電力ライン制御装置
【課題】モータ駆動電力ラインおよび発電電力ラインを電磁リレーで切り替えるにあたり、電磁リレーの溶損回避を図る。
【解決手段】モータ駆動および発電作動のいずれかに切り替え可能なモータ発電機２２と、モータ駆動に要する駆動電力をバッテリ１９からモータ発電機へ流すモータ駆動電力ラインＬｍと、発電作動による発電電力をモータ発電機から電気負荷およびバッテリへ流す発電電力ラインＬｇと、これらの電力ラインとモータ発電機との間に電気接続されたインバータ２３と、両電力ラインを切り替える電磁リレー２５と、モータ発電機が有するＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの少なくとも１つをグランドショートさせるよう、インバータが有するスイッチング素子を制御するショート制御手段と、を備える。そして、ショート制御手段によりグランドショートさせた状態で、電磁リレーを切り替え作動させる。
【解決手段】モータ駆動および発電作動のいずれかに切り替え可能なモータ発電機２２と、モータ駆動に要する駆動電力をバッテリ１９からモータ発電機へ流すモータ駆動電力ラインＬｍと、発電作動による発電電力をモータ発電機から電気負荷およびバッテリへ流す発電電力ラインＬｇと、これらの電力ラインとモータ発電機との間に電気接続されたインバータ２３と、両電力ラインを切り替える電磁リレー２５と、モータ発電機が有するＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの少なくとも１つをグランドショートさせるよう、インバータが有するスイッチング素子を制御するショート制御手段と、を備える。そして、ショート制御手段によりグランドショートさせた状態で、電磁リレーを切り替え作動させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動電力ラインおよび発電電力ラインを電磁リレーで切り替える電力供給システムに適用された、電力ライン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特に二輪車両において、エンジンのスタータモータを発電機としても機能させるモータ発電機が知られている。そして、特許文献１には、モータ駆動と発電作動との切り替えに応じて、以下に説明するモータ駆動電力ラインおよび発電電力ラインを電磁リレーで切り替える旨が記載されている。
【０００３】
すなわち、モータ駆動時には、大電流が流れることを想定して設定されたモータ駆動電力ラインに切り替えて、モータ駆動に要する駆動電力をバッテリからモータ発電機へ電力供給する（図３（ａ）参照）。一方、発電時には、モータ発電機から電気負荷（例えば燃料ポンプや燃料噴射弁、点火装置等）へ発電電力を直接流す発電電力ラインに切り替える（図３（ｂ）参照）。
【０００４】
このように、２つの電力ラインを切り替える構成によれば、電気負荷への電力供給を、バッテリからではなくモータ発電機から直接行うことができるようになる。そのため、バッテリ経由による電流損失を無くすことができるとともに、バッテリ状態とは無関係に確実に電力供給できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９８０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記電磁リレーには常に電流が流れているので、両電力ラインを電磁リレーで切り替える時にリレー接点でアークが発生し、リレー接点の溶損が懸念される。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、モータ駆動電力ラインおよび発電電力ラインを電磁リレーで切り替えるにあたり、電磁リレーの溶損回避を図った電力供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００９】
請求項１記載の発明では、内燃機関の出力軸を回転駆動させるモータ駆動、および前記出力軸による発電作動のいずれかに切り替え可能なモータ発電機と、前記モータ駆動に要する駆動電力をバッテリから前記モータ発電機へ流すモータ駆動電力ラインと、前記発電作動による発電電力を、前記モータ発電機から電気負荷および前記バッテリへ流す発電電力ラインと、前記モータ駆動電力ラインおよび前記発電電力ラインと前記モータ発電機との間に電気接続され、前記モータ駆動時には前記バッテリからの駆動電力を直流から交流に変換し、前記発電作動時には前記モータ発電機からの発電電力を交流から直流に変換するインバータと、前記モータ駆動電力ラインおよび前記発電電力ラインのいずれを前記インバータと通電させるかを切り替える電磁リレーと、を備える電力供給システムに適用されることを前提とする。
【００１０】
そして、前記モータ発電機が有するＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの少なくとも１つをグランドショートさせるよう、前記インバータが有するスイッチング素子を制御するショート制御手段を備え、前記ショート制御手段によりグランドショートさせた状態で、前記電磁リレーを切り替え作動させることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、モータ発電機が有する各相コイルの少なくとも１つをグランドショートさせるショート制御手段を備えるので、グランドショートさせることによりモータ発電機からグランドへ電流を流すことで、両電力ラインに流れる電流を少なくすることができる。そして、このようにグランドショートさせた状態（両電力ラインに流れる電流を少なくした状態）で電磁リレーを切り替え作動させるので、電磁リレーのリレー接点でアークが発生することを抑制でき、リレー接点の溶損回避を図ることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記出力軸の回転速度が所定値未満の極低速状態である時に、前記モータ駆動電力ラインから前記発電電力ラインへ切り替える場合には、前記ショート制御手段による制御を実施することなく前記電磁リレーを切り替え作動させることを特徴とする。
【００１３】
ここで、出力軸の回転速度が極低速（例えばアイドル運転時よりも低速）になると、各種の電力損失を上回るほどの発電量が得られなくなるので、モータ発電機から電気負荷へ電力供給できなくなる。したがって、モータ駆動電力ラインから前記発電電力ラインへ切り替えるにあたり、このような極低速時であれば、ショート制御手段によるグランドショートを実施しなくても、電磁リレーの溶損のおそれは生じない。また、グランドショート実施中はモータ発電機に対する回転負荷が大きいので、極低速時にグランドショートを実施すると出力軸のさらなる回転速度低下を招いてしまう。
【００１４】
これらの点を鑑みた上記発明では、極低速時にモータ駆動電力ラインから発電電力ラインへ切り替える場合には、ショート制御を実施することなく電磁リレーを切り替え作動させるので、上述した回転速度低下を回避できる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、前記ショート制御手段による制御（ショート制御）を開始した時点から、所定の待機時間が経過した後に前記電磁リレーの切り替え作動を開始することを特徴とする。
【００１６】
ここで、ショート制御を開始してからリレー電流がゼロになるまでには僅かな時間(例えば数ミリ秒)を要する。そのため、ショート制御の開始と同時に電磁リレーを切り替えると、電磁リレーに未だ電流が流れている状態で電磁リレーを切り替えることとなり、リレー接点の溶損を確実には回避できなくなる。この点を鑑みた上記発明では、ショート制御を開始してから待機時間が経過した後に電磁リレーの切り替え作動を開始するので、リレー接点の溶損抑制を確実にできる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、前記ショート制御手段による制御を開始した時に前記電磁リレーを流れているリレー電流が大きいほど、前記待機時間を長く設定することを特徴とする。
【００１８】
先述した通り、グランドショート実施中はモータ発電機に対する回転負荷が大きい。そのため、待機時間をできるだけ短く設定してグランドショートの実施期間を短くすることが望ましい。但し、待機時間を過剰に短く設定するとリレー電流がゼロの状態で電磁リレーを切り替えることの確実性が損なわれる。要するに、前記待機時間は、必要最小限の長さに設定することが、回転負荷軽減および溶損回避の観点から要求される。
【００１９】
これらの点を鑑み、上記発明では、ショート制御開始時のリレー電流が大きいほど、ショート制御を開始してからリレー電流が減少するまでに要する時間が長くなるとみなして、待機時間を長く設定するので、待機時間を必要最小限の長さに設定することを精度良く実現できる。
【００２０】
請求項５記載の発明では、前記ショート制御手段による制御の開始時における前記出力軸の回転速度が速いほど、前記リレー電流が大きいと見なして前記待機時間を設定することを特徴とする。
【００２１】
出力軸の回転速度ＮＥが速いほど発電電力または駆動電力が大きくなっている。つまり、ＮＥとリレー電流とは相関が高い。この点を鑑みた上記発明では、ＮＥが速いほどリレー電流が大きいと見なして待機時間を設定するので、リレー電流を検出するセンサを不要にしつつ、待機時間を必要最小限の長さに設定できる。
【００２２】
請求項６記載の発明では、前記ショート制御手段は、前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイルおよび前記Ｗ相コイルの全てをグランドショートさせることを特徴とする。
【００２３】
ここで、上記発明に反して各相コイルの２つまたは１つをグランドショートさせた場合には、両電力ラインに流れる電流を少なくした状態で電磁リレーを切り替え作動できるのに対し、全てのコイルをグランドショートさせる上記発明によれば、両電力ラインに電流が流れていない状態で電磁リレーを切り替え作動させるので、電磁リレーのリレー接点でアークが発生することを確実に回避でき、リレー接点の溶損回避の確実性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる電力ライン制御装置が適用される二輪車両のエンジンシステムを示す模式図。
【図２】図１に示すＥＣＵによるインバータの制御内容を説明する図。
【図３】（ａ）は図２に示すモータ発電機をモータ駆動させた場合、（ｂ）は発電作動させた場合、（ｃ）は各相コイルをグランドショートさせた場合における電流の流れを示す図。
【図４】図３（ｃ）にかかるショート制御の手順を示すフローチャート。
【図５】本発明による効果を明らかにした試験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明にかかる電力ライン制御装置を、二輪車両の電力供給システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１は、二輪車両に搭載されたエンジン１０（内燃機関）を示す模式図であり、点火着火式の単気筒エンジンを想定している。
【００２７】
燃料タンク１１内の燃料は、燃料ポンプ１２により燃料噴射弁１３へ供給される。燃料噴射弁１３は吸気管１４に取り付けられたポート噴射式であり、燃料噴射弁１３から噴射された燃料は、スロットルバルブ１５により流入量が調節された吸気とともに、混合気となって燃焼室１６へ流入する。また、点火コイル装置１７の一次電流を制御することで、点火プラグ１８へ二次電流を流してスパークさせ、混合気を点火着火させる。
【００２８】
これらの燃料ポンプ１２、燃料噴射弁１３および点火コイル装置１７は「電気負荷」に相当し、バッテリ１９から電力供給されて駆動する。また、これらの電気負荷１２，１３，１７の作動はＥＣＵ２０により制御される。
【００２９】
エンジン始動時にクランク軸２１（出力軸）を回転駆動させるスタータモータは、クランク軸２１により回転駆動して発電作動する発電機としても機能する。すなわち、スタータモータ（以下、モータ発電機２２と呼ぶ）は、エンジン始動時にはモータ駆動し、エンジン始動後には発電作動する。また、エンジン始動後において、クランク軸２１の回転速度ＮＥが所定値未満の低速になると、ＮＥ上昇を図るべくモータ発電機２２をモータ駆動させて、エンジン出力に加えてモータ駆動力によりクランク軸２１の回転をアシストする。
【００３０】
モータ発電機２２には３相交流のブラシレスモータが採用されており、当該モータ発電機２２は、Ｕ相コイル２２Ｕ、Ｖ相コイル２２ＶおよびＷ相コイル２２Ｗを有するステータ２２ａと、永久磁石を有するロータ２２ｂと、各相に対応して設けられたホール素子２２ｃと、を備えて構成されている。
【００３１】
図２の例では、ロータ２２ｂがステータ２２ａの内側に位置するインナロータ型のモータを採用しているが、ロータ２２ｂがステータ２２ａの外側に位置するアウタロータ型のモータを採用してもよい。なお、ロータ２２ｂを、クランク軸２１の同軸上に配置してクランク軸２１と直結させた場合には、ロータ２２ｂをフライホイールとして機能させてもよい。
【００３２】
ＥＣＵ２０には、複数のスイッチング素子２３Ｕａ，２３Ｕｂ，２３Ｖａ，２３Ｖｂ，２３Ｗａ，２３Ｗｂを主体として構成されるインバータ２３と、インバータ２３の作動を制御するマイクロコンピュータ（マイコン２４）が備えられている。そして、インバータ２３の整流機能により、モータ駆動時にはバッテリ１９から放電される駆動電力が直流から交流に変換され、発電作動時にはモータ発電機２２からの発電電力が交流から直流に変換される。ちなみに、スイッチング素子２３Ｕａ〜２３Ｗｂの具体例としては、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴの半導体素子が挙げられる。
【００３３】
図２は、マイコン２４によるスイッチング素子２３Ｕａ〜２３Ｗｂの制御を説明する模式図であり、図中の下段はマイコン２４がスイッチング素子２３Ｕａ〜２３Ｗｂへ出力する駆動信号を示す。図示されるように、マイコン２４は各相のホール素子２２ｃの出力に基づき、スイッチング素子２３Ｕａ〜２３Ｗｂの通電タイミングを制御している。
【００３４】
詳細には、１組のスイッチング素子２３Ｕａ，２３ＵｂはＵ相コイル２２Ｕへの通電をオンオフ制御する素子であり、スイッチング素子２３Ｕｂを通電オンさせるとＵ相コイル２２Ｕはグランドに接続されて、図中の矢印に示す向きへＵ相コイル２２Ｕに電流が流れる。一方、スイッチング素子２３Ｕａを通電オンさせるとＵ相コイル２２Ｕはバッテリ１９に接続されて図中の矢印とは反対の向きへＵ相コイル２２Ｕに電流が流れる。
【００３５】
スイッチング素子２３Ｖａ，２３ＶｂはＶ相コイル２２Ｖへの通電をオンオフ制御する素子であり、スイッチング素子２３Ｖｂ，２３Ｗｂを通電オンさせるとＶ相コイル２２Ｖ，Ｗ相コイル２２Ｗはグランドに接続されて、図中の矢印に示す向きへ電流が流れる。一方、スイッチング素子２３Ｖａ，２３Ｗａを通電オンさせるとＶ相コイル２２Ｖ，Ｗ相コイル２２Ｗはバッテリ１９に接続されて図中の矢印とは反対の向きへ電流が流れる。
【００３６】
図３（ａ）中の矢印に示すように、モータ発電機２２をモータ駆動させている時には、モータ駆動電力ラインＬｍを通じてバッテリ１９からインバータ２３へ電流が流れる。一方、モータ発電機２２を発電作動させている時には、図３（ｂ）中の矢印に示すように、発電電力ラインＬｇを通じてインバータ２３から電気負荷１２，１３，１７およびバッテリ１９へ電流が流れる。
【００３７】
これらの電力ラインＬｍ，Ｌｇとインバータ２３との間には電磁リレー２５が設けられており、電磁リレー２５の作動により、２つの電力ラインＬｍ，Ｌｇのいずれを通電状態にするかが切り替えられる。詳細には、電磁リレー２５の励磁コイル２５ａへの通電を、発電作動およびモータ駆動のいずれであるかに応じてＥＣＵ２０が制御することで、いずれの電力ラインＬｍ，Ｌｇを通電状態にするかが切り替えられる。なお、発電電力ラインＬｇにはイグニッションスイッチ２６が設けられている。
【００３８】
このように、２つの電力ラインＬｍ，Ｌｇを切り替える構成にすることで、電気負荷１２，１３，１７への電力供給を、バッテリ１９からではなくモータ発電機２２から直接行うことができるようにしている。そのため、バッテリ経由による電流損失を無くすことができるとともに、バッテリの蓄電状態とは無関係に電気負荷１２，１３，１７への電力供給を確実に実施できる。
【００３９】
ところで、電磁リレー２５のリレー接点２５ｂに電流（リレー電流）が流れている状態で、励磁コイル２５ａへの通電状態を切り替えて電力ラインＬｍ，Ｌｇを切り替えると、リレー接点２５ｂでアークが発生し、リレー接点２５ｂの溶損が懸念されるようになる。
【００４０】
そこで本実施形態では、モータ発電機２２が有する各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの全てをグランドへショートさせるように、インバータ２３を作動させるショート制御を実施している。このショート制御を実施すれば、図３（ｃ）中の矢印に示すように、バッテリ１９の接地側へ電流が流れて、電磁リレー２５および電力ラインＬｍ，Ｌｇには電流が流れなくなる。よって、ショート制御によりグランドショートさせた状態で、電磁リレー２５を切り替え作動させて、アーク発生の回避を図っている。
【００４１】
ショート制御の詳細について説明すると、インバータ２３が有する６つのスイッチング素子２３Ｕａ〜２３Ｗｂのうち、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗとバッテリ１９との通電を制御するスイッチング素子２３Ｕａ，２３Ｖａ，２３Ｗａの全てをオフにする。一方、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗとグランドとの通電を制御するスイッチング素子２３Ｕｂ，２３Ｖｂ，２３Ｗｂの全てをオンにする。このようにショート制御を実施すれば、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗはグランドショートされ、全コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗにて同時に図２中の矢印に示す向きに電流が流れることとなる。
【００４２】
図４は、ＥＣＵ２０が有するマイクロコンピュータによる上記ショート制御の処理手順を示すフローチャートであり、当該処理は所定周期で繰り返し実行される。
【００４３】
先ず、図４に示すステップＳ１０において、モータ発電機２２がモータ駆動中であるか否かを判定する。モータ駆動中であれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、次のステップＳ１１にて発電要求が生じているか否かを判定する。発電要求が生じていれば（Ｓ１１：ＹＥＳ）、次のステップＳ１２に進み、その時のエンジン回転速度ＮＥが、所定値未満（例えばアイドル運転時の回転速度未満）の極低速状態であるか否かを判定する。
【００４４】
ここで、エンジン回転速度ＮＥが極低速の時には、モータ発電機２２にて発電が為されていたとしても、各種の電力損失を上回るほどの発電量が得られなくなるので、モータ発電機から電気負荷１２，１３，１７およびバッテリ１９へ電力供給できなくなる。前記所定値は、このように充電できないＮＥの領域（充電不可領域）であるか否かの閾値に設定されている。
【００４５】
充電不可領域ではないと判定されれば（Ｓ１２：ＮＯ）、続くステップＳ１３（ショート制御手段）において、先述したショート制御を実施する。すなわち、３つの上相スイッチング素子２３Ｕａ，２３Ｖａ，２３Ｗａを全てオフにするとともに、３つの下相スイッチング素子２３Ｕｂ，２３Ｖｂ，２３Ｗｂを全てオンにする。
【００４６】
続くステップＳ１４では、ショート制御を開始してから所定時間Ｔａ（待機時間）が経過したか否かを判定し、所定時間Ｔａに達した時点で次のステップＳ１６に進み、モータ駆動電力ラインＬｍを通電する状態から発電電力ラインＬｇを通電する状態へ電磁リレー２５の作動を切り替える。本実施形態では、励磁コイル２５ａへの通電をオンさせている時にはモータ駆動電力ラインＬｍを通電する位置にリレー接点２５ｂが切り替えられる。したがって、ステップＳ１６では、励磁コイル２５ａへの通電をオンからオフに切り替えている。
【００４７】
そして、このように電磁リレー２５をオンからオフに切り替え作動させた後に、次のステップＳ１７にて、ショート制御を終了させるとともに、インバータ２３の制御内容を要求にしたがって切り替える。この場合には、ステップＳ１１での発電要求にしたがって、モータ駆動状態から発電作動状態へ切り替える。
【００４８】
一方、ステップＳ１２において充電不可領域であると判定されれば（Ｓ１２：ＹＥＳ）、続くステップＳ１５ではショート制御を禁止し、その後、ステップＳ１６による電磁リレー２５の切り替え作動を実施する。なお、ステップＳ１５にてショート制御を禁止した場合には、ステップＳ１７ではショート制御終了を実施することなく、インバータ２３の制御内容をモータ駆動状態から発電作動状態へ切り替える。
【００４９】
次に、先述したステップＳ１０にてモータ駆動中でないと判定された場合、つまり発電作動中と判定された場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、次のステップＳ１８にてモータ駆動要求が生じているか否かを判定する。モータ駆動要求が生じていれば（Ｓ１８：ＹＥＳ）、次のステップＳ１９（ショート制御手段）に進み、ステップＳ１３と同様のショート制御を実施する。
【００５０】
続くステップＳ２０では、ショート制御を開始してから所定時間Ｔｂ（待機時間）が経過したか否かを判定し、所定時間Ｔｂに達した時点で次のステップＳ２１に進み、発電電力ラインＬｇを通電する状態からモータ駆動電力ラインＬｍを通電する状態へ電磁リレー２５の作動を切り替える。具体的には、励磁コイル２５ａへの通電をオフからオンに切り替える。
【００５１】
そして、このように電磁リレー２５をオフからオンに切り替え作動させた後に、次のステップＳ１７にて、ショート制御を終了させるとともに、インバータ２３の制御内容を要求にしたがって切り替える。この場合には、ステップＳ１８でのモータ駆動要求にしたがって、発電作動状態からモータ駆動状態へ切り替える。
【００５２】
図５は、モータ発電機２２をモータ駆動させてエンジンを始動させた直後に、発電作動に切り替える時の各種変化を示す試験結果であり、図５（ａ）は、本実施形態に反してショート制御を実施せずに電磁リレー２５を切り替えた場合の各種変化を示し、図５（ｂ）は、ショート制御中に電磁リレー２５を切り替えた場合の試験結果である。図中の符号（１）〜（３）は、Ｕ相コイル２２Ｕ、Ｖ相コイル２２Ｖ、Ｗ相コイル２２Ｗの各々に印加される電圧変化を示し、符号（４）はリレー接点を流れる電流（リレー電流）の変化を示し、符号（５）は励磁コイル２５ａへ流す電流の変化を示す。
【００５３】
図５（ａ）に示す試験では、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗのいずれかをバッテリ１９に接続して電圧印加している最中に、ｔ１時点で励磁コイル２５ａへの電流をオフさせて、モータ駆動電力ラインＬｍから発電電力ラインＬｇへ電磁リレー２５を切り替えている。そして、この切り替え時にリレー接点２５ｂにサージ電流が流れることを表している。このため、リレー接点２５ｂが溶損するおそれが生じる。
【００５４】
これに対し図５（ｂ）に示す試験では、ショート制御の実施により、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの電圧が全てグランドレベルになっているショート制御期間Ｔｓが存在し、このショート制御期間Ｔｓの最中に、ｔ１時点で励磁コイル２５ａへの電流をオフさせて、モータ駆動電力ラインＬｍから発電電力ラインＬｇへ電磁リレー２５を切り替えている。そのため、サージ電流が生じない。
【００５５】
なお、励磁コイル２５ａへの電流を切り替えたｔ１時点から、リレー接点２５ｂの電流がゼロになるｔ２時点までには応答遅れが存在するので、この応答遅れ時間ｔ１〜ｔ２よりもショート制御期間Ｔｓが長くなるよう、図４の所定時間Ｔａ，Ｔｂは設定されている。
【００５６】
また、励磁コイル２５ａへの電流を切り替えたｔ１時点またはその直後における、リレー接点２５ｂの電流のピーク値Ｉｐｅａｋが高いほど、前記応答遅れは長くなる。そこで、前記ピーク値Ｉｐｅａｋが高いほど、図４の処理で用いる所定時間Ｔａ，Ｔｂを長く設定することが望ましい。なお、ｔ１時点におけるエンジン回転速度ＮＥが速いほどピーク値Ｉｐｅａｋは高くなる。この点を鑑みて、ｔ１時点におけるエンジン回転速度ＮＥが速いほど所定時間Ｔａ，Ｔｂを長く設定するようにしてもよい。これによれば、リレー接点２５ｂの電流ピーク値Ｉｐｅａｋを検出する電流センサを不要にできる。
【００５７】
以上により、本実施形態によれば、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの全てをグランドショートさせるショート制御を実施し（Ｓ１３，Ｓ１９）、そのグランドショートさせた状態（両電力ラインＬｍ，Ｌｇに電流が流れていない状態）で電磁リレー２５を切り替え作動させる（Ｓ１６，Ｓ２１）。そのため、リレー接点２５ｂでアーク発生を回避でき、リレー接点２５ｂの溶損回避を図ることができる。
【００５８】
また、バッテリ１９へ充電させるに十分な発電量が得られない極低速時（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、ショート制御を禁止してモータ駆動電力ラインＬｍから発電電力ラインＬｇに切り替える。そのため、回転負荷が大きくなるグランドショートを不必要に実施しないので、グランドショートによりエンジン回転速度ＮＥが低下する機会を少なくできる。
【００５９】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００６０】
・図４に示すフローチャートでは、モータ駆動電力ラインＬｍから発電電力ラインＬｇに切り替える場合に限り、モータ極低速時のショート制御禁止を実施しているが、発電電力ラインＬｇからモータ駆動電力ラインＬｍに切り替える場合にも、モータ極低速時のショート制御禁止を実施してもよい。
【００６１】
・上記実施形態では、リレー電流のピーク値Ｉｐｅａｋが高いほど、図４の処理で用いる所定時間Ｔａ，Ｔｂを長く設定しているが、これらの所定時間Ｔａ，Ｔｂを、予め設定した時間に固定して用いてもよい。
【００６２】
・モータ駆動または発電作動させるにあたり、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗを１２０度通電方式で制御してもよいし、１８０度通電方式で制御してもよい。
【００６３】
上記実施形態では、エンジン１０を駆動力とした車両に本発明にかかる電力ライン制御装置を適用させているが、エンジンおよび走行用モータの少なくとも一方を駆動力としたハイブリッド車両にも適用可能であり、この場合のモータ発電機は、走行用モータとして機能するものであってもよいし、スタータモータとして機能するものであってもよい。
【００６４】
上記実施形態では、各相コイルの全てをグランドショートさせた上で電磁リレー２５を切り替え作動させているが、本発明の実施にあたり、各相コイルのいずれか１つまたは２つをグランドショートさせて電磁リレー２５を切り替え作動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
２１…クランク軸（出力軸）、２２…モータ発電機、２３…インバータ、２５…電磁リレー、Ｌｇ…発電電力ライン、Ｌｍ…モータ駆動電力ライン、Ｓ１３，Ｓ１９…ショート制御手段、Ｔａ，Ｔｂ…待機時間、２２Ｕ…Ｕ相コイル、２２Ｖ…Ｖ相コイル、２２Ｗ…Ｗ相コイル。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ駆動電力ラインおよび発電電力ラインを電磁リレーで切り替える電力供給システムに適用された、電力ライン制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、特に二輪車両において、エンジンのスタータモータを発電機としても機能させるモータ発電機が知られている。そして、特許文献１には、モータ駆動と発電作動との切り替えに応じて、以下に説明するモータ駆動電力ラインおよび発電電力ラインを電磁リレーで切り替える旨が記載されている。
【０００３】
すなわち、モータ駆動時には、大電流が流れることを想定して設定されたモータ駆動電力ラインに切り替えて、モータ駆動に要する駆動電力をバッテリからモータ発電機へ電力供給する（図３（ａ）参照）。一方、発電時には、モータ発電機から電気負荷（例えば燃料ポンプや燃料噴射弁、点火装置等）へ発電電力を直接流す発電電力ラインに切り替える（図３（ｂ）参照）。
【０００４】
このように、２つの電力ラインを切り替える構成によれば、電気負荷への電力供給を、バッテリからではなくモータ発電機から直接行うことができるようになる。そのため、バッテリ経由による電流損失を無くすことができるとともに、バッテリ状態とは無関係に確実に電力供給できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−９８０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記電磁リレーには常に電流が流れているので、両電力ラインを電磁リレーで切り替える時にリレー接点でアークが発生し、リレー接点の溶損が懸念される。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、モータ駆動電力ラインおよび発電電力ラインを電磁リレーで切り替えるにあたり、電磁リレーの溶損回避を図った電力供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【０００９】
請求項１記載の発明では、内燃機関の出力軸を回転駆動させるモータ駆動、および前記出力軸による発電作動のいずれかに切り替え可能なモータ発電機と、前記モータ駆動に要する駆動電力をバッテリから前記モータ発電機へ流すモータ駆動電力ラインと、前記発電作動による発電電力を、前記モータ発電機から電気負荷および前記バッテリへ流す発電電力ラインと、前記モータ駆動電力ラインおよび前記発電電力ラインと前記モータ発電機との間に電気接続され、前記モータ駆動時には前記バッテリからの駆動電力を直流から交流に変換し、前記発電作動時には前記モータ発電機からの発電電力を交流から直流に変換するインバータと、前記モータ駆動電力ラインおよび前記発電電力ラインのいずれを前記インバータと通電させるかを切り替える電磁リレーと、を備える電力供給システムに適用されることを前提とする。
【００１０】
そして、前記モータ発電機が有するＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの少なくとも１つをグランドショートさせるよう、前記インバータが有するスイッチング素子を制御するショート制御手段を備え、前記ショート制御手段によりグランドショートさせた状態で、前記電磁リレーを切り替え作動させることを特徴とする。
【００１１】
これによれば、モータ発電機が有する各相コイルの少なくとも１つをグランドショートさせるショート制御手段を備えるので、グランドショートさせることによりモータ発電機からグランドへ電流を流すことで、両電力ラインに流れる電流を少なくすることができる。そして、このようにグランドショートさせた状態（両電力ラインに流れる電流を少なくした状態）で電磁リレーを切り替え作動させるので、電磁リレーのリレー接点でアークが発生することを抑制でき、リレー接点の溶損回避を図ることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明では、前記出力軸の回転速度が所定値未満の極低速状態である時に、前記モータ駆動電力ラインから前記発電電力ラインへ切り替える場合には、前記ショート制御手段による制御を実施することなく前記電磁リレーを切り替え作動させることを特徴とする。
【００１３】
ここで、出力軸の回転速度が極低速（例えばアイドル運転時よりも低速）になると、各種の電力損失を上回るほどの発電量が得られなくなるので、モータ発電機から電気負荷へ電力供給できなくなる。したがって、モータ駆動電力ラインから前記発電電力ラインへ切り替えるにあたり、このような極低速時であれば、ショート制御手段によるグランドショートを実施しなくても、電磁リレーの溶損のおそれは生じない。また、グランドショート実施中はモータ発電機に対する回転負荷が大きいので、極低速時にグランドショートを実施すると出力軸のさらなる回転速度低下を招いてしまう。
【００１４】
これらの点を鑑みた上記発明では、極低速時にモータ駆動電力ラインから発電電力ラインへ切り替える場合には、ショート制御を実施することなく電磁リレーを切り替え作動させるので、上述した回転速度低下を回避できる。
【００１５】
請求項３記載の発明では、前記ショート制御手段による制御（ショート制御）を開始した時点から、所定の待機時間が経過した後に前記電磁リレーの切り替え作動を開始することを特徴とする。
【００１６】
ここで、ショート制御を開始してからリレー電流がゼロになるまでには僅かな時間(例えば数ミリ秒)を要する。そのため、ショート制御の開始と同時に電磁リレーを切り替えると、電磁リレーに未だ電流が流れている状態で電磁リレーを切り替えることとなり、リレー接点の溶損を確実には回避できなくなる。この点を鑑みた上記発明では、ショート制御を開始してから待機時間が経過した後に電磁リレーの切り替え作動を開始するので、リレー接点の溶損抑制を確実にできる。
【００１７】
請求項４記載の発明では、前記ショート制御手段による制御を開始した時に前記電磁リレーを流れているリレー電流が大きいほど、前記待機時間を長く設定することを特徴とする。
【００１８】
先述した通り、グランドショート実施中はモータ発電機に対する回転負荷が大きい。そのため、待機時間をできるだけ短く設定してグランドショートの実施期間を短くすることが望ましい。但し、待機時間を過剰に短く設定するとリレー電流がゼロの状態で電磁リレーを切り替えることの確実性が損なわれる。要するに、前記待機時間は、必要最小限の長さに設定することが、回転負荷軽減および溶損回避の観点から要求される。
【００１９】
これらの点を鑑み、上記発明では、ショート制御開始時のリレー電流が大きいほど、ショート制御を開始してからリレー電流が減少するまでに要する時間が長くなるとみなして、待機時間を長く設定するので、待機時間を必要最小限の長さに設定することを精度良く実現できる。
【００２０】
請求項５記載の発明では、前記ショート制御手段による制御の開始時における前記出力軸の回転速度が速いほど、前記リレー電流が大きいと見なして前記待機時間を設定することを特徴とする。
【００２１】
出力軸の回転速度ＮＥが速いほど発電電力または駆動電力が大きくなっている。つまり、ＮＥとリレー電流とは相関が高い。この点を鑑みた上記発明では、ＮＥが速いほどリレー電流が大きいと見なして待機時間を設定するので、リレー電流を検出するセンサを不要にしつつ、待機時間を必要最小限の長さに設定できる。
【００２２】
請求項６記載の発明では、前記ショート制御手段は、前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイルおよび前記Ｗ相コイルの全てをグランドショートさせることを特徴とする。
【００２３】
ここで、上記発明に反して各相コイルの２つまたは１つをグランドショートさせた場合には、両電力ラインに流れる電流を少なくした状態で電磁リレーを切り替え作動できるのに対し、全てのコイルをグランドショートさせる上記発明によれば、両電力ラインに電流が流れていない状態で電磁リレーを切り替え作動させるので、電磁リレーのリレー接点でアークが発生することを確実に回避でき、リレー接点の溶損回避の確実性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる電力ライン制御装置が適用される二輪車両のエンジンシステムを示す模式図。
【図２】図１に示すＥＣＵによるインバータの制御内容を説明する図。
【図３】（ａ）は図２に示すモータ発電機をモータ駆動させた場合、（ｂ）は発電作動させた場合、（ｃ）は各相コイルをグランドショートさせた場合における電流の流れを示す図。
【図４】図３（ｃ）にかかるショート制御の手順を示すフローチャート。
【図５】本発明による効果を明らかにした試験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明にかかる電力ライン制御装置を、二輪車両の電力供給システムに適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００２６】
図１は、二輪車両に搭載されたエンジン１０（内燃機関）を示す模式図であり、点火着火式の単気筒エンジンを想定している。
【００２７】
燃料タンク１１内の燃料は、燃料ポンプ１２により燃料噴射弁１３へ供給される。燃料噴射弁１３は吸気管１４に取り付けられたポート噴射式であり、燃料噴射弁１３から噴射された燃料は、スロットルバルブ１５により流入量が調節された吸気とともに、混合気となって燃焼室１６へ流入する。また、点火コイル装置１７の一次電流を制御することで、点火プラグ１８へ二次電流を流してスパークさせ、混合気を点火着火させる。
【００２８】
これらの燃料ポンプ１２、燃料噴射弁１３および点火コイル装置１７は「電気負荷」に相当し、バッテリ１９から電力供給されて駆動する。また、これらの電気負荷１２，１３，１７の作動はＥＣＵ２０により制御される。
【００２９】
エンジン始動時にクランク軸２１（出力軸）を回転駆動させるスタータモータは、クランク軸２１により回転駆動して発電作動する発電機としても機能する。すなわち、スタータモータ（以下、モータ発電機２２と呼ぶ）は、エンジン始動時にはモータ駆動し、エンジン始動後には発電作動する。また、エンジン始動後において、クランク軸２１の回転速度ＮＥが所定値未満の低速になると、ＮＥ上昇を図るべくモータ発電機２２をモータ駆動させて、エンジン出力に加えてモータ駆動力によりクランク軸２１の回転をアシストする。
【００３０】
モータ発電機２２には３相交流のブラシレスモータが採用されており、当該モータ発電機２２は、Ｕ相コイル２２Ｕ、Ｖ相コイル２２ＶおよびＷ相コイル２２Ｗを有するステータ２２ａと、永久磁石を有するロータ２２ｂと、各相に対応して設けられたホール素子２２ｃと、を備えて構成されている。
【００３１】
図２の例では、ロータ２２ｂがステータ２２ａの内側に位置するインナロータ型のモータを採用しているが、ロータ２２ｂがステータ２２ａの外側に位置するアウタロータ型のモータを採用してもよい。なお、ロータ２２ｂを、クランク軸２１の同軸上に配置してクランク軸２１と直結させた場合には、ロータ２２ｂをフライホイールとして機能させてもよい。
【００３２】
ＥＣＵ２０には、複数のスイッチング素子２３Ｕａ，２３Ｕｂ，２３Ｖａ，２３Ｖｂ，２３Ｗａ，２３Ｗｂを主体として構成されるインバータ２３と、インバータ２３の作動を制御するマイクロコンピュータ（マイコン２４）が備えられている。そして、インバータ２３の整流機能により、モータ駆動時にはバッテリ１９から放電される駆動電力が直流から交流に変換され、発電作動時にはモータ発電機２２からの発電電力が交流から直流に変換される。ちなみに、スイッチング素子２３Ｕａ〜２３Ｗｂの具体例としては、ＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴの半導体素子が挙げられる。
【００３３】
図２は、マイコン２４によるスイッチング素子２３Ｕａ〜２３Ｗｂの制御を説明する模式図であり、図中の下段はマイコン２４がスイッチング素子２３Ｕａ〜２３Ｗｂへ出力する駆動信号を示す。図示されるように、マイコン２４は各相のホール素子２２ｃの出力に基づき、スイッチング素子２３Ｕａ〜２３Ｗｂの通電タイミングを制御している。
【００３４】
詳細には、１組のスイッチング素子２３Ｕａ，２３ＵｂはＵ相コイル２２Ｕへの通電をオンオフ制御する素子であり、スイッチング素子２３Ｕｂを通電オンさせるとＵ相コイル２２Ｕはグランドに接続されて、図中の矢印に示す向きへＵ相コイル２２Ｕに電流が流れる。一方、スイッチング素子２３Ｕａを通電オンさせるとＵ相コイル２２Ｕはバッテリ１９に接続されて図中の矢印とは反対の向きへＵ相コイル２２Ｕに電流が流れる。
【００３５】
スイッチング素子２３Ｖａ，２３ＶｂはＶ相コイル２２Ｖへの通電をオンオフ制御する素子であり、スイッチング素子２３Ｖｂ，２３Ｗｂを通電オンさせるとＶ相コイル２２Ｖ，Ｗ相コイル２２Ｗはグランドに接続されて、図中の矢印に示す向きへ電流が流れる。一方、スイッチング素子２３Ｖａ，２３Ｗａを通電オンさせるとＶ相コイル２２Ｖ，Ｗ相コイル２２Ｗはバッテリ１９に接続されて図中の矢印とは反対の向きへ電流が流れる。
【００３６】
図３（ａ）中の矢印に示すように、モータ発電機２２をモータ駆動させている時には、モータ駆動電力ラインＬｍを通じてバッテリ１９からインバータ２３へ電流が流れる。一方、モータ発電機２２を発電作動させている時には、図３（ｂ）中の矢印に示すように、発電電力ラインＬｇを通じてインバータ２３から電気負荷１２，１３，１７およびバッテリ１９へ電流が流れる。
【００３７】
これらの電力ラインＬｍ，Ｌｇとインバータ２３との間には電磁リレー２５が設けられており、電磁リレー２５の作動により、２つの電力ラインＬｍ，Ｌｇのいずれを通電状態にするかが切り替えられる。詳細には、電磁リレー２５の励磁コイル２５ａへの通電を、発電作動およびモータ駆動のいずれであるかに応じてＥＣＵ２０が制御することで、いずれの電力ラインＬｍ，Ｌｇを通電状態にするかが切り替えられる。なお、発電電力ラインＬｇにはイグニッションスイッチ２６が設けられている。
【００３８】
このように、２つの電力ラインＬｍ，Ｌｇを切り替える構成にすることで、電気負荷１２，１３，１７への電力供給を、バッテリ１９からではなくモータ発電機２２から直接行うことができるようにしている。そのため、バッテリ経由による電流損失を無くすことができるとともに、バッテリの蓄電状態とは無関係に電気負荷１２，１３，１７への電力供給を確実に実施できる。
【００３９】
ところで、電磁リレー２５のリレー接点２５ｂに電流（リレー電流）が流れている状態で、励磁コイル２５ａへの通電状態を切り替えて電力ラインＬｍ，Ｌｇを切り替えると、リレー接点２５ｂでアークが発生し、リレー接点２５ｂの溶損が懸念されるようになる。
【００４０】
そこで本実施形態では、モータ発電機２２が有する各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの全てをグランドへショートさせるように、インバータ２３を作動させるショート制御を実施している。このショート制御を実施すれば、図３（ｃ）中の矢印に示すように、バッテリ１９の接地側へ電流が流れて、電磁リレー２５および電力ラインＬｍ，Ｌｇには電流が流れなくなる。よって、ショート制御によりグランドショートさせた状態で、電磁リレー２５を切り替え作動させて、アーク発生の回避を図っている。
【００４１】
ショート制御の詳細について説明すると、インバータ２３が有する６つのスイッチング素子２３Ｕａ〜２３Ｗｂのうち、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗとバッテリ１９との通電を制御するスイッチング素子２３Ｕａ，２３Ｖａ，２３Ｗａの全てをオフにする。一方、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗとグランドとの通電を制御するスイッチング素子２３Ｕｂ，２３Ｖｂ，２３Ｗｂの全てをオンにする。このようにショート制御を実施すれば、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗはグランドショートされ、全コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗにて同時に図２中の矢印に示す向きに電流が流れることとなる。
【００４２】
図４は、ＥＣＵ２０が有するマイクロコンピュータによる上記ショート制御の処理手順を示すフローチャートであり、当該処理は所定周期で繰り返し実行される。
【００４３】
先ず、図４に示すステップＳ１０において、モータ発電機２２がモータ駆動中であるか否かを判定する。モータ駆動中であれば（Ｓ１０：ＹＥＳ）、次のステップＳ１１にて発電要求が生じているか否かを判定する。発電要求が生じていれば（Ｓ１１：ＹＥＳ）、次のステップＳ１２に進み、その時のエンジン回転速度ＮＥが、所定値未満（例えばアイドル運転時の回転速度未満）の極低速状態であるか否かを判定する。
【００４４】
ここで、エンジン回転速度ＮＥが極低速の時には、モータ発電機２２にて発電が為されていたとしても、各種の電力損失を上回るほどの発電量が得られなくなるので、モータ発電機から電気負荷１２，１３，１７およびバッテリ１９へ電力供給できなくなる。前記所定値は、このように充電できないＮＥの領域（充電不可領域）であるか否かの閾値に設定されている。
【００４５】
充電不可領域ではないと判定されれば（Ｓ１２：ＮＯ）、続くステップＳ１３（ショート制御手段）において、先述したショート制御を実施する。すなわち、３つの上相スイッチング素子２３Ｕａ，２３Ｖａ，２３Ｗａを全てオフにするとともに、３つの下相スイッチング素子２３Ｕｂ，２３Ｖｂ，２３Ｗｂを全てオンにする。
【００４６】
続くステップＳ１４では、ショート制御を開始してから所定時間Ｔａ（待機時間）が経過したか否かを判定し、所定時間Ｔａに達した時点で次のステップＳ１６に進み、モータ駆動電力ラインＬｍを通電する状態から発電電力ラインＬｇを通電する状態へ電磁リレー２５の作動を切り替える。本実施形態では、励磁コイル２５ａへの通電をオンさせている時にはモータ駆動電力ラインＬｍを通電する位置にリレー接点２５ｂが切り替えられる。したがって、ステップＳ１６では、励磁コイル２５ａへの通電をオンからオフに切り替えている。
【００４７】
そして、このように電磁リレー２５をオンからオフに切り替え作動させた後に、次のステップＳ１７にて、ショート制御を終了させるとともに、インバータ２３の制御内容を要求にしたがって切り替える。この場合には、ステップＳ１１での発電要求にしたがって、モータ駆動状態から発電作動状態へ切り替える。
【００４８】
一方、ステップＳ１２において充電不可領域であると判定されれば（Ｓ１２：ＹＥＳ）、続くステップＳ１５ではショート制御を禁止し、その後、ステップＳ１６による電磁リレー２５の切り替え作動を実施する。なお、ステップＳ１５にてショート制御を禁止した場合には、ステップＳ１７ではショート制御終了を実施することなく、インバータ２３の制御内容をモータ駆動状態から発電作動状態へ切り替える。
【００４９】
次に、先述したステップＳ１０にてモータ駆動中でないと判定された場合、つまり発電作動中と判定された場合（Ｓ１０：ＮＯ）には、次のステップＳ１８にてモータ駆動要求が生じているか否かを判定する。モータ駆動要求が生じていれば（Ｓ１８：ＹＥＳ）、次のステップＳ１９（ショート制御手段）に進み、ステップＳ１３と同様のショート制御を実施する。
【００５０】
続くステップＳ２０では、ショート制御を開始してから所定時間Ｔｂ（待機時間）が経過したか否かを判定し、所定時間Ｔｂに達した時点で次のステップＳ２１に進み、発電電力ラインＬｇを通電する状態からモータ駆動電力ラインＬｍを通電する状態へ電磁リレー２５の作動を切り替える。具体的には、励磁コイル２５ａへの通電をオフからオンに切り替える。
【００５１】
そして、このように電磁リレー２５をオフからオンに切り替え作動させた後に、次のステップＳ１７にて、ショート制御を終了させるとともに、インバータ２３の制御内容を要求にしたがって切り替える。この場合には、ステップＳ１８でのモータ駆動要求にしたがって、発電作動状態からモータ駆動状態へ切り替える。
【００５２】
図５は、モータ発電機２２をモータ駆動させてエンジンを始動させた直後に、発電作動に切り替える時の各種変化を示す試験結果であり、図５（ａ）は、本実施形態に反してショート制御を実施せずに電磁リレー２５を切り替えた場合の各種変化を示し、図５（ｂ）は、ショート制御中に電磁リレー２５を切り替えた場合の試験結果である。図中の符号（１）〜（３）は、Ｕ相コイル２２Ｕ、Ｖ相コイル２２Ｖ、Ｗ相コイル２２Ｗの各々に印加される電圧変化を示し、符号（４）はリレー接点を流れる電流（リレー電流）の変化を示し、符号（５）は励磁コイル２５ａへ流す電流の変化を示す。
【００５３】
図５（ａ）に示す試験では、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗのいずれかをバッテリ１９に接続して電圧印加している最中に、ｔ１時点で励磁コイル２５ａへの電流をオフさせて、モータ駆動電力ラインＬｍから発電電力ラインＬｇへ電磁リレー２５を切り替えている。そして、この切り替え時にリレー接点２５ｂにサージ電流が流れることを表している。このため、リレー接点２５ｂが溶損するおそれが生じる。
【００５４】
これに対し図５（ｂ）に示す試験では、ショート制御の実施により、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの電圧が全てグランドレベルになっているショート制御期間Ｔｓが存在し、このショート制御期間Ｔｓの最中に、ｔ１時点で励磁コイル２５ａへの電流をオフさせて、モータ駆動電力ラインＬｍから発電電力ラインＬｇへ電磁リレー２５を切り替えている。そのため、サージ電流が生じない。
【００５５】
なお、励磁コイル２５ａへの電流を切り替えたｔ１時点から、リレー接点２５ｂの電流がゼロになるｔ２時点までには応答遅れが存在するので、この応答遅れ時間ｔ１〜ｔ２よりもショート制御期間Ｔｓが長くなるよう、図４の所定時間Ｔａ，Ｔｂは設定されている。
【００５６】
また、励磁コイル２５ａへの電流を切り替えたｔ１時点またはその直後における、リレー接点２５ｂの電流のピーク値Ｉｐｅａｋが高いほど、前記応答遅れは長くなる。そこで、前記ピーク値Ｉｐｅａｋが高いほど、図４の処理で用いる所定時間Ｔａ，Ｔｂを長く設定することが望ましい。なお、ｔ１時点におけるエンジン回転速度ＮＥが速いほどピーク値Ｉｐｅａｋは高くなる。この点を鑑みて、ｔ１時点におけるエンジン回転速度ＮＥが速いほど所定時間Ｔａ，Ｔｂを長く設定するようにしてもよい。これによれば、リレー接点２５ｂの電流ピーク値Ｉｐｅａｋを検出する電流センサを不要にできる。
【００５７】
以上により、本実施形態によれば、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗの全てをグランドショートさせるショート制御を実施し（Ｓ１３，Ｓ１９）、そのグランドショートさせた状態（両電力ラインＬｍ，Ｌｇに電流が流れていない状態）で電磁リレー２５を切り替え作動させる（Ｓ１６，Ｓ２１）。そのため、リレー接点２５ｂでアーク発生を回避でき、リレー接点２５ｂの溶損回避を図ることができる。
【００５８】
また、バッテリ１９へ充電させるに十分な発電量が得られない極低速時（Ｓ１２：ＹＥＳ）には、ショート制御を禁止してモータ駆動電力ラインＬｍから発電電力ラインＬｇに切り替える。そのため、回転負荷が大きくなるグランドショートを不必要に実施しないので、グランドショートによりエンジン回転速度ＮＥが低下する機会を少なくできる。
【００５９】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
【００６０】
・図４に示すフローチャートでは、モータ駆動電力ラインＬｍから発電電力ラインＬｇに切り替える場合に限り、モータ極低速時のショート制御禁止を実施しているが、発電電力ラインＬｇからモータ駆動電力ラインＬｍに切り替える場合にも、モータ極低速時のショート制御禁止を実施してもよい。
【００６１】
・上記実施形態では、リレー電流のピーク値Ｉｐｅａｋが高いほど、図４の処理で用いる所定時間Ｔａ，Ｔｂを長く設定しているが、これらの所定時間Ｔａ，Ｔｂを、予め設定した時間に固定して用いてもよい。
【００６２】
・モータ駆動または発電作動させるにあたり、各相コイル２２Ｕ，２２Ｖ，２２Ｗを１２０度通電方式で制御してもよいし、１８０度通電方式で制御してもよい。
【００６３】
上記実施形態では、エンジン１０を駆動力とした車両に本発明にかかる電力ライン制御装置を適用させているが、エンジンおよび走行用モータの少なくとも一方を駆動力としたハイブリッド車両にも適用可能であり、この場合のモータ発電機は、走行用モータとして機能するものであってもよいし、スタータモータとして機能するものであってもよい。
【００６４】
上記実施形態では、各相コイルの全てをグランドショートさせた上で電磁リレー２５を切り替え作動させているが、本発明の実施にあたり、各相コイルのいずれか１つまたは２つをグランドショートさせて電磁リレー２５を切り替え作動させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
２１…クランク軸（出力軸）、２２…モータ発電機、２３…インバータ、２５…電磁リレー、Ｌｇ…発電電力ライン、Ｌｍ…モータ駆動電力ライン、Ｓ１３，Ｓ１９…ショート制御手段、Ｔａ，Ｔｂ…待機時間、２２Ｕ…Ｕ相コイル、２２Ｖ…Ｖ相コイル、２２Ｗ…Ｗ相コイル。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の出力軸を回転駆動させるモータ駆動、および前記出力軸による発電作動のいずれかに切り替え可能なモータ発電機と、
前記モータ駆動に要する駆動電力をバッテリから前記モータ発電機へ流すモータ駆動電力ラインと、
前記発電作動による発電電力を、前記モータ発電機から電気負荷および前記バッテリへ流す発電電力ラインと、
前記モータ駆動電力ラインおよび前記発電電力ラインと前記モータ発電機との間に電気接続され、前記モータ駆動時には前記バッテリからの駆動電力を直流から交流に変換し、前記発電作動時には前記モータ発電機からの発電電力を交流から直流に変換するインバータと、
前記モータ駆動電力ラインおよび前記発電電力ラインのいずれを前記インバータと通電させるかを切り替える電磁リレーと、
を備える電力供給システムに適用され、
前記モータ発電機が有するＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの少なくとも１つをグランドショートさせるよう、前記インバータが有するスイッチング素子を制御するショート制御手段を備え、
前記ショート制御手段によりグランドショートさせた状態で、前記電磁リレーを切り替え作動させることを特徴とする電力ライン制御装置。
【請求項２】
前記出力軸の回転速度が所定値未満の極低速状態である時に、前記モータ駆動電力ラインから前記発電電力ラインへ切り替える場合には、
前記ショート制御手段による制御を実施することなく前記電磁リレーを切り替え作動させることを特徴とする請求項１に記載の電力ライン制御装置。
【請求項３】
前記ショート制御手段による制御を開始した時点から、所定の待機時間が経過した後に前記電磁リレーの切り替え作動を開始することを特徴とする請求項１または２に記載の電力ライン制御装置。
【請求項４】
前記ショート制御手段による制御を開始した時に前記電磁リレーを流れているリレー電流が大きいほど、前記待機時間を長く設定することを特徴とする請求項３に記載の電力ライン制御装置。
【請求項５】
前記ショート制御手段による制御の開始時における前記出力軸の回転速度が速いほど、前記リレー電流が大きいと見なして前記待機時間を設定することを特徴とする請求項４に記載の電力ライン制御装置。
【請求項６】
前記ショート制御手段は、前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイルおよび前記Ｗ相コイルの全てをグランドショートさせることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電力ライン制御装置。
【請求項１】
内燃機関の出力軸を回転駆動させるモータ駆動、および前記出力軸による発電作動のいずれかに切り替え可能なモータ発電機と、
前記モータ駆動に要する駆動電力をバッテリから前記モータ発電機へ流すモータ駆動電力ラインと、
前記発電作動による発電電力を、前記モータ発電機から電気負荷および前記バッテリへ流す発電電力ラインと、
前記モータ駆動電力ラインおよび前記発電電力ラインと前記モータ発電機との間に電気接続され、前記モータ駆動時には前記バッテリからの駆動電力を直流から交流に変換し、前記発電作動時には前記モータ発電機からの発電電力を交流から直流に変換するインバータと、
前記モータ駆動電力ラインおよび前記発電電力ラインのいずれを前記インバータと通電させるかを切り替える電磁リレーと、
を備える電力供給システムに適用され、
前記モータ発電機が有するＵ相コイル、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルの少なくとも１つをグランドショートさせるよう、前記インバータが有するスイッチング素子を制御するショート制御手段を備え、
前記ショート制御手段によりグランドショートさせた状態で、前記電磁リレーを切り替え作動させることを特徴とする電力ライン制御装置。
【請求項２】
前記出力軸の回転速度が所定値未満の極低速状態である時に、前記モータ駆動電力ラインから前記発電電力ラインへ切り替える場合には、
前記ショート制御手段による制御を実施することなく前記電磁リレーを切り替え作動させることを特徴とする請求項１に記載の電力ライン制御装置。
【請求項３】
前記ショート制御手段による制御を開始した時点から、所定の待機時間が経過した後に前記電磁リレーの切り替え作動を開始することを特徴とする請求項１または２に記載の電力ライン制御装置。
【請求項４】
前記ショート制御手段による制御を開始した時に前記電磁リレーを流れているリレー電流が大きいほど、前記待機時間を長く設定することを特徴とする請求項３に記載の電力ライン制御装置。
【請求項５】
前記ショート制御手段による制御の開始時における前記出力軸の回転速度が速いほど、前記リレー電流が大きいと見なして前記待機時間を設定することを特徴とする請求項４に記載の電力ライン制御装置。
【請求項６】
前記ショート制御手段は、前記Ｕ相コイル、前記Ｖ相コイルおよび前記Ｗ相コイルの全てをグランドショートさせることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の電力ライン制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−２７１３１（Ｐ２０１３−２７１３１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５９１３６（Ｐ２０１１−１５９１３６）
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２０日（２０１１．７．２０）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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