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【発明の名称】 充電制御装置及び充電制御方法
【発明者】 【氏名】中村 秀男

【氏名】堀田 豊

【氏名】鈴木 明
【要約】 【課題】モータの充電中にロータが振動して騒音が発生したり、ギヤの歯面にフレッチングが生じたりすることがないようにする。

【解決手段】複数の相のステータコイル１５〜１７を備えたステータと、該ステータに対して回転自在に配設され、少なくとも一つの極対を備えたロータ３５と、蓄電手段と、モータ駆動時において、直流電流を各相の電流に変換し、該各相の電流を前記各ステータコイル１５〜１７に供給して前記ロータ３５によってトルクを発生させ、充電時において、商用電源２５から供給された交流電流を直流電流に変換し、該直流電流を前記ステータコイル１５〜１７を介して蓄電手段に変圧して供給する電流供給手段と、充電時において、該電流供給手段を作動させてステータにおける所定の保持位置に磁束を発生させ、ロータ３５を前記保持位置に保持するロータ保持手段とを有する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数の相のステータコイルを備えたステータと、該ステータに対して回転自在に配設され、少なくとも一つの極対を備えたロータと、蓄電手段と、モータ駆動時において、前記蓄電手段から供給された直流電流を各相の電流に変換し、該各相の電流を前記各ステータコイルに供給して前記ロータによってトルクを発生させ、充電時において、商用電源から供給された交流電流を直流電流に変換し、該直流電流を前記ステータコイルを介して蓄電手段に変圧して供給する電流供給手段と、充電時において、該電流供給手段を作動させてステータにおける所定の保持位置に磁束を発生させ、ロータを前記保持位置に保持するロータ保持手段とを有することを特徴とする充電制御装置。
【請求項２】 前記ロータの位置を検出するロータ位置検出手段を有し、前記ロータ保持手段は、前記ロータの位置に対応する保持位置に磁束を発生させる請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】 前記ロータ保持手段は、互いに隣接する異なる相のステータコイルを同じ極性に励磁する請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項４】 前記電流供給手段はインバータブリッジ、及び該インバータブリッジに並列に接続された整流・スイッチング手段を備える請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項５】 前記ロータ保持手段は、トルクを発生させることができない位置にロータを固定するロータ固定手段と、固定されたロータの位置に対応する保持位置に磁束を発生させる磁束発生手段とを備える請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項６】 前記ロータ保持手段は、トルクを発生させることができない位置にロータを固定するロータ固定手段と、固定されたロータの極対の中間の位置に対応する保持位置に磁束を発生させる磁束発生手段とを備える請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項７】 前記ロータ固定手段はパーキング装置である請求項５又は６に記載の充電制御装置。
【請求項８】 前記ロータが固定されてない場合に、前記ロータによってトルクを発生させてパーキング装置をロック状態に置くロック状態形成手段を有する請求項７に記載の充電制御装置。
【請求項９】 商用電源から供給された交流電流を直流電流に変換し、該直流電流をステータコイルを介して蓄電手段に変圧して供給するとともに、ステータにおける所定の保持位置に磁束を発生させ、ロータを前記保持位置に保持することを特徴とする充電制御方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、充電制御装置及び充電制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、電動車両においては、ステータ及びロータによって構成されるＤＣブラシレスモータ、リラクタンスモータ等のモータが使用され、前記ステータに配設されたステータコイルに電流を供給することによって前記モータが駆動されるようになっている。
【０００３】そのために、電流波形制御回路及びベースドライブ回路を備えたモータ駆動装置が配設され、前記電流波形制御回路において、前記ロータの位置、すなわち、磁極の位置に対応させてＵ相、Ｖ相及びＷ相の正弦波信号が発生させられるとともに、電流指令値が発生させられ、かつ、前記正弦波信号及び電流指令値に基づいて、該電流指令値に対応するパルス幅を有する各相のパルス幅変調信号が発生させられ、該パルス幅変調信号がベースドライブ回路に送られる。
【０００４】該ベースドライブ回路は、前記パルス幅変調信号に対応させてトランジスタ駆動信号を発生させ、該トランジスタ駆動信号をインバータブリッジに対して出力する。該インバータブリッジは、６個のトランジスタを有し、前記トランジスタ駆動信号がオンの間だけトランジスタをオンにして各相の電流を発生させ、該各相の電流を前記ステータコイルに供給する。このようにして、前記モータ駆動装置を作動させることによってモータを駆動し、電動車両を走行させることができる。
【０００５】そのために、前記インバータブリッジにバッテリが接続され、該バッテリからの直流電流がインバータブリッジによって各相の電流に変換されるようになっている。したがって、バッテリ残量が少なくなると、前記各ステータコイルに商用電源を接続し、前記バッテリを充電するようにしている。すなわち、ロータによって発生させられるトルクにアンバランスが生じないように、前記商用電源から交流電流を、各相のステータコイルに均等に１／３ずつ供給するようにしている。この場合、充電リアクトル（アキュムレータ）として各ステータコイルが利用され、インバータブリッジの各アームにおいて一対のトランジスタが交互にオン・オフさせられる（特開平６−２４５３２７号公報及び特開平６−３２７１０２号公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来の充電制御方法においては、ステータコイルは三相対称巻線から成るので、各ステータコイルに等しい電流が流れると、モータの内部において発生させられる相互インダクタンスによって自己インダクタンスが打ち消され、該自己インダクタンスがその分小さくなってしまう。
【０００７】その結果、充電に必要な自己インダクタンスを確保することができなくなり、トランジスタのオン・オフに伴って発生する電流リップルが大きくなるだけでなく、充電利用率が低くなってしまう。そこで、充電を行う際に、１相のステータコイルだけに電流を流すようにした充電制御方法が考えられる。この場合、インバータブリッジにおける１相のアームだけを利用し、一対のトランジスタをオン・オフさせることによって、相互インダクタンスが発生するのを防止し、充電に必要な自己インダクタンスを確保するようにしている。
【０００８】ところが、ステータコイルに流れる交流電流によってステータの特定の位置に交番磁界が発生させられ、ロータの永久磁石、突極鉄心等とステータの鉄心との間において吸引及び反発が繰り返され、ロータが振動して騒音が発生してしまう。図２は従来の充電制御方法が適用されたＤＣブラシレスモータの概念図である。
【０００９】図において、１０１はステータ、１０２はＵ相のステータコイル、１０３はＶ相のステータコイル、１０４はＷ相のステータコイル、１０５は図示しないロータに配設された永久磁石である。この場合、図示しないバッテリを充電するに当たり、充電リアクトルとしてステータコイル１０２を利用すると、前記ステータコイル１０２に流れる交流電流によってステータ１０１の位置Ｐ１、Ｐ２に交番磁界が発生させられる。その結果、図に示すような位置に永久磁石１０５が配設されていると、該永久磁石１０５とステータ１０１の図示しない鉄心との間において吸引及び反発が繰り返され、ロータが振動して騒音を発生させてしまう。
【００１０】図３は従来の充電制御方法が適用されたリラクタンスモータの概念図である。図において、１０１はステータ、１０２はＵ相のステータコイル、１０３はＶ相のステータコイル、１０４はＷ相のステータコイル、１０６は図示しないロータに形成された突極鉄心である。この場合、図示しないバッテリを充電するに当たり、充電リアクトルとしてステータコイル１０２を利用すると、前記ステータコイル１０２に流れる交流電流によってステータ１０１の位置Ｐ１、Ｐ２に交番磁界が発生させられる。その結果、図に示すような位置に突極鉄心１０６が配設されていると、該突極鉄心１０６とステータ１０１の図示しない鉄心との間において吸引及び反発が繰り返され、ロータが振動して騒音を発生させてしまう。
【００１１】ところで、前記各モータによって発生させられた回転は、図示しない変速装置によって変速されて図示しない駆動輪に伝達されるようになっているので、前記モータは変速装置を構成するギヤと連結される。したがって、前記バッテリの充電中にロータが振動するとギヤも振動し、ギヤのバックラッシュによってギヤの各歯面が衝突を繰り返すので、騒音が発生するだけでなく、前記歯面にフレッチングが生じてしまうことがある。
【００１２】本発明は前記従来の充電制御方法の問題点を解決して、モータの充電中にロータが振動して騒音が発生したり、ギヤの歯面にフレッチングが生じたりすることがない充電制御装置及び充電制御方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】そのために、本発明の充電制御装置においては、複数の相のステータコイルを備えたステータと、該ステータに対して回転自在に配設され、少なくとも一つの極対を備えたロータと、蓄電手段と、モータ駆動時において、前記蓄電手段から供給された直流電流を各相の電流に変換し、該各相の電流を前記各ステータコイルに供給して前記ロータによってトルクを発生させ、充電時において、商用電源から供給された交流電流を直流電流に変換し、該直流電流を前記ステータコイルを介して蓄電手段に変圧して供給する電流供給手段と、充電時において、該電流供給手段を作動させてステータにおける所定の保持位置に磁束を発生させ、ロータを前記保持位置に保持するロータ保持手段とを有する。
【００１４】本発明の他の充電制御装置においては、さらに、前記ロータの位置を検出するロータ位置検出手段を有し、前記ロータ保持手段は、前記ロータの位置に対応する保持位置に磁束を発生させる。本発明の更に他の充電制御装置においては、さらに、前記ロータ保持手段は、互いに隣接する異なる相のステータコイルを同じ極性に励磁する。
【００１５】本発明の更に他の充電制御装置においては、さらに、前記電流供給手段はインバータブリッジ、及び該インバータブリッジに並列に接続された整流・スイッチング手段を備える。本発明の更に他の充電制御装置においては、さらに、前記ロータ保持手段は、トルクを発生させることができない位置にロータを固定するロータ固定手段と、固定されたロータの位置に対応する保持位置に磁束を発生させる磁束発生手段とを備える。
【００１６】本発明の更に他の充電制御装置においては、さらに、前記ロータ保持手段は、トルクを発生させることができない位置にロータを固定するロータ固定手段と、固定されたロータの極対の中間の位置に対応する保持位置に磁束を発生させる磁束発生手段とを備える。本発明の更に他の充電制御装置においては、さらに、前記ロータ固定手段はパーキング装置である。
【００１７】本発明の更に他の充電制御装置においては、さらに、前記ロータが固定されてない場合に、前記ロータによってトルクを発生させてパーキング装置をロック状態に置くロック状態形成手段を有する。本発明の充電制御方法においては、商用電源から供給された交流電流を直流電流に変換し、該直流電流をステータコイルを介して蓄電手段に変圧して供給するとともに、ステータにおける所定の保持位置に磁束を発生させ、ロータを前記保持位置に保持する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態におけるモータ駆動装置の概念図である。図において、３１はモータであり、該モータ３１は、複数、すなわち、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイル１５〜１７、及び該ステータコイル１５〜１７の内側において回転自在に配設されたロータ３５を有し、該ロータ３５は、２個の極から成る極対を少なくとも一つ備える。本実施の形態において、前記モータ３１はＤＣブラシレスモータによって構成され、前記ロータ３５は２個の磁極から成る磁極対を三つ備える。なお、モータ３１がリラクタンスモータによって構成される場合、ロータ３５は２個の突極鉄心から成る突極鉄心対を少なくとも一つ備える。また、本実施の形態において、前記ロータ３５は、ステータコイル１５〜１７の内側において回転自在に配設されるが、ステータコイル１５〜１７の外側において回転自在に配設することもできる。
【００１９】前記モータ３１を駆動して電動車両を走行させる場合は、蓄電手段としてのバッテリ３３からの直流電流がインバータブリッジ４０によって各相の電流に変換され、該各相の電流はそれぞれ各ステータコイル１５〜１７に供給される。そのために、前記インバータブリッジ４０は、コンデンサ１３及び各相のアーム２１〜２３を備え、前記アーム２１にトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２が、前記アーム２２にトランジスタＴｒ３、Ｔｒ４が、前記アーム２３にトランジスタＴｒ５、Ｔｒ６がそれぞれ配設されるとともに、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のエミッタ・コレクタ間にそれぞれダイオードＤ１〜Ｄ６が接続される。そして、前記ステータコイル１５〜１７の中性点Ｐ３と前記トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２の中間点Ｐ４とがステータコイル１５によって、前記中性点Ｐ３と前記トランジスタＴｒ３、Ｔｒ４の中間点Ｐ５とがステータコイル１６によって、前記中性点Ｐ３と前記トランジスタＴｒ５、Ｔｒ６の中間点Ｐ６とがステータコイル１７によってそれぞれ接続される。
【００２０】また、前記ロータ３５に連結されたロータシャフト４２に、ロータ位置検出手段としてのレゾルバ（ＲＥ）４３の図示しない回転子が同軸的に連結される。そして、前記レゾルバ４３にはロータ位置算出回路４４が接続され、該ロータ位置算出回路４４は、前記レゾルバ４３に交流電圧を印加するとともに、レゾルバ４３からレゾルバ信号を受けて前記ロータ３５の位置、すなわち、磁極の位置を算出し、モータ制御回路４５に対して磁極位置信号を出力する。
【００２１】したがって、車両制御回路４６が、モータ駆動時に電流指令値を発生させてモータ制御回路４５に送ると、該モータ制御回路４５は、前記電流指令値に対応するパルス幅を有する３相のパルス幅変調信号を発生させ、該パルス幅変調信号をゲート駆動回路５１に対して出力する。該ゲート駆動回路５１は、前記パルス幅変調信号を受けて、６個のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を駆動するためのトランジスタ駆動信号をそれぞれ発生させ、インバータブリッジ４０に対して出力する。
【００２２】その結果、前記ステータコイル１５〜１７に各相の電流が供給され、ロータ３５によってトルクが発生させられる。なお、前記車両制御回路４６には、アクセル信号、ブレーキ信号、シフト信号、充電信号、パーキング信号等が入力される。また、５２は補機用１２〔Ｖ〕電源に接続された電源回路であり、該電源回路５２は、前記ゲート駆動回路５１に駆動電圧を印加するとともに、モータ制御回路４５及び車両制御回路４６に制御電源電圧を印加する。
【００２３】そして、前記トランジスタ駆動信号によって各アーム２１〜２３ごとに前記トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を選択的にオン・オフさせると、バッテリ３３からの直流電流が各相の電流に変換され、該各相の電流はそれぞれステータコイル１５〜１７に供給される。ところで、前記バッテリ３３のバッテリ残量が少なくなると、バッテリ３３を充電することができるようになっている。
【００２４】そのために、前記インバータブリッジ４０の各アーム２１〜２３と並列に整流・スイッチング手段としての充電用アーム２４が接続され、前記インバータブリッジ４０及び充電用アーム２４によって電流供給手段が構成される。該充電用アーム２４は、２個のダイオードＤ７、Ｄ８、及び該各ダイオードＤ７、Ｄ８のアノード・カソード間を接続するトランジスタＴｒ７、Ｔｒ８から成る。
【００２５】そして、前記中性点Ｐ３と前記トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８の中間点Ｐ７とが商用電源２５によって接続される。なお、前記トランジスタＴｒ７、Ｔｒ８のオン・オフは、前記ゲート駆動回路５１によって出力されるトランジスタ駆動信号に従って行われる。次に、バッテリ３３を充電するための充電制御装置及び充電制御方法について説明する。
【００２６】図４は本発明の第１の実施の形態におけるモータの第１の概念図、図５は他のモータの概念図、図６は本発明の第１の実施の形態におけるＵ相のアームの状態を示す等価回路図、図７は本発明の第１の実施の形態におけるＶ相のアームの状態を示す等価回路図、図８は本発明の第１の実施の形態におけるモータの第２の概念図である。
【００２７】図において、１３はコンデンサ、３１はモータ、３２はステータ、３４はロータ３５（図１）に配設された永久磁石であり、前記ステータ３２はＵ相、Ｖ相及びＷ相のステータコイル１５〜１７を有する。ところで、バッテリ３３を充電するに当たり、車両制御回路４６の図示しないロータ保持手段は、各相のアーム２１〜２３のうちの二つのアームを使用し、商用電源２５から供給される交流電流ＩACが正である場合と負である場合とで、互いに異なる相のステータコイルに前記交流電流ＩACを供給するように前記トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ８をオン・オフさせる。
【００２８】例えば、図４に示すモータ３１においては、バッテリ３３を充電するためにＵ相及びＶ相のアームが使用され、商用電源２５から供給される交流電流ＩACはステータコイル１５、１６を選択的に流れる。すなわち、前記交流電流ＩACが正である場合、第１段階でトランジスタＴｒ２をオンに、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ３〜Ｔｒ８をオフにすると、商用電源２５から供給される交流電流ＩACはステータコイル１５、トランジスタＴｒ２及びダイオードＤ８を矢印Ａ方向に流れ、ステータコイル１５に電気エネルギーが蓄えられる。続いて、第２段階でトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ８をオフにすると、前記ステータコイル１５に蓄えられていた電気エネルギーが放出され、正のＵ相の電流ＩU が直流電流になってステータコイル１５、ダイオードＤ１、バッテリ３３及びダイオードＤ８を矢印Ｂ方向に流れる。
【００２９】その結果、図４に示すように、矢印Ｅ方向に磁束が発生させられ、ステータコイル１５の正極（Ｕ＋）側がＳ極に励磁され、負極（Ｕ−）側がＮ極に励磁されるので、前記永久磁石３４のＮ極がステータコイル１５の正極側に、永久磁石３４のＳ極がステータコイル１５の負極側にそれぞれ吸引される。次に、前記交流電流ＩACが負である場合、第１段階でトランジスタＴｒ３をオンに、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ４〜Ｔｒ８をオフにすると、商用電源２５から供給される交流電流ＩACはダイオードＤ７、トランジスタＴｒ３及びステータコイル１６を矢印Ｃ方向に流れ、ステータコイル１６に電気エネルギーが蓄えられる。続いて、第２段階でトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ８をオフにすると、前記ステータコイル１６に蓄えられていた電気エネルギーが放出され、負のＶ相の電流ＩV が直流電流になってダイオードＤ７、バッテリ３３、ダイオードＤ４及びステータコイル１６を矢印Ｄ方向に流れる。
【００３０】その結果、図４に示すように、矢印Ｆ方向に磁束が発生させられ、ステータコイル１６の負極（Ｖ−）側がＳ極に励磁され、ステータコイル１６の正極（Ｖ＋）側がＮ極に励磁されるので、前記永久磁石３４のＮ極がステータコイル１６の負極側に、永久磁石３４のＳ極がステータコイル１６の正極側にそれぞれ吸引される。
【００３１】このように、前記交流電流ＩACは直流電流に変換され、変圧されてバッテリ３３に供給され、充電が行われる。そして、Ｕ相のアームのトランジスタＴｒ２及びＶ相のアームのトランジスタＴｒ３をオン・オフさせることによって、前記交流電流ＩACが正である場合に矢印Ｅ方向に磁束を発生させ、交流電流ＩACが負である場合に矢印Ｆ方向に磁束を発生させるようにしているが、トランジスタＴｒ１、Ｔｒ４をオン・オフさせることによって、前記交流電流ＩACが正である場合に矢印Ｅ方向と反対の方向に磁束を発生させ、交流電流ＩACが負である場合に矢印Ｆ方向と反対の方向に磁束を発生させることもできる。
【００３２】また、同様に、Ｖ相のアーム２２のトランジスタＴｒ４及びＷ相のアーム２３のトランジスタＴｒ５をオン・オフさせたり、Ｖ相のアーム２２のトランジスタＴｒ３及びＷ相のアーム２３のトランジスタＴｒ６をオン・オフさせたりすることもできる。さらに、同様に、Ｗ相のアーム２３のトランジスタＴｒ６及びＵ相のアーム２１のトランジスタＴｒ１をオン・オフさせたり、Ｗ相のアーム２３のトランジスタＴｒ５及びＵ相のアームのトランジスタＴｒ２をオン・オフさせたりすることもできる。
【００３３】したがって、図４に示すように磁極数が２である場合、第１の励磁方法においては、ステータコイル１５の正極側及びステータコイル１６の負極側をＳ極に、ステータコイル１５の負極側及びステータコイル１６の正極側をＮ極にそれぞれ励磁させることができる。また、第２の励磁方法においては、ステータコイル１５の正極側及びステータコイル１７の負極側をＳ極に、ステータコイル１５の負極側及びステータコイル１７の正極側をＮ極にそれぞれ励磁させ、第３の励磁方法においては、ステータコイル１５の負極側及びステータコイル１６の正極側をＳ極に、ステータコイル１５の正極側及びステータコイル１６の負極側をＮ極にそれぞれ励磁させ、第４の励磁方法においては、ステータコイル１５の負極側及びステータコイル１７の正極側をＳ極に、ステータコイル１５の正極側及びステータコイル１７の負極側をＮ極にそれぞれ励磁させ、第５の励磁方法においては、ステータコイル１６の正極側及びステータコイル１７の負極側をＳ極に、ステータコイル１６の負極側及びステータコイル１７の正極側をＮ極にそれぞれ励磁させ、第６の励磁方法においては、ステータコイル１６の負極側及びステータコイル１７の正極側をＳ極に、ステータコイル１６の正極側及びステータコイル１７の負極側をＮ極にそれぞれ励磁させることができる。
【００３４】なお、図８に示すように、前記モータ３１が、磁極数が６であるＤＣブラシレスモータである場合、ステータ３２には、ステータコイル１５〜１７がそれぞれ６個ずつ配設され、ロータ３５には３個の永久磁石３４が配設される。その結果、１８とおりの励磁方法でステータコイル１５〜１７を励磁させることができる。
【００３５】このように、互いに隣接する異なる相のステータコイルを同じ極性に励磁すると、ステータコイル１５〜１７に流れる各相の電流ＩU 、ＩV 、ＩW によってステータ３２の特定の位置に交番磁界が発生させられることがなくなる。したがって、ロータ３５の永久磁石３４とステータ３２の鉄心との間において吸引及び反発が繰り返されることがなくなるので、ロータ３５が振動して騒音が発生するのを防止することができる。
【００３６】また、前記磁極の位置をレゾルバ４３によって検出し、検出された磁極の位置に対応する保持位置において、互いに隣接する異なる相のステータコイルを同じ極性に励磁すると、ロータ３５を保持する吸引力を大きくすることができるので、ロータ３５が振動して騒音が発生するのを一層防止することができる。なお、Ｕ相のアーム２１だけを使用してバッテリ３３を充電しようとすると、図５に示すように、Ｕ相のステータコイル１５によって矢印Ｇ方向及び矢印Ｈ方向に交互に磁束が発生させられ、ステータコイル１５の正極側及び負極側が交互に異なる極性Ｎ、Ｓに励磁されることになる。したがって、ロータ３５が振動して騒音を発生するのを防止することはできない。
【００３７】ところで、前記モータ３１によって発生させられた回転は、図示しない変速装置によって変速されて図示しない駆動輪に伝達されるようになっているので、前記モータ３１は変速装置を構成するギヤと連結される。したがって、前記バッテリ３３の充電中にロータ３５が振動するとギヤも振動するが、本実施の形態においては、ロータ３５が振動するのを防止することができるので、ギヤも振動することがなく、ギヤのバックラッシュによってギヤの各歯面が衝突を繰り返すことがなくなる。その結果、騒音が発生したり、前記歯面にフレッチングが生じたりするのを防止することができる。
【００３８】なお、永久磁石３４を備えないリラクタンスモータにおいても、同様に商用電源２５から供給される交流電流ＩACの極性に対応させて、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン・オフすることによって、ステータ３２の特定の位置に交番磁界が発生させられるのを防止することができる。ところで、バッテリ３３の充電を開始するに当たり、前記第１〜第６の励磁方法でステータコイル１５〜１７の正極側又は負極側を励磁するようになっているが、励磁に伴ってロータ３５の永久磁石３４が所定のステータコイルに吸引され、ロータ３５が回動させられる。そして、該ロータ３５の回動量は、バッテリ３３の充電を開始したときの磁極の位置及び前記励磁方法によって異なる。
【００３９】そこで、車両制御回路４６は、バッテリ３３の充電を開始するときに前記ロータ３５の回動量が最も少なくなるようにしている。図９は本発明の第１の実施の形態における充電制御装置の動作を示すフローチャートである。車両制御回路４６（図１）は、運転者によって所定の図示しないスイッチ等が操作されてバッテリ３３の充電を開始する旨の指示が出されたかどうかを判断し、充電の開始が指示された場合は、運転者が図示しないシフトレバーを操作して、パーキングレンジが選択されたことを表すシフト信号、すなわち、パーキングレンジ信号が発生したかどうかを判断する。
【００４０】次に、前記車両制御回路４６は、前記パーキングレンジ信号が発生した場合はレゾルバ４３によって磁極の位置を検出し、検出された磁極の位置に対応する保持位置に配設された、発生するトルクが少ない二つの相を選択し、充電を開始する。そして、前記車両制御回路４６は、バッテリ３３の充電を終了する旨の指示が出されたかどうかを判断し、指示が出された場合は処理を終了する。
【００４１】次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１ 充電の開始が指示されたかどうかを判断する。充電の開始が指示された場合はステップＳ２に進み、指示されていない場合は処理を終了する。
ステップＳ２ パーキングレンジ信号が発生したかどうかを判断する。パーキングレンジ信号が発生した場合はステップＳ３に進み、発生していない場合は処理を終了する。
ステップＳ３ 磁極の位置を検出する。
ステップＳ４ 磁極の位置に対応する保持位置に配設された、発生するトルクが少ない相を選択し、充電を開始する。
ステップＳ５ 充電を終了する旨の指示が出されるのを待機し、指示が出されると処理を終了する。
【００４２】次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１０は本発明の第２の実施の形態におけるモータ駆動装置の概念図である。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。この場合、インバータブリッジ４０の各アーム２１〜２３と並列に整流・スイッチング手段としての充電用アーム３６が接続される。該充電用アーム３６は、２個のダイオードＤ７、Ｄ８、及び該各ダイオードＤ７、Ｄ８のアノード・カソード間を接続するスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２から成る。該スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２はゲート駆動回路５１（図１）から出力されたトランジスタ駆動信号に従ってオン・オフさせられる。
【００４３】次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。ところで、ＤＣブラシレスモータ、リラクタンスモータ等のモータを駆動する場合、ステータコイルに流れる電流によって発生させられる磁束に基づいて、ロータの永久磁石、突極鉄心等とステータの鉄心とが吸引及び反発を繰り返す特性を利用している。このことからすると、トルクを全く発生させない磁極の位置が存在する。
【００４４】図１１は本発明の第３の実施の形態における充電制御方法が適用されたＤＣブラシレスモータの概念図である。図において、３２はステータ、６２はＵ相のステータコイル、６３はＶ相のステータコイル、６４はＷ相のステータコイル、６５はロータ３５（図１）に配設された永久磁石である。
【００４５】この場合、蓄電手段としての図示しないバッテリを充電するに当たり、充電リアクトルとしてステータコイル６２を利用すると、前記ステータコイル６２に流れる交流電流によってステータ３２の位置Ｐ１、Ｐ２に、交番磁界が発生させられ、磁束が発生させられる。その結果、図に示すような位置に永久磁石６５が配設されていると、永久磁石６５とステータ３２の図示しない鉄心との間において吸引及び反発が繰り返されるが、磁極の位置に対応する保持位置に磁束が発生させられるので、ロータ３５はトルクを発生させない。したがって、前記保持位置においてロータ３５を保持することができる。
【００４６】図１２は本発明の第３の実施の形態における充電制御方法が適用されたリラクタンスモータの概念図である。図において、３２はステータ、６２はＵ相のステータコイル、６３はＶ相のステータコイル、６４はＷ相のステータコイル、６６はロータ３５（図１）に配設された突極鉄心である。
【００４７】この場合、図示しないバッテリを充電するに当たり、充電リアクトルとしてステータコイル６２を利用すると、前記ステータコイル６２に流れる交流電流によってステータ３２の位置Ｐ１、Ｐ２が保持位置とされ、該保持位置に交番磁界が発生させられて磁束が発生させられる。その結果、図の実線で示すような位置に突極鉄心６６が配設されていると、突極鉄心６６とステータ３２の図示しない鉄心との間において吸引及び反発が繰り返されるが、突極鉄心６６の位置に対応する保持位置に磁束が発生させられるので、ロータ３５はトルクを発生させない。なお、リラクタンスモータの場合、ロータ３５に磁性がないので、図の破線で示すようなロータ３５の突極鉄心対の中間の位置に対応する保持位置に磁束が発生させられるときも、ロータ３５はトルクを発生させない。したがって、前記各保持位置においてロータ３５を保持することができる。
【００４８】ところで、電動車両には、駐車中に車両が動かないようにパーキング装置が配設されていて、運転者が、電動車両を停止させてシフトレバーを操作することによって、パーキングレンジが選択され、パーキング装置が作動させられるようになっている。図１３は本発明の第３の実施の形態におけるパーキング装置のロック状態を示す図、図１４は本発明の第３の実施の形態におけるパーキング装置の解放状態を示す図、図１５は本発明の第３の実施の形態における電動車両の動力伝達系を示す図である。
【００４９】図において、３１はモータ、６０は図示しないロータシャフトに一体的に連結された出力軸、６７はカウンタドライブギヤ、６８はパーキングギヤ、７１はカウンタシャフト、７２は前記カウンタドライブギヤ６７と噛（し）合するカウンタドリブンギヤ、７３は出力ギヤ、７４はリングギヤ、７５は該リングギヤ７４を介して伝達された回転を図示しない左右の駆動輪に伝達するディファレンシャル装置である。なお、前記リングギヤ７４の歯数は出力ギヤ７３の歯数と比べて大きくされ、出力ギヤ７３及びリングギヤ７４によって変速装置（減速機）が構成される。
【００５０】パーキング装置は、図示しないディテントレバーによって進退させられるロッド、該ロッドの所定位置において摺（しゅう）動自在に配設されたカム、該カムを支持する支持部、前記カムを進退させたときに揺動させられるパーキングポール７６及びパーキングギヤ６８を有し、前記パーキングポール７６は爪７７を備える。そして、前記パーキング装置によってロータ固定手段が構成される。
【００５１】前記パーキングギヤ６８は、前記出力軸６０と連結され、電動車両が前進したり後退したりするときに回転させられる。また、前記パーキングポール７６は、ポールシャフト７８を中心にして揺動自在に支持され、図１３に示すように爪７７とパーキングギヤ６８の歯溝７９とを噛合させたり、図１４に示すように爪７７を前記歯溝７９から解放させたりする。
【００５２】したがって、運転者が図示しないシフトレバーを操作することによってディテントレバーを回転させ、前記ロッドを前進させると、カムが、パーキングポール７６の先端部と支持部との間に進入し、パーキングポール７６を回動させ、爪７７と歯溝７９とを噛合させることができる。このように、運転者がシフトレバーを操作してパーキングレンジを選択し、パーキング装置をロックさせることができる。
【００５３】そこで、運転者が、バッテリ３３（図１）を充電するために電動車両を停止させ、パーキング装置をロックさせて爪７７と歯溝７９とを噛合させたときに、前記永久磁石６５（図１１）、突極鉄心６６（図１２）等を図１１又は１２に示すような状態になるようにロータ３５とパーキングギヤ６８とを連結させておくと、バッテリ３３の充電時においては、前記車両制御回路４６の図示しない磁束発生手段によって、前記永久磁石６５、突極鉄心６６等の位置に対応する保持位置、又は突極鉄心対の中間の位置に対応する保持位置に磁束が発生させられるので、ロータ３５は、トルクを発生させず、保持される。
【００５４】したがって、ロータ３５の永久磁石６５とモータ３１の鉄心との間において吸引及び反発が繰り返されることがなくなるので、ロータ３５が振動して騒音が発生するのを防止することができる。また、ロータ３５が振動するのを防止することができるので、カウンタドライブギヤ６７、カウンタドリブンギヤ７２、出力ギヤ７３、リングギヤ７４等の各ギヤも振動することがなく、該ギヤのバックラッシュによってギヤの各歯面が衝突を繰り返すことがなくなる。したがって、騒音が発生したり、歯面にフレッチングが生じたりするのを防止することができる。
【００５５】なお、前記パーキングギヤ６８は、ロータ３５にトルクを発生させることがない位置の数だけ歯溝７９を備える。したがって、パーキングギヤ６８がＤＣブラシレスモータである場合、磁極数をｍとすると、前記パーキングギヤ６８は、３・ｍ個の歯溝７９を有し、パーキングギヤ６８がリラクタンスモータである場合、磁極数をｎとすると、前記パーキングギヤ６８は、３・２・ｎ個の歯溝７９を有する。
【００５６】次に、本実施の形態を他の動力伝達系を備えた電動車両に適用した例について説明する。図１６は本発明の第３の実施の形態における電動車両の他の動力伝達系を示す図である。図において、３１はモータ、６０は図示しないロータシャフトに一体的に連結された出力軸、６８はパーキングギヤ、９８はプラネタリギヤユニット、ＣＲはキャリヤ、７５は該キャリヤＣＲを介して伝達された回転を図示しない左右の駆動輪に伝達するディファレンシャル装置である。なお、前記プラネタリギヤユニット９８によって変速装置（減速機）が構成される。
【００５７】次に、前記構成の充電制御装置の動作について説明する。図１７は本発明の第３の実施の形態における充電制御装置の動作を示すフローチャートである。車両制御回路４６（図１）は、運転者によって所定の図示しないスイッチ等が操作されてバッテリ３３の充電を開始する旨の指示が出されたかどうかを判断し、充電の開始が指示された場合は、パーキングレンジ信号が発生したかどうかを判断する。
【００５８】次に、前記車両制御回路４６は、前記パーキングレンジ信号が発生した場合、例えば、パーキングポール７６の位置を検出する図示しない位置センサからの信号に基づいてパーキング装置がロック状態にあるかどうかを判断する。そして、パーキング装置がロック状態にない場合、前記車両制御回路４６の図示しないロック状態形成手段は、モータ３１を駆動してロータ３５にトルクを発生させ、パーキングギヤ６８をわずかに回転させ、パーキング装置をロック状態にする。一方、パーキング装置がロック状態にある場合、前記車両制御回路４６は、レゾルバ４３によって磁極の位置を検出し、検出された磁極の位置に対応する保持位置に配設された、発生するトルクが少ない相を選択し、充電を開始する。
【００５９】そして、前記車両制御回路４６は、バッテリ３３の充電を終了する旨の指示が出されたかどうかを判断し、指示が出された場合は処理を終了する。次に、フローチャートについて説明する。
ステップＳ１１ 充電の開始が指示されたかどうかを判断する。充電の開始が指示された場合はステップＳ１２に進み、指示されていない場合は処理を終了する。
ステップＳ１２ パーキングレンジ信号が発生したかどうかを判断する。パーキングレンジ信号が発生した場合はステップＳ１３に進み、発生していない場合は処理を終了する。
ステップＳ１３ パーキングギヤ６８がロック状態にあるかどうかを判断する。パーキングギヤ６８がロック状態にある場合はステップＳ１５に、ロック状態にない場合はステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４ ロータ３５にトルクを発生させてパーキングギヤ６８をロックさせ、ステップＳ１３に戻る。
ステップＳ１５ 磁極の位置を検出する。
ステップＳ１６ 検出された磁極の位置に対応する保持位置に配設された、発生するトルクが少ない相を選択し、充電を開始する。
ステップＳ１７ 充電を終了する旨の指示が出されたかどうかを判断する。充電を終了する旨の指示が出された場合は処理を終了し、指示されていない場合はステップＳ１６に戻る。
【００６０】なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００６１】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によれば、充電制御装置においては、複数の相のステータコイルを備えたステータと、該ステータに対して回転自在に配設され、少なくとも一つの極対を備えたロータと、蓄電手段と、モータ駆動時において、前記蓄電手段から供給された直流電流を各相の電流に変換し、該各相の電流を前記各ステータコイルに供給して前記ロータによってトルクを発生させ、充電時において、商用電源から供給された交流電流を直流電流に変換し、該直流電流を前記ステータコイルを介して蓄電手段に変圧して供給する電流供給手段と、充電時において、該電流供給手段を作動させてステータにおける所定の保持位置に磁束を発生させ、ロータを前記保持位置に保持するロータ保持手段とを有する。
【００６２】この場合、充電時において、ロータが所定の保持位置に保持されるので、ロータが振動して騒音が発生するのを防止することができる。また、ロータが振動するのを防止することができるので、ギヤも振動することがなく、ギヤのバックラッシュによってギヤの各歯面が衝突を繰り返すことがなくなる。したがって、騒音が発生したり、歯面にフレッチングが生じたりするのを防止することができる。
【００６３】本発明の他の充電制御装置においては、さらに、前記ロータの位置を検出するロータ位置検出手段を有し、前記ロータ保持手段は、前記ロータの位置に対応する保持位置に磁束を発生させる。この場合、ロータ位置検出手段によって検出されたロータの位置に対応する保持位置に磁束が発生させられるので、ロータが振動して騒音が発生するのを確実に防止することができる。
【００６４】本発明の更に他の充電制御装置においては、さらに、前記ロータ保持手段は、互いに隣接する異なる相のステータコイルを同じ極性に励磁する。この場合、充電時において、互いに隣接する異なる相のステータコイルを同じ極性に励磁することができるので、ステータコイルに流れる各相の電流によってステータの特定の位置に交番磁界が発生させられることがなくなる。したがって、ロータとステータとの間において吸引及び反発が繰り返されることがなくなるので、ロータが振動して騒音が発生するのを防止することができる。
【００６５】本発明の更に他の充電制御装置においては、さらに、前記ロータ保持手段は、トルクを発生させることができない位置にロータを固定するロータ固定手段と、固定されたロータの位置に対応する保持位置において磁束を発生させる磁束発生手段とを備える。この場合、充電時において、トルクを発生させることができない位置にロータが固定され、固定されたロータの位置に対応する保持位置に磁束が発生させられるので、ロータが振動して騒音が発生するのを防止することができる。
【００６６】本発明の更に他の充電制御装置においては、さらに、前記ロータ保持手段は、トルクを発生させることができない位置にロータを固定するロータ固定手段と、固定されたロータの極対の中間の位置に対応する保持位置に磁束を発生させる磁束発生手段とを備える。この場合、充電時において、トルクを発生させることができない位置にロータが固定され、固定されたロータの極対の中間の保持位置に磁束が発生させられるので、ロータが振動して騒音が発生するのを防止することができる。
【００６７】本発明の更に他の充電制御装置においては、さらに、前記ロータ固定手段はパーキング装置である。この場合、充電時において、電動車両を停止させてパーキング装置を作動させると、ロータが固定される。そして、固定されたロータの位置に対応する保持位置、又はロータの極対の中間の位置に対応する保持位置に磁束が発生させられるので、ロータが振動して騒音が発生するのを防止することができる。
【００６８】本発明の充電制御方法においては、商用電源から供給された交流電流を直流電流に変換し、該直流電流をステータコイルを介して蓄電手段に変圧して供給するとともに、ステータにおける所定の保持位置に磁束を発生させ、ロータを前記保持位置に保持する。この場合、充電時において、ロータが所定の保持位置に保持されるので、ロータが振動して騒音が発生するのを防止することができる。
【００６９】また、ロータが振動するのを防止することができるので、ギヤも振動することがなく、ギヤのバックラッシュによってギヤの各歯面が衝突を繰り返すことがなくなる。したがって、騒音が発生したり、歯面にフレッチングが生じたりするのを防止することができる。
【出願人】 【識別番号】０００１００７６８
【氏名又は名称】アイシン・エィ・ダブリュ株式会社
【出願日】 平成９年（１９９７）７月１日
【代理人】 【弁理士】
【氏名又は名称】川合 誠 （外１名）
【公開番号】 特開平１１−２７８０８
【公開日】 平成１１年（１９９９）１月２９日
【出願番号】 特願平９−１７５８５１