(57)【要約】【課題】複数の電機子巻線を有する発電電動機を備えた車両用発電電動装置において、性能を確保しつつ小型化できる車両用発電電動装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の制御装置一体型モータジェネレータ１は、第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２とを有するモータジェネレータ２と、第１インバータ回路３１と第２インバータ回路３２とを有する制御装置３とから構成されている。そして、第１ステータコイル２１のみに交流電力を供給することによりモータジェネレータ２が起動する。さらに、回転数に応じて第２ステータコイル２２にも交流電力を供給することにより、モータジェネレータ２で駆動力を発生する。これにより、充分な駆動力を確保しつつ、第２インバータ回路３２を小さくすることができ、制御装置一体型モータジェネレータ１を小型化できる。 【選択図】図１
2005184967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
界磁巻線と第１電機子巻線と第２電機子巻線とを有し車両に搭載され前記車両のエンジンの駆動力により発電するとともに前記車両のエンジンを始動するための駆動力を発生する発電電動機と、前記発電電動機に接続され前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する
界磁手段と、前記発電電動機に接続され前記第１電機子巻線と直流電源との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する第１交直双方向電力変換手段と、前記発電電動機に接続され前記第２電機子巻線と直流電源との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する第２交直双方向電力変換手段と、前記界磁手段、前記第１交直双方向電力変換手段及び前記第２交直双方向電力変換手段を制御する制御手段とを備えた車両用発電電動装置において、
さらに、前記制御手段は、前記車両のエンジン始動時に前記第１交直双方向電力変換手段で直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機を起動させることを特徴とする車両用発電電動装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記車両のエンジン始動時に前記発電電動機の回転数に応じて前記第２交直双方向電力変換手段で直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機に駆動力を発生させることを特徴とする請求項１記載の車両用発電電動装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記車両のエンジン始動時に記発電電動機の回転数が所定の回転数以下の場合に前記第１交直双方向電力変換手段で直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機に駆動力を発生させ、前記発電電動機の回転数が前記所定の回転数を超えた場合に前記第１交直双方向電力変換手段及び前記第２交直双方向電力変換手段で直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機に駆動力を発生させることを特徴とする請求２記載の車両用発電電動装置。
【請求項４】
界磁巻線と第１電機子巻線と第２電機子巻線とを有し車両に搭載され前記車両のエンジンの駆動力により発電するとともに前記車両のエンジンを始動するための駆動力を発生する発電電動機と、前記発電電動機に接続され前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する
界磁手段と、前記発電電動機に接続され前記第１電機子巻線と直流電源との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する交直双方向電力変換手段と、前記界磁手段及び前記交直双方向電力変換手段を制御する制御手段と、前記第２電機子巻線の発生する交流電力を直流電力に変換する整流手段とを備えた車両用発電電動装置において、
さらに、前記制御手段は、前記車両のエンジン始動時に前記交直双方向電力変換手段で
直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機を起動させ、前記発電時に前記交直双方向電力変換手段で交流電力を直流電力に変換させることを特徴とする車両用発電電動装置。
【請求項５】
界磁巻線と第１電機子巻線と第２電機子巻線とを有し車両に搭載され前記車両のエンジンの駆動力により発電するとともに前記車両のエンジンを始動するための駆動力を発生する発電電動機と、前記発電電動機に接続され前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する
界磁手段と、前記発電電動機に接続され前記第１電機子巻線と直流電源との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する交直双方向電力変換手段と、前記第２電機子巻線を前記第１電機子巻線に並列に断続する電機子断続手段と、前記界磁手段、前記交直双方向電力変換手段及び前記電機子断続手段を制御する制御手段とを備えた車両用発電電動装置において、
さらに、前記制御手段は、前記車両のエンジン始動時に前記交直双方向電力変換手段で
直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機を起動させ、前記発電時に前記電機子断続手段で前記第２電機子巻線を前記第１電機子巻線に並列接続させることを特徴とする車両用発電電動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用発電電動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の排気ガスによる大気汚染の防止や車両の燃費向上が強く望まれている。そのため、信号待ち等の車両停止時にアイドリング状態が一定時間継続するとエンジンを停止する、いわゆるアイドルストップ車が増加している。このアイドルストップ車には、オルタネータの機能とスタータの機能とが一体になった発電電動装置が用いられている。
【０００３】
ところで、特開平６−９８４１０号公報に、高効率で高信頼性を有する電気車用制御装置が開示されている。この電気車用制御装置は、２つの３相巻線を有するモータと、２つの電流容量の等しいインバータと、これらインバータを制御する制御装置とで構成されている。そして、制御装置が、運転状態に応じて２つのインバータを最適に制御することにより、モータを効率よく駆動することができる。さらに、一方のインバータが故障しても、もう一方のインバータでモータを駆動でき、信頼性を向上することができる。
【特許文献１】特開平６−９８４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような構成を発電電動装置に適用した場合、電流容量の等しいインバータ回路が２つ必要となる。しかし、発電電動装置はエンジン始動時に非常に大きな電流が流れるため、インバータ回路には、電流容量の大きなスイッチング素子を用いる必要がある。そのため、インバータ回路が大きくなってしまい、発電電動装置を小型化することが困難であった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、複数の電機子巻線を有する発電電動機を備えた車両用発電電動装置において、性能を確保しつつ小型化できる車両用発電電動装置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】
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、車両のエンジン始動時に、発電電動機の複数の電機子巻線の１つに交流電力を供給して発電電動機を起動することにより、起動時以外に使用される電機子巻線に接続された電力変換手段等の電流容量が抑えられることを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、請求項１に記載の車両用発電電動装置は、界磁巻線と第１電機子巻線と第２電機子巻線とを有し車両に搭載され前記車両のエンジンの駆動力により発電するとともに前記車両のエンジンを始動するための駆動力を発生する発電電動機と、前記発電電動機に接続され前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁手段と、前記発電電動機に接続され前記第１電機子巻線と直流電源との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する第１交直双方向電力変換手段と、前記発電電動機に接続され前記第２電機子巻線と直流電源との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する第２交直双方向電力変換手段と、前記界磁手段、前記第１交直双方向電力変換手段及び前記第２交直双方向電力変換手段を制御する制御手段とを備えた車両用発電電動装置において、さらに、前記制御手段は、前記車両のエンジン始動時に前記第１交直双方向電力変換手段で直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機を起動させることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の車両用発電電動装置は、請求項１に記載の車両用発電電動装置において、さらに、前記制御手段は前記車両のエンジン始動時に前記発電電動機の回転数に応じて前記第２交直双方向電力変換手段で直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機に駆動力を発生させることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の車両用発電電動装置は、請求項２に記載の車両用発電電動装置において、さらに、前記制御手段は、前記車両のエンジン始動時に記発電電動機の回転数が所定の回転数以下の場合に前記第１交直双方向電力変換手段で直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機に駆動力を発生させ、前記発電電動機の回転数が前記所定の回転数を超えた場合に前記第１交直双方向電力変換手段及び前記第２交直双方向電力変換手段で直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機に駆動力を発生させることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の車両用発電電動装置は、界磁巻線と第１電機子巻線と第２電機子巻線とを有し車両に搭載され前記車両のエンジンの駆動力により発電するとともに前記車両のエンジンを始動するための駆動力を発生する発電電動機と、前記発電電動機に接続され前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁手段と、前記発電電動機に接続され前記第１電機子巻線と直流電源との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する交直双方向電力変換手段と、前記界磁手段及び前記交直双方向電力変換手段を制御する制御手段と、前記第２電機子巻線の発生する交流電力を直流電力に変換する整流手段とを備えた車両用発電電動装置において、さらに、前記制御手段は、前記車両のエンジン始動時に前記交直双方向電力変換手段で直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機を起動させ
前記発電時に前記交直双方向電力変換手段で交流電力を直流電力に変換させることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の車両用発電電動装置は、界磁巻線と第１電機子巻線と第２電機子巻線とを有し車両に搭載され前記車両のエンジンの駆動力により発電するとともに前記車両のエンジンを始動するための駆動力を発生する発電電動機と、前記発電電動機に接続され前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御する界磁手段と、前記発電電動機に接続され前記第１電機子巻線と直流電源との間で交流電力と直流電力とを双方向に変換する交直双方向電力変換手段と、前記第２電機子巻線を前記第１電機子巻線に並列に断続する電機子断続手段と、前記界磁手段、前記交直双方向電力変換手段及び前記電機子断続手段を制御する制御手段と、を備えた車両用発電電動装置において、さらに、前記制御手段は、前記車両のエンジン始動時に前記交直双方向電力変換手段で直流電力を交流電力に変換させることにより前記発電電動機を起動させ前記発電時に前記電機子断続手段で前記第２電機子巻線を前記第１電機子巻線に並列接続させることを特徴とする。
【００１２】
なお、本明細書でいう第１及び第２電機子巻線、第１及び第２インバータ回路とは、
同一の要素を明確に区別するために便宜的に導入したものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の車両用発電電動装置によれば、車両のエンジン始動時に、発電電動機の２つある電機子巻線のうち第１電機子巻線のみに交流電力を供給することにより発電電動機を起動する。ところで、発電電動機で駆動力を発生する場合、発電電動機の電機子巻線に流れる電流、つまり、交直双方向電力変換手段に流れる電流は、それに接続される直流電源の電圧と、電機子巻線のインピーダンスと、電機子巻線の誘起電圧とによって決まる。この電機子巻線の誘起電圧は発電電動機の回転数に比例する。そのため、交直双方向電力変換手段に流れる電流は、発電電動機の起動時に最大となり、その回転数の上昇に伴って減少していく。また、発電電動機で発電する際に交直双方向電力変換手段に流れる電流は、発電電動機で駆動力を発生する際に交直双方向電力変換手段に流れる電流に比べはるかに小さい。そのため、第２交直双方向電力変換手段の電流容量を、第１交直双方向電力変換手段の電流容量より抑えることができ、車両用発電電動装置を小型化できる。ところで、この場合、発電電動機の第１電機子巻線と第２電機子巻線とに交流電力を供給する場合に比べ、発電電動機の発生する駆動力の大幅な低下が考えられる。しかし、発電電動機の第１電機子巻線と第２電機子巻線とに交流電力を供給する場合に比べ、直流電源を流れる電流が小さくなり、直流電源の内部抵抗による電力損失を大幅に抑えることができる。そのため、充分な交流電力を発電電動機に供給することができ駆動力を確保できる。
【００１４】
請求項２に記載の車両用発電電動装置によれば、車両のエンジン始動時に、発電電動機の回転数に応じて、第１電機子巻線に加え第２電機子巻線にも交流電力を供給することにより発電電動機で駆動力を発生する。そのため、充分な駆動力を確保することができる。
【００１５】
請求項３に記載の車両用発電電動装置によれば、車両のエンジン始動時に、発電電動機の回転数が所定の回転数以下の場合、発電電動機の第１電機子巻線に交流電力を供給することにより発電電動機を起動し駆動力を発生する。さらに、発電電動機の回転数が所定の回転数を超えた場合、発電電動機の第１電機子巻線と第２電機子巻線とに交流電力を供給することにより発電電動機で駆動力を発生する。そのため、第２交直双方向電力変換手段の電流容量を、第１交直双方向電力変換手段の電流容量より抑えることができ、車両用発電電動装置を小型化できる。さらに、充分な駆動力をより確実に確保することができる。
【００１６】
請求項４に記載の車両用発電電動装置によれば、車両のエンジン始動時に、発電電動機２つある電機子巻線のうち第１電機子巻線に交流電力を供給することにより発電電動機を起動する。さらに、エンジン始動時に発電電動機の第２電機子巻線で発電した交流電力を整流手段で直流電力に変換する。発電時に、発電電動機の第１電機子巻線と第２電機子巻線とで発電した交流電力を、交直双方向電力変換手段と整流手段とでそれぞれ直流電力に変換する。そのため、整流手段の電流容量を交直双方向電力変換手段の電流容量より大幅に抑えることができ、車両用発電電動装置を小型化できる。さらに、駆動力を確保するとともに発電効率を向上させることができる。
【００１７】
請求項５に記載の車両用発電電動装置によれば、車両のエンジン始動時に、発電電動機２つある電機子巻線のうち第１電機子巻線に交流電力を供給することにより発電電動機を起動する。さらに、発電時に発電電動機の第１電機子巻線と第２電機子巻線とで発電した交流電力を交直双方向電力変換手段で直流電力に変換する。そのため、電機子巻線断続手段の電流容量を交直双方向電力変換手段の電流容量より大幅に抑えることができ、車両用発電電動装置を小型化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
（第１実施形態）
第１実施形態は、オルタネータに交流モータの機能を付与し、さらに、交流モータを駆動する制御装置を一体化したアイドルストップ車用制御装置一体型モータジェネレータの例を示す。本実施形態における制御装置一体型モータジェネレータの回路図を図１に示す。そして、この図を参照し、構造、動作、効果の順で具体的に説明する。
【００１９】
まず、図１を参照して具体的構造について説明する。図１に示すように、制御装置一体型モータジェネレータ１（車両用発電電動装置）は、モータジェネレータ２（発電電動機）と、制御装置３とを備えている。
【００２０】
モータジェネレータ２は、界磁コイル２０（界磁巻線）と、第１ステータコイル２１（第１電機子巻線）と、第２ステータコイル２２（第２電機子巻線）とから構成されている。
【００２１】
界磁コイル２０は、一端がバッテリ４の正極端４ａに接続され、他端が後述する界磁回路３０に接続されている。この界磁コイル２０は回転軸に固定されたロータコア（図略）に巻回されている。この回転軸の軸端部にはプーリ（図略）が固定されており、エンジン（図略）とモータジェネレータ２との間でベルトを介して駆動力の授受をしている。
【００２２】
第１ステータコイル２１は、Ｕ相コイル２１ａと、Ｖ相コイル２１ｂと、Ｗ相コイル２１ｃとをスター結線して構成されている。第２ステータコイル２２は、Ｕ相コイル２２ａと、Ｖ相コイル２２ｂと、Ｗ相コイル２２ｃとをスター結線して構成されている。ここで、第２ステータコイル２２のＵ相コイル２２ａは、界磁コイル２０の発生する磁束に対して、第１ステータコイル２１のＵ相コイル２１ａと磁気的に等価な位置に配設されている。これらは、第１ステータコイル２１のＶ相コイル２１ｂと第２ステータコイル２２のＶ相コイル２２ｂ、第１ステータコイル２１のＷ相コイル２１ｃと第２ステータコイル２２のＷ相コイル２２ｃについても同様である。
【００２３】
制御装置３は、界磁回路３０（界磁手段）と、第１インバータ回路３１（第１交直双方向電力変換手段）と、第２インバータ回路３２（第２交直双方向電力変換手段）と、制御回路３３（制御手段）とから構成されている。
【００２４】
界磁回路３０は、電界効果トランジスタ等のスイッチング素子を含む電子回路である。界磁回路３０は、界磁コイル２０とバッテリ４の負極端４ｂとの間に配設され、後述する制御回路３３に接続されている。
【００２５】
第１インバータ回路３１は、ドレイン−ソース間に寄生ダイオードを有する６つの電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆを３相ブリッジ接続して構成されている。この第１インバータ回路３１の上側にある３つの電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｃのドレインはバッテリ４の正極端４ａに接続され、下側にある３つの電界効果トランジスタ３１ｄ〜３１ｆのソースはバッテリ４の負極端４ｂに接続されている。また、第１インバータ回路３１の３相出力端子ＴＵ１、ＴＶ１、ＴＷ１は、モータジェネレータ２の第１ステータコイル２１の各相コイル２１ａ、２１ｂ、２１ｃにそれぞれ接続されている。
【００２６】
第２インバータ回路３２は、第１インバータ回路３１と同様に、ドレイン−ソース間に寄生ダイオードを有する６つの電界効果トランジスタ３２ａ〜３２ｆを３相ブリッジ接続して構成されている。この第２インバータ回路３２を構成する電界効果トランジスタ３２ａ〜３２ｆは、第１インバータ回路を構成する電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆより電流容量が小さい。そのため、その大きさも小さい。この第２インバータ回路３２の上側にある３つの電界効果トランジスタ３２ａ〜３２ｃのドレインはバッテリ４の正極端４ａに接続され、下側にある３つの電界効果トランジスタ３２ｄ〜３２ｆのソースはバッテリ４の負極端４ｂに接続されている。また、第２インバータ回路３２の３相出力端子ＴＵ２、ＴＶ２、ＴＷ２は、モータジェネレータ２の第２ステータコイル２２の各相コイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃにそれぞれ接続されている。
【００２７】
制御回路３３（制御手段）は、界磁回路３０と、第１インバータ回路３１を構成する６つの電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆのゲートと、第２インバータ回路３２を構成する６つの電界効果トランジスタ３２ａ〜３２ｆのゲートと、バッテリ４の正極端４ａとに接続されている。
【００２８】
次に、具体的動作について説明する。エンジン始動時には、制御装置一体型モータジェネレータ１はスタータとして動作する。このとき、制御回路３３は、界磁回路３０を制御し、モータジェネレータ２の界磁コイル２０に電流を流している。さらに、制御回路３３は、モータジェネレータ２に配設される回転角センサ（図略）からの信号に基づき、モータジェネレータ２の回転数を演算する。そして、この回転数が予め設定された所定の回転数以下の場合、制御回路３３は、第１インバータ回路３１の電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆを制御し、バッテリ４からの直流電力を交流電力に変換する。この交流電力はモータジェネレータ２の第１ステータコイル２１へ供給される。これにより、モータジェネレータ２は起動する。その後、モータジェネレータ２の回転数が上昇し所定の回転数を超えた場合、制御回路３３は、第２インバータ回路３２の電界効果トランジスタ３２ａ〜３２ｆを制御し、バッテリ４からの直流電力を交流電力に変換する。この交流電力はモータジェネレータ２の第２ステータコイル２２へ供給される。このとき、モータジェネレータ２は、第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２とに、第１インバータ回路３１と第２インバータ回路３２とからそれぞれ交流電力を供給されることにより駆動力を発生している。この駆動力はモータジェネレータ２のプーリからベルトを介してエンジンへと伝達され、エンジンが始動する。
【００２９】
発電時には、制御装置一体型モータジェネレータ１はオルタネータとして動作する。このとき、制御回路３３は、エンジン始動時と同様に、界磁回路３０を制御し、モータジェネレータ２の界磁コイル２０に電流を流している。さらに、制御回路３３は、第１インバータ回路３１の電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆと第２インバータ回路３２の電界効果トランジスタ３２ａ〜３２ｆを全てオフ状態にする。そして、エンジンの駆動力がベルトを介してモータジェネレータ２のプーリへと伝達される。これにより、界磁コイル２０の発生する磁束が第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２とに鎖交し、第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２は交流電力を発生する。第１ステータコイル２１の発生する交流電力は、第１インバータ回路３１の６つの寄生ダイオードによって構成される３相ブリッジで直流電力に変換される。第２ステータコイル２２の発生する交流電力は、第２インバータ回路３２の６つの寄生ダイオードによって構成される３相ブリッジで直流電力に変換される。これら直流電力は、バッテリ４を充電するとともに、バッテリ４に接続される各負荷に供給される。
【００３０】
最後に、具体的効果について説明する。まず、制御装置一体型モータジェネレータ１は、エンジン始動時に、モータジェネレータ２の２つあるステータコイル２１，２２のうち第１ステータコイル２１のみに交流電力を供給することによりモータジェネレータ２を起動する。前述したように、モータジェネレータで駆動力を発生する場合、インバータ回路に流れる電流は、モータジェネレータの起動時に最大となり、その回転数の上昇に伴って減少していく。また、モータジェネレータで発電する際にインバータ回路に流れる電流は、モータジェネレータで駆動力を発生する際にインバータ回路に流れる電流に比べはるかに小さい。そのため、第２インバータ回路３２の電界効果トランジスタ３２ａ〜３２ｆの電流容量を、第１インバータ回路３１の電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆの電流容量より抑えることができ、制御装置一体型モータジェネレータ１を小型化できる。さらに、制御装置一体型モータジェネレータ１は、エンジン始動時に、モータジェネレータ２の回転数に応じて、第１ステータコイル２１に加え第２ステータコイル２２にも交流電力を供給することによりモータジェネレータ２で駆動力を発生する。そのため、充分な駆動力を確保することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態における制御装置一体型モータジェネレータ１の回路図を図２に示す。ここでは、第１実施形態における制御装置一体型モータジェネレータ１との相違部分についてのみ説明し、共通する部分ついては、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前記実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【００３２】
まず、図２を参照して具体的構造について説明する。図２に示すように、制御装置３は、界磁回路３０（界磁手段）と、インバータ回路３１（交直双方向電力変換手段）と、整流回路３４（整流手段）と、制御回路３３（制御手段）とから構成されている。
【００３３】
インバータ回路３１は、ドレイン−ソース間に寄生ダイオードを有する６つの電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆを３相ブリッジ接続して構成されている。このインバータ回路３１の上側にある３つの電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｃのドレインはバッテリ４の正極端４ａに接続され、下側にある３つの電界効果トランジスタ３１ｄ〜３１ｆのソースはバッテリ４の負極端４ｂに接続されている。また、インバータ回路３１の３相出力端子ＴＵ１、ＴＶ１、ＴＷ１は、モータジェネレータ２の第１ステータコイル２１の各相コイル２１ａ、２１ｂ、２１ｃにそれぞれ接続されている。
【００３４】
整流回路３４は、６つのダイオード３４ａ〜３４ｆを３相ブリッジ接続して構成されている。この整流回路３４の上側にある３つのダイオード３４ａ〜３４ｃのカソードはバッテリ４の正極端４ａに接続され、下側にある３つのダイオード３４ｄ〜３４ｆのアノードはバッテリ４の負極端４ｂに接続されている。さらに、整流回路３４の３相入力端ＴＵ３、ＴＶ３、ＴＷ３は、モータジェネレータ２の第２ステータコイル２２の各相コイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃにそれぞれ接続されている。
【００３５】
制御回路３３は、界磁回路３０と、インバータ回路３１を構成する６つの電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆのゲートと、バッテリ４の正極端４ａとに接続されている。
【００３６】
次に、具体的動作について説明する。エンジン始動時には、制御装置一体型モータジェネレータ１はスタータとして動作する。このとき、制御回路３３は、界磁回路３０を制御し、モータジェネレータ２の界磁コイル２０に電流を流している。さらに、制御回路３３は、インバータ回路３１の電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆを制御し、バッテリ４からの直流電力を交流電力に変換する。この交流電力はモータジェネレータ２の第１ステータコイル２１へ供給される。これにより、モータジェネレータ２は起動し駆動力を発生する。この駆動力はモータジェネレータ２のプーリからベルトを介してエンジンへと伝達され、エンジンが始動する。
【００３７】
発電時には、制御装置一体型モータジェネレータ１はオルタネータとして動作する。このとき、制御回路３３は、エンジン始動時と同様に、界磁回路３０を制御し、モータジェネレータ２の界磁コイル２０に電流を流している。さらに、制御回路３３は、インバータ回路３１の電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆを全てオフ状態にする。そして、エンジンの駆動力がベルトを介してモータジェネレータ２のプーリへと伝達される。これにより、界磁コイル２０の発生する磁束が第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２とに鎖交し、第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２は交流電力を発生する。第１ステータコイル２１の発生する交流電力は、インバータ回路３１の６つの寄生ダイオードによって構成される３相ブリッジで直流電力に変換される。第２ステータコイル２２の発生する交流電力は、整流回路３４によって直流電力に変換される。第１ステータコイル２１の発生する交流電力は、インバータ回路３１の６つの寄生ダイオードによって構成される３相ブリッジで直流電力に変換される。
【００３８】
最後に、具体的効果について説明する。制御装置一体型モータジェネレータ１は、エンジン始動時に、モータジェネレータ２の２つあるステータコイル２１，２２のうち第１ステータコイル２１のみに交流電力を供給することによりモータジェネレータ２を起動する。さらに、エンジン始動時に、モータジェネレータ２の第２ステータコイル２２で発電した交流電力を整流回路３４で直流電力に変換する。発電時に、モータジェネレータ２の第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２とで発電した交流電力を、インバータ回路３１と整流回路３４とでそれぞれ直流電力に変換する。そのため、整流回路３４の電流容量をインバータ回路３１の電流容量より大幅に抑えることができ、制御装置一体型モータジェネレータ１を小型化できる。さらに、駆動力を確保するとともに発電効率を向上させることができる。
【００３９】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態における制御装置一体型モータジェネレータ１の回路図を図３に示す。ここでは、第１実施形態及び第２実施形態における制御装置一体型モータジェネレータ１との相違部分についてのみ説明し、共通する部分ついては、必要とされる箇所以外説明を省略する。なお、前記実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明する。
【００４０】
まず、図３を参照して具体的構造について説明する。図３に示すように、制御装置３は、界磁回路３０（界磁手段）と、インバータ回路３１（交直双方向電力変換手段）と、ステータコイル断続回路３５（電機子巻線断続手段）と、制御回路３３（制御手段）とから構成されている。
【００４１】
ステータコイル断続回路３５は、３つの電界効果トランジスタ３５ａ〜３５ｃで構成されている。この３つの電界効果トランジスタ３５ａ〜３５ｃのソースは第２ステータコイル２２の各相コイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃにそれぞれ接続され、ドレインは第１ステータコイル２１の同じ相の各相コイル２１ａ、２１ｂ、２１ｃにそれぞれ接続されている。
【００４２】
制御回路３３は、界磁回路３０と、インバータ回路３１を構成する６つの電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆのゲートと、ステータコイル断続回路３５を構成する３つの電界効果トランジスタ３５ａ〜３５ｃのゲートと、バッテリ４の正極端４ａとに接続されている。
【００４３】
次に、具体的動作について説明する。エンジン始動時には、制御装置一体型モータジェネレータ１はスタータとして動作する。このとき、制御回路３３は、界磁回路３０を制御し、モータジェネレータ２の界磁コイル２０に電流を流している。さらに、制御回路３３は、インバータ回路３１の電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆを制御し、バッテリ４からの直流電力を交流電力に変換する。この交流電力はモータジェネレータ２の第１ステータコイル２１へ供給される。これにより、モータジェネレータ２は起動し駆動力を発生する。この駆動力はモータジェネレータ２のプーリからベルトを介してエンジンへと伝達され、エンジンが始動する。
【００４４】
発電時には、制御装置一体型モータジェネレータ１はオルタネータとして動作する。このとき、制御回路３３は、エンジン始動時と同様に、界磁回路３０を制御し、モータジェネレータ２の界磁コイル２０に電流を流している。さらに、制御回路３３は、インバータ回路３１の電界効果トランジスタ３１ａ〜３１ｆを全てオフ状態にするとともに、ステータコイル断続回路３５の電界効果トランジスタ３５ａ〜３５ｃを全てオン状態にし、第２ステータコイル２２を第１ステータコイル２１に並列接続する。そして、エンジンの駆動力がベルトを介してモータジェネレータ２のプーリへと伝達される。これにより、界磁コイル２０の発生する磁束が第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２とに鎖交し、第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２は交流電力を発生する。並列接続された第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２の発生する交流電力は、インバータ回路３１の６つの寄生ダイオードによって構成される３相ブリッジで直流電力に変換される。第１ステータコイル２１の発生する交流電力は、インバータ回路３１の６つの寄生ダイオードによって構成される３相ブリッジで直流電力に変換される。
【００４５】
最後に、具体的効果について説明する。制御装置一体型モータジェネレータ１は、エンジン始動時に、モータジェネレータ２の２つあるステータコイル２１，２２のうち第１ステータコイル２１のみに交流電力を供給することにより発電電動機を起動する。さらに、発電時に、モータジェネレータ２の第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２とで発電した交流電力をインバータ回路３１で直流電力に変換する。そのため、ステータコイル断続回路３５の電流容量をインバータ回路３１の電流容量より大幅に抑えることができ、制御装置一体型モータジェネレータ１を小型化できる。
【００４６】
なお、上述した実施形態では、第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２とは
界磁コイル２０の発生する磁束に対して磁気的に等価な位置に配設されているが、これに限られるものではない。第１ステータコイル２１と第２ステータコイル２２とが、一定の位相差をもって配設されていてもよい。
【００４７】
また、上述した実施形態では、第１インバータ回路３１、第２インバータ回路３２及びステータコイル断続回路３５は電界効果トランジスタで構成されているが、これに限られるものではない。これらの回路は、ＩＧＢＴやＳｉＣ等のスイッチング素子で構成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施形態におけるの回路図を示す。
【図２】第２実施形態におけるの回路図を示す。
【図３】第３実施形態におけるの回路図を示す。
【符号の説明】
【００４９】
１  ・・・  制御装置一体型モータジェネレータ（車両用発電電動装置）
２  ・・・  モータジェネレータ（発電電動機）
２０  ・・・  界磁コイル（界磁巻線）
２１  ・・・  第１ステータコイル（第１電機子巻線）
２２  ・・・  第２ステータコイル（第２電機子巻線）
３  ・・・  制御装置
３０  ・・・  界磁回路（界磁手段）
３１  ・・・  第１インバータ回路（第１交直双方向電力変換手段）
３２  ・・・  第２インバータ回路（第２交直双方向電力変換手段）
３３  ・・・  制御回路（制御手段）
３４  ・・・  整流回路（整流手段）
３５  ・・・  ステータコイル断続回路（電機子巻線断続手段）
４  ・・・  バッテリ
【図１】
2005184967.tif 000003
【図２】
2005184967.tif 000004
【図３】
2005184967.tif 000005