(57)【要約】オルタネータ・モードまたはモータ・モードで作動させるための、多相で可逆動作可能な回転電機の制御装置であり、主バッテリ（４）、車載電源網（５）、変換装置および整流ブリッジ（Ｐ）の制御コントロール・ユニット（３）を含む装置であり、該制御コントロール・ユニットは、オルタネータ・モードまたはスタータ・モードを選択するためのものであるのだが、該装置において、回転電機は始動コントロール・ユニットに接続された変換装置によって給電され、該始動コントロール・ユニットは、主バッテリ（４）によって車載電源網（５）に供給される電圧を超える電圧を供給するように適合しており、変換装置が、モータ・モードでは第一のスイッチング素子（Ｋ１）を介して副電圧源のプラス端子に接続されている一方で、整流ブリッジ（Ｐ）が、オルタネータ・モードでは第二のスイッチング素子（Ｋ２）を介して主バッテリのプラス端子に接続されているものである。
2005536975.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転電機の制御装置（１）であり、該回転電機はアースに接続するように構成され、オルタネータ・モードと呼ばれるモードでは発電機として、熱機関を始動させるための、モータ・モードと呼ばれるモードでは電気モータとして可逆動作に作動するように構成されており、該制御装置は、オルタネータ・モードまたはモータ・モードにおける回転電機を制御するための制御コントロール・ユニット（３）と、電気エネルギーの給電網（５）、電気エネルギーの給電網（５）と回転電機（２）のアースへ接続された主バッテリ（４）を含んでおり、回転電機は、
−それぞれが少なくとも一つの巻線（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３）を含んでいる複数の相と、
−各相の巻線を備えたステータ（Ｓ）と、
−モータ・モードでの作動のための、ステータの各相の巻線に給電する変換装置（Ｐ、２０）と、
−オルタネータ・モードでの作動のための、ステータの各相の巻線によって生じる電流の整流ブリッジを具備しているものであって、
変換装置（Ｐ、２０）がモータ・モードでは始動コントロール・ユニット（９）によって給電され、該始動コントロール・ユニットが副電圧源（６）を具備し、電気エネルギーの給電網（５）にある電圧を超える電圧を供給するように適合していることで、熱機関の始動時に回転電機のトルクを高めるようになっていることと、変換装置が、モータ・モードでは第一のスイッチング素子（Ｋ１）を介して副電圧源（６）のプラス端子に接続されていること、そして、整流ブリッジ（Ｐ）が、オルタネータ・モードでは第二のスイッチング素子（Ｋ２）を介して主バッテリ（４）のプラス端子に接続されていることを特徴とする、回転電機の制御装置。
【請求項２】
始動コントロール・ユニット（９）が、主バッテリ（４）と直列に接続された副電圧源（６）を具備することを特徴とする、請求項１に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項３】
始動コントロール・ユニット（９）が、主バッテリ（４）と並列に接続された副電圧源（６）を具備することを特徴とする、請求項１に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項４】
副電圧源（６）が、バッテリであることを特徴とする、請求項１に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項５】
副電圧源（６）が、ウルトラキャパシタであることを特徴とする、請求項１に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項６】
第一および第二のスイッチング素子（Ｋ１、Ｋ２）が、ＭＯＳＦＥＴタイプのトランジスタであることを特徴とする、請求項１に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項７】
ＭＯＳＦＥＴのスイッチング素子（Ｋ１、Ｋ２）が、それぞれ、逆直列に接続されたＭＯＳＦＥＴの二つのトランジスタ（Ｋ１１、Ｋ１２、Ｋ２１、Ｋ２２）によって構成されていることを特徴とする、請求項６に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項８】
二つのスイッチング素子（Ｋ１、Ｋ２）が、相の反対側でオン駆動されることを特徴とする、請求項６に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項９】
二つのスイッチング素子（Ｋ１、Ｋ２）が、回転電機の制御コントロール・ユニット（３）の管理下にある、スイッチング・コントロール・ユニット（８）によって指令操作されることを特徴とする、請求項２に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項１０】
副電圧源（６）の充電レベルが、管理ユニット（７）によってコントロールされ、管理されることを特徴とする、請求項２に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項１１】
副電圧源（６）の電圧が、３ボルトと１２ボルトの間で可変できることを特徴とする、請求項２に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項１２】
変換装置が、機械的なものであることを特徴とする、請求項１に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項１３】
変換装置が、制御スイッチング素子（Ｔ）を具備する整流ブリッジ（Ｐ）であることを特徴とする、請求項１に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項１４】
−電気エネルギーの給電網（５）に接続された主バッテリ（４）を内蔵する主回路（５９）と、主バッテリ（４）を整流ブリッジ（Ｐ）に接続する第二のスイッチング素子（Ｋ２）と、
−主回路（５９）の端子に並列に分枝接続され、第一のスイッチング素子（Ｋ１）と直列で接触している副電圧源（６）を含んでいる分岐回路（６０）と、
−主回路（５９）と分岐回路（６０）との間に電気的に接続された反転可能なＤＣ／ＤＣコンバータ（６２）であって、該分岐回路が、主バッテリ（４）のプラス極と、第一のスイッチング素子（Ｋ１）と副電圧源（６）の共通ポイントの間にあるものである、ＤＣ／ＤＣコンバータを具備することを特徴とする、請求項３に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項１５】
監視回路（６３）によって、スイッチング素子（Ｋ１、Ｋ２）のスイッチング状態、主バッテリ（４）と副電圧源（６）の充電レベル、ＤＣ／ＤＣコンバータ（６２）の変換方向、およびオルタネータまたはモータとしての整流ブリッジ（Ｐ）の作動モードをコントロールし、指令操作することが可能になることを特徴とする、請求項１４に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項１６】
第一のスイッチング素子（Ｋ１）に、オルタネータ・モードでの回転電機（２）の最大連続電流を流すのに対し、第二のスイッチング素子（Ｋ２）が、回転電機（２）の出力電圧が所定の電圧の閾値を超えるときに、過渡段階のために用いられることを特徴とする、請求項１４に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項１７】
回転電機の出力電圧が、電圧の閾値の上に調整されているとき、監視回路（６３）が、スイッチング素子（Ｋ１、Ｋ２）のスイッチング状態を反転させ、第一のスイッチング素子（Ｋ１）がオフし、第二のスイッチング素子（Ｋ２）がオンすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ（６２）によって電気エネルギーの給電網（５）に電流を供給するようになっていることを特徴とする、請求項１５に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項１８】
オルタネータ・モードで作動する回転電機（２）のエネルギーによって、第二のスイッチング素子（Ｋ２）のオン位置において、ＤＣ／ＤＣコンバータ（６２）を自己給電し、エネルギーを蓄積させることで副電圧源（６）を充電できるようになっていることを特徴とする、請求項１７に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項１９】
大電力の受容物（６４）が、分岐回路（６０）とオルタネータ−スタータ（２）に、電気的に並列に接続されていることを特徴とする、請求項１４に記載の回転電機の制御装置（１）。
【請求項２０】
回転電機が自動車用のオルタネータ−スタータであることを特徴とする、請求項１に記載の回転電機の制御装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多相で可逆動作可能な回転電機、特に自動車のオルタネータ−スタータの制御装置に関するものであり、該制御装置は、オルタネータ・モードにおいて、あるいは、特に熱機関を始動させるためのモータ・モードにおいて、回転電機を制御するための制御コントロール・ユニットを含んでおり、該回転電機は、
−回転電機の各相の巻線を備えたステータによって囲まれているロータと、
−モータ・モードとして作動するための、ステータの各相の巻線に給電する変換装置と、
−オルタネータ・モードとして作動するための、ステータの各相の巻線によって生じる電流の整流ブリッジ、および、
−自動車の車載電源網のような電気エネルギーの給電網と、回転電機のアースに接続された主バッテリを具備している。
【背景技術】
【０００２】
図１に示されているように、たとえば仏国特許出願公開第２７４５４４４号明細書（米国特許第６，００２，２１９号明細書）によるような、先行技術による自動車のオルタネータ−スタータの制御装置１は、オルタネータ−スタータ２を具備しており、該オルタネータ−スタータは制御コントロール・ユニット３によって指令操作される。バッテリ４は、電気エネルギーの給電網に、ここでは自動車の車載電源網５にエネルギーを供給する。バッテリ４は、また、制御コントロール・ユニット３にも接続されている。
【０００３】
このタイプのオルタネータは、多相で可逆動作可能な回転電機であり、該回転電機はまた、電気モータとして作動することもでき、したがって、オルタネータ−スタータ２を構成するものであって、該オルタネータ−スタータは機械的エネルギーを電気エネルギーに変換すること、そしてその逆にも適合している。このように、オルタネータ−スタータは、一方では、該オルタネータ−スタータが自動車の熱機関によって駆動されるときには発電機として用いられることに適合し、他方では、電気モータ、特に、該オルタネータ−スタータが結合されているこの熱機関を始動させるための電気モータとして用いられることに適合している。発電機として用いられるときは、慣習的に、オルタネータ−スタータがオルタネータ・モードすなわち発電機モードで作動すると言われるのに対し、電気モータとして用いられるときには、慣習的に、オルタネータ−スタータがモータ・モードで、つまり、少なくともスタータ・モードで作動すると言われる。
【０００４】
あらゆるものが、回転電機のパワーに依存している。
【０００５】
この回転電機は、熱機関を始動させることのみに役立てることができる。変形例によっては、回転電機は、その他の機能を有することもできる。
【０００６】
実際、さらなる詳細について参照することになる国際公開第０２／０６０７１１号パンフレットに記載されているように、回転電機が電気モータとして用いられるとき、該回転電機は二つのモードに従って作動することができ、該二つのモードとはつまり、低回転数で高トルクで熱機関を始動させるための、車両の熱機関を駆動することを可能にする、スタータ・モードと呼ばれる第一モードと、補助モータ・モードと呼ばれる第二モードであり、該第二モードによって、第一モードより高回転数で、回転電機のみまたは少なくとも一つの電力消費体および／または熱機関を駆動することが可能になる。この国際公開第０２／０６０７１１号パンフレットにおいて、第二モードでのトルクは第一モードより高くない。
【０００７】
このように、スタータ・モードでのオルタネータ−スタータは自動車の熱機関を始動させることができ、補助モータ・モードでは、補助電気モータを構成することで、たとえばエアコンのコンプレッサを駆動するようにするようになっており、あるいは、電気モータとして作動することで、熱機関がエンストすることを避けるように、および／または、少なくとも小さな距離で自動車を駆動するようになっている。
【０００８】
すべての場合に、熱機関の始動が求められる。
【０００９】
知られているように、オルタネータ−スタータは、
−オルタネータ・モードでのインダクタを構成し、少なくとも一つの励磁巻線を備えたロータであって、該励磁巻線が、二つのスリップ・リングと、電圧のレギュレータに接続された二つのブラシに従来的に結合され、該ブラシによって励磁電流が励磁巻線へ導かれるようになっているロータと、
−多相のステータであって、オルタネータ・モードでの電機子を構成し、このために複数の相を担持しており、該相がそれぞれ、相の少なくとも一つのコイルまたは巻線を具備し、該複数の相がスター結線またはデルタ結線で接続され、オルタネータとして作動するときに、交流を直流に変換する整流ブリッジに向けて、変換された電力を送出するようになっているステータと、
−ロータの角度位置または回転位置を追跡するための手段であって、モータ・モードで、ステータの関係する巻線に電流を適切な瞬間に注入するための手段、とを備えている。
これらの手段は、好適には磁気タイプであり、制御コントロール・ユニットに情報を送信するものであり、たとえば仏国特許出願公開第２８０７２３１号明細書および仏国特許出願公開第２８０６２２３号明細書に記載されている。
これらの手段は、したがって、ロータまたは回転電機のプーリ上に回転状態で固定された標的、および、好適には磁気タイプである、標的の通過を検出するホール効果タイプあるいは磁気反応タイプの少なくとも一つのセンサを具備している。好ましくは、少なくとも三つのセンサが考えられるのだが、そのセンサは、前部軸受体または後部軸受体によって担持されるセンサ受けに取り付けられ、該軸受体は、固定状態でステータを支持し、回転状態でロータを支持するために回転電機が具備している。
【００１０】
変形例によっては、ロータの角度位置または回転位置を追跡するための手段は、レゾルバで構成される。
【００１１】
一般的に、ステータは三つの相および三つの巻線を具備し、その結果、オルタネータは三相タイプとなっている。
【００１２】
変形例によっては、オルタネータは、三つより多い相、たとえば五つまたは六つの相を具備している。
【００１３】
ステータは伝統的に、たとえば積層鋼板の形状である本体を具備し、該本体は、相の巻線を取り付けるための、好適には半分閉じている溝を備えている。
【００１４】
コイルまたは巻線は、たとえば国際公開第９２／０６５２７号パンフレットに記載されているように、ステータ本体の溝に巻かれた導線で、または前記溝に取り付けられた導電性要素であるバーで製作することで、ピンのネットワークを形成するようにすることができる。これらのバーは、長方形または円形または六角形またはその他の断面であることができる。
【００１５】
変形例によっては、各相は少なくとも二つの巻線を具備し、それら巻線は、前述した国際公開第９２／０６５２７号パンフレットに記載されているように直列で、または、たとえば独国特許出願公開第１５６３３６１号明細書または欧州特許出願公開第０４５４０３９号明細書あるいは仏国特許出願公開第２７３７０６３号明細書に記載されているように、並列で取り付けられている。
【００１６】
いずれの場合にも、各相は、ステータによって担持される少なくとも一つの巻線を具備している。
【００１７】
独国特許出願公開第１５６３３６１号明細書、欧州特許出願公開第０４５４０３９号明細書および仏国特許出願公開第２７３７０６３号明細書というこれらの明細書を参照すると、この場合には、並列接続された二つの整流ブリッジと、相の三相巻線のスター−スター結線またはスター−デルタ結線が想定されていることが分かる。一つまたは複数の巻線は、したがって、ステータ本体の溝のそれぞれに取り付けられている。
【００１８】
ステータはロータを囲み、ブラシは前述のように、オルタネータの電圧のレギュレータに接続されることで、オルタネータの電圧を所望の電圧に維持するようになっており、所望の電圧はここでは、１２Ｖのバッテリに対しておよそ１４Ｖである。
【００１９】
この回転電機はとくに、従来型の（標準的な）オルタネータの構造を有しており、該オルタネータは、たとえば、欧州特許出願公開第０５１５２５９号明細書に記載されているタイプなのだが、さらなる詳細については、その明細書を参照することとする。
【００２０】
この回転電機は、したがって内部送風式（空冷）であって、そのロータは、アキシャル方向の端部の少なくとも一方に内部送風機を担持している。変形例によっては、回転電機は水冷される。
【００２１】
より詳細には、ステータは固定されたケーシングによって担持され、該ケーシングが前部軸受体と後部軸受体を具備するのに対し、ロータは極輪を伴うスプライシング付のロータであり、該極輪はそれぞれ、外縁部に、アキシャル方向の方向性を持ち、台形の形状をした歯を担持するフランジを備えている。一方の極輪の歯は他方の極輪の歯に向けられており、前記歯は極輪が互いに重なり合うように配分されている。
【００２２】
もちろん、たとえば仏国特許出願公開第２７９３０８５号明細書に記載されているように、永久磁石を極輪の歯の間に挟みこむことで、磁界を強め、回転電機のパワーを高めるようにすることができる。
【００２３】
ロータは、極輪のフランジの間に、前述の励磁巻線を具備している。この巻線は導電性の要素を具備し、該要素は螺旋を形成するように巻かれている。この巻線は励磁巻線であり、該励磁巻線は、電流の通過によって活性化されると、ロータを磁化し、歯によって磁極を創出するようになっている。ロータの巻線の各端部は、それぞれスリップ・リングに接続され、該スリップ・リングのそれぞれにブラシが摩擦を起こす。ブラシは、回転電機の後部軸受体に連結するブラシ受けによって担持され、該回転電機は中央に、ロータを担持するシャフトの後端部を回転状態で支持するボールベアリングを担持している。
【００２４】
ロータのシャフトの前端部は、ボールベアリングによって回転状態で支持され、該ボールベアリングは、回転電機の前部軸受体によって担持されている。シャフトの前端部は回転電機の外部にプーリを担持しており、該プーリは、動力伝達装置に属するものであって、該動力伝達装置はプーリと接触しているベルトを少なくとも一つ具備している。動力伝達装置は、プーリと、もう一つのプーリのような、自動車の熱機関によって回転駆動される機構の間の結合を確立する。
【００２５】
ここでは、オルタネータ−スタータである回転電機がオルタネータ・モードで作動するとき、つまり、発電機として作動するとき、プーリは、前述したベルトを少なくとも介して、内燃機関とも呼ばれる、車両の熱機関によって回転駆動させられる。回転電機が、たとえばスタータ・モードであるモータ・モードで作動するとき、つまり電気モータとして作動するとき、プーリはベルトを介して車両の熱機関を回転駆動する。
【００２６】
前部軸受体および後部軸受体は、回転電機の内部送風のために穿孔されており、たとえばタイ・ロッドによって互いに結合されている。これら両軸受体は、回転電機のケーシングに属し、該ケーシングは、車両の固定部分に固定するためのものである。このケーシングすなわち支持体は、外縁部にステータを固定して担持し、該ステータは、通常は、前述したように、積層鋼板によって構成された本体を具備しており、該積層鋼板は、巻線、または、より一般的にはステータの巻線を取り付けるための溝を備えており、該巻線の出力端子は、整流ブリッジと前述の制御部に接続されている。
【００２７】
変形例によっては、ロータは複数の励磁巻線を具備し、その励磁巻線は、突出した極の周りに取り付けられている。
【００２８】
変形例によっては、突出した極と複数の励磁巻線の付いたこのロータは、また、永久磁石も具備しており、該永久磁石は、国際公開第０２／０５４５６６号パンフレットに記載されているように、突出した極および励磁巻線と円周方向で交互に作用するのだが、さらなる説明についてはそのパンフレットを参照することとする。この場合、ロータは、好適には積層鋼板の形状である本体を具備し、その本体は、ロータのシャフトに取り付けられ、突出した極と永久磁石の収納部を形成するように裁断されている。
【００２９】
オルタネータ・モードで作動するとき、オルタネータ−スタータ２によって、車両の熱機関によって駆動される、ロータインダクタの回転運動を電流に変換することができ、該電流は、ステータの巻線に誘導されることで、特に車両のバッテリを充電し、各装備に電力供給し、そして一般的には、自動車の車載電源網の電力消費物に電力供給するようになっている。
【００３０】
オルタネータ−スタータが、モータ・モードで作動するとき、このときステータはインダクタを構成し、ロータは電機子を構成しており、そのオルタネータ−スタータによって、ロータのシャフトを介し、特に車両を始動させるために、車両の熱機関を回転駆動することができる。
【００３１】
電気モータ・モードとして作動させるために、同期でステータの各相の巻線に給電する装置は、変換装置である。このような変換装置は電子回路であって、たとえばＭＯＳＦＥＴタイプのトランジスタのようなスイッチング手段を備えた整流ブリッジから製作することができ、該整流ブリッジは、たとえばドライバ回路を介して制御ユニットからシーケンシャルに指令操作することで、同期でステータの各相に給電するようになっている。
【００３２】
まず、変換装置は、モータ・モードでの作動のために、ステータの各相の巻線に給電し、オルタネータ・モードでの作動のために、ステータの各相の巻線によって生じた電流の整流ブリッジを形成する。
【００３３】
もう一つの実施態様によると、変換装置は、２００１年７月１２日に出願された仏国特許出願第０１−０９２９６号に記載され、仏国特許出願公開第２８２７７４３８号明細書という番号で公開されているように、全体的に機械的であることができる。この場合、整流ブリッジは、変換装置と区別され、たとえば回転電機の後部軸受体によって担持されている。
【００３４】
オルタネータ−スタータ２は、制御コントロール・ユニット３によって指令操作され、該制御コントロール・ユニットは、
−交流を直流に変換する整流ブリッジＰを制御または指令操作するものであり、該整流ブリッジは、電気結合手段１１によって電機子のさまざまな相に接続され、該電機子は、ここではデルタ結線されている、ステータＳの巻線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３によって構成されている。この整流ブリッジは、アースと、車載電源網５に接続された車両のバッテリ４の電源端子との間に接続されている。
【００３５】
この整流ブリッジＰは、整流ブリッジＰを形成する複数のダイオードＤ、ならびに、トランジスタＴのような、複数のスイッチング素子によって構成され、該トランジスタは、ダイオードＤに並列に接続され、かつ、電機子のさまざまな相を制御する。モータ・モードでは、ダイオードはフリー・ホイールのダイオードとして作動し、発電機モードすなわちオルタネータ・モードでは、整流ブリッジとして機能する。トランジスタＴは、好適にはＭＯＳＦＥＴタイプのトランジスタである。このようなパワー・トランジスタは、構造的に、ドレインとソースとの間にダイオードを一体化していることに留意すべきである。このようにトランジスタによって、整流ブリッジＰを製作し、トランジスタ部品のみで相の制御を行うことが可能になり、該トランジスタ部品は、スイッチング素子とフリー・ホイールのダイオードの役割を同時に果たすものである。
【００３６】
このように、オルタネータ−スタータにおいて、整流ブリッジは、二つのモードの機能を有しており、それらのモードは、
−回転電機が発電機モードすなわちオルタネータ・モードで作動するときに、ステータの各巻線によって生じる交流を整流する整流モードと、
−電気モータのインダクタを形成する、ステータの各相の巻線の制御モードである。
この場合、整流ブリッジは、変換装置として作動し、該変換装置は、たとえば、インダクタ（ステータ）に直流をかけて、同期で、１２０°ずつ位相をずらした信号をステータの各相に送出するのだが、その信号は、理想的には正弦波状だが、場合によっては台形波または矩形波である。バッテリに接続されたトランジスタを制御する信号は、アースに接続されたトランジスタを制御する信号に対する相とは反対に制御される。制御コントロール・ユニット３によって送出されるこれらの信号は、ここでは各トランジスタのゲートを制御するが、簡潔さのために図示されていない。
【００３７】
さらなる詳細については、たとえば前掲の仏国特許出願公開第２７４５４４５号明細書を参照することとする。
【００３８】
制御コントロール・ユニット３は、図１においては電子回路ボックス３０内に取り付けられ、この電子回路ボックスは整流ブリッジＰを含んでいる。制御コントロール・ユニット３は、たとえばドライバ回路（操作用ドライバ回路）を具備し、該ドライバ回路は、整流ブリッジ用のパワー制御電子モジュールに属しており、変換装置モードで機能させるために整流ブリッジを指令操作し、トランジスタＴの各ゲートを制御する信号を生成する。
【００３９】
制御コントロール・ユニット３は、また、ドライバ回路の管理ユニットも具備している。この管理ユニットは、ロータの角度位置を追跡する手段に属するセンサの信号を受信し、これらの信号を、トランジスタを指令操作するドライバ回路に送信する。ドライバ回路が論理入力を具備することで、オルタネータ・モードまたはモータ・モードの選択を行うようになっている。
【００４０】
その他に想定されているものは、
−電圧レギュレータであって、オルタネータの電圧を、ここでは１２Ｖのバッテリに対しておよそ１４Ｖである所望の電圧に維持するための電圧レギュレータと、
−好適には、車両の熱機関の始動時に、より高いトルクを得るために好適に用いることができる、ロータの過励磁回路とがある。
【００４１】
この過励磁は、励磁巻線の端子へのブースト電圧、および／または、慣用的なオルタネータと比較して、ロータの励磁巻線における過電流によって行うことができる。このことは、電圧ブースターによって行うことができ、該電圧ブースターは、スタータ・モードだけでロータの巻線を過励磁するものである。過励磁回路が、特にスタータ・モードで活性化することで、オルタネータ−スタータの始動トルクを最大化し、寒冷時での発進の際、あるいは、たとえば赤信号における停止後の再発進の際に、内燃機関とも呼ばれる、自動車の熱機関をより容易に始動させるようになっている。このときは、その熱機関は、燃料の消費を減らし、そうしてストップ−ゴーと呼ばれる機能を実現するようにカットされている。この過励磁回路は、入力でバッテリおよび／またはオルタネータによって送出される車載電源網の電圧を受け、励磁巻線の端子に、車載電源網のこの電圧を超える電圧を送出する。さらなる詳細については、前掲の国際公開第０１／４５２５０号パンフレットまたは国際公開第０２／０６０７１１号パンフレットを参照することとする。
【００４２】
この制御コントロール・ユニット３ならびに整流ブリッジおよび電圧のレギュレータは、たとえば、回転電機の外部に設置された電子回路ボックス３０内に配置される。
【００４３】
スタータ・モードまたは補助モータ・モードで機能するとき、オルタネータ−スタータは、熱機関にトルクを伝達し、該トルクが非常に高くなっていることで、特に、寒冷時での良好な始動が確保されるようにしなければならない。始動時の強いトルクは、また、電力の低いオルタネータ−スタータを、大排気量の車両を始動させるために用いることができるという利点を有することもできる。確かに、ロータの過励磁を行うことで始動時のトルクを高めることも可能ではあるものの、オルタネータ−スタータが供給できる最大トルクは、車載電源網の電圧の値によって制限されるものであり、該オルタネータ−スタータの電機子の各相は、車載電源網の電圧に近い電圧を有する隙間によって制御されている。
【００４４】
このように、ある熱機関用にサイズを合わされたオルタネータ−スタータでは、車載電源網と同一の電圧下では、たとえば、より高い始動トルクを要求する、より出力のある熱機関のために、そのオルタネータ−スタータを用いることができない。
【００４５】
現状の車両のもう一つの問題は、車両に設置された装備と電気消費体の電力の問題なのだが、該電力はやむことなく増え続けている。現状の電力２ｋＷは、ある車両に対しては十分ではなくなっており、すぐに３ｋＷの電力が必要とされることになる。この電力のその他の特徴点は、該電力が高い効率と、機能の高い確実性レベルで発生されなければならないということなのだが、これは、電化されようとしている、いくつかの安全性機能に給電できるようにするためである。
【００４６】
最大電力の必要性が時間的に短ければ、バッテリによって確保することができるのだが、これは常に可能というわけではない。そのようなことは、車載電源網の安定性を乱し、バッテリの寿命期間に有害な結果をもたらす。
【００４７】
国際公開第０２／０８０３３４号パンフレットは、自動車用の駆動システムを記載しており、これは、車載電源網に高い電圧（４８Ｖ）を供給するためのオルタネータ−スタータと、エネルギーの蓄積体、主バッテリ、および制御コントロール手段を含んでおり、該制御コントロール手段によって、発電機モードまたはモータ・モードに対応する多様なパラメータに応じて多様な機能を得られるようになっている。４８Ｖの電圧は、本来備わっている電力を増加させるという、この問題に対する一つの解決策であるが、オルタネータ−スタータは、４８Ｖの電圧用に想定されなければならず、このことは、１２Ｖまたは１４Ｖの従来の回転電機と比較して、高いコストを生じさせる。
【特許文献１】仏国特許出願公開第２７４５４４４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，００２，２１９号明細書
【特許文献３】国際公開第０２／０６０７１１号パンフレット
【特許文献４】仏国特許出願公開第２８０７２３１号明細書
【特許文献５】仏国特許出願公開第２８０６２２３号明細書
【特許文献６】国際公開第９２／０６５２７号パンフレット
【特許文献７】独国特許出願公開第１５６３３６１号明細書
【特許文献８】欧州特許出願公開第０４５４０３９号明細書
【特許文献９】仏国特許出願公開第２７３７０６３号明細書
【特許文献１０】欧州特許出願公開第０５１５２５９号明細書
【特許文献１１】仏国特許出願公開第２７９３０８５号明細書
【特許文献１２】国際公開第０２／０５４５６６号パンフレット
【特許文献１３】仏国特許出願公開第２８２７７４３８号明細書
【特許文献１４】仏国特許出願公開第２７４５４４５号明細書
【特許文献１５】国際公開第０２／０８０３３４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００４８】
本発明は、可逆動作可能な回転電機用、特に自動車のオルタネータ−スタータ用の制御装置を目的としており、該制御装置はこれらの問題点を有しておらず、該制御装置によって、本来備わっている電力の増大を要求する自動車のためにこの回転電機を用い、また回転電機に当初想定されていたトルクよりも高い始動トルクを用いることが可能になる。
【課題を解決するための手段】
【００４９】
このため、本発明は上述したタイプの回転電機の制御装置を提案するものであり、該回転電機は、自動車の車載電源網のような電気エネルギーの供給網と回転電機のアースに接続された主バッテリと、整流ブリッジ、および、モータ・モードでは始動コントロール・ユニットによって給電される変換装置を含んでおり、該始動コントロール・ユニットが副電圧源を具備し、電気エネルギーの給電網にある電圧を超える電圧を供給するように適合していることで、熱機関の始動時に回転電機のトルクを高めるようになっており、変換装置は、モータ・モードにおいて第一のスイッチング素子を介して副電圧源のプラス端子に接続されているのに対し、整流ブリッジはオルタネータ・モードにおいて、第二のスイッチング素子を介して主バッテリのプラス端子に接続されている。
【００５０】
このように、自動車用のオルタネータ−スタータのような回転電機は、回転電機の全体的な電気技術的な構想を変更することなく、異なった始動トルクを要求するさまざまな熱機関のために用いることができる。この解決法はしたがって簡単で経済的である。
【００５１】
第二のスイッチング素子に、発電機モードすなわちオルタネータ・モードでの回転電機の最大連続電流を流すのに対し、第一のスイッチング素子は、モータ・モードでの過渡段階のために用いられ、強い通過電流に一時的に耐えるものでなければならない。
【００５２】
本発明は、単独で採用され、または可能なあらゆる組み合わせで採用される、以下のさまざまな特徴点によって好適に完成されるものであり、それらの各特徴点とは、
−副電圧源が、直列で主バッテリに接続されていること、
−副電圧源が、並列で主バッテリに接続されていること、
−副電圧源が、バッテリであること、
−副電圧源が、たとえば、非常に容量の大きい二層コンデンサであること、
−スイッチング素子が、ＭＯＳＦＥＴ式トランジスタであること、
−ＭＯＳＦＥＴ式のスイッチング素子が、それぞれ、逆向きに並んだ直列で接続された二つのＭＯＳＦＥＴトランジスタによって構成されていること、
−スイッチング素子が、電気機械的なスイッチング素子であること、
−二つのスイッチング素子が、相の反対側でオン駆動されること、
−二つのスイッチング素子が、オルタネータ−スタータの制御コントロール・ユニットの管理下にある、スイッチング・コントロール・ユニットによって指令操作されること、
−スイッチング・コントロール・ユニットが、始動コントロール・ユニットと一体化されていること、
−副電圧源の充電レベルが、管理ユニットによってコントロールされ、管理されること、
−管理ユニットが、バッテリの充電器で構成されること、
−管理ユニットが、電圧をコントロールされた電流源で構成されること、
−副電圧源の電圧が、３ボルトと２８ボルトの間で可変することができること、
−変換装置が、機械的なものであること、
−変換装置が、制御スイッチング素子を具備する整流ブリッジであること。
【００５３】
始動コントロール・ユニットは、
−電気エネルギーの給電網に接続された主バッテリを内蔵する主回路と、主バッテリを整流ブリッジに接続する第二のスイッチング素子と、
−主回路の端子に並列に分枝接続され、第一のスイッチング素子と直列である副電圧源を含んでいる分岐回路と、そして、
−反転可能なＤＣ／ＤＣコンバータとを具備しており、
該ＤＣ／ＤＣコンバータは、主回路と分岐回路との間に電気的に接続され、この分岐回路は主バッテリのプラス極と、第一のスイッチング素子と副電圧源の中間点の間にある。
【００５４】
直列接続または並列接続の両方の場合に、自動車のオルタネータ−スタータのような回転電機の全体的な電気技術的な構想は、１４Ｖである従来の電圧の保持に従って変更されることはない。
【００５５】
監視回路によって管理されるＤＣ／ＤＣコンバータの使用と組み合わされた副電圧源の挿入によって、始動トルクを高め、より高い電圧下で一時的に作動し、電気エネルギーの給電網により多くのエネルギーを与えることができるようになっている。
【００５６】
以下の各特徴点は、単独で採用されるか、または組み合わせで採用され、それらは並列接続のために用いることができる。
【００５７】
−監視回路によって、パワー・スイッチング素子のスイッチング状態、主バッテリと副電圧源の充電状態、ＤＣ／ＤＣコンバータの変換方向、および、発電機モードまたはモータ・モードでの整流ブリッジの機能モードをコントロールし、指令操作できるようになっていること。
【００５８】
−第二のスイッチング素子に、発電機モードすなわちオルタネータ・モードでの回転電機の最大連続電流を流すのに対し、第一のスイッチング素子は、回転電機の出力電圧が、とりわけ１４Ｖである所定の電圧の閾値を超えるとき、過渡段階のためにのみ用いられること。
【００５９】
−オルタネータの出力電圧が電圧の閾値の上に調整されているとき、監視回路がスイッチング素子のスイッチング状態を反転させ、第二のスイッチング素子がオフし、第一のスイッチング素子がオンすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータによって車載電源網に電流を供給するようになっていること。
【００６０】
−発電機モードで作動している回転電機のエネルギーによって、第一のスイッチング素子のオン位置において、ＤＣ／ＤＣコンバータに自己給電し、副電圧源を充電して、エネルギーを蓄積させられるようになっていること。
【００６１】
大電力の受容物を、分岐回路と回転電機に並列で電気的に接続することができること。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
その他の利点および特徴は、非制限的例示として与えられ、添付図面に示されている本発明の特徴的な実施態様に続く説明によって、より明確に理解されるものであり、各添付図面においては、
−図１は、先行技術によるオルタネータ−スタータの始動装置の概略図であり、
−図２は、本発明によるオルタネータ−スタータの、第一の実施態様による始動装置の概略図であり、
−図３は、本発明による機械的変換装置を伴っているオルタネータ−スタータの、第二の実施態様による始動装置の概略図であり、
−図４は、本発明によるオルタネータ−スタータの第三の実施態様の電気的概略図であり、
−図５は、図４の変形例を表す図である。
【００６３】
簡潔さのために、さまざまな図面に共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。
【００６４】
図２〜５において、多相で可逆動作可能な回転電機は、自動車用のオルタノ−スタータである。この回転電機は前述したように、可逆動作可能な態様で、一方ではオルタネータ・モードでの発電機として、他方では熱機関を始動させるためのスタータ・モードにおける電気モータとして機能するように構成されており、熱機関はここでは自動車用のものである。
【００６５】
電気エネルギーの給電網は、このとき、車両の車載電源網５によって構成され、該車載電源網に対して、車両に搭載された装備と電気消費体が分枝接続されている。
【００６６】
本発明の第一の実施態様によると、図２に示されているように、自動車のオルタネータ−スタータ２の制御装置は、図１にあるように、オルタネータ−スタータの制御コントロール・ユニット３を具備しており、該ユニットは電子回路ボックス３０に配置され、電気結合手段１１によってオルタネータ−スタータに接続されており、該電気結合手段は、たとえば、国際公開第０２／０６００３８号パンフレットに記載されているようなコネクタおよびケーブル式の結合体である。電子回路ボックス３０は変換装置、および、制御スイッチング素子の付いた整流ブリッジＰを含み、これらは、図１に示され、ユニット３によって指令操作される。バッテリ４は、自動車の車載電源網５と回転電機のアースとの間に接続されている。
【００６７】
本発明の一つの特徴によると、始動コントロール・ユニット９は車両の車載電源網５（すなわち主バッテリ４のプラス端子）と、オルタネータ−スタータの制御コントロール・ユニット３との間に挿入されている。
【００６８】
この始動コントロール・ユニット９は、副電圧源６を具備し、該副電圧源は主バッテリ４と直列に接続されている。したがって、主バッテリ４のプラス端子は、電気的に副電圧源６のマイナス端子に接続されている。制御コントロール・ユニット３は、変換装置および整流ブリッジを操作するのだが、電気結合手段１０によって、一方では、第一のスイッチング素子Ｋ１を介して副電圧源６のプラス端子に、他方では、第二のスイッチング素子Ｋ２を介して主バッテリ４のプラス端子に接続されている。
【００６９】
この副電圧源６によって、したがって、制御コントロール・ユニット３を含んでいる電子回路ボックス３０の中に接続された変換装置を介して、オルタネータ−スタータ２のステータの各相の巻線に、車載電源網５で使用可能な電圧を超える電圧下で給電することが可能になる。
【００７０】
使用法によっては、副電圧源の値は、３Ｖと１２Ｖの間で可変することができる。したがって、約１４Ｖの電圧である車載電源網５と、スタータ・モードで作動する、つまり電気モータとして作動するオルタネータ−スタータ２のインダクタの相は、変換装置を介して、１５ボルトと２４ボルトの間で可変することができる電圧下で給電することができる。
【００７１】
スイッチング・コントロール・ユニット８は、スイッチング素子Ｋ１およびＫ２を管理する。したがって、本発明によると、スイッチング・コントロール・ユニット８がスイッチング素子Ｋ１およびＫ２を指令操作することで、該スイッチング素子が同時にオフすることもオンすることもないようになっている。スイッチング素子Ｋ１およびＫ２は、したがって、相の反対側で指令操作される。
【００７２】
このスイッチング・コントロール・ユニット８は、ここでは始動コントロール・ユニット９に一体化され、オルタネータ−スタータの制御コントロール・ユニット３に対して管理下にある。たとえば、オルタネータ−スタータがスタータ・モードであるとき、制御コントロール・ユニット３は、たとえば電気結線１２を通じて、命令をスイッチング・コントロール・ユニット８に送信し、スイッチング素子Ｋ２をオフし、同時にスイッチング素子Ｋ１をオンするようになっている。このように、オルタネータ−スタータのステータの各相は、少なくとも自動車の熱機関の始動段階の間に、車載電源網５にかかっている電圧を超える電圧下で給電される。
【００７３】
始動過程を終了すると、オルタネータ−スタータは、オルタネータ・モードへ移行する。制御コントロール・ユニット３は、このとき、たとえば結線１２を通じて、命令をスイッチング・コントロール・ユニット８に送信し、スイッチング素子Ｋ１をオフすると同時に、スイッチング素子Ｋ２をオンするようになっている。このように、オルタネータ−スタータは、電子回路ボックス３０に含まれる整流ブリッジを通じて、車載電源網５へ電流を流すことができ、該電子回路ボックスはオルタネータ−スタータの制御コントロール・ユニット３を含んでいる。
【００７４】
本発明の一つの特徴によると、スイッチング素子は、さまざまな特徴を有する。オルタネータ−スタータの始動段階にだけ専用となっているスイッチング素子Ｋ１は、たとえば、およそ６００Ａである始動用の電流の通過に耐えうるものでなければならず、一方で、スイッチング素子Ｋ２は、約１５０Ａであるオルタネータの充電用の電流に耐えうるものでなければならない。
【００７５】
これら二つのスイッチング素子Ｋ１およびＫ２は、電気機械的なタイプ（リレーまたは接触器）または電子的なタイプ、たとえばＭＯＳＦＥＴタイプのトランジスタでありうる。選択は、使用条件および、たとえば騒音あるいは使用周波数に関係する制約に応じて行われる。電子的タイプのスイッチング素子は静止型であることに留意すべきである。これら電子的なスイッチング素子が好適なのだが、それはなぜなら、該スイッチング素子がより経済的で、発する騒音が少なく、信頼性が高く、そして寿命が長いからである。
【００７６】
好適には、本発明の一つの特徴によると、スイッチング素子Ｋ１、Ｋ２はそれぞれ、Ｋ１１、Ｋ１２およびＫ２１、Ｋ２２の、Ｎ型ＭＯＳＦＥＴの二組の電子的パワー・スイッチング素子のそれぞれの形をとるのだが、これら二組の電子的スイッチング素子が、逆向きに並んだ直列接続されていることで、システムの電圧の反転可能性を確実に、したがって、一方の電源または他方の電源の分枝接続の際、極性の反転に対する接続を保護するようになっている。
【００７７】
極性の反転に対する保護が異なった仕方で確保される場合、スイッチング素子Ｋ１２、Ｋ２２は、必要ではなくなり、各ドレインがそれぞれバッテリに接続されたスイッチング素子Ｋ１１、Ｋ２１だけが保持される。
【００７８】
応用例によると、副電圧源６が、スーパーコンデンサまたは二層コンデンサあるいは、容量が少ないがパワーの強いバッテリとも称されるウルトラキャパシタでありうることで、熱機関の始動段階の際にだけ、小さな占有スペースで強い電流を放出できるようになっている。
【００７９】
この副電圧源の充電は、充電手段７によって確実になされるのだが、該充電手段は、充電器または電圧をコントロールされた電流源とすることができる。この充電手段の端子は、ここではトランジスタＫ１２、Ｋ２２に電気的に接続されている。
【００８０】
第二の実施態様によると、図３に示されているように、オルタネータ−スタータのステータの各相の巻線は、始動段階で、前述したような機械的変換装置によって同期で電流を給電することができる。
【００８１】
ステータの相の巻線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は出力端子を有し、該出力端子は、たとえばデルタ結線され、ダイオードのついた整流ブリッジＰに接続されており、この整流ブリッジは、たとえば、オルタネータ−スタータの後部軸受体によって担持されている。
【００８２】
この機械的変換装置２０は、三つの部分を具備しており、それはつまり、二つの滑らかなリング（図示せず）と電極片のついた集電装置３３である。リングと集電装置は回転体（図示せず）によって担持されている。
【００８３】
本発明によると、リングはそれぞれ、ブラシを介し、そしてパワー接触器の機械的接触器４２、４３を通じて、一方では、先行して説明し、副電圧源６を含んでいる始動コントロール・ユニット９の出力端子１０に接続され、他方ではアースに接続されている。
【００８４】
このように、スタータ・モードでは、制御コントロール・ユニット３は始動用のスイッチング・コントロール・ユニット９に命令を与え、Ｋ１をオンし、Ｋ２をオフさせるものであり、このことによって、機械的変換装置２０を給電し、したがってステータの巻線Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を、車載電源網にある電圧を超える電圧下で給電できるようになっており、このとき前記電圧は、４および６の二つの直列バッテリでの設置に対応する。
【００８５】
機械的変換装置２０には、三つのブラシ５０、５１、５２が結合されており、該ブラシは、電極片と摩擦接触している集電装置の周りに配置されている。それらのブラシは互いに、１２０°の電気的角度だけ隔てられている。ブラシ５０、５１、５２はそれぞれ、オルタネータ２のステータの巻線１２、１３および１４に接続されている。したがって、巻線の各端子は、プラス、中性、マイナス、中性、プラスというように、継起的に電位を受ける。
【００８６】
したがって、今説明したものの全体は、機械的変換装置として機能する。さらなる詳細については、仏国特許出願公開第２８２７４３８号明細書という番号で公開された、２００１年７月１２日に出願された仏国特許出願第０１０９２９６号を参照することとする。
【００８７】
この場合、ユニット３は、クラッチ装置の電磁コイルの電気供給を指令操作し、内部に溝を入れられたスリーブに作用するのだが、このスリーブは、ロータのシャフトの後端部の溝が入った部分と同時に、モータ・モードでの機械的変換装置のシャフトの溝が入った部分と噛み合うものである。
【００８８】
まったく明らかに、本発明は、また、運転手の快適さのために、自動車の熱機関の始動時間を短縮することが望まれる従来のスタータにも適用することができ、たとえば、当業者によって用いられている、英語の用語による「ストップ・アンド・ゴー」という、自動制御によるスタータの切断と始動という用途に適用することができる。このようなスタータにおいて、本発明によると、電気スタータのロータの巻線に給電することも可能であるが、この巻線は機械的変換装置によって、１２ボルトの主バッテリ４と直列接続の副電圧源６という手段がついた車載電源網にある電圧を超える電圧下で制御される。
【００８９】
変形例（図４）では、副電圧源６は、一方では、ＤＣ／ＤＣコンバータにも作用することができ、したがって二重の機能を有することができ、他方では、主バッテリ４に並列に分枝接続されている。
【００９０】
図４に示されたこの第三の実施態様では、同一の符号は、図１〜３と同一または同様の部品を指すために用いることとする。オルタネータ−スタータ２は、１４ボルトである標準的な回転電機であり、該回転電機は図１にしたがった整流ブリッジＰを具備している。この整流ブリッジＰは、制御コントロール・ユニット３によって指令操作される。主バッテリ４は、１２ボルトの車載電源網５に給電し、主回路５９において、アースと整流ブリッジＰの間に、第二のスイッチング素子Ｋ２を通って接続されている。
【００９１】
整流ブリッジＰは、前述のようにスタータ・モードにおいて変換装置を形成し、したがって、スイッチング素子Ｋ２を介して主バッテリ４のプラス端子に接続されている。
【００９２】
整流ブリッジＰの端子に並列に分枝接続されている分岐回路６０は、第一のスイッチング素子Ｋ１と直列に接触している副電圧源６を含んでいる。二つの回路５９、６０は、アースと、二つのスイッチング素子Ｋ１およびＫ２の共通ポイント６１の間に並列に接続されている。副電圧源６は、１８Ｖまたは２４Ｖのバッテリ、または、ＳＣＡＰタイプの二層コンデンサの組立体であってよく、該コンデンサの最大電圧は２０Ｖと２８Ｖの間に含まれる。
【００９３】
第一のスイッチング素子Ｋ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の入力端子に電気的に接続され、該コンバータは出力端子によって主バッテリ４のプラス極に分枝接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６２は、０〜２８Ｖの間、可変できる入力電圧を有することで、１３Ｖと１５Ｖの間に含まれる出力電圧を送出するようになっている。ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の定格出力は、好ましくは４００Ｗと１０００Ｗの間に含まれるのに対し、その過渡電力は、温度に応じて軽減曲線によって５０％ほど高めることができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の変換方向は、オルタネータ−スタータ２の機能段階に応じて変更することができる。
【００９４】
第二のスイッチング素子Ｋ２は、１００Ａと２５０Ａの直流連続電流の間に含まれる、オルタネータ−スタータ２の最大電流に耐えることができる。
【００９５】
第一のスイッチング素子Ｋ１は、過渡段階のために用いることができ、ならびに、オルタネータ−スタータ２の出力電圧が１４Ｖを超えるとき、始動段階のために用いることができる。この第一のスイッチング素子は、５０Ａと１５０Ａの間に含まれる連続電流と、６００Ａまでの過渡電流に耐えることができる、
【００９６】
監視回路６３によって、コントロール、指令操作できるのは、スイッチング素子Ｋ１、Ｋ２のスイッチング状態と、主バッテリ４と副電圧源６の充電状態と、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の変換方向、そして発電機としてまたは電気モータとしての整流ブリッジＰの機能モードである。
【００９７】
この監視回路６３は、したがって、制御コントロール・ユニット３に部分的に属しているのだが、これはなぜなら、該監視回路が、たとえばドライバ回路に作用することで、整流ブリッジＰを整流モードまたは各相の巻線の制御モード（変換装置として機能）で稼働させるようになっているからである。
【００９８】
もちろん、監視回路は、ユニット３を含む電子回路ボックス３０の中、あるいは該電子回路ボックスの外部に取り付けることができる。この電子回路ボックスは整流ブリッジＰと、場合によっては、たとえば前述のドライバ回路など、ユニット３の一部だけを含むことができる。これらすべては用途次第である。
【００９９】
図４のオルタネータ−スタータ２の相互接続回路の機能は、以下のとおりである。
【０１００】
始動後の作動状態にある車両の熱機関。
段階Ａ
始動後、車両の熱機関は、オルタネータ−スタータ２を回転駆動し、該オルタネータ−スタータは、発電機モードすなわちオルタネータ・モードで機能している。オルタネータの出力電圧が、電圧のレギュレータによって１３Ｖと１５Ｖの間に調整されている場合、第二のスイッチング素子Ｋ２がオンしているのに対し、第一のスイッチング素子Ｋ１はオフしている。第二のスイッチング素子Ｋ２のオンによって、回転電機によって車載電源網５に電流を供給することが可能になり、このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２は、活性でも使用外でもあることができる。ＤＣ／ＤＣコンバータ６２が機能しているときは、そのＤＣ／ＤＣコンバータは、エネルギーが使用可能で残っている限り、副電圧源６によって給電される。そのときＤＣ／ＤＣコンバータ６２は電流を調整され、出力電圧をオルタネータの電圧に適合化させる。ＤＣ／ＤＣコンバータ６２によって送出される電流は、車載電源網５内のオルタネータの電流に付け加わる。
【０１０１】
段階Ｂ
オルタネータの出力電圧が、１５Ｖを超える電圧に調整されている場合、監視回路６３は、スイッチング素子Ｋ１、Ｋ２のスイッチング状態を反転させる。第二のスイッチング素子Ｋ２がオフし、第一のスイッチング素子Ｋ１はオンすることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２によって車載電源網５に電流を供給するようになっており、該コンバータは、出力端子で電圧を調整される。車載電源網５で消費される電流が、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２の電力を超えるとき、そのＤＣ／ＤＣコンバータは、電流モードで調整され、最大電力を維持する。
【０１０２】
電力の補完部分は、このとき、主バッテリ４によって供給され、該主バッテリは、出力電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ６２と車載電源網５とに印加する。ＤＣ／ＤＣコンバータ６２は、オルタネータのエネルギーによって自己給電され、副電圧源６（バッテリまたはコンデンサ）は、エネルギーを蓄積させることで充電される。
【０１０３】
停止状態の車両の熱機関。
段階Ｃ
オルタネータ−スタータ２が、監視回路６３によって指令操作されることで、熱機関の始動に適合化された電気モータ（スタータ・モード）として機能するようになっている。
【０１０４】
副電圧源６の充電状態が、１２Ｖと２８Ｖの間に位置すれば、オルタネータ−スタータ２は、もっぱら副電圧源６によって、主バッテリ４の１２Ｖである定格電圧を超える電圧まで給電される。この過程の間、第一のスイッチング素子Ｋ１はオンし、第二のスイッチング素子Ｋ２はオフしている。スタータの始動トルクは、したがって、副電圧源６の放電によって生成されるブースト電圧によって高められる。
【０１０５】
段階Ｄ
副電圧源６の充電状態が、１２Ｖを下回れば、つまり主バッテリ４の定格電圧未満であるとき、反転可能なＤＣ／ＤＣコンバータ６２が、監視回路６３によって逆方向にスイッチングすることで、副電圧源６を、熱機関を始動させるために必要とされる電圧まで再充電するようになっている。副電圧源６の充電過程の間、第一のスイッチング素子Ｋ１はオフしている。
【０１０６】
段階Ｅ
熱機関の回転の際、監視回路６３がオフ命令を二つのスイッチング素子Ｋ１、Ｋ２に送信することができることで、反転可能なＤＣ／ＤＣコンバータ６２を通って、主バッテリ４と副電圧源６によって、車載電源網５に共同で給電するようになっている。主バッテリ４および副電圧源６は、このとき並列に接続されている。
【０１０７】
監視回路６３が、このように、車両の作動用である複数の相の管理を指令操作することで、オルタネータ−スタータの効率を改善できるようになっている。
【０１０８】
【表１】
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【０１０９】
高速道路における一定速度での走行の際、監視回路６３は、車載電源網５の消費がＤＣ／ＤＣコンバータ６２の電力を下回っていることを検出する。オルタネータは、このとき、段階Ｂに変換される。これらの条件においては、効率を１０％高めることができ、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２が、９５％の効率を有している間に、全体として５％の発電効率が改善され、これは１０００Ｗの消費における５０Ｗに相当する。
【０１１０】
ブレーキの場合、段階Ｂ、Ｃが続いて用いられる。減速段階の間、監視回路６３は、まず、副電圧源６の充電を伴う、段階Ｂで機能することを決定する。次に段階Ｃに移行し、ＤＣ／ＤＣコンバータ６２を通しての副電圧源６の放電が続く。しかしながら、副電圧源６の最小電圧は、再始動を行うための理想的な所与の値に保たれる。
【０１１１】
図５を参照すると、大電力の受容物６４、とりわけ熱線ガラス、エアコン・システム、およびその他のあらゆる補助電気回路は、オルタネータ−スタータ２の端子に接続される。これらの受容物６４は、したがって、分岐回路６０の端子に並列に分枝接続される。その電力を上げるためには、段階Ａから段階Ｂに移行させ、発生電圧を所望の値に調整するだけで十分である。
【０１１２】
もちろん、本発明は、記載した実施例に制限されるものではない。
【０１１３】
たとえば、電子回路ボックス３０は、変形例によっては回転電機によって担持され、そのケーシングの外縁部によって担持される。
【０１１４】
変形例によっては、整流ブリッジおよび／または電圧のレギュレータが回転電機の後部軸受体によって担持されるのに対し、制御コントロール・ユニット３は、回転電機の外部に設置される。変形例によっては、前述のドライバ回路を含んでいるこの制御コントロール・ユニット３の出力段、ならびに整流ブリッジが、回転電機の後部軸受体によって担持されるのに対し、この制御コントロール・ユニットの管理ユニットは、たとえば、２００２年７月４日に出願された、仏国特許出願公開第０２０８４２０号明細書に記載されているように、回転電機の外部に配置される。この場合、各ドライバ回路は、整流ブリッジの分枝であるトランジスタの近傍に接続される。
【０１１５】
この仏国特許出願公開第０２０８４２０号明細書を参照すると、整流ブリッジが、たとえば、ＭＯＳＦＥＴタイプである、パワー・トランジスタのそれぞれとドライバ回路とを具備している、複数のモジュールを具備できることが分かる。
【０１１６】
もちろん、ＭＯＳＦＥＴタイプの各トランジスタは、ある実施態様において、並列に接続されたトランジスタの集合によって構成されることで、特に発熱を減少させるようになっている。このことは、とりわけ、整流ブリッジのトランジスタおよび／またはスイッチング素子Ｋ１、Ｋ２に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
以上の記載事項から、本発明による回転電機の制御装置が、寒冷時に熱機関を始動させるためのスタータ・モードで使用可能であり、また、たとえば赤信号における停止後に熱機関を再始動させるため、ならびに、熱機関が、とりわけアイドリング運転でエンストすることを避けるためにも使用可能であることが分かる。この後者の場合、制御コントロール・ユニット３が回転電機を指令操作することで、回転電機をモータ・モードで一時的に機能させるようになっている。熱機関のこの補助機能は、ブースト機能と称される。本発明のおかげで、また、たとえば駐車操作の際に、回転電機によって車両を一時的に移動させることもできる。また、本発明による回転電機によって、ターボ・コンプレッサの始動を助けることもできる。
【０１１８】
一般的に、本発明による装置は、また、特に赤信号における車両の停止時に、補助モータ・モードでも使用可能であることで、少なくとも一つのアクセサリを一時的に駆動するようになっている。オルタネータ・モードに移行させる前に回転電機だけを駆動するために該装置を用いることができ、その結果、電磁クラッチまたは指令操作された遠心クラッチのようなクラッチ切断装置を、回転電機と熱機関の間に介在させることができる。クラッチ切断装置は、また、回転電機と、アクセサリまたは補助すべき装置の間に介在させることができる。さらなる詳細については、たとえば前述した国際公開第０２／０６０７１１号パンフレットを参照することとするが、回転電機は、補助モータ・モードでは熱機関から接続を解除することができる。
【０１１９】
もちろん、本発明による回転電機によって熱機関を始動させることができ、前述した各機能のうちの一部だけを行うことができる。
【０１２０】
自動車は、観光用車両、トラック、バスまたはその他のもののような、陸上タイプであることができる。
【０１２１】
変形例によっては、本発明は熱機関の付いた船舶にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】先行技術によるオルタネータ−スタータの始動装置の概略図である。
【図２】本発明によるオルタネータ−スタータの、第一の実施態様による始動装置の概略図である。
【図３】本発明による機械的変換装置を伴っているオルタネータ−スタータの、第二の実施態様による始動装置の概略図である。
【図４】本発明によるオルタネータ−スタータの第三の実施態様の電気的概略図である。
【図５】図４の変形例を表す図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１  制御装置
２  オルタネータ−スタータ
３  制御コントロール・ユニット
４  主バッテリ
５  車載電源網
６  副電圧源
７  充電手段  管理ユニット
８  スイッチング・コントロール・ユニット
９  始動コントロール・ユニット
２０  機械的変換装置
３０  電子回路ボックス
５９  主回路
６０  分岐回路
６２  ＤＣ／ＤＣコンバータ
６３  監視回路
６４  受容物
Ｐ  整流ブリッジ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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