JP2005168115A - 車両用電動機の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両用電動機に捻れが発生しても、車両用電動機の出力トルクの低下を低減できる。
【解決手段】負荷トルク推定部２０１で推定された負荷トルクＴ_Ｌと同期電動機１１２への入力トルクＴ_ｆから磁極位置補正部２０７で捻れ角Δθと補正後磁極位置検出値θ_ａを検出し、捻れ角Δθ等を基に電流指令補正部２０３で電流指令補正値Δｉ_ｄ、ｉ_ｑを検出し、高効率電流テーブル部２０２からのｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄ＊、ｉ_ｑ＊にこの電流指令補正値Δｉ_ｄ、ｉ_ｑを加え、最終のｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄｒ、ｉ_ｑｒとし、この最終のｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄｒ、ｉ_ｑｒと同期電動機１１２への実電流である３相交流実電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを補正後磁極位置検出値θ_ａを基に３相２相変換部２０５で２相直流のｄ軸、ｑ軸実電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑに変換したｄ軸、ｑ軸実電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑとの差がゼロとなるように、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ＊、ｖ_ｑ＊を決定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、エンジンと接続された車両用電動機の制御装置に関するものである。

エンジンと電動機との駆動力によって駆動輪を駆動するハイブリッド車両においては、電動機はエンジンよりも駆動輪側に配置され、エンジンの駆動力が電動機にも伝えられていた。

特開２００１‐３１３５５２号公報

エンジンと電動機との駆動力で走行するハイブリッド車両においては、エンジンからの出力トルクが電動機に入力されるために、電動機に捻れが発生して、電動機の出力トルクが低下するという間題が有った。特にエンジンと電動機との間に減速機を設けた場合には、エンジンからの出力トルクが減速機によって増大されて電動機に入力されるため、電動機の捻れが大きくなる。

本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、車両用電動機に捻れが発生しても、車両用電動機の出力トルクの低下を低減できる車両用電動機の制御装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するため、本発明においては、車両用電動機の捻れ角を検出し、検出した捻れ角で車両用電動機の回転角を補正する。

本発明によれば、捻れ角を検出し、検出した捻れ角で回転角を補正することにより、捻れから発生する出力トルクの低下を低減できる。

以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
本発明の第１の実施の形態について図１〜９を用いて説明する。

図１は本第１の実施の形態をハイブリッド車両に適用した場合のハイブリッド車両のシステム構成の概略を示す図であり、この図１に基づいて、ハイブリッド車両のシステム構成を説明する。

エンジン（ＥＮＧ）１１０はトランスミッション（Ｔ／Ｍ）１１１と接続され、トランスミッション１１１と車軸の間に車両用電動機として同期電動機１１２が配置されている。ハイブリッド車両は、エンジン１１１と同期電動機１１２の合成出力により走行駆動力を発生する。

車両コントローラ１０５は、アクセル１０１、ブレーキ１０２、シフト１０３、車速１０４等の情報による車両の必要駆動力に応じて、エンジントルク指令値Ｔ_ｅｎｇをエンジンコントローラ（ＥＣＭ）１０９及び電動機コントローラ（電動機を制御する制御手段）（Ｍ／Ｃ）１０６）へ出力する。また、電動機トルク指令値Ｔ_ｍｇ（電動機へのトルク指令値）を電動機コントローラ１０６へ出力する。さらに、トランスミッション１１１の変速比γ_ｇを決定し、油圧等を制御（図示せず）してトランスミッション１１１で変速させるとともに、変速比γ_ｇを電動機コントローラ１０６へ出力する。

エンジンコントローラ１０９は、エンジントルク指令値Ｔ_ｅｎｇに基づき、スロットルバルブ開閉装置、燃料噴射装置、点火時期制御装置（これらはいずれも図示せず）を制御し、エンジン１１０の駆動力を発生させる。

電動機コントローラ１０６は、アクセル開度やスロットル開度等に基づいて入力される電動機トルク指令値Ｔ_ｍｇに基づきインバータ１０８を制御し、バッテリ１０７の電力を同期電動機１１２に供給し駆動力を発生させる。また、同期電動機１１２は駆動輪による回生発電を行い、その回生発電のエネルギーをバッテリ１０７ヘ回生する。更に、電動機コントローラ１０６はエンジントルク指令値Ｔ_ｅｎｇ及び変速比γ_ｇから、後述する同期電動機１１２の磁極位置（回転角度）の補正を行う。

次に図２に示す電動機コントローラ１０６のブロック図を用いて、電動機コントローラ１０６の各部の機能及び動作を説明する。なお、以下に述べる実施の形態の電動機コントローラは電動機をｑ軸（トルク軸）と、ｑ軸と直交するｄ軸（磁束軸）で制御を行うベクトル制御方式を採用している。

高効率電流テーブル部（電流指令値算出手段）（ベクトル制御部）２０２は電動機トルク指令Ｔ_ｍｇ、電動機角速度（実回転速度）ω_ｍ、電圧センサ２０９によって検出されたインバータ直流電圧Ｖ_Ｂを基に、高効率電流テーブル部２０２から２相直流である同期電動機１１２ヘのｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄ＊、ｉ_ｑ＊（電流指令値）を算出する。ここで、ｄ軸は同期電動機１１２の磁極位置の方向、ｑ軸は電気的にｄ軸に直交する方向である。同期電動機において電動機トルク指令Ｔ_ｍｇ対して同じ電動機角速度ω_ｍ、同じインバータ直流電圧Ｖ_Ｂで、同じ電動機トルクを発生するｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄ＊、ｉ_ｑ＊の組合せは複数あるが、高効率電流テーブル部２０２では電動機損失が最も少なくなるｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄ＊、ｉ_ｑ＊を出力するようにテーブルを作成しておく。

電流制御部２０４は高効率電流テーブル部２０２からのｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄ＊、ｉ_ｑ＊と電流指令補正部２０３からの後述するｄ軸、ｑ軸電流指令補正値Δｉ_ｄ、Δｉ_ｑを加算器２１６、２１７で加算し、それぞれの和である、最終のｄ軸、ｑ軸電流指令値（補正された電流指令値）ｉ_ｄｒ、ｉ_ｑｒ（ｉ_ｄｒ＝ｉ_ｄ＊＋Δｉ_ｄ、ｉ_ｑｒ＝ｉ_ｑ＊＋Δｉ_ｑ）と同期電動機１１２に流れる電流を電流センサ２１３から得られた３相交流実電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを補正後磁極位置検出値（補正された回転角度）θ_ａに基づいて３相２相変換部２０５で２相直流のｄ軸、ｑ軸実電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑに変換し、そのｄ軸、ｑ軸実電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑとの差がゼロとなるように、ｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ＊、ｖ_ｑ＊を決定することにより、最終のｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄｒ、ｉ_ｑｒと補正された回転角度θ_ａで同期電動機１１２を制御している。

２相３相変換部２０６はｄ軸、ｑ軸電圧指令値ｖ_ｄ＊、ｖ_ｑ＊を磁極位置補正部２０７からの補正後磁極位置検出値θ_ａを基に、３相交流電圧指令値ｖ_ｕ＊、ｖ_ｖ＊、ｖ_ｗ＊に変換することにより、補正された回転角度θ_ａで同期電動機１１２を制御している。

インバータ部１０８は３相交流電圧指令値ｖ_ｕ＊、ｖ_ｖ＊、ｖ_ｗ＊を基に、バッテリ１０７の電圧をＩＧＢＴ等のパワー素子によりスイッチングし、同期電動機１１２に与える３相交流電圧を出力する。ここで、電圧センサ２０９により、同期電動機１１２に与える３相交流電圧の基準となるインバータ直流電圧Ｖ_Ｂを検出し、また３相交流電圧指令値ｖ_ｕ＊、ｖ_ｖ＊、ｖ_ｗ＊に基づき同期電動機１１２に与えられた３相交流電圧による３相交流実電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを電流センサ２１３で検出する。

３相２相変換部２０５は電流センサ２１３で得た３相交流実電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗを、補正後磁極位置検出値θ_ａを基にｄ軸、ｑ軸実電流ｉ_ｄ、ｉ_ｑに変換する。

磁極位置検出部（回転角度検出手段）２１１と電動機角速度検出部（回転速度検出手段）２１２は同期電動機１１２に設定したレゾルバ（ＲＤ）２１５等のセンサから同期電動機１１２の磁極位置センサ検出値θと電動機角速度ω_ｍを検出する。

磁極位置補正部（入力トルク検出手段、捻れ角検出手段及び角度補正手段）２０７はエンジントルク指令値Ｔ_ｅｎｇ、変速比γ_ｇ及び負荷トルク推定部２０１（負荷トルク検出手段及び回転速度推定手段）からの負荷トルクＴ_Ｌから、後述する同期電動機１１２の捻れ角Δθ（検出された捻れ角）を演算し、磁極位置検出部２１１からの磁極位置センサ検出値θに捻れ角Δθを補正し、補正後磁極位置検出値θ_ａとして出力する。

電流指令補正部２０３は電動機トルク指令値Ｔ_ｍｇ、捻れ角Δθ、電動機角速度ω_ｍ、インバータ直流電圧Ｖ_Ｂを基に、同期電動機１１２の捻れによるトルク低下分を補償する電流指令補正値Δｉ_ｄ、Δｉ_ｑを出力する。ここでも高効率電流テーブル部２０２と同様に、同じ電動機トルク指令値Ｔ_ｍｇ、同じ捻れ角Δθ、同じ電動機角速度ω_ｍ、同じインバータ直流電圧Ｖ_Ｂで、同じ電動機トルクを発生する最終の電流指令値ｉ_ｄｒ、ｉ_ｑｒの組合せは複数あるので、電動機損失が最も少なくなる最終の電流指令値ｉ_ｄｒ、ｉ_ｑｒの組み合わせとなる電流指令補正値Δｉ_ｄ、Δｉ_ｑを出力するように設定している。なお、電流指令補正部２０３と加算機２１６、２１７で電流指令値補正手段を構成している。

負荷トルク推定部２０１は電動機トルク指令Ｔ_ｍｇ、エンジン側からの入力トルクＴ_ｆ（電動機へ入力する入力トルク）、エンジン、車両全体を含めたイナーシャＪ_ｃから、電動機角速度予測値（電動機の推定回転速度）ω_ｍ＊を求め、電動機角速度検出部２１２から検出した電動機角速度ω_ｍとから、後述する方法により同期電動機１１２に駆動輪側から入力される負荷トルクＴ_Ｌを推定する。

次に磁極位置補正部２０７、負荷トルク推定部２０１、電流指令補正部２０３の詳細な動作について述べる。

図３（ｂ）に示すように同期電動機１１２のロータ軸３０４にはエンジントルク指令値Ｔ_ｅｎｇが変速比γ_ｇ（車両の前進時：正値、後退時：負値）に応じて入力され、ロータ軸３０４への入力トルクＴ_ｅ−ｍは、Ｔ_ｅ−ｍ＝Ｔ_ｅｎｇ×γ_ｇであり、この入力トルクＴ_ｅ−ｍと負荷トルクＴ_Ｌの合成により、ロータ３０１が図３（ａ）に示す入力トルクのない状態から、入力トルクＴ_ｅ−ｍがある場合の（ｂ）のように捻れることになる（図３（ｂ）は前進時）。ここで、同期電動機１１２のレゾルバ等の磁極位置センサ３０３が図３（ａ）に示すようにトランスミッション側についていた場合、図３（ｂ）に示すように捻れ角Δθに対して、磁石３０２がスキューされたような状態になるため、実際の磁極位置は磁極位置センサ３０３の磁極位置センサ検出値θに対して、Δθ／２だけ遅れることになる。車両の後退時は、エンジン１１０から同期電動機１１２ヘの入力トルク方向が反転するため、実際の磁極位置は磁極位置センサ３０３の磁極位置センサ検出値θに対して、Δθ／２だけ進む。このずれにより、ロータ３０１の鎖交磁束が減少し、同期電動機１１２の出力トルクが低下する。

上記磁極位置のずれによる同期電動機１１２の出力トルクの低下を補正するための磁極位置補正部２０７の動作について、図４に示す磁極位置補正部２０７のブロック図と図５に示すフローチャートを用いて説明する。

磁極位置補正部２０７には、エンジントルク指令値Ｔ_ｅｎｇ、変速比γ_ｇ、磁極位置センサ検出値θ及び負荷トルク推定部２０１からの負荷トルクＴ_Ｌを入力（Ｓ５０１）する。入力されたエンジントルク指令Ｔ_ｅｎｇと変速比γ_ｇの積を乗算器４０１により求め（Ｓ５０２）、同期電動機１１２ヘの入力トルクＴ_ｅ−ｍを演算するが、トランスミッション１１１の変速時間（トランスミッションにトルクが入力されてから、出力されるまでの時間）が存在するため、変速時間分の変速時間フィルタ４０２を通して、同期電動機１１２ヘの入力トルクＴ_ｆ（Ｓ５０３）としている。ここで、変速時間フィルタ４０２は１／（１＋ｓτ）、（ｓ：ラプラス演算子、τ：変速時間時定数）の一次遅れ関数としている。もちろん二次遅れ関数やランプ関数等でも良い。図１に示したように、エンジン１１０と同期電動機１１２との間にトランスミッション１１１を備えた第１の実施の形態では、エンジン１１０の出力トルク（エンジントルク指令値Ｔ_ｅｎｇ）とトランスミッション１１１の変速比γ_ｇとに基づいて、入力トルクＴ_ｆを算出している。

変速時間フィルタ４０２の出力である入力トルクＴ_ｆと、負荷トルク推定部２０１からの負荷トルクＴ_Ｌに対する捻れ角Δθを下記、式１（図４では加算機４０５と乗算器４０３で演算を実施）で求め（Ｓ５０４）て出力（Ｓ５０６）する。なお、式１においてＧ１はゲインを示し、ゲインＧ１は実験等により予め求められた値である。

Δθ＝Ｇ１・（Ｔ_ｆ＋Ｔ_Ｌ） （１）
このように、捻れ角Δθは入力トルクＴ_ｆと負荷トルクＴ_Ｌに基づいて求められる。

一方、捻れによる磁極位置ずれを補正した補正後磁極位置検出値θ_ａは、磁極位置センサ３０３による磁極位置センサ検出値θと式１で求めた捻れ角Δθより、下記、式２（図４では乗算器４０４と加算機４０６で演算を実施）で求め（Ｓ５０５）て出力（Ｓ５０６）する。

θ_ａ＝θ−（１／２）・Δθ （２）
次に負荷トルク推定部２０１の動作について、同じく図４に示す負荷トルク推定部２０１のブロック図と図６に示すフローチャートを用いて説明する。

負荷トルク推定部２０１には入力トルクＴ_ｆ、電動機トルク指令Ｔ_ｍｇ、電動機角速度ω_ｍを入力（Ｓ６０１）し、入力トルクＴ_ｆと電動機トルク指令Ｔ_ｍｇを加算機４２３で加算し、エンジンと同期電動機１１２の合成トルクである電動機出力軸の出力トルク（Ｔ_ｆ＋Ｔ_ｍｇ）を求め、車両全体のイナーシャＪ_ｃから、電動機角速度予測値ω_ｍ＊を下記、式３で算出（Ｓ６０２）する。なお、式３においてｓはラプラス演算子を示す。

ω_ｍ＊＝（Ｔ_ｆ＋Ｔ_ｍｇ）／（ｓ・Ｊ_ｃ） （３）
電動機角速度予測値ω_ｍ＊と電動機角速度ω_ｍの差は、負荷トルクＴ_Ｌの影響によって現れるため、下記、式４で同期電動機１１２に加わる負荷トルクＴ_Ｌを推定（Ｓ６０３）し、磁極位置補正部２０７に出力（Ｓ６０４）する。なお、式４においてＧ２はトルク概算係数を示し、予め実験等で求めておく。

Ｔ_Ｌ＝Ｇ２・（ω_ｍ＊−ω_ｍ） （４）
このように、負荷トルクＴ_Ｌは電動機角速度予測値ω_ｍ＊と電動機角速度ω_ｍとに基づいて検出される。

次に電流指令補正部２０３の動作の詳細について図７のブロック図及び図８のフローチャートを用いて説明する。

電流指令補正部２０３に電動機トルク指令Ｔ_ｍｇ、インバータ直流電圧Ｖ_Ｂ、電動機角速度ω_ｍ、捻れ角Δθをそれぞれ入力（Ｓ８０１）する。上述したように、同じ捻れ角Δθ、同じ電動機角速度ω_ｍ、同じインバータ直流電圧Ｖ_Ｂで、同じ電動機トルクを発生する最終のｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄｒ、ｉ_ｑｒの組合せは複数あるが、捻れ角Δθに対して、同期電動機１１２の損失が最も少なくなる最終のｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄｒ、ｉ_ｑｒとなる電流指令補正値Δｉ_{ｄ＿ｍａｐ}、Δｉ_{ｑ＿ｍａｐ}を予め実験等によって求めてテーブル化しておく。ここでは、エンジントルクの最大値及び変速比γ_ｇの正負の最大値から、捻れ角の正の最大値Δθ_ｍａｘ、及び負の最大値Δθ_ｍｉｎがわかるため、正の最大値Δθ_ｍａｘ時のｄ軸、ｑ軸電流補正値テーブル７０２及び、負の最大値Δθ_ｍｉｎ時のｄ軸、ｑ軸電流補正値テーブル７０４を設けている。

Δθ≧０の時（Ｓ８０２でＹの場合）は、正の最大値Δθ_ｍａｘテーブル７０２を選択し、電動機トルク指令Ｔ_ｍｇ、インバータ直流電圧Ｖ_Ｂ、電動機角速度ω_ｍを基に、正の最大値Δθ_ｍａｘ時の電流指令補正値Δｉ_{ｄ＿ｍａｐ１}及びΔｉ_{ｑ＿ｍａｐ１}を出力（Ｓ８０３）する。また、捻れ角Δθでの電流指令補正値Δｉ_ｄ、Δｉ_ｑにするため、以下の式５、式６の演算（Ｓ８０４）を乗算器７０３で行い電流指令補正値Δｉ_ｄ、Δｉ_ｑを出力（Ｓ８０７）する。

Δｉ_ｄ＝Δｉ_{ｄ＿ｍａｐ１}・（Δθ）／（Δθ_ｍａｘ） （５）
Δｉ_ｑ＝Δｉ_{ｑ＿ｍａｐ１}・（Δθ）／（Δθ_ｍａｘ） （６）
Δθ＜０の時（Ｓ８０２でＮの場合）は、負の最大値Δθ_ｍｉｎテーブル７０４を選択し、電動機トルク指令Ｔ_ｍｇ、インバータ直流電圧Ｖ_Ｂ、電動機角速度ω_ｍを基に負の最大値Δθ_ｍｉｎ時の電流指令補正値Δｉ_{ｄ＿ｍａｐ２}及びΔｉ_{ｑ＿ｍａｐ２}を出力（Ｓ８０５）する。また、捻れ角Δθでの電流指令補正値Δｉ_ｄ、Δｉ_ｑにするため、以下の式７、式８の演算（Ｓ８０６）を乗算器７０５で行い電流指令補正値Δｉ_ｄ、Δｉ_ｑを出力（Ｓ８０７）する。

Δｉ_ｄ＝Δｉ_{ｄ＿ｍａｐ２}・（Δθ）／（Δθ_ｍｉｎ） （７）
Δｉ_ｑ＝Δｉ_{ｄ＿ｍａｐ２}・（Δθ）／（Δθ_ｍｉｎ） （８）
以上に説明したように、負荷トルク推定、磁極位置の補正及び電流指令の補正を行うことで、エンジントルクが電動機のロータ軸を通って駆動輪に伝わるようなハイブリッド車両において、エンジントルク及び負荷トルクによる電動機のロータの捻れから発生する電動機の出力トルクの低下を低減できる。

以上述べたごとく、電動機トルク指令値Ｔ_ｍｇの入力を受け、高効率電流テーブル部２０２からはｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄ＊、ｉ_ｑ＊を出力し、負荷トルク推定部２０１からは負荷トルクＴ_Ｌを出力し、電流指令補正部２０３からは電流指令補正値Δｉ_ｄ、Δｉ_ｑを出力することにより、電動機トルク指令値Ｔ_ｍｇに基づいて同期電動機１１２を制御している。

また、同期電動機１１２が電機子巻線と界磁巻線とを備えた界磁巻線式電動機である場合には、上記のように同期電動機の電機子巻線への３相交流電流ｉ_ｕ、ｉ_ｖ、ｉ_ｗによる制御に加えて、後述する第３の実施の形態に示すように電動機コントローラ１０６の高効率電流テーブル部２０２に界磁電流指令値の出力を追加し、その界磁電流指令値を捻れ角Δθに基づいて補正し、チョッパに与える電圧を制御し、界磁巻線に印加する電圧（すなわち、供給する電流）を制御することにより、同期電動機を制御している。

図９に示すように、同期電動機１１２をエンジン１１０とトランスミッション１１１の間に挟みこんだタイプのハイブリッド車両においては、エンジン１１０と同期電動機１１２は回転比固定で接続されているため、前述の変速比γ_ｇを電動機コントローラ２００の内部において変速比γ_ｇ＝Ａ（Ａ：エンジンと電動機の回転比固定値）と置くことで、第１の実施の形態で述べたのと同様に、エンジントルク及び負荷トルクによる電動機のロータの捻れから発生するトルクの誤差を低減できる。

次に第２の実施の形態について、図１０に示す電動機コントローラ２３０のブロック図を用いて説明する。

第２の実施の形態では図３に示したように、ロータ３０１が捻れることによりロータ３０１上の磁石３０２がスキューされたような状態になり、ロータ３０１による鎖交磁束の減少に対する補正を、第１の実施の形態で述べたように電流指令値への電流指令値補正ではなく、電動機トルク指令値Ｔ_ｍｇへの電動機トルク指令補正値ΔＴによって実施する場合の電動機コントローラ２３０（電動機を制御する制御手段）のブロック図を図１０に示す。なお、図１０に示す第２の実施の形態の電動機コントローラ２３０の説明では、第１の実施の形態で述べた電動機コントローラ１０６の図２と異なる点について述べる。

図１０では図２の電流指令補正部２０３の代わりに加算機２３３とトルク指令補正部２３１（この加算機２３３とトルク指令補正部２３１でトルク指令値補正手段を構成している）が追加され、トルク指令補正部２３１は磁極位置補正部２０７からの捻れ角Δθ及び電動機トルク指令Ｔ_ｍｇの符号を基に符号関数（ｓｇｎ）を用いて、下記、式９によりトルク指令補正値ΔＴを求める。式９においてＫ１は定数を表す。

ΔＴ＝Ｋ１・｜Δθ｜・ｓｇｎ（Ｔ_ｍｇ） （９）
あるいは、捻れ角Δθ、電動機トルク指令Ｔ_ｍｇに対する電動機トルク指令補正量ΔＴを、予め測定してテーブル化しておき、捻れ角Δθ、電動機トルク指令Ｔ_ｍｇに対する電動機トルク指令補正量ΔＴを参照して出力しても良い。更に、電動機トルク指令Ｔ_ｍｇに対し、
Ｔ＊＝Ｔ_ｍｇ＋ΔＴ （１０）
の演算を加算機２３３で行うことで、最終のトルク指令Ｔ＊（補正されたトルク指令値）とする。

高効率電流テーブル部（ベクトル制御部）２３２は第１の実施の形態と同様に、最終トルク指令Ｔ＊、電動機角速度ω_ｍ、インバータ直流電圧Ｖ_Ｂを基に、高効率電流テーブル部２３２から２相直流である同期電動機１１２ヘのｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄｒ（＝ｉ_ｄ＊）、ｉ_ｑｒ（＝ｉ_ｑ＊）を算出し、電流制御部２０４へ出力する。

このように電動機トルク指令Ｔ_ｍｇに捻れ角Δθから求められる電動機トルク指令補正量ΔＴを加えることにより求められる最終のトルク指令Ｔ＊を用いて、高効率電流テーブル部２３２に使用する高効率電流テーブルを作成し、同期電動機１１２を制御することにより、電流補正を行うのと同等のエンジントルク及び負荷トルクによる同期電動機１１２のロータの捻れから発生する電動機の出力トルクの低下を低減できる効果が得られる。

次に第３の実施の形態について、図１１に示す電動機コントローラ２４０のブロック図を用いて説明する。

第３の実施の形態では電動機に巻線界磁形の同期電動機を適用した場合について述べる。巻線界磁形の同期電動機では磁束は界磁電流により発生される。したがって、磁極位置の補正は第１、２の実施の形態と同様であるが、捻れによる鎖交磁束の減少に対して、界磁電流を調整することにより鎖交磁束を補正することが可能である。もちろん、界磁電流を捻れに対しては調整せず、第１、２の実施の形態と同様の補正を行っても良い。

図１１は電動機に巻線界磁形の同期電動機２４４を適用した場合のブロック図を示す。なお、図１１に示す第３の実施の形態の電動機コントローラ２４０の説明では、第１の実施の形態で述べた電動機コントローラ１０６の図２と異なる点及び、巻線界磁形に関する事項について述べる。

電動機コントローラ２４０の高効率電流テーブル部（電流指令値算出手段）（ベクトル制御部）２４２には界磁電流指令値ｉ_ｆ＊（電流指令値）の出力が追加となり、電流指令補正部２０３の代わりに加算機２４８、界磁電流指令補正部２４１（加算機２４８と界磁電流指令補正部２４１で電流指令値補正手段を構成している）と、界磁電流を制御する界磁電流制御部２４３を追加している。また、同期電動機２４４には界磁巻線２４５が設定されており、バッテリ１０７から界磁巻線２４５に電力を供給するためのチョッパ２４６及び界磁電流を測定する電流センサ２４７を持っている。

高効率電流テーブル部２４２は第１の実施の形態の考え方と同様であるが、界磁電流指令値ｉ_ｆ＊を出力するのが追加となる。電動機トルク指令Ｔ_ｍｇ（電動機へのトルク指令値）、電動機角速度ω_ｍ、インバータ直流電圧Ｖ_Ｂを基に、高効率電流テーブル２４２から２相直流である同期電動機２４４ヘのｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄｒ，ｉ_ｑｒ及び界磁電流指令値ｉ_ｆ＊を算出する。同期電動機２４４において同じ電動機角速度ω_ｍ、同じインバータ直流電圧Ｖ_Ｂで、同じ電動機トルクを発生するｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄｒ，ｉ_ｑｒ及び界磁電流指令値ｉ_ｆ＊の組合せは複数ある。ここでは電動機損失が最も少なくなるｄ軸、ｑ軸電流指令値ｉ_ｄｒ，ｉ_ｑｒ及び界磁電流指令値ｉ_ｆ＊（ここではｉ_ｆ＊≧０）を出力するようにしている。さらに、後述する界磁電流指令補正値Δｉ_ｆを界磁電流指令値ｉ_ｆ＊に加算器２４８で加算することで、最終の界磁電流指令値ｉ_ｆｒ（補正された電流指令値）とする。

界磁電流制御部２４３は最終の界磁電流指令値ｉ_ｆｒと電流センサ２４７から得られる実界磁電流ｉ_ｆとの差がゼロとなるように、界磁電圧指令ｖ_ｆ＊を決定する。

チョッパ部２４６は界磁電圧指令ｖ_ｆ＊を基に、バッテリ電圧をＩＧＢＴ等のパワー素子によりスイッチングし、界磁巻線２４５に与える直流電圧を出力する。

界磁電流指令補正部２４１はロータの捻れによる鎖交磁束減少を補正するため、磁極位置補正部２０７（捻れ角検出手段）からの捻れ角Δθ及び界磁電流指令値ｉ_ｆ＊を基に下記、式１１により界磁電流指令補正値Δｉ_ｆを算出する。式１１においてＫ２は定数である。

Δｉ_ｆ＝Ｋ２・｜Δθ｜・ｓｇｎ（ｉ_ｆ＊） （１１）
あるいは、捻れ角Δθ及び界磁電流指令値ｉ_ｆ＊に対する界磁電流指令補正値Δｉ_ｆを、予め測定してテーブル化しておき、捻れ角Δθ、界磁電流指令値ｉ_ｆ＊に対する界磁電流指令補正値Δｉ_ｆを参照して出力しても良い。

以上述べたように、巻線界磁形の同期電動機２４４では、界磁電流指令値ｉ_ｆ＊に、捻れ角Δθに基づいて得られる界磁電流指令補正値Δｉ_ｆを補正した最終の界磁電流指令値ｉ_ｆｒで同期電動機２４４を制御することにより、第１、２の実施の形態の電流値補正、電動機トルク指令補正を行うことと同等のエンジントルク及び負荷トルクによる同期電動機のロータの捻れから発生する同期電動機の出力トルクの低下を低減できる効果が得られる。

第１の実施の形態を示すハイブリッド車両のシステム構成の概略図。 第１の実施の形態の電動機コントローラのブロック図。 第１の実施の形態のロータの捻れ説明図。 第１の実施の形態の磁極位置補正部及び負荷トルク推定部のブロック図 第１の実施の形態の磁極位置補正部のフローチャート。 第１の実施の形態の負荷トルク推定部フローチャート。 第１の実施の形態の電流指令補正部のブロック図。 第１の実施の形態の電流指令補正部のフローチャート。 同期電動機とトランスミッションの位置を変えたハイブリッド車両のシステム構成の概略図。 第２の実施の形態の電動機コントローラのブロック図。 第３の実施の形態の電動機コントローラのブロック図。

符号の説明

１０６、２３０、２４０ 電動機コントローラ
１１０ エンジン １１１ トランスミッション
１１２、２４４ 同期電動機 ２０１ 負荷トルク推定部
２０２、２４２ 高効率電流テーブル部 ２０３ 電流指令補正部
２０７ 磁極位置補正部 ２１１ 磁極位置検出部
２１２ 電動機角速度検出部
２１６、２１７、２３３、２４８ 加算機
２３１ トルク指令補正部 ２４１ 界磁電流指令補正部
２４５ 界磁巻線 ｉ_ｄ＊ ｄ軸電流指令値
ｉ_ｄｒ 最終のｄ軸電流指令値 ｉ_ｆ＊ 界磁電流指令値
ｉ_ｆｒ 最終の界磁電流指令値 ｉ_ｑ＊ ｑ軸電流指令値
ｉ_ｑｒ 最終のｑ軸電流指令値 Ｔ＊ 最終トルク指令
Ｔ_ｆ 入力トルク Ｔ_Ｌ 負荷トルク
Ｔ_ｍｇ 電動機トルク値指令 Δθ 捻れ角
θ 磁極位置センサ検出値 θ_ａ 補正後磁極位置検出値
ω_ｍ 電動機角速度 ω_ｍ＊ 電動機角速度予測値

Claims (9)

1. エンジンと接続された車両用電動機の制御装置において、
   上記車両用電動機の回転角度を検出する回転角度検出手段と、
   上記車両用電動機の捻れ角を検出する捻れ角検出手段と、
   上記捻れ角検出手段によって検出された捻れ角に基づいて、上記回転角度検出手段によって検出された上記回転角度を補正する角度補正手段と、
   少なくとも上記角度補正手段によって補正された回転角度と、
   上記車両用電動機へのトルク指令値と、
   に基づいて上記車両用電動機を制御する制御手段と
   、を備えたことを特徴とする車両用電動機の制御装置。
2. エンジンと接続された車両用電動機の制御装置において、
   上記車両用電動機の捻れ角を検出する捻れ角検出手段と、
   上記捻れ角検出手段によって検出された捻れ角に基づいて上記車両用電動機へのトルク指令値を補正するトルク指令値補正手段と、
   少なくとも上記トルク指令値補正手段によって補正されたトルク指令値に基づいて上記車両用電動機を制御する制御手段と
   、を備えたことを特徴とする車両用電動機の制御装置。
3. エンジンと接続された車両用電動機の制御装置において、
   上記車両用電動機の捻れ角を検出する捻れ角検出手段と、
   上記車両用電動機へのトルク指令値に基づいて電流指令値を算出する電流指令値算出手段と、
   上記捻れ角検出手段によって検出された捻れ角に基づいて、上記電流指令値を補正する電流指令値補正手段と、
   少なくとも上記電流指令値補正手段によって補正された電流指令値に基づいて上記車両用電動機を制御する制御手段と
   、を備えたことを特徴とする車両用電動機の制御装置。
4. 上記トルク指令値に基づいて電流指令値を算出する電流指令値算出手段と、上記検出された捻れ角に基づいて、上記電流指令値を補正する電流指令値補正手段とを備え、上記制御手段は、少なくとも上記補正された回転角度と、上記電流指令値補正手段によって補正された電流指令値とに基づいて上記車両用電動機を制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用電動機の制御装置。
5. 上記車両用電動機は電機子巻線と界磁巻線とを備えた界磁巻線式電動機であって、上記制御手段は、上記トルク指令値と上記捻れ角検出手段によって検出された上記捻れ角とに基づいて、上記電機子巻線に供給する電流と上記界磁巻線に供給する電流とを制御することを特徴とする請求項１に記載の車両用電動機の制御装置。
6. 上記車両用電動機へ入力する入カトルクを検出する入カトルク検出手段を備え、上記捻れ角検出手段は、上記入力トルク検出手段によって検出された上記入力トルクに基づいて上記捻れ角を検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の車両用電動機の制御装置。
7. 上記エンジンと上記車両用電動機との間に変速手段を備え、上記入力トルク検出手段は、上記エンジンの出カトルクと上記変速手段の変速比とに基づいて、上記入カトルクを算出することを特徴とする請求項６に記載の車両用電動機の制御装置。
8. 上記車両用電動機へ入力する入カトルクを検出する上記入力トルク検出手段と、上記車両用電動機に接続された負荷を駆動するために上記車両用電動機に要求される負荷トルクを検出する負荷トルク検出手段とを備え、上記捻れ角検出手段は、上記入カトルク検出手段によって検出された入カトルクと上記負荷トルク検出手段によって検出された上記負荷トルクとに基づいて上記捻れ角を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用電動機の制御装置。
9. 上記負荷トルク検出手段は、少なくとも上記入カトルクと上記車両用電動機の出力トルクとに基づいて推定される上記車両用電動機の推定回転速度を推定する回転速度推定手段と、上記車両用電動機の実際の回転速度である実回転速度を検出する回転速度検出手段と、上記回転速度推定手段によって推定された上記推定回転速度と、上記回転速度検出手段によって検出された上記実回転速度とに基づいて上記負荷トルクを検出することを特徴とする請求項８に記載の車両用電動機の制御装置。

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