JP7276244B2 - 多相回転機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、多相回転機の制御装置に関する。

従来、多相回転機に電力を供給する二つの電源間で電力を授受可能な装置が知られている。

例えば特許文献１には、電動パワーステアリング装置において、主電源であるバッテリからアシストモータへの給電経路に補助電源であるキャパシタが設けられた装置が開示されている。キャパシタの温度に応じて、バッテリからの給電によりキャパシタに電荷を充電する充電状態と、キャパシタに充電した電荷を保持する保持状態とが切り替えられる。

特開２０１９－２１３４００号公報

特許文献１の装置は、バッテリ及びキャパシタという異なる二種類の電源から共通のモータ駆動回路を介してアシストモータに給電するものである。これに対し、二組の多相巻線組を有する二重巻線回転機に二系統の電力変換器から給電するシステムにおいて、いわゆる「完全二系統」と呼ばれる構成では、二つのバッテリが二系統の電力変換器に個別に接続される。特許文献１には、完全二系統システムにおける二電源間の電力授受について何ら言及されていない。

本発明は、上述の課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、二電源で二重巻線回転機に通電する構成において、二電源間で電力授受可能な多相回転機の制御装置を提供することにある。

本発明は、互いに磁気的に結合する二系統の多相巻線組（８０１、８０２）を有し、各系統の多相巻線組への通電により発生したトルクが合算されて共通の出力軸に出力される二重巻線形の多相回転機（８０）の駆動を制御する制御装置である。この多相回転機の制御装置は、二系統の電力変換器（６０１、６０２）と、制御部（４０）とを備える。

二系統の電力変換器は、少なくとも一部の駆動モードで二つの電源（Ｂｔ１、Ｂｔ２）に個別に接続され、電源から入力された直流電力を交流電力に変換して多相巻線組に供給する。制御部は、電力変換器の動作を操作し、多相巻線組への通電を制御する。

二つの電源のうち充電の必要性が生じた一方の電源を「充電側電源」とし、充電側電源の相手側の電源を「放電側電源」とする。なお、「充電の必要性」は、要求信号等が生成されることを要せず、充電が必要とされる可能性が推認されれば足りるものとする。

制御部は、充電側電源に接続された「充電側系統」と放電側電源に接続された「放電側系統」とに対し、多相巻線組に対する作用が相反する相反電流を通電し、放電側電源から多相回転機を介して充電側電源への充電動作を行う。本発明では、二重巻線回転機の磁気結合を利用することで、二電源間での電力授受が可能となる。

例えば制御部は、充電動作を行うとき、充電側系統において多相回転機の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、放電側系統において逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電する。或いは制御部は、充電動作を行うとき、周波数が同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する１ｋＨｚ以上の高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加する。好ましくは、制御部は、多相回転機の動作状態に応じて二種類の充電動作を切り替える。

第１～第３実施形態による多相回転機の制御装置（ＥＣＵ）が適用される操舵装置の概略構成図。 第１実施形態による二電源モータ駆動システムの回路構成図。 二重巻線モータの構成を示す模式図。 第１実施形態による二電源モータ駆動システムの模式図。 二電源の（ａ）容量、（ｂ）電力の違いを示すイメージ図。 モータの動作状態に応じて充電動作を切り替えるフローチャート。 回転中充電動作を行う制御部のブロック図。 回転中充電動作のイメージ図。 ＳＰＭモータの場合の通電例を示す図。 ＩＰＭモータの場合の通電例を示す図。 ＳＰＭモータでｄ軸電流を流す場合の通電例（ａ）、（ｂ）を示す図。 停止中充電動作を行う制御部の（ａ）構成例１、（ｂ）構成例２のブロック図。 高周波通電による電力授受を説明する電流波形図。 高周波電流／電圧の例（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を示す波形図（１）。 高周波電流／電圧の例（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を示す波形図（２）。 高周波電流／電圧の例（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を示す波形図（３）。 第２実施形態による二電源モータ駆動システムの模式図。 第３実施形態による二電源モータ駆動システムの模式図。 第３実施形態での駆動モード切替フローチャート。 その他の実施形態による多相回転機の制御装置（ＥＣＵ）が適用される制動装置の概略構成図。

以下、本発明による多相回転機の制御装置の複数の実施形態を、図面に基づいて説明する。第１～第３実施形態において「多相回転機の制御装置」としてのＥＣＵは、車両の操舵装置に適用され、二重巻線モータで構成された操舵アシストモータの通電を制御する。複数の実施形態で実質的に同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。

最初に第１～第３実施形態のＥＣＵが適用される操舵装置の構成について、図１を参照して説明する。図１に示すように、ＥＣＵ１０は、車両９９の操舵装置９０１に適用される。図１には、操舵機構と転舵機構とが機械的に接続された電動パワーステアリング（ＥＰＳ）システムの操舵装置を示す。図１のＥＰＳシステムはコラムタイプであるが、ラックタイプのＥＰＳシステムに適用されてもよい。また、ＥＣＵ１０は、車両９９の操舵機構と転舵機構とが機械的に分離したステアバイワイヤシステムの操舵装置に適用されてもよい。

車両９９において、ステアリングホイール９１にはステアリングシャフト９２が接続されている。ステアリングシャフト９２の先端に設けられたピニオンギア９４は、ラック軸９５に噛み合っている。ラック軸９７の両端にはタイロッド等を介して一対の車輪９８が設けられている。ドライバがステアリングホイール９１を回転させると、ステアリングシャフト９２の回転運動がピニオンギア９４を介してラック軸９５の直線運動に変換され、ラック軸９７の変位量に応じた角度に一対の車輪９８が転舵される。

操舵装置９０１は、操舵トルクセンサ９３、ＥＣＵ１０、「多相回転機」としてのモータ８０、及び、減速ギア８９等を含む。操舵トルクセンサ９３は、ステアリングシャフト９２の途中に設けられ、ドライバの操舵トルクを検出し、トルクセンサ信号Ｓｔｒｑとして出力する。二つの電源Ｂｔ１、Ｂｔ２に接続されたＥＣＵ１０は、トルクセンサ信号Ｓｔｒｑに基づいて、モータ８０が所望のアシストトルクを発生するようにモータ８０の駆動を制御する。モータ８０が出力したアシストトルクは、減速ギア８９を介してステアリングシャフト９２に伝達される。

（第１実施形態）
次に図２～図４を参照し、第１実施形態のモータ駆動システム２０１の構成について説明する。以下、二つの電源Ｂｔ１、Ｂｔ２、ＥＣＵ１０及びモータ８０を含めたシステムを「モータ駆動システム」と呼ぶ。ＥＣＵ１０は、「二系統の電力変換器」としてのインバータ６０１、６０２、及び制御部４０などを含む。第１～第３実施形態のＥＣＵ１０及びモータ８０の構成は実質的に同じであり、二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２の接続構成が異なる。

図２には、各実施形態に共通するインバータ６０１、６０２及びモータ８０の他、各種リレーや電流センサを含めた回路構成を示す。なお、各種リレーや電流センサは必須の構成でなく、用途に応じたオプションとして設けられる。以下、電源Ｂｔ１、Ｂｔ２、インバータ６０１、６０２、及び、モータ８０の三相巻線組８０１、８０２を含む一群の構成要素の単位を「系統」という。明細書中、必要に応じて、第１系統の構成要素又は信号には語頭に「第１」を付し、第２系統の構成要素又は信号には語頭に「第２」を付して区別する。また、第１系統の構成要素又は信号の符号の末尾もしくは途中に「１」を付し、第２系統の構成要素又は信号の符号の末尾もしくは途中に「２」を付して記す。

モータ８０は二系統の三相巻線組８０１、８０２を有する。第１系統の三相巻線組（以下「第１三相巻線組」）８０１は、Ｕ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の巻線８１１、８１２、８１３が中性点Ｎ１で接続されている。第１三相巻線組８０１のＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の巻線８１１、８１２、８１３には、第１系統のインバータ（以下「第１インバータ」）６０１から電圧が印加される。

第２系統の三相巻線組（以下「第２三相巻線組」）８０２は、Ｕ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の巻線８２１、８２２、８２３が中性点Ｎ２で接続されている。第２三相巻線組８０２のＵ２相、Ｖ２相、Ｗ２相の巻線８２１、８２２、８２３には、第２系統のインバータ（以下「第２インバータ」）６０２から電圧が印加される。

図３に示すように、モータ８０は、互いに磁気的に結合する二系統の三相巻線組８０１、８０２が同軸に設けられた二重巻線モータである。三相巻線組８０１、８０２は、電気的特性が同等であり、共通のステータに互いに電気角３０［ｄｅｇ］ずらして配置されている。これに応じて、三相巻線組８０１、８０２には、例えば、振幅が等しく位相が３０［ｄｅｇ］ずれた相電流が通電されるように制御される。二重巻線モータ８０は、各系統の三相巻線組８０１、８０２への通電により発生したトルクが合算されて共通の出力軸に出力される。図２に戻り、回転角センサ８５はモータ８０の回転角θｍを検出する。

第１実施形態では、各インバータ６０１、６０２は常に二つの電源Ｂｔ１、Ｂｔ２に個別に接続されている。すなわち、モータ駆動システム２０１は、いわゆる「完全二系統」と呼ばれる構成である。以下、代表として第１系統の構成を説明する。インバータ６０１は、高電位線Ｌｐ１を介して電源Ｂｔ１の正極と接続され、低電位線Ｌｇ１を介して電源Ｂｔ１の負極と接続されている。インバータ６０１の電源Ｂｔ１側には高電位線Ｌｐ１と低電位線Ｌｇ１との間にコンデンサＣ１が設けられている。

インバータ６０１は、ブリッジ接続された高電位側及び低電位側の複数のスイッチング素子ＩＵ１Ｈ、ＩＵ１Ｌ、ＩＶ１Ｈ、ＩＶ１Ｌ、ＩＷ１Ｈ、ＩＷ１Ｌを有する。スイッチング素子ＩＵ１Ｈ、ＩＶ１Ｈ、ＩＷ１Ｈは、それぞれＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の高電位側に設けられる上アーム素子であり、スイッチング素子ＩＵ１Ｌ、ＩＶ１Ｌ、ＩＷ１Ｌは、それぞれＵ１相、Ｖ１相、Ｗ１相の低電位側に設けられる下アーム素子である。

インバータ６０１は、各相上下アーム素子の動作により、電源Ｂｔ１から入力された直流電力を交流電力に変換して三相巻線組８０１に供給する。これらの上下アーム素子をはじめ本実施形態で使用される各スイッチやリレーは、例えばＭＯＳＦＥＴである。なお、各スイッチやリレーは、ＭＯＳＦＥＴ以外の半導体スイッチング素子もしくは機械式リレーなどにより構成されてもよい。

インバータ６０１の各相の下アーム素子ＩＵ１Ｌ、ＩＶ１Ｌ、ＩＷ１Ｌと低電位線Ｌｇ１との間には、各相を流れる相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１を検出する電流センサＳＡＵ１、ＳＡＶ１、ＳＡＷ１が設置されている。電流センサＳＡＵ１、ＳＡＶ１、ＳＡＷ１は、例えばシャント抵抗で構成される。

電源Ｂｔ１とコンデンサＣ１との間の電流経路において、電源Ｂｔ１側に電源リレーＰ１ｒ、コンデンサＣ１側に逆接保護リレーＰ１Ｒが直列接続されている。電源リレーＰ１ｒ及び逆接保護リレーＰ１Ｒは、オフ時に電源Ｂｔ１からインバータ６０１への通電を遮断可能である。電源リレーＰ１ｒは、電源Ｂｔ１の電極が正規の向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。逆接保護リレーＰ１Ｒは、電源Ｂｔ１の電極が正規の向きとは逆向きに接続されたときに流れる方向の電流を遮断する。

インバータ６０１と三相巻線組８０１との間の各相電流経路には、モータリレーＭｍＵ１、ＭｍＶ１、ＭｍＷ１が設けられている。モータリレーＭｍＵ１、ＭｍＶ１、ＭｍＷ１は、オフ時に、三相巻線組８０１からインバータ６０１へ流れる回生方向の電流を遮断可能である。

第２系統について、第２インバータ６０２のスイッチング素子、コンデンサ、電流センサ、電源リレー、逆接保護リレー、モータリレーなどの符号は、第１系統の符号の「１」を「２」に置き換えて表される。また、第２系統の各要素について、第１系統の要素についての説明が援用される。

制御部４０は、マイコンやプリドライバ等で構成されており、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ、及び、これらの構成を接続するバスライン等を備える。制御部４０は、ＲＯＭ等の実体的なメモリ装置（すなわち、読み出し可能非一時的有形記録媒体）に予め記憶されたプログラムをＣＰＵで実行することによるソフトウェア処理や、専用の電子回路によるハードウェア処理による制御を実行する。共通のマイコンから各系統のインバータ６０１、６０２の制御を実行してもよく、各系統毎にマイコンを持ち互いの情報をマイコン間通信で共有しつつ各インバータ６０１、６０２の制御を実行してもよい。

制御部４０は、操舵トルクセンサ９３からのトルクセンサ信号Ｓｔｒｑに基づき各系統のインバータ６０１、６０２へ駆動信号を出力する。例えば駆動信号はｄｑ軸電圧指令値に基づいて生成されるＰＷＭ信号である。また制御部４０は、各系統の電流センサＳＡＵ１、ＳＡＶ１、ＳＡＷ１、ＳＡＵ２、ＳＡＶ２、ＳＡＷ２が検出した各相電流Ｉｕ１、Ｉｖ１、Ｉｗ１、Ｉｕ２、Ｉｖ２、Ｉｗ２や、回転角センサ８５が検出したモータ回転角θｍに基づく電流フィードバック制御を行う。こうして制御部４０は、インバータ６０１、６０２の動作を制御し、モータ８０の通電を制御する。なお、他の実施形態の制御部は、例えばトルクの偏差から指令電圧を決めるなど、トルクを直接制御してもよい。

図４は、図２に対しインバータスイッチング素子、リレー、モータ巻線組等の回路構成を簡略化したモータ駆動システム２０１の模式図である。代わりに図４には、二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２の接続構成や二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２間の電力授受のイメージを示す。第１実施形態の二電源モータ駆動システム２０１では、二つの電源Ｂｔ１、Ｂｔ２は独立して配置されている。

第１電源Ｂｔ１の電圧を第１直流電圧Ｖｄｃ１とし、第１電源Ｂｔ１から第１インバータ６０１に向かう電流を正方向の第１直流電流Ｉｄｃ１とする。第２電源Ｂｔ２の電圧を第２直流電圧Ｖｄｃ２とし、第２電源Ｂｔ２から第２インバータ６０２に向かう電流を正方向の第２直流電流Ｉｄｃ２とする。第２直流電流Ｉｄｃ２が負方向に流れるとき、第２電源Ｂｔ２は充電される。

制御部４０は、各電源Ｂｔ１、Ｂｔ２の状態を示す電源信号Ｓｂｔ１、Ｓｂｔ２を取得する。電源信号Ｓｂｔ１、Ｓｂｔ２には、電源電圧や、電源ＥＣＵなど他のＥＣＵからの充電要求が含まれる。例えば第２電源Ｂｔ２から「充電が必要」という信号が入力され、第１電源Ｂｔ１から「余裕あり」という信号が入力される。なお、図４に示す破線の経路は一例であり、制御部４０は、どのような経路で電源信号Ｓｂｔ１、Ｓｂｔ２、もしくはそれに代わる信号を取得してもよい。制御部４０は、インバータ６０１、６０２への入力電圧を検出して充電が必要かどうかを判断してもよく、自身が消費した電力量に基づいて充電が必要かどうかを判断してもよい。

二つの電源Ｂｔ１、Ｂｔ２のうち、充電の必要性が生じた一方の電源を「充電側電源」とし、充電側電源の相手側の電源を「放電側電源」とする。なお、「充電の必要性」は、要求信号等が生成される場合に限らず、充電が必要とされる可能性が推認されれば足りるものとする。以下の説明では、第２電源Ｂｔ２を充電側電源とし、第１電源Ｂｔ１を放電側電源とする。また、充電側電源に接続された第２系統を「充電側系統」とし、放電側電源に接続された第１系統を「放電側系統」とする。制御部４０は、充電側系統と放電側系統とに対し後述する「相反電流」を通電し、放電側電源である第１電源Ｂｔ１から二重巻線モータ８０を介して、充電側電源である第２電源Ｂｔ２への充電動作を行う。すなわち制御部４０は、二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２間で電力を授受させる。

第１電源Ｂｔ１及び第２電源Ｂｔ２は、蓄電可能な容量や出力可能な電力が互いに同等であるものに限らない。図５（ａ）には二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２が蓄電可能な容量が互いに異なるイメージを示す。図５（ｂ）には二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２が出力可能な電力が互いに異なるイメージを示す。物理量の次元で表せば、容量はジュール［Ｊ］次元の値であり、電力はワット［Ｗ］次元の値である。

例えば車両では、主電源としての第１電源Ｂｔ１に一般車両用のバッテリが用いられ、補助電源としての第２電源Ｂｔ２にオートバイ用のバッテリが用いられる場合がある。この場合、基本的に、車両用の第１電源Ｂｔ１はオートバイ用の第２電源Ｂｔ２よりも蓄電可能な容量や出力可能な電力が大きい。そのため、第１電源Ｂｔ１が放電側電源となり、第２電源Ｂｔ２が充電側電源となる。そして、出力可能な電力が小さい方の電源は、出力可能な電力が大きい電源よりも配線抵抗が大きな細い配線を使ってもよい。

次に図６のフローチャートを参照し、モータ８０の動作状態に応じた充電動作の切替処理について説明する。なお、図６の処理に対する補足的、例外的な処理については「その他の実施形態」に記載する。フローチャートの説明で、記号「Ｓ」はステップを示す。Ｓ１１では、電源電圧、二系統の電圧差、電源ＥＣＵなどの他のＥＣＵからの充電要求の有無などに基づいて、第２電源Ｂｔ２の充電が必要か判断される。

Ｓ１２では、モータ８０の回転数、回転速度、出力トルク、電流指令値、ドライバのトルク入力などからモータ８０が回転中であるか判断される。ステアリングホイール９１を操舵しているときモータ８０は回転中であるため、Ｓ１２でＹＥＳと判断され、Ｓ１３に移行する。車両の直進走行中や保舵中又は停車時にはモータ８０は停止中であるため、Ｓ１２でＮＯと判断され、Ｓ１４に移行する。本明細書において「停止中」には、完全に回転が停止している状態に限らず、所定の回転数未満での低回転状態が含まれる。例えば、後述の電圧方程式（２．２）、（２．４）におけるωφ項の寄与がＲ項の寄与に対して小さい場合、「停止中」とみなしてもよい。

Ｓ１３及びＳ１４で制御部４０は、それぞれ充電側系統と放電側系統とに対し、「三相巻線組８０１、８０２に対する作用が相反する相反電流」を通電する。Ｓ１３では、「回転中充電動作」として、相反電流の通電により、回転方向と逆向きのトルクによる電力の授受が行われる。Ｓ１４では、「停止中充電動作」として、相反電流の高周波通電による電力の授受が行われる。なお、充電動作のゴールは、第１電源Ｂｔ１及び第２電源Ｂｔ２の容量又は電力が均等になるまでとしてもよいし、容量差や電力差が所定値以下になるまでとしてもよい。或いは、所定電力だけ、又は所定時間だけ充電したら充電動作を終了してもよい。

回転中充電動作は、二重巻線モータ８０の磁石磁束を利用した動作である。制御部４０は、充電側系統においてモータ８０の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、放電側系統において逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電する。停止中充電動作は、二重巻線モータ８０の相互インダクタンスを利用した動作である。制御部４０は、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する高周波電流を充電側系統及び放電側系統に通電する。以下、回転中充電動作及び停止中充電動作の詳細について順に説明する。

［回転中充電動作］
図７～図１１を参照し、回転中充電動作について説明する。図７に、回転中充電動作に係る制御部４０のブロック図を示す。このブロック図ではインバータ６０１、６０２が省略されており、制御部４０が演算した電圧指令値が直接モータ８０に出力されるように図示される。

制御部４０は、アシスト指令値演算部４１、充電用指令値演算部４２、第１系統電流制御部４３１及び第２系統電流制御部４３２を有する。アシスト指令値演算部４１は、トルクセンサ信号Ｓｔｒｑに基づき、アシスト指令値Ｉａ^*を演算する。充電用指令値演算部４２は、アシスト指令値Ｉａ^*及び充電電流Ｉｃｈｇに基づき、式（１．１）、（１．２）により各系統の充電用電流指令値Ｉｔ１^*、Ｉｔ２^*を演算する。

Ｉｔ１^*＝Ｉａ^*－Ｉｔ２^* ・・・（１．１）
Ｉｔ２^*＝Ｉｃｈｇ ・・・（１．２）

ここで充電電流Ｉｃｈｇは、必要充電量や回転数に応じて、大きさや、大きさを増減する速さを可変としてもよい。また、必要充電量は、電源電圧、二系統の電圧差、電源ＥＣＵなどの他のＥＣＵからの信号に基づいて求められる。

第１系統電流制御部４３１は、第１系統の充電用電流指令値Ｉｔ１^*に基づき、電圧指令値Ｖｄ１、Ｖｑ１を演算する。ＳＰＭモータでは、充電用電流指令値Ｉｔ１^*をｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*とする。ＩＰＭモータでは、マップ参照などにより充電用電流指令値Ｉｔ１^*からｑ軸電流指令値Ｉｑ１^*及びｄ軸電流指令値Ｉｄ１^*を算出する。第２系統電流制御部４３２は、第２系統の充電用電流指令値Ｉｔ２^*に基づき、電圧指令値Ｖｄ２、Ｖｑ２を演算する。

図８に回転中充電動作のイメージを示す。図８の円は、回転軸Ｏを中心として回転するモータ８０の出力軸を表している。回転中充電動作では、制御部４０は、充電側系統においてモータ８０の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、放電側系統において「逆向きのトルク」を補うトルクが発生するように通電する。特にＳＰＭモータの場合の回転中充電動作では、制御部４０は、充電側系統においてモータ８０の回転方向と逆向きのｑ軸電流を通電し、且つ、放電側系統において「逆向きのｑ軸電流」を補うようにｑ軸電流を通電する。

回転方向と逆向きのトルクによる電力授受の理論について説明する。二重巻線モータの電圧方程式は、式（２．１）～（２．４）で表される。Ｒは抵抗、Ｌは自己インダクタンス、Ｍは相互インダクタンスであり、ｓは微分演算子、ωは回転数、φは逆起電力定数である。

Ｖｄ１＝（Ｒ＋Ｌｓ）Ｉｄ１＋Ｍｓ×Ｉｄ２－ωＬＩｑ１－ωＭＩｑ２
・・・（２．１）
Ｖｑ１＝（Ｒ＋Ｌｓ）Ｉｑ１＋Ｍｓ×Ｉｑ２＋ωＬＩｄ１＋ωＭＩｄ２＋ωφ
・・・（２．２）
Ｖｄ２＝（Ｒ＋Ｌｓ）Ｉｄ２＋Ｍｓ×Ｉｄ１－ωＬＩｑ２－ωＭＩｑ１
・・・（２．３）
Ｖｑ２＝（Ｒ＋Ｌｓ）Ｉｑ２＋Ｍｓ×Ｉｑ１＋ωＬＩｄ２＋ωＭＩｄ１＋ωφ
・・・（２．４）

また、各系統における電源Ｂｔ１、Ｂｔ２とインバータ６０１、６０２との電力の関係は、式（３．１）、（３．２）で表される。

Ｉｄｃ１×Ｖｄｃ１＝Ｉｄ１×Ｖｄ１＋Ｉｑ１×Ｖｑ１ ・・・（３．１）
Ｉｄｃ２×Ｖｄｃ２＝Ｉｄ２×Ｖｄ２＋Ｉｑ２×Ｖｑ２ ・・・（３．２）

回転中、式（２．４）の右辺において、
ωφ＞－｛（Ｒ＋Ｌｓ）Ｉｑ２＋Ｍｓ×Ｉｑ１＋ωＬＩｄ２＋ωＭＩｄ１｝
が成り立つとき、「Ｖｑ２＞０」となる。

このとき、回転方向と逆向きに通電すると、「Ｉｑ２＜０」である。例えば「Ｉｄ２＝０」であれば、式（３．２）において「Ｉｄｃ２×Ｖｄｃ２＝Ｉｑ２×Ｖｑ２」の右辺が負であるため、第２直流電流Ｉｄｃ２が負となり、充電側系統の第２電源Ｂｔ２に充電することができる。

モータ８０が外力により回されている状態もあり得るが、ここでは、モータ８０が自身のトルクで回転する場合を想定する。Ｋを定数とすると、「トルク指令＝Ｋ×（Ｉｑ１＋Ｉｑ２）」で表される。制御部４０は、充電側系統のｑ軸電流Ｉｑ２をトルク指令と逆符号の値とし、回転方向と逆向きのｑ軸電流Ｉｑ２を通電する。一方、制御部４０は、逆向きのｑ軸電流Ｉｑ２を補うように、放電側系統のｑ軸電流Ｉｑ１を増やす。これにより、回転を妨げるトルクを抑制しつつ、第１電源Ｂｔ１から放電し、第２電源Ｂｔ２に充電することができる。Ｉｄ２が負の場合でも、その分Ｉｑ２を大きくすれば、式（３．２）の左辺においてＩｄｃ２は負となる。したがって、充電側系統の第２電源Ｂｔ２に充電することができる。なお、モータに大きなトルクが必要とされる時は充電を一旦停止してトルクを出力することを優先してもよく、充電の必要性に応じて充電中は出力トルクを制限してもよい。

図９～図１１に回転中充電動作での通電例、すなわち、充電用電流指令値Ｉｔ１^*、Ｉｔ２^*の演算例を示す。図９にＳＰＭモータの場合の通電例を示す。制御部４０は、放電側系統、充電側系統ともｄ軸電流を流さず、ｑ軸電流のみを流す。制御部４０は、充電側系統では回転方向と逆向きの負のｑ軸電流Ｉｑ２を流し、放電側系統では、逆向きのｑ軸電流を補うように正のｑ軸電流Ｉｑ１を流す。充電側系統のｑ軸電流Ｉｑ２の絶対値は、放電側系統のｑ軸電流Ｉｑ１の絶対値より小さい。充電電流Ｉｃｈｇが大きいときほど、制御部４０は、放電側系統及び充電側系統のｑ軸電流Ｉｑ１、Ｉｑ２の絶対値をともに大きくする。

図１０にＩＰＭモータの場合の通電例を示す。制御部４０は、放電側系統では、ｑ軸電流が正の領域で最大トルク位相に沿って充電用電流指令値Ｉｔ１^*を演算し、充電側系統では、ｑ軸電流が負の領域で最大トルク位相に沿って充電用電流指令値Ｉｔ２^*を演算する。充電電流Ｉｃｈｇが大きいときほど、制御部４０は、放電側系統及び充電側系統の充電用電流指令値Ｉｔ１^*、Ｉｔ２^*ベクトルの大きさをともに大きくする。

図１１に、ＳＰＭモータでｄ軸電流を流す場合の通電例を示す。図１１（ａ）に示す例では、制御部４０は、放電側系統で正のｑ軸電流Ｉｑ１及び正のｄ軸電流Ｉｄ１を流し、放電側を強め界磁する。充電側系統では負のｑ軸電流Ｉｑ２のみを流す。図１１（ｂ）に示す例では、制御部４０は、さらに充電側系統で負のｑ軸電流Ｉｑ２及び正のｄ軸電流Ｉｄ２を流し、放電側、充電側の両方を強め界磁する。ｄ軸電流を負方向に流す弱め界磁を行いつつ充電してもよいが、充電量は減ってしまう。弱め界磁が必要な運転条件ではアシストを優先し、充電を行わないこととしてもよい。

［停止中充電動作］
図１２～図１６を参照し、停止中充電動作について説明する。図１２に、停止中充電動作に係る制御部４０のブロック図を示す。図１２（ａ）に示す構成例１のブロック図は、図７と同じである。回転中充電動作の構成と異なる点として、停止充電動作では、充電用指令値演算部４２は、アシスト指令値Ｉａ^*、充電電流Ｉｃｈｇ及び放電電流Ｉｄｃｈｇに基づき、例１の式（４．１）、（４．２）により各系統の充電用電流指令値Ｉｔ１^*、Ｉｔ２^*を演算する。

Ｉｔ１^*＝（Ｉａ^*／２）＋Ｉｄｃｈｇ ・・・（４．１）
Ｉｔ２^*＝（Ｉａ^*／２）＋Ｉｃｈｇ ・・・（４．２）

ここで、充電電流Ｉｃｈｇ及び放電電流Ｉｄｃｈｇは、必要充電量や回転数に応じて振幅や周波数を可変としてもよい。また、必要充電量は、電源電圧、二系統の電圧差、電源ＥＣＵなどの他のＥＣＵからの信号に基づいて求められる。第１系統電流制御部４３１及び第２系統電流制御部４３２についての説明は、回転中充電動作と同様である。停止中にはアシスト指令値Ｉａ^*が０もしくは比較的小さい値であることが多く、ｄ軸電流を通電した場合の熱の発生が低く抑えられる。逆に言えば、アシスト指令値Ｉａ^*が比較的大きい回転中充電動作では、熱の発生抑制の視点からｄ軸電流の通電を制限してもよい。

図１２（ｂ）に示す構成例２では、制御部４０は、第１系統電流制御部４３１及び第２系統電流制御部４３２の後にさらに充電用指令値演算部４４を有する。充電用指令値演算部４４は、第１系統電流制御部４３１が出力した一次の電圧指令値Ｖｄ１１、Ｖｑ１１に基づき二次の電圧指令値Ｖｄ１２、Ｖｑ１２を演算する。また、充電用指令値演算部４４は、第２系統電流制御部４３２が出力した一次の電圧指令値Ｖｄ２１、Ｖｑ２１に基づき二次の電圧指令値Ｖｄ２２、Ｖｑ２２を演算する。

例えば充電用指令値演算部４４は、例２の式（５．１）、（５．２）により、各系統の二次のｄ軸電圧指令値Ｖｄ１２、Ｖｄ２２を演算する。或いは充電用指令値演算部４４は、例３の式（５．３）、（５．４）により、各系統の二次のｑ軸電圧指令値Ｖｑ１２、Ｖｑ２２を演算する。充電電圧Ｖｃｈｇ及び放電電圧Ｖｄｃｈｇは、充電電流Ｉｃｈｇ及び放電電流Ｉｄｃｈｇが流れるように印加される電圧である。

Ｖｄ１２＝Ｖｄ１１＋Ｖｄｃｈｇ ・・・（５．１）
Ｖｄ２２＝Ｖｄ２１＋Ｖｃｈｇ ・・・（５．２）
Ｖｑ１２＝Ｖｑ１１＋Ｖｄｃｈｇ ・・・（５．３）
Ｖｑ２２＝Ｖｑ２１＋Ｖｃｈｇ ・・・（５．４）

このように、停止中充電動作は、二系統の三相巻線組８０１、８０２に充電電流Ｉｃｈｇ及び放電電流Ｉｄｃｈｇを流すこと、又は、その電流が流れるような充電電圧Ｖｃｈｇ及び放電電圧Ｖｄｃｈｇを印加することにより実行される。このようにすることで、充電用指令値演算だけ演算周期を早くすれば高周波電流を流すことが可能で、演算負荷への影響が小さい。例２ではｄ軸電圧とｑ軸電圧での演算例を示したが、各相の電圧やＤＵＴＹ比に対して類する演算をすることによっても充放電が可能である。

図１３を参照し、高周波通電による電力授受の理論について説明する。停止時における二重巻線モータのｄ軸電圧の電圧方程式は、上述の回転時の電圧方程式（２．１）、（２．３）において「ω＝０」とした式（２．１ｓ）、（２．３ｓ）で表される。また、充電側系統の電源及びインバータの電力の関係式として、上述の式（３．２）を援用する。式（３．２）で「Ｉｑ２＝０」のとき、「Ｉｄｃ２×Ｖｄｃ２＝Ｉｄ２×Ｖｄ２」である。

Ｖｄ１＝（Ｒ＋Ｌｓ）Ｉｄ１＋Ｍｓ×Ｉｄ２ ・・・（２．１ｓ）
Ｖｄ２＝（Ｒ＋Ｌｓ）Ｉｄ２＋Ｍｓ×Ｉｄ１ ・・・（２．３ｓ）
Ｉｄｃ２×Ｖｄｃ２＝Ｉｄ２×Ｖｄ２＋Ｉｑ２×Ｖｑ２ ・・・（３．２）

ここで、式（６．１）、（６．２）により、各系統のｄ軸電流Ｉｄ１、Ｉｄ２を周波数が同等である正弦波電流とする。放電側系統のｄ軸電流Ｉｄ１の振幅（－Ａ）、及び、充電側系統のｄ軸電流Ｉｄ２の振幅Ｂについて、「Ａ＞０、Ｂ＞０」とする。言い換えれば、「Ａ＞０、Ｂ＞０」となるように「ｔ＝０」の位相基準が設定される。なお、「Ａ＜０、Ｂ＜０」と定義し、ｔを（ｔ＋πｆ）に置き換えてもよい。一般に位相基準を定めない場合、波の振幅は正の値として認識可能であるが、本明細書では説明の便宜上、「ｔ＝０」の位相基準における値の正負に準じ、振幅を正負の値で扱う。つまり、式（６．１）の高周波電流の振幅は負、式（６．２）の高周波電流の振幅は正であり、両高周波電流の振幅は異符号である。

図１３に示すように、各系統のｄ軸電流Ｉｄ１、Ｉｄ２は、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する相反電流である。また、この例では各系統のｑ軸電流Ｉｑ１、Ｉｑ２は略０である。つまり、ｄ軸電流成分の振幅が０でない値であり、ｑ軸電流成分の振幅が略０である。ただし、この例に限らず、ｄ軸電流成分の振幅の絶対値がｑ軸電流成分の振幅の絶対値よりも大きければよい。

正弦波の周期は、周波数ｆの逆数である（１／ｆ）で表される。本明細書では、モータ８０の電流制御の応答性に相当する１ｋＨｚ以上の周波数を「高周波」と定義する。したがって、高周波電流Ｉｄ１、Ｉｄ２の周波数ｆは１ｋＨｚ以上に設定される。さらに好ましくは、高周波電流Ｉｄ１、Ｉｄ２の周波数ｆは１０ｋＨｚ以上に設定される。１０ｋＨｚ以上の周波数域は、一般に「可聴域」と言われる２０Ｈｚ～２０ｋＨｚに対し、１０ｋＨｚ～２０ｋＨｚの一部範囲を除いてほぼ高周波側にある。

式（６．１）、（６．２）を用いると、「Ｉｄ２×Ｖｄ２」は以下の式（７）で計算される。最終行では三角関数の２倍角公式が用いられる。

式（７）の最終行において、式（８．１）が成り立つ場合、或いは、「Ｂ＞０」の前提の下、式（８．１）の両辺をＢで除した式（８．２）が成り立つ場合、「Ｉｄ２×Ｖｄ２＜０」となる。

このとき、「Ｉｄｃ２×Ｖｄｃ２＜０」より「Ｉｄｃ２＜０」となる。すなわち、第２直流電流Ｉｄｃ２が負となるため、第１電源Ｂｔ１から放電し、第２電源Ｂｔ２に充電することができる。要するに、式（８．１）、（８．２）が成り立つようにＡ、Ｂの値を設定すればよい。配線抵抗などを加味しない式で検討したが、具体的には振幅の絶対値Ｂを振幅の絶対値Ａよりも小さく設定すればよい。

このように、ｑ軸電流成分の振幅を略０とし、ｄ軸電流Ｉｄ１、Ｉｄ２に高周波通電することで、トルクやＮＶ（騒音、振動）の発生無く電力の授受ができる。なお、ｄ軸電流Ｉｄ１、Ｉｄ２に高周波通電した時の例を示したが、ｑ軸電流Ｉｑ１、Ｉｑ２に高周波通電した場合でも充放電が可能である。高周波なので出力軸が動くことはなく、例えばドライバの操舵を阻害するようなトルク変動は生じない。また、周波数ｆをほぼ可聴域よりも高い１０ｋＨｚ以上に設定することで、人間に聞こえる音の発生を抑えられる。そして、式（８．２）から自明なように高周波の方が相対的にＲの影響が小さくなる。

図１４～図１６に停止中充電動作での高周波の例を示す。各図の横軸は時間ｔを示し、縦軸の「電流／電圧」は電流、又は、電流が流れるように印加される電圧を示す。以下の文中でも「電流／電圧」の表記は「電流又は電圧」を意味する。「電流を流す」という記載には「その電流を流すように電圧を印加する」ことが含まれるものと解釈する。また、「高周波」とは「高周波電流」又は「高周波電圧」を意味する。

高周波波形の例として、図１４、図１６には正弦波を示し、図１５には矩形波を示す。各例に共通し、放電側系統及び充電側系統の高周波の周波数ｆは同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する。充電側系統の高周波波形の振幅の絶対値Ｂは、放電側系統の高周波波形の振幅の絶対値Ａより小さい。また、両系統の高周波波形の振幅を異符号で定義したときの位相は基本的に一致している。ただし、図１４（ｃ）、図１５（ｃ）に示すように、両系統の高周波波形の位相が多少ずれる場合もあり得る。

図１４、図１５に、アシスト電流Ｉａ^*分のオフセット電流を流す正弦波及び矩形波の高周波波形を示す。図１４（ａ）には、図１３に準ずる基本的な正弦波波形を示す。放電側系統及び充電側系統の高周波波形の振幅中心は、０に設定されている。図１５（ａ）には、図１４（ａ）に対応する矩形波波形を示す。矩形波波形では半周期毎に電流／電圧の正負が瞬時に反転する。

図１４（ｂ）に示す例では、放電側系統の正弦波波形の負側のみを残すように全波整流され、充電側系統の正弦波波形の正側のみを残すように全波整流される。図１５（ｂ）に示す例では、図１５（ａ）の矩形波波形がそれぞれ逆向きにオフセットされる。充電側系統に負の第２直流電流Ｉｄｃ２が流れるように電流が通電、又は、電圧が印加されることで、第２電源Ｂｔ２が充電される。

図１４（ｃ）、図１５（ｃ）に、両系統の位相が少し（図中「δ」と表す）ずれた高周波波形を示す。この例のように、二系統の角度誤差や演算タイミングの誤差がある場合、或いは、抵抗やインダクタンスのばらつきにより電圧印加時に位相が多少ずれる場合でも充電可能である。ただし、位相ずれが大きくなると充電効率が低下する。そのため、充電効率と、位相を高精度に一致させることの難しさとのバランスが取れるように高周波電流／電圧を通電することが好ましい。位相ずれδが比較的小さければ、ずれの期間における波形は無視でき、全体として「振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する」と解釈される。

図１６に示す例では、制御部４０は、高周波の実効値の大きさの分、充電側系統と放電側系統とでアシスト電流Ｉａ^*の配分を変える。例えば余裕のある放電側系統でアシスト電流Ｉａ^*を大きめに流す。アシスト電流Ｉａ^*を配分する際に、配分により充電側系統と放電側系統との正負を変えることは、回転中充電動作及び停止中充電動作の両方を行うことに相当する。

図１６（ａ）に示す例では、放電側系統及び充電側系統の高周波波形の振幅中心は、共に、アシスト電流の半分である（Ｉａ^*／２）に設定されている。下の２例との対応から、「（Ｉａ^*／２）＝Ｉｂ＝Ｉｃ（＞０）」と表される。つまり、充電側系統と放電側系統とでアシスト電流Ｉａ^*が等分に配分される。

図１６（ｂ）に示す例は、放電側系統と充電側系統との電力差が比較的小さい場合を想定している。放電側系統の高周波波形の振幅中心はＩｂ（＞０）に設定されており、充電側系統の高周波波形の振幅中心はＩｃ（＞Ｉｂ）に設定されている。Ｉｂ及びＩｃは、アシスト電流Ｉａ^*に対し「Ｉａ^*＝Ｉｂ＋Ｉｃ（＞０）」の関係にある。つまり、充電側系統と放電側系統とでアシスト電流Ｉａ^*がＩｂとＩｃとに配分される。

図１６（ｃ）に示す例は、放電側系統と充電側系統との電力差が比較的大きい場合を想定している。放電側系統の高周波波形の振幅中心はＩｂ（＞０）に設定されており、充電側系統の高周波波形の振幅中心はＩｃ（＜０）に設定されている。Ｉｂ及びＩｃは、アシスト電流Ｉａ^*に対し「Ｉａ^*＝Ｉｂ＋Ｉｃ（＞０）」の関係にある。つまり、充電側系統と放電側系統とでアシスト電流Ｉａ^*がＩｂとＩｃとに配分される。

図１６の各例において、充電側系統の高周波波形の振幅中心Ｉｃは、充電側系統の平均トルクに対応し、放電側系統の高周波波形の振幅中心Ｉｂは、放電側系統の平均トルクに対応する。また、アシスト電流Ｉａ^*は、モータ８０の回転方向もしくはモータ８０へのトルク指令に対応する。よって、充電側系統の平均トルクと放電側系統の平均トルクとの和は、モータ８０の回転方向もしくはモータ８０へのトルク指令と同符号である。

（第１実施形態の効果）
（１）制御部４０は、充電側系統と放電側系統とに対し、三相巻線組８０１、８０２に対する作用が相反する相反電流を通電し、放電側電源から二重巻線モータ８０を介して充電側電源への充電動作を行う。二重巻線モータ８０の磁気結合を利用することで、二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２間での電力授受が可能となる。

（２）二つの電源Ｂｔ１、Ｂｔ２のいずれかで充電の必要性が生じたとき、制御部４０は、モータ８０の動作状態に応じて、具体的には、モータ８０が回転中か停止中かによって充電動作を切り替える。これにより、アシスト電流Ｉａ^*の大きさに応じて、トルク及び熱の発生の観点からより適切な充電動作を選択することができる。

（３）回転中充電動作では、制御部４０は、充電側系統においてモータ８０の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、放電側系統において逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電する。これにより、アシスト電流Ｉａ^*が比較的大きい回転中に、熱の発生を抑えつつ、二重巻線モータ８０の磁石磁束を利用して二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２間の電力授受を行うことができる。

（４）停止中動作では、制御部４０は、周波数が同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する１ｋＨｚ以上の高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加する。これにより、アシスト電流Ｉａ^*が０もしくは比較的小さい値である停止中に、相互インダクタンスを利用して二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２間の電力授受を行うことができる。

（５）停止中動作における充電側系統の高周波電流の振幅の絶対値Ｂは、放電側系統の高周波電流の振幅の絶対値Ａよりも小さい。これにより、放電側系統から充電側系統への充電動作が適切に実施可能となる。また、高周波電流の周波数が１０ｋＨｚよりも高周波であることで、人間に聞こえる音の発生がほぼ抑えられる。

（第２実施形態）
図４に示す第１実施形態の二電源モータ駆動システム２０１では、二つの電源Ｂｔ１、Ｂｔ２は独立して配置されている。これに対し、二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２の接続構成に関するバリエーションについて、第２、第３実施形態のモータ駆動システムとして説明する。

図１７に示すように、第２実施形態の二電源モータ駆動システム２０２は、第１電源Ｂｔ１と第２電源Ｂｔ２との間で直流電力を変換可能なＤＣＤＣコンバータ５０を備える。言い換えれば、ＥＣＵ１０は、二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２がＤＣＤＣコンバータ５０を介して接続されたシステムに適用される。ＤＣＤＣコンバータ５０は絶縁型でも非絶縁型でもよい。ＤＣＤＣコンバータ５０は、制御部４０からの駆動信号に基づき、一方の電源電圧を必要に応じて昇降圧して他方の電源に出力する。

第２実施形態では、第１実施形態と同様に二重巻線モータ８０の磁気結合を利用する動作に加え、ＤＣＤＣコンバータ５０を介して二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２間の電力授受が可能であり、電源充電に関する二重系が構成される。つまり、一方の充電系が故障しても他方の充電系を用いて充電を実現することができる。第２実施形態に対し、ＤＣＤＣコンバータ５０を備えない第１実施形態のモータ駆動システム２０１では、部品低減によるコストダウンが実現する。

（第３実施形態）
図１８、図１９を参照し、第３実施形態について説明する。図１８に示すように、第３実施形態の二電源モータ駆動システム２０３では、各系統のインバータ６０１、６０２は、一部の駆動モードで二つの電源Ｂｔ１、Ｂｔ２に個別に接続され、それ以外の駆動モードで共通の電源に接続される。

各系統の高電位線Ｌｐ１、Ｌｐ２同士は共通高電位線Ｌｐｃｏｍで接続されており、各系統の低電位線Ｌｇ１、Ｌｇ２同士は共通低電位線Ｌｇｃｏｍで接続されている。共通高電位線Ｌｐｃｏｍと共通低電位線Ｌｇｃｏｍとの間において、第１電源Ｂｔ１に直列に電源切替用第１リレーＲＹ１が接続されており、第２電源Ｂｔ２に直列に電源切替用第２リレーＲＹ２が接続されている。共通高電位線Ｌｐｃｏｍの途中には電源切替用第３リレーＲＹ３が設けられており、共通低電位線Ｌｇｃｏｍの途中には電源切替用第４リレーＲＹ４が設けられている。なお、電源切替用第４リレーＲＹ４を設けず、共通低電位線Ｌｇｃｏｍが常時接続された状態としてもよい。なお、図１８の構成においてオルタネータは第１電源Ｂｔ１に接続し、図示しないＤＣＤＣコンバータにより第２電源Ｂｔ２を充電するか、二重巻線モータ８０の磁気結合を利用する動作で充電する。

第３実施形態の二電源モータ駆動システム２０３は、自動運転と手動運転とを切替可能な車両に搭載される。制御部４０は、車両の走行状態が自動運転か手動運転かを示す信号を受信し、車両の走行状態に応じて、「第１の駆動モード」と「第２の駆動モード」とを切り替える。詳しくは図１９のフローチャートに示すように、Ｓ２１で自動運転中か否か判断される。自動運転中にはＳ２１でＹＥＳと判断され、Ｓ２３で制御部４０は、「第２の駆動モード」とする。手動運転中にはＳ２１でＮＯと判断され、Ｓ２４で制御部４０は、「第１の駆動モード」とする。

「第１の駆動モード」では、二系統のインバータ６０１、６０２が共通の電源に接続される。共通の電源が第１電源Ｂｔ１である場合、制御部４０は、電源切替用第１リレーＲＹ１、第３リレーＲＹ３及び第４リレーＲＹ４をオンし、第２リレーＲＹ２をオフする。共通の電源が第２電源Ｂｔ２である場合、制御部４０は、電源切替用第２リレーＲＹ２、第３リレーＲＹ３及び第４リレーＲＹ４をオンし、第１リレーＲＹ１をオフする。

例えば図５に示すように、第１電源Ｂｔ１が第２電源Ｂｔ２よりも容量や電力が大きいバッテリの場合、共通の電源は、基本的に第１電源Ｂｔ１に固定される。一方、容量や電力が同等の二つのバッテリが用いられる場合、その時点での各電源の残容量などに基づいて、どちらを共通の電源とするか選択されてもよい。

「第２の駆動モード」では、二系統のインバータ６０１、６０２が個別の電源Ｂｔ１、Ｂｔ２に接続される。制御部４０は、電源切替用第１リレーＲＹ１及び第２リレーＲＹ２をオンし、第３リレーＲＹ３及び第４リレーＲＹ４をオフする。図１８にはこの状態が示される。なお、第４リレーＲＹ４を設けない構成では、制御部４０は第３リレーＲＹ３のみをオフする。

特に二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２の容量や電力に差がある場合、手動運転中には「第１のモード」で、容量や電力の大きい第１電源Ｂｔ１を共通の電源として用いることで、容量や電力の小さい第２電源Ｂｔ２の負担を低減することができる。また、自動運転中には「第２のモード」で個別の二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２を用いることで電源が冗長構成となり、信頼性が向上する。

（その他の実施形態）
（ａ）モータ８０の動作状態に応じた充電動作の切替処理として、図６のフローチャートに示す処理に対し、次のように変更してもよい。
［１］回転中又は停止中の二区分に限らず、充電しない回転数帯域があってもよい。
［２］操舵中はアシストを優先して回転中充電動作を行わず、停止中充電動作だけを行ってもよい。
［３］充電効率を優先し、回転数が閾値より大きいときだけ充電動作をしてもよい。
［４］充電量を大きくするため、回転中に回転中充電動作及び停止中充電動作の両方を行ってもよい。

（ｂ）上記実施形態の回転中充電動作では、制御部４０は、充電側系統においてモータ８０の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、放電側系統において逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電することで、アシストトルクの出力を確保しつつ充電動作を行う。ただし、アシスト機能よりも充電動作を優先する場合、放電側系統において逆向きのトルクを完全に補うトルクが発生しなくても、少なくとも充電側系統に通電される電流と相反する電流が通電されればよい。

（ｃ）上記第３実施形態では、自動運転中か手動運転中かにより駆動モードを切り替えている。その他の実施形態では、それ以外の車両の走行状態、或いは、別の条件によって駆動モードを切り替えてもよい。

（ｄ）二重巻線モータ８０における二組の巻線組８０１、８０２の位相差は電気角３０［ｄｅｇ］に限らず、例えば同位相で配置されるものでもよい。また、多相モータの相の数は、三相に限らず四相以上でもよい。

（ｅ）本発明による多相回転機の制御装置が適用される別の装置の例として、図２０に車両の制動装置９０２を示す。四輪の車両９９において、各車輪９８に車輪制動部９７が設けられている。図中、（ＦＲ）、（ＦＬ）、（ＲＲ）、（ＲＬ）は、それぞれ、右前輪、左前輪、右後輪、左後輪の車輪制動部９７を意味する。油圧ポンプなどの液圧アクチュエータ８８は、液圧配管９７０を経由して各車輪制動部９７に液圧を供給する。各車輪制動部９７では、供給された液圧によってブレーキパッドがブレーキディスクに押し付けられることにより、車輪９８をロックする。

制動装置９０２は、ＥＣＵ１０、モータ８０及び液圧アクチュエータ８８を含む。二つの電源Ｂｔ１、Ｂｔ２に接続されたＥＣＵ１０は、ブレーキペダル９６からの制動信号に基づいて二重巻線モータ８０を回転させ、二重巻線モータ８０の出力トルクで液圧アクチュエータ８８を駆動する。このような構成の制動装置９０２において二つの電源Ｂｔ１、Ｂｔ２のうちいずれかに充電の必要性が生じたとき、操舵装置９０１に適用される上記実施形態と同様に、ＥＣＵ１０の制御部は、二電源Ｂｔ１、Ｂｔ２間での電力授受を可能とする。

（ｆ）本発明の多相回転機の制御装置は、図１、図２０に例示した操舵装置や制動装置に限らず、車両に搭載される他の用途の二重巻線モータや、車両以外のシステムの二重巻線モータに適用されてもよい。二電源から二重巻線モータに給電する構成において二電源間での電力の授受が必要となる可能性があるシステムでは、本発明が適用可能である。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

本開示に記載の制御部及びその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。あるいは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ以上の専用ハードウェア論理回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。もしくは、本開示に記載の制御部及びその手法は、一つ乃至は複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ及びメモリと一つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合わせにより構成された一つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

１０ ・・・ＥＣＵ（多相回転機の制御装置）、
４０ ・・・制御部、
６０１、６０２・・・インバータ（電力変換器）、
８０ ・・・モータ、二重巻線モータ（多相回転機）、
８０１、８０２・・・三相巻線（多相巻線組）、
Ｂｔ１、Ｂｔ２・・・電源。

Claims (18)

1. 互いに磁気的に結合する二系統の多相巻線組（８０１、８０２）を有し、各系統の前記多相巻線組への通電により発生したトルクが合算されて共通の出力軸に出力される二重巻線形の多相回転機（８０）の駆動を制御する制御装置であって、
   少なくとも一部の駆動モードで二つの電源（Ｂｔ１、Ｂｔ２）に個別に接続され、前記電源から入力された直流電力を交流電力に変換して前記多相巻線組に供給する二系統の電力変換器（６０１、６０２）と、
   前記電力変換器の動作を操作し、前記多相巻線組への通電を制御する制御部（４０）と、
   を備え、
   前記二つの電源のうち充電の必要性が生じた一方の電源を充電側電源とし、前記充電側電源の相手側の電源を放電側電源とすると、
   前記制御部は、
   前記充電側電源に接続された充電側系統と前記放電側電源に接続された放電側系統とに対し、前記多相巻線組に対する作用が相反する相反電流を通電し、前記放電側電源から前記多相回転機を介して前記充電側電源への充電動作を行う多相回転機の制御装置。
2. 前記制御部は、前記充電動作を行うとき、
   前記充電側系統において前記多相回転機の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電する請求項１に記載の多相回転機の制御装置。
3. 前記制御部は、前記充電動作を行うとき、
   前記充電側系統において前記多相回転機の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、前記放電側系統において前記逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電する請求項２に記載の多相回転機の制御装置。
4. 前記制御部は、前記充電動作を行うとき、
   前記充電側系統において前記多相回転機の回転方向と逆向きのｑ軸電流を通電し、且つ、前記放電側系統において前記逆向きのｑ軸電流を補うようにｑ軸電流を通電する請求項３に記載の多相回転機の制御装置。
5. 前記制御部は、前記充電動作を行うとき、
   周波数が同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する１ｋＨｚ以上の高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加する請求項１に記載の多相回転機の制御装置。
6. 前記制御部は、前記充電動作を行うとき、
   前記多相回転機の動作状態に応じて、
   前記充電側系統において前記多相回転機の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、前記放電側系統において前記逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電することと、
   周波数が同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する１ｋＨｚ以上の高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加することと、
   を切り替える請求項３に記載の多相回転機の制御装置。
7. 前記制御部は、
   前記多相回転機が回転中のとき、前記充電側系統において前記多相回転機の回転方向と逆向きのトルクが発生するように通電し、且つ、前記放電側系統において前記逆向きのトルクを補うトルクが発生するように通電し、
   前記多相回転機が所定の回転数未満での低回転状態を含む停止中のとき、周波数が同等であり、振幅中心に対する同一時点での大小関係が相反する１ｋＨｚ以上の高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加する請求項６に記載の多相回転機の制御装置。
8. 前記充電側系統の前記高周波電流の振幅の絶対値は、前記放電側系統の前記高周波電流の振幅の絶対値よりも小さい請求項５～７のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
9. 前記制御部が前記高周波電流を通電するか、又は、当該高周波電流が流れるように高周波電圧を印加する場合において、
   前記充電側系統の平均トルクと前記放電側系統の平均トルクとの和は、前記多相回転機の回転方向もしくは多相回転機へのトルク指令と同符号である請求項５～８のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
10. 前記高周波電流は、ｄ軸電流成分の振幅の絶対値がｑ軸電流成分の振幅の絶対値よりも大きい請求項５～９のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
11. 前記高周波電流の周波数は、１０ｋＨｚよりも高周波である請求項５～１０のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
12. 車両の操舵装置（９０１）に適用される請求項１～１０のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
13. 車両の制動装置（９０２）に適用される請求項１～１０のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
14. 前記二つの電源は、蓄電可能な容量が互いに異なる請求項１～１３のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
15. 前記二つの電源は、出力可能な電力が互いに異なる請求項１～１４のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
16. 前記二つの電源間で直流電力を変換可能なＤＣＤＣコンバータ（５０）を備えたシステムに適用される請求項１～１５のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
17. 車両に搭載される多相回転機の制御装置であって、
    前記制御部は、車両の走行状態に応じて、
    二系統の前記電力変換器が共通の電源に接続される第１の駆動モードと、
    二系統の前記電力変換器が個別の電源に接続される第２の駆動モードと、を切り替える請求項１～１６のいずれか一項に記載の多相回転機の制御装置。
18. 自動運転と手動運転とを切替可能な車両に搭載され、
    前記制御部は、自動運転中に前記第２の駆動モードとし、手動運転中に前記第１の駆動モードとする請求項１７に記載の多相回転機の制御装置。

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