JP3813119B2

JP3813119B2 - Magnetic flux detection device in hybrid vehicle

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Publication number: JP3813119B2
Application number: JP2002321122A
Authority: JP
Inventors: 力道岡; 俊弘炭谷; 裕親下永吉; 稔吉田; 隆志栗本
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2006-08-23
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: JP2004159400A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに連動連係され且つ永久磁石を用いて構成される電動モータを備えたハイブリッド車両における磁束検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記構成のハイブリッド車両は、前記電動モータによりエンジンの動力に対する走行駆動力のトルクアシストを行うようにしたり、又、前記電動モータを発電機として機能させてエンジンの動力により発電してバッテリーを充電するように構成されているが、このような構成のハイブリッド車両において、従来では、前記電動モータはエンジンに近い箇所に設置される構成となっている（特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、このような構成のハイブリッド車両においては、前記電動モータがエンジンに近い箇所に設置されていることから、電動モータの周囲温度が高温になることが多く、又、例えば、高負荷時や、エンジンが高い回転速度で駆動して高速で走行しているような場合には電動モータに大きな電流が流れて、その電流によって発生する大きな磁束が部分的にあるいは全体的に永久磁石の磁束の方向とは逆方向に印加されて永久磁石が減磁作用を受けることがある。そして、周囲温度が高温になっている状態で上記したような減磁作用を受けるような状態が繰り返し発生すると、永久磁石が劣化して起磁力が減少してしまうおそれがある。
【０００４】
このように永久磁石が劣化して起磁力が減少してしまうと、電動モータとしての駆動効率が著しく低下してエネルギーの損失が増大して、電動モータによりエンジンの動力に対する走行駆動力のトルクアシストを行うような場合において充分なトルクアシストが行えないものとなるおそれがある。又、電動モータを発電機として機能させてエンジンの動力により発電してバッテリーを充電するような場合には、運転エネルギーを電気エネルギーに変換する回生動作を充分に行えずバッテリーへの充電が不足してしまうといった不都合が発生するおそれがある。さらには、電動モータの逆起電圧が減少することから、例えば、電動モータの電流制御ゲインが不適切となり過電流が発生する等、二次的な故障を引き起こす場合もある。
【０００５】
そこで、上記したような不都合を回避するために、永久磁石の磁束を検出するための構成を上記したようなハイブリッド車両に適用することが考えられる（特許文献２参照）。
説明を加えると、永久磁石にて構成されるロータ（回転子）と、界磁用のコイルを備えたステータ（固定子）とを備えた電動モータにおいて、ロータの回転に伴って界磁用のコイルに誘起される電圧を検出して、その検出された電圧値に基づいて永久磁石の磁束を演算にて求める構成となっており、その求めた磁束の演算結果により永久磁石の劣化を判別するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−６９６０９号公報（第４頁―第５頁、図１、図４）
【特許文献２】
特開平９−２９４３５４号公報（第２―第４、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したような永久磁石の磁束を検出するための構成をハイブリッド車両に適用した場合には、次のような不利があり、未だ改善の余地がある。
すなわち、上記構成のハイブリッド車両においては、前記電動モータはエンジンに連動連係される状態で設けられるものであり、エンジンが、燃料供給状態であって燃料を燃焼して駆動トルクを発生している状態であれば、そのエンジンの駆動により発生するトルクは、エンジンの運転サイクルのうち爆発行程で最も正側に大きくなり、圧縮行程ではそれとは逆に負側のトルクとなるから、正側に大きいトルクと負側のトルクとが交互に現出して脈動する状態となる。
又、ハイブリッド車両においては、車両の走行状態やバッテリーの充電状態等の種々の条件によって、エンジンが駆動状態になったり、停止状態になったりするので、上記公報に記載される永久磁石の磁束を検出するための構成をハイブリッド車両に適用しても、永久磁石の磁束を検出するタイミングにおいて、エンジンがどのような運転状態になっているかは特定されないので、エンジンが駆動しているときに電圧検出処理を行うものとすると、電動モータのロータの回転速度がエンジンの発生するトルクに起因して変動することになり、界磁用のコイルに誘起される電圧検出値の変動が大きくなるおそれがある。
従って、上記公報に記載される永久磁石の磁束を検出するための構成をハイブリッド車両に適用した場合においては、永久磁石の磁束を精度よく検出することができないおそれがある。
【０００８】
本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、電動モータの永久磁石の磁束を精度よく検出することが可能となるハイブリッド車両における磁束検出装置を提供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のハイブリッド車両における磁束検出装置は、エンジン、及び永久磁石を用いて構成される電動モータを備えたものであって、前記エンジンへの燃料供給が停止している状態、前記車両が減速状態あるいはアクセル操作量が所定の操作量よりも少ない状態、又は、前記エンジンのスロットル開度が所定の開度よりも小さい状態のうちの少なくとも１つ以上を含む状態のとき、前記永久磁石の磁束を求めるための演算用情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算する磁束演算手段が備えられているを特徴とする。
【００１０】
すなわち、磁束演算手段は、エンジンへの燃料供給が停止している状態、前記車両が減速状態あるいはアクセル操作量が所定の操作量よりも少ない状態、又は、前記エンジンのスロットル開度が所定の開度よりも小さい状態のうちの少なくとも１つ以上を含む状態において、永久磁石の磁束を求めるための演算用情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて永久磁石の磁束を演算するので、その演算処理を行うときは、常に、エンジンは燃料供給が停止されるか又は燃料供給量が少なく爆発燃焼による大きな駆動トルクが発生していないので脈動トルクが発生しないか又は小さい状態となり、永久磁石の磁束を求めるための演算用情報を、エンジンの脈動トルクによる影響が少ない状態で適正に取得することができ、そのようにして取得した演算用情報に基づいて精度よく永久磁石の磁束を演算にて求めることが可能となるのである。
【００１１】
従って、電動モータの永久磁石の磁束を精度よく検出することが可能となるハイブリッド車両における磁束検出装置を提供できるものとなり、その結果、例えば、その求めた磁束の演算結果により永久磁石の劣化を正確に判別することにより、永久磁石が劣化して電動モータがトルクアシストを行えないものとなったり、電動モータを発電機として機能させるとき、回生動作を充分に行えずバッテリーへの充電が不足してしまうといった不都合を未然に回避させることが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載のハイブリッド車両における磁束検出装置は、請求項１において、前記磁束演算手段が、前記演算用情報として、前記電動モータにおける回転速度情報、端子電圧、電流の情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、電動モータにおける回転角度などの回転速度情報、端子電圧、電流の情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算するのである。具体的な方法について例示すると、例えば、電動モータの端子電圧を回転角度によりｄｑ軸などへの座標変換を行うことによって交流の電圧を直流の値に変換を行った後、検出した電流やインダクタンス等のモータ定数を用いること等により電動モータの永久磁石の磁束を求める構成や、それ以外にも、例えば交流の波形を扱う場合によく行われる電流や電圧の波形のピーク値のみに着目して検出する構成や電流や電圧の波形の平均値を求める方法等がある。そのうち、上述したような座標変換を行うことによって交流の電圧を直流の値に変換する構成であれば、本来交流である電動モータの端子電圧を直流として扱うことができるため、例えば交流の波形を扱う場合によく行われる波形のピーク値のみに着目した方法や波形の平均値を求める方法に比べて、サンプルのタイミング等に厳密さが要求されず、より精度よく電動モータの永久磁石の磁束を検出できる利点がある。
【００１４】
請求項３に記載のハイブリッド車両における磁束検出装置は、請求項１において、前記電動モータを制御する制御手段が備えられ、前記磁束演算手段が、前記演算用情報として、前記電動モータにおける回転速度情報、電流検出値又は前記制御手段による電流指令値、及び、前記制御手段による電圧指令値のうちのいずれか又は全ての情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
すなわち、前記演算用情報として、前記電動モータにおける回転速度情報、電流検出値又は前記制御手段による電流指令値、及び、前記制御手段による電圧指令値のうちのいずれか又は全ての情報に基づいて永久磁石の磁束を演算するのである。通常、ハイブリッド車両に用いられる例えば永久磁石型同期モータ等の電動モータを制御する制御手段は、一般的に電動モータの電流指令値に対して、電動モータの電圧指令値を操作して電流が指令値に一致にするように制御する構成となっているが、電動モータの電圧指令値は制御手段の内部に発生している。そこで、例えば、このような電動モータの電圧指令値と電動モータの回転速度情報等に基づいて永久磁石の磁束を求める構成がある。この構成によれば、電動モータの制御手段内部に発生する電圧指令値を用いるため、電動モータの端子電圧等を検出するセンサを用いて検出した電圧値を用いる構成に比べて簡単な構成で永久磁石の磁束を検出できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド車両について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両は、走行駆動用のエンジン１、及び、このエンジン１の出力軸１ａに直結された走行駆動用の電動モータ２を備えて、これらの動力により走行装置としての左右の車輪３を駆動して走行するように駆動ユニットＫＵが構成されている。前記電動モータ２は、エンジン１の出力軸１ａにロータ２Ａが同一軸芯で一体回動するように連結され、そのロータ２Ａの外周部を囲うステータ２Ｂが位置固定状態で図示しない車体支持部に支持される構成となっている。
【００１７】
そして、この電動モータ２は、エンジン１の作動が停止している状態においてその出力軸１ａに対して駆動力を与えてエンジン１を始動させるように構成され、且つ、エンジン１が始動した後は、出力軸１ａに対してエンジン回転方向と同方向の駆動力を与えてトルクアシストを行うアシスト状態と、前記出力軸１ａから駆動力が与えられて発電する回生状態とに切り換え可能に構成されている。つまり、駆動ユニットＫＵに対して要求される駆動力に対して、エンジン１が高効率状態で運転するときの動力では不足するときに、電動モータ２が、エンジン１にて回転駆動される出力軸１ａに対してその回転方向と同一方向に回転トルクを出力させる、いわゆる力行状態に切り換えることで、所望の走行駆動力を出力しながらエンジン１が高効率状態で運転して低燃費状態となるように、エンジン１の出力に対する動力の補助つまりトルクアシストを行うことができる構成となっている。又、エンジン１の出力に余裕があるときは、電動モータ２が回生状態となって、出力軸1ａから駆動力が与えられ発電して得られた回生電力をバッテリー４に充電することができる構成となっている。
又、前記駆動ユニットＫＵの動力は、走行クラッチ５を介してトランスミッション６に伝えられ、このトランスミッション６内部の図示しないギア式変速機構により変速された後に差動機構７を介して左右の車輪３に伝えられる構成となっている。
【００１８】
次に、このハイブリッド車両における走行駆動用の制御構成について説明する。
図２にも示すように、車両全体の動作を統括して管理する車両制御部８、この車両制御部８からの制御情報に基づいて前記電動モータ２の動作を制御するモータ制御部９、車両制御部８からの制御情報に基づいて前記エンジン１の出力、具体的には、電子スロットル弁１０のスロットル開度及びインジェクタ１１による燃料噴射量を自動調節するエンジン制御部１２夫々が備えられ、アクセル操作具１３の操作量を検出するポテンショメータ式のアクセル操作量検出センサＳ１、ブレーキ操作具１４が踏み込み操作されているか否かを検出するスイッチ式のブレーキ操作検出センサＳ２、電動モータ２の駆動軸の回転角度を検出してその検出値に基づいて回転速度を検出するための回転角度センサＳ３、及び、車輪３の車軸の回転速度に基づいて車速を検出する車速センサＳ４等による各種の車両走行用の検出情報が車両制御部８に入力される構成となっている。前記電動モータ２並びに前記各制御部９，１２に対する電力はバッテリー４から供給され、このバッテリー４は後述するように電動モータ２からの発電電力によって充電される構成となっている。
【００１９】
前記ブレーキ操作具１４により機械式制動手段ＫＳを作動させて機械的な制動力を発生させるための構成について説明を加えると、運転者の足踏み操作にてブレーキ操作具１４が操作されると、その足踏み操作力に対応させて制動用の油圧操作力を発生させる周知構成のマスターシリンダ１５が備えられ、このマスターシリンダ１５から作動油供給路１５ａを通して出力される油圧操作力にて前記車輪３の近傍に設けられた摩擦式の制動装置１６を作動させて車体を制動させる構成となっている。このような機械式制動手段ＫＳは、ブレーキ操作具１４に対する運転者の操作力が大きくなるほど、その油圧操作力、すなわち、機械的な制動力が大となるように変更調節自在に構成されている。
【００２０】
前記車両制御部８は、アクセル操作量検出センサＳ１の検出情報および車速センサＳ４の検出情報等の走行用の駆動力調整情報に基づいて、駆動ユニットＫＵに対して要求される要求駆動力を演算して求め、駆動ユニットＫＵがその要求駆動力を出力するように、エンジン１及び電動モータ２の作動を制御すべく、モータ制御部９およびエンジン制御部１２に制御情報を指令するようになっている。
つまり、アクセル操作具１３が踏み込み操作された状態で車両が走行している場合には、大きい要求駆動力が必要であるから、そのときの車速に応じて必要とされる要求駆動力が演算にて求められ、エンジン１の出力を調整するとともに、エンジン１の出力では駆動力が不足するときは、電動モータ２によりエンジン１にて回転駆動される出力軸１ａに対してその回転方向と同一方向に回転トルクを出力させることでトルクアシストを行うように作動を制御するよう構成されている。
又、アクセル操作具１３の操作が解除されて要求駆動力が小さい場合、あるいは、ブレーキ操作具１４が操作され、車速を減速させるような場合には、回生制動力を出力するように電動モータ２の作動を制御するよう構成されている。このとき、電動モータ２は発電機として機能し、発電した電力はバッテリー４に充電される構成となっている。
【００２１】
走行クラッチ５を切り操作して車両の走行を停止させているような場合においては、車両走行用の駆動力は不要であるから、基本的には、エンジン１は燃料供給が停止されて作動を停止することになる。但し、車両の走行を停止してエンジン１が作動を停止しているときに、バッテリー４の充電量が設定量以下にまで低下してバッテリー４を充電する必要があるような場合には、走行クラッチ５を切り操作した状態でエンジン１を作動させてエンジン１の動力を電動モータ２の回生制動による発電に利用して、発電した電力をバッテリー４に充電するようになっている。バッテリー４を充電する必要があると判断した場合に、そのとき既にエンジン１が作動停止していれば、車両制御部８がエンジン始動要求があると判断して、車両制御部８は、電動モータ２による駆動力にてエンジン１を始動させるべくモータ制御部９およびエンジン制御部１２にエンジン始動用の指令情報を指令する構成となっている。又、車両を停止している状態から発進させるために、アクセル操作具１３が踏み込み操作され要求駆動力が大きくなったような場合においても同様に、車両制御部８がエンジン始動要求があると判断して、車両制御部８は、電動モータ２による駆動力にてエンジン１を始動させるべくモータ制御部９およびエンジン制御部１２にエンジン始動用の指令情報を指令する構成となっている。
前記車両制御部８は、電動モータ２の目標回転速度および駆動トルクの目標値をモータ制御部１２に制御情報として指令する構成となっている。
【００２２】
前記電動モータ２は、埋め込み磁石型の電動モータにて構成されている。詳述すると、この電動モータ２は、図３に示すように、中心部に回転軸２４が一体的に固定された円柱状の鉄製のロータ２Ａと、そのロータ２Ａの外周部を被うようにステータ２Ｂが設けられて構成され、前記ロータ２Ａには外周面よりも径方向内方側に入り込んだ位置に、周方向に等間隔をあけて４個の永久磁石２５が分散配置される状態で埋め込み装着されている。各永久磁石２５は、径方向外方側の磁極（Ｎ極又はＳ極）が周方向に交互に異なるように配置されている。又、ステータ２Ｂには、周方向に分散配置された複数の磁極片２６に夫々界磁用コイル２７が巻回され、各界磁用コイル２７に後述するように三相交流電流が供給されて径方向内部にて回転磁界を形成してロータ２Ａを回転させる構成となっている。
【００２３】
図３に示すように、前記モータ制御部１２は、バッテリー４から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動モータ２に供給するインバータ回路２８と、車両制御部８からの制御情報に基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）されたパルス駆動信号をインバータ回路２８の各ベース端子に供給するＰＷＭ制御回路２９等を備えて構成され、電動モータ２に通流する電流の大きさや交流電流の周波数及び位相を変更させることにより、駆動トルクおよび回転速度を調整することができる構成となっている。又、電流の位相を変更することにより電動モータ２がエンジン１にて駆動されると、発電機として作動してバッテリー４に発電電力が充電される構成となっている。
【００２４】
そして、このハイブリッド車両では、エンジン１への燃料供給が停止している状態において、永久磁石２５の磁束を求めるための演算用情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて永久磁石２５の磁束を演算する磁束演算手段Ｈが備えられている。説明を加えると、エンジン１への燃料供給が停止している状態であって、且つ、電動モータ２の回転速度が設定速度以上である高速条件の全ての条件が満たされたときに、演算用情報として、電動モータ２における回転角度、端子電圧、電流、並びに、インダクタンスの夫々の情報を取得して、その取得した夫々の情報に基づいて永久磁石２５の磁束を演算する演算処理を実行するように構成されている。
【００２５】
詳述すると、図４に示すように、電動モータ２に供給される三相交流の各相における夫々の電流値を検出する電流検出センサＳ５と、各相の端子電圧を検出する電圧検出センサＳ６とが設けられ、これらの検出値と共に前記回転角度センサＳ３の検出値が入力されて、これらの検出情報に基づいて、永久磁石２５の磁束を演算式に基づいて算出する演算処理部３１が備えられている。又、前記車両制御部８が、自己の車両制御状態に基づいて、上記したような前記各全ての条件、つまり、エンジン１への燃料供給が停止している状態であって、且つ、電動モータ２の回転速度が設定速度以上である高速条件の全ての条件が満たされたか否かを判別するように構成されており、全ての条件が成立すると、車両制御部８が演算処理部３１に対して演算処理を実行するように動作指令を指令するよう構成されている。
従って、演算処理部３１および車両制御部８を利用して磁束演算手段Ｈが構成されている。
【００２６】
次に、図５を参照しながら演算処理部３１における演算処理について説明を加えると、前記回転角度センサＳ３の検出値に基づいて電動モータ２の電気角速度ωを求めるとともに、電流検出センサＳ５にて検出される三相の各電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗについて三相二相変換処理を行い、且つ、二相変換された信号ｉα、ｉβを電気角速度ωを積分したロータ２Ａの回転角度ωｔの情報を利用してｄｑ変換処理を行い、電動モータ２の励磁分電流Ｉｄとトルク分電流Ｉｑとを算出する。
一方、電圧検出センサＳ６にて検出される三相間での夫々の端子間電圧ｖ_u-v，ｖ_v-w，ｖ_w-uの検出値についても同様に、三相二相変換処理を行い、且つ、二相変換された信号ｖα、ｖβを電気角速度ωを積分したロータ２Ａの回転角度ωｔの情報を利用してｄｑ変換処理を行い、モータのｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとを算出する。
【００２７】
そして、このようにして得られた励磁分電流Ｉｄとトルク分電流Ｉｑ、ｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑ、電気角速度ωの情報、並びに、予め測定して求められている電動モータ２のｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑの夫々の情報を用いて、永久磁石の磁束を演算にて算出する。この算出方法について説明すると、電動モータ２のｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑと、モータの励磁分電流Ｉｄとトルク分電流Ｉｑとは、下記の〔数１〕に示すような電圧電流方程式で表すことができる。数式中のＲａは損失抵抗であり予め測定した値である。Ψｍは永久磁石の磁束である。
【００２８】
【数１】

【００２９】
そして、〔数１〕のＶｑに関する方程式を永久磁石の磁束について整理すると、〔数２〕が得られる。
【００３０】
【数２】
Ψｍ＝（Ｖｑ−ωＬｄ・Ｉｄ―Ｒａ・Ｉｑ）／ω
【００３１】
従って、この〔数２〕から永久磁石の磁束Ψｍを算出することができる。このようにして算出した永久磁石の磁束Ψｍと予め設定してある磁束の設定値Ｘとを比較して、永久磁石の磁束Ψｍがこの設定値Ｘよりも下回ることがあると、永久磁石が劣化して起磁力が低下している異常状態であると判定して、その演算結果を車両制御部８に伝える構成となっている。
【００３２】
そして、車両制御部８の制御動作について説明すると、図６に示すように、エンジン１が停止中であるエンジン停止条件、電動モータ２の駆動トルク、具体的には、モータ制御部１２に対するトルク指令値が設定値以下である低トルク条件、および、電動モータ２の回転速度、具体的には、回転角度センサＳ３にて検出される回転速度情報から求められる電動モータ２の回転速度が設定速度以上である高速条件の全ての条件が満たされたか否かを判別し（ステップ１、２、３）、全ての条件が成立すると、車両制御部８が演算処理部３１に対して演算処理を実行すべく動作指令を指令する（ステップ４）。そして、演算処理部３１が演算処理を実行した結果、永久磁石２５が劣化して起磁力が低下している異常状態であると判定された演算結果を受け取ると、操縦パネルに備えた異常報知ランプ３２を点灯させて、永久磁石の劣化によるモータ故障状態であることを運転者に報知する（ステップ５、６）。
このように、永久磁石２５の劣化を精度よく検出してモータ故障の場合には運転者に警告を発することにより修理を促すことが可能となる。
【００３３】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【００３４】
（１）上記実施形態では、永久磁石の磁束を演算にて求める場合、電動モータの電圧の情報として、電動モータの三相の各端子間の電圧ｖ_u-v，ｖ_v-w，ｖ_w-uについて三相二相変換処理およびｄｑ変換処理を行い、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑを求めて、その情報に基づいて永久磁石の磁束を演算するようにしたが、このような構成に代えて、次の（イ）〜（ハ）に記載するような構成としてもよい。
【００３５】
（イ）図７に示すように、電圧検出センサＳ６にて検出された三相の各端子間の電圧ｖ_u-v，ｖ_v-w，ｖ_w-uについて三相二相変換処理を行うのではなく、各電圧の実効値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を演算にて求め、その実効値の情報から永久磁石の磁束を求める構成である。
その場合、例えば、電圧の実効値としてＶ１を用いる場合であれば、永久磁石の磁束Ψｍは、下記〔数３〕にて算出することになる。尚、Ｖ１の代わりにＶ２、Ｖ３を用いてもよい
【００３６】
【数３】

【００３７】
尚、この構成で磁束Ψｍを算出する場合においては、電圧の実効値を用いる簡易的な演算であるから、永久磁石の劣化を判定する際に、磁束が常に設定値Ｘを下回っている場合にのみ劣化を検出できることになる。
【００３８】
（ロ）電動モータの三相の各端子間の電圧を電圧検出センサを用いて計測するのではなく、前記モータ制御部にて実行されるパルス幅変調（ＰＷＭ）されたパルス駆動信号のデューティ比等の情報並びにバッテリーの出力電圧の情報に基づいて、電圧モータ各端子間の電圧を推定してその推定した値に基づいて永久磁石の磁束を演算する構成としてもよい。
【００３９】
（ハ）又、上述したような電圧検出センサによる計測や上記（ロ）にて推定されるモータ制御部の出力側の電圧情報を用いるのではなく、車両制御部が、モータ制御部に対する制御情報として、モータの電流を指令するように構成され、モータ制御部が電動モータの電流が目標電流になるように電動モータの目標電圧を操作して制御する構成であり、この制御情報としての目標電圧の情報を利用して、永久磁石の磁束を演算する構成としてもよい。
【００４０】
この構成について具体的に説明すると、図８に示すように、演算用情報として、電動モータ２における回転速度Ｎ、車両制御部による電圧指令値Ｖｑ、電流検出センサにて検出される電流検出値夫々の情報を取得して、その取得した夫々の情報に基づいて永久磁石２５の磁束を演算する演算処理を実行するように構成されている。
つまり、電動モータ２に対する駆動トルクの目標値が指令されると、その指令情報と電流指令マップとから目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍとトルク分電流Ｉｑｃｏｍとを求めて、電流検出センサＳ５にて検出されてｄｑ変換された電流検出値ｉｄ，ｉｑとの偏差を小さくするための電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを求め、それを三相二相変換した後に前記ＰＷＭ制御回路２８に指令される構成となっている。又、回転速度センサＳ３にて検出された回転角度情報から電動モータ２の回転速度Ｎを求める構成となっている。そして、電圧指令値Ｖｑ、電流検出値ｉｄ、及び、電動モータの回転速度Ｎから永久磁石２５の磁束を演算する演算処理を実行する構成である。
【００４１】
（２）上記実施形態では、前記電動モータが、埋め込み磁石型の電動モータにて構成される場合を例示したが、電動モータとしては埋め込み磁石型に限らず、図９に示すような表面磁石型の電動モータを用いてもよい。又、上記実施形態では、４個の永久磁石を分散配置させる構成としたが、４個に限らず、径方向外方側の磁極（Ｎ極又はＳ極）が周方向に沿って異なる状態で２個以上の永久磁石を備えるものであればよく、永久磁石の個数は限定されない。
【００４２】
（３）上記実施形態では、前記エンジンへの燃料供給が停止している状態であって、且つ、前記電動モータの回転速度が設定速度以上である高速条件の両方の条件が満たされたときに、永久磁石の磁束を演算するように構成したが、この構成に代えて、あるいは、その条件に加えて、次の（ニ）〜（ト）に記載するような構成としてもよい。
【００４３】
（ニ）前記ハイブリッド車両が減速状態、且つ、前記電動モータの回転速度が所定回転速度以上のときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４４】
（ホ）前記ハイブリッド車両のアクセル踏み込み量が所定の踏み込み量よりも小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定回転速度以上のときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４５】
（ヘ）前記エンジンのスロットル開度が所定の開度より小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定回転速度以上のときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４６】
（ト）前記ハイブリッド車両が減速状態、且つ、前記電動モータの回転速度が所定の回転速度範囲内にあるときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４７】
（チ）前記ハイブリッド車両のアクセル踏み込み量が所定の踏み込み量よりも小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定の回転速度範囲内にあるときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４８】
（リ）前記エンジンのスロットル開度が所定の開度より小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定の回転速度範囲内にあるときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４９】
（４）上記実施形態では、走行駆動用のエンジンの出力軸と走行駆動用の電動モータとを直結する構成のハイブリッド車両を例示したが、このような構成に代えて、次のような構成としてもよい。
【００５０】
例えば、図１０に示すように、エンジンに連動連係されてバッテリー充電用の発電機を兼用するエンジン始動用の電動モータ２とは別に車両走行用の電動モータ２０が設けられ、エンジン１、エンジン始動用の電動モータ２、及び、車両走行用の電動モータ２０が夫々、遊星歯車機構２１を介して連結されて、エンジン１及び車両走行用の電動モータ２０の夫々により走行用駆動力を出力するとともに、エンジン始動用の電動モータ２の駆動力にてエンジン１を始動させるような構成のパラレル方式のハイブリッド車両であってもよい。この場合、エンジン始動用の電動モータ２、及び、車両走行用の電動モータ２０が共に永久磁石型の電動モータであれば夫々の電動モータが磁束測定対象となる。
【００５１】
又、図１１に示すような構成としてもよい。この構成は、エンジンに連動連係されてバッテリー充電用の発電機を兼用するエンジン始動用の電動モータ２とは別に、車両走行用の電動モータ２０が設けられる点は、図１０の構成と同じであるが、エンジン１は、エンジン始動用の電動モータ２を駆動して発電機として機能させ、その発電電力にてバッテリー４を充電する構成であり、車両走行用の電動モータ２０による駆動力のみにより走行する構成である。この場合も同様に、エンジン始動用の電動モータ２、及び、車両走行用の電動モータ２０が共に永久磁石型の電動モータであれば夫々の電動モータが磁束測定対象となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド車両の概略構成を示す図
【図２】制御ブロック図
【図３】電動モータの構成を示す図
【図４】磁束演算を行うための構成を示すブロック図
【図５】演算処理部の演算の処理手順を示す説明図
【図６】制御動作のフローチャート
【図７】別実施形態の演算処理部の演算の処理手順を示す説明図
【図８】別実施形態の演算処理部の演算の処理手順を示す説明図
【図９】別実施形態の電動モータの構成を示す図
【図１０】別実施形態のハイブリッド車両の概略構成を示す図
【図１１】別実施形態のハイブリッド車両の概略構成を示す図
【符号の説明】
１エンジン
２、２０電動モータ
２５永久磁石
Ｈ磁束演算手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic flux detection device in a hybrid vehicle including an electric motor linked to an engine and configured using a permanent magnet.
[0002]
[Prior art]
In the hybrid vehicle having the above configuration, the electric motor performs torque assist of the driving force with respect to the engine power, or the electric motor functions as a generator to generate power with the engine power and charge the battery. In the hybrid vehicle having such a configuration, conventionally, the electric motor is installed at a location close to the engine (see Patent Document 1).
[0003]
By the way, in the hybrid vehicle having such a configuration, since the electric motor is installed at a location close to the engine, the ambient temperature of the electric motor often becomes high, for example, at high load, When the engine is driven at a high rotational speed and travels at a high speed, a large current flows through the electric motor, and the large magnetic flux generated by the current is partially or entirely in the direction of the magnetic flux of the permanent magnet. The permanent magnet may be demagnetized by being applied in the opposite direction. And when the state which receives the above-mentioned demagnetization action in the state where ambient temperature is high occurs repeatedly, there is a possibility that a permanent magnet may deteriorate and magnetomotive force may decrease.
[0004]
When the permanent magnet deteriorates and the magnetomotive force decreases, the driving efficiency of the electric motor is remarkably lowered and the energy loss is increased. In such a case, sufficient torque assist may not be performed. In addition, when the electric motor is functioned as a generator and the battery is charged by generating power from the engine power, the regenerative operation for converting the operating energy into electric energy cannot be performed sufficiently and the battery is not fully charged. There is a risk of inconveniences such as Furthermore, since the back electromotive voltage of the electric motor decreases, for example, the current control gain of the electric motor may become inappropriate and an overcurrent may occur, which may cause a secondary failure.
[0005]
Therefore, in order to avoid the inconvenience as described above, it is conceivable to apply the configuration for detecting the magnetic flux of the permanent magnet to the hybrid vehicle as described above (see Patent Document 2).
In addition, in an electric motor having a rotor (rotor) composed of permanent magnets and a stator (stator) having a field coil, the field motor is used as the rotor rotates. It is configured to detect the voltage induced in the coil and calculate the magnetic flux of the permanent magnet based on the detected voltage value, and determine the deterioration of the permanent magnet based on the calculated magnetic flux result. I am doing so.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2001-69609 A (pages 4 to 5, FIGS. 1 and 4)
[Patent Document 2]
JP-A-9-294354 (second to fourth, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the configuration for detecting the magnetic flux of the permanent magnet as described above is applied to a hybrid vehicle, there are the following disadvantages and there is still room for improvement.
That is, in the hybrid vehicle having the above-described configuration, the electric motor is provided in a state of being linked to the engine, and the engine is in a fuel supply state and burns fuel to generate drive torque. If this is the case, the torque generated by driving the engine is the largest on the positive side in the explosion stroke of the engine, and the torque on the negative side is the opposite in the compression stroke. And the negative torque appear alternately and pulsate.
Also, in a hybrid vehicle, the engine is driven or stopped depending on various conditions such as the running state of the vehicle and the charged state of the battery. Therefore, the magnetic flux of the permanent magnet described in the above publication is used. Even if the detection configuration is applied to a hybrid vehicle, it is not possible to determine the operating state of the engine at the timing of detecting the magnetic flux of the permanent magnet, so voltage detection is performed when the engine is driven. If processing is performed, the rotational speed of the rotor of the electric motor will fluctuate due to the torque generated by the engine, and the fluctuation of the voltage detection value induced in the field coil may increase. .
Therefore, when the configuration for detecting the magnetic flux of the permanent magnet described in the above publication is applied to a hybrid vehicle, the magnetic flux of the permanent magnet may not be detected with high accuracy.
[0008]
The present invention has been made paying attention to such a point, and an object thereof is to provide a magnetic flux detection device in a hybrid vehicle that can accurately detect the magnetic flux of the permanent magnet of the electric motor.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The magnetic flux detection device in a hybrid vehicle according to claim 1, comprising an electric motor configured using an engine and a permanent magnet, wherein the fuel supply to the engine is stopped, the vehicle Is a state in which the permanent magnet includes at least one of a deceleration state, a state where the accelerator operation amount is smaller than a predetermined operation amount, or a state where the throttle opening of the engine is smaller than the predetermined opening amount. Magnetic flux calculating means for acquiring calculation information for obtaining the magnetic flux of the permanent magnet and calculating the magnetic flux of the permanent magnet based on the acquired calculation information is provided.
[0010]
That is, the magnetic flux calculation means is in a state where the fuel supply to the engine is stopped, the vehicle is in a decelerating state or the accelerator operation amount is less than a predetermined operation amount, or the engine throttle opening is a predetermined opening. Since the calculation information for obtaining the magnetic flux of the permanent magnet is acquired and the magnetic flux of the permanent magnet is calculated based on the acquired calculation information in a state including at least one of the states smaller than the degree When the calculation process is performed, the engine is always in a state where the fuel supply is stopped or the pulsating torque is not generated or is small because the fuel supply amount is small and the large driving torque due to the explosion combustion is not generated. The calculation information for obtaining the magnetic flux of the magnet can be properly acquired with little influence from the pulsation torque of the engine. Based on the obtained the calculation information is becoming possible to determine in calculating the magnetic flux accurately permanent magnets.
[0011]
Therefore, it is possible to provide a magnetic flux detection device in a hybrid vehicle that can accurately detect the magnetic flux of the permanent magnet of the electric motor. As a result, for example, the deterioration of the permanent magnet can be accurately determined based on the calculated magnetic flux. Therefore, when the permanent magnet deteriorates and the electric motor cannot perform torque assist, or when the electric motor functions as a generator, the regenerative operation cannot be performed sufficiently and the battery is not fully charged. It is possible to avoid inconvenience such as.
[0012]
A magnetic flux detection device for a hybrid vehicle according to a second aspect of the present invention is the magnetic flux detection device according to the first aspect, wherein the magnetic flux calculation means acquires rotational speed information, terminal voltage, and current information of the electric motor as the calculation information. The magnetic flux of the permanent magnet is calculated based on the acquired calculation information.
[0013]
That is, the magnetic flux of the permanent magnet is calculated on the basis of rotational speed information such as a rotation angle in the electric motor, terminal voltage, and current information. Exemplifying a specific method, for example, by converting the terminal voltage of the electric motor to the dq axis or the like according to the rotation angle, the AC voltage is converted into a DC value, and then the detected current, inductance, etc. In addition to the configuration to obtain the magnetic flux of the permanent magnet of the electric motor by using the motor constants, etc., other than that, for example, detection is performed by paying attention only to the peak value of the current and voltage waveforms that are often performed when dealing with AC waveforms And a method for obtaining an average value of current and voltage waveforms. Among them, if the configuration is such that the AC voltage is converted to a DC value by performing the coordinate conversion as described above, the terminal voltage of the electric motor, which is originally an AC, can be handled as a DC. Compared to methods that focus only on the peak value of the waveform, which is often used when handling, and methods that calculate the average value of the waveform, strictness is not required in the timing of the sample, etc., and the magnetic flux of the permanent magnet of the electric motor is more accurately There is an advantage that can be detected.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a magnetic flux detecting device for a hybrid vehicle according to the first aspect, further comprising a control unit that controls the electric motor, wherein the magnetic flux calculating unit uses the rotation speed information in the electric motor as the calculation information. The current detection value or the current command value by the control means and the voltage command value by the control means are acquired, and all or any of the information is acquired, and the magnetic flux of the permanent magnet is obtained based on the acquired calculation information. It is comprised so that may be calculated.
[0015]
In other words, the calculation information is permanently based on any or all of the rotational speed information in the electric motor, the current detection value or the current command value by the control means, and the voltage command value by the control means. The magnetic flux of the magnet is calculated. In general, a control means for controlling an electric motor such as a permanent magnet type synchronous motor used in a hybrid vehicle generally operates by operating a voltage command value of the electric motor with respect to a current command value of the electric motor. The voltage control value of the electric motor is generated inside the control means. Therefore, for example, there is a configuration in which the magnetic flux of the permanent magnet is obtained based on the voltage command value of the electric motor and the rotational speed information of the electric motor. According to this configuration, since the voltage command value generated in the control means of the electric motor is used, the configuration is permanent with a simple configuration compared to the configuration using the voltage value detected using the sensor that detects the terminal voltage of the electric motor. The magnetic flux of the magnet can be detected.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a hybrid vehicle according to the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the hybrid vehicle includes a travel drive engine 1 and a travel drive electric motor 2 directly connected to the output shaft 1 a of the engine 1. The drive unit KU is configured to drive by driving the left and right wheels 3. The electric motor 2 is connected to the output shaft 1a of the engine 1 so that the rotor 2A rotates integrally with the same axis, and the stator 2B that surrounds the outer periphery of the rotor 2A is fixed to a vehicle body support portion (not shown). It becomes the structure supported.
[0017]
The electric motor 2 is configured to start the engine 1 by applying a driving force to the output shaft 1a in a state where the operation of the engine 1 is stopped. The output shaft 1a can be switched between an assist state in which a driving force in the same direction as the engine rotation direction is applied to perform torque assist and a regenerative state in which the driving force is applied from the output shaft 1a to generate power. Yes. That is, the output shaft on which the electric motor 2 is rotationally driven by the engine 1 when the power required when the engine 1 operates in a highly efficient state is insufficient for the driving force required for the drive unit KU. By switching to a so-called power running state in which rotational torque is output in the same direction as the rotational direction for 1a, the engine 1 is operated in a high efficiency state while outputting a desired traveling driving force so as to be in a low fuel consumption state. In addition, it is possible to perform power assistance, that is, torque assist for the output of the engine 1. In addition, when the output of the engine 1 has a margin, the electric motor 2 is in a regenerative state, and the battery 4 can be charged with the regenerative power obtained by generating the driving force from the output shaft 1a. It has become.
The power of the drive unit KU is transmitted to the transmission 6 through the traveling clutch 5 and is shifted to the left and right wheels 3 through the differential mechanism 7 after being shifted by a gear-type transmission mechanism (not shown) in the transmission 6. It has a structure that can be communicated.
[0018]
Next, a control configuration for driving driving in the hybrid vehicle will be described.
As shown in FIG. 2, a vehicle control unit 8 that manages and manages the overall operation of the vehicle, a motor control unit 9 that controls the operation of the electric motor 2 based on control information from the vehicle control unit 8, a vehicle An engine control unit 12 that automatically adjusts the output of the engine 1 based on control information from the control unit 8, specifically, the throttle opening of the electronic throttle valve 10 and the fuel injection amount by the injector 11, is provided. A potentiometer type accelerator operation amount detection sensor S1 that detects the operation amount of the operation tool 13, a switch type brake operation detection sensor S2 that detects whether or not the brake operation tool 14 is depressed, and the drive shaft of the electric motor 2 Based on the rotation angle sensor S3 for detecting the rotation angle and detecting the rotation speed based on the detected value, and the rotation speed of the axle of the wheel 3. Detection information of various vehicle traveling by a vehicle speed sensor S4 for detecting a vehicle speed Te becomes configured to be input to the vehicle control unit 8. Electric power for the electric motor 2 and the controllers 9 and 12 is supplied from a battery 4, and the battery 4 is configured to be charged by generated electric power from the electric motor 2 as will be described later.
[0019]
When a description is given of a configuration for generating mechanical braking force by operating the mechanical braking means KS by the brake operating tool 14, when the brake operating tool 14 is operated by a driver's stepping operation, A master cylinder 15 having a known configuration that generates a hydraulic operating force for braking corresponding to the stepping operating force is provided, and the vicinity of the wheel 3 is generated by the hydraulic operating force output from the master cylinder 15 through the hydraulic oil supply passage 15a. The vehicle body is braked by operating a friction braking device 16 provided on the vehicle. Such a mechanical braking means KS is configured to be adjustable so that the hydraulic operating force, that is, the mechanical braking force increases as the operating force of the driver with respect to the brake operating tool 14 increases. .
[0020]
The vehicle control unit 8 calculates the required driving force required for the driving unit KU based on the driving driving force adjustment information such as the detection information of the accelerator operation amount detection sensor S1 and the detection information of the vehicle speed sensor S4. In order to control the operation of the engine 1 and the electric motor 2 so that the drive unit KU outputs the required driving force, control information is instructed to the motor control unit 9 and the engine control unit 12. Yes.
That is, when the vehicle is running with the accelerator operating tool 13 being depressed, a large required driving force is required, and the required driving force required according to the vehicle speed at that time is calculated. When the output of the engine 1 is adjusted and the driving force is insufficient with the output of the engine 1, the same direction as the rotation direction of the output shaft 1a rotated by the electric motor 2 with the engine 1 is obtained. The operation is controlled so that torque assist is performed by outputting a rotational torque to the motor.
Further, when the operation of the accelerator operating tool 13 is released and the required driving force is small, or when the brake operating tool 14 is operated to reduce the vehicle speed, the electric motor 2 is output so as to output the regenerative braking force. It is comprised so that the operation | movement of may be controlled. At this time, the electric motor 2 functions as a generator, and the generated power is charged in the battery 4.
[0021]
When the travel clutch 5 is disengaged and the travel of the vehicle is stopped, the driving force for traveling the vehicle is unnecessary, so that the engine 1 basically operates with the fuel supply stopped. Will stop. However, when the vehicle 1 is stopped and the engine 1 is stopped, the battery 4 needs to be charged because the charge amount of the battery 4 is reduced below the set amount. The engine 1 is operated with the clutch 5 disengaged, and the power of the engine 1 is used for power generation by regenerative braking of the electric motor 2 so that the generated power is charged in the battery 4. When it is determined that the battery 4 needs to be charged, if the engine 1 has already stopped operating at that time, the vehicle control unit 8 determines that there is an engine start request, and the vehicle control unit 8 In order to start the engine 1 with the driving force 2, command information for starting the engine is instructed to the motor control unit 9 and the engine control unit 12. Similarly, when the accelerator operation tool 13 is depressed to increase the required driving force in order to start the vehicle from a stopped state, the vehicle control unit 8 similarly determines that there is an engine start request. The vehicle control unit 8 is configured to instruct command information for starting the engine to the motor control unit 9 and the engine control unit 12 in order to start the engine 1 with the driving force of the electric motor 2.
The vehicle control unit 8 is configured to instruct the motor control unit 12 as a control information on the target rotational speed of the electric motor 2 and the target value of the driving torque.
[0022]
The electric motor 2 is constituted by an embedded magnet type electric motor. More specifically, as shown in FIG. 3, the electric motor 2 covers a columnar iron rotor 2A having a rotating shaft 24 integrally fixed at the center and the outer periphery of the rotor 2A. A stator 2B is provided, and in the rotor 2A, four permanent magnets 25 are distributed and arranged at equal intervals in the circumferential direction at a position entering the radially inner side of the outer circumferential surface. Embedded. Each permanent magnet 25 is arranged such that the radially outer magnetic poles (N pole or S pole) are alternately different in the circumferential direction. The stator 2B is wound with a field coil 27 around a plurality of magnetic pole pieces 26 distributed in the circumferential direction, and a three-phase alternating current is supplied to each field coil 27 as described later. A rotating magnetic field is formed inside the direction to rotate the rotor 2A.
[0023]
As shown in FIG. 3, the motor control unit 12 converts the DC power supplied from the battery 4 into three-phase AC power and supplies it to the electric motor 2, and control information from the vehicle control unit 8. And a PWM control circuit 29 that supplies a pulse drive signal that has been subjected to pulse width modulation (PWM) to each base terminal of the inverter circuit 28, and the like. By changing the frequency and phase, the driving torque and the rotation speed can be adjusted. In addition, when the electric motor 2 is driven by the engine 1 by changing the phase of the current, it operates as a generator and the battery 4 is charged with generated power.
[0024]
In this hybrid vehicle, in a state where fuel supply to the engine 1 is stopped, calculation information for obtaining the magnetic flux of the permanent magnet 25 is acquired, and the permanent magnet 25 is obtained based on the acquired calculation information. Magnetic flux calculating means H for calculating the magnetic flux is provided. In other words, when the fuel supply to the engine 1 is stopped and all the high speed conditions in which the rotation speed of the electric motor 2 is equal to or higher than the set speed are satisfied, the calculation is performed. As information, information on each of the rotation angle, terminal voltage, current, and inductance in the electric motor 2 is acquired, and calculation processing for calculating the magnetic flux of the permanent magnet 25 based on the acquired information is executed. It is configured.
[0025]
More specifically, as shown in FIG. 4, a current detection sensor S5 that detects current values in each phase of the three-phase AC supplied to the electric motor 2, and a voltage detection sensor S6 that detects a terminal voltage of each phase. And a detection processing unit 31 that receives the detection value of the rotation angle sensor S3 together with these detection values and calculates the magnetic flux of the permanent magnet 25 based on an arithmetic expression based on the detection information. It has been. Further, the vehicle control unit 8 is in a state where all the above-described conditions, that is, the fuel supply to the engine 1 is stopped based on its own vehicle control state, and the electric motor 2 is configured to determine whether or not all conditions of the high speed condition in which the rotation speed of 2 is equal to or higher than the set speed are satisfied, and when all the conditions are satisfied, the vehicle control unit 8 instructs the arithmetic processing unit 31. The operation command is instructed so as to execute the arithmetic processing.
Therefore, the magnetic flux calculation means H is configured using the calculation processing unit 31 and the vehicle control unit 8.
[0026]
Next, the arithmetic processing in the arithmetic processing unit 31 will be described with reference to FIG. 5. The electric angular velocity ω of the electric motor 2 is obtained based on the detection value of the rotation angle sensor S3, and the current detection sensor S5. Information on the rotation angle ωt of the rotor 2A obtained by performing a three-phase / two-phase conversion process on the detected three-phase current values iu, iv, iw and integrating the two-phase converted signals iα, iβ with the electrical angular velocity ω. Is used to calculate the excitation current Id and torque current Iq of the electric motor 2.
On the other hand, each terminal voltage v between the three phases detected by the voltage detection sensor S6. _uv , V _vw , V _wu Similarly, the three-phase to two-phase conversion processing is performed on the detected value of the signal, and the dq conversion processing is performed using the information on the rotation angle ωt of the rotor 2A obtained by integrating the two-phase converted signals vα and vβ with the electrical angular velocity ω. The motor d-axis voltage Vd and q-axis voltage Vq are calculated.
[0027]
The excitation current Id and torque current Iq, the d-axis voltage Vd and q-axis voltage Vq, the electrical angular velocity ω information obtained in this way, and the d of the electric motor 2 determined in advance are obtained. The magnetic flux of the permanent magnet is calculated by using the information of the axial inductance Ld and the q-axis inductance Lq. This calculation method will be described. The d-axis voltage Vd and q-axis voltage Vq of the electric motor 2, the excitation current Id and the torque current Iq of the motor are expressed by a voltage-current equation as shown in the following [Equation 1]. Can be represented. Ra in the formula is a loss resistance, which is a value measured in advance. Ψm is the magnetic flux of the permanent magnet.
[0028]
[Expression 1]

[0029]
Then, when the equation relating to Vq in [Equation 1] is arranged with respect to the magnetic flux of the permanent magnet, [Equation 2] is obtained.
[0030]
[Expression 2]
Ψm = (Vq−ωLd · Id−Ra · Iq) / ω
[0031]
Therefore, the magnetic flux Ψm of the permanent magnet can be calculated from this [Equation 2]. When the magnetic flux Ψm of the permanent magnet calculated in this way is compared with a preset value X of the magnetic flux set in advance, if the magnetic flux Ψm of the permanent magnet may be lower than the set value X, the permanent magnet deteriorates. Thus, it is determined that the state is an abnormal state in which the magnetomotive force is reduced, and the calculation result is transmitted to the vehicle control unit 8.
[0032]
Then, the control operation of the vehicle control unit 8 will be described. As shown in FIG. 6, the engine stop condition when the engine 1 is stopped, the drive torque of the electric motor 2, specifically, the torque command to the motor control unit 12. The low torque condition where the value is equal to or less than the set value and the rotation speed of the electric motor 2, specifically, the rotation speed of the electric motor 2 obtained from the rotation speed information detected by the rotation angle sensor S3 is equal to or higher than the set speed. It is determined whether or not all the high-speed conditions are satisfied (

steps

1, 2, and 3). When all the conditions are satisfied, the vehicle control unit 8 executes the arithmetic processing on the arithmetic processing unit 31. An operation command is issued as much as possible (step 4). When the calculation processing unit 31 receives the calculation result determined to be an abnormal state in which the permanent magnet 25 is deteriorated and the magnetomotive force is reduced as a result of executing the calculation process, the abnormality notification lamp provided in the control panel is received. 32 is turned on to notify the driver that the motor is in a failure state due to deterioration of the permanent magnet (steps 5 and 6).
In this way, it is possible to promptly repair the vehicle by alerting the driver in the case of a motor failure by accurately detecting the deterioration of the permanent magnet 25.
[0033]
[Another embodiment]
Hereinafter, other embodiments are listed.
[0034]
(1) In the above embodiment, when the magnetic flux of the permanent magnet is obtained by calculation, the voltage v between the three-phase terminals of the electric motor is used as the voltage information of the electric motor. _uv , V _vw , V _wu The three-phase two-phase conversion process and the dq conversion process are performed for the d-axis voltage Vd and the q-axis voltage Vq, and the magnetic flux of the permanent magnet is calculated based on the information. The following configurations (a) to (c) may be adopted.
[0035]
(A) As shown in FIG. 7, the voltage v between the three-phase terminals detected by the voltage detection sensor S6. _uv , V _vw , V _wu The effective values V1, V2, and V3 of each voltage are obtained by calculation, and the magnetic flux of the permanent magnet is obtained from information on the effective values.
In this case, for example, if V1 is used as the effective value of the voltage, the magnetic flux Ψm of the permanent magnet is calculated by the following [Equation 3]. V2 and V3 may be used instead of V1.
[0036]
[Equation 3]

[0037]
When calculating the magnetic flux Ψm with this configuration, since it is a simple calculation using the effective value of the voltage, when determining the deterioration of the permanent magnet, the magnetic flux is always below the set value X. Only the deterioration can be detected.
[0038]
(B) The duty ratio of the pulse drive signal subjected to pulse width modulation (PWM) executed by the motor control unit instead of measuring the voltage between the three-phase terminals of the electric motor using a voltage detection sensor Based on such information and information on the output voltage of the battery, the voltage between the terminals of the voltage motor may be estimated, and the magnetic flux of the permanent magnet may be calculated based on the estimated value.
[0039]
(C) Instead of using the voltage detection sensor as described above or the voltage information on the output side of the motor control unit estimated in (b) above, the vehicle control unit provides control information for the motor control unit. The motor control unit is configured to command the motor current, and the motor control unit is configured to operate and control the target voltage of the electric motor so that the current of the electric motor becomes the target current. It is good also as a structure which calculates the magnetic flux of a permanent magnet using the information of.
[0040]
Specifically, as shown in FIG. 8, this configuration includes, as calculation information, a rotational speed N of the electric motor 2, a voltage command value Vq by the vehicle control unit, and a current detection value detected by the current detection sensor. Is obtained, and a calculation process for calculating the magnetic flux of the permanent magnet 25 based on the acquired information is executed.
That is, when the target value of the drive torque for the electric motor 2 is commanded, the target excitation current Idcom and the torque current Iqcom are obtained from the command information and the current command map, and detected by the current detection sensor S5. The voltage command values Vd and Vq for reducing the deviation from the dq-converted current detection values id and iq are obtained, and after three-phase to two-phase conversion, the PWM control circuit 28 is commanded. . Further, the rotational speed N of the electric motor 2 is obtained from the rotational angle information detected by the rotational speed sensor S3. And it is the structure which performs the arithmetic processing which calculates the magnetic flux of the permanent magnet 25 from the voltage command value Vq, the electric current detection value id, and the rotational speed N of an electric motor.
[0041]
(2) In the above embodiment, the case where the electric motor is constituted by an embedded magnet type electric motor is exemplified. However, the electric motor is not limited to the embedded magnet type, and is a surface magnet type as shown in FIG. The electric motor may be used. Moreover, in the said embodiment, although it was set as the structure which disperse | distributes four permanent magnets, it is not limited to four, but the magnetic pole (N pole or S pole) on the radially outer side is different along the circumferential direction. What is necessary is just to provide two or more permanent magnets, and the number of permanent magnets is not limited.
[0042]
(3) In the above embodiment, when the fuel supply to the engine is stopped and both of the high speed conditions in which the rotation speed of the electric motor is equal to or higher than the set speed are satisfied Although the configuration is such that the magnetic flux of the permanent magnet is calculated, the configuration described in the following (d) to (g) may be used instead of or in addition to this configuration.
[0043]
(D) A configuration in which the magnetic flux of the permanent magnet is calculated when the hybrid vehicle is in a decelerating state and the rotational speed of the electric motor is equal to or higher than a predetermined rotational speed.
[0044]
(E) A configuration in which the magnetic flux of the permanent magnet is calculated when an accelerator depression amount of the hybrid vehicle is smaller than a predetermined depression amount and a rotation speed of the electric motor is equal to or higher than a predetermined rotation speed.
[0045]
(F) A configuration in which the magnetic flux of the permanent magnet is calculated when the throttle opening of the engine is smaller than a predetermined opening and the rotational speed of the electric motor is equal to or higher than the predetermined rotational speed.
[0046]
(G) A configuration in which the magnetic flux of the permanent magnet is calculated when the hybrid vehicle is in a deceleration state and the rotational speed of the electric motor is within a predetermined rotational speed range.
[0047]
(H) A configuration in which the magnetic flux of the permanent magnet is calculated when the accelerator depression amount of the hybrid vehicle is smaller than a predetermined depression amount and the rotation speed of the electric motor is within a predetermined rotation speed range.
[0048]
(Li) A configuration in which the magnetic flux of the permanent magnet is calculated when the throttle opening of the engine is smaller than a predetermined opening and the rotation speed of the electric motor is within a predetermined rotation speed range.
[0049]
(4) In the above embodiment, the hybrid vehicle having a configuration in which the output shaft of the driving engine and the electric motor for driving is directly connected has been exemplified. However, instead of such a configuration, the following configuration is used. Also good.
[0050]
For example, as shown in FIG. 10, an electric motor 20 for driving the vehicle is provided separately from the electric motor 2 for starting the engine that is linked to the engine and also serves as a battery charging generator. The electric motor 2 for driving and the electric motor 20 for driving the vehicle are respectively connected via the planetary gear mechanism 21, and the driving force for driving is output by the engine 1 and the electric motor 20 for driving the vehicle, respectively. Alternatively, a parallel hybrid vehicle configured to start the engine 1 with the driving force of the electric motor 2 for starting the engine may be used. In this case, if both the electric motor 2 for starting the engine and the electric motor 20 for running the vehicle are permanent magnet type electric motors, the respective electric motors are the magnetic flux measurement targets.
[0051]
Moreover, it is good also as a structure as shown in FIG. This configuration is the same as the configuration of FIG. 10 in that an electric motor 20 for running the vehicle is provided in addition to the electric motor 2 for starting the engine that is linked to the engine and also serves as a battery charging generator. However, the engine 1 has a configuration in which the electric motor 2 for starting the engine is driven to function as a generator and the battery 4 is charged with the generated electric power, and only by the driving force of the electric motor 20 for traveling the vehicle. It is the structure which drive | works. Similarly in this case, if both the electric motor 2 for starting the engine and the electric motor 20 for running the vehicle are permanent magnet type electric motors, the respective electric motors are the magnetic flux measurement targets.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle
FIG. 2 is a control block diagram.
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of an electric motor
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration for performing magnetic flux calculation
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a calculation processing procedure of the calculation processing unit.
FIG. 6 is a flowchart of the control operation.
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a calculation processing procedure of an arithmetic processing unit according to another embodiment.
FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a calculation processing procedure of an arithmetic processing unit according to another embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an electric motor according to another embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle according to another embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a schematic configuration of a hybrid vehicle according to another embodiment.
[Explanation of symbols]
1 engine
2, 20 Electric motor
25 Permanent magnet
H Magnetic flux calculation means

Claims

A magnetic flux detection device in a hybrid vehicle including an engine and an electric motor configured using a permanent magnet,
The fuel supply to the engine is stopped, the vehicle is in a deceleration state, the accelerator operation amount is less than a predetermined operation amount, or the engine throttle opening is smaller than the predetermined opening amount. Magnetic flux calculating means for acquiring calculation information for obtaining the magnetic flux of the permanent magnet and calculating the magnetic flux of the permanent magnet based on the acquired calculation information in a state including at least one of them A magnetic flux detection device in a hybrid vehicle provided.

The magnetic flux calculating means is
The rotation speed information, terminal voltage, and current information of the electric motor are acquired as the calculation information, and the magnetic flux of the permanent magnet is calculated based on the acquired calculation information. The magnetic flux detection apparatus in the hybrid vehicle according to 1.

Control means for controlling the electric motor is provided,
The magnetic flux calculating means is
As the calculation information, any or all of information on rotational speed information in the electric motor, a current detection value or a current command value by the control means, and a voltage command value by the control means is obtained and obtained. The magnetic flux detection device in a hybrid vehicle according to claim 1, wherein the magnetic flux detection device is configured to calculate the magnetic flux of the permanent magnet based on the calculation information.