(57)【要約】【課題】占有面積を低減した制御回路を備える発電電動装置を提供する。【解決手段】発電電動装置１００は、オルタネータ５０、電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃ，８３、基板８４、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６およびＭＯＳドライバ２７を備える。電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃ，８３は、オルタネータ５０の端面にオルタネータ５０の回転軸５０Ａを取り囲むように略Ｕ字形状に配置される。ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、電極板８１上に配置され、ＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６は、それぞれ、電極板８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ上に配置される。ＭＯＳドライバ２７は、略Ｕ字形状の切欠部に配置された基板８４上に設置され、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のオン／オフを制御する。【選択図】        図１
2004153872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能するモータと、
前記モータの端面に、前記モータの回転軸を取り囲むように略Ｕ字形状に配置された第１および第２の電極板と、
前記固定子に供給する電流を制御する多相スイッチング素子群と、
前記多相スイッチング素子群を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記略Ｕ字形状の切欠部に前記第１および第２の電極板の面内方向と同じ方向に配置されたセラミック基板上に設けられる、発電電動装置。
【請求項２】
前記制御回路は、樹脂モールドされる、請求項１に記載の発電電動装置。
【請求項３】
前記多相スイッチング素子群をサージから保護するツェナーダイオードをさらに備え、
前記ツェナーダイオードは、前記切欠部に配置される、請求項１または請求項２に記載の発電電動装置。
【請求項４】
直流電源からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を前記多相スイッチング素子に供給する容量素子をさらに備え、
前記容量素子は、前記セラミック基板と前記第２の電極板との間に配置される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発電電動装置。
【請求項５】
前記固定子と異なる界磁コイルへの通電制御を行なう界磁コイル制御部をさらに備え、
前記界磁コイル制御部は、前記セラミック基板上に配置される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発電電動装置。
【請求項６】
前記セラミック基板から前記第１および第２の電極板につながるリードフレームは、前記第１および第２の電極板と同じ平面内に設けられる、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の発電電動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、占有面積を低減した制御回路を備える発電電動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載されるエンジンを始動する三相電動機の機能と、バッテリを充電する三相交流発電機の機能とを併せ持つ始動発電機が特開平２−２６６８５５号公報に開示されている。
【０００３】
図６を参照して、特開平２−２６６８５５号公報に開示された始動発電機３００は、モータ部３０１と、駆動部３０２とを備える。モータ部３０１は、固定子および回転子を含む。駆動部３０２は、モータ部３０１の端面３０１Ａに設けられる。そして、駆動部３０２は、筒部材３０２Ａと、パワーモジュール３０２Ｂとを含む。パワーモジュール３０２Ｂは、筒部材３０２Ａの表面に形成される。すなわち、パワーモジュール３０２Ｂは、筒部材３０２Ａの半径方向３０３に垂直な方向、およびモータ部３０１の回転軸３０１Ｂの長手方向３０４に配置される。
【０００４】
そして、パワーモジュール３０２Ｂは、モータ部３０１に含まれるコイルに電流を流して回転子が所定のトルクを出力するようにモータ部３０１を駆動し、モータ部３０１の回転子がエンジンの回転力により回転することにより３つの固定子に誘起された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリを充電する。
【０００５】
このように、パワーモジュール３０２Ｂは、モータ部３０１の端面３０１Ａに設けられ、モータ部３０１を電動機または発電機として駆動する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平２−２６６８５５号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２−１５３０３０号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開昭６２−２６８３７０号公報
【０００９】
【特許文献４】
特開平１１−２３５０５１号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の始動発電機では、パワーモジュールは、回転軸を中心とした半径方向に垂直な方向および回転軸の長手方向に配置されるため、モータの駆動を制御する制御回路を小型化することが困難であるという問題があった。
【００１１】
特に、エンジンに設置される発電機に、その発電機を制御する制御回路を組み込む場合にも同様な問題が発生する。
【００１２】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、占有面積を低減した制御回路を備える発電電動装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、発電電動装置は、モータと、多相スイッチング素子群と、制御回路と、第１および第２の電極板とを備える。モータは、回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能する。多相スイッチング素子群は、固定子に供給する電流を制御する。制御回路は、多相スイッチング素子群を制御する。第１および第２の電極板は、モータの端面に、モータの回転軸を取り囲むように略Ｕ字形状に配置される。そして、制御回路は、略Ｕ字形状の切欠部に第１および第２の電極板の面内方向と同じ方向に配置されたセラミック基板上に設けられる。
【００１４】
好ましくは、制御回路は、樹脂モールドされる。
好ましくは、発電電動装置は、ツェナーダイオードをさらに備える。ツェナーダイオードは、多相スイッチング素子群をサージから保護する。そして、ツェナーダイオードは、切欠部に配置される。
【００１５】
好ましくは、発電電動装置は、容量素子をさらに備える。容量素子は、直流電源からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を多相スイッチング素子に供給する。そして、容量素子は、セラミック基板と第２の電極板との間に配置される。
【００１６】
好ましくは、発電電動装置は、界磁コイル制御部をさらに備える。界磁コイル制御部は、固定子と異なる界磁コイルへの通電制御を行なう。そして、界磁コイル制御部は、セラミック基板上に配置される。
【００１７】
好ましくは、セラミック基板から第１および第２の電極板につながるリードフレームは、第１および第２の電極板と同じ平面内に設けられる。
【００１８】
この発明による発電電動装置においては、発電機または電動機として機能するモータの駆動を制御する制御回路は、モータの端面に配置された第１および第２の電極板の面内方向と同じ方向に配置される。そして、制御回路の配置は、第１および第２の電極板の略Ｕ字形状の切欠部である。
【００１９】
したがって、この発明によれば、制御回路の占有面積を低減できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２１】
図１を参照して、この発明による発電電動装置１００は、ツェナーダイオード２１，ＤＴ１〜ＤＴ３と、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６と、電源２６と、ＭＯＳドライバ２７と、オルタネータ５０と、カスタムＩＣ７０と、電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃ，８３と、基板８４と、端子８４Ａ〜８４Ｄと、配線８５Ａ〜８５Ｄ，８６Ａ〜８６Ｄとを備える。
【００２２】
電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃ，８３および基板８４は、オルタネータ５０の端面に形成される。電極板８１は、略Ｕ字形状を有し、オルタネータ５０の回転軸５０Ａの周囲に設けられる。電極板８２Ａ〜８２Ｃは、電極板８１の外側に電極板８１を取り囲むように設けられる。そして、電極板８２Ａ〜８２Ｃは、所定の間隔を空けて配置される。電極板８３は、回転軸５０Ａからの距離が電極板８２Ａ〜８２Ｃとほぼ同じ位置に配置される。そして、電極板８３の一部は、電極板８２Ａ〜８２Ｃの下に配置される。基板８４は、電極板８１の略Ｕ字形状の切欠部に電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃ，８３の面内方向と同じ方向に配置される。
【００２３】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、電極板８１上に配置され、ＭＯＳトランジスタＴｒ２およびツェナーダイオードＤＴ１は、電極板８２Ａ上に配置され、ＭＯＳトランジスタＴｒ４およびツェナーダイオードＤＴ２は、電極板８２Ｂ上に配置され、ＭＯＳトランジスタＴｒ６およびツェナーダイオードＤＴ３は、電極板８２Ｃ上に配置される。
【００２４】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１は、ドレインが電極板８１に接続され、ソースが電極板８２Ａに接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ２は、ドレインが電極板８２Ａに接続され、ソースが電極板８３に接続される。ツェナーダイオードＤＴ１は、一方端子が電極板８２Ａに接続され、他方端子が電極板８３に接続される。そして、電極板８２Ａは、オルタネータ５０のＵ相コイルの一方端５１Ａに接続される。
【００２５】
ＭＯＳトランジスタＴｒ３は、ドレインが電極板８１に接続され、ソースが電極板８２Ｂに接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ４は、ドレインが電極板８２Ｂに接続され、ソースが電極板８３に接続される。ツェナーダイオードＤＴ２は、一方端子が電極板８２Ｂに接続され、他方端子が電極板８３に接続される。そして、電極板８２Ｂは、オルタネータ５０のＶ相コイルの一方端５２Ａに接続される。
【００２６】
ＭＯＳトランジスタＴｒ５は、ドレインが電極板８１に接続され、ソースが電極板８２Ｃに接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ６は、ドレインが電極板８２Ｃに接続され、ソースが電極板８３に接続される。ツェナーダイオードＤＴ３は、一方端子が電極板８２Ｃに接続され、他方端子が電極板８３に接続される。そして、電極板８２Ｃは、オルタネータ５０のＷ相コイルの一方端５３Ａに接続される。
【００２７】
したがって、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、電極板８２Ａを介して電極板８１と電極板８３との間に直列に接続される。また、ＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４は、電極板８２Ｂを介して電極板８１と電極板８３との間に直列に接続される。さらに、ＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６は、電極板８２Ｃを介して電極板８１と電極板８３との間に直列に接続される。そして、電極板８２Ａ〜８２Ｃは、それぞれ、オルタネータ５０のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルに接続される。
【００２８】
基板８４は、セラミック基板からなる。そして、電源２６、カスタムＩＣ７０、ＭＯＳドライバ２７および端子８４Ａ〜８４Ｄは、基板８４上に配置される。そして、電源２６、カスタムＩＣ７０およびＭＯＳドライバ２７は、基板８４上で樹脂モールドされる。
【００２９】
端子８４Ａは、信号Ｍ／Ｇを受け、その受けた信号Ｍ／Ｇを配線８５Ａを介してカスタムＩＣ７０へ出力する。端子８４Ｂは、信号ＲＬＯを受け、その受けた信号ＲＬＯを配線８５Ｂを介してカスタムＩＣ７０へ出力する。端子８４Ｃは、信号ＣＨＧＬを受け、その受けた信号ＣＨＧＬを配線８５Ｃを介してカスタムＩＣ７０へ出力する。端子８４Ｄは、バッテリ１０から出力された直流電圧を受け、その受けた直流電圧を配線８５Ｄを介して電源２６へ供給する。
【００３０】
配線８６Ａ〜８６Ｆは、基板８４から電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃへ配線する場合に、回転軸５０Ａと電極板８１との間の空間部において回転軸５０Ａを取り囲む円周に沿って配置される。そして、配線８６Ｂは、点Ｃで曲げられ、電極板８１の下側を通って電極板８２Ａまで配線される。また、配線８６Ｄは、点Ｄで曲げられ、電極板８１の下側を通って電極板８２Ｂまで配線される。さらに、配線８６Ｆは、点Ｅで曲げられ、電極板８１の下側を通って電極板８２Ｃまで配線される。
【００３１】
ＭＯＳドライバ２７は、配線８６Ａ〜８６Ｆを介してそれぞれＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ制御信号を出力する。
【００３２】
ツェナーダイオード２１は、基板８４と電極板８１，８３との間の空間部に配置され、電極板８１と電極板８３との間に接続される。また、コンデンサ２２は、基板８４と電極板８１，８２Ｃ，８３との間の空間部に配置され、電極板８１と電極板８３との間に接続される。
【００３３】
なお、電極板８１は、後述する正母線として機能し、その一方端は端子８７に接続される。そして、電極板８１は、バッテリ（図示せず）から出力された直流電圧を端子８７を介して受ける。また、電極板８３は、後述する負母線として機能し、接地ノードに接続される。
【００３４】
図２は、図１に示すＡ−Ａ線における断面から見たオルタネータ５０の断面構造図である。図２を参照して、回転軸５０Ａにロータ５５が固定され、ロータコイル５４がロータ５５に巻回される。固定子５６，５７がロータ５５の外側に固定され、Ｕ相コイル５１が固定子５６に巻回され、Ｖ相コイル５２が固定子５７に巻回される。なお、図２においては、Ｗ相コイルが巻回された固定子は省略されている。
【００３５】
回転軸５０Ａの一方端には、プーリ１６０が連結されており、プーリ１６０は、オルタネータ５０が発生したトルクをベルトを介してエンジンのクランク軸または補機類へ伝達するとともに、エンジンのクランク軸からの回転力を回転軸５０Ａに伝達する。
【００３６】
プーリ１６０が連結された回転軸５０Ａの一方端と反対側の他方端側には、電極板８１，８３が回転軸５０Ａを取り囲むように配置される。また、ブラシ５８が回転軸５０Ａに接するように配置される。基板８４が回転軸５０Ａの上側に設置され、コンデンサ２２が基板８４の手前に配置される。
【００３７】
電極板８１を挟んでコンデンサ２２と反対側にＭＯＳトランジスタ４０が設置される。ＭＯＳトランジスタ４０は、ドレインが電極板８１に接続され、ソースがロータコイル５４に接続される。オルタネータ５０が発電するとき、その発電量は、ロータコイル５４に流れるロータ電流によって決定される。したがって、ＭＯＳトランジスタ４０は、オルタネータ５０が指令発電量を発電するために必要なロータ電流をロータコイル５４に流す。
【００３８】
このように、オルタネータ５０の発電量を決定するロータ電流を制御するＭＯＳトランジスタ４０は、Ｂ方向から見た場合に基板８４の裏側に配置される。
【００３９】
図３は、図１に示すＡ−Ａ線における断面から見た電極板８１，８２Ｂ，８２Ｃ，８３等の配置を示す断面図である。図３を参照して、回転軸５０Ａの左側には、配線８６Ｃ，８６Ｅ，８６Ｆが配置され、電極板８１，８２Ｃ，８３は、配線８６Ｃ，８６Ｅ，８６Ｆの外周側に順次配置される。そして、配線８６Ｃ，８６Ｅ，８６Ｆおよび電極板８１，８２Ｃは、同一平面内に配置される。電極板８３は、配線８６Ｃ，８６Ｅ，８６Ｆおよび電極板８１，８２Ｃよりも下側に配置され、電極板８３の一部は、電極板８２Ｃと重なる。
【００４０】
回転軸５０Ａの右側には、配線８６Ｄおよび電極板８１，８２Ｂ，８３が順次配置される。配線８６Ｄの一部および電極板８１，８２Ｂは、同一平面内に配置される。電極板８３は、配線８６Ｄの一部および電極板８１，８２Ｂよりも下側に配置され、電極板８３の一部は、電極板８２Ｂと重なる。ＭＯＳトランジスタＴｒ４は、電極板８２Ｂ上に配置される。配線８６Ｄは、点Ｄまでは回転軸５０Ａを取り囲むように回転軸５０Ａと電極板８１との間に配置され（図１参照）、点Ｄで曲げられた後、電極板８１の下側を通ってＭＯＳトランジスタＴｒ４のゲートに接続される。
【００４１】
図４は、発電電動装置１００およびバッテリ１０の回路ブロック図を示す。制御回路２０は、基板８４と電極板８１，８３との間に配置されたツェナーダイオード２１と、基板８４と電極板８１，８２Ｃ，８３との間に配置されたコンデンサ２２と、電極板８１上に配置されたＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５と、それぞれ電極板８２Ａ〜８２Ｃ上に配置されたＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６と、基板８４上に配置された電源２６、ＭＯＳドライバ２７、カスタムＩＣ７０、ＭＯＳトランジスタ４０およびダイオード４１とを含む。
【００４２】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、Ｕ相アーム２３を構成し、ＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４は、Ｖ相アーム２４を構成し、ＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６は、Ｗ相アーム２５を構成する。
【００４３】
カスタムＩＣ７０は、同期整流器２８および制御部２９，３０からなる。回転角センサー６０は、オルタネータ５０に内蔵される。
【００４４】
オルタネータ５０は、Ｕ相コイル５１と、Ｖ相コイル５２と、Ｗ相コイル５３と、ロータコイル５４とを含む。そして、Ｕ相コイル５１の一方端５１Ａは、ＭＯＳトランジスタＴｒ１とＭＯＳトランジスタＴｒ２との間のノードＮ１に接続される。Ｖ相コイル５２の一方端５２Ａは、ＭＯＳトランジスタＴｒ３とＭＯＳトランジスタＴｒ４との間のノードＮ２に接続される。Ｗ相コイル５３の一方端５３Ａは、ＭＯＳトランジスタＴｒ５とＭＯＳトランジスタＴｒ６との間のノードＮ３に接続される。
【００４５】
フューズＦＵ１は、バッテリ１０の正極と制御回路２０との間に接続される。つまり、フューズＦＵ１は、ツェナーダイオード２１よりもバッテリ１０側に配置される。このように、フューズＦＵ１をツェナーダイオード２１よりもバッテリ１０側に配置することにより、過電流検知が不要になり、制御回路２０を小型化できる。フューズＦＵ２は、バッテリ１０の正極と電源２６との間に接続される。
【００４６】
ツェナーダイオード２１およびコンデンサ２２は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に並列に接続される。
【００４７】
Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に並列に接続される。ツェナーダイオードＤＴ１は、ノードＮ１と負母線Ｌ２との間にＭＯＳトランジスタＴｒ２に並列に接続される。ツェナーダイオードＤＴ２は、ノードＮ２と負母線Ｌ２との間にＭＯＳトランジスタＴｒ４に並列に接続される。ツェナーダイオードＤＴ３は、ノードＮ３と負母線Ｌ２との間にＭＯＳトランジスタＴｒ６に並列に接続される。
【００４８】
ツェナーダイオード４０は、バッテリ１０の正極とノードＮ４との間に接続される。ダイオード４１は、ノードＮ４と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。
【００４９】
なお、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６，４０に並列に接続されているダイオードは、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６，４０と半導体基板との間に形成される寄生ダイオードである。
【００５０】
バッテリ１０は、たとえば、１２Ｖの直流電圧を出力する。ツェナーダイオード２１は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に発生したサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオード２１は、所定の電圧レベル以上のサージ電圧が正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に印加された場合、そのサージ電圧を吸収し、コンデンサ２２およびＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に印加される直流電圧を所定の電圧レベル以下にする。したがって、コンデンサ２２の容量およびＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のサイズを、サージ電圧を考慮して大きくしなくてもよい。その結果、コンデンサ２２およびＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を小型化できる。
【００５１】
コンデンサ２２は、入力された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５に供給する。ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号をゲートに受け、その受けた制御信号によりオン／オフされる。そして、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、コンデンサ２２から供給された直流電圧によってオルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に流れる直流電流を切換えてオルタネータ５０を駆動する。また、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号によってオルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリ１０を充電する。
【００５２】
ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、オルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３が発電するとき、それぞれ、ＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６に過電圧が印加されるのを防止する。つまり、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、オルタネータ５０の発電モード時、Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５の下アームを保護する。
【００５３】
電源２６は、バッテリ１０から出力される直流電圧をフューズＦＵ２を介して受け、その受けた直流電圧を電圧レベルが異なる２つの直流電圧としてＭＯＳドライバ２７へ供給する。より具体的には、電源２６は、バッテリ１０から受けた１２Ｖの直流電圧に基づいて、たとえば、５Ｖの直流電圧を生成し、その生成した５Ｖの直流電圧と、バッテリ１０から受けた１２Ｖの直流電圧とをＭＯＳドライバ２７へ供給する。
【００５４】
ＭＯＳドライバ２７は、電源２６から供給される５Ｖおよび１２Ｖの直流電圧により駆動される。そして、ＭＯＳドライバ２７は、同期整流器２８からの同期信号に同期してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成し、その生成した制御信号をＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ出力する。より具体的には、ＭＯＳドライバ２７は、同期整流器２８からの同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６に基づいて、オルタネータ５０の発電モードにおいてＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成し、同期整流器２８からの同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６に基づいて、オルタネータ５０の駆動モードにおいてＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成する。
【００５５】
同期整流器２８は、制御部３０から信号ＧＳを受けると、制御部２９からのタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６に基づいて同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６を生成し、その生成した同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６をＭＯＳドライバ２７へ出力する。また、同期整流器２８は、制御部３０から信号ＭＳを受けると、制御部２９からのタイミング信号ＴＭ１〜ＴＭ６に基づいて同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６を生成し、その生成した同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６をＭＯＳドライバ２７へ出力する。
【００５６】
制御部２９は、回転角センサー６０からの角度θ１，θ２，θ３を受け、その受けた角度θ１，θ２，θ３に基づいてオルタネータ５０に含まれるロータ５５の回転数ＭＲＮを検出する。
【００５７】
角度θ１は、Ｕ相コイル５１によって発生される磁力の方向とロータコイル５４によって発生される磁力の方向との角度であり、角度θ２は、Ｖ相コイル５２によって発生される磁力の方向とロータコイル５４によって発生される磁力の方向との角度であり、角度θ３は、Ｗ相コイル５３によって発生される磁力の方向とロータコイル５４によって発生される磁力の方向との角度である。そして、角度θ１，θ２，θ３は、０度〜３６０度の範囲で周期的に変化する。したがって、制御部２９は、角度θ１，θ２，θ３が所定の期間に０度〜３６０度の範囲で周期的に変化する回数を検出して回転数ＭＲＮを検出する。
【００５８】
そして、制御部２９は、角度θ１，θ２，θ３に基づいて、オルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に誘起される電圧Ｖｕｉ，Ｖｖｉ，Ｖｗｉのタイミングを検出し、その検出したタイミングに基づいて、Ｕ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に誘起された電圧Ｖｕｉ，Ｖｖｉ，Ｖｗｉを直流電圧に変換するためにＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするタイミングを示すタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６を生成する。
【００５９】
また、制御部２９は、角度θ１，θ２，θ３と、検出した回転数ＭＲＮとに基づいて、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるためにＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするタイミングを示すタイミング信号ＴＭ１〜ＴＭ６を生成する。
【００６０】
そして、制御部２９は、生成したタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６，ＴＭ１〜ＴＭ６を同期整流器２８へ出力する。
【００６１】
制御部３０は、外部に設けられたエコランＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）（これについては後述する）から信号Ｍ／Ｇ、信号ＲＬＯおよび信号ＣＨＧＬを受ける。また、制御部３０は、オルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に印加される電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを受ける。
【００６２】
制御部３０は、信号Ｍ／Ｇに基づいて、オルタネータ５０を発電機として動作させるか駆動モータとして動作させるかを判定し、発電機として動作させるとき信号ＧＳを生成して同期整流器２８へ出力する。一方、制御部３０は、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるとき、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、Ｕ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に電流を流す通電方式を決定し、その決定した通電方式でオルタネータ５０を駆動するための信号ＭＳを生成して同期整流器２８へ出力する。
【００６３】
また、制御部３０は、信号ＲＬＯに基づいて、オルタネータ５０が指令発電量を発電するためのロータ電流を演算し、その演算したロータ電流をロータコイル５４に流すための信号ＲＣＴを生成してＭＯＳトランジスタ４０のゲートへ出力する。
【００６４】
さらに、制御部３０は、信号ＣＨＧＬに基づいて、ＭＯＳトランジスタ４０の温度情報を信号化して外部へ出力する。
【００６５】
ＭＯＳトランジスタ４０は、制御部３０からの信号ＲＣＴに基づいて、バッテリ１０からロータコイル５４に供給されるロータ電流を所定値に設定する。ダイオード４１は、ロータオフ制御時の還流ダイオードである。
【００６６】
オルタネータ５０は、駆動モータまたは発電機として動作する。そして、オルタネータ５０は、駆動モータとして動作する駆動モードにおいて、エンジンの始動時、制御回路２０からの制御によって所定のトルクを発生し、その発生した所定のトルクによってエンジンを始動する。さらに、オルタネータ５０は、エンジンの始動時以外、発生したトルクによって補機類を駆動する。
【００６７】
さらに、オルタネータ５０は、発電機として動作する発電モードにおいて、ロータコイル５４に流れるロータ電流に応じた交流電圧を発電し、その発電した交流電圧をＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５へ供給する。
【００６８】
回転角センサー６０は、角度θ１，θ２，θ３を検出し、その検出した角度θ１，θ２，θ３を制御部２９へ出力する。
【００６９】
発電電動装置１００における全体動作について説明する。制御部３０は、エコランＥＣＵからの信号Ｍ／Ｇに基づいて、オルタネータ５０を発電機として動作させるか駆動モータとして動作させるかを判定し、発電機として動作させるとき信号ＧＳを生成して同期整流器２８へ出力する。また、制御部３０は、エコランＥＣＵからの信号ＲＬＯに基づいて信号ＲＣＴを生成してＭＯＳトランジスタ４０のゲートへ出力する。
【００７０】
そうすると、ＭＯＳトランジスタ４０は、バッテリ１０からロータコイル５４に供給されるロータ電流を信号ＲＣＴに応じて切換える。そして、オルタネータ５０のロータ５５は、エンジンの回転力により回転し、オルタネータ５０は、指定発電量を発電してＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５へ供給する。
【００７１】
一方、制御部２９は、回転角センサー６０から角度θ１，θ２，θ３を受け、その受けた角度θ１，θ２，θ３に基づいて、上述した方法によってタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６，ＴＭ１〜ＴＭ６を生成して同期整流器２８へ出力する。
【００７２】
そうすると、同期整流器２８は、制御部３０からの信号ＧＳに基づいて、タイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６に同期した同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６を生成してＭＯＳドライバ２７へ出力する。ＭＯＳドライバ２７は、同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６に同期してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ出力する。
【００７３】
そうすると、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号によってオン／オフされ、オルタネータ５０によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。
【００７４】
この場合、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、オルタネータ５０によって発電された交流電圧にサージ電圧が重畳されていても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、ＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。また、ツェナーダイオード２１は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間の直流電圧にサージ電圧が重畳されていても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオード２１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。
【００７５】
制御部３０は、信号Ｍ／Ｇに基づいて、オルタネータ５０を駆動モータとして駆動すると判定したとき、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５への通電方式を決定し、その決定した通電方式によってオルタネータ５０を駆動するための信号ＭＳを生成して同期整流器２８へ出力する。
【００７６】
制御部２９は、回転角センサー６０から角度θ１，θ２，θ３を受け、その受けた角度θ１，θ２，θ３に基づいて、上述した方法によってタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６，ＴＭ１〜ＴＭ６を生成して同期整流器２８へ出力する。
【００７７】
そうすると、同期整流器２８は、制御部３０からの信号ＭＳに基づいて、タイミング信号ＴＭ１〜ＴＭ６に同期した同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６を生成してＭＯＳドライバ２７へ出力する。ＭＯＳドライバ２７は、同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６に同期してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ出力する。
【００７８】
そうすると、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号によってオン／オフされ、バッテリ１０からオルタネータ５０のＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５に供給する電流を切換えてオルタネータ５０を駆動モータとして駆動する。これにより、オルタネータ５０は、エンジンの始動時、エンジンのクランク軸に所定のトルクを供給する。また、オルタネータ５０は、所定のトルクを補機類に供給する。
【００７９】
この場合、ツェナーダイオード２１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がオン／オフされることにより正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に発生したサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオード２１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。また、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５がオン／オフされてＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６にサージ電圧が印加されても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、ＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。
【００８０】
上述したように、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、オルタネータ５０の端面に設けられた電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃ上に配置される。このような配置が可能なのは、ツェナーダイオード２１，ＤＴ１〜ＤＴ３を設けることにより、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に過電圧が印加されるのを防止し、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のサイズを小さくしたからである。そして、特に、３つのＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５を１個のツェナーダイオード２１によって保護するようにしたため、基板８４と電極板８１，８３との間の空間部を利用して、３つのＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５を保護するツェナーダイオード２１を配置することが可能になった。
【００８１】
また、ツェナーダイオード２１は、コンデンサ２２に過電圧が印加されることも防止するため、コンデンサ２２の容量を小さくできる。その結果、コンデンサ２２を基板８４と電極板８１，８２Ｃ，８３との間の空間部に配置することが可能になった。
【００８２】
これらの要因によって、制御回路２０は、回路全体が小型化され、オルタネータ５０の端面に配置され得る。つまり、制御回路２０は、オルタネータ５０の回転軸５０Ａの長手方向ではなく、回転軸５０Ａに垂直な平面内に配置され得る。その結果、制御回路２０の占有面積を低減できる。
【００８３】
図５は、発電電動装置１００を備えるエンジンシステム２００のブロック図を示す。図５を参照して、エンジンシステム２００は、バッテリ１０と、制御回路２０と、オルタネータ５０と、エンジン１１０と、トルクコンバータ１２０と、オートマチックトランスミッション１３０と、プーリ１４０，１５０，１６０と、電磁クラッチ１４０ａと、ベルト１７０と、補機類１７２と、スタータ１７４と、電動油圧ポンプ１８０と、燃料噴射弁１９０と、電動モータ２１０と、スロットルバルブ２２０と、エコランＥＣＵ２３０と、エンジンＥＣＵ２４０と、ＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ  Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）−ＥＣＵ２５０とを備える。
【００８４】
オルタネータ５０は、エンジン１１０に近接して配置される。制御回路２０は、上述したようにオルタネータ５０の端面に配置される。
【００８５】
エンジン１１０は、オルタネータ５０またはスタータ１７４によって始動され、所定の出力を発生する。より具体的には、エンジン１１０は、エコノミーランニングシステム（「エコラン」、「アイドルストップ」、「アイドリングストップ」とも言う。）による停止後の始動時、オルタネータ５０によって始動され、イグニッションキーによる始動時、スタータ１７４によって始動される。そして、エンジン１１０は、発生した出力をクランク軸１１０ａからトルクコンバータ１２０またはプーリ１４０へ出力する。
【００８６】
トルクコンバータ１２０は、クランク軸１１０ａからのエンジン１１０の回転をオートマチックトランスミッション１３０に伝達する。オートマチックトランスミッション１３０は、自動変速制御を行ない、トルクコンバータ１２０からのトルクを変速制御に応じたトルクに設定して出力軸１３０ａへ出力する。
【００８７】
プーリ１４０は、電磁クラッチ１４０ａを内蔵しており、電磁クラッチ１４０ａを介してエンジン１１０のクランク軸１１０ａに連結される。また、プーリ１４０は、ベルト１７０を介してプーリ１５０，１６０と連動する。
【００８８】
電磁クラッチ１４０ａは、エコランＥＣＵ２３０からの制御によってオン／オフされ、プーリ１４０をクランク軸１１０ａに連結／遮断する。ベルト１７０は、プーリ１４０，１５０，１６０を相互に連結する。プーリ１５０は、補機類１７２の回転軸に連結される。
【００８９】
プーリ１６０は、オルタネータ５０の回転軸５０Ａに連結され、オルタネータ５０またはエンジン１１０のクランク軸１１０ａによって回動される。
【００９０】
補機類１７２は、エアコン用コンプレッサ、パワーステアリングポンプおよびエンジン冷却用ウォータポンプの１つまたは複数からなる。そして、補機類１７２は、オルタネータ５０からの出力をプーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１５０を介して受け、その受けた出力により駆動される。
【００９１】
オルタネータ５０は、制御回路２０により駆動される。そして、オルタネータ５０は、エンジン１１０のクランク軸１１０ａの回転力をプーリ１４０、ベルト１７０およびプーリ１６０を介して受け、その受けた回転力を電気エネルギーに変換する。つまり、オルタネータ５０は、クランク軸１１０ａの回転力により発電する。なお、オルタネータ５０が発電する場合には、２つの場合がある。１つは、エンジンシステム２００が搭載されたハイブリッド自動車の通常走行時にエンジン１１０が駆動されることによりクランク軸１１０ａの回転力を受けて発電する場合である。もう１つは、エンジン１１０は駆動されないが、ハイブリッド自動車の減速時に駆動輪の回転力がクランク軸１１０ａに伝達され、その伝達された回転力を受けて、オルタネータ５０が発電する場合である。
【００９２】
また、オルタネータ５０は、制御回路２０によって駆動され、所定の出力をプーリ１６０へ出力する。そして、所定の出力は、エンジン１１０を始動するとき、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してエンジン１１０のクランク軸１１０ａへ伝達され、補機類１７２を駆動するとき、ベルト１７０およびプーリ１５０を介して補機類１７２へ伝達される。
【００９３】
バッテリ１０は、上述したように、１２Ｖの直流電圧を制御回路２０へ供給する。
【００９４】
制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの制御によって、上述したように、バッテリ１０からの直流電圧を交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によってオルタネータ５０を駆動する。また、制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの制御によって、オルタネータ５０が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧によってバッテリ１０を充電する。
【００９５】
スタータ１７４は、エコランＥＣＵ２３０からの制御によってエンジン１１０を始動する。電動油圧ポンプ１８０は、オートマチックトランスミッション１３０に内蔵され、エンジンＥＣＵ２４０からの制御によって、オートマチックトランスミッション１３０の内部に設けられた油圧制御部に対して作動油を供給する。なお、この作動油は、油圧制御部内のコントロールバルブにより、オートマチックミッション１３０内部のクラッチ、ブレーキおよびワンウェイクラッチの作動状態を調整し、シフト状態を必要に応じて切替える。
【００９６】
エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａのオン／オフの切替え、オルタネータ５０および制御回路２０のモード制御、スタータ１７４の制御およびバッテリ１０の蓄電量制御を行なう。なお、オルタネータ５０および制御回路２０のモード制御とは、オルタネータ５０が発電機として機能する発電モードと、オルタネータ５０が駆動モータとして機能する駆動モードとを制御することを言う。そして、エコランＥＣＵ２３０は、発電モードおよび駆動モードを制御するための信号Ｍ／Ｇを生成して制御回路２０へ出力する。また、エコランＥＣＵ２３０からバッテリ１０への制御線は図示されていない。
【００９７】
また、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０に内蔵された回転角センサー６０からの角度θ１，θ２，θ３に基づく回転数ＭＲＮ、エコランスイッチからの運転者によるエコランシステムの起動有無、その他のデータを検出する。
【００９８】
燃料噴射弁１９０は、エンジンＥＣＵ２４０からの制御によって、燃料の噴射を制御する。電動モータ２１０は、エンジンＥＣＵ２４０からの制御によってスロットルバルブ２２０の開度を制御する。スロットルバルブ２２０は、電動モータ２１０によって所定の開度に設定される。
【００９９】
エンジンＥＣＵ２４０は、エンジン冷却用ウォータポンプを除く補機類１７２のオン／オフ制御、電動油圧ポンプ１８０の駆動制御、オートマチックトランスミッション１３０の変速制御、燃料噴射弁１９０による燃料噴射制御、電動モータ２１０によるスロットルバルブ２２０の開度制御、およびその他のエンジン制御を行なう。
【０１００】
また、エンジンＥＣＵ２４０は、水温センサーからのエンジン冷却水温、アイドルスイッチからのアクセルペダルの踏み込み有無状態、アクセル開度センサーからのアクセル開度、舵角センサーからのステアリングの操舵角、車速センサーからの車速、スロットル開度センサーからのスロットル開度、シフト位置センサーからのシフト位置、エンジン回転数センサーからのエンジン回転数、エアコンスイッチからのオン／オフ操作有無、およびその他のデータを検出する。
【０１０１】
ＶＳＣ−ＥＣＵ２５０は、ブレーキスイッチからのブレーキペダルの踏み込み有無状態、およびその他のデータを検出する。
【０１０２】
エコランＥＣＵ２３０、エンジンＥＣＵ２４０およびＶＳＣ−ＥＣＵ２５０は、マイクロコンピュータを中心として構成され、内部のＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）に書き込まれているプログラムに応じてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）が必要な演算処理を実行し、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。これらの演算処理結果および検出されたデータは、エコランＥＣＵ２３００、エンジンＥＣＵ２４０およびＶＳＣ−ＥＣＵ２５０間で相互にデータ通信が可能となっており、必要に応じてデータを交換して相互に連動して制御を実行することが可能である。
【０１０３】
エンジンシステム２００の動作について説明する。エコランＥＣＵ２３０は、自動停止処理、エンジン停止時モータ駆動処理、自動始動処理、モータ駆動発進始動処理、走行時モータ制御処理および減速時モータ制御処理を行なう。
【０１０４】
まず、自動停止処理について説明する。エンジンＥＣＵ２４０は、エンジン冷却水温ＴＨＷ、アイドルスイッチ、バッテリ電圧、ブレーキスイッチ、および車速ＳＰＤ等を受ける。そして、エンジンＥＣＵ２４０は、アイドルスイッチからアクセルペダルの踏み込み有無を検出し、ブレーキスイッチからブレーキペダルの踏み込み有無を検出する。
【０１０５】
そして、自動停止処理が開始されると、エンジン冷却水温ＴＨＷ、アクセルペダルの踏み込み有無、バッテリ１０の電圧、ブレーキペダルの踏み込み有無、および車速ＳＰＤ等がエコランＥＣＵ２３０内部のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）の作業領域に読み込まれる。エコランＥＣＵ２３０は、これらのデータに基づいて自動停止条件が満たされているか否かを判定する。なお、自動停止条件は、たとえば、エンジン冷却水温ＴＨＷが下限値から上限値までの間にあること、および車速ＳＰＤが０ｋｍ／ｈであること等が全て満たされた場合に成立する。
【０１０６】
そして、エコランＥＣＵ２３０は、自動停止条件が満たされていると判定したとき、エンジン停止処理を行なう。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、エンジンＥＣＵ２４０に対して燃料カットの指示を行ない、エンジンＥＣＵ２４０は、燃料カットの指示に応じて燃料噴射を停止するように燃料噴射弁１９０を制御し、スロットルバルブ２２０を全閉状態にする。これにより、燃料噴射弁１９０は、燃料噴射を停止し、エンジン１１０の燃焼室内での燃焼が停止してエンジン１１０の運転は停止する。
【０１０７】
次に、エンジン停止時モータ駆動処理について説明する。エンジン停止時モータ駆動処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａをオンし、オルタネータ５０の回転数をアイドル目標回転数に設定してオルタネータ５０を駆動するように制御回路２０を制御する。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるための信号Ｍ／Ｇを制御回路２０へ出力する。そうすると、制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの信号Ｍ／Ｇに基づいて、上述した方法によって、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させ、回転数がアイドル目標回転数になるようにオルタネータ５０を駆動する。これにより、オルタネータ５０の回転軸５０Ａが回転し、プーリ１６０も回転する。
【０１０８】
プーリ１６０に伝達された回転力は、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してクランク軸１１０ａへ伝達され、クランク軸１１０ａがアイドル目標回転数で回転する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン１１０がアイドル目標回転数で回転する状態を一定時間維持したことを確認する。
【０１０９】
このように、エンジン１１０の停止時にオルタネータ５０の出力により、エンジン１１０をアイドル回転と同等の回転数で回転させることにより、スロットルバルブ２２０が全閉状態のエンジン１１０の気筒内圧力を十分に低下させることができる。そして、燃焼していないエンジン１１０の工程間の負荷トルクの差が小さくなり、回転におけるトルク変動が減少する。その結果、停止時の振動を抑制でき、エンジン１１０の自動停止時において運転者に違和感を与えることがない。
【０１１０】
その後、エコランＥＣＵ２３０は、補機類１７２の駆動要求があるか否かを判定し、補機類１７２の駆動要求があると判定したとき、電磁クラッチ１４０ａをオフし、オルタネータ５０を駆動モードにする。そして、この場合も、上述した動作によって、オルタネータ５０は、アイドル目標回転数で回転され、その回転力は、プーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１５０を介して補機類１７２へ伝達される。
【０１１１】
これにより、エアコン用コンプレッサおよびパワーステアリングポンプが駆動される。この場合、電磁クラッチ１４０ａはオフされているので、エンジン１１０のクランク軸１１０ａは回転せず、無駄な電力消費を防止して、燃費を向上させることができる。
【０１１２】
このように、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン１１０の停止中に、オルタネータ５０を駆動して、エンジン１１０のクランク軸１１０ａを回転させて振動低減処理を行ない、または補機類１７２を駆動する。
【０１１３】
次に、自動始動処理について説明する。自動始動処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、自動停止処理時に読み込んだデータと同じデータを読み込んで自動始動条件が成立するか否かを判定する。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、自動停止条件の１つでも満足されなかった場合に自動始動条件が成立したと判定する。
【０１１４】
そして、エコランＥＣＵ２３０は、自動始動条件が成立したと判定したとき、エンジン停止時モータ駆動処理を停止する。これにより、自動始動処理が終了する。
【０１１５】
次に、モータ駆動発進始動処理について説明する。モータ駆動発進始動処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、エンジンＥＣＵ２４０に対してエアコンのオンを禁止する指示を与える。そして、エンジンＥＣＵ２４０は、エアコンがオンされていれば、エアコンの駆動を停止する。これにより、オルタネータ５０に生じる負荷を軽減できる。
【０１１６】
そして、エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａをオンし、オルタネータ５０を駆動モードにする。そうすると、上述した動作と同じ動作によって、オルタネータ５０の回転力は、プーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してクランク軸１１０ａへ伝達され、クランク軸１１０ａは、アイドル目標回転数で回転される。
【０１１７】
そうすると、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン１１０の回転数がアイドル目標回転数に達したか否かを判定し、エンジン１１０の回転数がアイドル目標回転数に達すると、燃料噴射開始の指示をエンジンＥＣＵ２４０に与える。そして、エンジンＥＣＵ２４０は、燃料を噴射するように燃料噴射弁１９０を制御し、燃料噴射弁１９０は、燃料の噴射を開始する。これにより、エンジン１１０は、始動し、運転を開始する。
【０１１８】
なお、この場合、エンジン１１０は、アイドル目標回転数での燃料噴射となるので、迅速に始動されるとともに、早期に安定したエンジン回転に到達する。また、燃料噴射に到るまでは、オルタネータ５０の出力によりエンジン１１０のクランク軸１１０ａが回転されるので、オルタネータ５０の出力トルクが十分に高いものであれば、非ロックアップ状態のトルクコンバータ１２０により生じるクリープ力により発進を開始できる。
【０１１９】
このように、モータ駆動発進始動処理時、オルタネータ５０が駆動モードにより駆動される。
【０１２０】
次に、走行時モータ制御処理について説明する。走行時モータ制御処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、モータ駆動発進始動処理によってエンジン１１０の始動が完了したか否かを判定し、エンジン１１０の始動が完了していると判定したとき、モータ駆動発進始動処理を停止する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エアコンのオンを許可する指示をエンジンＥＣＵ２４０に与える。これにより、エンジンＥＣＵ２４０は、エアコンのスイッチがオンされていれば、エアコン用コンプレッサがプーリ１５０の回転に連動するように切り替えて、エアコンを駆動できる。
【０１２１】
その後、エコランＥＣＵ２３０は、車両減速時か否かを判定する。ここで、車両減速時とは、たとえば、走行時にアクセルペダルが完全に戻された状態、すなわち、走行時にアイドルスイッチがオンである場合を言う。したがって、エコランＥＣＵ２３０は、アイドルスイッチがオフされていれば、車両減速時以外と判定し、電磁クラッチ１４０ａをオンし、オルタネータ５０を発電モードに設定する。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０を発電モードで動作させるための信号Ｍ／Ｇを制御回路２０へ出力する。そして、制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの信号Ｍ／Ｇに応じて、上述した方法によってオルタネータ５０を発電モードで駆動する。
【０１２２】
そうすると、エンジン１１０のクランク軸１１０ａの回転力は、プーリ１４０、ベルト１７０およびプーリ１６０を介してオルタネータ５０の回転軸に伝達される。そして、オルタネータ５０は発電し、交流電圧を制御回路２０へ出力する。制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの制御に従って、交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。これにより、走行時モータ制御処理が終了する。
【０１２３】
このように、通常走行時、オルタネータ５０は発電モードにより駆動され、エンジン１１０の回転力が電気エネルギーに変換される。
【０１２４】
一方、エコランＥＣＵ２３０が車両減速時であると判定したとき、減速時モータ制御処理が行われる。最後に減速時モータ制御処理について説明する。減速時モータ制御処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、車両減速時の燃料カットが終了したか否かを判定する。車両減速時であると判定される条件下では、エンジンＥＣＵ２４０が実行する減速時燃料カット処理により、エンジン１１０の回転数が燃料噴射復帰を判定する復帰基準回転数（すなわち、アイドル目標回転数）に低下するまでは、エンジン１１０への燃料噴射が停止される。
【０１２５】
そして、エンジンの回転数が復帰基準回転数まで低下すると、トルクコンバータ１２０がロックアップ状態から非ロックアップ状態に切り替えられるとともに、燃料噴射を再開してエンジン回転数の落ち込みによるエンジンストールが防止される。
【０１２６】
車両減速時の燃料カット中であれば、エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａをオンして、通常の発電電圧よりも高い発電電圧での発電にオルタネータ５０を設定する。これにより、エンジン１１０は運転されていないが、車輪の回転によりエンジン１１０のクランク軸１１０ａが回転され、このクランク軸１１０ａの回転がプーリ１４０、ベルト１７０およびプーリ１６０を介してオルタネータ５０に伝達される。そして、オルタネータ５０は交流電圧を発電する。したがって、車両の走行エネルギーが電力として回収される。すなわち、この場合のオルタネータ５０の発電モードは、回生モードに該当する。
【０１２７】
エンジン回転数が復帰基準回転数まで低下すると、エンジンＥＣＵ２４０は、燃料カット処理を終了する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも小さいか否かを判定する。エンジンストール基準回転数は、復帰基準回転数よりも小さい値である。また、このエンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも小さいか否かの判定は、燃料噴射再開にもかかわらず、エンジン回転数が大きく低下してエンジンストールに至るおそれのある状況を判定するためである。
【０１２８】
エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも大きいと判定したとき、オルタネータ５０は停止される。一方、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも小さいと判定したとき、電磁クラッチ１４０ａをオンし、エンジン回転数がアイドル目標回転数になるようにオルタネータ５０を駆動する。
【０１２９】
これにより、オルタネータ５０の回転力は、プーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してクランク軸１１０ａに伝達され、クランク軸１１０ａが回転する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がアイドル目標回転数に達したと判定したとき、オルタネータ５０は停止される。
【０１３０】
このように、減速時の燃料カット処理後に、エンジン１１０が燃料カットからエンジン運転に復帰することが困難となった場合には、オルタネータ５０によりエンジン回転数を持ち上げることにより、エンジンストールを防止する。
【０１３１】
なお、エンジン冷間始動時には、エコランＥＣＵ２３０は、運転者イグニッションスイッチの操作に応じてスタータ１７４を制御し、スタータ１７４がエンジン１１０の始動を行なう。また、エンジンシステム２００が搭載された車両が発進した後の通常走行時、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるための信号Ｍ／Ｇを制御回路２０へ出力し、制御回路２０は、信号Ｍ／Ｇに応じて、上述した動作によってオルタネータ５０を駆動モータとして駆動する。そして、オルタネータ５０が発生したトルクは、プーリ１６０、ベルト１７０、プーリ１４０、クランク軸１１０ａ、トルクコンバータ１２０、オートマチックトランスミッション１３０および出力軸１３０ａを介して、エンジンシステム２００が搭載された車両の駆動輪に伝達される。
【０１３２】
上述したように、エンジンシステム２００においては、オルタネータ５０を制御する制御回路２０は、オルタネータ５０の端面に設けられ、エコランＥＣＵ２３０からの指示に従ってオルタネータ５０を駆動モータまたは発電機として駆動する。
【０１３３】
なお、オルタネータ５０は、固定子および回転子を含み、発電機または電動機として機能する「モータ」を構成する。
【０１３４】
また、ＭＯＳトランジスタ４０は、固定子と異なる界磁コイルへの通電制御を行なう「界磁コイル制御部」を構成する。
【０１３５】
さらに、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、固定子に供給する電流を制御する「多相スイッチング素子群」を構成する。
【０１３６】
さらに、配線８６Ａ〜８６Ｆは、基板８４（セラミック基板から成る。）から電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃ，８３につながる「リードフレーム」を構成する。
【０１３７】
この発明の実施の形態によれば、発電電動装置は、発電機または駆動モータとして機能するオルタネータのコイルに流す電流を制御する多相スイッチング素子群と、多相スイッチング素子群を制御する制御回路と、オルタネータの回転軸を取り囲むように略Ｕ字形状に配置された２つの電極板とを備え、制御回路は、略Ｕ字形状の切欠部に２つの電極板の面内方向に設置されたセラミック基板上に設けられるので、制御回路の占有面積を低減できる。その結果、発電電動装置を小型化できる。
【０１３８】
なお、本実施の形態においては、エコランＥＣＵとエンジンＥＣＵとを別体としていたが、それらの機能を統合して１つのエンジン制御ＥＣＵとして構成できることは言うまでもない。また、本実施の形態のトランスミッションは、ＡＴ（いわゆる自動変速機）に限らず、ＣＶＴやＭＴなどの公知の変速機を組合わせてもよい。
【０１３９】
さらに、本実施の形態においては、電磁クラッチ１４０ａを用いて補機駆動を行なう機能を有しているが、補機駆動機能を省略し、システムを簡素化してもよい（電磁クラッチ１４０ａを設けなくてもよくなる）。
【０１４０】
さらに、本実施の形態では、エコランシステムであるが、モータにて大きな駆動力を発生できるハイブリッド自動車に適用できる。オルタネータ５０については、他にも周知の発電電動機（モータジェネレータとも呼ぶ）に置換えても本発明を成立できる。車両の駆動やエンジンの始動に必要なトルクを与えられるような発電電動機を適宜選定すればよいことは言うまでもない。
【０１４１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による発電電動装置の平面図である。
【図２】図１に示すＡ−Ａ線における断面図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ線における他の断面図である。
【図４】図１に示す発電電動装置およびバッテリの回路ブロック図である。
【図５】図１に示す発電電動装置を備えるエンジンシステムの概略ブロック図である。
【図６】従来の始動発電機の斜視図である。
【符号の説明】
１０  バッテリ、２０  制御回路、２１，ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３  ツェナーダイオード、２２  コンデンサ、２３  Ｕ相アーム、２４  Ｖ相アーム、２５  Ｗ相アーム、２６  電源、２７  ＭＯＳドライバ、２８  同期整流器、２９，３０  制御部、４０，Ｔｒ１〜Ｔｒ６  ＭＯＳトランジスタ、４１  ダイオード、５０  オルタネータ、５０Ａ，３０１Ｂ  回転軸、５１  Ｕ相コイル、５１Ａ，５２Ａ，５３Ａ  一方端、５２  Ｖ相コイル、５３  Ｗ相コイル、５４  ロータコイル、５５  ロータ、５６，５７  固定子、５８  ブラシ、６０  回転角センサー、７０  カスタムＩＣ、８１，８２Ａ〜８２Ｃ，８３  電極板、８４  基板、８４Ａ〜８４Ｄ  端子、８５Ａ〜８５Ｄ，８６Ａ〜８６Ｆ  配線、１００  発電電動装置、１１０  エンジン、１１０ａ  クランク軸、１２０  トルクコンバータ、１３０  オートマチックトランスミッション、１３０ａ  出力軸、１４０，１５０，１６０  プーリ、１７０  ベルト、１７２  補機類、１７４  スタータ、１８０  電動油圧ポンプ、１９０  燃料噴射弁、２００  エンジンシステム、２１０  電動モータ、２２０  スロットルバルブ、２３０  エコランＥＣＵ、２４０  エンジンＥＣＵ、２５０  ＶＳＣ−ＥＣＵ、３００  始動発電機、３０１  モータ部、３０１Ａ  端面、３０２  駆動部、３０２Ａ  筒部材、３０２Ｂパワーモジュール、３０３  半径方向、３０４  長手方向、ＦＵ１，ＦＵ２  フューズ、Ｌ１  正母線、Ｌ２  負母線。
【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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