(57)【要約】  本発明の一実施形態に係る始動発電装置は、永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線および第２多相巻線が並列に配設された電機子部とを有する始動発電機と、バッテリに接続される第１正側直流端子と、前記第１多相巻線に接続された複数の第１交流端子とを有し、直流および交流間で双方向に電力を変換する第１電力変換部と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２交流端子を有し、前記第２交流端子を介して入出力する電流を制御する第２電力変換部と、前記第２多相巻線の出力電圧に基づき前記界磁部と前記電機子部との位置関係を検知し、検知した前記位置関係に応じて前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とを制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記第２交流端子を介して入出力する電流をオフした状態で、前記第１多相巻線における巻線の組および電圧印加の向きで決まる複数の通電パターンを順次選択して所定の線間電圧を印加したときに検出された前記第２多相巻線の相電圧の値と、異なる前記通電パターンで前記線間電圧を印加したときに検出された前記第２多相巻線の異なる複数の相の前記相電圧の比較結果とに基づき、前記始動発電機の停止時における前記位置関係を検知する。
2017130394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線および第２多相巻線が並列に配設された電機子部とを有する始動発電機と、
バッテリに接続される第１正側直流端子と、前記第１多相巻線に接続された複数の第１交流端子とを有し、直流および交流間で双方向に電力を変換する第１電力変換部と、
前記第２多相巻線に接続された複数の第２交流端子を有し、前記第２交流端子を介して入出力する電流を制御する第２電力変換部と、
前記第２多相巻線の出力電圧に基づき前記界磁部と前記電機子部との位置関係を検知し、検知した前記位置関係に応じて前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とを制御する制御部と
を備え、
前記制御部が、前記第２交流端子を介して入出力する電流をオフした状態で、前記第１多相巻線における巻線の組および電圧印加の向きで決まる複数の通電パターンを順次選択して所定の線間電圧を印加したときに検出された前記第２多相巻線の相電圧の値と、異なる前記通電パターンで前記線間電圧を印加したときに検出された前記第２多相巻線の異なる複数の相の前記相電圧の比較結果とに基づき、前記始動発電機の停止時における前記位置関係を検知する
始動発電装置。
【請求項２】
前記比較結果が、前記相電圧の絶対値の大きさを比較した結果である
請求項１に記載の始動発電装置。
【請求項３】
永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線および第２多相巻線が並列に配設された電機子部とを有する始動発電機と、
バッテリに接続される第１正側直流端子と、前記第１多相巻線に接続された複数の第１交流端子とを有し、直流および交流間で双方向に電力を変換する第１電力変換部と、
前記第２多相巻線に接続された複数の第２交流端子を有し、前記第２交流端子を介して入出力する電流を制御する第２電力変換部と、
前記第２多相巻線の出力電圧に基づき前記界磁部と前記電機子部との位置関係を検知し、検知した前記位置関係に応じて前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とを制御する制御部と
を用い、
前記制御部が、前記第２交流端子を介して入出力する電流をオフした状態で、前記第１多相巻線における巻線の組および電圧印加の向きで決まる複数の通電パターンを順次選択して所定の線間電圧を印加したときに検出された前記第２多相巻線の相電圧の値と、異なる前記通電パターンで前記線間電圧を印加したときに検出された前記第２多相巻線の異なる複数の相の前記相電圧の比較結果とに基づき、前記始動発電機の停止時における前記位置関係を検知する
始動発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動発電装置および始動発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両、特に小型二輪車などにおいては、エンジン始動時にスタータモータとして働くと共にエンジン始動後は発電機として働くＡＣＧ（ＡＣジェネレータ）スタータモータでは、三相ＤＣブラシレスモータが用いられている（特許文献１）。この三相ＤＣブラシレスモータのエンジン始動時および発電時におけるロータの位置検出では、三相巻線の各相の巻線の各々に対応してホールセンサを設け、このホールセンサを用いてロータの位置検出を行っていた。【０００３】
一方、ホールセンサを使用せずにロータの位置を検知する技術が開発されてきた（特許文献２）。特許文献２に記載されている制御装置では、ブラシレスモータが停止している場合、３相巻線のうちの２巻線に複数パターンの直流電圧を短時間印加して、ロータ位置に応じて変化する電流の立ち上がり特性を計測することでロータの停止位置を検知していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−８３２０９号公報
【特許文献２】特許第４８０１７７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に記載されている制御装置には、巻線に流れる電流を検出するための回路が必要である。電流検出回路は、一般に電圧検出回路に比べ、構成が複雑であったり、損失が大きくなってしまったりするという傾向がある。そのため、特許文献２に記載されている制御装置には、小型化が難しかったり、低価格化が難しかったりするという課題があった。【０００６】
本発明は、上記の課題を解決することができる始動発電装置および始動発電方法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】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明の始動発電装置の一態様は、永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線および第２多相巻線が並列に配設された電機子部とを有する始動発電機と、バッテリに接続される第１正側直流端子と、前記第１多相巻線に接続された複数の第１交流端子とを有し、直流および交流間で双方向に電力を変換する第１電力変換部と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２交流端子を有し、前記第２交流端子を介して入出力する電流を制御する第２電力変換部と、前記第２多相巻線の出力電圧に基づき前記界磁部と前記電機子部との位置関係を検知し、検知した前記位置関係に応じて前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とを制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記第２交流端子を介して入出力する電流をオフした状態で、前記第１多相巻線における巻線の組および電圧印加の向きで決まる複数の通電パターンを順次選択して所定の線間電圧を印加したときに検出された前記第２多相巻線の相電圧の値と、異なる前記通電パターンで前記線間電圧を印加したときに検出された前記第２多相巻線の異なる複数の相の前記相電圧の比較結果とに基づき、前記始動発電機の停止時における前記位置関係を検知する。【０００８】
また、本発明の一態様は、上記の始動発電装置において、前記比較結果が、前記相電圧の絶対値の大きさを比較した結果である。【０００９】
また、本発明の始動発電方法の一態様は、永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線および第２多相巻線が並列に配設された電機子部とを有する始動発電機と、バッテリに接続される第１正側直流端子と、前記第１多相巻線に接続された複数の第１交流端子とを有し、直流および交流間で双方向に電力を変換する第１電力変換部と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２交流端子を有し、前記第２交流端子を介して入出力する電流を制御する第２電力変換部と、前記第２多相巻線の出力電圧に基づき前記界磁部と前記電機子部との位置関係を検知し、検知した前記位置関係に応じて前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とを制御する制御部とを用い、前記制御部が、前記第２交流端子を介して入出力する電流をオフした状態で、前記第１多相巻線における巻線の組および電圧印加の向きで決まる複数の通電パターンを順次選択して所定の線間電圧を印加したときに検出された前記第２多相巻線の相電圧の値と、異なる前記通電パターンで前記線間電圧を印加したときに検出された前記第２多相巻線の異なる複数の相の前記相電圧の比較結果とに基づき、前記始動発電機の停止時における前記位置関係を検知する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、第１多相巻線に複数の通電パターンで順次、線間電圧を印加したときに、第２多相巻線に発生する相電圧を検出することで、ロータの停止位置を判定することができる。これによれば電流検出を不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の構成例を示したブロック図である。
【図２】図１に示した始動発電機１の構成例を模式的に示した図である。
【図３】図１に示した第１電力変換部６１、第２電力変換部６２および制御部７の内部構成を説明するための回路図である。
【図４】図１に示した始動発電制御装置１００のスタータモータ始動制御の一例を示したフローチャートである。
【図５】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図６】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図７】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図８】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図９】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図１０】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図１１】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図１２】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図１３】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図１４】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図１５】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図１６】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図１７】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図１８】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図１９】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。
【図２０】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するためのフローチャートである。
【図２１】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するためのフローチャートである。
【図２２】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するためのフローチャートである。
【図２３】図４に示した処理（Ｓ１５）を説明するための波形図である。
【図２４】図１に示した始動発電制御装置１００の発電制御の一例を示したフローチャートである。
【図２５】図２４に示した処理（Ｓ２２）を説明するための波形図である。
【図２６】本発明の第２の実施形態の構成を説明するための回路図である。
【図２７】本発明の第３の実施形態の構成を説明するための回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同一または対応する構成には同一の参照符号を用いている。図１は、本発明の実施形態の始動発電制御装置１００の構成例を示したブロック図である。図１に示した始動発電制御装置１００は、始動発電機（ＡＣＧスタータモータ）１と、第１電力変換部６１と、第２電力変換部６２と、制御部７とを備える。始動発電機１は、クランクシャフト３に直結されていて、エンジン２の回転に同期して回転する。第１電力変換部６１、第２電力変換部６２および制御部７は、バッテリ９の正極が接続されるとともに、接地されている。バッテリ９は、負極が接地された２次電池である。また、スタータスイッチ８の一端がバッテリ９の正極に接続され、スタータスイッチ８の他端が制御部７に接続されている。スタータスイッチ８は、ユーザがエンジン２を始動する際に操作するスイッチである。また、制御部７には、エンジン水温計５の出力が接続されている。
【００１３】
始動発電機１は、第１電力変換部６１および第２電力変換部６２の制御によって、スタータモータとして動作したり、発電機として動作したりする。始動発電機１は、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２と図２に示す界磁部１５とを備える。巻線部ＡＣＧ１はスター結線された３相巻線（多相巻線）を構成する巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１を備える。巻線部ＡＣＧ２はスター結線された３相巻線を構成する巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２を備える。中性点Ｎ１は巻線部ＡＣＧ１を構成するスター結線の中性点である。中性点Ｎ２は巻線部ＡＣＧ２を構成するスター結線の中性点である。巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１と、巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２とは、図示してない同一の電機子鉄心に巻かれていて、電気的に絶縁されている１組の電機子巻線である。なお、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２と図示してない電機子鉄心とは電機子部を構成する。なお、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２とはスター結線に限らず、デルタ結線で構成されていてもよい。
【００１４】
図２は、始動発電機１の巻線部ＡＣＧ１、巻線部ＡＣＧ２および界磁部１５の構成例を軸方向から見て模式的に示した図である。ただし、図２では、巻線Ｕ１と巻線Ｕ２とのみを示している。図２に示した構成例では、始動発電機１は、界磁部１５を複数組のＮ極の永久磁石１５ＮおよびＳ極の永久磁石１５Ｓから構成したアウターロータ型のブラシレスモータである。なお、以下では界磁部１５をロータとも称する。巻線Ｕ１は、図示してない電機子鉄心に対して１２０度おきに配設された３個の巻線Ｕ１−１、Ｕ１−２およびＵ１−３から構成されている。巻線Ｕ１の３個の巻線Ｕ１−１、Ｕ１−２およびＵ１−３は各一端を中性点Ｎ１に共通に接続し、各他端を巻線Ｕ１の入出力端子に共通に接続している。巻線Ｕ２は、図示してない電機子鉄心に対して１２０度おきかつ巻線Ｕ１−１、Ｕ１−２およびＵ１−３に対して６０度ずれて配設された３個の巻線Ｕ２−１、Ｕ２−２およびＵ２−３から構成されている。巻線Ｕ２の３個の巻線Ｕ２−１、Ｕ２−２およびＵ２−３は各一端を中性点Ｎ２に共通に接続し、各他端を巻線Ｕ２の入出力端子に共通に接続している。なお、以下の説明において、回路の接続先として巻線Ｕ１または巻線Ｕ２という呼称を用いた場合、中性点Ｎ１または中性点Ｎ２とは逆の端子である巻線Ｕ１の入出力端子または巻線Ｕ２の入出力端子を指し示す。巻線Ｖ１、巻線Ｗ１、巻線Ｖ２、および巻線Ｗ２についても同様とする。また、巻線Ｕ１、巻線Ｕ２、巻線Ｖ１、巻線Ｗ１、巻線Ｖ２、巻線Ｗ２、中性点Ｎ１および中性点Ｎ２を、単に符号Ｕ１、Ｕ２、Ｖ１、Ｗ１、Ｖ２、Ｗ２、Ｎ１およびＮ２で表す場合もある。
【００１５】
なお、図１において、エンジン２は例えば小型二輪車に搭載された発動機である。クランクシャフト３は、エンジン２の構成部品であり、エンジン２が備える図示していないピストンの往復運動を回転運動に変換する軸である。エンジン水温計５は、エンジン２の冷却水の温度を検知するセンサである。
【００１６】
次に、図３を参照して、図１に示した第１電力変換部６１、第２電力変換部６２および制御部７の内部構成の一例について説明する。図３に示したように、第１電力変換部６１は、６個のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、以下、ＭＯＳＦＥＴと記す（スイッチ素子））（Ｑ１）〜（Ｑ６）を備え、３相ブリッジ直交変換回路（多相ブリッジ回路）を構成する。第１電力変換部６１は、直流入出力線の正側（ハイサイド）直流端子６１４（第１正側直流端子）をバッテリ９の正極に、負側（ローサイド）直流端子６１５をバッテリ９の負極に接続している。第１電力変換部６１は、バッテリ９と巻線部ＡＣＧ１との間、またはバッテリ９と巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２との間で、交流および直流間の双方向の電力変換を行う。また、第１電力変換部６１の各交流端子（第１交流端子）６１１、６１２および６１３には、巻線部ＡＣＧ１の各巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１が接続されている。
【００１７】
第２電力変換部６２は、３個の交流端子（第２交流端子）６２１、６２２および６２３と、３個のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）とを備える。交流端子６２１は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｕ２とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）のドレインとに接続されている。交流端子６２２は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｖ２とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ８）のドレインとに接続されている。交流端子６２３は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｗ２とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ９）のドレインとに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）のソースは、第１電力変換部６１の交流端子６１１に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ８）のソースは、第１電力変換部６１の交流端子６１２に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ９）のソースは、第１電力変換部６１の交流端子６１３に接続されている。第２電力変換部６２は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）をオンまたはオフすることで、交流端子６２１、６２２および６２３を介して入出力する電流を制御する。この場合、第２電力変換部６２は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）をオンまたはオフすることで、巻線部ＡＣＧ２の各巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２をそれぞれ第１電力変換部６１の各交流端子６１１、６１２および６１３に接続したり、分離したりする。
【００１８】
また、この場合、３個のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）は、巻線部ＡＣＧ１の各巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１が接続されている第１電力変換部６１の各交流端子６１１、６１２および６１３と、巻線部ＡＣＧ２の各巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２との間に介挿されている。そして、３個のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）は、巻線部ＡＣＧ２の各巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２を、オンすることで各交流端子６１１、６１２および６１３に対して接続したり、オフすることで各交流端子６１１、６１２および６１３から分離したりする。
【００１９】
また、各ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）は、ドレイン・ソース間に寄生ダイオードＤ７、Ｄ８およびＤ９が形成されている（なお、他のＭＯＳＦＥＴについては寄生ダイオードは不図示）。寄生ダイオードＤ７、Ｄ８およびＤ９の向きは、各交流端子６１１、６１２および６１３に対して同一であり、この場合、アノードが各交流端子６１１、６１２および６１３に接続されている。また、カソードは、巻線部ＡＣＧ２の各巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２に接続されている。このように寄生ダイオードＤ７、Ｄ８およびＤ９の向きをそろえることで、各ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）をオフした場合に、モータ動作における第１電力変換部６１を介したバッテリ９から巻線部ＡＣＧ２への電流の流れ込みおよび発電動作における第１電力変換部６１を介した巻線部ＡＣＧ２からバッテリ９への電流の流れ出しを遮断することができる。なお、寄生ダイオードＤ７、Ｄ８およびＤ９の向き（すなわちＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）のドレインおよびソースの向き）は、図示したものと逆向きであってもよい。
【００２０】
制御部７は、ＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１と、ＣＰＵ（中央処理装置）７２と、検出・判定回路部７３と、抵抗７６−１〜７６−４とを備える。なお、制御部７は、他に、センサやアクチュエータ等との間の入出力を接続することで、エンジン２の点火制御等を行うこともできる。検出・判定回路部７３は、ゼロクロス検出回路７４と、ロータ位置判定回路７５とを備える。
【００２１】
抵抗７６−１は一端を巻線Ｕ２に接続し、他端を接地する。抵抗７６−２は一端を巻線Ｖ２に接続し、他端を接地する。抵抗７６−３は一端を巻線Ｗ２に接続し、他端を接地する。そして、抵抗７６−４は一端を中性点Ｎ２に接続し、他端を接地する。抵抗７６−１〜７６−４の端子電圧が、検出・判定回路部７３へ入力される。
【００２２】
ゼロクロス検出回路７４は、巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２で発生した誘起電圧のゼロクロス点を検出する。ゼロクロス検出回路７４は、ゼロクロス点を検出した場合に、ロータ位置が予め定めたどのステージにあるのかを示す信号であるステージ信号を生成してＣＰＵ７２に対して出力する。
【００２３】
ロータ位置判定回路７５は、始動発電機１の停止時に、次のようにしてロータの位置が予め定めたどのステージにあるのかを判定し、判定結果をＣＰＵ７２へ出力する。ここで、始動発電機１の停止時とは、エンジン２の停止時を意味する。また、ロータの位置とは、界磁部１５と、巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ１との間の相対的な位置関係を意味する。ロータ位置判定回路７５によるステージの判定は、第２電力変換部６２によって、巻線部ＡＣＧ２を電気的に開放した状態で行われる。ロータ位置判定回路７５は、第１電力変換部６１を使って巻線部ＡＣＧ１に予め決められた通電パターンに従ってモータが動かない程度の短パルスを順次通電した場合に、もう一方の巻線部ＡＣＧ２に誘起される電圧情報（大きさ、極性やパルス幅）をもって、ロータステージを判定する。
【００２４】
ＣＰＵ７２は、ゼロクロス検出回路７４の出力、ロータ位置判定回路７５の出力等に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ９）をオンまたはオフするための制御信号を生成してＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１へ出力する。
【００２５】
ＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１は、ＣＰＵ７２から入力した制御信号に応じて、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ９）の各ゲート信号を生成し、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ９）の各ゲートに供給する。
【００２６】
次に、図４〜図２５を参照して、図１〜図３を参照して説明した始動発電制御装置１００の動作例について説明する。まず、図４〜図２３を参照して、始動発電機１をエンジン２の始動を行うスタータモータとして動作させる場合について説明する。次に、図２４および図２５を参照して、始動発電機１を発電機として動作させる場合について説明する。
【００２７】
図４は、図１に示した始動発電制御装置１００におけるスタータモータ始動制御の一例を示したフローチャートである。エンジン２が停止している状態で図示していないイグニションスイッチがユーザによってオンされた場合、制御部７に対してバッテリ９から電力が供給され、ＣＰＵ７２が所定の初期処理を行った後、図４に示した処理を開始する。まず、ＣＰＵ７２は、スタータスイッチ８がオンされるまで待機する（ステップＳ１１で「Ｎ」の繰り返し）。ユーザがスタータスイッチ８をオンすると、ＣＰＵ７２はステージ判別処理を実行する（ステップＳ１１で「Ｙ」からステップＳ１２）。
【００２８】
ステップＳ１２において、ＣＰＵ７２は、まず、第２電力変換部６２のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ９）をオフし、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２とを電気的に分離する。次に、ＣＰＵ７２は、第１電力変換部６１のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ６）をオンまたはオフに制御することで、巻線部ＡＣＧ１に予め決められた複数の通電パターンに従ってモータが動かない程度の短パルスを順次通電する。一方、ロータ位置判定回路７５は、巻線部ＡＣＧ２に誘起される電圧を複数の通電パターン間で比較することで、ロータステージを判定する。
【００２９】
ここで、図５〜図２２を参照して、ステップＳ１２におけるステージ判別処理の一例について説明する。図５は、始動発電機１における界磁部１５と、電機子鉄心１６と巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２とからなる電機子部１６１との構成例を示す模式図である。この場合、巻線部ＡＣＧ１を構成する巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１は、それぞれ、巻線Ｕ１−１〜Ｕ１−３、巻線Ｖ１−１〜Ｖ１−３および巻線Ｗ１−１〜Ｗ１−３から構成されている。巻線部ＡＣＧ２を構成する巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２は、それぞれ、巻線Ｕ２−１〜Ｕ２−３、巻線Ｖ２−１〜Ｖ２−３および巻線Ｗ２−１〜Ｗ２−３から構成されている。図５に示した構成例では、界磁部１５の極数が１２である。界磁部１５は、各極が交互に配設されたＮ極の永久磁石１５Ｎ−１、３、５、７、９および１１と、Ｓ極の永久磁石１５Ｓ−２、４、６、８、１０および１２とから構成されている（なお以下では永久磁石を単に磁石ともいう）。電機子鉄心１６のスロット数は１８であり、各スロットには、巻線Ｕ１−１〜Ｕ１−３、巻線Ｖ１−１〜Ｖ１−３または巻線Ｗ１−１〜Ｗ１−３のうちの１つと、巻線Ｕ２−１〜Ｕ２−３、巻線Ｖ２−１〜Ｖ２−３または巻線Ｗ２−１〜Ｗ２−３のうちの１つとが交互に巻回されている。
【００３０】
図６は、図５に示した界磁部１５と電機子部１６１との組み合わせにおける６ステージのロータ位置を模式的に示している。各ステージは電気角が６０°毎異なる。
【００３１】
図７は、通電パターンと誘起電圧とステージ判定結果との対応関係を示す。通電パターン「Ｕ１⇒Ｖ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ９）をオフした状態で、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ５）とをオンし、巻線Ｕ１から巻線Ｖ１へ通電するパターンである。以下の通電パターンにおいて、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ９）はすべてオフである。通電パターン「Ｖ１⇒Ｕ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ４）とをオンし、巻線Ｖ１から巻線Ｕ１へ通電するパターンである。通電パターン「Ｖ１⇒Ｗ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ６）とをオンし、巻線Ｖ１から巻線Ｗ１へ通電するパターンである。通電パターン「Ｗ１⇒Ｖ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ５）とをオンし、巻線Ｗ１から巻線Ｖ１へ通電するパターンである。通電パターン「Ｗ１⇒Ｕ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ４）とをオンし、巻線Ｗ１から巻線Ｕ１へ通電するパターンである。そして、通電パターン「Ｕ１⇒Ｗ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ６）とをオンし、巻線Ｕ１から巻線Ｗ１へ通電するパターンである。
【００３２】
誘起電圧「Ｗ２−Ｎ２」は中性点Ｎ２を基準とした巻線Ｗ２の電圧である。誘起電圧「Ｕ２−Ｎ２」は中性点Ｎ２を基準とした巻線Ｕ２の電圧である。そして、誘起電圧「Ｖ２−Ｎ２」は中性点Ｎ２を基準とした巻線Ｖ２の電圧である。ステップＳ１２において、ロータ位置判定回路７５は、通電パターン「Ｕ１⇒Ｖ１」時と通電パターン「Ｖ１⇒Ｕ１」時とに電圧「Ｗ２−Ｎ２」を、通電パターン「Ｖ１⇒Ｗ１」時と通電パターン「Ｗ１⇒Ｖ１」時とに電圧「Ｕ２−Ｎ２」を、そして、通電パターン「Ｗ１⇒Ｕ１」時と通電パターン「Ｕ１⇒Ｗ１」時とに電圧「Ｖ２−Ｎ２」を、順次計測する。そして、ロータ位置判定回路７５は、各通電パターンにおける誘起電圧の計測結果に基づいてステージを判定する。
【００３３】
上述したように、ロータ位置判定回路７５は、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２とのうち巻線部ＡＣＧ１をパルス通電することで、他方の巻線部ＡＣＧ２に誘起される電圧の大きさと極性とによってステージを判別する。その際、ロータ位置判定回路７５は、例えば、誘起電圧と所定の正および負の基準電圧＋Ｖｒｅｆおよび−Ｖｒｅｆとの比較結果に基づいてステージを判定することができる。図７の例では、例えばステージ１を判別するために、「Ｕ１⇒Ｖ１」を通電して「Ｗ２−Ｎ２＞＋Ｖｒｅｆ」ならば「Ｕ１⇒Ｗ１」を通電し、「Ｖ２−Ｎ２＞＋Ｖｒｅｆ」ならばステージ４を確定することができる。
【００３４】
しかしながら、図７に示した誘起電圧はロータ位置が各ステージの中心付近にある場合の大きさを模式的に示したものである。したがって、特定のロータ位置では、誘起電圧が正または負の基準電圧＋Ｖｒｅｆまたは−Ｖｒｅｆを超えられない場合がある。すなわち、図７に「ステージ境界」と示した２つの異なるステージの境界付近における誘起電圧は、極性が反転するため境界前後で急激に誘起電圧が減少し、基準電圧＋Ｖｒｅｆまたは−Ｖｒｅｆを超えられなくなる。例えばステージ３とステージ４との境界付近にあると「Ｕ１⇒Ｗ１」の通電で「Ｖ２−Ｎ２」に電圧は誘起されない場合がある。よってステージ境界付近にロータが位置するとステージ判別が確定できない可能性がある。同じようにロータがステージ４とステージ５との境界位置にある場合は「Ｕ１⇒Ｖ１」の通電では「Ｗ２−Ｎ２」に電圧が誘起されずにステージ判別が出来ないときがある。
【００３５】
なお、ロータが境界付近、例えばステージ４とステージ３との境界にあった場合、「Ｕ１⇒Ｖ１」通電で「Ｗ２−Ｎ２」に電圧が誘起され、「Ｖ１⇒Ｗ１」通電で「Ｕ２−Ｎ２」に誘起される。したがって、例えば基準電圧Ｖｒｅｆの大きさをより小さくすることで、例えばステージ１とステージ３間の境界付近にロータが位置していることは判別することができる。しかしながら、ステージ１なのかステージ３なのかのどちらなのかは判別出来ない。そこで、本実施形態では、ロータ位置判定回路７５が、誘起電圧を計測することでステージ境界付近にロータが位置していることを検知した場合、異なる１組の誘起電圧の大きさやパルス幅を比較することで境界中央なのかあるいはどちらのステージなのかを判定することとした。
【００３６】
図８に、図５に示した界磁部１５と電機子部１６１との組み合わせにおけるステージ３からステージ４までのロータ位置を模式的に示した。図８は、ステージ３の始まり時のロータ位置と、ステージ３とステージ４との境界（すなわちステージ３終了またはステージ４始まり）時のロータ位置と、ステージ４の終了時のロータ位置とを並べて示している。
【００３７】
次に、図９を参照して、図８に示したステージ３とステージ４との境界時のロータ位置において巻線Ｖ２−中性点Ｎ２間に発生する誘起電圧について詳細に説明する。図９ならびに後述する図１０〜図１３および図１５〜図１８は、巻線部ＡＣＧ１にパルス通電する前の磁力線を白抜きの矢線で示し、通電時の磁力線を黒矢線で示している。また、各図では磁力線の本数の違いを模式的に表すため、１本の磁力線を太線の矢線を用いて示し、０．５本の磁力線を細線の矢線を用いて示している。図９に示したように、通電前は、ロータ位置がステージ境界上にあると、巻線Ｖ２−１が巻かれた電機子鉄心１６（以下、巻線Ｖ２−１が巻かれた電機子鉄心１６の歯の部分を巻線Ｖ２−１の磁極と呼ぶ（他の巻線についても同様とする））がＳ極の磁石１５Ｓ−２とＮ極の磁石１５Ｎ−３との中央に位置するため磁極を貫通する磁力線が存在しない。一方、「Ｕ１→Ｎ１→Ｗ１」と通電すると巻線Ｕ１−１の磁極は磁石１５−Ｓ２と対向する磁極がＮ極に、巻線Ｗ１−１の磁極は磁石１５−Ｎ３と対向する磁極がＳ極に磁化される。巻線Ｖ２−１の磁極は巻線Ｕ１−１および巻線Ｗ１−１からの磁力線が互いに反対向きとなるため巻線Ｖ２−１の磁極に巻線Ｕ１−１または巻線Ｗ１−１からの磁力線が貫通することがない。よってステージ境界上に位置した巻線Ｖ２−１の磁極は通電前後において磁力線の変化がない為、巻線Ｖ２と中性点Ｎ２間には誘起電圧が発生しない。以上のように、ステージ境界の中央に位置した場合、誘起電圧が全く発生しないことがあるためステージ判定を行うことが出来ない場合がある。
【００３８】
次に図１０を参照して、ロータ位置が、ステージ３およびステージ４の境界中央に対しステージ３側によっている場合に巻線Ｕ２−中性点Ｎ２間に発生する誘起電圧について説明する。この場合、通電前の磁束は白抜きの矢印で示した分布である。そして、「Ｖ１→Ｎ１→Ｗ１」と通電すると巻線Ｗ１−１の磁極がＳ極に磁化され磁力線は通電前に比べて２本増加する。巻線Ｕ２−１の磁極を貫通する磁力線は巻線Ｗ１−１からの磁力線により１本増加するため中性点Ｎ２から巻線Ｕ２−１に向かう方向に網掛けした矢印で示した誘起電圧を生じる。
【００３９】
次に図１１を参照して、ロータ位置が、ステージ３およびステージ４の境界中央の場合に巻線Ｕ２−中性点Ｎ２間に発生する誘起電圧について説明する。この場合、通電前の磁束は白抜きの矢印で示した分布である。そして、「Ｖ１→Ｎ１→Ｗ１」と通電すると巻線Ｗ１−１の磁極がＳ極に磁化され磁力線は１本増加する。巻線Ｕ２−１の磁極を貫通する磁力線は巻線Ｗ１−１からの磁力線により１本増加するため中性点Ｎ２から巻線Ｕ２−１に向かう方向に網掛けした矢印で示した誘起電圧を生じる。
【００４０】
次に図１２を参照して、ロータ位置が、ステージ３およびステージ４の境界中央に対しステージ４側に少しよっている場合に巻線Ｕ２−中性点Ｎ２間に発生する誘起電圧について説明する。この場合、通電前は、白抜きの矢印で示した磁束分布であり、図１１と比較して、巻線Ｕ２−１の磁極は磁石１５−Ｓ４の中央に近づくため磁力線が０．５本増加し、巻線Ｖ１−１の磁極は磁石１５−Ｎ５によりＳ極に磁化される。そして、「Ｖ１→Ｎ１→Ｗ１」と通電すると巻線Ｗ１−１の磁極はＳ極に磁化され磁力線が１本増加する。巻線Ｖ１−１の磁極はＮ極に磁化されるため減磁され磁力線が減少する。従って巻線Ｗ１−１で発生した磁力線は全て巻線Ｕ２−１の磁極を通過することになる。このため巻線Ｕ２−１の磁極における通電前後において磁力線数の変化は０．５本となり、巻線Ｕ２に誘起される電圧は境界中央にある場合より小さくなる。
【００４１】
次に図１３を参照して、ロータ位置が、ステージ３およびステージ４の境界中央に対しステージ４側によっている場合に巻線Ｕ２−中性点Ｎ２間に発生する誘起電圧について説明する。この場合、通電前の磁束は白抜きの矢印で示した分布である。図１２と比較して、巻線Ｕ２−１の磁極は磁石１５Ｓ−４の中央に近づくため磁力線が増加し、巻線Ｖ１−１の磁極は磁石１５Ｎ−５によりＳ極に磁化される。そして、「Ｖ１→Ｎ１→Ｗ１」と通電すると巻線Ｗ１−１の磁極はＳ極に磁化され磁力線が１本増加する。巻線Ｖ１−１の磁極はＮ極に磁化されるため減磁され磁力線が減少する。従って巻線Ｗ１−１で発生した磁力線は全て巻線Ｕ２−１の磁極を通過することになる。このため巻線Ｕ２−１の磁極に通電前後において磁力線数の変化が殆ど生じないため巻線Ｕ２に誘起電圧が生じない。
【００４２】
次に図１４を参照してステージ境界付近で「Ｕ２−Ｎ２」間に発生する誘起電圧の波形の変化について説明する。図１４は横軸を時間、縦軸を電圧として、巻線Ｕ２と中性点Ｎ２との間に発生する誘起電圧の波形を模式的に示している。図１４（ａ）はロータ位置がステージ３にある場合、図１４（ｂ）はロータ位置がステージ３およびステージ４の境界中央にある場合、そして、図１４（ｃ）はロータ位置がステージ３およびステージ４の境界からステージ４方向へ遠ざかった場合の誘起電圧の波形である。ステージ３およびステージ４の境界からステージ４方向へ遠ざかるに従い誘起電圧の大きさ（例えば、波高値、絶対値の平均値、実効値など）とパルス幅とは減少する。
【００４３】
次に図１５を参照して、ロータ位置が、ステージ３およびステージ４の境界中央に対しステージ４側によっている場合に巻線Ｗ２−中性点Ｎ２間に発生する誘起電圧について説明する。この場合、通電前の磁束は白抜きの矢印で示した分布である。そして、「Ｕ１→Ｎ１→Ｖ１」と通電すると巻線Ｕ１−２の磁極はＮ極に磁化され磁力線は２本増加する。巻線Ｗ２−１の磁極を貫通する磁力線は巻線Ｕ１−２からの磁力線により１本増加するため巻線Ｗ２から中性点Ｎ２に向かう方向に網掛けした矢印で示した誘起電圧を生じる。
【００４４】
次に図１６を参照して、ロータ位置が、ステージ３およびステージ４の境界中央にある場合に巻線Ｗ２−中性点Ｎ２間に発生する誘起電圧について説明する。この場合、通電前の磁束は白抜きの矢印で示した分布である。そして、「Ｕ１→Ｎ１→Ｖ１」と通電すると巻線Ｕ１−２の磁極がＮ極に磁化され磁力線は１本増加する。巻線Ｗ２−１の磁極を貫通する磁力線は巻線Ｕ１−２からの磁力線により１本増加するため巻線Ｗ２から中性点Ｎ２に向かう方向に網掛けした矢印で示した誘起電圧を生じる。
【００４５】
次に図１７を参照して、ロータ位置が、ステージ３およびステージ４の境界中央に対しステージ３側に少しよっている場合に巻線Ｗ２−中性点Ｎ２間に発生する誘起電圧について説明する。この場合、通電前の磁束は白抜きの矢印で示した分布である。図１６と比較して、巻線Ｗ２−１の磁極は磁石１５Ｎ−５の中央に近づくため磁力線が０．５本増加し、巻線Ｖ１−１の磁極は磁石１５Ｓ−４によりＮ極に磁化される。そして、「Ｕ１→Ｎ１→Ｖ１」と通電するとＵ１−２の磁極はＮ極に磁化され磁力線が１本増加する。巻線Ｖ１−１の磁極はＳ極に磁化されるため減磁され磁力線が減少する。従って巻線Ｕ１−２で発生した磁力線は全て巻線Ｗ２−１の磁極を通過することになる。このため巻線Ｗ２−１の磁極に通電前後において磁力線数の変化は０．５本となり、巻線Ｗ２に誘起される電圧は境界中央にある場合より小さくなる。
【００４６】
次に図１８を参照して、ロータ位置が、ステージ３およびステージ４の境界中央に対しステージ３側によっている場合に巻線Ｗ２−中性点Ｎ２間に発生する誘起電圧について説明する。この場合、通電前の磁束は白抜きの矢印で示した分布である。図１７と比較して、巻線Ｗ２−１の磁極は磁石１５Ｎ−５の中央に近づくため磁力線が増加し、巻線Ｖ１−１の磁極は磁石１５Ｓ−４によりＮ極に磁化される。そして、「Ｕ１→Ｎ１→Ｖ１」と通電すると巻線Ｕ１−２の磁極はＮ極に磁化され磁力線が１本増加する。巻線Ｖ１−１の磁極はＳ極に磁化されるため減磁され磁力線が減少する。従って巻線Ｕ１で発生した磁力線は全て巻線Ｗ２−１の磁極を通過することになる。このため巻線Ｗ２−１の磁極に通電前後において磁力線数の変化が殆ど生じないため巻線Ｗ２に誘起電圧が生じない。
【００４７】
次に図１９を参照してステージ境界付近で「Ｗ２−Ｎ２」間に発生する誘起電圧の波形の変化について説明する。図１９は横軸を時間、縦軸を電圧として、巻線Ｗ２と中性点Ｎ２との間に発生する誘起電圧の波形を模式的に示している。図１９（ａ）はロータ位置がステージ４にある場合、図１９（ｂ）はロータ位置がステージ３およびステージ４の境界中央にある場合、そして、図１９（ｃ）はロータ位置がステージ３およびステージ４の境界からステージ３方向へ遠ざかった場合の誘起電圧の波形である。ステージ３およびステージ４の境界からステージ３方向へ遠ざかるに従い従い誘起電圧の大きさ（例えば、波高値、絶対値の平均値、実効値など）やパルス幅は減少する。
【００４８】
次に、図２０から図２２を参照して、図４のステップＳ１２におけるステージ判別処理のフローについて説明する。ステージ判定処理においてロータ位置判定回路７５は、まず、Ｕ１からＶ１へ通電する（図２０：ステージ判別１のステップＳ１０１）。次に、ロータ位置判定回路７５は、Ｕ１からＶ１への通電時に計測した電圧Ｗ２−Ｎ２と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ１０２）。電圧Ｗ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きくない場合（ステップＳ１０２：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、電圧Ｗ２−Ｎ２と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ１０３）。電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さくない場合（ステップＳ１０３：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、図２１に示したステージ判別２へ処理を進める（ステップＳ１０４）。
【００４９】
一方、電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ１０３：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、Ｗ１からＵ１へ通電する（ステップＳ１０５）。続いて、ロータ位置判定回路７５は、Ｗ１からＵ１への通電時に計測した電圧Ｖ２−Ｎ２と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ１０６）。電圧Ｖ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きくない場合（ステップＳ１０６：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係（ロータ位置）がステージ５であると確定し（ステップＳ１１１）、処理を終了する（ステップＳ１１０）。一方、電圧Ｖ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ１０６：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、ステップＳ１０１でＵ１からＶ１への通電時に計測した電圧Ｗ２−Ｎ２の絶対値と、ステップＳ１０５でＷ１からＵ１への通電時に計測した電圧Ｖ２−Ｎ２の絶対値とを比較する（ステップＳ１０７）。ただし、図２０に示したフローでは、ステップＳ１０７で比較される電圧Ｖ２−Ｎ２の正負の符号は、ステップＳ１０６の判定で正であることが確定しているので、ステップＳ１０７の判定処理では電圧Ｗ２−Ｎ２の絶対値と電圧Ｖ２−Ｎ２とを比較する。電圧Ｗ２−Ｎ２の絶対値が電圧Ｖ２−Ｎ２の絶対値以上である場合（ステップＳ１０７：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ５であると確定し（ステップＳ１０８）、処理を終了する（ステップＳ１１０）。他方、電圧Ｗ２−Ｎ２の絶対値が電圧Ｖ２−Ｎ２の絶対値以上でない場合（ステップＳ１０７：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ６であると確定し（ステップＳ１０９）、処理を終了する（ステップＳ１１０）。
【００５０】
一方、ステップＳ１０２において、電圧Ｗ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ１０２：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、Ｖ１からＷ１へ通電する（ステップＳ１１２）。続いて、ロータ位置判定回路７５は、Ｖ１からＷ１への通電時に計測した電圧Ｕ２−Ｎ２と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ１１３）。電圧Ｖ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さくない場合（ステップＳ１１３：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ４であると確定し（ステップＳ１１４）、処理を終了する（ステップＳ１１０）。一方、電圧Ｕ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ１１３：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、ステップＳ１０１でＵ１からＶ１への通電時に計測した電圧Ｗ２−Ｎ２の絶対値と、ステップＳ１１２でＶ１からＷ１への通電時に計測した電圧Ｕ２−Ｎ２の絶対値とを比較する（ステップＳ１１５）。ただし、図２０に示したフローでは、ステップＳ１１５で比較される電圧Ｗ２−Ｎ２の正負の符号は、ステップＳ１０２の判定で正であることが確定しているので、ステップＳ１１５の判定処理では電圧Ｕ２−Ｎ２の絶対値と電圧Ｗ２−Ｎ２とを比較している。電圧Ｗ２−Ｎ２の絶対値が電圧Ｕ２−Ｎ２の絶対値以上である場合（ステップＳ１１５：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ４であると確定し（ステップＳ１１６）、処理を終了する（ステップＳ１１０）。他方、電圧Ｗ２−Ｎ２の絶対値が電圧Ｕ２−Ｎ２の絶対値以上でない場合（ステップＳ１１６：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ３であると確定し（ステップＳ１１７）、処理を終了する（ステップＳ１１０）。
【００５１】
ここで図２０に示したステージ判別１の処理の概要をまとめると次のようになる。すなわち、「Ｕ１⇒Ｖ１」の通電にて「Ｗ２−Ｎ２」に電圧が誘起されればその極性と大きさから分岐する。「Ｗ２−Ｎ２」に誘起された電圧が「＋」極性ならば、さらに「Ｖ１⇒Ｗ１」通電する。そして、「Ｕ２−Ｎ２」の電圧が、−Ｖｒｅｆより小さければステージ４が確定する。他方、「Ｕ２−Ｎ２」の電圧が、−Ｖｒｅｆより小さくなければ、「Ｗ２−Ｎ２」と絶対値比較して、「Ｕ２−Ｎ２」の電圧が大きくなければステージ４が確定し、大きければステージ３が確定する。また、「Ｗ２−Ｎ２」の極性が「−」で、−Ｖｒｅｆより小さければ、さらに「Ｗ１⇒Ｕ１」通電にて「Ｖ２−Ｎ２」の電圧が＋Ｖｒｅｆ以下ならばステージ５が確定する。他方、「Ｖ２−Ｎ２」の電圧が、＋Ｖｒｅｆより大きければ、「Ｗ２−Ｎ２」と絶対値比較し、「Ｖ２−Ｎ２」の電圧が大きければステージ６が確定し、大きくなければステージ５が確定する。また、「Ｕ１⇒Ｖ１」の通電にて「Ｗ２−Ｎ２」に電圧が誘起されなければステージ判別２を実行する。
【００５２】
一方、図２１に示したステージ判別２では、ロータ位置判定回路７５は、まず、Ｕ１からＷ１へ通電する（ステップＳ２０１）。次に、ロータ位置判定回路７５は、Ｕ１からＶ１への通電時に計測した電圧Ｖ２−Ｎ２と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ２０２）。電圧Ｖ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きくない場合（ステップＳ２０２：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、電圧Ｖ２−Ｎ２と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ２０３）。電圧Ｖ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さくない場合（ステップＳ２０３：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、図２２に示したステージ判別３へ処理を進める（ステップＳ２０４）。他方、電圧Ｖ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ２０３：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ３であると確定し（ステップＳ２０５）、処理を終了する（ステップＳ２０６）。
【００５３】
一方、ステップＳ２０２において、電圧Ｖ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ２０２：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、Ｗ１からＶ１へ通電する（ステップＳ２０７）。続いて、ロータ位置判定回路７５は、ステップＳ２０１でＵ１からＷ１への通電時に計測した電圧Ｖ２−Ｎ２の絶対値と、ステップＳ２０７でＷ１からＶ１への通電時に計測した電圧Ｕ２−Ｎ２の絶対値とを比較する（ステップＳ２０８）。ただし、図２１に示したフローでは、ステップＳ２０８で比較される電圧Ｗ２−Ｎ２の正負の符号は、ステップＳ２０２の判定で正であることが確定しているので、ステップＳ２０８の判定処理では電圧Ｕ２−Ｎ２の絶対値と電圧Ｖ２−Ｎ２とを比較している。電圧Ｖ２−Ｎ２の絶対値が電圧Ｕ２−Ｎ２の絶対値以上である場合（ステップＳ２０８：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ５であると確定し（ステップＳ２１０）、処理を終了する（ステップＳ２０６）。他方、電圧Ｖ２−Ｎ２の絶対値が電圧Ｕ２−Ｎ２の絶対値以上でない場合（ステップＳ２０８：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ４であると確定し（ステップＳ２０９）、処理を終了する（ステップＳ２０６）。
【００５４】
ここで図２１に示したステージ判別２の処理の概要をまとめると次のようになる。なお、ステージ判別２の処理が前提とする事項は次のとおりである。すなわち、「Ｕ１⇒Ｖ１」の通電にて「Ｗ２−Ｎ２」に誘起電圧が発生しなければ以下のことが判明する。すなわち、ロータ位置は、ステージ４とステージ５との境界上にある可能性がある。また、ロータ位置は、ステージ３とステージ４との境界上またはステージ５とステージ６との境界上にはない。上記を考慮し、ステージ判別２では、「Ｕ１⇒Ｗ１」に通電し「Ｖ２−Ｎ２」の誘起電圧を調べることで以下のことが分かる。
【００５５】
誘起電圧の発生があれば、ロータ位置は、誘起電圧が＋極性の電圧ならばステージ４からステージ５上にあり、−極性の電圧ならばステージ３上にある。誘起電圧が発生しなければ、ロータ位置は、ステージ４とステージ５との境界上にはない。あるいは、ロータ位置は、ステージ２とステージ３との境界上にはない。あるいは、ロータ位置は、残る可能性として、ステージ１、２、６か、ステージ１とステージ２との境界、ステージ６とステージ１との境界上のどれかに絞り込まれる。この可能性については、ステージ判別３の処理で判定する。
【００５６】
一方、図２２に示したステージ判別３では、ロータ位置判定回路７５は、まず、Ｖ１からＵ１へ通電する（ステップ３０１）。次に、ロータ位置判定回路７５は、Ｖ１からＵ１への通電時に計測した電圧Ｗ２−Ｎ２と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ３０２）。電圧Ｗ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ３０２：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ２であると確定し（ステップＳ３０３）、処理を終了する（ステップＳ３０４）。
【００５７】
他方、電圧Ｗ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きくない場合（ステップＳ３０２：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、電圧Ｗ２−Ｎ２と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ３０５）。電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さくない場合（ステップＳ３０５：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、Ｗ１からＶ１へ通電する（ステップＳ３０６）。続いて、ロータ位置判定回路７５は、ステップＳ３０１でＶ１からＵ１への通電時に計測した電圧Ｗ２−Ｎ２の絶対値と、ステップＳ３０６でＷ１からＶ１への通電時に計測した電圧Ｕ２−Ｎ２の絶対値とを比較する（ステップＳ３０７）。ここで、ステップＳ３０１の判定処理は、位置関係がステージ１とステージ６との境界付近にある場合に、位置関係がステージ１またはステージ６のどちらなのかを判定する処理である。また、ステージ１とステージ６との境界付近では、図７に示したように、Ｗ１からＶ１への通電時の電圧Ｕ２−Ｎ２は正であり、Ｖ１からＵ１への通電時の電圧Ｗ２−Ｎ２は負である。そこで、ステップＳ３０１の判定処理では電圧Ｗ２−Ｎ２の絶対値と電圧Ｕ２−Ｎ２とを比較する。電圧Ｕ２−Ｎ２の絶対値が電圧Ｗ２−Ｎ２の絶対値以上でない場合（ステップＳ３０７：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ１であると確定し（ステップＳ３０８）、処理を終了する（ステップＳ３０４）。他方、電圧Ｗ２−Ｎ２の絶対値が電圧Ｖ２−Ｎ２の絶対値以上である場合（ステップＳ３０７：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ６であると確定し（ステップＳ３０９）、処理を終了する（ステップＳ３０４）。
【００５８】
一方、ステップＳ３０５において、電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ３０５：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、Ｗ１からＵ１へ通電する（ステップＳ３１０）。続いて、ロータ位置判定回路７５は、Ｗ１からＵ１への通電時に計測した電圧Ｖ２−Ｎ２と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ３１１）。電圧Ｖ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ３１１Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ６であると確定し（ステップＳ３１２）、処理を終了する（ステップＳ３０４）。一方、電圧Ｖ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きくない場合（ステップＳ３１１：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ１であると確定し（ステップＳ３１３）、処理を終了する（ステップＳ３０４）。
【００５９】
ここで図２２に示したステージ判別３の処理の概要をまとめると次のようになる。「Ｖ１⇒Ｕ１」の通電にて「Ｗ２−Ｎ２」に誘起される電圧を調べることで以下のことが判明する。すなわち、ロータ位置は、誘起電圧の発生があれば、誘起電圧が＋極性ならばステージ２上にあり、−極性ならばステージ１上またはステージ６とステージ１との境界上にある。一方、ロータ位置は、誘起電圧の発生がなければ、ステージ６とステージ１との境界上にはなく、ステージ１とステージ２との境界上またはステージ６上にある。
【００６０】
以上のようにして、ロータ位置判定回路７５は図４のステップＳ１２におけるステージ判別処理を実行する。
【００６１】
次に、図４において、ＣＰＵ７２は、ロータ位置判定回路７５においてステージ判別処理が正常に終了したか否かを判定する（ステップＳ１３）。一方、ステージ判別処理が正常に終了していない場合（ステップＳ１３で「Ｎ」の場合）、ＣＰＵ７２は、ステップＳ１２の判別処理を再度、実行する（ステップＳ１１で「Ｙ」からステップＳ１２）。他方、ステージ判別処理が正常に終了していた場合（ステップＳ１３で「Ｙ」の場合）、ＣＰＵ７２は、ロータ位置判定回路７５が判定したステージに対応した通電パターンで第１電力変換部６１および第２電力変換部６２のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ９）の通電制御を開始する（ステップＳ１４）。その際、ＣＰＵ７２は、例えば、第１電力変換部６１の通電角を１８０°に設定し、第２電力変換部６２の通電角を１２０°以上１８０°未満に設定する。
【００６２】
次に、始動発電機１が回転を開始した後、ゼロクロス検出回路７４が巻線部ＡＣＧ２の出力電圧のゼロクロス点に基づきステージ信号を生成してＣＰＵ７２に対して出力する（ステップＳ１５）。そして、ＣＰＵ７２が、第１電力変換部および第２電力変換部に対して、ゼロクロス検出回路７４によって検出されたステージに対応したパターンにて通電制御を行う（ステップＳ１５）。
【００６３】
ここで、図２３を参照して、スタータモータ始動制御時の回転時における巻線部ＡＣＧ２の電圧波形について説明する。図２３は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｕ２の出力電圧波形と、ロータ位置判定回路７５による巻線Ｕ２の出力電圧のゼロクロス点の検出波形とを模式的に示した波形図である。この場合、ステップＳ１４およびステップＳ１５における第２電力変換部６２の通電角は１２０°に設定している。図２３において、ゼロクロス点の検出波形は、出力電圧のゼロクロス点において出力電圧の変化と同一方向で立ち上がりまたは立ち下がる。なお、巻線部ＡＣＧ２の電圧波形には、相を切り替えるタイミング（破線の領域Ａ１）でノイズが発生する。そのため、ロータ位置判定回路７５では、切り替えタイミングでノイズをマスクしゼロクロス検出に支障が出ないようにすることが望ましい。ゼロクロス検出回路７４は、巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２の各出力電圧波形から各相の検出波形を生成し、各相の検出波形に基づきロータ位置を表すステージ信号を生成してＣＰＵ７２に対して出力する。
【００６４】
次に、図４において、ＣＰＵ７２は、エンジンの始動が完了したか否かを判定する（ステップＳ１６）。エンジンの始動が完了していない場合（ステップＳ１６で「Ｎ」の場合）、ＣＰＵ７２は、ステップＳ１５へ戻り、ゼロクロス検出回路７４が検出したステージに対応したパターンにて通電制御を続行する（ステップＳ１５）。エンジンの始動が完了していた場合（ステップＳ１６で「Ｙ」の場合）、ＣＰＵ７２は、モータ通電を停止し、スタータモータ始動制御を終了する（ステップＳ１７）。
【００６５】
以上のように、スタータモータ制御においては、まず、第２電力変換部６２のＭＯＳＦＥＴを全てオフする。そして、第１電力変換部６１を使って、巻線部ＡＣＧ１に予め決められた通電パターンに従って、モータが動かない程度の短パルスを順次通電する。そして、もう一方の巻線部ＡＣＧ２の巻線両端に誘起される電圧情報をもって、ロータ位置判定回路７５が停止時におけるロータステージを判定する。次に、ＣＰＵ７２が、ロータ位置判定回路７５により特定されたロータステージに対応した通電パターンを、巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２の各相に接続された第１電力変換部６１と第２電力変換部６２とのうち、第１電力変換部６１に対しては１８０°、第２電力変換部６２は１２０°以上１８０°未満の何れかの角度にて通電を開始する。そして、通電開始後は、ゼロクロス検出回路７４が検出した巻線部ＡＣＧ２のゼロクロスポイントから導出されるロータ位置情報に基づいてＣＰＵ７２が巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２にエンジンの始動が完了するまで通電する。これによって、本実施形態では、始動時に、巻線部ＡＣＧ２をゼロクロスポイント検出用に使用することが可能になるとともに、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２との両方を始動巻線として使用することが可能になる。また、巻線部ＡＣＧ１の通電モードを１８０°とし、巻線部ＡＣＧ２の通電モードをゼロクロスポイントの検出が可能なできるだけ大きな通電角とすることで、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２との両方を１８０°通電モードとする場合からの始動トルクの低減を極力抑えることができる。
【００６６】
次に、図２４および図２５を参照して、始動発電機１を発電機として動作させる場合について説明する。図２４は、図１に示した始動発電制御装置１００における発電制御の一例を示したフローチャートである。エンジン２の始動完了後、ＣＰＵ７２は、第２電力変換部６２の各ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ９）をオフする（ステップＳ２１）。
【００６７】
次に、ＣＰＵ７２は、ゼロクロス検出回路７４が巻線部ＡＣＧ２の出力電圧のゼロクロス点に基づいて生成したステージ信号を入力する（ステップＳ２２）。
【００６８】
ここで、図２５を参照して、発電制御時の巻線部ＡＣＧ２の電圧波形について説明する。図２５は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｕ２の出力電圧波形と、ロータ位置判定回路７５による巻線Ｕ２の出力電圧のゼロクロス点の検出波形とを模式的に示した波形図である。この場合、第２電力変換部６２はオフ状態に制御されている。ゼロクロス点の検出波形は、出力電圧のゼロクロス点において出力電圧の変化と同一方向で立ち上がりまたは立ち下がる。ゼロクロス検出回路７４は、図２５に示したような巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２の各出力電圧波形から各相の検出波形を生成し、各相の検出波形に基づきロータ位置を段階的に表すステージ信号を生成してＣＰＵ７２に対して出力する。
【００６９】
次に、ＣＰＵ７２は、バッテリ９の電圧値に基づき第１電力制御部６１の通電角を計算する（ステップＳ２３）。  次に、ＣＰＵ７２は、第１電力変換部６１から巻線部ＡＣＧ１へステップＳ２３で計算した遅角量に基づく遅角パターンを出力する（ステップＳ２４）。そして、ＣＰＵ７２は、ステップＳ２２へ戻り、上述した処理を再度実行する。
【００７０】
以上のように、発電制御においては、エンジン始動後に第２電力変換部６２のＭＯＳＦＥＴを全オフとすることで、余剰な発電電力の発生を防いでいる。また、ゼロクロス検出回路７４によって、巻線部ＡＣＧ２の巻線両端に発生する無負荷電圧のゼロクロスポイントからロータ位置を導出することで、巻線部ＡＣＧ１の交流電圧を第１電力変換部６１にて位相制御するに必要なタイミングを生成する。これによって、本実施形態によれば、バッテリ９や図示していない電装負荷に最適な電力を供給することができる。
【００７１】
以上のように、本実施形態によれば高価なセンサを用いず、かつサブコイルを用いることなく、簡易な方法で安価にロータの位置決めが可能となる。
【００７２】
また、本実施形態は、３相巻線（多相巻線）である巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２とが並列に配設された電機子部と、永久磁石からなる界磁部とを備えた始動発電機１（ＡＣＧスタータモータ）と、巻線部ＡＣＧ１または巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２に接続され、交流および直流間の電力変換を行う第１電力変換部６１と、巻線部ＡＣＧ１の各端部に接続されている第１電力変換部６１の各交流端子６１１、６１２および６１３と、巻線部ＡＣＧ２の各端部との間に介挿され、各交流端子６１１、６１２および６１３に対して巻線部ＡＣＧ２の各端部の接続および分離を行う複数のＭＯＳＦＥＴ（スイッチ素子）（Ｑ７）〜（Ｑ９）とを備えている。この構成によれば、電力損失の低減等、始動発電機１の制御特性を容易に向上させることができる。
【００７３】
また、以上のように、本実施形態によれば、巻線部を例えば２分割して両方を使用する場合と片方を使用する場合とで使い分けることで、発電と電気負荷とのバランスを適正化することができる。この構成によれば、スタータモータのトルク特性を満たすように巻線仕様を設計したモータを、発電機として使用したときに電気負荷とのアンバランスによって発生する余剰電力を低減することができる。すなわち、巻線部の環流電流を減らし、巻線やパワーデバイス素子の発熱（電力損失）を小さくすることができる。よって、モータトルクを損なうことなく発電時の余剰電力を容易に削減することができる。これによってエンジン２の燃費向上やフリクションの低減が可能となる。
【００７４】
また、発電制御時に、環流電流を減らすことで電機子巻線とパワーデバイスの発熱を低減することができる。
【００７５】
次に、図２６を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図２６は、本発明の第２の実施形態の始動発電制御装置１００ｂの構成例を示したブロック図である。なお、図２６において、図３に示したものと同一の構成には同一の符号を付けて説明を省略する。また、図２６において、図３に示したものと基本的な機能が同一の構成には同一の符号の末尾に文字「ａ」を付加した符号を付けている。検出・判定回路部７３の構成と動作は上記の実施形態と同一である。
【００７６】
第２の実施形態の始動発電制御装置１００ａは、図３に示した始動発電制御装置１００と比較して次の点が異なる。すなわち、第２電力変換部６２ａが、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）を新たに備える。この場合、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）のドレインはＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）のドレインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１１）のドレインはＭＯＳＦＥＴ（Ｑ８）のドレインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１２）のドレインはＭＯＳＦＥＴ（Ｑ９）のドレインに接続されている。そして、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１１）およびＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１２）の各ソースは、接地されている。
【００７７】
また、制御部７ａにおいて、ＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１ａは、図３に示したＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１に対して、新たに設けたＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）用の回路が追加されている。また、ＣＰＵ７２ａは、図３に示したＣＰＵ７２に対して、新たに設けたＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）用にプログラムが追加されている。
【００７８】
第２の実施形態の始動発電制御装置１００ａによれば、負側のＭＯＳＦＥＴを巻線部ＡＣＧ１用と巻線部ＡＣＧ２用とに２組設けることで、負側のＭＯＳＦＥＴに流れる電流を制限し、各ＭＯＳＦＥＴの発熱を減らすことができる。
【００７９】
次に、図２７を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。図２７は、本発明の第３の実施形態の始動発電制御装置１００ｂの構成例を示したブロック図である。なお、図２７において、図３または図２６に示したものと同一の構成には同一の符号を付けて説明を省略する。また、図２７において、図３に示したものと基本的な機能が同一の構成には同一の符号の末尾に文字「ｂ」を付加した符号を付けている。検出・判定回路部７３の構成と動作は上記の各実施形態と同一である。
【００８０】
第３の実施形態の始動発電制御装置１００ｂは、図３に示した始動発電制御装置１００と比較して次の点が異なる。すなわち、第１電力変換部６１ｂは、図３に示した第１電力変換部６１に対して、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）（第１スイッチ素子）を新たに備えている。このＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）は、正側直流端子６１４とバッテリ９に接続されている正側直流端子６１６との間に介挿されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）のドレインは正側直流端子６１４に接続され、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）のソースは正側直流端子６１６に接続されている。
【００８１】
第２電力変換部６２ｂは、６個のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１７）〜（Ｑ１９）および（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）を備え、３相ブリッジ直交変換部回路を構成する。また、直交変換部６２ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１７）〜（Ｑ１９）および（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）からなる３相ブリッジ直交変換部回路の直流入出力線の正側に正側直流端子６２４を備えるとともに、負側に負側直流端子６２５を備える。このＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１７）〜（Ｑ１９）および（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）からなる３相ブリッジ直交変換部回路は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｕ２、巻線Ｖ２および巻線Ｗ２を各交流端子６２１、６２２および６２３に接続し、直流および交流間の双方向に電力を変換する。
【００８２】
また、第２電力変換部６２ｂは、正側直流端子６２４とバッテリ９に接続されている正側直流端子６２６との間にＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）（第２スイッチ素子）を備えている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）のドレインは正側直流端子６２４に接続され、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）のソースは正側直流端子６２６に接続されている。
【００８３】
なお、第２電力変換部６２ｂは、図３に示した第２電力変換部６２と比較して、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ９）が省略されている。
【００８４】
また、制御部７ｂにおいて、ＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１ｂは、図３に示したＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１に対して、新たに設けたＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）〜（Ｑ１４）および（Ｑ１７）〜（Ｑ１９）用の回路が追加されている。また、ＣＰＵ７２ｂは、図３に示したＣＰＵ７２に対して、新たに設けたＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）〜（Ｑ１４）および（Ｑ１７）〜（Ｑ１９）用にプログラムが変更されている。
【００８５】
第３の実施形態の始動発電制御装置１００ｂでは、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）およびＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）をオンまたはオフすることで、発電制御時に、巻線部ＡＣＧ１のみから発電電力を出力させたり、巻線部ＡＣＧ２のみから発電電力を出力させたり、あるいは、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２との両方から発電電力を出力させたりという制御を行うことができる。
【００８６】
以上のように、第３の実施形態の始動発電制御装置１００ｂによれば、巻線部を例えば２分割して両方を使用する場合と片方を使用する場合とで使い分けることで、発電と電気負荷とのバランスを適正化することができる。この構成によれば、スタータモータのトルク特性を満たすように巻線仕様を設計したモータを、発電機として使用したときに電気負荷とのアンバランスによって発生す余剰電力を低減することができる。すなわち、巻線部の環流電流を減らし、巻線やパワーデバイス素子の発熱（電力損失）を小さくすることができる。よって、モータトルクを損なうことなく発電時の余剰電力を容易に削減することができる。これによってエンジン２の燃費向上やフリクションの低減が可能となる。
【００８７】
また、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２との仕様（ターン数、線径等）を異ならせることでモータ制御における発生トルクや発電制御における発電出力を、例えば、巻線部ＡＣＧ１を使用する場合と、巻線部ＡＣＧ２を使用する場合と、巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２を使用する場合の３段階で選択することができる。
【００８８】
以上のように、本発明の各実施形態によれば、巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２が並列に配置された始動発電機１が、エンジン２の始動に用いられる場合、および発電機として用いられる場合の双方において、巻線部ＡＣＧ２をロータの位置を検出する検出巻線として用いるため、ホールセンサを設けずに、ロータの位置を高い精度で検出することができる。このため、高価なホールセンサを高い取付精度に対応して配置する必要がないため、価格が安くかつ高い精度でロータの検出が可能な始動発電機を提供することができる。
【００８９】
また、本発明の各実施形態によれば、巻線部ＡＣＧ１（第１多相巻線）に複数の通電パターンで順次、線間電圧を印加したときに、巻線部ＡＣＧ２（第２多相巻線）に発生する相電圧の値を検出することで、ロータの停止位置を判定することができる。これによれば電流検出を不要とすることができる。また、隣り合うステージの境界で電圧検出が困難になり、ステージ判定ができなくなる場合があるという課題に対しては、２つの異なる通電パターンを印加したときにそれぞれ検出された２つの異なる相電圧どうしを比較した結果に基づいてステージを判定するようにしたことで、境界上でも精度良くステージ判定することができる。
【００９０】
なお、本発明の実施形態は上記のものに限定されず、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００９１】
例えば、ロータ位置判定回路７５は、巻線部ＡＣＧ１に対して異なる通電パターンで線間電圧を印加したときに検出された巻線部ＡＣＧ２の異なる複数の相の相電圧を比較する際に、波高値の絶対値、相電圧の平均値の絶対値、相電圧の実効値などの相電圧の大きさを比較することができる。また、ロータ位置判定回路７５は、異なる複数の相の相電圧を比較する際に、大きさに加えてパルス幅の長さを比較したり、あるいは、大きさに代えてパルス幅の長さを比較したりするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００９２】
１００、１００ａ、１００ｂ  始動発電制御装置
１  始動発電機
ＡＣＧ１、ＡＣＧ２  巻線部
６１、６１ｂ  第１電力変換部
６２、６２ａ  第２電力変換部
７、７ａ、７ｂ  制御部
Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２  巻線
７２  ＣＰＵ
７３  検出・判定回路部
７４  ゼロクロス検出回路
７５  ロータ位置判定回路
Ｑ１〜Ｑ１４、Ｑ１７〜Ｑ１９  ＭＯＳＦＥＴ 
【図１】
2017130394.tif 000003
【図２】
2017130394.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】
2017130394.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2017130394.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2017130394.tif 000028
【図２７】
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【国際調査報告】
2017130394.tif 000030
2017130394.tif 000031