(57)【要約】  永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線と、第２多相巻線とを有する電動発電機を制御する装置であって、バッテリに接続される第１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回路と、第２直流端子と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２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２回路と、前記第１直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第３回路と、キャパシタに接続される第３直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第４回路とを備える。
2016174772.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多相巻線と、第２多相巻線とを有する電動発電機を制御する始動発電制御装置であって、
バッテリに接続される第１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回路と、
第２直流端子と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２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２回路と、
前記第１直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第３回路と、
キャパシタに接続される第３直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第４回路と
を備える始動発電制御装置。
【請求項２】
前記第４回路が、寄生ダイオードのカソードを前記第２直流端子に接続したＭＯＳＦＥＴからなる
請求項１に記載の始動発電制御装置。
【請求項３】
前記第１直流端子に接続されたバッテリの蓄電状態または前記第３直流端子に接続された前記キャパシタの蓄電状態に応じて、前記バッテリまたは前記キャパシタの両方またはいずれか一方を電源として前記１回路および前記第２回路から前記第１多相巻線および前記第２多相巻線に対して交流電力を出力する
請求項１または２に記載の始動発電制御装置。
【請求項４】
永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線と、第２多相巻線とを有する電動発電機を制御する始動発電制御方法であって、
バッテリに接続される第１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回路と、
第２直流端子と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２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２回路と、
前記第１直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第３回路と、
キャパシタに接続される第３直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第４回路と
を用いて、
前記第３回路および前記第４回路を接続または遮断するステップを
含む始動発電制御方法。
【請求項５】
永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線と、第２多相巻線とを有する電動発電機と、
バッテリに接続される第１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回路と、
第２直流端子と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２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２回路と、
前記第１直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第３回路と、
キャパシタに接続される第３直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第４回路と
を備える始動発電制御装置と
を備える始動発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、始動発電制御装置、始動発電制御方法および始動発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用電源装置には、蓄電手段としてバッテリとキャパシタとを併用するものがある（例えば特許文献１および特許文献２）。特許文献１に記載されている車両用電源装置は、バッテリ異常時の補助電源としてキャパシタを使用する。また、特許文献２に記載されている車両用電源装置は、アイドリングストップ機能等に対応するため、バッテリとキャパシタとを併用する。【０００３】
また、特許文献３には、車両用の電動発電機を用いたアイドリングストップシステムの一例が記載されている。特許文献３に記載されているシステムでは、電動発電機が界磁巻線を用いて構成されている。そのため、アイドリングストップ時に界磁電流によってバッテリが放電してしまうのを防止するため、アイドルストップ開始から所定時間経過後に界磁電流が遮断される。しかしながら、特許文献３には、バッテリとキャパシタとを併用する場合の構成は示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２２５５３０号公報
【特許文献２】特開２００９−１２７２８号公報
【特許文献３】特開２００４−１４０９３０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、従来においては、エンジン始動の際にバッテリとキャパシタとの併用が十分なされていない、あるいはキャパシタが用いられていないため、アイドルストップが頻繁に行われ、バッテリの容量が低下することを見込んで、容量を大きなバッテリを車両に搭載することが行われている。このため、バッテリが大型化することで車両によっては、このバッテリを搭載する場所の確保が困難となる。
本発明は、バッテリとキャパシタとを併用する場合に適した処理を行い、バッテリの大型化を抑制する始動発電制御装置、始動発電制御方法および始動発電機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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明による始動発電制御装置の一態様は、永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線と、第２多相巻線とを有する電動発電機を制御する始動発電制御装置であって、バッテリに接続される第１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回路と、第２直流端子と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２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２回路と、前記第１直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第３回路と、キャパシタに接続される第３直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第４回路とを備える。【０００７】
また、本発明による始動発電制御装置の一態様は、前記第４回路が、寄生ダイオードのカソードを前記第２直流端子に接続したＭＯＳＦＥＴからなる。【０００８】
また、本発明による始動発電制御装置の一態様は、前記第１直流端子に接続された前記バッテリの蓄電状態または前記第３直流端子に接続された前記キャパシタの蓄電状態に応じて、前記バッテリまたは前記キャパシタの両方またはいずれか一方を電源として前記１回路および前記第２回路から前記第１多相巻線および前記第２多相巻線に対して交流電力を出力する。【０００９】
また、本発明による始動発電制御方法の一態様は、永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線と、第２多相巻線とを有する電動発電機を制御する始動発電制御方法であって、バッテリに接続される第１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回路と、第２直流端子と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２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２回路と、前記第１直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第３回路と、キャパシタに接続される第３直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第４回路とを用いて、前記第３回路および前記第４回路を接続または遮断するステップを含む。【００１０】
また、本発明による始動発電機の一態様は、永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線と、第２多相巻線とを有する電動発電機と、バッテリに接続される第１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回路と、第２直流端子と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２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２回路と、前記第１直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第３回路と、キャパシタに接続される第３直流端子と前記第２直流端子との間を接続または遮断する第４回路とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、バッテリに蓄積されている容量に従い、バッテリとキャパシタとを電力の供給先として、適時切換えて使用するため、バッテリの消費を最小限に抑え、かつバッテリの容量が十分でない場合、コンデンサに蓄積された電力によりアイドルストップからのエンジン始動を確実に行う。上述したように、バッテリとキャパシタとを併用した場合に適した処理が行うことができ、容量に余裕をもたせて大きなバッテリを搭載する必要が無く、バッテリを従来に比較して小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の構成例を説明するための概略回路図である。
【図２】図１に示した始動発電システム１におけるエンジン始動制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図３】図１に示した始動発電システム１におけるキックエンジン始動制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図４】図１に示した始動発電システム１における電気二重層キャパシタ充電制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図５】図１に示した始動発電システム１におけるバッテリ充電制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図６】図１に示した始動発電システム１における電気二重層キャパシタ急速充電制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図７】図１に示した始動発電システム１におけるバッテリ急速充電制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図８】図１に示した始動発電システム１における高トルク始動制御フローを説明するためのフローチャートである。
【図９】本発明の他の実施形態の構成例を説明するための概略回路図である。
【図１０】図９に示した始動発電システム１ａにおける高トルク始動制御フローを説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。図１は、本発明の一実施形態の構成例を説明するための概略回路図である。図１に示した始動発電システム１は、始動発電制御装置１０と、バッテリＢａと、ヒューズＦｓと、リレーＲｙ１と、リレーＲｙ２と、イグニッションスイッチＩＧＮｓと、スタータスイッチＳＴｓとを備える。
【００１４】
バッテリＢａは直流１２Ｖ定格の二次電池である。バッテリＢａの正極は、ヒューズＦｓの一方の端子に接続されるとともに、リレーＲｙ２の端子２に接続されている。バッテリＢａの負極は、接地されている。ヒューズＦｓの他方の端子はとリレーＲｙ１の一方の端子に接続されている。リレーＲｙ１の他方の端子はリレーＲｙ２の端子１と電装負荷とに接続されている。
【００１５】
リレーＲｙ１はａ接点（メーク接点）のリレーであり、コイル無通電時に開路であり、コイル通電時に閉路である。リレーＲｙ２はｃ接点のリレーであり、コイル無通電時に端子１と端子Ｃとが閉路であり、コイル通電時に端子２と端子Ｃとが閉路である。リレーＲｙ２の端子Ｃは直流端子１１１に接続されている。リレーＲｙ１のコイルとリレーＲｙ２のコイルとは始動発電制御装置１０内の制御部１５によって通電制御される。
【００１６】
イグニッションスイッチＩＧＮｓの一方の端子は、始動発電制御装置１０内のダイオードＤ１を介してヒューズＦｓとリレーＲｙ１との接続点に接続されるとともに、始動発電制御装置１０内のダイオードＤ３を介して電気二重層キャパシタＥＤＬＣ（以下、ＥＤＬＣと呼称）に接続されている。イグニッションスイッチＩＧＮｓのその一方の端子は、ダイオードＤ１のカソードおよびダイオードＤ３のカソードに接続されている。イグニッションスイッチＩＧＮｓの他方の端子は、制御部１５の電源端子ＶｃｃとスタータスイッチＳＴｓの一方の端子に接続されている。スタータスイッチＳＴｓの他方の端子は制御部１５に接続されている。イグニッションスイッチＩＧＮｓは自動車の電装品をオンまたはオフするためのスイッチであり、スタータスイッチＳＴｓはエンジンを始動するためのスイッチである。
【００１７】
始動発電制御装置１０は、第１回路１１と、第２回路１２と、第３回路１３と、第４回路１５と、ダイオードＤ１〜Ｄ３と、トランジスタＴｒ１およびＴｒ２と、抵抗Ｒ１〜Ｒ４と、電動発電機ＡＣＧ１と、電動発電機ＡＣＧ２と、ＥＤＬＣとを備える。なお、始動発電制御装置１０は、図１に示したように、電動発電機ＡＣＧ１と、電動発電機ＡＣＧ２と、ＥＤＬＣとを含む構成であってもよいし、図１に示したものと異なり、電動発電機ＡＣＧ１と、電動発電機ＡＣＧ２と、ＥＤＬＣとを含まない構成であってもよい。また、電動発電機ＡＣＧ１と、電動発電機ＡＣＧ２とは、界磁部および電機子鉄心を共通とし、一体として構成されたものであり、１つの電動発電機としてとらえることができる。また、本願では、図１に示した始動発電制御装置１０から、ＥＤＬＣを除いた構成を始動発電機と呼ぶ。この場合、始動発電機は、電動発電機ＡＣＧ１と、電動発電機ＡＣＧ２と、電動発電機ＡＣＧ１および電動発電機ＡＣＧ２を制御するための第１回路１１、第２回路１２、第３回路１３、第４回路１４、制御部１５等とを備えている。
【００１８】
電動発電機ＡＣＧ１と電動発電機ＡＣＧ２とは、図示していない永久磁石からなる共通の界磁部と、図示していない共通の電機子鉄心とを備える。図示していない界磁部は、複数組のＮ極の永久磁石およびＳ極の永久磁石から構成されている。また、共通の電機子鉄心には、電動発電機ＡＣＧ１が備える多相巻線ＡＣＧ１−Ｃと、電動発電機ＡＣＧ２が備える多相巻線ＡＣＧ２−Ｃとが巻かれている。すなわち、電動発電機ＡＣＧ１と電動発電機ＡＣＧ２とは、界磁部と、電機子鉄心とを共通に備え、多相巻線ＡＣＧ１−Ｃまたは多相巻線ＡＣＧ２−Ｃを独立に備えている。また、界磁部は、図示していないエンジンのクランクシャフトに直結されていて、エンジンの回転に同期して回転する。多相巻線ＡＣＧ１−Ｃは、巻線Ｕ１と巻線Ｖ１と巻線Ｗ１とをスター結線またはデルタ結線した３相巻線である。多相巻線ＡＣＧ２−Ｃは、巻線Ｕ２と巻線Ｖ２と巻線Ｗ２とをスター結線またはデルタ結線した３相巻線である。電動発電機ＡＣＧ１と電動発電機ＡＣＧ２とは、制御部１５の制御によって、スタータモータ（始動電動機）として動作したり、ＡＣＧ（交流発電機）として動作したりする。また、電動発電機ＡＣＧ１（あるいは電動発電機ＡＣＧ２）は、界磁部の角度を検知するために複数のホールセンサＨｓを備えている。ホールセンサＨｓの出力は制御部１５へ入力される。
【００１９】
第１回路１１は、６個のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物電界効果トランジスタ）（以下、ＭＯＳＦＥＴと記す）（Ｑ１）〜（Ｑ６）を備え、３相ブリッジ直交変換回路を構成する。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ３）の各ドレインが、正側（ハイサイド）の直流端子１１１に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ４）〜（Ｑ６）の各ソースが、負側（ローサイド）の直流端子１１２に接続されている。直流端子１１１は、リレーＲｙ２を介してまたはリレーＲｙ２およびリレーＲｙ１を介してバッテリＢａに接続される。直流端子１１２は、接地されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）のソースとＭＯＳＦＥＴ（Ｑ４）のドレインとが交流端子１１３に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）のソースとＭＯＳＦＥＴ（Ｑ５）のドレインとが交流端子１１４に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）のソースとＭＯＳＦＥＴ（Ｑ６）のドレインとが交流端子１１５に接続されている。そして、第１回路１１の各交流端子１１３、１１４および１１５には、多相巻線ＡＣＧ１−Ｃの巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１の各端部が接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ６）の各ゲートは、制御部１５に接続されている。第１回路１１は、制御部１５によって、ホールセンサＨｓの出力に応じて所定のタイミングでオンまたはオフに制御されることで、交流および直流間で双方向に電力を変換する。
【００２０】
第２回路１２は、６個のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ１２）を備え、３相ブリッジ直交変換回路を構成する。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ９）の各ドレインが、ハイサイドの直流端子１２１に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）の各ソースが、ローサイドの直流端子１２２に接続されている。直流端子１２２は、接地されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）のソースとＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）のドレインとが交流端子１２３に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ８）のソースとＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１１）のドレインとが交流端子１２４に接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ９）のソースとＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１２）のドレインとが交流端子１２５に接続されている。そして、第２回路１２の各交流端子１２３、１２４および１２５には、多相巻線ＡＣＧ２−Ｃの巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２の各端部が接続されている。また、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ１２）の各ゲートは、制御部１５に接続されている。第２回路１２は、制御部１５によって、ホールセンサＨｓの出力に応じて所定のタイミングでオンまたはオフに制御されることで、交流および直流間で双方向に電力を変換する。
【００２１】
第３回路１３は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）とを備える。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）のソースは直流端子１１１に接続され、ドレインはＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）のドレインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）のソースは直流端子１２１に接続されている。第３回路１３は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）の寄生ダイオードとＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）の寄生ダイオードとが対向するように直列接続することで、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）とをオフした場合に、電流を双方向で遮断することができる。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）および（Ｑ１４）の各ゲートは制御部１５に接続されている。第３回路１３は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）および（Ｑ１４）をオンすることで直流端子１１１と直流端子１２１との間を接続し、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）および（Ｑ１４）をオフすることで直流端子１１１と直流端子１２１との間を遮断する。
【００２２】
第４回路１４は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１５）を備える。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１５）のドレインは直流端子１２１に接続され、ソースは直流端子１３１に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１５）の寄生ダイオードのカソードを直流端子１２１に接続することで、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１５）をオフした場合に、直流端子１２１から直流端子１３１へ向かう電流を遮断することができる。この直流端子１３１にはＥＤＬＣの一方の端子が接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１５）のゲートは制御部１５に接続されている。第４回路１４は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１５）をオンすることでＥＤＬＣに接続される直流端子１３１と直流端子１２１との間を接続し、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１５）をオフすることで直流端子１２１と直流端子１３１との間で直流端子１２１から直流端子１３１へ向かう電流を遮断する。なお、第４回路１４は、第３回路１３と同様に２個のＭＯＳＦＥＴを備えることで、電流を双方向で接続または遮断する回路としてもよい。
【００２３】
制御部１５は、電源回路、ＭＯＳＦＥＴの駆動回路、マイクロコンピュータ等を備えて構成されていて、マイクロコンピュータ等のＣＰＵ（中央処理装置）によって所定のプログラムを実行することで各部を制御する。
【００２４】
ダイオードＤ１は、アノードをリレーＲｙ１とヒューズＦｓとの接続部に接続し、カソードをイグニッションスイッチＩＧＮｓの一方の端子とダイオードＤ２のカソードとダイオードＤ３のカソードとに接続する。ダイオードＤ２のアノードは、リレーＲｙ２の端子Ｃと直流端子１１１とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）のソースとに接続する。ダイオードＤ３は、アノードを直流端子１３１とＥＤＬＣの一方の端子とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１５）のソースとに接続する。
【００２５】
ダイオードＤ１は、キックスタート時にバッテリＢａからイグニッションスイッチＩＧＮｓへ電源を供給する配線を介して、電動発電機ＡＣＧ１等が発電した電力がバッテリＢａを充電するために使われないようにするため、当該配線を介して直流端子１１１からバッテリＢａへ向かう電流を遮断する。
【００２６】
ダイオードＤ２は、直流端子１１１からイグニッションスイッチＩＧＮｓへ電源を供給する配線に挿入されていて、電流の向きを直流端子１１１からイグニッションスイッチＩＧＮｓへの向きに限定する。ダイオードＤ２が無い場合、後述する高トルク対応動作において、ＥＤＬＣに充電された電装負荷の定格電圧より高い電圧が、電装負荷に印加してしまうことを防止する。
【００２７】
ダイオードＤ３は、バッテリＢａが充電状態でＥＤＬＣが未充電状態のとき、ＥＤＬＣからイグニッションスイッチＩＧＮｓへ電源を供給する配線を介して、バッテリＢａからＥＤＬＣに対して充電電流が流れ込まないようにするため、当該配線を介してバッテリＢａからＥＤＬＣへ向かう電流を遮断する。
【００２８】
トランジスタＴｒ１はｐｎｐトランジスタであり、エミッタをリレーＲｙ１とヒューズＦｓとダイオードＤ１との接続部に接続し、コレクタを抵抗Ｒ１の一端に接続し、そして、ベースを制御部１５に接続する。抵抗Ｒ１の他端は、抵抗Ｒ２の一端と制御部１５とに接続されている。抵抗Ｒ２の他端は接地されている。制御部１５は、バッテリＢａの端子電圧を検知する期間にトランジスタＴｒ１をオンし、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２とによって分圧された電圧値を信号ｖｂ（以下、電圧値ｖｂとも記す）として読み込む。電圧検出をしない期間にトランジスタＴｒ１をオフすることで、バッテリＢａからの抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２を介した放電電流を遮断する。
【００２９】
トランジスタＴｒ２はｐｎｐトランジスタであり、エミッタを直流端子１３１とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１５）とダイオードＤ３との接続部に接続し、コレクタを抵抗Ｒ３の一端に接続し、そして、ベースを制御部１５に接続する。抵抗Ｒ３の他端は、抵抗Ｒ４の一端と制御部１５とに接続されている。抵抗Ｒ４の他端は接地されている。制御部１５は、ＥＤＬＣの端子電圧を検知する期間にトランジスタＴｒ２をオンし、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４とによって分圧された電圧値を信号ｓｃ（以下、電圧値ｓｃとも記す）として読み込む。電圧検出をしない期間にトランジスタＴｒ２をオフすることで、ＥＤＬＣからの抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４を介した放電電流を遮断する。
【００３０】
イグニッションスイッチＩＧＮｓは、制御部１５の電源をオンするためのスイッチである。ユーザがイグニッションスイッチＩＧＮｓをオンすると、ダイオードＤ１を介してバッテリＢａから制御部１５へ電力が供給される。また、イグニッションスイッチＩＧＮｓがオンすると、第１回路１１およびダイオードＤ２を介して電動発電機ＡＣＧ１が発電した電力が制御部１５へ供給される。また、イグニッションスイッチＩＧＮｓがオンすると、第２回路１２およびダイオードＤ３を介して電動発電機ＡＣＧ２が発電した電力が制御部１５へ供給される。また、イグニッションスイッチＩＧＮｓがオンすると、ダイオードＤ３を介してＥＤＬＣから制御部１５へ電力が供給される。
【００３１】
ＥＤＬＣは、上述したように電気二重層キャパシタであり、一端を直流端子１３１に接続し、他端を接地している。ＥＤＬＣは、例えば、同一の電気二重層キャパシタを複数直列接続した形態で構成されている。
【００３２】
次に、図１と、図２〜図８に示したフローチャートを参照して、始動発電システム１の動作について、制御項目毎に（１）〜（７）の処理に場合分けして説明する。図２は、始動発電システム１におけるエンジン始動制御フローを示す。図３は、始動発電システム１におけるキックエンジン始動制御フローを示す。図４は、始動発電システム１におけるＥＤＬＣの充電制御フローを示す。図５は、始動発電システム１におけるバッテリＢａの充電制御フローを示す。図６は、始動発電システム１におけるＥＤＬＣの急速充電制御フローを示す。そして、図７は、始動発電システム１におけるバッテリＢａの急速充電制御フローを示す。図８は、始動発電システム１における高トルク始動制御フローを示す。
【００３３】
（１）リレーＲｙ１およびリレーＲｙ２の初期状態と制御部１５および電装負荷への給電について（イグニッションスイッチＩＧＮｓをオンした場合）：
リレーＲｙ１およびリレーＲｙ２は非動作状態（コイル無通電）における接点位置はリレーＲｙ１は開、リレーＲｙ２は端子１側である。イグニッションスイッチＩＧＮｓをオンすることでバッテリＢａまたはＥＤＬＣからダイオードＤ１またはダイオードＤ３経由で制御部１５へ給電される。よってバッテリオープン時やバッテリＢａの蓄電量が不足している場合はＥＬＤＣからダイオードＤ３を経由して制御部１５へ給電される。またキックスタートの場合は第１回路１１からダイオードＤ２を経由して電動発電機ＡＣＧ１の発電電力により制御部１５へ給電され動作を開始する。スタータスイッチＳＴｓは電動発電機ＡＣＧ１および電動発電機ＡＣＧ２をセルモータとして始動するためのスイッチである。電装負荷（点火、燃料噴射等）へは、リレーＲｙ１とリレーＲｙ２の端子１との間に接続することで、バッテリＢａから給電する（リレーＲｙ１をオンする）ことやＥＤＬＣから給電する（第３回路１３および第４回路１４をオンする）ことが可能で、両者の選択は各々の蓄電量により決定される。電装負荷は制御部１５からの制御信号によって作動しエンジンを始動するよう動作する。
【００３４】
制御部１５は、電源Ｖｃｃの立ち上がり後、所定の初期処理を行った後、図２のステップＳ１０１で、バッテリ蓄電量検出用のトランジスタＴｒ１をオン（ＯＮ）するとともに、ＥＤＬＣ蓄電量検出用のトランジスタＴｒ２をオンする。そして、ステップＳ１０１で、制御部１５は、信号ｖｂと信号ｓｃとを読み込む。次に、制御部１５は、読み込んだ信号ｖｂの値に基づきバッテリＢａの蓄電量を算出するとともに、読み込んだ信号ｓｃの値に基づきＥＤＬＣの蓄電量を算出する（ステップＳ１０１）。
【００３５】
次に、制御部１５は、スタータスイッチＳＴｓがオンされるまで、図２に示した処理を待機状態とする（ステップＳ１０２で「Ｎ」の繰り返し）。スタータスイッチＳＴｓがオンされた場合（ステップＳ１０２で「Ｙ」の場合）、制御部１５は、ホールセンサＨｓの出力信号に基づき界磁部すなわちロータの位置がどのステージ（段階）にあるのかを判別する（ステップＳ１０３）。次に、制御部１５は、ステップＳ１０４〜Ｓ１１１においてステップＳ１０１で算出されたバッテリＢａの蓄電量とＥＤＬＣの蓄電量とに基づいて次の（２）〜（４）のいずれかの処理を実行する。
【００３６】
（２）バッテリからのエンジン始動（バッテリ蓄電量が十分な場合）：
制御部１５は、ステップＳ１０４でバッテリＢａの蓄電量が十分か否かを判定し、十分であると判定した場合（ステップＳ１０４で「Ｙ」の場合）、次の処理を実行する。すなわち、制御部１５は、ステップＳ１０５で、リレーＲｙ２の接点を端子２側に切り換える。また、制御部１５は、ステップＳ１０５で、第３回路１３をオン、第４回路１４はオフ（ＯＦＦ）する。次に、制御部１５は、電動発電機ＡＣＧ１のホールセンサＨｓの出力信号に基づいて算出したロータ位置情報に基づいて、第１回路１１および第２回路１２に給電し、電動発電機ＡＣＧ１および電動発電機ＡＣＧ２を回転始動する（ステップＳ１０６）。
【００３７】
（３）ＥＤＬＣからのエンジン始動（バッテリ蓄電量が不足しＥＤＬＣの蓄電量が十分な場合）：
制御部１５は、ステップＳ１０４でバッテリＢａの蓄電量が十分か否かを判定し、十分でないと判定した場合（ステップＳ１０４で「Ｎ」の場合）、ＥＤＬＣの蓄電量が十分か否かを判定する（ステップＳ１０７）。制御部１５は、ＥＤＬＣの蓄電量が十分であると判定した場合（ステップＳ１０７で「Ｙ」の場合）、次の処理を実行する。すなわち、制御部１５は、ステップＳ１０８で、リレーＲｙ１をオフするとともに、リレーＲｙ２の接点を端子１側に切り換える。また、制御部１５は、ステップＳ１０８で、第３回路１３をオンし、第４回路１４をオンする。次に、制御部１５は、電動発電機ＡＣＧ１のホールセンサＨｓの出力信号に基づいて算出したロータ位置情報に基づいて、第１回路１１および第２回路１２に給電し、電動発電機ＡＣＧ１および電動発電機ＡＣＧ２を回転始動する（ステップＳ１０９）。
【００３８】
（４）バッテリ、ＥＤＬＣ各々からのエンジン始動（バッテリ、ＥＤＬＣ単独でのエンジン始動が出来ない場合）：
制御部１５は、ステップＳ１０４でバッテリＢａの蓄電量が十分か否かを判定し、十分でないと判定した場合（ステップＳ１０４で「Ｎ」の場合）、ＥＤＬＣの蓄電量が十分か否かを判定する（ステップＳ１０７）。制御部１５は、ＥＤＬＣの蓄電量が十分でないと判定した場合（ステップＳ１０７で「Ｎ」の場合）、次の処理を実行する。すなわち、制御部１５は、ステップＳ１１０で、リレーＲｙ２の接点を端子２側に切り換える。また、制御部１５は、ステップＳ１１０で、第３回路１３をオフし、第４回路１４をオンする。次に、制御部１５は、電動発電機ＡＣＧ１のホールセンサＨｓの出力信号に基づいて算出したロータ位置情報に基づいて、第１回路１１および第２回路１２に給電し、電動発電機ＡＣＧ１および電動発電機ＡＣＧ２を回転始動する（ステップＳ１０９）。
【００３９】
次に、図３を参照して、キックスタート時の動作について説明する。
【００４０】
（５）キックからのエンジン始動：
イグニッションスイッチＩＧＮｓがオンされた後（ステップＳ２０１で「Ｙ」の後）、キックされるとホールセンサＨｓの信号により制御部１５はキックされたことを認識する（ステップＳ２０２で「Ｙ」）。制御部１５は、第３回路１３をオンするとともに、第４回路１４をオフし、電動発電機ＡＣＧ１および電動発電機ＡＣＧ２が発電した電力を、第１回路１１および第２回路１２を介して、電装負荷へ供給する（ステップＳ２０３）。この場合、リレーＲｙ１は開、リレーＲｙ２の接点は端子１側であり、第１回路１１の出力および第２回路１２の出力はバッテリＢａを充電しない。
【００４１】
（６）発電：
エンジン始動後、電動発電機ＡＣＧ１および電動発電機ＡＣＧ２が発電機として動作する際の制御は次の通りである。バッテリＢａおよびＥＤＬＣの充電の仕方には、通常の充電と急速充電とがある。通常の充電では、制御部１５は、第３回路１３をオフして第１回路１１の出力によりバッテリＢａを充電し、第２回路１２の出力によりＥＤＬＣを充電する。一方、例えば、バッテリ充電が第１回路１１の出力のみでは必要量が満たされない場合（つまりバッテリＢａへの急速充電の場合）、第４回路１４をオフして第３回路１３をオンすることで第１回路１１の出力と第２回路１２の出力の合算でバッテリＢａを充電する。またＥＤＬＣへの急速充電が必要な場合はリレーＲｙ１をオフし、第３回路１３および第４回路１４をオンして、第１回路１１の出力と第２回路１２の出力の合算でＥＤＬＣを充電する。
【００４２】
ＥＤＬＣの通常の充電制御は、図４に示したように、まず、制御部１５は、エンジンが作動中か否かを判定する（ステップＳ３０１）。作動中でない場合（ステップＳ３０１で「Ｎ」の場合）、制御部１５は、ＥＤＬＣの充電を行わず図４のフローを終了する。一方、作動中の場合（ステップＳ３０１で「Ｙ」の場合）、制御部１５は、ＥＤＬＣ電圧値ｓｃより、電圧値ｓｃが一定電圧となるように第２回路１２のオン・オフ制御における遅角量を計算する（ステップＳ３０２）。次に、制御部１５は、第３回路１３をオフし、第４回路１４をオンする（ステップＳ３０３）。次に、制御部１５は、第２回路１２をステップＳ３０２で求めた遅角パターンでオン・オフ制御することで、電動発電機ＡＣＧ２の出力を制御する（ステップＳ３０４）。次に、制御部１５は、電圧値ｓｃに基づき、ＥＤＬＣの充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ３０５）。ＥＤＬＣの充電が完了したと判定した場合（ステップＳ３０５で「Ｙ」の場合）、制御部１５は、第３回路１３および第４回路１４をオフし（ステップＳ３０６）、処理を終了する。ＥＤＬＣの充電が完了したと判定しなかった場合（ステップＳ３０５で「Ｎ」の場合）、制御部１５は、ステップＳ３０１の処理を再度実行する。
【００４３】
ＥＤＬＣ充電制御では、ＥＤＬＣが規定電圧に充電完了後は第３回路１３および第４回路１４をオフして電動発電機ＡＣＧ２を開放状態にすることで、フリクションの低減を図る。制御部１５は、充電完了後は、第２回路１２の位相制御による一定電圧制御は行わない。
【００４４】
バッテリＢａの通常の充電制御は、図５に示したように、まず、制御部１５は、エンジンが作動中か否かを判定する（ステップＳ４０１）。作動中でない場合（ステップＳ４０１で「Ｎ」の場合）、制御部１５は、バッテリＢａの充電を行わず図５のフローを終了する。一方、作動中の場合（ステップＳ４０１で「Ｙ」の場合）、制御部１５は、リレーＲｙ１をオンし、リレーＲｙ２を端子１側に接続し、さらに、バッテリ電圧値ｖｂより、電圧値ｖｂが一定電圧となるように第１回路１１のオン・オフ制御における遅角量を計算する（ステップＳ４０２）。次に、制御部１５は、第３回路１３をオフする（ステップＳ４０３）。次に、制御部１５は、ステップＳ４０２で求めた遅角パターンで第１回路１１をオン・オフ制御することで、電動発電機ＡＣＧ１の出力を制御する（ステップＳ４０４）。次に、制御部１５は、ステップＳ４０１の処理を再度実行する。
【００４５】
ＥＤＬＣの急速充電制御は、図６に示したように、まず、制御部１５は、エンジンが作動中か否かを判定する（ステップＳ６０１）。作動中でない場合（ステップＳ６０１で「Ｎ」の場合）、制御部１５は、ＥＤＬＣの急速充電を行わず図６のフローを終了する。一方、作動中の場合（ステップＳ６０１で「Ｙ」の場合）、制御部１５は、ＥＤＬＣ電圧値ｓｃより、電圧値ｓｃが一定電圧となるよう第１回路１１および第２回路１２のオン・オフ制御における遅角量を計算する（ステップＳ６０２）。次に、制御部１５は、リレーＲｙ１をオフし、リレーＲｙ２の接点を端子１側に接続し、第３回路１３をオンし、そして、第４回路１４をオンする（ステップＳ６０３）。次に、制御部１５は、第１回路１１および第２回路１２をステップＳ６０２で求めた遅角パターンでオン・オフ制御することで、電動発電機ＡＣＧ１および電動発電機ＡＣＧ２の出力を制御する（ステップＳ６０４）。次に、制御部１５は、電圧値ｓｃに基づき、ＥＤＬＣの充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ６０５）。ＥＤＬＣの充電が完了したと判定した場合（ステップＳ６０５で「Ｙ」の場合）、制御部１５は、リレーＲｙ１をオン、リレーＲｙ２の接点を端子１側に接続し、そして、第３回路１３および第４回路１４をオフし（ステップＳ６０６）、処理を終了する。ＥＤＬＣの充電が完了したと判定しなかった場合（ステップＳ６０５で「Ｎ」の場合）、制御部１５は、ステップＳ６０１の処理を再度実行する。
【００４６】
バッテリＢａの急速充電制御は、図７に示したように、まず、制御部１５は、エンジンが作動中か否かを判定する（ステップＳ７０１）。作動中でない場合（ステップＳ７０１で「Ｎ」の場合）、制御部１５は、バッテリＢａの急速充電を行わず図７のフローを終了する。一方、作動中の場合（ステップＳ７０１で「Ｙ」の場合）、制御部１５は、バッテリ電圧値ｖｂより、電圧値ｖｂが一定電圧となるよう第１回路１１および第２回路１２のオン・オフ制御における遅角量を計算する（ステップＳ７０２）。次に、制御部１５は、リレーＲｙ１をオンし、リレーＲｙ２の接点を端子１側に接続し、第３回路１３をオンし、そして、第４回路１４をオフする（ステップＳ７０３）。次に、制御部１５は、第１回路１１および第２回路１２をステップＳ７０２で求めた遅角パターンでオン・オフ制御することで、電動発電機ＡＣＧ１および電動発電機ＡＣＧ２の出力を制御する（ステップＳ７０４）。次に、制御部１５は、電圧値ｖｂに基づき、バッテリＢａの充電が完了したか否かを判定する（ステップＳ７０５）。バッテリＢａの充電が完了したと判定した場合（ステップＳ７０５で「Ｙ」の場合）、制御部１５は、第３回路１３をオフし（ステップＳ７０６）、処理を終了する。バッテリＢａの充電が完了したと判定しなかった場合（ステップＳ７０５で「Ｎ」の場合）、制御部１５は、ステップＳ７０１の処理を再度実行する。
【００４７】
（７）高トルク対応：
モータのトルクは巻線に流れる電流即ち巻線に印加される電圧に比例する。電動発電機ＡＣＧ２に接続される第２回路１２でＥＤＬＣを２４Ｖに充電することにより、例えば第３回路１３をオフし電動発電機ＡＣＧ１はバッテリＢａから給電し、電動発電機ＡＣＧ２はＥＤＬＣから給電することにより電動発電機ＡＣＧ２の始動トルクは５０％増加する。これによれば、例えば、排気量の大きな二輪車に対し、電動発電機ＡＣＧを大型化することなく対応が可能となる。  
【００４８】
図８は、始動発電システム１における高トルク始動制御フローを示す。なお、図８に示すフローを実行する場合、図４に示したＥＤＬＣの充電制御フローにおいてＥＤＬＣの電圧規定値をバッテリＢａの定格電圧よりも高い値に設定してＥＤＬＣを充電しておく。
【００４９】
制御部１５は、スタータスイッチＳＴｓがオンされるまで、図８に示した処理を待機状態とする（ステップＳ５０１で「Ｎ」の繰り返し）。スタータスイッチＳＴｓがオンされた場合（ステップＳ５０１で「Ｙ」の場合）、制御部１５は、ホールセンサＨｓの出力信号に基づきロータの位置がどのステージにあるのかを判別する（ステップＳ５０２）。次に、制御部１５は、ステップＳ５０３で、第３回路１３をオフし、第４回路１４をオンする。制御部１５は、ステップＳ５０３で、リレーＲｙ２の接点を端子２側に切り換える。次に、制御部１５は、電動発電機ＡＣＧ１のホールセンサＨｓの出力信号に基づいて算出したロータ位置情報に基づいて、第１回路１１および第２回路１２に給電し、電動発電機ＡＣＧ１および電動発電機ＡＣＧ２を回転始動する（ステップＳ５０４）。この場合、電動発電機ＡＣＧ１はバッテリＢａから第１回路１１を介して給電され、また、電動発電機ＡＣＧ２はＥＤＬＣから第２回路１２１を介して給電される。
【００５０】
本実施形態では、エンジンスタータの機能と発電機の機能とを兼備えかつ巻線を複数もった電動発電機の制御装置である始動発電制御装置に、次の構成を設けた。すなわち、本実施形態の始動発電制御装置１０は、エンジン始動とバッテリ充電を目的とした電動発電機ＡＣＧ１および第１回路１１と、エンジン始動とＥＤＬＣの充電を目的とした電動発電機ＡＣＧ２および第２回路１２と、第１回路１１と第２回路１２とを電気的に相互に接続、切り離しすることを目的とした第３回路１３と、第２回路１２からＥＤＬＣに向かう方向を電気的に切り離しすることを目的とした第４回路１４とを備える。
【００５１】
一般に、二輪用アイドルストップシステムでは、渋滞時の頻繁なエンジン再始動はバッテリの蓄電容量の低下を招く。極端な場合、エンジン始動が困難な状況に至って、ユーザはキックでエンジン始動せねばならず利便性を損なう可能性があった。それにともなってバッテリは大型化が進み車両レイアウト上，設置場所の確保が課題もあった。また排気量１２５ｃｃ以上の２輪車の場合エンジン始動時のクランキングに大きなトルクを必要とし、エンジンにデコンプ（デコンプレッション）を取付け圧縮トップを乗り越しできるよう特別な装置が必要であった。
【００５２】
これに対し、本実施形態によれば、例えば車両の運行状況とバッテリの蓄電量とからバッテリとＥＤＬＣを適時切換えてバッテリの消費を最小限に抑えかつアイドルストップからのエンジン始動が確実に行われることで、ユーザの利便性の向上を図ることができる。またバッテリの容量はエンジン始動時に必要なエネルギーを供給する目的から決定されており、ＥＤＬＣがその一部を補うことでバッテリ容量は、ＥＤＬＣを用いない場合と比べて少なく済むため小型化が可能となり、バッテリを搭載する場所の確保が容易となる。また第２回路１２の出力を例えば２４Ｖに設定することで始動トルクの増大を図ることも可能でありエンジンピストンが圧縮上死点付近にあってもデコンプなしでのエンジン始動が容易に行えるメリットもある。
【００５３】
次に、図９および図１０を参照して、本発明の他の実施形態について説明する。図９は、本発明の他の実施形態の構成例を説明するための概略回路図であり、図１に示した始動発電システム１からの変更部分のみを示している。図９に示した始動発電システム１ａは、図１に示した始動発電システム１と比較して次の点が異なる。すなわち、ＥＤＬＣが、独立した１対の端子を有する電気二重層キャパシタＥＤＬＣ−１と電気二重層キャパシタＥＤＬＣ−２とに分けて構成されている（以下、ＥＤＬＣ−１およびＥＤＬＣ−２と呼称）。また、リレーＲｙ３とリレーＲｙ４とが新たに設けられている。なお、図９において、図１と同一の構成には同一の符号を用いている。
【００５４】
図９において、リレーＲｙ３はｃ接点のリレーであり、コイル無通電時に端子１と端子Ｃとが閉路であり、コイル通電時に端子２と端子Ｃとが閉路である。リレーＲｙ３の端子ＣはＥＤＬＣ−１の端子１４２に接続されている。リレーＲｙ３の端子２はリレーＲｙ４の端子２に接続されている。リレーＲｙ３の端子１は接地されている。リレーＲｙ４はｃ接点のリレーであり、コイル無通電時に端子１と端子Ｃとが閉路であり、コイル通電時に端子２と端子Ｃとが閉路である。リレーＲｙ４の端子ＣはＥＤＬＣ−２の端子１４３に接続されている。リレーＲｙ４の端子１はＥＤＬＣ−１の端子１４１および直流端子１３１に接続されている。また、リレーＲｙ３のコイルとリレーＲｙ４のコイルとは制御部１５によって通電制御される。
【００５５】
図９に示した構成では、リレーＲｙ３の接点とリレーＲｙ４の接点とをともに端子１側に接続した場合に、ＥＤＬＣ−１とＥＤＬＣ−２とが直流端子１３１と接地間に並列に接続される。一方、リレーＲｙ３の接点とリレーＲｙ４の接点とをともに端子２側に接続した場合に、ＥＤＬＣ−１とＥＤＬＣ−２とが直流端子１３１と接地間に直列に接続される。したがって、リレーＲｙ３の接点とリレーＲｙ４の接点とをともに端子１側に接続した状態で、ＥＤＬＣ−１とＥＤＬＣ−２とを１２Ｖで充電しておき、始動時にリレーＲｙ３の接点とリレーＲｙ４の接点とをともに端子２側に接続することで、直流端子１３１と接地間に２４Ｖの電圧を発生させることができる。
【００５６】
図１０は、図９に示した始動発電システム１ａにおける高トルク始動制御フローを説明するためのフローチャートである。図８を参照して説明した高トルク始動制御フローと、ステップＳ５０３ａの処理が異なる。すなわち、図１０に示したステップＳ５０３ａでは、リレーＲｙ３の接点を端子２側とする処理とリレーＲｙ４の接点を端子２側とする処理とが追加されている。
【００５７】
なお、本実施形態では、リレーＲｙ３およびリレーＲｙ４とそれに接続される配線とが新たに追加されるが、高トルク対応とする際にＥＤＬＣを前もって２４Ｖに充電する処理が不要となる。
【００５８】
なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されない。例えば、多相巻線ＡＣＧ１−Ｃや多相巻線ＡＣＧ２−Ｃは中性点の無いデルタ結線としてもよい。また、高トルク対応時の電圧値は、２４Ｖに限らず、３６Ｖ、４８Ｖ等の電圧としてもよい。
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
１、１ａ  始動発電制御システム
１０  始動発電制御装置
１１  第１回路
１２  第２回路
１３  第３回路
１４  第４回路
１５  制御部
１１１  直流端子（第１直流端子）
１２１  直流端子（第２直流端子）
１３１  直流端子（第３直流端子）
１１３〜１１５  交流端子（第１交流端子）
１２３〜１２５  交流端子（第２交流端子）
ＡＣＧ１、ＡＣＧ２  電動発電機
ＡＣＧ１−Ｃ  多相巻線（第１多相巻線）
ＡＣＧ２−Ｃ  多相巻線（第２多相巻線）
ＥＤＬＣ  ＥＤＬＣ（電気二重層キャパシタ）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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