(57)【要約】【課題】エンジン始動時にはより大きなトルクを発生し、発電時にはＹ型３相３線式発電機と同等の発電電圧を得る。【解決手段】Ｈ型ブリッジ回路４０ａは上アーム側スイッチング素子２１の一方が下アーム側スイッチング素子２２の一方と直列に接続した接続点２５を持つ１つの直列回路と、上アーム側スイッチング素子２３の一方が下アーム側スイッチング素子２４の一方と直列に接続した接続点２６を持つもう１つの直列回路と、この接続点２５と２６の間を巻線２８とスイッチ３１を介して接続した２つの直列回路が並列に接続された構成であり、このＨ型ブリッジ回路４０ａを３相電動機を構成する３つのインバータ回路に適用し、各相の巻線２８とスイッチ３１の接続点にスイッチ３２の一方を接続し、スイッチ３２の他方は各相のスイッチ３２と互いに接続されている。【選択図】    図１
2004328860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子を直列に接続した直列回路の前記上アーム側スイッチング素子と前記下アーム側スイッチング素子との接続点同士を巻線を介して前記直列回路を２つ並列に接続したＨ型ブリッジ回路を３相の各相毎に備え、前記上アーム側スイッチング素子が電源に接続され、前記下アーム側スイッチング素子が接地された三相電動発電機において、
トルク発生時には、前記３相の各相の前記Ｈ型ブリッジ回路が具備する２つの前記直列回路のどちらか一方の前記上アーム側スイッチング素子を介して前記電源から前記３相の各相の前記巻線へそれぞれ電圧を印加し、
発電時には、前記３相の前記巻線の内、少なくとも２相の前記巻線を直列に接続すること
、を特徴とする三相電動発電機。
【請求項２】
前記３相の各相の前記巻線の一方が、前記Ｈ型ブリッジ回路が具備する２つの前記直列回路の一方の前記接続点に接続され、他方の前記接続点に第１のスイッチング手段の一方を接続し、前記第１のスイッチング手段の他方を第２のスイッチング手段の一方と前記巻線の他方に接続し、前記第２のスイッチング手段の他方が前記３相の各相の前記第２のスイッチング手段の他方と互いに接続され、トルク発生時には前記第１のスイッチング手段を閉路すると共に前記第２のスイッチング手段を開路して、前記３相の各相の前記Ｈ型ブリッジ回路が具備する２つの前記直列回路のどちらか一方の上アーム側スイッチング素子を介して前記電源から前記３相の各相の前記巻線へ電圧を印加し、発電時には前記第２のスイッチング手段を閉路すると共に前記第１のスイッチング手段を開路して、前記３相の前記巻線の内、少なくとも２相の前記巻線を直列に接続することを特徴とする請求項１記載の三相電動発電機。
【請求項３】
前記３相の各前記Ｈ型ブリッジ回路が具備する２つの前記直列回路の内、一方の直列回路の前記上アーム側スイッチング素子が前記電源に接続され、他方の前記直列回路の前記上アーム側スイッチング素子が第３のスイッチング手段を介して前記電源に接続され、トルク発生時には前記第３のスイッチング手段を閉路して、前記３相の各相の前記Ｈ型ブリッジ回路が具備する２つの前記直列回路のどちらか一方の前記上アーム側スイッチング素子を介して前記電源から前記３相の各相の前記巻線へそれぞれ電圧を印加し、発電時には、前記第３のスイッチング手段を開路すると共に、前記他方の直列回路の上アーム側スイッチング素子の少なくとも２つの前記上アーム側スイッチング素子を閉路して、前記３相の前記巻線の内、少なくとも２相の前記巻線を直列に接続することを特徴とする請求項１記載の三相電動発電機。
【請求項４】
前記３相の各前記Ｈ型ブリッジ回路が具備する２つの前記直列回路の内、一方の前記直列回路の前記下アーム側スイッチング素子が接地され、他方の前記直列回路の前記下アーム側スイッチング素子が第４のスイッチング手段を介して接地され、トルク発生時には前記第４のスイッチング手段を閉路して前記３相の各相の２つの前記直列回路のどちらか一方の前記上アーム側スイッチング素子を介して前記電源から前記３相の各相の前記巻緑へ電圧を印加し、発電時には、前記第４のスイッチング手段を開路すると共に、前記他方の直列回路の前記下アーム側スイッチング素子の少なくとも２つの前記下アーム側スイッチング素子を閉路して、前記３相の前記巻線の内、少なくとも２相の前記巻線を直列に接続することを特徴とする請求項１記載の三相電動発電機。
【請求項５】
前記３相の各前記Ｈ型ブリッジ回路が具備する２つの前記直列回路の内、一方の前記直列回路の前記接続点の前記３相の前記接続点同士の対の内、少なくとも２つ以上の対を互いに第５のスイッチング手段を介して接続し、トルク発生時には前記第５のスイッチング手段を開路して、前記３相の各相の前記Ｈ型ブリッジ回路が具備する２つの前記直列回路のどちらか一方の前記上アーム側スイッチング素子を介して前記電源から前記３相の各相の前記巻線へ電圧を印加し、発電時には、前記第５のスイッチング手段を閉路して、前記３相の前記巻線の内、少なくとも２相の前記巻線を直列に接続することを特徴とする請求項１記載の三相電動発電機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は三相電動発電機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献】特開平６−６２５５３号公報。
【０００３】
上記特許文献に示された三相電動発電機ではエンジン始動時に必要な大きなトルクを発生させるために、１８０゜通電制御を行う電動機として動作させ、エンジン始動後は発電機として動作している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この従来例において、三相電動発電機はＹ型３相３線式であり、エンジン始動時に必要な大きなトルクを発生させるために、１８０゜通電制御を行っているが、エンジンの起動時間をより早くするために、より大きなトルクの発生が求められている。
【０００５】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、エンジン始動時にはより大きなトルクを発生し、発電時には従来のＹ型３相３線式発電機と同等の発電電圧を得ることができる三相電動発電機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明においては、上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子を直列に接続した直列回路の上アーム側スイッチング素子と下アーム側スイッチング素子との接続点同士を巻線を介して直列回路を２つ並列に接続したＨ型ブリッジ回路を３相の各相毎に備え、トルク発生時には、３相の各相のＨ型ブリッジ回路を構成する２つの直列回路の少なくとも一方の上アーム側スイッチング素子に接続された電源から３相の各相の巻線へそれぞれ電圧を印加し、発電時には、３相の巻線の内、少なくとも２相の巻線を直列に接続する構成とした。
【０００７】
【発明の効果】
本発明によれば、電動機として使用する場合は巻線に電源の電圧を印加することにより、巻線に流れる電流が大きくなり、大きなトルクが出る。一方、発電機として使用する場合には巻線の各線間電圧を整流して発電できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【０００９】
３相電動機の出力向上を目的として、２つのスイッチング素子を直列に接続した直列回路の、２つのスイッチング素子の接続点同士を巻線を介して直列回路２つを並列に接続したＨ型ブリッジ回路を３相電動機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相の３相の各相毎に備える電動機（以下３相６線式電動機と称す）が考えられている。本発明は電動機として使用するときは、この３相６線式電動機として動作し、発電機として使用するときはＹ型３相３線式発電機と同等の発電性能をもたらす。
【００１０】
本発明の第１の実施の形態について、図１、２を用いて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態を示す回路構成図であり、この図１を用いて、第１の実施の形態の構成を説明する。Ｈ型ブリッジ回路４０ａは上アーム側スイッチング素子２１の一方が下アーム側スイッチング素子２２の一方と直列に接続した接続点２５を持つ１つの直列回路と、上アーム側スイッチング素子２３の一方が下アーム側スイッチング素子２４の一方と直列に接続した接続点２６を持つもう１つの直列回路と、この接続点２５と２６の間を巻線２８とスイッチ３１（第１のスイッチング手段）を介して接続することにより２つの直列回路が並列に接続されている構成である。このＨ型ブリッジ回路４０ａをそれぞれ電動機を構成する３相、すなわちＵ相、Ｖ相、Ｗ相のインバータ回路に適用し、スイッチング素子２１、２３の接続点２５、２６の反対側を電源１に接続し、スイッチング素子２２、２４の接続点２５、２６の反対側を接地し、Ｕ相インバータ回路４１ａ、Ｖ相インバータ回路４２ａ、Ｗ相インバータ回路４３ａを構成している。
【００１１】
なお、図１に示すようにこのＵ相インバータ回路４１ａには巻線２８とスイッチ３１の接続点にスイッチ３２（第２のスイッチング手段）の一方が接続され、スイッチ３２の他方はＶ相インバータ回路４２ａおよびＷ相インバータ回路４３ａにも各々接続されているスイッチ３２の他方と互いに接続されている。図示していないがＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線２８を持つ三相電動発電機はエンジンのクランクシャフトに接続され、エンジンの始動およびトルクアシストを行うとともに、エンジンの回転によって発電を行う。
【００１２】
駆動力制御部５３は例えばアクセルの開度から目標駆動力を演算し、演算した目標駆動力がエンジンで発生できる発生可能駆動力以上となった場合、目標駆動力と発生可能駆動力との差を演算し、電動機要求駆動力信号として電動機制御部に出力する。
【００１３】
電動機制御部５２は、駆動力制御部５３から送られてきた電動機要求駆動力信号とエンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷの状態とに基づいて各相のスイッチング素子２１〜２４をデューティ制御して各相の巻線２８に電源１の電圧を印加する時間を制御し、電動機の発生トルクを制御する。更に電動機制御部５２は、イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷおよびエンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷの状態と、電動機要求駆動力信号とに基づいて、スイッチ制御部５１にスイッチ制御信号を出力する。
【００１４】
スイッチ制御部５１は電動機制御部５２から送られてきたスイッチ制御信号に基づいて、各相のスイッチ３１、３２のオン／オフを制御する。各相のスイッチ３１がオンし、スイッチ３２がオフの場合は３相６線式電動機の結線状態となり、各相のスイッチ３１がオフし、スイッチ３２がオンの場合はＹ型３相３線式発電機と同等の結線状態になる。
【００１５】
次に図２のフローチャートを用いて、本第１の実施の形態の動作について説明する。図２のフローチャートは図１に示すイグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオフからオンとなった時にスタート（Ｓ１０１）する。イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンになったことを感知したモータ制御部５２はスイッチ制御部５１にスイッチ制御信号を出力し、スイッチ制御部５１は各相のスイッチ３１をオンし、各相のスイッチ３２をオフ（Ｓ１０２）し、３相６線式電動機の結線状態とする。次のＳ１０３では、エンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷがオンからオフとなった（つまりエンジン始動操作が成された）場合にはＳ１０４へ進み、エンジン始動操作が成されなかった場合は再びエンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷの状態を判断する。エンジン始動操作が成された場合には、Ｓ１０４で電動機制御部５２は例えばＵ相インバータ回路４１ａのスイッチング素子２１と２４をオンすれば、すでに３相６線式電動機の結線状態になっているのでスイッチ３１はオンであるため、巻線２８に電源１の電圧が印加される。このように各相のスイッチング素子２１〜２４をオン／オフする時間を制御するデューティ制御して、各相の巻線２８に電源１の電圧を印加する時間を制御し、３相６線式電動機にトルクを発生させ、エンジンのクランクシャフトを回転させてエンジンを起動する。エンジン起動後はＳ１０５において、駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力されているかどうか判定し、電動機要求駆動力信号が出力されている場合にはＳ１０６に進み、スイッチ制御部５１は各相のスイッチ３１をオンし、各相のスイッチ３２をオフし、３相６線式電動機の結線状態とし、電動機制御部５２は各相のスイッチング素子２１〜２４をデューティ制御して、３相６線式電動機でトルクを発生し、エンジンのトルクアシストを行う。一方、電動機要求駆動力信号が出力されていない場合はＳ１０７に進み、スイッチ制御部５１は各相のスイッチ３１をオフし、各相のスイッチ３２をオンすることにより、各相の巻線２８の接続点２５に繋がっているのと反対側が互いに接続された状態、すなわち各相の巻線２８がそれぞれ直列接続状態（少なくとも２相の巻線が直列に接続された状態である）となり、Ｙ型３線３相発電機と同等の結線状態となり、かつ、電動機制御部５２は各相のスイッチング素子２１〜２４全てをオフし、発電を行い、各相のダイオード６１、６２を用いて整流し電源１を充電する。なお、発電電圧の電圧値の制御を目的として、スイッチング素子のオン／オフ制御を行ってもよい。次のＳ１０８ではイグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンからオフとなったかどうかを判定し、イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンからオフとなった（即ちエンジン停止操作が成された）場合には処理を終了させるＳ１０９に進み、処理を終了させる。一方、イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンの場合には、Ｓ１０５に戻り、駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力されたかどうか判定する。
【００１６】
なお、各相のスイッチ３１、３２はリレーや、バイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子やダイオードを用いて構成しても本発明に適用できることは明らかである。
【００１７】
本第１の実施に形態によればエンジン始動時あるいはエンジンのトルクアシストのために駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力された場合には、３相６線式電動機として構成することで、３相電動機の各相の各巻線２８は、各々独立した接続状態になり、各相の巻線２８の両端に電源１の電圧を印加でき、各相の巻線２８に流れる電流が多くなり、３相電動機が高いトルクを出すことができる。一方、エンジン始動後に発電機として作動させる時には、Ｙ型３相３線式発電機として構成し、各巻線間電圧を整流するため、巻線２８単独での発電電圧より√３倍高い電圧を発電でき、その電圧を整流することで、発電効率が高められる。
【００１８】
次に第２の実施の形態を図３、４を用いて説明する。図３は本発明の第２の実施の形態の回路構成図であり、図３を用いて本第２の実施の形態の構成を説明する。Ｈ型ブリッジ回路４０はスイッチング素子２１の一方がスイッチング素子２２の一方と直列に接続した接続点２５を持つ１つの直列回路と、スイッチング素子２３の一方がスイッチング素子２４の一方と直列に接続した接続点２６を持つもう１つの直列回路と、この接続点２５と２６の間を巻線２８を介して接続することにより２つの直列回路が並列に接続されている構成である。このＨ型ブリッジ回路４０をそれぞれ３相電動機を構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のインバータ回路に適用し、各相のスイッチング素子２３の接続点２６の反対側をリレー３５（第３のスイッチング手段）を介して電源１に接続し、各相のスイッチング素子２１の接続点２５の反対側を電源１に接続し、各相のスイッチング素子２２、２４の接続点２５、２６の反対側を接地し、Ｕ相インバータ回路４１、Ｖ相インバータ回路４２、Ｗ相インバータ回路４３を構成している。図示していないがＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線２８を持つ三相電動発電機はエンジンのクランクシャフトに接続され、エンジンの始動およびトルクアシストを行うとともに、エンジンの回転によって発電を行う。
【００１９】
駆動力制御部５３は第１の実施の形態と同じ機能である。電動機制御部５２は、駆動力制御部５３から送られてきた電動機要求駆動力信号とエンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷの状態とに基づいて各相のスイッチング素子２１〜２４をデューティ制御して各相の巻線２８に電源１の電圧を印加する時間を制御し、３相６線式電動機の発生トルクを制御する。更に電動機制御部５２は、イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷおよびエンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷの状態と、電動機要求駆動力信号とに基づいて、リレー制御部５５にリレー制御信号を出力する。
【００２０】
リレー制御部５５は電動機制御部５２から送られてきたリレー制御信号に基づいて、リレー３５のオン／オフを制御する。リレー３５がオンしている場合は３相６線式電動機の結線状態となり、リレー３５がオフし、各相のスイッチング素子２３がオンし、他のスッチング素子２１、２２、２４がオフの場合はＹ型３相３線式発電機と同等の結線状態になる。
【００２１】
次に図４のフローチャートを用いて、本第２の実施の形態の動作について説明する。図４のフローチャートは図３に示すイグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオフからオンとなった時にスタート（Ｓ１０１）する。イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンになったことを感知した電動機制御部５２はリレー制御部５５にリレー制御信号を出力し、リレー制御部５５はリレー３５をオン（Ｓ２０２）し３相６線式電動機の結線状態とする。次のＳ１０３では、エンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷがオンからオフとなった（つまりエンジン始動操作が成された）場合にはＳ１０４へ進み、エンジン始動操作が成されなかった場合は再びエンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷの状態を判断する。エンジン始動操作が成された場合には、Ｓ１０４で電動機制御部５２はＵ相、Ｖ相、Ｗ相のスイッチング素子２１〜２４をデューティ制御して、電源１から各相の巻線２８に電圧を印加し、３相６線式電動機にトルクを発生させ、エンジンのクランクシャフトを回転させてエンジンを起動する。エンジン起動後はＳ１０５において、駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力されているかどうか判定し、電動機要求駆動力信号が出力されている場合にはＳ２０６に進み、リレー制御部５５はリレー３５をオンし、３相６線式電動機の結線状態とし、電動機制御部５２は各相のスイッチング素子２１〜２４をデューティ制御して、３相６線式電動機でトルクを発生し、エンジンのトルクアシストを行う。一方、電動機要求駆動力信号が出力されていない場合はＳ２０７に進み、リレー制御部５５はリレー３５をオフし、かつ、電動機制御部５２は各相のスイッチング素子２３をオン（少なくとも２つの上アーム側スッチング素子をオンしている）し、各相のスイッチング素子２３以外のスイッチング素子２１、２２、２４全てをオフすれば、各相の巻線２８の接続点２６側が互いに接続された状態、すなわち各相の巻線２８の２つがそれぞれ直列接続状態になり、Ｙ型３線３相発電機と同等の結線状態となる。この時、各相の巻線２８の接続点２６側はＹ型３線３相発電機における中点にあたり、電位を保つため、各相のスイッチング素子２４と並列に接続されているダイオード６４が逆バイアス接続となり、かつ、各相のスイッチング素子２４をオフとしていることから接地とはショートしない。このＹ型３線３相発電機と同等の結線状態で発電を行い、各相のダイオード６１、６２を用いて整流し電源１を充電する。次のＳ１０８ではイグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンからオフとなったかどうかを判定し、イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンからオフとなった（即ちエンジン停止操作が成された）場合には処理を終了させるＳ１０９に進み、処理を終了させる。一方、イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンの場合には、Ｓ１０５に戻り、駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力されたかどうか判定する。
【００２２】
なお、リレー３５はバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子やダイオードを用いて構成しても本発明に適用できることは明らかである。
【００２３】
このように本第２の実施の形態では、リレー３５を１つと、３相電動機として動作させるための各相のスッチング素子２３を発電時にもオンに制御することにより、エンジン始動時あるいはエンジンのトルクアシストのために駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力された場合には、３相６線式電動機の結線状態にすることで、３相電動機の各相の巻線２８は、各々独立した接続状態になり、各相の巻線２８の両端に電源１の電圧を印加でき、巻線２８に流れる電流が多くなり、３相６線式電動機が高いトルクを出すことができる。一方、エンジン始動後に発電機として作動させる時には、Ｙ型３相３線式発電機と同等の結線状態として構成し、各巻線間電圧を整流するため、巻線２８単独での発電電圧より√３倍高い電圧を発電でき、その電圧を整流することで、発電効率が高められる。
【００２４】
次に第３の実施の形態について図５、６を用いて説明する。Ｈ型ブリッジ回路４０は３相電動機を構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のインバータ回路に適用し、各相のスイッチング素子２１、２３の接続点２５、２６の反対側を電源１に接続し、各相のスイッチング素子２４の接続点２６の反対側をリレー３６を介して接地し、各相のスイッチング素子２２の接続点２５の反対側を接地し、Ｕ相インバータ回路４１、Ｖ相インバータ回路４２、Ｗ相インバータ回路４３を構成している。図示していないがＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線２８を持つも三相電動発電機はエンジンのクランクシャフトに接続され、エンジンの始動およびトルクアシストを行うとともに、エンジンの回転によって発電を行う。
【００２５】
駆動力制御部５３は第１の実施の形態と同じ機能であり、電動機制御部５２は第２の実施の形態と同じ機能である。リレー制御部５５は電動機制御部５２から送られてきたリレー制御信号に基づいて、リレー３６のオン／オフを制御する。リレー３６がオンしている場合は３相６線式電動機の結線状態となり、リレー３６がオフし、各相のスイッチング素子２４がオンし、各相の他のスッチング素子２１、２２、２３がオフの場合はＹ型３相３線式発電機と同等の結線状態になる。
【００２６】
次に図６のフローチャートを用いて、本第３の実施の形態の動作について説明する。図６のフローチャートは図５に示すイグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオフからオンとなった時にスタート（Ｓ１０１）する。イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンになったことを感知した電動機制御部５２はリレー制御部５５にリレー制御信号を出力し、リレー制御部５５はリレー３６（第４のスイッチング手段）をオン（Ｓ３０２）し、３相６線式電動機の結線状態とする。次のＳ１０３では、エンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷがオンからオフとなった（つまりエンジン始動操作が成された）場合にはＳ１０４へ進み、エンジン始動操作が成されなかった場合は再びエンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷの状態を判断する。エンジン始動操作が成された場合には、Ｓ１０４で電動機制御部５２は各相のスイッチング素子２１〜２４をデューティ制御して、電源１から各相の巻線２８に電圧を印加し、３相６線式電動機にトルクを発生させ、エンジンのクランクシャフトを回転させてエンジンを起動する。エンジン起動後はＳ１０５において、駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力されているかどうか判定し、電動機要求駆動力信号が出力されている場合にはＳ３０６に進み、リレー制御部５５はリレー３６をオンし、３相６線式電動機の結線状態とし、電動機制御部５２は各相のスイッチング素子２１〜２４をデューティ制御して、各相の巻線２８に電源１の電圧を印加する時間を制御し、３相６線式電動機でトルクを発生し、エンジンのトルクアシストを行う。一方、電動機要求駆動力信号が出力されていない場合はＳ３０７に進み、リレー制御部５５はリレー３６をオフし、かつ、電動機制御部５２は各相のスイッチング素子２４をオン（少なくとも２つの下アーム側スッチング素子をオンしている）し、各相のスイッチング素子２４以外の各相のスイッチング素子２１、２２、２３全てをオフすれば、各相の巻線２８の接続点２６側が互いに接続された状態、すなわち各相の巻線２８の２つがそれぞれ直列接続状態になり、Ｙ型３線３相発電機と同等の結線状態となる。この時、各相の巻線２８の接続点２６側はＹ型３線３相発電機における中点にあたり、電源１の電圧より低い電位をもつため、各相のスイッチング素子２３に並列に接続されているダイオード６３が逆バイアス接続となり、かつ、各相のスイッチング素子２３をオフとしていることから電源１とはショートしない。このＹ型３線３相発電機と同等の結線状態で発電を行い、各相のダイオード６１、６２を用いて整流し電源１を充電する。次のＳ１０８ではイグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンからオフとなったかどうかを判定し、イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンからオフとなった（即ちエンジン停止操作が成された）場合には処理を終了させるＳ１０９に進み、処理を終了させる。一方、イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンの場合には、Ｓ１０５に戻り、駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力されたかどうか判定する。
【００２７】
なお、リレー３６はバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子やダイオードを用いて構成しても本発明に適用できることは明らかである。
【００２８】
このように本第３の実施の形態では、リレー３６を１つと、電動機として動作させるための各相のスッチング素子２４を発電時にもオンに制御することにより、エンジン始動時あるいはエンジンのトルクアシストのために駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力された場合には、３相６線式電動機の結線状態にすることで、３相６線式電動機の各相の巻線２８は、各々独立した接続状態になり、各相の巻線２８の両端に電源１の電圧を印加でき、巻線２８に流れる電流が多くなり、３相電動機が高いトルクを出すことができる。一方、エンジン始動後に発電機として作動させる時には、Ｙ型３相３線式発電機と同等の結線状態として構成し、各巻線間電圧を整流するため、巻線２８単独での発電電圧より√３倍高い電圧を発電でき、その電圧を整流することで、発電効率が高められる。
【００２９】
次に第４の実施の形態について図７、８を用いて説明する。Ｈ型ブリッジ回路４０をそれぞれ３相電動機を構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相のインバータ回路に適用し、スイッチング素子２１、２３の接続点２５、２６の反対側を電源１に接続し、スイッチング素子２２、２４の接続点２５、２６の反対側を接地し、Ｕ相インバータ回路４１、Ｖ相インバータ回路４２、Ｗ相インバータ回路４３を構成している。またＵ相インバータ回路４１の接続点２６とＶ相インバータ回路４２の接続点２６はリレー３８（第５のスイッチング手段）を介して接続され、Ｖ相インバータ回路４２の接続点２６とＷ相インバータ回路４３の接続点２６はリレー３７（第５のスイッチング手段）を介して接続されている。これらＵ相−Ｖ相、Ｖ相−Ｗ相間のリレー３８、３７を介したいずれかの接続の変わりにＷ相−Ｕ相間をリレーを介して接続しても良い。図示していないがＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線２８を持つも三相電動発電機はエンジンのクランクシャフトに接続され、エンジンの始動およびトルクアシストを行うとともに、エンジンの回転によって発電を行う。
【００３０】
駆動力制御部５３は第１の実施の形態と同じ機能であり、電動機制御部５２は第２の実施の形態と同じ機能である。リレー制御部５６は電動機制御部５２から送られてきたリレー制御信号に基づいて、リレー３７、３８のオン／オフを制御する。リレー３７、３８がオフしている場合は３相６線式電動機の結線状態となり、リレー３７、３８がオンし、各相のスイッチング素子２１〜２４がオフの場合はＹ型３相３線式発電機と同等の結線状態になる。
【００３１】
次に図８のフローチャートを用いて、本第４の実施の形態の動作について説明する。図８のフローチャートは図７に示すイグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオフからオンとなった時にスタート（Ｓ１０１）する。イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンになったことを感知した電動機制御部５２はリレー制御部５６にリレー制御信号を出力し、リレー制御部５６はリレー３７、３８をオフ（Ｓ４０２）し、３相６線式電動機の結線状態とする。次のＳ１０３では、エンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷがオンからオフとなった（つまりエンジン始動操作が成された）場合にはＳ１０４へ進み、エンジン始動操作が成されなかった場合は再びエンジン始動スイッチＳＴ・ＳＷの状態を判断する。エンジン始動操作が成された場合には、Ｓ１０４で電動機制御部５２は各相のスイッチング素子２１〜２４をデューティ制御して、各相の巻線２８に電源１の電圧を印加する時間を制御し、３相６線式電動機にトルクを発生させ、エンジンのクランクシャフトを回転させてエンジンを起動する。エンジン起動後はＳ１０５において、駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力されているかどうか判定し、電動機要求駆動力信号が出力されている場合にはＳ４０６に進み、リレー制御部５６はリレー３７、３８をオフし、３相６線式電動機の結線状態とし、電動機制御部５２は各相のスイッチング素子２１〜２４をデューティ制御して、各相の巻線２８に電源１の電圧を印加する時間を制御し、３相６線式電動機でトルクを発生し、エンジンのトルクアシストを行う。一方、電動機要求駆動力信号が出力されていない場合はＳ４０７に進み、リレー制御部５６はリレー３７、３８をオンし、各相の巻線２８の接続点２６側が互いに接続された状態、すなわち各相の巻線２８の２つがそれぞれ直列接続状態になり、かつ、電動機制御部５２は各相のスイッチング素子２１〜２４をオフすれば、Ｙ型３線３相発電機と同等の結線状態となる。この時、各相の巻線２８の接続点２６側はＹ型３線３相発電機における中点にあたり、電源１の電圧より低い電位を持ち、かつ接地より高い電位であり、各相のスイッチング素子２３と２４に並列に接続されているダイオード６３が逆バイアス接続となり、かつ、各相のスイッチング素子２１〜２４をオフとしていることから電源１および接地とはショートしない。このＹ型３線３相発電機と同等の結線状態で発電を行い、各相のダイオード６１、６２を用いて整流し電源１を充電する。次のＳ１０８ではイグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンからオフとなったかどうかを判定し、イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンからオフとなった（即ちエンジン停止操作が成された）場合には処理を終了させるＳ１０９に進み、処理を終了させる。一方、イグニッションスイッチＩＧＮ・ＳＷがオンの場合には、Ｓ１０５に戻り、駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力されたかどうか判定する。
【００３２】
なお、リレー３７、３８はバイポーラトランジスタ、ＩＧＢＴ、ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子やダイオードを用いて構成しても本発明に適用できることは明らかである。
【００３３】
このように本第４の実施の形態では、２つのリレー３７、３８を用いることにより、エンジン始動時あるいはエンジンのトルクアシストのために駆動力制御部５３から電動機要求駆動力信号が出力された場合には、３相６線式電動機の結線状態とすることで、３相６線式電動機の各相の巻線２８は、各々独立した接続状態になり、各相の巻線２８の両端に電源１の電圧を印加でき、巻線２８に流れる電流が多くなり、電動機が高いトルクを出すことができる。一方、エンジン始動後に発電機として作動させる時には、Ｙ型３相３線式発電機と同等の結線状態として構成し、各巻線間電圧を整流するため、巻線２８単独での発電電圧より√３倍高い電圧を発電でき、その電圧を整流することで、発電効率が高められる。さらに、リレー３７、３８を各相のインバータ回路に電源を供給する電源１および接地とは直接接続されないところに設けたため、リレー３７、３８のオープン故障時にも３相６線式電動機として動作するため、３相６線式電動機としての機能は損なわれない。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す回路構成図。
【図２】第１の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図３】第２の実施の形態を示す回路構成図。
【図４】第２の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図５】第３の実施の形態を示す回路構成図。
【図６】第３の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【図７】第４の実施の形態を示す回路構成図。
【図８】第４の実施の形態の動作を示すフローチャート。
【符号の説明】
１…電源
２１、２３…上アーム側スイッチング素子
２２、２４…下アーム側スイッチング素子
２８…巻線
３１、３２…スイッチ
３５、３６、３７、３８…リレー
４０、４０ａ…Ｈ型ブリッジ回路
【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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