特開 2024-125615 回転電機用駆動装置及び移動体用駆動装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024125615

(43)【公開日】2024-09-19

(54)【発明の名称】回転電機用駆動装置及び移動体用駆動装置

(51)【国際特許分類】

   B60L 9/18 20060101AFI20240911BHJP

   B60L 50/60 20190101ALI20240911BHJP

   B60L 58/27 20190101ALI20240911BHJP

   H02P 27/05 20060101ALI20240911BHJP

【ＦＩ】

B60L9/18 J

B60L50/60

B60L58/27

H02P27/05

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023033542

(22)【出願日】2023-03-06

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】知念 真太郎

(72)【発明者】

【氏名】原田 侑典

(72)【発明者】

【氏名】大重 成希

(72)【発明者】

【氏名】石崎 優太

(72)【発明者】

【氏名】須山 大樹

【テーマコード（参考）】

5H125

5H505

【Ｆターム（参考）】

5H125AA01

5H125AC12

5H125BA00

5H125BB00

5H125BB05

5H125BB07

5H125BC19

5H125CA00

5H125DD01

5H125EE01

5H125FF01

5H505AA16

5H505CC04

5H505DD06

5H505FF05

5H505HA10

5H505HB01

5H505HB05

5H505LL22

5H505LL43

(57)【要約】

【課題】１つの回転電機を利用して、移動体の停止状態において比較的高い発熱量を発生可能とする。
【解決手段】巻線界磁型の回転電機を制御する回転電機用駆動装置であって、ステータコアに巻回されたステータコイルに複数相の交流電力を供給するインバータ回路と、ロータコアに巻回されたロータコイルに電力を供給するフルブリッジ回路と、これらを制御する処理装置とを備え、処理装置は、移動体の停止状態において、ステータコイルに複数相の交流電力を供給しつつ、複数相の交流電力に起因してロータコアに生じるリラクタンストルクを低減又は無くすような交流電力をロータコイルに供給する、回転電機用駆動装置が開示される。
【選択図】図３Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動体に搭載される巻線界磁型の回転電機を制御する回転電機用駆動装置であって、
前記回転電機のステータコアに巻回されたステータコイルに複数相の交流電力を供給するインバータ回路と、
前記回転電機のロータコアに巻回されたロータコイルに電力を供給するフルブリッジ回路と、
前記インバータ回路及び前記フルブリッジ回路を制御する処理装置と、を備え、
前記処理装置は、前記移動体の停止状態において、前記ステータコイルに複数相の交流電力を供給しつつ、前記複数相の交流電力に起因して前記ロータコアに生じるリラクタンストルクを低減又は無くすような交流電力を前記ロータコイルに供給する、回転電機用駆動装置。

【請求項2】

前記回転電機は、昇温対象物に熱的に接続される、請求項１に記載の回転電機用駆動装置。

【請求項3】

前記処理装置は、目標発熱量が実現されるように前記複数相の交流電力に係る振幅の大きさを決定する、請求項２に記載の回転電機用駆動装置。

【請求項4】

前記処理装置は、前記移動体の停止状態において、目標発熱量が閾値以上である場合に、前記ステータコイルに複数相の交流電力を供給しつつ、前記複数相の交流電力に起因して前記ロータコアに生じるリラクタンストルクを低減する方向に前記ロータコイルに交流電力を供給し、目標発熱量が前記閾値未満である場合に、前記ステータコイルに直流電力を供給しつつ、前記ロータコイルに直流電力を供給する、請求項１に記載の回転電機用駆動装置。

【請求項5】

移動体に搭載される巻線界磁型の回転電機と、
前記回転電機を制御する回転電機用駆動装置とを備え、
前記回転電機用駆動装置は、
前記回転電機のステータコアに巻回されたステータコイルに複数相の交流電力を供給するインバータ回路と、
前記回転電機のロータコアに巻回されたロータコイルに電力を供給するフルブリッジ回路と、
前記インバータ回路及び前記フルブリッジ回路を制御する処理装置と、を備え、
前記処理装置は、前記移動体の停止状態において、前記ステータコイルに複数相の交流電力を供給しつつ、前記複数相の交流電力に起因して前記ロータコアに生じるリラクタンストルクを低減又は無くすような交流電力を前記ロータコイルに供給する、移動体用駆動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、回転電機用駆動装置及び移動体用駆動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

車両停止状態において油温が所定温度以下の場合に、２つの回転電機を、それぞれのトルクが打ち消される態様で駆動することで発熱させることで、油を昇温させる技術が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－１７８８４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記のような従来技術では、２つの回転電機を利用することで、発熱量を増やしつつ、車両停止状態における有意なトルクの発生を防止できるものの、２つの回転電機を必要とするがゆえに、コスト等の観点から不利である。

【0005】

そこで、１つの側面では、本開示は、１つの回転電機を利用して、移動体の停止状態において比較的高い発熱量を発生可能とすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

１つの側面では、移動体に搭載される巻線界磁型の回転電機を制御する回転電機用駆動装置であって、
前記回転電機のステータコアに巻回されたステータコイルに複数相の交流電力を供給するインバータ回路と、
前記回転電機のロータコアに巻回されたロータコイルに電力を供給するフルブリッジ回路と、
前記インバータ回路及び前記フルブリッジ回路を制御する処理装置と、を備え、
前記処理装置は、前記移動体の停止状態において、前記ステータコイルに複数相の交流電力を供給しつつ、前記複数相の交流電力に起因して前記ロータコアに生じるリラクタンストルクを低減又は無くすような交流電力を前記ロータコイルに供給する、回転電機用駆動装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

１つの側面では、本開示によれば、１つの回転電機を利用して、移動体の停止状態において比較的高い発熱量を発生可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本実施例による回転電機用の駆動装置を含む車両駆動システムを示す構成図である。

【図2】回転電機の断面の一部を示す概略的な断面図である。

【図2A】回転電機と高圧バッテリとの熱的な接続の説明図である。

【図3A】本実施例のマイコンに係るハードウェア構成の一例を示す図である。

【図3B】本実施例のマイコンにより実現される各種機能の一例を概略的に示す図である。

【図4】ブリッジ回路部を介してロータコイルに流される交流電流の流れを概略的に示す説明図である。

【図5】図３Ｂに示した各機能に関連した処理であって、マイコンにより実行される処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】本実施例による車両停止状態における発熱制御の説明図であり、制御中の各種時系列波形のイメージ図である。

【図7】比較例による車両停止状態における発熱制御の説明図であり、制御中の各種時系列波形のイメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。また、図面では、見易さのために、複数存在する同一属性の部位には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。

【0010】

図１は、本実施例による回転電機用の駆動装置５を含む車両駆動システム１を示す構成図である。図２は、回転電機３の断面の一部を示す概略的な断面図である。図２Ａは、回転電機３と高圧バッテリ２Ｂとの熱的な接続の説明図である。

【0011】

車両駆動システム１は、低圧バッテリ２Ａと高圧バッテリ２Ｂを含む２電源構成であり、車両用駆動装置１Ａを含む。車両用駆動装置１Ａは、回転電機３と、駆動装置５とを含む。

【0012】

低圧バッテリ２Ａは、例えば鉛バッテリであり、定格電圧が例えば１２Ｖである。

【0013】

高圧バッテリ２Ｂは、例えばリチウムイオンバッテリであり、低圧バッテリ２Ａより定格電圧が有意に高く、例えば定格電圧が４０Ｖ以上である。本実施例では、一例として、高圧バッテリ２Ｂの定格電圧は、３００Ｖ以上であるとする。なお、高圧バッテリ２Ｂは、燃料電池等の形態であってもよい。

【0014】

回転電機３は、巻線界磁型であり、ロータコイル３１６がロータコア３１２に巻回されたロータ３１０を備える。なお、ロータコア３１２は、図２に示すように、径方向外側に突出するティース部３１２２を有し、ティース部３１２２に、ロータコイル３１６を形成する導体線が巻回される。ロータ３１０の径方向外側にはステータ３２０が設けられる。ステータコイル３２２は、図２に示すように、ステータコア３２１のティース部３２１０まわりに巻装される。

【0015】

駆動装置５は、マイクロコンピュータ５０（以下、「マイコン５０」と称する）と、電気回路部６０とを含む。

【0016】

マイコン５０は、例えばＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）として実現されてよい。マイコン５０は、ＣＡＮ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ）のようなネットワーク６を介して、車両内の各種の電子部品（他のＥＣＵやセンサ）に接続される。

【0017】

マイコン５０は、ネットワーク６を介して、上位ＥＣＵ（図示せず）からの制御指令等の各種指令を受信する。マイコン５０は、制御指令に基づいて、電気回路部６０を介して回転電機３を制御する。マイコン５０は、低圧バッテリ２Ａからの電力に基づいて、動作する。

【0018】

電気回路部６０は、平滑コンデンサ６２と、電力変換回路部６３と、給電回路部６４とを含む。

【0019】

平滑コンデンサ６２は、高圧バッテリ２Ｂの高電位側ライン２０と低電位側ライン２２の間に設けられる。平滑コンデンサ６２の両端には、パッシブ放電用の抵抗Ｒ０が接続されてよい。

【0020】

電力変換回路部６３は、インバータの形態であり、例えば３相のブリッジ回路を形成する。電力変換回路部６３は、後述するマイコン５０による制御下で、回転電機３のステータ３２０に３相交流電力を供給する。電力変換回路部６３は、高電位側ライン２０と低電位側ライン２２の間に、平滑コンデンサ６２に対して並列となる態様で、接続される。電力変換回路部６３は、高電位側のアームの各スイッチング素子ＳＷ３と低電位側のアームの各スイッチング素子ＳＷ４を備える。

【0021】

給電回路部６４は、ブリッジ回路部６４１と、駆動回路部６４２とを含む。

【0022】

ブリッジ回路部６４１は、高電位側ライン２０と低電位側ライン２２の間に、平滑コンデンサ６２及びパッシブ放電用の抵抗Ｒ０に対して並列となる態様で、接続される。ブリッジ回路部６４１は、フルブリッジ回路の形態であり、スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ１－２と、スイッチング素子ＳＷ２－１、ＳＷ２－２と、を含む。

【0023】

スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ１－２は、高電位側ライン２０と低電位側ライン２２の間に、直列に接続される。スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ１－２の間には、ロータコイル３１６の一端が接続される。また、スイッチング素子ＳＷ２－１、ＳＷ２－２は、高電位側ライン２０と低電位側ライン２２の間に、スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ１－２に対して並列となる態様で、直列に接続される。スイッチング素子ＳＷ２－１、ＳＷ２－２の間には、ロータコイル３１６の他端が接続される。以下、スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ１－２、ＳＷ２－１、ＳＷ２－２のうちの、スイッチング素子ＳＷ１－１及びＳＷ２－１に関連する構成には、区別のために、「高電位側」を付す場合があり、スイッチング素子ＳＷ１－２及びＳＷ２－２に関連する構成には、「低電位側」を付す場合がある。

【0024】

スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ１－２、ＳＷ２－１、ＳＷ２－２は、駆動回路部６４２を介して、オン／オフ状態が切り替えられる。スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ１－２、ＳＷ２－１、ＳＷ２－２は、駆動回路部６４２による制御下で、ロータコイル３１６に対する通電状態を変化させる。スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ１－２、ＳＷ２－１、ＳＷ２－２は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のような他の形態であってもよい。

【0025】

駆動回路部６４２は、マイコン５０からの制御信号に基づいて、スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ１－２、ＳＷ２－１、ＳＷ２－２のゲートを駆動することで、ロータコイル３１６に直流電力や交流電力を供給する。

【0026】

次に、図２Ａ以降を参照して、本実施例の特徴的な構成を説明する。

【0027】

図２Ａは、回転電機３と高圧バッテリ２Ｂとの熱的な接続の説明図である。

【0028】

本実施例では、回転電機３で発生可能な熱を利用して高圧バッテリ２Ｂの昇温が可能とされる。具体的には、回転電機３と高圧バッテリ２Ｂとは、熱的な接続手段４を介して熱的に接続される。熱的な接続手段４は、任意であるが、例えば冷媒を利用して実現されてもよい。すなわち、熱的な接続手段４は、熱を冷媒で吸収して高圧バッテリ２Ｂへと移動させる手段であってもよい。この場合、熱的な接続手段４は、回転電機３の冷却用の油が通る油路であってよく、高圧バッテリ２Ｂを通るように形成されてよい。あるいは、熱的な接続手段４は、伝熱性の高い部材やヒートパイプ等、又はこれらの任意の組み合わせであってもよい。また、熱的な接続手段４は、回転電機３と高圧バッテリ２Ｂとの間の物理的な距離を近接させることで実現されてもよい。これにより、低温環境下での比較的長い駐車等を経た車両停止状態において、高圧バッテリ２Ｂが非常に低温である場合でも、高圧バッテリ２Ｂの温度を迅速かつ適切に高め、車両走行時の高圧バッテリ２Ｂの特性を高めることができる。

【0029】

なお、本実施例では、回転電機３で発生する熱の利用目的は、高圧バッテリ２Ｂの昇温であるが、これに代えて又は加えて、他の目的を有してもよい。例えば、回転電機３で発生する熱の利用目的は、油自体の昇温を含んでもよい。

【0030】

図３Ａは、本実施例のマイコン５０に係るハードウェア構成の一例を示す図である。図３Ａには、マイコン５０のハードウェア構成に関連付けて、周辺機器５９０が模式的に図示されている。周辺機器５９０は、図１に示す駆動回路部６４２や上位ＥＣＵ（図示せず）等を含んでよい。

【0031】

マイコン５０は、バス５４９で接続されたＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５４１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５４２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５４３、補助記憶装置５４４、ドライブ装置５４５、及び通信インターフェース５４７、並びに、通信インターフェース５４７に接続された有線送受信部５５５及び無線送受信部５５６を含む。

【0032】

補助記憶装置５４４は、例えばＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）や、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）などであり、アプリケーションソフトウェアなどに関連するデータを記憶する記憶装置である。

【0033】

有線送受信部５５５は、有線ネットワークを利用して通信可能な送受信部を含む。有線送受信部５５５には、周辺機器５９０が接続される。ただし、周辺機器５９０の一部又は全部は、バス５４９に接続されてもよいし、無線送受信部５５６に接続されてもよい。

【0034】

無線送受信部５５６は、無線ネットワークを利用して通信可能な送受信部である。無線ネットワークは、携帯電話の無線通信網、インターネット、ＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等を含んでよい。また、無線送受信部５５６は、近距離無線通信（ＮＦＣ：Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）部、ブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、登録商標）通信部、Ｗｉ－Ｆｉ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ－Ｆｉｄｅｌｉｔｙ）送受信部、赤外線送受信部などを含んでもよい。

【0035】

なお、マイコン５０は、記録媒体５４６と接続可能であってもよい。記録媒体５４６は、所定のプログラムを格納する。この記録媒体５４６に格納されたプログラムは、ドライブ装置５４５を介してマイコン５０の補助記憶装置５４４等にインストールされる。インストールされた所定のプログラムは、マイコン５０のＣＰＵ５４１により実行可能となる。例えば、記録媒体５４６は、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）－ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等のように情報を光学的、電気的あるいは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等のように情報を電気的に記録する半導体メモリ等であってよい。なお、記録媒体５４６には、搬送波は含まれない。

【0036】

図３Ｂは、本実施例のマイコン５０により実現される各種機能の一例を概略的に示す図である。

【0037】

マイコン５０は、インバータ制御部５００と、ロータコイル通電制御部５１０と、制御用マップ記憶部５２０とを含む。インバータ制御部５００及びロータコイル通電制御部５１０の各機能は、例えば図３Ａに示したＣＰＵ５４１が、記憶装置（例えばＲＯＭ５４３）に記憶される１つ以上のプログラムを実行することで実現できる。なお、変形例では、インバータ制御部５００及びロータコイル通電制御部５１０は、互いに異なるマイコン５０やＣＰＵコアにより実現されてもよい。制御用マップ記憶部５２０は、例えば図３Ａに示したＲＯＭ５４３等により実現できる。

【0038】

インバータ制御部５００は、ゲートドライバ回路５２を介して電力変換回路部６３の各スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ４のオン／オフ状態を制御することで、ステータコイル３２２に対する通電を制御する。この際、インバータ制御部５００は、上位ＥＣＵ（図示せず）からの制御指令（例えば要求トルク値）に基づいて、制御目標値を算出し、当該制御目標値が実現されるように、ステータコイル３２２に対する通電を制御してよい。

【0039】

また、本実施例では、インバータ制御部５００は、後述するように、ロータコイル通電制御部５１０と協調して、車両停止状態における発熱制御を実行する。車両停止状態における発熱制御の詳細は後述する。

【0040】

ロータコイル通電制御部５１０は、駆動回路部６４２を介して回転電機３のロータコイル３１６に対する通電状態を制御する。この際、インバータ制御部５００は、上位ＥＣＵ（図示せず）からの制御指令（例えば要求トルク値）に基づいて、制御目標値（例えば目標電流値）を算出し、当該制御目標値が実現されるように、ロータコイル３１６に対する通電を制御してよい。

【0041】

また、本実施例では、ロータコイル通電制御部５１０は、後述するように、インバータ制御部５００と協調して、車両停止状態における発熱制御を実行する。車両停止状態における発熱制御の詳細は後述する。

【0042】

本実施例では、ロータコイル通電制御部５１０は、図３Ｂに示すように、直流電力供給部５１１と、制御用情報取得部５１２と、条件判定部５１４と、指令値算出部５１６と、交流電力供給部５１８とを含む。

【0043】

直流電力供給部５１１は、車両停止状態における発熱制御以外の通常制御の際に機能する。具体的には、直流電力供給部５１１は、上位ＥＣＵ（図示せず）からの制御指令（例えば要求トルク値）に基づいて、制御目標値を算出し、当該制御目標値が実現されるように、ロータコイル３１６に直流電力を供給する。例えば、直流電力供給部５１１は、制御目標値に応じた直流電流がロータコイル３１６に流れるように、高電位側のスイッチング素子ＳＷ１－１及び低電位側のスイッチング素子ＳＷ２－２を制御する。具体的には、直流電力供給部５１１は、マイコン５０からの制御信号に基づいて、駆動回路部６４２を介して、高電位側のスイッチング素子ＳＷ１－１のゲートを駆動するとともに、低電位側のスイッチング素子ＳＷ２－２のゲートを駆動する。なお、直流電力供給部５１１は、両アーム駆動モード及び片アーム駆動モードのいずれか一方だけを利用してもよいし、双方を使い分けてもよい。例えば、片アーム駆動モードでは、直流電力供給部５１１は、スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ２－２のうちの、一方だけ（例えば、高電位側のスイッチング素子ＳＷ１－１）を、電流指令（ロータコイル３１６に係る電流指令）に応じたデューティでオン／オフする片アーム駆動を実現してよい。他方、両アーム駆動モードでは、直流電力供給部５１１は、スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ２－２の双方を、電流指令（ロータコイル３１６に係る電流指令）に応じたデューティでオン／オフすることで、両アーム駆動を実現してよい。この際、両アーム駆動モードでは、直流電力供給部５１１は、スイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ２－２が同時にオン状態となる（それに伴い同時にオフ状態となる）態様で、両アーム駆動を実現してよい。なお、本実施例では、ブリッジ回路部６４１がフルブリッジ回路であるので、通常制御時においても、スイッチング素子ＳＷ１－２やスイッチング素子ＳＷ２－１が、例えば特開2018-161017号に開示されるような磁力保持のためにロータコイル３１６を通る還流電流を発生させるためや制御の応答性（例えばロータコイル３１６を流れる電流を０に戻すタイミングを調整する目的等）を高めるために利用されてもよい。

【0044】

制御用情報取得部５１２は、車両停止状態における発熱制御に用いる各種情報を取得する。取得対象の各種情報は、後述する条件判定部５１４による発熱制御実行条件の判定処理に用いる判定用情報等を含んでよい。

【0045】

条件判定部５１４は、車両停止状態における発熱制御に係る発熱制御実行条件の成否を判定する。発熱制御実行条件は、車両停止状態における発熱制御の開始条件と、車両停止状態における発熱制御の終了条件とを含んでよい。発熱制御実行条件は、あらかじめ規定されてよい。

【0046】

発熱制御の開始条件は、任意であるが、例えば、車両停止状態において、昇温対象の高圧バッテリ２Ｂ（図１参照）の温度が開始閾値温度以下である場合に満たされてよい。なお、車両停止状態は、車速情報や、ブレーキ情報（例えばマスタシリンダ圧情報）、シフトポジション情報等に基づいて判定されてよい。発熱制御の終了条件は、任意であるが、基本的には、車両停止状態でなくなった場合（すなわち走行が開始された場合）に満たされる。ただし、この場合、走行時の発熱制御モード（通常制御の一要素）に移行する場合があってもよい。また、発熱制御の終了条件は、車両停止状態においても、発熱制御の開始条件が満たされない場合に、満たされてよい。あるいは、発熱制御の終了条件は、車両停止状態においても、車両停止状態における発熱制御の実行時間が閾値時間を越えた場合や、昇温対象の高圧バッテリ２Ｂ（図１参照）の温度が開始閾値温度よりも有意に大きい終了閾値温度を超えた場合に満たされてもよい。

【0047】

指令値算出部５１６は、車両停止状態における発熱制御に係る各種指令値を算出（生成）し、算出した各種指令値を出力する。

【0048】

本実施例では、指令値算出部５１６は、ゲートドライバ回路５２を介して電力変換回路部６３に供給する駆動信号（以下、「ステータ電流用の指令信号」とも称する）を生成する。ステータ電流用の指令信号は、回転電機３のステータコイル３２２に３相交流電力を供給するための信号である。ステータ電流用の指令信号に係る指令値は、一定であってもよいが、目標発熱量に応じて変化されてもよい。すなわち、ステータ電流用の指令信号に係る指令値は、目標発熱量が大きいほど、ステータコイル３２２に供給される３相交流電力が大きくなるように、目標発熱量に応じて決定されてもよい。

【0049】

このようにして指令値算出部５１６により生成されるステータ電流用の指令信号は、直接的に電力変換回路部６３に供給されてよいし、インバータ制御部５００を介して、電力変換回路部６３に供給されてよい。また、指令値算出部５１６のうちの、ステータ電流用の指令信号を生成及び／又は出力する機能は、インバータ制御部５００により実現されてもよい。この場合、インバータ制御部５００とロータコイル通電制御部５１０とは、互いに協調することなく（個別に）、車両停止状態における発熱制御を実現してもよい。

【0050】

また、本実施例では、指令値算出部５１６は、駆動回路部６４２を介してブリッジ回路部６４１に供給する駆動信号（以下、「ロータ電流用の指令信号」とも称する）を生成する。ロータ電流用の指令信号は、回転電機３のロータコイル３１６に交流電力を供給するための信号である。本実施例では、ロータ電流用の指令信号に係る指令値は、ステータ電流用の指令信号の出力に起因してロータ３１０（ロータコア３１２）に生じるリラクタンストルクを低減又は無くすように決定される。なお、ここでいう交流電力は、必ずしも正弦波のような波形の交流電流に基づく電力である必要はなく、正負が交互に現れる任意の波形の交流電流に基づく電力を表す。すなわち、ロータ電流用の指令信号に係る指令値は、ステータ電流用の指令信号の出力に起因したトルクリプルを０にするのが目的であるため、ロータ電流用の指令信号に係る指令値に基づきロータコイル３１６を流れるロータ電流波形は、高調波成分を含んでもよい。本実施例でステータコイル３２２に正弦波の電流を印加しているが、ロータコイル３１６に正弦波の電流を印加しかつステータコイル３２２には正弦波と高調波の組み合わせの電流を印加してもよい。

【0051】

ここで、ロータ３１０の位置（回転角度）に応じてステータ３２０に３相交流を印加した場合のリラクタンストルクの値は異なる。従って、指令値算出部５１６は、ロータ３１０の位置情報を取得し、ロータ３１０の位置（回転角度）に応じて、ロータ電流用の指令信号に係る指令値を決定してよい。この場合、ロータ３１０の位置とロータ電流用の指令信号に係る指令値との関係を表す制御用マップが予め用意されてよい。なお、このような制御用マップは、制御用マップ記憶部５２０に記憶されてよい。

【0052】

交流電力供給部５１８は、このようにして指令値算出部５１６により生成されるロータ電流用の指令信号を、駆動回路部６４２を介してブリッジ回路部６４１に供給する。図４は、ブリッジ回路部６４１を介してロータコイル３１６に流される交流電流の流れを概略的に示す説明図である。交流電力供給部５１８によりロータ電流用の指令信号がブリッジ回路部６４１に供給されると、図４に模式的に示すように、ロータコイル３１６に交流電流が流れる。図４に示す例では、代表的な３つの状態ＳＴ１から状態ＳＴ３が示されており、状態ＳＴ１は、スイッチング素子ＳＷ１－１とスイッチング素子ＳＷ２－２がオンしている状態であって、ロータコイル３１６に正の電流が流れている状態（矢印Ｒ７０参照）である。状態ＳＴ２は、例えばスイッチング素子ＳＷ１－１、ＳＷ１－２、ＳＷ２－１、ＳＷ２－２がオフしている状態であり、ロータコイル３１６に流れる電流が０である状態である。状態ＳＴ３は、スイッチング素子ＳＷ１－２とスイッチング素子ＳＷ２－１がオンしている状態であって、ロータコイル３１６に負の電流が流れている状態（矢印Ｒ７１参照）である。ロータコイル３１６に交流電流が流れる状態は、状態ＳＴ１と状態ＳＴ３とが状態ＳＴ２を介して交互に入れ替わる状態に対応する。なお、図４に示すバッテリ記号の正極側は、高電位側ライン２０（図１の接続点Ｐ参照）に対応し、負極側は、低電位側ライン２２（図１の接続点Ｎ参照）に対応する。

【0053】

図５は、図３Ｂに示した各機能に関連した処理であって、マイコン５０により実行される処理の一例を示すフローチャートである。図５に示す処理ルーチンは、所定周期ごとに繰り返し実行されてよい。

【0054】

ステップＳ５００では、マイコン５０は、車両の状態を表す情報や、高圧バッテリ２Ｂの温度情報等、発熱制御の開始条件や終了条件に係る判定に用いる各種情報を取得する。なお、取得対象の情報は、制御用情報取得部５１２に関連して上述したとおりであってよい。

【0055】

ステップＳ５０１では、マイコン５０は、車両停止状態における発熱制御に係る実行中フラグＦ１が“１”であるか否かを判定する。実行中フラグＦ１は、車両停止状態における発熱制御が実行中であるときに“１”となり、それ以外の状態で“０”となるフラグである。判定結果が“ＹＥＳ”の場合、ステップＳ５０２に進み、それ以外の場合は、ステップＳ５０７に進む。

【0056】

ステップＳ５０２では、マイコン５０は、ステップＳ５００で得た情報に基づいて、発熱制御の終了条件が満たされたか否かを判定する。発熱制御の終了条件は、上述のとおりであってよい。判定結果が“ＹＥＳ”の場合、ステップＳ５０６に進み、それ以外の場合は、ステップＳ５０３に進む。

【0057】

ステップＳ５０３では、マイコン５０は、ロータ３１０の位置情報を取得する。なお、ロータ３１０の位置情報は、回転電機３に設けられてよいレゾルバやインダクティブセンサ等により生成されてよい。

【0058】

ステップＳ５０４では、マイコン５０は、ステップＳ５０３で得たロータ３１０の位置情報に基づいて、ロータコイル３１６に流すべき電流（ロータ電流）を算出する。かかる演算は、上述した制御用マップを参照して実現されてもよいし、同等の関数を利用して実現されてもよい。なお、ロータコイル３１６に流すべき電流（ロータ電流）の算出には、ロータ３１０の位置情報以外にも、ステータコイル３２２の各相の電流情報や温度情報が利用されてもよい。

【0059】

ステップＳ５０５では、マイコン５０は、ステータ電流用の指令信号及びロータ電流用の指令信号を出力する。ロータ電流用の指令信号は、ステップＳ５０４の算出結果に基づいて生成されてよい。なお、ステータ電流は、正弦波の交流電流に対応した波形を有してよい。この際、交流電流の振幅（大きさ）は、目標発熱量が大きいほど大きくなる態様かつ予め定められた上限値を超えない態様で、目標発熱量に応じて決定されてもよい。この場合、目標発熱量は、現在の高圧バッテリ２Ｂの温度や回転電機３の温度等に基づいて決定されてもよい。目標発熱量に応じて交流電流の振幅（大きさ）を変化させる場合、省エネルギーを図るとともに、ステータ電流に起因してロータコア３１２に生じるリラクタンストルク（ロータコイル３１６に流す交流電流により打ち消す対象となるリラクタンストルク）が必要以上に高くなることを防止できる。

【0060】

ステップＳ５０６では、マイコン５０は、実行中フラグＦ１を“０”にリセットする。ステップＳ５０６が終了すると、ステップＳ５０９に進んでよい。

【0061】

ステップＳ５０７では、マイコン５０は、ステップＳ５００で得た情報に基づいて、発熱制御の開始条件が満たされたか否かを判定する。発熱制御の開始条件は、上述のとおりであってよい。判定結果が“ＹＥＳ”の場合、ステップＳ５０８に進み、それ以外の場合は、ステップＳ５０９に進む。

【0062】

ステップＳ５０８では、マイコン５０は、実行中フラグＦ１を“１”にセットする。なお、目標発熱量を算出（可変）する構成の場合、実行中フラグＦ１が“１”にセットされる際に、今回の車両停止状態における発熱制御に係る目標発熱量が算出されてよい。ステップＳ５０８が終了すると、ステップＳ５０３に進んでよい。

【0063】

ステップＳ５０９では、マイコン５０は、車両停止状態における発熱制御は実行しない。この場合、車両停止状態における発熱制御とは異なる制御（例えば通常制御）が実行されてよい。

【0064】

このようにして本実施例によれば、２つの回転電機を利用せずに単一の回転電機３を利用して、車両停止状態における発熱制御を実現できる。

【0065】

次に、図６以降を参照して、本実施例の更なる効果を説明する。

【0066】

図６は、本実施例による車両停止状態における発熱制御の説明図であり、制御中の各種時系列波形のイメージ図である。図６において、グラフＧ６０は、縦軸を電流とし、横軸を時間としたときの、ステータコイル３２２を流れる３相交流電流（ステータ電流）の時系列波形を示す。グラフＧ６１は、縦軸を電流とし、横軸を時間としたときの、ロータコイル３１６を流れる交流電流（ロータ電流）の時系列波形を示す。グラフＧ６２は、縦軸をトルクとし、横軸を時間としたときの、回転電機３により生成されるトルクの時系列波形を示す。グラフＧ６２では、ロータ電流が０Ａｒｍｓであるときの時系列波形が対比のために点線で示されている。

【0067】

グラフＧ６２において、ロータ電流が０Ａｒｍｓであるときの時系列波形（点線）からわかるように、ステータコイル３２２に３相交流電流（ステータ電流）を流すが、ロータコイル３１６には電流を流さない場合、回転電機３により有意なトルク（ロータコアに生じるリラクタンストルク）が生成される。このようなトルクは、車両停止状態では乗員にとって違和感となりうるため、低減又は無くすことが望ましい。この点、ステータコイル３２２に流す３相交流電流の大きさを低減すれば、回転電機３により生成されるトルクを低減できるものの、必要な発熱量（例えば、高圧バッテリ２Ｂを所望の温度まで昇温させるのに必要な発熱量）を得ることが難しくなる。

【0068】

これに対して、本実施例によれば、グラフＧ６２において、ロータ電流がα（＞０）Ａｒｍｓであるときの時系列波形からわかるように、ロータ電流が０Ａｒｍｓである場合に比べて、回転電機３により生成されるトルク（ロータコアに生じるリラクタンストルク）を低減又は無くすことができる。このようにして、本実施例によれば、ステータコイル３２２に３相交流電流（ステータ電流）を流しつつ、回転電機３により生成されるトルク（ロータコアに生じるリラクタンストルク）を低減又は無くすことができる。

【0069】

図７は、比較例による車両停止状態における発熱制御の説明図であり、制御中の各種時系列波形のイメージ図である。図７において、グラフＧ７０からグラフＧ７２は、図６に示したグラフＧ６０からグラフＧ６２のそれぞれに対する対比のためのグラフであり、縦軸や横軸はそれぞれ同様である。

【0070】

比較例では、本実施例とは異なり、回転電機３によりトルクが生じないように、ステータコイル３２２に直流電流の組み合わせを流す点が異なる。具体的には、比較例では、３相のうちの１相に対してだけ（図７では、Ｕ相に対してだけ）正の直流電流を流し、他の２相に対しては、負の直流電流を流す。この際、３相の各電流の合計が０になるように（グラフＧ７０参照）、負の直流電流の大きさは、例えば図７では、正の直流電流の大きさの半分ずつとされる（なお、合計が０になるのであれば、他の配分も可能であり、この電流組み合わせはロータ位置に応じて決定される）。このような比較例では、本実施例とは異なり、ロータコイル３１６に流す電流は直流電流でよいため、グラフＧ７１に示すように、ロータコイル３１６には直流電流が流されてよい。

【0071】

このような比較例では、回転電機３により生成されうるトルクを無くしつつ発熱を実現できるものの、ステータコイル３２２での発熱量を高めることが難しいという問題点がある。具体的には、比較例では、上述したように、ステータコイル３２２には、３相のうちの２相（図７では、Ｖ相及びＷ相）に印加できる直流電流の大きさは、制約を受け、残りの１相（図７では、Ｕ相）に印加する直流電流の大きさの半分となる。例えば、ステータコイル３２２に流すことができる電流の大きさの上限を直流で４００Ａとし交流で４００Ａｒｍｓ（熱的に等価）とすると、比較例では、Ｕ相に上限の大きさの電流４００Ａを流してもＶ相及びＷ相はその半分の大きさの電流－２００Ａを流すことになる。その結果、比較例では、Ｕ相での発熱量に対してＶ相及びＷ相での発熱量が低くなる。

【0072】

これに対して、本実施例によれば、ステータコイル３２２の各相に上限の大きさの電流を流すことができるので、ステータコイル３２２での発熱量の最大化を図ることができる。すなわち、先程の例では、交流４００Ａｒｍｓをステータコイル３２２の各相に流すことができ、比較例に比べて実質的に２倍の発熱量を確保できる。

【0073】

また、本実施例によれば、ステータコイル３２２の各相における発熱量の均等化を図ることができる。すなわち、比較例では、３相のうちの特定の相（図７では、Ｕ相）における発熱量が他の相に対して実質的に４倍になるのに対して、本実施例では、ステータコイル３２２の各相における発熱量は実質的に同じである。これにより、本実施例では、ステータコイル３２２の温度管理が容易となる。

【0074】

なお、図７に示すような比較例による車両停止状態における発熱制御は、本実施例による車両停止状態における発熱制御と組み合わせで利用されてもよい。例えば、目標発熱量が閾値以上である場合に、本実施例による車両停止状態における発熱制御を実行し、目標発熱量が閾値未満である場合に、比較例による車両停止状態における発熱制御を実行してもよい。比較例による車両停止状態における発熱制御は、本実施例による車両停止状態における発熱制御に比べて、マイコン５０での処理負荷が低くなり得る。従って、かかる組み合わせによれば、マイコン５０での処理負荷の低減を図りつつ、比較的広い範囲にわたる目標発熱量に対応可能となる。

【0075】

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

【0076】

例えば、上述した実施例では、車載の用途に関するが、昇温対象物と巻線界磁型の回転電機とを有する他の任意の構成にも適用できる。例えば船、飛行機、エレベータ、建設機械などの移動体に対して、動くものを動かさずに昇温対象物を暖めることができる。

【符号の説明】

【0077】

１Ａ・・・車両用駆動装置、２Ｂ・・・高圧バッテリ（昇温対象物）、３・・・回転電機、３１２・・・ロータコア、３１６・・・ロータコイル、３２１・・・ステータコア、３２２・・・ステータコイル、５・・・駆動装置（回転電機用駆動装置）、５０・・・マイコン（処理装置）、６３・・・電力変換回路部（インバータ回路）、６４１・・・ブリッジ回路部（フルブリッジ回路）

【図1】

【図2】

【図2A】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】