JP4349113B2 - Electric generator for vehicle - Google Patents
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Description
本発明は、車両用発電電動装置に関する。 The present invention relates to a vehicular generator-motor apparatus.
近年、車両の排気ガスによる大気汚染の防止や車両の燃費向上が強く望まれている。そのため、信号待ち等の車両停止時にアイドリング状態が一定時間継続するとエンジンを停止する、いわゆるアイドルストップ車が増加している。このアイドルストップ車には、オルタネータの機能とスタータの機能とが一体になった発電電動装置が用いられている。 In recent years, prevention of air pollution caused by vehicle exhaust gas and improvement in vehicle fuel efficiency have been strongly desired. For this reason, so-called idle stop vehicles, which stop the engine when the idling state continues for a certain time when the vehicle is stopped, such as waiting for a signal, are increasing. In this idle stop vehicle, a generator-motor apparatus in which an alternator function and a starter function are integrated is used.
ところで、オルタネータは、特開平5−328799号公報等に開示されているように、アイドリング中であっても発電している。そのため、アイドルストップ車に搭載された発電電動装置においても、オルタネータの場合と同様に、アイドリング中であっても発電している。
ところで、発電電動装置は、モータジェネレータ(発電電動機)と、制御装置(制御手段)とで構成されている。モータジェネレータは、エンジンから駆動力を伝達されることにより交流電力を発生し、制御装置から交流電力を供給されることにより駆動力を発生する。制御装置は複数のスイッチング素子からなるインバータ回路を有している。このインバータ回路は、モータジェネレータからの交流電力を直流電力に変換するとともに、バッテリ(直流電源)からの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに供給する。ここで、図4を参照して、アイドルストップ車に搭載された発電電動装置のインバータ回路の温度について説明する。図中の、t0はエンジン始動開始を、t1はエンジン始動完了を、t2は車両停止を、t3はエンジン停止つまりアイドルストップを、t4はエンジン再始動開始を、t5はエンジン再始動完了をそれぞれ示す。 By the way, the generator motor is composed of a motor generator (generator motor) and a control device (control means). The motor generator generates AC power by receiving driving power from the engine, and generates driving power by being supplied with AC power from the control device. The control device has an inverter circuit composed of a plurality of switching elements. The inverter circuit converts AC power from the motor generator into DC power, converts DC power from the battery (DC power supply) into AC power, and supplies the AC power to the motor generator. Here, with reference to FIG. 4, the temperature of the inverter circuit of the generator-motor apparatus mounted on the idle stop vehicle will be described. In the figure, t0 indicates engine start start, t1 indicates engine start completion, t2 indicates vehicle stop, t3 indicates engine stop or idle stop, t4 indicates engine restart start, and t5 indicates engine restart completion. .
まず、エンジン始動時(t0〜t1)には、発電電動装置はスタータとして動作する。このとき、インバータ回路はバッテリからの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータに供給する。そのため、インバータ回路には大電流が流れ、インバータ回路の温度は周囲温度から急激に上昇する。 First, at the time of engine start (t0 to t1), the generator motor operates as a starter. At this time, the inverter circuit converts the DC power from the battery into AC power and supplies it to the motor generator. Therefore, a large current flows through the inverter circuit, and the temperature of the inverter circuit rises rapidly from the ambient temperature.
その後、エンジン運転時(t1〜t2)には、発電電動装置はオルタネータとして動作する。インバータ回路はモータジェネレータからの交流電力を直流電力に変換する。このとき、インバータ回路に流れる電流はエンジン始動時より小さく、インバータ回路の温度は低下しほぼ一定の値に安定する。 Thereafter, during engine operation (t1 to t2), the generator motor operates as an alternator. The inverter circuit converts AC power from the motor generator into DC power. At this time, the current flowing through the inverter circuit is smaller than when the engine is started, and the temperature of the inverter circuit decreases and stabilizes to a substantially constant value.
さらに、信号待ち等で車両が停止するとエンジンはアイドリング状態となる。エンジンのアイドリング状態が一定時間継続すると、エンジンが停止、つまり、アイドルストップする。この車両停止からアイドルストップまでの間(t2〜t3)、発電電動装置はオルタネータとして動作し発電を継続する。このとき、インバータ回路の温度はほぼ一定の値に安定したままである。 Further, when the vehicle stops due to a signal waiting or the like, the engine is in an idling state. When the engine idling state continues for a certain period of time, the engine stops, that is, idle stops. During the period from the vehicle stop to the idle stop (t2 to t3), the generator motor operates as an alternator and continues power generation. At this time, the temperature of the inverter circuit remains stable at a substantially constant value.
次に、アイドルストップからエンジンの再始動を開始するまでの間(t3〜t4)、
エンジンは停止し発電電動装置も停止している。しかし、インバータ回路は、小型化され制御装置の一部として発電電動装置に組み込まれている。そのため、インバータ回路の温度は自然空冷のみではほとんど低下しない。
Next, from the idle stop until the engine restart is started (t3 to t4),
The engine is stopped and the generator motor is also stopped. However, the inverter circuit is miniaturized and incorporated in the generator motor as part of the control device. Therefore, the temperature of the inverter circuit is hardly lowered only by natural air cooling.
その後、エンジン再始動時(t4〜t5)には、発電電動装置はスタータとして動作する。そのため、エンジン始動時(t0〜t1)と同様に、インバータ回路の温度は急激に上昇する。 After that, at the time of engine restart (t4 to t5), the generator motor operates as a starter. For this reason, the temperature of the inverter circuit rapidly increases as in the engine start (t0 to t1).
その結果、インバータ回路の最高温度はT0maxは、発電時の発熱に、さらに、エンジン始動時の発熱が加わり非常に高くなる。ここで、インバータ回路のスイッチング素子はその最高温度と流れる電流の容量とによって大きさが決まる。そのため、前述したように、車両停止からアイドルストップまでの間発電を継続する発電電動装置では、大容量のスイッチング素子を用いる必要があり、インバータ回路を小型化することが困難であった。 As a result, the maximum temperature of the inverter circuit, T0max, becomes very high due to the heat generated during power generation and the heat generated during engine start. Here, the size of the switching element of the inverter circuit is determined by the maximum temperature and the capacity of the flowing current. Therefore, as described above, in the generator-motor apparatus that continues power generation from the vehicle stop to the idle stop, it is necessary to use a large-capacity switching element, and it is difficult to reduce the size of the inverter circuit.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、性能を確保しつつ小型化できる車両用発電電動装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a vehicular generator-motor apparatus that can be reduced in size while ensuring performance.
そこで、本発明者は、この課題を解決すべく鋭意研究し試行錯誤を重ねた結果、車両のエンジンがアイドリング状態であるとき、発電を停止することにより温度を低減できることを思いつき、本発明を完成するに至った。 Therefore, as a result of intensive research and trial and error to solve this problem, the present inventor has come up with the idea that the temperature can be reduced by stopping power generation when the vehicle engine is idling, and the present invention has been completed. It came to do.
すなわち、請求項1に記載の車両用発電電動装置は、界磁巻線及び電機子巻線を有し車両に搭載され前記車両のエンジンの駆動力により発電するとともに前記車両のエンジンを始動するための駆動力を発生する発電電動機と、前記発電電動機に接続され前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御するとともに前記電機子巻線と直流電源との間で交直双方向電力変換を行う制御手段と、前記車両のエンジンの駆動力により前記制御手段を冷却する冷却手段とを備えた車両用発電電動装置において、さらに、前記制御手段は、前記車両のブレーキがオンされ、かつ、前記車両の速度が所定の速度以下であるときに前記発電電動機の発電を停止し、前記冷却手段は、前記発電電動機の発電が停止したあとも前記制御手段を冷却することを特徴とする。 That is, the vehicular generator-motor apparatus according to claim 1 has a field winding and an armature winding, and is mounted on the vehicle to generate power by the driving force of the engine of the vehicle and to start the engine of the vehicle. A generator motor that generates a driving force of the motor, and a control that controls a field current that flows through the field winding connected to the generator motor and performs AC / DC bidirectional power conversion between the armature winding and a DC power source. And a vehicle generator-motor apparatus comprising: a cooling means for cooling the control means by the driving force of the engine of the vehicle; and the control means further comprises: a brake of the vehicle; The power generation of the generator motor is stopped when the speed is equal to or lower than a predetermined speed, and the cooling means cools the control means even after the power generation of the generator motor is stopped.
請求項2に記載の車両用発電電動装置は、請求項1に記載の車両用発電電動装置において、さらに、前記制御手段は、前記車両のブレーキがオンされ、かつ、前記車両の速度がゼロであるときに前記発電電動機の発電を停止することを特徴とする。
The vehicular generator-motor apparatus according to
請求項3に記載の車両用発電電動装置は、界磁巻線及び電機子巻線を有し車両に搭載され前記車両のエンジンの駆動力により発電するとともに前記車両のエンジンを始動するための駆動力を発生する発電電動機と、前記発電電動機に接続され前記界磁巻線に流れる界磁電流を制御するとともに前記電機子巻線と直流電源との間で交直双方向電力変換を行う制御手段と、前記車両のエンジンの駆動力により前記制御手段を冷却する冷却手段とを備えた車両用発電電動装置において、 さらに、前記制御手段は、前記車両のエンジンの回転数が所定の回転数以下であるときに前記発電電動機の発電を停止し、前記冷却手段は、前記発電電動機が発電を停止したあとも前記制御手段を冷却することを特徴とする。
The vehicular generator-motor apparatus according to
請求項4に記載の車両用発電電動装置は、請求項1乃至3記載の車両用発電電動装置において、さらに、前記制御手段は、前記発電電動機の前記界磁巻線に流れる界磁電流を遮断することにより発電を停止することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the vehicular generator-motor apparatus according to the first to third aspects, wherein the control means cuts off a field current flowing in the field winding of the generator-motor. By doing so, the power generation is stopped.
請求項5に記載の車両用発電電動装置は、請求項1乃至4記載の車両用発電電動装置において、さらに、前記冷却手段は、前記発電電動機の発電が停止してから所定の時間経過するまで前記制御手段手段を冷却することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the vehicular generator-motor apparatus according to the first to fourth aspects, wherein the cooling means further includes a predetermined time after the generator motor stops generating power. The control means is cooled.
請求項6に記載の車両用発電電動装置は、請求項1乃至4記載の車両用発電電動装置において、さらに、前記冷却手段は、前記発電電動機の発電が停止してから前記制御手段の温度が所定の温度に低下するまで前記制御手段を冷却することを特徴とする。 The vehicular generator-motor apparatus according to claim 6 is the vehicular generator-motor apparatus according to claim 1, wherein the cooling means further comprises a temperature of the control means after the power generation of the generator-motor is stopped. The control means is cooled until the temperature drops to a predetermined temperature.
請求項1に記載の車両用発電電動装置によれば、車両のブレーキがオンされ、かつ、車両の速度が所定の速度以下であるときに制御手段で発電電動機の発電を停止する。さらに、発電停止後も冷却手段で制御手段を冷却する。そのため、制御手段は、発電電動機から直流電源への交直電力変換をする必要がなくなり、制御手段の温度を抑えることができる。さらに、冷却手段により制御手段の温度を低減することができる。ところで、制御手段はブレーキがオンされ車両が比較的低速状態であるときに発電電動機の発電を停止する。しかし、このとき発電電機で発電される交流電力は比較的に小さく、発電を停止しても問題になることはほとんどない。その結果、性能を確保しつつ制御手段を小さくでき、車両用発電電動装置を小型化することができる。 According to the vehicular generator-motor apparatus of the first aspect, when the vehicle brake is turned on and the vehicle speed is equal to or lower than the predetermined speed, the control means stops the power generation of the generator motor. Further, the control means is cooled by the cooling means even after the power generation is stopped. Therefore, the control means does not need to perform AC / DC power conversion from the generator motor to the DC power source, and the temperature of the control means can be suppressed. Furthermore, the temperature of the control means can be reduced by the cooling means. By the way, the control means stops the power generation of the generator motor when the brake is turned on and the vehicle is in a relatively low speed state. However, the AC power generated by the generator at this time is relatively small, and even if power generation is stopped, there is almost no problem. As a result, the control means can be made small while ensuring the performance, and the vehicular generator-motor apparatus can be miniaturized.
請求項2に記載の車両用発電電動装置によれば、車両のブレーキがオンされ、かつ、車両の速度がゼロであるときに制御手段で発電電動機の発電を停止する。そのため、制御手段は、発電電動機から直流電源への交直電力変換をする必要がなくなり、制御手段の温度を抑ることができる。ところで、制御手段は、車両が停止状態、つまり、エンジンがアイドリング状態であるときに発電電動機の発電を停止する。しかし、このときに発電電機で発電される交流電力は非常に小さく、発電を停止しても問題になることはない。その結果、性能を充分に確保しつつ制御手段を小さくでき、車両用発電電動装置を小型化することができる。 According to the vehicular generator-motor apparatus of the second aspect, when the vehicle brake is turned on and the vehicle speed is zero, the control means stops the power generation of the generator motor. Therefore, the control means does not need to perform AC / DC power conversion from the generator motor to the DC power source, and the temperature of the control means can be suppressed. By the way, the control means stops the power generation of the generator motor when the vehicle is in a stopped state, that is, when the engine is in an idling state. However, the AC power generated by the generator at this time is very small, and there is no problem even if power generation is stopped. As a result, the control means can be made small while ensuring sufficient performance, and the vehicular generator-motor apparatus can be downsized.
請求項3に記載の車両用発電電動装置によれば、車両のエンジンの回転数が所定の回転数以下であるときに制御手段で発電電動機の発電を停止する。さらに、発電停止後も冷却手段で制御手段を冷却する。そのため、制御手段は、発電電動機から直流電源への交直電力変換をする必要がなくなり、制御手段の温度を抑えることができる。さらに、冷却手段により制御手段の温度を低減することができる。ところで、制御手段は、車両のエンジンの回転数が所定の回転数以下であるときに、発電電動機の発電を停止する。しかし、このときに発電電動機で発電される交流電力は比較的小さく、発電を停止しても問題になることはほとんどない。その結果、性能を確保しつつ制御手段を小さくでき、車両用発電電動装置を小型化することができる。 According to the vehicular generator-motor apparatus of the third aspect, when the engine speed of the vehicle is equal to or lower than the predetermined speed, the control means stops the power generation of the generator motor. Further, the control means is cooled by the cooling means even after the power generation is stopped. Therefore, the control means does not need to perform AC / DC power conversion from the generator motor to the DC power source, and the temperature of the control means can be suppressed. Furthermore, the temperature of the control means can be reduced by the cooling means. By the way, the control means stops the power generation of the generator motor when the rotational speed of the engine of the vehicle is equal to or lower than a predetermined rotational speed. However, the AC power generated by the generator motor at this time is relatively small, and there is almost no problem even if power generation is stopped. As a result, the control means can be made small while ensuring the performance, and the vehicular generator-motor apparatus can be miniaturized.
請求項4に記載の車両用発電電動装置によれば、制御手段で界磁巻線に流れる界磁電流を遮断することにより発電電動機の発電を停止する。そのため、発電を確実に停止でき、制御手段の温度を抑えることができる。その結果、制御手段が小さくなり、車両用発電電動装置をより小型化することができる。 According to the vehicular generator-motor apparatus of the fourth aspect, the power generation of the generator motor is stopped by interrupting the field current flowing through the field winding by the control means. Therefore, power generation can be stopped reliably and the temperature of the control means can be suppressed. As a result, the control means is reduced, and the vehicular generator-motor apparatus can be further downsized.
請求項5に記載の車両用発電電動装置によれば、冷却手段で、発電電動機の発電が停止してから所定の時間経過するまで制御手段手段を冷却する。そのため、制御手段の温度を効率よく低減することができる。その結果、制御手段が小さくなり、車両用発電電動装置をさらに小型化することができる。 According to the vehicular generator-motor apparatus of the fifth aspect, the control means is cooled by the cooling means until a predetermined time elapses after the power generation of the generator motor is stopped. Therefore, the temperature of the control means can be efficiently reduced. As a result, the control means is reduced, and the vehicular generator-motor apparatus can be further reduced in size.
請求項6に記載の車両用発電電動装置によれば、冷却手段で、発電電動機の発電が停止してから制御手段の温度が所定の温度に低下するまで制御手段を冷却する。そのため、制御手段の温度を確実に所定の温度まで低減することができる。その結果、制御手段が小さくなり、車両用発電電動装置をさらに小型化することができる。 According to the vehicular generator-motor apparatus of the sixth aspect, the cooling means cools the control means until the temperature of the control means decreases to a predetermined temperature after the power generation of the generator motor is stopped. Therefore, the temperature of the control means can be reliably reduced to a predetermined temperature. As a result, the control means is reduced, and the vehicular generator-motor apparatus can be further reduced in size.
本実施形態は、オルタネータに交流モータの機能を付与し、さらに、交流モータを駆動する制御装置を一体化したアイドルストップ車用制御装置一体型モータジェネレータの例を示す。 The present embodiment shows an example of an idle stop vehicle control device integrated motor generator in which an alternator is provided with an AC motor function and a control device for driving the AC motor is integrated.
本実施形態における制御装置一体型モータジェネレータの軸方向一部断面図を図1に、制御装置の回路図を図2に、制御装置のインバータ回路の温度を図3に示す。そして、これらの図を参照し、構造、動作、効果の順で具体的に説明する。 FIG. 1 is a partial cross-sectional view in the axial direction of a motor generator integrated with a control device in this embodiment, FIG. 2 is a circuit diagram of the control device, and FIG. 3 shows the temperature of an inverter circuit of the control device. Then, with reference to these drawings, a specific description will be given in the order of structure, operation, and effect.
まず、図1を参照して具体的構造について説明する。図1に示すように、制御装置一体型モータジェネレータ1(車両用発電電動装置)は、ファン25(冷却手段)を内蔵したモータジェネレータ2(発電電動手段)と、制御装置3(制御手段)とを備えている。 First, a specific structure will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, a control device integrated motor generator 1 (vehicle generator / motor unit) includes a motor generator 2 (generator / motor unit) incorporating a fan 25 (cooling unit), a control unit 3 (control unit), and the like. It has.
モータジェネレータ2は、フロントハウジング20と、リヤハウジング21と、回転軸22と、ステータ23と、ロータ24と、ファン25と、プーリ26と、ブラシ27とを備えている。
The
フロントハウジング20は、アルミニウムからなり、端壁20aと、端壁20aの周縁部から軸方向に延在する周壁20bとから構成されている。フロントハウジング20の端壁20aには冷却空気の吸入孔20cが形成されている。また、フロントハウジング20の周壁20bには冷却空気の吹き出し孔20dが形成されている。
The
リヤハウジング21は、フロントハウジング20と同様にアルミニウムからなり、端壁21aと、端壁21aの周縁部から軸方向に延在する周壁21bとから構成されている。リヤハウジング21の端壁21aには冷却空気の吸入孔21cが形成されている。また、リヤハウジング21の周壁21bには冷却空気の吹き出し孔21dが形成されている。
The
回転軸22は例えば鉄からなる円柱体である。この回転軸22は、フロントハウジング20の端壁20aに配設される軸受22aとリヤハウジング21の端壁21aに配設される軸受22bとを介して、フロントハウジング20及びリヤハウジング21に対して回転可能に支持されている。そして、回転軸22の一端部の外周面には2つのスリップリング22cが軸方向に並設されている。回転軸22の他端部の外周面には後述するプーリ26が嵌合され固定されている。
The rotating
ステータ23は、ステータコア23aと、ステータコイル23bとで構成されている。ステータコア23aは磁性材からなる環状体である。ステータコイル23bはステータコア23aに巻回される巻線である。そして、ステータ23の一方の軸端部の外周面は、フロントハウジング20の周壁20bの端部の内周面に、他方の軸端部の外周面は、リヤハウジング21の周壁21bの端部の内周面にそれぞれ固定されている。
The
ロータ24は、ロータコア24aと、界磁コイル24bとで構成されている。ロータコア24aは磁性材で構成されている。界磁コイル24bはロータコア24aに巻回される巻線である。界磁コイル24bの両端は回転軸22の軸端部に並設された2つのスリップリング22cにそれぞれ接続されている。そして、ロータ24は回転軸22に固定され、ロータ24の外周面をステータ23の内周面と一定の間隔を介して対向するようにステータ23の内周側に配設されている。
The
ファン25はロータ24の両軸端面に固定されている。このファン25は回転軸22が回転することによりロータ24とともに回転し空気の流れを発生させる。
The
プーリ26は回転軸22の軸端部にネジで固定されている。このプーリ26はエンジンとモータジェネレータ2との間で駆動力の授受をしている。
The
ブラシ27は黒鉛からなる角柱体である。このブラシ27はブラシホルダ27aーに収納され径方向に往復動可能に支持されている。また、ブラシ27の軸端面は回転軸22の軸端部に配設された2つのスリップリング22cの外周面にそれぞれ接触している。そして、一方のブラシ27はリヤハウジング21を介して接地されている。他方のブラシ27は後述する制御装置3に接続されている。
The
図2に示すように、制御装置3は、インバータ回路30と、界磁回路31と、制御回路32と、コネクタ33と、電源端子34と、放熱板35と、インバータケース36と、カバー37とから構成されている。
As shown in FIG. 2, the
インバータ回路30はドレイン−ソース間に寄生ダイオードを有する6つの電界効果トランジスタ30a〜30fを3相ブリッジ接続して構成されている。このインバータ回路30の上側にある3つの電界効果トランジスタ30a〜30cのドレインは後述する電源端子34に接続され、下側にある3つの電界効果トランジスタ30d〜30fのソースはリヤハウジング21を介して接地されている。また、インバータ回路30の3相出力端子TU、TV、TWは、モータジェネレータ2のステータコイル23bと後述する制御回路32とに接続されている。
The
界磁回路31は、電界効果トランジスタ31aと、フライホイールダイオード31bとから構成されている。界磁回路31の電界効果トランジスタ31aのドレインは電源端子34に接続され、ソースはモータジェネレータ2の一方のブラシ27を介して界磁コイル24bの一端に接続されている。界磁回路31のフライホイールダイオード31bのカソードは、電界効果トランジスタ31aのソースと同じく、モータジェネレータ2の一方のブラシ27を介して界磁コイル24bの一端に接続されている。フライホイールダイオード31bのアノードはリヤハウジング21を介して接地されている。ところで、界磁コイル24bの他端は他方のブラシ27からリヤハウジング21を介して接地されている。そのため、フライホイールダイオード31bは界磁コイル24bに並列接続されている。
The
制御回路32は、インバータ回路30を構成する6つの電界効果トランジスタ30a〜30fのゲートと、界磁回路31を構成する電界効果トランジスタ31aのゲートとに接続されている。制御回路32は後述するコネクタ33に接続されるとともにリヤハウジング21を介して接地されている。
The
コネクタ33は、イグニションスイッチやECU(図略)からの制御信号と駆動のための電力とを制御回路32へ供給する電子部材である。
The connector 33 is an electronic member that supplies a control signal from an ignition switch or ECU (not shown) and power for driving to the
電源端子34は制御装置3とバッテリ4や各負荷5との間で電力を授受する電子部材である。
The
図1に戻って説明する。図1に示すように、放熱板35は、例えば、アルミニウム等の熱伝導性のよい材料からなる環状体である。放熱板35の一方の端面には、インバータ回路30を構成する6つの電界効果トランジスタ30a〜30fがそれぞれ絶縁フィルムを介してネジで固定されている。放熱板35の一方の端面には、さらに、界磁回路31と制御回路32とが搭載された基板が固定されている。放熱板35の他方の端面には、放熱効果を向上させるため複数のフィンが配設されている。
Returning to FIG. As shown in FIG. 1, the
インバータケース36は、樹脂からなり、内周壁と、外周壁と、これらの軸端部を連結する端壁とから構成されている。インバータケース36の外周壁及び端壁にはバスバーが一体成形されている。インバータケース36の外周壁の外周面にはコネクタ33と電源端子34とが固定されている。インバータケース36の外周壁と内周壁とで囲まれる空間には、インバータ回路30、界磁回路31及び制御回路32が固定された放熱板35が収容されている。これらインバータ回路30、界磁回路31及び制御回路32は、インバータケース36に一体成形されたバスバーを介してステータコイル23b、ブラシ27、コネクタ33及び電源端子34と接続されている。そして、インバータケース36の内周壁と外周壁のとで囲まれる空間には樹脂が充填されている。インバータケース36はリヤハウジング21の端壁21aに固定されている。
The
カバー37は樹脂からなり、底壁と、底壁の周縁部から軸方向に延在する周壁とから構成されている。カバー37の底壁には冷却空気の吸入孔が形成されている。このカバー37はインバータケース36と放熱板35とを覆った状態でリヤハウジング21の端壁21aに固定されている。
The
次に、図3を参照して具体的動作について説明する。図3において、t0はエンジン始動開始を、t1はエンジン始動完了を、t2は車両停止を、t3はエンジン停止つまりアイドルストップを、t4はエンジン再始動開始を、t5はエンジン再始動完了をそれぞれ示す。 Next, a specific operation will be described with reference to FIG. In FIG. 3, t0 indicates engine start, t1 indicates engine start completion, t2 indicates vehicle stop, t3 indicates engine stop or idle stop, t4 indicates engine restart start, and t5 indicates engine restart completion. .
まず、エンジン始動時(t0〜t1)には、発電電動装置はスタータとして動作する。このとき、インバータ回路30はバッテリ4からの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータ2に供給する。そのため、インバータ回路30には大電流が流れ、インバータ回路30の温度は周囲温度から急激に上昇する。
First, at the time of engine start (t0 to t1), the generator motor operates as a starter. At this time, the
その後、エンジン運転時(t1〜t2)には、発電電動装置はオルタネータとして動作する。インバータ回路30はモータジェネレータ2からの交流電力を直流電力に変換する。このとき、インバータ回路30に流れる電流はエンジン始動時より小さく、インバータ回路30の温度は低下しほぼ一定の値に安定する。
Thereafter, during engine operation (t1 to t2), the generator motor operates as an alternator.
さらに、信号待ち等で車両が停止するとエンジンはアイドリング状態となる。このとき、車両のブレーキはオンされ、かつ、車両の速度はゼロである。この情報は、例えば、エンジン制御用のECUからコネクタ33を介して制御回路32へと入力される。制御回路32はこの信号に基づき界磁回路31の電界効果トランジスタ31aをオフする。界磁回路31の電界効果トランジスタ31aがオフされることにより、モータジェネレータ2の界磁コイル24bに流れる界磁電流が遮断され、モータジェネレータ2は発電を停止する。ところで、モータジェネレータ2のプーリ26はベルトを介してエンジンのクランクシャフトと結合されている。そのため、アイドリング状態にあるエンジンの駆動力がプーリ26を介してモータジェネレータ2に伝達され、モータジェネレータ2のロータ24が回転する。これにより、ロータ24の両端面に固定されたファン25が冷却空気流を発生させる。この冷却空気流は、フロントハウジング20の吸入孔20cから吹き出し孔20dと流れる。また、カバー37の吸気孔から放熱板35のフィンの間を通り、インバータケース36の内周壁の内周側からリヤハウジング21の吸入孔21cを経て吹き出し孔21dへと流れる。そして、インバータ回路30、界磁回路31、制御回路32、ブラシ27、界磁コイル24b及びステータコイル23bを冷却する。ここで、エンジンのアイドリング状態が一定時間継続すると、エンジン制御用のECUがエンジンを停止、つまり、アイドルストップさせる。そのため、この冷却は車両停止からアイドルストップするまでの一定時間(t2〜t3)継続して行われる。これにより、インバータ回路30の温度は充分に低下する。
Further, when the vehicle stops due to a signal waiting or the like, the engine is in an idling state. At this time, the brake of the vehicle is turned on and the vehicle speed is zero. This information is input from the ECU for engine control to the
次に、アイドルストップからエンジンの再始動を開始するまでの間(t3〜t4)、エンジンは停止しておりモータジェネレータ2も停止状態となる。しかし、インバータ回路30は小型化されてモータジェネレータ2に一体的に組み込まれているそのため、インバータ回路30の温度は自然空冷のみではほとんど低下しない。
Next, from the idle stop until the engine restart is started (t3 to t4), the engine is stopped and the
その後、エンジン再始動時(t4〜t5)には、発電電動装置はスタータとして動作する。そのため、エンジン始動時(t0〜t1)と同様に、インバータ回路30の温度は急激に上昇する。しかし、車両停止からアイドルストップするまでの一定時間(t2〜t3)、発電を停止するとともに強制空冷することでインバータ回路30の温度は充分低下しているので、インバータ回路30の最高温度T1maxを抑えることができる。
After that, at the time of engine restart (t4 to t5), the generator motor operates as a starter. For this reason, the temperature of the
最後に、具体的効果について説明する。まず、制御装置一体型モータジェネレータ1は、車両のブレーキがオンされ、かつ、車両の速度がゼロであるときに、制御回路32でモータジェネレータ2の発電を停止する。さらに、発電停止後もファン25でインバータ回路30を冷却する。そのため、インバータ回路30は、モータジェネレータ2からバッテリ4への交直電力変換をする必要がなくなり、インバータ回路30の温度を抑えることができる。さらに、ファン25によりインバータ回路30の温度を低減することができる。ところで、制御回路32は車両が停止状態、つまり、エンジンがアイドリング状態であるときにモータジェネレータ2の発電を停止する。しかし、このときにモータジェネレータ2で発電される交流電力は非常に小さく、発電を停止しても問題になることはない。その結果、性能を充分に確保しつつインバータ回路30を小さくでき、制御装置一体型モータジェネレータ1を小型化することができる。
Finally, specific effects will be described. First, the controller-integrated motor generator 1 stops the power generation of the
また、制御装置一体型モータジェネレータ1は、界磁回路31でモータジェネレータ2の界磁巻線に流れる界磁電流を遮断することにより発電を停止する。そのため、発電を確実に停止でき、インバータ回路30の温度を抑えることができる。その結果、インバータ回路30が小さくなり、制御装置一体型モータジェネレータ1をより小型化することができる。
Further, the controller-integrated motor generator 1 stops power generation by interrupting the field current flowing in the field winding of the
さらに、制御装置一体型モータジェネレータ1は、ファン25で、モータジェネレータ2の発電が停止してから一定時間が経過するまで、インバータ回路30を冷却する。そのため、インバータ回路30の温度を効率よく低減することができる。その結果、インバータ回路30が小さくなり、制御装置一体型モータジェネレータ1をさらに小型化することができる。
Further, the controller-integrated motor generator 1 cools the
なお、上述した実施形態では、車両のブレーキがオンされ、かつ、車両の速度がゼロであるときにモータジェネレータ2の発電を停止しているが、これに限られるものではない。発電が停止しても問題になることがない条件であればよい。例えば、車両のブレーキがオンされ、かつ、車両の速度が所定の速度以下であるときに発電を停止してもよい。また、車両のエンジンの回転数が所定の回転数以下であるときに発電電動機で発電を停止してもよい。これらの条件であっても本実施形態と同様の効果が得られる。
In the above-described embodiment, the power generation of the
また、上述した実施形態では、ファン25で、モータジェネレータ2が発電を停止してから一定時間が経過するまで、インバータ回路30を冷却しているが、これに限られるものではない。インバータ回路30の温度が所定の温度に低下するまで冷却していてもよい。この場合、より確実に温度を低減することができる。
In the above-described embodiment, the
さらに、本発明における車両用発電電動装置をエンジン及びECUと組み合わせることにより車両用発電電動システムを構成するこもできる。 Furthermore, a vehicular generator / motor system according to the present invention can be combined with an engine and an ECU to form a vehicular generator / motor system.
1 ・・・ 制御装置一体型モータジェネレータ(車両用発電電動装置)
2 ・・・ モータジェネレータ(発電電動機)
23 ・・・ ステータ
23b ・・・ ステータコイル
24 ・・・ ロータ
24b ・・・ 界磁コイル
25 ・・・ ファン(冷却手段)
26 ・・・ プーリ
27 ・・・ ブラシ
3 ・・・ 制御装置(制御手段)
30 ・・・ インバータ回路
30a〜30f ・・・ 電界効果トランジスタ
31 ・・・ 界磁回路
31a ・・・ 電界効果トランジスタ
32 ・・・ 制御回路
1... Controller-integrated motor generator (vehicle generator motor)
2 ... Motor generator (generator motor)
23 ...
26 ...
30 ...
Claims (6)
さらに、前記制御手段は、前記車両のブレーキがオンされ、かつ、前記車両の速度が所定の速度以下であるときに前記発電電動機の発電を停止し、
前記冷却手段は、前記発電電動機の発電が停止したあとも前記制御手段を冷却することを特徴とする車両用発電電動装置。 A generator motor having a field winding and an armature winding, which is mounted on a vehicle and generates electric power by the driving force of the engine of the vehicle and generates a driving force for starting the engine of the vehicle, and is connected to the generator motor Control means for controlling the field current flowing in the field winding and performing AC / DC bidirectional power conversion between the armature winding and a DC power source, and the control means by the driving force of the engine of the vehicle. In the vehicular generator-motor apparatus provided with cooling means for cooling,
Further, the control means stops the power generation of the generator motor when the brake of the vehicle is turned on and the speed of the vehicle is equal to or lower than a predetermined speed,
The vehicular generator-motor apparatus, wherein the cooling means cools the control means even after the generator motor stops generating power.
さらに、前記制御手段は、前記車両のエンジンの回転数が所定の回転数以下であるときに前記発電電動機の発電を停止し、
前記冷却手段は、前記発電電動機が発電を停止したあとも前記制御手段を冷却することを特徴とする車両用発電電動装置。 A generator motor having a field winding and an armature winding, which is mounted on a vehicle and generates electric power by the driving force of the engine of the vehicle and generates a driving force for starting the engine of the vehicle, and is connected to the generator motor Control means for controlling the field current flowing in the field winding and performing AC / DC bidirectional power conversion between the armature winding and a DC power source, and the control means by the driving force of the engine of the vehicle. In the vehicular generator-motor apparatus provided with cooling means for cooling,
Furthermore, the control means stops the power generation of the generator motor when the rotational speed of the engine of the vehicle is equal to or lower than a predetermined rotational speed,
The vehicular generator-motor apparatus, wherein the cooling means cools the control means even after the generator motor stops generating power.
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