(57)【要約】【課題】少ないインバータ数で複数のモータを駆動するＳＲモータ駆動制御技法を提供する。【解決手段】ＳＲモータ駆動装置は、第１の電源(vdc1)と第２の電源(vdc2)と、第１のＳＲモータ(SRM1)と第２のＳＲモータ(SRM2)とを接続し、第１の電源と前記第２の電源を直列接続した電源側接続点(CP1)と、第１のＳＲモータのコイル(LU1,LV1,LW1)と前記第２のＳＲモータのコイル(LU2,LV2,LW2)を直列接続したモータ側接続点(CP2)とが接続されていることを特徴とする。【選択図】図１
2008148377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電源と第２の電源と、第１のＳＲモータと第２のＳＲモータとを接続するＳＲモータ駆動装置であって、
前記第１の電源と前記第２の電源を直列接続した電源側接続点と、前記第１のＳＲモータのコイルと前記第２のＳＲモータのコイルを直列接続したモータ側接続点とが接続されている、
ことを特徴とするＳＲモータ駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＳＲモータ駆動装置において、
前記第１および第２のＳＲモータのうち、少なくとも１つのＳＲモータ内にあるすべてのコイルは、前記第１の電源により励磁され、前記第２の電源により消磁されるように接続されている、
ことを特徴とするＳＲモータ駆動装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスイッチトリラクタンスモータ駆動装置において、
前記第１の電源の電圧と前記第２の電源の電圧とを異なる電圧値とする、
ことを特徴とするＳＲモータ駆動装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＳＲモータ駆動装置において、
複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子のいずれか１つと、前記第１の電源および前記第２の電源のいずれか１つとの間に設けられる、少なくとも１つの蓄電装置と、
をさらに備えることを特徴とするＳＲモータ駆動装置。
【請求項５】
請求項１に記載のＳＲモータ駆動装置において、
前記第１および第２のＳＲモータのうち、少なくとも１つのＳＲモータ内にある一部のコイルは、当該ＳＲモータ内の他のコイルが励磁あるいは消磁される電源とは別の電源により励磁あるいは消磁されるように接続されている、
ことを特徴とするＳＲモータ駆動装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載のＳＲモータ駆動装置において、
前記第１および第２の電源の電源電圧を測定する電源電圧測定部と、
前記電源電圧測定部により測定された電源電圧が目標値に合うように前記第１および第２のＳＲモータの少なくとも１つを制御する電源電圧制御部と、
をさらに備えることを特徴とするＳＲモータ駆動装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＳＲモータ駆動装置において、
前記電源電圧制御部は、前記第１または第２のＳＲモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に制御動作を行う、
ことを特徴とするＳＲモータ駆動装置。
【請求項８】
請求項６に記載のＳＲモータ駆動装置において、
前記電源電圧制御部は、前記際１または第２のＳＲモータのロータが停止しているときに制御動作を行う、
ことを特徴とするＳＲモータ駆動装置。
【請求項９】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＳＲモータ駆動装置において、
前記第１および第２のＳＲモータは、互いに異なる相数とする、
ことを特徴とするＳＲモータ駆動装置。
【請求項１０】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のＳＲモータ駆動装置において、
前記ＳＲモータ駆動装置が、少なくとも第３のＳＲモータをさらに備え、
前記少なくとも第３のＳＲモータの各コイルの一端と、前記モータ側接続点とが接続されている、
ことを特徴とするＳＲモータ駆動装置。
【請求項１１】
第１の電源と第２の電源を直列接続した電源側接続点と、第１のＳＲモータのコイルと第２のＳＲモータのコイルを直列接続したモータ側接続点とが接続されているＳＲモータ駆動装置の制御方法であって、
前記第１および第２の電源の電源電圧を電圧計で測定する電源電圧測定ステップと、
前記測定された電源電圧が目標値に合うように前記第１および第２のＳＲモータの少なくとも１つを制御する電源電圧制御ステップと、
を有することを特徴とするＳＲモータ駆動装置の制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のＳＲモータ駆動装置の制御方法において、
前記電源電圧制御ステップが、前記第１または第２のＳＲモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に制御動作を行う、
ことを特徴とするＳＲモータ駆動装置の制御方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載のＳＲモータ駆動装置の制御方法において、
前記電源電圧制御ステップが、前記際１または第２のＳＲモータのロータが停止しているときに制御動作を行う、
ことを特徴とするＳＲモータ駆動装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＳＲモータ駆動装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の電動化が進んでいる。そのメリットには、燃費の向上以外に車両制御の多様化が挙げられる。例えば、タイヤの偏心アンバランスが生じた場合に、ボディやサスペンションなどの振動を抑制するため、自動車の４つの車輪をモータによって独立に駆動できるシステムを前提として、モータ駆動制御によって自動車の安定化を図る方法（特許文献１を参照されたい。）が提案されている。この提案技術は、具体的には図１１に示した車両システムにおいて、各モータに流れる電流の電流値および電圧値の少なくとも一方に基づいて各車輪の偏心量を推定するとともに、推定された各車輪の偏心量と各車輪の回転速度とに基づいて各車輪に生じるアンバランス力をそれぞれ推定し、アンバランス力の差を打ち消すことにより車両の振動を抑制するものである。
【特許文献１】特開2006-60913号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来システムでは、４つのモータを必要とするためコスト面から普及が困難である。ところで、通常は１つのモータに対し、１つのインバータを接続するが、インバータは電子部品で構成されるため、機械的な振動に弱く設置場所が限られる。また、インバータを構成するスイッチング素子（電力変換素子）は冷却が必要であり、何らかの冷却装置（冷却器具、配管など）も必要である。従って、インバータの数を少なくすることで低コスト化を図れれば、新たな制御を取り入れた自動車の普及に貢献できるはずである。
【０００４】
本発明の目的は、少ないインバータ（電力変換装置）数で複数のモータを駆動することができるＳＲモータ駆動制御装置およびその方法を提供することである。即ち、インバータの数を少なくすることで、例えば、複数のモータを必要とする電気自動車の低コスト化を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した諸課題を解決すべく、第１の発明によるＳＲ（スイッチトリラクタンス）モータ駆動装置は、
第１の電源と第２の電源と、第１のＳＲ（スイッチトリラクタンス）モータと第２のＳＲモータとを接続するＳＲモータ駆動装置（回路など）であって、
前記第１の電源と前記第２の電源を直列接続した電源側接続点と、前記第１のＳＲモータのコイル（ステータコイル）と前記第２のＳＲモータのコイルを直列接続したモータ側接続点とが接続されている、
ことを特徴とする。
【０００６】
また、第２の発明によるＳＲモータ駆動装置は、
前記第１および第２のＳＲモータのうち、少なくとも１つのＳＲモータ内にあるすべてのコイルは、前記第１の電源により励磁され、前記第２の電源により消磁されるように接続されている、
ことを特徴とする。
【０００７】
また、第２の発明によるＳＲモータ駆動装置は、
前記第１の電源の電圧と前記第２の電源の電圧とを異なる電圧値とする、
ことを特徴とする。
【０００８】
また、第４の発明によるＳＲモータ駆動装置は、
複数のスイッチング素子と、
前記複数のスイッチング素子のいずれか１つと、前記第１の電源および前記第２の電源のいずれか１つとの間に設けられる（即ち、スイッチング素子および電源に接続する）、少なくとも１つの蓄電装置（コンデンサなど）と、
をさらに備える。
【０００９】
また、第５の発明によるＳＲモータ駆動装置は、
請求項１に記載のＳＲモータ駆動装置において、
前記第１および第２のＳＲモータのうち、少なくとも１つのＳＲモータ内にある一部のコイルは、当該ＳＲモータ内の他のコイル（即ち、前記一部のコイル以外のコイル）が励磁あるいは消磁される電源とは別の電源により励磁あるいは消磁されるように接続されている、
ことを特徴とする。
【００１０】
また、第６の発明によるＳＲモータ駆動装置は、
前記第１および第２の電源の電源電圧を測定する電源電圧測定部と、
前記電源電圧測定部により測定された電源電圧が目標値に合うように前記第１および第２のＳＲモータの少なくとも１つを制御する電源電圧制御部（例えば、電源電圧測定値と目標値との偏差をＳＲモータ駆動装置内の（電圧／電流）指令値生成器などに与える、即ちフィードバック制御を行う）と、
をさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
また、第７の発明によるＳＲモータ駆動装置は、
前記電源電圧制御部は、前記第１または第２のＳＲモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に制御動作を行う、
ことを特徴とする。
【００１２】
また、第８の発明によるＳＲモータ駆動装置は、
（前記際１または第２のＳＲモータはロータをそれぞれ備え、）
前記電源電圧制御部は、前記際１または第２のＳＲモータのロータが停止しているときに制御動作を行う、
ことを特徴とする。
【００１３】
また、第９の発明によるＳＲモータ駆動装置は、
前記第１および第２のＳＲモータは、互いに異なる相数とする、
ことを特徴とする。
【００１４】
また、第１０の発明によるＳＲモータ駆動装置は、
前記ＳＲモータ駆動装置が、少なくとも第３のＳＲモータをさらに備え、
（前記第１および第２のＳＲモータと、前記少なくとも第３のＳＲモータとは、３つ以上の独立したＳＲモータであって、）前記少なくとも第３のＳＲモータの各コイルの一端と、前記モータ側接続点とが接続されている、
ことを特徴とする。
【００１５】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
例えば、本発明を方法として実現させた第１１の発明による方法は、
第１の電源と第２の電源を直列接続した電源側接続点と、第１のＳＲモータのコイル（ステータコイル）と第２のＳＲモータのコイルを直列接続したモータ側接続点とが接続されているＳＲモータ駆動装置（回路など）の制御方法であって、
前記第１および第２の電源の電源電圧を電圧計で測定する電源電圧測定ステップと、
前記測定された電源電圧が目標値に合うように前記第１および第２のＳＲモータの少なくとも１つを制御する電源電圧制御ステップと、
を有することを特徴とする。
【００１６】
また、第１２の発明によるＳＲモータ駆動装置の制御方法は、
前記電源電圧制御ステップが、前記第１または第２のＳＲモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に制御動作を行う、
ことを特徴とする。
【００１７】
また、第１３の発明によるＳＲモータ駆動装置の制御方法は、
前記電源電圧制御ステップが、前記際１または第２のＳＲモータのロータが停止しているときに制御動作を行う、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
第１の発明によれば、第１の電源と第２の電源と、第１のＳＲモータと第２のＳＲモータを接続するＳＲモータ駆動回路において、前記第１の電源と前記第２の電源を直列接続した電源側接続点と、前記第１のＳＲモータのコイルと前記第２のＳＲモータのコイルを直列接続したモータ側接続点とを接続するので、従来のＳＲモータ駆動回路の構成をほとんど変更せずに２つのＳＲモータを駆動することができ、インバータの数を減らすことができる。これにより複数のモータを必要とする自動車システムの低コスト化が図れる。
【００１９】
第２の発明によれば、前記のＳＲモータのうち、少なくとも１つのＳＲモータ内にあるすべてのコイルは、前記第１の電源により励磁され、前記第２の電源により消磁されるように接続するので、第１の効果に加えて、すべてのコイルで励磁電圧、消磁電圧が統一されるのでトルクリップルの少ない駆動が可能となる。
【００２０】
第３の発明によれば、前記第１の電源の電圧と前記第２の電源の電圧は異なる電圧値とするので、２つのモータを別々の用途に用いても、それぞれ最適な電圧条件を設定することができる。具体的に一方を発電機とし、もう一方を駆動モータとして用いる場合は、発電機側を固定電圧電源とし、駆動モータ側を可変電圧電源とすることも可能であり、ハイブリッド車などへ適用できる低コストのＳＲモータ駆動回路を提供することができる。
【００２１】
第４の発明によれば、前記ＳＲモータ駆動回路は複数のスイッチング素子で構成されたＳＲモータ駆動回路であって、前記電源と前記スイッチング素子の間に蓄電装置（コンデンサなど）を備えるので、例えば、前記蓄電手段をコンデンサとすればモータの回生電力を瞬時に蓄電でき、電流の応答性を高めることができる。結果としてモータの運転領域を広げることができる。
【００２２】
第５の発明によれば、前記のＳＲモータのうち、少なくとも１つのＳＲモータ内にある一部のコイルは、他のコイルとは別の前記電源により励磁あるいは消磁されるように接続するので、例えばモータを左右独立駆動の電動車に適用した場合に、２つの電源間の電圧アンバランスを起こしにくくして、安定した駆動を可能とする効果が得られる。
【００２３】
第６の発明によれば、前記ＳＲモータ駆動回路は電源電圧測定装置を備えたＳＲモータ駆動回路であって、電源電圧が目標値に合うようにＳＲモータの駆動制御を行うので、例えばモータの運転領域を広げるために電源電圧を変えたい場合や、２つの電源電圧をバランス化させるために、新たに電圧安定化装置を付加する必要がないので、コストの増大を抑えることができる。
【００２４】
第７の発明によれば、前記ＳＲモータ駆動制御はＳＲモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に行うので、第６の効果に加えて、トルクの変動を低く抑えながら電圧制御をすることができる。
【００２５】
第８の発明によれば、前記ＳＲモータ駆動制御はＳＲモータのロータが停止しているときに行うので、第６の効果に加えて、草稿に支障をきたすことがなく電圧のアンバランスを修正して次の走行に備えることができる。
【００２６】
第９の発明によれば、前記２つのＳＲモータは互いに異なる相数とするので、例えば起動方向が定まらない２相モータであっても、これを発電機など連れ周りを前提とした用途に用いることでシステムが成立する。２相モータは３相よりも少ないスイッチング素子数で駆動できるので、さらにコストを低減することができる。
【００２７】
第１０の発明によれば、前記ＳＲモータは、３つ以上の独立したＳＲモータであって、前記接続点と前記ＳＲモータの各コイルの一端を接続するので、本発明の効果を損なうことなく３つ以上のモータを低コストで駆動することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の理解に資するため、本発明による実施例の説明に先立って従来のＳＲモータ駆動回路の構成および動作について説明する。図９は、従来技術による、一般に良く知られているＳＲモータ（３相）の駆動回路図である。図に示すように、駆動回路には、電源Ｖｄｃ、平滑コンデンサＣ１、Ｕ相用のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２およびダイオードＤ１、Ｄ２、Ｖ相用のスイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４およびダイオードＤ３、Ｄ４、Ｗ相用のスイッチング素子ＳＷ５、ＳＷ６およびダイオードＤ５、Ｄ６を設ける。さらに、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の各端子は、ＳＲモータＳＲＭ内のコイルＬＵ、ＬＶ、ＬＷに接続している。
【００２９】
従来技術によるＳＲモータの一例として、図１０（ａ）に、ステータに１２極のティースを持ち、ロータには８極のティースを持つＳＲモータの断面図を示す。このＳＲモータＳＲＭにはコイルがステータＳｔの各ティースに１つずつ巻回され、合計で１２個のコイルがある。３相モータであるため、１相当たり４つのコイルとなる。作図および説明の便宜上、図９では省略して描いているが、例えばＵ相に着目すると、４つのコイルＬＵ１−ＬＵ４は直列か並列で互いに接続し、これらのコイルＬＵ１−ＬＵ４全体を表す集合コイルＬＵとして図９の回路に接続してある。他の相についても同様に、Ｖ相には、４つのコイルＬＶ１−ＬＶ４、これら４つのコイル全体を表す集合コイルＬＶがあり、同様の接続関係となっている。また、Ｗ相には、４つのコイルＬＷ１−ＬＷ４、これら４つのコイル全体を表す集合コイルＬＷがあり、同様の接続関係となっている。ロータＲｔの中心ＣＴＲから水平方向に延びる線分Ｘ（位相開始角度）と、ロータＲｔの中心ＣＴＲから対象ティースＴｅの中心を通って延びる線分Ｙとでなす角度をロータ角度θとする。なお、作図および説明を簡単にするため、１つの対象ティースＴｅに着目して、図示および説明するが、他のティースにおいても同様である。
【００３０】
次にモータの力行動作について説明する。ここでもＵ相に着目して説明する。図１０（ｂ）は、コイルＬＵ１とロータＲｔのティースの一部を拡大して示した拡大図である。図１０（ｂ）に図示した励磁開始角度θonで、図９の回路のスイッチング素子ＳＷ１およびスイッチング素子ＳＷ２をオンにする。これによりコイルＬＵ１に電流が流れ、ステータＳｔのティースとロータＲｔのティースとは、コイルＬＵ１によって発生する磁束によって互いに引き合うためリラクタンストルクが発生する。さらに、図１０（ｃ）に示すように、ステータＳｔとロータＲｔの対象ティースＴｅがほぼ対向したとき、即ち、励磁停止角度θoffにおいてスイッチング素子ＳＷ１およびスイッチング素子ＳＷ２をオフにする。これにより対象ティースＴｅに発生していた磁束が消磁される。
【００３１】
この場合、励磁時の電流と消磁時の電流とは同一方向である。しかし、コイル電圧の極性を入れ替える必要があるので、励磁時にはスイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２をオンして図９のコイル上端を「＋」とし、消磁時にはスイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ２をオフして、ダイオードＤ１、Ｄ２によって図９のコイル上端を「−」とする。すなわち、この例では励磁と消磁の電流を同一の電源に流す必要があるために図９のような回路構成が必要となる。他相も同じ構成にする。そして配線数は各相コイルに２本ずつ、合計６本必要となる。
【００３２】
次に別の従来例の回路について説明する。図１１は、別の従来技術によるＳＲモータ（４相）の駆動回路図である。ただし、この回路構成はＳＲモータの相数が２相、４相といった偶数相の場合には適用可能である。図に示すように、この従来技術によるＳＲモータ駆動回路には、第１の電源Ｖｄｃ１、第２の電源Ｖｄｃ１、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２、スイッチング素子ＳＷ１−ＳＷ４、ダイオードＤ１−Ｄ４を設ける。さらに、ＳＲモータＳＲＭには、ａ相、ｂ相、ｃ相、ｄ相のコイルＬａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄが設けられている。
【００３３】
この従来技術による回路構成では、電源を２つ設けて直列接続し、その接続点と各相のコイルの一端を接続してある。これにより、例えばａ相のステータティースとロータティースの位置関係が図１０（ｂ）のような場合に、ａ相を励磁するときにはスイッチング素子ＳＷ１をオンして第１の電源Ｖｄｃ１とコイルの他端を接続し、消磁するときにはスイッチング素子ＳＷ１をオフしてダイオードＤ２によって第２の電源Ｖｄｃ２とコイルの他端を接続する。コイルの一端がすでに固定接続されているので、コイルの他端のみ切り替えればよいことから、図９の構成では、各相コイルに２本ずつ、４相では合計８本の配線が必要となるのに対し、５本で済むことになる。
【００３４】
ところで、先述の通り電気自動車では複数のモータを用いることが多い。そこで、図１２に示したようにエンジン回転により発電を行い、この電力によってモータを駆動するシリーズハイブリッド車に従来例を用いたことを想定して、従来技術の問題点を再度、詳細に説明する。図１２は、従来技術によるＳＲモータを２台搭載した電動車両の構成図である。モータ・発電機ともに図１１に示した４相のＳＲモータＳＲＭ１、ＳＲＭ２を使用し、これらのモータはインバータ（駆動回路）ＩＮＶにより駆動されるものとする。ＳＲモータＳＲＭ１のロータ・シャフトはエンジンＥＮＧの出力軸と機械的に接続する。他方のＳＲモータＳＭＲ２は、駆動モータとしてロータ・シャフトは機械的にギアを介して車輪軸と接続する。このシステムで効率の良い運転をするには、エンジンＥＮＧを効率の良い回転数に維持するように発電機としてのＳＲモータＳＲＭ１を制御して発電するのが望ましい。一方の車輪軸は運転者の要求に応じて回転数を刻々と変化させる必要がある。回転数を変化させる駆動モータとしてのＳＲモータＳＲＭ２の電源電圧は、例えば低回転では電流の応答性は悪くても高回転よりも比較的トルクが得やすく、不必要に電圧が高いとかえってインバータの電力変換効率が低減する。従って、低回転時は必要最小限の電源電圧でモータを駆動した方が良い。ところが、高回転では逆に電流の応答性を良くしないとトルクが得られない。よって高電圧が必要となる。以上を考慮して図１１の構成を見ると、２つの電源ＢＡＴ１、ＢＡＴ２があるにもかかわらず互いに電圧値を変えることができない。すなわち、１つの電源の電圧を固定し、もう一方を変化させたとしても、１つのモータの中で各相コイルの励磁電圧がばらばらになりトルクリップルが生じるだけでなく、上記の要求に答える効果が得られない。電圧値を変えるために更に別の電源を用意するのは非常にコストが高くなるため論外である。
【実施例１】
【００３５】
以降、諸図面を参照しながら、本発明の実施態様を詳細に説明する。なお、諸図面において同様の要素／部材には同様の参照符号を付してある。図１は、本発明の実施例１によるＳＲモータ駆動回路の回路図である。図に示すように、本実施例によるＳＲモータ駆動回路では、第１の電源Ｖｄｃ１と第２の電源Ｖｄｃ２を直列接続した電源側接続点ＣＰ１と、第１および第２のＳＲモータＳＲＭ１、ＳＲＭ２の各コイルの一端同士を接続したモータ側接続点ＣＰ２とを接続している。また、ＳＲモータＳＲＭ１、ＳＲＭ２は、各モータを構成するロータ（即ち、突極／ティースの位相角度）の位置を検出するための位置センサＰＳ(position sensor)１、ＰＳ２がそれぞれ設けられる。
【００３６】
このようにして、電源側接続点ＣＰ１とモータ側接続点ＣＰ２とを直接接続することによって、従来例である図９の回路をモータ２つ分用意するよりも配線数を減少でき、さらには、スイッチング素子数、ダイオード数については半減することができる。また、励磁用電源と消磁用電源は１つのモータのすべてのコイルにおいて統一する構成となっている。
【００３７】
次に動作について説明する。第１のＳＲモータＳＲＭ１の各コイルＬＵ１、ＬＶ１、ＬＷ１は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３、ＳＷ５によって第１の電源Ｖｄｃ１と接続して励磁を行い、ダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６によって第２の電源Ｖｄｃ２と接続して消磁を行う。一方、第２のＳＲモータＳＲＭ２の各コイルＬＵ２、ＬＶ２、ＬＷ２は、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ４、ＳＷ６によって第２の電源Ｖｄｃ２と接続して励磁を行い、ダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５によって第１の電源Ｖｄｃ１と接続して消磁を行う。また、第１および第２の電源Ｖｄｃと、それぞれ並列に平滑コンデンサＣ１、Ｃ２が設けられている。Ｕ相駆動回路は、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ダイオードＤ２、Ｄ２からなる。また、Ｖ相駆動回路は、スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４、ダイオードＤ３、Ｄ４からなる。さらに、Ｗ相駆動回路は、スイッチング素子ＳＷ５、ＳＷ６、ダイオードＤ５、Ｄ６からなる。
【００３８】
従来技術の説明と同様なシリーズハイブリッドに本発明を用いたことを想定して改善点を説明する。第１のＳＲモータＳＲＭを発電機として用い、第２のＳＲモータＳＲＭ２を駆動モータとして使用したとする。第１のＳＲモータＳＲＭ１と接続される第１の電源Ｖｄｃ１の電圧は、エンジンの最大効率点に合致する回転数で都合の良い電圧値に固定する。もう一方のＳＲモータＳＲＭ２に接続される第２の電源Ｖｄｃ２は、ＳＲモータＳＲＭ２の回転数を変化させるために電圧を可変とする。このような場合でも、本実施例による回路では、各相コイルの励磁電圧および消磁電圧が１つのモータにあるすべてのコイルで均一となるので、トルクリップルは低く抑えられ、スイッチング素子の制御も簡単である。従って品質を落とさずに配線数、スイッチング素子数、ダイオード数を減らすことによるコスト低減が実現できる。
【００３９】
上述したように、本実施態様では、従来のＳＲモータ駆動回路の構成をほとんど変更せずに２つのＳＲモータＳＲＭ１、ＳＲＭ２を駆動できるので、インバータの数（スイッチング素子やダイオードなど）を減らすことができ、コストを低減することができる。また第１の電源Ｖｄｃ１の電圧と第２の電源Ｖｄｃ２の電圧とは、異なる電圧値とするので、２つのモータを別の用途に用いても、それぞれ最適な電圧条件を設定することができるので、ハイブリッド車などへ適用できる低コストのＳＲモータ駆動回路を提供することができる。さらに第１のＳＲモータＳＲＭ１内にあるすべてのコイルＬＵ１、ＬＶ１、ＬＷ１は、第１の電源Ｖｄｃ１により励磁され、第２の電源Ｖｄｃ２により消磁されるように接続する。一方、第２のＳＲモータＳＲＭ２内では、励磁と消磁の関係は逆になる。従って、第１の発明の効果に加えて、すべてのコイルで励磁電圧、消磁電圧が統一されるのでトルクリップルの少ない駆動が可能となる。
【実施例２】
【００４０】
図２は、実施例２によるＳＲモータ駆動回路の回路図である。本実施例は、上述した実施例１のＳＲモータ駆動回路に改善を施したものである。図２において、図１と同じ参照符号は図１のそれと同様の構成要素を示す。本実施例によるＳＲモータ駆動回路では、実施例１と同様に、図１の回路における第１のＳＲモータＳＲＭ１を発電機として用い、第２のＳＲモータＳＲＭ２を駆動モータとして使用したとする。このシステムにおいて、第２のＳＲモータＳＲＭ２を高回転数で使用するとき、第１の電源Ｖｄｃ１の電圧を高くするが、第２の電源Ｖｄｃ２の電圧が、発電機として動作する第１のＳＲモータＳＲＭ１に都合のよい電圧に設定されているため、駆動モータとして動作している第２のＳＲモータＳＲＭ２にとっては、消磁電圧が低すぎて電流の応答性が悪くなりトルクが低下する恐れがある。
【００４１】
この対策として、本実施例では図２に示すように、平滑コンデンサＣ１と並列に接続される比較的小容量の平滑コンデンサＣ３を設ける。さらに、平滑コンデンサＣ１とＣ３とを結ぶ配線途中、即ち、共通の正極母線Ｐｂに設けられるスイッチング素子であって平滑コンデンサＣ３への電荷の蓄積／放出を切り替えるスイッチング素子ＳＷ７、および、このスイッチング素子ＳＷ７のオン／オフを制御する制御回路３を設ける。平滑コンデンサＣ３には、第２のＳＲモータＳＲＭ２の消磁電流が流れる。スイッチング素子ＳＷ７がオフしていれば電流の流入量に応じて平滑コンデンサＣ３の電圧が上がり消磁電流を早期に消滅させることができる。しかし、これを繰り返し行うと、平滑コンデンサＣ３の電圧が際限なく上昇する。これを防ぐために本実施例では下記の制御を行う。
【００４２】
図３は、本発明の実施例２に用いるスイッチング素子の動作タイミングを示すタイミングチャートである。図３には、第１のＳＲモータＳＲＭ１を低回転、ＳＲＭ２を高回転で使用したときの、第２のＳＲモータＳＲＭ２の電流立下りの時間を短縮するための各スイッチング素子の動作タイミングを示してある。まず、第２のＳＲモータＳＲＭ２のＵ相のコイルＬＵ２のインダクタンスであるが、高回転のためインダクタンスのピークが短い周期で現れている。一方、第１のＳＲモータＳＲＭ１のＵ相およびＶ相のコイルＬＵ１、ＬＶ１のインダクタンスのピークはＬＵ２と比べて長い周期で現れている。
【００４３】
ところで、ＳＲモータではステータティースとロータティースが非対向の時はインダクタンスは低くなり、図３に示した各インダクタンス曲線における平坦部のようになる。ステータティースとロータティースとが、このような位置関係にあるときには、コイルに通電してもトルクは有効に発生しない。この期間において、平滑コンデンサＣ３の電荷を第２の電源Ｖｄｃ２に戻すことが本制御の特徴である。具体的には、発電機として動作している第１のＳＲモータＳＲＭ１のステータティースとロータティースが非対向位置にあるときに、使用していないスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ３をオンさせて平滑コンデンサＣ３の電荷を第２の電源Ｖｄｃ２に戻す。図３に示すように、時間間隔ｔ１の間に平滑コンデンサＣ３には、電荷が蓄積されていき、時間間隔ｔ２の間にスイッチング素子ＳＷ１のゲート（図示せず）にオン信号を与えられてスイッチング素子ＳＷ１がオンになり、蓄積されていた平滑コンデンサＣ３の電荷が第２の電源Ｖｄｃ２に流れる。以上の方法を用いれば実施例１で説明した効果に加えて、電流応答性を改善できるので高回転においてトルクを有効に発生できる。このように平滑コンデンサＣ３は、平滑用のみならず、複数の電源間で電荷を移動するための蓄電手段としても機能する。
【００４４】
なお、スイッチング素子ＳＷ７は、一般に高価であるＩＧＢＴなどの半導体素子よりも安価なダイオードであっても良い。ダイオードの場合は制御が不要なので（即ち、制御回路３が不要になる）、上記の効果をより簡単に実現することができる。以上、本実施例によれば、ＳＲモータ駆動回路は複数のスイッチング素子で構成されたＳＲモータ駆動回路であって、前記電源と前記スイッチング素子の間に蓄電装置を備えるので、例えば前記蓄電手段をコンデンサとすればモータの回生電力を瞬間に一時保管でき、電流の応答性を高めることができる。従ってモータの運転領域を広げることができると言う効果が得られる。さらにモータ駆動回路のスイッチングにより電圧制御ができるので、平滑コンデンサＣ３の電圧を上げすぎないようにするための別の装置を用いる必要が無い。
【実施例３】
【００４５】
実施例１、２では、２つのモータを異なる用途に用いる例について説明してきた。図４は、本発明によるモータ駆動装置の搭載に適した左右独立駆動システムの構成図である。図に示すように、本発明を左右独立駆動システムに適用した場合を説明する。基本的な回路構成は図１と変わらない。左右独立駆動の場合は、両電源Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２の電圧を同等にするべきであるが、路上の摩擦係数が左右で異なる状態、路面の凹凸などの状態、あるいは一方向の転回によって、２つＳＲモータＳＲＭ１、ＳＲＭ２へ供給する電源電圧が不均等になることが考えられる。ここでは本発明によって両電源電圧を均等化するための方策について説明する。
【００４６】
図５は、本発明による実施例３で用いる相電流波形例を示す図である。図５（ａ）には、ＳＲモータ駆動回路による１つのコイルのインダクタンスを、図５（ｂ）には、コイルの相電流の例を示した。また、図１に示したように第１および第２の電源Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２には電圧計Ｖ１、Ｖ２を接続し、これにより測定された電圧ｖ１、ｖ２の電位差を制御装置１、２によって監視する。２つの電源間で電圧差が生じていなければ、ＳＲモータの駆動は最大効率が得られる運転条件で駆動する。しかし電圧差が生じていれば、電源間の電圧差を是正するように１方のモータの励磁開始角度、励磁停止角度、電流最大値などを最大効率動作点からずらす。具体的には、図５において最大効率が得られる運転条件として励磁開始角度、励磁停止角度、電流最大値をそれぞれθon0、θoff0、Ip0とする場合に、コイルからの電流を増やすために動作点をθon1、θoff1、Ip1に変更する。図５では、コイルの消磁電流に加えインダクタンスの時間変化dL／dtがマイナスとなる領域で通電し、発電電流を得ている。これにより負のトルクが発生するが、dL／dtがプラスの領域で通電電流を増やし正トルクを上げており、平均トルクが動作点変更前と変わらないようにしている。
【００４７】
以上の制御は、例えば、図１の回路を左右独立駆動に適用した場合には、ｖ１＞ｖ２であれば制御回路１により、第１のＳＲモータＳＲＭ１の動作点を変更して、第２の電源Ｖｄｃ２に多くの電流が流れるようにする。逆にｖ１＜ｖ２であれば制御回路２により、第２のＳＲモータＳＲＭ２の動作点を変更して、第１の電源Ｖｄｃ１に多くの電流が流れるようにする。
【００４８】
また、動作点の変更方法としてステータティースとロータティースが非対向でトルクが発生しにくい期間で積極的に通電する方法もあるが、これを図６を参照して説明する。図６は、本発明による実施例３で用いる別の相電流波形例を示す図である。図６（ａ）には、ＳＲモータ駆動回路による１つのコイルのインダクタンスを、図６（ｂ）には、コイルの相電流の例を示した。図６では励磁停止角度θoff0を変更せずに、励磁開始角度を進角してθon1とする。さらに電流を増やすには電流最大値を大きくしてIp1とする。これにより２つの電源電圧のバランス化を行う。
【００４９】
以上、本発明によれば、２つの電源電圧をバランスさせるために、新たに電圧安定化装置を付加する必要がないので、コストを上げずに運転領域を広げることができる。さらに、ＳＲモータのステータティースとロータティースが非対向である期間に電圧安定化制御を行えばトルクには影響しないため、トルクリップルを起こさずに電圧制御ができる。なお、２つの電源間の電位差が走行に大きな影響を与えない程度であれば、車両のパーキング時やブレーキ作動時に電圧安定化制御を行ってもよい。
【実施例４】
【００５０】
次に本発明による別の実施例について説明する。図７は、本発明の実施例４によるＳＲモータ駆動回路の回路図である。図７では、第１のＳＲモータＳＲＭ１と第２のＳＲモータＳＲＭ２のコイルのＶ相のみを入れ替えた配線を示した。即ち、Ｖ相では、上側アームのスイッチング素子ＳＷ３が第２のＳＲモータＳＲＭ２のコイルＬＶ２の導通を制御し、下側アームのスイッチング素子ＳＷ４が第１のＳＲモータＳＲＭ１のコイルＬＶ１の導通を制御すえる。図７のような回路では、例えば路面の状態が悪く片輪のみ負荷が軽くなる場合、この軽負荷側のモータの回転が増大し電流が想定よりも流れなくなる可能性がある。このときには、図７のように２モータ間でコイルが入れ替わっているため電力の余剰分を反対側の大きな負荷を抱えているモータに注入することができる。これにより電源電圧のバランス化をより簡単に行える。また、どちらかの電源が故障した場合にも図７の構成であれば両モータに通電できるので、完全に片輪が使用不能になる場合よりも走行が安定する。以上、本実施態様によれば、左右独立駆動の電動車に適用した場合に、２つの電源間の電圧アンバランスを起こしにくくして、安定した駆動を可能とする効果が得られる。
【実施例５】
【００５１】
次に本発明による別の実施例について説明する。図８は、本発明の実施例５によるＳＲモータ駆動回路の回路図である。図８では、２つのモータの間で相数が異なる例について説明する。動作などについてはこれまでに述べてきたシステムと同様であるが、２相モータはインバータのスイッチング素子数が減ると言うメリットがある半面、起動方向が定まらないと言う問題がある。しかし、２相モータであるＳＲＭ２を駆動モータとしてでなく、発電機や他の駆動モータによって連れ回される補助モータとしての利用すれば２相のモータで起動方向を定める必要は無い。従って、この実施例はコスト低減の１方策となる。以上、本実施例では前記２つのＳＲモータＳＲＭ１、ＳＲＭ２は互いに異なる相数とするので、片方のモータの相数を減らしてさらにコストが低減できる。
【００５２】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の部、手段、ステップなどを１つに組み合わせたり或いは分割したりすることが可能である。実施例では、２つのモータについて説明したが、本発明は３つ以上のモータに対しても適応できることに注意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施例１によるＳＲモータ駆動回路の回路図である。
【図２】本発明の実施例２によるＳＲモータ駆動回路の回路図である。
【図３】本発明の実施例２に用いるスイッチング素子の動作タイミングを示すタイミングチャートである。
【図４】本発明によるモータ駆動装置の搭載に適した左右独立駆動システムの構成図である。
【図５】本発明による実施例３で用いる相電流波形例を示す図である。
【図６】本発明による実施例３で用いる別の相電流波形例を示す図である。
【図７】本発明の実施例４によるＳＲモータ駆動回路の回路図である。
【図８】本発明の実施例５によるＳＲモータ駆動回路の回路図である。
【図９】従来技術によるＳＲモータ（３相）の駆動回路図である。
【図１０】従来技術によるＳＲモータの断面図である。
【図１１】別の従来技術によるＳＲモータ（４相）の駆動回路図である。
【図１２】従来技術によるＳＲモータを２台搭載した電動車両の構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１、２、３、４  制御装置
ＢＡＴ１、ＢＡＴ２  電源
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  平滑コンデンサ
ＣＰ１  電源側接続点
ＣＰ２  モータ側接続点
Ｄ１−Ｄ６  ダイオード
ＥＮＧ  エンジン
ＩＮＶ  インバータ
Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｄ  コイル
ＳＲＭ１  第１のＳＲモータ
ＳＭＲ２  第２のＳＲモータ
ＬＵ１−ＬＵ４  コイル
ＬＶ１−ＬＶ４  コイル
ＬＷ１−ＬＷ４  コイル
ＬＵ、ＬＶ、ＬＷ  集合コイル
ＰＳ１、ＰＳ２  位置センサ
Ｒｔ  ロータ
ＣＴＲ  中心
Ｓｔ  ステータ
Ｔｅ  対象ティース
ＳＷ１−ＳＷ７  スイッチング素子
Ｐｂ  正極母線
Ｖ１、Ｖ２  電圧計
Ｖｄｃ  電源
Ｖｄｃ１  第１の電源
Ｖｄｃ２  第２の電源
Ｘ、Ｙ  線分
θ  ロータ角度
θon  励磁開始角度
θoff  励磁停止角度
θOFF  励磁停止角度
θoff0  励磁停止角度
【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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