(57)【要約】【課題】四相のＳＲモータの性能を向上させる。【解決手段】電源部から四相のＳＲモータの各相に対応する巻線へ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、Ａ相及びＢ相の二相の巻線と、Ｃ相及びＤ相の二相の巻線とのそれぞれに接続された一対の三相インバータと、前記各三相インバータにおける複数のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態に制御することで前記巻線に流れる相電流を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、非通電相に流れている相電流を還流させることなく前記電源部に回生させることを特徴とするモータ制御装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源部から四相のＳＲモータの各相に対応する巻線へ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、
Ａ相及びＢ相の二相の巻線と、Ｃ相及びＤ相の二相の巻線とのそれぞれに接続された一対の三相インバータと、
前記各三相インバータにおける複数のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態に制御することで前記巻線に流れる相電流を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、非通電相に流れている相電流を還流させることなく前記電源部に回生させることを特徴とするモータ制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、少なくとも前記二相のうち、通電相である一方の相に対する通電をＰＷＭ制御する場合に、当該ＰＷＭ制御のオフ期間において、非通電相である他方の相に流れる相電流を前記電源部に回生させることを特徴とする、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記複数のスイッチング素子のうち、下アームのスイッチング素子をＰＷＭ制御し上アームのスイッチング素子をオン状態に制御することで、通電相に流れる相電流をＰＷＭ制御するとともに、非通電相に流れている相電流を前記電源部に回生させることを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【請求項４】
前記ＰＷＭ制御する下アームのスイッチング素子は、前記二相の巻き線の接続点に接続されている下アームのスイッチング素子であることを特徴とする請求項３に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、四相のスイッチトリラクタンスモータのモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フリクションレスという特徴を持つスイッチトリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」という。）が多相である場合では、そのＳＲモータの駆動回路は一般的には相独立の駆動となるため、駆動回路の部品コストが高くなる。そのため、四相のＳＲモータの場合には、三相ブラシレスモータ用駆動などの汎用性がある三相インバータを一対で用いる構成が考案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３６９５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、四相のＳＲモータの場合には、基本通電角を９０度通電として、各回転数やトルクに応じて適切な通電角を設定することで特性向上が行われている。そのため、二相通電が行われることにより、通電相における一方の相の磁束の影響を受け、他方の相の相電流が不安定になり、結果として性能が悪化する場合がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、四相のＳＲモータの性能を向上させることができるモータ制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、電源部から四相のＳＲモータの各相に対応する巻線へ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、Ａ相及びＢ相の二相の巻線と、Ｃ相及びＤ相の二相の巻線とのそれぞれに接続された一対の三相インバータと、前記各三相インバータにおける複数のスイッチング素子をオン状態又はオフ状態に制御することで前記巻線に流れる相電流を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、非通電相に流れている相電流を還流させることなく前記電源部に回生させることを特徴とするモータ制御装置である。
【０００７】
本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記制御部は、少なくとも前記二相のうち、通電相である一方の相に対する通電をＰＷＭ制御する場合に、当該ＰＷＭ制御のオフ期間において、非通電相である他方の相に流れる相電流を前記電源部に回生させる。
【０００８】
本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記制御部は、前記複数のスイッチング素子のうち、下アームのスイッチング素子をＰＷＭ制御し上アームのスイッチング素子をオン状態に制御することで、通電相に流れる相電流をＰＷＭ制御するとともに、非通電相に流れている相電流を前記電源部に回生させる。
【０００９】
本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記ＰＷＭ制御する下アームのスイッチング素子は、前記二相の巻線の接続点に接続されている下アームのスイッチング素子である。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、四相のＳＲモータの性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２を備えたモータシステム１の概略構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２の制御対象であるＳＲモータＭの概略構成の一例を示す図である。
【図３】本実施形態に係る三相インバータ４−１のスイッチング素子に対する通電パターンについて説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る通電パターン＃１について説明する図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る通電パターン＃２について説明する図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る通電パターン＃３について説明する図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る通電パターン＃４について説明する図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る三相インバータ４−１，４−２のスイッチング素子に対する通電パターンについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２を、図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２を備えたモータシステム１の概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、モータシステム１は、モータ制御装置２、ＳＲモータＭ、及び回転角センサＫを備える。このモータ制御装置２は、四相のスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）Ｍを回転駆動する。このＳＲモータＭは、例えば、車両の車輪を駆動するモータに用いられる。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２の制御対象であるＳＲモータＭの概略構成の一例を示す図である。
図２に示すように、ＳＲモータＭは、ロータＲ及びステータＳを備える。
【００１６】
ロータＲは、円周上に等間隔に配置された６つの突極部ＲＰ１〜ＲＰ６を備える。
ステータＳは、ロータＲを外囲するように設けられている。また、ステータＳは、内側のロータＲに向かって８つの突極部ＳＰ１〜ＳＰ８を有する。
【００１７】
８つの突極部ＳＰ１〜ＳＰ８には、それぞれ巻線が巻回されている。具体的には、突極部ＳＰ１及び突極部ＳＰ５には、Ａ相の巻線（以下、「Ａ相巻線」という。）Ｌａが巻回されている。突極部ＳＰ３及び突極部ＳＰ７には、Ｂ相の巻線（以下、「Ｂ相巻線」という。）Ｌｂが巻回されている。突極部ＳＰ２及び突極部ＳＰ６には、Ｃ相の巻線（以下、「Ｃ相巻線」という。）Ｌｃが巻回されている。突極部ＳＰ４及び突極部ＳＰ８には、Ｄ相の巻線（以下、「Ｄ相巻線」という。）Ｌｄが巻回されている。
【００１８】
モータ制御装置２は、Ａ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、及びＤ相巻線Ｌｄに対して選択的に通電することにより、ステータＳの突極部ＳＰ１〜ＳＰ８がロータＲの突極部ＲＰ１〜ＲＰ６を磁気吸引して、ロータＲに駆動トルク及び制動トルクを発生させる。これにより、ＳＲモータＭは回転駆動する。
図１に戻り、以下に、モータ制御装置２の具体的な構成について説明する。
【００１９】
モータ制御装置２は、電源部３、一対の三相インバータ４−１，４−２、電流センサ５及び制御部６を備える。
【００２０】
電源部３は、例えば、車両に搭載されるバッテリである。電源部３が、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。
【００２１】
この一対の三相インバータ４−１，４−２は、Ａ相巻線Ｌａ及びＢ相巻線Ｌｂと、Ｃ相巻線Ｌｃ及びＤ相巻線Ｌｄとのそれぞれに接続されている。
【００２２】
三相インバータ４−１は、３相ブリッジ接続された６つのスイッチング素子ＡＨ，ＡＬ，ＮＡＢＨ，ＮＡＢＬ，ＢＨ，ＢＬを備えている。本実施形態では、スイッチング素子ＡＨ，ＡＬ，ＮＡＢＨ，ＮＡＢＬ，ＢＨ，ＢＬがｎ型チャネルのＦＥＴ（Field Effective Transistor）である場合について説明するが、これに限定されず、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated gate bipolar transistor）、及びＢＪＴ（bipolar junction transistor）であってもよい。
【００２３】
スイッチング素子ＡＨ，ＡＬは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成している。スイッチング素子ＡＨは、上アームのスイッチング素子（以下、「上アームスイッチング素子」という。）である。一方、スイッチング素子ＡＬは、下アームのスイッチング素子（以下、「下アームスイッチング素子」という。）である。
【００２４】
スイッチング素子ＡＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＡＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＡＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＡＨ，ＡＬの各ゲートは、制御部６に接続されている。また、スイッチング素子ＡＨのソースとスイッチング素子ＡＬのドレインとの接続点である中性点はＡ相巻線Ｌａの一端に接続されている。
【００２５】
スイッチング素子ＢＨ，ＢＬは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成している。スイッチング素子ＢＨは、上アームスイッチング素子である。一方、スイッチング素子ＢＬは、下アームスイッチング素子である。
【００２６】
スイッチング素子ＢＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＢＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＢＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＢＨ，ＢＬの各ゲートは、制御部６に接続されている。また、スイッチング素子ＢＨのソースとスイッチング素子ＢＬのドレインとの接続点である中性点はＢ相巻線Ｌｂの一端に接続されている。
【００２７】
スイッチング素子ＮＡＢＨ，ＮＡＢＬは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成している。スイッチング素子ＮＡＢＨは、上アームスイッチング素子である。一方、スイッチング素子ＮＡＢＬは、下アームスイッチング素子である。
【００２８】
スイッチング素子ＮＡＢＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＮＡＢＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＮＡＢＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＮＡＢＨ，ＮＡＢＬの各ゲートは、制御部６に接続されている。また、スイッチング素子ＮＡＢＨのソースとスイッチング素子ＮＡＢＬのドレインとの接続点である中性点は、Ａ相巻線Ｌａの他端とＢ相巻線Ｌｂの他端との接続点に接続されている。
【００２９】
三相インバータ４−２は、３相ブリッジ接続された６つのスイッチング素子ＣＨ，ＣＬ，ＮＣＤＨ，ＮＣＤＬ，ＤＨ，ＤＬを備えている。本実施形態では、スイッチング素子ＣＨ，ＣＬ，ＮＣＤＨ，ＮＣＤＬ，ＤＨ，ＤＬがｎ型チャネルのＦＥＴである場合について説明するが、これに限定されず、例えば、ＩＧＢＴ、及びＢＪＴであってもよい。
【００３０】
スイッチング素子ＣＨ，ＣＬは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成している。スイッチング素子ＣＨは、上アームスイッチング素子である。一方、スイッチング素子ＣＬは、下アームスイッチング素子である。
【００３１】
スイッチング素子ＣＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＣＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＣＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＣＨ，ＣＬの各ゲートは、制御部６に接続されている。また、スイッチング素子ＣＨのソースとスイッチング素子ＣＬのドレインとの接続点である中性点はＣ相巻線Ｌｃの一端に接続されている。
【００３２】
スイッチング素子ＤＨ，ＤＬは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成している。スイッチング素子ＤＨは、上アームスイッチング素子である。一方、スイッチング素子ＤＬは、下アームスイッチング素子である。
【００３３】
スイッチング素子ＤＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＤＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＤＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＤＨ，ＤＬの各ゲートは、制御部６に接続されている。また、スイッチング素子ＤＨのソースとスイッチング素子ＤＬのドレインとの接続点である中性点はＤ相巻線Ｌｄの一端に接続されている。
【００３４】
スイッチング素子ＮＣＤＨ，ＮＣＤＬは、互いに直列接続されており、一のスイッチングレグを構成している。スイッチング素子ＮＣＤＨは、上アームスイッチング素子である。一方、スイッチング素子ＮＣＤＬは、下アームスイッチング素子である。
【００３５】
スイッチング素子ＮＣＤＨは、ドレインが電源部３の正極に接続され、ソースがスイッチング素子ＮＣＤＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＮＣＤＬのソースは、電源部３の負極に接続される。スイッチング素子ＮＣＤＨ，ＮＣＤＬの各ゲートは、制御部６に接続されている。また、スイッチング素子ＮＣＤＨのソースとスイッチング素子ＮＣＤＬのドレインとの接続点である中性点は、Ｃ相巻線Ｌｃの他端とＤ相巻線Ｌｄの他端との接続点に接続されている。
【００３６】
電流センサ５は、ＳＲモータＭが有するＡ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、及びＤ相巻線Ｌｄのそれぞれに流れる電流（以下、「相電流」という。）を検出して制御部６に出力する。
【００３７】
制御部６は、三相インバータ４−１のスイッチング素子ＡＨ，ＡＬ，ＮＡＢＨ，ＮＡＢＬ，ＢＨ，ＢＬと、三相インバータ４−２のスイッチング素子ＣＨ，ＣＬ，ＮＣＤＨ，ＮＣＤＬ，ＤＨ，ＤＬとのそれぞれのスイッチング素子のゲートに制御信号を送信する。これにより、三相インバータ４−１，４−２の各スイッチング素子は、オン状態とオフ状態とが切り替えられる。これにより、電源部３からの電流が、Ａ相巻線Ｌａ及びＢ相巻線Ｌｂと、Ｃ相巻線Ｌｃ及びＤ相巻線Ｌｄとのそれぞれの巻線に通電される。すなわち、制御部６は、ＳＲモータＭの各相に対応する巻線の通電を切り替えることにより、ＳＲモータＭを回転駆動する。
以下に、本発明の一実施形態に係る制御部６の構成について、説明する。
【００３８】
制御部６は、電流指令値生成部７、電流検出部８、位置検出部９、回転速度検出部１０、進角・通電角設定部１１、通電タイミング出力部１２、電流制御部１３、及び駆動制御部１４を備える。
【００３９】
電流指令値生成部７は、例えば、車両のアクセルペダルの操作量（踏力量）を示すアクセル信号に応じて、ＳＲモータＭのＡ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、Ｄ相巻線Ｌｄのそれぞれに流す電流の目標値（以下、「電流指令値」という。）を取得する。そして、電流指令値生成部７は、取得した電流指令値を進角・通電角設定部１１及び電流制御部１３に出力する。例えば、電流指令値生成部７は、アクセルペダルの操作量と、電流指令値とが関連付けられたテーブルを備え、アクセル信号が示すアクセルペダルの操作量に対応する電流指令値をそのテーブルから取得することで、電流指令値を算出する。また、電流指令値生成部７は、アクセル信号が示すアクセルペダルの操作量から、実験的に電流指令値を決定してもよい。
【００４０】
電流検出部８は、電流センサ５より出力されるＳＲモータＭのＡ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、及びＤ相巻線Ｌｄのそれぞれに流れる相電流値を検出する。そして、電流検出部８は、検出した各相の相電流値を電流制御部１３に出力する。例えば、電流検出部８は、各電流センサ５から出力される各相電流の検出信号に基づき、ＳＲモータＭに通電されている相電流を検出し、この相電流値を電流制御部１３に出力する。
【００４１】
位置検出部９は、回転角センサＫが出力する信号に基づいて、ロータＲの回転角（ロータＲの回転位置）を検出して、その検出結果を回転速度検出部１０及び通電タイミング出力部１２に出力する。
【００４２】
回転速度検出部１０は、位置検出部９が出力するロータＲの回転角を示す信号の単位時間あたりの変化量を検出し、検出した変化量からロータＲの回転速度（回転数）を算出する。そして、回転速度検出部１０は、算出した回転速度を進角・通電角設定部１１に出力する。
【００４３】
進角・通電角設定部１１は、電流指令値生成部７から出力された電流指令値と、回転速度検出部１０から出力された回転速度とに応じた進角及び通電角を、通電タイミング出力部１２に出力する。例えば、進角・通電角設定部１１は、進角マップ部１１ａ及び通電角マップ部１１ｂを含み構成される。
【００４４】
進角マップ部１１ａは、電流指令値生成部７が出力する電流指令値と、回転速度検出部１０が出力する回転速度とに基づいて進角を決定する。そして、進角マップ部１１ａは、その決定した進角を通電タイミング出力部１２に出力する。例えば、進角マップ部１１ａは、電流指令値とロータＲ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である。ここで、進角は、ＳＲモータＭの各相の巻線それぞれに対する通電開始位相及び通電終了位相を各相のインダクタンス変化に応じた所定位置（例えば、インダクタンスの増大開始位相及び減少開始位相等）から通電角を進角側に変化させる角度を表す。なお、進角は、電流指令値と回転数の増加に対して増加傾向にある。なお、例えば、進角マップ部１１ａは、シミュレーションや、実機による測定結果などから設定される。
【００４５】
通電角マップ部１１ｂは、電流指令値生成部７が出力する電流指令値と、回転速度検出部１０が出力する回転速度とに基づいて通電角を決定する。そして、通電角マップ部１１ｂは、決定した通電角を通電タイミング出力部１２に出力する。例えば、通電角マップ部１１ｂは、電流指令値とロータＲ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ＭのＡ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、及びＤ相巻線Ｌｄのそれぞれに対して対応付けられる。なお、通電角マップ部１１ｂは、シミュレーションや、実機による測定結果などから設定される。
【００４６】
通電タイミング出力部１２は、位置検出部９から出力されるロータＲの回転位置と、進角・通電角設定部１１から出力される進角及び通電角とを取得する。そして、通電タイミング出力部１２は、取得したロータＲの回転位置と、進角及び通電角とに基づいて、Ａ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、Ｄ相巻線Ｌｄに通電する通電タイミングを決定する。そして、通電タイミング出力部１２は、決定した各相の巻線への通電タイミングを示すタイミング信号をＰＷＭ出力部に出力する。
【００４７】
電流制御部１３は、電流指令値生成部７から供給される電流指令値と電流検出部８から供給される相電流値との偏差（以下、「電流差分値」という。）を算出する。電流制御部１３は、算出した電流差分値を駆動制御部１４に出力する。
【００４８】
駆動制御部１４は、電流値の差に基づいて、一般的に公知のＰＩ（Proportional Integral）制御、又は、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御を用いてデューティ比を算出する。
そして、駆動制御部１４は、算出したデューティ比と、通電タイミング出力部１２から出力されたタイミング信号とに基づいて、制御信号を生成する。そして、駆動制御部１４は、生成した制御信号を、予め設定されている複数の通電パターンに従って三相インバータ４−１，三相インバータ４−２の各スイッチング素子のゲートに送信する。
【００４９】
通電パターンとは、三相インバータ４−１，４−２におけるスイッチング素子をオン状態又はオフ状態にするスイッチングパターンであって、継続的にオンされた状態（「ＯＮ」）もしくは継続的にオフ「ＯＦＦ」された状態（「ＯＮ」または「ＰＷＭ（Pulse Width Modulation)」以外の期間）または一定の周期でオンまたはオフに制御された状態（ＰＷＭ制御された状態）（「ＰＷＭ」）のいずれかの組み合わせである。
【００５０】
したがって、換言すれば、駆動制御部１４は、三相インバータ４−１，４−２におけるスイッチング素子のオン状態とオフ状態とを制御することで、Ａ相巻線Ｌａ及びＢ相巻線Ｌｂと、Ｃ相巻線Ｌｃ及びＤ相巻線Ｌｄに通電する通電パターンを切り替える。
【００５１】
これにより、駆動制御部１４は、各三相インバータ４−１，４−２における複数のスイッチング素子のそれぞれを複数の通電パターンでオン状態又はオフ状態に制御することで各相の巻線（Ａ相巻線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ｃ相巻線Ｌｃ、Ｄ相巻線Ｌｄ）に流れる相電流を制御する。
【００５２】
ここで、本実施形態の特徴の一つは、通電パターンを順に切り替えることでＡ相及びＢ相を交互に励磁させる場合において、通電する相（通電相）ではない非通電相に流れている相電流を還流させることなく電源部３に回生させることである。例えば、駆動制御部１４は、Ｂ相を通電相とした場合には、非通電相であるＡ相に流れる相電流（残留電流）を電源部３に回生させる。
同様に、駆動制御部１４は、通電パターンを順に切り替えることでＣ相及びＤ相を交互に励磁させる場合において、通電する相（通電相）ではない非通電相に流れている相電流を還流させることなく電源部３に回生させる。例えば、駆動制御部１４は、Ｄ相を通電相とした場合には、非通電相であるＣ相に流れる相電流（残留電流）を電源部３に回生させる。
【００５３】
以下に、三相インバータ４−１のスイッチング素子に対する通電パターンについて図３〜図７を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る三相インバータ４−１のスイッチング素子に対する通電パターンについて説明する図である。図４は、本実施形態に係る通電パターン＃１について説明する図である。図５は、本実施形態に係る通電パターン＃２について説明する図である。図６は、本実施形態に係る通電パターン＃３について説明する図である。図７は、本実施形態に係る通電パターン＃４について説明する図である。
【００５４】
図３に示すように、本実施形態に係る駆動制御部１４は、三相インバータ４−１において、Ａ相巻線Ｌａ及びＢ相巻線Ｌｂとを交互に励磁させる４つの通電パターン（通電パターン＃１〜＃４）を備える、そして、駆動制御部１４は、三相インバータ４−１において、通電パターン＃１，＃２，＃３，＃４の順に通電パターンを切り替えることを繰り返す。
【００５５】
（通電パターン＃１）
駆動制御部１４は、通電パターン＃１において、スイッチング素子ＢＨ（上アームスイッチング素子）をオン状態に制御し、スイッチング素子ＮＡＢＬ（下アームスイッチング素子）をＰＷＭ制御する。これにより、Ｂ相巻線Ｌｂに対して負方向に励磁電流として相電流ＩＢが流れる。すなわち、通電パターン＃１では、通電相はＢ相となり、非通電相はＡ相となる。なお、負方向とは、Ａ相巻線Ｌａ又はＢ相巻線Ｌｂの一端側から他端側（中性点側）へ相電流が流れる方向である。一方、正方向とは、Ａ相巻線Ｌａ又はＢ相巻線Ｌｂの他端側（中性点側）から一端側へ相電流が流れる方向である。
【００５６】
したがって、図４に示すように、スイッチング素子ＢＨ及びスイッチング素子ＮＡＢＬが共にオン状態である場合には、スイッチング素子ＢＨ、Ｂ相巻線Ｌｂ、スイッチング素子ＮＡＢＬの順に電源部３からの電流が流れ、Ｂ相巻線Ｌｂが励磁される（図４（ａ）：供給モード）。
【００５７】
また、ＰＷＭ制御中にスイッチング素子ＮＡＢＬがオフ状態である場合には、Ｂ相巻線Ｌｂを流れる相電流ＩＢは、スイッチング素子ＮＡＢＨ、スイッチング素子ＢＬを通り、Ｂ相巻線Ｌｂに対して負方向に還流する。すなわち、Ｂ相巻線Ｌｂ、スイッチング素子ＮＡＢＨ及びスイッチング素子ＢＬで閉ループが形成される（図４（ｂ）：還流モード）。これにより、Ｂ相巻線Ｌｂの励磁は継続する。一方、Ａ相巻線Ｌａを流れる相電流ＩＡは、スイッチング素子ＮＡＢＨの還流ダイオードを介して電源部３に回生される。すなわち、駆動制御部１４は、スイッチング素子ＮＡＢＬのＰＷＭ制御中において、スイッチング素子ＡＬ、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＮＡＢＨの還流ダイオード、及び電源部３からなる回路を形成することで、Ａ相巻線Ｌａを流れる相電流ＩＡを三相インバータ４−１内で還流させることなく電源部３に回生させる。この電源部３に回生される相電流ＩＡはＡ相からＢ相に通電相を切り替えた場合にＡ相に残っている、いわゆる残留電流である。
【００５８】
駆動制御部１４は、通電パターン＃１から通電パターン＃２に切り替える場合には、スイッチング素子ＢＨ及びスイッチング素子ＮＡＢＬが共にオフ状態する。これにより、Ｂ相巻線Ｌｂの逆起電力により発生する相電流ＩＢがスイッチング素子ＮＡＢＨの還流ダイオードを通り電源部３に回生される（図４（ｃ）：回生モード）。
【００５９】
（通電パターン＃２）
駆動制御部１４は、通電パターン＃２において、スイッチング素子ＡＬ（下アームスイッチング素子）をオン状態に制御し、スイッチング素子ＮＡＢＨ（上アームスイッチング素子）をＰＷＭ制御する。これにより、Ａ相巻線Ｌａに対して正方向に相電流ＩＡが流れる。すなわち、通電パターン＃２では、通電相はＡ相となり、非通電相はＢ相となる。
【００６０】
したがって、図５に示すように、スイッチング素子ＡＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＨが共にオン状態である場合には、スイッチング素子ＮＡＢＨ、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＡＬの順に電源部３からの電流が流れ、Ａ相巻線Ｌａが励磁される（図５（ａ）：供給モード）。
【００６１】
また、スイッチング素子ＮＡＢＨがＰＷＭ制御している際、スイッチング素子ＡＬがオン状態であり、スイッチング素子ＮＡＢＨがオフ状態である場合には、Ａ相巻線Ｌａを流れる相電流ＩＡは、スイッチング素子ＡＬ、スイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオードを通り、Ａ相巻線Ｌａに対して正方向に還流する。すなわち、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＡＨ、及びスイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオードで閉ループが形成される（図５（ｂ）：還流モード）。これにより、Ａ相巻線Ｌａの励磁は継続する。一方、Ｂ相巻線Ｌｂを流れる相電流ＩＢは、スイッチング素子ＮＡＢＨの還流ダイオードを介して電源部３に回生される。すなわち、駆動制御部１４は、スイッチング素子ＮＡＢＨのＰＷＭ制御中において、スイッチング素子ＢＬ、Ｂ相巻線Ｌｂ、スイッチング素子ＮＡＢＨの還流ダイオード、及び電源部３からなる回路を形成することで、Ｂ相巻線Ｌｂを流れる相電流ＩＢを三相インバータ４−１内で還流させることなく電源部３に回生させる。この電源部３に回生される相電流ＩＢはＢ相からＡ相に通電相を切り替えた場合にＢ相に残っている、いわゆる残留電流である。
【００６２】
駆動制御部１４は、通電パターン＃２から通電パターン＃３に切り替える場合には、スイッチング素子ＡＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＨを共にオフ状態する。これにより、Ａ相巻線Ｌａの逆起電力により発生する相電流ＩＡが、スイッチング素子ＡＨの還流ダイオードを通り電源部３に回生される（図５（ｃ）：回生モード）。
【００６３】
（通電パターン＃３）
駆動制御部１４は、通電パターン＃３において、スイッチング素子ＢＬ（下アームスイッチング素子）をオン状態に制御し、スイッチング素子ＮＡＢＨ（上アームスイッチング素子）をＰＷＭ制御する。これにより、Ｂ相巻線Ｌｂに対して正方向に励磁電流として相電流ＩＢが流れる。すなわち、通電パターン＃３では、通電相はＢ相となり、非通電相はＡ相となる。
【００６４】
したがって、図６に示すように、スイッチング素子ＢＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＨが共にオン状態である場合には、スイッチング素子ＮＡＢＨ、Ｂ相巻線Ｌｂ、スイッチング素子ＢＬの順に電源部３からの相電流ＩＢが流れ、Ｂ相巻線Ｌｂが励磁される（図６（ａ）：供給モード）。
【００６５】
また、スイッチング素子ＮＡＢＨがＰＷＭ制御している際、スイッチング素子ＢＬがオン状態であり、スイッチング素子ＮＡＢＨがオフ状態である場合には、Ｂ相巻線Ｌｂに流れる相電流ＩＢは、スイッチング素子ＢＬ、スイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオードを通り、Ｂ相巻線Ｌｂに対して正方向に還流する。すなわち、Ｂ相巻線Ｌｂ、スイッチング素子ＢＬ、及びスイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオードで閉ループが形成される（図６（ｂ）：還流モード）。これにより、Ｂ相巻線Ｌｂの励磁は継続する。一方、Ａ相巻線Ｌａを流れる相電流ＩＡは、スイッチング素子ＡＨの還流ダイオードを介して電源部３に回生される。すなわち、駆動制御部１４は、スイッチング素子ＮＡＢＨのＰＷＭ制御中において、スイッチング素子ＮＡＢＬの還流ダイオード、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＡＨの還流ダイオード、及び電源部３からなる回路を形成することで、Ａ相巻線Ｌａを流れる相電流ＩＡを三相インバータ４−１内で還流させることなく電源部３に回生させる。この電源部３に回生される相電流ＩＡはＡ相からＢ相に通電相を切り替えた場合にＡ相に残っている、いわゆる残留電流である。
【００６６】
駆動制御部１４は、通電パターン＃３から通電パターン＃４に切り替える場合には、スイッチング素子ＢＬ及びスイッチング素子ＮＡＢＨを共にオフ状態する。これにより、Ｂ相巻線Ｌｂの逆起電力により発生する相電流ＩＢが、スイッチング素子ＢＨの還流ダイオードを通り電源部３に回生される（回生モード）。
【００６７】
（通電パターン＃４）
駆動制御部１４は、通電パターン＃４において、スイッチング素子ＡＨ（上アームスイッチング素子）をＰＷＭ制御し、スイッチング素子ＮＡＢＬ（下アームスイッチング素子）をオン状態に制御する。これにより、Ａ相巻線Ｌａに対して負方向に励磁電流として相電流ＩＡが流れる。すなわち、通電パターン＃４では、通電相はＡ相となり、非通電相はＢ相となる。
【００６８】
したがって、図７に示すように、スイッチング素子ＡＨ及びスイッチング素子ＮＡＢＬが共にオン状態である場合には、スイッチング素子ＡＨ、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＮＡＢＬの順に電源部３からの相電流ＩＡが流れ、Ａ相巻線Ｌａが励磁される（図７（ａ）：供給モード）。
【００６９】
また、スイッチング素子ＡＨがＰＷＭ制御している際、スイッチング素子ＡＨがオフ状態であり、スイッチング素子ＮＡＢＬがオン状態である場合には、Ａ相巻線Ｌａを流れる相電流ＩＡは、スイッチング素子ＮＡＢＬ、スイッチング素子ＡＬの還流ダイオードを通り、Ａ相巻線Ｌａに対して負方向に還流する。すなわち、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＡＬの還流ダイオード及びスイッチング素子ＮＡＢＬで閉ループが形成される（図７（ｂ）：還流モード）。これにより、Ａ相巻線Ｌａの励磁は継続する。一方、Ｂ相巻線Ｌｂを流れる相電流ＩＢは、スイッチング素子ＢＬの還流ダイオードを介して電源部３に回生される。すなわち、駆動制御部１４は、スイッチング素子ＡＨのＰＷＭ制御中において、スイッチング素子ＡＬの還流ダイオード、Ａ相電線Ｌａ、Ｂ相巻線Ｌｂ、スイッチング素子ＢＨの還流ダイオード、及び電源部３からなる回路を形成することで、Ｂ相巻線Ｌｂを流れる相電流ＩＢを三相インバータ４−１内で還流させることなく電源部３に回生させる。この電源部３に回生される相電流ＩＢはＢ相からＡ相に通電相を切り替えた場合にＢ相に残っている、いわゆる残留電流である。
【００７０】
駆動制御部１４は、通電パターン＃４から通電パターン＃１に切り替える場合には、スイッチング素子ＡＨ及びスイッチング素子ＮＡＢＬが共にオフ状態する。これにより、Ａ相巻線Ｌａの逆起電力により発生する相電流ＩＡがスイッチング素子ＮＡＢＨの還流ダイオードを通り電源部３に回生される（図７（ｃ）：回生モード）。
【００７１】
以上のように、駆動制御部１４は、三相インバータ４−１において、非通電相に流れている相電流を還流させることなく電源部３に回生させる。これにより、駆動制御部１４は、還流モードにおいて非通電相に流れている相電流を低減することができる。したがって、通電角の広角化による出力向上や、回生区間での相電流による制動トルクを低減することができ、四相のＳＲモータの性能を向上させることができる。
【００７２】
より具体的には、従来の方法では、上記通電パターン＃１に対応する通電パターンとして、スイッチング素子ＢＨ（上アームスイッチング素子）をＰＷＭ制御し、スイッチング素子ＮＡＢＬ（下アームスイッチング素子）をオン状態に制御する。このため、還流モードにおいて、非通電相であるＡ相の相電流（Ａ相巻線Ｌａを流れる相電流Ｉａ）は、スイッチング素子ＮＡＢＬ、スイッチング素子ＡＬの還流ダイオードを通り、Ａ相巻線Ｌａに対して還流する。したがって、電源部３からＡ相巻線Ｌａ及びＢ相巻線Ｌｂに電流が流れていない非通電区間において、非通電相であるＡ相の相電流が還流するため、このＡ相の相電流により制動トルクが発生し、ＳＲモータＭの出力が低下する。
【００７３】
一方、本実施形態では、駆動制御部１４は、非通電区間において、非通電相に流れている相電流を還流させることなく電源部３に回生させる。より具体的には、駆動制御部１４は、（Ａ相及びＢ相、又はＣ相及びＤ相）二相のうち、通電相である一方の相に対する通電をＰＷＭ制御する場合に、当該ＰＷＭ制御のオフ期間（非通電区間）において、非通電相である他方の相に流れる相電流を電源部３に回生させる。
【００７４】
例えば、駆動制御部１４は、上記通電パターン＃１において、下アームのスイッチング素子をＰＷＭ制御し上アームのスイッチング素子をオン状態に制御する。これにより、還流モードにおいて、非通電相に流れる相電流が還流することなく電源部３に回生される。したがって、非通電相であるＡ相の相電流が低減し、制動トルクの発生が抑制される。したがって、ＳＲモータＭの出力の低下を抑制することができる。
【００７５】
なお、三相インバータ４−１のスイッチング素子に対して図３〜図７に示す通電パターン＃１〜４を実行する場合について説明したが、三相インバータ４−２のスイッチング素子に対しても同様の制御を行ってもよい。すなわち、図８に示すように、駆動制御部１４は、三相インバータ４−２においても、非通電区間において、非通電相の相電流を電源部３に回生してもよい。
【００７６】
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。
【００７７】
例えば、上記実施形態の通電パターン＃２において、駆動制御部１４は、スイッチング素子ＡＬ（下アームスイッチング素子）をＰＷＭ制御し、スイッチング素子ＮＡＢＨ（上アームスイッチング素子）をオン状態に制御してもよい。これにより、還流モードにおいて、より効率的に、Ｂ相巻線Ｌｂを流れる相電流ＩＢを電源部３に回生させることができる。すなわち、還流モードの場合には、スイッチング素子ＡＬがオフ状態となるので、Ｂ相巻線Ｌｂを流れる相電流ＩＢのうち、スイッチング素子ＡＬを介してＢ相巻線Ｌｂに還流する成分を無くすことができる。これにより、駆動制御部１４は、スイッチング素子ＡＬのＰＷＭ制御中において、スイッチング素子ＢＬ、Ｂ相巻線Ｌｂ、Ａ相巻線Ｌａ、スイッチング素子ＡＨの還流ダイオード、及び電源部３からなる回路を形成することで、Ｂ相巻線Ｌｂを流れる相電流ＩＢを還流させることなく電源部３に回生させることができる。
【符号の説明】
【００７８】
１  モータシステム
２  モータ制御装置
４  三相インバータ
６  制御部
１４  駆動制御部
Ｍ  ＳＲモータ
Ｌａ  Ａ相巻線
Ｌｂ  Ｂ相巻線
Ｌｃ  Ｃ相巻線
Ｌｄ  Ｄ相巻線
ＡＨ，ＡＬ，ＮＡＢＨ，ＮＡＢＬ，ＢＨ，ＢＬ  スイッチング素子
ＣＨ，ＣＬ，ＮＣＤＨ，ＮＣＤＬ，ＤＨ，ＤＬ  スイッチング素子
【図１】
2019146383.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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