(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、
前記バッテリの出力電圧を昇圧する昇圧コンバータと、
前記昇圧コンバータの出力電圧を所定の交流電流に変換するインバータと、
前記インバータからの供給電流により駆動されるモータジェネレータと、
前記モータジェネレータの回転角を検出する回転角センサと、
前記モータジェネレータの目標出力および前記回転角センサの検出結果に応じて前記インバータを制御してモータジェネレータへの供給電流を制御するとともに、モータジェネレータの目標出力に応じて前記昇圧を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記モータジェネレータの運転に際し、前記回転角センサの原点学習が完了していない場合に、前記回転角センサの原点学習が完了している場合に比べ、昇圧コンバータ昇圧電圧を高くする、
モータジェネレータの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のモータジェネレータの制御装置であって、
前記回転角センサの原点学習が完了していない場合に、昇圧コンバータを最大昇圧する、
モータジェネレータの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のモータジェネレータの制御装置であって、
前記インバータについて、ＰＷＭ制御で運転する、
モータジェネレータの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のモータジェネレータの制御装置であって、
前記インバータについて、弱め界磁を行うＰＷＭ制御で運転する、
モータジェネレータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータジェネレータの回転角を検出する回転角センサの原点位置学習が完了していない場合におけるモータジェネレータの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気自動車（ＥＶ）や、ハイブリッド車（ＨＶ）などでは、走行用のモータジェネレータの出力トルクが、アクセル踏み込み量などによって決定される目標トルクに一致するようにインバータからモータジェネレータに供給する電力を制御する。
【０００３】
ここで、このようなインバータの制御においては、モータジェネレータの回転状態、すなわちモータジェネレータの回転角（ロータ回転角）を検出することが必要である。このモータジェネレータの回転角検出にはレゾルバが広く利用されており、レゾルバ出力に応じてインバータが制御され、モータジェネレータへ供給される交流電流の位相が制御される。
【０００４】
ここで、レゾルバは、モータジェネレータの回転に伴い発生する磁界をコイルによって検出して、モータジェネレータの回転角、すなわちロータの回転位相を検出する。このため、レゾルバの取り付け位置誤差などにより、レゾルバの原点位置ずれがあると、検出するモータジェネレータの回転角が不正確になってしまい、モータジェネレータへ供給電流制御が適切に行えなくなる。
【０００５】
特許文献１では、モータジェネレータを回転させて、その際のレゾルバの出力からレゾルバの原点誤差を修正することについて開示している。このような学習を行うことで、レゾルバの原点誤差を修正して、実際の運転における問題を解消することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１２９３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、学習によるレゾルバの原点誤差の修正は、工場において出荷前に行われることが多いが、その後のディーラにおける修理、点検時に行われる場合もある。さらに、実際の走行時において、適宜行うこともできる。
【０００８】
このような学習時やその前、すなわち未学習時においては、レゾルバの原点位置が正確でない。そこで、レゾルバの出力が正しくなく、モータジェネレータの制御においてその出力トルクが大きくなったり、小さくなったりする。特に、モータジェネレータの制御モードが矩形波制御モードの場合には、レゾルバの原点ずれによる影響が顕著となる。
【０００９】
本発明では、レゾルバなどの回転角センサの原点誤差の未学習時においても、適切なモータジェネレータの制御を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、バッテリと、前記バッテリの出力電圧を昇圧する昇圧コンバータと、前記昇圧コンバータの出力電圧を所定の交流電流に変換するインバータと、前記インバータからの供給電流により駆動されるモータジェネレータと、前記モータジェネレータの回転角を検出する回転角センサと、前記モータジェネレータの目標出力および前記回転角センサの検出結果に応じて前記インバータを制御してモータジェネレータへの供給電流を制御するとともに、モータジェネレータの目標出力に応じて前記昇圧を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記モータジェネレータの運転に際し、前記回転角センサの原点学習が完了していない場合に、前記回転角センサの原点学習が完了している場合に比べ、昇圧コンバータ昇圧電圧を高くする。
【００１１】
また、一形態では、前記回転角センサの原点学習が完了していない場合に、昇圧コンバータを最大昇圧とする。
【００１２】
また、他の一形態では、前記インバータについて、ＰＷＭ制御で運転する。
【００１３】
また、さらに他の一形態では、前記インバータについて、弱め界磁を行うＰＷＭ制御で運転する。
【発明の効果】
【００１４】
回転角センサの原点未学習時において、モータ運転の不具合を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ハイブリッド車の要部構成を示すブロック図である。
【図２】昇圧コンバータの構成を示す図である。
【図３】モータ制御についてのフローチャートである。
【図４】通常ＶＨにおけるモータ回転数とモータトルクと、制御モードの関係を示す図である。
【図５】高ＶＨにおけるモータ回転数とモータトルクと、制御モードの関係を示す図である。
【図６】モータ制御についての他の例のフローチャートである。
【図７】高ＶＨにおけるモータ回転数とモータトルクと、制御モードの関係の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。なお、本発明は、ここに記載される実施形態に限定されるものではない。
【００１７】
図１は、ハイブリッド車の駆動系を示す概略ブロック図である。バッテリ１０の直流出力は、昇圧コンバータ１２によって昇圧された後、第１インバータ１４および第２インバータ１６に供給される。第１インバータ１４には、発電用の第１ＭＧ（モータジェネレータ）１８が接続されており、第２インバータ１６には駆動用の第２ＭＧ（モータジェネレータ）２０が接続されている。
【００１８】
第１ＭＧ１８および第２ＭＧ２０の出力軸は、動力変換部２２に接続されており、この動力変換部２２にはエンジン２４の出力軸も接続されている。また、動力変換部２２と第２ＭＧ２０を接続する出力軸の回転は駆動出力として車両の駆動軸に伝達されるようになっており、動力変換部２２および／または第２ＭＧ２０の出力が車輪に伝達されてハイブリッド車が走行する。
【００１９】
動力変換部２２は、例えば遊星歯車機構で構成されており、第１ＭＧ１８、第２ＭＧ２０、エンジン２４の間での動力伝達を制御する。エンジン２４は基本的に動力の出力源として使用され、エンジン２４の出力は動力変換部２２を介し、第１ＭＧ１８に伝達される。これによって、エンジン２４の出力により第１ＭＧ１８が発電し、得られた発電電力は、第１インバータ１４、昇圧コンバータ１２を介してバッテリ１０に充電される。また、エンジン２４の出力は、動力変換部２２を介して、駆動軸に伝達され、エンジン２４の出力によって車両が走行する。なお、図１において、電力の伝達系については普通の実線、機械的な動力伝達系については太実線、信号の伝達系（制御系）については破線で示してある。
【００２０】
バッテリ１０の出力側には、バッテリ１０の出力電圧を平滑するコンデンサ３０が設けられ、このコンデンサ３０の電圧（昇圧前電圧ＶＬ）を計測する昇圧前電圧センサ３２が設けられている。また、昇圧コンバータ１２の出力側には、出力電圧を平滑するコンデンサ３４が設けられ、このコンデンサ３４の電圧、すなわち第１および第２インバータ１４，１６の入力電圧（昇圧電圧ＶＨ）を計測する昇圧電圧センサ３６が設けられている。昇圧前電圧センサ３２で検出した昇圧前電圧ＶＬ、昇圧電圧センサ３６で検出した昇圧電圧ＶＨは、制御部２６に供給される。
【００２１】
また、第１ＭＧ１８、第２ＭＧ２０には、それら回転角（回転位相）を検出する第１レゾルバ４０、第２レゾルバ４２が回転角度センサとしてそれぞれ設けられている。
【００２２】
図２には、昇圧コンバータ１２の内部構成が示されている。昇圧コンバータ１２は、直列接続された２つのスイッチング素子５０，５２と、スイッチング素子５０，５２の中間点に接続された１つのリアクトル５４から構成されている。各スイッチング素子５０，５２は、ＩＧＢＴなどのトランジスタと、このトランジスタの逆方向電流を流すダイオードとからなっている。
【００２３】
バッテリ１０の正極にリアクトル５４の一端が接続され、リアクトル５４の他端がスイッチング素子５０，５２の中間点に接続されている。スイッチング素子５０は、トランジスタのコレクタが第１および第２インバータ１４，１６の正極母線に接続され、エミッタがスイッチング素子５２のトランジスタのコレクタに接続されている。スイッチング素子５２のトランジスタのエミッタは、バッテリ１０の負極および第１および第２インバータ１４，１６の負極母線に接続されている。
【００２４】
制御部２６は、アクセル踏み込み量、車速から決定される目標トルクなどに応じて第１、第２インバータ１４，１６や、エンジン２４の駆動を制御して駆動軸への出力を制御する。また、バッテリの充電状態（ＳＯＣ）に応じて、エンジン２４の駆動、第１インバータ１４のスイッチングを制御して、バッテリ１０の充電を制御する。なお、車両の減速の際には、第２インバータ１６を制御して、第２ＭＧ２０による回生制動を行い、得られた回生電力によりバッテリ１０を充電する。また、第１ＭＧ１８により回生制動を行ってもよい。また、制御部２６は、昇圧コンバータ１２のスイッチング素子５０，５２のスイッチングを制御して、昇圧電圧ＶＨが目標値になるように制御する。
【００２５】
ここで、制御部２６は、第１および第２ＭＧの各相に流れるモータ電流を、第１および第２レゾルバ４０，４２の検出結果である回転角情報に基づいて、ｄ，ｑ軸電流に変換し、このｄ，ｑ軸電流が目標とするｄ，ｑ軸電流に合致するように、各相の目標電流を決定する。従って、第１および第２レゾルバ４０，４２の検出結果が正確であることが必要である。一方、レゾルバは、検出用コイルに流れる電流の位相に応じて、ロータの回転位置を検出するが、検出用コイルの取付位置誤差などによって、検出したロータ位置の原点ずれが生じる。このため、実際にモータを回転した状態で、レゾルバの検出信号を検証して、原点位置を修正する原点学習が必要となる。ホール素子などを用いる回転角センサにおいても、同様に検出センサの取付位置などに応じて検出誤差が生じるので、原点位置学習が必要となる。
【００２６】
本実施形態では、制御部２６が、学習記憶部２６ａを有しており、この学習記憶部２６ａに学習した内容が記憶され、学習済みの場合には、学習記憶部２６ａに記憶されている内容に応じて第１および第２レゾルバ４０，４２の原点ずれを補正して、正しい回転角位置を検出する。また、学習記憶部２６ａには、学習済みか、未学習かを示すフラグを用意しておき、未学習か否かの判定は、このフラグによって行うことが好適である。
【００２７】
この原点位置学習は、通常工場において出荷前に行われるが、この学習の際、または学習前の運転においては、モータジェネレータの運転において原点誤差の影響が生じる。また、修理点検時における未学習時も同様である。
【００２８】
そして、原点未学習時の運転について、各種検討の結果、通常のモータジェネレータのＰＷＭ制御においては、原点未学習の影響はあまり大きくないが、矩形波制御において、大きな影響が出ることがわかった。矩形波制御では、ＰＭＷ制御に比べてＭＧ出力が大きいときに選択されるため、位相の少しのずれが、大きな電流量の変化となることに起因すると考えられる。
【００２９】
そこで、本実施形態においては、回転角センサの原点未学習時において、矩形波制御を禁止する。
【００３０】
図３には、本実施形態における処理のフローチャートが示されている。まず、レゾルバが原点未学習かを判定する（Ｓ１１）。なお、レゾルバは、本実施形態において、第１、第２レゾルバ４０，４２の両方を対象とし、いずれか一方が未学習かを判定するとよいが、いずれか一方を対象としてもよい。その場合、第２ＭＧ２０用のレゾルバ４２のみを対象とするとよい。
【００３１】
Ｓ１１の判定で、学習済みであれば、通常の昇圧指令とし（Ｓ１２）、通常通りの昇圧、モータの運転を行う。一方、レゾルバ原点未学習であった場合には、最大昇圧とする。すなわち、昇圧コンバータ１２における昇圧を最大として、昇圧電圧ＶＨを最高値に設定する（Ｓ１３）。
【００３２】
図４には、昇圧電圧ＶＨが比較的低い場合のモータ回転数と、モータトルクの関係を示す。図４には、１つの運転条件が○印で示してある。この運転条件では、通常制御の場合にモータ駆動は矩形波制御になる。一方、図５には、昇圧電圧ＶＨをより高い値に設定した場合の同一の運転条件が○印で示してある。このように、昇圧電圧ＶＨを高くすることによって、ＰＷＭ制御によって運転できる範囲が広がり、同一の運転条件（回転数、トルク）においても、ＰＷＭ制御での運転が行える。
【００３３】
このように、本実施形態では、昇圧コンバータ１２において最大昇圧を行うことで、昇圧電圧ＶＨを高く設定できる。これによって、モータ駆動における矩形波制御を避けて、ＰＷＭ制御にすることが可能となる。なお、矩形波制御を禁止することが好適である。この場合、矩形波制御を禁止した場合には、そのときのモータ回転数におけるモータトルクの最大値は制限され、要求通りのモータトルクが得られないが、通常より最大パワーが小さくなるだけであり特に問題はない。
【００３４】
さらに、この例では、ＰＷＭ制御と、矩形波制御の２種類を記載したが、通常の制御モードとしては、正弦波ＰＷＭ制御、過変調ＰＷＭ制御、矩形波制御の３種類がある。過変調ＰＷＭ制御は、一部のデューティー比を１００％とする制御であり、正弦波ＰＷＭ制御より高出力のモードである。この過変調ＰＷＭ制御についても、正弦波ＰＷＭ制御に比べ、レゾルバ原点ずれの影響大きい。そこで、過変調ＰＷＭ制御についても矩形波制御と見なし、これを禁止してもよい。なお、昇圧電圧ＶＨを高くすることによって、正弦波ＰＷＭ制御の範囲が広がるため、過変調ＰＷＭ制御が開始される点をより高回転数、高トルク側にシフトさせることができる。
【００３５】
また、本実施形態では、原点未学習の場合に、昇圧コンバータ１２における昇圧を最大昇圧とし、昇圧電圧ＶＨを最高電圧をとしたが、その時のモータトルク、モータ回転数に応じて、ＰＷＭ制御ができるように昇圧電圧ＶＨを制御することも好適である。これによって、通常の運転でも、ＰＷＭ制御が行われる場合には、昇圧電圧ＶＨは通常制御の値になる。
【００３６】
図６には、他の実施形態のフローチャートが示されている。原点未学習でない場合に通常運転とし、原点未学習の場合には最大昇圧指令をするのは、図３の場合と同じである（Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３）。
【００３７】
次に、その時の運転条件から、最大昇圧指令としても、矩形波駆動範囲に入るかを判定する（Ｓ２４）。このＳ２４の判定でＹＥＳの場合には、最大昇圧指令を維持しつつ、弱め界磁ＰＷＭ制御とする（Ｓ２５）。
【００３８】
図７には、弱め界磁ＰＷＭ制御の範囲について記載してある。このように、弱め界磁ＰＷＭ制御を行うことで、本来矩形波制御（過変調ＰＷＭを含む）となる運転条件（回転数、トルク）であっても、矩形波制御を回避することができる。なお、弱め界磁制御は、励磁電流を減少させ、逆起電力を抑制する制御である。
【００３９】
このように、弱め界磁ＰＷＭ制御を行うことで、最大昇圧としてもなおＰＷＭ制御が行えない範囲において、矩形波制御を行うことなく、モータ駆動が行える。
【符号の説明】
【００４０】
１０  バッテリ、１２  昇圧コンバータ、１４，１６  インバータ、１８  第１ＭＧ、２０  第２ＭＧ、２２  動力変換部、２４  エンジン、２６  制御部、３０，３４  コンデンサ、３２  昇圧前電圧センサ、３６  昇圧電圧センサ、４０，４２  レゾルバ、５０，５２  スイッチング素子、５４  リアクトル。
【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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