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

発電電動ユニット、および発電電動機の制御方法 Download PDF

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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。
Figure 0006038285
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。
Figure 0006038285
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. 求項1に記載の発電電動ユニットであって
    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
    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
    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。
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