CN109478863A - Sr电动机控制系统和sr电动机控制方法 - Google Patents

Abstract

进行SR电动机(1)的驱动控制的SR电动机控制系统(10)具备功率模块(11、12)、开关部(31)、升压电容器(38)。开关部(31)配置在电源线(30)上，具备控制电源线(30)的电连接的FET(32、33)。升压电容器(38)配置在功率模块(11、12)和开关部(31)之间。在使FET(33)关断的状态下实施电力再生动作，供给升压电容器(38)的电荷而进行供给模式，另一方面，进行通过再生电流对升压电容器(38)进行充电的回流升压。在多次实施了回流升压后，使FET(33)接通，将蓄电在升压电容器(38)中的电荷回送到电池(7)。

Description

SR电动机控制系统和SR电动机控制方法

技术领域

本发明涉及SR电动机(开关磁阻电动机：Switched Reluctance Motor)的控制技术，特别涉及ISG(集成式启动发电机：Integrated Starter Generator)的电力再生技术。

背景技术

以往在电动机的领域中已知有以下的发电技术：其利用电动机的旋转产生再生电流，并将电动机的运动能量变换为电力而取得。例如，在汽车、电车等车辆中，在车辆的减速时进行再生控制，将由此得到的电力充电到电池、电容器，在车辆的启动、加速时使用它。特别在汽车等中，也有时通过再生动作而得到制动效果，广泛地将能够进行再生动作的启动发电机系统用作引擎的启动用电动机。

另一方面，由于稀土价格的上涨等的背景，近年来，作为转子不使用永磁铁的电动机，SR电动机的需求正在增大。SR电动机具备形成了多个内向凸极的定子、配置在定子的内侧的具有多个外向凸极的转子，通过对缠绕在内向凸极上的励磁线圈选择性地进行通电，而使定子的内向凸极对转子的外向凸极进行磁吸引，使转子产生旋转扭矩。SR电动机的构造简单并牢固，因此其利用范围也正在扩大到引擎启动器的驱动源等。进而，伴随着控制技术的提高，将SR电动机也用作发电机(generator)变得容易，近年来，还增加了向上述那样的启动器发电机(启动发电机)系统的应用。

图9是表示与引擎的曲轴连接的SR电动机的电力再生动作的说明图。在车辆在惯性状态下行驶的情况、下坡等中，SR电动机51的转子52成为通过外力而转动的状态，这时，利用转子52的旋转进行电力再生。如图9所示，在SR电动机51中，在定子53的凸极54与转子凸极55相对地排列的定时，暂时向线圈56进行通电(图9的A部分：供给模式)。通过暂时通电，在电动机内经由转子52产生磁通，但如果转子52由于外力而旋转，则由于该旋转动作，所产生磁通减少。这样，为了要保持该磁通，线圈56产生电动势，在线圈56中流过再生电流，进行电力再生(图9的B部分：再生模式)。

专利文献

专利文献1：日本特开平10-271893号公报

专利文献2：日本特开平11-22297号公报

在图9所示那样的再生动作中，再生电流的大小与磁通交叉的速率(转子凸极55与线圈56交叉的速率)即电动机的转数、线圈56产生的磁通的强度即流过线圈56的励磁电流的大小成正比。因此，为了得到大的再生电流，在电动机为高转数时向线圈提供大的励磁电流即可。但是，当电动机转数变高时，齿与凸极相对的时间变短，向线圈56的通电时间也变短，因此无法充分流过用于对线圈56励磁的电流。即，图9中的A部分的凸起变低(面积变小)。这样，与之对应地再生电流也变少(图9中的B部分的凸起变低)，存在在电动机高转数区域中发电效率降低的问题。

另外，在再生动作时，重复进行以下的(发电)控制，即向电动机供给电流(励磁)，然后将来自电动机的电流返回到电池。因此，如图10所示，电源线的电流的方向、大小发生变动，由于该电流变动，与电阻分量对应地发生电压脉动。即，在电力供给区间，由于布线电阻而产生电压降，电动机驱动电路的端子电压下降(图10的X部分)。另外，在再生区间，大电流流向电池侧，产生因电感分量造成的向电池的充电延迟(图10的Y部分)。其作为电压脉动而出现。这样的电压脉动成为造成所连接的电子电路动作不稳定的原因，或成为传导/辐射噪声增大的原因，因此要求降低它。

发明内容

本发明的SR电动机控制系统进行具备具有多个励磁线圈的定子、配置在该定子的内侧并具有多个凸极的转子的开关磁阻电动机的驱动控制，并且能够实施从驱动中的上述开关磁阻电动机得到再生电力的电力再生动作，该SR电动机控制系统的特征在于，该SR电动机控制系统具备：功率电路部，其具有切换对上述多个励磁线圈的通电的多个功率元件；开关部，其配置在上述功率电路部和电源之间的电源线上，具有控制该电源线的电连接的开关元件；电容器，其与上述功率电路部并联地配置在上述开关部和上述功率电路部之间；控制单元，其控制上述开关元件的接通和关断，其中，上述电力再生动作具有对上述励磁线圈进行通电而使其产生磁通的供给模式、通过上述磁通的变化而使上述励磁线圈产生再生电流的再生模式，上述控制单元通过在使上述开关元件关断的状态下实施上述电力再生动作，而向上述励磁线圈供给上述电容器的电荷来进行上述供给模式，另一方面，进行通过上述再生电流对上述电容器进行充电的回流升压，在多次实施了该回流升压后，使上述开关元件接通，向上述电源侧回送蓄电在上述电容器中的电荷。

在本发明中，不将通过再生动作得到的电力直接返回到电源而积蓄到电容器中，使电容器升压，一边使供给模式时的电压升压一边进行再生动作。由此，能够在高电压下进行再生动作，不使用昂贵的特别的电路，就能够进行高效的电力再生(发电)。

上述控制单元也可以在上述开关磁阻电动机的转数超过规定转数的高旋转区域中，实施伴随着上述回流升压的上述电力再生动作。即，由于高速旋转，齿与凸极相对的时间变短，对线圈的通电时间也变短，在一次再生动作中再生电力变小的情况下，实施伴随着回流升压的电力再生动作。由此，在电动机为高转数时，进行电容器升压动作，在除此以外时不进行电容器升压动作，因此能够高效地进行发电，并且能够降低对电容器的负荷。

在上述SR电动机控制系统中，也可以在上述SR电动机控制系统中进一步设置检测上述电容器的电压的电压检测部，上述控制单元在伴随着上述回流升压的上述电力再生动作中，在上述电压检测部的检测值超过了规定阈值时，使上述开关元件接通。通过这样监视电容器电压，能够防止对电容器的过电压。

上述控制单元也可以在伴随着上述回流升压的上述电力再生动作中，在不对上述励磁线圈进行通电的定时，使上述开关元件接通。由此，能够通过控制而分离电容器的分压和电源充电，能够进行稳定的发电动作。

另外，也可以在上述开关元件和上述电源之间，配置能够蓄电通过上述电力再生动作回流到上述电源的电荷的平滑电容器。通过该平滑电容器，能够抑制再生电压的急剧变化，谋求降低再生电压的脉动。

也可以用FET构成上述开关元件，上述控制单元在将蓄电在上述电容器中的电荷回送到上述电源侧时，对上述FET进行PWM控制使得再生电流的电压值不超过规定阈值。通过这样对向电源的充电电压进行PWM控制，能够防止对电源的过电压充电，谋求降低因线束等机械因素等产生的噪声。

进而，本发明的其它SR电动机控制系统进行具备具有多个励磁线圈的定子、配置在该定子的内侧并具有多个凸极的转子的开关磁阻电动机的驱动控制，并且能够实施从驱动中的上述开关磁阻电动机得到再生电力的电力再生动作，该SR电动机控制系统的特征在于，该SR电动机控制系统具备：功率电路部，其具有切换对上述多个励磁线圈的通电的多个功率元件；开关部，其配置在上述功率电路部和电源之间的电源线上，具有控制该电源线的电连接的开关元件；第一电容器，其与上述功率电路部并联地配置在上述开关部和上述功率电路部之间；控制单元，其控制上述开关元件的接通和关断，其中，上述开关部具备串联连接在上述电源线上的第一开关元件和第二开关元件、分别与该第一开关元件和第二开关元件并联配置的第一二极管和第二二极管，上述第一二极管和第二二极管被配置得导通方向相互为逆方向，在上述第一开关元件和第二开关元件之间，配置有第二电容器，其一端侧连接在上述电源线的上述第一开关元件和第二开关元件之间，另一端侧连接在接地侧。

另一方面，本发明的SR电动机控制方法是SR电动机控制系统中的开关磁阻电动机的控制方法，该SR电动机控制系统具备：上述开关磁阻电动机，其具备具有多个励磁线圈的定子、配置在该定子的内侧并具有多个凸极的转子；功率电路部，其具有切换对上述多个励磁线圈的通电的多个功率元件；开关部，其配置在上述功率电路部和电源之间的电源线上，具有控制该电源线的电连接的开关元件；电容器，其与上述功率电路部并联地配置在上述开关部和上述功率电路部之间；控制单元，其控制上述开关元件的接通和关断，该SR电动机控制系统能够实施从驱动中的上述开关磁阻电动机得到再生电力的电力再生动作，该SR电动机控制方法的特征在于，上述电力再生动作具有对上述励磁线圈进行通电而使其产生磁通的供给模式、通过上述磁通的变化而使上述励磁线圈产生再生电流的再生模式，通过在使上述开关元件关断的状态下实施上述电力再生动作，而向上述励磁线圈供给上述电容器的电荷来进行上述供给模式，另一方面，进行通过上述再生电流对上述电容器进行充电的回流升压，在多次实施了该回流升压后，使上述开关元件接通，向上述电源侧回送蓄电在上述电容器中的电荷。

在本发明中，不将通过再生动作得到的电力直接返回到电源而积蓄到电容器中，使电容器升压，一边使供给模式时的电压升压一边进行再生动作。由此，能够在高电压下进行再生动作，不使用昂贵的特别的电路，就能够进行高效的电力再生(发电)。

另外，本发明的另一个SR电动机控制方法是SR电动机控制系统中的开关磁阻电动机的控制方法，该SR电动机控制系统具备：上述开关磁阻电动机，其具备具有多个励磁线圈的定子、配置在该定子的内侧并具有多个凸极的转子；功率电路部，其具有切换对上述多个励磁线圈的通电的多个功率元件；开关部，其配置在上述功率电路部和电源之间的电源线上，具有控制该电源线的电连接的开关元件；电容器，其与上述功率电路部并联地配置在上述开关部和上述功率电路部之间；控制单元，其控制上述开关元件的接通和关断，该SR电动机控制系统能够实施从驱动中的上述开关磁阻电动机得到再生电力的电力再生动作，该SR电动机控制方法的特征在于，上述开关部具备串联连接在上述电源线上的第一开关元件和第二开关元件、分别与该第一开关元件和第二开关元件并联配置的第一二极管和第二二极管，上述第一二极管和第二二极管被配置得导通方向相互相反，在上述第一开关元件和第二开关元件之间，配置有第二电容器，其一端侧连接在上述电源线的上述第一开关元件和第二开关元件之间，另一端侧连接在接地侧，上述电力再生动作具有对上述励磁线圈进行通电而使其产生磁通的供给模式、通过上述磁通的变化而使上述励磁线圈产生再生电流的再生模式，在上述再生模式时，控制上述第二开关元件的接通和关断使得再生电流的电压值不超过规定阈值。

本发明的SR电动机控制系统在使开关元件关断的状态下实施电力再生动作，向励磁线圈供给电容器的电荷而进行供给模式，另一方面，进行通过再生电流对电容器进行充电的回流升压。另外，在多次实施了该回流升压后，使开关元件接通，将蓄电在电容器中的电荷回送到电源侧，因此能够在高电压下进行再生动作，不使用特别的电路，就能够进行高效的电力再生。

本发明的SR电动机控制方法在使开关元件关断的状态下实施电力再生动作，向励磁线圈供给电容器的电荷而进行供给模式，另一方面，进行通过再生电流对电容器进行充电的回流升压。另外，在多次实施了该回流升压后，使开关元件接通，将蓄电在电容器中的电荷回送到电源侧，因此能够在高电压下进行再生动作，不使用特别的电路，就能够进行高效的电力再生。

附图说明

图1是表示作为本发明的实施方式1的SR电动机控制系统的电路结构的说明图。

图2是表示图1的SR电动机控制系统中的电力再生动作的说明图。

图3是表示电力再生时的再生电流/电压的变化的说明图。

图4是表示现有的SR电动机控制系统的电路结构的说明图。

图5是表示设置了用于防止向平滑电容器的冲击电流的预充电电路的结构的说明图。

图6是表示作为本发明的实施方式2的SR电动机控制系统的各动作模式的动作形式的说明图。

图7是表示重复进行再生模式和回流模式的情况下的绕组电流值的变化的说明图。

图8是表示作为本发明的实施方式3的SR电动机控制系统的电路结构的说明图。

图9是表示SR电动机中的普通电力再生动作的说明图。

图10是表示现有的SR电动机控制系统中的电力再生时的再生电流/电压的变化的说明图。

附图标记说明

1：SR电动机；2：励磁线圈；2U：U相励磁线圈；2V：V相励磁线圈；2W：W相励磁线圈；3：定子；4：转子；5：凸极；6：凸极；7：电池；10：SR电动机控制系统；11：功率模块(上段侧)；12：功率模块(下段侧)；13：FET；13a～13f：FET；14：FET；14a～14f：FET；15：控制器；16：电阻；16a～16c：电阻；17：电阻；17a～17c：电阻；18a、18b：电压检测电路；21：电动机侧端子；22：电动机侧端子；23：连接端子；24：连接端子；30：电源线；31：开关部；32：FET；33：FET；34：平滑电容器；35：分流电阻；36：电源侧模块；37：电压检测电路；38：升压电容器；39：电压检测电路(电压检测部)；41：二极管；42：二极管；43：电感；44：预充电电路；45：SR电动机控制系统；46：带升压功能的控制电路；51：SR电动机；52：转子；53：定子；54：凸极；55：凸极；56：线圈；V1：回流升压停止电压(阈值)；V2：电源线电压；Vs：控制电压(阈值)。

具体实施方式

以下，根据附图详细说明本发明的实施方式。

(实施方式1)

图1是表示作为本发明的实施方式1的SR电动机控制系统10的电路结构的说明图。本实施方式的目的在于：在使用了SR电动机的启动发动机系统中，不使用DC-DC变换器升压电路那样的昂贵并且复杂的电路，就能提高发电效率。

通过图1的电路被驱动的SR电动机1具备：具有励磁线圈(绕组)2的定子3、自由旋转地被配置在定子3内的转子4。SR电动机1例如与车辆引擎的曲轴直接连结，被用作启动器发电机。在定子3上设置有向直径方向内侧突出的多个凸极5。在各凸极5上缠绕有3相的励磁线圈2(2U、2V、2W)。在转子4的外周设置有向直径方向外侧突出的多个凸极6。通过分解器等未图示的旋转位置检测传感器检测转子4的旋转位置。另外，依照转子旋转位置选择性地对各励磁线圈2通电，由此转子4的凸极6被转子3的凸极5磁吸引。其结果是在转子4产生旋转扭矩，SR电动机1进行旋转驱动。

如图1所示，在SR电动机1的上段侧(电池7侧：高侧)和下段侧(低侧)分别配置有具有多个功率元件的功率模块(功率电路部)11、12。作为功率元件，在各功率模块11、12中分别设置有作为半导体开关元件的6个FET13、14(FET13a～13f、FET14a～14f)。FET13、14通过控制器15适当地接通/关断。

在功率模块11、12的输出段侧(电动机连接线侧)，对各相设置有用于检测电动机电流的电阻16、17(16a～16c、17a～17c)。各相的电阻16、17分别与SR电动机1的励磁线圈2(2U、2V、2W)连接。电阻16、17分别与电压检测电路18a、18b连接。电压检测电路18a、18b检测电阻16a～16c、17a～17c的电压降，将该检测值发送到控制器15。控制器15根据电压检测电路18a、18b的检测值，计算流过SR电动机1的各相的励磁线圈2U、2V、2W的电流值，控制SR电动机1的动作。

在SR电动机控制系统10中，在驱动SR电动机1时，例如在对U相励磁的情况下，控制器15使上段侧功率模块11的FET13a、下段侧功率模块12的FET14d接通，对SR电动机1的U相励磁线圈2U进行通电。同样地控制器15顺序地对V相(FET13b/FET14e：接通)、W相(FET13c/FET14f：接通)进行励磁，使SR电动机1旋转驱动。

另一方面，在使用SR电动机1作为发电机的情况下，在U相的再生动作中，使上段侧功率模块11的FET13d、下段侧功率模块12的FET14a接通而实施再生模式，向电池7侧(电源侧)再生电力。V相、W相的再生动作也同样，在V相中使FET13e/FET14b接通，在W相中使FET13f/FET14c接通，向电池7侧再生电力。

图1的SR电动机控制系统10采用了如上述那样将6个功率元件封装为1个后所得的功率模块11、12。因此，与通过离散部件构成电路的情况相比，电路结构简化，能够谋求电路的小型化。另外，使电连接点减少，因此能够谋求提高加工性降低产品的成本。例如，在现有的SR电动机驱动电路中，需要各FET的前后24个位置的连接，与此相对，在图1的电路中，在各功率模块11、12中只要各5个(图1中的3相的电动机侧端子21、22、上下的连接端子23、24)共10个位置的连接即可，能够大幅削减布线工作工数。进而，构成为使用2个功率模块并配置在电动机的上下段，将同时接通的FET配置在不同的功率模块中(例如U相通电时的FET13a和FET14d)。其结果是能够将发热元件分散配置在不同模块中，能够抑制功率模块的发热。

在图1的SR电动机控制系统10中，在电池7和功率模块11、12之间的电源线30上，还配置有控制电源线30的电连接的开关部31。开关部31被配置在功率模块11、12的前段(高侧)，作为半导体开关元件，设置有FET32(第一开关元件)、FET33(第二开关元件)。在FET32、33之间，与功率模块11、12并联地配置有平滑电容器34(第二电容器)。

平滑电容器34的一端侧连接在电源线30的FET32、33之间，另一端侧与接地连接(接地)。与FET32、33并联地配置有二极管41、42。各二极管41、42被设置得导通方向相互为反方向。即，以两个二极管41、42的方向相互相对(相反方向)的形式，配置二极管41将从SR电动机1侧向电池7侧作为顺方向，另外配置二极管42将从电池7侧向SR电动机1侧作为顺方向。

在开关部31的前段，还设置有用于检测电源线侧的电流的分流电阻器35。分流电阻器35与FET32、33一起被封装为一个电源侧模块36，与电压检测电路37连接。电压检测电路37检测分流电阻器35的电压降，将该检测值发送到控制器15。控制器15根据电压检测电路37的检测值，计算并控制电源线侧的电流值。另外，电压检测电路37还检测电源7的电压，将该检测值发送到控制器15。控制器15根据电压检测电路37的检测值，控制电源电压。

在开关部31和功率模块11、12之间，还与功率模块11、12并联地配置有升压电容器38(第一电容器)。升压电容器38的一端侧连接在电源线30的开关部31和功率模块11、12之间，另一端侧与接地连接(接地)。在开关部31和升压电容器38之间，连接有检测升压电容器38的充电状态(电源线30的P部分的电压)的电压检测电路(电压检测部)39。还将电压检测电路39的检测值发送到控制器15。控制器15根据电压检测电路39的检测值，控制FET33的接通和关断。此外，虽然升压电容器38的名称为“升压”，但也可以与平滑电容器34同样地作为用于抑制因电动机驱动时、再生动作时的开关动作而产生的电压脉动的缓冲器而发挥功能。即，升压电容器38也可以作为所谓的平滑电容器来使用。

在此，在本发明的SR电动机控制系统10中，通过再生动作中的FET33的接通和关断控制，(1)使供给模式时的励磁电压上升，使再生电流量增加，并且(2)谋求降低再生模式时的电压脉动。以下，分为(1)升压再生和(2)再生电压的脉动抑制，来说明它们的控制形式。

(1)升压再生

在SR电动机1中，在转子4由于外力而旋转的状态时进行电力再生。其中，在SR电动机1中，与现有的SR电动机51不同，在使FET33关断的状态下实施电力再生动作。即，在将SR电动机1与电源线30切断的状态下进行再生动作(发电动作)。图2是表示SR电动机控制系统10中的电力再生动作的说明图(一个相)。如图2所示，在SR电动机1中，也在定子3的凸极5和转子4的凸极6相对地排列的定时，暂时向励磁线圈2进行通电(图2的A部分：供给模式)。通过旋转位置检测传感器检测转子4的旋转位置，对凸极5和凸极6之间的距离为规定值以下的部位的励磁线圈2实施通电，如果两者之间的距离超过规定值则停止。这时，在SR电动机1中，从在电动机驱动中被充电了的升压电容器38供给电力。

通过对励磁线圈2的通电，在SR电动机1内经由转子4产生磁通。如果在该状态下转子4旋转，则所产生的磁通减少，为了保持磁通，励磁线圈2产生电动势。由此，励磁线圈2流过再生电流，进行电力再生(图2的B部分：再生模式)。这时，在SR电动机控制系统10中，SR电动机1和电源线30被切断，因此通过再生产生的电力被充电到升压电容器38。另外，在下一个相(下一个齿与凸极的接近)的再生动作时，另外从升压电容器38向励磁线圈2供给电力。

如上述那样，在使用SR电动机作为发电机的情况下，当电动机转数变高时，线圈通电时间变短，因此再生电流减少，发电效率降低。因此，在高旋转区域中，无法将富余的大的再生电力返回到电池7侧(图2的B1)。因此，在本发明的SR电动机控制系统10中，B1的再生电力不返回到电池7侧，而蓄电到升压电容器38中，在下次的再生动作中使用它。由此，在电压比上次上升了的状态下实施下次的再生动作，向励磁线圈2的供给电流量增加与之对应的量，励磁的磁通也增加。当励磁的磁通增加时，伴随于此，励磁线圈2所产生的再生电流也增大(图2的B2)。

然后，适当地重复进行这样的回流升压动作，在升压电容器38成为规定的电压V1(阈值)以上时，在不对励磁线圈2进行通电的定时使FET33接通。经由电压检测电路39通过控制器15监视升压电容器38的充电状态，在能够进行规定值以上的电力再生的情况下，连接SR电动机1和电源线30，将电力回送到电池7侧。由此，能够在某种程度地积蓄能量后向电池再生电力，与一次一次地进行电力再生的情况相比，能够使发电量增加。因此，即使在如高速旋转时那样齿与凸极相对的时间短的情况下，也能够进行高效的电力再生。

(2)再生电压的脉动抑制

在本发明的SR电动机控制系统10中，在向电池7侧再生电力时，根据电压检测电路37的检测值，对FET33进行PWM控制，由此抑制再生电压的脉动。图3是表示电力再生时的再生电流/电压的变化的说明图。控制器15在向电池7再生升压电容器38的电荷时，通过电压检测电路37监视电源线30的电压V2，对FET33进行PWM控制使其成为固定电压。即，如图3所示，对FET33进行PWM控制使得再生电流的电压值不超过控制电压(阈值)Vs。另外，在电压值超过Vs的情况下，降低PWM控制的占空比使电压下降，抑制电压的变动。

在本控制系统10中，进行基于PWM控制的FET33的开关动作，将升压电容器38的静电电容设定得在向电池7侧再生电力时再生电压为控制电压Vs以下。此外，也可以在脉动抑制时，代替电源线电压V2，而检测电源线30的再生电流值，对FET33进行PWM控制使其成为规定值以下。

另外，在电池7和FET33之间，配置有整流用的平滑电容器34。如果FET33接通，从升压电容器38向电池7流过电荷，则其一部分流入平滑电容器34，由此抑制再生电压的急剧变化。即，平滑电容器34起到再生时的缓冲器的作用，缓和电感分量的影响等，吸收再生电压的脉动。

在SR电动机控制系统10中，首先使FET33关断，向升压电容器38积蓄能量，同时实施电力再生动作。其结果是与单次地进行电力再生的情况相比，能够增大发电量，特别能够提高高旋转区域中的发电效率。另外，在向电池7侧再生电力时，在该系统中，使用平滑电容器34整流再生电流，同时与再生电压匹配地对FET33进行PWM控制。由此，能够抑制再生电压的脉动，使电子电路的动作稳定，或降低传导/辐射噪声。

此外，在该系统中，通过使FET32、33关断，能够将SR电动机1和电池7完全切断。如图4所示，在现有的SR电动机控制系统中，作为大电流系统的通电接通/关断装置，设置有过电流防止用的电感43。与此相对，在本发明的SR电动机控制系统10中，在电源线30上配置FET32、33，由此能够节省电感43，能够简化系统结构。

另外，如图5所示，为了防止向平滑电容器34的冲击电流，也可以设置预充电电路44，但在SR电动机控制系统10中，通过使FET32适当地在主动区域中工作，也能够节省预充电电路44。在该情况下，例如通过对FET32进行PWM控制，能够适当地抑制向平滑电容器34的流入电流。这时，可以通过电压检测电路39来监视平滑电容器34的电压。

另一方面，在再生动作时以外，在将启动器发电机的SR电动机1作为电动机而驱动时，也可以使用升压电容器38、FET33的PWM控制。例如，也可以在启动SR电动机1时，为了防止大电流过度地流过未充电的升压电容器38，而在接通电源时对FET33进行PWM控制，适当地抑制对升压电容器38的流入电流。在该情况下，也通过电压检测电路39监视升压电容器38的电压。然后，在升压电容器38的电压达到了规定值的情况下，停止PWM控制而将FET33设为接通状态。即，在再生动作时的脉动抑制以外，也能够利用FET33的PWM控制。

(实施方式2)

在实施方式1中，说明了在电力再生动作时实施供给模式和再生模式的结构，但也可以为了维持再生模式时的目标电流值，而在供给模式之后，与再生模式一起实施回流模式。图6是表示实施回流模式的情况下的各模式的动作形式的说明图(一个相)。此外，实施方式2也通过与图1相同的系统实施，但在图6中，以用二极管置换的形式来记载功率模块11、12内的不进行开关的FET13、14。

在实施方式2中，针对处于图6(a)的停止模式的SR电动机1，首先实施图6(b)的供给模式(1)(从电源的励磁)。即，在使FET32、33接通的状态下使FET13、14接通，由此暂时向励磁线圈2进行通电。接着，如图6(c)所示，使FET32、33和FET13、14一起关断，进行再生模式(1)(电容器再生)，进行升压电容器38的充电。这时，在此为了维持目标电流值，而重复实施再生模式(1)、回流模式(1)或(2)。如图6(d)、(e)那样，在使FET32、33关断的状态下，只使FET13、14的任意一方接通，由此进行回流模式(1)、(2)。

图7是表示重复进行再生模式(1)和回流模式(1)、(2)的情况下的绕组电流值的变化的说明图。如图7所示，在此，如果再生电流值超过基准供给电流值Ir，则实施回流模式。在每个控制周期进行再生模式和回流模式的切换，如果由于回流模式而再生电流降低，则在下一个控制周期中实施再生模式。然后，如果再生电流值超过基准供给电流值Ir，则在下一个控制周期中切换到回流模式，交替地重复进行它。在该情况下，对于回流模式(1)、(2)，既可以都实施，也可以只实施一个。其中，通过(例如交替地)实施两个模式的回流模式的双方，能够不只对一个FET施加负荷，而使FET的负荷(发热等)均匀化。

在重复实施再生模式(1)和回流模式(1)或(2)，对升压电容器38充电后，下一个相的再生动作从升压电容器38向励磁线圈2供给电力(图6(f)的供给模式(2)：从电容器的励磁)。即，在上一个再生模式(1)中产生的再生电力不返回到电池7侧，而蓄电到升压电容器38，在下一次的再生动作中使用它。由此，与上述同样地在电压比上次上升了的状态下实施下次的再生动作，与之对应地向励磁线圈2的供给电流量增加，励磁的磁通也增加。与励磁的磁通增加时，伴随于此励磁线圈2所产生的再生电流也增大。

另外，适当地重复进行回流升压动作，在升压电容器38成为规定的电压V1(阈值)以上时，在不对励磁线圈2进行通电的定时，使FET32、33接通(图6(g)的再生模式(2)：电源再生)。经由电压检测电路39通过控制器15监视升压电容器38的充电状态，在能够进行规定值以上的电力再生的情况下，连接SR电动机1和电源线30，向电池7侧回送电力。这时，与上述同样地，在电池7和FET33之间配置有整流用的平滑电容器34，因此如果FET32、33接通，从升压电容器38向电池7流过电荷，则其一部分流入平滑电容器34，由此抑制再生电压的急剧变化。

(实施方式3)

接着，作为本发明的实施方式3，说明通过现有的带升压功能的控制电路，通过比通常电压高的升压电压(例如2倍的电压)对升压电容器38充电的结构。图8是表示作为本发明的实施方式3的SR电动机控制系统45的电路结构的说明图(一个相)。此外，在本实施方式中，对于与实施方式1相同的部分、构件等，附加相同的符号，省略其说明。

在SR电动机控制系统45中，使用设置在控制器15内的带升压功能的控制电路46，进行升压电容器38的预充电。在使FET13、14工作时，需要比电源电压高的电压，在控制器15内，作为FET工作用而设置有带升压功能的控制电路46。在该系统中，灵活运用该现有的控制电路46，进行升压电容器38的充电。这样当通过控制电路46对升压电容器38进行充电时，能够通过稳定的电压对升压电容器38进行充电，因此能够降低再生电流的脉动。

此外，在启动SR电动机1时希望得到更大的转数的情况下，可以从通过升压电压充电了的升压电容器38供给电流。由此，能够暂时地向SR电动机1供给大电流，能够根据需要谋求提高电动机扭矩。即，升压电容器38不只能够在上述升压再生中利用，还能够在电动机启动时等升压驱动中利用。

本发明并不限于上述实施方式，在不脱离其主要内容的范围内当然能够进行各种变更。

例如，在上述实施方式中，示出了使用对功率元件进行模块化所得的功率模块11、12的例子，但也能够将本发明应用于不是功率模块11、12而是逐个地配置了功率元件的电路。另外，本发明的控制形式不只是对提高电动机高旋转区域中的发电效果有效，还对齿数多而齿-凸极间的相对时间短的电动机中的发电效率提高有效。进而，在上述实施方式中，在第三次的回流升压后使FET33接通而向电池7侧再生电力，但回流升压的次数并不限于此，重复进行回流升压，在升压电容器38的充电电压超过了电压V1的时刻使FET33接通。

本发明的SR电动机控制系统不只能够应用于ISG用SR电动机，还能够广泛应用于其他车载SR电动机、家电产品、工业机械等所使用的SR电动机的驱动控制。

Claims (9)

1.一种SR电动机控制系统，能够进行开关磁阻电动机的驱动控制，并且能够实施从驱动中的上述开关磁阻电动机得到再生电力的电力再生动作，所述开关磁阻电动机具备：具有多个励磁线圈的定子；配置在该定子的内侧并具有多个凸极的转子，该SR电动机控制系统的特征在于：

该SR电动机控制系统具备：

功率电路部，具有切换对上述多个励磁线圈的通电的多个功率元件；

开关部，配置在上述功率电路部和电源之间的电源线上，具有控制该电源线的电连接的开关元件；

电容器，与上述功率电路部并联地配置在上述开关部和上述功率电路部之间；以及

控制单元，控制上述开关元件的接通和关断，

上述电力再生动作具有对上述励磁线圈进行通电而使其产生磁通的供给模式、通过上述磁通的变化而使上述励磁线圈产生再生电流的再生模式，

上述控制单元通过在使上述开关元件关断的状态下实施上述电力再生动作，而向上述励磁线圈供给上述电容器的电荷来进行上述供给模式，另一方面，进行通过上述再生电流对上述电容器进行充电的回流升压，在多次实施了该回流升压后，使上述开关元件接通，向上述电源侧回送蓄电在上述电容器中的电荷。

2.根据权利要求1所述的SR电动机控制系统，其特征在于：上述控制单元在上述开关磁阻电动机的转数超过规定转数的高旋转区域中，实施伴随着上述回流升压的上述电力再生动作。

3.根据权利要求1或2所述的SR电动机控制系统，其特征在于：

上述SR电动机控制系统还具备：电压检测部，检测上述电容器的电压，

上述控制单元在伴随着上述回流升压的上述电力再生动作中，当上述电压检测部的检测值超过了规定阈值时，使上述开关元件接通。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的SR电动机控制系统，其特征在于：上述控制单元在伴随着上述回流升压的上述电力再生动作中，在针对上述励磁线圈不进行通电的定时，使上述开关元件接通。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的SR电动机控制系统，其特征在于：在上述开关元件和上述电源之间配置平滑电容器，该平滑电容器能够对通过上述电力再生动作回流到上述电源的电荷进行蓄电。

6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的SR电动机控制系统，其特征在于：

上述开关元件由FET构成，

上述控制单元在将蓄电在上述电容器中的电荷回送到上述电源侧时，对上述FET进行PWM控制使得再生电流的电压值不超过规定阈值。

7.一种SR电动机控制系统，能够进行开关磁阻电动机的驱动控制，并且能够实施从驱动中的上述开关磁阻电动机得到再生电力的电力再生动作，所述开关磁阻电动机具备：具有多个励磁线圈的定子；配置在该定子的内侧并具有多个凸极的转子，该SR电动机控制系统的特征在于：

该SR电动机控制系统具备：

功率电路部，具有切换对上述多个励磁线圈的通电的多个功率元件；

开关部，配置在上述功率电路部和电源之间的电源线上，具有控制该电源线的电连接的开关元件；

第一电容器，与上述功率电路部并联地配置在上述开关部和上述功率电路部之间；以及

控制单元，控制上述开关元件的开关，

上述开关部具备：第一开关元件和第二开关元件，串联连接在上述电源线上；第一二极管和第二二极管，分别与该第一开关元件和第二开关元件并联配置，上述第一二极管和第二二极管被配置得导通方向相互为逆方向，

在上述第一开关元件和第二开关元件之间配置有第二电容器，所述第二电容器的一端侧连接在上述电源线的上述第一开关元件和第二开关元件之间，另一端侧连接在接地侧。

8.一种SR电动机控制方法，是SR电动机控制系统中的开关磁阻电动机的控制方法，该SR电动机控制系统具备：

开关磁阻电动机，具备：具有多个励磁线圈的定子；配置在该定子的内侧并具有多个凸极的转子；

功率电路部，具有切换对上述多个励磁线圈的通电的多个功率元件；

开关部，配置在上述功率电路部和电源之间的电源线上，具有控制该电源线的电连接的开关元件；

电容器，与上述功率电路部并联地配置在上述开关部和上述功率电路部之间；以及

控制单元，控制上述开关元件的接通和关断，

该SR电动机控制系统能够实施从驱动中的上述开关磁阻电动机得到再生电力的电力再生动作，该SR电动机控制方法的特征在于：

上述电力再生动作具有对上述励磁线圈进行通电而使其产生磁通的供给模式、通过上述磁通的变化而使上述励磁线圈产生再生电流的再生模式，

通过在使上述开关元件关断的状态下实施上述电力再生动作，而向上述励磁线圈供给上述电容器的电荷来进行上述供给模式，另一方面，进行通过上述再生电流对上述电容器进行充电的回流升压，在多次实施了该回流升压后，使上述开关元件接通，向上述电源侧回送蓄电在上述电容器中的电荷。

9.一种SR电动机控制方法，是SR电动机控制系统中的开关磁阻电动机的控制方法，该SR电动机控制系统具备：

开关磁阻电动机，具备：具有多个励磁线圈的定子、配置在该定子的内侧并具有多个凸极的转子；

功率电路部，具有切换对上述多个励磁线圈的通电的多个功率元件；

开关部，配置在上述功率电路部和电源之间的电源线上，具有控制该电源线的电连接的开关元件；

电容器，与上述功率电路部并联地配置在上述开关部和上述功率电路部之间；以及

控制单元，控制上述开关元件的接通和关断，

该SR电动机控制系统能够实施从驱动中的上述开关磁阻电动机得到再生电力的电力再生动作，该SR电动机控制方法的特征在于：

上述开关部具备：第一开关元件和第二开关元件，串联连接在上述电源线上；第一二极管和第二二极管，分别与该第一开关元件和第二开关元件并联配置，上述第一二极管和第二二极管被配置得导通方向相互相反，

在上述第一开关元件和第二开关元件之间，配置有第二电容器，所述第二电容器的一端侧连接在上述电源线的上述第一开关元件和第二开关元件之间，另一端侧连接在接地侧，

上述电力再生动作具有对上述励磁线圈进行通电而使其产生磁通的供给模式、通过上述磁通的变化而使上述励磁线圈产生再生电流的再生模式，

在上述再生模式时，控制上述第二开关元件的接通和关断使得再生电流的电压值不超过规定阈值。