JP2005045878A - スイッチング装置、それを用いた発電電動装置、発電電動装置を備える駆動システムおよび発電電動装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 - Google Patents
スイッチング装置、それを用いた発電電動装置、発電電動装置を備える駆動システムおよび発電電動装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】搭載性の良い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と、オルタネータ５０と、電極板８３，８４と、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６とを備える。電極板８３，８４は、略馬蹄形の形状を有し、オルタネータ５０の回転軸５０Ａを取り囲むようにオルタネータ５０の端面に設置される。スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の各々は、ＭＯＳトランジスタを２つの電極で挟み込み、周囲を樹脂で封止したカン構造からなる。そして、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５は、電極板８３に半田付けにより直接貼付けられ、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６は、電極板８４に半田付けにより直接貼付けられる。制御回路２０は、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を制御する。スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６は、オルタネータ５０を電動機または発電機として駆動する。
【選択図】 図１
【解決手段】発電電動装置１００は、制御回路２０と、オルタネータ５０と、電極板８３，８４と、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６とを備える。電極板８３，８４は、略馬蹄形の形状を有し、オルタネータ５０の回転軸５０Ａを取り囲むようにオルタネータ５０の端面に設置される。スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の各々は、ＭＯＳトランジスタを２つの電極で挟み込み、周囲を樹脂で封止したカン構造からなる。そして、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５は、電極板８３に半田付けにより直接貼付けられ、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６は、電極板８４に半田付けにより直接貼付けられる。制御回路２０は、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を制御する。スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６は、オルタネータ５０を電動機または発電機として駆動する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、搭載性の良い発電電動装置、それに用いられるスイッチング装置、発電電動装置を備える駆動システムおよび発電電動装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体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三相電動機の機能と、バッテリを充電する三相交流発電機の機能とを併せ持つ車両用発電電動装置が特開平７−１８４３６１号公報に開示されている。
【０００３】
この車両用発電電動装置は、モータジェネレータと、集積整流装置とを備える。モータジェネレータは、磁石式回転子と、ステータコアと、三相電機子巻線とを含む。ステータコアは、モータジェネレータのハウジングに固定されている。
三相電機子巻線は、ステータコアに巻回されている。磁石式回転子は、ステータコアに巻回された三相電機子巻線の内周部で回転する。
【０００４】
集積整流装置は、モータジェネレータのリアハウジングの内面に固定されている。そして、集積整流装置は、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成された６個のＭＯＳパワートランジスタを含む。
【０００５】
集積整流装置は、６個のＭＯＳパワートランジスタをスイッチング制御して三相電機子巻線に流す電流を制御することによりモータジェネレータを電動機として動作させるとともに、モータジェネレータがエンジンの回転力によって発電した交流電圧を直流電圧に変換することによりモータジェネレータを発電機として動作させる。
【０００６】
このように、車両用発電電動装置は、モータジェネレータの駆動を制御する集積整流装置をモータジェネレータの端面に設置したモータ一体型モータジェネレータである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１８４３６１号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平９−２６０５８５号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平１１−２０６１８３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の車両用発電電動装置では、集積整流装置を構成するＭＯＳパワートランジスタの冷却について考慮されておらず、ＭＯＳパワートランジスタの耐熱性を向上させようとすると集積整流装置のサイズが大きくなり、車両用発電電動装置の搭載性が悪化するという問題がある。
【００１１】
また、モータジェネレータと別体で集積整流装置を設置しようとすると、ワイヤハーネスの本数が増加して車両用発電電動装置の搭載性が悪化する。
【００１２】
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、搭載性の良い発電電動装置を提供することである。
【００１３】
また、この発明の別の目的は、搭載性の良い発電電動装置に用いられるスイッチング装置を提供することである。
【００１４】
さらに、この発明の別の目的は、搭載性の良い発電電動装置を備える駆動システムを提供することである。
【００１５】
さらに、この発明の目的は、搭載性の良い発電電動装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することである。
【００１６】
【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、スイッチング装置は、第１の電極と、第２の電極と、スイッチング素子と、封止部材とを備える。スイッチング素子は、第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、第１および第２の電極によって挟持される。封止部材は、スイッチング素子の周囲に設けられ、第１および第２の電極に接する。
【００１７】
スイッチング装置においては、スイッチング素子は２つの電極によって挟持される。そして、２つの電極は、スイッチング素子で発生した熱を放熱する。
【００１８】
したがって、この発明によれば、スイッチング素子を効率的に冷却できる。
好ましくは、スイッチング素子は、半田によって第１および第２の電極と電気的に接続される。
【００１９】
したがって、この発明によれば、ワイヤボンディングが不要になり、生産性を向上できる。
【００２０】
好ましくは、スイッチング素子は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。
したがって、この発明によれば、ＭＯＳトランジスタの逆極性構造を容易に実現できる。
【００２１】
また、この発明によれば、発電電動装置は、モータと、第１および第２の電極板と、多相スイッチング素子群とを備える。モータは、回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能する。第１および第２の電極板は、モータの端面に、モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置される。多相スイッチング素子群は、モータの固定子に供給する電流を制御する。そして、多相スイッチング素子群は、モータの相数に対応して設けられ、各々が第１の電極板と第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含む。複数の第１のスイッチング装置は、第１の電極板に直接貼付けられ、複数の第２のスイッチング装置は、第２の電極板に直接貼付けられる。複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、第１の電極と、第２の電極と、第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、スイッチング素子の周囲に設けられ、第１および第２の電極に接する封止部材とを含む。
【００２２】
したがって、この発明によれば、発電電動装置を小型化できるとともに、スイッチング素子を効率的に冷却できる。その結果、発電電動装置の搭載性を向上できる。
【００２３】
好ましくは、発電電動装置は、制御回路と、バスバーとをさらに備える。制御回路は、多相スイッチング素子群を制御する。バスバーは、複数の第１および第２のスイッチング装置を制御回路に接続する。そして、バスバーは、インサート成型で形成されたバスバーである。
【００２４】
したがって、この発明によれば、発電電動装置の信頼性および生産性を向上できる。
【００２５】
好ましくは、発電電動装置は、温度センサーをさらに備える。温度センサーは、制御回路の内部に設置され、制御回路の温度を検出する。そして、温度センサーにより検出された制御回路の実測温度は、スイッチング素子の温度を検出するために用いられる。
【００２６】
したがって、この発明によれば、複数のスイッチング素子に温度センサーを設置する場合に比べ、ワイヤハーネスの本数を削減でき、発電電動装置の搭載性を向上できる。
【００２７】
好ましくは、スイッチング素子の温度は、制御回路の温度とスイッチング素子の温度との関係を示すマップを参照して、温度センサーから受けた制御回路の実測温度に対応するスイッチング素子の温度を抽出することにより検出される。
【００２８】
したがって、この発明によれば、スイッチング素子の温度を安定して検出できる。
【００２９】
好ましくは、多相スイッチング素子群は、モータが内燃機関の着火時に所定のトルクを出力するように固定子に供給する電流を制御する。モータは、所定のトルクを発生し、その発生した所定のトルクをベルトを介して内燃機関に伝達する。
【００３０】
したがって、この発明によれば、発電電動装置の搭載の自由度を大きくできる。
【００３１】
好ましくは、発電電動装置は、制御回路と、温度センサーとをさらに備える。
制御回路は、多相スイッチング素子群を制御する。温度センサーは、第１および第２の電極板のいずれか一方の電極板上に配置され、一方の電極板の周囲温度を検出する。そして、制御回路は、温度センサーから受けた周囲温度の実測値に基づいてスイッチング素子の温度を検出する。
【００３２】
したがって、この発明によれば、複数のスイッチング素子に温度センサーを設置する場合に比べ、ワイヤハーネスの本数を削減でき、発電電動装置の搭載性を向上できる。
【００３３】
好ましくは、制御回路は、周囲温度とスイッチング素子の温度との関係を示すマップを保持しており、温度センサーから受けた周囲温度の実測値に対応するスイッチング素子の温度をマップから抽出することにより、スイッチング素子の温度を検出する。
【００３４】
したがって、この発明によれば、スイッチング素子の温度を安定して検出できる。
【００３５】
さらに、この発明によれば、駆動システムは、発電電動装置と、制御装置とを備える。発電電動装置は、内燃機関を始動し、内燃機関の回転力により発電する。制御装置は、発電電動装置を制御する。発電電動装置は、モータと、第１および第２の電極板と、多相スイッチング素子群とを含む。モータは、回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能する。第１および第２の電極板は、モータの端面に、モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置される。多相スイッチング素子群は、モータの固定子に供給する電流を制御する。多相スイッチング素子群は、モータの相数に対応して設けられ、各々が第１の電極板と第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含む。複数の第１のスイッチング装置は、第１の電極板に直接貼付けられ、複数の第２のスイッチング装置は、第２の電極板に直接貼付けられる。複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、第１の電極と、第２の電極と、第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、スイッチング素子の周囲に設けられ、第１および第２の電極に接する封止部材とからなる。そして、制御装置は、スイッチング素子の温度が所定温度よりも高いとき、内燃機関の自動停止を禁止するための信号を内燃機関を制御する内燃機関制御装置へ出力する。
【００３６】
したがって、この発明によれば、発電電動装置の搭載性を向上でき、発電電動装置に含まれるスイッチング素子の素子温度の上昇により内燃機関を始動できなくなるのを防止できる。
【００３７】
さらに、この発明によれば、駆動システムは、発電電動装置と、制御装置とを備える。発電電動装置は、内燃機関を始動し、内燃機関の回転力により発電する。制御装置は、発電電動装置を制御する。発電電動装置は、モータと、第１および第２の電極板と、多相スイッチング素子群とを含む。モータは、回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能する。第１および第２の電極板は、モータの端面に、モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置される。多相スイッチング素子群は、モータの固定子に供給する電流を制御する。多相スイッチング素子群は、モータの相数に対応して設けられ、各々が第１の電極板と第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含む。複数の第１のスイッチング装置は、第１の電極板に直接貼付けられ、複数の第２のスイッチング装置は、第２の電極板に直接貼付けられる。複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、第１の電極と、第２の電極と、第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、スイッチング素子の周囲に設けられ、第１および第２の電極に接する封止部材とからなる。そして、制御装置は、スイッチング素子の温度が内燃機関の始動を許容する温度になるようにモータの発電量を制御する。
【００３８】
したがって、この発明によれば、発電電動装置の搭載性を向上でき、発電電動装置に含まれるスイッチング素子の素子温度の上昇により内燃機関を始動できなくなるのを防止できる。
【００３９】
さらに、この発明によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体は、内燃機関を始動する発電電動装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。発電電動装置は、モータと、第１および第２の電極板と、多相スイッチング素子群とを備える。モータは、回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能する。第１および第２の電極板は、モータの端面に、モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置される。多相スイッチング素子群は、モータの固定子に供給する電流を制御する。多相スイッチング素子群は、モータの相数に対応して設けられ、各々が第１の電極板と第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含む。複数の第１のスイッチング装置は、第１の電極板に直接貼付けられ、複数の第２のスイッチング装置は、第２の電極板に直接貼付けられる。複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、第１の電極と、第２の電極と、第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、スイッチング素子の周囲に設けられ、第１および第２の電極に接する封止部材とを含む。
【００４０】
プログラムは、モータの発電時にスイッチング素子の温度を検出する第１のステップと、検出されたスイッチング素子の温度が第１の基準値よりも高いか否かを判定する第２のステップと、スイッチング素子の温度が第１の基準値よりも高いとき内燃機関の自動停止を禁止する第３のステップとをコンピュータに実行させる。
【００４１】
したがって、この発明によれば、発電電動装置に含まれるスイッチング素子の素子温度の上昇により内燃機関を始動できなくなるのを防止できる。
【００４２】
好ましくは、プログラムは、バッテリの残容量を検出する第４のステップと、スイッチング素子の温度が第１の基準値以下であるとき、スイッチング素子の温度が第２の基準値よりも高いか否かを判定する第５のステップと、スイッチング素子の温度が第２の基準値よりも高いとき、バッテリの残容量が基準容量よりも多いか否かを判定する第６のステップと、残容量が基準容量よりも多いとき、スイッチング素子の温度が第２の基準値以下になるようにモータの発電量を制限する第７のステップとをさらにコンピュータに実行させる。
【００４３】
したがって、この発明によれば、発電電動装置に含まれるスイッチング素子の素子温度の上昇により内燃機関を始動できなくなるのを防止できる。
【００４４】
好ましくは、プログラムは、モータが発電を開始してから一定時間が経過してもバッテリの残容量が増加しないとき、警告灯を点灯する第８のステップをさらにコンピュータに実行させる。
【００４５】
したがって、この発明によれば、発電電動装置に含まれるスイッチング素子の素子温度の上昇により内燃機関を始動できなくなるのを防止できる。
【００４６】
【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。
【００４７】
図１を参照して、この発明による発電電動装置１００は、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６と、制御回路２０と、オルタネータ５０と、バスバー７０と、電極板８３，８４とを備える。
【００４８】
電極板８３，８４は、略馬蹄形の形状を有し、オルタネータ５０の回転軸５０Ａを取り囲むようにオルタネータ５０の端面に形成される。そして、電極板８３，８４は、銅（Ｃｕ）からなる。電極板８３は、バッテリ（図示せず）から電源電圧が供給される端子９０に接続される。また、電極板８４は、接地ノードに接続される。
【００４９】
制御回路２０は、オルタネータ５０の端面であって、電極板８３，８４の切欠部に設けられる。
【００５０】
スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５は、半田付けにより電極板８３に直接貼付けられる。スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６は、半田付けにより電極板８４に直接貼付けられる。
【００５１】
バスバー７０は、配線７１〜７９と、接続部８０〜８２とからなる。配線７１は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ１のゲートに接続される。配線７２は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ２のゲートに接続される。配線７３は、接続部８０を制御回路２０に接続する。
【００５２】
配線７４は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ３のゲートに接続される。配線７５は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ４のゲートに接続される。配線７６は、接続部８１を制御回路２０に接続する。
【００５３】
配線７７は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ５のゲートに接続される。配線７８は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ６のゲートに接続される。配線７９は、接続部８２を制御回路２０に接続する。
【００５４】
接続部８０は、スイッチング装置ＳＷ１のソース、スイッチング装置ＳＷ２のドレインおよび端子５１Ａを相互に接続する。接続部８１は、スイッチング装置ＳＷ３のソース、スイッチング装置ＳＷ４のドレインおよび端子５２Ａを相互に接続する。接続部８２は、スイッチング装置ＳＷ５のソース、スイッチング装置ＳＷ６のドレインおよび端子５３Ａを相互に接続する。なお、端子５１Ａ，５２Ａ，５３Ａは、それぞれ、オルタネータ５０のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルと電力をやり取りするための端子である。
【００５５】
スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２は、接続部８０によって電極板８３と電極板８４との間で電気的に直列に接続される。また、スイッチング装置ＳＷ３，ＳＷ４は、接続部８１によって電極板８３と電極板８４との間で電気的に直列に接続される。さらに、スイッチング装置ＳＷ５，ＳＷ６は、接続部８２によって電極板８３と電極板８４との間で電気的に直列に接続される。
【００５６】
接続部８０は、オルタネータ５０が発電機として動作する場合にＵ相コイルが発電した発電波形を端子５１Ａを介してＵ相コイルから受け、その受けた発電波形を配線７３を介して制御回路２０へ出力する。同様に、接続部８１は、Ｖ相コイルが発電した発電波形を端子５２Ａを介してＶ相コイルから受け、その受けた発電波形を配線７６を介して制御回路２０へ出力する。
【００５７】
制御回路２０は、後に詳細に述べるように、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６およびオルタネータ５０等を制御する。
【００５８】
図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面から見たオルタネータ５０の断面構造図である。図２を参照して、回転軸５０Ａにロータ５５が固定され、ロータコイル５４がロータ５５に巻回される。固定子５６，５７がロータ５５の外側に固定され、Ｕ相コイル５１が固定子５６に巻回され、Ｖ相コイル５２が固定子５７に巻回される。なお、図２においては、Ｗ相コイルが巻回された固定子は省略されている。
【００５９】
回転軸５０Ａの一方端には、プーリ１６０が連結されており、オルタネータ５０が発生したトルクをベルトを介してエンジンのクランク軸へ伝達するとともに、エンジンのクランク軸からの回転力を回転軸５０Ａに伝達する。
【００６０】
プーリ１６０が連結された回転軸５０Ａの一方端と反対側の他方端側には、電極板８３，８４が回転軸５０Ａを取り囲むように配置される。また、ブラシ５８が回転軸５０Ａに接するように配置される。
【００６１】
電極板８４よりも右側であって、回転軸５０Ａの上側には、位置検出装置４０が設けられる。また、位置検出装置４０の上側には、制御回路２０が設けられる。スイッチング装置ＳＷ３は、電極板８３の電極板８４側の表面に固定されている。
【００６２】
図３は、図１に示すスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２が配置された領域における断面図である。図３を参照して、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２は、電極板８３と電極板８４との間に電気的に直列に接続される。スイッチング装置ＳＷ１は、ドレインが電極板８３に半田付けされることにより、電極板８３に直接貼付けられる。また、スイッチング装置ＳＷ２は、ソースが電極板８４に半田付けされることにより、電極板８４に直接貼付けられる。スイッチング装置ＳＷ１のソースは、接続部８０によってスイッチング装置ＳＷ２のドレインに接続される。
【００６３】
スイッチング装置ＳＷ３，ＳＷ４；ＳＷ５，ＳＷ６についても、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２と同じ方法により電極板８３と電極板８４との間に電気的に直列に接続される。
【００６４】
図４は、図１に示すスイッチング装置ＳＷ１の断面図である。図４を参照して、スイッチング装置ＳＷ１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１と、電極１，２と、樹脂５と、絶縁パッド６と、配線７とを含む。ＭＯＳトランジスタＴｒ１は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。
【００６５】
電極１，２は、銅（Ｃｕ）からなる。電極１は、正極を構成し、電極２は、負極を構成する。電極１は、電極２と対称な形状を有する。電極１および２は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１を両側から挟み込む。この場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のドレインＤは、半田３によって電極１に電気的に接続され、ソースＳは、半田４によって電極２に電気的に接続される。また、ゲートＧは、半田によって配線７に電気的に接続される。配線７は、絶縁パッド６によって電極２から絶縁されている。
【００６６】
樹脂５は、シリコン（Ｓｉ）系の樹脂からなる。そして、樹脂５は、電極１，２によってＭＯＳトランジスタＴｒ１を挟み込んだ場合の電極１，２の周縁部に電極１，２に接するように設けられ、ＭＯＳトランジスタＴｒ１を密封する。この場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のゲートに接続された配線７は、電極１，２および樹脂５によって密封された領域から外部へ出される。
【００６７】
電極１は、金属（Ｃｕ）からなる。そして、電極１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のドレインＤに半田３によって接続されているので、スイッチング装置ＳＷ１のドレイン電極としての機能と、冷却フィンとしての機能とを果たす。また、電極２は、金属（Ｃｕ）からなる。そして、電極２は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のソースＳに半田４によって接続されているので、スイッチング装置ＳＷ１のソース電極としての機能と、冷却フィンとしての機能とを果たす。
【００６８】
したがって、ＭＯＳトランジスタＴｒ１で発生した熱は、ドレインＤおよび半田３を介して電極１に伝導し、ソースＳおよび半田４を介して電極２に伝導し、電極１，２から放熱される。
【００６９】
このように、スイッチング装置ＳＷ１は、２つの電極１，２によって挟み込まれ、ＭＯＳトランジスタＴｒ１で発生した熱を放熱し易い構造からなる。
【００７０】
また、樹脂５は、電極１と電極２とを相互に絶縁するとともに、ＭＯＳトランジスタＴｒ１に対して防水の機能を果たす。
【００７１】
スイッチング装置ＳＷ２〜ＳＷ６の各々は、スイッチング装置ＳＷ１と同じ構造および構成からなる。なお、図４に示す構造を「カン構造」という。この「カン構造」によってスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を作製することにより、逆極性のスイッチング装置を作製する場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＮチャネルＭＯＳトランジスタからＰチャネルＭＯＳトランジスタに代えなくても、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の配置を上下逆にするだけでよい。つまり、「カン構造」は、極性を容易に反転可能な構造である。
【００７２】
スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６は、内蔵するＭＯＳトランジスタを冷却し易い構造からなり、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５は、ドレインＤによって電極板８３に固定され、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６は、ソースＳによって電極板８４に固定される。そして、電極板８３，８４は、オルタネータ５０の後部、すなわち、プーリ１６０が配置された側と反対側に設置される。
【００７３】
したがって、電極板８３，８４は、オルタネータ５０内に取り込まれた空気流によって空冷される。この場合、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６は、２つの電極（金属）によってＭＯＳトランジスタを挟み込んだ構造からなるので、電極板８３または８４に接続されていない電極１または２は、電極板８３，８４とともに空冷される。
【００７４】
すなわち、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５の場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１で発生した熱は、ドレインＤまたはソースＳを介して電極１または２に伝導し、電極１から電極板８３に伝導する。そして、電極２および電極板８３に伝導した熱は、オルタネータ５０内に取り込まれた空気流によって空冷される。また、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６の場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１で発生した熱は、ドレインＤまたはソースＳを介して電極１または２に伝導し、電極２から電極板８４に伝導する。そして、電極１および電極板８４に伝導した熱は、オルタネータ５０内に取り込まれた空気流によって空冷される。
【００７５】
このように、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６がオルタネータ５０の端面に固定された状態では、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の各々は、電極板８３および８４の一方と、電極１および２の一方とによって冷却される。
【００７６】
その結果、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を冷却するための装置等を別に設けなくても、コンパクトな構造でスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を効率的に冷却でき、発電電動装置１００を自動車に搭載するときの搭載性を向上できる。
【００７７】
図５は、図２に示す位置検出装置４０の平面図である。図５を参照して、位置検出装置４０は、基板４１と、ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃと、回路部４３と、端子４４〜４９とからなる。
【００７８】
基板４１は、シリコン（Ｓｉ）からなる。ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは、ある円周に沿って等間隔に基板４１上に設置される。回路部４３も基板４１上に設置される。
【００７９】
ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは、オルタネータ５０のロータ５５の磁極の位置を示す位置検出信号を検出し、その検出した位置検出信号を回路部４３へ出力する。この位置検出信号は、正弦波形からなる。
【００８０】
端子４４は、電源電圧を受ける。端子４９は、接地ノードに接続される。端子４８は、ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃからの位置検出信号（正弦波形からなる）を矩形波形に変換するときの基準値を受ける。端子４５〜４７は、回路部４３によって変換された矩形波形の位置検出信号を制御回路２０へ出力する。
【００８１】
回路部４３は、ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２ＣからそれぞれＵ相、Ｖ相、およびＷ相の磁極位置を示す位置検出信号θｕ，θｖ，θｗを受け、端子４８から基準値を受ける。そして、回路部４３は、その受けた位置検出信号θｕ，θｖ，θｗを波形整形し、かつ、増幅し、端子４８を介して受けた基準値によって矩形波形の位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに変換する。そして、回路部４３は、位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗをそれぞれ端子４５〜４７を介して制御回路２０へ出力する。
【００８２】
なお、この発明においては、位置検出装置４０は、１つのパッケージ内に基板４１、ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃおよび回路部４３を収納し、端子４４〜４９を有する１つのＩＣとして作製される。
【００８３】
これにより、プリント基板上に３つのホール素子を電気角３０度ごとに配置する場合に比べ、小型化できるため発電電動装置１００の搭載性が向上する。
【００８４】
図６は、図２に示す制御回路２０とスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２との接続方法を説明するための断面図である。図６を参照して、制御回路２０は、制御ＩＣ２１と、励磁トランジスタ２２と、基板２３とを含む。制御ＩＣ２１および励磁トランジスタ２２は、基板２２上に設置される。
【００８５】
バスバー７０は、インサート成形により作製される。すなわち、バスバー７０は、図１に示す配線７１〜７９を型に入れて樹脂によりモールドすることにより作製される。そして、バスバー７０は、電極板８３と電極板８４との間に配置され、その一方端がティグ溶接によって制御回路２０の基板２３と接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２等に接続される。
【００８６】
温度センサー６０が電極板８４上に設置される。また、制御回路２０の近傍には、コンデンサ３０が配置される。
【００８７】
コンデンサ３０は、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の入力側に接続され、リプル電流を除去する。温度センサー６０は、電極板８４の周囲の温度を検出し、その検出した温度を制御回路２０の制御ＩＣ２１へ出力する。
【００８８】
制御ＩＣ２１は、バスバー７０を介して制御信号を出力し、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２等を制御するとともに、バスバー７０を介してオルタネータ５０の発電波形を受け、オルタネータ５０が実際に発電しているか否かを判定する。
【００８９】
また、制御ＩＣ２１は、励磁トランジスタ２２を制御してオルタネータ５０のロータコイル５４に流す電流を制御する。すなわち、制御ＩＣ２１は、オルタネータ５０における発電量を制御する。
【００９０】
さらに、制御ＩＣ２１は、温度センサー６０からの温度に基づいてスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６に含まれるＭＯＳトランジスタの素子温度を推定する。制御ＩＣ２１は、温度センサー６０の周囲の温度と素子温度との関係を示すマップを保持しており、温度センサー６０から受けた周囲の温度の実測値に対応する素子温度をマップから抽出して素子温度を推定する。
【００９１】
このように、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の各素子温度を直接測定せずに、電極板８４の周囲の温度を測定して素子温度を推定することにより、制御回路２０に接続されるワイヤハーネスの本数を少なくでき、発電電動装置１００の搭載性を向上できる。
【００９２】
さらに、制御ＩＣ２１は、後述する機能を果たす。
なお、温度センサー６０は、電極板８３上に設置されてもよい。すなわち、この発明においては、温度センサー６０は、２つの電極板８３，８４のうち、いずれか一方の電極板上に設置されていればよい。
【００９３】
図７は、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６および電極板８３，８４をオルタネータ５０の端面に固定する工程図である。図７を参照して、上述したカン構造からなるスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６および略馬蹄形の形状を有する電極板８３，８４を準備し、電極板８３の一表面に半田付けによりスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３を固定する（図７の（ａ）参照）。この場合、図７の（ａ）には、図示されていないが、スイッチング装置ＳＷ５も半田付けにより電極板８３上に固定される。また、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６は、半田付けにより電極板８４の一表面に固定される。
【００９４】
その後、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５が一表面に半田付けされた電極板８３に重しを付けてオーブン炉に入れ、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５および電極板８３を熱する（図７の（ｂ）参照）。これにより、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５と電極板８３との接着力を強くする。この場合、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６が一表面に半田付けされた電極板８４にも重しを付けてオーブン炉に入れ、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６および電極板８４を熱する。
【００９５】
そうすると、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５がそれぞれスイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６に対向するように電極板８３，８４を保持し、インサート成形されたバスバー７０を電極板８３と電極板８４との間に配置させる。そして、バスバー７０に含まれる配線７１，７２，７４，７５，７７，７８をそれぞれスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６のゲートに接続し、接続部８０をスイッチング装置ＳＷ１のソース、スイッチング装置ＳＷ２のドレインおよび端子５１Ａに接続し、接続部８１をスイッチング装置ＳＷ３のソース、スイッチング装置ＳＷ４のドレインおよび端子５２Ａに接続し、接続部８２をスイッチング装置ＳＷ５のソース、スイッチング装置ＳＷ６のドレインおよび端子５３Ａに接続する（図７の（ｃ）参照）。
【００９６】
その後、バスバー７０によって接続されたスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５、電極板８３、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６および電極板８４をオルタネータ５０の端面に固定する（図７の（ｄ）参照）。そして、制御回路２０を電極板８３，８４の切欠部に配置し、バスバー７０の一方端を制御回路２０の基板２３にティグ溶接する。
【００９７】
これにより、一連の工程が終了する。
図８は、位置検出装置４０、制御ＩＣ２１および励磁トランジスタ２２の接続関係を示す図である。図８を参照して、制御ＩＣ２１は、制御部２１１と、ＭＯＳ駆動部２１２と、温度センサー２１３とを含む。制御ＩＣ２１は、発電電動装置１００が搭載された自動車のスタートキーがオンされると、端子２１Ａを介して電源電流を受ける。この電源電流は、位置検出装置４０の端子４４および励磁トランジスタ２２の端子２２Ａにも供給される。
【００９８】
制御部２１１は、オルタネータ５０が発電していないとき、端子２１Ｂを介して上位ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）へオルタネータ５０の異常を知らせる。
【００９９】
また、制御部２１１は、端子２１Ｃを介して信号Ｍ／Ｇを受け、その受けた信号Ｍ／Ｇに基づいて、オルタネータ５０を電動機または発電機として動作させるようにスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を制御する。
【０１００】
さらに、制御部２１１は、端子２１Ｄを介して調整指令電圧Ｒｅｇ．Ｖを受け、その受けた調整指令電圧Ｒｅｇ．Ｖをオルタネータ５０へ出力するようにスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を制御する。
【０１０１】
さらに、制御部２１１は、端子２１Ｌ，２１Ｍ，２１Ｎを介して、オルタネータ５０の各相が発電した発電波形を受け、その受けた発電波形に基づいてオルタネータ５０の発電動作が正常であるか異常であるかを判定する。なお、端子２１Ｌ，２１Ｍ，２１Ｎは、それぞれ、端子２１Ｉ，２１Ｊ，２１Ｋとコンデンサを介して接続されている。
【０１０２】
さらに、制御部２１１は、励磁トランジスタ２２のゲートを制御するための制御信号を端子２１Ｖを介して励磁トランジスタ２２の端子２２Ｂへ出力する。つまり、制御部２１１は、端子２１Ｖを介してオルタネータ５０の発電量を制御する。
【０１０３】
ＭＯＳ駆動部２１２は、ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃが検出した位置検出信号θｕ，θｖ，θｗを矩形波形の位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに変換するときの基準値を端子２１Ｈを介して位置検出装置４０の端子４８へ出力する。
【０１０４】
また、ＭＯＳ駆動部２１２は、端子２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇを介して位置検出装置４０から位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを受け、その受けた位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの各立上がりタイミングおよび立下りタイミングに同期してスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を駆動するための駆動信号を生成する。そして、ＭＯＳ駆動部２１２は、生成した駆動信号を端子２１Ｏ，２１Ｐ，２１Ｑ，２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔを介してスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６へ出力する。
【０１０５】
温度センサー２１３は、制御ＩＣ２１部の温度を検出し、その検出した温度を後述するエコランＥＣＵへ出力する。
【０１０６】
なお、端子２１Ｕは、グランドに接続される。
励磁トランジスタ２２は、端子２２Ａを介して電源電流を受ける。そして、励磁トランジスタ２２は、端子２２Ｂを介してゲートに受けた制御信号に応じた直流電流を端子２１Ｃからオルタネータ５０のロータコイル５４に供給する。
【０１０７】
図９は、図１に示すスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６および電極板８３，８４の回路図である。なお、図９においては、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６にそれぞれ含まれるＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を示す。
【０１０８】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、電極板８３によって構成される電源ラインＬＮ１と、電極板８４によって構成されるアースラインＬＮ２との間に直列に接続される。同様に、ＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４およびＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６は、それぞれ、電源ラインＬＮ１とアースラインＬＮ２との間に直列に接続される。
【０１０９】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、ＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４およびＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６は、電源ラインＬＮ１とアースラインＬＮ２との間に並列に接続される。
【０１１０】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１とＭＯＳトランジスタＴｒ２との中間点は、オルタネータ５０のＵ相コイルに接続され、ＭＯＳトランジスタＴｒ３とＭＯＳトランジスタＴｒ４との中間点は、オルタネータ５０のＶ相コイルに接続され、ＭＯＳトランジスタＴｒ５とＭＯＳトランジスタＴｒ６との中間点は、オルタネータ５０のＷ相コイルに接続される。
【０１１１】
なお、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の入力側には、コンデンサ３０が接続されており、コンデンサ３０は、リプル電流を除去する。
【０１１２】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、インバータＩＮＶを構成する。そして、インバータＩＮＶは、制御ＩＣ２１の端子２１Ｏ，２１Ｐ，２１Ｑ，２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔから受ける駆動信号によってＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がスイッチングされ、オルタネータ５０を電動機として駆動する。
【０１１３】
また、インバータＩＮＶは、オルタネータ５０が発電機として動作する場合、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てバッテリへ供給する。この場合、インバータＩＮＶは、交流電圧から直流電圧への変換における損失を低下させる場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をスイッチングさせて交流電圧を直流電圧に変換し、その他の場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の仮想ダイオードによって交流電圧を直流電圧に変換する。
【０１１４】
なお、直列接続されたＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、直列接続されたＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４および直列接続されたＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６の各々は、１つのアームを構成する。したがって、インバータＩＮＶは、３つのアームからなる。
【０１１５】
この発明においては、アームの数は、３つに限定されるものではなく、一般的には、オルタネータ５０の相数に応じて決定される。したがって、オルタネータ５０が複数の相を含むとき、インバータＩＮＶは、複数のアームを含む。
【０１１６】
図１０は、図１に示す発電電動装置１００を備えるエンジンシステム２００のブロック図である。図１０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、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。
【０１１７】
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。
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。）による停止後の始動時、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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
プーリ１４０は、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。
【０１２０】
電磁クラッチ１４０ａは、エコランＥＣＵ２３０からの制御に従ってプーリ１４０をクランク軸１１０ａに接続／切離す。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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
バッテリ１０は、たとえば、１２Ｖの直流電圧を制御回路２０へ供給する。
制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの制御によって、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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
エコランＥＣＵ２３０は、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、バッテリ１０の蓄電量制御、オルタネータ５０の発電異常検出、オルタネータ５０の発電量制御、およびバッテリ１０の充電異常検出を行なう。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。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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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ＥＣＵ２３０、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。
【０１３３】
エンジンシステム２００の動作としては、既に公知であるアイドルストップ制御を行なうようにすればよい。具体的には、車両の減速や停車を各種センサーの出力により検知することでエンジンを停止し、次に運転者が発進を意図した際（ブレーキやアクセルのペダル操作状況により検知可能である）にエンジン１１０をオルタネータ５０により起動するようにすればよい。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。そして、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際において、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６のＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６によって発生された熱は電極１または２を介して電極板８３または８４へ伝達され、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、効果的に冷却される。
【０１３４】
エンジンシステム２００において、エコランＥＣＵ２３０が行なうオルタネータ５０の発電異常検出、オルタネータ５０の発電量制御およびバッテリ１０の充電異常検出について説明する。
【０１３５】
図１１は、オルタネータ５０の発電異常検出、オルタネータ５０の発電量制御およびバッテリ１０の充電異常検出を説明するためのシステム図である。図１１を参照して、エコランＥＣＵ２３０は、バッテリ１０に入出力するバッテリ電流を電流センサー１１から受ける。そして、エコランＥＣＵ３０は、バッテリ電流を積算してバッテリ１０の容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を演算する。
【０１３６】
また、エコランＥＣＵ２３０は、制御ＩＣ２１の内部に設置された温度センサー２１３（図８参照）から制御ＩＣ２１の温度を端子ＴＥＭＰに受け、その受けた温度に基づいてスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度を推定する。エコランＥＣＵ２３０は、制御ＩＣ２１の温度と素子温度との関係を示すマップを保持しており、温度センサー２１３から受けた制御ＩＣ２１の温度に対応する素子温度をマップから抽出して素子温度を推定する。
【０１３７】
そして、エコランＥＣＵ２３０は、推定した素子温度に基づいて、オルタネータ５０の発電異常検出およびオルタネータ５０の発電量制御を行ない、推定した素子温度および演算したバッテリ１０の容量に基づいて、バッテリ１０の充電異常検出を行なう。
【０１３８】
図１２は、オルタネータ５０の発電異常検出およびオルタネータ５０の発電量制御を行なう動作を説明するためのフローチャートである。図１２を参照して、一連の動作が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、エコラン条件が成立していることを確認すると、「エコラン許可＝１」を設定する（ステップＳ１）。すなわち、エコランＥＣＵ２３０は、エンジンシステム２００を搭載したハイブリッド自動車が信号等で停車したとき、エンジン１１０を停止する動作を許可する。
【０１３９】
その後、エコランＥＣＵ２３０は、制御ＩＣ２１内の温度センサー２１３から制御ＩＣ２１の温度を受け、その受けた制御ＩＣ２１の温度に対応するスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度を上述した方法によって推定する（ステップＳ２）。そして、エコランＥＣＵ２３０は、電流センサー１１からバッテリ電流を受け、その受けたバッテリ電流を積算してバッテリ１０の充電量を読取る（ステップＳ３）。
【０１４０】
そうすると、エコランＥＣＵ２３０は、始動指令中、すなわち、オルタネータ５０を電動機として動作させ、エンジン１１０を始動中であるか否かを判定する（ステップＳ４）。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、信号Ｍ／Ｇ＝１を制御ＩＣ２１へ出力しているか否かによりエンジン１１０を始動中であるか否かを判定する。
【０１４１】
エコランＥＣＵ２３０がエンジン１１０を始動中であると判定したとき、一連の動作は、ステップＳ１２へ移行する。
【０１４２】
一方、ステップＳ４において、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン１１０を始動中でないと判定したとき、ステップＳ２において推定した素子温度が基準値Ｔ０よりも高いか否かを判定する（ステップＳ５）。なお、基準値Ｔ０は、オルタネータ５０を発電機として継続して動作可能な臨界温度である。
【０１４３】
素子温度が基準値Ｔ０よりも高いと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、励磁トランジスタ２２が流す励磁電流を零に設定するための「励磁電流指令＝０」を生成して制御ＩＣ２１へ出力する。そして、制御ＩＣ２１は、励磁電流が零になるように励磁トランジスタ２２を制御し、オルタネータ５０における発電が停止される。そして、エコランＥＣ２３０は、発電不能を知らせるウォーニングを点灯させる（ステップＳ６）。そして、一連の動作が終了する。
【０１４４】
なお、ステップＳ５において素子温度が基準値Ｔ０よりも高いときに発電を停止するようにオルタネータ５０を制御することにしたのは、素子温度が基準値Ｔ０よりも高い状態でオルタネータ５０における発電を継続すると、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６が破損し、エコラン停止後にオルタネータ５０を電動機として動作させ、エンジン１１０を起動できなくなるからである。
【０１４５】
一方、ステップＳ５において、素子温度が基準値Ｔ０以下であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、素子温度が基準値Ｔ１（＜Ｔ０）よりも高いか否かを判定する（ステップＳ７）。なお、基準値Ｔ１は、エコラン走行を許可する臨界温度である。
【０１４６】
ステップＳ７において、素子温度が基準値Ｔ１よりも高いと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、「エコラン許可＝０」を設定し、「エコラン許可＝０」をエンジンＥＣＵ２４０へ出力してエコラン走行を禁止する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エコランランプを消灯してドライバーにエコラン走行が禁止された旨を知らせる（ステップＳ８）。そして、エンジンＥＣＵ２４０は、エコランＥＣＵ２３０からの「エコラン許可＝０」に応じて、ハイブリッド自動車が停車してもエンジン１１０を停止しない。これにより、エコラン停止後のハイブリッド自動車の発進時にオルタネータ５０によりエンジン１１０を始動する必要がなくなり、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度が上昇するのを防止できる。その後、一連の動作はステップＳ１２へ移行する。
【０１４７】
素子温度が基準値Ｔ１よりも高い場合に、エコラン走行を禁止することにしたのは、エコラン停止後のエンジン１１０の始動をオルタネータ５０によって行なう（すなわち、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６によってオルタネータ５０を電動機として駆動する）回数を低減してスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度が上昇するのを防止するためである。
【０１４８】
一方、ステップＳ７において、素子温度が基準値Ｔ１以下であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、素子温度が基準値Ｔ２よりも高いか否かを判定する（ステップＳ９）。なお、基準値Ｔ２は、素子温度が基準値Ｔ１よりも高くならないようにオルタネータ５０における発電量を制限する臨界温度である。
【０１４９】
素子温度が基準値Ｔ２よりも高いと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、さらに、ステップＳ３において取得したバッテリ充電量が基準値Ｃよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、バッテリ充電量が基準値Ｃ以下であるとき、一連の動作は、ステップＳ１２へ移行する。
【０１５０】
一方、ステップＳ１０において、バッテリ充電量が基準値Ｃよりも大きいと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０における発電量を制限するように制御ＩＣ２１を制御する（ステップＳ１１）。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、素子温度と励磁電流指令との関係を示すマップを保持しており、ステップＳ２において取得した素子温度に対応する励磁電流指令をマップから抽出し、その抽出した励磁電流指令を制御ＩＣ２１へ出力する。制御ＩＣ２１は、エコランＥＣＵ２３０からの励磁電流指令によって指定された励磁電流が流れるように励磁トランジスタ２２を制御する。これにより、オルタネータ５０の発電量が制限され、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度は、オルタネータ５０を電動機として動作させ、エンジン１１０を始動可能な温度に制限される。その後、一連の動作は終了する。
【０１５１】
一方、ステップＳ９において、素子温度が基準値Ｔ２以下であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、「Ｍ／Ｇ＝０」を設定してオルタネータ５０に通常の発電を許可する（ステップＳ１２）。そして、一連の動作が終了する。
【０１５２】
図１３は、バッテリ１０の充電異常を検出する動作を説明するためのフローチャートである。図１３を参照して、一連の動作が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、タイマーカウンタをリセット（ＴＩＭＥ＝０）する（ステップＳ２１）。そして、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０が発電状態であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、信号Ｍ／Ｇ＝０であるか否かを判定することにより、オルタネータ５０が発電状態であるか否かを判定する。
【０１５３】
ステップＳ２２において、オルタネータ５０が発電状態でないと判定されたとき、一連の動作は終了する。
【０１５４】
一方、ステップＳ２２において、オルタネータ５０が発電状態であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、電流センサー１１からバッテリ電流Ｉを読取り（ステップＳ２３）、その読取ったバッテリ電流Ｉを積算してバッテリ１０の充電量ＳＯＣを演算する（ステップＳ２４）。
【０１５５】
そして、エコランＥＣ２３０は、演算した充電量ＳＯＣに対応する発電量をオルタネータ５０が発電するように制御ＩＣ２１を制御する（ステップＳ２５）。なお、エコランＥＣＵ２３０は、図１４に示すような発電量と充電量ＳＯＣとの関係を示すマップを保持しており、ステップＳ２４において演算した充電量ＳＯＣに対応する発電量をマップから抽出し、その抽出した発電量をオルタネータ５０が発電するように制御ＩＣ２１を制御する。
【０１５６】
その後、エコランＥＣＵ２３０は、充電量ＳＯＣがバッテリ１０の満充電量に達したか否かを判定し、（ステップＳ２６）、充電量ＳＯＣが満充電量に達しているとき、ウォーニングを消灯する（ステップＳ２８）。そして、一連の動作が終了する。
【０１５７】
一方、ステップＳ２６において、充電量ＳＯＣが満充電量に達していないと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、バッテリ電流Ｉが正か負かを判定する（ステップＳ２７）。ここで、バッテリ電流Ｉが正とは、バッテリ電流Ｉがバッテリ１０から流出することを意味し、バッテリ電流Ｉが負とは、バッテリ電流Ｉがバッテリ１０に流入することを意味する。
【０１５８】
ステップＳ２７において、バッテリ電流Ｉが負であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、ウォーニングを消灯する（ステップＳ２８）。そして、一連の動作が終了する。
【０１５９】
一方、ステップＳ２８において、バッテリ電流Ｉが正であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、タイマーカウンタを加算し（ステップＳ２９）、その加算したタイマーカウント値ＴＩＭＥが基準値Ａよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。基準値Ａは、バッテリ１０が充電されていないと判定する臨界時間である。
【０１６０】
ステップＳ３０において、タイマーカウント値ＴＩＭＥが基準値Ａよりも大きいと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、バッテリ１０が充電されていないと判定し、ウォーニングを点灯する（ステップＳ３１）。そして、一連の動作が終了する。
【０１６１】
一方、ステップＳ３０において、タイマーカウント値ＴＩＭＥが基準値Ａ以下であるとき、ステップＳ２２〜Ｓ３０が繰返し実行される。
【０１６２】
なお、エコランＥＣ２３０におけるオルタネータ５０の発電異常検出およびオルタネータ５０の発電量制御は、実際にはＣＰＵによって行なわれ、ＣＰＵは、図１２に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、図１２に示す各ステップを実行してオルタネータ５０の発電異常検出およびオルタネータ５０の発電量制御を行なう。
【０１６３】
したがって、ＲＯＭは、オルタネータ５０の発電異常の検出およびオルタネータ５０の発電量の制御をコンピュータ（ＣＰＵ）に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
【０１６４】
また、エコランＥＣＵ２３０におけるバッテリ１０の充電異常検出は、実際にはＣＰＵによって行なわれ、ＣＰＵは、図１３に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、図１３に示す各ステップを実行してバッテリ１０の充電異常を検出する。
【０１６５】
したがって、ＲＯＭは、バッテリ１０の発電異常の検出をコンピュータ（ＣＰＵ）に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
【０１６６】
このように、エコランＥＣＵ２３０は、発電電動装置１００の制御ＩＣ２１内に設置された温度センサー２１３からの温度に基づいてスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度を推定し、その推定した素子温度に基づいてオルタネータ５０の発電異常検出およびオルタネータ５０の発電量制御を行なう。
【０１６７】
また、エコランＥＣＵ２３０は、バッテリ１０の近傍に設置された電流センサー１１からのバッテリ電流に基づいてバッテリ１０の充電異常を検出する。
【０１６８】
したがって、オルタネータ５０の発電異常検出、オルタネータ５０の発電量制御およびバッテリ１０の充電異常検出を行なうマイコンに代えて、上述した１つのＩＣチップ（制御ＩＣ２１）をオルタネータ５０の端面に設置すればよく、発電電動装置１００をコンパクトにできる。その結果、発電電動装置１００の搭載性が向上する。
【０１６９】
なお、上記においては、オルタネータ５０とエンジン１１０との配置関係については、詳細に説明しなかったが、「着火併用始動」によりエンジン１１０を始動するときは、オルタネータ５０は、どこに配置されてもよい。
【０１７０】
「着火併用始動」とは、燃料がエンジン１１０のシリンダ内で圧縮され、点火されると、クランクシャフトが回転し始めるので、その回転を電動機のトルクによって補助してエンジン１１０を始動し易くすることを言う。そして、この場合、電動機は、通常の場合よりも小さいトルクを出力すればよい。
【０１７１】
したがって、「着火併用始動」によりエンジン１１０を始動する場合、オルタネータ５０の出力トルクは、ベルト１７０を介してエンジン１１０のクランク軸１１０ａに伝達されればよく、オルタネータ５０の配置位置は、どこであってもよい。
【０１７２】
一方、「着火併用始動」を用いずにエンジン１１０を始動するときは、オルタネータ５０は、大きなトルクを出力する必要があるので、エンジン１１０の近傍に配置される。
【０１７３】
なお、オルタネータ５０は、固定子および回転子を含み、発電機および電動機として機能する「モータ」を構成する。
【０１７４】
また、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６は、「多相スイッチング素子群」を構成する。
【０１７５】
さらに、エコランＥＣＵ２３０および発電電動装置１００は、「駆動システム」を構成する。
【０１７６】
さらに、エコラン２３０は、発電電動装置１００を制御する「制御装置」を構成する。
【０１７７】
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平面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】図１に示すスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２が配置された領域における断面図である。
【図４】図１に示すスイッチング装置ＳＷ１の断面図である。
【図５】図２に示す位置検出装置の平面図である。
【図６】図２に示す制御回路とスイッチング装置との接続方法を説明するための断面図である。
【図７】スイッチング装置および電極板をオルタネータの端面に固定する工程図である。
【図８】位置検出装置、制御ＩＣおよび励磁トランジスタの接続関係を示す図である。
【図９】図１に示すスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６および電極板の回路図である。
【図１０】図１に示す発電電動装置を備えるエンジンシステムのブロック図である。
【図１１】オルタネータの発電異常検出、オルタネータの発電量制御およびバッテリの充電異常検出を説明するためのシステム図である。
【図１２】オルタネータの発電異常検出およびオルタネータの発電量制御を行なう動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】バッテリの充電異常を検出する動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】発電量とバッテリの充電量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１，２ 電極、３，４ 半田、５ 樹脂、６ 絶縁パッド、７，７１〜７９ 配線、１０ バッテリ、２０ 制御回路、２１ 制御ＩＣ、２１Ａ〜２１Ｖ，２２Ａ〜２２Ｃ，４４〜４９，５１Ａ，５２Ａ，５３Ａ，９０ 端子、２２ 励磁トランジスタ、２３，４１ 基板、３０ コンデンサ、４０ 位置検出装置、４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ ホール素子、４３ 回路部、５０ オルタネータ、５０Ａ 回転軸、５１ Ｕ相コイル、５２ Ｖ相コイル、５４ ロータコイル、５５ロータ、５６，５７ 固定子、５８ ブラシ、６０，２１３ 温度センサー、７０ バスバー、８０〜８２ 接続部、８３，８４ 電極板、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、１４０ａ 電磁クラッチ、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、２１１ 制御部、２１２ ＭＯＳ駆動部、２２０ スロットルバルブ、２３０ エコランＥＣＵ、２４０ エンジンＥＣＵ、２５０ ＶＳＣ−ＥＣＵ、ＳＷ１〜ＳＷ６ スイッチング装置、ＬＮ１電源ライン、ＬＮ２ アースライン、Ｔｒ１〜Ｔｒ６ ＭＯＳトランジスタ。
【発明の属する技術分野】
この発明は、搭載性の良い発電電動装置、それに用いられるスイッチング装置、発電電動装置を備える駆動システムおよび発電電動装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体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三相電動機の機能と、バッテリを充電する三相交流発電機の機能とを併せ持つ車両用発電電動装置が特開平７−１８４３６１号公報に開示されている。
【０００３】
この車両用発電電動装置は、モータジェネレータと、集積整流装置とを備える。モータジェネレータは、磁石式回転子と、ステータコアと、三相電機子巻線とを含む。ステータコアは、モータジェネレータのハウジングに固定されている。
三相電機子巻線は、ステータコアに巻回されている。磁石式回転子は、ステータコアに巻回された三相電機子巻線の内周部で回転する。
【０００４】
集積整流装置は、モータジェネレータのリアハウジングの内面に固定されている。そして、集積整流装置は、シリコン（Ｓｉ）基板上に形成された６個のＭＯＳパワートランジスタを含む。
【０００５】
集積整流装置は、６個のＭＯＳパワートランジスタをスイッチング制御して三相電機子巻線に流す電流を制御することによりモータジェネレータを電動機として動作させるとともに、モータジェネレータがエンジンの回転力によって発電した交流電圧を直流電圧に変換することによりモータジェネレータを発電機として動作させる。
【０００６】
このように、車両用発電電動装置は、モータジェネレータの駆動を制御する集積整流装置をモータジェネレータの端面に設置したモータ一体型モータジェネレータである。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−１８４３６１号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平９−２６０５８５号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平１１−２０６１８３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の車両用発電電動装置では、集積整流装置を構成するＭＯＳパワートランジスタの冷却について考慮されておらず、ＭＯＳパワートランジスタの耐熱性を向上させようとすると集積整流装置のサイズが大きくなり、車両用発電電動装置の搭載性が悪化するという問題がある。
【００１１】
また、モータジェネレータと別体で集積整流装置を設置しようとすると、ワイヤハーネスの本数が増加して車両用発電電動装置の搭載性が悪化する。
【００１２】
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、搭載性の良い発電電動装置を提供することである。
【００１３】
また、この発明の別の目的は、搭載性の良い発電電動装置に用いられるスイッチング装置を提供することである。
【００１４】
さらに、この発明の別の目的は、搭載性の良い発電電動装置を備える駆動システムを提供することである。
【００１５】
さらに、この発明の目的は、搭載性の良い発電電動装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体を提供することである。
【００１６】
【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、スイッチング装置は、第１の電極と、第２の電極と、スイッチング素子と、封止部材とを備える。スイッチング素子は、第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、第１および第２の電極によって挟持される。封止部材は、スイッチング素子の周囲に設けられ、第１および第２の電極に接する。
【００１７】
スイッチング装置においては、スイッチング素子は２つの電極によって挟持される。そして、２つの電極は、スイッチング素子で発生した熱を放熱する。
【００１８】
したがって、この発明によれば、スイッチング素子を効率的に冷却できる。
好ましくは、スイッチング素子は、半田によって第１および第２の電極と電気的に接続される。
【００１９】
したがって、この発明によれば、ワイヤボンディングが不要になり、生産性を向上できる。
【００２０】
好ましくは、スイッチング素子は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。
したがって、この発明によれば、ＭＯＳトランジスタの逆極性構造を容易に実現できる。
【００２１】
また、この発明によれば、発電電動装置は、モータと、第１および第２の電極板と、多相スイッチング素子群とを備える。モータは、回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能する。第１および第２の電極板は、モータの端面に、モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置される。多相スイッチング素子群は、モータの固定子に供給する電流を制御する。そして、多相スイッチング素子群は、モータの相数に対応して設けられ、各々が第１の電極板と第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含む。複数の第１のスイッチング装置は、第１の電極板に直接貼付けられ、複数の第２のスイッチング装置は、第２の電極板に直接貼付けられる。複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、第１の電極と、第２の電極と、第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、スイッチング素子の周囲に設けられ、第１および第２の電極に接する封止部材とを含む。
【００２２】
したがって、この発明によれば、発電電動装置を小型化できるとともに、スイッチング素子を効率的に冷却できる。その結果、発電電動装置の搭載性を向上できる。
【００２３】
好ましくは、発電電動装置は、制御回路と、バスバーとをさらに備える。制御回路は、多相スイッチング素子群を制御する。バスバーは、複数の第１および第２のスイッチング装置を制御回路に接続する。そして、バスバーは、インサート成型で形成されたバスバーである。
【００２４】
したがって、この発明によれば、発電電動装置の信頼性および生産性を向上できる。
【００２５】
好ましくは、発電電動装置は、温度センサーをさらに備える。温度センサーは、制御回路の内部に設置され、制御回路の温度を検出する。そして、温度センサーにより検出された制御回路の実測温度は、スイッチング素子の温度を検出するために用いられる。
【００２６】
したがって、この発明によれば、複数のスイッチング素子に温度センサーを設置する場合に比べ、ワイヤハーネスの本数を削減でき、発電電動装置の搭載性を向上できる。
【００２７】
好ましくは、スイッチング素子の温度は、制御回路の温度とスイッチング素子の温度との関係を示すマップを参照して、温度センサーから受けた制御回路の実測温度に対応するスイッチング素子の温度を抽出することにより検出される。
【００２８】
したがって、この発明によれば、スイッチング素子の温度を安定して検出できる。
【００２９】
好ましくは、多相スイッチング素子群は、モータが内燃機関の着火時に所定のトルクを出力するように固定子に供給する電流を制御する。モータは、所定のトルクを発生し、その発生した所定のトルクをベルトを介して内燃機関に伝達する。
【００３０】
したがって、この発明によれば、発電電動装置の搭載の自由度を大きくできる。
【００３１】
好ましくは、発電電動装置は、制御回路と、温度センサーとをさらに備える。
制御回路は、多相スイッチング素子群を制御する。温度センサーは、第１および第２の電極板のいずれか一方の電極板上に配置され、一方の電極板の周囲温度を検出する。そして、制御回路は、温度センサーから受けた周囲温度の実測値に基づいてスイッチング素子の温度を検出する。
【００３２】
したがって、この発明によれば、複数のスイッチング素子に温度センサーを設置する場合に比べ、ワイヤハーネスの本数を削減でき、発電電動装置の搭載性を向上できる。
【００３３】
好ましくは、制御回路は、周囲温度とスイッチング素子の温度との関係を示すマップを保持しており、温度センサーから受けた周囲温度の実測値に対応するスイッチング素子の温度をマップから抽出することにより、スイッチング素子の温度を検出する。
【００３４】
したがって、この発明によれば、スイッチング素子の温度を安定して検出できる。
【００３５】
さらに、この発明によれば、駆動システムは、発電電動装置と、制御装置とを備える。発電電動装置は、内燃機関を始動し、内燃機関の回転力により発電する。制御装置は、発電電動装置を制御する。発電電動装置は、モータと、第１および第２の電極板と、多相スイッチング素子群とを含む。モータは、回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能する。第１および第２の電極板は、モータの端面に、モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置される。多相スイッチング素子群は、モータの固定子に供給する電流を制御する。多相スイッチング素子群は、モータの相数に対応して設けられ、各々が第１の電極板と第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含む。複数の第１のスイッチング装置は、第１の電極板に直接貼付けられ、複数の第２のスイッチング装置は、第２の電極板に直接貼付けられる。複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、第１の電極と、第２の電極と、第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、スイッチング素子の周囲に設けられ、第１および第２の電極に接する封止部材とからなる。そして、制御装置は、スイッチング素子の温度が所定温度よりも高いとき、内燃機関の自動停止を禁止するための信号を内燃機関を制御する内燃機関制御装置へ出力する。
【００３６】
したがって、この発明によれば、発電電動装置の搭載性を向上でき、発電電動装置に含まれるスイッチング素子の素子温度の上昇により内燃機関を始動できなくなるのを防止できる。
【００３７】
さらに、この発明によれば、駆動システムは、発電電動装置と、制御装置とを備える。発電電動装置は、内燃機関を始動し、内燃機関の回転力により発電する。制御装置は、発電電動装置を制御する。発電電動装置は、モータと、第１および第２の電極板と、多相スイッチング素子群とを含む。モータは、回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能する。第１および第２の電極板は、モータの端面に、モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置される。多相スイッチング素子群は、モータの固定子に供給する電流を制御する。多相スイッチング素子群は、モータの相数に対応して設けられ、各々が第１の電極板と第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含む。複数の第１のスイッチング装置は、第１の電極板に直接貼付けられ、複数の第２のスイッチング装置は、第２の電極板に直接貼付けられる。複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、第１の電極と、第２の電極と、第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、スイッチング素子の周囲に設けられ、第１および第２の電極に接する封止部材とからなる。そして、制御装置は、スイッチング素子の温度が内燃機関の始動を許容する温度になるようにモータの発電量を制御する。
【００３８】
したがって、この発明によれば、発電電動装置の搭載性を向上でき、発電電動装置に含まれるスイッチング素子の素子温度の上昇により内燃機関を始動できなくなるのを防止できる。
【００３９】
さらに、この発明によれば、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体は、内燃機関を始動する発電電動装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体である。発電電動装置は、モータと、第１および第２の電極板と、多相スイッチング素子群とを備える。モータは、回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能する。第１および第２の電極板は、モータの端面に、モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置される。多相スイッチング素子群は、モータの固定子に供給する電流を制御する。多相スイッチング素子群は、モータの相数に対応して設けられ、各々が第１の電極板と第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含む。複数の第１のスイッチング装置は、第１の電極板に直接貼付けられ、複数の第２のスイッチング装置は、第２の電極板に直接貼付けられる。複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、第１の電極と、第２の電極と、第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、スイッチング素子の周囲に設けられ、第１および第２の電極に接する封止部材とを含む。
【００４０】
プログラムは、モータの発電時にスイッチング素子の温度を検出する第１のステップと、検出されたスイッチング素子の温度が第１の基準値よりも高いか否かを判定する第２のステップと、スイッチング素子の温度が第１の基準値よりも高いとき内燃機関の自動停止を禁止する第３のステップとをコンピュータに実行させる。
【００４１】
したがって、この発明によれば、発電電動装置に含まれるスイッチング素子の素子温度の上昇により内燃機関を始動できなくなるのを防止できる。
【００４２】
好ましくは、プログラムは、バッテリの残容量を検出する第４のステップと、スイッチング素子の温度が第１の基準値以下であるとき、スイッチング素子の温度が第２の基準値よりも高いか否かを判定する第５のステップと、スイッチング素子の温度が第２の基準値よりも高いとき、バッテリの残容量が基準容量よりも多いか否かを判定する第６のステップと、残容量が基準容量よりも多いとき、スイッチング素子の温度が第２の基準値以下になるようにモータの発電量を制限する第７のステップとをさらにコンピュータに実行させる。
【００４３】
したがって、この発明によれば、発電電動装置に含まれるスイッチング素子の素子温度の上昇により内燃機関を始動できなくなるのを防止できる。
【００４４】
好ましくは、プログラムは、モータが発電を開始してから一定時間が経過してもバッテリの残容量が増加しないとき、警告灯を点灯する第８のステップをさらにコンピュータに実行させる。
【００４５】
したがって、この発明によれば、発電電動装置に含まれるスイッチング素子の素子温度の上昇により内燃機関を始動できなくなるのを防止できる。
【００４６】
【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。
【００４７】
図１を参照して、この発明による発電電動装置１００は、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６と、制御回路２０と、オルタネータ５０と、バスバー７０と、電極板８３，８４とを備える。
【００４８】
電極板８３，８４は、略馬蹄形の形状を有し、オルタネータ５０の回転軸５０Ａを取り囲むようにオルタネータ５０の端面に形成される。そして、電極板８３，８４は、銅（Ｃｕ）からなる。電極板８３は、バッテリ（図示せず）から電源電圧が供給される端子９０に接続される。また、電極板８４は、接地ノードに接続される。
【００４９】
制御回路２０は、オルタネータ５０の端面であって、電極板８３，８４の切欠部に設けられる。
【００５０】
スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５は、半田付けにより電極板８３に直接貼付けられる。スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６は、半田付けにより電極板８４に直接貼付けられる。
【００５１】
バスバー７０は、配線７１〜７９と、接続部８０〜８２とからなる。配線７１は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ１のゲートに接続される。配線７２は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ２のゲートに接続される。配線７３は、接続部８０を制御回路２０に接続する。
【００５２】
配線７４は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ３のゲートに接続される。配線７５は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ４のゲートに接続される。配線７６は、接続部８１を制御回路２０に接続する。
【００５３】
配線７７は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ５のゲートに接続される。配線７８は、一方端が制御回路２０に接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ６のゲートに接続される。配線７９は、接続部８２を制御回路２０に接続する。
【００５４】
接続部８０は、スイッチング装置ＳＷ１のソース、スイッチング装置ＳＷ２のドレインおよび端子５１Ａを相互に接続する。接続部８１は、スイッチング装置ＳＷ３のソース、スイッチング装置ＳＷ４のドレインおよび端子５２Ａを相互に接続する。接続部８２は、スイッチング装置ＳＷ５のソース、スイッチング装置ＳＷ６のドレインおよび端子５３Ａを相互に接続する。なお、端子５１Ａ，５２Ａ，５３Ａは、それぞれ、オルタネータ５０のＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルと電力をやり取りするための端子である。
【００５５】
スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２は、接続部８０によって電極板８３と電極板８４との間で電気的に直列に接続される。また、スイッチング装置ＳＷ３，ＳＷ４は、接続部８１によって電極板８３と電極板８４との間で電気的に直列に接続される。さらに、スイッチング装置ＳＷ５，ＳＷ６は、接続部８２によって電極板８３と電極板８４との間で電気的に直列に接続される。
【００５６】
接続部８０は、オルタネータ５０が発電機として動作する場合にＵ相コイルが発電した発電波形を端子５１Ａを介してＵ相コイルから受け、その受けた発電波形を配線７３を介して制御回路２０へ出力する。同様に、接続部８１は、Ｖ相コイルが発電した発電波形を端子５２Ａを介してＶ相コイルから受け、その受けた発電波形を配線７６を介して制御回路２０へ出力する。
【００５７】
制御回路２０は、後に詳細に述べるように、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６およびオルタネータ５０等を制御する。
【００５８】
図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面から見たオルタネータ５０の断面構造図である。図２を参照して、回転軸５０Ａにロータ５５が固定され、ロータコイル５４がロータ５５に巻回される。固定子５６，５７がロータ５５の外側に固定され、Ｕ相コイル５１が固定子５６に巻回され、Ｖ相コイル５２が固定子５７に巻回される。なお、図２においては、Ｗ相コイルが巻回された固定子は省略されている。
【００５９】
回転軸５０Ａの一方端には、プーリ１６０が連結されており、オルタネータ５０が発生したトルクをベルトを介してエンジンのクランク軸へ伝達するとともに、エンジンのクランク軸からの回転力を回転軸５０Ａに伝達する。
【００６０】
プーリ１６０が連結された回転軸５０Ａの一方端と反対側の他方端側には、電極板８３，８４が回転軸５０Ａを取り囲むように配置される。また、ブラシ５８が回転軸５０Ａに接するように配置される。
【００６１】
電極板８４よりも右側であって、回転軸５０Ａの上側には、位置検出装置４０が設けられる。また、位置検出装置４０の上側には、制御回路２０が設けられる。スイッチング装置ＳＷ３は、電極板８３の電極板８４側の表面に固定されている。
【００６２】
図３は、図１に示すスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２が配置された領域における断面図である。図３を参照して、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２は、電極板８３と電極板８４との間に電気的に直列に接続される。スイッチング装置ＳＷ１は、ドレインが電極板８３に半田付けされることにより、電極板８３に直接貼付けられる。また、スイッチング装置ＳＷ２は、ソースが電極板８４に半田付けされることにより、電極板８４に直接貼付けられる。スイッチング装置ＳＷ１のソースは、接続部８０によってスイッチング装置ＳＷ２のドレインに接続される。
【００６３】
スイッチング装置ＳＷ３，ＳＷ４；ＳＷ５，ＳＷ６についても、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２と同じ方法により電極板８３と電極板８４との間に電気的に直列に接続される。
【００６４】
図４は、図１に示すスイッチング装置ＳＷ１の断面図である。図４を参照して、スイッチング装置ＳＷ１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１と、電極１，２と、樹脂５と、絶縁パッド６と、配線７とを含む。ＭＯＳトランジスタＴｒ１は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである。
【００６５】
電極１，２は、銅（Ｃｕ）からなる。電極１は、正極を構成し、電極２は、負極を構成する。電極１は、電極２と対称な形状を有する。電極１および２は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１を両側から挟み込む。この場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のドレインＤは、半田３によって電極１に電気的に接続され、ソースＳは、半田４によって電極２に電気的に接続される。また、ゲートＧは、半田によって配線７に電気的に接続される。配線７は、絶縁パッド６によって電極２から絶縁されている。
【００６６】
樹脂５は、シリコン（Ｓｉ）系の樹脂からなる。そして、樹脂５は、電極１，２によってＭＯＳトランジスタＴｒ１を挟み込んだ場合の電極１，２の周縁部に電極１，２に接するように設けられ、ＭＯＳトランジスタＴｒ１を密封する。この場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のゲートに接続された配線７は、電極１，２および樹脂５によって密封された領域から外部へ出される。
【００６７】
電極１は、金属（Ｃｕ）からなる。そして、電極１は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のドレインＤに半田３によって接続されているので、スイッチング装置ＳＷ１のドレイン電極としての機能と、冷却フィンとしての機能とを果たす。また、電極２は、金属（Ｃｕ）からなる。そして、電極２は、ＭＯＳトランジスタＴｒ１のソースＳに半田４によって接続されているので、スイッチング装置ＳＷ１のソース電極としての機能と、冷却フィンとしての機能とを果たす。
【００６８】
したがって、ＭＯＳトランジスタＴｒ１で発生した熱は、ドレインＤおよび半田３を介して電極１に伝導し、ソースＳおよび半田４を介して電極２に伝導し、電極１，２から放熱される。
【００６９】
このように、スイッチング装置ＳＷ１は、２つの電極１，２によって挟み込まれ、ＭＯＳトランジスタＴｒ１で発生した熱を放熱し易い構造からなる。
【００７０】
また、樹脂５は、電極１と電極２とを相互に絶縁するとともに、ＭＯＳトランジスタＴｒ１に対して防水の機能を果たす。
【００７１】
スイッチング装置ＳＷ２〜ＳＷ６の各々は、スイッチング装置ＳＷ１と同じ構造および構成からなる。なお、図４に示す構造を「カン構造」という。この「カン構造」によってスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を作製することにより、逆極性のスイッチング装置を作製する場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をＮチャネルＭＯＳトランジスタからＰチャネルＭＯＳトランジスタに代えなくても、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の配置を上下逆にするだけでよい。つまり、「カン構造」は、極性を容易に反転可能な構造である。
【００７２】
スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６は、内蔵するＭＯＳトランジスタを冷却し易い構造からなり、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５は、ドレインＤによって電極板８３に固定され、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６は、ソースＳによって電極板８４に固定される。そして、電極板８３，８４は、オルタネータ５０の後部、すなわち、プーリ１６０が配置された側と反対側に設置される。
【００７３】
したがって、電極板８３，８４は、オルタネータ５０内に取り込まれた空気流によって空冷される。この場合、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６は、２つの電極（金属）によってＭＯＳトランジスタを挟み込んだ構造からなるので、電極板８３または８４に接続されていない電極１または２は、電極板８３，８４とともに空冷される。
【００７４】
すなわち、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５の場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１で発生した熱は、ドレインＤまたはソースＳを介して電極１または２に伝導し、電極１から電極板８３に伝導する。そして、電極２および電極板８３に伝導した熱は、オルタネータ５０内に取り込まれた空気流によって空冷される。また、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６の場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１で発生した熱は、ドレインＤまたはソースＳを介して電極１または２に伝導し、電極２から電極板８４に伝導する。そして、電極１および電極板８４に伝導した熱は、オルタネータ５０内に取り込まれた空気流によって空冷される。
【００７５】
このように、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６がオルタネータ５０の端面に固定された状態では、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の各々は、電極板８３および８４の一方と、電極１および２の一方とによって冷却される。
【００７６】
その結果、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を冷却するための装置等を別に設けなくても、コンパクトな構造でスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を効率的に冷却でき、発電電動装置１００を自動車に搭載するときの搭載性を向上できる。
【００７７】
図５は、図２に示す位置検出装置４０の平面図である。図５を参照して、位置検出装置４０は、基板４１と、ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃと、回路部４３と、端子４４〜４９とからなる。
【００７８】
基板４１は、シリコン（Ｓｉ）からなる。ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは、ある円周に沿って等間隔に基板４１上に設置される。回路部４３も基板４１上に設置される。
【００７９】
ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃは、オルタネータ５０のロータ５５の磁極の位置を示す位置検出信号を検出し、その検出した位置検出信号を回路部４３へ出力する。この位置検出信号は、正弦波形からなる。
【００８０】
端子４４は、電源電圧を受ける。端子４９は、接地ノードに接続される。端子４８は、ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃからの位置検出信号（正弦波形からなる）を矩形波形に変換するときの基準値を受ける。端子４５〜４７は、回路部４３によって変換された矩形波形の位置検出信号を制御回路２０へ出力する。
【００８１】
回路部４３は、ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２ＣからそれぞれＵ相、Ｖ相、およびＷ相の磁極位置を示す位置検出信号θｕ，θｖ，θｗを受け、端子４８から基準値を受ける。そして、回路部４３は、その受けた位置検出信号θｕ，θｖ，θｗを波形整形し、かつ、増幅し、端子４８を介して受けた基準値によって矩形波形の位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに変換する。そして、回路部４３は、位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗをそれぞれ端子４５〜４７を介して制御回路２０へ出力する。
【００８２】
なお、この発明においては、位置検出装置４０は、１つのパッケージ内に基板４１、ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃおよび回路部４３を収納し、端子４４〜４９を有する１つのＩＣとして作製される。
【００８３】
これにより、プリント基板上に３つのホール素子を電気角３０度ごとに配置する場合に比べ、小型化できるため発電電動装置１００の搭載性が向上する。
【００８４】
図６は、図２に示す制御回路２０とスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２との接続方法を説明するための断面図である。図６を参照して、制御回路２０は、制御ＩＣ２１と、励磁トランジスタ２２と、基板２３とを含む。制御ＩＣ２１および励磁トランジスタ２２は、基板２２上に設置される。
【００８５】
バスバー７０は、インサート成形により作製される。すなわち、バスバー７０は、図１に示す配線７１〜７９を型に入れて樹脂によりモールドすることにより作製される。そして、バスバー７０は、電極板８３と電極板８４との間に配置され、その一方端がティグ溶接によって制御回路２０の基板２３と接続され、他方端がスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２等に接続される。
【００８６】
温度センサー６０が電極板８４上に設置される。また、制御回路２０の近傍には、コンデンサ３０が配置される。
【００８７】
コンデンサ３０は、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の入力側に接続され、リプル電流を除去する。温度センサー６０は、電極板８４の周囲の温度を検出し、その検出した温度を制御回路２０の制御ＩＣ２１へ出力する。
【００８８】
制御ＩＣ２１は、バスバー７０を介して制御信号を出力し、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２等を制御するとともに、バスバー７０を介してオルタネータ５０の発電波形を受け、オルタネータ５０が実際に発電しているか否かを判定する。
【００８９】
また、制御ＩＣ２１は、励磁トランジスタ２２を制御してオルタネータ５０のロータコイル５４に流す電流を制御する。すなわち、制御ＩＣ２１は、オルタネータ５０における発電量を制御する。
【００９０】
さらに、制御ＩＣ２１は、温度センサー６０からの温度に基づいてスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６に含まれるＭＯＳトランジスタの素子温度を推定する。制御ＩＣ２１は、温度センサー６０の周囲の温度と素子温度との関係を示すマップを保持しており、温度センサー６０から受けた周囲の温度の実測値に対応する素子温度をマップから抽出して素子温度を推定する。
【００９１】
このように、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の各素子温度を直接測定せずに、電極板８４の周囲の温度を測定して素子温度を推定することにより、制御回路２０に接続されるワイヤハーネスの本数を少なくでき、発電電動装置１００の搭載性を向上できる。
【００９２】
さらに、制御ＩＣ２１は、後述する機能を果たす。
なお、温度センサー６０は、電極板８３上に設置されてもよい。すなわち、この発明においては、温度センサー６０は、２つの電極板８３，８４のうち、いずれか一方の電極板上に設置されていればよい。
【００９３】
図７は、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６および電極板８３，８４をオルタネータ５０の端面に固定する工程図である。図７を参照して、上述したカン構造からなるスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６および略馬蹄形の形状を有する電極板８３，８４を準備し、電極板８３の一表面に半田付けによりスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３を固定する（図７の（ａ）参照）。この場合、図７の（ａ）には、図示されていないが、スイッチング装置ＳＷ５も半田付けにより電極板８３上に固定される。また、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６は、半田付けにより電極板８４の一表面に固定される。
【００９４】
その後、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５が一表面に半田付けされた電極板８３に重しを付けてオーブン炉に入れ、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５および電極板８３を熱する（図７の（ｂ）参照）。これにより、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５と電極板８３との接着力を強くする。この場合、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６が一表面に半田付けされた電極板８４にも重しを付けてオーブン炉に入れ、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６および電極板８４を熱する。
【００９５】
そうすると、スイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５がそれぞれスイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６に対向するように電極板８３，８４を保持し、インサート成形されたバスバー７０を電極板８３と電極板８４との間に配置させる。そして、バスバー７０に含まれる配線７１，７２，７４，７５，７７，７８をそれぞれスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６のゲートに接続し、接続部８０をスイッチング装置ＳＷ１のソース、スイッチング装置ＳＷ２のドレインおよび端子５１Ａに接続し、接続部８１をスイッチング装置ＳＷ３のソース、スイッチング装置ＳＷ４のドレインおよび端子５２Ａに接続し、接続部８２をスイッチング装置ＳＷ５のソース、スイッチング装置ＳＷ６のドレインおよび端子５３Ａに接続する（図７の（ｃ）参照）。
【００９６】
その後、バスバー７０によって接続されたスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５、電極板８３、スイッチング装置ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６および電極板８４をオルタネータ５０の端面に固定する（図７の（ｄ）参照）。そして、制御回路２０を電極板８３，８４の切欠部に配置し、バスバー７０の一方端を制御回路２０の基板２３にティグ溶接する。
【００９７】
これにより、一連の工程が終了する。
図８は、位置検出装置４０、制御ＩＣ２１および励磁トランジスタ２２の接続関係を示す図である。図８を参照して、制御ＩＣ２１は、制御部２１１と、ＭＯＳ駆動部２１２と、温度センサー２１３とを含む。制御ＩＣ２１は、発電電動装置１００が搭載された自動車のスタートキーがオンされると、端子２１Ａを介して電源電流を受ける。この電源電流は、位置検出装置４０の端子４４および励磁トランジスタ２２の端子２２Ａにも供給される。
【００９８】
制御部２１１は、オルタネータ５０が発電していないとき、端子２１Ｂを介して上位ＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）へオルタネータ５０の異常を知らせる。
【００９９】
また、制御部２１１は、端子２１Ｃを介して信号Ｍ／Ｇを受け、その受けた信号Ｍ／Ｇに基づいて、オルタネータ５０を電動機または発電機として動作させるようにスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を制御する。
【０１００】
さらに、制御部２１１は、端子２１Ｄを介して調整指令電圧Ｒｅｇ．Ｖを受け、その受けた調整指令電圧Ｒｅｇ．Ｖをオルタネータ５０へ出力するようにスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を制御する。
【０１０１】
さらに、制御部２１１は、端子２１Ｌ，２１Ｍ，２１Ｎを介して、オルタネータ５０の各相が発電した発電波形を受け、その受けた発電波形に基づいてオルタネータ５０の発電動作が正常であるか異常であるかを判定する。なお、端子２１Ｌ，２１Ｍ，２１Ｎは、それぞれ、端子２１Ｉ，２１Ｊ，２１Ｋとコンデンサを介して接続されている。
【０１０２】
さらに、制御部２１１は、励磁トランジスタ２２のゲートを制御するための制御信号を端子２１Ｖを介して励磁トランジスタ２２の端子２２Ｂへ出力する。つまり、制御部２１１は、端子２１Ｖを介してオルタネータ５０の発電量を制御する。
【０１０３】
ＭＯＳ駆動部２１２は、ホール素子４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃが検出した位置検出信号θｕ，θｖ，θｗを矩形波形の位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗに変換するときの基準値を端子２１Ｈを介して位置検出装置４０の端子４８へ出力する。
【０１０４】
また、ＭＯＳ駆動部２１２は、端子２１Ｅ，２１Ｆ，２１Ｇを介して位置検出装置４０から位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗを受け、その受けた位置検出信号Ｈｕ，Ｈｖ，Ｈｗの各立上がりタイミングおよび立下りタイミングに同期してスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６を駆動するための駆動信号を生成する。そして、ＭＯＳ駆動部２１２は、生成した駆動信号を端子２１Ｏ，２１Ｐ，２１Ｑ，２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔを介してスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６へ出力する。
【０１０５】
温度センサー２１３は、制御ＩＣ２１部の温度を検出し、その検出した温度を後述するエコランＥＣＵへ出力する。
【０１０６】
なお、端子２１Ｕは、グランドに接続される。
励磁トランジスタ２２は、端子２２Ａを介して電源電流を受ける。そして、励磁トランジスタ２２は、端子２２Ｂを介してゲートに受けた制御信号に応じた直流電流を端子２１Ｃからオルタネータ５０のロータコイル５４に供給する。
【０１０７】
図９は、図１に示すスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６および電極板８３，８４の回路図である。なお、図９においては、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６にそれぞれ含まれるＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を示す。
【０１０８】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２は、電極板８３によって構成される電源ラインＬＮ１と、電極板８４によって構成されるアースラインＬＮ２との間に直列に接続される。同様に、ＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４およびＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６は、それぞれ、電源ラインＬＮ１とアースラインＬＮ２との間に直列に接続される。
【０１０９】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、ＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４およびＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６は、電源ラインＬＮ１とアースラインＬＮ２との間に並列に接続される。
【０１１０】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１とＭＯＳトランジスタＴｒ２との中間点は、オルタネータ５０のＵ相コイルに接続され、ＭＯＳトランジスタＴｒ３とＭＯＳトランジスタＴｒ４との中間点は、オルタネータ５０のＶ相コイルに接続され、ＭＯＳトランジスタＴｒ５とＭＯＳトランジスタＴｒ６との中間点は、オルタネータ５０のＷ相コイルに接続される。
【０１１１】
なお、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の入力側には、コンデンサ３０が接続されており、コンデンサ３０は、リプル電流を除去する。
【０１１２】
ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、インバータＩＮＶを構成する。そして、インバータＩＮＶは、制御ＩＣ２１の端子２１Ｏ，２１Ｐ，２１Ｑ，２１Ｒ，２１Ｓ，２１Ｔから受ける駆動信号によってＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６がスイッチングされ、オルタネータ５０を電動機として駆動する。
【０１１３】
また、インバータＩＮＶは、オルタネータ５０が発電機として動作する場合、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てバッテリへ供給する。この場合、インバータＩＮＶは、交流電圧から直流電圧への変換における損失を低下させる場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をスイッチングさせて交流電圧を直流電圧に変換し、その他の場合、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の仮想ダイオードによって交流電圧を直流電圧に変換する。
【０１１４】
なお、直列接続されたＭＯＳトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２、直列接続されたＭＯＳトランジスタＴｒ３，Ｔｒ４および直列接続されたＭＯＳトランジスタＴｒ５，Ｔｒ６の各々は、１つのアームを構成する。したがって、インバータＩＮＶは、３つのアームからなる。
【０１１５】
この発明においては、アームの数は、３つに限定されるものではなく、一般的には、オルタネータ５０の相数に応じて決定される。したがって、オルタネータ５０が複数の相を含むとき、インバータＩＮＶは、複数のアームを含む。
【０１１６】
図１０は、図１に示す発電電動装置１００を備えるエンジンシステム２００のブロック図である。図１０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、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。
【０１１７】
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。
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。）による停止後の始動時、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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
プーリ１４０は、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。
【０１２０】
電磁クラッチ１４０ａは、エコランＥＣＵ２３０からの制御に従ってプーリ１４０をクランク軸１１０ａに接続／切離す。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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
バッテリ１０は、たとえば、１２Ｖの直流電圧を制御回路２０へ供給する。
制御回路２０は、エコランＥＣＵ２３０からの制御によって、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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
エコランＥＣＵ２３０は、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、バッテリ１０の蓄電量制御、オルタネータ５０の発電異常検出、オルタネータ５０の発電量制御、およびバッテリ１０の充電異常検出を行なう。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。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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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ＥＣＵ２３０、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。
【０１３３】
エンジンシステム２００の動作としては、既に公知であるアイドルストップ制御を行なうようにすればよい。具体的には、車両の減速や停車を各種センサーの出力により検知することでエンジンを停止し、次に運転者が発進を意図した際（ブレーキやアクセルのペダル操作状況により検知可能である）にエンジン１１０をオルタネータ５０により起動するようにすればよい。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。そして、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際において、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６のＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６によって発生された熱は電極１または２を介して電極板８３または８４へ伝達され、ＭＯＳトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は、効果的に冷却される。
【０１３４】
エンジンシステム２００において、エコランＥＣＵ２３０が行なうオルタネータ５０の発電異常検出、オルタネータ５０の発電量制御およびバッテリ１０の充電異常検出について説明する。
【０１３５】
図１１は、オルタネータ５０の発電異常検出、オルタネータ５０の発電量制御およびバッテリ１０の充電異常検出を説明するためのシステム図である。図１１を参照して、エコランＥＣＵ２３０は、バッテリ１０に入出力するバッテリ電流を電流センサー１１から受ける。そして、エコランＥＣＵ３０は、バッテリ電流を積算してバッテリ１０の容量（ＳＯＣ：Ｓｔａｔｅ Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ）を演算する。
【０１３６】
また、エコランＥＣＵ２３０は、制御ＩＣ２１の内部に設置された温度センサー２１３（図８参照）から制御ＩＣ２１の温度を端子ＴＥＭＰに受け、その受けた温度に基づいてスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度を推定する。エコランＥＣＵ２３０は、制御ＩＣ２１の温度と素子温度との関係を示すマップを保持しており、温度センサー２１３から受けた制御ＩＣ２１の温度に対応する素子温度をマップから抽出して素子温度を推定する。
【０１３７】
そして、エコランＥＣＵ２３０は、推定した素子温度に基づいて、オルタネータ５０の発電異常検出およびオルタネータ５０の発電量制御を行ない、推定した素子温度および演算したバッテリ１０の容量に基づいて、バッテリ１０の充電異常検出を行なう。
【０１３８】
図１２は、オルタネータ５０の発電異常検出およびオルタネータ５０の発電量制御を行なう動作を説明するためのフローチャートである。図１２を参照して、一連の動作が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、エコラン条件が成立していることを確認すると、「エコラン許可＝１」を設定する（ステップＳ１）。すなわち、エコランＥＣＵ２３０は、エンジンシステム２００を搭載したハイブリッド自動車が信号等で停車したとき、エンジン１１０を停止する動作を許可する。
【０１３９】
その後、エコランＥＣＵ２３０は、制御ＩＣ２１内の温度センサー２１３から制御ＩＣ２１の温度を受け、その受けた制御ＩＣ２１の温度に対応するスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度を上述した方法によって推定する（ステップＳ２）。そして、エコランＥＣＵ２３０は、電流センサー１１からバッテリ電流を受け、その受けたバッテリ電流を積算してバッテリ１０の充電量を読取る（ステップＳ３）。
【０１４０】
そうすると、エコランＥＣＵ２３０は、始動指令中、すなわち、オルタネータ５０を電動機として動作させ、エンジン１１０を始動中であるか否かを判定する（ステップＳ４）。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、信号Ｍ／Ｇ＝１を制御ＩＣ２１へ出力しているか否かによりエンジン１１０を始動中であるか否かを判定する。
【０１４１】
エコランＥＣＵ２３０がエンジン１１０を始動中であると判定したとき、一連の動作は、ステップＳ１２へ移行する。
【０１４２】
一方、ステップＳ４において、エコランＥＣＵ２３０は、エンジン１１０を始動中でないと判定したとき、ステップＳ２において推定した素子温度が基準値Ｔ０よりも高いか否かを判定する（ステップＳ５）。なお、基準値Ｔ０は、オルタネータ５０を発電機として継続して動作可能な臨界温度である。
【０１４３】
素子温度が基準値Ｔ０よりも高いと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、励磁トランジスタ２２が流す励磁電流を零に設定するための「励磁電流指令＝０」を生成して制御ＩＣ２１へ出力する。そして、制御ＩＣ２１は、励磁電流が零になるように励磁トランジスタ２２を制御し、オルタネータ５０における発電が停止される。そして、エコランＥＣ２３０は、発電不能を知らせるウォーニングを点灯させる（ステップＳ６）。そして、一連の動作が終了する。
【０１４４】
なお、ステップＳ５において素子温度が基準値Ｔ０よりも高いときに発電を停止するようにオルタネータ５０を制御することにしたのは、素子温度が基準値Ｔ０よりも高い状態でオルタネータ５０における発電を継続すると、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６が破損し、エコラン停止後にオルタネータ５０を電動機として動作させ、エンジン１１０を起動できなくなるからである。
【０１４５】
一方、ステップＳ５において、素子温度が基準値Ｔ０以下であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、素子温度が基準値Ｔ１（＜Ｔ０）よりも高いか否かを判定する（ステップＳ７）。なお、基準値Ｔ１は、エコラン走行を許可する臨界温度である。
【０１４６】
ステップＳ７において、素子温度が基準値Ｔ１よりも高いと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、「エコラン許可＝０」を設定し、「エコラン許可＝０」をエンジンＥＣＵ２４０へ出力してエコラン走行を禁止する。そして、エコランＥＣＵ２３０は、エコランランプを消灯してドライバーにエコラン走行が禁止された旨を知らせる（ステップＳ８）。そして、エンジンＥＣＵ２４０は、エコランＥＣＵ２３０からの「エコラン許可＝０」に応じて、ハイブリッド自動車が停車してもエンジン１１０を停止しない。これにより、エコラン停止後のハイブリッド自動車の発進時にオルタネータ５０によりエンジン１１０を始動する必要がなくなり、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度が上昇するのを防止できる。その後、一連の動作はステップＳ１２へ移行する。
【０１４７】
素子温度が基準値Ｔ１よりも高い場合に、エコラン走行を禁止することにしたのは、エコラン停止後のエンジン１１０の始動をオルタネータ５０によって行なう（すなわち、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６によってオルタネータ５０を電動機として駆動する）回数を低減してスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度が上昇するのを防止するためである。
【０１４８】
一方、ステップＳ７において、素子温度が基準値Ｔ１以下であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、素子温度が基準値Ｔ２よりも高いか否かを判定する（ステップＳ９）。なお、基準値Ｔ２は、素子温度が基準値Ｔ１よりも高くならないようにオルタネータ５０における発電量を制限する臨界温度である。
【０１４９】
素子温度が基準値Ｔ２よりも高いと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、さらに、ステップＳ３において取得したバッテリ充電量が基準値Ｃよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１０）。そして、バッテリ充電量が基準値Ｃ以下であるとき、一連の動作は、ステップＳ１２へ移行する。
【０１５０】
一方、ステップＳ１０において、バッテリ充電量が基準値Ｃよりも大きいと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０における発電量を制限するように制御ＩＣ２１を制御する（ステップＳ１１）。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、素子温度と励磁電流指令との関係を示すマップを保持しており、ステップＳ２において取得した素子温度に対応する励磁電流指令をマップから抽出し、その抽出した励磁電流指令を制御ＩＣ２１へ出力する。制御ＩＣ２１は、エコランＥＣＵ２３０からの励磁電流指令によって指定された励磁電流が流れるように励磁トランジスタ２２を制御する。これにより、オルタネータ５０の発電量が制限され、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度は、オルタネータ５０を電動機として動作させ、エンジン１１０を始動可能な温度に制限される。その後、一連の動作は終了する。
【０１５１】
一方、ステップＳ９において、素子温度が基準値Ｔ２以下であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、「Ｍ／Ｇ＝０」を設定してオルタネータ５０に通常の発電を許可する（ステップＳ１２）。そして、一連の動作が終了する。
【０１５２】
図１３は、バッテリ１０の充電異常を検出する動作を説明するためのフローチャートである。図１３を参照して、一連の動作が開始されると、エコランＥＣＵ２３０は、タイマーカウンタをリセット（ＴＩＭＥ＝０）する（ステップＳ２１）。そして、エコランＥＣＵ２３０は、オルタネータ５０が発電状態であるか否かを判定する（ステップＳ２２）。より具体的には、エコランＥＣＵ２３０は、信号Ｍ／Ｇ＝０であるか否かを判定することにより、オルタネータ５０が発電状態であるか否かを判定する。
【０１５３】
ステップＳ２２において、オルタネータ５０が発電状態でないと判定されたとき、一連の動作は終了する。
【０１５４】
一方、ステップＳ２２において、オルタネータ５０が発電状態であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、電流センサー１１からバッテリ電流Ｉを読取り（ステップＳ２３）、その読取ったバッテリ電流Ｉを積算してバッテリ１０の充電量ＳＯＣを演算する（ステップＳ２４）。
【０１５５】
そして、エコランＥＣ２３０は、演算した充電量ＳＯＣに対応する発電量をオルタネータ５０が発電するように制御ＩＣ２１を制御する（ステップＳ２５）。なお、エコランＥＣＵ２３０は、図１４に示すような発電量と充電量ＳＯＣとの関係を示すマップを保持しており、ステップＳ２４において演算した充電量ＳＯＣに対応する発電量をマップから抽出し、その抽出した発電量をオルタネータ５０が発電するように制御ＩＣ２１を制御する。
【０１５６】
その後、エコランＥＣＵ２３０は、充電量ＳＯＣがバッテリ１０の満充電量に達したか否かを判定し、（ステップＳ２６）、充電量ＳＯＣが満充電量に達しているとき、ウォーニングを消灯する（ステップＳ２８）。そして、一連の動作が終了する。
【０１５７】
一方、ステップＳ２６において、充電量ＳＯＣが満充電量に達していないと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、バッテリ電流Ｉが正か負かを判定する（ステップＳ２７）。ここで、バッテリ電流Ｉが正とは、バッテリ電流Ｉがバッテリ１０から流出することを意味し、バッテリ電流Ｉが負とは、バッテリ電流Ｉがバッテリ１０に流入することを意味する。
【０１５８】
ステップＳ２７において、バッテリ電流Ｉが負であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、ウォーニングを消灯する（ステップＳ２８）。そして、一連の動作が終了する。
【０１５９】
一方、ステップＳ２８において、バッテリ電流Ｉが正であると判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、タイマーカウンタを加算し（ステップＳ２９）、その加算したタイマーカウント値ＴＩＭＥが基準値Ａよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ３０）。基準値Ａは、バッテリ１０が充電されていないと判定する臨界時間である。
【０１６０】
ステップＳ３０において、タイマーカウント値ＴＩＭＥが基準値Ａよりも大きいと判定されたとき、エコランＥＣＵ２３０は、バッテリ１０が充電されていないと判定し、ウォーニングを点灯する（ステップＳ３１）。そして、一連の動作が終了する。
【０１６１】
一方、ステップＳ３０において、タイマーカウント値ＴＩＭＥが基準値Ａ以下であるとき、ステップＳ２２〜Ｓ３０が繰返し実行される。
【０１６２】
なお、エコランＥＣ２３０におけるオルタネータ５０の発電異常検出およびオルタネータ５０の発電量制御は、実際にはＣＰＵによって行なわれ、ＣＰＵは、図１２に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、図１２に示す各ステップを実行してオルタネータ５０の発電異常検出およびオルタネータ５０の発電量制御を行なう。
【０１６３】
したがって、ＲＯＭは、オルタネータ５０の発電異常の検出およびオルタネータ５０の発電量の制御をコンピュータ（ＣＰＵ）に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
【０１６４】
また、エコランＥＣＵ２３０におけるバッテリ１０の充電異常検出は、実際にはＣＰＵによって行なわれ、ＣＰＵは、図１３に示すフローチャートの各ステップを備えるプログラムをＲＯＭから読出し、図１３に示す各ステップを実行してバッテリ１０の充電異常を検出する。
【０１６５】
したがって、ＲＯＭは、バッテリ１０の発電異常の検出をコンピュータ（ＣＰＵ）に実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ（ＣＰＵ）読取り可能な記録媒体に相当する。
【０１６６】
このように、エコランＥＣＵ２３０は、発電電動装置１００の制御ＩＣ２１内に設置された温度センサー２１３からの温度に基づいてスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６の素子温度を推定し、その推定した素子温度に基づいてオルタネータ５０の発電異常検出およびオルタネータ５０の発電量制御を行なう。
【０１６７】
また、エコランＥＣＵ２３０は、バッテリ１０の近傍に設置された電流センサー１１からのバッテリ電流に基づいてバッテリ１０の充電異常を検出する。
【０１６８】
したがって、オルタネータ５０の発電異常検出、オルタネータ５０の発電量制御およびバッテリ１０の充電異常検出を行なうマイコンに代えて、上述した１つのＩＣチップ（制御ＩＣ２１）をオルタネータ５０の端面に設置すればよく、発電電動装置１００をコンパクトにできる。その結果、発電電動装置１００の搭載性が向上する。
【０１６９】
なお、上記においては、オルタネータ５０とエンジン１１０との配置関係については、詳細に説明しなかったが、「着火併用始動」によりエンジン１１０を始動するときは、オルタネータ５０は、どこに配置されてもよい。
【０１７０】
「着火併用始動」とは、燃料がエンジン１１０のシリンダ内で圧縮され、点火されると、クランクシャフトが回転し始めるので、その回転を電動機のトルクによって補助してエンジン１１０を始動し易くすることを言う。そして、この場合、電動機は、通常の場合よりも小さいトルクを出力すればよい。
【０１７１】
したがって、「着火併用始動」によりエンジン１１０を始動する場合、オルタネータ５０の出力トルクは、ベルト１７０を介してエンジン１１０のクランク軸１１０ａに伝達されればよく、オルタネータ５０の配置位置は、どこであってもよい。
【０１７２】
一方、「着火併用始動」を用いずにエンジン１１０を始動するときは、オルタネータ５０は、大きなトルクを出力する必要があるので、エンジン１１０の近傍に配置される。
【０１７３】
なお、オルタネータ５０は、固定子および回転子を含み、発電機および電動機として機能する「モータ」を構成する。
【０１７４】
また、スイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６は、「多相スイッチング素子群」を構成する。
【０１７５】
さらに、エコランＥＣＵ２３０および発電電動装置１００は、「駆動システム」を構成する。
【０１７６】
さらに、エコラン２３０は、発電電動装置１００を制御する「制御装置」を構成する。
【０１７７】
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平面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】図１に示すスイッチング装置ＳＷ１，ＳＷ２が配置された領域における断面図である。
【図４】図１に示すスイッチング装置ＳＷ１の断面図である。
【図５】図２に示す位置検出装置の平面図である。
【図６】図２に示す制御回路とスイッチング装置との接続方法を説明するための断面図である。
【図７】スイッチング装置および電極板をオルタネータの端面に固定する工程図である。
【図８】位置検出装置、制御ＩＣおよび励磁トランジスタの接続関係を示す図である。
【図９】図１に示すスイッチング装置ＳＷ１〜ＳＷ６および電極板の回路図である。
【図１０】図１に示す発電電動装置を備えるエンジンシステムのブロック図である。
【図１１】オルタネータの発電異常検出、オルタネータの発電量制御およびバッテリの充電異常検出を説明するためのシステム図である。
【図１２】オルタネータの発電異常検出およびオルタネータの発電量制御を行なう動作を説明するためのフローチャートである。
【図１３】バッテリの充電異常を検出する動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】発電量とバッテリの充電量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１，２ 電極、３，４ 半田、５ 樹脂、６ 絶縁パッド、７，７１〜７９ 配線、１０ バッテリ、２０ 制御回路、２１ 制御ＩＣ、２１Ａ〜２１Ｖ，２２Ａ〜２２Ｃ，４４〜４９，５１Ａ，５２Ａ，５３Ａ，９０ 端子、２２ 励磁トランジスタ、２３，４１ 基板、３０ コンデンサ、４０ 位置検出装置、４２Ａ，４２Ｂ，４２Ｃ ホール素子、４３ 回路部、５０ オルタネータ、５０Ａ 回転軸、５１ Ｕ相コイル、５２ Ｖ相コイル、５４ ロータコイル、５５ロータ、５６，５７ 固定子、５８ ブラシ、６０，２１３ 温度センサー、７０ バスバー、８０〜８２ 接続部、８３，８４ 電極板、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、１４０ａ 電磁クラッチ、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、２１１ 制御部、２１２ ＭＯＳ駆動部、２２０ スロットルバルブ、２３０ エコランＥＣＵ、２４０ エンジンＥＣＵ、２５０ ＶＳＣ−ＥＣＵ、ＳＷ１〜ＳＷ６ スイッチング装置、ＬＮ１電源ライン、ＬＮ２ アースライン、Ｔｒ１〜Ｔｒ６ ＭＯＳトランジスタ。
Claims (15)
- 第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、前記第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の周囲に設けられ、前記第１および第２の電極に接する封止部材とを備えるスイッチング装置。 - 前記スイッチング素子は、半田によって前記第１および第２の電極と電気的に接続される、請求項１に記載のスイッチング装置。
- 前記スイッチング素子は、ＮチャネルＭＯＳトランジスタである、請求項１または請求項２に記載のスイッチング装置。
- 回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能するモータと、
前記モータの端面に、前記モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置された第１および第２の電極板と、
前記固定子に供給する電流を制御する多相スイッチング素子群とを備え、
前記多相スイッチング素子群は、
前記モータの相数に対応して設けられ、各々が前記第１の電極板と前記第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含み、
前記複数の第１のスイッチング装置は、前記第１の電極板に直接貼付けられ、
前記複数の第２のスイッチング装置は、前記第２の電極板に直接貼付けられ、
前記複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、前記第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の周囲に設けられ、前記第１および第２の電極に接する封止部材とを含む、発電電動装置。 - 前記多相スイッチング素子群を制御する制御回路と、
前記複数の第１および第２のスイッチング装置を前記制御回路に接続するバスバーとをさらに備え、
前記バスバーは、インサート成型で形成されたバスバーである、請求項４に記載の発電電動装置。 - 前記制御回路の内部に設置され、前記制御回路の温度を検出する温度センサーをさらに備え、
前記温度センサーにより検出された前記制御回路の実測温度は、前記スイッチング素子の温度を検出するために用いられる、請求項５に記載の発電電動装置。 - 前記スイッチング素子の温度は、前記制御回路の温度と前記スイッチング素子の温度との関係を示すマップを参照して、前記温度センサーから受けた制御回路の実測温度に対応するスイッチング素子の温度を抽出することにより検出される、請求項６に記載の発電電動装置。
- 前記多相スイッチング素子群は、前記モータが内燃機関の着火時に所定のトルクを出力するように前記固定子に供給する電流を制御し、
前記モータは、前記所定のトルクを発生し、その発生した所定のトルクをベルトを介して前記内燃機関に伝達する、請求項４に記載の発電電動装置。 - 前記多相スイッチング素子群を制御する制御回路と、
前記第１および第２の電極板のいずれか一方の電極板上に配置され、前記一方の電極板の周囲温度を検出する温度センサーとをさらに備え、
前記制御回路は、前記温度センサーから受けた前記周囲温度の実測値に基づいて前記スイッチング素子の温度を検出する、請求項４に記載の発電電動装置。 - 前記制御回路は、前記周囲温度と前記スイッチング素子の温度との関係を示すマップを保持しており、前記温度センサーから受けた周囲温度の実測値に対応するスイッチング素子の温度を前記マップから抽出することにより、前記スイッチング素子の温度を検出する、請求項９に記載の発電電動装置。
- 内燃機関を始動し、前記内燃機関の回転力により発電する発電電動装置と、
前記発電電動装置を制御する制御装置とを備え、
前記発電電動装置は、
回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能するモータと、
前記モータの端面に、前記モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置された第１および第２の電極板と、
前記固定子に供給する電流を制御する多相スイッチング素子群とを含み、
前記多相スイッチング素子群は、
前記モータの相数に対応して設けられ、各々が前記第１の電極板と前記第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含み、
前記複数の第１のスイッチング装置は、前記第１の電極板に直接貼付けられ、
前記複数の第２のスイッチング装置は、前記第２の電極板に直接貼付けられ、
前記複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、前記第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の周囲に設けられ、前記第１および第２の電極に接する封止部材とからなり、
前記制御装置は、前記スイッチング素子の温度が所定温度よりも高いとき、前記内燃機関の自動停止を禁止するための信号を前記内燃機関を制御する内燃機関制御装置へ出力する、駆動システム。 - 内燃機関を始動し、前記内燃機関の回転力により発電する発電電動装置と、
前記発電電動装置を制御する制御装置とを備え、
前記発電電動装置は、
回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能するモータと、
前記モータの端面に、前記モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置された第１および第２の電極板と、
前記固定子に供給する電流を制御する多相スイッチング素子群とを含み、
前記多相スイッチング素子群は、
前記モータの相数に対応して設けられ、各々が前記第１の電極板と前記第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含み、
前記複数の第１のスイッチング装置は、前記第１の電極板に直接貼付けられ、
前記複数の第２のスイッチング装置は、前記第２の電極板に直接貼付けられ、
前記複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、前記第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の周囲に設けられ、前記第１および第２の電極に接する封止部材とからなり、
前記制御装置は、前記スイッチング素子の温度が前記内燃機関の始動を許容する温度になるように前記モータの発電量を制御する、駆動システム。 - 内燃機関を始動する発電電動装置の制御をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体であって、
前記発電電動装置は、
回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能するモータと、
前記モータの端面に、前記モータの回転軸を取り囲むように略馬蹄形に配置された第１および第２の電極板と、
前記固定子に供給する電流を制御する多相スイッチング素子群とを備え、
前記多相スイッチング素子群は、
前記モータの相数に対応して設けられ、各々が前記第１の電極板と前記第２の電極板との間で電気的に直列に接続された第１および第２のスイッチング装置から成る複数のアームを含み、
前記複数の第１のスイッチング装置は、前記第１の電極板に直接貼付けられ、
前記複数の第２のスイッチング装置は、前記第２の電極板に直接貼付けられ、
前記複数の第１および第２のスイッチング装置の各々は、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１および第２の電極と電気的に接続され、かつ、前記第１および第２の電極によって挟持されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子の周囲に設けられ、前記第１および第２の電極に接する封止部材とを含み、
前記プログラムは、
前記モータの発電時に前記スイッチング素子の温度を検出する第１のステップと、
前記検出されたスイッチング素子の温度が第１の基準値よりも高いか否かを判定する第２のステップと、
前記スイッチング素子の温度が前記第１の基準値よりも高いとき前記内燃機関の自動停止を禁止する第３のステップとをコンピュータに実行させる、コンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。 - バッテリの残容量を検出する第４のステップと、
前記スイッチング素子の温度が前記第１の基準値以下であるとき、前記スイッチング素子の温度が第２の基準値よりも高いか否かを判定する第５のステップと、
前記スイッチング素子の温度が前記第２の基準値よりも高いとき、前記バッテリの残容量が基準容量よりも多いか否かを判定する第６のステップと、
前記残容量が前記基準容量よりも多いとき、前記スイッチング素子の温度が前記第２の基準値以下になるように前記モータの発電量を制限する第７のステップとをさらにコンピュータに実行させる、請求項１３に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。 - 前記モータが発電を開始してから一定時間が経過してもバッテリの残容量が増加しないとき、警告灯を点灯する第８のステップをさらにコンピュータに実行させる、請求項１３または請求項１４に記載のコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
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