(57)【要約】【課題】車両用回転電機において、磁気音を抑制する。【解決手段】車両用回転電機１は、固定子巻線２，３と、界磁巻線４と、制御装置７と、を備える。固定子巻線２，３は、複数の相巻線を有する。界磁巻線４は、界磁電流により磁化され、固定子巻線２，３に対して移動可能な巻線である。制御装置７は、１または複数の相巻線に流される電流を表す相電流、および界磁電流によって生じる磁束が予め設定された上限値を超えないように、相電流および界磁電流のうちの少なくとも一方を制御するように構成される。【選択図】図１
2019213396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の相巻線を有する電機子巻線（２，３）と、
界磁電流により磁化され、前記電機子巻線に対して移動可能な巻線である界磁巻線（４）と、
前記１または複数の相巻線に流される電流を表す相電流を検知する電流検知部（１３Ｘ，１３Ｙ，１３Ｚ，１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ）と、
前記相電流および前記界磁電流によって生じる磁束が予め設定された上限値を超えないように、前記電流検知部が検知した相電流に基づいて、前記相電流および前記界磁電流のうちの少なくとも一方を制御するように構成された制御部（７）と、
を備える車両用回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用回転電機であって、
前記制御部は、前記相電流を構成するｄ軸電流が負の値になるように、少なくとも前記相電流を制御する
ように構成された車両用回転電機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の車両用回転電機であって、
前記制御部は、前記相電流を構成するｄ軸電流およびｑ軸電流、並びに前記界磁電流がそれぞれ目標値となるように制御する
ように構成された車両用回転電機。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用回転電機であって、
前記制御部は、前記相電流が最大効率となるように制御し、前記界磁電流を前記磁束が前記上限値を超えないように制御する
ように構成された車両用回転電機。
【請求項５】
請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の車両用回転電機であって、
前記制御部は、前記界磁電流が最大効率となるように制御し、前記ｄ軸電流を前記磁束が前記上限値を超えないように制御する
ように構成された車両用回転電機。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の車両用回転電機であって、
前記制御部は、ＰＷＭ制御と電圧位相制御とを切り替え可能であり、前記ＰＷＭ制御の際に、前記界磁電流値が予め設定された範囲内となるように制御し、前記ｄ軸電流を前記磁束が前記上限値を超えないように制御する
ように構成された車両用回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両に搭載される車両用回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、複数の相巻線を有するモータに対してｄ軸電流およびｑ軸電流を制御することによってモータの効率を改善するという技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開２０１６／２０７９３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発明者の詳細な検討の結果、車両用回転電機では、効率を優先して電流を制御すると、磁気音が増大するという課題が見出された。
本開示の１つの局面は、車両用回転電機において、磁気音を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、車両用回転電機であって、電機子巻線（２，３）と、界磁巻線（４）と、制御部（７）と、を備える。電機子巻線は、複数の相巻線を有する。
界磁巻線は、界磁電流により磁化され、電機子巻線に対して移動可能な巻線である。制御部は、１または複数の相巻線に流される電流を表す相電流、および界磁電流によって生じる磁束が予め設定された上限値を超えないように、相電流および界磁電流のうちの少なくとも一方を制御するように構成される。
【０００６】
ここで、車両用回転電機に入出力されるトルクが大きくなると、電機子巻線と界磁巻線との間で引き合う力および反発し合う力が大きくなり、磁気音が大きくなる。このため、本開示では、磁束を抑制することで磁気音を抑制する。このような構成によれば、磁気音を抑制することができる。
【０００７】
なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】車両用回転電機の構成を示すブロック図である。
【図２】電力変換器の構成を示すブロック図である。
【図３】最大効率曲線を示すグラフである。
【図４】ｄ軸電流を抑制する際の電流ベクトルの一例を示すグラフである。
【図５】第１実施形態の磁気音低減例を示すグラフである。
【図６】第２実施形態の磁気音低減例を示すグラフである。
【図７】第３実施形態の磁気音低減例を示すグラフである。
【図８】第４実施形態の磁気音低減例を示すグラフである。
【図９】発電時の制御モードの一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、本開示の実施形態を説明する。
［１．第１実施形態］
［１−１．構成］
図１に示す車両用回転電機１は、２組の固定子巻線２、３と、界磁巻線４と、２組の電力変換器群５、６と、制御装置７と、電流センサ１３Ｘ，１３Ｙ，１３Ｚ，１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗとを備える。また、車両用回転電機１は、ＥＣＵ８と、バッテリ９と、１または複数の負荷１０とに接続されている。電流センサ１３Ｘ，１３Ｙ，１３Ｚ，１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは、相電流を検知する周知の電流センサであり、相電流の検知結果をＥＣＵ８に送る。
【００１０】
ＥＣＵ８は電子制御装置を示す。また、負荷１０はバッテリ９または発電中の車両用回転電機１から電力の供給を受けて電力を消費する電気機器である。
一方の固定子巻線２は、例えばＸ相巻線、Ｙ相巻線、Ｚ相巻線からなる三相巻線として構成される多相巻線であって、図示しない固定子鉄心に巻装されている。同様に、他方の固定子巻線３は、例えばＵ相巻線、Ｖ相巻線、Ｗ相巻線からなる三相巻線として構成される多相巻線であって、上述した固定子鉄心に、固定子巻線２に対して電気角で３０度ずらした位置に巻装されている。本実施形態では、これら２つの固定子巻線２、３と固定子鉄心によって固定子が構成されている。
【００１１】
界磁巻線４は、固定子鉄心の内周側に対向配置された図示しない界磁極に巻装されて回転子を構成している界磁巻線４に界磁電流を流すことにより、界磁極が磁化される。車両用回転電機１が発電器として機能する際には、界磁極が磁化された状態で回転子が回転し、界磁巻線４と固定子巻線２、３とが相対移動させられることで発生する回転磁界によって固定子巻線２、３が交流電圧を発生する。
【００１２】
また、車両用回転電機１がモータとして機能する際には、界磁極が磁化された状態で固定子巻線２、３に交流電圧が印加されることによって界磁巻線４と固定子巻線２、３との間で回転子を回転させる回転駆動力を発生させる。
【００１３】
電力変換器群５、６は、車両用回転電機１の駆動用のインバータ、および車両用回転電機１による発電用の整流器モジュールとして機能する。一方の電力変換器群５は、一方の固定子巻線２に接続されており、全体で三相全波整流回路、いわゆるブリッジ回路が構成され、固定子巻線２に誘起される交流電流を直流電流に変換する。この電力変換器群５は、固定子巻線２の相数に対応する数の電力変換器５Ｘ、５Ｙ、５Ｚを備えている。本実施形態では、三相巻線であるため３個の電力変換器を備える。
【００１４】
電力変換器５Ｘは、固定子巻線２に含まれるＸ相巻線に接続されている。電力変換器５Ｙは、固定子巻線２に含まれるＹ相巻線に接続されている。電力変換器５Ｚは、固定子巻線２に含まれるＺ相巻線に接続されている。また、電力変換器５Ｘ、５Ｙ、５Ｚの固定子巻線２側には、電流センサ１３Ｘ，１３Ｙ，１３Ｚを備える。
【００１５】
他方の電力変換器群６は、一方の固定子巻線３に接続されており、全体で三相全波整流回路が構成され、固定子巻線３に誘起される交流電流を直流電流に変換する。この電力変換器群６は、固定子巻線３の相数に対応する数の電力変換器６Ｕ、６Ｖ、６Ｗを備えている。
【００１６】
電力変換器６Ｕは、固定子巻線３に含まれるＵ相巻線に接続されている。電力変換器６Ｖは、固定子巻線３に含まれるＶ相巻線に接続されている。電力変換器６Ｗは、固定子巻線３に含まれるＷ相巻線に接続されている。また、電力変換器６Ｕ、６Ｖ、６Ｗの固定子巻線３側には、電流センサ１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗを備える。
【００１７】
制御装置７は、界磁巻線４に流す界磁電流、および電力変換器群５，６を制御する制御回路である。制御装置７は、通信端子Ｌおよび通信端子Ｌに接続される通信線を介してＥＣＵ８と接続されており、ＥＣＵ８との間で双方向の通信を行い、通信メッセージを送信あるいは受信する。
【００１８】
ＥＣＵ８は、通信メッセージに、トルク目標値および回転角の情報を含めて送信する。トルク目標値は、発電または駆動の目標値を示す値である。例えば、トルク目標値がプラスの場合は車両用回転電機１をモータとして機能させ、トルク目標値がマイナスの場合は車両用回転電機１を発電器として機能させることを意味する。トルク目標値がマイナスの場合、トルク目標値は、目標とする発電量の指令値である発電量指令ともいうことができ、また、トルク目標値と回転角の情報とに基づいて、目標とする発電時の電流の大きさを表す発電電流を求めることができる。ＥＣＵ８は、通信メッセージに、電流センサ１３にて得られる相電流を含めて送信する。
【００１９】
回転角の情報は、車両用回転電機１の回転角を検知する回転角センサ１１によって得られる界磁巻線４と固定子巻線２、３との相対的な位置関係、すなわち電気角を推定するための情報である。回転角センサ１１は、例えば、エンコーダディスクおよびパルスカウンタを備える構成とされ、ＥＣＵ８は、パルスカウンタにて得られるパルスに基づいて回転角の情報を生成する。
【００２０】
制御装置７は、Ｆ端子を介して接続された界磁巻線４に流す界磁電流を制御する機能で界磁電流を調整することにより、車両用回転電機１の出力電圧ＶＢが調整電圧Ｖregに近づくように制御する。車両用回転電機１の出力電圧ＶＢは、各電力変換器の出力電圧ともいうことができる。
【００２１】
制御装置７は、例えば、出力電圧ＶＢが調整電圧Ｖregよりも高くなったときに界磁巻線４への界磁電流の供給を停止し、出力電圧ＶＢが調整電圧Ｖregよりも低くなったときに界磁巻線４に界磁電流の供給を行うことにより、出力電圧ＶＢが調整電圧Ｖregに近づくように制御する。
【００２２】
制御装置７は、トルク目標値、相電流に従って、整流器モジュール５，６に対して、整流器モジュール５，６が有するスイッチング素子のオン・オフタイミングを指示する。
次に、電力変換器５Ｘ等の詳細について説明する。図２は、電力変換器５Ｘの構成を示す図である。なお、他の電力変換器５Ｙ、５Ｚ、６Ｕ、６Ｖ、６Ｗも同じ構成を有している。
【００２３】
図２に示すように、電力変換器５Ｘは、２つのＭＯＳトランジスタ５０、５１、制御回路５４を備えている。ＭＯＳトランジスタ５０は、ソースが固定子巻線２のＸ相巻線に接続され、ドレインが充電線１２を介して電気負荷１０やバッテリ９の正極端子に接続された上アーム、すなわちハイサイド側のスイッチング素子である。
【００２４】
ＭＯＳトランジスタ５１は、ドレインがＸ相巻線に接続され、ソースがバッテリ９の負極端子に接続された下アーム、すなわちローサイド側のスイッチング素子である。これら２つのＭＯＳトランジスタ５０、５１からなる直列回路がバッテリ９の正極端子と負極端子の間に配置され、これら２つのＭＯＳトランジスタ５０、５１の接続点にＸ相巻線が接続されている。
【００２５】
また、ＭＯＳトランジスタ５０、５１のそれぞれのソース・ドレイン間にはダイオードが並列接続されている。このダイオードはＭＯＳトランジスタ５０、５１の寄生ダイオード、言い換えればボディダイオードによって実現されるが、別部品としてのダイオードをさらに並列接続するようにしてもよい。
【００２６】
なお、上アームおよび下アームの少なくとも一方を、ＭＯＳトランジスタ以外のスイッチング素子を用いて構成するようにしてもよい。
制御回路５４は、制御装置７から指示されるスイッチング素子のオン・オフタイミングに従って、ＭＯＳトランジスタ５０、５１を駆動する。
【００２７】
すなわち、車両用回転電機１が発電器として機能する際には、制御装置７は、制御回路５４を介して、ＭＯＳトランジスタ５０、５１をスイッチングすることによって、バッテリ９へ供給される電力を最適化する。
【００２８】
また、車両用回転電機１がモータとして機能する際には、制御装置７は、制御回路５４を介して、ＭＯＳトランジスタ５０、５１をスイッチングすることによって、バッテリ９の直流電圧から固定子巻線２，３に対する三相交流電圧を生成することで車両用回転電機１を駆動する。
【００２９】
なお、以下では、三相巻線である固定子巻線２，３に流れる相電流をｄ軸電流およびｑ軸電流の２軸で表記する。ｄ軸電流は、磁束軸の成分であり、ｑ軸電流は、トルク軸の成分である。相電流を２軸で表記するための変換式は周知であるため、ここでの説明を割愛する。ただし、相電流を２軸で表記する際に必要となる電気角は、回転角センサ１１に基づいて得られる回転角の情報、或いは電流センサ１３から得られる相電流を用いて推定する。
【００３０】
また、以下にはｄ軸電流およびｑ軸電流を設定する手法を説明するが、設定されたｄ軸電流およびｑ軸電流と、固定子巻線２，３に流れる相電流との関係は、予め所定の関係式或いはマップ等によって一義に特定される。制御装置７は、電流センサ１３が検知した相電流に基づいて、ＭＯＳトランジスタ５０、５１をスイッチングすることによって、ｄ軸電流およびｑ軸電流から特定される相電流が固定子巻線２，３に流れるように制御する。この際、ＥＣＵ８が用いるクロックを基準の周期とするＰＷＭ波形を用いてＭＯＳトランジスタ５０、５１をスイッチングする。
【００３１】
制御装置７は、ＭＯＳトランジスタ５０、５１をスイッチングする際に、必要に応じて磁束Φを抑制する。車両用回転電機１から出力されるトルク、或いは、車両用回転電機１に入力されるトルクをトルクＴと表記すると、トルクＴと磁束Φとの関係は、下記式（１）にて表記できる。
【００３２】
【数１】
2019213396.tif 000003
すなわち、トルクＴは、磁束φと固定子巻線２，３に流される総電流Ｉとの積で表記できる。また、磁束φは、下記式（２）にて表記できる。
【００３３】
【数２】
2019213396.tif 000004
ただし、ｆ（Ｉｆ）は、界磁電流Ｉｆに依存する界磁巻線４によって生じる磁束を表す。また、Ｌｄは、固定子巻線２，３のインダクタンスのうちのｄ軸成分であり、ｉｄは、固定子巻線２，３のｄ軸電流である。
【００３４】
制御装置７は、要求されるトルクＴに応じて、車両用回転電機１による発電効率が最大となり、または駆動効率が最大となるように、界磁巻線４を流れる界磁電流と固定子巻線２，３を流れる相電流との組み合わせを選択し、原則として、図３に示すように、最大効率曲線Ｐｍａｘ上の任意の点を選択する。最大効率曲線Ｐｍａｘは予め準備されている。ただし、磁束φが予め設定された上限値φｍａｘを超える場合、磁気音を抑制することができるような界磁電流と相電流との組み合わせに変更する。
【００３５】
例えば、図３に示すように、最大効率点Ａｍａｘが選択されたものの、この点での磁束φが予め設定された磁束の上限値φｍａｘを超える場合、例えば、ｄ軸電流を抑制してＡ１等の点を選択し、磁気音を抑制する。或いは、界磁電流を抑制して、Ａ２等の点を選択し、磁気音を抑制する。
【００３６】
第１実施形態では、制御装置７は、界磁電流が最大効率となるように制御し、ｄ軸電流を磁束が上限値を超えないように制御する例について説明する。
制御装置７は、磁気音を抑制する必要がある場合に、例えば図４に示すように、ｄ軸電流が負の値になるように制御することによって、上記式（２）のうちのｉｄの項が負の値になり、界磁電流による磁束の大きさよりも磁束が小さくなるように制御する。
【００３７】
詳細には、図５の上図に示すように、界磁電流については、トルクに対して最大効率となる界磁電流の関係が予め設定された最大効率条件に従って制御する。図５の中図に示すように、ｄ軸電流については、トルクに対して最大効率となるｄ軸電流の関係が予め設定された最大効率条件よりも、トルクの全領域についてｄ軸電流を低減した磁気音低減条件に従って制御する。磁気音低減条件では、磁束φが上限値となる磁気音成立ｄ軸電流ラインを超えることがないように設定される。
【００３８】
図５の下図に示すように、ｑ軸電流については、ｄ軸電流を抑制することでトルクＴが減少しているため、トルクＴを補うために、トルクに対して最大効率となるｑ軸電流の関係が予め設定された最大効率条件よりも電流を増加させた磁気音低減条件に従って制御する。
【００３９】
［１−２．効果］
以上詳述した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１ａ）車両用回転電機１は、固定子巻線２，３と、界磁巻線４と、制御装置７と、電流センサ１３とを備える。固定子巻線２，３は、複数の相巻線を有する。
【００４０】
界磁巻線４は、界磁電流により磁化され、固定子巻線２，３に対して移動可能な巻線である。電流センサ１３は、１または複数の相巻線に流される電流を表す相電流を検知する。制御装置７は、相電流および界磁電流によって生じる磁束が予め設定された上限値を超えないように、電流センサ１３が検知した相電流に基づいて、相電流および界磁電流のうちの少なくとも一方を制御するように構成される。
【００４１】
ここで、車両用回転電機１に入出力されるトルクが大きくなると、固定子巻線２，３と界磁巻線４との間で引き合う力および反発し合う力が大きくなり、磁気音が大きくなる。このため、本開示では、磁束を抑制することで磁気音を抑制する。このような構成によれば、磁気音を抑制することができる。
【００４２】
（１ｂ）制御装置７は、相電流を構成するｄ軸電流が負の値になるように、少なくとも界磁電流を制御してもよい。
このような構成によれば、ｄ軸電流を負の値とすることで磁束を抑制できるので、磁気音を抑制することができる。
【００４３】
（１ｃ）制御装置７は、相電流を構成するｄ軸電流およびｑ軸電流、並びに界磁電流がそれぞれ目標値となるように制御してもよい。
このような構成によれば、ｄ軸電流、ｑ軸電流、界磁電流の組み合わせを制御することで磁気音を抑制することができる。
【００４４】
（１ｄ）制御装置７は、界磁電流が最大効率となるように制御し、ｄ軸電流を磁束が上限値を超えないように制御してもよい。
このような構成によれば、ｄ軸電流の制御により騒音を抑制することができる。
【００４５】
［２．第２実施形態］
［２−１．第１実施形態との相違点］
第２実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同様であるため、相違点について以下に説明する。なお、第１実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
【００４６】
前述した第１実施形態では、界磁電流が最大効率となるように制御し、ｄ軸電流を磁束が上限値を超えないように制御した。これに対し、第２実施形態では、制御装置７は、ｄ軸電流が最大効率となるように制御し、界磁電流を磁束が上限値を超えないように制御する点で、第１実施形態と相違する。
【００４７】
［２−２．構成］
本実施形態の制御装置７は、図６に示すように界磁電流および相電流を制御する。すなわち、図６の上図に示すように、界磁電流については、最大効率条件よりも界磁電流を低減した磁気音低減条件となるように制御する。磁気音低減条件では、磁束φが上限値となる磁気音成立界磁電流ラインを超えることがないように設定される。図６の中図に示すように、ｄ軸電流については、最大効率条件となるように制御する。
【００４８】
図６の下図に示すように、ｑ軸電流については、界磁電流を抑制することでトルクＴが減少しているため、トルクＴを補うために、トルクの全領域について最大効率条件よりも電流を増加させ、磁気音低減条件に従って制御する。
【００４９】
［２−３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
【００５０】
（２ａ）制御装置７は、ｄ軸電流が最大効率となるように制御し、界磁電流を磁束が上限値を超えないように制御する。
このような構成によれば、界磁電流の制御により騒音を抑制することができる。
【００５１】
［３．第３実施形態］
［３−１．第１実施形態との相違点］
前述した第１実施形態では、界磁電流が最大効率となるように制御し、ｄ軸電流をトルクに対する全領域について減じることで、磁束が上限値を超えないように制御した。これに対し、第３実施形態では、制御装置７は、ｄ軸電流をトルクが大きな領域だけについて減じることで、磁束が上限値を超えないように制御する点で、第１実施形態と相違する。
【００５２】
［３−２．構成］
本実施形態の制御装置７は、図７の上図に示すように、界磁電流については、最大効率条件となるように制御する。図７の中図に示すように、ｄ軸電流については、トルクが比較的小さな領域では、最大効率条件となるように設定し、トルクが大きくなり、ｄ軸電流が磁気音成立ｄ軸電流ラインに近づくと、概ね磁気音成立ｄ軸電流ラインに沿って設定される磁気音低減条件に従って制御する。磁気音低減条件では、磁束φが上限値となる磁気音成立ｄ軸電流ラインを超えることがないように設定される。
【００５３】
図７の下図に示すように、ｑ軸電流については、ｄ軸電流が最大効率条件に従って設定されている際にはｑ軸電流も最大効率条件となるように設定される。また、ｄ軸電流が最大効率よりも抑制されている領域では、ｄ軸電流を抑制することでトルクＴが減少しているため、トルクＴを補うために、ｑ軸電流を最大効率条件よりも電流を増加させ、磁気音低減条件に従って制御する。
【００５４】
［３−３．効果］
以上詳述した第３実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
【００５５】
（３ａ）このような構成によれば、ｑ軸電流およびｄ軸電流が極力最大効率となるように設定することができる。
［４．第４実施形態］
［４−１．第２実施形態との相違点］
前述した第２実施形態では、ｄ軸電流が最大効率となるように制御し、界磁電流をトルクに対する全領域について減じることで、磁束が上限値を超えないように制御した。これに対し、第４実施形態では、制御装置７は、界磁電流をトルクが大きな領域だけについて減じることで、磁束が上限値を超えないように制御する点で、第２実施形態と相違する。
【００５６】
［４−２．構成］
本実施形態の制御装置７は、図８に示すように界磁電流および相電流を制御する。すなわち、図８の上図に示すように、界磁電流については、トルクが比較的小さな領域では、最大効率となるように設定し、トルクが大きくなり、界磁電流が磁気音成立界磁電流ラインに近づくと、概ね磁気音成立界磁電流ラインに沿って設定される磁気音低減条件に従って制御する。磁気音低減条件では、磁束φが上限値となる磁気音成立界磁電流ラインを超えることがないように設定される。図８の中図に示すように、ｄ軸電流については、最大効率となるように制御する。
【００５７】
図８の下図に示すように、ｑ軸電流については、界磁電流が最大効率に設定されている際にはｑ軸電流も最大効率となるように設定される。また、界磁電流が最大効率よりも抑制されている領域では、界磁電流を抑制することでトルクＴが減少しているため、トルクＴを補うために、ｑ軸電流を最大効率よりも電流を増加させ、磁気音低減条件に従って制御する。
【００５８】
［４−３．効果］
以上詳述した第２実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
【００５９】
（２ａ）このような構成によれば、ｑ軸電流および界磁電流が極力最大効率となるように設定することができる。
［５．第５実施形態］
［５−１．上記各実施形態との相違点］
前述した上記各実施形態では、発電時の制御モードについては言及していない。これに対し、第５実施形態では、複数の制御モードを回転数に応じて切り替え、この際に磁気音を低減させる点で上記各実施形態と相違する。
【００６０】
［５−２．構成］
第５実施形態では、制御装置７が界磁巻線４に界磁電流の供給を行う際に、制御モードとして、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御と電圧位相制御とを切り替える。なお、図９では、発電時の制御について例示する。図９では、車両用回転電機１の回転数と、発電電流との関係に従って、制御モードを切り替えることを示す。ただし、車両用回転電機１の回転数は、回転角の情報を複数回取得することで求めることができる。
【００６１】
ＰＷＭ制御とは、主として車両用回転電機１の回転数が低いときに実施される制御モードであり、電力変換器５，６が有するスイッチング素子をＰＷＭ波形によって制御することで、固定子巻線２、３からの電流を制御する制御手法を示す。ＰＷＭ制御で用いられるＰＷＭ波形のパルス幅は、トルク目標値や回転数に応じて変更され、ＰＷＭ波形のパルスの周期は、ＥＣＵ８で用いられるクロックの周期を基準に設定される。
【００６２】
電圧位相制御とは、主として車両用回転電機１の回転数が高いときに実施される制御モードであり、発電時では、固定子巻線２、３にかかる誘起電圧が、電力変換器５，６に備えられたダイオードが導通する程度の電圧を超える場合に、スイッチング素子をオンオフするように制御する制御手法を示す。
【００６３】
この際のオン・オフタイミングは、車両用回転電機１の回転角度周期、すなわち回転角の情報に依存する。電圧位相制御には、例えば、矩形波制御など、電気角毎にスイッチングのタイミングを設定する制御が含まれる。
【００６４】
なお、ＰＷＭ制御、電圧位相制御の際に、界磁巻線４への界磁電流は、界磁電流を平滑化したときに、予め設定された値以上になるように、そのデューディ比が設定される。ただし、制御モード毎に、異なる範囲内に制御されてもよい。
本実施形態においては、ＰＷＭ制御の実施時に、ｄ軸電流を磁束が上限値を超えないように制御するとよい。
【００６５】
［５−３．効果］
以上詳述した第５実施形態によれば、前述した第１実施形態の効果（１ａ）を奏し、さらに、以下の効果を奏する。
【００６６】
（５ａ）制御装置７は、ＰＷＭ制御と電圧位相制御とを切り替え可能であり、ＰＷＭ制御の際に、界磁電流値が予め設定された範囲内となるように制御し、ｄ軸電流を磁束が上限値を超えないように制御してもよい。
【００６７】
このような構成によれば、ＰＷＭ制御の際に、磁気音を抑制しつつ、車両用回転電機１によるトルクの変動を小さくすることができる。
【００６８】
（５ｂ）第５実施形態の構成では、発電時に複数のモードを切り替えるよう構成したが、駆動時にも同様に、ＰＷＭ制御、電圧位相制御を切り替えるように構成してもよい。この場合、ＰＷＭ制御、電圧位相制御を切り替える際に、ｄ軸電流を磁束が上限値を超えないように制御してもよい。
【００６９】
［６．他の実施形態］
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００７０】
（６ａ）上記実施形態では、界磁電流およびｄ軸電流のうちの一方を制御することによって磁束を抑制するよう構成したが、界磁電流およびｄ軸電流のうちの両方を制御することによって磁束を抑制してもよい。
【００７１】
（６ｂ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。なお、特許請求の範囲に記載した文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【００７２】
（６ｃ）上述した車両用回転電機１の他、当該車両用回転電機１を構成要素とするシステム、当該車両用回転電機１としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、車両用回転電機１の制御方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。
【００７３】
［７．実施形態の構成と本開示の構成との対応関係］
上記実施形態における固定子巻線２、３は、本開示での電機子巻線に相当し、上記実施形態における制御装置７は、本開示での制御部に相当する。また、上記実施形態における電流センサ１３Ｘ，１３Ｙ，１３Ｚ，１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗは、本開示での電流検知部に相当する。
【符号の説明】
【００７４】
１…車両用回転電機、２，３…固定子巻線、４…界磁巻線、５，６…電力変換器群、７…制御装置、８…ＥＣＵ、９…バッテリ、１０…負荷、１１…回転角センサ、１２…充電線、１３Ｘ，１３Ｙ，１３Ｚ，１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗ…電流センサ、５０，５１…ＭＯＳトランジスタ、５４…制御回路。
【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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