JPH10299533A - 内燃機関用の発電電動装置 - Google Patents
内燃機関用の発電電動装置Info
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- JPH10299533A JPH10299533A JP5413698A JP5413698A JPH10299533A JP H10299533 A JPH10299533 A JP H10299533A JP 5413698 A JP5413698 A JP 5413698A JP 5413698 A JP5413698 A JP 5413698A JP H10299533 A JPH10299533 A JP H10299533A
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- magnetic field
- internal combustion
- combustion engine
- rotating magnetic
- alternator
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
Landscapes
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
- Hybrid Electric Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 通常は発電機として作動するエンジンのオル
タネータを、前記エンジンの動作条件に応じて同期電動
機としても作動させる。 【解決手段】 バッテリ９が満充電状態になってオルタ
ネータ１での発電が不要になったり、エンジンが加速状
態になったりすると、切換制御装置５はオルタネータ１
のステータコイル１２を出力制御装置７から回転磁界発
生装置８へ切換える。回転磁界発生装置８は、ロータ１
Ｒと等速度で回転する回転磁界をステータ１Ｓに発生さ
せる。この結果、オルタネータ１は同期電動機として機
能し、エンジントルクまたは回転を補助するトルクを発
生する。エンジンの回転数が許容上限値を超えようとし
たり、エンジンが減速状態になったりしたときは、エン
ジン回転数を抑制するトルクを発生するような、ロータ
の直流磁界位相に対する相対位相角を有する回転磁界を
ステータに発生させる。
タネータを、前記エンジンの動作条件に応じて同期電動
機としても作動させる。 【解決手段】 バッテリ９が満充電状態になってオルタ
ネータ１での発電が不要になったり、エンジンが加速状
態になったりすると、切換制御装置５はオルタネータ１
のステータコイル１２を出力制御装置７から回転磁界発
生装置８へ切換える。回転磁界発生装置８は、ロータ１
Ｒと等速度で回転する回転磁界をステータ１Ｓに発生さ
せる。この結果、オルタネータ１は同期電動機として機
能し、エンジントルクまたは回転を補助するトルクを発
生する。エンジンの回転数が許容上限値を超えようとし
たり、エンジンが減速状態になったりしたときは、エン
ジン回転数を抑制するトルクを発生するような、ロータ
の直流磁界位相に対する相対位相角を有する回転磁界を
ステータに発生させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の回転エ
ネルギを電気エネルギに変換する発電機として機能する
のみならず、内燃機関のトルクを補助または抑制するト
ルクを発生する電動機としても機能し得る内燃機関用の
発電電動装置に関する。
ネルギを電気エネルギに変換する発電機として機能する
のみならず、内燃機関のトルクを補助または抑制するト
ルクを発生する電動機としても機能し得る内燃機関用の
発電電動装置に関する。
【０００２】
【従来技術】車両あるいは船舶に搭載される内燃機関用
の発電装置は、通常は、回転軸が内燃機関のクランク軸
に機械的に（通常はオルタネータベルトを介して）連結
されたオルタネータ（ＡＣＧ）と、内燃機関の回転数に
応じてオルタネータが発生する交流電流を直流電流に変
換する整流器と、前記直流電流の電圧をバッテリ電圧に
応じて制御するレギュレータとによって構成される。
の発電装置は、通常は、回転軸が内燃機関のクランク軸
に機械的に（通常はオルタネータベルトを介して）連結
されたオルタネータ（ＡＣＧ）と、内燃機関の回転数に
応じてオルタネータが発生する交流電流を直流電流に変
換する整流器と、前記直流電流の電圧をバッテリ電圧に
応じて制御するレギュレータとによって構成される。
【０００３】図２は、従来のオルタネータ５０の構成を
示した模式図であり、回転軸と一体化されたロータ５２
には直流界磁コイル５３が巻回され、ステータ５４には
３相コイル５５が巻回されている。直流界磁コイル５３
へバッテリから直流電流を供給した励磁状態でロータ５
２を回転させると、ステータ５４の３相コイル５５に
は、ロータ５２の回転速度に応じた周波数の交流電流が
誘起される。ロータ５２には直流界磁コイル５３の代わ
りに永久磁石を設ける場合もある。
示した模式図であり、回転軸と一体化されたロータ５２
には直流界磁コイル５３が巻回され、ステータ５４には
３相コイル５５が巻回されている。直流界磁コイル５３
へバッテリから直流電流を供給した励磁状態でロータ５
２を回転させると、ステータ５４の３相コイル５５に
は、ロータ５２の回転速度に応じた周波数の交流電流が
誘起される。ロータ５２には直流界磁コイル５３の代わ
りに永久磁石を設ける場合もある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記した車両等用の内
燃機関では、バッテリが十分に充電されて発電が不要な
状態になっても、オルタネータ５０のロータ５２は内燃
機関のクランクシャフトと機械的に連結されているため
に常時回転し、ベルト駆動トルクや冷却ファン抵抗等に
よって回転損失が生じるという問題があった。
燃機関では、バッテリが十分に充電されて発電が不要な
状態になっても、オルタネータ５０のロータ５２は内燃
機関のクランクシャフトと機械的に連結されているため
に常時回転し、ベルト駆動トルクや冷却ファン抵抗等に
よって回転損失が生じるという問題があった。
【０００５】本発明は、従来のオルタネータが同期電動
機構造の発電機である点に着目してなされたものであ
り、その目的は、従来のオルタネータ構造に大きな変更
を加えることなく、発電機としてのみならず電動機とし
ても機能し得る内燃機関用の発電電動装置を提供するこ
とにある。
機構造の発電機である点に着目してなされたものであ
り、その目的は、従来のオルタネータ構造に大きな変更
を加えることなく、発電機としてのみならず電動機とし
ても機能し得る内燃機関用の発電電動装置を提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、多相巻線を備
えステータと、内燃機関の回転軸と機械的に連結され、
直流界磁コイルを備えたロータとよりなるオルタネータ
と、前記オルタネータを発電機モードで作動させる場合
には、前記ステータの多相巻線に誘起される交流電流を
直流電流に変換する出力制御手段と、前記オルタネータ
を電動機モードで作動させるための回転磁界をステータ
に発生させる交流電流を発生して前記ステータの多相巻
線に供給する回転磁界発生手段と、作動モードに応じ
て、前記ステータの多相巻線を前記回転磁界発生手段お
よび出力制御手段の一方に切換え接続する手段とを設け
た点に特徴がある。
えステータと、内燃機関の回転軸と機械的に連結され、
直流界磁コイルを備えたロータとよりなるオルタネータ
と、前記オルタネータを発電機モードで作動させる場合
には、前記ステータの多相巻線に誘起される交流電流を
直流電流に変換する出力制御手段と、前記オルタネータ
を電動機モードで作動させるための回転磁界をステータ
に発生させる交流電流を発生して前記ステータの多相巻
線に供給する回転磁界発生手段と、作動モードに応じ
て、前記ステータの多相巻線を前記回転磁界発生手段お
よび出力制御手段の一方に切換え接続する手段とを設け
た点に特徴がある。
【０００７】本発明の前記回転磁界発生手段は、内燃機
関の運転状態に応じて、つぎのように作動する。 (1) 前記回転磁界発生手段は、アイドリング時などにお
ける内燃機関の回転変動を吸収して目標回転数に対する
偏差を零にするように、内燃機関の回転を補助または抑
制するトルクをオルタネータ（電動機モードにある）に
発生させる回転磁界を発生する。
関の運転状態に応じて、つぎのように作動する。 (1) 前記回転磁界発生手段は、アイドリング時などにお
ける内燃機関の回転変動を吸収して目標回転数に対する
偏差を零にするように、内燃機関の回転を補助または抑
制するトルクをオルタネータ（電動機モードにある）に
発生させる回転磁界を発生する。
【０００８】(2) 前記回転磁界発生手段は、つぎの場合
は、内燃機関の回転を補助するトルクをオルタネータ
（電動機モードにある）のステータに発生させる回転磁
界を発生する。 (a)発電が不要になったとき、(b)内燃機関の起動時、
(c)内燃機関が搭載された車両が加速状態のとき。
は、内燃機関の回転を補助するトルクをオルタネータ
（電動機モードにある）のステータに発生させる回転磁
界を発生する。 (a)発電が不要になったとき、(b)内燃機関の起動時、
(c)内燃機関が搭載された車両が加速状態のとき。
【０００９】(3) 前記回転磁界発生手段は、つぎの場合
は、内燃機関の回転を抑制するトルクをオルタネータ
（電動機モードにある）のステータに発生させるための
回転磁界を発生する。 (a)内燃機関が搭載された車両が制動状態のとき、(b)前
記車両の駆動輪が空転するとき、(c)内燃機関の回転数
が許容範囲を超えようとするとき、(d)前記車両等の速
度が許容範囲を超えようとするとき。
は、内燃機関の回転を抑制するトルクをオルタネータ
（電動機モードにある）のステータに発生させるための
回転磁界を発生する。 (a)内燃機関が搭載された車両が制動状態のとき、(b)前
記車両の駆動輪が空転するとき、(c)内燃機関の回転数
が許容範囲を超えようとするとき、(d)前記車両等の速
度が許容範囲を超えようとするとき。
【００１０】本発明によれば、内燃機関の発電機を、従
来の構成に大きな変更を加えることなく電動機としても
機能させ、内燃機関の運転状態に応じてその回転を補助
したり、抑制したりすることができる。
来の構成に大きな変更を加えることなく電動機としても
機能させ、内燃機関の運転状態に応じてその回転を補助
したり、抑制したりすることができる。
【００１１】上記した特徴(1) によれば、アイドリング
時などに生じがちなエンジン回転数の変動を抑えて内燃
機関の挙動を安定化することができる。上記した特徴
(2) によれば、(a)ベルト駆動トルクや冷却ファン抵抗
等の回転損失がキャンセルされて内燃機関の効率が向上
し、(b)セルモータのトルクが補助されるので、セルモ
ータの小型化や内燃機関の迅速、確実な始動が可能にな
り、(c)また加速性能が向上する。上記した特徴(3) に
よれば、(a)制動性能が向上し、(b)応答性の良いトラク
ションコントロールができ、(c)内燃機関のオーバーレ
ブが防止され、(d)さらに、速度オーバ制限機能が向上
する。
時などに生じがちなエンジン回転数の変動を抑えて内燃
機関の挙動を安定化することができる。上記した特徴
(2) によれば、(a)ベルト駆動トルクや冷却ファン抵抗
等の回転損失がキャンセルされて内燃機関の効率が向上
し、(b)セルモータのトルクが補助されるので、セルモ
ータの小型化や内燃機関の迅速、確実な始動が可能にな
り、(c)また加速性能が向上する。上記した特徴(3) に
よれば、(a)制動性能が向上し、(b)応答性の良いトラク
ションコントロールができ、(c)内燃機関のオーバーレ
ブが防止され、(d)さらに、速度オーバ制限機能が向上
する。
【００１２】
【発明実施の形態】以下に、図面を参照して本発明を詳
細に説明する。図１は、本発明にしたがって、車両用発
電装置を電動機としても作動させ得るようにした一実施
形態である車両用発電電動装置を示したブロック図であ
る。オルタネータ１のロータ１Ｒには直流界磁コイル１
１が設けられ、ステータ１Ｓには３相巻線すなわち３相
固定子コイル１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）が設けら
れている。ロータ１Ｒは、ベルトを介してエンジンのク
ランク軸（共に、図示せず）に連結されている。
細に説明する。図１は、本発明にしたがって、車両用発
電装置を電動機としても作動させ得るようにした一実施
形態である車両用発電電動装置を示したブロック図であ
る。オルタネータ１のロータ１Ｒには直流界磁コイル１
１が設けられ、ステータ１Ｓには３相巻線すなわち３相
固定子コイル１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）が設けら
れている。ロータ１Ｒは、ベルトを介してエンジンのク
ランク軸（共に、図示せず）に連結されている。
【００１３】直流励磁制御部２は、直流界磁コイル１１
にバッテリ９から直流電流を供給してロータ１Ｒに直流
磁界を発生させる。なお、オルタネータ１を発電機とし
て機能させる発電モードでは、図中に点線２Ａで示すよ
うに、オルタネータ１の出力電流の一部を直流励磁制御
部２を介してロータのコイル１１に自己励磁用として供
給することもできる。出力制御装置７は既存の整流回路
７ａおよび出力電圧調整用のレギュレータ７ｂを具備
し、ステータ１Ｓの３相コイル１２に誘起される交流電
流をバッテリ９の電圧に応じた電圧の直流電流に変換す
る。
にバッテリ９から直流電流を供給してロータ１Ｒに直流
磁界を発生させる。なお、オルタネータ１を発電機とし
て機能させる発電モードでは、図中に点線２Ａで示すよ
うに、オルタネータ１の出力電流の一部を直流励磁制御
部２を介してロータのコイル１１に自己励磁用として供
給することもできる。出力制御装置７は既存の整流回路
７ａおよび出力電圧調整用のレギュレータ７ｂを具備
し、ステータ１Ｓの３相コイル１２に誘起される交流電
流をバッテリ９の電圧に応じた電圧の直流電流に変換す
る。
【００１４】エンジンＥＣＵ４は回転数計測部４１、加
速判定部４２、制動判定部４３、空転検知部４４、車速
計測部４５、ロータ位相角検出部４６を含み、その他エ
ンジン負圧Ｐb 、スロットル開度θth、電気負荷ａなど
を検知する機能を有する。ロータ位相角は、例えばロー
タ１Ｒに対向してホール素子１４やピックアップコイル
などを配置したり、ロータ回転軸及びその対向位置に磁
石とホール素子（またはピックアップコイル）を配置し
たりすることによって検知できる。
速判定部４２、制動判定部４３、空転検知部４４、車速
計測部４５、ロータ位相角検出部４６を含み、その他エ
ンジン負圧Ｐb 、スロットル開度θth、電気負荷ａなど
を検知する機能を有する。ロータ位相角は、例えばロー
タ１Ｒに対向してホール素子１４やピックアップコイル
などを配置したり、ロータ回転軸及びその対向位置に磁
石とホール素子（またはピックアップコイル）を配置し
たりすることによって検知できる。
【００１５】オルタネータ１を同期電動機として作動さ
せる電動機モードにおいて、ステータ１Ｓに発生される
回転磁界のための回転磁界速度決定手段として機能する
ＡＣＧ・ＥＣＵ３は、エンジンＥＣＵ４と通信してエン
ジン回転数Ｎe やバッテリ電圧Ｅb 、電気負荷ａ等のデ
−タを受信すると、これらの受信デ−タに基づいて、エ
ンジン回転を補助または抑制する所望のトルクを発生す
るために必要な、ステータ１Ｓ内の回転磁界の速度（ロ
ータ回転数Ｎ0 に等しい）、ステータコイル１２に供給
される交流電流の周波数ｆや電圧Ｖ（すなわち、界磁電
流の振幅）、およびロータ１Ｒの直流磁界に対する前記
回転磁界の位相角δ等を、後述するような手法で決定し
て回転磁界発生装置８へ通知する。
せる電動機モードにおいて、ステータ１Ｓに発生される
回転磁界のための回転磁界速度決定手段として機能する
ＡＣＧ・ＥＣＵ３は、エンジンＥＣＵ４と通信してエン
ジン回転数Ｎe やバッテリ電圧Ｅb 、電気負荷ａ等のデ
−タを受信すると、これらの受信デ−タに基づいて、エ
ンジン回転を補助または抑制する所望のトルクを発生す
るために必要な、ステータ１Ｓ内の回転磁界の速度（ロ
ータ回転数Ｎ0 に等しい）、ステータコイル１２に供給
される交流電流の周波数ｆや電圧Ｖ（すなわち、界磁電
流の振幅）、およびロータ１Ｒの直流磁界に対する前記
回転磁界の位相角δ等を、後述するような手法で決定し
て回転磁界発生装置８へ通知する。
【００１６】回転磁界発生装置８は、電動機モードにお
いては、後で詳述するように、ＡＣＧ・ＥＣＵ３から通
知された回転磁界速度（回転数）、位相角等のデータに
基づいて、ステータ１Ｓの各界磁コイル１２ａ，１２
ｂ，１２ｃに供給する交流電流の振幅および周波数を制
御して所望の回転磁界を発生させる。切換制御装置５
は、ＡＣＧ・ＥＣＵ３等から別途入力される指示に応じ
て、オルタネータ１の発電機モードにおいてはステータ
１Ｓの各コイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、図示のよう
に、出力制御装置７の各接点Ｇへ接続され、電動機モー
ドにおいては回転磁界発生装置８の各出力接点Ｍへ接続
されるように、切換回路６を制御する。
いては、後で詳述するように、ＡＣＧ・ＥＣＵ３から通
知された回転磁界速度（回転数）、位相角等のデータに
基づいて、ステータ１Ｓの各界磁コイル１２ａ，１２
ｂ，１２ｃに供給する交流電流の振幅および周波数を制
御して所望の回転磁界を発生させる。切換制御装置５
は、ＡＣＧ・ＥＣＵ３等から別途入力される指示に応じ
て、オルタネータ１の発電機モードにおいてはステータ
１Ｓの各コイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃが、図示のよう
に、出力制御装置７の各接点Ｇへ接続され、電動機モー
ドにおいては回転磁界発生装置８の各出力接点Ｍへ接続
されるように、切換回路６を制御する。
【００１７】直流磁界を発生しているロータ１Ｒがエン
ジン（図示せず）の回転に比例した速度で回転される
と、各ステータコイル１２には交流起電流が誘起され
る。オルタネータ１による発電が必要な発電機モードで
は、ステータコイル１２が切換回路６の各接点Ｇを介し
て出力制御装置７に接続されているので、ステータコイ
ル１２に発生した交流電流は出力制御装置７において直
流電流に変換され、バッテリ９および電気負荷３０へ供
給される。
ジン（図示せず）の回転に比例した速度で回転される
と、各ステータコイル１２には交流起電流が誘起され
る。オルタネータ１による発電が必要な発電機モードで
は、ステータコイル１２が切換回路６の各接点Ｇを介し
て出力制御装置７に接続されているので、ステータコイ
ル１２に発生した交流電流は出力制御装置７において直
流電流に変換され、バッテリ９および電気負荷３０へ供
給される。
【００１８】一方電動機モードでは、ロータコイル１１
には依然として発電機モードの場合と同様に直流電流が
供給されると共に、ステータコイル１２は接点Ｍに切換
え接続され、回転磁界発生装置８から適当な周波数の交
流を供給される。これによって、ステータ１Ｓには回転
磁界が発生され、オルタネータ１は同期電動機として作
動する。
には依然として発電機モードの場合と同様に直流電流が
供給されると共に、ステータコイル１２は接点Ｍに切換
え接続され、回転磁界発生装置８から適当な周波数の交
流を供給される。これによって、ステータ１Ｓには回転
磁界が発生され、オルタネータ１は同期電動機として作
動する。
【００１９】バッテリ９が所定の充電状態（例えば、満
充電もしくは過充電を考慮した満充電より低い充電状
態）になってオルタネータ１による発電が不要になる
と、切換制御装置５はその旨の通知を、ＡＣＧ・ＥＣＵ
３から受けて切換回路６の接点をＧからＭへ切換え、ス
テータコイル１２を回転磁界発生装置８と接続する。こ
のとき、点線２Ａで示したように、ロータコイル１１が
自己励磁されていたならば、バッテリ９からの励磁に切
り換えられなければならないことは当然である。ただ
し、図の複雑化を避けるために、またこのような切換え
回路の構成は当業者には自明であるので、その図示は省
略している。
充電もしくは過充電を考慮した満充電より低い充電状
態）になってオルタネータ１による発電が不要になる
と、切換制御装置５はその旨の通知を、ＡＣＧ・ＥＣＵ
３から受けて切換回路６の接点をＧからＭへ切換え、ス
テータコイル１２を回転磁界発生装置８と接続する。こ
のとき、点線２Ａで示したように、ロータコイル１１が
自己励磁されていたならば、バッテリ９からの励磁に切
り換えられなければならないことは当然である。ただ
し、図の複雑化を避けるために、またこのような切換え
回路の構成は当業者には自明であるので、その図示は省
略している。
【００２０】回転磁界発生装置８は、ロータ１Ｒの回転
数Ｎ0 に等しい回転数の回転磁界をステータ１Ｓに誘起
するような周波数ｆの交流電流をステータコイル１２に
供給し、オルタネータ１を電動機モードで作動させる。
この結果、オルタネータ１は同期電動機として機能し、
ロータ１Ｒがエンジントルクを補助する方向に回転数Ｎ
0 で回転する。この際、電動機モードのオルタネータ１
が発生するトルクの大きさが、ベルト駆動トルクや冷却
ファン抵抗等の回転損失が補われる程度になるように、
ステータ１Ｓの回転磁界の位相に対するロータ１Ｒの磁
界の位相角を設定すれば、回転損失が実質上キャンセル
されてエンジンの効率が向上する。前記励磁電圧の大き
さと周波数、および前記位相角の決定手法については、
後で述べる。
数Ｎ0 に等しい回転数の回転磁界をステータ１Ｓに誘起
するような周波数ｆの交流電流をステータコイル１２に
供給し、オルタネータ１を電動機モードで作動させる。
この結果、オルタネータ１は同期電動機として機能し、
ロータ１Ｒがエンジントルクを補助する方向に回転数Ｎ
0 で回転する。この際、電動機モードのオルタネータ１
が発生するトルクの大きさが、ベルト駆動トルクや冷却
ファン抵抗等の回転損失が補われる程度になるように、
ステータ１Ｓの回転磁界の位相に対するロータ１Ｒの磁
界の位相角を設定すれば、回転損失が実質上キャンセル
されてエンジンの効率が向上する。前記励磁電圧の大き
さと周波数、および前記位相角の決定手法については、
後で述べる。
【００２１】図３は、上記した本発明の実施形態の制御
方法を示したフローチャートである。ステップＳ３１で
はバッテリ９の端子電圧Ｅb が計測される。ステップＳ
３２では、計測されたバッテリ電圧Ｅb が基準電圧Ｅre
f （例えば、１３．５Ｖ）と比較され、バッテリ電圧Ｅ
b が基準電圧Ｅref を上回っていると、バッテリの現在
の充電量が十分で、オルタネータ１による発電は不要と
判断されてステップＳ３３へ進む。バッテリ電圧Ｅb が
基準電圧Ｅref 以下ならば処理を終了する。
方法を示したフローチャートである。ステップＳ３１で
はバッテリ９の端子電圧Ｅb が計測される。ステップＳ
３２では、計測されたバッテリ電圧Ｅb が基準電圧Ｅre
f （例えば、１３．５Ｖ）と比較され、バッテリ電圧Ｅ
b が基準電圧Ｅref を上回っていると、バッテリの現在
の充電量が十分で、オルタネータ１による発電は不要と
判断されてステップＳ３３へ進む。バッテリ電圧Ｅb が
基準電圧Ｅref 以下ならば処理を終了する。
【００２２】ステップＳ３３では、ＥＣＵ４の回転数計
測部４１において計測されたエンジン回転数Ｎe が読み
取られ、このエンジン回転数Ｎe およびプーリー比に基
づいてロータ１Ｒの現在の回転数Ｎ0 が算出される。ス
テップＳ３４では、回転数Ｎ0 の回転磁界をステータ１
Ｓに発生させ、オルタネータ１を同期電動機として作動
させるために、ステータコイル１２に供給すべき励磁電
流の周波数ｆが、ｆ＝Ｐ・Ｎ0 ／１２０によって算出さ
れる。ここで、Ｐはステータコイル１２の極数である。
そして回転磁界発生装置８は前記周波数ｆの交流を発生
する。ステップＳ３４ではさらに、所望のトルクを発生
するのに必要な目標位相角δ0 が、後述する計算式にし
たがって、一義的に算出される。
測部４１において計測されたエンジン回転数Ｎe が読み
取られ、このエンジン回転数Ｎe およびプーリー比に基
づいてロータ１Ｒの現在の回転数Ｎ0 が算出される。ス
テップＳ３４では、回転数Ｎ0 の回転磁界をステータ１
Ｓに発生させ、オルタネータ１を同期電動機として作動
させるために、ステータコイル１２に供給すべき励磁電
流の周波数ｆが、ｆ＝Ｐ・Ｎ0 ／１２０によって算出さ
れる。ここで、Ｐはステータコイル１２の極数である。
そして回転磁界発生装置８は前記周波数ｆの交流を発生
する。ステップＳ３４ではさらに、所望のトルクを発生
するのに必要な目標位相角δ0 が、後述する計算式にし
たがって、一義的に算出される。
【００２３】既知のように、同期電動機モードにおいて
オルタネータ１が発生するトルクＴは、ステータ１Ｓ内
の前記回転磁界とロータコイル１１による直流磁界との
位相角（ずれ角）δ、および励磁電圧および／または電
流の大きさの関数であり、Ｖを前記励磁電流の電圧、ｋ
を定数とすると、 Ｔ＝（Ｖ／ｋ・Ｎ0)Sin δで表わさ
れる。したがって、回転磁界が直流磁界よりも進み位相
（位相角が正）であればエンジンの回転を補助するトル
クが発生され、反対に遅れ位相（位相角が負）であれば
エンジンの回転を抑制するトルクが発生される。図３の
実施形態では、エンジンの回転を補助しようとしている
から進み位相とすべきであり、目標位相角δ0 の大きさ
は、前記関係式から δ0 ＝ArcSin（ｋ・Ｔ・Ｎ0 ／
Ｖ）で求められる。
オルタネータ１が発生するトルクＴは、ステータ１Ｓ内
の前記回転磁界とロータコイル１１による直流磁界との
位相角（ずれ角）δ、および励磁電圧および／または電
流の大きさの関数であり、Ｖを前記励磁電流の電圧、ｋ
を定数とすると、 Ｔ＝（Ｖ／ｋ・Ｎ0)Sin δで表わさ
れる。したがって、回転磁界が直流磁界よりも進み位相
（位相角が正）であればエンジンの回転を補助するトル
クが発生され、反対に遅れ位相（位相角が負）であれば
エンジンの回転を抑制するトルクが発生される。図３の
実施形態では、エンジンの回転を補助しようとしている
から進み位相とすべきであり、目標位相角δ0 の大きさ
は、前記関係式から δ0 ＝ArcSin（ｋ・Ｔ・Ｎ0 ／
Ｖ）で求められる。
【００２４】ステップＳ３５では、ロータ１Ｒに発生さ
れている直流磁界の位相角δが、例えばホール素子１４
の出力とロータ回転数Ｎ0 に基づいて、ロータ位相角検
出部４６によって計測される。ステップＳ３６では、計
測された位相角δが所望のトルクを発生するのに適した
目標位相角δ0 に等しくなったかどうかが判断され、判
断が肯定ならばステップＳ３７へ進んで切換制御装置５
を駆動し、ステータコイル１２ａ〜１２ｃの各接点をＭ
側へ切換える。これによって、ステータ１Ｓには回転数
Ｎ0 で、ロータの直流磁界に対して目標位相角δ0 を有
する回転磁界が発生され、所望の大きさのエンジン補助
トルクが発生される。
れている直流磁界の位相角δが、例えばホール素子１４
の出力とロータ回転数Ｎ0 に基づいて、ロータ位相角検
出部４６によって計測される。ステップＳ３６では、計
測された位相角δが所望のトルクを発生するのに適した
目標位相角δ0 に等しくなったかどうかが判断され、判
断が肯定ならばステップＳ３７へ進んで切換制御装置５
を駆動し、ステータコイル１２ａ〜１２ｃの各接点をＭ
側へ切換える。これによって、ステータ１Ｓには回転数
Ｎ0 で、ロータの直流磁界に対して目標位相角δ0 を有
する回転磁界が発生され、所望の大きさのエンジン補助
トルクが発生される。
【００２５】本実施形態によれば、ベルト駆動トルクや
冷却ファン抵抗等の回転損失を補うトルクがオルタネー
タ１によって発生されるので、ベルト駆動トルクや冷却
ファン抵抗等の回転損失がキャンセルされて内燃機関の
効率が向上する。
冷却ファン抵抗等の回転損失を補うトルクがオルタネー
タ１によって発生されるので、ベルト駆動トルクや冷却
ファン抵抗等の回転損失がキャンセルされて内燃機関の
効率が向上する。
【００２６】上記した実施形態では、バッテリの充電量
をバッテリの端子電圧で代表するものとして説明した
が、既知の他の方法、例えば電解液の比重の変化あるい
は充放電量の履歴情報に基づいて検知することもでき
る。充放電量の履歴情報に基づいて検知する場合は、バ
ッテリの充電電流および放電電流を検知し、当初の充電
量に充放電量を順次累算することによって現在の充電量
を求めることができる。このようにして求めた現在の充
電量が当初の充電量または満充電量に匹敵するときは、
ステップＳ３２の判定が肯定とされる。
をバッテリの端子電圧で代表するものとして説明した
が、既知の他の方法、例えば電解液の比重の変化あるい
は充放電量の履歴情報に基づいて検知することもでき
る。充放電量の履歴情報に基づいて検知する場合は、バ
ッテリの充電電流および放電電流を検知し、当初の充電
量に充放電量を順次累算することによって現在の充電量
を求めることができる。このようにして求めた現在の充
電量が当初の充電量または満充電量に匹敵するときは、
ステップＳ３２の判定が肯定とされる。
【００２７】オルタネータ１を電動機モードにするのは
上記した発電不要時に限らず、例えばセルモータを付勢
してエンジンを始動する場合にも有効である。オルタネ
ータ１によってセルモータのトルクが補助されると、セ
ルモータの小型化や迅速かつ確実なエンジン始動が可能
になる。
上記した発電不要時に限らず、例えばセルモータを付勢
してエンジンを始動する場合にも有効である。オルタネ
ータ１によってセルモータのトルクが補助されると、セ
ルモータの小型化や迅速かつ確実なエンジン始動が可能
になる。
【００２８】図４は、エンジン始動時にオルタネータを
電動機モードにする本発明の他の実施形態の制御手順を
示したフローチャートである。ステップＳ４１では、セ
ルモータが付勢されているか否かが判定され、付勢され
ていると、ステップＳ４２では、バッテリ９の端子電圧
Ｅb が計測される。ステップＳ４３では、前記ステップ
Ｓ３２と同様に、計測されたバッテリ電圧Ｅb が基準電
圧Ｅref と比較され、バッテリ電圧Ｅb が基準電圧Ｅre
f を上回っているときはステップＳ４４へ進み、バッテ
リ電圧Ｅb が基準電圧Ｅref 以下ならばこの処理を終了
する。
電動機モードにする本発明の他の実施形態の制御手順を
示したフローチャートである。ステップＳ４１では、セ
ルモータが付勢されているか否かが判定され、付勢され
ていると、ステップＳ４２では、バッテリ９の端子電圧
Ｅb が計測される。ステップＳ４３では、前記ステップ
Ｓ３２と同様に、計測されたバッテリ電圧Ｅb が基準電
圧Ｅref と比較され、バッテリ電圧Ｅb が基準電圧Ｅre
f を上回っているときはステップＳ４４へ進み、バッテ
リ電圧Ｅb が基準電圧Ｅref 以下ならばこの処理を終了
する。
【００２９】ステップＳ４４〜４８では、前述のステッ
プＳ３３〜３７と同様に、エンジン回転数Ｎe の計測、
ロータ回転数Ｎ0 の算出、ステータコイル励磁電源周波
数ｆおよび目標位相角δ0 の算出、周波数ｆの交流発
生、ロータ位相角δの計測、目標位相角δ0 に対するロ
ータ位相角δの比較、ステータコイル１２の出力制御装
置側端子Ｇから回転磁界発生装置８側の接点Ｍへの切換
えなどの諸操作が順次実行される。なお、前記ステップ
Ｓ４２およびＳ４３を省略し、バッテリ電圧Ｅbの大き
さとは無関係に、常時エンジン始動時のエンジン補助を
実行するようにしても良いことは当然である。
プＳ３３〜３７と同様に、エンジン回転数Ｎe の計測、
ロータ回転数Ｎ0 の算出、ステータコイル励磁電源周波
数ｆおよび目標位相角δ0 の算出、周波数ｆの交流発
生、ロータ位相角δの計測、目標位相角δ0 に対するロ
ータ位相角δの比較、ステータコイル１２の出力制御装
置側端子Ｇから回転磁界発生装置８側の接点Ｍへの切換
えなどの諸操作が順次実行される。なお、前記ステップ
Ｓ４２およびＳ４３を省略し、バッテリ電圧Ｅbの大き
さとは無関係に、常時エンジン始動時のエンジン補助を
実行するようにしても良いことは当然である。
【００３０】オルタネータ１を電動機として機能させる
ことでアイドリング時のエンジン回転数を安定させる本
発明のさらに他の実施形態の制御方法を、図５のフロー
チャートを参照して説明する。
ことでアイドリング時のエンジン回転数を安定させる本
発明のさらに他の実施形態の制御方法を、図５のフロー
チャートを参照して説明する。
【００３１】ステップＳ５１で、エンジンがアイドリン
グ状態にあることが公知の適当な手法で検知されると、
ステップＳ５２では計測およびロータ回転数Ｎ0 の算出
が行なわれる。ステップＳ５３では、エンジン回転数Ｎ
e の目標アイドル回転数Ｎtargに対するエンジン回転数
Ｎe の偏差δＮが演算される。ステップＳ５４〜Ｓ５７
では、図３のステップＳ３４〜Ｓ３７に関して説明した
のと同様に、ステータコイル励磁電源周波数ｆおよび目
標位相角δ0 の算出、周波数ｆの交流発生、ロータ位相
角δの計測、目標位相角δ0 に対するロータ位相角δの
比較、ステータコイル１２の出力制御装置側の接点Ｇか
ら回転磁界発生装置側の接点Ｍへの切換えなどの諸操作
が順次実行される。
グ状態にあることが公知の適当な手法で検知されると、
ステップＳ５２では計測およびロータ回転数Ｎ0 の算出
が行なわれる。ステップＳ５３では、エンジン回転数Ｎ
e の目標アイドル回転数Ｎtargに対するエンジン回転数
Ｎe の偏差δＮが演算される。ステップＳ５４〜Ｓ５７
では、図３のステップＳ３４〜Ｓ３７に関して説明した
のと同様に、ステータコイル励磁電源周波数ｆおよび目
標位相角δ0 の算出、周波数ｆの交流発生、ロータ位相
角δの計測、目標位相角δ0 に対するロータ位相角δの
比較、ステータコイル１２の出力制御装置側の接点Ｇか
ら回転磁界発生装置側の接点Ｍへの切換えなどの諸操作
が順次実行される。
【００３２】ここで注意すべきことは、電動機モードに
あるオルタネータ１が発生するトルクは、前に述べたよ
うに、ロータ１Ｒの直流磁界の位相に比べてステータ１
Ｓで発生される回転磁界の位相が進んでいる（ロータ位
相角δが正）場合は、エンジン回転を補助するようなト
ルクが発生され、逆にロータの直流磁界の位相よりもス
テータの回転磁界の位相が遅れている（ロータ位相角δ
が負）場合は、エンジン回転を抑制するようなトルクが
発生されることである。
あるオルタネータ１が発生するトルクは、前に述べたよ
うに、ロータ１Ｒの直流磁界の位相に比べてステータ１
Ｓで発生される回転磁界の位相が進んでいる（ロータ位
相角δが正）場合は、エンジン回転を補助するようなト
ルクが発生され、逆にロータの直流磁界の位相よりもス
テータの回転磁界の位相が遅れている（ロータ位相角δ
が負）場合は、エンジン回転を抑制するようなトルクが
発生されることである。
【００３３】したがって、エンジン回転数Ｎe が目標回
転数Ｎtargを下回っており、前記偏差δＮが負である場
合は、ステップＳ５４では、エンジンの回転を補助する
トルクをオルタネータ１に生じさせるように、目標位相
角δ0 は正の値に設定される。反対にエンジン回転数Ｎ
e が目標回転数Ｎtargを上回っており、前記偏差δＮが
正である場合は、ステップＳ５４では、エンジンの回転
を抑制するトルクをオルタネータ１に生じさせるよう
に、目標位相角δ0 は負の値に設定される。
転数Ｎtargを下回っており、前記偏差δＮが負である場
合は、ステップＳ５４では、エンジンの回転を補助する
トルクをオルタネータ１に生じさせるように、目標位相
角δ0 は正の値に設定される。反対にエンジン回転数Ｎ
e が目標回転数Ｎtargを上回っており、前記偏差δＮが
正である場合は、ステップＳ５４では、エンジンの回転
を抑制するトルクをオルタネータ１に生じさせるよう
に、目標位相角δ0 は負の値に設定される。
【００３４】オルタネータ１を電動機モードにすること
により、エンジントルクを補助して加速性能を向上させ
る本発明のさらに別の実施形態の制御方法を、図６のフ
ローチャートを参照して説明する。
により、エンジントルクを補助して加速性能を向上させ
る本発明のさらに別の実施形態の制御方法を、図６のフ
ローチャートを参照して説明する。
【００３５】ステップＳ６１では、車両が加速中である
か否かが、エンジンＥＣＵ４の加速判定部４２におい
て、例えば車速の増加率やスロットルバルブ開度θthの
増加率等に基づいて判定される。加速中であると、ステ
ップＳ６２では、現在の電気負荷ａが計測される。ステ
ップＳ６３では、電気負荷ａが基準値以内であるか否か
が判定される。電気負荷ａが基準値を超えているとき
は、発電動作を中断することは好ましくないので加速ト
ルク補助は実行せず、処理はそのまま終了する。一方、
電気負荷ａが基準値以内であると、次のようにして加速
トルク補助が実行される。
か否かが、エンジンＥＣＵ４の加速判定部４２におい
て、例えば車速の増加率やスロットルバルブ開度θthの
増加率等に基づいて判定される。加速中であると、ステ
ップＳ６２では、現在の電気負荷ａが計測される。ステ
ップＳ６３では、電気負荷ａが基準値以内であるか否か
が判定される。電気負荷ａが基準値を超えているとき
は、発電動作を中断することは好ましくないので加速ト
ルク補助は実行せず、処理はそのまま終了する。一方、
電気負荷ａが基準値以内であると、次のようにして加速
トルク補助が実行される。
【００３６】すなわち、後続のステップＳ６４〜６８
で、図３のステップＳ３３〜３７に関して前述した手順
と同様に、エンジン回転数Ｎe の計測、ロータ回転数Ｎ
0 の算出、ステータコイル励磁電源周波数ｆおよび目標
位相角δ0 の算出、周波数ｆの交流発生、ロータ位相角
δの計測、目標位相角δ0 に対するロータ位相角δの比
較、ステータコイル１２の出力制御装置側端子Ｇから回
転磁界発生装置８側の接点Ｍへの切換えなどの諸操作が
順次実行される。この場合は、もちろん目標位相角δ0
は正である。
で、図３のステップＳ３３〜３７に関して前述した手順
と同様に、エンジン回転数Ｎe の計測、ロータ回転数Ｎ
0 の算出、ステータコイル励磁電源周波数ｆおよび目標
位相角δ0 の算出、周波数ｆの交流発生、ロータ位相角
δの計測、目標位相角δ0 に対するロータ位相角δの比
較、ステータコイル１２の出力制御装置側端子Ｇから回
転磁界発生装置８側の接点Ｍへの切換えなどの諸操作が
順次実行される。この場合は、もちろん目標位相角δ0
は正である。
【００３７】オルタネータ１を電動機モードで作動させ
る場合でも、そのトルクは、上記各実施例のようにエン
ジン回転を補助するとは限らない。例えばエンジンブレ
ーキによる制動時に、エンジン回転を抑制するようなト
ルクを生じさせれば、オルタネータ１がエンジン負荷と
して機能するので制動性能が向上する。この場合の制御
手順は、前述の図６のステップＳ６１の判定内容を、
「制動中かどうか」に変更するだけで良いので、手順の
図示および詳細説明は省略するが、エンジン回転を抑制
するために目標位相角δ0 が負に設定される点は注意す
べきである。
る場合でも、そのトルクは、上記各実施例のようにエン
ジン回転を補助するとは限らない。例えばエンジンブレ
ーキによる制動時に、エンジン回転を抑制するようなト
ルクを生じさせれば、オルタネータ１がエンジン負荷と
して機能するので制動性能が向上する。この場合の制御
手順は、前述の図６のステップＳ６１の判定内容を、
「制動中かどうか」に変更するだけで良いので、手順の
図示および詳細説明は省略するが、エンジン回転を抑制
するために目標位相角δ0 が負に設定される点は注意す
べきである。
【００３８】オルタネータ１によってエンジン回転を抑
制する負のトルクを生じさせる制御は、従来から車両の
駆動輪の空転が検出されたときに実施されているトラク
ションコントロール（ＴＳＣ）に適用することもでき
る。上述の説明から容易に分かるように、この場合の制
御手順は、前述の図６のステップＳ６１の判定内容を、
「トラクションコントロール（ＴＳＣ）が指示されてい
るかどうか」に変更するだけで良い。
制する負のトルクを生じさせる制御は、従来から車両の
駆動輪の空転が検出されたときに実施されているトラク
ションコントロール（ＴＳＣ）に適用することもでき
る。上述の説明から容易に分かるように、この場合の制
御手順は、前述の図６のステップＳ６１の判定内容を、
「トラクションコントロール（ＴＳＣ）が指示されてい
るかどうか」に変更するだけで良い。
【００３９】すなわち、エンジンＥＣＵ４の空転検知部
４４によって駆動輪の空転が検知されると、まず、トラ
クションコントロールが指示されているか否かが判定さ
れる。この判定が肯定であると、続けて図６のステップ
Ｓ６２〜６８の処理が実行される。この場合も、目標位
相角δ0 は負に設定されるが、その値は空転の度合いに
応じて経験的、実験的に決定することができる。このよ
うにすれば、従来のような燃料遮断等によってエンジン
のトルクを制限する制御方式に比べて応答性能の良いト
ラクションコントロールが可能になる。もちろん、本発
明のエンジントルク抑制と従来の燃料遮断等によるエン
ジントルク制限とを併用することもできる。
４４によって駆動輪の空転が検知されると、まず、トラ
クションコントロールが指示されているか否かが判定さ
れる。この判定が肯定であると、続けて図６のステップ
Ｓ６２〜６８の処理が実行される。この場合も、目標位
相角δ0 は負に設定されるが、その値は空転の度合いに
応じて経験的、実験的に決定することができる。このよ
うにすれば、従来のような燃料遮断等によってエンジン
のトルクを制限する制御方式に比べて応答性能の良いト
ラクションコントロールが可能になる。もちろん、本発
明のエンジントルク抑制と従来の燃料遮断等によるエン
ジントルク制限とを併用することもできる。
【００４０】図７は、エンジン回転数が許容限界に接近
するか、あるいはこれを超えたときに、オルタネータ１
を電動機モードに切換えてエンジン回転を減少する抑制
トルクを生じさせることにより、エンジンのオーバーレ
ブを防止する本発明の他の実施形態の制御方法を示した
フローチャートである。
するか、あるいはこれを超えたときに、オルタネータ１
を電動機モードに切換えてエンジン回転を減少する抑制
トルクを生じさせることにより、エンジンのオーバーレ
ブを防止する本発明の他の実施形態の制御方法を示した
フローチャートである。
【００４１】ステップＳ９１ではエンジン回転数Ｎe が
計測され、ステップＳ９２では、計測されたエンジン回
転数Ｎe が許容上限回転数Ｎmax と比較される。エンジ
ン回転数Ｎe が許容上限回転数Ｎmax に達したと判定さ
れると、ステップＳ９３では、その時のロータ回転数Ｎ
0 がエンジン回転数Ｎe の関数として算出される。その
後のステップＳ９４〜Ｓ９７では、前述のステップＳ３
４〜３７と同様に、ステータコイル励磁電源周波数ｆお
よび目標位相角δ0 の算出、周波数ｆの交流発生、ロー
タ位相角δの計測、目標位相角δ0 に対するロータ位相
角δの比較、ステータコイル１２の出力制御装置側端子
Ｇから回転磁界発生装置８側の接点Ｍへの切換えなどの
諸操作が順次実行される。この場合は、もちろん目標位
相角δ0は負である。ステップＳ９２の判定が否定な
ら、もちろんこの処理は実行されない。
計測され、ステップＳ９２では、計測されたエンジン回
転数Ｎe が許容上限回転数Ｎmax と比較される。エンジ
ン回転数Ｎe が許容上限回転数Ｎmax に達したと判定さ
れると、ステップＳ９３では、その時のロータ回転数Ｎ
0 がエンジン回転数Ｎe の関数として算出される。その
後のステップＳ９４〜Ｓ９７では、前述のステップＳ３
４〜３７と同様に、ステータコイル励磁電源周波数ｆお
よび目標位相角δ0 の算出、周波数ｆの交流発生、ロー
タ位相角δの計測、目標位相角δ0 に対するロータ位相
角δの比較、ステータコイル１２の出力制御装置側端子
Ｇから回転磁界発生装置８側の接点Ｍへの切換えなどの
諸操作が順次実行される。この場合は、もちろん目標位
相角δ0は負である。ステップＳ９２の判定が否定な
ら、もちろんこの処理は実行されない。
【００４２】図８は、本発明の内燃機関が搭載された車
両の走行速度が許容限界に接近するか、あるいはこれを
超えたときに、オルタネータ１を電動機モードにするこ
とによってエンジン回転を抑制するトルクを発生し、車
両速度制限機能を実現する本発明のさらに別の実施形態
の制御方法を示したフローチャートである。
両の走行速度が許容限界に接近するか、あるいはこれを
超えたときに、オルタネータ１を電動機モードにするこ
とによってエンジン回転を抑制するトルクを発生し、車
両速度制限機能を実現する本発明のさらに別の実施形態
の制御方法を示したフローチャートである。
【００４３】ステップＳ１０１では、ＥＣＵ４の車速計
測部４５によって現在の車速Ｖs が計測され、ステップ
Ｓ１０２では、計測された車速Ｖs が許容限界速度Ｖma
x と比較される。車速Ｖs が許容限界速度Ｖmax に達し
たと判定されると、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６では、
前述のステップＳ３４〜３７と同様に、ステータコイル
励磁電源周波数ｆおよび目標位相角δ0 の算出、周波数
ｆの交流発生、ロータ位相角δの計測、目標位相角δ0
に対するロータ位相角δの比較、ステータコイル１２の
出力制御装置側端子Ｇから回転磁界発生装置８側の接点
Ｍへの切換えなどの諸操作が順次実行される。この場合
は、もちろん目標位相角δ0 は負である。前記ステップ
Ｓ１０２の判定が否定ならば、この処理は実行されな
い。
測部４５によって現在の車速Ｖs が計測され、ステップ
Ｓ１０２では、計測された車速Ｖs が許容限界速度Ｖma
x と比較される。車速Ｖs が許容限界速度Ｖmax に達し
たと判定されると、ステップＳ１０３〜Ｓ１０６では、
前述のステップＳ３４〜３７と同様に、ステータコイル
励磁電源周波数ｆおよび目標位相角δ0 の算出、周波数
ｆの交流発生、ロータ位相角δの計測、目標位相角δ0
に対するロータ位相角δの比較、ステータコイル１２の
出力制御装置側端子Ｇから回転磁界発生装置８側の接点
Ｍへの切換えなどの諸操作が順次実行される。この場合
は、もちろん目標位相角δ0 は負である。前記ステップ
Ｓ１０２の判定が否定ならば、この処理は実行されな
い。
【００４４】以上に述べた各実施態様のうち、バッテリ
電圧判断や電気負荷判断ステップを含まない例において
も、これらの判断ステップを採用し、バッテリ電圧が予
定の基準値以下の場合や負荷が予定の基準値を超えてい
る場合には、電動機モードへの切換えを禁止するように
しても良いことは当然である。また、接点をＧ側からＭ
側へ切換えた当初から目標の大きさのエンジン補助また
は抑制トルクが発生されると、却ってエンジンに対して
擾乱を与える恐れがあるので、切換え当初はステータコ
イル１２に供給する交流電流の振幅を十分小さくして発
生トルクを実質上零または十分に小さくしておき、時間
経過と共に徐々にこれらを増加させるように制御するの
が望ましい。上記各実施形態では３相巻線を有するステ
ータよりなるオルタネータを例にして説明したが、本発
明はこれのみに限定されず、４相、５相…等の他の多相
巻線を採用した場合にも同様に適用することができる。
電圧判断や電気負荷判断ステップを含まない例において
も、これらの判断ステップを採用し、バッテリ電圧が予
定の基準値以下の場合や負荷が予定の基準値を超えてい
る場合には、電動機モードへの切換えを禁止するように
しても良いことは当然である。また、接点をＧ側からＭ
側へ切換えた当初から目標の大きさのエンジン補助また
は抑制トルクが発生されると、却ってエンジンに対して
擾乱を与える恐れがあるので、切換え当初はステータコ
イル１２に供給する交流電流の振幅を十分小さくして発
生トルクを実質上零または十分に小さくしておき、時間
経過と共に徐々にこれらを増加させるように制御するの
が望ましい。上記各実施形態では３相巻線を有するステ
ータよりなるオルタネータを例にして説明したが、本発
明はこれのみに限定されず、４相、５相…等の他の多相
巻線を採用した場合にも同様に適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば以下のような効果が達成
される (1) 従来から用いられている直流励磁型や永久磁石型の
オルタネータを同期電動機として機能させ、エンジンの
回転を補助または抑制するトルクを発生させることがで
きる。
される (1) 従来から用いられている直流励磁型や永久磁石型の
オルタネータを同期電動機として機能させ、エンジンの
回転を補助または抑制するトルクを発生させることがで
きる。
【００４６】(2) 内燃機関の回転変動を補償するトルク
が発生されると、アイドリング時などにエンジン回転数
の変動が抑えられ、エンジンの挙動が安定する。
が発生されると、アイドリング時などにエンジン回転数
の変動が抑えられ、エンジンの挙動が安定する。
【００４７】(3) オルタネータによる発電が不要になっ
た場合、内燃機関の回転を補助するトルクが発生される
と、ベルト駆動トルクや冷却ファン抵抗等の回転損失が
キャンセルされてエンジンの効率が向上する。
た場合、内燃機関の回転を補助するトルクが発生される
と、ベルト駆動トルクや冷却ファン抵抗等の回転損失が
キャンセルされてエンジンの効率が向上する。
【００４８】(4) 内燃機関の起動時に、内燃機関の回転
を補助するトルクが発生されると、セルモータのトルク
が補助され、セルモータの小型化や迅速かつ確実なエン
ジン始動が可能になる。
を補助するトルクが発生されると、セルモータのトルク
が補助され、セルモータの小型化や迅速かつ確実なエン
ジン始動が可能になる。
【００４９】(5) 車両加速状態で、内燃機関の回転を補
助するトルクが発生されると、加速性能が向上する。
助するトルクが発生されると、加速性能が向上する。
【００５０】(6) 車両制動状態で、内燃機関の回転を抑
制するトルクが発生されると、制動性能が向上する。
制するトルクが発生されると、制動性能が向上する。
【００５１】(7) 駆動輪が空転したとき、内燃機関の回
転を抑制するトルクが発生されると、トラクションコン
トロールの応答性が向上する。
転を抑制するトルクが発生されると、トラクションコン
トロールの応答性が向上する。
【００５２】(8) 内燃機関の回転数や、当該内燃機関が
搭載された車両の車速が許容上限値を越えようとすると
きに、内燃機関の回転を抑制するトルクが発生される
と、内燃機関のオーバーレブや車速の制限オーバが防止
される。
搭載された車両の車速が許容上限値を越えようとすると
きに、内燃機関の回転を抑制するトルクが発生される
と、内燃機関のオーバーレブや車速の制限オーバが防止
される。
【図１】 本発明にしたがって構成された車両用発電電
動装置の一実施形態のブロック図である。
動装置の一実施形態のブロック図である。
【図２】 従来技術のオルタネータの主要部の構成を示
した図である。
した図である。
【図３】 本発明の１実施形態の動作を示したフローチ
ャートである。
ャートである。
【図４】 他の実施形態の動作を示したフローチャート
である。
である。
【図５】 さらに他の実施形態の動作を示したフローチ
ャートである。
ャートである。
【図６】 さらに別の実施形態の動作を示したフローチ
ャートである。
ャートである。
【図７】 もう一つの実施形態の動作を示したフローチ
ャートである。
ャートである。
【図８】 さらに他の実施形態の動作を示したフローチ
ャートである。
ャートである。
１…オルタネータ，１Ｒ…ロータ，１Ｓ…ステータ，２
…直流励磁制御部，３…ＡＣＧ・ＥＣＵ，４…エンジン
ＥＣＵ，５…切換制御装置，７…出力制御装置，８…回
転磁界発生装置，９…バッテリ，１１…界磁コイル，１
２…３相コイル
…直流励磁制御部，３…ＡＣＧ・ＥＣＵ，４…エンジン
ＥＣＵ，５…切換制御装置，７…出力制御装置，８…回
転磁界発生装置，９…バッテリ，１１…界磁コイル，１
２…３相コイル
Claims (17)
- 【請求項１】 多相巻線を有するステータおよび直流磁
界発生手段を具備したロータによって構成され、ロータ
が内燃機関の回転軸と機械的に連結され、発電機モード
および電動機モードの一方として選択的に作動可能なオ
ルタネータと、 前記オルタネータが発電機モードにあるとき、内燃機関
の回転に伴なう前記ロ一夕の回転によって、前記ステー
タの多相巻線に発生された交流電流を直流電流に変換す
る出力制御手段と、 ロータ回転速度と等しい回転速度の回転磁界を前記ステ
ータ多相巻線によって発生するために、前記ステータ多
相巻線に供給すべき励磁電流の周波数をエンジン回転数
の関数として決定する回転磁界速度決定手段と、 前記電動機モードにおいては、前記回転磁界速度決定手
段によって決定された周波数の交流電流を発生する回転
磁界発生手段と、 前記ステータの多相巻線を、前記出力制御手段および前
記回転磁界発生手段の一方と選択的に接続する切換手段
と、 前記ステータの多相巻線を、前記オルタネータの発電機
モードにおいては前記出力制御手段と、また一方前記オ
ルタネータの電動機モードにおいては前記回転磁界発生
手段と選択的に接続するように、前記内燃機関の運転状
態に基づいて前記切換手段を制御する切換制御手段とを
具備した内燃機関用の発電電動装置。 - 【請求項２】 前記ロータがロータ巻線を備え、このロ
ータ巻線に直流電流が供給される請求項１に記載の内燃
機関用の発電電動装置。 - 【請求項３】 前記回転磁界速度決定手段はさらに、電
動機モードにあるオルタネータが、内燃機関の回転変動
を吸収してその回転数を安定化するようなトルクを発生
するように、前記ロータの直流磁界に対する前記回転磁
界の位相角を決定する請求項１に記載の内燃機関用の発
電電動装置。 - 【請求項４】 前記回転磁界速度決定手段はさらに、前
記ステータ多相巻線の励磁電流の大きさを決定する請求
項３に記載の内燃機関用の発電電動装置。 - 【請求項５】 バッテリの充電状態により、当該オルタ
ネータによる発電が不要になったときは、前記切換手段
が前記ステータの多相巻線を前記回転磁界発生手段に接
続し、前記回転磁界速度決定手段はさらに、電動機モー
ドにあるオルタネータが内燃機関の回転を補助するトル
クを発生するように、前記ロー夕の直流磁界に対する前
記回転磁界の位相角を決定する請求項１に記載の内燃機
関用の発電電動装置。 - 【請求項６】 バッテリ電圧が予定の基準値以下のとき
は、オルタネータの電動機モードへに設定が禁止される
請求項５に記載の内燃機関用の発電電動装置。 - 【請求項７】 前記回転磁界速度決定手段はさらに、前
記ステータ多相巻線の励磁電流の大きさを決定する請求
項５に記載の内燃機関用の発電電動装置。 - 【請求項８】 内燃機関のスタータモータが付勢されて
いるときは、前記切換手段が前記ステータの多相巻線を
前記回転磁界発生手段に接続し、前記回転磁界速度決定
手段はさらに、電動機モードにあるオルタネータが内燃
機関の回転を補助するトルクを発生するように、前記ロ
ー夕の直流磁界に対する前記回転磁界の位相角を決定す
ることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関用の発電
電動装置。 - 【請求項９】 内燃機関の回転数が許容上限値を超えよ
うとするときは、前記切換手段が前記ステータの多相巻
線を前記回転磁界発生手段に接続し、前記回転磁界速度
決定手段はさらに、その回転数が前記許容上限値を超え
ないように内燃機関の回転を抑制するトルクを、電動機
モードにあるオルタネータが発生するように、前記ロー
タの直流磁界に対する前記回転磁界の位相角を決定する
請求項１に記載の内燃機関用の発電電動装置。 - 【請求項１０】 当該内燃機関が搭載された車両が加速
状態にあることを判定する手段をさらに具備し、車両の
加速状態が判定されると、前記切換手段が前記ステータ
の多相巻線を前記回転磁界発生手段に接続し、 前記回転磁界速度決定手段はさらに、電動機モードにあ
るオルタネータが内燃機関の回転を補助するトルクを発
生するように、前記ロータの直流磁界に対する前記回転
磁界の位相角を決定することを特徴とする請求項１に記
載の内燃機関用の発電電動装置。 - 【請求項１１】 前記車両の電気負荷を計測する手段を
さらに有し、電気負荷が予定の基準値より小さいときの
み、オルタネータが電動機モードに設定される請求項１
０に記載の内燃機関用の発電電動装置。 - 【請求項１２】 当該内燃機関が搭載された車両が制動
状態にあることを判定する手段をさらに具備し、車両の
制動状態が判定されると、前記切換手段が前記ステータ
の多相巻線を前記回転磁界発生手段に接続し、 前記回転磁界速度決定手段はさらに、電動機モードにあ
るオルタネータが内燃機関の回転を抑制するトルクを発
生するように、前記ロータの直流磁界に対する前記回転
磁界の位相角を決定することを特徴とする請求項１に記
載の内燃機関用の発電電動装置。 - 【請求項１３】 前記車両の電気負荷を計測する手段を
さらに有し、電気負荷が予定の基準値より小さいときの
み、オルタネータが電動機モードにに設定される請求項
１２に記載の内燃機関用の発電電動装置。 - 【請求項１４】 前記内燃機関用の発電装置は、自身が
搭載された車両の駆動輪の空転を検知する手段をさらに
具備し、駆動輪の空転が検知されると、前記切換手段が
前記ステータの多相巻線を前記回転磁界発生手段に接続
し、 前記回転磁界速度決定手段はさらに、電動機モードにあ
るオルタネータが内燃機関の回転を抑制するトルクを発
生するように、前記ロータの直流磁界に対する前記回転
磁界の位相角を決定する請求項１に記載の内燃機関用の
発電電動装置。 - 【請求項１５】 前記車両の電気負荷を計測する手段を
さらに有し、電気負荷が予定の基準値より小さいときの
み、オルタネータを電動機モードに設定する請求項１４
に記載の内燃機関用の発電電動装置。 - 【請求項１６】 当該内燃機関用が搭載された車両の速
度を検知する手段をさらに具備し、車両車速が許容上限
値を越えようとするときは、前記切換手段が前記ステー
タの多相巻線を前記回転磁界発生手段に接続し、 前記回転磁界速度決定手段はさらに、電動機モードにあ
るオルタネータが内燃機関の回転を抑制するトルクを発
生するように、前記ロータの直流磁界に対する前記回転
磁界の位相角を決定する請求項１に記載の内燃機関用の
発電電動装置。 - 【請求項１７】 前記車両の電気負荷を計測する手段を
さらに有し、電気負荷が予定の基準値より小さいときの
み、オルタネータを電動機モードに設定する請求項１６
に記載の内燃機関用の発電電動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5413698A JPH10299533A (ja) | 1997-02-20 | 1998-02-20 | 内燃機関用の発電電動装置 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5236297 | 1997-02-20 | ||
| JP9-52362 | 1997-02-20 | ||
| JP5413698A JPH10299533A (ja) | 1997-02-20 | 1998-02-20 | 内燃機関用の発電電動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10299533A true JPH10299533A (ja) | 1998-11-10 |
Family
ID=26392967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5413698A Pending JPH10299533A (ja) | 1997-02-20 | 1998-02-20 | 内燃機関用の発電電動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10299533A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002276415A (ja) * | 2001-01-12 | 2002-09-25 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の運転制御装置 |
| JP2005065403A (ja) * | 2003-08-11 | 2005-03-10 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両用電源システム |
| JP2009247037A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Toyota Motor Corp | 車両の駆動力制御装置およびその方法 |
| CN104303064A (zh) * | 2012-05-11 | 2015-01-21 | 雷诺两合公司 | 估计蓄电池的电量状态 |
| JP2020020329A (ja) * | 2018-08-03 | 2020-02-06 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 車両用電源装置 |
| WO2023157221A1 (ja) * | 2022-02-18 | 2023-08-24 | ヤマハ発動機株式会社 | エンジン駆動直流供給ユニット |
-
1998
- 1998-02-20 JP JP5413698A patent/JPH10299533A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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