JP6881350B2 - 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、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走行用の駆動源として備え、当該スイッチトリラクタンスモータの回生制御を行う技術が開示されている。

特開２０１４−２３７３７２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、ＳＯＣ（State Of Charge：バッテリの充電状態値）が所定値以上、例えばバッテリが満充電されている場合、回生制御を行って充電を行うと、バッテリの寿命が低下するおそれがあった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、回生制御の際のバッテリの寿命低下を抑制す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、所定の回生領域において、前記コイルの電流値が第一の目標電流値となるように、前記コイルに正電圧および負電圧を印加する回生制御を行う制御部を備え、前記制御部は、バッテリの充電状態値が所定値以上である場合、前記コイルに負電圧を印加する区間を、バッテリの充電状態値が所定値未満である場合よりも狭くすることを特徴とする。

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、バッテリの充電状態値が所定値以上であり、電力回収が困難である場合に、回生制御の際の負電圧の印加区間を通常よりも狭めることにより、回生エネルギー量を減少させ、電力回収量を減少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、バッテリの充電状態値が所定値以上である場合、前記所定の回生領域において前記コイルに正電圧を印加し始める位相である励磁開始角と、前記所定の回生領域において前記コイルに負電圧を印加し始める位相である励磁終了角と、のうちの少なくとも一方を、バッテリの充電状態値が所定値未満である場合よりも遅らせてもよい。

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、回生制御の際の励磁開始角および励磁終了角の少なくとも一方を遅角させることにより、負電圧の印加区間を通常よりも狭めることができる。

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、バッテリの充電状態値が所定値以上である場合、前記コイルの電流値が前記第一の目標電流値よりも大きな第二の目標電流値となるように、前記コイルに正電圧および負電圧を印加してもよい。

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、回生制御の際の目標電流値を通常よりも大きくすることにより、負電圧の印加区間を狭めることによる制動力の減少を抑制しつつ、回生エネルギー量を減少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、前記回生制御は、前記コイルの電流値を立ち上げるために前記コイルに正電圧を印加する正電圧モードと、前記コイルに負電圧と０電圧とを交互に印加する還流モードと、前記コイルの電流値を立ち下げるために前記コイルに負電圧を印加する負電圧モードと、を有し、前記バッテリの充電状態値が所定値以上である場合、前記還流モードで０電圧を印加する区間を、バッテリの充電状態値が所定値未満である場合よりも広くしてもよい。

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、回生制御の際に、還流モードにおける０電圧の印加区間を通常よりも広げることにより、負電圧印加および０電圧印加のスイッチング回数を減らすことができ、スイッチング損失を減少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、バッテリの充電状態値が所定値以上であり、かつ前記コイルの温度が所定値以下である場合、前記コイルに負電圧を印加する区間を、バッテリの充電状態値が所定値未満である場合よりも狭くしてもよい。

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、コイルの温度が所定値以下である場合にのみ、回生制御の際の負電圧の印加区間を通常よりも狭めることにより、コイルの熱負荷の増加を抑制することができる。

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、前記スイッチトリラクタンスモータは、前記車両のリア側に搭載されてもよい。

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、車両のフロント側よりも得られる回生エネルギー量の少ない車両のリア側にスイッチトリラクタンスモータを搭載することにより、例えば電力回収量を容易に０または０近傍とすることができる。

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、電力回収が困難である場合に、回生エネルギー量を減少させ、電力回収量を例えば０または０近傍まで減少させることができるため、バッテリの寿命低下を抑制し、バッテリの耐久性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、回生制御を行う回生領域（負のトルク発生領域）と、力行制御を行う力行領域（正のトルク発生領域）と、を示すグラフである。 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、通常の回生制御（第一回生制御）を行った際の印加電圧および電流波形を示す図である。 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おいて、バッテリの充電状態値が所定値以上である場合の回生制御（第二回生制御）を行った際の印加電圧および電流波形の一例を示す図である。 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、バッテリの充電状態値が所定値以上である場合の回生制御（第二回生制御）を行った際の印加電圧および電流波形の別の一例を示す図である。 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よる駆動制御方法を示すフローチャートである。 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、後記するように、力行制御を行った際は電動機として機能し、回生制御を行った際は発電機として機能する。

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。なお、制御部１００は、インバータ２を介してバッテリ４の充電状態値（以下、「ＳＯＣ」という）を取得可能に構成されている。

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、インダクタンスが負勾配となる負のトルク発生領域（以下、「回生領域」という）において、ＳＲモータ１の回生制御を行い、インダクタンスが正勾配となる正のトルク発生領域（以下、「力行領域」という）において、ＳＲモータ１の力行制御を行う。なお、同図の例では、ロータ歯２１の回転角度：０°〜１５°の範囲が回生領域であり、ロータ歯２１の回転角度：１５°〜３０°の範囲が力行領域である。

制御部１００は、図５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（Ａ_１＋Ａ_２＋Ａ_３）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（Ａ_１＋Ａ_２）のことを示している。また、「ＯＮ角」とは、具体的には回生領域においてコイル１２に正電圧を印加し始める位相である励磁開始角のことを示している。また、「ＯＦＦ角」とは、回生領域においてコイル１２に負電圧を印加し始める位相である励磁終了角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Ａ_１内にある場合、コイル１２の電流値を立ち上げるために当該コイル１２に正電圧を印加する正電圧モードを実行する。正電圧モードでは、励磁対象となるステータ歯１１のコイル１２に対して正電圧を印加することにより、コイル１２の電流値が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Ａ_２内にある場合、励磁対象となるステータ歯１１のコイル１２に対して負電圧と０電圧とを交互に印加する還流モードを実行し、コイル１２の電流値が目標電流値付近の大きさとなるように制御する。この還流モードでは、コイル１２に０電圧を印加（すなわち電圧を印加しない）ことにより、コイル１２を介してインバータ２内で電流を還流させる。還流モードを実行する区間Ａ_２では、図５に示すように、目標電流値を上限値とする所定電流幅の範囲内でコイル１２の電流値を推移させる。

また、制御部１００は、ロータ歯２１の回転角度が区間Ａ_３内にある場合、コイル１２の電流値を立ち下げるために当該コイル１２に負電圧を印加する負電圧モードを実行する。負電圧モードでは、励磁対象となるステータ歯１１のコイル１２に対して負電圧を印加することにより、コイル１２の電流値が０になるように制御する。なお、図５は、回生領域で行う回生制御の際の印加電圧および電流波形の一例を示しており、同図の横軸（ロータ２０の回転角度）は、図４の横軸（ロータ２０の回転角度）と対応している。

ここで、制御部１００は、ＳＲモータ１の回生制御として、第一回生制御と第二回生制御とを行う。第一回生制御は、通常時に行う回生制御であり、具体的にはＳＯＣが所定値未満（例えばバッテリ４が満充電されていない場合）の場合に行う。第一回生制御では、制御部１００が、図４および図５に示すように、回生領域において、コイル１２の電流値が目標電流値（第一の目標電流値）となるように、コイル１２に正電圧および負電圧を印加する。なお、図５において、回生によって最終的に得られる「実回生エネルギー」は、負電圧の印加時に得られる「回生エネルギー」から正電圧の印加時に消費する「エネルギー消費」を差し引いたものに相当する（実回生エネルギー＝回生エネルギー−エネルギー消費）。

第二回生制御は、ＳＯＣが所定値以上である場合（例えばバッテリ４が満充電されている場合）に行う。第二回生制御では、制御部１００が、図６に示すように、コイル１２に負電圧を印加する区間を、第一回生制御の場合（図５参照）よりも狭くする。すなわち、第二回生制御では、第一回生制御と比較して、負電圧の印加区間を小さくすることにより、回生エネルギー量を減少させる。なお、図６の横軸（ロータ２０の回転角度）は、図４の横軸（ロータ２０の回転角度）と対応している。

ここで、制御部１００は、第二回生制御において、図６に示すように、ＯＮ角およびＯＦＦ角の少なくとも一方を、第一回生制御の場合（図５参照）よりも遅らせることが好ましい。このように、回生制御の際のＯＮ角およびＯＦＦ角励磁開始角および励磁終了角の少なくとも一方を遅角させることにより、第二回生制御において、負電圧の印加区間を通常よりも狭めることができる。なお、同図では、ＯＮ角およびＯＦＦ角の両方を遅らせているが、ＯＮ角およびＯＦＦ角のうちの少なくとも一方を遅らせればよい。

また、制御部１００は、第二回生制御において、図６に示すように、コイル１２の電流値が、第一回生制御における第一の目標電流値（図５参照）よりも大きな第二の目標電流値となるように、コイル１２に正電圧および負電圧を印加することが好ましい。このように、第二回生制御の際の目標電流値（第二の目標電流値）を通常（第一の目標電流値）よりも大きくすることにより、負電圧の印加区間を狭めることによる制動力の減少を抑制しつつ、回生エネルギー量を減少させることができる。

なお、第一回生制御における第一の目標電流値および第二回生制御における第二の目標電流値は、前記した励磁区間におけるＯＮ角およびＯＦＦ角等とともに、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等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、第一回生制御および第二回生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、第二回生制御において、図７に示すように、還流モードで０電圧を印加する区間を、第一回生制御の場合（図５参照）よりも広くすることが好ましい。このように、第二回生制御の際に、還流モードにおける０電圧の印加区間を通常よりも広げることにより、負電圧印加および０電圧印加のスイッチング回数を減らすことができるため、インバータ２のスイッチング損失を減少させることができる。また、還流モードにおける０電圧の印加区間を通常よりも広げることにより、電流波形が整流されてヒステリシスが減少するため、ＮＶ（Noise，Vibration）を低減することができる。なお、図７の横軸（ロータ２０の回転角度）は、図４の横軸（ロータ２０の回転角度）と対応している。

また、制御部１００は、ＳＯＣが所定値以上であることに加えて、コイル１２の温度が所定位置以下であることを条件として、第二回生制御を行ってもよい。このように、コイル１２の温度が所定値以下である場合にのみ、回生制御の際の負電圧の印加区間を通常よりも狭める第二回生制御を行うことにより、コイル１２の熱負荷の増加を抑制することができる。

なお、第二回生制御を行ってもコイル１２の熱負荷の増加が懸念されない場合は、「コイル１２の温度が所定位置以下であること」を第二回生制御の条件に加えなくてもよい。例えば、第二回生制御の際に、第一回生制御（図５参照）と同様に、コイル１２の電流値が第一の目標電流値となるように、コイル１２に正電圧および負電圧を印加する場合、コイル１２の熱負荷はあまり増加しないことが予想される。この場合は、「コイル１２の温度が所定位置以下であること」を第二回生制御の条件に加えなくてもよい。

[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５〜図８を参照しながら説明する。

まず、制御部１００は、図８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等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、インバータ２を介してＳＯＣを読み込む（ステップＳ２）。続いて、制御部１００は、温度センサ５４の検出信号に基づいて、コイル１２の温度を読み込む（ステップＳ３）。

続いて、制御部１００は、回生指令の有無を判定する（ステップＳ４）。ここで、制御部１００は、例えばアクセル開度センサ５２によってアクセルＯＦＦが検出されるか、あるいは図示しないブレーキセンサによってブレーキＯＮが検出されることにより、要求駆動力が負の値となった場合に、回生指令ありと判定する。

ステップＳ４において、回生指令ありと判定された場合（ステップＳ４でＹｅｓ）、制御部１００は、ＳＯＣが所定値以上（例えばバッテリ４が満充電されている状態）であるか否かを判定する（ステップＳ５）。

ステップＳ５において、ＳＯＣが所定値以上であると判定された場合（ステップＳ５でＹｅｓ）、制御部１００は、コイル１２の温度が所定値以下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、コイル１２の温度が所定値以下であると判定された場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、制御部１００は、通常の回生制御（第一回生制御）と比較して、負電圧の印加区間を狭くする第二回生制御を実行し（ステップＳ７）、処理を終了する。

ステップＳ７において、制御部１００は、具体的には図６に示すように、回生領域において、コイル１２の電流値が目標電流値となるように、コイル１２に正電圧および負電圧を印加する。またその際、コイル１２に負電圧を印加する区間を、第一回生制御の場合（図５参照）よりも狭くすることにより、第一回生制御と比較して、回生エネルギー量を減少させる。

なお、ステップＳ７では、図６に示すように、ＯＮ角およびＯＦＦ角を、第一回生制御の場合（図５参照）よりも遅らせることが好ましい。また、本ステップでは、同図に示すように、コイル１２の電流値が第一の目標電流値（図５参照）よりも大きな第二の目標電流値となるように、コイル１２に正電圧および負電圧を印加することが好ましい。また、本ステップでは、図７に示すように、還流モードで０電圧を印加する区間を、第一回生制御の場合（図５参照）よりも広くすることが好ましい。

ここで、ステップＳ４〜Ｓ６で否定判定がなされた場合、制御部１００は、通常の回生制御（第一回生制御）を実行し（ステップＳ８）、処理を終了する。ステップＳ８において、制御部１００は、具体的には図５に示すように、回生領域において、コイル１２の電流値が第一の目標電流値となるように、コイル１２に正電圧および負電圧を印加する。

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、ＳＯＣが所定値以上であり、電力回収が困難である場合に、回生制御の際の負電圧の印加区間を通常の第一回生制御よりも狭める第二回生制御を行うことにより、回生エネルギー量を減少させ、電力回収量を例えば０または０近傍まで減少させることができる。従って、本実施形態に係るＳＲモータ１の制御装置によれば、バッテリ４の寿命低下を抑制し、バッテリ４の耐久性を向上させることができる。

また、従来のＳＲモータの制御装置では、例えばバッテリが満充電（ＳＯＣが所定値以上）になった場合、電力収支を合わせるためにエンジンを駆動させて電力回収量を減少ささせていた。そのため、バッテリの満充電時にエンジンの吹き上がりが発生してＮＶが悪化し、ドライバに違和感を与えていた。一方、本実施形態に係るＳＲモータ１の制御装置では、バッテリ４が満充電になった場合、エンジンを駆動させることなく、負電圧の印加区間を通常の第一回生制御よりも狭める第二回生制御を行って電力回収量を減少させる。従って、従来のようなエンジンの吹き上がりが発生しないため、ＮＶを低減し、ドライバの違和感を緩和することができる。

また、従来のＳＲモータの制御装置では、図４および図５に示すように、回生領域における広い範囲でコイル１２の励磁を行うことにより、電力回収を高効率で行っていた。一方、本実施形態に係るＳＲモータ１の制御装置では、例えばＯＮ角およびＯＦＦ角を遅らせることにより、従来よりも狭い範囲で、あえて電力回収を低効率で行うことにより、バッテリ４の満充電を回避する。なお、このような制御は、各相のコイル１２に流れる電流を独立に制御できるＳＲモータ１特有の制御であり、例えば各相のコイル１２に流れる電流を独立に制御できないＰＭモータ等では不可能な制御である。

[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、フロント側駆動装置としてのエンジン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、リアモータである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のリア側駆動装置では、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、フロント側駆動装置（エンジン２０１等）が設けられておらず、かつ全ての車輪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、左右の前輪２０２ＦＬ，２０２ＦＲにＳＲモータ１が設けられており、かつフロント側駆動装置の代わりにリア側駆動装置（エンジン２０１等）が設けられた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、適用例１のフロント側駆動装置（エンジン２０１等）がさらに搭載されていてもよい（適用例６）。また、適用例３とは異なりリア側駆動装置（エンジン２０１等）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）。

ここで、本実施形態に係るＳＲモータ１は、車両のリア側に搭載されることが好ましく、例えば前記した適用例１〜７のうちの適用例１，２，４〜６の構成が好ましい。一般的に、車両のリア側は、車両のフロント側と比較して得られる回生エネルギー量が少ない。そのため、車両のリア側にＳＲモータ１を搭載し、電力回収が困難である場合に第二回生制御を実行することにより、例えば電力回収量を容易に０または０近傍とすることができる。

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、
   所定の回生領域において、前記コイルの電流値が第一の目標電流値となるように、前記コイルに正電圧および負電圧を印加する回生制御を行う制御部を備え、
   前記制御部は、バッテリの充電状態値が所定値以上である場合、前記コイルに負電圧を印加する区間を、バッテリの充電状態値が所定値未満である場合よりも狭くする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、バッテリの充電状態値が所定値以上である場合、前記所定の回生領域において前記コイルに正電圧を印加し始める位相である励磁開始角と、前記所定の回生領域において前記コイルに負電圧を印加し始める位相である励磁終了角と、のうちの少なくとも一方を、バッテリの充電状態値が所定値未満である場合よりも遅らせる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、バッテリの充電状態値が所定値以上である場合、前記コイルの電流値が前記第一の目標電流値よりも大きな第二の目標電流値となるように、前記コイルに正電圧および負電圧を印加することを特徴とする請求項１または請求項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. 前記回生制御は、前記コイルの電流値を立ち上げるために前記コイルに正電圧を印加する正電圧モードと、前記コイルに負電圧と０電圧とを交互に印加する還流モードと、前記コイルの電流値を立ち下げるために前記コイルに負電圧を印加する負電圧モードと、を有し、
   前記バッテリの充電状態値が所定値以上である場合、前記還流モードで０電圧を印加する区間を、バッテリの充電状態値が所定値未満である場合よりも広く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、バッテリの充電状態値が所定値以上であり、かつ前記コイルの温度が所定値以下である場合、前記コイルに負電圧を印加する区間を、バッテリの充電状態値が所定値未満である場合よりも狭く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スイッチトリラクタンスモータの制御装置。
6. 前記スイッチトリラクタンスモータは、前記車両のリア側に搭載される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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