JP2010095029A - ハイブリッド電気自動車 - Google Patents

Abstract

【課題】推定した磁極位置の誤りによる異常トルクの発生を確実に防止する。
【解決手段】内燃機関、永久磁石モータ、内燃機関と永久磁石モータとの間に介装されたクラッチ、永久磁石モータと動力出力軸との間に設けられた変速機を備えたハイブリッド電気自動車であって、低速用と中・高速用の第１と第２の磁極位置推定手段を備える。クラッチを遮断し永久磁石モータを駆動力源として車両を走行させているときに一時的に停止したインバータを第１の磁極位置推定手段を用いて再起動する場合、クラッチを開放し変速機をニュートラルにした状態で（Ｓ１）インバータを再起動して永久磁石モータを単独で運転し（Ｓ２〜Ｓ４）、その回転状態に基づいて磁極位置を判別し（Ｓ５）、誤りがある場合には位相を反転してから（Ｓ７）変速機を切り換えて車両を走行させる（Ｓ６）。
【選択図】図１

Description

本発明は、駆動力源として内燃機関と永久磁石モータとを備えたハイブリッド電気自動車に関する。

従来、永久磁石モータの出力トルクを高精度且つ高速に制御する場合、磁極位置に基づいてステータコイルに電流を流すため、回転子位置センサを取り付ける必要があった。この回転子位置センサは、比較的体積が大きいため配置上の制約がある。また、センサ出力を制御装置まで伝送するための制御伝送線の引き回しが煩わしく、断線などの故障要因が増加するという問題もある。

これに対し、永久磁石モータの回転中にステータコイルに発生する誘起電圧を利用して間接的にロータの磁極位置を推定する磁極位置センサレス制御装置（例えば特許文献１参照）や、永久磁石モータのロータ角度に応じて磁気回路中の磁気抵抗が変化することによりステータコイルのインダクタンスが変化することを利用してロータの磁極位置を推定する磁極位置センサレス制御装置（例えば特許文献２参照）が提案されている。
特許第３６９２０８５号公報 特許第３７１９９１０号公報

永久磁石モータのインダクタンス特性を利用した手段は、永久磁石モータの停止中または低速回転中にも磁極位置を推定することができる。しかし、ステータコイルのインダクタンスが１８０°周期で変化するので推定可能範囲が１８０°に限定され、得られるロータの磁極位置方向がＮ極方向かＳ極方向かを判別することができない。そのため、極性を判別するための極性判別手段が必要になる。

しかし、何らかの異常により極性判別手段が極性を誤判別すると、インバータの駆動により異常トルクが発生し、永久磁石モータが停止状態にある場合には一時的ではあるが逆回転する虞がある。また、永久磁石モータを駆動力源として車両を走行させているときに一時的な異常が発生した場合、その後のインバータの再起動ができなくなる。こうした現象とともに、永久磁石モータの脱調や過電流も発生する。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、推定した磁極位置の誤りによる異常トルクの発生を確実に防止できるハイブリッド電気自動車を提供することにある。

請求項１に記載した手段は、内燃機関、永久磁石モータ、前記内燃機関と前記永久磁石モータとの間に介装されて動力の伝達を断続するクラッチ、前記永久磁石モータの回転軸と動力出力軸との接続と切り離しを行う回転伝達手段、前記永久磁石モータを駆動するインバータ、および前記永久磁石モータが始動時および低速のときには第１の磁極位置推定手段により前記永久磁石モータの磁極位置を推定し、中速および高速のときには第２の磁極位置推定手段により前記永久磁石モータの磁極位置を推定して前記永久磁石モータを制御する制御装置を備えたハイブリッド電気自動車であって、前記制御装置は、前記クラッチを遮断し前記永久磁石モータを駆動力源として車両を走行させているときに前記インバータが一時的に停止したことに応じて、前記第１の磁極位置推定手段により推定した磁極位置を用いて前記インバータを再起動する場合、再起動の前に前記クラッチを開放し前記回転伝達手段を切り離した状態とし、その後前記インバータを再起動して前記永久磁石モータを単独で運転し、その回転状態に基づいて前記推定した磁極位置を判別した後に前記回転伝達手段を接続状態として車両を走行させることを特徴とする。

請求項２に記載したハイブリッド電気自動車の制御装置は、前記永久磁石モータを用いて前記内燃機関を始動する場合、始動指令の入力後、前記クラッチを接続する前に、前記第１の磁極位置推定手段により推定した磁極位置を用いて前記永久磁石モータを単独で運転し、その回転状態に基づいて磁極位置を判別した後に前記クラッチを接続し前記内燃機関を始動することを特徴とする。

請求項３に記載したハイブリッド電気自動車の制御装置は、前記クラッチを遮断し前記永久磁石モータを駆動力源として車両を発進させる場合、始動指令の入力後、前記回転伝達手段を接続状態とする前に、前記第１の磁極位置推定手段により推定した磁極位置を用いて前記永久磁石モータを単独で運転し、その回転状態に基づいて磁極位置を判別した後に前記回転伝達手段を接続状態として車両を発進させることを特徴とする。

本発明によれば、一旦停止したインバータの再起動時、永久磁石モータを用いた内燃機関の始動時、および永久磁石モータを駆動力源とする車両の発進時において、第１の磁極位置推定手段が磁極位置を誤って推定した場合でも、異常トルクの発生および起動や始動の失敗を未然に防止することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１ないし図５を参照しながら説明する。
図２は、ハイブリッド電気自動車システムの全体構成を示している。ハイブリッド電気自動車１には、駆動力源として内燃機関２および永久磁石モータ３が搭載されている。内燃機関１と永久磁石モータ３との間には、動力の伝達を断続するクラッチ４が介挿されている。永久磁石モータ３の回転軸と動力出力軸５との間には変速機６が設けられ、動力出力軸５はディファレンシャルギヤ７を介して駆動車輪８と連結されている。変速機６は、変速機能とともに、ニュートラルの位置において永久磁石モータ３の回転軸と動力出力軸５との切り離しを行う回転伝達手段として機能する。

永久磁石モータ３は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３相のステータコイルを有するステータと、このステータの界磁空間に配置された永久磁石形のロータとを備えた同期モータである。ハイブリット電気自動車１には、ニッケル水素蓄電池等の充電可能なバッテリ９が搭載されており、このバッテリ９からの直流電力がインバータ１０によって交流電力に変換されて永久磁石モータ３に供給されるようになっている。

内燃機関２は、内燃機関ＥＣＵ１１により回転数等が制御される。クラッチ４と変速機６は、変速機ＥＣＵ１２により制御される。クラッチ４を接続することで、内燃機関２と永久磁石モータ３を駆動力源として車両を走行させることができる。また、クラッチ４を遮断することで、永久磁石モータ３を駆動力源として車両を走行させることができる。インバータ１０はインバータＥＣＵ１３（本発明でいう制御装置）により制御される。バッテリＥＣＵ１４は、バッテリ９の残量や温度等の監視を行う。ハイブリッドＥＣＵ１５は、これら内燃機関ＥＣＵ１１、変速機ＥＣＵ１２、インバータＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１４から各種情報を入力し、これらの各ＥＣＵを燃費性能、動力性能等に鑑みて最適な動作状態になるよう統括的に制御する。

続いて、図３を参照しながら磁極位置センサレスのベクトル制御を行うインバータＥＣＵ１３について詳細に説明する。
インバータＥＣＵ１３は、電流指令演算部１６と、電流制御部１７と、加算器１８と、電圧座標変換部１９と、ＰＷＭ制御部２０と、電流座標変換部２１と、第１、第２の磁極位置推定手段２２、２３を含む磁極位置推定部２４と、速度検出部２５を含む磁極位置切換部２６と、磁極位置確認手段２８とを備える。

インバータ１０と永久磁石モータ３との間に接続された電流検出器２７ｕ、２７ｗにより検出された２相電流Ｉｕ、Ｉｗは、電流座標変換部２１に与えられる。電流座標変換部２１は、２相電流Ｉｕ、Ｉｗより３相電流を演算し、これを３相／２相変換してこれと等価な２相電流を求め、さらに、ベクトル回転により変換してｄ軸、ｑ軸成分の電流Ｉｄ、Ｉｑを求める。この電流座標変換部２１による座標変換演算の際、後述する磁極位置推定値θが用いられる。ここでｄ軸、ｑ軸は、ロータの永久磁石が作る磁束方向をｄ軸、これと直交する方向をｑ軸とする回転座標軸である。

電流指令演算部１６は、ハイブリットＥＣＵ１５からのトルク指令Ｔ^＊を受けてｄ軸電流指令値Ｉｄ^＊、ｑ軸電流指令値Ｉｑ^＊を決定する。電流指令値Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊および検出した電流Ｉｄ、Ｉｑは、電流制御部１７に与えられる。電流制御部１７は、電流指令値Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊と電流Ｉｄ、Ｉｑとの各偏差を求め、これを比例積分することで電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを得る。電圧指令値Ｖｑは、電圧座標変換部１９にそのままｑ軸電圧指令値Ｖｑ^＊として与えられ、電圧指令値Ｖｄは、電圧座標変換部１９に加算器１８を介してｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊として与えられる。

電圧座標変換部１９は、電圧指令値Ｖｄ^＊、Ｖｑ^＊を座標変換して３相の電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換し、これらの電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを基にＰＷＭ制御部２０にて３相のパルス幅変調信号が形成される。この電圧座標変換部１９における変換演算にも後述する磁極位置推定値θが用いられる。ＰＷＭ制御部２０からのパルス幅変調信号はインバータ１０に与えられ、永久磁石モータ３のステータコイルに電圧が印加される。このようにして、インバータＥＣＵ１３により永久磁石モータ３に対して給電が行われるが、その電流は電流指令値Ｉｄ^＊、Ｉｑ^＊に依存する。

電流座標変換部２１および電圧座標変換部１９における演算に必要なロータの磁極位置（磁極位置推定値θ）は、電流Ｉｄ、Ｉｑ等に基づいて推定される（磁極位置センサレス方式）。以下、図４を参照して、磁極位置推定部２４による磁極位置の推定原理について説明する。

（第１の磁極位置推定手段２２について）
第１の磁極位置推定手段２２は、突極性を有する永久磁石モータ３について、ロータ角度に応じて磁気回路中の磁気抵抗が変化し、ステータコイルのインダクタンスが変化することを利用したものである。

永久磁石モータ３は、図４に示すように、Ｕ、Ｖ、Ｗ相のステータコイルと、ロータ軸中心回りに回転する永久磁石とを有する等価回路により表される。この等価回路において、永久磁石のＮ極側を正方向として貫く軸をｄ軸（ロータ突方向）と定義し、それに直交する軸をｑ軸（ロータ突方向と直角方向）と定義する。このように定義すると、永久磁石モータ３のトルクを主に支配するのはｑ軸方向の磁界となる。なお、ｄ軸方向に磁界を生じるように電圧を印加した場合のステータコイルのインダクタンスをＬｄとし、同じくｑ軸方向についてのインダクタンスをＬｑとする。

この永久磁石モータ３を制御するインバータＥＣＵ１３の第１の磁極位置推定手段２２が推定した磁極位置が前記ｄ軸、ｑ軸に対しｄｃ軸、ｑｃ軸であったとした場合、現実の電気角とは誤差Δθが生じている。この状態で、電気角を検出するために、第１の磁極位置推定手段２２は、加算器１８に回転周波数と異なる高周波成分の磁極位置検出用信号たる回転電圧指令Ｖｄｈを与え、電流制御部１７の出力であるｄ軸電圧指令値Ｖｄに回転電圧指令Ｖｄｈを重畳してｄ軸電圧指令値Ｖｄ^＊とし、ｄｃ軸方向に印加する。そして、その結果のｄｃ軸方向およびｑｃ軸方向に流れる電流を検出する。

仮に第１の磁極位置推定手段２２が推定しているｄｃ軸がｄ軸と一致している場合（Δθ＝０°）には、ｑｃ軸方向の電流は検出されないはずである。しかし、電気角に誤差Δθを生じている場合には、ｑｃ軸方向の電流が検出される。従って、これらの検出電流に基づいて誤差Δθを演算することができ、ひいては電気角である磁極位置推定値θを検出（推定）することができる。

しかしながら、この手段は、インダクタンスが１８０°周期で変化するので、推定可能範囲が１８０°に限定され、得られる磁極位置がＮ極方向かＳ極方向かを判断することができない。そのため、極性を判別する手段を備える。

極性判別手段の一例について、永久磁石モータ３の磁気飽和特性を利用した手法を説明する。永久磁石モータ３は、ロータが永久磁石による磁束を有しているために、ｄ軸電流が零のときでも磁束が存在する。この磁気特性により、インダクタンスＬｄの特性は、ｄ軸電流の正負の符号の違いによりその大きさが異なる領域が存在する。よって、このインダクタンスＬｄの大きさが異なる領域に対応する所定バイアス成分を有するｄ軸電圧を印加すれば、Ｎ極とＳ極との極性の違いがステータコイルに流れる電流の振幅の大きさに現れることになる。

（第２の磁極位置推定手段２３について）
第２の磁極位置推定手段２３は、永久磁石の磁束に起因して回転中に発生する永久磁石モータ３の逆起電力を利用したものである。
図４に示す永久磁石モータ３の等価回路において、永久磁石のＮ極側を正方向として貫く軸をｄ軸（永久磁石磁束方向）と定義し、それに直交する軸をｑ軸（永久磁石磁束方向と直交方向）と定義する。このように定義した場合、永久磁石モータ３が回転することによる逆起電力はｑ軸方向にのみ発生する。従って、この永久磁石モータ３を制御するインバータＥＣＵ１３の第２の磁極位置推定手段２３が推定した磁極位置が前記ｄ軸、ｑ軸に対しｄｃ軸、ｑｃ軸であったとした場合、ｄｃ軸方向の誘起電圧が零となるように磁極位置推定値を逐次補正すると、ｄ軸、ｑ軸に対してｄｃ軸、ｑｃ軸が一致し、真の磁極位置θを推定することができる。

以上のようにして第１の磁極位置推定手段２２および第２の磁極位置推定手段２３により推定された磁極位置推定値θは、磁極位置切換部２６に入力される。磁極位置切換部２６は、速度検出部２５で検出された回転速度ωによって磁極位置推定値θの切り換えを行う。すなわち、磁極位置切換部２６は、永久磁石モータ３が始動時および低速のときには第１の磁極位置推定手段２２による磁極位置推定値θを出力し、中速および高速のときには第２の磁極位置推定手段２３による磁極位置推定値θを出力する。

ここで、低速とは、永久磁石モータ３のステータコイルに生じる速度起電力が小さく、第２の磁極位置推定手段２３が正確な磁極位置を推定できない回転速度領域を言い、例えば内燃機関２のアイドリング回転数（一例として６００ｒｐｍ）未満の速度領域である。磁極位置推定部２４は、回転速度ωを入力するようになっており、第２の磁極位置推定手段２３に切り換えられている速度領域では、第１の磁極位置推定手段２２からの磁極位置検出用信号たる回転電圧指令Ｖｄｈの出力を停止させる。

ところで、上述したように、第１の磁極位置推定手段２２は、原理的に磁極位置がＮ極方向かＳ極方向かを判断することができないため、極性を判断する極性判別手段を備えている。しかし、何らかの異常により極性判別手段が極性を誤判別することもあり得る。そこで、磁極位置推定部２４の磁極位置確認手段２８は、そのような誤判別の事態に備えて、磁極位置の確認と誤判別の際の極性反転を実行する。

図１は、クラッチ４を遮断し永久磁石モータ３を駆動力源として車両を走行させているときに、過電流、過電圧、過熱などの再起動可能な異常の発生またはハイブリッドＥＣＵ１５からの停止指令の入力などによりインバータ１０が一時的に停止した後、インバータ１０を再起動して車両に再び永久磁石モータ３による駆動力を与える場合のフローチャートである。この処理は、インバータＥＣＵ１３の磁極位置確認手段２８が実行する。

磁極位置確認手段２８は、インバータ１０が停止すると、ハイブリッドＥＣＵ１５に指令してクラッチ４を開放、変速機６をニュートラルにし、永久磁石モータ３を単独で運転できる状態にする（ステップＳ１）。このステップＳ１では、インバータ１０が停止すると、ハイブリッドＥＣＵ１５が自らインバータ１０の停止情報を検知してクラッチ４を開放、変速機６をニュートラルにしてもよい。

その後、インバータ１０を再起動するとともに、惰性で回転している永久磁石モータ３の回転速度ωが低速か否かを判断する（ステップＳ２、Ｓ３）。回転速度ωが低速（６００ｒｐｍ未満）の場合には、第１の磁極位置推定手段２２により推定した磁極位置推定値θを用いてインバータ１０を駆動し、永久磁石モータ３に対して所定の指令トルクを与えて単独で運転する。そして、そのときの永久磁石モータ３の回転状態に基づいて磁極位置の極性判別を行う（ステップＳ４）。

磁極位置確認手段２８は、磁極位置判別の結果が正しければ、ハイブリッドＥＣＵ１５に指令してクラッチ４を接続し、変速機６をニュートラルから変速して車両を走行させる（ステップＳ５、Ｓ６）。一方、磁極位置判別の結果が誤っていれば、位相を反転させた後（ステップＳ７）、クラッチ４を接続し変速機６をニュートラルから変速して車両を走行させる。また、ステップＳ３で永久磁石モータ３の回転速度ωが中速または高速（６００ｒｐｍ以上）と判断した場合には、第２の磁極位置推定手段２３により推定した磁極位置推定値θを用いてインバータ１０を駆動し（ステップＳ８）、クラッチ４を接続し変速機６をニュートラルから変速して車両を走行させる。

図５は、第１の磁極位置推定手段２２により推定した磁極位置推定値θを用いてインバータ１０を再起動するときの波形図である。再起動可能な異常の発生等により、インバータ１０を構成するスイッチング素子のゲートがオフすると、時刻ｔ１においてハイブリッドＥＣＵ１５がクラッチ４を開放するとともに変速機６をニュートラルにする。このとき永久磁石モータ３が回転していると惰性で減速する状態となる。

発生した異常等が解消すると、クラッチ４を接続し変速機６を変速させる前の時刻ｔ２において、インバータ１０が再起動（ゲートオン）する。インバータ１０の再起動後、永久磁石モータ３の摩擦トルクより大きい指令トルクを与える（時刻ｔ３）。ここではプラスの指令トルクとしているがマイナスの指令トルクでもよい。このとき、磁極位置はまだ判別できていないが、正しい磁極位置であれば指令トルクを与えた後、電流応答が確立するまでは徐々に永久磁石モータ３の加速度が増加していき、電流応答が確立した後のあるタイミングで永久磁石モータ３が減速状態から加速状態に転ずる（時刻ｔ３〜ｔ６）。

これに対して、指令トルクを与えたときに磁極位置が誤っている場合には、図中に破線で示すように、プラスの指令トルクにもかかわらず実際はマイナスの指令トルクが印加されていることになり、永久磁石モータ３は急激に減速する。従って、指令トルクを与えた後、永久磁石モータ３が加速しているか減速しているかを検知すれば磁極位置の正誤を判別できることになる。

それを実現するため、インバータＥＣＵ１３は、ＣＰＵの演算周期毎に速度ωを用いて永久磁石モータ３の加速度を演算し、電流応答が確立したぐらいのタイミング（時刻ｔ５からｔ７までの何れかのタイミング）で現在の加速度から前回の加速度を減算した結果（つまり加速度の変化率）を求め、その値がプラスであれば正しい磁極位置であると判断する。

一方、マイナスであれば誤った磁極位置であるため、磁極位置切替部２６に対し位相反転信号を出力し、磁極位置推定値θの位相を１８０°反転させる。この場合、磁極位置切替部２６ではなく第１の磁極位置推定手段２２に対し磁極反転信号を出力し、これに応じて第１の磁極位置推定手段２２が磁極位置をＮ極とＳ極とで反転してもよい。磁極位置判別完了後、ハイブリッドＥＣＵ１５は、クラッチ４を接続するとともに変速機６を変速させる（時刻ｔ８）。

なお、加速度の変化率に替えて加速度の符号に基づいても磁極位置が正しいか否かを判断できる。すなわち、時刻ｔ３でプラスの指令トルクを与えた後、電流応答が確立して加速度がプラスに転じるまでの時間を待ってから加速度を検出すると（時刻ｔ６からｔ７の間）、加速度の符号がプラスの場合は磁極位置が正しく、マイナスの場合は磁極位置を誤っていると判断できる。

以上説明したように、本実施形態のハイブリッド電気自動車１に搭載されたインバータＥＣＵ１３は、ロータ角度に応じてステータコイルのインダクタンスが変化することを利用して永久磁石モータ３の磁極位置を推定する第１の磁極位置推定手段２２と、ステータコイルに発生する逆起電力を利用して永久磁石モータ３の磁極位置を推定する第２の磁極位置推定手段２３を備えているので、停止状態および低速から高速に至るまでの車両の全速度範囲でセンサレス駆動が可能となる。

第１の磁極位置推定手段２２は、原理上磁極位置の推定可能範囲が１８０°に限定されるので、磁極のＮ極方向とＳ極方向とを判別する極性判別手段を備えている。そして、この極性判別手段によるＮ極とＳ極との誤判別に備えるため、インバータＥＣＵ１３は磁極位置確認手段２８を具備している。この磁極位置確認手段２８は、クラッチ４を遮断し永久磁石モータ３を駆動力源として車両を走行させているときに一時的に停止したインバータ１０を第１の磁極位置推定手段２２を用いて再起動する場合、クラッチ４を開放し変速機６をニュートラルにした状態でインバータ１０を再起動して永久磁石モータ３を単独で運転し、その回転状態に基づいて磁極位置を判別し、位相を正してから変速機６をニュートラルから切り換えて車両を走行させる。

これにより、再起動時に第１の磁極位置推定手段２２が極性を誤判別しても、永久磁石モータ３の回転軸を動力出力軸５に繋ぐ前に、永久磁石モータ３を実際に駆動した回転状態に基づいて誤判別を検出修正できるので、異常トルクの発生を未然に防止することができる。その結果、永久磁石モータ３の逆回転を確実に防止することができる。また、永久磁石モータ３の脱調や過電流を防止でき、インバータ１０の起動失敗を防止して車両の継続走行を可能にする。

（第２の実施形態）
図６は、図２および図３に示したシステム構成において、永久磁石モータ３を用いて内燃機関２を始動する場合のフローチャートである。インバータＥＣＵ１３の磁極位置確認手段２８は、ステップＴ１でイグニッション（始動指令）がオンされると、ハイブリッドＥＣＵ１５に指令してクラッチ４を開放、変速機６をニュートラルにして永久磁石モータ３を単独で運転できる状態にする（ステップＴ２）。

続いて、永久磁石モータ３が停止または低速か否かを判断する（ステップＴ３）。停止中または低速の場合には、第１の磁極位置推定手段２２により推定した磁極位置推定値θを用いてインバータ１０を起動し、永久磁石モータ３に対して所定の指令トルクを与えて単独で運転する。そして、そのときの永久磁石モータ３の回転状態に基づいて磁極位置の極性判別を行う（ステップＴ４、Ｔ５）。

磁極位置確認手段２８は、磁極位置判別の結果が正しければ、ハイブリッドＥＣＵ１５に指令してクラッチ４を接続し内燃機関２を始動する（ステップＴ６、Ｔ７）。一方、磁極位置判別の結果が誤っていれば、位相を反転させた後（ステップＴ８）、クラッチ４を接続し内燃機関２を始動する。また、ステップＴ３で永久磁石モータ３の回転速度ωが中速または高速と判断した場合には、第２の磁極位置推定手段２３により推定した磁極位置推定値θを用いてインバータ１０を駆動し（ステップＴ９）、クラッチ４を接続し内燃機関２を始動する。

この場合の磁極位置の極性判別は、第１の実施形態で説明した加速度の変化率または加速度の符号に基づく方法を適用すればよい。また、イグニッションオン時に永久磁石モータ３が停止している場合には、これらの方法に替えて、回転速度ωの符号に基づいても磁極位置が正しいか否かを判断できる。すなわち、プラスの指令トルクを与えた後の速度の符号がプラスの場合は磁極位置が正しく、マイナスの場合は磁極位置を誤っていると判断できる。本実施形態によれば、永久磁石モータ３を用いて内燃機関２を始動するときに逆回転に始動することを防止できる。また、永久磁石モータ３の過電流を防止できる。

（第３の実施形態）
図７は、図２および図３に示したシステム構成において、永久磁石モータ３を駆動力源として停止中の車両を発進させる場合のフローチャートである。インバータＥＣＵ１３の磁極位置確認手段２８は、ステップＵ１でイグニッション（始動指令）がオンされると、ハイブリッドＥＣＵ１５に指令してクラッチ４を開放、変速機６をニュートラルにして永久磁石モータ３を単独で運転できる状態にする（ステップＵ２）。

続いて、永久磁石モータ３が停止または低速か否かを判断する（ステップＵ３）。本実施形態の場合には、停止中であるので第１の磁極位置推定手段２２により推定した磁極位置推定値θを用いてインバータ１０を起動し、永久磁石モータ３に対して所定の指令トルクを与えて単独で運転する。そして、そのときの永久磁石モータ３の回転状態に基づいて磁極位置の極性判別を行う（ステップＵ４、Ｕ５）。磁極位置の極性判別には、上述した加速度の変化率、加速度の符号、回転速度ωの符号の何れも適用できる。

磁極位置確認手段２８は、磁極位置判別の結果が正しければ、ハイブリッドＥＣＵ１５に指令して変速機６をニュートラルから変速して車両を発進させる（ステップＵ６）。一方、磁極位置判別の結果が誤っていれば、位相を反転させた後（ステップＵ７）、変速して車両を発進させる。なお、坂道などで永久磁石モータ３が中速または高速で回転している状態では、ステップＵ３で回転速度ωが中速または高速と判断し、第２の磁極位置推定手段２３により推定した磁極位置推定値θを用いてインバータ１０を駆動する（ステップＵ８）。
本実施形態によれば、永久磁石モータ３を用いて発進するときに逆方向に発進することを防止できる。また、永久磁石モータ３の過電流を防止できる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に示す各実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように変形または拡張が可能である。
内燃機関２は、ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなどである。
永久磁石モータ３の回転軸と動力出力軸５との間には接続と切り離しを行う回転伝達手段が設けられていればよく、変速手段は必ずしも必要ない。

第１の磁極位置推定手段は、永久磁石モータのステータコイルのインダクタンスが変化することを利用してロータの磁極位置を推定するものに限られず、始動時および低速域でロータの磁極位置を推定できるものであればよい。
第２の磁極位置推定手段は、永久磁石モータの回転中にステータコイルに発生する誘起電圧を利用してロータの磁極位置を推定するものに限られず、中速域および高速域でロータの磁極位置を推定できるものであればよい。

磁極位置が正しいか否かを判別するために永久磁石モータ３の加速度や速度を検出したが、インバータ１０から永久磁石モータ３への出力電力、バッテリ９からインバータ１０への出力電力などの電力を演算し、その電力の変化率、電力の大きさなど用いても判別が可能である。

本発明の第１の実施形態を示すインバータ再起動時のフローチャート ハイブリッド電気自動車システムの全体構成図 インバータＥＣＵおよびインバータ主回路の構成図 永久磁石モータの等価回路図 第１の磁極位置推定手段を用いてインバータを再起動するときの波形図 本発明の第２の実施形態を示す永久磁石モータによる内燃機関の始動時のフローチャート 本発明の第３の実施形態を示す永久磁石モータによる発進時のフローチャート

符号の説明

図面中、１はハイブリッド電気自動車、２は内燃機関、３は永久磁石モータ、４はクラッチ、５は動力出力軸、６は変速機（回転伝達手段）、１０はインバータ、１３はインバータＥＣＵ（制御装置）、２２、２３は第１、第２の磁極位置推定手段である。

Claims (7)

1. 内燃機関、永久磁石モータ、前記内燃機関と前記永久磁石モータとの間に介装されて動力の伝達を断続するクラッチ、前記永久磁石モータの回転軸と動力出力軸との接続と切り離しを行う回転伝達手段、前記永久磁石モータを駆動するインバータ、および前記永久磁石モータが始動時および低速のときには第１の磁極位置推定手段により前記永久磁石モータの磁極位置を推定し、中速および高速のときには第２の磁極位置推定手段により前記永久磁石モータの磁極位置を推定して前記永久磁石モータを制御する制御装置を備えたハイブリッド電気自動車であって、
   前記制御装置は、前記クラッチを遮断し前記永久磁石モータを駆動力源として車両を走行させているときに前記インバータが一時的に停止したことに応じて、前記第１の磁極位置推定手段により推定した磁極位置を用いて前記インバータを再起動する場合、再起動の前に前記クラッチを開放し前記回転伝達手段を切り離した状態とし、その後前記インバータを再起動して前記永久磁石モータを単独で運転し、その回転状態に基づいて前記推定した磁極位置を判別した後に前記回転伝達手段を接続状態として車両を走行させることを特徴とするハイブリッド電気自動車。
2. 内燃機関、永久磁石モータ、前記内燃機関と前記永久磁石モータとの間に介装されて動力の伝達を断続するクラッチ、前記永久磁石モータを駆動するインバータ、および前記永久磁石モータが始動時および低速のときには第１の磁極位置推定手段により前記永久磁石モータの磁極位置を推定し、中速および高速のときには第２の磁極位置推定手段により前記永久磁石モータの磁極位置を推定して前記永久磁石モータを制御する制御装置を備えたハイブリッド電気自動車であって、
   前記制御装置は、前記永久磁石モータを用いて前記内燃機関を始動する場合、始動指令の入力後、前記クラッチを接続する前に、前記第１の磁極位置推定手段により推定した磁極位置を用いて前記永久磁石モータを単独で運転し、その回転状態に基づいて磁極位置を判別した後に前記クラッチを接続し前記内燃機関を始動することを特徴とするハイブリッド電気自動車。
3. 内燃機関、永久磁石モータ、前記内燃機関と前記永久磁石モータとの間に介装されて動力の伝達を断続するクラッチ、前記永久磁石モータの回転軸と動力出力軸との接続と切り離しを行う回転伝達手段、前記永久磁石モータを駆動するインバータ、および前記永久磁石モータが始動時および低速のときには第１の磁極位置推定手段により前記永久磁石モータの磁極位置を推定し、中速および高速のときには第２の磁極位置推定手段により前記永久磁石モータの磁極位置を推定して前記永久磁石モータを制御する制御装置を備えたハイブリッド電気自動車であって、
   前記制御装置は、前記クラッチを遮断し前記永久磁石モータを駆動力源として車両を発進させる場合、始動指令の入力後、前記回転伝達手段を接続状態とする前に、前記第１の磁極位置推定手段により推定した磁極位置を用いて前記永久磁石モータを単独で運転し、その回転状態に基づいて磁極位置を判別した後に前記回転伝達手段を接続状態として車両を発進させることを特徴とするハイブリッド電気自動車。
4. 前記制御装置は、前記永久磁石モータを単独で運転するために前記永久磁石モータに対し所定の指令トルクを与え、そのときに発生する加速度の変化率が正の場合には推定している磁極位置は正しいと判断し、前記加速度の変化率が負の場合には推定している磁極位置は誤っていると判断して極性を反転させることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のハイブリッド電気自動車。
5. 前記制御装置は、前記永久磁石モータを単独で運転するために前記永久磁石モータに対し所定の指令トルクを与え、そのときに発生する加速度が正の場合には推定している磁極位置は正しいと判断し、前記加速度が負の場合には推定している磁極位置は誤っていると判断して極性を反転させることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のハイブリッド電気自動車。
6. 前記制御装置は、前記永久磁石モータを単独で運転するために前記永久磁石モータに対し所定の指令トルクを与え、そのときに発生する速度が正の場合には推定している磁極位置は正しいと判断し、前記速度が負の場合には推定している磁極位置は誤っていると判断して極性を反転させることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のハイブリッド電気自動車。
7. 前記第１の磁極位置推定手段は、前記永久磁石モータのロータ角度に応じて磁気回路中の磁気抵抗が変化することによりステータコイルのインダクタンスが変化することを利用してロータの磁極位置を推定するように構成され、
   前記第２の磁極位置推定手段は、前記永久磁石モータの回転中にステータコイルに発生する誘起電圧を利用してロータの磁極位置を推定するように構成されていることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに記載のハイブリッド電気自動車。

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