(57)【要約】  磁石を含むモータを駆動させるインバータの制御装置において、モータの回転状態を検出する回転センサと、モータの電流を検出する電流センサと、インバータを制御するコントローラとを備え、コントローラは、トルク指令値、回転センサにより検出される回転状態の検出値、及び電流センサにより検出される検出電流に基づき、モータの電圧を制御する電圧指令値を演算し、回転状態に応じた減磁判定閾値を演算し、電圧指令値に含まれるトルク電圧指令値と減磁判定閾値とを比較し、比較結果に応じて、磁石の減磁が発生しているか否かを判定する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を含むモータを駆動させるインバータの制御装置において、
前記モータの回転状態を検出する回転センサと、
前記モータの電流を検出する電流センサと、
インバータを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
トルク指令値、前記回転センサにより検出される回転状態の検出値、及び前記電流センサにより検出される検出電流に基づき、前記モータの電圧を制御する電圧指令値を演算し、
前記回転状態に応じた減磁判定閾値を演算し、
前記電圧指令値に含まれるトルク電圧指令値と前記減磁判定閾値とを比較し、比較結果に応じて、前記磁石の減磁が発生しているか否かを判定するインバータ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のインバータ制御装置において、
前記コントローラは、
前記回転センサにより検出された前記回転状態と、演算された前記電圧指令値とを対応づけてメモリに記憶し、
現在の回転状態に基づき、前記電圧指令値を新たに演算し、
新たに演算された前記電圧指令値と前記メモリに記憶された前記電圧指令値とのうち低い方の値を、前記減磁判定閾値として設定するインバータ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のインバータ制御装置を備える車両駆動システムにおいて、
前記モータと車両の車軸との間をつなげるクラッチを備え
前記コントローラは、前記クラッチが切断した状態で、前記磁石の減磁が発生しているか否かを判定する車両駆動システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のインバータ制御装置を備える車両駆動システムにおいて、
前記モータと車両の車軸との間をつなげる無段変速機を備え
前記コントローラは、前記無段変速機を制御する車両駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ制御装置及び車両駆動システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電圧指令値Ｖｑが所定のしきい値より低下したか否かを判定し、低下した場合にはさらにＶｑの挙動を監視し、Ｖｑが定常的であればモータの減磁であると識別するモータ制御装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２５９２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、運転の動作点が変化する場合には、減磁を精度よく判定できないという問題があった。【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、運転の動作点が変動する場合でも減磁を判定できるインバータ制御装置及び車両駆動システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、モータの回転状態に応じた減磁判定閾値を演算し、トルク電圧指令値と減磁判定閾値とを比較し、比較結果に応じて磁石の減磁が発生しているか否かを判定することによって上記課題を解決する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、運転の動作点が変動する場合でも減磁を判定できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係る車両駆動システムのブロック図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る駆動システムのブロック図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るインバータ制御装置のブロック図である。
【図４】図４は、図３に示すコントローラによる減磁判定の制御フローを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に係るインバータ制御装置のコントローラの制御フローを示すフローチャートである。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態に係る車両駆動システムのブロック図である。
【図７】図７は、本発明の他の実施形態に係る車両駆動システムのブロック図である。
【図８】図８は、本発明の他の実施形態に係る車両駆動システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
《第１実施形態》
図１は、本発明の実施形態に係るインバータ制御装置を含む車両駆動システムを示すブロック図である。以下、本例のインバータ制御装置を電気自動車に提供した例を挙げて説明するが、本例のインバータ制御装置は、例えばパラレル型のハイブリッド車両及びシリーズ型のハイブリッド車両等、少なくともモータを備えたハイブリッド車両にも適用可能である。
【００１１】
図１に示すように、本例のインバータ制御装置を含む車両制御ステムは、バッテリ１と、インバータ２と、モータ３と、減速機４と、駆動輪５と、コントローラ１００を備えている。なお、車両駆動システムは、図１に示す構成に限らず、補器類など他の構成を備えてもよい。
【００１２】
バッテリ１は、車両の電力源であり、複数の二次電池を直列又は並列に接続した電池群である。二次電池には、リチウムイオン電池等が使用される。インバータ２は、ＩＧＢＴ等のスイッチング素子を複数備え、コントローラ１００からのスイッチング信号により当該スイッチング素子のオン及びオフを切り替えることで、バッテリ１から出力される交流電力を直流電力に変換する。また、インバータ２は、モータ３の回生動作により発生した交流電力を直流電力に変換し、直流電力をバッテリ１に出力する。インバータ２及びモータ３の間には、電流センサが接続されている。電流センサは、モータ３に流れる電流を検出し、検出値をコントローラ１００に出力する。
【００１３】
モータ３は、車両の駆動軸に連結され、インバータ２からの交流電力により駆動する車両の駆動源である。モータ３は、永久磁石同期電動機等の電動機である。またモータ３には、回転角センサが接続され、当該回転角センサの検出値はコントローラ１００に出力される。モータ３の出力軸は、減速機４及び左右のドライブシャフトを介して、左右の駆動輪５に連結されている。またモータ３は、駆動輪５の回転により、回生駆動力を発生させることで、エネルギを回生する。
【００１４】
コントローラ１００は、運転者のアクセルペダルの操作量に応じてアクセル開度、車速及び勾配などの車両状態、バッテリ１のＳＯＣ、バッテリ１の充放電可能電力、モータ３の発電電力等に応じて、運転者の要求に応じてトルクを出力させるための駆動トルク（必要トルク）を、インバータ２に指令する。運転者の要求は、アクセル操作、ブレーキ操作により決まる。
【００１５】
コントローラ１００は、車両の運転状態及びバッテリ１の状態に応じて、車両の駆動系の効率を最適化しつつ、インバータ２を介してモータ３を制御する。なお、図１では、車両を制御する制御部分として、１つのコントローラ１００が図示されているが、コントローラ１００は、モータコントローラ、統合コントローラ等の複数のコントローラとしてもよい。各種コントローラは、ＣＡＮ通信網で接続されている。コントローラ１００は、メモリ１１０、ＣＰＵ１２０等を有している。
【００１６】
次に、車両の駆動システムについて、図２を用いて説明する。図２は、駆動システムのブロック図である。
【００１７】
インバータ２は、上アーム回路を形成する上アーム素子２１、２３、２５と、下編む回路を形成する下アーム素子２２、２４、２６と、平滑コンデンサ２７と、放電抵抗２８と、放電用スイッチ２９と、駆動回路３０とを有している。
【００１８】
上アーム素子２１、２３、２５は、パワーデバイスとしてのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ３、Ｑ５とダイオードＤ１、Ｄ３、Ｄ５とをそれぞれ並列に接続した回路を主要な構成としている。スイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子とダイオードＤ１のカソード端子が接続され、かつスイッチング素子Ｑ１のコレクタ端子とダイオードＤ１のアノード端子が接続されている。下アーム素子２２、２４、２６は、同じくパワーデバイスとしてのスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４、Ｑ６とダイオードＤ２、Ｄ４、Ｄ６とをそれぞれ並列に接続した回路を主要な構成とする。スイッチング素子Ｑ２〜スイッチング素子Ｑ６とダイオードＤ２〜Ｄ６の接続は、スイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ１の接続と同様である。
【００１９】
本実施形態では、２つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を直列に接続した３対の回路が、電源線Ｐと電源線Ｎの間に接続されることにより、バッテリ１に電気的に接続され、各対のスイッチング素子を接続する各接続点と、３相モータ３の三相の出力部とがそれぞれ電気的に接続されている。電源線Ｐはバッテリ１の正極側に接続され、電源線Ｎはバッテリ１の負極側に接続されている。
【００２０】
スイッチング素子Ｑ１のエミッタ端子とスイッチング素子Ｑ２のコレクタ端子との接続点はＵ相の出力となり、スイッチング素子Ｑ３のエミッタ端子とスイッチング素子Ｑ４のコレクタ端子との接続点はＶ相の出力となり、スイッチング素子Ｑ５のエミッタ端子とスイッチング素子Ｑ６のコレクタ端子との接続点はＷ相の出力となり、モータ３の三相配線に接続されている。そして、上アーム素子２１、２３、２５及び下アーム素子２２、２４、２６により２レベルの３相インバータ回路２０が構成されている。
【００２１】
平滑コンデンサ２７は、インバータ回路２０と、バッテリ１との間に接続される、バッテリ１からの電力を平滑する素子である。平滑コンデンサ２７は、電源線Ｐ、Ｎ間に接続されている。
【００２２】
放電抵抗２８及び放電用スイッチ２９は直列に接続され、放電抵抗２８及び放電用スイッチ２９の直列回路は、電源線Ｐ、Ｎ間に接続されている。放電抵抗２８は、平滑コンデンサ２７にチャージされた電荷を放電する。コントローラ１００は、放電用スイッチ２９のオン、オフを制御する。放電用スイッチ２９がオンになると、平滑コンデンサ２７と放電抵抗２８が導通し、放電が行われる。
【００２３】
駆動回路３０は、コントローラ１００から送信されるスイッチング信号に基づいて、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６のオン及びオフを切り替える機能を備えている。  
【００２４】
モータ３は、インバータ回路の各相で、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の接続点、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４の接続点及びスイッチング素子Ｑ５、Ｑ６の接続点にそれぞれ接続されている。
【００２５】
リレースイッチ７は、バッテリ１とインバータ２の平滑コンデンサ２７との間に接続されている。
【００２６】
コントローラ１００は、駆動回路３０を制御するためのコントローラである。コントローラ１００は、外部から入力されるトルク指令値、モータ３の相電流、モータ３の回転数（回転速度）に基づいて、トルク指令値の要求トルクをモータ３から出力させるための、インバータ２の電流指令値を演算する。なお、モータ３の相電流は、インバータ回路２０とモータ３との間に接続された電流センサ８により検出され、モータ３の回転速度は、モータ３に設けられたレゾルバ９の検出値から算出される。
【００２７】
そして、コントローラ１００は、モータ３が必要とする電力を供給するためのスイッチング信号を生成し、駆動回路３０に出力する。そして、駆動回路３０は当該スイッチング信号に基づいて、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のオン、オフを切り換える。これにより、コントローラ１００は、インバータ２をＰＷＭ制御により制御している。
【００２８】
次に、図３を用いて、コントローラ１００のうちインバータの制御に係る制御ブロックを説明する。図３は、インバータ２、モータ３、及びコントローラ１００のブロック図である。コントローラ１００は、回転数制御器３１、電流指令値演算器３２、電流制御器３３、非干渉制御器３４、二相三相電圧変換器３５、回転数演算器３６及び三相二相電流変換器３７を有している。
【００２９】
回転数制御器３１は、回転数演算器３６から出力される回転数検出値（ωＧ：モータ回転数）を、コントローラ１００から出力されるモータ３の回転数指令値（ωＧ＊）に一致させるように、モータ３のトルク指令値（Ｔ＊）を演算するＰＩＤ制御器である。回転数制御器３１は、回転数指令値（ωＧ＊）及び回転数検出値（ωＧ）を入力として、以下の式（１）によりトルク指令値（Ｔ＊）を演算し、電流指令値演算器３２に出力する。
【数１】
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ただし、Ｋｐは比例ゲインを、ＫＩは積分ゲインを、ＫＤは微分ゲインを、ＴＤは近似微分の時定数を、ｓはラプラス演算子を、ωＧは回転数検出値を、ωＧ＊は回転数指令値を示す。回転数指令値（ωＧ＊）は、コントローラ１００により演算される目標値である。コントローラ１００は、ユーザの要求に応じた目標トルクを車両状態に応じて演算し、目標トルクを出力するために必要な回転数を、回転数指令値として演算している。
【００３０】
電流指令値演算器３２は、トルク指令値（Ｔ＊）、バッテリ１の電圧（Ｖｄｃ）、及び、モータ３の角周波数を示す回転数検出値（ωＧ）を入力して、モータ３のｄｑ軸電流指令値（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）を演算し、電流制御器３３に出力する。ｄｑ軸は、磁石の磁束の軸と、磁石の軸と直交する軸による回転座標系の軸を表している。電流指令値演算器３２には、トルク指令値（Ｔ＊）、回転数検出値（ωＧ）、電圧（Ｖｄｃ）を指標として、ｄｑ軸電流指令値（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）を出力するためのマップがメモリ１１０に格納されている。当該マップは、トルク指令値（Ｔ＊）、回転数検出値（ωＧ）及び電圧（Ｖｄｃ）の入力に対して、モータ３の損失及びインバータ２の損失を最小限に抑える最適な指令値を出力するよう対応づけられている。そして、電流指令値演算器３２は、当該マップを参照して、ｄｑ軸電流指令値（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）を演算する。
【００３１】
また電流指令値演算器３２には、トルク指令値（Ｔ＊）、バッテリ１の電圧（Ｖｄｃ）及び回転数検出値（ωＧ）の他に、電流センサ８の検出値に基づくｄｑ軸電流（Ｉｄ、Ｉｑ）及びバッテリ１の充放電可能電力（Ｐｉｎ、Ｐｏｕｔ）が入力され、電流指令値演算器３２は、ｄｑ軸電流指令値を演算する。ｄｑ軸電流指令値は、モータ３の電流の目標値であって、励磁電流指令値及びトルク電流指令値を含む。
【００３２】
電流制御器３３は、ｄｑ軸電流指令値（Ｉｄ＊、Ｉｑ＊）及びｄｑ軸電流（Ｉｄ、Ｉｑ）を入力として、以下の式（２）を用いて、制御演算を行い、ｄｑ軸電圧指令値（ｖｄ＊、ｖｑ＊）を出力する。ｄｑ軸電圧指令値（ｖｄ＊、ｖｑ＊）は、モータ３の電圧の目標値であって、励磁電圧指令値及びトルク電圧指令値を含む。
【数２】
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ただし、Ｋｐｄ、Ｋｐｑは比例ゲインを、Ｋｉｄ、Ｋｉｑは積分ゲインを示す。
【００３３】
なお、電流制御器３３は、上記式（２）に対応するマップを参照して、ｄｑ軸電圧指令値（ｖｄ＊、ｖｑ＊）を演算してもよい。
【００３４】
非干渉制御器３４は、モータ３のｄ軸及びｑ軸に電流が流れた際に、発生する干渉電圧を打ち消すためのｄｑ軸非干渉電圧（ｖｄｄｃｐｌ、ｖｑｄｃｐｌ）を演算する。モータ３の電圧方程式は、ｄｑ座標で表すと、一般的に以下の式（３）で表される。
【数３】
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ただし、Ｌｄはｄ軸インダクタンスを、Ｌｑはｑ軸インダクタンスを、Ｒａはモータ３の巻線抵抗を、ωｒｅは電気角速度を、φａは磁束密度（トルク定数）を、ｐは微分演算子を示す。
【００３５】
式（３）を各成分に分けてラプラス変換して変形すると、次式で表される。
【数４】
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【００３６】
ただし、電流応答モデルＧｐはそれぞれ次式で表される。
【数５】
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【００３７】
式（３）に示されるように、ｄｑ軸間で干渉しあう速度起電力があり、これを打ち消すために非干渉制御器３４は、以下の式（６）で表される非干渉電圧（ｖｄｄｃｐｌ、ｖｑｄｃｐｌ）を演算する。
【数６】
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【００３８】
電流制御器３３及び非干渉制御器３４の出力側には減算器が設けられ、当該減算器において、電圧指令値（ｖｄ＊、ｖｑ＊）から式（６）で示される非干渉電圧（ｖｄｄｃｐｌ、ｖｑｄｃｐｌ）を減算することで、式（４）の干渉項が打ち消され、ｄｑ軸電流は、以下の式（７）で表される。
【数７】
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【００３９】
二相三相電圧変換器３５は、ｄｑ軸電圧指令値（ｖｄ＊、ｖｑ＊）及びレゾルバ９の検出値θを入力として、下記の式（８）を用いて、当該回転座標系のｄｑ軸電圧指令値（ｖｄ＊、ｖｑ＊）を固定座標系のｕ、ｖ、ｗ軸の電圧指令値（ｖｕ＊、ｖｖ＊、ｖｗ＊）に変換し、インバータ２に出力する。
【数８】
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【００４０】
三相二相電流変換器３７は、３相２相変換を行う制御部であり、相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）及び磁極位置検出器５２の検出値θを入力として、固定座標系の相電流（Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗ）を回転座標系の相電流（Ｉｄ、Ｉｑ）に変換し、電流指令値演算器３２、電流制御器３３及び非干渉化制御器３４に出力する。
【００４１】
電流センサ８は、Ｕ相及びＶ相にそれぞれ設けられ、相電流（Ｉｕ、Ｉｖ）を検出し、三相二相電流変換器３７に出力する。ｗ相の電流は、電流センサ８により検出されず、代わりに、三相二相電流変換器３７は、入力された相電流（Ｉｕ、Ｉｖ）に基づき、ｗ相の相電流を演算する。
【００４２】
レゾルバ（回転センサ）９はモータ３に設けられ、モータ３の磁極の位置を検出する検出器であり、検出値（θ）を回転数演算器３６に出力する。レゾルバ９は、所定周期でモータ３の回転状態を検出している。回転数演算器３６は、レゾルバ９の検出値（θ）からモータ３の角周波数である回転数検出値（ωＧ）を演算し、回転数制御器３１及び電流指令値演算器３２に出力する。
【００４３】
そして、当該相電流（Ｉｄ、Ｉｑ）が電流制御器３３に入力されることにより、制御装置は所定のゲインの電流制御ループによる制御が行われる。またインバータ２は、電流制御ループによる制御の下、入力された電圧指令値（ｖ＊ｕ、ｖ＊ｖ、ｖ＊ｗ）に基づき、スイッチング素子のオン及びオフを切り替えるＰＷＭ制御信号を生成し、当該ＰＷＭ制御信号に基づいて、スイッチング素子を動作させて、電力を変換する。
【００４４】
判定閾値演算器４１は、減磁を判定するための判定閾値（ｖｑｄ＊）を演算する。減磁判定器４２は、電圧指令値（ｖｑ＊）と判定閾値（ｖｑｄ＊）とを比較し、その比較結果に基づき、モータ３に含まれる磁石の減磁が発生しているか否かを判定する。なお、判定閾値演算器４１及び減磁判定器４２による、減磁の判定については後述する。
【００４５】
ところで、モータ３の永久磁石式同期電動機では、例えばネオジム磁石等強力な磁石が使われる。この磁石は着磁させて磁力を得るが、逆方向に過大な磁力をかけるとその磁力を保持できなくなる。この現象が減磁である。そして、車両の駆動用電動機で減磁が起こると、電動機には電流が流れているにもかかわらず、電動機の磁力が弱いので、車両を駆動するトルクが減少する。
【００４６】
減磁は、電圧指令値（ｖｑ＊）に影響を与えるため、電圧指令値（ｖｑ＊）の変化から減磁を判定することができる。上記の式（３）に示すように、トルク電圧（ｖｑ）はモータ３の回転数により応じて変化するため、電圧指令値（ｖｑ＊）も、モータ回転数により変化する。モータの回転数は、車両の状態、運転者の運転操作等により変動しており、定常的なものではない。そのため、電圧指令値（ｖｑ＊）も定常的な値ではない。電圧指令値（ｖｑ＊）の低下は、減磁だけでなく、モータ回転数の変化によっても生じる。本実施形態では、運転の動作点が変動する状態の下で、減磁を判定するために以下の制御を行っている。
【００４７】
次に、図４を用いて、コントローラ１００による減磁判定の制御を説明する。図４は、コントローラ１００による減磁判定の制御フローを示すフローチャートである。なお、図４に示す制御フローは、所定の周期で繰り返し実行されている。制御フローの制御周期は、回転数が変動する時間（車両の運転周期に相当）に対して、十分に小さい周期（例えば、運転周期に対して１０分の１分の周期）とすればよい。
【００４８】
ステップＳ１にて、減磁判定器４２は、電圧指令値（ｖｑ＊）を取得する。ステップＳ２にて、減磁判定器４２は、電圧指令値（ｖｑ＊）の平均値（ｖｑ＊ＡＶＥ）を演算する。電圧指令値（ｖｑ＊）の平均値（ｖｑ＊ＡＶＥ）は、直前に取得した電圧指令値（ｖｑ＊）を含めて、過去の複数回（例えば、過去５回分）分の電圧指令値（ｖｑ＊）を用いて演算される。
【００４９】
ステップＳ３にて、減磁判定器４２は、現在の電圧指令値（ｖｑ＊）と平均値（ｖｑ＊ＡＶＥ）との差分の絶対値を演算し、差分の絶対値と所定の閾値（Ｄ１）とを比較する。所定の閾値（Ｄ１）は、電圧指令値（ｖｑ＊）の変動幅を示す閾値であって、変動の許容幅に応じて予め設定されている。なお、電圧指令値（ｖｑ＊）の変動はモータ回転数（ωＧ）の変動に対応しているため、閾値（Ｄ１）は、モータ回転数（ωＧ）の変動幅を示している。閾値（Ｄ１）が低いほど、励磁判定の精度が高まる。
【００５０】
差分の絶対値が閾値（Ｄ１）より小さい場合には、減磁判定器４２は、モータの回転数の変動が小さいと判定し、ステップＳ４の制御を実行する。一方、差分の絶対値が閾値（Ｄ１）以上である場合には、減磁判定器４２は、モータの回転数の変動が大きいと判定し、ステップＳ１１の制御を実行する。
【００５１】
ステップＳ４にて、減磁判定器４２はカウンタ（Ａ）をインクリメントする。ステップＳ５にて、減磁判定器４２はカウンタ（Ａ）と閾値（Ａｔｈ）とを比較する。閾値（Ａｔｈ）は、電圧指令値（ｖｑ＊）の変動幅が閾値（Ｄ１）未満である状態の時間を表している。閾値（Ａｔｈ）が高いほど、回転数が安定している時間が長いことになる。閾値（Ａｔｈ）は、例えば１００回に設定されている。カウンタ（Ａ）が閾値（Ａｔｈ）より大きい場合には、減磁判定器４２は、モータ回転数の安定時間が所定時間以上継続していると判定し、ステップＳ６の制御を実行する。一方、カウンタ（Ａ）が閾値（Ａｔｈ）以下である場合には、制御フローはステップＳ１に戻り、減磁判定器４２はステップＳ１の制御を実行する。
【００５２】
ステップＳ６にて、判定閾値演算器４１は、モータ回転数（ωＧ）に応じた判定閾値（ｖｑｄ＊）を演算する。判定閾値（ｖｑｄ＊）は、減磁を判定するための閾値であって、モータ回転数（ωＧ）に応じた値である。メモリ１１０には、モータ回転数（ωＧ）と判定閾値（ｖｑｄ＊）とを対応させたマップが記憶されている。すなわち、モータ回転数（ωＧ）が変動すると、マップで示される判定閾値（ｖｑｄ＊）も異なる値となる。
【００５３】
判定閾値演算器４１は、モータ回転数（ωＧ）を取得すると、マップを参照しつつ、マップ上で、現在のモータ回転数（ωＧ）に対応する判定閾値（ｖｑｄ＊）を特定する。
【００５４】
ステップＳ７にて、減磁判定器４２は、マップ上で特定された判定閾値（ｖｑｄ＊）と、現在の電圧指令値（ｖｑ＊）との差分（ｖｑｄ＊−ｖｑ＊）を演算し、演算した差分と所定の閾値（Ｄ２）とを比較する。所定の閾値（Ｄ２）は、減磁による、電圧指令値（ｖｑ＊）の減少量を示しており、応じて予め設定されている。
【００５５】
差分が閾値（Ｄ２）より大きい場合には、減磁判定器４２は、電圧指令値（ｖｑ＊）が正常値より低下していると判定し、ステップＳ８の制御を実行する。一方、差分が閾値（Ｄ２）未満である場合には、減磁判定器４２は、減磁が発生しておらず、現在の電圧指令値（ｖｑ＊）が正常であると判定し、ステップＳ１１の制御を実行する。
【００５６】
ステップＳ８にて、減磁判定器４２はカウンタ（Ｂ）をインクリメントする。ステップＳ９にて、減磁判定器４２はカウンタ（Ｂ）と閾値（Ｂｔｈ）とを比較する。閾値（Ｂｔｈ）は、異常と判定された判定回数を示しており、減磁の判定精度に応じて決まる。閾値（Ｂｔｈ）は、予め決まっており、例えば３回に設定されている。
【００５７】
カウンタ（Ｂ）が閾値（Ｂｔｈ）より高い場合には、ステップＳ１０にて、減磁判定器４２は、減磁が発生していると判定する。コントローラ１００は、減磁判定器４２により励磁が発生していると判定した場合には、ランプの表示等により、減磁の発生を運転者に通知してもよい。そして制御フローは終了する。一方、カウンタ（Ｂ）が閾値（Ｂｔｈ）未満である場合には、制御フローは終了する。
【００５８】
ステップＳ３において、電圧指令値（ｖｑ＊）と平均値（ｖｑ＊ＡＶＥ）との差分の絶対値が閾値（Ｄ１）以上である場合には、ステップＳ１１にて、減磁判定器４２はカウンタ（Ａ）をリセットする。ステップＳ７において、現在の電圧指令値（ｖｑ＊）と判定閾値（ｖｑｄ＊）との差分の絶対値が閾値（Ｄ２）未満である場合には、ステップＳ１１にて、減磁判定器４２はカウンタ（Ａ）をリセットする。そして、カウンタ（Ａ）のリセットの後、制御フローは終了する。なお、現在の電圧指令値（ｖｑ＊）と判定閾値（ｖｑｄ＊）との差分の絶対値が閾値（Ｄ２）未満である場合には、ステップＳ１１にて、減磁判定器４２は、カウンタ（Ｂ）をリセットしてもよい。
【００５９】
上記のように、本実施形態では、モータ３の回転状態に応じた判定閾値（ｖｑｄ＊）を演算し、トルク電圧指令値（ｖｑ＊）と判定閾値（ｖｑｄ＊）とを比較し、比較結果に応じて、モータ３の磁石の減磁が発生しているか否かを判定する。これにより、モータ３のように、トルク電圧指令値（ｖｑ＊）が変動する状況下で、減磁を判定できる。
【００６０】
なお、本実施形態では、マスク条件として、ステップＳ１からステップＳ５の制御フローにて、モータ回転数の変動が小さいことを条件に加えたが、要求される減磁の判定精度に応じて、ステップＳ１からステップＳ５の制御フローを省いてもよい。すなわち、本実施形態では、ステップＳ６の演算処理により、判定閾値（ｖｑｄ＊）がモータ回転数の変動に対応した値となる。そのため、モータ回転数が変動した場合には、判定閾値（ｖｑｄ＊）も変動するため、モータ回転数の変動により、トルク電圧指令値（ｖｑ＊）が変動する状況下でも、精度よく減磁を判定できる。磁石減磁のメカニズムとして、逆磁界がクニック点を超えた状態が、減磁の状態となる。そして、逆磁界がクニック点を超えると、磁力は急峻に減少する。そのため、判定閾値（ｖｑｄ＊）がモータ回転数の変動に追随できれば、減磁を精度よく判定できる。
【００６１】
またマスク条件は、モータ回転数の変動幅に限らず、例えば検出電流等の他の要素を含めてもよい。例えば、検出電流又はモータ回転数が所定の範囲外である場合には、電流センサ８、レゾルバ９又はＣＰＵ１２０の異常により、電圧指令値又はモータ回転数が異常値になっている可能性がある。そのため、検出電流又はモータ回転数が所定の範囲外となることで、マスク条件を満たさない場合には、コントローラ１００は、励磁判定の制御を実行しなくてもよい。
【００６２】
また、判定閾値演算器４１は、マップによる演算処理の代わりに、例えば、トルク電圧指令値（ｖｑ＊）の移動平均値を判定閾値（ｖｑｄ＊）として演算してもよい。判定閾値演算器４１は、移動平均に限らず、少なくともモータ回転数を変数として含む演算式を用いた演算処理により、判定閾値（ｖｑｄ＊）を演算してもよい。
【００６３】
《第２実施形態》
本発明の他の実施形態に係るインバータ制御装置を説明する。本実施形態では、第１実施形態に対して、コントローラ１００による判定閾値（ｖｑｄ＊）の演算制御が異なる。これ以外の構成及び制御方法は上述した第１実施形態と同じであり、その記載を援用する。
【００６４】
コントローラ１００は、モータ回転数（ωＧ）に基づくトルク電圧指令値（ｖｑ＊）を所定の周期で演算し、モータ回転数（ωＧ）とトルク電圧指令値（ｖｑ＊）とを対応づけて、マップとしてメモリ１１０に記憶する。またコントローラ１００は、現在のモータ回転数（ωＧ）に基づき新たにトルク電圧指令値（ｖｑ＊）を演算した時に、現在のモータ回転数（ωＧ）に対応するトルク電圧指令値（ｖｑ＊）をマップ上で特定する。コントローラ１００は、マップ上で特定されたトルク電圧指令値（ｖｑ＊）と、新たに演算されたトルク電圧指令値（ｖｑ＊）とを比較し、小さい方のトルク電圧指令値（ｖｑ＊）を新たな判定閾値（ｖｑｄ＊）として設定する。コントローラ１００は、新たに設定した判定閾値（ｖｑｄ＊）をモータ回転数（ωＧ）と対応させた上で、マップに記憶する。
【００６５】
すなわち、コントローラ１００は、新たにトルク電圧指令値（ｖｑ＊）を演算した場合に、マップ上に判定閾値（ｖｑｄ＊）として記憶されているトルク電圧指令値（ｖｑ＊）と、新たに演算されたトルク電圧指令値（ｖｑ＊）とのセレクトローをとり、より低い方のトルク電圧指令値（ｖｑ＊）を判定閾値（ｖｑｄ＊）に設定し、マップを更新する。
【００６６】
次に、インバータ制御装置の制御フローを説明する。図５は、本発明の他の実施形態に係るインバータ制御装置の制御フローを示すフローチャートである。ステップＳ１〜Ｓ１１の制御フローは、第１実施形態に係るステップＳ１〜Ｓ１１の制御フローと同様であるため説明を省略する。
【００６７】
ステップＳ７において、現在の電圧指令値（ｖｑ＊）と判定閾値（ｖｑｄ＊）との差分（ｖｑｄ＊−ｖｑ＊）が閾値（Ｄ２）以下である場合には、ステップＳ１２にて、減磁判定器４２はカウンタ（Ａ）をリセットする。ステップＳ１３にて、コントローラ１００は、マップを参照しつつ、現在のモータ回転数に対応する判定閾値（ｖｑｄ＊）を特定する。コントローラ１００は、特定された判定閾値（ｖｑｄ＊）と、現在の電圧指令値（ｖｑ＊）とを比較する。現在の電圧指令値（ｖｑ＊）が特定された判定閾値（ｖｑｄ＊）より低い場合には、ステップＳ１４にて、コントローラ１００は、現在の電圧指令値（ｖｑ＊）を新たに判定閾値（ｖｑｄ＊）に設定しマップを更新する。一方、現在の電圧指令値（ｖｑ＊）が特定された判定閾値（ｖｑｄ＊）以上である場合には、コントローラ１００は、マップを更新することなく、制御フローを終了させる。
【００６８】
上記のように本実施形態では、レゾルバ９により検出されたモータ３の回転状態と、演算されたトルク電圧指令値（ｖｑ＊）とを対応づけてメモリ１１０に記憶し、現在の回転状態に基づき、トルク電圧指令値（ｖｑ＊）を新たに演算し、新たに演算されたトルク電圧指令値（ｖｑ＊）とメモリ１１０に記憶されたトルク電圧指令値（ｖｑ＊）とのうち低い方の値を、判定閾値（ｖｑｄ＊）として設定する。これにより、インバータ２又はモータ３の個体バラツキ、インバータ２又はモータ３の温度特性のバラツキ等によるトルク電圧指令値（ｖｑ＊）の低下を管理しつつ、判定閾値（ｖｑｄ＊）を更新するため、判定精度を高めることができる。
【００６９】
なお、本実施形態において、コントローラ１００は、車両の初期状態の段階で、モータ回転数（ωＧ）とトルク電圧指令値（ｖｑ＊）とを対応づけて、マップとしてメモリ１１０に記憶する。そして、運転領域の全ての範囲内で、各モータ回転数（ωＧ）に対応するトルク電圧指令値（ｖｑ＊）が演算され、対応関係がメモリ１１０に記憶された場合には、コントローラ１００は、トルク電圧指令値（ｖｑ＊）のセレクトローによる更新を行わなくてもよい。逆磁界がクニック点を超えると磁力は急峻に減少する。そのため、トルク電圧指令値（ｖｑ＊）のセレクトローによって判定閾値（ｖｑｄ＊）を更新しなくても、判定精度を高めることができる。
【００７０】
《第３実施形態》
図６は、本発明の他の実施形態に係る車両駆動システムを示すブロック図である。本実施形態では、第１実施形態に対して、クラッチを切断した状態で、減磁の有無を判定する点が異なる。これ以外の構成は上述した第１実施形態又は第２実施形態と同じであり、その記載を適宜、援用する。
【００７１】
図６に示すように、車両駆動システムは、バッテリ１等の他にクラッチ５０を備えている。クラッチ５０は、モータ３と減速機４との間を断接する。コントローラ１００はクラッチ５０を制御する。クラッチが切断状態のときには、モータ３は車両の駆動軸とつながらない状態となる。この時、モータ３の動作は、運転者の車両操作に依存しないため、モータ３の回転数が安定する。
【００７２】
コントローラ１００は、運転者の操作又は車両の状態に応じて、クラッチを切断する。そして、コントローラ１００は、クラッチ５０が切断した状態で、モータ３に含まれる磁石の減磁が発生しているか否かを判定する。減磁の判定方法は、第１実施形態と同様である。これにより、運転者による運転要求に影響を及ぼすことなく、モータ３の回転数が安定した状態で減磁を判定できる。その結果として、減磁の判定精度を高めることができる。
【００７３】
なお、本実施形態に係る車両駆動システムは、図７に示すようなハイブリッドシステムにも適用可能である。ハイブリッド車両は、内燃機関と電動発電機といった複数の動力源を車両の駆動に使用するパラレル方式自動車であり、バッテリ１、インバータ２、モータ３、左右の駆動輪５、内燃機関（以下、エンジン）１０、第１クラッチ１１、第２クラッチ１２、プロペラシャフト１３、ディファレンシャルギアユニット１４、ドライブシャフト１５、および自動変速機１７を備える。
【００７４】
第１クラッチ１１は、エンジン１０の出力軸とモータ３の回転軸との間に介装され、エンジン１０とモータ３との間の動力伝達を断接（ＯＮ／ＯＦＦ）する。第１クラッチ１１としては、比例ソレノイドで油流量および油圧を連続的に制御できる湿式多板クラッチなどを例示することができる。第１クラッチ１１において、コントローラ１００からの制御信号に基づいて油圧ユニットの油圧が制御され、これにより第１クラッチ１１のクラッチ板が締結（スリップ状態も含む。）又は解放する。なお、第１クラッチ１１に乾式クラッチを採用してもよい。
【００７５】
自動変速機１７は、前進７速、後退１速などといった変速比を段階的に切り換える有段式変速機であり、車速やアクセル開度等に応じて変速比を自動的に切り換える。
【００７６】
第２クラッチ１２は、自動変速機１７の各変速段にて締結される複数の摩擦締結要素のうち、いくつかの摩擦締結要素を流用したものとすることができる。またこれに代えて第２クラッチ１２を自動変速機１７とは別の専用のクラッチとしてもよい。
【００７７】
自動変速機１７の出力軸は、プロペラシャフト１３、ディファレンシャルギアユニット１４、および左右のドライブシャフト１５を介して、左右の駆動輪５に連結されている。なお、図１において５は左右の操舵前輪である。
【００７８】
コントローラ１００は、車両の停車中、クラッチ１１をつなげて、クラッチ１２を切断する。コントローラ１００は、モータ３の駆動力でエンジン１０を回転させて、エンジン１０の回転により補機類を動作させる。このとき、モータ３は定常状態で駆動できるため、モータ３の回転数が安定する。そしてコントローラ１００は、クラッチ１２が切断した状態で、モータ３に含まれる磁石の減磁が発生しているか否かを判定する。これにより、減磁の判定精度を高めることができる。
【００７９】
このように、本実施形態では、運転者による運転要求に影響しない運転環境のもと、クラッチ１２を切断することで、モータ３の回転を安定にしつつ、モータ３に含まれる磁石の減磁が発生しているか否かを判定する。これにより、減磁の判定精度を高めることができる。
【００８０】
なお、図７においては、後輪駆動のハイブリッド車両を例示したが、前輪駆動のハイブリッド車両や四輪駆動のハイブリッド車両とすることも可能である。ハイブリッドシステムは、シリーズ型でもよい。
【００８１】
なお、第１又は第２実施形態に係るインバータ制御装置を、本実施形態のように、クラッチを有する車両駆動システムに適用した場合には、モータ回転数の変動が小さい状態で励磁を判定できるため、閾値（Ｄ１）又は閾値（Ｄ１）をより小さくしてもよい。これにより、減磁の判定精度を高めることができる。
【００８２】
《第４実施形態》
図８は、本発明の他の実施形態に係る車両駆動システムを示すブロック図である。本実施形態では、無段変速機を備えた車両駆動システムに対して、第１実施形態又は第２実施形態に係るインバータ制御システムを適用する。インバータ制御システムの構成及び制御は、第１実施形態又は第２実施形態と同じであり、その記載を適宜、援用する。
【００８３】
図８に示すように、車両駆動システムは、バッテリ１等の他に無段変速機（ＣＶＴ）７０を備えている。ＣＶＴ７０は、モータ３と減速機４との間に接続されている。ＣＶＴ７０は、２つのプーリー及びベルトを有している。ＣＶＴ７０は、２つのプーリーの間のベルトの位置を変えて変速することで、車軸の回転速度を変えつつ、モータ回転数の変動を抑制する。
【００８４】
例えば、車両の走行中、運転者がブレーキ操作を行い、車速が徐々に減少するシーンを説明する。本実施形態と異なり、ＣＶＴ７０が設けられておらず、モータ３が直接、車軸に連結している場合には、車速の減少と共にモータ回転数も減少する。モータ３が有段変速機を介して車軸に連結されている場合も同様である。一方、本実施形態のように、モータ３がＣＶＴ７０を介して車軸に連結されている場合には、モータ３が直接、車軸に連結している場合、又は、モータ３が有段変速機を介して車軸に連結されている場合と比較して、モータ回転数の変動が抑制される。
【００８５】
そして、ＣＶＴ７０を備えた車両駆動システムにおいて、第１実施形態又は第２実施形態のようなインバータ制御装置を適用することで、モータ回転数の変動が抑制された状態で減磁を判定できる。これにより、減磁の判定精度を高めることができる。
【００８６】
なお、第１又は第２実施形態に係るインバータ制御装置を、本実施形態のように、ＣＶＴ７０を有する車両駆動システムに適用した場合には、モータ回転数の変動が小さい状態で励磁を判定できるため、閾値（Ｄ１）又は閾値（Ｄ１）をより小さくしてもよい。これにより、減磁の判定精度を高めることができる。
【符号の説明】
【００８７】
１…バッテリ
２…インバータ
３…モータ
４…減速機
５…駆動輪
７…リレースイッチ
８…電流センサ
９…レゾルバ
１０…エンジン
１１…第１クラッチ
１２…第２クラッチ
１３…プロペラシャフト
１４…ディファレンシャルギアユニット
１５…ドライブシャフト
１７…自動変速機
２０…インバータ回路
２１、２３、２５…上アーム素子
２２、２４、２６…下アーム素子
２７…平滑コンデンサ
２８…放電抵抗
２９…放電用スイッチ
３０…駆動回路
３１…回転数制御器
３２…電流指令値演算器
３３…電流制御器
３４…非干渉制御器
３５…二相三相電圧変換器
３６…回転数演算器
３７…三相二相電流変換器
４１…判定閾値演算器
４２…減磁判定器
５０…クラッチ
５２…磁極位置検出器
７０…無段変速機
１００…コントローラ
１１０…メモリ
１２０…ＣＰＵ
【図１】
2018146793.tif 000011
【図２】
2018146793.tif 000012
【図３】
2018146793.tif 000013
【図４】
2018146793.tif 000014
【図５】
2018146793.tif 000015
【図６】
2018146793.tif 000016
【図７】
2018146793.tif 000017
【図８】
2018146793.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成29年10月20日(2017.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石を含むモータを駆動させるインバータの制御装置において、
前記モータの回転状態を検出する回転センサと、
前記モータの電流を検出する電流センサと、
インバータを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記モータの回転数が安定するマスク条件を満たすか否かを判定し、
トルク指令値、前記回転センサにより検出される回転状態の検出値、及び前記電流センサにより検出される検出電流に基づき、前記モータの電圧を制御する電圧指令値を演算し、
前記回転状態に応じた減磁判定閾値を演算し、
前記マスク条件を満たす場合に、前記電圧指令値に含まれるトルク電圧指令値と前記減磁判定閾値とを比較し、比較結果に応じて、前記磁石の減磁が発生しているか否かを判定するインバータ制御装置。
【請求項２】
請求項１記載のインバータ制御装置において、
前記コントローラは、
前記回転センサにより検出された前記回転状態と、演算された前記電圧指令値とを対応づけてメモリに記憶し、
現在の回転状態に基づき、前記電圧指令値を新たに演算し、
新たに演算された前記電圧指令値と前記メモリに記憶された前記電圧指令値とのうち低い方の値を、前記減磁判定閾値として設定するインバータ制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のインバータ制御装置を備える車両駆動システムにおいて、
前記モータと車両の車軸との間をつなげるクラッチを備え
前記コントローラは、前記クラッチが切断した状態で、前記磁石の減磁が発生しているか否かを判定する車両駆動システム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のインバータ制御装置を備える車両駆動システムにおいて、
前記モータと車両の車軸との間をつなげる無段変速機を備え
前記コントローラは、前記無段変速機を制御する車両駆動システム。
【国際調査報告】
2018146793.tif 000019
2018146793.tif 000020
2018146793.tif 000021