JP6404864B2 - 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、スイッチトリラクタンスモータの制御装置に関する。

特許文献１には、スイッチトリラクタンスモータの運転効率とエネルギー密度を改善するために、低負荷時、中負荷時、高負荷時の各制御モードで励磁開始角および励磁終了角を切り替える制御装置が開示されている。

特許文献２には、磁気吸引力に起因する騒音・振動を低減するために、三相コイルのある相のコイルへの励磁電流のオン／オフを、他の相のコイルへの励磁電流のオン／オフに対して、所定の回転角度もしくは時間だけずらす制御を実行する制御装置が開示されている。

特開２０１３−２４０２００号公報 特開平８−２０５５８１号公報

スイッチトリラクタンスモータについて、複数の課題が知られている。具体的には、効率、騒音・振動（ＮＶ）、トルク変動（トルクリプル）の三つの課題がある。

しかしながら、特許文献１の構成は、騒音・振動やトルク変動を考慮したものではなかった。特許文献１では、励磁区間内で励磁電流の変化勾配が急峻になってしまい、起振力の変化が大きくなるため、騒音・振動およびトルク変動が悪化する虞がある。

スイッチトリラクタンスモータでは、上述した課題のうち一つのみを優先すると、例えば効率を改善できても振動・騒音が悪化してしまう、あるいは振動・騒音を改善できても効率が低下してしまう、などの背反が生じる。そのため、特許文献１の構成に、特許文献２の構成を単に組み合わせるだけでは、効率、振動・騒音、トルク変動の三つの課題に対して所望の結果を得ることができない。

本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、効率、騒音・振動、トルク変動の三者のバランスを考慮して、効率の低下を抑制しつつ、振動・騒音およびトルク変動を低減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。

本発明は、コイルに励磁電流が流れることによって駆動する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の回転数およびトルクに基づいて、前記スイッチトリラクタンスモータの駆動制御を、トルク変動を低減するための第１制御モードと、磁気吸引力の径方向成分であるラジアル力の変動を低減するための第２制御モードとの間で切り替える切替制御を実行する切替制御手段と、前記第１制御モードの制御として、前記トルク変動を低減させる電流波形の励磁電流を前記コイルに流す第１制御を実行する第１制御手段と、前記第２制御モードの制御として、前記ラジアル力の変動を低減させる電流波形の励磁電流を前記コイルに流す第２制御を実行する第２制御手段と、を備え、前記切替制御手段は、前記トルクが所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が所定回転数未満の場合、前記第１制御モードを選択し、前記トルクが前記所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が前記所定回転数以上の場合、前記第２制御モードを選択し、前記第１制御モードは、前記励磁電流を前記コイルに流す励磁区間を、前記第２制御モードの前記励磁区間よりも広い回転角度範囲とする制御を含むことを特徴とする。

本発明によれば、スイッチトリラクタンスモータの回転数に応じて、駆動制御を、トルク変動を低減するための第１制御モードと、ラジアル力変動を低減するための第２制御モードとの間で切り替える。スイッチトリラクタンスモータの駆動時、スイッチトリラクタンスモータの回転数が低回転数側では、高回転数側よりも磁気吸引力に起因するラジアル力の変動は小さいが、高回転数側に比べて大きなトルク変動が生じる。そこで、本発明の制御装置は、スイッチトリラクタンスモータの回転数が所定回転数未満の場合、振動・騒音の低減よりもトルク変動の低減を優先し、第１制御モードを実行する。一方、効率の観点では、第１制御モードの励磁区間は、第２制御モードの励磁区間よりも広い回転角度範囲に設定するため、相対的に効率の低い回転角度範囲を含んでしまう。しかしながら、第２制御モードでは、第１制御モードに比べて励磁区間が狭いため、効率を重視した場合の励磁区間に近い励磁区間に設定できる。つまり、効率について第１制御モードの電流波形と第２制御モードの電流波形とを比較すると、第２制御モードのほうが第１制御モードよりも効率がよい。これにより、第２制御モードは、第１制御モードよりも効率がよい運転状態を実現し、効率の低下を抑制しつつラジアル力変動を低減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駆動時、スイッチトリラクタンスモータの回転数が高回転数側では、低回転数側よりもトルク変動は小さくなる。そこで、本発明の制御装置は、スイッチトリラクタンスモータの回転数が所定回転数以上の場合、トルク変動の低減よりも振動・騒音の低減を優先し、第２制御モードを実行する。したがって、本発明の制御装置によれば、スイッチトリラクタンスモータの回転数に応じて第１制御モードと第２制御モードとを使い分けることにより、その回転数に応じた適切な制御を実行でき、効率の低下を抑制しつつ、振動・騒音およびトルク変動を低減することができる。

上記発明において、前記所定回転数は、前記トルクが増加するにつれて増加することが好ましい。

本発明によれば、スイッチトリラクタンスモータの運転状態をより正確に検出したうえで、駆動制御を第１制御モードと第２制御モードとの間で切り替えることができる。これにより、スイッチトリラクタンスモータの運転状態に応じて、効率の低下を抑制しつつ、騒音・振動およびトルク変動を低減することができる。

上記発明において、前記所定回転数は、前記第２制御モードから前記第１制御モードへ切り替える第１回転数と、前記トルクが所定値である状態において前記第１回転数よりも高回転数であり前記第１制御モードから前記第２制御モードへ切り替える第２回転数と、を含み、前記切替制御手段は、前記トルクが前記所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が、前記第２回転数より高回転数側から前記第１回転数未満に低下した場合、前記第２制御モードから前記第１制御モードへの切替制御を実行し、前記トルクが前記所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が、前記第１回転数よりも低回転数側から前記第２回転数以上に上昇した場合、前記第１制御モードから前記第２制御モードへの切替制御を実行することが好ましい。

本発明によれば、所定回転数が、第１制御モードに切り替える第１回転数と、第２制御モードに切り替える第２回転数とを含み、ヒステリシス幅を有するため、第１制御モードと第２制御モードとの間で切り替えが頻繁に行われてしまうビジー感を抑制できる。さらに、その切替制御が頻繁に実行されてしまうことによる、効率、振動・騒音、トルク変動の変化を抑制することができる。

上記発明において、前記所定回転数は、前記第２制御モードから前記第１制御モードへ切り替える第１回転数と、前記トルクが所定値である状態において前記第１回転数よりも低回転数であり前記第１制御モードから前記第２制御モードへ切り替える第２回転数と、を含み、前記切替制御手段は、前記トルクが前記所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が、前記第１回転数を下回ってから前記第２回転数に到達するまでの間、前記第２制御モードから前記第１制御モードへ徐々に切り替える制御を実行し、前記トルクが前記所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が、前記第２回転数を超えてから前記第１回転数に到達するまでの間、前記第１制御モードから前記第２制御モードへ徐々に切り替える制御を実行することが好ましい。

本発明によれば、所定回転数が、第１制御モードに切り替える第１回転数と、第２制御モードに切り替える第２回転数とを含み、ヒステリシス幅を有するため、第１制御モードと第２制御モードの切り替えが頻繁に行われることによるビジー感を抑制できる。さらに、切替制御が頻繁に実行されてしまうことによる、効率、振動・騒音、トルク変動の変化を抑制することができる。また、第１制御モードと第２制御モードとの切り替えを徐々に行うため、切替制御の実行時に、効率、振動・騒音、トルク変動が急激に変化することを抑制できる。

上記発明において、前記トルク変動を低減させる電流波形は、前記ラジアル力の変動を低減させる電流波形よりも前記励磁区間が広くかつ最大電流値が小さいことが好ましい。

本発明では、スイッチトリラクタンスモータの回転数に応じて、駆動制御を、トルク変動を低減するための第１制御モードと、ラジアル力変動を低減するための第２制御モードとの間で切り替える。モータ回転数が低回転数域では、トルク変動を低減させることが必要になるため、モータ回転数が所定回転数未満の場合にトルク変動を低減する制御を実行する。また、モータ回転数が所定回転数以上の場合には、ラジアル力の変動を低減する制御を実行できる。これにより、効率の低下を抑制しつつ、騒音・振動およびトルク変動を低減することができる。

図１は、実施形態のシステム構成例を示す概略図である。 図２は、スイッチトリラクタンスモータのＮ−Ｔ線図である。 図３は、切替制御の一例を示すフローチャートである。 図４（ａ）は、第１制御モードの電圧波形および電流波形を示す図である。図４（ｂ）は、比較例の電圧波形および電流波形を示す図である。 図５（ａ）は、第１制御モードのトルク変動を示す図である。図５（ｂ）は、比較例のトルク変動を示す図である。 図６は、トルク変動低減制御の一例を示すフローチャートである。 図７は、第２制御モードの電圧波形および電流波形を示す図である。 図８は、第２制御モードのラジアル力変動を示す図である。 図９は、変形例１の切替マップを示す図である。 図１０は、変形例１の切り替え動作を説明するための図である。 図１１は、変形例２の切り替えマップおよび切り替え動作を説明するための図である。 図１２は、変形例２の切替区間内での動作を説明するための図である。 図１３（ａ）は、第２制御モードの電圧波形を示す図である。図１３（ｂ）は、徐変モードの電圧波形を示す図である。図１３（ｃ）は、第１制御モードの電圧波形を示す図である。図１３（ｄ）は、各モードの電流波形を示す図である。 図１４は、切替制御の変形例を示すフローチャートである。 図１５は、適用車両の一例を示すスケルトン図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態におけるスイッチトリラクタンスモータの制御装置について具体的に説明する。

［１．システム構成］
図１は、本発明の一実施形態におけ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例を示す概略図である。本実施形態のシステム構成は、スイッチトリラクタンスモータ（ＳＲＭ）１と、インバータ２と、バッテリ３と、制御装置１００とを含む。

スイッチトリラクタンスモータ（以下「ＳＲモータ」という）１は、回転子に永久磁石を使用しない電動機であって、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。図１に示すＳＲモータ１は、六極のステータ１０と、四極のロータ２０とを有する三相誘導電動機である。

ステータ１０は、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が巻き回されている。ステータ１０では、径方向で対向する位置に配置された一対のステータ歯１１ａ，１１ａが、１つの相を成す。ステータ１０の径方向内側に、ロータ２０が配置されている。ロータ２０は、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。

ＳＲモータ１は、三相交流式であるため、一対のステータ歯１１ａ，１１ａとコイル１２ａによるＡ相、一対のステータ歯１１ｂ，１１ｂとコイル１２ｂによるＢ相、一対のステータ歯１１ｃ，１１ｃとコイル１２ｃによるＣ相、を含む。ロータ２０は、一対のロータ歯２１ｘ，２１ｘと、一対のロータ歯２１ｙ，２１ｙと、を備える。

ＳＲモータ１は、インバータ２を介してバッテリ３と電気的に接続されている。ＳＲモータ１とインバータ２とは、コイル１２によって電気的に接続されている。また、ＳＲモータ１は、電動機および発電機として機能するものである。なお、インバータ２とバッテリ３との間には、ＳＲモータ１に印加する電圧を昇圧する昇圧コンバータが設けられてもよい。

インバータ２は、三相交流をコイル１２に通電できるように６つのスイッチング素子を備えた電気回路（インバータ回路）を含む。インバータ２は、インバータ回路に接続された各コイル１２に対して相毎に電流を流す。図１に示すインバータ回路は、スイッチング素子としてのトランジスタを有し、各相とも２つのトランジスタと２つのダイオードとを含む。インバータ２は、各相において、２つのトランジスタを同時にオンまたはオフにすることで、コイル１２に流れる電流値を変更する。Ａ相においては、トランジスタＴｒａ１，Ｔｒａ２とダイオードＤａ１，Ｄａ２を備える。Ｂ相においては、トランジスタＴｒｂ１，Ｔｒｂ２とダイオードＤｂ１，Ｄｂ２を備える。Ｃ相においては、トランジスタＴｒｃ１，Ｔｒｃ２とダイオードＤｃ１，Ｄｃ２を備える。

制御装置１００は、ＳＲモータ１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）である。制御装置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を有し、ＣＰＵにはＳＲモータ１を制御するための各種の演算を行う制御部が含まれる。制御部での演算の結果、制御装置１００からインバータ２に、ＳＲモータ１を制御するための指令信号が出力される。制御装置１００は、インバータ２を制御することによって、ＳＲモータ１に印加する電圧および励磁電流を制御する。

制御装置１００には、ＳＲモータ１の回転数を検出する回転数センサ５１からレゾルバ信号が入力される。制御装置１００は、回転数センサ５１のレゾルバ信号から、回転方向でのステータ歯１１とロータ歯２１との相対的な位置関係に基づいて、通電対象となるコイル１２の切り替えを相毎に繰り返す駆動制御を実行する。制御装置１００が駆動制御を実行することによって、ロータ２０を回転させる。駆動制御時、制御装置１００は、ある相のコイル１２に励磁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近くのロータ歯２１との間に磁気吸引力を発生させる。磁気吸引力は、周方向と径方向の分力に分解できる。周方向の分力が回転力であり、径方向の分力がラジアル力である。磁気吸引力の周方向成分である回転力がロータ２０に作用することによって、ＳＲモータ１のトルクが発生する。磁気吸引力の径方向成分であるラジアル力は、騒音・振動（ＮＶ）の要因となる。駆動中のＳＲモータ１で生じる音圧は、ラジアル力が大きくなるにつれて高くなる。ＳＲモータ１に作用するラジアル力が大きくなると、ステータ１０やロータ２０の変位が大きくなり、振動が大きくなる。

なお、ステータ歯１１とロータ歯２１とが周方向で完全に重なる位置となる場合（ステータ歯１１とロータ歯２１とが径方向で完全に対向する位置となる場合）、磁気吸引力は径方向のみに作用する。そのロータ歯２１には回転力が作用せずラジアル力のみが作用することになる。そのため、制御装置１００は、コイル１２に電流を流すことによって励磁対象になっているステータ歯１１が、ロータ歯２１と径方向で対向して完全に重なった位置となったとき、または完全に重なる前後に、コイル１２への通電停止による非励磁対象とする。また、制御装置１００は、次のロータ歯２１が所定の位置まで近づいてきたときに、そのロータ歯２１を励磁対象とする。

［２．切替マップ］
図２は、ＳＲモータ１の特性を示すＮ−Ｔ線図である。図２のＮ−Ｔ線図は、横軸をＳＲモータ１の回転数、縦軸をＳＲモータ１のトルクとするマップである。ＳＲモータ１は、図２に示すマップの運転領域内で駆動する。そのマップによれば、ＳＲモータ１の最大トルクは、低回転数側では定格トルクであるが、モータ回転数が上昇するにつれて減少する。

制御装置１００は、図２に示すマップを用いて、ＳＲモータ１の駆動制御を第１制御モードと第２制御モードとに切り替える切替制御を実行する。つまり、切替制御時、制御装置１００は、ＳＲモータ１の回転数と、ＳＲモータ１の要求トルク（目標モータトルク）とをパラメータに用いる。

第１制御モードは、トルク変動を低減させるための制御モードである。制御装置１００は、第１制御モードの制御として、トルク変動を低減させる電流波形の励磁電流を流す第１制御（トルク変動低減制御）を実行する。トルク変動を低減させる電流波形とは、異なる相の励磁区間同士が重なる２相励磁区間が存在する波形のことである。

第２制御モードは、磁気吸引力の径方向成分であるラジアル力を低減させるための制御モードである。制御装置１００は、第２制御モードの制御として、ラジアル力を低減させる電流波形の励磁電流を流す第２制御（ラジアル力変動低減制御）を実行する。ラジアル力を低減させる電流波形とは、励磁区間のうち相対的にラジアル力が小さい領域内（回転角度範囲内）において励磁電流が最大電流値まで上昇する波形のことである。

図２に示すように、切替マップ内の運転領域は、切替線Ｌを境界にして第１領域と第２領域とに分けられている。第１領域は、トルク変動を低減することが優先されるべき運転領域であり、トルク変動低減制御を実行する第１制御モードが選択される領域である。第２領域は、トルク変動の低減よりも振動・騒音の低減を優先することができる運転領域であり、ラジアル力変動低減制御を実行する第２制御モードが選択される領域である。切替線Ｌは、所定回転数の範囲内でトルクが増加するにつれて回転数が増大するように設定されている。その所定回転数は、ＳＲモータ１の駆動時に大きなトルク変動が生じる低回転数域に設定される。図２に示すように、ＳＲモータ１の出力可能トルクが定格トルクとなる回転数範囲（低回転数域）に、制御モードを切り替える基準値としての所定回転数を設定する。なお、その低回転数域は、回転数０を含まない。また、第１領域は、第２領域よりも低回転数側の運転領域に設定されている。すなわち、第１領域と第２領域との境界線である切替線Ｌは、所定回転数に設定されているとも言える。制御装置１００は、ＳＲモータ１の運転状態が第１領域と第２領域のどちらに含まれるのかを判定する判定部を備えている。

［３．切替制御］
図３は、切替制御の一例を示すフローチャートである。制御装置１００は、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）。その情報には、回転数センサ５１から入力されるレゾルバ信号と、ＳＲモータ１の要求トルクが含まれる。そして、制御装置１００は、レゾルバ信号に基づいてＳＲモータ１の回転数を演算する（ステップＳ２）。また、制御装置１００は、要求トルクに応じたモータトルク指令値を導出する（ステップＳ３）。

制御装置１００は、モータ駆動制御として、トルク変動を低減させる第１制御（トルク変動低減制御）を実行する必要があるか否かを判定する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、モータ駆動制御を第１制御モードに設定するか否かを判定する。

具体的には、制御装置１００は、回転数センサ５１からの実際のＳＲモータ１の回転数と、要求トルクに応じたモータトルク指令値と、図２に示す切替マップとを用いて、ステップＳ４の判定処理を実行することができる。この場合、制御装置１００は、モータ回転数とモータトルク指令値とによって定まる動作点が、切替マップの第１領域内であるか否かを判定する。ＳＲモータ１の動作点が第２領域内から切替線Ｌを跨いて第１領域内に移動した場合、制御装置１００は、ステップＳ４を肯定的に判定し、モータ駆動制御を第１制御モードに設定する。なお、この処理では、モータトルク指令値の代わりに要求トルク値を用いてもよい。つまり、ＳＲモータ１の回転数と、ＳＲモータ１の要求トルク値とに基づいて動作点を定めてもよい。

あるいは、制御装置１００は、モータ回転数のみをパラメータに用いて、ステップＳ４の判定処理を実行することができる。この場合、制御装置１００は、モータ回転数が所定回転数よりも低いか否かを判定する。所定回転数は、予め設定された値である。例えば、図２に示す切替マップの運転領域において、ＳＲモータ１から出力可能な最大トルクが定格トルクとなるモータ回転数を所定回転数に設定することができる。モータ回転数が低回転数側では、高回転数側よりも磁気吸引力に起因するラジアル力の変動が小さいため、トルク変動を低減させることを優先できる。そのため、ＳＲモータ１のトルクが所定値である状態（運転状態）においてモータ回転数が所定回転数よりも低い場合、制御装置１００は、ステップＳ４においてトルク変動低減制御を実行する必要があると判定する。一方、ＳＲモータ１のトルクが上記所定値である状態においてモータ回転数が上記所定回転数以上の場合、制御装置１００は、ラジアル力変動低減制御を実行する必要があると判定する。なお、この判定処理で用いるＳＲモータ１のトルクとは、要求トルクであってもよく、モータトルク指令値であってもよい。

ステップＳ４で肯定的に判断された場合、制御装置１００は、第１制御モードに設定して、トルク変動低減制御（第１制御）を実行する（ステップＳ５）。トルク変動低減制御（第１制御）は、トルク変動を低減させる電流波形の励磁電流を流す制御である。ステップＳ５を実行する機能的処理手段は、第１制御手段である。制御装置１００の制御部には、ステップＳ５を実行する第１制御手段が含まれる。この第１制御モード（トルク変動低減制御）の詳細は、図４〜図６を参照して後述する。

ステップＳ４で否定的に判断された場合、制御装置１００は、第２制御モードに設定して、ラジアル力変動低減制御（第２制御）を実行する（ステップＳ６）。ラジアル力変動低減制御（第２制御）は、磁気吸引力の径方向成分であるラジアル力の変動を低減させる電流波形の励磁電流を流す制御である。ステップＳ６を実行する機能的処理手段は、第２制御手段である。制御装置１００の制御部には、ステップＳ６を実行する第２制御手段が含まれる。この第２制御モード（ラジアル力変動低減制御）の詳細は、図７，８を参照して後述する。

ステップＳ６が実行されるのは、モータ回転数が相対的に高回転数であることによってステップＳ４で否定的に判断された場合である。モータ回転数が高回転数側では、低回転数側よりも磁気吸引力に起因するラジアル力の変動が大きいため、トルク変動を低減させることよりもラジアル力を低減させることを優先する。すなわち、振動・騒音（ＮＶ）よりもトルク変動を優先する。

［４．第１制御モードの電流波形］
図４を参照して、第１制御モードの電流波形について説明する。図４（ａ）は、第１制御モードの電圧波形および電流波形を示す図である。図４（ｂ）は、比較例の電圧波形および電流波形を示す図である。比較例とは、効率を重視する駆動制御を実行した場合である。

図４（ａ）に示すように、制御装置１００は、あるロータ歯２１の回転角度が励磁区間Ａに入った場合、すなわち励磁開始角θ_１（ＯＮ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。ロータ歯２１の回転角度が電流立上げ区間Ａ_１内にある場合、制御装置１００は、励磁対象となるステータ歯１１のコイル１２に対して電流の立上げ制御を行う。電流立上げ区間Ａ_１では、正の電圧を印加するモード（正電圧モード）に制御し、電流を最大電流値Ｉｍａｘまで上昇させる。ヒステリシス区間Ａ_２では、正電圧モードと、電圧を０にするモード（還流モード）とを繰り返す制御を実行し、電流が最大電流値Ｉｍａｘ付近の大きさとなるように制御する。還流モードとは、コイル１２に電圧を印加せずに、コイル１２を介してインバータ回路内で電流を還流させる制御モードである。具体的には、制御装置１００は、ヒステリシス区間Ａ_２内で励磁電流値が、最大電流値Ｉｍａｘを上限値とする所定電流幅の範囲内を推移するように制御する。この場合、励磁電流値が最大電流値Ｉｍａｘに到達した場合には還流モードを実行し、その後、励磁電流値が所定電流幅の下限値に到達した場合には正電圧モードを実行する。あるいは、制御装置１００は、励磁電流の瞬時電流値Ｉが制限電流値Ｉαよりも小さい場合には正電圧モードを実行し、瞬時電流値Ｉが制限電流値Ｉα以上の場合には還流モードを実行する。制限電流値Ｉαとは、最大電流値Ｉｍａｘよりも小さい値に予め設定されている。そして、ロータ歯２１の回転角度が、電流立下げ区間Ａ_３に入ったとき（ＯＦＦ角になったとき）、励磁対象のステータ歯１１のコイル１２に対して通電中の電流を立下げ始める。電流立下げ区間Ａ_３において、制御装置１００は、負の電圧を印加するモード（負電圧モード）に制御する。そして、励磁終了角θ_４にて、コイル１２を流れる電流が０になる。第１制御モードでは、励磁開始角θ_１から励磁終了角θ_４までの回転角度範囲において励磁電流が流れ続けている。すなわち、第１制御モードの励磁区間Ａとは、励磁開始角θ_１から励磁終了角θ_４の回転角度範囲（励磁幅）である。励磁区間とは、励磁電流をコイル１２に流す区間のことである。

そして、第１制御モードと、効率重視の比較例とを比較すると、比較例の励磁区間Ｂは、図４（ｂ）に示すように励磁開始角θ_２から励磁終了角θ_３までの回転角度範囲である。比較例の励磁開始角θ_２は、第１制御モードの励磁開始角θ_１よりも大きい。さらに、比較例の励磁終了角θ_３は、第１制御モードの励磁終了角θ_４よりも小さい。要するに、励磁開始角θ_１、励磁開始角θ_２、励磁終了角θ_３、励磁終了角θ_４の順に回転角度が大きい。第１制御モードの励磁区間Ａは、比較例の励磁区間Ｂよりも広い回転角度範囲になる。また、第１制御モードの励磁区間Ａは、後述する第２制御モードの励磁区間Ｅよりも広い回転角度範囲に設定されている。図４（ａ），（ｂ）に示す場合、第１制御モードでは、効率重視の電流波形に比べて、ＯＮ角の前出し、かつ励磁終了角の後出しを行っている。なお、第１制御モードでは、効率重視の電流波形に比べて、ＯＮ角の前出し、および励磁終了角の後出しのうち、少なくともいずれか一方を実行すればよい。また、ＳＲモータ１の効率は、ロータ歯２１の回転角度（励磁対象のステータ歯１１に対する相対位置）と、コイル１２のインダクタンスとの関係に基づくものである。

図５（ａ）は、第１制御モードのトルク変動を示す図である。図５（ｂ）は、比較例のトルク変動を示す図である。トルク変動について、第１制御モードと比較例とを比較すると、第１制御モードのトルク幅Ｃは、比較例のトルク幅Ｄよりも狭い。トルク幅は、トルク変動の大きさを表す。第１制御モードによれば、効率重視の電流波形に比べて、トルク変動を低減させることができる電流波形を実現する。これは、第１制御モードの励磁区間Ａが、比較例の励磁区間Ｂよりも広い回転角度範囲となっているためである。これにより、図５（ａ）に示すように、ある相のコイル１２の励磁電流が０になる前に、他の相のコイル１２への励磁電流が立ち上がり始める。つまり、励磁区間Ａの回転角度範囲を拡大させたことによって、異なる相の励磁区間Ａ同士が重なるためである。一方、図５（ｂ）に示すように、効率重視の電流波形では励磁区間Ｂが狭いことにより、異なる相の励磁区間Ｂ同士が重ならない。つまり、比較例では、ある相の励磁電流が０になってから他の相の励磁電流が立ち上がるため、トルク変動の勾配が急峻になるとともに、そのトルク幅Ｄも大きくなってしまう。

［４−１．トルク変動低減制御］
図６は、トルク変動低減制御の一例を示すフローチャートである。制御装置１００は、第１制御モードにおいて図６に示す制御フローを実行する。なお、図６に示すステップＳ１１〜ステップＳ１３は、上述した図３に示すステップＳ１〜ステップＳ３と同様である。そのため、ステップＳ１１〜ステップＳ１３の説明は省略する。

制御装置１００は、第１制御モードの励磁条件として、ＯＮ角、ＯＦＦ角、最大電流値Ｉｍａｘを決定する（ステップＳ１４）。また、制御装置１００は、図示しない電流センサからの検出信号に基づいて、ある相のコイル１２に実際に流れている瞬時電流Ｉを読み込む（ステップＳ１５）。電流センサは、コイル１２を流れる電流値を検出するものであり、各相のコイル１２について瞬時電流Ｉを検出可能に構成されている。

そして、制御装置１００は、ロータ２０の回転角度に基づいて、励磁区間Ａのうち電流立上げ区間Ａ_１内またはヒステリシス区間Ａ_２内であるか否かを判定する（ステップＳ１６）。

電流立上げ区間Ａ_１内またはヒステリシス区間Ａ_２内であることによりステップＳ１６で肯定的に判断された場合、制御装置１００は、瞬時電流値Ｉが制限電流Ｉαよりも小さいか否かを判定する（ステップＳ１７）。

瞬時電流値Ｉが制限電流値Ｉαよりも小さいことによりステップＳ１７で肯定的に判断された場合、制御装置１００は、正電圧モードを実行し、コイル１２に正電圧を印加する（ステップＳ１８）。例えば、電流立上げ区間Ａ_１内の場合、最大電流値Ｉｍａｘに向けて上昇している励磁電流が最大電流値Ｉｍａｘに到達しないことになり、制御装置１００は、ステップＳ１８により正電圧モードを継続する。また、ヒステリシス区間Ａ_２内の場合、最大電流値Ｉｍａｘから低下していた励磁電流値が制限電流値Ｉαを下回ることになり、制御装置１００は、ステップＳ１８により、還流モードを終了し、正電圧モードを開始する。そして、制御装置１００は、ステップＳ１８を実行後、ステップＳ１６にリターンする。

瞬時電流値Ｉが制限電流Ｉα以上であることによりステップＳ１７で否定的に判定された場合、制御装置１００は、還流モードを実行し、コイル１２に印加する電圧を０にする（ステップＳ１９）。例えば、電流立上げ区間Ａ_１内の場合、最大電流値Ｉｍａｘに向けて上昇している励磁電流が最大電流値Ｉｍａｘに到達したことになり、制御装置１００は、ステップＳ１８により、正電圧モードを終了し、還流モードを開始する。この場合、電流立上げ区間Ａ_１からヒステリシス区間Ａ_２に移行することになる。また、ヒステリシス区間Ａ_２内の場合、最大電流値Ｉｍａｘに向けて上昇していた励磁電流値が制限電流値Ｉαを超えたことになり、制御装置１００は、正電圧モードを終了し、還流モードを開始する。そして、制御装置１００は、ステップＳ１９を実行後、ステップＳ１６にリターンする。

また、ステップＳ１６において、電流立上げ区間Ａ_１内またはヒステリシス区間Ａ_２内ではないことにより否定的に判断された場合、制御装置１００は、電流減少の必要があるか否かを判定する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０では、ロータ歯２１の回転角度が電流立下げ区間Ａ_３内にある場合に、積極的に電流を引き下げる制御を実行する必要があるか否かを判定する。

電流減少の必要があることによりステップＳ２０で肯定的に判断された場合、制御装置１００は、負電圧モードを実行し、コイル１２に負電圧を印加する（ステップＳ２１）。そして、制御装置１００は、この制御ルーチンを終了する。

電流減少の必要がないことによりステップＳ２０で否定的に判断された場合、制御装置１００は、還流モードを実行し、コイル１２の印加電圧を０にする（ステップＳ２２）。そして、制御装置１００は、この制御ルーチンを終了する。

上述したステップＳ１６で否定的に判定された場合、制御装置１００は、コイル１２に流れている電流を立下げる制御として、ロータ２０の回転数とコイル１２に対する電流指令値（あるいは電流センサでの検出値）とに基づいて、還流モードまたは負電圧モードを選択する。ＳＲモータ１は、負電圧モードよりも還流モードの方が高効率である。そのため、制御装置１００は、還流モードによって十分に電流を立下げることができる、すなわち還流モードによって電流立下げ時の目標電流波形を実現できると判断した場合、負電圧モードよりも還流モードを優先して選択する。一方、制御装置１００は、還流モードでは電流立下げ時の目標電流波形、すなわち電流立下げ時の目標電流指令値を実現できないと判断した場合、負電圧モードを選択して、還流モード時よりも急速に電流を立下げる。

［５．第２制御モードの電流波形］
図７を参照して、第２制御モードの電流波形について説明する。図７は、第２制御モードの電圧波形および電流波形を示す図である。なお、図７には、比較例の電流波形を破線で記載する。比較例とは、第１制御モードで比較した例と同様、効率重視の駆動制御を実行した場合である。

図７に示すように、第２制御モードと比較例とでは、最大電流値の大きさが異なる。第２制御モードでは、効率を優先した比較例に比べて、最大電流値Ｉｍａｘが大きい電流波形の励磁電流を流す。つまり、第２制御（ラジアル力変動低減制御）は、最大電流値Ｉｍａｘを比較例よりも大きな値に設定する制御を含む。さらに、図７に示す例では、第２制御モードの励磁区間Ｅが、比較例の励磁区間Ｂよりも広い回転角度範囲に設定されている。

詳細には、ロータ歯２１は、励磁対象に切り替えられたステータ歯１１との相対距離を縮めつつ、電流の立上げ区間から、高効率かつラジアル力の小さい領域Ｂ_１へと移る。第２制御モードでは、高効率かつラジアル力の小さい領域Ｂ_１よりも手前の回転角度θ_５で、コイル１２に電流を流し始める。回転角度θ_５は、第２制御モードの励磁開始角であり、比較例の励磁開始角θ_２よりも手前の回転角度に設定されている。つまり、第２制御モードでは、効率重視の比較例よりも励磁開始角を前出しする制御を実行する。

また、最大電流値Ｉｍａｘは第２制御モードのほうが比較例よりも大きい値であるが、第２制御モードの電流立上げ区間では、比較例よりも手前の回転角度で励磁電流が最大電流値Ｉｍａｘまで上昇する。その励磁電流が最大電流値Ｉｍａｘに到達した際の回転角度θ_６が、第２制御モードの還流開始角である。第２制御モードにおける電流立上げ区間は、回転角度θ_５から回転角度θ_６までの間となる。すなわち、第２制御モードの電流立上げ区間は、比較例の電流立上げ区間（Ｂ_１）よりも手前の回転角度で終了する。さらに、第２制御モードでは、比較例とは異なり、高効率かつラジアル力の小さい領域Ｂ_１内で、印加電圧を０にして電流値を低下させ始める。つまり、第２制御モードの還流開始角（θ_６）が、高効率かつラジアル力の小さい領域Ｂ_１内に含まれている。

そして、ロータ歯２１は、その相対距離を縮めつつ、高効率かつラジアル力の大きい領域Ｂ_２に移る。第２制御モードにおける高効率かつラジアル力の大きい領域Ｂ_２では、電流値が、比較例の電流値よりも低い値に制御される。図７に示す例では、高効率かつラジアル力の小さい領域Ｂ_１から高効率かつラジアル力の大きい領域Ｂ_２にかけて、制御装置１００は、還流モードを実行し、印加電圧を０にする。これにより、その角度範囲内における第２制御モードの電流波形は、最大電流値Ｉｍａｘに到達した後に低下し続ける。当然に、第２制御モードの電流値は、高効率かつラジアル力の小さい領域Ｂ_１よりも高効率かつラジアル力の大きい領域Ｂ_２の方が小さい値となる。例えば、コイル１２に対する電流値は、ラジアル力が目標値以下となるように設定すればよい。また、図７に示す例では、第２制御モードの電流値が０になる励磁終了角は、効率重視の比較例における励磁終了角θ_３と同じである。なお、第２制御モードの励磁区間Ｅは、比較例の励磁区間Ｂと同じ励磁幅に設定されてもよい。例えば、第２制御モードでは、電流を立上げ始める励磁開始角および電流が０になる励磁終了角が、両方向とも比較例よりも前出しする制御を実行する。

要するに、第２制御モードでは、励磁対象のステータ歯１１のコイル１２に対する電流値は、電流の立上げ区間から高効率かつラジアル力の小さい領域Ｂ_１の一部までの間、比較例の電流値よりも高くするとともに、高効率かつラジアル力の小さい領域Ｂ_１の一部から高効率かつラジアル力の大きい領域Ｂ_２までの間において、比較例の電流値よりも低くする。これにより、第２制御モードを実行するＳＲモータ１においては、比較例よりもラジアル力を低減させることができる。

図８は、第２制御モードのラジアル力変動を示す図である。図８に示す破線の波形は、比較例のラジアル力である。図８に示すように、第２制御モードのラジアル力は、そのピーク値が比較例よりも小さい値となる。このように、第２制御モード時に生じるラジアル力のピーク値が、効率重視の比較例よりも小さくなることによって、ラジアル力の変動を低減させることができる。

また、効率について、上述した第１制御モードの電流波形と、第２制御モードの電流波形とで比較すると、第２制御モードのほうが第１制御モードよりも効率がよい。第１制御モードでは、効率重視の電流波形よりも広い励磁区間Ａに設定するため、相対的に効率の低い回転角度範囲を励磁区間に含んでしまう。第２制御モードでは、第１制御モードに比べて、効率重視の励磁区間Ｂに近い励磁区間Ｅを設定することができる。つまり、第２制御には、励磁区間Ｅを、第１制御モードの励磁区間Ａよりも効率重視の電流波形の励磁区間Ｂに近い回転角度範囲にする制御が含まれる。そのため、第２制御モードは、第１制御モードよりも効率がよい運転状態を実現し、効率の低下を抑制しつつラジアル力変動を低減させることができる。

以上説明した通り、本実施形態の制御装置１００によれば、モータ回転数とモータトルクとに応じて、異なる電流波形の励磁電流を流す制御を実行するので、効率の低下を抑制しつつ、騒音・振動およびトルク変動を低減することができる。

［６．変形例１］
変形例１では、切替マップが上述した具体例とは異なる。図９は、変形例１の切替マップを示す図である。制御装置１００は、図９に示す切替マップを用いて、モータ駆動制御を第１制御モードと第２制御モードとに切り替える。

図９に示すように、変形例１の切替マップでは、第１制御モードと第２制御モードの切り替えが頻発しないように、所定のヒステリシス幅を有する切替区間が設けられている。切替区間は、第１切替線Ｌ_１と第２切替線Ｌ_２とによって規定されている。第１切替線Ｌ_１は、第２制御モードから第１制御モードへの切り替えを実行する際に用いられる切替線である。第２切替線Ｌ_２は、第１制御モードから第２制御モードへの切り替えを実行する際に用いられる切替線である。変形例１では、第１切替線Ｌ_１が第２切替線Ｌ_２よりも低回転側に設定されている。

図１０は、変形例１の切替動作を説明するための図である。図１０には、第２制御モードから第１制御モードへの切り替え時の動作を黒矢印で、第１制御モードから第２制御モードへの切り替え時の動作を白矢印で示す。

制御装置１００が第１制御モードを選択する場合、図１０に黒矢印で示すように、ＳＲモータ１の回転数と要求トルク（モータトルク指令値）とによって定まる動作点が、第２領域内にある運転状態から第１切替線Ｌ_１を跨いで第１領域内に移ることによって、制御装置１００は、第２制御モードから第１制御モードへの切り替えを実行する。つまり、第２領域側の動作点が、モータ回転数の低下によって、第２切替線Ｌ_２を跨いだとしても制御モードの切り替えは実行されない。

一方、制御装置１００が第２制御モードを選択する場合、図１０に白矢印で示すように、動作点が第１領域内にある運転状態から第２切替線Ｌ_２を跨いで第２領域内に移ることによって、制御装置１００は、第１制御モードから第２制御モードへの切り替えを実行する。つまり、第１領域側の動作点が、モータ回転数の上昇によって、第１切替線Ｌ_１を跨いでも制御モードの切り替えは実行されない。

第１切替線Ｌ_１上の回転数は、第２制御モードから第１制御モードへ切り替える所定回転数（第１回転数）である。第２切替線Ｌ_２上の回転数は、第１制御モードから第２制御モードに切り替える所定回転数（第２回転数）である。図１０に示す例では、ＳＲモータ１のトルクが所定値である状態において、第２回転数は第１回転数よりも高回転数である。また、ＳＲモータ１のトルクが所定値である状態において、第１回転数と第２回転数とが異なる値であることにより、切替制御時の基準値となる第１回転数と第２回転数との間はヒステリシス幅を有する。すなわち、制御モードを切り替える所定回転数は、ヒステリシス幅を有することになる。この場合、所定トルクにおいてＳＲモータ１の回転数が、第２回転数より高回転数側から第１回転数未満に低下した場合、制御装置１００は、第２制御モードから第１制御モードへ切り替える。一方、所定トルクにおいてＳＲモータ１の回転数が、第１回転数よりも低回転側から第２回転数以上に上昇した場合、制御装置１００は、第１制御モードから第２制御モードへ切り替える。

以上説明した通り、変形例１によれば、切替区間にヒステリシス幅を設けることによって、第１および第２制御モードの切り替えが頻繁に行われることによるビジー感を抑制できる。さらに、切替制御が頻繁に実行されてしまうことによる、効率、振動・騒音、トルク変動の変化を抑制することができる。

［７．変形例２］
変形例２では、切替マップと制御モードの切替動作が変形例１とは異なる。図１１は、変形例２の切替マップおよび切替動作を説明するための図である。

制御装置１００は、図１１に示す切替マップを用いて、モータ駆動制御を第１制御モードと第２制御モードとに切り替える。図１１に示すように、変形例２の切替マップでは、第１切替線Ｌ_１が第２切替線Ｌ_２よりも高回転側に設定されている。制御装置１００は、切替区間内で制御モードを徐々に切り替える制御（徐変モード）を実行する。

第２制御モードから第１制御モードに切り替わる場合、図１１に黒矢印で示すように、動作点は、第２領域側から第１切替線Ｌ_１を跨いで切替区間内に移る。制御装置１００は、動作点が第１切替線Ｌ_１を跨いだ際に第１制御モードへの切替制御を開始する。つまり、モータ回転数が低下するなどして、その動作点が切替区間内を第２切替線Ｌ_２側に向けて移動している際、制御装置１００は、第２制御モードから第１制御モードへ徐々に切り替える制御（徐変モード）を実行する。そして、動作点が切替区間から第２切替線Ｌ_２を跨いだ際に、第２制御モードから第１制御モードへの切替が完了する。

第１制御モードから第２制御モードに切り替わる場合、図１１に白矢印で示すように、動作点は、第１領域側から第２切替線Ｌ_２を跨いで切替区間内に移る。制御装置１００は、動作点が第２切替線Ｌ_２を跨いだ際に第２制御モードへの切替制御を開始する。つまり、モータ回転数が上昇するなどして、その動作点が切替区間内を第１切替線Ｌ_１側に向けて移動する際、制御装置１００は、第１制御モードから第２制御モードへ徐々に切り替える制御（徐変モード）を実行する。そして、動作点が切替区間から第１切替線Ｌ_１を跨いだ際に、第１制御モードから第２制御モードへの切替が完了する。

図１１に示す例では、所定トルクにおいて、第２切替線Ｌ_２上の第２回転数は、第１切替線Ｌ_１上の第１回転数よりも低回転数である。この場合、所定トルクにおいてＳＲモータ１の回転数が、第１回転数を下回って第２回転数に到達するまでの間、制御装置１００は、第２制御モードから第１制御モードへ徐々に切り替える。一方、所定トルクにおいてＳＲモータ１の回転数が、第２回転数を超えて第１回転数に到達するまでの間、制御装置１００は、第１制御モードから第２制御モードへ徐々に切り替える。

図１２は、切替区間内での切替動作を説明するための図である。図１２には、印加電圧のＯＮ角θ_ＯＮ、印加電圧のＯＦＦ角θ_ＯＦＦ、励磁電流の最大電流値Ｉｍａｘ、還流開始角θ_Ｓを示す。なお、図１２には、第１制御であるトルク変動低減制御を実行する際の励磁条件（第１励磁条件）と、第２制御であるラジアル力変動低減制御を実行する際の励磁条件（第２励磁条件）とを示す。

ＯＮ角θ_ＯＮは、第１制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ１が第２制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ２よりも小さく設定されている。ＯＮ角θ_ＯＮを例にして、第１制御モードから第２制御モードへの切替動作を説明すると、切替区間内において、第１制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ１と第２制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ２との間の大きさで、その大きさが徐々に大きくなるように変化する。このように、ＯＮ角θ_ＯＮを徐々に大きく変化させる。なお、ＯＮ角θ_ＯＮについて、第２制御モードから第１制御モードへの切替動作では、第２制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ２から第１制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ１へ向けて徐々に小さくなるように変化する。

ＯＦＦ角θ_ＯＦＦは、第１制御モードのＯＦＦ角θ_ＯＦＦ１が第２制御モードのＯＦＦ角θ_ＯＦＦ２よりも大きく設定されている。ＯＦＦ角θ_ＯＦＦを例にして、第２制御モードから第１制御モードへの切替動作を説明すると、切替区間内において、第２制御モードのＯＦＦ角θ_ＯＦＦ２と第１制御モードのＯＦＦ角θ_ＯＦＦ１との間の大きさで、その大きさが徐々に大きくなるように変化する。このように、ＯＦＦ角θ_ＯＦＦを徐々に大きく変化させる。一方、第１制御モードから第２制御モードへの切替動作では、第１制御モードのＯＦＦ角θ_ＯＦＦ１から第２制御モードのＯＦＦ角θ_ＯＦＦ２に向けて徐々に小さくなるように変化する。

最大電流値Ｉｍａｘは、第１制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_１が第２制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_２よりも小さく設定されている。最大電流値Ｉｍａｘを例にして、第１制御モードから第２制御モードへの切替動作を説明すると、切替区間内において、第１制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_１と第２制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_２との間の大きさで、その大きさが徐々に大きくなるように変化する。一方、第２制御モードから第１制御モードへの切替動作では、第２制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_２から第１制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_１に向けて徐々に小さくなるように変化する。

還流開始角θ_Ｓは、第１制御モードの還流開始角θ_Ｓ１が第２制御モードの還流開始角θ_Ｓ２よりも大きく設定されている。還流開始角θ_Ｓを例にして、第２制御モードから第１制御モードへの切替動作を説明すると、切替区間内において、第２制御モードの還流開始角θ_Ｓ２と第１制御モードの還流開始角θ_Ｓ１との間の大きさで、その大きさが徐々に大きくなるように変化する。このように、還流開始角θ_Ｓを徐々に大きく変化させる。一方、第１制御モードから第２制御モードへの切替動作では、第１制御モードの還流開始角θ_Ｓ１から第２制御モードの還流開始角θ_Ｓ２に向けて徐々に小さくなるように変化する。

［７−１．徐変モードの電流波形］
図１３を参照して、徐変モードの電流波形について説明する。図１３（ａ）は、第２制御モードの電圧波形を示す図である。図１３（ｂ）は、徐変モードの電圧波形を示す図である。図１３（ｃ）は、第１制御モードの電圧波形を示す図である。図１３（ｄ）は、各モードの電流波形を示す図である。なお、図１３（ｄ）には、第１制御モードの電流波形が一点鎖線、第２制御モードの電流波形が二点鎖線、徐変モードの電流波形が実線で示されている。

図１３（ｄ）に示すように、徐変モードの電流波形は、第１制御モードの電流波形と第２制御モードの電流波形との間の形状を有する。徐変モードの励磁区間は、第１制御モードの励磁区間よりも狭くかつ第２制御モードの励磁区間よりも広い。さらに、徐変モードの最大電流値Ｉｍａｘ_３は、第１制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_１よりも大きくかつ第２制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_２よりも小さい。また、第１制御モードの電流波形は、第２制御モードの電流波形よりも励磁区間が広くかつ最大電流値が小さい。例えば、第１制御モードから第２制御モードに切り替わる際、第１制御モードの電流波形から徐変モードの電流波形を経由して第２制御モードの電流波形へと変化する。一方、第２制御モードから第１制御モードに切り替わる際、第２制御モードの電流波形から徐変モードの電流波形を経由して第１制御モードの電流波形へと変化する。このように制御モードを切り替える際に徐変モードを経由することによって電流波形を徐々に変化させることができる。

具体的には、徐変モードのＯＮ角θ_ＯＮ３（励磁開始角）は、第１制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ１（励磁開始角）よりも大きくかつ第２制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ２（励磁開始角）よりも小さい。徐変モードの励磁終了角θ_ｅｎｄ３は、第２制御モードの励磁終了角θ_ｅｎｄ２よりも大きくかつ第１制御モードの励磁終了角θ_ｅｎｄ１よりも小さい。また、徐変モードの還流開始角θ_Ｓ３は、第２制御モードの還流開始角θ_Ｓ２よりも大きくかつ第１制御モードの還流開始角θ_Ｓ１よりも小さい。そして、徐変モードのＯＦＦ角θ_ＯＦＦ３は、第１制御モードのＯＦＦ角θ_ＯＦＦ１よりも小さくかつ第２制御モードのＯＦＦ角θ_ＯＦＦ２よりも大きい。第１制御モードでは、正電圧モードから還流モードを経由せずに負電圧モードへ移行するため、ＯＦＦ角θ_ＯＦＦ１と還流開始角θ_Ｓ１とが同一角となる。そして、徐変モードの還流開始角θ_Ｓ３とＯＦＦ角θ_ＯＦＦ３との間隔（回転角度差）は、第２制御モードの還流開始角θ_Ｓ２とＯＦＦ角θ_ＯＦＦ２との間隔よりも狭い。そのため、徐変モードにおいて還流モードが実行される回転角度範囲は、第２制御モードよりも狭くかつ第１制御モードよりも広く設定されている。さらに、徐変モードのヒステリシス区間は第１制御モードよりも狭く設定され、かつそのヒステリシス区間内で正電圧モードが実行される回数は第１制御モードよりも少なく設定されている。すなわち、徐変モードを経由することによってヒステリシス区間が変化するとともに、ヒステリシス区間の電流波形は山の数（谷の数）が変化する。

第１制御モードから徐変モードを経由して第２制御モードに切り替わる場合、励磁区間は徐々に狭くなるとともに最大電流値は徐々に大きくなる。この場合、ＯＮ角θ_ＯＮ３（励磁開始角）を後出し、かつ還流開始角θ_Ｓ３を前出しすることによって励磁区間が徐々に狭められる。詳細には、徐変モードのＯＮ角θ_ＯＮ３は第１制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ１（励磁開始角）よりも第２制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ２（励磁開始角）側へ後出しされ、かつ徐変モードの還流開始角θ_Ｓ３は第１制御モードの還流開始角θ_Ｓ１よりも第２制御モードの還流開始角θ_Ｓ２側へ前出しされる。このように還流開始角θ_Ｓが前出しされることによって、徐変モードの励磁終了角θ_ｅｎｄ３は第１制御モードの励磁終了角θ_ｅｎｄ１よりも第２制御モードの励磁終了角θ_ｅｎｄ２側へ小さくなる。また、第１制御モードでは還流開始角θ_Ｓ１とＯＦＦ角θ_ＯＦＦ１とが同一角なので、第１制御モードから徐変モードを経由して第２制御モードに移行することによって還流開始角θ_ＳとＯＦＦ角θ_ＯＦＦとの間隔が徐々に広くなる。さらに、最大電流値は、第１制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_１から徐変モードの最大電流値Ｉｍａｘ_３を経て第２制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_２へと徐々に大きくなる。

第２制御モードから徐変モードを経由して第１制御モードに切り替わる場合、励磁区間は徐々に広くなるとともに最大電流値は徐々に小さくなる。この場合、ＯＮ角θ_ＯＮ３（励磁開始角）を前出し、かつ還流開始角θ_Ｓ３を後出しすることによって励磁区間が徐々に広げられる。つまり、徐変モードのＯＮ角θ_ＯＮ３は第２制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ２（励磁開始角）よりも第１制御モードのＯＮ角θ_ＯＮ１（励磁開始角）側へ前出しされ、かつ徐変モードの還流開始角θ_Ｓ３は第２制御モードの還流開始角θ_Ｓ２よりも第１制御モードの還流開始角θ_Ｓ１側へ後出しされる。このように還流開始角θ_Ｓが後出しされることによって、徐変モードの励磁終了角θ_ｅｎｄ３は第２制御モードの励磁終了角θ_ｅｎｄ２よりも第１制御モードの励磁終了角θ_ｅｎｄ１側へ大きくなる。また、第２制御モードの還流開始角θ_Ｓ２とＯＦＦ角θ_ＯＦＦ２との間隔は徐変モードよりも広いので、第２制御モードから徐変モードを経由して第１制御モードに移行することによって還流開始角θ_ＳとＯＦＦ角θ_ＯＦＦとの間隔が徐々に狭くなる。さらに、最大電流値は、第２制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_２から徐変モードの最大電流値Ｉｍａｘ_３を経て第１制御モードの最大電流値Ｉｍａｘ_１へと徐々に小さくなる。

以上説明した通り、変形例２によれば、制御モードの切り替え時、その励磁条件（電流波形）を徐々に変化させることができる。これにより、制御モードが切り替わる際に、励磁条件（電流波形）の違いにより生じる振動・騒音およびトルク変動の急激な変化を抑制できる。

［８．変形例３］
変形例３では、制御装置１００は、第１制御モード用の励磁条件マップと第２制御モード用の励磁条件マップを切り替えるように構成されている。図１４は、変形例３の制御装置１００が実行する切替制御であって、切替制御の変形例を示すフローチャートである。なお、図１４に示すステップＳ３１〜ステップＳ３４は、上述した図３のステップＳ１〜ステップＳ４と同様である。

図１４に示すように、トルク変動低減制御が必要であることによりステップＳ３４で肯定的に判断された場合、制御装置１００は、トルク変動低減制御用の励磁条件マップを読み込む（ステップＳ３５）。ステップＳ３５では、上述した第１励磁条件のマップを読み込む。そして、制御装置１００は、この制御ルーチンを終了する。

トルク変動低減制御が必要でないことによりステップＳ３４で否定的に判断された場合、制御装置１００は、ラジアル力変動低減制御用の励磁条件マップを読み込む（ステップＳ３６）。ステップＳ３６では、上述した第２励磁条件のマップを読み込む。そして、制御装置１００は、この制御ルーチンを終了する。

［９．適用車両］
ＳＲモータ１は、走行用動力源として車両に搭載されることが可能である。ＳＲモータ１が車両に搭載される場合、上述した図３のステップＳ１では、アクセル開度センサから入力されるアクセル開度信号や、車速センサから入力される車速信号などの情報が読み込まれる。また、図３のステップＳ３では、アクセル開度信号と車速信号と所定の要求トルク用マップとを用いて、要求トルクを演算し、その要求トルクに応じたモータトルク指令値を導出する。

図１５は、適用車両の一例を示すスケルトン図である。図１５に示す車両２００は、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、リヤモータであるＳＲモータ１が左右の後輪２０２ＲＬ，２０２ＲＲを駆動する。

エンジン２０１は、周知の内燃機関である。車両２００のフロント側駆動装置では、エンジン２０１が、変速機２０３およびデファレンシャルギヤ２０４を介して左右の駆動軸２０５，２０５に接続されている。変速機２０３は、例えば有段や無段の自動変速機や、手動変速機である。左右の駆動軸２０５，２０５の一方は左前輪２０２ＦＬに接続されており、他方は右前輪２０２ＦＲに接続されている。前輪２０２ＦＬ，２０２ＦＲは、エンジン２０１の出力トルク（エンジントルク）によって駆動される。なお、車両２００は、エンジン２０１に加えて、前輪２０２ＦＬ，２０２ＦＲを駆動させるモータ・ジェネレータ（ＭＧ）を備えていてもよい。

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のリヤ側駆動装置では、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。後輪２０２ＲＬ，２０２ＲＲは、互いに独立して回転可能である。左後ＳＲモータ１ＲＬの出力トルク（モータトルク）によって左後輪２０２ＲＬが駆動される。右後ＳＲモータ１ＲＲの出力トルク（モータトルク）によって右後輪２０２ＲＲが駆動される。各ＳＲモータ１ＲＬ，１ＲＲは、インバータ２を介してバッテリ（Ｂ）３に接続されている。ＳＲモータ１は、バッテリ３から供給される電力によって電動機として機能し、および後輪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。

制御装置１００は、各ＳＲモータ１ＲＬ，１ＲＲと、エンジン２０１を制御する。例えば、制御装置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から入力される信号に基づいて、各ＳＲモータ１ＲＬ，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。

なお、ＳＲモータ１を走行用動力源とする車両例は図１５に示す例に限定されない。例えば、図１５に示すフロント側駆動装置とリヤ側駆動装置とを入れ替えて、フロントモータとしてのＳＲモータ１が左右の前輪２０２ＦＬ，２０２ＦＲを駆動し、エンジン２０１が左右の後輪２０２ＲＬ，２０２ＲＲを駆動する車両であってもよい。また、図１５に示すリヤ側駆動装置の変形例として、一つのＳＲモータ１がデファレンシャルギヤおよび左右の駆動軸を介して左右の後輪２０２ＲＬ，２０２ＲＲに接続された車両であってもよい。さらに別の適用車両例として、エンジンを搭載していない車両（電気自動車）が挙げられる。電気自動車の場合、前後左右の車輪２０２全てにインホイールモータとしてのＳＲモータ１が設けられた四輪駆動車であってもよい。電気自動車の別の例として、フロント側インホイールモータとしての二つのＳＲモータ１が左右の前輪２０２ＦＬ，２０２ＦＲを駆動する前輪駆動の電気自動車であってもよく、あるいはリヤモータとしてのＳＲモータ１が左右の後輪２０２ＲＬ，２０２ＲＲを駆動する後輪駆動の電気自動車であってもよい。後輪駆動の電気自動である場合、一つのＳＲモータ１によって左右の後輪２０２ＲＬ，２０２ＲＲが駆動される車両であってもよく、左右の後輪２０２ＲＬ，２０２ＲＲそれぞれにインホイールモータとしてのＳＲモータ１が設けられた車両であってもよい。

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 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
１００ 制御装置

Claims (5)

1. コイルに励磁電流が流れることによって駆動する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の回転数およびトルクに基づいて、前記スイッチトリラクタンスモータの駆動制御を、トルク変動を低減するための第１制御モードと、磁気吸引力の径方向成分であるラジアル力の変動を低減するための第２制御モードとの間で切り替える切替制御を実行する切替制御手段と、
   前記第１制御モードの制御として、前記トルク変動を低減させる電流波形の励磁電流を前記コイルに流す第１制御を実行する第１制御手段と、
   前記第２制御モードの制御として、前記ラジアル力の変動を低減させる電流波形の励磁電流を前記コイルに流す第２制御を実行する第２制御手段と、
   を備え、
   前記切替制御手段は、
   前記トルクが所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が所定回転数未満の場合、前記第１制御モードを選択し、
   前記トルクが前記所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が前記所定回転数以上の場合、前記第２制御モードを選択し、
   前記第１制御モードは、前記励磁電流を前記コイルに流す励磁区間を、前記第２制御モードの前記励磁区間よりも広い回転角度範囲とする制御を含む
   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. 前記所定回転数は、前記トルクが増加するにつれて増加す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. 前記所定回転数は、
   前記第２制御モードから前記第１制御モードへ切り替える第１回転数と、
   前記トルクが所定値である状態において前記第１回転数よりも高回転数であり前記第１制御モードから前記第２制御モードへ切り替える第２回転数と、を含み、
   前記切替制御手段は、
   前記トルクが前記所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が、前記第２回転数より高回転数側から前記第１回転数未満に低下した場合、前記第２制御モードから前記第１制御モードへの切替制御を実行し、
   前記トルクが前記所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が、前記第１回転数よりも低回転数側から前記第２回転数以上に上昇した場合、前記第１制御モードから前記第２制御モードへの切替制御を実行する
   ことを特徴とする請求項１または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. 前記所定回転数は、
   前記第２制御モードから前記第１制御モードへ切り替える第１回転数と、
   前記トルクが所定値である状態において前記第１回転数よりも低回転数であり前記第１制御モードから前記第２制御モードへ切り替える第２回転数と、を含み、
   前記切替制御手段は、
   前記トルクが前記所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が、前記第１回転数を下回ってから前記第２回転数に到達するまでの間、前記第２制御モードから前記第１制御モードへ徐々に切り替える制御を実行し、
   前記トルクが前記所定値である状態において前記スイッチトリラクタンスモータの回転数が、前記第２回転数を超えてから前記第１回転数に到達するまでの間、前記第１制御モードから前記第２制御モードへ徐々に切り替える制御を実行する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のスイッチトリラクタンスモータの制御装置。
5. 前記トルク変動を低減させる電流波形は、前記ラジアル力の変動を低減させる電流波形よりも前記励磁区間が広くかつ最大電流値が小さい
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１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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