JP6369205B2

JP6369205B2 - 制御装置

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Publication number: JP6369205B2
Application number: JP2014160225A
Authority: JP
Inventors: 晋司神野
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-08-06
Filing date: 2014-08-06
Publication date: 2018-08-08
Anticipated expiration: 2034-08-06
Also published as: JP2016039666A; DE102015214863A1

Description

本発明は、モータの制御装置に関するものである。

特許文献１に示されるように、電動機のロータ位置を推定するロータ位置推定装置が知られている。このロータ位置推定装置は、電動機の停止中にｄ軸電圧を印加する電圧印加手段と、ｄ軸電圧を印加した時に電動機に流れるｑ軸電流を検出する電流検出手段を有する。またロータ位置推定装置は、電流検出手段によって検出されたｑ軸電流に基づいて電動機の停止中におけるロータ位置を推定する推定手段も有する。この推定手段によってロータ位置を推定することで、電動機と回転位置センサとの取り付け位置誤差に起因する回転位置センサのオフセット誤差を補正している。

特開２０１４−５０１２３号公報

特許文献１に示されるロータ位置推定装置では、推定手段が電流検出手段（電流センサ）によって検出されたｑ軸電流に基づいて、停止中におけるロータ位置を推定している。通常、電流センサを処理する回路はＡＤ変換回路やアンプと抵抗などを有する。したがってＡＤ変換値、アンプ出力、および、抵抗の抵抗値のバラツキのために電流の検出精度が低くなる虞がある。このため、停止中のロータ位置（ロータの基準角度）の検出精度が低下する虞がある。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、ロータの基準角度の検出精度の低下が抑制された制御装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するための第１発明は、１組の磁極対を有するロータ（２３０）、および、ロータの周囲に設けられる複数のステータコイル（２４１〜２４６）を有するモータ（２００）の制御装置であって、ロータから発せられる被測定磁束に基づいて、ロータの回転角度を検出する角度検出部（３０）と、角度検出部によって検出されたロータの回転角度に基づいて、複数のステータコイルに流れる電流を制御する制御部（１０，４０）と、を有し、制御部は、ロータの停止中において、複数のステータコイルに基準電流を流させることで基準磁束を発生し、基準磁束によってロータの磁極対の一方が複数のステータコイルの１つと対向するようにロータを回転させてその回転角度を固定し、固定された回転角度をロータの基準角度として角度検出部によって検出させ、基準電流と基準角度の相関関係を記憶するメモリ（４１）を有しており、制御部は、モータの発電時において角度検出部によって検出されたロータの回転角度が基準角度と同一の場合、ステータコイルに流れる電流が基準電流とは異なるか否かを検出することを特徴とする。

本発明では基準電流をステータコイル（２４１〜２４６）に流すことでロータ（２３０）の回転角度を固定し、この固定された回転角度をロータ（２３０）の基準角度として角度検出部（３０）によって検出している。これによればロータの回転角度に対する角度検出部の取り付け位置の誤差を電流センサによって検出する構成と比べて、ロータ（２３０）の基準となる角度（基準角度）の検出精度の低下が抑制される。この結果、ロータ（２３０）の回転角度の検出精度の低下が抑制される。

なお、第１発明においてロータの磁極対の一方が複数のステータコイルの１つと対向する、と記載しているが、この対向とは、磁極対の一方の中心と１つのステータコイルの中心とが１つの直線状で並ぶことだけを示しているわけではない。この対向とは、磁極対の一方と１つのステータコイルの少なくとも一部が１つの直線状で並ぶことも含んでいる。

特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけているが、この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。

回転機の概略構成を示す断面図である。回転機の概略構成を示すブロック図である。ステータコイルとロータとの位置関係を示す模式図である。Ｕ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流を説明するためのタイミングチャートである。Ｕ相ステータコイルとロータとの基準角度を示す模式図である。Ｖ相ステータコイルとロータとの基準角度を示す模式図である。Ｗ相ステータコイルとロータとの基準角度を示す模式図である。相関関係の検出を説明するためのフローチャートである。ステータの変形例を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図８に基づいて本実施形態に係るモータの制御装置を説明する。図１に示すように制御装置１００はモータ２００のハウジング２１０に固定されており、車両のボンネットによって開閉される収納空間に設けられている。モータ２００と制御装置１００とによって回転機が構成されており、回転機はエンジンの駆動時に発電部としての機能を果たし、エンジンの停止時にスタータとしての機能を果たす。

モータ２００は上記したハウジング２１０の他に、回転軸２２０と、ロータ２３０と、ステータ２４０と、プーリー２５０と、を有する。回転軸２２０は上記したハウジング２１０に対して回転可能に取り付けられ、ロータ２３０は回転軸２２０に固定されている。そしてステータ２４０は回転軸２２０に固定されたロータ２３０の周囲に設けられ、プーリー２５０は回転軸２２０の先端に固定されている。図示しないがプーリー２５０はベルトを介してエンジンのクランク軸と連結されており、クランク軸の回転力がプーリー２５０に伝達される構成となっている。この回転力によって回転軸２２０とともにロータ２３０が回転すると、ステータ２４０を透過するロータ２３０の磁束の透過方向が時間的に変動し、ステータ２４０に電流が流れる。制御装置１００によってステータ２４０を流れる電流が車両の蓄電部３００に供給され、これによって蓄電部３００が充電される。またエンジンを始動する際、制御装置１００によってステータ２４０に電流が流されることでロータ２３０に回転するためのトルクが発生する。これによってロータ２３０とともに回転軸２２０とプーリー２５０が回転し、この回転力がベルトを介してエンジンのクランク軸に伝達される。このようにモータ２００と制御装置１００によって構成される回転機は発電機とスタータとしての機能を果たす。

図示しないが上記したロータ２３０は永久磁石と電磁石を有している。この永久磁石はロータ２３０の回転角度を検出するためのものであり、永久磁石から発せられる磁束が特許請求の範囲に記載の被測定磁束に相当する。また電磁石は電流が流れることで、図３に示すように１組の磁極対を有するように帯磁するものである。この電磁石にて発生する磁束がステータ２４０を透過することでステータ２４０に電流が流れ、蓄電部３００にて蓄電がなされる。また電磁石の磁束とステータ２４０に電流が流れることで発生する磁束とによってロータ２３０にトルクが生じ、このトルクによってロータ２３０が回転する。

ステータ２４０は、ステータコア（図示略）、および、ステータコアに設けられるＵ相ステータコイル２４１、Ｖ相ステータコイル２４２、Ｗ相ステータコイル２４３を有する。これら３つのステータコイル２４１〜２４３はロータ２３０の周囲に設けられており、ロータ２３０との相対位置が３つのステータコイル２４１〜２４３それぞれにおいて異なっている。したがってロータ２３０が回転すると、上記した電磁石の帯磁領域（Ｎ極とＳ極）とステータコイル２４１〜２４３との対向位置がそれぞれにおいて異なるように変動し、ステータコイル２４１〜２４３を透過する磁束の透過方向が変動する。したがって上記したようにロータ２３０の回転によってステータコイル２４１〜２４３を流れる電流を蓄電部３００に供給するためには、ロータ２３０の回転角度に応じてステータコイル２４１〜２４３に流れる電流の流動タイミングを順次切り換えることが必要である。またステータコイル２４１〜２４３に電流を流すことでロータ２３０に回転するためのトルクを発生するためには、ロータ２３０の回転角度に応じてステータコイル２４１〜２４３に流す電流の流動タイミングを順次切り換えることが必要である。ステータコイル２４１〜２４３それぞれは後述する第１切り換え部１０によって蓄電部３００との電気的な接続が制御され、第１切り換え部１０によってステータコイル２４１〜２４３に流す電流の流動タイミングが切り換えられる。

図３に示すように３つのステータコイル２４１〜２４３は隣接角度が１２０°になっている。したがってロータ２３０から発せられる磁束の透過方向は３つのステータコイル２４１〜２４３において位相が１２０°ずれている。図４に示すようにロータ２３０の回転のためにステータコイル２４１〜２４３それぞれに流れる電流をＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流とすると、Ｖ相電流はＵ相電流と位相が１２０°異なり、Ｗ相電流はＵ相電流と位相が２４０°異なる。これら３つの電流の流動方向はロータ２３０の回転角度（電磁石の帯磁領域とステータコイル２４１〜２４３の対向位置）に応じて変動する。上記したように電磁石は１組の磁極対を有するように帯磁するので、上記した３つの電流は流動方向が１８０°周期で切り変わる。図４では電流の流動方向の切り変わる境界を破線で示しており、この境界線よりも電流値が高い場合、Ｎ極の磁束が生じるように電流が流動し、境界線よりも電流値が低い場合、Ｓ極の磁束が生じるように電流が流動する。以下においてはＮ極の磁束が生じる電流の流動方向を正方向、Ｓ極の磁束が生じる電流の流動方向を負方向と示す。

例えば図４に示すようにロータ２３０の回転角度が０°から１８０°の場合にＵ相電流が正方向に流動する場合、１８０°から３６０°においてその流動方向が逆転して負方向となる。またＶ相電流はＵ相電流と位相が１２０°異なるので、ロータ２３０の回転角度が１２０°から３００°の場合にＶ相電流は正方向に流動し、３００°から１２０°において負方向に流動する。そしてＷ相電流はＵ相電流と位相が２４０°異なるので、ロータ２３０の回転角度が２４０°から６０°の場合にＷ相電流が正方向に流動し、６０°から２４０°において負方向に流動する。なお、上記したようにロータ２３０に回転するためのトルクを発生するためにステータコイル２４１〜２４３に電流を流すが、その電流は上記したようにステータコイル２４１〜２４３それぞれにおいて位相が１２０°異なり流動方向が１８０°周期で切り変わる。

制御装置１００は図２に示すように、切り換え部１０，２０、角度検出部３０、および、制御部４０を有し、車両に搭載された蓄電部３００を電力源としてモータ２００を駆動するものである。第１切り換え部１０はステータコイル２４１〜２４３に流れる電流の流動タイミングを制御するためのものであり、第２切り換え部２０はロータ２３０の電磁石に電流を流すか否かを決定するためのものである。角度検出部３０は永久磁石から発せられる磁束に基づいてロータ２３０の回転角度を検出し、制御部４０は角度検出部３０によって検出された回転角度に基づいて切り換え部１０，２０の駆動を制御して、ステータコイル２４１〜２４３と電磁石に流れる電流を制御する。制御部４０の一部と第１切り換え部１０とによって特許請求の範囲に記載の制御部が構成されている。

切り換え部１０，２０はそれぞれ複数のＭＯＳＦＥＴを有する。制御部４０によって第１切り換え部１０のＭＯＳＦＥＴの駆動が制御されることで、ステータコイル２４１〜２４３に流れる電流が蓄電部３００へと流動される。また、制御部４０によって第１切り換え部１０のＭＯＳＦＥＴの駆動が制御されることで、ロータ２３０が回転するためのトルクを発生するための電流をステータコイル２４１〜２４３に流す流動タイミングが制御される。最後に、制御部４０によって第２切り換え部２０のＭＯＳＦＥＴの駆動が制御されることで、電磁石に電流が流れて帯磁される、若しくは、電磁石への電流の流動が停止される。電磁石に流れる電流は一定であり、電磁石から発せられる磁束は一定である。

角度検出部３０は具体的にはレゾルバやロータリエンコーダなどの回転位置センサであり、ホール素子を有する回転位置センサよりもロータ２３０の回転角度の検出精度の高いものである。このように角度検出部３０として検出精度の高い位置検出センサを採用するのは、後述するように角度検出部３０によってロータ２３０の基準角度を検出するためである。ただし、ロータ２３０の回転角度の検出精度が高い、多数のホール素子を有する回転位置センサであれば、角度検出部３０として採用することも可能である。

図４に示すようにロータ２３０の回転角度が６０°進む毎にＵ相電流、Ｖ相電流、Ｗ相電流のいずれか１つの流動方向が変化する。制御部４０はこの電流の流動方向に合わせてステータコイル２４１〜２４３に流れる電流が蓄電部３００へと流れるように切り換え部１０のＭＯＳＦＥＴの駆動を制御する。こうすることで蓄電部３００へと電流を供給する。上記したように電磁石にて発生する磁束がステータコイル２４１〜２４３を透過することでステータコイル２４１〜２４３に電流が流れるが、電磁石から発せられる磁束は一定なので、ステータコイル２４１〜２４３に流れる電流はロータ２３０の回転角度によって定まる。なお、上記したようにロータ２３０に回転するためのトルクを発生するためにステータコイル２４１〜２４３に流す電流の位相は１２０°異なっている。そのため制御部４０は上記したトルクを発生させる場合、蓄電部３００へと電流を供給する場合と同様にして、第１切り換え部１０によってＵ相電流、Ｖ相電流、および、Ｗ相電流の流動タイミングを６０°ずらして制御する。こうすることでロータ２３０を回転させる。蓄電部３００の電力によってステータコイル２４１〜２４３に電流が流される。

以上示したように制御部４０はロータ２３０の回転角度に基づいて第１切り換え部１０の駆動を制御するが、回転角度を検出するためには以下に示す信号が必要となる。すなわち、ロータ２３０の回転時に角度検出部３０から出力される検出信号と、ロータ２３０が基準となる角度（基準角度）に位置する時に角度検出部３０から出力される検出信号が必要となる。この基準角度を示す検出信号を得るために制御部４０は、ロータ２３０の停止中において、第１切り換え部１０によってステータコイル２４１〜２４３に時間的に一定の直流の基準電流を流す。こうすることで時間的に一定の基準磁束を発生し、ロータ２３０を回転させてその回転角度を固定する。例えば図５に示すようにＵ相ステータコイル２４１から時間的に一定のＮ極の磁束が生じ、残りのステータコイル２４２，２４３から時間的に一定のＳ極の磁束が生じるように直流の基準電流をステータコイル２４１〜２４３に流し、時間的に一定の基準磁束を発生させる。これによりロータ２３０のＳ極（電磁石におけるＳ極に帯磁した領域）がＵ相ステータコイル２４１と対向するようにロータ２３０が回転し、ロータ２３０の回転角度が固定される。このように基準電流が流動している際に角度検出部３０から出力される検出信号（回転角度）を制御部４０は基準角度として検出する。そして制御部４０は基準電流と基準角度の相関関係をメモリ４１に記憶させる。このように基準角度を検出することで、ロータ２３０に対する角度検出部３０の取り付け誤差があったとしても、それを解消することができる。なお、上記した基準電流（Ｕ相基準電流）は、図４で言えば発電時においてロータ２３０の回転角度が９０°の時にステータコイル２４１〜２４３それぞれに流れるＵ相電流、Ｖ相電流、および、Ｗ相電流である。

上記したようにロータ２３０のＳ極がＵ相ステータコイル２４１と対向するように直流の基準電流をステータコイル２４１〜２４３に流すだけではなく、例えば図６および図７に示すように直流の基準電流を流してもよい。すなわち図６に示すようにＶ相ステータコイル２４２から時間的に一定のＮ極の磁束が生じ、残りのステータコイル２４１，２４３から時間的に一定のＳ極の磁束が生じるように直流の基準電流をステータコイル２４１〜２４３に流す。この時の基準電流（Ｖ相基準電流）は、図４で言えば回転角度が２１０°の時のＵ相電流、Ｖ相電流、および、Ｗ相電流である。若しくは図７に示すようにＷ相ステータコイル２４３から時間的に一定のＮ極の磁束が生じ、残りのステータコイル２４１，２４２から時間的に一定のＳ極の磁束が生じるように直流の基準電流をステータコイル２４１〜２４３に流す。この時の基準電流（Ｗ相基準電流）は、図４で言えば回転角度が３３０°の時のＵ相電流、Ｖ相電流、および、Ｗ相電流である。いずれにおいてもロータ２３０が回転して回転角度が固定される。そのため基準電流と基準角度とが一意的に定まる。

なお、図５〜図７に示すいずれか１つの基準電流を流すことで、１つの基準電流と基準角度の相関関係を得る場合、制御部４０は回転角度３６０°に対して１つの基準角度を得ることになる。しかしながら図５〜図７に示す基準電流を流すことで、３つの基準電流と基準角度の相関関係を得る場合、制御部４０は回転角度３６０°に対して３つの基準角度を得ることになる。換言すれば、制御部４０は回転角度１２０°に対して１つの基準角度を得ることになる。このように基準電流と基準角度の相関関係を、ステータコイルの数だけ検出してもよい。ロータ２３０の回転角度の検出精度を高める場合、上記したように１つだけではなく複数の相関関係を得てもよい。例えば３６０°に対して３つの基準角度を得る場合、１２０°を１周期と見做して第１切り換え部１０のＭＯＳＦＥＴの駆動を制御してもよい。

上記したように制御部４０は基準電流と基準角度の相関関係をメモリ４１に記憶させる。回転機（制御装置１００とモータ２００）が製品出荷された後に制御部４０は、上記した相関関係が成立するか否かを判定する。すなわち制御部４０は、回転機が発電時において角度検出部３０によって検出されたロータ２３０の回転角度が基準角度を示す場合、ステータコイル２４１〜２４３に流れる電流の電流値が基準電流の電流値とは異なるか否かを判定する。ステータコイル２４１〜２４３に基準電流が流れていないと判定した場合、制御部４０はロータ２３０と角度検出部３０との位置ずれ、および、電磁石や永久磁石の位置ずれの少なくとも一方が発生したと判定する。そして制御部４０はロータ２３０の回転を停止し、ステータコイル２４１〜２４３に基準電流を流させる。こうすることで制御部４０はロータ２３０の回転角度を固定し、この際に角度検出部３０によって検出されるロータ２３０の回転角度を新たな基準角度として改める。そして制御部４０は基準電流と基準角度の新たな相関関係をメモリ４１に記憶する。

本実施形態における制御部４０はメモリ４１における異なるアドレスそれぞれに相関関係を記憶させる。メモリ４１に記憶された相関関係のすべてが消失した場合、制御部４０は上記したように位置ずれが発生したと判定した場合と同様にして、ステータコイル２４１〜２４３に基準電流を流し、新たな基準角度を検出する。そして制御部４０は基準電流と基準角度の新たな相関関係をメモリ４１に記憶する。

なお、上記した基準電流と基準角度との相関関係の算出は、具体的に言えば図７に示すフローチャートを行うことで成される。すなわち図７に示すようにステップＳ１０において制御部４０は自身が出荷検査モードであるのか否かを判定する。制御部４０の駆動モードとしては、通常モード、出荷検査モード、再検査モードがある。通常モードは、上記したように蓄電部３００の蓄電、若しくは、ロータ２３０の回転を行うモードであり、出荷検査モードは制御装置１００とモータ２００とが出荷前の検査を行うモードである。そして再検査モードは下記に示すように、相関関係の再検査を行うモードである。制御部４０は自身が出荷検査モードではないと判定した場合、ステップＳ２０へと進む。これとは異なり制御部４０は自身が出荷検査モードであると判定した場合、ステップＳ３０へと進む。

ステップＳ２０へ進むと制御部４０は自身が再検査モードであるか否かを判定する。上記した相関関係を再度検出しなくともよく自身が再検査モードではないと判定した場合、制御部４０は図８のフローチャートに示す処理を一度終了し、再びステップＳ１０へと戻る。これとは異なり相関関係を再度検出しなくてはならず自身が再検査モードであると判定した場合、制御部４０はステップＳ３０へと進む。

制御部４０は以下に示す再検査条件のいずれかが満たされた場合に再検査モードに移行する。再検査条件としては、以下に示す条件がある。すなわち、発電時における角度検出部３０によって検出されたロータ２３０の回転角度が基準角度と同一の場合において、ステータコイル２４１〜２４３に流れる電流が基準電流とは異なる。メモリ４１に記憶された相関関係の全てが消失した。車両に搭載されたエンジンコントロールユニット（図示略）から再検査が要求された。このような再検査条件の少なくとも１つが満たされたと判定した場合、制御部４０は再検査モードへと移行する。したがって換言すると、ステップＳ２０において再検査条件が満たされていないと判定した場合、制御部４０は図８のフローチャートに示す処理を一度終了し、再びステップＳ１０へと戻る。これとは異なり再検査条件が満たされたと判定した場合、制御部４０はステップＳ３０へと進む。なお、上記したようにロータ２３０の回転角度が基準角度と同一の場合において、ステータコイル２４１〜２４３に流れる電流が基準電流とは異なることが起こる理由は、ロータ２３０と角度検出部３０との位置ずれ、電磁石や永久磁石の位置ずれなどが考えられる。

ステップＳ３０へ進むと制御部４０は相関関係の検出を実行し始める。そして制御部４０はステップＳ４０へと進む。この相関関係の検出は、上記したように基準電流をステータコイル２４１〜２４３に流すことでロータ２３０を基準角度に固定することで成される。

ステップＳ４０へ進むと制御部４０は検出禁止条件が満たされるか否かを判定する。検出禁止条件を満たし、相関関係の検出禁止であると判定した場合、制御部４０は図８のフローチャートに示す処理を一度終了し、再びステップＳ１０へと戻る。これとは異なり検出禁止条件が満たされず、相関関係の検出禁止ではないと判定した場合、制御部４０はステップＳ５０へと進む。

上記した検出禁止条件としては、以下に示す条件がある。すなわち、蓄電部３００の電源電圧が車両の走行に影響がでるほどに低い。車両が走行可能状態である。ボンネットが開いている。エンジンコントロールユニット（以下、ＥＣＵと示す）との交信が途絶えている。ＥＣＵが回転角度の検出を指示していない。モータ２００の温度、電圧、電流の少なくとも１つが作動限界を超えている。ロータ２３０が回転しない。このような検出禁止条件の少なくとも１つが満たされると判定した場合、制御部４０は図８のフローチャートに示す処理を終了する。なお、上記した車両が走行可能状態であるとは、具体的には以下に示す状態である。すなわち、車両のキーポジションがオフ若しくはアクセサリ以外の状態（イグニッションポジション若しくはオンの状態）、クランクキング信号がＯＮの状態、エンジン完爆信号がＯＮの状態、エンジン動力が車輪に伝達可能な状態である。

ステップＳ５０へ進むと制御部４０は相関関係の検出が終了したか否かを判定する。相関関係の検出が終了したと判定した場合、制御部４０は図８のフローチャートに示す処理を一度終了し、再びステップＳ１０へと戻る。これとは異なり相関関係の検出が終了していないと判定した場合、再びステップＳ３０へと戻る。そして制御部４０は上記したステップＳ３０〜Ｓ５０を順次繰り返すことで相関関係を検出する。

次に、本実施形態に係る制御装置１００の作用効果を説明する。本実施形態では基準電流をステータコイル２４１〜２４３に流すことでロータ２３０の回転角度を固定し、この固定された回転角度を基準角度として角度検出部３０によって検出している。これによればロータの回転角度に対する角度検出部の取り付け位置の誤差を電流センサによって検出する構成と比べて、ロータ２３０の基準となる角度（基準角度）の検出精度の低下が抑制される。この結果、ロータ２３０の回転角度の検出精度の低下が抑制される。さらに言えば、上記したようにロータ２３０の回転角度を固定して基準角度を定めるので、ロータ２３０と角度検出部３０との取り付け位置を考慮しなくともよくなる。

制御部４０はロータ２３０の回転角度に基づいて第１切り換え部１０のＭＯＳＦＥＴの駆動を制御することで、ステータコイル２４１〜２４３に流れる電流が蓄電部３００へと流動する流動タイミングを制御する。上記したようにロータ２３０の回転角度の検出精度の低下が抑制されている。そのために回転角度に基づいてＭＯＳＦＥＴの駆動を切り換えることでステータコイル２４１〜２４３に流れる電流が蓄電部３００へと流動する流動タイミングがずれることが抑制される。この結果、電流の取り出し効率（発電効率）の低下が抑制される。

制御部４０はロータ２３０の回転角度に基づいて第１切り換え部１０のＭＯＳＦＥＴの駆動を制御することで、ロータ２３０が回転するためのトルクを発生するための電流をステータコイル２４１〜２４３に流す流動タイミングを制御する。上記したようにロータ２３０の回転角度の検出精度の低下が抑制されている。そのため回転角度に基づいてＭＯＳＦＥＴの駆動を切り換えることで複数のステータコイル２４１〜２４３それぞれに流す電流の流動タイミングがずれることが抑制される。この結果、ロータ２３０が回転するためのトルクの方向や量がずれることが抑制され、ロータ２３０を低消費電力で回転することができる。

制御部４０は発電時に角度検出部３０によって検出された回転角度が基準角度の場合において、ステータコイル２４１〜２４３に流れる電流が基準電流とは異なると判定した場合、以下に示す判定を行う。すなわち制御部４０は、ロータ２３０と角度検出部３０との位置ずれ、および、電磁石や永久磁石の位置ずれの少なくとも一方が発生した、と判定する。これによれば基準角度のずれに起因するロータ２３０と角度検出部３０との位置ずれおよび電磁石や永久磁石の位置ずれを検出するための素子を別に有する構成と比べて、部品点数の増大が抑制される。

また制御部４０はロータ２３０と角度検出部３０との位置ずれ、および、電磁石や永久磁石の位置ずれの少なくとも一方が発生したと判定した場合に再検査モードに移行し、基準電流と基準角度の相関関係を検出する。これによればロータ２３０と角度検出部３０との位置ずれ、若しくは、電磁石や永久磁石の位置ずれに起因する基準角度のずれを改めることができる。

制御部４０は、蓄電部３００の電源電圧が車両の走行に影響がでるほどに低いという検出禁止条件が満たされた場合、相関関係の算出を中止する。これによれば、相関関係の算出のために、蓄電部３００の電源電圧が相関関係の算出によって車両の走行に支障が生じるほどに低下することが抑制される。

制御部４０は、車両が走行可能状態であるという検出禁止条件が満たされた場合、相関関係の算出を中止する。これによれば、車両が走行可能状態であるにも関わらず、エンジンと連結されたロータ２３０が停止することが抑制される。

制御部４０は、ボンネットが開いているという検出禁止条件が満たされた場合、相関関係の算出を中止する。これによれば、ボンネットを開いている際に、ユーザーが駆動状態のロータ２３０に触れることが抑制される。

メモリ４１における異なるアドレスそれぞれに相関関係が記憶されている。これによれば、１つのアドレスに相関関係が記憶された構成と比べて、相関関係の消失が抑制される。

制御部４０は、メモリ４１における異なるアドレスそれぞれに記憶された相関関係の全てが消失したと判定した場合に再検査モードに移行し、基準電流と基準角度の相関関係を検出する。これによれば相関関係が消失したとしても、相関関係を再度検出（算出）することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。

本実施形態ではモータ２００と制御装置１００とによって回転機が構成された例を示した。しかしながらモータ２００と制御装置１００とによって発電機が構成されてもよい。

本実施形態ではロータ２３０が永久磁石と電磁石を有する例を示した。しかしながらロータ２３０は永久磁石のみを有してもよい。

本実施形態では、３つのステータコイル２４１〜２４３の内の１つにＮ極の磁束が生じ、残り２つのステータにＳ極の磁束が生じるように基準電流をステータコイル２４１〜２４３に流す例を示した。そして図４に示すように、Ｕ相基準電流は回転角度が９０°、Ｖ相基準電流は回転角度が２１０°、Ｗ相基準電流は回転角度が３３０°の時のＵ相電流、Ｖ相電流、および、Ｗ相電流である例を示した。しかしながら３つの基準電流としては上記例に限定されない。図４で言えば、Ｕ相基準電流としては回転角度が６０°から１２０°、Ｖ相基準電流としては回転角度が１８０°から２４０°、Ｗ相基準電流としては３００°から３３０°を採用することもできる。

本実施形態では基準電流と初期角度の相関関係を検出する際のステータコイル２４１〜２４３の結線の態様について述べていなかった。しかしながらステータコイル２４１〜２４３の結線としては三角結線でもＹ結線でもよい。

上記したように本実施形態では、３つのステータコイル２４１〜２４３の内の１つにＮ極の磁束が生じ、残り２つのステータにＳ極の磁束が生じるように基準電流をステータコイル２４１〜２４３に流す例を示した。しかしながら、３つのステータコイル２４１〜２４３の内の１つにＮ極の磁束が生じ、残り２つのステータにＮ極よりも磁束密度の低いｎ極の磁束が生じるように基準電流をステータコイル２４１〜２４３に流してもよい。これによってもロータ２３０のＳ極がＮ極の磁束を生じるステータと対向するようにロータ２３０が回転し、ロータ２３０の回転角度が固定される。若しくは、３つのステータコイル２４１〜２４３の内の１つにＳ極の磁束が生じ、残り２つのステータにＳ極よりも磁束密度の低いｓ極の磁束が生じるように基準電流をステータコイル２４１〜２４３に流してもよい。これによってもロータ２３０のＮ極がＳ極の磁束を生じるステータと対向するようにロータ２３０が回転し、ロータ２３０の回転角度が固定される。

本実施形態ではステータコイルとしてＵ相ステータコイル２４１、Ｖ相ステータコイル２４２、Ｗ相ステータコイル２４３を有する例を示した。しかしながら図９に示すように、ステータコイル２４１〜２４３の他に、Ｘ相ステータコイル２４４、Ｙ相ステータコイル２４５、Ｚ相ステータコイル２４６を有しても良い。図９に示す構成では、３つのステータコイル２４４〜２４６の隣接角度が１２０°になっている。そしてステータコイル２４１，２４２の間にＸ相ステータコイル２４４が位置し、ステータコイル２４２，２４３の間にＹ相ステータコイル２４５が位置し、ステータコイル２４１，２４３の間にＺ相ステータコイル２４６が位置している。したがって直流の基準電流をステータコイル２４１〜２４６に流すことでロータ２３０を回転させ、そのＳ極（電磁石におけるＳ極に帯磁した領域）をＶ相ステータコイル２４２と対向させる場合、以下に示す基準電流をステータコイル２４１〜２４６に流す。すなわち、Ｖ相ステータコイル２４２に時間的に一定のＮ極の磁束が生じ、ステータコイル２４１，２４３に時間的に一定のＳ極の磁束が生じるようにステータコイル２４１〜２４３に直流の基準電流を流す。それとともに、ステータコイル２４４，２４５にＮ極よりも磁束密度の低い、時間的に一定のｎ極の磁束が生じ、Ｚステータコイル２４６にＳ極よりも磁束密度の低い、時間的に一定のｓ極の磁束が生じるようにステータコイル２４４〜２４６に電流を流す。これにより、図９に示すようにＶ相ステータコイル２４２において最もＮ極の磁束が強くなり、ロータ２３０のＳ極がＶ相ステータコイル２４２と対向するようにロータ２３０が回転する。この結果、ロータ２３０の回転角度が固定される。

切り換え部１０，２０はそれぞれ複数のＭＯＳＦＥＴを有する例を示した。しかしながら切り換え部１０，２０はスイッチング素子を複数有すればよく、例えばＩＧＢＴを有してもよい。

本実施形態において制御部４０は、ロータ２３０と角度検出部３０との位置ずれ、および、電磁石と永久磁石との位置ずれの少なくとも一方が発生したと判定した場合、基準電流と基準角度の新たな相関関係を検出する例を示した。しかしながら制御部４０は基準電流と基準角度の新たな相関関係を検出しなくとも良い。

本実施形態では制御部４０がメモリ４１における異なるアドレスそれぞれに相関関係を記憶させる例を示した。しかしながら制御部４０はメモリ４１の１つのアドレスに相関関係を記憶してもよい。この場合、この１つのアドレスに記憶された相関関係が消失すると、制御部４０はステータコイル２４１〜２４３に基準電流を流し、新たな基準角度を検出する。そして制御部４０は基準電流と基準角度の新たな相関関係をメモリ４１に記憶する。

本実施形態において制御部４０は、メモリ４１に記憶された相関関係のすべてが消失した場合、基準電流と基準角度の新たな相関関係を検出する例を示した。しかしながら制御部４０は基準電流と基準角度の新たな相関関係を検出しなくとも良い。

本実施形態では、再検査条件として以下に示す条件がある例を示した。すなわち、発電時の角度検出部３０によって検出された回転角度が基準角度と同一の場合において、ステータコイル２４１〜２４３に流れる電流が基準電流とは異なる。メモリ４１に記憶された相関関係の全てが消失した。車両に搭載されたＥＣＵから再検査が要求された。再検査条件としては上記した３つの条件の内の少なくとも１つを有すれば良い。

本実施形態では、検出禁止条件として以下に示す条件がある例を示した。すなわち、蓄電部３００の電源電圧が車両の走行に影響がでるほどに低い。車両が走行可能状態である。ボンネットが開いている。ＥＣＵとの交信が途絶えている。ＥＣＵが回転角度の検出を指示していない。モータ２００の温度、電圧、電流の少なくとも１つが作動限界を超えている。ロータ２３０が回転しない。検出禁止条件としては上記した７つの条件の内の少なくとも１つを有すればよい。

１０…第１切り換え部、３０…角度検出部、４０…制御部、１００…制御装置、２００…モータ、２３０…ロータ、Ｕ相ステータコイル…２４１、Ｖ相ステータコイル…２４２、Ｗ相ステータコイル…２４３、Ｘ相ステータコイル…２４４、Ｙ相ステータコイル…２４５、Ｚ相ステータコイル…２４６、１００…制御装置

Claims

１組の磁極対を有するロータ（２３０）、および、前記ロータの周囲に設けられる複数のステータコイル（２４１〜２４６）を有するモータ（２００）の制御装置であって、
前記ロータから発せられる被測定磁束に基づいて、前記ロータの回転角度を検出する角度検出部（３０）と、
前記角度検出部によって検出された前記ロータの回転角度に基づいて、複数の前記ステータコイルに流れる電流を制御する制御部（１０，４０）と、を有し、
前記制御部は、
前記ロータの停止中において、複数の前記ステータコイルに基準電流を流させることで基準磁束を発生し、前記基準磁束によって前記ロータの前記磁極対の一方が複数の前記ステータコイルの１つと対向するように前記ロータを回転させてその回転角度を固定し、
固定された前記回転角度を前記ロータの基準角度として前記角度検出部によって検出させ、
前記基準電流と前記基準角度の相関関係を記憶するメモリ（４１）を有しており、
前記制御部は、前記モータの発電時において前記角度検出部によって検出された前記ロータの回転角度が前記基準角度と同一の場合、前記ステータコイルに流れる電流が前記基準電流とは異なるか否かを検出することを特徴とする制御装置。
前記モータが発電する際に前記制御部は、前記角度検出部によって検出された前記ロータの回転角度と前記基準角度に基づいて複数の前記ステータコイルそれぞれに流れる電流の流動タイミングを制御し、前記ステータコイルに流れる電流を車両に搭載された蓄電部（３００）に供給することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
前記ロータを回転させる際に前記制御部は、前記角度検出部によって検出された前記ロータの回転角度と前記基準角度に基づいて複数の前記ステータコイルそれぞれに流す電流の流動タイミングを制御し、前記ロータが回転するためのトルクを前記ロータに発生することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の制御装置。
前記制御部は、前記ステータコイルに流れる電流が前記基準電流とは異なると判定した場合、前記ロータの停止中において、複数の前記ステータコイルに前記基準電流を流し、この際に前記角度検出部によって検出される前記ロータの回転角度を新たな前記基準角度に改めることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項に記載の制御装置。
前記モータは車両に搭載された蓄電部（３００）によって駆動しており、
前記制御部は、前記蓄電部の電源電圧が前記車両の走行に影響がでるほどに低い場合、前記ステータコイルに流れる電流が前記基準電流とは異なるか否かの判定を行わないことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の制御装置。
前記モータは車両に搭載され、エンジンと連結されており、
前記制御部は、前記車両が走行可能状態の場合、前記ステータコイルに流れる電流が前記基準電流とは異なるか否かの判定を行わないことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の制御装置。
前記モータは車両に搭載されており、
前記制御部は、ボンネットが開いている場合、前記ステータコイルに流れる電流が前記基準電流とは異なるか否かの判定を行わないことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の制御装置。
前記メモリにおける異なるアドレスそれぞれに前記相関関係が記憶されていることを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の制御装置。
前記制御部は、異なる前記アドレスそれぞれに記憶された前記相関関係の全てが消失した場合、前記ロータの停止中において、複数の前記ステータコイルに前記基準電流を流し、前記ロータの前記基準角度を前記角度検出部によって検出させることで、前記基準電流と前記基準角度の前記相関関係を再計算することを特徴とする請求項８に記載の制御装置。