JP2001271729A - エンジンのスタータと発電機とを兼用した永久磁石モータの制御装置 - Google Patents

エンジンのスタータと発電機とを兼用した永久磁石モータの制御装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】車両の搭載スペースが小さくて済み、大形のス
タータリレーを必要としないエンジンのスタータと発電
機とを兼用した永久磁石モータの制御装置を提供する。 【解決手段】 ブラシレスモータ（永久磁石モータ）９
のシャフトををエンジンの出力軸に連結し、ブラシレス
モータ９をエンジンのスタータとして動作させる場合に
は、チョッパ回路２４を非動作若しくは昇圧チョッパと
して動作させことによりインバータ回路１２を介してブ
ラシレスモータ９を駆動させる。ブラシレスモータ９を
発電機として動作させる場合には、そのブラシレスモー
タ９の発電電圧がバッテリ１０の電圧より高いときは、
インバータ回路１２を非動作にして、チョッパ回路２４
を降圧チョッパとして動作させることによりバッテリ１
０を充電させ、ブラシレスモータ９の発電電圧がバッテ
リ１０の電圧より低いときは、チョッパ回路２４のトラ
ンジスタ２５をオンさせた状態にして、インバータ回路
１２の負側のトランジスタ１４Ｕないし１４Ｗをオンオ
フして、そのインバータ回路１２をを昇圧チョッパをし
て動作させることによりバッテリ１０を充電させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジンのスター
タおよびバッテリの充電用の発電機として兼用する永久
磁石モータの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、車両例えば自動車において
は、エンジンの出力軸にクラッチを介してスタータ（セ
ルモータ）が連繋されていて、このスタータはリレース
イッチを介してバッテリに接続されており、また、エン
ジンの出力軸に発電機が連繋されていて、この発電機は
バッテリに接続されている。そして、イグニッションキ
ーがスタータ位置に回されてスタータリレーが動作され
ると、そのリレースイッチがオンしてバッテリからスタ
ータに電源が供給され、スタータが動作してエンジンの
出力軸を駆動し、エンジンをを始動させる。その後、ク
ラッチが切り離されるとともに、スタータリレーが復帰
されてリレースイッチがオフされるようになっている。
エンジンが始動すると、発電機が駆動されて発電し、こ
れによりバッテリが充電されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の構成では、エン
ジンのスタータおよびバッテリ充電用の発電機の２つを
必要とするため、自動車の搭載スペースが大きくなる不
具合がある。また、エンジンの始動時には、スタータに
は大トルクを発生すべく大電流が流れるので、スタータ
リレーとしては、この大電流に耐え得る大形のものを用
いる必要がある。更に、エンジンの始動後は、このエン
ジンによりスタータが逆駆動されないようにクラッチが
設けられているが、クラッチを設けることは搭載スペー
サが一層大きくなる不具合がある。
【０００４】本発明は上述の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、車両の搭載スペースが小さくて済
み、大形のスタータリレーを必要としないエンジンのス
タータと発電機とを兼用した永久磁石モータの制御装置
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１記載のエンジン
のスタータと発電機とを兼用した永久磁石モータの制御
装置は、車両に搭載されたバッテリと、エンジンの出力
軸に連繋された永久磁石モータと、フライホイールダイ
オードを有する複数のスイッチング素子を直列に接続し
てなるアームを１つ以上有し、入力端子がコンデンサに
接続され、出力端子が前記永久磁石モータに接続され
て、直流を交流に変換して前記永久磁石モータに供給す
るための駆動回路と、前記バッテリ側に位置して前記コ
ンデンサに並列に設けられ、ダイオードを並列に有する
２個のスイッチング素子を直列接続してなるチョッパ回
路と、このチョッパ回路の中性点と前記バッテリとの間
に接続されたリアクトルと、前記駆動回路および前記チ
ョッパ回路のスイッチング素子をオンオフ制御する制御
手段とを具備する構成に特徴を有する。
【０００６】請求項２記載のエンジンのスタータと発電
機とを兼用した永久磁石モータの制御装置は、制御手段
を、永久磁石モータをエンジンのスタータとして動作さ
せる場合には、チョッパ回路を非動作若しくは昇圧チョ
ッパとして動作させことにより駆動回路を介して前記永
久磁石モータを駆動させ、前記永久磁石モータを発電機
として動作させる場合には、その永久磁石モータの発電
電圧がバッテリの電圧より高いときは、前記駆動回路を
非動作にして、前記チョッパ回路を降圧チョッパとして
動作させることにより前記バッテリを充電させ、前記永
久磁石モータの発電電圧が前記バッテリの電圧より低い
ときは、前記チョッパ回路を非動作にして、前記駆動回
路の負側スイッチング素子をオンオフしてその駆動回路
を昇圧チョッパをして動作させることにより前記バッテ
リを充電させるように構成するところに特徴を有する。
【０００７】以上のような構成によれば、永久磁石モー
タをエンジンの出力軸に連繋して、この永久磁石モータ
を、エンジンの始動時にはエンジンを駆動するスタータ
として動作させ、エンジンの始動後はエンジンにより駆
動されてバッテリを充電するための発電機として動作さ
せるようにしたので、１つの永久磁石モータにスタータ
と発電機とを兼用させることができ、従って、スタータ
と発電機の２つを搭載するようにした従来に比し、車両
の搭載スペースを小さくすることができ、しかも、エン
ジンの出力軸と永久磁石モータとの間には従来のような
クラッチを設ける必要がないので、搭載スペースを一層
小さくすることができる。そして、永久磁石モータをス
タータとして動作させる場合には、永久磁石モータを制
御手段によって制御される駆動回路により駆動するよう
にしたので、バッテリと永久磁石モータとの間に、従来
のようなスタータリレーのリレースイッチを接続する必
要がなく、従って、大形なスタータリレーを設ける必要
もない。
【０００８】そして、永久磁石モータをスタータとして
動作させる場合において、バッテリの端子間電圧が定格
電圧であるときには、チョッパ回路を非動作状態にして
バッテリの端子間電圧によりコンデンサを充電させ、バ
ッテリの端子間電圧が定格電圧より低いときには、リア
クトルとともにチョッパ回路を昇圧チョッパとして動作
させることによりバッテリの端子間電圧を昇圧してコン
デンサを充電させるようにし、逆に、永久磁石モータを
発電機として動作させる場合において、永久磁石モータ
の発電電圧がバッテリの定格電圧より高いときには、駆
動回路を非動作状態にし、チョッパ回路を降圧チョッパ
として動作させてバッテリを充電させ、永久磁石モータ
の発電電圧がバッテリの定格電圧より低いときには、チ
ョッパ回路を非動作状態（但し、正側のトランジスタは
オン）にし、駆動回路を永久磁石モータのステータコイ
ルとともに昇圧チョッパとして動作させてバッテリを充
電させるようにしたので、スタータとして動作すべく大
トルクを有する永久磁石モータであっても、バッテリを
充電させるための発電機として動作させることができる
ものであり、逆に、バッテリの電圧が低下しても昇圧に
より大トルクの永久磁石モータを始動させることができ
る。
【０００９】請求項３記載のエンジンのスタータと発電
機とを兼用した永久磁石モータの制御装置は、チョッパ
回路に、ダイオードを並列に有する２個のスイッチング
素子を直列接続してなるもう１つのチョッパ回路を並列
に接続し、そのチョッパ回路の中性点とバッテリとの間
にリアクトルを接続するようにした構成に特徴を有す
る。
【００１０】請求項４記載のエンジンのスタータと発電
機とを兼用した永久磁石モータの制御装置は、制御手段
を、２つのチョッパ回路において、昇圧時には負側のス
イッチング素子を１８０度のタイミング位相差をもって
オンオフさせ、降圧時には正側のスイッチング素子を１
８０度のタイミング位相差をもってオンオフさせるよう
に構成するところに特徴を有する。
【００１１】以上のような構成によれば、２つのチョッ
パ回路において、昇圧時には負側のスイッチング素子が
１８０度のタイミング位相差をもってオンオフされるの
で、コンデンサにリップルの少ない直流電源電圧を供給
することができる。また、降圧時には正側のスイッチン
グ素子が１８０度のタイミング位相差をもってオンオフ
されるので、リップルの少ない電圧でバッテリを充電す
ることができる。
【００１２】請求項５記載のエンジンのスタータと発電
機とを兼用した永久磁石モータの制御装置は、２つのリ
アクトルを、１つのコアに２つのコイルを巻装して構成
するところに特徴を有する。このような構成によれば、
リアクトルを小形化できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明を自動車に適用した
第１の実施例につき、図１および図２を参照しながら説
明する。先ず、全体構成を示す図２において、車両たる
自動車１には、エンジン２が搭載されている。このエン
ジン２は、変速機３および差動ギヤ４を介して後側ホイ
ール５，５の車軸６，６を駆動するようになっている。
尚、自動車１の前側ホイール７，７の車軸８，８は非駆
動である。また、自動車１には、永久磁石モータとして
ブラシレスモータ９が搭載されている。このブラシレス
モータ９は、図１に示すように、複数相例えば３相のス
テータコイル９Ｕ，９Ｖおよび９Ｗを有するステータ
と、永久磁石形のロータとを備えている。そして、この
ブラシレスモータ９のロータのシャフトは、エンジン２
の出力軸に連繋例えば直結されている。更に、自動車１
には、鉛蓄電池等の充電可能な３６ボルト定格（ハイブ
リットカー仕様）のバッテリ１０が搭載されており、こ
のバッテリ１０とブラシレスモータ９との間で後述する
制御装置１１を介して電力の授受が行なわれるようにな
っている。
【００１４】さて、制御装置１１の具体的構成につき、
図１に従って述べる。駆動回路としてのインバータ回路
１２は、６個のスイッチング素子たるＮＰＮ形のトラン
ジスタ１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗおよび１４Ｕ，１４Ｖ，
１４Ｗを３相ブリッジ接続して構成されたもので、夫々
のコレクタ，エミッタ間には、フライホイールダイオー
ド１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗおよび１６Ｕ，１６Ｖ，１６
Ｗが接続され、以て、３つのアーム１７Ｕ，１７Ｖおよ
び１７Ｗを有する。そして、このインバータ回路１２の
入力端子１８，１９は直流母線２０，２１に接続され、
出力端子２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗはブラシレスモータ９
のステータコイル９Ｕ，９Ｖおよび９Ｗの各一端子に接
続されている。尚、ステータコイル９Ｕ，９Ｖおよび９
Ｗの各他端子は共通に接続されている。また、直流母線
２１はバッテリ１０の負端子に接続されているととも
に、直流母線２０，２１間にはコンデンサ２３が接続さ
れている。
【００１５】チョッパ回路２４は、例えば２つのスイッ
チング素子（３つ以上の複数でも可）としてのＮＰＮ形
のトランジスタ２５，２６およびダイオード２７，２８
を有するもので、そのトランジスタ２５において、コレ
クタは直流母線２０に接続され、エミッタはトランジス
タ２６のコレクタに接続され、そのトランジスタ２６の
エミッタは直流母線２１に接続され、トランジスタ２
５，２６の夫々のコレクタ，エミッタ間にはダイオード
２７，２８が接続されている。そして、チョッパ回路２
４の中性点は、リアクトル２９を介してバッテリ１０の
正端子に接続されている。この場合、上記リアクトル２
９は、コアにコイルを巻装して構成されている。
【００１６】バッテリ電圧検出器３０は、バッテリ１０
に並列に接続されていて、バッテリ１０の端子間電圧を
検出するようになっている。主回路電圧検出器３１は、
コンデンサ２３に並列に接続されていて、コンデンサ２
３の端子間電圧（主回路電圧）を検出するようになって
いる。そして、位置検出器３２は、ブラシレスモータ９
に配設されていて、ブラシレスモータ９のロータの位置
を検出するホールＩＣから構成されている。
【００１７】さて、制御手段たるマイクロコンピュータ
３３は、各入力ポートにバッテリ電圧検出器３０，主回
路電圧検出器３１および位置検出器３２の各出力端子が
接続され、各出力ポートがフォトカプラ式のベースドラ
イブ回路３４，３５の各入力端子に接続されていて、後
述する如くに動作する。そして、ベースドライブ回路３
４の各出力端子は、インバータ回路１２のトランジスタ
１３Ｕないし１３Ｗおよび１４Ｕないし１４Ｗのベース
に夫々接続され、ベースドライブ回路３５の各出力端子
は、チョッパ回路２４のトランジスタ２５，２６のベー
スに夫々接続されている。
【００１８】次に、本実施例の作用につき説明する。
〈ブラシレスモータ９をスタータとして動作させる場
合〉マイクロコンピュータ３３は、バッテリ電圧検出器
３０が検出するバッテリ１０の端子間電圧が定格電圧で
あるときには、チョッパ回路２４を非動作状態とする。
これにより、バッテリ１０の直流電圧はリアクトル２９
およびダイオード２７を介してコンデンサ２３に印加さ
れ、コンデンサ２３はインバータ回路１２の入力電圧に
適した電圧に充電される。また、マイクロコンピュータ
３３は、バッテリ電圧検出器３０が検出するバッテリ１
０の端子間電圧が定格電圧より低いときには、ベースド
ライブ回路３５のベースにＰＷＭ信号を与えることによ
りチョッパ回路２４の負側のトランジスタ２６にベース
信号を与えるようになり、トランジスタ２６はＰＷＭ信
号のデューティに応じてオンオフされる。
【００１９】チョッパ回路２４において、トランジスタ
２６がオンされると、リアクトル２９およびランジスタ
２６の経路でバッテリ１０からリアクトル２９に電流が
流れ、次に、トランジスタ２６がオフされると、リアク
トル２９に蓄積されたエネルギーがダイオード２７を介
して放出され、以て、昇圧された電圧がコンデンサ２３
に印加される。この場合、電圧の昇圧率は、ＰＷＭ信号
のデューティで決定されるものであり、ＰＷＭ信号のデ
ューティが大になるほど昇圧率も大になる。マイクロコ
ンピュータ３３は、バッテリ１０の端子間電圧に応じて
ＰＷＭ信号のデューティを決定するようになっており、
これによりコンデンサ２３はインバータ回路１２の入力
電圧に適した電圧に充電される。このように、チョッパ
回路２４とリアクトル２９とは、このときには昇圧チョ
ッパとして動作するのである。
【００２０】マイクロコンピュータ３３にスタータ信号
が与えられると、マイクロコンピュータ３３は、位置検
出器３２からの位置検出信号に基づいて通電タイミング
信号を生成してベース駆動回路３４に与え、ベース駆動
回路３４はこれに応じてインバータ回路１２のトランジ
スタ１３Ｕないし１３Ｗおよび１４Ｕないし１４Ｗのベ
ースに順次ベース信号を与えるようになり、トランジス
タ１３Ｕないし１３Ｗおよび１４Ｕないし１４Ｗが順次
オンオフされる。これにより、ブラシレスモータ９のス
テータコイル９Ｕないし９Ｗに例えば１２０度通電方式
により交流電流が流れ、ロータが回転を始める。ブラシ
レスモータ９が始動すると、そのシャフトに連結された
エンジン２の出力軸が回転駆動され、エンジン２が始動
するようになる。即ち、このときには、ブラシレスモー
タ９は、エンジン２のスタータとして機能するのであ
る。
【００２１】〈ブラシレスモータ９を発電機として動作
させる場合〉マイクロコンピュータ３３は、エンジンが
始動したときには、インバータ回路１２のトランジスタ
１３Ｕないし１３Ｗおよび１４Ｕないし１４Ｗのベース
に対するベース信号の供給を停止してこれらを全てオフ
させ、以て、インバータ回路１２を非動作状態にする。
エンジン２が始動されると、今度は、ブラシレスモータ
９のシャフト即ちロータがエンジン２の出力軸によって
回転駆動されて、ステータコイル９Ｕないし９Ｗに電圧
が誘起され、この誘起された交流電圧は、インバータ回
路１２のフライホイールダイオード１５Ｕないし１５Ｗ
および１６Ｕないし１６Ｗが全波整流回路として機能す
ることにより直流電圧に変換されてコンデンサ２３に印
加される。即ち、このときには、ブラシレスモータ９
は、発電機として機能するのである。
【００２２】ところで、エンジン２の出力軸の回転速度
は、アクセルの踏込み度合に応じて高低変化するもので
ある。従って、エンジン２の出力軸の回転速度に応じて
ブラシレスモータ９のステータコイル９Ｕないし９Ｗに
誘起される電圧（発電電圧）も高低変化するものであ
り、コンデンサ２３に印加される直流電圧も高低変化す
る。
【００２３】マイクロコンピュータ３３は、主回路電圧
検出器３１が検出するコンデンサ２３の端子間電圧（主
回路電圧）がバッテリ１０の定格電圧より高いときには
（ブラシレスモータ９の発電電圧が高いときには）、ベ
ースドライブ回路３５にＰＷＭ信号を与えることにより
チョッパ回路２４の正側のトランジスタ２５のベースに
ベース信号を与えるようになり、トランジスタ２５はＰ
ＷＭ信号のデューティに応じてオンオフされる。
【００２４】チョッパ回路２４において、トランジスタ
２５がオンされると、コンデンサ２３の端子間電圧は、
トランジスタ２５のオン期間だけリアクトル２９を介し
てバッテリ１０に印加されるので、結果として、バッテ
リ１０にはコンデンサ２３の端子間電圧が降圧されて印
加されるようになる。この場合、電圧の降圧率は、ＰＷ
Ｍ信号のデューティで決定されるものであり、ＰＷＭ信
号のデューティが小になるほど降圧率が大になる。マイ
クロコンピュータ３３は、コンデンサ２３の端子間電圧
に応じてＰＷＭ信号のデューティを決定するようになっ
ており、これによりバッテリ１０は適正な電圧で充電さ
れる。このように、チョッパ回路２４とリアクトル２９
とは、このときには降圧チョッパとして動作するのであ
る。
【００２５】また、マイクロコンピュータ３３は、主回
路電圧検出器３１が検出するコンデンサ２３の端子間電
圧（主回路電圧）がバッテリ１０の定格電圧より低いと
きには（ブラシレスモータ９の発電電圧が低いときに
は）、チョッパ回路２４を非動作状態とする。ここで、
チョッパ回路２４を非動作状態にするとは、トランジス
タ２５，２６にオンオフの繰返し動作を行わせないとい
うことで、ここでは、トランジスタ２５はオン状態にさ
れる。
【００２６】更に、マイクロコンピュータ３３は、ベー
スドライブ回路３４にＰＷＭ信号を与えることによりイ
ンバータ回路１２の負側のトランジスタ１４Ｕないし１
４Ｗのベースにベース信号を与えるようになり、トラン
ジスタ１４Ｕないし１４ＷはＰＷＭ信号のデューティに
応じてオンオフされる。この場合、インバータ回路１２
においては、ブラシレスモータ９のステータコイル９Ｕ
から電流が流出するパターンのときには、トランジスタ
１４Ｕがオンオフされ、ステータコイル９Ｖから電流が
流出するパターンのときには、トランジスタ１４Ｖがオ
ンオフされ、ステータコイル９Ｗから電流が流出するパ
ターンのときには、トランジスタ１４Ｗがオンオフされ
る。
【００２７】インバータ回路１２において、例えばトラ
ンジスタ１４Ｕがオンされると、ステータコイル９Ｕと
ステータコイル９Ｖ若しくは９Ｗとに誘起される電圧に
よって、ステータコイル９Ｕとトランジスタ１４Ｕとフ
リーホイールダイオード１６Ｖ若しくは１６Ｗとステー
タコイル９Ｖ若しくは９Ｗとの経路で循環電流が流れ
て、ステータコイル９Ｕとステータコイル９Ｖ若しくは
９Ｗとにエネルギーが蓄積され、次に、トランジスタ１
４Ｕがオフされると、ステータコイル９Ｕとステータコ
イル９Ｖ若しくは９Ｗとに蓄積されたエネルギーがフリ
ーホイールダイオード１５Ｕを介して放出され、以て、
昇圧された電圧がコンデンサ２３に印加される。この場
合、電圧の昇圧率は、ＰＷＭ信号のデューティで決定さ
れるものであり、ＰＷＭ信号のデューティが大になるほ
ど昇圧率も大になる。マイクロコンピュータ３３は、バ
ッテリ１０の端子間電圧に応じてＰＷＭ信号のデューテ
ィを決定するようになっており、これによりコンデンサ
２３はバッテリ１０の充電にに適した電圧に充電され
る。
【００２８】インバータ回路１２のトランジスタ１４Ｖ
および１４Ｗがオンオフされることによる昇圧の原理
は、上述したトランジスタ１４Ｕのオンオフのときと同
様であり、従って、このときには、インバータ回路１２
は、ステータコイル９Ｕないし９Ｗをリアクトルとする
昇圧チョッパとして機能するのである。
【００２９】このように本実施例によれば、ブラシレス
モータ９のシャフトをエンジン２の出力軸に直結して、
このブラシレスモータ９を、エンジン２の始動時にはエ
ンジン２を駆動するスタータとして動作させ、エンジン
２の始動後はエンジン２により駆動されてバッテリ１０
を充電するための発電機として動作させるようにしたの
で、１つのブラシレスモータ９にエンジン２のスタータ
とバッテリ１０の充電用の発電機とを兼用させることが
でき、従って、スタータと発電機の２つを搭載するよう
にした従来に比し、自動車１の搭載スペースを小さくす
ることができ、しかも、エンジン２の出力軸とブラシレ
スモータ９のシャフトとの間には従来のようなクラッチ
を設ける必要がないので、自動車１の搭載スペースを一
層小さくすることができる。そして、ブラシレスモータ
９をスタータとして動作させる場合には、ブラシレスモ
ータ９をマイクロコンピュータ３３によって制御される
インバータ回路１２により駆動するようにしたので、バ
ッテリ１０とブラシレスモータ９との間に、従来のよう
なスタータリレーのリレースイッチを接続する必要がな
く、従って、大形なスタータリレーを設ける必要もな
い。
【００３０】ここで、ブラシレスモータ９をスタータと
して動作させる場合において、バッテリ１０の端子間電
圧が定格電圧であるときには、チョッパ回路２４を非動
作状態にしてバッテリ１０の端子間電圧によりコンデン
サ２３を充電させ、バッテリ１０の端子間電圧が定格電
圧より低いときには、リアクトル２９とともにチョッパ
回路２４を昇圧チョッパとして動作させることによりバ
ッテリ１０の端子間電圧を昇圧してコンデンサ２３を充
電させるようにした。逆に、ブラシレスモータ９を発電
機として動作させる場合において、ブラシレスモータ９
の発電電圧がバッテリ１０の定格電圧より高いときに
は、インバータ回路１２を非動作状態にし、チョッパ回
路２４を降圧チョッパとして動作させてバッテリ１０を
充電させ、ブラシレスモータ９の発電電圧がバッテリ１
０の定格電圧より低いときには、チョッパ回路２４を非
動作状態（但し、正側のトランジスタ２５はオン）に
し、インバータ回路１２をブラシレスモータ９のステー
タコイル９Ｕないし９Ｗとともに昇圧チョッパとして動
作させてバッテリ１０を充電させるようにした。
【００３１】以上のような構成とすることにより、スタ
ータとして動作すべく大トルクを有するブラシレスモー
タ９であっても、バッテリ１０を充電させるための発電
機として動作させることができるものであり、逆に、バ
ッテリ１０の電圧が低下しても昇圧により大トルクのブ
ラシレスモータ９を始動させることができる。
【００３２】図３ないし図５は本発明の第２の実施例を
示すもので、第１の実施例と同一部分には同一符号を付
して示し、以下異なる部部についてのみ説明する。図３
は要部のみの電気回路を示すもので、図示されていない
部分は図１と同一構成である。もう１つのチョッパ回路
３６は、チョッパ回路２４と同様に、２つスイッチング
素子としてのＮＰＮ形のトランジスタ３７，３８および
ダイオード３９，４０を有するもので、そのトランジス
タ３７において、コレクタは直流母線２０に接続され、
エミッタはトランジスタ３８のコレクタに接続され、そ
のトランジスタ３８のエミッタは直流母線２１に接続さ
れ、トランジスタ３７，３８の夫々のコレクタ，エミッ
タ間にはダイオード３９，４０が接続されている。そし
て、チョッパ回路３６の中性点は、リアクトル４１を介
してバッテリ１０の正端子に接続されている。すなわ
ち、チョッパ回路３６は、チョッパ回路２４に並列に接
続されている。そして、リアクトル２９および４１は、
１つのコアに２つのコイルを巻装して構成されている。
【００３３】次に、この第２の実施例の作用につき、図
４および図５をも参照しながら説明する。チョッパ回路
２４および３６を昇圧チョッパとして動作させる場合に
は、マイクロコンピュータ３３によりベース駆動回路３
５を介してトランジスタ２６および３８を１８０度のタ
イミング位相差をもってオンオフさせる。この場合、昇
圧率を小にするときには、図４（ａ）および（ｂ）に示
すように、トランジスタ２６および３８のオン時間をオ
フ時間より短くし、昇圧率を大にするときには、図５
（ａ）および（ｂ）に示すように、トランジスタ２６お
よび３８のオン時間をオフ時間より長くする。
【００３４】また、チョッパ回路２４および３６を降圧
チョッパとして動作させる場合には、マイクロコンピュ
ータ３３によりベース駆動回路３５を介してトランジス
タ２５および３７を１８０度のタイミング位相差をもっ
てオンオフさせる。この場合、降圧率を大にするときに
は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、トランジス
タ２５および３７のオン時間をオフ時間より短くし、降
圧率を小にするときには、図５（ａ）および（ｂ）に示
すように、トランジスタ２５および３７のオン時間をオ
フ時間より長くする。
【００３５】このような第２の実施例によれば、チョッ
パ回路２４および３６を昇圧チョッパとして動作させる
場合には、マイクロコンピュータ３３によりベース駆動
回路３５を介してトランジスタ２６および３８を１８０
度のタイミング位相差をもってオンオフさせるようにし
たので、コンデンサ２３にリップルの少ない直流電源電
圧を供給することができる。更に、チョッパ回路２４お
よび３６を降圧チョッパとして動作させる場合には、マ
イクロコンピュータ３３によりベース駆動回路３５を介
してトランジスタ２５および３７を１８０度のタイミン
グ位相差をもってオンオフさせるようにしたので、降圧
チョッパとして高速度でスイッチングする必要のある場
合に、各トランジスタ２５および３７は、それぞれ半分
の応答性を有するだけでよく、発熱を押さえることがで
きる。そして、トランジスタ２５および３７が図５
（ａ）および（ｂ）で示すようにオン期間が重複するよ
うに制御される場合には、トランジスタ２５および３７
が電流分担をするようになる利点がある。
【００３６】なお、上記第２の実施例においては、２個
のトランジスタ３７および３８を設けるようにしたが、
図６に示す本発明の第３の実施例のように、トランジス
タ３７を省略した構成のチョッパ回路４２としてもよ
い。この場合には、降圧用はトランジスタ２５のみとな
る。
【００３７】その他、本発明は上記し且つ図面に示す実
施例に限定されるものではなく、次のような変形，拡張
が可能である。第２の実施例において、降圧時にはトラ
ンジスタを２５および３７を同時にオンオフさせるよう
にしてもよい。自動車に限らず、エンジンを搭載した車
両全般に適用できる。
【００３８】
【発明の効果】以上の記述で明らかなように、本発明の
エンジンのスタータと発電機とを兼用した永久磁石モー
タの制御装置によれば、永久磁石モータをエンジンの出
力軸に連繋して、この永久磁石モータを、エンジンの始
動時にはエンジンを駆動するスタータとして動作させ、
エンジンの始動後はエンジンにより駆動されてバッテリ
を充電するための発電機として動作させるようにしたの
で、１つの永久磁石モータにスタータと発電機とを兼用
させることができ、従って、スタータと発電機の２つを
搭載するようにした従来に比し、車両の搭載スペースを
小さくすることができ、しかも、エンジンの出力軸と永
久磁石モータとの間には従来のようなクラッチを設ける
必要がないので、搭載スペースを一層小さくすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す全体の電気的構成
図
【図２】自動車の概略的構成説明図
【図３】本発明の第２の実施例を示す要部の電気的構成
図
【図４】トランジスタのオンオフ波形図（その１）
【図５】トランジスタのオンオフ波形図（その２）
【図６】本発明の第３の実施例を示す図３相当図
【符号の説明】
図面中、１は自動車、２はエンジン、９はブラシレスモ
ータ（永久磁石モータ）、１０はバッテリ（車両）、１
１は制御装置、１２はインバータ回路（駆動回路）、１
３Ｕないし１３Ｗおよび１４Ｕないし１４Ｗはトランジ
スタ（スイッチング素子）、１５Ｕないし１５Ｗおよび
１６Ｕないし１６Ｗはフライホイールダイオード、１７
Ｕないし１７Ｗはアーム、２３はコンデンサ、２４はチ
ョッパ回路、２５および２６はトランジスタ（スイッチ
ング素子）、２７および２８はダイオード、２９はリア
クトル、３３はマイクロコンピュータ（制御手段）、３
６はチョッパ回路、３７および３８はトランジスタ（ス
イッチング素子）、３９および４０はダイオード、４１
はリアクトル、４２はチョッパ回路を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 恭一 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 岸本 功 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 (72)発明者 長竹 和夫 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 Ｆターム(参考） 5G060 AA20 CA13 DA01 DB07 DB08 5H560 AA10 BB04 BB12 DA03 DC13 EB01 SS02 SS03 TT15 TT18 UA02 XA12

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両に搭載されたバッテリと、 エンジンの出力軸に連繋された永久磁石モータと、 フライホイールダイオードを有する２個のスイッチング
    素子を直列に接続してなるアームを１つ以上有し、入力
    端子がコンデンサに接続され、出力端子が前記永久磁石
    モータに接続されて、直流を交流に変換して前記永久磁
    石モータに供給するための駆動回路と、 前記バッテリ側に位置して前記コンデンサに並列に設け
    られ、ダイオードを並列に有する複数のスイッチング素
    子を直列接続してなるチョッパ回路と、 このチョッパ回路の中性点と前記バッテリとの間に接続
    されたリアクトルと、 前記駆動回路および前記チョッパ回路のスイッチング素
    子をオンオフ制御する制御手段とを具備してなるエンジ
    ンのスタータと発電機とを兼用した永久磁石モータの制
    御装置。
  2. 【請求項２】 制御手段は、 永久磁石モータをエンジンのスタータとして動作させる
    場合には、チョッパ回路を非動作若しくは昇圧チョッパ
    として動作させことにより駆動回路を介して前記永久磁
    石モータを駆動させ、 前記永久磁石モータを発電機として動作させる場合に
    は、その永久磁石モータの発電電圧がバッテリの電圧よ
    り高いときは、前記駆動回路を非動作にして、前記チョ
    ッパ回路を降圧チョッパとして動作させることにより前
    記バッテリを充電させ、前記永久磁石モータの発電電圧
    が前記バッテリの電圧より低いときは、前記チョッパ回
    路を非動作にして、前記駆動回路の負側スイッチング素
    子をオンオフしてその駆動回路を昇圧チョッパをして動
    作させることにより前記バッテリを充電させるように構
    成されていることを特徴とする請求項１記載のエンジン
    のスタータと発電機とを兼用した永久磁石モータの制御
    装置。
  3. 【請求項３】 チョッパ回路に、ダイオードを並列に有
    する２個のスイッチング素子を直列接続してなるもう１
    つのチョッパ回路を並列に接続し、 そのチョッパ回路の中性点とバッテリとの間にリアクト
    ルを接続するようにしたことを特徴とする請求項１記載
    のエンジンのスタータと発電機とを兼用した永久磁石モ
    ータの制御装置。
  4. 【請求項４】 制御手段は、２つのチョッパ回路におい
    て、昇圧時には負側のスイッチング素子を１８０度のタ
    イミング位相差をもってオンオフさせ、降圧時には正側
    のスイッチング素子を１８０度のタイミング位相差をも
    ってオンオフさせるように構成されていることを特徴と
    する請求項３記載のエンジンのスタータと発電機とを兼
    用した永久磁石モータの制御装置。
  5. 【請求項５】 ２つのリアクトルは、１つのコアに２つ
    のコイルを巻装して構成されていることを特徴とする請
    求項３記載のエンジンのスタータと発電機とを兼用した
    永久磁石モータの制御装置。
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