WO2004038896A1

WO2004038896A1 - 発電電動装置

Info

Publication number: WO2004038896A1
Application number: PCT/JP2003/011524
Authority: WO
Inventors: Hidetoshi Kusumi
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2004-05-06
Also published as: US20060087181A1; EP1557932A1; US7362001B2

Abstract

発電電動装置（１００）は、制御回路（２０）を備える。制御回路（２０）は、モータ（５０）の端面に設けられる。そして、制御回路（２０）は、ツェナーダイオード（２１）と、コンデンサ（２２）と、Ｕ相アーム（２３）と、Ｖ相アーム（２４）と、Ｗ相アーム（２５）とを含む。ツェナーダイオード（２１）、コンデンサ（２２）、Ｕ相アーム（２３）、Ｖ相アーム（２４）およびＷ相アーム（２５）は、正母線（Ｌ１）と負母線（Ｌ２）との間に並列に接続される。ツェナーダイオード（２１）は、コンデンサ（２２）、Ｕ相アーム（２３）、Ｖ相アーム（２４）およびＷ相アーム（２５）に印加されるサージ電圧を吸収する。

Description

明細書発電電動装置技術分野

この発明は、発電機および電動機として機能し、小型化が可能な発電電動装置に関するものである。背景技術

車両に搭載されるエンジンを始動する三相電動機の機能と、バッテリを充電する三相交流発電機の機能とを併せ持つ始動発電機が特開平 2— 2 6 6 8 5 5号公報に開示されている。

図 1 4を参照して、特開平 2— 2 6 6 8 5 5号公報に開示された始動発電機 3 0 0は、モータ部 3 0 1と、駆動部 3 0 2とを備える。モータ部 3 0 1は、固定子および回転子を含む。駆動部 3 0 2は、モータ部 3 0 1の端面 3 0 1 Aに設けられる。そして、駆動部 3 0 2は、筒部材 3 0 2 Aと、パワーモジュール 3 0 2 Bとを含む。ノヮ一モジュール 3 0 2 Bは、筒部林 3 0 2 Aの表面に形成される。すなわち、パワーモジュール 3 0 2 Bは、筒部材 3 0 2 Aの半径方向 3 0 3に垂直な方向、およびモータ部 3 0 1の回転軸 3 0 1 Bの長手方向 3 0 4に配置される。

そして、ノヮ一モジュール 3 0 2 Bは、モータ部 3 0 1に含まれるコイルに電流を流して回転子が所定のトルクを出力するようにモータ部 3 0 1を駆動し、モータ部 3 0 1の回転子がエンジンの回転力により回転することにより 3つの固定子に誘起された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリを充電する。

このように、パワーモジュール 3 0 2 Bは、モータ部 3 0 1の端面 3 0 1 Aに設けられ、モータ部 3 0 1を電動機または発電機として駆動する。

また、車両に搭載されるエンジンを始動するとともに、バッテリを充電する始動兼充電装置が特開昭 6 3— 2 0 2 2 5 5号公報に開示されている。図 1 5は、特開昭 6 3 - 2 0 2 2 5 5号公報に開示されている始動兼充電装置の回路図である。図 1 5を参照して、始動兼充電装置 4 0 0は、バッテリ 3 1 0と、キースィツチ 3 2 0と、電圧調整器 3 3 0と、界磁コィノレ 3 4 0と、クランク角度検出器 3 5 0と、電機子電流切換回路 3 6 0と、電機子コイル 3 8 0とを備える。

ノッテリ 3 1 0は、直流電圧を出力する。キースィッチ 3 2 0は、エンジン (図示せず）の始動時、 e端子側に接続され、エンジンの始動後、 d端子側に接続される。

電圧調整器 3 3 0は、抵抗 3 3 1〜3 3 3と、ツエナーダイオード 3 3 4と、トランジスタ 3 3 5， 3 3 7と、フライホイールダイォード 3 3 6とを含む。抵抗 3 3 1， 3 3 2は、バッテリ 3 1 0の正母線 P L Eと接地ノード G N Dとの間に直列に接続される。

抵抗 3 3 3およびトランジスタ 3 3 5は、キースィッチ 3 2 0の d端子と、接地ノード G N.Dとの間に直列に接続される。トランジスタ 3 3 5は、コレクタが抵抗 3 3 3およびトランジスタ 3 3 7のベースに接続され、エミッタが接地ノード G N Dに接続され、ベースがツエナーダイオード 3 3 4に接続される。

ツエナーダイオード 3 3 4は、ノード N 1とトランジスタ 3 3 5のベースとの間に接続される。フライホイ一ノレダイオード 3 3 6およびトランジスタ 3 3 7は、正母線 P L Eと接地ノード G N Dとの間に直列に接続される。トランジスタ 3 3 7は、コレクタが界磁コイル 3 4 0の一方端に接続され、ェミッタが接地ノード G N Dに接続され、ベースがトランジスタ 3 3 5のコレクタに接続ざれる。

フライホイールダイオード 3 3 6は、トランジスタ 3 3 7の開閉時に発生するサージを吸収する。

界磁コイル 3. 4 0は、一方端がトランジスタ 3 3 7のコレクタに接続され、他方端がバッテリ 3 1 0の正母線 P L Eに接続される。

このような回路構成によって電圧調整器 3 3 0は、発電状態においてバッテリ 3 1 0から出力される直流電圧を検出し、その検出した直流電圧の電圧値を所定の値に保つように界磁コイル 3 4 0に流れる界磁電流を調整する。

クランク角度検出器 3 5 0は、電機子コイル 3 8 0の各相間のクランク角度を検出し、その検出したクランク角度を電機子電流切換回路 3 6 0へ出力する。電機子電流切換回路 3 6 0は、電流切換制御回路 3 6 1と、 N型 MO Sトランジスタ 362〜 367と、ツエナーダイォード 368〜 373とを含む。電流切換制御回路 361は、キースィッチ 320の e端子に接続され、クランク角度検出器 350からクランク角度を受ける。そして、電流切換制御回路 36 1は、 e 端子からの直流電圧により駆動され、クランク角度に基づいて N型 M〇Sトランジスタ 362〜 367をオンノオフさせる信号を生成し、その生成した信号を N 型 MOS トランジスタ 362〜367の各々に出力する。

N型 MOSトランジスタ 362, 363は、正母線 P L Eと接地ノード GND との間に直列に接続される。 N型 MOS トランジスタ 364， 365は、正母線 PLEと接地ノード GNDとの間に直列に接続される。 N型 MOSトランジスタ 366, 367は、正母線 PLEと接地ノード GNDとの間に直列に接続される。

N型 MO トランジスタ 362 , 363は、 N型 M〇 Sトランジスタ 364, 365および N型 MOS トランジスタ 366， 367と並列に正母線 P LEと接地ノード GNDとの間に接続される。また、 N型 MOSトランジスタ 362, 3 64, 366は、ドレイン端子が正母線 PL Eに接続され、ソース端子が N型 M 〇S トランジスタ 363, 365， 367のドレイン端子に接続される。さらに、 N型 MOS トランジスタ 363, 365, 367は、ドレイン端子が N型 MOS トランジスタ 362， 364, 366のソース端子に接続され、ソース端子が接地ノード GNDに接続される。

N型 MOSトランジスタ 362と N型 M〇Sトランジスタ 363との間のノード N 2、 N型 MO トランジスタ 364と N型 MO トランジスタ 365との間のノード N 3および N型 M〇 S トランジスタ 366と N型 MOS トランジスタ 3 67との間のノード N 4は、それぞれ、電機子コイル 380の異なる相に接続される。

ツエナーダイオード 368は、正母線 PLEとノード N2との間に N型 MOS トランジスタ 362に並列に接続される。ツエナーダイオード 369は、ノード N 2と接地ノード GNDとの間に N型 M〇Sトランジスタ 363に並列に接続される。

ツエナーダイオード 370は、正母線 P L Eとノード N 3との間に N型 MO S トランジスタ 364に並列に接続される。ツエナーダイオード 371は、ノード N 3と接地ノード G N Dとの間に N型 MO S トランジスタ 3 6 5に並列に接続される。

ツエナーダイオード 3 7 2は、正母線 P L Eとノード N 4との間に N型 MO S トランジスタ 3 6 6に並列に接続される。ツエナーダイオード 3 7 3は、ノード N 4と接地ノード G N Dとの間に N型 MO Sトランジスタ 3 6 7に並列に接続される。

このような回路構成によって電機子電流切換回路 3 6 0は、バッテリ 3 1 0から電機子コイル 3 8 0に流れる直流電流を切換える。

エンジンの始動時、キースィッチ 3 2 0は e端子に接続され、電機子電流切換回路 3 6 0は、クランク角度検出器 3 5 0からのクランク角度に基づいて N型 M O S トランジスタ 3 6 2〜3 6 7をオン Zオフさせ、バッテリ 3 1 0から電機子コイル 3 8 0に流れる直流電流を切換えてエンジンを始動する。

エンジンの始動後、キースィッチ 3 2 0は、 d端子に接続され、 N型 MO S トランジスタ 3 6 2〜3 6 7は、全てオフされる。そして、始動兼充電装置 3 0 0 は、発電機として動作し、電圧調整器 3 3 0は、バッテリ 3 1 0からの直流電圧の電圧値が所定の値になるように界磁コイル 3 4 0に流す電流を調整し、電機子コイル 3 8 0が発電した発電電力は、ツエナーダイオード 3 6 8〜 3 7 3によつて直流に変換されてバッテリ 3 1 0を充電する。

このように、始動兼充電装置 3 0 0は、エンジンの始動時、エンジンを駆動し、エンジンの始動後、発電機として動作する。そして、負荷遮断時のサージまたはエンジンの点火系のサージが電機子電流切換回路 3 6 0に印加された場合、その印加されたサージは、ツエナーダイオード 3 6 8〜3 7 3を通して流れる。したがって、 N型 MO Sトランジスタ 3 6 2〜3 6 7は、ツエナーダイオード 3 6 8 〜3 7 3によって保護される。

しカゝし、従来の始動発電機では、パワーモジュールは、回転軸を中心とした半径方向に垂直な方向および回転軸の長手方向に配置されるため、モータの駆動を制御する制御回路を小型化することが困難であるという問題があった。

また、従来の始動発電機においては、パワーモジュールを+分に冷却することができないという問題があつた。さらに、従来の始動兼充電装置においては、界磁コイルおよび電機子コイルを備えるモータを駆動する制御回路は、 6個のスイッチング素子と、 6個のスイツチング素子に対応して設けられた 6個.のツエナーダイォードとを含むため、モータを駆動する制御回路をオルタネータの端部に設ける場合、制御回路の全体を小型化できないという問題があった。発明の開示

それゆえに、この発明の目的は、コンパクトな制御回路を備える発電電動装置を提供することである。

また、この発明の別の目的は、占有面積を低減した制御回路を備える発電電動装置を提供することである。

さらに、この発明の別の目的は、スイッチング素子に対する冷却効果を有する発電電動装置を提供することである。

この発明によれば、発電電動装置は、モータと、制御回路とを備える。モータは、複数の相に対応して設けられた複数のコイルを含み、発電機および電動機として機能する。制御回路は、モータを制御する。

制御回路は、複数のアームと、第 1のツエナ一ダイオードとを含む。複数のァ —ムは、複数のコイルに対応して設けられ、プラス母線とマイナス母線との間に並列接続される。第 1のツエナーダイオードは、プラス母線とマイナス母線との間に複数のアームに並列に接続される。

また、複数のアームの各々は、第 1および第 2のスイッチング素子と、第²のツエナーダイオードとから成る。第 1および第 2のスイッチング素子は、プラス母線とマイナス母線との間に直列に接続される。第 2のツエナーダイオードは、第 1のスイッチング素子とマイナス母線との間に第 2のスイッチング素子に並列に接続される。

好ましくは、制御回路は、モータに一体的に設けられる。

好ましくは、モータは、車両に搭載されたエンジンを始動し、またはエンジンの回転力により発電する。 .

好ましくは、発電電動装置は、電子制御ュュットをさらに備える。電子制御ュニットは、制御回路に含まれる複数の第 1および第 2のスイッチング素子に制御信号を出力する。そして、第 1のツエナーダイオードは、電子制御ユニットの近傍に配置される。

好ましくは、発電電動装置は、フューズをさらに備える。フューズは、第 1のツエナーダイォードのプラス側結線よりも直流電源側に設けられる。

また、この発明によれば、発電電動装置は、モータと、多相スイッチング素子群と、制御回路と、第 1および第 2の電極板とを備える。モータは、回転子と固定子とを含み、発電機および電動機として機能する。多相スイッチング素子群は、固定子に供給する電流を制御する。制御回路は、多相スイッチング素子群を制御する。第 1および第 2の電極板は、モータの端面に、モータの回転軸を取り囲むように略 U字形状に配置される。そして、制御回路は、略 U字形状の切欠部に第 1および第 2の電極板の面内方向と同じ方向に配置されたセラミック基板上に設けられる。

好ましくは、制御回路は、樹脂モールドされる。

好ましくは、発電電動装置は、ツエナーダイオードをさらに備える。ツエナーダイオードは、多相スイッチング素子群をサージから保護する。そして、ツエナ一ダイオードは、切欠部に配置される。

好ましくは、発電電動装置は、容量素子をさらに備える。容量素子は、直流電源からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を多相スィツチング素子に供給する。そして、容量素子は、セラミック基板と第 2の電極板との間に配置される。

好ましくは、発電電動装置は、界磁コイル制御部をさらに備える。界磁コイル制御部は、固定子と異なる界磁コイルへの通電制御を行なう。そして、界磁コィノレ制御部は、セラミック基板上に配置される。

好ましくは、セラミック基板から第 1および第 2の電極板につながるリードフレームは、第 1および第 2の電極板と同じ平面内に設けられる。

さらに、この発明によれば、発電電動装置は、モータと、複数のスイッチング素子と、バスバーとを備える。モータは、発電機および/または電動機として機能する。複数のスイッチング素子は、モータに供給される電流を制御する。バスバーは、複数のスイッチング素子を連結する。そして、バスバーとスイッチング素子との面積比率は、 5以上である。

好ましくは、発電電動装置は、緩衝材をさらに備える。緩衝材は、バスバーとスィツチング素子との間に設けられ、バスバーとスィツチング素子との熱膨張差を吸収する。 .

好ましくは、緩衝材は、銅系またはアルミ系材質からなる。

好ましくは、バスバーは、銅からなる。

好ましくは、バスバーは、モータの端面に設けられ、円弧形状を有する。

好ましくは、バスバーは、第 1〜第 3のバスバーを含む。第 1のバスバーは、電源ラインを構成する。第 2のバスバーは、モータのコイルに接続される。第 3 のバスバーは、アースラインを構成する。また、複数のスイッチング素子は、複数の第 1のスイッチング素子と、複数の第 2のスイッチング素子とを含む。複数の第 1のスイッチング素子は、第 1のバスバー上に設置される。複数の第 2のスイッチング素子は、第 2のバスバー上に設置される。発電電動装置は、第 1および第 2の平面電極をさらに備える。第 1の平面電極は、複数の第 1のスィッチング素子を第 2のバスバーに接続する。第 2の平面電極は、複数の第 2のスィッチング素子を第 3のバスバーに接続する。

この発明による発電電動装置においては、第 1のツエナーダイオードは、複数のアームの各々に含まれる第 1のスイッチング素子を保護する。つまり、この発明による発電電動装置においては、 1個のツエナーダイオードが複数のスィッチング素子を保護する。

したがって、この発明によれば、モータを制御する制御回路を小型化できる。その結果、制御回路をモータの端面に設置できる。

また、この発明による発電電動装置においては、発電機または電動機として機能するモータの,駆動を制御する制御回路は、モータの端面に配置された第 1およぴ第 2の電極板の面内方向と同じ方向に配置される。そして、制御回路の配置は、第 1および第 2の電極板の略 U字形状の切欠部である。

したがって、この発明によれば、制御回路の占有面積を低減できる。

さらに、この発明による発電電動置においては、モータの固定子に流す電流を制御する複数のスィツチング素子は、バスバーと同じ材質から成る緩衝材を介してバスバーに固定される。そして、複数のスイッチング素子で宪生した熱は、緩衝材または緩衝材ぉよび平面電極を介してバスバ一^ ^云達される。

さらに、この発明による発電電動装置においては、モータの固定子に流す電流を制御するスイッチング素子の面積と、バスバーの面積との面積比率が 5以上に設定される。

したがって、この発明によれば、スイッチング素子を効果的に冷却することができる。図面の簡単な説明

図 1は、この発明による発電電動装置の平面図である。

図 2 Aは、図 1に示す MO S トランジスタ T r 1の平面図であり、図 2 Bは、図 1に示す MO S トランジスタ T r 1および電極板 8 1， 8 2 Aの断面図である ₍ 図 3は, 図 1に示す I I I一 I I I線における断面図である。

図 4は, 図 1に示す I I I— I I I線における他の断面図である。

図 5は図 1に示す M〇S トランジスタ T r 1の領域における断面構造図である。

図 6は MO S トランジスタの従来の固定方法を説明するための断面構造図である。

図 7は MO S トランジスタと電極板との面積比率を計算するための平面図である。

図 8は素子温度上昇とバスバー面積/素子面積との関係図である。

図 9は図 1に示す発電電動装置およびバッテリの回路プロック図である。図 1 0は、この発明による発電電動装置の他の平面図である。

図 1 1 Aは、図 1 0に示す MQ Sトランジスタ T r 1の平面図であり、図 1 1 Bは、図 1 0に示す M〇S トランジスタ T r 1および電極板 8 1， 8 2 Aの断面図である。

図 1 2は、図 1 0に示す MO S トランジスタ T r 1〜T r 6の温度上昇とバスバー面積 Z素子面積との関係図である。図 13は、図 1に示す発電電動装置を備えるエンジンシステムの概略ブロック図である。

図 14は、従来の始動発電機の斜視図である。

図 1 5は、従来の始動兼充電回路の回路図である。発明を実施するための最良の形態

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図 1を参照して、この発明による発電電動装置 100は、ツユナーダイオード 21, DT 1〜DT 3と、 MO S トランジスタ T r 1〜T r 6と、電源 26と、 MOSドライバ 27と、オルタネータ 50と、カスタム I C 70と、電極板 8 1， 82A〜82C, 83と、基板 84と、端子 84A〜84Dと、配線 85 A〜 8 5D, 86 A〜86Dとを備える。

以下においては、発電電動装置 100は、車両停止に伴いエンジンを自動停止制御し、次の発進時に自動的にエンジン始動を行なう、いわゆるェコラン（ェコノミーランユングシステムまたはアイドルストップシステム）を採用する自動車に搭載されるものとして説明する。

電極板 81, 82A〜82C, 83および基板 84は、オルタネータ 50の端面に形成される。電極板 81， 82A〜82Cは、銅（Cu) からなる。電極板 81は、略 U字形状（「円弧形状」とも言う。以下同じ。）を有し、オルタネータ 50の回転軸 5 OAの周囲に設けられる。電極板82 〜82〇は、電極板 8 1の外側に電極板 81を取り囲むように設けられる。そして、電極板 82A〜8 2Cは、所定の間隔を空けて配置される。電極板 83は、回転軸 5 OAからの距離が電極板 82 A〜82 Cとほぼ同じ位置に配置される。そして、電極板 83の一部は、電極板 82A〜82 Cの下に配置される。基板 84は、電極板 81の略 U字形状の切欠部に電極板 81, 82A〜82C, 83の面内方向と同じ方向に配置される。

MOS トランジスタ T r 1 , T r 3, T r 5は、電極板 8 1上に配置され、 M 〇 S トランジスタ T r 2およびツエナーダイォード DT 1は、電極板 82 A上に配置され、 MO Sトランジスタ T r 4およびツエナーダイオード D T 2は、電極板 8 2 B上に配置され、 MO S トランジスタ T r 6およびツェ^ "一ダイォード D T 3は、電極板 8 2 C上に配置される。

MO Sトランジスタ T r 1は、ドレインが電極板 8 1に接続され、ソースが電極板 8 2 Aに接続される。 MO S トランジスタ T r 2は、ドレインが電極板 8 2 Aに接続され、ソースが電極板 8 3に接続される。ツエナーダイオード D T 1は、一方端子が電極板 8 2 Aに接続され、他方端子が電極板 8 3に接続される。そして、電極板 8 2 Aは、オルタネータ 5 0の U相コイルの一方端 5 1 Aに接続される。

MO S トランジスタ T r 3は、ドレインが電極板 8 1に接続され、ソースが電極板 8 2 Bに接続される。 M〇 S トランジスタ T r 4は、ドレインが電極板 8 2 Bに接続され、ソースが電極板 8 3に接続される。ツエナ一ダイオード D T 2は、 —方端子が電極板 8 2 Bに接続され、他方端子が電極板 8 3に接続される。そして、電極板 8 2 Bは、オルタネータ 5 0の V相コイルの一方端 5 2 Aに接続される。

MO S トランジスタ T r 5は、ドレインが電極板 8 1に接続され、ソースが電 '極板 8 2 Cに接続される。 MO S トランジスタ T r 6は、ドレインが電極板 8 2 Cに接続され、ソースが電極板 8 3に接続される。ツエナーダイオード D T 3は、 —方端子が電極板 8 2 Cに接続され、他方端子が電極板 8 3に接続される。そして、電極板 8 2 Cは、オルタネータ 5 0の W相コイルの一方端 5 S Aに接続される。

したがって、 MO Sトランジスタ T r 1 , T r 2は、電極板 8 2 Aを介して電極板 8 1と電極板 8 3との間に直列に接続される。また、 MO S トランジスタ T r 3 , T r 4は、電極板 8 2 Bを介して電極板 8 1と電極板 8 3との間に直列に接続される。さらに、 MO S トランジスタ T r 5 , T r 6は、電極板 8 2 Cを介して電極板 8 1と電極板 8 3との間に直列に接続される。そして、電極板 8 2 A 〜8 2 Cは、それぞれ、オルタネータ 5 0の U相コイル、 V相コイルおよび W相コイルに接続される。

基板 8 4は、セラミック基板からなる。そして、電源 2 6、カスタム I C 7 0、 M〇Sドライバ 27および端子 84 A〜84Dは、基板 84上に配置される。そして、電源 26、カスタム I C 70および MO Sドライノく 27は、基板 84上で樹脂モールドされる。

端子 84Aは、信号 M/Gを受け、その受けた信号 M/Gを配線 85 Aを介してカスタム I C 70へ出力する。.端子 84 Bは、信号 RLOを受け、その受けた信号 RLOを配線 85 Bを介してカスタム I C 70へ出力する。端子 84Cは、信号 CHGLを受け、その受けた信号 CHGLを配線 85 Cを介してカスタム I C 70へ出力する。端子 84Dは、バッテリ 10から出力された直流電圧を受け、その受けた直流電圧を配線 85 Dを介して電源 26へ供給する。

配線 86 A〜 86 Fは、基板 84から電極板 8 1， 82 A〜 82 Cへ配線する場合に、回転軸 5 OAと電極板 8 1との間の空間部において回転軸 5 OAを取り囲む円周に沿って配置される。そして、配線 86 Bは、点 Cで曲げられ、電極板 8 1の下側を通って電極板 82 Aまで配線される。また、配線 86Dは、点 Dで曲げられ、電極板 81の下側を通って電極板 82 Bまで配線される。，さらに、配線 86 Fは、点 Eで曲げられ、電極板 81の下側を通って電極板 82 Cまで配線される。

MO Sドライバ 27は、配線 86 A〜86 Fを介してそれぞれ MO Sトランジスタ T r l〜T r 6のゲートへ制御信号を出力する。

ツエナーダイオード 21は、基板 84と電極板 81， 83との間の空間部に配置され、電極板 81と電極板 83との間に接続される。また、コンデンサ 22は、基板 84と電極板 81, 82 C , 83との間の空間部に配置され、電極板 8 1と電極板 83との間に接続される。

なお、電極板 8 1は、後述する正母線として機能し、その一方端が端子 87に接続される。そして、電極板 81は、直流電源から出力された直流電圧を端子 8 7を介して受ける。また、電極板 83は、後述する負母線として機能する。

図 2 Aは、図 1に示す MO S トランジスタ T r 1の平面図であり、図 2 Bは、図 1に示す MOS トランジスタ T r 1および電極板 81 , 82 Aの断面図である。図 2 Aおよび図 2 Bを参照して、 MOSトランジスタ T r 1は、ゲート G、ソース Sおよびドレイン Dを備える。ゲート Gは、配線 86 Aに接続される。また、ソース Sは、ゲート Gの横に配置され、配線 GLによって電極扳 82 Aに接続される。したがって、 M〇Sトランジスタ T r 1は、ゲート Gが配線 86 Aに接続され易く、かつ、ソース Sが配線 GLによって電極板 82 Aに接続され易くするために、ゲート Gを回転軸 5 OA側に向け、ソース Sを電極板 82 A側に向けて配置される。ドレイン Dは電極板 81に接続される。

MOS トランジスタ T r 2〜T r 6の各々は、 MO S トランジスタ T r 1と同じょうにゲート G、ソース Sおよびドレイン Dを備え、 MOSトランジスタ T r 1と同じように酉己置される。

MO S トランジスタ T r 1〜T r 6のような大型パワー素子においては、上述したように、ゲート Gを素子周辺部のある一辺の中央部に設けることが多い。これは、素子外部からの信号入力線をできる限り短くするためと、出力端子用のパッドをできる限り大きくするためである。

したがって、 MOS トランジスタ T r 1〜T r 6のドレイン Dを素子の裏面に設けた場合、ソース Sからの配線 G Lは、ゲート Gが存在する側と反対側に取出さるように実装される。 .

そうすると、 MOS トランジスタ T r 1〜T r 6を電極板 81, 82A, 82 B, 82 C上に配置する場合、配線 86 A, 86B, 86 C, 86D, 86 E, 86 F, GLを短くするには、ゲート Gが回転軸 5 OA側に向き、ソース Sが外周側に向くように MOSトランジスタ T r 1〜T r 6を配置する必要がある。そして、 MO S トランジスタ T r 1， T r 3, T r 5は、オルタネータ 50の各相コイルに流す電流を制御するインバータの上アームを構成し、 MOS トランジスタ T r 2, T r 4, T r 6は、オルタネータ 50の各相コイルに流す電流を制御するインバータの下アームを構成するので、 MOS トランジスタ T r 1〜T r 6の配置方向を考慮すると、電極板 8 1を最内周に配置し、電極板 82A, 8 2 B, 82 C, 83を電極板 81の外側に配置するのが、 MO S トランジスタ T r 1〜T r 6の冷却効率を高くし (MO S トランジスタ T r l〜Tr 6をオルタネータ 50の端面の内周側に配置した方が外部からオルタネータ 50に吸入される空気流によって MOS トランジスタ T r 1〜T r 6を冷却できる。）、または配線 86A， 86 B, 86C, 86D, 86 E, 86 F, GLを短くする観点から最良である。

また、電極板 8 3の配置に関しては、電極板 8 3は、負母線を構成するものであり、オルタネータ 5 0のカバ ^"またはフレームに接続して接地することも可能であるので、最外周側に配置するのが効率的である。

したがって、電極板 8 1を最内周に配置し、電極板 8 2 A， 8 2 B , 8 2 C ,

8 3を電極板 8 1の外側に配置することにしたものである。

図 3は、図 1に示す I I I— I I I線における断面から見たオルタネータ 5 0 の断面構造図である。図 3を参照して、回転軸 5 O Aにロータ 5 5が固定され、ロータコイル 5 4がロータ 5 5に卷回される。固定子 5 6 , 5 7がロータ 5 5の外側に固定され、 U相コイル 5 1が固定子 5 6に卷回され、 V相コイル 5 2が固定子 5 7に卷回される。なお、図 3においては、 W相コイルが卷回された固定子は省略されている。

回転軸 5 O Aの一方端には、プーリ 1 6 0が連結されており、プーリ 1 6◦は、オルタネータ 5 0が発生したトルクをベルトを介してエンジンのクランク軸または補機類へ伝達するとともに、エンジンのクランク軸からの回転力を回転軸 5 0 Aに伝達する。

プーリ 1 6 0が連結された回転軸 5 O Aの一方端と反対側の他方端側には、電極板 8 1 , 8 3が回転軸 5 O Aを取り囲むように配置される。また、ブラシ 5 8 が回転軸 5 O Aに接するように配置される。基板 8 4が回転軸 5 O Aの上側に設置され、 .コンデンサ 2 2が基板 8 4の手前に配置される。

電極板 8 1を挟んでコンデンサ 2 2と反対側に MO Sトランジスタ 4 0が設置される。 MO S トランジスタ 4 0は、ドレインが電極板 8 1に接続され、ソースがロータコイル 5 4に接続される。オルタネータ 5 0が発電するとき、その発電量は、ロータコイル 5 4に流れるロータ電流によって決定される。したがって、 MO Sトランジスタ 4 0は、オルタネータ 5 0が指令発電量を発電するために必要なロータ電流をロータコイル 5 4に流す。

このように、オルタネータ 5 0の発電量を決定するロータ電流を制御する MO Sトランジスタ 4 0は、 B方向から見た場合に基板 8 4の裏側に配置される。図 4は、図 1に示す I I I一 I I I線における断面から見た電極板 8 1 , 8 2 B， 82 C, 83等の配置を示す断面図である。図 4を参照して、回転軸 5 OA の左側には、配線 86 C, 86 E, 86 Fが配置され、電極板 81, 82 C, 8 3は、配線 86 C, 86 E, 86 Fの外周側に順次配置される。そして、配線 8 6 C, 86 E, 86 Fおよび電極板 81, 82 Cは、同一平面内に配置される。電極板 83は、配線 86 C， 86 E, 86 Fおよび電極板 81, 82 Cよりも下側に配置され、電極板 83の一部は、電極板 82 Cと重なる。

回転軸 50 Aの右側には、配線 86 Dおよび電極板 81， 82 B , 83が順次配置される。配線 86 Dの一部および電極板 81, 82Bは、同一平面内に配置される。電極板 83は、配線 86 Dの一部および電極板 81, 82 Bよりも下側に配置され、電極板 83の一部は、電極板 82 Bと重なる。 M〇Sトランジスタ T r 4は、電極板 82 B上に配置される。配線 86Dは、点 Dまでは回転軸 50 Aを取り囲むように回転軸 5 OAと電極板 81との間に配置され（図: 1参照）、点 Dで曲げられた後、電極板 81の下側を通って MOS トランジスタ T r 4のゲ一卜に接続される。

図 5は、図 1に示す MOS トランジスタ T r 1が配置された領域の断面図を示す。図 5を参照して、緩衝材 812は、半田 81 1により電極板 81に接着される。そして、 MOS トランジスタ T r 1は、半田 81 3によって緩衝材 8 1 2に接着される。緩衝材 8 12は、銅（Cu) または銅一モリブデン、銅一タングステンなどの銅系の材料からなり、その厚さは、 0. 1〜2. Ommの範囲である。つまり、緩衝材 8 12は、電極板 81と同じ材質からなる。また、半田 8 1 1, 81 3は、 P bフリーの Ag— Cu_Sn系の半田である。そして、緩衝材 81 2は、電極板 8 1と MOSトランジスタ T r 1との間の熱膨張差を吸収する。したがって、 MOS トランジスタ T r 1が動作することにより温度が上昇し、電極板 81および MO S トランジスタ T r 1が膨張しても、緩衝材 812は、 M〇 S トランジスタ T r 1が電極板 81から剥離するのを防止する。

図 6を参照して、従来、 MOSトランジスタ T r 1の実装部は、 DBC (D i r e c t B o n d Co e r) 820と、 A 1 S i C/C uM o等から成るヒートシンク 830とにより構成されていた。 DBC 820は、セラミック 8 21の両側に銅（C u) 822， 823を形成した断面構造を有する絶縁基板である。そして、 MO S トランジスタ T r lは、 DB C 820を介してヒートシンク 830上に設置されていた。また、 MOS トランジスタ T r 1は、 DBC 82 0の銅（C u) の代わりにァノレミエゥム（A 1 ) を用いた DBA (D i r e c t B o n d A l um i n um) を介してヒートシンク 830上に設置されていた。このような方法で MOS トランジスタ T r 1をヒートシンク 830上に設置した場合、セラミック 821は絶縁物であるので、 M〇 S トランジスタ T r 1で発生した熱がヒートシンク 830へ伝達されにくく、 MOS トランジスタ T r 1の冷却が不十分である。

これに対して、図 5に示すように、電極板 81と同じ材質から成る緩衝材 81 2によって MOSトランジスタ T r 1を電極板 81上に直接配置した場合、 MO S トランジスタ Tr 1と電極板 81との間には金属しか存在しない。また、緩衝材 812および電極板 81は、シリコン（S i) から成る M〇 S トランジスタ T r 1よりも熱伝導率が大きい。したがって、 M〇S トランジスタ Tr 1で発生した熱は、ヒートシンクとしての電極板 81に伝達され易く、 MOSトランジスタ T r 1は効果的に冷却される。

このように、この発明においては、 M〇Sトランジスタ T r 1を電極板 81と同じ材質もしくは同系金属からなる緩衝材 812を介して電極板 81上に設置することを特徴とする。そして、電極板 81と同じ材質もしくは同系金属により緩衝材 812を構成する場合、その厚さが重要であり、上述したように厚さを 0. 1〜2. Ommの範囲に設定することにより緩衝材として機能させることができる。

また、緩衝材 81 2は、電極板 8 1と同じ材質で構成されていなくてもよい。たとえば、緩衝材 8 12は、銅（Cu) に代えてアルミニウム（A 1 ) により構成されていてもよい。さらに、緩衝材 812は、アルミ系の材質により構成されていればよい。この場合も、緩衝材 812の厚さは 0. 1〜2. Ommの範囲である。

MOSトランジスタ T r 2〜T r 6についても、 M〇 S トランジスタ T r 1と同じように電極板 81, 82 A〜 82 C上に固定される。

図 7および図 8を参照して、 MO S トランジスタ T r 1〜T r 6と電極板 81 , 82 A〜82 Cとの面積比率について説明する。図 7を参照して、オルタネータ 50の回転軸 50 Aの中心を〇として、電極板 81の両端が中心〇と成す角度を θ 1とする。そして、電極板 82 Aの両端が中心〇と成す角度を Θ 2とする。また、電極板 81の内径を D 1とし、電極板 81の外径を D 2とする。さらに、電極板82 〜82〇は、電極板 81と同様に円弧状（「U字形状」とも言う）に配置されるため、電極板 82 Aの内径を D 3とし、電極板 82 Aの外径を D 4 とする。

この実施の形態においては、 MOS トランジスタ T r l〜T r 6のサイズを 3 mm角、内径 D 1を 40mm、外径 D 2を 70mm、内径 D 3を 75 mm、外径 D4を 1 2 Ommにそれぞれ固定し、角度 0 1を 80〜 150° の範囲で変化させ、角度 Θ 2を 70〜90° の範囲で変化させて、 MOSトランジスタ T r 1〜 T r 6の温度が許容限界以下になるときの MOSトランジスタ T r 1〜T r 6と電極板 8 1, 82A〜82Cどの面積比率を求めた。

角度6 1が84° であり、角度 Θ 2が 78° である場合における電極板 81， 82 Aの面積および MO S トランジスタ T r 1， T r 2と電極板 81， 82 Aとの面積比率を表 1に示す。

[表 1]

(mm²)

素子 Γ 9*9 Γ 81 1

(倍)

表 1において、「P極」は電極板 81を意味し、 P極の面積： 52 Omm ²は、 1つの MOSトランジスタ T r 1に対する電極板 81の面積を意味する。つまり、 P極の面積： 520mm ²は、電極板 81の全体の面積の 3分の 1に相当する。

3つの MOSトランジスタ T r 1, T r 3, T r 5が電極板 8 1上に設置されるため、電極板 81の全体面積に 1/3を乗算した面積を用いないと、 1つの M 〇 sトランジスタと電極板との正確な面積比率を求めることができないからである。

また、表 1における「U相」は、電極板 82Aを意味する。

MO S トランジスタ T r 3, T r 5と電極板 8 1との面積比率は、表 1の P極に示した数値と同じであり、 MO S トランジスタ T r 4と電極板 82 Bとの面積比率および MOSトランジスタ T r 6と電極板 82 Cとの面積比率は、表 1の U 相に示した数値と同じである。

上述した数値を用いて電極板 81， 82 A~ 82 Cの面積を計算した場合、電極板 81の面積が MOSトランジスタ T r 1， T r 3, T r 5の面積の 6. 4倍であるとき、 MOSトランジスタ T r 1〜T r 6の温度が許容限界以下になった。角度 θ 1を Γ35° から小さくすることにより、電極板 81の面積が大きくなり、角度 Θ 2を角度 75° から大きくすることにより、電極板 82 Aの面積が大きくなる。

したがって、角度 S I, Θ 2を変化させて電極板 81, 82A〜82Cの面積を変え、 MOSトランジスタと電極板との面積比率と、 MOS トランジスタ T r 1〜T r 6の温度との関係を調べた。

図 8は、 MOSトランジスタ T r 1〜T r 6の温度上昇とバスバー面積/素子面積との関係を示す。図 8において、縦軸は素子温度上昇を表わし、横軸はバスバー面積 Z素子面積を表わす。また、バスバー面積とは、電極板 81, 82A〜 82 Cの面積を意味する。さらに、曲線 k lは、過渡時、すなわち、モータ動作時を意味し、曲線 k 2は、発電動作時を意味する。

図 8を参照して、曲線 k 1で表わされるモータ動作時の方が、曲線 k 2で表わされる発電動作時よりも MOSトランジスタ T r 1〜T r 6の温度が上昇する。したがって、この発明においては、曲線 k 1において素子の温度上昇が許容限界以下になる面積比率以上の面積比率を有するように M〇Sトランジスタ T r 1〜 T r 6の面積と電極板 81， 82 A〜82 Cの面積とを決定する。すなわち、面積比率（=バスバー面積/素子面積）が 6以上になるように、 MOS トランジスタ T r 1〜T r 6の面積と電極板 81, 82A〜82Cの面積を決定する。

これにより、 MOS トランジスタ T r 1〜T r 6で発生した熱は、緩衝材 81 2を介して電極板 81， 82A〜82 Cに伝達され、 MO Sトランジスタ T r 1 〜T r 6の温度上昇が許容限界以下になるように MOS トランジスタ T r 1〜T r 6が冷却される。

図 9は、発電電動装置 100およびバッテリ 10の回路ブロック図を示す。制御回路 20は、基板 84と電極板 8 1, 83との間に配置されたツエナーダイォード 21と、基板 84と電極板 8 1 , 82 C, 83との間に配置されたコンデンサ 22と、電極板 81上に配置された MOS トランジスタ T r 1, T r 3, T r 5と、それぞれ電極板 82A〜82 C上に配置された MOSトランジスタ T r 2， T r 4, T r 6と、基板 84上に配置された電源 26、 M〇Sドライバ 27、力スタム I C 70、 MOSトランジスタ 40およびダイオード 41とを含む。

M〇 S トランジスタ T r 1， T r 2は、 U相アーム 23を構成し、 MO S トランジスタ T r 3， T r 4は、 V相アーム 24を構成し、 M〇 Sトランジスタ T r 5， T r 6は、 W相アーム 25を構成する。

カスタム I C 70は、同期整流器 28および制御部 29， 30からなる。回転角センサー 60は、オルタネータ 50に内蔵される。

オルタネータ 50は、 U相コイル 51と、 V相コイル 52と、 W相コィノレ 53 と、ロータコイル 54とを含む。そして、 U相コイル 51の一方端 51 Aは、 M OS トランジスタ T r 1と MOS トランジスタで r 2との間のノード N 1に接続される。 V相コィノレ 52の一方端 52 Aは、 MOSトランジスタ T r 3と MOS トランジスタ T r 4との間のノード N2に接続される。 W相コイル 53の一方端 53 Aは、 M〇S トランジスタ T r 5と MOS トランジスタ T r 6との間のノード N 3に接続される。

フューズ FU 1は、バッテリ 10の正極と制御回路 20との間に接続される。つまり、フューズ FU1は、ツエナーダイオード 21よりもバッテリ 10側に配置さ;^る。このように、フューズ FU 1をツエナーダイオード 21よりもバッテリ 10側に配置することにより、過電流検知が不要になり、制御回路 20を小型化できる。フューズ FU2は、バッテリ 10の正極と電源 26との間に接続される。

ツエナーダイォード 21およびコンデンサ 22は、正母線 L 1と負母線 L 2との間に並列に接続される。

U相アーム 23、 V相アーム 24および W相アーム 25は、正母線 L 1と負母線 L 2との間に並列に接続される。 U相アーム 23は、 MOS トランジスタ T r 1, T r 2とツエナーダイオード DT 1とからなる。 MOSトランジスタ T r 1 , T r 2は、正母線 L 1と負母線 L 2との間に直列に接続される。 M〇 S トランジスタ T r lは、ドレインが正母線 L 1に接続され、ソースがノード N 1に接続される。 MOSトランジスタ T r 2は、ドレインがノード N 1に接続され、ソースが負母線 L 2に接続される。ツエナーダイォード DT 1は、ノード N 1と負母線 L 2との間に MOSトランジスタ T r 2に並列に接続される。

V相アーム 24は、 MOSトランジスタ T r 3, T r 4とツェ^ "一ダイォード DT 2とからなる。 MOS トランジスタ T r 3， T r 4は、正母線 L 1と負母線 L 2との間に直列に接続される。 MOSトランジスタ T r 3は、ドレインが正母線 L 1に接続され、ソースがノード N 2に接続される。 MOS トランジスタ T r 4は、ドレインがノード N 2に接続され、ソースが負母線 L 2に接続される。ッェナーダイォード DT 2は、ノード N 2と負母泉 L 2との間に MOS トランジスタ T r 4に並列に接続される。 .

W相アーム 25は、 MOS トランジスタ！^ 5, T r 6とツエナーダイオード DT 3とからなる。 MOS トランジスタ T r 5, T r 6は、正母線 L 1と負母線 L 2との間に直列に接続される。 M〇S トランジスタ T r 5は、ドレインが正母線 L 1に接続され、ソースがノード N 3に接続される。 MOS トランジスタ T r 6は、ドレインがノード N 3に接続され、ソースが負母線 L 2に接続される。ッェナーダイオード DT 3は、ノード N3と負母線 L 2との間に MOS トランジスタ T r 6に並列に接続される。

ツエナーダイオード 40は、バッテリ 10の正極とノード N4との間に接続される。ダイオード 41は、ノード N 4と接地ノード GNDとの間に接続される。なお、 MOS トランジスタ T r l〜T r 6, 40に並列に接続されているダイオードは、 MOS トランジスタ T r 1〜T r 6， 40と半導体基板どの間に形成される寄生ダイォードである。

バッテリ 10は、たとえば、 1 2 Vの直流電圧を出力する。ツエナーダイォード 2 1は、正母線 L 1と負母線 L 2との間に発生したサージ電を吸収する。つまり、ツエナーダイオード 2 1は、所定の電圧レベル以上のサージ電圧が正母線 L 1と負母線 L 2との間に印加された場合、そのサージ電圧を吸収し、コンデンサ 2 2および MO Sトランジスタ T r 1〜T r 6に印加される直流電圧を所定の電圧レベル以下にする。したがって、コンデンサ 2 2の容量および MO S トランジスタ T r 1〜T r 6のサイズを、サージ電圧を考慮して大きくしなくてもよレ、。その結果、コンデンサ 2 2および MO S トランジスタ T r ：!〜 T r 6を小型化できる。

コンデンサ 2 2は、入力された直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を U相アーム 2 3、 V相アーム 2 4および W相アーム 2 5に供給する。 MO S トランジスタ T r 1〜T r 6は、 MO Sドライバ 2 7からの制御信号をゲートに受け、その受けた制御信号によりオンノオフされる。そして、 MO Sトランジスタ T r l〜T r 6は、コンデンサ 2 2から供給された直流電圧によってオルタネータ 5 0の U相コイル 5 1、 V相コイル 5 2および W相コイル 5 3に流れる直流電流を切換えてオルタネータ 5 0を駆動する。また、 MO S トランジスタ T r 1〜 T r 6は、 M〇Sドライバ 2 7からの制御信号によってオルタネータ 5 0の U相コイル 5 1、 V相コイル 5 2および W相コイル 5 3が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、バッテリ 1 0を充電する。

ツエナーダイォード D T 1〜D T 3は、オルタネータ 5 0の U相コイル 5 1、 V相コイル 5 2および W相コイル 5 3が発電するとき、それぞれ、 MO S トランジスタ T r 2， T r 4 , T r 6に過電圧が印加されるのを防止する。つまり、ッェナーダイオード D T 1〜D T 3は、オルタネータ 5 0の発電モード時、 U相ァーム 2 3、 V相アーム 2 4および W相アーム 2 5の下アームを保護する。

電源 2 6は、バッテリ 1 0から出力される直流電圧をフューズ F U 2を介して受け、その受けた直流電圧を電圧レベルが異なる 2つの直流電圧として MO S ドライバ 2 7へ供給する。より具体的には、電源 2 6は、バッテリ 1 0から受けた 1 2 Vの直流電圧に基づいて、たとえば、 5 Vの直流電圧を生成し、その生成した 5 Vの直流電圧と、バッテリ 1 0から受けた 1 2 Vの直流電圧とを MO Sドラィバ 2 7へ供給する。 M〇Sドライバ 27は、電源 26から供給される 5 Vおよび 12 Vの直流電圧により駆動される。そして、 M〇Sドラィバ27は、同期整流器 28からの同期信号に同期して MOS トランジスタ T r 1〜T r 6をオン/オフするための制御信号を生成し、その生成した制御信号を MO Sトランジスタ T r l〜T r 6のゲートへ出力する。より具体的には、 MOSドライバ 27は、同期整流器 28からの同期信号 SYNG 1〜SYNG6に基づいて、オルタネータ 50の発電モードにおいて MOS トランジスタ T r ：!〜 T r 6をオン Zオフするための ½lj御信号を生成し、同期整流器 28からの同期信号 SYNM1〜S YNM6に基づいて、ォルタネータ 50の馬区動モードにおいて MO Sトランジスタ T r 1〜T r 6をオン /オフするための制御信号を生成する。

同期整流器 28は、制御部 30から信号 G Sを受けると、制御部 29からのタィミング信号 TG 1〜TG 6に基づいて同期信号 SYNG 1〜S YNG 6を生成し、その生成した同期信号 SYNG 1〜SYNG6を M〇Sドライバ 27へ出力する。また、同期整流器 28は、制御部 30から信号 MSを受けると、制御部 2 9からのタイミング信号 TM1〜TM6に基づいて同期信号 SYNM1〜SYN M6を生成し、その生成した同期信号 S YNM1〜S YNM6を MO Sドライノ 27へ出力する。

制御部 29は、回転角センサー 60からの角度 0 3, Θ 4, Θ 5を受け、その受けた角度 Θ 3, Θ 4, Θ 5に基づいてオルタネータ 50に含まれるロータ 55 の回転数 MR Nを検出する。

角度 Θ 3は、 U相コイル 5 1によって発生される磁力の方向とロータコイル 5 4によって発生される磁力の方向との角度であり、角度 04は、 V相コイル 52 によって発生される磁力の方向とロータコイル 54によって発生される磁力の方向との角度であり、角度 S 5は、 W相コイル 53によって発生される磁力の方向とロータコイル 54によって発生される磁力の方向との角度である。そして、角度 Θ 3, 64， Θ 5は、 0度〜 360度の範囲で周期的に変化する。したがって、制御部 29は、角度 Θ 3 , Θ 4, Θ 5が所定の期間に 0度〜 360度の範囲で周期的に変化する回数を検出して回転数 MRNを検出する。

そして、制御部 29は、角度 Θ 3， Θ 4, Θ 5に基づいて、オルタネータ 50 の U相コイル 51、 V相コイル 52および W相コイル 53に誘起される電圧 Vu i , V v i , Vw iのタイミングを検出し、その検出したタイミングに基づいて、 U相コィノレ 51、 V相コィノレ 52および W相コイル 53に誘起された電圧 Vu i , V ν i , Vw iを直流電圧に変換するために M〇S トランジスタ T r 1〜T r 6 をオン/オフするタイミングを示すタイミング信号 TG 1〜TG6を生成する。また、制御部 29は、角度 Θ 3, Θ 4, 0 5と、検出した回転数 MR Nとに基づいて、オルタネータ 50を駆動モータとして動作させるために MO S トランジスタ T r 1〜T r 6をオン/オフするタイミングを示すタイミング信号 TM 1〜 TM6を生成する。

そして、制御部 29は、生成したタイミング信号 TG 1〜TG6, ΤΜί〜Τ

Μ 6を同期整流器 28へ出力する。

制御部 30は、外部に設けられたェコラン ECU (E l e c t r i c a l C o 11 t r o 1 Un i t) (これについては後述する）から信号 M/G、信号 R

LOおよび信号 CHGLを受ける。また、制御部 30は、オルタネータ 50の U 相コィノレ 5 1、 V相コイル 52および W相コイル 53に印加される電圧 Vu, V

V , Vwを受ける。

制御部 30は、信号 MZGに基づいて、オルタネータ 50を発電機として動作させるか駆動モータとして動作させるかを判定し、発電機として動作させるとき信号 GSを生成して同期整流器 28へ出力する。一方、制御部 30は、オルタネータ 50を駆動モータとして動作させるとき、電圧 Vu， V V , Vwに基づいて、 U相コィノレ 51、 V相コィノレ 52および W相コイル 53に電流を流す通電方式を決定し、その決定した通電方式でオルタネータ 50を駆動するための信号 MSを生成して同期整流器 28へ出力する。

また、制御部 30は、信号 RLOに基づいて、オルタネータ 50が指令発電量を発電するためのロータ電流を演算し、その演算したロータ電流をロータコイル 54に流すための信号 RCTを生成して M〇 Sトランジスタ 40のゲートへ出力する。

さらに、制御部 30は、信号 CHGLに基づいて、 U相アーム 23、 V相ァーム 24および W相アーム 25のいずれが故障しているかを判定し、 U相アーム 2 3、 V相アーム 24および W相アーム 2 5のいずれかが故障しているとき、 MO S トランジスタ T r 1 ~T r 6を停止させる。

MO Sトランジスタ 40は、制御部 3 0からの信号 RCTに基づいて、バッテリ 1 0からロータコイル 54に供給されるロータ電流を所定値に設定する。ダイオード 4 1は、ノード N 4から接地ノード GNDへ電流が流れるのを防止する。なお、同期性流器 2 8および制御部 2 9， 3 0は、カスタム I C 7 0として形成される。

オルタネータ 5 0は、駆動モータまたは発電機として動作する。そして、オルタネータ 5 0は、駆動モータとして動作する駆動モードにおいて、エンジンの始動時、制御回路 2 0からの制御によって所定のトルクを発生し、その発生した所定のトルクによってエンジンを始動する。また、オルタネータ 5 0は、エンジンの始動時以外、制御回路 2 0からの制御によって所定のトルクを発生し、その発生した所定のトルクによって発電電動装置 1 00が搭載された車両の駆動輪を駆動する。さらに、オルタネータ 5 0は、エンジンの始動時以外、発生した所定のトルクによって補機類を駆動する。

一方、オルタネ一タ 5 0は、発電機として動作する発電モードにおいて、ロータコィノレ 5 4に流れるロータ電流に応じた交流電圧を発電し、その発電した交流電圧を U相アーム 2 3、 V相アーム 24および W相アーム 2 5へ供給する。回転角センサー 6 0は、角度 Θ 3， Θ 4, Θ 5を検出し、その検出した角度 0 3， Θ 4, 0 5を制御部 2 9へ出力する。

' 発電電動装置 1 0 0における全体動作について説明する。制御部 3 0は、ェコラン ECUからの信号 M/Gに基づいて、オルタネータ 5 0を発電機として動作させるか駆動モータとして動作させるかを判定し、発電機として動作させるとき信号 G Sを生成して同期整流器 2 8へ出力する。また、制御部 3 0は、ェコラン E CUからの信号 R LOに基づいて信号 RCTを生成して MO S トランジスタ 4 0のゲートへ出力する。

そうすると、 M〇S トランジスタ 40は、ノッテリ 1 0からロータコイル 5 4 に供給されるロータ電流を信号 RCTに応じて切換える。そして、オルタネータ 5 0のロータ 5 5は、エンジンの回転力により回転し、オルタネータ 5 0は、指定発電量を発電して U相アーム 23、 V相アーム 24および W相アーム 25へ供給する。

一方、制御部 29は、回転角センサー 60から角度 Θ 3, Θ 4, 6 5を受け、その受けた角度 S 3, Θ 4, 0 5に基づいて、上述した方法によってタイミング信号 TG 1〜TG6， TM1〜TM6を生成して同期整流器 28へ出力する。そうすると、同期整流器 28は、制御部 30からの信号 GSに基づいて、タイミング信号 TG 1〜TG 6に同期した同期信号 S YNG 1〜S YNG 6を生成して MOSドライバ 27へ出力する。 MOSドラィバ27は、同期信号 SYNG 1 〜SYNG6に同期してMOS トランジスタ T r l〜T r 6をオン Zオフするための制御信号を生成して MOS トランジスタ T r l〜T r 6のゲートへ出力する。そうすると、 MOSトランジスタ T r 1〜T r 6は、 M〇Sドライバ 27からの制御信号によってオン Zオフされ、オルタネータ 50によって発電された交流電圧を直流電圧に変換してバッテリ 10を充電する。

この場合、ツエナーダイオード DT 1〜DT 3は、オルタネータ 50によって発電された交流電圧にサージ電圧が重畳されていても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツエナーダイオード DT 1〜DT 3は、 MOSトランジスタ！^ 2， T r 4, T r 6に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。また、ツエナーダィオード 21は、正母線 L 1と負母線 L 2との間の直流電圧にサージ電圧が重畳されていても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツエナーダイオード 21は、 MOS トランジスタ T r 1, T r 3, T r 5に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。

制御部 30は、信号 M/Gに基づいて、オルタネータ 50を駆動モータとして駆動すると判定したとき、電圧 Vu, V V , Vwに基づいて、 U相アーム 23、 V相アーム 24および W相アーム 25への通電方式を決定し、その決定した通電方式によってオルタネータ 50を駆動するための信号 MSを生成して同期整流器 28へ出力する。

制御部 29は、回転角センサー 60から角度 0 3， 64， Θ 5を受け、その受けた角度 Θ 3， Θ 4, Θ 5に基づいて、上述した方法によってタイミング信号 T G 1-TG6, TM1〜TM6を生成して同期整流器 28へ出力する。そうすると、同期整流器 28は、制御部 30からの信号 MSに基づいて、タイミング信号 TM1〜TM6に同期した同期信号 S YNM1〜SYNM6を生成して M〇 S ドライバ 27へ出力する。 MOSドラィバ27は、同期信号 SYNM1 〜S YNM6に同期して MOS トランジスタ T r 1〜T r 6をオンオフするための制御信号を生成して MOS トランジスタ T r 1〜T r 6のゲ一'トへ出力する。そうすると、 MOSトランジスタ T r 1〜T r 6は、 MO Sドライバ 27からの制御信号によってオン/オフされ、ノッテリ 10からオルタネータ 50の U相アーム 23、 V相アーム 24および W相アーム 25に供給する電流を切換えてォノレタネータ 50を駆動モータとして駆動する。これにより、オルタネータ 50は、エンジンの始動時、エンジンのクランク軸に所定のトルクを供給し、エンジンの始動時以外、駆動輪に所定のトルクを供給する。また、ォノレタネータ 50は、所定のトルクを補機類に供給する。

この場合、ツエナーダイォード 21は、 M〇 S トランジスタ T r 1〜T r 6がオン/オフされることにより正母線 L 1と負母線 L 2との間に発生したサージ電圧を吸収する。つまり、ツエナーダイオード 21は、 MOSトランジスタ T r 1, T r 3, T r 5に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。また、ツエナーダィオード DT 1〜DT3は、 M〇Sトランジスタ Tr 1, T r 3, T r 5がオン Zオフされて MOS トランジスタ T r 2, T r 4, T r 6にサージ電圧が印加されても、そのサージ電圧を吸収する。つまり、ツエナーダイオード DT 1〜DT 3は、 MO Sトランジスタ T r 2, T r 4, T r 6に耐圧以上の電圧が印加されるのを防止する。

上述したように、 MOS トランジスタ T r 1〜T r 6は、オルタネータ 50の端面に設けられた電極板 8 1， 82A〜82C, 83上に配置される。このような配置が可能なのは、ツエナーダイオード 21， DT 1〜DT 3を設けることにより、 MO ¾トランジスタ T r 1〜T r 6に過電圧が印加されるのを防止し、 M OS トランジスタ T r 1〜T r 6のサイズを小さくしたからである。そして、特に、 3つの MOSトランジスタ T r 1 , T r 3, T r 5を 1個のツエナーダイォード 21によつて保護するようにしたため、基板 84と電極板 81, 83との間の空間部を利用して、 3つの MOSトランジスタ T r 1, T r 3, T r 5を保護するツエナーダイオード 21を配置することが可能になった。

また、ツエナーダイオード 21は、コンデンサ 22に過電圧が印加されることも防止するため、コンデンサ 22の容量を小さくできる。その結果、コンデンサ 22を基板 84と電極板 81, 82 C, 83との間の空間部に配置することが可能になった。

これらの要因によって、制御回路 20は、回路全体が小型化され、オルタネータ 50の端面に配置され得る。つまり、制御回路 20は、オルタネータ 50の回転軸 5 OAの長手方向ではなく、回転軸 5 OAの軸方向に垂直な平面内に配置され得る。その結果、制御回路 20の占有面積を低減できる。

そして、 MOS トランジスタ T r 1〜T r 6を電極板 81， 82A〜82 Cと同じ材質から成る緩衝材 81 2を介して電極板 81, 82A〜82 Cに固定したので、または MOS トランジスタ T r 1~T r 6の面積と電極板 81， 82A〜 82 Cの面積との面積比率を 6以上に設定したので、 MOSトランジスタ T r 1 〜T r 6を効果的に冷却することができるようになった。

この発明による発電電動装置は、図 10に示す発電電動装置 101であってもよい。図 10を参照して、発電電動装置 101は、図 1に示す発電電動装置 10 0において MOS トランジスタ T r 1〜T r 6と電極板 82A〜82C, 83とをワイアボンディング（W/B) に代えて平面電極 91〜96によって接続したものであり、その他は、発電電動装置 100と同じである。

平面電極 91〜96の各々は、銅系の材料からなり、厚さは 0. 1〜2. Om mの範囲である。

平面電極 91は、 MOSトランジスタ T r 1のソースを電極板 82 Aに接続する。平面電極 92は、 M〇S トランジスタ T r 2のソースを電極板 83に接続する。平面電極 93は、 MOSトランジスタ T r 3のソースを電極板 82 Bに接続する。平面電極 94は、 MOS トランジスタ T r 4のソースを電極扳 83に接続する。平面電極 95は、 MOSトランジスタ T r 5のソースを電極板 82 Cに接続する。平面電極 96は、 MOSトランジスタ T r 6のソースを電極板 83に接

|¾すな

図 1 1 Aは、図 10に示す MOSトランジスタ T r 1の平面図であり、図 1 1 Bは、図 10に示す MOSトランジスタ T r 1および電極板 81, 82 Aの断面図である。図 1 1Aおよび図 1 I Bは、図 2 Aおよび図 2 Bにおける配線 GLを平面電極 9 1に代えたものであり、その他は、図 2Aおよび図 2Bと同じである。平面電極 9 1は、 MO トランジスタ T r 1のソース Sを電極板 82 Aに接続する。そして、平面電極 91は、半田付けにより MOS トランジスタ T r 1のソース Sおよび電極板 82 Aに接続される。この場合、 P bフリーの Ag— Cu— S n系の半田が用いられる。この半田は、通常の半田に比べ、熱伝導率が 2倍程度高いため MOS トランジスタ T r 1において発生した熱を平面電極 91および電極扳 82 Aに効率良く伝導でき、 MOS トランジスタ T r 1の放熱効果を高くできる。

ソース Sは、好ましくは、 A 1— N i— Auからなる。この場合、アルミニゥム（A 1 ) は、 MO S トランジスタ T r 1の材料であるシリコン（S i ) に接するように形成される。すなわち、ソース Sは、 MOS トランジスタ T r l (S

1 ) 上にアルミニウム（A 1) 、ニッケル（N i ) およぴ金（Au) を、順次、堆積することにより作製される。これにより、平面電極 91を MOS トランジスタ T r 1のソース Sに半田付けするときの平面電極 91と MOSトランジスタ T r 1のソース Sとの接着力を向上できる。なお、ゲート Gも、ソース Sと同様に A 1—N i— Auによって作製してもよい。また、ソース Sおよびゲート Gを A 1 -N iによって作製してもよい。

平面電極 92を MOSトランジスタ T r 2のソース Sおよび電極板 83に接続する場合、平面電極 93を MOSトランジスタ T r 3のソース Sおよび電極板 8

2 Bに接続する場合、平面電極 94を MOS トランジスタ r 4のソース Sおよび電極扳 83に接続する場合、平面電極 95を MOSトランジスタ T r 5のソース Sおよび電極板 82 Cに接続する場合、および平面電極 96を M O S トランジスタ T r 6のソース Sおよび電極板 83に接続する場合も、平面電極 91を M〇 S トランジスタ T r 1のソース Sおよび電極板 82 Aに接続する場合と同じ半田が用いられる。その他は、図 2Aおよび図 2Bにおいて説明したとおりである。図 10に示す MOS トランジスタ T r 2〜T r 6についても、 MOS トランジスタ T r 1と同じように平面電極 92〜96によって電極板 82B， 82 C, 8 3に接続される。 - このように、発電電動装置 101においては、 MOSトランジスタ T r 1〜T r 6は、それぞれ、平面電極 91〜96によって電極板 82 A, 83, 82 B, 83, 82 C, 83と接続される。

図 12は、図 10に示す MOS トランジスタ T r l〜T r 6の温度上昇とバスバー面積/素子面積との関係を示す。図 1 2において、曲線 k l， k 2は、配線 GLによって MOS トランジスタ T r l〜Tr 6を電極板 82A, 82B, 82 C, 83に接続した場合の MOSトランジスタ T r 1〜T r 6の温度上昇とバスバー面積/素子面積との関係を示し、曲線 k 3, k 4は、平面電極 91〜96によって MOS トランジスタ T r 1〜T r 6を電極板 82 A， 82 B, 82 C, 8 3に接続した場合の MOS トランジスタ T r l〜T r 6の温度上昇とバスバー面積/素子面積との関係を示す。そして、曲線 k 3は、過渡時、すなわち、モータ動作時を意味し、曲線 k 4は、発電動作時を意味する。なお、曲線 k l, k 2については、図 8において説明したとおりである。

図 12を参照して、 MOS トランジスタ T r 1〜T r 6を平面電極 91〜96 によって電極板 82 A, 82 B, 82 C, 83に接続することにより、モータ動作時において MO トランジスタ T r l〜T r 6の温度上昇を約 35 %低減でき (曲線 k l， k 3参照）、発電動作時において MOS トランジスタ T r 1〜T r 6の温度上昇を 3〜 6 %低減できる（曲線 k 2 , k 4参照）。

そして、素子温度上昇の許容限界以下の領域では、曲線 k 4で表わされる発電動作時の方が、曲線 k 3で表わされるモータ動作時よりも M〇S トランジスタ T r 1〜T r 6の温度が上昇する。したがって、この発明においては、平面電極 9 1〜96を用いた場合、曲 4において素子の温度上昇が許容限界以下になる面積比率以上の面積比率を有するように M〇 S トランジスタ T r l〜T r 6の面積と電極板 81, 82A〜82 Cの面積とを決定する。すなわち、面積比率（二バスバー面積/素子面積）が 5以上になるように、 MOS トランジスタ Tr 1〜 T r 6の面積と電極板 8 1， 82A〜82 Cの面積を決定する。

これにより、 MOSトランジスタ T r 1〜T r 6で発生した熱は、緩衝材 8 1 2および平面電極 91〜96を介して電極板 81， 82 A.〜 82 Cに伝達され、 MOSトランジスタ T r 1〜T r 6の温度上昇が許容限界以下になるように MO Sトランジスタ T r 1〜T r 6が冷却される。

このように、 M〇 S トランジスタ T r 1〜T r 6を平面電極 91〜 96によつて電極扳 82 A, 83, 82 B, 83， 82 C, 83と接続することにより、 M OS トランジスタ T r l〜Tr 6において発生した熱は、それぞれ、平面電極 9 1〜96を介して放熱される。その結果、発電電動装置 100のように、 M〇S トランジスタ T r 1〜T r 6をワイヤボンディング（W,B) によって電極板 8 2A〜82 C, 83に接続した場合、 MOSトランジスタで r 1〜T r 6の温度上昇が許容限界以下になるように M〇S トランジスタ T r l〜T r 6を冷却するには MOS トランジスタ T r l〜Tr 6に対する電極板 8 1， 82 A〜 82じの面積比率を 6以上に設定する必要があるが、発電電動装置 101のように、 M〇 Sトランジスタ丁 r 1〜T r 6を平面電極 91〜96によって電極板 82A〜8 2C, 83に接続した場合、 MOSトランジスタ T r 1〜T r 6の温度上昇が許容限界以下になるように MO Sトランジスタ T r 1〜T r 6を冷却するための M OS トランジスタ T r 1〜T r 6に対する電極板 8 1, 82A〜82Cの面積比率を 6よりも小さい 5に設定できる。

したがって、 MOS トランジスタ T r l〜T r 6の面積が一定である場合、 M OS トランジスタ T r 1〜T r 6を平面電極 91〜96によって電極板 82A〜 82 C, 83に接続することにより、電極板 81, 82 A〜 82 Cの面積を小さくできる。

図 13は、図 1に示す発電電動装置 100を備えるエンジンシステム 200のブロック図を示す。図 1 3を参照して、エンジンシステム 200は、バッテリ 1 0と、制御回路 20と、オルタネタ 50と、エンジン 1 10と、トルクコンパータ 120と、ォートマチックトランスミッション 1 30と、プーリ 140, 1 50, 160と、ベノレト 170と、補機類 1 72と、スタータ 1 74と、電動油圧ポンプ 1 80と、燃料噴射弁 190と、電動モータ 210と、スロットルバルブ 220と、ェコラン ECU230と、エンジン E CU 240と、 VSC (V e h i c l e S t a b i l i t y Co n t r o l ) — ECU250とを備える。オルタネータ 50は、エンジン 110に近接して配置される。制御回路 20は、上述したようにオルタネータ 5 0の端面に配置される。

エンジン 1 1 0は、オルタネータ 50またはスタータ 1 74によって始動され、所定の出力を発生する。より具体的には、エンジン 1 1 0は、エコノミーランェングシステム（「ェコラン」とも言う。）による停止後の始動時、オルタネータ 5ひによって始動され、イグニッションキーによる始動時、スタータ 1 74によつて始動される。そして、エンジン 1 1 0は、発生した出力をクランク軸 1 1 0 aからトルクコンバータ 1 20またはプーリ 1 40へ出力する。

トルクコンバータ 1 20は、クランク軸 1 1 0 aからのエンジン 1 1 0の回転をォートマチックトランスミッション 1 30に伝達する。ォ一トマチックトランスミッション 1 30は、自動変速制御を行ない、トルクコンバータ 1 20からのトルクを変速制御に応じたトルクに設定して出力軸 1 30 aへ出力する。

プーリ 140は、エンジン 1 1 0のクランク軸 1 1 0 aに連結される。また、プーリ 140は、ベルト 1 70を介してプーリ 1 50, 1 60と連動する。

ベルト 1 70は、プーリ 1 40, 1 50， 1 60を相互に連結する。プーリ 1 50は、補機類 1 72の回転軸に連結される。

プーリ 1 60は、オルタネータ 50の回転軸に連結され、オルタネータ 50またはエンジン 1 1 0のクランク軸 1 1 0 aによって回動される。

補機類 1 7 2は、エアコン用コンプレッサ、パワーステアリングポンプおよびエンジン冷却用ウォータポンプの 1つまたは複数からなる。そして、補機類 1 7 2は、オルタネータ 50からの出力をプーリ 1 60、ベルト 1 70およびプーリ 1 50を介して受け、その受けた出力により駆動される。

オルタネータ 50は、制御回路 20により駆動される。そして、オルタネータ 50は、エンジン 1 1 0のクランク軸 1 1 0 aの回転力をプーリ 140、ベルト 1 70およびプーリ 1 6 0を介して受け、その受けた回転力を電気エネルギーに変換する。つまり、オルタネータ 50は、クランク軸 1 1 0 aの回転力により発電する。なお、オルタネータ 50が発電する場合には、 2つの場合がある。 1つは、エンジンシステム 200が搭載されたハイブリッド自動車の通常走行時にェンジン 1 1 0が駆動されることによりクランク軸 1 1 0 aの回転力を受けて発電する場合である。もう 1つは、エンジン 1 1 0は駆動されないが、ハイプリッド自動車の減速時に駆動輪の回転力がクランク軸 1 10 aに伝達され、その伝達され¹た回転力を受けて、オルタネータ 50が発電する場合である。

また、オルタネータ 50は、制御回路 20によって駆動され、所定の出力をプーリ 160へ出力する。そして、所定の出力は、エンジン 1 10を始動するとき、ベルト 170およびプーリ 140を介してエンジン 1 10のクランク軸 1 10 a へ伝達され、補機類 172を駆動するとき、ベノレト 1 70およびプーリ 1 50を介して補機類 1 72へ伝達される。

バッテリ 10は、上述したように、 12 Vの直流電圧を制御回路 20へ供給する。

制御回路 20は、ェコラン fiCU 230からの制御によって、上述したように、バッテリ 10からの直流電圧を交流電圧に変換し、その変換した交流電圧によつてオルタネータ 50を駆動する。また、制御回路 20は、ェコラン ECU230 からの制御によって、オルタネータ 50が発電した交流電圧を直流電圧に変換し、その変換した直流電圧によってバッテリ 10を充電する。

スタータ 1 74は、ェコラン ECU 230からの制御によってエンジン 1 10 を始動する。電動油圧ポンプ 180は、オートマチックトランスミッション 13 0に内蔵され、エンジン ECU240からの制御によって、オートマチックトランスミッション 130の内部に設けられた油圧制御部に対して作動油を供給する。なお、この作動油は、油圧制御部内のコントロールバルブにより、オートマチックミッション 130内部のクラッチ、ブレーキおよびワンウェイクラッチの作動状態を調整し、シフト状態を必要に応じて切替える。

ェコラン ECU230は、オルタネータ 50および制御回路 20のモード制御、スタータ 1 74の制御およびバッテリ 10の蓄電量制御を行なう。なお、オルタネータ 50および制御回路 20のモード制御とは、オルタネータ 50が発電機として機能する発電モードと、オルタネータ 50が駆動モータとして機能する駆動モードとを制御することを言う。また、ェコラン ECU 230力らバッテリ 10 への制御線は図示されていない。

また、ェコラン ECU 230は、オルタネータ 50に内蔵された回転角センサ一 60からの角度 S 1, Θ 2, Θ 3に基づく回転数 MRN、ェコランスイッチからの運転者によるェコランシステムの起動有無、その他のデータを検出する。燃料噴射弁 1 90は、エンジン ECU 240からの制御によって、燃料の噴射を制御する。電動モータ 210は、エンジン ECU 240からの制御によってス口ットルバルブ 220の開度を制御する。スロットルバルブ 220は、電動モータ 210によって所定の開度に設定される。

エンジン ECU 240は、エンジン冷却用ウォータポンプを除く補機類 1 72 のオン Zオフ制御、電動油圧ポンプ 180の駆動制御、オートマチックトランスミッション 130の変速制御、燃料噴射弁 190による燃料噴射制御、電動モータ 210によるスロットルバルプ 220の開度制御、およびその他のエンジン制御を行なう。

また、エンジン ECU240は、水温センサーからのエンジン冷却水温、アイドルスィツチからのアクセルペダルの踏み込み有無状態、アクセル開度センサーからのアクセル開度、舵角センサーからのステアリングの操舵角、車速センサーからの車速、スロットル開度センサーからのスロットル開度、シフト位置センサ一からのシフト位置、エンジン回転数センサーからのエンジン回転数、エアコンスィツチからのオン Zオフ操作有無、およびその他のデータを検出する。

VSC— ECU250は、ブレーキスィツチからのブレーキペダルの踏み込み有無状態、およびその他のデータを検出する。

ェコラン ECU 230、エンジン ECU 240および VS C— ECU 250は、マイクロコンピュータを中心として構成され、内部の ROM (Re a d On 1 y Memo r y) に書き込まれているプログラムに応じて C P U (C e n t r a 1 P r o c e s s i n g Un i t) が必要な演算処理を実行し、その演算結果に基づいて各種制御を実行する。これらの演算処理結果および検出されたデータは、ェコラン ECU230、エンジン ECU240および VSC— ECU2 50間で相互にデータ通信が可能となっており、必要に応じてデータを交換して相互に連動して制御を実行することが可能である。

エンジンシステム 200の動作としては、既に公知であるアイドルストップ制御を行なうようにすればよい。具体的には、車両の減速や停車を各種センサの出力により検知することでエンジンを停止し、次に運転者が発進を意図した際（ブレーキやアクセルのペダル操作状況により検知可能である）にエンジンをオルタネータ 5 0により起動するようにすればよい。エンジンシステム 2 0 0においては、オルタネータ 5 0を制御する制御回路 2 0は、オルタネータ 5 0の端面に設けられ、ェコラン E C U 2 3 0からの指示に従ってオルタネータ 5 0を駆動モータまたは発電機として駆動する。そして、オルタネータ 5 0を駆動モータまたは発電機として駆動する際において、制御回路 2 0の MO Sトランジスタ T r 1〜 T r 6によって発生された熱は緩衝材 8 1 2を介して電極板 8 1 , 8 2 A〜 8 2 Cへ伝達され、 MO S トランジスタ T r 1〜T r 6は、効果的に冷却される。なお、発電電動装置 1 0 1をエンジンシステム 2 0 0に適用できることは言うまでもない。

この発明においては、オルタネータ 5 0は、固定子および回転子を含み、発電機および電動機として機能する「モータ」を構成する。

また、この発明においては、電極板 8 1 , 8 2 A〜8 2 C， 8 3は、「バスバ一」を構成する。

さらに、この発明においては、電極板 8 1は、「第 1のバスバー」を構成し、電極板 8 2 A〜 8 2 Cは、「第 2のバスバー」を構成し、電極板 8 3は、「第 3 のバスバー」を構成する。

さらに、この発明においては、 M〇Sドラィバ2 7、同期整流器 2 8および制御部 2 9， 3 0は、「電子制御ュニット」を構成する。

さらに、この発明においては、 M〇Sトランジスタ 4 0は、固定子と異なる界磁コイルへの通電制御を行なう「界磁コイル制御部」を構成する。

さらに、この発明においては、 MO S トランジスタ T r 1〜T r 6は、固定子に供給する電流を制御する「多相スイッチング素子群」を構成する。

さらに、この発明においては、配線 8 6 A〜8 6 Fは、基板 8 4 (セラミック基板から成る。 ) から電極板 8 1， 8 2 A〜8 2 C， 8 3につながる「リードフレーム」を構成する。

さらに、この発明による発電電動装置においては、素子面積とバスバー面積との面積比（バスバー面積/素子面積）は、 5以上であればよい。

この発明の実施の形態によれば、発電電動装置においては、発電機および駆動モータとして機能するオルタネータのコイルに流す電流を制御する複数のスィッチング素子は、複数のスィツチング素子を固定する電極板と同じ材質から成る緩衝材を介して電極板に固定されるので、複数のスィツチング素子を効果的に冷却することができる。

また、この発明の実施の形態によれば、発電電動装置においては、発電機および駆動モータとして機能するオルタネータのコイルに流す電流を制御する複数のスィツチング素子の各々の面積と、複数のスィツチング素子を固定する電極板の面積との面積比率を 5以上に設定したので、複数のスイッチング素子を効果的に冷却できる。

さらに、この発明の実施の形態によれば、発電機または電動機として機能するオルタネータの駆動を制御する制御回路は、複数のスイッチング素子と、複数のスィツチング素子にサージ電圧が印加されるのを防止する 1個のツエナーダイォ一ドとを含むので、制御回路の全体サイズを小型化できる。その結果、制御回路をオルタネータの端面に設置可能である。

さらに、この発明の実施の形態によれば、発電電動装置は、発電機または電動機として機能するオルタネータのコイルに流す電流を制御する多相スィツチング素子群と、多相スイッチング素子群を制御する制御回路と、オルタネータの回転軸を取り囲むように略 U字形状に配置された 2つの電極板とを備え、制御回路は、略 U字形状の切欠部に 2つの電極板の面内方向に設置されたセラミック基板上に設けられるので、制御回路の占有面積を低減できる。その結果、発電電動装置を小型化できる。

なお、本実施の形態においては、ェコラン E C Uとエンジン E C Uとを別体としていたが、それらの機能を統合して 1つのエンジン制御 E C Uとして構成できることは言うまでもない。また、本実施の形態のトランスミッションは、 A T

(いわゆる自動変速機）に限らず、 C V Tや MTなどの公知の変速機を組合わせてもよい。

さらに、本実施の形態では、ェコランシステムであるが、モータにて大きな駆動力を発生できるハイプリッド自動車に適用できる。オルタネータ 5 0については、他にも周知の発電電動機（モータジェネレータとも呼ぶ）に置換えても本発明を成立できる。車両の駆動やエンジンの始動に必要なトルクを与えられるような発電電動機を適宜選定すればよいことは言うまでもない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であつて制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすベての変更が含まれることが意図される。産業上の利用可能性

この発明は、小型化が可能な発電電動装置に適用される。

Claims

請求の範囲

1. 複数の相に対応して設けられた複数のコイル（51〜53) を含み、発電機および電動機として機能するモータ（50) と、

前記モータ（50) を制御する制御回路（20) とを備え、

前記制御回路（20) は、

前記複数のコイル（51〜53) に対応して設けられ、プラス母線（L 1) とマイナス母線（L 2) との間に並列接続された複数のアーム（23〜25) と、前記プラス母線（L 1) と前記マイナス母線 (L 2) との間に前記複数のァーム（23〜25) に並列に接続された第 1のツエナーダイオード（21) とを含み、

前記複数のアーム（23〜25) の各々は、 '

前記プラス母線（L 1) と前記マイナス母線 (L 2) との間に直列に接続された第 1および第 2のスィツチング素子（T r l, T r 3, T r 5 ； T r 2, Τ r 4， Τ r 6) と、

前記第 1のスイッチング素子（T r l， T r 3, T r 5) と前記マイナス母,锒 (L 2) との間に前記第 2のスイッチング素子（T r 2, T r 4, T r 6) に並列に接続された第 2のツエナーダイオード（DT 1〜DT3) とから成る、発電電動装置。

2. 前記制御回路（20) は、前記モータ（50) に一体的に設けられる、請求の範囲第 1項に記載の発電電動装置。

3. 前記モータ（50) は、車両に搭載されたエンジン（1 10) を始動し、または前記エンジン（1 10) の回転力により発電する、請求の範囲第 1項に記載の発電電動装置。

4. 前記制御回路（20) に含まれる複数の第 1および第 2のスイッチング素子 (T r l, T r 3, T r 5 ； T r 2, Τ r 4, Τ r 6) に制御信号を出力する電子制御ユニット（27〜30) をさらに備え、

前記第 1のツエナーダイオード（21) は、前記電子制御ユニット（27〜3 0) の近傍に配置される、請求の範囲第 1項に記載の発電電動装置。

5. 前記第 1のツエナーダイオード（21) のプラス側結線よりも直流電源 (1 0) 側に設けられたフューズ（FU1) をさらに備える、請求の範囲第 1項に記載の発電電動装置。

6. 回転子（55) と固定子（56， 57) とを含み、発電機および電動機として機能するモータ（50) と、

前記モータ（50) の端面に、前記モータ（50) の回転軸を取り囲むように略 U字形状に配置された第 1およぴ第 2の電極板（81, 82A〜82C) と、前記固定子（56， 57) に供給する電流を制御する多相スイッチング素子群 (T r 1〜T r 6) と、

· 前記多相スィツチング素子群（T r 1〜T r 6) を制御する制御回路（26, 70) とを備え、

前記制御回路（27, 70) は、前記略 U字形状の切欠部に前記第 1および第 2の電極板（8 1, 82A〜82C) の面内方向と同じ方向に配置されたセラミック基板（84) 上に設けられる、発電電動装置。

7. 前記制御回路（27, 70) は、樹脂モールドされる、請求の範囲第 6項に記載の発電電動装置。

8. 前記多相スイッチング素子群（T r l〜T r 6) をサージから保護するツエナーダイオード（21) をさらに備え、

前記ツエナーダイオード（21) は、前記切欠部に配置される、請求の範囲第 6項に記載の発電電動装置。

9. 直流電源（10) からの直流電圧を平滑化し、その平滑化した直流電圧を前 .記多相スイッチング素子（Tr l〜T r 6) に供給する容量素子（22) をさらに備え、

前記容量素子（22) は、前記セラミック基板（84) と前記第 2の電極板 ( 82 A〜82C) との間に配置される、請求の範囲第 6項に記載の発電電動装置。

10. 前記固定子（56， 57) と異なる界磁コイル（54) への通電制御を行なう界磁コイル制御部（40) をさらに備え、

前記界磁コイル制御部（40) は、前記セラミック基板（84) 上に配置される、請求の範囲第 6項に記載の発電電動装置。

1 1. 前記セラミック基板（84) から前記第 1および第 2の電極板（8 1， 8 2A〜82C) につながるリードフレーム（86A〜86 F) は、前記第 1および第 2の電極板（8 1， 82A〜82C) と同じ平面内に設けられる、請求の範囲第 6項に記載の発電電動装置。

1 2. 発電機および電動機として機能するモータ（50) と、

前記モータ（50) に供給される電流を制御する複数のスイッチング素子（T r 1〜T r 6) と、

前記複数のスイッチング素子（T r l〜T r 6) を連結するバスバー（8 1, 82A〜82C, 83) とを備え、

前記バスバー（81, 82A〜82C, 83) と前記スイッチング素子（T r l〜T r 6) との面積比率は、 5以上である、発電電動装置。 '

1 3. 前記バスバー（8 1, 8 2A〜8 2 C, 8 3) と前記スイッチング素子 (T r l〜T r 6) との間に設けられ、前記バスバー（ 81 , 82A〜82C, 83) と前記スイッチング素子（T r 1〜T r 6) との熱膨張差を吸収する緩衝材（81 2) をさらに備える、請求の範囲第 12項に記載の発電電動装置。

14. 前記緩衝材（8 12) は、銅系またはアルミ系材質からなる、請求の範囲 ' 第 12項に記載の発電電動装置。 .

15. 前記バスバー（81, 82A〜82C， 83) は、銅からなる、請求の範囲第 12項に記載の発電電動装置。

16. 前記バスバー（81, 82 A〜82 C, 83) は、前記モータ（50) の端面に設けられ、円弧形状を有する、請求の範囲第 12項に記載の発電電動装置。

1 7. 前記バスバー（81, 82A〜82C, 83) は、

電源ラインを構成する第 1のバスバー（8 1) と、

前記モータ（50) のコイル（51〜53) に接続される第 2のバスバー（8

2 A〜82 C) と、

アースラインを構成する第 3のバスバー（83) とを含み、

前記複数のスィツチング素子（T r 1〜T r 6) は、

前記第 1のバスバー（8 1) 上に設置された複数の第 1のスイッチング素子 (T r l， T r 3, Tr 5) と、 . 前記第 2のバスバー（82A〜82C) 上に設置された複数の第²のスィッチング素子（T r 2， T r 4, T r 6) とを含み、

前記発電電動装置（101) は、

前記複数の第 1のスイッチング素子（T r l， T r 3, T r 5) を前記第 2のバスバー（82A〜82C) に接続する複数の第 1の平面電極（91, 93, 9 5) と、

前記複数の第 2のスイッチング素子（T r 2, T r 4, T r 6) を前記第 3のバスバー（83) に接続する複数の第 2の平面電極（92, 94， 96) とをさらに備える、請求の範囲第 12項に記載の発電電動装置。