JP2009268173A - 電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】２重回転子を備えた電動機を従動輪の駆動源として有する総輪駆動車両が必要とする駆動力を最小の消費エネルギで発生することのできる電動機の制御装置を提供すること。
【解決手段】回転軸の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子と、第１回転子及び第２回転子の周方向の相対変位角を変更する位相変更機構と、を有し、２つの主動輪及び少なくとも２つの従動輪を有する総輪駆動車両の従動輪の駆動源として設けられる永久磁石界磁型の電動機の制御装置は、総輪駆動車両の駆動モードに応じて電動機の駆動を制御する駆動制御部と、総輪駆動車両の駆動モードが主動輪のみによる主動輪駆動モードのとき、主動輪及び従動輪による総輪駆動モード時よりも、相対変位角を第１回転子及び第２回転子の各磁束が弱められる角度とする指令を行う位相指令部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転軸の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子と、第１回転子及び第２回転子の周方向の相対変位角を変更する位相変更機構とを有し、主動輪及び従動輪を有する総輪駆動車両の従動輪の駆動源として設けられる永久磁石界磁型の電動機の制御装置に関する。

永久磁石界磁型の回転電動機の回転軸の周囲に同心円状に設けた第１回転子及び第２回転子を備え、回転速度又は固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第１回転子と第２回転子の位相差を変更することで界磁弱め制御を行う電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の電動機が、回転速度に応じて第１回転子及び第２回転子の位相差を制御する場合には、遠心力の作用により径方向に沿って変位する部材を介して第１回転子及び第２回転子の周方向の相対変位角を変更する。また、固定子に発生する回転磁界の速度に応じて第１回転子及び第２回転子の位相差を制御する場合には、各回転子が慣性により回転速度を維持する状態で固定子の巻線に制御電流を供給して回転磁界速度を変更することによって、第１回転子及び第２回転子の周方向の相対変位角を変更する。

特開２００２−２０４５４１号公報 特開２００７−２３６０４９号公報 特開２００７−２５９５４９号公報

四輪駆動車両の中には、主動輪である前後輪の一方が内燃機関及び／又は電動機により駆動され、従動輪である他方が別の電動機により駆動される車両がある。四輪が同時に駆動されることによって、二輪駆動よりも安定した力強い走行が可能である。但し、車両がクルージング走行中に求められる駆動力は、加速時に求められる駆動力よりも小さい。このため、四輪駆動車両は、主動輪及び従動輪をそれぞれ駆動して走行する四輪駆動モード、又は主動輪のみを駆動して走行する二輪駆動モードの２モードを、車両の走行状態に応じて適宜選択して走行する。なお、凍結した路面を走行する場合等は、四輪駆動モードが選択される。

このような四輪駆動車両の従動輪の駆動源として上記説明した電動機が用いられる場合、二輪駆動走行時の電動機が界磁強め状態であると、電動機１には大きな引き摺り損失が発生する。二輪駆動走行時には、従動輪の回転に合わせて第１回転子及び第２回転子が固定子に対して回転する。第１回転子及び第２回転子が固定子に対して回転するためには、第１回転子及び第２回転子による合成磁束による磁力よりも大きな力が必要である。したがって、電動機が界磁強め状態で車両が二輪駆動走行するためには、当該電動機に発生する引き摺り損失を超える駆動力が主動輪の駆動源に要求される。その結果、車両の燃費は悪化する。

本発明の目的は、２重回転子を備えた電動機を従動輪の駆動源として有する総輪駆動車両が必要とする駆動力を最小の消費エネルギで発生することのできる電動機の制御装置を提供することである。

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に記載の発明の電動機の制御装置は、回転軸の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子（例えば、実施の形態での外周側回転子２１及び内周側回転子２２）と、前記第１回転子及び前記第２回転子の周方向の相対変位角を変更する位相変更機構（例えば、実施の形態での回動機構３０，３０′）と、を有し、２つの主動輪及び少なくとも２つの従動輪を有する総輪駆動車両の前記従動輪の駆動源として設けられる永久磁石界磁型の電動機（例えば、実施の形態での電動機１０）の制御装置であって、前記総輪駆動車両の駆動モードに応じて前記電動機の駆動を制御する駆動制御部（例えば、実施の形態での位相指令部１３１）と、前記総輪駆動車両の駆動モードが前記主動輪のみによる主動輪駆動モードのとき、前記主動輪及び前記従動輪による総輪駆動モード時よりも、前記相対変位角を前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が弱められる角度とする指令を行う位相指令部（例えば、実施の形態での位相指令部１３１）と、を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項２に記載の発明の電動機の制御装置では、前記主動輪駆動モード時に前記位相指令部が行う指令が示す角度は、前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が最も弱められる相対変位角であることを特徴としている。

さらに、請求項３に記載の発明の電動機の制御装置では、前記総輪駆動車両のドライバが前記主動輪駆動モード及び前記総輪駆動モードのいずれか一方を選択するための駆動モード選択部（例えば、実施の形態での四輪駆動選択スイッチ１２９）を備え、前記駆動制御部は、前記駆動モード選択部によって選択された駆動モードに応じて前記電動機の駆動を制御することを特徴としている。

さらに、請求項４に記載の発明の電動機の制御装置では、前記主動輪及び前記従動輪の各車輪速を検出する車輪速センサと、前記車輪速センサが検出した各車輪速に基づいて、スリップ状態を判断するスリップ状態判断部（例えば、実施の形態での位相指令部１３１）と、を備え、前記スリップ状態判断部によってスリップ状態と判断されたとき、前記駆動制御部が前記電動機を駆動して前記総輪駆動モードに設定された上で、前記位相指令部は、前記相対変位角を前記主動輪駆動モード時よりも前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が強められる角度とする指令を行うことを特徴としている。

さらに、請求項５に記載の発明の電動機の制御装置では、前記総輪駆動モード時に前記位相指令部が行う指令が示す角度は、前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が最も強められる相対変位角であることを特徴としている。

さらに、請求項６に記載の発明の電動機の制御装置では、前記スリップ状態判断部は、前記２つの主動輪の車輪速の差に基づいて判断される高スリップ状態と、前記２つの主動輪の車輪速の差及び前記従動輪の車輪速の差に基づいて判断される低スリップ状態と、の異なるレベルのスリップ状態を判断し、前記スリップ状態判断部によって高スリップ状態と判断されたとき、前記駆動制御部が前記電動機を駆動して前記総輪駆動モードに設定された上で、前記位相指令部は、前記相対変位角を前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が最も強められる角度とする指令を行い、前記スリップ状態判断部によって低スリップ状態と判断されたとき、前記駆動制御部が前記電動機を駆動して前記総輪駆動モードに設定された上で、前記位相指令部は、前記相対変位角を前記主動輪駆動モード時よりも前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が強められる角度とする指令を行うことを特徴としている。

さらに、請求項７に記載の発明の電動機の制御装置は、前記総輪駆動車両の速度を検出する車速センサと、前記総輪駆動車両のドライバによるブレーキ操作の程度を示すブレーキ踏力を検出するブレーキ踏力センサと、前記相対変位角を検出する変位角センサと、を備え、前記位相指令部は、前記駆動源の制動時、前記車速センサによって検出された車速及び前記ブレーキ踏力センサによって検出されたブレーキ踏力に基づいて、前記変位角センサによって検出された現在の相対変位角の状態で前記電動機から得られると期待される第１の回生期待量と、前記ブレーキ踏力に応じた前記総輪駆動車両の制動力を前記電動機が発生するために必要な相対変位角の状態で前記電動機から得られると期待される第２の回生期待量と、前記位相変更機構が前記現在の相対変位角から前記必要な相対変位角に変更するために必要とされるエネルギと、を求め、前記第２の回生期待量と前記第１の回生期待量の差分値が前記エネルギよりも大きい場合、前記現在の相対変位角から前記必要な相対位相角への変更を指示する指令を行うことを特徴としている。

さらに、請求項８に記載の発明の電動機の制御装置では、回転軸の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子（例えば、実施の形態での外周側回転子２１及び内周側回転子２２）と、前記第１回転子及び前記第２回転子の周方向の相対変位角を変更する位相変更機構（例えば、実施の形態での回動機構３０，３０′）と、を有し、２つの主動輪及び少なくとも２つの従動輪を有する総輪駆動車両の前記従動輪の駆動源として設けられる永久磁石界磁型の電動機（例えば、実施の形態での電動機１０）の制御装置であって、前記総輪駆動車両の駆動モードに応じて前記電動機の駆動を制御する駆動制御部（例えば、実施の形態での位相指令部１３１）と、前記総輪駆動車両のドライバによるアクセル操作の程度を示すアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、前記アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度が所定値より大きいとき、前記駆動制御部が前記電動機を駆動して前記主動輪及び前記従動輪による総輪駆動モードに設定し、前記相対変位角を前記主動輪のみによる主動輪駆動モード時よりも前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が強められる角度とする指令を行う位相指令部（例えば、実施の形態での位相指令部１３１）と、を備えたことを特徴としている。

さらに、請求項９に記載の発明の電動機の制御装置では、前記位相指令部は、前記アクセル開度が前記所定値以下のとき、前記相対変位角を前記総輪駆動モード時よりも前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が弱められる角度とする指令を行うことを特徴としている。

請求項１〜６に記載の発明の電動機の制御装置によれば、主動輪駆動モードのとき電動機は弱め位相に設定されるために引き摺り損失が小さく、主動輪の駆動源は必要な駆動力を最小の消費エネルギで発生することができる。その結果、車両の燃費は向上する。

請求項４〜６に記載の発明の電動機の制御装置によれば、スリップ時には総輪駆動モードに切り替えられ、電動機は強め位相又は中間位相に設定されるため、スリップ時には主動輪駆動モードによる安定した力強い走行が可能である。

請求項７に記載の発明の電動機の制御装置によれば、制動時の車速及びブレーキ踏力等に基づいて、効率良く回生エネルギを得ることができる。

請求項８〜９に記載の発明の電動機の制御装置によれば、ドライバによってアクセルが大きく踏み込まれた際には総輪駆動モードに切り替えられ、電動機は強め位相又は中間位相に設定されるため、電動機の性能を最も活かした状態で電動機を駆動することができる。

以下説明する実施形態で用いられる電動機は、主動輪である前後輪の一方が内燃機関及び／又は電動機により駆動され、従動輪である他方が当該電動機により駆動される四輪駆動車両に設けられる。なお、当該四輪駆動車両は、主動輪及び従動輪をそれぞれ駆動して走行する四輪駆動モード、又は主動輪のみを駆動して走行する二輪駆動モードの２種類の駆動モードを、車両の走行状態に応じて適宜選択して走行する。なお、四輪が同時に駆動されることによって、二輪駆動よりも安定した力強い走行が可能であるため、特に急加速時には四輪駆動モードが選択される。また、凍結した路面を走行する場合等にも、四輪駆動モードが選択される。

本実施形態の電動機１０は、図１〜図４に示すように、円環状の固定子１１の内周側に回転子ユニット２０が配置されるインナロータ型のブラシレスＤＣモータである。固定子１１は複数相の固定子巻線１１ａを有し、回転子ユニット２０は軸芯部に回転軸１２を有している。この電動機１０を車両の走行駆動源として用いる場合、電動機１０の回転力はトランスミッション（図示せず）を介して車輪の駆動軸（図示せず）に伝達される。この場合、電動機１０を車両の減速時に発電機として機能させれば、発電電力を回生エネルギとして蓄電器１３７に回収することができる。

回転子ユニット２０は、円環状の外周側回転子２１と、この外周側回転子２１の内側に同軸上に配置される円環状の内周側回転子２２と、を備え、外周側回転子２１と内周側回転子２２が設定角度の範囲で相対回動可能とされている。例えば、外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対回転角度は、少なくとも電気角で１８０度の範囲で進角側又は遅角側に変更される。なお、以下の説明では、外周側回転子２１と内周側回転子２２の周方向の相対変位角を「ロータ位相差」という。

外周側回転子２１と内周側回転子２２は、回転子本体である円環状のヨーク２３，２４が、例えば、複数の電磁鋼板を回転軸１２に沿う方向に積層してなる積層鋼板によって形成される。各ヨーク２３，２４には、軸方向に貫通するように形成される複数の磁石装着スロット２３ａ，２４ａが周方向に所定間隔（本実施形態では２２．５°）で配置される。

各磁石装着スロット２３ａ，２４ａには、厚み方向に磁化された平板状の外周側永久磁石２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂがそれぞれ装着される。そして、本実施形態では、図５に示すように、外周側永久磁石２５Ａは、着磁方向（厚み方向）が周方向に向くように配置され、内周側永久磁石２５Ｂは、着磁方向（厚み方向）が径方向に向くように配置される。従って、隣接する外周側永久磁石２５Ａ，２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂとが略コの字状に配置される。

また、外周側永久磁石２５Ａと内周側永久磁石２５Ｂは同数（本実施形態では８極対）設けられており、図５に示すように、外周側回転子２１上において周方向に隣接する外周側永久磁石２５Ａの磁極の向きは逆に設定され、内周側回転子２２上において周方向に隣接する内周側永久磁石２５Ｂの磁極の向きも逆に設定される。

そして、図５に示すように、隣接する外周側永久磁石２５Ａの対向Ｎ極（またはＳ極）間に、内周側永久磁石２５Ｂの同極つまりＮ極（またはＳ極）が対峙するように、外周側回転子２１と内周側回転子２２のロータ位相差を調整したときに、回転子ユニット２０全体の界磁が最も強められる「強め位相」の状態（界磁強め状態）となる。なお、この状態のロータ位相差を電気角で０度とする。また、図６に示すように、隣接する外周側永久磁石２５Ａの対向Ｎ極（またはＳ極）間に、内周側永久磁石２５Ｂの異極つまりＳ極（またはＮ極）が対峙するように、外周側回転子２１と内周側回転子２２のロータ位相差を調整したときに、回転子ユニット２０全体の界磁が最も弱められる「弱め位相」の状態（界磁弱め状態）となる。なお、この状態のロータ位相差を電気角で１８０度とする。

また、回転子ユニット２０は、外周側回転子２１と内周側回転子２２を相対回動させるための回動機構３０を備える。この回動機構３０は、外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対変位角を任意に変更するための位相変更機構１３を構成するものであり、非圧縮性の作動流体である作動油（作動液）の油圧（流体圧）によって駆動される。位相変更機構１３は、回動機構３０と、回動機構３０に対する作動油の給排を制御する油圧制御装置（図示せず）と、を主要な要素として構成される。

回動機構３０は、図１〜図３に示すように、回転軸１２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３１と、ベーンロータ３１の外周側に相対回動可能に配置される環状ハウジング３２と、を備える。

ベーンロータ３１は、図１に示すように、環状ハウジング３２及び内周側回転子２２の軸方向両端面を跨ぐ円板状の一対の第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、及び環状ハウジング３２の軸方向両端部の開口を閉塞する円板状の一対の第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂを介して外周側回転子２１に連結される。従って、外周側回転子２１、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂ、ベーンロータ３１、及び回転軸１２が一体化されるので、外周側回転子２１の駆動力が第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂを介して回転軸１２に伝達される。

なお、図中の符号１６は、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂ、及びベーンロータ３１を一体的に連結するボルトで、符号２６は、外周側回転子２１と第１ドライブプレート１４Ａとの間に介装されるロストモーション用の皿バネで、符号２７は、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂ、第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂ、及びベーンロータ３１の位置決めを行う位置決めピンである。

環状ハウジング３２は、図１及び図４に示すように、その外周面に、内周側回転子２２と、内周側回転子２２を軸方向に挟むように配置され、磁石装着スロット２４ａから内周側永久磁石２５Ｂが抜け出ることを防止する一対の端面板３３，３３と、環状ハウジング３２の軸方向端部に形成される鍔部３２ａとの間に内周側回転子２２及び一対の端面板３３，３３を挟み込むカラー３４と、が一体的に嵌合固定される。従って、環状ハウジング３２及び内周側回転子２２が一体化される。

また、ベーンロータ３１は、回転軸１２にスプライン嵌合される円筒状のボス部３５の外周に、径方向外側に突出する複数のベーン３６が周方向等間隔で設けられる。環状ハウジング３２は、内周面に周方向等間隔に複数の凹部３７が設けられ、これら各凹部３７にベーンロータ３１の対応するベーン３６が収容配置される。各凹部３７は、ベーン３６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３８と、隣接する凹部３７同士を画成する仕切壁３９と、によって構成され、ベーンロータ３１と環状ハウジング３２の相対回動時に、ベーン３６が一方の仕切壁３９と他方の仕切壁３９の間を移動する。

また、各ベーン３６の先端部には、底壁３８と軸方向に沿うように摺接するシール４０ａと、シール４０ａを底壁３８に向けて押圧するスプリング４０ｂと、によって構成されるシール部材４０が設けられており、このシール部材４０は、ベーン３６と底壁３８との間を液密にシールする。また、各仕切壁３９の先端部には、ボス部３５の外周面と軸方向に沿うように摺接するシール４１ａと、シール４１ａをボス部３５の外周面に向けて押圧するスプリング４１ｂと、によって構成されるシール部材４１が設けられており、このシール部材４１は、仕切壁３９とボス部３５の外周面との間を液密にシールする。

第２ドライブプレート１５Ａ、１５Ｂは、環状ハウジング３２の軸方向端面に摺動自在に密接し、環状ハウジング３２の各凹部３７の側方をそれぞれ閉塞する。従って、環状ハウジング３２の各凹部３７は、ベーンロータ３１のボス部３５と両側の第２ドライブプレート１５Ａ，１５Ｂと共にそれぞれ独立した空間を形成し、この空間は、作動油が導入される導入空間となっている。各導入空間内は、ベーンロータ３１の対応する各ベーン３６によってそれぞれ２室に隔成され、一方の室が進角側作動室４２とされ、他方の室が遅角側作動室４３とされている。

進角側作動室４２は、内部に導入された作動油の圧力によって内周側回転子２２を外周側回転子２１に対して進角方向に相対回動させ、遅角側作動室４３は、内部に導入された作動油の圧力によって内周側回転子２２を外周側回転子２１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２２を外周側回転子２１に対して図２中の矢印Ｒで示す電動機１０の主回転方向に進めることを言い、「遅角」とは、内周側回転子２２を外周側回転子２１に対して電動機１０の主回転方向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４２と遅角側作動室４３に対する作動油の給排は回転軸１２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４２は、回転軸１２に形成される通路孔４４ａと、回転軸１２の外周面に形成され、通路孔４４ａと接続される環状溝４４ｂと、ベーンロータ３１のボス部３５に略径方向に形成される複数の導通孔４４ｃと、を介して油圧制御装置に接続される。また、遅角側作動室４３は、回転軸１２に形成される通路孔４５ａと、回転軸１２の外周面に形成され、通路孔４５ａと接続される環状溝４５ｂと、ベーンロータ３１のボス部３５に略径方向に形成される複数の導通孔４５ｃと、を介して油圧制御装置に接続される。

本実施形態では、外周側回転子２１と第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂとの連結は、図１〜図３及び図５に示すように、外周側回転子２１のヨーク２３の外周側永久磁石２５Ａ間のうちの均等間隔（本実施形態では１８０°間隔、図２の１２時及び６時方向）に位置する２箇所の外周側永久磁石２５Ａ間の周方向中央部にそれぞれ形成される長穴形状の第１貫通穴５１と、この２箇所の第１貫通穴５１にそれぞれ挿通され、その両端部が第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂの内側面に形成されるピン保持穴１７に挿入又は圧入される円筒形状のトルク伝達ピン６１と、によって行われる。

また、本実施形態では、第１貫通穴５１は、径方向の幅Ｂ１がトルク伝達ピン６１の直径Ｄより大きく、周方向の幅Ｂ２がトルク伝達ピン６１の直径Ｄと略同一に設定される。このため、トルク伝達ピン６１と第１貫通穴５１とが周方向に接触するので、外周側回転子２１の駆動力が第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂに伝達され、また、トルク伝達ピン６１と第１貫通穴５１との間に径方向のクリアランスが形成されるので、遠心力でヨーク２３が変形したとしても、トルク伝達ピン６１に変形荷重が作用することはない。

また、本実施形態では、外周側回転子２１のヨーク２３の外周側永久磁石２５Ａ間のうちの均等間隔（本実施形態では１８０°間隔、図２の３時及び９時方向）に位置する２箇所の外周側永久磁石２５Ａ間の周方向中央部に円形状の第２貫通穴５２が形成され、この第２貫通穴５２に円筒形状の剥離防止ピン６２が圧入される。このため、ヨーク２３を構成する積層鋼板が軸方向に一体的に固定されるので、ヨーク２３の積層鋼板の剥離が防止されると共に、ヨーク２３の一端側の上下左右方向の位置が規制されれば、外周側回転子２１の軸心が確保される。さらに、トルク伝達ピン６１及び剥離防止ピン６２は、交互に周方向に均等（９０°間隔で）に配置される。

また、本実施形態では、図２に示すように、剥離防止ピン６２の内径は、剥離防止ピン６２の内径側の面積と第１貫通穴５１の面積が同等となるように設定される。このため、遠心力によりヨーク２３に作用する応力が周方向に均等化される。

また、本実施形態では、図７に示すように、第１ドライブプレート１４Ａの内側面にヨーク２３の内径と同一径を有する段部１８が形成されており、この段部１８にヨーク２３が外嵌される。このため、第１ドライブプレート１４Ａの段部１８により外周側回転子２１の上下左右方向の位置が規制され、外周側回転子２１が第１ドライブプレート１４Ａと同一軸心に配置されるので、外周側回転子２１の軸心が確保されると共に、外周側回転子２１が内周側回転子２２と同軸上に配置される。

さらに、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂの内側面には、剥離防止ピン６２との間に所定のクリアランスを設ける凹部１９が形成される。このため、第１ドライブプレート１４Ａ，１４Ｂと剥離防止ピン６２とは径方向・周方向ともに接触することはない。

また、本実施形態では、図１及び図５に示すように、外周側回転子２１のヨーク２３の外周側永久磁石２５Ａ間のうちのトルク伝達ピン６１及び剥離防止ピン６２が配置される以外の外周側永久磁石２５Ａ間の周方向中央部には、上記第１貫通穴５１がそれぞれ形成される。このため、遠心力によりヨーク２３に作用する応力が周方向に均等化される。

このように構成された電動機１０では、界磁特性を変更する場合、油圧制御装置による作動油の給排により、進角側作動室４２と遅角側作動室４３の一方に作動油を供給すると共に他方から作動油を排出する。そして、こうして作動油の給排が制御されると、ベーンロータ３１と環状ハウジング３２が相対的に回動し、それにともなって外周側回転子２１と内周側回転子２２の相対位相が操作される。

外周側回転子２１と内周側回転子２２のロータ位相差が操作されると、図５に示す強め位相の状態（界磁強め状態）と、図６に示す弱め位相の状態（界磁弱め状態）の間で、固定子１１に及ぼす磁界の強さが変化する。磁界の強さが変化すると、それに伴って誘起電圧定数が変化し、その結果、電動機１０の特性が変更される。即ち、図８に示すように、強め界磁によって誘起電圧定数Ｋｅが大きくなると、電動機１０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、電動機１０として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。

上記説明した回動機構３０は、ベーンタイプの位相変更機構であるが、以下説明するプラネタリタイプの位相変更機構であっても良い。図９は、プラネタリタイプの回動機構を備えた電動機の内部構成を示す図である。図９に示す回動機構３０′は、内周側回転子２２の内周側の中空部に配置されたシングルピニオン型の遊星歯車機構であり、外周側回転子２１と同軸且つ一体に形成された第１リングギアＲ１、内周側回転子２２と同軸且つ一体に形成された第２リングギアＲ２、第１リングギアＲ１と噛合する第１プラネタリギア７１、第２リングギアＲ２に噛合する第２プラネタリギア７２、第１プラネタリギア７１及び第２プラネタリギア７２と噛合するアイドルギアであるサンギアＳ、第１プラネタリギア７１を回転自在に支持すると共に回転軸１２に回転可能に軸支された第１プラネタリキャリアＣ１、及び第２プラネタリギア７２を回転自在に支持すると共に固定子１１に固定された第２プラネタリキャリアＣ２を備える。

第１リングギアＲ１及び第２リングギアＲ２は略同等のギア形状であり、第１プラネタリギア７１及び第２プラネタリギア７２も略同等のギア形状である。また、サンギアＳの回転軸７３は電動機１０の回転軸１２と同軸に配置されると共に、軸受け７４により回転可能に軸支されている。このため、第１プラネタリギア７１及び第２プラネタリギア７２がサンギアＳと噛合し、外周側回転子２１と内周側回転子２２が同期して回転する。さらに、第１プラネタリキャリアＣ１の回転軸７５は、電動機１０の回転軸１２と同軸に配置されると共にアクチュエータ１２５に接続されており、第２プラネタリキャリアＣ２は固定子１１に固定されている。

アクチュエータ１２５は、制御装置の位相差制御系から入力される制御信号に応じて、油圧により第１プラネタリキャリアＣ１を正転方向又は逆転方向に回転させ、或いは回転軸２回りの第１プラネタリキャリアＣ１の回転を規制する。アクチュエータ１２５によって第１プラネタリキャリアＣ１が回転すると、外周側回転子２１と内周側回転子２２間のロータ位相差が変化する。

＜電動機１０の制御装置＞
図１０は、本発明に係る一実施形態の電動機１０の制御装置を示すブロック図である。図１０に示す電動機１０の制御装置は、レゾルバ１０１と、回転数算出部１０３と、電流制御系に含まれる電流指令算出部１０５、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）１０７、３相−ｄｐ変換部１０９、電流ＦＢ制御部１１１、ｒθ変換部１１３及びインバータ（ＩＮＶ）１１５と、上記説明したアクチュエータ１２５と、ロータ位相差検出部１１７と、Ｋｅ算出部１１９と、位相差制御系に含まれる指令値決定部１２１及びロータ位相差制御部１２３と、各種センサ１２７と、四輪駆動選択スイッチ１２９と、位相指令部１３１とを備える。なお、電動機１０はデファレンシャルギア１３３を介して従動輪１３５に接続されている。また、インバータ１１５には蓄電器１３７が接続されている。

レゾルバ１０１は、電動機１０の外周側回転子１２の機械角度を検出し、検出した機械角度に応じた電気角度θｍを出力する。レゾルバ１０１から出力された電気角度θｍは、３相−ｄｑ変換部１０９及び回転数算出部１０３に送られる。回転数算出部１０３は、レゾルバ１０１から入力された電気角度θｍから、外周側回転子１２の角速度ω及び外周側回転子１２の単位時間当たりの回転数Ｎｍを算出する。回転数算出部１０３によって算出された回転数Ｎｍは、電流指令算出部１０５及び指令値決定部１２１に送られる。

電流指令算出部１０５は、外部から入力されたトルク指令値Ｔと、回転数算出部１０３によって算出された電動機１の回転数Ｎｍと、Ｋｅ算出部１１９によって算出された誘起電圧定数Ｋｅとに基づいて、ｄ軸側の電機子（以下「ｄ軸電機子」という。）に流す電流（以下「ｄ軸電流」という。）の指令値Ｉｄ＿ｃ及びｑ軸側の電機子（以下「ｑ軸電機子」という。）に流す電流（以下「ｑ軸電流」という。）の指令値Ｉｑ＿ｃを決定する。

３相−ｄｑ変換部１０９は、電流センサ１３１，１３３により検出されＢＰＦ１０７により不要成分が除去された電流検出信号Ｉｕ，Ｉｗと、レゾルバ７３によって検出された外周側回転子１２の電気角度θｍとに基づいて３相−ｄｑ変換を行って、ｄ軸電流の検出値Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流の検出値Ｉｑ＿ｓを算出する。

電流ＦＢ制御部１１１は、ｄ軸電流の指令値Ｉｄ＿ｃと検出値Ｉｄ＿ｓの偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流の指令値Ｉｑ＿ｃと検出値Ｉｑ＿ｓの偏差ΔＩｑが減少するよう、ｄ軸電機子の端子間電圧（以下「ｄ軸電圧」という。）の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電機子の端子間電圧（以下「ｑ軸電圧」という。）の指令値Ｖｑ＿ｃを決定する。なお、偏差ΔＩｄは、界磁制御部１４１によって制御される。また、偏差ΔＩｑは、電力制御部１４３によって制御される。

ｒθ変換部１１３は、ｄ軸電圧の指令値Ｖｄ＿ｃ及びｑ軸電圧の指令値Ｖｑ＿ｃを大きさＶ１と角度θの成分に変換する。インバータ１１５は、大きさＶ１と角度θの成分に基づいてＰＷＭ信号を生成して、蓄電器１３７からの直流電流をＰＷＭ制御により３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の交流電圧に変換する。

ロータ位相差検出部１１７は、実際のロータ位相差θｓを検出する。上述したように、ロータ位相差に応じて界磁の磁束が変化すると、電動機１の誘起電圧定数Ｋｅも変化する。したがって、Ｋｅ算出部１１９は、ロータ位相差検出部１１７によって検出された実際のロータ位相差θｓから誘起電圧定位数Ｋｅを算出する。

指令値決定部１２１は、外部から入力されたトルク指令値Ｔと、回転数算出部１０３によって算出された電動機１の回転数Ｎｍと、外部から入力された蓄電器１３７のバッテリ電圧Ｖｄｃとに基づいて、誘起電圧定数の指令値Ｋｅ＿ｃを決定する。また、指令値決定部１２１は、位相指令部１３１から送られた位相指令値θｃに基づいて、誘起電圧定数の指令値Ｋｅ＿ｃを決定する。ロータ位相差制御部１２３は、指令値決定部１２１から出力された誘起電圧定数の指令値Ｋｅ＿ｃとＫｅ算出部１１９によって算出された誘起電圧定数Ｋｅの偏差ΔＫｅが減少するよう制御信号を出力し、アクチュエータ１２５を制御する。なお、アクチュエータ１２５によってロータ位相差が変わると界磁の磁束が変化するため、電動機１の誘起電圧定数Ｋｅも変化する。

各種センサ１２７には、本実施形態の車両が有する４つの車輪の各車輪速（回転速度）を検出する車輪速センサと、車両速度（車速）を検出する車速センサと、ブレーキ踏力及びアクセル開度を含むドライバ操作量を検出するセンサと、ブレーキスイッチのオン／オフを検出するセンサとが含まれる。四輪駆動選択スイッチ１２９は、車両のドライバが四輪駆動モード及び二輪駆動モードのいずれかを選択するためのスイッチである。なお、ドライバが四輪駆動モードを選択するとき、ドライバは四輪駆動選択スイッチ１２９をオンにする。

位相指令部１３１は、各種センサ１２７からの情報や四輪駆動選択スイッチ１２９による駆動モードを示す情報、レゾルバ１０１によって検出された現在の電気角度θｍに基づいて、電動機１の所望のロータ位相差を決定し、当該所望のロータ位相差を示す位相指令値θｉを指令値決定部１２１に出力する。また、位相指令部１３１は、各種センサ１２７からの情報や四輪駆動選択スイッチ１２９による駆動モードを示す情報に基づいて、電動機１０の駆動の要否を電流指令算出部１０５に指示する。なお、電流指令算出部１０５に電動機１０の駆動が指示されると、電動機１０に電流が供給されるため、車両は四輪駆動によって走行する。

上記説明した電動機１０の制御装置の他の実施形態として、図１１に示すように、Ｋｅ算出部１１９の代わりにＫｅ算出部２１９を設け、ロータ位相差検出部１１７を除いた構成としても良い。当該構成では、回転数算出部１０３によって算出された角速度ωは、Ｋｅ算出部２１９に送られる。また、Ｋｅ算出部２１９は、以下の式（１）から誘起電圧定数Ｋｅを算出する。

Ｋｅ＝（Ｖｑ−ω・Ｌｄ・Ｉｄ−Ｒ・Ｉｑ）／ω …（１）
（ω：電動機１の角速度、Ｒ：ｑ軸電機子及びｄ軸電機子の抵抗、Ｉq：ｑ軸電流、Ｖq：ｑ軸電機子の端子間電圧、Ｌd：ｄ軸電機子のインダクタンス、Ｉd：ｄ軸電流）

また、上記説明した電動機１０の制御装置の他の実施形態として、図１２に示すように、指令値決定部１２１の代わりに指令値決定部２２１を設け、ロータ位相差制御部１２３の代わりにロータ位相差制御部２２３を設けても良い。指令値決定部２２１は、外部から入力されたトルク指令値Ｔと、回転数算出部１０３によって算出された電動機１の回転数Ｎｍと、外部から入力された蓄電器１３７のバッテリ電圧Ｖｄｃとに基づいて、ロータ位相差の指令値θｃ＿ｃを決定する。また、指令値決定部２２１は、位相指令部１３１から送られた位相指令値θｉに基づいて、ロータ位相差の指令値θｃ＿ｃを決定する。ロータ位相差制御部２２３は、指令値決定部２２１から出力されたロータ位相差の指令値θｃ＿ｃとロータ位相差検出部１１７によって検出された実際のロータ位相差θｓの偏差Δθが減少するよう制御信号を出力し、アクチュエータ１２５を制御する。

＜位相指令部１３１の動作＞
以下、位相指令部１３１が行う処理、すなわち、（１）四輪駆動選択スイッチ１２９のオン／オフに応じて行う処理、（２）四輪駆動選択スイッチ１２９のオン／オフ状態及びスリップ判断結果に応じて行う処理、（３）回生制動時に行う処理、（４）アクセル開度に応じて行う処理、の４つの処理について説明する。

（１）四輪駆動選択スイッチ１２９のオン／オフに応じて位相指令部１３１が行う処理
四輪駆動選択スイッチ１２９のオン／オフに応じて位相指令部１３１が行う処理について、図１３を参照して説明する。図１３は、四輪駆動選択スイッチ１２９のオン／オフに応じて位相指令部１３１が行う処理を示すフローチャートである。図１３に示すように、位相指令部１３１は、四輪駆動選択スイッチ１２９の状態を判断し（ステップＳ１０１）、四輪駆動選択スイッチ１２９がオンであれば指令値決定部１２１に強め位相指令を行い（ステップＳ１０３）、四輪駆動選択スイッチ１２９がオフであれば指令値決定部１２１に弱め位相指令を行う（ステップＳ１０５）。なお、強め位相指令とは、外周側回転子２１及び内周側回転子２２の各磁束が強められるようロータ位相差を０度とする指令である。また、弱め位相指令とは、外周側回転子２１及び内周側回転子２２の各磁束が弱められるようロータ位相差を１８０度とする指令である。

（２）四輪駆動選択スイッチ１２９のオン／オフ状態及びスリップ判断結果に応じて位相指令部１３１が行う処理
四輪駆動選択スイッチ１２９のオン／オフ状態及びスリップ判断結果に応じて位相指令部１３１が行う処理について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は、位相指令部１３１が行うスリップ判断処理を示すフローチャートである。また、図１５は、四輪駆動選択スイッチ１２９のオン／オフ及びスリップ判断結果に応じて位相指令部１３１が行う処理を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、内燃機関及び／又は電動機により駆動される主動輪の左右の車輪を車輪Ａ，Ｂとし、電動機１０によって駆動される従動輪の左右の車輪を車輪Ｃ，Ｄとする。

位相指令部１３１は、各種センサ１２７に含まれる車輪速センサによって検出された車輪Ａ〜Ｄの車輪速に基づいて、高スリップ及び低スリップの異なるレベルのスリップ状態を判断する。位相指令部１３１は、車輪Ａの車輪速と車輪Ｂの車輪速の差が所定値以上（｜Ａ−Ｂ｜≧α）であれば高スリップと判断する。また、位相指令部１３１は、車輪Ａの車輪速と車輪Ｂの車輪速の差が所定値未満（｜Ａ−Ｂ｜＜α）であっても、車輪Ａの車輪速と車輪Ｂの車輪速の差（｜Ａ−Ｂ｜）と、車輪Ｃの車輪速と車輪Ｄの車輪速の差（｜Ｃ−Ｄ｜）の差が所定値以上（｜｜Ａ−Ｂ｜−｜Ｃ−Ｄ｜｜≧β）であれば低スリップと判断する。位相指令部１３１は、高スリップと判断したときには高スリップフラグを立て（高スリップフラグ←１）、低スリップと判断したときには低スリップフラグを立てる（低スリップフラグ←１）。

以下、位相指令部１３１が行うスリップ判断処理について、図１４を参照して詳細に説明する。図１４に示すように、位相指令部１３１は、高スリップフラグ又は低スリップフラグのいずれかが立っているかを判断し（ステップＳ２０１）、いずれか一方のフラグが立っていればステップＳ２０３に進み、どちらのフラグも立っていなければステップＳ２０７に進む。ステップＳ２０３では、位相指令部１３１は、フラグが立った状態から所定時間（ｘ秒）以上経過したかを判断し、所定時間以上経過していればステップＳ２０５に進み、所定時間経過していなければスリップ判断の処理を終了する。ステップＳ２０５では、位相指令部１３１は、所定時間（ｙ秒）の平均アクセル開度が所定値（ｚ値）未満であるかを判断し、平均アクセル開度が所定値以上であればステップＳ２０７に進み、所定値未満であればスリップ判断の処理を終了する。

ステップＳ２０７では、位相指令部１３１は、２つの主動輪である車輪Ａと車輪Ｂの車輪速の差が所定値以上（｜Ａ−Ｂ｜≧α）か否かを判断する。この差が所定値以上であれば高スリップ状態と判断され、ステップＳ２０９に進み、位相指令部１３１は高スリップフラグを立てる（高スリップフラグ←１）。一方、この差が所定値未満であれば、ステップＳ２１１に進む。ステップＳ２１１では、位相指令部１３１は、車輪Ａの車輪速と車輪Ｂの車輪速の差（｜Ａ−Ｂ｜）と、車輪Ｃの車輪速と車輪Ｄの車輪速の差（｜Ｃ−Ｄ｜）の差が所定値以上（｜｜Ａ−Ｂ｜−｜Ｃ−Ｄ｜｜≧β）か否かを判断する。この差が所定以上であれば低スリップ状態と判断され、ステップＳ２１３に進み、位相指令部１３１は低スリップフラグを立てる（低スリップフラグ←１）。一方、この差が所定値未満であれば、ステップＳ２１５に進む。

ステップＳ２１５では、位相指令部１３１は、低スリップフラグを降ろす（低スリップフラグ←０）。次に、ステップＳ２１７に進み、位相指令部１３１は、高スリップフラグを降ろす（高スリップフラグ←０）。

位相指令部１３１は、上記説明したスリップ判断の結果と四輪駆動選択スイッチ１２９のオン／オフ状態とに基づいて位相指令を決定する。以下、位相指令部１３１が行う位相指令の決定手順について、図１５を参照して詳細に説明する。図１５に示すように、位相指令部１３１は、四輪駆動選択スイッチ１２９の状態を判断し（ステップＳ３０１）、四輪駆動選択スイッチ１２９がオフであればステップＳ３０３に進み、四輪駆動選択スイッチ１２９がオンであればステップＳ３１７に進む。

ステップＳ３０３では、位相指令部１３１は、高スリップフラグが立っているかを判断し、当該フラグが立っていればステップＳ３０５に進み、当該フラグが降りていればステップＳ３０９に進む。ステップＳ３０５では、位相指令部１３１は、電流指令算出部１０５に電動機１０の駆動を指示する。その結果、車両の駆動形態は二輪駆動モードから四輪駆動モードへと変わる。位相指令部１３１は、ステップＳ３０５を行った後、指令値決定部１２１に強め位相指令を行う（ステップＳ３０７）。

ステップＳ３０９では、位相指令部１３１は、低スリップフラグが立っているかを判断し、当該フラグが立っていればステップＳ３１１に進み、当該フラグが降りていればステップＳ３１５に進む。ステップＳ３１１では、位相指令部１３１は、電流指令算出部１０５に電動機１０の駆動を指示する。その結果、車両の駆動形態は二輪駆動モードから四輪駆動モードへと変わる。位相指令部１３１は、ステップＳ３１１を行った後、指令値決定部１２１に中間位相指令を行う（ステップＳ３１３）。なお、中間位相指令とは、ロータ位相差を９０度とする指令である。但し、中間位相指令時のロータ位相差は９０度に限らず、４５度や１３５度等であっても良い。ステップＳ３１５では、位相指令部１３１は、指令値決定部１２１に弱め位相指令を行う。

ステップＳ３０１を行った結果、ステップＳ３１７に進んだ位相指令部１３１は、高スリップフラグが立っているかを判断し、当該フラグが立っていればステップＳ３１９に進み、当該フラグが降りていればステップＳ３２１に進む。ステップＳ３１９では、位相指令部１３１は、指令値決定部１２１に強め位相指令を行う。一方、ステップＳ３２１では、位相指令部１３１は、指令値決定部１２１に中間位相指令を行う。なお、四輪駆動選択スイッチ１２９がオンであるとステップＳ３０１で判断された際、位相指令部１３１は、高スリップフラグが立っているかの判断（ステップＳ３１７）及び中間位相指令（ステップＳ３２１）を行わず、強め位相指令（ステップＳ３１９）のみを行っても良い。
また、上記処理では、高スリップ及び低スリップの異なるレベルのスリップ状態を判断しているが、高スリップのみを判断し、上記ステップＳ３０９及びＳ３１３を行わなくても良い。この場合、ステップＳ３０３で高スリップフラグが降りていると判断されると、ステップＳ３１５に進む。

（３）回生制動時に位相指令部１３１が行う処理
回生制動時に位相指令部１３１が行う処理について、図１６〜図２１を参照して説明する。図１６及び図１７は、回生制動時に位相指令部１３１が行う処理を示すフローチャートである。また、図１８は、従動輪分回生量マップを示す図である。また、図１９は、必要位相マップを示す図である。また、図２０は、回生期待量マップを示す図である。さらに、図２１は、可変エネルギマップを示す図である。

図１６に示すように、位相指令部１３１は、各種センサ１２７に含まれるブレーキスイッチの状態を判断し（ステップＳ４０１）、ブレーキスイッチがオフであればステップＳ４０２に進み、ブレーキスイッチがオンであればステップＳ４０３に進む。ステップＳ４０２では、位相指令部１３１は、現在のロータ位相差を保持する指令を行う。一方、ステップＳ４０３では、位相指令部１３１は、各種センサ１２７に含まれる車速センサが検出した現在の車速情報を読み込む。

次に、位相指令部１３１は、各種センサ１２７に含まれるブレーキ踏力センサが検出したブレーキ踏力情報を読み込む（ステップＳ４０５）。次に、位相指令部１３１は、ブレーキ踏力の単位時間当たりの変化量（以下「ブレーキ踏力変化量」という。）を算出する（ステップＳ４０７）。次に、位相指令部１３１は、ブレーキ踏力変化量が所定値（ε）より大きいか否かを判断し（ステップＳ４０９）、ブレーキ踏力変化量が所定値よりも大きい場合は、ステップＳ４０２に進んで現在のロータ位相差を保持する指令を行い、所定値以下の場合はステップＳ４１１に進む。なお、ブレーキが急激に強く踏まれたときのブレーキ踏力変化量は所定値よりも大きい。急激なブレーキ操作時に位相指令を行っても、アクチュエータ１２５によって制御されるロータ位相差が指令に応じた値となるには１秒程度を要する。このため、本実施形態では現在のロータ位相差を保持する。

ステップＳ４１１では、位相指令部１３１は、ステップＳ４０３で得られた車速情報及びステップＳ４０５で得られたブレーキ踏力と、図１８に示す従動輪分回生量マップとを用いて、従動輪に接続された電動機１０を回生制動したときに得られるエネルギ（回生量）を取得する。次に、位相指令部１３１は、ステップＳ４１１で得られた従動輪回生量が０よりも大きいかを判断し、従動輪回生量が０であればステップＳ４０２に進んで現在のロータ位相差を保持する指令を行い、従動輪回生量が０より大きい場合はステップＳ４１５に進む。

図１７に示すように、ステップＳ４１５では、位相指令部１３１は、レゾルバ１０１によって検出された電気角度θｍに基づいて、現在のロータ位相差（以下「現在ロータ位相差」という。）Ｎθを判別する。次に、位相指令部１３１は、ステップＳ４０３で得られた車速情報及びステップＳ４１１で得られた従動輪回生量と、図１９に示す必要位相マップとを用いて、ブレーキ踏力に応じた車両の制動力を電動機１０が発生するために必要なロータ位相差（以下「必要ロータ位相差」という。）Ｍθを判別する（ステップＳ４１７）。

次に、位相指令部１３１は、ステップＳ４０３で得られた車速情報及びステップＳ４１５で得られた現在ロータ位相差Ｎθと、図２０に示す回生期待量マップとを用いて、現在ロータ位相差Ｎθの状態で電動機１０に期待される回生量（以下「現在回生期待量」という。）を取得する（ステップＳ４１９）。次に、位相指令部１３１は、ステップＳ４０３で得られた車速情報及びステップＳ４１７で得られた必要ロータ位相差Ｍθと、図２０に示す回生期待量マップとを用いて、必要ロータ位相差Ｍθの状態で電動機１０に期待される回生量（以下「必要回生期待量」という。）を取得する（ステップＳ４２１）。

次に、位相指令部１３１は、ステップＳ４１５で得られた現在ロータ位相差Ｎθ及びステップＳ４１７で得られた必要ロータ位相差Ｍθと、図２１に示す可変エネルギマップとを用いて、アクチュエータ１２５が電動機１０のロータ位相差を現在ロータ位相差Ｎθから必要ロータ位相差Ｍθに変えるために必要とされるエネルギ（以下「可変エネルギ」という。）を取得する（ステップＳ４２３）。次に、位相指令部１３１は、ステップＳ４２１で得られた必要回生期待量とステップＳ４１９で得られた現在回生期待量の差分値と、ステップＳ４２３で得られた可変エネルギの差が０より大きいかを判断し（ステップＳ４２５）、この値が０であればステップＳ４０２に進んで現在のロータ位相差を保持する指令を行い、この値が０よりも大きい場合はステップＳ４２７に進む。ステップＳ４２７では、位相指令部１３１は、電動機１０のロータ位相差がステップＳ４１７で得られた必要ロータ位相差Ｍθとなるよう指示する位相指令を指令値決定部１２１に行う。

（４）アクセル開度に応じて位相指令部１３１が行う処理
アクセル開度に応じて位相指令部１３１が行う処理について、図２２を参照して説明する。図２２は、アクセル開度に応じて位相指令部１３１が行う処理を示すフローチャートである。図２２に示すように、位相指令部１３１は、各種センサ１２７に含まれるアクセル開度センサが検出したアクセル開度情報を読み込む（ステップＳ５０１）。次に、位相指令部１３１は、ステップＳ５０１で得たアクセル開度（ｎＴＨ）が所定値（γ）より大きいかを判断し（ステップＳ５０３）、アクセル開度が所定値以下であればステップＳ５０５に進み、アクセル開度が所定値よりも大きい場合はステップＳ５０７に進む。

ステップＳ５０５では、位相指令部１３１は、指令値決定部１２１に弱め位相指令、又は現在のロータ位相差を保持する指令を行う。一方、ステップＳ５０７では、電流指令算出部１０５に電動機１０の駆動を指示する。その結果、車両の駆動形態は二輪駆動モードから四輪駆動モードへと変わる。位相指令部１３１は、ステップＳ５０７を行った後、指令値決定部１２１に強め位相指令を行う（ステップＳ５０９）。

以上説明したように、本実施形態の電動機１０の制御装置は、車両がスリップ状態でない二輪駆動走行時に、電動機１０のロータ位相を弱め位相とする。弱め位相とされた電動機１０の引き摺り損失は小さいため、主動輪のみを駆動して走行する二輪駆動モード時に、主動輪の駆動源が発生した駆動力を電動機１０の引き摺り回転のために消費する量が低減される。このように、主動輪の駆動源は必要な駆動力を最小の消費エネルギで発生することができるため、車両の燃費は向上する。

また、スリップ時には四輪駆動モードに切り替え、スリップ状態に応じてロータ位相差を強め位相又は中間位相とするため、主動輪及び従動輪をそれぞれ駆動して走行する四輪駆動モード時には、ロータ位相差によってトルクが変化する電動機１０の性能を最も活かした状態で電動機１０を駆動することができる。

また、回生制動時には、車速及びブレーキ踏力に応じて、現在のロータ位相差の状態で電動機１０から得られると期待される現在回生期待量と、車両の制動力を電動機１０が発生するために必要なロータ位相差の状態で電動機１０から得られると期待される必要回生期待量と、ロータ位相差を変更するアクチュエータ１２５が現在のロータ位相差から前記必要なロータ位相差に変更するために必要とされる可変エネルギとに基づいて、必要回生期待量と現在回生期待量の差分値が可変エネルギよりも大きい場合には、現在のロータ位相差から前記必要なロータ位相差に変更される。このため、効率良く回生エネルギを得ることができる。

さらに、ドライバによってアクセルが大きく踏み込まれた際にも四輪駆動モードに切り替え、ロータ位相差を強め位相とする。このため、電動機１０の性能を最も活かした状態で電動機１０を駆動することができる。

上記説明した実施形態では、２つの主動輪及び２つの従動輪を有する四輪駆動車両に電動機１０が設けられた例について説明したが、従動輪は２つに限らず、４つ以上の従動輪を有する総輪駆動車両に電動機１０を設けても良い。また、上記説明した強め位相指令は、ロータ位相差を０度とする指令に限らず、電動機１０の回転数及び電動機１０に求められるトルクから決定した最も効率の良いロータ位相差とする指令であっても良い。

電動機の断面図であり、図２のＡ−Ａ線矢視断面図に相当する図 図１に示す回転子ユニットを軸方向から見た図 図２に示す回転子ユニットの分解斜視図 図２に示す内周側回転子の分解斜視図 回転子ユニットの強め界磁位相の状態を説明するための要部拡大図 回転子ユニットの弱め界磁位相の状態を説明するための要部拡大図 図２に示すＢ−Ｂ線矢視断面図 誘起電圧定数Ｋｅに応じて変化する電動機の回転数及びトルクに応じた運転可能領域を示す図 プラネタリタイプの回動機構を備えた電動機の内部構成を示す図 本発明に係る一実施形態の電動機の制御装置を示すブロック図 本発明に係る他の実施形態の電動機の制御装置を示すブロック図 本発明に係る他の実施形態の電動機の制御装置を示すブロック図 四輪駆動選択スイッチのオン／オフに応じて位相指令部が行う処理を示すフローチャート 位相指令部が行うスリップ判断処理を示すフローチャート 四輪駆動選択スイッチのオン／オフ及びスリップ判断結果に応じて位相指令部が行う処理を示すフローチャート 回生制動時に位相指令部が行う処理を示すフローチャート 回生制動時に位相指令部が行う処理を示すフローチャート 従動輪分回生量マップを示す図 要位相マップを示す図 回生期待量マップを示す図 可変エネルギマップを示す図 アクセル開度に応じて位相指令部が行う処理を示すフローチャート

符号の説明

１０ 電動機
１１ 固定子
１２ 回転軸
１３ 位相変更手段
１４Ａ 第１ドライブプレート
１４Ｂ 第１ドライブプレート
２０ 回転子ユニット
２１ 外周側回転子
２２ 内周側回転子
２３ ヨーク
２４ ヨーク
２５Ａ 外周側永久磁石
２５Ｂ 内周側永久磁石
３０，３０′ 回動機構
３１ ベーンロータ
３２ 環状ハウジング
５１ 第１貫通穴
５２ 第２貫通穴
５３ 第３貫通穴
６１ トルク伝達ピン
６２ 剥離防止ピン
Ｂ１ 第１貫通穴の径方向の幅
Ｂ２ 第１貫通穴の周方向の幅
Ｂ３ 第３貫通穴の周方向の幅
Ｄ トルク伝達ピンの直径
Ｒ１ 第１リングギア
Ｒ２ 第２リングギア
７１ 第１プラネタリギア
７２ 第２プラネタリギア
７３，７５ 回転軸
７４ 軸受け
Ｓ サンギア
Ｃ１ 第１プラネタリキャリア
Ｃ２ 第２プラネタリキャリア
１０１ レゾルバ
１０３ 回転数算出部
１０５ 電流指令算出部
１０７ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
１０９ ３相−ｄｐ変換部
１１１ 電流ＦＢ制御部
１１３ ｒθ変換部
１１５ インバータ
１１７ ロータ位相差検出部
１１９，２１９ Ｋｅ算出部
１２１，２２１ 指令値決定部
１２３，２２３ ロータ位相差制御部
１２５ アクチュエータ
１２７ 各種センサ
１２９ 四輪駆動選択スイッチ
１３１ 位相指令部
１３３ デファレンシャルギア
１３５ 従動輪
１３７ 蓄電器

Claims (9)

1. 回転軸の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子と、前記第１回転子及び前記第２回転子の周方向の相対変位角を変更する位相変更機構と、を有し、２つの主動輪及び少なくとも２つの従動輪を有する総輪駆動車両の前記従動輪の駆動源として設けられる永久磁石界磁型の電動機の制御装置であって、
   前記総輪駆動車両の駆動モードに応じて前記電動機の駆動を制御する駆動制御部と、
   前記総輪駆動車両の駆動モードが前記主動輪のみによる主動輪駆動モードのとき、前記主動輪及び前記従動輪による総輪駆動モード時よりも、前記相対変位角を前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が弱められる角度とする指令を行う位相指令部と、
   を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
2. 請求項１に記載の電動機の制御装置であって、
   前記主動輪駆動モード時に前記位相指令部が行う指令が示す角度は、前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が最も弱められる相対変位角であることを特徴とする電動機の制御装置。
3. 請求項１又は２に記載の電動機の制御装置であって、
   前記総輪駆動車両のドライバが前記主動輪駆動モード及び前記総輪駆動モードのいずれか一方を選択するための駆動モード選択部を備え、
   前記駆動制御部は、前記駆動モード選択部によって選択された駆動モードに応じて前記電動機の駆動を制御することを特徴とする電動機の制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動機の制御装置であって、
   前記主動輪及び前記従動輪の各車輪速を検出する車輪速センサと、
   前記車輪速センサが検出した各車輪速に基づいて、スリップ状態を判断するスリップ状態判断部と、を備え、
   前記スリップ状態判断部によってスリップ状態と判断されたとき、前記駆動制御部が前記電動機を駆動して前記総輪駆動モードに設定された上で、前記位相指令部は、前記相対変位角を前記主動輪駆動モード時よりも前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が強められる角度とする指令を行うことを特徴とする電動機の制御装置。
5. 請求項３又は４に記載の電動機の制御装置であって、
   前記総輪駆動モード時に前記位相指令部が行う指令が示す角度は、前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が最も強められる相対変位角であることを特徴とする電動機の制御装置。
6. 請求項４に記載の電動機の制御装置であって、
   前記スリップ状態判断部は、前記２つの主動輪の車輪速の差に基づいて判断される高スリップ状態と、前記２つの主動輪の車輪速の差及び前記従動輪の車輪速の差に基づいて判断される低スリップ状態と、の異なるレベルのスリップ状態を判断し、
   前記スリップ状態判断部によって高スリップ状態と判断されたとき、前記駆動制御部が前記電動機を駆動して前記総輪駆動モードに設定された上で、前記位相指令部は、前記相対変位角を前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が最も強められる角度とする指令を行い、
   前記スリップ状態判断部によって低スリップ状態と判断されたとき、前記駆動制御部が前記電動機を駆動して前記総輪駆動モードに設定された上で、前記位相指令部は、前記相対変位角を前記主動輪駆動モード時よりも前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が強められる角度とする指令を行うことを特徴とする電動機の制御装置。
7. 請求項１に記載の電動機の制御装置であって、
   前記総輪駆動車両の速度を検出する車速センサと、
   前記総輪駆動車両のドライバによるブレーキ操作の程度を示すブレーキ踏力を検出するブレーキ踏力センサと、
   前記相対変位角を検出する変位角センサと、を備え、
   前記位相指令部は、前記駆動源の制動時、前記車速センサによって検出された車速及び前記ブレーキ踏力センサによって検出されたブレーキ踏力に基づいて、前記変位角センサによって検出された現在の相対変位角の状態で前記電動機から得られると期待される第１の回生期待量と、前記ブレーキ踏力に応じた前記総輪駆動車両の制動力を前記電動機が発生するために必要な相対変位角の状態で前記電動機から得られると期待される第２の回生期待量と、前記位相変更機構が前記現在の相対変位角から前記必要な相対変位角に変更するために必要とされるエネルギと、を求め、前記第２の回生期待量と前記第１の回生期待量の差分値が前記エネルギよりも大きい場合、前記現在の相対変位角から前記必要な相対位相角への変更を指示する指令を行うことを特徴とする電動機の制御装置。
8. 回転軸の周囲に同心円状に設けられた第１回転子及び第２回転子と、前記第１回転子及び前記第２回転子の周方向の相対変位角を変更する位相変更機構と、を有し、２つの主動輪及び少なくとも２つの従動輪を有する総輪駆動車両の前記従動輪の駆動源として設けられる永久磁石界磁型の電動機の制御装置であって、
   前記総輪駆動車両の駆動モードに応じて前記電動機の駆動を制御する駆動制御部と、
   前記総輪駆動車両のドライバによるアクセル操作の程度を示すアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、
   前記アクセル開度センサによって検出されたアクセル開度が所定値より大きいとき、前記駆動制御部が前記電動機を駆動して前記主動輪及び前記従動輪による総輪駆動モードに設定し、前記相対変位角を前記主動輪のみによる主動輪駆動モード時よりも前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が強められる角度とする指令を行う位相指令部と、
   を備えたことを特徴とする電動機の制御装置。
9. 請求項８に記載の電動機の制御装置であって、
   前記位相指令部は、前記アクセル開度が前記所定値以下のとき、前記相対変位角を前記総輪駆動モード時よりも前記第１回転子及び前記第２回転子の各磁束が弱められる角度とする指令を行うことを特徴とする電動機の制御装置。

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