JP6286287B2 - モータ回生制御装置及びモータ回生制御システム - Google Patents
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Description
本発明は、モータ回生制御装置及びモータ回生制御システムに関する。
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及び制動する。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。
ＳＲモータを駆動源とする電気自動車では、アクセルをオフとすることによりＳＲモータを発電機として作動させて、その制動時のエネルギーを回収することで、回生ブレーキを得る方法がある（例えば、特許文献１）。
しかしながら、上述した方法では、アクセルがオフの時の回生ブレーキは、常に一定であるため、道路の傾斜、例えば緩い下り坂においては、回生ブレーキが強すぎてしまい、走行の快適性を低下させるおそれがあった。
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、道路の傾斜に関わらず、走行の快適性の低下を抑制することができるモータ回生制御装置及びモータ回生制御システムを提供することである。
本発明の一態様は、電動車両に設けられたＳＲモータに制動トルクを発生させるモータ回生制御装置であって、アクセルペダルの操作量に応じたブレーキトルク指令値と、前記ＳＲモータの回転速度と、前記ＳＲモータに流す電流の励磁電流指令値とを関連付けた励磁電流指令マップと、前記トルク指令値と前記ＳＲモータの回転速度に基づいて、前記励磁電流指令マップから励磁電流指令値を算出する励磁電流指令設定部と、前記励磁電流指令値に基づき前記ＳＲモータに流れる電流を制御するＰＷＭ制御部と、前記ＳＲモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、前記回転速度検出部から前回取得した回転速度と今回取得した回転速度とに基づいて加速度を算出する加速度検出部と、前記ＳＲモータの回転速度、前記アクセルペダルの操作量及び基準加速度がそれぞれ対応づけられている基準加速度マップと、前記回転速度検出部から取得した前記ＳＲモータの回転速度と、運転者が操作した前記アクセルペダルの操作量とに基づいて、前記基準加速度マップから前記基準加速度を取得し、当該取得した基準加速度と前記加速度検出部で算出された加速度とに基づいて前記電動車両の傾斜角度を算出する傾斜算出部と、を有し、前記励磁電流指令設定部は、前記傾斜角度に基づいて前記励磁電流指令値を補正することを特徴とするモータ回生制御装置である。
また、本発明の一態様は、上述したモータ回生制御装置であって、励磁電流指令設定部は、前記傾斜角度に応じた補正値を取得し、前記補正値をブレーキトルク指令値又は前記励磁電流指令値に乗算することで前記励磁電流指令値を補正する。
また、本発明の一態様は、上述したモータ回生制御装置であって、前記電動車両の登坂路走行時には、車両水平時よりも前記励磁電流指令値を減少させ、前記電動車両の降坂路走行時には、車両水平時よりも前記励磁電流指令値を増加させる。
また、本発明の一態様は、上述したモータ回生制御装置であって、前記励磁電流指令値
は、前記傾斜角度に比例する。
は、前記傾斜角度に比例する。
また、本発明の一態様は、上述したモータ回生制御装置であって、前記アクセルペダルの操作量がオフである場合に、ブレーキペダルの操作量とブレーキトルク指令値とを関連付けた回生ブレーキテーブルから、前記ブレーキペダルの操作量に対応するブレーキトルク指令値を取得する要求トルク部をさらに有する。
また、本発明の一態様は、電動車両に設けられたＳＲモータと前記ＳＲモータの制動トルクを発生させるモータ回生制御装置とを有するモータ回生制御システムであって、前記ＳＲモータの回転速度を求める回転速度検出部と、アクセルペダルの操作量に応じたブレーキトルク指令値と、前記ＳＲモータの回転速度と、前記ＳＲモータに流す電流の励磁電流指令値とを関連付けた励磁電流指令マップと、前記ブレーキトルク指令値と前記ＳＲモータの回転速度に基づいて、前記励磁電流指令マップから励磁電流指令値を算出する励磁電流指令設定部と、前記励磁電流指令値に基づき前記ＳＲモータに流れる電流を制御するＰＷＭ制御部と、前記ＳＲモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、前記回転速度検出部から前回取得した回転速度と今回取得した回転速度とに基づいて加速度を算出する加速度検出部と、前記ＳＲモータの回転速度、前記アクセルペダルの操作量及び基準加速度がそれぞれ対応づけられている基準加速度マップと、前記回転速度検出部から取得した前記ＳＲモータの回転速度と、運転者が操作した前記アクセルペダルの操作量とに基づいて、前記基準加速度マップから前記基準加速度を取得し、当該取得した基準加速度と前記加速度検出部で算出された加速度とに基づいて前記電動車両の傾斜角度を算出する傾斜算出部と、を有し、前記励磁電流指令設定部は、前記傾斜角度に基づいて前記励磁電流指令値を補正することを特徴とするモータ回生制御システムである。
本発明によれば、道路の傾斜に関わらず、走行の快適性の低下を抑制することができるモータ回生制御装置及びモータ回生制御システムを提供することができる。
（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置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回生制御装置１を適用する電動車両のシステムの構成図である。
電動車両のシステムは、モータ回生制御装置１、ブレーキペダル２、ブレーキ操作検出部３、アクセルペダル４、アクセル操作検出部５、傾斜角度センサ６、ＳＲモータ７、回転角センサ８、バッテリ９を有する。
以下、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置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回生制御装置１を適用する電動車両のシステムの構成図である。
電動車両のシステムは、モータ回生制御装置１、ブレーキペダル２、ブレーキ操作検出部３、アクセルペダル４、アクセル操作検出部５、傾斜角度センサ６、ＳＲモータ７、回転角センサ８、バッテリ９を有する。
ブレーキ操作検出部３は、運転者が操作するブレーキの制動力を選択する入力装置、例えば、ブレーキペダル２の操作量（踏力量）を検出する。ブレーキ操作検出部３は、そのブレーキペダルの操作量に応じたブレーキ信号をモータ回生制御装置１に出力する。例えば、ブレーキ操作検出部３は、可変抵抗器を有し、ブレーキペダル２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し、ブレーキペダル２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、検出した電圧をブレーキ信号としてモータ回生制御装置１に出力する。また、ブレーキ操作検出部３は、ブレーキペダル２の踏力量を検出する圧力センサ等を有し、その検出結果をブレーキ信号としてモータ回生制御装置１に出力してもよい。
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の操作量に応じたアクセル信号をモータ回生制御装置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し、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回生制御装置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回生制御装置１に出力してもよい。
傾斜角度センサ６は、モータ回生制御装置１に接続されている。傾斜角度センサ６は、車両の傾斜角度θを検出し、検出した傾斜角度θをモータ回生制御装置１に出力する。傾斜角度θは、例えば車両の進行方向をＸ軸方向として、Ｘ軸方向の傾斜角度θｘ、左右方向であるＹ軸方向の傾斜角度θｙ、鉛直方向であるＺ軸方向の傾斜角度θｚから構成される。傾斜角度センサ６は、傾斜角度θｘ、θｙ、θｚを測定し、これを傾斜角度θ（θｘ，θｙ，θｚ）としてもよい。また、傾斜角度センサ６は、進行方向であるＸ軸方向の傾斜角度θｘのみを測定し、この傾斜角度θｘを傾斜角度θとしてもよい。
ＳＲモータ７は、リアギア１０を介して後輪１１を駆動する。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回生制御装置１に出力する。
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回生制御装置１に出力する。
モータ回生制御装置１は、ブレーキ操作検出部３からブレーキ信号を取得する。モータ回生制御装置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。モータ回生制御装置１は、傾斜角センサ６から傾斜角度θを取得する。モータ回生制御装置１は、ＳＲモータ７の回転速度を検出する回転角センサ８の出力信号を受信する。モータ回生制御装置１は、ブレーキ信号とアクセル信号と傾斜角度θと回転角センサ８の出力信号とに基づいて、ＳＲモータ７の駆動を制御する。
次に、第１の実施形態におけるＳＲモータ７のモータ回生制御装置１について説明する。図２は、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１のブロック図である。
図２に示すように、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１は、駆動回路１２と、制御装置１３とを備えて構成されている。
図２に示すように、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１は、駆動回路１２と、制御装置１３とを備えて構成されている。
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、ロータ３１の回転角を検出する回転角センサ８とを有する。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することにより、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に駆動トルク及び制動トルクを発生させる。
駆動回路１２は、バッテリ９に接続され、コンデンサ５１と、スイッチ素子としてｎ型チャネルのＦＥＴ（Field Effective Transistor;電界効果トランジスタ）５２〜５７と、ダイオード５８〜６３とを有する。コンデンサ５１は、一端がバッテリ９の正極に接続され、他端が負極に接続される。
ＦＥＴ５２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ＦＥＴ５３のドレインに接続される。ＦＥＴ５３のソースは、バッテリ９の負極に接続される。
ＦＥＴ５２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ＦＥＴ５３のドレインに接続される。ＦＥＴ５３のソースは、バッテリ９の負極に接続される。
ＦＥＴ５４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ＦＥＴ５５のドレインに接続される。ＦＥＴ５５のソースは、バッテリ９の負極に接続される。
ＦＥＴ５６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ＦＥＴ５７のドレインに接続される。ＦＥＴ５７のソースは、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ＦＥＴ５５のドレインに接続される。ＦＥＴ５５のソースは、バッテリ９の負極に接続される。
ＦＥＴ５６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ＦＥＴ５７のドレインに接続される。ＦＥＴ５７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ＦＥＴ５２及びダイオード５８と、直列に接続されたＦＥＴ５３及びダイオード５９と、直列に接続されたＦＥＴ５４及びダイオード６０と、直列に接続されたＦＥＴ５５及びダイオード６１と、直列に接続されたＦＥＴ５６及びダイオード６２と、直列に接続されたＦＥＴ５７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、ＦＥＴ５２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、ＦＥＴ５３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。ＦＥＴ５４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、ＦＥＴ５５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。ＦＥＴ５６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、ＦＥＴ５７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、制御装置１３から入力される制御信号がＦＥＴ５２〜５７のゲートに入力され、入力される制御信号に応じて、ＦＥＴ５２〜５７のオンとオフとが切り替えられることにより、ＳＲモータ７が有するコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗそれぞれに通電を行う。
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。
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、回生動作モード判別部１３１、要求トルク部１３２、励磁電流指令設定部１３３、ＰＷＭ制御部１３４、位置検出部１３５、回転速度検出部１３６、通電タイミング決定部１３７、進角通電角マップ部１３８、電流検出部１３９を有する。
回生動作モード判別部１３１は、ブレーキ操作検出部３が出力するブレーキ信号を検出する。回生動作モード判別部１３１は、アクセル操作検出部５が出力するアクセル信号を検出する。検出したアクセル信号が示すアクセルペダルの操作量が０である場合、モータ回生制御装置１は、ＳＲモータ７の回生動作を行う。ＳＲモータ７の回生動作を行う場合、回生動作モード判別部１３１は、要求トルク部１３２に回生動作を行うことを示す回生信号を出力する。
要求トルク部１３２は、回生動作モード判別部１３１から回生信号が供給されると、ブレーキ信号とアクセル信号と傾斜角センサ６から傾斜角度θとを取得する。
要求トルク部１３２は、不図示の記憶部に予め記憶してある回生ブレーキテーブルを参照し、ブレーキペダル２の操作量に対応した回生ブレーキ力を取得する。回生ブレーキ力は、ＳＲモータ７の回生動作によって、電動車両を減速させる制動力である。
要求トルク部１３２は、不図示の記憶部に予め記憶してある回生ブレーキテーブルを参照し、ブレーキペダル２の操作量に対応した回生ブレーキ力を取得する。回生ブレーキ力は、ＳＲモータ７の回生動作によって、電動車両を減速させる制動力である。
要求トルク部１３２は、回生信号を取得すると、要求トルク部１３２は、取得した回生ブレーキ力をブレーキトルク指令値として励磁電流指令設定部１３３に送信する。また、要求トルク部１３２は、傾斜角度θを励磁電流指令設定部１３３に送信する。
位置検出部１３５は、ＳＲモータ７に備えられた回転角センサ８が出力する信号より、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と、ＰＷＭ制御部１３４とに出力する。
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）を算出して励磁電流指令設定部１３３と通電タイミング決定部１３７とに出力する。
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）を算出して励磁電流指令設定部１３３と通電タイミング決定部１３７とに出力する。
励磁電流指令設定部１３３は、励磁電流指令マップ部１３３Ａ及び励磁電流決定部１３３Ｂを有する。励磁電流指令マップ部１３３Ａは、例えば励磁電流マップを記憶している内部記憶部を有している。図３は、励磁電流指令設定部１３３の内部記憶部に記憶されている励磁電流指令マップの模型を示している。図３に示すように、励磁電流指令マップは、回生制御を行うときのＳＲモータ７の回転速度とブレーキペダル２の操作量を示すブレーキトルク指令値とＳＲモータ７に出力する電流の目標値である励磁電流指令値とが記憶されたマップである。図３に示すように、ｘ軸方向がブレーキトルク指令値、ｙ軸方向が回転速度、ｚ軸方向が励磁電流指令値を示している。励磁電流指令マップにおいて、ブレーキトルク指令値が増大し、回転速度が減少する傾向にある場合、励磁電流指令値は、増大傾向に変化することが示されている。また、所定の閾値以下のブレーキトルク指令値は、車両の傾斜θに応じて決定されるアクセルオフ時のブレーキトルク指令値の範囲である。図４を用いて、車両の傾斜角度θに応じて決定される指令値について説明する。
図４は、所定の閾値以下のブレーキトルク指令値を説明する図であり、横軸が車両の傾斜θ、縦軸が励磁電流指令値を示す。
図４に示すように、車両傾斜に応じて、コイルへの励磁電流指令値を変化させる。具体的には、例えば、傾斜角度θに応じて比例的に最大励磁電流値を調整する。登坂路走行時（傾斜角度θが正）には、車両水平時の最大励磁電流指令値に対し最大励磁電流指令値を減少させる。降坂路走行時（傾斜角度θが負）には、車両水平時の最大励磁電流指令値に対し最大励磁電流指令値を増加させる。なお、登坂路走行時において、最大励磁電流指令値をゼロまで減少させることができる。励磁電流指令マップにおける電流値（励磁電流指令値）は、ＳＲモータ７の特性値よりシミュレーションを用いて算出されるか、又は、ＳＲモータ７の実測値により予め定められる。
図４に示すように、車両傾斜に応じて、コイルへの励磁電流指令値を変化させる。具体的には、例えば、傾斜角度θに応じて比例的に最大励磁電流値を調整する。登坂路走行時（傾斜角度θが正）には、車両水平時の最大励磁電流指令値に対し最大励磁電流指令値を減少させる。降坂路走行時（傾斜角度θが負）には、車両水平時の最大励磁電流指令値に対し最大励磁電流指令値を増加させる。なお、登坂路走行時において、最大励磁電流指令値をゼロまで減少させることができる。励磁電流指令マップにおける電流値（励磁電流指令値）は、ＳＲモータ７の特性値よりシミュレーションを用いて算出されるか、又は、ＳＲモータ７の実測値により予め定められる。
励磁電流決定部１３３Ｂは、ブレーキペダル２の操作量を示すブレーキトルク指令値と傾斜角度θを、要求トルク部１３２から取得する。また、励磁電流決定部１３３Ｂは、励磁電流指令マップを励磁電流指令マップ部１３３Ａから読み出す。また、励磁電流決定部１３３Ｂは、ＳＲモータ７の回転速度を、回転速度検出部１３６から取得する。励磁電流決定部１３３Ｂは、取得したブレーキトルク指令値に対して、傾斜角度θに基づいた補正を行う。例えば、励磁電流決定部１３３Ｂは、図５に示す補正テーブルを用いて補正を行う。図５は、補正テーブルの一例を示す図である。
補正テーブルは、傾斜角度θの範囲と、補正値とが対応付けられている。傾斜角度θの範囲は、互いに異なる範囲が複数含まれている。例えば、θ６＜θ５＜θ４＜θ３＜θ２＜θ１であり、傾斜角度θがθ３以上かつθ４未満である場合、傾斜角度θは、車両が平坦の道路を走行していることを示す。そして、傾斜角度θが平坦時の傾斜角度より大きくなるにつれて登坂路の傾斜が急になる。また、傾斜角度θが平坦時の傾斜角度より小さくなるにつれて降坂路の傾斜が急になる。
補正値は、要求トルク部１３２から取得したブレーキトルク指令値を補正するための値である。傾斜角度θが正、すなわち車両の傾斜が上り（登坂路）である場合、補正値（Ｂ２、Ｂ１）は、１よりも小さい値になる。そして、傾斜角度θが大きくなるにつれて、補正値が小さくなるように対応付けられている。傾斜角度θが負、すなわち車両の傾斜が下り（降坂路）である場合、補正値（Ｂ４、Ｂ５）は、１よりも大きい値になる。そして、傾斜角度θが大きくなるにつれて、補正値が大きくなるように対応付けられている。
補正値は、要求トルク部１３２から取得したブレーキトルク指令値を補正するための値である。傾斜角度θが正、すなわち車両の傾斜が上り（登坂路）である場合、補正値（Ｂ２、Ｂ１）は、１よりも小さい値になる。そして、傾斜角度θが大きくなるにつれて、補正値が小さくなるように対応付けられている。傾斜角度θが負、すなわち車両の傾斜が下り（降坂路）である場合、補正値（Ｂ４、Ｂ５）は、１よりも大きい値になる。そして、傾斜角度θが大きくなるにつれて、補正値が大きくなるように対応付けられている。
励磁電流決定部１３３Ｂは、補正テーブルを読み出し、取得した傾斜角度θがどの傾斜角度θの範囲にあるか判別することで、補正値を取得する。励磁電流決定部１３３Ｂは、要求トルク部１３２から取得したブレーキトルク指令値に補正値を乗算することでブレーキトルク指令値を補正する。励磁電流決定部１３３Ｂは、補正したブレーキトルク指令値（以下、「補正ブレーキトルク指令値」という。）と回転速度とに応じた励磁電流指令値を、読み出した励磁電流指令マップから選択し、選択した励磁電流指令値をＰＷＭ制御部１３４に出力する。
また、励磁電流決定部１３３Ｂは、通電タイミング決定部１３７に補正ブレーキトルク指令値を出力する。
また、励磁電流決定部１３３Ｂは、通電タイミング決定部１３７に補正ブレーキトルク指令値を出力する。
電流検出部１３９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の検出結果が入力されて、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗに流れる電流値をＰＷＭ制御部１３４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に通電されている巻線電流を検出し、この巻線電流の検出値をＰＷＭ制御部１３４に出力する。
通電タイミング決定部１３７は、回転速度検出部１３６からの回転速度と励磁電流決定部１３３Ｂからの補正ブレーキトルク指令とに応じた進角を回生進角マップから選択する。また。通電タイミング決定部１３７は、回転速度検出部１３６からの回転速度と励磁電流決定部１３３Ｂからの補正ブレーキトルク指令とに応じた通電角を回生通電角マップから選択する。通電タイミング決定部１３７は、選択した進角および通電角をＰＷＭ制御部１３４に出力する。
図６（ａ）は、回生進角マップを示す図である。図６（ａ）に示すように、ｘ軸方向が補正ブレーキトルク指令、ｙ軸方向が回転速度、ｚ軸方向が進角を示している。回生進角マップは、ＳＲモータ７の各相の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電開始位相および通電終了位相を、各相のインダクタンス変化に応じた所定位相（例えば、インダクタンスの減少開始位相および減少終了位相等）から進角側に変更するための進角と、補正ブレーキトルク指令と回転速度との所定の対応関係を示すマップである。
図６（ｂ）は、回生通電角マップを示す図である。図６（ｂ）に示すように、ｘ軸方向が補正ブレーキトルク指令、ｙ軸方向が回転速度、ｚ軸方向が通電角を示している。回生通電角マップは、各相の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電角（例えば、電気角１２０°以上の値等）と、補正ブレーキトルク指令と回転速度との所定の対応関係を示すマップである。
図６（ｂ）は、回生通電角マップを示す図である。図６（ｂ）に示すように、ｘ軸方向が補正ブレーキトルク指令、ｙ軸方向が回転速度、ｚ軸方向が通電角を示している。回生通電角マップは、各相の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対する通電角（例えば、電気角１２０°以上の値等）と、補正ブレーキトルク指令と回転速度との所定の対応関係を示すマップである。
ＰＷＭ制御部１３４は、電流制御処理部１４０、通電タイミング出力部１４１、ＰＷＭ出力部１４２を備えている。
電流制御処理部１４０は、ＳＲモータ７に通電されている巻線電流のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御を行う。電流制御処理部１４０は、励磁電流指令設定部１３３から供給される励磁電流指令値と電流検出部１３９から供給される電流検出値との差（以下、「電流差分値」という。）を算出する。
ＰＷＭ制御部１３４は、ＳＲモータ７を回生制御する場合、電流差分値が減少するように、ＳＲモータ７に電圧を印加する。そのために、例えば、電流制御処理部１４０は、ＦＥＴ５２、５４、５６を常にオンにする１００％のデューティ比をＰＷＭ出力部１４２に出力する。また、例えば、電流制御処理部１４０は、一旦、電流差分値が０になると、電流差分値が０になる電圧値を算出し、算出した電圧値からＰＷＭ制御におけるデューティ比を算出する。電流制御処理部１４０は、算出したデューティ比をＰＷＭ出力部１４２に出力する。ここで、電流制御処理部１４０は、入力される電流値の差に基づいて、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する。
通電タイミング出力部１４１は、位置検出部１３５から入力されるロータ３１の回転角を取得する。通電タイミング出力部１４１は、通電タイミング決定部１３７から進角および通電角を取得する。通電タイミング出力部１４１は、取得したロータ３１の回転角と進角と通電角とに基づいて、駆動回路１２が有するＦＥＴ５３、５５、５７のオンとオフとを切り替える制御信号をＦＥＴ５３，５５、５７のゲートに出力する。
また、通電タイミング出力部１４１は、取得した進角と通電角とをＰＷＭ出力部１４２に出力する。
また、通電タイミング出力部１４１は、取得した進角と通電角とをＰＷＭ出力部１４２に出力する。
また、通電タイミング出力部１４１は、回生制御において、電流制御処理部１４０が出力する信号から、ＳＲモータ７に流れる電流が励磁電流指令値に達したことを検出すると、ＦＥＴ５３、５５、５７をオフにする。
ＰＷＭ出力部１４２は、通電タイミング出力部１４１から供給される進角及び通電角に応じた通電区間において、電流制御処理部１４０が算出したデューティ比を、ＦＥＴ５２、５４、５６のゲートに出力する。
図７は、低回転領域における回生制御時のＳＲモータ７の回転角度と電流波形との関係を示す波形図である。図７（ａ）の縦軸方向が巻線インダクタンス、図７（ｂ）の縦方向が巻線電圧、図７（ｃ）の縦方向が巻線電流であり、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）各々の横軸方向がロータ３１の回転角を示している。
図８は、高回転領域における回生制御時のＳＲモータ７の回転角度と電流波形との関係を示す波形図である。図８（ａ）の縦軸方向が巻線インダクタンス、図８（ｂ）の縦方向が巻線電圧、図８（ｃ）の縦方向が巻線電流であり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）各々の横軸方向がロータ３１の回転角を示している。
図７、図８に示すように、それぞれの関係をＳＲモータ７におけるロータ３１の回転速度に応じて、低回転領域と高回転領域とに分けて説明する。以下にまず、本実施形態における回生制御について説明し、次に低回転領域と高回転領域における回生制御について説明する。ここでは、コイルＬｕにおけるインダクタンスと巻線電圧と巻線電流とについて説明するが、コイルＬｖ、Ｌｗについても同様である。
図８は、高回転領域における回生制御時のＳＲモータ７の回転角度と電流波形との関係を示す波形図である。図８（ａ）の縦軸方向が巻線インダクタンス、図８（ｂ）の縦方向が巻線電圧、図８（ｃ）の縦方向が巻線電流であり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）各々の横軸方向がロータ３１の回転角を示している。
図７、図８に示すように、それぞれの関係をＳＲモータ７におけるロータ３１の回転速度に応じて、低回転領域と高回転領域とに分けて説明する。以下にまず、本実施形態における回生制御について説明し、次に低回転領域と高回転領域における回生制御について説明する。ここでは、コイルＬｕにおけるインダクタンスと巻線電圧と巻線電流とについて説明するが、コイルＬｖ、Ｌｗについても同様である。
回生制御において、コイルＬｕにロータ３１の突極がステータ３２の突極との対向位置に近づく場合、ＰＷＭ制御部１３４の通電タイミング出力部１４１は、回生により起電力を得るために、例えばＦＥＴ５３とＦＥＴ５２とをオン状態にして、予め定めた電流値である励磁電流指令値の電流が流れるまでコイルＬｕに通電し、コイルＬｕを励磁する。コイルＬｕに流れる電流値が励磁電流指令値に達すると、通電タイミング出力部１４１は、ＦＥＴ５３をオフ状態にし、ＰＷＭ出力部１４２は、電流制御処理部１４０から入力されたデューティ比によりＦＥＴ５２のオンとオフとを切り替える。
ここで、ＦＥＴ５２、５３ともにオン状態、すなわち、バッテリ９により供給される電力がコイルＬｕに印加される状態を供給モードという。また、ＦＥＴ５２がオン状態であり、ＦＥＴ５３がオフ状態、すなわち、コイルＬｕに生じた起電力をＦＥＴ５２、コイルＬｕ、ダイオード５９に還流させる状態を還流モードという。また、ＦＥＴ５２、５３がともにオフ状態、すなわち、コイルＬｕに生じた起電力をバッテリ９に出力する状態を回生モードという。
ここで、ＦＥＴ５２、５３ともにオン状態、すなわち、バッテリ９により供給される電力がコイルＬｕに印加される状態を供給モードという。また、ＦＥＴ５２がオン状態であり、ＦＥＴ５３がオフ状態、すなわち、コイルＬｕに生じた起電力をＦＥＴ５２、コイルＬｕ、ダイオード５９に還流させる状態を還流モードという。また、ＦＥＴ５２、５３がともにオフ状態、すなわち、コイルＬｕに生じた起電力をバッテリ９に出力する状態を回生モードという。
低回転領域において巻線インダクタンスは、ロータ３１の突極がコイルＬｕに近づくにしたがい増加し、ロータ３１の突極とコイルＬｕの突極とが対向する回転角において最も高くなり、ロータ３１の突極がコイルＬｕから離れるにしたがい減少する。このコイルＬｕのインダクタンスが減少する領域において回生による発電が行われる。
回生制御において、ＰＷＭ制御部１３４は、コイルＬｕとロータ３１が対向する付近で上述の供給モードにより、起電力を得るために電圧をコイルＬｕに印加する（巻線電圧が正の値になる）ことで、巻線電流が上昇する。巻線電流が励磁電流指令値に達すると、ＰＷＭ制御部１３４は、還流モードと回生モードへ切り替えて、コイルＬｕに生じる起電力をバッテリ９に出力させる（巻線電圧が負の値と０とに変化する）。また、ＰＷＭ制御部１３４は、還流モードと回生モードとを切り替えることにより、コイルＬｕに流れる巻線電流を励磁電流指令値近傍に保つ。
回生制御において、ＰＷＭ制御部１３４は、コイルＬｕとロータ３１が対向する付近で上述の供給モードにより、起電力を得るために電圧をコイルＬｕに印加する（巻線電圧が正の値になる）ことで、巻線電流が上昇する。巻線電流が励磁電流指令値に達すると、ＰＷＭ制御部１３４は、還流モードと回生モードへ切り替えて、コイルＬｕに生じる起電力をバッテリ９に出力させる（巻線電圧が負の値と０とに変化する）。また、ＰＷＭ制御部１３４は、還流モードと回生モードとを切り替えることにより、コイルＬｕに流れる巻線電流を励磁電流指令値近傍に保つ。
高回転領域における回生制御において、低回転領域と同様に、コイルＬｕとロータ３１が対向する付近で供給モードにより、起電力を得るために電圧をコイルＬｕに印加する。しかし、コイルＬｕに流れる電流が励磁電流指令値に達すると、還流モードと回生モードとを切り替えずに、回生モードのみを選択し、コイルＬｕに生じる起電力をバッテリ９に出力させる。
次に、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１の励磁電流指令値の取得及び回生制御の処理について、図を用いて説明する。図９は、第１の実施形態のモータ回生制御装置１の励磁電流指令値の取得及び回生制御の処理を示すフローチャートである。
ステップＳ１０１において、回生動作モード判別部１３１は、アクセルペダルの操作量が０であることを示すアクセル信号を検出すると、回生制御を行う。回生動作モード判別部１３１は、回生制御を行う場合、要求トルク部１３２に、回生信号を送信する。
ステップＳ１０２において、要求トルク部１３２は、回生動作モード判別部１３１から、回生信号を取得すると、傾斜角度θ及びブレーキ信号を検出する。要求トルク部１３２は、ブレーキペダル２の操作量に対応した回生ブレーキ力を取得する。要求トルク部１３２は、取得した回生ブレーキ力をブレーキトルク指令として励磁電流指令設定部１３３に送信する。また、要求トルク部１３２は、傾斜角度θを励磁電流指令設定部１３３に送信する。
ステップＳ１０３において、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時間単位あたりの変化量を検出し、検出した変化量からロータ３１の回転速度を算出して励磁電流決定部１３３Ｂと通電タイミング決定部１３７とに出力する。
ステップＳ１０４において、励磁電流決定部１３３Ｂは、要求トルク部１３２からブレーキトルク指令値及び傾斜角度θを取得する。また、励磁電流決定部１３３Ｂは、回転速度検出部１３６から回転速度を取得する。励磁電流決定部１３３Ｂは、取得したブレーキトルク指令値に対して、傾斜角度θに基づいた補正を行い、補正ブレーキトルク指令値を算出する。励磁電流決定部１３３Ｂは、通電タイミング決定部１３７に補正ブレーキトルク指令値を出力する。
ステップＳ１０５において、励磁電流決定部１３３Ｂは、励磁電流指令マップ部１３３Ａから励磁電流指令マップを読み出す。励磁電流決定部１３３Ｂは、取得した回転速度と補正ブレーキトルク指令値とに対応する励磁電流指令値を、励磁電流指令マップから選択して、選択した励磁電流指令値を電流制御処理部１４０に出力する。
ステップＳ１０６において、通電タイミング決定部１３７は、回転速度検出部１３６からの回転速度と励磁電流決定部１３３Ｂからの補正ブレーキトルク指令とに応じた進角を回生進角マップから選択する。また。通電タイミング決定部１３７は、回転速度検出部１３６からの回転速度と励磁電流決定部１３３Ｂからの補正ブレーキトルク指令とに応じた通電角を回生通電角マップから選択する。通電タイミング決定部１３７は、選択した進角および通電角を通電タイミング出力部１４１に出力する。
ステップＳ１０７において、電流制御処理部１４０は、電流差分値を算出してＰＷＭ出力部１４２と通電タイミング出力部１４１とに出力する。
また、電流制御処理部１４０は、電流差分値が０まで、ＦＥＴ５２、５４、５６それぞれを常にオンにする１００％のデューティ比をＰＷＭ出力部１４２に出力する。
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の回転角に応じて、ＦＥＴ５３、５５、５７それぞれをオンにし、ロータ３１の回転角より進角及び通電角を算出してＰＷＭ出力部１４２に出力する。
ＰＷＭ出力部１４２は、電流制御処理部１４０から出力されたデューティ比と、通電タイミング出力部１４１から出力された進角及び通電角とに応じて、ＦＥＴ５２、５４、５６それぞれをオンにして、ＳＲモータ７のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗそれぞれの通電状態を供給モードにする。
また、電流制御処理部１４０は、電流差分値が０まで、ＦＥＴ５２、５４、５６それぞれを常にオンにする１００％のデューティ比をＰＷＭ出力部１４２に出力する。
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の回転角に応じて、ＦＥＴ５３、５５、５７それぞれをオンにし、ロータ３１の回転角より進角及び通電角を算出してＰＷＭ出力部１４２に出力する。
ＰＷＭ出力部１４２は、電流制御処理部１４０から出力されたデューティ比と、通電タイミング出力部１４１から出力された進角及び通電角とに応じて、ＦＥＴ５２、５４、５６それぞれをオンにして、ＳＲモータ７のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗそれぞれの通電状態を供給モードにする。
ステップＳ１０８において、電流制御処理部１４０は、ＳＲモータ７に流れる電流値が励磁電流指令値に到達したか否かを判定する。
電流制御処理部１４０は、電流検出部１３９から出力された電流値が、励磁電流指令値を超えない場合（電流差分値が正の場合）、上述のステップＳ１０７に進む。一方、電流制御処理部１４０は、電流検出部１３９から出力された電流値が、励磁電流指令値を超える場合（電流差分値が負の場合）、ステップＳ１０９に進む。
電流制御処理部１４０は、電流検出部１３９から出力された電流値が、励磁電流指令値を超えない場合（電流差分値が正の場合）、上述のステップＳ１０７に進む。一方、電流制御処理部１４０は、電流検出部１３９から出力された電流値が、励磁電流指令値を超える場合（電流差分値が負の場合）、ステップＳ１０９に進む。
ステップＳ１０９において、電流制御処理部１４０は、電流差分値に応じて、ＦＥＴ５２、５４、５６それぞれをオンにするデューティ比を算出し、算出したデューティ比をＰＷＭ出力部１４２に出力する。さらに、通電タイミング出力部１４１は、ＦＥＴ５３、５５、５７それぞれをオフにする。ＰＷＭ出力部１４２は、電流制御処理部１４０から出力されたデューティ比に応じて、ＦＥＴ５２、５４、５６それぞれのオンとオフとを切り替える。
これにより、ＳＲモータ７のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗそれぞれの通電状態が、ＦＥＴ５２、５４、５６のオンとオフとの切り替え、すなわち、ＰＷＭ制御により、還流モードと回生モードとになり、回生制御される。
これにより、ＳＲモータ７のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗそれぞれの通電状態が、ＦＥＴ５２、５４、５６のオンとオフとの切り替え、すなわち、ＰＷＭ制御により、還流モードと回生モードとになり、回生制御される。
上述したように、本実施形態によると、モータ回生制御装置１は、アクセルがオフの場合において、車両の傾斜角度θに応じでブレーキトルク指令値を補正する。モータ回生制御装置１は、補正したブレーキトルク指令値とＳＲモータ７の回転速度とから励磁電流指令マップを用いて励磁電流指令値を求める。そして、モータ回生制御装置１は、電流指令値に基づきＳＲモータ７に流れる電流（巻線電流）を制御する。これにより、モータ回生制御装置１は、道路の傾斜に応じて励磁電流指令値、すなわちＳＲモータ７のブレーキトルク（回生ブレーキ）を制御することができるため、回生時の走行フィーリングの悪化や走行の快適性の低下を抑制することができる。また、回生ブレーキが必要の無い時はモータフリクションレスの惰性走行が可能となり、一充電走行距離を延ばすことが可能となるため、電費を改善することができる。
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａを適用する電動車両のシステムの構成図である。本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａを適用した電動車両のシステムの構成は、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置を適用した電動車両のシステムの構成と比べ、傾斜角センサ６が備えられていない。なお、第１の実施形態と同じ構成には、同じ符号を付してその説明を省略する。
図１０は、第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａを適用する電動車両のシステムの構成図である。本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａを適用した電動車両のシステムの構成は、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置を適用した電動車両のシステムの構成と比べ、傾斜角センサ６が備えられていない。なお、第１の実施形態と同じ構成には、同じ符号を付してその説明を省略する。
図１１は、第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａのブロック図である。図１１に示すように、第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａは、駆動回路１２と、制御装置１３Ａとを備えて構成されている。
制御装置１３Ａは、回生動作モード判別部１３１、要求トルク部１３２Ａ、励磁電流指令設定部１３３、ＰＷＭ制御部１３４、位置検出部１３５、回転速度検出部１３６Ａ、通電タイミング決定部１３７、進角通電角マップ部１３８、電流検出部１３９、加速度検出部２００、基準加速度マップ部２０１、傾斜判断部２０２を有する。
制御装置１３Ａは、回生動作モード判別部１３１、要求トルク部１３２Ａ、励磁電流指令設定部１３３、ＰＷＭ制御部１３４、位置検出部１３５、回転速度検出部１３６Ａ、通電タイミング決定部１３７、進角通電角マップ部１３８、電流検出部１３９、加速度検出部２００、基準加速度マップ部２０１、傾斜判断部２０２を有する。
要求トルク部１３２Ａは、回生動作モード判別部１３１から回生信号が供給されると、ブレーキ信号及びアクセル信号を取得する。また、要求トルク部１３２Ａは、傾斜判断部２０２にアクセル信号を送信する。要求トルク部１３２Ａは、傾斜判断部２０２から傾斜角度θを取得する。
要求トルク部１３２Ａは、不図示の記憶部に予め記憶してある回生ブレーキテーブルを参照し、ブレーキペダル２の操作量に対応した回生ブレーキ力を取得する。回生ブレーキ力は、ＳＲモータ７の回生動作によって、電動車両を減速させる制動力である。
要求トルク部１３２Ａは、不図示の記憶部に予め記憶してある回生ブレーキテーブルを参照し、ブレーキペダル２の操作量に対応した回生ブレーキ力を取得する。回生ブレーキ力は、ＳＲモータ７の回生動作によって、電動車両を減速させる制動力である。
要求トルク部１３２Ａは、回生信号を取得すると、要求トルク部１３２Ａは、取得した回生ブレーキ力をブレーキトルク指令値として励磁電流指令設定部１３３に送信する。また、要求トルク部１３２Ａは、傾斜角度θを励磁電流指令設定部１３３に送信する。
回転速度検出部１３６Ａは、位置検出部１３５が出力するロータ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）を算出する。回転速度検出部１３６Ａは、励磁電流指令設定部１３３と通電タイミング決定部１３７と加速度検出部２００とに検出した回転速度を単位時間毎、例えば１秒毎に出力する。
加速度検出部２００は、算出部２１１及び記憶部２１２を有する。算出部２１１は、一定周期毎に回転速度検出部１３６Ａからロータ３１の回転速度を取得すると、記憶部２１２に取得した回転速度を記憶する。また、算出部２１１は、前回取得した回転速度を記憶部２１２から読み出し、前回取得した回転速度から今回取得した回転速度に変化した回転速度の変化量、すなわち加速度を単位時間毎に算出する。算出部２１１は、今回取得した回転速度と算出した加速度を傾斜判断部２０２に出力する。
基準加速度マップ部２０１は、例えば基準加速度マップが記憶されている内部記憶部を有している。図１２は、基準加速度マップ部２０１の内部記憶部に記憶されている基準加速度マップの模型を示している。図１２において、基準加速度マップ部２０１は、ＳＲモータ７の回転速度とアクセルペダル４の操作量と基準加速度とが記憶された基準加速度マップを有する。基準加速度は、車両の走行路が登坂路又は降坂路のいずれかであるのかを特定し、その坂路の傾斜角度θを取得するための目標値である。図１２に示すように、ｘ軸方向が回転速度、ｙ軸方向がアクセルペダルの操作量、ｚ軸方向が基準加速度を示している。基準加速度マップにおいて、アクセルペダルの操作量が増大し、回転速度が減少する傾向にある場合、基準加速度は、増大傾向に変化することが示されている。一方、アクセルペダルの操作量が減少し、回転速度が増大する傾向にある場合、基準加速度は、減少傾向に変化することが示されている。なお、基準加速度マップにおける基準加速度は、シミュレーションを用いて算出されるか、又は、実測値により予め定められる。
傾斜判断部２０２は、傾斜算出部２２２及び記憶部２２３を有する。
傾斜算出部２２２は、要求トルク部１３２Ａからアクセルペダル４の操作量を示すアクセル信号を取得する。傾斜算出部２２２は、算出部２１１から回転速度及び加速度を取得する。傾斜算出部２２２は、回転速度及び加速度を取得すると、基準加速度マップを基準加速度マップ部２０１から読み出す。傾斜算出部２２２は、アクセルペダル４の操作量と回転速度とに応じた基準加速度を、読み出した基準加速度マップから選択する。
傾斜算出部２２２は、要求トルク部１３２Ａからアクセルペダル４の操作量を示すアクセル信号を取得する。傾斜算出部２２２は、算出部２１１から回転速度及び加速度を取得する。傾斜算出部２２２は、回転速度及び加速度を取得すると、基準加速度マップを基準加速度マップ部２０１から読み出す。傾斜算出部２２２は、アクセルペダル４の操作量と回転速度とに応じた基準加速度を、読み出した基準加速度マップから選択する。
傾斜算出部２２２は、直前に検出した駆動状態の加速度と基準加速度を比較し、比較結果に基づいて車両の傾斜角度θを算出する。具体的には、傾斜算出部２２２は、算出部２１１から取得した加速度から基準加速度を差し引くことで得られる差分値を算出する。なお、この差分値が負である場合、車両の走行路が登坂路であることを意味する。一方、差分値が正である場合、車両の走行路が降坂路であることを意味する。
傾斜算出部２２２は、記憶部２２３に記憶している加速度テーブル読み出し、差分値に基づいた傾斜角度θを取得する。
傾斜算出部２２２は、記憶部２２３に記憶している加速度テーブル読み出し、差分値に基づいた傾斜角度θを取得する。
記憶部２２３は、加速度テーブルを予め記憶している。図１３は、加速度テーブルの一例を示す図である。加速度テーブルは、差分値の範囲と、傾斜角度θとが対応付けられている。差分値ａの範囲は、互いに異なる範囲が複数含まれている。例えば、ａ１≦ａ＜ａ２、ａ２≦ａ＜ａ３等である。差分値ａが正、すなわち車両の傾斜が下りである場合、傾斜角度θは、負の値になる。一方、差分値ａが負、すなわち車両の傾斜が上りである場合、傾斜角度θは、正の値になる。
傾斜算出部２２２は、加速度テーブルを読み出し、算出した差分値がどの差分値の範囲にあるか判別することで、傾斜角度θを取得する。傾斜算出部２２２は、取得した傾斜角度θを要求トルク部１３２Ａに出力する。
傾斜算出部２２２は、加速度テーブルを読み出し、算出した差分値がどの差分値の範囲にあるか判別することで、傾斜角度θを取得する。傾斜算出部２２２は、取得した傾斜角度θを要求トルク部１３２Ａに出力する。
次に、第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａの傾斜角度θの算出方法について、図を用いて説明する。図１４は、第２の実施形態のモータ回生制御装置１Ａの傾斜角度θの算出方法を示すフローチャートである。モータ回生制御装置１Ａは、不図示のタイマーを有し、例えば１秒毎に傾斜角度θの算出を行う。
ステップＳ３０１において、回転速度検出部１３６Ａは、位置検出部１３５が出力するロータ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）を算出する。回転速度検出部１３６Ａは、励磁電流指令設定部１３３と通電タイミング決定部１３７と加速度検出部２００とに検出した回転速度を出力する。
ステップＳ３０２において、算出部２１１は、回転速度検出部１３６Ａから回転速度を取得すると、記憶部２１２に取得した回転速度を記憶する。
ステップＳ３０３において、算出部２１１は、前回取得した回転速度を記憶部２１２から読み出し、前回取得した回転速度と今回取得した回転速度から加速度を算出する。算出部２１１は、今回取得した回転速度と算出した加速度を傾斜判断部２０２に出力する。
ステップＳ３０４において、傾斜算出部２２２は、要求トルク部１３２Ａからアクセルペダル４の操作量を示すアクセル信号を取得する。また、傾斜算出部２２２は、算出部２１１から回転速度及び加速度を取得する。
ステップＳ３０５において、傾斜算出部２２２は、回転速度及び加速度を取得すると、基準加速度マップを基準加速度マップ部２０１から読み出す。傾斜算出部２２２は、アクセルペダル４の操作量と回転速度とに応じた基準加速度を、読み出した基準加速度マップから選択する。
ステップＳ３０６において、傾斜算出部２２２は、算出部２１１から取得した加速度から基準加速度マップから選択した基準加速度を差し引くことで得られる差分値を算出する。傾斜算出部２２２は、記憶部２２３に記憶している加速度テーブルを読み出し、差分値に基づいた傾斜角度θを取得する。傾斜算出部２２２は、加速度テーブルを読み出し、算出した差分値がどの差分値の範囲にあるか判別することで、傾斜角度θを取得する。傾斜算出部２２２は、取得した傾斜角度θを要求トルク部１３２Ａに出力する。
次に、第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａの励磁電流指令値の取得及び回生制御の処理について説明する。第２の実施形態の励磁電流指令値の取得及び回生制御の処理において、図９のフローチャートと異なるステップのみ説明する。
ステップＳ１０２において、要求トルク部１３２Ａは、回生動作モード判別部１３１から回生信号を取得すると、ブレーキトルク指令と傾斜算出部２２２から傾斜角度θとを検出する。要求トルク部１３２Ａは、アクセルペダルの操作量に対応した回生ブレーキ力を取得する。要求トルク部１３２Ａは、取得した回生ブレーキ力をブレーキトルク指令として励磁電流指令設定部１３３に送信する。また、要求トルク部１３２Ａは、傾斜角度θを励磁電流指令設定部１３３に送信する。
上述したように、本実施形態によると、モータ回生制御装置１Ａは、アクセルがオフの場合において、車両の傾斜角度θに応じでブレーキトルク指令値を補正する。モータ回生制御装置１Ａは、補正したブレーキトルク指令値とＳＲモータ７の回転速度とから励磁電流指令マップを用いて励磁電流指令値を求める。そして、モータ回生制御装置１Ａは、電流指令値に基づきＳＲモータ７に流れる電流（巻線電流）を制御する。これより、本実施形態において、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、上述したように、本実施形態によると、モータ回生制御装置１Ａは、回転速度の単位時間あたりの変化から加速度を算出する。また、モータ回生制御装置１Ａは、基準加速度マップから基準加速度を算出し、算出した加速度と基準加速度とから、傾斜角度θを取得する。これにより、本実施形態のモータ回生制御装置１Ａは、傾斜角センサ６を備えることなく傾斜角度θを取得することができるため、第１の実施形態と比べて装置コストを低くすることができる。
（第３の実施形態）
図１５は、第３の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｂを適用する電動車両のシステムの構成図である。本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｂを適用した電動車両のシステムの構成は、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１を適用した電動車両のシステムの構成と比べ、後輪１１を回転させるのにＳＲモータ７が２つ搭載されている。それに応じて、回転角センサ８とリアギア１０の数も同様に２つ搭載されている。なお、第１の実施形態と同じ構成には、同じ符号を付してその説明を省略する。
図１５は、第３の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｂを適用する電動車両のシステムの構成図である。本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｂを適用した電動車両のシステムの構成は、第１の実施形態におけるモータ回生制御装置１を適用した電動車両のシステムの構成と比べ、後輪１１を回転させるのにＳＲモータ７が２つ搭載されている。それに応じて、回転角センサ８とリアギア１０の数も同様に２つ搭載されている。なお、第１の実施形態と同じ構成には、同じ符号を付してその説明を省略する。
図１６は、第３の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｂのブロック図である。
図１６に示すように、本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｂは、２つのＳＲモータ７の回生制御を行うため、モータ回生制御装置１を２つ備えている。
バッテリ９は、駆動回路１２の各々に接続されている。また、バッテリ９は、要求トルク部１３２の各々に接続されており、要求トルク部１３２においてバッテリ９の充電状態が検出される。
ブレーキ操作検出部３及びアクセル操作検出部５は、回生動作モード判別部１３１の各々に接続されている。回生動作モード判別部１３１は、ブレーキ信号及びアクセル信号を出力する。傾斜角センサ６は、要求トルク部１３２の各々に接続されている。傾斜角センサ６は、要求トルク部１３２の各々に傾斜角度θを出力する。
図１６に示すように、本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｂは、２つのＳＲモータ７の回生制御を行うため、モータ回生制御装置１を２つ備えている。
バッテリ９は、駆動回路１２の各々に接続されている。また、バッテリ９は、要求トルク部１３２の各々に接続されており、要求トルク部１３２においてバッテリ９の充電状態が検出される。
ブレーキ操作検出部３及びアクセル操作検出部５は、回生動作モード判別部１３１の各々に接続されている。回生動作モード判別部１３１は、ブレーキ信号及びアクセル信号を出力する。傾斜角センサ６は、要求トルク部１３２の各々に接続されている。傾斜角センサ６は、要求トルク部１３２の各々に傾斜角度θを出力する。
モータ回生制御装置１Ｂの励磁電流指令値の取得及び回生制御の処理は、図９のフローチャートと同様となるため、説明は省略する。
上述したように、本実施形態によると、ＳＲモータ７が２つ搭載した場合においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
（第４の実施形態）
図１７は、第４の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｃを適用する電動車両のシステムの構成図である。本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｃを適用した電動車両のシステムの構成は、第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａを適用した電動車両のシステムの構成と比べ、後輪１１を回転させるのにＳＲモータ７が２つ搭載されている。それに応じで、回転角センサ８とリアギア１０の数も同様に２つ搭載されている。なお、第２の実施形態と同じ構成には、同じ符号を付してその説明を省略する。
図１７は、第４の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｃを適用する電動車両のシステムの構成図である。本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｃを適用した電動車両のシステムの構成は、第２の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ａを適用した電動車両のシステムの構成と比べ、後輪１１を回転させるのにＳＲモータ７が２つ搭載されている。それに応じで、回転角センサ８とリアギア１０の数も同様に２つ搭載されている。なお、第２の実施形態と同じ構成には、同じ符号を付してその説明を省略する。
図１８は、第４の実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｃのブロック図である。
図１８に示すように、本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｃは、２つのＳＲモータ７の回生制御を行うため、モータ回生制御装置１Ａを２つ備えている。
バッテリ９は、駆動回路１２の各々に接続されている。また、バッテリ９は、要求トルク部１３２Ａの各々に接続されている。
ブレーキ操作検出部３及びアクセル操作検出部５は、回生動作モード判別部１３１の各々に接続されている。回生動作モード判別部１３１は、ブレーキ信号及びアクセル信号を出力する。
図１８に示すように、本実施形態におけるモータ回生制御装置１Ｃは、２つのＳＲモータ７の回生制御を行うため、モータ回生制御装置１Ａを２つ備えている。
バッテリ９は、駆動回路１２の各々に接続されている。また、バッテリ９は、要求トルク部１３２Ａの各々に接続されている。
ブレーキ操作検出部３及びアクセル操作検出部５は、回生動作モード判別部１３１の各々に接続されている。回生動作モード判別部１３１は、ブレーキ信号及びアクセル信号を出力する。
モータ回生制御装置１Ｃの傾斜角度θの算出方法については、図１４のフローチャートと同様となるため、説明は省略する。また、モータ回生制御装置１Ｃの励磁電流指令値の取得及び回生制御の処理は、図９のフローチャートと同様となるため、説明は省略する。
上述したように、本実施形態によると、ＳＲモータ７が２つ搭載した場合においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、上述したように、本実施形態によると、モータ回生制御装置１Ｃは、回転速度の単位時間あたりの変化から加速度を算出する。また、モータ回生制御装置１Ｃは、基準加速度マップから基準加速度を算出し、算出した加速度と基準加速度とから、傾斜角度θを取得する。これにより、本実施形態のモータ回生制御装置１Ｃは、傾斜角センサ６を備えることなく傾斜角度θを取得することができるため、第３の実施形態と比べて装置コストを低くすることができる。
なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
上述した実施形態において、モータ回生制御装置１は、車両の傾斜角度θに応じてブレーキトルク指令値を取得したが、本実施形態は、これに限定されない。例えば、モータ回生制御装置１は、車両の傾斜角度θに応じて直接、励磁電流指令値を補正してもよい。
上述した実施形態において、モータ回生制御装置１は、車両の傾斜角度θに応じてブレーキトルク指令値を取得したが、本実施形態は、これに限定されない。例えば、モータ回生制御装置１は、車両の傾斜角度θに応じて直接、励磁電流指令値を補正してもよい。
また、上述した実施形態において、モータ回生制御装置１は、バッテリ９からバッテリ９の充電状態を示すＳＯＣ信号を取得し、バッテリ９の充電状態が満タンに近ければ、回生制御を行わないようにしてもよい。
また、上述した実施形態において、モータ回生制御装置１は、励磁電流指令値と電流検出部１３９からの電流検出値との差がなくなるように、巻線電流を制御したが、これに限定されず、電流指令値に基づき巻線電流を制御すればよい。例えば、モータ回生制御装置１は、電流検出部１３９からの電流検出値が励磁電流指令値から多少オフセットさせた電流値となるように巻線電流を制御してもよい。なお、モータ回生制御装置１が励磁電流指令値や励磁電流指令値から多少オフセットさせた電流値を目標値として巻線電流を制御する場合、巻線電流が目標値と一致せずに漸近してもよい。
また、上述した実施形態において、最大励磁電流値は、傾斜角度θに応じて比例的に増減するが、これに限定されない。
また、第２の実施形態及び第４の実施形態において、加速度から基準加速度を差し引くことで得られる差分値を用いて傾斜角度θを算出したが、これに限定されない。例えば、差分値に対して車両重量（積載重量）の影響を考慮した補正を行ってもよい。
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…モータ回生制御装置 ２…ブレーキペダル ３…ブレーキ操作検出部 ４…アクセルペダル ５…アクセル操作検出部 ６…傾斜角センサ ７…スイッチドリラクタンスモータ ８…回転角センサ ９…バッテリ １１…後輪 １２…駆動回路 １３…制御装置 ３１…ロータ ３２…ステータ ５１…コンデンサ ５２、５３、５４、５５、５６、５７…ＦＥＴ ５８、５９、６０、６１、６２、６３…ダイオード １３１…回生動作モード判別部 １３２、１３２Ａ…要求トルク部 １３３…励磁電流指令設定部 １３４…ＰＷＭ制御部 １３５…位置検出部 １３６、１３６Ａ…回転速度検出部 １３７…通電タイミング決定部 １３８…進角通電角マップ部 １３９…電流検出部 １４０…電流制御処理部 １４１…通電タイミング出力部 １４２…ＰＷＭ出力部 ２００…加速度検出部 ２０１…基準加速度マップ部 ２０２…傾斜判断部 ２１１…算出部 ２１２、２２３…記憶部
Claims (6)
- 電動車両に設けられたＳＲモータに制動トルクを発生させるモータ回生制御装置であって、
アクセルペダルの操作量に応じたブレーキトルク指令値と、前記ＳＲモータの回転速度と、前記ＳＲモータに流す電流の励磁電流指令値とを関連付けた励磁電流指令マップと、
前記ブレーキトルク指令値と前記ＳＲモータの回転速度に基づいて、前記励磁電流指令マップから励磁電流指令値を算出する励磁電流指令設定部と、
前記励磁電流指令値に基づき前記ＳＲモータに流れる電流を制御するＰＷＭ制御部と、
前記ＳＲモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、
前記回転速度検出部から前回取得した回転速度と今回取得した回転速度とに基づいて加速度を算出する加速度検出部と、
前記ＳＲモータの回転速度、前記アクセルペダルの操作量及び基準加速度がそれぞれ対応づけられている基準加速度マップと、
前記回転速度検出部から取得した前記ＳＲモータの回転速度と、運転者が操作した前記アクセルペダルの操作量とに基づいて、前記基準加速度マップから前記基準加速度を取得し、当該取得した基準加速度と前記加速度検出部で算出された加速度とに基づいて前記電動車両の傾斜角度を算出する傾斜算出部と、
を有し、
前記励磁電流指令設定部は、前記傾斜角度に基づいて前記励磁電流指令値を補正することを特徴とするモータ回生制御装置。 - 励磁電流指令設定部は、前記傾斜角度に応じた補正値を取得し、前記補正値をブレーキトルク指令値又は前記励磁電流指令値に乗算することで前記励磁電流指令値を補正する請求項１に記載のモータ回生制御装置。
- 前記電動車両の登坂路走行時には、車両水平時よりも前記励磁電流指令値を減少させ、前記電動車両の降坂路走行時には、車両水平時よりも前記励磁電流指令値を増加させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のモータ回生制御装置。
- 前記励磁電流指令値は、前記傾斜角度に比例することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のモータ回生制御装置。
- 前記アクセルペダルの操作量がオフである場合に、ブレーキペダルの操作量とブレーキトルク指令値とを関連付けた回生ブレーキテーブルから、前記ブレーキペダルの操作量に対応するブレーキトルク指令値を取得する要求トルク部をさらに有する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モータ回生制御装置。
- 電動車両に設けられたＳＲモータと前記ＳＲモータの制動トルクを発生させるモータ回生制御装置とを有するモータ回生制御システムであって、
前記ＳＲモータの回転速度を求める回転速度検出部と、
アクセルペダルの操作量に応じたブレーキトルク指令値と、前記ＳＲモータの回転速度と、前記ＳＲモータに流す電流の励磁電流指令値とを関連付けた励磁電流指令マップと、
前記ブレーキトルク指令値と前記ＳＲモータの回転速度に基づいて、前記励磁電流指令マップから励磁電流指令値を算出する励磁電流指令設定部と、
前記励磁電流指令値に基づき前記ＳＲモータに流れる電流を制御するＰＷＭ制御部と、
前記ＳＲモータの回転速度を検出する回転速度検出部と、
前記回転速度検出部から前回取得した回転速度と今回取得した回転速度とに基づいて加速度を算出する加速度検出部と、
前記ＳＲモータの回転速度、前記アクセルペダルの操作量及び基準加速度がそれぞれ対応づけられている基準加速度マップと、
前記回転速度検出部から取得した前記ＳＲモータの回転速度と、運転者が操作した前記アクセルペダルの操作量とに基づいて、前記基準加速度マップから前記基準加速度を取得し、当該取得した基準加速度と前記加速度検出部で算出された加速度とに基づいて前記電動車両の傾斜角度を算出する傾斜算出部と、
を有し、
前記励磁電流指令設定部は、前記傾斜角度に基づいて前記励磁電流指令値を補正することを特徴とするモータ回生制御システム。
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