(57)【要約】【課題】巻線に流す電流の制御タイミングを最適に調整すること。【解決手段】中性点で相互に接続された複数の相の巻線を有し、各相から中性点に向かう電流または中性点から各相へ向かう電流をロータの回転位置に応じて供給することで動作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、ロータの回転に応じて順次制御対象となる相を、通電する相としての通電相または通電しない相としての非通電相のいずれかに設定する設定手段（通電相マップ２３）と、ロータの回転に応じて制御対象となる相が通電相に設定されている場合には、当該相に対して通電する通電手段（駆動信号生成部３０）と、通電手段によって通電する相の前後の相の通電相／非通電相の組み合わせによって、当該相の巻線に流す電流の制御のタイミングを調整する調整手段（転流信号生成部２９）と、を有する。【選択図】図１
2013013249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中性点で相互に接続された複数の相の巻線を有し、各相から中性点に向かう電流または中性点から各相へ向かう電流をロータの回転位置に応じて供給することで動作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、
前記ロータの回転に応じて順次制御対象となる相を、通電する相としての通電相または通電しない相としての非通電相のいずれかに設定する設定手段と、
前記ロータの回転に応じて制御対象となる相が通電相に設定されている場合には、当該相に対して通電する通電手段と、
前記通電手段によって通電する相の前後の相の通電相／非通電相の組み合わせによって、当該相の巻線に流す電流の制御のタイミングを調整する調整手段と、
を有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】
前記制御対象となる相の前相が非通電相である場合には、当該非通電相も調整可能範囲に含めて通電開始のタイミングを調整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】
前記制御対象となる相の後相が非通電相である場合には、当該非通電相も調整可能範囲に含めて通電終了のタイミングを調整することを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
【請求項４】
前記制御対象となる相の後相が非通電相である場合には、当該非通電相も調整可能範囲に含めて巻線に生じた電流を還流するタイミングを調整することを特徴とする請求項１乃至３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制御装置。
【請求項５】
前記調整手段は、前記制御対象となる相の前後の相の通電相／非通電相の組み合わせのパターンと、それぞれのパターンにおける制御のタイミングを示すマップとを対応付けしたテーブルを有しており、当該パターンに基づいて該当するマップを選択し、選択したマップに基づいて制御のタイミングを調整することを特徴とする請求項１乃至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制御装置。
【請求項６】
前記スイッチトリラクタンスモータは車両に搭載されて当該車両を駆動し、
前記設定手段は、前記車両がアクセルの操作量に応じた所定の加速度になるように前記通電相と前記非通電相を設定する、
ことを特徴とする請求項１乃至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。
【０００３】
スイッチトリラクタンスモータには、巻線が中性点で相互に接続されている構成を有するもの（例えば、特許文献１参照）と、接続されていない独立した構成を有するもの（例えば、特許文献２参照）が存在する。前者の構成を有するスイッチトリラクタンスモータの場合には、巻線から中性点に向かう電流と、中性点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。
【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、巻線が中性点で相互に接続されている構成を有するスイッチトリラクタンスモータでは、各巻線が相互に接続されていることから、２つ以上の相に同時に電流を流すことができない。このため、各相が相互に重ならないようにスイッチングをする必要があることから、例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相を有するスイッチトリラクタンスモータでは、図９（Ａ）に示すように、１２０度毎にスイッチングを行う必要がある。なお、図９（Ａ）において、横軸はロータの回転角度を示し、縦軸は各相への通電状態（ハイは通電、ローは非通電）を示している。
【０００６】
このような理由により、巻線が中性点で相互に接続されている構成を有するスイッチトリラクタンスモータでは、巻線に流す電流の制御タイミング（例えば、通電角）を１２０度を超えて調整することができないという問題点がある。
【０００７】
そこで、本発明は巻線に流す電流の制御タイミングを調整することが可能な、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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、中性点で相互に接続された複数の相の巻線を有し、各相から中性点に向かう電流または中性点から各相へ向かう電流をロータの回転位置に応じて供給することで動作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、前記ロータの回転に応じて順次制御対象となる相を、通電する相としての通電相または通電しない相としての非通電相のいずれかに設定する設定手段と、前記ロータの回転に応じて制御対象となる相が通電相に設定されている場合には、当該相に対して通電する通電手段と、前記通電手段によって通電する相の前後の相の通電相／非通電相の組み合わせによって、当該相の巻線に流す電流の制御のタイミングを調整する調整手段と、を有する。
このような発明によれば、巻線に流す電流の制御タイミングを調整することが可能なとなる。
【０００９】
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記制御対象となる相の前相が非通電相である場合には、当該非通電相も調整可能範囲に含めて通電開始のタイミングを調整することを特徴とする。
このような構成によれば、非通電相も含めたより広い範囲で通電開始タイミングを調整可能となり、最適化を図ることで効率を高めることができる。
【００１０】
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記制御対象となる相の後相が非通電相である場合には、当該非通電相も調整可能範囲に含めて通電終了のタイミングを調整することを特徴とする。
このような構成によれば、非通電相も含めたより広い範囲で通電終了タイミングを調整可能となり、最適化を図ることで効率を高めることができる。
【００１１】
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記制御対象となる相の後相が非通電相である場合には、当該非通電相も調整可能範囲に含めて巻線に生じた電流を還流するタイミングを調整することを特徴とする。
このような構成によれば、非通電相も含めたより広い範囲で還流電流を流すタイミングを調整可能となり、最適化を図ることで効率を高めることができる。
【００１２】
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記調整手段は、前記制御対象となる相の前後の相の通電相／非通電相の組み合わせのパターンと、それぞれのパターンにおける制御のタイミングを示すマップとを対応付けしたテーブルを有しており、当該パターンに基づいて該当するマップを選択し、選択したマップに基づいて制御のタイミングを調整することを特徴とする。
このような構成によれば、通電パターンに応じてマップを選択することで、適切な制御を簡易な構成で実現することができる。
【００１３】
また、他の発明は、上記発明に加えて、前記スイッチトリラクタンスモータは車両に搭載されて当該車両を駆動し、前記設定手段は、前記車両がアクセルの操作量に応じた所定の加速度になるように前記通電相と前記非通電相を設定することを特徴とする。
このような構成によれば、アクセル操作に応じた最適な加速を実現するとともに、制御対象となる相の前後の相の通電／非通電に応じて電流の制御タイミングを調整することで、電力消費を確実に抑えるが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、巻線に流す電流の制御タイミングを調整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】
【００１５】
【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２（Ａ）は通電率マップの一例であり、図２（Ｂ）は通電指令マップの一例である。
【図３】通電相マップの一例を示す図である。
【図４】マップ記憶部に格納されているマップの一例を示す図である。
【図５】相の通電／非通電の組み合わせパターンと、選択マップとの関係を示す図である。
【図６】アームドライバの構成例を示す図である。
【図７】スイッチトリラクタンスモータのロータの位置と磁束との関係を示す図である。
【図８】Ｕ相のインダクタンスの変化、スイッチの状態変化、および、Ｕ相電流の関係を示す図である。
【図９】各相に流れる電流パターンを示す図である。
【図１０】相電流の電流値と磁束量との関係を示す図である。
【図１１】送電流の電流値による正トルク領域と負トルク領域の関係を示す図である。
【図１２】各相に流れる電流パターンを示す図である。
【図１３】本実施形態における制御の流れを説明するための図である。
【図１４】本発明の変形実施形態を示すブロック図である。
【図１５】図１４に示す加速マップの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
（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、電流指令マップ２１、通電率マップ２２、通電相マップ２３、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）ｄｕｔｙ計算部２４、駆動相選択部２５、回転速度検出部２６、回転位置検出部２７、マップ記憶部２８、転流信号生成部２９、および、駆動信号生成部３０を主要な構成要素とし、トルク指令１０に基づいてアームドライバ５１を制御し、ＳＲ（Switched Reluctance）モータ５３にバッテリ５０から電力を供給してこれを制御する。
【００１８】
ここで、トルク指令１０は、例えば、ＳＲモータ５３が電気自動車に搭載され、その動力源とされている場合には、アクセルペダルの操作量（踏み込み量）に対応する値であり、例えば、０〜１００％の範囲とされる。電流指令マップ２１は、図２（Ｂ）に示すような、トルク指令値と電流指令値とを対応付けして格納したマップを有し、トルク指令値に応じた電流指令値を選択して出力する。なお、電流指令値とは、ＳＲモータ５３の各巻線に流す電流の目標値をいう。
【００１９】
通電率マップ２２は、図２（Ａ）に示すような、トルク指令値と通電率を対応付けして格納したマップを有し、トルク指令値に対応する通電率を選択して出力する。なお、通電率とは、ＳＲモータ５３の相を間引きして通電する場合（一部の相のみに通電する場合）に、通電する相（以下「通電相」と称する）と、通電しない相（以下「非通電相」と称する）との割合を示す。図２（Ａ）の例では、ＳＲモータ５３の回転に応じて通電される一連の９つの相に注目した場合に、そのうちの３相に通電されるときが通電率３／９であり、９相全てに通電されるのが通電率９／９である。
【００２０】
通電相マップ２３は、図３に示すように、通電率マップ２２から供給される通電率に対応する通電パターンを格納しており、通電率に応じた通電パターンを読み出して出力する。なお、図３では、○が通電相を示し、×は非通電相を示している。
【００２１】
本実施形態では、全ての相に通電するのではなく、一部の相を間引きして通電する方法を採用している。これについて詳細に説明する。一般的なＳＲモータでは、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相全てに対して通電し、巻線に流れる電流を調整することでトルクを制御する。一方、本実施形態では、図２（Ａ）に示すように、例えば、トルク指令値がＴ２ａ未満の場合には、通電率は３／９に設定され、図３のＮｏ１に示すように、Ｕ相のみが通電され、Ｖ相およびＷ相は通電が停止（間引き）される。このとき、図２（Ｂ）に示すように、トルク
指令値の増加に応じて電流指令値が増加する。また、トルク指令値がＴ２ａ以上、Ｔ２ｆ未満の範囲では、図２（Ｂ）に示すように電流指令値はＩ７で一定となり、トルク指令値の増加に応じて通電率が４／９〜８／９の範囲で増加する。例えば、通電率が４／９の場合には、図３のＮｏ２に示すように、１，３，５，７番目のＵ，Ｗ，Ｖ，Ｕ相が通電され、２，４，６，８，９番目のＶ，Ｕ，Ｗ，Ｖ，Ｗ相が非通電とされる。そして、トルク指令値がＴ２ｆ以上となった場合には、通電率は９／９（図３のＮｏ７参照）となって全相駆動され、トルク指令値の増加に応じて電流指令値が増加する。
【００２２】
ＰＷＭｄｕｔｙ計算部２４は、電流指令マップ２１から供給される電流指令値を目標値として、電流センサ５２によって検出される、アームドライバ５１からＳＲモータ５３に流す電流のデューティを計算し、駆動信号生成部３０に供給する。
【００２３】
駆動相選択部２５は、通電相マップ２３から供給される通電パターン（図３参照）に基づいて、駆動対象となる相を選択し、マップ記憶部２８と転流信号生成部２９に通知する。回転位置検出部２７は、回転検出センサ５４から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換してマップ記憶部２８、転流信号生成部２９、および、回転速度検出部２６に出力する。回転速度検出部２６は、回転位置検出部２７から供給される信号の差分を求めて、ＳＲモータ５３の回転速度を検出し、駆動相選択部２５およびマップ記憶部２８に供給する。
【００２４】
マップ記憶部２８は、進角マップ、通電角マップ、および、還流角マップを記憶しており、通電パターンに応じたマップを選択し、回転速度および電流指令値等に応じた進角、通電角、および、還流角を取得して出力する。なお、進角、通電角、および、還流角の詳細については図８を参照して後述する。図４は、マップ記憶部２８に格納されているマップの詳細を示す図である。この図に示すように、マップ記憶部２８には、進角マップとして第１進角マップおよび第２進角マップが格納され、通電角マップとして第１通電角マップ、第２通電角マップ、および、第３通電角マップが格納され、還流角マップとして第１還流角マップ、第２還流角マップ、および、第３還流角マップが格納されている。図５は、通電パターンと選択されるマップとの関係を示す図である。この図５において、対象相は制御対象となる相を示し、前相は対象相の直前の相を示し、後相は対象相の直後の相を示す。ここで、○は通電相を示し、×は非通電相を示している。なお、対象相が×の場合には通電制御の必要がないので、図５には記載されていない。ここで、前相と後相の双方が○の場合（１行目の場合）には、第１進角マップが選択される。前相が○で後相が×の場合（２行目の場合）には、第１進角マップ、第１通電角マップ、および、第１還流角マップが選択される。前相が×で後相が○の場合（３行目の場合）には、第２進角マップ、第２通電角マップ、および、第２還流角マップが選択される。また、前相と後相の双方が×の場合（４行目の場合）には、第２進角マップ、第３通電角マップ、および、第３還流角マップが選択される。このように、マップ記憶部２８は、駆動相選択部２５から供給される前後相の通電パターンに応じて対応するマップを選択し、電流指令マップ２１から供給される電流指令値と、回転速度検出部２６から供給される回転速度値に対応する進角、通電角、還流角を、選択したマップから取得して転流信号生成部２９に供給する。
【００２５】
転流信号生成部２９は、回転位置検出部２７によって検出された回転位置に基づいてＵ相、Ｖ相、および、Ｗ相の通電パターン信号を形成する。そして、形成された通電パターン信号は、マップ記憶部２８に格納された対応するマップから供給される進角、通電角、および、還流角の値に基づいて制御のタイミングが調整される。
【００２６】
駆動信号生成部３０は、転流信号生成部２９から供給される通電パターン信号、およびＰＷＭｄｕｔｙ計算部２４から供給されるデューティ信号に基づきＰＷＭ制御信号を生成し、アームドライバ５１に供給する。生成されるＰＷＭ制御信号は、Ｕ相、Ｖ相またはＷ
相の通電パターン信号に、ＰＷＭｄｕｔｙ計算部２４から供給されるデューティ信号に基づくＰＷＭ信号を重畳させたものとなる。
【００２７】
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に直流電力を供給する。
【００２８】
アームドライバ５１は、駆動信号生成部３０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。図６はアームドライバ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、ダイオードとＦＥＴ（Field Effect Transistor）とが並列接続されたスイッチングユニットが直列接続されて構成されている。より詳細には、スイッチングユニット６０Ｈ，６０Ｌ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。スイッチングユニット６１Ｈ，６１Ｌ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。スイッチングユニット６２Ｈ，６２Ｌ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。スイッチングユニット６３Ｈ，６３Ｌ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。また、スイッチングユニット６０Ｈ〜６３Ｈ，６０Ｌ〜６３Ｌは、駆動信号生成部３０から供給される駆動信号によってそれぞれスイッチングされる。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。
【００２９】
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スイッチングユニット６０Ｈ，６０Ｌの接続点に接続され、他端がスイッチングユニット６１Ｈ〜６３Ｈ，６１Ｌ〜６３Ｌの接続点にそれぞれ接続されている。ＳＲモータ５３は、図７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。
【００３０】
図８は、本実施形態における進角、通電角、および、還流角を説明するための図である。この図８は、Ｕ相に通電する場合を例示している。図８（Ａ）は、ステータ突極Ｓｕと、ロータ突極Ｒ１が離間した状態から、これらが対向する状態（図７（Ａ）の状態）を経て、離間した状態（図７（Ｂ）の状態）になるまでのＵ相の巻線のインダクタンス値の変化を示している。この図８（Ａ）に示すように、インダクタンスはステータ突極Ｓｕと、ロータ突極Ｒ１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。図８（Ｂ）はスイッチングユニット６０Ｈの動作を示し、図８（Ｃ）はスイッチングユニット６１Ｌの動作を示し、図８（Ｄ）はＵ相に流れる電流を示している。なお、図８（Ａ），（Ｂ）において、ハイはスイッチングユニットを構成するＦＥＴがオンの状態を示し、ローはオフの状態を示す。ここで、スイッチングユニット６０Ｈ，６１Ｌは、インダクタンスが増加する角度Ｔａよりも前からスイッチング動作が開始され、このＴａを進角と称する。また、スイッチングユニット６０Ｈがオンの状態を継続する角度Ｔｏを通電角と称する。また、スイッチングユニット６１Ｌは、ＰＷＭ制御によって間欠的にオン／オフが繰り返されるが、このスイッチングユニット６１Ｌが最後にオフの状態にされてから、スイッチングユニット６０Ｈがオフの状態にされるまでの角度Ｔｒを還流角と称する。このようなスイッチング制御の結果、Ｕ相の巻線には、図８（Ｄ）に示すような電流が通じる。
【００３１】
（Ｂ）実施形態の動作原理の説明
まず、本実施形態の動作原理について説明する。図９は各相の通電パターンについて説明する図である。ここで、図９（Ａ）は、従来における各相の通電パターンを説明するための図である。この図９（Ａ）に示すように、従来の場合、各相には、ロータの回転に応じて１２０度毎に巻線に電流が供給される。より詳細には、図６において、Ｕ相に通電する際には、スイッチングユニット６０Ｈとスイッチングユニット６１Ｌがオンの状態とされ、スイッチングユニット６０Ｈ、中性点６４、Ｕ相の巻線、および、スイッチングユニット６１Ｌを経由してバッテリ５０から電流が通じる。つぎに、Ｖ相に通電する際には、スイッチングユニット６０Ｌとスイッチングユニット６２Ｈがオンの状態とされ、スイッチングユニット６２Ｈ、Ｖ相の巻線、中性点６４、および、スイッチングユニット６０Ｌを経由してバッテリ５０から電流が通じる。つづいて、Ｗ相に通電する際には、スイッチングユニット６０Ｈとスイッチングユニット６３Ｌがオンの状態とされ、スイッチングユニット６０Ｈ、中性点６４、Ｗ相の巻線、および、スイッチングユニット６３Ｌを経由してバッテリ５０から電流が通じる。そして、再度、Ｕ相に通電する際には、スイッチングユニット６０Ｌとスイッチングユニット６１Ｈがオンの状態とされ、スイッチングユニット６１Ｈ、Ｕ相の巻線、中性点６４、および、スイッチングユニット６０Ｌを経由してバッテリ５０から電流が通じる。
【００３２】
ここで、スイッチングユニット６０Ｌ，６０Ｈは交互にスイッチングされることから、隣接する相間では、スイッチングのタイミングが重複しないようにする必要がある。そのようにしないと、スイッチングユニット６０Ｌ，６０Ｈが同時にオンの状態となって、バッテリ５０の出力が短絡状態となるためである。そこで、従来においては、図９（Ａ）に示すように、各相は１２０度を超えない範囲でスイッチング制御されていた。
【００３３】
一方、本実施形態では、ＳＲモータ５３の状態によって、図９（Ｂ）に示すように、相が間引いて通電される。これは、トルク指令値が比較的小さい場合に、相電流が減少して効率が低下することを防止するためである。これについて詳細に説明する。図７（Ａ）は、前述のように、Ｕ相の巻線が巻装されているステータ突極Ｓｕ，Ｓｕに対し、ロータＲに形成されているロータ突極Ｒ１，Ｒ３が、完全に対向している状態（完全対向状態）のＳＲモータ５３を示す。そして、同図において、磁束φ１は、Ｕ相の巻線が巻装されているステータ突極Ｓｕ，Ｓｕに対し、ロータＲに形成されているロータ突極Ｒ１，Ｒ３が完全対向状態であるＳＲモータ５３において、Ｕ相の巻線に相電流が供給されているときに、ステータ突極Ｓｕ，Ｓｕを磁気回路としてＳＲモータ５３に形成される磁束を示し、磁束φ１の磁束量は、ＳＲモータ５３に形成される磁束において最大の磁束量となる。
【００３４】
図７（Ｂ）は、Ｕ相の巻線が巻装されているステータ突極Ｓｕ，Ｓｕに対し、ロータＲに形成されているロータ突極Ｒ１，Ｒ３が完全に非対向となっている状態（完全非対向状態）のＳＲモータ５３を示す。そして、同図において、磁束φ２は、Ｕ相の巻線が巻装されているステータ突極Ｓｕ，Ｓｕに対し、ロータＲに形成されているロータ突極Ｒ１，Ｒ３が完全非対向状態であるＳＲモータ５３において、Ｕ相の巻線に電流が供給されているときに、ステータ突極Ｓｕ，Ｓｕを磁気回路としてＳＲモータ５３に形成される磁束を示し、磁束φ２の磁束量は、ＳＲモータ５３に形成される磁束において最小の磁束量となる。
【００３５】
Ｕ相の巻線と同様に、Ｖ相およびＷ相の巻線にも相電流が転流され、順次供給される。そして、Ｖ相およびＷ相の巻線が巻装されているステータ突極Ｓｖ，Ｓｖ，Ｓｗ，Ｓｗを磁気回路として形成される磁束も、磁束φ１から磁束φ２の間で変化する。
【００３６】
図１０は、ＳＲモータ５３に供給される相電流と磁束φ１および磁束φ２の関係を示す
ものである。ＳＲモータ５３のロータＲに作用するモータトルクは、同図において、磁束φ１、磁束φ２の磁束量および相電流の電流値ｉで囲まれる面積に比例する。また、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の各巻線に供給される相電流の電流値が大きくなるにつれて磁束φ１と磁束φ２の磁束量も増加し、電流値ｉ１を超えると磁束φ１と磁束φ２の磁束量の増加が緩慢となり、それぞれ上限値に漸近する。
【００３７】
相電流の電流値が電流値ｉ１である場合には、面積Ａ１に比例するモータトルクがロータＲに作用する。また、相電流の電流値が電流値ｉ１の約２倍の電流値ｉ２である場合には、面積Ａ１に面積Ａ２を足した面積Ａ３に比例するモータトルクがロータＲに作用する。
【００３８】
相電流の電流値が電流値ｉ１未満の場合は、磁束φ１と磁束φ２の磁束量の差が小さいのに対し、相電流の電流値が電流値ｉ１を超える場合は、磁束φ１と磁束φ２の磁束量の差が大きく略一定の値となる。そのため、相電流の電流値が電流値ｉ１であるときの面積Ａ１に対し、相電流の電流値が電流値ｉ１の約２倍の電流値ｉ２であるときの面積Ａ３は、約３倍となる。したがって、ＳＲモータ５３の効率は、ＳＲモータ５３に供給される相電流の電流値が大きい方が高くなり、ＳＲモータ５３を高効率で駆動させたい場合には、ＳＲモータ５３に形成される磁束が飽和する所定の大きさの電流値の相電流を供給するほうがよい。
【００３９】
図１１は、電流値ｉ１、および電流値ｉ１に対し約２倍の電流値ｉ２（ｉ２≒２×ｉ１）の相電流が、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線に供給されたときの相電流の時間変化を示している。ロータＲを駆動方向に効率よく回転させるためには、「正トルク領域」のみでＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線に相電流が通電されることが望ましい。しかしながら、「正トルク領域」においてＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線に通電されていた相電流が減衰し、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線を流れなくなるまでには多少の時間を要する。そのため、「負トルク領域」においても、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線に相電流が通電されてしまい、この相電流によりロータの駆動効率が低減される。
【００４０】
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）において、電流値ｉ１および電流値ｉ２の相電流が、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の巻線に供給されたときには、『「正トルク領域」の面積』から『「負トルク領域」の面積』を差し引いた面積に比例するトルクがロータＲに作用する。ここで、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、電流値ｉ１のときの『「正トルク領域」の面積』に対する『「負トルク領域」の面積』の割合に比して、電流値ｉ１よりも電流値の大きい電流値ｉ２のときの『「正トルク領域」の面積』に対する『「負トルク領域」の面積』の割合のほうが小さい。
【００４１】
すなわち、電流値ｉ１よりも電流値ｉ２の相電流がＵ相、Ｖ相およびＷ相の巻線に供給されたときのほうがＳＲモータ５３の効率が高い。したがって、相電流の時間変化の観点からも、ＳＲモータ５３を高効率で駆動させたい場合には、ＳＲモータ５３に形成される磁束が飽和する所定の大きさの電流値の相電流を供給するほうがよい。
【００４２】
以上のような理由から、本実施形態では、電流値が低い場合には、図９（Ｂ）に示すように、相を間引くとともに、各相に通じる相電流を増加させることにより、効率を高めている。
【００４３】
このように、本実施形態では、相を間引いて通電しているが、相を間引くことで、通電されない相である非通電相が生じる。具体的には、例えば、５０％の割合で相を間引いた場合には、図９（Ｂ）に示すように、通電相の前後に非通電相が存在することになる。このように、通電相の前後（図９（Ｂ）の例では前後の双方）に非通電相が存在する場合に
は、各相に通電する角度を１２０度を超える範囲に設定することができる。例えば、図９（Ｃ）の例では、通電角が１２０度を超えて設定されている。なお、図９（Ｃ）の例は、通電角のみを増やす場合の例であるが、通電角の他にも、図８に示す、進角、および、還流角を調整することも可能である。図１２は、進角、通電角、および、還流角を調整する場合の例を示している。ここで、図１２（Ａ）は相の間引きをしない場合の通電制御のタイミングを示し、図１２（Ｃ）は相の間引きをしない場合の相電流の電流波形を示している。また、図１２（Ｂ）は相の間引きをする場合において、進角、通電角、および、還流角を調整するときの通電制御のタイミングを示し、図１２（Ｄ）は相の間引きをする場合の相電流の電流波形を示している。これらの比較から、相の間引きをする場合には、対象相の前後に存在する非通電相も調整可能な範囲に含めて、進角、通電角、および、還流角を、調整することができる。このため、より広い範囲で進角等を調整できることから、一層の最適化を図って効率を高めることができる。もちろん、場合によっては、１２０度を超えない範囲で進角等を設定することも可能である。
【００４４】
なお、進角、通電角、および、還流角は、ＳＲモータ５３の回転速度および電流指令値に応じた最適な値が予め、実験またはシミュレーション等によって求められてマップ記憶部２８に記憶されており、回転速度および電流指令値に応じた最適な進角、通電角、還流角がマップ記憶部２８から取得されて設定される。これにより、ＳＲモータ５３の効率を高めることができる。なお、以上の説明では、通電率が５０％の場合を例に挙げて説明したが、本実施形態では、これ以外の通電率でも進角その他を調整することができる。その詳細については、以下に説明する。
【００４５】
（Ｃ）実施形態の詳細な動作の説明
つぎに、本発明の詳細な動作について説明する。ＳＲモータ５３が車両に搭載され、駆動源とされている場合において、アクセルが操作され、トルク指令値が増加したとすると、このトルク指令値は電流指令マップ２１と通電率マップ２２に供給される。電流指令マップ２１では、図２（Ｂ）に示す折線に基づいて、トルク指令に対応する電流指令値が選択されて出力される。例えば、トルク指令値がＴ２ａ未満の所定の値である場合には、電流指令値としてＩ７未満の所定の値が選択されて出力される。また、トルク指令値がＴ２ａ以上かつＴ２ｆ未満の場合には、電流指令値としてＩ７が選択される。さらに、トルク指令値がＴ２ｆ以上の場合には、電流指令値としてＩ７からＩ６の間の対応する値が選択される。このようにして選択された電流指令値は、ＰＷＭｄｕｔｙ計算部２４とマップ記憶部２８に供給される。
【００４６】
通電率マップ２２は、トルク指令値に応じた通電率を図２（Ａ）に示す折線から求め、通電相マップ２３に出力する。具体的には、トルク指令値がＴ２ａ未満の場合には通電率として３／９が選択され、Ｔ２ａ以上かつＴ２ｆ未満の場合には通電率として４／９から８／９の間の対応する値が選択され、トルク指令値がＴ２ｆ以上の場合には通電率として９／９が選択されて出力される。
【００４７】
通電相マップ２３は、通電率マップ２２から供給された通電率に対応する通電相マップを選択して出力する。具体的には、通電率が３／９の場合には、図３に示すＮｏ１（１行目）の通電相マップ（○××○××○××）が選択されて出力される。通電率が４／９の場合には、図３に示すＮｏ２（２行目）の通電相マップ（○×○×○×○××）が選択されて出力される。５／９〜９／９の場合には、Ｎｏ３〜Ｎｏ７の通電相マップがそれぞれ選択されて出力される。
【００４８】
駆動相選択部２５は、ＳＲモータ５３の回転速度が所定の回転速度（例えば、最大回転速度の１／１０）未満の場合には、通電相マップ２３から供給されるマップに拘わらず全相を駆動対象とし（すなわち、図３のＮｏ７の（○○○○○○○○○）を通電相マップと
し）、所定の回転速度以上の場合には通電相マップ２３から供給される通電相マップを選択して転流信号生成部２９およびマップ記憶部２８に供給する。具体的には、回転速度が所定の回転速度以上であって、通電率として４／９が選択されている場合には、図３のＮｏ２の通電相マップ（○×○×○×○××）が選択されて転流信号生成部２９およびマップ記憶部２８に供給される。
【００４９】
マップ記憶部２８は、駆動相選択部２５から供給される通電相マップと、回転位置検出部２７から供給される回転位置に基づいて、現在制御の対象となっている相としての対象相が通電相であるか、非通電相かを判定し、対象相が通電相の場合には、通電相マップから対象相の１つ前の相である前相と、１つ後の相である後相の状態を特定する。例えば、対象相が通電相（○）であり、前相が通電相（○）であり、後相が通電相（○）である場合には、図５に示す１行目の情報に対応するので、第１進角マップを選択する。そして、マップ記憶部２８は、回転速度検出部２６から供給される回転速度と、電流指令マップ２１から供給される電流指令値に対応する進角を第１進角マップから取得して、転流信号生成部２９に供給する。また、対象相が○であり、前相が○であり、後相が×である場合には、図５に示す２行目の情報に対応するので、第１進角マップ、第１通電角マップ、第１還流角マップを選択する。そして、マップ記憶部２８は、回転速度検出部２６から供給される回転速度と、電流指令マップ２１から供給される電流指令値に対応する進角を第１進角マップから取得し、通電角を第１通電角マップから取得し、還流角を第１還流角マップから取得し、転流信号生成部２９に供給する。なお、対象相が○、前相が×、後相が○の場合には第２進角マップ、第２通電角マップ、第２還流角マップが選択され、対象相が○、前相が×、後相が×の場合には第２進角マップ、第３通電角マップ、第３還流角マップが選択され、回転速度と電流指令値に対応する進角、通電角、還流角が各マップから取得されて転流信号生成部２９に供給される。
【００５０】
転流信号生成部２９は、駆動相選択部２５から供給される対象相が通電相であるか非通電相であるかを示す通電相マップと、回転位置検出部２７から供給される回転位置と、マップ記憶部２８から供給される進角、通電角、および、還流角に基づいて通電パターン信号を生成して駆動信号生成部３０に供給する。
【００５１】
駆動信号生成部３０は、転流信号生成部２９から供給される通電パターン信号に基づいて、アームドライバ５１を制御する。この結果、ＳＲモータ５３が所定の回転速度（例えば、最大回転速度の１／１０）未満の場合には、全相駆動（駆動率１００％）とされ、図９（Ａ）のような通電パターンで駆動される。なお、その場合、非通電相が存在しないので、通電角および還流角については延長することができないことから、全相の進角を第１進角マップに基づいて調整する。また、ＳＲモータ５３が所定の回転速度以上の場合には、トルク指令値に応じた通電率が選択され、選択された通電率に対応する通電相マップが選択される。例えば、通電相マップとして（○××○××○××）が選択された場合、対象相と前後相の通電状態に応じた進角マップ、通電角マップ、および、還流角マップが選択されるとともに、回転速度および電流指令値に対応する進角、通電角、還流角がこれらのマップから取得されて対象相に対する制御がなされる。より詳細には、通電相マップとして（○××○××○××）が選択された場合であって、対象相が前から４番目の○の場合には、通電パターンは（×○×）となり、図５に示す４行目のパターンに該当するので、第２進角マップ、第３通電角マップ、および、第３還流角マップが選択され、回転速度および電流指令値に対応する進角、通電角、および、還流角が各マップから選択されて対象相の制御が実行される。なお、通電パターンが（×○×）の場合には、前相が非通電相であるので、通常よりも広い範囲内で進角を最適な角度に調整することができるとともに、後相も非通電相であるので通電角および還流角についても通常よりも広い範囲内で最適な角度に調整することができる。また、通電パターンが（○○×）の場合には、第１進角マップ、第１通電角マップ、および、第１還流角マップに基づいて通電角と還流角が通常
よりも広い範囲内で最適な角度に調整される。また、通電パターンが（×○○）の場合には、第２進角マップ、第２通電角マップ、および、第２還流角マップに基づいて進角が通常よりも広い範囲内で最適な角度に調整される。
【００５２】
アームドライバ５１は、駆動信号生成部３０から供給される駆動信号に応じて、スイッチングユニット６０Ｈ〜６３Ｈ，６０Ｌ〜６３Ｌをスイッチングし、バッテリ５０から出力される直流電力をＳＲモータ５３の各相の巻線に供給する。これにより、ロータＲが回転する。なお、このとき、アームドライバ５１から各相に供給される電流は電流センサ５２によって検出され、ＰＷＭｄｕｔｙ計算部２４に通知される。また、ロータＲの回転位置は、回転検出センサ５４によって検出され、回転位置検出部２７に通知される。これらの検出信号によって、ＳＲモータ５３に供給される電流と、回転速度とが適正になるようにフィードバック制御がなされる。
【００５３】
図１３は、本実施形態の動作の流れを説明するためのフローチャートである。このフローチャートに示されるように、本実施形態では以下の処理が実行される。
【００５４】
ステップＳ１０では、駆動相選択部２５は、制御の対象となる相としての対象相に関する情報、すなわち、対象相が通電相か非通電相かを示す情報を、通電相マップ２３から取得し、転流信号生成部２９に供給する。
【００５５】
ステップＳ１１では、転流信号生成部２９は、対象相が○（通電相）であるか否かを判定し、通電相である場合（ステップＳ１１：Ｙｅｓ）にはステップＳ１２に進み、×（非通電相）である場合（ステップＳ１１：Ｎｏ）には処理を終了する。
【００５６】
ステップＳ１２では、転流信号生成部２９は、通電相マップから前相と後相の情報を取得する。具体的には、回転位置検出部２７からの情報によりロータの回転位置を特定し、通電相マップから対象相を特定し、対象相の前後の相を特定する。
【００５７】
ステップＳ１３では、マップ記憶部２８は、ステップＳ１２で特定した前後相の通電パターンに応じた該当するマップを選択する。例えば、通電パターンが「○○×」の場合には、図５に示すように第１進角マップ、第１通電角マップ、および、第１還流角マップが選択される。
【００５８】
ステップＳ１４では、ステップＳ１３で選択されたマップに基づいて、通電制御が実行される。具体的には、マップ記憶部２８は、ステップＳ１３で選択した各マップから、電流指令値および回転速度値に応じた進角、通電角、および、還流角の設定値を取得して転流信号生成部２９に供給する。転流信号生成部２９は、マップ記憶部２８から供給される進角、通電角、および、還流角に基づいて通電パターン信号を生成して駆動信号生成部３０に供給する。駆動信号生成部３０は、転流信号生成部２９から供給される通電パターン信号と、ＰＷＭｄｕｔｙ計算部２４から供給されるデューティ信号に応じてアームドライバ５１を制御する。これにより、通電相パターンに応じてマップ記憶部２８から対応するマップが選択され、選択されたマップに応じて進角、通電角、および、還流角が、回転速度および電流指令値に応じて最適になるように制御されるので、ＳＲモータ５３を効率よく駆動することができる。
【００５９】
以上に説明したように、本実施形態によれば、ＳＲモータ５３を間引き通電する場合において、通電相マップの通電パターンに応じた進角マップ、通電角マップ、および、還流角マップを選択し、選択されたこれらのマップから、回転速度および電流指令値に応じた進角、通電角、および、還流角を特定して通電制御を行うようにした。このため、通電相の前後に非通電相が存在する場合には、非通電相も調整可能範囲に含めて、回転速度およ
び電流指令値に応じた最適な進角等に設定することで、ＳＲモータ５３を効率良く駆動することができる。
【００６０】
また、本実施形態では、マップ記憶部２８に通電パターンに応じた複数のマップを記憶しておき、通電パターンに応じて対応するマップを選択するようにしたので、簡単な構成によって、進角、通電角、および、還流角を適切に制御することができる。
【００６１】
（Ｅ）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、進角、通電角、および、還流角の全てを制御するようにしたが、例えば、これらのいずれかひとつまたは任意の２つを制御するようにしてもよい。
【００６２】
また、以上の実施形態では、アームドライバ５１として、図６に示す４アームドライバを例に挙げて説明を行ったが、６アームドライバを使用するようにしてもよい。また、ＳＲモータ５３としては、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。
【００６３】
また、以上の実施形態では、通電相マップとしては、図３に示すように、９つのパターンの組み合わせとし、通電率を３／９〜９／９の範囲から選択するようにしたが、これ以外の組み合わせとしてもよい。例えば、通電相マップを９６のパターンの組み合わせとし、３２／９６〜９６／９６の範囲から選択するようにしてもよい。もちろん、これ以外の組み合わせでもよい。
【００６４】
また、以上の実施形態では、マップ記憶部２８に記憶されている進角マップ、通電角マップ、および、還流角マップは、電流指令値および回転速度と、進角、通電角、および、還流角のそれぞれを対応付けしたマップを例に挙げて説明したが、例えば、トルク指令値および回転速度と進角、通電角、および、還流角を対応付けするようにしてもよい。もちろん、これ以外のパラメータであってもよい。
【００６５】
また、以上の実施形態では、トルク指令値に応じて制御を行うようにしたが、車両にＳＲモータ５３を搭載する場合において、車両の加速時に車速に応じて相の間引きを行うとともに、相の間引きに伴って進角等の制御を行うようにしてもよい。図１４は、そのような制御を行う場合の実施形態を示す図である。なお、この図１４において、図１と対応する部分には同一の符号を付してあるので、その説明は省略する。図１４では、図１と比較して、通電率マップ２２および通電相マップ２３が除外されるとともに、加速マップ７１、タイマ７２、比較部７３、トルク指令部７４、および、回転速度車速変換部７５が新たに追加され、加速マップ７１にはアクセル開度７０が入力されている。それ以外は、図１の場合と同様である。
【００６６】
ここで、アクセル開度７０は、車両を加速させるためのアクセルペダルの開度（操作量）を示している。加速マップ７１は、アクセル開度に応じた最適な（効率がよい）加速曲線を有しており、アクセル開度に対応する加速曲線を選択し、タイマ７２から供給される時間情報に対応する速度を目標速度として比較部７３に供給する。図１５は、加速マップの一例を示している。この図１５において、曲線Ａ１〜Ａ４が加速マップであり、曲線Ｒは車両の実際の速度の変化を示している。曲線Ａ１はアクセル開度が小さい場合で、曲線Ａ２，Ａ３，Ａ４の順にアクセル開度が高くなっている。例えば、加速マップとして曲線Ａ４が選択された場合には、車速は曲線Ｒに示すように、曲線Ａ４に沿って変化するように制御される。このように制御することで、アクセルが急激に操作された場合であっても、急激に加速されることを防止することでバッテリ５０の消費を抑えることができる。な
お、具体的には、５秒間で２０ｋｍ／ｈまで加速するように制御すると（加速度が１．１１ｍ／ｓ２であると）効率がよいとされているので、本実施形態ではアクセルが急激に操作された場合であっても、このような加速度になるように加速マップ７１が設定されている。なお、図１５に示す加速マップは、Ａ１〜Ａ４の４種類であるが、これ以上であったり、これ以下であったりしてもよい。
【００６７】
タイマ７２は、時間情報を生成して加速マップ７１に供給する。比較部７３は、回転速度車速変換部７５から供給される車速と、加速マップ７１から供給される目標速度とを比較し、比較結果をトルク指令部７４に出力する。トルク指令部７４は、比較部７３から供給される比較結果に基づいてトルク指令値を電流指令マップ２１に供給する。具体的には、車速が目標速度以下の場合にはトルク指令として“８０％”を出力し、車速が目標速度を上回る場合にはトルク指令として“０％”を出力する。回転速度車速変換部７５は、回転速度検出部２６から供給される回転速度を車速に変換する。
【００６８】
つぎに、図１４の実施形態の動作について説明する。車両のアクセルが操作されると、アクセル開度が加速マップ７１に供給される。加速マップ７１は、アクセル開度に対応する曲線を選択するとともに、タイマ７２から供給される時間情報に対応する速度を取得して比較部７３に供給する。例えば、曲線Ａ４が選択された場合、アクセル操作開始からの経過時間に対応する速度が曲線Ａ４から取得され、比較部７３に供給される。
【００６９】
比較部７３は、加速マップ７１から供給された速度（目標速度）と、回転速度車速変換部７５から供給される車速とを比較して比較結果を出力する。トルク指令部７４は、車速が目標速度以下の場合にはトルク指令“８０％”を出力し、車速が目標速度を上回る場合にはトルク指令“０％”を出力する。ここで、トルク指令“８０％”は、効率がよいトルク値である。もちろん、車両やＳＲモータ５３の種類によっては、これ以外の値であってもよい。
【００７０】
電流指令マップ２１は、トルク指令値に応じた電流指令をＰＷＭｄｕｔｙ計算部２４に供給する。駆動相選択部２５は、回転速度が所定の回転速度（例えば、最高速度の１／１０）よりも低い場合には全相を駆動相として選択し、それ以外の場合にはトルク指令値に応じた駆動相を選択して転流信号生成部２９とマップ記憶部２８に供給する。また、駆動相選択部２５は、トルク指令値が“０％”の場合には、対象相のつぎの相を非通電相とする。
【００７１】
車速と加速マップ７１との比較により、車速が加速マップの対象となる曲線を上回った場合には対象相のつぎの相が非通電相とされ、車速が加速マップの対象となる曲線以下となった場合にはトルク指令値（“８０％”）に応じた通電パターンで相への通電が実行される。したがって、車速と加速マップの関係により、非通電相と通電相が生じることになるので、マップ記憶部２８は、対象相とその前後の相の通電パターンに応じた進角マップ、通電角マップ、および、還流角マップを選択し、回転速度および電流指令値に応じた進角、通電角、および、還流角を各マップから取得し、取得したこれらの情報に基づいて転流信号生成部２９が通電パターン信号を生成し、駆動信号生成部３０が通電制御を実行する。
【００７２】
以上に説明したように、図１４に示す実施形態によれば、加速マップ７１に基づいて加速制御を行うようにしたので、効率よい加速を実行することができることから、バッテリ５０の消費を抑えることができる。また、効率がよい加速を自動的に行うことから、運転者は、アクセル操作に気を使うことなく、運転することができる。
【００７３】
また、図１４に示す実施形態によれば、間引き制御を行う場合において、通電パターン
に応じて進角、通電角、および、還流角を設定するようにしたので、効率をさらに向上することができる。
【符号の説明】
【００７４】
２０  制御装置
２１  電流指令マップ
２２  通電率マップ
２３  通電相マップ（設定手段）
２４  ＰＷＭｄｕｔｙ計算部
２５  駆動相選択部
２６  回転速度検出部
２７  回転位置検出部
２８  マップ記憶部（調整手段）
２９  転流信号生成部（調整手段）
３０  駆動信号生成部（通電手段）
５０  バッテリ
５１  アームドライバ
５２  電流検出センサ
５３  ＳＲモータ
５４  回転検出センサ
【図１】
2013013249.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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【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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【図１４】
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【図１５】
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