(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スイッチトリラクタンスモータの各相の巻線に流れる電流を半導体スイッチによってスイッチングすることにより制御するスイッチトリラクタンスモータの制御装置において、
前記半導体スイッチは、
一端が中性点に接続されるとともに、他端がバッテリに接続される第１、第２半導体スイッチと、
一端がＵ相の巻線に接続されるとともに、他端がバッテリに接続される第３、第４半導体スイッチと、
一端がＶ相の巻線に接続されるとともに、他端がバッテリに接続される第５、第６半導体スイッチと、
一端がＷ相の巻線に接続されるとともに、他端がバッテリに接続される第７、第８半導体スイッチと、
前記第１、第２半導体スイッチは直列接続され、
前記第３、第４半導体スイッチは直列接続され、
前記第５、第６半導体スイッチは直列接続され、
前記第７、第８半導体スイッチは直列接続されており、
前記第１、第２半導体スイッチのうちいずれか一方を、ロータの回転位置に応じてオン状態になるようにするとともに、他方をロータの回転位置に応じてオフ状態にし、
前記第３、第４半導体スイッチのうちいずれか一方が有するボディダイオードに順方向の電圧が印加される場合に、当該第３、第４半導体スイッチのうちいずれか一方がオンの状態になるように制御し、
前記Ｕ相に流れる相電流が、所定の閾値以下になった場合に、前記第３、第４半導体スイッチのうちいずれか一方をオンからオフの状態にし、
前記第５、第６半導体スイッチのうちいずれか一方が有するボディダイオードに順方向の電圧が印加されている場合に、当該第５、第６半導体スイッチのうちいずれか一方がオンの状態になるように制御し、
前記Ｖ相に流れる相電流が、所定の閾値以下になった場合に、前記第５、第６半導体スイッチのうちいずれか一方をオンからオフの状態にし、
前記第７、第８半導体スイッチのうちいずれか一方が有するボディダイオードに順方向の電圧が印加されている場合に、当該第７、第８半導体スイッチのうちいずれか一方がオンの状態になるように制御し、
前記Ｗ相に流れる相電流が、所定の閾値以下になった場合に、前記第７、第８半導体スイッチのうちいずれか一方をオンからオフの状態にする、
ことを特徴とするスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
【請求項２】
前記Ｕ相の通電区間において、前記第３、第４半導体スイッチのうち還流電流が流れる側の半導体スイッチを当該還流電流に応じてオンの状態になるように制御し、
前記Ｖ相の通電区間において、前記第５、第６半導体スイッチのうち還流電流が流れる側の半導体スイッチを当該還流電流に応じてオンの状態になるように制御し、
前記Ｗ相の通電区間において、前記第７、第８半導体スイッチのうち還流電流が流れる側の半導体スイッチを当該還流電流に応じてオンの状態になるように制御することを特徴とする請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
【請求項３】
前記第１乃至第８半導体スイッチに流れる回生電流または還流電流が所定の閾値よりも大きい場合にこれらの半導体スイッチをオンの状態に制御することを特徴とする請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチトリラクタンスモータの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の突極を有するロータと、ロータを外囲するように配設された複数の内向突極を有するステータと、各内向突極に巻回された巻線とを有し、これらの巻線に選択的に通電することにより、内向突極にロータの突極を磁気的に吸引してロータに回転トルクを発生するスイッチトリラクタンスモータが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
このようなスイッチトリラクタンスモータを制御する場合、各巻線に接続された半導体スイッチ（例えば、ＦＥＴ）によって巻線に流れる電流をオン／オフすることで内向突極にロータの突極を磁気的に吸引してロータに回転トルクを発生させることで制御を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０２８８６６号公報
【特許文献２】特開２００７−２３６１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＦＥＴ等の半導体スイッチは、スイッチに並列的に接続されるボディダイオードと呼ばれる寄生ダイオードを有している。このようなボディダイオードには、回生電流や還流電流が流れることがある。この場合、順方向電圧と電流に応じた電力の損失が生じる。仮に、ボディダイオードの順方向バイアス電圧が、２Ｖである場合に、３００Ａの電流が通じると、６００Ｗ（＝２×３００）の電力が損失されてしまう。
【０００６】
そこで、本発明は半導体スイッチにおける電力の損失を低減することが可能なスイッチトリラクタンスモータの制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、スイッチトリラクタンスモータの各相の巻線に流れる電流を半導体スイッチによってスイッチングすることにより制御するスイッチトリラクタンスモータの制御装置において、前記半導体スイッチは、一端が中性点に接続されるとともに、他端がバッテリに接続される第１、第２半導体スイッチと、一端がＵ相の巻線に接続されるとともに、他端がバッテリに接続される第３、第４半導体スイッチと、一端がＶ相の巻線に接続されるとともに、他端がバッテリに接続される第５、第６半導体スイッチと、一端がＷ相の巻線に接続されるとともに、他端がバッテリに接続される第７、第８半導体スイッチと、前記第１、第２半導体スイッチは直列接続され、前記第３、第４半導体スイッチは直列接続され、前記第５、第６半導体スイッチは直列接続され、前記第７、第８半導体スイッチは直列接続されており、前記第１、第２半導体スイッチのうちいずれか一方を、ロータの回転位置に応じてオン状態になるようにするとともに、他方をロータの回転位置に応じてオフ状態にし、前記第３、第４半導体スイッチのうちいずれか一方が有するボディダイオードに順方向の電圧が印加される場合に、当該第３、第４半導体スイッチのうちいずれか一方がオンの状態になるように制御し、前記Ｕ相に流れる相電流が、所定の閾値以下になった場合に、前記第３、第４半導体スイッチのうちいずれか一方をオンからオフの状態にし、前記第５、第６半導体スイッチのうちいずれか一方が有するボディダイオードに順方向の電圧が印加されている場合に、当該第５、第６半導体スイッチのうちいずれか一方がオンの状態になるように制御し、前記Ｖ相に流れる相電流が、所定の閾値以下になった場合に、前記第５、第６半導体スイッチのうちいずれか一方をオンからオフの状態にし、前記第７、第８半導体スイッチのうちいずれか一方が有するボディダイオードに順方向の電圧が印加されている場合に、当該第７、第８半導体スイッチのうちいずれか一方がオンの状態になるように制御し、前記Ｗ相に流れる相電流が、所定の閾値以下になった場合に、前記第７、第８半導体スイッチのうちいずれか一方をオンからオフの状態にする、ことを特徴とする。
このような構成によれば、スイッチトリラクタンスモータの回転に応じた音を簡単な制御で発生することが可能となる。
【０００８】
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記Ｕ相の通電区間において、前記第３、第４半導体スイッチのうち還流電流が流れる側の半導体スイッチを当該還流電流に応じてオンの状態になるように制御し、前記Ｖ相の通電区間において、前記第５、第６半導体スイッチのうち還流電流が流れる側の半導体スイッチを当該還流電流に応じてオンの状態になるように制御し、前記Ｗ相の通電区間において、前記第７、第８半導体スイッチのうち還流電流が流れる側の半導体スイッチを当該還流電流に応じてオンの状態になるように制御することを特徴とする。
【０００９】
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記第１乃至第８半導体スイッチに流れる回生電流または還流電流が所定の閾値よりも大きい場合にこれらの半導体スイッチをオンの状態に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、半導体スイッチにおける電力の損失を低減することが可能なスイッチトリラクタンスモータの制御装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１に示すアームドライバの構成例を示す図である。
【図３】図１に示すＳＲモータの詳細な構成例を示す図である。
【図４】図３に示すＳＲモータの通電の状態を示す図である。
【図５】従来例における半導体スイッチの状態と相電流の関係を示す図である。
【図６】図５の区間ａの状態を示す図である。
【図７】図５の区間ｂの状態を示す図である。
【図８】図５の区間ｃの状態を示す図である。
【図９】本実施形態における半導体スイッチの状態と相電流の関係を示す図である。
【図１０】図９の区間ａの状態を示す図である。
【図１１】図９の区間ｂの状態を示す図である。
【図１２】図９の区間ｃの状態を示す図である。
【図１３】図１に示すアームドライバの他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施形態について説明する。
【００１４】
（Ａ）実施形態の構成の説明
図１は、本発明の実施形態のスイッチトリラクタンスモータの制御装置を示す図である。この図に示すように、スイッチトリラクタンスモータの制御装置２０は、アクセル検出部２１、通電信号出力部２２、駆動信号出力部２３、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）出力部２４、電流制御処理部２５、通電ＯＦＦタイミング判定処理部２６、通電ＯＦＦ閾値生成部２７、電流検出処理部２８、通電タイミング決定部２９、マップ記憶部３０、位置検出部３１、および、回転速度検出部３２を有しており、アクセル１０の操作量に応じてアームドライバ５１によってＳＲ（Switched
Reluctance）モータ５３を制御する。
【００１５】
ここで、アクセル検出部２１は、車両に設けられているアクセル１０の操作量（例えば、運転者による踏み込み量）を検出し、電流制御処理部２５および通電タイミング決定部２９に通知する。
【００１６】
通電信号出力部２２は、位置検出部３１によって検出されたＳＲモータ５３のロータの回転位置と、通電タイミング決定部２９から供給される通電タイミングを示す情報に基づいてアームドライバ５１の半導体スイッチ（ＮＨ，ＮＬ（詳細は図２を参照して後述する））を駆動する。駆動信号出力部２３は、位置検出部３１によって検出されるＳＲモータ５３のロータの回転位置と、通電タイミング決定部２９から供給される情報、ＰＷＭ出力部２４からの情報、および、通電ＯＦＦタイミング判定処理部２６からの情報に基づいてアームドライバ５１の半導体スイッチ（ＵＨ，ＵＬ，ＶＨ，ＶＬ，ＷＨ，ＷＬ（詳細は図２を参照して後述する））を駆動する。
【００１７】
ＰＷＭ出力部２４は、電流制御処理部２５から出力される信号に基づいて駆動信号出力部２３に対してＰＷＭ制御のための情報を供給する。電流制御処理部２５は、アクセル検出部２１からの情報と、電流検出処理部２８からの情報に基づいて、アクセル操作量に応じた電流が出力されるように制御する。
【００１８】
通電ＯＦＦタイミング判定処理部２６は、電流検出処理部２８からの情報と、通電ＯＦＦ閾値生成部２７から供給される通電ＯＦＦ閾値とを比較し、相電流の通電をＯＦＦの状態にするタイミングを判定し、判定結果を駆動信号出力部２３へ出力する。通電ＯＦＦ閾値生成部２７は、通電をＯＦＦにする閾値を生成して通電ＯＦＦタイミング判定処理部２６に供給する。
【００１９】
電流検出処理部２８は、電流センサ５２に基づいてＳＲモータ５３のＵ，Ｖ，Ｗの各相にそれぞれ流れる電流を検出し、電流制御処理部２５および通電ＯＦＦタイミング判定処理部２６に供給する。
【００２０】
通電タイミング決定部２９は、アクセル検出部２１から供給されるアクセルの操作量に対応する情報および回転速度検出部３２から供給されるＳＲモータ５３の回転速度を示す情報に対応する進角および通電角をマップ記憶部３０に記憶されている進角マップ３０ａおよび通電角マップ３０ｂから取得し、通電信号出力部２２および駆動信号出力部２３に供給する。
【００２１】
位置検出部３１は、回転センサ５４から出力される信号に基づいてＳＲモータ５３のロータの回転位置を検出し、通電信号出力部２２、駆動信号出力部２３、および、回転速度検出部３２に供給する。回転速度検出部３２は、位置検出部３１から出力されるロータの回転位置を示す情報に基づいてＳＲモータ５３の回転速度を求め、通電タイミング決定部２９に通知する。
【００２２】
バッテリ５０は、例えば、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等の二次電池によって構成され、アームドライバ５１を介してＳＲモータ５３に交流電力を供給する。
【００２３】
アームドライバ５１は、通電信号出力部２２および駆動信号出力部２３から供給される駆動信号に応じてバッテリ５０から出力される直流電力をスイッチングし、ＳＲモータ５３の各相を構成する巻線に供給する。
【００２４】
図２はアームドライバ５１の構成例を示している。この図に示すように、アームドライバ５１は、半導体スイッチとしてのＦＥＴ（Field Effect Transistor）が合計８つ接続されて構成されている。ここで、各半導体スイッチには、並列接続状態のボディダイオードを有している。なお、このボディダイオードは、ソースおよびドレインが基板との間に形成するＰＮジャンクションによって形成される寄生ダイオードである。
【００２５】
図２に示すように、半導体スイッチＮＨ，ＮＬは直列接続され、これらの接続点がＳＲモータ５３の巻線の中性点６４に接続され、両端がバッテリ５０に接続されている。半導体スイッチＵＨ，ＵＬは直列接続され、これらの接続点が巻線のＵ相に接続され、両端がバッテリ５０に接続されている。半導体スイッチＶＨ，ＶＬは直列接続され、これらの接続点が巻線のＶ相に接続され、両端がバッテリ５０に接続されている。半導体スイッチＷＨ，ＷＬは直列接続され、これらの接続点が巻線のＷ相に接続され、両端がバッテリ５０に接続されている。半導体スイッチＮＨ，ＮＬは通電信号出力部２２によってスイッチング制御され、また、半導体スイッチＵＨ〜ＷＨ，ＵＬ〜ＷＬは駆動信号出力部２３によってスイッチング制御される。なお、バッテリ５０には、高周波ノイズを低減するためのコンデンサ６５が並列に接続されている。
【００２６】
ＳＲモータ５３の回転軸を挟んで対向するステータ突極Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗには、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の巻線がそれぞれ巻回されている。各相の巻線は、一端が中性点６４において相互に接続されて半導体スイッチＮＨ，ＮＬの接続点に接続され、他端が半導体スイッチＵＨ〜ＷＨ，ＵＬ〜ＷＬの接続点にそれぞれ接続されている。
【００２７】
ＳＲモータ５３は、図３に示すように、ステータＳと、ステータＳに対し回転自在に配置されたロータＲとを備えている。ステータＳは、複数のステータ突極（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）が一体形成されているステータコアＳＣと、ステータ突極（Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗ）にそれぞれ巻装されたＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を備えている。また、ロータＲには、複数のロータ突極（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４）が一体形成されている。
【００２８】
回転センサ５４は、ＳＲモータ５３のロータＲの回転位置を検出し、位置検出部３１に出力する。
【００２９】
（Ｂ）実施形態の動作原理の説明
つぎに、本実施形態の動作について説明する。以下では、本実施形態の特徴を明確にするために、まず、ＳＲモータ５３の動作原理について説明した後に、従来例の動作について説明し、つづいて、本実施形態の動作について説明する。
【００３０】
まず、ＳＲモータ５３の動作原理について説明する。図４は半導体スイッチのオン／オフ状態と各相への通電の状態を示す図である。この図４において横軸はロータＲの回転位置を示し、縦軸は各半導体スイッチのオンまたはオフの状態を示し（“ハイ”がオンを“ロー”がオフを示し）、矢印は電流の流れる方向を示している。図４に示すように、ＳＲモータ５３の駆動には（ａ）〜（ｆ）の６つのステージが存在する。ステージ（ａ）では、半導体スイッチＮＨ，ＵＬがオンの状態にされる。この結果、図２に示す、バッテリ５０から出力された電流は、半導体スイッチＮＨおよび中性点６４を経てＵ相の巻線を流れ、半導体スイッチＵＬを経由してバッテリ５０に戻る。これにより、Ｕ相のステータ突極Ｓｕが磁化されるので、付近に位置するロータ突極が吸い寄せられる。つぎに、ステージ（ｂ）では、半導体スイッチＮＬ，ＶＨがオンの状態にされ、バッテリ５０から出力された電流は、半導体スイッチＶＨを経てＶ相の巻線を流れ、中性点６４および半導体スイッチＮＬを経由してバッテリ５０に戻る。これにより、Ｖ相のステータ突極Ｓｖが磁化されるので、付近に位置するロータ突極が吸い寄せられる。つぎに、ステージ（ｃ）では、半導体スイッチＮＨ，ＷＬがオンの状態にされ、バッテリ５０から出力された電流は、半導体スイッチＮＨおよび中性点６４を経てＷ相の巻線を流れ、半導体スイッチＷＬを経由してバッテリ５０に戻る。これにより、Ｗ相のステータ突極Ｓｗが磁化されるので、付近に位置するロータ突極が吸い寄せられる。ステージ（ｄ）では半導体スイッチＮＬ，ＵＨがオンの状態にされて半導体スイッチＵＨ、Ｕ相、中性点６４、および、半導体スイッチＮＬの順に電流が通じてＵ相が磁化される。ステージ（ｅ）では半導体スイッチＮＨ，ＶＬがオンの状態にされて半導体スイッチＮＨ、中性点６４、Ｖ相、および、半導体スイッチＶＬの順に電流が通じてＶ相が磁化される。ステージ（ｆ）では半導体スイッチＮＬ，ＷＨがオンの状態にされて半導体スイッチＷＨ、Ｗ相、中性点６４、および、半導体スイッチＮＬの順に電流が通じてＷ相が磁化される。このように、Ｕ，Ｖ，Ｗの順にステータ突極が磁化されることで、ステータ突極にロータ突極が吸い寄せられ、ロータＲが回転する。また、巻線から中性点６４に向かう電流と、中性点６４から巻線に向かう電流を交互に通じることで、現在通電している相の直前の相に電流が流れ続けることを防ぐとともに、残留磁界の影響を少なくし、より大きいトルクを得ることができる。
【００３１】
つぎに、図５〜８を参照して従来技術の動作について説明する。図５は、図４に示すステージ（ａ），（ｂ）における半導体スイッチの状態および相電流の状態の変化を示している。
【００３２】
Ｕ相通電区間の冒頭部分では、図５（Ａ）に示すように半導体スイッチＮＨがオンの状態にされるとともに、図５（Ｄ）に示すように半導体スイッチＵＬがオンの状態にされ、図５（Ｇ）に示すようにＵ相電流Ｉｕが増加する。そして、Ｕ相電流Ｉｕが所定の閾値を超えると半導体スイッチＵＬがオン／オフの状態を繰り返し、ＰＷＭ制御がなされる。この結果、Ｕ相電流Ｉｕは図５（Ｇ）に示すように略一定の値を保持する。
【００３３】
図６は、図５の区間ａにおける状態を示している。この図６に示すように、区間ａでは、図中に破線の矢印で示すように、半導体スイッチＮＨを通過した電流がＵ相巻線に流れた後、半導体スイッチＵＬを通過してバッテリ５０に戻る。これにより、Ｕ相巻線に破線の矢印で示す方向の電流が流れる。
【００３４】
図５において、Ｕ相通電区間が終了すると、Ｖ相通電区間に移行する。Ｖ相通電区間の冒頭部分では、図５（Ｂ），（Ｅ）に示すように、半導体スイッチＮＬがオンの状態にされるとともに、半導体スイッチＶＨがオンの状態にされる。図７は、区間ｂにおける状態を示している。図７（Ａ）に示すように、半導体スイッチＶＨ，ＮＬがオンの状態にされると、破線の矢印で示すようにＶ相に電流が通じる。このとき、Ｕ相の回生電流が半導体スイッチＮＬおよび半導体スイッチＵＨのボディダイオードを介してバッテリ５０に回生される。Ｖ相に流れる電流が所定の閾値を超えると、ＰＷＭ制御が開始され、図７（Ｂ），（Ｃ）に示すように、半導体スイッチＶＨがオン／オフされる。より詳細には、図７（Ｂ）に示すように、半導体スイッチＶＨがオンの状態にされると、半導体スイッチＶＨ，ＮＬを介してＶ相に電流が供給される。このとき、Ｕ相の回生電流は半導体スイッチＵＨのボディダイオードを介してバッテリ５０に回生される。図７（Ｃ）に示すように、半導体スイッチＶＨがオフの状態にされると、半導体スイッチＶＬのボディダイオードおよび半導体スイッチＮＬを介してＶ相に還流電流が流れる。このとき、Ｕ相の回生電流は半導体スイッチＵＨのボディダイオードを介してバッテリ５０に回生される。そして、Ｕ相電流であるＩｕが
“０”になると、区間ｃに移行する。
【００３５】
区間ｃでは、図５に示すように、半導体スイッチＮＬがオンの状態を維持し、半導体スイッチＶＨがオン／オフの動作を繰り返す。これにより、図５（Ｈ）に示すように、Ｖ相電流であるＩｖが略一定に保持される。
【００３６】
図８は、区間ｃにおける状態を示している。半導体スイッチＶＨがオンの状態にされると図８（Ａ）に示すように、半導体スイッチＶＨ，ＮＬを介してＶ相に電流が通じる。半導体スイッチＶＨがオフの状態にされると図８（Ｂ）に示すように、半導体スイッチＶＬのボディダイオードおよび半導体スイッチＮＬを介してＶ相に還流電流が通じる。
【００３７】
以上に説明する動作は、Ｕ，Ｖ，Ｗ相の順に繰り返し実行され、Ｕ，Ｖ，Ｗ巻線に電流が供給されることにより、ロータＲが回転する。
【００３８】
ところで、以上に示した従来例では、図７，８に示すように、ボディダイオードに回生電流および還流電流が通じる。ボディダイオードの順方向電圧が、例えば、２Ｖであるとし、これらの電流が３００Ａであるとすると、ボディダイオードにおける損失は約６００Ｗ（＝２×３００）にも達することから、電力が浪費されるとともに、ボディダイオードによる発熱を冷却するための放熱器が大型になってしまう。
【００３９】
つぎに、図９〜１２を参照して本実施形態の動作について説明する。本実施形態は、従来例と比較すると、回生電流および還流電流によってボディダイオードに順方向バイアス電圧が印加されている場合に、当該ボディダイオードを有している半導体スイッチをオンの状態にすることにより、ボディダイオードではなく、半導体スイッチに電流を通じることで、電力損失を少なくしている。より具体的には、例えば、半導体スイッチのオン抵抗が４ｍΩであるとし、３００Ａの電流が流れる場合を考えると、損失は３６０Ｗ（＝３００×３００×０．００４）となり、前述した６００Ｗに比較すると、２４０Ｗ程度損失が少なくなる。
【００４０】
図１に基づいて、本実施形態の動作を詳細に説明する。アクセル１０が操作されると、アクセル検出部２１がアクセル１０の操作量を検出する。例えば、アクセル１０の操作量を０〜１００％の範囲で検出し、その検出値に応じた電流指令値を、電流制御処理部２５および通電タイミング決定部２９に供給する。
【００４１】
通電タイミング決定部２９は、回転速度検出部３２から供給されるＳＲモータ５３の回転速度と、アクセル検出部２１から供給される電流指令値とに基づいて、進角マップ３０ａおよび通電角マップ３０ｂから対応する進角および通電角を取得し、通電信号出力部２２および駆動信号出力部２３に供給する。ここで、通電角とは、半導体スイッチＮＨ，ＮＬがオンの状態を維持する角度である。また、進角とは、巻線のインダクタンスが増加するタイミングよりもスイッチングが開始されるタイミングが先行する場合のこの進んでいる角度をいう。より詳細には、巻線のインダクタンスはステータ突極と、ロータ突極が接近するにつれて増加し、これらが対向する状態でピークに達し、離間するにつれて減少する。このとき、半導体スイッチは、インダクタンスが増加する角度よりも先行してスイッチング動作が開始されるが、この先行する角度を進角と称する。通電信号出力部２２および駆動信号出力部２３は、通電タイミング決定部２９から供給される進角および通電角に基づいて通電信号および駆動信号のタイミングを調整する。
【００４２】
電流制御処理部２５は、アクセル検出部２１から供給される電流指令値と、電流検出処理部２８から供給される電流検出値とを比較し、ＰＷＭ出力部２４に対して比較結果を出力する。ＰＷＭ出力部２４は、電流制御処理部２５から出力される比較結果に基づいて駆動信号出力部２３をＰＷＭ制御する。
【００４３】
通電ＯＦＦ閾値生成部２７は、各相の通電をオフの状態にする判定を行うための通電ＯＦＦ閾値を生成して通電ＯＦＦタイミング判定処理部２６に供給する。通電ＯＦＦタイミング判定処理部２６は、通電ＯＦＦ閾値生成部２７から供給される閾値と、電流検出処理部２８から供給される電流検出値とを比較し、通電をＯＦＦするタイミングを判定して駆動信号出力部２３に供給する。
【００４４】
以上の動作により、通電信号出力部２２は、通電タイミング決定部２９から供給される通電角と進角を参照し、位置検出部３１から供給されるロータＲの位置に基づいて、半導体スイッチＮＬ，ＮＨを制御する。また、駆動信号出力部２３は、通電タイミング決定部２９から供給される通電角と進角を参照し、位置検出部３１から供給されるロータＲの位置に基づいて半導体スイッチＵＨ〜ＷＨ，ＵＬ〜ＷＬを制御するとともに、ＰＷＭ出力部２４および通電ＯＦＦタイミング判定処理部２６に基づいて、これらの半導体スイッチのＰＷＭ制御および通電オフタイミング制御を行う。
【００４５】
図９は、半導体スイッチおよび相電流の時間的変化を示す図である。この図に示す区間ａでは、半導体スイッチＮＨがオンの状態にされるとともに、半導体スイッチＵＬがオンの状態にされる。これにより、Ｕ相電流Ｉｕが流れる。図１０は、区間ａにおける電流を示す図である。この図に示すように、区間ａでは、半導体スイッチＮＨ，ＵＬを介してＵ相巻線にバッテリ５０からＵ相電流Ｉｕが供給される。これにより、Ｕ相のステータ突起が励磁されるのでロータ突起が吸引され、回転トルクが発生する。
【００４６】
図９に示す区間ｂは、Ｖ相通電区間であるので、半導体スイッチＮＬがオンの状態にされるとともに、半導体スイッチＶＨがオンの状態にされる。このとき、本実施形態では、半導体スイッチＵＨがオンの状態にされる。これにより、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、Ｕ相巻線を流れる電流は、ボディダイオードではなく半導体スイッチＵＨを介してバッテリ５０に回生される。なお、図１１（Ａ）は半導体スイッチＶＨが区間ｂの冒頭においてオンを維持している状態を示しており、Ｕ相の回生電流が半導体スイッチＵＨを介してバッテリ５０に回生され、Ｖ相の巻線には半導体スイッチＶＨ，ＮＬを介して励磁のための電流が供給される。
【００４７】
図１１（Ｂ），（Ｃ）は、区間ｂにおいて半導体スイッチＶＨがＰＷＭ制御されている状態を示している。本実施形態では、半導体スイッチＶＨがオフの状態にされると、半導体スイッチＶＬがオンの状態にされる。これにより、Ｖ相に流れる還流電流は、ボディダイオードではなく、半導体スイッチＶＬを介してＶ相巻線に流れる。このため、ボディダイオードによる電力の損失を低減することができる。
【００４８】
図１２は、図９に示す区間ｃにおける状態を示している。図１２（Ａ）は、区間ｃにおいて半導体スイッチＶＨがオンの状態にされた場合の電流を示しており、Ｖ相巻線には、半導体スイッチＶＨ，ＮＬを介してバッテリ５０から励磁のための電流が供給される。図１２（Ｂ）は、半導体スイッチＶＨがオフの状態にされた場合を示している。本実施形態では、半導体スイッチＶＨがオフの状態にされると、半導体スイッチＶＬがオンの状態にされるので、ボディダイオードではなく半導体スイッチＶＬを介してＶ相巻線に還流電流が通じる。このため、ボディダイオードによる電力の損失を低減することができる。なお、半導体スイッチＶＨ，ＶＬは同時にオンの状態とならないように、図９に示すようにハイサイドまたはローサイドの信号に対してデッドタイムを持った相補型の信号によって駆動される。
【００４９】
以上に説明したように、本実施形態では、還流電流および回生電流が通じるタイミングで、順方向バイアスとなっているボディダイオードを有する半導体スイッチをオンの状態に制御するようにした。これにより、これらの電流がボディダイオードではなく、半導体スイッチに流れるので、ボディダイオードにおける電力の損失を低減することができるため、制御装置２０の電力効率を向上させることができる。また、損失を減らすことにより、発熱を抑えることができるので、半導体スイッチの放熱器を小型化し、装置全体のサイズを小型化することができる。
【００５０】
（Ｃ）変形実施形態の説明
以上の実施形態は一例であって、本発明が上述したような場合のみに限定されるものでないことはいうまでもない。例えば、以上の実施形態では、還流電流および回生電流の双方に対して、半導体スイッチをオンの状態にするようにしたが、例えば、これらの一方に対して半導体スイッチをオンの状態にするようにしてもよい。あるいは、還流電流または回生電流の電流値が所定の閾値よりも大きい場合に、半導体スイッチをオンするようにしてもよい。具体的には、例えば、回転数が低い場合には還流電流が増加し回生電流が減少し、回転数が高い場合には還流電流が減少し回生電流が増加するので、回転数が低い場合には還流電流を半導体スイッチに流し、回転数が高い場合には回生電流を半導体スイッチに流すようにしてもよい。また、全ての相において、前述した本実施形態の制御を行うのではなく、例えば、特定の相のみで実行したり、あるいは、相を間引きして実行したりするようにしてもよい。
【００５１】
また、以上の実施形態では、合計８つの半導体スイッチによって構成されるアームドライバ５１を例に挙げて説明したが、例えば、図１３に示す合計１２の半導体スイッチによって構成されるアームドライバに本発明を適用することも可能である。図１３の例では、直列接続された２つの半導体スイッチが６組存在し、２組の半導体スイッチの間にＵ，Ｖ，Ｗの巻線が配置されている。このような構成においても、還流電流および回生電流によってボディダイオードが順方向バイアスとなる際に、当該ボディダイオードを有する半導体スイッチをオンの状態にすることで、ボディダイオードでの損失を少なくすることができる。
【００５２】
また、以上の実施形態では、ＳＲモータ５３として、ステータ突極が６極で、ロータ突極が４極のものを例に挙げて説明したが、これ以外の個数の組み合わせであってもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１０  アクセル
２０  制御装置
２１  アクセル検出部
２２  通電信号出力部
２３  駆動信号出力部
２４  ＰＷＭ出力部
２５  電流制御処理部
２６  通電ＯＦＦタイミング判定処理部
２７  通電ＯＦＦ閾値生成部
２８  電流検出処理部
２９  通電タイミング決定部
３０  記憶部
３１  位置検出部
３２  回転速度検出部
５０  バッテリ
５１  アームドライバ
５２  電流センサ
５３  ＳＲモータ
５４  回転検出センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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