(57)【要約】【課題】オーバーラップ区間において発生するトルク変化を低減可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】多相のＳＲモータの各相に対応するコイルの通電を切り替えることにより、前記ＳＲモータを回転駆動するモータ制御装置であって、通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、前記一方の相と前記他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間を設ける通電タイミング出力部と、前記オーバーラップ区間の少なくとも一部の区間において、前記一方の相と前記他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる電流制御部と、を備える。【選択図】図３
2020010576.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相のＳＲモータの各相に対応するコイルの通電を切り替えることにより、前記ＳＲモータを回転駆動するモータ制御装置であって、
通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、前記一方の相と前記他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間を設ける通電タイミング出力部と、
前記オーバーラップ区間において、前記一方の相と前記他方の相に流す電流を徐々に変化させる電流制御部と、を備え、
前記通電タイミング出力部は、前記ＳＲモータの稼働状態に応じて、前記一方の相および前記他方の相に最大値の電流を流すフラット通電区間の長さを変更する、
モータ制御装置。
【請求項２】
前記通電タイミング出力部は、前記ＳＲモータにトルクが必要な場合、前記オーバーラップ区間を増加させるように前記フラット通電区間の長さを変更する、
請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記通電タイミング出力部は、前記ＳＲモータにおいて効率が優先される場合、前記オーバーラップ区間を減少させるように前記フラット通電区間の長さを変更する、
請求項１または２のモータ制御装置。
【請求項４】
多相のＳＲモータの各相に対応するコイルの通電を切り替えることにより、前記ＳＲモータを回転駆動するモータ制御方法であって、
コンピュータが、
通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、前記一方の相と前記他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間を設け、
前記オーバーラップ区間において、前記一方の相と前記他方の相に流す電流を徐々に変化させ、
前記ＳＲモータの稼働状態に応じて、前記一方の相および前記他方の相に最大値の電流を流すフラット通電区間の長さを変更する、
モータ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＳＲモータ(スイッチドリラクタンスモータ：Switched Reluctance Motor)のモータ制御装置およびモータ制御方法に関し、特に、ステータへの通電タイミングの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチトリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータ）は、ステータ及びロータともに突極（突き出た極）構造を有している。ロータは、強磁性の磁性体（例えば鉄芯）で形成されており、回転軸から外方に向かって突出した突極構造を有する。ステータは、ロータを回転自在に支持する。ステータは、ロータの周囲を覆うようにロータの回転軸に対して内方に向かって突出した複数の突極が設けられており、各突極には導線が巻かれることにより励磁コイルが形成されている。
【０００３】
ステータの各励磁コイルに選択的に通電すると、ロータの各突極が各励磁コイルに順次磁気吸引され、ロータが回転駆動される。このような構造により、ＳＲモータは、ロータに永久磁石や巻線を設ける必要がなく、モータ構造が簡略化される。そのため、ＳＲモータは、安価で、かつ機械的に堅牢な構造を有すると共に、高回転で、高温環境下の使用も可能となる等の利点がある。
【０００４】
例えば、励磁コイルが三相設けられたＳＲモータを駆動させる場合の通電方式として、各相の通電角を１２０度とした、いわゆる電気角が１２０度で矩形波を通電する通電方式が一般的に用いられる（図１１参照）。ただし、従来の１２０度の矩形波の通電方式では、ＳＲモータが極低速回転である場合（例えば、ＳＲモータの始動時）において、各相への通電の切り替わり時に大きなトルクの変動（トルクリプル）が発生してしまう場合がある。このトルクリプルを抑制する方法として、その各相への通電が切り替わる場合に、切り替え前後の２つの相を同時に通電する期間（以下、「オーバーラップ区間」という。）を設ける方法がある（図１２参照）。そして、オーバーラップ区間において、通電をオン状態およびオフ状態とするタイミングで電流指令値を傾斜させる通電方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１９２１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
励磁コイルの相間の通電の切替え時に電流指令値のオーバーラップ区間を設けると共に、オーバーラップ区間において電流指令値を傾斜させる場合、オーバーラップのタイミングや電流指令値の傾斜は、ＳＲモータにトルクやモータ効率などの特性をどのように与えるかによって予め目標とする特性に合わせて設定される。従って、特許文献１に記載された技術によれば、ＳＲモータにある性能を向上させる制御を行うと、他の性能が低下するという課題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、使用状態に応じてモータ特性を変更することができるモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）：この発明の一態様に係るモータ制御装置多相のＳＲモータの各相に対応するコイルの通電を切り替えることにより、前記ＳＲモータを回転駆動するモータ制御装置であって、通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、前記一方の相と前記他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間を設ける通電タイミング出力部と、前記オーバーラップ区間において、前記一方の相と前記他方の相に流す電流を徐々に変化させる電流制御部と、を備え、前記通電タイミング出力部は、前記ＳＲモータの稼働状態に応じて、前記一方の相および前記他方の相に最大値の電流を流すフラット通電区間の長さを変更する、モータ制御装置である。
【０００９】
上記構成により本発明は、電流制御部がオーバーラップ区間においてコイルへの通電開始時および通電終了時にコイルに流す電流を徐々に変化させるため、コイルに通電または通電終了する際に発生する急峻なトルク変化を低減すると共に、通電タイミング出力部がフラット通電区間の長さを変更することで、モータの性能をモータの稼働状態に応じて変更することができる。
【００１０】
（２）：上記（１）の態様において、記通電タイミング出力部は、前記ＳＲモータにトルクが必要な場合、前記オーバーラップ区間を増加させるように前記フラット通電区間の長さを変更するものである。
【００１１】
上記構成により本発明は、通電タイミング出力部がフラット通電区間の長さを増加させることで、ＳＲモータのトルク増大させることができる。
【００１２】
（３）：上記（１）または（２）の態様において、前記通電タイミング出力部は、前記ＳＲモータにおいて効率が優先される場合、前記オーバーラップ区間を減少させるように前記フラット通電区間の長さを変更するものである。
【００１３】
上記構成により本発明は、通電タイミング出力部がフラット通電区間の長さを減少させることで、ＳＲモータの回転効率を向上させることができる。
【００１４】
（４）：この発明の一態様に係るモータ制御方法は、多相のＳＲモータの各相に対応するコイルの通電を切り替えることにより、前記ＳＲモータを回転駆動するモータ制御方法であって、コンピュータが、通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、前記一方の相と前記他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間を設け、前記オーバーラップ区間において、前記一方の相と前記他方の相に流す電流を徐々に変化させ、前記ＳＲモータの稼働状態に応じて、前記一方の相および前記他方の相に最大値の電流を流すフラット通電区間の長さを変更する、モータ制御方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、モータ制御装置およびモータ制御方法において、使用状態に応じてモータ特性を変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】車両制御システム１００の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】モータ制御装置１の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】電流指令値補正部１４２の電流指令値の補正処理について、説明する図である。
【図４】ＳＲモータ７の各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのコイルインダクタンス波形を示す図である。
【図５】ＳＲモータ７のフラット通電区間の長さを１４０°に変更する制御を示す図である。
【図６】ＳＲモータ７のフラット通電区間の長さを１１０°に変更する制御を示す図である。
【図７】ＳＲモータ７の回転速度に応じて通電区間の長さを変更する状態を示す図である。
【図８】アクセル開度に応じて通電区間の長さを変更する状態を示す図である。
【図９】坂道の勾配に応じて通電区間の長さを変更する状態を示す図である。
【図１０】制御装置１３の電流指令値を補正する処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】電気角が１２０度の矩形波通電を行う場合のＳＲモータの通電方式を示す図である。
【図１２】矩形波通電においてオーバーラップ区間を設ける場合のＳＲモータの通電方式を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明にかかるモータ制御装置およびモータ制御方法にかかる発明の実施形態を説明する。
【００１８】
実施形態におけるモータ制御装置は、多相のＳＲモータにおける通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、一方の相と他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間の少なくとも一部の区間において、一方の相と他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる。
以下、実施形態のモータ制御装置を、図面を用いて説明する。
【００１９】
図１に示されるように、モータ制御装置１は、駆動用のＳＲモータ７を制御して車両を走行させるための車両制御システム１００に適用される。車両制御システム１００は、例えば、モータ制御装置１と、アクセルペダル４と、アクセル操作検出部５と、シフトポジションセンサ６と、ＳＲモータ７と、回転角センサ８と、バッテリ９と、リアギア１０と、後輪１１とを備える。
【００２０】
車両制御システム１００は、車両Ｍを操作するための操作子の操作量に応じてモータ制御装置１がＳＲモータ７の駆動力を制御するものである。操作子は、例えば、運転者が車両Ｍに種々の挙動を与えるための操作対象物であり、車両Ｍの速度調整を行うためのアクセルペダル４やドライブ、後退、ニュートラル、パーキングなどの車両状態のレンジを選択するためのシフトレバーが含まれる。これらの操作子には、例えば、操作子の操作量に連動して電気的な出力値を出力するセンサが設けられている。各センサの出力値は、モータ制御装置１に入力される。
【００２１】
アクセルペダル４には、例えば、スロットルポジションセンサが設けられており、アクセルペダル４の踏み込み量によって変化する回転角が検出される。スロットルポジションセンサは、例えば、ポテンショメータであり、アクセルペダル４の回転軸等に設けられ、アクセルペダル４の回転角に応じて抵抗値が変化する。スロットルポジションセンサの出力値（以下、アクセル信号という）は、アクセル開度と比例するため、アクセル開度が推定される。アクセル信号は、アクセル操作検出部５が検出する。アクセル操作検出部５は、例えば、スロットルポジションセンサに電圧を与えて抵抗値を検出する。そして、アクセル操作検出部５は、検出した抵抗値をＡＤ変換してモータ制御装置１に出力する。
【００２２】
シフトレバーには、シフトポジションセンサ６が設けられており、シフトレバーのレンジの切替位置を検出する。シフトポジションセンサ６は、例えば、各レンジに設けられたスイッチにより、いずれのレンジにシフトレバーが位置しているか検出する。シフトポジションセンサ６は、シフトレバーのポジションの位置を検出し、検出した検出値をモータ制御装置１に出力する。シフトポジションセンサ６は、シフトレバーのレンジに応じて異なる抵抗値をモータ制御装置１に出力する。
【００２３】
モータ制御装置１は、アクセル操作検出部５と、シフトポジションセンサ６との検出値を取得し、検出値に応じてアクセルペダル４の操作量とシフトポジションを認識する。モータ制御装置１は、操作子の操作状態に応じてＳＲモータ７を制御する。例えば、ＳＲモータ７からモータ制御装置１には、ＳＲモータ７の回転角を検出する回転角センサ８が接続されている。回転角センサ８は、ＳＲモータ７のロータの回転角を検出する。モータ制御装置１は、回転角センサ８が出力した出力値を取得し、ロータの回転角を検出し、ロータの回転速度を演算する。モータ制御装置１は、ＳＲモータ７に与えた制御量と、回転角センサ７の出力値とに応じてＳＲモータ７のフィードバック制御を行う。モータ制御装置１は、ＳＲモータ７の各相に対応する後述のコイルへの通電を切り替えることにより、ＳＲモータ７を回転駆動する。
【００２４】
ＳＲモータ７は、リアギア１０を介して後輪１１を駆動する多相の駆動用モータである。例えば、ＳＲモータ７は、複数の励磁コイルを有するステータ３２と、ステータ３２内に回転自在に配置されたロータ３１とを備えている。ロータ３１には、回転軸から外方に向かって突出する４つの突極部が形成されている（図２参照）。ステータ３２には、ロータの回転軸と同芯にロータ３１の周囲を覆うように設けられ、ロータの回転軸方向に対して内方に向かって６つの突極が形成されている。
【００２５】
ステータ３２の６つの突極には、それぞれ導線が巻かれて励磁コイルが形成される。６つの突極のうち、対向する突極を対として励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗが形成される。ロータ３１の回転位置は、レゾルバ等の回転センサ８によって検知されている。回転センサ８は、ロータ３１の位置（回転角）を検出する。
【００２６】
回転センサ８の検出結果に基づいて、ロータ回転位置に応じて、一対の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対して選択的に順次通電すると、ステータの突極にロータの突極が磁気吸引されながら回転を繰り返し、ロータ３１に回転トルクが発生してＳＲモータ１に回転駆動力が発生する。
【００２７】
モータ制御装置１は、アクセル操作検出部５から出力されたアクセルペダル４の操作量を示すアクセル信号を取得する。モータ制御装置１は、シフトポジションセンサ６からシフトレバーの位置を示すシフト信号を取得する。モータ制御装置１は、ＳＲモータ７の回転速度を検出する回転角センサ８の出力信号を取得する。
【００２８】
モータ制御装置１は、シフト信号によりＳＲモータ７を回転させる方向を決定する。そして、モータ制御装置１は、アクセル信号に基づいて、ＳＲモータ７に流す電流の目標値である電流指令値を算出する。モータ制御装置１は、ＳＲモータ７に流れる電流値が算出した電流指令値になるように、フィードバック制御を行う。
【００２９】
以下、モータ制御装置１の構成について説明する。
【００３０】
図２に示されるように、モータ制御装置１は、バッテリ９からＳＲモータ７へ入力される電力をスイッチングして各相の励磁コイルに供給する駆動回路１２及びステータの各相の励磁コイルへの通電や切替えを制御する制御装置１３を備える。
【００３１】
駆動回路１２は、例えば、バッテリ９に接続される。駆動回路１２は、コンデンサ５１、スイッチング素子５２〜５７及びダイオード５８〜６３を備える。例えば、スイッチング素子５２〜５７は、ＩＧＢＴ（Insulated gate bipolar transistor）、ＦＥＴ（Field Effective Transistor）、及びＢＪＴ（bipolar junction transistor）の何れか一つで構成されてもよい。スイッチング素子５２〜５７は、例えば、ｎ型チャネルのＦＥＴである。
【００３２】
コンデンサ５１は、一端がバッテリ９の正極に接続され、他端がバッテリ９の負極に接続される。コンデンサ５１は、平滑用コンデンサであり、バッテリ９の電圧変動に対して電源を安定化させる。
【００３３】
スイッチング素子５２は、ドレインがバッテリ９の正極に接続され、ソースがダイオード５８のカソードに接続される。ダイオード５８のアノードは、バッテリ９の負極に接続される。ダイオード５９は、カソードがバッテリ９の正極に接続され、アノードがスイッチング素子５３のドレインに接続される。スイッチング素子５３のソースは、バッテリ９の負極に接続される。
【００３４】
スイッチング素子５４は、ドレインがバッテリ９の正極に接続され、ソースがダイオード６０のカソードに接続される。ダイオード６０のアノードは、バッテリ９の負極に接続される。ダイオード６１は、カソードがバッテリ９の正極に接続され、アノードがスイッチング素子５５のドレインに接続される。スイッチング素子５５のソースは、バッテリ９の負極に接続される。
【００３５】
スイッチング素子５６は、ドレインがバッテリ９の正極に接続され、ソースがダイオード６２のカソードに接続される。ダイオード６２のアノードは、バッテリ９の負極に接続される。ダイオード６３は、カソードがバッテリ９の正極に接続され、アノードがスイッチング素子５７のドレインに接続される。スイッチング素子５７のソースは、バッテリ９の負極に接続される。
【００３６】
すなわち、コンデンサ５１と、直列に接続されたスイッチング素子５２及びダイオード５８と、直列に接続されたスイッチング素子５３及びダイオード５９と、直列に接続されたスイッチング素子５４及びダイオード６０と、直列に接続されたスイッチング素子５５及びダイオード６１と、直列に接続されたスイッチング素子５６及びダイオード６２と、直列に接続されたスイッチング素子５７及びダイオード６３とは、それぞれバッテリ９に対して並列に接続される。
【００３７】
また、スイッチング素子５２とダイオード５８との接続点には、ＳＲモータ７のコイルＬｕの一端が接続され、スイッチング素子５３とダイオード５９との接続点には、コイルＬｕの他端が接続される。スイッチング素子５４とダイオード６０との接続点には、ＳＲモータ７のコイルＬｖの一端が接続され、スイッチング素子５５とダイオード６１との接続点には、コイルＬｗの他端が接続される。スイッチング素子５６とダイオード６２との接続点には、ＳＲモータ７のコイルＬｗの一端が接続され、スイッチング素子５７とダイオード６３との接続点には、コイルＬｖの他端が接続される。
【００３８】
スイッチング素子５２，５３、ダイオード５８，５９でＨブリッジ回路を構成し、スイッチング素子５２，５３のオンオフにより励磁コイルＬｕに磁性を発生することができる。スイッチング素子５４，５５、ダイオード６０，６１でＨブリッジ回路を構成し、スイッチング素子５４，５５のオンオフにより励磁コイルＬｖに磁性を発生することができる。スイッチング素子５６，５７、ダイオード６２，６３でＨブリッジ回路を構成し、スイッチング素子５６，５７のオンオフにより励磁コイルＬｗに磁性を発生することができる。
【００３９】
上述のように、駆動回路１２は、３つのＨブリッジ回路により構成される。そして、制御装置１３から出力される制御信号がスイッチング素子５２〜５７のゲートに入力され、入力される制御信号に応じて、スイッチング素子５２〜５７のオンとオフとが切り替えられる。これにより、バッテリ９からの電流が、ＳＲモータ７が有する励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに通電される。スイッチング素子５２〜５７がオフ状態となった場合、ダイオード５８〜６３は、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの電流の逆流を防止する。
【００４０】
電流センサ２０は、ＳＲモータ７が有する励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに流れる電流を検出して制御装置１３に出力する。制御装置１３は、スイッチング素子５２〜５７を制御して励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにそれぞれ通電するタイミングによりロータ３１の回転方向、回転数、トルクを制御する。
【００４１】
制御装置１３は、ＳＲモータ７のステータ３２における通電相を隣接する一方の相から他方の相に切り替える場合に、一方の相と他方の相との両方の相に同時に通電するオーバーラップ区間を設ける。そして、制御装置１３は、後述のようにそのオーバーラップ区間において、一方の相と他方の相に流す電流を徐々に変化させる（図３参照）。
【００４２】
以下、本実施形態における制御装置１３について、具体的に説明する。制御装置１３は、電流指令値生成部１３２、回転方向指令生成部１３３、電流検出部１３４、位置検出部１３５、回転速度検出部１３６、指令傾斜幅決定部１３７、進角・通電角設定部１３８、電流制御部１４０、通電タイミング出力部１４１、電流指令値補正部１４２及びゲート駆動部１４３を備える。
【００４３】
電流指令値生成部１３２は、アクセル操作検出部５から出力されたアクセル信号を取得し、アクセル信号の値に応じて、ＳＲモータ７の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに流す電流の目標値（以下、「電流指令値」）を生成する。そして、電流指令値生成部１３２は、生成した電流指令値を指令傾斜幅決定部１３７、進角・通電角設定部１３８及び電流指令値補正部１４２に出力する。
【００４４】
例えば、電流指令値生成部１３２は、アクセルペダル４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、アクセル操作検出部５から出力されたアクセル信号が示すアクセルペダル４の操作量に対応する電流指令値をそのテーブルから読み出すことで、電流指令値を生成する。また、電流指令値生成部１３２は、アクセル操作検出部５から出力されたアクセル信号が示すアクセルペダル４の操作量から、実験的に電流指令値を決定してもよい。
【００４５】
回転方向指令生成部１３３は、シフトポジションセンサ６から出力されるシフト信号に基づいてＳＲモータ７の回転方向の情報を取得する。例えば、電流指令値生成部１３２は、シフトポジションセンサ６から出力されるシフト信号に基づいてＳＲモータ７の回転方向を判定する。電流指令値生成部１３２は、例えば、シフトポジションがドライブのレンジに入れられており、前進走行ポジションであると判定した場合には、ＳＲモータ７の回転方向が正回転であると判定する。そして、電流指令値生成部１３２は、ＳＲモータ７の回転方向が正回転であることを示す回転方向指令信号を電流指令値補正部１４２及び通電タイミング出力部１４１に出力する。
【００４６】
電流指令値生成部１３２は、シフトポジションセンサ６から出力されるシフト信号に基づいてシフトレバーのシフトポジションがリバースのレンジに入れられており、後進走行ポジションであると判定した場合には、ＳＲモータ７の回転方向が逆回転であると判定する。そして、電流指令値生成部１３２は、ＳＲモータ７の回転方向が逆回転であることを示す回転方向指令信号を電流指令値補正部１４２及び通電タイミング出力部１４１に出力する。
【００４７】
電流検出部１３４は、電流センサ２０より出力されるＳＲモータ７の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに流れる電流値を検出し、電流制御部１４０に出力する。例えば各電流センサ２０から出力される各相電流（巻線電流）の検出信号に基づき、ＳＲモータ７に通電されている相電流を検出し、この相電流の検出値を電流制御部１４０に出力する。
【００４８】
位置検出部１３５は、回転角センサ８が出力する信号に基づいて、ロータ３１の回転角（ロータ３１の回転位置）を検出して、回転速度検出部１３６、通電タイミング出力部１４１及び電流指令値補正部１４２に出力する。
【００４９】
回転速度検出部１３６は、位置検出部１３５が出力するロータ３１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、検出した変化量からロータ３１の回転速度（回転数）を算出して指令傾斜幅決定部１３７及び進角・通電角設定部１３８に出力する。
【００５０】
進角・通電角設定部１３８は、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値と、回転速度検出部１３６から出力された回転速度とに応じて進角及び通電角を通電タイミング出力部１４１に出力する。進角・通電角設定部１３８は、進角マップ部１３８ａ及び通電角マップ部１３８ｂを含み構成される。
【００５１】
進角マップ部１３８ａは、電流指令値生成部１３２が出力する電流指令値と、回転速度検出部１３６が出力する回転速度とに基づいて、進角を通電タイミング出力部１４１に出力する。例えば、進角マップ部１３８ａは、電流指令値とロータ３１の回転速度との組み合わせごとに進角の値を対応付けたマップを備える。ここで、進角は、ＳＲモータ７の各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗ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。進角マップ部１３８ａは、例えば、シミュレーションの結果に基づいて設定されたマップを参照して進角を出力する。進角マップ部１３８ａは、シミュレーションの結果だけでなく、実機を測定した測定結果に基づいて進角を出力してもよい。
【００５２】
通電角マップ部１３８ｂは、電流指令値生成部１３２が出力する電流指令値と、回転速度検出部１３６が出力する回転速度とに基づいて、通電角を通電タイミング出力部１４１に出力する。例えば、通電角マップ部１３８ｂは、電流指令値とロータ３１の回転速度との組み合わせごとに通電角の値を対応付けたマップである。ここで、通電角は、ＳＲモータ７の各相の各コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに対して対応付けられる。なお、通電角マップ部１３８ｂは、シミュレーションの結果に基づいて設定される。通電角マップ部１３８ｂは、シミュレーションの結果だけでなく、実機を測定した測定結果に基づいて設定されてもよい。
【００５３】
通電タイミング出力部１４１は、位置検出部１３５から出力されるロータ３１の回転位置と、進角・通電角設定部１３８から出力される進角及び通電角とに基づいて、現在通電している（現在の通電相）コイルと次に通電するコイルとの両方のコイルに同時に通電するオーバーラップ区間を、回転方向指令信号が示す回転方向において決定する。そして、通電タイミング出力部１４１は、決定したオーバーラップ区間を示すタイミング信号をゲート駆動部１４３に出力する。例えば、通電タイミング出力部１４１によるオーバーラップ区間の算出は、回転速度と通電角マップとを用いて行われてもよいし、実験により行われてもよい。
【００５４】
指令傾斜幅決定部１３７は、電流指令値生成部１３２から出力される電流指令値と、回転速度検出部１３６から出力されるロータ３１の回転速度と、進角・通電角設定部１３８の進角および通電角とに基づいて、指令値傾斜幅を決定する。指令値傾斜幅は、オーバーラップ区間において、一方の相と他方の相とに流す電流を徐々に変化させる幅（ロータ３１の回転角）である。例えば、指令傾斜幅決定部１３７は、電流指令値と、ロータ３１の回転速度と、指令値傾斜幅と、進角・通電角設定部１３８の進角および通電角とが関連付けられたテーブルを備える。指令傾斜幅決定部１３７は、電流指令値生成部１３２から出力される電流指令値と、回転速度検出部１３６から出力されるロータ３１の回転速度と、進角・通電角設定部１３８の進角および通電角とに対応付けられた指令値傾斜幅をそのテーブルから読み出し、指令値傾斜幅を決定する。また、指令傾斜幅決定部１３７は、指令値傾斜幅を、電流指令値の大きさやロータ３１の回転速度に基づいて変化させる。
【００５５】
指令傾斜幅決定部１３７は、決定した指令値傾斜幅を電流指令値補正部１４２に出力する。なお、オーバーラップ区間において、一方の相と他方の相とに流す電流を徐々に減少あるいは増加させることで変化させる区間を傾斜通電区間と呼ぶ。この傾斜通電区間は、指令値傾斜幅に基づいて決定されてもよい。
【００５６】
電流制御部１４０は、回転方向指令信号が示す回転方向の傾斜通電区間において、一方の相と他方の相に流す電流を徐々に変化させる。電流制御部１４０は、一方の相から他方の相に切り替える場合に、他方の相に流す電流を徐々に増加させ、他方の相に流れる電流値が閾値に到達してからＳＲモータ７が所定の角度だけ回転した後に、一方の相に流している電流を徐々に減少させる。
【００５７】
電流指令値補正部１４２は、オーバーラップ区間において、他方の相に流す電流の電流指令値を補正する機能を備える。なお、以下の説明において、代表してＶ相からＵ相への通電の切替えタイミングを例示するものとし、一方の相をＶ相とし、他方の相をＵ相とする。Ｕ相からＷ相、Ｗ相からＶ相への通電の切替えタイミングは同様の制御となるため、適宜読み替えればよい。
【００５８】
電流指令値補正部１４２は、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を取得する。電流指令値補正部１４２は、位置検出部１３５から出力されたロータ３１の回転位置を取得する。電流指令値補正部１４２は、指令傾斜幅決定部１３７から出力された指令値傾斜幅を取得する。
【００５９】
電流指令値補正部１４２は、位置検出部１３５から出力されたロータ３１の回転位置が傾斜通電区間か否かを判定する。電流指令値補正部１４２は、ロータ３１の回転位置が傾斜通電区間である場合には、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を所定の傾きで変化させる補正を行うとともに、他方の相に流す電流の電流指令値を補正する機能を備える。例えば、電流指令値補正部１４２は、ロータ３１及びステータ３２の突極が対向位置に近い方の相の電流指令値を、ロータ３１の回転位置に応じて補正する。補正された電流指令値を電流指令補正値とした場合に、電流指令補正値は、例えば、以下の式で表される。
【００６０】
電流指令補正値＝電流指令値−電流指令値×（現在のロータ３１の回転位置／指令傾斜幅）・・・（１）
【００６１】
図３は、電流指令値補正部１４２の電流指令値の補正処理について説明する図である。図３に示されるように、電流指令値補正部１４２は、現在通電している（現在の通電相）コイルと次に通電するコイルとの両方のコイルに同時に通電するオーバーラップ区間において、現在通電しているコイルに流す電流の電流指令値を補正する。例えば、電流指令値補正部１４２は、現在通電しているＶ相のコイルＬｖと次に通電するＵ相のコイルＬｕとの両方のコイルに同時に通電するオーバーラップ区間において、コイルＬｕ及びコイルＬｖに流す電流の電流指令値を補正する。例えば、Ｖ相のコイルＬｖとＵ相のコイルＬｕとに同時に通電するオーバーラップ区間の傾斜通電区間において、電流指令値補正部１４２Ａは、オーバーラップ区間の開始時からコイルＬｕの電流指令値を徐々に増加させる。
【００６２】
電流指令値補正部１４２は、コイルＬｕに流れる電流値が閾値に到達してからＳＲモータ７が所定の角度（０度以上）だけ回転した後に、コイルＬｖに流している電流を徐々に減少させる。これにより、コイルＬｕに対して通電する際に発生する急峻なトルク変化を低減することができる。
【００６３】
また、Ｕ相のコイルＬｕとＷ相のコイルＬｗとに同時に通電するオーバーラップ区間の傾斜通電区間において、Ｕ相からＷ相に通電相が切り替えられる場合には、電流指令値補正部１４２は、Ｕ相のコイルＬｕの電流指令値を減少させ、Ｗ相のコイルＬｗの電流指令値を徐々に増加させる補正を行う。
【００６４】
Ｗ相のコイルＬｗとＶ相のコイルＬｖとに同時に通電するオーバーラップ区間の傾斜通電区間において、Ｗ相からＶ相に通電相が切り替えられる場合には、電流指令値補正部１４２は、Ｗ相のコイルＬｗの電流指令値を減少させ、Ｖ相のコイルＬｖの電流指令値を徐々に増加させる補正を行う。なお、図３に示す例では、オーバーラップ区間が傾斜通電区間である場合について説明するが、これに限定されない。
【００６５】
すなわち、少なくともオーバーラップ区間の一部に傾斜通電区間を含んでいればよい。例えば、電流指令値補正部１４２は、一方の相から他方の相に通電相を切り替える場合に、他方の相に電流を流すタイミング（オーバーラップ区間を開始するタイミング）からＳＲモータ７のロータ３１が所定の角度だけ回転した後に、一方の相に流している電流の電流指令値を徐々に減少させてもよい。なお、この所定の角度は、０度以上である。
【００６６】
電流指令値補正部１４２は、ロータ３１の回転位置が傾斜通電区間でない場合には、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を電流制御部１４０に出力する。電流指令値補正部１４２は、ロータ３１の回転位置が傾斜通電区間である場合には、補正した電流指令値である電流指令補正値を、新たな電流指令値として電流制御部１４０に出力する。
【００６７】
電流制御部１４０は、電流差分算出部１４１１及びＰＷＭ出力部１４１２を備える。ＰＷＭ出力部１４１２は、ＳＲモータ７に通電されている相電流のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う。電流差分算出部１４１１は、電流指令値補正部１４２から供給される電流指令値と電流検出部１３４から供給される電流検出値との偏差（以下、「電流差分値」という。）を算出する。電流制御部１４０は、算出した電流差分値をＰＷＭ出力部１４１２に出力する。
【００６８】
ＰＷＭ出力部１４１２は、電流差分値が減少するように、スイッチング素子５２〜５７のデューティ比を決定する。ＰＷＭ出力部１４１２は、算出したデューティ比をゲート駆動部１４３に出力する。ここで、ＰＷＭ出力部１４１２は、電流差分値に基づいて、一般的に公知のＰＩ（Proportional Integral）制御、又は、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御等を用いて上述のデューティ比を算出してもよい。
【００６９】
ゲート駆動部１４３は、通電タイミング出力部１４１から出力されたタイミング信号と、ＰＷＭ出力部１４１２から出力されたデューティ比とに基づいて、駆動回路１２が備えるスイッチング素子５２〜５７のオン状態又はオフ状態にする制御信号をスイッチング素子５２〜５７のゲートに出力する。
【００７０】
上述した傾斜通電区間を用いる制御方法によれば、ＳＲモータ７に発生するトルクリプルを低減することができる。しかし、トルクリプルが低減された状態であることは、必ずしも駆動の効率が良い状態とは限らず、駆動時にトルク不足の状態となったり、路面状態が悪い状態での走行や坂道の走行で平均トルクが低い状態に陥ったりする可能性がある。そこで、以下に示すように、車両の走行状態に応じて、ＳＲモータ７のトルク特性を変更する制御を行う。
【００７１】
以下の説明において、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電する通電期間のうち、傾斜通電区間を除いた最大の電流指令値を通電する通電区間をフラット通電区間と呼ぶ。また、フラット通電区間において通電している時間を適宜フラット通電幅と呼ぶ。
【００７２】
モータ制御装置１は、例えば、ＳＲモータ７の駆動速度に応じて、トルクリプルが小さい進角、フラット通電幅及び傾斜通電区間の傾斜幅を決定し、ＳＲモータ７を駆動させる。ここで進角とは、ステータの電圧投入開始位置をロータ回転方向に対し所定位置（例えば、インダクタンスの増大開始位相等）から進めた角度をいう。
【００７３】
図４には、ＳＲモータ７の各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのコイルインダクタンス波形が示されている。フラット通電幅の開始位置（θｏｎ）およびフラット通電幅の終了位置（θｏｆｆ）をどのように設定するかは、インダクタンス波形から予想することができる。ここで、θ０からθ３区間は正トルクに対応し、θ３からθ６の区間は負トルクに対応する。
【００７４】
励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電のタイミングの設定例として、通電を開始する位相θｏｎを正トルクの始まるθ０付近に設定し、フラット通電幅開始位相をθ１付近に設定するものがある。また、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電のタイミングの設定例として、フラット通電幅終了位相をθ２に設定し、通電終了位相θｏｆｆをθ３付近に設定するものがある。しかし、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電のタイミングにおいて、進角は、回転数の増加に応じて増大する性質がある。
【００７５】
このように、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへのより最適な通電のタイミングはＳＲモータ７の稼働状態によって変化するので、通電タイミング出力部１４１は、ＳＲモータ７の稼働状態に応じて、一対の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗのそれぞれに通電する一つの通電区間において、フラット通電区間の通電幅を変更する。
【００７６】
例えば、通電タイミング出力部１４１は、電気角が１４０°の通電幅と１１０°の通電幅との２種類の通電幅により、ＳＲモータ７を制御する。
【００７７】
先ず、電気角が１４０°の場合の制御について説明する。図５に示されるように、進角・通電角設定部１３８は、例えば、回転速度検出部１３６や電流指令値生成部１３２の出力値と基準を比較して、基準を満たす場合、ＳＲモータ７にトルクが必要な場合と判定し、フラット通電幅を１４０°に対応するように通電幅を増加させるように進角および通電角を決定する。基準とは、例えば、ＳＲモータ７の回転数が閾値以上であるか否か、アクセル開度が所定値未満か否か等によって決定される。進角・通電角設定部１３８は、設定した進角および通電角を通電タイミング出力部１４１に出力する。
【００７８】
通電タイミング出力部１４１は、例えば、位置検出部１３５から出力されるロータ３１の回転位置と、進角・通電角設定部１３８から出力される進角及び通電角とに基づいて、現在通電している（現在の通電相）コイルと次に通電するコイルとの両方のコイルに同時に通電するオーバーラップ区間を、回転方向指令信号が示す回転方向において変更することによりフラット通電区間の通電幅を１４０°に変更する。
【００７９】
通電タイミング出力部１４１は、電気角が１４０°に対応するフラット通電幅になるように励磁コイルに通電する。電気角が１４０°になる通電幅では、フラット通電区間において２０°のオーバーラップ区間が生じる。フラット通電幅を１４０°の通電幅とする制御は、トルクが必要な始動時や低速回転時において適用される。その結果、ＳＲモータ７は、最小トルクが大きくなり、低トルクリプルによる始動性が良くなる。
【００８０】
フラット通電幅を１４０°の通電幅とする制御は、ＳＲモータ７が低速回転時に有効であるが、ＳＲモータ７の回転数が上昇するに従って、効率が低下したり、騒音が増加したりする。そこで、通電タイミング出力部１４１は、例えば、ＳＲモータ７に効率が必要な場合は、フラット通電幅を１１０°に減少させる。
【００８１】
図６に示されるように、進角・通電角設定部１３８は、例えば、回転速度検出部１３６や電流指令値生成部１３２の出力値と基準を比較して、基準を満たす場合、ＳＲモータ７の効率を高める必要があると判定し、フラット通電幅を１１０°に対応するように通電幅を増加させるよう進角および通電角を決定する。
【００８２】
進角・通電角設定部１３８は、例えば、回転速度検出部１３６や電流指令値生成部１３２の出力値と基準を比較して、基準を満たす場合、ＳＲモータ７にトルクが必要な場合と判定し、フラット通電幅を１１０°に対応するように通電幅を減少させるよう進角および通電角を決定する。基準とは、例えば、ＳＲモータ７の回転数が閾値未満であるか否か、アクセル開度が所定値以上か否か等によって設定される。フラット通電幅が１１０°に対応する通電幅は、効率が良く騒音が少ないモードである。
【００８３】
フラット通電区間が１１０°に対応する通電幅は、フラット通電区間において、オーバーラップ区間がないが、傾斜通電区間をフラット通電区間の両側に設けることで、オーバーラップ区間が設けられる。通電タイミング出力部１４１は、例えば、進角・通電角設定部１３８の出力に基づいて、回転数が所定の閾値以上となる場合、ＳＲモータ７のフラット通電幅を１１０°に対応するように通電幅を減少させる。
【００８４】
次に、稼働状態に応じたＳＲモータ７の具体的な制御について説明する。モータ制御装置１は、例えば、ＳＲモータ７の回転速度に応じてフラット通電幅を変更する。図７に示されるように、ＳＲモータ７の回転速度が１００［ｒｐｍ］未満のような低速回転時に、最小トルクを増加させるために、通電タイミング出力部１４１は、フラット通電幅を１４０°に変更する。ＳＲモータ７の回転速度が増加し、５００［ｒｐｍ］以上となる場合、ＳＲモータ７の効率を優先して、通電タイミング出力部１４１は、フラット通電幅を１４０°から１１０°に変更する。通電タイミング出力部１４１は、フラット通電幅を１４０°から１１０°または１１０°から１４０°に変更する際に、傾斜区間を設けて急激な変更とならないようにフラット通電幅を徐々に変化させる。
【００８５】
モータ制御装置１は、例えば、アクセル開度に応じてフラット通電幅を変更してもよい。図８に示されるように、例えば、アクセル開度が８０［％］未満で、車両がＳＲモータ７のトルクが必要のない定速走行している場合などの状態において、ＳＲモータ７の効率を優先して、通電タイミング出力部１４１は、フラット通電幅を１１０°に設定する。車両が定速走行の状態から運転者がアクセルペダル４を踏み込みアクセル開度が８０［％］以上となり車両の加速を要求する場合、ＳＲモータ７にトルクが必要となるため、通電タイミング出力部１４１は、フラット通電幅を１１０°から１４０°に変更する。
【００８６】
図９に示されるように、モータ制御装置１は、例えば、車両が低速時に登坂する坂道の傾斜度に応じてフラット通電幅を変更してもよい。車両が坂道を登坂する場合、平地と走行する場合に比してアクセル開度とＳＲモータ７の回転速度との関係が異なる。進角・通電角設定部１３８は、アクセル開度とＳＲモータ７の回転速度との関係を示すマップを参照して進角を通電タイミング出力部１４１に出力する。
【００８７】
通電タイミング出力部１４１は、アクセル開度、ＳＲモータ７の回転速度、進角に基づいて坂道の傾斜を推定する。通電タイミング出力部１４１は、例えば、車両が定速で走行しており、且つ、坂道の傾斜が５°未満の場合フラット通電幅を１１０°に設定する。通電タイミング出力部１４１は、車両が定速で走行しており、且つ、坂道の傾斜が５°以上となる場合フラット通電幅を１４０°に設定する。
【００８８】
以下に、制御装置１３の電流指令値を補正する処理の流れについて、説明する。図１０は、制御装置１３の電流指令値を補正する処理の流れを示すフローチャートである。
【００８９】
電流指令値生成部１３２は、アクセル操作検出部５から出力されたアクセル信号に応じて、ＳＲモータ７の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに流す電流の電流指令値を生成する（ステップＳ１００）。電流指令値生成部１３２は、生成した電流指令値を進角・通電角設定部１３８、電流指令値補正部１４２及び指令傾斜幅決定部１３７に出力する。
【００９０】
回転方向指令生成部１３３は、シフトポジションセンサ６から出力されるシフト信号に基づいてＳＲモータ７の回転方向を取得し、ＳＲモータ７の回転方向を示す回転方向指令信号を生成する（ステップＳ１０２）。電流指令値生成部１３２は、生成した回転方向指令信号を電流指令値補正部１４２に出力する。
【００９１】
位置検出部１３５は、回転角センサ８が出力する信号に基づいて、ロータ３１の回転角（ロータ３１の回転位置）を検出して、回転速度検出部１３６及び電流指令値補正部１４２に出力する（ステップＳ１０４）。
【００９２】
進角・通電角設定部１３８は、回転速度検出部１３６および電流指令値生成部１３２の出力値と基準を比較してＳＲモータ７の稼働状態を検出し、基準に応じてフラット通電幅を変更するよう進角および通電角を決定する（ステップＳ１０６）。通電タイミング出力部１４１は、位置検出部１３５から出力されるロータ３１の回転位置と、進角・通電角設定部１３８から出力される進角及び通電角とに基づいて、フラット通電幅を変更する（ステップＳ１０８）。
【００９３】
指令傾斜幅決定部１３７は、電流指令値生成部１３２から出力される電流指令値と、回転速度検出部１３６から出力されるロータ３１の回転速度と、進角・通電角設定部１３８の進角および通電角とに基づいて、指令値傾斜幅を決定する（ステップＳ１１０）。指令傾斜幅決定部１３７は、決定した指令値傾斜幅を電流指令値補正部１４２に出力する。
【００９４】
電流指令値補正部１４２は、位置検出部１３５から出力されたロータ３１の回転位置が傾斜通電区間か否かを判定する（ステップＳ１１２）。電流指令値補正部１４２は、ロータ３１の回転位置が傾斜通電区間である場合には、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を補正する。例えば、電流指令値補正部１４２は、ロータ３１及びステータ３２の突極が対向位置に近い方の相の電流指令値を、式（１）を用いてロータ３１の回転位置に応じて補正する（ステップＳ１１４）。電流指令値補正部１４２は、ロータ３１の回転位置が傾斜通電区間でない場合には、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を電流制御部１４０に出力する。上記フローチャートで例示した各ステップの順番は、上述したものに限られず、適宜入れ替えられてもよい。
【００９５】
上述したように、モータ制御装置１は、通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、そのオーバーラップ区間の少なくとも一部の区間において、一方の相と他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる。これにより、オーバーラップ区間において発生するトルク変化を低減可能となる。例えば、通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合において実施される、一方の相と他方の相の二相同時通電において、一方の相のコイルの電流指令値を傾斜させることにより、急峻なトルク変化を緩和できる。そして、モータ制御装置１は、ＳＲモータ７の稼働状態に応じて、励磁コイルに通電する通電区間のうち傾斜通電区間を除いたフラット通電区間の長さを変更し、ＳＲモータ７の特性を変化させることができる。
【００９６】
上述の実施形態において、上述の実施形態において、ダイオード５８〜６３は、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ及びＢＪＴ等のスイッチング素子に代替されてもよい。
【００９７】
モータ制御装置１の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、プログラムが実行されることにより、コンピュータが、モータ制御装置１の一部として機能してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されていてもよく、ネットワークに接続された記憶装置に記憶されていてもよい。
【００９８】
上述した実施形態における制御装置１３をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、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のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。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く、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であってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【００９９】
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】
【０１００】
１  モータ制御装置
７  ＳＲモータ
８  回転角センサ
１３２  電流指令値生成部
１３３  回転方向指令生成部
１３４  電流検出部
１３５  位置検出部
１３６  回転速度検出部
１３７  指令傾斜幅決定部
１３８  進角・通電角設定部
１４０  電流制御部
１４２  電流指令値補正部
１４１  通電タイミング出力部
１４３  ゲート駆動部
【図１】
2020010576.tif 000003
【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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