JP6183292B2 - スイッチトリラクタンスモータの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、スイッチトリラクタンスモータの制御装置に関する。

近年、永久磁石を用いないタイプのモータとしてＳＲ（スイッチトリラクタンス）モータが知られている。ＳＲモータの制御では、巻線に印加する電圧のオンオフタイミングを調整することで、所望のトルクを発生させることが行われている。このようなＳＲモータの制御では、実際に巻線を流れる電流波形が想定した電流波形と異なった波形になると、所望のトルクを発生させることができない。

特許文献１に記載のＳＲモータの制御装置では、電源電圧の変動が生じて、電流波形が想定した電流波形と異なった波形になる場合に、印加電圧のオンタイミングを補正している。詳しくは、電流センサにより検出した電流の所定期間の積分値と、予め想定している基準の電流の所定期間の積分値とが一致するように、印加電圧のオンタイミングを補正している。そして、巻線を流れる電流波形の面積と基準の電流波形の面積とを同一にして、所望のトルクを確保している。

特開２００３−３１９６９１号公報

上述したような実際の電流波形と基準の電流波形とのずれは、回転子の位置検出誤差がある場合に、本来通電開始及び消磁開始すべき回転子位置と異なる回転子位置で、通電開始及び消磁開始してしまうことによっても生じる。

本発明は、上記実情に鑑み、回転子の位置検出誤差を推定可能なＳＲモータの制御装置を提供することを主たる目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、径方向に突極を有する回転子と、前記回転子の突極と対向する突極を有する固定子と、前記固定子の突極に巻回された巻線と、を備えるスイッチトリラクタンスモータを制御する制御装置であって、前記回転子の回転位置を検出する回転位置センサと、前記回転位置センサにより検出された前記回転位置が、要求トルクに応じた制御位置となった時に、前記巻線に印加する電圧をオン又はオフする電圧印加手段と、前記巻線の電流の状態が遷移する状態遷移タイミングに同期して、前記電流の検出及び電流の積分を開始し、前記検出された電流を所定期間積分して検出積分値を取得する電流積分手段と、前記要求トルクに応じて予め想定している基準電流を前記所定期間積分した基準積分値と、前記電流積分手段により算出された前記検出積分値との差分に基づいて、前記回転位置センサにより検出された前記回転位置の誤差量を推定する推定手段と、を備える。

本発明によれば、回転位置センサにより検出された回転位置が、要求トルクに応じた制御位置となった時に、巻線の印加電圧がオン又はオフされる。そして、巻線の電流の状態遷移タイミングに同期して電流の検出及び積分が開始され、所定期間電流が積分された検出積分値が取得される。

回転位置センサの取り付け精度や回転位置センサの検出精度が低く、検出された回転位置と実際の回転位置とに誤差がある場合、実際には要求トルクに応じた制御位置で巻線の印加電圧がオン及びオフされない。そのため、巻線に流れる電流は、要求トルクに応じて想定している基準電流と異なる電流になり、基準電流を所定期間積分した基準積分値と検出積分値とには、検出された回転位置の誤差量に応じた差分が生じる。よって、基準積分値と検出積分値との差分に基づいて、検出された回転位置の誤差量を推定できる。

ＳＲモータの構成を示す断面図。 第１実施形態に係るＳＲモータの制御システムの構成を示す図。 ＳＲモータの駆動回路の構成を示す図。 ＳＲモータの巻線への通電態様を示す図。 スイッチングパターンを示す表。 通常駆動時の駆動電流、電流積分区間、及び駆動電圧を示す図。 中速駆動時の駆動電流、電流積分区間、及び駆動電圧を示す図。 高速駆動時の駆動電流、電流積分区間、及び駆動電圧を示す図。 高速駆動時の駆動電流、電流積分区間、及び駆動電圧を示す図。 電圧印加タイミングを補正する前と後の駆動電流及び駆動電圧を示す図。 通電角指令値を補正する処理手順を示すフローチャート。 通常駆動時の駆動電流、積分区間、及び駆動電圧を示す図。 通常駆動時の駆動電流、積分区間、及び駆動電圧を示す図。 中速駆動時の駆動電流、積分区間、及び駆動電圧を示す図。 高速駆動時の駆動電流、積分区間、及び駆動電圧を示す図。 高速駆動時の駆動電流、積分区間、及び駆動電圧を示す図。 第２実施形態に係るＳＲモータの制御システムの構成を示す図。 第３実施形態に係るＳＲモータの制御システムの構成を示す図。 第４実施形態に係るＳＲモータの制御システムの構成を示す図。

以下、スイッチトリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータ）の制御装置を具現化した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各実施形態に係るＳＲモータは、車両に搭載された車載主機としてのモータを想定している。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、ＳＲモータ２０の構成について説明する。ＳＲモータ２０は、径方向に突出する４個の突極２６ａを有する回転子２６と、突極２６ａと対向する６個の突極２５ａを有する筒状の固定子２５と、突極２５ａに巻回された巻線１０ａ〜１２ａ，１０ｂ〜１２ｂを有する３相モータとして構成されている。回転子２６と固定子２５とは、同軸上に配置されている。巻線１０ａと１０ｂ、巻線１１ａと１１ｂ、巻線１２ａと１２ｂは、それぞれ電気角３６０°離れた位置に配置されて直列接続されている。Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相は、それぞれ巻線１０ａと１０ｂ、巻線１１ａと１１ｂ、巻線１２ａと１２ｂから構成されている。

回転子２６の突極２６ａと固定子２５の突極２５ａとは、互いに倍数関係にない偶数個に設定されているため、巻線１２ａ，ｂが巻回された突極２５ａと、一対の突極２６ａとが対向すると、他の突極２５ａと他の突極２６ａとの位置にはずれが生じる。したがって、逐次ずれた突極２５ａを選んでその相に通電すれば、回転子の突極２６ａを連続的に引き付け、トルクを発生させて回転子２６を回転させることができる。発生するトルクの大きさは、固定子２５と回転子２６との相対位置、巻線１０ａ〜１２ａ，１０ｂ〜１２ｂの巻数、及び巻線１０ａ〜１２ａ，１０ｂ〜１２ｂに流れる電流に応じて決まる。回転子２６の回転位置は、回転位置センサ６０（図２参照）により検出される。

回転位置センサ６０は、レゾルバ、ホールセンサを用いたエンコーダ等のセンサである。ホールセンサのような簡易で低分解能なセンサは検出精度が低いため、検出された回転位置に誤差が含まれることがある。また、レゾルバのような検出精度の高いセンサでも、取り付け精度の不良により、検出された回転位置に誤差が含まれることがある。本実施形態では、回転位置センサ６０が車両に搭載されているため、振動等により取り付け精度が悪化することもある。

次に、図２を参照して、第１実施形態に係るＳＲモータの制御システムについて説明する。ＳＲモータ２０には、ＳＲモータ２０を駆動する駆動回路４０が接続されている。駆動回路４０には、コントローラ３０と直流電源５０とが接続されている。直流電源５０は、端子間電圧が例えば１００Ｖ以上となる２次電池である。具体的には、直流電源５０として、リチウムイオン２次電池やニッケル水素２次電池が採用される。なお、コントローラ３０、駆動回路４０、電源５０、電流センサ３７、及び回転位置センサ６０から、本実施形態に係るＳＲモータの制御装置が構成される。

駆動回路４０は、直流電源５０から出力された電力を３相に変換して、ＳＲモータ２０へ供給する。詳しくは、駆動回路４０は、コントローラ３０から受信した操作信号ｇ１ａ〜ｃ，ｇ２ａ〜ｃに基づいて、駆動回路４０のスイッチング素子ＳＷ１ａ〜ｃ，ＳＷ２ａ〜ｃを操作し、巻線１０ａ，ｂ、巻線１１ａ，ｂ、巻線１２ａ，ｂに印加する電圧をオン又はオフする（図３参照）。操作信号ｇ１ａ〜ｃ，ｇ２ａ〜ｃは、電圧指令値Ｖａｒ，Ｖｂｒ，Ｖｃｒ、及び通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆに基づいて生成される信号である。電圧指令値Ｖａｒ，Ｖｂｒ，Ｖｃｒは、要求トルクＴｒを発生させるために、それぞれ巻線１０ａ，ｂ、１１ａ，ｂ、１２ａ，ｂに印加する電圧の指令値である。また、通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆ（制御位置）は、要求トルクＴｒを発生させるために、巻線１０ａ，ｂ、１１ａ，ｂ、１２ａ，ｂに印加する電圧を、オンするタイミング及びオフするタイミングである。

図３に、駆動回路４０の構成を示す。Ｕ相の駆動回路は、上アームのスイッチング素子ＳＷ１ａ及びダイオードＤ２ａと、下アームのスイッチング素子ＳＷ２ａ及びダイオードＤ１ａを備える。同様に、Ｖ相の駆動回路は、上アームのスイッチング素子ＳＷ１ｂ及びダイオードＤ２ｂと、下アームのスイッチング素子ＳＷ２ｂ及びダイオードＤ１ｂを備える。また、Ｗ相の駆動回路は、上アームのスイッチング素子ＳＷ１ｃ及びダイオードＤ２ｃと、下アームのスイッチング素子ＳＷ２ｃ及びダイオードＤ１ｃを備える。本実施形態では、スイッチング素子ＳＷ１ａ〜ｃ，ＳＷ２ａ〜ｃとして、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いている。スイッチング素子ＳＷ１ａ〜ｃ，ＳＷ２ａ〜ｃは、ＭＯＳＦＥＴや、バイポーラトランジスタ等でもよい。

各相の駆動回路は同様の構成をしているため、以下、Ｕ相の駆動回路についてのみ説明し、Ｖ相及びＷ相の駆動回路の説明は省略する。スイッチング素子ＳＷ１ａのエミッタ端子とダイオードＤ１ａのカソードとが直列に接続されており、ダイオードＤ２ａのアノードとスイッチング素子ＳＷ２ａのコレクタ端子とが接続されている。そして、スイッチング素子ＳＷ１ａとダイオードＤ１ａとの接続点Ｔ１と、ダイオードＤ２ａとスイッチング素子ＳＷ２ａとの接続点Ｔ２との間に、巻線１０が接続されている。巻線１０は、巻線１０ａと１０ｂが直列に接続された巻線である。

また、スイッチング素子ＳＷ１ａのコレクタ端子、及びダイオードＤ２ａのカソードは、平滑用コンデンサ５１の第１端及び直流電源５０の正極側に接続されている。ダイオードＤ１ａのアノード、及びスイッチング素子ＳＷ２ａのエミッタ端子は、平滑用コンデンサ５１の第２端及び直流電源５０の負極側に接続されている。すなわち、Ｕ相の駆動回路は、いわゆる非対称Ｈブリッジ回路となっている。

次に、図４及び５を参照して、Ｕ相の駆動回路のスイッチング素子ＳＷ１ａ，ＳＷ２ａの操作について説明する。各相の駆動回路のスイッチング素子に対する操作は、コントローラ３０から送信された操作信号により実行される。本実施形態において、ＳＲモータの各相は独立しているため、各相の駆動回路のスイッチング素子に対する操作は、同様の操作となる。そこで、以下の説明では、Ｕ相を例として説明し、Ｖ相及びＷ相の説明は省略する。ＳＲモータ２０の通常駆動時には、巻線１０を流れる電流の状態に応じて、電力供給モード、定電流モード、消磁モード、休止モードの４モードがある。

電力供給モードでは、スイッチング素子ＳＷ１ａ及びＳＷ２ａをオンにする。このモードでは、図４（ａ）に示すように、直流電源５０、スイッチング素子ＳＷ１ａ、巻線１０、及びスイッチング素子ＳＷ２ａを含む閉回路が形成され、この閉回路に電流が流れる。巻線１０には直流電源５０の電圧ＶＥが印加され、巻線１０が励磁されて、巻線１０に磁気エネルギが蓄えられる。電力供給モードでは、方形波状の電圧を印加し続け、駆動電流を立ち上げ、要求トルクＴｒに応じた電流値まで駆動電流を上昇させる。回転位置センサ６０により検出された回転子の回転位置（位相）が通電角指令値θｏｎとなった時点で、スイッチング素子ＳＷ１ａ及びＳＷ２ａをオンにし、電流供給モードを開始する。すなわち、通電角指令値θｏｎは、電力供給モードの開始タイミング（通電開始タイミング）となっている。図６（ａ）及び（ｂ）に示す駆動電流波形及び駆動電圧波形の期間Ａが、電流供給モードに相当する。

定電流モードでは、スイッチング素子ＳＷ１ａ及びＳＷ２ａのオン、オフを繰り返し、巻線１０に流れる駆動電流を一定に保持する。詳しくは、電力供給モードと同様に、スイッチング素子ＳＷ１ａ及びＳＷ２ａをオンする。続いて、スイッチング素子ＳＷ１ａをオン、スイッチング素子ＳＷ２ａをオフにする。この場合、図４（ｂ）に示すように、スイッチング素子ＳＷ１ａ、巻線１０、及びダイオードＤ２ａを含む閉回路が形成され、電流が循環する。ダイオードＤ２ａはフリーホイールダイオードとして機能する。

続いて、スイッチング素子ＳＷ１ａをオフ、スイッチング素子ＳＷ２ａをオンにする。この場合、図４（ｃ）に示すように、ダイオードＤ１ａ、巻線１０、及びスイッチング素子ＳＷ２ａを含む閉回路が形成され、電流が循環する。ダイオードＤ１ａはフリーホイールダイオードとして機能する。続いて、スイッチング素子ＳＷ１ａ及びＳＷ２ａをオフにする。この場合、図４（ｄ）に示すように、ダイオードＤ１ａ、巻線１０、ダイオードＤ２ａ、及び直流電源５０を含む閉回路が形成される。この閉回路には、巻線１０に蓄積された磁気エネルギを電力供給源として、直流電源５０を充電する方向に回生電流が流れる。そして、巻線１０に逆起電力が発生する前に、定電流モードの最初のスイッチングパターンに切り替える。

定電流モードでは、上記４つのスイッチングパターンを繰り返して、方形波状の電圧を繰り返し印加し、巻線１０に流れる駆動電流を所定の上限値と所定の下限値との範囲内に収める。図６（ａ）及び（ｂ）において、期間Ｂが定電流モードに相当する。

消磁モードでは、定電流モードの４番目のパターンと同様に、スイッチング素子ＳＷ１ａ及びＳＷ２ａをオフにする。ダイオードＤ１ａ、巻線１０、ダイオードＤ２ａ、及び直流電源５０を含む閉回路に回生電流が流れ、その結果、巻線１０に負の直流電源である−ＶＥの逆起電力が発生する。回生電流は、巻線１０に蓄積された磁気エネルギがなくなるまで流れ続ける。回転位置センサ６０により検出された回転子の回転位置（位相）が通電角指令値θｏｆｆとなった時点で、スイッチング素子ＳＷ１ａ及びＳＷ２ａをオフにし、消磁モードを開始する。すなわち、通電角指令値θｏｆｆは、消磁モードの開始タイミングとなっている。図６（ａ）及び（ｂ）において、期間Ｃが消磁モードに相当する。

休止モードは、消磁モードが終了してから電力供給モードを再度開始するまでの期間である。休止モードでは、スイッチング素子ＳＷ１ａ及びＳＷ２ａはオフのままにする。巻線１０に蓄積された磁気エネルギは消磁モードでなくなり、休止モードでは回生電流は流れない。よって、巻線１０に印加される電圧は０になる。図６（ａ）及び（ｂ）において、期間Ｄが休止モードに相当する。

次に、図２に戻り、コントローラ３０について説明する。コントローラ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及びＩ／Ｏ等を備えたマイクロコンピュータであって、駆動回路４０のスイッチング素子ＳＷ１ａ〜ｃ，ＳＷ２ａ〜ｃを制御し、ひいてはＳＲモータ２０の動作を制御する。コントローラ３０は、ＲＯＭに記憶されている各種プログラムを実行することにより、操作信号生成部３１、電流積分部３２及び回転位置誤差量推定部３４の機能を実現するとともに、メモリに記憶された電流積分値情報３３を備えている。

操作信号生成部３１は、要求トルクＴｒに対応して、最適な電圧指令値Ｖａｒ及び通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆを最適マップから取得する。さらに、操作信号生成部３１は、電圧指令値Ｖａｒ及び通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆを満たす電圧が、巻線１０に印加されるように、スイッチング素子ＳＷ１ａ，ＳＷ２ａに対する操作信号ｇ１ａ，ｇ２ａを生成する。そして、操作信号生成部３１は、生成した操作信号ｇ１ａ，ｇ２ａを駆動回路４０へ送信する。また、操作信号生成部３１は、電圧指令値Ｖａｒを電流積分部３２へ送信する。要求トルクＴｒは、車両の負荷状態に応じて他の制御装置により算出されて、コントローラ３０へ入力される。なお、操作信号生成部３１及び駆動回路４０から電圧印加手段が構成される。

電流積分部３２（電流積分手段）は、巻線１０を流れる駆動電流の状態が遷移する状態遷移タイミング、すなわち動作モードの切替え時に同期して、電流センサ３５により検出された電流の取得を開始するとともに、取得した電流を所定期間積分して検出積分値を取得する。

具体的には、電流積分部３２は、電力供給モードの開始タイミング、すなわち巻線１０に電流が通電開始するタイミングに同期して、電流の取得及び積分を開始し、通電開始するタイミングの次の状態遷移タイミングに同期して、電流の積分を終了する。図６に示すように、通常駆動時の場合は、電流積分部３２は、電流供給モード（期間Ａ）の開始に同期して電流の取得及び積分を開始し、電流供給モードから定電流モード（期間Ｂ）に遷移するタイミングで積分を終了する。また、図７に示すように、中速駆動時の場合は、巻線１０のインダクタンスＬの影響により電流応答性が低下し、定電流モードが省略されることがある。この場合、電流積分部３２は、電流供給モードの開始に同期して電流の取得及び積分を開始し、電流供給モードから消磁モード（期間Ｃ）に遷移するタイミングで積分を終了する。

また、図８に示すように、高速駆動時の場合は、電流応答性が更に低下し、回生電流が流れなくなる前に電圧が印加されて、定電流モード及び休止モード（期間Ｄ）が省略されることがある。この場合、電流積分部３２は、電流供給モードの開始に同期して電流の取得及び積分を開始し、電流供給モードから消磁モードに遷移するタイミングで積分を終了する。また、図９に示すように、高速駆動時の場合、電流積分部３２は、消磁モードから電力供給モードに遷移した際に増加した分の電流を積分して、検出積分値を算出してもよい。すなわち、消磁モードの終了時に残っている電流は積分値に含めなくてもよい。本実施形態では、電流積分部３２は、いずれの駆動時においても、電力供給モードの期間検出電流を積分して検出積分値を取得する。

電流積分値情報３３は、要求トルクＴｒに対応した通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆ及び基準電圧ＶＥにおいて、予め想定している基準電流を電流供給モードの期間積分した基準積分値が、メモリに記憶されているものである。電流積分値情報３３は、通電角指令値、基準電圧、電流初期値をパラメータとする基準積分値のマップである。電流初期値は、積分値を算出し始める時の基準電流の値である。電流供給モードの期間積分する場合は、電流初期値は０となる。

詳しくは、予め電圧方程式Ｖ＝Ｒｉ＋Ｌ（ｄｉ／ｄｔ）を用いて、要求トルクＴｒに対応した基準積分値を算出しておく。Ｒは基準温度における巻線１０の抵抗値、Ｌは巻線１０のインダクタンス値、ｉは基準電流を表す。本実施形態では、巻線１０の印加電圧は、基準電圧ＶＥで一定とする。インダクタンスＬは、ＦＥＭ（Finite Element Method）等で解析した磁束情報マップを用意しておき、磁束情報マップから算出する。または、実機を用いて実験的に測定したインダクタンスＬのデータを用意し、そのデータを用いる。

上記電圧方程式とインダクタンスＬの情報とを用いて、電流初期値における電流の変化量ｄｉ／ｄｔを算出できる。さらに、算出した電流の変化量ｄｉ／ｄｔを用いて、Δｔ時間後の基準電流ｉ及びｄｉ／ｄｔを算出できる。このように、電流供給モードの期間、基準電流ｉ及びｄｉ／ｄｔを順次算出して、基準積分値を算出できる。

あるいは、電流積分値情報３３は、磁束情報マップ又は磁束情報データがメモリに記憶されているものであってもよい。この場合は、磁束情報マップ又は磁束情報データと、上記電圧方程式とを用いて、回転位置の誤差量を推定する都度、要求トルクＴｒに対応した基準積分値を算出する。このようにすると、基準積分値のデータを用意しておく場合よりも、データを格納しておくメモリ領域を小さくできる。

回転位置誤差量推定部３４（推定手段）は、電流積分値情報３３から取得された基準積分値と、電流積分部３２により取得された検出積分値との差分に基づいて、回転位置センサ６０により検出された回転位置の誤差量を推定する。図１０（ａ）に、巻線１０に印加する電圧を最適なタイミングでオンオフした場合に、想定される基準電流波形を実線で示す。また、回転位置センサ６０の検出誤差により、巻線１０に印加する電圧を最適なタイミングとずれたタイミングでオンオフした場合に、検出される検出電流波形を破線で示す。

印加電圧をオンオフするタイミングがずれると、巻線１０に流れる駆動電流の波形が、基準電流波形とは異なる波形になる。そのため、同じ期間電流を積分しても、基準積分値と検出積分値とには差が生じる。巻線１０に電圧を印加するタイミングが、要求トルクＴｒに応じた最適なタイミングよりも遅くなるほど、巻線１０に流れる駆動電流が一定値で保持される期間が短くなり、検出積分値は基準積分値よりも小さくなる。巻線１０に電圧を印加するタイミングが最適なタイミングよりも早くなると、検出積分値は基準積分値よりも大きくなる。よって、検出積分値が基準積分値よりも小さい場合は、回転位置センサ６０により検出された回転位置には、遅角側にずれた誤差量が含まれる。また、検出積分値が基準積分値よりも大きい場合は、回転位置センサ６０により検出された回転位置には、進角側にずれた誤差量が含まれる。

詳しくは、予めシミュレーションや実機を用いた実験を行い、積分値の差分と対応する回転位置の誤差量とのマップを用意しておく。回転位置誤差量推定部３４は、用意したマップを用いて、積分値の差分に対応する回転位置の誤差量Δθを算出する。

あるいは、回転位置誤差量推定部３４は、基準積分値が、電流積分部３２により算出された検出積分値と等しい値となるときの通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆを、電流積分値情報３３から取得する。取得した通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆは、実際に巻線１０に印加する電圧をオン及びオフしたタイミングとなる。そして、回転位置誤差量推定部３４は、進角側を正として、要求トルクＴｒに対応した通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆから、検出積分値と基準積分値とが等しくなるときの通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆを差し引いた、誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆを算出する。

Δθ＝Δθｏｎ＝Δθｏｆｆであり、誤差量は、進角側にずれている場合は正の値となり、遅角側にずれている場合は負の値となる。回転位置誤差量推定部３４は、推定した誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆを、操作信号生成部３１へ送信する。なお、操作信号生成部３１が制御位置補正手段に相当する。

次に、通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆを補正する処理手順について、図１１のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、コントローラ３０が、ＳＲモータ２０の駆動中に実行する。

まず、回転位置センサ６０により検出された回転子２６の回転位置を取得する（Ｓ１０）。そして、取得した回転子２６の回転位置が通電角指令値θｏｎとなった時点で、巻線１０に電圧を印加し始め、電流供給モードの期間における検出積分値及び基準積分値を取得する。

続いて、基準積分値と検出積分値との差分に基づいて、回転位置の誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆを推定する（Ｓ１１）。

続いて、Ｓ１１で推定された誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆが０か否か判定する（Ｓ１２）。詳しくは、誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆが０と見なせるほど、十分に小さい値か否か判定する。誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆが０ではないと判定された場合は（Ｓ１２：ＮＯ）、回転位置センサ６０により検出された回転位置に誤差が含まれている。そこで、通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆを、誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆの分補正する（Ｓ１３）。具体的には、通電角指令値θｏｎ−Δθｏｎを補正後の通電角指令値θｏｎとし、通電角指令値θｏｆｆ−Δθｏｆｆを補正後の通電角指令値θｏｆｆとする。これにより、図１０（ｂ）に示すように、巻線１０に電圧を印加するタイミングが相対的にずれ、要求トルクＴｒに対応した最適なタイミングとなる。その結果、補正後の駆動電流波形は基準電流波形と一致するようになる。

一方、誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆが０と判定された場合は（Ｓ１２：ＹＥＳ）、回転位置センサ６０により検出された回転位置には誤差が含まれないため、通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆを補正する必要はない。よって、このまま本処理を終了する。

通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆを一度補正すると、回転位置センサ６０の劣化による検出誤差や取り付け位置のずれ等が生じるまでは、要求トルクＴｒに対応した最適なタイミングで巻線１０に電圧が印加されるようになる。よって、図１１のフローチャートに示す処理は、ＳＲモータ２０を駆動する都度実行する必要はなく、ＳＲモータ２０を所定時間駆動した都度や、所定距離走行した都度などに実行すればよい。

（第１実施形態の変形例）
・巻線１０に電流が通電開始するタイミングに同期して、電流の検出及び積分を開始し、制御周期に同期して電流の積分を終了してもよい。制御周期は、巻線１０に流れる電流を検出する周期、及びスイッチング素子ＳＷ１ａ，ＳＷ２ａを操作する周期である。図１２は、通電開始するタイミングからＮ（Ｎは１以上の整数）回目の制御周期で積分を終了する態様を示している。この場合、基準積分値も、通電開始タイミングからＮ制御周期の期間における基準電流を積分して算出する。

・検出電流及び基準電流を積分する期間は、電力供給モードの期間（期間Ａ）に限らない。例えば、図１３〜１６に示すように、消磁モードの期間（期間Ｃ）でもよい。この場合、消磁モードの開始に同期して電流の検出及び積分を開始し、消磁モードから次のモードに遷移するタイミングで電流の積分を終了する。あるいは、消磁モードの開始に同期して電流の検出及び積分を開始し、制御周期に同期して電流の積分を終了する。

以上説明した第１実施形態及び変形例によれば、以下の効果を奏する。

・基準電流を所定期間積分した基準積分値と、巻線１０に流れる電流を所定時間積分した検出積分値とには、回転位置センサ６０により検出された回転位置の誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆに応じた差分が生じる。よって、基準積分値と検出積分値との差分に基づいて、検出された回転位置の誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆを推定することができる。

・通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆを、推定された回転位置の誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆの分補正することにより、最適なタイミングで巻線１０に電圧を印加し、要求トルクＴｒを発生させることができる。また、最適なタイミングで巻線１０に電圧を印加してＳＲモータ２０を駆動するため、ＳＲモータ２０の効率を向上させることができる。

・巻線１０に電流が通電開始するタイミングに同期して、電流の検出及び積分を開始する場合、基準積分値は基準電流が０の時点から演算された値となる。電流初期値が０となるため、電圧方程式から基準積分値を算出しやすい。

・状態遷移タイミングに同期して検出電流の積分を終了することにより、電圧方程式から基準積分値を算出しやすい。

・巻線１０に流れる電流を検出するタイミングに同期して電流の積分を終了することにより、検出積分値を精度よく取得できる。

（第２実施形態）
次に、図１７を参照して、第２実施形態に係るＳＲモータの制御システムについて、第１実施形態と異なる点について説明する。第２実施形態に係るＳＲモータの制御システムは、直流電源５０の端子間電圧を検出する電圧センサ３６を備え、コントローラ３０は電圧補正部３８（電圧補正手段）の機能を実現する。

第１実施形態では、直流電源５０の電圧を一定の基準電圧ＶＥとしたが、二次電池の電源電圧は変動するおそれがある。そこで、電圧補正部３８は、電圧センサ３６により検出された電圧を取得し、取得した電圧に基づいて基準積分値を補正する。

詳しくは、電圧補正部３８は、基準電圧を、取得した電圧に補正し、補正した基準電圧に対応する基準積分値を、基準積分値のマップから取得する。あるいは、電圧補正部３８は、電圧方程式のＶに補正した基準電圧を代入して、基準積分値を算出する。

第２実施形態によれば、検出された電源電圧に基づいて基準積分値を補正するため、回転位置の誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆを、第１実施形態よりもさらに高精度に推定できる。

（第３実施形態）
次に、図１８を参照して、第３実施形態に係るＳＲモータの制御システムについて、第１実施形態と異なる点について説明する。第３実施形態に係るＳＲモータの制御システムは、巻線１０〜１２の温度をそれぞれ検出する温度センサ３７を備え、コントローラ３０は温度補正部３９（温度補正手段）の機能を実現する。

第１実施形態では、抵抗値Ｒを基準温度における巻線１０の抵抗値としたが、巻線１０の温度は変動するおそれがある。そして、巻線１０の温度が変動すると、抵抗値Ｒも変動する。そこで、温度補正部３９は、温度センサ３７により検出された温度を取得し、取得した温度に基づいて、基準積分値を補正する。

詳しくは、温度補正部３９は、抵抗値Ｒを、取得した温度に応じた抵抗値Ｒに補正する。そして、温度補正部３９は、基準温度に対応する抵抗値Ｒと補正後の抵抗値Ｒとの差分ΔＲと、想定している基準電流との積を、基準温度からのずれに対応する電圧降下分とする。さらに、温度補正部３９は、基準電圧を電圧降下分補正し、補正した基準電圧に対応する基準積分値を、基準積分値のマップから取得する。あるいは、温度補正部３９は、電圧方程式のＲに補正した抵抗値Ｒを代入して、基準積分値を算出する。

第３実施形態によれば、検出された巻線１０の温度に基づいて基準積分値を補正するため、回転位置の誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆを、第１実施形態よりもさらに高精度に推定できる。

（第４実施形態）
次に、図１９を参照して、第４実施形態に係るＳＲモータの制御システムについて、第１実施形態と異なる点について説明する。第４実施形態に係るＳＲモータの制御システムは、直流電源５０の端子間電圧を検出する電圧センサ３６、及び巻線１０〜１２の温度をそれぞれ検出する温度センサ３７を備え、コントローラ３０は電圧補正部３８及び温度補正部３９の機能を実現する。すなわち、第４実施形態に係るＳＲモータの制御システムは、第２実施形態及び第３実施形態に係るＳＲモータの制御システムを組み合わせたシステムとなる。

第４実施形態によれば、検出された電源電圧及び検出された巻線１０の温度に基づいて基準積分値を補正するため、回転位置の誤差量Δθｏｎ，θｏｆｆを、第１〜３実施形態よりもさらに高精度に推定できる。

（他の実施形態）
・コントローラ３０は回転位置補正手段の機能を実現し、通電角指令値θｏｎ，θｏｆｆを補正する代わりに、回転位置センサ６０により検出された回転位置を、推定された誤差量Δθｏｎ（Δθｏｆｆ）の分補正してもよい。このようにしても、最適なタイミングで巻線１０に電圧を印加し、要求トルクＴｒを発生させることができる。また、最適なタイミングで巻線１０に電圧を印加してＳＲモータ２０を駆動するため、ＳＲモータ２０の効率を向上させることができる。

・制御周期がずれて、巻線１０に印加する電圧をオンするタイミング及びオフするタイミングの一方が、適正なタイミングからずれるおそれがある。そのため、ＳＲモータ２０の駆動中に、所定時間間隔で基準積分値及び検出積分値を算出し、基準積分値と検出積分値が一致するように、通電角指令値θｏｎ及びθｏｆｆの一方を補正するようにしてもよい。

・電圧方程式は上記実施形態で述べたものに限らない。他の電圧方程式を用いて基準積分値を算出してもよい。

１０…巻線、２５…固定子、２５ａ…突極、２６…回転子、２６ａ…突極、３０…コントローラ、３５…電流センサ、４０…駆動回路、６０…回転位置センサ。

Claims (5)

1. 径方向に突極（２６ａ）を有する回転子（２６）と、前記回転子の突極と対向する突極（２５ａ）を有する固定子（２５）と、前記固定子の突極に巻回された巻線（１０〜１２）と、を備えるスイッチトリラクタンスモータを制御する制御装置であって、
   前記回転子の回転位置を検出する回転位置センサ（６０）と、
   前記回転位置センサにより検出された前記回転位置が、要求トルクに応じた制御位置となった時に、前記巻線に印加する電圧をオン又はオフする電圧印加手段（３１，４０）と、
   前記巻線の電流の状態が遷移する状態遷移タイミングに同期して、前記電流の検出及び電流の積分を開始し、前記検出された電流を所定期間積分して検出積分値を取得する電流積分手段（３２）と、
   前記要求トルクに応じて予め想定している基準電流を前記所定期間積分した基準積分値と、前記電流積分手段により算出された前記検出積分値との差分に基づいて、前記回転位置センサにより検出された前記回転位置の誤差量を推定する推定手段（３４）と、を備え、
   前記状態遷移タイミングは、前記回転位置センサにより検出された前記回転位置が、前記巻線に印加する電圧をオンする前記制御位置から前記巻線に印加する電圧をオンする次の前記制御位置までの間で順次定められており、
   前記基準積分値は、前記巻線に電流が通電開始する前記状態遷移タイミングから、次の前記状態遷移タイミングまでの前記基準電流を積分した値であり、
   前記電流積分手段は、前記巻線に電流が通電開始する前記状態遷移タイミングに同期して、前記電流の検出及び積分を開始し、次の前記状態遷移タイミングに同期して、前記電流の積分を終了するスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
2. 前記制御位置を、前記推定手段により推定された前記誤差量の分補正する制御位置補正手段を備える請求項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. 前記回転位置センサにより検出された前記回転位置を、前記推定手段により推定された前記誤差量の分補正する回転位置補正手段を備える請求項１に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
4. 前記電圧印加手段に供給される電源電圧を検出し、検出した前記電源電圧に基づいて、前記基準積分値を補正する電圧補正手段（３８）を備える請求項１〜３のいずれかに記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
5. 前記巻線の温度を検出し、検出した温度に基づいて、前記基準積分値を補正する温度補正手段（３９）を備える請求項１〜４のいずれか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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