JP3912336B2

JP3912336B2 - 駆動回路付き回転電機

Info

Publication number: JP3912336B2
Application number: JP2003176521A
Authority: JP
Inventors: 秀年久須美
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2003-06-20
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2023-06-20
Also published as: JP2005012966A

Description

【０００１】
【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、１２００ＥＦＩ＿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

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。