JP5053847B2 - 回転電機装置の制御／電力モジュール - Google Patents

Description

本発明は、多相回転電機装置、特に、オルタネータ/スタータのような両用可能な回転電機装置の制御／電力モジュールに関する。

本発明は、自動車の分野に好ましく適用されるものである。より一般的に言うと、本発明は、電圧整流素子であるスイッチブリッジ部、スイッチを駆動させる駆動回路、及び各駆動回路と、整流電圧のレギュレータをなすとともに、始動時の制御及び管理を行う制御回路とを接続する少なくとも１つの通信リンクを有するオルタネータまたはオルタネータ/スタータ、モータ/オルタネータまたはモータ/オルタネータ/スタータに適用されるものである。

電圧整流素子として、パワーダイオードを用いる公知のオルタネータにおいて、レギュレータ（従動型または駆動型）は、いわゆる自己始動機能を有している。この機能により、（断線、コネクタの故障または取り外し等のために）電流を流すインストラクションがレギュレータに入力されない場合でも、オルタネータは、電流を流すことができ、それにより、自動車のエンジンは回転し、オルタネータは回転する。この機能は、オルタネータの２つの相間の電圧差を監視し、所定の閾値より高いか否かを検出することに基づいている。このように検出された場合、アイドルモード（バッテリの電力消費を軽減する）にあるレギュレータは、「起動」され、装置は始動する。

オルタネータ/スタータ、モータ/オルタネータ、または、モータ/オルタネータ/スタータばかりでなく、電圧整流素子としてスイッチが用いられているオルタネータの場合にも、上述したのと同様の手段を用いることが望まれる。しかしながら、この手段では、駆動回路と制御回路との間に、さらに２つの接続線が必要となるという欠点を有している。これは、制御回路において、２つの位相情報を得るために、制御または調整モジュールに追加的な２つの接続端子を設け、かつ、スイッチを含む各電力モジュールに相出力接続端子を設ける必要があるためである。

本発明の特徴を、電圧整流素子としてスイッチを用いる装置に用いることにより、上記した欠点を低減させることができる。

すなわち、本発明の回転電機装置の制御／電力モジュールは、第１の態様として、
−スイッチブリッジ部と、
−前記スイッチブリッジ部を駆動するために、前記スイッチブリッジ部に接続された複数の駆動回路と、
−制御回路と、
−前記駆動回路と前記制御回路とを接続する複数の通信リンクとを備え、制御／電力モジュールは、
−回転電機装置がアイドルモードの時、複数の前記通信リンクのうちの少なくとも１つを、制御回路と前記駆動回路との間の信号の伝送に用い、前記回転電機装置のアイドルモードでの機能を実行し、
−回転電機装置がアクティブモードの時、複数の前記通信リンクの全てを、制御回路と前記駆動回路との間の信号の伝送に用い、前記回転電機装置のアクティブモードでの機能を実行するようになっている。

このように、本発明によると、回転電機装置のアイドルモード時に、制御回路と各駆動回路との間に従来からある通信リンクを介して、情報を伝送することが可能となる。従来、通信リンクは、アイドルモード以外のモード（制御回路が起動される時）の時だけに、アクティブモードの機能のために用いられていた。

ある好ましい実施例においては、アイドルモードに関連する機能は、位相検出機能である。

また、位相検出時に送られる信号は、第１の通信リンク及び第２の通信リンクをそれぞれ介して送られる位相情報の少なくとも第１の位相情報及び第２の位相情報を含んでいる。そのため、第１及び第２の通信リンクは、アクティブモードにおいて、通信リンクの一部をなし、装置に関する２つの位相情報は、自己始動機能を実現する制御回路へ確実に送られる。

ある好ましい実施例においては、第１及び第２の通信リンクは、位相同期リンクであり、アクティブモード時に、位相同期信号を、関連する駆動回路に伝送するようになっている。このように、各駆動回路用に既にある通信リンクを用いて、各位相情報を送ることができる。

ある好ましい実施例においては、複数の通信リンクは、双方向リンクである。そのため、アクティブモード時に、前記通信リンクにより、駆動回路から制御回路へ、故障を示す信号を送ることができる。

ある実施例においては、複数の通信リンクは、制御リンクである。それにより、双方向リンクの時に比べて、駆動回路を簡単に製造できる。この場合、駆動回路のモードは、受動モード、すなわち、「スレーブ」モードのみである。

ある非限定的な実施例においては、第１及び第２の各通信リンクは、相巻き線から発生する位相情報が送られるように、回転電機装置の相巻き線のそれぞれの端部に接続され、関連する駆動回路は、アイドルモード以外の時に、前記通信リンクへの位相情報を遮断するスイッチ手段を備えている。そのため、制御回路は、少なくとも２つ（Ｎ個）の位相情報を有することができる（Ｎ個の駆動回路は同等であり、Ｎは実数である）。制御回路が（プロトコルリンクにより、起動ワイヤにより、または装置の回転を検出することにより）起動されると、駆動回路に給電される。駆動回路は起動され、対応する通信リンクへの位相情報が遮断される。それにより、通常のモジュール機能が行われる。このように、第１及び第２の通信リンクは、アクティブモード時に、他の情報、例えば、位相同期信号や故障フィードバック情報を送ることができる。

ある非限定的な実施例においては、駆動回路に関連するスイッチ手段は、
−第１の抵抗を介して通信リンクに接続され、かつ、第２の抵抗を介して相巻き線の一端に接続される駆動回路の出力端子に接続された第１の端子と、
−接地端子に接続された第２の端子と、
−アイドルモード以外の時だけに、電源電圧の信号が入力されるように、関連する駆動回路の電源端子に接続された第３の端子とを有する制御スイッチを備えている。

この実施例は、特に簡単であり、アイドルモード以外の時だけに、駆動回路には、電源電圧が選択的に入力されるという利点を得ることができる。

非限定的なある実施例においては、制御回路は、少なくともアイドルモード時に、位相情報の第１の位相情報と第２の位相情報が入力され、位相情報の前記第１及び第２の位相情報間の位相差を検出すると、起動信号を送るようになっている検出ユニットを備えている。そのため、前記検出ユニットにより、位相検出機能及び自己始動機能が行われる。

ある非限定的な好ましい実施例においては、位相情報の第１及び第２の位相情報間の振幅差を検出することにより、位相差が検出される。

また、非限定的なある実施例においては、検出ユニットは、前記振幅差が所定の閾値よりも大きい時に起動信号を送るようになっている閾値型の比較手段を備えている。

２つの相間の振幅差を用いることにより、エンジンの低速時、すなわち、装置の低速時に自己始動機能を発揮させることができる。従って、１つの位相情報のみを用いる時よりも、自己始動機能が迅速となる。これは、単一の位相情報の場合、所定の閾値を低くする必要があり、それにより、余計な電力を消費する能動素子を用いる必要があるためである。また、１つだけではなく、２つの位相情報を用いることにより、モジュールの自己始動機能は、より安定したものとなる。パルス型の位相情報の乱れにより、好ましくない自己始動機能が発生する危険は低下する。

非限定的なある実施例においては、閾値型の比較手段は、バイポーラトランジスタを備えている。そのため、特に、電源に対して静的に電力を消費する比較器のような能動回路とは異なり、バイポーラトランジスタは、所定の閾値を越した時、すなわち、導通した時のみに電力を消費する。

非限定的なある実施例においては、制御回路は、アイドルモード以外の時に、前記検出ユニットへの位相情報の前記第１の位相情報及び第２の位相情報を遮断するスイッチ手段を備えている。それにより、アクティブモード時に、位相検出機能が停止させられる。

ある非限定的な実施例においては、検出ユニットのスイッチ手段は、第１及び第２の通信リンクに関して、
−第１の抵抗を介して前記通信リンクに接続され、かつ、第２の抵抗を介して検出ユニットの入力端子に接続された第１の端子と、
−接地端子に接続された第２の端子と、
−アイドルモード以外の時だけに、電源電圧が印加される電源端子に、抵抗を介して接続された制御端子である第３の端子とを有する制御スイッチを備えている。このように、特に簡単なスイッチ手段により、制御回路は、アイドルモード時に電力が供給されない素子を有するようになる。

本発明の第２の態様は、第１の態様による制御／電力モジュールを備えるオルタネータ/スタータ、モータ/オルタネータ、またはモータ/オルタネータ/スタータのような多相の回転電機装置に関する。

ある非限定的な実施例においては、回転電機装置は、両用である。

本発明の第３の態様は、回転電機装置の制御方法に関し、回転電機装置は、
−スイッチブリッジ部と、
−前記スイッチブリッジ部と関連し、前記スイッチブリッジ部を駆動させる複数の駆動回路と、
−制御回路と、
−前記駆動回路と前記制御回路とを接続する複数の通信リンクとを備え、前記方法は、
−アイドルモード時には、複数の前記通信リンクの少なくとも１つを介して、制御回路と前記駆動回路との間で、アイドルモードに関連する機能を実現する信号を送り、
−アクティブモード時には、複数の前記通信リンクの全てを介して、制御回路と前記駆動回路との間で、アクティブモードに関連する機能を実現する信号を送るようになっている。

ある非限定的な実施例においては、アイドルモードに関連する機能は、位相検出機能である。

ある非限定的な好ましい実施例においては、位相検出の間、位相情報の少なくとも第１の位相情報及び第２の位相情報は、第１の通信リンク及び第２の通信リンクのそれぞれに送られる。

ある非限定的な好ましい実施例においては、制御回路は、位相情報の前記第１の位相情報及び第２の位相情報を監視し、位相情報の前記第１の位相情報及び第２の位相情報の所定の形態に対応して起動する。

ある非限定的な実施例においては、通信リンクは、回転電機装置の相巻き線の一端に接続され、相巻き線からの位相情報の位相情報が通信リンクへ送られ、アイドルモード以外の時には、前記通信リンクへの位相情報が遮断される。

ある非限定的な実施例においては、本発明の方法は、
−少なくともアイドルモード時に、制御回路の検出ユニットから、位相情報の第１の位相情報及び第２の位相情報が入力され、
−位相情報の前記第１の位相情報及び第２の位相情報間の位位相差を検出すると、起動信号を送るようになっている。

ある非限定的な好ましい実施例においては、位相情報の前記第１の位相情報及び第２の位相情報間の振幅差を検出することにより、位相差が検出されるようになっている。

また、ある非限定的な実施例においては、位相情報の第１の位相情報及び第２の位相情報間の振幅差が所定の閾値より大きい時、検出ユニットから起動信号が送られるようになっている。

ある非限定的な実施例においては、検出ユニットは、第１の通信リンク及び第２の通信リンクに接続され、アイドルモード以外の時に、前記検出ユニットへの位相情報の前記第１の位相情報及び第２の位相情報が遮断されるようになっている。

本発明の他の態様、特徴及び利点は、以下に示す詳細な説明から明らかになると思う。この説明は、図面を参照して行う単なる例示的なものである。

次に、本発明を、オルタネータ/スタータに適用した例について説明するが、本発明は、より一般的には、上述したような多相回転電機装置に適用しうるものである。

オルタネータ/スタータは、自動車に搭載されたエンジンを始動させるスタータモード、及び、エンジンの回転により発生される電圧を整流及び調節するオルタネータモードで機能するようになっている。このように、オルタネータ/スタータは、両用の装置である。オルタネータ/スタータは、これら２つのアクティブモードの他に、アイドルモードとなる。

図１は、オルタネータ/スタータ３００を示している。オルタネータ/スタータ３００は、
−電気機械部２００と、
−電力モジュール１及び制御回路２を備える制御／電力モジュール１００を構成する電子部と、
−バッテリ４００の端子４０１及び４０２にそれぞれ接続された２つの電源端子３０１及び３０２とを備えている。

非限定的な実施例において、バッテリ４００は、例えば１２ボルトのバッテリである。端子４０１は正端子であり、端子４０２は負端子である。端子４０１及び４０２の電位を、Ｂ＋及びＢ−とそれぞれ示してある。公知のように、端子４０２は、車両のシャーシに接続されており、電位Ｂ−は、接地電位となっている。バッテリ電圧、すなわち、バッテリ４００の端子４０１及び４０２間の電圧差を、ＶＢＡＴと示してある。

また、オルタネータ/スタータ３００は、公知のように、車両の（図示しないイグニッションキーにより閉位置とされる）始動スイッチと接続された制御入力端子３０３を備えており、オルタネータ/スタータ３００は、制御ボックスを介して取り付けられている。始動スイッチが閉じられると、車両のエンジンが始動する。オルタネータ/スタータ３００は、エンジンの回転により回転駆動され、それにより、オルタネータ/スタータ３００は回転する。始動スイッチが閉じられると、オルタネータ/スタータ３００の制御入力端子３０３に始動信号ＣＯＭＭが送られる。自己始動機能を実行させる始動信号ＣＯＭＭが制御回路２に誤って送られることを防止する必要がある。自己始動機能は、特に、低下したモードで装置が駆動されている時に機能する。そのため、イグニッションキーの開閉にかかわらず、自己始動機能により、例えば坂道で再始動できるようになる。

電気機械部２００は、
−アーマチャ２０１と、
−フィールド巻き線２０２とを備えている。

非限定的な実施例において、アーマチャ２０１はステータであり、フィールド巻き線２０２はロータである。また、ステータは、好ましくは、１よりも大きい整数である所定数Ｎの相巻き線を備えている。本実施例では、Ｎは３である。換言すると、本実施例によるオルタネータ/スタータ３００は、ロータのフィールド巻き線及びステータの３相巻き線を有する装置である。図１に示す実施例において、アーマチャ２０１の相巻き線は、リング形状に設けられ、例えばデルタ状に取り付けられている。しかしながら、この形状に限定されるものではなく、星形形状としてもよい。

制御／電力モジュール１００は、
−電力モジュール１と、
−ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）として好適に製造可能な制御回路２とを備えている。

非限定的な実施例において、電力モジュール１は、
−アーマチャ２０１の３相巻き線とそれぞれ接続され、３つのスイッチブリッジを有するスイッチブリッジ部３と、
−スイッチブリッジ部３の３つのスイッチブリッジにそれぞれ接続された３つの駆動回路１０、２０及び３０とを備えている。

好ましい実施例において、スイッチブリッジ部３は、少なくとも１つのパワートランジスタを備えている。パワートランジスタで構成されたスイッチブリッジ部に関しては、後述する。

駆動回路１０、２０及び３０は、それぞれ接続されたスイッチブリッジを動作させる。以下、文字Ｕ、Ｖ及びＷにより、アーマチャ２０１の３つの各相を示すこととする。駆動回路１０、２０及び３０は、互いに同等であるのが好ましく、それにより、制御／電力モジュール１００の設計が簡単となり、安価となる。駆動回路（１０）（２０）（３０）は、例えば、モノリシック回路で構成されている。

簡単化のために、以下の説明及び図面において、制御回路２及び制御／電力モジュール１００の入力端子及び出力端子、及び、駆動回路１０、２０及び３０の入力端子を、状態に応じて送受信される信号の名称を割り振ってある。

駆動回路１０に接続されたスイッチブリッジ部３の第１スイッチブリッジ１０１は、ローＭＯＳトランジスタＭＬＳＵ（または「ローサイド」トランジスタ）と直列接続されたハイＭＯＳトランジスタＭＨＳＵ（または「ハイサイド」トランジスタ）を備えている。これらは、例えばＮ型ＭＯＳトランジスタである。トランジスタＭＨＳＵのドレン、制御ゲート及びソースは、駆動回路１０の出力端子ＤＨ、ＧＨ及びＳＨにそれぞれ接続されている。同様に、トランジスタＭＬＳＵのドレン、制御ゲート及びソースは、駆動回路１０の出力端子ＤＬ、ＧＬ及びＳＬにそれぞれ接続されている。また、相互接続されたトランジスタＭＬＳＵのドレン及びトランジスタＭＨＳＵのソースは、第１スイッチブリッジ１０１の出力ノードを構成している。この出力ノードからは、第１の位相情報信号ＰＨＵが出力される。

また、スイッチブリッジ部３の第２スイッチブリッジ１０２は、トランジスタＭＨＳＵ及びＭＬＳＵと同特性のハイサイドトランジスタＭＨＳＶ及びローサイドトランジスタＭＬＳＶを備えており、トランジスタＭＨＳＵ及びＭＬＳＵが駆動回路１０に接続されているのと同様に、駆動回路２０に接続されている。相互接続されたトランジスタＭＨＳＶのソース及びトランジスタＭＨＳＶのドレンは、第２スイッチブリッジ１０２の出力ノードを構成している。この出力ノードからは、第２の位相情報信号ＰＨＶが出力される。

さらに、スイッチブリッジ部３の第３スイッチブリッジ１０３は、トランジスタＭＨＳＵ及びＭＬＳＵと同特性のハイサイドトランジスタＭＨＳＷ及びローサイドトランジスタＭＬＳＷを備えており、トランジスタＭＨＳＵ及びＭＬＳＵが駆動回路１０に接続されているのと同様に、駆動回路３０に接続されている。相互接続されたトランジスタＭＬＳＷのソース及びトランジスタＭＨＳＷのドレンは、第３スイッチブリッジ１０３の出力ノードを構成している。この出力ノードからは、第３の位相情報信号ＰＨＷが出力される。

位相情報信号ＰＨＵ、ＰＨＶ及びＰＨＷは、電力モジュール１の各出力端子から出力される。制御／電力モジュール１００がオルタネータ/スタータ３００に取り付けられると、これらの出力端子は、各接続線１１、１２及び１３により、アーマチャ２０１の相巻き線に接続される。

スイッチブリッジ部３の各スイッチブリッジのハイサイドトランジスタ、すなわち、トランジスタＭＨＳＵ、ＭＨＳＶ及びＭＨＳＷのドレンは、オルタネータ/スタータ３００の電源端子３０１の電位Ｂ＋である電力モジュール１の第１の端子に接続されている。同様に、スイッチブリッジ部３の各スイッチブリッジのローサイドトランジスタ、すなわち、トランジスタＭＬＳＵ、ＭＬＳＶ及びＭＬＳＷのソースは、オルタネータ/スタータ３００の電源端子３０２の電位Ｂ−である電力モジュール１の第２の端子に接続されている。また、電力モジュール１は、電力モジュール１の前記端子間に接続された濾波用のコンデンサＣＦを備えている。

制御回路２の第１及び第２の端子の電位は、それぞれＢ＋及びＢ−であり、オルタネータ/スタータ３００の電源端子３０１及び３０２にそれぞれ接続されている。制御回路２は、各信号ＳＣＵ、ＳＣＶ、ＳＣＷ、ＶＡ、ＶＤ及びＡＬＧを出力する出力端子を備えている。これらの信号は、各通信リンク２１〜２６を介して、電力モジュール１の対応する各入力端子へ出力される。信号ＶＡ、ＶＤ及びＡＬＧは、駆動回路１０、２０及び３０の各入力端子へ同時に出力される。

第１の実施例においては、複数の前記通信リンク２１〜２６は、制御リンクである。すなわち、前記通信リンクは、駆動回路に対する制御信号、例えば、以下に詳述する位相同期信号ＳＣＵ、ＳＣＶ及びＳＣＷをスタータモードにおいて発生する制御回路２により、アクティブモードで用いられる。

第２の好ましい実施例においては、複数の前記通信リンク２１〜２６は、双方向通信リンクである。すなわち、通信リンク２１〜２６は、駆動回路１０、２０及び３０へ信号を送る制御回路２により、及び、制御回路２へ信号を送る前記駆動回路により、アクティブモードで用いられる。そのため、例えばオルタネータモードにおいて、障害伝送のような分析機能を容易に実行することができ、例えば、位相情報が駆動回路から制御回路へ送られ、相が短絡しているか否かが検出される。

オルタネータとして機能するアクティブモード時には、信号ＶＡは、アクティブ（例えば信号ＶＡ＝１）であり、その他の期間ではインアクティブである。反対に、スタータとして機能するアクティブモードにおいて、信号ＶＤは、アクティブであり、その他の期間ではインアクティブである。

信号ＶＡ及び信号ＶＤがアクティブでない場合、制御／電力モジュール１００は、アイドルモードにある。

信号ＡＬＧにより、アイドルモード以外の時に、駆動回路１０、２０及び３０へ起動信号が供給されるとともに、オルタネータモードまたはスタータモードとして機能するアクティブモード時に、駆動回路１０、２０及び３０へ高電圧が印加される。この高電圧は、約３０ボルトである。

信号ＳＣＵ、ＳＣＶ及びＳＣＷは、スタータとして機能するアクティブモード時に発生される位相同期信号であり、駆動回路１０、２０及び３０は、装置の相を適切に、すなわち、装置を起動し、正しい方向へ回転させることができる。そのため、位相同期信号ＳＣＵ、ＳＣＶ及びＳＣＷは、駆動回路１０、２０及び３０の各入力端子ＳＣへ供給される。これらの信号は、図示しない位置センサにより供給されるロータの位置情報に基づいて、制御回路２により発生される。

換言すると、オルタネータ/スタータ３００のスタータモードまたはオルタネータモードであるアクティブモードにおいて、複数の前記通信リンク２１〜２６の全ては、制御回路２と前記駆動回路１０、２０及び３０との間で信号を伝送するために用いられ、スタータモードまたはオルタネータモードで始動させたり、電流を出力させたりする、オルタネータ/スタータのアクティブモードと関連する機能を実行することができる。

また、各駆動回路１０、２０及び３０は、電位Ｂ＋が印加される電力モジュール１の第１の端子に接続されたＶＣＣ端子と、電位Ｂ−が印加される電力モジュール１の第２の端子に接続されたＧＮＤ端子とを備えている。

図２及び図３に示すように、駆動回路１０、２０及び３０と制御回路２とを適合させることにより、通信リンク２１、２２及び２３の少なくとも２つが多重化され、自己始動機能が達成される。

本発明の実施にかかわり、その機能を示す駆動回路１０、２０及び３０を、図２を参照して説明する。図２は、駆動回路１０を示している。しかしながら、全ての駆動回路は同等であるのが好ましく、以下の説明は、全ての駆動回路に当てはまるものである。

駆動回路１０は、出力端子ＧＨ及びＧＬにそれぞれ接続された２つの出力端子を有する制御ユニット１１０を備えている。制御ユニット１１０は、アイドルモード以外である通常のアクティブモード（信号ＶＤ＝１の場合にはスタータモード、信号ＶＡ＝１の場合にはオルタネータモード）に基づいて、トランジスタＭＨＳＵ及びＭＬＳＵの制御ゲートに信号を送る。制御ユニット１１０は、入力端子ＳＣに接続された入力端子を有しており、公知のように、駆動回路１０を制御回路２に接続する通信リンク２１を介して、位相同期信号ＳＣＵが入力される。位相同期信号ＳＣＵは、論理信号（すなわち二値）である。すなわち、通信リンク２１は、位相同期信号の位相同期リンクであり、アクティブモード時に、駆動回路１０に位相同期信号を送る。

また、通信リンク２１は、相巻き線の関連する端部に接続され、位相情報が送られる。このために、通信リンク２１は、直列接続された２つの抵抗Ｒ１１及びＲ１２を介して、駆動回路１０の出力端子ＳＨ/ＤＬに接続されている。このように、通信リンク２１は、スタータモード時に、論理的な位相同期信号ＳＣＵを送る通常機能の他に、少なくともアイドルモード時に、相巻き線から発生した位相情報を、駆動回路１０から制御回路２へ送るように作用する。換言すると、通信リンク２１は、また、アイドルモード時に、相監視リンクとして作用する。

非限定的な実施例においては、送られる位相情報は、アナログ電圧である。より詳しく言うと、この位相情報は、相電圧に関連する電圧である。変形として、他の特性、例えばデジタル信号の位相情報を送ることが可能であるが、駆動回路１０が複雑となり、製造コストが増す。

通信リンク２１と駆動回路１０の出力端子ＳＨ/ＤＬとが接続される時、駆動回路１０は、アイドルモード以外の時に、通信リンク２１の相電圧を遮断するスイッチ手段を備えているのが好ましい。スイッチ手段は、例えば、通信リンク２１と、通信リンク２１と接続された駆動回路１０の出力端子ＳＨ/ＤＬとの間に設けられている。

非限定的な実施例においては、スイッチ手段は、例えばＮ型ＭＯＳトランジスタであり、制御スイッチをなすトランジスタＭ１２を備えている。トランジスタＭ１２のドレンＤ１２は、第１の抵抗Ｒ１１を介して、相監視リンクである通信リンク２１に接続されているとともに、第２の抵抗Ｒ１２を介して、駆動回路１０の出力端子ＳＨ/ＤＬに接続されており、出力端子ＳＨ/ＤＬは、関連する相巻き線の端部に接続されている。トランジスタＭ１２のソースＳ１２は、駆動回路１０のＧＮＤ端子に接続されている。トランジスタＭ１２の制御ゲートＧ１２は、アイドルモード以外の時だけに、信号ＡＬＧが入力される駆動回路１０の入力端子に接続されている。例えば、制御ゲートＧ１２は、抵抗Ｒ１３を介して、信号ＡＬＧが入力される入力端子に接続されている。抵抗Ｒ１４の一端は、駆動回路１０の出力端子ＳＨ/ＤＬに接続され、その他端は、ＧＮＤ端子に接続されている。

非限定的な実施例においては、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１４の抵抗値は、１０ｋΩである。

次に、駆動回路１０の機能について説明する。

アイドルモード（信号ＶＡ＝０及び信号ＶＤ＝０）の時、駆動回路への給電は遮断され、洩れ電流のみが消費される。このため、信号ＡＬＧは、電圧０であり、トランジスタＭ１２はオフしている。次に、通信リンク２１を介して、（抵抗Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１４により構成されたブリッジ分圧器により）相電圧と関連する電圧が出力端子ＳＨ/ＤＬに印加される。

駆動回路１０が起動される（制御回路２により供給される信号ＡＬＧが検出される）と、給電が行われる。次に、トランジスタＭ１２は、（「プルアップ」抵抗Ｒ１３を介して制御ゲートＧ１２に供給された信号ＡＬＧにより）オンされ、通信リンク２１を介する端子ＳＨ/ＤＬへの相電圧が遮断される。スタータモード時に供給される位相同期信号ＳＣＵが送られる。位相同期信号ＳＣＵは、ロータ位置情報に基づくデジタル信号である。

制御回路２において、上述したのと同様の駆動回路のスイッチ手段が設けられ、通信リンク２１を多重化できる。それにより、位相情報の信号（駆動回路１０から制御回路２へ）または位相同期信号（制御回路２から駆動回路１０へ）が伝送される。

また、２つの相の電圧差が閾値電圧Ｖｂｅ（例えば０．６ボルト〜１ボルト）より大きいと検出された時に、制御回路２を起動する手段が設けられている。

従って、アイドルモード時に、複数の前記通信リンク２１〜２６の少なくとも１つの通信リンク２１は、位相情報の信号を、制御回路２と前記駆動回路１０との間で送るために用いられ、オルタネータ/スタータ３００のアイドルモードに関連する機能を実現できる。前記機能は、位相検出機能であり、相が検出された時に送られる信号は、第１及び第２の各通信リンク２１及び２２を介して送られる第１の位相情報（電圧）及び第２の位相情報（電圧）である。

図３は、本発明を実施する制御回路２の一例を示す回路図である。

以下に詳述するように、制御回路２は、装置のアイドルモード時において、第１及び第２の相監視リンクである各通信リンク２１及び２２を介して、駆動回路１０、２０及び３０により送られる位相情報の少なくとも第１及び第２の位相情報信号ＰＨＵ及びＰＨＶを監視し、前記第１及び第２の位相情報の所定の状態に応じて起動するようになっている。

前記第１及び第２の通信リンクは、所定のアクティブモード時に、前記駆動回路１０、２０及び３０を制御するために用いられる複数の前記通信リンクに含まれている。位相情報は、相電圧と関連している。従って、アイドルモード時には、位相情報信号ＰＨＵ、ＰＨＶ及びＰＵＷは、制御回路２と各駆動回路１０、２０及び３０とを接続し、位相同期信号ＳＣＵ、ＳＣＶ及びＳＣＷを送る各通信リンクを介して送られる。これらの通信リンクは、アイドルモード以外の時にのみ、すなわちアクティブモード時に、駆動回路を制御するために用いられる。

次に、制御回路２は、アイドルモード時に、少なくとも２つの相電圧を有する。制御回路２に設けられた装置の回転検出ユニット２８は、それら相電圧を監視し、制御回路２の起動及び装置の自己始動を可能とする。制御回路２が起動されると、制御回路２の信号ＡＬＧが発生する。その後、制御回路２は起動され、対応する通信リンクに相電圧が印加されなくなり、アクティブモードで通常に機能するようになる。

このために、制御回路２は、
−起動制御ユニット２７と、
−装置の回転検出ユニット２８とを備えている。

起動制御ユニット２７は、装置の種々のアクティブモードに基づいて、装置の機能を確実に実現するようになっている。特に、オルタネータとして機能するアクティブモード時に、起動制御ユニット２７は、図示しない公知の手段を用いて、スイッチブリッジ部のスイッチブリッジにより整流される電圧のレギュレータとなる。スタータとして機能するアクティブモード時では、起動制御ユニット２７は、各通信リンク２１、２２及び２３を介して、各駆動回路１０、２０及び３０へ送られる位相同期信号（センサ信号）ＳＣＵ、ＳＣＶ及びＳＣＷを出力する。簡単のために、起動制御ユニット２７を通信リンク２１及び２２と接続する手段の一例だけを示してあるが、同様または類似の手段により、起動制御ユニット２７が通信リンク２３に接続されるようになっている。

回転検出ユニット２８は、制御回路２を確実に起動させ、１つまたはそれ以上の位相情報から装置の回転を検出した時に、装置が自己始動できるように機能する。このため、回転検出ユニット２８は、アイドルモード時でも、バッテリ電圧ＶＢＡＴにより給電される。また、回転検出ユニット２８は、前記１つ以上の位相情報の所定の形態に応じて、起動信号ＳＷＵを起動制御ユニット２７へ送るようになっている。

このために、回転検出ユニット２８は、少なくともアイドルモード時に、２つの相監視リンクである通信リンクに接続され、２つの位相情報が入力される。これらの位相情報は、例えば、各相巻き線から入力される。すなわち、２つの各相巻き線のそれぞれにおける相電圧である。この場合、回転検出ユニット２８は、これら相電圧の位相差、特に、所定閾値よりも高い位相差を検出した場合に、起動信号ＳＷＵを発生するようになっている。そのため、回転検出ユニット２８は、少なくともアイドルモード時に、位相情報の第１の位相情報信号ＰＨＵ及び第２の位相情報信号ＰＨＶが入力され、前記第１及び第２の位相情報間に位相差を検出した場合、起動信号ＳＷＵを送るようになっている。

好ましいある実施例においては、位相差は、前記第１及び第２の位相情報間の振幅差を検出することにより検出される。また、回転検出ユニット２８は、所定の閾値を有し、前記振幅差が閾値よりも大きい時に、起動信号ＳＷＵを送る比較手段を備えている。

回転検出ユニット２８は、従来のオルタネータ/レギュレータのものと全く同じであることが好ましい。

実施例では、相監視リンクは、アイドルモードにおいて、位相同期リンクである通信リンク２１及び２２となる。位相同期リンクである通信リンク２１及び２２により、スタータモードにおいて、制御回路２は、各駆動回路１０及び２０へ位相同期（センサ）信号ＳＣＵ及びＳＣＶを送ることができる。

また、非限定的な好ましい実施例においては、回転検出ユニット２８は、これらの通信リンク２１及び２２と接続されている。このように接続されている場合、制御回路２は、アイドルモード以外の時に、回転検出ユニット２８に対して、通信リンク２１及び２２の位相情報（電圧）を遮断するスイッチ手段を備えている。

非限定的な一実施例においては、相監視リンクである各通信リンク２１及び２２に関し、上述した回転検出ユニット２８のスイッチ手段は、例えばＮ型ＭＯＳトランジスタである制御スイッチＭＣ１２及びＭＣ２２を備えている。

各制御スイッチＭＣ１２及びＭＣ２２のドレンＤＣ１２及びＤＣ２２は、第１の各抵抗ＲＣ１１及びＲＣ２１を介して各通信リンク２１及び２２に接続されているとともに、第２の各抵抗ＲＣ１２及びＲＣ２２を介して、回転検出ユニット２８の各入力端子２８１及び２８２に接続されている。各ソースＳＣ１２及びＳＣ２２は、接地されている。さらに、各制御ゲートＧＣ１２及びＧＣ２２は、各抵抗ＲＣ１３及びＲＣ２３を介して、アイドルモード以外の時だけ、電源電圧Ｖｄｄ（例えば５ボルト）が印加される、制御回路２の電源端子に接続されている。

従って、制御回路２が給電される（Ｖｄｄ＝５ボルト）と、すなわち、スタータまたはオルタネータとして機能するアクティブモードとなると、制御スイッチＭＣ１２及びＭＣ２２は導通状態となる（閉じる）。それにより、回転検出ユニット２８の入力端子２８１及び２８２は接地される。反対に、制御回路２給電されない（Ｖｄｄ＝０ボルト）と、すなわち、アイドルモードとなると、制御スイッチＭＣ１２及びＭＣ２２が非導通状態（開く）となる。このようにして、回転検出ユニット２８の入力端子２８１及び２８２には、各駆動回路１０及び２０により送られた相電圧が印加される。

ある実施例においては、抵抗ＲＣ１１〜ＲＣ１３及びＲＣ２１〜ＲＣ２３の抵抗値は１０ｋΩである。

次に、図３を参照して、トランジスタによる回転検出ユニット２８の一例を説明する。この実施例において、回転検出ユニット２８は、ｎｐｎ型のバイポーラトランジスタである１対の差動トランジスタＱ１及びＱ２を備えている。トランジスタＱ１及びＱ２のエミッタは、回転検出ユニット２８の各入力端子２８２及び２８１に接続されている。また、トランジスタＱ１のエミッタは、トランジスタＱ２のベースに、トランジスタＱ２のエミッタは、トランジスタＱ１のベースにそれぞれ接続されている。トランジスタＱ１及びＱ２のコレクタは、各抵抗Ｒ３及びＲ４を介して、バッテリ電圧ＶＢＡＴに接続されている。出力段は、例えば、ｐｎｐ型のバイポーラトランジスタであるトランジスタＱ３を備えており、そのベースは、トランジスタＱ２のコレクタに、そのエミッタは、バッテリ電圧ＶＢＡＴにそれぞれ接続されており、そのベースは、抵抗Ｒ５を介して接地されている。

起動信号ＳＷＵを出力する回転検出ユニット２８の出力端子は、トランジスタＱ３のコレクタに接続されている。起動信号ＳＷＵは、抵抗Ｒ４及びＲ５によりハイレベルに調節される。対称となっているために、出力段と類似する段は、同じくｐｎｐ型のバイポーラトランジスタであるトランジスタＱ４を備え、そのベースは、トランジスタＱ１のコレクタに、エミッタは、バッテリ電圧ＶＢＡＴにそれぞれ接続されており、コレクタは、抵抗Ｒ６を介して接地されている。

ある実施例においては、抵抗Ｒ３及びＲ４の抵抗値は、例えば２００ｋΩであり、抵抗Ｒ５及びＲ６の抵抗値は、例えば１０ｋΩである。

このように設けられた一対のトランジスタＱ１及びＱ２は、入力端子２８１及び２８２の電圧間の位相差を検出することにより、起動信号ＳＷＵを発生する閾値比較器となっている。換言すると、起動信号ＳＷＵ（ハイレベルに設定されている）は、入力端子２８１及び２８２の電圧（装置の相巻き線から発生される）間の振幅差が所定の閾値よりも大きくなると、発生される。この閾値は、トランジスタＱ１及びＱ２の電圧Ｖｂｅ（図３に示すベースエミッタ電圧）である。

この実施例において、第３の駆動回路３０からの位相情報は、アイドルモードでは用いられないことに注意されたい。しかしながら、関連する位相情報を伝送する手段の全てを設けることにより、３つの相と関連する各駆動回路を同等とするのが好ましい。それにより、駆動回路間の非対称性を排除でき、設計及び試験が簡単となり、かつ、装置の相間の機能が同等となる。

本発明を、非限定的な好ましい実施例に則して説明した。特に、相監視リンクを、位相同期信号が送られる入力端子ＳＣに必ずしも接続する必要はない。制御回路２と駆動回路１０、２０及び３０との間の全ての通信リンクを、公知のように、スタータまたはオルタネータとして機能するアクティブモードにおいて、前記駆動回路を駆動するために用いるようにしてもよい。

制御／電力モジュール１００のハードウェア実装は、図１の記載に限定されるものではない。特に、単一のモノリシック回路に、３つの駆動回路１０、２０及び３０を設けてもよい。

また、アクティブモードは、オルタネータ/スタータ３００が、例えば、エンジンを加速する補助トルクを、エンジンに供給するようになっている、モータモードのような他の動作モードを含んでいてもよい。

本発明による多相の回転電機装置の回路図である。 本発明による制御／電力モジュール内の駆動回路の部分回路図である。 図１の制御／電力モジュール内の制御回路の部分回路図である。

１ 電力モジュール
２ 制御回路
３ スイッチブリッジ部
１０、２０、３０ 駆動回路
１１、１２、１３ 接続線
２１〜２６ 通信リンク
２７ 起動制御ユニット
１００ 制御／電力モジュール
１０１、１０２、１０３ スイッチブリッジ
１１０ 制御ユニット
２００ 電気機械部
２０１ アーマチャ
２０２ フィールド巻き線
２８１、２８２ 入力端子
３００ オルタネータ/スタータ
３０１、３０２ 電源端子
３０３ 制御入力端子
４００ バッテリ
４０１、４０２ 端子

Claims (14)

1. −スイッチブリッジ部（３）と、
   −前記スイッチブリッジ部（３）を駆動するために、前記スイッチブリッジ部（３）に接続された複数の駆動回路（１０）（２０）（３０）と、
   −回転電機装置（３００）がアクティブモードの時、前記駆動回路（１０）（２０）（３０）へ伝送する制御信号を生成する制御回路（２）と、
   −前記駆動回路（１０）（２０）（３０）と前記制御回路（２）とを接続する複数の通信リンク（２１〜２６）とを備え、
   全ての前記通信リンク（２１〜２６）は、前記回転電機装置（３００）が前記アクティブモードの時、前記制御回路（２）から前記駆動回路（１０）（２０）（３０）へ、前記制御信号を伝送するのに用いられ、前記回転電機装置（３００）の前記アクティブモードでの機能を実行する前記回転電機装置（３００）の制御／電力モジュールであって、
   −前記回転電機装置（３００）がアイドルモードの時、前記複数の通信リンク（２１〜２６）の中の第１の通信リンク（２１）及び第２の通信リンク（２２）は、前記駆動回路（１０）（２０）（３０）から前記制御回路（２）へ、少なくとも第１の位相情報（ＰＨＵ）及び第２の位相情報（ＰＨＶ）を伝送するのに用いられ、
   前記制御回路（２）は、前記アイドルモード時に前記第１の位相情報（ＰＨＵ）及び前記第２の位相情報（ＰＨＶ）を受信し、前記第１及び第２の位相情報間における位相差を検出した際には、前記アクティブモードであるオルタネータモードになるよう、前記回転電機装置（３００）のスイッチングを制御する起動信号（ＳＷＵ）を発出する検出ユニット（２８）を備えることを特徴とする制御／電力モジュール（１００）。
2. 第１及び第２の通信リンク（２１）（２２）は、位相同期リンクであり、前記アクティブモード時に、前記位相同期リンクは、位相同期信号（ＳＣＵ）（ＳＣＶ）（ＳＣＷ）を、関連する前記駆動回路に伝送するようになっている、請求項１記載のモジュール（１００）。
3. 前記複数の前記通信リンク（２１〜２６）は、双方向リンクである、請求項１または２に記載のモジュール（１００）。
4. 前記複数の前記通信リンク（２１〜２６）は、前記制御回路（２）が生成した前記駆動回路（１０）に対する前記制御信号を伝送する制御リンクである、請求項１または２に記載のモジュール（１００）。
5. 前記第１及び第２の各通信リンク（２１）（２２）を、相巻き線から発生する位相情報（ＰＨＵ）（ＰＨＶ）が送られるように、前記回転電機装置（３００）の相巻き線のそれぞれの端部に接続し、関連する前記駆動回路（１０）は、前記アイドルモード以外の時に、前記通信リンク（２１）（２２）への位相情報を遮断するスイッチ手段（Ｍ１２）（Ｒ１１〜Ｒ１３）を備えている、請求項１記載のモジュール。
6. 前記スイッチ手段（Ｍ１２）（Ｒ１１〜Ｒ１３）は、
   −第１の抵抗（Ｒ１１）を介して前記通信リンク（２１）に接続され、かつ、第２の抵抗（Ｒ１２）を介して前記相巻き線の一端に接続される前記駆動回路の出力端子（ＳＨ/ＤＬ）に接続された第１の端子（Ｄ１２）と、
   −接地端子（ＧＮＤ）に接続された第２の端子（Ｓ１２）と、
   −前記アイドルモード以外の時だけに、電源電圧の信号（ＡＬＧ）が入力されるように、関連する前記駆動回路の電源端子に接続された第３の端子（Ｇ１２）とを有する制御スイッチ（Ｍ１２）を備えている、請求項５記載のモジュール（１００）。
7. 位相情報である前記第１及び第２の位相情報（ＰＨＵ）（ＰＨＶ）間の振幅差を検出することにより、位相差を検出するようになっている、請求項１記載のモジュール（１００）。
8. 前記検出ユニット（２８）は、前記振幅差が所定の閾値（Ｖｂｅ）よりも大きい時に前記起動信号（ＳＷＵ）を送るようになっている閾値型の比較手段（Ｑ１）（Ｑ２）を備えている、請求項７記載のモジュール（１００）。
9. 前記閾値型の比較手段（Ｑ１）（Ｑ２）は、バイポーラトランジスタを備えている、請求項８記載のモジュール（１００）。
10. 前記制御回路（２）は、前記アイドルモード以外の時に、前記検出ユニット（２８）への位相情報である前記第１の位相情報（ＰＨＵ）及び第２の位相情報（ＰＨＶ）を遮断するスイッチ手段（ＭＣ１２）（ＲＣ１１〜ＲＣ１３）（ＭＣ２２）（ＲＣ２１〜ＲＣ２３）を備えている、請求項１，７〜９のいずれか１つに記載のモジュール（１００）。
11. 前記検出ユニット（２８）の前記スイッチ手段（ＭＣ１２）（ＲＣ１１〜ＲＣ１３）（ＭＣ２２）（ＲＣ２１〜ＲＣ２３）は、前記第１及び第２の通信リンク（２１）（２２）に関して、
    −第１の抵抗（ＲＣ１１）（ＲＣ２１）を介して前記通信リンク（２１）（２２）に接続され、かつ、第２の抵抗（ＲＣ１２）（ＲＣ２２）を介して前記検出ユニット（２８）の入力端子（２８１）（２８２）に接続された第１の端子（ＤＣ１２）（ＤＣ２２）と、
    −接地端子に接続された第２の端子（ＳＣ１２）（ＳＣ２２）と、
    −前記アイドルモード以外の時だけに、電源電圧（Ｖｄｄ）が印加される電源端子に、抵抗（ＲＣ３）を介して接続された制御端子である第３の端子（ＧＣ１２）（ＧＣ２２）とを有する制御スイッチ（ＭＣ１２）（ＭＣ２２）を備えている、請求項１０記載のモジュール（１００）。
12. 請求項１〜１１のいずれか１つに記載の前記制御／電力モジュール（１００）を備える多相の回転電機装置（３００）。
13. 請求項１〜１２のいずれか１つに記載の前記制御／電力モジュール（１００）を備える両用の回転電機装置（３００）。
14. 回転電機装置（３００）の制御方法であって、
    前記回転電機装置は、
    −スイッチブリッジ部（３）と、
    −前記スイッチブリッジ部（３）と関連し、前記スイッチブリッジ部（３）を駆動させる複数の駆動回路（１０）（２０）（３０）と、
    −前記回転電機装置（３００）がアクティブモードの時、前記駆動回路（１０）（２０）（３０）へ伝送する制御信号を生成する制御回路（２）と、
    −前記駆動回路（１０）（２０）（３０）と前記制御回路（２）とを接続する複数の通信リンク（２１〜２６）とを備え、
    −アイドルモード時には、前記複数の前記通信リンク（２１〜２６）の中の第１の通信リンク（２１）及び第２の通信リンク（２２）を介して、前記駆動回路（１０）（２０）（３０）から前記制御回路（２）へ、少なくとも第１の位相情報（ＰＨＵ）及び第２の位相情報（ＰＨＶ）は伝送されるステップと、
    −アクティブモード時には、前記複数の前記通信リンク（２１〜２６）の全てを介して、前記制御回路（２）から前記駆動回路（１０）（２０）（３０）へ、前記アクティブモードに関連する機能を実現する前記制御信号は伝送されるステップとを含み、
    −前記制御回路（２）は、前記アイドルモード時に前記第１の位相情報（ＰＨＵ）及び前記第２の位相情報（ＰＨＶ）を受信し、前記第１及び第２の位相情報間における位相差を検出した際には、前記アクティブモードであるオルタネータモードに関して、前記回転電機装置（３００）のスイッチングを制御する起動信号（ＳＷＵ）を発出する検出ユニット（２８）を備えることを特徴とする方法。

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