JP5636439B2 - 電動二輪車 - Google Patents

Description

この発明は、三相交流電動モータが発生する駆動力を駆動輪に伝達するように構成された電動二輪車に関する。

特許文献１は、バッテリを電源とする電動モータで車輪を駆動し、かつ、回生制動により前記バッテリを充電するようにした電動車両の運転制御装置を開示している。この運転制御装置は、アクセル開度、車速等の運転情報に基づいて、走行モードか制動モードかを判断する。運転制御装置は、制動モードのときに、電動モータを発電領域で動作させる回生動作を行う。回生動作においては、アクセル開度および車速に応じた回生電流指令値が求められ、この指令値に基づいてモータドライブ回路が駆動される。

特開平１１−２１５６１０号公報（段落００１８）

特許文献１に記載された先行技術は、アクセル開度および車速に応じて回生電流指令値が設定されるので、十分な回生量を確保できないおそれがある。
本願発明者は、この課題を解決するために、回生電流指令値をアクセル開度および車速によらずに一定に保つことを考えた。しかし、本願発明者は、この解決策が別の課題を伴うことに気づいた。すなわち、電動モータの減速に伴う制動トルクの増大である。具体的に説明すると、回生電流指令値を一定に保持した状態で電動モータの回転速度が減少すると、それに応じて制動トルクが大きくなる。そのため、このような構成を電動二輪車に適用すると、ライダーは減速時に制動トルクの変化を強く感じるから、乗車フィーリングが悪くなる。

したがって、電動二輪車において、十分な回生量を確保し、かつ制動トルクの変化を小さくして乗車フィーリングを向上することは、本願発明者によって見出された未解決の課題である。
この発明は、駆動輪を有する電動二輪車を提供する。この電動二輪車は、バッテリと、三相交流電動モータと、前記バッテリから前記電動モータへの電流供給を制御するモータコントローラと、ライダーによって操作されるアクセル操作子と、前記アクセル操作子の操作量を検出するアクセル操作検出手段と、ライダーによって操作されるブレーキ操作子と、前記ブレーキ操作子の操作の有無を検出するブレーキ操作検出手段とを含む。前記電動モータは、界磁の強さを変化させる界磁可変手段を有し、前記バッテリから電流が供給されたときに前記駆動輪に伝達すべき駆動力を発生し、前記駆動輪が外力によって回転されたときに回生電流を発生するように構成されている。前記モータコントローラは、前記アクセル操作検出手段によって予め定めるアクセル操作が検出されたとき、および前記ブレーキ操作検出手段によって前記ブレーキ操作子の操作が検出されたときに、前記電動モータが発生する回生電流を前記バッテリに供給する回生動作を実行する回生制御手段と、前記アクセル操作検出手段によって予め定めるアクセル操作が検出されたときに前記回生電流の最大値である最大回生電流を予め定める第１の一定値に設定し、前記ブレーキ操作検出手段によって前記ブレーキ操作子の操作が検出されたときに前記最大回生電流を予め定める第２の一定値に設定する回生量設定手段とを含む。

この構成によれば、予め定めるアクセル操作が検出されると、最大回生電流が第１の一定値に設定される。また、ブレーキ操作子の操作が検出されると、最大回生電流が第２の一定値に設定される。これにより、予め定めるアクセル操作およびブレーキ操作子の操作に応じて、それぞれ一定の最大回生電流が設定されるので、十分な回生量を確保できる。一方、電動モータは、界磁可変手段を備えていて、その界磁の強さを変化させることができる。したがって、回生動作時に電動モータが発生する制動トルクは、界磁可変手段によって界磁の強さを変化させることによって調整できる。たとえば、電動モータの回転速度に応じて界磁の強さを変更することにより、制動トルクを適切に調整することができる。したがって、一定の回生電流を確保しながら電動モータを減速させるときに、その減速に応じて電動モータの界磁の強さを変化させていけば、制動トルクの変化を緩やかにすることができる。これにより、十分な回生量を確保しつつ、制動トルクの変化を小さくして、乗車フィーリングを向上できる。十分な回生量を確保できることにより、一回のバッテリ充電での走行距離を長くできる。

前記予め定めるアクセル操作は、アクセル操作子の操作量（アクセル操作量）を零にする操作であってもよい。これにより、アクセル操作量を零にすることによって、回生電流が第１の一定値に制御され、それに応じた制動力が得られる。
この発明の一実施形態では、前記第１の一定値が前記第２の一定値よりも小さい。この構成によれば、ブレーキ操作をしたときに電動モータが発生する制動トルクが、予め定めるアクセル操作が行われたときの制動トルクよりも大きくなる。これにより、ブレーキ操作時には、電動モータが大きな制動トルクを発生するので、ライダーの意図に対応した大きさの制動トルクを発生させることができる。また、最大回生電流が大きな値に設定されることによって、電動モータの運動エネルギーをバッテリの充電のために効率的に利用することができる。これにより、エネルギー効率を高めることができ、一回のバッテリ充電での走行距離を長くできる。

この発明の一実施形態では、前記電動二輪車の走行速度を検出する車速検出手段をさらに含み、前記回生制御手段は、前記車速検出手段が予め定める車速閾値またはそれよりも低い車速を検出したときに、車速が低いほど回生電流を小さくする。この構成によれば、車速閾値またはそれよりも低い低車速領域では、低速になるほど回生電流が少なくなり、それに応じて電動モータが発生する制動トルクが小さくなる。これにより、低速走行時の制動感を緩和できるので、より自然な乗車フィーリングを実現できる。

内燃機関および電動モータを駆動源とするハイブリッド車両においては、エンジンブレーキがよく効く低速の変速段のときに、電動モータの回生量を小さくして、円滑な走行を実現することが考えられるかもしれない。しかし、このような構成は、専ら電動モータを駆動源とする電動二輪車において採用可能な構成ではなく、車速に応じて回生電流を変化させる構成とは異なる。

また、ハイブリッド車両においては、エンジンストールを回避するために、エンジンの回転速度が低いときに回生トルクを小さくすることが考えられるかもしれない。しかし、このような構成は、エンジンストールを考慮する必要のない電動二輪車においては、通常は採用され得ない。なぜなら、エンジンストールを考慮する必要がなければ、回生電流をできるだけ大きくしてエネルギー利用効率を高めるべきだからである。

電動二輪車において、低車速領域では車速が低いほど回生電流を小さくする構成は、低速走行時の制動感を緩和するという新たな課題の発見に基づく。したがって、ハイブリッド車両における前述のような課題から示唆される構成ではない。
なお、電動二輪車の車速が前記電動モータの回転速度に対応している（たとえば比例している）場合には、前記車速検出手段は、前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段であってもよい。

この発明の一実施形態では、前記回生制御手段は、前記車速検出手段が予め定める低速閾値またはそれよりも低い車速を検出したときに、前記回生電流を零にする。この構成によれば、車速が低速閾値以下になると、回生電流が零になる。これにより、電動モータは制動トルクを発生しなくなるから、極低速域において、より自然な乗車フィーリングを実現できる。車速の検出を電動モータの回転速度の検出で代替する場合には、その回転速度が予め定める低速閾値またはそれよりも低い極低速域において、回生電流を零に制御すればよい。

この発明の一実施形態では、前記電動二輪車は、前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段をさらに含む。また、前記モータコントローラは、前記回転速度検出手段によって検出される回転速度に応じて前記界磁可変手段を制御する界磁制御手段をさらに含む。そして、前記回生制御手段は、前記電動モータの界磁の強さおよび前記回生量設定手段によって設定される前記最大回生電流に応じて、前記電動モータに流すべき電流指令値を設定する電流指令値設定手段を含み、前記電流指令値に応じて前記電動モータへの電流供給を制御する。

この構成によれば、電動モータの回転速度に応じて電動モータの界磁の強さが制御される。これにより、たとえば、低速回転域では界磁を強めて低速トルクを大きくしたり、高速回転域では界磁を弱めて高速回転を可能としたりすることができる。回生動作時には、電動モータの界磁の強さおよび達成すべき回生電流に応じて、電流指令値が設定される。これにより、電動モータの回転速度の変化に応じて界磁の強さが変化していき、その変化に応じて回生電流を一定に保つように電流指令値が設定される。電動モータが発生するトルクは、電流指令値にほぼ比例するから、結果として、緩やかに変化する制動トルクが得られることになる。制動トルクの緩やかな変化は、ライダーに優れた乗車フィーリングを提供する。

前記モータコントローラは、前記電流検出手段によって検出される検出電流と電流指令値との偏差に応じて前記電動モータをフィードバック制御するように構成されていることが好ましい。これにより、検出電流が電流指令値に追従するように電動モータへの電流供給が制御されるので、回生動作時において、十分な回生量を確保できる。

図１は、この発明の一実施形態に係る電動二輪車の左側面図である。 図２は、前記電動二輪車の後部の右側面図である。 図３は、前記電動二輪車に備えられたスイングユニットの分解斜視図であり、スイングユニットを右斜め後方から視た状態を示している。 図４は、前記スイングユニットおよび後輪の一部断面図であり、スイングユニットおよび後輪を上方から見た状態を示している。 図５は、スイングユニットの一部を分解した状態を示す右側面図であり、電動モータのロータおよび第１ステータを取り外した状態を示している。 図６は、電動モータの右側面図であり、ロータを取り外した状態を示す。 図７は、第２ステータの断面図であり、第２ステータを周方向に沿って切断した断面を示している。 図８Ａおよび図８Ｂは、第２ステータを変位（モータ軸まわりに回動）させることに伴う電動モータの出力の特性の変化を説明するための主要部の図解図である。 図９は、電動モータおよびステータ駆動装置の制御に関連する電気的構成を示すブロック図である。 図１０は、モータコントローラに備えられたＣＰＵの機能を説明するためのブロック図である。 図１１は、ｑ軸上限電流値の参照マップの一例である。 図１２は、ｄ軸上限電流値およびｄ軸下限電流値の参照マップの一例である。 図１３は、目標ギャップ演算部が参照する目標ギャップマップの一例を示す。 図１４は、短絡／解除処理部によって参照される短絡閾値マップの一例を示す。 図１５は、短絡／解除処理部による短絡実行判断処理を説明するためのフローチャートである。 図１６は、３相短絡処理およびその解除処理を説明するためのフローチャートである。 図１７Ａ〜１７Ｄは、各相の短絡状態を解除するタイミングを説明するための原理図である。 図１８は、回生量設定部の処理を示すフローチャートである。 図１９は、電動モータの回転速度と回生動作時におけるｑ軸電流指令値（回生電流指令値）との関係を示す。 図２０は、回生時におけるギャップの制御による効果を説明するための図である。 図２１は、電動モータの回転速度と回生動作時におけるｄ軸電流指令値（弱め界磁制御のための電流指令値）との関係を示す。 図２２は、電動モータの回転速度と回生動作時に電動モータが発生する制動トルクとの関係を示す。 図２３は、電動モータの回転速度と回生動作時における目標ギャップとの関係を示す。 図２４は、電動モータの回転速度と回生動作時にバッテリに回生される回生電流（バッテリ電流）との関係を示す。 図２５は、ブレーキ操作をすることなくアクセル開度を零とした場合の測定データ例を示す。 図２６は、アクセル開度を零とし、かつブレーキ操作を行った場合（ブレーキ装置の機械的制動力が作用していない場合）の測定データ例を示す。 図２７は、アクセル開度を零とし、かつブレーキ操作を行った場合（ブレーキ装置の機械的制動力が作用している場合）の測定データ例を示す。

図１は、この発明の一実施形態に係る電動二輪車１の左側面図である。電動二輪車１は、この実施形態では、スクータタイプの車両である。この電動二輪車１は、前部および後部に荷物を載せて走行することが可能であり、荷役車両としての用途に適している。
以下の説明における前後、上下および左右の各方向は、電動二輪車１が水平面を直進走行している状態に相当する基準姿勢にあり、かつライダー（運転者）が前方を向いているときの当該ライダーの視点を基準とする。また、垂直に起立し、前輪３および後輪４が路面Ａ１に接地し、かつ、ライダーが乗車していない状態の電動二輪車１を基準として、電動二輪車１の構成を説明する。

電動二輪車１は、車体フレーム２、前輪３、後輪４、電動モータ５、バッテリ６および車体カバー７を備えている。電動二輪車１は、バッテリ６から供給される電力によって、電動モータ５を駆動し、電動モータ５の出力によって駆動輪としての後輪４を駆動する。
電動二輪車１は、この電動二輪車１の前上部に配置されたヘッドパイプ８を有している。ヘッドパイプ８内には、ステアリング軸９が回動自在に挿入されている。ステアリング軸９の下端部には、左右一対のフロントフォーク１０が取り付けられている。前輪３は、フロントフォーク１０に取り付けられている。

ステアリング軸９の上端部には、ハンドル１１が取り付けられている。ライダーは、ハンドル１１を操作することにより、ステアリング軸９、フロントフォーク１０および前輪３をステアリング軸９の軸線回りに回すことが可能である。
ハンドル１１の左右両端部には、それぞれ、グリップ１２が設けられている（左側のグリップのみを図示）。右側のグリップはアクセルグリップ（アクセル操作子）を構成している。ライダーは、このアクセルグリップを回すことにより、電動モータ５の出力を調整することが可能である。左右のグリップ１２の各前方には、ブレーキレバー１６（ブレーキ操作子）が配置されている。ブレーキレバー１６は、ライダーの手指によって前後に操作されるように構成されている。たとえば、右ブレーキレバー１６は、前輪３を制動するために操作され、左ブレーキレバー１６は後輪４の制動のために操作されるように構成されている。

ハンドル１１の中央付近にはメータ１３が設けられている。メータ１３の下方には、荷台１４が配置されている。荷台１４は、ヘッドパイプ８に固定されている。荷台１４の下部には、ヘッドランプ１５が固定されている。
車体フレーム２は、ヘッドパイプ８から後方に延びている。車体フレーム２は、ダウンチューブ１９と、ダウンチューブ１９の後方に配置された左右一対のフレーム本体２０とを含む。ダウンチューブ１９は、ヘッドパイプ８の下部から後斜め下方に延びている。側面視において、フレーム本体２０は、ダウンチューブ１９の下端部から後方に延びており、車両の前後方向Ｘ１の途中部がＳ字状に形成されている。より詳細には、フレーム本体２０は、第１フレーム部２１と、第２フレーム部２２と、第３フレーム部２３と、第４フレーム部２４とを含む。第１フレーム部２１は、ダウンチューブ１９の下端部から後方にほぼ真っ直ぐに延びており、わずかに後斜め上方に傾斜している。第２フレーム部２２は、後斜め上方に向かって立ち上がっており、その下端部が第１フレーム部２１の後端部に連結されており、その上端部が第３フレーム部２３に連結されている。第３フレーム部２３は、わずかに後斜め上方に傾斜した姿勢で後方に延びている。第４フレーム部２４は、第２フレーム部２２の中間部から後方に延び、途中で後斜め上方へ湾曲され、第３フレーム部２３の中間部に接続されている。

車体カバー７は、車体フレーム２に取り付けられている。車体カバー７は、ヘッドパイプ８を覆う前カバー２５と、前カバー２５の下部から後方に延びる下カバー２６と、前カバー２５の後方に配置された後カバー２７とを含んでいる。
前カバー２５は、ステアリング軸９の一部およびヘッドパイプ８を取り囲み、かつ、ダウンチューブ１９を取り囲んでいる。下カバー２６は、前カバー２５の下部から後方に延びており、フレーム本体２０の一部を下方および左右両側方から覆っている。下カバー２６の上端部には、足載せ部２８が配置されている。足載せ部２８は、ライダーが足を載せるために設けられており、ほぼ平坦に形成されている。

後カバー２７は、全体として、下カバー２６の後部から後斜め上方に延びた形状に形成されている。後カバー２７は、フレーム本体２０の一部を前方および左右両側方から覆っている。
シート２９の下方には、左右一対のフレーム本体２０の間に収容空間が形成されている。この収容空間には、電動モータ５の電源としてのバッテリ６が配置されている。バッテリ６は、充電可能な二次電池である。

シート２９の後方には、荷台４５が配置されている。第３フレーム部２３の上方に配置され、第３フレーム部２３に支持されている。
図２は、電動二輪車１の後部の右側面図である。電動二輪車１は、車体フレーム２に対して揺動可能に結合されたスイングユニット４７を備えている。スイングユニット４７は、モータケース６７と、モータケース６７の前端部から突出した左右一対の結合アーム６８とを含んでいる。結合アーム６８は、モータケース６７から前斜め上方に延びている。各結合アーム６８の先端部は、ピボット軸５１を介して、一対のフレーム本体２０に結合されている。したがって、スイングユニット４７は、ピボット軸５１の回りを揺動可能である。スイングユニット４７は、後輪４の右方に配置されている。スイングユニット４７の後部は、ショックアブソーバ６９を介して第３フレーム部２３に連結されている。

図３は、スイングユニット４７の分解斜視図であり、スイングユニット４７を右斜め後方から視た状態を示している。また、図４は、スイングユニット４７および後輪４の一部断面図であり、スイングユニット４７および後輪４を上方から見た状態を示している。スイングユニット４７のモータケース６７は、モータケース本体７１と、モータケース本体７１の前端部に固定された連結部材７２と、モータケース本体７１の右側面を覆う蓋７３とを含んでいる。

モータケース本体７１は、左右方向Ｙ１に延びる前端部６７ａを有しており、前端部６７ａの右部から後方に延びた形状に形成されている。
連結部材７２は、モータケース本体７１の前端部の左方に配置されている。連結部材７２と、モータケース本体７１の前端部は、複数のねじ部材７４を用いて固定されている。連結部材７２には、結合アーム６８Ｌ（６８）が一体成形されている。モータケース本体７１の前端部には、別の結合アーム６８Ｒ（６８）が一体成形されている。連結部材７２およびモータケース本体７１の前端部によって、モータケース６７の前端部６７ａが形成されている。

モータケース本体７１は、前後方向Ｘ１に延びる側壁７５と、側壁７５の外周縁部から右方に延びる筒状の周壁７６とを含んでいる。側壁７５および周壁７６によって、電動モータ５を収容可能なモータ収容空間ＳＰ１が形成されている。蓋７３は、周壁７６の右方に配置されており、モータ収容空間ＳＰ１を覆っている。蓋７３は、複数のねじ部材７７を用いて周壁７６の右端面に固定されている。周壁７６と蓋７３との間には、図示しないガスケットなどが配置されている。モータ収容空間ＳＰ１において、電動モータ５よりも前方には、モータコントローラ７８が収容されている。

スイングユニット４７は、電動モータ５の出力を後輪４に伝達するための減速機構１３１を含んでいる。減速機構１３１は、電動モータ５のモータ軸８５の回転を減速することにより、モータ軸８５からのトルクを増幅して後輪４に出力するように構成されている。減速機構１３１は、モータケース６７に固定されたギヤケース１３２に収容されている。ギヤケース１３２は、複数のねじ部材１３９を用いて、モータケース６７の左側面に固定されている。ギヤケース１３２内には、減速機構１３１を収容するギヤ収容空間ＳＰ２が形成されている。

減速機構１３１は、２段減速式に構成されている。具体的には、減速機構１３１は、入力ギヤ１４０と、中間軸１４１と、中間ギヤ１４２と、車軸１４３に設けられた出力ギヤ１４４とを含んでいる。この実施形態においては、各ギヤ１４０，１４２，１４４は、平歯車である。入力ギヤ１４０は、電動モータ５の出力軸であるモータ軸８５に一体に設けられている。モータ軸８５は、モータケース本体７１の側壁７５に形成された挿通孔１４５を挿通している。挿通孔１４５とモータ軸８５の中間部との間には、軸受１０３が配置されている。モータ軸８５は、軸受１０３の左方に向かってギヤ収容空間ＳＰ２に延びており、その左端部には、軸受１０４が嵌められている。軸受１０４は、ギヤケース１３２の左側壁に保持されている。中間軸１４１は、左右方向に延びており、その両端部は、軸受（図示せず）を介して、ギヤケース１３２の左側壁およびモータケース６７の左側壁にそれぞれ支持されている。中間ギヤ１４２は、中間軸１４１に設けられている。中間ギヤ１４２は、入力ギヤ１４０に噛み合い、かつ出力ギヤ１４４に噛み合うように構成されている。中間ギヤ１４２は、大径の第１中間ギヤ１４２ａと、それよりも小径の第２中間ギヤ１４２ｂとを有している。第１中間ギヤ１４２ａは、入力ギヤ１４０に噛み合っている。第２中間ギヤ１４２ｂは、出力ギヤ１４４に噛み合っている。出力ギヤ１４４は、第２中間ギヤ１４２ｂよりも大径に形成されており、車軸１４３に固定されている。

車軸１４３は、左右方向Ｙ１に延びており、その右端部および中間部には、軸受１０７，１０８がそれぞれ嵌められている。軸受１０７，１０８は、モータケース６７の左側壁およびギヤケース１３２の左側壁にそれぞれ保持されている。車軸１４３は、ギヤケース１３２の左方に突出し、後輪４に連結されている。
後輪４は、ホイル部材１４８と、ホイル部材１４８に取り付けられたタイヤ１４９と、を含んでいる。ホイル部材１４８は、ハブ１５０と、ディスク１５１と、ハブ１５０を取り囲む筒状部１５２と、リム１５３とを含んでいる。ハブ１５０は、車軸１４３に固定されている。これにより、ホイル部材１４８（後輪４）は、車軸１４３と一体回転可能に連結されている。タイヤ１４９は、リム１５３にはめ込まれている。

ホイル部材１４８とギヤケース１３２との間には、ブレーキ装置１５５が配置されている。この実施形態においては、ブレーキ装置１５５は、ドラムブレーキ装置である。ブレーキ装置１５５からは、操作軸１５６が右方に延びている。操作軸１５６の右端部は、操作レバー１５７に固定されている。操作レバー１５７は、操作軸１５６から後斜め下方に延びている。操作レバー１５７の下端部には、操作ケーブル１５８（図２参照）が接続されている。操作ケーブル１５８は、ライダーによって操作される左ブレーキレバー１６（図１参照）の操作によって前後方向Ｘ１に変位するように構成されている。

前輪３に関しても同様なブレーキ装置１６０（図１参照）が備えられており、右グリップ（図示せず）の前方に配置された右ブレーキレバー（図示せず）の操作に連動するように構成されている。
電動モータ５は、ロータ８１と、ロータ８１に対向したステータ８２とを含んでいる。この実施形態においては、電動モータ５は、８極１２スロットの３相ブラシレスモータ（３相交流電動モータ）である。電動モータ５は、この実施形態では、アキシャルギャップモータであり、ロータ８１とステータ８２との間には、電動モータ５の軸方向（左右方向Ｙ１）にギャップが設けられている。ロータ８１は、ステータ８２の右方に配置されている。

ロータ８１は、円板状に形成されたロータコア８３と、ロータコア８３に固定されたロータマグネット８４とを含んでいる。ロータコア８３は、モータ軸８５の右端部にスプライン結合などによって結合されており、モータ軸８５と一体回転可能である。また、ロータコア８３は、軸受１０５を介して、ステータ８２に支持されている。ロータマグネット８４は、ロータコア８３の左側面に固定され、ステータ８２と対向している。ロータマグネット８４は、複数（この実施形態では８個）設けられており、ロータコア８３の周方向に沿って等間隔に配置されている。これらのロータマグネット８４は、ロータコア８３の周方向に沿ってＮ極とＳ極とが交互にステータ８２に対向するように配置されている。

ステータ８２は、ロータ８１の左方に配置されている。ステータ８２は、モータ軸８５を取り囲む扁平な筒状に形成されている。ステータ８２は、電動モータ５の軸方向に並ぶ第１ステータ８６および第２ステータ８７を含んでいる。第１ステータ８６は、ロータ８１の左方に配置されており、モータケース本体７１の側壁７５にねじ部材９２を用いて固定されている。第２ステータ８７は、第１ステータ８６の左方に配置されており、第１ステータ８６に対してステータ８２の周方向に変位可能（モータ軸８５まわりに回動可能）とされている。これにより、ステータ８２の界磁の強さを変化させることができるようになっている。

図５は、スイングユニット４７の一部を分解した状態を示す右側面図であり、電動モータ５のロータ８１および第１ステータ８６を取り外した状態を示している。スイングユニット４７は、モータ収容空間ＳＰ１内に配置されたモータコントローラ７８と、電動モータ５と、ステータ駆動装置７９とを含んでいる。モータ収容空間ＳＰ１内において、モータコントローラ７８は前方に配置され、電動モータ５は後方に配置されている。ステータ駆動装置７９は、モータコントローラ７８と電動モータ５との間において、モータ収容空間ＳＰ１内の上方領域に配置されている。

モータコントローラ７８は、合成樹脂などを用いて形成されたケース７８ａ内に、モータ駆動回路や、このモータ駆動回路を制御する制御回路などを収容して構成されている。
ステータ駆動装置７９は、駆動ユニット１１０と、歯車機構１１３と、出力ギヤ１１４とを含む。駆動ユニット１１０は、駆動モータ１１１を含む。駆動ユニット１１０は、必要に応じて、駆動モータ１１１の回転を減速する減速機構を含んでいてもよい。歯車機構１１３は、ウォーム減速機構であり、ウォーム軸１２０と、ウォームホイール１２１とを含んでいる。駆動ユニット１１０は、ウォーム軸１２０をその軸線まわりに回転駆動するように構成されている。出力ギヤ１１４は、たとえば、平歯車である。出力ギヤ１１４は、ウォームホイール１２１に結合されており、ウォームホイール１２１と一体的に回転するように構成されている。したがって、駆動モータ１１１を回転駆動（正転または逆転）すると、その回転が歯車機構１１３によって出力ギヤ１１４に伝達され、出力ギヤ１１４の回転を引き起こす。

出力ギヤ１１４は、第２ステータ８７の外周の一部に形成された歯部８７ａに噛み合っている。出力ギヤ１１４の回転に伴い、第２ステータ８７が電動モータ５の周方向に変位する。この実施形態においては、第２ステータ８７が電動モータ５の周方向に変位可能な角度範囲は、約１５度である。
第２ステータ８７の外周部には、歯部８７ａとは別の領域に、着磁部１２８が設けられている。着磁部１２８には、磁気パターンが形成されている。着磁部１２８（第２ステータ８７）の変位は、界磁位置センサ１２９ａによって検出される。界磁位置センサ１２９ａは、第２ステータ８７の手前側（第１ステータ８６側）に配置され、第１ステータ８６に固定された回路基板１２９に保持されている。界磁位置センサ１２９ａは、必要に応じて複数個設けられていてもよい。たとえば、着磁部１２８の着磁パターン、界磁位置センサ１２９ａの配置、界磁位置センサ１２９ａの個数等は、少なくとも第２ステータ８７の変位量を検出できるように定められている。より具体的には、着磁部１２８および１つまたは複数個の界磁位置センサ１２９ａは、第２ステータ８７の原点位置、第２ステータ８７の変位方向、および第２ステータ８７の変位量を検出できるように設計されていることが好ましい。

界磁位置センサ１２９ａの出力は、回路基板１２９を介してモータコントローラ７８に出力されるようになっている。モータコントローラ７８は、駆動モータ１１１に電気的に接続されている。モータコントローラ７８は、界磁位置センサ１２９ａで検出された第２ステータ８７の位置を参照しながら、駆動モータ１１１の駆動を制御するように構成されている。これにより、第２ステータ８７が変位される。

図６は、電動モータ５の右側面図であり、ロータ８１を取り外した状態を示す。第１ステータ８６は、第１ティース８８と、コイル８９と、第１合成樹脂部材９０とを含んでいる。第１ティース８８は、電動モータ５の軸方向に平行な複数枚の電磁鋼板を重ねて柱状に形成されている。第１ティース８８は、複数設けられており、ステータ８２の周方向に等間隔に配置されている。この実施形態においては、第１ティース８８は、１２個設けられている。

コイル８９は、各第１ティース８８に巻かれている。コイル８９は、電動モータ５の周方向に沿って、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、Ｗ相コイル、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル…、の順に規則的に配列されている。Ｕ相コイルは、Ｕ相給電線９１Ｕに接続されている。Ｖ相コイルは、Ｖ相給電線９１Ｖに接続されている。Ｗ相コイルは、Ｗ相給電線９１Ｗに接続されている。給電線９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗは、それぞれ、モータコントローラ７８に接続されている（図５参照）。

第１合成樹脂部材９０は、第１ティース８８およびコイル８９をモールドしている。第１合成樹脂部材９０は、その外周面から突出したフランジ部９０ｂを含んでいる。フランジ部９０ｂは、第１ステータ８６の左端部に配置されており、第２ステータ８２に隣接している。フランジ部９０ｂは、電動モータ５の周方向に沿って複数形成されている。フランジ部９０ｂには、ねじ挿通孔が形成されており、このねじ挿通孔にねじ部材９２（図３参照）が挿通されている。図３に示すように、各ねじ部材９２は、モータケース本体７１の側壁７５に形成されたねじ孔にねじ結合されている。これにより、第１ステータ８６は、モータケース本体７１に固定されている。

第１合成樹脂部材９０に隣接して、センサ基板１３０が配置されている。センサ基板１３０上に、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相に対応した磁極位置センサ１３０ａが保持されている。磁極位置センサ１３０ａは、ホール（hall）ＩＣセンサなどからなり、ロータ８１の回転に伴う磁界の変化を検出する。この実施形態では、磁極位置センサ１３０ａは、側面視において、隣り合うティース間のスロットに配置されている。磁極位置センサ１３０ａの出力は、モータコントローラ７８に入力されるようになっている。モータコントローラ７８は、各磁極位置センサ１３０ａからの信号に基づき、給電線９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗへ供給する電力を制御する。

図７は、第２ステータ８７の断面図であり、第２ステータ８７を周方向に沿って切断した断面を示している。第２ステータ８７は、ヨーク９３と、第２ティース９４と、第２合成樹脂部材９５とを含んでいる。
ヨーク９３は、円環状の板状の部分である。第２ティース９４は、第２ヨーク９３の右側面から第１ステータ８６に向かって突出している。第２ティース９４は、電動モータ５の周方向に等間隔に複数設けられている。この実施形態では、第２ティース９４の数は、第１ティース８８の数と同じである。第２合成樹脂部材９５は、円環状に形成されており、第２ヨーク９３および各第２ティース９４をモールドしている。各第２ティース９４の右端面は、第２合成樹脂部材９５から露出している。

図４に最もよく表れているように、電動モータ５の軸方向において、第２ティース９４の長さは、第１ティース８８の長さより短い。第２合成樹脂部材９５の内周面には、軸受１０２が取り付けられている。軸受１０２は、モータケース本体７１に取り付けられている。このようにして、第２ステータ８７は、第１ステータ８６に対して相対回転に支持されている。すなわち、ステータ駆動装置７９を駆動することによって、電動モータ５の周方向における第２ステータ８７の回転位置を変更することができる。

図８Ａおよび図８Ｂは、第２ステータ８７を変位（モータ軸８５まわりに回動）させることに伴う電動モータ５の出力の特性の変化を説明するための主要部の図解図である。
ステータ駆動装置７９が発生する駆動力によって、第２ステータ８７は、図８Ａに示す第１位置と、図８Ｂに示す第２位置との間で変位可能である。第１位置（図８Ａ）とは、第２ステータの各第２ティース９４が、第１ステータ８６の対応する第１ティース８８とモータ軸８５に平行な方向に正対する位置である。第２位置（図８Ｂ）とは、第２ステータ８７の各第２ティース９４が、第１ステータ８６の隣り合う一対の第１ティース８８の中間位置に対向していて、いずれの第１ティース８８とも正対しない位置である。

図８Ａに示すように、第２ステータ８７が第１位置に位置しているとき、第１および第２ティース８８，９４は大きな面積で対向しており、それらの間のギャップＧ１は小さいので、このギャップＧ１における磁気抵抗が小さい。これにより、ステータ８２の界磁は最大の状態となる。ギャップＧ１が小さい状態では、電動モータ５には、強力な磁束Ｍ１が生じる。磁束Ｍ１は、ロータ８１のロータコア８３、第１ティース８８、第２ティース９４、および第２ステータ８７のヨーク９３を通る。強力な磁束Ｍ１が発生していることにより、電動モータ５は、低回転だが高トルクの出力を発生できる。モータコントローラ７８は、電動二輪車１が停車状態から発進するときや、坂道を上るときに、大きな磁束Ｍ１が生じるように第２ステータ８７の位置を制御するように構成されている。

一方、図８Ｂに示すように、第２ステータ８７が第２位置に位置しているときには、第１および第２ティース８８，９４は正対しておらず、それらの間のギャップＧ１における磁気抵抗が大きい。これにより、ステータ８２の界磁は最小の状態となる。ギャップＧ１が大きい状態では、電動モータ５には、磁束Ｍ１よりも弱い磁束Ｍ２が生じる。磁束Ｍ２は、ロータ８１のロータコア８３、および第１ティース８８の周囲に形成され、第２ステータ８７を通らない。弱い磁束Ｍ２が発生していることにより、電動モータ５は、低トルクだが高回転の出力を発生できる。モータコントローラ７８は、電動二輪車１が平坦路を一定速度で走行しているときなどに、磁束Ｍ２が生じるように第２ステータ８７の位置を制御するように構成されている。

このようにステータ８２の界磁の大きさを変化させることにより、電動二輪車１の走行状態に応じた出力を電動モータ５が発生できるようになっている。
図９は、電動モータ５およびステータ駆動装置７９の制御に関連する電気的構成を示すブロック図である。電動モータ５は、前述の通り、ステータ８２と、これに対向するロータ８１とを含む。ステータ８２は、第１ステータ８６（メインステータ）と、第１ステータ８６に対して予め定める角度範囲で相対回転する第２ステータ８７（界磁ステータ）とを含む。第２ステータ８７の回転位置は、界磁位置センサ１２９ａによって検出される。界磁位置センサ１２９ａの出力信号（界磁位置信号）は、モータコントローラ７８に入力される。一方、ロータ８１の磁極位置は、磁極位置センサ１３０ａによって検出される。磁極位置センサ１３０ａの出力信号（磁極位置信号）は、モータコントローラ７８に入力される。

モータコントローラ７８は、バッテリ６に接続されている。また、モータコントローラ７８は、電動モータ５に給電線９１Ｕ，９１Ｖ，９１Ｗを介して接続されており、駆動モータ１１１に給電線９８を介して接続されている。
また、モータコントローラ７８には、メインスイッチ１７の出力信号と、アクセル操作量センサ３０１の出力信号と、ブレーキセンサ３０２の出力信号とが入力されている。メインスイッチ１７は、電動二輪車１の使用開始時に使用者によってオン操作され、使用終了時に使用者によってオフ操作されるスイッチである。アクセル操作量センサ３０１は、ライダーによるアクセルグリップ１２Ｒ（右側のグリップ１２）の操作量に応じたアクセル開度信号を、アクセル情報としてモータコントローラ７８に出力する。アクセル操作量センサ３０１は、たとえば、アクセル操作に応じて電気抵抗値が変化する可変抵抗器を含み、可変抵抗器の両端電圧をアクセル開度信号として出力するように構成されていてもよい。ブレーキセンサ３０２は、ライダーによって左右いずれかのブレーキレバー１６が操作されたか否か（ブレーキ操作の有無）を検出するように構成されている。たとえば、ブレーキセンサ３０２は、ブレーキレバー１６の変位量が予め定める閾値以上のとき（または閾値を超えたとき）、ブレーキ操作有りを検出し、さもなければブレーキ操作無しを検出するように構成されていてもよい。

さらに、モータコントローラ７８は、バッテリ６の充放電を制御するバッテリコントローラ２００との間で通信ライン１９０を介して情報通信を行うように構成されている。バッテリコントローラ２００は、バッテリ６への充電が行われているか否かを検出する充電検出部２０１と、バッテリ６の充電状態（ＳＯＣ：State Of Charge）を検出する充電状態検出部２０２と、バッテリ６の電圧ＶＢを検出するバッテリ電圧検出部２０３とを含む。バッテリコントローラ２００は、さらに、充電状態検出部２０２による充電状態に応じて回生指令を発生する回生指令発生部２０４を含む。回生指令とは、電動モータ５が発生する回生電流をバッテリ６への供給すべきことを表す指令である。充電検出部２０１、充電状態検出部２０２、バッテリ電圧検出部２０３および回生指令発生部２０４のうちの一部または全部は、バッテリコントローラ２００に備えられたコンピュータがプログラムを実行することによって実現される機能処理ユニットであってもよい。

モータコントローラ７８は、制御回路３１０と、モータ駆動回路３５０とを含む。
制御回路３１０は、ＣＰＵ２８０と、スイッチ駆動回路２８１と、ステータ駆動回路２８２とを含む。また、図示は省略するけれども、制御回路３１０は、ＣＰＵ２８０の動作プログラムや制御動作に必要なマップ等を記憶したＲＯＭと、演算データの一時記憶等のために用いられるＲＡＭとを含む。ＣＰＵ２８０には、メインスイッチ１７の作動信号、アクセル操作量センサ３０１の出力信号、バッテリコントローラ２００からのデータ信号、磁極位置センサ１３０ａの出力信号、界磁位置センサ１２９ａの出力信号等が、適当なインタフェースを介して入力されている。ＣＰＵ２８は、これらの入力信号に応じて、スイッチ駆動回路２８１と、ステータ駆動回路２８２とを制御する。スイッチ駆動回路２８１は、モータ駆動回路３５０に備えられたスイッチング素子を駆動するための駆動信号を生成する。また、ステータ駆動回路２８２は、ステータ駆動装置７９の駆動モータ１１１に駆動電力を供給する。

モータ駆動回路３５０は、バッテリ６が発生する直流電圧を交流電圧に変換して電動モータ５に供給するＤＣ／ＡＣ変換回路（インバータ回路）である。より具体的には、モータ駆動回路３５０は、Ｕ相回路３５１と、Ｖ相回路３５２と、Ｗ相回路３５３とを含む。Ｕ相回路３５１、Ｖ相回路３５２およびＷ相回路３５３は、バッテリ６に対して互いに並列に接続されている。

Ｕ相回路３５１は、上アームスイッチング素子Ｓｗ１と下アームスイッチング素子Ｓｗ２との直列回路である。Ｖ相回路３５２は、上アームスイッチング素子Ｓｗ３と下アームスイッチング素子Ｓｗ４との直列回路である。Ｗ相回路３５３は、上アームスイッチング素子Ｓｗ５と下アームスイッチング素子Ｓｗ６との直列回路である。これらのスイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ６は、たとえば、パワーＭＯＳＦＥＴ等のパワーデバイスで構成されており、それらのゲートに、スイッチ駆動回路２８１からの駆動信号が供給されるようになっている。これにより、スイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ６がオン／オフ駆動される。各スイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ６には、ダイオードＤ１〜Ｄ６がそれぞれ並列に接続されている。これらのダイオードＤ１〜Ｄ６は、パワーＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子に内蔵されたダイオード（たとえば寄生ダイオード）であってもよいし、素子外に並列接続したダイオードであってもよい。

各相回路において上アームスイッチング素子と下アームスイッチング素子との間に、対応する相の給電線が接続されている。すなわち、Ｕ相回路の上アームスイッチング素子Ｓｗ１と下アームスイッチング素子Ｓｗ２との間にＵ相給電線９１Ｕが接続されている。Ｖ相回路３５２の上アームスイッチング素子Ｓｗ３と下アームスイッチング素子Ｓｗ４との間にＶ相給電線９１Ｖが接続されている。さらに、Ｗ相回路３５３の上アームスイッチング素子Ｓｗ５と下アームスイッチング素子Ｓｗ６との間にＷ相給電線９１Ｗが接続されている。Ｕ相給電線９１Ｕは、電動モータ５のＵ相コイル５Ｕに接続されており、Ｖ相給電線９１Ｖは電動モータ５のＶ相コイル５Ｖに接続されており、Ｗ相給電線９１Ｗは電動モータ５のＷ相コイル５Ｗに接続されている。

各相の電流を検出するために、モータ駆動回路３５０には、電流検出回路３５４が備えられている。電流検出回路３５４は、各相の下アームスイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ４，Ｓｗ６に流れる電流を検出し、その方向および大きさを表す検出信号（電流値信号）を制御回路３１０に入力するように構成されている。すなわち、電流検出回路３５４は、Ｕ相電流Ｉ_Ｕ、Ｖ相電流Ｉ_ＵおよびＷ相電流Ｉ_Ｗの検出値を出力する。これらの相電流検出値は、ＣＰＵ２８０に入力される。

図１０は、ＣＰＵ２８０の機能を説明するためのブロック図である。ＣＰＵ２８０は、動作プログラムを実行することによって、複数の機能処理ユニットとして機能するように構成されている。この複数の機能処理ユニットには、電流指令値演算部３１１と、回転速度演算部３１２と、ｑ軸電流偏差演算部３１３と、ｄ軸電流偏差演算部３１４と、ｑ軸ＰＩ（比例積分）演算部３１５と、ｄ軸ＰＩ演算部３１６と、３相／２相座標変換部３１７とが含まれている。さらに、複数の機能処理ユニットには、電気角演算部３１８と、電圧指令値演算部３１９と、２相／３相座標変換部３２０と、駆動信号生成部３２１と、目標ギャップ演算部３２２と、ギャップ差分演算部３２３と、ギャップＰＩ演算部３２４と、駆動信号生成部３２５と、実ギャップ演算部３２６とが含まれている。さらに、前記複数の機能処理ユニットには、短絡／解除処理部３３０と、回生量設定部３４０とが含まれている。

電流指令値演算部３１１は、アクセル操作量センサ３０１からのアクセル開度信号に基づいてアクセル開度ＡＯ（％）を算出する。アクセル開度ＡＯは、アクセル操作量の最大値に対する実際のアクセル操作量の比率、すなわち、アクセル開度信号の最大値に対するアクセル操作量センサ３０１によって取得されたアクセル開度信号の比率を百分率で表した値であってもよい。

電流指令値演算部３１１は、アクセル開度ＡＯと回転速度演算部３１２によって演算される電動モータ５の回転速度ｎとに基づいて、電動モータ５を駆動するための電流指令値（目標電流値）を演算する。回転速度演算部３１２は、電気角演算部３１８が演算する電気角θに基づいて、電動モータ５の回転速度ｎを演算するように構成されていてもよい。電気角演算部３１８は、磁極位置センサ１３０ａの出力信号に基づいて、電動モータ５の電気角θを算出する。

電流指令値演算部３１１は、この実施形態では、ｄｑ軸座標系における電流指令値を演算する。ｄｑ座標系とは、電動モータ５のロータ８１とともに回転する２相回転座標系であり、界磁の方向に沿うｄ軸と、ｄ軸に対して直交するｑ軸とで定義される直交座標系である。電流指令値演算部３１１は、トルクを発生する成分となるｑ軸電流の指令値Ｉｑ^＊と、電動モータ５の誘起電圧を弱める成分となるｄ軸電流の指令値Ｉｄ^＊とを演算する。

ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、たとえば、ｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxにアクセル開度ＡＯを乗じて算出される（Ｉｑ^＊＝Ｉｑ_max×ＡＯ÷１００）。ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は、アクセル開度ＡＯ、電動モータ５の回転速度ｎおよびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊のうち少なくともいずれか１つをパラメータ情報として、計算によって求められる。
ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は、たとえば、ｄ軸上限電流値Ｉｄ_maxにアクセル開度ＡＯを乗じて算出されてもよい（Ｉｄ^＊＝Ｉｄ_max×ＡＯ÷１００）。また、電動モータ５の回転速度ｎをパラメータ情報とし、回転速度ｎに対応する最適なＩｄ^＊を予め実験等で求めてマップデータとしてＲＯＭに記憶しておき、当該マップデータに基づいて電動モータ５の回転速度ｎからｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を求めてもよい。さらに、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊のパラメータ情報に対応する最適なＩｄ^＊を予め実験等で求めてマップデータとしてＲＯＭに記憶しておき、当該マップデータに基づいてｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊からｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を求めてもよい。また、アクセル開度ＡＯとｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とのパラメータ情報に対応する最適なＩｄ^＊を予め実験等で求めて三次元マップデータとしてＲＯＭに記憶しておき、当該三次元マップデータに基づいてアクセル開度ＡＯとｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊とからｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を求めてもよい。なお、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は、上述したアクセル開度ＡＯ、電動モータ５の回転速度ｎ、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の情報にかかわらず、常にゼロ（Ｉｄ^＊＝０）に設定されてもよい。

一方、アクセル開度ＡＯが零の場合およびブレーキ操作が検出された場合に、バッテリコントローラ２００（図９参照）から回生指令が与えられているときには、電流指令値演算部３１１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を負の値に設定する。このとき、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、バッテリコントローラ２００から与えられる充電状態（ＳＯＣ）やバッテリ電圧ＶＢに応じて定められてもよい。また、高速回転時には、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を負の値に設定して、弱め界磁制御が行われてもよい。

回生量設定部３４０は、アクセル開度ＡＯが零のとき、およびブレーキ操作がされたときの最大回生電流を設定する。回生電流とは、バッテリ６に実際に回生されてその充電に用いられる電流（バッテリ電流）であり、最大回生電流はその最大値である。回生電流と電流指令値との間に相関関係はあるが、それらは一致するわけではない。回生量設定部３４０は、具体的には、アクセル開度ＡＯが零であって、ブレーキセンサ３０２がブレーキ操作なしを検出しているときには、最大回生電流を第１の一定値に設定する。また、回生量設定部３４０は、ブレーキセンサ３０２がブレーキ操作ありを検出しているときには、最大回生電流を、第１の一定値よりも大きな第２の一定値に設定する。さらに、回生量制御部３４０は、アクセル開度ＡＯが零でないときは、最大回生電流を零に設定する。回生電流設定部３４０が最大回生電流を設定したときには、電流指令値演算部３１１は、その設定された最大回生電流以下（または未満）の回生電流となるように、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊およびｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を設定する。

電流指令値演算部３１１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊をｑ軸電流差分演算部３１３に、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊をｄ軸電流差分演算部３１４にそれぞれ出力する。ｑ軸電流差分演算部３１３には、３相／２相座標変換部３１７から、電動モータ５に実際に流れたｑ軸実電流値Ｉｑが供給される。ｑ軸電流差分演算部３１３は、ｑ軸実電流値Ｉｑとｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊との差分値（Ｉｑ^＊−Ｉｑ）を算出し、ｑ軸ＰＩ演算部３１５に出力する。また、ｄ軸電流差分演算部３１４には、３相／２相座標変換部３１７から、電動モータ５に実際に流れたｄ軸実電流値Ｉｄが供給される。ｄ軸電流差分演算部３１４は、ｄ軸実電流値Ｉｄとｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊との差分値（Ｉｄ^＊−Ｉｄ）を算出し、ｄ軸ＰＩ演算部３１６に出力する。

３相／２相座標変換部３１７は、電流検出回路３５４が出力するＵ相実電流Ｉ_Ｕ、Ｖ相実電流Ｉ_ＶおよびＷ相実電流Ｉ_Ｕを座標変換して、ｑ軸実電流値Ｉｑおよびｄ軸実電流値Ｉｄを算出する。すなわち、３相／２相座標変換部３１７は、３相固定座標系であるＵＶＷ座標系から、２相回転座標系であるｄｑ座標系への座標変換を行う。この座標変換のために、３相／２相座標変換部３１７は、電気角演算部３１８によって算出された電気角θを用いる。

ｑ軸ＰＩ演算部３１５は、差分値（Ｉｑ^＊−Ｉｑ）に基づいて比例積分演算を行い、ｑ軸実電流値Ｉｑがｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊に追従するような制御量を算出する。同様に、ｄ軸ＰＩ演算部３１６は、差分値（Ｉｄ^＊−Ｉｄ）に基づいて比例積分演算を行い、ｄ軸実電流値Ｉｄがｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊に追従するような制御量を算出する。このようにして算出された制御量は、電圧指令値演算部３１９に出力され、電圧指令値演算部３１９においてｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊に変換される。

ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊は、２相／３相座標変換部３２０に出力される。２相／３相座標変換部３２０は、電気角演算部３１８によって算出された電気角θを用いて、ｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊およびｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊を、３相の電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊に変換する。すなわち、２相／３相座標変換部３２０は、２相回転座標系であるｄｑ座標系から、３相固定座標系であるＵＶＷ座標系への座標変換を実行する。３相の電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊は、駆動信号生成部３２１に供給される。駆動信号生成部３２１は、電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊に応じたデューティ制御信号（ＰＷＭ制御信号）をスイッチ駆動回路２８１に出力する。これにより、モータ駆動回路３５０のスイッチング素子Ｓｗ１〜Ｓｗ６が、当該デューティ比に応じてオン／オフ駆動される。これにより、電動モータ５には、電圧指令値Ｖ_Ｕ ^＊，Ｖ_Ｖ ^＊，Ｖ_Ｗ ^＊に応じた電圧で、駆動用電力が供給される。

次に、ステータ駆動装置７９の駆動モータ１１１の制御系について説明する。目標ギャップ演算部３２２は、第２ステータ８７の目標位置を演算する。より具体的には、第１ステータ８６の第１ティース８８と第２ステータ８７の第２ティース９４との間のギャップＧの目標値（目標ギャップ）Ｇ^＊を演算する。第１ティース８８と第２ティース９４とが正対する第１位置（図８Ａ参照）におけるギャップＧが０％と定義され、第１ティース８８と第２ティース９４とが最も離れた第２位置（図８Ｂ参照）におけるギャップＧが１００％と定義される。実際のギャップＧおよび目標ギャップＧ^＊は、０％〜１００％の値をとる。この実施形態では、ギャップＧおよび目標ギャップＧ^＊は、０％〜１００％の値で段階的に（たとえば１０％間隔で）変化する値をとるように制御される。むろん、ギャップＧおよび目標ギャップＧ^＊は、０％〜１００％の値で連続的に変化する値をとってもよい。

目標ギャップ演算部３２２には、たとえば、回転速度演算部３１２によって演算された電動モータ５の回転速度ｎと、電流指令値演算部３１１によって演算されたｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊と、バッテリ６の電圧ＶＢと、実ギャップ演算部３２６によって演算された実ギャップＧとが入力される。目標ギャップ演算部３２２は、これらの入力情報に基づいて、目標ギャップＧ^＊を演算し、ギャップ差分演算部３２３に出力する。また、目標ギャップ演算部３２２は、メインスイッチ１７の投入操作が行われた直後には、目標ギャップＧ^＊を０％に設定する。これは、電動二輪車１の走行開始時に必要な大トルク発生の準備のためである。また、目標ギャップ演算部３２２は、メインスイッチ１７の遮断操作が行われると、目標ギャップＧ^＊を１００％に設定する。これは、電動二輪車１を押し歩きするときに電動モータ５が大きな負荷とならないようにするためである。

ギャップ差分演算部３２３は、目標ギャップＧ^＊と、実ギャップ演算部３２６によって演算された実ギャップＧとの差分値（Ｇ^＊−Ｇ）を演算し、ギャップＰＩ演算部３２４に出力する。ギャップＰＩ演算部３２４は、差分値（Ｇ^＊−Ｇ）に基づいて比例積分演算を行い、実ギャップＧが目標ギャップＧ^＊に追従するような制御量を演算する。駆動信号生成部３２５は、その演算結果に応じたデューティ比の駆動信号（ＰＷＭ信号）をステータ駆動回路２８２に出力する。

ステータ駆動回路２８２は、バッテリ６に接続されており、たとえばＭＯＳＦＥＴからなる４個のスイッチング素子を含むＨブリッジ回路であってもよい。各スイッチング素子のゲートに、駆動信号生成部３２５からの駆動信号が入力される。これにより、各スイッチング素子がオン／オフ駆動され、デューティ比に応じた電圧で駆動モータ１１１に駆動用電力が供給する。駆動モータ１１１への通電方向に応じて、駆動モータ１１１は、正転方向または逆転方向に回転する。

実ギャップ演算部３２６は、ステータ駆動装置７９の界磁位置センサ１２９ａからの出力信号に基づいてギャップＧを演算し、目標ギャップ演算部３２２に出力する。
短絡／解除処理部３３０は、電動モータ５の３相の端子間を短絡する３相短絡を実行したり、３相短絡状態の解除を行ったりする。短絡／解除処理部３３０は、回転速度演算部３１２によって演算される回転速度ｎやバッテリ電圧ＶＢ等の情報に基づいて、所定の短絡条件が成立すると、３相短絡を実行する。また、短絡／解除処理部３３０は、電動モータ５が３相短絡状態のときに、所定の解除条件が成立すると、３相短絡状態を解除する。３相短絡を実行するとき、短絡／解除処理部３３０は、駆動信号生成部３２１に対して、モータ駆動回路３５０の全ての相回路３５１，３５２，３５３における下アームスイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ４，Ｓｗ６をオン状態とするための指令を与える。また、短絡／解除処理部３３０は、３相短絡状態を解除するとき、駆動信号生成部３２１に対して、モータ駆動回路３５０の全ての相回路３５１，３５２，３５３における下アームスイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ４，Ｓｗ６をオフ状態とするための指令を与える。これらの詳細については、後述する。

３相短絡状態とは、モータ駆動回路３５０のＵ相回路３５１、Ｖ相回路３５２およびＷ相回路３５３の全てにおいて、下アームスイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ４，Ｓｗ６をオンしている状態である。このとき、電動モータ５のＵ相コイル５Ｕ、Ｖ相コイル５ＶおよびＷ相コイル５Ｖの端子間が短絡され、ロータ８１の回転によって生じる電力は、コイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗによって熱消費される。すなわち、電動モータ５からバッテリ６に回生される回生電流は零になる。

３相短絡状態のとき、電動モータ５に流れる電流は、電動モータ５の回転を妨げる。すなわち、電動モータ５は、制動トルクを発生し、この制動トルクが電動二輪車１に作用する。電動モータ５が発生する電流をバッテリ６に回生させる回生動作を行うときも、回生電流に応じた制動トルクが生じる。回生量設定部３４０が設定する前記第１の一定値は、３相短絡状態のときに電動モータ５が発生する制動トルクと同等の制動トルクを発生させる回生電流に相当している。

図１１は、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の上限値であるｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxの参照マップの一例である。電流指令値演算部３１１は、この参照マップに基づいてｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxを決定し、そのｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxに基づいてｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊（＝Ｉｑ_max×ＡＯ÷１００）を演算する。この参照マップは、ｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxを電動モータ５の回転速度ｎおよびギャップＧに基づいて設定するために用いられる。ギャップＧ＝０％、１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％および１００％の場合について、異なる参照曲線に従って、ｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxが設定される。

参照曲線は、ｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxを０以上の値に設定する力行（りきこう）参照曲線群と、ｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxを０以下に設定する回生参照曲線群とを含む。力行参照曲線群は、電動モータ５を電動機として作用させ、後輪４に駆動力を伝達する力行動作時に参照される。回生参照曲線群は、電動モータ５を発電機として作用させ、後輪４から伝達さる駆動力によって回転される電動モータ５が発生する回生電流をバッテリ６に供給する回生動作時に参照される。

力行参照曲線群の各参照曲線（力行参照曲線）は、電動モータ５の回転速度ｎが各所定値に達するまではｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxを一定値とし、当該所定値を超える領域では、回転速度ｎの増加に伴ってｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxを減少させる特性となるように設定されている。ギャップＧが大きいほどステータ８７の界磁が弱くなるので、誘起電圧が抑制され、高速回転が可能となる。

ギャップＧ＝１００％の力行参照曲線は、高速度域まで延びる特性に設定されている。これは、ギャップＧ＝１００％のときには、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を負の値に設定して弱め界磁制御を行い、ｑ軸電流を流せる領域を拡大していることによる。この実施形態では、ギャップＧ＜１００％のときには、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＝０として、弱め界磁制御を行わないように構成されている。むろん、ギャップＧ＜１００％のときにも弱め界磁制御を行ってもよい。

一方、回生参照曲線群を構成する各参照曲線（回生参照曲線）は、電動モータ５の回転速度ｎが各所定値に達するまではｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxを一定値とし、当該所定値を超える領域では、回転速度ｎの増加に伴ってｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxを減少（絶対値を増加）させる特性となるように設定されている。回生動作時には、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、その絶対値がｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxの絶対値以下となるように設定される。ギャップＧが大きいほどステータ８７の界磁が弱くなるので、誘起電圧が抑制され、高回転時でも適切な回生電流が得られる。

ギャップＧ＝１００％の回生参照曲線は、高速度域まで延びる特性に設定されている。これは、ギャップＧ＝１００％のときには、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を負の値に設定して弱め界磁制御を行い、ｑ軸電流を流せる領域を拡大していることによる。この実施形態では、ギャップＧ＜１００％のときには、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊＝０として、弱め界磁制御を行わないように構成されている。むろん、ギャップＧ＜１００％のときにも弱め界磁制御を行ってもよい。

図１１には、電動モータ５の低速回転領域にｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を制限するための低速制限参照曲線Ｌが併せて示されている。電動モータ５の回転速度ｎが所定の回転速度閾値ｎ１以下の場合において、回生参照曲線に基づいて定められたｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が低速制限参照曲線Ｌ上の制限値を下回るときには、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、当該制限値に補正される。低速制限参照曲線Ｌは、回転速度ｎが低いほど絶対値が小さくなり、所定の低速閾値ｎ２以下（または低速閾値ｎ２未満）の極低速域において零になる特性を有している。回転速度ｎは、後輪４の回転速度に比例しているから、電動二輪車１の車速に比例している。したがって、回転速度演算部３１２（図１０参照）が演算する回転速度ｎは、車速に相当するである。回転速度閾値ｎ１は、たとえば、電動二輪車１の車速に換算すると、２５ｋｍ／ｈ程度に相当する。また、低速閾値ｎ２は、たとえば、電動二輪車１の車速に換算すると、６ｋｍ／ｈ程度に相当する。したがって、電動二輪車１が低速で惰性走行しているときには、回生電流が抑制されるので、それに応じて、電動モータ５が発生する制動トルクが弱められる。その結果、低速走行時の制動感を抑制できるから、良好な乗車フィーリングが得られる。

図１２は、ｄ軸電流指令値Ｉｑの上限値であるｄ軸上限電流値Ｉ_ｄmaxおよびその下限値であるｄ軸下限電流値Ｉｄ_minの参照マップの一例である。電流指令値演算部３１１は、この参照マップに基づいてｄ軸上限電流値Ｉｄ_maxおよびｄ軸下限電流値Ｉｄ_minを決定し、そのｄ軸上限電流値Ｉｄ_maxおよびｄ軸下限電流値Ｉｄ_minに基づいてｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を演算する。

この参照マップは、ｄ軸上限電流値Ｉｄ_maxおよびｄ軸下限電流値Ｉｄ_minを電動モータ５の回転速度ｎに基づいて設定するために用いられる。より具体的には、参照マップは、ｄ軸上限電流値Ｉｄ_maxを回転速度ｎに基づいて設定するためのｄ軸上限曲線と、ｄ軸下限電流値Ｉｄ_minを回転速度ｎに基づいて設定するためのｄ軸下限曲線とを含む。これらの曲線は、いずれもＩｄ＜０の領域に設定されている。ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は、ｄ軸上限曲線（Ｉｄ_max）とｄ軸下限曲線（Ｉｄ_min）との間の値に定められる。

ｄ軸上限曲線（Ｉｄ_max）は、界磁を弱めて、ｑ軸電流値Ｉｑの絶対値を最大値（たとえば１００アンペア）とすることができるｄ軸電流値を表す。このｄ軸上限曲線（Ｉｄ_max）は、回転速度ｎの所定値以上の領域において有意な値（負の値）をとり、回転速度ｎの増加に伴って減少（絶対値が増加）するように定められている。ｄ軸下限曲線（Ｉｄ_min）は、ｑ軸電流Ｉｑを有意値として制御することができる最小絶対値のｄ軸電流値を表す。このｄ軸下限曲線（Ｉｄ_min）は、回転速度ｎの所定値以上の領域において有意な値（負の値）をとり、回転速度ｎの増加に伴って減少（絶対値が増加）するように定められている。ｄ軸電流値を、ｄ軸上限曲線（Ｉｄ_max）とｄ軸下限曲線（Ｉｄ_min）との間の値に定めることによって、界磁を弱めたのと同等の効果を得ることができる。すなわち、力行動作時には、電動モータ５を高速に回転させることができ、回生動作時には、高速回転時でも過大な誘起電圧を回避できる。

図１３は、目標ギャップ演算部３２２が参照する目標ギャップマップの一例を示す。目標ギャップ演算部３２２は、この目標ギャップマップを参照して目標ギャップＧ^＊を設定するように構成されていてもよい。目標ギャップＧ^＊は、この例では、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の絶対値｜Ｉｑ^＊｜と、電動モータ５の回転速度ｎとに応じて設定される。目標ギャップマップは、ｑ軸電流指令値の絶対値｜Ｉｑ^＊｜＝０，３０，６０，７０，８０，９０，１００（アンペア）にそれぞれ対応した複数の目標ギャップ曲線を有している。各目標ギャップ曲線は、電動モータ５の回転速度ｎが或る値になるまでは目標ギャップＧ^＊＝０％で、その値以上の領域では、回転速度ｎが大きいほど目標ギャップＧ^＊を大きくする特性に設定されている。これにより、低速回転時にはステータ８７の界磁が強く、高速回転時にはステータ８７の界磁が弱められる。さらに、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の絶対値｜Ｉｑ^＊｜が大きいほど、小さな回転速度ｎで大きな目標ギャップＧ^＊を設定する特性に設定されている。

図１４は、短絡／解除処理部３３０によって参照される短絡閾値マップの一例を示す。短絡／解除処理部３３０は、電動モータ５の回転速度と短絡閾値とを比較し、その比較結果に基づいて、３相短絡を実行するか否かを決定する。短絡閾値マップは、その短絡閾値を設定する。図１４に示す短絡閾値マップは、ステータ８７における第１および第２ステータ８６，８７間のギャップＧに応じて短絡閾値を変化させるように設定されている。ギャップＧが大きいほど、短絡閾値が大きくなる。ギャップＧが大きいほど、界磁が弱められるので、誘起電圧が小さくなるからである。

図１４には、バッテリ電圧ＶＢが４６Ｖの場合と５４Ｖの場合とについて、短絡閾値の変動を表す曲線が示されている。すなわち、短絡閾値は、バッテリ電圧ＶＢに応じて可変設定されてもよい。バッテリ電圧ＶＢが高いほど高い誘起電圧が許容されるから、それに応じて短絡閾値が高回転側にシフトしている。ギャップＧが９０％の場合と１００％の場合とで短絡閾値が大きく異なるのは、弱め界磁制御の有無に起因する。すなわち、ギャップＧ＝１００％のときは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊を有意値に設定して弱め界磁制御が行われるから、誘起電圧が一層抑制されるので、より高い短絡閾値が許容される。

図１５は、短絡／解除処理部３３０による短絡実行判断処理を説明するためのフローチャートである。短絡／解除処理部３３０（ＣＰＵ２８０）は、予め定める制御周期毎に短絡実行判断処理を繰り返し実行する。短絡／解除処理部３３０は、まず、３相短絡状態かどうかを判断する（ステップＳ１）。
３相短絡状態でなければ（ステップＳ１：ＮＯ）、短絡／解除処理部３３０は、電動モータ５の回転速度ｎが短絡閾値Ａ（図１４参照）を超えている（ｎ＞Ａ）かどうかを判断する（ステップＳ２）。この判断は、回転速度ｎが短絡閾値Ａ以上（ｎ≧Ａ）か否かの判断に代えてもよい。回転速度ｎが短絡閾値Ａを超えていれば（または短絡閾値Ａ以上であれば）、短絡／解除処理部３３０は、３相短絡実行要求を発生する（ステップＳ６）。すなわち、電動モータ５の回転速度ｎが大きく、バッテリ６に大きな電圧がかかるおそれがあるときには、３相短絡が実行される。これにより、バッテリ６の保護が図られる。

回転速度ｎが短絡閾値Ａを超えていなければ（または短絡閾値Ａ以上であれば）、短絡／解除処理部３３０は、バッテリコントローラ２００から通信ライン１９０を介して与えられている情報を参照する（ステップＳ３）。より具体的には、バッテリコントローラ２００から回生指令が与えられているかどうかを調べる。さらに、バッテリ６が充電中かどうかを調べる。回生指令が与えられておらず、かつ充電中であれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、短絡／解除処理部３３０は、３相短絡実行要求を発生する（ステップＳ６）。一般的には、ステップＳ３の判断が肯定されることはないけれども、たとえば、急加速時、急減速時、無負回転時（スタンドを立てた状態で後輪を空転させた場合）などには、制御の追従遅れによって、ステップＳ３の判断が肯定される可能性がある。

ステップＳ３の判断が否定のときは、短絡／解除処理部３３０は、さらに、バッテリ電圧ＶＢが短絡閾値電圧Ｂを超えている（ＶＢ＞Ｂ）かどうかを判断する（ステップＳ４）。この判断は、バッテリ電圧ＶＢが短絡閾値電圧Ｂ以上（ＶＢ≧Ｂ）か否かの判断に代えてもよい。ステップＳ４の判断が肯定されると、短絡／解除処理部３３０は、３相短絡実行要求を発生する（ステップＳ６）。これにより、バッテリ６が満充電に近い状態のときに、回生電流がバッテリ６に供給されることを回避できる。短絡閾値電圧Ｂは、バッテリ６が充電限界まで充電されたときのバッテリ電圧値であってもよいし、それよりも少し低い値であってもよい。

ステップＳ４の判断が否定のときは、短絡／解除処理部３３０は、さらに、モータ電流の制御余裕があるかどうかを判断する（ステップＳ５）。具体的には、駆動信号生成部３２１がデューティ比１００％の駆動信号を生成しており、かつｑ軸電流偏差（Ｉｑ^＊−Ｉｑ）が負の値のときには、制御余裕がないと判断され、さもなければ制御余裕があると判断される。ステップＳ５の判断が肯定のときは、短絡／解除処理部３３０は、３相短絡実行要求を発生する（ステップＳ６）。これにより、電動モータ５の回転速度ｎを適切な範囲に保つことができ、制御余裕のある通常状態への復帰を促すことができる。ステップＳ５の判断が否定のときは、当該制御周期における３相短絡判断処理を終える。

ステップＳ２〜Ｓ５において判断される条件は、３相短絡を実行するための条件（短絡条件）の例である。この実施形態では、少なくともいずれか一つの短絡条件が成立すると、３相短絡実行要求が発生される。ただし、これらの短絡条件のうちの一つまたは２つ以上が省かれてもよい。たとえば、回転速度ｎに関する短絡条件（ステップＳ２）のみを判断してもよい。また、回転速度ｎに関する短絡条件（ステップＳ２）と、バッテリ電圧ＶＢに関する短絡条件（ステップＳ５）との２つの短絡条件のみを用いてもよい。

一方、３相短絡状態であれば（ステップＳ１：ＹＥＳ）、３相短絡解除判定（ステップＳ７〜Ｓ１０）が行われる。
具体的には、短絡／解除処理部３３０は、電動モータ５の回転速度ｎが解除閾値Ａ′（＝Ａ−α。αは０以上の定数。たとえばαは５００rpm程度。）未満かどうかを判断する（ステップＳ７）。この判断は、回転速度ｎが解除閾値Ａ′以下（ｎ≦Ａ）か否かの判断に代えてもよい。Ａ＞Ａ′（α＞０）とすることにより、３相短絡の実行とその解除とにヒステリシス特性を与えることができるので、制御を安定化できる。

また、短絡／解除処理部３３０は、電動モータ５の回転速度ｎが、３相短絡を開始したときの回転速度ｎ_ｉ未満（ｎ＜ｎ_ｉ）かどうかを判断する（ステップＳ８）。この判断は、回転速度ｎが３相短絡を開始したときの回転速度ｎ_ｉ以下（ｎ≦ｎ_ｉ）か否かの判断に代えてもよい。
さらに、短絡／解除処理部３３０は、バッテリ６の電圧ＶＢが、解除閾値電圧Ｂ′（＝Ｂ−β。βは０よりも大きな定数。たとえばβは１Ｖ程度。）未満（ＶＢ＜Ｂ′）かどうかを判断する（ステップＳ９）。この判断は、バッテリ電圧ＶＢが解除閾値電圧Ｂ′以下（ＶＢ≦Ｂ′）か否かの判断に代えてもよい。Ｂ＞Ｂ′（β＞０）とすることにより、３相短絡の実行とその解除とにヒステリシス特性を与えることができるので、制御を安定化できる。

さらに、短絡／解除処理部３３０は、弱め界磁制御が不要な制御領域（Ｉｄ不要領域）かどうかを判断する（ステップＳ１０）。弱め界磁制御が不要な制御領域とは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊が零に保たれる領域である。より具体的には、図１１に示すギャップＧが１００％以外の力行参照曲線において、ｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxが零となる回転速度ｎ以下の回転速度領域は、弱め界磁制御が不要な制御領域である。したがって、弱め界磁制御が不要かどうかは、ギャップＧおよび回転速度ｎに基づいて判断される。

ステップＳ７〜Ｓ１０のいずれかの判断が否定されれば、当該制御周期における３相短絡判断処理を終える。一方、ステップＳ７〜Ｓ１０の全ての判断が肯定されると、短絡／解除処理部３３０は、３相短絡解除要求を発生する（ステップＳ１１）。
ステップＳ７〜Ｓ１０において判断される条件は、３相短絡を解除するための条件（解除条件）の例である。この実施形態では、例示した全ての解除条件が成立すると、３相短絡実行要求が発生される。ただし、これらの解除条件のうちの一つまたは２つ以上が省かれてもよい。たとえば、回転速度ｎに関する解除条件（ステップＳ７）のみを判断してもよい。また、回転速度ｎに関する解除条件（ステップＳ７）と、バッテリ電圧ＶＢに関する解除条件（ステップＳ９）との２つの解除条件のみを用いてもよい。

図１６は、３相短絡処理およびその解除処理を説明するためのフローチャートである。この処理は、短絡／解除処理部３３０（ＣＰＵ２８０）によって、予め定める制御周期毎に繰り返し実行される。
短絡／解除処理部３３０は、３相短絡実行要求の有無を判断する（ステップＳ２１）。３相短絡実行要求があれば（ステップＳ２１：ＹＥＳ）、短絡／解除処理部３３０は、電動モータ５に通電しているか否かを判断する（ステップＳ２２）。より具体的には、モータ駆動回路３５０に供給される駆動信号のデューティ比に基づいて、通電中かどうかが判断される。通電中でなければ（ステップＳ２２：ＮＯ）、短絡／解除処理部３３０は、駆動信号生成部３２１に３相短絡指令を与える（ステップＳ２３）。これに応答して、駆動信号生成部３２１は、モータ駆動回路３５０の全ての相回路３５１〜３５３において、上アームスイッチング素子Ｓｗ１，Ｓｗ３，Ｓｗ４をオフ状態に保持し、下アームスイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ４，Ｓｗ６をオン状態に保持するための駆動信号を生成する。これにより、電動モータ５は３相短絡状態となる。

一方、電動モータ５に通電中であれば（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、短絡／解除処理部３３０は、駆動信号生成部３２１に通電停止指令を与え、実際に通電停止に至るまでの一定時間を待機する（ステップＳ２３）。その後、短絡／解除処理部３３０は、駆動信号生成部３２１に３相短絡指令を与える（ステップＳ２３）。通電中には、モータ駆動回路３５０の上アームスイッチング素子Ｓｗ１，Ｓｗ２，Ｓｗ３がオン／オフ駆動されている。この状態で、３相短絡のために下アームスイッチング素子Ｓｗ２，Ｓｗ４，Ｓｗ６をオンすると、バッテリ６のプラス端子とマイナス端子間が短絡して、大きな貫通電流が流れるおそれがある。ステップＳ２３の処理によって、上アームスイッチング素子Ｓｗ１，Ｓｗ２，Ｓｗ３を完全にオフしてから３相短絡を実行できるので、バッテリ６の端子間短絡を回避できる。

３相短絡実行要求がなければ（ステップＳ２１：ＮＯ）、短絡／解除処理部３３０は、電動モータ５が３相短絡状態かどうかを判断する（ステップＳ２５）。３相短絡状態でなければ（ステップＳ２５：ＮＯ）、当該制御周期の処理を終える。３相短絡状態のときは（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、短絡／解除処理部３３０は、３相短絡解除要求の有無を判断する（ステップＳ２６）。３相短絡解除要求がなければ（ステップＳ２６：ＮＯ）、当該制御周期の処理を終える。３相短絡解除要求があれば（ステップＳ２６：ＹＥＳ）、３相短絡解除処理（ステップＳ２７〜Ｓ３５）を実行する。

３相短絡解除処理は、Ｕ相短絡解除（ステップＳ２７〜Ｓ２９）と、Ｖ相短絡解除（ステップＳ３０〜３２）と、Ｗ相短絡解除（ステップＳ３３〜Ｓ３５）とを含む。この実施形態では、Ｕ相短絡解除、Ｖ相短絡解除およびＷ相短絡解除の順に実行される。したがって、まず、Ｕ相回路３５１の下アームスイッチング素子Ｓｗ２がオン状態からオフ状態に切り換えられる。次に、Ｖ相回路３５２の下アームスイッチング素子Ｓｗ４がオン状態からオフ状態に切り換えられる。その後に、Ｗ相回路３５３の下アームスイッチング素子Ｓｗ６がオン状態からオフ状態に切り換えられる。

Ｕ相短絡解除は、Ｕ相短絡中かどうかの判断（ステップＳ２７）を含む。この判断は、Ｕ相回路３５１の下アームスイッチング素子Ｓｗ２がオン状態か否かの判断である。さらに、短絡／解除処理部３３０は、電流検出回路３５４によって検出されるＵ相電流Ｉ_Ｕを参照して、Ｕ相電流Ｉ_Ｕが電動モータ５に流れ込む方向の値かどうかを判断する（ステップＳ２８）。「流れ込む方向」とは、下アームスイッチング素子から電動モータ５に向かって流れる電流の方向である。逆に、電動モータ５から下アームスイッチング素子に向かって流れる電流の方向を、「流れ出る方向」または「流出する方向」などということにする。たとえば、各相電流は、電動モータ５に流れ込む方向のときに正符号で表され、電動モータ５から流れ出る方向のときに負符号で表されてもよい。この場合、ステップＳ２８の判断は、Ｕ相電流Ｉ_Ｕが正（または０以上）か否かの判断となる。Ｕ相電流Ｉ_Ｕが電動モータ５から流出する方向であれば（ステップＳ２８：ＮＯ）、当該制御周期での処理を終える。Ｕ相電流Ｉ_Ｕが電動モータ５に流れ込む方向であれば（ステップＳ２８：ＹＥＳ）、短絡／解除処理部３３０は、駆動信号生成部３２１に対して、Ｕ相短絡解除指令を与える（ステップＳ２９）。これにより、駆動信号生成部３２１は、Ｕ相回路３５１の下アームスイッチング素子Ｓｗ２をオンからオフに切り換えるための駆動信号を生成する。こうして、Ｕ相短絡が解除される。

Ｖ相短絡解除（ステップＳ３０〜Ｓ３２）は、Ｕ相短絡解除と同様である。すなわち、Ｖ相短絡解除は、Ｖ相短絡中かどうかの判断（ステップＳ３０）を含む。この判断は、Ｖ相回路３５２の下アームスイッチング素子Ｓｗ４がオン状態か否かの判断である。さらに、短絡／解除処理部３３０は、電流検出回路３５４によって検出されるＶ相電流Ｉ_Ｖを参照して、Ｖ相電流Ｉ_Ｖが電動モータ５に流れ込む方向の値かどうかを判断する（ステップＳ３１）。この判断は、Ｖ相電流Ｉ_Ｖが正（または０以上）か否かの判断であってもよい。Ｖ相電流Ｉ_Ｖが電動モータ５から流出する方向であれば（ステップＳ３１：ＮＯ）、当該制御周期での処理を終える。Ｖ相電流Ｉ_Ｖが電動モータ５に流れ込む方向であれば（ステップＳ３１：ＹＥＳ）、短絡／解除処理部３３０は、駆動信号生成部３２１に対して、Ｖ相短絡解除指令を与える（ステップＳ３２）。これにより、駆動信号生成部３２１は、Ｖ相回路３５２の下アームスイッチング素子Ｓｗ４をオンからオフに切り換えるための駆動信号を生成する。こうして、Ｖ相短絡が解除される。

Ｗ相短絡解除に際しては、短絡／解除処理部３３０は、電流検出回路３５４によって検出されるＷ相電流Ｉ_Ｗを参照して、電動モータ５から流出するＷ相電流Ｉ_Ｗが所定値以下（または所定値未満）かどうかを判断する（ステップＳ３３）。電動モータ５に流れ込む方向の電流値に正符号を与えている場合、ステップＳ３３の判断は、Ｗ相電流Ｉ_Ｗが負の所定値以上かどうかの判断であってもよい。電動モータ５から流出するＷ相電流Ｉ_Ｗが所定値以下であれば（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、短絡／解除処理部３３０は、駆動信号生成部３２１に対して、Ｗ相短絡解除指令を与える（ステップＳ３４）。これにより、駆動信号生成部３２１は、Ｗ相回路３５３の下アームスイッチング素子Ｓｗ６をオンからオフに切り換えるための駆動信号を生成する。こうして、Ｗ相短絡が解除される。電動モータ５から流出するＷ相電流Ｉ_Ｗが所定値を超えていれば（または所定値以上であれば）（ステップＳ３３：ＮＯ）、短絡／解除処理部３３０は、さらに、Ｖ相の短絡を解除してから予め定める一定回転角度（電気角であってもよい）だけロータが回転したかどうかを判断する（ステップＳ３５）。この一定回転角度は、Ｖ相の短絡を解除してから、電動モータ５から流出するＷ相電流Ｉ_Ｗが前記所定値以下となると見積もられる値（たとえば９０度）に設定されている。前記一定回転角度だけ回転した場合には（ステップＳ３５：ＹＥＳ）、短絡／解除処理部３３０は、駆動信号生成部３２１に対して、Ｗ相短絡解除指令を与える（ステップＳ３２）。前記一定回転角度の回転前であれば（ステップＳ３５：ＮＯ）、当該制御周期での処理を終える。

図１７Ａ〜１７Ｄは、各相の短絡状態を解除するタイミングを説明するための原理図である。図１７Ａに示すように、バッテリ６に上アームスイッチング素子ＳｗＨ（Ｓｗ１，Ｓｗ３，Ｓｗ５）と下アームスイッチング素子ＳｗＬ（Ｓｗ２，Ｓｗ４，Ｓｗ６）との直列回路が接続されている。上アームスイッチング素子ＳｗＨには並列にダイオードＤＨ（Ｄ１，Ｄ３，Ｄ５）が接続されており、下アームスイッチング素子ＳｗＬには並列にダイオードＤＬ（Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６）が接続されている。

短絡状態では、下アームスイッチング素子ＳｗＬがオン状態であり、図１７Ｂに示すように、ロータ８１の回転に伴って発生する相電流Ｉｍは、交流波状に変化する。したがって、相電流Ｉｍが電動モータ５のコイルに流れ込む期間（正の値の期間）と、相電流Ｉｍが電動モータ５のコイルから流出する期間（負の値の期間）とが存在する。この相電流Ｉｍは、オン状態の下アームスイッチング素子ＳｗＬを通って流れ、上アームスイッチング素子ＳｗＨまたはダイオードＤＨからバッテリ６に向かうことはない。よって、相電流Ｉｍは、電動モータ５のコイルで熱消費される。

相電流Ｉｍが電動モータ５から流れ出る期間（Ｉｍ＜０の期間）に下アームスイッチング素子ＳｗＬをオフして短絡状態を解除すると、図１７Ｃに示すように、その相電流は、上アーム側のダイオードＤＨを通ってバッテリ６に流れ込んで吸収される。
一方、相電流Ｉｍが電動モータ５に流れ込む期間（Ｉｍ＞０の期間）に下アームスイッチング素子ＳｗＬをオフして短絡状態を解除すると、図１７Ｄに示すように、その相電流は、下アーム側のダイオードＤＬを通って電動モータ５に流れ込む。したがって、バッテリ６に向かうことはない。

したがって、相電流Ｉｍが電動モータ５に流れ込んでいる期間に下アームスイッチング素子ＳｗＬをオフして短絡状態を解除すれば（図１７Ｄ参照）、回生電流がバッテリ６に流れ込まないので、突入電流が生じない。また、相電流Ｉｍが電動モータ５から流れ出している期間であっても、その絶対値が所定値以下のときに下アームスイッチング素子ＳｗＬをオフ状態として短絡状態を解除すれば、大きな突入電流がバッテリ６に流れ込むことを回避できる。

図１８は、回生量設定部３４０の処理を示すフローチャートであり、ＣＰＵ２８０（回生量設定部３４０）が予め定める制御周期毎に繰り返し実行する処理を示す。回生量設定部３４０は、アクセル開度ＡＯが零かどうかを判断する（ステップＳ４１）。回生量設定部３４０は、さらに、ブレーキセンサ３０２がブレーキ操作ありを検出しているかどうかを判断する（ステップＳ４２）。

アクセル開度ＡＯが零で（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、ブレーキセンサ３０２がブレーキ操作無しを検出していれば（ステップＳ４２：ＮＯ）、回生量設定部３４０は、最大回生電流を第１の一定値に設定する（ステップＳ４４）。この第１の一定値は、３相短絡状態のときに電動モータ５に生じる制動トルクとほぼ同等の制動トルクが生じるように予め定められている。

アクセル開度ＡＯが零で（ステップＳ４１：ＹＥＳ）、ブレーキセンサ３０２がブレーキ操作ありを検出していれば（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、回生量設定部３４０は、最大回生電流を、前記第１の一定値よりも大きな第２の一定値（たとえば１７Ａ）に設定する（ステップＳ４４）。たとえば、第１の一定値は、第２の一定値の３５％〜５０％（たとえば４０％）程度の値であってもよい。

アクセル開度ＡＯが零でないときは（ステップＳ４１：ＮＯ）、回生量設定部３４０は、最大回生電流を零に設定する（ステップＳ４３）。
図１９は、電動モータ５の回転速度ｎと回生動作時におけるｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊（回生電流指令値）との関係を示す。ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を負値に設定することによって、電動モータ５を発電機として作用させることができ、それによって生じた電流をバッテリ６に供給（回生）することができる。回生動作時のｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、ｑ軸上限電流値Ｉｑ_maxの参照マップ（図１１）および回生量設定部３４０によって設定される最大回生電流による制限に従い、それらによる制限範囲で絶対値が最大になるように設定される。図１９には、図１１に示した回生参照曲線群および低速制限参照曲線Ｌを併せて示してある。

最大回生電流が第１の一定値に設定されたときは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、たとえば曲線Ｌ１に従って設定される。また、最大回生電流が第２の一定値に設定されたときは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、たとえば曲線Ｌ２に従って設定される。ただし、これらの曲線Ｌ１，Ｌ２に対応する参照マップが用意されているわけではない。つまり、最大回生電流を制御目標として、ステータ８７におけるギャップＧ、ｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄが制御されることにより、結果として、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が曲線Ｌ１，Ｌ２に従う。

曲線Ｌ１，Ｌ２は、低速制限参照曲線Ｌとの交点に対応する回転速度ｎ１１，ｎ１２以下（または当該回転速度ｎ１１，ｎ１２未満）の範囲においては、当該低速制限参照曲線Ｌに一致する。したがって、最大回生電流が第１の一定値に設定されたときは、回転速度ｎ１１を超える（または回転速度ｎ１１以上の）回転速度範囲では、当該第１の一定値を制御目標として回生電流が制御される。そして、回転速度ｎ１１以下（または当該回転速度ｎ１１未満）の範囲では、回生電流が抑制され、それに応じて電動モータ５が発生する制動トルクが抑制される。同様に、最大回生電流が第２の一定値に設定されたときは、回転速度ｎ１２を超える（または回転速度ｎ１２以上の）回転速度範囲では、回生電流が当該第２の一定値を制御目標として制御される。そして、回転速度ｎ１２以下（または当該回転速度ｎ１２未満）の範囲では、回生電流が抑制され、それに応じて電動モータ５が発生する制動トルクが抑制される。これにより、低速域においては、制動感を抑制できるから、良好な乗車フィーリングが実現される。とくに、電動モータ５の回転速度ｎが低くなるほど、すなわち車速が低くなるほど回生電流が抑制されて制動トルクが抑制されるから、より優れた乗車フィーリングが得られる。たとえば、低速でＵターンするときに、回生動作を行わせながら、同時に優れた乗車フィーリングを実現できる。

アクセル開度ＡＯが零で、ブレーキ操作がされていないときは、最大回生電流が第１の一定値に設定されるから、曲線Ｌ１に従ってｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が設定される。また、アクセル開度ＡＯが零でブレーキ操作がされているときには、最大回生電流が第２の一定値に設定される。すなわち、曲線Ｌ２に従ってｑ軸電流指令値Ｉｄ^＊が設定される。したがって、ブレーキ操作がされているときは、ブレーキ操作がされていないときよりも、電動モータ５は大きな電流を発生し、その電流がバッテリ６に回生される。これにより、ブレーキ操作がされているときは、大きな制動トルクを電動モータ５から発生させ、かつその制動によって発生するエネルギーの多くをバッテリ６の充電のために利用することができる。これにより、エネルギー利用効率が高まる。その一方で、アクセル開度ＡＯが零でブレーキ操作がされていないときには、電動モータ５が発生する制動トルクが抑制されるから、自然な乗車フィーリングを実現できる。

図２０は、回生時におけるギャップＧの制御による効果を説明するための図であり、電動モータ５の回転速度ｎと回生動作時におけるｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊（回生電流指令値）との関係が示されている。図２０には、図１９に示した曲線Ｌ１，Ｌ２が再度示されている。また、図２０には、ギャップＧ＝１００％（アクセルオン）に対応した回生参照曲線Ｌｒが示されている。さらに、図２０には、ギャップＧ＝１００％の回生参照曲線Ｌｒに対して前記第１の一定値と前記第２の一定値の比（第１の一定値／第２の一定値）を乗じて得られる仮想的な回生参照曲線Ｌｉが示されている。

ブレーキ操作が行われたときのｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を表す曲線Ｌ２は、高回転速度域においては回生参照曲線Ｌｒに沿う。そして、曲線Ｌ２で示すｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、ギャップＧ≠１００％となる回転速度域では、参照符号４０２で示すように、回生参照曲線Ｌｒ上の値よりも小さな絶対値をとる。また、ブレーキ操作を伴うことなくアクセル開度ＡＯが零となったときのｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を表す曲線Ｌ１は、高回転速度域においては仮想的な回生参照曲線Ｌｉに沿う。そして、曲線Ｌ１で示すｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊は、ギャップＧ≠１００％となる回転速度域では、参照符号４０１で示すように、仮想的な回生参照曲線Ｌｉ上の値よりも小さな絶対値をとる。このように、ギャップＧが回転速度ｎ等に応じて変動することにより、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が、回生参照曲線Ｌｒまたは仮想的な回生参照曲線Ｌｉ上の値よりも小さな絶対値を有するように抑制される。これにより、十分な回生電流（たとえば前記第１の一定値または第２の一定値）を確保しながら、電動モータ５が発生する制動トルクを抑制できる。

なお、回生電流は、必ずしも常に最大回生電流（第１の一定値または第２の一定値）とされるわけではなく、最大回生電流以下の（または最大回生電流よりも小さい）範囲で定められる。たとえば、バッテリ６の充電状態、バッテリ６の温度（環境温度で代用してもよい）等のパラメータに応じて、最大回生電流以下の（または最大回生電流よりも小さい）範囲で、回生電流が決定されてもよい。そして、その決定された回生電流に基づいて、回生動作時のｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が定められることになる。

図２１は、電動モータ５の回転速度ｎと回生動作時におけるｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊（弱め界磁制御のための電流指令値）との関係を示す。ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は、たとえば、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊および回転速度ｎに応じて設定される。図２１には、図１２に示したｄ軸上限曲線（Ｉｄ_max）およびｄ軸下限曲線（Ｉｄ_min）を併せて示してある。ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は、これらの曲線に挟まれる領域内で設定される。

最大回生電流が第１の一定値に設定されたときは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は、たとえば曲線Ｌ１１に従って設定される。また、最大回生電流が第２の一定値に設定されたときは、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊は、たとえば曲線Ｌ１２に従って設定される。ただし、これらの曲線Ｌ１１，Ｌ１２に対応する参照マップが用意されているわけではない。つまり、最大回生電流を制御目標として、ステータ８７におけるギャップＧ、ｑ軸電流Ｉｑおよびｄ軸電流Ｉｄが制御されることにより、結果として、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が曲線Ｌ１１，Ｌ１２に従う。回転速度ｎが大きいほど、ｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊の絶対値が大きくなり、電動モータ５の界磁がより弱められる。

図２２は、電動モータ５の回転速度ｎと回生動作時に電動モータ５が発生する制動トルクとの関係を示す。電動モータ５が発生するトルクは、ｑ軸電流Ｉｑに比例するので、回生動作時における制動トルクは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊にほぼ比例する。曲線Ｌ２１は、最大回生電流が第１の一定値に設定された場合の制動トルクを示しており、図１９の曲線Ｌ１に対応している。同様に、曲線Ｌ２２は、最大回生電流が第２の一定値に設定された場合の制動トルクを示しており、図１９の曲線Ｌ２に対応している。

一方、曲線Ｌ２３は、ステータ８７のギャップＧが１００％の状態で電動モータ５を３相短絡したときに電動モータ５が発生する制動トルクを示す。さらに、曲線Ｌ２４は、ステータ８７のギャップＧが０％の状態で電動モータ５を３相短絡したときに電動モータ５が発生する制動トルクを示す。３相短絡が実行されるのは、回転速度ｎが短絡閾値Ａ（図１５参照）を超えている（または短絡閾値Ａ以上）のときである。したがって、通常状態では、３相短絡状態のとき、ギャップＧ＝１００％である。

最大回生電流が第１の一定値に設定された場合の制動トルクを示す曲線Ｌ２１は、曲線Ｌ２３，Ｌ２４に整合している。とくに、曲線Ｌ２１は、ギャップＧ＝１００％の場合の制動トルク曲線Ｌ２３にほぼ一致している。換言すれば、第１の一定値は、３相短絡状態のときの制動トルクと同等の制動トルクが生じる回生電流に相当するように設定されている。これにより、３相短絡状態が解除されて回生動作に切り換わるときに、制動トルクの不連続変化を回避できるから、良好な乗車フィーリングを実現できる。

３相短絡状態で、かつギャップＧが１００％でない場合も考えられる。たとえば、回転速度ｎと比較される短絡閾値Ａと解除閾値Ａ′（図１５参照）とが異なり、３相短絡の実行とその解除とにヒステリシスが与えられる場合である。しかし、曲線Ｌ２３，Ｌ２４の比較から明らかなとおり、回転速度ｎが比較的高い高速領域では、ギャップＧによらずに制動トルクがほぼ一致していることが分かる。つまり、短絡閾値Ａおよび解除閾値Ａ′の速度域（２０００ｒｐｍ〜８０００ｒｐｍ。図１４参照）では、ギャップＧによらずに、制動トルクは概ね一致している。したがって、ギャップＧが１００％でない場合であっても、３相短絡状態が解除されて回生動作に切り換わるときに、制動トルクが大きく変化することがない。そのため、良好な乗車フィーリングが得られる。

図２３は、電動モータ５の回転速度ｎと回生動作時における目標ギャップＧ^＊との関係を示す。図２３には、図１３に示した目標ギャップマップの曲線群を併せて示してある。最大回生電流が第１の一定値に設定されたときは、目標ギャップＧ^＊は、たとえば曲線Ｌ３１に従って設定される。また、最大回生電流が第２の一定値に設定されたときは、目標ギャップＧ^＊は、たとえば曲線Ｌ３２に従って設定される。ただし、これらの曲線Ｌ３１，Ｌ３２に対応する参照マップが用意されているわけではない。つまり、最大回生電流を制御目標としてｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が制御されることにより、結果として、目標ギャップＧ^＊が曲線Ｌ３１，３２に従う。この例では、目標ギャップＧ^＊は、１００％〜０％の間で、５％間隔で段階的に変化している。

図２４は、電動モータ５の回転速度ｎと回生動作時にバッテリ６に回生される回生電流（バッテリ電流）との関係を示す。曲線Ｌ４１は、最大回生電流が第１の一定値に設定された場合の回生電流を示しており、図１９の曲線Ｌ１に対応している。同様に、曲線Ｌ４２は、最大回生電流が第２の一定値に設定された場合の回生電流を示しており、図１９の曲線Ｌ２に対応している。曲線Ｌ４１は、回転速度ｎ１１以上の（または回転速度ｎ１１を超える）範囲において、第１の一定値（たとえば６Ａ）によく整合している。同様に、曲線Ｌ４２は、回転速度ｎ１２以上の（または回転速度ｎ１２を超える）範囲において、第２の一定値（たとえば１７Ａ）によく整合している。回転速度ｎ１１，ｎ１２未満（または回転速度ｎ１１，ｎ１２以下）の範囲では、回転速度ｎの低下に伴って回生電流が小さくなる。これは、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が低速制限参照曲線Ｌ（図１１および図１９参照）に従って設定されることによる。

図２５は、ブレーキ操作をすることなくアクセル開度ＡＯを零とした場合の測定データ例を示す。曲線Ｅ１はｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の時間変化を示し、曲線Ｅ２は回生電流（バッテリ電流）の時間変化を示し、曲線Ｅ３は駆動力の時間変化を示す。さらに、曲線Ｅ４は電動モータ５の回転速度ｎの時間変化を示し、曲線Ｅ５はギャップＧの時間変化を示し、曲線Ｅ６は電動モータ５の発生トルクの時間変化を示す。曲線Ｅ３に示す駆動力は、回転速度ｎの減速度（一階時間微分値）と電動二輪車１の質量とに基づいて演算した値であり、電動二輪車１に働く力（駆動力または制動力）を示す。曲線Ｅ６に示す発生トルクは、電動モータ５の特性、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊等から推定した値を示す。

時刻ｔ１においてアクセル開度ＡＯが零とされると、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が負値となって、回生動作が始まる。これに応じて、バッテリ電流が負値（回生電流）に転じ、制動トルク（負のトルク）が発生して、回転速度ｎが減少する。バッテリ電流は、時刻ｔ２までの期間に、ほぼ一定値（第１の一定値。この例では約６Ａ）に保持されている。時刻ｔ２からの期間には、低速制限参照曲線Ｌ（図１１および図１９参照）に従ってｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が設定される。これにより、制動トルクが減少し、また、バッテリ電流が減少（絶対値が減少）する。つまり、低速域まで減速した後には、制動トルクが弱められ、それに応じて制動力（負の駆動力）が弱まる。

図２６は、アクセル開度ＡＯを零とし、かつブレーキ操作を行った場合の測定データ例を示す。ただし、ブレーキセンサ３０２がブレーキ操作ありを検出しているものの、ブレーキ装置１５５，１６０は実際には作動しておらず、よって、機械的な制動力が作用していない状態での測定データが示されている。図２６では、各測定データを表す曲線に対して、図２５と同じ参照符号を付してある。

時刻ｔ１１においてアクセル開度ＡＯが零とされ、さらにブレーキ操作ありが検出されると、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が負値となって、回生動作が始まる。これに応じて、バッテリ電流が負値（回生電流）に転じ、制動トルクが発生して、回転速度ｎが減少する。バッテリ電流は、時刻ｔ１２までの期間に、ほぼ一定値（第２の一定値。この例では約１７Ａ）に保持されている。図２５との比較から明らかなとおり、バッテリ電流（回生電流）が大きくなっており、それに応じて、大きな制動トルクが発生していて、制動力もこれに対応している。時刻ｔ１２からの期間には、低速制限参照曲線Ｌ（図１１および図１９参照）に従ってｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が設定される。これにより、制動トルクが減少し、また、バッテリ電流が減少（絶対値が減少）する。つまり、低速域まで減速した後には、制動トルクが弱められ、それに応じて制動力が弱まる。

図２７は、アクセル開度ＡＯを零とし、かつブレーキ操作を行った場合の測定データ例を示す。この例は、ブレーキセンサ３０２がブレーキ操作ありを検出し、かつ、ブレーキ装置１５５，１６０が実際に作動して、機械的な制動力が作用している状態での測定データを示す。図２７では、各測定データを表す曲線に対して、図２５と同じ参照符号を付してある。

時刻ｔ２１においてアクセル開度ＡＯが零とされ、さらにブレーキ操作ありが検出されると、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が負値となって、回生動作が始まる。これに応じて、バッテリ電流が負値（回生電流）に転じ、制動トルクが発生して、回転速度ｎが減少する。バッテリ電流は、時刻ｔ２２までの期間に、ほぼ一定値（第２の一定値。この例では約１７Ａ）に保持されている。つまり、図２６の場合とほぼ同様のバッテリ電流（回生電流）が発生しており、電動モータ５は、それに応じた大きな制動トルクを発生している。さらに、ブレーキ装置１５５，１６０による機械的な制動力が加わることにより、図２６の場合よりも大きな制動力が発生しており、それに応じて、電動モータ５の回転速度ｎが速やかに低下している。時刻ｔ１２からの期間には、低速制限参照曲線Ｌ（図１１および図１９参照）に従ってｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊が設定される。これにより、制動トルクが減少し、また、バッテリ電流が減少（絶対値が減少）する。つまり、低速域まで減速した後には、制動トルクが弱められ、それに応じて制動力が弱まる。

以上のように、この実施形態によれば、モータコントローラ７８は、後輪４に伝達すべき駆動力を発生する三相交流電動モータ５を制御する。すなわち、モータコントローラ７８は、バッテリ６から電動モータ５のコイル５Ｕ，５Ｖ，５Ｗへの電流供給を制御する。電動モータ５は、界磁の強さを変化させる界磁可変手段（第２ステータ８７、ステータ駆動装置７９）を有し、バッテリ６から電流が供給されたときに後輪４に伝達すべき駆動力を発生し、後輪４が外力によって回転されたときに回生電流を発生するように構成されている。モータコントローラ７８は、アクセル操作量センサ３０１（アクセル操作検出手段）によって検出されるアクセルグリップ１２Ｒ（アクセル操作子）の操作量に対応するアクセル開度ＡＯを監視している。モータコントローラ７８は、電動モータ５が発生する回生電流をバッテリ６に供給する回生動作を実行する回生制御手段（ＣＰＵ２８０、電流指令値演算部３１１）を含む。この回生制御手段は、アクセル開度ＡＯが零であるとき、およびブレーキセンサ３０２がブレーキ操作ありを検出したときに、回生動作を実行する。また、モータコントローラ７８は、アクセル開度ＡＯが零のときに最大回生電流を予め定める第１の一定値に設定し、ブレーキ操作ありが検出されたときに前記最大回生電流を予め定める第２の一定値に設定する回生量設定部３４０を含む。これにより、アクセルオフ操作およびブレーキ操作に応じて、それぞれ一定の最大回生電流が設定されるので、十分な回生量を確保できる。一方、電動モータ５の界磁の強さ（ギャップＧ）は、その回転速度ｎおよびｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊の絶対値｜Ｉｑ^＊｜に応じて変化する。したがって、界磁の強さが回転速度ｎ等に応じて変化することにより、回生動作時に電動モータ５が発生する制動トルクが調整される。したがって、一定の回生電流を確保しながら電動モータ５を減速させるときに、その減速に応じて電動モータ５の界磁の強さが変化するので、制動トルクの変化が緩やかになる。このようにして、十分な回生量を確保しつつ、制動トルクの変化を小さくして、乗車フィーリングを向上できる。十分な回生量を確保できることにより、一回のバッテリ充電での走行距離を長くできる。

また、この実施形態では、前記第２の一定値が前記第１の一定値よりも大きく定められている。したがって、ブレーキ操作をしたときに電動モータ５が発生する制動トルクが、アクセルオフ操作のときの制動トルクよりも大きくなる。これにより、ブレーキ操作時には、電動モータ５が大きな制動トルクを発生するので、ライダーの意図に対応した大きさの制動トルクを発生させることができる。また、回生電流が大きな値に設定されることによって、電動モータ５の運動エネルギーをバッテリ６の充電のために効率的に利用することができる。これにより、エネルギー効率を高めることができ、一回のバッテリ充電での走行距離を長くできる。

さらに、この実施形態では、前記回生制御手段（ＣＰＵ２８０、電流指令値演算部３１１）は、電動モータ５の回転速度ｎが閾値ｎ１またはそれよりも低いときに、低速制限参照曲線Ｌ（図１１参照）に従って、回転速度ｎが低いほど回生電流を小さくする。すなわち、電動二輪車１の車速が予め定める車速閾値（前記閾値ｎ１に相当）またはそれよりも小さいときに、車速が低いほど回生電流が小さくなる。これにより、車速閾値以下の低速領域では、低速になるほど回生電流が少なくなり、それに応じて電動モータ５が発生する制動トルクが小さくなる。これにより、低速走行時の制動感を緩和できるので、より自然な乗車フィーリングを実現できる。

また、この実施形態では、前記回生制御手段（ＣＰＵ２８０、電流指令値演算部３１１）は、電動モータ５の回転速度が閾値ｎ２（図１１参照）よりも低いときには、回生電流を零に制御する。すなわち、自動二輪車１の車速が予め定める低速閾値（前記閾値ｎ２に相当）またはそれよりも小さいときに、回生電流を零にする。これにより、極低速域においては、電動モータ５は制動トルクを発生しなくなるから、より自然な乗車フィーリングを実現できる。

さらに、この実施形態では、モータコントローラ７８は、電動モータ５の回転速度ｎに応じて前記界磁可変手段（第２ステータ８７、ステータ駆動装置７９）を制御する界磁制御手段をさらに含む。界磁制御手段は、前記実施形態では、ＣＰＵ２８０、とりわけ目標ギャップ演算部３２２、ギャップ差分演算部３２３、ギャップＰＩ制御部３２４、実ギャップ演算部３２６などで構成されている。前記回生制御手段（ＣＰＵ２８０、電流指令値演算部３１１）は、前記電動モータ５に流すべき電流指令値を設定する電流指令値演算部３１１（電流指令値設定手段）を含み、前記電流指令値に応じて電動モータ５への電流供給を制御する。電流指令値演算部３１１は、電動モータ５の界磁の強さ（ギャップＧ）および回生量設定部３４０によって設定される最大回生電流に応じて、電流指令値を設定する。

この構成によれば、電動モータ５の回転速度ｎに応じて電動モータ５の界磁の強さが制御される。これにより、低速回転域では界磁を強めて低速トルクを大きくしたり、高速回転域では界磁を弱めて高速回転を可能としたりすることができる。回生動作時には、電動モータ５の界磁の強さおよび達成すべき回生電流に応じて、電流指令値が設定される。これにより、電動モータ５の回転速度ｎの変化に応じて界磁の強さが変化してき、その変化に応じて回生電流を一定に保つように電流指令値が設定される。電動モータ５が発生するトルクは、電流指令値（とくにｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊）にほぼ比例するから、結果として、緩やかに変化する制動トルクが得られることになる。これにより、乗車フィーリングを向上できる。

モータコントローラ７８は、電流検出回路３５４によって検出される検出電流と電流指令値との偏差に応じて電動モータ５をフィードバック制御するように構成されている。これにより、検出電流が電流指令値に追従するように電動モータ５への電流供給が制御されるので、回生動作時において、十分な回生量を確保できる。
以上、この発明の一実施形態について詳細に説明したけれども、この発明は、さらに他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の順に下アームスイッチング素子をオフして３相短絡状態を解除する例を示したけれども、下アームスイッチング素子をオフする順序は、Ｕ相回路３５１、Ｖ相回路３５２およびＷ相回路３５３の間で任意に変更できる。さらに、短絡状態を解除する相の順序を予め定めておく必要もない。すなわち、３相短絡実行要求（ステップＳ６）が発生した後、相電流が電動モータ５に引き込まれるタイミングが最初に到来する相を、短絡状態解除を最初に行う第１解除相としてもよい。そして、残る２相のうち、相電流が電動モータ５に引き込まれるタイミングが次に到来する相を、短絡状態解除を次に行う第２解除相としてもよい。残る１相が、短絡状態解除を最後に行う第３解除相となる。

また、前述の実施形態では、第１番目および第２番目に短絡状態が解除される相については、相電流が電動モータ５に引きまれる方向であることを解除実行条件（ステップＳ２８，Ｓ３１）としている。しかし、相電流が電動モータ５から流出する方向であっても、その大きさが十分に小さければ、大きな突入電流がバッテリ６に供給されることはない。したがって、電動モータ５から流出する相電流が所定値未満（または以下）であることを、各相の短絡解除の実行条件としてもよい。さらに、バッテリ６の性能によっては大きな突入電流が許容される場合もある。このような場合には、３相の短絡解除を同時に行ってもよい。

さらに、３相短絡およびその解除を行う代わりに、バッテリ６とモータ駆動回路３５０とを接続する回路の途中にスイッチを設けてもよい。この場合、たとえば、モータコントローラ７８は、前述の短絡条件が成立すると当該スイッチをオフし、前述の解除条件が成立すると当該スイッチをオンするように構成されていてもよい。
さらに、前述の実施形態では、アクシャルギャップ型の電動モータ５を例示した。しかし、モータ軸に直交する径方向にステータ／ロータ間のギャップを形成したラジアルギャップ型の電動モータを有する電動二輪車に対しても、この発明の適用が可能である。

また、前述の実施形態では、回転速度演算部３１２が演算する電動モータ５の回転速度ｎを車速の代替指標として用いているが、車速を検出する車速センサや、車輪速を検出する車輪速センサを別途設けてもよい。
さらに、前述の実施形態では、スクータ型の電動二輪車１を例示したけれども、この発明は他の形態の電動二輪車にも同様に適用することができる。たとえば、いわゆるモーターサイクル、モペット、オフロード車等のような型の二輪車に対しても、この発明を適用することができる。

その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 電動二輪車
３ 前輪
４ 後輪
５ 電動モータ
５Ｕ Ｕ相コイル
５Ｖ Ｖ相コイル
５Ｗ Ｗ相コイル
６ バッテリ
１２Ｒ アクセルグリップ
１６ ブレーキレバー
１７ メインスイッチ
４７ スイングユニット
７８ モータコントローラ
７９ ステータ駆動装置
８１ ロータ
８２ ステータ
８５ モータ軸
８６ 第１ステータ
８７ 第２ステータ
８９ コイル
１１０ 駆動ユニット
１１１ 駆動モータ
１２９ａ 界磁位置センサ
１３０ａ 磁極位置センサ
１５５ ブレーキ装置
１６０ ブレーキ装置
２００ バッテリコントローラ
２０１ 充電検出部
２０２ 充電状態検出部
２０３ バッテリ電圧検出部
２０４ 回生指令発生部
２８０ ＣＰＵ
２８１ スイッチ駆動回路
２８２ ステータ駆動回路
３０１ アクセル操作量センサ
３０２ ブレーキセンサ
３１０ 制御回路
３１１ 電流指令値演算部
３１２ 回転速度演算部
３２２ 目標ギャップ演算部
３２６ 実ギャップ演算部
３３０ 短絡／解除処理部
３４０ 回生量設定部
３５０ モータ駆動回路
３５４ 電流検出回路

Claims (5)

1. 駆動輪を有する電動二輪車であって、
   バッテリと、
   界磁の強さを変化させる界磁可変手段を有し、前記バッテリから電流が供給されたときに前記駆動輪に伝達すべき駆動力を発生し、前記駆動輪が外力によって回転されたときに回生電流を発生する三相交流電動モータと、
   前記バッテリから前記電動モータへの電流供給を制御するモータコントローラと、
   ライダーによって操作されるアクセル操作子と、
   前記アクセル操作子の操作量を検出するアクセル操作検出手段と、
   ライダーによって操作されるブレーキ操作子と、
   前記ブレーキ操作子の操作の有無を検出するブレーキ操作検出手段と
   を含み、
   前記モータコントローラは、
   前記アクセル操作検出手段によって予め定めるアクセル操作が検出されたとき、および前記ブレーキ操作検出手段によって前記ブレーキ操作子の操作が検出されたときに、前記電動モータが発生する回生電流を前記バッテリに供給する回生動作を実行する回生制御手段と、
   前記アクセル操作検出手段によって予め定めるアクセル操作が検出されたときに前記回生電流の最大値である最大回生電流を予め定める第１の一定値に設定し、前記ブレーキ操作検出手段によって前記ブレーキ操作子の操作が検出されたときに前記最大回生電流を予め定める第２の一定値に設定する回生量設定手段とを含む
   電動二輪車。
2. 前記第１の一定値が前記第２の一定値よりも小さい、請求項１に記載の電動二輪車。
3. 前記電動二輪車の走行速度を検出する車速検出手段をさらに含み、
   前記回生制御手段は、前記車速検出手段が予め定める車速閾値またはそれよりも低い車速を検出したときに、車速が低いほど回生電流を小さくする、請求項１または２に記載の電動二輪車。
4. 前記回生制御手段は、前記車速検出手段が予め定める低速閾値またはそれよりも低い車速を検出したときに、前記回生電流を零にする、請求項３に記載の電動二輪車。
5. 前記電動モータの回転速度を検出する回転速度検出手段をさらに含み、
   前記モータコントローラは、
   前記回転速度検出手段によって検出される回転速度に応じて前記界磁可変手段を制御する界磁制御手段をさらに含み、
   前記回生制御手段は、前記電動モータの界磁の強さおよび前記回生量設定手段によって設定される前記最大回生電流に応じて、前記電動モータに流すべき電流指令値を設定する電流指令値設定手段を含み、前記電流指令値に応じて前記電動モータへの電流供給を制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動二輪車。

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