内燃機関の制御装置
【課題】過給器の運転時に電動機を適切に運転する内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】過給器を備えた内燃機関の制御装置であって、多相コイルを備えて、前記過給器の運転を補助する電動機と、前記電動機を構成する回転子の磁極の位相を検出する位相検出手段と、前記電動機の各相コイルに現れる電流波形の性状に影響を与える物理量として、該電動機の電源電圧を検出する検出手段と、前記検出した位相に基づいて、前記電動機の各相コイルへの通電を開始して、前記電動機を駆動する駆動手段と、前記内燃機関の運転要求に応じた前記過給器の運転の際、前記検出された電源電圧に応じて前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御する制御手段とを備えた内燃機関の制御装置とする。
【解決手段】過給器を備えた内燃機関の制御装置であって、多相コイルを備えて、前記過給器の運転を補助する電動機と、前記電動機を構成する回転子の磁極の位相を検出する位相検出手段と、前記電動機の各相コイルに現れる電流波形の性状に影響を与える物理量として、該電動機の電源電圧を検出する検出手段と、前記検出した位相に基づいて、前記電動機の各相コイルへの通電を開始して、前記電動機を駆動する駆動手段と、前記内燃機関の運転要求に応じた前記過給器の運転の際、前記検出された電源電圧に応じて前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御する制御手段とを備えた内燃機関の制御装置とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の補助を受けて過給圧を調整する過給器を備えた内燃機関の制御装置に関し、詳しくは電動機の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の内燃機関により多くの空気を押し込んで出力を向上するため、排ガスのエネルギを利用した過給器を備えるとともに、過給器のタービンシャフトの回転を補助（アシスト）する電動機(モータ)を備えた内燃機関がある。こうした過給器のアシスト用モータには、回転子に永久磁石を備えた三相モータが使用され、各相への通電を順次行なうことで駆動される。かかるアシスト用モータを制御して内燃機関を運転することで、車両の低速トルクを向上することができる。
【０００３】
従来から、モータを高出力で運転する様々なモータ制御技術が検討されている。例えば、下記特許文献１には、電気掃除機用のブラシレスモータの制御、具体的には、ブラシレスモータの各相コイルに電流を供給する位相角を制御する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３３７０６７号公報
【０００５】
上記の過給器のアシスト用モータは、内燃機関に要求されるトルクに応じてモータ負荷が大きく変動する環境で使用されると共に、直流電源である車両のバッテリの電圧を用いて駆動されている。こうした特殊な環境下で使用されるため、通常の制御だけではアシスト用モータの出力が低下することがあり、適切な運転ができないことがあった。その結果、過給器をアシストするパワーが低下し、内燃機関を適切に制御することができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、アシスト用モータの出力が低下するといった問題を踏まえて、過給器の運転時に電動機を適切に運転する内燃機関の制御装置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】
【０００７】
本発明の内燃機関の制御装置は、上記課題を鑑み、以下の手法を採った。すなわち、過給器を備えた内燃機関の制御装置であって、多相コイルを備えて、前記過給器の運転を補助する電動機と、前記電動機を構成する回転子の磁極の位相を検出する位相検出手段と、前記電動機の各相コイルに現れる電流波形の性状に影響を与える物理量として、該電動機の電源電圧を検出する検出手段と、前記検出した位相に基づいて、前記電動機の各相コイルへの通電を開始して、前記電動機を駆動する駆動手段と、前記内燃機関の運転要求に応じた前記過給器の運転の際、前記検出された電源電圧に応じて前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを要旨としている。
【０００８】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、電流波形の性状に影響を与える物理量として電源電圧を検出し、内燃機関の運転要求に応じた過給器の運転の際に、検出された電源電圧に応じて通電の位相を調整して電動機を運転する。つまり、電源電圧の影響を考慮して電動機を運転し、過給器の運転を補助する。したがって、電源電圧の変化に対応して、電動機を適切に運転することができる。その結果、内燃機関の要求に応じて運転する過給器を適切に補助することができる内燃機関の制御装置を構築することができる。
【０００９】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置の制御手段は、前記内燃機関の運転要求が高い場合に、前記電動機の出力を増大する側に前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御するものとすることができる。
【００１０】
かかる内燃機関の制御装置によれば、例えば、運転者によってアクセル開度が大きく設定された場合など、内燃機関の運転要求が高まり、電動機による過給器の補助が必要な場合に、電動機の出力を増大するように通電の位相を調整する。すなわち、電源電圧に応じた通電の位相は、電動機の出力を増大する側へ調整される。こうした出力を増大する制御により電動機を運転することで、過給機の運転を十分に補助し、適切に内燃機関の運転を制御することができる。
【００１１】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置の制御手段は、前記電源電圧が小さいほど、前記通電の位相を小さく調整するものとすることができる。
【００１２】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電源電圧が小さいほど、通電の位相を小さく調整する。すなわち、電源電圧が小さくなるほど、進角側への制御を行ない、早いタイミングで通電を開始する。したがって、電源電圧の影響を考慮した適切な通電を行なうことができる。その結果、適切に内燃機関を制御することができる。
【００１３】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置は、さらに、前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記制御手段は、前記回転数が大きいほど、前記通電の位相を小さく調整するものとしても良い。
【００１４】
かかる内燃機関の制御装置によれば、回転数が大きいほど、通電の位相を小さく調整する。すなわち、回転数が大きくなるほど、進角側への制御を行ない、早いタイミングで通電を開始する。電源電圧の影響に加えて、回転数の影響をも考慮して位相を設定することで、適切な通電を行なうことができる。
【００１５】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置の検出手段は、前記電源電圧の検出に代えて、前記物理量としての電流振幅を検出し、前記制御手段は、前記内燃機関の運転要求に応じた前記過給器の運転の際、前記検出された電流振幅に応じて前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御するものとしても良い。
【００１６】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電源電圧に代えて、電動機の各相コイルに現れる電流波形の性状に影響を与える物理量である電流振幅を検出し、内燃機関の運転要求に応じた過給器の運転の際に、検出された電流振幅に応じて通電の位相を調整して電動機を運転する。つまり、電流振幅の影響を考慮して電動機を運転し、過給器の運転を補助する。したがって、電流振幅の変化に対応して、電動機を適切に運転することができる。その結果、内燃機関の要求に応じて運転する過給器を適切に補助することができる内燃機関の制御装置を構築することができる。
【００１７】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置の制御手段は、前記電流振幅が大きいほど、前記通電の位相を小さく調整するものとすることができる。
【００１８】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電流振幅が大きいほど、通電の位相を小さく調整する。すなわち、電流振幅が大きくなるほど、進角側への制御を行ない、早いタイミングで通電を開始する。電流振幅の影響を考慮して位相を設定することで、適切な通電を行なうことができる。
【００１９】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置の制御手段は、前記物理量と前記通電の位相との関係を定めたマップを備え、当該マップを参照して該位相を調整するものとしても良い。
【００２０】
かかる内燃機関の制御装置によれば、予め備えたマップを参照することで、比較的簡単に物理量に対応した位相を設定することができる。
【００２１】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置は、更に、前記電動機に通電された電流の電流値を検出する電流値検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出された電源電圧に応じて前記電動機に通電する電流量を制御する電流制御値を求め、前記検出した電流値が該電流制御値となるように前記駆動手段を制御する電流制御手段を備えるものとしてもよい。
【００２２】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電動機に対する通電の位相の調整に加え、電動機に通電する電流値を制御することで、電源電圧変動時の電動機の出力をさらに安定させることができる。この結果、過給器をより適切に補助することが可能になる。
【００２３】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置において、前記電流制御手段は、前記検出された電源電圧が所定の基準値よりも低い場合に前記電流制御値を増加させ、該電源電圧が前記基準値よりも高い場合に前記電流制御値を低下させるものとしてもよい。
【００２４】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電源電圧が低下したときに電流制御値を増加させ、電源電圧が増加したときに電流制御値を低下させるので、電源電圧が変動した場合において、電動機の出力を安定させることが可能になる。
【００２５】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置において、前記電流制御手段は、前記電動機の出力が略一定となるよう前記電流制御値を求めるものとしてもよい。
【００２６】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電動機の出力が略一定となるように電流制御値を求めるので、電源電圧が変動した場合であっても、電動機の出力を安定させることが可能になる。
【００２７】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置において、前記電流制御手段は、前記電動機の出力が略一定となるように前記電流値と前記電流制御値との関係が予め定められたマップに基づき、前記電流制御値を求めるものとしてもよい。
【００２８】
かかる内燃機関の制御装置によれば、マップを参照することで即座に電流制御値を求めることができるので、電源電圧の変動に対してレスポンスよく電動機の出力を安定させることが可能になる。
【００２９】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置において、前記電流制御手段は、前記電動機の回転数に応じて前記電流制御値の増減量を補正する補正手段を備えるものとしてもよい。
【００３０】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電動機の回転数をも考慮して電流制御値を求めるので、電動機の広い回転域に亘って、その出力変動を抑制することができる。
【００３１】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置において、前記補正手段は、前記電動機の回転数が大きくなるほど、前記増減量を大きく補正するものとしてもよい。
【００３２】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電動機の回転数が大きくなり、電動機のコイル端子間に生じる逆起電力が大きくなったとしても、電流制御値の増減量を大きく補正することで、電動機の出力が低下してしまうことを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．システムの全体構成：
Ｂ．第１の通電開始制御：
Ｃ．第２の通電開始制御：
Ｄ．第３の通電開始制御：
Ｅ．第４の通電開始処理：
Ｆ．変形例：
【００３４】
Ａ．システムの全体構成：
図１は、本発明の一実施例としての内燃機関の制御装置を含むシステムの概略構成を示す説明図である。図示するように、このシステム１０は、主に、内燃機関２０（以下、エンジン２０と呼ぶ），エンジン２０に圧縮空気を過給する過給器３０（以下、ターボチャージャ３０と呼ぶ），エンジン２０に空気を供給する吸気配管４０，エンジン２０からの排気を排出する排気配管５０，エンジン２０全体を制御するエンジンＥＣＵ９０などから構成され、車両に搭載されている。
【００３５】
エンジン２０は、気筒内に燃料を直接噴射する直噴タイプのガソリンエンジンである。エンジン２０は、吸気配管４０を通過する空気を吸気弁２１の開弁によって気筒内に吸入し、これをピストン２３で圧縮してインジェクタ２５から噴射される燃料との混合気を形成し、これを点火プラグ２６の着火により燃焼させる。この燃焼行程により、ピストン２３が気筒内を下降して、クランクシャフト２７を回転させる。燃焼行程後、エンジン２０は、排気弁２２の開弁によって気筒内の排ガスを排気配管５０へ排出する。なお、排気配管５０には触媒５５が設けられており、触媒５５の作用で浄化された排ガスが図示しないマフラなどを介して、外部に排出されている。
【００３６】
このエンジン２０は、インジェクタ２５からの燃料噴射により点火プラグ２６の近傍に濃混合気を形成して燃料させるため、少ない燃料量で運転できると共に、ターボチャージャ３０により気筒内に多量の空気を吸入する。なお、クランクシャフト２７近傍にはクランク角センサ２９が備えてあり、クランクシャフト角を検出している。この検出値は、エンジンＥＣＵ９０に出力される。
【００３７】
クランクシャフト２７の近傍には、オルタネータ７０が配置されている。オルタネータ７０は、クランクシャフト２７と連結し、クランクシャフト２７の動力により回転する。オルタネータ７０は、低圧バッテリ７２，ＤＣ／ＤＣコンバータ７３を介した高圧バッテリ７５と電気的に接続しており、オルタネータ７０で発電した電力の一部は低圧バッテリ７２（１２Ｖ）および高圧バッテリ７５（３６Ｖ）に充電されている。この高圧バッテリ７５の近傍には、電圧センサ７８が設けられており、検出された電圧値は、後述するモータＥＣＵ１００に出力されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３や高圧バッテリ７５は、必ずしも必要ではない。例えば、モータ性能等により、他の発電機から直接給電するシステムや、低電圧（車両の既存の電源電圧）を利用するシステムを用いるものであっても良い。
【００３８】
ターボチャージャ３０は、吸気配管４０と排気配管５０との間に配置され、吸気配管４０側のコンプレッサホイール３１、排気配管５０側のタービンホイール３２、両ホイールを連結するタービンシャフト３３などを備えている。このターボチャージャ３０は、エンジン２０から排出される排ガスのエネルギにより、タービンシャフト３３を回転させることで圧縮空気をエンジン２０に過給している。
【００３９】
このタービンシャフト３３と同軸上には、電動機６０（以下、モータ６０と呼ぶ）が配置されている。このモータ６０は、タービンシャフト３３と連結して、所定のタイミングでタービンシャフト３３の回転を補助（アシスト）する。例えば、エンジン２０の回転が低速であるため排ガスのエネルギが小さく、十分な過給ができない場合には、排ガスのエネルギに加えて、モータ６０の出力によりタービンシャフト３３を回転させる。こうしたモータ６０によるアシストを行なうことで、過給の指令から効果が現れるまでの経過時間であるターボラグを解消し、車両の低速トルクを向上することができる。
【００４０】
モータ６０は、モータ６０全体を制御するモータＥＣＵ１００やモータ６０の駆動回路１１０と電気的に接続されている。モータ６０は、エンジンＥＣＵ９０からモータ６０の駆動要求を受けたモータＥＣＵ１００が、所定の駆動信号を駆動回路１１０に出力することで、回転駆動される。つまり、モータ６０は、駆動要求を受けた場合に駆動し、それ以外の場合にはタービンシャフト３３により空転している。駆動回路１１０の近傍には、駆動回路１１０からモータ６０に出力される電流を測定するための電流センサ７９が設けられている。測定された電流値は、モータＥＣＵ１００に出力される。
【００４１】
エンジン２０に接続される吸気配管４０には、空気の流れの上流から順に、エアクリーナ４１，ターボチャージャ３０のコンプレッサホイール３１，インタークーラ４４，吸入する空気量を調整する電子スロットルバルブ４５，サージタンク４６などが配置されている。外部から取り込まれる空気は、エアクリーナ４１で浄化され、コンプレッサホイール３１により圧縮され、インタークーラ４４により冷却されて、サージタンク４６を経てエンジン２０に供給される。
【００４２】
インタークーラ４４とエアクリーナ４１との間には、吸気配管４０のバイパス路４３が設けられ、バイパス路４３のインタークーラ４４側にはエアバイパスバルブ４９が備えられている。エアバイパスバルブ４９は、開閉弁を備え、車両の減速時などに開弁し、コンプレッサホイール３１により過給される空気のうち、過剰分をバイパス路４３へ逃がしている。なお、図示は省略するが、排気配管５０側にも、タービンホイール３２を迂回するバイパス路が設けられており、バイパス路の入口近傍に設けたウェイストゲートバルブにより、タービンホイール３２側へ流れる排ガスの量を調整している。
【００４３】
エアフロメータ４２は、エアクリーナ４１の下流に設けられ、吸入空気量Ｑを検出する。また、圧力センサ４７および温度センサ４８は、サージタンク４６に設けられ、吸気配管４０の吸気圧力Ｐ（ターボチャージャ３０による過給圧）、吸気温度Ｔを、それぞれ検出している。こうして検出された吸入空気量Ｑ，吸気圧力Ｐ，吸気温度Ｔや、上述のクランク角、さらにはアクセルポジションセンサ８０からのアクセル開度などは、エンジンＥＣＵ９０に出力される。
【００４４】
エンジンＥＣＵ９０は、こうした検出値からエンジン２０の運転状態を把握し、各種アクチュエータを制御する。例えば、インジェクタ２５に燃料噴射の指令を出力し、電子スロットルバルブ４５にスロットル開度を調整する指令を出力し、エアバイパスバルブ４９に開度調整の指令を出力し、モータＥＣＵ１００にモータ６０の駆動要求を出力している。
【００４５】
こうしたシステム１０に使用されるモータ６０は、回転子に永久磁石を備えたブラシレスＤＣモータである。つまり、この回転子を覆う固定子側に巻線（コイル）を有し、固定子側に回転磁界を形成することで、所定の回転トルクを発生する。このモータ６０は、高圧バッテリ７５を電源とし、駆動回路１１０を介した三相交流により駆動する。すなわち、駆動回路１１０は、高圧バッテリ７５からの直流電力の供給を受け、これを交流電力に変換するインバータ回路である。
【００４６】
図２は、モータ６０の駆動回路１１０を中心とする回路構成を示す説明図である。図示するように、モータ６０の固定子はＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３つのコイルを備えており、駆動回路１１０は、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に対応するスイッチング素子（Ｓ１，Ｓ２）、（Ｓ３，Ｓ４）、（Ｓ５，Ｓ６）と、各スイッチング素子に対応した還流ダイオードＤとから構成されている。つまり、モータ６０の各相コイルは、２つのスイッチング素子と２つの還流ダイオードＤを一組とする回路により制御される。各組の回路の両端には高圧バッテリ７５の電源電圧が印加されている。
【００４７】
こうした構成の駆動回路１１０に電気的に接続するモータＥＣＵ１００は、所定のタイミングで各スイッチング素子をＯＮ，ＯＦＦさせることで、モータ６０全体を制御する。
【００４８】
具体的には、モータＥＣＵ１００は、各スイッチング素子のＯＮ，ＯＦＦ操作を制御することで、モータ６０のＵ，Ｖ，Ｗの各相コイルへの電流とその方向を順番に切替える。こうして固定子に流す電流を制御することで、固定子に回転磁界を発生させている。なお、本実施例では、各相コイルに順次、電気角で１２０度の区間通電を行なう１２０度通電方式により電流の制御が行なわれている。
【００４９】
モータ６０には、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のそれぞれに対応する３つの磁極センサ６５が設けられている。この磁極センサ６５は、ホール素子を利用して回転子の位置（磁極の位相）を検出するホールセンサである。磁極センサ６５は、回転子が所定位置まで回転して、永久磁石の磁束が閾値を超えると所定電圧（ホール電圧）を発生させる。モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５からの出力を受けて、適切なタイミングで各相コイルに通電を行なう。なお、本実施例では、モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の出力からモータ６０の回転数を算出しているが、磁極センサ６５の出力によらず誘起電圧を利用して回転数を算出するものであっても良い。
【００５０】
図３は、磁極センサ６５の出力と通電タイミングとの関係の一例を示した説明図である。この例では、モータ６０のＵ相に対応する磁極センサ６５の出力信号と、Ｕ相電流の波形を示している。図示するように、磁極センサ６５の出力信号の立上りから、電気角で所定量分、遅角したタイミング（遅角量θ０）で通電が行なわれている。換言すると、各相コイルへの通電は、磁極センサ６５の出力信号から所定の位相差をもって開始され、１２０度に対応した時間の経過後、終了する。こうしたタイミングで通電を行なう場合、Ｕ相に流した電流は図３に示したように略台形状の波形となる。図示する電流波形は、定格電源電圧Ｖ０、モータ出力Ｗ０時の波形であるものとし、以下、これを基本波形と呼ぶ。
【００５１】
この遅角量θ０は、モータ６０が高出力となるように設定されている。具体的には、電流波形の台形の上底の略中点をピークＰｍと呼ぶと、ある電気角αのタイミング（位相）で基本波形のピークＰｍが来るように、遅角量θ０が設定されている。
【００５２】
こうして各相に現れる電流波形は、モータ６０の使用条件、具体的には電源電圧や回転数、あるいは、モータ負荷などの影響を受けて変化するため、電流波形のピークの位相が電気角αからずれる場合がある。本実施例のモータＥＣＵ１００は、こうした電流波形の性状に影響を与える物理量を検出し、これに基づいて遅角量（位相）を調整する通電開始制御を実行する。そして、モータＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ９０と協働して、モータ６０の運転を制御しつつ、内燃機関を制御する。つまり、モータ６０，各種センサおよびアクチュエータ，駆動回路１１０，モータＥＣＵ１００およびエンジンＥＣＵ９０は、本発明の内燃機関の制御装置を構成する。以下、内燃機関の制御装置における通電開始制御の具体的な処理内容について説明する。
【００５３】
Ｂ．第１の通電開始制御：
図４は、第１の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、図３に示す一つの電流波形(正の電流)の通電を行なう処理であり、エンジンＥＣＵ９０からモータ６０の駆動要求を受けたタイミングで、モータＥＣＵ１００により実行される処理である。
【００５４】
処理を開始すると、モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の信号を取得し（ステップＳ４００）、信号の立上りのタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ４１０）。
【００５５】
ステップＳ４１０で、取得した磁極センサ６５の信号が、信号の立上りのタイミングではない（Ｎｏ）と判断した場合には、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで本処理を繰り返す。
【００５６】
他方、ステップＳ４１０で、信号の立上りのタイミングである（Ｙｅｓ）と判断した場合には、電源電圧Ｖ１を取得する（ステップＳ４２０）。モータＥＣＵ１００は、電圧センサ７８から取得した電源電圧Ｖ１の値から、電流の遅角量θ１を算出する（ステップＳ４３０）。モータＥＣＵ１００は、電源電圧Ｖと電流遅角量θとの関係を定めたマップを予め備えており、このマップを参照して電流遅角量θ１を算出している。
【００５７】
図５は、電源電圧Ｖと電流遅角量θとの関係を定めたマップの説明図である。図中の横軸は、電源電圧Ｖを、縦軸は電流遅角量θを、それぞれ示している。図示するように、定格電源電圧Ｖ０を基準として、電源電圧Ｖが低下する（０．９・Ｖ０）と電流遅角量θは減少し、電源電圧Ｖが上昇する（１．１・Ｖ０）と電流遅角量θは増加する。つまり、電源電圧Ｖが小さいほど、遅角量θを小さく設定し、早いタイミングで通電を開始することとなる。
【００５８】
こうして遅角量θ１を算出した後、モータＥＣＵ１００は、電気角で表わされる遅角量θ１を時間ｔ１に換算する（ステップＳ４４０）。モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の出力からモータ６０の回転数Ｎを常に検出している。このステップでは、現状のモータ６０の回転数Ｎ１から遅角量θ１を時間ｔ１に換算している。
【００５９】
続いて、モータＥＣＵ１００は、経過時間ｔのカウントを開始し（ステップＳ４５０）、経過時間ｔが、遅角量θ１に対応する時間ｔ１を超えたか否かを判断する（ステップＳ４６０）。
【００６０】
ステップＳ４６０で、経過時間ｔが時間ｔ１を超えていない（Ｎｏ）と判断した場合には、ステップＳ４５０へ戻り、経過時間ｔのカウントを継続する。他方、ステップＳ４６０で、経過時間ｔが時間ｔ１を越えている（Ｙｅｓ）と判断した場合には、電源電圧Ｖ１に基づいて設定した遅角量θ１に至ったとして、通電を開始する（ステップＳ４７０）。この通電は、上述のように、１２０度通電方式であり、電気角で１２０度相当の時間、通電を行ない、その後通電を終了する。こうして通電した後、一連の処理を終了し、ＮＥＸＴに抜け、所定のタイミングで本処理が繰り返される。
【００６１】
以上のように、正の電流制御を実行した後、同様に、負の電流制御を実行する。正と負との電流制御を繰り返すことで、モータ６０は回転する。なお、負の電流制御の場合には、磁極センサ６５の立下りのタイミングに基づいて、通電開始制御が実行される。
【００６２】
図６は、第１の通電開始制御を適用した場合の電流波形の様子を示す説明図である。図中の上段は、図３で示した電流波形の一部を取り出した正の電流波形（基準波形）を、中段は、第１の通電開始制御を適用しない場合の正の電流波形を、下段は、第１の通電開始制御を適用した場合の正の電流波形を、それぞれ示している。例えば、基準波形の状態でモータ６０が運転されている場合において、電源電圧Ｖが低下すると、電流波形の立上りの傾きが小さくなる。この場合、図６の中段に示すように、電流波形のピークの位相は、電気角αから電気角γ分遅角する方向へずれる。そのため、モータ出力は低下する。
【００６３】
こうした通電状態に対して、第１の通電開始制御では、電源電圧Ｖの低下により遅角量θを減らす制御を行なうため、通電開始のタイミングはθ０−θ１分だけ進角される。その結果、電流波形のピークの位相が電気角αに近づき（一致し）、モータ出力の低下を抑制することができる。
【００６４】
図７は、電流遅角量とモータ出力と電源電圧との関係を示す説明図である。例えば、定格電源電圧Ｖ０を基準に、最もモータ出力が高い電流遅角量θ０で通電が行なわれている状態で、第１の通電開始制御を適用しない場合には、電源電圧Ｖが変動するとモータ出力は大きく低下する。これに対し、第１の通電開始制御を適用することで、電源電圧に応じた適切な電流遅角量でモータを運転することができる。
【００６５】
以上、第１の通電開始制御によれば、電源電圧が低下すると通電開始を進角側に制御する。したがって、電源電圧に対応した適切なタイミングで通電することができ、モータ出力の低下を抑制することができる。
【００６６】
特に、充電、放電を繰り返す直流の高圧バッテリ７５を電源とし、モータ６０駆動時に大きな電流を使用するアシスト用のモータ６０では、電源電圧が変動し、その影響が電流波形に現れる。こうしたモータ６０の制御に第１の通電開始制御を適用することで、適切にモータ６０の制御を行なうことができる。また、モータ出力の低下を抑えるため、ターボチャージャ３０のアシストを適切に行なうことができると共に、内燃機関の制御を適切に行なうことができる。
【００６７】
Ｃ．第２の通電開始制御：
図８は、第２の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、第１の通電開始制御と同様、図３に示す一つの電流波形(正の電流)の通電を行なう処理であり、エンジンＥＣＵ９０からモータ６０の駆動要求を受けたタイミングで、モータＥＣＵ１００により実行される処理である。
【００６８】
処理を開始すると、モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の信号の取得し（ステップＳ５００）、信号の立上りのタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ５１０）。ステップＳ５１０で、信号の立上りのタイミングではない（Ｎｏ）と判断した場合には、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで本処理を繰り返す。他方、ステップＳ５１０で、信号の立上りのタイミングである（Ｙｅｓ）と判断した場合には、電源電圧Ｖ２を取得する（ステップＳ５２０）。ここまでの処理は、第１の通電開始制御とほぼ同じ処理である。
【００６９】
続いて、モータＥＣＵ１００は、モータ６０の回転数Ｎを取得する（ステップＳ５３０）。具体的には、磁極センサ６５の出力から検出している現状の回転数Ｎ２を取り込んでいる。
【００７０】
電源電圧Ｖ２と回転数Ｎ２とを取得したモータＥＣＵ１００は、これらに基づいて、電流の遅角量θ２を算出する（ステップＳ５４０）。モータＥＣＵ１００は、電源電圧Ｖと遅角量θと回転数Ｎとの関係を定めたマップを予め備えており、このマップを参照して電流遅角量θ２を算出している。
【００７１】
図９は、電源電圧Ｖと電流遅角量θと回転数Ｎとの関係を定めたマップの説明図である。図中の横軸は、電源電圧Ｖを、縦軸は電流遅角量θを、それぞれ示している。図示するように、このマップは、図５に示したマップと同様、電源電圧Ｖが小さいほど遅角量θが小さくなるように設定されている。加えて、回転数Ｎが大きくなるほど（低回転から高回転へ移行するほど）、遅角量θが小さくなるように設定されると共に、電源電圧Ｖの低下による遅角量θの減少量は、低回転時よりも高回転時の方が大きくなるように設定されている。つまり、電源電圧Ｖが小さく、回転数Ｎが大きいほど、遅角量θを小さく設定し、早いタイミングで通電を開始することとなる。
【００７２】
こうして遅角量θ２を算出した後の処理は、第１の通電開始制御とほぼ同じ処理である。具体的には、モータＥＣＵ１００は、電気角で表わされる遅角量θ２を時間ｔ２に換算し（ステップＳ５５０）、経過時間ｔのカウントを開始し（ステップＳ５６０）、経過時間ｔが、遅角量θ２に対応する時間ｔ２を超えたか否かを判断する（ステップＳ５７０）。
【００７３】
ステップＳ５７０で、経過時間ｔが時間ｔ２を超えていない（Ｎｏ）と判断した場合には、ステップＳ５６０へ戻り、経過時間ｔのカウントを継続する。他方、ステップＳ５７０で、経過時間ｔが時間ｔ２を越えている（Ｙｅｓ）と判断した場合には、通電を開始する（ステップＳ５８０）。モータＥＣＵ１００は、１２０度通電方式により通電を行ない、その後通電を終了する。こうして一連の処理を終了し、ＮＥＸＴに抜け、所定のタイミングで本処理が繰り返される。なお、こうした正の電流制御を実行した後、負の電流制御を実行して、モータ６０を駆動する。
【００７４】
以上の第２の通電開始制御によれば、電源電圧の変動の影響に加えて、回転数の影響を考慮して、電流の遅角量を設定する。一般に、モータの回転数が大きくなると、逆起電力による電圧降下が大きくなり、実際に働く電圧が小さくなる。これを図６の電流波形で説明すると、回転数が大きくなると、電流波形の立上りの傾きが小さくなり、電流波形のピークの位相が遅角する方向へずれ、モータ出力は低下することとなる。これに対して、第２の通電開始制御では、回転数が大きくなると遅角量を小さく設定し、通電開始を進角側に制御する。したがって、電源電圧および回転数に対応した適切なタイミングで通電することができ、モータ出力の低下を抑制することができる。その結果、ターボチャージャ３０のアシストを適切に行ない、内燃機関の制御を適切に行なうことができる。
【００７５】
Ｄ．第３の通電開始制御：
図１０は、第３の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、第１の通電開始制御と同様、図３に示す一つの電流波形(正の電流) の通電を行なう処理であり、エンジンＥＣＵ９０からモータ６０の駆動要求を受けたタイミングで、モータＥＣＵ１００により実行される処理である。
【００７６】
処理を開始すると、モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の信号の取得し（ステップＳ６００）、信号の立上りのタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ６１０）。ステップＳ６１０で、信号の立上りのタイミングではない（Ｎｏ）と判断した場合には、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで本処理を繰り返す。
【００７７】
他方、ステップＳ６１０で、信号の立上りのタイミングである（Ｙｅｓ）と判断した場合には、電流振幅Ａ３を算出する（ステップＳ６２０）。モータＥＣＵ１００がエンジンＥＣＵ９０から取得するモータ６０の駆動要求は、モータ負荷としての目標回転数である。モータＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ９０から目標回転数を取得し、現状のモータ６０の回転数Ｎを目標回転数に近づけるため、いわゆるＰＩ制御を実行している。具体的には、目標回転数と現状の回転数Ｎとの差分に基づいて、モータ６０への最大電流量を算出して、通電を行なっている。こうして算出される最大電流量が、このステップでの電流振幅Ａ３に該当する。モータ負荷が大きい場合には電流振幅Ａ３は大きくなり、モータ負荷が小さい場合には電流振幅Ａ３も小さくなる。
【００７８】
続いて、モータＥＣＵ１００は、算出した電流振幅Ａ３から、電流の遅角量θ３を算出する（ステップＳ６３０）。モータＥＣＵ１００は、電流振幅Ａと遅角量θとの関係を定めたマップを予め備えており、このマップを参照して電流遅角量θ３を算出している。
【００７９】
図１１は、電流振幅Ａと電流遅角量θの関係を定めたマップの説明図である。図中の横軸は、電流振幅Ａを、縦軸は電流遅角量θを、それぞれ示している。図示するように、このマップは、電流振幅Ａが大きいほど遅角量θが小さくなるように設定されている。つまり、電流振幅Ａが大きいほど、遅角量θを小さく設定し、早いタイミングで通電を開始することとなる。
【００８０】
こうして遅角量θ３を算出した後の処理は、第１の通電開始制御とほぼ同じ処理である。具体的には、モータＥＣＵ１００は、電気角で表わされる遅角量θ３を時間ｔ３に換算し（ステップＳ６４０）、経過時間ｔのカウントを開始し（ステップＳ６５０）、経過時間ｔが、遅角量θ３に対応する時間ｔ３を超えたか否かを判断する（ステップＳ６６０）。
【００８１】
ステップＳ６６０で、経過時間ｔが時間ｔ３を超えていない（Ｎｏ）と判断した場合には、ステップＳ６５０へ戻り、経過時間ｔのカウントを継続する。他方、ステップＳ６６０で、経過時間ｔが時間ｔ３を越えている（Ｙｅｓ）と判断した場合には、通電を開始する（ステップＳ６７０）。モータＥＣＵ１００は、１２０度通電方式により通電を行ない、その後通電を終了する。こうして一連の処理を終了し、ＮＥＸＴに抜け、所定のタイミングで本処理が繰り返される。なお、こうした正の電流制御を実行した後、負の電流制御を実行して、モータ６０を駆動する。
【００８２】
図１２は、第３の通電開始制御を適用した場合の電流波形の様子を示す説明図である。図中の上段は、図３で示した電流波形の一部を取り出した正の電流波形（基準波形）を、中段は、第３の通電開始制御を適用しない場合の正の電流波形を、下段は、第３の通電開始制御を適用した場合の正の電流波形を、それぞれ示している。例えば、基準波形の状態でモータ６０が運転されている場合において、モータ負荷、つまり電流振幅Ａが増大したとすると、図６の中段に示すように、電流波形のピークの位相は、電気角αから電気角γ分遅角する方向へずれる。なお、理解を容易にするため、ここでは電流波形の傾きは変化しないものとする。
【００８３】
こうした通電状態に対して、第３の通電開始制御では、電流振幅Ａが大きいほど遅角量θを減らす制御を行なうため、通電開始のタイミングはθ０−θ３分だけ進角される。その結果、電流波形のピークの位相が電気角αに近づき（一致し）、モータ出力の低下を抑制することができる。
【００８４】
以上の第３の通電開始制御によれば、電流振幅（モータ負荷）が大きいほど、遅角量θ３を小さく設定し、通電開始を進角側に制御する。したがって、電流振幅に対応した適切なタイミングで通電することができ、モータ出力の低下を抑制することができる。その結果、ターボチャージャ３０のアシストを適切に行ない、内燃機関の制御を適切に行なうことができる。
【００８５】
Ｅ．第４の通電開始処理：
図１３は、第４の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、第１の通電開始制御と同様、図３に示す一つの電流波形(正の電流)の通電を行なう処理であり、エンジンＥＣＵ９０からモータ６０の駆動要求を受けたタイミングで、モータＥＣＵ１００により実行される処理である。
【００８６】
処理を開始すると、モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の信号の取得し（ステップＳ７００）、信号の立上りのタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ７１０）。
【００８７】
ステップＳ７１０で、取得した磁極センサ６５の信号が、信号の立上りのタイミングではない（Ｎｏ）と判断した場合には、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで本処理を繰り返す。
【００８８】
他方、ステップＳ７１０で、信号の立上りのタイミングである（Ｙｅｓ）と判断した場合には、モータＥＣＵ１００は、電圧センサ７８から電源電圧Ｖ４の値を取得し（スップＳ７２０）、取得した値から、電流の遅角量θ４を算出する（ステップＳ７３０）。モータＥＣＵ１００は、電源電圧Ｖと電流遅角量θとの関係を定めたマップ（図５参照）を予め備えており、このマップを参照して電流遅角量θ４を算出している。
【００８９】
こうして遅角量θ４を算出した後、モータＥＣＵ１００は、電気角で表わされる遅角量θ４を時間ｔ４に換算する（ステップＳ７４０）。モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の出力からモータ６０の回転数Ｎを常に検出している。このステップでは、現状のモータ６０の回転数Ｎ４から遅角量θ４を時間ｔ４に換算している。
【００９０】
続いて、モータＥＣＵ１００は、ステップＳ７２０で取得した電源電圧Ｖ４の値から、モータ６０に出力する電流量を制御するための電流制限値ＩｍａｘＯｎおよび電流制限値ＩｍａｘＯｆｆ（以下、これらの値をまとめて「電流制限値Ｉｍａｘ」と記載する）を算出する（ステップＳ７５０）。モータＥＣＵ１００は、電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘとの関係を予め定めたマップを備えており（図１４参照）、このマップを参照して電流制限値Ｉｍａｘを算出する。電流制限値ＩｍａｘＯｎは、モータ６０に通電を行う基準となる電流値であり、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆは、モータ６０への通電を停止する基準となる電流値である。モータＥＣＵ１００は、後述する通電処理ルーチンにおいて、モータ６０に出力する電流が、電流制限値Ｉｍａｘを超えないように出力制限を行うことで、モータ６０に出力する電流量を調整するのである。
【００９１】
図１４は、電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘとの関係を定めたマップの説明図である。図中の横軸は電源電圧Ｖを示し、縦軸は電流制限値Ｉｍａｘを示している。このマップには、モータ６０の出力が略一定となるように、電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘとの関係が定義されている。図示するように、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆは、横軸に示した電源電圧Ｖの全範囲に亘って、電流制限値ＩｍａｘＯｎよりも大きく、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆと電流制限値ＩｍａｘＯｎとの電流差が、略一定となるように設定されている。このマップには、定格電源電圧Ｖ０を所定の基準値として、電源電圧Ｖがこれよりも低い場合（例えば、０．９・Ｖ０）には、電流制限値Ｉｍａｘが大きく設定され、高い場合（例えば、１．１・Ｖ０）には電流制限値Ｉｍａｘが小さく設定されている。つまり、このマップを用いれば、高圧バッテリ７５の電源電圧Ｖ４が高いほど、モータ６０に流す電流を低く抑えることができるので、モータ６０に出力される電力を略一定に制御することが可能となる。
【００９２】
上記ステップＳ７５０において、電流制限値Ｉｍａｘを求めると、次に、モータＥＣＵ１００は、経過時間ｔのカウントを開始し（ステップＳ７６０）、経過時間ｔが、遅角量θ４に対応する時間ｔ４を超えたか否かを判断する（ステップＳ７７０）。
【００９３】
ステップＳ７７０で、経過時間ｔが時間ｔ４を超えていない（Ｎｏ）と判断した場合には、モータＥＣＵ１００は、ステップＳ７６０へ戻り、経過時間ｔのカウントを継続する。他方、ステップＳ７７０で、経過時間ｔが時間ｔ４を越えている（Ｙｅｓ）と判断した場合には、電源電圧Ｖ４に基づいて設定した遅角量θ４に至ったとして、通電処理ルーチンを開始する（ステップＳ７８０）。この通電処理ルーチンが終了すれば、処理は、ＮＥＸＴに抜け、所定のタイミングで本処理が繰り返される。
【００９４】
以上のように、正の電流制御を実行した後、同様に、負の電流制御を実行する。正と負との電流制御を繰り返すことで、モータ６０は回転する。なお、負の電流制御の場合には、磁極センサ６５の立下りのタイミングに基づいて、通電開始制御が実行される。
【００９５】
次に、図１５および図１６を用いて、図１３のステップＳ７８０で実行される通電処理ルーチンの詳細について説明する。図１５は、通電処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。図１６は、この通電処理ルーチンによる電流波形の様子を示す説明図である。図１６の横軸は経過時間を示し、縦軸は電流値を示している。
【００９６】
モータＥＣＵ１００は、通電処理ルーチンを開始すると、図１５に示すように、駆動回路１１０を用いてモータ６０に対する通電を開始する（ステップＳ８００）。このステップＳ８００によって通電が開始されると、図１６の左側の波形に示すように、電流値はプラスの方向へ徐々に増加していくことになる。
【００９７】
次に、モータＥＣＵ１００は、モータ６０に出力された電流の電流値Ｉを電流センサ７９から取得する（ステップＳ８１０）。そして、この電流値Ｉが、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ８２０）。このステップＳ８２０で、電流値Ｉが、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆよりも大きいと判断した場合（Ｙｅｓ）には、駆動回路１１０を制御してモータ６０への通電を停止する（ステップＳ８３０）。図１６では、電流センサ７９から取得した電流値Ｉが、電流値ＩｍａｘＯｆｆに達するタイミングを、黒塗りの丸印「●」で表している。図１６に示すように、上記ステップＳ８３０によって、通電を停止すると、電流値Ｉは一瞬、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆを超えて（オーバーシュートして）、その後、徐々に低下することになる。上記ステップＳ８２０において、電流値Ｉが電流制限値ＩｍａｘＯｆｆよりも小さいと判断した場合（Ｎｏ）には、上記ステップＳ８３０による停止処理は行わない。
【００９８】
続いて、モータＥＣＵ１００は、上記ステップＳ８１０で取得した電流値Ｉが、電流制限値ＩｍａｘＯｎよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ８４０）。このステップＳ８４０で、電流値Ｉが、電流制限値ＩｍａｘＯｎよりも小さいと判断した場合（Ｙｅｓ）には、駆動回路１１０を制御して、モータ６０への通電を行う（ステップＳ８５０）。図１６では、電流センサ７９から取得した電流値Ｉが、電流制限値ＩｍａｘＯｎに達するタイミングを白抜きの丸印「○」で表している。図示するように、上記ステップＳ８５０によって、通電を開始すると、電流値は、一瞬、電流制限値ＩｍａｘＯｎを下回り、その後、徐々に増加していくことになる。上記ステップＳ８４０において、電流値Ｉが電流制限値ＩｍａｘＯｎよりも大きいと判断した場合（Ｎｏ）には、かかる通電処理は行わない。
【００９９】
以上の処理によって、電流制限値Ｉｍａｘに基づく通電制御を行うと、続いて、モータＥＣＵ１００は、電気角で１２０度相当の時間が経過したかを判断する（ステップＳ８６０）。かかる処理によって、１２０度相当の時間が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、駆動回路１１０を制御して、モータ６０への通電を終了し（ステップＳ８７０）、図１３に示した第４の通電開始処理にリターンする。これに対して、まだ１２０度相当の時間が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、上記ステップＳ８１０へ処理を戻し、引き続き、電流制限値Ｉｍａｘに基づく通電制御を行う。
【０１００】
上述した通電処理ルーチンは、正の電流制御の場合に実行されるルーチンである。負の電流制御の場合には、ステップＳ８１０で取得した電流値からその絶対値を求め、その絶対値に基づき、ステップＳ８２０やステップＳ８４０による比較判断を行う。こうすることで、図１６の右側の波形のように、負の電流値の制限を行うことができる。
【０１０１】
図１７および図１８は、上述した第４の通電開始制御による効果を示す説明図である。第４の通電開始制御では、図１４に示したように、高圧バッテリ７５の電圧が基準電圧よりも低下した場合には、電流制限値Ｉｍａｘの値を標準値よりも大きくすることで、多くの電流がモータ６０に流れるように制御を行う。一方、電源電圧が、基準電圧よりも高くなった場合には、電流制限値Ｉｍａｘの値を標準の値よりも小さくすることで、モータ６０に流れる電流量を抑制する。このような制御によれば、モータ６０に出力される電力（＝電圧×電流）を略一定に保つことができる。特に、図１７に示すように、電源電圧に応じて電流遅角量を最適に調整したにも関わらず、依然として、電源電圧の変動に伴いモータの出力も変動してしまう場合に上述した第４の通電開始制御を適用すれば、図１８に示すように、モータ６０の出力が更に安定することになる。この結果、ターボチャージャ３０のアシストを適切に行なうことが可能となり、これにより、内燃機関の制御を適切に行うことが可能になる。
【０１０２】
なお、図１４に示したマップには、２つの電流制限値ＩｍａｘＯｎ，ＩｍａｘＯｆｆが定義されているものとしたが、かかるマップには、いずれかの電流制限値のみを定義するものとしてもよい。この場合、他方の電流制限値は、マップから求めた電流制限値に所定の値を加えてもしくは減じて算出するものとする。
【０１０３】
また、上述した通電制御ルーチンでは、２つの電流制限値ＩｍａｘＯｎ，ＩｍａｘＯｆｆを用いてモータ６０に出力する電流を制御するものとしたが、１つの電流制限値によっても出力する電流を制御することは可能である。この場合、図１５に示した通電処理ルーチンのステップＳ８２０とステップＳ８４０では、同一の電流制限値に基づき電流値Ｉとの比較をそれぞれ行うものとする。
【０１０４】
上述した第４の通電開始制御では、電流制限値Ｉｍａｘを、電源電圧に応じて増減するものとしたが、この電流制限値Ｉｍａｘの増減量を、モータ６０の回転数Ｎに応じて補正するものとしてもよい。かかる制御を行う場合には、図１３のステップＳ７２０において、電源電圧Ｖ４とともに、モータ６０の回転数Ｎを取得するものとし、ステップＳ７５０において、電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘと回転数Ｎとの関係を定めたマップを参照して、電流制限値Ｉｍａｘを求めるものとする。
【０１０５】
図１９は、電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘと回転数Ｎとの関係を定めたマップの説明図である。この図１９では、図示の簡略化のため、電流制限値Ｉｍａｘは、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆのマップのみを示している。図示するように、このマップは、電源電圧Ｖと回転数Ｎとに応じて、電流制限値Ｉｍａｘ（電流制限値ＩｍａｘＯｎおよび電流制限値ＩｍａｘＯｆｆ）が設定されている。具体的には、電源電圧が基準電圧Ｖ０よりも低い場合には、回転数Ｎが高いほど、電流制限値Ｉｍａｘが大きくなるように設定されており、電源電圧が基準電圧Ｖ０よりも高い場合には、回転数Ｎが高いほど、電流制限値Ｉｍａｘが小さくなるように設定されている。つまり、モータの回転数Ｎが大きくなるほど、電源電圧に応じた電流制限値Ｉｍａｘの増減量が大きくなるようにマップが設定されている。このようなマップによれば、電源電圧に応じた電流制限値Ｉｍａｘの算出と、モータの回転数Ｎに応じた電流制限値Ｉｍａｘの補正とを同時に行うことができる。
【０１０６】
このように、モータ６０の回転数Ｎが大きくなるほど、電流制限値Ｉｍａｘを大きく補正するものとすれば、モータ６０の回転数Ｎの増加に伴い、逆起電力が大きくなったとしても、モータ６０に出力する電流の電流制限値Ｉｍａｘを大きくすることができるので、モータ６０の出力変動をより効果的に抑制することが可能になる。
【０１０７】
なお、本実施例では、モータ６０の回転数Ｎに応じた電流制限値の補正を図１９に示したマップを用いて行うものとしたが、図１４に示したマップによって、一旦、電流制限値を算出し、この電流制限値に対して、モータの回転数Ｎに応じた所定の補正係数を乗じることで、算出された電流制限値を補正するものとしてもよい。補正係数は、例えば、回転数Ｎと補正係数との対応関係を定義した関数やマップによって求めるものとすることができる。
【０１０８】
Ｆ．変形例：
本実施例では、種々の物理量から電流遅角量θを設定するマップを備えるものとしたが、第１，第２の通電開始制御においては、マップに代えて、演算で電流遅角量θを求めるものとしても良い。
【０１０９】
図２０は、電流波形の立上りと電流遅角量との関係を示す説明図である。本実施例では、電流通電開始から最大電流に至るまでは、フルデューティで電圧がかかるようにスイッチング制御がなされている。この場合、電流波形の立上り時間は、電源電圧Ｖから逆起電圧Ｖａを差し引いた差分をインダクタンスＬで除した値に比例することが知られている。また、逆起電圧Ｖａは、回転数Ｎとモータの固有値Ｋとの積で表わせることから、立上り時間は電源電圧Ｖと回転数Ｎとから定まることとなる。
【０１１０】
この立上り時間は、電気角と同等なものであるから、電源電圧Ｖから逆起電圧Ｖａを差し引いた差分をインダクタンスＬで除した値は、図２０における立上りの直線の傾きを示す。すなわち、図６で説明したように、電源電圧Ｖ，回転数Ｎが大きくなると直線の傾きが小さくなる。ここで、基準となる固定点を設定し、傾きによらずどの直線も固定点を通過するものと仮定する。具体的には、電気角θａの時の電流値０．７・Ｉ０（最大電流Ｉ０の７０％）を固定点とし、電流値０（ゼロ）から電流値０．７・Ｉ０に至るまでの時間（電気角θｂ）を算出する。この電気角θｂが求まることで、通電開始のタイミングを設定することができる。
【０１１１】
図２１は、演算で電流遅角量θを求める第２の通電開始制御のフローチャートである。この処理は、図８に示した処理とほぼ同様であり、電流遅角量の算出方法が異なる。したがって、同じ処理については、図８と同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【０１１２】
処理を開始すると、第２の通電開始処理と同様、モータＥＣＵ１００は磁極センサ６５の立上りを判断し、立上りのタイミングであると判断した場合に、電源電圧Ｖ２を取得し、モータ６０の回転数Ｎ２を取得する（ステップＳ５３０）。
【０１１３】
続いて、モータＥＣＵ１００は、取得した回転数Ｎ２から逆起電圧Ｖａを算出する（ステップＳ５４０ａ）。具体的には、回転数Ｎ２とモータ固有値Ｋとの積を算出している。なお、モータ固有値Ｋは、実験等で予め定められ、モータＥＣＵ１００内に記憶している。
【０１１４】
こうして逆起電圧Ｖａを算出後、モータＥＣＵ１００は、電流値０（ゼロ）から電流値０．７・Ｉ０に至るまでの電気角θｂを算出する（ステップＳ５４０ｂ）。具体的には、電流値の変化量を電気角の変化量で除した値が、電流波形の立上りの直線の傾きと等しいことから、電気角θｂを算出している。なお、図２０に示したように、電気角θａの時の電流値０．７・Ｉ０（最大電流Ｉ０の７０％）は、固定点であり、定格電源電圧Ｖ０，定格回転数Ｎ０などから予め設定されている。
【０１１５】
電気角θｂの算出後、電流遅角量θ２を算出する（ステップＳ５４０ｃ）。電流遅角量θ２は、基準の電気角θａから電気角θｂを差し引いた差分として求められる。
【０１１６】
モータＥＣＵ１００は、電気角で表わされる電流遅角量θ２を時間ｔ２に換算し（ステップＳ５５０）、時間ｔ２に基づいて通電処理を実行して、一連の処理を終了後、ＮＥＸＴに抜け、所定のタイミングで本処理を繰り返す。
【０１１７】
以上のように、演算により電流遅角量を設定して通電開始制御を行なうことで、マップのための記憶容量を低減することができる。さらには、マップとの適合処理を簡素化することができ、処理速度を向上することができる。また、検出した電源電圧、回転数が、マップ上の格子点に上手くのらないような場合であっても、演算により容易に電流遅角量を求めることができる。
【０１１８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施し得ることは勿論である。本実施例では、過給器として、排ガスのエネルギによって回転するタービンホイール３２を備えたターボチャージャ３０を例としたが、過給器は、タービンホイールを備えない電動コンプレッサであっても良い。この場合でも、同様の制御を行なうことで、適切にモータ６０を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の内燃機関の制御装置を含むシステムの概略構成を示す説明図である。
【図２】モータの駆動回路を中心とする回路構成を示す説明図である。
【図３】磁極センサの出力と通電タイミングとの関係の一例を示した説明図である。
【図４】第１の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】電源電圧Ｖと電流遅角量θとの関係を定めたマップの説明図である。
【図６】第１の通電開始制御を適用した場合の電流波形の様子を示す説明図である。
【図７】電流遅角量とモータ出力と電源電圧との関係を示す説明図である。
【図８】第２の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】電源電圧Ｖと電流遅角量θと回転数Ｎとの関係を定めたマップの説明図である。
【図１０】第３の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】電流振幅Ａと電流遅角量θの関係を定めたマップの説明図である。
【図１２】第３の通電開始制御を適用した場合の電流波形の様子を示す説明図である。
【図１３】第４の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘとの関係を定めたマップの説明図である。
【図１５】通電処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図１６】通電処理ルーチンによる電流波形の様子を示す説明図である。
【図１７】第４の通電開始制御による効果を示す説明図である。
【図１８】第４の通電開始制御による効果を示す説明図である。
【図１９】電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘと回転数Ｎとの関係を定めたマップの説明図である。
【図２０】電流波形の立上りと電流遅角量との関係を示す説明図である。
【図２１】演算で電流遅角量θを求める第２の通電開始制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１０…システム
２０…エンジン
２１…吸気弁
２２…排気弁
２３…ピストン
２５…インジェクタ
２６…点火プラグ
２７…クランクシャフト
２９…クランク角センサ
３０…ターボチャージャ
３１…コンプレッサホイール
３２…タービンホイール
３３…タービンシャフト
４０…吸気配管
４１…エアクリーナ
４２…エアフロメータ
４３…バイパス路
４４…インタークーラ
４５…電子スロットルバルブ
４６…サージタンク
４７…圧力センサ
４８…温度センサ
４９…エアバイパスバルブ
５０…排気配管
５５…触媒
６０…モータ
６５…磁極センサ
７０…オルタネータ
７２…低圧バッテリ
７３…ＤＣ／ＤＣコンバータ
７５…高圧バッテリ
７８…電圧センサ
７９…電流センサ
８０…アクセルポジションセンサ
９０…エンジンＥＣＵ
１００…モータＥＣＵ
１１０…駆動回路
Ｓ１〜Ｓ６…スイッチング素子
Ｄ…還流ダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機の補助を受けて過給圧を調整する過給器を備えた内燃機関の制御装置に関し、詳しくは電動機の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の内燃機関により多くの空気を押し込んで出力を向上するため、排ガスのエネルギを利用した過給器を備えるとともに、過給器のタービンシャフトの回転を補助（アシスト）する電動機(モータ)を備えた内燃機関がある。こうした過給器のアシスト用モータには、回転子に永久磁石を備えた三相モータが使用され、各相への通電を順次行なうことで駆動される。かかるアシスト用モータを制御して内燃機関を運転することで、車両の低速トルクを向上することができる。
【０００３】
従来から、モータを高出力で運転する様々なモータ制御技術が検討されている。例えば、下記特許文献１には、電気掃除機用のブラシレスモータの制御、具体的には、ブラシレスモータの各相コイルに電流を供給する位相角を制御する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３３７０６７号公報
【０００５】
上記の過給器のアシスト用モータは、内燃機関に要求されるトルクに応じてモータ負荷が大きく変動する環境で使用されると共に、直流電源である車両のバッテリの電圧を用いて駆動されている。こうした特殊な環境下で使用されるため、通常の制御だけではアシスト用モータの出力が低下することがあり、適切な運転ができないことがあった。その結果、過給器をアシストするパワーが低下し、内燃機関を適切に制御することができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、アシスト用モータの出力が低下するといった問題を踏まえて、過給器の運転時に電動機を適切に運転する内燃機関の制御装置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】
【０００７】
本発明の内燃機関の制御装置は、上記課題を鑑み、以下の手法を採った。すなわち、過給器を備えた内燃機関の制御装置であって、多相コイルを備えて、前記過給器の運転を補助する電動機と、前記電動機を構成する回転子の磁極の位相を検出する位相検出手段と、前記電動機の各相コイルに現れる電流波形の性状に影響を与える物理量として、該電動機の電源電圧を検出する検出手段と、前記検出した位相に基づいて、前記電動機の各相コイルへの通電を開始して、前記電動機を駆動する駆動手段と、前記内燃機関の運転要求に応じた前記過給器の運転の際、前記検出された電源電圧に応じて前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御する制御手段とを備えたことを要旨としている。
【０００８】
本発明の内燃機関の制御装置によれば、電流波形の性状に影響を与える物理量として電源電圧を検出し、内燃機関の運転要求に応じた過給器の運転の際に、検出された電源電圧に応じて通電の位相を調整して電動機を運転する。つまり、電源電圧の影響を考慮して電動機を運転し、過給器の運転を補助する。したがって、電源電圧の変化に対応して、電動機を適切に運転することができる。その結果、内燃機関の要求に応じて運転する過給器を適切に補助することができる内燃機関の制御装置を構築することができる。
【０００９】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置の制御手段は、前記内燃機関の運転要求が高い場合に、前記電動機の出力を増大する側に前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御するものとすることができる。
【００１０】
かかる内燃機関の制御装置によれば、例えば、運転者によってアクセル開度が大きく設定された場合など、内燃機関の運転要求が高まり、電動機による過給器の補助が必要な場合に、電動機の出力を増大するように通電の位相を調整する。すなわち、電源電圧に応じた通電の位相は、電動機の出力を増大する側へ調整される。こうした出力を増大する制御により電動機を運転することで、過給機の運転を十分に補助し、適切に内燃機関の運転を制御することができる。
【００１１】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置の制御手段は、前記電源電圧が小さいほど、前記通電の位相を小さく調整するものとすることができる。
【００１２】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電源電圧が小さいほど、通電の位相を小さく調整する。すなわち、電源電圧が小さくなるほど、進角側への制御を行ない、早いタイミングで通電を開始する。したがって、電源電圧の影響を考慮した適切な通電を行なうことができる。その結果、適切に内燃機関を制御することができる。
【００１３】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置は、さらに、前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段を備え、前記制御手段は、前記回転数が大きいほど、前記通電の位相を小さく調整するものとしても良い。
【００１４】
かかる内燃機関の制御装置によれば、回転数が大きいほど、通電の位相を小さく調整する。すなわち、回転数が大きくなるほど、進角側への制御を行ない、早いタイミングで通電を開始する。電源電圧の影響に加えて、回転数の影響をも考慮して位相を設定することで、適切な通電を行なうことができる。
【００１５】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置の検出手段は、前記電源電圧の検出に代えて、前記物理量としての電流振幅を検出し、前記制御手段は、前記内燃機関の運転要求に応じた前記過給器の運転の際、前記検出された電流振幅に応じて前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御するものとしても良い。
【００１６】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電源電圧に代えて、電動機の各相コイルに現れる電流波形の性状に影響を与える物理量である電流振幅を検出し、内燃機関の運転要求に応じた過給器の運転の際に、検出された電流振幅に応じて通電の位相を調整して電動機を運転する。つまり、電流振幅の影響を考慮して電動機を運転し、過給器の運転を補助する。したがって、電流振幅の変化に対応して、電動機を適切に運転することができる。その結果、内燃機関の要求に応じて運転する過給器を適切に補助することができる内燃機関の制御装置を構築することができる。
【００１７】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置の制御手段は、前記電流振幅が大きいほど、前記通電の位相を小さく調整するものとすることができる。
【００１８】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電流振幅が大きいほど、通電の位相を小さく調整する。すなわち、電流振幅が大きくなるほど、進角側への制御を行ない、早いタイミングで通電を開始する。電流振幅の影響を考慮して位相を設定することで、適切な通電を行なうことができる。
【００１９】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置の制御手段は、前記物理量と前記通電の位相との関係を定めたマップを備え、当該マップを参照して該位相を調整するものとしても良い。
【００２０】
かかる内燃機関の制御装置によれば、予め備えたマップを参照することで、比較的簡単に物理量に対応した位相を設定することができる。
【００２１】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置は、更に、前記電動機に通電された電流の電流値を検出する電流値検出手段を備え、前記制御手段は、前記検出された電源電圧に応じて前記電動機に通電する電流量を制御する電流制御値を求め、前記検出した電流値が該電流制御値となるように前記駆動手段を制御する電流制御手段を備えるものとしてもよい。
【００２２】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電動機に対する通電の位相の調整に加え、電動機に通電する電流値を制御することで、電源電圧変動時の電動機の出力をさらに安定させることができる。この結果、過給器をより適切に補助することが可能になる。
【００２３】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置において、前記電流制御手段は、前記検出された電源電圧が所定の基準値よりも低い場合に前記電流制御値を増加させ、該電源電圧が前記基準値よりも高い場合に前記電流制御値を低下させるものとしてもよい。
【００２４】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電源電圧が低下したときに電流制御値を増加させ、電源電圧が増加したときに電流制御値を低下させるので、電源電圧が変動した場合において、電動機の出力を安定させることが可能になる。
【００２５】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置において、前記電流制御手段は、前記電動機の出力が略一定となるよう前記電流制御値を求めるものとしてもよい。
【００２６】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電動機の出力が略一定となるように電流制御値を求めるので、電源電圧が変動した場合であっても、電動機の出力を安定させることが可能になる。
【００２７】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置において、前記電流制御手段は、前記電動機の出力が略一定となるように前記電流値と前記電流制御値との関係が予め定められたマップに基づき、前記電流制御値を求めるものとしてもよい。
【００２８】
かかる内燃機関の制御装置によれば、マップを参照することで即座に電流制御値を求めることができるので、電源電圧の変動に対してレスポンスよく電動機の出力を安定させることが可能になる。
【００２９】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置において、前記電流制御手段は、前記電動機の回転数に応じて前記電流制御値の増減量を補正する補正手段を備えるものとしてもよい。
【００３０】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電動機の回転数をも考慮して電流制御値を求めるので、電動機の広い回転域に亘って、その出力変動を抑制することができる。
【００３１】
上記の構成を有する内燃機関の制御装置において、前記補正手段は、前記電動機の回転数が大きくなるほど、前記増減量を大きく補正するものとしてもよい。
【００３２】
かかる内燃機関の制御装置によれば、電動機の回転数が大きくなり、電動機のコイル端子間に生じる逆起電力が大きくなったとしても、電流制御値の増減量を大きく補正することで、電動機の出力が低下してしまうことを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．システムの全体構成：
Ｂ．第１の通電開始制御：
Ｃ．第２の通電開始制御：
Ｄ．第３の通電開始制御：
Ｅ．第４の通電開始処理：
Ｆ．変形例：
【００３４】
Ａ．システムの全体構成：
図１は、本発明の一実施例としての内燃機関の制御装置を含むシステムの概略構成を示す説明図である。図示するように、このシステム１０は、主に、内燃機関２０（以下、エンジン２０と呼ぶ），エンジン２０に圧縮空気を過給する過給器３０（以下、ターボチャージャ３０と呼ぶ），エンジン２０に空気を供給する吸気配管４０，エンジン２０からの排気を排出する排気配管５０，エンジン２０全体を制御するエンジンＥＣＵ９０などから構成され、車両に搭載されている。
【００３５】
エンジン２０は、気筒内に燃料を直接噴射する直噴タイプのガソリンエンジンである。エンジン２０は、吸気配管４０を通過する空気を吸気弁２１の開弁によって気筒内に吸入し、これをピストン２３で圧縮してインジェクタ２５から噴射される燃料との混合気を形成し、これを点火プラグ２６の着火により燃焼させる。この燃焼行程により、ピストン２３が気筒内を下降して、クランクシャフト２７を回転させる。燃焼行程後、エンジン２０は、排気弁２２の開弁によって気筒内の排ガスを排気配管５０へ排出する。なお、排気配管５０には触媒５５が設けられており、触媒５５の作用で浄化された排ガスが図示しないマフラなどを介して、外部に排出されている。
【００３６】
このエンジン２０は、インジェクタ２５からの燃料噴射により点火プラグ２６の近傍に濃混合気を形成して燃料させるため、少ない燃料量で運転できると共に、ターボチャージャ３０により気筒内に多量の空気を吸入する。なお、クランクシャフト２７近傍にはクランク角センサ２９が備えてあり、クランクシャフト角を検出している。この検出値は、エンジンＥＣＵ９０に出力される。
【００３７】
クランクシャフト２７の近傍には、オルタネータ７０が配置されている。オルタネータ７０は、クランクシャフト２７と連結し、クランクシャフト２７の動力により回転する。オルタネータ７０は、低圧バッテリ７２，ＤＣ／ＤＣコンバータ７３を介した高圧バッテリ７５と電気的に接続しており、オルタネータ７０で発電した電力の一部は低圧バッテリ７２（１２Ｖ）および高圧バッテリ７５（３６Ｖ）に充電されている。この高圧バッテリ７５の近傍には、電圧センサ７８が設けられており、検出された電圧値は、後述するモータＥＣＵ１００に出力されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ７３や高圧バッテリ７５は、必ずしも必要ではない。例えば、モータ性能等により、他の発電機から直接給電するシステムや、低電圧（車両の既存の電源電圧）を利用するシステムを用いるものであっても良い。
【００３８】
ターボチャージャ３０は、吸気配管４０と排気配管５０との間に配置され、吸気配管４０側のコンプレッサホイール３１、排気配管５０側のタービンホイール３２、両ホイールを連結するタービンシャフト３３などを備えている。このターボチャージャ３０は、エンジン２０から排出される排ガスのエネルギにより、タービンシャフト３３を回転させることで圧縮空気をエンジン２０に過給している。
【００３９】
このタービンシャフト３３と同軸上には、電動機６０（以下、モータ６０と呼ぶ）が配置されている。このモータ６０は、タービンシャフト３３と連結して、所定のタイミングでタービンシャフト３３の回転を補助（アシスト）する。例えば、エンジン２０の回転が低速であるため排ガスのエネルギが小さく、十分な過給ができない場合には、排ガスのエネルギに加えて、モータ６０の出力によりタービンシャフト３３を回転させる。こうしたモータ６０によるアシストを行なうことで、過給の指令から効果が現れるまでの経過時間であるターボラグを解消し、車両の低速トルクを向上することができる。
【００４０】
モータ６０は、モータ６０全体を制御するモータＥＣＵ１００やモータ６０の駆動回路１１０と電気的に接続されている。モータ６０は、エンジンＥＣＵ９０からモータ６０の駆動要求を受けたモータＥＣＵ１００が、所定の駆動信号を駆動回路１１０に出力することで、回転駆動される。つまり、モータ６０は、駆動要求を受けた場合に駆動し、それ以外の場合にはタービンシャフト３３により空転している。駆動回路１１０の近傍には、駆動回路１１０からモータ６０に出力される電流を測定するための電流センサ７９が設けられている。測定された電流値は、モータＥＣＵ１００に出力される。
【００４１】
エンジン２０に接続される吸気配管４０には、空気の流れの上流から順に、エアクリーナ４１，ターボチャージャ３０のコンプレッサホイール３１，インタークーラ４４，吸入する空気量を調整する電子スロットルバルブ４５，サージタンク４６などが配置されている。外部から取り込まれる空気は、エアクリーナ４１で浄化され、コンプレッサホイール３１により圧縮され、インタークーラ４４により冷却されて、サージタンク４６を経てエンジン２０に供給される。
【００４２】
インタークーラ４４とエアクリーナ４１との間には、吸気配管４０のバイパス路４３が設けられ、バイパス路４３のインタークーラ４４側にはエアバイパスバルブ４９が備えられている。エアバイパスバルブ４９は、開閉弁を備え、車両の減速時などに開弁し、コンプレッサホイール３１により過給される空気のうち、過剰分をバイパス路４３へ逃がしている。なお、図示は省略するが、排気配管５０側にも、タービンホイール３２を迂回するバイパス路が設けられており、バイパス路の入口近傍に設けたウェイストゲートバルブにより、タービンホイール３２側へ流れる排ガスの量を調整している。
【００４３】
エアフロメータ４２は、エアクリーナ４１の下流に設けられ、吸入空気量Ｑを検出する。また、圧力センサ４７および温度センサ４８は、サージタンク４６に設けられ、吸気配管４０の吸気圧力Ｐ（ターボチャージャ３０による過給圧）、吸気温度Ｔを、それぞれ検出している。こうして検出された吸入空気量Ｑ，吸気圧力Ｐ，吸気温度Ｔや、上述のクランク角、さらにはアクセルポジションセンサ８０からのアクセル開度などは、エンジンＥＣＵ９０に出力される。
【００４４】
エンジンＥＣＵ９０は、こうした検出値からエンジン２０の運転状態を把握し、各種アクチュエータを制御する。例えば、インジェクタ２５に燃料噴射の指令を出力し、電子スロットルバルブ４５にスロットル開度を調整する指令を出力し、エアバイパスバルブ４９に開度調整の指令を出力し、モータＥＣＵ１００にモータ６０の駆動要求を出力している。
【００４５】
こうしたシステム１０に使用されるモータ６０は、回転子に永久磁石を備えたブラシレスＤＣモータである。つまり、この回転子を覆う固定子側に巻線（コイル）を有し、固定子側に回転磁界を形成することで、所定の回転トルクを発生する。このモータ６０は、高圧バッテリ７５を電源とし、駆動回路１１０を介した三相交流により駆動する。すなわち、駆動回路１１０は、高圧バッテリ７５からの直流電力の供給を受け、これを交流電力に変換するインバータ回路である。
【００４６】
図２は、モータ６０の駆動回路１１０を中心とする回路構成を示す説明図である。図示するように、モータ６０の固定子はＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３つのコイルを備えており、駆動回路１１０は、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相に対応するスイッチング素子（Ｓ１，Ｓ２）、（Ｓ３，Ｓ４）、（Ｓ５，Ｓ６）と、各スイッチング素子に対応した還流ダイオードＤとから構成されている。つまり、モータ６０の各相コイルは、２つのスイッチング素子と２つの還流ダイオードＤを一組とする回路により制御される。各組の回路の両端には高圧バッテリ７５の電源電圧が印加されている。
【００４７】
こうした構成の駆動回路１１０に電気的に接続するモータＥＣＵ１００は、所定のタイミングで各スイッチング素子をＯＮ，ＯＦＦさせることで、モータ６０全体を制御する。
【００４８】
具体的には、モータＥＣＵ１００は、各スイッチング素子のＯＮ，ＯＦＦ操作を制御することで、モータ６０のＵ，Ｖ，Ｗの各相コイルへの電流とその方向を順番に切替える。こうして固定子に流す電流を制御することで、固定子に回転磁界を発生させている。なお、本実施例では、各相コイルに順次、電気角で１２０度の区間通電を行なう１２０度通電方式により電流の制御が行なわれている。
【００４９】
モータ６０には、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相のそれぞれに対応する３つの磁極センサ６５が設けられている。この磁極センサ６５は、ホール素子を利用して回転子の位置（磁極の位相）を検出するホールセンサである。磁極センサ６５は、回転子が所定位置まで回転して、永久磁石の磁束が閾値を超えると所定電圧（ホール電圧）を発生させる。モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５からの出力を受けて、適切なタイミングで各相コイルに通電を行なう。なお、本実施例では、モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の出力からモータ６０の回転数を算出しているが、磁極センサ６５の出力によらず誘起電圧を利用して回転数を算出するものであっても良い。
【００５０】
図３は、磁極センサ６５の出力と通電タイミングとの関係の一例を示した説明図である。この例では、モータ６０のＵ相に対応する磁極センサ６５の出力信号と、Ｕ相電流の波形を示している。図示するように、磁極センサ６５の出力信号の立上りから、電気角で所定量分、遅角したタイミング（遅角量θ０）で通電が行なわれている。換言すると、各相コイルへの通電は、磁極センサ６５の出力信号から所定の位相差をもって開始され、１２０度に対応した時間の経過後、終了する。こうしたタイミングで通電を行なう場合、Ｕ相に流した電流は図３に示したように略台形状の波形となる。図示する電流波形は、定格電源電圧Ｖ０、モータ出力Ｗ０時の波形であるものとし、以下、これを基本波形と呼ぶ。
【００５１】
この遅角量θ０は、モータ６０が高出力となるように設定されている。具体的には、電流波形の台形の上底の略中点をピークＰｍと呼ぶと、ある電気角αのタイミング（位相）で基本波形のピークＰｍが来るように、遅角量θ０が設定されている。
【００５２】
こうして各相に現れる電流波形は、モータ６０の使用条件、具体的には電源電圧や回転数、あるいは、モータ負荷などの影響を受けて変化するため、電流波形のピークの位相が電気角αからずれる場合がある。本実施例のモータＥＣＵ１００は、こうした電流波形の性状に影響を与える物理量を検出し、これに基づいて遅角量（位相）を調整する通電開始制御を実行する。そして、モータＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ９０と協働して、モータ６０の運転を制御しつつ、内燃機関を制御する。つまり、モータ６０，各種センサおよびアクチュエータ，駆動回路１１０，モータＥＣＵ１００およびエンジンＥＣＵ９０は、本発明の内燃機関の制御装置を構成する。以下、内燃機関の制御装置における通電開始制御の具体的な処理内容について説明する。
【００５３】
Ｂ．第１の通電開始制御：
図４は、第１の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、図３に示す一つの電流波形(正の電流)の通電を行なう処理であり、エンジンＥＣＵ９０からモータ６０の駆動要求を受けたタイミングで、モータＥＣＵ１００により実行される処理である。
【００５４】
処理を開始すると、モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の信号を取得し（ステップＳ４００）、信号の立上りのタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ４１０）。
【００５５】
ステップＳ４１０で、取得した磁極センサ６５の信号が、信号の立上りのタイミングではない（Ｎｏ）と判断した場合には、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで本処理を繰り返す。
【００５６】
他方、ステップＳ４１０で、信号の立上りのタイミングである（Ｙｅｓ）と判断した場合には、電源電圧Ｖ１を取得する（ステップＳ４２０）。モータＥＣＵ１００は、電圧センサ７８から取得した電源電圧Ｖ１の値から、電流の遅角量θ１を算出する（ステップＳ４３０）。モータＥＣＵ１００は、電源電圧Ｖと電流遅角量θとの関係を定めたマップを予め備えており、このマップを参照して電流遅角量θ１を算出している。
【００５７】
図５は、電源電圧Ｖと電流遅角量θとの関係を定めたマップの説明図である。図中の横軸は、電源電圧Ｖを、縦軸は電流遅角量θを、それぞれ示している。図示するように、定格電源電圧Ｖ０を基準として、電源電圧Ｖが低下する（０．９・Ｖ０）と電流遅角量θは減少し、電源電圧Ｖが上昇する（１．１・Ｖ０）と電流遅角量θは増加する。つまり、電源電圧Ｖが小さいほど、遅角量θを小さく設定し、早いタイミングで通電を開始することとなる。
【００５８】
こうして遅角量θ１を算出した後、モータＥＣＵ１００は、電気角で表わされる遅角量θ１を時間ｔ１に換算する（ステップＳ４４０）。モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の出力からモータ６０の回転数Ｎを常に検出している。このステップでは、現状のモータ６０の回転数Ｎ１から遅角量θ１を時間ｔ１に換算している。
【００５９】
続いて、モータＥＣＵ１００は、経過時間ｔのカウントを開始し（ステップＳ４５０）、経過時間ｔが、遅角量θ１に対応する時間ｔ１を超えたか否かを判断する（ステップＳ４６０）。
【００６０】
ステップＳ４６０で、経過時間ｔが時間ｔ１を超えていない（Ｎｏ）と判断した場合には、ステップＳ４５０へ戻り、経過時間ｔのカウントを継続する。他方、ステップＳ４６０で、経過時間ｔが時間ｔ１を越えている（Ｙｅｓ）と判断した場合には、電源電圧Ｖ１に基づいて設定した遅角量θ１に至ったとして、通電を開始する（ステップＳ４７０）。この通電は、上述のように、１２０度通電方式であり、電気角で１２０度相当の時間、通電を行ない、その後通電を終了する。こうして通電した後、一連の処理を終了し、ＮＥＸＴに抜け、所定のタイミングで本処理が繰り返される。
【００６１】
以上のように、正の電流制御を実行した後、同様に、負の電流制御を実行する。正と負との電流制御を繰り返すことで、モータ６０は回転する。なお、負の電流制御の場合には、磁極センサ６５の立下りのタイミングに基づいて、通電開始制御が実行される。
【００６２】
図６は、第１の通電開始制御を適用した場合の電流波形の様子を示す説明図である。図中の上段は、図３で示した電流波形の一部を取り出した正の電流波形（基準波形）を、中段は、第１の通電開始制御を適用しない場合の正の電流波形を、下段は、第１の通電開始制御を適用した場合の正の電流波形を、それぞれ示している。例えば、基準波形の状態でモータ６０が運転されている場合において、電源電圧Ｖが低下すると、電流波形の立上りの傾きが小さくなる。この場合、図６の中段に示すように、電流波形のピークの位相は、電気角αから電気角γ分遅角する方向へずれる。そのため、モータ出力は低下する。
【００６３】
こうした通電状態に対して、第１の通電開始制御では、電源電圧Ｖの低下により遅角量θを減らす制御を行なうため、通電開始のタイミングはθ０−θ１分だけ進角される。その結果、電流波形のピークの位相が電気角αに近づき（一致し）、モータ出力の低下を抑制することができる。
【００６４】
図７は、電流遅角量とモータ出力と電源電圧との関係を示す説明図である。例えば、定格電源電圧Ｖ０を基準に、最もモータ出力が高い電流遅角量θ０で通電が行なわれている状態で、第１の通電開始制御を適用しない場合には、電源電圧Ｖが変動するとモータ出力は大きく低下する。これに対し、第１の通電開始制御を適用することで、電源電圧に応じた適切な電流遅角量でモータを運転することができる。
【００６５】
以上、第１の通電開始制御によれば、電源電圧が低下すると通電開始を進角側に制御する。したがって、電源電圧に対応した適切なタイミングで通電することができ、モータ出力の低下を抑制することができる。
【００６６】
特に、充電、放電を繰り返す直流の高圧バッテリ７５を電源とし、モータ６０駆動時に大きな電流を使用するアシスト用のモータ６０では、電源電圧が変動し、その影響が電流波形に現れる。こうしたモータ６０の制御に第１の通電開始制御を適用することで、適切にモータ６０の制御を行なうことができる。また、モータ出力の低下を抑えるため、ターボチャージャ３０のアシストを適切に行なうことができると共に、内燃機関の制御を適切に行なうことができる。
【００６７】
Ｃ．第２の通電開始制御：
図８は、第２の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、第１の通電開始制御と同様、図３に示す一つの電流波形(正の電流)の通電を行なう処理であり、エンジンＥＣＵ９０からモータ６０の駆動要求を受けたタイミングで、モータＥＣＵ１００により実行される処理である。
【００６８】
処理を開始すると、モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の信号の取得し（ステップＳ５００）、信号の立上りのタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ５１０）。ステップＳ５１０で、信号の立上りのタイミングではない（Ｎｏ）と判断した場合には、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで本処理を繰り返す。他方、ステップＳ５１０で、信号の立上りのタイミングである（Ｙｅｓ）と判断した場合には、電源電圧Ｖ２を取得する（ステップＳ５２０）。ここまでの処理は、第１の通電開始制御とほぼ同じ処理である。
【００６９】
続いて、モータＥＣＵ１００は、モータ６０の回転数Ｎを取得する（ステップＳ５３０）。具体的には、磁極センサ６５の出力から検出している現状の回転数Ｎ２を取り込んでいる。
【００７０】
電源電圧Ｖ２と回転数Ｎ２とを取得したモータＥＣＵ１００は、これらに基づいて、電流の遅角量θ２を算出する（ステップＳ５４０）。モータＥＣＵ１００は、電源電圧Ｖと遅角量θと回転数Ｎとの関係を定めたマップを予め備えており、このマップを参照して電流遅角量θ２を算出している。
【００７１】
図９は、電源電圧Ｖと電流遅角量θと回転数Ｎとの関係を定めたマップの説明図である。図中の横軸は、電源電圧Ｖを、縦軸は電流遅角量θを、それぞれ示している。図示するように、このマップは、図５に示したマップと同様、電源電圧Ｖが小さいほど遅角量θが小さくなるように設定されている。加えて、回転数Ｎが大きくなるほど（低回転から高回転へ移行するほど）、遅角量θが小さくなるように設定されると共に、電源電圧Ｖの低下による遅角量θの減少量は、低回転時よりも高回転時の方が大きくなるように設定されている。つまり、電源電圧Ｖが小さく、回転数Ｎが大きいほど、遅角量θを小さく設定し、早いタイミングで通電を開始することとなる。
【００７２】
こうして遅角量θ２を算出した後の処理は、第１の通電開始制御とほぼ同じ処理である。具体的には、モータＥＣＵ１００は、電気角で表わされる遅角量θ２を時間ｔ２に換算し（ステップＳ５５０）、経過時間ｔのカウントを開始し（ステップＳ５６０）、経過時間ｔが、遅角量θ２に対応する時間ｔ２を超えたか否かを判断する（ステップＳ５７０）。
【００７３】
ステップＳ５７０で、経過時間ｔが時間ｔ２を超えていない（Ｎｏ）と判断した場合には、ステップＳ５６０へ戻り、経過時間ｔのカウントを継続する。他方、ステップＳ５７０で、経過時間ｔが時間ｔ２を越えている（Ｙｅｓ）と判断した場合には、通電を開始する（ステップＳ５８０）。モータＥＣＵ１００は、１２０度通電方式により通電を行ない、その後通電を終了する。こうして一連の処理を終了し、ＮＥＸＴに抜け、所定のタイミングで本処理が繰り返される。なお、こうした正の電流制御を実行した後、負の電流制御を実行して、モータ６０を駆動する。
【００７４】
以上の第２の通電開始制御によれば、電源電圧の変動の影響に加えて、回転数の影響を考慮して、電流の遅角量を設定する。一般に、モータの回転数が大きくなると、逆起電力による電圧降下が大きくなり、実際に働く電圧が小さくなる。これを図６の電流波形で説明すると、回転数が大きくなると、電流波形の立上りの傾きが小さくなり、電流波形のピークの位相が遅角する方向へずれ、モータ出力は低下することとなる。これに対して、第２の通電開始制御では、回転数が大きくなると遅角量を小さく設定し、通電開始を進角側に制御する。したがって、電源電圧および回転数に対応した適切なタイミングで通電することができ、モータ出力の低下を抑制することができる。その結果、ターボチャージャ３０のアシストを適切に行ない、内燃機関の制御を適切に行なうことができる。
【００７５】
Ｄ．第３の通電開始制御：
図１０は、第３の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、第１の通電開始制御と同様、図３に示す一つの電流波形(正の電流) の通電を行なう処理であり、エンジンＥＣＵ９０からモータ６０の駆動要求を受けたタイミングで、モータＥＣＵ１００により実行される処理である。
【００７６】
処理を開始すると、モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の信号の取得し（ステップＳ６００）、信号の立上りのタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ６１０）。ステップＳ６１０で、信号の立上りのタイミングではない（Ｎｏ）と判断した場合には、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで本処理を繰り返す。
【００７７】
他方、ステップＳ６１０で、信号の立上りのタイミングである（Ｙｅｓ）と判断した場合には、電流振幅Ａ３を算出する（ステップＳ６２０）。モータＥＣＵ１００がエンジンＥＣＵ９０から取得するモータ６０の駆動要求は、モータ負荷としての目標回転数である。モータＥＣＵ１００は、エンジンＥＣＵ９０から目標回転数を取得し、現状のモータ６０の回転数Ｎを目標回転数に近づけるため、いわゆるＰＩ制御を実行している。具体的には、目標回転数と現状の回転数Ｎとの差分に基づいて、モータ６０への最大電流量を算出して、通電を行なっている。こうして算出される最大電流量が、このステップでの電流振幅Ａ３に該当する。モータ負荷が大きい場合には電流振幅Ａ３は大きくなり、モータ負荷が小さい場合には電流振幅Ａ３も小さくなる。
【００７８】
続いて、モータＥＣＵ１００は、算出した電流振幅Ａ３から、電流の遅角量θ３を算出する（ステップＳ６３０）。モータＥＣＵ１００は、電流振幅Ａと遅角量θとの関係を定めたマップを予め備えており、このマップを参照して電流遅角量θ３を算出している。
【００７９】
図１１は、電流振幅Ａと電流遅角量θの関係を定めたマップの説明図である。図中の横軸は、電流振幅Ａを、縦軸は電流遅角量θを、それぞれ示している。図示するように、このマップは、電流振幅Ａが大きいほど遅角量θが小さくなるように設定されている。つまり、電流振幅Ａが大きいほど、遅角量θを小さく設定し、早いタイミングで通電を開始することとなる。
【００８０】
こうして遅角量θ３を算出した後の処理は、第１の通電開始制御とほぼ同じ処理である。具体的には、モータＥＣＵ１００は、電気角で表わされる遅角量θ３を時間ｔ３に換算し（ステップＳ６４０）、経過時間ｔのカウントを開始し（ステップＳ６５０）、経過時間ｔが、遅角量θ３に対応する時間ｔ３を超えたか否かを判断する（ステップＳ６６０）。
【００８１】
ステップＳ６６０で、経過時間ｔが時間ｔ３を超えていない（Ｎｏ）と判断した場合には、ステップＳ６５０へ戻り、経過時間ｔのカウントを継続する。他方、ステップＳ６６０で、経過時間ｔが時間ｔ３を越えている（Ｙｅｓ）と判断した場合には、通電を開始する（ステップＳ６７０）。モータＥＣＵ１００は、１２０度通電方式により通電を行ない、その後通電を終了する。こうして一連の処理を終了し、ＮＥＸＴに抜け、所定のタイミングで本処理が繰り返される。なお、こうした正の電流制御を実行した後、負の電流制御を実行して、モータ６０を駆動する。
【００８２】
図１２は、第３の通電開始制御を適用した場合の電流波形の様子を示す説明図である。図中の上段は、図３で示した電流波形の一部を取り出した正の電流波形（基準波形）を、中段は、第３の通電開始制御を適用しない場合の正の電流波形を、下段は、第３の通電開始制御を適用した場合の正の電流波形を、それぞれ示している。例えば、基準波形の状態でモータ６０が運転されている場合において、モータ負荷、つまり電流振幅Ａが増大したとすると、図６の中段に示すように、電流波形のピークの位相は、電気角αから電気角γ分遅角する方向へずれる。なお、理解を容易にするため、ここでは電流波形の傾きは変化しないものとする。
【００８３】
こうした通電状態に対して、第３の通電開始制御では、電流振幅Ａが大きいほど遅角量θを減らす制御を行なうため、通電開始のタイミングはθ０−θ３分だけ進角される。その結果、電流波形のピークの位相が電気角αに近づき（一致し）、モータ出力の低下を抑制することができる。
【００８４】
以上の第３の通電開始制御によれば、電流振幅（モータ負荷）が大きいほど、遅角量θ３を小さく設定し、通電開始を進角側に制御する。したがって、電流振幅に対応した適切なタイミングで通電することができ、モータ出力の低下を抑制することができる。その結果、ターボチャージャ３０のアシストを適切に行ない、内燃機関の制御を適切に行なうことができる。
【００８５】
Ｅ．第４の通電開始処理：
図１３は、第４の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。この処理は、第１の通電開始制御と同様、図３に示す一つの電流波形(正の電流)の通電を行なう処理であり、エンジンＥＣＵ９０からモータ６０の駆動要求を受けたタイミングで、モータＥＣＵ１００により実行される処理である。
【００８６】
処理を開始すると、モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の信号の取得し（ステップＳ７００）、信号の立上りのタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ７１０）。
【００８７】
ステップＳ７１０で、取得した磁極センサ６５の信号が、信号の立上りのタイミングではない（Ｎｏ）と判断した場合には、ＮＥＸＴに抜けて、所定のタイミングで本処理を繰り返す。
【００８８】
他方、ステップＳ７１０で、信号の立上りのタイミングである（Ｙｅｓ）と判断した場合には、モータＥＣＵ１００は、電圧センサ７８から電源電圧Ｖ４の値を取得し（スップＳ７２０）、取得した値から、電流の遅角量θ４を算出する（ステップＳ７３０）。モータＥＣＵ１００は、電源電圧Ｖと電流遅角量θとの関係を定めたマップ（図５参照）を予め備えており、このマップを参照して電流遅角量θ４を算出している。
【００８９】
こうして遅角量θ４を算出した後、モータＥＣＵ１００は、電気角で表わされる遅角量θ４を時間ｔ４に換算する（ステップＳ７４０）。モータＥＣＵ１００は、磁極センサ６５の出力からモータ６０の回転数Ｎを常に検出している。このステップでは、現状のモータ６０の回転数Ｎ４から遅角量θ４を時間ｔ４に換算している。
【００９０】
続いて、モータＥＣＵ１００は、ステップＳ７２０で取得した電源電圧Ｖ４の値から、モータ６０に出力する電流量を制御するための電流制限値ＩｍａｘＯｎおよび電流制限値ＩｍａｘＯｆｆ（以下、これらの値をまとめて「電流制限値Ｉｍａｘ」と記載する）を算出する（ステップＳ７５０）。モータＥＣＵ１００は、電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘとの関係を予め定めたマップを備えており（図１４参照）、このマップを参照して電流制限値Ｉｍａｘを算出する。電流制限値ＩｍａｘＯｎは、モータ６０に通電を行う基準となる電流値であり、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆは、モータ６０への通電を停止する基準となる電流値である。モータＥＣＵ１００は、後述する通電処理ルーチンにおいて、モータ６０に出力する電流が、電流制限値Ｉｍａｘを超えないように出力制限を行うことで、モータ６０に出力する電流量を調整するのである。
【００９１】
図１４は、電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘとの関係を定めたマップの説明図である。図中の横軸は電源電圧Ｖを示し、縦軸は電流制限値Ｉｍａｘを示している。このマップには、モータ６０の出力が略一定となるように、電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘとの関係が定義されている。図示するように、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆは、横軸に示した電源電圧Ｖの全範囲に亘って、電流制限値ＩｍａｘＯｎよりも大きく、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆと電流制限値ＩｍａｘＯｎとの電流差が、略一定となるように設定されている。このマップには、定格電源電圧Ｖ０を所定の基準値として、電源電圧Ｖがこれよりも低い場合（例えば、０．９・Ｖ０）には、電流制限値Ｉｍａｘが大きく設定され、高い場合（例えば、１．１・Ｖ０）には電流制限値Ｉｍａｘが小さく設定されている。つまり、このマップを用いれば、高圧バッテリ７５の電源電圧Ｖ４が高いほど、モータ６０に流す電流を低く抑えることができるので、モータ６０に出力される電力を略一定に制御することが可能となる。
【００９２】
上記ステップＳ７５０において、電流制限値Ｉｍａｘを求めると、次に、モータＥＣＵ１００は、経過時間ｔのカウントを開始し（ステップＳ７６０）、経過時間ｔが、遅角量θ４に対応する時間ｔ４を超えたか否かを判断する（ステップＳ７７０）。
【００９３】
ステップＳ７７０で、経過時間ｔが時間ｔ４を超えていない（Ｎｏ）と判断した場合には、モータＥＣＵ１００は、ステップＳ７６０へ戻り、経過時間ｔのカウントを継続する。他方、ステップＳ７７０で、経過時間ｔが時間ｔ４を越えている（Ｙｅｓ）と判断した場合には、電源電圧Ｖ４に基づいて設定した遅角量θ４に至ったとして、通電処理ルーチンを開始する（ステップＳ７８０）。この通電処理ルーチンが終了すれば、処理は、ＮＥＸＴに抜け、所定のタイミングで本処理が繰り返される。
【００９４】
以上のように、正の電流制御を実行した後、同様に、負の電流制御を実行する。正と負との電流制御を繰り返すことで、モータ６０は回転する。なお、負の電流制御の場合には、磁極センサ６５の立下りのタイミングに基づいて、通電開始制御が実行される。
【００９５】
次に、図１５および図１６を用いて、図１３のステップＳ７８０で実行される通電処理ルーチンの詳細について説明する。図１５は、通電処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。図１６は、この通電処理ルーチンによる電流波形の様子を示す説明図である。図１６の横軸は経過時間を示し、縦軸は電流値を示している。
【００９６】
モータＥＣＵ１００は、通電処理ルーチンを開始すると、図１５に示すように、駆動回路１１０を用いてモータ６０に対する通電を開始する（ステップＳ８００）。このステップＳ８００によって通電が開始されると、図１６の左側の波形に示すように、電流値はプラスの方向へ徐々に増加していくことになる。
【００９７】
次に、モータＥＣＵ１００は、モータ６０に出力された電流の電流値Ｉを電流センサ７９から取得する（ステップＳ８１０）。そして、この電流値Ｉが、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ８２０）。このステップＳ８２０で、電流値Ｉが、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆよりも大きいと判断した場合（Ｙｅｓ）には、駆動回路１１０を制御してモータ６０への通電を停止する（ステップＳ８３０）。図１６では、電流センサ７９から取得した電流値Ｉが、電流値ＩｍａｘＯｆｆに達するタイミングを、黒塗りの丸印「●」で表している。図１６に示すように、上記ステップＳ８３０によって、通電を停止すると、電流値Ｉは一瞬、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆを超えて（オーバーシュートして）、その後、徐々に低下することになる。上記ステップＳ８２０において、電流値Ｉが電流制限値ＩｍａｘＯｆｆよりも小さいと判断した場合（Ｎｏ）には、上記ステップＳ８３０による停止処理は行わない。
【００９８】
続いて、モータＥＣＵ１００は、上記ステップＳ８１０で取得した電流値Ｉが、電流制限値ＩｍａｘＯｎよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ８４０）。このステップＳ８４０で、電流値Ｉが、電流制限値ＩｍａｘＯｎよりも小さいと判断した場合（Ｙｅｓ）には、駆動回路１１０を制御して、モータ６０への通電を行う（ステップＳ８５０）。図１６では、電流センサ７９から取得した電流値Ｉが、電流制限値ＩｍａｘＯｎに達するタイミングを白抜きの丸印「○」で表している。図示するように、上記ステップＳ８５０によって、通電を開始すると、電流値は、一瞬、電流制限値ＩｍａｘＯｎを下回り、その後、徐々に増加していくことになる。上記ステップＳ８４０において、電流値Ｉが電流制限値ＩｍａｘＯｎよりも大きいと判断した場合（Ｎｏ）には、かかる通電処理は行わない。
【００９９】
以上の処理によって、電流制限値Ｉｍａｘに基づく通電制御を行うと、続いて、モータＥＣＵ１００は、電気角で１２０度相当の時間が経過したかを判断する（ステップＳ８６０）。かかる処理によって、１２０度相当の時間が経過したと判断した場合には（Ｙｅｓ）、駆動回路１１０を制御して、モータ６０への通電を終了し（ステップＳ８７０）、図１３に示した第４の通電開始処理にリターンする。これに対して、まだ１２０度相当の時間が経過していないと判断した場合には（Ｎｏ）、上記ステップＳ８１０へ処理を戻し、引き続き、電流制限値Ｉｍａｘに基づく通電制御を行う。
【０１００】
上述した通電処理ルーチンは、正の電流制御の場合に実行されるルーチンである。負の電流制御の場合には、ステップＳ８１０で取得した電流値からその絶対値を求め、その絶対値に基づき、ステップＳ８２０やステップＳ８４０による比較判断を行う。こうすることで、図１６の右側の波形のように、負の電流値の制限を行うことができる。
【０１０１】
図１７および図１８は、上述した第４の通電開始制御による効果を示す説明図である。第４の通電開始制御では、図１４に示したように、高圧バッテリ７５の電圧が基準電圧よりも低下した場合には、電流制限値Ｉｍａｘの値を標準値よりも大きくすることで、多くの電流がモータ６０に流れるように制御を行う。一方、電源電圧が、基準電圧よりも高くなった場合には、電流制限値Ｉｍａｘの値を標準の値よりも小さくすることで、モータ６０に流れる電流量を抑制する。このような制御によれば、モータ６０に出力される電力（＝電圧×電流）を略一定に保つことができる。特に、図１７に示すように、電源電圧に応じて電流遅角量を最適に調整したにも関わらず、依然として、電源電圧の変動に伴いモータの出力も変動してしまう場合に上述した第４の通電開始制御を適用すれば、図１８に示すように、モータ６０の出力が更に安定することになる。この結果、ターボチャージャ３０のアシストを適切に行なうことが可能となり、これにより、内燃機関の制御を適切に行うことが可能になる。
【０１０２】
なお、図１４に示したマップには、２つの電流制限値ＩｍａｘＯｎ，ＩｍａｘＯｆｆが定義されているものとしたが、かかるマップには、いずれかの電流制限値のみを定義するものとしてもよい。この場合、他方の電流制限値は、マップから求めた電流制限値に所定の値を加えてもしくは減じて算出するものとする。
【０１０３】
また、上述した通電制御ルーチンでは、２つの電流制限値ＩｍａｘＯｎ，ＩｍａｘＯｆｆを用いてモータ６０に出力する電流を制御するものとしたが、１つの電流制限値によっても出力する電流を制御することは可能である。この場合、図１５に示した通電処理ルーチンのステップＳ８２０とステップＳ８４０では、同一の電流制限値に基づき電流値Ｉとの比較をそれぞれ行うものとする。
【０１０４】
上述した第４の通電開始制御では、電流制限値Ｉｍａｘを、電源電圧に応じて増減するものとしたが、この電流制限値Ｉｍａｘの増減量を、モータ６０の回転数Ｎに応じて補正するものとしてもよい。かかる制御を行う場合には、図１３のステップＳ７２０において、電源電圧Ｖ４とともに、モータ６０の回転数Ｎを取得するものとし、ステップＳ７５０において、電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘと回転数Ｎとの関係を定めたマップを参照して、電流制限値Ｉｍａｘを求めるものとする。
【０１０５】
図１９は、電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘと回転数Ｎとの関係を定めたマップの説明図である。この図１９では、図示の簡略化のため、電流制限値Ｉｍａｘは、電流制限値ＩｍａｘＯｆｆのマップのみを示している。図示するように、このマップは、電源電圧Ｖと回転数Ｎとに応じて、電流制限値Ｉｍａｘ（電流制限値ＩｍａｘＯｎおよび電流制限値ＩｍａｘＯｆｆ）が設定されている。具体的には、電源電圧が基準電圧Ｖ０よりも低い場合には、回転数Ｎが高いほど、電流制限値Ｉｍａｘが大きくなるように設定されており、電源電圧が基準電圧Ｖ０よりも高い場合には、回転数Ｎが高いほど、電流制限値Ｉｍａｘが小さくなるように設定されている。つまり、モータの回転数Ｎが大きくなるほど、電源電圧に応じた電流制限値Ｉｍａｘの増減量が大きくなるようにマップが設定されている。このようなマップによれば、電源電圧に応じた電流制限値Ｉｍａｘの算出と、モータの回転数Ｎに応じた電流制限値Ｉｍａｘの補正とを同時に行うことができる。
【０１０６】
このように、モータ６０の回転数Ｎが大きくなるほど、電流制限値Ｉｍａｘを大きく補正するものとすれば、モータ６０の回転数Ｎの増加に伴い、逆起電力が大きくなったとしても、モータ６０に出力する電流の電流制限値Ｉｍａｘを大きくすることができるので、モータ６０の出力変動をより効果的に抑制することが可能になる。
【０１０７】
なお、本実施例では、モータ６０の回転数Ｎに応じた電流制限値の補正を図１９に示したマップを用いて行うものとしたが、図１４に示したマップによって、一旦、電流制限値を算出し、この電流制限値に対して、モータの回転数Ｎに応じた所定の補正係数を乗じることで、算出された電流制限値を補正するものとしてもよい。補正係数は、例えば、回転数Ｎと補正係数との対応関係を定義した関数やマップによって求めるものとすることができる。
【０１０８】
Ｆ．変形例：
本実施例では、種々の物理量から電流遅角量θを設定するマップを備えるものとしたが、第１，第２の通電開始制御においては、マップに代えて、演算で電流遅角量θを求めるものとしても良い。
【０１０９】
図２０は、電流波形の立上りと電流遅角量との関係を示す説明図である。本実施例では、電流通電開始から最大電流に至るまでは、フルデューティで電圧がかかるようにスイッチング制御がなされている。この場合、電流波形の立上り時間は、電源電圧Ｖから逆起電圧Ｖａを差し引いた差分をインダクタンスＬで除した値に比例することが知られている。また、逆起電圧Ｖａは、回転数Ｎとモータの固有値Ｋとの積で表わせることから、立上り時間は電源電圧Ｖと回転数Ｎとから定まることとなる。
【０１１０】
この立上り時間は、電気角と同等なものであるから、電源電圧Ｖから逆起電圧Ｖａを差し引いた差分をインダクタンスＬで除した値は、図２０における立上りの直線の傾きを示す。すなわち、図６で説明したように、電源電圧Ｖ，回転数Ｎが大きくなると直線の傾きが小さくなる。ここで、基準となる固定点を設定し、傾きによらずどの直線も固定点を通過するものと仮定する。具体的には、電気角θａの時の電流値０．７・Ｉ０（最大電流Ｉ０の７０％）を固定点とし、電流値０（ゼロ）から電流値０．７・Ｉ０に至るまでの時間（電気角θｂ）を算出する。この電気角θｂが求まることで、通電開始のタイミングを設定することができる。
【０１１１】
図２１は、演算で電流遅角量θを求める第２の通電開始制御のフローチャートである。この処理は、図８に示した処理とほぼ同様であり、電流遅角量の算出方法が異なる。したがって、同じ処理については、図８と同一のステップ番号を付して説明を省略する。
【０１１２】
処理を開始すると、第２の通電開始処理と同様、モータＥＣＵ１００は磁極センサ６５の立上りを判断し、立上りのタイミングであると判断した場合に、電源電圧Ｖ２を取得し、モータ６０の回転数Ｎ２を取得する（ステップＳ５３０）。
【０１１３】
続いて、モータＥＣＵ１００は、取得した回転数Ｎ２から逆起電圧Ｖａを算出する（ステップＳ５４０ａ）。具体的には、回転数Ｎ２とモータ固有値Ｋとの積を算出している。なお、モータ固有値Ｋは、実験等で予め定められ、モータＥＣＵ１００内に記憶している。
【０１１４】
こうして逆起電圧Ｖａを算出後、モータＥＣＵ１００は、電流値０（ゼロ）から電流値０．７・Ｉ０に至るまでの電気角θｂを算出する（ステップＳ５４０ｂ）。具体的には、電流値の変化量を電気角の変化量で除した値が、電流波形の立上りの直線の傾きと等しいことから、電気角θｂを算出している。なお、図２０に示したように、電気角θａの時の電流値０．７・Ｉ０（最大電流Ｉ０の７０％）は、固定点であり、定格電源電圧Ｖ０，定格回転数Ｎ０などから予め設定されている。
【０１１５】
電気角θｂの算出後、電流遅角量θ２を算出する（ステップＳ５４０ｃ）。電流遅角量θ２は、基準の電気角θａから電気角θｂを差し引いた差分として求められる。
【０１１６】
モータＥＣＵ１００は、電気角で表わされる電流遅角量θ２を時間ｔ２に換算し（ステップＳ５５０）、時間ｔ２に基づいて通電処理を実行して、一連の処理を終了後、ＮＥＸＴに抜け、所定のタイミングで本処理を繰り返す。
【０１１７】
以上のように、演算により電流遅角量を設定して通電開始制御を行なうことで、マップのための記憶容量を低減することができる。さらには、マップとの適合処理を簡素化することができ、処理速度を向上することができる。また、検出した電源電圧、回転数が、マップ上の格子点に上手くのらないような場合であっても、演算により容易に電流遅角量を求めることができる。
【０１１８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施し得ることは勿論である。本実施例では、過給器として、排ガスのエネルギによって回転するタービンホイール３２を備えたターボチャージャ３０を例としたが、過給器は、タービンホイールを備えない電動コンプレッサであっても良い。この場合でも、同様の制御を行なうことで、適切にモータ６０を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の内燃機関の制御装置を含むシステムの概略構成を示す説明図である。
【図２】モータの駆動回路を中心とする回路構成を示す説明図である。
【図３】磁極センサの出力と通電タイミングとの関係の一例を示した説明図である。
【図４】第１の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】電源電圧Ｖと電流遅角量θとの関係を定めたマップの説明図である。
【図６】第１の通電開始制御を適用した場合の電流波形の様子を示す説明図である。
【図７】電流遅角量とモータ出力と電源電圧との関係を示す説明図である。
【図８】第２の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図９】電源電圧Ｖと電流遅角量θと回転数Ｎとの関係を定めたマップの説明図である。
【図１０】第３の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１１】電流振幅Ａと電流遅角量θの関係を定めたマップの説明図である。
【図１２】第３の通電開始制御を適用した場合の電流波形の様子を示す説明図である。
【図１３】第４の通電開始制御の処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘとの関係を定めたマップの説明図である。
【図１５】通電処理ルーチンの流れを示すフローチャートである。
【図１６】通電処理ルーチンによる電流波形の様子を示す説明図である。
【図１７】第４の通電開始制御による効果を示す説明図である。
【図１８】第４の通電開始制御による効果を示す説明図である。
【図１９】電源電圧Ｖと電流制限値Ｉｍａｘと回転数Ｎとの関係を定めたマップの説明図である。
【図２０】電流波形の立上りと電流遅角量との関係を示す説明図である。
【図２１】演算で電流遅角量θを求める第２の通電開始制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１２０】
１０…システム
２０…エンジン
２１…吸気弁
２２…排気弁
２３…ピストン
２５…インジェクタ
２６…点火プラグ
２７…クランクシャフト
２９…クランク角センサ
３０…ターボチャージャ
３１…コンプレッサホイール
３２…タービンホイール
３３…タービンシャフト
４０…吸気配管
４１…エアクリーナ
４２…エアフロメータ
４３…バイパス路
４４…インタークーラ
４５…電子スロットルバルブ
４６…サージタンク
４７…圧力センサ
４８…温度センサ
４９…エアバイパスバルブ
５０…排気配管
５５…触媒
６０…モータ
６５…磁極センサ
７０…オルタネータ
７２…低圧バッテリ
７３…ＤＣ／ＤＣコンバータ
７５…高圧バッテリ
７８…電圧センサ
７９…電流センサ
８０…アクセルポジションセンサ
９０…エンジンＥＣＵ
１００…モータＥＣＵ
１１０…駆動回路
Ｓ１〜Ｓ６…スイッチング素子
Ｄ…還流ダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過給器を備えた内燃機関の制御装置であって、
多相コイルを備えて、前記過給器の運転を補助する電動機と、
前記電動機を構成する回転子の磁極の位相を検出する位相検出手段と、
前記電動機の各相コイルに現れる電流波形の性状に影響を与える物理量として、該電動機の電源電圧を検出する検出手段と、
前記検出した位相に基づいて、前記電動機の各相コイルへの通電を開始して、前記電動機を駆動する駆動手段と、
前記内燃機関の運転要求に応じた前記過給器の運転の際、前記検出された電源電圧に応じて前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御する制御手段と
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転要求が高い場合に、前記電動機の出力を増大する側に前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御する
内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御手段は、前記電源電圧が小さいほど、前記通電の位相を小さく調整する内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置であって、さらに、
前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記制御手段は、前記回転数が大きいほど、前記通電の位相を小さく調整する
内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記検出手段は、前記電源電圧の検出に代えて、前記物理量としての電流振幅を検出し、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転要求に応じた前記過給器の運転の際、前記検出された電流振幅に応じて前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御する
内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御手段は、前記電流振幅が大きいほど、前記通電の位相を小さく調整する内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御手段は、前記物理量と前記通電の位相との関係を定めたマップを備え、当該マップを参照して該位相を調整する内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
更に、前記電動機に通電された電流の電流値を検出する電流値検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出された電源電圧に応じて前記電動機に通電する電流量を制御する電流制御値を求め、前記検出した電流値が該電流制御値となるように前記駆動手段を制御する電流制御手段を備える
内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記電流制御手段は、前記検出された電源電圧が所定の基準値よりも低い場合に前記電流制御値を増加させ、該電源電圧が前記基準値よりも高い場合に前記電流制御値を低下させる
内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記電流制御手段は、前記電動機の出力が略一定となるよう前記電流制御値を求める
内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記電流制御手段は、前記電動機の出力が略一定となるように前記電流値と前記電流制御値との関係が予め定められたマップに基づき、前記電流制御値を求める
内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
請求項９ないし１１のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
前記電流制御手段は、前記電動機の回転数に応じて前記電流制御値の増減量を補正する補正手段を備える
内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記補正手段は、前記電動機の回転数が大きくなるほど、前記増減量を大きく補正する
内燃機関の制御装置。
【請求項１】
過給器を備えた内燃機関の制御装置であって、
多相コイルを備えて、前記過給器の運転を補助する電動機と、
前記電動機を構成する回転子の磁極の位相を検出する位相検出手段と、
前記電動機の各相コイルに現れる電流波形の性状に影響を与える物理量として、該電動機の電源電圧を検出する検出手段と、
前記検出した位相に基づいて、前記電動機の各相コイルへの通電を開始して、前記電動機を駆動する駆動手段と、
前記内燃機関の運転要求に応じた前記過給器の運転の際、前記検出された電源電圧に応じて前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御する制御手段と
を備えた内燃機関の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転要求が高い場合に、前記電動機の出力を増大する側に前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御する
内燃機関の制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御手段は、前記電源電圧が小さいほど、前記通電の位相を小さく調整する内燃機関の制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の内燃機関の制御装置であって、さらに、
前記電動機の回転数を検出する回転数検出手段を備え、
前記制御手段は、前記回転数が大きいほど、前記通電の位相を小さく調整する
内燃機関の制御装置。
【請求項５】
請求項１に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記検出手段は、前記電源電圧の検出に代えて、前記物理量としての電流振幅を検出し、
前記制御手段は、前記内燃機関の運転要求に応じた前記過給器の運転の際、前記検出された電流振幅に応じて前記通電の位相を調整するよう前記駆動手段を制御する
内燃機関の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御手段は、前記電流振幅が大きいほど、前記通電の位相を小さく調整する内燃機関の制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
前記制御手段は、前記物理量と前記通電の位相との関係を定めたマップを備え、当該マップを参照して該位相を調整する内燃機関の制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし４のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
更に、前記電動機に通電された電流の電流値を検出する電流値検出手段を備え、
前記制御手段は、前記検出された電源電圧に応じて前記電動機に通電する電流量を制御する電流制御値を求め、前記検出した電流値が該電流制御値となるように前記駆動手段を制御する電流制御手段を備える
内燃機関の制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記電流制御手段は、前記検出された電源電圧が所定の基準値よりも低い場合に前記電流制御値を増加させ、該電源電圧が前記基準値よりも高い場合に前記電流制御値を低下させる
内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記電流制御手段は、前記電動機の出力が略一定となるよう前記電流制御値を求める
内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記電流制御手段は、前記電動機の出力が略一定となるように前記電流値と前記電流制御値との関係が予め定められたマップに基づき、前記電流制御値を求める
内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
請求項９ないし１１のいずれかに記載の内燃機関の制御装置であって、
前記電流制御手段は、前記電動機の回転数に応じて前記電流制御値の増減量を補正する補正手段を備える
内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の内燃機関の制御装置であって、
前記補正手段は、前記電動機の回転数が大きくなるほど、前記増減量を大きく補正する
内燃機関の制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【公開番号】特開２００７−１２７１１５（Ｐ２００７−１２７１１５Ａ）
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５６９３８（Ｐ２００６−１５６９３８）
【出願日】平成１８年６月６日（２００６．６．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月６日（２００６．６．６）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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