JP2013143801A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ロータ磁石を減磁状態にすることでモータを充電器として用いた充電を可能ならしめ、これによって充電時の磁場によるロータの回転振動を抑制する。
【解決手段】Ｓ11でコントローラなどの充電準備を行い、Ｓ12で充電可能（充電スイッチON）と判断するとき、Ｓ13でステータ巻線への通電制御によりロータ磁石を減磁させ、モータを充電器として使用可能にする。この状態でＳ14およびＳ15において外部電源によるバッテリの充電を行う。Ｓ16で充電完了と判定する時、Ｓ17で充電を終了させ、Ｓ18でステータ巻線への通電制御により減磁前の着磁状態に戻す。Ｓ19においてはモータを、ステータ巻線への通常通りの通電制御により駆動して車両を走行させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、モータ駆動系のモータ駆動電源であるバッテリを外部電源からの電力で充電するための充電装置に関するものである。

モータ駆動系のバッテリを外部電源からの電力で充電するに際しては、モータ駆動系の充電ポートに外部電源のプラグを差し込んで当該充電を行うが、この充電に当たっては、外部電源の電力型式をバッテリへの充電が可能な電力型式に変化する充電器が必要である。
この充電器は、モータ駆動系側に設置するにしても、外部電源側に設置するにしても、追加設備であってコスト上の不利益を免れない。

そこで特許文献1に記載のごとく、モータを充電インダクタや充電トランスとして用いることにより、モータと充電器とを一体化することや、
特許文献2に記載のごとく、モータを充電器の一部として用いることが、従来から提案されている。

特許第３１６８８０７号明細書 特開２０００−２３２７３７号公報

しかし、いずれの従来技術においても、モータへの印加電流値を制御して磁石磁力の変更により、モータを充電器と一体化したり、充電器の一部として用いるものであるため、充電中に発生した磁場によりモータのロータが回転力を受けて振動するのを避けられず、モータの耐久性が低下したり、モータから異音が発生するなどの問題を生ずる。

本発明は、モータへの印加電流値を制御して磁石磁力を変更することにより、モータを充電器と一体化したり、充電器の一部として用いる場合においても、上記した振動や異音の問題、およびモータ駆動系の耐久性に関する問題を生ずることのないようにした、モータ駆動系に用いる充電装置を提案することを目的とする。

この目的のため、本発明による充電装置は、以下のごとくにこれを構成する。
先ず、本発明の前提となる充電装置を説明するに、これは、
バッテリからの電力により駆動されるモータを具えた駆動系に用いられ、上記バッテリを外部電源で充電するものである。

本発明の充電装置は先ず、上記のモータを、複数個の独立した巻線が備わったステータと、永久磁石が備わったロータとで構成すると共に、上記充電に際し上記巻線への通電制御により充電器として用い得るよう構成する。
そして本発明の充電装置は、上記の充電に際し上記永久磁石が減磁されるよう上記巻線への通電制御を行う減磁手段を設け、これによる上記永久磁石の減磁状態で当該充電を行うよう構成したものである。

上記した本発明の充電装置によれば、モータを上記の構成により充電器として用い得るようにし、充電に際してはステータ巻線への通電制御によりロータの永久磁石を減磁させ、この減磁状態で充電を行うため、
充電中に発生した磁場がロータに及ぼす回転力を上記永久磁石の減磁により小さくすることができ、充電中にロータが振動するのを緩和し得て、この振動による異音の問題、およびモータ駆動系の耐久性に関する問題を回避することができる。

本発明の第1実施例になる充電装置を具えた電動車両のモータ駆動系を、その充電システムを含む制御システムと共に示す概略系統図である。 図1における充電システムが実行する充電制御プログラムのフローチャートである。 図2による充電制御に際して行うロータ永久磁石の減磁態様を例示し、 (a)は、減磁前のロータを永久磁石と共に示す正面図、 (b)は、減磁態様の一例を示すロータおよび永久磁石の正面図である。 本発明の第2実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図2と同様なフローチャートである。 本発明の第3実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図2と同様なフローチャートである。 本発明の第4実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図2と同様なフローチャートである。 本発明の第5実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図2と同様なフローチャートである。 本発明の第6実施例になる充電装置を具えた電動車両のモータ駆動系を、その充電システムを含む制御システムと共に示す概略系統図である。 図8における充電システムが実行する充電制御プログラムのフローチャートである。 本発明の第7実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図9と同様なフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
＜第1実施例の構成＞
図１は、本発明の第1実施例になる充電装置を具えた電動車両のモータ駆動系を、その充電システムを含む制御システムと共に示す概略系統図である。
図1において、1は駆動車輪を、また2は、動力源としての電動モータ（以下、単にモータと言う）を示す。
駆動車輪1およびモータ2間には、減速機を含む変速機3を介在させ、この変速機3を経てモータ2の駆動力を車輪1に向かわせることで、電動車両を走行可能となす。

モータ2は、バッテリ4を電源とし、これからの電力をインバータ5による後述の制御下で供給され、供給電力に応じた駆動力を変速機3に向け出力して、電動車両の上記走行に供する。
モータ2の制御に際しては、モータコントローラ6が、バッテリ4の電力をインバータ5により直流−交流変換してモータ2へ供給し、またこの交流電力をインバータ5による制御下でモータ2へ供給することで、モータ2のトルクが、車両コントローラ7からのモータトルク指令値tTmに一致するよう、当該モータ2の駆動制御を行うものとする。
なお車両コントローラ7は、センサ8で検出したアクセル開度APOおよびセンサ9で検出した車速VSPを基にモータトルク指令値tTmを求め、これをモータコントローラ6に指令して上記のモータ制御に資する。

なお、モータトルク指令値tTmが、モータ2に回生制動作用を要求する負極性のものである場合、モータコントローラ6はインバータ5を介し、バッテリ4が過充電とならないような発電負荷をモータ2に与え、
この時モータ2が回生制動作用により発電した電力を、インバータ5により交流−直流変換してバッテリ4に充電する。

＜第1実施例の充電制御＞
本実施例においてはモータ2を、図示せざるも、複数個の独立した巻線から成るステータと、永久磁石が埋設されているロータとで構成し、バッテリ4の充電に際しモータ2を、ステータ巻線への通電制御により充電器として用い得るものとする。

そしてモータコントローラ6および車両コントローラ7は、充電コントローラ11との共働によって、図示しなかった外部電源によるバッテリ4への充電を、後で詳述するごとくに行う。
この充電制御のために、車両コントローラ7には、図1の車両用パワートレーン（モータ2）を使用可能な状態にするイグニッションスイッチ12からの信号と、外部電源の充電プラグが車両の充電ポートに嵌合されているのを検知する充電プラグ嵌合検知センサ13（プラグ接続検知手段）からの信号とを入力する。
またモータコントローラ6には、モータ2の回転角（モータ回転量）を検出するモータ回転角センサ14（ロータ回転量検出手段）からの信号を入力する。

そして、車両コントローラ7から充電コントローラ11には充電可否判断信号を入力し、充電コントローラ11からモータコントローラ6には、後述する減磁指令や着磁指令や充電指令を送信する。
モータコントローラ6、車両コントローラ7および充電コントローラ11は、上記の入力情報を基に図2の制御プログラムを実行して、外部電源によるバッテリ4の充電制御を以下のごとくに行う。

先ず図2のステップＳ11において、コントローラ6,7,11を充電制御用スタンバイ状態にするなどの充電準備を行う。
次のステップＳ12においては、充電開始スイッチが投入されているか否か、充電予約開始時刻になっているか否かなどに基づき、充電可能か否かの充電可否判断を行う。

ステップＳ12で充電不可と判断する間は、制御をステップＳ11に戻して充電準備状態のまま待機する。
ステップＳ12で充電可能と判断するとき制御をステップＳ13に進め、モータ2のロータ磁石を以下のように減磁させることにより、モータ2を充電器（充電トランス）として用い得るようにする。
従ってステップＳ13は、本発明における減磁手段に相当する。

この減磁に際しては、
モータ2が例えば図3(a)に示すごとく、ロータ2r内に埋設した永久磁石2m_1, 2m_2, 2m_3, 2m_4のうち、径方向に対向する一方の永久磁石2m_1, 2m_2が一方の同極（NまたはS）となり、他方の永久磁石2m_3, 2m_4が他方の同極（SまたはN）となるよう、図示せざるステータ巻線への同期通電制御により、ロータ2rを回転駆動させる場合について述べると、
全ての永久磁石2m_1, 2m_2, 2m_3, 2m_4を図3(b)に破線矢印で例示しするごとく、磁極は不変のまま磁力が小さくなるよう、図示せざるステータ巻線への通電制御により上記の減磁を行うことができる。

ステップＳ13での上記全永久磁石2m_1, 2m_2, 2m_3, 2m_4の減磁により、モータ2を充電器（充電トランス）として用い得るようにした状態で、ステップＳ14において外部電源によるバッテリ4の充電を開始させ、ステップＳ15において当該充電を進行させる。
ステップＳ16においては、バッテリ4への充電が完了したか否かを判断し、充電が未完であれば、制御をステップＳ15に戻して充電を更に進行させる。

ステップＳ16でバッテリ4への充電が完了したと判断するときは、制御を順次ステップＳ17およびステップＳ18に進め、ステップＳ17において充電を終了させ、ステップＳ18においてステータ巻線への通電制御により、図3(b)の減磁状態にある永久磁石2m_1, 2m_2，2m_2, 2m_4を図3(a)に示す減磁前の着磁状態に戻す。
従ってステップＳ18は、本発明における着磁手段に相当する。

最後のステップＳ19においては、モータ2を、ステータ巻線への通常通りの通電制御により駆動し、車両を走行開始させる。

＜第1実施例の効果＞
上記した第1実施例の充電装置においては、モータ2を上記の構成により充電器として用い得るようにし、充電に際してはステータ巻線への通電制御によりロータ2rの永久磁石2m_1, 2m_2，2m_2, 2m_4を図3(b)に示すように減磁させ（ステップＳ13）、この減磁によりモータ2を充電器として用い得る状態にした上でバッテリ4への充電を行うため（ステップＳ14〜ステップＳ17）、
ロータ2rが充電中の磁場によって受ける回転力を小さくすることができ、充電中にモータ2のロータ2rが当該回転力を受けて振動するのを回避し得ると共に、この振動によりモータ2が異音を発生したり耐久性を低下されるという問題を回避することができる。

そして、充電が完了した（ステップＳ17）後は、減磁状態の永久磁石を元の着磁状態に戻すため（ステップＳ18）、充電後に車両を直ちに走行開始（ステップＳ19）させることができる。

＜第2実施例の充電制御＞
図4は、本発明の第2実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図2と同様なフローチャートである。
なお本実施例の充電制御も、図1に示した電動車両のモータ駆動系を充電制御するためのものとする。

図4のステップＳ11〜ステップＳ13はそれぞれ、図2に同符号で示すステップと同様に機能するもので、
ステップＳ11において、コントローラ6,7,11を充電制御用スタンバイ状態にするなどの充電準備を行い、
次のステップＳ12において、充電可能か否かの充電可否判断を行い、
ステップＳ13において、モータ2の永久磁石を、図2のステップＳ13および図3(b)につき前述したと同様に減磁させることで、モータ2を充電器（充電トランス）として用い得るようにする。

ステップＳ13での減磁は、これが完了したか否かをチェックして、充電を開始させるのがよい。
そのため本実施例においては、ステップＳ13の直後にステップＳ21〜ステップＳ24を追加し、ここで減磁が完了したか否かをチェックする。

ステップＳ21においては、ステップＳ13での減磁が行われている間に、減磁用の磁界が増大するようステータ巻線への通電制御を行う。
ステップＳ22においては、図1におけるセンサ14で検出したモータ回転角から、減磁中におけるロータ回転位置の変動量を測定する。
従ってステップＳ22は、本発明におけるロータ回転量検出手段に相当する。

ステップＳ23においては、ステップＳ22で測定した減磁中におけるロータ回転位置変動量の最大値が、目標とする減磁達成度合いに対応した目標値以下になったか否かにより、減磁達成度合いが目標通りの達成度合いになったか否かをチェックする。
ロータ回転位置変動量の最大値が目標値以下になるまでは、制御をステップＳ13に戻してステップＳ21の実行により、減磁を目標通りのものとなるよう進行させる。

これにより減磁が目標通りのものになるとき、ステップＳ23は、ロータ回転位置変動量の最大値が目標値以下になることをもって当該減磁状態を認知し、制御をステップＳ24に進めることで、減磁操作を終了させる。
従ってステップＳ21〜ステップＳ24は、ステップＳ13と共に、本発明における減磁手段を構成する。

ステップＳ13およびステップＳ21〜ステップＳ24での上記減磁により、減磁を目標通りのものとなし、これによりモータ2が充電器（充電トランス）として使用可能になった状態で、ステップＳ25において外部電源によるバッテリ4の充電を開始させると共に当該充電を進行させる。
ステップＳ26においては、バッテリ4への充電が完了したか否かを判断し、充電が未完であれば、制御をステップＳ25に戻して充電を更に継続する。

ステップＳ26でバッテリ4への充電が完了したと判断するときは、制御を順次ステップＳ27およびステップＳ28に進め、ステップＳ27において充電を終了させ、ステップＳ28においてステータ巻線への通電制御により、図3(b)の減磁状態にある永久磁石2m_1, 2m_2,2m_2, 2m_4を図3(a)に示す反転前の着磁状態に戻す。
従ってステップＳ28は、本発明における着磁手段に相当する。

最後のステップＳ29においては、モータ2を、ステータ巻線への通常通りの通電制御により駆動し、車両を走行開始させる。

＜第2実施例の効果＞
上記した第2実施例の充電装置においても、ステータ巻線への通電制御によりロータ2rの永久磁石を図3(b)に破線矢印で例示するごとく減磁させ（ステップＳ13）、この減磁によりモータ2を充電器として用い得る状態にした上でバッテリ4への充電を行うため（ステップＳ25〜ステップＳ27）、
ロータ2rが充電中の磁場によって受ける回転力を小さくすることができ、充電中にモータ2のロータ2rが当該回転力を受けて振動するのを回避し得ると共に、この振動によりモータ2が異音を発生したり耐久性を低下されるという問題を回避することができる。

そして、充電が完了した（ステップＳ27）後は、減磁状態の永久磁石を元の着磁状態に戻すため（ステップＳ28）、充電後に車両を直ちに走行開始（ステップＳ19）させることができる。

第2実施例では上記のように第1実施例と同様な効果を奏し得るのに加えて、以下の効果をも達成することができる。
減磁中におけるロータ回転位置の変動量（ロータ回転量）から減磁達成度合いをモニタし（ステップＳ22およびステップＳ23）、減磁達成度合いが目標通りの達成度合いになるまで減磁を進行させ（ステップＳ13、ステップＳ21）、目標の減磁が達成されたときに、減磁操作を終了して（ステップＳ24）、ステップＳ25での外部電源によるバッテリ4の充電を開始させるため、
製造上のバラツキがあっても、モータ2が確実に充電器（充電トランス）として使用可能になった状態で、当該充電を開始させることとなり、上記の効果を更に顕著なものにすることができる。

＜第3実施例の充電制御＞
図5は、本発明の第3実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図2,4と同様なフローチャートである。
なお本実施例の充電制御も、図1に示した電動車両のモータ駆動系を充電制御するためのものとする。

図5のステップＳ11〜ステップＳ13はそれぞれ、図2,4に同符号で示すステップと同様に機能するもので、
ステップＳ11において、コントローラ6,7,11を充電制御用スタンバイ状態にするなどの充電準備を行い、
次のステップＳ12において、充電可能か否かの充電可否判断を行い、
ステップＳ13において、モータ2のロータ磁石を、図2のステップＳ13および図3につき前述したと同様に減磁させることで、モータ2を充電器（充電トランス）として用い得るようにする。

ステップＳ13での減磁は、これが完了したか否かをチェックして、充電を開始させるのがよい。
そのため本実施例においては、ステップＳ13の直後にステップＳ31〜ステップＳ35を追加し、ここで減磁が完了したか否かをチェックして、減磁完了まで減磁を進行させ、減磁完了時に減磁操作を終了させる。

ステップＳ31においては、ステップＳ13での減磁が行われている間に、ステータ巻線に高調波信号を印加し、
ステップＳ32においては、この高調波信号印加時における電圧を測定し、
ステップＳ33においては、この測定電圧からインダクタンスを計算する。
従ってステップＳ31〜ステップＳ33は、本発明におけるインダクタンス変化検出手段に相当する。

ステップＳ34においては、ステップＳ33で計算した減磁中におけるインダクタンス変化が、目標とする減磁達成度合いに対応した目標値になったか否かにより、減磁達成度合いが目標通りの達成度合いに否かをチェックする。
インダクタンス変化が目標値になるまでは、制御をステップＳ13に戻して、減磁を目標通りのものとなるよう進行させる。

これにより減磁が目標通りのものになるとき、ステップＳ23は、インダクタンス変化が目標値になることをもって当該減磁状態を認知し、制御をステップＳ35に進めることで、減磁操作を終了させる。
従ってステップＳ31〜ステップＳ35は、ステップＳ13と共に、本発明における減磁手段を構成する。

ステップＳ13およびステップＳ31〜ステップＳ35での上記減磁により、減磁を目標通りのものとなし、これによりモータ2が充電器（充電トランス）として使用可能になった状態で、ステップＳ25において外部電源によるバッテリ4の充電を開始させると共に当該充電を進行させる。

このステップＳ25およびステップＳ26〜ステップＳ29は、図4における同符号のステップと同様に機能するもので、
ステップＳ25の充電ステップに続くステップＳ26においては、バッテリ4への充電が完了したか否かを判断し、充電が未完であれば、制御をステップＳ25に戻して充電を更に継続する。

ステップＳ26でバッテリ4への充電が完了したと判断するときは、制御を順次ステップＳ27およびステップＳ28に進め、ステップＳ27において充電を終了させ、ステップＳ28においてステータ巻線への通電制御により、図3(b)の減磁状態にある永久磁石を図3(a)に示す減磁前の着磁状態に戻す。
そしてステップＳ29でモータ2を、ステータ巻線への通常通りの通電制御により駆動し、車両を走行開始させる。

なお図示しなかったが、ステップＳ28での着磁に際しても、ステップＳ31〜ステップＳ34によると同様なインダクタンスのモニタにより着磁復帰度合いを判定し、着磁復帰が完全に終わった時に着磁操作を終了するようにするのがよいのは言うまでもない。

＜第3実施例の効果＞
上記した第3実施例の充電装置においても、ステータ巻線への通電制御によりロータ2rの永久磁石を図3(b)に破線矢印で例示するごとく減磁させ、この減磁によりモータ2を充電器として用い得る状態にした上でバッテリ4への充電を行うため、
ロータ2rが振動することがなくて、前記した第1,2実施例と同様な効果を奏することができる。

第3実施例ではそれに加えて、減磁中におけるインダクタンス変化から減磁達成度合いをモニタし（ステップＳ33およびステップＳ34）、減磁達成度合いが目標通りの達成度合いになるまで減磁を進行させ（ステップＳ13）、目標の減磁が達成されたときに、減磁操作を終了して（ステップＳ35）、ステップＳ25での外部電源によるバッテリ4の充電を開始させるため、
製造上のバラツキがあっても、モータ2が確実に充電器（充電トランス）として使用可能になった状態で、当該充電を開始させることとなり、上記の効果を更に顕著なものにすることができる。

＜第4実施例の充電制御＞
図6は、本発明の第4実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図2と同様なフローチャートである。
なお本実施例の充電制御も、図1に示した電動車両のモータ駆動系を充電制御するためのものとする。

本実施例においては、図6の充電制御プログラムを全体的に、図2に示す第1実施例の充電制御プログラムとほぼ同様なものとする。
従って図6におけるステップのうち、図2におけると同様に機能するステップは同一符号を付して示すに止め、これらステップの説明を省略する。

本実施例における図6の充電制御プログラムは、充電終了処理を行うステップＳ17と、着磁復帰を行うステップＳ18との間に、イグニッションスイッチON判定のためのステップＳ41を追加する。
このステップＳ41では、図1におけるイグニッションスイッチ12からの信号を基に、このイグニッションスイッチ12がONか否かにより、図1のパワートレーン（モータ2）が使用可能な状態になったか否かをチェックする。

ステップＳ41でイグニッションスイッチ12のON検出がなされる前は、つまり図1のパワートレーン（モータ2）が使用可能な状態にならない限り、制御をステップＳ41の直前に戻して待機することにより、ステップＳ18での着磁復帰を行わせない。

ステップＳ41でイグニッションスイッチ12のON検出がなされて、図1の車両用パワートレーンが使用可能な状態になった時にはじめて、制御をステップＳ18に進め、減磁前の着磁状態に戻す。

＜第4実施例の効果＞
上記した第4実施例の充電装置においては、図2につき前述した第1実施例の効果に加えて、以下のような効果をも奏し得る。

つまり、ステップＳ13での減磁およびステップＳ18での着磁復帰は、ステータコイルへの通電制御でこれを行うことから電力消費を伴う。
そして、ステップＳ17での充電終了処理が終わったとき直ちにステップＳ18での着磁復帰を行わせると、未だイグニッションスイッチ12がOFFで図1の車両用パワートレーン（モータ2）を実際に使用する訳でもないのに着磁復帰がなされ、そのまま再度の充電が必要になった場合に、ステップＳ13での減磁およびステップＳ18での着磁復帰が繰り返され、そのたびに不要な減磁および着磁復帰のために電力が消費されることとなる。

ところで本実施例においては、ステップＳ41でイグニッションスイッチ12のONによる車両用パワートレーン（モータ2）の使用開始操作が検出される前は、ステップＳ18でのチャくじ復帰を行わせないため、
車両用パワートレーン（モータ2）の使用が開始される前に再度の充電が必要になった場合に、未だ減磁状態であることから、ステップＳ13での減磁を要することなく当該充電を再開させることができる。
従って、このような場合もステップＳ13での減磁およびステップＳ18での着磁復帰が繰り返されることがなく、これら減磁および着磁復帰の無駄な繰り返しによる電力消費を回避して、無駄なエネルギー消費を防止することができる。

そして、ステップＳ41でイグニッションスイッチ12のONによる車両用パワートレーンの使用開始操作が検出された時は、ステップＳ18での着磁復帰を直ちに行わせるため、
図1の車両用パワートレーンが実際に使用される時は、モータ2の駆動を遅滞なく開始させ得て、車両の発進遅れが生ずるのを防止することができる。

＜第5実施例の充電制御＞
図7は、本発明の第5実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図6と同様なフローチャートである。
なお本実施例の充電制御も、図1に示した電動車両のモータ駆動系を充電制御するためのものとする。

本実施例においては、図7の充電制御プログラムを全体的に、図6に示す第4実施例の充電制御プログラムとほぼ同様なものとする。
従って図7におけるステップのうち、図6におけると同様に機能するステップは同一符号を付して示すに止め、これらステップの説明を省略する。

本実施例における図7の充電制御プログラムは、充電準備処理を行うステップＳ11と、充電可否判断を行うステップＳ12との間に、充電プラグ接続判定のためのステップＳ51を追加する。
このステップＳ51では、図1における充電プラグ嵌合検知センサ13から充電プラグ嵌合検知信号が入力されているか否か（外部電源の充電プラグが車両の充電ポートに嵌合されているか否か）をチェックする。
従ってステップＳ51は、本発明における充電プラグ接続検知手段に相当する。

ステップＳ51で外部電源の充電プラグが未だ車両の充電ポートに嵌合されていないと判定する間は、制御をステップＳ11に戻して待機することにより、ステップＳ13での減磁を行わせない。

ステップＳ51で外部電源の充電プラグが車両の充電ポートに嵌合されたと判定された時、つまり図1の車両用パワートレーンが充電可能な状態になった時にはじめて、制御をステップＳ12に進め、ここで充電可能判断がなされた時に実行されるステップＳ13での減磁を行わせる。

＜第5実施例の効果＞
上記した第5実施例の充電装置においては、図6につき前述した第4実施例の効果に加えて、以下のような効果をも奏し得る。

つまり、ステップＳ13での減磁およびステップＳ18での着磁復帰は、ステータコイルへの通電制御でこれを行うことから電力消費を伴う。
そして、ステップＳ11での充電準備が終わったとき直ちに、ステップＳ12での充電可能判断に呼応してステップＳ13での減磁を行わせると、未だ充電プラグの接続が行われておらず充電可能な状態でもないのに、つまり充電の意志がないのに充電用の減磁が行われることとなり、充電を行わないまま走行する必要が生じた場合に、ステップＳ13での減磁およびステップＳ18での着磁復帰が繰り返され、そのたびに不要な減磁および着磁復帰のために電力が浪費されることとなる。

ところで本実施例においては、ステップＳ51で充電プラグの接続が検知される前は、つまり充電の意志が明確になる前は、ステップＳ13における充電用の減磁を行わせないため、
充電プラグの接続により充電の意志を明確にしないまま走行した場合に、未だ減磁が行われていないことから、ステップＳ18の着磁復帰を要することなく当該走行を再開させることができる。
従って、このような場合もステップＳ13での減磁およびステップＳ18での着磁復帰が繰り返されることがなく、これら減磁および着磁復帰の無駄な繰り返しによる電力消費を回避して、無駄なエネルギー消費を防止することができる。

そして、ステップＳ51で充電プラグの嵌合による充電意志が明確になった時は、ステップＳ12での充電可能判断に呼応したステップＳ13での減磁を直ちに行わせるため、
充電プラグの嵌合により充電意志が明確になった時は、減磁を遅滞なく開始させ得て、充電遅れが生ずるのを防止することができる。

＜第6実施例の構成＞
図8,9は本発明の第6実施例を示し、図8は、本実施例になる充電装置を具えた電動車両のモータ駆動系を、その充電システムを含む制御システムと共に示す、図1と同様な概略系統図であり、また図9は、本実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図2と同様なフローチャートである。

本実施例においても図8のモータ駆動系およびその制御システムは、総体的に図1とほぼ同様なものとするが、
モータ2および駆動車輪1間に、これら両者間を断接可能にするクラッチ手段としてのクラッチ21を介在させる。

なおクラッチ21は、モータ2および駆動車輪1間のどこに介在させてもよく、図1のごとくモータ2および変速機3間の代わりに、変速機3および駆動車輪1間に介在させて追加することもできる。
なおクラッチ21は上記のように追設する代わりに、変速機3内の変速摩擦要素を流用して変速機3内の伝動系を断接する（今の変速段選択状態を選択している変速摩擦要素の解放により変速機3を適宜ニュートラル状態する）ようにしてもよい。

クラッチ21を図示例のごとく追設する場合は、これを締結、解放制御するクラッチコントローラ22を設け、
このクラッチコントローラ22は、充電コントローラ11からの指令に応動してクラッチ21を締結、解放制御するものとする。
なおクラッチ21として、変速機3内の変速摩擦要素を流用する場合は、変速機3の変速コントローラ（図示せず）を充電コントローラ11からの指令に応動させて、対応する変速摩擦要素を締結、解放制御するのは言うまでもない。

＜第6実施例の充電制御＞
モータコントローラ6および車両コントローラ7は、充電コントローラ11およびクラッチコントローラ22との共働により図9の制御プログラムを実行して、図示しなかった外部電源によるバッテリ4の充電制御を以下のごとくに行う。
図9に示す本実施例の充電制御プログラムは、図2に示す第1実施例の充電制御プログラムと基本的に同様なもので、同様に機能するステップを同一符号により示した。

先ずステップＳ11において、コントローラ6,7,11,22を充電制御用スタンバイ状態にするなどの充電準備を行い、
次のステップＳ12において、充電開始スイッチが投入されているか否か、充電予約開始時刻になっているか否かなどに基づき、充電可能か否かの充電可否判断を行う。

ステップＳ12で充電可能と判定するとき、ステップＳ61において、クラッチ21を解放することによりモータ2および車輪1間の駆動系を遮断する。
ステップＳ13においては、かかる車輪駆動系の遮断状態でモータ2のロータ磁石を、図3につき前述したように減磁させ、これによりモータ2を充電器（充電トランス）として用い得るようにする。

ステップＳ62〜ステップＳ64では、上記の減磁が終了したか否かを、以下のようにしてチェックする。
先ずステップＳ62において、モータ2のロータ2r（図3参照）を回転させ、このロータ回転により生じた誘起電圧をステップＳ63で測定し、ステップＳ64において、当該誘起電圧から減磁達成度合いをチェックする。
従ってステップＳ63は、本発明における誘起電圧検出手段に相当する。

ステップＳ64で、上記の誘起電圧が所定の減磁達成度合いに対応した目標誘起電圧になる前と判定する間は、減磁達成度合いが未だ狙い通りのものでないことから、制御をステップＳ13に戻して減磁を更に進行させる。
ステップＳ64で誘起電圧が目標誘起電圧になったと判定するとき（減磁達成度合いが狙い通りのものになったとき）、制御をステップＳ35に進めて減磁操作を終わらせると共に、ステップＳ65において、クラッチ21を締結させる。

ステップＳ25においては、上記したクラッチ締結状態で外部電源によるバッテリ4の充電を開始させると共に当該充電を進行させる。
この充電中ステップＳ26において、バッテリ4への充電が完了したか否かを判断し、充電が未完であれば、制御をステップＳ25に戻して充電を更に継続する。

ステップＳ26でバッテリ4への充電が完了したと判断するとき、制御を順次ステップＳ27およびステップＳ28に進め、
ステップＳ27において充電を終了させ、ステップＳ28においてステータ巻線への通電制御により、図3(b)の減磁状態にある永久磁石2m_1, 2m_2,2m_2, 2m_4を図3(a)に示す減磁前の着磁状態に戻す。
そしてステップＳ29でモータ2を、ステータ巻線への通常通りの通電制御により駆動し、車両を走行開始させる。

＜第6実施例の効果＞
上記した第6実施例の充電装置においては、図2につき前述した第1実施例の効果に加えて、以下のような効果をも奏し得る。

つまり、クラッチ21を解放させて（ステップＳ61）、ロータ2rが空転可能な状態で、減磁を行い（ステップＳ13）、減磁が狙い通り進行したと判断した時（ステップＳ62〜ステップＳ64）、減磁操作を終了する（ステップＳ35）と共に、クラッチ21を締結させ（ステップＳ65）、これによるロータ2rの空転不能状態で充電（ステップＳ25〜ステップＳ27）を行うように構成したため、
減磁中にロータ2rが空転し得て、ステータコイルやインバータ5の発熱を抑制することができ、これらステータコイルやインバータ5の耐久性を向上させることができる。

そして、減磁が狙い通り進行したと判断するまで（ステップＳ62〜ステップＳ64）、クラッチ21を解放させておくため（ステップＳ61）、上記の効果を最大限享受することができる。

＜第7実施例の充電制御＞
図10は、本発明の第7実施例になる充電装置の充電制御プログラムを示す、図9と同様なフローチャートである。
なお本実施例の充電制御も、図8に示した電動車両のモータ駆動系を充電制御するためのものとする。

本実施例においては、図10の充電制御プログラムを全体的に、図9に示す第6実施例の充電制御プログラムとほぼ同様なものとする。
従って図10におけるステップのうち、図9におけると同様に機能するステップは同一符号を付して示すに止め、これらステップの説明を省略する。

本実施例における図10の充電制御プログラムは、充電終了処理を行うステップＳ27と、着磁復帰を行うステップＳ28との間にステップＳ71を追加し、ステップＳ28およびステップＳ29間にステップＳ72〜ステップＳ76を追加したものである。

ステップＳ27で充電終了処理を行った後に選択されるステップＳ71においては、クラッチ21を解放することによりモータ2および車輪1間の駆動系を遮断する。
次のステップＳ28においては、かかる車輪駆動系の遮断状態で、ステータ巻線への通電制御により、図3(b)の減磁状態にある永久磁石2m_1, 2m_2,2m_2, 2m_4を、図3(a)に示す減磁前の着磁状態に戻す着磁復帰操作を行わせる。

ステップＳ72〜ステップＳ74では、上記の着磁復帰が終了したか否かを、以下のようにしてチェックする。
先ずステップＳ72において、モータ2のロータ2r（図3参照）を回転させ、このロータ回転により生じた誘起電圧をステップＳ73で測定し、ステップＳ74において、当該誘起電圧から着磁復帰達成度合いをチェックする。
従ってステップＳ73は、本発明における誘起電圧検出手段に相当する。

ステップＳ74で、上記の誘起電圧が所定の着磁復帰達成度合いに対応した目標誘起電圧になる前と判定する間は、着磁復帰達成度合いが未だ狙い通りのものでないことから、制御をステップＳ28に戻して着磁復帰を更に進行させる。
ステップＳ74で誘起電圧が目標誘起電圧になったと判定するとき（着磁復帰達成度合いが狙い通りのものになったとき）、制御をステップＳ75に進めて着磁復帰操作を終わらせると共に、ステップＳ76において、クラッチ21を締結させる。
そしてステップＳ29でモータ2を、ステータ巻線への通常通りの通電制御により駆動し、車両を走行開始させる。

＜第7実施例の効果＞
上記した第7実施例の充電装置においては、図8,9につき前述した第6実施例の効果に加えて、以下のような効果をも奏し得る。

つまり、クラッチ21を解放させて（ステップＳ71）、ロータ2rが空転可能な状態で、着磁復帰を行い（ステップＳ28）、着磁復帰が狙い通り進行したと判断した時（ステップＳ72〜ステップＳ74）、着磁操作を終了する（ステップＳ75）と共に、クラッチ21を締結させ（ステップＳ76）、この状態でモータ2の駆動による車両の走行開始（ステップＳ29）を行わせるよう構成したため、
着磁復帰中にロータ2rが空転し得て、ステータコイルやインバータ5の発熱を抑制することができ、これらステータコイルやインバータ5の耐久性を向上させることができる。

そして、着磁復帰が狙い通り進行したと判断するまで（ステップＳ72〜ステップＳ74）、クラッチ21を解放させておくため（ステップＳ71）、上記の効果を最大限享受することができる。

1 駆動車輪
2 電動モータ（モータ）
2r ロータ
2m_1, 2m_2, 2m_3, 2m_4 永久磁石
3 変速機
4 バッテリ
5 インバータ
7 車両コントローラ
8 アクセル開度センサ
9 車速センサ
11 充電コントローラ
12 イグニッションスイッチ
13 充電プラグ嵌合検知センサ
14 モータ回転角センサ（ロータ回転量検出手段）
21 クラッチ（クラッチ手段）
22 クラッチコントローラ

Claims (9)

1. バッテリからの電力により駆動されるモータを具えた駆動系に用いられ、前記バッテリを外部電源で充電するための装置において、
   前記モータを、複数個の独立した巻線が備わったステータと、永久磁石が備わったロータとで構成すると共に、前記充電に際し前記巻線への通電制御により充電器として用い得るよう構成し、
   前記充電に際し前記永久磁石が減磁されるよう前記巻線への通電制御を行う減磁手段を設け、
   該手段による前記永久磁石の減磁状態で前記充電を行うよう構成したことを特徴とする充電装置。
2. 請求項1に記載の充電装置において、
   前記充電の終了後、前記永久磁石が着磁されるよう前記巻線への通電制御を行う着磁手段を設けたことを特徴とする充電装置。
3. 請求項2に記載の充電装置において、
   前記着磁手段は、前記充電の終了後であって、且つ前記モータを起動可能状態にするイグニッションスイッチがONである時に、前記永久磁石の着磁操作を行うものであることを特徴とする充電装置。
4. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の充電装置において、
   前記永久磁石の減磁中に前記ロータの回転量を検出するロータ回転量検出手段を設け、
   前記減磁手段は、該ロータ回転量検出手段で検出したロータ回転量から前記減磁の達成度合いを判断し、該減磁の達成度合いが目標値になるまで、前記永久磁石の減磁を進行させるものであることを特徴とする充電装置。
5. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の充電装置において、
   前記永久磁石の減磁中に前記巻線へ高調波信号を印加してインダクタンス変化を検出するインダクタンス変化検出手段を設け、
   前記減磁手段は、該インダクタンス変化検出手段で検出したインダクタンス変化から前記減磁の達成度合いを判断し、該減磁の達成度合いが目標値になるまで、前記永久磁石の減磁操作を進行させるものであることを特徴とする充電装置。
6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の充電装置において、
   前記外部電源の充電プラグが差し込まれたのを検出する充電プラグ接続検知手段を設け、
   前記減磁手段は、該プラグ接続検知手段で前記充電応ラグの差し込みが検出されたことを前記永久磁石の減磁開始条件とするものであることを特徴とする充電装置。
7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の充電装置において、
   モータの伝動方向下流側に前記駆動系を断接するクラッチ手段を設け、
   前記減磁手段は、該クラッチ手段を解放状態にして前記永久磁石の減磁を行うものであり、
   該手段による減磁状態での前記充電は、前記クラッチ手段を締結させて該充電を行うものであることを特徴とする充電装置。
8. 請求項7に記載の充電装置において、
   前記クラッチ手段を締結させて行う充電の終了後、該クラッチ手段を解放させた状態で、前記永久磁石が着磁されるよう前記巻線への通電制御を行う着磁手段を設けたことを特徴とする充電装置。
9. 請求項7または8に記載の充電装置において、
   前記クラッチ手段を解放させた状態で行う前記永久磁石の減磁および着磁中に、前記ロータを空転させて生じた誘起電圧を検出する誘起電圧検出手段を設け、
   前記減磁手段および着磁手段はそれぞれ、該誘起電圧検出で検出した誘起電圧から前記減磁の達成度合いおよび着時の達成度合いを判断し、これら達成度合いが目標値になるまで、前記減磁および着磁を進行させるものであることを特徴とする充電装置。

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