(57)【要約】【課題】センサレス手法にてモータジェネレータを起動させることで内燃機関に初期回転を付与する処理を行う場合、内燃機関の始動に要する時間が伸張すること。【解決手段】パラレルハイブリッド車において、内燃機関の停止要求が生じると(ステップＳ１０：ＹＥＳ)、高周波重畳方式に基づく回転角度θに基づきモータジェネレータを停止させることで内燃機関の停止制御を行う(ステップＳ１２)。そして内燃機関が停止すると、モータジェネレータの停止位置を記憶する（ステップＳ１８）。内燃機関の再始動要求が生じると、記憶された停止位置を初期値として用いて高周波重畳方式により回転角度を推定し、これに基づきモータジェネレータを起動することで内燃機関を始動させる。【選択図】      図４
2010163872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換回路の操作によって回転機を起動させることで内燃機関に初期回転を付与する処理を行う内燃機関の始動停止制御装置において、
前記回転機は、突極性を有する回転機であり、
前記回転機の電気角の回転周期よりも短い周期を有する周波数信号を前記電力変換回路の出力信号に重畳した際に前記回転機を実際に伝播する周波数信号に基づき、前記回転機の回転角度を推定する高周波重畳式推定手段と、
前記回転機の停止処理に際して前記高周波重畳式推定手段を用いて前記回転機の停止位置に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得される停止位置に基づき前記回転機を起動させることで、前記内燃機関に初期回転を付与する処理を行って前記内燃機関を始動させる始動処理手段とを備えることを特徴とする内燃機関の始動停止制御装置。
【請求項２】
前記高周波重畳式推定手段は、前記回転機が停止した後所定期間に渡って回転角度の推定を継続するものであることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の始動停止制御装置。
【請求項３】
前記取得手段は、前記停止位置に関する情報を記憶する記憶手段を備え、
前記始動処理手段は、前記回転機を起動させるに先立ち、前記記憶された停止位置へと前記回転機の回転角度をロックするロック制御を行うことを特徴とする請求項１又は２記載の内燃機関の始動停止制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の始動要求が生じることを予測する予測手段を更に備え、
前記始動処理手段は、前記予測手段により前記始動要求が生じると予測される場合、前記高周波重畳式推定手段による推定を開始させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の始動停止制御装置。
【請求項５】
前記回転機を流れる電流の検出値及び前記回転機に対する印加電圧を入力とし、前記回転機を流れる電流及び前記印加電圧と前記回転機の磁界によって誘起される電圧とを関係付けるモデルを用いて前記回転機の回転角度を推定する誘起電圧式推定手段と、
前記回転機の制御量の制御に際して用いる回転角度の推定値として、前記回転機の回転速度が低回転の場合には前記高周波重畳式推定手段による推定値を用いて且つ高回転の場合には前記誘起電圧式推定手段による推定値を用いる切替手段とを更に備え、
前記切替手段による切替のための回転速度の閾値を、前記内燃機関の状態に関するパラメータに応じて設定される前記回転機に対する要求トルクが小さいほど小さくすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の始動停止制御装置。
【請求項６】
前記切替手段による切替のための回転速度の閾値を、前記内燃機関がアイドリング回転速度となるときの前記回転機の回転速度以下とすることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の始動停止制御装置。
【請求項７】
前記回転角度の変化に関する入力によらずに前記回転角度の初期値に基づき前記回転機を起動させるロータ回転角度情報レス起動手段を更に備え、
前記始動処理手段は、前記内燃機関の状態に関するパラメータに応じて設定される前記回転機に対する要求トルクが所定以下の場合、前記ロータ回転角度情報レス起動手段によって前記回転機を起動させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の内燃機関の始動停止制御装置。
【請求項８】
前記内燃機関の状態に関するパラメータが、前記内燃機関の暖機度合いを示すパラメータであり、
前記要求トルクは、前記暖機度合いが小さいほど大きく設定されることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の内燃機関の始動停止制御装置。
【請求項９】
前記内燃機関の状態に関するパラメータが、前記内燃機関の回転速度であり、
前記要求トルクは、前記回転速度が小さいほど大きく設定されることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の内燃機関の始動停止制御装置。
【請求項１０】
前記回転機の出力軸と前記内燃機関の出力軸とが直結されていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の内燃機関の始動停止制御装置。
【請求項１１】
突極性を有する回転機を制御対象とする回転機の制御装置において、
前記回転機の電気角の回転周期よりも短い周期を有する周波数信号を前記電力変換回路の出力信号に重畳した際に前記回転機を実際に伝播する周波数信号に基づき、前記回転機の回転角度を推定する高周波重畳式推定手段と、
前記回転機を流れる電流の検出値及び前記回転機に対する印加電圧を入力とし、前記回転機を流れる電流及び前記印加電圧と前記回転機の磁界によって誘起される電圧とを関係付けるモデルを用いて前記回転機の回転角度を推定する誘起電圧式推定手段と、
前記回転機の制御量の制御に際して用いる回転角度の推定値として、前記回転機の回転速度が低回転の場合には前記高周波重畳式推定手段による推定値を用いて且つ高回転の場合には前記誘起電圧式推定手段による推定値を用いる切替手段とを備え、
前記切替手段による切替のための回転速度の閾値を、要求トルクが小さいほど小さくすることを特徴とする回転機の制御装置。
【請求項１２】
前記回転機の停止処理に際して前記高周波重畳式推定手段を用いて前記回転機の停止位置に関する情報を取得する取得手段と、
前記取得される停止位置に基づき、前記回転機を起動させる起動処理手段とを更に備えることを特徴とする請求項１１記載の回転機の制御装置。
【請求項１３】
前記回転角度の変化に関する入力によらずに前記回転角度の初期値に基づき前記回転機を起動させるロータ回転角度情報レス起動手段を更に備え、
前記起動処理手段は、前記回転機の起動に際しての前記回転機に対する要求トルクが所定以下の場合、前記ロータ回転角度情報レス起動手段によって前記回転機を起動させることを特徴とする請求項１２記載の回転機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換回路の操作によって回転機を起動させることで内燃機関に初期回転を付与する処理を行う内燃機関の始動停止制御装置に関する。また、本発明は、突極性を有する回転機を制御対象とする回転機の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両における化石燃料の消費量の低減や環境保護等の目的から、車載動力発生装置として、内燃機関に加えて、回転機を併用するいわゆるハイブリッド車が実用化されている。ハイブリッド車の１つに、内燃機関の出力軸と回転機の出力軸とを直結させたパラレルハイブリッド車がある。このハイブリッド車では、回転機をスタータとして用いて内燃機関を始動させる。そして、車両の減速時において回転機を発電機として利用することでバッテリを充電する一方、動力発生装置に要求されるトルクが大きくなる状況下、充電されたエネルギによって回転機を駆動することで内燃機関のトルクをアシストする。これにより、内燃機関の燃料消費量を低減したり、排気特性の悪化を抑制したりすることが可能となる。
【０００３】
上記回転機を駆動するに際しては、回転機の回転角度情報が用いられる。回転角度情報を取得する手法としては、回転機の出力軸にレゾルバやエンコーダ等の回転角度センサを設ける手法と、回転機の電気的な状態量に基づき出力軸の回転角度を推定するいわゆるセンサレス手法とがある。ここで、回転角度センサを設ける場合には、部品点数の増加によってコストアップを招いたり、回転角度の検出精度が回転角度センサと出力軸との連結誤差に依存したりする問題がある。このため、近年では、センサレス手法が注目されている。
【０００４】
センサレス手法としては、回転機の回転速度に依存する誘起電圧に基づき回転角度を推定する誘起電圧方式がある。ただし、この方式は、低回転速度領域において推定精度が低下する。このため、回転機として突極機を用いて且つ、低回転速度領域においては、いわゆる高周波重畳方式が用いられている。高周波重畳方式は、突極機に接続されるインバータの出力信号に高周波信号を重畳する際、突極機を実際に伝播する周波数信号の振動方向に基づき、突極機の回転角度を推定するものである。すなわち、突極機は、ｄ軸方向のインダクタンスが最小となるため、ｄ軸方向に電流が流れ易い。このため、上記高周波信号の重畳によって回転機を実際に伝播する信号はｄ軸方向に偏向する。高周波重畳方式は、この性質に着目したものである。
【０００５】
ただし、上記電流が最も流れやすい方向は、ｄ軸の正方向及び負方向の２つの方向である。このため、電流の流れやすい方向を特定するのみでは、ｄ軸の正方向であるのか負方向であるのかを判別することができない。
【０００６】
そこで従来、例えば下記特許文献１に見られるように、推定ｄ軸の正方向に直流電流を流した後にｑ軸方向に高周波電圧を印加した場合に流れる電流から算出されるインダクタンスと、推定ｄ軸の負方向に直流電流を流した後にｑ軸方向に高周波電圧を印加した場合に流れる電流から算出されるインダクタンスとの比に基づき、ｄ軸の正方向であるのか負方向であるのかを判別することも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３００７９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記ハイブリッド車に搭載される回転機をセンサレス駆動する場合、内燃機関の始動に際しては、回転機の回転速度ゼロの状態から回転機を起動する必要がある。このため、この際には、回転機の回転角度を取得すべく高周波重畳方式を用いることとなるが、まず上述したようにｄ軸の正方向と負方向とを判別する必要があることなどから、内燃機関の始動要求が出されてから実際に始動されるまでの時間が、回転角度センサを用いる場合と比較して長くなるおそれがある。更に、上記高周波信号は、可聴周波数帯域内の信号とされるのが常であり、この場合には、高周波信号の重畳に起因した騒音が長期にわたって生じることとなるおそれもある。
【０００９】
なお、上記パラレルハイブリッド車に限らず、高周波重畳方式の回転角度推定手法を用いるものにあっては、回転機の起動に要する時間が長期化したり、騒音が長期にわたって生じたりするこうした実情も概ね共通したものとなっている。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、センサレス手法にて回転機を起動させることで内燃機関に初期回転を付与する処理を行うものにあって、内燃機関の始動に要する時間を極力短くすることのできる内燃機関の始動停止制御装置を提供することにある。また、本発明の目的は、突極性を有する回転機を制御対象とするものにあって、センサレス手法にて回転機の起動に要する時間を極力短くすることのできる回転機の制御装置を提供することにある。また、本発明の目的は、突極性を有する回転機を制御対象とするものにあって、センサレス手法に起因して生じる騒音の発生を極力抑制することのできる回転機の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
【００１２】
請求項１記載の発明は、電力変換回路の操作によって回転機を起動させることで内燃機関に初期回転を付与する処理を行う内燃機関の始動停止制御装置において、前記回転機は、突極性を有する回転機であり、前記回転機の電気角の回転周期よりも短い周期を有する周波数信号を前記電力変換回路の出力信号に重畳した際に前記回転機を実際に伝播する周波数信号に基づき、前記回転機の回転角度を推定する高周波重畳式推定手段と、前記回転機の停止処理に際して前記高周波重畳式推定手段を用いて前記回転機の停止位置に関する情報を取得する取得手段と、前記取得される停止位置に基づき前記回転機を起動させることで、前記内燃機関に初期回転を付与する処理を行って前記内燃機関を始動させる始動処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１３】
上記発明では、回転機の停止処理に際して高周波重畳式推定手段によって回転角度を推定することで、回転機の停止時における回転角度を推定することができる。そして、回転機の起動処理に際して停止時の回転角度情報を利用することで、回転機の起動処理に要する時間を極力短くすることができ、ひいては内燃機関の始動処理時間を極力短くすることができる。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記高周波重畳式推定手段は、前記回転機が停止した後所定期間に渡って回転角度の推定を継続するものであることを特徴とする。
【００１５】
高周波重畳式推定手段による回転角度の推定に際しては、回転機に高周波信号を重畳した際の応答を見る必要がある。ここで、回転機を実際に伝播する周波数信号が安定するまでには時間がかかるため、回転角度の推定が安定するまでにも時間を要する。上記発明では、この点に鑑み、回転機の停止後においても回転角度の推定を継続することで、回転機の起動要求が生じる時点において回転機を実際に伝播する周波数信号を安定した状態とすることができ、ひいては回転機を迅速に起動させることができる。また、回転機の起動要求が所定期間の間生じない場合には、高周波重畳式推定手段による推定を停止することで、騒音の発生や消費電力の増大を極力抑制することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記取得手段は、前記停止位置に関する情報を記憶する記憶手段を備え、前記始動処理手段は、前記回転機を起動させるに先立ち、前記記憶された停止位置へと前記回転機の回転角度をロックするロック制御を行うことを特徴とする。
【００１７】
回転機の停止処理に伴う停止位置が記憶されたとしても、停止処理の後に回転角度が微少変化した場合には、記憶された回転角度によっては回転機を円滑に起動させることができなくなるおそれがある。この点、上記発明では、記憶された回転角度へと回転機をロックさせるロック制御を行うことでこうした問題を回避することができる。
【００１８】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、前記内燃機関の始動要求が生じることを予測する予測手段を更に備え、前記始動処理手段は、前記予測手段により前記始動要求が生じると予測される場合、前記高周波重畳式推定手段による推定を開始させることを特徴とする。
【００１９】
高周波重畳式推定手段による回転角度の推定に際しては、回転機に高周波信号を重畳した際の応答を見る必要がある。ここで、回転機を実際に伝播する周波数信号が安定するまでには時間がかかるため、回転角度の推定が安定するまでにも時間を要する。上記発明では、この点に鑑み、内燃機関の始動要求が生じると予測される場合に高周波重畳式推定手段による推定を開始することで、回転機の起動要求が生じる時点において回転機を実際に伝播する周波数信号を安定した状態とすることができ、ひいては回転機の起動要求が生じた直後から回転角度を高精度に推定することができる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発明において、前記回転機を流れる電流の検出値及び前記回転機に対する印加電圧を入力とし、前記回転機を流れる電流及び前記印加電圧と前記回転機の磁界によって誘起される電圧とを関係付けるモデルを用いて前記回転機の回転角度を推定する誘起電圧式推定手段と、前記回転機の制御量の制御に際して用いる回転角度の推定値として、前記回転機の回転速度が低回転の場合には前記高周波重畳式推定手段による推定値を用いて且つ高回転の場合には前記誘起電圧式推定手段による推定値を用いる切替手段とを更に備え、前記切替手段による切替のための回転速度の閾値を、前記内燃機関の状態に関するパラメータに応じて設定される前記回転機に対する要求トルクが小さいほど小さくすることを特徴とする。
【００２１】
誘起電圧式推定手段による回転角度の推定精度は、回転速度が小さい場合に低下するものの、この低下度合いは、回転機のトルクに依存する。詳しくは、回転機のトルクが大きい場合には、回転機を流れる電流が大きいため、回転機に磁気飽和が生じ、ひいては回転機を流れる電流のうち、回転速度周波数の６倍の成分が顕著となる。このため、誘起電圧式推定手段の上記モデルが基本波を前提とするものである場合等にあっては、回転機のトルクが大きいほど、回転角度の推定精度が低下する。上記発明では、この点に鑑み、誘起電圧式推定手段による推定への切替のための回転速度の閾値を、要求トルクが小さいほど小さくすることで、誘起電圧式推定手段による推定へと極力早期に移行させることができる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の発明において、前記切替手段による切替のための回転速度の閾値を、前記内燃機関がアイドリング回転速度となるときの前記回転機の回転速度以下とすることを特徴とする。
【００２３】
上記発明では、内燃機関がアイドリング回転速度以上となることで、高周波重畳式推定手段による推定を行わないため、騒音が生じる期間を短くすることができる。
【００２４】
請求項７記載の発明は、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記回転角度の変化に関する入力によらずに前記回転角度の初期値に基づき前記回転機を起動させるロータ回転角度情報レス起動手段を更に備え、前記始動処理手段は、前記内燃機関の状態に関するパラメータに応じて設定される前記回転機に対する要求トルクが所定以下の場合、前記ロータ回転角度情報レス起動手段によって前記回転機を起動させることを特徴とする。
【００２５】
回転機のトルクが比較的小さい状況下にあっては、回転機の初期位置に関する情報さえあれば、回転機の都度の回転角度の情報を用いなくても回転機を比較的高精度に駆動できる傾向がある。上記発明では、この点に鑑み、要求トルクが小さい場合にはロータ回転角度情報レス起動手段を用いることで、起動に際しての回転機の制御精度の低下を抑制しつつも、高調波重畳式推定手段を用いることを極力回避することができる。
【００２６】
請求項８記載の発明は、請求項５〜７のいずれか１項に記載の発明において、前記内燃機関の状態に関するパラメータが、前記内燃機関の暖機度合いを示すパラメータであり、前記要求トルクは、前記暖機度合いが小さいほど大きく設定されることを特徴とする。
【００２７】
暖機度合いが小さいほど、内燃機関のフリクションが大きくなるため、内燃機関に初期回転を付与するに際して内燃機関の出力軸に与えることが要求されるトルクが大きくなる。上記発明では、この点に鑑み、要求トルクを可変設定することで、要求トルクを極力低減することができる。
【００２８】
請求項９記載の発明は、請求項５〜８のいずれか１項に記載の発明において、前記内燃機関の状態に関するパラメータが、前記内燃機関の回転速度であり、前記要求トルクは、前記回転速度が小さいほど大きく設定されることを特徴とする。
【００２９】
内燃機関の始動に際しては、内燃機関の出力軸が回転し始める際に要求されるトルクが最も大きくなる傾向にある。上記発明では、この点に鑑み、要求トルクを可変設定することで、要求トルクを極力低減することができる。
【００３０】
請求項１０記載の発明は、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発明において、前記回転機の出力軸と前記内燃機関の出力軸とが直結されていることを特徴とする。
【００３１】
請求項１１記載の発明は、突極性を有する回転機を制御対象とする回転機の制御装置において、前記回転機の電気角の回転周期よりも短い周期を有する周波数信号を前記電力変換回路の出力信号に重畳した際に前記回転機を実際に伝播する周波数信号に基づき、前記回転機の回転角度を推定する高周波重畳式推定手段と、前記回転機を流れる電流の検出値及び前記回転機に対する印加電圧を入力とし、前記回転機を流れる電流及び前記印加電圧と前記回転機の磁界によって誘起される電圧とを関係付けるモデルを用いて前記回転機の回転角度を推定する誘起電圧式推定手段と、前記回転機の制御量の制御に際して用いる回転角度の推定値として、前記回転機の回転速度が低回転の場合には前記高周波重畳式推定手段による推定値を用いて且つ高回転の場合には前記誘起電圧式推定手段による推定値を用いる切替手段とを備え、前記切替手段による切替のための回転速度の閾値を、要求トルクが小さいほど小さくすることを特徴とする。
【００３２】
誘起電圧式推定手段による回転角度の推定精度は、回転速度が小さい場合に低下するものの、この低下度合いは、回転機のトルクに依存する。詳しくは、回転機のトルクが大きい場合には、回転機を流れる電流が大きいため、回転機に磁気飽和が生じ、ひいては回転機を流れる電流のうち、回転速度周波数の６倍の成分が顕著となる。このため、誘起電圧式推定手段の上記モデルが基本波を前提とするものである場合等にあっては、回転機のトルクが大きいほど、回転角度の推定精度が低下する。上記発明では、この点に鑑み、誘起電圧式推定手段による推定への切替のための回転速度の閾値を、要求トルクが小さいほど小さくすることで、誘起電圧式推定手段による推定へと極力早期に移行させることができる。
【００３３】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の発明において、前記回転機の停止処理に際して前記高周波重畳式推定手段を用いて前記回転機の停止位置に関する情報を取得する取得手段と、前記取得される停止位置に基づき、前記回転機を起動させる起動処理手段とを更に備えることを特徴とする。
【００３４】
上記発明では、回転機の停止処理に際して高周波重畳式推定手段によって回転角度を推定することで、回転機の停止時における回転角度を推定することができる。そして、回転機の起動処理に際して停止時の回転角度情報を利用することで、回転機の起動処理に要する時間を極力短くすることができる。
【００３５】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の発明において、前記回転角度の変化に関する入力によらずに前記回転角度の初期値に基づき前記回転機を起動させるロータ回転角度情報レス起動手段を更に備え、前記起動処理手段は、前記回転機の起動に際しての前記回転機に対する要求トルクが所定以下の場合、前記ロータ回転角度情報レス起動手段によって前記回転機を起動させることを特徴とする。
【００３６】
回転機のトルクが比較的小さい状況下にあっては、回転機の初期位置に関する情報さえあれば、回転機の都度の回転角度の情報を用いなくても回転機を比較的高精度に駆動できる傾向がある。上記発明では、この点に鑑み、要求トルクが小さい場合にはロータ回転角度情報レス起動手段を用いることで、起動に際しての回転機の制御精度の低下を抑制しつつも、高調波重畳式推定手段を用いることを極力回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施形態にかかるシステム構成図。
【図２】同実施形態にかかるモータジェネレータの制御に関する処理を示すブロック図。
【図３】同実施形態にかかる磁極判定のための印加電圧を示すタイムチャート。
【図４】同実施形態にかかる内燃機関の停止制御に関する処理手順を示す流れ図。
【図５】同実施形態にかかる内燃機関の始動制御に関する処理手順を示す流れ図。
【図６】同実施形態にかかる内燃機関の始動制御態様を示すタイムチャート。
【図７】第２の実施形態にかかる内燃機関の停止制御に関する処理手順を示す流れ図。
【図８】第３の実施形態にかかる内燃機関の始動制御に関する処理手順を示す流れ図。
【図９】同実施形態にかかる内燃機関の始動制御態様を示すタイムチャート。
【図１０】第４の実施形態にかかる内燃機関の始動制御に関する処理手順を示す流れ図。
【図１１】第５の実施形態にかかる要求トルクの設定手法を示す図。
【図１２】同実施形態にかかる内燃機関の始動制御に関する処理手順を示す流れ図。
【図１３】第６の実施形態にかかる要求トルクの設定手法を示す図。
【図１４】第７の実施形態にかかる内燃機関の始動制御に関する処理手順を示す流れ図。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
（第１の実施形態）
以下、本発明にかかる回転機の制御装置をパラレルハイブリッド車に適用した第１の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００３９】
図１に、本実施形態にかかる電動機の制御システムの全体構成を示す。図示されるように、モータジェネレータ１０は、３相の永久磁石同期回転機である。また、モータジェネレータ１０は、突極性を有する回転機（突極機）である。詳しくは、モータジェネレータ１０は、埋め込み磁石同期モータ（ＩＰＭＳＭ）である。モータジェネレータ１０の出力軸は、内燃機関１２の出力軸（クランク軸）と同軸上にて直結されている。このため、モータジェネレータ１０の出力軸と内燃機関１２のクランク軸とは、互いに相対回転することなく同軸上で一体的に回転する。そして、これらモータジェネレータ１０の出力軸は、トランスミッション１４を介して駆動輪１６に連結されている。
【００４０】
一方、制御装置２０は、モータジェネレータ１０を制御対象とし、モータジェネレータ１０に電気接続される電力変換回路（インバータ２２）を操作対象とする。制御装置２０は、モータジェネレータ１０の各種状態量を検出するセンサ（図示略）の出力等を取り込み、これに基づきインバータ２２を操作することで、モータジェネレータ１０の制御量を制御する。この際、本実施形態では、特に、内燃機関１２のクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサ２４の出力を取り込み、所定の条件下、これを加味した制御を行う。
【００４１】
図２に、上記制御装置２０によるインバータ２２の操作に関する処理を示す。
【００４２】
モータジェネレータ１０を流れる電流は、αβ変換部３０において、２次元固定座標系における電流に変換される。この座標系として、本実施形態では、Ｕ相と一致するα軸と、これに直交するβ軸とによって定義されるαβ座標系が用いられている。αβ変換部３０の出力するα軸上の実電流ｉα及びβ軸上の実電流ｉβは、ｄｑ変換部３２にて、回転座標系における電流に変換される。ｄｑ変換部３２の出力電流は、高周波除去部３４において、モータジェネレータ１０の回転角度θを推定するために印加される高周波電圧に応じてモータジェネレータ１０を流れる高周波成分が除去される。
【００４３】
指令電流設定部３６では、要求トルクＴｒに基づき、ｄｑ軸上での指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを設定する。電流制御器３８では、高周波除去部３４によって高周波成分が除去された実電流ｉｄ，ｉｑのそれぞれを指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒのそれぞれにフィードバック制御するための操作量としてのｄ軸上の指令電圧ｖｄｒ及びｑ軸上の指令電圧ｖｑｒを算出する。αβ変換部４２では、ｄｑ軸上の指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを、αβ軸上の指令電圧ｖαｒ、ｖβｒに変換する。３相変換部４４では、指令電圧ｖαｒ，ｖβｒを３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒに変換する。ＰＷＭ信号生成部４６では、モータジェネレータ１０に指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒを印加するためのインバータ２２の操作信号を生成し出力する。インバータ２２は、上記操作信号に基づき、高圧バッテリ４８の正極側及び負極側のいずれかを、モータジェネレータ１０の各相のそれぞれに選択的に接続する。
【００４４】
本実施形態では、モータジェネレータ１０の回転速度が閾値以上となる領域における回転角度の推定手段として、拡張誘起電圧オブザーバ５０を備えている。拡張誘起電圧オブザーバ５０は、αβ変換部３０の出力する実電流ｉα、ｉβと、αβ変換部４２の出力する指令電圧ｖαｒ、ｖβｒとを入力とし、拡張誘起電圧をオブザーバによって推定する。これについての詳細は、「突極型ブラシレスＤＣモータのセンサレス制御のための拡張誘起電圧オブザーバ  平成１１年電気学会全国大会  Ｎｏ．１０２６」に記載されている。
【００４５】
更に本実施形態では、モータジェネレータ１０の回転速度が閾値以下となる領域における回転角度の推定手段をも備えている。これは、位置推定用高周波電圧設定部６０によって設定される高周波電圧信号ｖｈｄをモータジェネレータ１０に印加した際にモータジェネレータ１０を流れる電流の方向に基づき、回転角度を推定するものである。すなわち、位置推定用高周波電圧設定部６０では、ｄ軸に高周波電圧信号ｖｈｄを印加すべく、加算器４０に高周波電圧信号ｖｈｄを出力する。加算器４０では、指令電圧ｖｄｒに高周波電圧信号ｖｈｄを加算して、αβ変換部４２に出力する。ここで、高周波電圧信号ｖｈｄの周波数は、モータジェネレータ１０の電気角速度に応じた電気角周波数よりも高周波の信号である（ただし、電気角速度がゼロであるときの電気角周波数をゼロと定義する）。一方、高周波抽出部６６では、実電流ｉｄ，ｉｑから高周波電圧信号ｖｈｄの印加に伴う高周波電流信号ｉｄｈ，ｉｑｈを抽出し、位置推定器６８に出力する。位置推定器６８では、高周波電圧ベクトル（ｖｈｄ、０）と、高周波電流ベクトル（ｉｄｈ，ｉｑｈ）との外積値に基づき、回転角度を算出する。ここで、外積値は、高周波電圧ベクトルに対する高周波電流ベクトルのなす角度と相関を有する。一方、高周波電流はインダクタンスが最も小さいｄ軸側に偏向したものとなるはずであるため、回転角度に誤差がなく、高周波電圧信号ｖｈｄが真のｄ軸方向に印加されているなら、高周波電圧ベクトルと高周波電流ベクトルとのなす角度はゼロとなると考えられる。このため、外積値は、回転角度θの誤差と相関を有するパラメータとなっている。したがって、外積値をゼロにフィードバック制御するための操作量として回転角度を算出することで、回転角度を真の角度に制御することができる。ここで、フィードバック制御としては、例えば比例積分制御を用いればよい。
【００４６】
上記態様にて回転角度を算出する場合、モータジェネレータ１０のインダクタンスが最小となる方向がｄ軸正方向及びｄ軸負方向であることに起因して、「０」又は「π」の回転角度の推定誤差が生じることとなると考えられる。そこで、回転角度の推定初期には、位置推定器６８の出力を補正する処理を行う。具体的には、磁極判定用パルス電圧設定部６２から、磁極判定用のパルス電圧ｖｈＮＳを加算器４０に出力する。図３に、パルス電圧ｖｈＮＳを示す。詳しくは、図３（ａ）にパルス電圧ｖｈＮＳの推移を示し、図３（ｂ）にパルス電圧ｖｈＮＳの印加に伴ってモータジェネレータ１０を流れる電流の推移を示す。
【００４７】
図示されるように、本実施形態では、推定ｄ軸の正方向及び負方向の順に波高値ｖｈを有するパルス状の電圧を連続的に印加した後、所定時間Ｔだけ待機し、推定ｄ軸の負方向及び正方向の順に波高値ｖｈを有するパルス状の電圧を連続的に印加する。ここで、推定ｄ軸の正方向及び負方向の順に連続的に印加されるパルス状の電圧（第１パターン電圧）は、推定ｄ軸の正方向への電圧印加に対する電流の応答性を検出するためのものであり、推定ｄ軸の負方向及び正方向の順に連続的に印加されるパルス状の電圧(第２パターン電圧)は、推定ｄ軸の負方向への電圧印加に対する電流の応答性を検出するためのものである。また、第１パターン電圧における推定ｄ軸正方向へのパルス状の電圧に引き続く推定ｄ軸負方向へのパルス状の電圧は、推定ｄ軸正方向へのパルス状の電圧印加による影響を迅速に解消させるためのものである。同様に、第２パターン電圧における推定ｄ軸負方向へのパルス状の電圧に引き続く推定ｄ軸正方向へのパルス状の電圧は、推定ｄ軸負方向へのパルス状の電圧印加による影響を迅速に解消させるためのものである。また、第１パターン電圧の印加と第２パターン電圧の印加との間の所定時間Ｔは、第１パターン電圧の印加の影響が解消された状態で第２パターン電圧を印加するためのものである。
【００４８】
ここで、第１パターン電圧を印加した際と第２パターン電圧を印加した際とでは、電流の応答性が相違する。これは、モータジェネレータ１０のｄ軸正方向（Ｎ極側）の方がｄ軸負方向（Ｓ極側）よりも電流の応答性が高いことによる。このため、応答性の相違に基づき、回転角度θの誤差を検出することが可能となる。図３の例では、推定ｄ軸正方向への電圧印加に対する電流応答を検出するための第１パターン電圧印加時の方が電流応答性が高いため、推定ｄ軸正方向は真のｄ軸正方向である。このため、回転角度の誤差は、ゼロである。
【００４９】
ちなみに、上記応答性の相違は、モータジェネレータ１０の磁気飽和時におけるｄ軸正方向及び負方向での磁束の相違に起因して生じる現象であるため、第１パターン電圧及び第２パターン電圧は、モータジェネレータ１０に磁気飽和を生じさせると想定されるものとする。この設定は、波高値ｖｈ及びパルス幅の調節によって可能である。
【００５０】
磁極判定用パルス電圧設定部６２の設定するパルス電圧ｖｈＮＳが印加されると、先の図２に示した高周波抽出部６６の出力のうちの推定ｄ軸成分の高周波電流信号ｉｄｈが磁極判定器７０に取り込まれる。磁極判定器７０では、上述した態様にて、第１パターン電圧及び第２パターン電圧のそれぞれの印加時の電流応答同士の相違に基づき、補正量Δθを算出する。ここで、補正量Δθは、「０」又は「π」である。そして、補正部７２では、位置推定器６８の出力する回転角度に補正量Δθを加算することで、回転角度θ１を算出する。
【００５１】
こうして推定された回転角度θ１又は拡張誘起電圧オブザーバ５０の出力する回転角度θ２は、モータジェネレータ１０の制御量(トルク)の制御に用いる最終的な回転角度θ（電気角）として、セレクタ５２を介して、ｄｑ変換部３２やαβ変換部４２に出力される。
【００５２】
ところで、本実施形態にかかるモータジェネレータ１０の出力軸は内燃機関１２のクランク軸に直結されるものであるため、車両の停車時において内燃機関１２を始動するに際しては、モータジェネレータ１０を回転速度ゼロから起動させる必要が生じる。ここで、モータジェネレータ１０を起動させるに際しては、モータジェネレータ１０の回転角度θについての情報が要求される。ただし、この情報を、クランク角センサ２４の検出値によって取得することは困難である。この理由は、第１に、クランク角センサ２４としては、通常、電磁ピックアップ方式のものが採用されているが、この方式のものは、極低速において高精度に回転角度を検出することができないことにある。また、第２に、モータジェネレータ１０の起動に際して要求される回転角度θの精度が、クランク角センサ２４による検出精度と比較して非常に高いものとなることにある。特に、モータジェネレータ１０の極対数が大きい場合には、クランク角センサ２４としてどのような方式のものを用いたとしても、起動に要求される精度を満たすことが困難となる。
【００５３】
こうした事情から、モータジェネレータ１０の起動処理においては、上記高周波重畳方式によって回転角度θを推定し、この推定値を用いることが要求されることとなる。ただしこの場合、上記磁極判定処理を行った後に回転角度を高精度に推定することができるようになること等に起因して、モータジェネレータ１０の起動処理時間が長期化し、ひいては内燃機関１２の始動処理に要する時間が長期化する。また、上記位置推定用高周波電圧設定部６０の出力する高周波電圧信号ｖｈｄは、可聴周波数帯域（例えば数ｋＨｘ）内に入るため、ユーザの知覚可能なノイズ（騒音）の発生期間が長期化することともなる。
【００５４】
そこで本実施形態では、内燃機関１２の停止処理に際して、モータジェネレータ１０の回転速度が閾値を下回ることで高周波重畳方式による回転角度の推定を開始し、モータジェネレータ１０の停止時の回転角度を推定して記憶する。そして、次回、内燃機関１２を始動するに際し、この記憶された回転角度を用いてモータジェネレータ１０を起動する。これにより、上記パルス電圧ｖｈＮＳを出力する期間を削減することができ、更に、位置推定器６８による回転角度の推定値が収束するまでに要する時間を低減することができる。
【００５５】
図４に、本実施形態にかかるモータジェネレータ１０の停止位置の記憶処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００５６】
この一連の処理では、まずステップＳ１０において、内燃機関１２の停止要求があるか否かを判断する。そして、停止要求があると判断される場合、ステップＳ１２において、高周波重畳方式に基づき推定された回転角度θを用いてモータジェネレータ１０を停止制御することで、内燃機関１２を停止させる。詳しくは、モータジェネレータ１０の回転速度が閾値以上である間は、誘起電圧方式によって推定される回転角度に基づき停止制御を行い、閾値を下回ることで高周波重畳方式によって推定される回転角度を用いる。ここで、高周波重畳方式による回転角度の推定期間は極力短くすることが、ノイズの発生期間を短縮する等の観点から望ましい。
【００５７】
こうして内燃機関１２が停止すると（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、内燃機関１２の再始動の可能性があるか否かを判断する。この処理は、内燃機関１２の停止時におけるモータジェネレータ１０の回転角度を記憶するか否かを判断するためのものである。ここで、再始動の要求の有無は、車両制御システム(制御装置２０)の起動スイッチがユーザによってオフとされていないかどうかに基づき判断すればよい。ここで、起動スイッチは、ユーザが手動によって操作するものに限らず、例えば所定の信号発生源を所持したユーザが車両から所定以上離間することでオフとされるものであってもよい。
【００５８】
そして、再始動の可能性があると判断される場合、ステップＳ１８において、内燃機関１２の停止時のモータジェネレータ１０の回転角度を記憶する。換言すれば、モータジェネレータ１０の停止時における回転角度を記憶する。なお、ステップＳ１８の処理が完了する場合や、ステップＳ１０、Ｓ１６において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００５９】
図５に、本実施形態にかかる内燃機関１２の始動処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００６０】
この一連の処理では、まずステップＳ２０において、内燃機関１２の始動要求があるか否かを判断する。そして、始動要求があると判断される場合、ステップＳ２２において、再始動要求であるか否かを判断する。ここで、再始動要求か否かの判断は、車両制御システム(制御装置２０)の起動スイッチがユーザによってオンとされた後の最初の始動要求でないか否かの判断となる。そして、再始動要求ではない場合には、ステップＳ２４において、位置推定用高周波電圧設定部６０から高周波電圧信号ｖｈｄを出力することで回転角度を推定する。続くステップＳ２６では、磁極判定用パルス電圧設定部６２からパルス電圧ｖｈＮＳを出力することで磁極を判定する。こうして最終的な回転角度の推定が完了すると、ステップＳ２８において、この回転角度を用いてモータジェネレータ１０を起動して内燃機関１２に初期回転を付与することで始動処理を行う。
【００６１】
これに対し、ステップＳ２２において再始動時であると判断される場合、ステップＳ３０において、先の図４のステップＳ１８において記憶された回転角度をモータジェネレータ１０の回転角度の初期値として用いて高周波重畳方式によって回転角度θを推定する。そして、推定される回転角度θに基づきモータジェネレータ１０を起動して内燃機関１２に初期回転を付与することで始動処理を行う。この場合、磁極判定用パルス電圧設定部６２の出力するパルス電圧ｖｈＮＳに基づき磁極を判定する処理は不要である。
【００６２】
なお、ステップＳ２８，３０の処理が完了した場合や、ステップＳ２０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００６３】
図６に、本実施形態にかかる内燃機関１２の再始動処理態様を示す。詳しくは、図６（ａ）に、内燃機関１２の稼働要求を示すスタートフラグの推移を示し、図６（ｂ）に、内燃機関１２の回転速度の推移を示し、図６（ｃ）に、モータジェネレータ１０のトルクの推移を示し、図６（ｄ）に、モータジェネレータ１０の回転角度（電気角）として制御装置２０が認識している値の推移を示す。
【００６４】
図示されるように、時刻ｔ１においてスタートフラグがオフとされると、モータジェネレータ１０を回生制御することで負荷トルクを発生させ、内燃機関１２を停止制御する。ここで、内燃機関１２の回転速度が所定速度α以上である場合には、誘起電圧方式によって推定された回転角度を用いて且つ、内燃機関１２の回転速度が所定速度αを下回ることで、高周波重畳方式によって推定された回転角度を用いる。そして、内燃機関１２が停止すると、そのときのモータジェネレータ１０の回転角度が記憶保持される。そして、時刻ｔ３においてスタートフラグが再度オンされると、記憶された回転角度を初期値として、高周波重畳方式によって推定される回転角度を用いてモータジェネレータ１０が起動される。その後、内燃機関１２の回転速度が上記所定速度α以上となることで、誘起電圧方式によって推定される回転角度を用いてモータジェネレータ１０を駆動することで内燃機関１２の始動処理を継続する。こうして、内燃機関１２の再始動処理が行われる。なお、上記所定速度αは、アイドル回転速度よりも低い値に設定されている。
【００６５】
これに対し、図中、下方に示すように、モータジェネレータ１０の停止位置情報を有しない従来技術の場合には、スタートフラグが再度オンとされる時刻ｔ３において、高周波重畳方式によって回転角度情報を新たに取得するため、これにより推定される回転角度が収束するまでに長期間を有し、更に磁極判定処理にも時間を要する。このため、スタートフラグがオンとされてから内燃機関１２の始動処理が完了するまでの時間が長期化する。
【００６６】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の効果が得られるようになる。
【００６７】
（１）モータジェネレータ１０の停止に際して高周波重畳方式を用いて回転角度を推定することで、モータジェネレータ１０の停止位置を推定して記憶し、内燃機関１２の再始動処理に際し、記憶された回転角度を用いてモータジェネレータ１０を起動させた。これにより、モータジェネレータ１０の起動処理に要する時間を極力短くすることができ、ひいては内燃機関１２の始動処理時間を極力短くすることができる。
【００６８】
（２）高周波重畳方式による回転角度の推定処理と誘起電圧方式による回転角度の推定処理とを切り替えるための内燃機関１２の回転速度の閾値(所定速度α)を、内燃機関１２がアイドリング回転速度となるときの回転速度以下とした。これにより、内燃機関１２がアイドリング回転速度以上となることで、高周波重畳方式による推定を行わないため、騒音が生じる期間を短くすることができる。
【００６９】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７０】
上記第１の実施形態では、モータジェネレータ１０の停止時における回転角度の推定値を記憶し、モータジェネレータ１０の起動に際してこれを初期値として高周波重畳方式による回転角度の推定を行った。しかし、高周波重畳方式による回転角度の推定が安定するまでにはある程度の時間を要する。これは、高周波重畳方式による推定が、高周波電圧信号ｖｈｄを印加することでモータジェネレータ１０に流れる電流を検出するものであることによる。そこで、本実施形態では、内燃機関１２の停止後、所定期間に渡って高周波重畳方式による回転角度の推定を継続することで、再始動要求が生じた直後から精度の高い回転角度情報を利用可能とする。
【００７１】
図７に、本実施形態にかかる内燃機関１２の停止後の処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００７２】
この一連の処理では、まずステップＳ４０において、内燃機関１２が停止したか否かを判断する。そして内燃機関１２が停止したと判断される場合、ステップＳ４２において、所定期間が経過したか否かを判断する。この処理は、高周波重畳方式による回転角度の推定を継続するか否かを判断するためのものである。ここで、所定期間は、例えば、高周波重畳方式による角度推定に起因した騒音の発生期間や消費電力を許容範囲とできる極力長い期間に設定すればよい。そして、所定期間が未だ経過していないと判断される場合、ステップＳ４４において、高周波重畳方式による回転角度の推定を継続する一方、所定期間が経過する場合、ステップＳ４６において、角度推定を停止し、そのときの回転角度を記憶する。
【００７３】
なお、ステップＳ４４、Ｓ４６の処理が完了する場合や、ステップＳ４０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００７４】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００７５】
（３）モータジェネレータ１０が停止した後所定期間に渡って回転角度の推定を継続した。これにより、所定期間内にモータジェネレータ１０の起動要求が生じる場合、起動要求が生じた時点において高周波電圧信号ｖｈｄの印加に伴ってモータジェネレータ１０を実際に伝播する信号を安定した状態とすることができ、ひいては精度の高い回転角度情報を取得することができる。また、モータジェネレータ１０の起動要求が所定期間の間生じない場合には、高周波重畳方式による推定を停止することで、騒音の発生や電力消費の増大を極力抑制することができる。
【００７６】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態について、先の第２の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００７７】
上記第１の実施形態では、モータジェネレータ１０の停止時における回転角度の推定値を記憶し、モータジェネレータ１０の起動に際してこれを初期値として高周波重畳方式による回転角度の推定を行った。しかし、モータジェネレータ１０の停止時に、その出力軸が何らかの要因で微少に変化する場合には、モータジェネレータ１０の起動に際して回転角度の初期値として用いる値が適切でなくなることが懸念される。そこで本実施形態では、モータジェネレータ１０の起動に際し、記憶されている回転角度へのロック制御を行う。
【００７８】
図８に、内燃機関１２の再始動処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００７９】
この一連の処理では、まずステップＳ５０において、内燃機関１２の再始動要求があるか否かを判断する。そして再始動要求があると判断される場合、ステップＳ５２において、モータジェネレータ１０の出力軸の回転角度を、先の図４のステップＳ１８において記憶された回転角度にロックする制御を行う。これは、図８に示すように、モータジェネレータ１０の回転角度θと３相を流れる正弦波電流との関係を定めたマップを用いて、停止位置として記憶された電気角に対応する３相の電流を検索し、この電流を流すようにインバータＩＶを操作することで行うことができる。こうしてロック制御を行った後、ステップＳ５４において、モータジェネレータ１０を起動することで内燃機関１２の再始動処理を実行する。
【００８０】
なお、ステップＳ５４の処理が完了する場合や、ステップＳ５０において否定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００８１】
図９に、本実施形態にかかる内燃機関１２の再始動処理態様を示す。詳しくは、図９（ａ）は、スタートフラグの推移を示し、図９（ｂ）は、回転角度の推定処理の実行の有無を規定する角度推定フラグの推移を示し、図９（ｃ）は、ロック制御の実行の有無の推移を示し、図９（ｄ）は、モータジェネレータ１０のトルクの推移を示し、図９（ｅ）は、モータジェネレータ１０の実際の回転角度(電気角)の推移を示す。
【００８２】
図示されるように、時刻ｔ１１においてスタートフラグがオフとなることで内燃機関１２の停止制御を行った後、時刻ｔ１２において上記所定期間が経過することで回転角度の推定処理を停止する。その後、時刻ｔ１３においてスタートフラグが再度オンとなると、ロック制御がなされる。これにより、モータジェネレータ１０の実際の回転角度が時刻ｔ１２において記憶された回転角度からずれていた場合であっても、記憶された回転角度へと制御することができる。そしてロック制御が終了する時刻ｔ１４において、モータジェネレータ１０を起動させる。
【００８３】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）の効果や先の第２の実施形態の上記（３）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００８４】
（４）モータジェネレータ１０を起動させるに先立ち、記憶された回転角度へとモータジェネレータ１０の回転角度をロックするロック制御を行った。これにより、モータジェネレータ１０の起動に際して用いる回転角度情報の信頼性を向上させることができる。
【００８５】
（第４の実施形態）
以下、第４の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００８６】
上記第２の実施形態において述べたように、高周波重畳方式による回転角度の推定が安定するまでにはある程度の時間を要する。そこで、本実施形態では、内燃機関１２の再始動要求が生じるか否かを予測し、再始動要求が生じると予測される場合、高周波重畳方式による回転角度の推定を開始することで、再始動要求が生じた直後から精度の高い回転角度情報を利用可能とする。
【００８７】
図１０に、上記回転角度の推定開始処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００８８】
この一連の処理では、まずステップＳ６０において、内燃機関１２の再始動要求の前兆があるか否かを判断する。この処理は、始動要求を生じさせる条件の一部が成立したか否かによって行うことができる。すなわち例えば、再始動要求が、ブレーキペダルが解放されているとの条件と、アクセルペダルが踏まれているとの条件との論理積条件の成立によって生じるものである場合、ブレーキペダルが解放されるとの条件が成立することで前兆があると判断すればよい。
【００８９】
そして再始動要求の前兆があると判断される場合、ステップＳ６２において、先の図４のステップＳ１８において記憶された回転角度を初期値としつつ高周波重畳方式に基づく回転角度の推定を開始する。これにより、内燃機関１２に再始動の要求が生じた際（ステップＳ６４：ＹＥＳ）には、高周波電圧信号ｖｈｄの印加によってモータジェネレータ１０に実際に伝播する信号が安定し、高周波重畳方式による回転角度の推定の信頼性を高いものとすることができる。
【００９０】
ただし、回転角度の推定開始から所定期間が経過しても内燃機関１２の再始動要求が生じない場合(ステップＳ６６：ＹＥＳ)、回転角度の推定処理を停止する。なお、ステップＳ６８の処理が完了する場合や、ステップＳ６０において否定判断される場合、更にはステップＳ６４において肯定判断される場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【００９１】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【００９２】
（５）内燃機関１２の再始動要求が生じると予測される場合、高周波重畳方式による推定を開始した。これにより、モータジェネレータ１０の起動要求が生じる時点においてモータジェネレータ１０を実際に伝播する周波数信号を安定した状態とすることができ、ひいてはモータジェネレータ１０を迅速に起動させることができる。
【００９３】
（第５の実施形態）
以下、第５の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【００９４】
上述したように、高周波重畳方式による回転角度の推定に際しては、高周波電圧信号ｖｈｄを重畳することに起因して、騒音が生じる。このため、回転角度の推定方式を、極力早期に誘起電圧方式に切り替えることが望ましい。ただし、誘起電圧方式による回転角度の推定精度は、低回転速度において低くなり、また、モータジェネレータ１０のトルクが大きいほど低くなる。これは、上記拡張誘起電圧オブザーバ５０が基本波を前提とするモデルに基づき構築されたものであることによる。すなわち、トルクが大きいほどモータジェネレータ１０に流れる電流が増大し、ひいてはモータジェネレータ１０を実際に流れる電流のうちの基本波よりも高次の成分が増加する。このため、トルクが大きいほど拡張誘起電圧オブザーバ５０のモデル誤差が大きくなる。
【００９５】
ここで、モータジェネレータ１０の要求トルクＴｒは、図１１に示すように、内燃機関１２の冷却水温度が低いほど高く設定される。このため、冷却水温度が低い場合の要求トルクＴｒによっても、誘起電圧方式による推定精度を高く維持することができる回転速度を切り替え閾値としたのでは、冷却水温度が高い場合には、実際には誘起電圧方式による推定精度を高く維持することができる状態においても高周波重畳方式が用いられることとなる。
【００９６】
そこで本実施形態では、誘起電圧方式による回転角度の推定に切り替えるための閾値(所定速度α)を要求トルクＴｒに応じて可変設定することで、極力早期に誘起電圧方式の推定に切り替えるようにする。
【００９７】
図１２に、上記一対の推定方式の切替処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって、例えば所定周期で繰り返し実行される。
【００９８】
この一連の処理では、まずステップＳ７０において、内燃機関１２の回転速度が所定速度α以上であるか否かを判断する。ここで、所定速度αは、要求トルクＴｒの関数であり、要求トルクＴｒが大きいほど大きい値に設定される。そして、所定速度未満である場合には、ステップＳ７２において高周波重畳方式による回転角度の推定処理を行う一方、所定速度α以上となる場合、ステップＳ７４において誘起電圧方式による回転角度の推定処理を行う。
【００９９】
以上説明した本実施形態によれば、先の第１の実施形態の上記（１）、（２）の効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１００】
（６）誘起電圧方式による回転角度の推定処理への切替のための閾値（所定速度α）を、要求トルクＴｒが小さいほど小さくした。これにより、誘起電圧方式による回転角度の推定処理へと極力早期に移行させることができる。
【０１０１】
（第６の実施形態）
以下、第６の実施形態について、先の第５の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１０２】
図１３に、本実施形態にかかる要求トルクＴｒの設定を示す。
【０１０３】
図示されるように、本実施形態では、内燃機関１２の回転速度が高いほど要求トルクＴｒを小さくする。これは、内燃機関１２の回転速度をゼロから上昇させるに際して要求されるトルクが最も大きくなると考えられることに基づく設定である。これにより、モータジェネレータ１０の低回転速度領域における要求トルクＴｒを極力低減することができる。このため、先の図１２に示した処理によって、極力早期に誘起電圧方式の回転角度推定処理に切り替えることができる。
【０１０４】
（第７の実施形態）
以下、第７の実施形態について、先の第５の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。
【０１０５】
上記第５の実施形態では、高周波重畳方式によって推定される回転角度に基づきモータジェネレータ１０の起動処理を行った。しかし、モータジェネレータ１０の回転角度の初期値がわかるなら、モータジェネレータ１０のトルクが小さい場合には、初期値以外の回転角度情報を用いることなくモータジェネレータ１０を起動したとしても比較的良好な起動処理を実現することができる。そこで本実施形態では、要求トルクＴｒが小さい場合、初期値以外の回転角度情報を用いることなくモータジェネレータ１０を起動する。
【０１０６】
図１４に、本実施形態にかかる内燃機関１２の再始動処理の手順を示す。この処理は、制御装置２０によって例えば所定周期で繰り返し実行される。
【０１０７】
この一連の処理では、まずステップＳ８０において、内燃機関１２の再始動要求が生じたか否かを判断する。そして、再始動要求が生じる場合、ステップＳ８２において要求トルクＴｒが閾値トルクＴｒｔｈ以上であるか否かを判断する。この処理は、高周波重畳方式によって推定された回転角度を用いてモータジェネレータ１０を起動する必要があるか否かを判断するためのものである。ここで、閾値トルクＴｒは、初期値以外の回転角度情報を用いることなくモータジェネレータ１０を起動した場合の起動性が許容範囲となる上限のトルクに基づき設定される。
【０１０８】
そしてステップＳ８２において要求トルクＴｒが閾値トルクＴｒｔｈ以上であると判断される場合、ステップＳ８４において、先の図４のステップＳ１８の処理において記憶された回転角度を初期値として高周波重畳方式によって推定される回転角度に基づきモータジェネレータ１０を起動することで内燃機関１２の始動処理を行う。
【０１０９】
一方、閾値トルクＴｒｔｈ未満であると判断される場合、ステップＳ８６において、上記記憶された回転角度を初期値として用いる以外は、回転角度情報を用いることなくモータジェネレータ１０を起動することで内燃機関１２の始動処理を行う。これは、モータジェネレータ１０の起動に際して想定される回転角度の変化に基づき、指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒを算出することで行うことができる。具体的には、αβ変換部３０から出力される実電流ｉα、ｉβのベクトルのノルムと、指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒのノルムとの差に基づき、指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを算出し、これを、想定される回転角度に基づき変換することで、指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒを算出することで行うことができる。
【０１１０】
ステップＳ８４又はステップＳ８６の処理は、内燃機関１２の回転速度が所定速度α以上となるまで行われる（ステップＳ８８：ＹＥＳ）。そして、所定速度α以上となることで、ステップＳ９０において、誘起電圧方式に基づく回転角度の推定に切り替える。
【０１１１】
なお、ステップＳ９０の処理が完了する場合や、ステップＳ８０において否定判断され場合には、この一連の処理を一旦終了する。
【０１１２】
以上説明した本実施形態によれば、先の第５の実施形態の上記効果に加えて、更に以下の効果が得られるようになる。
【０１１３】
（７）モータジェネレータ１０に対する要求トルクＴｒが所定以下の場合、記憶された回転角度を初期値として用いる以外には回転角度情報を用いることなくモータジェネレータ１０を起動させた。これにより、起動に際してのモータジェネレータ１０の制御精度の低下を抑制しつつも、高調波重畳方式を用いることを極力回避することができる。
【０１１４】
（その他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
【０１１５】
・上記第１の実施形態では、再始動に限って前回の停止時の回転角度の推定値に基づき始動を行ったが、これに限らない。走行許可スイッチ（車載制御システムの起動スイッチ）がオンされた際、前回の機関停止時の回転角度の推定値に基づき始動を行ってもよい。
【０１１６】
・上記第３の実施形態においては、再始動要求が生じた場合にロック制御を行ったがこれに限らず、自動停止制御がなされてから再始動要求が生じるまでの間ロック制御を行ってもよい。
【０１１７】
・上記第５の実施形態では、要求トルクＴｒを、内燃機関の冷却水温度に基づき可変設定したが、これに限らない。例えば、冷却水温度と回転速度との双方に基づき可変設定してもよい。
【０１１８】
・上記第７の実施形態において、誘起電圧方式による角度推定のための所定速度αを、固定値としてもよい。
【０１１９】
・回転機としては、ＩＰＭＳＭに限らず、例えば同期リラクタンスモータ（ＳｙｎＲＭ）等であってもよい。また、構造上突極性を有するものに限らず、例えば表面磁石同期モータ等のいわゆる構造上の非突極機であっても、駆動電流によって磁気的に突極性を有することとなるものについては本発明の適用が有効である。更に、永久磁石を備えるものに限らず、例えば巻線界磁式同期機であってもよい。
【０１２０】
・高周波重畳方式の回転角度推定手段としては、高周波電圧信号ｖｈｄをモータジェネレータ１０に印加した際にモータジェネレータ１０を流れる電流の方向に基づき回転角度を推定するものに限らない。例えば、高周波電圧信号ｖｈｄをモータジェネレータ１０に印加した際にモータジェネレータ１０を流れる電流の大きさに基づき回転角度を推定するものであってもよい。すなわち、ｄｑ軸上において電圧印加方向を回転させつつモータジェネレータに高周波電圧信号を印加した際にモータジェネレータを実際に伝播する電流信号の振幅を上記高周波電圧信号の印加方向に対応してプロットした場合、電流信号の振幅は、ｄ軸方向を長軸として且つｑ軸方向を短軸とする楕円形状となる。このため、高周波電圧信号ｖｈｄをモータジェネレータ１０に印加した際にこの印加方向に流れる電流の大きさ(振幅値)によっても、回転角度を推定することができると考えられる。
【０１２１】
・拡張誘起電圧を用いた回転角度推定手段としては、固定座標系での拡張誘起電圧を最小次元オブザーバにて推定する手段に限らない。例えば、「拡張誘起電圧モデルに基づく突極型永久磁石同期モータのセンサレス制御、Ｔ．ＩＥＥ  Ｊａｐａｎ，Ｖｏｌ．１２２−Ｄ，Ｎｏ．１２，２００２」に記載されているように、回転座標系での拡張誘起電圧を最小次元オブザーバにて推定する手段であってもよい。ちなみに、ここでの拡張誘起電圧は、回転座標系にて表現された「磁界によって誘起される電圧」である。
【０１２２】
・モータジェネレータ１０を起動させることで内燃機関１２に初期回転を付与する処理がなされるハイブリッド車としては、上記各実施形態で例示したものに限らない。例えば、内燃機関１２の出力軸にベルトを介してモータジェネレータの出力軸が連結されて且つ、モータジェネレータを利用してアイドルストップ制御を行ういわゆるマイルドハイブリッド車であってもよい。この変更を、先の第４の実施形態に適用する場合にあっても、内燃機関１２の再始動要求の前兆を、再始動実行条件の一部が成立する場合とすればよい。すなわち例えば、再始動実行条件が、変速装置のシフト指示がニュートラル又はパーキングからドライブに切り替えられるとの条件及びブレーキペダルが解放されるとの条件の２つを含む場合において、これらの条件の１つが成立した時点で前兆であると判断してもよい。
【０１２３】
・また、ハイブリッド車にも限らず、車載動力発生装置及び発電機として、モータジェネレータのみを搭載する電気自動車であっても、モータジェネレータの起動処理時間を短縮したり、高周波信号の重畳処理に起因したノイズの発生時間を短縮したりするうえでは、本発明の適用が有効である。
【符号の説明】
【０１２４】
１０…モータジェネレータ、１２…内燃機関、２０…制御装置、２２…インバータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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