JP6743740B2 - 車両 - Google Patents

Description

本開示は、車両に関し、より特定的には、車両に搭載されたモータジェネレータの回転角を検出する回転角センサに異常が発生したときの制御に関する。

特開２００７−２４４１２６号公報（特許文献１）は、車両に搭載されたモータジェネレータの回転角を検出する回転角センサ（レゾルバ）に異常が発生したときの制御手法を開示する。この特許文献１に記載の車両は、車両の駆動力を得ることが可能な第１及び第２のモータジェネレータと、第１及び第２のモータジェネレータの回転数（回転角）をそれぞれ検出する第１及び第２のレゾルバとを備える。

この特許文献１には、第１及び第２のレゾルバの一方が動作不能となったときのリンプフォーム走行が記載されている。たとえば、第２のモータジェネレータのレゾルバが動作不能となったときには、第２のモータジェネレータを制御するインバータの駆動を停止するとともに、エンジン及び正常な第１のモータジェネレータからの動力を動力分割装置（遊星歯車装置）へ入力することにより、リンプフォーム走行が実現される（特許文献１参照）。

特開２００７−２４４１２６号公報

特許文献１に記載のリンプフォーム走行では、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータについて、当該モータジェネレータを駆動するインバータをシャットダウンしてトルク出力を禁止することで、車両走行が継続される。しかしながら、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータは不使用とされるので、車両走行について種々の制約を受け得る。

そこで、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータの電気角を推定し、電気角の推定値を当該モータジェネレータの制御に用いることによって当該モータジェネレータの使用を継続することが考えられる。しかしながら、電気角の推定値が収束するまでの間に、推定誤差の大きい電気角に基づいて、当該モータジェネレータを駆動するインバータを制御すると、インバータの出力電圧とモータジェネレータに生じる逆起電力（電圧）との位相差が大きいために、インバータに過電流が流れる可能性がある。

本開示は、このような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、モータジェネレータの回転角を検出する回転角センサに異常が生じているときの車両走行において、当該モータジェネレータの使用を継続しつつ、当該モータジェネレータを駆動するインバータの過電流を抑制することである。

本開示の車両は、ロータに永久磁石を有するモータジェネレータと、駆動輪に機械的に接続される出力軸と、遊星歯車装置と、インバータと、蓄電装置と、回転角センサと、電流センサと、制御装置とを備える。遊星歯車装置には、少なくともモータジェネレータの回転軸及び上記出力軸が機械的に連結される。インバータは、モータジェネレータを駆動する。蓄電装置は、インバータを経由してモータジェネレータと電力を授受する。回転角センサは、モータジェネレータの回転角を検出する。電流センサは、モータジェネレータに流れる電流を検出する。制御装置は、回転角センサに異常が生じているときの車両走行において、モータジェネレータの出力を制御する。制御装置は、当該車両走行において、遊星歯車装置のギヤ比と、モータジェネレータが連結される回転軸以外の遊星歯車装置の回転軸の回転数とからモータジェネレータの回転角速度推定値を周期的に算出するとともに、回転角速度推定値から求められる回転角変化量推定値の積算によって周期的に電気角推定値を算出し、さらに、電気角推定値を用いてインバータの制御指令を周期的に生成するように構成される。各周期における電気角推定値は、周期間での回転角変化量推定値と前回周期での電気角推定値との和に対して、インバータの制御指令と電流センサによる電流検出値とから推定演算された電気角誤差を補正することによって求められる。そして、制御装置は、上記車両走行において、モータジェネレータの出力制御の開始から電気角誤差の絶対値が所定値よりも大きい間は、インバータの出力が定電位となるようにインバータの制御指令を生成する。

制御装置は、回転角センサに異常が生じているときの車両走行において、モータジェネレータの出力制御の開始から電気角誤差の絶対値が所定値よりも大きい間は、インバータの出力電圧が零となるようにインバータの制御指令を生成してもよい。

上記の車両によれば、電気角推定値を用いた出力制御（レゾルバレス制御）を実行することができる。特に、当該出力制御（レゾルバレス制御）中には、電気角推定値の誤差の影響下でのインバータの制御指令及び実際の電流検出値から推定演算された電気角誤差を用いて電気角推定値が補正されるので、電気角の推定精度が高められる。これにより、モータジェネレータの回転角センサに異常が発生した場合に、モータジェネレータからのトルク出力（すなわち電力消費又は発電）を伴なって走行することができる。

そして、この車両においては、電気角の推定誤差が大きい間は、インバータの出力が定電位となるようにインバータの制御指令が生成されるので、インバータには、車両走行によりモータジェネレータに生じる逆起電力分の電流しか流れない。したがって、この車両によれば、回転角センサに異常が生じているときの車両走行において、モータジェネレータの使用を継続しつつ、当該モータジェネレータを駆動するインバータの過電流を抑制することができる。

本開示によれば、モータジェネレータの回転角を検出する回転角センサに異常が生じているときの車両走行において、当該モータジェネレータの使用を継続しつつ、当該モータジェネレータを駆動するインバータの過電流を抑制することができる。

本開示の実施の形態に従う車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。 本開示の実施の形態に従う車両の電気システムの構成を説明するための回路ブロック図である。 ＥＶ走行における遊星歯車装置での共線図である。 ＨＶ走行における遊星歯車装置での共線図である。 ＰＷＭ制御の基本動作を説明する概念的な波形図である。 各モータジェネレータに対する出力制御の構成を説明する機能ブロック図である。 本実施の形態に従う車両におけるレゾルバ異常が発生したモータジェネレータに対する出力制御（レゾルバレス制御）の構成を説明する機能ブロック図である。 レゾルバ異常時の車両走行の制御処理を説明するフローチャートである。 図８のステップＳ２０において実行される電気角推定値の演算処理を説明するフローチャートである。 電気角推定誤差の算出原理を説明するための概念図である。 比較例として、電気角推定誤差が大きい間にインバータに過電流が流れる様子を示した図である。 インバータの過電流が抑制される様子を示した図である。 電気角推定誤差が大きい間におけるＰＷＭ制御の波形図である。 図９のステップＳ１３０において実行される電気角推定誤差の演算処理を説明するフローチャートである。 本実施の形態における、エンジン、各モータジェネレータ及び出力軸の接続関係を示した図である。 エンジン、各モータジェネレータ及び出力軸の他の接続関係を示した図である。

以下に、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下図中の同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は原則的として繰り返さないものとする。

（車両の全体構成）
図１は、本開示の実施の形態に従う車両の一例として示されるハイブリッド車両の全体構成を概略的に示すブロック図である。図１を参照して、車両１は、エンジン１００と、モータジェネレータ１０，２０と、遊星歯車装置３０と、駆動輪５０と、駆動輪５０に接続された出力軸６０と、バッテリ１５０と、システムメインリレー（ＳＭＲ：System Main Relay）１６０と、電力制御ユニット（ＰＣＵ：Power Control Unit）２００と、電子制御ユニット（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）３００とを備える。

車両１は、後程詳細に説明するように、エンジン１００を停止させてモータジェネレータ２０の動力を用いて走行する電気自動車走行（ＥＶ走行）と、エンジン１００を作動させてエンジン１００及びモータジェネレータ２０の動力を用いて走行するハイブリッド自動車走行（ＨＶ走行）との間で車両１の走行態様を切り替えることができる。

エンジン１００は、燃料燃焼による熱エネルギを機械的エネルギに変換する内燃機関である。エンジン１００は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて車両１が走行するための動力を、クランクシャフト１１０の回転力として発生する。クランクシャフト１１０は、遊星歯車装置３０と接続される。

エンジン１００には、クランクシャフト１１０の回転位置（クランク角）を検出するための回転検出センサ４１０が設けられている。回転検出センサ４１０の検出結果を示す信号はＥＣＵ３００に出力される。回転検出センサ４１０によって検出された回転位置の変化速度に基づき、エンジン１００の回転数（エンジン回転数）Ｎｅを検出することができる。

モータジェネレータ１０，２０の各々は、たとえば三相交流永久磁石型同期モータで構成される。すなわち、モータジェネレータ１０（ＭＧ１）のロータ１１、及びモータジェネレータ２０（ＭＧ２）のロータ２１の各々は、永久磁石を有する。

モータジェネレータ１０は、エンジン１００を始動させる際にはバッテリ１５０の電力を用いてエンジン１００のクランクシャフト１１０を回転させる。また、モータジェネレータ１０は、エンジン１００の動力を用いて発電することも可能である。モータジェネレータ１０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。また、モータジェネレータ１０によって発電された交流電力がモータジェネレータ２０に供給される場合もある。

モータジェネレータ２０のロータ２１は、出力軸６０に対して機械的に接続される。なお、図１の例では、ロータ２１が出力軸６０と直接連結されているが、当該ロータは、変速機（減速機）を経由して出力軸６０と機械的に接続されてもよい。

モータジェネレータ２０は、バッテリ１５０からの供給電力及びモータジェネレータ１０による発電電力のうちの少なくとも一方を用いて出力軸６０を回転させる。また、モータジェネレータ２０は、回生制動によって発電することも可能である。モータジェネレータ２０によって発電された交流電力は、ＰＣＵ２００により直流電力に変換されてバッテリ１５０に充電される。

なお、車両１には、機械的ブレーキとしての制動装置５５がさらに設けられる。たとえば、制動装置５５は、ＥＣＵ３００からの制御指令に応答して、円板形状のブレーキディスク５６に対してブレーキパッド（図示せず）を油圧等によって押し当てることによって生じる摩擦力により、駆動輪５０の回転を妨げるように構成される。このように、車両１では、モータジェネレータ２０による回生制動力と、制動装置５５による機械的な制動力との組み合わせによって、ユーザによるブレーキペダル（図示せず）の操作に応じた制動力が確保される。

モータジェネレータ１０にはレゾルバ４２１が設けられている。レゾルバ４２１は、モータジェネレータ１０の回転角θ１を検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。レゾルバ４２１によって検出された回転角θ１の変化速度から、モータジェネレータ１０の回転数（ＭＧ１回転数）Ｎｍ１を検出することができる。

同様に、モータジェネレータ２０にはレゾルバ４２２が設けられている。レゾルバ４２２は、モータジェネレータ２０の回転角θ２を検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。レゾルバ４２２によって検出された回転角θ２の変化速度から、モータジェネレータ２０の回転数（ＭＧ２回転数）Ｎｍ２を検出することができる。

遊星歯車装置３０は、回転要素として、サンギヤＳと、リングギヤＲと、キャリアＣＡと、ピニオンギヤＰとを含む。サンギヤＳは、モータジェネレータ１０のロータ１１に連結される。リングギヤＲは、出力軸６０に連結される。ピニオンギヤＰは、サンギヤＳとリングギヤＲとに噛合する。キャリアＣＡは、エンジン１００のクランクシャフト１１０に連結されるとともに、ピニオンギヤＰが自転かつ公転できるようにピニオンギヤＰを保持する。この結果、エンジン１００のクランクシャフト１１０、モータジェネレータ１０のロータ１１、及びモータジェネレータ２０のロータ２１と接続された出力軸６０は、遊星歯車装置３０によって機械的に連結される。これにより、車両１は、エンジン１００、モータジェネレータ１０及び出力軸６０（モータジェネレータ２０）の間でトルクを伝達可能に構成される。特に、遊星歯車装置３０によって連結された、クランクシャフト１１０、モータジェネレータ１０のロータ１１、及び出力軸６０（モータジェネレータ２０のロータ２１）の３軸の間では、いずれか２軸へ入出力される動力（又は回転数）が決定されると、残りの１軸に入出力される動力（又は回転数）は他の２軸へ入出力される動力に基づいて定まることが知られている。

バッテリ１５０は、再充電が可能に構成された蓄電装置の代表例として示される。バッテリ１５０は、代表的には、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の二次電池によって構成される。蓄電装置としては、電気二重層キャパシタなどのキャパシタを用いることも可能である。バッテリ１５０の電圧（以下「バッテリ電圧」とも称する）ＶＢは、たとえば２００Ｖ〜３００Ｖ程度の高電圧である。

ＳＭＲ１６０は、バッテリ１５０とＰＣＵ２００との間の電力線に介挿接続されている。ＳＭＲ１６０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、バッテリ１５０とＰＣＵ２００との導通状態及び遮断状態を切り替える。

ＰＣＵ２００は、バッテリ１５０から供給される電力を昇圧するとともに交流電力に変換してモータジェネレータ１０，２０に供給する。また、ＰＣＵ２００は、モータジェネレータ１０，２０により発電された交流電力を直流電力に変換してバッテリ１５０に供給する。すなわち、バッテリ１５０は、ＰＣＵ２００を経由してモータジェネレータ１０，２０との間で電力を授受（入出力）することができる。ＰＣＵ２００の構成については、図２において詳細に説明する。

車両１は、アクセルペダルセンサ５１１と、ブレーキペダルセンサ５１２と、車速センサ５１３と、パワースイッチ５１４とをさらに備える。アクセルペダルセンサ５１１は、ドライバによるアクセルペダル（図示せず）の操作量Ａｃｃを検出する。アクセルペダルの非操作時にはＡｃｃ＝０である。ブレーキペダルセンサ５１２は、ドライバによるブレーキペダル（図示せず）の操作量Ｂｒｋを検出する。車速センサ５１３は、車両１の速度、すなわち車速ＳＰを検出する。アクセルペダルセンサ５１１、ブレーキペダルセンサ５１２及び車速センサ５１３による各検出値は、ＥＣＵ３００へ入力される。

パワースイッチ５１４は、ドライバが車両運転の開始又は終了を指示する際に操作される。パワースイッチ５１４がユーザによって操作されると、信号ＰＷＲがＥＣＵ３００へ入力されるので、ＥＣＵ３００は、信号ＰＷＲに応じてパワースイッチ５１４が操作されたことを検知できる。

たとえば、ＥＣＵ３００は、運転停止状態において、ドライバがブレーキペダルを踏んだ状態でパワースイッチ５１４が操作されると、車両１を「Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態」とする。Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態では、ＳＭＲ１６０がオンされて、バッテリ１５０及びＰＣＵ２００が導通状態となって、車両１は、アクセルペダルの操作に応じて走行可能な状態となる。

一方で、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態においてドライバがパワースイッチ５１４を操作すると、車両１は運転停止状態（Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ状態）に遷移する。Ｒｅａｄｙ−ＯＦＦ状態では、ＳＭＲ１６０がオフされて、バッテリ１５０及びＰＣＵ２００の間が電気的に遮断されて、車両１は走行不可能な状態となる。

ＥＣＵ３００は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、入出力バッファ等とを含んで構成される。ＥＣＵ３００は、各センサ及び機器からの信号、並びにメモリに格納されたマップ及びプログラムに基づいて、車両１が所望の走行状態となるように各種機器を制御する。なお、各種制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

（電気システムの構成）
図２は、車両１の電気システムの構成を説明するための回路ブロック図である。図２を参照して、ＰＣＵ２００は、コンデンサＣ１と、コンバータ２１０と、コンデンサＣ２と、インバータ２２１，２２２と、電圧センサ２３０と、電流センサ２４１，２４２とを含む。

バッテリ１５０には、監視ユニット４４０が設けられている。監視ユニット４４０は、バッテリ電圧ＶＢ、バッテリ１５０の入出力電流（バッテリ電流）ＩＢ、及びバッテリ１５０の温度（バッテリ温度）ＴＢを検出し、それらの検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。コンデンサＣ１は、バッテリ１５０に並列に接続されている。コンデンサＣ１は、バッテリ電圧ＶＢを平滑化してコンバータ２１０に供給する。

コンバータ２１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、バッテリ電圧ＶＢを昇圧し、昇圧された電圧を電力線ＰＬ，ＮＬに供給する。また、コンバータ２１０は、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、インバータ２２１，２２２の一方又は両方から供給された電力線ＰＬ，ＮＬの直流電圧を降圧してバッテリ１５０を充電する。

より具体的に、コンバータ２１０は、いわゆる昇圧チョッパによって構成されて、リアクトルＬと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２及び後述するスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ１４の各々は、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は、電力線ＰＬと電力線ＮＬとの間に互いに直列に接続されている。ダイオードＤ１，Ｄ２は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のコレクタ−エミッタ間に逆並列にそれぞれ接続されている。

コンデンサＣ２は、電力線ＰＬと電力線ＮＬとの間に接続されている。コンデンサＣ２は、コンバータ２１０から供給された直流電圧を平滑化してインバータ２２１，２２２に供給する。

電圧センサ２３０は、コンデンサＣ２の両端の電圧、すなわちコンバータ２１０とインバータ２２１とを結ぶ電力線ＰＬ，ＮＬ間の電圧（以下「システム電圧」とも称する。）ＶＨを検出し、その検出結果を示す信号をＥＣＵ３００に出力する。

インバータ２２１は、システム電圧ＶＨが供給されると、ＥＣＵ３００からの制御信号に応じて、直流電圧を交流電圧に変換してモータジェネレータ１０を駆動する。これにより、モータジェネレータ１０は、トルク指令値に従ったトルクを発生するように、インバータ２２１により制御される。

インバータ２２１は、Ｕ相アーム１Ｕと、Ｖ相アーム１Ｖと、Ｗ相アーム１Ｗとを含む。各相アームは、電力線ＰＬと電力線ＮＬとの間に互いに並列に接続されている。Ｕ相アーム１Ｕは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を有する。Ｖ相アーム１Ｖは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を有する。Ｗ相アーム１Ｗは、互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８を有する。各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８のコレクタ−エミッタ間には、ダイオードＤ３〜Ｄ８が逆並列にそれぞれ接続されている。

各相アームの中間点は、モータジェネレータ１０の各相コイルに接続されている。すなわち、モータジェネレータ１０のＵ相、Ｖ相及びＷ相の３つのコイルの一方端は、中性点に共通接続されている。Ｕ相コイルの他方端は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の中間点に接続されている。Ｖ相コイルの他端は、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の中間点に接続されている。Ｗ相コイルの他方端は、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の中間点に接続されている。

インバータ２２２は、各相アーム２Ｕ〜２Ｗと、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１４と、ダイオードＤ９〜Ｄ１４とを含む。インバータ２２２の構成は、基本的にはインバータ２２１の構成と同等であるため、説明は繰り返さない。モータジェネレータ２０についても、トルク指令値に従ったトルクを発生するように、インバータ２２２により制御される。

モータジェネレータ１０には、レゾルバ４２１に加えて電流センサ２４１が設けられる。同様に、モータジェネレータ２０には、レゾルバ４２２に加えて電流センサ２４２が設けられる。電流センサ２４１は、モータジェネレータ１０を流れる三相電流（モータ電流ＭＣＲＴ１）を検出する。電流センサ２４２は、モータジェネレータ２０を流れる三相電流（モータ電流ＭＣＲＴ２）を検出する。これらのセンサは、検出結果を示す信号をＥＣＵ３００にそれぞれ出力する。

ＥＣＵ３００は、ドライバ操作に応じた走行が実現されるように車両１全体を制御する。具体的には、ＥＣＵ３００は、アクセルペダル操作量Ａｃｃ、ブレーキペダル操作量Ｂｒｋ及び車速ＳＰに基づいて、車両走行に必要な駆動力（駆動トルク）を算出する。さらに、当該駆動トルクを出力軸６０に作用させるための、エンジン１００及びモータジェネレータ１０，２０間の最適な出力配分を決定し、決定された出力配分に従って、モータジェネレータ１０，２０の運転指令及びエンジン１００の運転指令を生成する。エンジン１００の運転指令は、エンジン１００の停止指令及び作動指令を含む。

また、ブレーキペダルの操作時には、ブレーキペダル操作量Ｂｒｋに応じた制動トルクが出力軸６０に作用するように、制動装置５５による制動トルクと、モータジェネレータ２０の回生ブレーキによる制動トルクとの配分が協調制御されるように、モータジェネレータ１０，２０、エンジン１００及び制動装置５５の運転指令が生成される。一般的には、ブレーキペダルの操作時には、エンジン１００には停止指令が発せられるとともに、モータジェネレータ２０には負トルクの運転指令が発せられる。

エンジン１００の運転指令（作動時）は、目標エンジン回転数Ｎｅ＊及び目標エンジントルクＴｅ＊を含む。目標エンジン回転数Ｎｅ＊及び目標エンジントルクＴｅ＊は、上記出力配分に従って設定されたエンジン１００への要求パワーに従って、エンジン１００の高効率の動作領域に設定される。ＥＣＵ３００は、運転指令（目標エンジン回転数Ｎｅ＊及び目標エンジントルクＴｅ＊）に従ってエンジン１００が駆動されるように、燃料噴射、点火時期、バルブタイミング等を調整するためのアクチュエータ（図示せず）を制御する。

モータジェネレータ１０，２０の運転指令には、モータジェネレータ１０のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１及びモータジェネレータ２０のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２が含まれる。ＥＣＵ３００は、運転指令に従って、コンバータ２１０及びインバータ２２１，２２２の制御を通じて、モータジェネレータ１０，２０の出力を制御する。

ＥＣＵ３００は、システム電圧ＶＨ（コンデンサＣ２の両端の電圧）の目標値（以下「目標システム電圧」と称する。）ＶＨ＊を設定し、システム電圧ＶＨが目標システム電圧ＶＨ＊に追従するようにコンバータ２１０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフを制御する。たとえば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフを制御する制御信号ＰＷＭＣが生成される。目標システム電圧ＶＨ＊は、モータジェネレータ１０，２０の動作状態（回転数、トルク）に応じて可変に設定される。

また、ＥＣＵ３００は、レゾルバ４２１，４２２及び電流センサ２４１，２４２の出力等に基づいて、モータジェネレータ１０，２０が運転指令（トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２）に従って動作するようにインバータ２２１，２２２を制御する。

具体的には、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１０の出力を制御するために、システム電圧ＶＨ、回転角θ１（電気角）、モータ電流ＭＣＲＴ１、及びトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１に基づいて、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８の各々をスイッチング動作させるためのＰＷＭ方式の制御信号ＰＷＭ１を生成してインバータ２２１に出力する。一方、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ１０の停止時には、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８の各々をゲート遮断するためのゲート遮断信号ＳＤＮ１を生成してインバータ２２１をシャットダウン状態とすることができる。

同様に、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ２０の出力を制御するために、システム電圧ＶＨ、回転角θ２（電気角）、モータ電流ＭＣＲＴ２、及びトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２に基づいて、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１４の各々をスイッチング動作させるためのＰＷＭ方式の制御信号ＰＷＭ２を生成してインバータ２２２に出力する。一方、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ２０の停止時等には、スイッチング素子Ｑ９〜Ｑ１４の各々をゲート遮断するためのゲート遮断信号ＳＤＮ２を生成してインバータ２２２をシャットダウン状態とすることができる。このように、ＥＣＵ３００によるインバータ２２１，２２２の制御方式は同等である。

なお、ＥＣＵ３００は、監視ユニット４４０からのバッテリ電圧ＶＢ、バッテリ電流ＩＢ、及びバッテリ温度ＴＢに基づき、バッテリ１５０のＳＯＣ（State Of Charge）、放電電力上限値ＷＯＵＴ（ＷＯＵＴ≧０，ＷＯＵＴ＝０は放電禁止）、及び充電電力上限値ＷＩＮ（ＷＩＮ≦０，ＷＩＮ＝０は充電禁止）を算出する。上述のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２は、バッテリ１５０の保護のために、モータジェネレータ１０，２０の入出力電力（トルク×回転数）の和が充電電力上限値ＷＩＮから放電電力上限値ＷＯＵＴの範囲内に収まるように設定される必要がある。

（走行制御におけるモータジェネレータの出力制御）
ＥＣＵ３００は、上述のＥＶ走行及びＨＶ走行を走行状況によって切換えながら車両１を走行させる。たとえば、車両発進時や低速走行時において、エンジン１００が低効率領域で動作することを回避するためにＥＶ走行が選択される。

図３は、ＥＶ走行における遊星歯車装置３０での共線図を示す。図３を参照して、遊星歯車装置３０によって機械的に連結された、モータジェネレータ１０、エンジン１００、及びモータジェネレータ２０のそれぞれの回転数である、ＭＧ１回転数Ｎｍ１、エンジン回転数Ｎｅ、及びＭＧ２回転数Ｎｍ２の間には、ギヤ比ρを用いて、下記（１）式に示す関係が成立する。したがって、ＭＧ１回転数Ｎｍ１、エンジン回転数Ｎｅ、及びＭＧ２回転数Ｎｍ２は、共線図上において直線で結ばれる。

ρ・Ｎｍ１＝Ｎｅ・（１＋ρ）−Ｎｍ２・Ｇｒ …（１）
ここで、Ｇｒは、ＭＧ２回転数Ｎｍ２と出力軸６０の回転数との間の変速比である。以下、モータジェネレータ２０のロータ２１が変速機を介さずに出力軸６０に連結される本実施の形態では、Ｇｒ＝１として式（１）を取り扱う。

ＥＶ走行では、エンジン１００は停止されており、モータジェネレータ２０のトルク（ＭＧ２トルク）Ｔｍによって車両１の駆動力が発生される。ＥＶ走行時には、モータジェネレータ１０のトルク（ＭＧ１トルク）Ｔｇは０であり、モータジェネレータ１０は、モータジェネレータ２０の回転に伴なって従動的に回転される。

モータジェネレータ１０の回転数（ＭＧ１回転数Ｎｍ１）は、上記（１）式にＮｅ＝０を代入することで求められる。すなわち、Ｎｍ１＝−（１／ρ）・Ｎｍ２となり、車両１の前進時（Ｎｍ２＞０）には、モータジェネレータ１０は、図３に示されるように負方向に回転する。

一方で、ＥＣＵ３００は、ドライバによる加速要求（アクセルペダル操作）や、バッテリ１５０の充電のためにエンジン１００を作動させる必要がある場合には、ＥＶ走行からＨＶ走行への切換えを実行する。図４は、ＨＶ走行における遊星歯車装置３０での共線図である。

図４を参照して、ＨＶ走行中においても、上記（１）式に示す関係に従って、ＭＧ１回転数Ｎｍ１、エンジン回転数Ｎｅ、及びＭＧ２回転数Ｎｍ２は、共線図上において直線で結ばれる。図３及び図４から、遊星歯車装置３０に連結された、エンジン１００のクランクシャフト１１０及びモータジェネレータ１０，２０のロータ軸の３軸について、３軸のうちのいずれか２軸の回転数が決定されるとギヤ比に従って残余の１軸の回転数が決定されることが理解される。

ＨＶ走行中には、エンジン１００が作動されて、エンジン回転数Ｎｅ及びエンジントルクＴｅが、それぞれ目標エンジン回転数Ｎｅ＊及び目標エンジントルクＴｅ＊に従って制御される。

モータジェネレータ１０のトルク（ＭＧ１トルク）Ｔｇ及び回転数Ｎｍ１は、エンジン１００が目標エンジン回転数Ｎｅ＊及び目標エンジントルクＴｅ＊に従って動作するように制御される。たとえば、目標エンジン回転数Ｎｅ＊及び現在の出力軸６０の回転数（ＭＧ２回転数Ｎｍ２）から、式（１）を変形した下記の式（２）によって目標ＭＧ１回転数Ｎｍ１＊を定めることができる。

Ｎｍ１＊＝（Ｎｅ＊・（１＋ρ）−Ｎｍ２）／ρ …（２）
さらに、目標ＭＧ１回転数Ｎｍ１＊及びＭＧ１回転数Ｎｍ１の偏差に応じてＭＧ１トルクＴｇを増減するように、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１を設定することができる。

通常の前進走行時には、図４に示されるように、ＭＧ１トルクＴｇは負トルク（Ｔｇ＜０）とされて、モータジェネレータ１０は発電する状態となる。したがって、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１に従ってＭＧ１トルクＴｇを制御すると、出力軸６０には、車両前進方向に作用する直達トルクＴｅｐ（＝−Ｔｇ／ρ）が伝達される。直達トルクＴｅｐは、モータジェネレータ１０で反力を受け持ちながら目標エンジン回転数Ｎｅ＊及び目標エンジントルクＴｅ＊でエンジン１００を動作させたときに、出力軸６０に伝達されるトルクに相当する。

出力軸６０には、ＭＧ２トルクＴｍがさらに作用する。すなわち、ＨＶ走行では、必要な車両１の駆動トルクに対する直達トルクＴｅｐの過不足分を補償するように、ＭＧ２トルクＴｍを発生することで、円滑な走行制御が実現される。

このように、車両１では、モータジェネレータ１０，２０の出力トルク（Ｔｇ，Ｔｍ）は、走行制御に従って設定されたトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２に追従して制御される必要がある。

（通常のモータジェネレータの出力制御）
本実施の形態では、モータジェネレータの出力制御として、パルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）制御について説明する。

図５は、ＰＷＭ制御の基本動作を説明する概念的な波形図である。
図５を参照して、ＰＷＭ制御では、搬送波１６０と、相電圧指令１７０との電圧比較に基づき、インバータ２２１，２２２の各相のスイッチング素子のオンオフが制御される。これにより、モータジェネレータ１０，２０の各相に、擬似正弦波電圧としてのパルス幅変調電圧１８０が印加される。搬送波１６０は、所定周波数の三角波やのこぎり波によって構成することができる。相電圧指令１７０は、モータジェネレータ１０，２０がトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２に従ったトルクを出力するための相電圧として、以下に説明するように演算される。パルス幅変調電圧１８０のパルス高さは、システム電圧ＶＨに相当する。

図６は、モータジェネレータ１０，２０に対する出力制御の構成を説明する機能ブロック図である。図６に示したＰＷＭ制御による制御構成は、モータジェネレータ１０，２０に共通に適用される。以下の説明では、モータジェネレータ１０，２０のトルク指令値Ｔｑｃｏｍ１，Ｔｑｃｏｍ２を包括的にトルク指令値Ｔｑｃｏｍと表記する。また、モータジェネレータ１０，２０の回転角θ１，θ２についても、包括的に電気角θと表記する。

図６を参照して、ＰＷＭ制御部５００は、電流指令生成部５１０と、座標変換部５２０，５５０と、電圧指令生成部５４０と、ＰＷＭ変調部５６０とを含む。なお、図６及び後述の図７に示される機能ブロック図中の各機能ブロックについては、ＥＣＵ３００内に当該ブロックに相当する機能を有する電子回路（ハードウェア）によって実現されてもよいし、予め記憶されたプログラムに従ってＥＣＵ３００がソフトウェア処理を実行することにより実現されてもよい。

ＰＷＭ制御部５００は、周期的に制御演算を実行する。以下では、ＰＷＭ制御の前回の制御周期から今回の制御周期までの経過時間をΔｔとする。すなわち、ΔｔはＰＷＭ制御の制御周期に相当する。制御周期Δｔは、一定値であってもよく、ＭＧ１回転数Ｎｍ１及びＭＧ２回転数Ｎｍ２の変化等に応じて可変とされてもよい。

電流指令生成部５１０は、予め作成されたテーブル等に従って、トルク指令値Ｔｑｃｏｍに応じてｄ軸電流指令値Ｉｄｃｏｍ及びｑ軸電流指令値Ｉｑｃｏｍを生成する。なお、√（Ｉｄｃｏｍ²＋Ｉｑｃｏｍ²）によって電流振幅が決まり、Ｉｄｃｏｍ及びＩｑｃｏｍの比によって電流位相が決まる。

座標変換部５２０は、電気角θを用いた座標変換（ｄｑ変換）により、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出する。具体的には、座標変換部５２０は、電流センサ２４１（２４２）によって検出された三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、下記の式（３）に従ってｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに変換する。

なお、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの瞬時値の和は０であるので（ｉｕ＋ｉｖ＋ｉｗ＝０）、電流センサ２４１（２４２）については、２相に配置すれば残りの１相の電流は演算によって求めることができる。

電圧指令生成部５４０には、ｄ軸電流の指令値に対する偏差ΔＩｄ（ΔＩｄ＝Ｉｄｃｏｍ−Ｉｄ）及びｑ軸電流の指令値に対する偏差ΔＩｑ（ΔＩｑ＝Ｉｑｃｏｍ−Ｉｑ）が入力される。電圧指令生成部５４０は、ｄ軸電流偏差ΔＩｄ及びｑ軸電流偏差ΔＩｑのそれぞれについて、所定ゲインによるＰＩ（比例積分）演算を行なって電流制御偏差を求め、この電流制御偏差に基づいてｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊が生成される。

ｄｑ軸平面での電圧方程式は、下記（４）式で与えられることが知られている。電圧指令生成部５４０における電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊の算出は、電圧方程式におけるＩｄ，ＩｑとＶｄ，Ｖｑとの関係に基づいて実行される。

なお、式（４）中において、Ｖｄはｄ軸電圧、Ｖｑはｑ軸電圧であり、Ｒａ，Ｌｄ，Ｌｑは、モータジェネレータ１０（２０）の回路定数パラメータである。具体的には、Ｒａは１相の抵抗値、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、Φはロータ１１（２１）の永久磁石による磁束である。また、ωはモータジェネレータ１０（２０）の回転角速度である。

座標変換部５５０は、電気角θを用いた座標変換（ｄｑ逆変換）によって、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出する。具体的には、座標変換部５５０は、電圧指令生成部５４０からのｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊及びｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊を、下記の式（５）に従って電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに変換する。

ＰＷＭ変調部５６０は、搬送波１６０（図５）と座標変換部５５０からの各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとの電圧比較に従って、インバータ２２１（２２２）のオンオフを制御する制御信号ＰＷＭ１（ＰＷＭ２）を生成する。各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、図５での相電圧指令１７０に相当する。

これにより、制御信号ＰＷＭ１（ＰＷＭ２）に従って、インバータ２２１（２２２）の各相上下アーム素子を構成するスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ８（Ｑ９〜Ｑ１４）がオンオフ制御される。これにより、モータジェネレータ１０（２０）の各相に、電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに従った疑似正弦波電圧（図５のパルス幅変調電圧１８０）が印加される。

なお、ＰＷＭ変調における搬送波１６０の振幅は、システム電圧ＶＨに相当する。ただし、各相電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの振幅について、Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づく本来の振幅値をシステム電圧ＶＨで除算したものに正規化すれば、ＰＷＭ変調部５６０で用いる搬送波１６０の振幅を固定できる。

（レゾルバ異常時におけるモータジェネレータの出力制御）
上述のように、ロータに永久磁石を有するモータジェネレータ１０，２０の出力制御には、電気角θが必要である。図６に示された通常時（レゾルバ正常時）の制御では、座標変換部５２０，５５０による式（３），（５）の座標変換で必要となる電気角θは、レゾルバ４２１（４２２）の検出値から求められる。

したがって、図６の制御構成では、レゾルバ４２１，４２２のいずれか一方に異常が発生した場合には、レゾルバ異常が発生した一方のモータジェネレータでは、電気角θが検出不能となってしまうため出力制御ができなくなる。なお、本実施の形態では、モータジェネレータ２０のレゾルバ４２２に異常が発生する一方で、モータジェネレータ１０のレゾルバ４２１は正常に電気角θを検出可能であるケースにおける制御について説明する。

このようなレゾルバ異常の発生時に、上述の特許文献１では、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータ（ＭＧ２）に対応するインバータをシャットダウンして当該モータジェネレータからのトルク出力を停止して、エンジン１００及びレゾルバ異常が発生していないモータジェネレータ（ＭＧ１）の出力によるリンプフォーム走行が実行される。

特許文献１に記載されたリンプフォーム走行は、図４に示された共線図において、Ｔｍ＝０として、直達トルクＴｅｐのみで車両１を走行するものである。しかしながら、この車両走行では、モータジェネレータ１０（ＭＧ１）が継続的に負トルクを出力するため、モータジェネレータ１０による発電が継続的に実行される。この結果、バッテリ１５０のＳＯＣが上限まで上昇すると、モータジェネレータ１０（ＭＧ１）によるトルク出力を停止せざるを得ず、車両走行が継続不能となってしまう。すなわち、特許文献１のリンプフォーム走行では、走行距離の確保に懸念が生じる。

図７は、本実施の形態に従う車両におけるレゾルバ異常が発生したモータジェネレータに対する出力制御の構成を説明する機能ブロック図である。

なお、本実施の形態では、レゾルバ４２１が正常に電気角θ１を検出可能であるモータジェネレータ１０については、図６に示した制御構成によって出力が制御される。これに対して、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータ２０については、図７に示した出力制御が適用される。以下では、図７に従うモータジェネレータの出力制御を「レゾルバレス制御」とも称する。

図７を参照して、レゾルバレス制御のためのＰＷＭ制御部５００♯は、図６に示されたＰＷＭ制御部５００と比較して、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータ（ここでは、モータジェネレータ２０）の電気角を推定するための電気角推定部６００をさらに含む。ＰＷＭ制御部５００♯は、図６に示されたＰＷＭ制御部５００と同様に、周期的に（制御周期Δｔ）演算を実行する。なお、以下では、図７のＰＷＭ制御部５００♯での制御周期についてもΔｔと表記する。

電気角推定部６００は、エンジン回転数Ｎｅ及びＭＧ１回転数Ｎｍ１と、電圧指令値Ｖｄ＊及びＶｑ＊と、電流センサ２４２による電流検出値（三相電流）とを用いて、モータジェネレータ２０の電気角推定値θｅを算出する。

座標変換部５２０は、レゾルバ４２２によって検出される電気角θ２に代えて、電気角推定部６００からの電気角推定値θｅを用いた座標変換（式（３））により、電流センサ２４２によって検出された三相電流ｉｕ，ｉｗ，ｉｖからｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑを算出する。

同様に、座標変換部５５０は、電気角推定部６００による電気角推定値θｅを用いた座標変換（式（５））によって、電圧指令生成部５４０からの電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊から電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出する。

図７に示されたＰＷＭ制御部５００♯における上記以外の構成及び機能については、図６のＰＷＭ制御部５００と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。すなわち、レゾルバ異常が発生したモータジェネレータでは、レゾルバの検出値を用いることなく、電気角推定部６００によって算出された電気角推定値θｅを用いて、ｄｑ変換（座標変換部５２０）及びｄｑ逆変換（座標変換部５５０）が実行される。

図８は、レゾルバ異常時の車両走行の制御処理を説明するフローチャートである。なお、上述のように、ここでは、モータジェネレータ２０のレゾルバ４２２に異常が発生する一方で、モータジェネレータ１０のレゾルバ４２１は正常に電気角θ１を検出可能であるケースについて説明される。この図８に示されるフローチャートの制御処理は、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態においてＥＣＵ３００により繰り返し実行される。

図８を参照して、ＥＣＵ３００は、モータジェネレータ２０のレゾルバ異常（ＭＧ２レゾルバ異常）が発生しているか否かを判定する（ステップＳ１０）。この判定は、たとえばダイアグコードの出力等に基づいて実行することができる。

ＭＧ２レゾルバ異常が発生していなければ（ステップＳ１０においてＮＯ）、ＥＣＵ３００は、通常走行を実行する（ステップＳ４０）。通常走行では、モータジェネレータ２０の出力は、図６に示される制御構成に従って、レゾルバ４２２の検出値に基づく電気角θ２を用いて制御される。

ステップＳ１０においてＭＧ２レゾルバ異常が発生しているものと判定されると（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、レゾルバ４２２の検出値を用いることなく、エンジン回転数Ｎｅ及びＭＧ１回転数Ｎｍ１と、電圧指令値Ｖｄ＊及びＶｑ＊と、電流センサ２４２による電流検出値（三相電流）とを用いて、モータジェネレータ２０の電気角推定値θｅを算出するための演算処理を実行する（ステップＳ２０）。電気角推定値θｅの演算処理については、後ほど詳しく説明する。

モータジェネレータ２０の電気角推定値θｅが算出されると、ＥＣＵ３００は、ＭＧ２レゾルバレス制御による走行を実行する（ステップＳ３０）。すなわち、ＭＧ２レゾルバレス制御では、モータジェネレータ２０の出力は、図７に示される制御構成に従って、電気角推定部６００により求められた電気角推定値θｅを用いて制御される。

図９は、図８のステップＳ２０において実行される電気角推定値θｅの演算処理を説明するフローチャートである。図９を参照して、ＥＣＵ３００は、回転検出センサ４１０及びレゾルバ４２１の検出値からそれぞれ求められたエンジン回転数Ｎｅ及びＭＧ１回転数Ｎｍ１を用いて、ＭＧ２回転数Ｎｍ２の推定値（ＭＧ２回転数推定値Ｎｍｅ２）を算出する（ステップＳ１１０）。

具体的には、図４に示した共線図及び上述の式（１）より、ステップＳ１１０におけるＭＧ２回転数推定値Ｎｍｅ２の算出式は、Ｇｒ＝１とした式（１）を変形して得られる下記の式（６）とすることができる。

Ｎｍｅ２＝Ｎｅ・（１＋ρ）−Ｎｍ１・ρ …（６）
次いで、ＥＣＵ３００は、ステップＳ１１０で求められたＭＧ２回転数推定値Ｎｍｅ２を回転角速度ωに換算する（ステップＳ１２０）。この回転角速度ωと、ＰＷＭ制御の制御周期Δｔとの積により、制御周期間での電気角変化量（ω・Δｔ）を求めることができる。

ＥＣＵ３００は、ＭＧ２回転数推定値Ｎｍｅ２に基づく制御周期間での電気角変化量（ω・Δｔ）を逐次積算することによって、各制御周期における電気角推定値θｅを算出することができる。たとえば、第ｉ番目（ｉ：自然数）の制御周期において、前回の制御周期における電気角推定値θｅ（ｉ−１）と、第（ｉ−１）周期及び第ｉ周期の間での電気角変化量ω・Δｔとの和によって、今回の制御周期における電気角推定値θｅ（ｉ）を算出することができる。

一方で、制御周期間での電気角変化量（ω・Δｔ）の積算のみでは、レゾルバレス制御の開始時における電気角推定値θｅの初期値に誤差が存在すると、モータジェネレータの出力トルクに誤差が発生してしまう。このため、本実施の形態に従うレゾルバレス制御では、電気角推定値θｅの精度を高めるために、各制御周期において電気角の推定誤差Δθの算出処理が実行される。

具体的には、ＥＣＵ３００は、ＰＷＭ制御によるインバータ２２２への制御指令と、電流センサ２４２の検出値に基づく実際の電流値とを用いて、前回の制御周期での電気角推定値θｅ（ｉ−１）の推定誤差Δθを演算する（ステップＳ１３０）。

図１０は、電気角推定誤差Δθの算出原理を説明するための概念図である。図１０を参照して、ｄｑ軸平面上における電流ベクトルは、三相電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを上述の式（３）に従って変換した、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑのベクトル和に相当する。このときの電気角θは、永久磁石のＮ極に相当するｄ軸とＵ相の交流巻線との角度によって定義される。

図１０中のｄ′軸及びｑ′軸は、現在の電気角推定値θｅの基準とされたｄ軸及びｑ軸である。ｄ′軸及びｑ′軸は、実際のｄ軸及びｑ軸に対して、Δθの誤差を有している。図９のステップＳ１３０では、この電気角推定誤差Δθの推定演算が実行される。

再び図７を参照して、電流フィードバックに基づく電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊から三相の電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗへの変換は、電気角推定誤差Δθを含む電気角推定値θｅを用いて実行される。さらに、電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に基づく電圧指令Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗが印可されることによって生じる、すなわちインバータ２２２への制御指令に応じて実際に生じる電流は、実際の電気角（θｅ−Δθ）に従った値である。すなわち、実際の三相電流値を変換して得られるｄ軸電流及びｑ軸電流についても、電気角推定誤差Δθを含んだものとなる。

したがって、電圧方程式（式（４））に従って電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊によって生じるべきｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑと、実際に生じたｄ軸電流Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流Ｉｑ＿ｓとの間には、角度Δθの回転による一次変換に相当する下記（７）式の関係が成立する。

同様に、電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊に相当する理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｄ＿ｔと、実際にモータジェネレータ２０に作用するｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑとの間には、下記（８）の関係が成立する。

そして、電気角推定部６００は、前回の制御周期での電気角推定値θｅ（ｉ−１）を用いた座標変換（式（３））により、電流センサ２４２によって検出された今回の制御周期での三相電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）から、センサ検出値に基づくｄ軸電流Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流Ｉｑ＿ｓを算出する。

電気角推定部６００は、前回の制御周期、すなわち第（ｉ−１）周期での電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、電圧指令値の理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＿ｔにセットする。さらに、電気角推定部６００は、センサ検出値に基づくＩｄ＿ｓ，Ｉｑ＿ｓと、電圧指令値の理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＿ｔから、電気角推定誤差Δθを求めるための係数パラメータｋａ〜ｋｄを算出する。

ここで、係数パラメータｋａ〜ｋｄについて説明する。電圧方程式（式（４））の左辺において、ｄ軸電圧Ｖｄ及びｑ軸電圧Ｖｑには、式（８）から得られる、Ｖｄ＝ｃｏｓΔθ・Ｖｄ＿ｔ−ｓｉｎΔθ・Ｖｑ＿ｔ、及びＶｑ＝ｓｉｎΔθ・Ｖｄ＿ｔ＋ｃｏｓΔθ・Ｖｑ＿ｔを代入することができる。

同様に、電圧方程式（式（４））の右辺では、ｄ軸電流Ｉｄ及びｑ軸電流Ｉｑに対して、式（７）から得られる、Ｉｄ＝ｃｏｓΔθ・Ｉｄ＿ｓ−ｓｉｎΔθ・Ｉｑ＿ｓ、及びＩｑ＝ｓｉｎΔθ・Ｉｄ＿ｓ＋ｃｏｓΔθ・Ｉｑ＿ｓを代入することができる。

これらの代入により、電圧方程式は、ｃｏｓΔθ及びｓｉｎΔθを変数とする下記（９）式に書き直すことができる。

式（９）において、ｃｏｓΔθ及びｓｉｎΔθの係数となるｋａ〜ｋｄは、センサ検出値に基づくＩｄ＿ｓ，Ｉｑ＿ｓ及び電圧指令値の理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＿ｔを変数として、下記（１０）〜（１３）式で示される。

なお、式（９）において、Δθ＝０のとき、すなわち、Ｉｄ＝Ｉｄ＿ｓ，Ｉｑ＝Ｉｑ＿ｓかつＶｄ＝Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＝Ｖｑ＿ｔのときには、電圧方程式（式（４））との比較から、ｃｏｓΔθの係数となるｋａ，ｋｄについて、ｋａ＝０，ｋｄ＝ω・φとなることが理解される。また、Δθ＝０のとき、ｓｉｎΔθ＝０であるから、ｋｂ・ｓｉｎΔθ＝ｋｃ・ｓｉｎΔθ＝０となる。

電気角推定部６００は、センサ検出値に基づくＩｄ＿ｓ，Ｉｑ＿ｓと、電圧指令値の理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＿ｔを式（１０）〜（１３）に代入することにより、係数パラメータｋａ〜ｋｄを算出する。なお、電圧方程式中の回路定数パラメータＲａ，Ｌｄ，Ｌｑは、予め求められており、回転角速度ωについては、図９のステップＳ１２０で求められる。

さらに、電気角推定部６００は、式（９）の連立方程式を変形した下記の式（１４）に係数パラメータｋａ〜ｋｄを代入することによってｓｉｎΔθ及びｃｏｓΔθを算出し、算出されたｓｉｎΔθ及びｃｏｓΔθから電気角推定誤差Δθを算出する。

再び図９を参照して、ＥＣＵ３００は、今回の制御周期（すなわち第ｉ制御周期）における電気角推定値θｅ（ｉ）を算出する（ステップＳ１４０）。具体的には、前回の制御周期における電気角推定値θｅ（ｉ−１）に対して、ステップＳ１２０で求められた回転角速度ωに基づく制御周期間での電気角変化量（ω・Δｔ）を加算し、さらに、ステップＳ１３０で算出された電気角推定誤差Δθを用いた補正を行って、電気角推定値θｅ（ｉ）が算出される（θｅ（ｉ）＝θｅ（ｉ−１）＋ω・Δｔ−Δθ）。

なお、電気角推定誤差Δθによる補正については、上述したように制御周期毎に電気角推定値θｅに直接反映する方式の他、ローパスフィルタ等によって平滑化した学習値として電気角推定値θｅに反映することも可能である。いずれにしても、電気角推定値θｅと実際の電気角との誤差が小さくなるにつれて、Δθは０に収束する。

このように、電気角推定値θｅは、電気角推定誤差Δθによって補正され、電気角推定誤差Δθが０に収束するに従って電気角推定値θｅは真の電気角θ（θ２）に収束する。ここで、電気角推定誤差Δθの絶対値が大きい間に、すなわち電気角推定値θｅが収束するまでの間に、推定誤差の大きい電気角推定値θｅに基づいてモータジェネレータ２０を駆動するインバータ２２２を制御すると、インバータ２２２の出力電圧とモータジェネレータ２０に生じる逆起電力（電圧）との位相差が大きいために、インバータ２２２に過電流が流れる可能性がある。

図１１は、本実施の形態に対する比較例として、電気角推定誤差Δθが大きい間にインバータ２２２に過電流が流れる様子を示した図である。なお、この図１１では、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相のうちのＵ相について代表的に示されるが、Ｖ相及びＷ相についても、Ｕ相と同様の挙動を示す。

図１１を参照して、線Ｌ１１は、モータジェネレータ２０のＵ相コイルに生じる逆起電力（電圧）を示し、点線Ｌ１２は、インバータ２２２のＵ相出力電圧Ｖｕを示す。線Ｌ１３は、インバータ２２２のＵ相電流Ｉｕを示し、値ＩＬ，−ＩＬは、それぞれＵ相電流Ｉｕの上限値及び下限値を示す。

この図１１に示される例では、電気角推定誤差Δθが大きい場合（約１８０度）が示されている。電気角推定誤差Δθが大きい状態でインバータ２２２のスイッチングが行なわれると、図示されるように、Ｕ相コイルに生じる逆起電力（電圧）と、インバータ２２２のＵ相出力電圧Ｖｕとの電圧差（ΔＶ）が大きくなることにより、Ｕ相電流Ｉｕが上下限値ＩＬ，−ＩＬを超えるような過電流がインバータ２２２に流れ得る。

そこで、本実施の形態に従う車両１では、ＥＣＵ３００は、レゾルバレス制御による車両走行において、レゾルバレス制御の開始後、電気角推定誤差Δθがまだ大きい間は（電気角推定誤差Δθが所定値以下に収束するまでの間は）、インバータ２２２に過電流が流れるのを抑制するために、インバータ２２２の出力電圧が定電位となるようにインバータ２２２の制御指令を生成する。

図１２は、インバータ２２２の過電流が抑制される様子を示した図である。なお、この図１２でも、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相のうちのＵ相について代表的に示されるが、Ｖ相及びＷ相についても、Ｕ相と同様の挙動を示す。

図１２を参照して、線Ｌ１は、モータジェネレータ２０のＵ相コイルに生じる逆起電力（電圧）を示し、点線Ｌ２は、インバータ２２２のＵ相出力電圧Ｖｕを示す。線Ｌ３は、インバータ２２２のＵ相電流Ｉｕを示し、値ＩＬ，−ＩＬは、それぞれＵ相電流Ｉｕの上限値及び下限値を示す。

レゾルバレス制御の開始後、電気角推定誤差Δθが大きい間は（電気角推定誤差Δθが所定値以下に収束するまでの間は）、ＥＣＵ３００は、インバータ２２２のＵ相出力電圧Ｖｕが定電位となるように、インバータ２２２の制御指令を生成する。なお、この例では、ＥＣＵ３００は、インバータ２２２のＵ相出力電圧Ｖｕが０となるように、インバータ２２２の制御指令を生成する。これにより、インバータ２２２には、モータジェネレータ２０の逆起電力分の電流しか流れないので、上下限値ＩＬ，−ＩＬを超えるような過電流がインバータ２２２に流れるのを抑制することができる。

図１３は、電気角推定誤差Δθが大きい間におけるＰＷＭ制御の波形図である。ＰＷＭ制御の基本動作を説明した図５とともに図１３を参照して、電気角推定誤差Δθが大きい間は、相電圧指令１７０が定電位（この例では０）とされる。これにより、相電圧指令１７０が０の定電位とされるこの例では、モータジェネレータ２０からは、各相についてオンオフデューティー比５０％のパルス電圧が出力される。

このように、レゾルバレス制御の開始後、電気角推定誤差Δθが大きい間は（電気角推定誤差Δθが所定値以下に収束するまでの間は）、インバータ２２２の出力電圧が各相において定電位となるようにインバータ２２２の制御指令が生成される。そして、このような制御指令に基づく制御動作の下で、電気角θ２の推定が行なわれる。

なお、特に図示しないが、電気角推定誤差Δθが所定値以下に収束した後は、モータジェネレータ２０がトルク指令値Ｔｑｃｏｍ２に従ってインバータ２２２の制御指令が生成され、その制御指令に基づく制御動作の下で、電気角θ２の推定が行なわれる。

図１４は、図９のステップＳ１３０において実行される電気角推定誤差Δθの演算処理を説明するフローチャートである。図１４を参照して、ＥＣＵ３００は、前回の制御周期での電気角推定値θｅ（ｉ−１）を用いた座標変換（式（３））により、電流センサ２４２によって検出された今回の制御周期での三相電流（ｉｕ，ｉｖ，ｉｗ）から、センサ検出値に基づくｄ軸電流Ｉｄ＿ｓ及びｑ軸電流Ｉｑ＿ｓを算出する（ステップＳ２１０）。

次いで、ＥＣＵ３００は、初期値フラグＦＬＧが「１」であるか否かを判定する（ステップＳ２２０）。この初期値フラグＦＬＧは、Ｒｅａｄｙ−ＯＮ状態への遷移時におけるデフォルト値が「０」である。初期値フラグＦＬＧは、電気角推定誤差Δθが０に収束して電気角推定値θｅの初期値が確定すると、「０」から「１」に変化する（後述）。

ステップＳ２２０において初期値フラグＦＬＧが「０」であると判定されると（ステップＳ２２０においてＮＯ）、すなわち電気角推定値θｅの初期値が確定していない場合、ＥＣＵ３００は、各相電圧（インバータ出力電圧）が定電位（たとえば０）となるように電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を設定する（ステップＳ２３０）。電気角推定値θｅの初期値が確定していれば、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ２に従って、電気角推定値θｅを用いて電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊が生成されるところ、電気角推定値θｅの初期値が確定していない場合には、図１１にて説明したようにインバータ２２２に過電流が流れ得るので、インバータ出力電圧が定電位となるように電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊が設定される。

ＥＣＵ３００は、ステップＳ２３０において設定された電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、電圧指令値の理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＿ｔにセットする（ステップＳ２４０）。そして、ＥＣＵ３００は、ステップＳ２１０において求められた、センサ検出値に基づくＩｄ＿ｓ，Ｉｑ＿ｓと、ステップＳ２４０において求められた、電圧指令値の理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＿ｔとを上述の式（１０）〜（１３）に代入することにより、電気角推定誤差Δθを求めるための係数パラメータｋａ〜ｋｄを算出する（ステップＳ２５０）。

さらに、ＥＣＵ３００は、ステップＳ２５０で算出された係数パラメータｋａ〜ｋｄを上述の式（１４）に代入することにより、ｓｉｎΔθ及びｃｏｓΔθを算出する（ステップＳ２６０）。そして、ＥＣＵ３００は、ステップＳ２６０で算出されたｓｉｎΔθ及びｃｏｓΔθから電気角推定誤差Δθを算出する（ステップＳ２７０）。

次いで、ＥＣＵ３００は、算出された電気角推定誤差Δθの絶対値｜Δθ｜が所定値δ以下であるか否かを判定する（ステップＳ２８０）。この判定処理は、電気角推定誤差Δθの０近傍への収束、及びそれに伴なう電気角推定値θｅの初期値の確定を判定するものである。

そして、ステップＳ２８０において、電気角推定誤差Δθの絶対値｜Δθ｜が所定値δ以下になったものと判定されると（ステップＳ２８０においてＹＥＳ）、ＥＣＵ３００は、初期値フラグＦＬＧを「１」に設定する（ステップＳ２９０）。これにより、以降では、ステップＳ２２０がＹＥＳ判定されることによって、ステップＳ２３０〜Ｓ２９０の処理は実行されることなく、ステップＳ３００以降の処理が実行される。

なお、ステップＳ２８０において電気角推定誤差Δθの絶対値｜Δθ｜が所定値δよりも大きいと判定された場合は（ステップＳ２８０においてＮＯ）、初期値フラグＦＬＧを「１」に設定することなく（「０」に維持）、次回の制御周期においてもステップＳ２３０〜Ｓ２９０の各処理が実行される。

一方、ステップＳ２２０において初期値フラグＦＬＧが「１」であると判定されると（ステップＳ２２０においてＹＥＳ）、すなわち電気角推定値θｅの初期値が確定した場合、ＥＣＵ３００は、前回周期すなわち第（ｉ−１）周期での電圧指令値Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を、電圧指令値の理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＿ｔにセットする（ステップＳ３００）。そして、ＥＣＵ３００は、ステップＳ２１０において求められた、センサ検出値に基づくＩｄ＿ｓ，Ｉｑ＿ｓと、ステップＳ３００において求められた、電圧指令値の理論値Ｖｄ＿ｔ，Ｖｑ＿ｔとを上述の式（１０）〜（１３）に代入することにより、電気角推定誤差Δθを求めるための係数パラメータｋａ〜ｋｄを算出する（ステップＳ３１０）。

さらに、ＥＣＵ３００は、ステップＳ３１０で算出された係数パラメータｋａ〜ｋｄを上述の式（１４）に代入することにより、ｓｉｎΔθ及びｃｏｓΔθを算出する（ステップＳ３２０）。そして、ＥＣＵ３００は、ステップＳ３２０で算出されたｓｉｎΔθ及びｃｏｓΔθから電気角推定誤差Δθを算出する（ステップＳ３３０）。その後、ＥＣＵ３００は、リターンへと処理を移行する。

以上のように、本実施の形態に従う車両１によれば、電気角推定値θｅを用いた出力制御（レゾルバレス制御）を実行することができる。特に、レゾルバレス制御の実行中には、電気角推定値θｅの誤差の影響下でのインバータ２２２の制御指令及び実際の電流検出値から演算された電気角推定誤差Δθを用いて電気角推定値θｅが補正されるので、電気角の推定精度が高められる。これにより、モータジェネレータ２０のレゾルバ４２２に異常が発生した場合に、モータジェネレータ２０からのトルク出力（すなわち電力消費又は発電）を伴なって走行することができる。

そして、本実施の形態においては、電気角の推定誤差Δθが大きい間は、インバータ２２２の出力が定電位となるようにインバータ２２２の制御指令が生成されるので、インバータ２２２には、モータジェネレータ２０に生じる逆起電力分の電流しか流れない。したがって、この実施の形態によれば、レゾルバ４２２に異常が生じているときの車両走行において、モータジェネレータ２０の使用を継続しつつ、インバータ２２２の過電流を抑制することができる。

なお、上記の実施の形態では、モータジェネレータ２０（ＭＧ２）のレゾルバ４２２に異常が発生した場合の制御について代表的に説明したが、上記のレゾルバレス制御は、モータジェネレータ１０（ＭＧ１）のレゾルバ４２１に異常が発生した場合にも同様に適用することができる。レゾルバレス制御の適用によってモータジェネレータ１０からのトルク出力を可能とすることにより、バッテリ１５０のＳＯＣ低下に応じて、エンジン１００の作動を伴うＨＶ走行（図４）に移行することによって車両走行を継続することができる。具体的には、ＳＯＣ低下に応じて、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１＞０に設定してエンジン１００をクランキングし、エンジン始動後に、トルク指令値Ｔｑｃｏｍ１＜０に設定してエンジン１００の出力によってモータジェネレータ１０が発電するように、モータジェネレータ１０の出力トルクを制御することができる。これにより、モータジェネレータ１０にレゾルバ異常が発生したときの車両走行について、特許文献１のようにモータジェネレータ１０のトルク出力を停止させて（すなわち発電なし）走行を継続する場合と比較して、走行距離を拡大することが可能となる。

そして、この場合においても、モータジェネレータ１０の電気角推定誤差Δθが大きい間は、インバータ２２１の出力が定電位となるようにインバータ２２１の制御指令が生成されるので、インバータ２２１には、モータジェネレータ１０に生じる逆起電力分の電流しか流れない。したがって、レゾルバ４２１に異常が生じている場合においても、モータジェネレータ１０の使用を継続しつつ、インバータ２２１の過電流を抑制することができる。

なお、上記の実施の形態では、図１５に示されるように、遊星歯車装置３０のサンギヤＳ、キャリアＣＡ、及びリングギヤＲにそれぞれモータジェネレータ１０（ＭＧ１）、エンジン１００（クランクシャフト１１０）、及び出力軸６０（モータジェネレータ２０（ＭＧ２））が連結される構成としたが、本開示の車両は、このような構成に限定されるものではない。たとえば、図１６に示されるように、遊星歯車装置３０のサンギヤＳ、キャリアＣＡ、及びリングギヤＲにそれぞれモータジェネレータ２０（ＭＧ２）、出力軸６０、及びクラッチＣＲ２を介してモータジェネレータ１０（ＭＧ１）が連結され、さらに、モータジェネレータ１０（ＭＧ１）にはクラッチＣＲ３を介してエンジン１００（クランクシャフト１１０）が連結されるとともに、リングギヤＲの回転を停止可能なクラッチＣＲ１を備える車両であってもよい。

なお、上記において、バッテリ１５０は、本開示における「蓄電装置」の一実施例に対応し、ＥＣＵ３００は、本開示における「制御装置」の一実施例に対応する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 車両、１Ｕ，１Ｖ，１Ｗ，２Ｕ，２Ｖ，２Ｗ アーム、１０ モータジェネレータ（ＭＧ１）、２０ モータジェネレータ（ＭＧ２）、１１，２１ ロータ、３０ 遊星歯車装置、５０ 駆動輪、５５ 制動装置、５６ ブレーキパッド、６０ 出力軸、１００ エンジン、１１０ クランクシャフト、１５０ バッテリ、１６０ 搬送波、１７０，Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ 電圧指令、１８０ パルス幅変調電圧、２１０ コンバータ、２２１，２２２ インバータ、２３０ 電圧センサ、２４１，２４２ 電流センサ、３００ ＥＣＵ、４１０ 回転検出センサ（クランクシャフト）、４２１，４２２ レゾルバ、４４０ 監視ユニット、５００，５００♯ ＰＷＭ制御部、５１０ 電流指令生成部、５１１ アクセルペダルセンサ、５１２ ブレーキペダルセンサ、５１３ 車速センサ、５１４ パワースイッチ、５２０，５５０ 座標変換部、５４０ 電圧指令生成部、５６０ ＰＷＭ変調部、６００ 電気角推定部、Ｃ１，Ｃ２ コンデンサ、ＣＡ キャリア、ＣＲ１〜ＣＲ３ クラッチ、Ｄ１〜Ｄ１４ ダイオード、Ｌ リアクトル、Ｐ ピニオンギヤ、Ｑ１〜Ｑ１４ スイッチング素子、Ｒ リングギヤ、Ｓ サンギヤ。

Claims (2)

1. ロータに永久磁石を有するモータジェネレータと、
   駆動輪に機械的に接続される出力軸と、
   少なくとも前記モータジェネレータの回転軸及び前記出力軸が機械的に連結される遊星歯車装置と、
   前記モータジェネレータを駆動するインバータと、
   前記インバータを経由して前記モータジェネレータと電力を授受する蓄電装置と、
   前記モータジェネレータの回転角を検出する回転角センサと、
   前記モータジェネレータに流れる電流を検出する電流センサと、
   前記回転角センサに異常が生じているときの車両走行において、前記モータジェネレータの出力を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記車両走行において、前記遊星歯車装置のギヤ比と、前記モータジェネレータが連結される回転軸以外の前記遊星歯車装置の回転軸の回転数とから前記モータジェネレータの回転角速度推定値を周期的に算出するとともに、前記回転角速度推定値から求められる回転角変化量推定値の積算によって周期的に電気角推定値を算出し、さらに、前記電気角推定値を用いて前記インバータの制御指令を周期的に生成するように構成され、
   各周期における前記電気角推定値は、周期間での前記回転角変化量推定値と前回周期での前記電気角推定値との和に対して、前記インバータの制御指令と前記電流センサによる電流検出値とから推定演算された電気角誤差を補正することによって求められ、
   前記制御装置は、前記車両走行において、前記モータジェネレータの出力制御の開始から前記電気角誤差の絶対値が所定値よりも大きい間は、前記インバータの出力が定電位となるように前記インバータの制御指令を生成する、車両。
2. 前記制御装置は、前記車両走行において、前記モータジェネレータの出力制御の開始から前記電気角誤差の絶対値が前記所定値よりも大きい間は、前記インバータの出力電圧が零となるように前記制御指令を生成する、請求項１に記載の車両。

Images