TW201814148A - 車輛 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種針對引擎消耗之燃料之消耗量抑制而一面提高設計自由度，一面提高減速時之制動控制之設計自由度之車輛。 車輛具備：引擎；永久磁鐵式發電機；電池；電力消耗機器；反相器，其具備複數個開關部，該等複數個開關部係配置於上述永久磁鐵式發電機與上述電池之間，控制自永久磁鐵式旋轉電機輸出至上述電池及電力消耗機器之電流；及控制裝置，其切換永久磁鐵式旋轉電機之發電效率互不相同之複數種負載控制，利用所切換之負載控制對上述反相器之開關部加以控制；且應用發電效率最高之負載控制之期間之永久磁鐵式旋轉電機的發電量多於電力消耗機器所消耗之電力，應用發電效率最低之負載控制之期間之永久磁鐵式旋轉電機的發電量為電力消耗機器所消耗之電力以下。

Description

車輛

本發明係關於一種車輛。

具備引擎之車輛係藉由引擎之輸出而行駛。於引擎之怠速時，引擎之動作無助於車輛之行駛。因此，就抑制燃料消耗之觀點而言，較理想的是使怠速時之引擎之曲柄軸之旋轉速度降低。 當旋轉速度降低時，引擎之旋轉容易變得不穩定。尤其是，就單汽缸引擎或雙汽缸引擎而言，由於驅動曲柄軸之燃燒衝程之到來間隔較大，故而旋轉容易變得不穩定。 於專利文獻1中表示內燃機之旋轉變動控制裝置。該旋轉變動控制裝置於壓縮衝程中使電動發電機作為馬達發揮功能而產生驅動力。電動發電機之作為馬達之功能具體而言係根據曲柄軸之旋轉角度而實施。 專利文獻1之旋轉變動控制裝置係謀求內燃機之壓縮衝程中之曲柄軸之旋轉的輔助。謀求對於曲柄軸之旋轉之負載之減少。藉此，對於專利文獻1之旋轉變動控制裝置，謀求曲柄軸之旋轉速度之控制。 [先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1]日本專利第4573298號公報

[發明所欲解決之問題] 但是，對於專利文獻1之旋轉變動控制裝置，每當壓縮衝程時電動發電機均作為馬達發揮功能。即，電動發電機不進行發電而消耗電力。因此，有無法確保利用電動發電機所得之發電量之情形。電動發電機之怠速中，曲柄軸之旋轉速度較低。因此，難以確保利用電動發電機所得之發電量。 本發明之目的在於提供一種可一面確保引擎之旋轉之穩定性，一面確保發電電力之車輛。 [解決問題之技術手段] 本發明者對引擎之怠速時之曲柄軸之旋轉的穩定性進行了研究。作為阻礙曲柄軸之旋轉之穩定的主要原因，本發明者著眼於產生曲柄軸之旋轉動力之燃燒衝程，而非對曲柄軸之旋轉施加阻力之壓縮衝程。關於燃燒衝程，本發明者著眼於供給至引擎之混合氣體量與旋轉之穩定性之關係。 於引擎之怠速時，供給至引擎之空氣即混合氣體之量與非怠速時相比較少。於使怠速時之曲柄軸之旋轉速度的目標值進一步降低之情形時，供給至引擎之混合氣體之量進一步減少。因此，產生引擎之燃燒變得不充分之情形。其結果，有曲柄軸之旋轉變得不穩定之情形。燃燒不充分之情形例如包含如下情形：於引擎內，包含燃料之混合氣體之僅一部分燃燒。又，燃燒不充分之情形例如包含如下情形：於伴隨引擎之動作而重複到來之複數次燃燒衝程(膨脹衝程)之一部分未產生燃燒。 為了使引擎之燃燒充分地進行且使曲柄軸之旋轉穩定化，考慮到增大供給至引擎之混合氣體之量。但是，若增大所供給之混合氣體之量，則曲柄軸之旋轉速度增大。若曲柄軸之旋轉速度增大，則每單位時間到來之燃燒之次數變多，故而燃料消耗會增大。 因此，本發明者考慮為了使引擎之燃燒穩定而嘗試有意對曲柄軸施加負載。進而，本發明者想到利用接收曲柄軸之旋轉動力而發電之永久磁鐵式旋轉電機作為對曲柄軸施加負載之器件。本發明者發現，藉由產生對於曲柄軸之正向旋轉之負載並且切換發電效率互不相同之複數種負載控制，可對曲柄軸之正向旋轉持續施加較大之負載。 藉由於引擎之怠速時對曲柄軸之正向旋轉持續施加負載，可一面抑制曲柄軸之旋轉速度之增大，一面使供給至引擎之混合氣體之量增大。因此，例如與藉由於怠速時不賦予對於正向旋轉之負載地使混合氣體量減少，而使旋轉速度減小之情形相比，可確保引擎之旋轉之穩定性。又，可抑制曲柄軸之旋轉速度之增大，故而亦可抑制燃料消耗之增大。又，進而，可一面對曲柄軸之正向旋轉持續地施加負載，一面進行發電，故而與於引擎之怠速時實施作為馬達之實施之情形相比，可確保發電電力。因此，可一面確保引擎之旋轉之穩定性，一面確保發電電力。 本發明之技術思想係藉由於引擎之怠速時對曲柄軸之正向旋轉有意地持續施加較大之負載，而一面確保引擎之旋轉之穩定性，一面確保發電電力。該技術思想與專利文獻1之思想之不同，專利文獻1之思想係於壓縮衝程中，藉由作為馬達之動作而輔助曲柄軸之正向旋轉。 為解決上述問題，本發明採用以下構成。 (1)一種車輛，其具備： 引擎，其具有1個或2個汽缸及曲柄軸，且經由上述曲柄軸而輸出旋轉動力； 永久磁鐵式旋轉電機，其具有永久磁鐵，且一面接收上述曲柄軸之旋轉動力而發電，一面賦予對於上述曲柄軸之旋轉之負載； 電池，其藉由利用上述永久磁鐵式旋轉電機發電所產生之電力而充電； 電力消耗機器，其搭載於上述車輛，且一面消耗利用上述永久磁鐵式旋轉電機發電所產生之電力或充入至上述電池之電力，一面動作； 反相器，其具備複數個開關部，該等複數個開關部係對自上述永久磁鐵式旋轉電機輸出至上述電池及上述電力消耗機器之電流加以控制；及 控制裝置，其至少於上述引擎之怠速中，使上述永久磁鐵式旋轉電機產生對於上述曲柄軸之正向旋轉之負載，並且切換上述反相器之輸出中之上述永久磁鐵式旋轉電機之發電效率互不相同的複數種負載控制，並利用所切換之負載控制而控制上述反相器之上述開關部；且 於應用上述複數種負載控制中之發電效率最高之負載控制之期間的至少一部分，經由上述反相器而輸出之永久磁鐵式旋轉電機之發電量多於上述電力消耗機器所消耗之電力，於應用上述複數種負載控制中之發電效率最低之負載控制之期間的至少一部分，經由上述反相器而輸出之永久磁鐵式旋轉電機之發電量為上述電力消耗機器所消耗之電力以下。 (1)之車輛具備引擎及永久磁鐵式旋轉電機。引擎具有1個或2個汽缸及曲柄軸，且經由上述曲柄軸而輸出旋轉動力。永久磁鐵式旋轉電機具有永久磁鐵，且一面接收曲柄軸之旋轉動力而發電，一面賦予對於曲柄軸之旋轉之負載。 車輛具備電池、電力消耗機器、反相器及控制裝置。電池係藉由利用永久磁鐵式旋轉電機發電所產生之電力而充電。電力消耗機器搭載於車輛。電力消耗機器係一面消耗利用永久磁鐵式旋轉電機發電所產生之電力或充入至電池之電力，一面動作。反相器具備複數個開關部。複數個開關部係對自永久磁鐵式旋轉電機輸出至電池及電力消耗機器之電流加以控制。控制裝置切換複數種負載控制作為控制反相器之開關部之方式。複數種負載控制均為使永久磁鐵式旋轉電機產生對於曲柄軸之正向旋轉之負載之控制。複數種負載控制各自之反相器之輸出中的永久磁鐵式旋轉電機之發電效率互不相同。 控制裝置係至少於引擎之怠速中切換複數種負載控制，並利用所切換之負載控制對反相器之開關部加以控制。複數種負載控制係使永久磁鐵式旋轉電機產生對於曲柄軸之正向旋轉之負載。因此，於引擎之怠速中，會對於曲柄軸之正向旋轉產生負載。 於應用複數種負載控制中之發電效率最高之負載控制之期間的至少一部分，經由反相器而輸出之永久磁鐵式旋轉電機之發電量多於電力消耗機器所消耗之電力。於此情形時，經由反相器而輸出之永久磁鐵式旋轉電機之電力被充入至電池。藉由應用發電效率最高之負載控制，可將曲柄軸之旋轉動力以較高之效率轉換為電力，並充入至電池。因此，即便於如怠速中般旋轉速度相對較低之情形時，亦可利用較大之電力將電池充電。因此，永久磁鐵式旋轉電機自曲柄軸接收與充入至電池之電力對應之較大之旋轉動力。即，永久磁鐵式旋轉電機可對曲柄軸之旋轉賦予較大之負載。 於應用複數種負載控制中之發電效率最低之負載控制之期間的至少一部分，經由反相器而輸出之永久磁鐵式旋轉電機之發電量少於電力消耗機器所消耗之電力。於此情形時，經由反相器而輸出之永久磁鐵式旋轉電機之電力未被充入至電池。電力消耗機器係一面消耗充入至電池之電力一面動作。即，電池成為放電狀態。但，與永久磁鐵式旋轉電機作為馬達發揮功能之情形不同，電池所放電之電力被抑制為電力消耗機器所消耗之電力以下。 於發電效率較低之情形時，有永久磁鐵式旋轉電機未輸出將電池充電之程度之電力之情形。但是，於發電效率最低之負載控制之情形時，自引擎輸入至永久磁鐵式旋轉電機之動力相對於自永久磁鐵式旋轉電機經由反相器而輸出之電力的比率較其他種類之負載控制之情形大。因此，於發電效率較低之情形時，可藉由永久磁鐵式旋轉電機而對曲柄軸之旋轉賦予較大之負載。 又，於應用發電效率最低之負載控制之期間之至少一部分，無法將電池充電。於無法將電池充電之期間，由電力消耗機器消耗電池之電力。其結果，電池之充電量不再為滿充電之量。因此，於將負載控制切換為發電效率最高之負載控制之情形時，永久磁鐵式旋轉電機可將發電產生之電力供給至電池。因此，於將負載控制切換為發電效率最高之負載控制之情形時，可對曲柄軸之旋轉賦予與較大之電力相應之較大之負載。 如此，就(1)之車輛而言，於引擎之怠速中，可一面切換複數種負載控制，一面利用所切換之負載控制對反相器之開關部加以控制。因此，於引擎之怠速中，可利用負載控制對反相器之開關部加以控制。因此，於引擎之怠速中，針對曲柄軸之正向旋轉產生負載。 並且，即便於發電效率最高之負載控制與發電效率最低之負載控制中之任一者之情形時，與例如永久磁鐵式旋轉電機未受到負載控制之情形相比，亦可對曲柄軸之旋轉賦予較大之負載。 於引擎之怠速中，對曲柄軸之旋轉賦予較大之負載。因此，即便供給至引擎之混合氣體之量增大，亦可抑制曲柄軸之旋轉速度之上升。因此，曲柄軸之旋轉穩定。並且，可抑制於引擎之怠速中，永久磁鐵式旋轉電機作為馬達而使曲柄軸旋轉之事態。 因此，根據(1)之車輛，可一面確保引擎之旋轉之穩定性，一面確保發電電力。 (2)如(1)之車輛，其中 上述控制裝置係至少於上述引擎之怠速中，根據上述電池之充電量而切換上述反相器之輸出中之上述永久磁鐵式旋轉電機之發電效率互不相同的複數種負載控制，並利用所切換之負載控制對上述反相器之上述開關部加以控制。 根據(2)之構成，可根據電池之充電量而切換發電效率最高且永久磁鐵式旋轉電機之發電量多於電力消耗機器所消耗之電力的負載控制與發電效率最低且發電量為電力消耗機器之耗電以下之負載控制，且可利用所切換之負載控制對反相器之開關部加以控制。因此，容易維持電池之充電量。又，由於負載控制之切換相對於引擎之衝程之變化獨立，故而可抑制永久磁鐵式旋轉電機之負載之變動干涉到特定之衝程中之引擎之動作的事態。因此，根據(1)之車輛，可一面確保引擎之旋轉之穩定性，一面確保如可維持電池之充電量之發電電力。 (3)如(1)之車輛，其中 上述控制裝置係至少於上述引擎之怠速中，根據利用上述引擎所實施之衝程而切換上述反相器之輸出中之上述永久磁鐵式旋轉電機之發電效率互不相同的複數種負載控制，並利用所切換之負載控制對上述反相器之上述開關部加以控制。 根據(3)之構成，可進行與引擎之衝程相應之種類之負載控制。因此，可對曲柄軸之旋轉施加與引擎之衝程相應之負載。 (4)如(1)至(3)中任一項之車輛，其中 上述控制裝置係藉由作為發電效率最高之負載控制之利用向量控制方式控制上述複數個開關部的負載控制、及作為發電效率最低之負載控制之利用相位控制方式控制上述複數個開關部的負載控制，而切換應用於上述開關部之控制之負載控制，並利用所切換之負載控制對上述開關部加以控制。 根據(4)之構成，可利用作為發電效率最高之負載控制之向量控制方式控制複數個開關部。根據向量控制，藉由開關部之接通/斷開狀態之切換，自永久磁鐵式旋轉電機輸出之電壓升壓至較電池之電壓高之電壓。又，藉由向量控制，能夠以功率因數提高之方式控制永久磁鐵式旋轉電機之電流及電壓。因此，即便於在怠速中曲柄軸之旋轉速度較低之情形時，亦可以較高之發電效率將電池進行充電。因此，即便於在怠速中曲柄軸之旋轉速度較低之情形時，亦可對曲柄軸之旋轉賦予較大之負載。 相位控制方式具有較向量控制方式低之發電效率。因此，控制裝置因發電效率較低而可對曲柄軸之旋轉速度賦予負載。 (5)如(1)至(3)中任一項之車輛，其中 上述永久磁鐵式旋轉電機具有與上述反相器電性連接之繞組， 上述控制裝置係藉由作為發電效率最高之負載控制之利用向量控制方式控制上述複數個開關部的負載控制、及作為發電效率最低之負載控制之令上述複數個開關部使上述繞組短路的負載控制，而切換應用於上述開關部之控制之負載控制，並利用所切換之負載控制對上述開關部加以控制。 根據(5)之構成，可利用作為發電效率最高之負載控制之向量控制方式控制複數個開關部。根據向量控制，藉由開關部之接通/斷開狀態之切換，自永久磁鐵式旋轉電機輸出之電壓升壓至較電池之電壓高之電壓。又，藉由向量控制，能夠以功率因數提高之方式控制永久磁鐵式旋轉電機之電流及電壓。因此，即便於在怠速中曲柄軸之旋轉速度較低之情形時，亦可以較高之發電效率將電池進行充電。因此，即便於在怠速中曲柄軸之旋轉速度較低之情形時，亦可對曲柄軸之旋轉賦予較大之負載。 另一方面，根據使繞組短路之控制，對於短路之繞組，無法自永久磁鐵式旋轉電機經由反相器輸出電流。因此，於使繞組短路之控制中，發電效率更低。於使繞組短路之控制中，以阻礙曲柄軸之旋轉之方式利用繞組中產生之電力。因此，於效率最低之負載控制中，藉由繞組之短路而對曲柄軸之旋轉賦予更大之負載。根據(5)之構成，於引擎之怠速中，藉由利用向量控制方式之負載控制、及使繞組短路之負載控制之兩者，而針對曲柄軸之正向旋轉產生較大之負載。 進而，於應用使繞組短路之負載控制之期間，電池之電力被更多地放電。因此，於利用發電效率最高之向量控制之負載控制中，可對曲柄軸之旋轉賦予更大之負載。因此，可一面進一步確保引擎之旋轉之穩定性，一面確保發電電力。 (6)如(1)至(3)中任一項之車輛，其中 上述永久磁鐵式旋轉電機具有與上述反相器電性連接之繞組， 上述控制裝置係藉由作為發電效率最高之負載控制之利用相位控制方式控制上述複數個開關部的負載控制、及作為發電效率最低之負載控制之令上述複數個開關部使上述繞組短路的負載控制，而切換應用於上述開關部之控制之負載控制，並利用所切換之負載控制對上述開關部加以控制。 根據(6)之構成，可利用作為發電效率最高之負載控制之相位控制方式控制複數個開關部。於此情形時，可將電池充電。另一方面，根據使繞組短路之控制，對於短路之繞組，無法自永久磁鐵式旋轉電機經由反相器輸出電流。於使繞組短路之控制中，可對曲柄軸之旋轉賦予較大之負載。根據(6)之構成，於引擎之怠速中，藉由利用向量控制方式之負載控制、及使繞組短路之負載控制之兩者，而針對曲柄軸之正向旋轉產生較大之負載。 進而，於應用使繞組短路之負載控制之期間，電池之電力被更多地放電。因此，於利用發電效率最高之向量控制之負載控制中，可對曲柄軸之旋轉賦予更大之負載。因此，可一面進一步確保引擎之旋轉之穩定性，一面確保發電電力。 (7)如(1)至(3)中任一項之車輛，其中 上述永久磁鐵式旋轉電機具有與上述反相器電性連接之繞組， 上述控制裝置係藉由作為發電效率最高之負載控制之利用向量控制方式控制上述複數個開關部的負載控制、作為發電效率最低之負載控制之令上述複數個開關部使上述繞組短路的負載控制、及作為較發電效率最高之負載控制之發電效率低且較發電效率最低之負載控制之發電效率高之負載控制的利用相位控制方式控制上述複數個開關部之負載控制，而切換應用於上述開關部之控制之負載控制，並利用所切換之負載控制對上述開關部加以控制。 根據(7)之構成，可利用作為發電效率最高之負載控制之向量控制方式控制複數個開關部。於此情形時，可將電池充電。另一方面，根據作為發電效率最低之負載控制之使繞組短路之控制，對於短路之繞組，無法自永久磁鐵式旋轉電機經由反相器輸出電流。於使繞組短路之控制中，可對曲柄軸之旋轉賦予較大之負載。進而，作為較上述最高之負載控制之發電效率低且較上述最低之負載控制之發電效率高之負載控制，可實施利用相位控制方式之控制。因此，可實施更精密地適應引擎之狀態之控制。 (8)如(5)至(7)中任一項之車輛，其中 上述永久磁鐵式旋轉電機具有分別對應於複數相之繞組， 上述控制裝置於令上述複數個開關部使上述繞組短路之負載控制中，令上述複數個開關部使對應於上述複數相之全部之繞組短路。 根據(8)之構成，於使繞組短路之負載控制中，永久磁鐵式旋轉電機所具有之對應於複數相之全部之繞組短路。因此，對於永久磁鐵式旋轉電機所具有之所有相之繞組，無法自永久磁鐵式旋轉電機經由反相器輸出電流。因此，於使繞組短路之控制中，發電效率更低。又，於使對應於複數相之全部之繞組短路之控制中，曲柄軸之旋轉受到更強之阻礙。因此，根據(8)之構成，可一面進一步確保引擎之旋轉之穩定性，一面確保發電電力。 本發明之車輛係運送人或物品之設施。車輛包含具備作為驅動車輛之驅動構件之車輪者。車輛例如包含跨坐型車輛。跨坐型車輛例如包含機車、三輪機車、及ATV(All-Terrain Vehicle，全地形車輛)。車輛例如包含四輪機車。又，車輛亦包含具有作為驅動構件之螺旋槳之船舶。本發明之車輛例如構成為通過自引擎之曲柄軸至驅動構件之動力傳遞路徑，自引擎對驅動構件輸出旋轉動力。該車輛亦可進而構成為藉由永久磁鐵式旋轉電機作為馬達發揮功能而對驅動構件輸出旋轉動力。 本發明之引擎為內燃機。本發明之引擎包含具有1個汽缸之單汽缸引擎、及具有2個汽缸之雙汽缸引擎。作為雙汽缸引擎，例如可列舉串聯雙汽缸、並聯雙汽缸、V型雙汽缸、水平對向雙汽缸等引擎。本發明之引擎具有曲柄軸。本發明之引擎具備汽缸、往復移動自如地設置於汽缸內之活塞、及與活塞及曲柄軸連結之連桿。 本發明之引擎為四衝程式之引擎。四衝程式之引擎係一面重複進氣衝程、壓縮衝程、燃燒衝程(膨脹衝程)及排氣衝程，一面動作。 本發明之永久磁鐵式旋轉電機係具有永久磁鐵之旋轉電機。本發明之永久磁鐵式旋轉電機具有定子及轉子。本發明之永久磁鐵式旋轉電機之轉子具有永久磁鐵。本發明之永久磁鐵式旋轉電機之轉子不具備繞組。本發明之永久磁鐵式旋轉電機之定子具備繞組。本發明之永久磁鐵式旋轉電機具備對應於複數相之繞組。本發明之永久磁鐵式旋轉電機例如亦可具備對應於2相或4相以上之繞組。但，本發明之永久磁鐵式旋轉電機例如藉由具備對應於3相之繞組，而可容易地實施向量控制及相位控制。定子之繞組捲繞定子芯部。轉子係以永久磁鐵介隔氣隙與定子芯部相對向之方式旋轉。本發明之永久磁鐵式旋轉電機包含徑向間隙型之旋轉電機、及軸向間隙型之旋轉電機。作為徑向間隙型之旋轉電機，本發明之永久磁鐵式旋轉電機包含：外轉子型之旋轉電機，其具備於定子之外側旋轉之轉子；及內轉子型之旋轉電機，其具備於定子之內側旋轉之轉子。 本發明之永久磁鐵式旋轉電機進行發電。本發明之永久磁鐵式旋轉電機包含具有作為馬達之功能之永久磁鐵式旋轉電機、及不具有作為馬達之功能之永久磁鐵式旋轉電機。本發明之永久磁鐵式旋轉電機例如設置於自曲柄軸至驅動構件(車輪或螺旋槳等)之動力傳遞路徑之外側。 本發明之電池係可充電之電池。本發明之電池係藉由利用永久磁鐵式旋轉電機發電所產生之電力而充電。本發明之電池搭載於車輛。本發明之電池可將經充電之電力放電。 本發明之電力消耗機器係搭載於車輛且一面消耗電力一面動作之機器。電力消耗機器係一面消耗利用永久磁鐵式旋轉電機發電所產生之電力或充入至電池之電力，一面動作。電力消耗機器包含所謂之配件。電力消耗機器例如包含設置於引擎之配件。設置於引擎之配件例如包含燃料泵、火星塞、及燃料噴射裝置。又，電力消耗機器例如包含車輛之照明器、顯示裝置、及加熱器。又，電力消耗機器包含用以驅動曲柄軸或車輛之推進部之與上述永久磁鐵式旋轉電機不同之旋轉電機。又，電力消耗機器例如包含與車輛電性連接之導航裝置、及通信裝置。 本發明之反相器具備複數個開關部，該等複數個開關部係控制自永久磁鐵式旋轉電機輸出至電池及電力消耗機器之電流。開關部例如為電晶體。開關部例如包含FET(Field Effect Transistor，場效電晶體)、閘流體、及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣閘雙極性電晶體)。反相器之功能包含整流功能。反相器例如具有輸出直流之功能。反相器對自永久磁鐵式旋轉電機輸出至電池及電力消耗機器之電流加以控制。反相器例如具有包括複數個開關部之橋接反相器。 本發明之控制裝置例如包含控制引擎之動作之控制裝置。但，本發明之控制裝置例如亦包含與控制引擎之動作之裝置不同之控制裝置。 本發明之控制裝置之控制例如包含使永久磁鐵式旋轉電機作為馬達發揮功能之控制。但，本發明之控制裝置之控制亦可不包含使永久磁鐵式旋轉電機作為馬達發揮功能之控制。 本發明之怠速係指引擎以曲柄軸之旋轉動力無助於車輛之行駛之方式動作的狀態。例如於車輛具有使曲柄軸之旋轉動力之傳遞斷續的離合器之情形時，本發明之怠速為離合器之切斷狀態。 本發明之負載控制係使永久磁鐵式旋轉電機產生對於曲柄軸之正向旋轉之負載之控制。負載控制包含永久磁鐵式旋轉電機之發電效率互不相同之複數種控制。永久磁鐵式旋轉電機之發電效率係自永久磁鐵式旋轉電機輸出之電動力相對於輸入至永久磁鐵式旋轉電機之機械動力的比。本發明之反相器之輸出中之永久磁鐵式旋轉電機之發電效率係關於經由反相器自永久磁鐵式旋轉電機輸出之電動力之發電效率。其原因在於，永久磁鐵式旋轉電機之發電效率係由反相器控制。本發明之永久磁鐵式旋轉電機之發電效率之比較例如係藉由曲柄軸之旋轉速度相同之條件下的輸出與輸入之動力之比而獲得。本發明之永久磁鐵式旋轉電機之發電效率之比較例如係藉由引擎之怠速中之曲柄軸之旋轉速度的輸出與輸入之動力之比而獲得。 控制裝置對開關部加以控制之複數種負載控制例如包含利用向量控制方式之控制、利用相位控制方式之控制及使繞組短路之控制。複數種負載控制之方式例如包含利用向量控制方式之控制、利用相位控制方式之控制及使繞組短路之控制中之僅兩者。又，複數種負載控制例如包含利用向量控制方式之控制、利用相位控制方式之控制及使繞組短路之控制中之3種以上之控制。複數種負載控制可包含除利用向量控制方式之控制、利用相位控制方式之控制及使繞組短路之控制方式以外之控制。 再者，負載控制之種類係例如藉由控制方式之差異進行區分。就相位控制方式之方面而言，相位控制方式中之前進角控制與相位控制方式中之滯後角控制共通。因此，相位控制方式中之前進角控制與相位控制方式中之滯後角控制包含於利用相位控制方式之控制之一種負載控制。又，就使繞組短路之控制方式之方面而言，使複數相中之一相之繞組短路之單相短路與使複數相中之全相之繞組短路之全相短路共通。因此，單相短路與全相短路包含於使繞組短路之控制之一種負載控制。 又，電力消耗機器之耗電可根據電力消耗機器之使用狀況等而變化。又，應用一種負載控制時之永久磁鐵式旋轉電機之發電量可根據車輛之行駛狀態、或該負載控制之內容而變化。如此，電力消耗機器之耗電、及應用一種負載控制時之永久磁鐵式旋轉電機之發電量為可根據時間而變化之值。而且，永久磁鐵式旋轉電機之發電量與電力消耗機器之耗電之大小的關係係藉由相同期間之永久磁鐵式旋轉電機之發電量與電力消耗機器之耗電之對比而決定。 就利用向量控制方式之控制、利用相位控制方式之控制、與使繞組短路之控制之發電效率之關係而言，例如發電效率最高之負載控制為利用向量控制方式之控制，發電效率最低之負載控制為使繞組短路之控制。利用向量控制方式之控制可實現優異之發電效率。因此，例如於複數種負載控制包含利用向量控制方式之控制之情形時，發電效率最高之負載控制為利用向量控制方式之控制。另一方面，使繞組短路之控制不進行發電，故而發電效率較低。因此，例如於複數種負載控制包含使繞組短路之控制之情形時，發電效率最低之負載控制為使繞組短路之控制。 向量控制方式為180度通電方式。向量控制方式係將永久磁鐵式旋轉電機20之電流分離成與磁鐵之磁通方向對應之d軸成分、及於電角度中與磁通方向垂直之q軸成分而進行控制之方式。q軸成分係對永久磁鐵式旋轉電機20之轉矩負載造成影響之成分。向量控制係對複數相定子繞組之各相無通電暫停期間地進行通電之控制。向量控制為正弦波通電控制。向量控制係以於複數相定子繞組之各相流通正弦波之電流之方式進行通電的控制。藉由複數個開關部於利用向量控制之時序進行接通/斷開動作，而於複數相定子繞組之各者流通正弦波之電流。利用向量控制所進行之發電係例如藉由以與定子繞組之感應電壓之正弦波同步之方式朝該感應電壓之方向引出電流而實現。再者，正弦波之電流及正弦波之電壓意指正弦波狀之電流及電壓。正弦波之電流中例如包含伴隨開關部之接通/斷開動作之漣波、及應變。於向量控制中，利用經脈寬調變(PWM)之信號控制複數個開關部之各者。脈寬調變中之脈衝之週期較定子繞組之各相之感應電壓之週期短。即，於向量控制方式中，控制裝置係根據週期較永久磁鐵式旋轉電機之定子繞組之感應電壓的週期短之脈衝信號而控制複數個開關部之接通/斷開。 相位控制係使反相器所具備之複數個開關部之通電時序超前或延遲之控制。相位控制係與上述向量控制不同之控制。於相位控制中，控制裝置使複數個開關部之各者以與定子繞組之感應電壓之週期相等之週期進行接通/斷開動作。於相位控制中，控制裝置使複數個開關部之各者以與定子繞組之感應電壓之週期相等之週期逐次進行接通/斷開。控制裝置係針對定子繞組之感應電壓，控制複數個開關部各自之接通/斷開動作之相位。 使繞組短路之控制係令連接有對應之繞組之開關部使電源短路之控制。使繞組短路之控制包含使對應於複數相之繞組中之對應於一部分之相之繞組短路的控制、及使與所有相對應之繞組短路之控制。 本發明之根據電池之充電量之控制例如包含根據電池之電壓之控制、及根據電池電壓與電池之輸出電流之控制。 [發明之效果] 根據本發明，可一面確保引擎之旋轉之穩定性，一面確保發電電力。

以下，基於較佳之實施形態，一面參照圖式一面說明本發明。 [第一實施形態] 圖1係表示本發明之第一實施形態之車輛之外觀圖。 圖1所示之車輛1係附車輪之車輛。車輛1具備車體2及車輪3a、3b。詳細而言，車輛1為跨坐型車輛。車輛1為機車。 車輛1具備引擎單元EU。引擎單元EU具備引擎10及永久磁鐵式旋轉電機20(參照圖2)。即，車輛1具備引擎10及永久磁鐵式旋轉電機20。 後車輪3b係藉由接收自引擎10輸出之旋轉動力而驅動車輛1。車輪3b相當於驅動構件之一例。 車輛1具備主開關5。主開關5具備用以將電力供給至車輛1之各部之開關。車輛1具備啟動開關6。啟動開關6係用以使引擎10啟動之開關。車輛1具備加速操作器8。加速操作器8係用以指示車輛1之加速之操作器。 車輛1具備前照燈7。車輛1具備儲存電力之電池4。車輛1具備控制車輛1之各部之控制裝置60。 圖2係模式性地表示圖1所示之引擎單元EU之概略構成之局部剖視圖。 引擎10具備曲柄軸箱11、汽缸12、活塞13、連桿14及曲柄軸15。活塞13往復移動自如地設置於汽缸12內。 曲柄軸15可旋轉地設置於曲柄軸箱11內。連桿14將活塞13與曲柄軸15連接。於汽缸12之上部安裝有汽缸頭16。藉由汽缸12、汽缸頭16及活塞13而形成燃燒室。曲柄軸15係經由一對軸承17以旋轉自如之態樣被支持於曲柄軸箱11。於曲柄軸15之一端部15a安裝有永久磁鐵式旋轉電機20。於曲柄軸15之另一端部15b安裝有變速機CVT(Continuously Variable Transmission，無段變速機)。變速機CVT可變更輸出之旋轉速度相對於輸入之旋轉速度之比即變速比。變速機CVT可變更對應於車輪之旋轉速度相對於曲柄軸15之旋轉速度之變速比。 車輛1具備離合器CL(參照圖1)。離合器CL連接於變速機CVT。離合器CL為離心式離合器。離合器CL切換將曲柄軸15之旋轉動力向作為驅動構件之車輪3b傳遞之狀態與阻斷之狀態。離合器CL係根據曲柄軸15之旋轉速度而切換傳遞之狀態與阻斷之狀態。離合器CL係於曲柄軸15之旋轉速度小於特定之閾值之情形時成為阻斷狀態。離合器CL係於曲柄軸15之旋轉速度大於特定之閾值之情形時成為傳遞狀態。此處所言之特定之閾值未必嚴格地意指為1個固定之值。特定之閾值亦可為可根據周圍之溫度等環境條件或行駛條件等而變化之值。再者，所謂阻斷狀態係指完全未進行自曲柄軸向驅動構件之旋轉動力之傳遞的狀態。所謂傳遞狀態係指進行自曲柄軸向驅動構件之旋轉動力之傳遞之狀態，且包含進行局部之旋轉動力之傳遞之狀態。 於引擎10設置有節流閥SV、及燃料噴射裝置18。節流閥SV調整供給至燃燒室之空氣之量。節流閥SV之開度係根據加速操作器8(參照圖1)之操作而調整。燃料噴射裝置18係藉由噴射燃料，而對燃燒室供給燃料。又，於引擎10設置有火星塞19。 引擎10為內燃機。引擎10接收燃料之供給。引擎10係藉由將燃料燃燒之燃燒動作而輸出旋轉動力。旋轉動力係經由曲柄軸15輸出至引擎10之外部。 節流閥SV係藉由調整供給至燃燒室之空氣之量，而調整引擎10之旋轉動力。供給至燃燒室之空氣之量係根據節流閥SV之開度而調整。節流閥SV之開度係根據加速操作器8(參照圖1)之操作而調整。 燃料噴射裝置18係藉由調整供給燃料之量，而調節自引擎10輸出之旋轉動力。燃料噴射裝置18由控制裝置60加以控制。燃料噴射裝置18係以供給基於供給至引擎10之空氣之量之量的燃料之方式被控制。 引擎10係經由曲柄軸15輸出旋轉動力。曲柄軸15之旋轉動力係經由變速機CVT及離合器CL(參照圖1)而傳遞至車輪3b。車輛1係藉由接收經由曲柄軸15自引擎10輸出之旋轉動力之車輪3b而被驅動。 引擎10係單汽缸之四衝程引擎。引擎10係於四衝程之間具有使曲柄軸15旋轉之負載較大之高負載區域、及使曲柄軸15旋轉之負載小於高負載區域之負載之低負載區域。所謂高負載區域係指於引擎10之1燃燒循環中，負載轉矩較1燃燒循環中之負載轉矩之平均值高之區域。又，所謂低負載區域係指於引擎10之1燃燒循環中，負載轉矩較1燃燒循環中之負載轉矩之平均值低之區域。若以曲柄軸15之旋轉角度為基準來看，低負載區域較高負載區域大。更詳細而言，引擎10係一面重複進氣衝程、壓縮衝程、膨脹衝程及排氣衝程之四衝程，一面正向旋轉。壓縮衝程具有與高負載區域重疊之部分。 圖3係表示圖2所示之永久磁鐵式旋轉電機20之與旋轉軸線垂直之剖面的剖視圖。參照圖2及圖3說明永久磁鐵式旋轉電機20。 永久磁鐵式旋轉電機20係永久磁鐵式三相無刷型發電機。永久磁鐵式旋轉電機20亦作為永久磁鐵式三相無刷型馬達而發揮功能。 永久磁鐵式旋轉電機20具有轉子30及定子40。本實施形態之永久磁鐵式旋轉電機20係徑向間隙型。永久磁鐵式旋轉電機20係外轉子型。即，轉子30為外轉子。定子40為內定子。 轉子30具有轉子本體部31。轉子本體部31例如包含強磁性材料。轉子本體部31具有有底筒狀。轉子本體部31具有筒狀凸座部32、圓板狀之底壁部33、及筒狀之背軛部34。底壁部33及背軛部34形成為一體。再者，底壁部33與背軛部34亦可分開地構成。底壁部33及背軛部34係經由筒狀凸座部32而固定於曲柄軸15。於轉子30未設置有供給電流之繞組。 轉子30具有永久磁鐵部37。轉子30具有複數個磁極部37a。複數個磁極部37a係藉由永久磁鐵部37而形成。複數個磁極部37a係設置於背軛部34之內周面。於本實施形態中，永久磁鐵部37具有複數個永久磁鐵。複數個磁極部37a設置於複數個永久磁鐵之各者。 再者，永久磁鐵部37亦可藉由1個環狀之永久磁鐵而形成。於此情形時，1個永久磁鐵係以複數個磁極部37a排列於內周面之方式被磁化。 複數個磁極部37a係以於永久磁鐵式旋轉電機20之圓周方向上交替地配置N極及S極之方式設置。於本實施形態中，與定子40對向之轉子30之磁極數為24個。所謂轉子30之磁極數係指與定子40對向之磁極數。於磁極部37a與定子40之間未設置有磁性體。 磁極部37a設置於永久磁鐵式旋轉電機20之徑向上之定子40的外側。背軛部34設置於徑向上之磁極部37a之外側。永久磁鐵式旋轉電機20具有較齒部43之數量多之磁極部37a。 再者，轉子30亦可為將磁極部37a埋入於磁性材料之埋入磁鐵型(IPM型)，但較佳為如本實施形態般磁極部37a自磁性材料露出之表面磁鐵型(SPM型)。 於構成轉子30之底壁部33設置有冷卻風扇F。 定子40具有定子芯部ST及複數個定子繞組W。定子芯部ST具有隔開間隔而設置於圓周方向之複數個齒部(齒)43。複數個齒部43自定子芯部ST朝向徑向外側一體地延伸。於本實施形態中，合計18個齒部43隔開間隔而設置於圓周方向。換言之，定子芯部ST具有隔開間隔而形成於圓周方向之合計18個槽SL。齒部43係以等間隔配置於圓周方向。 轉子30具有數量較齒部43之數量多之磁極部37a。磁極部之數量為槽數之4/3。 於各齒部43之周圍繞有定子繞組W。即，複數相定子繞組W係以通過槽SL之方式設置。圖3中表示定子繞組W位於槽SL中之狀態。複數相定子繞組W分別屬於U相、V相、及W相中之任一相。定子繞組W例如以按U相、V相、及W相之順序排列之方式配置。定子繞組W之捲繞方法可為集中捲繞，亦可為分佈捲繞，並無特別限定，但較佳為集中捲繞。 於外轉子30之外表面，具備用於供檢測外轉子30之旋轉位置之複數個被檢測部38。複數個被檢測部38係藉由磁作用而被檢測出。複數個被檢測部38係於圓周方向上隔開間隔而設置於外轉子30之外表面。被檢測部38係由強磁性體形成。 轉子位置檢測裝置50係檢測轉子30之位置之裝置。轉子位置檢測裝置50設置於與複數個被檢測部38對向之位置。 永久磁鐵式旋轉電機20係與引擎10之曲柄軸15連接。詳細而言，使轉子30以相對於曲柄軸15按固定之速度比旋轉之方式與曲柄軸15連接。 於本實施形態中，轉子30以不經由動力傳遞機構(例如皮帶、鏈條、齒輪、減速機、及增速機等)之方式安裝於曲柄軸15。轉子30以1：1之速度比相對於曲柄軸15旋轉。永久磁鐵式旋轉電機20係以於引擎10之燃燒動作時轉子30正向旋轉之方式構成。 再者，永久磁鐵式旋轉電機20亦可經由動力傳遞機構而安裝於曲柄軸15。但，永久磁鐵式旋轉電機20不經由速度比可變之變速機或離合器中之任一者而與曲柄軸15連接。即，永久磁鐵式旋轉電機20不經由輸入輸出之速度比可變之裝置而與曲柄軸15連接。 再者，於本發明中，較佳為永久磁鐵式旋轉電機20之旋轉軸線與曲柄軸15之旋轉軸線大致一致。又，較佳為如本實施形態般，永久磁鐵式旋轉電機20以不經由動力傳遞機構之方式安裝於曲柄軸15。 永久磁鐵式旋轉電機20係於引擎啟動時使曲柄軸15正向旋轉而使引擎10啟動。又，永久磁鐵式旋轉電機20係當引擎10進行燃燒動作時，被引擎10驅動而發電。即，永久磁鐵式旋轉電機20兼具如下兩種功能：使曲柄軸15正向旋轉而使引擎10啟動；及當引擎10進行燃燒動作時，被引擎10驅動而發電。永久磁鐵式旋轉電機20係於引擎10之啟動後之期間之至少一部分，藉由曲柄軸15而正向旋轉，從而作為發電機發揮功能。 圖4係表示圖1所示之車輛1之電性概略構成之方塊圖。 車輛1具備反相器61。控制裝置60控制包含反相器61之車輛1之各部。 於反相器61，連接有永久磁鐵式旋轉電機20及電池4。電池4自永久磁鐵式旋轉電機20接收電流。電池4係藉由利用永久磁鐵式旋轉電機20發電所得之電力而進行充電。於反相器61及電池4亦連接有電力消耗機器70。電力消耗機器70一面消耗電力一面動作。電力消耗機器70包含火星塞19、及燃料噴射裝置18。又，電力消耗機器70包含前照燈7、未圖示之燃料泵、及顯示裝置。 電池4係經由主開關5而與反相器61及電力消耗機器70連接。 將電池4與反相器61連接之線路中設置有電流感測器64。電流感測器64係檢測流向電池4之電流。電流感測器64設置於將電池4與反相器61連接之線路中之朝電力消耗機器70之分支點與電池4之間。 反相器61具備複數個開關部611～616。本實施形態之反相器61具有6個開關部611～616。 開關部611～616構成三相橋接反相器。複數個開關部611～616與複數相定子繞組W之各相連接。更詳細而言，複數個開關部611～616中之串聯連接之2個開關部構成半橋。各相之半橋相對於電池4並聯連接。構成各相之半橋之開關部611～616分別與複數相定子繞組W之各相連接。將複數個開關部611～616中之連接於接地線路之開關部612、614、616稱為下臂開關部。又，將連接於電源線路之開關部611、613、615稱為上臂開關部。 開關部611～616切換複數相定子繞組W與電池4之間之電流之通過/阻斷。 詳細而言，於永久磁鐵式旋轉電機20作為馬達發揮功能之情形時，藉由開關部611～616之接通/斷開動作而切換針對複數相定子繞組W之各者之通電及通電停止。 又，於永久磁鐵式旋轉電機20作為發電機發揮功能之情形時，藉由開關部611～616之接通/斷開動作而切換定子繞組W之各者與電池4之間之電流的通過/阻斷。藉由依序切換開關部611～616之接通/斷開，而進行自永久磁鐵式旋轉電機20輸出之三相交流之整流及電壓之控制。開關部611～616對自永久磁鐵式旋轉電機20輸出至電池4及電力消耗機器70之電流加以控制。 開關部611～616之各者具有開關元件。開關元件例如為電晶體，更詳細而言為FET(Field Effect Transistor)。但，對於開關部611～616，除採用FET以外，亦可採用例如閘流體及IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)。 將反相器61與定子繞組W連接之線路中設置有電流感測器65u、65w。電流感測器65u、65w係檢測永久磁鐵式旋轉電機20中之2相之電流。電流感測器65u、65w連接於控制裝置60。 於控制裝置60，連接有燃料噴射裝置18、火星塞19及電池4。 控制裝置60具備啟動發電控制部62、及燃燒控制部63。 啟動發電控制部62係藉由控制開關部611～616之各者之接通/斷開動作而控制永久磁鐵式旋轉電機20之動作。啟動發電控制部62包含開始控制部621、及發電控制部622。 燃燒控制部63係藉由控制火星塞19及燃料噴射裝置18而控制引擎10之燃燒動作。燃燒控制部63係藉由控制火星塞19及燃料噴射裝置18而控制引擎10之旋轉動力。 控制裝置60包括具有未圖示之中央處理裝置、及未圖示之記憶裝置之電腦。中央處理裝置基於控制程式而進行運算處理。記憶裝置係記憶程式及與運算相關之資料。 包含開始控制部621及發電控制部622之啟動發電控制部62與燃燒控制部63係藉由未圖示之電腦及利用電腦所執行之控制程式而實現。因此，之後所說明之利用包含開始控制部621及發電控制部622之啟動發電控制部62與燃燒控制部63之各者之動作可謂控制裝置60之動作。再者，啟動發電控制部62及燃燒控制部63例如既可於相互隔開之位置構成為互不相同之裝置，又，亦可為一體地構成者。 於控制裝置60，連接有啟動開關6。啟動開關6係於引擎10之啟動時由駕駛者操作。控制裝置60之啟動發電控制部62係檢測電池4之充電量。啟動發電控制部62係藉由檢測電池4之電壓及電流而檢測電池4之充電量。 主開關5係根據操作而對控制裝置60供給電力。 控制裝置60之啟動發電控制部62及燃燒控制部63係控制引擎10及永久磁鐵式旋轉電機20。啟動發電控制部62控制反相器61。 圖5係說明車輛1之動作之流程圖。 參照圖4及圖5，說明車輛1之動作。 車輛1之動作係由控制裝置60加以控制。 控制裝置60使引擎10啟動(S13)。詳細而言，於主開關5為接通狀態且啟動開關6為接通狀態之情形時，啟動發電控制部62之開始控制部621使引擎10啟動。 具體而言，開始控制部621令永久磁鐵式旋轉電機20使曲柄軸15驅動。開始控制部621係以對複數相定子繞組W供給如轉子30進行正向旋轉般之電流之方式，使反相器61所具有之複數個開關部611～616進行接通/斷開動作。藉此，永久磁鐵式旋轉電機20驅動曲柄軸15。又，控制裝置60之燃燒控制部63使燃料噴射裝置18進行燃料供給。燃燒控制部63使火星塞19進行點火。 開始控制部621判斷引擎10之啟動是否完成(S14)。於引擎10之啟動未完成之情形時(S14中為否(No))，開始控制部621及燃燒控制部63使利用永久磁鐵式旋轉電機20所進行之曲柄軸15之旋轉及燃料供給持續(S13)。再者，於引擎10之啟動完成後，燃燒控制部63亦使燃料供給持續。 開始控制部621例如根據曲柄軸15之旋轉速度而判斷引擎10之啟動之完成。開始控制部621例如自轉子位置檢測裝置50之檢測結果獲取曲柄軸15之旋轉速度。 引擎10之啟動完成之狀態(S14中為是(Yes))係於藉由主開關5供給電力之狀態下控制裝置60使引擎10進行燃燒動作之狀態。 於引擎10之啟動完成之情形時(S14中為是)，控制裝置60之發電控制部622判斷引擎10是否為怠速中(S15)。發電控制部622係根據曲柄軸15之旋轉速度而判斷是否為怠速中。發電控制部622係於曲柄軸15之旋轉速度小於離合器CL成為阻斷旋轉動力之傳遞之狀態之閾值的情形時，判斷引擎10為怠速中。 於引擎10並非怠速中之情形時(S15中為否)，發電控制部622進行行駛時控制(S16)。 於步驟S16之行駛時控制中，發電控制部622係以根據永久磁鐵式旋轉電機20之旋轉狀態進行發電之方式控制反相器61。於行駛時控制中(S18)，發電控制部622使永久磁鐵式旋轉電機20自反相器61輸出基於引擎10之旋轉速度之電流。以電池4之充電量不超過滿充電之量之方式控制所輸出之電流。 於引擎10之怠速中(S15中為是)，控制裝置60之發電控制部622係切換複數種負載控制，利用所切換之負載控制對反相器61之開關部611～616加以控制。藉此，控制裝置60對永久磁鐵式旋轉電機20加以控制。於本實施形態中，怠速中所切換之複數種負載控制包含最高效率負載控制(S18)及最低效率負載控制(S19)。包含最高效率負載控制及最低效率負載控制之複數種負載控制均使永久磁鐵式旋轉電機20產生對於曲柄軸15之正向旋轉之負載。最高效率負載控制係於怠速中所切換之複數種負載控制中發電效率最高之負載控制。最低效率負載控制係於怠速中所切換之複數種負載控制中發電效率最低之負載控制。 於本實施形態中，最高效率負載控制係利用向量控制方式之控制(向量控制)。最低效率負載控制係使定子繞組W短路之控制。 於引擎10為怠速中之情形時(S15中為是)，控制裝置60根據電池4之充電量而切換反相器61之控制。於引擎10為怠速中之情形時(S15中為是)，控制裝置60針對預先確定之閾值範圍，評估電池4之充電量(S17)。控制裝置60判斷充電量是低於閾值範圍之下限還是超過閾值範圍之上限。除上述以外之情況下，維持前一次之判斷。充電量之判斷具有遲滯特性。 閾值範圍係至少可供給令永久磁鐵式旋轉電機20使引擎10啟動之電力之充電量之範圍。閾值範圍例如為相當於電池4之滿充電之量之範圍。 控制裝置60判斷電池4之電壓作為實質上表示電池4之充電量之指標。控制裝置60例如針對對應於滿充電之電壓之閾值範圍判斷電池4之電壓。藉此，判斷電池4之充電量。 於電池4之充電量低於閾值範圍之情形時(S17中為“低於閾值範圍”)，控制裝置60將永久磁鐵式旋轉電機20之控制切換為最高效率負載控制(S18)。於電池4之充電量超過閾值範圍之上限之情形時(S17中為“超過閾值範圍”)，控制裝置60將永久磁鐵式旋轉電機20之控制切換為最低效率負載控制(S19)。 於最高效率負載控制(S18)中，控制裝置60之發電控制部622係利用向量控制方式控制開關部611～616。藉由複數個開關部611～616於利用向量控制之時序進行接通/斷開動作，而於複數相定子繞組W之各者流通正弦波之電流。利用向量控制所進行之發電係例如藉由以與定子繞組W之感應電壓之正弦波同步之方式朝該感應電壓之方向引出電流而實現。控制裝置60係根據週期較永久磁鐵式旋轉電機20之定子繞組W之感應電壓之週期短的脈衝信號而控制複數個開關部611～616之接通/斷開。 於向量控制中，發電控制部622根據利用電流感測器65u、65w偵測到之複數相定子繞組W之電流Ufb、Wfb、及利用轉子位置檢測裝置50偵測到之轉子30之位置θ而獲得d軸成分及q軸成分。控制裝置60基於根據目標值加以修正之成分而控制複數個開關部611～616之接通/斷開之時序。 再者，於控制中，亦可採用檢測3相之定子繞組之電流之方法。又，於控制中，亦可採用省略利用轉子位置檢測裝置50所進行之位置檢測之方法。又，於控制中，亦可採用不直接偵測任一相之定子繞組之電流地控制複數個開關部611～616之方法。對於接通/斷開之時序之控制，例如可採用使用所輸入之資訊對公式進行運算之方法、或讀出並參照記憶部中所記憶之映射表(設定表)之方法。公式或映射表亦可包含於程式。 圖6係表示向量控制中之電流及電壓之波形之例的圖。 於圖6中，Vu係表示永久磁鐵式旋轉電機20之複數相定子繞組W中之U相定子繞組W之感應電壓。Iu係表示U相定子繞組W之電流。於圖6中，Iu之正值係表示電流自開關部611、612流向定子繞組W。Iu之負值係表示電流自定子繞組W流向開關部611、612。 Vsup及Vsun係表示複數個開關部611～616中之連接於U相定子繞組W之2個開關部611、612之控制信號。Vsup係配置於U相定子繞組W與電池4之正極之間的正側之開關部611之控制信號。Vsun係配置於U相定子繞組W與電池4之負極之間的負側之開關部612之控制信號。Vsup及Vsun之H位準係表示開關部611、612之接通狀態。L位準係表示斷開狀態。 於向量控制中，開關部611～616利用頻率較感應電壓之頻率高之PWM之脈衝進行接通及斷開，故而對流經定子繞組W之電流產生較強之斬斷(chopping)作用。因此，作為永久磁鐵式旋轉電機20之發電機所輸出之電壓升壓至高於電池4之電壓的電壓，將電池4進行充電。根據向量控制，例如，如圖6所示，能以功率因數相對於感應電壓Vu提高之方式控制流向定子繞組W之電流。 因此，於向量控制中，將曲柄軸15之旋轉動力以較高之效率轉換為電力，且充入至電池。因此，即便於如怠速中旋轉速度相對較低之情形時，亦可以較大之電力將電池4進行充電。又，永久磁鐵式旋轉電機20可對曲柄軸之旋轉賦予與供給至電池4之電力相應之較大之負載。 於步驟S19中，控制裝置60使永久磁鐵式旋轉電機20之定子繞組W短路。具體而言，啟動發電控制部62之發電控制部622以定子繞組W短路之方式控制開關部611～616。發電控制部622使對應於全部3相之定子繞組W短路。藉由定子繞組W短路，流向定子繞組W之電流阻礙永久磁鐵式旋轉電機20之旋轉。即，永久磁鐵式旋轉電機20產生制動力。無法於電池4流通來自永久磁鐵式旋轉電機20之電流。 圖7係概略性地表示引擎10之怠速中之電池4之電壓與永久磁鐵式旋轉電機20之發電量的關係之一例之曲線圖。 曲線圖之橫軸表示電池4之電池電壓。電池電壓表示電池4之充電量。縱軸表示永久磁鐵式旋轉電機20之發電量。發電量係經由反相器61自永久磁鐵式旋轉電機20輸出之電流。 就本實施形態之車輛1而言，於電池4之充電量低於閾值範圍之情形時，永久磁鐵式旋轉電機20之控制切換為作為最高效率負載控制之向量控制。於電池4之充電量超過閾值範圍之情形時，永久磁鐵式旋轉電機20之控制切換為作為最低效率負載控制之使定子繞組W短路之控制。 於應用作為最高效率負載控制之向量控制之期間，永久磁鐵式旋轉電機20之發電量大於電力消耗機器70所消耗之電流。藉由來自永久磁鐵式旋轉電機20之電力而將電池4進行充電。 於應用使定子繞組W短路之控制作為最低效率負載控制之期間，永久磁鐵式旋轉電機20之發電量小於電力消耗機器70所消耗之電流。永久磁鐵式旋轉電機20之電力未被充入至電池。電力消耗機器70一面消耗充入至電池4之電力一面動作。即，電池4成為放電狀態。藉由定子繞組W短路，於永久磁鐵式旋轉電機20產生因感應電壓而產生之制動力。定子繞組W中產生之電流係用於制動力之產生。於使定子繞組W短路之控制中，不伴有實質上之發電。因此，發電效率較低。 圖8係表示引擎10之怠速中之永久磁鐵式旋轉電機20之發電量、電池電壓及曲柄軸15之旋轉速度的變化之例之曲線圖。 於圖8之曲線圖中，橫軸表示時間。於曲線圖中，Id表示永久磁鐵式旋轉電機20之發電量(電流)。Vd1表示電池4之電壓。R1表示曲柄軸15之旋轉速度。電池4之電壓Vd1被表示為電池4之充電量。又，曲線圖中亦表示出電力消耗機器70所消耗之電流Ic1之大小。 控制裝置60係於期間T1進行最低效率負載控制。使定子繞組W短路。經由反相器61自永久磁鐵式旋轉電機20輸出之電流Id1為零。電池4進行放電。電池4輸出電力消耗機器70所消耗之電流Ic1。因此，電池4之電壓Vd1降低。 當電池4之電壓Vd1低於閾值範圍之下限時，控制裝置60將負載控制切換為最高效率負載控制。控制裝置60係於期間T2進行作為最高效率負載控制之向量控制。由於在期間T1電池4進行放電，故而在期間T2電池4為可充電之狀態。又，利用最高效率負載控制對開關部611～616加以控制。於期間T2，永久磁鐵式旋轉電機20輸出較電力消耗機器70之消耗電流Ic1大之電流。因此，與不對電池4供給電流而僅對電力消耗機器70輸出供給之情形相比，永久磁鐵式旋轉電機20產生較大之制動力。供給較電力消耗機器70之消耗電流Ic1大之電流之情形時的制動力大於使定子繞組W短路之情形時之制動力。 例如，當未實施最低效率負載控制而僅實施最高效率負載控制時，可維持電池4之滿充電狀態。於此情形時，永久磁鐵式旋轉電機20無法對電池4供給電流。永久磁鐵式旋轉電機20僅對電力消耗機器70供給電流Ic1。於此情形時，最高效率負載控制下之制動力較小。 於本實施形態中，可切換最高效率負載控制及最低效率負載控制。藉此，於最高效率負載控制之期間及最低效率負載控制之期間之兩者，例如與僅對電力消耗機器70輸出電流之情形相比，對曲柄軸15之旋轉施加更大之制動力。 當於期間T2將電池4進行充電時，電池4之電壓Vd1上升。當電池4之電壓Vd1超過閾值範圍之上限時，控制裝置60將負載控制切換為最低效率負載控制。 以此方式，重複最高效率負載控制與最低效率負載控制之切換。藉由根據電池4之電壓Vd1切換負載控制，可維持電池4之充電量。 圖8之曲線圖所示之曲柄軸15之旋轉速度R1係根據引擎10之衝程而週期性地變動。藉由怠速中之最高效率負載控制，可確保發電電力。因此，可維持電池4之充電量。又，藉由切換最高效率負載控制及最低效率負載控制，例如與未切換負載控制之情形相比，對曲柄軸15之旋轉施加更大之制動力。因此，可一面將曲柄軸15之旋轉速度維持得較低，一面增大供給至怠速中之引擎10之空氣之量。因此，可確保引擎10之旋轉之穩定性，亦可確保發電電力。又，可抑制燃料消耗。 [第二實施形態] 繼而，對本發明之第二實施形態進行說明。於以下之第二實施形態之說明時，沿用第一實施形態中所參照之圖及符號，主要說明與上述第一實施形態之不同點。 於本實施形態中，圖5所示之S19之控制之內容與第一實施形態不同。 於本實施形態之最低效率負載控制(S19)中，控制裝置60之發電控制部622代替使定子繞組W短路，而藉由相位控制方式控制開關部611～616(相位控制)。 於相位控制中，控制裝置60使開關部611～616之各者以與定子繞組W之感應電壓之週期相等之週期進行接通/斷開動作。控制裝置60係藉由使反相器61之開關部611～616之通電時序超前或延遲而控制發電量。 圖9係表示相位控制中之電流及電壓之波形之例的圖。 圖9中之Vu、Iu、Vsup及Vsun與圖6相同。 於相位控制中，啟動發電控制部62係根據週期與永久磁鐵式旋轉電機20之定子繞組W之感應電壓之週期相等的信號Vsup、Vsun而控制複數個開關部611～616之接通/斷開。複數個開關部611～616之接通/斷開之占空比固定。複數個開關部611～616中之正側之開關部611之接通/斷開之占空比與負側之開關部612之接通/斷開之占空比相等。複數個開關部611～616各自之接通/斷開之占空比為50%。 於相位控制中，啟動發電控制部62係藉由使複數個開關部611～616之通電時序超前或延遲而控制自定子繞組W流向電池4之電流。啟動發電控制部62係藉由使開關部611～616之接通/斷開之相位相對於感應電壓Vu前進，而使流向電池4之電流減少。啟動發電控制部62係藉由使開關部611～616之接通/斷開之相位相對於感應電壓Vu延遲，而使流向電池4之電流增大。於相位控制中，藉由開關部611～616之接通/斷開，而將自某一相定子繞組W輸出之電流之路徑於另一相定子繞組W與電池4之間進行切換。 圖10係概略性地表示於第二實施形態中怠速中之電池4之電壓與永久磁鐵式旋轉電機20之發電量的關係之一例之曲線圖。 曲線圖之橫軸表示電池4之電池電壓。電池電壓表示電池4之充電量。縱軸表示永久磁鐵式旋轉電機20之發電量。 就本實施形態之車輛1而言，於電池4之充電量低於切換之閾值範圍之情形時，將永久磁鐵式旋轉電機20之控制切換為作為最高效率負載控制之向量控制。於電池4之充電量超過切換之閾值範圍之情形時，永久磁鐵式旋轉電機20之控制切換為作為最低效率負載控制之相位控制。本實施形態中之切換之閾值範圍低於滿充電量。 於最低效率負載控制中，發電控制部622進行如下控制：電池4之充電量越高，自永久磁鐵式旋轉電機20經由反相器61輸出之電流越減少。於電池4之充電量與滿充電量相等之狀況下，發電控制部622係以經由反相器61輸出之永久磁鐵式旋轉電機20之發電量與被電力消耗機器70消耗之電力相等的方式進行控制。即，於應用最低效率負載控制之期間中之電池4之充電量與滿充電量相等的情形時，經由反相器61輸出之永久磁鐵式旋轉電機20之發電量與電力消耗機器70所消耗之電力相等。 於本實施形態中，於電池4之充電量低於閾值範圍之情形時，藉由向量控制，利用以較高之效率發電產生之電力將電池4進行充電。於電池4之充電量超過閾值範圍之情形時，藉由相位控制將電池4進行充電。於電池4之充電量與滿充電量相等之情形時，僅對電力消耗機器70供給電流，電池4未被充電。 於本實施形態中，亦利用最高效率負載控制及最低效率負載控制之兩者對曲柄軸15之旋轉施加較大之制動力。因此，可一面將曲柄軸15之旋轉速度維持得較低，一面增大供給至怠速中之引擎10之空氣之量。因此，可確保引擎10之旋轉之穩定性，且亦可確保發電電力。 [第三實施形態] 繼而，對本發明之第三實施形態進行說明。於以下之第三實施形態之說明時，沿用第一實施形態中所參照之圖及符號，主要說明與上述第一實施形態之不同點。 於本實施形態中，所切換之複數種負載控制中包含相位控制及使定子繞組W短路之控制。因此，圖5所示之S18之控制之內容與第一實施形態不同。 於本實施形態之最高效率負載控制(圖5之S18)中，控制裝置60之發電控制部622係代替向量控制而利用相位控制方式控制開關部611～616。永久磁鐵式旋轉電機20係藉由利用相位控制方式之控制而經由反相器61輸出電流。因此，利用相位控制方式之控制係發電效率高於使定子繞組W短路之控制的控制。 於本實施形態中，亦藉由切換最高效率負載控制及最低效率負載控制，而例如與未切換負載控制之情形相比，對曲柄軸15之旋轉施加更大之制動力。其結果，可確保引擎10之旋轉之穩定性，亦可確保發電電力。又，可抑制燃料消耗。 [第四實施形態] 繼而，對本發明之第四實施形態進行說明。於第四實施形態中，與上述第二實施形態相比，不同點在於複數種負載控制中進而包含使定子繞組W短路之控制。第四實施形態係於複數種負載控制中包含向量控制、相位控制、及使定子繞組W短路之控制。使定子繞組W短路之控制為最低效率負載控制。 於本實施形態中，於電池4之充電量為滿充電量以上之情形時，控制裝置60之發電控制部622將負載控制切換為使定子繞組W短路之控制。控制裝置60之發電控制部622以使定子繞組W短路之方式控制開關部611～616。 於本實施形態中，藉由定子繞組W之短路而進行電池4之放電。因此，可利用最高效率負載控制及最低效率負載控制之兩者，對曲柄軸15之旋轉施加更大之制動力。 [第五實施形態] 繼而，對本發明之第五實施形態進行說明。於以下之第五實施形態之說明時，沿用第一實施形態中所參照之圖及符號，主要說明與上述第一實施形態之不同點。 圖11係說明本發明之第五實施形態之車輛1之動作的流程圖。 於本實施形態中，S27之內容與第一實施形態中之控制內容不同。本實施形態之控制裝置60係於步驟S27中判斷利用引擎10所實施之衝程是否為壓縮衝程。控制裝置60基於利用轉子位置檢測裝置50所偵測到之轉子30之位置，而判斷利用引擎10所實施之衝程。 於利用引擎10所實施之衝程為壓縮衝程之情形時(S27中為是)，控制裝置60將永久磁鐵式旋轉電機20之控制切換為最高效率負載控制(S18)。於利用引擎10所實施之衝程並非壓縮衝程之情形時(S27中為否)，控制裝置60將永久磁鐵式旋轉電機20之控制切換為最低效率負載控制(S19)。 於本實施形態中，藉由切換最高效率負載控制及最低效率負載控制，亦會對曲柄軸15之旋轉施加相比例如未切換負載控制之情形更大之制動力。 上述實施形態中所使用之用語及表達係用於說明，而非用於限定性地解釋。必須認識到並不排除此處所表示且敍述之特徵事項之任何均等物，亦容許本發明所申請之範圍內之各種變化。本發明能以多種不同之形態具體化。本揭示應被視作提供本發明之原理之實施形態者。該等實施形態並非意欲將本發明限定於此處所記載且/或圖示之較佳之實施形態，基於該瞭解，於此處記載了實施形態。並不限定於此處所記載之實施形態。本發明亦包含可由業者基於本揭示而理解之包含均等之要素、修正、刪除、組合、改良及/或變更之所有實施形態。 例如，第五實施形態中之基於引擎之衝程之負載控制之切換可應用於第二實施形態至第四實施形態中之切換。 申請專利範圍之限定事項應基於該申請專利範圍中所使用之用語而廣義地解釋，不應限定於本說明書或本案之審批過程中所記載之實施形態。本發明應基於申請專利範圍中所使用之用語而廣義地解釋。

1‧‧‧車輛

2‧‧‧車體

3a、3b‧‧‧車輪

4‧‧‧電池

5‧‧‧主開關

6‧‧‧啟動開關

7‧‧‧前照燈

8‧‧‧加速操作器

10‧‧‧引擎

11‧‧‧曲柄軸箱

12‧‧‧汽缸

13‧‧‧活塞

14‧‧‧連桿

15‧‧‧曲柄軸

15a‧‧‧曲柄軸之一端部

15b‧‧‧曲柄軸之另一端部

16‧‧‧汽缸頭

17‧‧‧軸承

18‧‧‧燃料噴射裝置

19‧‧‧火星塞

20‧‧‧永久磁鐵式旋轉電機

30‧‧‧轉子

31‧‧‧轉子本體部

32‧‧‧筒狀凸座部

33‧‧‧底壁部

34‧‧‧背軛部

37‧‧‧永久磁鐵部

37a‧‧‧磁極部

38‧‧‧被檢測部

40‧‧‧定子

43‧‧‧齒部

50‧‧‧轉子位置檢測裝置

60‧‧‧控制裝置

61‧‧‧反相器

62‧‧‧啟動發電控制部

63‧‧‧燃燒控制部

64‧‧‧電流感測器

65u、65w‧‧‧電流感測器

70‧‧‧電力消耗機器

611～616‧‧‧開關部

621‧‧‧開始控制部

622‧‧‧發電控制部

CL‧‧‧離合器

CVT‧‧‧變速機

EU‧‧‧引擎單元

F‧‧‧冷卻風扇

H‧‧‧位準

Ic1‧‧‧消耗電流

Id1‧‧‧電流

Iu‧‧‧U相定子繞組之電流

L‧‧‧位準

R1‧‧‧旋轉速度

S13‧‧‧步驟

S14‧‧‧步驟

S15‧‧‧步驟

S16‧‧‧步驟

S17‧‧‧步驟

S18‧‧‧步驟

S19‧‧‧步驟

S27‧‧‧步驟

SL‧‧‧槽

ST‧‧‧定子芯部

SV‧‧‧節流閥

T1‧‧‧期間

T2‧‧‧期間

Vd1‧‧‧電池之電壓

Vsup、Vsun‧‧‧信號

Vu‧‧‧感應電壓

W‧‧‧定子繞組

圖1係表示本發明之一實施形態之車輛之外觀圖。 圖2係模式性地表示圖1所示之引擎單元之概略構成之局部剖視圖。 圖3係表示圖2所示之啟動發電機之與旋轉軸線垂直之剖面的剖視圖。 圖4係表示圖1所示之車輛之電性概略構成之方塊圖。 圖5係說明車輛之動作之流程圖。 圖6係表示向量控制之電流及電壓之波形之例的圖。 圖7係概略性地表示引擎之怠速中之電池之電壓與永久磁鐵式旋轉電機之發電量的關係之一例之曲線圖。 圖8係表示於怠速中曲柄軸之旋轉速度、自永久磁鐵式旋轉電機輸出之電流及電池之電壓之變化的曲線圖。 圖9係表示相位控制之電流及電壓之波形之例的圖。 圖10係概略性地表示於第二實施形態中怠速中之電池之電壓與永久磁鐵式旋轉電機之發電量的關係之一例之曲線圖。 圖11係說明本發明之第五實施形態之車輛之動作的流程圖。

Claims (8)

1. 一種車輛， 上述車輛具備： 引擎，其具有1個或2個汽缸及曲柄軸，且經由上述曲柄軸而輸出旋轉動力； 永久磁鐵式旋轉電機，其具有永久磁鐵，且一面接收上述曲柄軸之旋轉動力而發電，一面賦予對於上述曲柄軸之旋轉之負載； 電池，其藉由利用上述永久磁鐵式旋轉電機發電所產生之電力而充電； 電力消耗機器，其搭載於上述車輛，且一面消耗利用上述永久磁鐵式旋轉電機發電所產生之電力或充入至上述電池之電力，一面動作； 反相器，其具備複數個開關部，該等複數個開關部係對自上述永久磁鐵式旋轉電機輸出至上述電池及上述電力消耗機器之電流加以控制；及 控制裝置，其至少於上述引擎之怠速中，使上述永久磁鐵式旋轉電機產生對於上述曲柄軸之正向旋轉之負載，並且切換上述反相器之輸出中之上述永久磁鐵式旋轉電機之發電效率互不相同的複數種負載控制，並利用所切換之負載控制而控制上述反相器之上述開關部；且 於應用上述複數種負載控制中之發電效率最高之負載控制之期間的至少一部分，經由上述反相器而輸出之永久磁鐵式旋轉電機之發電量多於上述電力消耗機器所消耗之電力，於應用上述複數種負載控制中之發電效率最低之負載控制之期間的至少一部分，經由上述反相器而輸出之永久磁鐵式旋轉電機之發電量為上述電力消耗機器所消耗之電力以下。
2. 如請求項1之車輛，其中 上述控制裝置至少於上述引擎之怠速中，根據上述電池之充電量而切換上述反相器之輸出中之上述永久磁鐵式旋轉電機之發電效率互不相同的複數種負載控制，並利用所切換之負載控制對上述反相器之上述開關部加以控制。
3. 如請求項1之車輛，其中 上述控制裝置至少於上述引擎之怠速中，根據利用上述引擎所實施之衝程而切換上述反相器之輸出中之上述永久磁鐵式旋轉電機之發電效率互不相同的複數種負載控制，並利用所切換之負載控制對上述反相器之上述開關部加以控制。
4. 如請求項1至3中任一項之車輛，其中 上述控制裝置藉由作為發電效率最高之負載控制之利用向量控制方式控制上述複數個開關部的負載控制、及作為發電效率最低之負載控制之利用相位控制方式控制上述複數個開關部的負載控制，而切換應用於上述開關部之控制之負載控制，並利用所切換之負載控制對上述開關部加以控制。
5. 如請求項1至3中任一項之車輛，其中 上述永久磁鐵式旋轉電機具有與上述反相器電性連接之繞組， 上述控制裝置藉由作為發電效率最高之負載控制之利用向量控制方式控制上述複數個開關部的負載控制、及作為發電效率最低之負載控制之令上述複數個開關部使上述繞組短路的負載控制，而切換應用於上述開關部之控制之負載控制，並利用所切換之負載控制對上述開關部加以控制。
6. 如請求項1至3中任一項之車輛，其中 上述永久磁鐵式旋轉電機具有與上述反相器電性連接之繞組， 上述控制裝置藉由作為發電效率最高之負載控制之利用相位控制方式控制上述複數個開關部的負載控制、及作為發電效率最低之負載控制之令上述複數個開關部使上述繞組短路的負載控制，而切換應用於上述開關部之控制之負載控制，並利用所切換之負載控制對上述開關部加以控制。
7. 如請求項1至3中任一項之車輛，其中 上述永久磁鐵式旋轉電機具有與上述反相器電性連接之繞組， 上述控制裝置藉由作為發電效率最高之負載控制之利用向量控制方式控制上述複數個開關部的負載控制、作為發電效率最低之負載控制之令上述複數個開關部使上述繞組短路的負載控制、及作為較發電效率最高之負載控制之發電效率低且較發電效率最低之負載控制之發電效率高之負載控制的利用相位控制方式控制上述複數個開關部之負載控制，而切換應用於上述開關部之控制之負載控制，並利用所切換之負載控制對上述開關部加以控制。
8. 如請求項5至7中任一項之車輛，其中 上述永久磁鐵式旋轉電機具有分別對應於複數相之繞組， 上述控制裝置於令上述複數個開關部使上述繞組短路之負載控制中，令上述複數個開關部使對應於上述複數相之全部之繞組短路。