JP2009107528A - Hybrid car - Google Patents

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健児 森本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hybrid car for driving a permanent magnetic motor with high efficiency and low noise from activation to a high speed operation under magnetic pole position sensorless control. <P>SOLUTION: The hybrid car 1 is loaded with an internal combustion engine as a power source and a permanent magnet motor 3, and an invertor 11 for driving the permanent magnet motor 3 is controlled by the magnetic pole position estimation value of a first magnetic pole position estimation means 22 which estimates the magnetic pole position of the rotor by using the change of the inductance of a status coil according as a magnetic resistance in a magnetic circuit changes according to the rotor angle of the permanent magnet motor 3 when the number of revolutions of the permanent magnet motor 3 is ranging from zero to less than the number of revolutions of the idling of the internal combustion engine, and controlled by the magnetic pole position estimation value of a second magnetic pole position estimation means 23 which estimates the magnetic pole position of the rotor by using an induced voltage generated in the status coil during the rotation of the permanent magnet motor 3 when the number of revolutions of the permanent magnet motor 3 is equal to or more than the number of revolutions of the idling of the internal combustion engine. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、動力源として内燃機関と永久磁石モータとを備えたハイブリット自動車に関する。   The present invention relates to a hybrid vehicle including an internal combustion engine and a permanent magnet motor as power sources.

ハイブリット自動車としては、内燃機関の他に永久磁石モータを備え、これらの動力源を切換えて走行するようにしたものがある。
この場合、永久磁石モータをインバータにより高精度高速に制御するためには、永久磁石形のロータの磁極位置を検出してステータコイルに流す電流を制御すべく磁極位置センサを設ける必要である。しかしながら、磁極位置センサは、比較的体積が大きいので、設置上の制約を受けたり、センサ出力をインバータを制御する制御装置に伝送するための配線が必要になる問題がある。 Some hybrid vehicles include a permanent magnet motor in addition to the internal combustion engine, and are driven by switching these power sources.
In this case, in order to control the permanent magnet motor with high accuracy and high speed using an inverter, it is necessary to provide a magnetic pole position sensor for detecting the magnetic pole position of the permanent magnet rotor and controlling the current flowing through the stator coil. However, since the magnetic pole position sensor has a relatively large volume, there are problems in that it is restricted in installation and wiring for transmitting the sensor output to the control device that controls the inverter is required.

このため従来では、永久磁石モータの回転中にステータコイルに発生する誘起電圧を利用してそのロータの磁極位置を推定する磁極位置推定手段を備えた磁極位置センサレス制御装置（例えば特許文献１参照）や、永久磁石モータのロータ角度に応じて磁気回路中の磁気抵抗が変化することによりステータコイルのインダクタンスが変化することを利用してそのロータの磁極位置を推定する磁極位置推定手段を備えた磁極位置センサレス制御装置軸置（例えば特許文献２参照）が提案されている。
特許第３６９２０８５号公報 特許第３７１９９１０号公報 For this reason, conventionally, a magnetic pole position sensorless control device provided with magnetic pole position estimating means for estimating the magnetic pole position of the rotor using the induced voltage generated in the stator coil during rotation of the permanent magnet motor (see, for example, Patent Document 1) And a magnetic pole provided with magnetic pole position estimating means for estimating the magnetic pole position of the rotor by using the change in the inductance of the stator coil due to the change in the magnetic resistance in the magnetic circuit according to the rotor angle of the permanent magnet motor A position sensorless control device shaft placement (see, for example, Patent Document 2) has been proposed.
Japanese Patent No. 3692085 Japanese Patent No. 3719910

従来構成において、誘起電圧を利用する装置では、ロータが回転していないと誘起電圧が発生しないので、ロータの磁極位置を推定することはできない。また、インダクタンスの変化を利用する装置では、一般的に、磁極位置検出用信号としての高周波電圧若しくは高周波電流を永久磁石モータを制御するための電圧指令若しくは電流指令に重畳する必要があるので、永久磁石モータおよびインバータの電力損失が大きくなって、全体の効率が悪くなり、更に、高周波成分が増加するので、永久磁石モータの騒音が大きくなる等の問題がある。   In the conventional configuration, in the apparatus using the induced voltage, the induced voltage is not generated unless the rotor is rotating, and therefore the magnetic pole position of the rotor cannot be estimated. Further, in an apparatus that uses a change in inductance, it is generally necessary to superimpose a high-frequency voltage or high-frequency current as a magnetic pole position detection signal on a voltage command or current command for controlling a permanent magnet motor. The power loss of the magnet motor and the inverter is increased, the overall efficiency is deteriorated, and the high-frequency component is increased, resulting in a problem that the noise of the permanent magnet motor is increased.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁極位置センサレス制御により起動から高速まで高効率、低騒音で永久磁石モータを駆動することができるハイブリット自動車を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a hybrid vehicle capable of driving a permanent magnet motor with high efficiency and low noise from start to high speed by magnetic pole position sensorless control. .

本発明のハイブリット自動車は、動力源としての内燃機関と、動力源としての永久磁石モータと、この永久磁石モータを駆動するインバータと、前記永久磁石モータのロータ角度に応じて磁気回路中の磁気抵抗が変化することによりステータコイルのインダクタンスが変化することを利用してそのロータの磁極位置を推定する第１の磁極位置推定手段および該永久磁石モータの回転中にステータコイルに発生する誘起電圧を利用してそのロータの磁極位置を推定する第２の磁極位置推定手段を有する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、前記インバータを、前記永久磁石モータの回転数が前記内燃機関のアイドリング回転数以上のときには、前記第２の磁極位置推定手段による磁極位置推定値により制御することを特徴とする。 The hybrid vehicle of the present invention includes an internal combustion engine as a power source, a permanent magnet motor as a power source, an inverter for driving the permanent magnet motor, and a magnetic resistance in a magnetic circuit according to the rotor angle of the permanent magnet motor. The first magnetic pole position estimating means for estimating the magnetic pole position of the rotor by utilizing the change in the inductance of the stator coil due to the change of the rotor and the induced voltage generated in the stator coil during the rotation of the permanent magnet motor And a control device having second magnetic pole position estimating means for estimating the magnetic pole position of the rotor,
The control device controls the inverter by a magnetic pole position estimated value by the second magnetic pole position estimating means when the rotational speed of the permanent magnet motor is equal to or higher than the idling rotational speed of the internal combustion engine.

本発明のハイブリット自動車によれば、永久磁石モータを駆動するインバータを、前記永久磁石モータの回転数が内燃機関のアイドリング回転数以上のときには、第２の磁極位置推定手段による磁極位置推定値により制御するようにしたので、起動から高速まで高効率、低騒音で永久磁石モータを駆動することができる。   According to the hybrid vehicle of the present invention, the inverter for driving the permanent magnet motor is controlled by the magnetic pole position estimated value by the second magnetic pole position estimating means when the rotational speed of the permanent magnet motor is equal to or higher than the idling rotational speed of the internal combustion engine. Thus, the permanent magnet motor can be driven with high efficiency and low noise from startup to high speed.

以下、本発明の一実施例につき、図面を参照して説明する。
先ず、全体構成を示す図２において、ハイブリット自動車１には、動力源として内燃機関２および永久磁石モータ３が搭載されている。ここで、永久磁石モータ３は、Ｕ、Ｖ、Ｗ相の３相のステータコイルを有するステータと、このステータの界磁空間に配置された永久磁石形のロータとを備えた同期モータである。これらの内燃機関２および永久磁石モータ３の並列運転によって、クラッチ４、変速機５、出力軸６および差動ギヤ７を介して後側ホイール８、８の車軸９、９が駆動されるようになっている。この場合、クラッチ４の断続と変速機５のレンジシフトとは、マニュアル車ではドライバによって操作される。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, in FIG. 2 showing the overall configuration, a hybrid vehicle 1 is equipped with an internal combustion engine 2 and a permanent magnet motor 3 as power sources. Here, the permanent magnet motor 3 is a synchronous motor including a stator having a three-phase stator coil of U, V, and W phases and a permanent magnet type rotor disposed in the field space of the stator. By the parallel operation of the internal combustion engine 2 and the permanent magnet motor 3, the axles 9, 9 of the rear wheels 8, 8 are driven via the clutch 4, the transmission 5, the output shaft 6, and the differential gear 7. It has become. In this case, the engagement and disengagement of the clutch 4 and the range shift of the transmission 5 are operated by a driver in a manual vehicle.

ハイブリット自動車１には、ニッケル水素蓄電池等の充電可能なバッテリ１０が搭載されており、このバッテリ１０からの直流電源がインバータ１１によって交流電源に変換されて前記永久磁石モータ３に供給されるようになっている。前記内燃機関２は、内燃機関ＥＣＵ１２により制御されるようになっている。インバータ１１は、制御装置たるインバータＥＣＵ１３により制御されるようになっている。バッテリ１０は、バッテリＥＣＵ１４により残量および温度などの監視が行なわれるようになっている。内燃機関ＥＣＵ１２、インバータＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１４の情報は、ハイブリットＥＣＵ１５に与えられるようになっており、ハイブリットＥＣＵ１５は、これらの内燃機関ＥＣＵ１２、インバータＥＣＵ１３およびバッテリＥＣＵ１４を、燃費性能、動力性能などに鑑みて最適な動作となるように、統括的に制御するようになっている。   The hybrid vehicle 1 is equipped with a rechargeable battery 10 such as a nickel metal hydride storage battery, so that a DC power from the battery 10 is converted into an AC power by an inverter 11 and supplied to the permanent magnet motor 3. It has become. The internal combustion engine 2 is controlled by the internal combustion engine ECU 12. The inverter 11 is controlled by an inverter ECU 13 which is a control device. The battery 10 is monitored by the battery ECU 14 such as the remaining amount and temperature. Information on the internal combustion engine ECU 12, the inverter ECU 13 and the battery ECU 14 is provided to the hybrid ECU 15. The hybrid ECU 15 considers the internal combustion engine ECU 12, the inverter ECU 13 and the battery ECU 14 in view of fuel consumption performance, power performance, and the like. It is designed to control the entire system for optimal operation.

次に、図１に基づいて磁極位置センサレスのベクトル制御を行なうインバータＥＣＵ１３について説明する。
インバータＥＣＵ１３は、電流指令演算部１６と、電流制御部１７と、加算器１８と、電圧座標変換部１９と、ＰＷＭ制御部２０と、電流座標変換部２１と、第１の磁極位置推定手段２２および第２の磁極位置推定手段２３を含む永久磁石モータ３のロータの磁極位置推定部２４と、速度検出部２５を含む磁極位置切換部２６とを備える。 Next, an inverter ECU 13 that performs magnetic pole position sensorless vector control will be described with reference to FIG.
The inverter ECU 13 includes a current command calculation unit 16, a current control unit 17, an adder 18, a voltage coordinate conversion unit 19, a PWM control unit 20, a current coordinate conversion unit 21, and first magnetic pole position estimation means 22. And a rotor magnetic pole position estimating section 24 of the permanent magnet motor 3 including the second magnetic pole position estimating means 23 and a magnetic pole position switching section 26 including the speed detecting section 25.

インバータ５と永久磁石モータ３との間に接続された電流検出器２７ｕ、２７ｗにより検出された２相電流Ｉｕ、Ｉｗは、電流座標変換部２１に与えられる。電流座標変換部２１は、２相電流Ｉｕ、Ｉｗより３相電流を演算し、これを３相／２相変換してこれと等価な２相電流を求め、更に、ベクトル回転により変換してｄ軸、ｑ軸成分の電流Ｉｄ、Ｉｑを求める。この電流座標変換部２１による変換演算の際、後述する磁極位置推定値θが用いられる。ここでｄ軸、ｑ軸は、ロータの永久磁石が作る磁束方向をｄ軸、これと直交する方向をｑ軸とする回転座標軸である。   The two-phase currents Iu and Iw detected by the current detectors 27u and 27w connected between the inverter 5 and the permanent magnet motor 3 are given to the current coordinate conversion unit 21. The current coordinate conversion unit 21 calculates a three-phase current from the two-phase currents Iu and Iw, converts this to a three-phase / 2-phase conversion to obtain a two-phase current equivalent to this, and further converts it by vector rotation to d The currents Id and Iq of the axial and q-axis components are obtained. In the conversion calculation by the current coordinate conversion unit 21, a magnetic pole position estimated value θ described later is used. Here, the d-axis and the q-axis are rotational coordinate axes in which the direction of the magnetic flux produced by the permanent magnet of the rotor is the d-axis, and the direction orthogonal thereto is the q-axis.

電流指令演算部１６は、ハイブリットＥＣＵ１５からトルク指令Ｔ＊を受けてｄ軸電流指令値Ｉｄ＊、ｑ軸電流司令値Ｉｑ＊を決定する。電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊および前記電流Ｉｄ、Ｉｑは、電圧座標変換部１７に与えられる。電圧座標変換部１７は、電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊と電流Ｉｄ、Ｉｑとの偏差を求め、更に、これを比例積分することで電圧指令値Ｖｄ、Ｖｑを得る。電圧指令値Ｖｑは、電圧座標変換部１９にそのままｑ軸電圧指令値Ｖｑ＊として与えられ、電圧指令値Ｖｄは、電圧座標変換部１９に加算器１８を介してｄ軸電圧指令値Ｖｄ＊として与えられる。電圧座標変換部１９は、電圧指令値Ｖｄ＊、Ｖｑ＊を座標変換して３相の電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗに変換し、これらの電圧指令Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを基にＰＷＭ制御部２０にて３相のパルス幅変調信号が形成される。この電圧座標変換部１９における変換演算にも後述する磁極位置推定値θが用いられる。ＰＷＭ制御部２０からのパルス幅変調信号は、インバータ１１に与えられ、永久磁石モータ３のステータコイルに電圧が印加される。このようにしてインバータＥＣＵ１３により、永久磁石モータ３に対して給電が行なわれるが、その電流は電流指令値Ｉｄ＊、Ｉｑ＊に依存する。 The current command calculation unit 16 receives the torque command T * from the hybrid ECU 15 and determines the d-axis current command value Id * and the q-axis current command value Iq * . The current command values Id * and Iq * and the currents Id and Iq are given to the voltage coordinate conversion unit 17. The voltage coordinate conversion unit 17 obtains voltage command values Vd and Vq by obtaining deviations between the current command values Id * and Iq * and the currents Id and Iq and further proportionally integrating them. The voltage command value Vq is directly supplied to the voltage coordinate conversion unit 19 as the q-axis voltage command value Vq * , and the voltage command value Vd is supplied to the voltage coordinate conversion unit 19 via the adder 18 as the d-axis voltage command value Vd *. Given. The voltage coordinate conversion unit 19 performs coordinate conversion of the voltage command values Vd * and Vq * to convert them into three-phase voltage commands Vu, Vv, and Vw, and the PWM control unit 20 based on these voltage commands Vu, Vv, and Vw. A three-phase pulse width modulation signal is formed at. A magnetic pole position estimated value θ, which will be described later, is also used for the conversion calculation in the voltage coordinate conversion unit 19. The pulse width modulation signal from the PWM control unit 20 is given to the inverter 11, and a voltage is applied to the stator coil of the permanent magnet motor 3. In this way, power is supplied to the permanent magnet motor 3 by the inverter ECU 13, and the current depends on the current command values Id * and Iq * .

電流座標変換部２１および電圧座標変換部１９における演算に必要なロータの磁極位置は、永久磁石モータ３に取り付けたエンコーダなどの磁極位置センサで検出する方法もあるが、図１の構成では、電流Ｉｄ、Ｉｑ等から推定する磁極位置センサレス方式を採用している。   There is a method of detecting the magnetic pole position of the rotor necessary for the calculation in the current coordinate conversion unit 21 and the voltage coordinate conversion unit 19 by a magnetic pole position sensor such as an encoder attached to the permanent magnet motor 3, but in the configuration of FIG. A magnetic pole position sensorless method estimated from Id, Iq, etc. is adopted.

以下、図３を参照して、磁極位置推定部２４の原理について説明する。
（第１の磁極位置推定手段２２について）
第１の磁極位置推定手段２２は、突極性を有する永久磁石モータ３について、ロータ角度に応じて磁気回路中の磁気抵抗が変化し、ステータコイルのインダクタンスが変化することを利用したものである。 Hereinafter, the principle of the magnetic pole position estimation unit 24 will be described with reference to FIG.
(Regarding the first magnetic pole position estimating means 22)
The first magnetic pole position estimation means 22 utilizes the fact that the permanent magnet motor 3 having saliency has a magnetic resistance in the magnetic circuit that changes according to the rotor angle, and the inductance of the stator coil changes.

永久磁石モータ３は、図３に示すように、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のステータコイルと、ロータシャフト中心回りに回転する永久磁石とを有する等価回路により表される。この等価回路において、永久磁石のＮ極側を正方向として貫く軸をｄ軸（ロータ突方向）と定義し、それに直交する軸をｑ軸（ロータ突方向と直角方向）と定義する。
このように定義すると、永久磁石モータ３のトルクを主に支配するのはｑ軸方向の磁界となる。なお、ｄ軸方向に磁界を生じるように電圧を印加した場合のステータコイルのインダクタンスをＬｄとし、同じくｑ軸方向についてのインダクタンスをＬｑとする。 As shown in FIG. 3, the permanent magnet motor 3 is represented by an equivalent circuit having U, V, and W phase stator coils and a permanent magnet that rotates about the center of the rotor shaft. In this equivalent circuit, an axis passing through the N pole side of the permanent magnet as a positive direction is defined as a d-axis (rotor projecting direction), and an axis perpendicular thereto is defined as a q-axis (a direction perpendicular to the rotor projecting direction).
If it defines in this way, it will become the magnetic field of a q-axis direction that will mainly dominate the torque of the permanent magnet motor 3. FIG. Note that the inductance of the stator coil when a voltage is applied so as to generate a magnetic field in the d-axis direction is Ld, and the inductance in the q-axis direction is Lq.

この永久磁石モータ３を制御するインバータＥＣＵ１３（第１の磁極位置推定手段２２）が推定した磁極位置が前記ｄ軸、ｑ軸に対し、ｄｃ軸、ｑｃ軸であったとした場合、現実の電気角（磁極位置）θとは誤差Δθが生じている。この状態で、電気角θを検出するために、第１の磁極位置推定手段２２は、加算器１８に回転周波数と異なる高周波成分の磁極位置検出用信号たる回転電圧指令Ｖｄｈを与え、電流制御部１７の出力であるｄ軸電圧指令Ｖｄに回転電圧指令Ｖｄｈを重畳してｄ軸電圧指令Ｖｄ＊とし、ｄｃ軸方向に印加する。そして、その結果のｄｃ方向およびｑｃ方向に流れる電流を検出する。仮に第１の磁極位置推定手段２２が推定しているｄｃ軸がｄ軸と一致している場合（Δθ＝０°）には、ｑｃ軸方向の電流は検出されないはずである。しかし、電気角に誤差Δθを生じている場合には、ｑｃ軸方向の電流が検出される。従って、これらの検出電流に基づいて誤差Δθを演算することができ、ひいては電気角θを検出（推定）することができる。 When the magnetic pole positions estimated by the inverter ECU 13 (first magnetic pole position estimating means 22) for controlling the permanent magnet motor 3 are the dc and qc axes with respect to the d and q axes, the actual electrical angle An error Δθ occurs with respect to (magnetic pole position) θ. In this state, in order to detect the electrical angle θ, the first magnetic pole position estimation means 22 gives the rotation voltage command Vdh, which is a magnetic pole position detection signal having a high frequency component different from the rotation frequency, to the adder 18, and the current control unit The rotation voltage command Vdh is superimposed on the d-axis voltage command Vd which is the output of 17 to obtain a d-axis voltage command Vd *, which is applied in the dc-axis direction. And the electric current which flows into the dc direction and qc direction of the result is detected. If the dc axis estimated by the first magnetic pole position estimation means 22 coincides with the d axis (Δθ = 0 °), the current in the qc axis direction should not be detected. However, when an error Δθ occurs in the electrical angle, a current in the qc axis direction is detected. Therefore, the error Δθ can be calculated based on these detected currents, and the electrical angle θ can be detected (estimated).

しかしながら、この手法は、インダクタンスが１８０°周期で変化するので、推定可能範囲が１８０°に限定され、得られる磁極位置がＮ極方向か、Ｓ極方向か判断することができない。そのため、起動時に極性を判別する手段を備える。   However, in this method, since the inductance changes in a cycle of 180 °, the estimable range is limited to 180 °, and it cannot be determined whether the obtained magnetic pole position is in the N pole direction or the S pole direction. Therefore, a means for determining the polarity at the time of activation is provided.

極性判別手段の一例について永久磁石モータ３の磁気飽和特性を利用した手法を説明する。永久磁石モータ３は、ロータが永久磁石による磁束を有しているために、ｄ軸電流が零のときでも磁束が存在する。この磁気特性により、インダクタンスＬｄの特性は、ｄ軸電流の正負の符号の違いによりその大きさが異なる領域が存在する。よって、このインダクタンスＬｄの大きさが異なる領域に対応する所定バイアス成分を有するｄ軸電圧を印加すれば、極性の違いがステータコイルに流れる電流の振幅の大きさに現れることになる。   A method using the magnetic saturation characteristics of the permanent magnet motor 3 will be described as an example of the polarity discriminating means. The permanent magnet motor 3 has a magnetic flux even when the d-axis current is zero because the rotor has a magnetic flux generated by the permanent magnet. Due to this magnetic characteristic, there is a region where the magnitude of the characteristic of the inductance Ld differs depending on the sign of the d-axis current. Therefore, if a d-axis voltage having a predetermined bias component corresponding to a region where the magnitude of the inductance Ld is different, a difference in polarity appears in the magnitude of the amplitude of the current flowing through the stator coil.

（第２の磁極位置推定手段２３について）
第２の磁極位置推定手段２３は、永久磁石の磁束に起因して回転中に発生する永久磁石モータ３の逆起電圧を利用したものである。
図３に示す永久磁石モータ３の等価回路において、永久磁石のＮ極側を正方向として貫く軸をｄ軸（永久磁石磁束方向）と定義し、それに直交する軸をｑ軸（永久磁石磁束方向と直交方向）と定義する。 (About the second magnetic pole position estimating means 23)
The second magnetic pole position estimating means 23 uses a counter electromotive voltage of the permanent magnet motor 3 generated during rotation due to the magnetic flux of the permanent magnet.
In the equivalent circuit of the permanent magnet motor 3 shown in FIG. 3, the axis passing through the N pole side of the permanent magnet as the positive direction is defined as the d axis (permanent magnet magnetic flux direction), and the axis orthogonal to the axis is the q axis (permanent magnet magnetic flux direction). And orthogonal direction).

このように定義した場合、永久磁石モータ３が回転することによる逆起電圧はｑ軸方向にのみ発生する。従って、この永久磁石モータ３を制御するインバータＥＣＵ１３（第２の磁極位置推定手段２３）が推定した磁極位置が前記ｄ軸、ｑ軸に対し、ｄｃ軸、ｑｃ軸であったとした場合、ｄｃ軸方向の誘起電圧が零となるように磁極位置推定値を逐次補正すると、ｄ軸、ｑ軸に対してｄｃ軸、ｑｃ軸が一致し、真の磁極位置θを推定することができる。   When defined in this way, a counter electromotive voltage due to the rotation of the permanent magnet motor 3 is generated only in the q-axis direction. Therefore, when the magnetic pole position estimated by the inverter ECU 13 (second magnetic pole position estimating means 23) that controls the permanent magnet motor 3 is the dc axis and the qc axis with respect to the d axis and the q axis, the dc axis When the magnetic pole position estimated value is successively corrected so that the induced voltage in the direction becomes zero, the dc axis and qc axis coincide with the d axis and q axis, and the true magnetic pole position θ can be estimated.

以上のようにして第１の磁極位置推定手段２２および第２の磁極位置推定手段２３により推定された磁極位置推定値θは、磁極位置切換部２６に入力されるが、磁極位置切換部２６は、速度検出部２５で検出(推定)された速度ωによって磁極位置推定値θの切換えを行なうようになっている。すなわち、磁極位置切換部２６は、例えば、速度ωが零（起動時）から前記内燃機関２のアイドリング回転数（例えば６００ｒｐｍ）未満の範囲では、前記第１の磁極位置推定手段２２による磁極位置推定値θを出力し、速度ωがアイドリング回転数以上のときには、前記第２の磁極位置推定手段２３による磁極位置推定値θを出力する。そして、磁極位置推定部２４は、速度ωを入力するようになっており、第２の磁極位置推定手段２３に切換えられている速度領域では、第１の磁極位置推定手段２２からの磁極位置検出用信号たる回転電圧指令Ｖｄｈの出力を停止させる。   The magnetic pole position estimation value θ estimated by the first magnetic pole position estimation unit 22 and the second magnetic pole position estimation unit 23 as described above is input to the magnetic pole position switching unit 26. The magnetic pole position estimated value θ is switched by the speed ω detected (estimated) by the speed detector 25. That is, the magnetic pole position switching unit 26 estimates the magnetic pole position by the first magnetic pole position estimating means 22 in the range where the speed ω is zero (at the time of startup) to less than the idling speed (for example, 600 rpm) of the internal combustion engine 2. When the value θ is output and the speed ω is equal to or higher than the idling rotational speed, the magnetic pole position estimation value θ by the second magnetic pole position estimation means 23 is output. The magnetic pole position estimator 24 receives the speed ω and detects the magnetic pole position from the first magnetic pole position estimator 22 in the speed region switched to the second magnetic pole position estimator 23. The output of the rotation voltage command Vdh as a signal for use is stopped.

このように本実施例によれば、永久磁石モータ３を駆動するインバータ１１を、前記永久磁石モータ３の回転数が零から内燃機関２のアイドリング回転数未満の範囲では、ロータ角度に応じて磁気回路中の磁気抵抗が変化し、ステータコイルのインダクタンスが変化することを利用した第１の磁極位置推定手段２２による磁極位置推定値により制御し、アイドリング回転数以上のときには、永久磁石の磁束に起因して回転中に発生する永久磁石モータ３の逆起電圧を利用した第２の磁極位置推定手段２３による磁極位置推定値により制御するようにしたので、永久磁石モータ３を、起動から高速まで高効率、低騒音を駆動することができる。   As described above, according to the present embodiment, the inverter 11 that drives the permanent magnet motor 3 is magnetized according to the rotor angle in the range where the rotation speed of the permanent magnet motor 3 is from zero to less than the idling rotation speed of the internal combustion engine 2. Controlled by the magnetic pole position estimated value by the first magnetic pole position estimating means 22 utilizing the fact that the magnetic resistance in the circuit changes and the inductance of the stator coil changes. Since the magnetic pole position estimation value is controlled by the second magnetic pole position estimation means 23 using the counter electromotive voltage of the permanent magnet motor 3 generated during rotation, the permanent magnet motor 3 is increased from the start to the high speed. Efficiency, low noise can be driven.

すなわち、第１の磁極位置推定手段２２による磁極位置推定値を用いた制御は、永久磁石モータ３およびインバータ１１の電力損失が大きくなって、全体の効率が悪くなり、更に、高周波成分が増加するので、永久磁石モータ３の騒音が大きくなるなどの問題があるが、本実施例では、この第１の磁極位置推定手段２２による磁極位置推定値を用いた制御は、久磁石モータ３の回転数が零から内燃機関２のアイドリング回転数未満の範囲だけであるので、全体として高効率、低騒音を維持することができる。   That is, in the control using the magnetic pole position estimation value by the first magnetic pole position estimation means 22, the power loss of the permanent magnet motor 3 and the inverter 11 is increased, the overall efficiency is deteriorated, and the high frequency component is increased. Therefore, there is a problem that the noise of the permanent magnet motor 3 is increased, but in this embodiment, the control using the magnetic pole position estimation value by the first magnetic pole position estimation means 22 is performed with the rotation speed of the permanent magnet motor 3. Since this is only in the range from zero to less than the idling speed of the internal combustion engine 2, high efficiency and low noise can be maintained as a whole.

なお、上記実施例では、インバータＥＣＵ１３を制御装置として説明したが、内燃機関ＥＣＵ１２、バッテリＥＣＵ１４およびハイブリットＥＣＵ１５を含めて制御装置としてもよい。
その他、本発明は上記しかつ図面に示す実施例にのみ限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変形して実施し得ることは勿論である。 In the above embodiment, the inverter ECU 13 is described as a control device. However, the control device may include the internal combustion engine ECU 12, the battery ECU 14, and the hybrid ECU 15.
In addition, the present invention is not limited to the embodiments described above and shown in the drawings, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified without departing from the scope of the invention.

本発明の一実施例を示すインバータＥＣＵのブロック線図The block diagram of inverter ECU which shows one Example of this invention ハイブリット自動車の構成図Hybrid car configuration diagram 永久磁石モータの等価回路図Equivalent circuit diagram of permanent magnet motor

符号の説明Explanation of symbols

図面中、１はハイブリット自動車、２は内燃機関、３は永久磁石モータ、１０はバッテリ、１１はインバータ、１２は内燃機関ＥＣＵ、１３はインバータＥＣＵ（制御装置）、１５はハイブリットＥＣＵ、２２は第１の磁極位置推定手段、２３は第２の磁極位置推定手段を示す。   In the drawings, 1 is a hybrid vehicle, 2 is an internal combustion engine, 3 is a permanent magnet motor, 10 is a battery, 11 is an inverter, 12 is an internal combustion engine ECU, 13 is an inverter ECU (control device), 15 is a hybrid ECU, and 22 is a second ECU. 1 indicates a magnetic pole position estimating means, and 23 indicates a second magnetic pole position estimating means.

Claims (1)

動力源としての内燃機関と、
動力源としての永久磁石モータと、
この永久磁石モータを駆動するインバータと、
前記永久磁石モータのロータ角度に応じて磁気回路中の磁気抵抗が変化することによりステータコイルのインダクタンスが変化することを利用してそのロータの磁極位置を推定する第１の磁極位置推定手段と、該永久磁石モータの回転中にステータコイルに発生する誘起電圧を利用してそのロータの磁極位置を推定する第２の磁極位置推定手段とを有する制御装置とを具備し、
前記制御装置は、前記インバータを、前記永久磁石モータの回転数が前記内燃機関のアイドリング回転数以上のときには、前記第２の磁極位置推定手段による磁極位置推定値により制御することを特徴とするハイブリット自動車。 An internal combustion engine as a power source;
A permanent magnet motor as a power source;
An inverter that drives the permanent magnet motor;
First magnetic pole position estimating means for estimating the magnetic pole position of the rotor by utilizing the change in inductance of the stator coil by changing the magnetic resistance in the magnetic circuit according to the rotor angle of the permanent magnet motor; A controller having second magnetic pole position estimating means for estimating the magnetic pole position of the rotor using an induced voltage generated in the stator coil during rotation of the permanent magnet motor,
The control device controls the inverter based on a magnetic pole position estimated value by the second magnetic pole position estimating means when the rotational speed of the permanent magnet motor is equal to or higher than the idling rotational speed of the internal combustion engine. Car.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011001879A (en) * 2009-06-18 2011-01-06 Toyota Motor Corp Engine starting device
JP2017510236A (en) * 2014-03-06 2017-04-06 ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ Wireless power supply type electric motor

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