特許 7440396 モータ制御装置および車両

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-19

(45)【発行日】2024-02-28

(54)【発明の名称】モータ制御装置および車両

(51)【国際特許分類】

   H02P 25/092 20160101AFI20240220BHJP

   H02P 6/08 20160101ALI20240220BHJP

【ＦＩ】

H02P25/092

H02P6/08

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020192753

(22)【出願日】2020-11-19

(65)【公開番号】P2022081302

(43)【公開日】2022-05-31

【審査請求日】2023-03-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000144027

【氏名又は名称】株式会社ミツバ

(74)【代理人】

【識別番号】110000442

【氏名又は名称】弁理士法人武和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】仁田原 知明

(72)【発明者】

【氏名】岡田 宏昭

【審査官】池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－３０３２９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３３０７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２０７０３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２２２１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１３０６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１１１７５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｐ ２５／０９２

Ｈ０２Ｐ ６／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多相のＳＲモータの各相に対応するコイルの通電を切り替えることにより、前記ＳＲモータの駆動を制御するモータ制御装置であって、
前記各相のコイルに流す電流を制御する電流制御部と、
前記ＳＲモータが搭載される車両の車速を取得する車速取得部と、
前記各相のコイルそれぞれに対応する通電角と、前記各相のコイルそれぞれに対する通電開始位相および通電終了位相を前記各相のインダクタンス変化に応じた所定値から前記通電角を進角側に変化させる角度を表す進角とを記憶するマップ記憶部と、を備え、
前記電流制御部は、前記車速取得部が取得した前記車速に基づいて、前記各相のコイルに流す電流波形を、第一波形および前記第一波形とは異なる第二波形のいずれかに決定する波形決定部を備え、
前記マップ記憶部は、第一波形進角マップと、第一波形通電角マップと、第二波形進角マップとを記憶し、
前記第二波形は、当該第二波形で前記ＳＲモータを駆動する際の駆動音が、前記第一波形で前記ＳＲモータを駆動する際の駆動音よりも小さい波形である
ことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項2】

請求項１記載のモータ制御装置であって、
前記波形決定部は、前記車速が予め定めた閾値以上である場合、前記電流波形を前記第一波形と決定する
ことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項3】

請求項１記載のモータ制御装置であって、
前記波形決定部は、前記車速が予め定めた閾値未満である場合、前記電流波形を前記第二波形と決定する
ことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項4】

請求項１記載のモータ制御装置であって、
車両の周囲に人がいる場合、前記電流制御部に人検出信号を出力する人検出部をさらに備え、
前記波形決定部は、さらに、前記電流制御部が前記人検出信号を受信している場合は、前記電流波形を前記第一波形と決定する
ことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項5】

請求項１記載のモータ制御装置であって、
前記ＳＲモータの回転速度を検出する回転速度検出部をさらに備え、
前記車速は、前記回転速度に基づき、算出される
ことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項6】

請求項１記載のモータ制御装置であって、
前記第一波形と前記第二波形とは、
瞬時に立ち上り、所定期間、最大値を維持後、瞬時に立ち下がる波形形状を有する矩形波と、正弦波形状を有する正弦波との組み合わせ、
前記矩形波と、前記矩形波より緩やかに立上り、所定期間、最大値を維持後、緩やかに立ち下がる波形形状を有する台形波との組み合わせ、
前記台形波と前記正弦波との組み合わせのいずれかである
ことを特徴とするモータ制御装置。

【請求項7】

多相のＳＲモータと、
前記多相のＳＲモータの駆動を制御する、請求項１から６のいずれか１項に記載のモータ制御装置と、を備える車両。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ制御技術に関する。特に、スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲモータ）の制御技術に関する。

【背景技術】

【0002】

ロータに永久磁石や巻き線が不要なＳＲモータに関し、使用状態に応じてモータ特性を変更可能な制御技術が知られている。例えば、特許文献１には、「通電相を一方の相から他方の相に切り替える場合に、前記一方の相と前記他方の相との両方の相に通電するオーバーラップ区間を設ける通電タイミング出力部と、前記オーバーラップ区間の少なくとも一部の区間において、前記一方の相と前記他方の相との少なくともいずれかの相に流す電流を徐々に変化させる電流制御部と、を備える（要約抜粋）」モータ制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１０５７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示の技術では、ＳＲモータの各相のコイルに流す電流を矩形波に基づいて制御する矩形波通電制御を行っているため、トルク特性はよいが、騒音の面で課題が残る。例えば、ＳＲモータを電気自動車等の原動機として用い、静音化を図ると、モータの駆動音が抑えられるため、かえって周囲の歩行者が認知しにくい。これを解消するために、走行音を発する部品が別途取り付けられることがあるが、その分、構造が複雑化するとともにコストが増大する。

【0005】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、原動機として用いられるＳＲモータにおいて、新たな部品を追加することなく走行音を調整可能な制御技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、多相のＳＲモータの各相に対応するコイルの通電を切り替えることにより、前記ＳＲモータの駆動を制御するモータ制御装置であって、前記各相のコイルに流す電流を制御する電流制御部と、前記ＳＲモータが搭載される車両の車速を取得する車速取得部と、前記各相のコイルそれぞれに対応する通電角と、前記各相のコイルそれぞれに対する通電開始位相および通電終了位相を前記各相のインダクタンス変化に応じた所定値から前記通電角を進角側に変化させる角度を表す進角とを記憶するマップ記憶部と、を備え、前記電流制御部は、前記車速取得部が取得した前記車速に基づいて、前記各相のコイルに流す電流波形を、第一波形および前記第一波形とは異なる第二波形のいずれかに決定する波形決定部を備え、前記マップ記憶部は、第一波形進角マップと、第一波形通電角マップと、第二波形進角マップとを記憶し、前記第二波形は、当該第二波形で前記ＳＲモータを駆動する際の駆動音が、前記第一波形で前記ＳＲモータを駆動する際の駆動音よりも小さい波形であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、原動機として用いられるＳＲモータにおいて、新たな部品を追加することなく走行音を調整できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】（ａ）～（ｃ）は、第一実施形態の概要を説明するための説明図である。

【図2】（ａ）は、第一実施形態のモータ制御装置が適用される車両制御システムを、（ｂ）は、第一実施形態のＳＲモータを、それぞれ説明するための説明図である。

【図3】第一実施形態のモータ制御装置の構成図である。

【図4】第一実施形態の電流制御部とマップ記憶部のブロック図である。

【図5】第一実施形態の電流制御処理のフローチャートである。

【図6】第二実施形態のモータ制御装置の構成図である。

【図7】第二実施形態の電流制御処理のフローチャートである。

【図8】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態の変形例の電流駆動波形を説明するための説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

＜＜第一実施形態＞＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。本実施形態では、３相のＳＲモータを例にあげて説明する。しかしながら、ＳＲモータの相数はこれに限定されない。

【0010】

本実施形態のモータ制御装置は、駆動音が大きく、高トルクを実現可能な矩形波通電制御と、矩形波通電制御に比べて駆動音が小さく、低トルクの正弦波通電制御とを、状況に応じて使い分ける。例えば、制御対象のＳＲモータが車両の原動機として用いられる場合、車両が低速走行する低速モード時は、正弦波通電制御を行い、低速モードよりも車速が早い高速モード時は、矩形波通電制御を行う。

【0011】

具体的には、モータを駆動する駆動電流を、条件に応じて、図１（ａ）に示す矩形波電流と、図１（ｂ）に示す正弦波電流との間で切り替える。なお、矩形波電流は、ロータの回転位置（ロータ電気角）に応じて、電流指令値が矩形波状に変化する駆動電流であり、正弦波電流は、ロータ電気角に応じて電流指令値が正弦波状に変化する駆動電流である。なお、矩形波は、瞬時に立ち上り、所定期間最大値を維持後、瞬時に立ち下がる波形形状を有する波形をいう。

【0012】

ＳＲモータの制御においては、図１（ｃ）に示すように、正弦波電流による通電制御は、ＳＲモータの速度とトルクとに応じて使用可能な領域が限定される。トルクおよび速度がこの領域内である場合、切り替えが可能である。本実施形態では、低振動低作動音が要求される領域で用いる正弦波通電制御から、矩形波通電制御に切り替えることにより、本図に示すように、高回転高負荷領域でのトルク特性が向上し、高負荷領域にも対応できるようになる。

【0013】

［車両制御システム］
以下、本実施形態では、ＳＲモータが電気自動車（車両）の原動機として用いられる場合を例に説明する。まず、本実施形態のモータ制御装置が適用される車両制御システム１００について、図２を用いて説明する。

【0014】

車両制御システム１００は、車両を操作するための操作子の操作量や操作状態に応じてＳＲモータの駆動力を制御する。操作子は、例えば、運転者が車両に種々の挙動を与えるための操作対象物であり、車両の速度調整を行うためのアクセルペダルやドライブ、後退、ニュートラル、パーキングなどの車両状態のレンジを選択するためのシフトレバーが含まれる。これらの操作子には、例えば、操作子の操作量や操作状態に連動して電気的な出力値を出力するセンサが設けられている。各センサの出力値は、モータ制御装置に入力される。以下、本実施形態では、操作子としてアクセルペダルに取り付けられたセンサからの出力値を用いる。

【0015】

図２（ａ）に示すように、車両制御システム１００は、モータ制御装置２００と、ＳＲモータ１２０と、レゾルバ１２１と、アクセル操作検出部１１２と、を備える。

【0016】

アクセル操作検出部１１２は、アクセル信号を検出し、モータ制御装置２００に出力する。アクセル信号は、スロットルポジションセンサからの出力値である。スロットルポジションセンサは、アクセルペダル１１１に設けられ、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル開度）によって変化する回転角を検出するセンサである。スロットルポジションセンサは、例えば、ポテンショメータであり、アクセルペダル１１１の回転軸等に設けられ、アクセルペダル１１１の回転角に応じて抵抗値が変化する。スロットルポジションセンサからの出力値は、アクセル開度と比例する。アクセル操作検出部１１２は、スロットルポジションセンサに電圧を与えて、この抵抗値を検出する。そして、アクセル操作検出部１１２は、検出した抵抗値をＡＤ変換してモータ制御装置２００に出力する。

【0017】

ＳＲモータ１２０は、リアギア１１４を介して後輪１１５を駆動する多相の駆動用モータである。例えば、図２（ｂ）に示すように、ＳＲモータ１２０は、複数の励磁コイルを有するステータ１２２と、ステータ１２２内に回転自在に配置されたロータ１２３とを備える。ロータ１２３は、４つの突極部を備える。各突極部は、回転軸１２４から径方向の外方に向かって突出するよう形成される。ステータ１２２は、ロータ１２３の回転軸１２４と同芯にロータ１２３の周囲を覆うように設けられ、６つの突極を備える。各突極は、ロータ１２３の回転軸１２４に向かって径方向の内方に突出するよう形成される。

【0018】

ステータ１２２の６つの突極には、それぞれ導線が巻かれて励磁コイルが形成される。６つの突極のうち、対向する突極を対として励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗが形成される。ロータ１２３の回転位置は、レゾルバ１２１によって検知される。

【0019】

レゾルバ１２１は、ＳＲモータ１２０のロータ１２３の位置（ロータ回転角）を検出する回転角センサである。検出結果を回転角信号としてモータ制御装置２００に出力する。

【0020】

モータ制御装置２００は、ＳＲモータ１２０の駆動（回転駆動）を制御する。本実施形態では、モータ制御装置２００は、アクセル操作検出部１１２から取得するアクセル信号とレゾルバ１２１から取得する回転角信号とに基づいて、ＳＲモータ１２０の駆動を制御する。具体的には、モータ制御装置２００は、アクセル信号に基づいて、ＳＲモータ１２０に流す電流の目標値の最大値である最大電流指令値を算出する。そして、モータ制御装置２００は、ＳＲモータ１２０に流れる電流値が、最大電流指令値と回転角信号に応じたロータ回転角とで定まる電流指令値になるようにフィードバック制御を行う。

【0021】

また、モータ制御装置２００は、各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電を切り替えることにより、ＳＲモータ１２０を駆動する。ここでは、モータ制御装置２００は、レゾルバ１２１の検出結果に基づいて、ロータ回転角を得、それに応じて、一対の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに対して選択的に順次通電するよう制御する。これにより、ステータ１２２の突極にロータ１２３の突極が磁気吸引されながら回転を繰り返し、ロータ１２３に回転トルクが発生してＳＲモータ１２０に回転駆動力が発生する。

【0022】

その他、車両制御システム１００は、シフトポジションセンサ等を備えてもよい。シフトレバーには、シフトポジションセンサが設けられており、シフトレバーのレンジの切替位置を検出する。シフトポジションセンサは、例えば、各レンジに設けられたスイッチにより、いずれのレンジにシフトレバーが位置しているか検出する。シフトポジションセンサは、シフトレバーのポジションの位置を検出し、検出した検出値をモータ制御装置２００に出力する。シフトポジションセンサは、シフトレバーのレンジに応じて異なる抵抗値をモータ制御装置２００に出力する。

【0023】

［モータ制御装置］
次に、モータ制御装置２００の構成について説明する。図３に示すように、モータ制御装置２００は、駆動回路２１０と、駆動回路制御装置２４０と、を備える。

【0024】

駆動回路２１０は、バッテリ１１３からＳＲモータ１２０へ入力される電力をスイッチングして各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに供給する。スイッチングは、駆動回路制御装置２４０からのゲート信号に従って行われる。

【0025】

駆動回路制御装置２４０は、ステータ１２２の各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗへの通電や切替えを制御する。本実施形態では、駆動回路制御装置２４０は、ゲート信号を生成し、駆動回路２１０に出力する。

【0026】

［駆動回路］
駆動回路２１０は、駆動回路制御装置２４０から出力されるゲート信号（駆動信号）に基づいて、スイッチング動作を行い、バッテリ１１３の電源電圧を、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電圧として、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに通電信号として供給する。

【0027】

駆動回路２１０は、例えば、バッテリ１１３に接続される。駆動回路２１０は、コンデンサ２１１、スイッチング素子２２１～２２６およびダイオード２３１～２３６を備える。スイッチング素子２２１～２２６は、例えば、ｎ型チャネルのＦＥＴである。例えば、スイッチング素子２２１～２２６は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、およびＢＪＴ（ｂｉｐｏｌａｒ ｊｕｎｃｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）のいずれか一つで構成されてもよい。

【0028】

コンデンサ２１１は、一端がバッテリ１１３の正極に接続され、他端がバッテリ１１３の負極に接続される。コンデンサ２１１は、平滑用コンデンサであり、バッテリ１１３の電圧変動に対して電源を安定化させる。

【0029】

スイッチング素子２２１は、ドレインがバッテリ１１３の正極に接続され、ソースがダイオード２３１のカソードに接続される。ダイオード２３１のアノードは、バッテリ１１３の負極に接続される。ダイオード２３２は、カソードがバッテリ１１３の正極に接続され、アノードがスイッチング素子２２２のドレインに接続される。スイッチング素子２２２のソースは、バッテリ１１３の負極に接続される。

【0030】

スイッチング素子２２３は、ドレインがバッテリ１１３の正極に接続され、ソースがダイオード２３３のカソードに接続される。ダイオード２３３のアノードは、バッテリ１１３の負極に接続される。ダイオード２３４は、カソードがバッテリ１１３の正極に接続され、アノードがスイッチング素子２２４のドレインに接続される。スイッチング素子２２４のソースは、バッテリ１１３の負極に接続される。

【0031】

スイッチング素子２２５は、ドレインがバッテリ１１３の正極に接続され、ソースがダイオード２３５のカソードに接続される。ダイオード２３５のアノードは、バッテリ１１３の負極に接続される。ダイオード２３６は、カソードがバッテリ１１３の正極に接続され、アノードがスイッチング素子２２６のドレインに接続される。スイッチング素子２２６のソースは、バッテリ１１３の負極に接続される。

【0032】

すなわち、コンデンサ２１１と、直列に接続されたスイッチング素子２２１およびダイオード２３１と、直列に接続されたスイッチング素子２２２およびダイオード２３２と、直列に接続されたスイッチング素子２２３およびダイオード２３３と、直列に接続されたスイッチング素子２２４およびダイオード２３４と、直列に接続されたスイッチング素子２２５およびダイオード２３５と、直列に接続されたスイッチング素子２２６およびダイオード２３６とは、それぞれバッテリ１１３に対して並列に接続される。

【0033】

また、スイッチング素子２２１とダイオード２３１との接続点には、ＳＲモータ１２０の励磁コイルＬｕの一端が接続され、スイッチング素子２２２とダイオード２３２との接続点には、励磁コイルＬｕの他端が接続される。スイッチング素子２２３とダイオード２３３との接続点には、ＳＲモータ１２０の励磁コイルＬｖの一端が接続され、スイッチング素子２２４とダイオード２３４との接続点には、励磁コイルＬｗの他端が接続される。スイッチング素子２２５とダイオード２３５との接続点には、ＳＲモータ１２０の励磁コイルＬｗの一端が接続され、スイッチング素子２２６とダイオード２３６との接続点には、励磁コイルＬｗの他端が接続される。

【0034】

スイッチング素子２２１，２２２、ダイオード２３１，２３２でＨブリッジ回路を構成し、スイッチング素子２２１，２２２のオンオフにより励磁コイルＬｕに磁性を発生することができる。スイッチング素子２２３，２２４、ダイオード２３３，２３４でＨブリッジ回路を構成し、スイッチング素子２２３，２２４のオンオフにより励磁コイルＬｖに磁性を発生することができる。スイッチング素子２２５，２２６、ダイオード２３５，２３６でＨブリッジ回路を構成し、スイッチング素子２２５，２２６のオンオフにより励磁コイルＬｗに磁性を発生することができる。

【0035】

上述のように、駆動回路２１０は、３つのＨブリッジ回路により構成される。そして、駆動回路制御装置２４０から出力されるゲート信号がスイッチング素子２２１～２２６のゲートに入力され、入力される制御信号に応じて、スイッチング素子２２１～２２６のオンとオフとが切り替えられる。これにより、バッテリ１１３からの電流が、ＳＲモータ１２０が有する励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに通電される。なお、スイッチング素子２２１～２２６がオフ状態となった場合、ダイオード２３１～２３６は、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの電流の逆流を防止する。

【0036】

電流センサ２１２は、ＳＲモータ１２０が有する励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに流れる電流を検出して駆動回路制御装置２４０に出力する。駆動回路制御装置２４０は、これを受け、駆動回路２１０にゲート信号を出力し、スイッチング素子２２１～２２６を制御して励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗにそれぞれ通電するタイミングによりロータ１２３の回転方向、回転速度、トルクを制御する。

【0037】

［駆動回路制御装置］
駆動回路制御装置２４０は、多相のＳＲモータ１２０の各相に対応する励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの通電を切り替えることにより、ＳＲモータ１２０の駆動を制御する。本実施形態では、ロータ電気角に応じて電流指令値が矩形波形状（第一波形形状）で変化する矩形波電流（第一波形電流）と、ロータ電気角に応じて電流指令値が正弦波形状（第二波形形状）で変化する正弦波電流（第二波形電流）との間で、駆動回路２１０を駆動する駆動電流波形を切り替える。なお、正弦波電流による駆動は、矩形波電流による駆動よりも低駆動音である。

【0038】

駆動回路制御装置２４０は、駆動に用いる電流が矩形波電流である場合、矩形波駆動信号を駆動回路２１０に出力することで、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを、矩形波通電信号により通電し、ＳＲモータ１２０のロータ１２３を駆動する。また、駆動回路制御装置２４０は、駆動に用いる電流が正弦波電流である場合、正弦波駆動信号を、駆動回路２１０に出力することで、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗを、正弦波通電信号により通電し、ＳＲモータ１２０のロータ１２３を駆動する。

【0039】

以下、本実施形態における駆動回路制御装置２４０について説明する。図３に示すように、駆動回路制御装置２４０は、電流指令値生成部２４１と、電流検出部２４２と、位置検出部２４３と、回転速度検出部２４４と、電流制御部２４５と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）出力部２４６と、進角・通電角設定部２４７と、通電タイミング出力部２４８と、ゲート駆動部２４９と、マップ記憶部２５０と、車速取得部２５６と、を備える。

【0040】

電流指令値生成部２４１は、要求負荷からＳＲモータ１２０の各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流す電流の目標値の最大値（以下、「最大電流指令値」）を生成する。具体的には、アクセル操作検出部１１２から出力されたアクセル信号を取得し、アクセル信号の値に応じて、最大電流指令値を生成する。そして、電流指令値生成部２４１は、生成した最大電流指令値を電流制御部２４５および進角・通電角設定部２４７に出力する。

【0041】

例えば、電流指令値生成部２４１は、アクセルペダル１１１の操作量と最大電流指令値とが関連付けられたテーブルを備え、アクセル操作検出部１１２から出力されたアクセル信号が示すアクセルペダル１１１の操作量に対応する最大電流指令値を、そのテーブルから読み出すことで、最大電流指令値を生成する。また、電流指令値生成部２４１は、アクセル操作検出部１１２から出力されたアクセル信号が示すアクセルペダル１１１の操作量から、実験的に最大電流指令値を決定してもよい。

【0042】

なお、シフトポジションセンサを備え、シフト信号の入力がある場合は、電流指令値生成部２４１は、シフト信号に基づいてシフトレバーのシフトポジションがリバースのレンジに入れられており、後進走行ポジションであると判定した場合には、ＳＲモータ１２０の回転方向が逆回転であると判定する。そして、電流指令値生成部２４１は、ＳＲモータ１２０の回転方向が逆回転であることを示す回転方向指令信号を電流制御部２４５に出力してもよい。

【0043】

電流検出部２４２は、電流センサ２１２より出力されるＳＲモータ１２０の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに流れる電流値を検出し、電流検出値として電流制御部２４５に出力する。電流検出部２４２は、例えば、各電流センサ２１２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１２０に通電されている相電流を検出し、この相電流の検出値を電流制御部２４５に出力する。

【0044】

位置検出部２４３は、レゾルバ１２１が出力する回転角信号に基づいて、ロータ電気角を検出して、回転速度検出部２４４、電流制御部２４５、および通電タイミング出力部２４８に出力する。

【0045】

回転速度検出部２４４は、ロータ１２３の回転速度（ロータ回転速度）を算出して進角・通電角設定部２４７および車速取得部２５６に出力する。回転速度検出部２４４は、位置検出部２４３が出力するロータ電気角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回転速度を算出する。

【0046】

電流制御部２４５は、ＳＲモータ１２０の各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流す電流を所定の波形（駆動電流波形）に基づいて制御する通電制御を行う。電流制御部２４５は、電流指令値生成部２４１から出力される最大電流指令値と、位置検出部２４３が検出したロータ電気角と、回転速度検出部２４４から出力されるロータ回転速度と、電流検出部２４２が検出した各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗの電流検出値とを用いて、電流差分値を算出する。算出した電流差分値は、ＰＷＭ出力部２４６に出力される。ここで算出される電流差分値は、最大電流指令値、駆動電流波形およびロータ電気角により定まる電流指令値と電流検出値との偏差である。

【0047】

また、本実施形態の電流制御部２４５は、後述する車速取得部２５６が取得した車速に応じて、駆動電流波形を矩形波と正弦波との間で切り替えて、いずれかの波形の電流により通電制御を行う。これを実現するため、本実施形態の電流制御部２４５は、図４に示すように、波形決定部２５５と、矩形波制御部２４５ａと、正弦波制御部２４５ｂと、を備える。

【0048】

波形決定部２５５は、ＳＲモータ１２０の駆動電流波形を、ＳＲモータ１２０が搭載される車両の車速に基づいて、矩形波か正弦波のいずれにするかを決定する。すなわち、波形決定部２５５は、各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗに流す電流を、矩形波電流と正弦波電流とのいずれにするかを決定する。決定結果は、矩形波制御部２４５ａ、正弦波制御部２４５ｂおよび進角・通電角設定部２４７に出力する。

【0049】

以下、モータ制御装置２００が矩形波電流でＳＲモータ１２０を駆動する駆動モードを矩形波駆動モード、正弦波電流でＳＲモータ１２０を駆動する駆動モードを正弦波駆動モードと呼ぶ。したがって、波形決定部２５５は、後述する車速取得部２５６からの出力に応じて、ＳＲモータ１２０の駆動モードを、矩形波駆動モードとするか正弦波駆動モードとするかを決定する。具体的には、車速取得部２５６が取得した車速が、予め定めた車速閾値未満である場合、正弦波駆動モードと決定し、車速閾値以上である場合、矩形波駆動モードと決定する。決定手法の詳細については、後述する。

【0050】

矩形波制御部２４５ａは、波形決定部２５５が矩形波駆動モードと決定した際、ロータ電気角に応じて電流指令値が矩形波状に変化する矩形波電流に基づいて、上述の電流制御を行う。

【0051】

正弦波制御部２４５ｂは、波形決定部２５５が正弦波駆動モードと決定した際、ロータ電気角に応じて電流指令値が正弦波状に変化する正弦波電流に基づいて、上述の電流制御を行う。

【0052】

ＰＷＭ出力部２４６は、電流差分値が減少するように、スイッチング素子２２１～２２６のデューティ比を決定する。ＰＷＭ出力部２４６は、算出したデューティ比をゲート駆動部２４９に出力する。なお、ＰＷＭ出力部２４６は、電流差分値に基づいて、公知のＰＩ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ）制御、または、ＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ Ｉｎｔｅｇｒａｌ Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御等を用いて上述のデューティ比を算出してもよい。

【0053】

進角・通電角設定部２４７は、電流指令値生成部２４１から出力された電流指令値と、回転速度検出部２４４から出力された回転速度と、波形決定部２５５が決定した駆動電流波形と、に応じて、進角および通電角を、通電タイミング出力部２４８に出力する。進角および通電角は、マップ記憶部２５０から取得する。

【0054】

通電タイミング出力部２４８は、位置検出部２４３から出力されるロータ電気角と、進角・通電角設定部２４７から出力される進角および通電角とに基づいて、ＳＲモータ１２０の各相の各励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに通電する通電タイミングを決定する。そして、通電タイミング出力部２４８は、決定した通電タイミングをゲート駆動部２４９に出力する。

【0055】

ゲート駆動部２４９は、通電タイミング出力部２４８から出力されたタイミング信号と、ＰＷＭ出力部２４６から出力されたデューティ比とに基づいて、駆動回路２１０が備えるスイッチング素子２２１～２２６をオン状態またはオフ状態にする制御信号（ＰＷＭ信号）を、スイッチング素子２２１～２２６のゲートに出力する。

【0056】

マップ記憶部２５０には、矩形波進角マップ２５１と、矩形波通電角マップ２５２と、正弦波進角マップ２５３と、が記憶される。

【0057】

矩形波進角マップ２５１は、最大電流指令値とロータ回転速度との組み合わせ毎に、矩形波駆動モード時に用いる進角の値を対応づけたマップである。ここで、進角は、ＳＲモータ１２０の各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれ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置（例えば、インダクタンスの増大開始位相および減少開始位相等）から通電角を進角側に変化させる角度を表す。

【0058】

矩形波通電角マップ２５２は、最大電流指令値とロータ回転速度との組み合わせ毎に、矩形波駆動モード時に用いる通電角の値を対応づけたマップである。通電角は、ＳＲモータ１２０の各相の励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗそれぞれに対して対応づけられる。

【0059】

正弦波進角マップ２５３は、矩形波進角マップ２５１同様、最大電流指令値とロータ回転速度との組み合わせごとに正弦波駆動モード時に用いる進角の値を対応付けたマップである。

【0060】

なお、進角は、最大電流指令値とロータ回転速度との増加に対して増加傾向にある。矩形波進角マップ２５１および正弦波進角マップ２５３は、例えば、シミュレーションの結果に基づいて設定される。矩形波進角マップ２５１および正弦波進角マップ２５３は、シミュレーションの結果だけでなく、実機を測定した測定結果に基づいて設定されてもよい。また、矩形波通電角マップ２５２は、シミュレーションの結果に基づいて設定される。矩形波通電角マップ２５２は、シミュレーションの結果だけでなく、実機を測定した測定結果に基づいて設定されてもよい。

【0061】

また、進角・通電角設定部２４７は、波形決定部２５５から通知された駆動モードに応じて、マップ記憶部２５０を参照し、対応するマップから進角および通電角を抽出し、通電タイミング出力部２４８に出力する。すなわち、矩形波駆動モードとの通知を受け取ると、矩形波進角マップ２５１および矩形波通電角マップ２５２を参照し、進角および通電角を通電タイミング出力部２４８に出力する。一方、正弦波駆動モードとの通知を受けると、正弦波進角マップ２５３を参照し、進角のみを出力する。

【0062】

車速取得部２５６は、本実施形態のＳＲモータ１２０が搭載される車両の車速を取得し、波形決定部２５５に出力する。車速取得部２５６が取得するのは、車速に対応する指標値であってもよい。以下、両者を合わせて、車速と称する。本実施形態では、例えば、回転速度検出部２４４で検出されるロータ回転速度を車速として用いる。その他、車速取得部２５６は、車両から車速を示す信号を取得してもよいし、アクセル信号から車速を算出してもよい。

【0063】

［電流制御処理］
上記の波形決定部２５５による波形決定処理を含む、電流制御部２４５による電流制御処理の流れを説明する。図５は、本実施形態の電流制御処理の処理フローである。本処理は、予め定められた電流制御周期毎に行われる。

【0064】

電流制御部２４５は、電流検出値Ｉ_ｕ^*と、ロータ電気角θ^*と、最新の最大電流指令値Ｉｍａｘ^*と、最新の車速ｖ^*とを取得する（ステップＳ１１０１）。

【0065】

次に、波形決定部２５５は、最新の車速ｖ^*が低速であるか否かを判別する（ステップＳ１１０２）。ここでは、波形決定部２５５は、取得した車速ｖ^*を、予め定めた車速閾値と比較する。そして、車速ｖ^*が比較閾値未満である場合、車速は低速であると判別する。

【0066】

車速が低速と判別された場合、波形決定部２５５は、駆動モードを正弦波駆動モードと決定し、正弦波制御部２４５ｂに通知する（ステップＳ１１０３）。このとき、波形決定部２５５は、進角・通電角設定部２４７にも正弦波駆動モードと決定したことを示す信号を出力する。

【0067】

正弦波制御部２４５ｂは、正弦波通電制御処理を行い（ステップＳ１１０４）、処理を終了する。具体的には、正弦波制御部２４５ｂは、正弦波通電制御処理として、まず、最大電流指令値Ｉｍａｘ^*と、ロータ電気角θ^*とにより定まる、正弦波電流の電流指令値Ｉｕ_ｒｅｆを算出する。そして、電流指令値Ｉｕ_ｒｅｆと電流検出値Ｉ_ｕ^*との差分を電流差分値として算出する。

【0068】

なお、進角・通電角設定部２４７は、正弦波駆動モードと決定されたことを示す信号を受信すると、電流指令値生成部２４１から受信した最大電流指令値と回転速度検出部２４４から受信したロータ回転速度とに対応付けられた進角を正弦波進角マップ２５３から取得し、通電タイミング出力部２４８に出力する。

【0069】

一方、ステップＳ１１０２において、車速が低速でないと判別された場合、波形決定部２５５は、駆動モードを矩形波駆動モードと決定し、矩形波制御部２４５ａに通知する（ステップＳ１１０５）。このとき、波形決定部２５５は、進角・通電角設定部２４７にも矩形波駆動モードと決定したことを示す信号を出力する。

【0070】

矩形波制御部２４５ａは、矩形波通電制御処理を行い（ステップＳ１１０６）、処理を終了する。具体的には、矩形波制御部２４５ａは、矩形波通電制御処理として、まず、最大電流指令値Ｉｍａｘ^*を矩形波電流の電流指令値Ｉｕ_ｒｅｆとして算出する。そして、電流指令値Ｉｕ_ｒｅｆと電流検出値Ｉ_ｕ^*との差分を電流差分値として算出する。

【0071】

なお、進角・通電角設定部２４７は、矩形波駆動モードと決定されたことを示す信号を受信すると、電流指令値生成部２４１から受信した最大電流指令値と回転速度検出部２４４から受信したロータ回転速度とに対応付けられた通電角および進角を、それぞれ、矩形波進角マップ２５１および矩形波通電角マップ２５２から取得し、通電タイミング出力部２４８に出力する。

【0072】

以上説明したように、本実施形態のモータ制御装置２００は、多相のＳＲモータ１２０の各相に対応するコイル（例えば、励磁コイルＬｕ，Ｌｖ，Ｌｗ）の通電を切り替えることにより、ＳＲモータ１２０の駆動を制御するモータ制御装置２００であって、各相のコイルに流す電流を所定の波形に基づいて制御する電流制御部２４５を備える。そして、この電流制御部２４５は、所定の波形を、第一波形および第一波形よりも低駆動音の第二波形のいずれかに決定する波形決定部２５５を備える。そして、この波形決定部２５５は、ＳＲモータ１２０が搭載される車両の車速に基づいて、所定の波形を決定する。

【0073】

例えば、本実施形態の波形決定部２５５は、車速が低速であれば、所定の波形を正弦波とする。これにより、モータ制御装置２００は、低騒音の正弦波電流による通電制御を行う正弦波駆動モードでＳＲモータ１２０を駆動する。一方、車速が低速でない場合は、波形決定部２５５は、所定の波形を矩形波とする。これにより、モータ制御装置２００は、振動および騒動音が大きくなるものの、高トルクが得られる矩形波駆動モードでＳＲモータ１２０を駆動する。

【0074】

一般に、車両は、街中や住宅街等で低速走行し、幹線道路等で高速走行する。本実施形態によれば、上述の手法で、高トルクが要求される高速走行時には、矩形波電流で通電制御を行い、低速走行時には、正弦波電流で静音化を図り、それぞれ、通電制御を行うことができる。したがって、本実施形態によれば、原動機として用いられるＳＲモータ１２０において、新たな部品を追加することなく、必要に応じて、自動的に最適な走行音に調整できる。

【0075】

＜＜第二実施形態＞＞
次に、本発明の第二実施形態を説明する。本実施形態のモータ制御装置は、第一実施形態のモータ制御装置と同様に、ＳＲモータ１２０が搭載された車両が低速走行時は、正弦波駆動モードでＳＲモータ１２０を駆動し、高速走行時は、矩形波モードで駆動する。ただし、本実施形態のモータ制御装置は、低速走行時であっても、車両の周囲に人が検知された場合は、ＳＲモータ１２０を矩形波駆動モードで駆動する。

【0076】

本実施形態の車両制御システム１００は、第一の実施形態と基本的に同じ構成を有する。ただし、本実施形態の車両制御システム１００は、車両の周囲に人がいるか否かを検知するため、周囲検知センサ１１６を備える（図６参照）。以下、本実施形態について、第一実施形態と異なる点に主眼をおいて説明する。

【0077】

周囲検知センサ１１６は、車両の周囲を監視し、所定の時間間隔で、周囲検出信号を人の有無を判別する。そして。車両の周囲の予め定めた領域内に人が存在すると判別した場合、人検出信号を、駆動回路制御装置２４０に出力する。周囲検知センサ１１６の検出部は、カメラ、レーザセンサ等で実現される。なお、人の存在を検出する範囲は、車両の走行方向に限定してもよい。

【0078】

本実施形態のモータ制御装置２０１の構成を図６に示す。本図に示すように、本実施形態のモータ制御装置２０１は、第一実施形態と同様に、駆動回路２１０と、駆動回路制御装置２４０ａと、を備える。駆動回路２１０は、第一実施形態の駆動回路２１０と同じである。

【0079】

本実施形態の駆動回路制御装置２４０ａは、第一実施形態の駆動回路制御装置２４０の構成に、さらに、人検出部２５７を備える。

【0080】

人検出部２５７は、周囲検知センサ１１６から人検出信号を受信し、電流制御部２４５の波形決定部２５５に出力する。なお、人検出部２５７が、人検出信号を受信するタイミングは、電流制御周期と同期していてもよいし、非同期であってもよい。

【0081】

本実施形態の波形決定部２５５は、車速に加え、人検出信号を受信しているか否かで矩形波駆動モードか正弦波駆動モードかを決定する。具体的には、波形決定部２５５は、所定時間以内に、人検出部２５７から人検出信号を受信しているか否かにより判別する。すなわち、波形決定部２５５は、所定時間以内に人検出信号を受信していれば、人を検出したと判別し、それ以外の場合は、非検出と判別する。そして、波形決定部２５５は、人を検出した場合は、矩形波駆動モードと決定し、非検出の場合は、正弦波駆動モードと決定する。

【0082】

［電流制御処理］
上記の波形決定部２５５による波形決定処理を含む、電流制御部２４５による電流制御処理の流れを説明する。図５は、本実施形態の電流制御処理の処理フローである。本処理は、予め定められた電流制御周期毎に行われる。

【0083】

電流制御部２４５は、電流検出値Ｉ_ｕ^*と、ロータ電気角θ^*と、最新の最大電流指令値Ｉｍａｘ^*と、最新の車速ｖ^*とを取得する（ステップＳ１１０１）。

【0084】

次に、波形決定部２５５は、第一実施形態と同様の手法で、最新の車速ｖ^*が低速であるか否かを判別する（ステップＳ１１０２）。

【0085】

車速が低速と判別された場合、波形決定部２５５は、人を検出したか否かを判別する（ステップＳ２１０１）。

【0086】

非検出と判別した場合、波形決定部２５５は、駆動モードを正弦波駆動モードと決定し、正弦波制御部２４５ｂに通知する（ステップＳ１１０３）。以下の処理は、第一実施形態と同じであるため、省略する。

【0087】

一方、ステップＳ１１０２において、車速が低速でないと判別された場合、波形および、ステップＳ２１０１において、人が検出されたと判別した場合、波形決定部２５５は、駆動モードを矩形波駆動モードと決定し、矩形波制御部２４５ａに通知する（ステップＳ１１０５）。以下の処理は、第一実施形態と同じであるため、省略する。

【0088】

以上説明したように、本実施形態の波形決定部２５５は、第一の実施形態同様、車速が低速であれば、所定の波形を第二波形（正弦波）とする。しかし、本実施形態の波形決定部２５５は、車速が低速であっても、車両の周囲に人がいることを検出した際に出力される人検出信号を受信している場合は、所定の波形を前記第一波形（矩形波）と決定する。

【0089】

このように、本実施形態の波形決定部２５５は、第一実施形態同様、ＳＲモータ１２０が搭載されている車両の車速により駆動回路２１０を制御する駆動電流の波形を決定する。このため、本実施形態のモータ制御装置２０１によれば、第一実施形態と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態のモータ制御装置２０１は、ＳＲモータ１２０を搭載する車両が低速であっても、その周囲に人が検出された場合は、ＳＲモータ１２０を矩形波駆動モードで駆動させる。すなわち、それほどトルクを必要としない低速走行時であっても、周囲に人がいる場合は、モータ制御装置２０１は、人に車両の存在を認知させるため、駆動音の大きい矩形波駆動モードでＳＲモータ１２０を駆動させる。これにより、モータ駆動車の、走行音が小さく、人が認知しにくいことを改善できる。

【0090】

また、本実施形態によれば、周囲に人が検出された際、駆動モードを変更することにより、走行音を発生させる。すなわち、本実施形態によれば、走行音を発する部品を別途取り付けることなく、駆動音を大きくすることができる。これにより、構造を複雑化したり、コストを増大させたりすることなく、必要に応じて自動的に最適な走行音に調整でき、周囲に車両の存在を知らしめることができる。したがって、本実施形態によれば、追加の構成なしに、安全性を高めることができる。

【0091】

＜変形例＞
上記実施形態では、周囲検知センサ１１６で人の有無を判別し、人検出信号を人検出部２５７に出力しているが、これに限定されない。例えば、周囲検知センサ１１６で取得した周囲検出情報を、所定の時間間隔で、そのまま人検出部２５７に送信してもよい。この場合、人検出部２５７において、周囲検出情報を解析し、人の有無を判別する。

【0092】

＜変形例＞
なお、上記各実施形態では、ＳＲモータ１２０の駆動に用いる駆動電流波形として、低トルクではあるものの駆動音の小さい正弦波と、高トルクではあるものの駆動音の大きい矩形波との２種を用いる場合を例にあげて説明した。しかしながら、ＳＲモータ１２０の駆動に用いる駆動電流波形はこれに限定されない。異なるトルクを発生可能な２種の波形（第一波形および第二波形）であればよい。すなわち、第一波形と、第一波形よりも変化が緩やかで低駆動音の第二波形を用いればよい。

【0093】

このような２種の電流波形の組み合わせの他の例を示す。例えば、図８（ａ）に示すように、第一波形を矩形波とし、第二波形を台形波としてもよい。台形波は、矩形波の立ち上がり、立下り領域に傾斜を有する形状である。すなわち、台形波は、矩形波より緩やかに立上り、所定期間最大値を維持後、緩やかに立ち下がる波形形状を有する。また、図８（ｂ）に示すように、第一波形を台形波とし、第二波形を正弦波としてもよい。

【0094】

＜変形例＞
なお、上記各実施形態では、車速取得部２５６は、車速を、ＳＲモータ１２０の回転速度から推定しているが、これに限定されない。加速度センサ、ＧＰＳデータ等を用いて車速を推定してもよい。また、車載カメラのデータを用いることができる場合は、撮影データから車速を推定してもよい。

【0095】

＜変形例＞
なお、上記実施形態では、正弦波電流および矩形波電流のパラメータは、予め用意されているが、この手法に限定されない。例えば、正弦波電流のパラメータのみ保持し、必要に応じて、この正弦波電流を整形し、矩形波電流を生成してもよい。これにより、保持するパラメータを減らし、メモリの負担を低減できる。

【0096】

また、上記各実施形態では、正弦波電流による通電制御の場合、通電角を調整していない。しかしながら、これに限定されない。例えば、正弦波通電制御においても、通電角を調整してもよい。これにより、さらに静音化を図ることができる。

【0097】

上述の実施形態において、上述の実施形態において、ダイオード２３１～２３６は、ＩＧＢＴ、ＦＥＴおよびＢＪＴ等のスイッチング素子に代替されてもよい。

【0098】

また、モータ制御装置２００、２０１の各部は、ハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェアにより実現されてもよく、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせにより実現されてもよい。ソフトウェアで実現される場合、モータ制御装置２００は、ＣＰＵと、メモリと、記憶装置とを備える。そして、ＣＰＵが、記憶装置に予め記憶されたプログラムを、メモリにロードして実行することにより、各機能を実現する。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な媒体に記憶されていてもよく、ネットワークに接続された記憶装置に記憶されていてもよい。なお、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体等のことをいう。また上記プログラムは、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。なお、マップ記憶部２５０は、記憶装置に構築される。

【0099】

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。

【符号の説明】

【0100】

１００：車両制御システム、１１１：アクセルペダル、１１２：アクセル操作検出部、１１３：バッテリ、１１４：リアギア、１１５：後輪、１１６：周囲検知センサ、１２０：ＳＲモータ、１２１：レゾルバ、１２２：ステータ、１２３：ロータ、１２４：回転軸、
２００：モータ制御装置、２０１：モータ制御装置、２１０：駆動回路、２１１：コンデンサ、２１２：電流センサ、２２１：スイッチング素子、２２２：スイッチング素子、２２３：スイッチング素子、２２４：スイッチング素子、２２５：スイッチング素子、２２６：スイッチング素子、２３１：ダイオード、２３２：ダイオード、２３３：ダイオード、２３４：ダイオード、２３５：ダイオード、２３６：ダイオード、
２４０：駆動回路制御装置、２４０ａ：駆動回路制御装置、２４１：電流指令値生成部、２４２：電流検出部、２４３：位置検出部、２４４：回転速度検出部、２４５：電流制御部、２４５ａ：矩形波制御部、２４５ｂ：正弦波制御部、２４６：ＰＷＭ出力部、２４７：通電角設定部、２４８：通電タイミング出力部、２４９：ゲート駆動部、２５０：マップ記憶部、２５１：矩形波進角マップ、２５２：矩形波通電角マップ、２５３：正弦波進角マップ、２５５：波形決定部、２５６：車速取得部、２５７：人検出部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】