JP2008067498A - モータの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘起電圧定数を変更可能なモータのエネルギー効率を向上させる。
【解決手段】効率状態演算部６２は、モータ１の位相が任意の位相から回動機構による設定変更後の適宜の位相まで移行する際の移行時間を演算しており、この移行時間に基づき、位相変更手段による移行により消費する第１消費エネルギーと、モータ１の位相を任意の位相から設定変更後の適宜の位相に変更して駆動力を発生する際のモータ１の制御により消費する第２消費エネルギとの和が、位相を変更せずに駆動力を発生するモータ１の制御により消費する第３消費エネルギーよりも小さい場合に、回動機構による位相の変更を許可する。
【選択図】図７

Description

本発明は、モータの制御装置に関する。

従来、例えばサーボ圧により互いの位相位置を変更可能な第１永久磁極片および第２永久磁極片を具備し、界磁磁束量を変更可能なモータが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開昭５５−１５３３００号公報

ところで、上記従来技術に係るモータを適宜の要求トルクおよび要求回転数に応じて運転する際に、モータによる消費エネルギーが最小となるようにして制御を行う場合には、界磁磁束量つまりモータの誘起電圧定数を変更するために要する消費エネルギーを考慮しつつ、モータのエネルギー効率を向上させることが望まれている。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、誘起電圧定数を変更可能なモータのエネルギー効率を向上させることが可能なモータの制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決して係る目的を達成するために、請求項１に記載の発明のモータの制御装置は、各々に磁石片（例えば、実施の形態における永久磁石９）を有し互いの相対的な位相を変更可能な複数のロータ（例えば、実施の形態における外周側回転子５と内周側回転子６）と、前記複数のロータの相対的な位相の設定を変更し、所定の誘起電圧定数に設定する位相変更手段（例えば、実施の形態における位相変更手段１２）とを備えるモータの制御装置であって、前記位相が任意の位相から前記位相変更手段による設定変更後の適宜の位相まで移行する際の移行時間を演算する移行時間演算手段（例えば、実施の形態における効率状態演算部６２）と、前記移行時間に基づき前記位相変更手段による前記移行により消費する第１消費エネルギー（例えば、実施の形態における消費エネルギーΔＥ）を演算する第１演算手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ４２）と、前記位相を任意の位相から設定変更後の適宜の位相に変更して駆動力を発生する際の前記モータの制御により消費する第２消費エネルギー（例えば、実施の形態における消費エネルギーΔｅ）を演算する第２演算手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ４３）と、前記位相を変更せずに前記モータの制御により消費する第３消費エネルギー（例えば、実施の形態における消費エネルギーΔη）を演算する第３演算手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ４４）と、前記第１および第２消費エネルギーの和が前記第３消費エネルギーよりも小さい場合に、前記位相変更手段による前記位相の変更を許可する許可手段（例えば、実施の形態における効率状態演算部６２）とを備えることを特徴としている。

上記構成のモータの制御装置によれば、誘起電圧定数を変更可能なモータに対して、位相変更の実行有無に応じた消費エネルギーの差異を考慮することにより、モータのエネルギー効率を適切に向上させることができる。

さらに、請求項２に記載の発明のモータの制御装置では、前記第２消費エネルギーは、前記移行の完了時から予め設定された所定時間に亘って前記モータを制御する間に前記位相を不変に保持することにより消費する消費エネルギーと、前記移行時間および前記所定時間に亘る前記モータの制御により消費する消費エネルギーとの和から演算され、前記第３消費エネルギーは、前記移行時間および前記所定時間に亘って、前記モータが前記位相を変更せずに消費する消費エネルギーと、前記位相を不変に保持することにより消費する消費エネルギーとの和から演算されることを特徴としている。

上記構成のモータの制御装置によれば、モータの位相が任意の位相から適宜の位相まで移行する際の移行時間における消費エネルギーに加えて、位相変更後の所定時間における消費エネルギーを考慮してモータを制御することから、モータでの消費エネルギーを精度良く把握することができ、モータのエネルギー効率を適切に向上させることができる。

さらに、請求項３に記載の発明のモータの制御装置は、前記移行時間を作動流体の温度に基づき補正する温度補正手段（例えば、実施の形態における効率状態演算部６２）を備えることを特徴としている。

上記構成のモータの制御装置によれば、複数のロータの相対的な位相を作動流体の流体圧により変更する位相変更手段において、作動流体の温度に応じて移行時間が変動する場合であっても、移行時間を精度良く演算することができる。

さらに、請求項４に記載の発明のモータの制御装置は、前記移行時間を前記位相変更手段の作動抵抗に基づき補正する抵抗補正手段（例えば、実施の形態における効率状態演算部６２）を備えることを特徴としている。

上記構成のモータの制御装置によれば、位相変更手段の作動抵抗（例えば、摺動抵抗や作動流体の流路抵抗等）に応じて移行時間が変動する場合であっても、移行時間を精度良く演算することができる。

本発明のモータの制御装置によれば、誘起電圧定数を変更可能なモータに対して、位相変更の実行有無に応じた消費エネルギーの差異を考慮することにより、モータのエネルギー効率を適切に向上させることができる。
さらに、請求項２に記載の発明のモータの制御装置によれば、モータの位相が任意の位相から適宜の位相まで移行する際の移行時間における消費エネルギーに加えて、位相変更後の所定時間における消費エネルギーを考慮してモータを制御することから、モータでの消費エネルギーを精度良く把握することができ、モータのエネルギー効率を適切に向上させることができる。

さらに、請求項３に記載の発明のモータの制御装置によれば、作動流体の温度に応じて移行時間が変動する場合であっても、移行時間を精度良く演算することができる。
さらに、請求項４に記載の発明のモータの制御装置によれば、位相変更手段の作動抵抗（例えば、摺動抵抗や作動流体の流路抵抗等）に応じて移行時間が変動する場合であっても、移行時間を精度良く演算することができる。

以下、本発明のモータの制御装置の実施の形態について添付図面を参照しながら説明する。
この実施の形態によるモータの制御装置は、走行駆動源としてモータを備える燃料電池車両や電動車両等に搭載されるものである。具体的には、図１に示すように、車両１００は、モータ（Ｍｏｔ）１を駆動源として備える電動車両であり、モータ１と、トランスミッションＴ／Ｍとは直列に直結され、モータ１の駆動力はトランスミッションＴ／Ｍを介して車両１００の前輪Ｗｆに伝達されるようになっている。

そして、この車両１００の減速時に前輪Ｗｆ側からモータ１に駆動力が伝達されると、モータ１は発電機として機能して、いわゆる回生制動力を発生し、車体の運動エネルギーを電気エネルギー（回生エネルギー）として回収する。
ここで、制御装置１００ａが設けられた車両には、アクセルペダル開度センサ（以下、単にＡＰ開度センサという）ｓ１、ブレーキペダルスイッチセンサ（以下、単にＢｒｋＳＷセンサという）ｓ２、傾斜センサｓ３、前輪Ｗｆ、後輪Ｗｒに設けられた車輪速センサ７５、トランスミッションＴ／Ｍの油温を検出する油温センサｓ４などの各種センサが設けられており、制御装置１００ａはこれら各種センサの検出結果に基づいて、モータ１、トランスミッションＴ／Ｍのそれぞれの制御系に対して制御指令を出力する。

図７は、このモータ１を車両の走行駆動源として用いる場合のモータ１の制御系の一例を示すものである。この制御系では、モータ１の駆動作動および回生作動はコントローラ４０から出力される制御指令を受けてパワードライブユニット４１（以下、「ＰＤＵ４１」と呼ぶ）により行われる。
ＰＤＵ４１は、トランジスタのスイッチング素子がブリッジ接続されたブリッジ回路を用いてパルス幅変調（ＰＷＭ）を行うＰＷＭインバータを備えるとともに、モータ１と電気エネルギーの授受を行う高圧系のバッテリ４２に接続されている。
ＰＤＵ４１は、モータ１の駆動時等においてコントローラ４０から入力されるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）に基づき、ＰＷＭインバータにおいて各相毎に対を成す各トランジスタのオン（導通）／オフ（遮断）状態を切り換えることによって、バッテリ４２から供給される直流電力を３相交流電力に変換し、モータ１の固定子巻線２ａへの通電を順次転流させることによって、各相の固定子巻線２ａに交流のＵ相電流Ｉｕ、Ｖ相電流ＩｖおよびＷ相電流Ｉｗを通電する。

モータ１は、図２〜図５に示すように円環状の固定子２の内周側に回転子ユニット３が配置されたインナロータ型のブラシレスモータであり、例えばハイブリッド車や電動車両等の走行駆動源として用いられる。固定子２は複数相の固定子巻線２ａを有し、回転子ユニット３は軸芯部に回転軸４を有している。モータ１の回転力はトランスミッションＴ／Ｍを介して車輪の駆動軸（図示せず）に伝達される。

回転子ユニット３は、図２〜図５に示すように、円環状の外周側回転子（ロータ）５と、この外周側回転子５の内側に同軸に配置される円環状の内周側回転子（ロータ）６を備え、外周側回転子５と内周側回転子６とが所定の設定角度の範囲で相対的に回動可能とされている。

外周側回転子５と内周側回転子６は、各回転子本体である円環状のロータ鉄心７，８が例えば焼結金属によって形成され、その各ロータ鉄心７，８の外周側に偏寄した位置に、複数の磁石装着スロット７ａ，８ａが円周方向等間隔に形成されている。各磁石装着スロット７ａ，８ａには、厚み方向に磁化された２つの平板状の永久磁石９，９が並列に並んで装着されている。同じ磁石装着スロット７ａ，８ａ内に装着される２つの永久磁石９，９は同方向に磁化され、各隣接する磁石装着スロット７ａ，７ａ、及び、８ａ，８ａに装着される永久磁石９の対同士は磁極の向きが逆向きになるように設定されている。即ち、各回転子５，６においては、外周側がＮ極とされた永久磁石９の対と、Ｓ極とされた永久磁石９の対が円周方向に交互に並んで配置されている。なお、各回転子５，６の外周面の隣接する磁石装着スロット７ａ，７ａ、及び、８ａ，８ａの各間には、永久磁石９の磁束の流れを制御（例えば、磁路短絡の抑制等）するための切欠き部１０が回転子５，６の軸方向に沿って形成されている。

外周側回転子５と内周側回転子６の磁石装着スロット７ａ，８ａは夫々同数設けられ、両回転子５，６の永久磁石９，…，９が夫々１対１で対応するようになっている。したがって、外周側回転子５と内周側回転子６の各磁石装着スロット７ａ，８ａ内の永久磁石９の対を互いに同極同士で対向させる（異極配置にする）ことにより、回転子ユニット３全体の界磁が最も弱められる弱め界磁の状態（図５，図６（ｂ）参照）を得ることができるとともに、外周側回転子５と内周側回転子６の各磁石装着スロット７ａ，８ａ内の永久磁石９の対を互いに異極同士で対向させる（同極配置にする）ことにより、回転子ユニット３全体の界磁が最も強められる強め界磁の状態（図３，図６（ａ）参照）を得ることができる。

また、回転子ユニット３は、外周側回転子５と内周側回転子６を相対回動させるための回動機構１１を備えている。この回動機構１１は、両回転子５，６の相対位相を任意に変更するための位相変更手段１２の一部を構成するものであり、非圧縮性の作動流体である作動液（変速機用の潤滑油でもよい）の圧力によって操作されるようになっている。位相変更手段１２は、上記の回動機構１１と、この回動機構１１に供給する作動液の圧力を制御する図８に示す油圧制御装置（アクチュエータ）１３と、を主要な要素として構成されている。

回動機構１１は、図２〜図５に示すように回転軸４の外周に一体回転可能にスプライン嵌合されるベーンロータ１４と、ベーンロータ１４の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング１５とを備え、この環状ハウジング１５が内周側回転子６の内周面に一体に嵌合固定されるとともに、ベーンロータ１４が、環状ハウジング１５と内周側回転子６の両側の側端部を跨ぐ円板状の一対のドライブプレート１６，１６を介して外周側回転子５に一体に結合されている。したがって、ベーンロータ１４は回転軸４と外周側回転子５に一体化され、環状ハウジング１５は内周側回転子６に一体化されている。

ベーンロータ１４は、回転軸４にスプライン嵌合される円筒状のボス部１７の外周に、径方向外側に突出する複数のベーン１８が円周方向等間隔に設けられている。一方、環状ハウジング１５は、内周面に円周方向等間隔に複数の凹部１９が設けられ、この各凹部１９にベーンロータ１４の対応するベーン１８が収容配置されるようになっている。各凹部１９は、ベーン１８の先端部の回転軌道にほぼ合致する円弧面を有する底壁２０と、隣接する凹部１９，１９同士を隔成する略三角形状の仕切壁２１によって構成され、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動時に、ベーン１８が一方の仕切壁２１と他方の仕切壁２１の間を変位し得るようになっている。この実施形態の場合、仕切壁２１はベーン１８と当接することにより、ベーンロータ１４と環状ハウジング１５の相対回動を規制するストッパとしても機能する。なお、各ベーン１８の先端部と仕切壁２１の先端部には、軸方向に沿うようにシール部材２２が設けられ、これらのシール部材２２によってベーン１８と凹部１９の底壁２０、仕切壁２１とボス部１７の外周面の各間が液密にシールされている。

また、内周側回転子６に固定される環状ハウジング１５のベース部１５ａは一定厚みの円筒状に形成されるとともに、図２に示すように内周側回転子６や仕切壁２１に対して軸方向外側に突出している。このベース部１５ａの外側に突出した各端部は、ドライブプレート１６に形成された環状のガイド溝１６ａに摺動自在に保持され、環状ハウジング１５と内周側回転子６が、外周側回転子５や回転軸４にフローティング状態で支持されるようになっている。

外周側回転子５とベーンロータ１４を連結する両側のドライブプレート１６，１６は、環状ハウジング１５の両側面（軸方向の両端面）に摺動自在に密接し、環状ハウジング１５の各凹部１９の側方を夫々閉塞する。したがって、各凹部１９は、ベーンロータ１４のボス部１７と両側のドライブプレート１６，１６によって夫々独立した空間部を形成し、この空間部は、作動液が導入される導入空間２３となっている。各導入空間２３内は、ベーンロータ１４の対応する各ベーン１８によって夫々２室に隔成され、一方の部屋が進角側作動室２４、他方の部屋が遅角側作動室２５とされている。進角側作動室２４は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子６を外周側回転子５に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室２５は、内部に導入された作動液の圧力によって内周側回転子６を外周側回転子５に対して遅角方向に相対回動させる。この場合、「進角」とは、内周側回転子６を外周側回転子５に対して、図３，図５中の矢印Ｒで示すモータ１の回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子６を外周側回転子５に対して、モータ１の回転方向Ｒと逆側に進めることを言うものとする。

また、各進角側作動室２４と遅角側作動室２５に対する作動液の給排は回転軸４を通して行われるようになっている。具体的には、進角側作動室２４は、図８に示す油圧制御装置１３の進角側給排通路２６に接続され、遅角側作動室２５は同油圧制御装置１３の遅角側給排通路２７に接続されているが、進角側給排通路２６と遅角側給排通路２７の一部は、図２に示すように、夫々回転軸４に軸方向に沿って形成させた通路孔２６ａ，２７ａによって構成されている。そして、各通路孔２６ａ，２７ａの端部は、回転軸４の外周面の軸方向にオフセットした２位置に形成された環状溝２６ｂと環状溝２７ｂに夫々接続され、その各環状溝２６ｂ，２７ｂは、ベーンロータ１４のボス部１７に略半径方向に沿って形成された複数の導通孔２６ｃ，…，２６ｃ，２７ｃ，…，２７ｃに接続されている。進角側給排通路２６の各導通孔２６ｃは環状溝２６ｂと各進角側作動室２４とを接続し、遅角側給排通路２７の各導通孔２７ｃは環状溝２７ｂと各遅角側作動室２５とを接続している。

ここで、この実施形態のモータ１の場合、内周側回転子６が外周側回転子５に対して最遅角位置にあるときに、外周側回転子５と内周側回転子６の永久磁石９が異極同士で対向して強め界磁の状態（図３，図６（ａ）参照）になり、内周側回転子６が外周側回転子５に対して最進角位置にあるときに、外周側回転子５と内周側回転子６の永久磁石９が同極同士で対向して弱め界磁の状態（図５，図６（ｂ）参照）になるように設定されている。
なお、このモータ１は、進角側作動室２４と遅角側作動室２５に対する作動液の給排制御によって、強め界磁の状態と弱め界磁の状態を任意に変更し得るものであるが、こうして磁界の強さが変更されると、それに伴って誘起電圧定数Ｋｅが変化し、その結果、モータ１の特性が変更される。即ち、強め界磁によって誘起電圧定数Ｋｅが大きくなると、モータ１として運転可能な許容回転速度は低下するものの、出力可能な最大トルクは増大し、逆に、弱め界磁によって誘起電圧定数Ｋｅが小さくなると、モータ１の出力可能な最大トルクは減少するものの、運転可能な許容回転速度は上昇する。

一方、油圧制御装置１３は、図８に示すように、オイルタンク（図示せず）から作動液を吸い上げて通路に吐出するオイルポンプ３２と、このオイルポンプ３２から吐出された作動液の油圧を調整して高圧のライン通路３３に導入し、余剰分の作動液を各種機器の潤滑や冷却のための低圧通路３４に流出させるレギュレータバルブ３５と、ライン通路３３に導入された作動液を進角側給排通路２６と遅角側給排通路２７に振り分けるとともに、進角側給排通路２６と遅角側給排通路２７で不要な作動液をドレン通路３６に排出する流路切換弁３７とを備えている。
レギュレータバルブ３５は、ライン通路３３の圧力を制御圧として受け、反力スプリング３８とのバランスによって作動液の振り分けを行う。
また、流路切換弁３７は、制御スプール３７ａを進退操作する電磁ソレノイド３７ｂを有し、この電磁ソレノイド３７ｂがコントローラ４０によって制御されるようになっている。

図７に示すように、コントローラ４０は、回転直交座標をなすｄｑ座標上で電流のフィードバック制御を行うものであり、例えば運転者のアクセル操作に係るアクセル開度を検出するＡＰ開度センサｓ１の検出結果に基づいて算出されるトルク指令値Ｔｑに基づきｄ軸電流指令Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令Ｉｑｃを演算し、ｄ軸電流指令Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令Ｉｑｃに基づいて各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出し、各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに応じてＰＤＵ４１へゲート信号であるＰＷＭ信号を入力すると共に、実際にＰＤＵ４１からモータ１に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの何れか２つの相電流をｄｑ座標上の電流に変換して得たｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、ｄ軸電流指令Ｉｄｃ及びｑ軸電流指令Ｉｑｃとの各偏差がゼロとなるように制御を行う。

このコントローラ４０は、例えば、目標電流設定部５１と、電流偏差算出部５２と、界磁制御部５３と、電力制御部５４と、電流制御部５５と、ｄｑ−３相変換部５６と、ＰＷＭ信号生成部５７と、フィルタ処理部５８と、３相−ｄｑ変換部５９と、回転数演算部６０と、誘起電圧定数算出部６１と、効率状態演算部６２と、誘起電圧定数指令出力部６３と、誘起電圧定数差分算出部６４と、位相制御部６５とを備えて構成されている。

そして、このコントローラ４０には、ＰＤＵ４１からモータ１に出力される３相の各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうち、２相のＵ相電流ＩｕおよびＷ相電流Ｉｗを検出する各電流センサ７１，７１から出力される各検出信号Ｉｕｓ，Ｉｗｓと、バッテリ４２の端子電圧（電源電圧）ＶＢを検出する電圧センサ７２から出力される検出信号と、モータ１のロータの回転角θＭ（つまり、所定の基準回転位置からのロータの磁極の回転角度）を検出する回転センサ７３から出力される検出信号と、油圧制御装置１３により可変制御される内周側回転子６と外周側回転子５との相対的な位相（相対位相）θを検出する位相センサ７４から出力される検出信号と、車両１００の各車輪の回転速度（車輪速ＮＷ）を検出する複数の車輪速センサ７５，…，７５から出力される検出信号とが入力されている。

目標電流設定部５１は、例えば外部の制御装置（図示略）から入力されるトルク指令Ｔｑ（例えば、運転者によるアクセルペダルＡＰの踏み込み操作量を検出するＡＰ開度センサｓ１の出力に応じて必要とされるトルクをモータ１に発生させるための指令値）と、回転数演算部６０から入力されるモータ１の回転数ＮＭと、後述する誘起電圧定数算出部６１から入力される誘起電圧定数Ｋｅとに基づき、ＰＤＵ４１からモータ１に供給される各相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを指定するための電流指令を演算しており、この電流指令は、回転する直交座標上でのｄ軸目標電流Ｉｄｃ及びｑ軸目標電流Ｉｑｃとして電流偏差算出部５２へ出力されている。

この回転直交座標をなすｄｑ座標は、例えばロータの永久磁石による界磁極の磁束方向をｄ軸（界磁軸）とし、このｄ軸と直交する方向をｑ軸（トルク軸）としており、モータ１の回転子ユニット３の回転位相に同期して回転している。これにより、ＰＤＵ４１からモータ１の各相に供給される交流信号に対する電流指令として、直流的な信号であるｄ軸目標電流Ｉｄｃおよびｑ軸目標電流Ｉｑｃを与えるようになっている。

電流偏差算出部５２は、界磁制御部５３から入力されるｄ軸補正電流が加算されたｄ軸目標電流Ｉｄｃと、ｄ軸電流Ｉｄとの偏差ΔＩｄを算出するｄ軸電流偏差算出部５２ａと、電力制御部５４から入力されるｑ軸補正電流が加算されたｑ軸目標電流Ｉｑｃと、ｑ軸電流Ｉｑとの偏差ΔＩｑを算出するｑ軸電流偏差算出部５２ｂとを備えて構成されている。
なお、界磁制御部５３は、例えばモータ１の回転数ＮＭの増大に伴う逆起電圧の増大を抑制するために回転子ユニット３の界磁量を等価的に弱めるようにして電流位相を制御する弱め界磁制御の弱め界磁電流に対する目標値をｄ軸補正電流としてｄ軸電流偏差算出部５２ａへ出力する。
また、電力制御部５４は、例えばバッテリ４２の残容量等に応じた適宜の電力制御に応じてｑ軸目標電流Ｉｑｃを補正するためのｑ軸補正電流をｑ軸電流偏差算出部５２ａへ出力する。

電流制御部５５は、例えばモータ１の回転数ＮＭに応じたＰＩ（比例積分）動作により、偏差ΔＩｄを制御増幅してｄ軸電圧指令値Ｖｄを算出し、偏差ΔＩｑを制御増幅してｑ軸電圧指令値Ｖｑを算出する。

ｄｑ−３相変換部５６は、回転数演算部６０から入力される回転子ユニット３の回転角θＭを用いて、ｄｑ座標上でのｄ軸電圧指令値Ｖｄおよびｑ軸電圧指令値Ｖｑを、静止座標である３相交流座標上での電圧指令値であるＵ相出力電圧ＶｕおよびＶ相出力電圧ＶｖおよびＷ相出力電圧Ｖｗに変換する。

ＰＷＭ信号生成部５７は、例えば、正弦波状の各相出力電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗと、三角波からなるキャリア信号と、スイッチング周波数とに基づくパルス幅変調により、ＰＤＵ４１のＰＷＭインバータの各スイッチング素子をオン／オフ駆動させる各パルスからなるスイッチング指令であるゲート信号（つまり、ＰＷＭ信号）を生成する。

フィルタ処理部５８は、各電流センサ７１，７１により検出された各相電流に対する検出信号Ｉｕｓ，Ｉｗｓに対して、高周波成分の除去等のフィルタ処理を行い、物理量としての各相電流Ｉｕ，Ｉｗを抽出する。

３相−ｄｑ変換部５９は、フィルタ処理部５８により抽出された各相電流Ｉｕ，Ｉｗと、回転数演算部６０から入力される回転子ユニット３の回転角θＭとにより、モータ１の回転位相による回転座標すなわちｄｑ座標上でのｄ軸電流Ｉｄおよびｑ軸電流Ｉｑを算出する。

回転数演算部６０は、回転センサ７３から出力される検出信号からモータ１の回転子ユニット３の回転角θＭを抽出すると共に、この回転角θＭに基づき、モータ１の回転数ＮＭを算出する。
誘起電圧定数算出部６１は、位相センサ７４から出力される相対位相θの検出信号に基づき、内周側回転子６と外周側回転子５との相対的な相対位相θに応じた誘起電圧定数Ｋｅを算出する。

誘起電圧定数指令出力部６３は、例えばトルク指令Ｔｑと、モータ１の回転数ＮＭと、電源電圧ＶＢと、後述する効率状態演算部６２から出力される位相変更指令とに基づき、モータ１の誘起電圧定数Ｋｅに対する指令値（誘起電圧定数指令）Ｋｅｃを出力する。
誘起電圧定数差分算出部６４は、誘起電圧定数指令出力部６３から出力される誘起電圧定数指令値Ｋｅｃから、誘起電圧定数算出部６１から出力される誘起電圧定数Ｋｅを減算して得た誘起電圧定数差分ΔＫｅを出力する。
位相制御部６５は、例えば誘起電圧定数差分算出部６４から出力される誘起電圧定数差分ΔＫｅに応じて、この誘起電圧定数差分ΔＫｅをゼロとするようにして相対位相θを制御するための制御指令を出力する。

効率状態演算部６２は、モータ１の位相が任意の位相から位相変更手段１２による設定変更後の適宜の位相まで移行する際の移行時間を演算しており、この移行時間に基づき、位相変更手段１２による移行により消費する第１消費エネルギー（後述する図２４（ｂ）での消費エネルギーＤ）と、モータ１の位相を任意の位相から設定変更後の適宜の位相に変更して駆動力を発生する際のモータ１の制御により消費する第２消費エネルギー（後述する図２４（ｂ）での消費エネルギー（Ｃ＋Ｅ））との和が、位相を変更せずに駆動力を発生するモータ１の制御により消費する第３消費エネルギー（後述する図２４（ａ）での消費エネルギー（Ａ＋Ｂ））よりも小さい場合に、位相変更手段１２による位相の変更を許可する。
なお、第２消費エネルギーは、移行の完了時から予め設定された所定時間に亘ってモータ１を制御する間に位相を不変に保持することにより消費する消費エネルギーと、移行時間および所定時間に亘るモータ１の制御により消費する消費エネルギーとの和から演算され、第３消費エネルギーは、移行時間および所定時間に亘って、モータ１が位相を変更せずに消費する消費エネルギーと、位相を不変に保持することにより消費する消費エネルギーとの和から演算される。

また、効率状態演算部６２は、移行時間を作動流体の温度（例えば、油温センサｓ４によるトランスミッションＴ／Ｍの油温等）および位相変更手段１２の作動抵抗（例えば、摺動抵抗や作動流体の流路抵抗等）に基づき補正する。
なお、位相変更手段１２の作動抵抗は、例えば量産ばらつき等に起因して複数のモータ１毎の相対回動の動作速度等に発生するばらつきからなる回動機構１１の動作特性（抵抗値）に対する学習値として算出され、この学習値は、例えば位相θを最遅角から最進角まで移動させる際に、位相センサ７４の検出結果に基づいて求められた誘起電圧定数Ｋｅと誘起電圧定数指令値Ｋｅｃとの差異を学習して得た値とされる。

このため、効率状態演算部６２には、例えば、ＡＰ開度センサｓ１の検出結果に基づいて算出されるトルク指令値Ｔｑの信号と、ＢｒｋＳＷセンサｓ２から出力される検出信号（例えば、ブレーキ踏力Ｂｒ等の検出信号）と、油温センサｓ４から出力される検出信号と、位相センサ７４から出力される検出信号と、車輪速センサ７５から出力される検出信号等とが入力されている。

本実施の形態によるモータの制御装置１００ａは上記構成を備えており、次に、この制御装置１００ａの動作、特に、車両１００の効率状態の演算結果に応じてモータ１の両回転子５，６の相対位相およびモータ１の運転状態を制御する効率状態演算部６２での処理について説明する。

以下に、可変モータ効率演算処理について説明する。
先ず、例えば図９に示すステップＳ０１においては、回転センサ７３によるモータ１の回転数ＮＭおよびトルクセンサ（図示略）によるモータ１のトルクの各検出値（現在値）を取得する。
そして、ステップＳ０２においては、位相センサ７４によるモータ１の両回転子５，６の相対位相θの検出値（現在位相）を取得する。
そして、ステップＳ０３においては、予め設定された複数の効率マップから、現在位相に対応する効率マップを検索する。
なお、各効率マップは、例えば図１０に示すように、モータ１の回転数とトルクと運転効率（Ｊ）との所定の関係を示すマップであって、回転数とトルクとの適宜の組み合わせにおいて運転効率が最大となり、この最大効率の領域から回転数またはトルクが増減することに伴い、運転効率が減少傾向に変化するようになっており、モータ１の両回転子５，６の適宜の相対位相毎に応じて異なる効率マップが対応するように設定されている。

そして、ステップＳ０４においては、検索して得た効率マップに対して、モータ１の回転数およびトルクの各現在値に応じたマップ検索を行い、モータ１の運転効率（可変モータ効率）Ｗを取得する。
そして、ステップＳ０５においては、予め設定された位相維持エネルギーマップに対して、モータ１の現在位相および回転数に応じたマップ検索を行い、モータ１の位相維持エネルギーζを取得し、一連の処理を終了する。
なお、位相維持エネルギーマップは、例えば例えば図１１に示すように、モータ１の相対位置と回転数と位相維持エネルギー（Ｊ）との所定の関係を示すマップであって、位相維持エネルギーはモータ１の両回転子５，６の相対位相を適宜の位相位置に保持するために要するエネルギーである。この位相維持エネルギーマップでは、例えば強め界磁および弱め界磁近傍の位相では位相維持エネルギーはゼロ近傍の値となり、強め界磁と弱め界磁との間の位相において位相維持エネルギーが最大となる。また、回転子ユニット３の回転数の増大に伴い、遠心油圧が増大傾向に変化することから、新たに加える必要のある油圧が低下し、位相維持エネルギーは低下傾向に変化するようになっている。

以下に、位相可変効率演算の処理について説明する。
先ず、例えば図１２に示すステップＳ１１においては、位相センサ７４によるモータ１の両回転子５，６の相対位相θの検出値（現在位相）を取得する。
そして、ステップＳ１２においては、相対位相θに対する要求値（要求位相）およびモータ１の回転数ＮＭに対する要求値（要求回転数）およびモータ１のトルクに対する要求値（要求トルク）を算出する。

そして、ステップＳ１３においては、現在位相が要求位相よりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ１４に進み、このステップＳ１４においては、予め設定された可変エネルギーマップＭαに対して、モータ１の現在位相および要求位相に応じたマップ検索を行い、モータ１の可変エネルギーγを取得し、ステップＳ１６に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ１５に進み、このステップＳ１５においては、予め設定された可変エネルギーマップＭβに対して、モータ１の現在位相および要求位相に応じたマップ検索を行い、モータ１の可変エネルギーγを取得し、ステップＳ１６に進む。

なお、可変エネルギーマップＭα，Ｍβは、例えば図１３，図１４に示すように、モータ１の現在位相と要求位相と可変エネルギー（Ｊ）との所定の関係を示すマップであって、可変エネルギーはモータ１の両回転子５，６の相対位相θを任意の位相から位相変更手段１２による設定変更後の適宜の位相まで変更するために要するエネルギーである。各可変エネルギーマップＭ１，Ｍ２では、例えば現在位相と要求位相とが同等である場合に可変エネルギーはゼロとなり、例えば図１３に示すように、現在位相＜要求位相の場合には、位相の変更に要する相対トルクを発生させるためのエネルギーが必要であり、例えば図１４に示すように、現在位相＞要求位相の場合には、弱め界磁から強め界磁に向かい、各回転子５，６の永久磁石９，９同士が磁力で吸引し合うことから、可変エネルギーは所定の最小値となる。

そして、ステップＳ１６においては、予め設定された複数の効率マップから、要求位相に対応する効率マップを検索する。
なお、各効率マップは、例えば図１５に示すように、モータ１の回転数とトルクと運転効率（Ｊ）との所定の関係を示すマップであって、回転数とトルクとの適宜の組み合わせにおいて運転効率が最大となり、この最大効率の領域から回転数またはトルクが増減することに伴い、運転効率が減少傾向に変化するようになっており、モータ１の両回転子５，６の適宜の相対位相毎に応じて異なる効率マップが対応するように設定されている。

そして、ステップＳ１７においては、検索して得た効率マップに対して、モータ１の回転数およびトルクの各要求値（要求回転数および要求トルク）に応じたマップ検索を行い、モータ１の運転効率（可変モータ効率）Ｕを取得する。
そして、ステップＳ１８においては、予め設定された位相維持エネルギーマップに対して、モータ１の要求位相および要求回転数に応じたマップ検索を行い、モータ１の位相維持エネルギーψを取得し、一連の処理を終了する。
なお、位相維持エネルギーマップは、例えば例えば図１６に示すように、モータ１の相対位置と回転数と位相維持エネルギー（Ｊ）との所定の関係を示すマップであって、位相維持エネルギーはモータ１の両回転子５，６の相対位相を適宜の位相位置に保持するために要するエネルギーである。この位相維持エネルギーマップでは、例えば強め界磁および弱め界磁近傍の位相では位相維持エネルギーはゼロ近傍の値となり、強め界磁と弱め界磁との間の位相において位相維持エネルギーが最大となる。また、回転数の増大に伴い、遠心油圧が増大傾向に変化することから、新たに加える必要のある油圧が低下し、位相維持エネルギーは低下傾向に変化するようになっている。

以下に、移行時間演算の処理について説明する。
先ず、例えば図１７に示すステップＳ２１においては、位相センサ７４によるモータ１の両回転子５，６の相対位相θの検出値（現在位相）を取得する。
そして、ステップＳ２２においては、相対位相θに対する要求値（要求位相）と、要求応答速度つまりモータ１の両回転子５，６の相対位相θを任意の位相から位相変更手段１２による設定変更後の適宜の位相まで変更する際の速度に対する要求値とを算出する。

そして、ステップＳ２３においては、現在位相が要求位相よりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２４に進み、このステップＳ２４においては、予め設定された移行時間マップＭａに対して、モータ１の現在位相および要求位相に応じたマップ検索を行い、相対位相θに対する移行時間Ｔを取得し、ステップＳ２６に進む。
一方、この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ２５に進み、このステップＳ２５においては、予め設定された移行時間マップＭｂに対して、モータ１の現在位相および要求位相に応じたマップ検索を行い、相対位相θに対する移行時間Ｔを取得し、ステップＳ２６に進む。

なお、移行時間マップＭａ，Ｍｂは、例えば図１８，図１９に示すように、モータ１の現在位相と要求位相と移行時間との所定の関係を示すマップであって、各移行時間マップＭａ，Ｍｂでは、例えば現在位相と要求位相とが同等である場合に移行時間はゼロとなり、例えば図１８に示すように、現在位相＞要求位相の場合には、弱め界磁から強め界磁に向かい、各回転子５，６の永久磁石９，９同士が磁力で吸引し合うことから、例えば図１９に示すように、現在位相＜要求位相の場合に比べて、移行時間はより短くなる。

そして、ステップＳ２６においては、要求応答速度から所定応答速度を減算して得た値を速度差αとして設定する。
そして、ステップＳ２７においては、速度差αが所定閾値よりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、後述するステップＳ３０に進む。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ２８に進む。
そして、ステップＳ２８においては、移行時間Ｔに速度差αに応じた補正項α０を乗算して得た値を、新たに移行時間Ｔとして設定する。

そして、ステップＳ２９においては、予め設定された可変消費エネルギー補正項マップに対して、速度差αに応じたマップ検索を行い、可変消費エネルギー補正項βを取得する。なお、この可変消費エネルギー補正項マップは、例えば図２０に示すように、速度差αが増大することに伴い、可変消費エネルギー補正項βが増大傾向に変化するように設定されている。
そして、ステップＳ３０においては、可変エネルギーγに可変消費エネルギー補正項βを乗算して得た値を、新たに可変エネルギーγとして設定する。

そして、ステップＳ３１においては、予め設定された油温補正項マップに対して、油温センサｓ４によるトランスミッションＴ／Ｍの油温の検出値に応じたマップ検索を行い、油温補正項Ｔｏを取得する。なお、この油温補正項マップは、例えば図２１に示すように、油温が増大することに伴い、油温補正項Ｔｏが増大傾向に変化するように設定されている。

そして、ステップＳ３２においては、予め設定された抵抗補正項マップに対して、位相変更手段１２の作動抵抗（例えば、摺動抵抗や作動流体の流路抵抗等）の学習値に応じたマップ検索を行い、抵抗補正項ＳＴを取得する。なお、この油温補正項マップは、例えば図２２に示すように、作動抵抗が増大することに伴い、抵抗補正項ＳＴが増大傾向に変化するように設定されている。

そして、ステップＳ３３においては、移行時間Ｔに油温補正項Ｔｏと抵抗補正項ＳＴとを乗算して得た値を、新たに移行時間Ｔとして設定し、一連の処理を終了する。

以下に、消費エネルギー演算の処理について説明する。
先ず、例えば図２３に示すステップＳ４１においては、現在位相がゼロよりも大きく、かつ、１８０°未満であり、さらに、所定の経済運転中であるか否かを判定する。なお、所定の経済運転とは、例えば車輪速センサ７５による検出結果に基づき算出した車両１００の加速度および減速度等に係る走行挙動の変動が所定値未満となる運転状態である。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ４２に進む。
そして、ステップＳ４２においては、下記数式（１）に示すように、モータ１の可変エネルギーγを移行時間Ｔに亘って積分して、相対位相θの変更に要する消費エネルギーΔＥを算出する。
なお、下記数式（１）の消費エネルギーΔＥは、後述する図２５（ｂ）での消費エネルギーＤに相当する。

そして、ステップＳ４３においては、下記数式（２）に示すように、位相維持エネルギーψを所定時間Ｔａに亘って積分して得たエネルギーと、可変モータ効率Ｗから可変モータ効率Ｕを減算して得た値を移行時間Ｔに亘って積分して得たエネルギーとを加算して、相対位相θの変更後に消費する消費エネルギーΔｅを算出する。
なお、下記数式（２）の消費エネルギーΔｅの第１項は、後述する図２５（ｂ）での消費エネルギーＣに相当し、第２項は消費エネルギーＥに相当する。

そして、ステップＳ４４においては、下記数式（３）に示すように、位相維持エネルギーζを所定時間Ｔａに亘って積分して得たエネルギーと、可変モータ効率Ｕから可変モータ効率Ｗを減算すると共に位相維持エネルギーζを加算して得た値を移行時間Ｔに亘って積分して得たエネルギーとを加算して、相対位相θを変更しない状態で消費する消費エネルギーΔηを算出する。
なお、下記数式（３）の消費エネルギーΔηの第１項は、後述する図２５（ａ）での消費エネルギーＡに相当し、第２項は消費エネルギーＢに相当する。

そして、ステップＳ４５においては、消費エネルギーΔηから消費エネルギーΔＥおよび消費エネルギーΔｅを減算して得た値がゼロよりも大きいか否かを判定する。
この判定結果が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ４６に進み、このステップＳ４６においては、相対位相θの変更を許可することを示す可変許可フラグのフラグ値に「０」を設定して、一連の処理を終了する。
一方、この判定結果が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ４７に進み、このステップＳ４７においては、可変許可フラグのフラグ値に「１」を設定して、一連の処理を終了する。

上述したように、本実施の形態によるモータの制御装置１００ａによれば、移行時間に基づき位相変更手段１２による移行により消費する第１消費エネルギー（消費エネルギーΔＥ）と、位相を任意の位相から設定変更後の適宜の位相に変更して駆動力を発生する際のモータ１の制御により消費する第２消費エネルギー（消費エネルギーΔｅ）との和が、位相を変更せずにモータ１の制御により消費する第３消費エネルギー（消費エネルギーΔη）よりも小さい場合に、位相変更手段１２による位相の変更を許可するすることから、モータ１のエネルギー効率が劣化することを防止しつつ、モータ１の誘起電圧定数を適切に設定することができる。

本発明の実施の形態に係る車両の概略構成図である。 本発明の実施の形態に係るモータの要部断面図である。 本発明の実施の形態に係るモータの最遅角位置に制御されている回転子ユニットの一部部品を省略した側面図である。 本発明の実施の形態に係るモータの回転子ユニットの分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係るモータの最進角位置に制御されている回転子ユニットの一部部品を省略した側面図である。 本発明の実施の形態に係るモータの内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが同極配置された強め界磁状態を模式的に示す図（ａ）と、内周側回転子の永久磁石と外周側回転子の永久磁石とが異極配置された弱め界磁状態を模式的に示す図（ｂ）を併せて記載した図である。 本発明の実施の形態に係るモータの制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態に係る油圧制御装置の構成図である。 本発明の実施の形態に係る可変モータ効率演算の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るモータの回転数とトルクと運転効率との所定の関係を示すマップの一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係るモータの相対位置と回転数と位相維持エネルギーとの所定の関係を示すマップの一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る位相可変効率演算の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るモータの現在位相と要求位相と可変エネルギーとの所定の関係を示すマップの一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係るモータの現在位相と要求位相と可変エネルギーとの所定の関係を示すマップの一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係るモータの回転数とトルクと運転効率との所定の関係を示すマップの一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係るモータの相対位置と回転数と位相維持エネルギーとの所定の関係を示すマップの一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る移行時間演算の処理を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係るモータの現在位相と要求位相と移行時間との所定の関係を示すマップの一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係るモータの現在位相と要求位相と移行時間との所定の関係を示すマップの一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る可変消費エネルギー補正項マップの一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る油温補正項マップの一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る抵抗補正項マップの一例を示すグラフ図である。 本発明の実施の形態に係る消費エネルギー演算の処理を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施の形態に係る可変未実行時（ａ）と可変実行時（ｂ）との総消費エネルギーの一例を示すグラフ図である。

符号の説明

１ モータ（回転電機）
５ 外周側回転子（ロータ）
６ 内周側回転子（ロータ）
９ 永久磁石（磁石片）
１２ 位相変更手段
６２ 効率状態演算部（移行時間演算手段、温度補正手段、抵抗補正手段）
ステップＳ４２ 第１演算手段
ステップＳ４３ 第２演算手段
ステップＳ４４ 第３演算手段

Claims (4)

1. 各々に磁石片を有し互いの相対的な位相を変更可能な複数のロータと、前記複数のロータの相対的な位相の設定を変更し、所定の誘起電圧定数に設定する位相変更手段とを備えるモータの制御装置であって、
   前記位相が任意の位相から前記位相変更手段による設定変更後の適宜の位相まで移行する際の移行時間を演算する移行時間演算手段と、
   前記移行時間に基づき前記位相変更手段による前記移行により消費する第１消費エネルギーを演算する第１演算手段と、
   前記位相を任意の位相から設定変更後の適宜の位相に変更して駆動力を発生する際の前記モータの制御により消費する第２消費エネルギーを演算する第２演算手段と、
   前記位相を変更せずに前記モータの制御により消費する第３消費エネルギーを演算する第３演算手段と、
   前記第１および第２消費エネルギーの和が前記第３消費エネルギーよりも小さい場合に、前記位相変更手段による前記位相の変更を許可する許可手段と
   を備えることを特徴とするモータの制御装置。
2. 前記第２消費エネルギーは、前記移行の完了時から予め設定された所定時間に亘って前記モータを制御する間に前記位相を不変に保持することにより消費する消費エネルギーと、前記移行時間および前記所定時間に亘る前記モータの制御により消費する消費エネルギーとの和から演算され、
   前記第３消費エネルギーは、前記移行時間および前記所定時間に亘って、前記モータが前記位相を変更せずに消費する消費エネルギーと、前記位相を不変に保持することにより消費する消費エネルギーとの和から演算されることを特徴とする請求項１に記載のモータの制御装置。
3. 前記移行時間を作動流体の温度に基づき補正する温度補正手段を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモータの制御装置。
4. 前記移行時間を前記位相変更手段の作動抵抗に基づき補正する抵抗補正手段を備えることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載のモータの制御装置。

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