JP6038285B2 - 発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法に関する。
本願は、２０１３年３月２１日に出願された日本国特願２０１３−０５８４３８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、３相駆動されるモータ（３相モータ）が広く用いられている。一般的な３相モータは、各相のコイルが中立点で結線されており、各相のコイルに独立して通電することができなかった。

これに対し各相のコイルを独立して駆動可能な結線関係を有するモータを備えた電動パワーステアリング装置の発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。各相のコイルを独立して駆動することができれば、各相のコイルが結線されたものに比して、より大きいトルクを出力することができる。

一方、モータの使用場面は広がっており、例えば、エンジン始動時にはスタータモータとして機能し、エンジン始動後は発電機として機能する電動発電機の発明が開示されている（特許文献２参照）。こうした態様の発電電動機は、ＡＣＧ（Alternating Current Generator）スタータと称されることがある。ＡＣＧスタータを用いることにより、従来のセルモータ式スタータを備える必要が無くなる。このため、重量やコストを低減することができ、セルモータ式スタータとクランクシャフトを連結する減速ギヤによるノイズの発生を無くすことができる。特に、近年増加しているアイドリングストップを行う車両において、エンジン始動時のメカノイズが抑えられることから、ＡＣＧスタータは好適に用いられる。

日本国特開２０１１−２５８７２号 日本国特許第４４１０６８０号

ＡＣＧスタータは、減速ギヤを介さずにクランクシャフトに連結される。そのため、エンジン始動時において圧縮上死点を乗り越えるのに十分なトルクを、如何にしてクランクシャフトに作用させるかが課題となっている。

特許文献１に記載のモータのように、各相のコイルを独立して駆動可能なモータをＡＣＧスタータとして使用することが考えられる。しかしながら、各相のコイルを独立して駆動可能なモータをエンジンに接続して発電を行うと、スタータモータとして高出力であることの裏返しとして、発電機として発電量が大きくなりすぎる場合がある。そして、この結果、フリクションが大きくなってしまい、車両の加速性能が低下する場合がある。このように、従来のモータでは、要求されるトルク出力性能によりフリクションの状態が定まるものであった。

本発明の態様は、このような事情を考慮してなされたものであり、フリクションの増大を抑制しつつ、トルク出力性能を向上させることが可能な発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法を提供することを目的の一つとする。

（１）本発明に係る発電電動ユニットは、走行駆動力を出力する内燃機関とともに車両に搭載され、前記内燃機関の回転出力軸に回転子が接続される発電電動ユニットであって、磁石を有する回転子と、３相以上の複数相で駆動されるコイルを有し、かつ、各相のコイルが互いに結線されていない固定子と、を有する発電電動機と、前記固定子の各相のコイルを、前記回転子にトルクを発生させる第１の状態と、コイルの両端が電気的に解放された第２の状態と、コイルの両端が短絡した第３の状態と、のいずれかとなるように制御する駆動制御部と、を備え、前記駆動制御部は、前記回転子の回転数が所定回転数未満である場合に、前記３相以上の複数相のうち、２相のコイルを前記第１の状態にして前記発電電動機を力行制御し、他のコイルを前記第２の状態または前記第３の状態とし、前記内燃機関の回転出力軸の回転数が上昇するのに応じて、前記回転子が前記回転出力軸に付与するトルクを減少させる。

ここで、「前記回転子にトルクを発生させる第１の状態」とは、回転子（ロータ）の回転方向にトルクを出力する状態（力行）と、回転子（ロータ）の回転に伴う誘導電流を取り出して発電する状態（回生）との双方を含む。

（２）上記（１）の態様において、前記駆動制御部は、前記内燃機関の出力を利用して前記発電電動機に発電させる際に、前記複数相のコイルのうち一部を前記第２の状態または前記第３の状態としてもよい。

（３）上記（２）の態様において、前記駆動制御部は、前記回転子の回転数が所定回転数未満である場合に、前記複数相のコイルのうち一部を前記第２の状態とし、前記回転子の回転数が所定回転数以上である場合に、前記複数相のコイルのうち一部を前記第３の状態としてもよい。

（４）上記（２）または（３）の態様において、前記駆動制御部は、前記回転出力軸にトルクを付与することにより前記内燃機関を始動させる際に、前記複数相のコイルの全てを前記第１の状態としてもよい。

（５）上記（１）から（４）の態様において、前記駆動制御部は、複数のスイッチング素子が前記コイルを間に挟むブリッジ回路を有し、前記第２の状態では前記ブリッジ回路の複数のスイッチング素子の全てをオフ状態とし、前記第３の状態では前記ブリッジ回路の複数のスイッチング素子のうち該発電電動ユニットに接続されるバッテリの陰極側のスイッチング素子をオン状態とすると共に陽極側のスイッチング素子をオフ状態としてもよい。

（６）上記（１）から（５）の態様において、前記複数相のコイルは、それぞれ巻き数が異なっており、互いに異なる発電電圧で発電してもよい。

（７）上記（１）から（６）の態様において、前記駆動制御部は、前記各相のスイッチング素子に対するスイッチングタイミングを異ならせることで、前記複数相のコイルに互いに異なる発電電圧で発電させてもよい。

（８）上記（６）または（７）の態様において、前記複数相のコイルのうち一部のコイルが発電した電力は、車載バッテリを充電するのに用いられ、前記複数相のコイルのうち他の一部のコイルが発電した電力は、灯火器（ＨＬ）を駆動するのに用いられてもよい。

（９）上記（１）から（８）の態様において、走行駆動力を出力する内燃機関の回転出力軸に前記回転子が接続され、前記駆動制御部は、車載バッテリの充電状態が所定程度以上である場合には、前記複数相のコイルのうち一部に前記内燃機関の回転力を利用して発電させ、該発電した電力により前記車載バッテリを充電すると共に、前記複数相のコイルのうち他の一部を前記第２の状態または前記第３の状態とし、前記車載バッテリの充電状態が所定程度未満である場合には、前記車載バッテリの充電状態が所定程度以上である場合よりも多くの相に、前記内燃機関の回転力を利用して発電させてもよい。

（１０）上記（１）から（８）の態様において、前記駆動制御部は、前記車両に加速指示がなされたとき、車載バッテリの充電状態が所定程度以上である場合には、前記複数相のコイルの全てを前記第２の状態または前記第３の状態とし、前記車載バッテリの充電状態が所定程度未満である場合には、前記複数相のコイルのうち一部に前記内燃機関の回転力を利用して発電させ、該発電した電力により前記車載バッテリを充電すると共に、前記複数相のコイルのうち他の一部を前記第２の状態または前記第３の状態としてもよい。

（１１）上記（１）から（１０）の態様において、前記駆動制御部は、前記車両が停止あるいは低速走行の状態で前記車両に加速指示がなされてから前記内燃機関の回転数が所定回転数以上となるまで、前記複数相のコイルのうち少なくとも一部を前記第１の状態として前記発電電動機を力行制御してもよい。

（１２）上記（１）から（１１）の態様において、前記固定子は、３相で駆動されるコイルを有し、前記駆動制御部は、駆動源の回転力を利用して発電する際に、前記３相で駆動されるコイルのうち１相のコイルを前記第１の状態とし、残りの２相のコイルを前記第２の状態または前記第３の状態としてもよい。

（１３）本発明に係る発電電動機の制御方法は、走行駆動力を出力する内燃機関とともに車両に搭載され、前記内燃機関の回転出力軸に回転子が接続される発電電動機であって、磁石を有する回転子と、３相以上の複数相で駆動されるコイルを有する固定子であって各相のコイルが互いに結線されていない固定子とを有する発電電動機の制御方法であって、前記回転子の回転数が低回転域にある場合に、前記複数相のコイルのうち一部をコイルの両端が電気的に解放された状態とし、前記回転子の回転数が高回転域にある場合に、前記複数相のコイルのうち一部をコイルの両端が短絡した状態とし、前記回転子の回転数が所定回転数未満である場合に、前記３相以上の複数相のうち、２相のコイルを前記回転子にトルクを発生させる状態にして前記発電電動機を力行制御し、他のコイルの両端が電気的に解放された状態または短絡された状態とし、前記内燃機関の回転出力軸の回転数が上昇するのに応じて、前記回転子が前記回転出力軸に付与するトルクを減少させるようにしてもよい。

上記（１）、（２）の態様によれば、各相のコイルが互いに結線されていない固定子を備え、各相のコイルが、ロータにトルクを発生させる第１の状態と、コイルの両端が電気的に解放された第２の状態と、コイルの両端が短絡した第３の状態とを含む複数の状態のいずれかとなるように制御される。そのため、フリクションの増大を抑制しつつ、トルク出力性能を向上させることができる。

上記（３）、（１３）の態様によれば、回転子の回転数が低回転域にある場合に、一部の相のコイルをコイルの両端が電気的に解放された第２の状態にし、高回転域にある場合に、当該一部の相のコイルをコイルの両端が短絡した第３の状態とする。そのため、フリクションを更に低減することができる。

上記（４）の態様によれば、複数相のコイルの全てを前記第１の状態として内燃機関の始動を行う。そのため、内燃機関の圧縮上死点を乗り越えるためのトルクを出力することができる。

上記（９）の態様によれば、車載バッテリの充電状態が所定程度未満である場合には、車載バッテリの充電状態が所定程度以上である場合よりも多くの相に、内燃機関の回転力を利用して発電させる。そのため、速やかに車載バッテリを充電することができる。

上記（１０）の態様によれば、車両に加速指示がなされたとき、車載バッテリの充電状態が所定程度以上である場合には、複数相のコイルの全てを第２の状態または第３の状態とする。そのため、フリクションを更に低減し、自動二輪車１の加速性能を向上させることができる。

上記（１１）の態様によれば、車両が停止あるいは低速走行の状態で車両に加速指示がなされてから内燃機関の回転数が所定回転数以上となるまで、複数相のコイルのうち少なくとも一部を第１の状態として前記発電電動機を力行制御する。そのため、車両の発進時における加速性能を向上させることができる。

本発明の各実施形態に係るＡＣＧスタータ（発電電動機）が搭載された自動二輪車の全体構成の一例を示す構成図である。 図１のＡ−Ａ断面に対応するエンジンユニットの展開断面図である。 第１実施形態に係るＡＣＧスタータの断面図の一例である。 ＡＣＧスタータの制御関係の構成の一例を示す図である。 ＡＣＧスタータのコイル巻線と駆動部との関係を例示した図である。 ３相のコイルが互いに結線された、一般的なモータの駆動構造を示す図である。 発電電動ユニットが力行制御を行う際の、各スイッチング素子の状態変化の一例を示す図である。 ロータの回転数に応じたフリクショントルクの特性を示す図である。 第１実施形態の制御部により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。 Ｖ相およびＷ相の状態遷移を示す図である。 Ｖ相とＷ相のコイルがオープン状態とされている場合の、各スイッチング素子の状態変化の一例を示す図である。 Ｖ相とＷ相のコイルがショート状態とされている場合の、各スイッチング素子の状態変化の一例を示す図である。 第２実施形態の制御部により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。 第３実施形態のＡＣＧスタータの制御関係の構成の一例を示す図である。 第３実施形態の制御部により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。 第４実施形態のＡＣＧスタータの制御関係の構成の一例を示す図である。 第４実施形態の制御部により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。 エンジンの回転数の変化と、ＡＣＧスタータが出力するアシストトルクの強さとの関係を例示した図である。 第５実施形態に係る発電電動ユニットのＡＣＧスタータを中心とした配線構造を例示した図である。

以下、図面を参照し、本発明の発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法の実施形態について説明する。

＜第１実施形態＞
［自動二輪車の全体構成］
図１は、本発明の各実施形態に係るＡＣＧスタータ（発電電動機）６０が搭載された自動二輪車１の全体構成の一例を示す構成図である。自動二輪車１では、エンジンユニット２が車体前後方向の中央に搭載され、エンジンユニット２の後部上方に乗員が着座するシート３が設けられ、シート３の下方に燃料タンク４が設けられている。自動二輪車１の前面には、ヘッドランプ（灯火器）ＨＬが設けられている。

前輪Ｗｆは、フロントフォーク５に回転可能に支持される。フロントフォーク５の上部に操舵ハンドル６が設けられている。操舵ハンドル６の右側には、ブレーキレバー（図示せず）とスロットルグリップ（図示せず）が配置されている。また、後輪Ｗｒは、スイングアーム７を介して車体フレームに揺動可能に支持されている。

図２は、図１のＡ−Ａ断面に対応するエンジンユニット２の展開断面図である。エンジンユニット２は、走行駆動力を出力する内燃機関であるレシプロ式のエンジン１０と、多段式の変速機１１とが一体ブロックとして構成されている。エンジン１０と変速機１１が遠心クラッチ８とミッションクラッチ１２を介して動力伝達可能に構成されている。

エンジン１０は、シリンダブロック１３のシリンダボア内にピストン１４が摺動自在に嵌装されている。ピストン１４ｈ、コンロッド１５を介してクランク軸（回転出力軸）１６に連結されている。このエンジン１０は、図１に示すように、シリンダブロック１３がクランク軸１６に対して車体前方に延出する略水平姿勢で車両に搭載される。

クランク軸１６は、シリンダブロック１３の基端部に結合されたクランクケース１７に軸受１８を介して回転可能に支持されている。また、シリンダブロック１３の先端部には、ピストン１４との間で燃焼室１９を形成するシリンダヘッド２０が取り付けられている。

なお、図２における符号２１は、燃焼室１９内に臨むようにシリンダヘッド２０に設置された点火装置である。また、符号２２は、シリンダヘッド２０の先端側に設けられ、クランク軸１６と連動して図示しない吸排気バルブを開閉駆動する動弁装置であり、ヘッドカバー２０Ｃによって覆われている。また、図２の符号２３は、クランク軸１６上のコンロッド１５との連結部（クランクピン）の軸方向両側に設けられたクランクウェブである。また、符号１７ａは、クランク軸１６のほぼ全域を収容するクランクケース１７内のクランク室である。

クランク軸１６の軸方向の一端部（図２の紙面右側の端部、以下、右端部と呼ぶ）の外周（クランクウェブ２３よりも軸方向外側の外周）には、遠心クラッチ８が設けられている。遠心クラッチ８は、クランク軸１６の右端部に一体に固定されたクラッチインナ２４と、クランク軸１６の右端部の外周に回転可能に支持されたクラッチアウタ２５と、クラッチインナ２４と一体に回転してクラッチインナ２４とクラッチアウタ２５を遠心力によって接続状態にする遠心ウェイト２６と、を備えている。遠心クラッチ８は、クランク軸１６の回転速度が所定速度以上に達したときに、クランク軸１６の回転動力をクラッチアウタ２５に出力する。

また、クラッチアウタ２５には、ミッションクラッチ１２に一体化される入力ギヤ２７と噛合する出力ギヤ２８が一体回転可能に結合されている。クランクケース１７内のクランク軸１６の回転中心Ｏよりも車両後方側位置には、変速機１１のメイン軸２９とカウンタ軸３０がクランク軸１６と平行に設けられている。

メイン軸２９とカウンタ軸３０はそれぞれ離間して配置された一対の軸受を介してクランクケース１７内に回転可能に支持される。また、メイン軸２９はクランク軸１６の車両後方側に隣接する位置に配置され、カウンタ軸３０はメイン軸２９の車両後方側に隣接する位置に配置されている。

変速機１１のメイン軸２９上には、メイン変速ギヤ群Ｍ１が配設されている。カウンタ軸３０上には、メインギヤ群Ｍ１と噛合するカウンタギヤ群Ｍ２が配設されている。メイン軸２９の軸方向の一端部（図２の紙面右側の端部、以下、右端部と呼ぶ）には、クランク軸１６側の出力ギヤ２８に噛合される前記の入力ギヤ２７とミッションクラッチ１２とが設けられている。

入力ギヤ２７は、メイン軸２９の外周上に回転可能に支持されている。また、カウンタ軸３０の軸方向の他端部（図２の紙面左側の端部）には出力スプロケット３３が取り付けられている。出力スプロケット３３には動力伝達用のチェーン（図示せず）が掛け回され、当該チェーンを介してカウンタ軸３０の回転が駆動輪である後輪Ｗｒに伝達されるようになっている。

変速機１１では、クランクケース１７内に設けられたシフトドラム（不図示）の回動操作によってメインギヤ群Ｍ１とカウンタギヤ群Ｍ２の駆動伝達ギヤが選択され、それによってニュートラルを含む任意の変速ギヤ段（ギヤポジション）が設定される。

ミッションクラッチ１２は、クラッチアウタ３５と、クラッチインナ３６と、複数の駆動摩擦板３７と、複数の従動摩擦板３８と、クラッチスプリング（図示せず）と、操作板４０と、を備えている。クラッチアウタ３５は、入力ギヤ２７と一体に結合された状態でメイン軸２９上に回転可能に支持された有底円筒状の形状を有する。クラッチインナ３６は、メイン軸２９にスプライン嵌合された略円盤状の形状を有する。複数の駆動摩擦板３７は、クラッチアウタ３５に一体回転可能に係止されている。複数の従動摩擦板３８は、クラッチインナ３６に一体回転可能に係止され駆動摩擦板３７と摩擦接触する。クラッチスプリングは、駆動摩擦板３７と従動摩擦板３８を圧接方向に付勢する。操作盤４０は、駆動摩擦板３７と従動摩擦板３８の間に作用するクラッチスプリングの付勢力を解除操作する。

クラッチアウタ３５側の駆動摩擦板３７とクラッチインナ３６側の従動摩擦板３８は、軸方向に交互に配置され、クラッチスプリングの付勢力を受けて相互に押し付けられる。これにより、クラッチアウタ３５とクラッチインナ３６の間の動力伝達が可能となる。また、操作板４０によってクラッチスプリングの付勢力が解除操作されることにより、クラッチアウタ３５とクラッチインナ３６の間の動力伝達が遮断される。

本実施形態では、操作板４０は、シフトペダル（不図示）の操作に連動して軸方向に進退移動可能に構成される。操作板４０は、シフトペダルの操作がなされた際に、変速ギヤが噛み合う前に所定期間だけ駆動摩擦板３７と従動摩擦板３８の間に作用するクラッチスプリングの付勢力を解除し、それによってクラッチアウタ３５とクラッチインナ３６の間の動力伝達を遮断する。そして、変速ギヤの噛み合い後に駆動摩擦板３７と従動摩擦板３８とが噛み合った状態とする。

また、クランクケース１７の後部下側には、キックスタータ４１のキックスピンドル４２が回動可能に取り付けられている。このキックスピンドル４２は、キックペダル４３の踏み降ろしがあった場合にのみ、その回転をクランク軸１６に伝達するようになっている。

一方で、クランク軸１６の軸方向の他端部（図２の紙面左側の端部、以下、左端部と呼ぶ）は、クランクケース１７の側壁（壁部）に形成された円形状の開口１７ｂを通過してクランクケース１７の側壁から外側に突出している。このクランクケース１７の開口１７ｂから突出したクランク軸１６の左端部側には、交流発電機とエンジン１０の始動モータとを兼ねるＡＣＧスタータ６０が取り付けられている。また、クランク軸１６の左端部は、クランクケース１７の側壁にボルト締結等によって取り付けられる凹状のエンジンカバー５１によって覆われている。

エンジンカバー５１は、底壁部５１ａと、側壁部５１ｂ（カバー部）と、を備えている。底壁部５１ａは、左側からクランク軸１６の左端部を覆っている。側壁部５１ｂは、底壁部５１ａの外周縁から立ち上がるように延びて、その先端でクランクケース１７の側壁に当接して、クランクケース１７に結合している。

［発電電動ユニット］
図３は、第１実施形態に係るＡＣＧスタータ６０の断面図の一例である。ＡＣＧスタータ６０は、クランク軸１６と一体回転するロータ（回転子）６１と、ステータ（固定子）６５とを備える。ロータ（回転子）６１は、磁石を有する。

ロータ６１は、略円筒状の形状を有しており、底壁部６１Ａが円盤面をなすと共に、底壁部６１Ａの反対側が開口してクランク軸１６を導入する。ロータ６１の側壁部の内周面６１Ｂにはマグネット６２が取り付けまたは形成されている。

第１のステータ６５は、例えば、クランクケース１７に連結され、ロータ６１の径方向に関して内側に収容される。第１のステータ６５は、ロータ６１方向に突出し、コイルが巻回された複数の外歯状のステータコア６６を備える。ステータコア６６は、コイルに通電することによって発生する磁束をマグネット６２に作用させることにより、ロータ６１にトルクを発生させる。

また、第１のステータ６５は、自動二輪車１の走行に伴うロータ６１の回転により生じる誘導電流を取り出して発電する。第１のステータ６５が発電した電力は、バッテリ８０（後述）に蓄えられる。第１のステータ６５は、ステータコア６６を例えば１８極備え、Ｕ極、Ｖ極、Ｗ極が１つずつ順に配置された構造となっている。これに対しマグネット６２は、例えば、ステータコア６６に対向する側がＳ極のものと、Ｎ極のものとが交互に合計１２個程度設けられている。

図４は、ＡＣＧスタータ６０の制御関係の構成の一例を示す図である。ＡＣＧスタータ６０は、制御部７０（駆動制御部）と、駆動部７２（駆動制御部）とによって制御される。制御部７０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）７１を中心としたマイクロコンピュータである。制御部７０は、ＡＣＧスタータ６０のホールＩＣ（不図示）から回転情報を取得する。なお、ＡＣＧスタータ６０の回転情報に代えて、クランク軸１６の回転角情報などを、クランク角センサまたはエンジン１０の制御装置から取得してもよい。制御部７０は、ＡＣＧスタータ６０の回転情報に基づいて、ロータ６１の回転数Ｎを算出する。

駆動部７２は、例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の３相でＡＣＧスタータ６０を制御するための複数のスイッチング素子を備える（後述）。複数のスイッチング素子は、コイルを間に挟むブリッジ回路を有している。制御部７０は、例えばイグニッションスイッチ７４から入力される始動信号に応じてＡＣＧスタータ６０を駆動し（力行）、エンジン１０を始動させるためのトルクをＡＣＧスタータ６０に出力させる。この始動信号は、エンジン１０の制御装置から入力されてもよい。なお、ＡＣＧスタータ６０の力行制御は、自動二輪車１の発進時にアシストトルクを出力するために行われてもよい。

また、エンジン１０が始動した後は、バッテリ８０の充電状態に応じて、エンジン１０の出力を利用してＡＣＧスタータ６０に発電させ（回生）、バッテリ８０を充電する。制御部７０は、この位相レギュレート制御を行うためのスイッチング素子群（ＵＴｒ１〜ＵＴｒ５、ＶＴｒ１〜ＶＴｒ５、ＷＴｒ１〜ＷＴｒ５；後述）への制御信号を生成し、駆動部７２に出力する。

バッテリ８０に取り付けられた電圧センサ８２や電流センサ８４から制御部７０には、バッテリ８０の端子間電圧、および／または充放電電流量の情報が入力される。制御部７０は、バッテリ８０の端子間電圧に基づいてバッテリ８０の充電状態（充電率）を推定したり、充放電電流量を積分してバッテリ８０の充電状態（充電率）を算出したりする。バッテリ８０は、ＡＣＧスタータ６０を駆動するための電力や、その他の電装品（例えばヘッドランプなど）が動作するための電力を供給する。

（配線構造、および力行制御）
図５は、ＡＣＧスタータ６０のコイル巻線と駆動部７２との関係を例示した図である。
ＡＣＧスタータ６０のコイル巻線は、Ｕ極６６ａ、Ｖ極６６ｂ、Ｗ極６６ｃが構成する３相のコイルが互いに結線されておらず、それぞれの相が、Ｕ相のスイッチング素子（ＵＴｒ１〜ＵＴｒ５）、Ｖ相のスイッチング素子（ＶＴｒ１〜ＶＴｒ５）、Ｗ相のスイッチング素子（ＷＴｒ１〜ＷＴｒ５）によって通電制御される。係る構造によって、各相のコイルが結線されたものに比して、より大きいトルクを出力することができる。スイッチング素子の種類に関しては特段の制限は無く、如何なるものを用いてもよい。図５において、マグネット６２は、ステータコア６６に対向する側がＮ極であるＮ極６２ａと、Ｓ極であるＳ極６２ｂとを含む。

図６は、３相のコイルが互いに結線された、一般的なモータの駆動構造を示す図である。図６に示すモータでは、例えば３相Ｙ結線に対して１８０°通電で駆動すると、トルクに寄与する電流Ｉｑは、ロータ６１の磁束方向に直行する成分の総和となる。したがって、各相のインピーダンスをＺ、バッテリ電圧をＶｂとすると、下記のような式（１）が成立する。図６に示すモータでは、この電流Ｉｑに比例したトルクＴｑを出力することができる。

これに対し、本実施形態の発電電動ユニット（６０、７０、および７２）では、下記のような式（２）が成立する。

これによって、図６に示す態様のモータに比して、２倍のトルクＴｑを出力することができる。この結果、モータを小型化した場合であっても、エンジン１０を始動させる際に、圧縮上死点を乗り越えるのに必要なトルクを出力することができる。図７は、発電電動ユニットが力行制御を行う際の、各スイッチング素子の状態変化の一例を示す図である。

（回生制御）
一方、エンジン１０が始動した後、エンジン１０の出力を利用してＡＣＧスタータ６０に発電させる際に、制御部７０は、例えば、Ｕ相のみ発電に用いた場合に、自動二輪車１に搭載されるバッテリ８０を充電し且つ各種電装部品を駆動する程度の電力を取り出すことができる場合には、Ｖ相とＷ相は発電を行わない状態とする。これによって、３相の全てを発電に用いる場合に比して、フリクションを低減することができる。

発電電動ユニットは、図５に示す配線構造により、「発電を行わない状態」として、コイルの両端が解放された状態（オープン状態）と、コイルの両端が短絡した状態（ショート状態）のいずれかを選択することができる。発電を行わない場合にも、ある程度のフリクショントルクは発生するが、このフリクショントルクは、ロータ６１の回転数に応じて変化する特性を有している。

図８は、ロータ６１の回転数に応じたフリクショントルクの特性を示す図である。図８に示すように、ロータ６１の回転数Ｎが理想閾値Ｎａ未満である低回転域では、ショート状態とした場合のフリクショントルクＦｓがオープン状態とした場合のフリクショントルクＦｏよりも大きくなり、ロータ６１の回転数Ｎが理想閾値Ｎａ以上である高回転域では、ショート状態とした場合のフリクショントルクＦｓがオープン状態とした場合のフリクショントルクＦｏよりも小さくなることが知られている。

なお、図中Ｆｏは、発電した電力を取り出す状態におけるフリクショントルクを示している。また、理想閾値Ｎａは、ＡＣＧモータ６０のサイズ、コイルの巻き数、極数等に基づいて定まる適合値である。

このため、本実施形態の制御部７０は、ロータ６１の回転数Ｎが低回転域にある場合に、Ｖ相およびＷ相のコイルをオープン状態にし、ロータ６１の回転数Ｎが高回転域にある場合に、Ｖ相およびＷ相のコイルをショート状態にする。これによって、全回転域についてオープン状態とショート状態のいずれか一方に維持する場合に比して、フリクションを更に低減することができる。

図９は、第１実施形態の制御部７０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。図９のフローチャートの処理は、エンジン１０が始動されてから停止するまでの間、繰り返し実行される。

まず、制御部７０は、ロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１（所定回転数）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１００）。ロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１未満である場合、制御部７０は、Ｕ相のコイルを位相レギュレータとして動作させて発電した電力を取り出すと共にＶ相とＷ相のコイルをオープン状態にし（ステップＳ１０２）、図９のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する。

ロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１以上である場合、制御部７０は、Ｕ相のコイルを位相レギュレータとして動作させると共にＶ相とＷ相のコイルをショート状態にする（ステップＳ１０４）。そして、制御部７０は、ロータ６１の回転数Ｎが第２の閾値Ｎ２未満となるまでの間、Ｖ相とＷ相のコイルをショート状態に維持する（ステップＳ１０６）。ここで、第１の閾値Ｎ１と第２の閾値Ｎ２の間には、例えば、Ｎ１＞Ｎ２が成立する。

また、閾値Ｎ１と閾値Ｎ２は、前述した理想閾値Ｎａの近傍の値である。これによって、状態が頻繁に切り替わるハンチングが生じるのを予防することができ、フリクションの変動を抑制することができる。

一方、ロータ６１の回転数Ｎが第２の閾値Ｎ２未満となると、制御部７０は、Ｕ相のコイルを位相レギュレータとして動作させると共にＶ相とＷ相のコイルをオープン状態にし（ステップＳ１０２）、図９のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する。

図１０は、上記制御によって実現されるＶ相およびＷ相の状態遷移を示す図である。エンジン１０の始動時においてはロータ６１の回転数Ｎはゼロ近傍であり、Ｖ相およびＷ相のコイルはオープン状態にされている。ここからロータ６１の回転数Ｎが上昇して閾値Ｎ１以上となると、Ｖ相およびＷ相のコイルはショート状態に変更される。その後、ロータ６１の回転数Ｎが低下して閾値Ｎ１よりも小さい閾値Ｎ２未満になると、Ｖ相およびＷ相のコイルはオープン状態に変更される。

上昇時の閾値と低下時の閾値が同じ（Ｎ１＝Ｎ２）である場合、ロータ６１の回転数Ｎがその閾値前後を上下した場合に、頻繁にＶ相およびＷ相のコイルの状態が切り替わってしまい、フリクションの変動が頻繁に生じることになる。本実施形態の発電電動ユニットでは、上記説明した制御を行うことにより、このようなハンチングが生じるのを抑制することができる。

図１１は、Ｖ相とＷ相のコイルがオープン状態とされている場合の、各スイッチング素子の状態変化の一例を示す図である。図１１に示すように、発電を行うＵ相は、位相レギュレータとして動作する。すなわち、電圧に応じて磁極位置を基準とする通電パターンの位相を可変する。一方、発電を行わないＶ相とＷ相については、全てのスイッチング素子（ＶＴｒ１〜ＶＴｒ５、ＷＴｒ１〜ＷＴｒ５）がオフ状態に維持される。

図１２は、Ｖ相とＷ相のコイルがショート状態とされている場合の、各スイッチング素子の状態変化の一例を示す図である。図１２に示すように、発電を行うＵ相は、位相レギュレータとして動作するように制御される。一方、発電を行わないＶ相とＷ相については、スイッチング素子ＶＴｒ２、ＶＴｒ４、ＷＴｒ２、ＷＴｒ４のみがオン状態とされ、それぞれの相のコイルの両端が短絡した状態に維持される。すなわち、発電を行わないＶ相とＷ相については、スイッチング素子のうち（発電電動ユニット）に接続されるバッテリの陰極側のスイッチング素子がオン状態にされると共に、陽極側のスイッチング素子がオフ状態にされる。なお、ここで、スイッチング素子ＶＴｒ１、ＶＴｒ３、ＷＴｒ１、ＷＴｒ３のみがオン状態とされても構わない。

［まとめ］
以上説明した本実施形態の発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法によれば、ＡＣＧスタータ６０において３相のコイルが互いに結線されておらず、それぞれの相が専用のスイッチング素子群によって通電制御される。そのため、各相のコイルが結線されたものに比して、より大きいトルクを出力することができる。また、ＡＣＧスタータ６０に発電させる際に、制御部７０は、例えば、Ｕ相のみ発電に用い、Ｖ相とＷ相は発電を行わない状態とする。そのため、３相の全てを発電に用いる場合に比して、フリクションを低減することができる。これらの結果、ＡＣＧスタータ６０の大型化を避けながら、フリクションの増大を抑制しつつ、トルク出力性能を向上させることができる。

また、本実施形態の発電電動ユニットは、「発電を行わない状態」として、コイルの両端が解放された状態（オープン状態）と、コイルの両端が短絡した状態（ショート状態）のいずれかを選択することができる。そして、本実施形態の制御部７０は、ロータ６１の回転数Ｎが低回転域にある場合に、Ｖ相およびＷ相のコイルをオープン状態にし、ロータ６１の回転数Ｎが高回転域にある場合に、Ｖ相およびＷ相のコイルをショート状態にする。そのため、全回転域についてオープン状態とショート状態のいずれか一方に維持する場合に比して、フリクションを更に低減することができる。

＜第２実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態に係る発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法について説明する。自動二輪車の全体構成、および発電電動ユニットの構造、力行制御については第１実施形態と同様であるため、図１〜７を参照することとし、再度の説明を省略する。

第２実施形態に係る制御部７０は、バッテリ８０から入力された電圧または電流の情報に基づき、バッテリ８０の充電率を推定または算出し、バッテリ８０の充電率に基づいて、回生制御時の制御を動的に変更する。図１３は、第２実施形態の制御部７０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。図１３のフローチャートの処理は、エンジン１０が始動されてから停止するまでの間、繰り返し実行される。

まず、制御部７０は、バッテリ８０の充電状態を示す充電率Ｐが閾値（所定程度）Ｐ１（例えば、５０［％］程度）以上であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。ここで、バッテリ８０の充電率Ｐとバッテリ８０の端子間電圧は、ある程度の相関関係を有する。そのため、ステップＳ２００の判定は、バッテリ８０の端子間電圧を閾値と比較するものであってもよい。以下、同様である。

ステップＳ２００においてバッテリ８０の充電率Ｐが閾値Ｐ１以上である場合、制御部７０は、ロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２においてロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１未満である場合、制御部７０は、Ｕ相のコイルを位相レギュレータとして動作させると共にＶ相とＷ相のコイルをオープン状態にし（ステップＳ２０４）、図１３のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ２０２においてロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１以上である場合、制御部７０は、Ｕ相のコイルを位相レギュレータとして動作させると共にＶ相とＷ相のコイルをショート状態にする（ステップＳ２０６）。そして、制御部７０は、ロータ６１の回転数Ｎが第２の閾値Ｎ２未満となるまでの間、Ｖ相とＷ相のコイルをショート状態に維持する（ステップＳ２０８）。但し、制御部７０は、バッテリ８０の充電率Ｐが閾値Ｐ１未満となると、ステップＳ２１２に進む（ステップＳ２１０）。

第１の閾値Ｎ１と第２の閾値Ｎ２の間には、例えば、Ｎ１＞Ｎ２が成立する。また、閾値Ｎ１と閾値Ｎ２は、前述した理想閾値Ｎａの近傍の値である。これによって、状態が頻繁に切り替わるハンチングが生じるのを予防することができ、フリクションの変動を抑制することができる。

一方、ステップＳ２０８においてロータ６１の回転数Ｎが第２の閾値Ｎ２未満となると、制御部７０は、Ｕ相のコイルを位相レギュレータとして動作させると共にＶ相とＷ相のコイルをオープン状態にし（ステップＳ２０４）、図１３のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する。

次に、ステップＳ２１０においてバッテリ８０の充電率Ｐが閾値Ｐ１未満である場合、制御部７０は、２相以上のコイルを位相レギュレータとして動作させて発電させる（ステップＳ２１２）。ここで制御部７０は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のうち２つの相のコイルを位相レギュレータとして動作させてもよいし、全ての相のコイルを位相レギュレータとして動作させてもよい。前者の場合、位相レギュレータとして動作させない相のコイルについては、ステップＳ２０２〜Ｓ２０８と同様にロータ６１の回転数に応じてオープン状態とショート状態を切り替えてよい。

すなわち、制御部７０（駆動制御部）は、車載バッテリ８０の充電状態が所定程度以上である場合には、複数相のコイルのうち一部にエンジン１０（内燃機関）の回転力を利用して発電させ、この発電した電力によりバッテリ８０を充電すると共に、複数相のコイルのうち他の一部をオープン状態またはショート状態とし、 バッテリ８０の充電状態が所定程度未満である場合には、バッテリ８０の充電状態が所定程度以上である場合の前記一部の相よりも多くの相に、エンジン１０（内燃機関）の回転力を利用して発電させる。

係る制御によって、第２実施形態に係る発電電動ユニットは、バッテリ８０の充電率が低い場合に機動的にＡＣＧスタータ６０の発電量を増加させ、速やかにバッテリ８０を充電することができる。この結果、バッテリ８０にバッテリ上がりが生じる可能性を低減することができる。

以上説明した第２実施形態に係る発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する他、バッテリ８０の充電率が低い場合に、機動的に発電量を増加させ、速やかにバッテリ８０を充電することができる。

＜第３実施形態＞
以下、本発明の第２実施形態に係る発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法について説明する。自動二輪車の全体構成、および発電電動ユニットの構造、力行制御については第１実施形態と同様であるため、図１〜３、５〜７を参照することとし、再度の説明を省略する。

図１４は、第３実施形態のＡＣＧスタータ６０の制御関係の構成の一例を示す図である。第３実施形態において、制御部７０には、アクセル開度センサ７６からアクセル開度ＡＣを示すアクセル開度信号が入力される。アクセル開度センサ７６は、例えば、運転者による加速指示が入力されるスロットルグリップから延出する、スロットルワイヤが回動させる回動軸の回動量を、アクセル開度ＡＣとして検出する。

第３実施形態に係る制御部７０は、アクセル開度センサ７６から入力されたアクセル開度ＡＣなど、自動二輪車１への加速指示を示す情報と、バッテリ８０の充電率（第２実施形態参照）に基づいて、回生制御時の制御を動的に変更する。図１５は、第３実施形態の制御部７０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。図１５のフローチャートの処理は、エンジン１０が始動されてから停止するまでの間、繰り返し実行される。

まず、制御部７０は、アクセル開度センサ７６から入力されたアクセル開度ＡＣが閾値Ａ１（例えば、５０［％］程度）以上であるか否かを判定する（ステップＳ３００）。なお、本判定において、アクセル開度に加えて車速や加速度などの情報が加味されてもよい。

ステップＳ３００においてアクセル開度センサ７６から入力されたアクセル開度ＡＣが閾値Ａ１以上である場合、制御部７０は、バッテリ８０の充電状態を示す充電率Ｐが閾値（所定程度）Ｐ１（例えば、５０［％］程度）以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。

ステップＳ３０２においてバッテリ８０の充電率Ｐが閾値Ｐ１以上である場合、制御部７０は、ロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４においてロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１未満である場合、制御部７０は、全ての相のコイルをオープン状態にし（ステップＳ３０６）、図１５のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ３０４においてロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１以上である場合、制御部７０は、全ての相のコイルをショート状態にする（ステップＳ３０８）。そして、制御部７０は、ロータ６１の回転数Ｎが第２の閾値Ｎ２未満となるまでの間、Ｖ相とＷ相のコイルをショート状態に維持する（ステップＳ３１０）。但し、制御部７０は、アクセル開度ＡＣが閾値Ａ１未満となると、図１５のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する（ステップＳ３１２）。

第１の閾値Ｎ１と第２の閾値Ｎ２の間には、例えば、Ｎ１＞Ｎ２が成立する。これによって、ハンチングが生じるのを予防することができる。また、ステップＳ３１０においてロータ６１の回転数Ｎが第２の閾値Ｎ２未満となると、制御部７０は、全ての相のコイルをオープン状態にし（ステップＳ３０６）、図１５のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する。

次に、ステップＳ３００においてアクセル開度センサ７６から入力されたアクセル開度ＡＣが閾値Ａ１未満である場合、または、ステップＳ３０２においてバッテリ８０の充電率Ｐが閾値Ｐ１未満である場合、制御部７０は、ロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ３１４）。

ステップＳ３１４においてロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１未満である場合、制御部７０は、Ｕ相のコイルを位相レギュレータとして動作させると共にＶ相とＷ相のコイルをオープン状態にし（ステップＳ３１６）、図１５のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する。

一方、ステップＳ３１４においてロータ６１の回転数Ｎが第１の閾値Ｎ１以上である場合、制御部７０は、Ｕ相のコイルを位相レギュレータとして動作させると共にＶ相とＷ相のコイルをショート状態にする（ステップＳ３１８）。

制御部７０は、ロータ６１の回転数Ｎが第２の閾値Ｎ２未満となるまでの間、Ｖ相とＷ相のコイルをショート状態に維持する（ステップＳ３２０）。但し、制御部７０は、アクセル開度ＡＣが閾値Ａ１以上となると、図１５のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する（ステップＳ３２２）。

第１の閾値Ｎ１と第２の閾値Ｎ２の間には、例えば、Ｎ１＞Ｎ２が成立する。これによって、ハンチングが生じるのを予防することができる。

一方、ステップＳ３２０においてロータ６１の回転数Ｎが第２の閾値Ｎ２未満となると、制御部７０は、Ｕ相のコイルを位相レギュレータとして動作させると共にＶ相とＷ相のコイルをオープン状態にし（ステップＳ３１６）、図１５のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する。

すなわち、制御部７０（駆動制御部）は、車両に加速指示がなされたとき、車載バッテリ８０の充電状態が所定程度以上である場合には、複数相のコイルの全てをオープン状態またはショート状態とし、バッテリ８０の充電状態が所定程度未満である場合には、複数相のコイルのうち一部にエンジン１０（内燃機関）の回転力を利用して発電させ、この発電した電力によりバッテリ８０を充電すると共に、複数相のコイルのうち他の一部をオープン状態またはショート状態とする。

係る制御によって、第３実施形態に係る発電電動ユニットは、自動二輪車１に対する加速指示が運転者によりなされた場合において、バッテリ８０の充電率に余裕があれば、全ての相のコイルをオープン状態またはショート状態にする。そのため、フリクションを更に低減し、自動二輪車１の加速性能を向上させることができる。

以上説明した第３実施形態に係る発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する他、フリクションを更に低減し、自動二輪車１の加速性能を向上させることができる。

なお、第３実施形態に係る発電電動ユニットは、第２実施形態で説明した処理を併せて行ってもよい。すなわち、制御部７０は、（１）アクセル開度ＡＣが閾値以上であり且つバッテリ８０の充電率Ｐが閾値Ｐ１以上である場合に、全ての相のコイルをオープン状態またはショート状態とし、（２）アクセル開度ＡＣが閾値未満であり且つバッテリ８０の充電率Ｐが閾値Ｐ１以上である場合に、Ｕ相のコイルのみ位相レギュレータとして動作させ、（３）アクセル開度ＡＣに拘わらず、バッテリ８０の充電率Ｐが閾値Ｐ１未満である場合に、２以上の相のコイルを位相レギュレータとして動作させてもよい。

＜第４実施形態＞
以下、本発明の第４実施形態に係る発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法について説明する。自動二輪車の全体構成、および発電電動ユニットの構造、力行制御については第１実施形態と同様であるため、図１〜３、５〜７を参照することとし、再度の説明を省略する。

図１６は、第４実施形態のＡＣＧスタータ６０の制御関係の構成の一例を示す図である。第４実施形態において、制御部７０には、アクセル開度センサ７６からアクセル開度ＡＣを示すアクセル開度信号が、入力される。また、制御部７０には、車速センサ７８から車速Ｖを示す車速信号が、入力される。また、制御部７０には、クランク角センサ７９からクランク角θを示すクランク角信号が、入力される。

車速センサ７８は、車輪や変速機１１、クランク軸１６などに取り付けられ、自動二輪車の車速を検出する。クランク角センサ７９は、クランク軸１６の回転角を検出する。

第４実施形態に係る制御部７０は、アクセル開度センサ７６から入力されたアクセル開度ＡＣと、車速センサ７８から入力された車速Ｖとに基づいて、発進時の加速アシスト制御を行う。図１７は、第４実施形態の制御部７０により実行される処理の流れを示すフローチャートの一例である。図１７のフローチャートの処理は、エンジン１０が始動されてから停止するまでの間、繰り返し実行される。

まず、制御部７０は、車速センサ７８から入力された車速Ｖが閾値Ｖ１（ゼロ近傍の正の値）未満であるか否か、すなわち自動二輪車１が停止状態にあるか否かを判定する（ステップＳ４００）。車速Ｖが閾値Ｖ１以上である場合、制御部７０は、図１７のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する。なお、ステップＳ４００の判定に代えて、ロータ６１の回転数Ｎが閾値Ｎ３（ゼロ近傍の正の値）未満であるか否かを判定してもよい。この場合、車速センサ７８は必須の構成でない。

次に、ステップ４００において車速Ｖが閾値Ｖ１未満である場合、制御部７０は、アクセル開度ＡＣが閾値Ａ２（例えば５［％］程度）以上となる（運転者により発進加速指示がなされる）まで待機する（ステップＳ４０２）。アクセル開度ＡＣが閾値Ａ２以上となると、制御部７０は、バッテリ８０の充電率Ｐが閾値Ｐ１（例えば、５０［％］程度）以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４においてバッテリ８０の充電率Ｐが閾値Ｐ１未満である場合、制御部７０は、図１７のフローチャートの処理の１ルーチンを終了する。なおステップＳ４０４の判定を省略し、アクセル開度ＡＣが閾値Ａ２以上となると、ステップＳ４０６に進むようにしてもよい。

一方、ステップＳ４０４においてバッテリ８０の充電率Ｐが閾値Ｐ１以上である場合、制御部７０は、エンジン１０の回転数Ｎｅが閾値（所定回転数）Ｎｅ１以上であるか否かを判定する（ステップＳ４０６）。エンジン１０の回転数Ｎｅは、例えばクランク角θに基づいて計算される。そして、制御部７０は、ステップＳ４０６においてエンジン１０の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ１未満の場合、エンジン１０の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ１以上となるまで、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相のコイルのうち少なくとも一部を力行制御し、ＡＣＧスタータ６０にアシストトルクを出力させる（ステップＳ４０８）。

ここで、閾値Ｎｅ１は、遠心クラッチ８が、クランク軸１６の回転速度が所定速度以上に達したときにクランク軸１６の回転動力をクラッチアウタ２５に出力する際の、「所定速度」に相当するエンジン１０の回転数である。エンジン１０の回転数に関する判定に代えて、ロータ６１の回転数に関する判定を行ってもよい。

一方、ステップＳ４０６においてエンジン１０の回転数Ｎｅが閾値Ｎｅ１以上となると、制御部７０は、エンジン１０の回転数が上昇するのに応じてアシストトルクを減少させる（ステップＳ４０８）。図１８は、エンジン１０の回転数Ｎｅの変化と、ＡＣＧスタータ６０が出力するアシストトルクの強さとの関係を例示した図である。

すなわち、制御部７０（駆動制御部）は、車両が停止あるいは低速走行の状態で車両に加速指示がなされてからエンジン１０（内燃機関）の回転数が所定回転数以上となるまで、複数相のコイルのうち少なくとも一部をロータ６０にトルクを発生させる第１の状態としてＡＣＧスタータ６０（発電電動機）の力行制御をおこなう。

係る制御によって、第４実施形態に係る発電電動ユニットは、自動二輪車１が停止状態あるいは徐行などの極低速状態で発進指示が運転者によりなされた場合において、バッテリ８０の充電率に余裕があれば、少なくとも１つの相のコイルを力行制御してアシストトルクを出力させる。そのため、遠心クラッチがクランク軸１８とクラッチアウタ２５を接続するまでの時間を短縮することができ、自動二輪車１の発進時における加速性能を向上させることができる。

以上説明した第４実施形態に係る発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する他、自動二輪車１の発進時における加速性能を向上させることができる。

＜第５実施形態＞
以下、本発明の第５実施形態に係る発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法について説明する。自動二輪車の全体構成、および発電電動ユニットの構造、力行制御については第１実施形態と同様であるため、図１〜７を参照することとし、再度の説明を省略する。

図１９は、第５実施形態に係る発電電動ユニットのＡＣＧスタータ６０を中心とした配線構造を例示した図である。第５実施形態に係る発電電動ユニットは、エンジン１０の始動後において、例えば、Ｕ相のコイルがバッテリ８０を充電するための電圧（例えば１２Ｖよりも若干高い電圧）を生成し、Ｖ相のコイルがヘッドランプＨＬを駆動するための電圧（例えば２４Ｖ）を生成し、Ｗ相のコイルが第１実施形態と同様にオープン状態またはショート状態にされる。Ｖ相のコイルは、Ｕ相のコイルと、例えば巻き数やスイッチングタイミングを異ならせることで、Ｕ相と異なる電圧を生成することができる。なお、図１９において、Ｗ相のスイッチング素子は図示を省略している。

第５実施形態に係る駆動部の例えばＶ相の出力端子間に、バイパスコンデンサＣ、抵抗ＲおよびヘッドランプＨＬの発光体であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）が接続されている。

従来は、発電機の出力電圧は１種類であったため、バッテリ８０の供給電圧よりも高い電圧で動作する機器に対しては、昇圧コンバータなどを用いて昇圧した電圧を供給する必要があった。これに対し、第５実施形態の発電電動ユニットは、互いに結線されていない複数相のコイルを備えている。そのため、昇圧コンバータなどを追加することなく複数の電圧を生成することができる。この結果、装置のコストや重量を低減することができる。

以上説明した第５実施形態の発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する他、昇圧コンバータなどを追加することなく複数の電圧を生成することができる。この結果、装置のコストや重量を低減することができる。

以上、本発明を実施するための形態について実施形態を用いて説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、上記実施形態では、ＡＣＧスタータ６０が３相で制御されるものとしたが、２相、４相、５相、６相、またはそれ以上で制御されてもよい。

また、本発明の発電電動ユニットは、自動二輪車に限らず、普通自動車、大型自動車など、あらゆる種類の車両に搭載することができる。また、本発明の発電電動ユニットは、車両に搭載される以外の用途に使用されることも可能である。

なお、上述の第１実施形態〜第５実施形態の技術は、それぞれ適宜に組み合わせて用いることができる。また、一部の構成要素が省略されてもよい。

１０ エンジン（内燃機関）
１６ クランク軸（内燃機関の回転出力軸）
６０ ＡＣＧスタータ（発電電動機）
６１ ロータ（回転子）
６２ マグネット
６５ ステータ（固定子）
６６ ステータコア
７０ 制御部
７２ 駆動部
７４ イグニッションスイッチ
７６ アクセル開度センサ
８０ バッテリ

Claims (13)

1. 走行駆動力を出力する内燃機関とともに車両に搭載され、前記内燃機関の回転出力軸に回転子が接続される発電電動ユニットであって、
   磁石を有する回転子と、３相以上の複数相で駆動されるコイルを有し、かつ、各相のコイルが互いに結線されていない固定子と、を有する発電電動機と、
   前記固定子の各相のコイルを、前記回転子にトルクを発生させる第１の状態と、コイルの両端が電気的に解放された第２の状態と、コイルの両端が短絡した第３の状態と、のいずれかとなるように制御する駆動制御部と、
   を備え、
   前記駆動制御部は、
   前記回転子の回転数が所定回転数未満である場合に、前記３相以上の複数相のうち、２相のコイルを前記第１の状態にして前記発電電動機を力行制御し、他のコイルを前記第２の状態または前記第３の状態とし、前記内燃機関の回転出力軸の回転数が上昇するのに応じて、前記回転子が前記回転出力軸に付与するトルクを減少させる、
   発電電動ユニット。
2. 請求項１に記載の発電電動ユニットであって、
   前記駆動制御部は、前記内燃機関の出力を利用して前記発電電動機に発電させる際に、前記複数相のコイルのうち一部を前記第２の状態または前記第３の状態とする、
   発電電動ユニット。
3. 請求項２に記載の発電電動ユニットであって、
   前記駆動制御部は、前記回転子の回転数が所定回転数未満である場合に、前記複数相のコイルのうち一部を前記第２の状態とし、前記回転子の回転数が所定回転数以上である場合に、前記複数相のコイルのうち一部を前記第３の状態とする、
   発電電動ユニット。
4. 請求項２または３に記載の発電電動ユニットであって、
   前記駆動制御部は、前記回転出力軸にトルクを付与することにより前記内燃機関を始動させる際に、前記複数相のコイルの全てを前記第１の状態とする、
   発電電動ユニット。
5. 請求項１から４のうちいずれか１項に記載の発電電動ユニットであって、
   前記駆動制御部は、複数のスイッチング素子が前記コイルを間に挟むブリッジ回路を有し、前記第２の状態では前記ブリッジ回路の複数のスイッチング素子の全てをオフ状態とし、前記第３の状態では前記ブリッジ回路の複数のスイッチング素子のうち該発電電動ユニットに接続されるバッテリの陰極側のスイッチング素子をオン状態とすると共に陽極側のスイッチング素子をオフ状態とする、
   発電電動ユニット。
6. 請求項１から５のうちいずれか１項に記載の発電電動ユニットであって、
   前記複数相のコイルは、それぞれ巻き数が異なっており、互いに異なる発電電圧で発電することを特徴とする、
   発電電動ユニット。
7. 請求項１から６のうちいずれか１項に記載の発電電動ユニットであって、
   前記駆動制御部は、前記各相のスイッチング素子に対するスイッチングタイミングを異ならせることで、前記複数相のコイルに互いに異なる発電電圧で発電させることを特徴とする、
   発電電動ユニット。
8. 車両に搭載される請求項６または７に記載の発電電動ユニットであって、
   前記複数相のコイルのうち一部のコイルが発電した電力は、車載バッテリを充電するのに用いられ、前記複数相のコイルのうち他の一部のコイルが発電した電力は、灯火器を駆動するのに用いられる、
   発電電動ユニット。
9. 車両に搭載される請求項１から８のうちいずれか１項に記載の発電電動ユニットであって、
   走行駆動力を出力する内燃機関の回転出力軸に前記回転子が接続され、
   前記駆動制御部は、
   車載バッテリの充電状態が所定程度以上である場合には、前記複数相のコイルのうち一部に前記内燃機関の回転力を利用して発電させ、該発電した電力により前記車載バッテリを充電すると共に、前記複数相のコイルのうち他の一部を前記第２の状態または前記第３の状態とし、
   前記車載バッテリの充電状態が所定程度未満である場合には、前記車載バッテリの充電状態が所定程度以上である場合の前記一部の相よりも多くの相に、前記内燃機関の回転力を利用して発電させる、
   発電電動ユニット。
10. 車両に搭載される請求項１から９のうちいずれか１項に記載の発電電動ユニットであって、
    前記駆動制御部は、前記車両に加速指示がなされたとき、
    車載バッテリの充電状態が所定程度以上である場合には、前記複数相のコイルの全てを前記第２の状態または前記第３の状態とし、
    前記車載バッテリの充電状態が所定程度未満である場合には、前記複数相のコイルのうち一部に前記内燃機関の回転力を利用して発電させ、該発電した電力により前記車載バッテリを充電すると共に、前記複数相のコイルのうち他の一部を前記第２の状態または前記第３の状態とする、
    発電電動ユニット。
11. 車両に搭載される請求項１から１０のうちいずれか１項に記載の発電電動ユニットであって、
    前記駆動制御部は、前記車両が停止あるいは低速走行の状態で前記車両に加速指示がなされてから前記内燃機関の回転数が所定回転数以上となるまで、前記複数相のコイルのうち少なくとも一部を前記第１の状態として前記発電電動機を力行制御する、
    発電電動ユニット。
12. 請求項１から１１のうちいずれか１項に記載の発電電動ユニットであって、
    前記固定子は、３相で駆動されるコイルを有し、
    前記駆動制御部は、駆動源の回転力を利用して発電する際に、前記３相で駆動されるコイルのうち１相のコイルを前記第１の状態とし、残りの２相のコイルを前記第２の状態または前記第３の状態とする、
    発電電動ユニット。
13. 走行駆動力を出力する内燃機関とともに車両に搭載され、前記内燃機関の回転出力軸に回転子が接続される発電電動機であって、磁石を有する回転子と、３相以上の複数相で駆動されるコイルを有する固定子であって各相のコイルが互いに結線されていない固定子とを有する発電電動機の制御方法であって、
    前記回転子の回転数が低回転域にある場合に、前記複数相のコイルのうち一部をコイルの両端が電気的に解放された状態とし、
    前記回転子の回転数が高回転域にある場合に、前記複数相のコイルのうち一部をコイルの両端が短絡した状態とし、
    前記回転子の回転数が所定回転数未満である場合に、前記３相以上の複数相のうち、２相のコイルを前記回転子にトルクを発生させる状態にして前記発電電動機を力行制御し、他のコイルの両端が電気的に解放された状態または短絡された状態とし、前記内燃機関の回転出力軸の回転数が上昇するのに応じて、前記回転子が前記回転出力軸に付与するトルクを減少させる、
    発電電動機の制御方法。

Images