WO2019111684A1

WO2019111684A1 - モータ制御装置

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Publication number: WO2019111684A1
Application number: PCT/JP2018/042601
Authority: WO
Inventors: 宏昭岡田
Original assignee: 株式会社ミツバ
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2018-11-19
Publication date: 2019-06-13
Also published as: EP3723275A1; EP3723275B1; JP6925446B2; US11146198B2; EP3723275A4; CN111095776A; JPWO2019111684A1; US20200274476A1; CN111095776B

Abstract

駆動制御とブレーキ制御とを切り替える場合に、ＳＲモータに過大な電流が発生することを抑制する。多相のＳＲモータを回転制御するモータ制御装置であって、前記ＳＲモータに前記駆動トルクを発生させる駆動制御と、前記ＳＲモータに制動トルクを発生させるブレーキ制御とを切り替えながら前記ＳＲモータの回転速度を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記駆動制御と前記ブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える場合には、通電相の巻線に流れている電流が所定値未満であることを条件とする。

Description

モータ制御装置

　本発明は、モータ制御装置に関する。

　従来、スイッチトリラクタンスモータ（以下、ＳＲモータ）を原動機で使用する場合には、ＳＲモータに対して駆動トルクを発生させる駆動制御と制動トルクを発生させるブレーキ制御とを適時切り替えることで原動機の速度を調整するモータ制御装置がある。

特開２００２－０５８２７２号公報

　しかしながら、例えば、モータ制御装置は、ブレーキ制御から駆動制御へ切り替える場合、ＳＲモータに回生電流が残っている状態で駆動制御を開始すると、その回生電流を回収できないだけでなく、ＳＲモータに過大な電流が発生する可能性がある。また、モータ制御装置は、駆動制御からブレーキ制御に切り替える場合には、励磁電流が大きくなり回生電流が過大となる可能性がある。

　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、駆動制御とブレーキ制御とを切り替える場合に、ＳＲモータに過大な電流が発生することを抑制するモータ制御装置を提供することである。

　本発明の一態様は、多相のＳＲモータを回転制御するモータ制御装置であって、前記ＳＲモータに駆動トルクを発生させる駆動制御と、前記ＳＲモータに制動トルクを発生させるブレーキ制御とを切り替えながら前記ＳＲモータの回転速度を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記駆動制御と前記ブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える場合には、通電相の巻線に流れている電流が所定値未満であることを条件とすることを特徴とするモータ制御装置である。

　本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記制御部は、前記駆動制御と前記ブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える場合に、前記通電相に対応する巻線に励磁電流を流さない非通電区間を設けることで、前記通電相の巻線に流れている電流を所定値未満に低下させる。

　本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記制御部は、前記駆動制御と前記ブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える場合に、前記ＳＲモータの回転速度が所定値未満である場合には、非通電区間を設けない。

　本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記ＳＲモータは、巻線が巻回されている複数の第１の突極部を有するステータと、複数の第２の突極部を有するロータとを備え、前記制御部は、前記各巻線に対して選択的に通電することにより、前記第１の突極部に前記第２の突極部を磁気吸引させて、前記ロータに前記駆動トルク又は前記制動トルクを発生させる。

　本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記制御部は、前記ブレーキ制御から前記駆動制御に切り替える場合には、前記非通電区間として、少なくとも現在の第２の突極部の次の第２の突極部に対して、前記駆動トルクを発生させるための前記磁気吸引を行わない。

　本発明の一態様は、上述のモータ制御装置であって、前記制御部は、前記駆動制御から前記ブレーキ制御に切り替える場合には、前記非通電区間として、少なくとも現在の第２の突極部に対して、前記制動トルクを発生させるための磁気吸引を行わない。

　以上説明したように、本発明によれば、駆動制御とブレーキ制御とを切り替える場合に、ＳＲモータに過大な電流が発生することを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２を備えたモータシステム１の概略構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２の制御対象であるＳＲモータＭの概略構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２の動作の流れを示す図である。従来のブレーキ制御から駆動制御への切り替える場合におけるタイミングチャートを示す図である。本発明の一実施形態に係るブレーキ制御から駆動制御への切り替える場合におけるタイミングチャートを示す図である。従来の駆動制御からブレーキ制御への切り替える場合におけるタイミングチャートを示す図である。本発明の一実施形態に係る駆動制御からブレーキ制御への切り替える場合におけるタイミングチャートを示す図である。

　以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

　以下、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２を、図面を用いて説明する。

　図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２を備えたモータシステム１の概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、モータシステム１は、モータ制御装置２、多相のスイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）Ｍ、及び回転角センサＫを備える。本実施形態に係るモータ制御装置２は、三相のＳＲモータＭを回転駆動する。このＳＲモータＭは、例えば、車両の車輪を駆動するモータに用いられる。

　図２は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２の制御対象であるＳＲモータＭの概略構成の一例を示す図である。
　図２に示すように、ＳＲモータＭは、ロータＲ及びステータＳを備える。

　ロータＲは、円周上に等間隔に配置された４つの突極部ＲＰ１～ＲＰ４を備える。ロータＲの突極部ＲＰ１～ＲＰ４は、本発明の「第２の突極部」の一例である。
　ステータＳは、ロータＲを外囲するように設けられている。また、ステータＳは、内側のロータＲに向かって６つの突極部ＳＰ１～ＳＰ６を有する。ステータＳの突極部ＳＰ１～ＳＰ６は、本発明の「第１の突極部」の一例である。

　ステータＳにおける突極部ＳＰ１～ＳＰ６には、それぞれ巻線が巻回されている。具体的には、突極部ＳＰ１及び突極部ＳＰ４には、Ｕ相の巻線（以下、「Ｕ相巻線」という。）Ｌｕが巻回されている。突極部ＳＰ２及び突極部ＳＰ５には、Ｖ相の巻線（以下、「Ｖ相巻線」という。）Ｌｖが巻回されている。突極部ＳＰ３及び突極部ＳＰ６には、Ｗ相の巻線（以下、「Ｗ相巻線」という。）Ｌｗが巻回されている。

　回転角センサＫは、ＳＲモータＭに設けられている。回転角センサＫは、ＳＲモータＭのロータＲ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Ｋは、検出した回転角度に応じた出力信号をモータ制御装置２に出力する。

　モータ制御装置２は、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、及びＷ相巻線Ｌｗに対して選択的に通電することにより、ステータＳの突極部ＳＰ１～ＳＰ６がロータＲの突極部ＲＰ１～ＲＰ４を磁気吸引して、ロータＲに正トルク又は負トルクを発生させる。これにより、モータ制御装置２は、ＳＲモータＭの回転速度を調整する。なお、以下の説明において、ロータＲに正トルク（駆動トルク）を発生させることを駆動制御と称し、ロータＲに負トルク（制動トルク）を発生させることをブレーキ制御と称す。
　このように、モータ制御装置２は、ＳＲモータＭの回転を制御する制御モードを、駆動制御とブレーキ制御とに交互に切り替えながらＳＲモータＭの回転速度を制御する。

　図１に戻り、以下に、モータ制御装置２の具体的な構成について説明する。

　モータ制御装置２は、電源部３、インバータ４、電流センサ５、及び制御部６を備える。

　電源部３は、例えば、車両に搭載されるバッテリである。電源部３が、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。

　インバータ４は、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、及びＷ相巻線Ｌｗのそれぞれに接続されている。

　インバータ４は、複数のスイッチング素子ＳＷ及び複数のダイオードＤを備える。
　本実施形態では、スイッチング素子ＳＷがｎ型チャネルのＦＥＴ（Field Effective Transistor）である場合について説明するが、これに限定されず、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated gate bipolar transistor）、及びＢＪＴ（bipolar junction transistor）であってもよい。

　複数のスイッチング素子ＳＷは、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３相ブリッジ接続された６つのスイッチング素子ＳＷ_ＵＨ，ＳＷ_ＵＬ，ＳＷ_ＶＨ，ＳＷ_ＶＬ，ＳＷ_ＷＨ，ＳＷ_ＷＬを備えている。
　複数のダイオードＤは、６つのダイオードＤ_ＵＨ，Ｄ_ＵＬ，Ｄ_ＶＨ，Ｄ_ＶＬ，Ｄ_ＷＨ，Ｄ_ＷＬを備えている。

　スイッチング素子ＳＷ_ＵＨは、ドレインが電源部３の正極端子に接続され、ソースがダイオードＤ_ＵＬのカソードに接続される。ダイオードＤ_ＵＬのアノードは、電源部３の負極端子に接続される。
　ダイオードＤ_ＵＨは、カソードが電源部３の正極端子に接続され、アノードがスイッチング素子ＳＷ_ＵＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＳＷ_ＵＬのソースは、電源部３の負極端子に接続される。

　スイッチング素子ＳＷ_ＶＨは、ドレインが電源部３の正極端子に接続され、ソースがダイオードＤ_ＶＬのカソードに接続される。ダイオードＤ_ＶＬのアノードは、電源部３の負極端子に接続される。
　ダイオードＤ_ＶＨは、カソードが電源部３の正極端子に接続され、アノードがスイッチング素子ＳＷ_ＶＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＳＷ_ＶＬのソースは、電源部３の負極端子に接続される。

　スイッチング素子ＳＷ_ＷＨは、ドレインが電源部３の正極端子に接続され、ソースがダイオードＤ_ＷＬのカソードに接続される。ダイオードＤ_ＷＬのアノードは、電源部３の負極端子に接続される。
　ダイオードＤ_ＷＨは、カソードが電源部３の正極端子に接続され、アノードがスイッチング素子ＳＷ_ＷＬのドレインに接続される。スイッチング素子ＳＷ_ＷＬのソースは、電源部３の負極端子に接続される。

　スイッチング素子ＳＷ_ＵＨとダイオードＤ_ＵＬとの接続点には、ＳＲモータＭのＵ相巻線Ｌｕの一端が接続され、スイッチング素子ＳＷ_ＵＬとダイオードＤ_ＵＨとの接続点には、Ｕ相巻線Ｌｕの他端が接続される。
　スイッチング素子ＳＷ_ＶＨとダイオードＤ_ＶＬとの接続点には、ＳＲモータＭのＶ相巻線Ｌｖの一端が接続され、スイッチング素子ＳＷ_ＶＬとダイオードＤ_ＶＨとの接続点には、Ｖ相巻線Ｌｖの他端が接続される。
　スイッチング素子ＳＷ_ＷＨとダイオードＤ_ＷＬとの接続点には、ＳＲモータＭのＷ相巻線Ｌｗの一端が接続され、スイッチング素子ＳＷ_ＷＬとダイオードＤ_ＷＨとの接続点には、Ｗ相巻線Ｌｗの他端が接続される。

　電流センサ５は、ＳＲモータＭが有するＵ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、及びＷ相巻線Ｌｗのそれぞれに流れる電流（以下、「相電流」という。）を検出して制御部６に出力する。

　制御部６は、各スイッチング素子ＳＷのゲートに制御信号を送信することで、各スイッチング素子ＳＷをオン状態又はオフ状態に切り替える。したがって、電源部３からの電流が、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、及びＷ相巻線Ｌｗのそれぞれに通電される。すなわち、制御部６は、ＳＲモータＭの各相に対応する巻線の通電を切り替えることにより、ＳＲモータＭに正トルク又は負トルクを発生させ、ＳＲモータＭの回転速度を調整しながら回転駆動させる。
　以下に、本発明の実施形態に係る制御部６の構成について、説明する。

　制御部６は、電流指令値生成部７、電流検出部８、位置検出部９、回転速度検出部１０、進角・通電角設定部１１、励磁電流指令設定部１２、正負トルク指令判定部１３、非通電判定部１４、通電タイミング出力部１５、電流制御部１６、ＰＷＭ出力部１７、及び駆動制御部１８を備える。

　電流指令値生成部７は、例えば、車両のアクセルペダルの操作量（踏力量）を示すアクセル信号又はブレーキペダルの操作量（踏力量）を示すブレーキ信号に応じて、ＳＲモータＭのＵ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、及びＷ相巻線Ｌｗのそれぞれに流す電流の目標値（以下、「電流指令値」という。）を取得する。そして、電流指令値生成部７は、取得した電流指令値を進角・通電角設定部１１、励磁電流指令設定部１２、及び電流制御部１６に出力する。例えば、電流指令値生成部７は、アクセルペダルの操作量と電流指令値とが関連付けられたアクセル電流指令値テーブルとブレーキペダルの操作量と電流指令値とが関連付けられたブレーキ電流指令値テーブルとを備える。そして、電流指令値生成部７は、アクセル信号が示すアクセルペダルの操作量又はブレーキ信号が示すブレーキペダルの操作量に対応する電流指令値をアクセル電流指令値テーブル又はブレーキ電流指令値テーブルから取得することで、電流指令値を算出する。

　電流検出部８は、電流センサ５より出力されるＳＲモータＭのＵ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、及びＷ相巻線Ｌｗのそれぞれに流れる相電流値を検出する。そして、電流検出部８は、検出した各相の相電流値を非通電判定部１４及び電流制御部１６に出力する。例えば、電流検出部８は、各電流センサ５から出力される各相電流の検出信号に基づいて、ＳＲモータＭに通電されている相電流を検出し、この相電流値を電流制御部１６に出力する。

　位置検出部９は、回転角センサＫが出力する信号に基づいて、ロータＲの回転角（ロータＲの回転位置）を検出して、その検出結果を回転速度検出部１０、非通電判定部１４及び通電タイミング出力部１５に出力する。

　回転速度検出部１０は、位置検出部９が出力するロータＲ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Ｒの回転速度（回転数）を算出する。そして、回転速度検出部１０は、算出した回転速度を進角・通電角設定部１１、励磁電流指令設定部１２、正負トルク指令判定部１３、及び非通電判定部１４を備える。

　進角・通電角設定部１１は、電流指令値生成部７から出力された電流指令値と、回転速度検出部１０から出力された回転速度とに応じた進角及び通電角を、通電タイミング出力部１５に出力する。例えば、進角・通電角設定部１１は、進角マップ部１１ａ及び通電角マップ部１１ｂを含み構成される。

　進角マップ部１１ａは、電流指令値とロータＲの回転速度との組み合わせごとに進角の値を対応付けたマップである。ここで、進角は、ＳＲモータＭの各相の巻線それぞれに対する通電開始位相及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置（例えば、インダクタンスの増大開始位相及び減少開始位相等）から通電角を進角側に変化させる角度を表す。なお、進角は、電流指令値と回転数の増加に対して増加傾向にある。なお、例えば、進角マップ部１１ａは、シミュレーションや、実機による測定結果などから設定される。

　通電角マップ部１１ｂは、電流指令値とロータＲの回転速度との組み合わせごとに通電角の値を対応付けたマップである。ここで、通電角は、ＳＲモータＭのＵ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、及びＷ相巻線Ｌｗのそれぞれに対して対応付けられる。なお、例えば、通電角マップ部１１ｂは、シミュレーションや、実機による測定結果などから設定される。

　したがって、進角・通電角設定部１１は、電流指令値生成部７が出力する電流指令値と、回転速度検出部１０が出力する回転速度とに基づいて、進角マップ部１１ａから進角を決定する。そして、進角・通電角設定部１１は、その決定した進角を通電タイミング出力部１５に出力する。
　また、進角・通電角設定部１１は、電流指令値生成部７が出力する電流指令値と、回転速度検出部１０が出力する回転速度とに基づいて、通電角マップ部１１ｂから通電角を決定する。そして、進角・通電角設定部１１は、決定した通電角を通電タイミング出力部１５に出力する。

　励磁電流指令設定部１２は、励磁電流指令マップ部１２１を備える。
　励磁電流指令マップ部１２１は、ＳＲモータＭの回生制御を行うときのＳＲモータＭの回転速度と、ＳＲモータＭを回生制御するときの電流の目標値である回生制御電流指令値とが記憶されたマップである。この励磁電流指令マップ部１２１では、例えば、ブレーキ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、回生制御電流指令値は、増大傾向に変化する。なお、例えば、回生制御電流指令値は、ＳＲモータＭ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Ｍの実測値により予め定められる。

　励磁電流指令設定部１２は、電流指令値生成部７からの電流指令値と回転速度検出部１０からのＳＲモータＭの回転速度とを取得し、その取得した電流指令値と回転速度とに応じた回生制御電流指令値を、読み出した励磁電流指令マップ部１２１から選択する。そして、励磁電流指令設定部１２は、選択した回生制御電流指令値を電流制御部１６に出力する。

　正負トルク指令判定部１３は、アクセル信号又はブレーキ信号に基づいて、ＳＲモータＭに対するトルクを反転させるか否かを判定する。例えば、正負トルク指令判定部１３は、アクセル信号が消失した場合又はブレーキ信号を取得した場合には、ＳＲモータＭに対するトルクを反転させると判定する。この場合には、正トルクから負トルクへ反転させることになる。一方、正負トルク指令判定部１３は、ブレーキ信号が消失し、アクセル信号を取得した場合には、ＳＲモータＭに対するトルクを反転させると判定する。この場合には、負トルクから正トルクへ反転させることになる。
　正負トルク指令判定部１３は、ＳＲモータＭに対するトルクを反転させることを示すトルク反転指令を非通電判定部１４、通電タイミング出力部１５及び電流制御部１６に出力する。

　非通電判定部１４は、正負トルク指令判定部１３からトルク反転指令を取得した場合において、通電相の巻線に流れている電流が所定値以上であると判定される場合には、非通電処理を実行すると判定する。ここで、本実施形態に係る非通電処理とは、通電相に対応する巻線に励磁電流を流さない処理である。

　ここで、通電相の巻線に流れている電流（相電流）が所定値未満であると判定される場合とは、必ずしも実際に相電流を測定する必要はない。例えば、相電流が所定値未満であると判定される場合とは、以下に列挙する２つの条件の少なくともいずれか一方に該当する場合である。
（１）位置検出部９から取得した相電流が所定の閾値（以下、「電流閾値」という。）以上である場合。
（２）回転速度検出部１０から取得した回転速度が所定の閾値（以下、「回転速度閾値」という。）以上である場合。

　非通電判定部１４は、非通電処理を実行すると判定した場合には、非通電処理の実行を示す非通電処理指令を通電タイミング出力部１５に出力する。一方、非通電判定部１４は、正負トルク指令判定部１３からトルク反転指令を取得した場合において、通電相の巻線に流れている電流が所定値未満である場合には、非通電処理を実行しないと判定するとともに、ＳＲモータＭの回転を制御する制御モードの切り替えを示すモード切替信号を通電タイミング出力部１５に出力する。

　通電タイミング出力部１５は、位置検出部９から出力されるロータＲの回転位置と、進角・通電角設定部１１から出力される進角及び通電角とを取得する。そして、通電タイミング出力部１５は、取得したロータＲの回転位置と、進角及び通電角とに基づいて、Ｕ相巻線Ｌｕ、Ｖ相巻線Ｌｖ、及びＷ相巻線Ｌｗに通電する通電タイミングを決定する。

　例えば、通電タイミング出力部１５は、ＳＲモータＭを駆動制御する駆動制御モードである場合には、取得した進角及び通電角に基づいて、正トルクを発生させるタイミングである正トルク通電開始タイミングを決定する。そして、通電タイミング出力部１５は、取得したロータＲの回転位置が、正トルク通電開始タイミングに相当する位置である場合には、正トルクを発生させることを示す駆動信号を駆動制御部１８に出力する。

　一方、通電タイミング出力部１５は、ＳＲモータＭをブレーキ制御するブレーキ制御モードである場合には、取得した進角及び通電角に基づいて、負トルクを発生させるタイミングである負トルク通電開始タイミングを決定する。そして、通電タイミング出力部１５は、取得したロータＲの回転位置が、負トルク通電開始タイミングに相当する位置である場合には、負トルクを発生させることを示す制動信号を駆動制御部１８に出力する。

　通電タイミング出力部１５は、駆動制御モードからブレーキ制御モードへ移行する場合、又はブレーキ制御モードから駆動制御モードへ移行する場合には、駆動信号及び制動信号の出力を一旦停止する。すなわち、通電タイミング出力部１５は、トルク反転指令を取得した場合には、駆動信号及び制動信号の出力を一旦停止する。そして、通電タイミング出力部１５は、駆動制御モードである場合において、モード切替信号を取得した場合には、ブレーキ制御モードに移行する。一方、通電タイミング出力部１５は、ブレーキ制御モードである場合において、モード切替信号を取得した場合には、駆動制御モードに移行する。

　ここで、通電タイミング出力部１５は、駆動制御モードとブレーキ制御モードとのうち、いずれか一方から他方へ移行する場合において、非通電判定部１４から非通電処理指令を取得した場合には、正トルク通電開始タイミング制動又はトルク通電開始タイミングが到来したとしても、所定の期間において駆動信号及び制動信号を出力しない非通電区間を設ける。

　例えば、通電タイミング出力部１５は、ブレーキ制御モードから駆動制御モードに移行する場合に、非通電処理指令を取得した場合には、所定期間の間、駆動信号の出力を停止する。この場合の所定期間の間は、少なくとも現在の突極部ＲＰの次の突極部ＲＰに対して磁気吸引力を発生させない期間を確保できれば任意に設定可能である。

　また、通電タイミング出力部１５は、駆動制御モードからブレーキ制御モードに移行する場合に、非通電処理指令を取得した場合には、所定期間の間、制動信号の出力を停止する。この場合の所定期間の間は、少なくとも現在の突極部ＲＰに対して負トルクの磁気吸引を発生させない期間を確保できれは任意に設定可能である。

　電流制御部１６は、正負トルク指令判定部１３からのトルク反転指令に基づいて、ＳＲモータＭへの制御モードが、駆動制御モード及びブレーキ制御モードのいずれかであるかを判定する。電流制御部１６は、ＳＲモータＭへの制御モードが駆動制御モードである場合には、電流指令値生成部７から供給される電流指令値と電流検出部８から供給される相電流値との偏差（以下、「駆動電流差分値」という。）を算出する。そして、電流制御部１６は、算出した駆動電流差分値をＰＷＭ出力部１７に出力する。
　一方、電流制御部１６は、ＳＲモータＭへの制御モードがブレーキ制御モードである場合には、励磁電流指令設定部１２から供給される回生制御電流指令値と電流検出部８から供給される相電流値との偏差（以下、「制動電流差分値」という。）を算出する。そして、電流制御部１６は、算出した制動電流差分値をＰＷＭ出力部１７に出力する。

　ＰＷＭ出力部１７は、駆動電流差分値又は制動電流差分値に基づいて、一般的に公知のＰＩ（Proportional Integral）制御、又は、ＰＩＤ（Proportional Integral Derivative）制御を用いてデューティ比を算出する。そして、ＰＷＭ出力部１７は、算出したデューティ比を駆動制御部１８に出力する。

　駆動制御部１８は、通電タイミング出力部１５から出力された駆動信号と、ＰＷＭ出力部１７から出力されたデューティ比とに基づいて、第１の制御信号を生成する。そして、駆動制御部１８は、生成した第１の制御信号を予め設定されている複数の通電パターンに従って各スイッチング素子ＳＷのゲートに送信することで、ＳＲモータＭを駆動制御する。

　また、駆動制御部１８は、通電タイミング出力部１５から出力された制動信号と、ＰＷＭ出力部１７から出力されたデューティ比とに基づいて、第２の制御信号を生成する。そして、駆動制御部１８は、生成した第２の制御信号を予め設定されている複数の通電パターンに従って各スイッチング素子ＳＷのゲートに送信することで、ＳＲモータＭをブレーキ制御する。

　次に、本実施形態に係るモータ制御装置２の動作の流れについて、説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置２の動作の流れを示す図である。

　通電タイミング出力部１５は、正負トルク指令判定部１３からトルク反転指令を取得したか否かを判定する（ステップＳ１０１）。通電タイミング出力部１５は、正負トルク指令判定部１３からトルク反転指令を取得した場合には、駆動信号又は制動信号の出力を停止する（ステップＳ１０２）。これにより、駆動制御部１８は、第１の制御信号又は第２の制御信号の出力が停止される。したがって、ＳＲモータＭに励磁電流の供給されている場合には、その励磁電流の供給が停止される。

　一方、通電タイミング出力部１５は、正負トルク指令判定部１３からトルク反転指令を取得しない場合には、駆動信号又は制動信号の出力を停止しない。したがって、ＳＲモータＭに励磁電流の供給されている場合には、その励磁電流の供給が継続される。

　通電タイミング出力部１５は、現在の制御モードがブレーキ制御モードか否かを判定する（ステップＳ１０３）。通電タイミング出力部１５は、現在の制御モードがブレーキ制御モードであると判定した場合には、ロータＲの回転位置が、正トルク通電開始タイミングに相当する位置であるか否かを判定する（ステップＳ１０４）。

　通電タイミング出力部１５は、ロータＲの回転位置が、正トルク通電開始タイミングに相当する位置であると判定した場合には、回転速度検出部１０から取得した回転速度が回転速度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。

　通電タイミング出力部１５は、回転速度検出部１０から取得した回転速度が回転速度閾値以上であると判定した場合には、非通電処理を実行する（ステップＳ１０６）。すなわち、通電タイミング出力部１５は、少なくとも直前に磁気吸引していたロータＲの突極部ＲＰの次の突極部ＲＰに対して磁気吸引力を発生させない。例えば、直前においてロータＲの突極部ＲＰ１が磁気吸引されていた場合には、次の突極部である突極部ＲＰ２は、磁気吸引されないことになる。換言すれば、制御部６は、ＳＲモータＭに対する制御をブレーキ制御から駆動制御に切り替える場合には、トルク反転信号を取得してから最初の正トルク通電開始タイミングが到来しても、通電相の巻線に励磁電流を供給しない。

　通電タイミング出力部１５は、トルク反転信号を取得してから２回目の正トルク通電開始タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ１０７）。通電タイミング出力部１５は、トルク反転信号を取得してから２回目の正トルク通電開始タイミングが到来した場合には駆動制御部１８に駆動信号を出力する。これにより、制御部６は、ブレーキ制御モードから駆動制御モードに移行し、ＳＲモータＭに対して駆動制御を開始する（ステップＳ１０８）。一方、通電タイミング出力部１５は、トルク反転信号を取得してから２回目の正トルク通電開始タイミングが到来していない場合には、その２回目の正トルク通電開始タイミングが到来するまでステップＳ１０６の処理を継続する。

　ステップＳ１０３において、通電タイミング出力部１５は、現在の制御モードがブレーキ制御モードではないと判定した場合には、ロータＲの回転位置が、負トルク通電開始タイミングに相当する位置であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。

　通電タイミング出力部１５は、ロータＲの回転位置が、負トルク通電開始タイミングに相当する位置であると判定した場合には、回転速度検出部１０から取得した回転速度が回転速度閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

　通電タイミング出力部１５は、回転速度検出部１０から取得した回転速度が回転速度閾値以上であると判定した場合には、非通電処理を実行する（ステップＳ１１１）。すなわち、通電タイミング出力部１５は、少なくとも現在の突極部ＲＰに対して負トルクの磁気吸引力を発生させない。例えば、直前においてロータＲの突極部ＲＰ１に正トルクの磁気吸引力が発生していた場合には、その突極部ＲＰ１には、負トルクの磁気吸引力が発生しないことになる。換言すれば、制御部６は、ＳＲモータＭに対する制御を駆動制御からブレーキ制御に切り替える場合には、トルク反転信号を取得してから最初の負トルク通電開始タイミングが到来しても、通電相の巻線に励磁電流を供給しない。

　通電タイミング出力部１５は、トルク反転信号を取得してから２回目の負トルク通電開始タイミングが到来したか否かを判定する（ステップＳ１１２）。通電タイミング出力部１５は、トルク反転信号を取得してから２回目の負トルク通電開始タイミングが到来した場合には駆動制御部１８に制動信号を出力する。これにより、制御部６は、駆動制御モードからブレーキ制御モードに移行し、ＳＲモータＭに対してブレーキ制御を開始する（ステップＳ１１３）。一方、通電タイミング出力部１５は、トルク反転信号を取得してから２回目の負トルク通電開始タイミングが到来していない場合には、その負トルク通電開始タイミングが到来するまでステップＳ１１１の処理を継続する。

　次に、本実施形態に係る作用効果について、図４から図７を用いて説明する。なお、以下の説明では、通電相がＵ相である場合について説明するが、Ｖ相、Ｗ相についても同様である。

（ブレーキ制御から駆動制御への切り替え）
　まず、本実施形態に係るブレーキ制御から駆動制御に切り替える場合における作用効果について、図４及び図５を用いて説明する。図４は、従来のブレーキ制御から駆動制御への切り替える場合におけるタイミングチャートを示す図である。図５は、本発明の一実施形態に係るブレーキ制御から駆動制御への切り替える場合におけるタイミングチャートを示す図である。

　図４に示すように、従来のモータ制御装置は、アクセル信号が入力された時点でブレーキ制御から駆動制御へ切り替える。したがって、従来のモータ制御装置は、アクセル信号が入力された時点でＳＲモータに回生電流が残っていると、駆動制御を開始することで回生電流と励磁電流とが重なり、ＳＲモータに過大な電流１００が発生する可能性がある。

　一方、本実施形態のモータ制御装置２は、図５に示すように、アクセル信号が入力されてブレーキ制御から駆動制御に切り替える場合には、すぐには切り替えることはせず、非通電期間を設ける。例えば、モータ制御装置２は、ブレーキ制御から駆動制御に切り替える場合には、励磁電流１０１を流さない非通電区間を設け、少なくとも現在の突極部ＲＰの次の突極部ＲＰに対しては正トルクを発生させない。これにより、モータ制御装置２は、ブレーキ制御状態と駆動制御状態とを分離することができ、回生電流と励磁電流１０１との重なりを無くすことができる。したがって、モータ制御装置２は、ＳＲモータＭに過大な電流が発生することを抑制止することができる。

（駆動制御からブレーキ制御への切り替え）
　次に、本実施形態に係る駆動制御からブレーキ制御に切り替える場合における作用効果について、図６及び図７を用いて説明する。図６は、従来の駆動制御からブレーキ制御への切り替える場合におけるタイミングチャートを示す図である。図７は、本発明の一実施形態に係る駆動制御からブレーキ制御への切り替える場合におけるタイミングチャートを示す図である。

　図６に示すように、従来のモータ制御装置は、ブレーキ信号の入力又はアクセル信号の消失した時点で駆動制御からブレーキ制御へ切り替える。したがって、従来のモータ制御装置は、駆動制御からブレーキ制御へ切り替えると、励磁電流が大きくなり回生電流２００が過大となる可能性がある。

　一方、本実施形態のモータ制御装置２は、図７に示すように、ブレーキ信号が入力又はアクセル信号が消失することで駆動制御からブレーキ制御に切り替える場合には、すぐには切り替えることはせず、非通電期間を設ける。例えば、モータ制御装置２は、駆動制御からブレーキ制御に切り替える場合には、励磁電流２０１を流さない非通電区間を設け、少なくとも現在の突極部ＲＰに対しては負トルクを発生させない。これにより、モータ制御装置２は、駆動制御状態とブレーキ制御状態とを分離することができ、回生電流と励磁電流１０１との重なりを無くすことができる。したがって、モータ制御装置２は、ＳＲモータＭに流れる回生電流が過大となることはなく、その結果、ＳＲモータＭに過大な電流が発生することを抑制止することができる。

　ただし、モータ制御装置２は、ブレーキ制御から駆動制御へ切り替える場合や駆動制御からブレーキ制御へ切り替える場合において、必ずしも非通電期間を設ける必要はない。例えば、モータ制御装置２は、駆動制御とブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える場合において、過大な電流が発生しない程度に通電相の相電流が低下していれば、非通電期間を設けず上記いずれか一方から他方へ切り替えてもよい。すなわち、モータ制御装置２は、駆動制御とブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える場合には、通電相の巻線に流れている電流（相電流）が所定値未満（例えば、相電流がほとんど流れていない状態）であることを条件とする。これにより、モータ制御装置２は、駆動制御とブレーキ制御とを切り替える場合に、ＳＲモータに過大な電流が発生することを抑制することができる。

　換言すれば、モータ制御装置２は、駆動制御と前記ブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える場合に、通電相に対応する巻線に励磁電流を流さない非通電区間を設けることで、通電相の巻線に流れている電流を所定値未満に低下させる。

　また、モータ制御装置２は、駆動制御とブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える場合において、回転速度が回転速度閾値未満である場合には、非通電区間を設けなくてもよい。これは、ブレーキ制御から駆動制御へ切り替える場合や駆動制御からブレーキ制御へ切り替える場合に発生する回生電流と励磁電流との重なりは、ＳＲモータＭが高回転である場合において進角・通電角を大きくする場合に発生するためである。すなわち、ＳＲモータＭの回転速度が回転速度閾値未満である場合、すなわち低回転である場合には、進角・通電角を大きくする必要がなく電流の減衰も早い。そのため、ＳＲモータＭの回転速度が回転速度閾値未満である場合には、相電流が所定値以上になることがないため、回生電流と励磁電流との重なりが発生しない。したがって、モータ制御装置２は、ＳＲモータＭの回転速度が回転速度閾値未満である場合には、非通電区間を設けずＳＲモータＭに通電して制御モードを切り替える。これにより、モータ制御装置２は、ゼロトルクの区間を最小限にすることができる。

　以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

　上記実施形態では、図３において、回転速度が回転閾値以上である場合に、非通電区間を設けたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図３に示すステップＳ１０５及びステップＳ１１０において、通電タイミング出力部１５は、位置検出部９から取得した相電流が電流閾値以上であるか否かを判定し、相電流が電流閾値以上である場合には、非通電区間を設けてもよい。

　なお、本実施形態に係る制御部６が備える各部は、駆動制御とブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える制御に関する各種処理を行うプログラムをインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータに制御部６における制御モードを切り替えるための各種処理を行うプログラムを実行させることにより、制御部６が備える各部としてコンピュータを機能させることで、制御部６を構成してもよい。
　コンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてＲＯＭに格納された処理プログラムをＣＰＵが読み出して順次実行することで、制御部６として機能する。

２　モータ制御装置
３　電源部
４　インバータ
５　電流センサ
６　制御部
７　電流指令値生成部
８　電流検出部
９　位置検出部
１０　回転速度検出部
１１　進角・通電角設定部
１２　励磁電流指令設定部
１３　正負トルク指令判定部
１４　非通電判定部
１５　通電タイミング出力部
１６　電流制御部
１７　ＰＷＭ出力部
１８　駆動制御部

Claims

　多相のＳＲモータを回転制御するモータ制御装置であって、
　前記ＳＲモータに駆動トルクを発生させる駆動制御と、前記ＳＲモータに制動トルクを発生させるブレーキ制御とを切り替えながら前記ＳＲモータの回転速度を制御する制御部を備え、
　前記制御部は、前記駆動制御と前記ブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える場合には、通電相の巻線に流れている電流が所定値未満であることを条件とすることを特徴とするモータ制御装置。
　前記制御部は、前記駆動制御と前記ブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える場合に、前記通電相に対応する巻線に励磁電流を流さない非通電区間を設けることで、前記通電相の巻線に流れている電流を所定値未満に低下させることを特徴とする、請求項１に記載のモータ制御装置。
　前記制御部は、前記駆動制御と前記ブレーキ制御とのうち、いずれか一方から他方へ切り替える場合に、前記ＳＲモータの回転速度が所定値未満である場合には、非通電区間を設けないことを特徴とする、請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
　前記ＳＲモータは、巻線が巻回されている複数の第１の突極部を有するステータと、複数の第２の突極部を有するロータとを備え、
　前記制御部は、前記各巻線に対して選択的に通電することにより、前記第１の突極部に前記第２の突極部を磁気吸引させて、前記ロータに前記駆動トルク又は前記制動トルクを発生させることを特徴とする、請求項２又は３のいずれか一項に記載のモータ制御装置。
　前記制御部は、前記ブレーキ制御から前記駆動制御に切り替える場合には、前記非通電区間として、少なくとも現在の第２の突極部の次の第２の突極部に対して、前記駆動トルクを発生させるための前記磁気吸引を行わないことを特徴とする、請求項４に記載のモータ制御装置。
　前記制御部は、前記駆動制御から前記ブレーキ制御に切り替える場合には、前記非通電区間として、少なくとも現在の第２の突極部に対して、前記制動トルクを発生させるための磁気吸引を行わないことを特徴とする、請求項４又は５に記載のモータ制御装置。