(57)【要約】【課題】  この発明は、エンジン始動時にモータのトルクが低下するのを防止して信頼性を向上することができるハイブリッド車両の制御装置を提供する。【解決手段】  エンジンとモータの少なくとも一方の動力を車輪に伝達して走行し、所定の条件下でエンジンを自動停止始動を行うハイブリッド車両の制御装置において、前記モータのロータの回転位置を検出する回転位置検出装置と、この回転位置検出装置の取り付け位置を補正するステップＳ７とを設け、このステップＳ７で取り付け位置が補正されるまでは、前記エンジンの自動停止始動を禁止することを特徴とする。【選択図】    図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンとモータの少なくとも一方の動力を車輪に伝達して走行し、所定の条件下でエンジンを自動停止始動を行うハイブリッド車両の制御装置において、前記モータのロータの回転位置を検出する回転位置検出装置と、この回転位置検出装置の取り付け位置を補正する位置補正手段とを設け、この位置補正手段で取り付け位置が補正されるまでは、前記エンジンの自動停止始動を禁止することを特徴とするハイブリッド車両の制御装置。
【請求項２】
前記位置補正手段は自動で取り付け位置を学習することを特徴とする請求項１に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項３】
前記位置補正手段で回転位置検出装置の取り付け位置が補正されるまでは、モータによるエンジン始動を禁止し、セルモータを用いてエンジン始動を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハイブリッド車両の制御装置。
【請求項４】
前記位置補正手段によって取り付け位置が補正されるまで、モータの出力を制限することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のハイブリッド車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、モータの磁極位置センサとしてレゾルバを備えたハイブリッド車両の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ハイブリッド車両において、モータの磁極位置センサであるレゾルバの取り付け位置の誤差を検出することにより、磁極位置を正確に把握し、その結果、小型のモータを用いても十分な始動トルクを確保することができる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この誤差の検出は、通常、学習により行われており、常にモータを最適な状態で運転できるようになっている。具体的には、エンジン回転時に永久磁石式のモータのロータの界磁方向をｄ軸、このｄ軸に直交する方向をｑ軸とするｄｑ座標系で、ｄｑベクトル制御によって求められるｄ軸電圧指令値が略ゼロとなるように補正を行っている。
【特許文献１】特開２００４−１２９３５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところでハイブリッド車両は、燃費を向上するためにアイドルストップを行っており、例えば、信号待ち等で車両が停止するとエンジンが停止して、モータのロータも停止するが、レゾルバの取り付け位置の学習が終わっていない状態でアイドルストップがなされると、エンジン始動時にロータの磁極位置が正確に補正されていない場合に、モータの必要トルクが得られないという問題がある。
【０００４】
そこで、この発明は、モータを小型化しても十分なモータトルクを確保してエンジンを確実に始動できるハイブリッド車両の制御装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、エンジン（例えば、実施の形態におけるエンジンＥ）とモータ（例えば、実施の形態におけるモータＭ）の少なくとも一方の動力を車輪に伝達して走行し、所定の条件下でエンジンを自動停止始動を行うハイブリッド車両の制御装置において、前記モータのロータ（例えば、実施の形態におけるロータ６）の回転位置を検出する回転位置検出装置（例えば、実施の形態におけるレゾルバＲ）と、この回転位置検出装置の取り付け位置を補正する位置補正手段（例えば、実施の形態におけるステップＳ７）とを設け、この位置補正手段で取り付け位置が補正されるまでは、前記エンジンの自動停止始動を禁止することを特徴とする。
このように構成することで、モータトルクが低下している状態でのエンジン始動を防止することができる。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、前記位置補正手段は自動で取り付け位置を学習することを特徴とする。
このように構成することで、例えば、学習値が得られない不定状態となるのを防止することができるため、過電流や制御が不安定状態になるのを防止することができる。
【０００７】
請求項３に記載した発明は、前記位置補正手段で回転位置検出装置の取り付け位置が補正されるまでは、モータによるエンジン始動を禁止し、セルモータを用いてエンジン始動を行うことを特徴とする。
このように構成することで、回転位置検出装置の取り付け位置が補正されるまでは乗員に違和感を与えることなしにセルモータによってエンジンの始動を行うことができる。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、前記位置補正手段によって取り付け位置が補正されるまで、モータの出力を制限することを特徴とする。
このように構成することで、例えば、前記位置補正手段によって学習が行われない異常状態に陥ったとしても、モータの出力制限を代替値を用いて行いエンジンを停止に至らしめないことが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１に記載した発明によれば、モータトルクが低下している状態でのエンジン始動を防止することができるため、エンジン始動をスムーズに行うことができ、したがって、商品性を向上することができる効果がある。
【００１０】
請求項２に記載した発明によれば、例えば、学習値が得られない不定状態となるのを防止することができるため、過電流や制御が不安定状態になるのを防止することができ、したがって、燃費やドライバビリティを向上するとともに信頼性を向上することができる効果がある。
【００１１】
請求項３に記載した発明によれば、回転位置検出装置の取り付け位置が補正されるまでは乗員に違和感を与えることなしにセルモータによってエンジンの始動を行うことができるため、商品性を向上できる効果がある。
【００１２】
請求項４に記載した発明によれば、例えば、学習が行われない異常状態に陥ったとしても、モータの出力制限を行いエンジンを停止に至らしめないことが可能となるため、乗員の負担を軽減することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。この実施の形態におけるハイブリッド車両の制御装置はエンジンとトランスミッションとの間にモータが挟みこまれた形式のハイブリッド車両に用いられるものであって、エンジンのクランクシャフトとモータのロータとが直結され、モータによりエンジンを駆動補助可能とし、減速時にはモータを発電機として機能させる回生作動により減速エネルギーの一部を電気エネルギーに変換して回収するものである。さらに、上記ハイブリッド車両は、長時間の停車など所定の条件を満たした場合に自動的にエンジン停止であるアイドルストップを行うとともに、乗員のアクセルＯＮ等の操作により自動的にエンジン始動を行う、エンジンの自動停止始動制御を行うものである。
【００１４】
図１はエンジンＥとモータＭとの接続部の周辺を示すものである。同図に示すように、前記エンジンＥのシリンダブロック１の側面にはモータＭが取り付けられるようになっており、このシリンダブロック１と前記モータＭとの間にはモータＭの磁極位置を検出するレゾルバ（回転位置検出手段）Ｒが取り付けられている。具体的には、前記レゾルバＲのレゾルバステータ２がエンジンＥのオイルシールケース３にボルト４により固定され、一方、レゾルバロータ５はモータＭのロータ６にリング状のセンサカラー７の圧入により固定されている。さらに、前記レゾルバステータ２には図示しないハーネスを支持するハーネスホルダ８が接続されており、このハーネスホルダ８が前記レゾルバステータ２からシリンダブロック１の側面に渡って配策され、この端部にグロメット９を介してハーネス１０が接続されている。このハーネス１０を介して前記レゾルバＲからの検出信号が角速度（ω）と角度（θ）に関する信号に変換する図示しないＲ／Ｄ変換器に入力されている。
【００１５】
図２は前記レゾルバＲを模式的に示したものである。同図に示すようにレゾルバステータ２には４極のティース１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄがレゾルバステータ２の内側に向かって９０度毎に設けられており、このティース１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに各々コイルが巻装されている。このコイルは、前記４極のティース１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの励磁コイル１２ａと、２組の対向する前記ティース１１ａ、１１ｂ（１１ｃ、１１ｄ）の出力コイル１２ｂ（１２ｃ）から構成されている。
【００１６】
前記出力コイル１２ｂは前記励磁コイル１２ａと同相に励磁されるようにティース１１ａ、１１ｂに巻装され、前記出力コイル１２ｃは前記励磁コイル１２ａと逆相に励磁されるようにティース１１ｃ、１１ｄに巻装されている。したがって、このレゾルバＲには励磁コイル１２ａと出力コイル１２ｂ，１２ｃとに対応して励磁端子Ｒ１，Ｒ２と出力端子Ｓ１〜Ｓ４が設けられ、これら励磁端子Ｒ１，Ｒ２と出力端子Ｓ１〜Ｓ４とには、図示しない制御ユニットに延びる６本のハーネスが接続されている。ここで、励磁端子Ｒ１，Ｒ２と出力端子Ｓ１〜Ｓ４はハーネスホルダ８のコネクタ部に接続されている。前記レゾルバＲの中央部分には突部１３によって偏芯して形成されるとともに、前記モータＭのロータ６と同期して回転するレゾルバロータ５が配置されている。
【００１７】
図３は縦軸を電圧、横軸を時間とした場合の励磁信号を示している。この励磁信号は正弦波で所定電圧（例えば、１１．３Ｖｐ−ｐ程度）のものであり、前記励磁端子Ｒ１，Ｒ２に印加される電圧である。
一方、図４は縦軸を電圧（Ｖ）、横軸を電気角（θ）とした場合のレゾルバＲの出力信号を示している。この出力信号は、前記励磁端子Ｒ１，Ｒ２に図３に示す励磁信号が印加された時に出力されるものであり、出力端子Ｓ１−Ｓ３間からは余弦波（図４中、ｅ（Ｓ１−Ｓ３）で示す）が出力され、出力端子Ｓ２−Ｓ４間からは正弦波（図４中、ｅ（Ｓ２−Ｓ４）で示す）が出力されるようになっている。そして、それぞれのピーク電圧は同一の電圧（例えば、３．２Ｖｐ−ｐ程度）となる。
【００１８】
ここで、前記電気角はレゾルバロータ５の検出位置、つまり、前記モータＭのロータ６の回転位置を表すものであり、例えば、電気角ａの場合には出力端子Ｓ１−Ｓ３間からは電圧Ｙが出力され、一方、出力端子Ｓ２−Ｓ４間からは電圧Ｘが出力される。この時、それぞれの電圧Ｙ、電圧Ｘが得られる電気角は電気角ａのみとなり、前記各出力端子Ｓ１〜Ｓ４からの出力信号を処理することで、ロータ６の回転位置を検出することができる。
【００１９】
図５は前記レゾルバＲのレゾルバロータ５、前記レゾルバステータ２の取り付け位置を模式的に示したものであり、前記レゾルバロータ５には突部１３が計９０度ずつ４箇所に設けられている。ここで、前記レゾルバロータ５の突部１３の最も外側となる頂点ｂはゼロ位置である理想取り付け位置（図中、鎖線で示す）に対して半時計回りにずれて配置された、いわゆる、ロータ側ずれが生じた状態となっており、一方、レゾルバステータ２は、このレゾルバステータ２に設けられた基準位置ｃが理想取り付け位置に対して時計回りにずれて配置された、いわゆる、ステータ側ずれが生じた状態になっている。
【００２０】
具体的には、図６に示すように、前記ロータ側ずれは、前記ロータ６の外周に設けられた複数の磁極１４のうち、例えば、Ｎ極１４ａと前記突部１３の頂点ｂとを基準として、この間に生じた角度をロータ側の角度ずれとしている。一方、図７に示すように、前記ステータ側ずれは、モータＭのステータ１５に複数設けられたティース１６に巻装されているＵ相巻線１７とレゾルバステータ２の基準位置ｃとを基準としてこの間に生じた角度をステータ側の角度ずれとしている。ここで、前記Ｎ極１４ａと頂点ｂ、Ｕ相巻線１７と基準位置ｃとが理想取り付け位置上にある場合に、各々角度ずれが生じていない状態となる。尚、この図６、図７では３相ブラシレスＤＣモータを用いている。
【００２１】
図８は縦軸を電圧（Ｖ）、横軸を電気角（θ）とし、レゾルバＲの角度ずれが０度の場合のモータトルクを示している。具体的には、前記モータトルクは前記モータＭのロータ６の界磁方向をｄ軸、このｄ軸に直交する成分をｑ軸とした場合のｑ軸方向のトルク成分（ｑ軸電圧）Ｖｑとｄ軸方向の界磁成分（ｄ軸電圧）Ｖｄとで構成されている。ここで、モータＭの回転数が一定でモータトルクが０、つまり、外からロータ６に力が加わって回転している状態ではモータＭの逆起電圧と前記トルク成分とが等しくなり、縦軸をｑ、横軸をｄとした図１０に示すようにトルク成分Ｖｑに対応するとともにｑ軸方向にのみ作用するベクトルで表すことができ、この時、界磁成分であるｄ軸方向のベクトルは生じない。
【００２２】
図９は、上記図８と同様の縦軸と横軸とを有するものであり、レゾルバＲの角度ずれが生じている場合のモータＭのロータ６のトルク成分Ｖｑと界磁成分Ｖｄとを示している。ここで、モータＭの逆起電圧とトルク成分との位相は電気角α（図中、レゾルバずれ量αで示す）だけずれている。前記トルク成分は逆起電圧のピーク値Ｖｐ１よりも低いピーク値Ｖｐ２となっており、このピーク値の差分に応じた界磁成分が生じることとなる。つまり、前記逆起電圧は、トルク成分Ｖｑと界磁成分Ｖｄとに分解することができるのである。これを図１１に示すように、トルク成分Ｖｑに対応したｑ軸方向のベクトルと界磁成分Ｖｄに対応したｄ軸方向のベクトルとで表すことができる。このように、角度ずれである電気角αが生じているためｑ軸の界磁成分Ｖｄが増加することとなるのである。
ここで、モータＭの通電電流をＩとすると、Ｉ＝０のとき、逆起電圧Ｅは
【００２３】
【数１】
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【００２４】
となり、角度ずれである電気角αは、α＝ａｒｃｔａｎ（Ｖｑ／Ｖｄ）となる。すなわち、逆起電圧の大きさとトルク成分Ｖｑと界磁成分Ｖｄとの大きさは、ロータ６の回転速度に依存するが、上記電気角αは通電電流Ｉが０であれば回転数によらず成立するため、制御ユニットにおいてレゾルバＲの角度ずれである電気角αを算出し、この算出結果である学習値を前記制御ユニットのメモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭ）に記憶し、この学習値に基づいて、モータＭのトルクが最適な状態となるように制御を行うことができるのである。
【００２５】
次に図１２のフローチャートに基づいて制御ユニットによるモータＭの始動処理を説明する。
まず、ステップＳ１では電源をオンにしてステップＳ２に進む。ステップＳ２では未メンテナンスか又はレゾルバによる学習値なしか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（未メンテナンス又は学習値なし）である場合はステップＳ３に進み、判定結果が「ＮＯ」（未メンテナンスではなく学習値あり）である場合はステップＳ１３に進む。
【００２６】
ステップＳ３ではモータを用いてエンジンを始動する。ステップＳ４ではモータによりエンジンを始動することができたか否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（始動できた）である場合はステップＳ５に進み、判定結果が「ＮＯ」（始動できなかった）である場合はステップＳ１２に進みセルモータによるエンジン始動を行いステップＳ５に進む。ステップＳ５ではアイドルストップを禁止してステップＳ６に進む。ステップＳ６ではモータトルクをある値に制限する。ステップＳ７（位置補正手段）ではレゾルバの取り付け位置の学習を実行する。ここで、前記モータトルクの制限とは、予め設定されている代替値を用いて、モータを駆動するインバータの出力を通常のものよりも低く制限することである。
【００２７】
ステップＳ８では学習結果が異常か否かを判定する。判定結果が「ＹＥＳ」（異常）である場合はステップＳ９に進み、判定結果が「ＮＯ」（異常ではない）である場合はステップＳ１４に進む。ステップＳ９ではアイドルストップを禁止する。ステップＳ１０ではモータトルクを制限し、さらに、ステップＳ１１では学習値が異常である旨を乗員に知らせる警告灯を点灯しリターンする。
一方、ステップＳ１４ではアイドルストップを許可し、ステップＳ１５で通常のモータ制御に移行してリターンする。
【００２８】
すなわち、乗員が乗車して電源を入れたときメンテナンスが行われたか又はレゾルバＲの取り付け位置の学習が行われているかを判断して、メンテナンスと学習との両者が行われていない場合に限り、レゾルバＲの取り付け位置の学習を行うようになっている。そして、学習が行われるまでの間、モータＭのトルク低下によってエンジン始動ができないような場合にはセルモータによってエンジンＥを始動し、さらに、エンジンＥの始動頻度を低減させるべくアイドルストップを禁止している。この時、モータトルクは最適化されていないため、モータＭのトルクを代替値を用いて制限している。そして、学習の結果が異常である場合には、モータトルクを最適な状態で制御することができないため、アイドルストップを禁止するとともにモータトルクを制限して、乗員に学習が異常である旨を知らせている。
【００２９】
したがって、上述の実施の形態によれば、メンテナンスやレゾルバＲの取り付け位置の学習が行われずモータトルクが最適化されていない状態でエンジンＥを始動するのを防止することができるため、常にエンジンＥの始動をスムーズに行うことができ、この結果、商品性を向上することができる。
【００３０】
さらに、学習値が不定状態となるのを防止してモータＭに過電流が流入したりモータＭの制御が不安定状態になるのを防止することができるため、燃費やドライバビリティを向上するとともに信頼性を向上することができる。
【００３１】
そして、レゾルバＲの取り付け位置が学習されていない状態でモータＭによってエンジン始動できなかった場合であっても乗員に違和感を与えることなしにセルモータによってエンジンＥの始動を行うことができるため、商品性を向上することができる。
また、レゾルバＲの取り付け位置の学習が行われない異常状態に陥ったとしても、モータＭの出力制限を行いエンジン停止に至らしめないことが可能となるため、乗員の負担を軽減することができる。
【００３２】
尚、この発明は上述した実施の形態に限られるものではなく、エンジンのクランクシャフトとモータのロータとが直結されていないハイブリッド車両に用いてもよい。
また、上記実施の形態では学習結果の異常を警告灯で乗員に知らせている場合について説明したが、乗員が異常を認識できるものであればよく、例えばブザー音等で知らせても良い。そして、本実施例では未メンテナンス又は学習値の有無に関係なく、最初モータで始動を行っているが、未メンテナンス又は、学習値がない時にはセル始動を選択するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施の形態におけるレゾルバの分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるレゾルバの説明図である。
【図３】本発明の実施の形態におけるレゾルバの励磁信号を示すグラフである。
【図４】本発明の実施の形態におけるレゾルバの出力信号を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態におけるレゾルバの位置ずれの説明図である。
【図６】本発明の実施の形態におけるレゾルバのロータ側ずれの説明図である。
【図７】本発明の実施の形態におけるレゾルバのステータ側ずれの説明図である。
【図８】本発明の実施の形態におけるレゾルバの角度ずれが無い場合のモータのトルク成分界磁成分とのグラフである。
【図９】本発明の実施の形態におけるレゾルバの角度ずれがある場合のモータのトルク成分と界磁成分とのグラフである。
【図１０】本発明の実施の形態における図８に相当するｄｑ座標のベクトル図である。
【図１１】本発明の実施の形態におけるレゾルバの図９に相当するｄｑ座標のベクトル図である。
【図１２】本発明の実施の形態におけるモータの始動処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
Ｅ  エンジン
Ｍ  モータ
６  ロータ
Ｒ  レゾルバ（回転位置検出手段）
ステップＳ７  位置補正手段
【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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