WO2018079359A1 - モータ制御装置 - Google Patents

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control device
rotation speed
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振雄 黄
慎吾 西口
恒平 明円
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Hitachi Automotive Systems Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a motor control device.
  • a motor In a vehicle equipped with an engine, a motor is used to start the engine.
  • the motor is provided with an angle sensor to detect the rotor angle of the motor.
  • a motor control device is a motor control device used in a drive system including an engine and a motor having an angle sensor that detects angle information of a rotor, and drives the motor to crank the engine. Based on the rotational operation of the motor after receiving the torque command for cranking, the motor is controlled by switching from the torque control mode to the rotational speed control mode, and the rotational speed of the motor is increased to a predetermined speed. Perform angular error adjustment.
  • FIG. 4A is a time chart showing a time transition of mode switching control in Case 1.
  • FIG. 6A to 6D are time charts showing time transition of mode switching control in Case 2.
  • FIG. 6A to 6D are time charts showing time transition of mode switching control in Case 3.
  • FIG. 6A to 6D are time charts showing time transition of mode switching control in Case 4.
  • FIG. It is a figure explaining angle error automatic adjustment in conventional technology.
  • FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a motor control device according to the present embodiment.
  • the battery 101 is a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery.
  • the contactor 102 is disposed between the battery 101 and the inverter 104. When the contactor 102 is off, the battery 101 and the inverter 104 are electrically disconnected. When the contactor 102 is on, the battery 101 and the inverter 104 are electrically connected, and the power of the battery 101 is supplied to the inverter 104. Smoothing capacitor 103 smoothes the input voltage of inverter 104.
  • the inverter 104 includes U-phase, V-phase, and W-phase upper and lower arms in which a switching element called an upper arm and a switching element called a lower arm are connected in series.
  • Inverter 104 has a DC side connected to smoothing capacitor 103 and a three-phase AC side connected to a stator of motor 106.
  • the phase current detector 105 is connected to the UVW phase between the AC side of the inverter 104 and the motor 106, and detects the UVW phase current.
  • the motor 106 is an AC motor that generates a cranking torque after receiving a cranking torque command.
  • the motor 106 is connected to a drive shaft of the vehicle via a second clutch (not shown), and it is possible to generate a driving force for driving the vehicle by rotating the drive shaft.
  • the angle sensor 107 detects the rotor angle of the motor 106 and is, for example, a resolver or a magnetic sensor. In the present embodiment, the angle sensor 107 that may cause a detection error due to a mounting offset value, product variation, or the like may be used.
  • the angle sensor 107 transmits the detected electrical angle value of the motor 106 based on the detected rotor angle of the motor 106.
  • the clutch 108 is disposed between the motor 106 and the engine 109. When the clutch 108 is off, the motor 106 and the engine 109 are mechanically disconnected. When the clutch 108 is on, the motor 106 and the engine 109 are mechanically connected. The clutch 108 is turned on when the engine 109 needs to be started immediately after the ignition key is turned on, or when the engine 109 is stopped and the vehicle is running with only the driving force of the motor 106. Then, the motor 106 cranks the engine 109. The engine 109 generates driving force that causes the vehicle to travel.
  • the vehicle controller 110 is a host controller that transmits a cranking torque command value TQ1 when the torque control mode 113 is valid. Further, the vehicle controller 110 transmits an angle error automatic adjustment mode transition command after the rotational speed of the motor 106 becomes larger than the minimum speed necessary for the adjustment mode.
  • the torque control mode 113 is a mode setting unit that transmits a torque control validation flag to the current command calculation unit 111.
  • the rotation speed control mode 114 is a mode setting unit that transmits a rotation speed control validation flag to the current command calculation unit 111.
  • the current command calculation unit 111 is a calculation unit that calculates a current command and a current phase command.
  • the current command calculation unit 111 receives a fixed current command value and a fixed current phase angle command based on the cranking torque command value TQ1 from the vehicle controller 110 when the torque control mode 113 validation flag is received. The value is calculated and output to the current control unit 112.
  • the current command calculation unit 111 calculates the difference between the rotation speed command value S2 and the motor rotation speed S1 by PI control when the rotation speed control mode 114 validation flag is received, and the current command value and current depending on the speed difference
  • the phase angle command value is output to the current control unit 112.
  • the current control unit 112 includes a current command from the current command calculation unit 111, a current phase angle command value, a UVW phase current detection value from the phase current detector 105, a motor rotor angle information from the phase correction unit 116, and an angle error.
  • a PWM signal is generated based on the correction value.
  • the inverter 104 is driven by this PWM signal.
  • the mode switching control unit 115 is a control unit that determines the timing for switching from the torque control mode 113 to the rotational speed control mode 114 when the motor rotational speed S1 does not reach the predetermined speed within the first predetermined time.
  • the mode switching control unit 115 is a control unit that determines whether the rotation direction of the motor 106 is the forward rotation direction or the reverse rotation direction, and determines the timing for switching from the torque control mode 113 to the rotation speed control mode 114. .
  • a switching signal is output to the selector switch 115S.
  • the mode switching control unit 115 calculates the phase correction permission flag F1 when the motor rotational speed S1 does not reach the predetermined speed within the second predetermined time, and sets this flag as the phase. It transmits to the correction
  • the rotor angle of the motor 106 detected by the angle sensor 107 is input to the phase correction unit 116.
  • the phase correction unit 116 calculates the motor rotation speed S ⁇ b> 1 based on the input rotor angle of the motor 106. Then, the phase correction unit 116 calculates an angle error correction value based on the calculated motor rotation speed S1, the rotation speed command value S2 input from the mode switching control unit 115, and the phase correction permission flag F1.
  • the angle error control unit 117 adjusts the angle error of the angle sensor 107 based on the detected UVW phase current value and the motor rotor angle information according to the angle error automatic adjustment mode transition command from the vehicle controller 110.
  • the method of adjusting the angle error is a general method of passing a current through the motor 106 and comparing the difference in current phase between when there is an angle error and when there is no error.
  • FIG. 2 is a circuit configuration diagram of the phase correction unit 116.
  • the phase correction unit 116 receives the detected angle value of the rotor of the motor 106 from the angle sensor 107, and calculates the motor rotation speed S1 by the speed calculation unit 116a.
  • the mode switching control unit 115 switches from the torque control mode 113 to the rotational speed control mode 114 when the motor rotational speed S1 does not reach the predetermined speed within the first predetermined time. A case where the engine 109 can be cranked after switching to the rotation speed control mode 114 will be described later with reference to FIG.
  • the mode switching control unit 115 turns on the phase correction permission flag F1 and performs PI control.
  • the PI control unit 116b receives the phase correction permission flag F1, it calculates the angle error correction value by calculating the difference between the rotation speed command value S2 and the motor rotation speed S1.
  • the calculated angle error correction value is input to the current command calculation unit 111 and the current control unit 112. Details thereof will be described later with reference to FIG.
  • the current command calculation unit 111 After switching to the rotation speed control mode 114, the current command calculation unit 111 outputs, for example, 45 [deg] as the current phase angle command value. At this time, if the angle error is 45 [deg], the actual current phase angle ⁇ is 90 [deg]. In this case, the motor torque becomes substantially zero by the following equation (1).
  • ⁇ is an interlinkage magnetic flux
  • Pn is the number of pole pairs
  • Ld and Lq are motor inductances
  • Ia is a UVW phase current effective value
  • ⁇ is a current phase angle.
  • Equation (1) the angle error correction value is added to the electrical angle detection value of the motor 106 to obtain Equation (2), thereby avoiding that the actual current phase angle ⁇ is 90 [deg]. it can.
  • FIG. 3 is a time chart showing the time transition of the mode switching control in Case 1.
  • 3A shows the torque command value for cranking
  • FIG. 3B shows the motor torque
  • FIG. 3C shows the control mode
  • FIG. 3D shows the rotation speed of the motor 106. Show.
  • the torque command value for cranking TQ1 shown in FIG. 3A is a torque command value for cranking the engine 109 from the vehicle controller 110.
  • the minimum cranking torque TQ2 is the minimum torque necessary to drive and rotate the engine 109 from the outside.
  • a motor torque TQ3 shown in FIG. 3B is a shaft torque generated in the motor 106.
  • the engine torque TQ4 is a shaft torque generated in the engine 109.
  • the control mode M1 shown in FIG. 3C is a torque control mode 113, a rotation speed control mode 114, an angle error automatic adjustment mode, or the like.
  • the motor rotation speed S1 shown in FIG. 3D cannot be increased when the motor torque TQ3 is smaller than the minimum cranking torque TQ2.
  • the rotation speed command value S2 is a speed command value of the motor 106 that is output from the mode switching control unit 115 so that the angle error control unit 117 performs angle error adjustment of the angle sensor 107.
  • the predetermined speed S3 is a speed necessary for the angle error control unit 117 to execute the angle error adjustment of the angle sensor 107, and is equal to or smaller than the rotational speed command value S2.
  • the motor control device can adjust the angle error of the angle sensor 107 in response to the cranking torque command TQ1 transmitted from the vehicle controller 110 at a predetermined timing.
  • the angle sensor 107 receives a cranking torque command immediately after the ignition key is turned on immediately after the motor 106 is incorporated into the drive system or when the accelerator is operated, or immediately after the ignition key is turned on or immediately after the motor 106 is replaced. The angle error is adjusted.
  • the vehicle controller 110 transmits a cranking torque command value TQ1 to the current command calculation unit 111.
  • the control mode M1 is in the torque control mode 113.
  • the motor torque TQ3 cannot be equal to the cranking torque command value TQ1 due to an angle error, and is smaller than the minimum cranking torque TQ2. Therefore, the motor 106 cannot crank the engine 109. At this time, the motor rotation speed S1 cannot be increased.
  • the motor rotation speed S1 does not increase, at time T12, the motor rotation speed S1 does not reach the predetermined speed S3 within the first predetermined time (time from time T11 to time T12).
  • the control mode M1 is switched from the torque control mode 113 to the rotation speed control mode 114.
  • the motor torque TQ3 increases rapidly because the difference between the motor rotation speed S1 and the rotation speed command value S2 is large.
  • the motor rotation speed S1 increases because the motor torque TQ3 is greater than the minimum cranking torque TQ2.
  • the motor rotation speed S1 reaches the cranking speed (for example, 100 rpm)
  • the engine 109 can be cranked.
  • the motor torque TQ3 decreases because the difference between the motor rotation speed S1 and the rotation speed command value S2 gradually decreases.
  • the engine torque TQ4 gradually increases due to the cranking of the engine 109.
  • the motor rotation speed S1 is increased by the driving force generated by the engine 109.
  • the mode shifts to the angle error automatic adjustment mode.
  • an angle error automatic adjustment mode transition command is transmitted from the vehicle controller 110 to the angle error control unit 117. Then, the angle error control unit 117 adjusts the angle error of the angle sensor 107.
  • the torque control mode 113 is switched to the rotation speed control mode 114. Then, a current command and a current phase command are calculated based on the motor rotation speed S1 and the rotation speed command value S2. Thereby, it is possible to successfully crank the engine 109 and increase the motor rotation speed S1.
  • FIG. 4 is a time chart showing the time transition of the mode switching control in Case 2.
  • 4A shows the torque command value for cranking
  • FIG. 4B shows the motor torque
  • FIG. 4C shows the control mode
  • FIG. 4D shows the rotation speed of the motor 106. Show.
  • a reverse rotation determination threshold value S4 shown in FIG. 4D is a threshold value for determining that the rotation direction of the motor 106 is the reverse rotation direction.
  • the vehicle controller 110 transmits the cranking torque command value TQ1 to the current command calculation unit 111.
  • the control mode M1 is in the torque control mode 113.
  • the sum of the current phase angle command value and the angle error becomes negative, so that the motor torque TQ3 becomes negative as shown in FIG. 4B.
  • the motor rotation speed S1 decreases in the minus direction.
  • the mode switching control unit 115 determines the reverse rotation direction.
  • the control mode M1 is switched from the torque control mode 113 to the rotation speed control mode 114.
  • the motor torque TQ3 increases rapidly because the difference between the motor rotation speed S1 and the rotation speed command value S2 is large.
  • the motor rotation speed S1 increases because the motor torque TQ3 is greater than the minimum cranking torque TQ2.
  • the engine 109 can be cranked.
  • the motor torque TQ3 decreases because the difference between the motor rotation speed S1 and the rotation speed command value S2 gradually decreases.
  • the engine torque TQ4 gradually increases due to the cranking of the engine 109.
  • the motor rotation speed S1 is increased by the driving force generated by the engine 109.
  • the timing for switching from the torque control mode 113 to the rotation speed control mode 114 is changed based on the rotation direction when the motor 106 starts rotating.
  • the torque control mode 113 is switched to the rotation speed control mode 114.
  • the torque control mode 113 is switched to the rotation speed control mode 114.
  • FIG. 5 is a time chart showing the time transition of the mode switching control in Case 3.
  • 5A shows the torque command value for cranking
  • FIG. 5B shows the motor torque
  • FIG. 5C shows the control mode
  • FIG. 5D shows the rotation speed of the motor 106. Show.
  • the vehicle controller 110 transmits the cranking torque command value TQ1 to the current command calculation unit 111.
  • the control mode M1 is in the torque control mode 113.
  • the motor torque TQ3 is approximately the same as the cranking minimum torque TQ2.
  • the motor rotation speed S1 gradually increases.
  • the engine 109 can be cranked.
  • the motor torque TQ3 decreases because the difference between the motor rotation speed S1 and the rotation speed command value S2 gradually decreases.
  • the engine torque TQ4 gradually increases due to the cranking of the engine 109.
  • the motor rotation speed S1 is increased by the driving force generated by the engine 109.
  • FIG. 6 is a time chart showing the time transition of the mode switching control in Case 4.
  • 6A shows the torque command value for cranking
  • FIG. 6B shows the angle error correction value
  • FIG. 6C shows the phase correction permission flag
  • FIG. 6D shows the control mode.
  • FIG. 6E shows the rotational speed of the motor 106.
  • An angle error correction value H1 shown in FIG. 6B is a correction value added to the electrical angle detection value of the motor 106.
  • the angle error correction value H1 is obtained by calculating the difference between the rotation speed command value S2 and the motor rotation speed S1 by the PI control unit 116b.
  • the detected electrical angle value of the motor 106 is the same as the detected angle value of the rotor.
  • the phase correction permission flag F1 shown in FIG. 6C is calculated by the mode switching control unit 115. When the phase correction permission flag F1 is on, the phase correction unit 116 calculates the angle error correction value H1.
  • the vehicle controller 110 transmits the cranking torque command value TQ1 to the current command calculation unit 111.
  • the control mode M1 is in the torque control mode 113.
  • the motor torque TQ3 is smaller than the minimum cranking torque TQ2. Therefore, the motor 106 cannot crank the engine 109. At this time, the motor rotation speed S1 cannot be increased.
  • the motor rotation speed S1 does not increase, at time T42, the motor rotation speed S1 does not reach the predetermined speed S3 within the first predetermined time (from time T41 to time T42).
  • the control mode M1 is switched from the torque control mode 113 to the rotation speed control mode 114.
  • the motor torque TQ3 is larger than the value at time T41, the motor 106 cannot crank the engine 109 because it does not reach the cranking minimum torque TQ2. At this time, the motor rotation speed S1 cannot be increased.
  • the engine 109 can be cranked.
  • the angle error correction value H1 decreases because the difference between the motor rotation speed S1 and the rotation speed command value S2 gradually decreases.
  • the motor torque TQ3 decreases because the difference between the motor rotation speed S1 and the rotation speed command value S2 gradually decreases.
  • the motor rotation speed S1 is increased by the driving force generated by the engine 109.
  • the mode switching control unit 115 determines that the motor rotational speed S1 does not reach the predetermined speed S3 within the second predetermined time after switching to the rotational speed control mode 114, the mode switching control unit 115 calculates the rotational speed command value S2. It transmits to the correction
  • the PI control unit 116b of the phase correction unit 116 calculates the angle error correction value H1 by calculating the difference between the rotation speed command value S2 and the motor rotation speed S1. Further, the current phase is controlled by adding the angle error correction value H1 to the motor electrical angle detection value.
  • the motor torque may be substantially zero even if the rotational speed control mode 114 is switched, and the engine 109 may not be cranked. there were. According to the present embodiment, even if the current phase is approximately 90 [deg], the engine 109 can be cranked and the motor rotation speed can be increased.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining angle error automatic adjustment in the prior art.
  • the engine 109 is cranked by the motor 106 under the control of the torque control mode, and the motor 109 increases the motor rotation speed.
  • the angle error automatic adjustment mode of the angle sensor 107 is performed.
  • the angle error automatic adjustment mode is terminated.
  • the method for adjusting the angle error is a general method in which a current is passed through the motor 106 and the difference between the current phase angles when there is an angle error and when there is no error is compared.
  • cranking torque command value TQ1 is made constant in the torque control mode 113.
  • the current command calculation unit 111 receives the cranking torque command value TQ1 from the vehicle controller 110, and calculates a specific UVW phase current command value and a current phase angle command value. When there is an angle error in the angle sensor 107, a deviation occurs between the current phase angle command value and the actual current phase ⁇ , and it may not be possible to output a desired cranking torque and to increase the motor rotation speed.
  • the motor control device is a motor control device used in a drive system including an engine 109 and a motor 106 having an angle sensor 107 that detects angle information of the rotor. Based on the rotation operation of the motor 106 after receiving the cranking torque command for cranking 109, the motor 106 is controlled by switching from the torque control mode to the rotation speed control mode, and the rotation speed of the motor 106 is set to a predetermined value. The speed is increased to the speed, and the angle error adjustment of the angle sensor 107 is executed. Thereby, the engine can be cranked and the rotational speed of the motor can be increased.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention as long as the characteristics of the present invention are not impaired. .

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Abstract

所望のクランキングトルクを出力できず、モータの回転速度を上昇させることができない。　モータ制御装置は、エンジンと、回転子の角度情報を検出する角度センサを有するモータと、を備える駆動システムに用いられるモータ制御装置であって、モータを駆動してエンジンをクランキングするためのクランキング用トルク指令を受信した後のモータの回転動作に基づいて、モータをトルク制御モードから回転速度制御モードに切り替えて制御し、モータの回転速度を所定速度まで上昇させ、角度センサの角度誤差調整を実行する。

Description

モータ制御装置
　本発明は、モータ制御装置に関する。
　エンジンを搭載した車両において、エンジンを始動するためにモータが用いられる。モータには角度センサが設けられ、モータの回転子角度を検出している。
　従来では、クランキングのための目標トルク指令に従ってモータが駆動されることにより、エンジンがクランキングされてエンジン回転数が上昇する（特許文献１）。この場合、モータを駆動してエンジンと連結するためのクランキング用の目標トルク指令は一定値である。
特開２０１４－２８５８６号公報
　上述した、特許文献１に記載の方法では、角度センサに角度誤差が有る場合、所望のクランキングトルクを出力できず、モータの回転速度を上昇させることができない。
　本発明によるモータ制御装置は、エンジンと、回転子の角度情報を検出する角度センサを有するモータと、を備える駆動システムに用いられるモータ制御装置であって、モータを駆動してエンジンをクランキングするためのクランキング用トルク指令を受信した後のモータの回転動作に基づいて、モータをトルク制御モードから回転速度制御モードに切り替えて制御し、モータの回転速度を所定速度まで上昇させ、角度センサの角度誤差調整を実行する。
　本発明によれば、エンジンをクランキングして、モータの回転速度を上昇することができる。
モータ制御装置の回路構成図である。 位相補正部の回路構成図である。 （Ａ）～（Ｄ）ケース１におけるモード切り替え制御の時間推移を示すタイムチャートである。 （Ａ）～（Ｄ）ケース２におけるモード切り替え制御の時間推移を示すタイムチャートである。 （Ａ）～（Ｄ）ケース３におけるモード切り替え制御の時間推移を示すタイムチャートである。 （Ａ）～（Ｄ）ケース４におけるモード切り替え制御の時間推移を示すタイムチャートである。 従来の技術における角度誤差自動調整を説明する図である。
　図１は、本実施形態に係るモータ制御装置の回路構成図である。
　バッテリ１０１は、ニッケル水素バッテリやリチウムイオンバッテリなどが用いられる。コンタクタ１０２は、バッテリ１０１とインバータ１０４の間に配置され、コンタクタ１０２がオフの時、バッテリ１０１とインバータ１０４は電気的に遮断される。コンタクタ１０２がオンの時バッテリ１０１とインバータ１０４は電気的に接続され、バッテリ１０１の電力がインバータ１０４に供給される。平滑キャパシタ１０３は、インバータ１０４の入力電圧を平滑化する。
　インバータ１０４は、上アームと呼ばれるスイッチング素子と、下アームと呼ばれるスイッチング素子とを上下直列に接続した、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の上下アームにより構成される。インバータ１０４は、直流側が平滑キャパシタ１０３に接続され、３相交流側はモータ１０６の固定子に接続される。相電流検出器１０５は、インバータ１０４の交流側とモータ１０６の間のＵＶＷ相に接続され、ＵＶＷ相電流を検出する。モータ１０６は、クランキング用トルク指令を受信した後、クランキング用トルクを発生させる交流モータである。また、モータ１０６は不図示の第２クラッチを介して車両の駆動軸に接続されており、この駆動軸を回転駆動させて車両を走行させる駆動力を発生することもできる。角度センサ１０７は、モータ１０６の回転子角度を検出し、例えばレゾルバ、磁気センサなどである。本実施形態では、角度センサ１０７は、取付オフセット値、製品のばらつき等により検出誤差が生じる可能性があるものを用いてもよい。角度センサ１０７は、検出したモータ１０６の回転子角度に基づいて、モータ１０６の電気角検出値を送信する。
　クラッチ１０８は、モータ１０６とエンジン１０９の間に配置される。クラッチ１０８がオフの時、モータ１０６とエンジン１０９は機械的に遮断され、クラッチ１０８がオンの時、モータ１０６とエンジン１０９は機械的に接続される。イグニションキーのオン直後や、エンジン１０９が停止しておりモータ１０６の駆動力のみで車両が走行している状態でのアクセル動作時など、エンジン１０９を始動させる必要がある時には、クラッチ１０８がオンにされてモータ１０６はエンジン１０９をクランキングする。エンジン１０９は、車両を走行させる駆動力を発生させる。
　車両コントローラ１１０は、トルク制御モード１１３が有効である時に、クランキング用トルク指令値ＴＱ１を送信する上位コントローラである。さらに、車両コントローラ１１０は、モータ１０６の回転速度が調整モードに必要な最低速度より大きくなった後に、角度誤差自動調整モード遷移指令を送信する。
　トルク制御モード１１３は、電流指令演算部１１１にトルク制御の有効化フラグを送信するモード設定部である。回転速度制御モード１１４は、電流指令演算部１１１に回転速度制御の有効化フラグを送信するモード設定部である。
　電流指令演算部１１１は、電流指令と電流位相指令を演算する演算部である。電流指令演算部１１１は、トルク制御モード１１３の有効化フラグを受信した時に、車両コントローラ１１０からのクランキング用トルク指令値ＴＱ１に基づいて、固定的な電流指令値と固定的な電流位相角指令値を演算して電流制御部１１２に出力する。電流指令演算部１１１は、回転速度制御モード１１４の有効化フラグを受信した時に、回転速度指令値Ｓ２とモータ回転速度Ｓ１の差分をＰＩ制御で演算し、速度差分に依存する電流指令値と電流位相角指令値を電流制御部１１２に出力する。
　電流制御部１１２は、電流指令演算部１１１からの電流指令、電流位相角指令値と、相電流検出器１０５からのＵＶＷ相電流検出値、位相補正部１１６からのモータ回転子角度情報、角度誤差補正値とに基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。このＰＷＭ信号によりインバータ１０４を駆動する。
　モード切り替え制御部１１５は、モータ回転速度Ｓ１が第１所定時間内に所定速度に達しない場合、トルク制御モード１１３から回転速度制御モード１１４に切り替えるタイミングを判断する制御部である。また、モード切り替え制御部１１５は、モータ１０６の回転方向が正回転方向と逆転方向のいずれであるかを判定し、トルク制御モード１１３から回転速度制御モード１１４に切り替えるタイミングを判断する制御部である。切り替えるタイミングでは、切替信号を切替スイッチ１１５Ｓへ出力する。さらに、モード切り替え制御部１１５は、回転速度制御モード１１４に切り替えた後、モータ回転速度Ｓ１が第２所定時間内に所定速度に達しない場合、位相補正許可フラグＦ１を算出し、このフラグを位相補正部１１６に送信する。
　位相補正部１１６には、角度センサ１０７で検出されたモータ１０６の回転子角度が入力される。位相補正部１１６は、入力されたモータ１０６の回転子角度に基づいてモータ回転速度Ｓ１を算出する。そして、位相補正部１１６は、算出したモータ回転速度Ｓ１と、モード切り替え制御部１１５より入力された回転速度指令値Ｓ２および位相補正許可フラグＦ１に基づいて角度誤差補正値を算出する。
　角度誤差制御部１１７は、車両コントローラ１１０からの角度誤差自動調整モード遷移指令に応じて、ＵＶＷ相電流検出値、モータ回転子角度情報に基づいて、角度センサ１０７の角度誤差を調整する。角度誤差を調整する方法は、モータ１０６に電流を流して、角度誤差が有る時と誤差無い時の電流位相の差分を比較する一般的な方法である。
　図２は、位相補正部１１６の回路構成図である。
　位相補正部１１６は、角度センサ１０７からモータ１０６の回転子の角度検出値を入力し、速度演算部１１６ａでモータ回転速度Ｓ１を算出する。モード切り替え制御部１１５は、モータ回転速度Ｓ１が第１所定時間内に所定速度に達しない場合、トルク制御モード１１３から回転速度制御モード１１４に切り替える。回転速度制御モード１１４に切り替えた後に、エンジン１０９をクランキングできる場合については、図３を用いて後述する。
　回転速度制御モード１１４に切り替えた後、モータ回転速度Ｓ１が第２所定時間内に所定速度に達しないと判定した場合、モード切り替え制御部１１５は、位相補正許可フラグＦ１をオンにして、ＰＩ制御部１１６ｂに送信する。ＰＩ制御部１１６ｂにおいて、位相補正許可フラグＦ１を受信した場合、回転速度指令値Ｓ２とモータ回転速度Ｓ１の差分を演算して角度誤差補正値を算出する。算出された角度誤差補正値は電流指令演算部１１１と電流制御部１１２に入力される。その詳細については、図６を用いて後述する。
　一例として角度誤差補正値に基づく制御について説明する。回転速度制御モード１１４に切り替えた後、電流指令演算部１１１は、電流位相角指令値として例えば45[deg]を出力する。このとき、仮に角度誤差が45[deg]にある場合、実際の電流位相角βが90[deg]になる。この場合、下記の式（１）によりモータトルクが略ゼロになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　ここで、Φは鎖交磁束、Pnは極対数、Ld，Lqはモータのインダクタンスであり、IaはＵＶＷ相電流実効値、βは電流位相角である。
　式（１）において、角度誤差補正値をモータ１０６の電気角検出値に加算して、式（２）とすることにより、実際の電流位相角βが90[deg]になることを避けることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　図３は、ケース１におけるモード切り替え制御の時間推移を示すタイムチャートである。図３（Ａ）は、クランキング用トルク指令値を、図３（Ｂ）は、モータトルクを、図３（Ｃ）は、制御モードを、図３（Ｄ）は、モータ１０６の回転速度を示す。
　図３（Ａ）に示すクランキング用トルク指令値ＴＱ１は、車両コントローラ１１０からエンジン１０９をクランキングするトルク指令値である。クランキング用最低トルクＴＱ２は、エンジン１０９を外部から駆動して回転させるのに必要な最低トルクである。
　図３（Ｂ）に示すモータトルクＴＱ３は、モータ１０６に発生するシャフトトルクである。エンジントルクＴＱ４は、エンジン１０９に発生するシャフトトルクである。
　図３（Ｃ）に示す制御モードＭ１は、トルク制御モード１１３、回転速度制御モード１１４、または角度誤差自動調整モードなどである。
　図３（Ｄ）に示すモータ回転速度Ｓ１は、モータトルクＴＱ３がクランキング用最低トルクＴＱ２より小さい場合、上昇できない。回転速度指令値Ｓ２は、角度誤差制御部１１７において角度センサ１０７の角度誤差調整を実行するためにモード切り替え制御部１１５から出力されるモータ１０６の速度指令値である。所定速度Ｓ３は、角度誤差制御部１１７において角度センサ１０７の角度誤差調整を実行するために必要な速度であり、回転速度指令値Ｓ２と等しいか、回転速度指令値Ｓ２よりも小さい。
　なお、本実施形態に係るモータ制御装置では、所定のタイミングで車両コントローラ１１０から送信されるクランキング用トルク指令ＴＱ１を受けて、角度センサ１０７の角度誤差調整を実施することができる。例えば、モータ１０６が駆動システムに組み込まれた直後のイグニションキーオン直後またはアクセル動作時、またはモータ１０６が交換された直後のイグニションキーオン直後またはアクセル動作時に、クランキング用トルク指令を受けて、角度センサ１０７の角度誤差調整を実施する。
　図３（Ａ）～（Ｄ）に示す時刻Ｔ１１において、車両コントローラ１１０はクランキング用トルク指令値ＴＱ１を電流指令演算部１１１に送信する。この時、制御モードＭ１は、トルク制御モード１１３にある。また、図３に示すケース１では、モータトルクＴＱ３は、角度誤差によって、クランキング用トルク指令値ＴＱ１と同等のトルクを出せず、クランキング用最低トルクＴＱ２より小さいとする。そのため、モータ１０６がエンジン１０９をクランキングできない。この時、モータ回転速度Ｓ１は、上昇できない。
　モータ回転速度Ｓ１が上昇しないため、時刻Ｔ１２において、モータ回転速度Ｓ１が第１所定時間（時刻Ｔ１１から時刻Ｔ１２までの時間）内に所定速度Ｓ３に達しない。この時、制御モードＭ１は、トルク制御モード１１３から回転速度制御モード１１４に切り替える。この時、モータトルクＴＱ３は、モータ回転速度Ｓ１と回転速度指令値Ｓ２の差分が大きいため、急激に上昇して行く。そして、モータ回転速度Ｓ１は、モータトルクＴＱ３がクランキング用最低トルクＴＱ２より大きくなるため上昇する。
　時刻Ｔ１３において、モータ回転速度Ｓ１がクランキングスピード(例えば１００ｒｐｍ)に達すると、エンジン１０９をクランキングできる。この時、モータトルクＴＱ３は、モータ回転速度Ｓ１と回転速度指令値Ｓ２の差分が徐々に小さくなるため、減少して行く。そして、エンジントルクＴＱ４は、エンジン１０９をクランキングできたことにより、徐々に上昇する。この時、モータ回転速度Ｓ１は、エンジン１０９が発生する駆動力により上昇される。
　時刻Ｔ１４において、モータ回転速度Ｓ１が所定速度Ｓ３に達すると、角度誤差自動調整モードに遷移する。この時、車両コントローラ１１０から角度誤差自動調整モード遷移指令を角度誤差制御部１１７へ送信する。そして、角度誤差制御部１１７は、角度センサ１０７の角度誤差を調整する。
　本実施形態によれば、クランキング用トルク指令を受信したのち、モータ回転速度Ｓ１が所定時間内に所定速度に達しない場合、トルク制御モード１１３から回転速度制御モード１１４に切り替える。そして、モータ回転速度Ｓ１と回転速度指令値Ｓ２に基づいて電流指令と電流位相指令を演算する。これにより、エンジン１０９をクランキングすることに成功し、モータ回転速度Ｓ１を上昇することができる。
　図４は、ケース２におけるモード切り替え制御の時間推移を示すタイムチャートである。図４（Ａ）は、クランキング用トルク指令値を、図４（Ｂ）は、モータトルクを、図４（Ｃ）は、制御モードを、図４（Ｄ）は、モータ１０６の回転速度を示す。
　電流位相角指令値と角度誤差の和βがマイナスになる場合、式（１）によりモータトルクがマイナスになり、モータ１０６の回転方向が逆転する可能性がある。ケース２ではこの場合を示す。図４（Ｄ）に示す逆転判定閾値Ｓ４は、モータ１０６の回転方向が逆転方向と判定する閾値である。
　時刻Ｔ２１において、車両コントローラ１１０はクランキング用トルク指令値ＴＱ１を電流指令演算部１１１に送信する。この時、制御モードＭ１は、トルク制御モード１１３にある。図４に示すケース２では、電流位相角指令値と角度誤差の和がマイナスになることにより、図４（Ｂ）に示すようにモータトルクＴＱ３がマイナスになる。この時、モータ回転速度Ｓ１は、マイナス方向に低下する。
　時刻Ｔ２２において、モータ回転速度Ｓ１が逆転判定閾値Ｓ４より低下すると、モード切り替え制御部１１５は逆転方向と判定する。この時、制御モードＭ１は、トルク制御モード１１３から回転速度制御モード１１４に切り替える。モータトルクＴＱ３は、モータ回転速度Ｓ１と回転速度指令値Ｓ２の差分が大きいため、急激に上昇して行く。そして、モータ回転速度Ｓ１は、モータトルクＴＱ３がクランキング用最低トルクＴＱ２より大きくなるため上昇する。
　時刻Ｔ２３において、モータ回転速度Ｓ１がクランキングスピードに達すると、エンジン１０９をクランキングできる。この時、モータトルクＴＱ３は、モータ回転速度Ｓ１と回転速度指令値Ｓ２の差分が徐々に小さくなるため、減少していく。また、エンジントルクＴＱ４は、エンジン１０９をクランキングできたことにより、徐々に上昇する。この時、モータ回転速度Ｓ１は、エンジン１０９が発生する駆動力により上昇される。
　一般に、反対方向トルクまたは０トルク出力では、所定時間内に所定の回転速度に達しない場合がある。角度センサ１０７に角度誤差が有る場合、電流位相βにズレが発生し、所望のクランキングトルクを出力できず、モータ１０６の回転速度を上昇させることができない可能性がある。この場合、モータ１０６がロック状態で長い時間モータ１０６に電流が流れると、モータ１０６の巻線が焼損する可能性がある。
　さらに、角度センサ１０７の角度誤差が大きい場合、クランキング用トルク指令値ＴＱ１と逆方向のモータトルクが発生する可能性もある。これにより、エンジン１０９をクランキングすることが成功しても、クランキング用トルク指令値ＴＱ１をエンジン１０９のトルクと逆方向にしているため、回転速度の上昇に支障が発生する可能性がある。最悪の場合、モータ１０６が逆転する可能性がある。
　本実施形態では、モータ１０６の回転始動時の回転方向に基づいて、トルク制御モード１１３から回転速度制御モード１１４に切り替えるタイミングが変わる。モータ１０６の回転方向が逆転方向である場合には、トルク制御モード１１３から回転速度制御モード１１４に切り替える。さらに、モータ１０６が停止または正転方向であって所定時間内に所定速度に達しない場合には、トルク制御モード１１３から回転速度制御モード１１４に切り替える。モータ１０６が逆転或いは、正転しても所定時間内に所定速度に達しないことが判った時点で、制御モードを回転速度制御モード１１４に切り替えることで、所定回転速度になる時間を短縮できる。
　図５は、ケース３におけるモード切り替え制御の時間推移を示すタイムチャートである。図５（Ａ）は、クランキング用トルク指令値を、図５（Ｂ）は、モータトルクを、図５（Ｃ）は、制御モードを、図５（Ｄ）は、モータ１０６の回転速度を示す。
　時刻Ｔ３１において、車両コントローラ１１０はクランキング用トルク指令値ＴＱ１を電流指令演算部１１１に送信する。この時、制御モードＭ１は、トルク制御モード１１３にある。そして、モータトルクＴＱ３は、クランキング用最低トルクＴＱ２とほぼ同じ大きさにある。この時、モータ回転速度Ｓ１は、徐々に上昇する。
　図５に示すケース３では、時刻Ｔ３２において、モータ回転速度Ｓ１が第１所定時間（時刻Ｔ３１から時刻Ｔ３２までの時間）内に所定速度Ｓ３に達しないとする。この時、制御モードＭ１は、トルク制御モード１１３から回転速度制御モード１１４に切り替える。そして、モータトルクＴＱ３は、モータ回転速度Ｓ１と回転速度指令値Ｓ２の差分が大きいため、急激に上昇して行く。この時、モータ回転速度Ｓ１は、モータトルクＴＱ３がクランキング用最低トルクＴＱ２より大きくなるため上昇する。
　時刻Ｔ３３において、モータ回転速度Ｓ１がクランキングスピードに達すると、エンジン１０９をクランキングできる。この時、モータトルクＴＱ３は、モータ回転速度Ｓ１と回転速度指令値Ｓ２の差分が徐々に小さくなるため、減少して行く。エンジントルクＴＱ４は、エンジン１０９をクランキングできたことにより、徐々に上昇する。この時、モータ回転速度Ｓ１は、エンジン１０９が発生する駆動力により上昇される。
　図６は、ケース４におけるモード切り替え制御の時間推移を示すタイムチャートである。図６（Ａ）は、クランキング用トルク指令値を、図６（Ｂ）は、角度誤差補正値を、図６（Ｃ）は、位相補正許可フラグを、図６（Ｄ）は、制御モードを、図６（Ｅ）は、モータ１０６の回転速度を示す。
　図６（Ｂ）に示す角度誤差補正値Ｈ１は、モータ１０６の電気角検出値に加算する補正値である。角度誤差補正値Ｈ１は、回転速度指令値Ｓ２とモータ回転速度Ｓ１の差分をＰＩ制御部１１６ｂで演算することにより求められる。モータ１０６の電気角検出値は回転子の角度検出値と同じである。
　図６（Ｃ）に示す位相補正許可フラグＦ１は、モード切り替え制御部１１５で計算される。位相補正許可フラグＦ１がオンの時、位相補正部１１６で角度誤差補正値Ｈ１が算出される。
　時刻Ｔ４１において、車両コントローラ１１０はクランキング用トルク指令値ＴＱ１を電流指令演算部１１１に送信する。この時、制御モードＭ１は、トルク制御モード１１３にある。図６に示すケース４では、モータトルクＴＱ３は、クランキング用最低トルクＴＱ２より小さいとする。そのため、モータ１０６がエンジン１０９をクランキングできない。この時、モータ回転速度Ｓ１は、上昇できない。
　モータ回転速度Ｓ１が上昇しないため、時刻Ｔ４２において、モータ回転速度Ｓ１が第１所定時間（時刻Ｔ４１から時刻Ｔ４２まで）内に所定速度Ｓ３に達しない。この時、制御モードＭ１は、トルク制御モード１１３から回転速度制御モード１１４に切り替える。モータトルクＴＱ３は、時刻Ｔ４１時の値より大きくなったが、クランキング用最低トルクＴＱ２に達しないため、モータ１０６がエンジン１０９をクランキングできない。この時、モータ回転速度Ｓ１は、上昇できない。
　図６に示すケース４では、回転速度制御モード１１４に切り替えた後、時刻Ｔ４３において、モータ回転速度Ｓ１が第２所定時間（時刻Ｔ４２から時刻Ｔ４３まで）内に所定速度Ｓ３に達しないとする。この時に、位相補正許可フラグＦ１は、ＯＮになる。そして、角度誤差補正値Ｈ１は、回転速度指令値Ｓ２とモータ回転速度Ｓ１の差分をＰＩ制御部１１６ｂで演算することにより、徐々に上昇する。この時、モータトルクＴＱ３は、モータ１０６の電気角検出値が変化しているため、徐々に上昇する。
　時刻Ｔ４４において、モータ回転速度Ｓ１がクランキングスピードに達すると、エンジン１０９をクランキングできる。この時に、角度誤差補正値Ｈ１は、モータ回転速度Ｓ１と回転速度指令値Ｓ２の差分が徐々に小さくなるため、減少して行く。モータトルクＴＱ３は、モータ回転速度Ｓ１と回転速度指令値Ｓ２の差分が徐々に小さくなるため、減少して行く。この時、モータ回転速度Ｓ１は、エンジン１０９が発生する駆動力により上昇される。
　このケース４では、回転速度制御モード１１４に切り替えた後、モータ回転速度Ｓ１が第２所定時間内に所定速度Ｓ３に達しない場合、モータ１０６の電気角検出値に角度誤差補正値Ｈ１を加算して、モータ１０６の回転速度を所定速度まで上昇させる。
　モード切り替え制御部１１５は、回転速度制御モード１１４に切り替えた後、モータ回転速度Ｓ１が第２所定時間内に所定速度Ｓ３に達しない場合と判定した場合、回転速度指令値Ｓ２を算出し、位相補正部１１６に送信する。位相補正部１１６のＰＩ制御部１１６ｂにおいて、回転速度指令値Ｓ２とモータ回転速度Ｓ１の差分を演算することにより角度誤差補正値Ｈ１を算出する。さらに、角度誤差補正値Ｈ１をモータ電気角検出値に加算することによって、電流位相を制御する。
　従来は、角度誤差により電流位相βが略90[deg]になる場合、たとえ回転速度制御モード１１４に切り替えても、モータトルクが略ゼロになり、エンジン１０９をクランキングすることができない可能性があった。本実施形態によれば、電流位相が略90[deg]の場合であっても、エンジン１０９をクランキングすることに成功し、モータ回転速度を上昇することができる。
　図７は従来の技術における角度誤差自動調整を説明する図である。
　時刻Ｔ０１において、トルク制御モードの制御により、モータ１０６でエンジン１０９をクランキングし、エンジン１０９でモータ回転速度を上昇させる。時刻Ｔ０２において、モータ回転速度は調整モードに必要な最低速度Ｓ０より大きくなった後、角度センサ１０７の角度誤差自動調整モードを実施する。時刻Ｔ０３において、角度誤差自動調整モードを終了する。角度誤差を調整する方法は、モータ１０６に電流を流して、角度誤差が有る時と誤差無い時の電流位相角の差分を比較する一般的な方法である。
　従来技術では、クランキング用トルク指令値ＴＱ１はトルク制御モード１１３で一定にしている。電流指令演算部１１１は、車両コントローラ１１０からクランキング用トルク指令値ＴＱ１を受信し、特定なＵＶＷ相電流指令値と電流位相角指令値を演算する。角度センサ１０７に角度誤差が有る場合、電流位相角指令値と実際電流位相βにズレが発生し、所望のクランキングトルクを出力できず、モータ回転速度を上昇させることができない可能性がある。
　以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）モータ制御装置は、エンジン１０９と、回転子の角度情報を検出する角度センサ１０７を有するモータ１０６と、を備える駆動システムに用いられるモータ制御装置であって、モータ１０６を駆動してエンジン１０９をクランキングするためのクランキング用トルク指令を受信した後のモータ１０６の回転動作に基づいて、モータ１０６をトルク制御モードから回転速度制御モードに切り替えて制御し、モータ１０６の回転速度を所定速度まで上昇させ、角度センサ１０７の角度誤差調整を実行する。これにより、エンジンをクランキングして、モータの回転速度を上昇することができる。
　本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
  １０１　バッテリ
  １０２　コンタクタ
  １０３　平滑キャパシタ
  １０４　インバータ
  １０５　相電流検出器
  １０６　モータ
  １０７　角度センサ
  １０８　クラッチ
  １０９　エンジン
  １１０　車両コントローラ
  １１１　電流指令演算部
  １１２　電流制御部
  １１３　トルク制御モード
  １１４　回転速度制御モード
  １１５　モード切り替え制御部
  １１６　位相補正部
  １１７　角度誤差制御部

Claims (8)

  1. 　エンジンと、回転子の角度情報を検出する角度センサを有するモータと、を備える駆動システムに用いられるモータ制御装置であって、
    　前記モータを駆動して前記エンジンをクランキングするためのクランキング用トルク指令を受信した後の前記モータの回転動作に基づいて、前記モータをトルク制御モードから回転速度制御モードに切り替えて制御し、前記モータの回転速度を所定速度まで上昇させ、前記角度センサの角度誤差調整を実行するモータ制御装置。
  2. 　請求項１に記載のモータ制御装置において、
    　前記トルク制御モードは、固定的な電流指令値と電流位相角指令値に基づいて前記モータを制御するモードであり、前記回転速度制御モードは、回転速度指令値と前記モータのモータ回転速度の差分に依存する電流指令値と電流位相角指令値に基づいて前記モータを制御するモードであるモータ制御装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置において、
    　前記モータを前記トルク制御モードから前記回転速度制御モードに切り替えて制御する前記モータの回転動作は、前記モータのモータ回転速度が所定時間内に前記所定速度に達しない回転動作であるモータ制御装置。
  4. 　請求項１または請求項２に記載のモータ制御装置において、
    　前記モータを前記トルク制御モードから前記回転速度制御モードに切り替えて制御する前記モータの回転動作は、前記モータの回転始動時の回転方向が所定方向の回転動作であるモータ制御装置。
  5. 　請求項４に記載のモータ制御装置において、
    　前記モータの回転始動時の回転方向が逆転方向である場合には、前記トルク制御モードから前記回転速度制御モードに切り替えるモータ制御装置。
  6. 　請求項５に記載のモータ制御装置において、
    　前記モータの回転方向が正転方向であって前記モータのモータ回転速度が所定時間内に前記所定速度に達しない場合には、前記トルク制御モードから前記回転速度制御モードに切り替えるモータ制御装置。
  7. 　請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
    　前記回転速度制御モードに切り替えた後、前記モータの回転速度が第２所定時間内に前記所定速度に達しない場合、前記モータの電気角検出値に角度誤差補正値を加算して、前記モータの回転速度を前記所定速度まで上昇させるモータ制御装置。
  8. 　請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
    　前記モータが前記駆動システムに組み込まれた直後のイグニションキーオン直後またはアクセル動作時、または前記モータが交換された直後のイグニションキーオン直後またはアクセル動作時に、前記クランキング用トルク指令を受信して前記角度センサの角度誤差調整を実行するモータ制御装置。
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