行うことが望ましい。また、基準電圧Ｖ１は、必ずしも−０．１Ｖである必要はなく、−０．１Ｖよりも高い値を用いてもよい。 For (B1), for example, when the reference voltage V1 is set to −0.1 V, the CGND disconnection detection unit 82 may confirm that the voltage of the power ground terminal PGND does not exceed the reference voltage V1 during the electric operation. . Note that the more current that flows through the power ground terminal PGND during electric operation, the easier and more accurately this confirmation can be made. For example, when the vehicle wheel is driven by the vehicular rotating electrical machine 100, the state is close to full power during the electric operation, so it is desirable to perform the above confirmation during such electric operation. Further, the reference voltage V1 is not necessarily -0.1V, and a value higher than -0.1V may be used.

また、ＣＧＮＤ外れ検出部８２は、（Ｂ２）については、例えば−０．６Ｖを基準電圧Ｖ２としたときに、パワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧が発電動作時にこの基準電圧Ｖ２よりも低下したことを確認すればよい。なお、発電動作時にパワーグランド端子ＰＧＮＤを介して流れる電流が多いほど、この確認を容易かつ正確に行うことが可能となる。例えば、車両用回転電機１００による発電動作によって回生制動を行うような場合には比較的大電流が流れるため、このような発電動作時に上記の確認を行うことが望ましい。あるいは、発電電流（各ＭＯＳモジュールに流れる電流を合計することで全体の発電電流を検出することができる）が多いことや、発電動作時の調整電圧を高いことを確認したときに上記の確認を行うようにしてもよい。また、基準電圧Ｖ２は、必ずしも−０．６Ｖである必要はなく、−０．６Ｖよりも低い値を用いてもよい。なお、上述した（Ｂ１）と（Ｂ２）は、必ずしも両方の成立を確認する必要はなく、いずれか一方のみを確認したり、両方を確認するがいずれか一方が成立した時点で端子外れが発生した旨の判定を行うようにしてもよい。 Further, the CGND disconnection detection unit 82 confirms that, for (B2), for example, when −0.6 V is set as the reference voltage V2, the voltage of the power ground terminal PGND is lower than the reference voltage V2 during the power generation operation. do it. Note that the more current that flows through the power ground terminal PGND during the power generation operation, the easier and more accurately this confirmation can be made. For example, when regenerative braking is performed by a power generation operation by the vehicular rotating electrical machine 100, a relatively large current flows. Therefore, it is desirable to perform the above confirmation during such a power generation operation. Alternatively, check the above when confirming that there is a large amount of generated current (the total generated current can be detected by summing the currents flowing through each MOS module) and that the adjustment voltage during power generation is high. You may make it perform. Further, the reference voltage V2 is not necessarily -0.6V, and a value lower than -0.6V may be used. (B1) and (B2) mentioned above do not necessarily need to confirm the establishment of both, but only one of them is confirmed, or both are confirmed. You may make it perform determination to the effect.

このように、本実施形態の車両用回転電機１００では、パワー系回路を接地するパワーグランド端子ＰＧＮＤと制御系回路を接地する制御グランド端子ＣＧＮＤとを分けているため、パワーグランド端子ＰＧＮＤや制御グランド端子ＣＧＮＤが外れた場合であっても、パワー系回路から制御系回路への電流の回り込みを確実に防止することができる。 As described above, in the rotating electrical machine 100 for a vehicle according to the present embodiment, the power ground terminal PGND that grounds the power system circuit and the control ground terminal CGND that grounds the control system circuit are separated. Even when the terminal CGND is disconnected, it is possible to reliably prevent the current from flowing from the power system circuit to the control system circuit.

また、フレームグランド端子ＦＬＭＧＮＤ（パワーグランド端子ＰＧＮＤ）と制御グランド端子ＣＧＮＤは、フレームグランド端子ＦＬＭＧＮＤから制御グランド端子ＣＧＮＤに向けて流れる電流を遮断する向きに配置されたダイオード１１を介して接続されている。これにより、制御グランド端子ＣＧＮＤが外れた際に、パワーグランド端子ＰＧＮＤおよびフレームグランド端子ＦＬＭＧＮＤを介してパワー系回路から制御系回路に流れる電流を阻止することができる。また、制御グランド端子ＣＧＮＤをダイオード１１を介してフレームグランド端子ＦＬＭＧＮＤに接続することにより、制御グランド端子ＣＧＮＤが外れた際にその電位が不安定になることを防止することができる。 Further, the frame ground terminal FLMGND (power ground terminal PGND) and the control ground terminal CGND are connected via a diode 11 arranged in a direction to cut off a current flowing from the frame ground terminal FLMGND to the control ground terminal CGND. . Thereby, when the control ground terminal CGND is disconnected, the current flowing from the power system circuit to the control system circuit via the power ground terminal PGND and the frame ground terminal FLMGND can be prevented. Further, by connecting the control ground terminal CGND to the frame ground terminal FLMGND via the diode 11, it is possible to prevent the potential from becoming unstable when the control ground terminal CGND is disconnected.

また、パワーグランド端子ＰＧＮＤは、車両フレーム５００に接続されており、制御グランド端子ＣＧＮＤは、ダイオード１１およびフレームグランド端子ＦＬＭＧＮＤを介してＩＳＧフレーム１１０に接続されている。さらに具体的には、ダイオード１１は、ＩＳＧフレーム１１０およびエンジンブロック５１０を介して車両フレーム５００に接続されている。これにより、車両用回転電機１００においてパワーグランド端子ＰＧＮＤと制御グランド端子ＣＧＮＤを完全に分離することによりこれらのグランド端子を別々に接地することができるとともに、制御グランド端子ＣＧＮＤが外れた際に制御グランド端子ＣＧＮＤをダイオード１１およびフレームグランド端子ＦＬＭＧＮＤを介して間接的に車両フレーム５００に接続して制御系回路の動作を継続することが可能となる。 The power ground terminal PGND is connected to the vehicle frame 500, and the control ground terminal CGND is connected to the ISG frame 110 via the diode 11 and the frame ground terminal FLMGND. More specifically, the diode 11 is connected to the vehicle frame 500 via the ISG frame 110 and the engine block 510. As a result, the power ground terminal PGND and the control ground terminal CGND are completely separated from each other in the vehicular rotating electrical machine 100, so that these ground terminals can be grounded separately, and the control ground when the control ground terminal CGND is disconnected. Terminal CGND can be indirectly connected to vehicle frame 500 via diode 11 and frame ground terminal FLMGND, and the operation of the control system circuit can be continued.

また、パワー系回路は、高電圧バッテリ２００および高電圧負荷２１０に接続され、制御系回路は、低電圧バッテリ２０２および低電圧負荷２０４に接続されている。これにより、パワーグランド端子ＰＧＮＤや制御グランド端子ＣＧＮＤ子が外れた場合に、制御系回路だけでなく低電圧負荷への電流の回り込みを確実に防止することができる。 The power system circuit is connected to the high voltage battery 200 and the high voltage load 210, and the control system circuit is connected to the low voltage battery 202 and the low voltage load 204. Thereby, when the power ground terminal PGND and the control ground terminal CGND are disconnected, it is possible to reliably prevent the current from flowing not only to the control system circuit but also to the low voltage load.

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。例えば、上述した実施形態では、ＩＳＧとして動作する車両用回転電機１００について説明したが、電動動作および発電動作のいずれかのみを行う車両用回転電機についても本発明を適用することができる。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation implementation is possible within the range of the summary of this invention. For example, in the above-described embodiment, the vehicular rotating electrical machine 100 that operates as an ISG has been described. However, the present invention can also be applied to a vehicular rotating electrical machine that performs only one of an electric operation and a power generation operation.

また、上述した実施形態では、制御グランド端子ＣＧＮＤに接続された接地用ケーブル３３０が外れたことを検出して通知を行う場合について説明したが、並行して、パワーグランド端子ＰＧＮＤに接続された接地用ハーネス３２０が外れたことを検出して所定の保護動作や通知動作を行うことが望ましい。このために、例えば、制御回路８にＰＧＮＤ外れ検出部、固定子巻線短絡制御部、Ｈブリッジオフ制御部、ＰＧＮＤ外れ通知部を追加する。 In the above-described embodiment, the case where the notification is made by detecting that the grounding cable 330 connected to the control ground terminal CGND has been disconnected has been described. In parallel, the grounding connected to the power ground terminal PGND is performed. It is desirable to detect that the harness 320 is disconnected and perform a predetermined protection operation or notification operation. For this purpose, for example, a PGND detachment detection unit, a stator winding short-circuit control unit, an H bridge off control unit, and a PGND detachment notification unit are added to the control circuit 8.

ＰＧＮＤ外れ検出部は、パワーグランド端子ＰＧＮＤの電圧（制御グランド端子ＣＧＮＤの電位を基準としたときのパワーグランド端子ＰＧＮＤの電位）を監視し、例えば０Ｖ±１．４Ｖの範囲から外れる場合に、接地用ハーネス３２０が外れたことを検出する。 The PND disconnection detection unit monitors the voltage of the power ground terminal PGND (the potential of the power ground terminal PGND when the potential of the control ground terminal CGND is used as a reference). It is detected that the harness 320 is disconnected.

固定子巻線短絡制御部は、ＰＧＮＤ外れ検出部によって接地用ハーネス３２０が外れたことが検出されたときに、ＵＶＷ相ドライバ４ＡとＸＹＺ相ドライバ４Ｂに指示を送って、固定子巻線１Ａ、１Ｂのそれぞれに含まれる相巻線を短絡させる保護動作を行う。具体的には、保護動作として、ＵＶＷ相ドライバ４ＡとＸＹＺ相ドライバ４Ｂによって全てのＭＯＳモジュール３ＡＵ等のハイサイド側のＭＯＳトランジスタ３０がオフされ、ローサイド側のＭＯＳトランジスタ３１がオンされる。なお、回転角センサ７によって検出された回転子の位置に基づいて、ＭＯＳトランジスタ３０、３１に電流が流れていないタイミングで、これらのＭＯＳトランジスタ３０、３１をオン／オフすることが望ましい。 The stator winding short-circuit control unit sends instructions to the UVW phase driver 4A and the XYZ phase driver 4B when the PGND disconnection detection unit detects that the grounding harness 320 is disconnected, and the stator winding 1A, A protection operation for short-circuiting the phase windings included in each of 1B is performed. Specifically, as a protection operation, the UVW phase driver 4A and the XYZ phase driver 4B turn off the high-side MOS transistors 30 such as all the MOS modules 3AU, and turn on the low-side MOS transistors 31. Note that, based on the position of the rotor detected by the rotation angle sensor 7, it is desirable to turn on / off these MOS transistors 30, 31 at a timing when no current flows through the MOS transistors 30, 31.

Ｈブリッジオフ制御部は、ＰＧＮＤ外れ検出部によって接地用ハーネス３２０が外れたことが検出されたときに、Ｈブリッジドライバ６に指示を送って、界磁巻線２に対する励磁電流の供給を停止させる保護動作を行う。具体的には、保護動作として、Ｈブリッジドライバ６によってＨブリッジ回路５のＭＯＳトランジスタ５０、５１の少なくとも一方がオフされ、界磁巻線２に対する励磁電流の供給が遮断される。 The H bridge off control unit sends an instruction to the H bridge driver 6 to stop the supply of the excitation current to the field winding 2 when the PGND disconnection detection unit detects that the grounding harness 320 is disconnected. Perform protective actions. Specifically, as the protection operation, at least one of the MOS transistors 50 and 51 of the H bridge circuit 5 is turned off by the H bridge driver 6 and the supply of the excitation current to the field winding 2 is cut off.

ＰＧＮＤ外れ通知部は、ＰＧＮＤ外れ検出部によって接地用ハーネス３２０が外れたことが検出されたときに、その旨を知らせる通知をＥＣＵ６００に向けて送信する。車両用回転電機１００と高電圧バッテリー２００との間に遮断機構としてのリレー２０１が設けられている場合には、この通知を受信したＥＣＵ６００によってリレー２０１を動作させて電力供給路を遮断することが可能となる。これにより、パワーグランド端子ＰＧＮＤに接続された素子を高電圧印加による損傷や破損から確実に保護することができる。また、ＥＣＵ６００から運転者に異常発生を知らせることができるため、運転者は、点検や修理、交換を含む早期の対策をとることが可能となる。 When the PGND disconnection detection unit detects that the grounding harness 320 is disconnected, the PGND disconnection notification unit transmits a notification to that effect to the ECU 600. When the relay 201 as a cutoff mechanism is provided between the vehicular rotating electrical machine 100 and the high voltage battery 200, the ECU 201 that receives this notification may operate the relay 201 to cut off the power supply path. It becomes possible. Thereby, the element connected to the power ground terminal PGND can be reliably protected from damage or breakage due to application of a high voltage. In addition, since the ECU 600 can notify the driver of the occurrence of an abnormality, the driver can take early measures including inspection, repair, and replacement.

また、上述した実施形態では、パワーグランド端子ＰＧＮＤが接地用ハーネス３２０を介して車両フレーム５００に接続された場合について説明したが、図８に示すように、車両フレーム５００と高電圧バッテリ２００の負極端子とを接続する接地用ハーネスを分岐してパワーグランド端子ＰＧＮＤに接続するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the power ground terminal PGND is connected to the vehicle frame 500 via the grounding harness 320 has been described. However, as illustrated in FIG. 8, the negative electrode of the vehicle frame 500 and the high-voltage battery 200 is used. A grounding harness for connecting the terminal may be branched and connected to the power ground terminal PGND.

あるいは、車両用回転電機１００の外部に露出するパワーグランド端子ＰＧＮＤを設ける代わりに、図９に示すように、パワーグランド端子ＰＧＮＤに接続されていた内部配線をフレームグランド端子ＦＬＭＧＮＤに接続するようにしてもよい。このフレームグランド端子ＦＬＭＧＮＤは、エンジンブロック５１０等を介して間接的に車両フレーム５００に接続されているため、パワーグランド端子ＰＧＮＤを設けた場合と同様に各種のパワー系回路を接地することができる。 Alternatively, instead of providing the power ground terminal PGND exposed to the outside of the rotating electrical machine 100 for the vehicle, as shown in FIG. 9, the internal wiring connected to the power ground terminal PGND is connected to the frame ground terminal FLMGND. Also good. Since the frame ground terminal FLMGND is indirectly connected to the vehicle frame 500 via the engine block 510 or the like, various power system circuits can be grounded as in the case where the power ground terminal PGND is provided.

上述したように、本発明によれば、パワー系回路を接地する第１のグランド端子と制御系回路を接地する第２のグランド端子とを分けているため、第１のグランド端子や第２のグランド端子が外れた場合であっても、パワー系回路から制御系回路への電流の回り込みを確実に防止することができる。 As described above, according to the present invention, since the first ground terminal for grounding the power system circuit and the second ground terminal for grounding the control system circuit are separated, the first ground terminal and the second ground terminal are separated. Even when the ground terminal is disconnected, it is possible to reliably prevent current from flowing from the power system circuit to the control system circuit.

１Ａ、１Ｂ固定子巻線
２界磁巻線
３Ａ、３ＢＭＯＳモジュール群
５Ｈブリッジ回路
８制御回路
９入出力回路
３０、３１、５０、５１ＭＯＳトランジスタ
３２０接地用ハーネス
３３０接地用ケーブル 1A, 1B Stator winding 2 Field winding 3A, 3B MOS module group 5 H bridge circuit 8 Control circuit 9 Input / output circuit 30, 31, 50, 51 MOS transistor 320 Grounding harness 330 Grounding cable

Claims

A power system circuit (3A, 3B, 5) having power elements (30, 31, 50, 51) and grounded via a first ground terminal and a first connection line (320);
Control system circuits (4A, 4B, 6, 7,...) That control the power system circuit and are grounded via a second ground terminal different from the first ground terminal and a second connection line (330). 8, 9)
A vehicular rotating electrical machine comprising:

In claim 1,
The first ground terminal and the second ground terminal are connected to each other via a diode (11) arranged in a direction to cut off a current flowing from the first ground terminal toward the second ground terminal. A rotating electrical machine for a vehicle.

In claim 2,
One end of the diode is connected to the second ground terminal, and the other end is indirectly connected to the first ground terminal via a frame ground terminal.

In claim 2 or 3,
The first ground terminal is connected to the vehicle frame (500);
The vehicular rotating electrical machine, wherein the second ground terminal is connected to the vehicle frame via the diode.

In claim 4,
The rotating electrical machine for a vehicle, wherein the diode is connected to the vehicle frame via a rotating electrical machine frame for a vehicle (110) and an engine block (510).

In any one of Claims 1-5,
A rotating electric machine for a vehicle, wherein a current common to the stator coil (1A, 1B) or the field coil (2) flows through the power element.

In any one of Claims 1-6,
An AC voltage induced in the stator windings (1A, 1B) included in the stator is converted into a DC voltage, or a DC voltage applied from the outside is converted into an AC voltage and applied to the stator winding. A power converter (3A, 3B);
An excitation circuit (5) for supplying an excitation current to the field winding (2) included in the rotor;
And the power converter and the excitation circuit are grounded via the first ground terminal and the first connection line.

In any one of Claims 1-7,
The power system circuit is connected to a high voltage battery (200) and a high voltage load (210),
The rotating electrical machine for vehicles, wherein the control system circuit is connected to a low voltage battery (202) and a low voltage load (204).