JP3912336B2 - 駆動回路付き回転電機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はエンジンとバッテリを動力源とするモータジェネレータとを備える車両に搭載される電気機器に関し、特に、アイドリング時において車両のエンジンをできるだけ停止して、地球温暖化の防止や省資源化を図ることができる車両に搭載されるモータジェネレータなどの回転電機に関する。
【0002】
【従来の技術】
地球温暖化の防止や省資源化の観点から、交差点等において赤信号で車両が停車するとエンジンを自動的に停止させて、再び走行を始めようと運転者が操作すると(たとえばアクセルペダルを踏んだり、あるいはブレーキペダルの踏み込みを止めたり、シフトレバーを前進走行ポジションに切り替えるなどの操作を行なうと)、エンジンが再始動するアイドリングストップシステム(エコノミーランニングシステム、エンジンオートマチックストップアンドスタートシステムとも呼ばれる。以下、エコランシステムと記載する場合もある。)が実用化されている。このシステムにおいては、車両の停車中における補機類(エアコンディショナ、ヘッドランプ、オーディオなど)への電力供給のために、鉛蓄電池、リチウム電池などの二次電池を搭載する。車両の停車中は、この二次電池からこれらの補機類に電力が供給される。また、エンジンの再始動時には、この二次電池の電力を用いてモータジェネレータやスタータモータなどの電動機によりクランクシャフトを回転させてエンジンを再始動させる。
【0003】
このようなエンジンの再始動をモータジェネレータやスタータモータなどの電動機を用いて行なう場合、いわゆる温間ロックといわれる現象が生じることがある。エンジン始動時には、このような電動機によりエンジンがクランキングされてトルクが付与され、この付与されたトルクによりエンジン燃焼室内の圧縮圧力およびピストンとシリンダ内壁面との摩擦による機械抵抗に抗してエンジンが回転される。このとき、たとえば温間始動時には圧縮圧力が高くなるため、ピストンが上死点近くで停止してしまってそれ以上にエンジンが回らない。これが、いわゆる温間ロックといわれる現象である。
【0004】
このような温間ロック等によるエンジン始動不良が生じると、エンジンの正回転方向に電動機でトルクを与えてもピストンが上死点近くに停止した状態に保持され、これに対する機械抵抗は静止摩擦によるものとなるためその抵抗値は大きく、かつフライホイール等による慣性トルクも得られない状態になる。この状態でさらに電動機を作動させると、この電動機に流れる電流値が大きくなりその発熱で電動機の温度が上昇したり、電動機への電力の供給が遮断されたりする。これが、電動機がロックされた状態とよばれる現象である。このような場合において電動機を駆動する駆動回路において異常が検知される。これらに関して、以下の公報に開示される技術がある。
【0005】
特開平7−184361号公報(特許文献1)は、車両用発電電動機の交流−直流変換素子の発電作動時の耐圧性向上、電動作動時の低オン抵抗化を図る車両用発電電動装置を開示する。この車両用発電電動装置は、エンジンのクランク軸に連結された回転軸と共に回転する回転界磁極と、ハウジングに固定された電機子コイルおよびこれに巻回された電機子コイルを有する電機子と、複数のMOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor)により構成され、電機子コイルとバッテリとの間に接続された交流−直流変換回路と、この交流−直流変換回路のMOSFETを、電機子コイルに発生する交流出力を直流出力に変換してバッテリを充電する発電モードと、電機子コイルが回転界磁極の磁界に対して一定の位相差をもつ回転磁界を形成するよう、バッテリから電機子コイルに通電する電動モードとに切換えて作動させる切換回路とを備え、MOSFETはSiCを素材として形成されていることを特徴とする。
【0006】
この車両用発電電動装置によると、発電時に高い耐圧を求められるとともに電動時に大電流に対して低オン抵抗を求められる交流−直流変換手段のMOSFETにSiCを適用したことにより、素子部で電圧降下として失われる分が著しく減少し、ほとんどバッテリ電圧そのままを電機子巻線に与えることができるため良好な駆動トルクを得ることができる。
【0007】
特開2000−333468号公報(特許文献2)は、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)の異常状態に応じて異なる電力規制モードを採用することにより、素子保護機能の低下を抑止しつつ、使い勝手に優れたパワースイッチング装置を開示する。このパワースイッチング装置は、電力スイッチング素子と、検出した電力スイッチング素子の状態量に基づいて電力スイッチング素子の異常状態を検出して異常状態を示す異常信号を出力するとともに異常状態の電力スイッチング素子を遮断する素子保護部とを備えるパワーモジュール、および、パワーモジュールの外部に設けられて異常検出部からの異常信号の受信時に電力スイッチング素子の通電電力を規制する外部制御部を備えるパワースイッチング装置において、異素子保護部は、異常信号に基づいて、電力スイッチング素子の即時遮断を要する緊急異常状態と、電力スイッチング素子の即時遮断を要しないがなんらかの通電電力制限は必要である非緊急異常状態とを判別して、両異常状態に個別に対応する緊急異常信号および非緊急異常信号を外部制御部に出力するとともに、緊急異常状態時に電力スイッチング素子を遮断し、非緊急異常状態時に電力スイッチング素子を遮断せず、外部制御部は、緊急異常信号受信時に電力スイッチング素子を遮断し、非緊急異常信号受信時に電力スイッチング素子の通電電力を部分的に制限する。
【0008】
このパワースイッチング装置では、電力スイッチング素子と、その異常状態を検出するとともに異常状態発生時に電力スイッチング素子を遮断する素子保護部とが、同一モージュールに収容されてなるパワーモジュールを、さらに外部制御部から、緊急異常信号受信時に電力スイッチング素子を遮断し、非緊急異常信号受信時に電力スイッチング素子の通電電力を部分的に制限する保護動作を行なう。なお、非緊急異常信号は、電力スイッチング素子の緊急遮断を要しない異常、たとえばその過熱度が所定の許容最高温度に徐々に接近する場合などに発せられる。このようにすれば、緊急異常状態では、電力スイッチング素子をモジュール内部で即時遮断(自己遮断)して確実に破壊保護できるとともに外部からも遮断(外部遮断)を掛ける(モジュール外部からの遮断は信号遅延などにより上記自己遮断よりある遅れ時間をもつ)ので、この二重の遮断動作により遮断を一層確実とすることができ、さらに、非緊急異常状態では上記自己遮断および外部遮断を禁止するとともに通電規制(周波数低下または交流電圧低下など)により電力スイッチング素子の発熱を許容範囲内に規制しつつ電力スイッチング素子の駆動を持続することができ、素子保護機能の低下を抑止しつつ、使い勝手に優れたパワースイッチング装置を実現することができる。
【0009】
【特許文献1】
特開平7−184361号公報
【0010】
【特許文献2】
特開2000−333468号公報
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した公報は、以下のような問題点がある。
【0012】
特許文献1に開示された車両用発電電動装置では、インバータのパワー素子の温度信号やインバータのローカル遮断(界磁過熱、界磁過電流、ロック検知等々)を外部のECU(Electronic Control Unit)に出力することを安価で実現し得ない。すなわち、この特許文献1においては、インバータ内部で検知した異常を、その種類がわかるようにインバータ外部に報知するためには新たな出力部やインターフェイスが必要になるので、装置が大型化して、低コスト化を図ることもできない。
【0013】
特許文献2に開示されたパワースイッチング装置では、異常信号を外部制御部に出力するにあたり、少なくとも異常信号の非出力状態、緊急異常信号の出力状態、非緊急異常信号の出力状態をそれぞれ異なるデューティ比のPWM(Pulse Width Modulation )信号、特に好適には、0%、中間デューティ比(20〜80)%、100%のデューティ比をもつ3つのPWM信号で送信する。このため、PWM制御を実行する装置においては有効であるが、以下のような、安価なコストで実現可能なアイドリングストップシステムに適用可能な装置を提供できない。
【0014】
以下、安価なコストで実現可能なアイドリングストップシステムについて説明する。
【0015】
低価格のアイドリングストップシステムを実現する場合、以下のような設計方針が採用される。エンジンを再始動する電動機の電力源は1つのバッテリ(たとえば、既に広く普及してコストが安価な14V系鉛蓄電池)のみであること、エンジンの再始動は、スタータモータのようにギヤの噛み合いによる異音の発生がなくスタータモータよりも始動応答性の良い、エンジンのクランク軸にベルトを介して接続されたモータジェネレータを用いること、モータジェネレータおよびこの駆動回路であるインバータ回路を含むPCU(Power Control Unit)をできる限り安価にすることである。
【0016】
モータジェネレータおよびPCUを安価にするためには、現在、車両に一般的に搭載されて広く普及しコストが安価なオルタネータを改良したり(たとえばオルタネータの電機子部分と回転子部分をそのまま使用して整流回路をインバータ回路に置換える)、水冷ではなく空冷のPCUにしたりすることが考えられている。
【0017】
このようなシステムを実現する場合において、アイドリングストップシステムにおけるエンジンの再始動には、できる限りモータジェネレータを使用することが、その異音の発生がないことや応答性が高いことから好ましい。その一方で、電機子部分と回転子部分などは汎用オルタネータの部品を使用してモータとして駆動させてエンジンをクランキングする。このクランキングには、非常に大きなトルクが必要となるので、低圧のバッテリ、汎用オルタネータおよび空冷PCUにとって、過酷な条件でのエンジン再始動が行なわれることになる。
【0018】
このような場合において、上述した特許文献1および特許文献2のような構成としたのでは、モータジェネレータのドライバ回路であるインバータ回路の価格が上昇する。
【0019】
したがって、低コストのアイドリングストップシステムを実現するためには、異常をインバータ外部に出力する部分を簡素化して、インバータをできるだけ安価にする必要がある。
【0020】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、安価なアイドリングストップシステムを実現するための、車両に搭載される駆動回路付き回転電機を提供することである。
【0021】
【課題を解決するための手段】
第1の発明に係る駆動回路付き回転電機は、車両の状態が予め定められた条件を満足するとエンジンを一時的に停止するアイドリングストップシステムを搭載した車両に搭載される。この回転電機は、一時的な停止後にエンジンを再始動する機能または車両の回生制動時に発電する機能を有する。回転電機は、回転電機を駆動する駆動回路と、回転電機または駆動回路の異常を検知するための検知手段と、検知手段により検知された異常の種類に対応する複数の異常処理を実行するとともに、複数の異常処理に対応する複数の信号を1つの出力端子を用いて区別して出力するように制御するための制御手段とを含む。
【0022】
第1の発明によると、この駆動回路付き回転電機は、たとえば、インバータ回路付きモータジェネレータであって、アイドリングストップシステムを搭載した車両に搭載される。このモータジェネレータは、エンジンの再始動時にモータとして機能または/および車両の回生制動時にジェネレータとして機能する。このようなインバータ回路付きモータジェネレータにおいては、検知手段により、界磁過熱、界磁過電流などの異常やモータロックや、インバータのパワー素子の温度異常が検知されると、制御手段が自己で異常処理を行なう。この異常処理には、インバータ回路付きモータジェネレータ自体がローカルに機能を遮断することであって、それを外部の制御ユニットに報知する必要がある。このとき、制御手段は、複数の異常処理に対応する複数の信号を1つの出力端子を用いて区別して出力することができる。そのため、外部の制御ユニットとの間のインターフェイスを安価に実現できる。その結果、安価なアイドリングストップシステムを実現するための、車両に搭載される駆動回路付き回転電機を提供することができる。
【0023】
第2の発明に係る駆動回路付き回転電機においては、第1の発明の構成に加えて、制御手段は、検知された異常の種類に対応する、車両におけるアイドリングストップシステムの禁止指令と発電機能の禁止指令とを1つの出力端子を用いて区別して出力するように制御するための手段を含む。
【0024】
第2の発明によると、たとえば、界磁過熱や界磁過電流などの異常やモータロックが検知されると発電機能の禁止指令を、インバータのパワー素子の温度異常に基づいて、アイドリングストップシステムの禁止指令を出力するようにすることができる。
【0025】
第3の発明に係る駆動回路付き回転電機においては、第2の発明の構成に加えて、検知手段は、駆動回路の電気素子の温度に基づいて異常を検知するための手段を含む。制御手段は、検知された電気素子の温度に基づいて、禁止指令を判別するための判別手段をさらに含む。
【0026】
第3の発明によると、たとえばインバータ回路の電気素子であるパワーMOSの温度を検知して、その温度の範囲によって、アイドリングストップシステムの禁止指令を出力するようにすることができる。
【0027】
第4の発明に係る駆動回路付き回転電機においては、第3の発明の構成に加えて、判別手段は、電気素子であるパワー素子を冷却する冷却フィンの温度に基づいて、禁止指令を判別するための手段含む。
【0028】
第4の発明によると、パワーMOSを冷却するための冷却フィンの温度をサーミスタで検知して、アイドリングストップシステムの禁止指令であることを判別して1つの出力端子を用いて出力することができる。
【0029】
第5の発明に係る駆動回路付き回転電機においては、第1〜4のいずれかの発明の構成に加えて、回転電機はモータジェネレータであって、駆動回路はインバータ回路であるものである。
【0030】
第5の発明によると、回転電機をモータジェネレータとし、駆動回路をモータジェネレータに三相電力を供給するインバータ回路とした、アイドリングストップシステムを実現することができる。
【0031】
第6の発明に係る駆動回路付き回転電機においては、第5の発明の構成に加えて、モータジェネレータの電機子および回転子はオルタネータの部品であって、インバータ回路は空冷のインバータ回路であるものである。
【0032】
第6の発明によると、モータジェネレータをオルタネータの部品を用いて製作するので、安価に製作することができる。さらに、インバータ回路を水冷ではなく空冷にするので、インバータ回路を安価に製作することができる。このインバータ回路をモータジェネレータと一体化した安価な駆動回路付き回転電機を提供できる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【0034】
図1を参照して、本発明の実施の形態に係る車両の制御ブロック図について説明する。なお、以下の説明においては、この車両のパワートレインは、トルクコンバータと歯車式変速機構とを有するものとして説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。たとえば、歯車式変速機構ではなく、ベルト式やトロイダル式などのCVT(Continuously Variable Transmission:無段変速機)などであってもよい。
【0035】
図1に示すように、この車両のパワートレインは、一般的な内燃機関としてのエンジン100と、そのエンジン100の出力軸に接続され、トルク増幅機能を有する流体継手であるトルクコンバータ200と、トルクコンバータ200の出力軸に接続された歯車式変速機構300とを有する。エンジン100のクランクシャフトプーリ402は、モータジェネレータ3000のモータジェネレータプーリ400、エアコンコンプレッサ1102のエアコンコンプレッサプーリ404およびウォーターポンプ1104のウォータポンププーリ406と、ベルト410を介して接続されている。
【0036】
この車両は、EFI_ECU(Electronic fuel Injection_Electronic Control Unit)1200によりエンジン100を制御して、アイドリングストップシステムを実行する。アイドリングストップシステムは、EFI_ECU1200に入力されたエコラン条件に関する車両の状態量が予め定められた条件を満足すると、図示しないHV_ECUに対してアイドリングストップ条件の成立を送信する。エコラン条件が成立しなくなると、EFI_ECU1200はモータジェネレータ3000にインバータ3100から二次電池2000の電力を供給してモータジェネレータ3000をモータとして機能させてモータジェネレータプーリ400およびベルト410を介してエンジン100のクランクシャフトプーリ402を回転させて、エンジン100を再始動(クランキング)させる。ここで、インバータ3100は空冷のインバータであって、EFI_ECU1200からM/G切換え指令信号およびRLO発電指令信号が入力される。
【0037】
EFI_ECU1200は、インバータ3100へのRLO発電指令信号を用いて、モータジェネレータ3000の界磁電流Ifの電流値を制御する。インバータ3100からEFI_ECU1200にTEMP信号が入力される。このTEMP信号は、デューティを0〜100%で切換えてEFI_ECU1200に入力される。
【0038】
二次電池2000は、定格電圧が14Vの一般的な鉛蓄電池が用いられる。この二次電池2000は、電池ECU1300により制御される。二次電池2000からインバータ3100およびスタータモータ3200に電力が供給され、モータジェネレータ3000またはスタータモータ3200によりアイドリングストップ後のエンジン100の再始動が行なわれる。なお、イグニションスイッチをスタート位置にしたときにおいては、通常通りに、スタータモータ3200によりエンジン100が始動される。
【0039】
また、二次電池2000は、電圧降下防止機構2100(たとえばバックアップブーストコンバータ、キャパシタ、リチウム電池など)を経由して補機ECU1100に接続される。補機ECU1100からエアコンコンプレッサ1102やウォータポンプ1104に接続され、補機ECU1100はエアコンコンプレッサ1102やウォータポンプ1104を制御する。アイドリングストップ時においてエンジン100が停止しているため、エンジン100のクランクシャフトプーリ402を介してベルト410によりエアコンコンプレッサプーリ404やウォータポンププーリ406が回転させることができない。このため、補機ECU1100は、二次電池2000の電力を用いてエアコンコンプレッサ1102やウォータポンプ1104を駆動させるように制御する。
【0040】
また、図示しないオイルポンプについてもウォータポンプ1104と同様に、アイドリングストップ時において二次電池2000を用いて作動される。
【0041】
なお、エアコンコンプレッサ1102やウォータポンプ1104は、その内部に、エンジン100から駆動するか、二次電池2000からの電力によるモータにより駆動するかのいずれかを選択する機能を有する。また、これらの機能の代わりにエンジン100のクランクシャフトプーリ402に電磁クラッチを設けるようにして、アイドリングストップ時には電磁クラッチを非伝達の状態にしてエンジン100を切離して、モータジェネレータ3000によりエアコンコンプレッサ1102やウォータポンプ1104を作動させるようにしてもよい。
【0042】
図2に、図1のモータジェネレータ3000の構成を示す。図2に示すように、本実施の形態に係る車両に用いられるモータジェネレータ3000は汎用オルタネータ部の部品を用いた、コストの安価なモータジェネレータである。
【0043】
通常、オルタネータは、エンジン100のクランクシャフトプーリ402とベルト410を介して接続されたプーリ3030により回転され、オルタネータロータ部3010が回転することによりオルタネータステータ部3020に発生した電力をレクチファイアと呼ばれる整流回路により交流から直流に変換して、発生した電力を二次電池2000に供給する。
【0044】
このような汎用オルタネータは、一般的な車両に広く採用され、その製造コストは非常に安価なものである。本発明の実施の形態に係るモータジェネレータ3000のロータ部とステータ部は、このオルタネータロータ部3010とオルタネータステータ部3020とを用いる。図2に示すプーリ3030は、図1に示すモータジェネレータプーリ400と同じである。
【0045】
レクチファイアと呼ばれる整流回路の代わりにインバータ3100を用いる。このインバータ3100は、オルタネータロータ部3010およびオルタネータステータ部3020を、モータジェネレータ3000として機能させるドライバである。このインバータ3100は空冷のインバータである。これは、水冷のインバータに比べて空冷のインバータとすることによりコストを安価にすることができる。
【0046】
図3に、モータジェネレータ3000の電気回路図およびインバータ3100の電気回路図を示す。図3に示すように、インバータ3100は、複数のスイッチング回路により三相分の電力をオルタネータステータ部3020に供給するように構成されるインバータ回路3102を有する。また、オルタネータロータ部3010に流れる界磁電流Ifの電流値を制御することにより、モータジェネレータ3000をモータとして機能させるときにはモータジェネレータ3000から発生するトルクを制御することができ、モータジェネレータ3000をジェネレータとして機能させるときには発電量を制御することができる。
【0047】
二次電池2000は、インバータ回路3102のスイッチング回路に電力を供給し、オルタネータステータ部3020や、オルタネータロータ部3010に電力を供給する。
【0048】
インバータ3100には、EFI_ECU1200からのM/G切換え指令信号が入力される端子と、RLO発電指令信号が入力される端子と、EFI_ECU1200へのTEMP信号が出力される端子が設けられる。これらの端子は、制御部3110に接続されている。
【0049】
M/G切換え指令信号が入力される入力端子においては、モータジェネレータ3000をモータとして機能させる場合にHigh信号を受けて、ジェネレータとして機能させる場合をLow信号を受けるように設定されている。したがって、High側かLow側のいずれかの信号が入力させる。
【0050】
RLO発電指令信号が入力される入力端子には、発電指令値が予め定められたデューティ比で表わされた信号が入力される。
【0051】
さらに、TEMP信号が出力される出力端子には、インバータ3100の内部における異常処理の内容を区別して示すように、異なるデューティ比で信号をEFI_ECU1200に出力することができる。
【0052】
インバータ回路3102には、空冷用のフィンが設けられ、そのフィンの温度を測定するサーミスタ3104が設けられる。サーミスタ3104からのMOS温度信号は制御部3110に入力される。オルタネータロータ部3010の界磁電流Ifについての異常(界磁過熱、界磁過電流等々)およびモータロックを、界磁異常検出部およびロック判定部3108が検知して、制御部3110に異常信号を送信する。
【0053】
図3に示すように、制御部3110を介さないで、MOS温度信号および異常信号によるインバータ3100の自己診断処理が行なわれる。制御部3110にMOS温度信号および異常信号が入力される手前で、以下の自己診断処理が行なわれる。
【0054】
界磁異常検出部およびロック判定部3108からの異常信号がオンになると、インバータ回路3102に発電禁止を指示する。サーミスタ3104からの温度信号が異常に高い温度を示していると、インバータ回路3102に発電禁止を指示する。サーミスタ3104からの温度信号が異常な温度(前述の異常に高い温度よりも低いが正常な温度よりも高い温度)を示していると、インバータ回路3102にアイドリングストップ禁止(エコラン禁止)を指示する。
【0055】
図4を参照して、図3の制御部3110により実行される異常出力プログラムの制御構造について説明する。
【0056】
ステップ(以下、ステップをSと略す。)100にて、制御部3110は、異常信号はオフであるか否かを判断する。この判断は、制御部3110に界磁異常検出部およびロック判定部3108から異常信号が入力されているか否かにより行なわれる。界磁異常検出部およびロック判定部3108からの異常信号がオフであると(S100にてYES)、処理はS200へ移される。もしそうでないと(S100にてNO)、処理はS3000へ移される。
【0057】
S200にて、制御部3110は、MOS温度を検知する。この処理は、制御部3110にサーミスタ3104から入力されたMOS温度信号に基づいて行なわれる。S400にて、S300にて検知したMOS温度は、不適範囲であるか否かを判断する。MOS温度が不適範囲であると(S400にてYES)、処理はS2000へ移される。もしそうでないと(S400にてNO)、MOS温度は異常範囲であるので処理はS500へ移される。すなわち、MOS温度が正常ではない範囲の低い温度であるとS2000の処理が、MOS温度が正常ではない範囲の高い温度であるとS500の処理が行なわれるようになる。
【0058】
S500にて、制御部3110は、S300にて検知したMOS温度は、異常であると判定される。その後、処理は、S3000へ移される。
【0059】
S1000にて、制御部3110は、TEMP信号のデューティ値を25%に設定(正常処理)する。S2000にて、制御部3110は、TEMP信号のデューティ値を50%に設定(エコラン禁止自己処理)する。S3000にて、制御部3110は、TEMP信号のデューティ値を75%に設定(発電禁止自己処理)する。
【0060】
S4000にて、制御部3110は、TEMP信号をEFI_ECU1200に出力する。
【0061】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係るモータジェネレータ3000およびインバータ3100の動作について説明する。
【0062】
[界磁異常およびモータロック]
車両に搭載されたモータジェネレータ3000およびインバータ3100について、モータジェネレータ3000がエンジン100をクランキング中にロックすると、界磁異常検出部およびロック判定部3108は異常を検知する。界磁異常検出部およびロック判定部3108により異常信号がオンにされて、インバータ回路3102に発電禁止の自己処理が指示される。制御部3110にもオン状態の異常信号が入力され(S100にてNO)、制御部3110により、TEMP信号のデューティ値を75%に設定(発電禁止自己処理)されて、そのTEMP信号が出力される(S4000)。
【0063】
EFI_ECU1200は、このTEMP信号のデューティ値が75%であることから、インバータ3100の内部で発電禁止の自己処理が行なわれ、現在モータジェネレータ3000で発電できない状態であることを検知できる。
【0064】
なお、この際には、モータジェネレータ3000によるエンジン100のクランキングが、スタータモータ3200によるクランキングに変更されて実行されたり、車両の回生制動時の発電処理が行なわないように制御される。
【0065】
[MOS温度 異常範囲]
車両に搭載されたモータジェネレータ3000およびインバータ3100が運転中にインバータ回路3102のMOS温度(詳しくは、MOS冷却フィンの温度)が高くなり正常でなくなり、かなり高温になると、インバータ回路3102に発電禁止の自己処理が指示される。制御部3110にもMOS温度信号が入力され(S200)、MOS温度が正常でない範囲であって不適範囲を越えるほどの高い温度であるので、不適範囲でなく異常範囲であるので(S300にてNO、S400にてNO)、制御部3110により、TEMP信号のデューティ値を75%に設定(発電禁止自己処理)されて、そのTEMP信号が出力される(S4000)。
【0066】
EFI_ECU1200は、このTEMP信号のデューティ値が75%であることから、インバータ3100の内部で発電禁止の自己処理が行なわれ、現在モータジェネレータ3000で発電できない状態であることを検知できる。
【0067】
なお、この際にも、モータジェネレータ3000によるエンジン100のクランキングが、スタータモータ3200によるクランキングに変更されて実行されたり、車両の回生制動時の発電処理が行なわないように制御される。
【0068】
[MOS温度 不適範囲]
車両に搭載されたモータジェネレータ3000およびインバータ3100が運転中にインバータ回路3102のMOS温度(詳しくは、MOS冷却フィンの温度)が高くなり正常でなくなり、高温になると、インバータ回路3102にエコラン禁止の自己処理が指示される。制御部3110にもMOS温度信号が入力され(S200)、MOS温度が正常でない範囲であって不適範囲内の温度であるので、異常範囲でなく不適範囲であるので(S300にてNO、S400にてYES)、制御部3110により、TEMP信号のデューティ値を50%に設定(エコラン禁止自己処理)されて、そのTEMP信号が出力される(S4000)。
【0069】
EFI_ECU1200は、このTEMP信号のデューティ値が50%であることから、インバータ3100の内部でエコラン禁止の自己処理が行なわれ、現在エコランできない状態であることを検知できる。
【0070】
なお、この際には、エコラン制御に制限を加えるように車両が制御される。
[正常]
車両に搭載されたモータジェネレータ3000およびインバータ3100が運転中にインバータ回路3102のMOS温度(詳しくは、MOS冷却フィンの温度)が正常であると、インバータ回路3102にもなんら自己処理が指示されない。制御部3110にもMOS温度信号が入力され(S200)、MOS温度が正常であるので(S300にてYES)、制御部3110により、TEMP信号のデューティ値を25%に設定されて、そのTEMP信号が出力される(S4000)。
【0071】
EFI_ECU1200は、このTEMP信号のデューティ値が25%であることから、インバータ3100の内部で自己処理が行なわれないで、現在正常であることを検知できる。
【0072】
以上のようにして、本実施の形態に係るモータジェネレータおよびインバータによると、インバータ自体で異常を検知するとインバータ回路へ自己処理を行ない、発電停止やエコラン禁止を指示する。このとき、制御部は、TEMP信号のデューティ比を3種類(25%、50%、75%)に区別して、EFI_ECUに出力する。
【0073】
このため、1本の出力端子の追加で(あるいは、すでにMOS温度信号の出力端子が設置されている場合にはその追加も必要なく)、モータジェネレータやインバータにおいて発生した複数の異常を、EFI_ECUがその異常の種類を判断できるようになる。このようなモータジェネレータは、一般的な汎用のオルタネータのロータ部とステータ部とを使用していて、かつインターフェイスも安易なものであるので、安価なものにすることはできる。
【0074】
なお、MOS温度が正常でない範囲であって不適範囲を越えるほどの高い温度である(不適範囲でなく異常範囲である)場合に、インバータ自体で発電禁止処理をして、外部のECUにデューティ値を75%に設定したTEMP信号が出力し、MOS温度が正常でない範囲であって不適範囲内の温度である(異常範囲でなく不適範囲である)場合に、インバータ自体でエコラン禁止処理をして、外部のECUにデューティ値を50%に設定したTEMP信号が出力されるように説明したが、本発明はこれに限定されない。インバータの内部で実行された異常処理を、その種類を区別して識別できるように外部のECUに1本の信号線で報知できるようにするというのが本発明の要旨であるので、上記した以外の処理が行なわれる場合はその一例である。
【0075】
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】 本発明の実施の形態に係る車両の制御ブロック図である。
【図2】 図1のモータジェネレータの構成を示す図である。
【図3】 モータジェネレータおよびインバータの電気回路図である。
【図4】 図3の制御部で実行される異常出力プログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【符号の説明】
100 エンジン、200 トルクコンバータ、300 歯車式変速機構、400 モータジェネレータプーリ、402 クランクシャフトプーリ、404 エアコンコンプレッサプーリ、406 ウォータポンププーリ、410 ベルト、1100 補機ECU、1200 EFI_ECU、1300 電池ECU、2000 二次電池、2100 電圧降下防止機構、3000 モータジェネレータ、3100 インバータ、3200 スタータモータ、3010 オルタネータロータ部、3020 オルタネータステータ部、3030 プーリ、3102 インバータ回路、3104 サーミスタ、3106 レギュレータIC、3108 界磁異常検出部およびロック判定部、3110 制御部、3112 保護回路。
Claims (5)
- 車両の状態が予め定められた条件を満足するとエンジンを一時的に停止するアイドリングストップシステムを搭載した車両に搭載される回転電機であって、前記回転電機は、前記一時的な停止後に前記エンジンを再始動する機能または前記車両の回生制動時に発電する機能を有し、
前記回転電機は、
前記回転電機を駆動する駆動回路と、
前記回転電機または前記駆動回路の異常を検知するための検知手段と、
前記検知手段により検知された異常の種類に対応する複数の異常処理を実行するとともに、前記複数の異常処理に対応する複数の信号を1つの出力端子を用いて区別して出力するように制御するための制御手段とを含み、
前記制御手段は、前記検知された異常の種類に対応する、前記車両におけるアイドリングストップシステムの禁止指令と前記発電機能の禁止指令とを前記1つの出力端子を用いて区別して出力するように制御するための手段を含む、駆動回路付き回転電機。 - 前記検知手段は、前記駆動回路の電気素子の温度に基づいて異常を検知するための手段を含み、
前記制御手段は、前記検知された電気素子の温度に基づいて、前記禁止指令を判別するための判別手段をさらに含む、請求項1に記載の駆動回路付き回転電機。 - 前記判別手段は、前記電気素子であるパワー素子を冷却する冷却フィンの温度に基づいて、前記禁止指令を判別するための手段含む、請求項2に記載の駆動回路付き回転電機。
- 前記回転電機はモータジェネレータであって、前記駆動回路はインバータ回路である、請求項1〜3のいずれかに記載の駆動回路付き回転電機。
- 前記モータジェネレータの電機子および回転子はオルタネータの部品であって、前記インバータ回路は空冷のインバータ回路である、請求項4に記載の駆動回路付き回転電機。
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