JP2004147363A - 車両用交流電動発電機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流センサを排除でき、かつ既設のトランジスタを利用してＤｕｔｙ制御可能な車両用交流電動発電機の制御装置を提供することを課題とする。
【解決手段】制御装置１は、エンジンと動力授受するとともに、界磁コイル２００を持つロータ２０と、ステータコイル２１０を持つステータ２１と、を有する車両用交流電動発電機２と、ステータコイル２１０とバッテリ５との間に配置され、トランジスタ３０を有しステータコイル２１０とバッテリ５との間で直交双方向電力変換を行うインバータ３と、インバータ３を制御するコントローラ４と、を備える。制御装置１は、さらに、車両用交流電動発電機２によりエンジンを始動させる際にステータコイル２１０に流れるステータ電流を推定するステータ電流推定手段４を備え、コントローラ４は、トランジスタ３０のキャリアＤｕｔｙを、ステータ電流推定手段４の出力値から決定することを特徴とする。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばアイドルストップシステムに用いられる車両用交流電動発電機の制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用交流電動発電機は、モータとしての機能と発電機としての機能を併有している。車両用交流電動発電機は、インバータと接続されている。インバータは、パワーＭＯＳ（金属−酸化膜−半導体トランジスタ）と、パワーＭＯＳを制御するコントローラと、を有している。パワーＭＯＳは、車両用交流発電機のステータコイルと、バッテリとの間に配置され、ステータコイルとバッテリとの間で直交双方向電力変換を行っている。
【０００３】
車両用交流発電機を、モータとして使用する場合は、パワーＭＯＳを介して、バッテリからステータコイルに電流が流れる。この際、コントローラがパワーＭＯＳでのスイッチングのタイミングを切り替えることにより、ステータコイルに交流電流を流している。
【０００４】
しかしながら、車両用交流発電機の低速回転時における逆起電圧は非常に小さい。また、ステータコイルの固有抵抗も非常に小さい。このため、スイッチングにおいてパワーＭＯＳをＯＮした瞬間に、パワーＭＯＳに過電流が流れ込んでくる。したがって、この過電流によりパワーＭＯＳに不具合が生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、特許文献１に記載の車両用交流電動発電機の制御装置においては、ステータコイルに流れる電流すなわちステータ電流を電流センサにより実測して、この実測値を基にパワーＭＯＳのＯＮ／ＯＦＦＤｕｔｙを制御している。すなわち、Ｄｕｔｙ制御を行っている。そして、パワーＭＯＳに過電流が流れることを抑制している。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−３４１５９４号公報（第３頁−４頁、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同文献記載の車両用交流電動発電機の制御装置によると、ステータ電流を実測する電流センサが必要となる。このため、車両用交流電動発電機の制御装置の製造コストが高くなる。
【０００８】
ここで、電流センサを敢えて配置しないために、Ｄｕｔｙ制御を行わずに、ただ単にサイズの大きいパワーＭＯＳを、バッテリとステータコイルとの間に配置することも考えられる。ところが、問題となる過電流が流れるのは、パワーＭＯＳをＯＮした瞬間だけである。それ以外の時期においては、ステータコイルの逆起電圧により、パワーＭＯＳには比較的小さい電流が流れる。したがって、このようなサイズの大きいパワーＭＯＳは、車両用交流電動発電機としては、過剰設備といえる。
【０００９】
本発明の車両用交流電動発電機の制御装置は、上記課題に鑑みて完成されたものである。したがって、本発明は、電流センサを排除可能で、かつ既設のパワーＭＯＳなどのトランジスタをそのまま利用してＤｕｔｙ制御を行うことができる車両用交流電動発電機の制御装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
（１）上記課題を解決するため、本発明の車両用交流電動発電機の制御装置は、エンジンと動力授受するとともに、界磁コイルを持つロータと、ステータコイルを持つステータと、を有する車両用交流電動発電機と、該ステータコイルとバッテリとの間に配置され、トランジスタを有し該ステータコイルと該バッテリとの間で直交双方向電力変換を行うインバータと、該インバータを制御するコントローラと、を備えてなる車両用交流電動発電機の制御装置であって、さらに、前記車両用交流電動発電機により前記エンジンを始動させる際に前記ステータコイルに流れるステータ電流を推定するステータ電流推定手段を備え、前記コントローラは、前記トランジスタのキャリアＤｕｔｙを、該ステータ電流推定手段の出力値から決定することを特徴とする。
【００１１】
図１に、車両用交流電動発電機をモータ利用する場合において、本発明の車両用交流電動発電機の制御装置が行うＤｕｔｙ制御を、従来の車両用交流電動発電機の制御装置が行うＤｕｔｙ制御と比較してグラフで示す。グラフ中、横軸は車両用交流電動発電機の回転速度を、縦軸はステータ電流を、それぞれ示している。また、電流値Ｉ０は、ステータ電流の許容上限値を示す。許容上限値を超えた電流がステータコイルに流れると、車両用交流電動発電機又はインバータのスイッチングトランジスタに不具合が発生するおそれがある。また、電流値Ｉ１は、ステータ電流の許容下限値を示す。許容下限値未満の電流がステータコイルに流れると、車両用交流電動発電機が所望の電動トルクを出力できないおそれがある。車両用交流電動発電機の回転速度が大きくなると、逆起電圧も大きくなる。このため、ステータ電流は、回転速度が大きくなるにつれ、徐々に小さくなる。したがって、Ｄｕｔｙ制御が必要となるのは、車両用交流電動発電機の回転速度が、回転速度Ｎ０以下の期間だけである。
【００１２】
ここで、従来の車両用交流電動発電機の制御装置は、上述したように、電流センサによりステータ電流を実測していた。そして、この実測値に基づき、図に示すように、ステータ電流値１００を、許容上限値Ｉ０一杯に制御していた。この従来の制御は、ステータ電流を実測しフィードバックしているからこそ可能であった。
【００１３】
しかしながら、ステータ電流の電流値は、車両用交流電動発電機が所望の電動トルクを出力できる許容下限値Ｉ１以上に確保されていれば充分である。また、ステータ電流の電流値は、車両用交流電動発電機に不具合が発生しない許容上限値Ｉ０以下に抑制されていれば充分である。すなわち、ステータ電流値は、許容下限値Ｉ１以上許容上限値Ｉ０以下の範囲内に納まるように制御されていればよい。このため、従来の制御のように、ステータ電流値１００を敢えて許容上限値Ｉ０一杯に制御する必要はない。
【００１４】
そこで、本発明の車両用交流電動発電機の制御装置は、Ｄｕｔｙ制御時のステータ電流値を、実測値をフィードバックするのではなく、他のパラメータから推定している。そして、図に示すように、ステータ電流値１０１を、許容下限値Ｉ１以上許容上限値Ｉ０以下の範囲内に制御している。本発明の車両用交流電動発電機の制御装置によると、電流センサを排除することが可能である。このため、車両用交流電動発電機の制御装置の製造コストが低くなる。
【００１５】
（２）好ましくは、前記ステータ電流推定手段は、前記ステータコイルの温度を決定するステータ温度決定手段を備え、前記キャリアＤｕｔｙを、該ステータ温度決定手段の出力値に基づき決定する構成とする方がよい。
【００１６】
つまり、本構成は、ステータ電流推定手段にステータ温度決定手段を配置するものである。ステータ電流は、ステータコイルの持つ抵抗が小さいほど大きくなる。また、ステータコイルの持つ抵抗は、ステータコイルの温度が低いほど小さくなる。したがって、ステータコイルの温度が低いほど、ステータ電流は大きくなる。
【００１７】
このため、本構成では、ステータ温度決定手段によりステータコイルの温度を決定している。そして、ステータ温度決定手段の出力値に基づき、ステータ電流を推定し、キャリアＤｕｔｙを決定している。本構成によると、比較的簡単にステータ電流を推定することができる。
【００１８】
（３）好ましくは、前記ステータ電流推定手段は、前記インバータの入力直流電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記キャリアＤｕｔｙを、該電圧検出手段の検出値に基づき決定する請求項１に記載の車両用交流電動発電機の制御装置。
【００１９】
つまり、本構成は、ステータ電流推定手段に電圧検出手段を配置するものである。ステータ電流は、インバータの入力直流電圧が高いほど大きくなる。このため、本構成では、電圧検出手段によりインバータの入力直流電圧を検出している。そして、この検出値に基づき、ステータ電流を推定し、キャリアＤｕｔｙを決定している。本構成によると、比較的簡単にステータ電流を推定することができる。
【００２０】
さらに、好ましくは、上記（２）の構成と上記（３）の構成とを、組み合わせた構成とする方がよい。すなわち、ステータ温度決定手段の出力値および電圧検出手段の検出値に基づき、キャリアＤｕｔｙを決定する構成とする方がよい。
【００２１】
ステータ電流は、ステータ電流＝インバータの入力直流電圧／（ステータコイル抵抗＋トランジスタ抵抗＋インバータ内部および外部接続線抵抗）という式で表すことができる。ここで、インバータの入力直流電圧は、バッテリの蓄電状態により変動する。また、ステータコイル抵抗は、ステータコイルの温度により変動する。一方、トランジスタ抵抗、インバータ内部および外部接続線抵抗は、車種固有のパラメータである。したがって、車種が決定されれば、ほとんど変動しない。そこで、本構成は、比較的変動の大きいインバータの入力直流電圧およびステータコイル抵抗を、直接にあるいは間接に決定している。本構成によると、上記（２）の構成、または上記（３）の構成と比較して、ステータ電流の推定精度が高くなる。
【００２２】
（４）好ましくは、上記（２）の構成において、前記コントローラは、前記車両用交流電動発電機と一体に配置され、前記ステータ温度決定手段は、該コントローラの回路基板の温度から前記ステータコイルの温度を決定する構成とする方がよい。
【００２３】
つまり、本構成は、コントローラの回路基板の温度からステータコイルの温度を決定するものである。コントローラが車両用交流電動発電機と一体に配置されている場合、ステータコイルの温度は、コントローラの回路基板の温度とほぼ等しい。そこで、本構成においては、コントローラの回路基板の温度を検出し、この温度からステータコイルの温度を決定している。本構成によると、直接ステータコイルの温度を実測する場合と比較して、簡単にステータコイルの温度を決定することができる。また、ステータコイルの温度の推定精度も高い。
【００２４】
（５）好ましくは、上記（２）の構成において、前記ステータ温度決定手段は、前記界磁コイルに流れる界磁電流から前記ステータコイルの温度を決定する構成とする方がよい。
【００２５】
つまり、本構成は、界磁電流からステータコイルの温度を決定するものである。ステータコイルの温度は、近接する界磁コイルの温度とほぼ等しい。界磁コイルの抵抗は、界磁コイルの温度が低いほど小さくなる。そして、界磁電流は、界磁コイルの抵抗が小さいほど大きくなる。したがって、界磁電流は、界磁コイルの温度、言い換えるとステータコイルの温度が低いほど大きくなる。本構成によると、直接ステータコイルの温度を実測する場合と比較して、簡単にステータコイルの温度を決定することができる。また、コントローラが車両用交流電動発電機と別体に配置されている場合、本構成は特に有効である。
【００２６】
（６）また、上記課題を解決するため、本発明の車両用交流電動発電機の制御装置は、エンジンと動力授受するとともに、界磁コイルを持つロータと、三相のステータコイルを持つステータと、を有する車両用交流電動発電機と、該ステータコイルとバッテリとの間に配置され、トランジスタを有し該ステータコイルと該バッテリとの間で直交双方向電力変換を行うインバータと、該インバータを制御するコントローラと、該三相のステータコイルの通電角を、１２０゜通電と１８０゜通電とに切り替える通電角切り替え手段と、を備えてなる車両用交流電動発電機の制御装置であって、前記通電角切り替え手段は、前記車両用交流電動発電機により前記エンジンを始動させる際に、該車両用交流電動発電機の回転速度が所定回転速度以下の間は通電角を１２０゜通電とし、回転速度が所定回転速度を超えると通電角を１８０゜通電に切り替えることを特徴とする。
【００２７】
車両用交流電動発電機をモータ利用する場合、通電角を１８０゜とする方が、通電角を１２０゜とするよりも、大きな電動トルクを確保することができる。しかし、その反面、ステータコイルの等価抵抗が小さくなるため、通電角を１８０゜とする方が、通電角を１２０゜とするよりも、ステータ電流が大きくなる。このため、ステータコイルに過電流が流れやすい低速回転時においては、１２０゜通電とする方がよい。一方、高速回転時においては、所望の電動トルクを確保しやすいため、１８０゜通電とする方がよい。
【００２８】
そこで、本構成の通電角切り替え手段は、車両用交流電動発電機の回転速度が所定回転速度以下の間は通電角を１２０゜通電とし、回転速度が所定回転速度を超えると通電角を１８０゜通電に切り替えている。本構成によると、低速回転時においては、Ｄｕｔｙ制御による電流制限値を大きく設定することなく、トランジスタの不具合を抑制することができる。また、高速回転時においては所望の電動トルク、モータ出力を容易に確保することができる。
【００２９】
さらに、図１２のようにステータ電流を推定するステータ検出手段を持ち、通電角が１８０゜でも許容電流以下と判断される場合は、各相のステータコイルを直列接続にしてステータ電流を低減するための１２０゜にする必要はなく、初期値は１８０゜のままでエンジン始動する。ステータ電流の推定は図１２に従うマップで判断される。つまり、温度が高くバッテリ電圧が低い条件ではステータ電流が小さくなるので低回転域から回転機パワーの出せる１８０゜を選択する。フローチャートを図１１に示す。後出する図１０のフローチャートに対して、ステータ電流推定結果によりマップで初期通電角を選定する（Ｓ４０）。および、初期通電角が１８０゜の場合は、回転速度による切り替え（Ｓ７、Ｓ８０）を通らない（Ｓ７０）ことが異なる。
【００３０】
（７）好ましくは、上記（６）の構成において、さらに、前記車両用交流電動発電機により前記エンジンを始動させる際に前記ステータコイルに流れるステータ電流を実測あるいは推定するステータ電流決定手段を備え、前記コントローラは、前記トランジスタのキャリアＤｕｔｙを該ステータ電流決定手段の出力値から決定するＤｕｔｙ制御を、該車両用交流電動発電機の回転速度が所定回転速度以下の間だけ行い、前記通電角切り替え用の所定回転速度は、該Ｄｕｔｙ制御解除用の所定回転速度よりも、小さく設定されている構成とする方がよい。
【００３１】
つまり、本構成は、実測あるいは推定したステータ電流値に基づくＤｕｔｙ制御を、車両用交流電動発電機の回転速度が所定回転速度以下の間に限り行うものである。そして、前記通電角切り替え用の所定回転速度を、このＤｕｔｙ制御解除用の所定回転速度よりも、小さく設定するものである。
【００３２】
図２に、本構成の車両用交流電動発電機の制御装置が行う通電角切り替え制御をグラフで示す。グラフ中、横軸は車両用交流電動発電機の回転速度を、縦軸はステータ電流を、それぞれ示している。また、電流値Ｉ２は、ステータ電流の許容上限値を示す。Ｄｕｔｙ制御を行うのは、車両用交流電動発電機の回転速度が、回転速度Ｎ２以下の期間だけである。
【００３３】
ここで、通電角切り替え用の所定回転速度もＮ２に設定すると、スタータ電流は、１０２→１０３の経路を辿って変化することになる。そして、回転速度Ｎ２において、１２０゜通電から１８０゜通電に切り替えられることになる。
【００３４】
これに対し、通電角切り替え用の所定回転速度をＮ２よりも低いＮ１に設定すると、スタータ電流は、１０２→１０４の経路を辿って変化することになる。したがって、通電角切り替え用の所定回転速度をＤｕｔｙ制御解除用の所定回転速度よりも低く設定する方が、ステータ電流が大きくなる。このため、本構成によると、より大きい電動トルクを確保することができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の車両用交流電動発電機の制御装置をアイドルストップシステムに組み込んで使用した場合の実施形態について説明する。
【００３６】
（１）第一実施形態
まず、本実施形態の車両用交流電動発電機の制御装置（以下、適宜、単に「制御装置」と略称する。）の構成について説明する。図３に、本実施形態の制御装置の概要図を示す。図に示すように、制御装置１は、ＭＧ（モータジェネレータ）２とインバータ３とコントローラ４とを備えている。なお、これらＭＧ２およびインバータ３およびコントローラ４は、一体に配置されている。
【００３７】
ＭＧ２は、ロータ２０とステータ２１とを備えている。ロータ２０は、界磁コイル２００を有している。ステータ２１は、三相のステータコイル２１０を有している。ＭＧ２のロータシャフト（図略）は、エンジンのクランクシャフト（図略）にベルト連結されている。ＭＧ２は、モータとしての機能と、発電機としての機能と、を併有している。ＭＧ２は、信号停止時や渋滞時などに一旦停止したエンジンを再始動させる際に、モータとして用いられる。なお、ＭＧ２は、本発明の車両用交流電動発電機に含まれる。
【００３８】
インバータ３は、パワーＭＯＳ３０を有している。パワーＭＯＳ３０は、本発明のトランジスタに含まれる。インバータ３は、バッテリ５とステータコイル２１０との間に介装されている。
【００３９】
コントローラ４は、界磁コイル駆動装置４０と回転速度検出装置４１とキャリアＤｕｔｙ決定装置４２とゲート駆動装置４３と入力電圧検出装置４４と基板温度検出装置４５とを備えている。ここで、コントローラ４は、本発明のステータ電流推定手段としての機能も有する。また、入力電圧検出装置４４は、本発明の電圧検出手段に含まれる。また、基板温度検出装置４５およびキャリアＤｕｔｙ決定装置４２は、本発明のステータ温度決定手段に含まれる。
【００４０】
界磁コイル駆動装置４０は、コントローラ４外部に配置されたエコラン制御装置６に接続されている。また、界磁コイル駆動装置４０は、界磁コイル２００に接続されている。回転速度検出装置４１は、ロータ２０の磁極位置を検出する回転センサ７に接続されている。また、回転速度検出装置４１は、キャリアＤｕｔｙ決定装置４２に接続されている。キャリアＤｕｔｙ決定装置４２は、回転速度検出装置４１の他、入力電圧検出装置４４および基板温度検出装置４５およびゲート駆動装置４３に接続されている。ゲート駆動装置４３は、キャリアＤｕｔｙ決定装置４２の他、パワーＭＯＳ３０に接続されている。
【００４１】
次に、本実施形態の制御装置のエンジン再始動時の動きについて説明する。図４に本実施形態の制御装置のフローチャートを示す。エコラン制御装置６が、車両が完全に停止したと判断すると（Ｓ１）、エンジンが停止されアイドルストップ状態になる（Ｓ２）。アイドルストップ状態になると、基板温度検出装置４５が、コントローラ４の回路基板に配置された温度検出素子から、基板の温度を検出する。また、入力電圧検出装置４４が、バッテリ５からインバータ３に入力される入力直流電圧を検出する（Ｓ３）。そして、キャリアＤｕｔｙ決定装置４２は、検出された基板温度および入力直流電圧と、図５に示すマップとから、パワーＭＯＳ３０のキャリアＤｕｔｙを決定し記憶する（Ｓ４）。なお、マップには、ステータコイル２１０抵抗やインバータ３内部抵抗などの規格値が、予め入力されている。また、マップには、温度による抵抗変化量も、予め入力されている。その後、例えば、運転者がブレーキペダルをリリースすると、エコラン制御装置６からコントローラ４に始動開始信号が発信される（Ｓ５）。この信号を受けて、ゲート駆動装置４３は、キャリアＤｕｔｙ決定装置４２が記憶していたキャリアＤｕｔｙをパワーＭＯＳ３０に出力する。そして、ロータ２０の磁極位置に対応するステータコイル２１０に、Ｄｕｔｙ制御されたステータ電流が流れ始める（Ｓ６）。ステータ電流が流れ始めると、ロータ２０が回転し始める。ここで、前述したようにロータシャフトとエンジンのクランクシャフトとは、ベルト連結されている。したがって、ロータ２０の回転開始を受けて、エンジンが再始動を開始する。ステータ電流のＤｕｔｙ制御は、回転センサ７から回転速度検出装置４１に入力されるロータ回転速度つまりＭＧ回転速度が、３００ｒｐｍ以下の間に限って行われる（Ｓ７）。ＭＧ回転速度が３００ｒｐｍを超えると、コントローラ４により、Ｄｕｔｙ制御は解除される（Ｓ８）。エコラン制御装置６が、エンジンが自力回転できると判断すると、つまりエンジンの再始動が完了したと判断すると（Ｓ９）、ＭＧ２は、モータモードから発電機モードに切り替えられる。そして、ＭＧ２はバッテリ５の蓄電に用いられる（Ｓ１０）。
【００４２】
次に、本実施形態の制御装置の効果について説明する。本実施形態の制御装置１は、基板温度検出装置４５および入力電圧検出装置４４の検出値に基づいて、パワーＭＯＳ３０のキャリアＤｕｔｙを決定している。このため、電流センサが不要となる。したがって、制御装置１の製造コストが低くなる。また、基板温度検出装置４５および入力電圧検出装置４４という二つの検出装置の検出値に基づいて、ステータ電流を推定している。このため、単一の検出装置の検出値に基づいて、ステータ電流を推定する場合と比較して、推定精度が高くなる。
【００４３】
また、本実施形態の制御装置１においては、ＭＧ２とコントローラ４とは、一体に配置されている。このため、コントローラ４の回路基板の温度と、ステータコイル２１０の温度とは、ほぼ等しくなる。そこで、本実施形態の制御装置１は、ステータコイル２１０の温度を実測せずに、コントローラ４の回路基板の温度を測定している。そして、コントローラ４の回路基板の温度を、ステータコイル２１０の温度と見なしている。本実施形態の制御装置１によると、直接ステータコイル２１０の温度を実測する場合と比較して、簡単にステータコイル２１０の温度を決定することができる。また、さらに温度検出手段を簡素化する方法として車両情報として既にセンサが設けられている外気温度やエンジン冷却水温度から推定してもよい。
【００４４】
（２）第二実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、ステータ電流推定手段としての機能を持つコントローラ４が、検出装置として基板温度検出装置のみを有している点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００４５】
図６に、本実施形態の制御装置のＤｕｔｙ制御用のマップを示す。図に示すように、マップは、基板温度のみからキャリアＤｕｔｙを決定している（図５参照）。すなわち、２５℃と８０℃とを境に、キャリアＤｕｔｙを変更している。
【００４６】
本実施形態の制御装置によると、バッテリからインバータに入力される入力直流電圧を検出する必要がない。したがって、入力電圧検出装置は不要である。このため、製造コストが低くなる。また、制御回路が簡単になる。
【００４７】
（３）第三実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、ステータ電流推定手段としての機能を持つコントローラ４が、検出装置として入力電圧検出装置のみを有している点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００４８】
図７に、本実施形態の制御装置のＤｕｔｙ制御用のマップを示す。図に示すように、マップは、バッテリからインバータに入力される入力直流電圧のみからキャリアＤｕｔｙを決定している（図５参照）。すなわち、１２Ｖを境に、キャリアＤｕｔｙを変更している。
【００４９】
本実施形態の制御装置によると、基板温度を検出する必要がない。したがって、基板温度検出装置は不要である。このため、製造コストが低くなる。また、制御回路が簡単になる。
【００５０】
（４）第四実施形態
本実施形態と第二実施形態との相違点は、ステータ電流推定手段としての機能を持つコントローラ４が、基板温度検出装置の代わりに、界磁電流検出装置を有している点である。また、コントローラ４が、ＭＧ２から離間して配置されている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００５１】
図８に、本実施形態の制御装置のＤｕｔｙ制御用のマップを示す。図に示すように、マップは、界磁コイルに流れる界磁電流のみからキャリアＤｕｔｙを決定している（図５参照）。すなわち、８Ａと１０Ａとを境に、キャリアＤｕｔｙを変更している。なお、界磁電流の検出は、アイドルストップ中に、一旦、励磁用トランジスタをＯＮにし、このときに流れる電流（バッテリ電圧と界磁コイル抵抗とにより決定される電流）を測定することにより行う。なお、本実施形態においては、界磁電流検出装置およびキャリアＤｕｔｙ決定装置が本発明のステータ温度決定手段に含まれる。
【００５２】
コントローラ４が、ＭＧ２から離間して配置されていると、基板温度とステータコイルの温度との差異が大きくなる。このため、本実施形態の制御装置は、界磁電流を検出している。界磁電流を検出することにより、界磁コイルの温度が決定される。ここで、界磁コイルとステータコイルとは近接している。したがって、界磁コイルの温度はステータコイルの温度と見なすことができる。このようにして、本実施形態の制御装置は、ステータコイルの温度を決定している。本実施形態の制御装置によると、コントローラ４がＭＧ２から離間して配置されているにもかかわらず、簡単にステータ電流を推定することができる。
【００５３】
（５）第五実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、ハード回路によりパワーＭＯＳのＤｕｔｙ制御が行われている点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００５４】
図９に、本実施形態の制御装置のハード回路を示す。ハード回路１０は、複数のコンパレータや抵抗やダイオードなどから構成されている。コンパレータ１１においては、基板温度検出装置により検出された基板温度の検出値と、比較値８０℃とが比較される（図５参照）。同様に、コンパレータ１２においては、基板温度検出装置により検出された基板温度の検出値と、比較値２５℃とが比較される。一方、コンパレータ１３においては、バッテリからインバータに入力される入力直流電圧と、比較値１２Ｖとが比較される。比較後の基板温度および入力直流電圧に応じて、基準電圧が設定される。コンパレータ１４において、この基準電圧と三角波とを比較することにより、パワーＭＯＳのキャリアＤｕｔｙが決定される。決定されたキャリアＤｕｔｙは、ＭＯＳゲートへ出力される。本実施形態の制御装置によると、ハード回路１０を用いることにより、第一実施形態と同様のＤｕｔｙ制御を行うことができる。
【００５５】
（６）第六実施形態
本実施形態と第一実施形態との相違点は、コントローラが本発明の通電角切り替え手段としても機能する点である。したがって、ここでは相違点についてのみ説明する。
【００５６】
図１０に、本実施形態の制御装置のフローチャートを示す。なお、図４と対応する部位については、同じ符号で示す。ステータ電流の通電開始時においては、ステータコイルの通電角は１２０゜通電に設定されている（Ｓ６０）。ＭＧ回転数が３００ｒｐｍを超えると（Ｓ７）、Ｄｕｔｙ制御が解除されるのと同時に、ステータコイルの通電角が１８０゜通電に切り替えられる（Ｓ８０）。
【００５７】
本実施形態の制御装置は、ＭＧの回転速度が３００ｒｐｍ以下の間は通電角を１２０゜通電とし、回転速度が３００ｒｐｍを超えると通電角を１８０゜通電に切り替えている。したがって、低速回転時においてはパワーＭＯＳの不具合を抑制することができる。また、高速回転時においては所望の電動トルクを容易に確保することができる。
【００５８】
（７）その他
以上、本発明の車両用交流電動発電機の制御装置の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００５９】
例えば、上記実施形態においては、アイドルストップシステムに本発明の車両用交流電動発電機の制御装置を組み込んだ。しかしながら、本発明の車両用交流電動発電機の制御装置は、車両駆動用の他のシステムに組み込むことも可能である。
【００６０】
また、上記実施形態においては、基板温度検出装置が検出する基板温度、あるいは界磁電流検出装置が検出する界磁電流から、ステータコイル温度を決定した。しかしながら、ステータコイル温度検出装置を配置し、直接ステータコイル温度を実測してもよい。こうすると、ステータ電流の推定精度がさらに高くなる。
【００６１】
また、上記実施形態においては、アイドルストップ中にキャリアＤｕｔｙを決定した（図４、図１０参照）。しかしながら、アイドルストップの際の車両停止時間は長くても数分間である場合が多い。そして、基板温度および入力直流電圧が、この数分間で大きく変動するおそれは小さい。したがって、アイドルストップ前に、予め基板温度検出および入力直流電圧検出を行い、キャリアＤｕｔｙを決定しておいてもよい。
【００６２】
また、第六実施形態においては、Ｄｕｔｙ制御解除用のＭＧ回転速度と、通電角切り替え用のＭＧ回転速度とを、共に３００ｒｐｍに設定した。しかしながら、通電角切り替え用のＭＧ回転速度を、Ｄｕｔｙ制御解除用のＭＧ回転速度よりも低く設定してもよい。こうすると、より大きい電動トルクを確保することができる。
【００６３】
また、第六実施形態においては、ステータ電流を推定せずに、従来の電流センサにより実測してもよい。この場合であっても、ＭＧ低速回転時において１２０゜通電とすることで、ステータコイルの等価抵抗を大きくすることができる。そして、パワーＭＯＳなどのトランジスタに過電流が流れるのを抑制することができる。言い換えると、トランジスタの保護に効果的なＤｕｔｙ制御を行うことができる。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によると、電流センサを排除可能で、かつ既設のパワーＭＯＳなどのトランジスタをそのまま利用してＤｕｔｙ制御を行うことができる車両用交流電動発電機の制御装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の車両用交流電動発電機の制御装置が行うＤｕｔｙ制御を示すグラフである。
【図２】本発明の車両用交流電動発電機の制御装置が行う通電角切り替え制御を示すグラフである。
【図３】第一実施形態の制御装置の概要図である。
【図４】第一実施形態の制御装置のフローチャートである。
【図５】第一実施形態の制御装置のＤｕｔｙ制御用のマップである。
【図６】第二実施形態の制御装置のＤｕｔｙ制御用のマップである。
【図７】第三実施形態の制御装置のＤｕｔｙ制御用のマップである。
【図８】第四実施形態の制御装置のＤｕｔｙ制御用のマップである。
【図９】第五実施形態の制御装置のハード回路である。
【図１０】第六実施形態の制御装置のフローチャートである。
【図１１】通電角選定用のフローチャートである。
【図１２】通電角選定用のマップである。
【符号の説明】
１：制御装置（車両用交流電動発電機の制御装置）、２：ＭＧ（車両用交流電動発電機）、２０：ロータ、２００：界磁コイル、２１：ステータ、２１０：ステータコイル、３：インバータ、３０：パワーＭＯＳ（トランジスタ）、４：コントローラ（ステータ電流推定手段）、４０：界磁コイル駆動装置、４１：回転速度検出装置、４２：キャリアＤｕｔｙ決定装置、４３：ゲート駆動装置、４４：入力電圧検出装置（電圧検出手段）、４５：基板温度検出装置、５：バッテリ、６：エコラン制御装置、７：回転センサ。

Claims (8)

1. エンジンと動力授受するとともに、界磁コイルを持つロータと、ステータコイルを持つステータと、を有する車両用交流電動発電機と、
   該ステータコイルとバッテリとの間に配置され、トランジスタを有し該ステータコイルと該バッテリとの間で直交双方向電力変換を行うインバータと、
   該インバータを制御するコントローラと、
   を備えてなる車両用交流電動発電機の制御装置であって、
   さらに、前記車両用交流電動発電機により前記エンジンを始動させる際に前記ステータコイルに流れるステータ電流を推定するステータ電流推定手段を備え、前記コントローラは、前記トランジスタのキャリアＤｕｔｙを、該ステータ電流推定手段の出力値から決定することを特徴とする車両用交流電動発電機の制御装置。
2. 前記ステータ電流推定手段は、前記ステータコイルの温度を決定するステータ温度決定手段を備え、前記キャリアＤｕｔｙを、該ステータ温度決定手段の出力値に基づき決定する請求項１に記載の車両用交流電動発電機の制御装置。
3. 前記ステータ電流推定手段は、前記インバータの入力直流電圧を検出する電圧検出手段を備え、前記キャリアＤｕｔｙを、該電圧検出手段の検出値に基づき決定する請求項１に記載の車両用交流電動発電機の制御装置。
4. 前記コントローラは、前記車両用交流電動発電機と一体に配置され、前記ステータ温度決定手段は、該コントローラの回路基板の温度から前記ステータコイルの温度を決定する請求項２に記載の車両用交流電動発電機の制御装置。
5. 前記ステータ温度決定手段は、前記界磁コイルに流れる界磁電流から前記ステータコイルの温度を決定する請求項２に記載の車両用交流電動発電機の制御装置。
6. エンジンと動力授受するとともに、界磁コイルを持つロータと、三相のステータコイルを持つステータと、を有する車両用交流電動発電機と、該ステータコイルとバッテリとの間に配置され、トランジスタを有し該ステータコイルと該バッテリとの間で直交双方向電力変換を行うインバータと、
   該インバータを制御するコントローラと、
   該三相のステータコイルの通電角を、１２０゜通電と１８０゜通電とに切り替える通電角切り替え手段と、
   を備えてなる車両用交流電動発電機の制御装置であって、
   前記通電角切り替え手段は、前記車両用交流電動発電機により前記エンジンを始動させる際に、該車両用交流電動発電機の回転速度が所定回転速度以下の間は通電角を１２０゜通電とし、回転速度が所定回転速度を超えると通電角を１８０゜通電に切り替えることを特徴とする車両用交流電動発電機の制御装置。
7. さらに、前記車両用交流電動発電機により前記エンジンを始動させる際に前記ステータコイルに流れるステータ電流を実測あるいは推定するステータ電流決定手段を備え、
   前記コントローラは、前記トランジスタのキャリアＤｕｔｙを該ステータ電流決定手段の出力値から決定するＤｕｔｙ制御を、該車両用交流電動発電機の回転速度が所定回転速度以下の間だけ行い、
   前記通電角切り替え用の所定回転速度は、該Ｄｕｔｙ制御解除用の所定回転速度よりも、小さく設定されている請求項６に記載の車両用交流電動発電機の制御装置。
8. さらに、ステータ電流値を推定するステータ電流推定手段を備え、１８０゜通電角でも許容電流以下であると判断した時は前記１２０゜通電を禁止することを特徴とする請求項６に記載の車両用交流電動発電機の制御装置。

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