(57)【要約】【課題】本発明は、ＳＲモータの電力供給源となるバッテリ１０の信頼性の低下を好適に回避することのできるＳＲモータの駆動装置を提供する。【解決手段】ＳＲモータの駆動装置１２は、キャパシタ３０と、調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎと、リアクトル３２と、戻り電流供給経路３４と、制御部４０とを備えている。制御部４０は、キャパシタ３０の端子間電圧をバッテリ１０の端子間電圧よりも高い状態に維持し、また、バッテリ１０の出力電流のリプルを低減すべく、調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎを操作するための操作信号ＳｉｇＵ，ＳｉｇＬを生成する。【選択図】      図１
2015130728.tif 000002
【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巻線（２２Ｕ）の一端と直流電源（１０）の正極端子との間に接続される上アームスイッチング素子（Ｓ１ｐ）と、
前記巻線の他端と前記直流電源の負極端子との間に接続される下アームスイッチング素子（Ｓ１ｎ）と、
前記巻線と前記下アームスイッチング素子とを接続する電気経路に一端が接続され、前記下アームスイッチング素子側から自身へと向かう第１方向の電流の流通を許容し、前記第１方向とは逆方向の電流の流通を規制する上アーム整流素子（Ｓ２ｐ）と、
前記巻線と前記上アームスイッチング素子とを接続する電気経路、及び前記直流電源の負極端子の間に接続されるとともに、自身から前記上アームスイッチング素子側へと向かう第２方向の電流の流通を許容し、前記第２方向とは逆方向の電流の流通を規制する下アーム整流素子（Ｓ２ｎ）と、
前記上アーム整流素子及び前記下アームスイッチング素子の直列接続体に並列接続され、電荷の蓄積によって端子間電圧が上昇する蓄電手段（３０）と、
前記上アーム整流素子と前記蓄電手段とを接続する電気経路、及び前記直流電源の正極端子を接続する電気経路である電流帰還経路と、
前記電流帰還経路に設けられたリアクトル（３２）と、
前記電流帰還経路に設けられ、前記電流帰還経路を開閉する調整用スイッチング素子（Ｓ３ｐ）と、
を備えることを特徴とするスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【請求項２】
前記調整用スイッチング素子は、前記電流帰還経路のうち、前記リアクトルよりも前記上アーム整流素子と前記蓄電手段との接続点側に設けられ、
前記電流帰還経路のうち前記調整用スイッチング素子と前記リアクトルとを接続する電気経路、及び前記蓄電手段と前記下アームスイッチング素子とを接続する電気経路の間に接続されるとともに、前記蓄電手段と前記下アームスイッチング素子との接続点側から自身へと向かう第３方向の電流の流通を許容し、前記第３方向とは逆方向の電流の流通を規制する調整用整流素子（Ｓ３ｎ）をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【請求項３】
前記蓄電手段の端子間電圧を前記直流電源の端子間電圧よりも高い状態に維持すべく、前記調整用スイッチング素子を操作する操作部（４０，４２）をさらに備えることを特徴とする請求項２記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【請求項４】
前記蓄電手段の端子間電圧を検出する電圧検出手段（５４）と、
前記直流電源から前記巻線へと供給される電流を検出する送り電流検出手段（５０）と、
前記リアクトルに流れる電流を検出する戻り電流検出手段（５２）と、
をさらに備え、
前記操作部は、
前記電圧検出手段によって検出された端子間電圧と該端子間電圧よりも高い電圧指令値との偏差、及び前記送り電流検出手段によって検出された電流に基づき、前記直流電源に流れる電流のリプルを低減すべく、前記電流帰還経路を介して前記直流電源に戻す電流の指令値を算出する電流指令値算出手段（４０ａ，４０ｂ）と、
前記電流指令値算出手段によって算出された指令値に前記戻り電流検出手段によって検出された電流を制御すべく、前記調整用スイッチング素子を操作するスイッチ操作手段（４０ｃ，４０ｄ，４２）と、
を含むことを特徴とする請求項３記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【請求項５】
前記直流電源の正極端子と前記上アームスイッチング素子とを接続する電気経路と、前記上アーム整流素子と前記蓄電手段とを接続する電気経路とは短絡されていないことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【請求項６】
前記蓄電手段は、キャパシタであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスイッチトリラクタンスモータの駆動装置。
【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駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、下記特許文献１に見られるスイッチトリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータ）の駆動装置が知られている。この装置は、上，下アームスイッチング素子（ＩＧＢＴ）と、上，下アームダイオードと、キャパシタと、第１〜第３スイッチング素子（ＩＧＢＴ）とを備えている。詳しくは、キャパシタと直流電源とは直列接続されている。また、キャパシタには、第１〜第３スイッチング素子の直列接続体が並列接続されている。詳しくは、キャパシタと直流電源の正極端子との接続点から順に、第１，第２，第３スイッチングが並んでいる。
【０００３】
上アームスイッチング素子は、第１，第２スイッチング素子の接続点とＳＲモータの巻線の一端との間に接続されている。また、下アームスイッチング素子は、巻線の他端と直流電源の負極端子との間に接続されている。
【０００４】
上アームダイオードは、そのアノードが巻線と下アームスイッチング素子との接続点に接続され、カソードが第２，第３スイッチング素子の接続点に接続されている。また、下アームダイオードは、そのアノードが直流電源の負極端子に接続され、カソードが上アームスイッチング素子と巻線との接続点に接続されている。
【０００５】
こうした構成において、第３スイッチング素子をオン操作するとともに、上，下，第１，第２スイッチング素子をオフ操作する負電圧モードとすることにより、ＳＲモータの巻線、上アームダイオード、第３スイッチング素子、キャパシタ、直流電源及び下アームダイオードを備える閉回路が形成されることとなる。これにより、巻線を消磁するための電圧として、直流電圧及びキャパシタの直列接続体の端子間電圧を巻線に印加することができる。したがって、巻線の消磁動作に先立つ巻線の励磁動作において、巻線に対する通電時間を長くすることができ、ＳＲモータの出力を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−４４８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、負電圧モードとされる状況下では、巻線に蓄積された磁気エネルギを電力供給源としてキャパシタが充電されることとなる。ここで、キャパシタに蓄積された電気エネルギを直流電源に回生すべく、負電圧モードの後、第１〜第３スイッチング素子をオン操作することも考えられる。ただし、この場合、キャパシタの第３スイッチング素子側の端子と直流電源の正極端子とが短絡され、キャパシタから直流電源へと突入電流が流れる。このため、直流電源に流れる電流のリプルが増大し、直流電源の信頼性が低下する懸念がある。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ＳＲモータの電力供給源となる直流電源の信頼性の低下を好適に回避できるＳＲモータの駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決すべく、本発明は、スイッチトリラクタンスモータの巻線（２２Ｕ）の一端と直流電源（１０）の正極端子との間に接続される上アームスイッチング素子（Ｓ１ｐ）と、前記巻線の他端と前記直流電源の負極端子との間に接続される下アームスイッチング素子（Ｓ１ｎ）と、前記巻線と前記下アームスイッチング素子とを接続する電気経路に一端が接続され、前記下アームスイッチング素子側から自身へと向かう第１方向の電流の流通を許容し、前記第１方向とは逆方向の電流の流通を規制する上アーム整流素子（Ｓ２ｐ）と、前記巻線と前記上アームスイッチング素子とを接続する電気経路、及び前記直流電源の負極端子の間に接続されるとともに、自身から前記上アームスイッチング素子側へと向かう第２方向の電流の流通を許容し、前記第２方向とは逆方向の電流の流通を規制する下アーム整流素子（Ｓ２ｎ）と、前記上アーム整流素子及び前記下アームスイッチング素子の直列接続体に並列接続され、電荷の蓄積によって端子間電圧が上昇する蓄電手段（３０）と、前記上アーム整流素子と前記蓄電手段とを接続する電気経路、及び前記直流電源の正極端子を接続する電気経路である電流帰還経路と、前記電流帰還経路に設けられたリアクトル（３２）と、前記電流帰還経路に設けられ、前記電流帰還経路を開閉する調整用スイッチング素子（Ｓ３ｐ）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記発明では、調整用スイッチング素子によって電流帰還経路を開閉することにより、直流電源からＳＲモータの巻線へと供給される電気エネルギの一部が蓄電手段に供給される。このため、蓄電手段の端子間電圧を上昇させることができ、蓄電手段の端子間電圧を直流電源の端子間電圧よりも高くすることができる。蓄電手段の端子間電圧を直流電源の端子間電圧よりも高くした状態で、上，下アーム整流素子と、調整用スイッチング素子とを導通状態とすることにより、直流電源の端子間電圧よりも高い消磁用の電圧を巻線に印加することができる。
【００１１】
さらに、上記発明では、蓄電手段の端子間電圧を直流電源の端子間電圧よりも高くした状態で、調整用スイッチング素子によって電流帰還経路を開閉することにより、直流電源から巻線へと供給される電気エネルギの一部や、キャパシタに蓄積された電気エネルギの一部を、リアクトルに一時的に蓄積させつつ直流電源に戻すことができる。このため、巻線に蓄積された磁気エネルギやキャパシタに蓄積された電気エネルギを直流電源に回生する場合における直流電源に流れる電流のリプルを低減させることができる。これにより、直流電源の信頼性の低下を好適に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ＳＲモータの制御システムの構成図。
【図２】ＳＲモータの巻線への通電態様を示す図。
【図３】正電圧モード及び環流モードを示す回路図。
【図４】負電圧モードを示す回路図。
【図５】制御部の詳細を示すブロック図。
【図６】調整用スイッチング素子の操作態様を示す図。
【図７】比較技術にかかるＳＲモータの制御システムの構成図。
【図８】バッテリの出力電流のリプル低減効果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明にかかる駆動装置を車載主機としてのスイッチトリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータ）に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
図１に示すように、「直流電源」としてのバッテリ１０は、その端子間電圧が例えば百Ｖ以上（２８８Ｖ）となる２次電池である。バッテリ１０は、車載主機としてのＳＲモータの電力供給源となる。本実施形態では、ＳＲモータとして、３相ＳＲモータを用いている。なお、バッテリ１０としては、例えば、リチウムイオン２次電池やニッケル水素２次電池を用いることができる。
【００１５】
バッテリ１０には、駆動装置１２が接続されている。駆動装置１２は、ＳＲモータの各相巻線を励磁及び消磁するためのＵ，Ｖ，Ｗ相インバータ２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを備えている。各インバータ２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗは、バッテリ１０に接続されている。
【００１６】
Ｕ相インバータ２０Ｕは、励磁用上，下アームスイッチング素子Ｓ１ｐ，Ｓ１ｎと、消磁用上，下アームスイッチング素子Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎと、第１〜第４のダイオードＤ１〜Ｄ４とを備えている。本実施形態では、各スイッチング素子Ｓ１ｐ，Ｓ１ｎ，Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎとして、電圧制御形の半導体スイッチング素子（例えば、ＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ）を用いている。なお、本実施形態において、励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐが「上アームスイッチング素子」に相当し、励磁用下アームスイッチング素子Ｓ１ｎが「下アームスイッチング素子」に相当する。また、消磁用上アームスイッチング素子Ｓ２ｐが「上アーム整流素子」に相当し、消磁用下アームスイッチング素子Ｓ２ｎが「下アーム整流素子」に相当する。
【００１７】
励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐは、ＳＲモータのＵ相巻線２２Ｕの一端とバッテリ１０の正極端子との間に接続されている。励磁用下アームスイッチング素子Ｓ１ｎは、巻線２２Ｕの他端とバッテリ１０の負極端子との間に接続されている。一方、消磁用上アームスイッチング素子Ｓ２ｐは、巻線２２Ｕと励磁用下アームスイッチング素子Ｓ１ｎとの接続点に一端が接続されている。消磁用下アームスイッチング素子Ｓ２ｎは、巻線２２Ｕと励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐとの接続点、及びバッテリ１０の負極端子の間に接続されている。
【００１８】
なお、巻線２２Ｕは、駆動装置１２の外部に設けられている。また、第１〜第４のダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４は、各スイッチング素子Ｓ１ｐ，Ｓ１ｎ，Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎに逆並列に接続されている。
【００１９】
消磁用上アームスイッチング素子Ｓ２ｐの両端のうち巻線２２Ｕとの接続点とは反対側と、励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐの両端のうちバッテリ１０の正極端子側とは短絡されていない。
【００２０】
Ｖ相インバータ２０Ｖを構成する励磁用上アームスイッチング素子及び消磁用下アームスイッチング素子の直列接続体と、Ｗ相インバータ２０Ｗを構成する励磁用上アームスイッチング素子及び消磁用下アームスイッチング素子の直列接続体とは、Ｕ相インバータ２０Ｕを構成する励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐ及び消磁用下アームスイッチング素子Ｓ２ｎの直列接続体と同様に、バッテリ１０に並列接続されている。ちなみに、Ｖ，Ｗ相インバータ２０Ｖ，２０Ｗの内部構成は、Ｕ相インバータ２０Ｕと同様である。このため、本実施形態では、Ｖ，Ｗ相インバータ２０Ｖ，２０Ｗの内部構成の詳細な説明を省略する。
【００２１】
各インバータを構成する消磁用上アームスイッチング素子及び励磁用下アームスイッチング素子の直列接続体には、「蓄電手段」としてのキャパシタ３０が並列接続されている。キャパシタ３０には、調整用上アームスイッチング素子Ｓ３ｐ及び調整用下アームスイッチング素子Ｓ３ｎの直列接続体が並列接続されている。なお、調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎには、第５，第６のダイオードＤ５，Ｄ６が逆並列に接続されている。また、本実施形態において、調整用上アームスイッチング素子Ｓ３ｐが「調整用スイッチング素子」に相当し、調整用下アームスイッチング素子Ｓ３ｎが「調整用整流素子」に相当する。
【００２２】
調整用上アームスイッチング素子Ｓ３ｐと調整用下アームスイッチング素子Ｓ３ｎとの接続点には、リアクトル３２の一端が接続されている。リアクトル３２の他端は、戻り電流供給経路３４を介してバッテリ１０の正極端子に接続されている。なお、本実施形態において、消磁用上アームスイッチング素子Ｓ２ｐとキャパシタ３０との接続点から、調整用上アームスイッチング素子Ｓ３ｐ、リアクトル３２及び戻り電流供給経路３４を介してバッテリ１０の正極端子に至るまでの電気経路が「電流帰還経路」に相当する。
【００２３】
調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎは、制御部４０によってオンオフ操作される。詳しくは、制御部４０は、バッテリ１０と励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐとを接続する電気経路を流れる電流（以下、送り電流）を検出する送り電流センサ５０（「送り電流検出手段」に相当）や、戻り電流供給経路３４を流れる電流（以下、戻り電流）を検出する戻り電流センサ５２（「戻り電流検出手段」に相当）、キャパシタ３０の端子間電圧を検出する電圧センサ５４（「電圧検出手段」に相当）の検出値を取り込む。制御部４０は、これら検出値に基づき、調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎに対する操作信号ＳｉｇＵ，ＳｉｇＬを生成する。制御部４０は、生成された調整用上アームスイッチング素子Ｓ３ｐに対する操作信号ＳｉｇＵを高電位側駆動部４２に対して出力し、調整用下アームスイッチング素子Ｓ３ｎに対する操作信号ＳｉｇＬを低電位側駆動部４４に対して出力する。各駆動部４２，４４は、操作信号ＳｉｇＵ，ＳｉｇＬに基づき、調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎをオンオフ操作する。なお、本実施形態において、制御部４０及び各駆動部４２，４４が「操作部」に相当する。
【００２４】
ちなみに、本実施形態では、バッテリ１０の正極端子から励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐへと向かう方向に流れる送り電流を正と定義し、戻り電流供給経路３４をバッテリ１０の正極端子に向かう方向に流れる戻り電流を正と定義する。
【００２５】
続いて、図２及び図３を用いて、各インバータ２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを構成する各スイッチング素子の操作処理について説明する。本実施形態において、ＳＲモータの各相は独立している。このため、各相に対応する上記操作処理は、基本的には同一の処理となる。したがって、本実施形態では、Ｕ相インバータ２０Ｕを例にして説明する。なお、各インバータ２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗを構成する各スイッチング素子の操作処理の実行主体は、制御部４０であってもよいし、制御部４０とは別の制御部であってもよい。
【００２６】
図２に、ＳＲモータの電気角θｅの１周期における巻線２２Ｕに流れる電流の制御態様を示す。詳しくは、図２（ａ）は、巻線２２ＵのインダクタンスＬの推移を示し、図２（ｂ）は、巻線２２Ｕに対する指令電流Ｉ＊の推移を示し、図２（ｃ）は、巻線２２Ｕに流れる実際の電流（以下、実電流Ｉｒ）の推移を示す。なお、図２には、Ｕ相についての指令電流Ｉ＊のみ示したが、各相についての指令電流は、例えば、通電時間が同一であって、かつ電気角θｅで位相が互いに１２０°ずれたものとなる。
【００２７】
図示されるように、本実施形態では、実電流Ｉｒを指令電流Ｉ＊に制御すべく、正電圧モード、環流モード及び負電圧モードの３つのモードを用いる。詳しくは、第１の電気角θ１から第３の電気角θ３までの期間において、指令電流Ｉ＊が０よりも大きい規定値Ｉｔｇｔに設定される。ここで、第１の電気角θ１から、実電流Ｉｒが規定値Ｉｔｇｔに到達する第２の電気角θ２までの期間において、正電圧モードが設定される。このモードは、巻線２２Ｕの励磁動作用のモードであり、実電流Ｉｒを指令電流Ｉ＊まで迅速に上昇させるためのモードである。
【００２８】
その後、第２の電気角θ２から第３の電気角θ３までの期間において、正電圧モードと環流モードとが交互に切り替えられる。これは、実電流Ｉｒを規定値Ｉｔｇｔに維持するためになされる。これは、例えば、実電流Ｉｒと指令電流Ｉ＊とを入力とした周知のヒステリシスコンパレータによる手法によって実現すればよい。
【００２９】
その後、第３の電気角θ３以降において負電圧モードが設定される。このモードは、巻線２２Ｕの消磁動作用のモードであり、実電流Ｉｒを「０」まで迅速に低下させるためのモードである。なお、第３の電気角θ３は、巻線２２ＵのインダクタンスＬが最大となる第４の電気角θ４以前において実電流Ｉｒが「０」となるように設定されている。こうした設定は、インダクタンスＬの電気角θｅによる微分値が負となることによってＳＲモータの出力トルクが制動トルクとなり、電気角θｅの１周期における平均トルクが低下することを回避するためになされる。
【００３０】
続いて、図３及び図４を用いて、正電圧モード、環流モード及び負電圧モードについてさらに説明する。
【００３１】
正電圧モードは、図３（ａ）に示すように、励磁用上，下アームスイッチング素子Ｓ１ｐ，Ｓ１ｎをオン操作し、消磁用上，下アームスイッチング素子Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎをオフ操作するモードである。このモードによれば、バッテリ１０、励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐ、巻線２２Ｕ、及び励磁用下アームスイッチング素子Ｓ１ｎを備える閉回路が形成され、この閉回路に電流が流れる。このため、巻線２２Ｕにはバッテリ１０の端子間電圧「Ｖｂ」が印加され、巻線２２Ｕが励磁されることとなる。
【００３２】
環流モードは、図３（ｂ）に示すように、励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐ及び消磁用上アームスイッチング素子Ｓ２ｐをオフ操作し、消磁用下アームスイッチング素子Ｓ２ｎ及び励磁用下アームスイッチング素子Ｓ１ｎをオン操作するモードである。このモードによれば、巻線２２Ｕ、励磁用下アームスイッチング素子Ｓ１ｎ、及び消磁用下アームスイッチング素子Ｓ２ｎを備える閉回路が形成され、この閉回路に電流が流れる。このため、巻線２２Ｕに印加される電圧は「０」となる。
【００３３】
負電圧モードは、図４に示すように、励磁用上，下アームスイッチング素子Ｓ１ｐ，Ｓ１ｎをオフ操作し、消磁用上，下アームスイッチング素子Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎをオン操作するモードである。このモードでは、さらに、調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎが相補的にオンオフ操作される。
【００３４】
詳しくは、調整用上アームスイッチング素子Ｓ３ｐがオン操作され、調整用下アームスイッチング素子Ｓ３ｎがオフ操作される場合、図４（ａ）に示すように、巻線２２Ｕ、消磁用上アームスイッチング素子Ｓ２ｐ、調整用上アームスイッチング素子Ｓ３ｐ、戻り電流供給経路３４、バッテリ１０及び消磁用下アームスイッチング素子Ｓ２ｎを備える閉回路が形成される。この閉回路には、巻線２２Ｕに蓄積された磁気エネルギを電力供給源として、バッテリ１０を充電する方向に回生電流が流れる。これにより、巻線２２Ｕには、キャパシタ３０の端子間電圧の符号反転値「−Ｖｃ」が印加される。
【００３５】
また、負電圧モードでは、上記回生電流の少なくとも一部により、キャパシタ３０が充電される。これは、消磁用上アームスイッチング素子Ｓ２ｐの両端のうちキャパシタ３０側と、励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐの両端のうちバッテリ１０の正極端子側とを直接接続する電気経路がなく、巻線２２Ｕから消磁用上アームスイッチング素子Ｓ２ｐを介してキャパシタ３０側へと回生電流が流れ込むためである。
【００３６】
一方、調整用上アームスイッチング素子Ｓ３ｐがオフ操作に切り替えられ、調整用下アームスイッチング素子Ｓ３ｎがオン操作に切り替えられる場合、図４（ｂ）に示すように、リアクトル３２、戻り電流供給経路３４、バッテリ１０及び調整用下アームスイッチング素子Ｓ３ｎを備える閉回路が形成される。この閉回路にも、バッテリ１０を充電する方向に回生電流が流れる。
【００３７】
キャパシタ３０、調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎ、リアクトル３２及び戻り電流供給経路３４を備える構成は、負電圧モードにおいて巻線２２Ｕの消磁用電圧をより高める効果と、バッテリ１０の出力電流のリプルを低減させる効果とを狙って採用された特徴的構成である。以下、この特徴的構成について説明する。
【００３８】
図５に、制御部４０の行う処理のうち、調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎの操作処理に関するブロック図を示す。
【００３９】
図示されるように、直流成分算出部４０ａは、電圧センサ５４によって検出されたキャパシタ３０の端子間電圧Ｖｃを電圧指令値Ｖ＊に維持するために要求される電流である直流成分指令値Ｉｄｃを算出する。ここで、電圧指令値Ｖ＊は、バッテリ１０の端子間電圧Ｖｂよりも高い値に設定されている。これは、負電圧モードにおいて、バッテリ１０の端子間電圧よりも高い消磁用電圧を巻線２２Ｕに印加するための設定である。直流成分算出部４０ａは、電圧指令値Ｖ＊からキャパシタ３０の端子間電圧Ｖｃを減算した値である電圧偏差ΔＶが大きいほど、直流成分指令値Ｉｄｃを大きく算出する。本実施形態では、電圧偏差ΔＶに基づく比例積分制御によって直流成分指令値Ｉｄｃを算出する。なお、電圧指令値Ｖ＊としては、固定値に設定してもよいし、可変設定してもよい。
【００４０】
比較器４０ｂは、送り電流センサ５０によって検出された送り電流Ｉｓｕｐと、直流成分指令値Ｉｄｃとの電流偏差に基づき、リプル成分指令値Ｉａｃを算出する。リプル成分指令値Ｉａｃは、バッテリ１０から巻線２２Ｕへと電流が供給されることによるバッテリ１０の出力電流のリプルを低減させるためのものである。詳しくは、比較器４０ｂは、送り電流Ｉｓｕｐから直流成分指令値Ｉｄｃを減算した値である上記電流偏差をリプル成分指令値Ｉａｃとして算出する。つまり、リプル成分指令値Ｉａｃは、送り電流Ｉｓｕｐが大きいほど大きくなり、上記電圧偏差ΔＶが大きいほど小さくなる。なお、本実施形態において、直流成分算出部４０ａ及び比較器４０ｂが「電流指令値算出手段」に相当する。
【００４１】
ヒスコン制御器４０ｃは、戻り電流センサ５２によって検出された戻り電流Ｉｒｅｔと、リプル成分指令値Ｉａｃとを入力として、基準信号Ｓｒｅｆを出力する。デッドタイム生成器４０ｄは、基準信号Ｓｒｅｆを入力として、調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎに対する操作信号ＳｉｇＵ，ＳｉｇＬを生成する。本実施形態において、ヒスコン制御器４０ｃ、デッドタイム生成器４０ｄ及び各駆動部４２，４４が「スイッチ操作手段」に相当する。以下、図６を用いて、操作信号ＳｉｇＵ，ＳｉｇＬの生成手法について説明する。
【００４２】
図６に、ヒスコン制御器４０ｃ及びデッドタイム生成器４０ｄによって行われる処理を示す。詳しくは、図６（ａ）は、戻り電流Ｉｒｅｔ及びリプル成分指令値Ｉａｃの推移を示し、図６（ｂ）は、基準信号Ｓｒｅｆの推移を示し、図６（ｃ），図６（ｄ）は、調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎに対する操作信号ＳｉｇＵ，ＳｉｇＬの推移を示す。
【００４３】
図示されるように、時刻ｔ１において、ヒステリシス幅ΔＩの「１／２」をリプル成分指令値Ｉａｃから減算した下限値「Ｉｒｅｔ−ΔＩ／２」を起点として、戻り電流Ｉｒｅｔが上昇し始める。その後、戻り電流Ｉｒｅｔが、上記ヒステリシス幅ΔＩの「１／２」をリプル成分指令値Ｉａｃに加算した上限値「Ｉａｃ＋ΔＩ／２」に到達する時刻ｔ２までの期間において、ヒスコン制御器４０ｃは論理「Ｈ」の基準信号Ｓｒｅｆを出力する。一方、戻り電流Ｉｒｅｔが上限値「Ｉａｃ＋ΔＩ／２」から下降して下限値「Ｉａｃ−ΔＩ／２」に到達する時刻ｔ５までの期間において、ヒスコン制御器４０ｃは、論理「Ｌ」の基準信号Ｓｒｅｆを出力する。
【００４４】
デッドタイム生成器４０ｄは、ヒスコン制御器４０ｃから出力された基準信号Ｓｒｅｆに基づき、デッドタイムＤＴを付与した各操作信号ＳｉｇＵ，ＳｉｇＬを生成する。本実施形態では、基準信号Ｓｒｅｆの論理が「Ｈ」とされる期間において調整用上アームスイッチング素子Ｓ３ｐに対する操作信号ＳｉｇＵをオン操作指令とする。一方、基準信号Ｓｒｅｆの論理が「Ｌ」とされる期間からデッドタイムＤＴを差し引いた期間（時刻ｔ３〜ｔ４）において調整用下アームスイッチング素子Ｓ３ｎに対する操作信号ＳｉｇＬをオン操作指令とする。
【００４５】
続いて、本実施形態の効果を、上記特許文献１に記載された比較技術と対比しながら説明する。
【００４６】
まず、図７を用いて、比較技術について説明する。なお、図７において、先の図１に示した部材と同一の部材については、便宜上、同一の符号を付している。
【００４７】
図示されるように、比較技術において、各インバータ２０Ｕ，２０Ｖ，２０Ｗの構成は、先の図１に示した構成と同一である。
【００４８】
バッテリ１０の正極端子には、キャパシタ３６が接続されている。キャパシタ３６には、第１，第２，第３スイッチング素子ＳＡ，ＳＢ，ＳＣの直列接続体が並列接続されている。詳しくは、キャパシタ３６とバッテリ１０の正極端子との接続点から順に、第１，第２，第３スイッチングＳＡ，ＳＢ，ＳＣが並んでいる。なお、各スイッチング素子ＳＡ，ＳＢ，ＳＣとしては、励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐ等と同様の半導体スイッチング素子を用いることができる。また、各スイッチング素子ＳＡ，ＳＢ，ＳＣには、第７，第８，第９のダイオードＤ７，Ｄ８，Ｄ９が逆並列に接続されている。
【００４９】
第１，第２スイッチング素子ＳＡ，ＳＢの接続点には、各インバータ２０Ｕ，２０Ｖ、２０Ｗを構成する励磁用上アームスイッチング素子の一端が接続されている。また、第２，第３スイッチング素子ＳＢ，ＳＣの接続点には、各インバータ２０Ｕ，２０Ｖ、２０Ｗを構成する消磁用上アームスイッチング素子の一端が接続されている。
【００５０】
こうした構成において、比較技術では、第２，第３スイッチング素子ＳＢ，ＳＣと励磁用上，下アームスイッチング素子Ｓ１ｐ，Ｓ１ｎとがオン操作されるとともに、第１スイッチング素子ＳＡと消磁用上，下アームスイッチング素子Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎとがオフ操作されることにより、バッテリ１０及びキャパシタ３６の直列接続体の端子間電圧が巻線２２Ｕに印加されるモードとなる。一方、第３スイッチング素子ＳＣと消磁用上，下アームスイッチング素子Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎとがオン操作されるとともに、第１，第２スイッチング素子ＳＡ，ＳＢと励磁用上，下アームスイッチング素子Ｓ１ｐ，Ｓ１ｎとがオフ操作されることにより、バッテリ１０及びキャパシタ３６の直列接続体の端子間電圧の符号反転値が巻線２２Ｕに印加されるモードとなる。ここで、比較技術では、キャパシタ３６に蓄積された電気エネルギを第１〜第３スイッチング素子ＳＡ〜ＳＣを全てオン操作することにより、バッテリ１０に戻すこととしている。図７には、第１〜第３スイッチング素子ＳＡ〜ＳＣを全てオン操作する場合におけるバッテリ１０の充電電流を「Ｉｖ」にて示した。また、バッテリ１０の出力電流を「Ｉｒｔｐ」にて示した。
【００５１】
図８を用いて、本実施形態にかかるバッテリ１０の出力電流のリプル低減効果について説明する。詳しくは、図８（ａ）は、送り電流Ｉｓｕｐの推移を示し、図８（ｂ）は、戻り電流Ｉｒｅｔ及びリプル成分指令値Ｉａｃの推移を示す。また、図８（ｃ）は、比較技術にかかるバッテリ１０の充電電流Ｉｖの推移を示し、図８（ｄ）は、本実施形態にかかるバッテリ１０の出力電流Ｉｏｕｔ、及び比較技術にかかるバッテリ１０の出力電流Ｉｒｔｐの推移を示す。なお、図中、「Ｐｏｎ」にて示す期間は、比較技術において、第１〜第３スイッチング素子ＳＡ〜ＳＣをオン操作する期間である。
【００５２】
図示されるように、本実施形態によれば、バッテリ１０から巻線２２Ｕに供給される送り電流Ｉｓｕｐに応じて、戻り電流供給経路３４を介して戻り電流Ｉｒｅｔをバッテリ１０へと戻すことができる。このため、バッテリ１０の出力電流Ｉｏｕｔのリプルを小さくすることができる。
【００５３】
これに対し、比較技術では、時刻ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４，ｔ５〜ｔ６，ｔ７〜ｔ８の期間において、図８（ｃ）に示すように、キャパシタ３６からバッテリ１０へと突入電流が流れる。このため、図８（ｄ）に示すように、本実施形態と比較して、バッテリ１０の出力電流Ｉｒｔｐのリプルが増大することとなる。
【００５４】
このように、本実施形態では、キャパシタ３０の端子間電圧をバッテリ１０の端子間電圧よりも高い状態に維持すべく、調整用上，下アームスイッチング素子Ｓ３ｐ，Ｓ３ｎを相補的にオンオフ操作した。このため、負電圧モードにおいて、巻線２２Ｕの消磁用電圧を高くすることができ、巻線２２Ｕへの通電時間を長くすることができる。これにより、ＳＲモータの電気角１周期における平均トルクを向上させることができる。
【００５５】
また、キャパシタ３０の端子間電圧をバッテリ１０の端子間電圧よりも高くした状態で、上記電圧偏差ΔＶが大きいほど小さくなり、送り電流Ｉｓｕｐが大きいほど大きくなる戻り電流Ｉｒｅｔをバッテリ１０に供給した。このため、バッテリ１０の出力電流のリプルを低減させることができる。これにより、バッテリ１０の信頼性の低下を好適に回避することができる。
【００５６】
（その他の実施形態）
なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【００５７】
・上記実施形態において、消磁用上，下アームスイッチング素子Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎをダイオードに変更してもよい。この場合、消磁用上アームスイッチング素子Ｓ２ｐの代わりになるダイオードは、そのアノードが巻線２２Ｕと励磁用下アームスイッチング素子Ｓ１ｎとの接続点に接続され、カソードがキャパシタ３０と調整用上アームスイッチング素子Ｓ３ｐとの接続点に接続されることとなる。また、消磁用下アームスイッチング素子Ｓ２ｎの代わりになるダイオードは、そのアノードがバッテリ１０の負極端子に接続され、カソードが巻線２２Ｕと励磁用上アームスイッチング素子Ｓ１ｐとの接続点に接続されることとなる。
【００５８】
・上記実施形態において、調整用下アームスイッチング素子Ｓ３ｎをダイオードに変更してもよい。この場合、調整用下アームスイッチング素子Ｓ３ｎの代わりになるダイオードは、そのアノードがキャパシタ３０と励磁用下アームスイッチング素子Ｓ１ｎとの接続点に接続され、カソードが調整用上アームスイッチング素子Ｓ３ｐとリアクトル３２との接続点に接続されることとなる。
【００５９】
・電荷の蓄積によって端子間電圧が上昇する「蓄電手段」としては、キャパシタ３０に限らず、例えば２次電池であってもよい。
【００６０】
・駆動装置１２を構成する各スイッチング素子としては、電圧制御形の半導体スイッチング素子に限らず、例えば、電流制御形の半導体スイッチング素子（例えば、バイポーラトランジスタ）であってもよい。
【００６１】
・上記実施形態において、リアクトル３２を、複数のリアクトルの並列接続体としてもよい。ここで、リアクトルの並列接続数を２つとする場合、一方のリアクトルのインダクタンスを他方のリアクトルのインダクタンスよりも大きくすればよい。こうした構成によれば、インダクタンスの大きい方のリアクトルに戻り電流の直流成分の調整機能を担わせ、インダクタンスの小さい方のリアクトルに戻り電流の交流成分の調整機能を担わせることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０…バッテリ、２２Ｕ…巻線、３０…キャパシタ、３２…リアクトル、Ｓ１ｐ，Ｓ１ｎ…励磁用上，下アームスイッチング素子、Ｓ２ｐ，Ｓ２ｎ…消磁用上，下アームスイッチング素子、Ｓ３ｐ…調整用上アームスイッチング素子。
【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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