(57)【要約】【課題】電動過給機の制御装置を小型化する。【解決手段】制御装置は、電動過給機の駆動部に対する駆動指令を取得する駆動指令取得部と、駆動指令取得部が取得する駆動指令と、駆動部の所定の停止条件とに基づいて、駆動部を所定の駆動力によって駆動する駆動モードと、駆動モードに比べて駆動力が減じられた減速モードとを少なくとも含む制御モードを判定する制御モード判定部と、駆動部に対して駆動電流を供給するインバータ回路であって、駆動部によって生じる誘起電流が流れる還流ダイオードと、還流ダイオードに対して並列に接続され、還流ダイオードに流れる誘起電流の少なくとも一部を流すスイッチ素子とを含む駆動回路に対して、制御モード判定部の判定結果に応じてスイッチ素子のオン状態及びオフ状態を制御する駆動信号を出力する駆動信号出力部とを備える。【選択図】図１
2020108215.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動過給機の駆動部に対する駆動指令を取得する駆動指令取得部と、
前記駆動指令取得部が取得する駆動指令と、前記駆動部の所定の停止条件とに基づいて、前記駆動部を所定の駆動力によって駆動する駆動モードと、前記駆動モードに比べて駆動力が減じられた減速モードとを少なくとも含む制御モードを判定する制御モード判定部と、
前記駆動部に対して駆動電流を供給するインバータ回路であって、前記駆動部によって生じる誘起電流が流れる還流ダイオードと、前記還流ダイオードに対して並列に接続され、前記還流ダイオードに流れる前記誘起電流の少なくとも一部を流すスイッチ素子とを含む駆動回路に対して、前記制御モード判定部の判定結果に応じて前記スイッチ素子のオン状態及びオフ状態を制御する駆動信号を出力する駆動信号出力部と
を備える制御装置。
【請求項２】
前記停止条件とは、前記駆動モードの継続時間に基づいて定められる条件である
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記停止条件とは、前記駆動モードにおける前記駆動部の動作状態に基づいて定められる条件である
請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記駆動信号とは、前記スイッチ素子のオン状態の継続時間が可変にされた信号であり、
前記駆動信号出力部は、
前記減速モードにおける前記継続時間を、前記駆動モードにおける前記継続時間に比べて短くした前記駆動信号を出力する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
コンピュータに、
電動過給機の駆動部に対する駆動指令を取得する駆動指令取得ステップと、
前記駆動指令取得ステップにおいて取得される駆動指令と、前記駆動部の所定の停止条件とに基づいて、前記駆動部を所定の駆動力によって駆動する駆動モードと、前記駆動モードに比べて駆動力が減じられた減速モードとを少なくとも含む制御モードを判定する制御モード判定ステップと、
前記駆動部に対して駆動電流を供給するインバータ回路であって、前記駆動部によって生じる誘起電流が流れる還流ダイオードと、前記還流ダイオードに対して並列に接続され、前記還流ダイオードに流れる前記誘起電流の少なくとも一部を流すスイッチ素子とを含む駆動回路に対して、前記制御モード判定ステップにおける判定結果に応じて前記スイッチ素子のオン状態及びオフ状態を制御する駆動信号を出力する駆動信号出力ステップと
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動機によってコンプレッサを駆動することにより、内燃機関の吸気配管に対して過給する電動過給機が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−８９４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献１に記載されるような従来技術においては、電動過給機を駆動する電動機の惰性回転時に誘起電圧が生じる。この誘起電圧による電流（回生電流）が電動過給機の制御装置に流入した場合、制御装置において発熱が生じる。例えば、制御装置内の回生電流が流れる経路に抵抗やダイオードなどの電圧降下を生じる素子が存在すると、これらの素子が発熱する。したがって、制御装置内のこれらの素子は、回生電流による発熱を許容できるような定格（体格）のものが選定される。一般に、大きな発熱を許容できる定格の素子は、その素子サイズが大型になる。このため、従来技術においては、電動過給機の制御装置を小型化することが困難であるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様は、電動過給機の駆動部に対する駆動指令を取得する駆動指令取得部と、前記駆動指令取得部が取得する駆動指令と、前記駆動部の所定の停止条件とに基づいて、前記駆動部を所定の駆動力によって駆動する駆動モードと、前記駆動モードに比べて駆動力が減じられた減速モードとを少なくとも含む制御モードを判定する制御モード判定部と、前記駆動部に対して駆動電流を供給するインバータ回路であって、前記駆動部によって生じる誘起電流が流れる還流ダイオードと、前記還流ダイオードに対して並列に接続され、前記還流ダイオードに流れる前記誘起電流の少なくとも一部を流すスイッチ素子とを含む駆動回路に対して、前記制御モード判定部の判定結果に応じて前記スイッチ素子のオン状態及びオフ状態を制御する駆動信号を出力する駆動信号出力部とを備える制御装置である。
【０００６】
また、本発明の一態様は、上述の制御装置において、前記停止条件とは、前記駆動モードの継続時間に基づいて定められる条件である。
【０００７】
また、本発明の一態様は、上述の制御装置において、前記停止条件とは、前記駆動モードにおける前記駆動部の動作状態に基づいて定められる条件である。
【０００８】
また、本発明の一態様は、上述の制御装置において、前記駆動信号とは、前記スイッチ素子のオン状態の継続時間が可変にされた信号であり、前記駆動信号出力部は、前記減速モードにおける前記継続時間を、前記駆動モードにおける前記継続時間に比べて短くした前記駆動信号を出力する。
【０００９】
また、本発明の一態様は、コンピュータに、電動過給機の駆動部に対する駆動指令を取得する駆動指令取得ステップと、前記駆動指令取得ステップにおいて取得される駆動指令と、前記駆動部の所定の停止条件とに基づいて、前記駆動部を所定の駆動力によって駆動する駆動モードと、前記駆動モードに比べて駆動力が減じられた減速モードとを少なくとも含む制御モードを判定する制御モード判定ステップと、前記駆動部に対して駆動電流を供給するインバータ回路であって、前記駆動部によって生じる誘起電流が流れる還流ダイオードと、前記還流ダイオードに対して並列に接続され、前記還流ダイオードに流れる前記誘起電流の少なくとも一部を流すスイッチ素子とを含む駆動回路に対して、前記制御モード判定ステップにおける判定結果に応じて前記スイッチ素子のオン状態及びオフ状態を制御する駆動信号を出力する駆動信号出力ステップとを実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電動過給機の制御装置を小型化することが可能な制御装置及びプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る電動過給システムの機能構成の一例を示す図である。
【図２】本実施形態の電動過給機の構造の一例を示す図である。
【図３】本実施形態の駆動回路の構成の一例を示す図である。
【図４】本実施形態の電動過給システムの動作の一例を示す図である。
【図５】本実施形態の制御モードと駆動信号との関係の一例を示す図である。
【図６】従来の制御方式と本実施形態の制御方式との比較を示す図である。
【図７】駆動部の惰性回転によって生じる誘起電流の電流経路の一例を示す図である。
【図８】本実施形態の制御装置による減速モードにおける制御の変形例を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る電動過給システムの機能構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［第１の実施形態］
以下、本発明に係る一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る電動過給システム１の機能構成の一例を示す図である。
【００１３】
［電動過給システム１の構成］
電動過給システム１は、制御装置１０と、電動過給機２０とを備える。電動過給機２０は、例えば、エンジンなどの内燃機関が発生する動力によって走行する車両に備えられる。この一例において、電動過給機２０は、内燃機関の吸気配管（いずれも不図示。）に対して空気を過給する。例えば、この車両は、内燃機関からの排気によって吸気配管に過給する、いわゆるターボチャージャを備えている。一般的に、ターボチャージャには、運転者がアクセルペダルを踏みこんだ後、ターボチャージャの圧縮機が十分な過給圧を発生させるまでの遅延時間（いわゆる、ターボラグ）が生じる。本実施形態の電動過給機２０は、内燃機関の吸気配管においてターボチャージャに並列して配置され、運転者がアクセルペダルを踏みこんだ後、ターボチャージャの圧縮機が十分な過給圧を発生させるまでの期間において過給動作する。電動過給機２０は、ターボラグによる内燃機関の出力不足の発生を低減する。
【００１４】
なお、本実施形態の一例においては、電動過給機２０は、ターボチャージャの動作を補うものとして、車両に備えられている場合について説明するが、これに限られない。例えば、電動過給機２０は、ターボチャージャが備えられていない車両や、車両以外の内燃機関において利用されるものであってもよい。
【００１５】
図２は、本実施形態の電動過給機２０の構造の一例を示す図である。電動過給機２０は、例えば、電動機（モータ）などの駆動部２１０と、この駆動部２１０の回転軸ＲＴに接続されるインペラなどの回転部２２０とを備える。また、同図に示すように、電動過給機２０は、制御装置１０をその内部に備えていてもよい。
【００１６】
駆動部２１０は、制御装置１０の制御に基づいて、回転軸ＲＴを所望の回転数によって回転させる。回転部２２０は、回転軸ＲＴの回転に伴って回転し、吸入した空気を圧縮し、圧縮した空気を内燃機関の吸気配管に吐出する。
【００１７】
図１に戻り、制御装置１０についての説明を続ける。制御装置１０は、制御部１００を備えている。制御部１００は、ＣＰＵなどの演算機能を備えており、駆動指令取得部１１０と、制御モード判定部１２０と、駆動信号出力部１３０とを、その機能部として備える。
駆動指令取得部１１０は、電動過給機２０の駆動部２１０に対する駆動指令ＣＭを取得する。駆動指令ＣＭは、上位制御装置３０から出力される。上位制御装置３０とは、例えば、内燃機関を制御する装置（例えば、車載ＥＣＵ；Electronic Control Unit）である。上位制御装置３０は、車両の運転者によるアクセル操作を検出し、検出したアクセル操作に応じた駆動指令ＣＭを出力する。この駆動指令ＣＭには、電動過給機２０の過給動作の開始指令や、電動過給機２０の過給動作の停止指令が含まれている。
【００１８】
制御モード判定部１２０は、駆動指令取得部１１０が取得する駆動指令ＣＭと、駆動部２１０の所定の停止条件とに基づいて、電動過給機２０の制御モードＭＤを判定する。この制御モードＭＤには、駆動部２１０を所定の駆動力によって駆動する第１の制御モードＭＤ（駆動モードＭＤ１）と、駆動モードＭＤ１比べて駆動力が減じられた第２の制御モードＭＤ（減速モードＭＤ２）とが少なくとも含まれる。
【００１９】
制御モード判定部１２０は、上位制御装置３０が出力する駆動指令ＣＭが、電動過給機２０の過給動作の開始指令を含む場合に、制御モードＭＤを駆動モードＭＤ１にすると判定する。また、制御モード判定部１２０は、所定の停止条件が成立した場合に、制御モードＭＤを減速モードＭＤ２にすると判定する。ここで、「所定の停止条件」には種々の変形例があり得る。
【００２０】
［停止条件の一例］
（１）上位制御装置３０が出力する駆動指令ＣＭが、電動過給機２０の過給動作の停止指令を含む場合に、制御モード判定部１２０は、制御モードＭＤを減速モードＭＤ２にすると判定する。
（２）上位制御装置３０から、電動過給機２０の過給動作の開始指令を示す駆動指令ＣＭが出力されてからの時間（すなわち、駆動モードＭＤ１の継続時間）が所定時間経過した後に、制御モード判定部１２０は、制御モードＭＤを減速モードＭＤ２にすると判定する。
【００２１】
本実施形態では、上述の（２）の場合を一例として説明する。この一例の場合、停止条件とは、駆動モードＭＤ１の継続時間に基づいて定められる条件である。
【００２２】
駆動信号出力部１３０は、駆動回路１６０に対して、制御モード判定部１２０の判定結果に応じてスイッチ素子Ｔｒのオン状態及びオフ状態を制御する駆動信号ＤＳを出力する。ここで、駆動回路１６０とは、駆動部２１０に対して駆動電流ＤＣを供給するインバータ回路である。駆動回路１６０は、駆動部２１０によって生じる誘起電流ＩＣが流れる還流ダイオードＤと、還流ダイオードＤに対して並列に接続され、還流ダイオードＤに流れる誘起電流ＩＣの少なくとも一部を流すスイッチ素子Ｔｒとを含む。この駆動回路１６０の一例について、図３を参照して説明する。
【００２３】
図３は、本実施形態の駆動回路１６０の構成の一例を示す図である。この一例において、駆動部２１０は、三相誘導電動機を備えており、各相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）のコイル（不図示）に供給される三相駆動電流によって動作する。駆動回路１６０は、三相インバータ回路であり、電源部４０から供給される直流電力を、三相駆動電流に変換する。
具体的には、駆動回路１６０は、電源部４０から直流電力が供給される電源端子ＴＰＷ１及び電源端子ＴＰＷ２を備えている。また、駆動回路１６０は、キャパシタＣＰと、各相の上下スイッチ素子Ｔｒ（スイッチ素子ＴｒＵ１、スイッチ素子ＴｒＵ２、スイッチ素子ＴｒＶ１、スイッチ素子ＴｒＶ２、スイッチ素子ＴｒＷ１及びスイッチ素子ＴｒＷ２）とを備えている。キャパシタＣＰ及び各相の上下スイッチ素子Ｔｒは、それぞれ電源端子ＴＰＷ１と電源端子ＴＰＷ２との間に接続される。各相の上下スイッチ素子Ｔｒの中点は、三相出力端子Ｔ（出力端子ＴＵ、出力端子ＴＶ及び出力端子ＴＷ）に接続される。三相出力端子Ｔは、駆動部２１０に接続され、駆動部２１０に対して三相駆動電流を出力する。この三相駆動電流とは、駆動回路１６０が出力する駆動電流ＤＣの一例である。
【００２４】
スイッチ素子Ｔｒは、例えば、ＭＯＳトランジスタなどの半導体スイッチ素子であり、ベース端子（又はゲート端子）に供給される駆動信号ＤＳに基づいて動作する。スイッチ素子Ｔｒには、スイッチ素子Ｔｒの内部の半導体接合に起因して、コレクタ端子及びエミッタ端子（又は、ソース端子及びドレイン端子）間に寄生ダイオード（又はボディダイオード）が生じる。以下の説明において、この寄生ダイオードを還流ダイオードＤとも称する。また、スイッチ素子Ｔｒの内部の半導体接合に起因して生じる還流ダイオードＤのことを、「スイッチ素子Ｔｒが備える還流ダイオードＤ」とも記載する。
同図に示すように、スイッチ素子ＴｒＵ１は、還流ダイオードＤＵ１を備える。スイッチ素子ＴｒＵ２は、還流ダイオードＤＵ２を備える。以下同様に、スイッチ素子ＴｒＶ１、スイッチ素子ＴｒＶ２、スイッチ素子ＴｒＷ１及びスイッチ素子ＴｒＷ２は、還流ダイオードＤＶ１〜還流ダイオードＤＷ２を備える。
【００２５】
図１に戻り、駆動回路１６０は、駆動信号出力部１３０から出力される駆動信号ＤＳに基づいて、電源部４０から供給される直流電力ＰＷを電力変換し、駆動電流ＤＣとして電動過給機２０の駆動部２１０に対して出力する。
なお、本実施形態において、直流電力ＰＷの電圧は、一例として１２［Ｖ］である。
【００２６】
［電動過給システム１の動作］
次に、図４を参照して、本実施形態の電動過給システム１の動作の一例について説明する。
図４は、本実施形態の電動過給システム１の動作の一例を示す図である。
（ステップＳ１０）駆動指令取得部１１０は、駆動指令ＣＭを取得する。駆動指令取得部１１０は、取得した駆動指令ＣＭを制御モード判定部１２０に出力する。
（ステップＳ２０）制御モード判定部１２０は、取得した駆動指令ＣＭが過給動作の開始指令を含むか否かを判定する。制御モード判定部１２０は、駆動指令ＣＭが過給動作の開始指令を含まないと判定した場合（ステップＳ２０；ＮＯ）には、処理をステップＳ１０に戻す。制御モード判定部１２０は、駆動指令ＣＭが過給動作の開始指令を含むと判定した場合（ステップＳ２０；ＹＥＳ）には、処理をステップＳ３０に進める。
【００２７】
（ステップＳ３０）制御モード判定部１２０は、制御モードＭＤを駆動モードＭＤ１にすると判定する。制御モード判定部１２０は、過給動作の開始指令を受信してからの経過時間、すなわち駆動モードＭＤ１の継続時間を計時する。以下の説明において、駆動モードＭＤ１の継続時間のことを「駆動時間」ともいう。
（ステップＳ４０）制御モード判定部１２０は、駆動時間が所定時間経過したか否かを判定する。制御モード判定部１２０は、駆動時間が所定時間経過していないと判定した場合（ステップＳ４０；ＮＯ）には、処理をステップＳ５０に進める。制御モード判定部１２０は、駆動時間が所定時間経過したと判定した場合（ステップＳ４０；ＹＥＳ）には、処理をステップＳ６０に進める。
【００２８】
（ステップＳ５０）制御モード判定部１２０は、制御モードＭＤとしての「駆動モードＭＤ１」を駆動信号出力部１３０に出力する。駆動信号出力部１３０は、制御モードＭＤが駆動モードＭＤ１である場合の動作（すなわち、駆動動作）に対応する駆動信号ＤＳ１を出力する。
【００２９】
ここで、図５を参照して駆動信号ＤＳの一例について説明する。
図５は、本実施形態の制御モードＭＤと駆動信号ＤＳとの関係の一例を示す図である。この一例において、駆動信号出力部１３０は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）による駆動信号ＤＳを出力する。駆動信号出力部１３０は、駆動信号ＤＳのデューティ（スイッチ素子Ｔｒがオン状態にされる割合）を変化させることにより、駆動部２１０の回転数（又は、駆動力）を変化させる。駆動信号出力部１３０は、制御モードＭＤが駆動モードＭＤ１である場合には、デューティ比ＤＴ１の駆動信号ＤＳ１を出力する。ここでデューティ比とは、スイッチ素子Ｔｒのオン状態とオフ状態とを切り替える制御周期の１周期あたりの時間のうち、オン状態が継続している時間の割合をいう。本実施形態の一例の場合、デューティ比ＤＴ１は、デューティ比ＤＴ２よりも高い。デューティ比ＤＴ１の駆動信号ＤＳ１が出力される場合には、デューティ比ＤＴ２の駆動信号ＤＳ２が出力される場合に比べて、駆動部２１０が高速に（例えば、毎分８万回転で）回転する。
【００３０】
（ステップＳ６０）制御モード判定部１２０は、駆動モードＭＤ１の継続時間が所定時間経過したと判定した場合には、制御モードＭＤを駆動モードＭＤ１から減速モードＭＤ２に切り替える。制御モード判定部１２０は、減速モードＭＤ２の継続時間を計時する。以下の説明において、減速モードＭＤ２の継続時間のことを「減速時間」ともいう。
（ステップＳ７０）制御モード判定部１２０は、減速時間が所定時間経過したか否かを判定する。制御モード判定部１２０は、減速時間が所定時間経過していないと判定した場合（ステップＳ７０；ＮＯ）には、処理をステップＳ８０に進める。制御モード判定部１２０は、減速時間が所定時間経過したと判定した場合（ステップＳ７０；ＹＥＳ）には、処理をステップＳ９０に進める。
【００３１】
（ステップＳ８０）制御モード判定部１２０は、制御モードＭＤとしての「減速モードＭＤ２」を駆動信号出力部１３０に出力する。駆動信号出力部１３０は、制御モードＭＤが減速モードＭＤ２である場合の動作（すなわち、減速動作）に対応する駆動信号ＤＳ２を出力する。
【００３２】
ここで、再び図５を参照して駆動信号ＤＳの一例について説明する。駆動信号出力部１３０は、制御モードＭＤが減速モードＭＤ２である場合には、デューティ比ＤＴ２の駆動信号ＤＳ２を出力する。本実施形態の一例の場合、デューティ比ＤＴ２は、デューティ比ＤＴ１よりも低い。デューティ比ＤＴ２の駆動信号ＤＳ２が出力される場合には、デューティ比ＤＴ１の駆動信号ＤＳ１が出力される場合に比べて、駆動部２１０が低速に回転する。
【００３３】
すなわち、駆動信号ＤＳとは、スイッチ素子Ｔｒのオン状態の継続時間（例えば、デューティ比ＤＴ）が可変にされた信号である。また、駆動信号出力部１３０は、減速モードＭＤ２における継続時間（例えば、デューティ比ＤＴ２）を、駆動モードＭＤ１における継続時間（例えば、デューティ比ＤＴ１）に比べて短くした駆動信号ＤＳを出力する。
【００３４】
なお、本実施形態において駆動信号出力部１３０は、減速モードＭＤ２において回転数を減じた駆動信号ＤＳを出力するとして説明するがこれに限られない。駆動信号出力部１３０は、減速モードＭＤ２において駆動部２１０の回転に制動力が生じるようにスイッチ素子Ｔｒを駆動する駆動信号ＤＳを出力してもよい。
【００３５】
（ステップＳ９０）制御モード判定部１２０は、減速モードＭＤ２の継続時間が所定時間経過したと判定した場合には、制御モードＭＤを停止モードＭＤＳに切り替える。駆動信号出力部１３０は、制御モードＭＤが停止モードＭＤＳである場合には、駆動信号ＤＳを出力しない、又はデューティ比ＤＴが０（ゼロ）である駆動信号ＤＳＳを出力する。この結果、駆動部２１０は、惰性回転をする。機械損失や熱損失による回転エネルギーの低下によって、駆動部２１０の回転数は徐々に低下する。
【００３６】
［第１の実施形態のまとめ］
以上説明したように、電動過給システム１は、制御モード判定部１２０が減速モードＭＤ２であると判定した場合に、駆動信号出力部１３０が減速モードＭＤ２に応じた駆動信号ＤＳ（すなわち、駆動信号ＤＳ２）を出力する。上述したように、駆動信号ＤＳ２とは、駆動モードＭＤ１における駆動信号ＤＳ１よりもデューティ比ＤＴが低い駆動信号ＤＳである。
ここで、図６を参照して、従来の制御方式（図６（Ａ））と、本実施形態の制御方式（図６（Ｂ））とを比較して説明する。
【００３７】
図６は、従来の制御方式と本実施形態の制御方式との比較を示す図である。同図には、横軸に時間を、縦軸に駆動部２１０の各相（例えば、Ｕ相）の電流ｉの大きさを示す。従来の制御方式においては、駆動期間ＤＲＶ（時刻ｔ０から時刻ｔ１の間）においては所定のデューティ比の駆動電流が供給され、惰性回転状態ＦＲの期間（時刻ｔ１以降）においては駆動電流が供給されない。ここで、惰性回転状態ＦＲの期間においては、駆動部２１０の惰性回転によって、各相に誘起電圧が生じる。この誘起電圧によって生じる誘起電流ＩＣの電流経路の一例を図７に示す。
【００３８】
図７は、駆動部の惰性回転によって生じる誘起電流ＩＣの電流経路の一例を示す図である。同図に示す一例では、誘起電流ＩＣは、駆動部２１０のＶ相及びＷ相から駆動回路１６０を介して駆動部２１０のＵ相に戻るように生じる。惰性回転状態ＦＲの期間においては、駆動回路１６０のすべてのスイッチ素子Ｔｒがオフ状態である。このため、上述した誘起電流ＩＣは、各スイッチ素子Ｔｒの還流ダイオードＤを介して流れる。還流ダイオードＤを電流が流れると、還流ダイオードＤの順電圧降下の程度に応じた熱が発生する。この還流ダイオードＤに発生する熱の大きさは、誘起電流ＩＣの時間積分値の大きさに応じている。つまり、還流ダイオードＤには、誘起電流ＩＣの値が大きいほど、誘起電流ＩＣの流れる時間が長いほど、多くの熱が発生する。
【００３９】
図６に戻り、上述したように、従来の制御方式においては、駆動期間ＤＲＶから直ちに惰性回転状態ＦＲに遷移し、駆動回路１６０のすべてのスイッチ素子Ｔｒがオフ状態となる。このため従来の制御方式によると、惰性回転状態ＦＲの期間において誘起電流ＩＣが供給され続けている間、この誘起電流ＩＣは還流ダイオードＤを介して流れる。なお、図６（Ａ）には、惰性回転状態ＦＲにおける誘起電流ＩＣのうち一部のみ（時刻ｔ１から時刻ｔ２まで）の波形を図示している。面積ＨＡは、従来の制御方式による惰性回転状態ＦＲにおいて、還流ダイオードＤに発生する熱量の大きさを示している。すなわち、従来の制御方式においては、還流ダイオードＤには、面積ＨＡに対応する熱量が発生する。
【００４０】
一方、図６（Ｂ）に示す本実施形態の制御方式においては、駆動モードＭＤ１から減速モードＭＤ２を経て惰性回転状態ＦＲに遷移する。上述したように、減速モードＭＤ２においては、駆動モードＭＤ１に比べて低いデューティ比ＤＴによってスイッチ素子Ｔｒがオン状態にされる。このため、本実施形態の制御方式によると、減速モードＭＤ２において、スイッチ素子Ｔｒがオン状態の場合には誘起電流ＩＣがスイッチ素子Ｔｒを流れ、スイッチ素子Ｔｒがオフ状態の場合には誘起電流ＩＣが還流ダイオードＤを流れる。つまり、上述した従来の制御方式による場合に比べ、還流ダイオードＤに流れる誘起電流ＩＣが少ない。本実施形態の制御方式では、制御部１００は、減速モードＭＤ２において、回転数を減じた駆動電流ＤＣを出力する。
したがって、本実施形態の制御方式においては、減速モードＭＤ２が終了したのち、惰性回転状態ＦＲに遷移した時点における駆動部２１０の回転数が、上述した従来の制御方式に比べて小さい。このため、本実施形態の制御方式においては、惰性回転状態ＦＲに遷移した時点における誘起電流ＩＣの大きさが、上述した従来の制御方式に比べて小さい。
【００４１】
なお、図６（Ｂ）には、惰性回転状態ＦＲにおける誘起電流ＩＣのうち一部のみ（時刻ｔ３から時刻ｔ４まで）の波形を図示している。面積ＨＢは、本実施形態の制御方式による惰性回転状態ＦＲにおいて、還流ダイオードＤに発生する熱量の大きさを示している。本実施形態の制御方式においては、還流ダイオードＤには、面積ＨＢに対応する熱量が発生する。この面積ＨＢは、上述した面積ＨＡよりも小さい。このため、本実施形態の制御方式によると、惰性回転状態ＦＲにおいて還流ダイオードＤに生じる熱量は、従来の制御方式に比べて小さい。
【００４２】
ここで、スイッチ素子Ｔｒの定格（体格）は、還流ダイオードＤに流れる電流量に依存する。このため、還流ダイオードＤに流れる電流量が大きいほど、定格の大きなスイッチ素子Ｔｒを選定する必要が生じる。したがって、還流ダイオードＤに流れる電流量が大きいほど、スイッチ素子Ｔｒの実装サイズがより大きくなり、制御装置１０の小型化がより困難になる。
本実施形態の電動過給システム１によれば、減速モードＭＤ２において上述した減速動作を行うため、還流ダイオードＤに流れる電流量を低減できる。このため、本実施形態の電動過給システム１によれば、実装サイズのより小さなスイッチ素子Ｔｒを選定することができるため、制御装置１０を小型化することができる。また、制御装置１０に複数のスイッチ素子Ｔｒが用いられる場合、１つのスイッチ素子Ｔｒの小型化による制御装置１０の小型化の効果はより大きくなる。
【００４３】
また、本実施形態の電動過給システム１において、駆動モードＭＤ１から減速モードＭＤ２への遷移条件（停止条件）が、駆動モードＭＤ１の継続時間に基づいて定められている。駆動モードＭＤ１の継続時間は、制御装置１０によって計時可能である。このため、制御装置１０は、他の装置（例えば、上位制御装置３０や不図示のセンサなど）によらずに、減速モードＭＤ２への遷移を判定することができる。このように構成された電動過給システム１によれば、制御装置１０の構成を簡素化することができる。
【００４４】
なお、電動過給システム１は、減速モードＭＤ２において単一のデューティ比ＤＴ（例えば、デューティ比ＤＴ２）による駆動電流ＤＣを出力するとして説明したが、これに限られない。例えば、電動過給システム１は、減速モードＭＤ２において複数のデューティ比ＤＴによる駆動電流ＤＣを順次出力してもよい。一例として、電動過給システム１は、減速モードＭＤ２において、デューティ比ＤＴ２による駆動電流ＤＣを出力した後、デューティ比ＤＴ２よりもデューティ比ＤＴが低いデューティ比ＤＴ３による駆動電流ＤＣを出力してもよい。
【００４５】
［変形例］
減速モードＭＤ２における制御の変形例について図８を参照して説明する。
図８は、本実施形態の制御装置１０による減速モードＭＤ２における制御の変形例を示す図である。
上述した一例では、制御装置１０の駆動信号出力部１３０は、減速モードＭＤ２において、駆動信号ＤＳのデューティ比ＤＴを、所定のデューティ比ＤＴ（例えば、デューティ比ＤＴ２）にして駆動信号ＤＳを出力するとして説明した。本変形例の駆動信号出力部１３０は、減速モードＭＤ２において、駆動信号ＤＳのデューティ比ＤＴを、時間の経過とともにデューティ比ＤＴ１からデューティ比ＤＴＳに漸減させた駆動信号ＤＳを出力する。
このように構成しても、電動過給システム１は、上述したように還流ダイオードＤに流れる電流量を低減できるため、制御装置１０を小型化することができる。
【００４６】
［第２の実施形態］
次に、本発明に係る第２の実施形態について図９を参照して説明する。
図９は、第２の実施形態に係る電動過給システム１ａの機能構成の一例を示す図である。本実施形態の電動過給システム１ａは、制御部１００ａが、回転数算出部１４０と、駆動電流算出部１５０とを備える点において、上述した電動過給システム１と異なる。なおお、上述した実施形態及びその変形例と同一の構成及び動作については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４７】
電動過給システム１ａは、制御装置１０ａと、電動過給機２０ａとを備える。
電動過給機２０ａは、回転数検出部２３０を備える。この回転数検出部２３０は、駆動部２１０の回転軸の回転数を検出する。回転数検出部２３０は、検出した回転数を示す回転数信号ＲＳＳを制御装置１０ａに対して出力する。なお、以下の説明において、駆動部２１０の回転軸の回転数のことを、駆動部２１０の回転数、又は単に、回転数ＲＳとも記載する。
【００４８】
制御装置１０ａは、制御部１００ａを備える。制御部１００ａは、制御モード判定部１２０ａと、回転数算出部１４０と、駆動電流算出部１５０とを備える。
【００４９】
回転数算出部１４０は、回転数検出部２３０が出力する回転数信号ＲＳＳに基づいて、駆動部２１０の回転数ＲＳを算出する。回転数算出部１４０は、算出した回転数ＲＳを、制御モード判定部１２０ａに出力する。
なお、本実施形態において、回転数算出部１４０は、回転数検出部２３０が出力する回転数信号ＲＳＳに基づいて回転数ＲＳを算出するとして説明するが、これに限られない。例えば、回転数算出部１４０は、駆動電流ＤＣの電流波形に基づいて、回転数ＲＳを算出してもよい。
【００５０】
駆動電流算出部１５０は、例えば、シャント抵抗や電流センサなどによって駆動電流ＤＣの電流の大きさを検出し、検出した駆動電流ＤＣの電流の大きさを駆動電流値ＣＳとして制御モード判定部１２０ａに出力する。
【００５１】
制御モード判定部１２０ａは、回転数ＲＳ又は駆動電流値ＣＳ（又はこれらの組み合わせ）に基づいて制御モードＭＤを判定する。すなわち、この場合の停止条件とは、駆動モードＭＤ１における駆動部２１０の動作状態に基づいて定められる条件である。制御モード判定部１２０ａによる制御モードＭＤの判定の一例について説明する。
【００５２】
［制御モードＭＤの判定の一例］
（１）制御モード判定部１２０ａは、駆動モードＭＤ１において回転数ＲＳが所定値まで上昇した場合に、駆動モードＭＤ１の継続時間の計時を開始する（上述したステップＳ２０及びステップＳ３０に対応する。）。制御モード判定部１２０ａは、駆動モードＭＤ１の継続時間が所定時間経過したと判定した場合には、制御モードＭＤを駆動モードＭＤ１から減速モードＭＤ２に切り替える（上述したステップＳ４０に対応する。）。
【００５３】
（２）制御モード判定部１２０ａは、駆動モードＭＤ１において、最大回転数に対する所定割合（例えば、８０％）に回転数ＲＳが上昇した時点で、減速モードＭＤ２への切り替えタイミングを算出する。駆動モードＭＤ１の継続中において、制御モード判定部１２０ａは、算出した切り替えタイミングに達したと判定した場合には、制御モードＭＤを駆動モードＭＤ１から減速モードＭＤ２に切り替える。
【００５４】
（３）制御モード判定部１２０ａは、駆動モードＭＤ１において、駆動電流ＤＣの最大電流値に対する所定割合（例えば、８０％）に駆動電流ＤＣ上昇した時点で、減速モードＭＤ２への切り替えタイミングを算出する。駆動モードＭＤ１の継続中において、制御モード判定部１２０ａは、算出した切り替えタイミングに達したと判定した場合には、制御モードＭＤを駆動モードＭＤ１から減速モードＭＤ２に切り替える。
【００５５】
（４）制御モード判定部１２０ａは、駆動モードＭＤ１において、駆動電流ＤＣの各相電流を電流ベクトルに変換した場合の、電流ベクトルの絶対値が所定値よりも小さくなったと判定した時点で、制御モードＭＤを駆動モードＭＤ１から減速モードＭＤ２に切り替える。
【００５６】
（５）制御モード判定部１２０ａは、駆動モードＭＤ１において、駆動部２１０から駆動回路１６０に対して回生電流（例えば、誘起電流ＩＣ）が供給されたことを検出した時点で、制御モードＭＤを駆動モードＭＤ１から減速モードＭＤ２に切り替える。
【００５７】
（６）他の変形例として、制御モード判定部１２０ａは、上位制御装置３０から供給される情報に基づいて制御モードＭＤの切り替えを判定してもよい。例えば、内燃機関の吸気配管に対して、電動過給機２０ａとターボチャージャ（不図示）とが並列に配置されている場合において、制御モード判定部１２０ａは、ターボチャージャによる過給開始時（例えば、ターボチャージャによる過給圧が所定値を超えた場合）に、制御モードＭＤを駆動モードＭＤ１から減速モードＭＤ２に切り替えるように構成されてもよい。
【００５８】
制御モード判定部１２０ａを上述したいずれのように構成しても、電動過給システム１ａは、還流ダイオードＤに流れる電流量を低減できるため、制御装置１０ａを小型化することができる。
【００５９】
以上、本発明の実施形態を、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、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上述の各実施形態に記載の構成及び動作を任意に組み合わせることができる。
【００６０】
なお、上述の各装置は内部にコンピュータを有している。そして、上述した各装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１、１ａ…電動過給システム、１０、１０ａ…制御装置、１００、１００ａ…制御部、１１０…駆動指令取得部、１２０、１２０ａ…制御モード判定部、１３０…駆動信号出力部、１４０…回転数算出部、１５０…駆動電流算出部、１６０…駆動回路、２０、２０ａ…電動過給機、２１０…駆動部、２２０…回転部、２３０…回転数検出部、３０…上位制御装置、４０…電源部、ＣＭ…駆動指令、ＭＤ…制御モード、ＭＤ１…駆動モード、ＭＤ２…減速モード、ＤＲＶ…駆動状態、ＦＲ…惰性回転状態、ＲＳ…回転数、ＲＳＳ…回転数信号、ＣＳ…駆動電流値、ＤＣ…駆動電流、ＩＣ…誘起電流、ＤＳ…駆動信号、ＰＷ…直流電力、Ｔｒ…スイッチ素子、Ｄ…還流ダイオード、ＴＰＷ…電源端子、Ｔ…三相出力端子、ＣＰ…キャパシタ、ＷＶ…波形、ＤＴ…デューティ比
【図１】
2020108215.tif 000003
【図２】
2020108215.tif 000004
【図３】
2020108215.tif 000005
【図４】
2020108215.tif 000006
【図５】
2020108215.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020108215.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月20日(2020.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動過給機の駆動部に対する駆動指令を取得する駆動指令取得部と、
前記駆動指令取得部が取得する駆動指令と、前記駆動部の所定の停止条件とに基づいて、前記駆動部を所定の駆動力によって駆動する駆動モードと、前記駆動モードに比べて駆動力が減じられた減速モードと、前記駆動部に駆動力を与えずに惰性動作させる状態を含む停止モードとを少なくとも含む制御モードを判定する制御モード判定部と、
前記駆動部に対して駆動電流を供給するインバータ回路であって、前記駆動部によって生じる誘起電流が流れる還流ダイオードと、前記還流ダイオードに対して並列に接続され、前記還流ダイオードに流れる前記誘起電流の少なくとも一部を流すスイッチ素子とを含む駆動回路に対して、前記制御モード判定部の判定結果に応じて前記スイッチ素子のオン状態及びオフ状態を制御する駆動信号を出力するものであって、前記減速モードにおいては、発生した前記誘起電流の少なくとも一部を、前記スイッチ素子をオン状態にする期間を含んで制御することにより前記スイッチ素子に流し、前記停止モードにおいては、発生した前記誘起電流を、前記スイッチ素子をオフ状態に制御することにより前記還流ダイオードに流す駆動信号出力部と
を備える制御装置。
【請求項２】
前記停止条件とは、前記駆動モードの継続時間に基づいて定められる条件である
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記停止条件とは、前記駆動モードにおける前記駆動部の動作状態に基づいて定められる条件である
請求項１又は請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記駆動信号とは、前記スイッチ素子のオン状態の継続時間が可変にされた信号であり、
前記駆動信号出力部は、
前記減速モードにおける前記継続時間を、前記駆動モードにおける前記継続時間に比べて短くした前記駆動信号を出力する
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
コンピュータに、
電動過給機の駆動部に対する駆動指令を取得する駆動指令取得ステップと、
前記駆動指令取得ステップにおいて取得される駆動指令と、前記駆動部の所定の停止条件とに基づいて、前記駆動部を所定の駆動力によって駆動する駆動モードと、前記駆動モードに比べて駆動力が減じられた減速モードと、前記駆動部に駆動力を与えずに惰性動作させる状態を含む停止モードとを少なくとも含む制御モードを判定する制御モード判定ステップと、
前記駆動部に対して駆動電流を供給するインバータ回路であって、前記駆動部によって生じる誘起電流が流れる還流ダイオードと、前記還流ダイオードに対して並列に接続され、前記還流ダイオードに流れる前記誘起電流の少なくとも一部を流すスイッチ素子とを含む駆動回路に対して、前記制御モード判定ステップにおける判定結果に応じて前記スイッチ素子のオン状態及びオフ状態を制御する駆動信号を出力するステップであって、前記減速モードにおいては、発生した前記誘起電流の少なくとも一部を、前記スイッチ素子をオン状態にする期間を含んで制御することにより前記スイッチ素子に流し、前記停止モードにおいては、発生した前記誘起電流を、前記スイッチ素子をオフ状態に制御することにより前記還流ダイオードに流す駆動信号出力ステップと
を実行させるためのプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の一態様は、電動過給機の駆動部に対する駆動指令を取得する駆動指令取得部と、前記駆動指令取得部が取得する駆動指令と、前記駆動部の所定の停止条件とに基づいて、前記駆動部を所定の駆動力によって駆動する駆動モードと、前記駆動モードに比べて駆動力が減じられた減速モードと、前記駆動部に駆動力を与えずに惰性動作させる状態を含む停止モードとを少なくとも含む制御モードを判定する制御モード判定部と、前記駆動部に対して駆動電流を供給するインバータ回路であって、前記駆動部によって生じる誘起電流が流れる還流ダイオードと、前記還流ダイオードに対して並列に接続され、前記還流ダイオードに流れる前記誘起電流の少なくとも一部を流すスイッチ素子とを含む駆動回路に対して、前記制御モード判定部の判定結果に応じて前記スイッチ素子のオン状態及びオフ状態を制御する駆動信号を出力するものであって、前記減速モードにおいては、発生した前記誘起電流の少なくとも一部を、前記スイッチ素子をオン状態にする期間を含んで制御することにより前記スイッチ素子に流し、前記停止モードにおいては、発生した前記誘起電流を、前記スイッチ素子をオフ状態に制御することにより前記還流ダイオードに流す駆動信号出力部とを備える制御装置である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、本発明の一態様は、コンピュータに、電動過給機の駆動部に対する駆動指令を取得する駆動指令取得ステップと、前記駆動指令取得ステップにおいて取得される駆動指令と、前記駆動部の所定の停止条件とに基づいて、前記駆動部を所定の駆動力によって駆動する駆動モードと、前記駆動モードに比べて駆動力が減じられた減速モードと、前記駆動部に駆動力を与えずに惰性動作させる状態を含む停止モードとを少なくとも含む制御モードを判定する制御モード判定ステップと、前記駆動部に対して駆動電流を供給するインバータ回路であって、前記駆動部によって生じる誘起電流が流れる還流ダイオードと、前記還流ダイオードに対して並列に接続され、前記還流ダイオードに流れる前記誘起電流の少なくとも一部を流すスイッチ素子とを含む駆動回路に対して、前記制御モード判定ステップにおける判定結果に応じて前記スイッチ素子のオン状態及びオフ状態を制御する駆動信号を出力するステップであって、前記減速モードにおいては、発生した前記誘起電流の少なくとも一部を、前記スイッチ素子をオン状態にする期間を含んで制御することにより前記スイッチ素子に流し、前記停止モードにおいては、発生した前記誘起電流を、前記スイッチ素子をオフ状態に制御することにより前記還流ダイオードに流す駆動信号出力ステップとを実行させるためのプログラムである。