(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両の車輪を駆動する車輪駆動装置であって、
前記車輪を駆動する電動モータと、
前記電動モータのエアギャップの長さであるギャップ長を変更するギャップ変更装置と、
前記電動車両におけるアクセル操作量に関するアクセル情報を取得するアクセル情報取得手段と、
少なくとも前記アクセル情報取得手段によって取得された前記アクセル情報に基づいて制御電圧指令値を演算する電圧演算手段と、
前記制御電圧指令値の最大値と前記電圧演算手段によって演算された前記制御電圧指令値とに基づいて電圧利用率を演算する電圧利用率演算手段と、
前記ギャップ長を調整するために、前記電圧利用率演算手段によって演算された前記電圧利用率に基づいて前記ギャップ変更装置を制御するギャップ制御手段とを備え、
前記ギャップ制御手段は、前記アクセル情報が所定値を超えるとき前記電圧利用率に基づいて前記ギャップ変更装置を制御し、前記アクセル情報が前記所定値以下のとき前記電圧利用率に基づく前記ギャップ変更装置の制御を行わず、
前記電圧利用率に基づいて前記ギャップ変更装置を制御する場合、前記ギャップ制御手段は、前記電圧利用率が第１閾値を超えるとき前記ギャップ長が長くなるように前記ギャップ変更装置を制御し、前記電圧利用率が前記第１閾値より小さい第２閾値未満のとき前記ギャップ長が短くなるように前記ギャップ変更装置を制御する、車輪駆動装置。
【請求項２】
前記電動モータの角加速度に関する角加速度情報を取得する角加速度情報取得手段と、
前記角加速度情報取得手段によって取得された前記角加速度情報が大きくなるにしたがって前記第１閾値および前記第２閾値の少なくともいずれか一方を小さくする閾値設定手段とをさらに備える、請求項１に記載の車輪駆動装置。
【請求項３】
前記電動モータの回転速度に関する回転速度情報を取得する回転速度情報取得手段をさらに備え、
前記ギャップ制御手段は、前記アクセル情報が前記所定値を超えるとき前記電圧利用率に基づいて前記ギャップ変更装置を制御する第１制御モードを行い、前記アクセル情報が前記所定値以下のとき前記回転速度情報取得手段によって取得された前記回転速度情報に基づいて前記ギャップ変更装置を制御する第２制御モードを行う、請求項１に記載の車輪駆動装置。
【請求項４】
前記ギャップ制御手段は、前記第２制御モードにおいて、前記回転速度情報が大きくなるにしたがって前記ギャップ長が長くなるように前記ギャップ変更装置を制御する、請求項３に記載の車輪駆動装置。
【請求項５】
前記電圧演算手段は、前記アクセル情報に基づいて前記電動モータのｄ−ｑ軸座標系におけるｑ軸電流指令値を演算する電流指令値演算手段を含み、
前記ギャップ制御手段は、前記第２制御モードにおいて、前記ｑ軸電流指令値が小さくなるにしたがって前記ギャップ長が長くなるように前記ギャップ変更装置を制御する、請求項３に記載の車輪駆動装置。
【請求項６】
前記電動車両は、前記電動モータに電力を供給する直流電源をさらに備え、
当該車輪駆動装置は、前記直流電源の電圧に関する電圧情報を取得する電圧情報取得手段をさらに備え、
前記ギャップ制御手段は、前記第２制御モードにおいて、前記電圧情報が小さくなるにしたがって前記ギャップ長が長くなるように前記ギャップ変更装置を制御する、請求項４または５に記載の車輪駆動装置。
【請求項７】
前記電動モータの回転の停止を検出するモータ停止検出手段をさらに備え、
前記ギャップ制御手段は、前記モータ停止検出手段によって前記電動モータの回転の停止が検出されたとき、前記電圧利用率にかかわらず、前記ギャップ長が最小値になるように前記ギャップ変更装置を制御する、請求項１に記載の車輪駆動装置。
【請求項８】
前記電動車両はメインスイッチをさらに備え、
前記ギャップ制御手段は、前記メインスイッチがオフされたとき、前記電圧利用率にかかわらず、前記ギャップ長が最大値になるように前記ギャップ変更装置を制御する、請求項１に記載の車輪駆動装置。
【請求項９】
前記ギャップ長を検出するギャップ長検出手段をさらに備え、
前記ギャップ制御手段は、前記電圧利用率に基づいて演算された目標ギャップ長と前記ギャップ長検出手段によって検出された前記ギャップ長との差分に基づいて前記ギャップ変更装置をフィードバック制御する、請求項１に記載の車輪駆動装置。
【請求項１０】
前記電動モータは、回転軸を有するロータと前記ロータに対して前記回転軸の延びる方向に間隔をあけて対向配置されるステータとを含むアキシャルエアギャップ型モータであり、
前記ギャップ変更装置は、前記ロータと前記ステータとの間のギャップ長を変更する、請求項１に記載の車輪駆動装置。
【請求項１１】
前記電動モータは、回転軸を有するロータと前記ロータに対して前記回転軸の延びる方向に間隔をあけて対向配置されるステータとを含み、かつ、前記ステータが、前記回転軸の延びる方向に相互に間隔をあけて対向配置されかつ前記ロータの回転方向における相対位置を変更可能に設けられる第１ステータと第２ステータとを有する、アキシャルエアギャップ型モータであり、
前記ギャップ変更装置は、前記第１ステータと前記第２ステータとの前記回転方向における相対位置を変更することによって前記第１ステータと前記第２ステータとの間のギャップ長を変更する、請求項１に記載の車輪駆動装置。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれかに記載の車輪駆動装置を備える、電動車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は車輪駆動装置および電動車両に関し、より特定的には、電動モータによって車輪を駆動する車輪駆動装置および電動車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動スクータ等の電動車両は、アクセル操作量に基づいて電動モータの回転を制御して車輪を駆動させる。電動モータを回転制御するとき、高トルク低回転速度から低トルク高回転速度までの広い運転領域を用いることによって電動モータを効率的に駆動することができる。
【０００３】
これを実現する電動モータとして、たとえば特許文献１で提案されている可変エアギャップ式永久磁石モータが知られている。この可変エアギャップ式永久磁石モータは、永久磁石を備える円盤形のロータと、ロータに対向配置されかつ電機子コイルを有するステータと、ステータをモータケーシング内でスライド移動させる油圧機構とを備えている。そして、油圧機構を制御することによってロータとステータとの間のギャップ長を調整する。
【０００４】
特許文献１では、モータ回転速度と目標ギャップ長との関係を参照マップ等に記憶しておき、モータ駆動時において、実際のモータ回転速度に応じた目標ギャップ長が得られるように油圧機構を作動させる構成が提案されている。また、モータ回転速度と目標ギャップ長との関係を、モータの軸トルク推定値に応じて予め参照マップ等に設定しておき、モータ駆動時において、軸トルク推定値とモータ回転速度とから目標ギャップ長を求め、この目標ギャップ長が得られるように油圧機構を作動させる構成も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６８１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電動モータの出力特性は、モータ個体差（たとえば、エアギャップの機械的な寸法公差、永久磁石の磁束密度公差）や、モータ使用環境（たとえば、磁石温度、電源電圧）によって変化する。このため、特許文献１において提案された電動モータのように、モータ回転速度に応じて目標ギャップ長を設定すると、実際のモータ出力特性が本来の特性（設計上の特性）からずれている場合には、適切なギャップ長が得られない。
【０００７】
ここで電動モータの出力特性（回転速度とトルクとの関係）について説明する。
図２６に示すように、電動モータの最大トルクは、回転速度（単位時間あたりの回転量）が増加するにしたがって直線的に減少する特性を有する。また、電動モータに流す電流は、インバータ等のモータ駆動回路を保護するために上限電流値が設定されている。電動モータのトルクは、通電電流にほぼ比例するため、その最大値が上限電流値によって制限される。たとえば、インバータの回路素子（ＦＥＴ）の上限電流値が１００Ａであれば、その上限電流値を流したときのトルクが最大トルクとなる。したがって、実際に電動モータを駆動制御できる範囲は、図２７にハッチングで示した範囲となる。
【０００８】
電動モータのギャップ長を変えた場合には、電動モータの出力特性（回転速度−トルク特性）が変化する。図２８は、ギャップ長を３段階に切り替えた場合の例である。図２８において、実線はギャップ長が短い（ギャップ長Ｇ１）ときの特性１を表し、破線はギャップ長が長い（ギャップ長Ｇ３）ときの特性３を表し、１点鎖線はギャップ長が中間（ギャップ長Ｇ２：Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３）となるときの特性２を表す。特性１の場合には、高トルクが得られるが高速回転することができない。特性３の場合には、高速回転できるが高トルクが得られない。特性２の場合は、両者の中間的な特性となる。したがって、ギャップ長を変化させることによって、図２９に実線にて示すような特性で電動モータを駆動制御することができる。たとえばギャップ長をＧ→１Ｇ２→Ｇ３と切り替えると、出力特性を特性１→特性２→特性３と変更することができる。こうようなギャップ長可変の電動モータを電動車両の車輪駆動用モータに適用することによって、高トルク低回転速度から低トルク高回転速度までの範囲で駆動可能な車両特性を得ることができる。
【０００９】
電動モータを効率良く駆動するためには、ギャップ長を切り替えるタイミングを、電動モータの有する能力を最大限発揮できるポイント、つまり、出力特性ライン上において切り替えることが望ましい。ここで、ギャップ長を切り替えるタイミングについて、図３０を用いて説明する。この例は、ギャップ長を３段階（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３：Ｇ１＜Ｇ２＜Ｇ３）に変化させる例である。電動モータの始動時においては、回転速度よりもトルクを優先するために短いギャップ長Ｇ１が設定される。この場合、電動モータの状態（トルク、回転速度）は、電流制限ラインＬ１上を矢印方向に推移する。この電流制限ラインＬ１は、ギャップ長をＧ１に設定した場合において上限電流値を流したときに得られるトルクを示す。また、電流制限ラインＬ２は、ギャップ長をＧ２に設定した場合において上限電流値を流したときに得られるトルクを示し、電流制限ラインＬ３は、ギャップ長をＧ３に設定した場合において上限電流値を流したときに得られるトルクを示す。
【００１０】
電動モータの回転速度が大きくなり、電流制限ラインＬ１と特性１ライン（回転速度ｎ１）との交点に達したところでギャップ長をＧ１からＧ２に切り替えると、モータ性能を最大限発揮した状態で出力特性を切り替えることができる。このとき、出力トルクは、電流制限ラインＬ２で制限されるトルクにまで減少し、そのトルクを維持して回転速度が大きくなる。同様に、電動モータの状態（トルク、回転速度）が電流制限ラインＬ２と特性２ライン（回転速度ｎ２）との交点に達したところでギャップ長をＧ２からＧ３に切り替える。このように、出力特性ライン上においてギャップ長を切り替えることで電動モータの能力を最大限発揮することができる。
【００１１】
特許文献１のようにモータ回転速度に基づいてギャップ長を切り替える場合には、電動モータの出力特性が本来の特性（設計上の特性）と一致していれば、回転速度ｎ１，ｎ２を検出したポイントでギャップ長を切り替えても問題ない。しかし、実際の電動モータの出力特性が本来の特性からずれていると、切替タイミングがずれて電動モータの能力を十分に発揮できなかったり、走行フィーリングが悪化したりする。
【００１２】
たとえば、図３０の出力特性に対して、電動モータのトルクが弱めにばらついた場合には、図３１に示すように、回転速度ｎ１，ｎ２を検出したポイントでギャップ長を切り替えると、回転速度の増大に対して早めにギャップ長を切り替えてしまうことになる。この場合、破線で囲む領域において電動モータが有している能力を発揮できない。つまり、最大トルクを維持したままさらに回転速度を大きくできる状態であるにもかかわらず、ギャップ長が切り替わってしまい電動モータの能力を活かしたトルクを得られなくなる。
【００１３】
逆に、電動モータのトルクが本来の特性に対して強めにばらついた場合には、図３２に示すように、回転速度ｎ１，ｎ２を検出したポイントでギャップ長を切り替えると切替タイミングが遅れてしまう。この場合、破線で囲む領域に示すように、ギャップ長の切替前にトルクの大幅なドロップが生じてしまう。このトルクのドロップによって、走行フィーリングが悪化する。たとえば、車両の発進途中で加速感が一時的に減少してしまう。
【００１４】
それゆえに、この発明の主たる目的は、電動モータの個体差や使用環境に影響されることなく、低速域から高速域まで効率的に電動モータを駆動して良好な車両特性を得ることができる、車輪駆動装置および電動車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述の目的を達成するために、電動車両の車輪を駆動する車輪駆動装置であって、車輪を駆動する電動モータと、電動モータのエアギャップの長さであるギャップ長を変更するギャップ変更装置と、電動車両におけるアクセル操作量に関するアクセル情報を取得するアクセル情報取得手段と、少なくともアクセル情報取得手段によって取得されたアクセル情報に基づいて制御電圧指令値を演算する電圧演算手段と、制御電圧指令値の最大値と電圧演算手段によって演算された制御電圧指令値とに基づいて電圧利用率を演算する電圧利用率演算手段と、ギャップ長を調整するために、電圧利用率演算手段によって演算された電圧利用率に基づいてギャップ変更装置を制御するギャップ制御手段とを備え、ギャップ制御手段は、電圧利用率が第１閾値を超えるときギャップ長が長くなるようにギャップ変更装置を制御し、電圧利用率が第１閾値より小さい第２閾値未満のときギャップ長が短くなるようにギャップ変更装置を制御し、電圧利用率が第２閾値以上かつ第１閾値以下のときギャップ長を変更しないようにギャップ変更装置を制御する、車輪駆動装置が提供される。
【００１６】
電動モータには、磁路中に磁気抵抗となるエアギャップ、つまり磁束の流れる経路の途中に磁気抵抗空間が設けられる。ギャップ長を変更することによって、磁気抵抗が変化し電動モータの出力特性が変化する。この発明では、ギャップ制御手段が、電圧利用率に基づいてギャップ変更装置を制御してギャップ長を変更し、電動モータの出力特性を変更する。
【００１７】
ここで、図３３に示すように、電圧利用率１００％となる点は出力特性ライン上（最大トルクライン上）に位置する。電動モータの制御状態が出力特性ラインから下方に離れるほど電圧利用率が低下し、電動モータが出力できるトルクに余裕が生じる。この場合、電圧利用率は、図３３の出力特性図において、電動モータの制御状態を表す点のトルクを、その時の回転速度において出力することのできる最大トルク（特性ライン上のトルク）で除算した値として表すことができる。たとえば、電動モータの制御状態が、図３３において点Ａの位置にくるとき、電圧利用率は４０％となる。
【００１８】
電動車両の車輪を電動モータによって駆動する場合、電動モータが高速に回転するにつれて、低トルク高回転速度特性（たとえば図２８の特性３）に変化させる必要がある。このとき、電動モータが出力できるトルクに余裕がある状態、つまり、図３３の点Ａに示すように特性ラインから下方に離れている状態であれば、すぐに低トルク高回転速度特性に切り替えなくても、現状のトルクを確保しながら回転速度をさらに上げていくことができる。回転速度を上げていくと、電動モータの制御状態は、点Ａから右方向に移動し、最終的には電圧利用率が１００％となるポイントに達する。
【００１９】
したがって、電圧利用率に基づいてギャップ長を制御すると、適切なタイミングで出力特性を切り替えることができる。この場合、理想的には、電圧利用率が１００％となるポイントでギャップ長を変更することが好ましい。しかし、実際には、ギャップ変更装置やシステムの応答遅れを考慮して、たとえば、電圧利用率９０％〜９５％程度のポイントでギャップ長を切り替えればよい。
【００２０】
この発明では、電圧利用率に基づいて電動モータのギャップ長を調整して出力特性を変更するので、電動モータの個体差や使用環境に影響されることなく、常に、適切なタイミングで出力特性を変更することができる。したがって、電動モータの保有する能力を十分に発揮できるとともに、車両の始動加速時における走行フィーリングの低下を抑制することができる。その結果、低速域から高速域まで効率的に電動モータを駆動して良好な車両特性を得ることができる。
【００２１】
また、ギャップ制御手段は、電圧利用率が第１閾値を超えるときギャップ長が長くなるようにギャップ変更装置を制御し、電圧利用率が第１閾値より小さい第２閾値未満のときギャップ長が小さくなるようにギャップ変更装置を制御し、電圧利用率が第２閾値以上かつ第１閾値以下のときギャップ長を変更しないようにギャップ変更装置を制御する。
【００２２】
すなわち、電動モータの制御電圧指令値が大きくなり電圧利用率が第１閾値を超えると、ギャップ制御手段がギャップ長を増大させる。これによって、電動モータの出力特性が変化し高回転速度が得られる。一方、電動モータの制御電圧指令値が小さくなり電圧利用率が第２閾値未満になると、ギャップ制御手段がギャップ長を減少させる。これによって、電動モータの出力特性が変化し高トルクが得られる。このように電動モータの出力特性を簡単に制御することができる。また、電圧利用率が第１閾値と第２閾値との間にあるときには、ギャップ長を変更しないので、制御がハンチングしてしまうという不具合を防止でき、安定した車両走行を実現することができる。
【００２３】
また好ましくは、電動モータの角加速度に関する角加速度情報を取得する角加速度情報取得手段と、角加速度情報取得手段によって取得された角加速度情報が大きくなるにしたがって第１閾値および第２閾値の少なくともいずれか一方を小さくする閾値設定手段とをさらに備える。
【００２４】
電動車両を加速させる場合、電動モータの制御電圧指令値を大きくしてモータ回転速度を増大させる。このとき、そのモータ制御に対してギャップ変更装置の応答が遅れてしまうと、モータ回転速度を速やかに大きくすることができなくなるおそれがある。すなわち、ギャップ長の変更によってモータ特性を高トルク低回転速度特性から低トルク高回転速度特性に移行させる速度が、電動モータの回転速度の増加に追従しなくなるおそれがある。一方、電動車両を減速させる場合には、電動モータの制御電圧指令値を小さくしモータ回転速度を減少させる。その場合においても、ギャップ変更装置の応答遅れは好ましくない。
【００２５】
そこで、電動モータの角加速度が大きくなるにしたがって第１閾値を小さくすると、電動車両の加速時において早めにギャップ長を大きくできる。したがって、モータ回転速度を速やかに増大でき、ギャップ変更装置の応答遅れを抑制することができる。一方、電動モータの角加速度が大きくなるにしたがって第２閾値を小さくする、すなわち当該角加速度が小さくなるにしたがって第２閾値を大きくすると、電動モータの減速時において早めにギャップ長を小さくできる。したがって、モータ回転速度を速やかに減少でき、ギャップ変更装置の応答遅れを抑制することができる。なお、電動モータの角加速度は、電動モータの回転加速度であって、モータ角速度あるいは回転速度を時間で微分して求められる。電動モータの加速時には正の値となり、減速時には負の値となる。
【００２６】
また、電動車両の車輪を駆動する車輪駆動装置であって、車輪を駆動する電動モータと、電動モータのエアギャップの長さであるギャップ長を変更するギャップ変更装置と、電動車両におけるアクセル操作量に関するアクセル情報を取得するアクセル情報取得手段と、少なくともアクセル情報取得手段によって取得されたアクセル情報に基づいて制御電圧指令値を演算する電圧演算手段と、制御電圧指令値の最大値と電圧演算手段によって演算された制御電圧指令値とに基づいて電圧利用率を演算する電圧利用率演算手段と、ギャップ長を調整するために、電圧利用率演算手段によって演算された電圧利用率に基づいてギャップ変更装置を制御するギャップ制御手段とを備え、ギャップ制御手段は、アクセル情報が所定値を超えるとき電圧利用率に基づいてギャップ変更装置を制御し、アクセル情報が所定値以下のとき電圧利用率に基づくギャップ変更装置の制御を行わず、電圧利用率に基づいてギャップ変更装置を制御する場合、ギャップ制御手段は、電圧利用率が第１閾値を超えるときギャップ長が長くなるようにギャップ変更装置を制御し、電圧利用率が第１閾値より小さい第２閾値未満のときギャップ長が短くなるようにギャップ変更装置を制御する、車輪駆動装置が提供される。たとえばアクセルを絞って電動車両を減速させる場合、それに伴って電動モータの制御電圧指令値が小さくなり電動モータの電圧利用率が下がる。このような状況では、必要トルクに対して電動モータが出力できるトルクに余裕を生じる。しかし、電圧利用率に基づいてギャップ長を調整するとギャップ長が短くなり鉄損が大きくなってしまう。そこで、アクセル情報が所定値を超えない場合には、電圧利用率に基づくギャップ長の調整を行わないことによって、鉄損による影響を抑制することができる。
【００２７】
好ましくは、電動モータの回転速度に関する回転速度情報を取得する回転速度情報取得手段をさらに備え、ギャップ制御手段は、アクセル情報が所定値を超えるとき電圧利用率に基づいてギャップ変更装置を制御する第１制御モードを行い、アクセル情報が所定値以下のとき回転速度情報取得手段によって取得された回転速度情報に基づいてギャップ変更装置を制御する第２制御モードを行う。ギャップ制御手段は、第２制御モードにおいて、回転速度情報が大きくなるにしたがってギャップ長が長くなるようにギャップ変更装置を制御することが好ましい。この場合、電動モータの誘起電圧が直流電源の電圧値を超えることがなくなり、電動モータの高回転速度での制御が可能となる。
【００２８】
また好ましくは、電圧演算手段は、アクセル情報に基づいて電動モータのｄ−ｑ軸座標系におけるｑ軸電流指令値を演算する電流指令値演算手段を含み、ギャップ制御手段は、第２制御モードにおいて、ｑ軸電流指令値が小さくなるにしたがってギャップ長が長くなるようにギャップ変更装置を制御する。アクセル操作量が少なくアクセル情報が小さいとき、すなわち、ｑ軸電流指令値が小さいときには、電動モータの出力特性を高トルク低回転速度側に変更する必要がないので、電動モータの鉄損を低減するようにギャップ長を調整した方がよい。そこで、ギャップ長を長くすることで、電動モータのコイルを横切る磁束量が減り、鉄損を低減することができる。
【００２９】
さらに好ましくは、電動車両は、電動モータに電力を供給する直流電源をさらに備え、当該車輪駆動装置は、直流電源の電圧に関する電圧情報を取得する電圧情報取得手段をさらに備え、ギャップ制御手段は、第２制御モードにおいて、電圧情報が小さくなるにしたがってギャップ長が長くなるようにギャップ変更装置を制御する。この場合、電動モータの誘起電圧が直流電源の電圧を超えることがなくなり、電動モータの制御を維持することができる。
【００３０】
好ましくは、電動モータの回転の停止を検出するモータ停止検出手段をさらに備え、ギャップ制御手段は、モータ停止検出手段によって電動モータの回転の停止が検出されたとき、電圧利用率にかかわらず、ギャップ長が最小値になるようにギャップ変更装置を制御する。したがって、電動車両の次回の始動時には高いトルクが得られ加速性が良好となる。
【００３１】
また好ましくは、電動車両はメインスイッチをさらに備え、ギャップ制御手段は、メインスイッチがオフされたとき、電圧利用率にかかわらず、ギャップ長が最大値になるようにギャップ変更装置を制御する。これにより、電動車両を人力で押して移動させる場合に、電動モータが回転することによって発生するコギングトルクを低減することができる。
【００３２】
さらに好ましくは、ギャップ長を検出するギャップ長検出手段をさらに備え、ギャップ制御手段は、電圧利用率に基づいて演算された目標ギャップ長とギャップ長検出手段によって検出されたギャップ長との差分に基づいてギャップ変更装置をフィードバック制御する。この場合、電圧利用率に基づいて演算された目標ギャップ長に対して実際のギャップ長をフィードバックしてギャップ変更装置の制御量を演算し、その演算結果に基づいてギャップ変更装置を制御する。したがって、ギャップ変更装置の応答性が良好となり、車輪駆動用の電動モータの出力特性を一層適正にすることができる。
【００３３】
好ましくは、電動モータは、回転軸を有するロータとロータに対して回転軸の延びる方向に間隔をあけて対向配置されるステータとを含むアキシャルエアギャップ型モータであり、ギャップ変更装置は、ロータとステータとの間のギャップ長を変更する。このように、回転軸の軸方向におけるロータとステータとの相対位置関係を変更することによって、ギャップ長を容易に変更することができる。
【００３４】
また好ましくは、電動モータは、回転軸を有するロータとロータに対して回転軸の延びる方向に間隔をあけて対向配置されるステータとを含み、かつ、ステータが、回転軸の延びる方向に相互に間隔をあけて対向配置されかつロータの回転方向における相対位置を変更可能に設けられる第１ステータと第２ステータとを有する、アキシャルエアギャップ型モータである。そして、ギャップ変更装置は、第１ステータと第２ステータとの回転方向における相対位置を変更することによって第１ステータと第２ステータとの間のギャップ長を変更する。この場合、回転軸の軸方向に相対移動用のスペースを設けなくても、ギャップ長を容易に変更できる。
【００３５】
上述の車輪駆動装置は、電動車両に好適に用いられる。
【００３６】
なお、アクセル情報はアクセル操作量と関連する情報であり、その値はアクセル操作量の増減に応じて増減する。
【００３７】
角加速度情報は電動モータの角加速度に関連する情報であり、その値は角加速度の増減に応じて増減する。
【００３８】
回転速度情報は電動モータの回転速度に関連する情報であり、その値は回転速度の増減に応じて増減する。なお、電動モータの回転速度は、ｒｐｍ等で表される単位時間当たりの回転量である。
【００３９】
電圧情報は直流電源の電圧に関連する情報であり、その値は当該電圧の増減に応じて増減する。
【発明の効果】
【００４０】
この発明によれば、電動モータの個体差や使用環境に影響されることなく、低速域から高速域まで効率的に電動モータを駆動して良好な車両特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の第１実施形態の電動二輪車を示す概略図である。
【図２】第１実施形態の車輪駆動用電動モータとギャップ変更装置とを示す概略断面図である（ギャップ長最小状態）。
【図３】第１実施形態の車輪駆動用モータとギャップ変更装置とを示す概略断面図である（ギャップ長最大状態）。
【図４】第１実施形態の車輪駆動用電動モータのステータを示す平面図である。
【図５】第１実施形態の車輪駆動用電動モータのロータを示す平面図である。
【図６】第１実施形態のモータ制御ユニット等を示すシステム構成図である。
【図７】第１実施形態の上限電流値設定用の参照マップを示すグラフである。
【図８】第１実施形態の最大制御電圧指令値を説明するための説明図である。
【図９】第１実施形態の車輪駆動メイン制御ルーチンを示すフロー図である。
【図１０】第１実施形態のギャップ変更用モータ初期化ルーチンを示すフロー図である。
【図１１】第１実施形態の電圧利用率計算ルーチンを示すフロー図である。
【図１２】第１実施形態のギャップ長制御ルーチンを示すフロー図である。
【図１３】第１実施形態の閾値設定用の参照マップを示すグラフである。
【図１４】第１実施形態の目標ギャップ長設定用の参照マップを示すグラフである。
【図１５】第１実施形態の目標ギャップ長設定用の参照マップの特性の変化を示すグラフである。
【図１６】第１実施形態の目標ギャップ長設定用の参照マップの特性の変化を示すグラフである。
【図１７】第１実施形態の目標ギャップ長設定用の参照マップによってギャップ長が調整されることを示す動作説明図である。
【図１８】第１実施形態の目標ギャップ長設定用の参照マップによってギャップ長が調整されることを示す動作説明図である。
【図１９】この発明の第２実施形態のモータ制御ユニット等を示すシステム構成図である。
【図２０】第２実施形態のギャップ変更用モータ初期化ルーチンを示すフロー図である。
【図２１】第２実施形態のギャップ長制御ルーチンを示すフロー図である。
【図２２】変形例に係る車輪駆動用モータとギャップ変更装置の構造を示す概略断面図である。
【図２３】変形例に係る第１ティースと第２ティースとの位置関係を示す展開模式図である（対向する状態）。
【図２４】変形例に係る第１ティースと第２ティースとの位置関係を示す展開模式図である（対向しない状態）。
【図２５】変形例に係る第１ティースと第２ティースとの位置関係を平面的に示す模式図であり、（ａ）は対向状態を、（ｂ）は対向しない状態を表す。
【図２６】電動モータの出力特性図である。
【図２７】電動モータの上限電流値を含めた出力特性図である。
【図２８】ギャップ長に応じた電動モータの出力特性図である。
【図２９】ギャップ長の変更によって得られるモータの出力特性図である。
【図３０】ギャップ長を変更したときの出力特性を説明するための説明図である（通常時）。
【図３１】ギャップ長を変更したときの出力特性を説明するための説明図である（トルクが弱めにばらついたとき）。
【図３２】ギャップ長を変更したときの出力特性を説明するための説明図である（トルクが強めにばらついたとき）。
【図３３】電圧利用率と出力特性との関係を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、図面を参照してこの発明の好ましい実施形態について説明する。
図１を参照して、この発明の第１実施形態の電動二輪車１は、車輪２、直流電源３、アクセル４、メインスイッチ５および車輪駆動装置１０を備える。直流電源３は、たとえばバッテリからなり、電動二輪車１を駆動するための電力を供給する。メインスイッチ５は、電動二輪車１全体の制御システムの起動および停止を指示するスイッチである。
【００４３】
車輪駆動装置１０は、車輪２に回転トルクを与えて回転駆動する車輪駆動用電動モータ（以下、「車輪駆動用モータ」という）１００と、車輪駆動用モータ１００のエアギャップの長さであるギャップ長ｇａｐを変更するギャップ変更装置２００と、車輪駆動用モータ１００とギャップ変更装置２００とを制御するモータ制御ユニット３００とを含む。
図２および図３は、車輪駆動用モータ１００およびギャップ変更装置２００の概略構成を示す断面図である。
【００４４】
車輪駆動用モータ１００は３相永久磁石式のアキシャルエアギャップ型電動モータである。車輪駆動用モータ１００は、ステータ１１０とロータ１２０とを含む。ステータ１１０は、ロータ１２０に対してロータ１２０の回転軸１２３の延びる方向（軸方向）に所定の間隔をあけて対向配置されている。
【００４５】
ステータ１１０は、たとえば電磁鋼板からなる中空円板状のステータヨーク１１１と、
ステータヨーク１１１に立設される複数（この実施形態では１８個）のティース１１２と、これらのティース１１２に巻回される複数のコイル１１３とを含む。ステータヨーク１１１の主面には、それぞれティース１１２を一つずつ嵌め込むための複数（この実施形態では１８個）の嵌合孔１１１ａが周方向に沿って等間隔に形成されている。嵌合孔１１１ａにティース１１２の一端部が嵌め込まれ、各ティース１１２とステータヨーク１１１とが磁気的に接続されている。
【００４６】
ステータ１１０は、ステータヨーク１１１に各ティース１１２を固定するとともに各ティース１１２にコイル１１３を巻回した状態で、樹脂モールドされてドーナツ状に形成されている。すなわち、ステータ１１０はドーナツ状樹脂本体１１４によって一体的に形成されている。
【００４７】
各ティース１１２は、たとえば複数の電磁鋼板を積層して構成されている。各ティース１１２のロータ１２０との対向面は、樹脂で覆われることなく、回転軸１２３と直交しかつ平面状に形成されている。
【００４８】
図４を参照して、ドーナツ状樹脂本体１１４の中央開口部１１５および外周部１１６にはそれぞれ、複数の金属製カラー１１７が埋め込まれている。ステータ１１０は、カラー１１７およびステータヨーク１１１に形成された挿通孔（図示せず）に固定ネジを挿入することによって、車体の一部となる円筒状の固定台６に固定されている。
【００４９】
図５を参照して、ロータ１２０は、たとえば鉄製のロータヨーク１２１と、ロータヨーク１２１に固着されるマグネット１２２とを含む。ロータヨーク１２１は、中空円板状に形成されかつマグネット１２２が固定される外板部１２１ａと、外板部１２１ａの内周端から縮径するように延びるテ−パ部１２１ｂと、テーパ部１２１ｂの内周端から外板部１２１ａと平行かつ内側に延びる中空円板状の内板部１２１ｃと、内板部１２１ｃの内周端から軸方向に延びる円筒部１２１ｄとを含む。
【００５０】
円筒部１２１ｄ内にはモータ回転軸１２３が挿入されている。円筒部１２１ｄの内周面には軸方向に雌スプライン（図示せず）が形成され、モータ回転軸１２３の外周面には軸方向に雄スプライン（図示せず）が形成されている。雌スプラインと雄スプラインとは軸方向に相互に摺動可能に嵌合している。したがって、モータ回転軸１２３は、円筒部１２１ｄに対して、相対回転不能でありかつ軸方向へ相対移動可能となる。モータ回転軸１２３の一端（図２において上端部）が、図示しない減速機を介して車輪２の車軸に連結されている。
【００５１】
図５に示すように、マグネット１２２は、たとえばリング板状のボンド磁石をＮ極，Ｓ極が周方向に交互に配置されるように着磁した１枚の部材である。マグネット１２２は、ステータ１１０のティース１１２と対向するようにロータヨーク１２１の外板部１２１ａに固着されている。この実施形態では、マグネット１２２は、ティース１１２との対向面において隣り合う２つの領域（Ｎ極とＳ極とにそれぞれ着磁された２つの領域）を１つの極対とする６極対からなる。なお、１枚のリング状のマグネット１２２に代えて、１枚ずつ着磁した略矩形状または略扇状の磁石片がＳ極、Ｎ極交互に、外板部１２１ａに固着されてもよい。
【００５２】
図２に戻って、ギャップ変更装置２００は、送りネジ機構２１０と、ギャップ変更用電動モータ（以下、「ギャップ変更用モータ」という）２２０と、ギャップ長検出器２３０とを含む。送りネジ機構２１０は、ロータ１２０の円筒部１２１ｄを囲むように設けられかつ外周面に雄ネジ２１１ａが形成されたネジ円筒体２１１と、ネジ円筒体２１１の雄ネジ２１１ａに螺合する雌ネジ２１２ａが内周面に形成された円筒状のナット２１２とを含む。ネジ円筒体２１１の外周面の一端には歯車２１３が設けられている。
【００５３】
ネジ円筒体２１１の内周面とモータ回転軸１２３との間には軸受２１４が介設されており、ネジ円筒体２１１とモータ回転軸１２３とが同軸関係を保って互いに回転自在とされている。また、ナット２１２の内周面とロータ１２０の円筒部１２１ｄの外周面との間には軸受２１５が介設されており、ロータ１２０の円筒部１２１ｄがナット２１２に対して同軸関係を保って回転自在に支持されている。
【００５４】
ナット２１２の外周面には、回転防止溝２１２ｂが軸方向に沿って所定距離だけ形成されている。回転防止溝２１２ｂには、固定台６に形成された突起部６ａがスライド可能に挿入されている。したがって、ナット２１２は、固定台６に対して軸方向にのみ移動可能でありかつ回転不能となる。また、回転防止溝２１２ｂの両端は、ナット２１２の軸方向の移動位置を制限する機械的ストッパとして機能する。
【００５５】
ギャップ変更用モータ２２０は図示しない車体の一部に固定され、その出力軸２２１に歯車２２２が固着されている。歯車２２２は、ネジ円筒体２１１の歯車２１３に噛合する。したがって、ギャップ変更用モータ２２０に通電されて出力軸２２１が回転すると、それに伴ってネジ円筒体２１１が回転する。このとき、ナット２１２は、固定台６に対して回転不能に設けられているため、ネジ円筒体２１１の回転運動がナット２１２の軸方向の運動に変換される。したがって、ナット２１２に回転可能に軸支されたロータ１２０が軸方向に移動する。このため、ステータ１１０とロータ１２０との間のエアギャップ（互いに平行に対向するティース１１２とマグネット１２２との間の空間）の長さであるギャップ長ｇａｐをギャップ変更用モータ２２０の制御によって調整することができる。図２はギャップ長ｇａｐが最小となる状態を表し、図３はナット２１２が固定台６に対して上昇してギャップ長ｇａｐが最大となった状態を表している。
【００５６】
車輪駆動用モータ１００においては、ロータヨーク１２１、マグネット１２２、ティース１１２、ステータヨーク１１１によって磁路が形成され、その磁路中に上記エアギャップが設けられる。このエアギャップは、磁路中に設けられた磁気抵抗となるため、ギャップ長ｇａｐを変更することによって、エアギャップに流れる磁束量が加減されて車輪駆動用モータ１００の出力特性（回転速度−トルク特性）が変化する。つまり、図２８の例に示すように、ギャップ長ｇａｐが短いほど高トルク低回転速度特性（特性１）となり、ギャップ長ｇａｐが長いほど低トルク高回転速度特性（特性３）となる。したがって、ギャップ長ｇａｐを制御することで、高トルク低回転速度から低トルク高回転速度までの広い運転領域を用いることができる。
【００５７】
ギャップ長検出器２３０は、ギャップ長ｇａｐを検出するためにロータ１２０の軸方向（モータ回転軸１２３の軸方向）の位置を検出するもので、ネジ円筒体２１１の回転速度を検出するエンコーダ２３１と、ナット２１２の原点位置を検出する原点位置センサ２３２とを含む。エンコーダ２３１は、ネジ円筒体２１１の歯車２１３が形成されたリング状段部に円周状に等間隔で配置される複数のマグネット２３１ａと、マグネット２３１ａに対向する位置に設けられた磁気センサ２３１ｂとを含む。磁気センサ２３１ｂは２つのホールＩＣを含む。これらのホールＩＣは、車体の一部に固定された基板２３３に互いに周方向に所定間隔をあけて設けられ、ネジ円筒体２１１が回転したときに互いに９０°位相のずれたパルス信号を出力する。したがって、このパルス信号を検出することによって、ネジ円筒体２１１の回転角度だけでなく回転方向をも検出できる。また、原点位置センサ２３２は、ナット２１２の端部に設けられた１つのマグネット２３２ａと基板２３３に設けられた磁気センサ２３２ｂとを含む。ギャップ長が最小となる位置にまでナット２１２が移動したときに、磁気センサ２３２ｂがマグネット２３２ａに接近して原点検出信号を出力する。磁気センサ２３２ｂとしては、１つのホールＩＣが用いられる。
【００５８】
また、図６に示すように、車輪駆動用モータ１００にも、その回転に応じたパルス信号を出力するエンコーダ１３０が設けられている。エンコーダ１３０は複数（この実施形態では３つ）のホールＩＣを含む。ホールＩＣは、ステータ１１０に設けられた複数（この実施形態では１８個）のティース１１２のうち、連続する４つのティース１１２の３箇所の間隙（隣り合うティース間）に１個ずつ設けられている。ロータ１２０の回転によってマグネット１２２のＮ極、Ｓ極がホールＩＣを横切ったとき、ホールＩＣの出力レベルは反転する。すなわち、３つのホールＩＣは、車輪駆動用モータ１００におけるＵ相，Ｖ相，Ｗ相のそれぞれの電気角が１８０°進むたびに、それぞれ出力信号レベルをローレベルとハイレベルとの間で切り替え、車輪駆動用モータ１００の回転中にパルス信号を出力する。エンコーダ１３０の出力するパルス信号によって、車輪駆動用モータ１００の電気角、回転速度および回転角度等を検出することができる。また、車輪駆動用モータ１００の回転速度（単位時間当たりの回転量）を時間で微分することによって回転加速度（角加速度）を検出することもできる。
【００５９】
次に、車輪駆動用モータ１００およびギャップ変更用モータ２２０を制御する制御システムについて図６を用いて説明する。
車輪駆動用モータ１００およびギャップ変更用モータ２２０は、モータ制御ユニット３００によって制御される。モータ制御ユニット３００は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータを主要部とする電子制御部３１０と、電子制御部３１０からの指令に応じで車輪駆動用モータ１００に電力を供給するモータ駆動回路としてのインバータ回路３５０と、電子制御部３１０からの指令に応じでギャップ変更用モータ２２０に電力を供給するモータ駆動回路としてのＨブリッジ回路３６０と、直流電源３の電源電圧Ｖｂを監視する電圧監視回路３７０とを含む。なお、図６では、電子制御部３１０をその機能に基づいて分類した機能ブロック図が示されているが、その処理は、後述するマイクロコンピュータの制御プログラムの実行によって実現される。
【００６０】
電子制御部３１０には、メインスイッチ５と、アクセル操作量センサ３０１と、エンコーダ１３０と、車輪駆動用モータ１００の３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に流れる電流をそれぞれ測定する電流センサ３０２と、ギャップ変更装置２００のギャップ長検出器２３０と、電圧監視回路３７０とが、図示しない入力インタフェースを介して接続されている。
【００６１】
アクセル操作量センサ３０１は、運転者によるアクセル４の操作量に応じたアクセル開度信号をアクセル情報として電子制御部３１０に出力する。この実施形態では、アクセル操作量センサ３０１は、アクセル操作に応じて電気抵抗値が変化する可変抵抗器を含み、可変抵抗器の両端電圧をアクセル開度信号として出力する。
【００６２】
電子制御部３１０は、電流指令値演算部３１１を含む。電流指令値演算部３１１は、アクセル操作量センサ３０１からのアクセル開度信号に基づいてアクセル開度ＡＯを算出する。アクセル開度ＡＯは、アクセル操作量の最大値に対する実際のアクセル操作量の比率、すなわち、アクセル開度信号の最大値に対するアクセル操作量センサ３０１によって取得されたアクセル開度信号の比率を表す。
【００６３】
そして、電流指令値演算部３１１は、アクセル開度ＡＯと回転速度演算部３１２からの車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎとに基づいて、車輪駆動用モータ１００を駆動するための電流指令値（目標電流値）を演算する。回転速度演算部３１２は、エンコーダ１３０からのパルス信号に基づいて車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎを演算する。
【００６４】
電子制御部３１０は、車輪駆動用モータ１００に対して、最終的には各相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）に電気角で１２０°ずつ位相をずらした正弦波を通電する。また、電子制御部３１０は、２相のｄ−ｑ軸座標系にて通電制御する。すなわち、マグネット１２２の界磁方向に沿うｄ軸と、ｄ軸に対して直交するｑ軸とからなるｄ−ｑ軸座標系を用い、トルクを発生する成分となるｑ軸電流と誘起電圧を弱める成分となるｄ軸電流とをフィードバック制御する。
【００６５】
電流指令値演算部３１１は、ｄ−ｑ軸座標系における電流指令値を演算する。ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、上限電流値Ｉｑmaxにアクセル開度ＡＯを乗じて算出される（Ｉｑmax×ＡＯ÷１００）。ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、アクセル開度ＡＯ、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎおよびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊のうち少なくともいずれか１つをパラメータ情報として計算によって求められる。
【００６６】
たとえば、上限電流値Ｉｄmaxにアクセル開度ＡＯを乗じてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊を算出する（Ｉｄmax×ＡＯ÷１００）。また、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎをパラメータ情報とし、回転速度ｎに対応する最適なＩｄ＊を予め実験等で求めてマップデータとしてＲＯＭに記憶しておき、当該マップデータに基づいて車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎからｄ軸電流指令値 Ｉｄ＊を求めてもよい。さらに、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊のパラメータ情報に対応する最適なＩｄ＊を予め実験等で求めてマップデータとしてＲＯＭに記憶しておき、当該マップデータに基づいてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊からｄ軸電流指令値 Ｉｄ＊を求めてもよい。また、アクセル開度ＡＯとｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とのパラメータ情報に対応する最適なＩｄ＊を予め実験等で求めて三次元マップデータとしてＲＯＭに記憶しておき、当該三次元マップデータに基づいてアクセル開度ＡＯとｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とからｄ軸電流指令値 Ｉｄ＊を求めてもよい。なお、ｄ軸電流指令値Ｉｄ＊は、上述したアクセル開度ＡＯ、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎ、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊の情報にかかわらず、常にゼロ（Ｉｄ＊＝０）に設定されてもよい。
【００６７】
上限電流値Ｉｑmaxは、図７に示す参照マップを用いて車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎに応じて設定される。この参照マップに示すように、上限電流値Ｉｑmaxは、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎが所定回転速度ｎ１以下の場合には、一定の値に設定されるが、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎが所定回転速度ｎ１を超えると回転速度ｎの増大にしたがって減少される。したがって、電流指令値演算部３１１は、アクセル操作量センサ３０１によって取得されたアクセル開度ＡＯと、回転速度演算部３１２によって取得された車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎとに基づいて、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を演算する。
【００６８】
なお、図７に示す参照マップの特性に代えて、上限電流値Ｉｑmaxを、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎが所定回転速度ｎ１以下の場合だけでなく所定回転速度ｎ１を超える場合も一定の値に設定するようにしてもよい。
【００６９】
また、上限電流値Ｉｄmaxは、たとえば次式（１）を満たすように求められる。
【００７０】
【数１】
0005497308.tif 000002
【００７１】
Ｉmaxは、インバータ回路３５０内のスイッチング素子の予め設定されている最大許容電流である。
【００７２】
電流指令値演算部３１１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊をｑ軸差分演算部３１３に、ｄ軸電流指令値 Ｉｄ＊をｄ軸差分演算部３１４にそれぞれ出力する。ｑ軸差分演算部３１３は、車輪駆動用モータ１００に流れたｄ−ｑ軸座標系におけるｑ軸実電流値Ｉｑとｑ軸電流指令値Ｉｑ＊との差分値（Ｉｑ＊−Ｉｑ）を算出しｑ軸比例積分演算部３１５に出力する。また、ｄ軸差分演算部３１４は、車輪駆動用モータ１００に流れたｄ−ｑ軸座標系におけるｄ軸実電流値Ｉｄとｄ軸電流指令値Ｉｄ＊との差分値（Ｉｄ＊−Ｉｄ）を算出し、ｄ軸比例積分演算部３１６に出力する。
【００７３】
この場合、ｑ軸実電流値Ｉｑとｄ軸実電流値Ｉｄとは、電流センサ３０２により測定された３相の実電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を３相／２相座標変換部３１７によってｄ−ｑ軸座標系に変換して算出される。なお、３相／２相座標変換部３１７は、３相座標系をｄ−ｑ軸座標系に変換するために、電気角演算部３１８によって算出された電気角θを電気角情報として用いる。電気角演算部３１８は、車輪駆動用モータ１００の回転を検出するエンコーダ１３０から出力されるパルス信号に基づいて、車輪駆動用モータ１００の電気角θを算出する。
【００７４】
ｑ軸比例積分演算部３１５は、差分値（Ｉｑ＊−Ｉｑ）に基づいて比例積分演算を行いｑ軸実電流値Ｉｑがｑ軸電流指令値Ｉｑ＊に追従するような制御量を算出する。同様に、ｄ軸比例積分演算部３１６は、差分値（Ｉｄ＊−Ｉｄ）に基づいて比例積分演算を行いｄ軸実電流値Ｉｄがｄ軸電流指令値Ｉｄ＊に追従するような制御量を算出する。このようにして算出された制御量は、電圧指令値演算部３１９に出力され、電圧指令値演算部３１９においてｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊に変換される。
【００７５】
ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊は、２相／３相座標変換部３２０に出力される。２相／３相座標変換部３２０は、電気角演算部３１８によって算出された電気角θを用いてｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を３相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換するとともに、その電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に応じたデューティ制御信号（ＰＷＭ制御信号）をインバータ回路３５０に出力する。
【００７６】
インバータ回路３５０は、直流電源３のプラス端子とグランド端子との間に設けられ、たとえばＭＯＳＦＥＴからなる６個のスイッチング素子を含む３相ブリッジ回路であり、各スイッチング素子のゲートにデューティ制御信号が入力される。インバータ回路３５０は、デューティ制御信号によって与えられるデューティ比で各スイッチング素子をオン・オフして、電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に応じた電圧で車輪駆動用モータ１００に駆動用電力を供給する。
【００７７】
このように車輪駆動用モータ１００の通電制御は、ｄ−ｑ軸座標系において、アクセル操作量すなわちアクセル開度ＡＯに応じて設定される電流指令値（Ｉｑ＊，Ｉｄ＊）に対して車輪駆動用モータ１００に実際に流れた実電流（Ｉｑ，Ｉｄ）をフィードバックすることによって電圧指令値（Ｖｑ＊，Ｖｄ＊）を算出し、この電圧指令値（Ｖｑ＊，Ｖｄ＊）にてインバータ回路３５０をデューティ制御する。
【００７８】
次に、電子制御部３１０における、ギャップ変更用モータ２２０の制御系について説明する。なお、ギャップ変更用モータ２２０の制御処理については、後でフロー図を用いて詳細に説明するため、ここでは、電子制御部３１０における機能部の構成についての簡単な説明にとどめる。
【００７９】
電子制御部３１０は、目標ギャップ長演算部３２１と、電圧利用率演算部３２２と、差分演算部３２３と、比例積分演算部３２４と、デューティ比演算部３２５と、実ギャップ長演算部３２６とを含む。目標ギャップ長演算部３２１には、アクセル操作量センサ３０１によって得られるアクセル開度信号と、回転速度演算部３１２によって演算された車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎと、電流指令値演算部３１１によって演算されたｑ軸電流指令値Ｉｑ＊と、電圧監視回路３７０によって検出された直流電源３の電源電圧Ｖｂと、電圧利用率演算部３２２によって演算された電圧利用率Ｖrateと、実ギャップ長演算部３２６によって演算された実ギャップ長ｇａｐとが入力される。目標ギャップ長演算部３２１は、これらの入力情報に基づいて、ギャップ変更用モータ２２０のギャップ長の目標値である目標ギャップ長ｇａｐ＊を演算し、差分演算部３２３に出力する。
【００８０】
差分演算部３２３は、目標ギャップ長ｇａｐ＊と、実ギャップ長演算部３２６によって演算された実ギャップ長ｇａｐとの差分値（ｇａｐ＊−ｇａｐ）を演算し、比例積分演算部３２４に出力する。比例積分演算部３２４は、差分値（ｇａｐ＊−ｇａｐ）に基づいて比例積分演算を行い実ギャップ長ｇａｐが目標ギャップ長ｇａｐ＊に追従するような制御量を演算する。デューティ比演算部３２５は、この演算結果に応じたデューティ比信号をＨブリッジ回路３６０に出力する。
【００８１】
Ｈブリッジ回路３６０は、直流電源３のプラス端子とグランド端子との間に設けられ、たとえばＭＯＳＦＥＴからなる４個のスイッチング素子を含むブリッジ回路であり、各スイッチング素子のゲートにデューティ制御信号が入力される。Ｈブリッジ回路３６０は、デューティ制御信号によって与えられるデューティ比で各スイッチング素子をオン・オフして、デューティ比に応じた電圧でギャップ変更用モータ２２０に駆動用電力を供給する。また、Ｈブリッジ回路３６０は、通電方向に応じてギャップ変更用モータ２２０の回転方向を正転方向と逆転方向とに切り替える。
【００８２】
実ギャップ長演算部３２６は、ギャップ変更装置２００のギャップ長検出器２３０（エンコーダ２３１および原点位置センサ２３２）からのパルス信号および原点検出信号に基づいて実際のギャップ長である実ギャップ長ｇａｐを演算し目標ギャップ長演算部３２１に出力する。
【００８３】
電圧利用率演算部３２２は、電圧指令値演算部３１９によって演算されたｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊に基づいて、電圧利用率Ｖrateを算出し目標ギャップ長演算部３２１に出力する。
【００８４】
ここで、電圧利用率について説明する。この実施形態では、車輪駆動用モータ１００の通電制御量をｄ−ｑ軸座標系にて演算するため、電圧制御指令値は、ｄ−ｑ軸座標系を用いたｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊として与えられる。この場合、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊とｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊の合成ベクトルが電圧指令値Ｖｃとなる。したがって、電圧指令値Ｖｃは、次式（２）に示すように、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の二乗（Ｖｑ＊2）とｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊の二乗（Ｖｄ＊2）との和の平方根として表される。
【００８５】
【数２】
0005497308.tif 000003
【００８６】
この電圧指令値Ｖｃが制御電圧の振幅値となる。
【００８７】
電圧利用率Ｖrateは、次式（３）に示すように、車輪駆動用モータ１００を駆動するための制御電圧指令値の最大値（以下、「最大制御電圧指令値」という）Ｖｃmaxに対する、実際に演算された電圧指令値Ｖｃの比率である。
【００８８】
【数３】
0005497308.tif 000004
【００８９】
一般に、インバータ回路３５０をＰＷＭ制御する場合、図８に示すように、搬送波Ｗ１と変調波Ｗ２とに基づいて両者の大小関係からデューティ比が設定される。すなわち、変調波Ｗ２が搬送波Ｗ１を上回る時間と下回る時間との時間比でデューティ比が設定される。この例では、搬送波Ｗ１の最大波高値と変調波Ｗ２の最大波高値とが同一であり、変調波Ｗ２が搬送波Ｗ１の最大波高値となるときにほぼデューティ比１００％でインバータ回路３５０のスイッチング素子が制御される。したがって、変調波Ｗ２の最大波高値によって最大制御電圧指令値Ｖｃmaxが設定される。なお、この例では、搬送波Ｗ１の最大波高値と変調波Ｗ２の最大波高値とが同一に設定されているが、必ずしも同一にされる必要はない。また、図８に示す変調波Ｗ２は、その周期および振幅のうち少なくともいずれか一方を図８に示す値に対して適宜増加または減少させるようにしてもよい。
【００９０】
この実施形態では、アクセル操作量センサ３０１と電流指令値演算部３１１とがアクセル情報取得手段として機能する。電流指令値演算部３１１とｑ軸差分演算部３１３とｄ軸差分演算部３１４とｑ軸比例積分演算部３１５とｄ軸比例積分演算部３１６と電圧指令値演算部３１９とが電圧演算手段として機能する。電圧利用率演算部３２２が電圧利用率演算手段として機能する。目標ギャップ長演算部３２１と差分演算部３２３と比例積分演算部３２４とデューティ比演算部３２５とＨブリッジ回路３６０とがギャップ制御手段として機能する。目標ギャップ長演算部３２１が角加速度情報取得手段、閾値設定手段およびモータ停止検出手段として機能する。エンコーダ１３０と回転速度演算部３１２とが回転速度情報取得手段として機能する。電流指令値演算部３１１が電流指令値演算手段に相当する。電圧監視回路３７０が電圧情報取得手段に相当する。ギャップ長検出器２３０と実ギャップ長演算部３２６とがギャップ長検出手段として機能する。
【００９１】
次に、電子制御部３１０の行う車輪駆動制御処理について図９のフロー図を用いて説明する。図９は、車輪駆動メイン制御ルーチンを表す。この車輪駆動メイン制御ルーチンは、電子制御部３１０のＲＯＭ内に制御プログラムとして記憶されている。この車輪駆動メイン制御ルーチンには、車輪駆動用モータ１００の駆動制御処理だけでなく、ギャップ変更装置２００によるギャップ長の制御処理も含まれている。
【００９２】
このメイン制御ルーチンは、電動二輪車１に設けられたメインスイッチ５がオン投入されると起動する。メイン制御ルーチンが起動すると、電子制御部３１０は、まず、ステップＳ１０において、モータ制御ユニット３００の全体システムの初期化を行う。たとえば、マイクロコンピュータの初期化や、システム内の異常をチェックする初期診断等を行う。つづいて、電子制御部３１０は、ステップＳ１２において、ギャップ変更用モータ２２０の初期化を行う。このステップＳ１２の処理については、図１０に示すフロー図を用いて説明する。図１０は、ギャップ変更用モータ初期化処理を示すサブルーチンを表す。
【００９３】
ギャップ変更用モータ初期化ルーチンでは、電子制御部３１０は、まず、ステップＳ１２１において、ギャップ長検出器２３０の原点位置センサ２３２からの信号を読み込む。つづいて、ステップＳ１２２において、原点位置センサ２３２から読み込んだ信号が原点検出信号であるか否かを判断する。原点位置センサ２３２は、ギャップ長ｇａｐが最小となる位置にまでロータ１２０が戻っているときに原点検出信号を出力する。したがって、電子制御部３１０は、ロータ１２０が最小ギャップ長となる位置にある場合には、ステップＳ１２２の判断は「Ｙｅｓ」となり、その処理をステップＳ１２９に進め、一方、ロータ１２０が最小ギャップ長となる位置にない場合には、ステップＳ１２２の判断は「Ｎｏ」となり、その処理をステップＳ１２３に進める。
【００９４】
まず、ステップＳ１２３からの処理について説明する。電子制御部３１０は、ステップＳ１２３において、ギャップ変更用モータ２２０の回転方向を、エアギャップを縮小する方向に決定する。ついで、ステップＳ１２４において、ギャップ変更用モータ２２０の駆動力を決定する。この駆動力は、初期化用の所定値に設定される。
【００９５】
つづいて、電子制御部３１０は、ステップＳ１２５において、上記決定された回転方向と駆動力とに応じた駆動信号（デューティ制御信号）をＨブリッジ回路３６０に出力し、ギャップ変更用モータ２２０を駆動する。次に、ステップＳ１２６において、ギャップ長検出器２３０の原点位置センサ２３２からの信号を読み込み、ステップＳ１２７において、原点位置センサ２３２から原点検出信号が出力されたか否かを判断する。電子制御部３１０は、原点検出信号が検出されるまで、ステップＳ１２５〜Ｓ１２７の処理を繰り返す。そして、原点検出信号が検出されると（Ｓ１２７：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２８において、通電停止信号をＨブリッジ回路３６０に出力して、ギャップ変更用モータ２２０の駆動を停止する。
【００９６】
ステップＳ１２８の処理が完了すると、あるいは、ステップＳ１２２において、すでにロータ１２０が最小ギャップ長となる位置にあると判断された場合には、ステップＳ１２９において、ギャップ長検出器２３０のエンコーダ２３１から出力されるパルス信号の数をカウントした積算値をゼロにリセットする。したがって、ステップＳ１２９の処理が行われた後は、エンコーダ２３１から出力されるパルス信号をカウント（回転方向に応じた加減算）することによって、ロータ１２０の軸方向の位置、つまりギャップ長を検出することができる。ステップＳ１２９の処理が終了すると、このサブルーチンを抜けてメイン制御ルーチンのステップＳ１４の処理に移行する。
【００９７】
再び図９に示すメイン制御ルーチンの説明に戻る。
電子制御部３１０は、ステップＳ１４において、アクセル操作量センサ３０１からのアクセル開度信号を読み込む。つづいて、ステップＳ１６において、アクセル開度信号に基づいてアクセル開度ＡＯを計算する。アクセル開度ＡＯは、アクセル操作量センサ３０１からのアクセル開度信号をアクセル開度信号の最大値で割って算出される。電子制御部３１０は、ステップＳ１８において、車輪駆動用モータ１００を駆動するためのｑ軸電流指令値Ｉｑ＊、ｄ軸電流指令値 Ｉｄ＊を計算する。すなわち、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎに応じて設定される上限電流値Ｉｑmaxにアクセル開度ＡＯを乗じてｑ軸電流指令値Ｉｑ＊を算出する。それとともに、アクセル開度ＡＯ、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎおよびｑ軸電流指令値Ｉｑ＊のうち少なくともいずれか１つをパラメータ情報として、ｄ軸電流指令値 Ｉｄ＊を計算によって求める。上述したステップＳ１４〜Ｓ１８の処理は、電流指令値演算部３１１の処理である。
【００９８】
電子制御部３１０は、ステップＳ２０において、車輪駆動用モータ１００に流れる実電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）を電流センサ３０２によって検出する。次に、ステップＳ２２において、車輪駆動用モータ１００の回転を検出するエンコーダ１３０から出力されるパルス信号に基づいて、車輪駆動用モータ１００の電気角θを算出する。ステップＳ２２の処理は、電気角演算部３１８の処理である。
【００９９】
電子制御部３１０は、ステップＳ２４において、３相の実電流値（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）をｄ−ｑ軸座標系に変換したｑ軸実電流値Ｉｑおよびｄ軸実電流値Ｉｄを算出する。ステップＳ２４の処理は、３相／２相座標変換部３１７の処理である。
【０１００】
電子制御部３１０は、ステップＳ２６において、電圧利用率Ｖrateの計算処理を行う。ステップＳ２６の処理については、図１１に示すフロー図を用いて説明する。図１１は、電圧利用率計算処理を示すサブルーチンを表す。
【０１０１】
電圧利用率計算ルーチンでは、まず、ステップＳ２６１において、ｄ軸電圧指令値の比例項Ｐｖｄを計算する。ｄ軸電圧指令値の比例項Ｐｖｄは、次式（４）のように、ｄ軸電流指令値 Ｉｄ＊とｄ軸実電流値Ｉｄとの差分値（Ｉｄ＊−Ｉｄ）に係数Ｋｐｄを乗じることにより求められる。
【０１０２】
Ｐｖｄ＝Ｋｐｄ×（Ｉｄ＊−Ｉｄ）・・・（４）
【０１０３】
ついで、ステップＳ２６２において、ｄ軸電圧指令値の積分項Ｉｖｄを計算する。ｄ軸電圧指令値の積分項Ｉｖｄは、次式（５）のように、ｄ軸電流指令値 Ｉｄ＊とｄ軸実電流値Ｉｄとの差分値（Ｉｄ＊−Ｉｄ）に係数Ｋｉｄを乗じて得た値に、積分項Ｉｖｄの前回値Ｉｖｄoldを加算することにより求められる。
【０１０４】
Ｉｖｄ＝Ｋｉｄ×（Ｉｄ＊−Ｉｄ）＋Ｉｖｄold・・・（５）
【０１０５】
この電圧利用率計算ルーチンは、メイン制御ルーチンに組み込まれて所定の周期で繰り返される。したがって、この前回値Ｉｖｄoldは、１周期前に計算された積分項Ｉｖｄの値を意味する。
【０１０６】
つぎに、ステップＳ２６３において、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を計算する。ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊は、比例項Ｐｖｄと積分項Ｉｖｄとを加算することにより求められる（Ｖｄ＊＝Ｐｖｄ＋Ｉｖｄ）。
【０１０７】
そして、ステップＳ２６４において、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊の絶対値｜Ｖｄ＊｜が予め設定した上限値Ｖｄmaxを超えているか否かを判断し、上限値Ｖｄmaxを超えている場合には（Ｓ２６４：Ｙｅｓ）、ステップＳ２６５において、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を、その絶対値が上限値Ｖｄmaxとなるように上限値制限をかけた値に設定する。一方、ｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊の絶対値｜Ｖｄ＊｜が上限値Ｖｄmaxを超えていない場合には（Ｓ２６４：Ｎｏ）、ステップＳ２６５の処理を飛ばす。
【０１０８】
次に、電子制御部３１０は、ステップＳ２６６において、ｑ軸電圧指令値の比例項Ｐｖｑを計算する。ｑ軸電圧指令値の比例項Ｐｖｑは、次式（６）のように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊とｑ軸実電流値Ｉｑとの差分値（Ｉｑ＊−Ｉｑ）に係数Ｋｐｑを乗じることにより求められる。
【０１０９】
Ｐｖｑ＝Ｋｐｑ×（Ｉｑ＊−Ｉｑ）・・・（６）
【０１１０】
ついで、ステップＳ２６７において、ｑ軸電圧指令値の積分項Ｉｖｑを計算する。ｑ軸電圧指令値の積分項Ｉｖｑは、次式（７）のように、ｑ軸電流指令値 Ｉｑ＊とｑ軸実電流値Ｉｑとの差分値（Ｉｑ＊−Ｉｑ）に係数Ｋｉｑを乗じて得た値に、積分項Ｉｖｑの前回値Ｉｖｑoldを加算することにより求められる。
【０１１１】
Ｉｖｑ＝Ｋｉｑ×（Ｉｑ＊−Ｉｑ）＋Ｉｖｑold・・・（７）
【０１１２】
そして、ステップＳ２６８において、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を計算する。ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊は、比例項Ｐｖｑと積分項Ｉｖｑとを加算することにより求められる（Ｖｑ＊＝Ｐｖｑ＋Ｉｖｑ）。
【０１１３】
つづいて、ステップＳ２６９において、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の絶対値｜Ｖｑ＊｜が予め設定した上限値Ｖｑmaxを超えているか否かを判断し、上限値Ｖｑmaxを超えている場合には（Ｓ２６９：Ｙｅｓ）、ステップＳ２７０において、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、その絶対値｜Ｖｑ＊｜が上限値Ｖｑmaxとなるように上限値制限をかけた値に設定する。一方、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊の絶対値｜Ｖｑ＊｜が上限値Ｖｑmaxを超えていない場合には（Ｓ２６９：Ｎｏ）、ステップＳ２７０の処理を飛ばす。
【０１１４】
ステップＳ２６１〜Ｓ２７０の処理は、上述したｄ軸差分演算部３１４、ｄ軸比例積分演算部３１６、ｑ軸差分演算部３１３、ｑ軸比例積分演算部３１５、電圧指令値演算部３１９の処理である。
【０１１５】
電子制御部３１０は、ステップＳ２７１において電圧利用率Ｖrateの計算を行う。電圧利用率Ｖrateは、ステップＳ２６５にて算出したｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊と、ステップＳ２７０にて算出したｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊と、最大電圧指令値Ｖｃmaxとに基づいて、上述した式（３）によって算出される。電圧利用率Ｖrateが算出されると、このサブルーチンを抜けて図９のメイン制御ルーチンのステップＳ２８の処理に移行する。
【０１１６】
電子制御部３１０は、メイン制御ルーチンのステップＳ２８において、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊を３相の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。この処理は、２相／３相座標変換部３２０の処理である。つづいて、ステップＳ３０において、その電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に応じたデューティ制御信号（ＰＷＭ制御信号）をインバータ回路３５０に出力する。したがって、車輪駆動用モータ１００には電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に応じた電力が供給される。
【０１１７】
電子制御部３１０は、ステップＳ３２において、ギャップ長制御処理を行う。このステップＳ３２のギャップ長制御処理について、図１２に示すフロー図を用いて説明する。図１２は、ギャップ長制御処理を示すサブルーチンを表す。
【０１１８】
ギャップ長制御ルーチンでは、電子制御部３１０は、まず、ステップＳ３２１において、車輪駆動用モータ１００が回転中か否かを判断する。この判断は、回転速度演算部３１２からの回転速度ｎがゼロか否かに基づいて行われる。車輪駆動用モータ１００の回転が停止している場合には（Ｓ３２１：Ｎｏ）、ステップＳ３２２において、目標ギャップ長ｇａｐ＊を最小ギャップ長に設定する。これは、車輪駆動用モータ１００の始動に備えて、高いトルクが得られるように出力特性を高トルク低回転速度特性にするためである。この場合、出力特性は、たとえば、図２８の特性１のように設定される。ステップＳ３２１の処理は、目標ギャップ長演算部３２１の処理である。
【０１１９】
一方、車輪駆動用モータ１００が回転中である場合には（Ｓ３２１：Ｙｅｓ）、ステップＳ３２３において、アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１（たとえば、０．７）を超えているかを判断する。アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１を超えている場合には、ステップＳ３２４からの電圧利用率Ｖrateに基づいたギャップ長設定処理（この発明における第１制御モードに相当）に移行する。一方、アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１以下である場合には、電圧利用率Ｖrateに基づかないステップＳ３２８からのギャップ長設定処理（この発明の第２制御モードに相当）に移行する。
【０１２０】
まず、アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１を超えている場合について説明する。
電子制御部３１０は、ステップＳ３２４において、車輪駆動用モータ１００の角加速度を算出し、この角加速度に基づいて閾値Ｒ１，Ｒ２を設定する。角加速度は、車輪駆動用モータ１００に設けられたエンコーダ１３０の出力するパルス信号列から得られる車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎ（単位時間当たりの回転量）を時間で微分することによって求められる。また、閾値Ｒ１，Ｒ２は、後述のステップＳ３２５で説明するように電圧利用率Ｖrateに応じてギャップ長を調整するために用いられる。閾値Ｒ１，Ｒ２は、たとえば図１３に示す参照マップを用いて設定される。閾値Ｒ１，Ｒ２は、この参照マップに示すように、角加速度が大きくなるにしたがって小さくされる。
【０１２１】
車輪駆動用モータ１００の出力特性を変更する場合、車輪駆動用モータ１００の加速／減速にともなって、そのギャップ長を瞬時に拡大／縮小できれば問題ない。しかし、実際には、ギャップ変更用モータ２２０によるギャップ長の調整に時間がかかる。そこで、車輪駆動用モータ１００の角加速度が大きいときには、早い時期にギャップ変更用モータ２２０の作動を開始させるために、このように閾値Ｒ１，Ｒ２が設定される。
【０１２２】
つづいて、ステップＳ３２５において、電圧利用率Ｖrateの大きさを判定する。すなわち、電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ１を超えているか、閾値Ｒ２未満であるか、閾値Ｒ２以上かつ閾値Ｒ１以下であるかを判断する。電圧利用率Ｖrateには上記ステップＳ２７１にて算出された値が用いられる。電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ２未満である場合には（Ｖrate＜Ｒ２）、ステップＳ３２６において、目標ギャップ長ｇａｐ＊を現在の目標ギャップ長ｇａｐｃ＊から単位ギャップ長ｇａｐ０だけ減算した値に設定する（ｇａｐ＊＝ｇａｐｃ＊−ｇａｐ０）。つまり、目標ギャップ長ｇａｐ＊を短くする。
【０１２３】
電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ１を超えている場合には（Ｖrate＞Ｒ１）、ステップＳ３２７において、目標ギャップ長ｇａｐ＊を現在の目標ギャップ長ｇａｐｃ＊から単位ギャップ長ｇａｐ０だけ加算した値に設定する（ｇａｐ＊＝ｇａｐｃ＊＋ｇａｐ０）。つまり、目標ギャップ長ｇａｐ＊を長くする。
【０１２４】
電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ２以上かつ閾値Ｒ１以下である場合には（Ｒ２≦Ｖrate≦Ｒ１）、目標ギャップ長ｇａｐ＊を変更設定せず、ステップＳ３３１において、ギャップ変更装置２００のエンコーダ２３１から出力されるパルス信号のカウント情報を読み込む。エンコーダ２３１から出力されるパルス信号は、図示しないカウントルーチンによりカウントされており、ステップＳ３３１においては、そのカウント値が読み込まれる。このカウント値は、ギャップ変更用モータ２２０の回転方向に応じてパルス信号の数を加算あるいは減算したものである。
【０１２５】
つづいて、ステップＳ３３２において、パルス信号のカウント値を積算し、積算値に基づいてギャップ変更用モータ２２０における原点位置からの回転量（総回転量）を計算する。ギャップ変更用モータ２２０の回転量は、実ギャップ長ｇａｐに対応する。ステップＳ３３１〜Ｓ３３２の処理は、図６における実ギャップ長演算部３２６の処理に相当する。次に、ステップＳ３３３において、ギャップ変更用モータ２２０を停止させるための停止信号をＨブリッジ回路３６０に出力してこのサブルーチンを一旦抜ける。
【０１２６】
ステップＳ３２３において、アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１を超えていないと判断した場合は（ＡＯ≦Ａ１）、電圧利用率Ｖrateに基づいたギャップ長設定を行わず、ステップＳ３２８〜Ｓ３３０によって目標ギャップ長ｇａｐ＊を設定する。
【０１２７】
ここで、アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１を超えていない場合には電圧利用率Ｖrateに基づいたギャップ長設定を行わない理由から説明する。たとえば、走行中に電動二輪車１を減速させる場合、運転者はアクセル４を絞るため、アクセル開度ＡＯおよび車輪駆動用モータ１００の制御電圧（電圧指令値Ｖｃ）が下がり電圧利用率Ｖrateが下がる。このとき、必要トルクに対して車輪駆動用モータ１００が出力できるトルクに余裕を生じる。このような状況において、電圧利用率Ｖrateに基づいて目標ギャップ長ｇａｐ＊の設定を行うとギャップ長が短くなってしまい（ステップＳ３２６参照）、大きな鉄損が発生し好ましくない。また、ギャップ長は、車輪駆動用モータ１００の銅損にも影響を与える。そこで、この実施形態においては、アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１を超えていない場合には、電圧利用率Ｖrateに基づくギャップ長の変更を行わないようにし、車輪駆動用モータ１００の鉄損と銅損とを低減するように目標ギャップ長ｇａｐ＊を以下のように設定する。
【０１２８】
電子制御部３１０は、まず、ステップＳ３２８において、電圧監視回路３７０から電源電圧Ｖｂを入力する。次に、ステップＳ３２９において、電源電圧Ｖｂに応じた目標ギャップ長設定マップを選択する。目標ギャップ長設定マップの一例が図１４に示される。目標ギャップ長設定マップによって、モータ回転速度ｎとモータ電流指令値（ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊）との２つのパラメータから目標ギャップ長ｇａｐ＊を設定できる。目標ギャップ長設定マップとしては、電源電圧Ｖｂに応じて特性が変えられた複数のマップが用意されている。したがって、ステップＳ３２９においては、複数の目標ギャップ長設定マップの中から電源電圧Ｖｂに応じたマップを１つ選択する。つづいて、ステップＳ３３０において、選択された目標ギャップ長設定マップを用いて目標ギャップ長ｇａｐ＊を設定する。ステップＳ３２１〜Ｓ３３０の処理は、上述した図６における目標ギャップ長演算部３２１の処理に相当する。
【０１２９】
ここで、図１４に示す目標ギャップ長設定マップについて説明する。このマップは、横軸を車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎ、縦軸をモータ電流指令値（ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊）とし、車輪駆動用モータ１００の鉄損と銅損とを最適に制御するために目標ギャップ長ｇａｐ＊を設定するものである。このマップにおいて、右の破線で囲んだ領域がモータインピーダンスを考慮した制御可能領域Ａｆ、左の破線で囲んだ領域が鉄損および銅損を最適にする最適制御領域Ａｃとなる。制御可能領域Ａｆには、目標ギャップ長ｇａｐ＊の境界を表すラインＬｆ１〜Ｌｆ１２が設定され、最適制御領域Ａｃには、目標ギャップ長ｇａｐ＊の境界を表すラインＬｃ１〜Ｌｃ８が設定される。
【０１３０】
ラインＬｆ１〜Ｌｆ１２は、目標ギャップ長ｇａｐ＊をそれぞれ、１ｍｍ、２ｍｍ，３ｍｍ、・・・１２ｍｍとして１ミリ間隔で設定した境界ラインである。また、ラインＬｃ１〜Ｌｃ８は、目標ギャップ長ｇａｐ＊をそれぞれ、１ｍｍ、２ｍｍ，３ｍｍ、・・・８ｍｍとして１ミリ間隔で設定した境界ラインである。
【０１３１】
目標ギャップ長設定マップを用いた目標ギャップ長ｇａｐ＊の設定方法について説明する。ラインＬｆ１とラインＬｃ１とによって囲まれる領域（ラインＬｆ１の左側かつラインＬｃ１の上側となる領域）が、目標ギャップ長ｇａｐ＊が１ｍｍに設定される１ｍｍ領域となる。ラインＬｆ２とラインＬｃ２とによって囲まれる領域（ラインＬｆ２の左側かつラインＬｃ２の上側となる領域）であって、１ｍｍ領域を除く領域が、目標ギャップ長ｇａｐ＊が２ｍｍに設定される２ｍｍ領域である。同様に、ラインＬｆ３とラインＬｃ３によって囲まれる領域であって、１ｍｍ領域と２ｍｍ領域とを除いた領域が、目標ギャップ長ｇａｐ＊が３ｍｍに設定される３ｍｍ領域になる。つまり、ラインＬｆｎ（ｎ＝１〜１２）とラインＬｃｎ（ｎ＝１〜８）とによって囲まれる領域で１ｍｍ領域から（ｎッ１）ｍｍ領域を除いた領域が、目標ギャップ長ｇａｐ＊がｎｍｍに設定されるｎｍｍ領域となる。また、８ｍｍ領域よりもモータ回転速度ｎが大きくなる、あるいは、８ｍｍ領域よりもモータ電流指令値が小さくなる領域においては、目標ギャップ長ｇａｐ＊は、８ｍｍより大きくかつ制御可能領域ＡｆのラインＬｆ８〜Ｌｆ１２を境界とした値に設定される。
【０１３２】
目標ギャップ長ｇａｐ＊は、この目標ギャップ長設定マップによって、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎが大きくなるにしたがって増加する。また、目標ギャップ長ｇａｐ＊は、モータ電流（ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊）が小さくなるにしたがって増加する。
【０１３３】
この目標ギャップ長設定マップは、予め実験等によって鉄損と銅損とを低減するような最適ギャップ長を設定したものである。制御可能領域Ａｆにおける最適ギャップ長は、インバータ回路３５０の電源となる直流電源３の電源電圧Ｖｂに応じて変化する。そこで、この実施形態では、電源電圧Ｖｂに応じて最適ギャップ長を設定した複数の目標ギャップ長設定マップをＲＯＭ内に記憶しておく。そして、ステップＳ３２９において、電源電圧Ｖｂに対応した目標ギャップ長設定マップを選択する。この場合、複数の目標ギャップ長設定マップから１つのマップを選択して、そのマップに基づいて目標ギャップ長ｇａｐ＊を求める。また、複数の目標ギャップ長設定マップから連続する２つのマップを選択して、それらのマップを補間して目標ギャップ長ｇａｐ＊を求めてもよい。
【０１３４】
たとえば、図１５に示すように、電源電圧Ｖｂが高くなるにしたがってラインＬｆ１〜Ｌｆ１２を車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎの高い側にシフトするように設定する。逆にいえば、電源電圧Ｖｂが低くなるにしたがってラインＬｆ１〜Ｌｆ１２を車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎの低い側にシフトするように設定する。したがって、電源電圧Ｖｂに応じて目標ギャップ長ｇａｐ＊の設定領域が、特性図の左右にシフトする。これによって、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎとモータ電流（ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊）とが同じ条件であっても、電源電圧Ｖｂが高くなるにしたがって目標ギャップ長ｇａｐ＊が短くなるように補正され、逆に、電源電圧Ｖｂが低くなるにしたがって目標ギャップ長ｇａｐ＊が長くなるように補正される。
【０１３５】
また、図１５の例では、制御可能領域ＡｆにおけるラインＬｆ１〜Ｌｆ１２の傾きを電源電圧Ｖｂの増加にしたがって小さくしている。しかし、モータ特性によっては、図１６に示すように、ラインＬｆ１〜Ｌｆ１２の傾きを電源電圧Ｖｂの増加にしたがって大きくしてもよい。また、ラインＬｆ１〜Ｌｆ１２のすべてについて、シフトさせたり傾斜角を変更したりする必要はなく、一部についての特性変更であってもよい。
【０１３６】
図１２のギャップ長制御ルーチンの説明に戻る。
電子制御部３１０は、ステップＳ３２１〜Ｓ３３０の処理によって目標ギャップ長ｇａｐ＊を設定すると、次に、ステップＳ３３４において、ギャップ変更装置２００のエンコーダ２３１から出力されるパルス信号のカウント情報を読み込む。つづいて、ステップＳ３３５において、パルス信号のカウント値を積算し、積算値に基づいてギャップ変更用モータ２２０における原点位置からの回転量（総回転量）を計算する。ギャップ変更用モータ２２０の回転量は、実ギャップ長ｇａｐに対応する。ステップＳ３３４およびＳ３３５の処理は、上述したステップＳ３３１およびＳ３３２の処理と同じである。
【０１３７】
つづいて、電子制御部３１０は、ステップＳ３３６において、ギャップ変更用モータ２２０の駆動力、すなわちＨブリッジ回路３６０に出力するデューティ制御信号のデューティ比を計算する。この場合、ステップＳ３２１〜Ｓ３３０の処理によって計算された目標ギャップ長ｇａｐ＊と、ステップＳ３３５にて計算された実ギャップ長ｇａｐとの差分値（ｇａｐ＊−ｇａｐ）に基づいて比例積分演算を行い、この演算結果に応じたデューティ比を設定する。
【０１３８】
つづいて、ステップＳ３３７において、車輪駆動用モータ１００のロータ１２０が目標ギャップとなる位置に到達したか否か、すなわちステップＳ３３５にて計算された実ギャップ長ｇａｐが目標ギャップ長ｇａｐ＊と等しくなったか否かを判断する。
【０１３９】
ステップＳ３３６およびＳ３３７の処理は、図６における差分演算部３２３、比例積分演算部３２４、デューティ比演算部３２５の処理に相当する。
【０１４０】
実ギャップ長ｇａｐが目標ギャップ長ｇａｐ＊と等しい場合には（Ｓ３３７：Ｙｅｓ）、ステップＳ３３３においてギャップ変更用モータ２２０を停止させるための停止信号をＨブリッジ回路３６０に出力して、このサブルーチンを一旦抜ける。
【０１４１】
一方、実ギャップ長ｇａｐが目標ギャップ長ｇａｐ＊と等しくない場合には（Ｓ３３７：Ｎｏ）、ステップＳ３３８において、ギャップ変更用モータ２２０の回転指示方向がエアギャップを縮小する方向か否かを判断する。すなわち目標ギャップ長ｇａｐ＊が実ギャップ長ｇａｐに比べて小さいか否かを判断する。ギャップ変更用モータ２２０の回転指示方向がエアギャップを縮小する方向である場合には（Ｓ３３８：Ｙｅｓ）、ステップＳ３３９において、Ｈブリッジ回路３６０に対して、エアギャップを縮小する通電方向でのデューティ制御信号を出力してギャップ変更用モータ２２０を駆動する。一方、ギャップ変更用モータ２２０の回転指示方向がエアギャップを拡大する方向である場合には（Ｓ３３８：Ｎｏ）、ステップＳ３４０において、Ｈブリッジ回路３６０に対して、エアギャップを拡大する通電方向でのデューティ制御信号を出力してギャップ変更用モータ２２０を駆動する。ステップＳ３３９およびＳ３４０において出力されるデューティ制御信号は、先のステップＳ３３６で計算したデューティ比のデューティ制御信号である。
【０１４２】
電子制御部３１０は、Ｈブリッジ回路３６０に駆動信号あるいは停止信号を出力すると、ギャップ長制御ルーチンを抜ける。
【０１４３】
ギャップ長制御ルーチンによれば、アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１を超えている場合には、電圧利用率Ｖrateに基づいてギャップ長を調整する。すなわち電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ１を超えている場合にはギャップ長が長くされ（Ｓ３２７）、電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ２未満である場合にはギャップ長が短くされ（Ｓ３２６）、電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ２以上かつ閾値Ｒ１以下である場合にはギャップ長を変更しない（Ｓ３３３）。したがって、モータ出力特性を、たとえば、図２８に示す特性１から特性３の間で複数段階に切り替えることができる。なお、図２８は、わかりやすくするために３段階で表されているが、この実施形態においては、それよりも多い段階にて切り替える。この場合、電圧利用率Ｖrateに応じてギャップ長（モータ出力特性）を切り替えるので、切り替えタイミングが適正となる。
【０１４４】
また、アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１を超えていない場合には、電圧利用率Ｖrateに基づくギャップ長の変更を行わずに、目標ギャップ長設定マップによってギャップ長を調整する。したがって、車輪駆動用モータ１００の鉄損と銅損とを低減することができる。
【０１４５】
ここで、一例として、走行している電動二輪車１を停止させるときの目標ギャップ長設定マップを用いたギャップ長の調整について説明する。
図１７に示すように、車輪駆動用モータ１００の制御状態（車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎ、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊）がＡ点にあるときに、アクセル開度ＡＯをゼロにまで絞ったとする。このとき、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊は、ゼロに下がるが、車輪駆動用モータ１００は瞬時に停止しない。したがって、目標ギャップ長ｇａｐ＊は、一旦９ｍｍ（Ｂ点）にとどまる。車輪２はしばらく空転を続けるがやがて停止する。したがって、目標ギャップ長ｇａｐ＊と車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎとの関係は、回転速度ｎの低下にともなって、Ｂ点からＣ点へ移行する。こうして、目標ギャップ長ｇａｐ＊は、初期の６ｍｍ（Ａ点）から一旦９ｍｍ（Ｂ点）まで増加し、その後、最短の１ｍｍ（Ｃ点）にまで低下する。したがって、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎが高い期間においては、長い目標ギャップ長ｇａｐ＊が設定されて鉄損が低減され、その後、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎの低下にあわせて目標ギャップ長ｇａｐ＊が短くなる。
【０１４６】
他の例について、図１８を参照して説明する。
車輪駆動用モータ１００の制御状態（車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎ，ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊）がＡ点にあるときに、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が一定のまま車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎだけが増大した場合には、制御状態はＢ点に移動する。したがって、目標ギャップ長設定マップによって設定される目標ギャップ長ｇａｐ＊は、１ｍｍ（Ａ点）から６ｍｍ（Ｂ点）に拡大される。これによって鉄損が低減される。この状態から、運転者が強いトルクを要求してアクセル開度ＡＯを増した場合には、ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊が増大する。このとき、車輪駆動用モータ１００の制御状態はＢ点からＣ点に移行する。したがって、目標ギャップ長設定マップによって設定される目標ギャップ長ｇａｐ＊は、６ｍｍ（Ｂ点）から１ｍｍ（Ｃ点）に縮小される。ギャップ長が縮小されることによって同じトルクを得るのに電流値を小さく抑えることができる。これによって、銅損をさほど増加させることなく車輪駆動用モータ１００のトルクを増加させることができる。
【０１４７】
銅損はコイルの電気抵抗による電力損失分である。コイルに流れる電流値をｉ、コイルの電気抵抗値をｒとした場合、銅損はｉ2×ｒとして表される。一方、モータ特性は、コイルに流す電流値が同じであっても、ギャップ長が短いほどトルクが大きく、ギャップ長が長いほどトルクが小さくなる。したがって、必要トルクに対して、ギャップ長ｇａｐを小さくすればコイル１１３に流す電流値ｉが小さくてすみ銅損を低減することができる。このため、図１８の例においては、目標ギャップ長ｇａｐ＊を６ｍｍ（Ｂ点）から１ｍｍ（Ｃ点）に縮小することによって銅損を少なくできる。
【０１４８】
このように、この実施形態では、鉄損、銅損の影響と、運転者の要求（トルク）とのバランスを総合的に考慮した実験結果に基づいて、目標ギャップ長設定マップを設定している。
【０１４９】
図１２に示すギャップ長制御ルーチンが一旦終了すると、電子制御部３１０は、その処理を、図９に示すメイン制御ルーチンのステップＳ３４に進める。ステップＳ３４においては、メインスイッチ５がオフしたか否かを判断し、オフしていない場合には（Ｓ３４：Ｎｏ）、ステップＳ１４〜Ｓ３４の処理を繰り返す。そして、運転者がメインスイッチ５をオフすると、ステップＳ３４の判断が「Ｙｅｓ」となり、この車輪駆動メイン制御ルーチンを終了する。
【０１５０】
この実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
車輪駆動用モータ１００のギャップ長ｇａｐを調整することによって、ロータ１２０のマグネット１２２とステータ１１０のティース１１２との間に流れる磁束を加減してモータ出力特性を変化させるので、低速域から高速域まで効率的に車輪駆動用モータ１００を駆動して良好な車両特性を得ることができる。また、回転軸１２３の軸方向におけるロータ１２０とステータ１１０との相対位置関係を変更することによって、ギャップ長ｇａｐを容易に変更することができる。
【０１５１】
電圧利用率Ｖrateに基づいてギャップ長ｇａｐを調整するので、車輪駆動用モータ１００の個体差や使用環境に影響されることなく、常に、適切なタイミングで出力特性を変更することができる。したがって、車輪駆動用モータ１００の保有する能力を十分に発揮できる。また、電動二輪車１の加速中に出力特性を変えるタイミングが遅れてしまい出力トルクが大きくドロップしてしまうといった不具合も防止でき、走行フィーリングの低下を抑制することができる。
【０１５２】
ギャップ長制御においては、電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ１を上回った場合にギャップ長ｇａｐを増大させて高回転速度が得られる特性にし、電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ２を下回った場合にギャップ長ｇａｐを減少させて高トルクが得られる特性にし、電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ２以上かつ閾値Ｒ１以下である場合には、ギャップ長ｇａｐの調整を行わず出力特性を変更しない（図１２のステップＳ３２５〜３２７，Ｓ３３３）。このように、車輪駆動用モータ１００の出力特性を簡単に制御することができる。また、電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ２以上かつ閾値Ｒ１以下の場合には、ギャップ長ｇａｐの調整を行わないので、制御がハンチングしてしまうという不具合を防止でき、安定した車両走行を実現することができる。
【０１５３】
ギャップ長制御においては、車輪駆動用モータ１００の角加速度が大きくなるにしたがって閾値Ｒ１，Ｒ２を減少させるため（図１３参照）、ギャップ変更装置２００の応答遅れを抑制することができる。
【０１５４】
たとえば、電動二輪車１を加速させる場合、車輪駆動用モータ１００の制御電圧を大きくしてモータ回転速度ｎを増大させるが、そのモータ制御に対してギャップ変更装置２００の応答が遅れてしまうと、出力特性の切り替わりが遅れてモータ回転速度ｎを速やかに増大させることができなくなるおそれがある。そこで、こうしたケースにおいては、閾値Ｒ１，Ｒ２の値を小さくすることによって、電圧利用率Ｖrateが早いタイミングで閾値Ｒ１を超え、車輪駆動用モータ１００の加速に追従させてギャップ長ｇａｐを増大させることができる。
【０１５５】
一方、電動二輪車１を減速させる場合には、車輪駆動用モータ１００の制御電圧を小さくしてモータ回転速度ｎを減少させるが、その場合においても、ギャップ変更装置２００の応答が遅れてしまうと、最適なモータ出力特性が得られなくなる。この場合、車輪駆動用モータ１００の角加速度は負の値となるため、閾値Ｒ１，Ｒ２の値を大きくすることによって、電圧利用率Ｖrateが早いタイミングで閾値Ｒ２未満となり、車輪駆動用モータ１００の減速に追従させてギャップ長ｇａｐを減少させることができる。
【０１５６】
車輪駆動用モータ１００の回転が停止しているとき、すなわち電動二輪車１が停止しているときには、ギャップ長ｇａｐを最小値にして高トルク低回転速度特性に設定するので、電動二輪車１の次回の始動時には高いトルクが得られ加速性が良好となる（図１２のステップＳ３２２）。
【０１５７】
アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１（たとえば、０．７）を超えない期間においては、電圧利用率Ｖrateに基づくギャップ長設定を行わない。このとき、目標ギャップ長設定マップを用いて車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎとモータ電流（ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊）とに基づいて目標ギャップ長ｇａｐ＊の設定を行う。したがって、車輪駆動用モータ１００の鉄損と銅損とを良好に低減することができる（図１２のステップＳ３２３，Ｓ３２８〜Ｓ３３０）。たとえば、車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎが大きくなるにしたがって目標ギャップ長ｇａｐ＊を大きくするので、車輪駆動用モータ１００の誘起電圧が直流電源３の電源電圧Ｖｂを超えることがなくなり、車輪駆動用モータ１００の高回転速度での制御が可能となる。また、モータ電流（ｑ軸電流指令値Ｉｑ＊）が小さくなるにしたがって目標ギャップ長ｇａｐ＊を大きくするので、鉄損を低減することができる。
【０１５８】
電源電圧Ｖｂが低くなるにしたがって目標ギャップ長ｇａｐ＊を長くするので、車輪駆動用モータ１００の誘起電圧が直流電源３の電源電圧Ｖｂを超えることがなくなり、車輪駆動用モータ１００の制御を維持することができる。
【０１５９】
ギャップ長制御において、検出された実ギャップ長ｇａｐをフィードバックして、実ギャップ長ｇａｐと目標ギャップ長ｇａｐ＊との差分（ｇａｐ＊−ｇａｐ）に基づく比例積分演算（ＰＩ）によってギャップ変更用モータ２２０を駆動制御するため、非常に応答性が良好となる（図１２のステップＳ３３４）。
【０１６０】
次に、この発明の第２実施形態の電動二輪車１ａについて説明する。
図１を参照して、電動二輪車１ａは、第１実施形態の電動二輪車１の車輪駆動装置１０を車輪駆動装置１０ａに代えたものである。さらに、図２をも参照して、車輪駆動装置１０ａは、車輪駆動装置１０のギャップ変更装置２００からギャップ長検出器２３０を省略し、かつモータ制御ユニット３００に代えてモータ制御ユニット４００を用いる。車輪駆動装置１０ａのその他の構成については電動二輪車１と同様であり、電動二輪車１と同一の符号を付すことによって重複する説明を省略する。
【０１６１】
図１９は、モータ制御ユニット４００のシステム構成図である。
モータ制御ユニット４００は、マイクロコンピュータを主要部として備える電子制御部４１０と、電子制御部４１０からの指令に応じて車輪駆動用モータ１００に電力を供給するモータ駆動回路としてのインバータ回路３５０と、電子制御部４１０からの指令に応じてギャップ変更用モータ２２０に電力を供給するモータ駆動回路としてのＨブリッジ回路３６０と、電圧監視回路３７０とを備える。
【０１６２】
電子制御部４１０は、車輪駆動用モータ１００とギャップ変更用モータ２２０とを独立して駆動制御する。車輪駆動用モータ１００の制御系については、上述の第１実施形態と同様であるのでその説明を省略する。
【０１６３】
電子制御部４１０は、ギャップ変更用モータ２２０を駆動制御するために、ギャップ変更指令部４２１と、電圧利用率演算部３２２と、デューティ信号出力部４２５とを含む。ギャップ変更指令部４２１には、回転速度演算部３１２によって演算された車輪駆動用モータ１００の回転速度ｎと、電圧利用率演算部３２２によって演算された電圧利用率Ｖrateとが入力される。ギャップ変更指令部４２１は、それらに基づいてギャップ変更用モータ２２０の通電／停止指令信号と回転方向指令信号とを取得し、デューティ信号出力部４２５に出力する。ギャップ変更指令部４２１の処理については、後述のフロー図にて詳しく説明する。
【０１６４】
デューティ信号出力部４２５は、ギャップ変更指令部４２１から入力される通電／停止指令信号と回転方向指令信号とに基づいて、Ｈブリッジ回路３６０に一定のデューティ比の信号を出力し、それに応じてギャップ変更用モータ２２０が駆動される。
【０１６５】
この実施形態では、ギャップ変更指令部４２１とデューティ信号出力部４２５とＨブリッジ回路３６０とがギャップ制御手段として機能する。ギャップ変更指令部４２１が角加速度情報取得手段、閾値設定手段およびモータ停止検出手段として機能する。その他の構成の対応関係については第１実施形態と同様である。
【０１６６】
次に、電子制御部４１０の車輪駆動制御処理について説明する。
第２実施形態においては、図９に示す車輪駆動メイン制御ルーチンのうち、ステップＳ１２のギャップ変更用モータ２２０の初期化処理とステップＳ３２のギャップ長制御処理とが第１実施形態と異なる。したがって、ここでは相違部分についてのみ説明する。図２０は、ステップＳ１２のギャップ変更用モータ２２０の初期化処理を示すサブルーチンを示し、図２１は、ステップＳ３２のギャップ長制御処理を示すサブルーチンを示す。
【０１６７】
まず、図２０を参照して、ギャップ変更用モータ２２０の初期化処理について説明する。
ギャップ変更用モータ初期化ルーチンが起動すると、電子制御部４１０は、まず、ステップＳ１２０１において、計時タイマのカウントする経過時間をリセット（計時時間＝０）する。この計時タイマはソフトウエアタイマである。ついで、ステップＳ１２０２において、ギャップ変更用モータ２２０の回転方向を、ギャップを縮小する方向に決定する。つづいて、ステップＳ１２０３において、ギャップ変更用モータ２２０の駆動力を決定する。この駆動力は、初期化用の所定値に設定されるが、後述するギャップ長制御において用いる駆動力と同一であってもよい。
【０１６８】
つづいて、電子制御部４１０は、ステップＳ１２０４において、上記決定された回転方向と駆動力とに応じた駆動信号（デューティ制御信号）をＨブリッジ回路３６０に出力し、ギャップ変更用モータ２２０を駆動する。次に、ステップＳ１２０５において、計時タイマのカウントアップを行い、ステップＳ１２０６において、計時タイマによって計時された経過時間が設定時間に達したか否かを判断する。経過時間が設定時間に達するまでの間、ギャップ変更用モータ２２０の駆動が継続される。なお、経過時間が設定時間に達する前に、ロータ１２０が原点位置に戻っていても、ロータ１２０は、ギャップ変更装置２００の機械ストッパ（ナット２１２の回転防止溝２１２ｂの両端部）によって原点位置に維持される。そして、設定時間の経過が確認されると（Ｓ１２０６：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０７において、Ｈブリッジ回路３６０に通電停止信号を出力してギャップ変更用モータ２２０の駆動を停止する。この設定時間は、車両駆動用モータ１００のロータ１２０が最長ギャップ長となる位置から最小ギャップ長となる位置（原点位置）に戻るのに要する時間に設定されることが好ましい。
【０１６９】
これによって、車両駆動用モータ１００のロータ１２０は、確実に最小ギャップ長となる原点位置に戻される。車両駆動用モータ１００のロータ１２０が原点位置に戻されると、このギャップ変更用モータ初期化ルーチンは一旦終了し、メイン制御ルーチンのステップＳ１４の処理に移行する。
【０１７０】
次に、図２１を参照して、メイン制御ルーチンにおけるステップＳ３２のギャップ長制御処理について説明する。
ギャップ長制御ルーチンが起動すると、電子制御部４１０は、まず、ステップＳ３２０１において、車輪駆動用モータ１００が回転中か否かを判断する。この判断は、回転速度演算部３１２からの回転速度ｎがゼロか否かに基づいて行われる。ここでは、車輪駆動用モータ１００が回転している場合（Ｓ３２０１：Ｙｅｓ）から説明する。
【０１７１】
車輪駆動用モータ１００が回転している場合には、ステップＳ３２０２において、フラグＦを「１」にセットする。フラグＦは、この制御ルーチンの起動時においては「０」にセットされている。つづいて、ステップＳ３２０３において、車輪駆動用モータ１００の角加速度に基づいて閾値Ｒ１，Ｒ２を設定する。この処理は、先の実施形態のステップＳ３２４の処理と同じである。次に、ステップＳ３２０４において、電圧利用率Ｖrateの大きさを判定する。すなわち、電圧利用率Ｖrateが、閾値Ｒ１を超えているか、閾値Ｒ２未満であるか、閾値Ｒ２以上かつ閾値Ｒ１以下であるかを判断する。電圧利用率Ｖrateとしては上記ステップＳ２７１において算出された値が用いられる。
【０１７２】
電子制御部４１０は、電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ２未満である場合には（Ｖrate＜Ｒ２）、ステップＳ３２０５において、ギャップ変更用モータ２２０の回転方向を、車輪駆動用モータ１００のギャップ長が縮小される方向に設定する。電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ１を超えている場合には（Ｖrate＞Ｒ１）、ステップＳ３２０６において、ギャップ変更用モータ２２０の回転方向を、車輪駆動用モータ１００のギャップ長が拡大される方向に設定する。電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ２以上かつ閾値Ｒ１以下である場合には（Ｒ２≦Ｖrate≦Ｒ１）、ステップＳ３２０７において、一方向連続通電計時タイマのカウント値をゼロクリアした後、ステップＳ３２０８において、Ｈブリッジ回路３６０にギャップ変更用モータ２２０を停止させるデューティ制御信号を出力する。したがって、電圧利用率Ｖrateが閾値Ｒ２以上かつ閾値Ｒ１以下である場合には、ギャップ変更用モータ２２０が停止される。なお、一方向連続通電計時タイマは、ギャップ変更用モータ２２０に同一回転方向に連続して通電している時間を計測するソフトウエアタイマであって、ギャップ変更用モータ２２０の回転方向が切り替わるたびに、また、停止指令信号が出力されるたびに、タイマカウント値がゼロクリアされる。
【０１７３】
ステップＳ３２０５あるいはステップＳ３２０６によってギャップ変更用モータ２２０の回転方向が設定されると、ステップＳ３２０９において、その回転方向が前回の回転方向と同じか否かを判断する。このギャップ長制御ルーチンは、メイン制御ルーチンに組み込まれて所定の短い周期で繰り返される。したがって、ステップＳ３２０９においては、１周期前の回転方向と今回設定した回転方向とを比較して同一方向か否かを判断する。ギャップ変更用モータ２２０の回転方向が前回の回転方向に対して反転する場合には、ステップＳ３２１０において、一方向連続通電計時タイマのカウント値をゼロクリアする。ギャップ変更用モータ２２０の回転方向が前回の回転方向と同じであれば、ステップＳ３２１０の処理を飛ばす。
【０１７４】
つづいて、電子制御部４１０は、ステップＳ３２１１において、一方向連続通電計時タイマによって計時された連続通電時間が設定時間を超えたか否かを判断する。連続通電時間が設定時間を超えていない場合には（Ｓ３２１１：Ｎｏ）、ステップＳ３２１２において、一方向連続通電計時タイマがカウントアップされ、ステップＳ３２１３において、Ｈブリッジ回路３６０に回転方向に応じた駆動信号（デューティ制御信号）を出力する。これによって、ギャップ変更用モータ２２０は、設定された回転方向に回転して、車輪駆動用モータ１００のギャップ長を変更する。
【０１７５】
一方、ステップＳ３２１１において、連続通電時間が設定時間を超えていると判断した場合には、ステップＳ３２０７において、一方向連続通電計時タイマのカウント値をゼロクリアした後、ステップＳ３２０８において、Ｈブリッジ回路３６０にギャップ変更用モータ２２０を停止させるデューティ制御信号を出力する。
【０１７６】
この実施形態では、ギャップ長検出器２３０を備えていないので、車輪駆動用モータ１００のロータ１２０の軸方向位置、すなわちギャップ長を正確に検出できない。それに代えて、一方向連続通電計時タイマを用いて時間制限する。これによって、ロータ１２０がギャップ長の最大または最小となる位置でいつまでもギャップ変更用モータ２２０へ通電し続けることを防止できる。この場合、連続通電時間を制限する設定時間を、車両駆動用モータ１００のロータ１２０が最長ギャップ長となる位置から最小ギャップ長となる位置（原点位置）にまで移動するために要する時間に設定することが好ましい。これによって、ギャップ長ｇａｐを最小ギャップ長から最大ギャップ長までの範囲で確実に調整できるとともに、ギャップ変更用モータ２２０への過剰な通電を抑制できる。
【０１７７】
電子制御部４１０は、ステップＳ３２０８あるいはステップＳ３２１３において、Ｈブリッジ回路３６０にデューティ制御信号が出力すると、このギャップ長制御ルーチンを一旦抜けて、メイン制御ルーチンのステップＳ３４に進む。
【０１７８】
ステップＳ３２０１において、車輪駆動用モータ１００が回転してないと判断した場合について説明する。この場合、ステップＳ３２１４において、まず、フラグＦが「１」に設定されているか否かを判断する。フラグＦが「１」である場合（Ｓ３２１４：Ｙｅｓ）、ステップＳ３２１５において、一方向連続通電計時タイマによって計時された連続通電時間が設定時間を超えたか否かを判断する。
【０１７９】
連続通電時間が設定時間を超えていない場合には（Ｓ３２１５：Ｎｏ）、ステップＳ３２１６において、ギャップ変更用モータ２２０の回転方向を、車輪駆動用モータ１００のギャップ長が縮小される方向に設定した後、ステップＳ３２１２に進む。したがって、車輪駆動用モータ１００のギャップ長ｇａｐは、ギャップ変更用モータ２２０によって縮小される。これは、車輪駆動用モータ１００の始動に備えて、高いトルクが得られるように車輪駆動用モータ１００の出力特性を高トルク低回転速度特性にするためである。
【０１８０】
電動二輪車１の停止中においては、このようなギャップ変更用モータ２２０への通電とその通電継続時間のチェックとが繰り返される。通電継続時間が設定時間に達したときには、車輪駆動用モータ１００のロータ１２０が最小ギャップ長となる位置に達している。そこで、電子制御部４１０は、通電継続時間が設定時間を超えたと判断したとき（Ｓ３２１５：Ｙｅｓ）、ステップＳ３２１７においてフラグＦを「０」にセットし、上述した一方向連続通電計時タイマのゼロクリア処理（Ｓ３２０７）と、ギャップ変更用モータ２２０の停止処理（Ｓ３２０８）とを行ってこのギャップ長制御ルーチンを抜ける。したがって、以後、車両停止状態が継続している間、ステップＳ３２１４のフラグＦの判断が「Ｎｏ」となり、ギャップ変更用モータ２２０への通電が禁止される。
【０１８１】
この実施形態においても、第１実施形態と同様に、電圧利用率Ｖrateに基づいてギャップ長ｇａｐを制御するので、車輪駆動用モータ１００の個体差や使用環境に影響されることなく、常に、適切なタイミングでモータ出力特性を変更することができる。その結果、車輪駆動用モータ１００の能力を低速域から高速域まで有効に引き出して良好な車両特性を得ることができる。また、ギャップ長検出器２３０を備えていなくてもギャップ長ｇａｐを制御できるので、その分、電動二輪車１のコストを抑えつつ小さくかつ軽くできる。また、ギャップ長制御も簡単であり、マイクロコンピュータに高い処理能力が要求されない。
【０１８２】
また、第１実施形態と同様に、閾値Ｒ１，Ｒ２を車輪駆動用モータ１００の角加速度に応じて設定するので、ギャップ変更装置２００の応答遅れを抑制することができる。また、電動二輪車１が停止しているときには、ギャップ長ｇａｐを最小値にして高トルク低回転速度特性に設定するので、電動二輪車１の次回の始動時には高いトルクが得られ加速性が良好となる。
【０１８３】
この発明は、上述の実施形態に限定されず種々の変更が可能である。
上述の各実施形態では、メインスイッチ５のオフ操作によって車輪駆動メイン制御ルーチン（図９参照）を終了している。しかし、たとえば、メインスイッチ５のオフを検知したときに（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、所定のデューティ比のデューティ制御信号をＨブリッジ回路３６０に出力し、車輪駆動用モータ１００のロータ１２０が最大ギャップ長となる位置に達するまでギャップ変更用モータ２２０を駆動制御するようにしてもよい。すなわち、メインスイッチ５がオフ操作されたときは、電圧利用率にかかわらず、車輪駆動メイン制御ルーチンのステップＳ３４の後に車輪駆動用モータ１００のギャップ長ｇａｐを最大値に調整するステップを行うようにしてもよい。この場合、このステップを実施した後に車輪駆動メイン制御ルーチンを終了する。このようにすれば、電動二輪車１を人力で押して移動させる場合に、車輪駆動用モータ１００が回転することによって発生するコギングトルクを低減することができる。
【０１８４】
また、第１実施形態では、アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１を超えている場合に電圧利用率Ｖrateに基づいたギャップ長設定処理（本発明の第１制御モードに相当する）を行い、一方、アクセル開度ＡＯが所定開度Ａ１以下である場合に電圧利用率Ｖrateに基づかずに鉄損と銅損との影響を考慮したギャップ長設定処理（本発明の第２制御モードに相当する）を行っている（図１２：Ｓ３２３〜Ｓ３３０）。しかし、このようなアクセル開度ＡＯに基づくギャップ長制御モードの切り替えを行わないようにしてもよい。たとえば、アクセル開度ＡＯにかかわらず、常に、電圧利用率Ｖrateに基づくギャップ長制御を行うようにしてもよい。
【０１８５】
また、第１および第２実施形態では、車輪駆動用モータ１００の角加速度に基づいて、電圧利用率Ｖrateの閾値Ｒ１，Ｒ２を設定したが、角加速度にかかわらず閾値Ｒ１，Ｒ２を一定値に固定してもよい。また、閾値Ｒ１，Ｒ２のうちいずれか一方のみを車輪駆動用モータ１００の角加速度に基づいて設定するようにしてもよい。
【０１８６】
さらに、第１および第２実施形態では、車輪駆動用モータ１００の回転が停止しているときには、ギャップ長ｇａｐを最小に設定するが（図１２：Ｓ３２１，Ｓ３２２，図２１：Ｓ３２０１，Ｓ３２１６）、そのような処理を省略してもよい。
【０１８７】
また、ギャップ長ｇａｐを求める手段は任意でよい。たとえば、ギャップ長検出器２３０（エンコーダ２３１および原点位置センサ２３２）に代えて、ネジ円筒体２１１と基板２３３とのいずれか一方にマグネットが設けられ他方に当該マグネットの磁力を検出する磁気センサが設けられ、磁気センサによって検出された磁力の変化に基づいてギャップ長ｇａｐが求められてもよい。また、ナット２１２に磁気センサが設けられ、基板２３３にマグネットが設けられ、磁気センサによって検出されたマグネットの磁力の変化に基づいてギャップ長ｇａｐが求められてもよい。
【０１８８】
第１実施形態では、目標ギャップ長ｇａｐ＊と実ギャップ長ｇａｐとの差分（ｇａｐ＊−ｇａｐ）の比例積分によってギャップ変更用モータ２２０の駆動量を決定している。しかし、駆動量を一定としてギャップ変更用モータ２２０の回転方向だけを決めるようにしてもよい。この場合、電子制御部３１０（マイクロコンピュータ）の処理負担を軽減することができる。
【０１８９】
また、第１および第２実施形態では、電圧利用率演算部３２２での電圧利用率の算出に用いられる制御電圧指令値として、電圧指令値演算部３１９からの出力が用いられたが、２相／３相座標変換部３２０からの出力が用いられてもよい。
【０１９０】
第１および第２実施形態では、ギャップ変更用モータ２２０を用いてギャップ長ｇａｐを変更するが、ソレノイド等の他のアクチュエータを用いてもよい。
【０１９１】
また、車輪駆動用モータ１００のギャップ長を変更する手段についても種々の変形例を採用することができる。たとえば、第１および第２実施形態では、ロータ１２０を軸方向に移動させてロータ１２０とステータ１１０との間のギャップ長ｇａｐを変更しているが、磁路中に他のエアギャップを形成して、そのギャップ長を変更するようにしてもよい。以下、その例について説明する。
【０１９２】
図２２は、変形例としての車輪駆動用モータ５００とギャップ変更装置６００とを示す概略構成図である。車輪駆動用モータ５００は３相のアキシャルギャップ型電動モータである。車輪駆動用モータ５００は、ステータ５１０とロータ５２０とを含み、ステータ５１０は、ロータ５２０に対してロータ５２０の回転軸５２３の延びる方向（軸方向）に所定の間隔をあけて対向配置されている。
【０１９３】
ステータ５１０は、ロータ５２０と軸方向に所定の間隔をあけて対向する第１ステータ５１１と、ロータ５２０とは対向せず第１ステータ５１１と軸方向に所定の間隔をあけて対向する第２ステータ５１２とを含む。
【０１９４】
第１ステータ５１１は、同一円周上に等間隔で配置される複数（この例では１８個）の第１ティース５１３とこれらの第１ティース５１３に巻回される複数のコイル５１４とを含む。これらの第１ティース５１３とコイル５１４とは樹脂によってモールドされてドーナツ状に一体化され、車体の一部となる図示しない取付台に固定される。
【０１９５】
各第１ティース５１３は、複数の電磁鋼板を積層して構成され、軸方向における両端面が樹脂で覆われていない平面状に形成されている。各第１ティース５１３は、ロータ５２０と対向する端部５１３ａ（図２３，図２４参照）の周方向寸法が長く、側面視でＴ字状に形成されている。第１ティース５１３の端部５１３ａを除く部分にコイル５１４が巻回されている。また、各第１ティース５１３のうち第２ステータ５１２と対向する端部５１３ｂの周方向角部は、面取りされている。
【０１９６】
第２ステータ５１２は、鉄製のステータヨーク５１５と、ステータヨーク５１５に固着される複数（第１ティース５１３と同数）の第２ティース５１６とを含む。ステータヨーク５１５は、中空円板状に形成されかつ第２ティース５１６が固定される板部５１５ａと、板部５１５ａの内周端からロータ５２０の軸方向に延びる円筒部５１５ｂとを含む。板部５１５ａには、それぞれ第２ティース５１６を１つずつ嵌め込むための複数の嵌合孔５１５ｃが周方向に沿って等間隔に形成されている。各嵌合孔５１５ｃに第２ティース５１６の一端部が嵌め込まれ、第２ティース５１６とステータヨーク５１５とが磁気的に接続されている。
【０１９７】
各第２ティース５１６は、ステータヨーク５１５が回転の原点位置にあるときに第１ステータ５１１の各第１ティース５１３と対向するように配置され、かつ、板部５１５ａから所定距離だけ突出している。各第２ティース５１６の先端部５１６ａの周方向角部は面取りされている。
【０１９８】
ロータ５２０は、たとえば鉄製のロータヨーク５２１と、ロータヨーク５２１に固着される複数（この例では１２個）のマグネット５２２とを含む。ロータヨーク５２１は、中空円板状に形成されかつマグネット５２２が固定される外板部５２１ａと、外板部５２１ａの内周端から縮径するように延びるテーパ部５２１ｂと、テーパ部５２１ｂの内周端から外板部５２１ａと平行かつ内側に延びる中空円板状の内板部５２１ｃと、内板部５２１ｃの内周端から軸方向に延びる円筒部５２１ｄとを含む。
【０１９９】
円筒部５２１ｄ内にはモータ回転軸５２３が挿入されている。モータ回転軸５２３は、円筒部５２１ｄに対して、相対回転および軸方向への相対移動がともに不能に固定されている。したがって、モータ回転軸５２３はロータ５２０と一体的に回転する。モータ回転軸５２３の一端（図２２において上端部）は減速機（図示略）を介して車輪２の車軸に連結されている。マグネット５２２は、外板部５２１ａのうち第１ステータ５１１と対向する主面において、極性を交互にして同一円周上に等間隔に配置されている。
【０２００】
ロータ５２０の円筒部５２１ｄは、軸受５３１および５３２を介して円筒台５３３によって回転可能に支持されている。円筒台５３３は車体に固定されている。円筒台５３３の外周には、上述した第２ステータ５１２の円筒部５１５ｂが装着されている。円筒部５１５ｂは、その内周面が円筒台５３３の外周面と摺動可能に接触して、円筒台５３３に対して回転可能であるが軸方向に対しては図示しないストッパにより移動不能とされる。したがって、第２ステータ５１２は、第１ステータ５１１に対して、モータ回転軸５２３の回転方向に相対回転可能であるが、軸方向には相対移動不能である。
【０２０１】
ギャップ変更装置６００は、第１ステータ５１１に対する第２ステータ５１２の回転方向の相対位置を変更するもので、ギャップ長変更用モータ６０１と、ギャップ長変更用モータ６０１の回転を第２ステータ５１２に伝達するギヤ部６０２とを含む。ギャップ長変更用モータ６０１は車体の一部に固定される。ギヤ部６０２は、第２ステータ５１２の円筒部５１５ｂの外周面に形成された歯車５１５ｄと、ギャップ長変更用モータ６０１の出力軸６０３に固着された歯車６０４とを含む。歯車６０４は、歯車５１５ｄと噛合してギャップ長変更用モータ６０１の回転力を第２ステータ５１２に伝達する。なお、ギャップ長変更用モータ６０１の分解能が粗い場合には、歯車５１５ｄと歯車６０４との間に、適宜、減速ギヤを介在させることが好ましい。
【０２０２】
図２３および図２４は、車輪駆動用モータ５００を外周側から視て第１ティース５１３と第２ティース５１６との位置関係を表した展開模式図である。また、図２５は、第２ティース５１６が第１ティース５１３と対向する状態（ａ）と、対向しない状態（ｂ）とを平面的に表した模式図である。
【０２０３】
車輪駆動用モータ５００において、第１ティース５１３と第２ティース５１６とが互いに対向している場合には、図２３に示すように、ロータ５２０と第１ステータ５１１と第２ステータ５１２とによって磁路（図中における破線）が形成される。この場合、第１ティース５１３とマグネット５２２との間の空間、および、第１ティース５１３と第２ティース５１６との間の空間が、磁路における磁気抵抗となるエアギャップである。第１ティース５１３とマグネット５２２との間のギャップ長（エアギャップの長さ）をｇａｐ１、第１ティース５１３と第２ティース５１６との間のギャップ長をｇａｐ２とする。
【０２０４】
第２ステータ５１２を回転させて第２ティース５１６が第１ティース５１３と対向しない位置にまで移動した場合には、図２４に示すように、ロータ５２０と第１ステータ５１１とによって磁路（図２４における破線）が形成される。この場合、第１ティース５１３とマグネット５２２との間の空間、および、隣接する第１ティース５１３間に形成される空間が、磁路における磁気抵抗となるエアギャップである。隣接する第１ティース５１３間のギャップ長をｇａｐ３とする。
【０２０５】
車輪駆動用モータ５００の出力特性を高トルク低回転速度特性にする場合には、図２３に示すように、第２ステータ５１２を原点位置、すなわち第１ティース５１３と第２ティース５１６とが互いに対向する位置に保持する。この場合、第１ティース５１３とマグネット５２２との間のギャップ長ｇａｐ１および第１ティース５１３と第２ティース５１６との間のギャップ長ｇａｐ２は、実質的に略同じ距離であって極めて小さい。したがって、これらエアギャップの磁気抵抗は小さい。
【０２０６】
一方、隣接する第１ティース５１３間のギャップ長ｇａｐ３は、第１ティース５１３と第２ティース５１６との間のギャップ長ｇａｐ２よりも大きい。したがって、隣接する第１ティース５１３間のエアギャップにおける磁気抵抗は、第１ティース５１３と第２ティース５１６との間のエアギャップにおける磁気抵抗よりも大きくなる。なお、ギャップ長ｇａｐ２とギャップ長ｇａｐ３との関係は、２×ｇａｐ２＜ｇａｐ３の関係にある。
【０２０７】
これによって、Ｎ極のマグネット５２２とそれに隣接するＳ極のマグネット５２２との間に発生する磁束は、図２３に示すように、第１ティース５１３間のエアギャップ（ギャップ長ｇａｐ３）を殆ど透過せず、Ｎ極のマグネット５２２と第１ティース５１３との間のエアギャップ（ギャップ長ｇａｐ１）→第１ティース５１３→第１ティース５１３と第２ティース５１６との間のエアギャップ（ギャップ長ｇａｐ２）→第２ティース５１６→ステータヨーク５１５→隣接の第２ティース５１６→隣接の第２ティース５１６と隣接の第１ティース５１３との間のエアギャップ（ギャップ長ｇａｐ２）→隣接の第１ティース５１３→隣接の第１ティース５１３とＳ極のマグネット５２２との間のエアギャップ（ギャップ長ｇａｐ１）→Ｓ極のマグネット５２２→ロータヨーク５２１という経路で流れる。
【０２０８】
車輪駆動用モータ５００の出力特性を低トルク高回転速度特性にする場合には、図２４に示すように、第１ティース５１３と第２ティース５１６とが互いに対向しないように、隣接する第１ティース５１３間の中央に第２ティース５１６を移動させる。この場合、第１ティース５１３と第２ティース５１６との間のギャップ長がｇａｐ２からｇａｐ４へと大きくなる。このため、隣接する第１ティース５１３間のギャップ長ｇａｐ３は、第１ティース５１３と第２ティース５１６との間のギャップ長ｇａｐ４よりも小さくなる。したがって、隣接する第１ティース５１３間の磁気抵抗は、第１ティース５１３と第２ティース５１６との間の磁気抵抗よりも小さくなる。
【０２０９】
これによって、Ｎ極のマグネット５２２とそれに隣接するＳ極のマグネット５２２との間に発生する磁束は、図２４に示すように、Ｎ極のマグネット５２２と第１ティース５１３との間のエアギャップ（ギャップ長ｇａｐ１）→第１ティース５１３の端部５１３ａ→第１ティース５１３の端部５１３ａと隣接の第１ティース５１３の端部５１３ａとの間のエアギャップ（ギャップ長ｇａｐ３）→隣接の第１ティース５１３の端部５１３ａ→隣接の第１ティース５１３とＳ極のマグネット５２２との間のエアギャップ（ギャップ長ｇａｐ１）→Ｓ極のマグネット５２２→ロータヨーク５２１という経路で流れる。したがって、この場合には、第１ティース５１３のコイル５１４が巻回された部分には実質的に磁束が流れない。
【０２１０】
このように変形例においても、車輪駆動用モータ５００の磁路に設けられるギャップ長を変更することによってモータ出力特性を変更することができる。この例では、第２ティース５１６ひいては第２ステータ５１２の２つの位置について説明したが、第１ステータ５１１に対する第２ステータ５１２の回転方向の相対位置をギャップ変更用モータ６０１の駆動制御によって調整することで、モータ出力特性を多段階に変更することができる。この場合、上述の実施形態のように、モータ制御ユニット３００，４００によって電圧利用率に基づいてギャップ調整用モータ６０１を制御することが好ましい。
【０２１１】
たとえば、ギャップ変更用モータ６０１を駆動制御して、第１ティース５１３に対する第２ティース５１６すなわち第１ステータ５１１に対する第２ステータ５１２の回転方向の相対角度を、原点位置から１°単位で変更し最大で１０°まで制御するようにしてもよい。この場合、第２ステータ５１２の回転角度を検出する角度検出センサ（図示せず）を設け、検出された実回転角度と電圧利用率に応じて設定される目標回転角度との差分を求め、その差分に応じてギャップ変更用モータ６０１の回転をフィードバック制御することもできる。
【０２１２】
なお、第１ステータ５１１に対する第２ステータ５１２の回転方向の相対位置を変化させた場合、両ステータ間のエアギャップは、第２ティース５１６が第１ティース５１３と向かい合っている間は、ギャップ長をｇａｐ２に保った状態で断面積のみが変化する。その後、第２ティース５１６が第１ティース５１３と向かい合わない位置にまで回転すると、ギャップ長がｇａｐ４となり回転角度に応じて変化する。したがって、所望のモータ出力特性が得られる第２ステータ５１２の回転範囲を設定して、ギャップ長を制御することが好ましい。
【０２１３】
また、第２実施形態のように、センサレスにて第１ステータ５１１に対する第２ステータ５１２の回転方向の相対角度を制御することもできる。この場合には、第２ステータ５１２の回転の終端位置を規制する機械ストッパ（図示せず）、およびギャップ変更用モータ６０１の一方向連続通電時間を規制するタイマを設けることが好ましい。
【０２１４】
この変形例によれば、第１ステータ５１１と第２ステータ５１２との回転方向の相対位置を調整することによってギャップ長を変更するため、第１および第２実施形態のように、軸方向に相対移動用のスペースを設けなくても、ギャップ長の変更を容易に行うことができる。
【０２１５】
なお、外板部５２１ａのうち第１ステータ５１１と対向する主面に設けられるマグネットは、たとえばリング板状のボンド磁石をＮ極，Ｓ極が周方向に交互に配置されるように着磁した１枚の部材であってもよい。
【０２１６】
上述の実施形態では、アクセル情報としてアクセル開度ＡＯが用いられ、図１２のステップＳ３２３において、アクセル開度ＡＯと所定開度Ａ１とが比較された。しかし、アクセル情報として、アクセル操作量すなわちアクセル開度信号が用いられてもよい。この場合、アクセル操作量センサ３０１がアクセル情報取得手段に相当する。そして、図１２のステップＳ３２３においてアクセル開度信号と所定値とが比較される。
【０２１７】
角加速度情報は、車輪駆動用モータ１００の角加速度自体に限定されない。回転速度情報は、車輪駆動用モータ１００の回転速度自体に限定されない。電圧情報は直流電源３の電源電圧Ｖｂ自体に限定されない。
【０２１８】
この発明は、電動二輪車だけではなく任意の電動車両に好適に用いられる。
【符号の説明】
【０２１９】
１，１ａ      電動二輪車
２      車輪
３      直流電源
４      アクセル
５      メインスイッチ
１０，１０ａ      車輪駆動装置
１００，５００      車輪駆動用モータ
１１０，５１０      ステータ
１２０，５２０      ロータ
１２３，５２３      回転軸
１３０，２３１      エンコーダ
２００，６００      ギャップ変更装置
２２０，６０１      ギャップ変更用モータ
２３０      ギャップ長検出器
３００，４００      モータ制御ユニット
３０１      アクセル操作量センサ
３１０，４１０      電子制御部
３１１      電流指令部演算部
３１２      回転速度演算部
３１３      ｑ軸差分演算部
３１４      ｄ軸差分演算部
３１５      ｑ軸比例積分演算部
３１６      ｄ軸比例積分演算部
３１９      電圧指令値演算部
３２１      目標ギャップ長演算部
３２２      電圧利用率演算部
３２３      差分演算部
３２４      比例積分演算部
３２５      デューティ比演算部
３２６      実ギャップ長演算部
３５０      インバータ回路
３６０      Ｈブリッジ回路
３７０      電圧監視回路
４２１      ギャップ変更指令部
４２５      デューティ信号出力部
５１１      第１ステータ
５１２      第２ステータ
ＡＯ      アクセル開度
ｇａｐ，ｇａｐ１〜ｇａｐ４      ギャップ長
ｇａｐ＊      目標ギャップ長
Ｉｄ＊      ｄ軸電流指令値
Ｉｑ＊      ｑ軸電流指令値
ｎ      モータ回転速度
Ｖｂ      電源電圧
Ｖｃ      電圧指令値
Ｖｃmax      最大制御電圧指令値
Ｖｄ＊      ｄ軸電圧指令値
Ｖｑ＊      ｑ軸電圧指令値
Ｖrate      電圧利用率
【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】
0005497308.tif 000011
【図８】
0005497308.tif 000012
【図９】
0005497308.tif 000013
【図１０】
0005497308.tif 000014
【図１１】
0005497308.tif 000015
【図１２】
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【図１３】
0005497308.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
0005497308.tif 000019
【図１６】
0005497308.tif 000020
【図１７】
0005497308.tif 000021
【図１８】
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【図１９】
0005497308.tif 000023
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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