特許 6484720 始動発電装置および始動発電方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6484720

(24)【登録日】2019年2月22日

(45)【発行日】2019年3月20日

(54)【発明の名称】始動発電装置および始動発電方法

(51)【国際特許分類】

   H02P 9/04 20060101AFI20190311BHJP

   H02P 25/22 20060101ALI20190311BHJP

【ＦＩ】

   H02P9/04 M

   H02P25/22

【請求項の数】8

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2017-542636(P2017-542636)

(86)(22)【出願日】2015年10月1日

(86)【国際出願番号】JP2015077936

(87)【国際公開番号】WO2017056289

(87)【国際公開日】20170406

【審査請求日】2018年1月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100160093

【弁理士】

【氏名又は名称】小室 敏雄

(72)【発明者】

【氏名】新井 達也

【審査官】 尾家 英樹

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００９／１４４９５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−２０５８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平３−２３０７９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ９／０４

Ｈ０２Ｐ ２５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線および第２多相巻線が並列に配設された電機子部とを有する始動発電機と、
バッテリに接続される第１正側直流端子と、前記第１多相巻線に接続された複数の第１交流端子とを有し、直流および交流間で双方向に電力を変換する第１電力変換部と、
前記第２多相巻線に接続された複数の第２交流端子を有し、前記第２交流端子を介して入出力する電流を制御する第２電力変換部と、
前記第２多相巻線の出力電圧に基づき前記界磁部と前記電機子部との位置関係を検知し、検知した前記位置関係に応じて前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とを制御する制御部と
を備え、
前記制御部が、
エンジン始動時は、複数の通電パターンに従って、前記第１多相巻線と前記第２多相巻線のうち一方の巻線のみを通電し、他方の巻線に誘起される電圧を前記複数の通電パターン間で比較することにより、前記位置関係を検出し、
通電開始後は、前記他方の巻線のゼロクロスポイントから導出される前記位置関係に基づいて、エンジンの始動が完了するまで前記第１多相巻線及び前記第２多相巻線を通電し、
エンジン始動完了後は、前記他方の巻線を非通電にして、その巻線両端に発生する無負荷電圧のゼロクロスポイントから前記位置関係を検出する、
始動発電装置。

【請求項2】

前記制御部が、前記第１多相巻線に所定の電流を流したときに前記第２多相巻線に発生する誘起電圧を計測することで、前記始動発電機の停止時における前記位置関係を検知する
請求項１に記載の始動発電装置。

【請求項3】

前記制御部が、前記第１多相巻線に所定の電流を流したときに前記第１多相巻線に発生する誘起電圧を計測することで、前記始動発電機の停止時における前記位置関係を検知する
請求項１に記載の始動発電装置。

【請求項4】

前記制御部が、前記始動発電機を電動機として駆動する際に、前記第２電力変換部の通電角を１８０°未満とし、前記第２多相巻線の出力電圧のゼロクロス点を検出することで前記界磁部と前記電機子部との位置関係を検知する
請求項１から３のいずれか１項に記載の始動発電装置。

【請求項5】

前記第２電力変換部が、前記第１交流端子と前記第２交流端子との間に介挿された複数のスイッチ素子を有する
請求項１から４のいずれか１項に記載の始動発電装置。

【請求項6】

前記第２電力変換部が、さらに、複数の前記第２交流端子と接地との間に介挿された複数のスイッチ素子を有する
請求項５に記載の始動発電装置。

【請求項7】

前記第１電力変換部が、前記第１正側直流端子と複数の前記第１交流端子との間で直流および交流間で双方向に電力を変換する多相ブリッジ回路と、前記第１正側直流端子と前記バッテリとの間に介挿された第１スイッチ素子とを有し、
前記第２電力変換部が、前記バッテリに接続される第２正側直流端子を有し、前記第２正側直流端子と複数の前記第２交流端子との間で直流および交流間で双方向に電力を変換する多相ブリッジ回路と、前記第２正側直流端子と前記バッテリとの間に介挿された第２スイッチ素子とを有する
請求項１から４のいずれか１項に記載の始動発電装置。

【請求項8】

永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線および第２多相巻線が並列に配設された電機子部とを有する始動発電機と、
バッテリに接続される第１正側直流端子と、前記第１多相巻線に接続された複数の第１交流端子とを有し、直流および交流間で双方向に電力を変換する第１電力変換部と、
前記第２多相巻線に接続された複数の第２交流端子を有し、前記第２交流端子を介して入出力する電流を制御する第２電力変換部と、
前記第２多相巻線の出力電圧に基づき前記界磁部と前記電機子部との位置関係を検知し、検知した前記位置関係に応じて前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とを制御する制御部と、
を備える始動発電装置における始動発電方法であって、
前記制御部が、
エンジン始動時は、複数の通電パターンに従って、前記第１多相巻線と前記第２多相巻線のうち一方の巻線のみを通電し、他方の巻線に誘起される電圧を前記複数の通電パターン間で比較することにより、前記位置関係を検出し、
通電開始後は、前記他方の巻線のゼロクロスポイントから導出される前記位置関係に基づいて、エンジンの始動が完了するまで前記第１多相巻線及び前記第２多相巻線を通電し、
エンジン始動完了後は、前記他方の巻線を非通電にして、その巻線両端に発生する無負荷電圧のゼロクロスポイントから前記位置関係を検出する、
始動発電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、始動発電装置および始動発電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、車両、特に小型二輪車などにおいては、エンジン始動時にスタータモータとして働くと共にエンジン始動後は発電機として働くＡＣＧ（ＡＣジェネレータ）スタータモータが多用されている（例えば、特許文献１）。このようなＡＣＧスタータモータには三相ＤＣブラシレスモータが用いられている。この三相ＤＣブラシレスモータのエンジン始動時および発電時におけるロータの位置検出では、三相巻線の各相の巻線の各々に対応してホールセンサを設け、このホールセンサを用いてロータの位置検出を行っていた。

【0003】

しかしながら、ロータの位置検出にホールセンサを用いる場合、各相の巻線に対してホールセンサを配置する際、ロータの位置を正確に検出する目的で配置する必要がある。このため、各相の巻線に対してホールセンサを配置する際の位置決めに、高い取付精度が要求される。このため、ＡＣＧスタータモータを製造する作業工程がホールセンサの取付作業により長くなり、特許文献１に記載するＡＣＧスタータモータなどの三相ＤＣブラシレスモータの価格が上昇してしまう。また、ホールセンサ自体の価格も高いものであり、ＡＣＧスタータモータの価格が増大する。

【0004】

そこで、ホールセンサを使用せずにロータの位置を検知する技術が開発されてきた（例えば、特許文献２）。この特許文献２は、センサレスのブラシレスモータの制御装置の一例を開示する。特許文献２に記載されている制御装置は、次の３方式でブラシレスモータのロータ位置を検知する。第１に、ブラシレスモータが停止している場合、３相巻線のうちの２巻線に複数パターンの直流電圧を短時間印加して、ロータ位置に応じて変化する電流の立ち上がり特性を計測することでロータの停止位置を検知する。第２に、１２０°通電方式によってブラシレスモータを駆動する場合、非通電相のゼロクロス点を検出することでロータ位置を検知する。そして、第３に、１８０°通電方式によってブラシレスモータを駆動する場合、１相巻線に付設したサブコイルの誘起電圧に基づいてロータ位置を検知する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３−８３２０９号公報

【特許文献2】特許第４８０１７７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述したように、特許文献２に記載されている制御装置では、１８０°通電時に、検出用に付設したサブコイルを用いてロータ位置が検知される。したがって、特許文献２に記載されている構成では、サブコイルの付設が新たに必要になるという課題があった。

【0007】

本発明は、上記の課題を解決することができる始動発電装置および始動発電方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するため、本発明の始動発電装置の一態様は、永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線および第２多相巻線が並列に配設された電機子部とを有する始動発電機と、バッテリに接続される第１正側直流端子と、前記第１多相巻線に接続された複数の第１交流端子とを有し、直流および交流間で双方向に電力を変換する第１電力変換部と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２交流端子を有し、前記第２交流端子を介して入出力する電流を制御する第２電力変換部と、前記第２多相巻線の出力電圧に基づき前記界磁部と前記電機子部との位置関係を検知し、検知した前記位置関係に応じて前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とを制御する制御部とを備え、前記制御部が、エンジン始動時は、複数の通電パターンに従って、前記第１多相巻線と前記第２多相巻線のうち一方の巻線のみを通電し、他方の巻線に誘起される電圧を前記複数の通電パターン間で比較することにより、前記位置関係を検出し、通電開始後は、前記他方の巻線のゼロクロスポイントから導出される前記位置関係に基づいて、エンジンの始動が完了するまで前記第１多相巻線及び前記第２多相巻線を通電し、エンジン始動完了後は、前記他方の巻線を非通電にして、その巻線両端に発生する無負荷電圧のゼロクロスポイントから前記位置関係を検出する。

【0009】

また、本発明の一態様は、上記の始動発電装置において、前記制御部が、前記第１多相巻線に所定の電流を流したときに前記第２多相巻線に発生する誘起電圧を計測することで、前記始動発電機の停止時における前記位置関係を検知する。

【0010】

また、本発明の一態様は、上記の始動発電装置において、前記制御部が、前記第１多相巻線に所定の電流を流したときに前記第１多相巻線に発生する誘起電圧を計測することで、前記始動発電機の停止時における前記位置関係を検知する。

【0011】

また、本発明の一態様は、上記の始動発電装置において、前記制御部が、前記始動発電機を電動機として駆動する際に、前記第２電力変換部の通電角を１８０°未満とし、前記第２多相巻線の出力電圧のゼロクロス点を検出することで前記界磁部と前記電機子部との位置関係を検知する。

【0012】

また、本発明の一態様は、上記の始動発電装置において、前記第２電力変換部が、前記第１交流端子と前記第２交流端子との間に介挿された複数のスイッチ素子を有する。

【0013】

また、本発明の一態様は、上記の始動発電装置において、前記第２電力変換部が、さらに、複数の前記第２交流端子と接地との間に介挿された複数のスイッチ素子を有する。

【0014】

また、本発明の一態様は、上記の始動発電装置において、前記第１電力変換部が、前記第１正側直流端子と複数の前記第１交流端子との間で直流および交流間で双方向に電力を変換する多相ブリッジ回路と、前記第１正側直流端子と前記バッテリとの間に介挿された第１スイッチ素子とを有し、前記第２電力変換部が、前記バッテリに接続される第２正側直流端子を有し、前記第２正側直流端子と複数の前記第２交流端子との間で直流および交流間で双方向に電力を変換する多相ブリッジ回路と、前記第２正側直流端子と前記バッテリとの間に介挿された第２スイッチ素子とを有する。

【0015】

また、本発明の始動発電方法の一態様は、永久磁石からなる界磁部と、第１多相巻線および第２多相巻線が並列に配設された電機子部とを有する始動発電機と、バッテリに接続される第１正側直流端子と、前記第１多相巻線に接続された複数の第１交流端子とを有し、直流および交流間で双方向に電力を変換する第１電力変換部と、前記第２多相巻線に接続された複数の第２交流端子を有し、前記第２交流端子を介して入出力する電流を制御する第２電力変換部と、前記第２多相巻線の出力電圧に基づき前記界磁部と前記電機子部との位置関係を検知し、検知した前記位置関係に応じて前記第１電力変換部と前記第２電力変換部とを制御する制御部と、を備える始動発電装置における始動発電方法であって、前記制御部が、エンジン始動時は、複数の通電パターンに従って、前記第１多相巻線と前記第２多相巻線のうち一方の巻線のみを通電し、他方の巻線に誘起される電圧を前記複数の通電パターン間で比較することにより、前記位置関係を検出し、通電開始後は、前記他方の巻線のゼロクロスポイントから導出される前記位置関係に基づいて、エンジンの始動が完了するまで前記第１多相巻線及び前記第２多相巻線を通電し、エンジン始動完了後は、前記他方の巻線を非通電にして、その巻線両端に発生する無負荷電圧のゼロクロスポイントから前記位置関係を検出する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば高価なセンサを用いず、かつサブコイルを用いることなく、簡易な方法で安価にロータの位置検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態の構成例を示したブロック図である。

【図2】図１に示した始動発電機１の構成例を模式的に示した図である。

【図3】図１に示した第１電力変換部６１、第２電力変換部６２および制御部７の内部構成を説明するための回路図である。

【図4】図１に示した始動発電装置１００のスタータモータ始動制御の一例を示したフローチャートである。

【図5】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。

【図6】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。

【図7】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。

【図8】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。

【図9】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。

【図10】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するための模式図である。

【図11】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するためのフローチャートである。

【図12】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するためのフローチャートである。

【図13】図４に示したステージ判別処理（Ｓ１２）を説明するためのフローチャートである。

【図14】図４に示した処理（Ｓ１５）を説明するための波形図である。

【図15】図１に示した始動発電装置１００の発電制御の一例を示したフローチャートである。

【図16】図１５に示した処理（Ｓ２２）を説明するための波形図である。

【図17】本発明の第２の実施形態の構成を説明するための回路図である。

【図18】本発明の第３の実施形態の構成を説明するための回路図である。

【図19】本発明の第４の実施形態の構成を説明するための回路図である。

【図20】第４の実施形態におけるステージ判別処理を説明するための模式図である。

【図21】第４の実施形態におけるステージ判別処理を説明するための模式図である。

【図22】第４の実施形態におけるステージ判別処理を説明するための図表である。

【図23】第４の実施形態におけるステージ判別処理を説明するための模式図である。

【図24】第４の実施形態におけるステージ判別処理を説明するための模式図である。

【図25】第４の実施形態におけるステージ判別処理を説明するための模式図である。

【図26】第４の実施形態におけるステージ判別処理を説明するためのフローチャートである。

【図27】第４の実施形態におけるステージ判別処理を説明するためのフローチャートである。

【図28】第４の実施形態におけるステージ判別処理を説明するためのフローチャートである。

【図29】巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２の構成例を示す模式図である。

【図30】巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２の構成例を示す模式図である。

【図31】巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２の構成例を示す模式図である。

【図32】電機子部の構成例を説明するための組立図である。

【図33】電機子部の構成例を説明するための部品図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態の始動発電制御装置１００の構成例を示したブロック図である。図１に示した始動発電制御装置１００は、始動発電機（ＡＣＧスタータモータ）１と、第１電力変換部６１と、第２電力変換部６２と、制御部７とを備える。始動発電機１は、クランクシャフト３に直結されていて、エンジン２の回転に同期して回転する。第１電力変換部６１、第２電力変換部６２および制御部７は、バッテリ９の正極が接続されるとともに、接地されている。バッテリ９は、負極が接地された２次電池である。また、スタータスイッチ８の一端がバッテリ９の正極に接続され、スタータスイッチ８の他端が制御部７に接続されている。スタータスイッチ８は、ユーザがエンジン２を始動する際に操作するスイッチである。また、制御部７には、エンジン水温計５の出力が接続されている。

【0019】

始動発電機１は、第１電力変換部６１および第２電力変換部６２の制御によって、スタータモータとして動作したり、発電機として動作したりする。始動発電機１は、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２と図２に示す界磁部１５とを備える。巻線部ＡＣＧ１はスター結線された３相巻線（多相巻線）を構成する巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１を備える。巻線部ＡＣＧ２はスター結線された３相巻線を構成する巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２を備える。中性点Ｎ１は巻線部ＡＣＧ１を構成するスター結線の中性点である。中性点Ｎ２は巻線部ＡＣＧ２を構成するスター結線の中性点である。巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１と、巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２とは、図示してない同一の電機子鉄心に巻かれていて、電気的に絶縁されている１組の電機子巻線である。なお、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２と図示してない電機子鉄心とは電機子部を構成する。なお、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２とはスター結線に限らず、デルタ結線で構成されていてもよい。

【0020】

図２は、始動発電機１の巻線部ＡＣＧ１、巻線部ＡＣＧ２および界磁部１５の構成例を軸方向から見て模式的に示した図である。ただし、図２では、巻線Ｕ１と巻線Ｕ２とのみを示している。図２に示した構成例では、始動発電機１は、界磁部１５を複数組のＮ極の永久磁石１５ＮおよびＳ極の永久磁石１５Ｓから構成したアウターロータ型のブラシレスモータである。なお、以下では界磁部１５をロータとも称する。巻線Ｕ１は、図示してない電機子鉄心に対して１２０度おきに配設された３個の巻線Ｕ１−１、Ｕ１−２およびＵ１−３から構成されている。巻線Ｕ１の３個の巻線Ｕ１−１、Ｕ１−２およびＵ１−３は各一端を中性点Ｎ１に共通に接続し、各他端を巻線Ｕ１の入出力端子に共通に接続している。巻線Ｕ２は、図示してない電機子鉄心に対して１２０度おきかつ巻線Ｕ１−１、Ｕ１−２およびＵ１−３に対して６０度ずれて配設された３個の巻線Ｕ２−１、Ｕ２−２およびＵ２−３から構成されている。巻線Ｕ２の３個の巻線Ｕ２−１、Ｕ２−２およびＵ２−３は各一端を中性点Ｎ２に共通に接続し、各他端を巻線Ｕ２の入出力端子に共通に接続している。なお、以下の説明において、回路の接続先として巻線Ｕ１または巻線Ｕ２という呼称を用いた場合、中性点Ｎ１または中性点Ｎ２とは逆の端子である巻線Ｕ１の入出力端子または巻線Ｕ２の入出力端子を指し示す。巻線Ｖ１、巻線Ｗ１、巻線Ｖ２、および巻線Ｗ２についても同様とする。

【0021】

なお、図１において、エンジン２は例えば小型二輪車に搭載された発動機である。クランクシャフト３は、エンジン２の構成部品であり、エンジン２が備える図示していないピストンの往復運動を回転運動に変換する軸である。エンジン水温計５は、エンジン２の冷却水の温度を検知するセンサである。

【0022】

次に、図３を参照して、図１に示した第１電力変換部６１、第２電力変換部６２および制御部７の内部構成の一例について説明する。図３に示したように、第１電力変換部６１は、６個のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ、以下、ＭＯＳＦＥＴと記す（スイッチ素子））（Ｑ１）〜（Ｑ６）を備え、３相ブリッジ直交変換回路（多相ブリッジ回路）を構成する。第１電力変換部６１は、直流入出力線の正側（ハイサイド）直流端子６１４（第１正側直流端子）をバッテリ９の正極に、負側（ローサイド）直流端子６１５をバッテリ９の負極に接続している。第１電力変換部６１は、バッテリ９と巻線部ＡＣＧ１との間、またはバッテリ９と巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２との間で、交流および直流間の双方向の電力変換を行う。また、第１電力変換部６１の各交流端子（第１交流端子）６１１、６１２および６１３には、巻線部ＡＣＧ１の各巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１が接続されている。

【0023】

第２電力変換部６２は、３個の交流端子（第２交流端子）６２１、６２２および６２３と、３個のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）とを備える。交流端子６２１は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｕ２とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）のドレインとに接続されている。交流端子６２２は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｖ２とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ８）のドレインとに接続されている。交流端子６２３は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｗ２とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ９）のドレインとに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）のソースは、第１電力変換部６１の交流端子６１１に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ８）のソースは、第１電力変換部６１の交流端子６１２に接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ９）のソースは、第１電力変換部６１の交流端子６１３に接続されている。第２電力変換部６２は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）をオンまたはオフすることで、交流端子６２１、６２２および６２３を介して入出力する電流を制御する。この場合、第２電力変換部６２は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）をオンまたはオフすることで、巻線部ＡＣＧ２の各巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２をそれぞれ第１電力変換部６１の各交流端子６１１、６１２および６１３に接続したり、分離したりする。

【0024】

また、この場合、３個のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）は、巻線部ＡＣＧ１の各巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１が接続されている第１電力変換部６１の各交流端子６１１、６１２および６１３と、巻線部ＡＣＧ２の各巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２との間に介挿されている。そして、３個のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）は、巻線部ＡＣＧ２の各巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２を、オンすることで各交流端子６１１、６１２および６１３に対して接続したり、オフすることで各交流端子６１１、６１２および６１３から分離したりする。

【0025】

また、各ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）は、ドレイン・ソース間に寄生ダイオードＤ７、Ｄ８およびＤ９が形成されている（なお、他のＭＯＳＦＥＴについては寄生ダイオードは不図示）。寄生ダイオードＤ７、Ｄ８およびＤ９の向きは、各交流端子６１１、６１２および６１３に対して同一であり、この場合、アノードが各交流端子６１１、６１２および６１３に接続されている。また、カソードは、巻線部ＡＣＧ２の各巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２に接続されている。このように寄生ダイオードＤ７、Ｄ８およびＤ９の向きをそろえることで、各ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）をオフした場合に、モータ動作における第１電力変換部６１を介したバッテリ９から巻線部ＡＣＧ２への電流の流れ込みおよび発電動作における第１電力変換部６１を介した巻線部ＡＣＧ２からバッテリ９への電流の流れ出しを遮断することができる。なお、寄生ダイオードＤ７、Ｄ８およびＤ９の向き（すなわちＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）、（Ｑ８）および（Ｑ９）のドレインおよびソースの向き）は、図示したものと逆向きであってもよい。

【0026】

制御部７は、ＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１と、ＣＰＵ（中央処理装置）７２と、検出・判定回路部７３と、抵抗７６−１〜７６−４とを備える。なお、制御部７は、他に、センサやアクチュエータ等との間の入出力を接続することで、エンジン２の点火制御等を行うこともできる。検出・判定回路部７３は、ゼロクロス検出回路７４と、ロータ位置判定回路７５とを備える。

【0027】

抵抗７６−１は一端を巻線Ｕ２に接続し、他端を接地する。抵抗７６−２は一端を巻線Ｖ２に接続し、他端を接地する。抵抗７６−３は一端を巻線Ｗ２に接続し、他端を接地する。そして、抵抗７６−４は一端を中性点Ｎ２に接続し、他端を接地する。抵抗７６−１〜７６−４の端子電圧が、検出・判定回路部７３へ入力される。

【0028】

ゼロクロス検出回路７４は、巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２で発生した誘起電圧のゼロクロス点を検出する。ゼロクロス検出回路７４は、ゼロクロス点を検出した場合に、ロータ位置が予め定めたどのステージにあるのかを示す信号であるステージ信号を生成してＣＰＵ７２に対して出力する。

【0029】

ロータ位置判定回路７５は、始動発電機１の停止時に、次のようにしてロータの位置が予め定めたどのステージにあるのかを判定し、判定結果をＣＰＵ７２へ出力する。ここで、始動発電機１の停止時とは、エンジン２の停止時を意味する。また、ロータの位置とは、界磁部１５と、巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ１との間の相対的な位置を意味する。ロータ位置判定回路７５によるステージの判定は、第２電力変換部６２によって、巻線部ＡＣＧ２を電気的に開放した状態で行われる。ロータ位置判定回路７５は、第１電力変換部６１を使って巻線部ＡＣＧ１に予め決められた通電パターンに従ってモータが動かない程度の短パルスを順次通電した場合に、もう一方の巻線部ＡＣＧ２に誘起される電圧情報（大きさ、極性）をもって、ロータステージを判定する。

【0030】

ＣＰＵ７２は、ゼロクロス検出回路７４の出力、ロータ位置判定回路７５の出力等に基づいて、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ９）をオンまたはオフするための制御信号を生成してＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１へ出力する。

【0031】

ＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１は、ＣＰＵ７２から入力した制御信号に応じて、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ９）の各ゲート信号を生成し、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ９）の各ゲートに供給する。

【0032】

次に、図４〜図１６を参照して、図１〜図３を参照して説明した始動発電制御装置１００の動作例について説明する。まず、図４〜図１４を参照して、始動発電機１をエンジン２の始動を行うスタータモータとして動作させる場合について説明する。次に、図１５および図１６を参照して、始動発電機１を発電機として動作させる場合について説明する。

【0033】

図４は、図１に示した始動発電装置１００におけるスタータモータ始動制御の一例を示したフローチャートである。エンジン２が停止している状態で図示していないイグニションスイッチがユーザによってオンされた場合、制御部７に対してバッテリ９から電力が供給され、ＣＰＵ７２が所定の初期処理を行った後、図４に示した処理を開始する。まず、ＣＰＵ７２は、スタータスイッチ８がオンされるまで待機する（ステップＳ１１で「Ｎ」の繰り返し）。ユーザがスタータスイッチ８をオンすると、ＣＰＵ７２はステージ判別処理を実行する（ステップＳ１１で「Ｙ」からステップＳ１２）。

【0034】

ステップＳ１２において、ＣＰＵ７２は、まず、第２電力変換部６２のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ９）をオフし、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２とを電気的に分離する。次に、ＣＰＵ７２は、第１電力変換部６１のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ６）をオンまたはオフに制御することで、巻線部ＡＣＧ１に予め決められた複数の通電パターンに従ってモータが動かない程度の短パルスを順次通電する。一方、ロータ位置判定回路７５は、巻線部ＡＣＧ２に誘起される電圧を複数の通電パターン間で比較することで、ロータステージを判定する。

【0035】

ここで、図５〜図１３を参照して、ステップＳ１２におけるステージ判別処理の一例について説明する。図５は、始動発電機１における界磁部１５と、電機子鉄心１６と巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２とからなる電機子部１６１との構成例を示す模式図である。この場合、巻線部ＡＣＧ１を構成する巻線Ｕ１、Ｖ１およびＷ１は、それぞれ、巻線Ｕ１−１〜Ｕ１−３、巻線Ｖ１−１〜Ｖ１−３および巻線Ｗ１−１〜Ｗ１−３から構成されている。巻線部ＡＣＧ２を構成する巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２は、それぞれ、巻線Ｕ２−１〜Ｕ２−３、巻線Ｖ２−１〜Ｖ２−３および巻線Ｗ２−１〜Ｗ２−３から構成されている。図５に示した構成例では、界磁部１５の極数が１２である。界磁部１５は、各極が交互に配設されたＮ極の永久磁石１５Ｎ−１、３、５、７、９および１１と、Ｓ極の永久磁石１５Ｓ−２、４、６、８、１０および１２とから構成されている。電機子鉄心１６のスロット数は１８であり、各スロットには、巻線Ｕ１−１〜Ｕ１−３、巻線Ｖ１−１〜Ｖ１−３または巻線Ｗ１−１〜Ｗ１−３のうちの１つと、巻線Ｕ２−１〜Ｕ２−３、巻線Ｖ２−１〜Ｖ２−３または巻線Ｗ２−１〜Ｗ２−３のうちの１つとが交互に巻回されている。

【0036】

図６は、図５に示した界磁部１５と電機子部１６１との組み合わせにおける６ステージのロータ位置関係を模式的に示している。各ステージは電気角が６０°毎異なる。

【0037】

図７は、通電パターンと誘起電圧とステージ判定結果との対応関係を示す。通電パターン「Ｕ１⇒Ｖ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ９）をオフした状態で、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ５）とをオンし、巻線Ｕから巻線Ｖ１へ通電するパターンである。以下の通電パターンにおいて、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ９）はすべてオフである。通電パターン「Ｖ１⇒Ｕ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ４）とをオンし、巻線Ｖ１から巻線Ｕ１へ通電するパターンである。通電パターン「Ｖ１⇒Ｗ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ２）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ６）とをオンし、巻線Ｖ１から巻線Ｗ１へ通電するパターンである。通電パターン「Ｗ１⇒Ｖ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ５）とをオンし、巻線Ｗ１から巻線Ｖ１へ通電するパターンである。通電パターン「Ｗ１⇒Ｕ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ３）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ４）とをオンし、巻線Ｗ１から巻線Ｕ１へ通電するパターンである。そして、通電パターン「Ｕ１⇒Ｗ１」は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）とＭＯＳＦＥＴ（Ｑ６）とをオンし、巻線Ｕ１から巻線Ｗ１へ通電するパターンである。

【0038】

誘起電圧「Ｗ２−Ｎ２」は中性点Ｎ２を基準とした巻線Ｗ２の電圧である。誘起電圧「Ｕ２−Ｎ２」は中性点Ｎ２を基準とした巻線Ｕ２の電圧である。そして、誘起電圧「Ｖ２−Ｎ２」は中性点Ｎ２を基準とした巻線Ｖ２の電圧である。ステップＳ１２において、ロータ位置判定回路７５は、通電パターン「Ｕ１⇒Ｖ１」時と通電パターン「Ｖ１⇒Ｕ１」時とに電圧「Ｗ２−Ｎ２」を、通電パターン「Ｖ１⇒Ｗ１」時と通電パターン「Ｗ１⇒Ｖ１」時とに電圧「Ｕ２−Ｎ２」を、そして、通電パターン「Ｗ１⇒Ｕ１」時と通電パターン「Ｕ１⇒Ｗ１」時とに電圧「Ｖ２−Ｎ２」を、順次計測する。そして、ロータ位置判定回路７５は、各通電パターンにおける誘起電圧の計測結果に基づいてステージを判定する。例えば、ロータ位置判定回路７５は、誘起電圧と正および負の基準電圧との比較結果に基づいてステージを判定することができる。図７の例では、例えば、通電パターン「Ｖ１⇒Ｕ１」時の電圧「Ｗ２−Ｎ２」と通電パターン「Ｗ１⇒Ｕ１」時の電圧「Ｖ２−Ｎ２」とがどちらも極性が負で絶対値が基準電圧より大きい場合、ロータ位置判定回路７５は、界磁部１５と電機子部１６１との位置関係がステージ１であると判定することができる。

【0039】

次に、図８から図１０を参照して、ステージ３、ステージ４およびステージ６における誘起電圧発生の仕組みについて説明する。

【0040】

図８は、ステージ３で発生する磁束を矢線で示す。通電前の磁束は白抜きの矢線の分布となっている。Ｕ１→Ｎ１→Ｗ１と通電するとＵ１は磁石１５Ｓ−２と対向する磁極がＮ極に、Ｗ１は磁石１５Ｎ−３と対向する磁極がＳ極に磁化され、磁石による磁力線と同方向となるので、それぞれの巻線と交鎖する磁束（黒矢線）は増加しフロート状態のＶ２巻線の磁束は１本増加するためＮ２からＶ２方向の誘起電圧ＩＶが発生する。

【0041】

図９は、ステージ４で発生する磁束を矢線で示す。通電前の磁束は白抜き矢線の分布となっている。Ｕ１→Ｎ１→Ｗ１と通電するとＵ１は磁石１５Ｓ−２と対向する磁極がＮ極に、Ｗ１は磁石１５Ｎ−３と対抗する磁極がＳ極に磁化され、磁石による磁力線と同方向となるので、それぞれの巻線と交鎖する磁束（黒矢線）は増加しフロート状態のＶ２巻線は磁束が１本増加するためＶ２からＮ２に向かう方向に誘起電圧ＩＶが発生する。

【0042】

図１０は、ステージ６で発生する磁束を矢線で示す。通電前の磁束は白抜き矢線の分布となっている。Ｕ１→Ｎ１→Ｗ１と通電するとＵ１は磁石１５Ｎ−３と対向する磁極がＮ極に、Ｗ１は磁石１５Ｓ−４と対向する磁極がＳ極に磁化され、磁石による磁力線と逆方向となるので、フロート状態のＶ２巻線の交鎖磁束は０．５本に減少するだけなので誘起電圧ＩＶは小さい。

【0043】

次に、図１１から図１３を参照して、ステップＳ１２におけるステージ判別処理のフローについて説明する。ステージ判定処理においてロータ位置判定回路７５は、まず、Ｕ１からＶ１へ通電する（図１１のステップＳ１０１）。次に、ロータ位置判定回路７５は、Ｕ１からＶ１への通電時に計測した電圧Ｗ２−Ｎ２と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ１０２）。電圧Ｗ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆ以下の場合（ステップＳ１０２：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、電圧Ｗ２−Ｎ２と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ１０３）。

【0044】

電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ１０３：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、Ｗ１からＶ１へ通電する（ステップＳ１０４）。続いて、ロータ位置判定回路７５は、Ｗ１からＶ１への通電時に計測した電圧Ｗ２−Ｎ２と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ１０５）。電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ１０５：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ５であると確定する（ステップＳ１０６）。一方、電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆ以上である場合（ステップＳ１０５：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、再度、Ｕ１からＶ１へ通電する（ステップＳ１０１）。

【0045】

ステップＳ１０３において、電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆ以上の場合（ステップＳ１０３：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、図１２に示したステージ判別２の処理を実行する。

【0046】

また、ステップＳ１０２において、電圧Ｗ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ１０２：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、Ｕ１からＷ１へ通電する（ステップＳ１０７）。続いて、ロータ位置判定回路７５は、電圧Ｖ２−Ｎ２と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ１０８）。電圧Ｖ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ１０８：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ４であると確定する（ステップＳ１０９）。一方、電圧Ｖ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆ以下である場合（ステップＳ１０８：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、再度、Ｕ１からＶ１へ通電する（ステップＳ１０１）。

【0047】

一方、図１２に示したステージ判別２では、ロータ位置判定回路７５は、まず、Ｖ１からＵ１へ通電する（ステップＳ２０１）。次に、ロータ位置判定回路７５は、Ｖ１からＵ１への通電時に計測した電圧Ｗ２−Ｎ２と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ２０２）。電圧Ｗ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆ以下の場合（ステップＳ２０２：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、電圧Ｗ２−Ｎ２と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ２０３）。

【0048】

電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ２０３：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、Ｗ１からＵ１へ通電する（ステップＳ２０４）。続いて、ロータ位置判定回路７５は、Ｗ１からＵ１への通電時に計測した電圧Ｗ２−Ｎ２と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ２０５）。電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ２０５：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ１であると確定する（ステップＳ２０６）。一方、電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆ以上である場合（ステップＳ２０５：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、再度、Ｖ１からＵ１へ通電する（ステップＳ２０１）。

【0049】

ステップＳ２０３において、電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆ以上の場合（ステップＳ２０３：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、図１３に示したステージ判別３の処理を実行する。

【0050】

また、ステップＳ２０２において、電圧Ｗ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ２０２：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、Ｖ１からＷ１へ通電する（ステップＳ２０７）。続いて、ロータ位置判定回路７５は、電圧Ｕ２−Ｎ２と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ２０８）。電圧Ｕ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ２０８：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ２であると確定する（ステップＳ２０９）。一方、電圧Ｕ２−Ｎ２が＋Ｖｒｅｆ以下である場合（ステップＳ２０８：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、再度、Ｖ１からＵ１へ通電する（ステップＳ２０１）。

【0051】

また、図１３に示したステージ判別３では、ロータ位置判定回路７５は、まず、Ｖ１からＷ１へ通電する（ステップＳ３０１）。次に、ロータ位置判定回路７５は、Ｖ１からＷ１への通電時に計測した電圧Ｕ２−Ｎ２と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ３０２）。電圧Ｕ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆ以上の場合（ステップＳ３０２：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ６であると確定する（ステップＳ３０３）。

【0052】

電圧Ｗ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ３０２：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、Ｕ１からＷ１へ通電する（ステップＳ３０４）。続いて、ロータ位置判定回路７５は、Ｕ１からＷ１への通電時に計測した電圧Ｖ２−Ｎ２と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ３０５）。電圧Ｖ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ３０５：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５は、位置関係がステージ３であると確定する（ステップＳ３０６）。一方、電圧Ｖ２−Ｎ２が−Ｖｒｅｆ以上である場合（ステップＳ３０５：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５は、再度、Ｖ１からＷ１へ通電する（ステップＳ３０１）。

【0053】

以上のように、ステップＳ１２においてロータ位置判定回路７５はステージ判別処理を実行する。なお、図１１から図１３に示したフローでは、巻線部ＡＣＧ１に対する所定の通電後に図７に示した通電パターンが確認できない場合、ロータ位置判定回路７５は、適宜、通電をやり直して誘起電圧を再測定する。その際、再度の測定における通電時間等の通電条件と基準電圧とは同一でもよいし、変化させてもよい。また、再度の測定に回数の制限や時間の制限を設けてもよい。

【0054】

次に、図４において、ＣＰＵ７２は、ロータ位置判定回路７５においてステージ判別処理が正常に終了したか否かを判定する（ステップＳ１３）。一方、ステージ判別処理が正常に終了していない場合（ステップＳ１３で「Ｎ」の場合）、ＣＰＵ７２は、ステップＳ１２の判別処理を再度、実行する（ステップＳ１１で「Ｙ」からステップＳ１２）。他方、ステージ判別処理が正常に終了していた場合（ステップＳ１３で「Ｙ」の場合）、ＣＰＵ７２は、ロータ位置判定回路７５が判定したステージに対応した通電パターンで第１電力変換部６１および第２電力変換部６２のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１）〜（Ｑ９）の通電制御を開始する（ステップＳ１４）。その際、ＣＰＵ７２は、例えば、第１電力変換部６１の通電角を１８０°に設定し、第２電力変換部６２の通電角を１２０°以上１８０°未満に設定する。

【0055】

次に、始動発電機１が回転を開始した後、ゼロクロス検出回路７４が巻線部ＡＣＧ２の出力電圧のゼロクロス点に基づきステージ信号を生成してＣＰＵ７２に対して出力する（ステップＳ１５）。そして、ＣＰＵ７２が、第１電力変換部および第２電力変換部に対して、ゼロクロス検出回路７４によって検出されたステージに対応したパターンにて通電制御を行う（ステップＳ１５）。

【0056】

ここで、図１４を参照して、スタータモータ始動制御時の回転時における巻線部ＡＣＧ２の電圧波形について説明する。図１４は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｕ２の出力電圧波形と、ロータ位置判定回路７５による巻線Ｕ２の出力電圧のゼロクロス点の検出波形とを模式的に示した波形図である。この場合、ステップＳ１４およびステップＳ１５における第２電力変換部６２の通電角は１２０°に設定している。図１４において、ゼロクロス点の検出波形は、出力電圧のゼロクロス点において出力電圧の変化と同一方向で立ち上がりまたは立ち下がる。なお、巻線部ＡＣＧ２の電圧波形には、相を切り替えるタイミング（破線の領域Ａ１）でノイズが発生する。そのため、ロータ位置判定回路７５では、切り替えタイミングでノイズをマスクしゼロクロス検出に支障が出ないようにすることが望ましい。ゼロクロス検出回路７４は、巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２の各出力電圧波形から各相の検出波形を生成し、各相の検出波形に基づきロータ位置を表すステージ信号を生成してＣＰＵ７２に対して出力する。

【0057】

次に、図４において、ＣＰＵ７２は、エンジンの始動が完了したか否かを判定する（ステップＳ１６）。エンジンの始動が完了していない場合（ステップＳ１６で「Ｎ」の場合）、ＣＰＵ７２は、ステップＳ１５へ戻り、ゼロクロス検出回路７４が検出したステージに対応したパターンにて通電制御を続行する（ステップＳ１５）。エンジンの始動が完了していた場合（ステップＳ１６で「Ｙ」の場合）、ＣＰＵ７２は、モータ通電を停止し、スタータモータ始動制御を終了する（ステップＳ１７）。

【0058】

以上のように、スタータモータ制御においては、まず、第２電力変換部６２のＭＯＳＦＥＴを全てオフする。そして、第１電力変換部６１を使って、巻線部ＡＣＧ１に予め決められた通電パターンに従って、モータが動かない程度の短パルスを順次通電する。そして、もう一方の巻線部ＡＣＧ２の巻線両端に誘起される電圧情報をもって、ロータ位置判定回路７５が停止時におけるロータステージを判定する。次に、ＣＰＵ７２が、ロータ位置判定回路７５により特定されたロータステージに対応した通電パターンを、巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２の各相に接続された第１電力変換部６１と第２電力変換部６２とのうち、第１電力変換部６１に対しては１８０°、第２電力変換部６２は１２０°以上１８０°未満の何れかの角度にて通電を開始する。そして、通電開始後は、ゼロクロス検出回路７４が検出した巻線部ＡＣＧ２のゼロクロスポイントから導出されるロータ位置情報に基づいてＣＰＵ７２が巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２にエンジンの始動が完了するまで通電する。これによって、本実施形態では、始動時に、巻線部ＡＣＧ２をゼロクロスポイント検出用に使用することが可能になるとともに、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２との両方を始動巻線として使用することが可能になる。また、巻線部ＡＣＧ１の通電モードを１８０°とし、巻線部ＡＣＧ２の通電モードをゼロクロスポイントの検出が可能なできるだけ大きな通電角とすることで、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２との両方を１８０°通電モードとする場合からの始動トルクの低減を極力抑えることができる。

【0059】

次に、図１５および図１６を参照して、始動発電機１を発電機として動作させる場合について説明する。図１５は、図１に示した始動発電装置１００における発電制御の一例を示したフローチャートである。エンジン２の始動完了後、ＣＰＵ７２は、第２電力変換部６２の各ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ９）をオフする（ステップＳ２１）。

【0060】

次に、ＣＰＵ７２は、ゼロクロス検出回路７４が巻線部ＡＣＧ２の出力電圧のゼロクロス点に基づいて生成したステージ信号を入力する（ステップＳ２２）。

【0061】

ここで、図１６を参照して、発電制御時の巻線部ＡＣＧ２の電圧波形について説明する。図１６は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｕ２の出力電圧波形と、ロータ位置判定回路７５による巻線Ｕ２の出力電圧のゼロクロス点の検出波形とを模式的に示した波形図である。この場合、第２電力変換部６２はオフ状態に制御されている。ゼロクロス点の検出波形は、出力電圧のゼロクロス点において出力電圧の変化と同一方向で立ち上がりまたは立ち下がる。ゼロクロス検出回路７４は、図１６に示したような巻線Ｕ２、Ｖ２およびＷ２の各出力電圧波形から各相の検出波形を生成し、各相の検出波形に基づきロータ位置を段階的に表すステージ信号を生成してＣＰＵ７２に対して出力する。

【0062】

次に、ＣＰＵ７２は、バッテリ９の電圧値に基づき第１電力制御部６１の通電角を計算する（ステップＳ２３）。 次に、ＣＰＵ７２は、第１電力変換部６１から巻線部ＡＣＧ１へステップＳ２３で計算した遅角量に基づく遅角パターンを出力する（ステップＳ２４）。そして、ＣＰＵ７２は、ステップＳ２２へ戻り、上述した処理を再度実行する。

【0063】

以上のように、発電制御においては、エンジン始動後に第２電力変換部６２のＭＯＳＦＥＴを全オフとすることで、余剰な発電電力の発生を防いでいる。また、ゼロクロス検出回路７４によって、巻線部ＡＣＧ２の巻線両端に発生する無負荷電圧のゼロクロスポイントからロータ位置を導出することで、巻線部ＡＣＧ１の交流電圧を第１電力変換部６１にて位相制御するに必要なタイミングを生成する。これによって、本実施形態によれば、バッテリ９や図示していない電装負荷に最適な電力を供給することができる。

【0064】

以上のように、本実施形態によれば高価なセンサを用いず、かつサブコイルを用いることなく、簡易な方法で安価にロータの位置決めが可能となる。

【0065】

また、本実施形態は、３相巻線（多相巻線）である巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２とが並列に配設された電機子部と、永久磁石からなる界磁部とを備えた始動発電機１（ＡＣＧスタータモータ）と、巻線部ＡＣＧ１または巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２に接続され、交流および直流間の電力変換を行う第１電力変換部６１と、巻線部ＡＣＧ１の各端部に接続されている第１電力変換部６１の各交流端子６１１、６１２および６１３と、巻線部ＡＣＧ２の各端部との間に介挿され、各交流端子６１１、６１２および６１３に対して巻線部ＡＣＧ２の各端部の接続および分離を行う複数のＭＯＳＦＥＴ（スイッチ素子）（Ｑ７）〜（Ｑ９）とを備えている。この構成によれば、電力損失の低減等、始動発電機１の制御特性を容易に向上させることができる。

【0066】

また、以上のように、本実施形態によれば、巻線部を例えば２分割して両方を使用する場合と片方を使用する場合とで使い分けることで、発電と電気負荷とのバランスを適正化することができる。この構成によれば、スタータモータのトルク特性を満たすように巻線仕様を設計したモータを、発電機として使用したときに電気負荷とのアンバランスによって発生する余剰電力を低減することができる。すなわち、巻線部の環流電流を減らし、巻線やパワーデバイス素子の発熱（電力損失）を小さくすることができる。よって、モータトルクを損なうことなく発電時の余剰電力を容易に削減することができる。これによってエンジン２の燃費向上やフリクションの低減が可能となる。

【0067】

また、発電制御時に、環流電流を減らすことで電機子巻線とパワーデバイスの発熱を低減することができる。

【0068】

次に、図１７を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図１７は、本発明の第２の実施形態の始動発電制御装置１００ｂの構成例を示したブロック図である。なお、図１７において、図３に示したものと同一の構成には同一の符号を付けて説明を省略する。また、図１７において、図３に示したものと基本的な機能が同一の構成には同一の符号の末尾に文字「ａ」を付加した符号を付けている。検出・判定回路部７３の構成と動作は上記の実施形態と同一である。

【0069】

第２の実施形態の始動発電制御装置１００ａは、図３に示した始動発電制御装置１００と比較して次の点が異なる。すなわち、第２電力変換部６２ａが、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）を新たに備える。この場合、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）のドレインはＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）のドレインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１１）のドレインはＭＯＳＦＥＴ（Ｑ８）のドレインに接続されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１２）のドレインはＭＯＳＦＥＴ（Ｑ９）のドレインに接続されている。そして、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１１）およびＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１２）の各ソースは、接地されている。

【0070】

また、制御部７ａにおいて、ＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１ａは、図３に示したＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１に対して、新たに設けたＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）用の回路が追加されている。また、ＣＰＵ７２ａは、図３に示したＣＰＵ７２に対して、新たに設けたＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）用にプログラムが追加されている。

【0071】

第２の実施形態の始動発電制御装置１００ａによれば、負側のＭＯＳＦＥＴを巻線部ＡＣＧ１用と巻線部ＡＣＧ２用とに２組設けることで、負側のＭＯＳＦＥＴに流れる電流を制限し、各ＭＯＳＦＥＴの発熱を減らすことができる。

【0072】

次に、図１８を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。図１８は、本発明の第３の実施形態の始動発電制御装置１００ｂの構成例を示したブロック図である。なお、図１８において、図３または図１７に示したものと同一の構成には同一の符号を付けて説明を省略する。また、図１８において、図３に示したものと基本的な機能が同一の構成には同一の符号の末尾に文字「ｂ」を付加した符号を付けている。検出・判定回路部７３の構成と動作は上記の各実施形態と同一である。

【0073】

第３の実施形態の始動発電制御装置１００ｂは、図３に示した始動発電制御装置１００と比較して次の点が異なる。すなわち、第１電力変換部６１ｂは、図３に示した第１電力変換部６１に対して、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）（第１スイッチ素子）を新たに備えている。このＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）は、正側直流端子６１４とバッテリ９に接続されている正側直流端子６１６との間に介挿されている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）のドレインは正側直流端子６１４に接続され、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）のソースは正側直流端子６１６に接続されている。

【0074】

第２電力変換部６２ｂは、６個のＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１７）〜（Ｑ１９）および（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）を備え、３相ブリッジ直交変換部回路を構成する。また、直交変換部６２ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１７）〜（Ｑ１９）および（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）からなる３相ブリッジ直交変換部回路の直流入出力線の正側に正側直流端子６２４を備えるとともに、負側に負側直流端子６２５を備える。このＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１７）〜（Ｑ１９）および（Ｑ１０）〜（Ｑ１２）からなる３相ブリッジ直交変換部回路は、巻線部ＡＣＧ２の巻線Ｕ２、巻線Ｖ２および巻線Ｗ２を各交流端子６２１、６２２および６２３に接続し、直流および交流間の双方向に電力を変換する。

【0075】

また、第２電力変換部６２ｂは、正側直流端子６２４とバッテリ９に接続されている正側直流端子６２６との間にＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）（第２スイッチ素子）を備えている。ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）のドレインは正側直流端子６２４に接続され、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）のソースは正側直流端子６２６に接続されている。

【0076】

なお、第２電力変換部６２ｂは、図３に示した第２電力変換部６２と比較して、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ７）〜（Ｑ９）が省略されている。

【0077】

また、制御部７ｂにおいて、ＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１ｂは、図３に示したＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１に対して、新たに設けたＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）〜（Ｑ１４）および（Ｑ１７）〜（Ｑ１９）用の回路が追加されている。また、ＣＰＵ７２ｂは、図３に示したＣＰＵ７２に対して、新たに設けたＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１０）〜（Ｑ１４）および（Ｑ１７）〜（Ｑ１９）用にプログラムが変更されている。

【0078】

第３の実施形態の始動発電制御装置１００ｂでは、ＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１３）およびＭＯＳＦＥＴ（Ｑ１４）をオンまたはオフすることで、発電制御時に、巻線部ＡＣＧ１のみから発電電力を出力させたり、巻線部ＡＣＧ２のみから発電電力を出力させたり、あるいは、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２との両方から発電電力を出力させたりという制御を行うことができる。

【0079】

以上のように、第３の実施形態の始動発電制御装置１００ｂによれば、巻線部を例えば２分割して両方を使用する場合と片方を使用する場合とで使い分けることで、発電と電気負荷とのバランスを適正化することができる。この構成によれば、スタータモータのトルク特性を満たすように巻線仕様を設計したモータを、発電機として使用したときに電気負荷とのアンバランスによって発生す余剰電力を低減することができる。すなわち、巻線部の環流電流を減らし、巻線やパワーデバイス素子の発熱（電力損失）を小さくすることができる。よって、モータトルクを損なうことなく発電時の余剰電力を容易に削減することができる。これによってエンジン２の燃費向上やフリクションの低減が可能となる。

【0080】

また、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２との仕様（ターン数、線径等）を異ならせることでモータ制御における発生トルクや発電制御における発電出力を、例えば、巻線部ＡＣＧ１を使用する場合と、巻線部ＡＣＧ２を使用する場合と、巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２を使用する場合の３段階で選択することができる。

【0081】

次に、図１９を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。図１９は、本発明の第４の実施形態の始動発電制御装置１００ｃの構成例を示したブロック図である。なお、図１９において、図３に示したものと同一の構成には同一の符号を付けて説明を省略する。また、図１９において、図３に示したものと基本的な機能が同一の構成には同一の符号の末尾に文字「ｃ」を付加した符号を付けている。以下、第１の実施形態の始動発電制御装置１００との差異について説明する。

【0082】

第４の実施形態の始動発電制御装置１００ｃにおいて、制御部７ｃは、ＭＯＳＦＥＴゲートドライブ回路７１と、ＣＰＵ７２ｃと、検出・判定回路部７３ｃと、抵抗７６−１〜７６−４とを備えるとともに、新たに抵抗７７−１〜７７−４を備える。抵抗７７−１は一端を巻線Ｕ１に接続し、他端を接地する。抵抗７７−２は一端を巻線Ｖ１に接続し、他端を接地する。抵抗７７−３は一端を巻線Ｗ１に接続し、他端を接地する。そして、抵抗７７−４は一端を中性点Ｎ１に接続し、他端を接地する。抵抗７７−１〜７７−４の端子電圧が、検出・判定回路部７３ｃへ入力される。検出・判定回路部７３ｃは、ゼロクロス検出回路７４とロータ位置判定回路７５ｃとを備える。

【0083】

第４の実施形態の始動発電制御装置１００ｃの動作は、図４を参照して説明した第１の実施形態の始動発電制御装置１００の動作と次の点を除いて同一である。異なる点は、図４に示したステップＳ１２のステージ判別処理の内容である。

【0084】

第４の実施形態においてロータ位置判定回路７５ｃは、始動発電機１の停止時に、次のようにしてロータの位置が予め定めたどのステージにあるのかを判定し、判定結果をＣＰＵ７２ｃへ出力する。ロータ位置判定回路７５ｃによるステージの判定は、第２電力変換部６２によって、巻線部ＡＣＧ２を電気的に開放した状態で行われる。ロータ位置判定回路７５ｃは、第１電力変換部６１を使って巻線部ＡＣＧ１の巻線Ｕ１、Ｖ１またはＷ１に予め決められた通電パターンに従ってモータが動かない程度の短パルスを順次通電した場合に、巻線部ＡＣＧ１における非通電状態の巻線Ｕ１、Ｖ１またはＷ１に誘起される電圧情報（大きさ、極性）をもって、ロータステージを判定する。この点は、第１の実施形態の始動発電制御装置１００で巻線部ＡＣＧ１に通電したときに巻線部ＡＣＧ２に発生する電圧を計測していたのと異なる。第１の実施形態を説明する際に例として用いた図５に示した電機子部１６１の構成では、電機子鉄心１６の各スロットに、巻線Ｕ１−１〜Ｕ１−３、巻線Ｖ１−１〜Ｖ１−３または巻線Ｗ１−１〜Ｗ１−３のうちの１つと、巻線Ｕ２−１〜Ｕ２−３、巻線Ｖ２−１〜Ｖ２−３または巻線Ｗ２−１〜Ｗ２−３のうちの１つとが交互に巻回されている。このような巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２との配置関係では、巻線部ＡＣＧ１に通電した場合に巻線部ＡＣＧ２に比較的大きな電圧を発生させることができる。一方、例えば、図２０に示すように、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２との配置関係に偏りがある場合、巻線部ＡＣＧ１に通電した場合に巻線部ＡＣＧ２に発生する電圧は比較的小さくなる。第４の実施形態のロータ位置判定回路７５ｃは、巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２との配置関係に偏りがある場合に比較的精度良く各ステージを判定することができる。

【0085】

図２０は、図５と同様にして、始動発電機１における界磁部１５と、電機子鉄心１６と巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２とからなる電機子部１６１との構成例を示す模式図である。図２０に示した電機子鉄心１６の各スロットには、連続した半数のスロットに巻線Ｕ１−１〜Ｕ１−３、巻線Ｖ１−１〜Ｖ１−３および巻線Ｗ１−１〜Ｗ１−３が、残りの半数のスロットに巻線Ｕ２−１〜Ｕ２−３、巻線Ｖ２−１〜Ｖ２−３および巻線Ｗ２−１〜Ｗ２−３がそれぞれ巻回されている。

【0086】

また、図２１は、図１９に示した界磁部１５と電機子部１６１との組み合わせにおける６ステージのロータ位置関係を模式的に示している。各ステージは電気角が６０°毎異なる。

【0087】

図２２は、図７と同様にして、通電パターンと誘起電圧とステージ判定結果との対応関係を示す。誘起電圧「Ｗ１−Ｎ１」は中性点Ｎ１を基準とした巻線Ｗ１の電圧である。誘起電圧「Ｕ１−Ｎ１」は中性点Ｎ１を基準とした巻線Ｕ１の電圧である。そして、誘起電圧「Ｖ１−Ｎ１」は中性点Ｎ１を基準とした巻線Ｖ１の電圧である。ステップＳ１２において、ロータ位置判定回路７５ｃは、通電パターン「Ｕ１⇒Ｖ１」時と通電パターン「Ｖ１⇒Ｕ１」時とに電圧「Ｗ１−Ｎ２」を、通電パターン「Ｖ１⇒Ｗ１」時と通電パターン「Ｗ１⇒Ｖ１」時とに電圧「Ｕ１−Ｎ２」を、そして、通電パターン「Ｗ１⇒Ｕ１」時と通電パターン「Ｕ１⇒Ｗ１」時とに電圧「Ｖ１−Ｎ２」を、順次計測する。そして、ロータ位置判定回路７５ｃは、各通電パターンにおける誘起電圧の計測結果に基づいてステージを判定する。例えば、ロータ位置判定回路７５ｃは、誘起電圧と正および負の基準電圧との比較結果に基づいてステージを判定することができる。図２２の例では、例えば、通電パターン「Ｖ１⇒Ｕ１」時の電圧「Ｗ１−Ｎ１」と通電パターン「Ｗ１⇒Ｕ１」時の電圧「Ｖ１−Ｎ１」とがどちらも極性が負で絶対値が基準電圧より大きい場合、ロータ位置判定回路７５は、界磁部１５と電機子部１６１との位置関係がステージ１であると判定することができる。

【0088】

次に、図２３から図２５を参照して、ステージ１、ステージ２およびステージ５における誘起電圧発生の仕組みについて説明する。

【0089】

図２３は、ステージ１で発生する磁束を矢線で示す。通電前の磁束は白抜き矢線の分布となっている。Ｕ１→Ｎ１→Ｖ１と通電するとＵ１は磁石１５Ｎ−１と対向する磁極がＮ極に、Ｖ１は磁石１５Ｓ−２と対向する磁極がＳ極に磁化され、磁石による磁力線と方向が逆向きとなるので、それぞれの巻線と交鎖する磁束（黒矢線）は減少しフロート状態のＷ１巻線にＷ１→Ｕ１向きの誘起電圧ＩＶが発生する。Ｗ１巻線の誘起電圧は磁束が１本から０，５本に減少することから小さな電圧が発生する。

【0090】

図２４は、ステージ２で発生する磁束を矢線で示す。通電前の磁束は白抜き矢線の分布となっている。Ｖ１→Ｎ１→Ｕ１と通電するとＵ１は磁石１５Ｎ−１と対向する磁極がＳ極に、Ｖ１は磁石１５Ｓ−２と対向する磁極がＮ極に磁化され磁石による磁力線と同方向となるので、それぞれの巻線と交鎖する磁束（黒矢線）は増加しフロート状態のＷ１巻線にＷ１→Ｎ１向きの誘起電圧ＩＶが発生する。Ｗ１巻線の誘起電圧は磁束が１本増加することから大きな電圧が発生する。

【0091】

図２５は、ステージ５で発生する磁束を矢線で示す。通電前の磁束は白抜き矢線の分布となっている。Ｕ１→Ｎ１→Ｖ１と通電するとＵ１は磁石１５Ｓ−２と対向する磁極がＮ極に、Ｖ１は磁石１５Ｎ−３と対向する磁極がＳ極に磁化され磁石による磁力線と同方向となるので、それぞれの巻線と交鎖する磁束（黒矢線）は増加しフロート状態のＷ１の磁極巻線にＮ１→Ｗ１向きの誘起電圧ＩＶが発生する。Ｗ１巻線に発生する誘起電圧は磁束が１本増加することから大きな電圧が発生する。

【0092】

次に、図２６から図２８を参照して、第４の実施形態におけるステップＳ１２でのステージ判別処理のフローについて説明する。ステージ判定処理においてロータ位置判定回路７５ｃは、まず、Ｕ１からＶ１へ通電する（図２６のステップＳ４０１）。次に、ロータ位置判定回路７５ｃは、Ｕ１からＶ１への通電時に計測した電圧Ｗ１−Ｎ１と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ４０２）。電圧Ｗ１−Ｎ１が＋Ｖｒｅｆ以下の場合（ステップＳ４０２：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、電圧Ｗ１−Ｎ１と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ４０３）。

【0093】

電圧Ｗ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ４０３：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、Ｗ１からＶ１へ通電する（ステップＳ４０４）。続いて、ロータ位置判定回路７５ｃは、Ｗ１からＶ１への通電時に計測した電圧Ｗ１−Ｎ１と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ４０５）。電圧Ｗ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ４０５：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、位置関係がステージ５であると確定する（ステップＳ４０６）。一方、電圧Ｗ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆ以上である場合（ステップＳ４０５：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、再度、Ｕ１からＶ１へ通電する（ステップＳ４０１）。

【0094】

ステップＳ４０３において、電圧Ｗ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆ以上の場合（ステップＳ４０３：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、図２７に示したステージ判別２Ａの処理を実行する。

【0095】

また、ステップＳ４０２において、電圧Ｗ１−Ｎ１が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ４０２：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、Ｕ１からＷ１へ通電する（ステップＳ４０７）。続いて、ロータ位置判定回路７５ｃは、電圧Ｖ１−Ｎ１と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ４０８）。電圧Ｖ１−Ｎ１が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ４０８：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、位置関係がステージ４であると確定する（ステップＳ４０９）。一方、電圧Ｖ１−Ｎ１が＋Ｖｒｅｆ以下である場合（ステップＳ４０８：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、再度、Ｕ１からＶ１へ通電する（ステップＳ４０１）。

【0096】

一方、図２７に示したステージ判別２Ａでは、ロータ位置判定回路７５ｃは、まず、Ｖ１からＵ１へ通電する（ステップＳ５０１）。次に、ロータ位置判定回路７５ｃは、Ｖ１からＵ１への通電時に計測した電圧Ｗ１−Ｎ１と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ５０２）。電圧Ｗ１−Ｎ１が＋Ｖｒｅｆ以下の場合（ステップＳ５０２：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、電圧Ｗ１−Ｎ１と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ５０３）。

【0097】

電圧Ｗ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ５０３：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、Ｗ１からＵ１へ通電する（ステップＳ５０４）。続いて、ロータ位置判定回路７５ｃは、Ｗ１からＵ１への通電時に計測した電圧Ｗ１−Ｎ１と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ５０５）。電圧Ｗ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ５０５：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、位置関係がステージ１であると確定する（ステップＳ５０６）。一方、電圧Ｗ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆ以上である場合（ステップＳ５０５：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、再度、Ｖ１からＵ１へ通電する（ステップＳ５０１）。

【0098】

ステップＳ５０３において、電圧Ｗ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆ以上の場合（ステップＳ５０３：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、図２８に示したステージ判別３Ａの処理を実行する。

【0099】

また、ステップＳ５０２において、電圧Ｗ１−Ｎ１が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ５０２：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、Ｖ１からＷ１へ通電する（ステップＳ５０７）。続いて、ロータ位置判定回路７５ｃは、電圧Ｕ１−Ｎ１と正の基準電圧＋Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ５０８）。電圧Ｕ１−Ｎ１が＋Ｖｒｅｆより大きい場合（ステップＳ５０８：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、位置関係がステージ２であると確定する（ステップＳ５０９）。一方、電圧Ｕ１−Ｎ１が＋Ｖｒｅｆ以下である場合（ステップＳ５０８：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、再度、Ｖ１からＵ１へ通電する（ステップＳ５０１）。

【0100】

また、図２８に示したステージ判別３Ａでは、ロータ位置判定回路７５ｃは、まず、Ｖ１からＷ１へ通電する（ステップＳ６０１）。次に、ロータ位置判定回路７５ｃは、Ｖ１からＷ１への通電時に計測した電圧Ｕ１−Ｎ１と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ６０２）。電圧Ｕ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆ以上の場合（ステップＳ６０２：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、位置関係がステージ６であると確定する（ステップＳ６０３）。

【0101】

電圧Ｗ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ６０２：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、Ｕ１からＷ１へ通電する（ステップＳ６０４）。続いて、ロータ位置判定回路７５ｃは、Ｕ１からＷ１への通電時に計測した電圧Ｖ１−Ｎ１と負の基準電圧−Ｖｒｅｆとを比較する（ステップＳ６０５）。電圧Ｖ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆより小さい場合（ステップＳ６０５：Ｙ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、位置関係がステージ３であると確定する（ステップＳ６０６）。一方、電圧Ｖ１−Ｎ１が−Ｖｒｅｆ以上である場合（ステップＳ６０５：Ｎ）、ロータ位置判定回路７５ｃは、再度、Ｖ１からＷ１へ通電する（ステップＳ６０１）。

【0102】

以上のように、第４の実施形態の始動発電制御装置１００ｃによれば、始動発電機１の停止時に、巻線Ｕ１、Ｖ１またはＷ１に予め決められた通電パターンで通電した場合に非通電状態の巻線Ｕ１、Ｖ１またはＷ１に誘起される電圧情報（大きさ、極性）をもってロータステージを判定することができる。なお、ロータ位置判定回路７５ｃは、次のように変形してもよい。すなわち、ロータ位置判定回路７５ｃは、巻線Ｕ１、Ｖ１またはＷ１に予め決められた通電パターンで通電した場合に、非通電状態の巻線Ｕ１、Ｖ１またはＷ１の電圧を計測するとともに、巻線Ｕ２、Ｖ２またはＷ２に発生する電圧を計測してもよい。この場合、ロータ位置判定回路７５ｃは、巻線Ｕ１、Ｖ１またはＷ１の電圧計測結果と、巻線Ｕ２、Ｖ２またはＷ２の電圧計測結果とに基づいてステージの判定を行うことができる。

【0103】

なお、電機子部１６１の構成は、図５または図２０に示したものに限定されない。電機子部１６１の他の構成例を図２９から図３１に示した。図２９から図３１は、図５および図２０と同様にして、始動発電機１における界磁部１５と、電機子鉄心１６と巻線部ＡＣＧ１と巻線部ＡＣＧ２とからなる電機子部１６１との構成例を示す模式図である。

【0104】

図２９に示した電機子鉄心１６の各スロットには、連続した６スロット毎に、巻線Ｕ２−１〜Ｕ２−２、巻線Ｖ２−１〜Ｖ２−２および巻線Ｗ２−１〜Ｗ２−２と、巻線Ｕ１−１〜Ｕ１−２、巻線Ｖ１−１〜Ｖ１−２および巻線Ｗ１−１〜Ｗ１−２と、巻線Ｕ１−３、巻線Ｖ１−３および巻線Ｗ１−３と巻線Ｕ２−３、巻線Ｖ２−３および巻線Ｗ２−３とを交互に組み合わせたものとが、それぞれ巻回されている。また、巻線Ｕ１−３、巻線Ｖ１−３および巻線Ｗ１−３と巻線Ｕ２−３、巻線Ｖ２−３および巻線Ｗ２−３とを交互に組み合わせたものについては、各巻線の端部を直接接続することで中性点Ｎ１の結線と中性点Ｎ２の結線とがなされている。

【0105】

一方、巻線Ｕ２−１〜Ｕ２−２、巻線Ｖ２−１〜Ｖ２−２および巻線Ｗ２−１〜Ｗ２−２については、巻線Ｕ２−１と巻線Ｕ２−２とが同一の導線から構成され、巻線Ｖ２−１と巻線Ｖ２−２とが同一の導線から構成され、そして、巻線Ｗ２−１と巻線Ｗ２−２とが同一の導線から構成されている。同様に、巻線Ｕ１−１〜Ｕ１−２、巻線Ｖ１−１〜Ｖ１−２および巻線Ｗ１−１〜Ｗ１−２については、巻線Ｕ１−１と巻線Ｕ１−２とが同一の導線から構成され、巻線Ｖ１−１と巻線Ｖ１−２とが同一の導線から構成され、そして、巻線Ｗ１−１と巻線Ｗ１−２とが同一の導線から構成されている。白丸で示した各巻線の端部は、他の巻線とは接続されていない。これら各巻線の端部は、例えば回路基板にそれぞれ接続し、回路基板内の配線で結線することができる。

【0106】

図３０に示した構成例は、図５に示した構成例と各巻線の配列は同一である。ただし、中性点Ｎ１およびＮ２を接続する結線を３分割している。また、白丸で示した各巻線の端部は、回路基板内の配線で結線する構成としている。

【0107】

図３１に示した構成例は、巻線Ｕ１を巻線Ｕ１−１〜Ｕ１−４から構成し、巻線Ｖ１を巻線Ｖ１−１〜Ｖ１−４から構成し、そして、巻線Ｗ１を巻線Ｗ１−１〜Ｗ１−４から構成する。また、巻線Ｕ２を巻線Ｕ２−１〜Ｕ２−２から構成し、巻線Ｖ２を巻線Ｖ２−１〜Ｖ２−２から構成し、そして、巻線Ｗ２を巻線Ｗ２−１〜Ｗ２−２から構成する。そして、巻線Ｕ１−１〜Ｕ１−２、巻線Ｖ１−１〜Ｖ１−２および巻線Ｗ１−１〜Ｗ１−２と、巻線Ｕ２−１〜Ｕ２−２、巻線Ｖ２−１〜Ｖ２−２および巻線Ｗ２−１〜Ｗ２−２を交互に配置する。また、巻線Ｕ１−３〜Ｕ１−４、巻線Ｖ１−３〜Ｖ１−４および巻線Ｗ１−３〜Ｗ１−４をまとめて配置する。中性点Ｎ１を接続する結線を２分割している。また、白丸で示した各巻線の端部は、回路基板内の配線で結線する構成としている。

【0108】

次に、図３２および図３３を参照して、各巻線の端部を回路基板を用いて配線する場合の構成例について説明する。図３２は、電機子部１６１の構成例を示した側面図である。図３２に示した構成例では、電機子鉄心１６に接近するように回路基板１７が設けられている。電機子鉄心１６に巻かれた巻線の端部または端部を結線した導線の端部が回路基板１７のスルーホールにハンダ付けで接続されている。また、回路基板１７にコネクタ１８が接続されている。

【0109】

図３３は、図３２に示した電機子部１６１からコネクタ１８を外した状態を示す。図３３（ａ）はコネクタ１８の側面図である。図３３（ｂ）は電機子部１６１の平面図である。そして、図３３（ｃ）は電機子部１６１の側面図である。図３３に示したように、回路基板１７にはコネクタ１８との接続部である複数のターミナル１９が設けられている。

【0110】

各巻線の端部を回路基板を用いて配線した場合、図５に示したような入り組んだ各巻線端部の結線作業を簡略化することができる。

【0111】

以上のように、本発明の各実施形態によれば、巻線部ＡＣＧ１および巻線部ＡＣＧ２が並列に配置された始動発電機１が、エンジン２の始動に用いられる場合、および発電機として用いられる場合の双方において、巻線部ＡＣＧ２をロータの位置を検出する検出巻線として用いるため、ホールセンサを設けずに、ロータの位置を高い精度で検出することができる。このため、高価なホールセンサを高い取付精度に対応して配置する必要がないため、価格が安くかつ高い精度でロータの検出が可能な始動発電機を提供することができる。

【0112】

なお、本発明の実施形態は上記のものに限定されず、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【符号の説明】

【0113】

１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ 始動発電制御装置
１ 始動発電機
ＡＣＧ１、ＡＣＧ２ 巻線部
６１、６１ｂ 第１電力変換部
６２、６２ａ 第２電力変換部
７、７ａ、７ｂ、７ｃ 制御部
Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２ 巻線
７２ ＣＰＵ
７３ 検出・判定回路部
７４ ゼロクロス検出回路
７５、７５ｃ ロータ位置判定回路
Ｑ１〜Ｑ１４、Ｑ１７〜Ｑ１９ ＭＯＳＦＥＴ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】