JP2019097299A - スイッチトリラクタンスモータの制御装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】コイルの発熱を抑制しつつ車両の発進性能を向上させることができるスイッチトリラクタンスモータの制御装置を提供すること。【解決手段】スイッチトリラクタンスモータの制御装置は、ロータ、ステータおよびステータに巻回されたコイルを有し、走行用の駆動源として車両に搭載されるものであり、第一の励磁区間において第一の電流値でコイルを励磁する第一制御を行う制御部を備え、制御部が、第一制御を行っても車両が発進できないと判定した場合、第一の励磁区間よりも狭い第二の励磁区間において第一の電流値よりも大きい第二の電流値でコイルを励磁する第二制御を行う。【選択図】図６

Description

本発明は、車両に搭載されるスイッチトリラクタンスモータの制御装置に関する。
互いに対向する複数の突極を各々備えたステータおよびロータと、ステータの突極に巻回された三相のコイルとを備え、ステータとロータのそれぞれの突極間に発生させた磁気吸引力によってロータを回転させるスイッチトリラクタンスモータが知られている。
このようなスイッチトリラクタンスモータに関して、例えば特許文献１には、スイッチトリラクタンスモータを搭載した車両が発進できない場合に、三相のコイルに対して、通常制御よりも大きな電流を流すことにより車両の発進性能を向上させる技術が開示されている。
特開２０１６−１３４９３７号公報
しかしながら、特許文献１に示すように、車両の発進性能を向上させるためにコイルに流す電流を大きくすると、コイルの発熱量が大きくなるおそれがある。その結果、例えば発熱を抑制するために冷却装置を大型化する必要があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コイルの発熱を抑制しつつ車両の発進性能を向上させることができるスイッチトリラクタンスモータの制御装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置は、ロータ、ステータおよび前記ステータに巻回されたコイルを有し、走行用の駆動源として車両に搭載されるスイッチトリラクタンスモータの制御装置において、第一の励磁区間において第一の電流値で前記コイルを励磁する第一制御を行う制御部を備え、前記制御部は、前記第一制御を行っても前記車両が発進できないと判定した場合、前記第一の励磁区間よりも狭い第二の励磁区間において前記第一の電流値よりも大きい第二の電流値で前記コイルを励磁する第二制御を行うことを特徴とする。
これにより、スイッチトリラクタンスモータの制御装置は、第一制御を行っても車両が発進しない場合、第一制御よりも狭い励磁区間かつ第一制御よりも大きな電流値でコイルを励磁することにより、第一制御と同じ励磁区間かつ第一制御よりも大きな電流値でコイルを励磁する場合と比較して、コイルの発熱を抑制することができる。従って、コイルの発熱の抑制と車両の発進性能の向上とを両立させることができる。
また、スイッチトリラクタンスモータの制御装置において、前記制御部は、インダクタンスが正勾配である相のコイルに対して前記第二制御を行い、インダクタンスが負勾配である相のコイルに対して前記第一制御を行ってもよい。
これにより、スイッチトリラクタンスモータの制御装置は、インダクタンスが正勾配である相のコイルに対してのみ第二制御を行うことにより、トルクを効率よく増大させることができる。
また、スイッチトリラクタンスモータの制御装置において、前記制御部は、インダクタンスが正勾配であるコイルが複数相あると判定し、かつインダクタンスが正勾配である一相のコイルに対して前記第二制御を行っても前記車両が発進できないと判定した場合、インダクタンスが正勾配である複数相のコイルに対して前記第二制御を行い、インダクタンスが負勾配である残りの相のコイルに対して前記第一制御を行ってもよい。
これにより、スイッチトリラクタンスモータの制御装置は、インダクタンスが正勾配である複数相のコイルに対して第二制御を行うことにより、車両をより確実に発進させることができる。
また、スイッチトリラクタンスモータの制御装置において、前記制御部は、インダクタンスが正勾配であるコイルが複数相あると判定し、かつインダクタンスが正勾配である一相のコイルに対して前記第二制御を行うことにより前記車両が発進できると判定した場合、インダクタンスが正勾配かつ勾配が最大の一相のコイルに対して前記第二制御を行い、残りの相のコイルに対して前記第一制御を行ってもよい。
これにより、スイッチトリラクタンスモータの制御装置は、インダクタンスが正勾配かつ勾配が最大の一相のコイルに対して第二制御を行うことにより、トルクをより効率よく増大させることができる。
また、スイッチトリラクタンスモータの制御装置において、前記制御部は、インダクタンスが正勾配である相のコイルの温度が所定の閾値以下である場合にのみ、前記第二制御を行ってもよい。
また、スイッチトリラクタンスモータの制御装置において、前記第一制御の前記第一の励磁区間における総電流量は、前記第二制御の前記第二の励磁区間における総電流量と等しくてもよい。
これにより、スイッチトリラクタンスモータの制御装置は、第一制御に代えて第二制御を行う場合であっても、コイルの発熱量を第一制御と同程度としつつ、トルクを増大させることができる。
本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置によれば、所定の励磁区間において所定の電流値でコイルを励磁する第一制御を行っても車両が発進しない場合、第一制御よりも狭い励磁区間かつ第一制御よりも大きな電流値でコイルを励磁する第二制御を行うことにより、コイルの発熱を抑制しつつ車両の発進性能を向上させることができる。
図１は、本発明の実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置を含むシステム構成を模式的に示す図である。 図２は、本発明の実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置におけるスイッチトリラクタンスモータの構成を模式的に示す図である。 図３は、本発明の実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置におけるインバータの構成を模式的に示す図である。 図４は、本発明の実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置において、印加電圧および電流波形を示す図である。 図５は、本発明の実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置において、第一制御および第二制御における励磁区間と目標電流値との関係を示すグラフである。 図６は、本発明の実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置による駆動制御方法を示すフローチャートである。 図７は、本発明の実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置において、ロータの回転角度とコイルのインダクタンスとの関係を示すグラフである。 図８は、本発明の実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置において、ロータの回転角度とコイルのインダクタンスとの関係を示すグラフである。 図９は、本発明の実施形態に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置を適用した車両を示すスケルトン図である。
本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
[システム構成]
本実施形態のシステム構成は、図１に示すように、スイッチトリラクタンスモータ（以下、「ＳＲモータ」という）１と、インバータ２と、昇圧部３と、バッテリ４と、制御部１００と、を含んでいる。本実施形態に係るＳＲモータ１の制御装置は、少なくともインバータ２および制御部１００を含んで構成される。
ＳＲモータ１は、走行用の駆動源として車両に搭載される。ＳＲモータ１は、図１に示すように、インバータ２および昇圧部３を介してバッテリ４と電気的に接続されている。また、ＳＲモータ１とインバータ２とは、コイル１２（図２参照）を介して電気的に接続されている。なお、ＳＲモータ１は、電動機としてだけではなく、発電機としても機能する。
ＳＲモータ１は、回転子に永久磁石を使用しない電動機であり、ステータ１０に巻回された三相のコイル１２に励磁電流（以下、「電流」という）が流れることによって駆動する。ＳＲモータ１は、図２に示すように、突極構造のステータ１０と、突極構造のロータ２０と、を備えている。なお、同図では、ＳＲモータ１として、十八極のステータ１０と、十二極のロータ２０と、を備えた構成を一例として示している。
ＳＲモータ１は、一対のステータ歯１１およびコイル１２ａにより構成されるＵ相と、一対のステータ歯１１およびコイル１２ｂにより構成されるＶ相と、一対のステータ歯１１およびコイル１２ｃにより構成されるＷ相と、を含んでいる。
ステータ１０は、図２に示すように、環状構造の内周部に、突極としてのステータ歯１１を複数備えている。各ステータ歯１１には、インバータ２に接続されたコイル１２が巻回されている。
ロータ２０は、ステータ１０の径方向内側に配置されており、環状構造の外周部に、突極としてのロータ歯２１を複数備えている。なお、ロータ２０は、図示しないロータ軸と一体回転するように構成されている。
インバータ２は、図３に示すように、三相交流をコイル１２に通電できるように複数のスイッチング素子を備えた電気回路（インバータ回路）によって構成されている。インバータ２は、同図に示すように、非対称のハーフブリッジ回路が三個並列に接続されている。そして、インバータ２では、各ハーフブリッジ回路に含まれる各相のコイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃをそれぞれ独立に励磁することができ、各相のコイル１２ａ，１２ｂ，１２ｃに流れる電流をそれぞれ独立に制御することが可能に構成されている。すなわち、ＳＲモータ１は、単相での駆動が可能であり、例えば高トルクで出力し続けたとしても、発熱しにくいという特徴を有している。
なお、車両に搭載されるモータとしては、ＳＲモータ１の他に永久磁石界磁式同期モータ（以下、「ＰＭモータ」という）が知られているが、このＰＭモータのインバータはフルブリッジ回路によって構成されている。そして、ＰＭモータのインバータでは、各相のコイルをそれぞれ独立に励磁することができず、各相のコイルに流れる電流をそれぞれ独立に制御することが不可能である。すなわち、ＰＭモータは、単相での駆動が不可能であり、例えば高トルクで出力し続けると、発熱しやすくなる。
インバータ２を構成するインバータ回路は、相ごとに設けられた複数のトランジスタおよび複数のダイオードと、一つのコンデンサＣｏと、を備えている。そして、インバータ２は、各相において、複数のトランジスタを同時にオンまたはオフにすることにより、コイル１２に流れる電流値を変更する。
インバータ２は、Ｕ相のコイル１２ａの周辺に、トランジスタＴｒａ１，Ｔｒａ２と、ダイオードＤａ１，Ｄａ２，Ｄａ３，Ｄａ４と、を備えている。また、インバータ２は、Ｖ相のコイル１２ｂの周辺に、トランジスタＴｒｂ１，Ｔｒｂ２と、ダイオードＤｂ１，Ｄｂ２，Ｄｂ３，Ｄｂ４と、を備えている。また、インバータ２は、Ｗ相のコイル１２ｃの周辺に、トランジスタＴｒｃ１，Ｔｒｃ２と、ダイオードＤｃ１，Ｄｃ２，Ｄｃ３，Ｄｃ４と、を備えている。
なお、インバータ２は、一般的なＰＭモータのインバータとは異なり、各相にダイオードが２つずつ追加されているため（ダイオードＤａ３，Ｄａ４，Ｄｂ３，Ｄｂ４，Ｄｃ３，Ｄｃ４）、電流を直流で流すことができる。さらに、インバータ２には、一般的なＰＭモータのインバータのような中性点がないため、各相を独立した励磁条件で制御することが可能となる。
昇圧部３は、インバータ２とバッテリ４との間に設けられており、ＳＲモータ１に印加する電圧を昇圧するものである。昇圧部３は、例えば昇圧コンバータによって構成されており、制御部１００によって制御される。
制御部１００は、ＳＲモータ１を駆動制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。制御部１００は、ＣＰＵと、各種プログラム等のデータが格納された記憶部と、ＳＲモータ１を駆動制御するための各種の演算を行う演算部と、を備えている。そして、演算部における演算の結果、インバータ２を制御するための指令信号が、制御部１００からインバータ２に出力される。このように、制御部１００は、インバータ２を制御することにより、ＳＲモータ１に印加する電圧および電流を制御する。
制御部１００は、回転数センサ５１、アクセル開度センサ５２、車速センサ５３および温度センサ５４と接続されている。回転数センサ５１は、具体的にはレゾルバによって構成され、ＳＲモータ１のロータ２０の回転数を検出し、その検出信号（レゾルバ信号）を制御部１００に対して出力する。また、アクセル開度センサ５２は、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量を検出し、その検出信号を制御部１００に対して出力する。また、車速センサ５３は、車両の走行速度を検出し、その検出信号を制御部１００に対して出力する。また、温度センサ５４は、コイル１２の温度を検出し、その検出信号を制御部１００に対して出力する。
制御部１００は、前記した回転数センサ５１から入力される検出信号から、回転方向におけるステータ歯１１とロータ歯２１との相対的な位置関係を特定し、この位置関係に基づいて、通電対象となるコイル１２の切り替えを相ごとに繰り返す制御を実行する。そして、制御部１００は、この制御において、ある相のコイル１２に電流を流してステータ歯１１を励磁させ、ステータ歯１１と、そのステータ歯１１の近くのロータ歯２１との間に磁気吸引力を発生させることにより、ロータ２０を回転させる。
制御部１００は、図４に示すように、あるロータ歯２１の回転角度が励磁区間に入った場合、すなわちＯＮ角（励磁開始角）となった場合、励磁対象となるコイル１２へ電流を流し始める。また、制御部１００は、ロータ歯２１の回転角度が励磁区間から外れた場合、すなわちＯＦＦ角（励磁終了角）となった場合、励磁対象となるコイル１２へ流す電流を０にする。なお、「励磁区間」とは、同図に示すように、コイル１２に電流が流れている区間（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３）ではなく、ＯＮ角からＯＦＦ角までの、ロータ２０の回転角度範囲、すなわちあるコイル１２の励磁を開始してから終了するまでの区間（Ａ１＋Ａ２）のことを示している。
制御部１００は、ロータ歯２１の回転角度が区間Ａ１内にある場合、励磁対象となるステータ歯１１のコイル１２に対して正の電圧を印加する正電圧モードを実行し、電流を目標電流値まで上昇するように制御する。
また、制御部１００は、ロータ歯２１の回転角度が区間Ａ２内にある場合、励磁対象となるステータ歯１１のコイル１２に対して、正電圧モードと還流モードとを交互に実行し、電流が目標電流値付近の大きさとなるように制御する。なお、「還流モード」とは、コイル１２に電圧を印加せずに、コイル１２を介してインバータ２内で電流を還流させる制御モードのことを示している。
また、制御部１００は、ロータ歯２１の回転角度が区間Ａ３内にある場合、励磁対象となるステータ歯１１のコイル１２に対して負の電圧を印加する負電圧モードを実行し、電流が０になるように制御する。
ここで、制御部１００は、ＳＲモータ１の電流制御として、第一制御と第二制御とを行う。第一制御は、通常走行時に行う電流制御であり、図５に示すように、所定の励磁区間において所定の目標電流値で三相のコイル１２（具体的には三相のうちの励磁すべき相のコイル１２）を励磁する制御のことを示している。第一制御では、通常走行時に要求される駆動力を満たすために、ＳＲモータ１が出力すべき目標電流値で三相のコイル１２を励磁する。なお、図５は、コイル１２の励磁区間と目標電流値との関係を視覚的に示したものであり、電流波形を示したものではない（電流波形は図４参照）。
第二制御は、第一制御を行っても車両が発進できない場合に行う電流制御であり、図５に示すように、第一制御の励磁区間よりも狭い励磁区間において、第一制御の電流値よりも大きい電流値で三相のコイル１２（具体的には三相のうちの励磁すべき相のコイル１２）を励磁する制御のことを示している。なお、制御部１００は、後記するように、インダクタンスが正勾配である相のコイル１２の温度が所定の閾値以下である場合にのみ、第二制御を行う（後記する図６のステップＳ５参照）。本実施形態では、所定条件下において、第一制御に代えて第二制御を行うことにより、コイル１２の発熱の抑制と車両の発進性能の向上とを両立させることができる。なお、第二制御は、アクセル全開で車両が発進できない場合だけではなく、アクセル一定で車両が発進できない場合においても実施可能である。
なお、本実施形態では、第一制御の際の励磁区間のことを「第一の励磁区間」と、第一制御の際の目標電流値のことを「第一の電流値」と、第二制御の際の励磁区間のことを「第二の励磁区間」と、第二制御の際の目標電流値のことを「第二の電流値」と、それぞれ定義する。また、本実施形態において、第一制御における第一の励磁区間における総電流量は、第二制御の第二の励磁区間における総電流量と等しい。これにより、第一制御に代えて第二制御を行う場合であっても、コイル１２の発熱量を第一制御と同程度としつつ、トルクを増大させることができる。
また、第一制御および第二制御における各々の目標電流値は、前記した励磁区間におけるＯＮ角（励磁開始角）およびＯＦＦ角（励磁終了角）等と共に、図示しない励磁条件マップに記述されている。制御部１００は、後記するＳＲモータ１の駆動制御の際に、アクセル開度センサ５２によって検出されたアクセル開度に基づいて要求駆動力を導出し、当該要求駆動力に応じた励磁条件マップを読み込むことにより、第一制御および第二制御における各々の目標電流値を決定する。
また、制御部１００は、後記するように、三相のコイル１２に対して第一制御を行っており、当該第一制御を行っても車両が発進できないと判定した場合、インダクタンスが正勾配である相のコイル１２に対して第二制御を行い、インダクタンスが負勾配である相のコイル１２に対して第一制御を行う（後記する図６のステップＳ３，Ｓ４，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１０参照）。このように、ＳＲモータ１の制御装置では、インダクタンスが正勾配である相のコイル１２に対してのみ第二制御を行うことにより、トルクを効率よく増大させることができる。
また、制御部１００は、インダクタンスが正勾配であるコイル１２が複数相（例えば二相）あると判定し、かつインダクタンスが正勾配である一相のコイル１２に対して第二制御を行っても車両が発進できないと判定した場合、インダクタンスが正勾配である複数相のコイル１２に対して第二制御を行い、インダクタンスが負勾配である残りの相（例えば一相）のコイル１２に対して第一制御を行う（後記する図６のステップＳ６，Ｓ８，Ｓ９参照）。このように、ＳＲモータ１の制御装置では、インダクタンスが正勾配である複数相のコイル１２に対して第二制御を行うことにより、車両をより確実に発進させることができる。
また、制御部１００は、インダクタンスが正勾配であるコイル１２が複数相（例えば二相）あると判定し、かつインダクタンスが正勾配である一相のコイル１２に対して第二制御を行うことにより車両が発進できる場合、インダクタンスが正勾配かつ勾配が最大の一相のコイル１２に対して第二制御を行い、残りの相（例えば二相）のコイル１２に対して第一制御を行う（後記する図６のステップＳ６，Ｓ８，Ｓ１０参照）。このように、ＳＲモータ１の制御装置では、インダクタンスが正勾配かつ勾配が最大の一相のコイル１２に対して第二制御を行うことにより、トルクをより効率よく増大させることができる。
[駆動制御方法]
以下、本実施形態に係るＳＲモータ１の制御装置による駆動制御方法の実施形態について、図６〜図９を参照しながら説明する。なお、車両の通常走行時、すなわち図６のスタートの時点において、制御部１００は第一制御を実行している。
まず、制御部１００は、図６に示すように、ＳＲモータ１の駆動制御に用いる各種情報を読み込む（ステップＳ１）。なお、「各種情報」とは、具体的には回転数センサ５１の検出信号に基づくロータ２０の回転数および回転角度（位相）のことを示している。なお、同図では図示を省略したが、制御部１００は、本ステップにおいて、アクセル開度センサ５２によって検出されたアクセル開度に基づく要求駆動力の導出、励磁条件マップの読み込みを行う。
続いて、制御部１００は、温度センサ５４の検出信号に基づいて、三相のコイル１２の温度を読み込む（ステップＳ２）。続いて、制御部１００は、車速センサ５３の検出信号に基づいて、車両が進行方向に動いていないか否かを判定する（ステップＳ３）。なお、「車両が進行方向に動いていない」とは、例えば坂路等において車両が停止している状態と、車両が進行方向と逆方向に動いている状態（ずり下がりの状態）と、を含んでいる。
ステップＳ３において、車両が進行方向に動いていないと判定された場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、制御部１００は、アクセル開度センサ５２によって検出されたアクセル開度が、予め設定された閾値（第一閾値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ４）。
ステップＳ４において、アクセル開度が、予め設定された閾値（第一閾値）以上であると判定された場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、制御部１００は、インダクタンスが正勾配である相のコイル１２の温度が、予め設定された閾値（第二閾値）以下であるか否かを判定する（ステップＳ５）。なお、本実施形態では、車両が進行方向に動いていない場合（ステップＳ３でＹｅｓ）、かつアクセル開度が第一閾値以上である場合（ステップＳ４でＹｅｓ）が、「車両が発進できない」場合に相当する。
ステップＳ５において、インダクタンスが正勾配である相のコイル１２の温度が、予め設定された閾値（第二閾値）以下であると判定された場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、制御部１００は、インダクタンスが正勾配であるコイル１２が一相のみであるか否かを判定する（ステップＳ６）。
ステップＳ６において、インダクタンスが正勾配であるコイル１２が一相のみであると判定された場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、制御部１００は、インダクタンスが正勾配である一相のコイル１２については第二制御を行い、インダクタンスが負勾配である二相のコイル１２については第一制御を引き続き行い（ステップＳ７）、処理を終了する。なお、ステップＳ７では、具体的には、車両が進行方向に動くまで「インダクタンスが正勾配である一相のコイル：第二制御、インダクタンスが負勾配である二相のコイル：第一制御」を行い、車両が進行方向に動いた後に「全相のコイル：第一制御」に切り替えて処理を終了する。
ここで、ステップＳ６，Ｓ７に示すような各相独立の電流制御は、単相での駆動が可能なＳＲモータ１であるからこそ実施可能な制御であり、例えば単相での駆動が不可能なＰＭモータでは実施不可能な制御である。
前記したステップＳ６において、制御部１００は、図７に示すように、例えばインダクタンスが正勾配であるＶ相のコイル１２については第二制御を行い、インダクタンスが負勾配であるＵ相およびＷ相のコイル１２については第一制御を引き続き行う。なお、「勾配」とは、同図に示すように、ロータ２０の回転角θに対するインダクタンスの傾きのことを意味している。
ステップＳ６において、インダクタンスが正勾配であるコイル１２が一相のみではないと判定された場合（ステップＳ６でＮｏ）、制御部１００は、インダクタンスが正勾配である一相のコイル１２に対する第二制御によって車両が発進可能であるか否かを判定する（ステップＳ８）。
ステップＳ８において、インダクタンスが正勾配である一相のコイル１２に対する第二制御によって車両が発進可能ではないと判定された場合（ステップＳ８でＮｏ）、インダクタンスが正勾配である二相のコイル１２については第二制御を行い、インダクタンスが負勾配である一相のコイル１２については第一制御を引き続き行い（ステップＳ９）、処理を終了する。なお、ステップＳ９では、具体的には、車両が進行方向に動くまで「インダクタンスが正勾配である二相のコイル：第二制御、インダクタンスが負勾配である一相のコイル：第一制御」を行い、車両が進行方向に動いた後に「全相のコイル：第一制御」に切り替えて処理を終了する。
前記したステップＳ８およびステップＳ９において、制御部１００は、図８に示すように、例えばインダクタンスが正勾配であるＶ相およびＵ相のコイル１２については第二制御を行い、インダクタンスが負勾配であるＷ相のコイル１２については第一制御を引き続き行う。
ステップＳ８において、インダクタンスが正勾配である一相のコイル１２に対する第二制御によって車両が発進可能であると判定された場合（ステップＳ８でＹｅｓ）、インダクタンスが正勾配かつ勾配が最大である一相のコイル１２については第二制御を行い、残りの相（例えば二相）のコイル１２については第一制御を引き続き行い（ステップＳ１０）、処理を終了する。なお、ステップＳ１０では、具体的には、車両が進行方向に動くまで「インダクタンスが正勾配かつ勾配が最大である一相のコイル：第二制御、残りの二相：第一制御」を行い、車両が進行方向に動いた後に「全相のコイル：第一制御」に切り替えて処理を終了する。
前記したステップＳ８およびステップＳ１０において、制御部１００は、図８に示すように、例えばインダクタンスが正勾配かつ勾配が最大であるＶ相のコイル１２については第二制御を行い、インダクタンスが正勾配かつ勾配が最大ではないＵ相のコイル１２およびインダクタンスが負勾配であるＷ相のコイル１２については第一制御を引き続き行う。なお、ＳＲモータ１では、同図に示すように、インダクタンスが正勾配であるコイル１２が複数相ある場合、インダクタンスの勾配が小さい相のコイル１２（Ｕ相のコイル１２）を励磁させるよりも、インダクタンスの勾配が大きい相のコイル１２（Ｖ相のコイル１２）を励磁させたほうが、発生するトルクが大きくなる。
前記したステップＳ３において、車両が進行方向に動いていると判定された場合（ステップＳ３でＮｏ）、および、前記したステップＳ４において、アクセル開度が、予め設定された閾値（第一閾値）未満であると判定された場合（ステップＳ４でＮｏ）、および、前記したステップＳ５において、インダクタンスが正勾配である相のコイル１２の温度が、予め設定された閾値（第二閾値）を超えると判定された場合（ステップＳ５でＮｏ）、制御部１００は、全相のコイル１２について第一制御を引き続き行い（ステップＳ１１）、処理を終了する。
以上のように、本実施形態に係るＳＲモータ１の制御装置は、所定の励磁区間おいて所定の電流値でコイル１２を励磁する第一制御を行っても車両が発進しない場合、第一制御よりも狭い励磁区間かつ第一制御よりも大きな電流値でコイル１２を励磁する第二制御を行うことにより、第一制御と同じ励磁区間かつ第一制御よりも大きな電流値でコイル１２を励磁する場合と比較して、コイル１２の発熱を抑制することができる。従って、ＳＲモータ１の制御装置によれば、コイル１２の発熱を抑制しつつ車両の発進性能を向上させることができる。すなわち、コイル１２の発熱量の抑制と車両の発進性の向上とを両立させることができる。また、ＳＲモータ１の制御装置では、例えば発熱を抑制するために冷却装置を大型化する必要もなくなる。
[適用例]
以下、本実施形態に係るＳＲモータ１の制御装置を適用した車両について、図９を参照しながら説明する。同図に示した車両２００は、エンジン２０１と、車輪２０２と、変速機（Ｔ／Ｍ）２０３と、デファレンシャルギヤ２０４と、駆動軸２０５と、走行用動力源としてのＳＲモータ（ＳＲＭ）１と、を備えている。車両２００は、四輪駆動車であり、エンジン２０１が左右の前輪２０２ＦＬ，２０２ＦＲを駆動し、リヤモータであるＳＲモータ１が左右の後輪２０２ＲＬ，２０２ＲＲを駆動する。
ＳＲモータ１は、いわゆるインホイールモータであり、左右の後輪２０２ＲＬ，２０２ＲＲにそれぞれ一つずつ設けられている。車両２００のリヤ側駆動装置では、左後輪２０２ＲＬには左後ＳＲモータ１ＲＬが接続され、かつ右後輪２０２ＲＲには右後ＳＲモータ１ＲＲが接続されている。左右の後輪２０２ＲＬ，２０２ＲＲは、互いに独立して回転可能である。
左後輪２０２ＲＬは、左後ＳＲモータ１ＲＬの出力トルク（モータトルク）によって駆動される。また、右後輪２０２ＲＲは、右後ＳＲモータ１ＲＲの出力トルク（モータトルク）によって駆動される。
左後ＳＲモータ１ＲＬおよび右後ＳＲモータ１ＲＲは、インバータ２を介してバッテリ（Ｂ）４に接続されている。また、左後ＳＲモータ１ＲＬおよび右後ＳＲモータ１ＲＲは、バッテリ４から供給される電力によって電動機として機能するとともに、後輪２０２ＲＬ，２０２ＲＲから伝達されるトルク（外力）を電力に変換する発電機として機能する。なお、インバータ２には、左後ＳＲモータ１ＲＬ用の電気回路と、右後ＳＲモータ１ＲＲ用の電気回路と、が含まれる。
制御部１００は、左後ＳＲモータ１ＲＬおよび右後ＳＲモータ１ＲＲと、エンジン２０１と、を制御する。例えば、制御部１００には、ＳＲモータ用制御部（ＳＲモータ用ＥＣＵ）と、エンジン用制御部（エンジンＥＣＵ）と、が含まれる。この場合、エンジンＥＣＵは、吸気制御、燃料噴射制御、点火制御等によって、エンジン２０１の出力トルクを目標とするトルク値に調節するエンジントルク制御を実行する。また、ＳＲモータ用ＥＣＵは、回転数センサ５１から入力されるレゾルバ信号に基づいて、左後ＳＲモータ１ＲＬおよび右後ＳＲモータ１ＲＲについてのモータ制御を実行する。回転数センサ５１には、左後ＳＲモータ１ＲＬの回転数を検出する左後回転数センサ５１ＲＬと、右後ＳＲモータ１ＲＲの回転数を検出する右後回転数センサ５１ＲＲと、が含まれる。
以上、本発明に係るスイッチトリラクタンスモータの制御装置について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
例えば本実施形態に係るＳＲモータ１の制御装置では、昇圧部３（図１参照）に代えて、ＳＲモータ１に印加する電圧を降圧する降圧部（降圧コンバータ）を設けてもよい。
また、実施形態に係るＳＲモータ１の制御装置の適用例は、図９に示したもの（以下、「適用例１」という）に限定されない。例えば、ＳＲモータ１の制御装置の適用例は、適用例１とは異なり、全ての車輪２０２にＳＲモータ１が設けられた構成であってもよい（適用例２）。また、適用例１とは異なり、フロント側駆動装置が設けられていない後輪駆動車であってもよい（適用例３）。
ＳＲモータ１の制御装置の適用例は、適用例１〜３とは異なり、車両２００の走行用動力源がインホイールモータとしてのＳＲモータ１のみである構成であってもよい（適用例４）。また、適用例４とは異なり、ＳＲモータ１がインホイールモータではない構成であってもよい（適用例５）。
ＳＲモータ１の制御装置の適用例は、適用例５とは異なり、フロント側駆動装置として適用例１の構成が搭載されていてもよい（適用例６）。また、適用例３とは異なりリヤ側駆動装置が設けられていない、あるいは適用例４とは異なり駆動装置の配置が前後で逆である構成であってもよい（適用例７）。
１ スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）
２ インバータ
３ 昇圧部
４ バッテリ
１０ ステータ
１１ ステータ歯
１２ コイル
２０ ロータ
２１ ロータ歯
５１ 回転数センサ
５２ アクセル開度センサ
５３ 車速センサ
５４ 温度センサ
１００ 制御部

Claims (6)

  1. ロータ、ステータおよび前記ステータに巻回されたコイルを有し、走行用の駆動源として車両に搭載されるスイッチトリラクタンスモータの制御装置において、
    第一の励磁区間において第一の電流値で前記コイルを励磁する第一制御を行う制御部を備え、
    前記制御部は、前記第一制御を行っても前記車両が発進できないと判定した場合、前記第一の励磁区間よりも狭い第二の励磁区間において前記第一の電流値よりも大きい第二の電流値で前記コイルを励磁する第二制御を行うことを特徴とするスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
  2. 前記制御部は、インダクタンスが正勾配である相のコイルに対して前記第二制御を行い、インダクタンスが負勾配である相のコイルに対して前記第一制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
  3. 前記制御部は、インダクタンスが正勾配であるコイルが複数相あると判定し、かつインダクタンスが正勾配である一相のコイルに対して前記第二制御を行っても前記車両が発進できないと判定した場合、インダクタンスが正勾配である複数相のコイルに対して前記第二制御を行い、インダクタンスが負勾配である残りの相のコイルに対して前記第一制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
  4. 前記制御部は、インダクタンスが正勾配であるコイルが複数相あると判定し、かつインダクタンスが正勾配である一相のコイルに対して前記第二制御を行うことにより前記車両が発進できると判定した場合、インダクタンスが正勾配かつ勾配が最大の一相のコイルに対して前記第二制御を行い、残りの相のコイルに対して前記第一制御を行うことを特徴とする請求項２に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
  5. 前記制御部は、インダクタンスが正勾配である相のコイルの温度が所定の閾値以下である場合にのみ、前記第二制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
  6. 前記第一制御の前記第一の励磁区間における総電流量は、前記第二制御の前記第二の励磁区間における総電流量と等しいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
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