JP2017192174A - モータ制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】オーバーラップ区間において発生するトルク変化を低減可能なモータ制御装置を提供する。【解決手段】多相のＳＲモータの各相に対応するコイルの通電を切り替えることにより、前記ＳＲモータを回転駆動するモータ制御装置であって、通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、前記一方の相と前記他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間を設ける通電タイミング出力部と、前記オーバーラップ区間の少なくとも一部の区間において、前記一方の相と前記他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる電流制御部と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、モータ制御装置に関する。

スイッチトリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータ）は、ステータ及びロータともに突極（突き出た極）構造を有している。ＳＲモータは、ステータが有する複数の突極それぞれに巻線して励磁コイルを形成して、各励磁コイルに選択的に通電することにより、ステータの突極にロータの突極を磁気吸引して、ロータの回転を駆動する。このため、ＳＲモータは、ロータに永久磁石や巻線を設ける必要がなく、モータ構造が簡単で安価であり、かつ機械的に堅牢、高回転可能、高温環境において使用可能などの利点を有している。このため、ＳＲモータは、様々な用途に利用されており、例えば、電動車両にも原動機として用いられている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、三相のＳＲモータを駆動させる場合の通電方式として、各相の通電角を１２０度とした、いわゆる１２０度矩形波通電が最も一般的に用いられる。ただし、図９に示すように、従来の１２０度矩形波通電では、ＳＲモータが極低速回転である場合（例えば、ＳＲモータの始動時）において、各相への通電の切り替わり時に大きなトルクリプルが発生してしまう場合がある。このトルクリプルを抑制する方法として、図１０に示すように、その各相への通電が切り替わる場合に、切り替え前後の２つの相を同時に通電する期間（以下、「オーバーラップ区間」という。）を設ける方法が考えられる。

特開２０１５−２３７４９号公報

しかしながら、このオーバーラップ区間においては、二相分のトルクがＳＲモータに加わるために、ＳＲモータに過大なトルクが発生する場合がある。また、このＳＲモータに発生する過大なトルクの急峻な変化の影響により振動や騒音が発生する場合がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、オーバーラップ区間において発生するトルク変化を低減可能なモータ制御装置を提供することである。

本発明の一態様は、多相のＳＲモータの各相に対応するコイルの通電を切り替えることにより、前記ＳＲモータを回転駆動するモータ制御装置であって、通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、前記一方の相と前記他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間を設ける通電タイミング出力部と、前記オーバーラップ区間の少なくとも一部の区間において、前記一方の相と前記他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる電流制御部と、を備えるモータ制御装置である。

また、本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記電流制御部は、前記他方の相に電流を流すタイミングから前記ＳＲモータが所定の角度だけ回転した後に、前記一方の相に流している電流を徐々に減少させる。

また、本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記電流制御部は、前記他方の相に流す電流を徐々に増加させ、前記他方の相に流れる電流値が閾値に到達してから前記ＳＲモータが所定の角度だけ回転した後に、前記一方の相に流している電流を徐々に減少させる。

また、本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、アクセルの操作量を示すアクセル信号に応じて各相に流す電流の目標値である電流指令値を生成する電流指令値生成部と、前記オーバーラップ区間の前記電流指令値を所定の傾きで変化するように補正する電流指令値補正部と、をさらに備え、前記電流制御部は、補正された前記電流指令値に基づいて前記各相に流す電流を制御する。

また、本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記コイルに接続されたローサイドスイッチング素子とハイサイドスイッチング素子とをさらに備え、前記電流制御部は、前記オーバーラップ区間において、前記ローサイドスイッチング素子とハイサイドスイッチング素子との両方のオン状態又はオフ状態を同時にＰＷＭ制御する。

以上説明したように、本発明によれば、オーバーラップ区間において発生するトルク変化を低減可能なモータ制御装置を提供することができる。

第１の実施形態におけるモータ制御装置１を適用する電動車両のシステム１００の構成図である。 第１の実施形態におけるモータ制御装置１の概略構成の一例を示す図である。 第１の実施形態における電流指令値補正部１４２の電流指令値の補正処理について、説明する図である。 第１の実施形態における制御装置１３の電流指令値を補正する処理の流れを示す図である。 第２の実施形態におけるモータ制御装置１Ａを適用する電動車両のシステム１００Ａの構成図である。 第２の実施形態におけるモータ制御装置１Ａの概略構成の一例を示す図である。 第２の実施形態における電流指令値補正部１４２Ａの電流指令値の補正処理について、説明する図である。 第１，２の実施形態における駆動回路１２のローサイドスイッチング素子とハイサイドスイッチング素子とのオン状態又はオフ状態をＰＷＭ制御について、説明する図である。 従来の１２０度矩形波通電について、説明する図である。 従来の二相通電によりオーバーラップ区間を設ける方法について、説明する図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。

実施形態におけるモータ制御装置は、多相のＳＲモータにおける通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、一方の相と他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間の少なくとも一部の区間において、一方の相と他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる。
以下、実施形態のモータ制御装置を、図面を用いて説明する。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態におけるモータ制御装置１について図面を用いて説明する。
図１は、第１の実施形態におけるモータ制御装置１を適用する電動車両のシステム１００の構成図である。
第１の実施形態における電動車両のシステム１００は、モータ制御装置１、アクセルペダル４、アクセル操作検出部５、シフトポジションセンサ６、ＳＲモータ７、回転角センサ８及びバッテリ９を備える。

アクセル操作検出部５は、運転者が操作するアクセルの駆動力を選択する入力装置、例えば、アクセルペダル４の操作量（踏力量）を検出する。アクセル操作検出部５は、そのアクセルペダル４の操作量に応じたアクセル信号をモータ制御装置１に出力する。例えば、アクセル操作検出部５は、可変抵抗器を有し、アクセルペダル４と可変抵抗器の抵抗値を制御するつまみ部とを剛性部材で接続する。そして、アクセル操作検出部５は、アクセルペダル４の操作量に応じて変化する可変抵抗器により分圧させた電圧を検出し、検出した電圧をアクセル信号としてモータ制御装置１に出力する。また、アクセル操作検出部５は、アクセルペダル４の踏力量を検出する圧力センサ等を有し、その検出結果をアクセル信号としてモータ制御装置１に出力してもよい。

シフトポジションセンサ６は、モータ制御装置１に接続されている。シフトポジションセンサ６は、運転席に設けられるシフトレバー（図示せず）の位置を検出する。シフトポジションセンサ６は、シフトレバーの位置を示すシフト信号をモータ制御装置１に出力する。これにより、モータ制御装置１は、シフトポジションセンサ６から取得したシフト信号に基づいて複数のシフトポジションのうちのいずれのシフトポジションが選択されたかを判定する。例えば、複数のシフトポジションは、走行ポジションと後進走行ポジションとを含む。

ＳＲモータ７は、リアギア１０を介して後輪１１を駆動する多相のＳＲモータである。ＳＲモータ７の詳細は後述する。
回転角センサ８は、ＳＲモータ７に備えられている。回転角センサ８は、ＳＲモータ７のロータの回転角度を検出する検出装置であり、例えばレゾルバである。回転角センサ８は、検出した回転角度に応じた出力信号をモータ制御装置１に出力する。

モータ制御装置１は、ＳＲモータ７の各相に対応するコイル（後述する）の通電を切り替えることにより、ＳＲモータ７を回転駆動する。
モータ制御装置１は、アクセル操作検出部５からアクセル信号を取得する。モータ制御装置１は、シフトポジションセンサ６からシフト信号を取得する。モータ制御装置１は、ＳＲモータ７の回転速度を検出する回転角センサ８の出力信号を取得する。モータ制御装置１は、シフト信号によりＳＲモータ７を回転させる方向を決定する。そして、モータ制御装置１は、アクセル信号に基づいて、ＳＲモータ７に流す電流の目標値である電流指令値を算出する。モータ制御装置１は、ＳＲモータ７に流れる電流値が算出した電流指令値になるように、フィードバック制御を行う。

以下に、第１の実施形態におけるＳＲモータ７のモータ制御装置１について具体的に説明する。図２は、第１の実施形態におけるモータ制御装置１の概略構成の一例を示す図である。
図２に示すように、第１の実施形態におけるモータ制御装置１は、駆動回路１２及び制御装置１３を備える。

例えば、ＳＲモータ７は、４つの突極部を有するロータ３１と、ロータ３１を外囲するように設けられ内側のロータに向かって６つの突極部を有するステータ３２とを備える。したがって、回転角センサ８は、このロータ３１の回転角を検出する。

ステータ３２の６つの突極部は、それぞれ巻線して励磁コイルを形成し、対向する突極部を対とするコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを形成する。コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対して選択的に通電されることで、ステータ３２の突極部がロータ３１の突極部を磁気吸引して、ロータ３１に駆動トルクを発生させる。これにより、ＳＲモータ７が回転することになる。

駆動回路１２は、バッテリ９に接続される。駆動回路１２は、コンデンサ５１、スイッチング素子５２〜５７及びダイオード５８〜６３を備える。
例えば、スイッチング素子５２〜５７は、ＩＧＢＴ（Insulated gate bipolar transistor）、ＦＥＴ（Field Effective Transistor）、及びＢＪＴ（bipolar junction transistor）の何れか一つで構成されてもよい。本実施形態では、スイッチング素子５２〜５７は、ｎ型チャネルのＦＥＴである場合について、説明する。

コンデンサ５１は、一端がバッテリ９の正極に接続され、他端がバッテリ９の負極に接続される。
スイッチング素子５２は、ドレインがバッテリ９の正極に接続され、ソースがダイオード５８のカソードに接続される。ダイオード５８のアノードは、バッテリ９の負極に接続される。ダイオード５９は、カソードがバッテリ９の正極に接続され、アノードがスイッチング素子５３のドレインに接続される。スイッチング素子５３のソースは、バッテリ９の負極に接続される。

スイッチング素子５４は、ドレインがバッテリ９の正極に接続され、ソースがダイオード６０のカソードに接続される。ダイオード６０のアノードは、バッテリ９の負極に接続される。
ダイオード６１は、カソードがバッテリ９の正極に接続され、アノードがスイッチング素子５５のドレインに接続される。スイッチング素子５５のソースは、バッテリ９の負極に接続される。
スイッチング素子５６は、ドレインがバッテリ９の正極に接続され、ソースがダイオード６２のカソードに接続される。ダイオード６２のアノードは、バッテリ９の負極に接続される。
ダイオード６３は、カソードがバッテリ９の正極に接続され、アノードがスイッチング素子５７のドレインに接続される。スイッチング素子５７のソースは、バッテリ９の負極に接続される。

すなわち、コンデンサ５１と、直列に接続されたスイッチング素子５２及びダイオード５８と、直列に接続されたスイッチング素子５３及びダイオード５９と、直列に接続されたスイッチング素子５４及びダイオード６０と、直列に接続されたスイッチング素子５５及びダイオード６１と、直列に接続されたスイッチング素子５６及びダイオード６２と、直列に接続されたスイッチング素子５７及びダイオード６３とは、それぞれバッテリ９に対して並列に接続される。

また、スイッチング素子５２とダイオード５８との接続点には、ＳＲモータ７のコイルＬｕの一端が接続され、スイッチング素子５３とダイオード５９との接続点には、コイルＬｕの他端が接続される。スイッチング素子５４とダイオード６０との接続点には、ＳＲモータ７のコイルＬｖの一端が接続され、スイッチング素子５５とダイオード６１との接続点には、コイルＬｖの他端が接続される。スイッチング素子５６とダイオード６２との接続点には、ＳＲモータ７のコイルＬｗの一端が接続され、スイッチング素子５７とダイオード６３との接続点には、コイルＬｗの他端が接続される。

上述のように、駆動回路１２は、Ｈブリッジ回路により構成される。そして、制御装置１３から出力される制御信号がスイッチング素子５２〜５７のゲートに入力され、入力される制御信号に応じて、スイッチング素子５２〜５７のオンとオフとが切り替えられる。これにより、バッテリ９からの電流が、ＳＲモータ７が有するコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに通電される。
電流センサ２０は、ＳＲモータ７が有するコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに流れる電流を検出して制御装置１３に出力する。

制御装置１３は、ＳＲモータ７の通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、一方の相と他方の相との両方の相に同時に通電するオーバーラップ区間を設ける。そして、制御装置１３は、そのオーバーラップ区間の少なくとも一部の区間において、一方の相と他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる。

以下、本実施形態における制御装置１３について、具体的に説明する。
制御装置１３は、電流指令値生成部１３２、回転方向指令生成部１３３、電流検出部１３４、位置検出部１３５、回転速度検出部１３６、指令傾斜幅決定部１３７、進角・通電角設定部１３８、電流制御部１４０、通電タイミング出力部１４１、電流指令値補正部１４２及びゲート駆動部１４３を備える。

電流指令値生成部１３２は、アクセル操作検出部５から出力されたアクセル信号に応じて、ＳＲモータ７のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに流す電流の目標値（以下、「電流指令値」）を取得する。そして、電流指令値生成部１３２は、取得した電流指令値を指令傾斜幅決定部１３７、進角・通電角設定部１３８及び電流指令値補正部１４２に出力する。例えば、電流指令値生成部１３２は、アクセルペダル４の操作量と、電流指令値とが関連付けられたテーブルを備え、アクセル操作検出部５から出力されたアクセル信号が示すアクセルペダル４の操作量に対応する電流指令値をそのテーブルから取得することで、電流指令値を算出する。また、電流指令値生成部１３２は、アクセル操作検出部５から出力されたアクセル信号が示すアクセルペダル４の操作量から、実験的に電流指令値を決定してもよい。

回転方向指令生成部１３３は、シフトポジションセンサ６から出力されるシフト信号に基づいてＳＲモータ７の回転方向を取得する。例えば、電流指令値生成部１３２は、シフトポジションセンサ６から出力されるシフト信号に基づいてシフトポジションが前進走行ポジションであると判定した場合には、ＳＲモータ７の回転方向が正回転であると判定する。そして、電流指令値生成部１３２は、ＳＲモータ７の回転方向が正回転であることを示す回転方向指令信号を電流指令値補正部１４２及び通電タイミング出力部１４１に出力する。一方、電流指令値生成部１３２は、シフトポジションセンサ６から出力されるシフト信号に基づいてシフトポジションが後進走行ポジションであると判定した場合には、ＳＲモータ７の回転方向が逆回転であると判定する。そして、電流指令値生成部１３２は、ＳＲモータ７の回転方向が逆回転であることを示す回転方向指令信号を電流指令値補正部１４２及び通電タイミング出力部１４１に出力する。

電流検出部１３４は、電流センサ２０より出力されるＳＲモータ７のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに流れる電流値を検出し、電流制御部１４０に出力する。例えば各電流センサ２０から出力される各相電流（巻線電流）の検出信号に基づき、ＳＲモータ７に通電されている相電流を検出し、この相電流の検出値を電流制御部１４０に出力する。

位置検出部１３５は、回転角センサ８が出力する信号に基づいて、ロータ３１の回転角（ロータ３１の回転位置）を検出して、回転速度検出部１３６、通電タイミング出力部１４１及び電流指令値補正部１４２に出力する。
回転速度検出部１３６は、位置検出部１３５が出力するロータ３１の回転角を示す信号の単位時間あたりの変化量を検出し、検出した変化量からロータ３１の回転速度（回転数）を算出して指令傾斜幅決定部１３７及び進角・通電角設定部１３８に出力する。

進角・通電角設定部１３８は、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値と、回転速度検出部１３６から出力された回転速度とに応じて進角及び通電角を通電タイミング出力部１４１に出力する。進角・通電角設定部１３８は、進角マップ部１３８ａ及び通電角マップ部１３８ｂを含み構成される。

進角マップ部１３８ａは、電流指令値生成部１３２が出力する電流指令値と、回転速度検出部１３６が出力する回転速度とに基づいて、進角を通電タイミング出力部１４１に出力する。例えば、進角マップ部１３８ａは、電流指令値とロータ３１の回転速度との組み合わせごとに進角の値を対応付けたマップである。ここで、進角は、ＳＲモータ７の各相のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに対する通電開始位相及び通電終了位相を各相のインダクタンス変化に応じた所定位置（例えば、インダクタンスの増大開始位相及び減少開始位相等）から通電角を進角側に変化させる角度を表す。なお、進角は、電流指令値と回転数の増加に対して増加傾向にある。なお、例えば、進角マップ部１３８ａは、シミュレーションや、実機による測定結果などから設定される。

通電角マップ部１３８ｂは、電流指令値生成部１３２が出力する電流指令値と、回転速度検出部１３６が出力する回転速度とに基づいて、通電角を通電タイミング出力部１４１に出力する。例えば、通電角マップ部１３８ｂは、電流指令値とロータ３１の回転速度との組み合わせごとに通電角の値を対応付けたマップである。ここで、通電角は、ＳＲモータ７の各相の各コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに対して対応付けられる。なお、通電角マップ部１３８ｂは、シミュレーションや、実機による測定結果などから設定される。

通電タイミング出力部１４１は、位置検出部１３５から出力されるロータ３１の回転位置と、進角・通電角設定部１３８から出力される進角及び通電角とに基づいて、現在通電している（現在の通電相）コイルと次に通電するコイルとの両方のコイルに同時に通電するオーバーラップ区間を、回転方向指令信号が示す回転方向において決定する。そして、通電タイミング出力部１４１は、決定したオーバーラップ区間を示すタイミング信号をゲート駆動部１４３に出力する。例えば、通電タイミング出力部１４１によるオーバーラップ区間の算出は、回転速度と通電角マップとを用いて行われてもよいし、実験により行われてもよい。

指令傾斜幅決定部１３７は、電流指令値生成部１３２から出力される電流指令値と、回転速度検出部１３６から出力されるロータ３１の回転速度とに基づいて、指令値傾斜幅を決定する。指令値傾斜幅は、オーバーラップ区間の少なくとも一部の区間において、一方の相と他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる幅（ロータ３１の回転角）である。例えば、指令傾斜幅決定部１３７は、電流指令値と、ロータ３１の回転速度と、指令値傾斜幅とが関連付けられたテーブルを備え、電流指令値生成部１３２から出力される電流指令値と、回転速度検出部１３６から出力されるロータ３１の回転速度とに対応する指令値傾斜幅をそのテーブルから取得することで、指令値傾斜幅を決定する。また、指令値傾斜幅は固定であってもよいし、電流指令値の大きさやロータ３１の回転速度によって変化してもよい。

指令傾斜幅決定部１３７は、決定した指令値傾斜幅を電流指令値補正部１４２に出力する。なお、オーバーラップ区間において、一方の相と他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる区間を傾斜通電区間と称される場合がある。この傾斜通電区間は、指令値傾斜幅に基づいて決定されてもよい。

電流制御部１４０は、回転方向指令信号が示す回転方向の傾斜通電区間において、一方の相と他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる。

電流指令値補正部１４２は、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を取得する。電流指令値補正部１４２は、位置検出部１３５から出力されたロータ３１の回転位置を取得する。電流指令値補正部１４２は、指令傾斜幅決定部１３７から出力された指令値傾斜幅を取得する。

電流指令値補正部１４２は、位置検出部１３５から出力されたロータ３１の回転位置が傾斜通電区間か否かを判定する。電流指令値補正部１４２は、ロータ３１の回転位置が傾斜通電区間である場合には、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を所定の傾きで変化させる補正を行う。例えば、電流指令値補正部１４２は、ロータ３１及びステータ３２の突極が対向位置に近い方の相の電流指令値を、ロータ３１の回転位置に応じて補正する。補正された電流指令値を電流指令補正値とした場合に、電流指令補正値は、例えば、以下の式で表される。

電流指令補正値＝電流指令値−電流指令値×（現在のロータ３１の回転位置／指令傾斜幅）・・・（１）

図３は、第１の実施形態における電流指令値補正部１４２の電流指令値の補正処理について、説明する図である。図３に示すように、電流指令値補正部１４２は、現在通電している（現在の通電相）コイルと次に通電するコイルとの両方のコイルに同時に通電するオーバーラップ区間において、現在通電しているコイルに流す電流の電流指令値を補正する。例えば、Ｖ相のコイルＬｖとＵ相のコイルＬｕとに同時に通電するオーバーラップ区間の傾斜通電区間において、Ｖ相からＵ相に通電相が切り替えられる場合には、電流指令値補正部１４２は、Ｖ相のコイルＬｖの電流指令値を減少させる補正を行う。

また、Ｕ相のコイルＬｕとＷ相のコイルＬｗとに同時に通電するオーバーラップ区間の傾斜通電区間において、Ｕ相からＷ相に通電相が切り替えられる場合には、電流指令値補正部１４２は、Ｕ相のコイルＬｕの電流指令値を減少させる補正を行う。Ｗ相のコイルＬｗとＶ相のコイルＬｖとに同時に通電するオーバーラップ区間の傾斜通電区間において、Ｗ相からＶ相に通電相が切り替えられる場合には、電流指令値補正部１４２は、Ｗ相のコイルＬｗの電流指令値を減少させる補正を行う。なお、図３に示す例では、オーバーラップ区間が傾斜通電区間である場合について説明するが、これに限定されない。すなわち、少なくともオーバーラップ区間の一部に傾斜通電区間を含んでいればよい。例えば、電流指令値補正部１４２は、一方の相から他方の相に通電相を切り替える場合に、他方の相に電流を流すタイミング（オーバーラップ区間を開始するタイミング）からＳＲモータ７のロータ３１が所定の角度だけ回転した後に、一方の相に流している電流の電流指令値を徐々に減少させてもよい。なお、この所定の角度は、０度以上である。

電流指令値補正部１４２は、ロータ３１の回転位置が傾斜通電区間でない場合には、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を電流制御部１４０に出力する。
電流指令値補正部１４２は、ロータ３１の回転位置が傾斜通電区間である場合には、補正した電流指令値である電流指令補正値を、新たな電流指令値として電流制御部１４０に出力する。

電流制御部１４０は、電流差分算出部１４１１及びＰＷＭ出力部１４１２を備える。
ＰＷＭ出力部１４１２は、ＳＲモータ７に通電されている相電流のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う。電流差分算出部１４１１は、電流指令値補正部１４２から供給される電流指令値と電流検出部１３４から供給される電流検出値との偏差（以下、「電流差分値」という。）を算出する。電流制御部１４０は、算出した電流差分値をＰＷＭ出力部１４１２に出力する。

ＰＷＭ出力部１４１２は、電流差分値が減少するように、スイッチング素子５２〜５７のデューティ比を決定する。ＰＷＭ出力部１４１２は、算出したデューティ比をゲート駆動部１４３に出力する。ここで、ＰＷＭ出力部１４１２は、電流差分値に基づいて、一般的に公知のＰＩ（Proportional Integral）制御、又は、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御等を用いて上述のデューティ比を算出してもよい。

ゲート駆動部１４３は、通電タイミング出力部１４１から出力されたタイミング信号と、ＰＷＭ出力部１４１２から出力されたデューティ比とに基づいて、駆動回路１２が備えるスイッチング素子５２〜５７のオン状態又はオフ状態にする制御信号をスイッチング素子５２〜５７のゲートに出力する。

以下に、第１の実施形態における制御装置１３の電流指令値を補正する処理の流れについて、説明する。図４は、第１の実施形態における制御装置１３の電流指令値を補正する処理の流れを示す図である。

電流指令値生成部１３２は、アクセル操作検出部５から出力されたアクセル信号に応じて、ＳＲモータ７のコイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに流す電流の電流指令値を取得する（ステップＳ１０１）。電流指令値生成部１３２は、取得した電流指令値を電流指令値補正部１４２及び指令傾斜幅決定部１３７に出力する。

回転方向指令生成部１３３は、シフトポジションセンサ６から出力されるシフト信号に基づいてＳＲモータ７の回転方向を取得する（ステップＳ１０２）。電流指令値生成部１３２は、取得したＳＲモータ７の回転方向を示す回転方向指令信号を電流指令値補正部１４２に出力する。

位置検出部１３５は、回転角センサ８が出力する信号に基づいて、ロータ３１の回転角（ロータ３１の回転位置）を取得して、回転速度検出部１３６及び電流指令値補正部１４２に出力する（ステップＳ１０３）。

指令傾斜幅決定部１３７は、電流指令値生成部１３２から出力される電流指令値と、回転速度検出部１３６から出力されるロータ３１の回転速度とに基づいて、指令値傾斜幅を決定する（ステップＳ１０４）。指令傾斜幅決定部１３７は、決定した指令値傾斜幅を電流指令値補正部１４２に出力する。

電流指令値補正部１４２は、位置検出部１３５から出力されたロータ３１の回転位置が傾斜通電区間か否かを判定する（ステップＳ１０５）。電流指令値補正部１４２は、ロータ３１の回転位置が傾斜通電区間である場合には、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を補正する。例えば、電流指令値補正部１４２は、ロータ３１及びステータ３２の突極が対向位置に近い方の相の電流指令値を、式（１）を用いてロータ３１の回転位置に応じて補正する（ステップＳ１０６）。電流指令値補正部１４２は、ロータ３１の回転位置が傾斜通電区間でない場合には、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を電流制御部１４０に出力する。

上述したように、第１の実施形態におけるモータ制御装置１は、通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、一方の相と他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間を設ける通電タイミング出力部と、そのオーバーラップ区間の少なくとも一部の区間において、一方の相と他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる。これにより、オーバーラップ区間において発生するトルク変化を低減可能となる。例えば、通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合において実施される、一方の相と他方の相の二相同時通電において、一方の相のコイルの電流指令値を傾斜させることにより、急峻なトルク変化を緩和できる。また、従来のモータ制御装置は、一方の相のコイルの通電が停止するため、ステータ３２に対して径方向に発生している力が急激に開放され、ステータ３２が振動する。そのため、その振動によりステータ３２の作動音が発生していた。本実施形態のモータ制御装置１は、一方の相のコイルの電流指令値を傾斜させることにより、急峻なトルク変化を緩和する。したがって、ステータ３２が径方向に発生している力が緩やかに開放されるため、ステータ３２の振動が低減される。そのため、ステータ３２の作動音が低減される。

（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態におけるモータ制御装置１Ａについて図面を用いて説明する。第２の実施形態は、一方の相から他方の相に切り替える場合に、他方の相に流す電流を徐々に増加させ、他方の相に流れる電流値が閾値に到達してからＳＲモータ７が所定の角度だけ回転した後に、一方の相に流している電流を徐々に減少させる。

図５は、第２の実施形態におけるモータ制御装置１Ａを適用する電動車両のシステム１００Ａの構成図である。
第２の実施形態における電動車両のシステム１００Ａは、モータ制御装置１Ａ、アクセルペダル４、アクセル操作検出部５、シフトポジションセンサ６、ＳＲモータ７、回転角センサ８及びバッテリ９を備える。

図６は、第２の実施形態におけるモータ制御装置１Ａの概略構成の一例を示す図である。図６に示すように、第１の実施形態におけるモータ制御装置１Ａは、駆動回路１２及び制御装置１３Ａを備える。
制御装置１３Ａは、電流指令値生成部１３２、回転方向指令生成部１３３、電流検出部１３４、位置検出部１３５、回転速度検出部１３６、指令傾斜幅決定部１３７、進角・通電角設定部１３８、電流制御部１４０Ａ、通電タイミング出力部１４１、電流指令値補正部１４２Ａ及びゲート駆動部１４３を備える。

電流制御部１４０Ａは、一方の相から他方の相に切り替える場合に、他方の相に流す電流を徐々に増加させ、他方の相に流れる電流値が閾値に到達してからＳＲモータ７が所定の角度だけ回転した後に、一方の相に流している電流を徐々に減少させる。

電流指令値補正部１４２Ａは、オーバーラップ区間において、電流指令値補正部１４２と同様の機能を備えるとともに、他方の相に流す電流の電流指令値を補正する機能を備える。なお、以下の説明において、一方の相をＶ相とし、他方の相をＵ相とする。

電流指令値補正部１４２Ａは、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を取得する。電流指令値補正部１４２Ａは、位置検出部１３５から出力されたロータ３１の回転位置を取得する。電流指令値補正部１４２Ａは、指令傾斜幅決定部１３７から出力された指令値傾斜幅を取得する。

電流指令値補正部１４２Ａは、位置検出部１３５から出力されたロータ３１の回転位置が傾斜通電区間か否かを判定する。電流指令値補正部１４２Ａは、ロータ３１の回転位置が傾斜通電区間である場合には、電流指令値生成部１３２から出力された電流指令値を所定の傾きで変化させる補正を行う。

図７は、第２の実施形態における電流指令値補正部１４２Ａの電流指令値の補正処理について、説明する図である。
図７に示すように、電流指令値補正部１４２Ａは、現在通電しているＶ相のコイルＬｖと次に通電するＵ相のコイルＬｕとの両方のコイルに同時に通電するオーバーラップ区間において、コイルＬｕ及びコイルＬｖに流す電流の電流指令値を補正する。例えば、Ｖ相のコイルＬｖとＵ相のコイルＬｕとに同時に通電するオーバーラップ区間の傾斜通電区間において、電流指令値補正部１４２Ａは、オーバーラップ区間の開始時からコイルＬｕの電流指令値を徐々に増加させる。これにより、コイルＬｕに対して通電する際に発生する急峻なトルク変化を低減することができる。

また、電流指令値補正部１４２Ａは、コイルＬｕに流れる電流値が閾値に到達してからＳＲモータ７が所定の角度（０度以上）だけ回転した後に、コイルＬｖに流している電流を徐々に減少させる。これにより、これにより、コイルＬｖの通電を停止する際に発生するＳＲモータ７の急峻なトルク変化を低減することができる。なお、図７に示す例では、オーバーラップ区間が傾斜通電区間である場合について説明するが、これに限定されない。すなわち、少なくともオーバーラップ区間の一部に傾斜通電区間を含んでいればよい。

上述したように、第２の実施形態におけるモータ制御装置１Ａは、一方の相から他方の相に切り替える場合に、他方の相に流す電流を徐々に増加させ、他方の相に流れる電流値が閾値に到達してからＳＲモータ７が所定の角度だけ回転した後に、一方の相に流している電流を徐々に減少させる。これにより、第１の実施形態と同様の効果を奏するとともに、他方の相に電流を流す際に発生する急峻なトルク変化を低減することができる。

上述の実施形態において、電流制御部１４０、１４０Ａは、図８に示すように、オーバーラップ区間において、駆動回路１２のローサイドスイッチング素子とハイサイドスイッチング素子との両方のオン状態又はオフ状態を同時にＰＷＭ制御してもよい。例えば、従来の方法として、ハイサイドスイッチング素子のみＰＷＭ制御する方法がある。ただし、この方法では、電流がコイルを介して還流する経路が形成されるため、このコイルのインダクタンスの影響により電流指令値に実際の相電流値が追従しない場合がある。したがって、このような場合にハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子の両方のスイッチング素子を同時にＰＷＭ制御することで、電流指令値に対する実際にコイルに流れる相電流値の追従性が向上する。例えば、第２の実施形態において、電流制御部１４０Ａは、コイルＬｖに流している電流を徐々に減少させる傾斜通電区間において、ハイサイドスイッチング素子及びローサイドスイッチング素子の両方のスイッチング素子を同時にＰＷＭ制御することで電流指令値に対して相電流の追従が向上することができる。

また、上述の実施形態において、ダイオード５８〜６３は、ＩＧＢＴ、ＦＥＴ及びＢＪＴ等のスイッチング素子に代替されてもよい。

モータ制御装置１の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。また、プログラムが実行されることにより、コンピュータが、モータ制御装置１の一部として機能してもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されていてもよく、ネットワークに接続された記憶装置に記憶されていてもよい。

上述した実施形態における制御装置１３をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１ モータ制御装置
７ ＳＲモータ
８ 回転角センサ
１３２ 電流指令値生成部
１３３ 回転方向指令生成部
１３４ 電流検出部
１３５ 位置検出部
１３６ 回転速度検出部
１３７ 指令傾斜幅決定部
１３８ 進角・通電角設定部
１４０ 電流制御部
１４２ 電流指令値補正部
１４１ 通電タイミング出力部
１４３ ゲート駆動部

Claims (5)

1. 多相のＳＲモータの各相に対応するコイルの通電を切り替えることにより、前記ＳＲモータを回転駆動するモータ制御装置であって、
   通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、前記一方の相と前記他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間を設ける通電タイミング出力部と、
   前記オーバーラップ区間の少なくとも一部の区間において、前記一方の相と前記他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる電流制御部と、
   を備えるモータ制御装置。
2. 前記電流制御部は、前記他方の相に電流を流すタイミングから前記ＳＲモータが所定の角度だけ回転した後に、前記一方の相に流している電流を徐々に減少させる請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記電流制御部は、前記他方の相に流す電流を徐々に増加させ、前記他方の相に流れる電流値が閾値に到達してから前記ＳＲモータが所定の角度だけ回転した後に、前記一方の相に流している電流を徐々に減少させる請求項１に記載のモータ制御装置。
4. アクセルの操作量を示すアクセル信号に応じて各相に流す電流の目標値である電流指令値を生成する電流指令値生成部と、
   前記オーバーラップ区間の前記電流指令値を所定の傾きで変化するように補正する電流指令値補正部と、
   をさらに備え、
   前記電流制御部は、補正された前記電流指令値に基づいて前記各相に流す電流を制御する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
5. 前記コイルに接続されたローサイドスイッチング素子とハイサイドスイッチング素子とをさらに備え、
   前記電流制御部は、前記オーバーラップ区間において、前記ローサイドスイッチング素子とハイサイドスイッチング素子との両方のオン状態又はオフ状態を同時にＰＷＭ制御する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ制御装置。

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