(57)【要約】【課題】  電機子の鎖交磁束を精度良く検出できるモータ制御装置の提供を課題とする。【解決手段】  上記課題は、インバータ装置２００とモータジェネレータ１００の電機子巻線１１１との間において授受される電流を検出するための電流センサ２５０，モータジェネレータ１００の電機子巻線１１１の温度を検出するための温度センサ１４０、及びモータジェネレータ１００の界磁１２０の磁極位置を検出するための磁極位置センサ１３０の各センサから出力された信号を入力し、それらのセンサ信号から得られた電流，温度，回転速度の各情報を基にして、モータジェネレータ１００の界磁１２０に設けられた永久磁石１２１から電機子巻線１１１に鎖交する磁束を取得することにより、解決できる。【選択図】図３
2010110141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を備えた電機子及び永久磁石を備えた界磁を有する回転電機と、前記電機子の巻線に電気的に接続され、スイッチング半導体素子によって前記電機子の巻線に入出力される電力を制御する電力変換装置と、を有するシステムに用いられ、前記電力変換装置の作動を制御して前記回転電機の作動を制御する、回転電機の制御装置であって、
複数のパラメータを入力して、前記スイッチング半導体素子のスイッチング動作を制御するためのスイッチング指令を生成し、前記スイッチング指令に対応する信号を前記電力変換装置に出力するための演算処理装置を備え、
前記演算処理装置は、少なくとも、前記電力変換装置と前記電機子の巻線との間において授受される電流を検出するための電流センサ、前記電機子の巻線の温度を検出するための温度センサ、及び前記界磁の磁極位置を検出するための磁極位置センサの各センサから出力された信号を入力し、それらのセンサ信号から得られた電流，温度、前記回転電機の回転速度の各情報を基にして、前記永久磁石から前記電機子の巻線に鎖交する磁束を検出する機能を具備する、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転電機の制御装置において、
前記演算処理装置には、前記鎖交磁束の検出に必要な値として、前記電機子の巻線の抵抗値が予め設定されており、
前記演算処理装置は、前記温度情報に基にして前記巻線抵抗値を補正する、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の回転電機の制御装置において、
前記演算処理装置は、前記回転電機のモデルと比例積分器で構成された磁束オブザーバーを備えており、前記磁束オブザーバーにより前記鎖交磁束を検出する、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の回転電機の制御装置において、
前記演算処理装置には、前記永久磁石の着磁時当初の磁束と前記永久磁石の減磁が生じる磁束との間の磁束が第１磁束閾値として予め設定されており、
前記演算処理装置は、前記検出された鎖交磁束が、前記第１磁束閾値よりも大きく、かつ前記永久磁石の着磁時当初の磁束よりも小さい場合には、前記電機子の巻線を流れる電流のうち、前記回転電機のトルクに影響する電流成分を大きくする、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の回転電機の制御装置において、
前記演算処理装置には、前記永久磁石の着磁時当初の磁束と前記永久磁石の減磁が生じる磁束との間にあり、前記第１磁束閾値よりも小さい磁束が第２磁束閾値として予め設定されており、
前記演算処理装置は、前記検出された鎖交磁束が、前記第１磁束閾値以下、かつ前記第２磁束閾値よりも小さい場合には、前記電機子の巻線を流れる電流を制限し、前記回転電機の出力を制限する、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の回転電機の制御装置において、
前記演算処理装置は、前記検出された鎖交磁束が、前記第２磁束閾値以下、かつ前記永久磁石の減磁が生じる磁束よりも大きい場合には、前記回転電機の駆動を停止する、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項７】
巻線を備えた電機子及び永久磁石を備えた界磁を有する回転電機と、前記電機子の巻線に電気的に接続され、スイッチング半導体素子によって前記電機子の巻線に入出力される電力を制御する電力変換装置と、を有するシステムに用いられ、前記電力変換装置の作動を制御して前記回転電機の作動を制御する、回転電機の制御装置であって、
複数のパラメータを入力して、前記スイッチング半導体素子のスイッチング動作を制御するためのスイッチング指令を生成し、前記スイッチング指令に対応する信号を前記電力変換装置に出力するための演算処理装置を備え、
前記演算処理装置には、前記永久磁石から前記電機子の巻線に鎖交する磁束を検出する機能が具備されていると共に、前記永久磁石の着磁時当初の磁束と前記永久磁石の減磁が生じる磁束との間の磁束が第１磁束閾値として予め設定されており、
前記演算処理装置は、前記検出された鎖交磁束が、前記第１磁束閾値よりも大きく、かつ前記永久磁石の着磁時当初の磁束よりも小さい場合には、前記電機子の巻線を流れる電流のうち、前記回転電機のトルクに影響する電流成分を大きくする、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項８】
請求項７に記載の回転電機の制御装置において、
前記演算処理装置には、前記永久磁石の着磁時当初の磁束と前記永久磁石の減磁が生じる磁束との間にあり、前記第１磁束閾値よりも小さい磁束が第２磁束閾値として予め設定されており、
前記演算処理装置は、前記検出された鎖交磁束が、前記第１磁束閾値以下、かつ前記第２磁束閾値よりも小さい場合には、前記電機子の巻線を流れる電流を制限し、前記回転電機の出力を制限する、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の回転電機の制御装置において、
前記演算処理装置は、前記検出された鎖交磁束が、前記第２磁束閾値以下、かつ前記永久磁石の減磁が生じる磁束よりも大きい場合には、前記回転電機の駆動を停止する、
ことを特徴とする回転電機の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機の制御装置に関し、代表的には精度の高い磁束検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
界磁に永久磁石を備えた回転電機では、永久磁石の磁束が温度上昇により変化する、さらには過熱により不可逆減磁に至ると、トルクが変動して所望の出力が得られなくなる。このため、界磁に永久磁石を備えた回転電機では、電機子の鎖交磁束を検出する必要がある。電機子の鎖交磁束を検出する背景技術としては、例えば特許文献１，２に開示された磁束推定或いは磁束測定技術が以前より知られている。
【０００３】
特許文献１，２には２通りの方式が開示されている。その１つは、永久磁石或いは電機子巻線の温度に対する磁束テーブルを備え、検出された永久磁石或いは電機子巻線の温度を参照パラメータとして磁束テーブルから磁束を求める方式である。もう１つは、モータモデル或いは磁束推定器を備え、回転電機の電圧，電流，回転速度の実測値或いは指令値を入力パラメータとしてモータモデル或いは磁束推定器から磁束を求める方法である。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５１７００号公報
【特許文献２】特開２００２−９５３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前者のように、温度に対する磁束テーブルを用いた方式では、温度と磁束が１対１の関係にある。しかし、永久磁石の磁束変化は温度だけでなく、永久磁石にかかる逆磁界、すなわち電機子巻線に流れる電流によっても変化する。このため、電機子の鎖交磁束を精度よく求めるためには、電流による永久磁石の磁束変化を十分に考慮する必要がある。
【０００６】
また、後者のように、モータモデル或いは磁束推定器を用いた方式では、磁束の算出にあたり、回転電機の端子電圧から電機子巻線の電圧降下分を減算する必要がある。しかし、電機子巻線の電圧降下は電機子巻線の抵抗の大きさに関係して変化する。また、電機子巻線の抵抗の大きさは温度変化に関係して変化する。このため、電機子の鎖交磁束を精度よく求めるためには、それらの関係を十分に考慮する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の代表的なものは、電機子の鎖交磁束を精度良く検出できる回転電機の制御装置を提供する。
【０００８】
ここに、本発明の代表的なものは、少なくとも、電力変換装置と回転電機の電機子巻線との間において授受される電流を検出するための電流センサ，回転電機の電機子巻線の温度を検出するための温度センサ、及び回転電機の界磁の磁極位置を検出するための磁極位置センサの各センサから出力された信号を入力し、それらのセンサ信号から得られた電流，温度，回転電機の回転速度の各情報を基にして、回転電機の界磁に設けられた永久磁石から電機子巻線に鎖交する磁束を推定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の代表的なものによれば、鎖交磁束の検出にあたり、温度だけでなく、永久磁石にかかる逆磁界、すなわち電機子巻線に流れる電流による永久磁石の磁束変化を十分に考慮できる。また、本発明の代表的なものによれば、鎖交磁束の検出にあたり、電機子巻線の温度による電機子巻線の抵抗の大きさを十分に考慮できる。
【００１０】
従って、本発明の代表的なものによれば、電機子の鎖交磁束を精度良く検出できる回転電機の制御装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【００１２】
以下の実施例においては、本発明を、パラレルハイブリッド方式の駆動システムを備えた車両のモータジェネレータ駆動システムに適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１３】
パラレルハイブリッド方式の駆動システムは、内燃機関であるエンジンとモータジェネレータとを駆動輪に対してエネルギーの流れ的に並列に配置（構造的には、動力伝達制御機構であるクラッチを介してエンジンとモータジェネレータとを機械的に直列に接続）し、エンジンの回転動力による駆動輪の駆動，モータジェネレータの回転動力による駆動輪の駆動、及びエンジンと電動発電機の両方の回転動力による駆動輪の駆動ができるように構成されている。
【００１４】
ハイブリッド方式としては、内燃機関であるエンジンの回転動力を用いて発電機を駆動し、この駆動によって発生した電力を用いてモータジェネレータを駆動し、この駆動によって発生した回転動力を用いて駆動輪を駆動する、いわゆるエンジンから駆動輪までのエネルギーの流れがシリーズであるシリーズハイブリッド方式がある。また、ハイブリッド方式としては、上記パラレルハイブリッド方式と上記シリーズハイブリッド方式とを組み合わせたシリーズ・パラレルハイブリッド方式（エンジンの回転動力の一部を発電用モータジェネレータに分配して発電させ、これにより得られた電力により駆動用モータジェネレータを駆動できるように、遊星歯車機構などの動力伝達機構を用いてエンジンと２つのモータジェネレータとを機械的に接続した方式）がある。本発明は、それらのハイブリッド方式の駆動システムを備えた車両のモータジェネレータ駆動システムに適用しても構わない。
【００１５】
また、本発明は、電動力を唯一の動力源とする駆動システムを備えた車両のモータジェネレータ駆動システムに適用しても構わない。
【００１６】
さらに、車両のモータジェネレータ駆動システムとしては、エンジンにベルトを介して機械的に接続され、エンジンの始動時、特に車両の停止時にエンジンを停止し、車両の発進時に再びエンジンを始動させるエンジン再始動時（アイドルストップ運転時）に、モータジェネレータをモータとして動作させ、駆動力をエンジンに供給する機能と、エンジンの駆動力によりモータジェネレータをジェネレータとして動作させて、モータジェネレータの電源であるバッテリを充電する簡易ハイブリッド方式のシステムがある。また、上記簡易ハイブリッド方式のシステムに、車両の加速時などの高負荷運転時に、モータジェネレータをモータとして動作させて得られる駆動力をエンジンの駆動力に加えて車両を駆動する、いわゆるトルクアシスト機能を加えた簡易ハイブリッド方式のシステムがある。本発明は、それらの簡易ハイブリッド方式のシステムに適用しても構わない。
【００１７】
車両としては、上記ハイブリッド方式のシステムを備えたハイブリッド自動車，電動力を唯一の動力源とする駆動システムを備えた純正電気自動車などの普通自動車，バス（乗合車両），トラック（貨物車両）など、普通自動車よりも重量が大きい大型自動車，ハイブリッド電車などの鉄道車両，荷物の積み下ろし作業に用いられるフォークリフトトラック，土木作業や建設作業に用いられる車両など、作業に必要な装置を搭載した特殊車両などがある。
【００１８】
以下の実施例においては、車両として、ハイブリッド自動車を例に挙げて説明する。
【００１９】
以下において説明する実施例の構成は、車両のモータジェネレータ駆動システムとは別のモータ駆動システム、例えば工場機器の駆動に用いられる産業用モータ駆動システムや家庭用電気製品の駆動に用いられる家庭用モータ駆動システムに適用してもよい。特に界磁に永久磁石を用いた回転電機の駆動システムにとって好適である。
【００２０】
まず、図１を用いて、本実施例のハイブリッド自動車１の駆動システムの構成について説明する。
【００２１】
本実施例のハイブリッド自動車（以下、「ＨＥＶ」と記述する）１の駆動システムは２つのシステムから構成されている。その１つは、内燃機関であるエンジン４を動力源としたエンジンシステムである。エンジンシステムは、主としてＨＥＶ１の駆動源として用いられる。もう１つは、モータジェネレータ１００を動力源とした車載電機システムである。車載電機システムは、主としてＨＥＶ１の駆動源及びＨＥＶ１の電力発生源として用いられる。
【００２２】
車体（図示省略）のフロント部には車軸３が回転可能に軸支されている。車軸３の両端には１対の前輪２が設けられている。車体のリア部には、図示省略したが、両端に１対の後輪が設けられた車軸が回転可能に軸支されている。本実施例のＨＥＶ１では、前輪２を、動力によって駆動される主輪、図示省略した後輪を、連れ回される従輪とする、いわゆる前輪駆動方式を採用している。駆動方式としては後輪駆動方式や４輪駆動方式を採用しても構わない。
【００２３】
車軸３の中央部にはデファレンシャルギア（以下、「ＤＥＦ」と記述する）７が設けられている。車軸３はＤＥＦ７の出力側に機械的に接続されている。ＤＥＦ７の入力側には変速機６の出力軸が機械的に接続されている。ＤＥＦ７は、変速機６によって変速されて伝達された回転駆動力を左右の前輪車軸３に分配する差動式動力分配機構である。変速機６の入力側にはモータジェネレータ１００の出力側が機械的に接続が接続されている。モータジェネレータ１００の入力側には、動力伝達制御機構であるクラッチ５を介してエンジン４の出力側が機械的に接続されている。クラッチ５は、エンジン４の回転動力を前輪２に伝達する場合には締結状態、エンジン４の回転動力を前輪２に伝達しない場合には切離し状態になり、これにより、動力の伝達を制御する。
【００２４】
尚、モータジェネレータ１００及びクラッチ５は、変速機６の筐体の内部に収納されている。
【００２５】
モータジェネレータ１００は、電機子巻線１１１を備えた電機子（本実施例では固定子）１１０と、電機子１１０に空隙を介して対向配置され、永久磁石１２１を備えた界磁（本実施例では回転子）１２０を有する回転電機であり、力行時にはモータとして、発電時（回生時）にはジェネレータとして、それぞれ機能する。
【００２６】
モータジェネレータ１００がモータとして機能する場合、バッテリ３００に蓄積された電気エネルギーが、電力変換装置であるインバータ装置２００を介して電機子巻線１１１に供給される。これにより、モータジェネレータ１００は電機子１１０と界磁１２０との間の磁気的作用により回転動力（機械エネルギー）を発生する。発生した回転動力は変速機６及びＤＥＦ７を介して車軸３に伝達され、前輪２を駆動する。モータジェネレータ１００がジェネレータとして機能する場合、前輪２から伝達された機械エネルギー（回転動力）により駆動される。これにより、モータジェネレータ１００は電機子１１０と界磁１２０との間の磁気的作用により電機子巻線１１１に電力を発生する。発生した電力はインバータ装置２００を介してバッテリ３００に供給されて充電される。
【００２７】
モータジェネレータ１００の駆動は、電機子１１０とバッテリ３００との間の電力がインバータ装置２００によって制御されることにより制御される。すなわちインバータ装置２００はモータジェネレータ１００の制御装置である。インバータ装置２００は、スイッチング半導体素子のスイッチング動作によって電力を直流から交流、交流から直流に変換する電力変換装置であり、パワーモジュール２１０，パワーモジュール２１０に実装されたスイッチング半導体素子を駆動する駆動回路２３０，パワーモジュール２１０の直流側に電気的に並列に接続され、直流電圧を平滑する電解コンデンサ２２０、及びパワーモジュール２１０のスイッチング半導体素子のスイッチング指令を生成し、このスイッチング指令に対応する信号を駆動回路２３０に出力するモータ制御装置２６０を備えている。パワーモジュール２１０の交流側には電機子１１０が、直流側にはバッテリ３００がそれぞれ電気的に接続されている。
【００２８】
モータ制御装置２６０には、スイッチング指令を生成に必要な入力パラメータを取得するために、ハイブリッド制御装置８から出力された指令信号，電圧センサ２４０から出力された電圧信号，磁極位置センサ１３０から出力された回転位置信号，電流センサ２５０から出力された電流信号，温度センサ１４０から出力された温度信号が入力されている。
【００２９】
ハイブリッド制御装置８は、運転者からのトルク要求，車両の速度など、車両の運転状態を示す複数の状態パラメータに基づいて、モータ制御装置２６０に対するモータジェネレータトルク指令、及び図示省略したエンジン制御装置に対するエンジントルク指令をそれぞれ生成し、モータジェネレータトルク指令に対応する信号をモータ制御装置２６０に出力すると共に、エンジントルク指令対応する信号をエンジン制御装置にそれぞれ出力する電子機器である。
【００３０】
エンジン制御装置は、エンジン４のコンポーネント機器である空気絞り弁，燃料噴射弁，吸排気弁などの駆動を制御する電子機器であり、ハイブリッド制御装置８の出力信号から取得したエンジントルク指令に基づいて各コンポーネント機器の駆動指令を生成し、各駆動指令に対応する信号を各コンポーネント機器の駆動回路に出力する。
【００３１】
電圧センサ２４０は、バッテリ３００或いはパワーモジュール２１０の直流側の入出力電圧を検出するための電子機器であり、インバータ装置２００内に搭載されている。本実施例では、入力電圧を抵抗素子の直列接続回路を用いて分圧する分圧回路方式のものを電圧センサ２４０として用いているが、その他の方式のものを用いても構わない。
【００３２】
磁極位置センサ１３０は、界磁１２０の磁極位置及び界磁１２０の回転速度を検出するための電子機器であり、モータジェネレータ１００の回転軸上に同心状に配置されている。本実施例では、１次，２次巻線を有する固定子、及び極対数のリラクタンス変化を有する回転子を備え、回転子のリラクタンス変化を固定子の１次，２次巻線を用いて検知するレゾルバを磁極位置センサ１３０として用いているが、ＭＲセンサ，ホール素子などの磁気抵抗素子を用いたもの、エンコーダなどの光学式素子を用いたものなど、その他のものを用いても構わない。また、磁極位置センサ１３０としては、誘起電圧などの電気特性から磁極位置を推定するセンサレス方式を用いても構わない。
【００３３】
電流センサ２５０は、パワーモジュール２１０の交流側と電機子１１０との間の入出力電流を検出するための電子機器であり、インバータ装置２００内に搭載されている。本実施例では、導体を流れる電流によって鉄心に発生する磁束を磁気抵抗素子、例えばホール素子を用いて検知するものを電流センサ２５０として用いているが、シヤント抵抗器に電流を流してその両端に発生する電圧を検知するものなど、その他のものを用いても構わない。
【００３４】
温度センサ１４０は、電機子巻線１１１の温度を検出するための電子機器であり、電機子巻線１１１に埋め込まれている。本実施例では、サーミスタなどの温度抵抗素子を用いたものを温度センサ１４０として用いているが、その他のものを用いても構わない。
【００３５】
バッテリ３００は、モータジェネレータ１００の駆動用電源電源を構成する、公称出力電圧２００ボルト以上の高電圧の蓄電装置である。バッテリ３００にはリチウムイオン電池或いはニッケル水素電池が用いられている。
【００３６】
バッテリ３００には、バッテリ３００よりも電圧の低いバッテリ（図示省略）が電気的に接続されている。低圧バッテリは、ライトやオーディオなどの車載補機及び電子制御装置などの動作電源である、公称出力電圧１２ボルトの鉛電池であり、図示省略したＤＣ−ＤＣコンバータを介してバッテリ３００に電気的に接続されている。ＤＣ−ＤＣコンバータは、直流電力を、所定の電圧に昇降圧された直流電力に変換するための電力変換装置である。
【００３７】
次に、図２に用いて、モータジェネレータ駆動システムの電気的回路構成について説明する。
【００３８】
モータジェネレータ１００は、鉄心に巻かれたＵ相，Ｖ相，Ｗ相の３相の巻線１１１Ｕ，１１１Ｖ，１１１ＷがＹ（スター）結線された電機子巻線１１１を有する電機子（固定子）１１０と、磁極鉄心に埋め込まれた複数の永久磁石１２１を有する界磁（回転子）１２０とを備え、力行時には、三相交流電力の供給を受けて回転磁界を発生する電機子１１０と界磁１２０との間の磁気的作用により界磁１２０が回転磁界の回転速度に同期して回転し、発電時には、界磁１２０の界磁磁束が界磁１２０の回転によって電機子巻線１１１に鎖交することにより三相交流電力を発生して電機子巻線１１１から出力する永久磁石界磁型三相交流同期機である。
【００３９】
尚、本実施例では、電機子巻線１１１を三相巻線により構成したが、二相や六相など、他の多相巻線により構成しても構わない。
【００４０】
また、本実施例では、電機子巻線１１１をＹ結線により構成したが、Δ（デルタ）結線により構成しても構わない。
【００４１】
電機子巻線１１１はパワーモジュール２１０の交流側端子に電気的に接続されている。パワーモジュール２１０は６つのスイッチング半導体素子２１１Ｕ，２１１Ｖ，２１１Ｗ，２１２Ｕ，２１２Ｖ，２１２Ｗを備え、電力を直流から交流に、交流から直流に変換する電力変換回路（主回路）を構成している。すなわち電力変換回路は、各相毎に、上アームを構成するスイッチング半導体素子２１１Ｕ，２１１Ｖ，２１１Ｗ（エミッタ電極）と、下アームを構成するスイッチング半導体素子２１２Ｕ，２１２Ｖ，２１２Ｗ（コレクタ電極）とを電気的に直列に接続して、アームと呼ばれる直列回路を構成し、さらに、三相の直列回路を電気的に並列に接続（三相ブリッジ接続）することにより構成されている。スイッチング半導体素子にはＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）を用いている。
【００４２】
尚、本実施例では、スイッチング半導体素子としてＩＧＢＴを用いたが、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いても構わない。
【００４３】
また、本実施例では、電力変換回路を電機子巻線１１１の相数に合わせて三相ブリッジ回路で構成したが、電機子巻線１１１が二相の場合には二相ブリッジにより、六相の場合には六相ブリッジにより電力変換回路を構成する。
【００４４】
さらに、各アームに流れる電流が大きい場合には、各アームを、２個以上のスイッチング半導体素子の並列接続から構成して、スイッチング半導体素子に流れる電流を分散し、１個あたりに流れる電流を小さくすればよい。
【００４５】
６つのスイッチング半導体素子２１１Ｕ，２１１Ｖ，２１１Ｗ，２１２Ｕ，２１２Ｖ，２１２Ｗのそれぞれのコレクタ電極とエミッタ電極との間には電気的に逆並列にダイオードが接続されている。各スイッチング半導体素子とダイオードとの接続関係は次の通りである。
【００４６】
スイッチング半導体素子２１１Ｕ            ダイオード２１３Ｕ
スイッチング半導体素子２１２Ｕ            ダイオード２１４Ｕ
スイッチング半導体素子２１１Ｖ            ダイオード２１３Ｖ
スイッチング半導体素子２１２Ｖ            ダイオード２１４Ｖ
スイッチング半導体素子２１１Ｗ            ダイオード２１３Ｗ
スイッチング半導体素子２１２Ｗ            ダイオード２１４Ｗ
【００４７】
尚、ＭＯＳＦＥＴには寄生ダイオードが存在するので、ＩＧＢＴのように、別途、ダイオード素子を設ける必要がない。
【００４８】
各アームの中点、すなわちＵ相のアームであれば、スイッチング半導体素子２１１Ｕのエミッタ電極とスイッチング半導体素子２１２Ｕのコレクタ電極との接続点には、電機子巻線１１１のＵ相巻線１１１Ｕが電気的に接続されている。これと同様に、Ｖ相アームの中点には電機子巻線１１１のＶ相巻線１１１Ｖが電気的に接続されている。Ｗ相アームの中点には電機子巻線１１１のＷ相巻線１１１Ｗが電気的に接続されている。
【００４９】
電力変換回路（ブリッジ回路）の一端側、すなわちスイッチング半導体素子２１１Ｕ，２１１Ｖ，２１１Ｗのコレクタ電極にはバッテリ３００の正極側が電気的に接続されている。電力変換回路（ブリッジ回路）の他端側、すなわちスイッチング半導体素子２１２Ｕ，２１２Ｖ，２１２Ｗのエミッタ電極にはバッテリ３００の負極側が電気的に接続されている。電力変換回路（ブリッジ回路）の両端には電解コンデンサ２２０が電気的に並列に接続されている。電解コンデンサ２２０は、バッテリ３００から電力変換回路（ブリッジ回路）の両端に印加される直流電圧或いは電力変換回路（ブリッジ回路）の両端からバッテリ７に印加される直流電圧を平滑する。
【００５０】
６つのスイッチング半導体素子２１１Ｕ，２１１Ｖ，２１１Ｗ，２１２Ｕ，２１２Ｖ，２１２Ｗの各々のゲート電極には、駆動回路２３０から出力されたゲート駆動信号が供給されている。これにより、６つのスイッチング半導体素子２１１Ｕ，２１１Ｖ，２１１Ｗ，２１２Ｕ，２１２Ｖ，２１２Ｗの各々はスイッチング動作する。駆動回路２３０は、回路基板に実装された複数の電子部品により構成された電子機器であり、モータ制御装置２６０から出力されたスイッチング指令に基づいてゲート駆動信号を出力し、６つのスイッチング半導体素子のゲート電極に供給する。
【００５１】
モータ制御装置２６０は、ハイブリッド制御装置８から出力された指令信号，電圧センサ２４０から出力された電圧信号，電流センサ２５０から出力された三相分の電流信号，磁極位置センサ１３０から出力された回転位置信号，温度センサ１４０から出力された温度信号を入力し、それらの信号から得られた複数の情報（トルク指令値，直流電圧値，三相分の交流電流値，界磁１２０の回転位置，電機子巻線１１１の温度）を、モータジェネレータ１００を制御するための入力パラメータとして、駆動回路２３０に入力されるスイッチング指令を演算し、そのスイッチング指令に対応する信号を駆動回路２３０に出力する電子機器である。
【００５２】
また、モータ制御装置２６０は、車内通信網（ＣＡＮ）を介してハイブリッド制御装置８及びエンジン制御装置など、他の電子制御装置に電気的に接続されており、それらの電子制御装置との間において信号を送受信できる。これにより、モータ制御装置２６０は、モータジェネレータ１００の制御に必要な情報を他の電子制御装置から入手できると共に、他の電子制御装置に対して自身が持っている情報を提供できる。
【００５３】
尚、本実施例では、有線による通信方式を用いたが、無線による通信方式を用いても構わない。
【００５４】
次に、図３を用いて、モータ制御装置２６０の制御機能について説明する。
【００５５】
モータ制御装置２６０は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記述する）を含む複数の電子部品が回路基板に実装されて構成された電子機器であり、パワーモジュール２１０，コンデンサ２２０，駆動回路２３０などと共にインバータ装置２００の筐体内部に収納され、信号線を介して駆動回路２３０に電気的に接続されている。
【００５６】
マイコンは、予めメモリに格納されたプログラムにしたがって動作し、複数の入力パラメータを基にしてスイッチング指令を生成し、そのスイッチング指令に対応する信号、本実施例ではＰＷＭ（パルス幅変調）信号を出力すると共に、電機子巻線１１１に鎖交する永久磁石１２１の磁束を検出し、この検出結果に基づいて、トルク補償，電流制限などを実行する。
【００５７】
機能ブロックを用いてマイコンの制御機能を示すと、マイコンは、電流指令発生部２６１，電流制御部２６２，２相３相変換部２６３，ＰＷＭ信号発生部２６３，磁極位置・回転速度検出部２６５，３相２相変換部２６６，磁束制御部４００、及び電流指令補正部５００の各処理部を備え、上記制御処理を行っている。
【００５８】
マイコンには、ハイブリッド制御装置８から出力された指令信号，電圧センサ２４０から出力された電圧信号，電流センサ２５０から出力された電流信号（三相分），磁極位置センサ１３０から出力された回転位置信号，温度センサ１４０から出力された温度信号が入力されている。マイコンでは、それらの信号からトルク指令値τ*，直流電圧値Ｖdc，交流電流値Ｉu，Ｉv，Ｉw，回転位置Ｐr，電機子巻線温度Ｔaをそれぞれ取得或いは検出し、それらを、モータジェネレータ１００を制御するための入力パラメータとして演算を行う。
【００５９】
回転位置Ｐrは磁極位置・回転速度検出部２６５に入力される。磁極位置・回転速度検出部２６５は回転位置Ｐrに基づいて磁極位置（電圧位相）θ及び界磁１２０の回転速度ωを検出する。磁極位置θは２相３相変換部２６３及び３相２相変換部２６６に入力される。回転速度ωは電流指令発生部２６１及び磁束制御部４００に入力される。
【００６０】
交流電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwは３相２相変換部２６６に入力される。３相２相変換部２６６は磁極位置θ及び交流電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwに基づいて、３つの交流量である交流電流値Ｉu，Ｉv，Ｉwを、２つの直流量であるｄ−ｑ軸回転座標系、すなわちｄ軸（磁極位置（磁束）方向成分）電流値Ｉd，ｑ軸（ｄ軸に直交する方向の成分であり、トルクに寄与する成分）電流値Ｉqに変換して出力する。座標変換は、所定の変換式を用いた演算により行う。ｄ軸電流値Ｉd及びｑ軸電流値Ｉqは電流制御部２６２及び磁束制御部４００に入力される。
【００６１】
電機子巻線温度Ｔaは磁束制御部４００に入力される。電機子巻線温度Ｔaは、モータ制御の分野において通常、モータジェネレータ１００の過熱保護のため（予め設定した温度閾値と比較し、電機子巻線温度Ｔaがその閾値を超えた場合には温度異常としてモータジェネレータ１００の駆動を停止或いは制限するため）に、モータジェネレータ１００の温度監視用として用いられている。しかし、本実施例では、その保護のみならず、電機子巻線１１１に鎖交する永久磁石１２１の磁束を検出するためのパラメータとして電機子巻線温度Ｔaを用いている。本実施例によれば、電機子巻線温度Ｔaを用いているので、高精度に鎖交磁束を検出できる。これにより、本実施例では、トルク指令値とほとんど誤差のないトルクをモータジェネレータ１００から出力でき、高精度なトルク制御を行える。
【００６２】
トルク指令値τ*は電流指令発生部２６１に入力される。電流指令発生部２６１には、トルク指令値τ*及び回転速度ωを引数として設定されたｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値テーブル（マップ）が予め用意されている。これにより、電流指令発生部２６１は、トルク指令値τ*及び回転速度ωを参照し、ｄ軸電流指令値及びｑ軸電流指令値テーブル（マップ）からｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を検索して取得する。ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*は電流指令補正部５００及び磁束制御部４００に入力される。
【００６３】
電流指令補正部５００にはｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*の他に、磁束制御部２８０から出力されたｄ軸電流指令補正値Ｉd*′及びｑ軸電流指令補正値Ｉq*′入力される。電流指令補正部５００は、ｄ軸電流指令値Ｉd*に対してｄ軸電流指令補正値Ｉd*′を、ｑ軸電流指令値Ｉq*に対してｑ軸電流指令補正値Ｉq*′をそれぞれ加算して、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を補正し、ｄ軸電流補正指令値Ｉda*及びｑ軸電流指令補正値Ｉqa*を出力する。ｄ軸電流補正指令値Ｉda*及びｑ軸電流補正指令値Ｉqa*は電流制御部２６２に入力される。
【００６４】
電流制御部２６２には、ｄ軸電流値Ｉd，ｑ軸電流値Ｉq，ｄ軸電流補正指令値Ｉda*及びｑ軸電流補正指令値Ｉqa*が入力される。電流制御部２６２は、ｄ軸電流値Ｉdがｄ軸電流補正指令値Ｉda*に、ｑ軸電流値Ｉqがｑ軸電流補正指令値Ｉqa*にそれぞれ一致するようにフィードバック制御を行う。具体的には、電流制御部２６２は、ｄ軸電流値Ｉdとｄ軸電流補正指令値Ｉda*との差分、及びｑ軸電流値Ｉqとｑ軸電流補正指令値Ｉqa*との偏差（差分）が零になるように、ベクトル制御用のモータモデル式を用いてｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を演算して出力する。ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*は２相３相変換部２６３に入力される。
【００６５】
２相３相変換部２６３には、直流電圧値Ｖdc，磁極位置θ，ｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*が入力される。２相３相変換部２６３は、入力された直流電圧値Ｖdc及び磁極位置θを基に、入力されたｄ軸電圧指令値Ｖd*及びｑ軸電圧指令値Ｖq*を、三相の電圧指令値、すなわちＵ相電圧指令値Ｖu*，Ｖ相電圧指令値Ｖv*及びＷ相電圧指令値Ｖw*に変換して出力する。座標変換は、所定の変換式を用いた演算により行う。Ｕ相電圧指令値Ｖu*，Ｖ相電圧指令値Ｖv*及びＷ相電圧指令値Ｖw*はＰＷＭ信号発生部２６４に入力される。
【００６６】
ＰＷＭ信号発生部２６４は、入力されたＵ相電圧指令値Ｖu*，Ｖ相電圧指令値Ｖv*及びＷ相電圧指令値Ｖw*に基づく各相の変調正弦波と三角搬送波との比較に基づいて、デットタイムを設けた形で各相の上下アームのＰＷＭ信号Ｕ１PWM，Ｕ２PWM，Ｖ１PWM，Ｖ２PWM，Ｗ１PWM，Ｗ２PWMを生成し出力する。生成されたＰＷＭ信号Ｕ１PWM，Ｕ２PWM，Ｖ１PWM，Ｖ２PWM，Ｗ１PWM，Ｗ２PWMは駆動回路２３０に入力される。デットタイムは、スイッチングの遅れによって上下アームが同時にオンして上下アームが短絡しないように設けられた、上下アームのいずれもオンしない期間である。
【００６７】
駆動回路２３０に入力されたＰＷＭ信号Ｕ１PWM，Ｕ２PWM，Ｖ１PWM，Ｖ２PWM，Ｗ１PWM，Ｗ２PWMは、駆動回路２３０においてレベルシフト，増幅などにより、各スイッチング半導体素子の駆動に適した駆動信号にされた後、各スイッチング半導体素子のゲート電極に供給される。駆動信号が入力された各スイッチング半導体素子はオン，オフが制御される。これにより、バッテリ３００から供給された直流電力が所定の電圧及び位相の三相交流電力に変換されて電機子巻線１１１に供給され、モータジェネレータ１００の駆動が制御される。
【００６８】
次に、図４〜図６を用いて、磁束制御部４００の処理機能について説明する。
【００６９】
モータジェネレータ１００の界磁１２０に設けられた永久磁石１２１、例えばネオジウム磁石は、表面に生じる渦電流などによって発熱して温度上昇したり、電機子巻線１１１に流れる電流によって生じる逆磁界の影響を受けたりすると、発生する磁束が減少する。また、発熱が著しく過熱状態に陥った場合には減磁に至る場合もある。このような状態になると、トルク指令値（運転者の要求値）を満たすトルクが出力できないなどの状態が生じる。このため、永久磁石１２１の状態、すなわち電機子巻線１１１に鎖交する永久磁石１２１の磁束の状態を監視し、その状態に応じて、磁束の減少分の補償、すなわちトルク補償や電流制限を行う必要がある。そこで、本実施例では、モータ制御装置２６０（マイコン）に磁束制御部４００の制御機能を付加している。
【００７０】
磁束制御部４００は、図４に示すように、鎖交磁束検出部４１０，減磁判定部４２０、及び電流指令補正値演算部４３０の各処理部から構成されており、入力パラメータとして、ｄ軸電流指令値Ｉd*，ｑ軸電流指令値Ｉq*，ｄ軸電流値Ｉd，ｑ軸電流Ｉq，ｑ軸電圧指令値Ｖq*，回転速度ω及び電機子巻線温度Ｔaを入力している。
【００７１】
鎖交磁束検出部４１０では、ｄ軸電流値Ｉd，ｑ軸電流Ｉq，ｑ軸電圧指令値Ｖq*，回転速度ω及び電機子巻線温度Ｔaを入力パラメータとして、磁束オブザーバー４１１を用いて磁束推定値（鎖交磁束）Φ＾を推定（検出）している。磁束オブザーバー４１１は、モータモデル及び比例積分（ＰI）補償器４１２により構成されており、演算した推定電流ＬqＩq＾と実電流ＬqＩqとの偏差である推定誤差ｅを比例積分補償器４１２により比例積分して磁束推定値（鎖交磁束）φ＾を演算する。
【００７２】
モータモデルは、数１に示すｄｑ軸電圧方程式に基づいて設定する。
【００７３】
【数１】
2010110141.tif 000003
【００７４】
Ｖd  ｄ軸電圧値［Ｖ］
Ｖq  ｑ軸電圧値［Ｖ］
Ｉd  ｄ軸電流値［Ａ］
Ｉq  ｑ軸電流値［Ａ］
Ｌd  ｄ軸インダクタンス値［Ｈ］
Ｌq  ｑ軸インダクタンス値［Ｈ］
Ｒ    電機子巻線相抵抗値［Ω］
ω    電気角速度［rad／ｓ］
φ    電機子巻線に鎖交する磁束の実効値［Ｗb］
ｐ    微分演算子
尚、ｄ軸インダクタンス値Ｌd，ｑ軸インダクタンス値Ｌq、及び電機子巻線相抵抗値Ｒはモータジェネレータ１００の仕様によって決まる値であり、予め設定される。
【００７５】
数１に示す方程式において磁束情報はｑ軸電圧方程式のみに含まれている。このため、モータモデルの式は、数２に示すｑ軸電圧方程式とする。
【００７６】
【数２】
2010110141.tif 000004
【００７７】
Ｖq*  ｑ軸電圧指令値［Ｖ］
Ｉq＾  ｑ軸電流推定値［Ａ］
Ｉd  ｄ軸電流センサ値［Ａ］
φ＾  磁束推定値［Ｗb］
磁束推定値φ＾は、数３に示す通り、推定電流ＬqＩq＾と実電流ＬqＩqとの偏差である推定誤差ｅを比例積分して求めることができる。
【００７８】
【数３】
2010110141.tif 000005
【００７９】
Ｋ  ゲイン
ここで、数３に示すゲインＫは比例積分補償器２７２による比例積分を示す。比例積分補償器２７２では、推定誤差ｅに比例ゲインＫpをかけた演算結果Ｋpｅと、推定誤差ｅに積分ゲインＫIを掛けて推定誤差ｅを積分した演算結果ＫI∫ｅｄｔとを加算器により加算し、この加算結果を磁束推定値φ＾として出力する。
【００８０】
そして、数２に示すモータモデルの式に、数３に示す磁束推定値φ＾を代入すると、数４に示す通り、本実施例の磁束オブザーバー４１１の構成を示す式になる。
【００８１】
【数４】
2010110141.tif 000006
【００８２】
Ｋp  比例ゲイン
ＫI  積分ゲイン
尚、比例ゲインＫp及び積分ゲインＫIを適切に与えることで、磁束推定時間を任意に設定できる。
【００８３】
磁束オブザーバー４１１では、数４の右辺の２項目に示す通り、電機子巻線相抵抗値Ｒをｑ軸インダクタンス値で除算して、これを推定電流ＬqＩq＾に乗算し、これをｑ軸電圧指令値Ｖq*から減算している。電機子巻線相抵抗値Ｒは、前述したように、モータジェネレータ１００の仕様によって決まる固定値である。しかし、電機子巻線相抵抗値Ｒは温度変化に関係して変化する。このため、鎖交磁束の検出に電機子巻線相抵抗値Ｒを固定値のまま用いた場合、誤差が生じ、鎖交磁束を精度よく（正確に）検出することができない。
【００８４】
そこで、本実施例では、入力パラメータとして入力した電機子巻線温度Ｔaに基づいて電機子巻線相抵抗値Ｒを補正している。すなわち本実施例では、電機子巻線相抵抗値Ｒを固定値ではなく、可変値として用いている。これにより、本実施例では、電機子巻線相抵抗値Ｒの誤差を小さくでき、鎖交磁束を精度よく（正確に）検出することができる。
【００８５】
電機子巻線相抵抗値Ｒの補正は、数５に示す通り、銅線の抵抗式を用いて行う。
【００８６】
【数５】
2010110141.tif 000007
【００８７】
Ｒa  補正抵抗値［Ω］
Ｔa  温度センサ値［℃］
Ｒ0  基準抵抗値［Ω］
Ｔ0  基準温度［℃］
補正抵抗値Ｒaが磁束オブザーバー４１１の電機子巻線相抵抗値Ｒとして用いられる。基準抵抗値Ｒ0は基準温度Ｔ0の下での値であり、モータジェネレータ１００の仕様によって決まる固定値である。２３４.５は温度係数である。
【００８８】
以上のように、本実施例では、磁束オブザーバー４１１を用いて、演算した推定電流ＬqＩq＾と実電流ＬqＩqとの偏差である推定誤差ｅを比例積分して磁束推定値（鎖交磁束）φ＾を演算しているので、温度による永久磁石の磁束変化だけでなく、永久磁石にかかる逆磁界、すなわち電機子巻線に流れる電流による永久磁石の磁束変化も検出でき、永久磁石或いは電機子巻線の温度に対する磁束テーブルを用いて鎖交磁束を検出する、すなわち温度と磁束が１対１の関係にある従来の方式よりも、電機子巻線に鎖交する永久磁石の磁束を精度よく検出できる。
【００８９】
また、本実施例によれば、磁束推定値（鎖交磁束）φ＾の演算に用いられる入力パラメータを、センサの出力から取得したパラメータとしているので、入力パラメータに含まれる誤差を小さくでき、電機子巻線に鎖交する永久磁石の磁束を精度よく検出できる。すなわち入力パラメータを推定する方式では、推定誤差が含まれるが、本実施例ではそれが含まれない。
【００９０】
さらに、本実施例によれば、電機子巻線温度Ｔaに基づいて電機子巻線相抵抗値Ｒを補正し、電機子巻線相抵抗値Ｒの誤差を小さくしているので、電機子巻線温度を考慮せずにモータモデル或いは磁束推定器を用いて鎖交磁束を検出する従来の方式よりも、電機子巻線に鎖交する永久磁石の磁束を精度よく検出できる。
【００９１】
鎖交磁束検出部４１０から出力された磁束推定値φ＾は減磁判定部４２０に入力される。
【００９２】
減磁判定部４２０は、入力された磁束推定値φ＾と、予め設定された第１磁束閾値，第２磁束閾値及び減磁磁束との比較に基づいて、過温度や過電流の影響により永久磁石１２１が不可逆減磁に至る状態か、永久磁石１２１が着磁した初期の状態ではあるが、温度の影響により磁束が変化している状態（可逆減磁）かを判断する。また、減磁判定部４２０は、上記比較に基づいて、永久磁石１２１が不可逆減磁に至る状態は、永久磁石１２１が不可逆減磁に至らずに済む減磁回避可能状態か、永久磁石１２１が不可逆減磁に至ってしまう減磁回避不可能状態かを判断する。
【００９３】
尚、永久磁石１２１が不可逆減磁に至ると、電機子巻線１１１に電流を流してもトルクが発生せず、モータジェネレータ１００が機能しなくなる。
【００９４】
永久磁石１２１の不可逆減磁は、永久磁石１２１から出力される推定磁束が所定の磁束以下になった時に生じる。従って、第１磁束閾値及び第２磁束閾値は、図６に示すように、永久磁石１２１が不可逆減磁に至る磁束（これを減磁磁束と呼称することとする）に基づいて設定すればよい。すなわち第１磁束閾値は、過温度や過電流の影響により永久磁石１２１が不可逆減磁に至る状態か、永久磁石１２１が着磁した初期の状態ではあるが、温度の影響により磁束が変化している状態かを判断するための閾値として、減磁磁束よりも大きく、かつ第２磁束閾値よりも大きく、永久磁石１２１の着磁時当初かつ基準温度での磁束よりも小さい値に設定する。具体的にはインバータ装置２００のスイッチング半導体素子の電流制限値などを考慮して、後述するトルク補償ができる範囲で設定すればよい。また基準温度とは、モータジェネレータ１００の仕様によって決まる値であり、電流指令値マッチング時、すなわち電流指令値のテーブル（マップ）を用意する際の永久磁石１２１の温度である。第２磁束閾値は、永久磁石１２１が不可逆減磁に至る可能性がある状態かを判断するための閾値として、減磁磁束よりも大きく、かつ第１磁束閾値よりも小さい値に設定する。具体的には、後述する電流制限を行っても不可逆減磁が回避できない範囲で設定すればよい。
【００９５】
磁束推定値φ＾が第１磁束閾値よりも大きい（第１磁束閾値＜磁束推定値φ＾）場合、減磁判定部４２０は、第１モード、すなわち永久磁石１２１が着磁した初期の状態ではあるが、温度の影響により磁束が変化している状態と判断する。
【００９６】
磁束推定値φ＾が第１磁束閾値以下、かつ第２磁束閾値よりも大きい（第２磁束閾値＜磁束推定値φ＾≦第１磁束閾値）場合、減磁判定部４２０は、第２モード、すなわち過温度や過電流の影響により永久磁石１２１が不可逆減磁に至る可能性がある状態であり、かつ永久磁石１２１が不可逆減磁に至らずに済む減磁回避可能状態と判断する。
【００９７】
磁束推定値φ＾が減磁磁束よりも大きく、第２磁束閾値以下（減磁磁束＜磁束推定値φ＾≦第２磁束閾値）の場合、減磁判定部４２０は、第３モード、すなわち過温度や過電流の影響により永久磁石１２１が不可逆減磁に至る寸前の状態であり、かつ永久磁石１２１が不可逆減磁に至らずに済む減磁回避可能状態と判断する。
【００９８】
磁束推定値φ＾が減磁磁束以下（磁束推定値φ＾≦減磁磁束）の場合、減磁判定部４２０は、第４モード、すなわち過温度や過電流の影響により永久磁石１２１が不可逆減磁に至る状態であり、かつ永久磁石１２１が不可逆減磁に至ってしまう減磁回避不可能状態と判断する。
【００９９】
減磁判定部４２０が第１モードと判断した場合、電流を制御して鎖交磁束が減少した分を補償することにより、トルク指令値に対応するトルクをモータジェネレータ１００から出力できる。すなわちトルク補償する。このため、減磁判定部４２０は、電流指令補正値演算部４３０に対して指令を出力し、電流指令補正値の演算を命ずる。
【０１００】
トルクは、磁束と電流に依存するので、磁束の変化分を電流で補償すればよい。電流補正値は、磁束推定値φ＾を用いて磁束変化前後のトルクの差分から演算できる。
【０１０１】
ここで、磁束変化前のトルクをＴとすると、トルクＴは、数６に示す通りである。
【０１０２】
【数６】
2010110141.tif 000008
【０１０３】
Ｐ  極対数（永久磁石の個数／２）
φ  基準温度における磁束値［Ｗb］
Ｌd  ｄ軸インダクタンス値［Ｈ］
Ｌq  ｑ軸インダクタンス値［Ｈ］
Ｉd*  ｄ軸電流指令値［Ａ］
Ｉq*  ｑ軸電流指令値［Ａ］
尚、ｄ軸インダクタンス値Ｌd，ｑ軸インダクタンス値Ｌqはモータジェネレータ１００の仕様によって決まる値であり、予め設定される。基準温度における磁束値φも、モータジェネレータ１００の仕様によって決まる値であり、電流指令値マッチング時、すなわち電流指令値のテーブル（マップ）を用意する際に用いられる値である。
【０１０４】
磁束変化後のトルクをＴ′とすると、トルクＴ′は、数７に示す通りである。
【０１０５】
【数７】
2010110141.tif 000009
【０１０６】
φ＾  磁束推定値（現在の磁束）［Ｗb］
トルク誤差ΔＴは、数６及び数７により、数８に示す通りである。
【０１０７】
【数８】
2010110141.tif 000010
【０１０８】
ここで、トルク誤差ΔＴは、磁束変化Δφによって発生し、ｑ軸電流（トルク電流）を補正すれば補償できることが、数８から判る。
【０１０９】
数７のトルクＴ′をトルク誤差ΔＴに、ｑ軸電流指令値Ｉq*をｑ軸電流指令補正値Ｉq*′にそれぞれ置き換えると、数７は数９に示す通りになる。
【０１１０】
【数９】
2010110141.tif 000011
【０１１１】
数９は変形すると、数１０に示す通りになる。
【０１１２】
【数１０】
2010110141.tif 000012
【０１１３】
そして、数１０に対して数８を代入すると、数１１に示す通りになり、トルク誤差ΔＴに対するｑ軸電流指令補正値Ｉq*′を演算できる。
【０１１４】
【数１１】
2010110141.tif 000013
【０１１５】
従って、電流指令補正値演算部４３０は、減磁判定部４２０が第１モードと判断した場合、磁束推定値φ＾，ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を入力パラメータとして入力し、数１１に示す演算式を用いてｑ軸電流指令補正値Ｉq*′を演算する。演算されたｑ軸電流指令補正値Ｉq*′は電流指令補正部５００に出力される。電流指令補正部５００は、ｑ軸電流指令値Ｉq*にｑ軸電流指令補正値Ｉq*′を加算（Ｉq*＋Ｉq*′）し、ｑ軸電流補正指令値Ｉqa*を電流制御部２６２に出力する。この場合、ｄ軸電流指令補正値Ｉd*′は０とする。これにより、電流指令補正部５００は、ｄ軸電流指令値Ｉｄ*をｄ軸電流補正指令値Ｉda*として電流制御部２６２に出力する。
【０１１６】
本実施例によれば、数１１に示す演算式を用いて、磁束推定値φ＾，ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*を基にしてトルク補償を行うので、トルク指令値とほぼ同じ、すなわちトルク指令値に対する誤差が極めて小さいトルクをモータジェネレータ１００から出力できる。これにより、本実施例では、高精度なトルク制御を行える。しかも、本実施例では、高精度に鎖交磁束を検出するので、さらに高精度なトルク制御を行える。
【０１１７】
減磁判定部４２０が第２モードと判断した場合、モータジェネレータ１００の電機子巻線１１１を流れる電流を制限することにより、永久磁石１２１の不可逆減磁を防止する。このため、減磁判定部４２０は、電流指令補正値演算部４３０に対して指令を出力し、電流指令補正値を電流指令補正部５００に出力するように命ずる。この場合、ｄ軸電流指令補正値Ｉd*′及びｑ軸電流指令補正値Ｉq*′は、モータジェネレータ１００の電機子巻線１１１を流れる電流と、この電流による永久磁石１２１の磁束変化との関係に基づいて設定すればよく、１つの値としてもよいし、磁束推定値φ＾に応じて複数の値を選択できるようにしてもよい。
【０１１８】
また、減磁判定部４２０が第２モードと判断した場合、電流制限によってモータジェネレータ１００から出力されるトルクが減少する。この場合、モータジェネレータ１００のトルク減少分をエンジン４のトルクで補えるように、減磁判定部４２０は、永久磁石１２１の不可逆減磁を回避する旨を通知するための信号と共に、エンジン４によるトルク補償を要求するための信号をハイブリッド制御装置８に送信する。ハイブリッド制御装置８は、減磁判定部４２０から出力された信号に基づいて、エンジン４によるトルク補償分を演算し、このトルク補償分をエンジントルク指令値に上乗せした形で、エンジン制御装置にエンジントルク指令値に対応する信号を出力する。また、ハイブリッド制御装置８は、運転者に対して、電流制限によってモータジェネレータ１００の駆動を制限している旨を通知する。通知方法としては、運転席に設置されたモニタに表示したり、ランプを点灯させたりするなどがある。
【０１１９】
本実施例によれば、減磁判定部４２０が第２モードと判断した場合、モータジェネレータ１００の電機子巻線１１１を流れる電流を制限する（トルク指令値に応じた所定の電流を流さないようにする）ので、永久磁石１２１が不可逆減磁に至るのを防止でき、永久磁石１２１の不可逆減磁によるモータジェネレータ１００の機能停止を防止できる。
【０１２０】
また、本実施例によれば、モータジェネレータ１００のトルクが減少した分をエンジン４のトルクによって補えるので、車両の走行に支障を及ぼすことがない。
【０１２１】
尚、純正電気自動車の場合はエンジンがないので、モータジェネレータ１００が出力できるトルクによって車両を縮退走行させるか、或いは車両を安全に停止させるかによって、モータジェネレータ１００の性能回復を待つ。
【０１２２】
また、本実施例では、永久磁石１２１の不可逆減磁を回避する対応として、モータジェネレータ１００の電機子巻線１１１を流れる電流の制限方式を採用した。永久磁石１２１の不可逆減磁を回避する対応としてはモータジェネレータ１００の回転数を制限する方式もある。モータジェネレータ１００の回転数制限方式は、永久磁石１２１の鉄損による損失を軽減するため温度上昇を抑えるのに有効である。しかし、車両によってはモータジェネレータ１００の回転数制限方式が採用できない場合もあるので、永久磁石１２１の減磁を回避する対応としては電流制限方式の方が好ましい。場合によっては、電流制限方式とモータジェネレータ１００の回転数制限方式との併用方式を採用してもよい。
【０１２３】
減磁判定部４２０が第３モードと判断した場合、モータジェネレータ１００の電機子巻線１１１に電流が流れなくして、モータジェネレータ１００の駆動を止め、永久磁石１２１の不可逆減磁を防止する。このため、減磁判定部４２０は、電流指令補正値演算部４３０に対して指令を出力し、電流指令補正値を電流指令補正部５００に出力するように命ずる。この場合、ｄ軸電流指令補正値Ｉｄ*′及びｑ軸電流指令補正値Ｉq*′は、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*が０になるように、ｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*に基づいて設定させる。すなわちｄ軸電流指令値Ｉd*及びｑ軸電流指令値Ｉq*の符号を反転回路により反転させ、これをｄ軸電流指令補正値Ｉｄ*′及びｑ軸電流指令補正値Ｉq*′とすればよい。これにより、モータジェネレータ１００の電機子巻線１１１に電流が流れなくなり、モータジェネレータ１００の駆動が停止する。
【０１２４】
本実施例によれば、減磁判定部４２０が第３モードと判断した場合、モータジェネレータ１００の駆動を停止する（電流を流さないようにする）ので、永久磁石１２１が不可逆減磁に至るのを防止でき、永久磁石１２１の不可逆減磁によるモータジェネレータ１００の機能停止を防止できる。
【０１２５】
また、本実施例によれば、エンジン４のトルクのみによって車両を駆動するので、車両の走行に支障を及ぼすことがない。
【０１２６】
尚、純正電気自動車の場合はエンジンがないので、車両を安全に停止させ、モータジェネレータ１００の性能回復を待つ。
【０１２７】
減磁判定部４２０が第４モードと判断した場合、モータジェネレータ１００からトルクが出力できなくなる。この場合、エンジン４のトルクのみで車両が駆動されると共に、車両の停車中でもエンジン４の駆動が停止しないように、減磁判定部４２０は、永久磁石１２１の不可逆減磁回避のためにモータジェネレータ１００の駆動を停止している旨を通知するための信号と共に、エンジン４のトルクのみによる車両駆動を要求するための信号、及び車両の停車に伴うエンジン４の停止を禁止するための信号をハイブリッド制御装置８に送信する。ハイブリッド制御装置８は、減磁判定部４２０から出力された信号に基づいて、エンジン４のトルクのみで車両を駆動するようにエンジントルク指令値を生成し、エンジン制御装置にエンジントルク指令値に対応する信号を出力すると共に、車両の停車時にはエンジン４の停止を禁止する。また、ハイブリッド制御装置８は、運転者に対して、モータジェネレータ１００の駆動を停止してエンジン４のトルクのみにより車両を駆動している旨、エンジン４の停止を禁止している旨を通知する。通知方法としては、運転席に設置されたモニタに表示したり、ランプを点灯させたりするなどがある。
【０１２８】
以上のように本実施例によれば、電機子巻線１１１に鎖交する永久磁石１２１の磁束を監視しているので、永久磁石１２１の不可逆減磁を未然に検知して防止できる。また、万が一減磁した場合にもハイブリッド制御装置８にその旨を知らせ、車両を適切に制御できる。従って、本実施例によれば、信頼性の高いモータジェネレータ駆動システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１２９】
【図１】本発明の実施例であるハイブリッド自動車の駆動システムの構成を示す図。
【図２】図１のモータジェネレータ駆動システムの電気的回路構成を示す図。
【図３】図２のモータ制御装置の機能的構成を示す図。
【図４】図３の磁束制御部の機能的構成を示す図。
【図５】図４の磁束検出部の機能的構成を示す図。
【図６】モード判断用閾値の決定方法を示す図であり、縦軸に推定磁束、横軸に永久磁石温度をとり、各磁束の値と各モードとの関係を示す。
【符号の説明】
【０１３０】
１００  モータジェネレータ
１１０  電機子
１１１  電機子巻線
１２０  界磁
１２１  永久磁石
１３０  磁極位置センサ
１４０  温度センサ
２００  インバータ装置
２５０  電流センサ
２６０  モータ制御装置
４００  磁束制御部
４１０  鎖交磁束検出部
４１１  磁束オブザーバー
【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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