(57)【要約】【課題】電流センサ等を最小限にして、発電電動機の駆動時の出力トルクと消費電流を推定する低コストの車両用発電電動機の制御装置等を提供する。【解決手段】電源から発電電動機のインバータ装置への入力電流を検出する電流センサや、インバータ装置から回転電機の電機子巻線への出力電流を検出する電流センサを設けることなく、発電電動機の駆動時の出力トルクと消費電流を、発電電動機の界磁電流、回転速度、直流電圧、および通電する交流電圧位相に基づいて推定する。【選択図】図６
2014204451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力伝達部を介して内燃機関に接続された回転電機と直流電源の間に接続されて交流電力と直流電力の相互変換を行う電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御部とを設けた車両用発電電動機の制御装置であって、
前記制御部が、
前記発電電動機の界磁巻線に対して通電する電流を制御する界磁電流制御部と、
前記電力変換部が電機子巻線に対し出力する交流電圧の交流電圧位相を制御する交流電圧位相制御部と、
前記発電電動機の界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部と、
前記発電電動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、
前記電力変換部の前記直流電源からの入力直流電圧を検出する直流電圧検出部と、
前記発電電動機が電動機として動作する際に、前記界磁電流、前記回転速度、前記直流電圧および前記交流電圧位相に基づき、前記発電電動機の出力トルク推定値および消費電流推定値の少なくとも一方を求める発電電動機状態推定部と、
を備えることを特徴とする車両用発電電動機の制御装置。
【請求項２】
前記発電電動機状態推定部において、前記交流電圧位相として外部から入力される駆動トルク指令値Ｔ＊を使用することを特徴とする請求項１に記載の車両用発電電動機の制御装置。
【請求項３】
前記交流電圧位相制御部が、外部から入力される駆動トルク指令値、前記回転速度、前記入力直流電圧に基づき通電位相指令を求め、
前記発電電動機状態推定部において、前記交流電圧位相として前記通電位相指令を使用することを特徴とする請求項１に記載の車両用発電電動機の制御装置。
【請求項４】
前記発電電動機状態推定部が、前記発電電動機の出力トルク推定値を算出する出力トルク推定器からなることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の車両用発電電動機の制御装置。
【請求項５】
前記発電電動機状態推定部が、前記発電電動機の消費電流推定値を算出する消費電流推定器からなることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の車両用発電電動機の制御装置。
【請求項６】
前記出力トルク推定器が、前記界磁電流、前記回転速度、前記直流電圧、前記交流電圧位相、に対する前記出力トルク推定値の関係を示した予め記憶された出力トルク推定マップを参照することで出力トルク推定値を算出することを特徴とする請求項４に記載の車両用発電電動機の制御装置。
【請求項７】
前記消費電流推定器が、前記界磁電流、前記回転速度、前記直流電圧、前記交流電圧位相、に対する前記消費電流推定値の関係を示した予め記憶された消費電流推定マップを参照することで消費電流推定値を算出することを特徴とする請求項５に記載の車両用発電電動機の制御装置。
【請求項８】
動力伝達部を介して内燃機関に接続された回転電機と直流電源の間に接続されて交流電力と直流電力の相互変換を行う電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御部とを設けた車両用発電電動機の制御装置において、前記発電電動機が電動機として動作する際に、
前記電力変換部が電機子巻線に対し出力する交流電圧の交流電圧位相を制御する交流電圧位相制御部から得られる前記交流電圧位相と、
前記発電電動機の界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部から得られる前記界磁電流と、
前記発電電動機の回転速度を検出する回転速度検出部から得られる前記回転速度と、
前記電力変換部の前記直流電源からの入力直流電圧を検出する直流電圧検出部から得られる前記入力直流電圧と、
に基づき、前記発電電動機の出力トルク推定値および消費電流推定値の少なくとも一方を求めることを特徴とする車両用発電電動機における制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主に車両に搭載され、エンジンの始動やトルクアシスト時には電動機として動作すると共に、エンジンの始動後には発電機としても動作し得る車両用発電電動機の制御装置等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃費の向上や、環境基準への適合を目的とし、発電電動機を搭載し、車両の停止時にエンジンを停止させ、車両の発進時に発電電動機を駆動してエンジンの再始動やトルクアシストを行なう、いわゆる、アイドルストップを行う車両が開発されている。
このような車両に用いられる発電電動機は、小型、低コスト、高トルクが求められるため、界磁巻線式の同期発電電動機を用い、矩形波通電による駆動を行うことが多い(例えば下記特許文献１)。
【０００３】
また、発電電動機を用いてエンジントルクアシストを行う場合には、エンジン制御ユニットは発電電動機が現在出力しているトルクを把握したうえで、協調制御を行う必要がある。このトルクを把握する手段としては、交流電力および変換効率を利用してトルク推定を行う方法が提案されている(例えば下記特許文献２)。
【０００４】
また、発電電動機の消費電流を検出して、その平均電流をもとにバッテリのＳＯＣ(充電容量)や航続可能距離を推定する方法が提案されている(例えば下記特許文献３)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４９３６３９号公報
【特許文献２】特開２０００−５０６８９号公報
【特許文献３】国際公開第２００５／０６８２４５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述したとおり、このような用途に用いられる発電電動機は低コスト化の要望が強く、電源から発電電動機のインバータ装置への入力電流を検出する電流センサや、インバータ装置から回転電機の電機子巻線への出力電流を検出する電流センサが備え付けられないことが多い。
そのため、駆動時の消費電流が分からず、トルク推定、バッテリＳＯＣ推定等に際しても従来提案されている方法が使用できないという課題があった。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電流センサ等を最小限にして、発電電動機の駆動時の出力トルクと消費電流を推定する低コストの車両用発電電動機の制御装置等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、動力伝達部を介して内燃機関に接続された回転電機と直流電源の間に接続されて交流電力と直流電力の相互変換を行う電力変換部と、前記電力変換部を制御する制御部とを設けた車両用発電電動機の制御装置であって、前記制御部が、前記発電電動機の界磁巻線に対して通電する電流を制御する界磁電流制御部と、前記電力変換部が電機子巻線に対し出力する交流電圧の交流電圧位相を制御する交流電圧位相制御部と、前記発電電動機の界磁巻線に流れる界磁電流を検出する界磁電流検出部と、前記発電電動機の回転速度を検出する回転速度検出部と、前記電力変換部の前記直流電源からの入力直流電圧を検出する直流電圧検出部と、前記発電電動機が電動機として動作する際に、前記界磁電流、前記回転速度、前記直流電圧および前記交流電圧位相に基づき、前記発電電動機の出力トルク推定値および消費電流推定値の少なくとも一方を求める発電電動機状態推定部と、を備えることを特徴とする車両用発電電動機の制御装置等にある。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、電流センサ等を最小限にして、発電電動機の駆動時の出力トルクと消費電流を推定する低コストの車両用発電電動機の制御装置等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による車両用発電電動機の制御装置を含む車両システムの構成の一例を示す図である。
【図２】図１の電機子電力変換部の構成の一例を示す図である。
【図３】図１の制御部の発電電動機駆動に関連する部分の機能ブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態１における駆動時における電機子巻線への通電制御における各部の状態を示すタイムチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１における通電位相指令マップおよび界磁電流指令マップの一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１における図１の制御部の出力トルク推定に関連する部分の機能ブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１における出力トルク推定マップの一例を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１における図１の制御部の出力トルク推定に関連する部分の変形例での機能ブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態２における図１の制御部の消費電流推定に関連する部分の機能ブロック図である。
【図１０】この発明の実施の形態２における消費電流推定マップの一例を示した図である。
【図１１】この発明の実施の形態２における図１の制御部の消費電流推定に関連する部分の変形例での機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
この発明は、電源から発電電動機のインバータ装置への入力電流を検出する電流センサや、インバータ装置から回転電機の電機子巻線への出力電流を検出する電流センサを設けることなく、発電電動機の駆動時の出力トルクと消費電流を、発電電動機の界磁電流、回転速度、直流電圧、および通電する交流電圧位相に基づいて推定する車両用発電電動機の制御装置等を提供する。
【００１２】
以下、この発明による車両用発電電動機の制御装置等を各実施の形態に従って図面を用いて説明する。なお、各実施の形態において、同一もしくは相当部分は同一符号で示し、重複する説明は省略する。
【００１３】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による車両用発電電動機の制御装置を含む車両システムの構成の一例を示す図である。図１において、発電電動機１は、インバータ１１と回転電機１２とから構成されている。
【００１４】
回転電機１２は、ベルト等の動力伝達部４を介してエンジン(内燃機関)３に連結されている。回転電機１２は、エンジン３を始動させるときは、端子Ｂ，Ｅを介して、バッテリまたはキャパシタ等からなる直流電源２から電力が供給されて電動機として動作し、動力伝達部４を介してエンジン３を回転させてこれを始動させる。
一方、エンジン３の運転中は、回転電機１２は、エンジン３の回転力を動力伝達部４を介して得て、発電機として動作し、その発電した電力を、端子Ｂ，Ｅを介して直流電源２に供給して所定電圧に充電する。又、エンジン３の運転中にエンジン３のトルクアシストを行う電動機として動作する場合もある。
【００１５】
図１では省略しているが、外部のアイドルストップシステムのコントローラ、またはキースイッチ等(図示省略)によって運転モードを指令され、回転電機１２はその指令に応じたモードで運転される。
【００１６】
回転電機１２は、界磁巻線式の同期機であり、固定子に設けられた電機子巻線１２２と、回転子に設けられた界磁巻線１２１とを備えている。また、回転電機１２には、回転子の回転位置、回転速度を検出する回転センサ１２３が設けられている。
【００１７】
インバータ１１は、回転電機１２の界磁巻線１２１に接続された界磁電力変換部１１２と、回転電機１２の電機子巻線１２２に接続された電機子電力変換部１１３と、界磁電力変換部１１２と電機子電力変換部１１３に対して電力変換素子のオン・オフ指令(以下、ゲート信号という)生成を行う制御部１１１と、界磁電流を検出するための電流センサ１１４とを備える。インバータ１１は、この発明の実施の形態１による発電電動機１の制御装置を構成する。
【００１８】
界磁電力変換部１１２は、制御部１１１からのゲート信号に基づいて動作し、ＰＷＭ制御によって界磁巻線１２１に流れる界磁電流を制御する。この界磁電力変換部１１２は、一般的には、ＭＯＳＦＥＴによるハーフブリッジ回路により構成される。
【００１９】
電機子電力変換部１１３は、一般的にはＭＯＳＦＥＴによる三相ブリッジ回路が用いられる。図２は、この電機子電力変換部１１３の内部構成の一例を示す図である。電機子巻線１２２の正極側アーム(上アーム)のＭＯＳＦＥＴ  ＵＨ，ＶＨ，ＷＨ(電力変換素子１３１〜１３３)、負極側アーム(下アーム)のＭＯＳＦＥＴ  ＵＬ，ＶＬ，ＷＬ(電力変換素子１３４〜１３６)を備えており、それぞれ制御部１１１からのゲート信号ＵＨＧ，ＶＨＧ，ＷＨＧ，ＵＬＧ，ＶＬＧ，ＷＬＧによってオン・オフ制御される。
【００２０】
回転電機１２を電動機として駆動するときは、電機子電力変換部１１３は制御部１１１からのゲート信号によってＭＯＳＦＥＴ(電力変換素子)１３１〜１３６をオン・オフ制御し、電機子巻線１２２へ三相交流電流を電機子電流として通電させる。このとき同時に界磁電力変換部１１２から界磁巻線１２１に界磁電流を供給する。これにより、回転電機１２は、三相同期電動機として動作し、動力伝達部４を介してエンジン３を始動させる。
【００２１】
一方、回転電機１２を発電機として動作させているときは、電機子電力変換部１１３は、電機子巻線１２２からの三相交流電流である電機子電流を整流して直流電流とし、その直流電流を直流電源２に供給してこれを充電し、更には他の負荷(図示省略)へ供給する。
【００２２】
回転電機１２の発電機としての動作は、周知のように、エンジン３により動力伝達部４を介して駆動されて回転子が回転しているときに、回転子の界磁巻線１２１に界磁電力変換部１１２から界磁電流を供給することにより電機子巻線１２２に三相交流電圧を誘起させることにより行なわれる。
【００２３】
なお、この実施の形態においては、発電電動機１は３相の電機子巻線を持つ構成としているが、３相の電機子巻線を複数組持つ構成や、４相以上の電機子巻線を持っていてもよい。
【００２４】
次に、このように構成されたこの発明の実施の形態１による発電電動機の制御動作について説明する。図３は、図１の制御部１１１の発電電動機駆動に関連する部分の機能ブロック図である。制御部１１１は例えば、メモリを含むマイクロコンピュータで構成されている。発電電動機１は、上位コントローラ(図示省略)から駆動トルク指令が入力されると、当該指令が制御部１１１内の指令処理器２０１で処理され、駆動トルクを発生させるために、次のような動作を行う。
【００２５】
一つは、電機子巻線１２２への通電制御である。図４は、駆動時における電機子巻線１２２への通電制御における各部の状態を示すタイムチャートであり、回転電機１２の回転子位置、各電力変換素子１３１〜１３６へのゲート信号、端子Ｕ，Ｖ，Ｗでの電圧である電機子電圧、無負荷時の誘起電圧の時間的変化を示す。通電位相指令マップ参照器２０６は、指令処理器２０１より駆動指令を受けると、指令処理器２０１で外部からの駆動トルク指令を変換した駆動トルクの指令値Ｔ＊と、回転速度検出器２０２が回転センサ１２３からの信号に従って検出した回転速度ＮＭＧと、入力電圧検出器２０４がＢ端子電圧信号から検出した入力電圧ＶＢに基づいて、マップ参照器２０６に記憶されている図５の上側に示すような通電位相指令のマップを参照し、運転状態に応じた交流電圧位相を指令する通電位相指令δを得る。
【００２６】
図５において、上側が通電位相指令マップの一例であり、回転速度ＮＭＧと駆動トルク指令値Ｔ＊とＢ端子電圧ＶＢとに対する通電位相指令(交流電圧位相を示す)δの関係が示されている。下側は後述する界磁電流指令マップの一例であり、回転速度ＮＭＧと駆動トルク指令値Ｔ＊とＢ端子電圧ＶＢとに対する界磁電流指令Ｉｆ＊の関係が示されている。これらのマップは実際にはメモリに格納されている。
【００２７】
そして、電機子ゲート信号生成器２０７は、通電位相指令δと、回転位置検出器２０３が回転センサ１２３からの信号に従って検出した回転子の位置θをもとに、電機子電力変換部１１３の３相ブリッジの各電力変換素子１３１〜１３６をオン・オフするゲート信号を生成して、電機子巻線１２２に対して矩形波状の電圧を印加する。この時、図４のように、回転子位置によって変化する無負荷時における誘起電圧に対し、位相がδだけ進むよう電機子電圧を印加する。通常、この電圧印加する区間は電気角で１８０°または１２０°であり、図４では１８０°としている。
【００２８】
そしてもう一つは、界磁巻線１２１へ通電する電流の制御である。界磁電流指令マップ参照器２０８は、指令処理器２０１より駆動指令を受けると、指令処理器２０１からの駆動トルクの指令値Ｔ＊と、回転速度検出器２０２が検出した回転速度ＮＭＧと、入力電圧検出器２０４が検出した入力電圧ＶＢをもとに、マップ参照器２０８に記憶されている図５の下側に示すような界磁電流指令のマップを参照し、運転状態に応じた界磁電流指令Ｉｆ＊を得る。
【００２９】
そして、界磁ゲート信号生成器２０９は、前述した界磁電流指令Ｉｆ＊と、界磁電流検出器２０５が界磁電流用の電流センサ１１４からの信号から検出した界磁電流Ｉｆをもとに、界磁電流の検出結果が界磁電流指令と一致するよう、ＰＩ(比例積分)制御等を行い、界磁電力変換部１１２のハーフブリッジの各電力変換素子(図示省略)をオン・オフするゲート信号を生成して、界磁巻線１２１に対して所望の界磁電流を通電する。
【００３０】
これらのマップは回転電機１２の特性に合わせて、予め作成してメモリに格納しておく。また、駆動中は入力電圧や回転速度は逐次変化していくので、各入力信号の検出やマップの参照処理(制御指令値の更新)は連続的に行う。
【００３１】
このようにして、電機子巻線１２２に対して矩形波状の電圧を印加するタイミングと、界磁電流の大小を調整することによって、駆動トルクを発生させる。
【００３２】
続いて、出力トルクの推定方法について説明する。同期発電電動機の出力トルクτは、下記式(１)で表わされる。
【００３３】
τ＝ＰｍφｆＩｑ＋Ｐｍ(Ｌｄ−Ｌｑ)ＩｄＩｑ          (１)
ただし、
Ｐｍ：極対数
φｆ：界磁磁束
Ｉｄ，Ｉｑ：それぞれｄ軸電流、ｑ軸電流
Ｌｄ，Ｌｑ：それぞれｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンス
【００３４】
同期発電電動機の電流Ｉｄ，Ｉｑは下記式(２)で表わされる。また、Ｚは式(３)で表わされる同期発電電動機の同期インピーダンスの絶対値である。
【００３５】
Ｉｄ＝(１／Ｚ２){Ｒａ・Ｖ・cosδ＋ω・Ｌｑ(Ｖ・sinδ−ω・φｆ)}
(２)
Ｉｑ＝(１／Ｚ２){Ｒａ・(Ｖ・sinδ−ω・φｆ)−ω・Ｌｄ・Ｖ・cosδ}
Ｚ＝√(Ｒａ２＋ω２・Ｌｄ・Ｌｑ)                                      (３)
【００３６】
ただし、
Ｒａ：同期発電電動機の電機子抵抗
Ｖ：電機子電力変換部が印加可能な電圧振幅
ω：回転角速度
δ：回転子位相に対する電機子電圧位相の位相進み量(すなわち通電位相)
【００３７】
磁気飽和していない領域においては、界磁磁束φｆは界磁電流Ｉｆに略比例(φｆ＝ｋ・Ｉｆ)する。また、電機子電力変換部１１３が印加可能な電圧振幅は、１８０°矩形波通電方式ではＶＢ×０．７８０である(ＶＢはＢ端子電圧)。
よって、式(１)、(２)より同期発電電動機のトルクτは、Ｂ端子電圧ＶＢ、界磁電流Ｉｆ、回転速度ＮＭＧ、電機子に印加する交流電圧の通電位相δ、電機子抵抗Ｒａより求めることができることが分かる。
【００３８】
以下、この発明の実施の形態１における具体的な推定方法を述べる。図６は、図１の制御部１１１の出力トルク推定に関連する部分の機能ブロック図である。出力トルクの推定は、制御部１１１内の出力トルク推定器２１０で行う。
【００３９】
発電電動機１が駆動中、出力トルク推定器２１０は、通電位相指令マップ参照器２０６からの通電位相指令δと、回転速度検出器２０２が検出した回転速度ＮＭＧと、入力電圧検出器２０４が検出した入力電圧ＶＢと、界磁電流検出器２０５が検出した界磁電流Ｉｆをもとに、出力トルク推定器２１０に記憶されている図７に示すような出力トルク推定マップを参照し、運転状態に応じた出力トルク推定値Ｔ’を得る。
【００４０】
図７は出力トルク推定マップの一例であり、通電位相指令δと界磁電流Ｉｆと回転速度ＮＭＧとＢ端子電圧ＶＢとに対する出力トルク推定値Ｔ’の関係が示されている。このマップは実際にはメモリに格納されている。
【００４１】
この出力トルク推定処理は、この実施の形態では予めこれらの要素から出力トルクを算出するマップを用意しておき、それを参照したが、マップを持たず、上記式(１)〜(３)を用いてその都度計算してもよい。
【００４２】
また、電機子抵抗Ｒａは電機子巻線１２２の温度によって変化するものであるが、この実施の形態では、これについては車両の運転中はその温度は概ね一定であると考え、一定温度として取り扱った。電機子巻線１２２の温度を検出する温度センサ等の検出部(図示省略)を備えた発電電動機では、電機子巻線１２２の温度情報も推定に用いることで、さらに推定精度を向上させることができる。
【００４３】
この出力トルク算出処理に用いるパラメータは、それぞれの入力信号検出器(２０２〜２０５)で検出した値を使用しているが、電機子巻線１２２に印加する交流電圧の位相δについては、通電位相指令値を推定に使用している。これは指令値に対して実際の値がずれる要素は殆どなく、ほぼ指令値通りの通電位相で通電できるためである。
【００４４】
なお、同様に指令値の存在する界磁電流Ｉｆ(界磁電流指令Ｉｆ＊)については、通常界磁巻線１２１の時定数が大きく、界磁電流指令マップ参照器２０８からの指令値Ｉｆ＊にすぐに追従しないことから、過渡的な領域で正確なトルクを推定するため、指令値は使用せず直接検出した値を使用することが望ましい。
【００４５】
また、この実施の形態では、通電位相指令マップ(図５の上側)の参照結果δを用いてトルクを推定したが、ある回転速度、あるＢ端子電圧、あるトルク指令に対して、通電位相指令マップ参照器２０６の出力する通電位相指令δが一意に定まるならば、図８に示すように、出力トルク推定器２１０に直接、駆動トルク指令Ｔ＊を入力するように構成してもよい。
この場合、図７の出力トルク推定マップは、駆動トルク指令Ｔ＊と界磁電流Ｉｆと回転速度ＮＭＧとＢ端子電圧ＶＢとに対する出力トルク推定値Ｔ’の関係を示すものとなる。
【００４６】
以上のようにして、この発明の実施の形態１によれば、インバータ１１への入力電流センサや、回転電機の電機子巻線への出力電流センサを設けることなく、発電電動機１の出力トルクを推定し、推定した出力トルクを、ＣＡＮやＬＩＮなどの車両ネットワークを経由して外部のアイドルストップシステムのコントローラや、エンジン制御システムのコントローラに対して送信することができる。
【００４７】
実施の形態２．
上記実施の形態１では出力トルクの推定処理を行ったが、この発明の実施の形態２では出力トルク推定処理に代えて、インバータ１１への入力電流、すなわち、発電電動機１の消費電流ＩＢの推定を行う。
【００４８】
発電電動機の消費電流ＩＢは、出力トルクの推定処理と同様に、電機子電流と界磁磁束の関係によって定まるため、消費電流ＩＢは発電電動機のｄ軸電流Ｉｄ、ｑ軸電流Ｉｑの関数として表すことができる。よって、出力トルク同様、Ｂ端子電圧ＶＢ、界磁電流Ｉｆ、回転速度ＮＭＧ、電機子に印加する交流電圧の位相(通電位相指令)δ、電機子抵抗Ｒａより求めることができる。
【００４９】
以下、具体的な推定方法を述べる。消費電流の推定は、図９に示すような制御部１１１内の消費電流推定器２１１で行う。発電電動機が駆動中、消費電流推定器２１１は、通電位相指令マップ参照器２０６からの通電位相指令δと、回転速度検出器２０２が検出した回転速度ＮＭＧと、入力電圧検出器２０４が検出した入力電圧ＶＢと、界磁電流検出器２０５が検出した界磁電流Ｉｆをもとに、消費電流推定器２１１に記憶されている図１０に示すような消費電流推定マップを参照し、運転状態に応じた消費電流推定値ＩＢ’を推定する。
【００５０】
図１０は消費電流推定マップの一例であり、通電位相指令δと界磁電流Ｉｆと回転速度ＮＭＧとＢ端子電圧ＶＢとに対する消費電流推定値ＩＢ’の関係が示されている。このマップは実際にはメモリに格納されている。
【００５１】
この消費電流推定処理は、この実施の形態では予めこれらの要素から消費電流を算出するマップを用意しておき、それを参照している。また、電機子抵抗Ｒａは電機子巻線１２２の温度によって変化するものであるが、この実施の形態では、上記実施の形態と同様に、これについては車両の運転中はその温度はおおむね一定であると考え、一定温度として取り扱った。電機子巻線１２２の温度を検出する温度センサ等の検出部(図示省略)を備えた発電電動機では、電機子巻線１２２の温度情報についても、推定に用いることで、さらに推定精度を向上させることができる。
【００５２】
この消費電流算出処理に用いるパラメータは、それぞれの入力信号検出器(２０２〜２０５)で検出した値を使用しているが、電機子巻線１２２に印加する交流電圧の位相δについては、通電位相指令マップ参照器２０６からの通電位相指令値δを推定に使用している。これは指令値に対して実際の値がずれる要素はほとんどなく、ほぼ指令値通りの通電位相で通電できるためである。
【００５３】
なお、同様に指令値の存在する界磁電流Ｉｆ(界磁電流指令Ｉｆ＊)については、通常界磁巻線１２１の時定数が大きく、界磁電流指令マップ参照器２０８からの指令値Ｉｆ＊にすぐに追従しないことから、過渡的な領域で正確な消費電流を推定するため、指令値は使用せず直接検出した値を使用することが望ましい。
【００５４】
また、この実施の形態では、通電位相指令マップ(図５の上側)の参照結果δを用いて消費電流を推定したが、ある回転速度、あるＢ端子電圧、あるトルク指令に対して、通電位相指令マップ参照器２０６の出力する通電位相指令δが一意に定まるならば、図１０に示したように消費電流推定器２１１に直接、トルク指令Ｔ＊を入力するように構成してもよい。
この場合、図１１の出力トルク推定マップは、駆動トルク指令Ｔ＊と界磁電流Ｉｆと回転速度ＮＭＧとＢ端子電圧ＶＢとに対する消費電流推定値ＩＢ’の関係を示すものとなる。
【００５５】
この発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、これらの可能な組み合わせを全て含むことは云うまでもない。
【００５６】
例えば実施の形態１の図６の出力トルク推定器２１０と実施の形態２の図９の消費電流推定器２１１の機能を組み合わせたものを発電電動機状態推定器とし(推定器２１０，２１１に相当)、発電電動機の出力トルク推定値および消費電流推定値の少なくとも一方を求めるようにしてもよい。この場合、発電電動機状態推定器はメモリに格納された図７の出力トルク推定マップと図１１の消費電流推定マップを使用して発電電動機状態すなわち出力トルクおよび消費電流の推定を行う。
【００５７】
なお、界磁電力変換部１１２、電機子電力変換部１１３が電力変換部を構成し、界磁電流指令マップ参照器２０８、界磁ゲート信号生成器２０９が界磁電流制御部を構成し、指令処理器２０１、通電位相指令マップ参照器２０６、電機子ゲート信号生成器２０７が交流電圧位相制御部を構成し、界磁電流用の電流センサ１１４、界磁電流検出器２０５が界磁電流検出部を構成し、回転子の回転位置、回転速度を検出する回転センサ１２３、回転速度検出器２０２が回転速度検出部を構成し、入力電圧検出器２０４が直流電圧検出部を構成し、出力トルク推定器２１０、消費電流推定器２１１が発電電動機状態推定部を構成する。また、トルク指令値Ｔ＊、通電位相指令δが交流電圧位相を構成する。
【符号の説明】
【００５８】
１  発電電動機、２  直流電源、３  エンジン、４  動力伝達部、１１  インバータ、１２  回転電機、１１１  制御部、１１２  界磁電力変換部、１１３  電機子電力変換部、１１４  電流センサ、１２１  界磁巻線、１２２  電機子巻線、１２３  回転センサ、１３１〜１３６  電力変換素子、２０１  指令処理器、２０２  回転速度検出器、２０３  回転位置検出器、２０４  入力電圧検出器、２０５  界磁電流検出器、２０６  通電位相指令マップ参照器、２０７  電機子ゲート信号生成器、２０８  界磁電流指令マップ参照器、２０９  界磁ゲート信号生成器、２１０  出力トルク推定器、２１１  消費電流推定器。
【図１】
2014204451.tif 000003
【図２】
2014204451.tif 000004
【図３】
2014204451.tif 000005
【図４】
2014204451.tif 000006
【図５】
2014204451.tif 000007
【図６】
2014204451.tif 000008
【図７】
2014204451.tif 000009
【図８】
2014204451.tif 000010
【図９】
2014204451.tif 000011
【図１０】
2014204451.tif 000012
【図１１】
2014204451.tif 000013