JP6764356B2 - 始動装置、回転電機、及び始動用電動機 - Google Patents
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Description
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。図1に示すように、車両は、エンジン10と、回転電機20と、始動用電動機としてのスタータ30と、始動装置としてのECU100と、を備えている。本実施形態の始動システムは、少なくとも回転電機20とスタータ30を備える。エンジン10は、クランク軸10aと、クランク軸10aと共に回転するリングギヤ11とを備えている。
図2に示すように、回転電機20は、多相交流電動機としての3相交流モータ(以下、単に交流モータ21と示す)と、電力変換装置としてのインバータ25と、を有するモータ機能付き発電機であり、機電一体型のISG(Integrated Starter Generator)として構成されている。交流モータ21は、巻線界磁型のものであり、具体的には3相巻線を有する巻線界磁型同期機である。回転電機20は、エンジン10のクランク軸10aや車軸の回転により発電(回生発電)を行う発電機能と、クランク軸10aに駆動力(回転力)を付与する力行機能とを備えている。
スタータ30は、エンジン10を始動させるために用いられる。図1に示すように、スタータ30は、出力軸31aを有するモータ31と、出力軸31aの軸方向において移動可能に取り付けられたピニオンギヤ32と、ピニオンギヤ32を軸方向においてリングギヤ11側(図1において右側)に押し出す押出部材33と、を備える。
ECU100は、CPUと、記憶部としてのメモリとを備え、メモリに格納されたプログラムをCPUにて実行することにより、ECU100が備える各種機能が実現される。なお、各種機能は、ハードウェアである電子回路によって実現されてもよく、あるいは、少なくとも一部をソフトウェア、すなわちコンピュータ上で実行される処理によって実現されてもよい。
回転子22と固定子24の位置関係によっては、所定相の電流を流しても、リングギヤ11がピニオンギヤ32と噛み合うまで回転するとは限らない。例えば、初期状態(電機子巻線への通電時)において、固定子24の磁極と回転子22の磁極がそれぞれ異なる状況又はそれに近い状況である場合、回転子22は、十分に回転しない。そこで、第2実施形態では、図7に示すエンジン始動処理を実行することとした。
第3実施形態では、回転電機20の起動トルクをより小さくするため、ECU100は、図9に示すエンジン始動処理を実行するようにした。以下、詳しく説明する。
第4実施形態では、モータ31の駆動タイミングを図11に示すように変更した。エンジン10の始動条件が成立すると(時点T41)、界磁巻線23に界磁電流が流れ、界磁巻線23が励磁状態となる。そして、押出部材33によりピニオンギヤ32をリングギヤ11側に押し出す押出制御が開始される(時点T42)。交流モータ21において第1相の電流が流れる(時点T43)。
第5実施形態では、リングギヤ11の回転方向を負方向とした。図12に基づき説明する。エンジン10の始動条件が成立すると(時点T51)、界磁巻線23に界磁電流が流れ、界磁巻線23が励磁状態となる。次に、押出部材33は、リングギヤ11側へのピニオンギヤ32の押し出しを開始する(時点T52)。交流モータ21の電機子巻線に第1相の電流が流れる(時点T53)。次に、交流モータ21の電機子巻線に第12相の電流が流れる(時点T54)。
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。なお、以下では、各実施形態で互いに同一又は均等である部分には同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。
駆動指令部(100)から回転指令を受けピニオンギヤ(32)を回転させるモータ(31)、及びエンジン(10)のクランク軸(10a)と共に回転するリングギヤ(11)側に前記駆動指令部からの押出指令を受け前記ピニオンギヤを押し出す押出部材(33)を有する始動用電動機(30)を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すとともに、前記モータの駆動力により前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤを回転させることにより、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる回転電機(20)であって、前記モータが駆動する前の駆動前期間において、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受け、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる回転電機。
前記モータが駆動する前の駆動前期間のうち、前記押出部材が前記ピニオンギヤを押し出した後で、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる回転電機。
駆動指令部(100)から回転指令を受けピニオンギヤ(32)を回転させるモータ(31)、及びエンジン(10)のクランク軸(10a)と共に回転するリングギヤ(11)側に前記駆動指令部からの押出指令を受け前記ピニオンギヤを押し出す押出部材(33)を有する始動用電動機(30)と、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受け、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる回転電機(20)と、を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すことと、前記回転駆動指令を受けた回転電機により、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させることとの協働により前記ピニオンギヤと前記リングギヤとを噛み合わせ、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる始動用電動機であって、前記協働による噛み合い後に、前記回転指令を受けた前記モータが駆動することで前記ピニオンギヤが回転する始動用電動機。
前記モータが駆動する前の駆動前期間のうち、回転電機が前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる前に、前記押出部材が前記ピニオンギヤを押し出す始動用電動機。
Claims (13)
- ピニオンギヤ(32)を回転させるモータ(31)、及びエンジン(10)のクランク軸(10a)と共に回転するリングギヤ(11)側に前記ピニオンギヤを押し出す押出部材(33)を有する始動用電動機(30)と、前記クランク軸に連結され、前記クランク軸を回転させる回転電機(20)と、を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すとともに、前記モータの駆動力により前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤを回転させることにより、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる始動装置(100)において、
前記モータが駆動する前の駆動前期間において、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させるように前記回転電機に対して指令する駆動指令部(100)を備え、
前記回転電機は、多相交流電動機(21)を備え、
前記多相交流電動機は、界磁巻線(23)を備え、
前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記多相交流電動機に所定相の電流を流させた後、前記界磁巻線を通電させ、これにより前記リングギヤの回転を生じさせる始動装置。 - 前記始動用電動機は、前記ピニオンギヤに連結され、前記クランク軸の回転に基づき前記リングギヤが所定方向に回転した場合に当該リングギヤから前記モータへの動力を遮断する連結機構(35)を有しており、
前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相の電流を流させた後、前記所定方向に、前記リングギヤを回転させる請求項1に記載の始動装置。 - 前記所定方向は、前記エンジンを始動させる場合に、前記ピニオンギヤによって前記リングギヤを回転させる方向であり、
前記モータを駆動させるモータ駆動部(100)を備え、
前記モータ駆動部は、前記回転電機の駆動による前記リングギヤの前記所定方向の回転開始に伴って、前記モータを駆動させて前記ピニオンギヤを前記リングギヤと同じ方向に回転させる請求項2に記載の始動装置。 - 前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相を通電させた後、前記ピニオンギヤによって前記リングギヤを回転させる方向とは逆方向に、前記リングギヤを回転させる請求項1に記載の始動装置。
- ピニオンギヤ(32)を回転させるモータ(31)、及びエンジン(10)のクランク軸(10a)と共に回転するリングギヤ(11)側に前記ピニオンギヤを押し出す押出部材(33)を有する始動用電動機(30)と、前記クランク軸に連結され、前記クランク軸を回転させる回転電機(20)と、を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すとともに、前記モータの駆動力により前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤを回転させることにより、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる始動装置(100)において、
前記モータが駆動する前の駆動前期間において、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させるように前記回転電機に対して指令する駆動指令部(100)を備え、
前記回転電機は、多相交流電動機(21)を備え、
前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記多相交流電動機に所定相の電流を流させることにより、前記リングギヤの回転を生じさせるとともに、
前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相を通電させた後、前記ピニオンギヤによって前記リングギヤを回転させる方向とは逆方向に、前記リングギヤを回転させる始動装置。 - 前記駆動指令部は、前記駆動前期間において、前記所定相の電流を流させた後、当該所定相とは異なる相の電流を流させる請求項1〜5のうちいずれか1項に記載の始動装置。
- 前記モータが駆動する前の駆動前期間のうち、前記押出部材が前記ピニオンギヤを押し出した後で、前記駆動指令部による前記指令により、前記回転電機は前記リングギヤを回転させる請求項1〜6のうちいずれか1項に記載の始動装置。
- 駆動指令部(100)から回転指令を受けピニオンギヤ(32)を回転させるモータ(31)、及びエンジン(10)のクランク軸(10a)と共に回転するリングギヤ(11)側に前記駆動指令部からの押出指令を受け前記ピニオンギヤを押し出す押出部材(33)を有する始動用電動機(30)を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すとともに、前記モータの駆動力により前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤを回転させることにより、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる回転電機(20)であって、
界磁巻線(23)を有する多相交流電動機(21)を備え、
前記モータが駆動する前の駆動前期間において、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受けて、前記多相交流電動機に所定相の電流を流させた後、前記界磁巻線を通電させ、これにより前記クランク軸を介して前記リングギヤの回転を生じさせる回転電機。 - 駆動指令部(100)から回転指令を受けピニオンギヤ(32)を回転させるモータ(31)、及びエンジン(10)のクランク軸(10a)と共に回転するリングギヤ(11)側に前記駆動指令部からの押出指令を受け前記ピニオンギヤを押し出す押出部材(33)を有する始動用電動機(30)を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すとともに、前記モータの駆動力により前記ピニオンギヤを介して前記リングギヤを回転させることにより、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる回転電機(20)であって、
多相交流電動機(21)を備え、
前記モータが駆動する前の駆動前期間において、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受けて、前記多相交流電動機に所定相の電流を流させることにより、前記クランク軸を介して前記リングギヤの回転を生じさせ、前記所定相を通電させた後、前記ピニオンギヤによって前記リングギヤを回転させる方向とは逆方向に、前記リングギヤを回転させる回転電機。 - 前記モータが駆動する前の駆動前期間のうち、前記押出部材が前記ピニオンギヤを押し出した後で、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる請求項8又は9に記載の回転電機。
- 駆動指令部(100)から回転指令を受けピニオンギヤ(32)を回転させるモータ(31)、及びエンジン(10)のクランク軸(10a)と共に回転するリングギヤ(11)側に前記駆動指令部からの押出指令を受け前記ピニオンギヤを押し出す押出部材(33)を有する始動用電動機(30)と、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受け、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる回転電機(20)と、を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すことと、前記回転駆動指令を受けた回転電機により、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させることとの協働により前記ピニオンギヤと前記リングギヤとを噛み合わせ、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる始動用電動機であって、
前記回転電機は、
界磁巻線(23)を有する多相交流電動機(21)を備えているとともに、
前記モータが駆動する前の駆動前期間において、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受けて、前記多相交流電動機に所定相の電流を流させた後、前記界磁巻線を通電させ、これにより前記クランク軸を介して前記リングギヤの回転を生じさせるように構成されており、
前記協働による噛み合い後に、前記回転指令を受けた前記モータが駆動することで前記ピニオンギヤが回転する始動用電動機。 - 駆動指令部(100)から回転指令を受けピニオンギヤ(32)を回転させるモータ(31)、及びエンジン(10)のクランク軸(10a)と共に回転するリングギヤ(11)側に前記駆動指令部からの押出指令を受け前記ピニオンギヤを押し出す押出部材(33)を有する始動用電動機(30)と、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受け、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる回転電機(20)と、を備え、前記押出部材により前記ピニオンギヤを前記リングギヤ側に押し出すことと、前記回転駆動指令を受けた回転電機により、前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させることとの協働により前記ピニオンギヤと前記リングギヤとを噛み合わせ、前記エンジンを始動させる始動システムに用いられる始動用電動機であって、
前記回転電機は、
多相交流電動機(21)を備えているとともに、
前記モータが駆動する前の駆動前期間において、前記駆動指令部からの回転駆動指令を受けて、前記多相交流電動機に所定相の電流を流させることにより、前記クランク軸を介して前記リングギヤの回転を生じさせ、前記所定相を通電させた後、前記ピニオンギヤによって前記リングギヤを回転させる方向とは逆方向に、前記リングギヤを回転させるように構成されており、
前記協働による噛み合い後に、前記回転指令を受けた前記モータが駆動することで前記ピニオンギヤが回転する始動用電動機。 - 前記モータが駆動する前の駆動前期間のうち、回転電機が前記クランク軸を介して前記リングギヤを回転させる前に、前記押出部材が前記ピニオンギヤを押し出す請求項11又は12に記載の始動用電動機。
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