(57)【要約】【課題】四相のスイッチトリラクタンスモータの回生効率の低下を抑制する技術を提供すること。【解決手段】電源部に接続され、四相のスイッチトリラクタンスモータのＡ相及びＢ相の二相の巻線とＣ相及びＤ相の二相の巻線とのそれぞれに接続された一対の三相インバータと、前記各三相インバータの複数のスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを制御することで前記電源部から前記巻線のそれぞれに流れる電流をユニポーラ方式で制御する制御部と、を備え、前記制御部は、回生時に、非通電相に流れている相電流を還流させることなく前記電源部に回生させるように複数の前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態とを制御する、モータ制御装置。【選択図】図１
2020120433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源部に接続され、四相のスイッチトリラクタンスモータのＡ相及びＢ相の二相の巻線とＣ相及びＤ相の二相の巻線とのそれぞれに接続された一対の三相インバータと、
前記各三相インバータの複数のスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを制御することで前記電源部から前記巻線のそれぞれに流れる電流をユニポーラ方式で制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、回生時に、非通電相に流れている相電流を還流させることなく前記電源部に回生させるように複数の前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態とを制御する、
モータ制御装置。
【請求項２】
前記Ａ相の巻線の一端であって前記Ａ相の巻線と前記Ｂ相の巻線との接続点ではない一端をＡ端とし、前記Ｂ相の巻線の一端であって前記Ａ相の巻線と前記Ｂ相の巻線との接続点ではない一端をＢ端とし、前記Ｃ相の巻線の一端であって前記Ｃ相の巻線と前記Ｄ相の巻線との接続点ではない一端をＣ端とし、前記Ｄ相の巻線の一端であって前記Ｃ相の巻線と前記Ｄ相の巻線との接続点ではない一端をＤ端として、
複数の前記スイッチング素子は、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ａ端に接続される端子とを備える第１のスイッチング素子と、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ａ端に接続される端子とを備える第２のスイッチング素子と、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ａ相の巻線とＢ相の巻線との接続点に接続される端子とを備える第３のスイッチング素子と、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ａ相の巻線とＢ相の巻線との接続点に接続される端子とを備える第４のスイッチング素子と、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ｂ端に接続される端子とを備える第５のスイッチング素子と、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ｂ端に接続される端子とを備える第６のスイッチング素子と、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ｃ端に接続される端子とを備える第７のスイッチング素子と、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ｃ端に接続される端子とを備える第８のスイッチング素子と、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ｃ相の巻線とＤ相の巻線との接続点に接続される端子とを備える第９のスイッチング素子と、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ｃ相の巻線とＤ相の巻線との接続点に接続される端子とを備える第１０のスイッチング素子と、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ｄ端に接続される端子とを備える第１１のスイッチング素子と、
前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ｄ端に接続される端子とを備える第１２のスイッチング素子と、
である請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記一対の三相インバータのうちの一方の三相インバータに接続された２つの巻線のうちの一方を第１相とし他方を第２相として、第１の期間において前記第１相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち上アームのスイッチング素子をオン状態に制御しつつ第１相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち前記接続点に接続された下アームのスイッチング素子をオン状態にし、前記第１の期間の直後の第２の期間の間において前記上アームのスイッチング素子をオフ状態に制御しつつ前記下アームのスイッチング素子をＰＷＭ制御する第１の回生制御と、第３の期間において前記第２相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち上アームのスイッチング素子をオン状態に制御しつつ前記第１相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち前記接続点に接続された下アームのスイッチング素子をオン状態にし、前記第３の期間の直後の第４の期間の間において前記上アームのスイッチング素子をオフ状態に制御しつつ前記下アームのスイッチング素子をＰＷＭ制御する第２の回生制御とを、前記回生時に交互に実行する、
請求項２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、回生時に、通電相である相に対応するスイッチング素子のうちＰＷＭ制御されるスイッチング素子がＰＷＭ制御されている場合であって、かつ、前記ＰＷＭ制御されるスイッチング素子がオフ状態である場合において、通電相に流れる相電流を前記電源部に回生させるように複数の前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態とを制御する、
請求項３に記載のモータ制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記一対の三相インバータのうちの一方の三相インバータに接続された２つの巻線のうちの一方を第１相とし他方を第２相として、第１相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち上アームのスイッチング素子をＰＷＭ制御し、前記第１相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち前記接続点に接続された下アームのスイッチング素子をオン状態に制御する第１の力行制御と、第２相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち上アームのスイッチング素子をＰＷＭ制御し、前記第２相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち前記接続点に接続された下アームのスイッチング素子をオン状態に制御する第２の力行制御とを、力行駆動時に交互に実行する、
請求項２に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリクションレスという特徴を持つスイッチトリラクタンスモータが多相である場合では、スイッチトリラクタンスモータの駆動回路は一般的には相独立の駆動となるため、駆動回路の部品コストが高くなる。そのため、四相のスイッチトリラクタンスモータの場合には、三相ブラシレスモータ用駆動などの汎用性がある三相インバータを一対で用いる構成が考案されている。このような三相インバータを一対で用いる構成のスイッチトリラクタンスモータは、正の電流を流す通電パターンと負の電流を流す通電パターンとを同一相に対して繰り返すバイポーラ方式の通電によって、力行時にトルクを発生しつつトルクリプルの発生を抑制することが知られている（特許文献１参照）。
ところで、このようなスイッチトリラクタンスモータによって負荷を駆動した後、回転しているスイッチトリラクタンスモータの運動エネルギーをバイポーラ方式の通電により回生電流に変換する技術が考案されている。しかしながらこのような技術は、通電パターンの切り替え後も切り替え前の相電流の一部がスイッチトリラクタンスモータに流れてしまうために、トルクリプルが発生してしまい、モータの回転運動のエネルギーを電力に変換する効率である回生効率が低下する場合があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−４５１８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記事情に鑑み、本発明は、四相のスイッチトリラクタンスモータの回生効率の低下を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、電源部に接続され、四相のスイッチトリラクタンスモータのＡ相及びＢ相の二相の巻線とＣ相及びＤ相の二相の巻線とのそれぞれに接続された一対の三相インバータと、前記各三相インバータの複数のスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを制御することで前記電源部から前記巻線のそれぞれに流れる電流をユニポーラ方式で制御する制御部と、を備え、前記制御部は、回生時に、非通電相に流れている相電流を還流させることなく前記電源部に回生させるように複数の前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態とを制御する、モータ制御装置である。
【０００６】
本発明の一態様は、上記のモータ制御装置であって、前記Ａ相の巻線の一端であって前記Ａ相の巻線と前記Ｂ相の巻線との接続点ではない一端をＡ端とし、前記Ｂ相の巻線の一端であって前記Ａ相の巻線と前記Ｂ相の巻線との接続点ではない一端をＢ端とし、前記Ｃ相の巻線の一端であって前記Ｃ相の巻線と前記Ｄ相の巻線との接続点ではない一端をＣ端とし、前記Ｄ相の巻線の一端であって前記Ｃ相の巻線と前記Ｄ相の巻線との接続点ではない一端をＤ端として、複数の前記スイッチング素子は、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ａ端に接続される端子とを備える第１のスイッチング素子と、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ａ端に接続される端子とを備える第２のスイッチング素子と、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ａ相の巻線とＢ相の巻線との接続点に接続される端子とを備える第３のスイッチング素子と、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ａ相の巻線とＢ相の巻線との接続点に接続される端子とを備える第４のスイッチング素子と、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ｂ端に接続される端子とを備える第５のスイッチング素子と、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ｂ端に接続される端子とを備える第６のスイッチング素子と、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ｃ端に接続される端子とを備える第７のスイッチング素子と、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ｃ端に接続される端子とを備える第８のスイッチング素子と、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ｃ相の巻線とＤ相の巻線との接続点に接続される端子とを備える第９のスイッチング素子と、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ｃ相の巻線とＤ相の巻線との接続点に接続される端子とを備える第１０のスイッチング素子と、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の正極に接続される端子と、前記Ｄ端に接続される端子とを備える第１１のスイッチング素子と、前記制御部に接続される端子と、前記電源部の負極に接続される端子と、前記Ｄ端に接続される端子とを備える第１２のスイッチング素子と、である。
【０００７】
本発明の一態様は、上記のモータ制御装置であって、前記制御部は、前記一対の三相インバータのうちの一方の三相インバータに接続された２つの巻線のうちの一方を第１相とし他方を第２相として、第１の期間において前記第１相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち上アームのスイッチング素子をオン状態に制御しつつ第１相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち前記接続点に接続された下アームのスイッチング素子をオン状態にし、前記第１の期間の直後の第２の期間の間において前記上アームのスイッチング素子をオフ状態に制御しつつ前記下アームのスイッチング素子をＰＷＭ制御する第１の回生制御と、第３の期間において前記第２相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち上アームのスイッチング素子をオン状態に制御しつつ前記第１相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち前記接続点に接続された下アームのスイッチング素子をオン状態にし、前記第３の期間の直後の第４の期間の間において前記上アームのスイッチング素子をオフ状態に制御しつつ前記下アームのスイッチング素子をＰＷＭ制御する第２の回生制御とを、前記回生時に交互に実行する。
【０００８】
本発明の一態様は、上記のモータ制御装置であって、前記制御部は、回生時に、通電相である相に対応するスイッチング素子のうちＰＷＭ制御されるスイッチング素子がＰＷＭ制御されている場合であって、かつ、前記ＰＷＭ制御されるスイッチング素子がオフ状態である場合において、通電相に流れる相電流を前記電源部に回生させるように複数の前記スイッチング素子のオン状態とオフ状態とを制御する。
【０００９】
本発明の一態様は、上記のモータ制御装置であって、前記制御部は、前記一対の三相インバータのうちの一方の三相インバータに接続された２つの巻線のうちの一方を第１相とし他方を第２相として、第１相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち上アームのスイッチング素子をＰＷＭ制御し、前記第１相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち前記接続点に接続された下アームのスイッチング素子をオン状態に制御する第１の力行制御と、第２相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち上アームのスイッチング素子をＰＷＭ制御し、前記第２相に対応する複数の前記スイッチング素子のうち前記接続点に接続された下アームのスイッチング素子をオン状態に制御する第２の力行制御とを、力行駆動時に交互に実行する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、四相のスイッチトリラクタンスモータの回生効率の低下を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態におけるモータ制御装置２を備えたモータシステム１の概略構成の一例を示す図である。
【図２】実施形態におけるモータ制御装置２の制御対象であるＳＲモータＭの概略構成の一例を示す図である。
【図３】実施形態における三相インバータ４−１のスイッチング素子に対する、力行駆動時の通電パターンについて説明する説明図である。
【図４】実施形態における力行通電パターン＃１について説明する説明図である。
【図５】実施形態における力行通電パターン＃２について説明する説明図である。
【図６】実施形態における三相インバータ４−１及び４−２のスイッチング素子に対する力行駆動時の通電パターンを説明する説明図である。
【図７】実施形態における三相インバータ４−１のスイッチング素子に対する、回生時の通電パターンについて説明する説明図である。
【図８】実施形態における回生通電パターン＃１について説明する説明図である。
【図９】実施形態における回生通電パターン＃２について説明する説明図である。
【図１０】実施形態における三相インバータ４−１及び４−２のスイッチング素子に対する回生通電パターンを説明する説明図である。
【図１１】実施形態におけるモータシステム１のＡ相及びＢ相に、回生時に流れる相電流の実験結果を示す図である。
【図１２】実施形態のＡ相通電ＯＦＦ区間において三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
【図１３】実施形態のＢ相供給開始区間において三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
【図１４】実施形態のモータシステム１の回生効率の実験結果を示す図である。
【図１５】バイポーラ方式で駆動されるモータシステムの回生効率の実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態におけるモータ制御装置２を備えたモータシステム１の概略構成の一例を示す図である。モータシステム１は、モータ制御装置２、ＳＲモータＭ、及び回転角センサＫを備える。モータ制御装置２は、四相のスイッチトリラクタンスモータ（以下「ＳＲモータ」という。）Ｍを回転駆動する。ＳＲモータＭは、例えば、車両の車輪を駆動するモータに用いられる。
【００１３】
図２は、第１の実施形態におけるモータ制御装置２の制御対象であるＳＲモータＭの概略構成の一例を示す図である。
図２に示すように、ＳＲモータＭは、ロータＲ及びステータＳを備える。
【００１４】
ロータＲは、円周上に等間隔に配置された６つの突極部ＲＰ１〜ＲＰ６を備える。
ステータＳは、ロータＲを外囲するように位置する。また、ステータＳは、内側のロータＲに向かって８つの突極部ＳＰ１〜ＳＰ８を有する。
【００１５】
８つの突極部ＳＰ１〜ＳＰ８には、それぞれ巻線が巻回されている。具体的には、突極部ＳＰ１及び突極部ＳＰ５には、Ａ相の巻線（以下、「Ａ相巻線」という。）Ｌａが巻回されている。突極部ＳＰ３及び突極部ＳＰ７には、Ｂ相の巻線（以下、「Ｂ相巻線」という。）Ｌｂが巻回されている。突極部ＳＰ２及び突極部ＳＰ６には、Ｃ相の巻線（以下、「Ｃ相巻線」という。）Ｌｃが巻回されている。突極部ＳＰ４及び突極部ＳＰ８には、Ｄ相の巻線（以下、「Ｄ相巻線」という。）Ｌｄが巻回されている。
Ａ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ及びＤ相巻線Ｌｄは、隣り合う巻線の巻き方は逆向きである。
【００１６】
図１の説明に戻る。回転角センサＫは、ＳＲモータＭのロータＲの回転角度を検出する。回転角センサＫは、ＳＲモータＭのロータＲの回転角度を検出可能であればどのようなものであってもよい。ＳＲモータＭは、例えば、レゾルバである。回転角センサＫは、検出した回転角度を示す信号をモータ制御装置２に出力する。
【００１７】
モータ制御装置２は、Ａ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、及びＤ相巻線Ｌｄに対して選択的に通電する。モータ制御装置２による通電によって、ステータＳの突極部ＳＰ１〜ＳＰ８によるロータＲの突極部ＲＰ１〜ＲＰ６の磁気吸引が生じる。磁気吸引によってロータＲに駆動トルク及び制動トルクが発生する。発生した駆動トルク及び制動トルクによって、ＳＲモータＭは回転駆動する。
【００１８】
モータ制御装置２の具体的な構成について説明する。
モータ制御装置２は、電源部３、一対の三相インバータ４−１、４−２、電流センサ５及び制御部６を備える。
【００１９】
電源部３は、例えば、車両に搭載されるバッテリである。電源部３は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池であってもよい。また、電源部３は、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）であってもよい。
【００２０】
三相インバータ４−１は、Ａ相巻線Ｌａ及びＢ相巻線Ｌｂの二相の巻線に接続される。三相インバータ４−２は、Ｃ相巻線Ｌｃ及びＤ相巻線Ｌｄの二相の巻線に接続される。
【００２１】
三相インバータ４−１は、３相ブリッジ接続された６つのスイッチング素子ＡＨ、ＡＬ、ＮＡＢＨ、ＮＡＢＬ、ＢＨ及びＢＬを備える。以下、説明の簡単のため、スイッチング素子ＡＨ、ＡＬ、ＮＡＢＨ、ＮＡＢＬ、ＢＨ及びＢＬがｎ型チャネルのＦＥＴ（Field Effective Transistor）であると仮定する。しかしながら、スイッチング素子ＡＨ、ＡＬ、ＮＡＢＨ、ＮＡＢＬ、ＢＨ及びＢＬは必ずしもｎ型チャネルのＦＥＴでなくてもよい。スイッチング素子ＡＨ、ＡＬ、ＮＡＢＨ、ＮＡＢＬ、ＢＨ及びＢＬは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated gate bipolar transistor）やＢＪＴ（bipolar junction transistor）であってもよい。
【００２２】
スイッチング素子ＡＨとＡＬとは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成する。スイッチング素子ＡＨは、上アームのスイッチング素子（以下、「上アームスイッチング素子」という。）である。一方、スイッチング素子ＡＬは、下アームのスイッチング素子（以下、「下アームスイッチング素子」という。）である。
【００２３】
スイッチング素子ＡＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＡＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＡＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＡＨ及びＡＬの各ゲートは、制御部６に接続されている。また、スイッチング素子ＡＨのソースとスイッチング素子ＡＬのドレインとの接続点である中性点はＡ相巻線Ｌａの一端に接続される。
【００２４】
スイッチング素子ＢＨとＢＬとは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成する。スイッチング素子ＢＨは、上アームスイッチング素子である。一方、スイッチング素子ＢＬは、下アームスイッチング素子である。
【００２５】
スイッチング素子ＢＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＢＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＢＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＢＨ及びＢＬの各ゲートは、制御部６に接続されている。また、スイッチング素子ＢＨのソースとスイッチング素子ＢＬのドレインとの接続点である中性点はＢ相巻線Ｌｂの一端に接続される。
【００２６】
スイッチング素子ＮＡＢＨとＮＡＢＬとは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成する。スイッチング素子ＮＡＢＨは、上アームスイッチング素子である。一方、スイッチング素子ＮＡＢＬは、下アームスイッチング素子である。
【００２７】
スイッチング素子ＮＡＢＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＮＡＢＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＮＡＢＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＮＡＢＨ及びＮＡＢＬの各ゲートは、制御部６に接続される。また、スイッチング素子ＮＡＢＨのソースとスイッチング素子ＮＡＢＬのドレインとの接続点である中性点は、Ａ相巻線Ｌａの他端とＢ相巻線Ｌｂの他端との接続点に接続される。
【００２８】
三相インバータ４−２は、３相ブリッジ接続された６つのスイッチング素子ＣＨ、ＣＬ、ＮＣＤＨ、ＮＣＤＬ、ＤＨ及びＤＬを備える。以下、説明の簡単のため、スイッチング素子ＣＨ、ＣＬ、ＮＣＤＨ、ＮＣＤＬ、ＤＨ及びＤＬがｎ型チャネルのＦＥＴであると仮定する。しかしながら、スイッチング素子ＣＨ、ＣＬ、ＮＣＤＨ、ＮＣＤＬ、ＤＨ及びＤＬは必ずしもｎ型チャネルのＦＥＴでなくてもよい。スイッチング素子ＣＨ、ＣＬ、ＮＣＤＨ、ＮＣＤＬ、ＤＨ及びＤＬは、例えば、ＩＧＢＴやＢＪＴであってもよい。
【００２９】
スイッチング素子ＣＨとＣＬとは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成する。スイッチング素子ＣＨは、上アームスイッチング素子である。一方、スイッチング素子ＣＬは、下アームスイッチング素子である。
【００３０】
スイッチング素子ＣＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＣＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＣＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＣＨ及びＣＬの各ゲートは、制御部６に接続されている。また、スイッチング素子ＣＨのソースとスイッチング素子ＣＬのドレインとの接続点である中性点はＣ相巻線Ｌｃの一端に接続される。
【００３１】
スイッチング素子ＤＨとＤＬとは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成する。スイッチング素子ＤＨは、上アームスイッチング素子である。一方、スイッチング素子ＤＬは、下アームスイッチング素子である。
【００３２】
スイッチング素子ＤＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＤＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＤＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＤＨ，ＤＬの各ゲートは、制御部６に接続されている。また、スイッチング素子ＤＨのソースとスイッチング素子ＤＬのドレインとの接続点である中性点はＤ相巻線Ｌｄの一端に接続される。
【００３３】
スイッチング素子ＮＣＤＨとＮＣＤＬとは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成する。スイッチング素子ＮＣＤＨは、上アームスイッチング素子である。一方、スイッチング素子ＮＣＤＬは、下アームスイッチング素子である。
【００３４】
スイッチング素子ＮＣＤＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＮＣＤＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＮＣＤＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＮＣＤＨ及びＮＣＤＬの各ゲートは、制御部６に接続される。また、スイッチング素子ＮＣＤＨのソースとスイッチング素子ＮＣＤＬのドレインとの接続点である中性点は、Ｃ相巻線Ｌｃの他端とＤ相巻線Ｌｄの他端との接続点に接続される。
【００３５】
電流センサ５は、ＳＲモータＭが有するＡ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、及びＤ相巻線Ｌｄのそれぞれに流れる電流（以下、「相電流」という。）を検出して制御部６に出力する。
【００３６】
制御部６は、三相インバータ４−１のスイッチング素子ＡＨ、ＡＬ、ＮＡＢＨ、ＮＡＢＬ、ＢＨ及びＢＬと、三相インバータ４−２のスイッチング素子ＣＨ、ＣＬ、ＮＣＤＨ、ＮＣＤＬ、ＤＨ及びＤＬとのそれぞれのスイッチング素子のゲートに制御信号を送信する。制御信号によって、制御部６は、三相インバータ４−１及び４−２の各スイッチング素子のオン状態とオフ状態とを切り替える。制御部６による各スイッチング素子の制御により、電源部３からの電流が、Ａ相巻線Ｌａ及びＢ相巻線Ｌｂと、Ｃ相巻線Ｌｃ及びＤ相巻線Ｌｄとのそれぞれの巻線に流れる。このように、制御部６は、電流を流す巻線を切り替えることにより、ＳＲモータＭの回転駆動を、力行時にはバイポーラ方式で制御し、回生時にはユニポーラ方式で制御する。
以下に、第１の実施形態における制御部６の構成について、説明する。
【００３７】
制御部６は、電流指令値生成部７、電流検出部８、位置検出部９、回転速度検出部１０、進角・通電角設定部１１、通電タイミング出力部１２、電流制御部１３、及び駆動制御部１４を備える。
【００３８】
電流指令値生成部７は、例えば、車両のアクセルペダルの操作量（踏力量）を示すアクセル信号に応じて、ＳＲモータＭのＡ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、Ｄ相巻線Ｌｄのそれぞれに流す電流の目標値（以下、「電流指令値」という。）を取得する。電流指令値生成部７は、取得した電流指令値を進角・通電角設定部１１及び電流制御部１３に出力する。例えば、電流指令値生成部７は、アクセルペダルの操作量と、電流指令値とが関連付けられたテーブルを備え、アクセル信号が示すアクセルペダルの操作量に対応する電流指令値をそのテーブルから取得することで、電流指令値を取得する。電流指令値生成部７は、アクセル信号が示すアクセルペダルの操作量に基づいて、実験的に電流指令値を取得してもよい。
【００３９】
電流検出部８は、電流センサ５より出力されるＳＲモータＭのＡ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、及びＤ相巻線Ｌｄのそれぞれに流れる相電流値を検出する。電流検出部８は、検出した各相の相電流値を電流制御部１３に出力する。例えば、電流検出部８は、各電流センサ５から出力される各相電流の検出信号に基づき、ＳＲモータＭに通電されている相電流を検出し、検出した相電流値を電流制御部１３に出力する。
【００４０】
位置検出部９は、回転角センサＫが出力する信号に基づいて、ロータＲの回転角（ロータＲの回転位置）を検出する。位置検出部９は、検出結果を回転速度検出部１０及び通電タイミング出力部１２に出力する。
【００４１】
回転速度検出部１０は、位置検出部９が出力するロータＲの回転角を示す信号の単位時間あたりの変化量を検出し、検出した変化量に基づいてロータＲの回転速度（回転数）を取得する。回転速度検出部１０は、取得した回転速度を進角・通電角設定部１１に出力する。
【００４２】
進角・通電角設定部１１は、電流指令値生成部７から出力された電流指令値と、回転速度検出部１０から出力された回転速度とに応じた進角及び通電角を、通電タイミング出力部１２に出力する。進角・通電角設定部１１は、進角マップ部１１ａ及び通電角マップ部１１ｂを備える。
【００４３】
進角マップ部１１ａは、電流指令値生成部７が出力する電流指令値と、回転速度検出部１０が出力する回転速度とに基づいて進角を決定する。進角マップ部１１ａは、決定した進角を通電タイミング出力部１２に出力する。進角マップ部１１ａは、例えば、電流指令値とロータＲの回転速度との組み合わせごとの進角の値を示す情報である進角マップに基づいて、進角を決定する。電流指令値とロータＲの回転速度との組み合わせごとの進角の値を示す情報である進角マップは、不図示の補助記憶装置に予め記録されている。進角は、ＳＲモータＭの各相の巻線それぞれに対する通電開始位相及び通電終了位相を各相のインダクタンス変化に応じた所定位置（例えば、インダクタンスの増大開始位相及び減少開始位相等）から通電角を進角側に変化させる角度を表す。なお、進角は、電流指令値と回転数の増加に対して増加傾向にある。なお、例えば、進角マップ部１１ａは、シミュレーションや、実機による測定結果などから設定される。
【００４４】
通電角マップ部１１ｂは、電流指令値生成部７が出力する電流指令値と、回転速度検出部１０が出力する回転速度とに基づいて通電角を決定する。通電角マップ部１１ｂは、決定した通電角を通電タイミング出力部１２に出力する。通電角マップ部１１ｂは、例えば、電流指令値とロータＲの回転速度との組み合わせごとの通電角の値を示す情報である通電角マップに基づいて、通電角を決定する。電流指令値とロータＲの回転速度との組み合わせごとの通電角の値を示す情報である通電角マップは、不図示の補助記憶装置に予め記録されている。通電角は、ＳＲモータＭのＡ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、及びＤ相巻線Ｌｄのそれぞれに対して対応付けられる。なお、通電角マップ部１１ｂは、シミュレーションや、実機による測定結果などから設定される。
【００４５】
通電タイミング出力部１２は、位置検出部９から出力されるロータＲの回転位置と、進角・通電角設定部１１から出力される進角及び通電角とを取得する。通電タイミング出力部１２は、取得したロータＲの回転位置と、進角及び通電角とに基づいて、Ａ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、Ｄ相巻線Ｌｄに通電する通電タイミングを決定する。通電タイミング出力部１２は、決定した各相の巻線への通電タイミングを示すタイミング信号をＰＷＭ出力部に出力する。
【００４６】
電流制御部１３は、電流指令値生成部７から供給される電流指令値と電流検出部８から供給される相電流値との偏差（以下、「電流差分値」という。）を算出する。電流制御部１３は、算出した電流差分値を駆動制御部１４に出力する。
【００４７】
駆動制御部１４は、電流値の差に基づいて、一般的に公知のＰＩ（Proportional Integral）制御、又は、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御を用いてデューティ比を算出する。
【００４８】
駆動制御部１４は、車両のアクセルペダルの操作量に基づいて、力行制御と、回生制御とのいずれの制御を実行するかを決定する。カ行制御は、モータシステム１を力行の状態で動作させる制御である。モータシステム１が力行の状態である場合、モータ制御装置２からＳＲモータＭに電力が供給される。以下、モータシステム１が力行の状態である時を、力行駆動時という。回生制御は、モータシステム１の状態を回生の状態で動作させる制御である。モータシステム１が回生の状態である場合、ＳＲモータＭからモータ制御装置２に電力が供給される。以下、モータシステム１が回生の状態である時を、回生時という。
【００４９】
駆動制御部１４は、例えば、車両のアクセルペダルの操作量が予め定められた所定の値以上である場合に、実行する制御を力行制御に決定してもよい。この場合、駆動制御部１４は、車両のアクセルペダルの操作量が予め定められた所定の値未満である場合に、実行する制御を回生制御に決定する。
【００５０】
駆動制御部１４は、例えば、車両のアクセルペダルの操作量が０では無い場合に、実行する制御を力行制御に決定してもよい。この場合、駆動制御部１４は、車両のアクセルペダルの操作量が０である場合に、実行する制御を回生制御に決定する。
【００５１】
さらに、駆動制御部１４は、算出したデューティ比と、通電タイミング出力部１２から出力されたタイミング信号とに基づき、決定した制御における制御信号を生成する。駆動制御部１４は、生成した制御信号を、予め定められた複数の通電パターンにしたがって三相インバータ４−１及び三相インバータ４−２の各スイッチング素子のゲートに送信する。
【００５２】
通電パターンとは、三相インバータ４−１及び４−２におけるスイッチング素子をオン状態又はオフ状態にするスイッチングパターンである。通電パターンは、継続的にオンされた状態（「ＯＮ」）もしくは継続的にオフ「ＯＦＦ」された状態（「ＯＮ」または「ＰＷＭ（Pulse Width Modulation)」以外の期間）または一定の周期でオンまたはオフに制御された状態（ＰＷＭ制御された状態）（「ＰＷＭ」）のいずれかの組み合わせである。
【００５３】
駆動制御部１４は、三相インバータ４−１及び４−２におけるスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを制御することで、Ａ相巻線Ｌａ及びＢ相巻線Ｌｂと、Ｃ相巻線Ｌｃ及びＤ相巻線Ｌｄに通電する通電パターンを切り替える。
【００５４】
駆動制御部１４は、各三相インバータ４−１及び４−２における複数のスイッチング素子のそれぞれを複数の通電パターンでオン状態又はオフ状態に制御することで各相の巻線（Ａ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、Ｄ相巻線Ｌｄ）に流れる相電流を制御する。
【００５５】
（力行駆動時の制御）
力行駆動時における、駆動制御部１４によるＡ相及びＢ相に流れる相電流の制御について説明する。
力行駆動時には、駆動制御部１４は、三相インバータ４−１において、Ａ相巻線Ｌａ及びＢ相巻線Ｌｂを交互に励磁させる２つの通電パターン（力行通電パターン＃１及び力行通電パターン＃２）でＡ相及びＢ相に流れる相電流を制御する。駆動制御部１４は、三相インバータ４−１において、力行通電パターン＃１、＃２の順に通電パターンを切り替えることを繰り返す。また、駆動制御部１４は、三相インバータ４−２において、Ｃ相巻線Ｌｃ及びＤ相巻線Ｌｄを交互に励磁させる２つの通電パターン（力行通電パターン＃１及び＃２）でＣ相及びＤ相に流れる相電流を制御する。駆動制御部１４は、三相インバータ４−２において、力行通電パターン＃１、力行通電パターン＃２の順に通電パターンを切り替えることを繰り返す。
【００５６】
力行駆動時における三相インバータ４−１のスイッチング素子に対する通電パターンについて図３及〜図６を用いて説明する。
図３は、実施形態における三相インバータ４−１のスイッチング素子に対する、力行駆動時の通電パターンについて説明する説明図である。
【００５７】
（力行通電パターン＃１）
図４は、実施形態における力行通電パターン＃１について説明する説明図である。
図４（Ａ）は、スイッチング素子ＢＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＨが共にオン状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
駆動制御部１４は、力行通電パターン＃１において、スイッチング素子ＢＬ（下アームスイッチング素子）をオン状態に制御し、スイッチング素子ＮＡＢＨ（上アームスイッチング素子）をＰＷＭ制御する。これにより、Ｂ相巻線Ｌｂに対して正方向に励磁電流として相電流ＩＢが流れる。すなわち、力行通電パターン＃１では、Ｂ相は通電相であり、Ｂ相に対する他方の相であるＡ相は非通電相である。
なお、正方向とは、Ａ相巻線Ｌａ又はＢ相巻線Ｌｂの他端側（中性点側）から一端側へ相電流が流れる方向である。
【００５８】
したがって、図４（Ａ）に示すように、スイッチング素子ＢＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＨが共にオン状態である場合には、スイッチング素子ＮＡＢＨ、Ｂ相巻線Ｌｂ、スイッチング素子ＢＬの順に電源部３からの相電流ＩＢが流れ、Ｂ相巻線Ｌｂが励磁される（力行駆動時の供給モード）。
【００５９】
図４（Ｂ）は、スイッチング素子ＢＬがオン状態であって、スイッチング素子ＮＡＢＨがオフ状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
スイッチング素子ＮＡＢＨがＰＷＭ制御されている場合であって、スイッチング素子ＢＬがオン状態であり、スイッチング素子ＮＡＢＨがオフ状態である場合には、Ｂ相巻線Ｌｂ、スイッチング素子ＢＬ、及びスイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオードで閉ループが形成される。Ｂ相巻線Ｌｂを流れる相電流ＩＢは、スイッチング素子ＢＬ、スイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオードを通り、Ｂ相巻線Ｌｂに対して正方向に還流する（力行駆動時の還流モード）。これにより、Ｂ相巻線Ｌｂの励磁は継続する。
また、スイッチング素子ＮＡＢＨがＰＷＭ制御されている場合であって、スイッチング素子ＢＬがオン状態であり、スイッチング素子ＮＡＢＨがオフ状態である場合には、スイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオード、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＡＨの還流ダイオード、及び電源部３からなる回路が形成される。Ａ相巻線Ｌａを流れる相電流ＩＡは、スイッチング素子ＡＨの還流ダイオードを介して電源部３に回生する。このように、Ａ相巻線Ｌａを流れる相電流ＩＡは、三相インバータ４−１内で還流することなく電源部３に回生する。電源部３に回生する相電流ＩＡはＡ相からＢ相に通電相を切り替えた場合にＡ相に残っている、いわゆる残留電流である。
【００６０】
図４（Ｃ）は、スイッチング素子ＢＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＨが共にオフ状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
駆動制御部１４は、通電パターンを力行通電パターン＃１から力行通電パターン＃２に切り替える時には、スイッチング素子ＢＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＨを共にオフ状態する。これにより、Ｂ相巻線Ｌｂの逆起電力により発生する相電流ＩＢが、スイッチング素子ＢＨの還流ダイオードを通り電源部３に回生する（力行駆動時の回生モード）。
【００６１】
（力行通電パターン＃２）
図５は、実施形態における力行通電パターン＃２について説明する説明図である。
図５（Ａ）は、スイッチング素子ＮＡＢＬ及びスイッチング素子ＡＨが共にオン状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
駆動制御部１４は、力行通電パターン＃２において、スイッチング素子ＮＡＢＬ（下アームスイッチング素子）をオン状態に制御し、スイッチング素子ＡＨ（上アームスイッチング素子）をＰＷＭ制御する。これにより、Ａ相巻線Ｌａに対して負方向に励磁電流として相電流ＩＡが流れる。すなわち、力行通電パターン＃２では、Ａ相は通電相であり、Ａ相に対する他方の相であるＢ相は非通電相である。
【００６２】
したがって、図５（Ａ）に示すように、スイッチング素子ＮＡＢＬ及びスイッチング素子ＡＨが共にオン状態である場合には、スイッチング素子ＡＨ、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＮＡＢＬの順に電源部３からの相電流ＩＡが流れ、Ａ相巻線Ｌａが励磁される（力行駆動時の供給モード）。
【００６３】
図５（Ｂ）は、スイッチング素子ＮＡＢＬがオン状態であって、スイッチング素子ＡＨがオフ状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
スイッチング素子ＡＨがＰＷＭ制御されている場合であって、スイッチング素子ＮＡＢＬがオン状態であり、スイッチング素子ＡＨがオフ状態である場合には、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＮＡＢＬ、及びスイッチング素子ＡＬの還流ダイオードで閉ループが形成される。Ａ相巻線Ｌａを流れる相電流ＩＡは、スイッチング素子ＮＡＢＬ、スイッチング素子ＡＬの還流ダイオードを通り、Ａ相巻線Ｌａに対して負方向に還流する（力行駆動時の還流モード）。これにより、Ａ相巻線Ｌａの励磁は継続する。
【００６４】
図５（Ｃ）は、スイッチング素子ＮＡＢＬ及びスイッチング素子ＡＨが共にオフ状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
駆動制御部１４は、通電パターンを力行通電パターン＃２から力行通電パターン＃１に切り替える時には、スイッチング素子ＮＡＢＬ及びスイッチング素子ＡＨを共にオフ状態する。これにより、Ａ相巻線Ｌａの逆起電力により発生する相電流ＩＡが、スイッチング素子ＡＨの還流ダイオードを通り電源部３に回生する（力行駆動時の回生モード）。
【００６５】
ここまで、力行駆動時に三相インバータ４−１のスイッチング素子に対して図３〜図５に示す力行通電パターン＃１及び力行通電パターン＃２を実行する場合について説明したが、力行駆動時において三相インバータ４−２のスイッチング素子に対しても同様の制御が行われる。
【００６６】
図６は、実施形態における三相インバータ４−１及び４−２のスイッチング素子に対する力行駆動時の通電パターンを説明する説明図である。
図６が示すように、Ｃ相に通電されるタイミングは、Ａ相に通電されるよりも電気角で９０°早いタイミングである。また、Ｄ相に通電されるタイミングは、Ｂ相に通電されるタイミングよりも電気角で９０°早いタイミングである。
【００６７】
（回生時の制御）
回生時における、駆動制御部１４によるＡ相及びＢ相に流れる相電流の制御について説明する。
回生時には、駆動制御部１４は、三相インバータ４−１において、Ａ相巻線Ｌａ及びＢ相巻線Ｌｂを交互に励磁させる２つの通電パターン（回生通電パターン＃１及び回生通電パターン＃２）でＡ相及びＢ相に流れる相電流を制御する。駆動制御部１４は、三相インバータ４−１において、回生通電パターン＃１、＃２の順に通電パターンを切り替えることを繰り返す。また、駆動制御部１４は、三相インバータ４−２において、Ｃ相巻線Ｌｃ及びＤ相巻線Ｌｄを交互に励磁させる２つの通電パターン（回生通電パターン＃１及び回生通電パターン＃２）でＣ相及びＤ相に流れる相電流を制御する。駆動制御部１４は、三相インバータ４−２において、回生通電パターン＃１、回生通電パターン＃２の順に通電パターンを切り替えることを繰り返す。
【００６８】
回生時における三相インバータ４−１のスイッチング素子に対する通電パターンについて図７及〜図９を用いて説明する。
図７は、実施形態における三相インバータ４−１のスイッチング素子に対する、回生時の通電パターンについて説明する説明図である。
【００６９】
（回生通電パターン＃１）
図８は、実施形態における回生通電パターン＃１について説明する説明図である。
図８（Ａ）は、スイッチング素子ＡＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＨが共にオン状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
駆動制御部１４は、通電パターン＃１において、第１の期間の間、スイッチング素子ＮＡＢＨ（上アームスイッチング素子）及びスイッチング素子ＡＬ（下アームスイッチング素子）をオン状態に制御する。これにより、スイッチング素子ＡＬ、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＮＡＢＨ及び電源部３からなる回路が形成され、Ａ相巻線Ｌａに対して正方向に励磁電流として相電流ＩＡが流れる（回生時の供給モード）。
【００７０】
駆動制御部１４は、通電パターン＃１において、第１の期間の直後、第１の期間よりも長い第２の期間の間、スイッチング素子ＮＡＢＨ（上アームスイッチング素子）をオフ状態に制御し、スイッチング素子ＡＬ（下アームスイッチング素子）をＰＷＭ制御する。これにより、Ａ相巻線Ｌａに対して正方向に励磁電流として相電流ＩＡが流れる。
このように、通電パターン＃１においては、Ａ相巻線Ｌａに対して正方向に励磁電流として相電流ＩＡが流れるため、Ａ相は通電相であり、Ａ相に対する他方の相であるＢ相は非通電相である。
なお、正方向とは、Ａ相巻線Ｌａ又はＢ相巻線Ｌｂの他端側（中性点側）から一端側へ相電流が流れる方向である。
【００７１】
なお、第１の期間の長さは、ブレーキペダルの信号量およびロータの回転数当等の値から決定される回生電流量に基づいた値である。
【００７２】
図８（Ｂ）は、スイッチング素子ＡＬがＰＷＭ制御されている場合であって、スイッチング素子ＡＬがオン状態であって、スイッチング素子ＮＡＢＨがオフ状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
スイッチング素子ＡＬがＰＷＭ制御されている場合であって、スイッチング素子ＡＬがオン状態であって、スイッチング素子ＮＡＢＨがオフ状態である場合、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＡＬ、及びスイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオードで閉ループが形成される。Ａ相巻線Ｌａを流れる相電流ＩＡは、スイッチング素子ＡＬ、スイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオードを通り、Ａ相巻線Ｌａに対して正方向に還流する（回生時の還流モード）。これにより、Ａ相巻線Ｌａの励磁は継続する。
【００７３】
図８（Ｃ）は、スイッチング素子ＡＬがＰＷＭ制御されている場合であって、スイッチング素子ＡＬがオフ状態であって、スイッチング素子ＮＡＢＨがオフ状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
駆動制御部１４は、通電パターンを回生通電パターン＃１から回生通電パターン＃２に切り替える時には、スイッチング素子ＡＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＨを共にオフ状態する。
スイッチング素子ＡＬがＰＷＭ制御されている場合であって、スイッチング素子ＡＬがオフ状態であって、スイッチング素子ＮＡＢＨがオフ状態である場合、スイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオード、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＡＨの還流ダイオード及び電源部３からなる回路が形成される。これにより、相電流ＩＡが、スイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオードを通り電源部３に回生する（回生時の回生モード）。
電源部３に回生する相電流ＩＡはＡ相からＢ相に通電相を切り替えた場合にＡ相に残っている、いわゆる残留電流である。
【００７４】
（回生通電パターン＃２）
図９は、実施形態における回生通電パターン＃２について説明する説明図である。
図９（Ａ）は、スイッチング素子ＢＨ及びスイッチング素子ＮＡＢＬが共にオン状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
駆動制御部１４は、回生通電パターン＃２において、第３の期間の間、スイッチング素子ＮＡＢＬ（下アームスイッチング素子）及びスイッチング素子ＢＨ（上アームスイッチング素子）をオン状態に制御する。これにより、スイッチング素子ＢＨ、Ｂ相巻線Ｌｂ、スイッチング素子ＮＡＢＬ及び電源部３からなる回路が形成され、Ｂ相巻線Ｌｂに対して正方向に励磁電流として相電流ＩＢが流れる（回生時の供給モード）。
【００７５】
駆動制御部１４は、回生通電パターン＃２において、第３の期間の直後、第３の期間よりも長い第４の期間の間、スイッチング素子ＢＨ（上アームスイッチング素子）をオフ状態に制御し、スイッチング素子ＮＡＢＬ（下アームスイッチング素子）をＰＷＭ制御する。これにより、Ｂ相巻線Ｌｂに対して正方向に励磁電流として相電流ＩＢが流れる。
このように、回生通電パターン＃２においては、Ｂ相巻線Ｌｂに対して正方向に励磁電流として相電流ＩＢが流れるため、Ｂ相は通電相であり、Ｂ相に対する他方の相であるＡ相は非通電相である。
【００７６】
図９（Ｂ）は、スイッチング素子ＮＡＢＬがＰＷＭ制御されている場合であって、スイッチング素子ＮＡＢＬがオン状態であって、スイッチング素子ＢＨがオフ状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
スイッチング素子ＮＡＢＬがＰＷＭ制御されている場合であって、スイッチング素子ＮＡＢＬがオン状態であって、スイッチング素子ＢＨがオフ状態である場合、Ｂ相巻線Ｌｂ、スイッチング素子ＮＡＢＬ及びスイッチング素子ＢＬの還流ダイオードで閉ループが形成される。Ｂ相巻線Ｌｂを流れる相電流ＩＢは、スイッチング素子ＮＡＢＬ及びスイッチング素子ＢＬの還流ダイオードを通り、Ｂ相巻線Ｌｂに対して正方向に還流する（回生時の還流モード）。これにより、Ｂ相巻線Ｌｂの励磁は継続する。
【００７７】
図９（Ｃ）は、スイッチング素子ＮＡＢＬがＰＷＭ制御されている場合であって、スイッチング素子ＮＡＢＬがオフ状態であって、スイッチング素子ＢＨがオフ状態である場合に三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
駆動制御部１４は、通電パターンを回生通電パターン＃２から回生通電パターン＃１に切り替える時には、スイッチング素子ＮＡＢＬ及びスイッチング素子ＢＨを共にオフ状態する。
スイッチング素子ＮＡＢＬがＰＷＭ制御されている場合であって、スイッチング素子ＮＡＢＬがオフ状態であって、スイッチング素子ＢＨがオフ状態である場合、スイッチング素子ＢＬの還流ダイオード、Ｂ相巻線Ｌｂ、スイッチング素子ＮＡＢＨの還流ダイオード及び電源部３からなる回路が形成される。これにより、相電流ＩＢが、スイッチング素子ＮＡＢＨの還流ダイオードを通り電源部３に回生する（回生時の回生モード）。
電源部３に回生する相電流ＩＢはＢ相からＡ相に通電相を切り替えた場合にＢ相に残っている、いわゆる残留電流である。
【００７８】
このように構成された実施形態のモータシステム１は、駆動制御部１４を備える。モータシステム１においては、駆動制御部１４の制御によってＳＲモータＭは回生時にユニポーラ方式で駆動されるため、バイポーラ方式による駆動と異なり、三相インバータ４−１において、非通電相に流れている相電流は還流することなく電源部３に回生する。そのため、このように構成されたモータシステム１は、力行駆動時の電流の一部であって回生時の相電流が還流しないため、正のトルクの発生を抑制することができる。このように構成されたモータシステム１は、正のトルクの発生を抑制することができるため、回生効率の低下を抑制することができる。なお、回生効率とは、ＳＲモータＭの回転運動のエネルギーの電力への変換効率である。
【００７９】
ここまで、回生時に三相インバータ４−１のスイッチング素子に対して図７〜図９に示す回生通電パターン＃１及び回生通電パターン＃２を実行する場合について説明したが、回生時において三相インバータ４−２のスイッチング素子に対しても同様の制御が行われる。
【００８０】
図１０は、実施形態における三相インバータ４−１及び４−２のスイッチング素子に対する回生通電パターンを説明する説明図である。
図１０が示すように、Ｃ相に通電されるタイミングは、Ａ相に通電されるよりも電気角で９０°早いタイミングである。また、Ｄ相に通電されるタイミングは、Ｂ相に通電されるタイミングよりも電気角で９０°早いタイミングである。
【００８１】
図１１〜図１３によって、実施形態におけるモータシステム１において、回生時に相電流の発生が抑制されることを示す。
図１１は、実施形態におけるモータシステム１のＡ相及びＢ相に、回生時に流れる相電流の実験結果を示す図である。
図１１は、ＳＲモータＭの回転数が３０００ｒｐｍ（rotations per minute）であって、進角が６０ｄｅｇであって、通電角が１７０ｄｅｇの条件における実験結果である。
図１１は、Ａ相の供給区間における相電流の波形と、Ａ相の電流制御区間における相電流の波形と、Ａ相ＯＦＦ区間における相電流の波形と、Ｂ相の供給区間における相電流の波形と、Ｂ相の電流制御区間における相電流の波形と、の実験結果を示す。
Ａ相の供給区間とは、三相インバータ４−１がＡ相の供給モードである期間である。Ａ相の電流制御区間とは、三相インバータ４−１がＡ相の還流モード又は回生モードである期間である。Ｂ相の供給区間とは、三相インバータ４−１がＢ相の供給モードである期間である。Ｂ相の電流制御区間とは、三相インバータ４−１がＢ相の還流モード又は回生モードである期間である。
Ａ相ＯＦＦ区間とは、駆動制御部１４が、Ａ相からＢ相に通電相を切り替える期間である。Ｂ相供給開始区間とは、三相インバータ４−１がＢ相の供給モードになって以降の所定の期間である。
図１１において、Ａ相の通電角に対応する区間は、Ａ相の供給区間とＡ相の電流制御区間との和の区間である。図１１において、Ｂ相の通電角に対応する区間は、Ｂ相の供給区間とＢ相の電流制御区間との和の区間である。
【００８２】
図１２は、実施形態のＡ相通電ＯＦＦ区間において三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
Ａ相通電ＯＦＦ区間においては、相電流ＩＡが、スイッチング素子ＡＨを通り電源部３に回生する。
【００８３】
図１３は、実施形態のＢ相供給開始区間において三相インバータ４−１に流れる電流の流れを説明する説明図である。
Ｂ相供給開始区間においては、相電流ＩＢが、スイッチング素子ＮＡＢＬを通る。Ｂ相供給開始区間においては、相電流ＩＡが、スイッチング素子ＡＨを通り電源部３に回生する。このように、Ｂ相が供給モードである場合であっても、Ａ相の残留電流は、三相インバータ４−１がバイポーラ方式によって駆動される場合と異なり、電源部３に回生する。
【００８４】
図１４は、実施形態のモータシステム１の回生効率の実験結果を示す図である。
図１４の横軸は、ＳＲモータＭの回転速度を示す。図１４の縦軸は、ＳＲモータＭが発生させるトルクを示す。図１４は、モータシステム１の回生効率の、ＳＲモータＭの回転速度と、ＳＲモータＭが発生させるトルクとへの依存性を示す。
図１４は、回転速度が２０００ｒｐｍであってトルクが２５Ｎ・ｍである場合の回生効率が８０％であることを示す。
【００８５】
図１５は、バイポーラ方式で駆動されるモータシステムの回生効率の実験結果を示す図である。
図１５の横軸は、ＳＲモータＭの回転速度を示す。図１５の縦軸は、ＳＲモータＭが発生させるトルクを示す。図１５は、バイポーラ方式で駆動されるモータシステムの回生効率の、ＳＲモータＭの回転速度と、ＳＲモータＭが発生させるトルクとへの依存性を示す。
図１５は、回転速度が２０００ｒｐｍであってトルクが２０Ｎ・ｍである場合の回生効率が８０％であることを示す。
【００８６】
このように、ユニポーラ方式で駆動される実施形態のモータシステム１は、バイポーラ方式で駆動されるモータシステムよりも回生効率がよいことを示す。
【００８７】
このように構成されたモータシステム１は、駆動制御部１４を備えるため、ＳＲモータＭをユニポーラ方式で駆動し、なおかつ、回生時に力行制動時の電流の一部であって回生時の相電流を低減することができる。そのため、このように構成されたモータシステム１は、正のトルクの発生を抑制することができる。このように構成されたモータシステム１は、正のトルクの発生を抑制することができるため回生効率の低下を抑制することができる。
【００８８】
なお、非通電時に流れる相電流とは、具体的には、Ａ相が通電されていない時にＡ相を流れる残留電流であり、Ｂ相が通電されていない時にＢ相を流れる残留電流であり、Ｃ相が通電されていない時にＣ相を流れる残留電流であり、Ｄ相が通電されていない時にＤ相を流れる残留電流である。
【００８９】
なお、回生通電パターン＃１にしたがう制御は、第１の回生制御の一例である。回生通電パターン＃２にしたがう制御は、第２の回生制御の一例である。なお、力行通電パターン＃１にしたがう制御は、第１の力行制御の一例である。力行通電パターン＃２にしたがう制御は、第２の力行制御の一例である。なお、Ａ相が第１相の一例である場合には、Ｂ相が第２相の一例であり、Ａ相が第２相の一例である場合には、Ｂ相が第１相の一例である。また、Ｃ相が第１相の一例である場合には、Ｄ相が第２相の一例であり、Ｃ相が第２相の一例である場合には、Ｄ相が第１相の一例である。
【００９０】
なお、Ａ相巻線Ｌａの一端であってＡ相巻線ＬａとＢ相巻線Ｌｂとの接続点ではない一端は、Ａ端の一例である。なお、Ｂ相巻線Ｌｂの一端であってＡ相巻線ＬａとＢ相巻線Ｌｂとの接続点ではない一端は、Ｂ端の一例である。なお、Ｃ相巻線Ｌｃの一端であってＣ相巻線ＬｃとＤ相巻線Ｌｄとの接続点ではない一端は、Ｃ端の一例である。なお、Ｄ相巻線Ｌｄの一端であってＣ相巻線ＬｃとＤ相巻線Ｌｄとの接続点ではない一端は、Ｄ端の一例である。
なお、スイッチング素子ＡＨは第１のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子ＡＬは第２のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子ＮＡＢＨは第３のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子ＮＡＢＬは第４のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子ＢＨは第５のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子ＢＬは第６のスイッチング素子の一例である。
なお、スイッチング素子ＣＨは第７のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子ＣＬは第８のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子ＮＣＤＨは第９のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子ＮＣＤＬは第１０のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子ＤＨは第１１のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子ＤＬは第１２のスイッチング素子の一例である。
【００９１】
なお、Ａ相が第１相の一例である場合、スイッチング素子ＡＨ、スイッチング素子ＮＡＢＨ、スイッチング素子ＡＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＬは第１相に対応するスイッチング素子の一例である。なお、Ａ相が第２相の一例である場合、スイッチング素子ＡＨ、スイッチング素子ＮＡＢＨ、スイッチング素子ＡＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＬは第２相に対応するスイッチング素子の一例である。
なお、Ｂ相が第１相の一例である場合、スイッチング素子ＢＨ、スイッチング素子ＮＡＢＨ、スイッチング素子ＢＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＬは第１相に対応するスイッチング素子の一例である。なお、Ｂ相が第２相の一例である場合、スイッチング素子ＢＨ、スイッチング素子ＮＡＢＨ、スイッチング素子ＢＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＬは第２相に対応するスイッチング素子の一例である。
なお、Ｃ相が第１相の一例である場合、スイッチング素子ＣＨ、スイッチング素子ＮＣＤＨ、スイッチング素子ＣＬ及びスイッチング素子ＮＣＤＬは第１相に対応するスイッチング素子の一例である。なお、Ｃ相が第２相の一例である場合、スイッチング素子ＣＨ、スイッチング素子ＮＣＤＨ、スイッチング素子ＣＬ及びスイッチング素子ＮＣＤＬは第２相に対応するスイッチング素子の一例である。
なお、Ｄ相が第１相の一例である場合、スイッチング素子ＤＨ、スイッチング素子ＮＣＤＨ、スイッチング素子ＤＬ及びスイッチング素子ＮＣＤＬは第１相に対応するスイッチング素子の一例である。なお、Ｄ相が第２相の一例である場合、スイッチング素子ＤＨ、スイッチング素子ＮＣＤＨ、スイッチング素子ＤＬ及びスイッチング素子ＮＣＤＬは第２相に対応するスイッチング素子の一例である。
【００９２】
なお、スイッチング素子のゲートは、制御部に接続される端子の一例である。なお、第１の実施形態におけるゲートは、スイッチング素子がＩＧＢＴやＢＪＴ等のバイポーラトランジスタである場合には、ベースである。なお、実施形態におけるソース又はドレインは、スイッチング素子がＩＧＢＴやＢＪＴ等のバイポーラトランジスタである場合には、エミッタ又はコレクタである。
【００９３】
なお、実施形態の制御部６の各機能の全て又は一部は、ＣＰＵやメモリや補助記憶装置を用いて実現されてもよいし、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
【００９４】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この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】
【００９５】
１…モータシステム、  ２…モータ制御装置、  ３…電源部、  ４−１、４−２…三相インバータ、  ５…電流センサ、  ６…制御部、  ８…電流検出部、  １４…駆動制御部、  Ｍ…ＳＲモータ、  Ｌａ…Ａ相巻線、  Ｌｂ…Ｂ相巻線、  Ｌｃ…Ｃ相巻線、  Ｌｄ…Ｄ相巻線、  ＡＨ、ＡＬ、ＮＡＢＨ、ＮＡＢＬ、ＢＨ、ＢＬ…スイッチング素子、  ＣＨ、ＣＬ、ＮＣＤＨ、ＮＣＤＬ、ＤＨ、ＤＬ…スイッチング素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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