CN107947673B

CN107947673B - 用于开关磁阻马达的控制装置

Info

Publication number: CN107947673B
Application number: CN201710871775.XA
Authority: CN
Inventors: 出口顺一; 舟桥真; 吉末监介; 星伸一; 阿部友哉; 小林祐介; 村上阳介
Original assignee: Tokyo University of Science; Toyota Motor Corp
Current assignee: Tokyo University of Science; Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-10-12
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2020-06-05
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: US10910980B2; CN107947673A; JP2018064368A; JP6581063B2; US20180102722A1

Abstract

在用于开关磁阻马达的控制装置中，在低负载区域驱动开关磁阻马达的情况下(步骤S4：“是”)，执行对开关磁阻马达施加比在高负载区域驱动所述开关磁阻马达时施加的电压降低的电压的降压控制(步骤S7、S8)。所述低负载区域是负载比所述高负载区域的负载低的区域。

Description

用于开关磁阻马达的控制装置

技术领域

本公开涉及用于开关磁阻马达的控制装置。

背景技术

在日本特开2013-240200中公开有为了改善开关磁阻马达的运行效率和能量密度，在低负载时、中负载时、高负载时的各控制模式中切换励磁开始角以及励磁结束角的控制装置。

发明内容

然而，日本特开2013-240200记载的结构虽然考虑了效率，但却未考虑噪音和振动。在日本特开2013-240200记载的结构中，在低负载区域驱动开关磁阻马达的情况下，因为过分效率优先，开关磁阻马达中流过的电流的变化梯度变得急剧。因此，可能在低负载时激振力的变化增大，从而噪音和振动恶化。

本公开提供一种用于开关磁阻马达的控制装置，在低负载区域驱动开关磁阻马达的情况下能够降低振动和噪音。

本发明的方案的用于开关磁阻马达的控制装置具备电子控制单元，所述电子控制单元构成为在低负载区域驱动所述开关磁阻马达的情况下执行对所述开关磁阻马达施加比在高负载区域驱动所述开关磁阻马达时施加的电压降低的电压的降压控制。

根据本发明的方案，在低负载区域驱动开关磁阻马达时，对开关磁阻马达施加降压后的电压，所以电流缓慢地变化并且电流的变化宽度变窄。由此，能够抑制低负载时的激振力的变化，能够降低噪音和振动。

在本发明的方案中，所述低负载区域是满足所述开关磁阻马达的转速低于预定转速这一条件、和所述开关磁阻马达的转矩小于预定转矩这一条件中的至少任意一个条件的驱动区域。

在本发明的方案中，所述电子控制单元构成为在执行所述降压控制时，随着所述开关磁阻马达的工作点在所述低负载区域内从相对高负载侧的工作点变化到相对低负载侧的工作点，使对所述开关磁阻马达施加的电压逐渐降压。

根据本发明的方案，能够使对开关磁阻马达施加的电压逐渐降压，所以能够使开关磁阻马达的驱动状态逐渐变化。由此，能够抑制在开关磁阻马达的驱动状态急剧变化时产生转矩变动等。

在本发明的方案中，所述电子控制单元构成为在所述低负载区域内在相对高负载侧的区域驱动所述开关磁阻马达的情况下执行所述降压控制，并且将流过所述开关磁阻马达的电流的励磁宽度控制为预定宽度。所述电子控制单元构成为在所述低负载区域内在相对低负载侧的区域驱动所述开关磁阻马达的情况下执行所述降压控制，并且执行使流过所述开关磁阻马达的电流的所述励磁宽度比所述预定宽度扩大的励磁宽度扩大控制。

根据本发明的方案，通过能够使施加电压降压来降低振动和噪音，并且能够通过使励磁宽度扩大来降低振动和噪音。由此，能够在通过施加降压后的电压而获得的振动和噪音的降低效果上，附加通过扩大电流的励磁宽度而获得的振动和噪音的降低效果。

在本发明的方案中，所述电子控制单元构成为在执行所述励磁宽度扩大控制时，随着在所述低负载区域内所述开关磁阻马达的工作点变化到相对低负载侧，使所述电流的励磁宽度逐渐扩大。

根据本发明的方案，能够使对开关磁阻马达通电的电流的励磁宽度逐渐扩大，所以能够使开关磁阻马达的驱动状态逐渐变化。由此，能够抑制在开关磁阻马达的驱动状态急剧变化时产生转矩变动等。

在本发明的方案中，所述电子控制单元构成为在执行所述降压控制时控制为在对所述开关磁阻马达施加正电压的状态下流过所述开关磁阻马达的电流的值持续降低的电流波形。

根据本发明的方案，能够实现在对开关磁阻马达施加正的电压的状态下电流的值持续降低的电流波形，所以能够减少逆变器的开关次数。因此，能够降低开关损耗，能够抑制开关磁阻马达的效率降低。

在本发明的方案中，所述电流的值持续降低的电流波形是与使对所述开关磁阻马达施加的电压为0V的状态的电流波形或者对所述开关磁阻马达施加负电压的状态的电流波形相比，所述电流的值缓慢降低的电流波形。

根据本发明的方案，在对开关磁阻马达施加正的电压的状态下在开关磁阻马达中流过的电流的值与电压是0V的情况、被施加负的电压的情况相比缓慢地降低。也就是说，能够抑制电流的值急剧降低。另外，在施加正的电压的期间中，因为电流的值缓慢地持续降低，所以能够减少逆变器的开关次数。因此，能够降低开关损耗，能够抑制开关磁阻马达的效率降低。

在本公开中，在低负载区域驱动开关磁阻马达时，对开关磁阻马达施加降压后的电压，所以电流缓慢地变化并且电流的变化宽度变窄。由此，能够抑制低负载时的激振力的变化，能够降低噪音和振动。

附图说明

以下，参照用相同的数字表示相同的要素的附图，说明本发明的例示性的实施方式的特征、优点以及技术上和产业上的重要性。

图1是表示实施方式的系统结构例子的概略图。

图2是开关磁阻马达的N-T线图。

图3是表示驱动控制流程的一个例子的流程图。

图4是表示通常控制流程的一个例子的流程图。

图5是表示第一降压控制流程的一个例子的流程图。

图6是表示第二降压控制流程的一个例子的流程图。

图7是表示通常控制、第一降压控制、第二降压控制中的电压波形以及电流波形的图。

图8是表示通常控制以及第二降压控制的三相电流波形的图。

图9是用于比较说明通常控制以及第二降压控制的径向力变动的图。

图10的(a)是用于说明电压渐变控制的开关磁阻马达的N-T线图。

图10的(b)是用于说明执行了电压渐变控制时的电压的变化的图。

图11是示意地表示开关磁阻马达的变形例的图。

图12是表示应用车辆的一个例子的框架图。

具体实施方式

以下，参照附图，具体说明本公开的实施方式的用于开关磁阻马达的控制装置。

[1.系统结构]

图1是示出包括本公开的一个实施方式的用于开关磁阻马达的控制装置的系统结构例子的概略图。本实施方式的系统结构包括开关磁阻马达(以下称为“SR马达”)1、逆变器2、降压部3、电池4以及控制装置100。

SR马达1是转子中不使用永久磁铁的电动机，具备突极构造的定子10和突极构造的转子20。图1所示的SR马达1是具有六极的定子10和四极的转子20的三相感应电动机。

定子10在环状构造的内周部具备多个作为突极的定子齿11。与逆变器2连接的线圈12卷绕于各定子齿11。在定子10中，配置在径向上相向的位置的一对定子齿11a、11a形成一个相。在定子10的径向内侧配置有转子20。转子20在环状构造的外周部具备多个作为突极的转子齿21。转子20与未图示的转子轴一体旋转。

SR马达1是三相交流式，所以包括由一对定子齿11a、11a和线圈12a构成的A相、由一对定子齿11b、11b和线圈12b构成的B相、由一对定子齿11c、11c和线圈12c构成的C相。转子20具备一对转子齿21x、21x和一对转子齿21y、21y。

SR马达1经由逆变器2以及降压部3与电池4电连接。SR马达1和逆变器2利用线圈12电连接。另外，SR马达1作为电动机以及发电机发挥功能。

逆变器2包括以能够对线圈12通电三相交流的方式设置有六个开关元件的电气电路(逆变器电路)。逆变器2针对与逆变器电路连接的各线圈12按照每相流过电流。图1所示的逆变器电路具有作为开关元件的晶体管，各相都包括两个晶体管和两个二极管。逆变器2在各相中使两个晶体管同时导通(ON)或者截止(OFF)，从而变更线圈12中流过的电流值。在A相中具备晶体管Tra1、Tra2和二极管Da1、Da2。在B相中具备晶体管Trb1、Trb2和二极管Db1、Db2。在C相中具备晶体管Trc1、Trc2和二极管Dc1、Dc2。如图1所示，对逆变器2连接有平滑电容器C₀。

降压部3是设置于逆变器2与电池4之间、使施加给SR马达1的电压(以下称为“施加电压”)降压的电气电路(降压电路)。图1所示的降压电路是如下电路：具备第一开关SW₁、第二开关SW₂、线圈L₁以及电容器C₁，能够通过切换第一开关SW₁以及第二开关SW₂的接通(ON)/断开(OFF)而使电压降压。各开关SW₁、SW₂的切换控制由控制装置100执行。

控制装置100是控制SR马达1的电子控制装置(ECU)。控制装置100具有CPU和储存有各种程序等数据的存储部，CPU包括进行用于控制SR马达1的各种运算的控制部。控制部中的运算的结果，从控制装置100向逆变器2以及降压部3输出用于控制SR马达1的指令信号。控制装置100控制逆变器2和降压部3，从而控制对SR马达1施加的电压(施加电压)以及线圈12中流过的电流(励磁电流)。

例如，控制装置100在控制降压部3时，使第一开关SW₁接通且使第二开关SW₂断开，控制为对SR马达1供给电池4的电压的供电状态。进而，控制装置100在控制降压部3时使第一开关SW₁断开且使第二开关SW₂接通，控制为不对SR马达1供给电池4的电压的非供电状态。另外，能够根据供电状态的时间(供电时间)和非供电状态的时间(非供电时间)的比例，使对SR马达1施加的电压相对于电池4的电压降压。另外，降压部3通过控制为增大非供电时间的比值，能够增加施加电压的降压量。

另外，从检测SR马达1的转速的转速传感器51向控制装置100输入旋转变压器信号。控制装置100根据转速传感器51的旋转变压器信号，基于旋转方向上的定子齿11和转子齿21的相对的位置关系，执行针对每个相反复切换作为通电对象的线圈12的驱动控制。控制装置100执行驱动控制，从而使转子20旋转。在驱动控制时，控制装置100使电流流过某个相的线圈12而使定子齿11励磁，在定子齿11与上述定子齿11附近的转子齿21之间发生磁引力。磁引力能够分解为周向的分力和径向的分力。周向的分力是旋转力，径向的分力是径向力。磁引力的周向分量即旋转力作用于转子20，从而发生SR马达1的转矩。磁引力的径向分量即径向力成为噪音和振动(NV)的主要原因。在驱动中的SR马达1中产生的音压随着径向力增大而升高。在作用于SR马达1的径向力增大时，定子10和转子20的变位增大，振动增大。

在定子齿11与转子齿21在周向上处于重叠的位置的情况下(定子齿11和转子齿21在径向上处于相向的位置的情况下)，磁引力仅作用于径向上。变成旋转力不作用于上述转子齿21而仅径向力作用于上述转子齿21。因此，当通过使电流流过线圈12而成为励磁对象的定子齿11与转子齿21在径向上处于相向地重叠的位置时、或者在重叠的前后，控制装置100通过停止向线圈12通电而使定子齿11成为非励磁对象。另外，在接下来的转子齿21接近至预定的位置时，控制装置100将该转子齿21作为励磁对象。

[2.驱动区域映射]

图2是表示SR马达1的特性的N-T线图。图2的N-T线图是将横轴作为SR马达1的转速、将纵轴作为SR马达1的转矩的映射。

SR马达1在图2所示的映射的驱动区域内驱动。根据上述映射，在低转速侧，SR马达1的最大转矩是额定转矩，在高转速侧SR，马达1的最大转矩随着SR马达1的转速上升而减少。

控制装置100根据SR马达1驱动的过程中的负载状态，切换通常控制、第一降压控制、第二降压控制这三个控制模式来控制SR马达1。在各控制模式中，有无施加电压的降压和有无电流的励磁宽度的扩大不同。控制装置100具备执行使施加电压降压的降压控制的控制部和执行使励磁宽度扩大的励磁宽度扩大控制的控制部。

通常控制是将SR马达1控制为无电压的降压并且无励磁宽度的扩大的状态(通常状态)的控制模式。控制装置100在执行通常控制模式时，不利用降压部3使电池电压降压而施加通常电压，并且将电流的励磁宽度控制为通常的励磁宽度。

第一降压控制是将SR马达1控制为有电压的降压并且无励磁宽度的扩大的状态(第一降压状态)的控制模式。控制装置100在执行第一降压控制模式时，利用降压部3执行降压，并且将电流的励磁宽度控制为通常的励磁宽度。

第二降压控制是将SR马达1控制为有电压的降压并且有励磁宽度的扩大的状态(第二降压状态)的控制模式。控制装置100在执行第二降压控制模式时，利用降压部3执行降压，并且将电流的励磁宽度控制为比通常宽度宽的宽度。

在切换三个控制模式时，使用图2所示的映射。控制装置100使用图2所示的映射，判定SR马达1的工作点包含于高负载的驱动区域(高负载区域)和低负载的驱动区域(低负载区域)中的哪个驱动区域。根据马达转速和马达转矩确定SR马达1的工作点。也就是说，控制装置100在切换三个控制模式时将SR马达1的转速(马达转速)和SR马达1的所需转矩(目标马达转矩)用作参数，判定驱动中的SR马达1是高负载状态还是低负载状态。

具体而言，图2所示的映射内的驱动区域以降压用的切换线A₀为边界被分成高负载区域和低负载区域。降压用的切换线A₀被设定为随着马达转速增加而转矩减少。例如，降压用的切换线A₀被设定为沿着SR马达1的等输出线(未图示)的形状，并且设置于相对低输出侧的等输出线上。也就是说，该实施方式中的低负载区域与降压用的切换线A₀相比为低输出侧的区域。如图2所示，上述低负载区域是满足马达转速低于预定转速这一条件、以及SR马达1的转矩小于预定转矩这一条件中的至少任意一个条件的驱动区域。进而，低负载区域是期望降低振动和噪音的驱动区域，所以是选择执行电压的降压的控制模式(第一降压控制、第二降压控制)的区域。也就是说，降压用的切换线A₀表示使施加电压降压的驱动区域和不使施加电压降压的驱动区域的边界。另一方面，该实施方式中的高负载区域与降压用的切换线A₀相比为高输出侧的区域(在要求高输出的情况下驱动的区域)，所以是不执行施加电压的降压的驱动区域。也就是说，上述高负载区域是选择不执行施加电压的降压的控制模式(通常控制)的区域。

进而，低负载区域以励磁宽度用的切换线A₁为边界，被分成以通常的励磁宽度流过电流的区域和控制为比通常的励磁宽度扩大的励磁宽度的区域。如图2所示，励磁宽度用的切换线A₁设置于比降压用的切换线A₀低的低负载侧(低输出侧)，被设定为随着马达转速增加而转矩减少。例如，励磁宽度用的切换线A₁被设定为在比降压用的切换线A₀低的低输出侧沿着SR马达1的等输出线的形状。

另外，在控制装置100中，预先设定通常时的电压值和降压时的电压值。另外，控制装置100在切换通常控制和降压控制(第一降压控制、第二降压控制)时，执行切换通常时的电压和降压时的电压的控制。另外，降压控制是指至少使施加电压降压的控制模式，所以不论是否使电流的励磁宽度扩大都没有问题。

[3.驱动控制]

图3是表示驱动控制流程的一个例子的流程图。由控制装置100执行图3所示的驱动控制流程。另外，在实施方式中，预先设定为通常时的施加电压为600V、降压时的施加电压为300V。

如图3所示，控制装置100读入在SR马达1的驱动控制时使用的各种信息(步骤S1)。上述信息包括从转速传感器51输入的旋转变压器信号和SR马达1的所需转矩。旋转变压器信号包括表示SR马达1的角度(旋转相位)的信息。

控制装置100根据在步骤S1中读入的旋转变压器信号(传感器值)运算SR马达1的转速(步骤S2)，导出与所需转矩对应的马达转矩指令值(步骤S3)。另外，控制装置100根据在步骤S2中运算出的马达转速和在步骤S3中导出的马达转矩指令值确定SR马达1的工作点。在该处理中，也可以使用所需转矩值而不使用马达转矩指令值。也就是说，也可以根据SR马达1的所需转矩值和SR马达1的转速来确定SR马达1的工作点。

控制装置100判定是否需要使施加电压降压(步骤S4)。控制装置100判定SR马达1的工作点是否处于图2所示的映射的低负载区域内。例如，在SR马达1的工作点与降压用的切换线A₀相比处于低负载侧的区域内的情况下，在步骤S4中判定为肯定。

在由于需要使施加电压降压而在步骤S4中判定为肯定的情况下(步骤S4：“是”)，控制装置100确定降压时的电压(步骤S5)。例如，在预先将通常时的施加电压设定为600V、将降压时的施加电压设定为300V的情况下，控制装置100选择降压时的施加电压300V作为施加电压值。

另外，在使施加电压降压的情况下，控制装置100判定是否需要使电流的励磁宽度扩大(步骤S6)。例如，判定SR马达1的工作点是否与在步骤S4中判定为肯定的驱动区域(工作点)相比处于低负载侧的区域内。在SR马达1的工作点与励磁宽度用的切换线A₁相比处于低负载侧的区域内的情况下，在步骤S6中判定为肯定。

在由于需要使电流的励磁宽度扩大而在步骤S6中判定为肯定的情况下(步骤S6：“是”)，控制装置100执行第二降压控制，使施加电压降压并且使电流的励磁宽度比通常宽度扩大(步骤S7)。在步骤S7中执行后述图6所示的子例程。然后，控制装置100在执行步骤S7之后结束该驱动控制流程。

在由于无需使电流的励磁宽度扩大而在步骤S6中判定为否定的情况下(步骤S6：“否”)，控制装置100执行第一降压控制，使施加电压降压并且将电流的励磁宽度控制为通常宽度(步骤S8)。在步骤S8中执行后述图5所示的子例程。然后，控制装置100在执行步骤S8之后结束该驱动控制流程。

另一方面，在由于无需使施加电压降压而在步骤S4中判定为否定的情况下(步骤S4：“否”)，控制装置100执行通常控制，对SR马达1施加通常电压并且将电流的励磁宽度控制为通常宽度(步骤S9)。在步骤S9中执行后述图4所示的子例程。然后，控制装置100在执行步骤S9之后结束该驱动控制流程。

通过执行上述的驱动控制流程，切换三个控制模式(通常控制、第一降压控制、第二降压控制)。图7表示在执行各控制模式时，在SR马达1中实现的电压波形以及电流波形的一个例子。在执行了通常控制的情况下(无降压、励磁宽度通常的情况下)为图7中的“通常控制”所示的电压波形以及电流波形。在执行了第一降压控制的情况下(有降压、励磁宽度通常的情况下)为图7的“第一降压控制”所示的电压波形以及电流波形。在执行了第二降压控制的情况下(有降压、励磁宽度扩大的情况下)为图7的“第二降压控制”所示的电压波形以及电流波形。

[4.通常控制]

说明通常控制。首先，参照图7，说明通常控制的电压波形以及电流波形，接着，参照图4来说明通常控制流程。如图7所示，通常时的施加电压被设定为600V。

[4-1.电压波形以及电流波形]

如图7所示，控制装置100在某个转子齿21的角度进入到励磁区间即成为励磁开始角θ_S(导通角θ_ON)的情况下，开始向作为励磁对象的线圈12流过电流。在转子齿21的角度处于电流上升区间内即需要使电流上升的情况下，控制装置100对作为励磁对象的定子齿11的线圈12进行电流的上升控制。在电流上升区间执行施加正电压的控制模式(正电压模式)，使电流值上升至最大电流值I_max。在达到最大电流值I_max之后的磁滞区间执行反复正电压模式和使电压为0V的控制模式(回流模式)的控制(开关控制)，控制为电流值变为最大电流值I_max附近的大小。回流模式是不对线圈12施加电压、使电流经由线圈12在逆变器电路内回流的控制模式。具体而言，控制装置100控制为在磁滞区间内使电流值在以最大电流值I_max为上限值的预定电流宽度的范围内推移。在该情况下，在电流值达到最大电流值I_max的情况下执行回流模式，之后，在电流值达到预定电流宽度的下限值的情况下执行正电压模式。或者，控制装置100在电流值小于限制电流值I_α的情况下执行正电压模式，在电流值是限制电流值I_α以上的情况下执行回流模式。限制电流值I_α被预先设定为小于最大电流值I_max且大于预定电流宽度的下限值的值。另外，在转子齿21的角度成为断开角θ_OFF时即脱离励磁区间的情况下，使对励磁对象的定子齿11的线圈12通电中的电流开始下降。在该电流下降区间，控制装置100执行施加负电压的模式(负电压模式)。这样，导通角θ_ON至截止角θ_OFF的角度范围为通常控制的励磁区间。也就是说，该实施方式中的励磁区间是指，从励磁对象的定子齿11以及线圈12积极地发生对发生所需转矩作出贡献的磁通的角度范围。之后，在励磁结束角θ_E，线圈12中流过的电流为0。在通常控制中，在从励磁开始角θ_S至励磁结束角θ_E的角度范围持续流过电流。该实施方式中的励磁宽度是指在线圈12中流过电流的区间。也就是说，通常控制的励磁宽度是从励磁开始角θ_S至励磁结束角θ_E的角度范围。通常控制的励磁宽度(θ_S～θ_E)为通常的励磁宽度。

[4-2.通常控制流程]

图4是表示通常控制流程的一个例子的流程图。在执行图4所示的通常控制流程的情况下，施加电压被确定为通常电压(无降压的通常电压值)。

控制装置100读入通常控制用的励磁条件映射(步骤S11)。通常控制的励磁条件包括励磁开始角θ_S(导通角θ_ON)、截止角θ_OFF、励磁结束角θ_E以及最大电流值I_max(限制电流值I_α)。预先设定上述励磁条件。

另外，控制装置100读入转子20的角度(旋转相位)和SR马达1的电流值(步骤S12)。控制装置100根据来自未图示的电流传感器的检测信号，读入在某个相的线圈12中实际流过的电流值(瞬时电流值)。电流传感器是检测在线圈12中流过的电流值的传感器，构成为能够对各相的线圈12检测电流值。另外，控制装置100根据来自转速传感器51的旋转变压器信号读入转子20的角度(旋转相位)。

然后，控制装置100根据转子20的旋转相位判定转子齿21是否处于励磁区间内(步骤S13)。在转子齿21处于导通角θ_ON与截止角θ_OFF之间的角度范围内的情况下，在步骤S13中判定为肯定。也就是说，在步骤S13中判定为肯定时，包括转子齿21的角度在电流上升区间内的情况和转子齿21的角度在磁滞区间内的情况。

在由于转子齿21处于励磁区间内而在步骤S13中判定为肯定的情况下(步骤S13：“是”)，控制装置100判定是否需要使电流上升(步骤S14)。需要使电流上升的区间是指，电流上升区间内或者磁滞区间内的使电流上升的区间。在磁滞区间内的情况下，在电流值小于限制电流值I_α的情况下(或者电流值达到预定电流宽度的下限值的情况下)，在步骤S14中判定为肯定。

在由于需要使电流上升而在步骤S14中判定为肯定的情况下(步骤S14：“是”)，控制装置100执行正电压模式，对线圈12施加正电压(步骤S15)。该正的电压值是无降压的通常电压值。在通常时的施加电压被预先设定为600V的情况下，对SR马达1施加600V的正电压。例如，在电流上升区间内的情况下，上升中的电流值未到达最大电流值I_max，通过步骤S15继续正电压模式。另一方面，在磁滞区间内的情况下，从最大电流值I_max降低的电流值变得低于限制电流值I_α(或者电流值达到预定电流宽度的下限值)，通过步骤S15结束回流模式并开始正电压模式。然后，控制装置100在执行步骤S15之后返回到上述步骤S12。

在由于无需使电流上升而在步骤S14中判定为否定的情况下(步骤S14：“否”)，控制装置100执行回流模式，使对线圈12施加的电压为0V(步骤S16)。在电流上升区间内的情况下，上升中的电流值到达最大电流值I_max，通过步骤S16结束正电压模式并开始回流模式。也就是说，从电流上升区间转移到磁滞区间。另一方面，在磁滞区间内的情况下，上升中的电流值变得超过限制电流值I_α，通过步骤S16结束正电压模式并开始回流模式。然后，控制装置100在执行步骤S16之后返回到上述步骤S12。

另一方面，在由于转子齿21未在励磁区间内而在步骤S13中判定为否定的情况下(步骤S13：“否”)，控制装置100执行负电压模式，对SR马达1施加负电压(步骤S17)。该负的电压值是无降压的通常电压值。在预先将通常时的施加电压设定为600V的情况下，对SR马达1施加600V的负电压。然后，控制装置100在执行步骤S17之后结束上述子例程。

[5.第一降压控制]

说明第一降压控制。首先，参照图7来说明第一降压控制的电压波形以及电流波形，接着，参照图5来说明第一降压控制流程。如图7所示，将降压时的施加电压设定为300V。

[5-1.电压波形以及电流波形]

如图7所示，在第一降压控制中，相比于通常控制的电流波形，使励磁开始角θ_S1(导通角θ_ON1)提前、并且使励磁结束角θ_E1延后。具体而言，第一降压控制的励磁宽度是从励磁开始角θ_S1至励磁结束角θ_E1的角度范围。第一降压控制的励磁开始角θ_S1小于通常控制的励磁开始角θ_S、并且大于后述第二降压控制的励磁开始角θ_S2。第一降压控制的励磁结束角θ_E1大于通常控制的励磁结束角θ_E、并且小于后述第二降压控制的励磁结束角θ_E2。另外，第一降压控制的最大电流值I_max1小于通常控制的最大电流值I_max。

第一降压控制的励磁宽度(θ_S1～θ_E1)成为比通常控制的励磁宽度(θ_S～θ_E)宽的角度范围，但这当然不是为了降低振动和噪音才展宽励磁宽度的。这是为了满足所需转矩。详细而言，在第一降压控制中，施加比通常电压(600V)降压的电压(300V)，所以为了满足所需转矩(所需功率)、为了补偿施加电压的降压量，必须展宽电流的励磁宽度。这样想要实现能够满足所需转矩(所需功率)的电流波形的结果是，第一降压控制的励磁宽度比通常控制的励磁宽度展宽。也就是说，可以将第一降压控制的励磁宽度称为执行降压时的通常宽度。

另外，在第一降压控制中施加电压被降压，所以在励磁区间内的磁滞区间不执行逆变器2的开关控制。具体而言，参照图7，比较通常控制的电流波形和第一降压控制的电流波形。在通常控制中，在被施加正电压(+600V)时，电流值一定上升。另一方面，在第一降压控制中施加降压后的电压(300V)，所以在电流值达到最大电流值I_max1之后，即使继续施加正电压(+300V)，电流值也降低。因此，在第一降压控制中，无需在磁滞区间执行逆变器2的开关控制。另外，在第一降压控制中，为了抑制在励磁区间内(θ_ON1～θ_OFF1)电流值急剧降低，继续执行正电压模式。也就是说，在第一降压控制时，被控制为在被施加正电压的状态下电流值缓慢地持续降低的电流波形。如图7所示，在被施加正电压的状态(正电压模式)下电流值持续降低的电流波形是与被施加负电压的状态(负电压模式)的电流波形相比电流缓慢地降低的电流波形。这样，在第一降压控制中，变得在磁滞区间不需要逆变器2的开关控制，所以能够削减开关损耗，能够提高效率。

[5-2.第一降压控制流程]

图5是表示第一降压控制流程的一个例子的流程图。在执行图5所示的第一降压控制流程的情况下，在上述的步骤S5中确定施加电压(降压时的电压)。

如图5所示，控制装置100读入第一降压控制用的励磁条件映射(步骤S21)。通过步骤S21确定与电压对应的励磁条件。第一降压控制的励磁条件包括励磁开始角θ_S1(导通角θ_ON1)、截止角θ_OFF1、励磁结束角θ_E1以及最大电流值I_max1。预先设定上述励磁条件。

控制装置100读入SR马达1的电流值和转子20的角度(旋转相位)(步骤S22)。步骤S22是与上述图4所示的步骤S12相同的处理。

然后，控制装置100根据转子20的旋转相位判定转子齿21是否处于励磁区间内(步骤S23)。在转子齿21处于导通角θ_ON1与截止角θ_OFF1之间的角度范围内的情况下，在步骤S23中判定为肯定。

在由于转子齿21处于励磁区间内而在步骤S23中判定为肯定的情况下(步骤S23：“是”)，控制装置100执行正电压模式，对SR马达1施加正电压(步骤S24)。该正的电压值是降压后的电压值(+300V)。通过步骤S24，对SR马达1施加300V的正电压。然后，控制装置100在执行步骤S24之后返回到上述步骤S22。

另一方面，在由于转子齿21不在励磁区间内而在步骤S23中判定为否定的情况下(步骤S23：“否”)，控制装置100执行负电压模式，对SR马达1施加负电压(步骤S25)。该负的电压值是降压后的电压值(-300V)。通过步骤S25，对SR马达1施加300V的负电压。然后，控制装置100在执行步骤S25之后结束上述子例程。

[6.第二降压控制]

说明第二降压控制。首先，参照图7来说明第二降压控制的电压波形以及电流波形，接着，参照图6来说明第二降压控制流程。如图7所示，降压时的施加电压被设定为300V。

[6-1.电压波形以及电流波形]

如图7所示，在第二降压控制中，为了使励磁宽度扩大，相比于第一降压控制的电流波形，使励磁开始角θ_S2(导通角θ_ON2)提前、并且使励磁结束角θ_E2延后。由此，第二降压控制的励磁宽度(θ_S2～θ_E2)成为比第一降压控制的励磁宽度(θ_S1～θ_E1)宽的角度范围。

具体而言，第二降压控制的励磁区间是从励磁开始角θ_S2至励磁结束角θ_E2的角度范围。第二降压控制的励磁开始角θ_S2小于第一降压控制的励磁开始角θ_S1。第二降压控制的励磁结束角θ_E2大于第一降压控制的励磁结束角θ_E1。另外，执行使励磁宽度积极扩大的控制的结果是，第二降压控制的励磁宽度成为三个控制模式中的励磁宽度相对最宽的电流波形。

另外，在第二降压控制中施加电压被降压，所以在励磁区间内未设置磁滞区间。在此，参照图7，比较第一降压控制的电流波形和第二降压控制的电流波形。第二降压控制相比于第一降压控制，励磁开始角θ_S2提前，所以电流的上升沿变得急剧。因此，第二降压控制的最大电流值I_max2大于第一降压控制的最大电流值I_max1。在第二降压控制中，为了使励磁宽度比第一降压控制扩大，在电流值达到最大电流值I_max2时执行回流模式。然后，在第二降压控制中，为了抑制在从开始回流模式的角度起前进预定角度时电流急剧降低，执行正电压模式。在第二降压控制中，在需要抑制在励磁区间内(θ_ON2～θ_OFF2)电流值急剧降低的情况下继续执行正电压模式。如图7所示，在第二降压控制中，施加降压后的电压(300V)，所以即使在执行回流模式之后(使施加电压成为0V之后)继续施加正电压(+300V)，电流值仍降低。也就是说，在第二降压控制时，被控制为在被施加正电压的状态下电流值缓慢地持续降低的电流波形。详细而言，在第二降压控制时，在被施加正电压的状态(正电压模式)下电流值持续降低的电流波形是与施加电压为0V的状态(回流模式)的电流波形或者被施加负电压的状态(负电压模式)的电流波形相比电流缓慢地降低的电流波形。这样，与第一降压控制同样地，第二降压控制也能够减少逆变器2的开关次数。因此，在第二降压控制中，能够降低开关损耗，能够提高效率。

[6-2.第二降压控制流程]

图6是表示第二降压控制流程的一个例子的流程图。在执行图6所示的第二降压控制流程的情况下，在上述步骤S5中，确定施加电压(降压时的电压)。

如图6所示，控制装置100读入第二降压控制用的励磁条件映射(步骤S31)。第二降压控制的励磁条件包括励磁开始角θ_S2(导通角θ_ON2)、截止角θ_OFF2、励磁结束角θ_E2以及最大电流值I_max2。预先设定上述励磁条件。

另外，控制装置100读入SR马达1的电流值和转子20的角度(旋转相位)(步骤S32)。步骤S32是与上述图4所示的步骤S12相同的处理。

然后，控制装置100根据转子20的旋转相位判定转子齿21是否处于励磁区间内(步骤S33)。在转子齿21处于导通角θ_ON2与截止角θ_OFF2之间的角度范围内的情况下，在步骤S33中判定为肯定。

在由于转子齿21处于励磁区间内而在步骤S33中判定为肯定的情况下(步骤S33：“是”)，控制装置100判定是否需要使电流上升(步骤S34)。需要使电流上升的区间是指电流上升区间内。例如，在转子齿21的角度成为励磁开始角θ_S2之后，在电流值上升至最大电流值I_max2的过程中时，在步骤S34中判定为肯定。

在由于需要使电流上升而在步骤S34中判定为肯定的情况下(步骤S34：“是”)，控制装置100执行正电压模式，对SR马达1施加正电压(步骤S35)。该正的电压值是降压后的电压值(+300V)。通过步骤S35，对SR马达1施加300V的正电压。然后，控制装置100在执行步骤S35之后返回到上述步骤S32。

在由于无需使电流上升而在步骤S34中判定为否定的情况下(步骤S34：“否”)，控制装置100判定是否需要抑制电流急剧降低(步骤S36)。

在由于需要抑制电流急剧降低而在步骤S36中判定为肯定的情况下(步骤S36：“是”)，控制装置100执行正电压模式，对SR马达1施加正电压(步骤S37)。通过步骤S37，对SR马达1施加300V的正电压。然后，控制装置100在执行步骤S37之后返回到上述步骤S32。

在由于无需抑制电流急剧降低而在步骤S36中判定为否定的情况下(步骤S36：“否”)，控制装置100执行回流模式，使对SR马达1施加的电压为0V(步骤S38)。在电流上升区间内的情况下，上升中的电流值达到最大电流值I_max2，通过步骤S38结束正电压模式并开始回流模式。然后，控制装置100在执行步骤S38之后返回到上述步骤S32。

另一方面，在由于转子齿21不在励磁区间内而在步骤S33中判定为否定的情况下(步骤S33：“否”)，控制装置100执行负电压模式，对SR马达1施加负电压(步骤S39)。该负的电压值是降压后的电压值(-300V)。通过步骤S39，对SR马达1施加300V的负电压。然后，控制装置100在执行步骤S39之后结束上述子例程。

[7.径向力变动]

在此，参照图8、图9，对于执行了第二降压控制的情况和执行了通常控制的情况，比较说明径向力变动的差异。在图8中，用实线表示第二降压控制的三相电流波形，用虚线表示通常控制的三相电流波形。在图9中，用实线表示第二降压控制的径向力变化宽度，用虚线表示通常控制的径向力变化宽度。

如图8所示，在第二降压控制中，通过使施加电压降压而各相的励磁宽度展宽，所以在三相电流波形中，不同相的励磁宽度彼此重叠的区间(角度范围)存在得较宽。由此，在三相电流波形整体中观察的情况下，在第二降压控制中，电流的变化宽度(振幅)变窄，并且电流的变化变得缓慢。另一方面，在通常控制的三相电流波形中，不同相的励磁宽度彼此重叠的角度范围窄。因此，在三相电流波形整体中观察的情况下，在通常控制中，电流的变化宽度(振幅)变宽，并且电流的变化变得急剧。其结果，如图9所示，在第二降压控制和通常控制中，在径向力变动方面产生差异。

在第二降压控制中，在三相电流波形整体中观察时，电流的变化变得缓慢的角度范围(区间)存在得较多，所以径向力的变化变得缓慢，并且电流的变化宽度较窄，所以径向力的变化宽度(振幅)变窄。另一方面，在通常控制中，相比于执行了第二降压控制的情况，径向力的变化更急，并且径向力的变化宽度(振幅)更宽。径向力变化宽度表示径向力变动的大小。也就是说，在执行了第二降压控制的情况下，相比于执行了通常控制的情况，激振力(径向力)的变化更缓慢，并且激振力(径向力)的变化宽度更窄，所以能够降低SR马达1的振动和噪音。

如以上说明的那样，在实施方式的控制装置100中，在低负载区域驱动SR马达1时，对SR马达1施加降压后的电压，所以电流缓慢地变化并且电流的变化宽度变窄。由此，能够抑制低负载时的激振力的变动，能够降低噪音和振动。

本公开不限定于上述实施方式。

例如，在上述图3所示的步骤S5中，能够根据电压的可使用范围来确定降压时的电压。根据电池4的充电状态(SOC)、与电池4连接的其它电气设备的驱动状态等，将电压的可使用范围确定为当前可使用的范围。在该情况下，即使降压时的电压被预先设定为300V，在电压的可使用范围不包括300V的情况下，作为降压时的电压值也不选择300V，而将当前可使用的范围内的预定电压(比通常电压的600V低的电压)确定为降压时的电压。

另外，上述图4～图6所示的子例程是一个例子。例如，也可以将图4所示的通常控制的子例程作为第一降压控制以及第二降压控制的子例程执行。在该情况下，第一降压控制的子例程构成为进行图4的步骤S12～步骤S17而不进行图5的步骤S22～步骤S25。另外，第二降压控制的子例程构成为进行图4的步骤S12～步骤S17而不进行图6的步骤S32～步骤S39。总之，SR马达1的驱动控制构成为根据施加电压(有无降压)来确定不同的励磁条件(励磁开始角、截止角、励磁结束角、最大电流值)即可。

进而，上述图7所示的通常控制的电流波形是一个例子。例如，通常控制的电流波形也可以是如下波形：在脱离励磁区间内的磁滞区间之后，在通过在预定角度范围持续执行回流模式而使电流缓慢地降低之后，被执行负电压模式而电流下降。这样，当在磁滞区间之后执行回流模式时，上述励磁条件包括开始上述回流模式的角度(回流开始角)。

[8.第一变形例]

作为第一变形例，控制装置100能够构成为执行随着SR马达1的工作点从高负载侧向低负载侧移动而使施加电压逐渐降低的控制(电压渐变控制)。在此，参照图10A、图10B，说明第一变形例的控制装置100。在第一变形例的说明中，省略对于与上述实施方式相同的结构的说明。

图10A是用于说明电压渐变控制的SR马达1的N-T线图。图10B是用于说明执行了电压渐变控制时的电压的变化的图。如图10A、图10B所示，第一变形例的控制装置100执行电压渐变控制，在SR马达1的工作点与降压用的切换线A₀相比处于低负载区域内的情况下，以随着从相对高负载侧的工作点向低负载侧的工作点移动(变化)而使施加电压的降压量逐渐增大的方式，使施加电压连续降压。例如，在通常时的施加电压是600V的情况下，在控制装置100执行电压渐变控制时，施加电压从600V逐渐降低。另外，控制装置100能够控制降压部3而使施加电压逐渐降压。

进而，不限于电压的降压量，第一变形例的控制装置100还能够执行使电流的励磁宽度逐渐变化的控制(励磁宽度渐变控制)。也就是说，在第一变形例中，随着SR马达1的工作点从高负载区域向低负载区域移动(变化)，施加电压被逐渐降压，并且电流的励磁宽度逐渐展宽。例如，在通常时的施加电压是600V的情况下，控制装置100控制为在使施加电压从600V逐渐降低的同时使电流的励磁宽度逐渐展宽。或者，控制装置100构成为执行如下控制：在使施加电压从600V逐渐降低至预定电压之后，逐渐展宽电流的励磁宽度。另外，作为励磁宽度渐变控制的执行条件，包括工作点与使施加电压开始降压时的SR马达1的工作点相比向低负载侧移动(变化)的情况。

[9.第二变形例]

作为第二变形例，SR马达1能够构成为定子10的极数和转子20的极数的组合为六极/四极的倍数。例如，SR马达1也可以构成为具有12极的定子10和8极的转子20的构造。另外，如图11所示，SR马达1也可以构成为具有18极的定子10和12极的转子20的构造。或者，SR马达1也可以构成为具有24极的定子10和16极的转子20的构造。

[10.应用车辆]

SR马达1能够作为行驶用动力源搭载于车辆。在SR马达1搭载于车辆的情况下，在上述图3的步骤S1中，读入从加速踏板开度传感器输入的加速踏板开度信号、从车速传感器输入的车速信号等信息。另外，在图3的步骤S3中，使用加速踏板开度信号、车速信号以及预定的所需转矩用映射，运算所需转矩，导出与上述所需转矩对应的马达转矩指令值。

图12是表示应用车辆的一个例子的框架图。图12所示的车辆200具备发动机201、车轮202、变速箱(T/M)203、差速齿轮204、驱动轴205以及作为行驶用动力源的SR马达1。车辆200是四轮驱动车，发动机201驱动左右的前轮202FL、202FR，作为后置马达的SR马达1驱动左右的后轮202RL、202RR。

发动机201是公知的内燃机。在车辆200的前侧驱动装置中，发动机201经由变速箱203以及差速齿轮204与左右的驱动轴205、205连接。变速箱203是例如有级或无级的自动变速箱或手动变速箱。左右的驱动轴205、205中的一个驱动轴与左前轮202FL连接，另一个驱动轴与右前轮202FR连接。利用发动机201的输出转矩(发动机转矩)驱动前轮202FL、202FR。除了发动机201以外，车辆200还可以具备驱动前轮202FL、202FR的电动发电机(Motorgenerator，简称“MG”)。

SR马达1是所谓的轮内马达，在左右的后轮202RL、202RR分别各设置有一个。在车辆200的后侧驱动装置中，左后SR马达1RL连接于左后轮202RL、并且右后SR马达1RR连接于右后轮202RR。后轮202RL、202RR能够相互独立地旋转。利用左后SR马达1RL的输出转矩(马达转矩)驱动左后轮202RL。利用右后SR马达1RR的输出转矩(马达转矩)驱动右后轮202RR。各SR马达1RL、1RR经由逆变器2以及降压部3与电池4连接。SR马达1利用从电池4供给的电力作为电动机发挥功能，并且作为将从后轮202RL、202RR传递的转矩(外力)变换为电力的发电机发挥功能。逆变器2包括左后SR马达1RL用的电气电路和右后SR马达1RR用的电气电路。

控制装置100控制各SR马达1RL、1RR和发动机201。例如，控制装置100包括SR马达用控制部(SR马达用ECU)和发动机用控制部(发动机用ECU)。在该情况下，发动机用ECU利用吸气控制、燃料喷射控制、点火控制等，执行将发动机201的输出转矩调节成作为目标的转矩值的发动机转矩控制。另外，SR马达用ECU根据从转速传感器51输入的信号，执行对于各SR马达1RL、1RR的马达控制。转速传感器51包括检测左后SR马达1RL的转速的左后转速传感器51RL和检测右后SR马达1RR的转速的右后转速传感器51RR。

如图12所示，在将SR马达1作为后置马达搭载于车辆的情况下，控制装置100在上述图3所示的步骤S5中确定降压时的电压时，根据电压的可使用范围来确定降压时的电压。电压的可使用范围根据车辆200的前侧的驱动状态来确定。

具体而言，说明虽然预先将降压时的电压设定为300V，但电压的可使用范围内不包括300V的情况。在该情况下，在步骤S5中，首先，将预先设定的降压时的电压(300V)临时确定为施加电压，判定可否使用临时确定的上述施加电压。另外，在临时确定的施加电压(300V)在可使用范围内的情况下，将临时确定的施加电压(300V)直接确定为降压时的电压。另一方面，在临时确定的施加电压(300V)不包含于可使用范围内的情况下，将比临时确定的施加电压(300V)高的施加电压确定为降压时的电压。这样，在步骤S5中，虽然将施加电压确定为比通常时的600V低的电压，但能够将上述施加电压根据电压的可使用范围设定为比预先设定的300V大的电压。

将SR马达1作为行驶用动力源的车辆例不限于图12所示的例子。例如，也可以是调换图12所示的前侧驱动装置和后侧驱动装置，作为前置马达的SR马达1驱动左右的前轮202FL、202FR，发动机201驱动左右的后轮202RL、202RR的车辆。另外，作为图12所示的后侧驱动装置的变形例，也可以是将一个SR马达1经由差速齿轮以及左右的驱动轴连接到左右的后轮202RL、202RR的车辆。进而，作为其它应用车辆的例子，可以例举出未搭载发动机的车辆(电动汽车)。在电动汽车的情况下，也可以是在前后左右的车轮202的全部中设置有作为轮内马达的SR马达1的四轮驱动车。作为电动汽车的其它例子，既可以是作为前侧轮内马达的两个SR马达1驱动左右的前轮202FL、202FR的前轮驱动的电动汽车，或者也可以是作为后置马达的SR马达1驱动左右的后轮202RL、202RR的后轮驱动的电动汽车。在是后轮驱动的电动汽车的情况下，既可以是利用一个SR马达1驱动左右的后轮202RL、202RR的车辆，也可以是在左右的后轮202RL、202RR各个中设置有作为轮内马达的SR马达1的车辆。

Claims

1.一种用于开关磁阻马达的控制装置，其特征在于，

所述控制装置包括电子控制单元，所述电子控制单元构成为在低负载区域驱动所述开关磁阻马达的情况下执行对所述开关磁阻马达施加比在高负载区域驱动所述开关磁阻马达时施加的电压降低的电压的降压控制，

所述电子控制单元构成为在所述低负载区域内在相对高负载侧的区域驱动所述开关磁阻马达的情况下执行所述降压控制，并且将流过所述开关磁阻马达的电流的励磁宽度控制为预定宽度，

所述电子控制单元构成为在所述低负载区域内在相对低负载侧的区域驱动所述开关磁阻马达的情况下执行所述降压控制，并且执行使流过所述开关磁阻马达的电流的所述励磁宽度比所述预定宽度扩大的励磁宽度扩大控制。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述低负载区域是满足所述开关磁阻马达的转速低于预定转速这一条件、和所述开关磁阻马达的转矩小于预定转矩这一条件中的至少任意一个条件的驱动区域。

3.根据权利要求1或者2所述的控制装置，其特征在于，

所述电子控制单元构成为在执行所述降压控制时，随着所述开关磁阻马达的工作点在所述低负载区域内从相对高负载侧的工作点变化到相对低负载侧的工作点，使对所述开关磁阻马达施加的电压逐渐降压。

4.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，

所述电子控制单元构成为在执行所述励磁宽度扩大控制时，随着在所述低负载区域内所述开关磁阻马达的工作点变化到相对低负载侧，使所述电流的励磁宽度逐渐扩大。

5.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，

所述电子控制单元构成为在执行所述降压控制时控制为在对所述开关磁阻马达施加正电压的状态下流过所述开关磁阻马达的电流的值上升至最大电流值之后缓慢降低的电流波形。

6.根据权利要求5所述的控制装置，其特征在于，

所述电流的值缓慢降低的电流波形是与使对所述开关磁阻马达施加的电压为0V的状态的电流波形或者对所述开关磁阻马达施加负电压的状态的电流波形相比，所述电流的值缓慢降低的电流波形。