ハイブリッド車両用発電電動機

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【発明の名称】	ハイブリッド車両用発電電動機
【発明者】	【氏名】藤原正【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内【氏名】森俊郎【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内【氏名】小松康幸【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内【氏名】久保和之【住所又は居所】埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内
【要約】	【課題】メインバッテリからの電力供給を必要とせずに発電することができ、ハイブリッド車両のシステム構成に要する費用を削減する。【解決手段】ハイブリッド車両用発電電動機（モータジェネレータ）３０を、かご型のロータ３１と、ロータ３１の外周部を覆うようにして配置されるステータとを備えて構成した。ロータ３１を、ロータ鉄心３１ａと、複数のスロット３１ｂ，…，３１ｂと、各スロット３１ｂ，…，３１ｂ内に設けられたロータ導体３１ｃ，…，３１ｃと、各ロータ導体３１ｃ，…，３１ｃを短絡するエンドリング３１ｄ，３１ｄと、複数の磁石装着凹部３３，…，３３と、各磁石装着凹部３３，…，３３内に装着されたロータ側永久磁石３４，…，３４とを備えて構成した。

【特許請求の範囲】
【請求項１】車両の駆動軸を駆動して推進力を出力する内燃機関と共に併用されてハイブリッド車両を走行駆動するハイブリッド車両用発電電動機であって、前記ハイブリッド車両用発電電動機は、車両の運転状態に応じて、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置から供給される電気エネルギーによって前記駆動軸を回転駆動させると共に、車両の減速時の回生作動による回生エネルギー及び前記内燃機関の出力による発電エネルギーを発生して前記蓄電装置に蓄電しており、前記ハイブリッド車両用発電電動機は、永久磁石を内蔵したかご型回転子と固定子とを有する誘導電動機からなり、前記かご型回転子の回転により発電した発電電圧を前記蓄電装置に蓄電することを特徴とするハイブリッド車両用発電電動機。
【請求項２】車両の駆動軸を駆動して推進力を出力する内燃機関と共に併用されてハイブリッド車両を走行駆動可能なハイブリッド車両用発電電動機であって、前記ハイブリッド車両用発電電動機は、車両の運転状態に応じて、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置から供給される電気エネルギーによって前記駆動軸を回転駆動させると共に、車両の減速時の回生作動による回生エネルギー及び前記内燃機関の出力による発電エネルギーを発生して前記蓄電装置に蓄電しており、前記ハイブリッド車両用発電電動機は、永久磁石を内蔵した固定子とかご型回転子とを有する誘導電動機からなり、前記かご型回転子の回転により発電した発電電圧を前記蓄電装置に蓄電することを特徴とするハイブリッド車両用発電電動機。
【請求項３】前記永久磁石は、前記内燃機関あるいは前記ハイブリッド車両用発電電動機の最大回転数領域において、前記固定子の固定子鉄心が非励磁状態での発電電圧を所定の定格電圧以下とする大きさの磁場を発生することを特徴とする請求項１または請求項２の何れかに記載のハイブリッド車両用発電電動機。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、エンジン及びモータを併用して走行駆動するハイブリッド車両のモータ（ハイブリッド車両用発電電動機）に係り、特に、モータによる発電エネルギーを制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来技術の一例に係るハイブリッド車両１０の構成図である。このハイブリッド車両１０は、車両の推進力を出力するエンジン１１と、モータ１２と、変速機１３と、車輪１４と、平滑コンデンサＣを備えたインバータ１５を介してモータ１２と電気エネルギーの授受を行う高圧系のメインバッテリ１６と、ＤＣ－ＤＣコンバータ１７を介してメインバッテリ１６に接続され、各種補機類等を含む負荷１８を駆動する補助バッテリ１９と、補助バッテリ１９に接続され、エンジン１１を始動するスタータモータ２０と、ＥＣＵ（電子制御装置）２１と、記憶装置２２と、蓄電電圧検出器２３と、インバータ電圧検出器２４と、回転角センサ２５とを備えて構成されている。
【０００３】モータ１２は、例えばかご型ロータを備えた誘導モータをなし、メインバッテリ１６からインバータ１５を介してモータ１２のステータ巻線に励磁電流が通電された状態において、エンジン１１の出力を補助すると共に、車両の減速時の回生作動による回生エネルギーおよびエンジン１１の出力による発電エネルギーを発生する。モータ１２の駆動及び回生作動は、ＥＣＵ２１からの制御指令を受けてインバータ１５により行われる。インバータ１５は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータをなすものであって、スイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路１５ａと、平滑コンデンサＣとを備えて構成されている。
【０００４】ブリッジ回路１５ａは、複数のスイッチング素子であるトランジスタＴＵ１，ＴＵ２，ＴＶ１，ＴＶ２，ＴＷ１，ＴＷ２を備えて構成され、これらのトランジスタＴＵ１，…，ＴＷ２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar mode Transistor）とされている。トランジスタＴＵ１，ＴＵ２，ＴＶ１，ＴＶ２，ＴＷ１，ＴＷ２のコレクタ－エミッタ間には、それぞれダイオードＤＵ１，ＤＵ２，ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＷ１，ＤＷ２が配置され、各トランジスタＴＵ１，ＴＵ２，ＴＶ１，ＴＶ２，ＴＷ１，ＴＷ２のエミッタに、各ダイオードＤＵ１，ＤＵ２，ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＷ１，ＤＷ２のアノードが接続され、各コレクタには、各ダイオードＤＵ１，ＤＵ２，ＤＶ１，ＤＶ２，ＤＷ１，ＤＷ２のカソードが接続されている。
【０００５】各トランジスタＴＵ１，ＴＶ１，ＴＷ１のコレクタは全て直流入出力端子１５Ｄに接続されている。トランジスタＴＵ１のエミッタはトランジスタＴＵ２のコレクタに接続され、トランジスタＴＶ１のエミッタはトランジスタＴＶ２のコレクタに接続され、トランジスタＴＷ１のエミッタはトランジスタＴＷ２のコレクタに接続されている。各トランジスタＴＵ２，ＴＶ２，ＴＷ２のエミッタは全て接地端子１５Ｇに接続されている。また、モータ１２に備えられた３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各交流入出力端子１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗには、インバータ１５の各交流入出力端子１５Ｕ，１５Ｖ，１５Ｗが接続されている。ここで、交流入出力端子１５ＵはトランジスタＴＵ１のエミッタおよびトランジスタＴＵ２のコレクタに接続され、交流入出力端子１５ＶはトランジスタＴＶ１のエミッタおよびトランジスタＴＶ２のコレクタに接続され、交流入出力端子１５ＷはトランジスタＴＷ１のエミッタおよびトランジスタＴＷ２のコレクタに接続されている。そして、平滑コンデンサＣは直流入出力端子１５Ｄと接地端子１５Ｇとの間に接続されている。
【０００６】ＤＣ－ＤＣコンバータ１７は、双方向のＤＣ－ＤＣコンバータであって、メインバッテリ１６の蓄電電圧ＶＢあるいはモータ１２を回生作動または昇圧駆動した際のインバータ１５の端子間電圧ＶＰを降圧して補助バッテリ１９を充電すると共に、メインバッテリ１６の蓄電容量が低下している場合には、補助バッテリ１９の端子間電圧を昇圧してメインバッテリ１６を充電する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来技術に係るハイブリッド車両１０において、モータ１２はかご型ロータを備えた誘導モータであることから、メインバッテリ１６からモータ１２のステータ巻線に励磁電流が通電された状態においてのみ、車両の駆動軸を回転駆動することができる。このため、例えば車両の始動時等において、メインバッテリ１８の蓄電容量が低下していると、モータ１２へ電気エネルギーを供給することができず、モータ１２を始動することができないという問題が生じる。このため、メインバッテリ１８の蓄電容量が低下している場合には、補助バッテリ１９によってメインバッテリ１８を充電することができるように、例えば専用のチャージャーや、双方向のＤＣ－ＤＣコンバータ１７等を備える必要があり、ハイブリッド車両のシステム構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。
【０００８】また、例えばブラシレスモータのようにロータとしてロータ外周全体に永久磁石を配置した永久磁石回転子を用いた場合には、永久磁石による磁界が非常に強いため、車両の駆動輪側からモータ１２に駆動力が伝達される回生作動時や、エンジン１１の出力がモータ１２の回転軸に伝達される発電時において、ロータの回転数が高くなると、発電電圧が過剰に増大する場合がある。このため、インバータ１５を構成するスイッチング素子として、高耐圧のＩＧＢＴ等を用いる必要があり、装置の構成に要する費用が嵩むという問題が生じる。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、メインバッテリからの電力供給を必要とせずに発電することができ、ハイブリッド車両のシステム構成に要する費用を削減することが可能なハイブリッド車両用発電電動機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明のハイブリッド車両用発電電動機（例えば、後述する実施の形態でのハイブリッド車両用発電電動機（モータジェネレータ）３０）は、車両の駆動軸を駆動して推進力を出力する内燃機関（例えば、後述する実施の形態でのエンジン４２）と共に併用されてハイブリッド車両（例えば、後述する実施の形態でのハイブリッド車両４１）を走行駆動するハイブリッド車両用発電電動機であって、前記ハイブリッド車両用発電電動機は、車両の運転状態に応じて、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置（例えば、後述する実施の形態でのメインバッテリ４７）から供給される電気エネルギーによって前記駆動軸を回転駆動させると共に、車両の減速時の回生作動による回生エネルギー及び前記内燃機関の出力による発電エネルギーを発生して前記蓄電装置に蓄電しており、前記ハイブリッド車両用発電電動機は、永久磁石（例えば、後述する実施の形態でのロータ側永久磁石３４，…，３４）を内蔵したかご型回転子（例えば、後述する実施の形態でのロータ３１）と固定子（例えば、後述する実施の形態でのステータ３２）とを有する誘導電動機からなり、前記かご型回転子の回転により発電した発電電圧を前記蓄電装置に蓄電することを特徴としている。
【００１０】上記構成のハイブリッド車両用発電電動機によれば、例えば、車両の始動時等において、補助バッテリ等から電力供給を受けるスタータモータにより始動された内燃機関の出力によってかご型回転子を回転させると、かご型回転子に内蔵された永久磁石が発生する磁束と固定子巻線との相対運動によって、固定子巻線に誘導起電力が発生する。これにより、例えば、蓄電装置の蓄電容量が低下しているために、蓄電装置からハイブリッド車両用発電電動機に電気エネルギーを供給することができない状態、つまり固定子鉄心が非励磁状態であっても、かご型回転子を回転させるだけで発電させることができ、発生した発電エネルギーを蓄電装置に充電することができる。また、かご型回転子に対して、例えば内燃機関による駆動軸の回転と同期する制御を行う際に、かご型回転子の回転速度が同期速度を外れるような脱調が生じた場合でも、かご型回転子に内蔵された永久磁石の誘導作用により元の回転に戻ろうとするため、脱調の発生を抑制することができる。なお、かご型回転子に内蔵される永久磁石の量を増大させることによって、ハイブリッド車両用発電電動機の回転駆動時に、かご型回転子の回転速度が同期速度に近くなり、効率の良い運転を行うことができる。
【００１１】さらに、請求項２に記載の発明のハイブリッド車両用発電電動機（例えば、後述する実施の形態でのハイブリッド車両用発電電動機（モータジェネレータ）３０）は、車両の駆動軸を駆動して推進力を出力する内燃機関（例えば、後述する実施の形態でのエンジン４２）と共に併用されてハイブリッド車両（例えば、後述する実施の形態でのハイブリッド車両４１）を走行駆動可能なハイブリッド車両用発電電動機であって、前記ハイブリッド車両用発電電動機は、車両の運転状態に応じて、前記ハイブリッド車両に搭載された蓄電装置（例えば、後述する実施の形態でのメインバッテリ４７）から供給される電気エネルギーによって前記駆動軸を回転駆動させると共に、車両の減速時の回生作動による回生エネルギー及び前記内燃機関の出力による発電エネルギーを発生して前記蓄電装置に蓄電しており、前記ハイブリッド車両用発電電動機は、永久磁石（例えば、後述する実施の形態でのステータ側永久磁石３６，…，３６）を内蔵した固定子（例えば、後述する実施の形態でのステータ６２）とかご型回転子（例えば、後述する実施の形態でのロータ３１）とを有する誘導電動機からなり、前記かご型回転子の回転により発電した発電電圧を前記蓄電装置に蓄電することを特徴としている。
【００１２】上記構成のハイブリッド車両用発電電動機によれば、例えば、車両の始動時等において、補助バッテリ等から電力供給を受けるスタータモータにより始動された内燃機関の出力によってかご型回転子を回転させると、固定子鉄心に内蔵された永久磁石が発生する磁束とかご型回転子のかご導体との相対運動によって、かご導体、さらに、固定子巻線に誘導起電力が発生する。これにより、例えば、蓄電装置の蓄電容量が低下しているために、蓄電装置からハイブリッド車両用発電電動機に電気エネルギーを供給することができない状態、つまり固定子鉄心が非励磁状態であっても、かご型回転子を回転させるだけで発電させることができ、発生した発電エネルギーを蓄電装置に充電することができる。しかも、固定子鉄心に永久磁石を内蔵したことにより、例えばかご型回転子に永久磁石を内蔵する場合に比べて、永久磁石に作用する回転力を考慮する必要が無く、例えば回転力に抗する磁石止め等の付加的な構成を必要とせず、永久磁石の固定方法を簡略化することで、ハイブリッド車両用発電電動機を製造する際に要する費用の削減に資することが可能となる。
【００１３】さらに、請求項３に記載の発明のハイブリッド車両用発電電動機では、前記永久磁石は、前記内燃機関あるいは前記ハイブリッド車両用発電電動機の最大回転数領域において、前記固定子の固定子鉄心（例えば、後述する実施の形態でのステータ鉄心３２ａ）が非励磁状態での発電電圧を所定の定格電圧以下とする大きさの磁場を発生することを特徴としている。
【００１４】上記構成のハイブリッド車両用発電電動機によれば、永久磁石に起因する発電電圧が所定の定格電圧を超えることがないため、回転数が高い領域であっても磁石界磁量を等価的に弱める弱め界磁制御等によって発電制御を行う必要が無く、固定子巻線に弱め界磁電流を通電させる必要が無いことから、効率良くハイブリッド車両用発電電動機を駆動させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明のハイブリッド車両用発電電動機の一実施形態について添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両用発電電動機３０のロータ３１の破断斜視図であり、図２はハイブリッド車両用発電電動機３０のステータ３２の要部断面図であり、図３はステータ鉄心３２ａの非励磁時におけるロータ３１の回転数と誘導起電圧との関係を示すグラフ図であり、図４は本発明の一実施形態に係るハイブリッド車両用発電電動機３０を備えたハイブリッド車両４１の構成図である。本実施の形態によるハイブリッド車両用発電電動機３０（以下、単にモータジェネレータ３０と呼ぶ）は、例えば、かご型のロータ３１と、このロータ３１の外周部を覆うようにして配置される略円筒形のステータ３２とを備えて構成され、ステータ３２はハウジング（図示略）に組み込まれている。
【００１６】モータジェネレータ３０のロータ３１は、例えば図１に示すように、かご型ロータをなすものであって、ロータ鉄心３１ａと、複数のスロット３１ｂ，…，３１ｂと、各スロット３１ｂ，…，３１ｂ内に設けられたロータ導体３１ｃ，…，３１ｃと、各ロータ導体３１ｃ，…，３１ｃを短絡するエンドリング３１ｄ，３１ｄと、複数の磁石装着凹部３３，…，３３と、各磁石装着凹部３３，…，３３内に装着されたロータ側永久磁石３４，…，３４とを備えて構成されている。ロータ鉄心３１ａは、例えば珪素鋼鈑等の電磁鋼鈑が積層されてなる略円筒状に形成され、ロータ鉄心３１ａの外周面上には、径方向内方に向かう複数のスロット３１ｂ，…，３１ｂが周方向に所定の間隔をおいて配置されている。そして、各スロット３１ｂ，…，３１ｂ内に設けられたロータ導体３１ｃ，…，３１ｃは、ロータ鉄心３１ａの両側面を挟み込むようにして覆う略円環状のエンドリング３１ｄ，３１ｄと一体に形成されている。
【００１７】さらに、ロータ鉄心３１ａの外周面上には、複数のスロット３１ｂ，…，３１ｂと干渉しない位置に、複数の磁石装着凹部３３，…，３３が周方向に所定間隔をおいて設けられている。そして、各磁石装着凹部３３，…，３３内には、ロータ側永久磁石３４，…，３４が装着されている。
【００１８】モータジェネレータ３０のステータ３２は、例えば図２に示すように、略円筒形に形成され、ステータ鉄心３２ａと、複数のティース３２ｂ，…，３２ｂと、各ティース３２ｂの外周に集中巻きされたステータコイル３２ｃとを備えて構成されている。ステータ鉄心３２ａは、例えば珪素鋼鈑等の電磁鋼鈑が積層されてなる略円筒状に形成され、ステータ鉄心３２ａの内周面上には、径方向内方に向かって突出して伸びる複数のティース３２ｂ，…，３２ｂが周方向に所定間隔をおいて配置されている。
【００１９】ここで、ロータ３１に設けられたロータ側永久磁石３４，…，３４の量は、ステータ鉄心３２ａの非励磁時つまりステータコイル３２ｃにメインバッテリ４７から励磁電流が通電されていない状態において、ロータ３１の最大回転数領域での誘導起電力が所定の値を超えることが無い程度の大きさの磁場を発生する値に設定されている。例えば図３に示すように、ステータ鉄心３２ａの非励磁時において、ロータ３１の回転数に比例して誘導起電圧が増大する場合に、最大回転数領域での所定の回転数Ｒ１（例えば、Ｒ１＝８０００×１／６０ｓ^-1）での誘導起電圧が、所定の定格電圧Ｖ１（例えば、Ｖ１＝４２Ｖ）を超えることが無いように設定されている。
【００２０】さらに図４に示すように、本実施の形態に係るモータジェネレータ３０を備えたハイブリッド車両４１は、エンジン４２と、変速機４３と、車輪４４と、スタータモータ４５と、インバータ４６と、メインバッテリ４７と、ＤＣ－ＤＣコンバータ４８と、補助バッテリ４９と、ＥＣＵ（電子制御装置）５０と、記憶装置５１と、蓄電電圧検出器５２と、インバータ電圧検出器５３と、回転角センサ５４とを備えて構成されている。
【００２１】このハイブリッド車両４１では、車両の推進力を出力するエンジン４２の出力軸（図示略）はモータジェネレータ３０の回転軸（図示略）と接続されており、モータジェネレータ３０の回転軸は変速機４３を介して駆動輪たる車輪４４に接続されている。これにより、エンジン４２及びモータジェネレータ３０の両方の駆動力は、変速機４３を介して駆動輪に伝達される。また、車両の減速時に駆動輪側からモータジェネレータ３０に駆動力が伝達されると、モータジェネレータ３０は発電機として機能していわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。さらに、エンジン４２の出力がモータジェネレータ３０の回転軸（図示略）に伝達された場合にもモータジェネレータ３０は発電機として機能して発電エネルギーを発生する。
【００２２】また、エンジン４２には、始動用のスタータモータ４５が備えられており、エンジン始動の際には、補助バッテリ４９から電力供給されたスタータモータ４５によってエンジン４２の出力軸が回転させられる。このとき、燃料供給とプラグ点火の動作が行われることでエンジン４２が始動される。
【００２３】モータジェネレータ３０の駆動及び回生作動は、ＥＣＵ５０からの制御指令を受けてインバータ４６により行われる。インバータ４６にはモータジェネレータ３０と電気エネルギーの授受を行う高圧系のメインバッテリ４７が接続されている。さらに、各種補機類を駆動するための１２ボルトの補助バッテリ４９は、メインバッテリ４７およびインバータ４６にＤＣ－ＤＣコンバータ４８を介して接続されており、ＤＣ－ＤＣコンバータ４８は、後述するように、メインバッテリ４７の蓄電電圧ＶＢあるいはモータジェネレータ３０を回生作動または昇圧駆動した際のインバータ４６の端子間電圧ＶＰを降圧して補助バッテリ４９を充電する。
【００２４】モータジェネレータ３０は、例えば３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の各入出力端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗを有する。インバータ４６は、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）によるＰＷＭインバータをなすものであって、スイッチング素子を複数用いてブリッジ接続してなるブリッジ回路４６ａと、平滑コンデンサＣとを備えて構成されている。
【００２５】インバータ４６は、モータジェネレータ３０が電動機として動作する場合に、メインバッテリ４７から直流入出力端子４６Ｄおよび接地端子４６Ｇを介して入力される直流電流を交流電流に変換し、この交流電流を交流入出力端子４６Ｕ，４６Ｖ，４６Ｗから出力して、モータジェネレータ３０の各入出力端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗに送出する。一方、モータジェネレータ３０が発電機として動作する場合には、モータジェネレータ３０の各入出力端子３０Ｕ，３０Ｖ，３０Ｗから出力される交流電流を交流入出力端子４６Ｕ，４６Ｖ，４６Ｗから入力し、入力した交流電流を直流電流に変換して、この直流電流を直流入出力端子４６Ｄおよび接地端子４６Ｇから出力する。
【００２６】ブリッジ回路４６ａは、複数のスイッチング素子であるＭＯＳ型トランジスタＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２を備えて構成され、これらのトランジスタＳＵ１，…，ＳＷ２は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semi-conductor Field Effect Transistor）とされている。トランジスタＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２のソース－ドレイン間には、それぞれダイオードＫＵ１，ＫＵ２，ＫＶ１，ＫＶ２，ＫＷ１，ＫＷ２が配置され、各トランジスタＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２のドレインに、各ダイオードＫＵ１，ＫＵ２，ＫＶ１，ＫＶ２，ＫＷ１，ＫＷ２のアノードが接続され、各ソースには、各ダイオードＫＵ１，ＫＵ２，ＫＶ１，ＫＶ２，ＫＷ１，ＫＷ２のカソードが接続されている。
【００２７】各トランジスタＳＵ１，ＳＶ１，ＳＷ１のソースは全て直流入出力端子４６Ｄに接続されている。トランジスタＳＵ１のドレインはトランジスタＳＵ２のソースに接続され、トランジスタＳＶ１のドレインはトランジスタＳＶ２のソースに接続され、トランジスタＳＷ１のドレインはトランジスタＳＷ２のソースに接続されている。各トランジスタＳＵ２，ＳＶ２，ＳＷ２のドレインは全て接地端子４６Ｇに接続されている。また、交流入出力端子４６ＵはトランジスタＳＵ１のドレインおよびトランジスタＳＵ２のソースに接続され、交流入出力端子４６ＶはトランジスタＳＶ１のドレインおよびトランジスタＳＶ２のソースに接続され、交流入出力端子４６ＷはトランジスタＳＷ１のドレインおよびトランジスタＳＷ２のソースに接続されている。そして、平滑コンデンサＣは直流入出力端子４６Ｄと接地端子４６Ｇとの間に接続されている。
【００２８】インバータ４６の直流入出力端子４６Ｄと接地端子４６Ｇとの間には、インバータ４６を介してモータジェネレータ３０と電気エネルギーの授受を行う充電可能な高圧系のメインバッテリ４７およびＤＣ－ＤＣコンバータ４８が接続されている。ＤＣ－ＤＣコンバータ４８は、例えばスイッチング回路４８ａと、絶縁変圧器４８ｂと、整流回路４８ｃとを備えて構成されている。例えば複数のスイッチング素子をブリッジ接続してなるスイッチング回路４８ａの直流入出力端子４８Ｄおよび接地端子４８Ｇは、それぞれインバータ４６の直流入出力端子４６Ｄおよび接地端子４６Ｇに接続されており、インバータ４６と平滑コンデンサＣを介してモータジェネレータ３０から供給される直流電流、あるいは、メインバッテリ４７から供給される直流電流を、交流電流に変換する。
【００２９】絶縁変圧器４８ｂは、スイッチング回路４８ａの交流電流によって整流回路４８ｃに交流電流を誘導する。整流回路４８ｃは、絶縁変圧器４８ｂを介して誘導された交流電流を直流電流に整流して、この直流電流を補助バッテリ４９へ出力して、補助バッテリ４９を充電する。そして、補助バッテリ４９には、各種補機類からなる負荷５５と、スタータモータ４５とが接続されている。なお、ＤＣ－ＤＣコンバータ４８は、例えば車両の停止後において、平滑コンデンサＣを放電させるディスチャージ動作を行う場合に、平滑コンデンサＣから補助バッテリ４９へと放電させる。
【００３０】ＥＣＵ（電子制御装置）５０は、エンジン４２の始動時におけるスタータモータ４５の駆動や、インバータ４６のブリッジ回路４６ａおよびＤＣ－ＤＣコンバータ４８のスイッチング回路４８ａにおける各電力変換動作等を制御する。このため、ＥＣＵ５０には、例えば、高圧系のメインバッテリ４７の両端間の電圧（蓄電電圧）ＶＢを検出するバッテリ電圧検出器５２から出力される信号と、インバータ４６の直流入出力端子４６Ｄと接地端子４６Ｇとの間の電圧（端子間電圧）ＶＰを検出する端子間電圧検出器５３から出力される信号と、モータジェネレータ３０のロータ３１の磁極位置（位相角）を検出する回転角センサ５４から出力される信号ＳＥＵ，ＳＥＶ，ＳＥＷとが入力されている。
【００３１】そして、ＥＣＵ５０は、ブリッジ回路４６ａの各トランジスタＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２のゲートと接続されており、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）により各トランジスタＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２をオン／オフ駆動させるためのパルスを出力する。このパルスのデューティ、つまりオン／オフの比率のマップ（データ）は記憶装置５１に記憶されており、ＥＣＵ５０はマップ検索して得た値に基づいたパルスを出力する。
【００３２】例えば、ＥＣＵ５０がインバータ４６を制御して高圧系のメインバッテリ４７を充電する際には、ＥＣＵ５０は回転角センサ５４の出力波形に基づいてブリッジ回路４６ａへ送出するパルスの同期をとりつつ、ブリッジ回路４６ａによって所定の電圧値（例えば、４２ボルト等）まで昇圧を行う。すなわち、記憶装置５１には、所定の電圧値（例えば、４２ボルト等）を得るための、モータジェネレータ３０の回転数に応じたデューティのマップが予め記憶されており、ＥＣＵ５０は、このマップを参照して、ブリッジ回路４６ａ内の各トランジスタＳＵ１，ＳＵ２，ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＷ１，ＳＷ２をオン／オフ駆動させるためのパルスのデューティを制御する。一方、ＥＣＵ５０がＤＣ－ＤＣコンバータ４８を制御して補助バッテリ４９を充電する際には、所定の電圧値（例えば、１２ボルト等）まで降圧を行う。
【００３３】本実施の形態によるハイブリッド車両用発電電動機３０は上記構成を備えており、次に、このハイブリッド車両用発電電動機３０の動作、特にハイブリッド車両４１の始動時における動作について説明する。
【００３４】先ず、車両の始動時にイグニッションをオンとし、補助バッテリ４９からの電力供給によってスタータモータ４５を駆動する。すると、エンジン４２が始動され、このエンジン４２の出力がモータジェネレータ３０の回転軸に伝達されることで、モータジェネレータ３０のロータ３１が回転させられる。ここで、ロータ３１が回転することによって、ステータコイル３２ｃを貫くロータ側永久磁石３４の界磁磁束に磁束密度の変化が生じ、ステータコイル３２ｃに誘導起電力が発生する。この誘導起電力により、インバータ４６の平滑コンデンサＣを徐々に充電する初期充電（プリチャージ）動作を行う。また、平滑コンデンサＣの充電が完了した状態で、例えばメインバッテリ４７の蓄電容量が低下している場合には、このステータコイル３２ｃに発生した誘導起電力によってメインバッテリ４７を充電する。
【００３５】上述したように、本実施の形態によるハイブリッド車両用発電電動機３０によれば、かご型のロータ３１にロータ側永久磁石３４，…，３４を内蔵したことにより、例えば車両の始動時等において、メインバッテリ４７の蓄電容量が低下しているために、メインバッテリ４７からハイブリッド車両用発電電動機３０に電気エネルギーを供給することができない状態であっても、ロータ３１を回転させるだけで発電させることができ、発生した発電エネルギーをメインバッテリ４７に充電することができる。しかも、ロータ側永久磁石３４，…，３４は、ステータ鉄心３２ａの非励磁時にロータ３１の最大回転数領域での誘導起電力が所定の値を超えることが無い程度の大きさの磁場を発生するように設定されていることから、ロータ３１の回転数が高い領域であっても、例えば磁石界磁量を等価的に弱める弱め界磁制御等によって発電制御を行う必要が無く、ステータコイル３２ｃに弱め界磁電流を通電させる必要が無いことから、効率良くハイブリッド車両用発電電動機１０を運転することができる。また、インバータ４６のスイッチング素子を高耐圧にする必要がなく、低耐圧のＭＯＳ型トランジスタによりハイブリッド車両用発電電動機１０を駆動させることができる。
【００３６】なお、上述した本実施の形態においては、ロータ３１にロータ側永久磁石３４，…，３４を設けるとしたが、例えば図５に示す本実施形態の変形例に係るステータ６２の要部断面図のように、ロータ３１にはロータ側永久磁石３４，…，３４を備えずに、ステータ３２に、複数の磁石装着孔３５，…，３５と、ステータ側永久磁石３６，…，３６とを備えて本実施形態の変形例に係るステータ６２を構成しても良い。すなわち、このステータ６２は略円筒形に形成され、ステータ鉄心３２ａと、複数のティース３２ｂ，…，３２ｂと、各ティース３２ｂの外周に集中巻きされたステータコイル３２ｃと、複数の磁石装着孔３５，…，３５と、各磁石装着孔３５，…，３５内に装着されたステータ側永久磁石３６，…，３６とを備えて構成されている。
【００３７】例えば、各ティース３２ｂ，…，３２ｂ、および、ステータ鉄心３２ａにて周方向に所定間隔をおいた位置には、ロータ３１の回転軸（図示略）方向に伸びる複数の磁石装着孔３５，…，３５が形成され、各磁石装着孔３５，…，３５には、ステータ側永久磁石３６，…，３６が挿入されている。ここで、各ティース３２ｂの磁石装着孔３５に挿入されたステータ側永久磁石３６は、例えばステータ３２の径方向に磁化されており、ステータ鉄心３２ａの複数の磁石装着孔３５，…，３５に挿入されたステータ側永久磁石３６，…，３６は、例えばステータ３２の周方向に磁化されている。そして、ステータ鉄心３２ａにて周方向に所定の間隔をおいて配置された複数のステータ側永久磁石３６，…，３６は、例えば隣り合うステータ側永久磁石３６，３６の磁化方向が互いに反対方向となるように、すなわち隣り合うステータ側永久磁石３６，３６は、互いに同じ極（Ｎ極又はＳ極）を対向するように配置されている。
【００３８】ここで、ロータ３１が回転すると、ロータ導体３１ｃ，…，３１ｃを貫くステータ側永久磁石３６の界磁磁束に磁束密度の変化が生じ、ロータ導体３１ｃ，…，３１ｃに誘導起電力が発生する。そして、ロータ導体３１ｃ，…，３１ｃに誘導電流が流れると、ステータ６２のステータコイル３２ｃに誘導起電力が発生する。これにより、例えばメインバッテリ４７の蓄電容量が低下している場合であっても、このステータコイル３２ｃに発生した誘導起電力によってメインバッテリ４７を充電することができる。ここで、ステータ３２に設けられたステータ側永久磁石３６，…，３６の量は、ステータ鉄心３２ａの非励磁時つまりステータコイル３２ｃにメインバッテリ４７から励磁電流が通電されていない状態において、ロータ３１の最大回転数領域での誘導起電力が所定の値を超えることが無い程度の大きさの磁場を発生する値に設定されている。
【００３９】なお、上述した本実施形態および本実施形態の変形例においては、ロータ３１またはステータ３２の何れかに一方に永久磁石を備えるとしたが、ロータ３１にロータ側永久磁石３４…，３４を備えると共に、ステータ３２にステータ側永久磁石３６…，３６を備えてもよい。この場合、ロータ側永久磁石３４，…，３４およびステータ側永久磁石３６，…，３６の量は、ステータ鉄心３２ａの非励磁時において、ロータ３１の最大回転数領域での誘導起電力が所定の値を超えることが無い程度の大きさの磁場を発生する値に設定されていればよい。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の発明のハイブリッド車両用発電電動機によれば、固定子鉄心が非励磁状態であっても、かご型回転子を回転させるだけで発電させることができ、発生した発電エネルギーを蓄電装置に充電することができる。
【００４１】さらに、請求項２に記載の発明のハイブリッド車両用発電電動機によれば、固定子鉄心が非励磁状態であっても、かご型回転子を回転させるだけで発電させることができ、発生した発電エネルギーを蓄電装置に充電することができる。加えて、例えばかご型回転子に永久磁石を内蔵する場合に比べて、永久磁石に作用する回転力を考慮する必要が無く、例えば回転力に抗する磁石止め等の付加的な構成を必要とせず、ハイブリッド車両用発電電動機を製造する際に要する費用の削減に資することが可能となる。
【００４２】さらに、請求項３に記載の発明のハイブリッド車両用発電電動機によれば、永久磁石に起因する発電電圧が所定の定格電圧を超えることがないため、回転数が高い領域であっても磁石界磁量を等価的に弱める弱め界磁制御等によって発電制御を行う必要が無く、固定子巻線に弱め界磁電流を通電させる必要が無いことから、効率良くハイブリッド車両用発電電動機を駆動させることができる。

【出願人】	【識別番号】０００００５３２６【氏名又は名称】本田技研工業株式会社【住所又は居所】東京都港区南青山二丁目１番１号
【出願日】	平成１３年８月８日（２００１．８．８）
【代理人】	【識別番号】１０００６４９０８【弁理士】【氏名又は名称】志賀正武（外５名）
【公開番号】	特開２００３－６１２０８（Ｐ２００３－６１２０８Ａ）
【公開日】	平成１５年２月２８日（２００３．２．２８）
【出願番号】	特願２００１－２４０８８０（Ｐ２００１－２４０８８０）