JP2003061208A - ハイブリッド車両用発電電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メインバッテリからの電力供給を必要とせず
に発電することができ、ハイブリッド車両のシステム構
成に要する費用を削減する。 【解決手段】 ハイブリッド車両用発電電動機（モータ
ジェネレータ）３０を、かご型のロータ３１と、ロータ
３１の外周部を覆うようにして配置されるステータとを
備えて構成した。ロータ３１を、ロータ鉄心３１ａと、
複数のスロット３１ｂ，…，３１ｂと、各スロット３１
ｂ，…，３１ｂ内に設けられたロータ導体３１ｃ，…，
３１ｃと、各ロータ導体３１ｃ，…，３１ｃを短絡する
エンドリング３１ｄ，３１ｄと、複数の磁石装着凹部３
３，…，３３と、各磁石装着凹部３３，…，３３内に装
着されたロータ側永久磁石３４，…，３４とを備えて構
成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン及びモー
タを併用して走行駆動するハイブリッド車両のモータ
（ハイブリッド車両用発電電動機）に係り、特に、モー
タによる発電エネルギーを制御する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来技術の一例に係るハイブリ
ッド車両１０の構成図である。このハイブリッド車両１
０は、車両の推進力を出力するエンジン１１と、モータ
１２と、変速機１３と、車輪１４と、平滑コンデンサＣ
を備えたインバータ１５を介してモータ１２と電気エネ
ルギーの授受を行う高圧系のメインバッテリ１６と、Ｄ
Ｃ−ＤＣコンバータ１７を介してメインバッテリ１６に
接続され、各種補機類等を含む負荷１８を駆動する補助
バッテリ１９と、補助バッテリ１９に接続され、エンジ
ン１１を始動するスタータモータ２０と、ＥＣＵ（電子
制御装置）２１と、記憶装置２２と、蓄電電圧検出器２
３と、インバータ電圧検出器２４と、回転角センサ２５
とを備えて構成されている。

【０００３】モータ１２は、例えばかご型ロータを備え
た誘導モータをなし、メインバッテリ１６からインバー
タ１５を介してモータ１２のステータ巻線に励磁電流が
通電された状態において、エンジン１１の出力を補助す
ると共に、車両の減速時の回生作動による回生エネルギ
ーおよびエンジン１１の出力による発電エネルギーを発
生する。モータ１２の駆動及び回生作動は、ＥＣＵ２１
からの制御指令を受けてインバータ１５により行われ
る。インバータ１５は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）
によるＰＷＭインバータをなすものであって、スイッチ
ング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回
路１５ａと、平滑コンデンサＣとを備えて構成されてい
る。

【０００４】ブリッジ回路１５ａは、複数のスイッチン
グ素子であるトランジスタＴＵ１，ＴＵ２，ＴＶ１，Ｔ
Ｖ２，ＴＷ１，ＴＷ２を備えて構成され、これらのトラ
ンジスタＴＵ１，…，ＴＷ２は、例えばＩＧＢＴ（Insu
lated Gate Bipolar mode Transistor）とされている。
トランジスタＴＵ１，ＴＵ２，ＴＶ１，ＴＶ２，ＴＷ
１，ＴＷ２のコレクタ−エミッタ間には、それぞれダイ
オードＤＵ１，ＤＵ２，ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＷ１，ＤＷ
２が配置され、各トランジスタＴＵ１，ＴＵ２，ＴＶ
１，ＴＶ２，ＴＷ１，ＴＷ２のエミッタに、各ダイオー
ドＤＵ１，ＤＵ２，ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＷ１，ＤＷ２の
アノードが接続され、各コレクタには、各ダイオードＤ
Ｕ１，ＤＵ２，ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＷ１，ＤＷ２のカソ
ードが接続されている。

【０００５】各トランジスタＴＵ１，ＴＶ１，ＴＷ１の
コレクタは全て直流入出力端子１５Ｄに接続されてい
る。トランジスタＴＵ１のエミッタはトランジスタＴＵ
２のコレクタに接続され、トランジスタＴＶ１のエミッ
タはトランジスタＴＶ２のコレクタに接続され、トラン
ジスタＴＷ１のエミッタはトランジスタＴＷ２のコレク
タに接続されている。各トランジスタＴＵ２，ＴＶ２，
ＴＷ２のエミッタは全て接地端子１５Ｇに接続されてい
る。また、モータ１２に備えられた３相（Ｕ相、Ｖ相、
Ｗ相）の各交流入出力端子１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗに
は、インバータ１５の各交流入出力端子１５Ｕ，１５
Ｖ，１５Ｗが接続されている。ここで、交流入出力端子
１５ＵはトランジスタＴＵ１のエミッタおよびトランジ
スタＴＵ２のコレクタに接続され、交流入出力端子１５
ＶはトランジスタＴＶ１のエミッタおよびトランジスタ
ＴＶ２のコレクタに接続され、交流入出力端子１５Ｗは
トランジスタＴＷ１のエミッタおよびトランジスタＴＷ
２のコレクタに接続されている。そして、平滑コンデン
サＣは直流入出力端子１５Ｄと接地端子１５Ｇとの間に
接続されている。

【０００６】ＤＣ−ＤＣコンバータ１７は、双方向のＤ
Ｃ−ＤＣコンバータであって、メインバッテリ１６の蓄
電電圧ＶＢあるいはモータ１２を回生作動または昇圧駆
動した際のインバータ１５の端子間電圧ＶＰを降圧して
補助バッテリ１９を充電すると共に、メインバッテリ１
６の蓄電容量が低下している場合には、補助バッテリ１
９の端子間電圧を昇圧してメインバッテリ１６を充電す
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技
術に係るハイブリッド車両１０において、モータ１２は
かご型ロータを備えた誘導モータであることから、メイ
ンバッテリ１６からモータ１２のステータ巻線に励磁電
流が通電された状態においてのみ、車両の駆動軸を回転
駆動することができる。このため、例えば車両の始動時
等において、メインバッテリ１８の蓄電容量が低下して
いると、モータ１２へ電気エネルギーを供給することが
できず、モータ１２を始動することができないという問
題が生じる。このため、メインバッテリ１８の蓄電容量
が低下している場合には、補助バッテリ１９によってメ
インバッテリ１８を充電することができるように、例え
ば専用のチャージャーや、双方向のＤＣ−ＤＣコンバー
タ１７等を備える必要があり、ハイブリッド車両のシス
テム構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。

【０００８】また、例えばブラシレスモータのようにロ
ータとしてロータ外周全体に永久磁石を配置した永久磁
石回転子を用いた場合には、永久磁石による磁界が非常
に強いため、車両の駆動輪側からモータ１２に駆動力が
伝達される回生作動時や、エンジン１１の出力がモータ
１２の回転軸に伝達される発電時において、ロータの回
転数が高くなると、発電電圧が過剰に増大する場合があ
る。このため、インバータ１５を構成するスイッチング
素子として、高耐圧のＩＧＢＴ等を用いる必要があり、
装置の構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。本
発明は上記事情に鑑みてなされたもので、メインバッテ
リからの電力供給を必要とせずに発電することができ、
ハイブリッド車両のシステム構成に要する費用を削減す
ることが可能なハイブリッド車両用発電電動機を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して係る
目的を達成するために、請求項１に記載の発明のハイブ
リッド車両用発電電動機（例えば、後述する実施の形態
でのハイブリッド車両用発電電動機（モータジェネレー
タ）３０）は、車両の駆動軸を駆動して推進力を出力す
る内燃機関（例えば、後述する実施の形態でのエンジン
４２）と共に併用されてハイブリッド車両（例えば、後
述する実施の形態でのハイブリッド車両４１）を走行駆
動するハイブリッド車両用発電電動機であって、前記ハ
イブリッド車両用発電電動機は、車両の運転状態に応じ
て、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置（例え
ば、後述する実施の形態でのメインバッテリ４７）から
供給される電気エネルギーによって前記駆動軸を回転駆
動させると共に、車両の減速時の回生作動による回生エ
ネルギー及び前記内燃機関の出力による発電エネルギー
を発生して前記蓄電装置に蓄電しており、前記ハイブリ
ッド車両用発電電動機は、永久磁石（例えば、後述する
実施の形態でのロータ側永久磁石３４，…，３４）を内
蔵したかご型回転子（例えば、後述する実施の形態での
ロータ３１）と固定子（例えば、後述する実施の形態で
のステータ３２）とを有する誘導電動機からなり、前記
かご型回転子の回転により発電した発電電圧を前記蓄電
装置に蓄電することを特徴としている。

【００１０】上記構成のハイブリッド車両用発電電動機
によれば、例えば、車両の始動時等において、補助バッ
テリ等から電力供給を受けるスタータモータにより始動
された内燃機関の出力によってかご型回転子を回転させ
ると、かご型回転子に内蔵された永久磁石が発生する磁
束と固定子巻線との相対運動によって、固定子巻線に誘
導起電力が発生する。これにより、例えば、蓄電装置の
蓄電容量が低下しているために、蓄電装置からハイブリ
ッド車両用発電電動機に電気エネルギーを供給すること
ができない状態、つまり固定子鉄心が非励磁状態であっ
ても、かご型回転子を回転させるだけで発電させること
ができ、発生した発電エネルギーを蓄電装置に充電する
ことができる。また、かご型回転子に対して、例えば内
燃機関による駆動軸の回転と同期する制御を行う際に、
かご型回転子の回転速度が同期速度を外れるような脱調
が生じた場合でも、かご型回転子に内蔵された永久磁石
の誘導作用により元の回転に戻ろうとするため、脱調の
発生を抑制することができる。なお、かご型回転子に内
蔵される永久磁石の量を増大させることによって、ハイ
ブリッド車両用発電電動機の回転駆動時に、かご型回転
子の回転速度が同期速度に近くなり、効率の良い運転を
行うことができる。

【００１１】さらに、請求項２に記載の発明のハイブリ
ッド車両用発電電動機（例えば、後述する実施の形態で
のハイブリッド車両用発電電動機（モータジェネレー
タ）３０）は、車両の駆動軸を駆動して推進力を出力す
る内燃機関（例えば、後述する実施の形態でのエンジン
４２）と共に併用されてハイブリッド車両（例えば、後
述する実施の形態でのハイブリッド車両４１）を走行駆
動可能なハイブリッド車両用発電電動機であって、前記
ハイブリッド車両用発電電動機は、車両の運転状態に応
じて、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置（例
えば、後述する実施の形態でのメインバッテリ４７）か
ら供給される電気エネルギーによって前記駆動軸を回転
駆動させると共に、車両の減速時の回生作動による回生
エネルギー及び前記内燃機関の出力による発電エネルギ
ーを発生して前記蓄電装置に蓄電しており、前記ハイブ
リッド車両用発電電動機は、永久磁石（例えば、後述す
る実施の形態でのステータ側永久磁石３６，…，３６）
を内蔵した固定子（例えば、後述する実施の形態でのス
テータ６２）とかご型回転子（例えば、後述する実施の
形態でのロータ３１）とを有する誘導電動機からなり、
前記かご型回転子の回転により発電した発電電圧を前記
蓄電装置に蓄電することを特徴としている。

【００１２】上記構成のハイブリッド車両用発電電動機
によれば、例えば、車両の始動時等において、補助バッ
テリ等から電力供給を受けるスタータモータにより始動
された内燃機関の出力によってかご型回転子を回転させ
ると、固定子鉄心に内蔵された永久磁石が発生する磁束
とかご型回転子のかご導体との相対運動によって、かご
導体、さらに、固定子巻線に誘導起電力が発生する。こ
れにより、例えば、蓄電装置の蓄電容量が低下している
ために、蓄電装置からハイブリッド車両用発電電動機に
電気エネルギーを供給することができない状態、つまり
固定子鉄心が非励磁状態であっても、かご型回転子を回
転させるだけで発電させることができ、発生した発電エ
ネルギーを蓄電装置に充電することができる。しかも、
固定子鉄心に永久磁石を内蔵したことにより、例えばか
ご型回転子に永久磁石を内蔵する場合に比べて、永久磁
石に作用する回転力を考慮する必要が無く、例えば回転
力に抗する磁石止め等の付加的な構成を必要とせず、永
久磁石の固定方法を簡略化することで、ハイブリッド車
両用発電電動機を製造する際に要する費用の削減に資す
ることが可能となる。

【００１３】さらに、請求項３に記載の発明のハイブリ
ッド車両用発電電動機では、前記永久磁石は、前記内燃
機関あるいは前記ハイブリッド車両用発電電動機の最大
回転数領域において、前記固定子の固定子鉄心（例え
ば、後述する実施の形態でのステータ鉄心３２ａ）が非
励磁状態での発電電圧を所定の定格電圧以下とする大き
さの磁場を発生することを特徴としている。

【００１４】上記構成のハイブリッド車両用発電電動機
によれば、永久磁石に起因する発電電圧が所定の定格電
圧を超えることがないため、回転数が高い領域であって
も磁石界磁量を等価的に弱める弱め界磁制御等によって
発電制御を行う必要が無く、固定子巻線に弱め界磁電流
を通電させる必要が無いことから、効率良くハイブリッ
ド車両用発電電動機を駆動させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のハイブリッド車両
用発電電動機の一実施形態について添付図面を参照しな
がら説明する。図１は本発明の一実施形態に係るハイブ
リッド車両用発電電動機３０のロータ３１の破断斜視図
であり、図２はハイブリッド車両用発電電動機３０のス
テータ３２の要部断面図であり、図３はステータ鉄心３
２ａの非励磁時におけるロータ３１の回転数と誘導起電
圧との関係を示すグラフ図であり、図４は本発明の一実
施形態に係るハイブリッド車両用発電電動機３０を備え
たハイブリッド車両４１の構成図である。本実施の形態
によるハイブリッド車両用発電電動機３０（以下、単に
モータジェネレータ３０と呼ぶ）は、例えば、かご型の
ロータ３１と、このロータ３１の外周部を覆うようにし
て配置される略円筒形のステータ３２とを備えて構成さ
れ、ステータ３２はハウジング（図示略）に組み込まれ
ている。

【００１６】モータジェネレータ３０のロータ３１は、
例えば図１に示すように、かご型ロータをなすものであ
って、ロータ鉄心３１ａと、複数のスロット３１ｂ，
…，３１ｂと、各スロット３１ｂ，…，３１ｂ内に設け
られたロータ導体３１ｃ，…，３１ｃと、各ロータ導体
３１ｃ，…，３１ｃを短絡するエンドリング３１ｄ，３
１ｄと、複数の磁石装着凹部３３，…，３３と、各磁石
装着凹部３３，…，３３内に装着されたロータ側永久磁
石３４，…，３４とを備えて構成されている。ロータ鉄
心３１ａは、例えば珪素鋼鈑等の電磁鋼鈑が積層されて
なる略円筒状に形成され、ロータ鉄心３１ａの外周面上
には、径方向内方に向かう複数のスロット３１ｂ，…，
３１ｂが周方向に所定の間隔をおいて配置されている。
そして、各スロット３１ｂ，…，３１ｂ内に設けられた
ロータ導体３１ｃ，…，３１ｃは、ロータ鉄心３１ａの
両側面を挟み込むようにして覆う略円環状のエンドリン
グ３１ｄ，３１ｄと一体に形成されている。

【００１７】さらに、ロータ鉄心３１ａの外周面上に
は、複数のスロット３１ｂ，…，３１ｂと干渉しない位
置に、複数の磁石装着凹部３３，…，３３が周方向に所
定間隔をおいて設けられている。そして、各磁石装着凹
部３３，…，３３内には、ロータ側永久磁石３４，…，
３４が装着されている。

【００１８】モータジェネレータ３０のステータ３２
は、例えば図２に示すように、略円筒形に形成され、ス
テータ鉄心３２ａと、複数のティース３２ｂ，…，３２
ｂと、各ティース３２ｂの外周に集中巻きされたステー
タコイル３２ｃとを備えて構成されている。ステータ鉄
心３２ａは、例えば珪素鋼鈑等の電磁鋼鈑が積層されて
なる略円筒状に形成され、ステータ鉄心３２ａの内周面
上には、径方向内方に向かって突出して伸びる複数のテ
ィース３２ｂ，…，３２ｂが周方向に所定間隔をおいて
配置されている。

【００１９】ここで、ロータ３１に設けられたロータ側
永久磁石３４，…，３４の量は、ステータ鉄心３２ａの
非励磁時つまりステータコイル３２ｃにメインバッテリ
４７から励磁電流が通電されていない状態において、ロ
ータ３１の最大回転数領域での誘導起電力が所定の値を
超えることが無い程度の大きさの磁場を発生する値に設
定されている。例えば図３に示すように、ステータ鉄心
３２ａの非励磁時において、ロータ３１の回転数に比例
して誘導起電圧が増大する場合に、最大回転数領域での
所定の回転数Ｒ１（例えば、Ｒ１＝８０００×１／６０
ｓ^-1）での誘導起電圧が、所定の定格電圧Ｖ１（例え
ば、Ｖ１＝４２Ｖ）を超えることが無いように設定され
ている。

【００２０】さらに図４に示すように、本実施の形態に
係るモータジェネレータ３０を備えたハイブリッド車両
４１は、エンジン４２と、変速機４３と、車輪４４と、
スタータモータ４５と、インバータ４６と、メインバッ
テリ４７と、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８と、補助バッテ
リ４９と、ＥＣＵ（電子制御装置）５０と、記憶装置５
１と、蓄電電圧検出器５２と、インバータ電圧検出器５
３と、回転角センサ５４とを備えて構成されている。

【００２１】このハイブリッド車両４１では、車両の推
進力を出力するエンジン４２の出力軸（図示略）はモー
タジェネレータ３０の回転軸（図示略）と接続されてお
り、モータジェネレータ３０の回転軸は変速機４３を介
して駆動輪たる車輪４４に接続されている。これによ
り、エンジン４２及びモータジェネレータ３０の両方の
駆動力は、変速機４３を介して駆動輪に伝達される。ま
た、車両の減速時に駆動輪側からモータジェネレータ３
０に駆動力が伝達されると、モータジェネレータ３０は
発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車
体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギ
ー）として回収する。さらに、エンジン４２の出力がモ
ータジェネレータ３０の回転軸（図示略）に伝達された
場合にもモータジェネレータ３０は発電機として機能し
て発電エネルギーを発生する。

【００２２】また、エンジン４２には、始動用のスター
タモータ４５が備えられており、エンジン始動の際に
は、補助バッテリ４９から電力供給されたスタータモー
タ４５によってエンジン４２の出力軸が回転させられ
る。このとき、燃料供給とプラグ点火の動作が行われる
ことでエンジン４２が始動される。

【００２３】モータジェネレータ３０の駆動及び回生作
動は、ＥＣＵ５０からの制御指令を受けてインバータ４
６により行われる。インバータ４６にはモータジェネレ
ータ３０と電気エネルギーの授受を行う高圧系のメイン
バッテリ４７が接続されている。さらに、各種補機類を
駆動するための１２ボルトの補助バッテリ４９は、メイ
ンバッテリ４７およびインバータ４６にＤＣ−ＤＣコン
バータ４８を介して接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバ
ータ４８は、後述するように、メインバッテリ４７の蓄
電電圧ＶＢあるいはモータジェネレータ３０を回生作動
または昇圧駆動した際のインバータ４６の端子間電圧Ｖ
Ｐを降圧して補助バッテリ４９を充電する。

【００２４】モータジェネレータ３０は、例えば３相
（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各入出力端子３０Ｕ，３０Ｖ，
３０Ｗを有する。インバータ４６は、例えばパルス幅変
調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータをなすものであっ
て、スイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してな
るブリッジ回路４６ａと、平滑コンデンサＣとを備えて
構成されている。

【００２５】インバータ４６は、モータジェネレータ３
０が電動機として動作する場合に、メインバッテリ４７
から直流入出力端子４６Ｄおよび接地端子４６Ｇを介し
て入力される直流電流を交流電流に変換し、この交流電
流を交流入出力端子４６Ｕ，４６Ｖ，４６Ｗから出力し
て、モータジェネレータ３０の各入出力端子３０Ｕ，３
０Ｖ，３０Ｗに送出する。一方、モータジェネレータ３
０が発電機として動作する場合には、モータジェネレー
タ３０の各入出力端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗから出力
される交流電流を交流入出力端子４６Ｕ，４６Ｖ，４６
Ｗから入力し、入力した交流電流を直流電流に変換し
て、この直流電流を直流入出力端子４６Ｄおよび接地端
子４６Ｇから出力する。

【００２６】ブリッジ回路４６ａは、複数のスイッチン
グ素子であるＭＯＳ型トランジスタＳＵ１，ＳＵ２，Ｓ
Ｖ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２を備えて構成され、これ
らのトランジスタＳＵ１，…，ＳＷ２は、例えばＭＯＳ
ＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Tr
ansistor）とされている。トランジスタＳＵ１，ＳＵ
２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２のソース−ドレイ
ン間には、それぞれダイオードＫＵ１，ＫＵ２，ＫＶ
１，ＫＶ２，ＫＷ１，ＫＷ２が配置され、各トランジス
タＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２の
ドレインに、各ダイオードＫＵ１，ＫＵ２，ＫＶ１，Ｋ
Ｖ２，ＫＷ１，ＫＷ２のアノードが接続され、各ソース
には、各ダイオードＫＵ１，ＫＵ２，ＫＶ１，ＫＶ２，
ＫＷ１，ＫＷ２のカソードが接続されている。

【００２７】各トランジスタＳＵ１，ＳＶ１，ＳＷ１の
ソースは全て直流入出力端子４６Ｄに接続されている。
トランジスタＳＵ１のドレインはトランジスタＳＵ２の
ソースに接続され、トランジスタＳＶ１のドレインはト
ランジスタＳＶ２のソースに接続され、トランジスタＳ
Ｗ１のドレインはトランジスタＳＷ２のソースに接続さ
れている。各トランジスタＳＵ２，ＳＶ２，ＳＷ２のド
レインは全て接地端子４６Ｇに接続されている。また、
交流入出力端子４６ＵはトランジスタＳＵ１のドレイン
およびトランジスタＳＵ２のソースに接続され、交流入
出力端子４６ＶはトランジスタＳＶ１のドレインおよび
トランジスタＳＶ２のソースに接続され、交流入出力端
子４６ＷはトランジスタＳＷ１のドレインおよびトラン
ジスタＳＷ２のソースに接続されている。そして、平滑
コンデンサＣは直流入出力端子４６Ｄと接地端子４６Ｇ
との間に接続されている。

【００２８】インバータ４６の直流入出力端子４６Ｄと
接地端子４６Ｇとの間には、インバータ４６を介してモ
ータジェネレータ３０と電気エネルギーの授受を行う充
電可能な高圧系のメインバッテリ４７およびＤＣ−ＤＣ
コンバータ４８が接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバー
タ４８は、例えばスイッチング回路４８ａと、絶縁変圧
器４８ｂと、整流回路４８ｃとを備えて構成されてい
る。例えば複数のスイッチング素子をブリッジ接続して
なるスイッチング回路４８ａの直流入出力端子４８Ｄお
よび接地端子４８Ｇは、それぞれインバータ４６の直流
入出力端子４６Ｄおよび接地端子４６Ｇに接続されてお
り、インバータ４６と平滑コンデンサＣを介してモータ
ジェネレータ３０から供給される直流電流、あるいは、
メインバッテリ４７から供給される直流電流を、交流電
流に変換する。

【００２９】絶縁変圧器４８ｂは、スイッチング回路４
８ａの交流電流によって整流回路４８ｃに交流電流を誘
導する。整流回路４８ｃは、絶縁変圧器４８ｂを介して
誘導された交流電流を直流電流に整流して、この直流電
流を補助バッテリ４９へ出力して、補助バッテリ４９を
充電する。そして、補助バッテリ４９には、各種補機類
からなる負荷５５と、スタータモータ４５とが接続され
ている。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ４８は、例えば車
両の停止後において、平滑コンデンサＣを放電させるデ
ィスチャージ動作を行う場合に、平滑コンデンサＣから
補助バッテリ４９へと放電させる。

【００３０】ＥＣＵ（電子制御装置）５０は、エンジン
４２の始動時におけるスタータモータ４５の駆動や、イ
ンバータ４６のブリッジ回路４６ａおよびＤＣ−ＤＣコ
ンバータ４８のスイッチング回路４８ａにおける各電力
変換動作等を制御する。このため、ＥＣＵ５０には、例
えば、高圧系のメインバッテリ４７の両端間の電圧（蓄
電電圧）ＶＢを検出するバッテリ電圧検出器５２から出
力される信号と、インバータ４６の直流入出力端子４６
Ｄと接地端子４６Ｇとの間の電圧（端子間電圧）ＶＰを
検出する端子間電圧検出器５３から出力される信号と、
モータジェネレータ３０のロータ３１の磁極位置（位相
角）を検出する回転角センサ５４から出力される信号Ｓ
ＥＵ，ＳＥＶ，ＳＥＷとが入力されている。

【００３１】そして、ＥＣＵ５０は、ブリッジ回路４６
ａの各トランジスタＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，
ＳＷ１，ＳＷ２のゲートと接続されており、例えばパル
ス幅変調（ＰＷＭ）により各トランジスタＳＵ１，ＳＵ
２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２をオン／オフ駆動
させるためのパルスを出力する。このパルスのデューテ
ィ、つまりオン／オフの比率のマップ（データ）は記憶
装置５１に記憶されており、ＥＣＵ５０はマップ検索し
て得た値に基づいたパルスを出力する。

【００３２】例えば、ＥＣＵ５０がインバータ４６を制
御して高圧系のメインバッテリ４７を充電する際には、
ＥＣＵ５０は回転角センサ５４の出力波形に基づいてブ
リッジ回路４６ａへ送出するパルスの同期をとりつつ、
ブリッジ回路４６ａによって所定の電圧値（例えば、４
２ボルト等）まで昇圧を行う。すなわち、記憶装置５１
には、所定の電圧値（例えば、４２ボルト等）を得るた
めの、モータジェネレータ３０の回転数に応じたデュー
ティのマップが予め記憶されており、ＥＣＵ５０は、こ
のマップを参照して、ブリッジ回路４６ａ内の各トラン
ジスタＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ
２をオン／オフ駆動させるためのパルスのデューティを
制御する。一方、ＥＣＵ５０がＤＣ−ＤＣコンバータ４
８を制御して補助バッテリ４９を充電する際には、所定
の電圧値（例えば、１２ボルト等）まで降圧を行う。

【００３３】本実施の形態によるハイブリッド車両用発
電電動機３０は上記構成を備えており、次に、このハイ
ブリッド車両用発電電動機３０の動作、特にハイブリッ
ド車両４１の始動時における動作について説明する。

【００３４】先ず、車両の始動時にイグニッションをオ
ンとし、補助バッテリ４９からの電力供給によってスタ
ータモータ４５を駆動する。すると、エンジン４２が始
動され、このエンジン４２の出力がモータジェネレータ
３０の回転軸に伝達されることで、モータジェネレータ
３０のロータ３１が回転させられる。ここで、ロータ３
１が回転することによって、ステータコイル３２ｃを貫
くロータ側永久磁石３４の界磁磁束に磁束密度の変化が
生じ、ステータコイル３２ｃに誘導起電力が発生する。
この誘導起電力により、インバータ４６の平滑コンデン
サＣを徐々に充電する初期充電（プリチャージ）動作を
行う。また、平滑コンデンサＣの充電が完了した状態
で、例えばメインバッテリ４７の蓄電容量が低下してい
る場合には、このステータコイル３２ｃに発生した誘導
起電力によってメインバッテリ４７を充電する。

【００３５】上述したように、本実施の形態によるハイ
ブリッド車両用発電電動機３０によれば、かご型のロー
タ３１にロータ側永久磁石３４，…，３４を内蔵したこ
とにより、例えば車両の始動時等において、メインバッ
テリ４７の蓄電容量が低下しているために、メインバッ
テリ４７からハイブリッド車両用発電電動機３０に電気
エネルギーを供給することができない状態であっても、
ロータ３１を回転させるだけで発電させることができ、
発生した発電エネルギーをメインバッテリ４７に充電す
ることができる。しかも、ロータ側永久磁石３４，…，
３４は、ステータ鉄心３２ａの非励磁時にロータ３１の
最大回転数領域での誘導起電力が所定の値を超えること
が無い程度の大きさの磁場を発生するように設定されて
いることから、ロータ３１の回転数が高い領域であって
も、例えば磁石界磁量を等価的に弱める弱め界磁制御等
によって発電制御を行う必要が無く、ステータコイル３
２ｃに弱め界磁電流を通電させる必要が無いことから、
効率良くハイブリッド車両用発電電動機１０を運転する
ことができる。また、インバータ４６のスイッチング素
子を高耐圧にする必要がなく、低耐圧のＭＯＳ型トラン
ジスタによりハイブリッド車両用発電電動機１０を駆動
させることができる。

【００３６】なお、上述した本実施の形態においては、
ロータ３１にロータ側永久磁石３４，…，３４を設ける
としたが、例えば図５に示す本実施形態の変形例に係る
ステータ６２の要部断面図のように、ロータ３１にはロ
ータ側永久磁石３４，…，３４を備えずに、ステータ３
２に、複数の磁石装着孔３５，…，３５と、ステータ側
永久磁石３６，…，３６とを備えて本実施形態の変形例
に係るステータ６２を構成しても良い。すなわち、この
ステータ６２は略円筒形に形成され、ステータ鉄心３２
ａと、複数のティース３２ｂ，…，３２ｂと、各ティー
ス３２ｂの外周に集中巻きされたステータコイル３２ｃ
と、複数の磁石装着孔３５，…，３５と、各磁石装着孔
３５，…，３５内に装着されたステータ側永久磁石３
６，…，３６とを備えて構成されている。

【００３７】例えば、各ティース３２ｂ，…，３２ｂ、
および、ステータ鉄心３２ａにて周方向に所定間隔をお
いた位置には、ロータ３１の回転軸（図示略）方向に伸
びる複数の磁石装着孔３５，…，３５が形成され、各磁
石装着孔３５，…，３５には、ステータ側永久磁石３
６，…，３６が挿入されている。ここで、各ティース３
２ｂの磁石装着孔３５に挿入されたステータ側永久磁石
３６は、例えばステータ３２の径方向に磁化されてお
り、ステータ鉄心３２ａの複数の磁石装着孔３５，…，
３５に挿入されたステータ側永久磁石３６，…，３６
は、例えばステータ３２の周方向に磁化されている。そ
して、ステータ鉄心３２ａにて周方向に所定の間隔をお
いて配置された複数のステータ側永久磁石３６，…，３
６は、例えば隣り合うステータ側永久磁石３６，３６の
磁化方向が互いに反対方向となるように、すなわち隣り
合うステータ側永久磁石３６，３６は、互いに同じ極
（Ｎ極又はＳ極）を対向するように配置されている。

【００３８】ここで、ロータ３１が回転すると、ロータ
導体３１ｃ，…，３１ｃを貫くステータ側永久磁石３６
の界磁磁束に磁束密度の変化が生じ、ロータ導体３１
ｃ，…，３１ｃに誘導起電力が発生する。そして、ロー
タ導体３１ｃ，…，３１ｃに誘導電流が流れると、ステ
ータ６２のステータコイル３２ｃに誘導起電力が発生す
る。これにより、例えばメインバッテリ４７の蓄電容量
が低下している場合であっても、このステータコイル３
２ｃに発生した誘導起電力によってメインバッテリ４７
を充電することができる。ここで、ステータ３２に設け
られたステータ側永久磁石３６，…，３６の量は、ステ
ータ鉄心３２ａの非励磁時つまりステータコイル３２ｃ
にメインバッテリ４７から励磁電流が通電されていない
状態において、ロータ３１の最大回転数領域での誘導起
電力が所定の値を超えることが無い程度の大きさの磁場
を発生する値に設定されている。

【００３９】なお、上述した本実施形態および本実施形
態の変形例においては、ロータ３１またはステータ３２
の何れかに一方に永久磁石を備えるとしたが、ロータ３
１にロータ側永久磁石３４…，３４を備えると共に、ス
テータ３２にステータ側永久磁石３６…，３６を備えて
もよい。この場合、ロータ側永久磁石３４，…，３４お
よびステータ側永久磁石３６，…，３６の量は、ステー
タ鉄心３２ａの非励磁時において、ロータ３１の最大回
転数領域での誘導起電力が所定の値を超えることが無い
程度の大きさの磁場を発生する値に設定されていればよ
い。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明のハイブリッド車両用発電電動機によれば、固定子
鉄心が非励磁状態であっても、かご型回転子を回転させ
るだけで発電させることができ、発生した発電エネルギ
ーを蓄電装置に充電することができる。

【００４１】さらに、請求項２に記載の発明のハイブリ
ッド車両用発電電動機によれば、固定子鉄心が非励磁状
態であっても、かご型回転子を回転させるだけで発電さ
せることができ、発生した発電エネルギーを蓄電装置に
充電することができる。加えて、例えばかご型回転子に
永久磁石を内蔵する場合に比べて、永久磁石に作用する
回転力を考慮する必要が無く、例えば回転力に抗する磁
石止め等の付加的な構成を必要とせず、ハイブリッド車
両用発電電動機を製造する際に要する費用の削減に資す
ることが可能となる。

【００４２】さらに、請求項３に記載の発明のハイブリ
ッド車両用発電電動機によれば、永久磁石に起因する発
電電圧が所定の定格電圧を超えることがないため、回転
数が高い領域であっても磁石界磁量を等価的に弱める弱
め界磁制御等によって発電制御を行う必要が無く、固定
子巻線に弱め界磁電流を通電させる必要が無いことか
ら、効率良くハイブリッド車両用発電電動機を駆動させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両
用発電電動機のロータの破断斜視図である。

【図２】 本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両
用発電電動機のステータの要部断面図である。

【図３】 ステータ鉄心の非励磁時におけるロータの回
転数と誘導起電圧との関係を示すグラフ図である。

【図４】 本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両
用発電電動機を備えたハイブリッド車両の構成図であ
る。

【図５】 本実施形態の変形例に係るステータの要部断
面図である。

【図６】 従来技術の一例に係るハイブリッド車両の構
成図である。

【符号の説明】 ３０ ハイブリッド車両用発電電動機 ３１ ロータ（かご型回転子） ３２ ステータ（固定子） ３２ａ ステータ鉄心（固定子鉄心） ３４ ロータ側永久磁石（永久磁石） ３６ ステータ側永久磁石（永久磁石） ４１ ハイブリッド車両用 ４２ エンジン（内燃機関） ４７ メインバッテリ（蓄電装置） ６２ ステータ（固定子）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 康幸 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 久保 和之 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G093 AA07 AA16 BA19 CB07 EB09 5H115 PA08 PA11 PG04 PI16 PI23 PO02 PU09 PU25 PV09 PV23 QE09 QE10 QI04 RB22 SE04 SE06 TI01 TI05 TO14 UI32

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の駆動軸を駆動して推進力を出力す
   る内燃機関と共に併用されてハイブリッド車両を走行駆
   動するハイブリッド車両用発電電動機であって、 前記ハイブリッド車両用発電電動機は、車両の運転状態
   に応じて、 前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置から供給さ
   れる電気エネルギーによって前記駆動軸を回転駆動させ
   ると共に、車両の減速時の回生作動による回生エネルギ
   ー及び前記内燃機関の出力による発電エネルギーを発生
   して前記蓄電装置に蓄電しており、 前記ハイブリッド車両用発電電動機は、永久磁石を内蔵
   したかご型回転子と固定子とを有する誘導電動機からな
   り、前記かご型回転子の回転により発電した発電電圧を
   前記蓄電装置に蓄電することを特徴とするハイブリッド
   車両用発電電動機。
2. 【請求項２】 車両の駆動軸を駆動して推進力を出力す
   る内燃機関と共に併用されてハイブリッド車両を走行駆
   動可能なハイブリッド車両用発電電動機であって、 前記ハイブリッド車両用発電電動機は、車両の運転状態
   に応じて、 前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置から供給さ
   れる電気エネルギーによって前記駆動軸を回転駆動させ
   ると共に、車両の減速時の回生作動による回生エネルギ
   ー及び前記内燃機関の出力による発電エネルギーを発生
   して前記蓄電装置に蓄電しており、 前記ハイブリッド車両用発電電動機は、永久磁石を内蔵
   した固定子とかご型回転子とを有する誘導電動機からな
   り、前記かご型回転子の回転により発電した発電電圧を
   前記蓄電装置に蓄電することを特徴とするハイブリッド
   車両用発電電動機。
3. 【請求項３】 前記永久磁石は、前記内燃機関あるいは
   前記ハイブリッド車両用発電電動機の最大回転数領域に
   おいて、前記固定子の固定子鉄心が非励磁状態での発電
   電圧を所定の定格電圧以下とする大きさの磁場を発生す
   ることを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに
   記載のハイブリッド車両用発電電動機。