【手続補正書】
【提出日】平成29年4月21日(2017.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、電動機装置は、内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段を備え、制御手段は、次の２相モードおよび３相モードを有する。
すなわち、３相モードは、３相の巻線（Ｕ〜Ｗ）にバッテリの電圧を印加するときに高電位側になる巻線の組合せとして、第１組合せ（Ｗ、Ｕ）、第２組合せ（Ｕ、Ｖ）および第３組合せ（Ｖ、Ｗ）を順次繰り返すモードである。また、２相モードは、第１組合せ（Ｗ、Ｕ）、第２組合せ（Ｕ、Ｖ）および第３組合せ（Ｖ、Ｗ）の内、少なくとも１つの組合せを実行しないモードである。さらに、制御手段は、内燃機関の回転数に対する第１の閾値を有し、回転数検出手段による検出値が第１の閾値よりも大きいときに、２相モードを使用する。
さらに、電動機装置は、内燃機関の行程を判定する行程判定手段を備える。そして、制御手段は、行程判定手段による判定の結果に応じて、回転電機を電動機として動作させるか否かを決める。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
これにより、２相モードを使用することで、回転電機を電動機として動作させるのに必要な消費電力を低減することができるとともに、スイッチや巻線への通電を分散させて発熱を抑えることができる。また、２相モードの使用により回転電機の回転駆動力が低下しても、内燃機関による回転電機の連れ回しを利用することで、逆転や停止を防止することができる。このため、車両用の電動機装置において、コストダウンおよび小型化を促進することができる。
また、内燃機関の行程に応じて、より細かく、回転電機の動作を電動機と発電機との間で切り替えることで、さらに、燃費低減効果を高めることができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
【図１】電動機装置の全体構成図である（参考例１）。
【図２Ａ】大モードの動作におけるスイッチのオンオフの推移を示す推移図である（参考例１）。
【図２Ｂ】インバータに対する操作においてスイッチの内、オンオフするものの組合せの一例を示す表である（参考例１）。
【図３】回転電機を電動機として動作させたときの回転数とトルクとの相関である（参考例１）。
【図４】電動機装置の動作例を示す特性図である（参考例１）。
【図５】電動機装置の全体構成図である（参考例２）。
【図６】インバータに対する操作においてスイッチの内、オンオフするものの組合せを示す表である（参考例２）。
【図７】（ａ）は回転電機を電動機として動作させたときの回転数とトルクとの相関であり、（ｂ）は回転電機を発電機として動作させたときの回転数と発電電流との相関である（参考例２）。
【図８】電動機装置の全体構成図である（実施例１）。
【図９】内燃機関の行程別の電動機と発電機との切替推移を示すタイムチャートである（実施例１）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
〔参考例１の構成〕
参考例１の電動機装置１の構成を、図１を用いて説明する。
電動機装置１は、車両に設けられるものであり、車載バッテリ（以下、単にバッテリ２と呼ぶ。）からの給電により出力を発生させて内燃機関３を始動したり、内燃機関３の出力をアシストしたり、内燃機関３の駆動力により誘起される電圧によってバッテリ２を充電したりするものであり、電動機と発電機の機能を両方併せ持つ（以下、電動機装置１をシステム１と呼ぶ。）。
そして、システム１は、以下の回転電機４、インバータ回路５、および、制御手段６を備える。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
〔参考例１の効果〕
参考例１のシステム１によれば、制御手段６は、３相モードおよび２相モードを有し、回転数検出手段１２による検出値が第１の閾値Ｃ０よりも大きいときに、２相モードを使用する。
これにより、２相モードを使用することで、回転電機４を電動機として動作させるのに必要な消費電力を低減することができるとともに、スイッチＳや巻線７Ｕ〜７Ｗへの通電を部分的に省略することで発熱を抑えることができる。また、２相モードの使用により回転電機４の回転駆動力が低下しても、内燃機関３による回転電機４の連れ回しを利用することで、逆転や停止を防止することができる。このため、システム１において、コストダウンおよび小型化を促進することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
〔参考例２の構成〕
参考例２のシステム１を、参考例１のシステム１と異なる点を中心に説明する。
参考例２のシステム１によれば、図５に示すように、巻線７Ｕ〜７Ｗに中間タップ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗを設けることで、実ターン数を相毎で可変にしている。
なお、実ターン数とは、巻線７Ｕ〜７Ｗのそれぞれの内、電動機としての動作においてバッテリ２からの給電により通電される部分のターン数、または、発電機としての動作において誘起電圧をバッテリ２に供給する部分のターン数である。
このため、回転電機４の巻線７Ｕ〜７Ｗでは、電動機としての動作においてバッテリ２からの給電により通電される部分、または、発電機としての動作において誘起電圧をバッテリ２に供給する部分の抵抗値が可変である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
具体的には、巻線７Ｕでは、２つの巻線７Ｕ１、７Ｕ２が直列接続しており、巻線７Ｕ１、７Ｕ２の接続部に中間タップ８Ｕが設けられている。同様に、巻線７Ｖでは、２つの巻線７Ｖ１、７Ｖ２が直列接続しており、巻線７Ｖ１、７Ｖ２の接続部に中間タップ８Ｖが設けられており、巻線７Ｗでは、２つの巻線７Ｗ１、７Ｗ２が直列接続しており、巻線７Ｗ１、７Ｗ２の接続部に中間タップ８Ｗが設けられている。これにより、回転電機４では、実ターン数を相毎に可変となっている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
また、巻線７Ｕ１、７Ｕ２、７Ｖ１、７Ｖ２、７Ｗ１、７Ｗ２は全て互に同一ターン数であり、巻線７Ｕ２、７Ｖ２、７Ｗ２のそれぞれにおいて中間タップ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗを形成しない方の端子がスター結線されている。
なお、以下の説明では、巻線７Ｕ１、７Ｖ１、７Ｗ１のそれぞれにおいて中間タップ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗを形成しない方の端子を、Ｕ端子９Ｕ、Ｖ端子９Ｖ、Ｗ端子９Ｗとする。また、巻線７Ｕ１、７Ｕ２、７Ｖ１、７Ｖ２、７Ｗ１、７Ｗ２それぞれのターン数を、説明を簡単にするため、全て同一の整数ｎとする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
次に、参考例２のシステム１は、インバータ回路５を２つ備える。
また、インバータ回路５は、両方とも、２つのスイッチＳが直列に接続し、かつ、２つの半導体スイッチＳの直列接続が３つ並列に接続した３相ブリッジ回路である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
そして、一方のインバータ回路５では、直列接続の一方の端子がバッテリ２のプラス極に接続するとともに、他方の端子がアースに接続し、さらに、直列接続の３つの中点がそれぞれＵ端子９Ｕ、Ｖ端子９Ｖ、Ｗ端子９Ｗに接続している。また、他方のインバータ回路５では、直列接続の一方の端子がバッテリ２のプラス極に接続するとともに、他方の端子がアースに接続し、さらに、直列接続の３つの中点がそれぞれ中間タップ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗに接続している（以下、Ｕ端子９Ｕ、Ｖ端子９Ｖ、Ｗ端子９Ｗに接続するインバータ回路５をインバータ回路５ａと呼び、中間タップ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗに接続するインバータ回路５をインバータ回路５ｂと呼ぶことがある。）。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
同様に、インバータ回路５ｂの３つの直列接続の内、中点が中間タップ８Ｕに接続するものに含まれる２つのスイッチＳに関し、高電位側、低電位側のスイッチＳをそれぞれスイッチＳｕｐ２、Ｓｕｎ２と呼ぶことがある。また、中点が中間タップ８Ｖに接続するものに含まれる２つのスイッチＳに関し、高電位側、低電位側のスイッチＳをそれぞれスイッチＳｖｐ２、Ｓｖｎ２と呼ぶことがある。さらに、中点が中間タップ８Ｗに接続するものに含まれる２つのスイッチＳに関し、高電位側、低電位側のスイッチＳをそれぞれスイッチＳｗｐ２、Ｓｗｎ２と呼ぶことがある。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
そして、参考例２のシステム１によれば、制御手段６は、インバータ回路５ａ、５ｂが有する１２個のスイッチＳの中から、逐次、オンオフするものを選択するとともに、逐次、選択すべきスイッチＳを変更する（以下、１２個のスイッチＳの中から、逐次、オンオフするものを選択するとともに、逐次、選択すべきスイッチＳを変更する操作をインバータ操作と呼ぶことがある。）。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
ここで、図６は、３相モードかつ大モード、３相モードかつ小モード、３相モードかつ中モードのそれぞれにおいて、１２個のスイッチＳの内、オンオフするものの組合せを示すものである。
すなわち、３相モードかつ大モード、および、３相モードかつ小モードでは、それぞれ、第７〜第９パターン、第１０〜第１２パターンが順次繰り返される。また、３相モードかつ中モードでは、第１３〜第１５パターン、または、第１６〜第１８パターンが順次繰り返される。なお、３相モードかつ中モードでは、例えば、第１３パターン→第１７パターン→第１５パターン→第１８パターン→のように、第１３〜第１５パターンのグループと、第１６〜第１８パターンのグループとを交互に繰り返すことで、巻線７Ｕ〜７ＷやスイッチＳの駆動電流による発熱を分散して抑制することができる。
なお、２相モードかつ大モード、２相モードかつ小モード、および、２相モードかつ中モードに関しては、参考例１の２相モード１〜４に準じるものであり、説明を省略する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
さらに、参考例２のシステム１は、バッテリ２の電圧を検出する電圧検出手段１５を備える（なお、電圧検出手段１５は、例えば、周知構造のＡ／Ｄ変換回路として設けられている。）
そして、制御手段６は、回転数検出手段１２および電圧検出手段１５の検出値に応じて、大、小、中モードの中から１つを選択してインバータ操作を実行し、回転電機４を電動機または発電機として動作させる。
まず、制御手段６は、電圧検出手段１５による検出値の経時変化を用いて予測されるバッテリ２の充電収支、または、内燃機関３を始動するときの電圧検出手段１５による検出値に基づき、回転電機４を電動機として動作させるか否かを決める。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
〔参考例２の効果〕
参考例２のシステム１によれば、回転電機４は、各相の巻線７Ｕ〜７Ｗに中間タップ８を設けることで、実ターン数を相毎で可変にしている。
また、制御手段６は、２つのインバータ回路５ａ、５ｂが有するスイッチＳの中から、逐次、オンオフするものを選択するとともに、逐次、選択すべきスイッチＳを変更するインバータ操作を実行することで、回転電機４の動作を制御する。さらに、制御手段６は、インバータ操作を実行することで、相毎に実ターン数を変更する。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
〔実施例１の構成〕
実施例１のシステム１を実施例２のシステム１と異なる点を中心に説明する。
実施例１のシステム１は、内燃機関３の行程を判定する行程判定手段１７を備える。そして、制御手段６は、行程判定手段１７による判定の結果に応じて、回転電機４を電動機として動作させるか否かを決める。
ここで、行程判定手段１７の機能は、制御手段６として機能するＥＣＵにより実現する。また、行程判定手段１７は、例えば、回転数検出手段１２から出力される信号（クランク角を示す信号）、および、内燃機関３の吸気圧を示す信号等により、内燃機関３の行程を判定する。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
なお、回転電機４を電動機として動作させる期間以外の時期では、制御手段６は、回転電機４を発電機として動作させる。また、制御手段６は、電動機として動作させる期間を、バッテリ２の充電収支に応じて延長したり、短縮したりする。つまり、バッテリ２の充電量が低下すると見込まれる場合、制御手段６は、電動機として動作させる期間を短縮する。
以上により、実施例１のシステム１によれば、内燃機関３の行程に応じて、より細かく、回転電機４の動作を電動機と発電機との間で切り替えることで、さらに、燃費低減効果を高めることができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
また、実施例１のシステム１によれば、電動機として動作させる期間の中で、さらに内燃機関３による連れ回しが期待できる爆発行程や排気行程で２相モードを実施し、他の時期に３相モードを実施する。
これにより、２相モードの使用によるシステム１のコストダウンおよび小型化を促進することができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
〔変形例〕
本願発明の態様は実施例に限定されず、種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例のシステム１によれば、相毎に中間タップ８Ｕ、８Ｖ、８Ｗが１個ずつ設けられていたが、たとえば、中間タップ８Ｕ〜８Ｗを各々２個以上設けるとともに、中間タップ８Ｕ〜８Ｗの個数増加に応じてインバータ回路５を増やしてもよい。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
また、実施例１のシステム１によれば、回転電機４の巻線７Ｕ〜７Ｗに中間タップ８Ｕ〜８Ｗを設けるとともに、巻線７Ｕ〜７Ｗに複数のインバータ回路５を接続することで、制御手段６による実ターン数の変更を可能にしていたが、例えば、相毎の実ターン数を可変にするため、各相の巻線７Ｕ〜７Ｗにおいてリレースイッチのオンオフにより相毎の実ターン数を増減するようにしてもよい。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６４】
ここで、実施例１のシステム１によれば、例えば、短絡モードにおいて、スイッチＳｕｎ１、Ｓｖｎ１、Ｓｗｎ１をオンして発電電流を短絡させてもよく、スイッチＳｕｎ１、Ｓｖｎ１、Ｓｗｎ１に加えてスイッチＳｕｎ２、Ｓｖｎ２、Ｓｗｎ２をオンしてもよい。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
さらに、実施例のシステム１によれば、２相モードとして、第１〜第３パターンをいずれも実行しないモードを例示したが、例えば、３相モードの第１〜第３パターンの少なくとも１つだけ実行しないようにしてもよい。例えば、参考例１のシステム１において、第１パターン（巻線７Ｗ、７Ｕが高電位側になる組合せ）を実行せずに第２、第３パターンを実行する場合、第１パターンに代えて第４パターンを採用し、第４、第２、第３パターンの３パターンを繰り返すことで、部分的に２相モードを実現してもよい。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
１  システム（電動機装置）  ２  バッテリ  ３  内燃機関  ４  回転電機  ６  制御手段  ７Ｕ〜７Ｗ  ３相の巻線  １２  回転数検出手段  Ｃ０  第１の閾値  Ｓ  スイッチ  １７ 工程判定手段
【手続補正２４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相の巻線（７Ｕ〜７Ｗ）を有する回転電機（４）と、前記巻線（７Ｕ〜７Ｗ）への電圧の印加をオンオフするスイッチ（Ｓ）と、このスイッチ（Ｓ）に指令を与えて前記回転電機（４）の動作を制御する制御手段（６）とを備え、
この制御手段（６）による制御に基づき、バッテリ（２）から給電して前記回転電機（４）を電動機として動作させるとともに、この電動機としての動作により発生する出力によって内燃機関（３）の出力をアシストする車両用の電動機装置（１）において、
前記内燃機関（３）の回転数を検出する回転数検出手段（１２）を備え、
前記制御手段（６）は、
前記３相の巻線（７Ｕ〜７Ｗ）に前記バッテリ（２）の電圧を印加するときに高電位側になる前記巻線（７Ｕ〜７Ｗ）の組合せとして、第１組合せ（７Ｗ、７Ｕ）、第２組合せ（７Ｕ、７Ｖ）および第３組合せ（７Ｖ、７Ｗ）を順次繰り返す３相モードと、
前記第１組合せ（７Ｗ、７Ｕ）、前記第２組合せ（７Ｕ、７Ｖ）および前記第３組合せ（７Ｖ、７Ｗ）の内、少なくとも１つの組合せを実行しない２相モードとを有し、
さらに、前記制御手段（６）は、前記内燃機関（３）の回転数に対する第１の閾値（Ｃ０）を有し、前記回転数検出手段（１２）による検出値が前記第１の閾値（Ｃ０）よりも大きいときに、前記２相モードを使用し、
前記電動機装置（１）は、さらに、前記内燃機関（３）の行程を判定する行程判定手段（１７）を備え、
前記制御手段（６）は、前記行程判定手段（１７）による判定の結果に応じて、前記回転電機（４）を前記電動機として動作させるか否かを決めることを特徴とする電動機装置（１）。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機装置（１）において、
前記制御手段（６）は、前記２相モードとして３つ以上の選択肢を有し、前記２相モードを使用するときに、前記３つ以上の選択肢の内、少なくとも２つを順次切り替えることを特徴とする電動機装置（１）。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電動機装置（１）において、
前記回転電機（４）は、前記巻線（７Ｕ〜７Ｗ）の内、前記バッテリ（２）からの給電により通電される部分のターン数である実ターン数を相毎で可変にしたものであり、
前記制御手段（６）は、相毎に前記実ターン数を変更することを特徴とする電動機装置（１）。
【請求項４】
請求項３に記載の電動機装置（１）において、
前記制御手段（６）は、前記内燃機関（３）の回転数に対する第２の閾値を有し、前記回転数検出手段（１２）による検出値と前記第２の閾値との比較の結果に応じて、相毎に前記実ターン数を変更することを特徴とする電動機装置（１）。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４の内のいずれか１つに記載の電動機装置（１）において、
前記回転電機（４）を前記電動機として動作させる期間には、前記行程判定手段（１７）により圧縮行程であると判定された時期が含まれることを特徴とする電動機装置（１）。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５の内のいずれか１つに記載の電動機装置（１）において、
前記バッテリ（２）の電圧を検出する電圧検出手段（１５）を備え、
前記制御手段（６）は、前記電圧検出手段（１５）による検出値の経時変化を用いて予測される前記バッテリ（２）の充電収支、または、前記内燃機関（３）を始動するときの前記電圧検出手段（１５）による検出値に基づき、前記回転電機（４）を前記電動機として動作させるか否かを決めることを特徴とする電動機装置（１）。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６の内のいずれか１つに記載の電動機装置（１）において、
前記回転電機（４）の回転子は、前記内燃機関（３）のクランクシャフトに直結されていることを特徴とする電動機装置（１）。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７の内のいずれか１つに記載の電動機装置（１）において、
前記３相の巻線（７Ｕ〜７Ｗ）に接続するインバータ回路（５）を有し、
前記回転電機（４）は、前記インバータ回路（５）が有する半導体スイッチ（Ｓ）のオンオフを操作することで、前記回転電機（４）の動作を制御し、
前記制御手段（６）は、前記インバータ回路（５）の操作でオンされていない前記半導体スイッチ（Ｓ）に付随する寄生ダイオードによる前記バッテリ（２）の充電を制御することを特徴とする電動機装置（１）。