JP2004153887A - 発電電動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】コンパクトな制御回路を備える発電電動装置を提供する。
【解決手段】発電電動装置１００は、制御回路２０を備える。制御回路２０は、ツェナーダイオード２１と、コンデンサ２２と、Ｕ相アーム２３と、Ｖ相アーム２４と、Ｗ相アーム２５とを含む。ツェナーダイオード２１、コンデンサ２２、Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に並列に接続される。ツェナーダイオード２１は、コンデンサ２２、Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５に印加されるサージ電圧を吸収する。
【選択図】 図１
【解決手段】発電電動装置１００は、制御回路２０を備える。制御回路２０は、ツェナーダイオード２１と、コンデンサ２２と、Ｕ相アーム２３と、Ｖ相アーム２４と、Ｗ相アーム２５とを含む。ツェナーダイオード２１、コンデンサ２２、Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に並列に接続される。ツェナーダイオード２１は、コンデンサ２２、Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５に印加されるサージ電圧を吸収する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、小型化が可能な発電電動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載されるエンジンを始動するとともに、バッテリを充電する始動兼充電装置が特開昭６３−２０２２５５号公報に開示されている。図４は、特開昭６３−２０２２５５号公報に開示されている始動兼充電装置を示す。図４を参照して、始動兼充電装置３００は、バッテリ３１０と、キースイッチ３２０と、電圧調整器３３０と、界磁コイル３４０と、クランク角度検出器３５０と、電機子電流切換回路３６０と、電機子コイル３８０とを備える。
【０００３】
バッテリ３１０は、直流電圧を出力する。キースイッチ３２０は、エンジン（図示せず）の始動時、ｅ端子側に接続され、エンジンの始動後、ｄ端子側に接続される。
【０００４】
電圧調整器３３０は、抵抗３３１〜３３３と、ツェナーダイオード３３４と、トランジスタ３３５，３３７と、フライホイールダイオード３３６とを含む。抵抗３３１，３３２は、バッテリ３１０の正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。
【０００５】
抵抗３３３およびトランジスタ３３５は、キースイッチ３２０のｄ端子と、接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。トランジスタ３３５は、コレクタが抵抗３３３およびトランジスタ３３７のベースに接続され、エミッタが接地ノードＧＮＤに接続され、ベースがツェナーダイオード３３４に接続される。
【０００６】
ツェナーダイオード３３４は、ノードＮ１とトランジスタ３３５のベースとの間に接続される。フライホイールダイオード３３６およびトランジスタ３３７は、正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。トランジスタ３３７は、コレクタが界磁コイル３４０の一方端に接続され、エミッタが接地ノードＧＮＤに接続され、ベースがトランジスタ３３５のコレクタに接続される。
【０００７】
フライホイールダイオード３３６は、トランジスタ３３７の開閉時に発生するサージを吸収する。
【０００８】
界磁コイル３４０は、一方端がトランジスタ３３７のコレクタに接続され、他方端がバッテリ３１０の正母線ＰＬＥに接続される。
【０００９】
このような回路構成によって電圧調整器３３０は、発電状態においてバッテリ３１０から出力される直流電圧を検出し、その検出した直流電圧の電圧値を所定の値に保つように界磁コイル３４０に流れる界磁電流を調整する。
【００１０】
クランク角度検出器３５０は、電機子コイル３８０の各相間のクランク角度を検出し、その検出したクランク角度を電機子電流切換回路３６０へ出力する。
【００１１】
電機子電流切換回路３６０は、電流切換制御回路３６１と、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７と、ツェナーダイオード３６８〜３７３とを含む。電流切換制御回路３６１は、キースイッチ３２０のｅ端子に接続され、クランク角度検出器３５０からクランク角度を受ける。そして、電流切換制御回路３６１は、ｅ端子からの直流電圧により駆動され、クランク角度に基づいてＮ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７をオン／オフさせる信号を生成し、その生成した信号をＮ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７の各々に出力する。
【００１２】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２，３６３は、正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６４，３６５は、正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６６，３６７は、正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。
【００１３】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２，３６３は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６４，３６５およびＮ型ＭＯＳトランジスタ３６６，３６７と並列に正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に接続される。また、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２，３６４，３６６は、ドレイン端子が正母線ＰＬＥに接続され、ソース端子がＮ型ＭＯＳトランジスタ３６３，３６５，３６７のドレイン端子に接続される。さらに、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６３，３６５，３６７は、ドレイン端子がＮ型ＭＯＳトランジスタ３６２，３６４，３６６のソース端子に接続され、ソース端子が接地ノードＧＮＤに接続される。
【００１４】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２とＮ型ＭＯＳトランジスタ３６３との間のノードＮ２、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６４とＮ型ＭＯＳトランジスタ３６５との間のノードＮ３およびＮ型ＭＯＳトランジスタ３６６とＮ型ＭＯＳトランジスタ３６７との間のノードＮ４は、それぞれ、電機子コイル３８０の異なる相に接続される。
【００１５】
ツェナーダイオード３６８は、正母線ＰＬＥとノードＮ２との間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６２に並列に接続される。ツェナーダイオード３６９は、ノードＮ２と接地ノードＧＮＤとの間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６３に並列に接続される。
【００１６】
ツェナーダイオード３７０は、正母線ＰＬＥとノードＮ３との間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６４に並列に接続される。ツェナーダイオード３７１は、ノードＮ３と接地ノードＧＮＤとの間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６５に並列に接続される。
【００１７】
ツェナーダイオード３７２は、正母線ＰＬＥとノードＮ４との間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６６に並列に接続される。ツェナーダイオード３７３は、ノードＮ４と接地ノードＧＮＤとの間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６７に並列に接続される。
【００１８】
このような回路構成によって電機子電流切換回路３６０は、バッテリ３１０から電機子コイル３８０に流れる直流電流を切換える。
【００１９】
エンジンの始動時、キースイッチ３２０はｅ端子に接続され、電機子電流切換回路３６０は、クランク角度検出器３５０からのクランク角度に基づいてＮ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７をオン／オフさせ、バッテリ３１０から電機子コイル３８０に流れる直流電流を切換えてエンジンを始動する。
【００２０】
エンジンの始動後、キースイッチ３２０は、ｄ端子に接続され、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７は、全てオフされる。そして、始動兼充電装置３００は、発電機として動作し、電圧調整器３３０は、バッテリ３１０からの直流電圧の電圧値が所定の値になるように界磁コイル３４０に流す電流を調整し、電機子コイル３８０が発電した発電電力は、ツェナーダイオード３６８〜３７３によって直流に変換されてバッテリ３１０を充電する。
【００２１】
このように、始動兼充電装置３００は、エンジンの始動時、エンジンを駆動し、エンジンの始動後、発電機として動作する。そして、負荷遮断時のサージまたはエンジンの点火系のサージが電機子電流切換回路３６０に印加された場合、その印加されたサージは、ツェナーダイオード３６８〜３７３を通して流れる。したがって、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７は、ツェナーダイオード３６８〜３７３によって保護される。
【００２２】
【特許文献１】
特開昭６３−２０２２５５号公報
【００２３】
【特許文献２】
特開昭６２−２６８３７０号公報
【００２４】
【特許文献３】
特開平２−２６６８５５号公報
【００２５】
【特許文献４】
特公昭６１−５４９４９号公報
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭６３−２０２２５５号公報に開示された始動兼充電装置において、界磁コイルおよび電機子コイルを備えるモータを駆動する制御回路は、６個のスイッチング素子と、６個のスイッチング素子に対応して設けられた６個のツェナーダイオードとを含むため、モータを駆動する制御回路をオルタネータの端部に設ける場合、制御回路の全体を小型化できないという問題がある。
【００２７】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コンパクトな制御回路を備える発電電動装置を提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、発電電動装置は、モータと、制御回路とを備える。モータは、複数の相に対応して設けられた複数のコイルを含み、発電機および電動機として機能する。制御回路は、モータを制御する。
【００２９】
制御回路は、複数のアームと、第１のツェナーダイオードとを含む。複数のアームは、複数のコイルに対応して設けられ、プラス母線とマイナス母線との間に並列接続される。第１のツェナーダイオードは、プラス母線とマイナス母線との間に複数のアームに並列に接続される。
【００３０】
また、複数のアームの各々は、第１および第２のスイッチング素子と、第２のツェナーダイオードとから成る。第１および第２のスイッチング素子は、プラス母線とマイナス母線との間に直列に接続される。第２のツェナーダイオードは、第１のスイッチング素子とマイナス母線との間に第２のスイッチング素子に並列に接続される。
【００３１】
好ましくは、制御回路は、モータに一体的に設けられる。
好ましくは、モータは、車両に搭載されたエンジンを始動し、またはエンジンの回転力により発電する。
【００３２】
好ましくは、発電電動装置は、電子制御ユニットをさらに備える。電子制御ユニットは、制御回路に含まれる複数の第１および第２のスイッチング素子に制御信号を出力する。そして、第１のツェナーダイオードは、電子制御ユニットの近傍に配置される。
【００３３】
好ましくは、発電電動装置は、フューズをさらに備える。フューズは、第１のツェナーダイオードのプラス側結線よりも直流電源側に設けられる。
【００３４】
この発明による発電電動装置においては、第１のツェナーダイオードは、複数のアームの各々に含まれる第１のスイッチング素子を保護する。つまり、この発明による発電電動装置においては、１個のツェナーダイオードが複数のスイッチング素子を保護する。
【００３５】
したがって、この発明によれば、モータを制御する制御回路を小型化できる。その結果、制御回路をモータの端面に設置できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３７】
図１を参照して、この発明による発電電動装置１００は、バッテリ１０と、フューズＦＵ１，ＦＵ２と、制御回路２０と、オルタネータ５０と、回転角センサー６０とを備える。
【００３８】
以下においては、発電電動装置１００は、エンジンを車両停止に伴い自動停止制御し、次の発進時に自動的にエンジン始動を行なう、いわゆるエコラン（エコノミーランニングシステムまたはアイドルストップシステム）を採用する自動車に搭載されるものとして説明する。
【００３９】
制御回路２０は、ツェナーダイオード２１と、コンデンサ２２と、Ｕ相アーム２３と、Ｖ相アーム２４と、Ｗ相アーム２５と、電源２６と、ＭＯＳドライバ２７と、同期整流器２８と、制御部２９，３０と、ＭＯＳトランジスタ４０と、ダイオード４１とを含む。
【００４０】
オルタネータ５０は、Ｕ相コイル５１と、Ｖ相コイル５２と、Ｗ相コイル５３と、ロータコイル５４とを含む。
【００４１】
フューズＦＵ１は、バッテリ１０の正極と制御回路２０との間に接続される。つまり、フューズＦＵ１は、ツェナーダイオード２１よりもバッテリ１０側に配置される。このように、フューズＦＵ１をツェナーダイオード２１よりもバッテリ１０側に配置することにより、過電流検知が不要になり、制御回路２０を小型化できる。フューズＦＵ２は、バッテリ１０の正極と電源２６との間に接続される。
【００４２】
ツェナーダイオード２１およびコンデンサ２２は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に並列に接続される。
【００４３】
Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に並列に接続される。Ｕ相アーム２３は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２とツェナーダイオードＤＴ１とからなる。Ｖ相アーム２４は、ＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４とツェナーダイオードＤＴ２とからなる。Ｗ相アーム２５は、ＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６とツェナーダイオードＤＴ３とからなる。
【００４４】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に直列に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ１は、ドレインが正母線Ｌ１に接続され、ソースがノードＮ５に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ２は、ドレインがノードＮ５に接続され、ソースが負母線Ｌ２に接続される。ツェナーダイオードＤＴ１は、ノードＮ５と負母線Ｌ２との間にＭＯＳトランジスタＴｒ２に並列に接続される。
【００４５】
ＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に直列に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ３は、ドレインが正母線Ｌ１に接続され、ソースがノードＮ６に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ４は、ドレインがノードＮ６に接続され、ソースが負母線Ｌ２に接続される。ツェナーダイオードＤＴ２は、ノードＮ６と負母線Ｌ２との間にＭＯＳトランジスタＴｒ４に並列に接続される。
【００４６】
ＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に直列に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ５は、ドレインが正母線Ｌ１に接続され、ソースがノードＮ７に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ６は、ドレインがノードＮ７に接続され、ソースが負母線Ｌ２に接続される。ツェナーダイオードＤＴ３は、ノードＮ７と負母線Ｌ２との間にＭＯＳトランジスタＴｒ６に並列に接続される。
【００４７】
オルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３は、その一方端が中点に共通接続され、他方端は、それぞれ、異なるアームに接続される。すなわち、Ｕ相コイル５１の他方端は、Ｕ相アーム２３のノードＮ５に接続され、Ｖ相コイル５２の他方端は、Ｖ相アーム２４のノードＮ６に接続され、Ｗ相コイル５３の他方端は、Ｗ相アーム２５のノードＮ７に接続される。
【００４８】
ツェナーダイオード４０は、バッテリ１０の正極とノードＮ８との間に接続される。ダイオード４１は、ノードＮ８と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。
【００４９】
なお、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６，４０に並列に接続されているダイオードは、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６，４０と半導体基板との間に形成される寄生ダイオードである。
【００５０】
バッテリ１０は、たとえば、１２Ｖの直流電圧を出力する。ツェナーダイオード２１は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に発生したサージを吸収する。つまり、ツェナーダイオード２１は、所定の電圧レベル以上のサージ電圧が正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に印加された場合、そのサージ電圧を吸収し、コンデンサ２２およびＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に印加される直流電圧を所定の電圧レベル以下にする。したがって、コンデンサ２２の容量およびＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のサイズを、サージ電圧を考慮して大きくしなくてもよい。その結果、コンデンサ２２およびＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を小型化できる。
【００５１】
コンデンサ２２は、入力された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５に供給する。ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号をゲートに受け、その受けた制御信号によりオン／オフされる。そして、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、コンデンサ２２から供給された直流電圧によってオルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に流れる直流電流を切換えてオルタネータ５０を駆動する。また、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号によってオルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリ１０を充電する。
【００５２】
ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、オルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３が発電するとき、それぞれ、ＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６に過電圧が印加されるのを防止する。つまり、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、オルタネータ５０の発電モード時、Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５の下アームを保護する。
【００５３】
電源２６は、バッテリ１０から出力される直流電圧をフューズＦＵ２を介して受け、その受けた直流電圧を電圧レベルが異なる２つの直流電圧としてＭＯＳドライバ２７へ供給する。より具体的には、電源２６は、バッテリ１０から受けた１２Ｖの直流電圧に基づいて、たとえば、５Ｖの直流電圧を生成し、その生成した５Ｖの直流電圧と、バッテリ１０から受けた１２Ｖの直流電圧とをＭＯＳドライバ２７へ供給する。
【００５４】
ＭＯＳドライバ２７は、電源２６から供給される５Ｖおよび１２Ｖの直流電圧により駆動される。そして、ＭＯＳドライバ２７は、同期整流器２８からの同期信号に同期してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成し、その生成した制御信号をＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ出力する。より具体的には、ＭＯＳドライバ２７は、同期整流器２８からの同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６に基づいて、オルタネータ５０の発電モードにおいてＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成し、同期整流器２８からの同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６に基づいて、オルタネータ５０の駆動モードにおいてＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成する。
【００５５】
同期整流器２８は、制御部３０から信号ＧＳを受けると、制御部２９からのタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６に基づいて同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６を生成し、その生成した同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６をＭＯＳドライバ２７へ出力する。また、同期整流器２８は、制御部３０から信号ＭＳを受けると、制御部２９からのタイミング信号ＴＭ１〜ＴＭ６に基づいて同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６を生成し、その生成した同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６をＭＯＳドライバ２７へ出力する。
【００５６】
制御部２９は、回転角センサー６０からの角度θ１，θ２，θ３を受け、その受けた角度θ１，θ２，θ３に基づいてオルタネータ５０に含まれるロータの回転数ＭＲＮを検出する。
【００５７】
角度θ１は、Ｕ相コイル５１によって発生される磁力の方向とロータコイル５４によって発生される磁力の方向との角度であり、角度θ２は、Ｖ相コイル５２によって発生される磁力の方向とロータコイル５４によって発生される磁力の方向との角度であり、角度θ３は、Ｗ相コイル５３によって発生される磁力の方向とロータコイル５４によって発生される磁力の方向との角度である。そして、角度θ１，θ２，θ３は、０度〜３６０度の範囲で周期的に変化する。したがって、制御部２９は、角度θ１，θ２，θ３が所定の期間に０度〜３６０度の範囲で周期的に変化する回数を検出して回転数ＭＲＮを検出する。
【００５８】
そして、制御部２９は、角度θ１，θ２，θ３に基づいて、オルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に誘起される電圧Ｖｕｉ，Ｖｖｉ，Ｖｗｉのタイミングを検出し、その検出したタイミングに基づいて、Ｕ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に誘起された電圧Ｖｕｉ，Ｖｖｉ，Ｖｗｉを直流電圧に変換するためにＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするタイミングを示すタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６を生成する。
【００５９】
また、制御部２９は、角度θ１，θ２，θ３と、検出した回転数ＭＲＮとに基づいて、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるためにＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするタイミングを示すタイミング信号ＴＭ１〜ＴＭ６を生成する。
【００６０】
そして、制御部２９は、生成したタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６，ＴＭ１〜ＴＭ６を同期整流器２８へ出力する。
【００６１】
制御部３０は、外部に設けられたエコランＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）（これについては後述する）から信号Ｍ／Ｇ、信号ＲＬＯおよび信号ＣＨＧＬを受け、信号ＣＨＧＬを外部に送る。また、制御部３０は、オルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に印加される電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを受ける。
【００６２】
制御部３０は、信号Ｍ／Ｇに基づいて、オルタネータ５０を発電機として動作させるか駆動モータとして動作させるかを判定し、発電機として動作させるとき信号ＧＳを生成して同期整流器２８へ出力する。一方、制御部３０は、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるとき、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、Ｕ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に電流を流す通電方式を決定し、その決定した通電方式でオルタネータ５０を駆動するための信号ＭＳを生成して同期整流器２８へ出力する。
【００６３】
また、制御部３０は、信号ＲＬＯに基づいて、オルタネータ５０が指令発電量を発電するためのロータ電流を演算し、その演算したロータ電流をロータコイル５４に流すための信号ＲＣＴを生成してＭＯＳトランジスタ４０のゲートへ出力する。
【００６４】
さらに、制御部３０は、信号ＣＨＧＬに基づいて、ＭＯＳトランジスタ４０の温度情報を信号化して外部へ出力する（ＣＨＧＬ）。
【００６５】
ＭＯＳトランジスタ４０は、制御部３０からの信号ＲＣＴに基づいて、バッテリ１０からロータコイル５４に供給されるロータ電流を所定値に設定する。ダイオード４１は、ロータオフ制御時の還流ダイオードである。
【００６６】
なお、同期整流器２８および制御部２９，３０は、カスタムＩＣ７０として形成される。
【００６７】
オルタネータ５０は、駆動モータまたは発電機として動作する。そして、オルタネータ５０は、駆動モータとして動作する駆動モードにおいて、エンジンの始動時、制御回路２０からの制御によって所定のトルクを発生し、その発生した所定のトルクによってエンジンを始動する。
【００６８】
さらに、オルタネータ５０は、発電機として動作する発電モードにおいて、ロータコイル５４に流れるロータ電流に応じた交流電圧を発電し、その発電した交流電圧をＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５へ供給する。
【００６９】
回転角センサー６０は、角度θ１，θ２，θ３を検出し、その検出した角度θ１，θ２，θ３を制御部２９へ出力する。
【００７０】
発電電動装置１００における全体動作について説明する。制御部３０は、エコランＥＣＵからの信号Ｍ／Ｇに基づいて、オルタネータ５０を発電機として動作させるか駆動モータとして動作させるかを判定し、発電機として動作させるとき信号ＧＳを生成して同期整流器２８へ出力する。また、制御部３０は、エコランＥＣＵからの信号ＲＬＯに基づいて信号ＲＣＴを生成してＭＯＳトランジスタ４０のゲートへ出力する。
【００７１】
そうすると、ＭＯＳトランジスタ４０は、バッテリ１０からロータコイル５４に供給されるロータ電流を信号ＲＣＴに応じて切換える。そして、オルタネータ５０のロータは、エンジンの回転力により回転し、オルタネータ５０は、指定発電量を発電してＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５へ供給する。
【００７２】
一方、制御部２９は、回転角センサー６０から角度θ１，θ２，θ３を受け、その受けた角度θ１，θ２，θ３に基づいて、上述した方法によってタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６，ＴＭ１〜ＴＭ６を生成して同期整流器２８へ出力する。
【００７３】
そうすると、同期整流器２８は、制御部３０からの信号ＧＳに基づいて、タイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６に同期した同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６を生成してＭＯＳドライバ２７へ出力する。ＭＯＳドライバ２７は、同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６に同期してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ出力する。
【００７４】
そうすると、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号によってオン／オフされ、オルタネータ５０によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。
【００７５】
この場合、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、オルタネータ５０によって発電された交流電圧にサージ電圧が重畳されていても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、ＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。また、ツェナーダイオード２１は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間の直流電圧にサージ電圧が重畳されていても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオード２１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。
【００７６】
制御部３０は、信号Ｍ／Ｇに基づいて、オルタネータ５０を駆動モータとして駆動すると判定したとき、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５への通電方式を決定し、その決定した通電方式によってオルタネータ５０を駆動するための信号ＭＳを生成して同期整流器２８へ出力する。
【００７７】
制御部２９は、回転角センサー６０から角度θ１，θ２，θ３を受け、その受けた角度θ１，θ２，θ３に基づいて、上述した方法によってタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６，ＴＭ１〜ＴＭ６を生成して同期整流器２８へ出力する。
【００７８】
そうすると、同期整流器２８は、制御部３０からの信号ＭＳに基づいて、タイミング信号ＴＭ１〜ＴＭ６に同期した同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６を生成してＭＯＳドライバ２７へ出力する。ＭＯＳドライバ２７は、同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６に同期してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ出力する。
【００７９】
そうすると、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号によってオン／オフされ、バッテリ１０からオルタネータ５０のＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５に供給する電流を切換えてオルタネータ５０を駆動モータとして駆動する。これにより、オルタネータ５０は、エンジンの始動時、エンジンのクランク軸に所定のトルクを供給する。
【００８０】
この場合、ツェナーダイオード２１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がオン／オフされることにより正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に発生したサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオード２１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。また、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５がオンされてＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６にサージ電圧が印加されても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、ＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。
【００８１】
このように、ツェナーダイオード２１は、発電電動装置１００の発電モードおよび駆動モードの両方において、３つのＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５に耐圧電圧以上の電圧が印加されるのを防止する。つまり、１つのツェナーダイオードで３つのＭＯＳトランジスタを保護する。したがって、制御回路２０を回路全体として小型化できる。
【００８２】
図２は、発電電動装置１００の制御回路２０をオルタネータ５０の端面に設置した場合の平面図を示す。図２を参照して、電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃ，８３および基板８４がオルタネータ５０の端面に形成される。電極板８１は、略Ｕ字形状を有し、オルタネータ５０の回転軸５０Ａの周囲に設けられる。電極板８２Ａ〜８２Ｃは、電極板８１の外側に電極板８１を取り囲むように設けられる。そして、電極板８２Ａ〜８２Ｃは、所定の間隔を空けて配置される。電極板８３は、回転軸５０Ａからの距離が電極板８２Ａ〜８２Ｃとほぼ同じ位置に配置される。そして、電極板８３の一部は、電極板８２Ａ〜８２Ｃの下に配置される。基板８４は、電極板８１の略Ｕ字形状の切欠部に配置される。
【００８３】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、電極板８１上に配置され、ＭＯＳトランジスタＴｒ２およびツェナーダイオードＤＴ１は、電極板８２Ａ上に配置され、ＭＯＳトランジスタＴｒ４およびツェナーダイオードＤＴ２は、電極板８２Ｂ上に配置され、ＭＯＳトランジスタＴｒ６およびツェナーダイオードＤＴ３は、電極板８２Ｃ上に配置される。
【００８４】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１は、ドレインが電極板８１に接続され、ソースが電極板８２Ａに接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ２は、ドレインが電極板８２Ａに接続され、ソースが電極板８３に接続される。ツェナーダイオードＤＴ１は、一方端子が電極板８２Ａに接続され、他方端子が電極板８３に接続される。そして、電極板８２Ａは、Ｕ相コイル５１の一方端５１Ａに接続される。
【００８５】
ＭＯＳトランジスタＴｒ３は、ドレインが電極板８１に接続され、ソースが電極板８２Ｂに接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ４は、ドレインが電極板８２Ｂに接続され、ソースが電極板８３に接続される。ツェナーダイオードＤＴ２は、一方端子が電極板８２Ｂに接続され、他方端子が電極板８３に接続される。そして、電極板８２Ｂは、Ｖ相コイル５２の一方端５２Ａに接続される。
【００８６】
ＭＯＳトランジスタＴｒ５は、ドレインが電極板８１に接続され、ソースが電極板８２Ｃに接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ６は、ドレインが電極板８２Ｃに接続され、ソースが電極板８３に接続される。ツェナーダイオードＤＴ３は、一方端子が電極板８２Ｃに接続され、他方端子が電極板８３に接続される。そして、電極板８２Ｃは、Ｗ相コイル５３の一方端５３Ａに接続される。
【００８７】
したがって、電極板８１は、正母線Ｌ１の機能を果たし、その一方端は、端子８７に接続される。そして、電極板８１は、バッテリ１０からの直流電圧を端子８７を介して受ける。また、電極板８３は、負母線Ｌ２の機能を果たし、接地ノードＧＮＤに接続される。さらに、電極板８２Ａ〜８２Ｃは、それぞれ、ノードＮ５〜Ｎ７の機能を果たす。
【００８８】
基板８４は、セラミック基板からなる。そして、電源２６、カスタムＩＣ７０およびＭＯＳドライバ２７は、基板８４上に配置される。また、端子８４Ａ〜８４Ｄが基板８４上に設けられる。
【００８９】
端子８４Ａは、信号Ｍ／Ｇを受け、その受けた信号Ｍ／Ｇを配線８５Ａを介してカスタムＩＣ７０に含まれる制御部３０へ出力する。端子８４Ｂは、信号ＲＬＯを受け、その受けた信号ＲＬＯを配線８５Ｂを介してカスタムＩＣ７０に含まれる制御部３０へ出力する。端子８４Ｃは、信号ＣＨＧＬを受け、その受けた信号ＣＨＧＬを配線８５Ｃを介してカスタムＩＣ７０に含まれる制御部３０へ出力する。端子８４Ｄは、バッテリ１０から出力された直流電圧を受け、その受けた直流電圧を配線８５Ｄを介して電源２６へ供給する。
【００９０】
ＭＯＳドライバ２７は、配線８６Ａ〜８６Ｆを介してそれぞれＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ制御信号を出力する。そして、配線８６Ａ〜８６Ｆは、基板８４から電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃに到るまでの経路上では、回転軸５０Ａを取り囲む円周に沿って配置される。
【００９１】
ツェナーダイオード２１は、基板８４と電極板８１，８３との間の空間部に配置され、電極板８１と電極板８３との間に接続される。また、コンデンサ２２は、基板８４と電極板８１，８２Ｃ，８３との間の空間部に配置され、電極板８１と電極板８３との間に接続される。なお、図１に示すＭＯＳトランジスタ４０およびダイオード４１は、基板８４の裏側に配置される。
【００９２】
このように、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、オルタネータ５０の端面に設けられた電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃ上に配置されるが、このような配置は、ツェナーダイオード２１，ＤＴ１〜ＤＴ３を設けることにより、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に過電圧が印加されるのを防止し、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のサイズを小さくしたことによって実現される。そして、特に、３つのＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５を１個のツェナーダイオード２１によって保護するようにしたため、基板８４と電極板８１，８３との間の空間部を利用して、３つのＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５を保護するツェナーダイオード２１を配置することが可能になった。
【００９３】
また、ツェナーダイオード２１は、コンデンサ２２に過電圧が印加されることも防止するため、コンデンサ２２の容量を小さくできる。その結果、コンデンサ２２を基板８４と電極板８１，８２Ｃ，８３との間の空間部に配置することが可能になった。
【００９４】
これらの要因によって、制御回路２０は、その全体サイズを小型化でき、オルタネータ５０の端面に配置され得る。
【００９５】
図３は、発電電動装置１００を備えるエンジンシステム２００のブロック図を示す。図３を参照して、エンジンシステム２００は、バッテリ１０と、制御回路２０と、オルタネータ５０と、エンジン１１０と、トルクコンバータ１２０と、オートマチックトランスミッション１３０と、プーリ１４０，１５０，１６０と、電磁クラッチ１４０ａと、ベルト１７０と、補機類１７２と、スタータ１７４と、電動油圧ポンプ１８０と、燃料噴射弁１９０と、電動モータ２１０と、スロットルバルブ２２０と、エコランＥＣＵ２３０と、エンジンＥＣＵ２４０と、ＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）−ＥＣＵ２５０とを備える。
【００９６】
オルタネータ５０は、エンジン１１０に近接して配置される。制御回路２０は、上述したようにオルタネータ５０の端面に配置される。
【００９７】
エンジン１１０は、オルタネータ５０またはスタータ１７４によって始動され、所定の出力を発生する。より具体的には、エンジン１１０は、エコノミーランニングシステム（「エコラン」とも言う。）における停止後の始動時、オルタネータ５０によって始動され、イグニッションキーによる始動時、スタータ１７４によって始動される。そして、エンジン１１０は、発生した出力をクランク軸１１０ａからトルクコンバータ１２０またはプーリ１４０へ出力する。
【００９８】
トルクコンバータ１２０は、クランク軸１１０ａからのエンジン１１０の回転をオートマチックトランスミッション１３０に伝達する。オートマチックトランスミッション１３０は、自動変速制御を行ない、トルクコンバータ１２０からのトルクを変速制御に応じたトルクに設定して出力軸１３０ａへ出力する。
【００９９】
プーリ１４０は、電磁クラッチ１４０ａを内蔵しており、電磁クラッチ１４０ａを介してエンジン１１０のクランク軸１１０ａに連結される。また、プーリ１４０は、ベルト１７０を介してプーリ１５０，１６０と連動する。
【０１００】
電磁クラッチ１４０ａは、エコランＥＣＵ２３０からの制御によってオン／オフされ、プーリ１４０をクランク軸１１０ａに連結／遮断する。ベルト１７０は、プーリ１４０，１５０，１６０を相互に連結する。プーリ１５０は、補機類１７２の回転軸に連結される。
【０１０１】
プーリ１６０は、オルタネータ５０の回転軸に連結され、オルタネータ５０またはエンジン１１０のクランク軸１１０ａによって回動される。
【０１０２】
補機類１７２は、エアコン用コンプレッサ、パワーステアリングポンプおよびエンジン冷却用ウォータポンプの１つまたは複数からなる。そして、補機類１７２は、オルタネータ５０からの出力をプーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１５０を介して受け、その受けた出力により駆動される。
【０１０３】
オルタネータ５０は、制御回路２０により駆動される。そして、オルタネータ５０は、エンジン１１０のクランク軸１１０ａの回転力をプーリ１４０、ベルト１７０およびプーリ１６０を介して受け、その受けた回転力を電気エネルギーに変換する。つまり、オルタネータ５０は、クランク軸１１０ａの回転力により発電する。なお、オルタネータ５０が発電する場合には、２つの場合がある。１つは、エンジンシステム２００が搭載されたハイブリッド自動車の通常走行時にエンジン１１０が駆動されることによりクランク軸１１０ａの回転力を受けて発電する場合である。もう１つは、エンジン１１０は駆動されないが、ハイブリッド自動車の減速時に駆動輪の回転力がクランク軸１１０ａに伝達され、その伝達された回転力を受けて、オルタネータ５０が発電する場合である。
【０１０４】
また、オルタネータ５０は、制御回路２０によって駆動され、所定の出力をプーリ１６０へ出力する。そして、所定の出力は、エンジン１１０を始動するとき、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してエンジン１１０のクランク軸１１０ａへ伝達され、補機類１７２を駆動するとき、ベルト１７０およびプーリ１５０を介して補機類１７２へ伝達される。
【０１０５】
バッテリ１０は、上述したように、１２Ｖの直流電圧を制御回路２０へ供給する。
【０１０６】
制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの制御によって、上述したように、バッテリ１０からの直流電圧を交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によってオルタネータ５０を駆動する。また、制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの制御によって、オルタネータ５０が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧によってバッテリ１０を充電する。
【０１０７】
スタータ１７４は、エコランＥＣＵ２３０からの制御によってエンジン１１０を始動する。電動油圧ポンプ１８０は、オートマチックトランスミッション１３０に内蔵され、エンジンＥＣＵ２４０からの制御によって、オートマチックトランスミッション１３０の内部に設けられた油圧制御部に対して作動油を供給する。なお、この作動油は、油圧制御部内のコントロールバルブにより、オートマチックミッション１３０内部のクラッチ、ブレーキおよびワンウェイクラッチの作動状態を調整し、シフト状態を必要に応じて切替える。
【０１０８】
エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａのオン／オフの切替え、オルタネータ５０および制御回路２０のモード制御、スタータ１７４の制御およびバッテリ１０の蓄電量制御を行なう。なお、オルタネータ５０および制御回路２０のモード制御とは、オルタネータ５０が発電機として機能する発電モードと、オルタネータ５０が駆動モータとして機能する駆動モードとを制御することを言う。そして、エコランＥＣＵ２３０は、発電モードおよび駆動モードを制御する制御信号として信号Ｍ／Ｇを生成して制御回路２０へ出力する。また、エコランＥＣＵ２３０からバッテリ１０への制御線は図示されていない。
【０１０９】
また、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０に内蔵された回転角センサー６０からの角度θ１，θ２，θ３に基づく回転数ＭＲＮ、エコランスイッチからの運転者によるエコランシステムの起動有無、その他のデータを検出する。
【０１１０】
燃料噴射弁１９０は、エンジンＥＣＵ２４０からの制御によって、燃料の噴射を制御する。電動モータ２１０は、エンジンＥＣＵ２４０からの制御によってスロットルバルブ２２０の開度を制御する。スロットルバルブ２２０は、電動モータ２１０によって所定の開度に設定される。
【０１１１】
エンジンＥＣＵ２４０は、エンジン冷却用ウォータポンプを除く補機類１７２のオン／オフ制御、電動油圧ポンプ１８０の駆動制御、オートマチックトランスミッション１３０の変速制御、燃料噴射弁１９０による燃料噴射制御、電動モータ２１０によるスロットルバルブ２２０の開度制御、およびその他のエンジン制御を行なう。
【０１１２】
また、エンジンＥＣＵ２４０は、水温センサーからのエンジン冷却水温、アイドルスイッチからのアクセルペダルの踏み込み有無状態、アクセル開度センサーからのアクセル開度、舵角センサーからのステアリングの操舵角、車速センサーからの車速、スロットル開度センサーからのスロットル開度、シフト位置センサーからのシフト位置、エンジン回転数センサーからのエンジン回転数、エアコンスイッチからのオン／オフ操作有無、およびその他のデータを検出する。
【０１１３】
ＶＳＣ−ＥＣＵ２５０は、ブレーキスイッチからのブレーキペダルの踏み込み有無状態、およびその他のデータを検出する。
【０１１４】
エコランＥＣＵ２３０、エンジンＥＣＵ２４０およびＶＳＣ−ＥＣＵ２５０は、マイクロコンピュータを中心として構成され、内部のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に書き込まれているプログラムに応じてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が必要な演算処理を実行し、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。これらの演算処理結果および検出されたデータは、エコランＥＣＵ２３００、エンジンＥＣＵ２４０およびＶＳＣ−ＥＣＵ２５０間で相互にデータ通信が可能となっており、必要に応じてデータを交換して相互に連動して制御を実行することが可能である。
【０１１５】
エンジンシステム２００の動作について説明する。エコランＥＣＵ２３０は、自動停止処理、エンジン停止時モータ駆動処理、自動始動処理、モータ駆動発進始動処理、走行時モータ制御処理および減速時モータ制御処理を行なう。
【０１１６】
まず、自動停止処理について説明する。エンジンＥＣＵ２４０は、エンジン冷却水温ＴＨＷ、アイドルスイッチ、バッテリ電圧、ブレーキスイッチ、および車速ＳＰＤ等を受ける。そして、エンジンＥＣＵ２４０は、アイドルスイッチからアクセルペダルの踏み込み有無を検出し、ブレーキスイッチからブレーキペダルの踏み込み有無を検出する。
【０１１７】
そして、自動停止処理が開始されると、エンジン冷却水温ＴＨＷ、アクセルペダルの踏み込み有無、バッテリ１０の電圧、ブレーキペダルの踏み込み有無、および車速ＳＰＤ等がエコランＥＣＵ２３０内部のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の作業領域に読み込まれる。エコランＥＣＵ２３０は、これらのデータに基づいて自動停止条件が満たされているか否かを判定する。なお、自動停止条件は、たとえば、エンジン冷却水温ＴＨＷが下限値から上限値までの間にあること、および車速ＳＰＤが０ｋｍ／ｈであること等が全て満たされた場合に成立する。
【０１１８】
そして、エコランＥＣＵ２３０は、自動停止条件が満たされていると判定したとき、エンジン停止処理を行なう。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、エンジンＥＣＵ２４０に対して燃料カットの指示を行ない、エンジンＥＣＵ２４０は、燃料カットの指示に応じて燃料噴射を停止するように燃料噴射弁１９０を制御し、スロットルバルブ２２０を全閉状態にする。これにより、燃料噴射弁１９０は、燃料噴射を停止し、エンジン１１０の燃焼室内での燃焼が停止してエンジン１１０の運転は停止する。
【０１１９】
次に、エンジン停止時モータ駆動処理について説明する。エンジン停止時モータ駆動処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａをオンし、オルタネータ５０の回転数をアイドル目標回転数に設定してオルタネータ５０を駆動するように制御回路２０を制御する。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるための信号Ｍ／Ｇを制御回路２０へ出力する。そうすると、制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの信号Ｍ／Ｇに基づいて、上述した方法によって、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させ、回転数がアイドル目標回転数になるようにオルタネータ５０を駆動する。これにより、オルタネータ５０の回転軸５０Ａが回転し、プーリ１６０も回転する。
【０１２０】
プーリ１６０に伝達された回転力は、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してクランク軸１１０ａへ伝達され、クランク軸１１０ａがアイドル目標回転数で回転する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン１１０がアイドル目標回転数で回転する状態を一定時間維持したことを確認する。
【０１２１】
このように、エンジン１１０の停止時にオルタネータ５０の出力により、エンジン１１０をアイドル回転と同等の回転数で回転させることにより、スロットルバルブ２２０が全閉状態のエンジン１１０の気筒内圧力を十分に低下させることができる。そして、燃焼していないエンジン１１０の工程間の負荷トルクの差が小さくなり、回転におけるトルク変動が減少する。その結果、停止時の振動を抑制でき、エンジン１１０の自動停止時において運転者に違和感を与えることがない。
【０１２２】
その後、エコランＥＣＵ２３０は、補機類１７２の駆動要求があるか否かを判定し、補機類１７２の駆動要求があると判定したとき、電磁クラッチ１４０ａをオフし、オルタネータ５０を駆動モードにする。そして、この場合も、上述した動作によって、オルタネータ５０は、アイドル目標回転数で回転され、その回転力は、プーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１５０を介して補機類１７２へ伝達される。
【０１２３】
これにより、エアコン用コンプレッサおよびパワーステアリングポンプが駆動される。この場合、電磁クラッチ１４０ａはオフされているので、エンジン１１０のクランク軸１１０ａは回転せず、無駄な電力消費を防止して、燃費を向上させることができる。
【０１２４】
このように、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン１１０の停止中に、オルタネータ５０を駆動して、エンジン１１０のクランク軸１１０ａを回転させて振動低減処理を行ない、または補機類１７２を駆動する。
【０１２５】
次に、自動始動処理について説明する。自動始動処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、自動停止処理時に読み込んだデータと同じデータを読み込んで自動始動条件が成立するか否かを判定する。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、自動停止条件の１つでも満足されなかった場合に自動始動条件が成立したと判定する。
【０１２６】
そして、エコランＥＣＵ２３０は、自動始動条件が成立したと判定したとき、エンジン停止時モータ駆動処理を停止する。これにより、自動始動処理が終了する。
【０１２７】
次に、モータ駆動発進始動処理について説明する。モータ駆動発進始動処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、エンジンＥＣＵ２４０に対してエアコンのオンを禁止する指示を与える。そして、エンジンＥＣＵ２４０は、エアコンがオンされていれば、エアコンの駆動を停止する。これにより、オルタネータ５０に生じる負荷を軽減できる。
【０１２８】
そして、エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａをオンし、オルタネータ５０を駆動モードにする。そうすると、上述した動作と同じ動作によって、オルタネータ５０の回転力は、プーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してクランク軸１１０ａへ伝達され、クランク軸１１０ａは、アイドル目標回転数で回転される。
【０１２９】
そうすると、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン１１０の回転数がアイドル目標回転数に達したか否かを判定し、エンジン１１０の回転数がアイドル目標回転数に達すると、燃料噴射開始の指示をエンジンＥＣＵ２４０に与える。そして、エンジンＥＣＵ２４０は、燃料を噴射するように燃料噴射弁１９０を制御し、燃料噴射弁１９０は、燃料の噴射を開始する。これにより、エンジン１１０は、始動し、運転を開始する。
【０１３０】
なお、この場合、エンジン１１０は、アイドル目標回転数での燃料噴射となるので、迅速に始動されるとともに、早期に安定したエンジン回転に到達する。また、燃料噴射に到るまでは、オルタネータ５０の出力によりエンジン１１０のクランク軸１１０ａが回転されるので、オルタネータ５０の出力トルクが十分に高いものであれば、非ロックアップ状態のトルクコンバータ１２０により生じるクリープ力により発進を開始できる。
【０１３１】
このように、モータ駆動発進始動処理時、オルタネータ５０が駆動モードにより駆動される。
【０１３２】
次に、走行時モータ制御処理について説明する。走行時モータ制御処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、モータ駆動発進始動処理によってエンジン１１０の始動が完了したか否かを判定し、エンジン１１０の始動が完了していると判定したとき、モータ駆動発進始動処理を停止する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エアコンのオンを許可する指示をエンジンＥＣＵ２４０に与える。これにより、エンジンＥＣＵ２４０は、エアコンのスイッチがオンされていれば、エアコン用コンプレッサがプーリ１５０の回転に連動するように切り替えて、エアコンを駆動できる。
【０１３３】
その後、エコランＥＣＵ２３０は、車両減速時か否かを判定する。ここで、車両減速時とは、たとえば、走行時にアクセルペダルが完全に戻された状態、すなわち、走行時にアイドルスイッチがオンである場合を言う。したがって、エコランＥＣＵ２３０は、アイドルスイッチがオフされていれば、車両減速時以外と判定し、電磁クラッチ１４０ａをオンし、オルタネータ５０を発電モードに設定する。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０を発電モードで動作させるための信号Ｍ／Ｇを制御回路２０へ出力する。そして、制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの信号Ｍ／Ｇに応じて、上述した方法によってオルタネータ５０を発電モードで駆動する。
【０１３４】
そうすると、エンジン１１０のクランク軸１１０ａの回転力は、プーリ１４０、ベルト１７０およびプーリ１６０を介してオルタネータ５０の回転軸に伝達される。そして、オルタネータ５０は発電し、交流電圧を制御回路２０へ出力する。制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの制御に従って、交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。これにより、走行時モータ制御処理が終了する。
【０１３５】
このように、通常走行時、オルタネータ５０は発電モードにより駆動され、エンジン１１０の回転力が電気エネルギーに変換される。
【０１３６】
一方、エコランＥＣＵ２３０が車両減速時であると判定したとき、減速時モータ制御処理が行われる。最後に減速時モータ制御処理について説明する。減速時モータ制御処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、車両減速時の燃料カットが終了したか否かを判定する。車両減速時であると判定される条件下では、エンジンＥＣＵ２４０が実行する減速時燃料カット処理により、エンジン１１０の回転数が燃料噴射復帰を判定する復帰基準回転数（すなわち、アイドル目標回転数）に低下するまでは、エンジン１１０への燃料噴射が停止される。
【０１３７】
そして、エンジンの回転数が復帰基準回転数まで低下すると、トルクコンバータ１２０がロックアップ状態から非ロックアップ状態に切り替えられるとともに、燃料噴射を再開してエンジン回転数の落ち込みによるエンジンストールが防止される。
【０１３８】
車両減速時の燃料カット中であれば、エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａをオンして、通常の発電電圧よりも高い発電電圧での発電にオルタネータ５０を設定する。これにより、エンジン１１０は運転されていないが、車輪の回転によりエンジン１１０のクランク軸１１０ａが回転され、このクランク軸１１０ａの回転がプーリ１４０、ベルト１７０およびプーリ１６０を介してオルタネータ５０に伝達される。そして、オルタネータ５０は交流電圧を発電する。したがって、車両の走行エネルギーが電力として回収される。すなわち、この場合のオルタネータ５０の発電モードは、回生モードに該当する。
【０１３９】
エンジン回転数が復帰基準回転数まで低下すると、エンジンＥＣＵ２４０は、燃料カット処理を終了する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも小さいか否かを判定する。エンジンストール基準回転数は、復帰基準回転数よりも小さい値である。また、このエンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも小さいか否かの判定は、燃料噴射再開にもかかわらず、エンジン回転数が大きく低下してエンジンストールに至るおそれのある状況を判定するためである。
【０１４０】
エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも大きいと判定したとき、オルタネータ５０は停止される。一方、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも小さいと判定したとき、電磁クラッチ１４０ａをオンし、エンジン回転数がアイドル目標回転数になるようにオルタネータ５０を駆動する。
【０１４１】
これにより、オルタネータ５０の回転力は、プーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してクランク軸１１０ａに伝達され、クランク軸１１０ａが回転する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がアイドル目標回転数に達したと判定したとき、オルタネータ５０は停止される。
【０１４２】
このように、減速時の燃料カット処理後に、エンジン１１０が燃料カットからエンジン運転に復帰することが困難となった場合には、オルタネータ５０によりエンジン回転数を持ち上げることにより、エンジンストールを防止する。
【０１４３】
なお、エンジン冷間始動時には、エコランＥＣＵ２３０は、運転者イグニッションスイッチの操作に応じてスタータ１７４を制御し、スタータ１７４がエンジン１１０の始動を行なう。また、エンジンシステム２００が搭載された車両が発進した後の通常走行時、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるための信号Ｍ／Ｇを制御回路２０へ出力し、制御回路２０は、信号Ｍ／Ｇに応じて、上述した動作によってオルタネータ５０を駆動モータとして駆動する。そして、オルタネータ５０が発生したトルクは、プーリ１６０、ベルト１７０、プーリ１４０、クランク軸１１０ａ、トルクコンバータ１２０、オートマチックトランスミッション１３０および出力軸１３０ａを介して、エンジンシステム２００が搭載された車両の駆動輪に伝達される。
【０１４４】
上述したように、エンジンシステム２００においては、オルタネータ５０を制御する制御回路２０は、オルタネータ５０の端面に設けられ、エコランＥＣＵ２３０からの指示に従ってオルタネータ５０を駆動モータまたは発電機として駆動する。
【０１４５】
なお、ＭＯＳドライバ２７、同期整流器２８および制御部２９，３０は、「電子制御ユニット」を構成する。
【０１４６】
また、オルタネータ５０は、発電機または電動機として機能する「モータ」を構成する。
【０１４７】
この発明の実施の形態によれば、発電機または電動機として機能するオルタネータの駆動を制御する制御回路は、複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子にサージ電圧が印加されるのを防止する１個のツェナーダイオードとを含むので、制御回路の全体サイズを小型化できる。その結果、制御回路をオルタネータの端面に設置可能である。
【０１４８】
なお、本実施の形態においては、エコランＥＣＵとエンジンＥＣＵとを別体としていたが、それらの機能を統合して１つのエンジン制御ＥＣＵとして構成できることは言うまでもない。また、本実施の形態のトランスミッションは、ＡＴ（いわゆる自動変速機）に限らず、ＣＶＴやＭＴであってもよい。
【０１４９】
さらに、本実施の形態においては、電磁クラッチ１４０ａを用いて補機駆動を行なう機能を有しているが、補機駆動機能を省略し、システムを簡素化してもよい（電磁クラッチ１４０ａを設けなくてもよくなる）。
【０１５０】
さらに、本実施の形態では、エコランシステムであるが、モータにて大きな駆動力を発生できるハイブリッド自動車に適用できる。オルタネータ５０については、他にも周知の発電電動機（モータジェネレータとも呼ぶ）に置換えても本発明を成立できる。車両の駆動やエンジンの始動に必要なトルクを与えられるような発電電動機を適宜選定すればよいことは言うまでもない。
【０１５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による発電電動装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す制御回路をオルタネータの端面に配置する場合の平面図である。
【図３】図１に示す発電電動装置を備えるエンジンシステムの概略ブロック図である。
【図４】従来の始動兼充電装置の回路図である。
【符号の説明】
１０，３１０ バッテリ、２０ 制御回路、２１，ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３，３３４，３６８〜３７３ ツェナーダイオード、２２ コンデンサ、２３ Ｕ相アーム、２４ Ｖ相アーム、２５ Ｗ相アーム、２６ 電源、２７ ＭＯＳドライバ、２８ 同期整流器、２９，３０ 制御部、４０，Ｔｒ１〜Ｔｒ６ ＭＯＳトランジスタ、４１，３３６ ダイオード、５０ オルタネータ、５０Ａ 回転軸、５１ Ｕ相コイル、５１Ａ，５２Ａ，５３Ａ 一方端、５２ Ｖ相コイル、５３ Ｗ相コイル、５４ ロータコイル、６０ 回転角センサー、７０ カスタムＩＣ、８１，８２Ａ〜８２Ｃ，８３ 電極板、８４ 基板、８４Ａ〜８４Ｄ 端子、８５Ａ〜８５Ｄ，８６Ａ〜８６Ｆ 配線、１００ 発電電動装置、１１０エンジン、１１０ａ クランク軸、１２０ トルクコンバータ、１３０ オートマチックトランスミッション、１３０ａ 出力軸、１４０，１５０，１６０ プーリ、１７０ ベルト、１７２ 補機類、１７４ スタータ、１８０ 電動油圧ポンプ、１９０ 燃料噴射弁、２００ エンジンシステム、２１０ 電動モータ、２２０ スロットルバルブ、２３０ エコランＥＣＵ、２４０ エンジンＥＣＵ、２５０ ＶＳＣ−ＥＣＵ、３００ 始動兼充電装置、３２０ キースイッチ、３３０ 電圧調整器、３３１〜３３３ 抵抗、３３５，３３７ トランジスタ、３４０ 界磁コイル、３５０ クランク角検出器、３６０ 電機子電流切換回路、３６１ 電流切換制御回路、３６２〜３６７ Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、３８０ 電機子コイル、ＦＵ１，ＦＵ２ フューズ、Ｌ１ 正母線、Ｌ２ 負母線。
【発明の属する技術分野】
この発明は、小型化が可能な発電電動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両に搭載されるエンジンを始動するとともに、バッテリを充電する始動兼充電装置が特開昭６３−２０２２５５号公報に開示されている。図４は、特開昭６３−２０２２５５号公報に開示されている始動兼充電装置を示す。図４を参照して、始動兼充電装置３００は、バッテリ３１０と、キースイッチ３２０と、電圧調整器３３０と、界磁コイル３４０と、クランク角度検出器３５０と、電機子電流切換回路３６０と、電機子コイル３８０とを備える。
【０００３】
バッテリ３１０は、直流電圧を出力する。キースイッチ３２０は、エンジン（図示せず）の始動時、ｅ端子側に接続され、エンジンの始動後、ｄ端子側に接続される。
【０００４】
電圧調整器３３０は、抵抗３３１〜３３３と、ツェナーダイオード３３４と、トランジスタ３３５，３３７と、フライホイールダイオード３３６とを含む。抵抗３３１，３３２は、バッテリ３１０の正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。
【０００５】
抵抗３３３およびトランジスタ３３５は、キースイッチ３２０のｄ端子と、接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。トランジスタ３３５は、コレクタが抵抗３３３およびトランジスタ３３７のベースに接続され、エミッタが接地ノードＧＮＤに接続され、ベースがツェナーダイオード３３４に接続される。
【０００６】
ツェナーダイオード３３４は、ノードＮ１とトランジスタ３３５のベースとの間に接続される。フライホイールダイオード３３６およびトランジスタ３３７は、正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。トランジスタ３３７は、コレクタが界磁コイル３４０の一方端に接続され、エミッタが接地ノードＧＮＤに接続され、ベースがトランジスタ３３５のコレクタに接続される。
【０００７】
フライホイールダイオード３３６は、トランジスタ３３７の開閉時に発生するサージを吸収する。
【０００８】
界磁コイル３４０は、一方端がトランジスタ３３７のコレクタに接続され、他方端がバッテリ３１０の正母線ＰＬＥに接続される。
【０００９】
このような回路構成によって電圧調整器３３０は、発電状態においてバッテリ３１０から出力される直流電圧を検出し、その検出した直流電圧の電圧値を所定の値に保つように界磁コイル３４０に流れる界磁電流を調整する。
【００１０】
クランク角度検出器３５０は、電機子コイル３８０の各相間のクランク角度を検出し、その検出したクランク角度を電機子電流切換回路３６０へ出力する。
【００１１】
電機子電流切換回路３６０は、電流切換制御回路３６１と、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７と、ツェナーダイオード３６８〜３７３とを含む。電流切換制御回路３６１は、キースイッチ３２０のｅ端子に接続され、クランク角度検出器３５０からクランク角度を受ける。そして、電流切換制御回路３６１は、ｅ端子からの直流電圧により駆動され、クランク角度に基づいてＮ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７をオン／オフさせる信号を生成し、その生成した信号をＮ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７の各々に出力する。
【００１２】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２，３６３は、正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６４，３６５は、正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６６，３６７は、正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に直列に接続される。
【００１３】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２，３６３は、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６４，３６５およびＮ型ＭＯＳトランジスタ３６６，３６７と並列に正母線ＰＬＥと接地ノードＧＮＤとの間に接続される。また、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２，３６４，３６６は、ドレイン端子が正母線ＰＬＥに接続され、ソース端子がＮ型ＭＯＳトランジスタ３６３，３６５，３６７のドレイン端子に接続される。さらに、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６３，３６５，３６７は、ドレイン端子がＮ型ＭＯＳトランジスタ３６２，３６４，３６６のソース端子に接続され、ソース端子が接地ノードＧＮＤに接続される。
【００１４】
Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２とＮ型ＭＯＳトランジスタ３６３との間のノードＮ２、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６４とＮ型ＭＯＳトランジスタ３６５との間のノードＮ３およびＮ型ＭＯＳトランジスタ３６６とＮ型ＭＯＳトランジスタ３６７との間のノードＮ４は、それぞれ、電機子コイル３８０の異なる相に接続される。
【００１５】
ツェナーダイオード３６８は、正母線ＰＬＥとノードＮ２との間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６２に並列に接続される。ツェナーダイオード３６９は、ノードＮ２と接地ノードＧＮＤとの間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６３に並列に接続される。
【００１６】
ツェナーダイオード３７０は、正母線ＰＬＥとノードＮ３との間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６４に並列に接続される。ツェナーダイオード３７１は、ノードＮ３と接地ノードＧＮＤとの間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６５に並列に接続される。
【００１７】
ツェナーダイオード３７２は、正母線ＰＬＥとノードＮ４との間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６６に並列に接続される。ツェナーダイオード３７３は、ノードＮ４と接地ノードＧＮＤとの間にＮ型ＭＯＳトランジスタ３６７に並列に接続される。
【００１８】
このような回路構成によって電機子電流切換回路３６０は、バッテリ３１０から電機子コイル３８０に流れる直流電流を切換える。
【００１９】
エンジンの始動時、キースイッチ３２０はｅ端子に接続され、電機子電流切換回路３６０は、クランク角度検出器３５０からのクランク角度に基づいてＮ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７をオン／オフさせ、バッテリ３１０から電機子コイル３８０に流れる直流電流を切換えてエンジンを始動する。
【００２０】
エンジンの始動後、キースイッチ３２０は、ｄ端子に接続され、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７は、全てオフされる。そして、始動兼充電装置３００は、発電機として動作し、電圧調整器３３０は、バッテリ３１０からの直流電圧の電圧値が所定の値になるように界磁コイル３４０に流す電流を調整し、電機子コイル３８０が発電した発電電力は、ツェナーダイオード３６８〜３７３によって直流に変換されてバッテリ３１０を充電する。
【００２１】
このように、始動兼充電装置３００は、エンジンの始動時、エンジンを駆動し、エンジンの始動後、発電機として動作する。そして、負荷遮断時のサージまたはエンジンの点火系のサージが電機子電流切換回路３６０に印加された場合、その印加されたサージは、ツェナーダイオード３６８〜３７３を通して流れる。したがって、Ｎ型ＭＯＳトランジスタ３６２〜３６７は、ツェナーダイオード３６８〜３７３によって保護される。
【００２２】
【特許文献１】
特開昭６３−２０２２５５号公報
【００２３】
【特許文献２】
特開昭６２−２６８３７０号公報
【００２４】
【特許文献３】
特開平２−２６６８５５号公報
【００２５】
【特許文献４】
特公昭６１−５４９４９号公報
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開昭６３−２０２２５５号公報に開示された始動兼充電装置において、界磁コイルおよび電機子コイルを備えるモータを駆動する制御回路は、６個のスイッチング素子と、６個のスイッチング素子に対応して設けられた６個のツェナーダイオードとを含むため、モータを駆動する制御回路をオルタネータの端部に設ける場合、制御回路の全体を小型化できないという問題がある。
【００２７】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、コンパクトな制御回路を備える発電電動装置を提供することである。
【００２８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
この発明によれば、発電電動装置は、モータと、制御回路とを備える。モータは、複数の相に対応して設けられた複数のコイルを含み、発電機および電動機として機能する。制御回路は、モータを制御する。
【００２９】
制御回路は、複数のアームと、第１のツェナーダイオードとを含む。複数のアームは、複数のコイルに対応して設けられ、プラス母線とマイナス母線との間に並列接続される。第１のツェナーダイオードは、プラス母線とマイナス母線との間に複数のアームに並列に接続される。
【００３０】
また、複数のアームの各々は、第１および第２のスイッチング素子と、第２のツェナーダイオードとから成る。第１および第２のスイッチング素子は、プラス母線とマイナス母線との間に直列に接続される。第２のツェナーダイオードは、第１のスイッチング素子とマイナス母線との間に第２のスイッチング素子に並列に接続される。
【００３１】
好ましくは、制御回路は、モータに一体的に設けられる。
好ましくは、モータは、車両に搭載されたエンジンを始動し、またはエンジンの回転力により発電する。
【００３２】
好ましくは、発電電動装置は、電子制御ユニットをさらに備える。電子制御ユニットは、制御回路に含まれる複数の第１および第２のスイッチング素子に制御信号を出力する。そして、第１のツェナーダイオードは、電子制御ユニットの近傍に配置される。
【００３３】
好ましくは、発電電動装置は、フューズをさらに備える。フューズは、第１のツェナーダイオードのプラス側結線よりも直流電源側に設けられる。
【００３４】
この発明による発電電動装置においては、第１のツェナーダイオードは、複数のアームの各々に含まれる第１のスイッチング素子を保護する。つまり、この発明による発電電動装置においては、１個のツェナーダイオードが複数のスイッチング素子を保護する。
【００３５】
したがって、この発明によれば、モータを制御する制御回路を小型化できる。その結果、制御回路をモータの端面に設置できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００３７】
図１を参照して、この発明による発電電動装置１００は、バッテリ１０と、フューズＦＵ１，ＦＵ２と、制御回路２０と、オルタネータ５０と、回転角センサー６０とを備える。
【００３８】
以下においては、発電電動装置１００は、エンジンを車両停止に伴い自動停止制御し、次の発進時に自動的にエンジン始動を行なう、いわゆるエコラン（エコノミーランニングシステムまたはアイドルストップシステム）を採用する自動車に搭載されるものとして説明する。
【００３９】
制御回路２０は、ツェナーダイオード２１と、コンデンサ２２と、Ｕ相アーム２３と、Ｖ相アーム２４と、Ｗ相アーム２５と、電源２６と、ＭＯＳドライバ２７と、同期整流器２８と、制御部２９，３０と、ＭＯＳトランジスタ４０と、ダイオード４１とを含む。
【００４０】
オルタネータ５０は、Ｕ相コイル５１と、Ｖ相コイル５２と、Ｗ相コイル５３と、ロータコイル５４とを含む。
【００４１】
フューズＦＵ１は、バッテリ１０の正極と制御回路２０との間に接続される。つまり、フューズＦＵ１は、ツェナーダイオード２１よりもバッテリ１０側に配置される。このように、フューズＦＵ１をツェナーダイオード２１よりもバッテリ１０側に配置することにより、過電流検知が不要になり、制御回路２０を小型化できる。フューズＦＵ２は、バッテリ１０の正極と電源２６との間に接続される。
【００４２】
ツェナーダイオード２１およびコンデンサ２２は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に並列に接続される。
【００４３】
Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に並列に接続される。Ｕ相アーム２３は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２とツェナーダイオードＤＴ１とからなる。Ｖ相アーム２４は、ＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４とツェナーダイオードＤＴ２とからなる。Ｗ相アーム２５は、ＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６とツェナーダイオードＤＴ３とからなる。
【００４４】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に直列に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ１は、ドレインが正母線Ｌ１に接続され、ソースがノードＮ５に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ２は、ドレインがノードＮ５に接続され、ソースが負母線Ｌ２に接続される。ツェナーダイオードＤＴ１は、ノードＮ５と負母線Ｌ２との間にＭＯＳトランジスタＴｒ２に並列に接続される。
【００４５】
ＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に直列に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ３は、ドレインが正母線Ｌ１に接続され、ソースがノードＮ６に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ４は、ドレインがノードＮ６に接続され、ソースが負母線Ｌ２に接続される。ツェナーダイオードＤＴ２は、ノードＮ６と負母線Ｌ２との間にＭＯＳトランジスタＴｒ４に並列に接続される。
【００４６】
ＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に直列に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ５は、ドレインが正母線Ｌ１に接続され、ソースがノードＮ７に接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ６は、ドレインがノードＮ７に接続され、ソースが負母線Ｌ２に接続される。ツェナーダイオードＤＴ３は、ノードＮ７と負母線Ｌ２との間にＭＯＳトランジスタＴｒ６に並列に接続される。
【００４７】
オルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３は、その一方端が中点に共通接続され、他方端は、それぞれ、異なるアームに接続される。すなわち、Ｕ相コイル５１の他方端は、Ｕ相アーム２３のノードＮ５に接続され、Ｖ相コイル５２の他方端は、Ｖ相アーム２４のノードＮ６に接続され、Ｗ相コイル５３の他方端は、Ｗ相アーム２５のノードＮ７に接続される。
【００４８】
ツェナーダイオード４０は、バッテリ１０の正極とノードＮ８との間に接続される。ダイオード４１は、ノードＮ８と接地ノードＧＮＤとの間に接続される。
【００４９】
なお、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６，４０に並列に接続されているダイオードは、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６，４０と半導体基板との間に形成される寄生ダイオードである。
【００５０】
バッテリ１０は、たとえば、１２Ｖの直流電圧を出力する。ツェナーダイオード２１は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に発生したサージを吸収する。つまり、ツェナーダイオード２１は、所定の電圧レベル以上のサージ電圧が正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に印加された場合、そのサージ電圧を吸収し、コンデンサ２２およびＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に印加される直流電圧を所定の電圧レベル以下にする。したがって、コンデンサ２２の容量およびＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のサイズを、サージ電圧を考慮して大きくしなくてもよい。その結果、コンデンサ２２およびＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を小型化できる。
【００５１】
コンデンサ２２は、入力された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧をＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５に供給する。ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号をゲートに受け、その受けた制御信号によりオン／オフされる。そして、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、コンデンサ２２から供給された直流電圧によってオルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に流れる直流電流を切換えてオルタネータ５０を駆動する。また、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号によってオルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリ１０を充電する。
【００５２】
ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、オルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３が発電するとき、それぞれ、ＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６に過電圧が印加されるのを防止する。つまり、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、オルタネータ５０の発電モード時、Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５の下アームを保護する。
【００５３】
電源２６は、バッテリ１０から出力される直流電圧をフューズＦＵ２を介して受け、その受けた直流電圧を電圧レベルが異なる２つの直流電圧としてＭＯＳドライバ２７へ供給する。より具体的には、電源２６は、バッテリ１０から受けた１２Ｖの直流電圧に基づいて、たとえば、５Ｖの直流電圧を生成し、その生成した５Ｖの直流電圧と、バッテリ１０から受けた１２Ｖの直流電圧とをＭＯＳドライバ２７へ供給する。
【００５４】
ＭＯＳドライバ２７は、電源２６から供給される５Ｖおよび１２Ｖの直流電圧により駆動される。そして、ＭＯＳドライバ２７は、同期整流器２８からの同期信号に同期してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成し、その生成した制御信号をＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ出力する。より具体的には、ＭＯＳドライバ２７は、同期整流器２８からの同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６に基づいて、オルタネータ５０の発電モードにおいてＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成し、同期整流器２８からの同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６に基づいて、オルタネータ５０の駆動モードにおいてＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成する。
【００５５】
同期整流器２８は、制御部３０から信号ＧＳを受けると、制御部２９からのタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６に基づいて同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６を生成し、その生成した同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６をＭＯＳドライバ２７へ出力する。また、同期整流器２８は、制御部３０から信号ＭＳを受けると、制御部２９からのタイミング信号ＴＭ１〜ＴＭ６に基づいて同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６を生成し、その生成した同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６をＭＯＳドライバ２７へ出力する。
【００５６】
制御部２９は、回転角センサー６０からの角度θ１，θ２，θ３を受け、その受けた角度θ１，θ２，θ３に基づいてオルタネータ５０に含まれるロータの回転数ＭＲＮを検出する。
【００５７】
角度θ１は、Ｕ相コイル５１によって発生される磁力の方向とロータコイル５４によって発生される磁力の方向との角度であり、角度θ２は、Ｖ相コイル５２によって発生される磁力の方向とロータコイル５４によって発生される磁力の方向との角度であり、角度θ３は、Ｗ相コイル５３によって発生される磁力の方向とロータコイル５４によって発生される磁力の方向との角度である。そして、角度θ１，θ２，θ３は、０度〜３６０度の範囲で周期的に変化する。したがって、制御部２９は、角度θ１，θ２，θ３が所定の期間に０度〜３６０度の範囲で周期的に変化する回数を検出して回転数ＭＲＮを検出する。
【００５８】
そして、制御部２９は、角度θ１，θ２，θ３に基づいて、オルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に誘起される電圧Ｖｕｉ，Ｖｖｉ，Ｖｗｉのタイミングを検出し、その検出したタイミングに基づいて、Ｕ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に誘起された電圧Ｖｕｉ，Ｖｖｉ，Ｖｗｉを直流電圧に変換するためにＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするタイミングを示すタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６を生成する。
【００５９】
また、制御部２９は、角度θ１，θ２，θ３と、検出した回転数ＭＲＮとに基づいて、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるためにＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするタイミングを示すタイミング信号ＴＭ１〜ＴＭ６を生成する。
【００６０】
そして、制御部２９は、生成したタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６，ＴＭ１〜ＴＭ６を同期整流器２８へ出力する。
【００６１】
制御部３０は、外部に設けられたエコランＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）（これについては後述する）から信号Ｍ／Ｇ、信号ＲＬＯおよび信号ＣＨＧＬを受け、信号ＣＨＧＬを外部に送る。また、制御部３０は、オルタネータ５０のＵ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に印加される電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを受ける。
【００６２】
制御部３０は、信号Ｍ／Ｇに基づいて、オルタネータ５０を発電機として動作させるか駆動モータとして動作させるかを判定し、発電機として動作させるとき信号ＧＳを生成して同期整流器２８へ出力する。一方、制御部３０は、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるとき、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、Ｕ相コイル５１、Ｖ相コイル５２およびＷ相コイル５３に電流を流す通電方式を決定し、その決定した通電方式でオルタネータ５０を駆動するための信号ＭＳを生成して同期整流器２８へ出力する。
【００６３】
また、制御部３０は、信号ＲＬＯに基づいて、オルタネータ５０が指令発電量を発電するためのロータ電流を演算し、その演算したロータ電流をロータコイル５４に流すための信号ＲＣＴを生成してＭＯＳトランジスタ４０のゲートへ出力する。
【００６４】
さらに、制御部３０は、信号ＣＨＧＬに基づいて、ＭＯＳトランジスタ４０の温度情報を信号化して外部へ出力する（ＣＨＧＬ）。
【００６５】
ＭＯＳトランジスタ４０は、制御部３０からの信号ＲＣＴに基づいて、バッテリ１０からロータコイル５４に供給されるロータ電流を所定値に設定する。ダイオード４１は、ロータオフ制御時の還流ダイオードである。
【００６６】
なお、同期整流器２８および制御部２９，３０は、カスタムＩＣ７０として形成される。
【００６７】
オルタネータ５０は、駆動モータまたは発電機として動作する。そして、オルタネータ５０は、駆動モータとして動作する駆動モードにおいて、エンジンの始動時、制御回路２０からの制御によって所定のトルクを発生し、その発生した所定のトルクによってエンジンを始動する。
【００６８】
さらに、オルタネータ５０は、発電機として動作する発電モードにおいて、ロータコイル５４に流れるロータ電流に応じた交流電圧を発電し、その発電した交流電圧をＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５へ供給する。
【００６９】
回転角センサー６０は、角度θ１，θ２，θ３を検出し、その検出した角度θ１，θ２，θ３を制御部２９へ出力する。
【００７０】
発電電動装置１００における全体動作について説明する。制御部３０は、エコランＥＣＵからの信号Ｍ／Ｇに基づいて、オルタネータ５０を発電機として動作させるか駆動モータとして動作させるかを判定し、発電機として動作させるとき信号ＧＳを生成して同期整流器２８へ出力する。また、制御部３０は、エコランＥＣＵからの信号ＲＬＯに基づいて信号ＲＣＴを生成してＭＯＳトランジスタ４０のゲートへ出力する。
【００７１】
そうすると、ＭＯＳトランジスタ４０は、バッテリ１０からロータコイル５４に供給されるロータ電流を信号ＲＣＴに応じて切換える。そして、オルタネータ５０のロータは、エンジンの回転力により回転し、オルタネータ５０は、指定発電量を発電してＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５へ供給する。
【００７２】
一方、制御部２９は、回転角センサー６０から角度θ１，θ２，θ３を受け、その受けた角度θ１，θ２，θ３に基づいて、上述した方法によってタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６，ＴＭ１〜ＴＭ６を生成して同期整流器２８へ出力する。
【００７３】
そうすると、同期整流器２８は、制御部３０からの信号ＧＳに基づいて、タイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６に同期した同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６を生成してＭＯＳドライバ２７へ出力する。ＭＯＳドライバ２７は、同期信号ＳＹＮＧ１〜ＳＹＮＧ６に同期してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ出力する。
【００７４】
そうすると、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号によってオン／オフされ、オルタネータ５０によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。
【００７５】
この場合、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、オルタネータ５０によって発電された交流電圧にサージ電圧が重畳されていても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、ＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。また、ツェナーダイオード２１は、正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間の直流電圧にサージ電圧が重畳されていても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオード２１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。
【００７６】
制御部３０は、信号Ｍ／Ｇに基づいて、オルタネータ５０を駆動モータとして駆動すると判定したとき、電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づいて、Ｕ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５への通電方式を決定し、その決定した通電方式によってオルタネータ５０を駆動するための信号ＭＳを生成して同期整流器２８へ出力する。
【００７７】
制御部２９は、回転角センサー６０から角度θ１，θ２，θ３を受け、その受けた角度θ１，θ２，θ３に基づいて、上述した方法によってタイミング信号ＴＧ１〜ＴＧ６，ＴＭ１〜ＴＭ６を生成して同期整流器２８へ出力する。
【００７８】
そうすると、同期整流器２８は、制御部３０からの信号ＭＳに基づいて、タイミング信号ＴＭ１〜ＴＭ６に同期した同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６を生成してＭＯＳドライバ２７へ出力する。ＭＯＳドライバ２７は、同期信号ＳＹＮＭ１〜ＳＹＮＭ６に同期してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン／オフするための制御信号を生成してＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ出力する。
【００７９】
そうすると、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、ＭＯＳドライバ２７からの制御信号によってオン／オフされ、バッテリ１０からオルタネータ５０のＵ相アーム２３、Ｖ相アーム２４およびＷ相アーム２５に供給する電流を切換えてオルタネータ５０を駆動モータとして駆動する。これにより、オルタネータ５０は、エンジンの始動時、エンジンのクランク軸に所定のトルクを供給する。
【００８０】
この場合、ツェナーダイオード２１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がオン／オフされることにより正母線Ｌ１と負母線Ｌ２との間に発生したサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオード２１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。また、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５がオンされてＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６にサージ電圧が印加されても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツェナーダイオードＤＴ１〜ＤＴ３は、ＭＯＳトランジスタＴｒ２，Ｔｒ４，Ｔｒ６に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。
【００８１】
このように、ツェナーダイオード２１は、発電電動装置１００の発電モードおよび駆動モードの両方において、３つのＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５に耐圧電圧以上の電圧が印加されるのを防止する。つまり、１つのツェナーダイオードで３つのＭＯＳトランジスタを保護する。したがって、制御回路２０を回路全体として小型化できる。
【００８２】
図２は、発電電動装置１００の制御回路２０をオルタネータ５０の端面に設置した場合の平面図を示す。図２を参照して、電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃ，８３および基板８４がオルタネータ５０の端面に形成される。電極板８１は、略Ｕ字形状を有し、オルタネータ５０の回転軸５０Ａの周囲に設けられる。電極板８２Ａ〜８２Ｃは、電極板８１の外側に電極板８１を取り囲むように設けられる。そして、電極板８２Ａ〜８２Ｃは、所定の間隔を空けて配置される。電極板８３は、回転軸５０Ａからの距離が電極板８２Ａ〜８２Ｃとほぼ同じ位置に配置される。そして、電極板８３の一部は、電極板８２Ａ〜８２Ｃの下に配置される。基板８４は、電極板８１の略Ｕ字形状の切欠部に配置される。
【００８３】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５は、電極板８１上に配置され、ＭＯＳトランジスタＴｒ２およびツェナーダイオードＤＴ１は、電極板８２Ａ上に配置され、ＭＯＳトランジスタＴｒ４およびツェナーダイオードＤＴ２は、電極板８２Ｂ上に配置され、ＭＯＳトランジスタＴｒ６およびツェナーダイオードＤＴ３は、電極板８２Ｃ上に配置される。
【００８４】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１は、ドレインが電極板８１に接続され、ソースが電極板８２Ａに接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ２は、ドレインが電極板８２Ａに接続され、ソースが電極板８３に接続される。ツェナーダイオードＤＴ１は、一方端子が電極板８２Ａに接続され、他方端子が電極板８３に接続される。そして、電極板８２Ａは、Ｕ相コイル５１の一方端５１Ａに接続される。
【００８５】
ＭＯＳトランジスタＴｒ３は、ドレインが電極板８１に接続され、ソースが電極板８２Ｂに接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ４は、ドレインが電極板８２Ｂに接続され、ソースが電極板８３に接続される。ツェナーダイオードＤＴ２は、一方端子が電極板８２Ｂに接続され、他方端子が電極板８３に接続される。そして、電極板８２Ｂは、Ｖ相コイル５２の一方端５２Ａに接続される。
【００８６】
ＭＯＳトランジスタＴｒ５は、ドレインが電極板８１に接続され、ソースが電極板８２Ｃに接続される。ＭＯＳトランジスタＴｒ６は、ドレインが電極板８２Ｃに接続され、ソースが電極板８３に接続される。ツェナーダイオードＤＴ３は、一方端子が電極板８２Ｃに接続され、他方端子が電極板８３に接続される。そして、電極板８２Ｃは、Ｗ相コイル５３の一方端５３Ａに接続される。
【００８７】
したがって、電極板８１は、正母線Ｌ１の機能を果たし、その一方端は、端子８７に接続される。そして、電極板８１は、バッテリ１０からの直流電圧を端子８７を介して受ける。また、電極板８３は、負母線Ｌ２の機能を果たし、接地ノードＧＮＤに接続される。さらに、電極板８２Ａ〜８２Ｃは、それぞれ、ノードＮ５〜Ｎ７の機能を果たす。
【００８８】
基板８４は、セラミック基板からなる。そして、電源２６、カスタムＩＣ７０およびＭＯＳドライバ２７は、基板８４上に配置される。また、端子８４Ａ〜８４Ｄが基板８４上に設けられる。
【００８９】
端子８４Ａは、信号Ｍ／Ｇを受け、その受けた信号Ｍ／Ｇを配線８５Ａを介してカスタムＩＣ７０に含まれる制御部３０へ出力する。端子８４Ｂは、信号ＲＬＯを受け、その受けた信号ＲＬＯを配線８５Ｂを介してカスタムＩＣ７０に含まれる制御部３０へ出力する。端子８４Ｃは、信号ＣＨＧＬを受け、その受けた信号ＣＨＧＬを配線８５Ｃを介してカスタムＩＣ７０に含まれる制御部３０へ出力する。端子８４Ｄは、バッテリ１０から出力された直流電圧を受け、その受けた直流電圧を配線８５Ｄを介して電源２６へ供給する。
【００９０】
ＭＯＳドライバ２７は、配線８６Ａ〜８６Ｆを介してそれぞれＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のゲートへ制御信号を出力する。そして、配線８６Ａ〜８６Ｆは、基板８４から電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃに到るまでの経路上では、回転軸５０Ａを取り囲む円周に沿って配置される。
【００９１】
ツェナーダイオード２１は、基板８４と電極板８１，８３との間の空間部に配置され、電極板８１と電極板８３との間に接続される。また、コンデンサ２２は、基板８４と電極板８１，８２Ｃ，８３との間の空間部に配置され、電極板８１と電極板８３との間に接続される。なお、図１に示すＭＯＳトランジスタ４０およびダイオード４１は、基板８４の裏側に配置される。
【００９２】
このように、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、オルタネータ５０の端面に設けられた電極板８１，８２Ａ〜８２Ｃ上に配置されるが、このような配置は、ツェナーダイオード２１，ＤＴ１〜ＤＴ３を設けることにより、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６に過電圧が印加されるのを防止し、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のサイズを小さくしたことによって実現される。そして、特に、３つのＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５を１個のツェナーダイオード２１によって保護するようにしたため、基板８４と電極板８１，８３との間の空間部を利用して、３つのＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５を保護するツェナーダイオード２１を配置することが可能になった。
【００９３】
また、ツェナーダイオード２１は、コンデンサ２２に過電圧が印加されることも防止するため、コンデンサ２２の容量を小さくできる。その結果、コンデンサ２２を基板８４と電極板８１，８２Ｃ，８３との間の空間部に配置することが可能になった。
【００９４】
これらの要因によって、制御回路２０は、その全体サイズを小型化でき、オルタネータ５０の端面に配置され得る。
【００９５】
図３は、発電電動装置１００を備えるエンジンシステム２００のブロック図を示す。図３を参照して、エンジンシステム２００は、バッテリ１０と、制御回路２０と、オルタネータ５０と、エンジン１１０と、トルクコンバータ１２０と、オートマチックトランスミッション１３０と、プーリ１４０，１５０，１６０と、電磁クラッチ１４０ａと、ベルト１７０と、補機類１７２と、スタータ１７４と、電動油圧ポンプ１８０と、燃料噴射弁１９０と、電動モータ２１０と、スロットルバルブ２２０と、エコランＥＣＵ２３０と、エンジンＥＣＵ２４０と、ＶＳＣ（Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ）−ＥＣＵ２５０とを備える。
【００９６】
オルタネータ５０は、エンジン１１０に近接して配置される。制御回路２０は、上述したようにオルタネータ５０の端面に配置される。
【００９７】
エンジン１１０は、オルタネータ５０またはスタータ１７４によって始動され、所定の出力を発生する。より具体的には、エンジン１１０は、エコノミーランニングシステム（「エコラン」とも言う。）における停止後の始動時、オルタネータ５０によって始動され、イグニッションキーによる始動時、スタータ１７４によって始動される。そして、エンジン１１０は、発生した出力をクランク軸１１０ａからトルクコンバータ１２０またはプーリ１４０へ出力する。
【００９８】
トルクコンバータ１２０は、クランク軸１１０ａからのエンジン１１０の回転をオートマチックトランスミッション１３０に伝達する。オートマチックトランスミッション１３０は、自動変速制御を行ない、トルクコンバータ１２０からのトルクを変速制御に応じたトルクに設定して出力軸１３０ａへ出力する。
【００９９】
プーリ１４０は、電磁クラッチ１４０ａを内蔵しており、電磁クラッチ１４０ａを介してエンジン１１０のクランク軸１１０ａに連結される。また、プーリ１４０は、ベルト１７０を介してプーリ１５０，１６０と連動する。
【０１００】
電磁クラッチ１４０ａは、エコランＥＣＵ２３０からの制御によってオン／オフされ、プーリ１４０をクランク軸１１０ａに連結／遮断する。ベルト１７０は、プーリ１４０，１５０，１６０を相互に連結する。プーリ１５０は、補機類１７２の回転軸に連結される。
【０１０１】
プーリ１６０は、オルタネータ５０の回転軸に連結され、オルタネータ５０またはエンジン１１０のクランク軸１１０ａによって回動される。
【０１０２】
補機類１７２は、エアコン用コンプレッサ、パワーステアリングポンプおよびエンジン冷却用ウォータポンプの１つまたは複数からなる。そして、補機類１７２は、オルタネータ５０からの出力をプーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１５０を介して受け、その受けた出力により駆動される。
【０１０３】
オルタネータ５０は、制御回路２０により駆動される。そして、オルタネータ５０は、エンジン１１０のクランク軸１１０ａの回転力をプーリ１４０、ベルト１７０およびプーリ１６０を介して受け、その受けた回転力を電気エネルギーに変換する。つまり、オルタネータ５０は、クランク軸１１０ａの回転力により発電する。なお、オルタネータ５０が発電する場合には、２つの場合がある。１つは、エンジンシステム２００が搭載されたハイブリッド自動車の通常走行時にエンジン１１０が駆動されることによりクランク軸１１０ａの回転力を受けて発電する場合である。もう１つは、エンジン１１０は駆動されないが、ハイブリッド自動車の減速時に駆動輪の回転力がクランク軸１１０ａに伝達され、その伝達された回転力を受けて、オルタネータ５０が発電する場合である。
【０１０４】
また、オルタネータ５０は、制御回路２０によって駆動され、所定の出力をプーリ１６０へ出力する。そして、所定の出力は、エンジン１１０を始動するとき、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してエンジン１１０のクランク軸１１０ａへ伝達され、補機類１７２を駆動するとき、ベルト１７０およびプーリ１５０を介して補機類１７２へ伝達される。
【０１０５】
バッテリ１０は、上述したように、１２Ｖの直流電圧を制御回路２０へ供給する。
【０１０６】
制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの制御によって、上述したように、バッテリ１０からの直流電圧を交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によってオルタネータ５０を駆動する。また、制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの制御によって、オルタネータ５０が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧によってバッテリ１０を充電する。
【０１０７】
スタータ１７４は、エコランＥＣＵ２３０からの制御によってエンジン１１０を始動する。電動油圧ポンプ１８０は、オートマチックトランスミッション１３０に内蔵され、エンジンＥＣＵ２４０からの制御によって、オートマチックトランスミッション１３０の内部に設けられた油圧制御部に対して作動油を供給する。なお、この作動油は、油圧制御部内のコントロールバルブにより、オートマチックミッション１３０内部のクラッチ、ブレーキおよびワンウェイクラッチの作動状態を調整し、シフト状態を必要に応じて切替える。
【０１０８】
エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａのオン／オフの切替え、オルタネータ５０および制御回路２０のモード制御、スタータ１７４の制御およびバッテリ１０の蓄電量制御を行なう。なお、オルタネータ５０および制御回路２０のモード制御とは、オルタネータ５０が発電機として機能する発電モードと、オルタネータ５０が駆動モータとして機能する駆動モードとを制御することを言う。そして、エコランＥＣＵ２３０は、発電モードおよび駆動モードを制御する制御信号として信号Ｍ／Ｇを生成して制御回路２０へ出力する。また、エコランＥＣＵ２３０からバッテリ１０への制御線は図示されていない。
【０１０９】
また、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０に内蔵された回転角センサー６０からの角度θ１，θ２，θ３に基づく回転数ＭＲＮ、エコランスイッチからの運転者によるエコランシステムの起動有無、その他のデータを検出する。
【０１１０】
燃料噴射弁１９０は、エンジンＥＣＵ２４０からの制御によって、燃料の噴射を制御する。電動モータ２１０は、エンジンＥＣＵ２４０からの制御によってスロットルバルブ２２０の開度を制御する。スロットルバルブ２２０は、電動モータ２１０によって所定の開度に設定される。
【０１１１】
エンジンＥＣＵ２４０は、エンジン冷却用ウォータポンプを除く補機類１７２のオン／オフ制御、電動油圧ポンプ１８０の駆動制御、オートマチックトランスミッション１３０の変速制御、燃料噴射弁１９０による燃料噴射制御、電動モータ２１０によるスロットルバルブ２２０の開度制御、およびその他のエンジン制御を行なう。
【０１１２】
また、エンジンＥＣＵ２４０は、水温センサーからのエンジン冷却水温、アイドルスイッチからのアクセルペダルの踏み込み有無状態、アクセル開度センサーからのアクセル開度、舵角センサーからのステアリングの操舵角、車速センサーからの車速、スロットル開度センサーからのスロットル開度、シフト位置センサーからのシフト位置、エンジン回転数センサーからのエンジン回転数、エアコンスイッチからのオン／オフ操作有無、およびその他のデータを検出する。
【０１１３】
ＶＳＣ−ＥＣＵ２５０は、ブレーキスイッチからのブレーキペダルの踏み込み有無状態、およびその他のデータを検出する。
【０１１４】
エコランＥＣＵ２３０、エンジンＥＣＵ２４０およびＶＳＣ−ＥＣＵ２５０は、マイクロコンピュータを中心として構成され、内部のＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）に書き込まれているプログラムに応じてＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）が必要な演算処理を実行し、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。これらの演算処理結果および検出されたデータは、エコランＥＣＵ２３００、エンジンＥＣＵ２４０およびＶＳＣ−ＥＣＵ２５０間で相互にデータ通信が可能となっており、必要に応じてデータを交換して相互に連動して制御を実行することが可能である。
【０１１５】
エンジンシステム２００の動作について説明する。エコランＥＣＵ２３０は、自動停止処理、エンジン停止時モータ駆動処理、自動始動処理、モータ駆動発進始動処理、走行時モータ制御処理および減速時モータ制御処理を行なう。
【０１１６】
まず、自動停止処理について説明する。エンジンＥＣＵ２４０は、エンジン冷却水温ＴＨＷ、アイドルスイッチ、バッテリ電圧、ブレーキスイッチ、および車速ＳＰＤ等を受ける。そして、エンジンＥＣＵ２４０は、アイドルスイッチからアクセルペダルの踏み込み有無を検出し、ブレーキスイッチからブレーキペダルの踏み込み有無を検出する。
【０１１７】
そして、自動停止処理が開始されると、エンジン冷却水温ＴＨＷ、アクセルペダルの踏み込み有無、バッテリ１０の電圧、ブレーキペダルの踏み込み有無、および車速ＳＰＤ等がエコランＥＣＵ２３０内部のＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）の作業領域に読み込まれる。エコランＥＣＵ２３０は、これらのデータに基づいて自動停止条件が満たされているか否かを判定する。なお、自動停止条件は、たとえば、エンジン冷却水温ＴＨＷが下限値から上限値までの間にあること、および車速ＳＰＤが０ｋｍ／ｈであること等が全て満たされた場合に成立する。
【０１１８】
そして、エコランＥＣＵ２３０は、自動停止条件が満たされていると判定したとき、エンジン停止処理を行なう。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、エンジンＥＣＵ２４０に対して燃料カットの指示を行ない、エンジンＥＣＵ２４０は、燃料カットの指示に応じて燃料噴射を停止するように燃料噴射弁１９０を制御し、スロットルバルブ２２０を全閉状態にする。これにより、燃料噴射弁１９０は、燃料噴射を停止し、エンジン１１０の燃焼室内での燃焼が停止してエンジン１１０の運転は停止する。
【０１１９】
次に、エンジン停止時モータ駆動処理について説明する。エンジン停止時モータ駆動処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａをオンし、オルタネータ５０の回転数をアイドル目標回転数に設定してオルタネータ５０を駆動するように制御回路２０を制御する。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるための信号Ｍ／Ｇを制御回路２０へ出力する。そうすると、制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの信号Ｍ／Ｇに基づいて、上述した方法によって、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させ、回転数がアイドル目標回転数になるようにオルタネータ５０を駆動する。これにより、オルタネータ５０の回転軸５０Ａが回転し、プーリ１６０も回転する。
【０１２０】
プーリ１６０に伝達された回転力は、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してクランク軸１１０ａへ伝達され、クランク軸１１０ａがアイドル目標回転数で回転する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン１１０がアイドル目標回転数で回転する状態を一定時間維持したことを確認する。
【０１２１】
このように、エンジン１１０の停止時にオルタネータ５０の出力により、エンジン１１０をアイドル回転と同等の回転数で回転させることにより、スロットルバルブ２２０が全閉状態のエンジン１１０の気筒内圧力を十分に低下させることができる。そして、燃焼していないエンジン１１０の工程間の負荷トルクの差が小さくなり、回転におけるトルク変動が減少する。その結果、停止時の振動を抑制でき、エンジン１１０の自動停止時において運転者に違和感を与えることがない。
【０１２２】
その後、エコランＥＣＵ２３０は、補機類１７２の駆動要求があるか否かを判定し、補機類１７２の駆動要求があると判定したとき、電磁クラッチ１４０ａをオフし、オルタネータ５０を駆動モードにする。そして、この場合も、上述した動作によって、オルタネータ５０は、アイドル目標回転数で回転され、その回転力は、プーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１５０を介して補機類１７２へ伝達される。
【０１２３】
これにより、エアコン用コンプレッサおよびパワーステアリングポンプが駆動される。この場合、電磁クラッチ１４０ａはオフされているので、エンジン１１０のクランク軸１１０ａは回転せず、無駄な電力消費を防止して、燃費を向上させることができる。
【０１２４】
このように、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン１１０の停止中に、オルタネータ５０を駆動して、エンジン１１０のクランク軸１１０ａを回転させて振動低減処理を行ない、または補機類１７２を駆動する。
【０１２５】
次に、自動始動処理について説明する。自動始動処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、自動停止処理時に読み込んだデータと同じデータを読み込んで自動始動条件が成立するか否かを判定する。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、自動停止条件の１つでも満足されなかった場合に自動始動条件が成立したと判定する。
【０１２６】
そして、エコランＥＣＵ２３０は、自動始動条件が成立したと判定したとき、エンジン停止時モータ駆動処理を停止する。これにより、自動始動処理が終了する。
【０１２７】
次に、モータ駆動発進始動処理について説明する。モータ駆動発進始動処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、エンジンＥＣＵ２４０に対してエアコンのオンを禁止する指示を与える。そして、エンジンＥＣＵ２４０は、エアコンがオンされていれば、エアコンの駆動を停止する。これにより、オルタネータ５０に生じる負荷を軽減できる。
【０１２８】
そして、エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａをオンし、オルタネータ５０を駆動モードにする。そうすると、上述した動作と同じ動作によって、オルタネータ５０の回転力は、プーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してクランク軸１１０ａへ伝達され、クランク軸１１０ａは、アイドル目標回転数で回転される。
【０１２９】
そうすると、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン１１０の回転数がアイドル目標回転数に達したか否かを判定し、エンジン１１０の回転数がアイドル目標回転数に達すると、燃料噴射開始の指示をエンジンＥＣＵ２４０に与える。そして、エンジンＥＣＵ２４０は、燃料を噴射するように燃料噴射弁１９０を制御し、燃料噴射弁１９０は、燃料の噴射を開始する。これにより、エンジン１１０は、始動し、運転を開始する。
【０１３０】
なお、この場合、エンジン１１０は、アイドル目標回転数での燃料噴射となるので、迅速に始動されるとともに、早期に安定したエンジン回転に到達する。また、燃料噴射に到るまでは、オルタネータ５０の出力によりエンジン１１０のクランク軸１１０ａが回転されるので、オルタネータ５０の出力トルクが十分に高いものであれば、非ロックアップ状態のトルクコンバータ１２０により生じるクリープ力により発進を開始できる。
【０１３１】
このように、モータ駆動発進始動処理時、オルタネータ５０が駆動モードにより駆動される。
【０１３２】
次に、走行時モータ制御処理について説明する。走行時モータ制御処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、モータ駆動発進始動処理によってエンジン１１０の始動が完了したか否かを判定し、エンジン１１０の始動が完了していると判定したとき、モータ駆動発進始動処理を停止する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エアコンのオンを許可する指示をエンジンＥＣＵ２４０に与える。これにより、エンジンＥＣＵ２４０は、エアコンのスイッチがオンされていれば、エアコン用コンプレッサがプーリ１５０の回転に連動するように切り替えて、エアコンを駆動できる。
【０１３３】
その後、エコランＥＣＵ２３０は、車両減速時か否かを判定する。ここで、車両減速時とは、たとえば、走行時にアクセルペダルが完全に戻された状態、すなわち、走行時にアイドルスイッチがオンである場合を言う。したがって、エコランＥＣＵ２３０は、アイドルスイッチがオフされていれば、車両減速時以外と判定し、電磁クラッチ１４０ａをオンし、オルタネータ５０を発電モードに設定する。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０を発電モードで動作させるための信号Ｍ／Ｇを制御回路２０へ出力する。そして、制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの信号Ｍ／Ｇに応じて、上述した方法によってオルタネータ５０を発電モードで駆動する。
【０１３４】
そうすると、エンジン１１０のクランク軸１１０ａの回転力は、プーリ１４０、ベルト１７０およびプーリ１６０を介してオルタネータ５０の回転軸に伝達される。そして、オルタネータ５０は発電し、交流電圧を制御回路２０へ出力する。制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの制御に従って、交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ１０を充電する。これにより、走行時モータ制御処理が終了する。
【０１３５】
このように、通常走行時、オルタネータ５０は発電モードにより駆動され、エンジン１１０の回転力が電気エネルギーに変換される。
【０１３６】
一方、エコランＥＣＵ２３０が車両減速時であると判定したとき、減速時モータ制御処理が行われる。最後に減速時モータ制御処理について説明する。減速時モータ制御処理が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、車両減速時の燃料カットが終了したか否かを判定する。車両減速時であると判定される条件下では、エンジンＥＣＵ２４０が実行する減速時燃料カット処理により、エンジン１１０の回転数が燃料噴射復帰を判定する復帰基準回転数（すなわち、アイドル目標回転数）に低下するまでは、エンジン１１０への燃料噴射が停止される。
【０１３７】
そして、エンジンの回転数が復帰基準回転数まで低下すると、トルクコンバータ１２０がロックアップ状態から非ロックアップ状態に切り替えられるとともに、燃料噴射を再開してエンジン回転数の落ち込みによるエンジンストールが防止される。
【０１３８】
車両減速時の燃料カット中であれば、エコランＥＣＵ２３０は、電磁クラッチ１４０ａをオンして、通常の発電電圧よりも高い発電電圧での発電にオルタネータ５０を設定する。これにより、エンジン１１０は運転されていないが、車輪の回転によりエンジン１１０のクランク軸１１０ａが回転され、このクランク軸１１０ａの回転がプーリ１４０、ベルト１７０およびプーリ１６０を介してオルタネータ５０に伝達される。そして、オルタネータ５０は交流電圧を発電する。したがって、車両の走行エネルギーが電力として回収される。すなわち、この場合のオルタネータ５０の発電モードは、回生モードに該当する。
【０１３９】
エンジン回転数が復帰基準回転数まで低下すると、エンジンＥＣＵ２４０は、燃料カット処理を終了する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも小さいか否かを判定する。エンジンストール基準回転数は、復帰基準回転数よりも小さい値である。また、このエンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも小さいか否かの判定は、燃料噴射再開にもかかわらず、エンジン回転数が大きく低下してエンジンストールに至るおそれのある状況を判定するためである。
【０１４０】
エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも大きいと判定したとき、オルタネータ５０は停止される。一方、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がエンジンストール基準回転数よりも小さいと判定したとき、電磁クラッチ１４０ａをオンし、エンジン回転数がアイドル目標回転数になるようにオルタネータ５０を駆動する。
【０１４１】
これにより、オルタネータ５０の回転力は、プーリ１６０、ベルト１７０およびプーリ１４０を介してクランク軸１１０ａに伝達され、クランク軸１１０ａが回転する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン回転数がアイドル目標回転数に達したと判定したとき、オルタネータ５０は停止される。
【０１４２】
このように、減速時の燃料カット処理後に、エンジン１１０が燃料カットからエンジン運転に復帰することが困難となった場合には、オルタネータ５０によりエンジン回転数を持ち上げることにより、エンジンストールを防止する。
【０１４３】
なお、エンジン冷間始動時には、エコランＥＣＵ２３０は、運転者イグニッションスイッチの操作に応じてスタータ１７４を制御し、スタータ１７４がエンジン１１０の始動を行なう。また、エンジンシステム２００が搭載された車両が発進した後の通常走行時、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０を駆動モータとして動作させるための信号Ｍ／Ｇを制御回路２０へ出力し、制御回路２０は、信号Ｍ／Ｇに応じて、上述した動作によってオルタネータ５０を駆動モータとして駆動する。そして、オルタネータ５０が発生したトルクは、プーリ１６０、ベルト１７０、プーリ１４０、クランク軸１１０ａ、トルクコンバータ１２０、オートマチックトランスミッション１３０および出力軸１３０ａを介して、エンジンシステム２００が搭載された車両の駆動輪に伝達される。
【０１４４】
上述したように、エンジンシステム２００においては、オルタネータ５０を制御する制御回路２０は、オルタネータ５０の端面に設けられ、エコランＥＣＵ２３０からの指示に従ってオルタネータ５０を駆動モータまたは発電機として駆動する。
【０１４５】
なお、ＭＯＳドライバ２７、同期整流器２８および制御部２９，３０は、「電子制御ユニット」を構成する。
【０１４６】
また、オルタネータ５０は、発電機または電動機として機能する「モータ」を構成する。
【０１４７】
この発明の実施の形態によれば、発電機または電動機として機能するオルタネータの駆動を制御する制御回路は、複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子にサージ電圧が印加されるのを防止する１個のツェナーダイオードとを含むので、制御回路の全体サイズを小型化できる。その結果、制御回路をオルタネータの端面に設置可能である。
【０１４８】
なお、本実施の形態においては、エコランＥＣＵとエンジンＥＣＵとを別体としていたが、それらの機能を統合して１つのエンジン制御ＥＣＵとして構成できることは言うまでもない。また、本実施の形態のトランスミッションは、ＡＴ（いわゆる自動変速機）に限らず、ＣＶＴやＭＴであってもよい。
【０１４９】
さらに、本実施の形態においては、電磁クラッチ１４０ａを用いて補機駆動を行なう機能を有しているが、補機駆動機能を省略し、システムを簡素化してもよい（電磁クラッチ１４０ａを設けなくてもよくなる）。
【０１５０】
さらに、本実施の形態では、エコランシステムであるが、モータにて大きな駆動力を発生できるハイブリッド自動車に適用できる。オルタネータ５０については、他にも周知の発電電動機（モータジェネレータとも呼ぶ）に置換えても本発明を成立できる。車両の駆動やエンジンの始動に必要なトルクを与えられるような発電電動機を適宜選定すればよいことは言うまでもない。
【０１５１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による発電電動装置の概略ブロック図である。
【図２】図１に示す制御回路をオルタネータの端面に配置する場合の平面図である。
【図３】図１に示す発電電動装置を備えるエンジンシステムの概略ブロック図である。
【図４】従来の始動兼充電装置の回路図である。
【符号の説明】
１０，３１０ バッテリ、２０ 制御回路、２１，ＤＴ１，ＤＴ２，ＤＴ３，３３４，３６８〜３７３ ツェナーダイオード、２２ コンデンサ、２３ Ｕ相アーム、２４ Ｖ相アーム、２５ Ｗ相アーム、２６ 電源、２７ ＭＯＳドライバ、２８ 同期整流器、２９，３０ 制御部、４０，Ｔｒ１〜Ｔｒ６ ＭＯＳトランジスタ、４１，３３６ ダイオード、５０ オルタネータ、５０Ａ 回転軸、５１ Ｕ相コイル、５１Ａ，５２Ａ，５３Ａ 一方端、５２ Ｖ相コイル、５３ Ｗ相コイル、５４ ロータコイル、６０ 回転角センサー、７０ カスタムＩＣ、８１，８２Ａ〜８２Ｃ，８３ 電極板、８４ 基板、８４Ａ〜８４Ｄ 端子、８５Ａ〜８５Ｄ，８６Ａ〜８６Ｆ 配線、１００ 発電電動装置、１１０エンジン、１１０ａ クランク軸、１２０ トルクコンバータ、１３０ オートマチックトランスミッション、１３０ａ 出力軸、１４０，１５０，１６０ プーリ、１７０ ベルト、１７２ 補機類、１７４ スタータ、１８０ 電動油圧ポンプ、１９０ 燃料噴射弁、２００ エンジンシステム、２１０ 電動モータ、２２０ スロットルバルブ、２３０ エコランＥＣＵ、２４０ エンジンＥＣＵ、２５０ ＶＳＣ−ＥＣＵ、３００ 始動兼充電装置、３２０ キースイッチ、３３０ 電圧調整器、３３１〜３３３ 抵抗、３３５，３３７ トランジスタ、３４０ 界磁コイル、３５０ クランク角検出器、３６０ 電機子電流切換回路、３６１ 電流切換制御回路、３６２〜３６７ Ｎ型ＭＯＳトランジスタ、３８０ 電機子コイル、ＦＵ１，ＦＵ２ フューズ、Ｌ１ 正母線、Ｌ２ 負母線。
Claims (5)
- 複数の相に対応して設けられた複数のコイルを含み、発電機および電動機として機能するモータと、
前記モータを制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
前記複数のコイルに対応して設けられ、プラス母線とマイナス母線との間に並列接続された複数のアームと、
前記プラス母線と前記マイナス母線との間に前記複数のアームに並列に接続された第１のツェナーダイオードとを含み、
前記複数のアームの各々は、
前記プラス母線と前記マイナス母線との間に直列に接続された第１および第２のスイッチング素子と、
前記第１のスイッチング素子と前記マイナス母線との間に前記第２のスイッチング素子に並列に接続された第２のツェナーダイオードとから成る、発電電動装置。 - 前記制御回路は、前記モータに一体的に設けられる、請求項１に記載の発電電動装置。
- 前記モータは、車両に搭載されたエンジンを始動し、または前記エンジンの回転力により発電する、請求項１または請求項２に記載の発電電動装置。
- 前記制御回路に含まれる複数の第１および第２のスイッチング素子に制御信号を出力する電子制御ユニットをさらに備え、
前記第１のツェナーダイオードは、前記電子制御ユニットの近傍に配置される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発電電動装置。 - 前記第１のツェナーダイオードのプラス側結線よりも直流電源側に設けられたフューズをさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の発電電動装置。
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