JP6565983B2 - 回転電機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、発電機能を有する回転電機を制御する制御装置に関する。

従来、この種の制御装置において、車両用発電機の励磁電流を供給するトランジスタチョッパ式の励磁回路を備え、回転子を励磁する電流をバッテリに回生するものがある（特許文献１参照）。特許文献１に記載のものでは、エンジンのキースイッチがオフであり、且つエンジンの回転速度が２００ｒｐｍ以下であることを条件として、上記励磁回路において、アース側に接続されたパワートランジスタをオン状態にし、出力端子側に接続されたパワートランジスタをオフ状態にしている。これにより、車両の走行終了後のエンジンが非稼動状態のときに、回転子の励磁巻線が電位的に浮いた状態になることを防止して、リーク電流による回転子の腐食を抑制することができる。

特許第４４４２５８２号公報

ところで、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジンを自動停止させ、その後に所定の再始動条件が成立した場合にエンジンを自動再始動させる車両がある。こうした車両では、エンジンの自動停止中に発電機が停止し、停止した状態の回転子にリーク電流が流れることで、回転子が腐食するおそれがある。特許文献１に記載のものは、エンジンの自動停止中に回転子が腐食することを考慮しておらず、未だ改善の余地を残すものとなっている。

なお、こうした実情は、発電機に限らず、発電機能を有する回転電機においても、概ね共通している。

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、エンジンの自動停止中に回転子が腐食することを抑制することのできる回転電機の制御装置を提供することを主たる目的とする。

上記課題を解決するための第１の手段は、
所定の自動停止条件が成立した場合にエンジン（４２）を自動停止させ、その後に所定の再始動条件が成立した場合に前記エンジンを自動再始動させる車両（１０）に適用され、ブリッジ回路の対向する第１の一対のアームがパワートランジスタ（Ｓｐａ，Ｓｎｂ）で構成され、第２の一対のアームがダイオード（Ｄｎａ，Ｄｐｂ）で構成されたトランジスタチョッパ式の励磁回路（２３）から励磁電流が供給され、前記エンジンの回転力に基づく発電機能を有する回転電機（２１）を、制御する制御装置（２４、４０）であって、
前記エンジンの前記自動停止中に、前記第１の一対のアームのうち、前記回転電機のアース側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｎｂ）をオン状態とし、前記回転電機の出力端子側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｐａ）をオフ状態とする第１接地制御を実行する。

上記構成によれば、車両において、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジンが自動停止させられ、その後に所定の再始動条件が成立した場合にエンジンが自動再始動させられる。発電機能を有する回転電機は、トランジスタチョッパ式の励磁回路から励磁電流が供給され、エンジンの回転力に基づき発電を実行する。

ここで、エンジンの自動停止中に、第１の一対のアームのうち、回転電機のアース側に接続されたパワートランジスタをオン状態とし、回転電機の出力端子側に接続されたパワートランジスタをオフ状態とする第１接地制御が実行される。このため、エンジンの自動停止中に回転電機が停止したとしても、停止した状態の回転子が電位的に浮いた状態になることを抑制することができる。したがって、リーク電流が発生してもアース側のパワートランジスタを介してアースに流すことができ、エンジンの自動停止中に回転子が腐食することを抑制することができる。

なお、エンジンの自動停止は、エンジンのアイドリングを停止するアイドリングストップ、車両の減速時にエンジンを停止させる減速時エンジン停止、車両のコースティング時にエンジンを停止させるコースティング時エンジン停止等を含む。また、エンジンの自動停止中は、上記自動停止において、エンジンにおける燃料の燃焼を停止した時から、エンジンの回転が停止した時以降までを含む。

第２の手段では、前記回転電機は、前記励磁回路から励磁電流が供給された状態で、前記エンジンに回転力を付与する力行機能を有し、前記エンジンの前記自動停止中において前記第１接地制御が実行される前に、前記第１の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタをオン状態として、前記励磁電流が流れるか否か診断する第１診断を実行する第１診断部（２４、４０）を備える。

上記構成によれば、回転電機は、励磁回路から励磁電流が供給された状態で、エンジンに回転力を付与する力行機能を有している。このため、エンジンの再始動の際に、回転電機によりエンジンに回転力を付与することができる。しかしながら、励磁回路のパワートランジスタが故障している場合は、エンジンの再始動の際に回転電機に励磁電流を流すことができず、回転電機によりエンジンに回転力を付与することができない。

この点、上記構成によれば、エンジンの自動停止中において第１接地制御が実行される前に、第１の一対のアームにおいて双方のパワートランジスタをオン状態として、励磁電流が流れるか否か診断する第１診断が実行される。このため、回転電機によりエンジンに回転力を付与することができるか否か診断した上で、第１接地制御を実行することができる。

第３の手段では、前記第２の一対のアームを構成するダイオードは、それぞれパワートランジスタ（Ｓｎａ，Ｓｐｂ）のボディダイオードを利用しており、前記エンジンの前記自動停止中に、前記第２の一対のアームのうち、前記回転電機のアース側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｎａ）をオン状態とし、前記回転電機の出力端子側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｐｂ）をオフ状態とする第２接地制御を実行する。

上記構成によれば、第２の一対のアームを構成するダイオードは、それぞれパワートランジスタのボディダイオードを利用している。そして、エンジンの自動停止中に、第２の一対のアームにおけるパワートランジスタが制御されて、第１接地制御と同様に第２接地制御が実行される。このため、エンジンの自動停止中に回転電機が停止したとしても、停止した状態の回転子が電位的に浮いた状態になることを抑制することができる。

第４の手段では、前記回転電機は、前記励磁回路から励磁電流が供給された状態で、前記エンジンに回転力を付与する力行機能を有し、前記エンジンの前記自動停止中において前記第２接地制御が実行される前に、前記第２の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタをオン状態として、前記励磁電流が流れるか否か診断する第２診断を実行する第２診断部（２４、４０）を備える。

上記構成によれば、第２の一対のアームにおけるパワートランジスタが制御されて、第１診断と同様に第２診断が実行される。このため、回転電機によりエンジンに回転力を付与することができるか否か診断した上で、第２接地制御を実行することができる。

第５の手段では、前記第２の一対のアームを構成するダイオードは、それぞれパワートランジスタ（Ｓｎａ，Ｓｐｂ）のボディダイオードを利用しており、前記エンジンの前記自動停止中において前記第１診断が実行される前に、前記第２の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタをオン状態として、前記励磁電流が流れるか否か診断する第２診断を実行する第２診断部と、前記第２診断部により前記第２の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタがオン状態とされた後、前記第２の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタをオフ状態とするオフ制御を実行するオフ制御部（２４、４０）を備える。

上記構成によれば、エンジンの自動停止中において第１診断が実行される前に、第２診断が実行される。このため、第２の一対のアームにより励磁電流を流して、回転電機によりエンジンに回転力を付与することができるか否か診断することができる。

そして、第２の一対のアームにおいて双方のパワートランジスタがオン状態とされた後、第２の一対のアームにおいて双方のパワートランジスタをオフ状態とするオフ制御が実行される。このため、第２の一対のアームと第１の一対のアームとが短絡することを避けつつ、第１診断に移行することができる。そして、第１診断が実行されることにより、第１の一対のアームにより励磁電流を流して、エンジンの再始動の際に回転電機によりエンジンに回転力を付与することができるか否か診断することができる。

第６の手段では、前記オフ制御部は、前記オフ制御において、前記第２の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタをオフ状態とする際に、前記第２の一対のアームのうち、前記回転電機の出力端子側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｐｂ）をオフ状態とした後、前記回転電機のアース側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｎａ）をオフ状態とする。

上記構成によれば、オフ制御において、第２の一対のアームにおいて双方のパワートランジスタがオフ状態とされる際に、第２の一対のアームのうち、回転電機の出力端子側に接続されたパワートランジスタがオフ状態とされた後、回転電機のアース側に接続されたパワートランジスタがオフ状態とされる。このため、回転電機の出力端子側に接続されたパワートランジスタがオフ状態とされた時に、第２接地制御を実行した状態と同じ状態を形成することができる。したがって、停止した状態の回転子が電位的に浮いた状態になることを抑制した上で、第１診断に移行することができる。

第７の手段では、前記車両は、前記エンジンの始動の際に前記エンジンに回転力を付与するスタータ（１３）を備え、前記第１診断部により前記励磁電流が流れないと診断された場合に、前記自動再始動の際に前記スタータにより前記エンジンに回転力を付与する。

上記構成によれば、車両は、エンジンの始動の際にエンジンに回転力を付与するスタータを備えているため、エンジンの再始動の際に、スタータによりエンジンに回転力を付与することができる。そこで、第１診断において励磁電流が流れないと診断された場合に、自動再始動の際にスタータによりエンジンに回転力が付与される。したがって、励磁回路の故障を診断し、励磁回路が故障している場合には、スタータによりエンジンを再始動することができる。

第８の手段では、前記車両は、前記エンジンの始動の際に前記エンジンに回転力を付与するスタータ（１３）を備え、前記第１診断部又は前記第２診断部により前記励磁電流が流れないと診断された場合に、前記自動再始動の際に前記スタータにより前記エンジンに回転力を付与する。

上記構成によれば、第１診断及び第２診断において励磁回路の故障を診断し、第１診断又は第２診断において励磁電流が流れないと診断された場合に、スタータによりエンジンを再始動することができる。

第９の手段では、前記エンジンの回転速度が所定回転速度よりも低いことを更に条件として、前記第１接地制御を実行する。

第１接地制御が実行された場合、第１の一対のアームのうち、回転電機のアース側に接続されたパワートランジスタがオン状態とされるため、励磁回路において励磁電流を流す閉回路が形成される。このため、エンジンの回転速度が高い場合には、回転電機において発電が実行され、エンジンに過剰な制動トルクが作用するおそれがある。

この点、上記構成によれば、エンジンの回転速度が所定回転速度よりも低いことを更に条件として、第１接地制御が実行される。このため、エンジンの自動停止中に、エンジンの回転速度が所定回転速度よりも低い場合に第１接地制御が実行され、エンジンの回転速度が所定回転速度よりも高い場合には第１接地制御が実行されない。したがって、第１接地制御を実行する際に、エンジンに過剰な制動トルクが作用することを抑制することができる。

第１０の手段では、前記エンジンの回転速度が所定回転速度よりも低いことを更に条件として、前記第２接地制御を実行する。

上記構成によれば、第２接地制御を実行する際に、エンジンに過剰な制動トルクが作用することを抑制することができる。

励磁回路に供給される電圧が４８Ｖである場合は、励磁回路に供給される電圧が１２Ｖである場合よりも、回転子に流れるリーク電流が大きくなり、回転子の腐食が進み易くなる。

この点、第１１の手段では、第１〜第１０のいずれか１つの手段を前提として、前記励磁回路には、４８Ｖの電圧が供給されている。したがって、回転子の腐食が進み易い構成に対して、回転子の腐食を抑制することができる。

具体的には、第１２の手段のように、前記励磁回路から前記回転電機の回転子巻線に前記励磁電流が供給されるといった構成を採用することができる。

車両の電気的構成を示す電気回路図。 回転電機ユニットの電気的構成を示す電気回路図。 診断及び接地制御の手順を示すフローチャート。 回転電機ユニットの電気的構成の変更例を示す電気回路図。 車両の電気的構成の変更例を示す電気回路図。

以下、エンジン（内燃機関）を駆動源として回転電機により駆動力をアシスト（補助）して走行する車両に具現化した一実施形態について、図面に基づいて説明する。

図１に示すように、車両１０は、エンジン４２、スタータ１３、鉛蓄電池１１、リチウムイオン蓄電池１２、電気負荷１４，１５、回転電機ユニット１６等を備えている。

エンジン４２は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等であり、燃料の燃焼により駆動力を発生する。スタータ１３（始動装置）は、エンジン４２の始動の際に、エンジン４２の出力軸（クランク軸）に初期回転力を付与する。

車両１０の電源システムは、蓄電部として鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを有する２電源システムである。各蓄電池１１，１２からは、スタータ１３や、各種の電気負荷１４，１５、回転電機ユニット１６への給電が可能となっている。また、各蓄電池１１，１２に対しては、回転電機ユニット１６による充電が可能となっている。本システムでは、回転電機ユニット１６及び電気負荷１４，１５のそれぞれに対して、鉛蓄電池１１及びリチウムイオン蓄電池１２が並列に接続されている。

鉛蓄電池１１は周知の汎用蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて、充放電における電力損失が少なく、出力密度、及びエネルギ密度の高い高密度蓄電池である。リチウムイオン蓄電池１２は、鉛蓄電池１１に比べて充放電時のエネルギ効率が高い蓄電池であることが望ましい。このリチウムイオン蓄電池１２は、それぞれ複数の単電池を有してなる組電池として構成されている。これら各蓄電池１１，１２の定格電圧はいずれも同じであり、例えば１２Ｖである。

リチウムイオン蓄電池１２は、収容ケースに収容されて基板一体の電池ユニットＵとして構成されている。電池ユニットＵは、２つの出力端子Ｐ１，Ｐ２を有しており、このうち出力端子Ｐ１に鉛蓄電池１１とスタータ１３と電気負荷１４とが接続され、出力端子Ｐ２に電気負荷１５と回転電機ユニット１６とが接続されている。

各電気負荷１４，１５は、各蓄電池１１，１２からの供給電力の電圧に対する要求が相違するものである。具体的には、電気負荷１４には、供給電力の電圧が一定又は少なくとも所定範囲内で変動するよう安定であることが要求される定電圧要求負荷が含まれる。これに対し、電気負荷１５は、定電圧要求負荷以外の一般的な電気負荷である。

定電圧要求負荷である電気負荷１４の具体例としては、ナビゲーション装置やオーディオ装置、メータ装置、エンジンＥＣＵ等の各種ＥＣＵが挙げられる。この場合、供給電力の電圧変動が抑えられることで、上記各装置において不要なリセット等が生じることが抑制され、安定動作が確保される。電気負荷１４として、電動ステアリング装置やブレーキ装置等の走行系アクチュエータが含まれていてもよい。電気負荷１５の具体例としては、シートヒータやリヤウインドウのデフロスタ用ヒータ、ヘッドライト、フロントウインドウのワイパ、空調装置の送風ファン等が挙げられる。

回転電機ユニット１６は、回転電機２１と、インバータ２２と、界磁回路２３と、回転電機２１の作動を制御する回転電機ＥＣＵ２４とを備えている。回転電機ユニット１６は、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。回転電機ユニット１６の詳細については後述する。

電池ユニットＵには、ユニット内電気経路として、各出力端子Ｐ１，Ｐ２を繋ぐ電気経路Ｌ１と、電気経路Ｌ１上の点Ｎ１とリチウムイオン蓄電池１２とを繋ぐ電気経路Ｌ２とが設けられている。このうち電気経路Ｌ１にスイッチ３１が設けられ、電気経路Ｌ２にスイッチ３２が設けられている。

また、電池ユニットＵには、スイッチ３１を迂回するバイパス経路Ｌ３が設けられている。バイパス経路Ｌ３は、出力端子Ｐ３と電気経路Ｌ１上の点Ｎ１とを接続するようにして設けられている。出力端子Ｐ３は、ヒューズ３５を介して鉛蓄電池１１に接続されている。このバイパス経路Ｌ３によって、スイッチ３１を介さずに、鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット１６との接続が可能となっている。バイパス経路Ｌ３には、例えば常閉式の機械式リレーからなるバイパススイッチ３６が設けられている。バイパススイッチ３６をオン（閉鎖）することで、スイッチ３１がオフ（開放）されていても鉛蓄電池１１と電気負荷１５及び回転電機ユニット１６とが電気的に接続される。

電池ユニットＵは、各スイッチ３１，３２のオンオフ（開閉）を制御する電池ＥＣＵ３７を備えている。電池ＥＣＵ３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。電池ＥＣＵ３７は、車両１０の走行状態や各蓄電池１１，１２の蓄電状態に基づいて、各スイッチ３１，３２のオンオフを制御する。これにより、鉛蓄電池１１とリチウムイオン蓄電池１２とを選択的に用いて充放電が実施される。例えば、電池ＥＣＵ３７は、リチウムイオン蓄電池１２の充電率ＳＯＣ（State Of Charge）を算出し、充電率ＳＯＣが所定の使用範囲内に保持されるようにリチウムイオン蓄電池１２への充電量及び放電量を制御する。

回転電機ユニット１６の回転電機ＥＣＵ２４や、電池ユニットＵの電池ＥＣＵ３７には、各ＥＣＵ２４，３７を統括的に管理する上位制御装置としてのエンジンＥＣＵ４０が接続されている。エンジンＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されており、都度のエンジン運転状態や車両走行状態に基づいてエンジン４２の運転を制御する。各ＥＣＵ２４，３７，４０は、ＣＡＮ等の通信ネットワークを構築する通信線４１により接続されて相互に通信可能となっており、所定周期で双方向の通信が実施される。これにより、各ＥＣＵ２４，３７，４０に記憶される各種データを互いに共有している。

エンジンＥＣＵ４０は、所定の自動停止条件が成立した場合にエンジン４２を自動停止させ、その後に所定の再始動条件が成立した場合にエンジン４２を自動再始動させる。エンジン４２を自動停止させるためには、エンジン４２における燃料の燃焼を停止させる。具体的には、ガソリンエンジンであれば燃料の噴射及び点火を停止させ、ディーゼルエンジンであれば燃料の噴射を停止させる。そして、自動停止において、エンジン４２における燃料の燃焼を停止した時から、エンジン４２の回転が停止した時以降（エンジン４２の回転が停止した状態）までを、エンジン４２の自動停止中に含むものとする。

自動停止条件として、車両１０のアクセル操作部材の操作量が０である（所定操作量よりも小さい）こと、ブレーキ操作部材の操作量が０でない（所定操作量よりも大きい）こと、及び車両１０の速度が所定速度よりも低いことの少なくとも１つを含む。すなわち、エンジン４２の自動停止は、エンジン４２のアイドリングを停止するアイドリングストップ、車両１０の減速時にエンジン４２を停止させる減速時エンジン停止、及び車両１０のコースティング時にエンジン４２を停止させるコースティング時エンジン停止を含むものとする。自動再始動条件として、車両１０のアクセル操作部材の操作量が０でない（所定操作量よりも大きい）こと、ブレーキ操作部材の操作量が０である（所定操作量よりも小さい）こと、及び車両１０の速度が所定速度よりも高いことの少なくとも１つを含む。

次に、回転電機ユニット１６の電気的構成について図２を用いて説明する。回転電機２１は３相交流モータであり、３相電機子巻線としてＵ相、Ｖ相、Ｗ相の相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗと、回転子巻線として界磁巻線２６とを備えている。回転電機ユニット１６は、エンジン出力軸や車軸の回転により発電（回生発電）を行う発電機能と、エンジン出力軸に回転力を付与する力行機能とを備えるものとなっている。具体的には、回転電機２１の回転軸は、ベルトを介して図示しないエンジン出力軸に駆動力を伝達可能に連結されている。このベルトを介して、エンジン出力軸の回転に伴い回転電機２１の回転軸が回転することによって発電し、回転電機２１の回転軸の回転に伴いエンジン出力軸が回転することによって力行する。

インバータ２２は、各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗから出力される交流電圧を直流電圧に変換して電池ユニットＵに対して出力する。また、インバータ２２は、電池ユニットＵから入力される直流電圧を交流電圧に変換して各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗへ出力する。インバータ２２は、相巻線の相数と同数の上下アームを有するブリッジ回路であり、３相全波整流回路を構成している。インバータ２２は、界磁回路２３から界磁巻線２６に界磁電流（励磁電流）が供給された状態で、回転電機２１の電機子巻線に供給される電力を調節することで、回転電機２１を駆動する駆動回路を構成している。

インバータ２２は、相ごとに上アームスイッチＳｐ及び下アームスイッチＳｎを備えている。本実施形態では、各スイッチＳｐ，Ｓｎ（パワートランジスタ）として、電圧制御形の半導体スイッチング素子を用いており、具体的には、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いている。上アームスイッチＳｐには、上アームダイオードＤｐが逆並列に接続され、下アームスイッチＳｎには、下アームダイオードＤｎが逆並列に接続されている。本実施形態では、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとして、各スイッチＳｐ，Ｓｎのボディダイオードを用いている。なお、各ダイオードＤｐ，Ｄｎとしては、ボディダイオードに限らず、例えば各スイッチＳｐ，Ｓｎとは別部品のダイオードであってもよい。各相におけるスイッチＳｐ，Ｓｎの直列接続体の中間接続点は、各相巻線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの一端にそれぞれ接続されている。

界磁回路２３は双方向スイッチであり、界磁巻線２６に直流電圧を印加可能とされている。本実施形態において界磁回路２３（トランジスタチョッパ式の励磁回路）は、４個のスイッチＳｐａ，Ｓｎａ，Ｓｐｂ，Ｓｎｂを組み合わせたＨブリッジ整流回路を構成している。各スイッチＳｐａ，Ｓｎａ，Ｓｐｂ，Ｓｎｂ（パワートランジスタ）の基本構成はインバータ２２の各スイッチと同じであるため、ここでは説明を省略する。本実施形態では、各スイッチＳｐａ，Ｓｎａ，Ｓｐｂ，Ｓｎｂのスイッチング制御によって界磁巻線２６に印加する直流電圧を調整することにより、界磁巻線２６に流れる界磁電流の向き及び電流量を制御する。なお、スイッチＳｐａ，Ｓｎｂにより対向する第１の一対のアームのパワートランジスタが構成され、ダイオードＤｎａ，Ｄｐｂにより第２の一対のアームのダイオードが構成されている。

インバータ２２及び界磁回路２３を構成する各スイッチＳｐ，Ｓｎ，Ｓｐａ，Ｓｎａ，Ｓｐｂ，Ｓｎｂは、ドライバ２７を介してそれぞれ独立にオン／オフ駆動が切り替えられる。本システムには、各相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出する電流検出部２９Ａ、及び界磁電流ｉｆを検出する電流検出部２９Ｂがそれぞれ設けられている。電流検出部２９Ａ，２９Ｂは、例えばカレントトランスや抵抗器を備えるものが用いられる。

回転電機ＥＣＵ２４（回転電機の制御装置）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。回転電機ＥＣＵ２４は、界磁巻線２６に流す界磁電流を調整することにより、回転電機ユニット１６の発電電圧（電池ユニットＵに対する出力電圧）を制御する。また、回転電機ＥＣＵ２４は、車両１０の走行開始後にインバータ２２を制御して回転電機２１を駆動させて、エンジン４２の駆動力をアシストする。回転電機２１は、エンジン始動時に出力軸に初期回転を付与することが可能であり、エンジン始動装置としての機能も有している。

ところで、エンジン４２の自動停止中に回転電機２１が停止し、停止した状態の回転子にリーク電流が流れることで、回転子が腐食するおそれがある。詳しくは、車両１０のエンジン４２が停止状態のときに、各スイッチＳｐａ，Ｓｎａ，Ｓｐｂ，Ｓｎｂがオフするので、このとき回転子の界磁巻線２６は電位的に浮いた状態になる。寒冷地などにおいて、回転電機２１は、融雪剤を含む水を被った状態となるケースがある。このような場合に、上アームのスイッチＳｐａ（Ｓｐｂ）の露出した接続端子Ｐ４（Ｐ６）と、露出した接続端子Ｐ５（Ｐ７）との間でリーク電流が発生することがある。その結果、回転子電位が電池ユニットＵの出力端子Ｐ２の電位と同じになり、回転子とアース電位である電機子鉄心（固定子鉄心）との間に電流が流れ、非常に狭いエアギャップ間に錆びが発生（腐食）するおそれがある。

これに対して、本実施形態では、回転電機ＥＣＵ２４（第１診断部、第２診断部、オフ制御部）は、エンジン４２の自動停止中に、以下の第１診断、第１接地制御、第２診断、及びオフ制御（第２接地制御）を実行する。具体的には、回転電機ＥＣＵ２４は、第２診断、オフ制御（第２接地制御）、第１診断、第１接地制御の順で、これらの診断及び接地制御を実行する。

図３は、上記診断及び接地制御の手順を示すフローチャートである。この一連の処理は、エンジン４２が運転状態から自動停止中に移行した時に、回転電機ＥＣＵ２４により実行される。エンジン４２が自動停止中であることは、エンジン４２の燃料の噴射や点火が停止されていること、自動停止条件が成立していること等に基づいて判断する。更に、エンジン４２の回転速度が所定回転速度（例えば２００ｒｐｍ）よりも低いことを、この一連の処理を実行する条件としている。すなわち、エンジン４２の自動停止中であっても、エンジン４２の回転速度が所定回転速度よりも高い場合は、この一連の処理を実行しない。なお、エンジン４２の回転速度は、クランク角センサの検出値等に基づいて算出することができる。

まず、第２診断として、上記第２の一対のアームにおいて双方のスイッチＳｐｂ，Ｓｎａをオン状態として、界磁巻線２６に界磁電流が流れるか否か診断する（Ｓ１１）。具体的には、界磁電流ｉｆを検出する電流検出部２９Ｂの検出値に基づいて、界磁巻線２６に界磁電流が流れるか否か判断する。

続いて、上記第２診断において第２の一対のアームにおいて双方のスイッチＳｐｂ，Ｓｎａがオン状態とされた後、オフ制御として、第２の一対のアームにおいて双方のスイッチＳｐｂ，Ｓｎａをオフ状態とする（Ｓ１２）。詳しくは、第２の一対のアームのうち、回転電機２１の出力端子側に接続されたスイッチＳｐｂをオフ状態とした後、回転電機２１のアース側に接続されたスイッチＳｎａをオフ状態とする。すなわち、回転電機２１の出力端子側に接続されたスイッチＳｐｂがオフ状態とされた時に、回転電機２１のアース側に接続されたスイッチＳｎａはオン状態となっている。この状態を形成する制御が第２接地制御に相当する。

続いて、第１診断として、上記第１の一対のアームにおいて双方のスイッチＳｐａ，Ｓｎｂをオン状態として、界磁巻線２６に界磁電流が流れるか否か診断する（Ｓ１３）。具体的には、界磁電流ｉｆを検出する電流検出部２９Ｂの検出値に基づいて、界磁巻線２６に界磁電流が流れるか否か判断する。

続いて、第１接地制御として、第１の一対のアームのうち、回転電機２１の出力端子側に接続されたスイッチＳｐａをオフ状態とする（Ｓ１４）。このとき、第１の一対のアームのうち、回転電機２１のアース側に接続されたスイッチＳｎｂはオン状態とされている。その後、この一連の処理を終了する（ＥＮＤ）。

なお、Ｓ１１の処理が第２診断部としての処理に相当し、Ｓ１２の処理がオフ制御部としての処理に相当し、Ｓ１３の処理が第１診断部としての処理に相当する。

そして、エンジンＥＣＵ４０は、上記第１診断又は上記第２診断において界磁巻線２６に界磁電流が流れないと診断された場合に、自動再始動の際にスタータ１３によりエンジン４２に回転力を付与する。

以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。

・エンジン４２の自動停止中に、第１の一対のアームのうち、回転電機２１のアース側に接続されたスイッチＳｎｂをオン状態とし、回転電機２１の出力端子側に接続されたスイッチＳｐａをオフ状態とする第１接地制御が実行される。このため、エンジン４２の自動停止中に回転電機２１が停止したとしても、停止した状態の回転子が電位的に浮いた状態になることを抑制することができる。したがって、リーク電流が発生してもアース側のスイッチＳｎｂを介してアースに流すことができ、エンジン４２の自動停止中に回転子が腐食することを抑制することができる。

・界磁回路２３のスイッチＳｐａ，Ｓｎａ，Ｓｐｂ，Ｓｎｂが故障している場合は、エンジン４２の再始動の際に回転電機２１に界磁電流を流すことができず、回転電機２１によりエンジン４２に回転力を付与することができない。この点、エンジン４２の自動停止中において第１接地制御が実行される前に、第１の一対のアームにおいて双方のスイッチＳｐａ，Ｓｎｂをオン状態として、界磁電流が流れるか否か診断する第１診断が実行される。このため、回転電機２１によりエンジン４２に回転力を付与することができるか否か診断した上で、第１接地制御を実行することができる。

・エンジン４２の自動停止中において第１診断が実行される前に、第２診断が実行される。このため、第２の一対のアームにより界磁電流を流して、回転電機２１によりエンジン４２に回転力を付与することができるか否か診断することができる。そして、第２の一対のアームにおいて双方のスイッチＳｐｂ，Ｓｎａがオン状態とされた後、第２の一対のアームにおいて双方のスイッチＳｐｂ，Ｓｎａをオフ状態とするオフ制御が実行される。このため、第２の一対のアームと第１の一対のアームとが短絡することを避けつつ、第１診断に移行することができる。

・オフ制御において、第２の一対のアームにおいて双方のスイッチＳｐｂ，Ｓｎａがオフ状態とされる際に、第２の一対のアームのうち、回転電機２１の出力端子側に接続されたスイッチＳｐｂがオフ状態とされた後、回転電機２１のアース側に接続されたスイッチＳｎａがオフ状態とされる。このため、回転電機２１の出力端子側に接続されたスイッチＳｐｂがオフ状態とされた時に、スイッチＳｐｂがオフ状態且つスイッチＳｎａがオン状態（第２接地制御を実行した状態）を形成することができる。したがって、停止した状態の回転子が電位的に浮いた状態になることを抑制した上で、第１診断に移行することができる。

・第１診断及び第２診断において界磁回路２３の故障を診断し、第１診断又は第２診断において界磁電流が流れないと診断された場合に、スタータ１３によりエンジン４２を再始動することができる。

・第１接地制御又は第２接地制御が実行された場合、第１の一対のアームのうち、回転電機２１のアース側に接続されたスイッチＳｎｂ又はスイッチＳｎａがオン状態とされるため、界磁回路２３において界磁電流を流す閉回路が形成される。このため、エンジン４２の回転速度が高い場合には、回転電機２１において発電が実行され、エンジン４２に過剰な制動トルクが作用するおそれがある。この点、エンジン４２の回転速度が所定回転速度よりも低いことを更に条件として、第１接地制御及び第２接地制御が実行される。したがって、第１接地制御を実行する際に、エンジン４２に過剰な制動トルクが作用することを抑制することができる。

なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。

・エンジン４２の回転速度が所定回転速度よりも低いことを、第１接地制御及び第２接地制御を実行する条件に含めないようにすることもできる。その場合、第１接地制御及び第２接地制御を実行する際に、エンジン４２の出力軸と車両１０の車軸との接続を遮断することが望ましい。また、エンジン４２が迅速に停止するため、再始動可能な状態にするまでの時間を短縮することができる。

・第１診断又は第２診断において界磁電流が流れないと診断された場合に、エンジン４２の自動停止を中断することもできる。こうした構成によれば、回転電機ユニット１６によりエンジン４２を自動再始動できないおそれがある場合に、エンジン４２を自動停止させないようにすることができる。

・オフ制御において、第２の一対のアームにおいて双方のスイッチＳｐｂ，Ｓｎａをオフ状態とする際に、第２の一対のアームにおいて双方のスイッチＳｐｂ，Ｓｎａを同時にオフ状態にすることもできる。

・図３において、Ｓ１１の第２診断を省略することもでき、Ｓ１３の第１診断を省略することもできる。また、回転電機ＥＣＵ２４（制御装置）は、エンジン４２の自動停止中に、第２の一対のアームのうち、回転電機２１のアース側に接続されたスイッチＳｎａ（パワートランジスタ）をオン状態とし、回転電機２１の出力端子側に接続されたスイッチＳｐｂ（パワートランジスタ）をオフ状態とする第２接地制御のみを実行することもできる。

・スタータ１３を備えていない車両１０を採用することもできる。

・力行機能を有する回転電機ユニット１６に代えて、図４に示すように発電機ユニット１１６を採用することもできる。この場合、図１のインバータ２２に代えて図４のダイオード整流回路１２２とし、界磁回路２３において第２の一対のアームの双方のスイッチＳｐｂ，Ｓｎａを省略することができる。こうした構成であっても、回転電機ＥＣＵ２４は、上記第１診断及び第１接地制御を実行することができる。

・図５に示すように、リチウムイオン蓄電池１２の定格電圧が４８Ｖであり、回転電機２１が４８Ｖの電圧により駆動され、車両１０が双方向のＤＣＤＣコンバータ５０を備えていてもよい。こうした構成によれば、界磁回路２３（回転電機ユニット１６）には、リチウムイオン蓄電池１２から４８Ｖの電圧が供給される。また、電池ユニットＵから鉛蓄電池１１へ供給される電圧がＤＣＤＣコンバータ５０により降圧され、鉛蓄電池１１から電池ユニットＵへ供給される電圧がＤＣＤＣコンバータ５０により昇圧される。

ここで、界磁回路２３に供給される電圧が４８Ｖである場合は、界磁回路２３に供給される電圧が１２Ｖである場合よりも、回転子に流れるリーク電流が大きくなり、回転子の腐食が進み易くなる。また、４８Ｖの電圧を用いて回転電機ユニット１６が、エンジン４２の回転速度が共振領域（例えば２００〜４００ｒｐｍ）を早く通過するように負トルクを加える制御や、エンジン４２のピストンの停止位置を再始動に適した位置に停止させる制御を行う場合がある。これらの制御を行う場合は、エンジン４２が停止する直前まで界磁巻線２６に電流を流すため、エンジン４２が停止した時に界磁巻線２６に電荷が残りやすい。そして、界磁巻線２６に電荷が残った状態で、融雪剤を含む水等により接続端子Ｐ５（Ｐ７）とアース電位である電機子鉄心とが短絡すると、回転子と電機子鉄心との間にリーク電流が流れ、回転子の腐食が進み易くなる。この点、上記構成に対して、上記実施形態の各制御を実行することにより、回転子の腐食が進み易い構成に対して、回転子の腐食を抑制することができる。

・エンジンＥＣＵ４０が回転電機ＥＣＵ２４に指令して、第１診断、第１接地制御、第２診断、及びオフ制御（第２接地制御）を実行させることもできる。すなわち、エンジンＥＣＵ４０により、第１診断部、第２診断部、及びオフ制御部、すなわち回転電機の制御装置を構成することもできる。

１０…車両、２１…回転電機、２３…界磁回路、２４…回転電機ＥＣＵ、４０…エンジンＥＣＵ、４２…エンジン、Ｄｎａ…ダイオード、Ｄｐｂ…ダイオード、Ｓｎｂ…スイッチ、Ｓｐａ…スイッチ。

Claims (12)

1. 所定の自動停止条件が成立した場合にエンジン（４２）を自動停止させ、その後に所定の再始動条件が成立した場合に前記エンジンを自動再始動させる車両（１０）に適用され、ブリッジ回路の対向する第１の一対のアームがパワートランジスタ（Ｓｐａ，Ｓｎｂ）で構成され、第２の一対のアームがダイオード（Ｄｎａ，Ｄｐｂ）で構成されたトランジスタチョッパ式の励磁回路（２３）から励磁電流が供給され、前記エンジンの回転力に基づく発電機能を有する回転電機（２１）を、制御する制御装置（２４、４０）であって、
   前記エンジンの前記自動停止中に、前記第１の一対のアームのうち、前記回転電機のアース側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｎｂ）をオン状態とし、前記回転電機の出力端子側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｐａ）をオフ状態とする第１接地制御を実行し、
   前記回転電機は、前記励磁回路から励磁電流が供給された状態で、前記エンジンに回転力を付与する力行機能を有し、
   前記エンジンの前記自動停止中において前記第１接地制御が実行される前に、前記第１の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタをオン状態として、前記励磁電流が流れるか否か診断する第１診断を実行する第１診断部（２４、４０）を備える回転電機の制御装置。
2. 前記第２の一対のアームを構成するダイオードは、それぞれパワートランジスタ（Ｓｎａ，Ｓｐｂ）のボディダイオードを利用しており、
   前記エンジンの前記自動停止中に、前記第２の一対のアームのうち、前記回転電機のアース側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｎａ）をオン状態とし、前記回転電機の出力端子側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｐｂ）をオフ状態とする第２接地制御を実行する請求項１に記載の回転電機の制御装置。
3. 前記回転電機は、前記励磁回路から励磁電流が供給された状態で、前記エンジンに回転力を付与する力行機能を有し、
   前記エンジンの前記自動停止中において前記第２接地制御が実行される前に、前記第２の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタをオン状態として、前記励磁電流が流れるか否か診断する第２診断を実行する第２診断部（２４、４０）を備える請求項２に記載の回転電機の制御装置。
4. 所定の自動停止条件が成立した場合にエンジン（４２）を自動停止させ、その後に所定の再始動条件が成立した場合に前記エンジンを自動再始動させる車両（１０）に適用され、ブリッジ回路の対向する第１の一対のアームがパワートランジスタ（Ｓｐａ，Ｓｎｂ）で構成され、第２の一対のアームがダイオード（Ｄｎａ，Ｄｐｂ）で構成されたトランジスタチョッパ式の励磁回路（２３）から励磁電流が供給され、前記エンジンの回転力に基づく発電機能を有する回転電機（２１）を、制御する制御装置（２４、４０）であって、
   前記エンジンの前記自動停止中に、前記第１の一対のアームのうち、前記回転電機のアース側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｎｂ）をオン状態とし、前記回転電機の出力端子側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｐａ）をオフ状態とする第１接地制御を実行し、
   前記第２の一対のアームを構成するダイオードは、それぞれパワートランジスタ（Ｓｎａ，Ｓｐｂ）のボディダイオードを利用しており、
   前記エンジンの前記自動停止中に、前記第２の一対のアームのうち、前記回転電機のアース側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｎａ）をオン状態とし、前記回転電機の出力端子側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｐｂ）をオフ状態とする第２接地制御を実行し、
   前記回転電機は、前記励磁回路から励磁電流が供給された状態で、前記エンジンに回転力を付与する力行機能を有し、
   前記エンジンの前記自動停止中において前記第２接地制御が実行される前に、前記第２の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタをオン状態として、前記励磁電流が流れるか否か診断する第２診断を実行する第２診断部（２４、４０）を備える回転電機の制御装置。
5. 前記第２の一対のアームを構成するダイオードは、それぞれパワートランジスタ（Ｓｎａ，Ｓｐｂ）のボディダイオードを利用しており、
   前記エンジンの前記自動停止中において前記第１診断が実行される前に、前記第２の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタをオン状態として、前記励磁電流が流れるか否か診断する第２診断を実行する第２診断部と、
   前記第２診断部により前記第２の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタがオン状態とされた後、前記第２の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタをオフ状態とするオフ制御を実行するオフ制御部（２４、４０）を備える請求項１に記載の回転電機の制御装置。
6. 前記オフ制御部は、前記オフ制御において、前記第２の一対のアームにおいて双方の前記パワートランジスタをオフ状態とする際に、前記第２の一対のアームのうち、前記回転電機の出力端子側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｐｂ）をオフ状態とした後、前記回転電機のアース側に接続された前記パワートランジスタ（Ｓｎａ）をオフ状態とする請求項５に記載の回転電機の制御装置。
7. 前記車両は、前記エンジンの始動の際に前記エンジンに回転力を付与するスタータ（１３）を備え、
   前記第１診断部により前記励磁電流が流れないと診断された場合に、前記自動再始動の際に前記スタータにより前記エンジンに回転力を付与する請求項１に記載の回転電機の制御装置。
8. 前記車両は、前記エンジンの始動の際に前記エンジンに回転力を付与するスタータ（１３）を備え、
   前記第１診断部又は前記第２診断部により前記励磁電流が流れないと診断された場合に、前記自動再始動の際に前記スタータにより前記エンジンに回転力を付与する請求項５又は６に記載の回転電機の制御装置。
9. 前記エンジンの回転速度が所定回転速度よりも低いことを更に条件として、前記第１接地制御を実行する請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
10. 前記エンジンの回転速度が所定回転速度よりも低いことを更に条件として、前記第２接地制御を実行する請求項２〜４のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
11. 前記励磁回路には、４８Ｖの電圧が供給される請求項１〜１０のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。
12. 前記励磁回路から前記回転電機の回転子巻線に前記励磁電流が供給される請求項１〜１１のいずれか１項に記載の回転電機の制御装置。

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