(57)【要約】【課題】燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応した調整を行うことができる電力供給システム、制御装置、ビークル、及びビークル駆動用エンジン発電機ユニットを提供すること。【解決手段】電力供給システムは、回転パワーを調整するエンジン出力調整部を有するエンジンと、前記エンジンから回転パワーを受けるとともに、電気負荷装置に電流を供給する発電機であって、ロータ、ステータ、及び、巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整する供給電流調整部を有する発電機と、前記電気負荷装置に供給する電流の増大が要求される場合に、前記エンジン出力調整部と、前記巻線のインダクタンスを変えることによって電流を調整する前記供給電流調整部との両方を制御することによって前記電気負荷装置に供給する電流を制御する制御装置とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流の要求が変化する電気負荷装置に電力を供給する電力供給システムであって、
前記電力供給システムは、
回転パワーを出力するように構成されたエンジンであって、前記回転パワーを調整するように構成されたエンジン出力調整部を有するエンジンと、
前記エンジンから回転パワーを受けるとともに、前記電気負荷装置に電流を供給するように構成された発電機であって、永久磁石を有し前記エンジンに接続されたロータ、巻線及び前記巻線が巻かれたステータコアを有し前記ロータと対向して配置されたステータ、及び、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成された供給電流調整部を有する発電機と、
前記電気負荷装置に供給する電流の増大が要求される場合に、前記エンジン出力調整部と、前記巻線のインダクタンスを変えることによって電流を調整する前記供給電流調整部との両方を制御することによって前記電気負荷装置に供給する電流を制御するように構成された制御装置と
を備える。
【請求項２】
請求項１に記載の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって、前記巻線と鎖交する磁束の変化率が前記巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように前記巻線のインダクタンスを変え、供給する電流を調整するように構成されている。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
【請求項４】
請求項３に記載の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記ロータに対する前記ステータコアの相対位置を維持するように前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて、前記巻線を移動させて前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
【請求項６】
請求項１に記載の電力供給システムであって、
前記発電機が、前記ロータの永久磁石から出て前記巻線と鎖交する鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記電気負荷装置に供給する電圧を調整するように構成された供給電圧調整部を備える。
【請求項７】
請求項１又は２に記載の電力供給システムであって、
前記ステータは、前記ロータにエアギャップを介して対面する対面部を有する複数の第一ステータ部と、前記対面部を含まない第二ステータ部とを備え、
前記供給電流調整部が、前記電力供給システムに要求される電流要求に応じて、前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
【請求項８】
請求項７に記載の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部は、
前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも短い第一状態から、
前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも長い第二状態まで、
前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
【請求項９】
請求項１から８いずれか１項に記載の電力供給システムに用いられる制御装置であって、
前記制御装置は、前記エンジン出力調整部と前記供給電流調整部とに接続され、
前記制御装置は、前記電気負荷装置に供給する電流の要求を表す電流要求を受け付けるように構成された電流要求受付部と、
前記電流要求受付部によって受付けられた電流要求が、前記電気負荷装置に供給する電流の増大の要求である場合に、前記エンジン出力調整部と前記供給電流調整部との両方を制御することによって前記電気負荷装置に供給する電流を制御するように構成された調整制御部と
を備える。
【請求項１０】
ビークルであって、
前記ビークルは、
請求項１から８いずれか１項に記載の電力供給システムと、
前記電力供給システムから供給される電力に基づいて動作するように構成された、前記電気負荷装置としてのモータと、
前記モータに駆動されて前記ビークルを推進させる推進装置と
を備える。
【請求項１１】
ビークル駆動用エンジン発電機ユニットであって、
前記ビークル駆動用エンジン発電機ユニットは、
請求項１から８いずれか１項に記載の電力供給システムと、
前記ビークルに設けられたビークル用コネクタと接続されることで、前記発電機から前記電気負荷装置としてのモータに供給される電流を中継するコネクタと
を備え、
前記エンジン、前記発電機、及び前記制御装置は、一体的に前記ビークルに着脱可能に搭載される。
【請求項１２】
ビークルであって、
前記ビークルは、
請求項１１に記載のビークル駆動用エンジン発電機ユニットと、
前記ビークル駆動用エンジン発電機ユニットを収容する収容部と、
前記コネクタと接続される前記ビークル用コネクタと、
前記電力供給システムから供給される電力に基づいて動作するように構成された、前記電気負荷装置としてのモータと、
前記モータに駆動されて前記ビークルを推進させるように構成された推進装置と、
を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給システム、制御装置、ビークル、及びビークル駆動用エンジン発電機ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には車両が示されている。特許文献１に示される車両は、ハイブリッド車両である。前記車両は、エンジン、アクセルペダル、第１回転電機、第２回転電機、及び駆動輪を備えている。第１回転電機は、エンジンの出力軸に連結されている。第１回転電機は、主に発電機として機能する。第２回転電機は、第１回転電機と電気的に接続されている。第２回転電機は、主にモータとして機能する。第１回転電機及び第２回転電機に電流が流れることによって、発電及び力行が行われる。第２回転電機は、車両の駆動輪に連結されている。
【０００３】
特許文献１に示すような車両において、運転者によるアクセルペダルの踏込みは、車両の加速要求を表す。特許文献１に示すような車両が電子制御スロットル装置を備える場合、エンジンの吸入空気量が任意に調整可能である。従って、以下のように車両の制御が行われる。運転者によるアクセルペダルの踏込み量と車速とに基づいて第２回転電機（モータ）の目標出力が決定される。第２回転電機の目標出力に応じて第１回転電機（発電機）の目標発電電力が決定される。この目標発電電力に応じてエンジンの目標出力が決定される。この目標出力が得られるようにエンジンの吸入空気量及び燃料噴射量が制御される。この制御において、第１回転電機では発電電力が制御され、第２回転電機では出力が制御される。また、特許文献１に示すような車両において、アクセルペダルとエンジンのスロットルとが機械的に連結されている場合には、エンジンの実出力に合わせて第１回転電機の発電電力と第２回転電機の出力とが制御される。このように、特許文献１では、回転電機の電力（出力）が制御されており、様々な特性を有する複数の車種への適用が図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４５１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示すような車両では、例えば、モータとしての第２回転電機に供給される電流を増大させる場合、エンジンの吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる制御が行われる。エンジンの回転速度が増大する結果、発電機として機能する第１回転電機から出力される電圧が増大する。しかしながら、発電機から出力される電流は、発電機の回転速度の増大に比べて増大し難いという問題があった。このため、発電機から出力される電流を増大しようとすると、エンジンの出力パワーを過剰に増大することが求められる。そのため、燃料効率が低下する場合があった。また、エンジンの出力パワーに応じて増大する電圧への対応のため、燃料効率が低下する場合があった。
【０００６】
本発明の目的は、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応した調整を行うことができる電力供給システム、電力供給システムの制御装置、ビークル、及びビークル駆動用エンジン発電機ユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の構成を採用する。
【０００８】
（１）  電流の要求が変化する電気負荷装置に電力を供給する電力供給システムであって、
前記電力供給システムは、
回転パワーを出力するように構成されたエンジンであって、前記回転パワーを調整するように構成されたエンジン出力調整部を有するエンジンと、
前記エンジンから回転パワーを受けるとともに、前記電気負荷装置に電流を供給するように構成された発電機であって、永久磁石を有し前記エンジンに接続されたロータ、巻線及び前記巻線が巻かれたステータコアを有し前記ロータと対向して配置されたステータ、及び、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成された供給電流調整部を有する発電機と、
前記電気負荷装置に供給する電流の増大が要求される場合に、前記エンジン出力調整部と、前記巻線のインダクタンスを変えることによって電流を調整する前記供給電流調整部との両方を制御することによって前記電気負荷装置に供給する電流を制御するように構成された制御装置と
を備える。
【０００９】
（１）の電力供給システムでは、エンジン出力調整部が、エンジンの回転パワーを調整する。また、供給電流調整部が、発電機の巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部が、巻線のインダクタンスを変え、電気負荷装置に供給する電流を調整する。
発電機において、巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変える場合の電圧変化に対する電流変化の度合いは、エンジンの回転パワーを変える場合と異なる。例えば、巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変えることによって、電圧の変化に対して電流がより大きく変化する。
（１）の電力供給システムでは、制御装置が、エンジン出力調整部及び供給電流調整部の両方を制御する。これによって、（１）の電力供給システムは、エンジンの回転パワーの過剰な増大、及び電圧の過剰な増大を抑えつつ、電気負荷装置に供給される電流を増大させることができる。またさらに、制御装置が、エンジン出力調整部及び供給電流調整部の両方を制御する。このため、エンジンの回転パワーの調整と、巻線のインダクタンス調整とが統合的に制御される。これによって、エンジン出力調整部及び供給電流調整部は、エンジンの回転パワーの過剰な増大、及び電圧の過剰な増大を抑えつつ、電気負荷装置に供給される電流を増大させる調整を行うことができる。このため、回転パワーの過剰な増大、及び電圧の過剰な増大に起因する損失が抑えられる。従って、（１）の電力供給システムによれば、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応した調整を行うことができる。
【００１０】
（２）  （１）の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって、前記巻線と鎖交する磁束の変化率が前記巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように前記巻線のインダクタンスを変え、供給する電流を調整するように構成されている。
【００１１】
（２）の構成によれば、供給電流調整部は、巻線と鎖交する磁束の変化率が巻線のインダクタンスの変化率よりも小さくなるように巻線のインダクタンスを変える。巻線と鎖交する磁束は、電圧及び電流に影響を与える。巻線のインダクタンスは、主として電流に影響を与える。従って、供給電流調整部は、電圧の変化率を電流の変化率よりも小さく抑えつつ、供給する電流を調整することができる。このため、供給電流調整部は、電圧による制約の影響を抑えつつ電流を調整することができる。従って、（２）の構成によれば、燃料効率の低下を更に抑えつつ、電流の増大の要求に対応することができる。
【００１２】
（３）  （１）又は（２）の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
【００１３】
（３）の構成によれば、供給電流調整部が、巻線に対するステータコアの相対位置を移動させて、巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変える。従って、巻線のインダクタンスが変更されやすい。このため、電気負荷装置に供給される電流の調整が行われやすい。
【００１４】
（４）  （３）の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて前記ロータに対する前記ステータコアの相対位置を維持するように前記巻線に対する前記ステータコアの相対位置を移動させて、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
【００１５】
（４）の構成によれば、ロータに対するステータコアの相対位置を維持するように巻線に対するステータコアの相対位置が移動する。従って、ロータの永久磁石からステータコアに流れる磁束の変化が抑えられる。つまり、永久磁石で生じ巻線と鎖交する磁束の変化が抑えられる。このため、巻線に対するステータコアの相対位置が移動するときの、電圧の変化が抑えられる。従って、（４）の構成によれば、燃料効率の低下を更に抑えつつ、電流の増大の要求に対応できる。
【００１６】
（５）  （１）又は（２）の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部が、前記制御装置による制御に応じて、前記巻線を移動させて前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えることによって前記巻線のインダクタンスを変え、前記電気負荷装置に供給する電流を調整するように構成されている。
【００１７】
（５）の構成によれば、ロータに対するステータコアの相対位置を維持するようにステータコアに対する巻線の相対位置が移動する。従って、ロータの永久磁石からステータコアに流れる磁束の変化が抑えられる。つまり、永久磁石で生じて巻線と鎖交する磁束の変化が抑えられる。このため、巻線に対するステータコアの相対位置が移動するときの、電圧の変化が抑えられる。従って、（５）の構成によれば、燃料効率の低下を更に抑えつつ、電流の増大の要求に対応できる。
【００１８】
（６）  （１）の電力供給システムであって、
前記発電機が、前記ロータの永久磁石から出て前記巻線と鎖交する鎖交磁束を変えることによって前記巻線の誘導起電圧を変え、前記電気負荷装置に供給する電圧を調整するように構成された供給電圧調整部を備える。
【００１９】
（６）の構成によれば、エンジン出力調整部による回転パワーの調整以外によっても、発電機から出力される電圧を調整することができる。このため、燃料効率の低下が抑えられつつ、制御の自由度が高められることができる。
【００２０】
（７）  （１）又は（２）の電力供給システムであって、
前記ステータは、前記ロータにエアギャップを介して対面する対面部を有する複数の第一ステータ部と、前記対面部を含まない第二ステータ部とを備え、
前記供給電流調整部が、前記電力供給システムに要求される電流要求に応じて、前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
【００２１】
（７）の構成では、供給電流調整部が、ステータコアが備える複数の第一ステータ部及び第二ステータ部の一方を他方に対して移動させる。この場合、例えばステータコアとステータコア以外の部材とのうちの一方を他方に対して移動する場合と比べて、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が大きく変わる。このため、電力供給システムに要求される電流要求に応じて、電気負荷装置に供給する電流を調整できる範囲が広くなる。従って、（７）の構成によれば、燃料効率の低下を更に抑えつつ、より広い電流の増大の要求に対応できる。
【００２２】
（８）  （７）の電力供給システムであって、
前記供給電流調整部は、
前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも短い第一状態から、
前記複数の第一ステータ部のそれぞれと前記第二ステータ部との間のエアギャップ長が、前記複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも長い第二状態まで、
前記複数の第一ステータ部及び前記第二ステータ部の一方を他方に対して移動させることによって、前記巻線から見た前記ステータコアの磁気抵抗を変えるように構成されている。
【００２３】
（８）の構成によれば、第一状態では、複数の第一ステータ部のそれぞれと第二ステータ部との間のエアギャップ長が、複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも短い。第二状態では、複数の第一ステータ部のそれぞれと第二ステータ部との間のエアギャップ長が、複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長よりも長い。
このため、第一状態では、巻線の電流に起因する磁束のうち、隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップを通る磁束が、主に、第一ステータ部と第二ステータ部との間のエアギャップを通る。従って、巻線の電流に起因する磁束が、主に、第一ステータ部と第二ステータ部の双方を通る。これに対し、第二状態では、巻線の電流に起因する磁束が、第一ステータ部と第二ステータ部との間のエアギャップを通り難い。従って、巻線から見たステータコアの磁気抵抗がより大きく変わる。従って、（８）の構成によれば、燃料効率の低下を更に抑えつつ、より大きな電流の増大の要求に対応できる。
【００２４】
（９）  （１）から（８）いずれか１の電力供給システムに用いられる制御装置であって、
前記制御装置は、前記エンジン出力調整部と前記供給電流調整部とに接続され、
前記制御装置は、前記電気負荷装置に供給する電流の要求を表す電流要求を受け付けるように構成された電流要求受付部と、
前記電流要求受付部によって受付けられた電流要求が、前記電気負荷装置に供給する電流の増大の要求である場合に、前記エンジン出力調整部と前記供給電流調整部との両方を制御することによって前記電気負荷装置に供給する電流を制御するように構成された調整制御部と
を備える。
【００２５】
（９）の制御装置によれば、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応できるよう、電力供給システムを制御することができる。
【００２６】
（１０）  ビークルであって、
前記ビークルは、
（１）から（８）いずれか１の電力供給システムと、
前記電力供給システムから供給される電力に基づいて動作するように構成された、前記電気負荷装置としてのモータと、
前記モータに駆動されて前記ビークルを推進させる推進装置と
を備える。
【００２７】
（１０）のビークルでは、ビークルの進行状況に応じて、電力供給システムからモータに供給する電流の要求が変動する。モータに供給する電流の増大が要求される場合、電力供給システムは、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応することができる。従って、（１０）のビークルによれば、燃料効率の低下を抑えつつビークルの進行状況の変化に対応することができる。
【００２８】
（１１）  ビークル駆動用エンジン発電機ユニットであって、
前記ビークル駆動用エンジン発電機ユニットは、
（１）から（８）いずれかの電力供給システムと、
前記ビークルに設けられたビークル用コネクタと接続されることで、前記発電機から前記電気負荷装置としてのモータに供給される電流を中継するコネクタと
を備え、
前記エンジン、前記発電機、及び前記制御装置は、一体的に前記ビークルに着脱可能に搭載される。
【００２９】
（１１）のビークル駆動用エンジン発電機ユニットは、ビークルに対し容易に着脱することができる。従って、燃料効率の低下を抑えつつ、ビークルの駆動状況に応じた電流の増大の要求に対応可能なユニットの保守が容易に行える。また、エンジン発電機ユニットは、エンジン発電機ユニット自体を収納可能な構造を有する別の種類のビークルに、容易に載せ換えることが可能である。１つのエンジン発電機ユニットが、互いに異なる時間帯において、複数のビークルに搭載される。これにより、複数のビークルの間で１つのエンジン発電機ユニットを共用することができる。
【００３０】
（１２）  ビークルであって、
前記ビークルは、
請求項１１のビークル駆動用エンジン発電機ユニットと、
前記ビークル駆動用エンジン発電機ユニットを収容する収納部と、
前記コネクタと接続される前記ビークル用コネクタと、
前記電力供給システムから供給される電力に基づいて動作するように構成された、前記電気負荷装置としてのモータと、
前記モータに駆動されて前記ビークルを推進させるように構成された推進装置と、
を備える。
【００３１】
（１２）のビークルでは、エンジン発電機ユニットが容易に着脱される。従って、ビークルの保守が容易である。また、１つのエンジン発電機ユニットが、互いに異なる時間帯において、複数のビークルに搭載される。これにより、複数のビークルで、１つのエンジン発電機ユニットを共用することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応した調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第一実施形態に係る電力供給システムが搭載された装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電力供給システムの概略構成を示すシステム構成図である。
【図３】図２に示す発電機における供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。
【図４】図３に示す発電機の巻線の等価回路を概略的に示す回路図である。
【図５】電力供給システムの動作を説明するフローチャートである。
【図６】第二実施形態の電力供給システムの発電機における供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。
【図７】第三実施形態の電力供給システムにおける発電機を示す模式図である。
【図８】（ａ）は、図７に示すステータの第一状態を示す模式図である。（ｂ）は、図７に示すステータの第二状態を示す模式図である。
【図９】図７に示す発電機におけるロータの回転速度に対する出力電流特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
電流の増大の要求に対応する電力供給システムについて、本発明者が行った検討について説明する。
【００３５】
特許文献１に示すような車両において、モータとしての第２回転電機は、例えば高速で回転する場合に高い電圧の供給を要求する。前記車両は、エンジンの吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。これによって、前記車両は、発電機としての第１回転電機から第２回転電機に供給する電圧を増大させる。
特許文献１に示すような車両は、モータに供給する電流の増大が求められる場合、エンジンの吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。モータへ供給される電流の増大が求められる場合は、例えば、急な加速、又は登り坂での走行である。エンジンの回転速度が増大し、発電機から出力される電圧が増大する。発電電圧の増大に起因して、発電機の発電電流が増大する。
発電電流は、巻線を流れる。発電電流は、巻線のインピーダンスによって妨げられる。インピーダンスは、発電機の巻線のインダクタンスと回転の角速度との積ωＬによって表されることができる。エンジンの回転速度が増大すると、発電電流を妨げる巻線のインピーダンスが増大する。
従って、特許文献１に示すような車両では、発電機の発電電流を増加させようとすると、発電電流の増大に比べてエンジンの回転パワーが大きく増加してしまう。従って、損失が増大しやすい。
また、特許文献１に示すような車両では、発電機の発電電流を増加させようとすると、発電電流の増大に比べて、発電機の電圧が増大してしまう。そのため、接続される電気部品の高耐圧化が必要となる。発電機の出力電流は、例えば、発電機とモータの間に配置されるスイッチング素子のオン・オフ動作によって詳細に制御される。増大する電圧に対応する高耐圧のスイッチング素子は大きなオン抵抗を有する。そのため、スイッチング素子の熱損失により効率が低下する。
これらの結果、特許文献１に示す車両では、燃料効率が低下する。
【００３６】
本発明者は、上述した課題について更に検討を行った。その結果、本発明者は、特許文献１に示すような車両では、電流及び電圧の区別が考慮されずに出力が制御されており、電流及び電圧の連動性が高いため、上述した課題が生じることを見出した。
【００３７】
さらに、本発明者は、上述した課題を解決するために鋭意検討を行った。その結果、本発明者は、電力供給システムにおいて、エンジンの回転パワーを調整することに加えて、巻線のインダクタンスを変え電流を調整すれば、電流及び電圧の連動性を抑えることができる、という知見を得た。電流及び電圧の連動性を抑えることにより、電流と電圧のバランスを保ちながら、電流を増大することができる。
【００３８】
本発明の電力供給システムは、上述した知見に基づいて完成した発明である。即ち、本発明の電力供給システムでは、エンジン出力調整部が、回転パワーを調整する。供給電流調整部が、巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変える。これによって、前記供給電流調整部は、巻線のインダクタンスを変え、電気負荷装置に供給する電流を調整する。巻線から見たステータコアの磁気抵抗を変える場合の電圧変化に対する電流変化の度合いは、例えば駆動源の回転速度を変える場合より大きい。従って、本発明の電力供給システムは、例えばインダクタンスを変えない場合と比べて、電圧変化と電流変化との連動性を抑えつつ、電流を調整することができる。従って、本発明の電力供給システムは、例えばインダクタンスを変えない場合と比べて、回転パワーの過剰な増大及び電圧の過剰な増大を抑えつつ、電気負荷装置に供給される電流を増大することができる。従って、エンジンの燃料効率が向上する。また、電圧の過剰な増大が抑えられる。従って、低耐圧のスイッチング素子が採用可能になる。低耐圧のスイッチング素子におけるオン時の抵抗は低い。熱損失が抑えられるので、高い燃料効率が得られる。
【００３９】
さらに、本発明の電力供給システムでは、制御装置が、エンジン出力調整部、及び供給電流調整部の両方を制御する。このため、エンジンの回転パワーの調整と、巻線のインダクタンス調整とが統合的に制御される。エンジンの回転パワーの調整のタイミングと、巻線のインダクタンス調整のタイミングとが、精密に調整されやすい。このため、電流の増大の要求に対応する調整の過程でも、エンジンの回転パワーの過剰な増大、及び電圧の過剰な増大が抑えられることが可能である。電気負荷装置に供給する電流の増大が要求される場合、制御装置は、例えば、供給電流調整部に巻線のインダクタンスを減少させつつ、エンジン出力調整部にエンジンの回転パワーを増大させる。出力電流を増大させる過程においても、回転パワーの過剰な増大及び電圧の過剰な増大が抑えられる。従って、高い効率が得られる。
【００４０】
このように、本発明の電力供給システムによれば、燃料効率の低下を抑えつつ、電流の増大の要求に対応することができる。
【００４１】
以下、本発明を、好ましい実施形態に基づいて図面を参照しつつ説明する。
【００４２】
［第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態に係る電力供給システムＰが搭載された装置の概略構成を示すブロック図である。
図１には、電力供給システムＰが搭載された装置の例としてビークルＶが示されている。ビークルＶは、電力供給システムＰと車体Ｄとを備えている。ビークルＶの車体Ｄは、車輪Ｗａ，Ｗｂ，Ｗｃ，Ｗｄ、アクセル操作子Ａ、ビークル用コネクタ１７ｂ、インバータＪ、及びモータＭを備えている。
【００４３】
モータＭは、車輪Ｗａ〜Ｗｄのうち、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄに接続されている。モータＭは、駆動輪Ｗｃ，Ｗｄを回転駆動することによってビークルＶを走行させる。
モータＭは、電力供給システムＰから供給される電力によって動作する。モータＭに供給される電流及び電圧の要求は、ビークルＶが走行する状況によって変化する。例えば、ビークルＶの加速時又は登坂走行時には、モータＭに供給される電流の増大が要求される。
モータＭは、本発明に係る電気負荷装置の一例に相当する。駆動輪Ｗｃ，Ｗｄは、本発明に係る推進装置に一例に相当する。
【００４４】
電力供給システムＰは、ビークルＶの駆動源である。電力供給システムＰは、発電機１０、エンジン１４、制御装置１５、及びコンバータ１６を備えている。電力供給システムＰは、電力供給システムＰの外部に機械的な力を出力しない。電力供給システムＰは、電力供給システムＰの外部に電力を出力する。電力供給システムＰは、モータＭに電力を供給する。電力供給システムＰの詳細については、後に説明する。
【００４５】
アクセル操作子Ａは、電流要求を出力するための操作子である。
詳細には、アクセル操作子Ａは、ビークルＶの運転者に操作される。これによって、アクセル操作子Ａは、ビークルＶの加速要求を出力する。ビークルＶの加速要求は、ビークルＶの出力についての出力要求である。ビークルＶの出力は、モータＭの出力に対応する。
アクセル操作子Ａから電力供給システムＰに出力される電流要求は、モータＭに供給される電流についての要求に対応している。つまり、アクセル操作子Ａから電力供給システムＰに出力される電流要求は、電力供給システムＰがモータＭに向けて出力する電流についての要求である。アクセル操作子Ａは、電力供給システムＰに電流要求を出力する。具体的には、アクセル操作子Ａは、操作量を表す信号を出力する。
本実施形態において、アクセル操作子Ａは、電力供給システムＰに、電流要求及び電圧要求を出力する。例えば、モータＭの出力トルクの増大が要求される状況では、電流の増大が要求される。例えば、モータＭの回転速度の緩やかな増大が要求される状況では、電圧の増大が要求される。
【００４６】
電力供給システムＰは、インバータＪを経由して、モータＭに電流を供給する。
インバータＪは、モータＭを駆動するための電流をモータＭに供給する。本実施形態のモータＭは、三相ブラシレスモータである。インバータＪは、電力供給システムＰから出力された直流を、位相が互いに１２０度ずれた三相の電流に変換する。前記三相の電流は、三相ブラシレスモータの三相に対応している。モータＭは、インバータＪを介して電力供給システムＰから供給された電力によって動作する。なお、インバータＪは、モータＭに含めることも可能である。
【００４７】
なお、モータＭとして、例えば誘導モータ又はステッピングモータを採用することも可能である。また、モータＭとして、例えばブラシを備えた直流モータを採用することも可能である。モータＭが直流モータである場合、インバータＪは省略される。
【００４８】
［電力供給システム］
図２は、図１に示す電力供給システムＰの概略構成を示すシステム構成図である。
【００４９】
本実施形態の電力供給システムＰは、ビークル駆動用エンジン発電機ユニットＰ’を構成している。図１に示すビークルＶの車体Ｄには、収容部Ｂが設けられている。エンジン発電機ユニットＰ’は収容部Ｂに収容されている。ビークル駆動用エンジン発電機ユニットＰ’は、ビークルＶの車体Ｄ（図１参照）に着脱可能である。
ビークル駆動用エンジン発電機ユニットＰ’は、電力供給システムＰ、コネクタ１７ａ、及び制御コネクタ１８ａを備えている。電力供給システムＰは、発電機１０、エンジン１４、及び制御装置１５を備えている。電力供給システムＰは、燃料タンク１０Ａ、エアクリーナ１０Ｂ、マフラ１０Ｄ、及びコンバータ１６も備えている。
発電機１０、エンジン１４、制御装置１５、コネクタ１７ａ、燃料タンク１０Ａ、エアクリーナ１０Ｂ、マフラ１０Ｄ、及びコンバータ１６は、一体に組み付けられている。このため、エンジン１４、制御装置１５、コネクタ１７ａ、燃料タンク１０Ａ、エアクリーナ１０Ｂ、マフラ１０Ｄ、及びコンバータ１６は、エンジン発電機ユニットＰ’として一体で、ビークルＶの車体Ｄに着脱される。
【００５０】
エンジン発電機ユニットＰ’は、物理的に一つのボディとして、車体Ｄに着脱される装置である。エンジン発電機ユニットＰ’は、エンジン発電機ユニットＰ’に含まれる全構成が一つのボディとして車体Ｄに対して着脱可能であるように構成されている。エンジン発電機ユニットＰ’に含まれる全構成は、例えば、発電機１０、エンジン１４、制御装置１５等である。エンジン発電機ユニットＰ’は、車体Ｄ及びエンジン発電機ユニットＰ’から取外可能な固定部材（ネジ等）を用いずに、車体Ｄに対して着脱できるように構成されていてもよい。例えば、エンジン発電機ユニットＰ’は、車体Ｄ及び／又はエンジン発電機ユニットＰ’に設けられた着脱機構により、車体Ｄに対して着脱できるように構成されていてもよい。エンジン発電機ユニットＰ’は、車体及びエンジン発電機ユニットＰ’から取外可能な固定部材を用いて車体Ｄに対して着脱できるように構成されていてもよい。エンジン発電機ユニットＰ’は、作業者が工具を用いて又は工具を用いずにエンジン発電機ユニットＰ’に対して直接的に物理的作業を行うことによりエンジン発電機ユニットＰ’の着脱作業を行うことができるように構成されてもよい。エンジン発電機ユニットＰ’は、作業者によるエンジン発電機ユニットＰ’に対する直接的な物理的作業無しに、機械装置によってエンジン発電機ユニットＰ’の着脱作業が行われることができるように構成されていてもよい。なお、エンジン発電機ユニットＰ’は、物理的に一つのボディとして車体Ｄに着脱可能に構成され、且つエンジン発電機ユニットＰ’に含まれる少なくとも一つの構成が個別に車体Ｄに着脱可能に構成されていてもよい。エンジン発電機ユニットＰ’は、ビークルＶの車体Ｄに装着された状態で、燃料の補給を受けるように構成されていてもよい。エンジン発電機ユニットＰ’は、ビークルＶの車体Ｄに装着された状態で、エンジンオイルの補給を受けるように構成されていてもよい。
【００５１】
エンジン発電機ユニットＰ’を構成するいずれかの部品が故障した場合には、エンジン発電機ユニットＰ’をビークルＶから取り外して修理することが可能である。
また、エンジン発電機ユニットＰ’を交換することによって、電力供給システムＰに備えられた機構部分がまとめて交換される。このため、機構部分の一部が交換された場合に生じる前記一部と前記一部以外の部分との接続作業や調整作業が削減される。従って、ビークルＶの保守が容易である。
【００５２】
また、エンジン発電機ユニットＰ’は、ビークルＶとは別の装置への載せ換えも容易である。例えば、エンジン発電機ユニットＰ’をビークルＶとは別の種類のビークルに載せ換えることが容易である。このとき、前記別の種類のビークルは、エンジン発電機ユニットＰ’自体を収容可能な構造を有し、且つコネクタ１７ａと接続可能な相手コネクタを備えている。例えば、１つのエンジン発電機ユニットＰ’が、複数の種類のビークルで共用される。
【００５３】
コネクタ１７ａは、エンジン発電機ユニットＰ’がビークルＶの車体Ｄに装着される際に、ビークルＶの車体Ｄに設けられたビークル用コネクタ１７ｂ（図１参照）と接続される。コネクタ１７ａ及びビークル用コネクタ１７ｂは、電力供給システムＰの発電機１０からモータＭに供給される電流を中継する。
制御コネクタ１８ａは、エンジン発電機ユニットＰ’がビークルＶの車体Ｄに装着される際に、ビークルＶの車体Ｄに設けられたビークル用制御コネクタ１８ｂ（図１参照）と接続される。制御コネクタ１８ａ及びビークル用制御コネクタ１８ｂは、アクセル操作子Ａから電力供給システムＰの制御装置１５に供給される、操作量を表す信号を中継する。なお、制御コネクタ１８ａは、コネクタ１７ａと一体化されていてもよい。
【００５４】
エンジン１４は、内燃機関である。エンジン１４は、燃料を燃焼させる。これによって、エンジン１４は、機械的なパワーを出力する。エンジン１４は、出力軸Ｃを有している。出力軸Ｃは、例えばクランク軸である。なお、図２では、エンジン１４と出力軸Ｃの接続関係が模式的に示されている。また、エンジン１４は、シリンダ１４２、ピストン１４３、コネクティングロッド１４５、及びクランクケース１４６を備えている。シリンダ１４２とピストン１４３によって、燃焼室が形成される。ピストン１４３と、出力軸Ｃとしてのクランク軸とは、コネクティングロッド１４５を介して接続されている。
エンジン１４は、エアクリーナ１０Ｂを介して空気の供給を受ける。エンジン１４は、燃料タンク１０Ａから燃料の供給を受ける。エンジン１４は、燃料タンク１０Ａから供給される燃料を燃焼室で燃焼させることによって、ピストン１４３を往復動させる。出力軸Ｃであるクランク軸によって、往復動が回転パワーに変換される。エンジン１４は、出力軸Ｃから機械的なパワーを出力する。エンジン１４で燃焼によって生じた排気ガスは、マフラ１０Ｄを経由して排出される。
【００５５】
エンジン１４から駆動輪Ｗｃ，Ｗｄ（図１参照）までの動力伝達に関し、エンジン１４と駆動輪Ｗｃ，Ｗｄとは、機械要素で接続されていない。電力供給システムＰの機械系統は、電力供給システムＰ内で閉じている。つまり、エンジン１４から出力される回転パワーのすべては、電力供給システムＰにおいて、機械的なパワー以外のパワーに変換される。エンジン１４で発生する回転パワーは、専ら電力に変換される。詳細には、エンジン１４で発生する機械的なパワーのうち損失を除いたパワーのすべては、発電機１０で電力に変換される。発電機１０で変換された電力は、電力供給システムＰの外部において、モータＭで機械的なパワーに変換される。
電力供給システムＰは、電力供給システムＰの外部機構をエンジン１４の回転パワーで直接駆動しない。このため、エンジン１４の回転パワーの制御が、外部機構の動作特性による制約を受けにくい。従って、エンジン１４の回転パワーの制御の自由度が高い。
【００５６】
エンジン１４は、エンジン出力調整部１４１を有する。エンジン出力調整部１４１は、エンジン１４の回転パワーを調整する。エンジン出力調整部１４１は、スロットルバルブ調整機構１４１ａ、及び燃料噴射装置１４１ｂを有する。スロットルバルブ調整機構１４１ａは、エンジン１４への空気吸入量を調整する。燃料噴射装置１４１ｂは、エンジン１４に燃料を供給する。エンジン出力調整部１４１は、エンジン１４の吸入空気量及び燃料噴射量を制御する。これによって、エンジン出力調整部１４１は、エンジン１４が出力する回転パワーを調整する。例えば、エンジン出力調整部１４１が、エンジン１４の吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。これによって、エンジン１４の回転パワーが増大する。エンジン１４の回転パワーが増大すると、エンジン１４の回転速度、即ち出力軸Ｃの回転速度が増大する。
エンジン出力調整部１４１は、エンジン１４の回転パワーを変えることによって、発電機１０で生じる電圧及び電流を調整する。
【００５７】
エンジン１４から発電機１０までの動力伝達に関し、発電機１０は、エンジン１４と機械的に接続されている。発電機１０は、エンジン１４の出力軸Ｃと接続されている。本実施形態において、発電機１０は、出力軸Ｃと直接接続されている。発電機１０は、エンジン１４から回転パワーを受けるとともに、モータＭに電流を供給する。発電機１０は、例えば、エンジン１４のクランクケース１４６に取付けられている。なお、発電機１０は、例えば、クランクケース１４６から離れた位置に配置されてもよい。
発電機１０は、ロータ１１、ステータ１２、及び供給電流調整部１３１を備えている。
発電機１０は、三相ブラシレス型発電機である。ロータ１１及びステータ１２は、三相ブラシレス型発電機を構成する。
【００５８】
ロータ１１は、永久磁石を有する。より詳細には、ロータ１１は、複数の磁極部１１１とバックヨーク部１１２とを有する。磁極部１１１は永久磁石で構成されている。バックヨーク部１１２は、例えば強磁性材料からなる。磁極部１１１はバックヨーク部１１２とステータ１２との間に配置されている。磁極部１１１はバックヨーク部１１２に取付けられている。複数の磁極部１１１は、ロータ１１の回転軸線を中心とした周方向Ｚすなわちロータ１１の回転方向に一列に並んで配置されている。複数の磁極部１１１は、Ｎ極及びＳ極が周方向Ｚで交互になるように配置されている。発電機１０は、永久磁石式三相ブラシレス型発電機である。ロータ１１には、電流が供給される巻線が設けられていない。
【００５９】
ステータ１２は、ロータ１１と対向して配置されている。ステータ１２は、複数の巻線１２１及びステータコア１２２を有する。ステータコア１２２は、例えば強磁性材料からなる。複数の巻線１２１はステータコア１２２に巻かれている。ステータコア１２２は、コア本体１２２ａ（図３参照）と複数の歯部１２２ｂを有する。複数の歯部１２２ｂは、コア本体１２２ａから、ロータ１１に向かって延びている。ロータ１１に向かって延びた歯部１２２ｂの先端面と、ロータ１１の磁極部１１１とはエアギャップを介して互いに対向している。ステータコア１２２の歯部１２２ｂとロータ１１の磁極部１１１とは、直接対面している。複数の歯部１２２ｂは、周方向Ｚに間隔を空けて周方向Ｚに一列に並んでいる。複数の巻線１２１は、複数の歯部１２２ｂにそれぞれ巻かれている。巻線１２１は、複数の歯部１２２ｂの間のスロットを通るように巻かれている。各巻線１２１は、三相を構成するＵ相、Ｖ相、及びＷ相のいずれかの相に対応している。Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相のそれぞれに対応する巻線１２１は、周方向Ｚに順に配置されている。
【００６０】
ロータ１１は、エンジン１４の出力軸Ｃに接続されている。ロータ１１は、出力軸Ｃの回転と連動して回転する。ロータ１１は、磁極部１１１を、ステータコア１２２の歯部１２２ｂと対向させた姿勢で回転させる。ロータ１１が回転すると、巻線１２１と鎖交する磁束が変化する。これによって、巻線１２１に誘導起電圧が生じる。このようにして、発電機１０では、発電が行われる。発電機１０は、発電された電流をモータＭに供給する。
【００６１】
本実施形態において、ロータ１１及びステータ１２は、アキシャルギャップ型構造を有する。ロータ１１とステータ１２とは、ロータ１１の回転軸線方向（軸方向）Ｘで互いに対向している。ステータ１２が有する複数の歯部１２２ｂは、コア本体１２２ａから軸方向Ｘに突出している。本実施形態における軸方向Ｘは、ロータ１１とステータ１２とが対向する方向である。
【００６２】
供給電流調整部１３１は、発電機１０からモータＭに供給される電流を調整する。供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスを変えることによってモータＭに供給する電流を調整する。供給電流調整部１３１は、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスを変える。供給電流調整部１３１は、電流調整機構である。
供給電流調整部１３１によるインダクタンス調整の詳細については、後に説明する。
【００６３】
電力供給システムＰの制御装置１５は、電気負荷装置としてのモータＭ（図１参照）に供給する電流を制御する。制御装置１５は、モータＭに供給する電流の増大が要求される場合に、モータＭに供給する電流を制御する。制御装置１５は、電気負荷装置としてのモータＭに対する出力パワーの増大が要求される場合に、モータＭに供給する電流を制御する。
制御装置１５は、エンジン出力調整部１４１及び供給電流調整部１３１に接続されている。電力供給システムＰに要求される電流要求は、アクセル操作子Ａの操作量に応じてアクセル操作子Ａから出力される。制御装置１５は、アクセル操作子Ａから出力される電流要求に応じて、エンジン出力調整部１４１及び供給電流調整部１３１を制御する。
【００６４】
本実施形態の電力供給システムＰでは、制御装置１５によって、発電機１０のインダクタンスと、エンジン１４の回転とのバランスが調整される。このため、電力供給システムＰが搭載される装置としての車体Ｄ（図１参照）では、前記バランスが調整される必要がない。電力供給システムＰは、電流要求を受け付ける電池ユニットのように扱われる。電力供給システムＰが搭載されるビークルＶは、エンジン１４の吸入空気量及び燃料噴射量を直接制御する制御装置を備えることなく、要求に応じた電流を電力供給システムＰから得ることができる。
【００６５】
制御装置１５は、電流要求受付部１５１及び調整制御部１５２を備えている。
制御装置１５は、例えばマイクロコントローラで構成されている。制御装置１５は、図示しない中央処理装置と、図示しない記憶装置とを備えている。前記中央処理装置は、制御プログラムに基づいて演算処理を行う。前記記憶装置は、プログラム及び演算に関するデータを記憶する。電流要求受付部１５１及び調整制御部１５２は、中央処理装置がプログラムを実行することにより構成される。
【００６６】
電流要求受付部１５１は、電流要求を受け付ける。前記電流要求は、モータＭに供給する電流の要求を表す。電流要求受付部１５１は、アクセル操作子Ａの操作量に応じて出力された電流要求を受け付ける。
調整制御部１５２は、エンジン出力調整部１４１及び供給電流調整部１３１を制御する。これによって、調整制御部１５２は、モータＭに供給する電流を制御する。
調整制御部１５２は、電流要求受付部１５１によって受付けられた電流要求が、モータＭに供給する電流の増大の要求である場合に、モータＭに供給する電流を増大するように制御を行う。つまり、調整制御部１５２は、モータＭの出力パワーを高める場合に、モータＭに供給する電流を増大するように制御する。
【００６７】
電力供給システムＰには、コンバータ１６も備えられている。コンバータ１６は、整流を行う。コンバータ１６は、発電機１０から出力された三相交流を直流に変換する。コンバータ１６は、例えば、インバータ回路を有する。コンバータ１６は、例えば、三相の各相に対応するスイッチング素子で構成された三相ブリッジインバータ回路を有する。また、コンバータ１６は、ロータ１１の回転位置を検出する図示しない位置センサからの信号に基づいて、スイッチング素子のオン及びオフ動作を制御する回路も有する。
コンバータ１６の動作は、制御装置１５によって制御される。例えば、コンバータ１６は、スイッチング素子のオン及びオフ動作のタイミングを三相交流における所定の位相角に対し変化させることにより、モータＭに供給する電流を調整することができる。また、コンバータ１６が、例えば、発電機１０で発生した電流を遮断することで、エンジン１４及び発電機１０が動作しているときにも、モータ１８の回転を停止することができる。これによって、ビークルＶの停止状態が維持される。
コンバータ１６による調整は、主に、発電機１０で発生した電流を制限することである。コンバータ１６による調整は、発電機１０のインダクタンスを変更することによる電流の制御とは異なる。従って、以降の説明では、コンバータ１６による電流の制限を最小限にすることを前提として説明を続ける。
なお、コンバータ１６は、ダイオードで構成されたブリッジ回路で構成することもできる。すなわち、コンバータ１６は、レクチファイアで構成することもできる。この場合、制御装置１５による電流の制御は行われない。
【００６８】
［供給電流調整部］
図３は、図２に示す発電機１０における供給電流調整部１３１の調整を説明するための模式図である。
【００６９】
図３には、発電機１０に備えられたロータ１１及びステータ１２の一部が示されている。ロータ１１とステータ１２とは、互いに対向している。より詳細には、ロータ１１の磁極部１１１と、ステータ１２のステータコア１２２の歯部１２２ｂとがエアギャップを挟んで互いに対向している。磁極部１１１は、ステータ１２に向かって露出している。
【００７０】
供給電流調整部１３１は、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。これによって供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスを変え、モータＭに供給する電流を調整する。具体的には、供給電流調整部１３１は、巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置を移動する。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。
巻線１２１は、発電機１０の図示しない筐体に固定されている。ステータコア１２２は、巻線１２１に対し軸方向Ｘで移動自在なように筐体に支持されている。巻線１２１は、歯部１２２ｂに固定されていない。筒状の巻線１２１と歯部１２２ｂとの間には、隙間が設けられている。前記隙間は、歯部１２２ｂが巻線１２１に対して移動自在となる程度の隙間である。
【００７１】
供給電流調整部１３１は、筒状に巻かれた巻線１２１の中に出入りする方向に歯部１２２ｂが移動するよう、ステータコア１２２を移動させる。本実施形態では、供給電流調整部１３１は、軸方向Ｘにステータコア１２２を移動させる。制御装置１５は、電流要求に応じて供給電流調整部１３１を動作させる。
なお、図３には、ステータコア１２２の移動を分りやすく説明するため、供給電流調整部１３１がピニオンラック機構及びモータによって模式的に示されている。ただし、ステータコア１２２を移動させる供給電流調整部１３１として、図に示す以外の機構が採用可能である。例えば、ステータコアと同心に配置され、ステータコアとネジ係合する円筒部材を有する機構が採用可能である。このような機構では、例えば、円筒部材がステータコアに対し回転することによって、ステータコアが軸方向に移動する。
供給電流調整部１３１は、ロータ１１に対するステータコア１２２の相対位置を維持するように、巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置を移動させる。図３の破線Ｑは、ロータ１１が、軸方向Ｘにおいて、ステータコア１２２と連動して移動することを表している。ロータ１１とステータコア１２２の相対位置を維持する構造は、例えば、ロータ１１を回転可能に支持する軸受部１１３によって形成される。軸受部１１３の位置は、ステータコア１２２に対して固定されている。
【００７２】
図３には、磁極部１１１によって生じる主な磁束Ｆ１が示されている。磁束Ｆ１の線は、磁極部１１１で生じる磁束Ｆ１が通る主な磁気回路を表している。そこで、磁束Ｆ１が通る磁気回路を、磁気回路Ｆ１と称する。
磁極部１１１によって生じる主な磁束Ｆ１は、磁極部１１１、磁極部１１１と歯部１２２ｂとの間のエアギャップ、歯部１２２ｂ、コア本体１２２ａ、及びバックヨーク部１１２を通って流れる。つまり、磁極部１１１、磁極部１１１と歯部１２２ｂとの間のエアギャップ、歯部１２２ｂ、コア本体１２２ａ、及びバックヨーク部１１２によって、磁気回路Ｆ１が構成されている。
【００７３】
ロータ１１が回転すると、磁極部１１１によって生じ、巻線１２１と鎖交する磁束の量が変化する。巻線１２１と鎖交する磁束の量が変化することによって、巻線１２１に誘導起電圧が生じる。すなわち、発電が行われる。
巻線１２１に生じる誘導起電圧は、巻線１２１と鎖交する磁束の量に依存している。巻線１２１と鎖交する磁束の量は、磁気回路Ｆ１の磁気抵抗が大きいほど、少ない。磁気回路Ｆ１の磁気抵抗は、主に、歯部１２２ｂと磁極部１１１との間のエアギャップの磁気抵抗に依存している。歯部１２２ｂと磁極部１１１との間のエアギャップの磁気抵抗は、歯部１２２ｂと磁極部１１１との間のエアギャップ長Ｌ１に依存している。
従って、巻線１２１に生じる誘導起電圧は、歯部１２２ｂと磁極部１１１との間のエアギャップ長Ｌ１に依存している。
【００７４】
図３には、巻線１２１に流れる電流によって生じる主な磁束Ｆ２が示されている。発電が行われるとき、巻線１２１には、誘導起電圧に起因した電流が流れる。磁束Ｆ２は、発電が行われるとき、巻線１２１に流れる電流によって生じる。磁束Ｆ２の線は、巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２が通る主な磁気回路を表している。そこで、磁束Ｆ２が通る磁気回路を、磁気回路Ｆ２と称する。
巻線１２１の電流によって生じる主な磁束Ｆ２は、歯部１２２ｂ、コア本体１２２ａ、及び、隣り合う２つの歯部１２２ｂの間のエアギャップを通る。つまり、歯部１２２ｂ、コア本体１２２ａ、及び、隣り合う２つの歯部１２２ｂの間のエアギャップによって、磁気回路Ｆ２が構成されている。巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２の多くは、次の理由で、ロータ１１のバックヨーク部１１２を通らず、隣り合う２つの歯部１２２ｂの間のエアギャップを通る。
【００７５】
電流によって巻線１２１に生じる磁束Ｆ２に関して、磁極部１１１は、単に磁束の経路と見なされる。本実施形態において、磁極部１１１は、透磁率が空気と同程度に低い永久磁石で構成されている。そのため、磁極部１１１は、磁気回路Ｆ２において空気と同等と見なせる。磁極部１１１が空気と同等であるため、ステータ１２とロータ１１との間の実質的なエアギャップ長は、歯部１２２ｂからバックヨーク部１１２までの距離Ｌ１１になる。歯部１２２ｂからバックヨーク部１１２までの距離Ｌ１１は、軸方向Ｘにおける磁極部１１１の厚みを含む。そのため、磁極部１１１は、歯部１２２ｂから磁極部１１１までの距離Ｌ１よりも長い。
しかも、本実施形態では、巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２の量は、磁極部１１１の永久磁石によって生じる磁束の量よりも少ない。巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２の多くは、エアギャップ長Ｌ１１を隔てたバックヨーク部１１２に到達し難い。従って、巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２のうち、バックヨーク部１１２を通る磁束は少ない。
従って、磁束Ｆ２のうち、ロータ１１のバックヨーク部１１２を通る磁束成分に対し、歯部１２２ｂと歯部１２２ｂとの間のエアギャップを通る磁束成分の割合は、磁極部１１１によって生じる磁束Ｆ１における割合と比べて大きい。
【００７６】
巻線１２１のインダクタンスは、巻線１２１から見た磁気抵抗に依存する。巻線１２１のインダクタンスは、巻線１２１から見た磁気抵抗に反比例する。
ここで、巻線１２１から見た磁気抵抗とは、巻線１２１の電流によって生じる磁束Ｆ２が流れる磁気回路Ｆ２の磁気抵抗である。巻線１２１から見たステータ１２の磁気抵抗には、隣り合う２つの歯部１２２ｂの間のエアギャップの磁気抵抗が含まれる。巻線１２１に電流によって生じる磁束Ｆ２は、厳密には、ステータ１２及びロータ１１の双方を通る。しかし、上述したように、巻線１２１に電流によって生じる磁束の多くは、ロータ１１のバックヨーク部１１２を介さず、隣り合う２つの歯部１２２ｂの間のエアギャップを通る。従って、巻線１２１から見た磁気抵抗は、ロータ１１の磁気抵抗よりも、ステータ１２の磁気抵抗に強く依存する。つまり、巻線１２１のインダクタンスは、巻線１２１から見たロータ１１の磁気抵抗よりも、巻線１２１から見たステータ１２の磁気抵抗に、より強く依存する。従って、巻線１２１のインダクタンスは、実質的に、巻線１２１から見たステータ１２の磁気抵抗に依存する。
【００７７】
供給電流調整部１３１は、巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置を移動させる。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスを変える。例えば、供給電流調整部１３１が、ステータコア１２２を矢印Ｘ１の向きに移動させると、ステータコア１２２の歯部１２２ｂが、筒状に巻かれた巻線１２１の中から抜ける向きに移動する。従って、巻線１２１の中に存在するステータコア１２２の量が減少する。この結果、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗が増大する。これによって、巻線１２１のインダクタンスが減少する。
【００７８】
さらに、供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスの変化率が巻線１２１と鎖交する磁束の変化率よりも小さくなるように、巻線１２１のインダクタンスを変える。これによって、供給電流調整部１３１は、電流を調整する。本実施形態の発電機１０の供給電流調整部１３１は、ロータ１１に対するステータコア１２２の相対位置を維持するように、巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置を移動する。
供給電流調整部１３１が、ステータコア１２２を矢印Ｘ１の向きに移動させると、ロータ１１も連動して矢印Ｘ１の向きに移動する。このため、ロータ１１に対するステータコア１２２の相対位置が維持される。これによって、ステータコア１２２が移動する場合に、歯部１２２ｂと磁極部１１１との間のエアギャップ長Ｌ１の変化が抑えられる。従って、磁極部１１１からステータコア１２２に流れる磁束Ｆ１の変化が抑えられる。つまり、巻線１２１と鎖交する磁束Ｆ１の変化が抑えられる。
【００７９】
図４は、図３に示す発電機１０の巻線１２１の等価回路を概略的に示す回路図である。
図４では、発電機１０が発生する電圧及び電流の変化の概略を説明するため、回路が単純化されている。また、コンバータ１６及びインバータ１７についても、状態が固定されていると仮定し、省略されている。
図４に示すように、巻線１２１は、電気的に、交流電圧源１２１Ａ、インダクタ１２１Ｂ、及び抵抗１２１Ｃを含んでいる。
交流電圧源１２１Ａが出力する誘導起電圧Ｅは、主に巻線１２１と鎖交する磁束Φに依存する。つまり、誘導起電圧Ｅは、磁束Ｆ１とロータ１１の回転速度ωの積に依存する。インダクタ１２１ＢのインダクタンスＬは、主に巻線１２１から見たステータ１２の磁気抵抗に依存する。抵抗１２１Ｃの抵抗値Ｒは、巻線抵抗である。巻線１２１のインピーダンスＺｇは、概略的には、
（（ωＬ）２＋Ｒ２）１／２
で表される。
供給電流調整部１３１は、電流要求に応じて巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置を移動させる。供給電流調整部１３１は、これによって、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部１３１は、巻線１２１のインダクタンスＬを変える。インダクタンスＬが変えられることによってインピーダンスＺｇが変わる。その結果、発電機１０から供給される電流Ｉが調整される。
また、供給電流調整部１３１は、巻線１２１と鎖交する磁束Φの変化率が、巻線１２１のインダクタンスＬの変化率よりも小さくなるように巻線１２１のインダクタンスを変える。これによって、供給電流調整部１３１は、電流Ｉを調整する。従って、誘導起電圧Ｅの変化量が抑えられるように電流が調整される。
【００８０】
本実施形態では、巻線１２１に対するステータコア１２２の相対位置の移動が、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変える。これによって、巻線１２１のインダクタンスＬが変わり、電流が調整される。本実施形態では、巻線１２１から見たステータコア１２２の磁気抵抗を変えることによってインダクタンスＬを変えるので、インダクタンスＬを徐々に変えることができる。
インダクタンスを変える方法として、巻線から見たステータコアの磁気抵抗でなく、巻線の実質的な巻数を変えることが考えられる。例えば、電流出力端子として、巻線の端に設けた端子と巻線の途中に設けた端子とを切換えて用いることが考えられる。また、巻線の途中に設けた端子を他の端子と短絡することが考えられる。これによって、電流に関与する実質的な巻数が変わる。この結果、インダクタンスが変わる。
しかし、巻線の実質的な巻数を変える場合、実質的な巻数が瞬時に大きく変わる。このため、巻線で過大な電圧が生じる。また、短時間で過大な電流が流れ易い。実質的な巻数を変える場合には、電流切換えのためのスイッチング素子の設置が求められる。さらに、スイッチング素子には、過大な電圧に対応するため、高耐圧であることが求められる。巻線には、過大な電流の変化に対応するため、太い線材の使用が求められる。従って、巻線の実質的な巻数を変える方法では、効率が低下する。また、発電機が大型化する。
本実施形態では、ステータコア１２２の磁気抵抗が変わることによって、巻線１２１のインダクタンスＬが変わる。このため、巻線１２１のインダクタンスＬを徐々に変えることができる。この結果、巻線１２１に生じる電圧の急激な上昇が抑えられる。従って、発電機１０に低耐圧の部品を接続することが可能である。このため、効率が高い。また、電流切換えのためのスイッチング素子を備えなくてよい。また、巻線に比較的細い線材を用いることができる。発電機１０の大型化が抑えられる。
【００８１】
図５は、電力供給システムＰの動作を説明するフローチャートである。
電力供給システムＰは、制御処理を実行する制御装置１５によって、モータＭに供給する電流及び電圧を制御している。制御装置１５は、図５に示す制御処理を繰り返す。図２〜３も参照して電力供給システムＰが出力する電圧及び電流の制御について説明する。
【００８２】
制御装置１５の電流要求受付部１５１が、電力の要求を受け付ける（Ｓ１１）。電流要求受付部１５１は、電流要求を受け付ける。前記電流要求は、モータＭに供給する電流の要求を表す。電流要求受付部１５１は、アクセル操作子Ａの操作量を受付ける。電流要求受付部１５１は、アクセル操作子Ａの操作量に基づいて、電流要求を得る。詳細には、電流要求受付部１５１は、アクセル操作子Ａの操作量、ビークルＶの走行状態、燃費目標の設定、及び操作への追従性の設定に基づいて、電流要求を得る。
【００８３】
次に、調整制御部１５２は、電流要求受付部１５１によって受付けられた電流要求に基づいて、モータＭに供給する電流を制御する（Ｓ１２）。調整制御部１５２は、電流の増大が要求に基づいて、モータＭに供給する電流を制御する。詳細には、調整制御部１５２は、電流の増大が要求される場合に、モータＭに供給する電流を増大するように制御する。調整制御部１５２は、モータＭに供給する電流及び電圧を制御する。調整制御部１５２は、アクセル操作子Ａの操作量に基づいて、モータＭに供給する電流及び電圧を制御する。
調整制御部１５２は、供給電流調整部１３１とエンジン出力調整部１４１の両方を制御するように構成されている。調整制御部１５２は、供給電流調整部１３１による調整量と、エンジン出力調整部１４１による調整量を制御する。調整制御部１５２は、供給電流調整部１３１による調整量と、エンジン出力調整部１４１による調整量の配分を制御する。
【００８４】
制御装置１５は、電流の増大量と電圧の増大量の配分を制御する。制御装置１５による制御として、電圧の増大量が大きい制御の典型例と、電流の増大量が大きい制御の典型例とを説明する。電圧の増大量が大きい制御の典型例を電圧制御と称する。また、電流の増大量が大きい制御の典型例を電流制御と称する。制御装置１５は、受け付けた要求に応じて、電流制御、電圧制御、及び電流制御と電圧制御を混在させた制御のいずれかの制御を行う。
【００８５】
（電圧制御）
電圧制御において、制御装置１５は、エンジン出力調整部１４１（図２参照）に、エンジン１４の回転パワーを増大させる。詳細には、制御装置１５は、エンジン出力調整部１４１に、エンジン１４の吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。エンジン１４のパワーが増大することによって、エンジン１４の回転速度、即ち発電機１０のロータ１１の回転速度ωが上昇する。
電圧制御において、制御装置１５は、供給電流調整部１３１に、巻線１２１のインダクタンスＬを減少させる調整を行わせない。供給電流調整部１３１は、図３に示すように、筒状の巻線１２１の中にステータコア１２２の歯部１２２ｂが完全に入った状態を維持する。
つまり、電圧の増大が要求される場合、制御装置１５は、供給電流調整部１３１に巻線１２１のインダクタンスＬを減少させない。そして、制御装置１５は、エンジン出力調整部１４１にエンジン１４の回転パワーを増大させる。
【００８６】
回転速度ωの上昇に伴い、図４に示す交流電圧源１２１Ａの誘導起電圧Ｅが増大する。誘導起電圧Ｅは、実質的に回転速度ωに比例する。この結果、電力供給システムＰから出力される電圧が増大する。つまり、モータＭに供給される電圧が増大する。
【００８７】
例えば、モータＭが、すでに供給されている電圧に応じた一定の速度で回転している状況では、モータＭにおいて、回転による誘導起電圧が発生している。モータＭの誘導起電圧は、電力供給システムＰからモータＭへ流れる電流を妨げる向きに発生する。このため、電力供給システムＰからモータＭへ流れる電流は比較的小さい。即ち、モータＭ自体のインピーダンスＺｍが大きい状態である。この場合、発電機１０の巻線１２１を流れる電流は比較的小さい。従って、巻線１２１のインピーダンスＺｇが電力供給システムＰの出力電圧に与える影響は小さい。
エンジン出力調整部１４１の調整による回転速度ωの上昇に伴い、巻線１２１のインピーダンスＺｇも増大する。しかし、モータＭ自体のインピーダンスＺｍが大きい状況では、巻線１２１のインピーダンスＺｇの増大が電力供給システムＰの出力電圧に与える影響は小さい。この結果、モータＭに供給される電圧は、実質的に回転速度ωの上昇に応じて増大する。モータＭに供給される電圧の増大に伴い、モータＭの回転速度が増大する。
【００８８】
（電流制御）
電流制御において、制御装置１５は、供給電流調整部１３１に、巻線１２１のインダクタンスＬが減少するようステータコア１２２の位置を調整させる。供給電流調整部１３１は、巻線１２１から見たステータ１２の磁気抵抗が増大するようにステータコア１２２の位置を調整する。本実施形態では、供給電流調整部１３１は、図３に示す筒状の巻線１２１の中からステータコア１２２の歯部１２２ｂが抜ける向きに、ステータコア１２２を移動させる。これによって、巻線１２１のインダクタンスＬが減少する。
また、電流制御において、制御装置１５は、エンジン出力調整部１４１（図２）に、エンジン１４の回転パワーを増大させる。詳細には、制御装置１５は、エンジン出力調整部１４１に、エンジン１４の吸入空気量及び燃料噴射量を増大させる。エンジン１４の回転パワーが増大することによって、エンジン１４の回転速度、即ち発電機１０のロータ１１の回転速度ωが上昇する。
回転速度ωの上昇に伴い、交流電圧源１２１Ａの誘導起電圧Ｅが増大する。誘導起電圧Ｅは、実質的に回転速度ωに比例する。誘導起電圧Ｅが増大する結果、電力供給システムＰから出力される電流が増大する。つまり、モータＭに供給される電流が増大する。
【００８９】
制御装置１５は、例えば、インダクタンス、回転速度、及び出力電流が対応付けて記憶されたマップを用いて、制御を行う。マップは、例えば、エンジン１４の回転速度と出力電流との関係を、複数のインダクタンスＬの条件について予め測定又はシミュレーションすることによって得られる。エンジン１４の回転速度と出力電流との関係は、例えば、図９のグラフに示される関係である。電流制御において、制御装置１５は、例えば、要求される電流を目標として設定する。制御装置１５は、例えば、目標の電流を最も低い回転速度で達成できるインダクタンスＬを得るように、エンジン出力調整部１４１及び供給電流調整部１３１を制御する。
ただし、制御装置１５は、マップを用いることなく、例えば、式を演算することによってエンジン出力調整部１４１及び供給電流調整部１３１を制御するように構成されていてもよい。
【００９０】
制御装置１５は、供給電流調整部１３１とエンジン出力調整部１４１の両方を制御するように構成されている。制御装置１５は、供給電流調整部１３１に巻線１２１のインダクタンスを減少させつつ、エンジン出力調整部１４１にエンジン１４の回転パワーを増大させる。
供給電流調整部１３１によって巻線１２１のインダクタンスが減少している期間全体と、エンジン出力調整部１４１によってエンジン１４の回転パワーが増大している期間全体とは、重複部分を有していることが好ましい。さらに、供給電流調整部１３１によって巻線１２１のインダクタンスが減少する途中の期間と、エンジン出力調整部１４１によってエンジン１４の回転パワーが増大する途中の期間とは、重複部分を有していることが好ましい。
【００９１】
エンジン出力調整部１４１による調整によって、発電機１０のロータ１１の回転速度ωが上昇する。一方で、供給電流調整部１３１の調整によって、巻線１２１のインダクタンスＬが減少する。そのため、回転速度ωとインダクタンスＬの積に依存する巻線１２１のインピーダンスＺｇの増大が抑えられる。この結果、電流の増大量が、例えば巻線１２１のインダクタンスＬの減少がない場合と比べて、大きい。
【００９２】
例えば、電流の増大が要求される状況において、例えば、巻線１２１のインダクタンスＬを減少させずにエンジン１４の回転パワーを増大させることが考えられる。
この場合、回転パワーの増大に伴いロータの回転速度ωが上昇する。これによって、誘導起電圧Ｅが増大する。しかし、回転速度ωの上昇によって巻線のインピーダンスＺｇも増大する。この結果、回転パワーの増大量に比べて、モータに供給される電流の増大量が小さい。
電流を増大させるため、巻線１２１のインダクタンスＬを減少させずにエンジン１４の回転パワーを増大させると、発電電流の増大に比べて、エンジン１４の回転パワーが過剰に増加することとなる。回転パワーが過剰に増加すると、エンジン１４の燃料効率が悪化する。
また、回転パワーが過剰に増加すると、誘導起電圧Ｅも過剰に増大する。例えば、モータＭの回転速度が増大した電流に対応して、実質的に一定の速度になった状況では、モータＭに供給される電流が減少する。従って、巻線１２１のインピーダンスＺｇの影響が低下する。このため、過剰に増大した誘導起電圧Ｅに応じた電圧が、発電機１０から出力される。また、図４では図示を省略しているが、発電機１０とモータＭの間には、コンバータ１６が設けられている。コンバータ１６のスイッチング素子には、誘導起電圧Ｅに応じた高い電圧が印加される。高い電圧に対応した高耐圧のスイッチング素子は、一般的に大きなオン抵抗を有する。このため、スイッチング素子による損失が大きい。
【００９３】
これに対し、本実施形態の電力供給システムＰでは、電流の増大が要求される場合に、供給電流調整部１３１が、巻線１２１のインダクタンスＬを減少させる。このため、巻線１２１のインピーダンスＺｇの増大が抑えられる。このため、例えばインダクタンスＬの減少がない場合と比べ、エンジン１４の回転パワーの増大に伴う電流の増大量が大きい。この結果、電流の増大の要求に対する、回転パワーの過剰な増大が抑えられる。そのため、エンジン１４の燃料効率が向上する。また、出力電圧の過剰な増大が抑えられる。そのため、小さいオン抵抗を有する低耐圧のスイッチング素子が採用可能になる。従って、高い燃料効率が得られる。
【００９４】
また、本実施形態の電力供給システムＰによれば、電気負荷装置に供給する電流の調整と電圧の調整の独立性を高めることができる。従って、電力供給システムＰは、電流要求と電圧要求のそれぞれに、より適した調整を行うことができる。
【００９５】
［第二実施形態］
続いて、本発明の第二実施形態について説明する。以下の第二実施形態の説明にあたっては、上述した第一実施形態との相違点を主に説明する。
図６は、第二実施形態の電力供給システムの発電機２０における供給電流調整部の調整を説明するための模式図である。
図６に示す発電機２０において、供給電流調整部２３１は、要求される電流要求に応じて、巻線２２１を移動させる。これによって、供給電流調整部２３１は、巻線２２１から見たステータコア２２２の磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部２３１は、巻線２２１のインダクタンスを変え、モータＭ（図１参照）に供給する電流を調整する。
供給電流調整部２３１は、ステータ２２のステータコア２２２を移動させず、巻線２２１を移動させる。
より詳細には、ステータコア２２２は、図示しない筐体に固定されている。ロータ２１は、筐体に回転可能に支持されている。ロータ２１は、軸方向Ｘについて固定されている。巻線２２１は、筐体に対し軸方向Ｘに移動自在なように筐体に支持されている。
供給電流調整部２３１は、歯部２２２ｂが筒状の巻線２２１の中に出入りする方向に移動するよう、巻線２２１を移動させる。本実施形態では、供給電流調整部２３１は、巻線２２１を軸方向Ｘに移動させる。供給電流調整部２３１は、例えば、巻線２２１を矢印Ｘ２の向きに移動させる。発電機２０に備えられて歯部２２２ｂに巻かれた巻線２２１はすべて一体となって移動する。制御装置１５は、電流要求に応じて供給電流調整部２３１を動作させる。
【００９６】
本実施形態において、供給電流調整部２３１は、電流要求に応じて巻線２２１のみを移動させる。これによって、供給電流調整部２３１は、巻線２２１に対するステータコア２２２の相対位置を移動させる。これによって、供給電流調整部２３１は、巻線２２１から見たステータコア２２２の磁気抵抗を変えることによって巻線２２１のインダクタンスを変える。
【００９７】
［第三実施形態］
続いて、本発明の第三実施形態について説明する。以下の第三実施形態の説明にあたっては、上述した第一実施形態との相違点を主に説明する。
図７は、第三実施形態の電力供給システムにおける発電機３０を示す模式図である。
図７に示す発電機３０におけるステータコア３２２は、複数の第一ステータ部３２３と、第二ステータ部３２４とを備えている。
複数の第一ステータ部３２３のそれぞれは、ロータ３１にエアギャップを介して対面する対面部３２３ａを有する。複数の第一ステータ部３２３は、間隔を空けて円環状に配置されている。すなわち、複数の第一ステータ部３２３は、周方向Ｚに一列に並んで配置されている。複数の第一ステータ部３２３は、ステータ３２において主たる歯部として機能する。そこで、第一ステータ部３２３は、本明細書において、第一歯部３２３とも称する。第一ステータ部３２３の対面部３２３ａの周方向Ｚでの長さは、第一ステータ部３２３の、対面部３２３ａ以外の部分の周方向Ｚでの長さよりも長い。巻線３２１は、第一ステータ部３２３に巻かれている。
【００９８】
第二ステータ部３２４は、第一ステータ部３２３を挟んで、ロータ３１とは反対の位置に配置されている。第二ステータ部３２４は、ロータ３１と対面する対面部３２３ａを有さない。第二ステータ部３２４は、円環状のステータヨーク部３２４ａ、及び複数の第二歯部３２４ｂを有する。第二歯部３２４ｂは、ステータヨーク部３２４ａよりも第一ステータ部３２３の方に向かって突出している。第二歯部３２４ｂの数は、第一ステータ部３２３の数と同じである。ステータヨーク部３２４ａと第二歯部３２４ｂは、第二歯部３２４ｂを通る磁束のほぼすべてがステータヨーク部３２４ａを通るように構成されていればよい。即ち、第二歯部３２４ｂは、ステータヨーク部３２４ａと一体成形されていてもよい。第二歯部３２４ｂは、ステータヨーク部３２４ａと別体に形成されてステータヨーク部３２４ａに取り付けられてもよい。第二歯部３２４ｂは、周方向Ｚに一列に並んで配置されている。複数の第二歯部３２４ｂは、互いに間隔を空けて円環状に配置されている。複数の第二歯部３２４ｂの間隔は、複数の第一ステータ部３２３の間隔と等しい。
【００９９】
実施形態の発電機３０における供給電流調整部３３１は、複数の第一ステータ部３２３及び第二ステータ部３２４の一方を他方に対して移動させる。これによって、供給電流調整部３３１は、巻線３２１から見た磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部３３１は、モータＭに供給する電流を調整する。
より詳細には、第一ステータ部３２３は、図示しない筐体に対して固定されている。第二ステータ部３２４は、周方向Ｚで回転可能に支持されている。供給電流調整部３３１は、第二ステータ部３２４を、ロータ３１の回転軸線を中心とした周方向Ｚに回転させる。これによって、供給電流調整部３３１は、第二ステータ部３２４を第一状態（図８（ａ）参照）から第二状態（図８（ｂ）参照）まで移動させる。
【０１００】
図８（ａ）は、図７に示すステータ３２の第一状態を示す模式図である。図８（ｂ）は、図７に示すステータ３２の第二状態を示す模式図である。
図８（ａ）に示す第一状態では、周方向Ｚにおいて、複数の第二歯部３２４ｂのそれぞれが、複数の第一ステータ部３２３のそれぞれと向かい合う。第一状態では、複数の第一ステータ部３２３のそれぞれと第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３２が、複数の第一ステータ部３２３のうち隣り合う第一ステータ部の間のエアギャップ長Ｌ３３よりも短い。
図８（ｂ）に示す第二状態では、周方向Ｚにおいて、複数の第二歯部３２４ｂのそれぞれが、互いに隣り合う第一ステータ部３２３の間に位置する。第二状態では、複数の第一ステータ部３２３のそれぞれと第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３４が、複数の第一ステータ部３２３のうち隣り合う第一ステータ部３２３の間のエアギャップ長Ｌ３３よりも長い。
【０１０１】
第三実施形態の発電機３０における供給電流調整部３３１の調整を説明する。
図８（ａ）には、巻線３２１の電流によって生じる主な磁束Ｆ３が示されている。図８（ａ）及び図８（ｂ）では、巻線３２１の電流による磁束Ｆ３を分りやすく示すため、ロータ３１の図示を省略している。
【０１０２】
図８（ａ）に示す第一状態では、複数の第一ステータ部３２３のそれぞれと第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３２が、複数の第一ステータ部のうち隣り合う第一ステータ部３２３の間のエアギャップ長Ｌ３３よりも短い。このため、巻線３２１の電流による磁束Ｆ３は、図８（ａ）に示すように、隣り合う第一ステータ部３２３と、第二ステータ部３２４とを通じて流れる。巻線３２１から見たステータコア３２２の磁気抵抗は、隣り合う第一ステータ部３２３の間のエアギャップ長Ｌ３３に依存する。エアギャップ長Ｌ３３は、磁気回路Ｆ３において最も長いエアギャップである。
図８（ｂ）に示す第二状態では、複数の第一ステータ部３２３のそれぞれと第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３４が、複数の第一ステータ部３２３のうち隣り合う第一ステータ部３２３の間のエアギャップ長Ｌ３３よりも長い。このため、巻線３２１から見たステータコア３２２の磁気抵抗は、第一ステータ部３２３と第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３４の影響を強く受ける。この結果、第二状態における巻線３２１から見たステータコア３２２の磁気抵抗は、第一状態における磁気抵抗よりも大きい。
先に説明したように、巻線３２１のインダクタンスは、巻線３２１から見た磁気抵抗に反比例する傾向を有する。従って、第二状態における巻線３２１のインダクタンスは、第一状態における巻線３２１のインダクタンスよりも小さい。
供給電流調整部３３１は、第一状態（図８（ａ）参照）から第二状態（図８（ｂ）参照）まで、複数の第一ステータ部３２３及び第二ステータ部３２４の一方を他方に対して移動させる。これによって、供給電流調整部３３１は、巻線３２１から見た磁気抵抗を変える。これによって、供給電流調整部３３１は、巻線３２１のインダクタンスを変える。これによって、モータＭ（図１参照）に供給する電流を調整する。
【０１０３】
［電流特性］
図９は、図７に示す発電機３０におけるロータ３１の回転速度に対する出力電流特性を示すグラフである。
図９のグラフにおいて、破線Ｈ１は、図８（ａ）に示す第一状態における出力電流特性を表している。発電機３０が破線Ｈ１に示される出力電流特性を有する場合、発電機３０は、図９のグラフにおいて出力電流と回転速度との組合せが破線Ｈ１以下の領域に位置するように動作する。実線Ｈ２は、図８（ｂ）に示す第二状態における出力電流特性を表している。発電機３０が実線Ｈ２に示される出力電流特性を有する場合、発電機３０は、出力電流と回転速度との組合せが実線Ｈ２以下の領域に位置するように動作する。なお、図９のグラフでは、電流の制御を分かりやすくするため、供給電圧調整部３４４（図７参照）を動作させない場合の特性を示している。
図９のグラフを参照して、発電機３０における調整について説明する。
【０１０４】
破線Ｈ１に示す、第一状態における出力電流に着目すると、出力電流は、回転速度の増大に応じて増大する。従って、電力供給システムの出力電流は、ロータ３１の回転速度によって調整することも可能である。ロータ３１の回転速度は、すなわちエンジン１４の出力軸Ｃ（図２参照）の回転速度に相当する。
しかし、第一状態における出力電流は、ロータ３１の回転速度が比較的小さい領域で、回転速度の増大に応じて急峻に増大する。その一方で、第一状態における出力電流は、回転速度が比較的高い領域では、回転速度の増大に応じた出力電流の増大が緩やかである。すなわち、回転速度が比較的高い領域では、回転速度の変化に対する出力電流の変化率が小さい。
【０１０５】
例えば、発電機３０が第一状態に固定される場合、回転速度の変化に対する出力電流の変化率が小さい領域において、出力電流を増大するためには、ロータ３１の回転速度を大幅に増大することが求められる。
例えば、ビークルＶ（図１参照）が走行時に登坂を開始する場合、又は、走行時に他の車両を追い抜く場合、高速走行時にモータＭから出力されるトルクの更なる増大が必要となる。この場合、電流要求が増大する。
供給電流調整部３３１の状態が固定した状態において、更なる加速に対応して電流要求が増大する場合、ロータ３１の回転速度、即ちエンジン１４の回転速度を更に増大することが求められる。つまり、出力電流を増大するために、エンジン１４の回転パワーを過剰に増大する必要がある。
例えば、回転速度がＮ１であり、出力電流がＩ１である状況で、電流要求の増大を受け、電流をＩ２まで増大させる場合がある。この場合、発電機３０が、グラフのＨ１に対応する第一状態に固定されていると、ロータ３１の回転速度が過剰に増大することとなる。言い換えると、エンジン１４の回転速度が過剰に増大する。これによって、エンジン１４自体の燃料効率が低下する。
巻線３２１の誘導起電圧は、ロータ３１の回転速度にほぼ比例する。そのため、回転速度を大幅に増大すると、誘導起電圧が大幅に増大する。電圧の大幅な増大に対応するためには、電気部品の高耐圧化が必要となる。そのため、電気部品の高耐圧化に伴う効率の低下を招来する。
【０１０６】
電流制御において、制御装置１５は、エンジン出力調整部１４１（図２参照）に加えて供給電流調整部３３１（図６参照）を制御する。これによって、制御装置１５は、電流要求に応じて巻線３２１から見たステータコア３２２の磁気抵抗を変える。これによって、制御装置１５は、巻線３２１のインダクタンスを変える。これによって、モータＭに供給する電流が調整される。具体的には、供給電流調整部３３１が、第二ステータ部３２４を第一状態（図８（ａ）参照）から第二状態（図８（ｂ）参照）まで移動させる。これによって、出力電流特性が、図９に示す破線Ｈ１から、実線Ｈ２に示すように変わる。
制御装置１５は、インダクタンスを低減させるとともに、エンジン１４の回転速度をＮ２まで増加させる。これによって、出力電流がＩ２まで増大する。
【０１０７】
制御装置１５は、電流制御において、エンジン出力調整部１４１による調整、及び供給電流調整部３３１による調整を、統合的に制御する。制御装置１５は、エンジン出力調整部１４１及び供給電流調整部３３１を次のように制御する。エンジン出力調整部１４１によるエンジン１４の回転パワー増大の過程が終了する前に、供給電流調整部３３１が、巻線１２１のインダクタンスを減少させる過程を開始する。つまり、供給電流調整部３３１によって巻線１２１のインダクタンスが減少する途中の期間と、エンジン出力調整部１４１によってエンジン１４の回転パワーが増大する途中の期間とが、重複部分を有する。
これによって、制御装置１５による制御で、電力供給システムＰからモータＭに供給される電流が滑らかに増大する。また、回転パワーの調整を行う過程で、発電機３０から出力される電流が要求された電流値に到達する前に、エンジン１４の回転パワーが過剰に増大するといった事態が抑えられる。
【０１０８】
制御装置１５による電圧制御について説明する。電圧の増大が要求される場合、制御装置１５は、インダクタンスＬを減少させない。制御装置１５は、供給電流調整部３３１に巻線３２１のインダクタンスＬを減少させず、エンジン出力調整部１４１（図２参照）にエンジン１４の回転パワーを増大させる。
つまり、本実施形態において、制御装置１５は、供給電流調整部３３１（図７参照）を、図９のグラフの破線Ｈ１に対応する第一状態（図８（ａ）参照）に維持したまま、エンジン出力調整部１４１にエンジン１４の回転パワーを増大させる。
発電機３０で生じる誘導起電圧Ｅ（図４参照）は、実質的に回転速度ωに比例する。特に、電圧の増大が要求される場合は、一般的に、モータＭ自体のインピーダンスＺｍは大きい状態である。この場合、巻線３２１のインピーダンスＺｇが電力供給システムＰの出力電圧に与える影響は小さい。このため、電力供給システムＰからは、誘導起電圧Ｅに応じた電圧が出力される。
電力供給システムＰは、供給電流調整部３３１に巻線３２１のインダクタンスＬを減少させず、電圧の増大の要求に対応できる。
【０１０９】
本実施形態の電力供給システムＰに対し、インダクタンスを変更できない一般的な発電機によって、図９の実線Ｈ２に示すような出力電流の特性を得るためには、巻線の太径化又は磁石量の増大が求められる。巻線の太径化又は磁石量の増大を行うと、電力供給システム自体が大型化してしまう。この結果、電力供給システムＰの車両への搭載性や可搬性が低下する。また、インダクタンスを変更できない一般的な発電機が、実線Ｈ２に示すような出力電流特性を有するように構成されている場合、その発電機は、破線Ｈ１に示すような出力電流特性を有することはできない。
また、モータＭに供給する電流を調整する方法としては、例えば、ＤＣ−ＤＣコンバータの利用が考えられる。しかし、ビークルＶを駆動するような電力を入出力可能なＤＣ−ＤＣコンバータは、内蔵されるトランス等の部品が電力に対応して大型化してしまう。
本実施形態の電力供給システムでは、制御装置１５が、供給電流調整部３３１を制御し、電流要求に応じて巻線３２１から見たステータコア３２２の磁気抵抗を変える。制御装置１５は、これによって巻線３２１のインダクタンスを変える。このため、制御装置１５は、巻線の太径化又は磁石量の増大を行わずに、電流要求に応じて電流を調整することができる。
【０１１０】
再び図７を参照して発電機３０の供給電圧調整部３４４について説明する。
発電機３０は、供給電流調整部３３１とは別に、供給電圧調整部３４４を備えている。供給電圧調整部３４４は、制御装置１５に制御されている。
供給電圧調整部３４４は、ロータ３１の磁極部３１１から出て巻線３２１と鎖交する鎖交磁束を変える。これによって、供給電圧調整部３４４は、巻線３２１の誘導起電圧を変える。これによって、供給電圧調整部３４４は、モータＭに供給する電圧を調整する。より詳細には、供給電圧調整部３４４は、ロータ３１を軸方向Ｘに移動させる。これによって、供給電圧調整部３４４は、ロータ３１と、ステータ３２との間のエアギャップ長Ｌ３１を変える。このようなロータ３１の軸方向Ｘへの移動は、例えばロータ３１を回転可能に支持する軸受部３１３を、軸方向Ｘに移動させる供給電圧調整部３４４によって実現されることができる。ロータ３１とステータ３２との間のエアギャップ長Ｌ３１が変わることによって、ロータ３１と、ステータ３２との間の磁気抵抗が変わる。これによって、磁極部３１１で生じて巻線３２１と鎖交する磁束の量が変わる。従って、発電機３０が発生する電圧が変わる。
【０１１１】
このように、本実施形態の電力供給システムは、エンジン出力調整部１４１によるエンジン１４の回転パワーの調整以外によっても、モータＭに供給する電圧を調整することができる。このため燃料効率の低下を抑えつつ、制御の自由度を高めることができる。
【０１１２】
また、供給電圧調整部３４４は、次のようにして、供給電流調整部３３１の動作に起因する、巻線３２１と鎖交する鎖交磁束の変動を抑えることができる。
ロータ３１の磁極部３１１から出て巻線３２１と鎖交する鎖交磁束は、ステータコア３２２を通って流れる。つまり、磁極部３１１から出て巻線３２１と鎖交する鎖交磁束は、第一ステータ部３２３及び第二ステータ部３２４を通って流れる。
供給電流調整部３３１が、第二ステータ部３２４を第一状態（図８（ａ）参照）から第二状態（図８（ｂ）参照）まで移動させると、第一ステータ部３２３と第二ステータ部３２４との間のエアギャップ長Ｌ３２，Ｌ３４が変わる。このため、ロータ３１の磁極部３１１から出て巻線３２１と鎖交する鎖交磁束の量も変わる。
供給電圧調整部３４４は、供給電流調整部３３１の動作による巻線３２１と鎖交する鎖交磁束の変動を補償するように、ロータ３１と、ステータ３２との間のエアギャップ長Ｌ３１を変える。この結果、供給電流調整部３３１の動作に起因する、巻線３２１と鎖交する鎖交磁束の変動を抑えられる。
【０１１３】
このようにして、供給電流調整部３３１は、供給電圧調整部３４４の補償動作によって、電圧による制約の影響をより抑えつつ、電流を調整することができる。
【０１１４】
なお、上述した第三実施形態では、発電機３０が、供給電流調整部３３１及び供給電圧調整部３４４の双方を備えることを説明した。ただし、本発明の電力供給システムは、供給電圧調整部を備えていなくともよい。
【０１１５】
上述した第三実施形態では、図９の電流特性のグラフを参照して、インダクタンスを制御しつつ、モータＭに供給する電流を調整することができることを説明した。しかし、インダクタンスを制御しつつ、モータＭに供給する電流の調整ができることは、第一実施形態及び第二実施形態においても同様である。
【０１１６】
上述した実施形態では、アキシャルギャップ型構造を有するロータ及びステータの例を説明した。ただし、本発明の電力供給システムは、ロータとステータとが、エアギャップを介して径方向で対向するラジアルギャップ構造にも適用できる。本実施形態のアキシャルギャップ型構造における軸方向Ｘ（図３）は、本発明におけるロータとステータとが対向する方向の一例である。ラジアルギャップ構造においては、ロータとステータとが径方向に対向する。
【０１１７】
上述した実施形態では、ロータ１１がエンジン１４に接続される構成の詳細として、ロータ１１は、エンジン１４の出力軸Ｃと直接接続されている例を説明した。ただし、エンジン１４の出力軸Ｃと発電機１０のロータ１１とは、例えばベルト、歯車、又はドライブシャフトに代表される伝達装置を介して接続されていてもよい。
【０１１８】
上述した実施形態では、制御装置の例として、電流の制御において、エンジン出力調整部１４１及び供給電流調整部１３１の両方を同時に制御する制御装置１５を説明した。ただし、本発明はこれに限られない。制御装置は、エンジン出力調整部及び供給電流調整部を異なるタイミングで制御してもよい。
制御装置は、必ずしも、１回の電流増加要求が行われる毎に、エンジン出力調整部と供給電流調整部との両方を制御するように構成されている必要はない。制御装置は、１回の電流増加要求に対してエンジン出力調整部と供給電流調整部との両方を制御する場合と、１回の電流増加要求に対してエンジン出力調整部又は供給電流調整部を制御する場合との両方が生じるように構成されていてもよい。即ち、制御装置は、少なくとも電流増加要求の内容及び／又は電力供給システムの動作状況によって、１回の電流増加要求に対してエンジン出力調整部と供給電流調整部との両方を制御するか、又は１回の電流増加要求に対してエンジン出力調整部若しくは供給電流調整部を制御するように構成されていてもよい。制御装置は、１回の電流増加要求に対してエンジン出力調整部と供給電流調整部との両方を制御する場合に、エンジン出力調整部及び供給電流調整部の少なくとも一方に対する制御を前記１回の電流増加要求が行われている期間中に開始するように構成されていてもよい。この場合、制御装置は、エンジン出力調整部及び供給電流調整部の少なくとも一方に対する制御を前記１回の電流増加要求が行われた後に継続してもよい。なお、電流増加要求は、電流を増加させる要求であり、増加した電流を維持する要求を含まない。また、電流制御が行われる時に電流制御に伴って電圧が変化してもよい。電圧制御が行われる時に電圧制御に伴って電流が変化してもよい。
【０１１９】
上述した実施形態では、制御装置の例として、アクセル操作子Ａから、電流要求及び電圧要求を受ける制御装置１５を示した。ただし、本発明はこれに限られない。制御装置は、例えば、電流要求を出力する装置から電流要求を受け、電圧要求を出力する別の装置から電圧要求を受けるよう構成されていてもよい。  
【０１２０】
上述した実施形態では、制御装置の例として、電流制御、電圧制御、及び電流制御と電圧制御を混在させた制御を行う制御装置１５を説明した。ただし、制御装置は、電流制御及び電圧制御のみを行ってもよい。また、制御装置は、電流制御のみを行ってもよい。
【０１２１】
上述した実施形態では、制御装置が、アクセル操作子の出力に応じて調整を行う例を説明した。ただし、本発明の電力供給システムに要求される電流要求は、アクセル操作子の出力に限られない。制御装置は、例えば、ビークルの車体に備えられ、且つアクセル操作子Ａに接続される別の制御装置から電流要求を受けてもよい。また、電力供給システムに要求される電流要求として、例えば次のものが挙げられる。
・ビークルの自動速度制御装置（クルーズコントロール）から出力される加速要求の信号
・運転者が操作する、アクセル操作子とは別のスイッチ、ボリュームの出力
・電気負荷装置に設けられた操作子の出力
【０１２２】
上述した実施形態では、信号の供給を受ける制御装置を備える例を説明した。ただし、電力供給システムに要求される電流要求は、電気信号に限られない。本発明の制御装置は、例えば、操作レバーに接続されたワイヤ等によって動作する機構であってもよい。この場合、供給電流調整部は、ワイヤ等が伝達する力によってステータコアを移動させてもよい。
【０１２３】
上述した実施形態では、エンジン出力調整部の例として、スロットルバルブ調整機構１４１ａ及び燃料噴射装置１４１ｂを有するエンジン出力調整部１４１を説明した。本発明におけるエンジン出力調整部は、例えば気体燃料の流量を調整するバルブ装置であってもよい。本発明におけるエンジンは、液体燃料を利用するものであってもよく、また、気体燃料を利用するものであってもよい。
【０１２４】
上述した実施形態では、モータＭの例として、三相ブラシレスモータを説明した。本発明のモータＭは、本実施形態で説明した発電機と同様の構造を有したモータであってもよい。例えば、モータＭは、発電機３０と同様に複数の第一ステータ部及び第二ステータ部を備え、第一ステータ部及び第二ステータ部の一方を他方に対して移動させる構造を有していてもよい。
【０１２５】
上述した実施形態では、ビークルの例として、モータＭに電力を供給する電力供給システムＰを備えたビークルＶを説明した。ただし、本発明のビークルはこれに限られない。ビークルは、例えば、電力供給システムから供給される電力を蓄えるバッテリを備えていてもよい。更に、ビークルのモータは、例えば、バッテリに蓄えられた電力によって駆動してもよい。更に、ビークルのモータは、例えば、電力供給システムＰとバッテリの双方から同時に電力の供給を受けて動作してもよい。
【０１２６】
上述した実施形態では、電力供給システムが適用される装置として、４つの車輪を有するビークルＶの例を説明した。ただし、本発明における電力供給システムはこれに限られず、３つ以下の車輪を有するビークル、５つ以上の車輪を有するビークル、及び車輪を有さないビークルに適用することができる。
本発明における電力供給システムは、例えば、電力を受けるとともに車輪を駆動するモータを備えたビークルに適用することができる。本発明における電力供給システムは、例えば、自動二輪車、自動三輪車、バス、トラック、ゴルフカー、カート、ＡＴＶ（Ａｌｌ−Ｔｅｒｒａｉｎ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、ＲＯＶ（Ｒｅｃｒｅａｔｉｏｎａｌ  Ｏｆｆ−ｈｉｇｈｗａｙ  Ｖｅｈｉｃｌｅ）、及び軌道式車両に適用することができる。
また、本発明における電力供給システムは、例えば、モータによって、車輪以外の駆動機構を駆動するビークルに適用することができる。本発明における電力供給システムは、例えば、フォークリフトに代表される産業車両、除雪機、農業用車両、軍用車両、スノーモービル、建機、小型滑走艇（ウォータービークル）、船舶、船外機、船内機、飛行機、及びヘリコプタに適用することができる。
また、本発明における電力供給システムは、例えば、エンジンブロワー、除雪機、芝刈り機、農機具、ガスエンジンヒートポンプ、及び汎用機械に適用することができる。
また、本発明における電力供給システムは、汎用のエンジン発電装置に適用することができる。
【０１２７】
上述した実施形態では、電力供給システムの例として、エンジン発電機ユニットの例を説明した。ただし、本発明はユニットに限られない。例えば、電力供給システムは、個々の構成部品が互いに別個に、対象装置に取付けられた構造を有していてもよい。
【０１２８】
上述した実施形態では、エンジン発電機ユニットの例として、燃料タンク１０Ａ、エアクリーナ１０Ｂ、及びマフラ１０Ｄを備えたエンジン発電機ユニットＰ’を説明した。ただし、本発明のエンジン発電機ユニットはこれに限られない。例えば、燃料タンク、エアクリーナ、及びマフラは、エンジン発電機ユニットではなく、ビークルＶの車体に備えられていてもよい。つまり、本発明におけるエンジンは、少なくとも燃料を燃焼させて回転パワーを出力するためのシリンダ、ピストン、出力軸を備えていればよい。本発明におけるエンジンは、燃料タンク、エアクリーナ、及びマフラを含まない。
【０１２９】
上述した実施形態では、制御装置の例として、マイクロコントローラで構成された制御装置１５を説明した。ただし、本発明はこれに限られない。制御装置は、例えば、ワイヤードロジックで構成することも可能である。
【０１３０】
巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更により、巻線のインダクタンスの変更が行われる。巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更は、複数段階的に行われてもよく、無段階的に行われてもよく、連続的に行われてもよい。言い換えると、発電機の出力電流特性は、複数段階的に変更されてもよく、無段階的に変更されてもよく、連続的に変更されてもよい。なお、図９に示す破線Ｈ１は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が小さい時の出力電流特性の一例を示す。図９に示す実線Ｈ２は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が大きい時の出力電流特性の一例を示す。即ち、図９に示す発電機の出力電流特性は、本実施形態における巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更が２段階で行われることを意味していない。複数段階的、無段階的又は連続的に変化する出力電流特性の中に、図９に示す破線Ｈ１及び実線Ｈ２の出力電流特性が含まれる。本発明において、巻線から見たステータコアの磁気抵抗の変更は、２段階で行われてもよい。
【０１３１】
供給電流調整部が、発電機の状態を、高抵抗状態及び低抵抗状態のいずれか一方の状態から他方の状態に変更する場合について説明する。低抵抗状態における巻線から見たステータコアの磁気抵抗は、高抵抗状態における巻線から見たステータコアの磁気抵抗よりも小さい。例えば、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が増加するように発電機の状態が変更された場合、変更前の発電機の状態が、低抵抗状態であり、変更後の発電機の状態が、高抵抗状態である。巻線から見たステータコアの磁気抵抗が減少するように発電機の状態が変更された場合、変更前の発電機の状態が、高抵抗状態であり、変更後の発電機の状態が、低抵抗状態である。即ち、高抵抗状態及び低抵抗状態における巻線から見たステータコアの絶対的な磁気抵抗は、特に限定されない。高抵抗状態と低抵抗状態とは、相対的に定められる。高抵抗状態における巻線のインダクタンスは、低抵抗状態における巻線のインダクタンスよりも小さい。
なお、以下の例では、高抵抗状態における発電機の出力電流特性の一例が図９に示す破線Ｈ１であり、低抵抗状態における発電機の出力電流特性の一例が図９に示す実線Ｈ２である。破線Ｈ１と実線Ｈ２との交点Ｍに相当する回転速度（Ｍ）では、高抵抗状態における発電機と、低抵抗状態における発電機とが、同じ回転速度（Ｍ）において、同じ大きさの電流を出力できる。巻線から見たステータコアの磁気抵抗が変更された時、変更前の発電機と、変更後の発電機との間には、このように、互いの出力電流特性曲線（Ｈ１、Ｈ２）の交点に相当する回転速度（Ｍ）が生じる。なお、出力電流特性曲線は、ロータの回転速度に対する発電機の出力電流を示す曲線である。
本発明の発電機は、図９に示すように、供給電流調整部により発電機の状態が低抵抗状態から高抵抗状態に変更された場合に、高抵抗状態における発電機（Ｈ２参照）が、回転速度（Ｍ）よりも大きい回転速度（Ｍ＋）で回転する時に、低抵抗状態における発電機（Ｈ１参照）が回転速度（Ｍ＋）で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流（Ｉ２）を出力できるように構成されている。本発明の発電機は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が高くなるように発電機の状態が変更されることにより、回転速度が比較的高い状況下で、変更前の発電機が出力することができなかった大きさの電流を出力できる。
本発明の発電機は、図９に示すように、供給電流調整部により発電機の状態が高抵抗状態から低抵抗状態に変更された場合に、低抵抗状態における発電機（Ｈ１参照）が、回転速度（Ｍ）よりも小さい回転速度（Ｍ−）で回転する時に、高抵抗状態における発電機（Ｈ２参照）が回転速度（Ｍ−）で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流を出力できるように構成されている。本発明の発電機は、巻線から見たステータコアの磁気抵抗が低くなるように発電機の状態が変更されることにより、回転速度が比較的低い状況下で、変更前の発電機が出力することができなかった大きさの電流を出力できる。
このように、本発明の発電機は、供給電流調整部により巻線から見たステータコアの磁気抵抗が変更された時に、変更後の発電機が、回転速度（Ｍ）よりも大きい又は小さい回転速度（Ｍ−又はＭ＋）で回転する時に、変更前の発電機が前記回転速度（Ｍ−又はＭ＋）で回転する時に出力可能な最大電流よりも大きな電流を出力できるように構成されている。
【０１３２】
上記実施形態に用いられた用語及び表現は、説明のために用いられたものであって限定的に解釈するために用いられたものではない。ここに示されかつ述べられた特徴事項の如何なる均等物をも排除するものではなく、本発明のクレームされた範囲内における各種変形をも許容するものであると認識されなければならない。本発明は、多くの異なった形態で具現化され得るものである。この開示は本発明の原理の実施形態を提供するものと見なされるべきである。それらの実施形態は、本発明をここに記載しかつ／又は図示した好ましい実施形態に限定することを意図するものではないという了解のもとで、実施形態がここに記載されている。ここに記載した実施形態に限定されるものではない。本発明は、この開示に基づいて当業者によって認識され得る、均等な要素、修正、削除、組み合わせ、改良及び／又は変更を含むあらゆる実施形態をも包含する。クレームの限定事項はそのクレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきであり、本明細書あるいは本願のプロセキューション中に記載された実施形態に限定されるべきではない。本発明は、クレームで用いられた用語に基づいて広く解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０１３３】
Ｐ    電力供給システム
Ｐ’    エンジン発電機ユニット
１０，２０，３０    発電機
１１，２１，３１    ロータ
１２，２２，３２    ステータ
１４    エンジン
１５    制御装置
１７ａ    コネクタ
１３１，２３１，３３１    供給電流調整部
１４１    エンジン出力調整部
１５１    電流要求受付部
１５２    調整制御部
３２３    第一ステータ部
３２４    第二ステータ部
３４４    供給電圧調整部
【図１】
2018012349.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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