JP2015231276A - Control device for synchronous motor, and vehicle control system with the same - Google Patents

Control device for synchronous motor, and vehicle control system with the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control device for a synchronous motor which appropriately detects an offset deviation of a position sensor over a wide rotational speed region.SOLUTION: In an MG-ECU 201 for controlling drive of a motor generator (MG) 52 as the "synchronous motor", phase calculation means 31 calculates a phase α of d-axis and q-axis voltage command values Vdand Vqwhich are calculated by a controller 23, as a voltage vector in d-axis and q-axis coordinates. In a phase comparison section 34, the voltage phase calculation value α calculated by the phase calculation means 31 is compared with a voltage phase normal value αn and a phase deviation Δα is calculated that is a differential between the voltage phase calculation value α and the voltage phase normal value αn. On the basis of the phase deviation Δα, offset deviation detection means 35 detects the offset deviation of a position sensor 54. Thus, relatively to the prior arts in which a magnetic pole deviation is detected on the basis of a d-axis voltage Vd, the offset deviation of the position sensor 54 can be appropriately detected over the wide rotational speed region while including a high-speed rotation region in which weak magnetic field control is performed.

Description

本発明は、同期モータの駆動を制御する同期モータの制御装置に関する。   The present invention relates to a synchronous motor control device for controlling the driving of a synchronous motor.

従来、レゾルバ等の位置センサで検出したロータ位置情報に基づいて、フィードバック制御等における座標変換演算等の制御演算を行う同期モータの制御装置が知られている。この種の同期モータの制御装置では、位置センサが検出するロータの磁極位置と実際の磁極位置とにオフセットズレが生じると、同期モータの駆動制御を正常に行うことができなくなる。
そこで、例えば特許文献１に記載されたエレベータの制御装置では、ｄ軸電流指令値をゼロとする前提でベクトル制御の操作量であるｄ軸電圧の絶対値（｜Ｖｄ’｜）を監視し、ｄ軸電圧の絶対値が所定の閾値を越えたとき、磁極位置がずれていると判断する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a control device for a synchronous motor that performs control calculation such as coordinate conversion calculation in feedback control or the like based on rotor position information detected by a position sensor such as a resolver. In this type of synchronous motor control device, if an offset shift occurs between the magnetic pole position of the rotor detected by the position sensor and the actual magnetic pole position, drive control of the synchronous motor cannot be performed normally.
Therefore, for example, in the elevator control device described in Patent Document 1, the absolute value (| Vd ′ |) of the d-axis voltage, which is the operation amount of the vector control, is monitored on the assumption that the d-axis current command value is zero. When the absolute value of the d-axis voltage exceeds a predetermined threshold value, it is determined that the magnetic pole position is shifted.

特開２００９−２８０３１８号公報JP 2009-280318 A

特許文献１の制御装置はエレベータ用のモータに適用されるものであるため、モータの動作領域は低回転領域に限られ、また、大容量で一定電圧の電源が使用されることを前提としている。
一方、ハイブリッド自動車や電気自動車の駆動力源である主機モータとして使用される同期モータは、低回転から高回転までの広い回転数領域で動作し、また、電源電圧の変動が大きい。そして高回転領域では、逆起電力を抑制するため、負のｄ軸電流を流すように指令する弱め界磁制御が用いられる。 Since the control device of Patent Document 1 is applied to an elevator motor, the operation region of the motor is limited to a low rotation region, and it is assumed that a large capacity and constant voltage power source is used. .
On the other hand, a synchronous motor used as a main motor that is a driving force source of a hybrid vehicle or an electric vehicle operates in a wide rotation speed range from a low rotation to a high rotation, and a fluctuation in power supply voltage is large. In the high rotation region, field weakening control that commands negative d-axis current to flow is used to suppress back electromotive force.

ここで、特許文献１に記載された磁極位置ずれ検出の技術を、弱め界磁制御を行う同期モータに適用しようとすると、磁極位置が正常であっても負のｄ軸電流によってｄ軸電圧の絶対値が増加するため、磁極位置ずれによるｄ軸電圧の絶対値の増加と判別することができない。したがって、特許文献１の技術の適用対象は、弱め界磁を必要としない低回転領域で動作する同期モータに限られ、車両の主機モータのように、弱め界磁制御領域を含む広い回転数領域で動作する同期モータには適用することができない。   Here, if the magnetic pole position deviation detection technique described in Patent Document 1 is applied to a synchronous motor that performs field-weakening control, the absolute value of the d-axis voltage due to a negative d-axis current even if the magnetic pole position is normal. Therefore, it cannot be determined that the absolute value of the d-axis voltage is increased due to the magnetic pole position shift. Therefore, the application object of the technique of Patent Document 1 is limited to a synchronous motor that operates in a low rotation region that does not require a field weakening, and operates in a wide rotational speed region including a field weakening control region, such as a main motor of a vehicle. It cannot be applied to a synchronous motor.

本発明はこのような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、位置センサのオフセットズレを広い回転数領域で好適に検出する同期モータの制御装置を提供することにある。   The present invention was created in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a synchronous motor control device that suitably detects an offset shift of a position sensor in a wide rotational speed range.

本発明は、同期モータに設けられた位置センサから取得したロータ位置の情報を用いて制御演算を行い、インバータのスイッチング状態を操作して同期モータの駆動を制御する同期モータの制御装置に係る発明である。この同期モータの制御装置は、制御器と、位相算出手段と、オフセットズレ検出手段とを備える。   The present invention relates to a synchronous motor control device that performs control calculation using information on a rotor position acquired from a position sensor provided in a synchronous motor, and controls the driving of the synchronous motor by operating the switching state of the inverter. It is. The synchronous motor control device includes a controller, a phase calculation unit, and an offset deviation detection unit.

制御器は、電流又はトルクの指令値と検出値もしくは推定値との偏差が入力され、検出値もしくは推定値が指令値に追従するように、インバータへ出力する電圧指令値を演算する。
位相算出手段は、制御器が出力した電圧指令値、又は、電流検出値に基づいて算出された電圧算出値について、ｄｑ軸座標における電圧ベクトルの位相を算出する。
オフセットズレ検出手段は、位相算出手段が算出した電圧位相算出値（α）に基づいて位置センサのオフセットズレを検出する。 The controller receives a deviation between the current or torque command value and the detected value or estimated value, and calculates a voltage command value to be output to the inverter so that the detected value or estimated value follows the command value.
The phase calculation means calculates the phase of the voltage vector in the dq axis coordinates for the voltage command value output from the controller or the voltage calculation value calculated based on the current detection value.
The offset shift detection means detects the offset shift of the position sensor based on the voltage phase calculation value (α) calculated by the phase calculation means.

同期モータは、典型的にはロータに永久磁石が取り付けられた永久磁石型同期モータであり、ＩＰＭＳＭ（埋込永久磁石式同期モータ）、ＳＰＭＳＭ（表面永久磁石式同期モータ）のいずれでもよい。位置センサは、永久磁石の磁極位置を検出するものであり、例えばレゾルバである。オフセットズレとは、永久磁石の実際の磁極位置と位置センサが検出する磁極位置とが正常な角度範囲を超えて回転方向にずれることをいう。本明細書では、「オフセットズレ」を一体の用語として「ずれ」の部分を含めて片仮名で表記する。
なお、本発明において位置センサのゲインずれは考慮しない。したがって、検出位置の時間変化量である回転速度又は回転数は正常であることを前提とする。 The synchronous motor is typically a permanent magnet type synchronous motor in which a permanent magnet is attached to a rotor, and may be either IPMSM (embedded permanent magnet type synchronous motor) or SPMSM (surface permanent magnet type synchronous motor). The position sensor detects the magnetic pole position of the permanent magnet, and is a resolver, for example. The offset deviation means that the actual magnetic pole position of the permanent magnet and the magnetic pole position detected by the position sensor deviate in the rotational direction beyond the normal angular range. In this specification, “offset deviation” is expressed as a single term in katakana including the “deviation” portion.
In the present invention, the gain deviation of the position sensor is not considered. Therefore, it is assumed that the rotational speed or the rotational speed, which is the time change amount of the detection position, is normal.

位置センサのオフセットズレが生ずると、三相軸の固定座標系において基準軸の位置がずれるため、回転座標系であるｄｑ軸においても基準軸がオフセットする。したがって、電流検出値から電圧方程式等を用いて算出されるｄｑ軸電圧算出値ベクトル、或いは、電流検出値に基づくフィードバック制御演算によって制御器が出力するｄｑ軸電圧指令値ベクトルの位相にも影響が及ぶ。
本発明ではこの点に着目し、オフセットズレ検出手段が算出した電圧位相算出値に基づいて位置センサのオフセットズレを検出することを特徴とする。これにより、弱め界磁制御を行う高回転領域を含めて、位置センサのオフセットズレを広い回転数領域で好適に検出することができる。 When the offset of the position sensor occurs, the position of the reference axis is shifted in the fixed coordinate system of the three-phase axis, so that the reference axis is also offset in the dq axis that is the rotating coordinate system. Therefore, the phase of the dq-axis voltage calculated value vector calculated from the detected current value using a voltage equation or the like, or the phase of the dq-axis voltage command value vector output from the controller by feedback control calculation based on the detected current value is also affected. It reaches.
In the present invention, focusing on this point, the offset shift of the position sensor is detected based on the voltage phase calculation value calculated by the offset shift detection means. Thereby, the offset shift of the position sensor can be suitably detected in a wide rotation speed region including the high rotation region where the field weakening control is performed.

好ましくは、本発明の同期モータの制御装置は、同期モータのトルクを含む運転条件に応じた電圧位相正常値（αｎ）を予め記憶している正常値記憶手段を備える。オフセットズレ検出手段は、位相算出部が算出した電圧位相算出値と電圧位相正常値とを比較し、電圧位相算出値と電圧位相正常値との差分である位相偏差（Δα）に基づいて、位置センサのオフセットズレを検出する。
同期モータのトルク、回転数、電源電圧等の運転条件に応じた電圧位相正常値を予めマップ等に記憶しておくことで、電圧位相算出値と電圧位相正常値とを比較し、位置センサのオフセットズレを簡便かつ迅速に検出することができる。 Preferably, the synchronous motor control device of the present invention includes normal value storage means for storing in advance a voltage phase normal value (αn) corresponding to an operation condition including the torque of the synchronous motor. The offset deviation detection means compares the voltage phase calculation value calculated by the phase calculation unit with the voltage phase normal value, and based on the phase deviation (Δα) that is the difference between the voltage phase calculation value and the voltage phase normal value. Detects offset deviation of the sensor.
By storing the voltage phase normal value according to the operating conditions such as torque, rotation speed, power supply voltage, etc. of the synchronous motor in advance in the map etc., the voltage phase calculated value is compared with the voltage phase normal value, and the position sensor The offset deviation can be detected easily and quickly.

また、本発明の同期モータの制御装置は、同期モータのｑ軸電流又はトルクが所定の閾値以下のとき「ゼロトルク状態」であると判定するゼロトルク判定手段を備え、オフセットズレ検出手段は、ゼロトルク判定手段によってゼロトルク状態であると判定されたとき、位置センサのオフセットズレを判断する処理を実行するようにしてもよい。
所定の閾値は、装置の分解能や演算誤差を考慮し、実質的に０［Ａ］又は０［Ｎｍ］に近いと考えられる値を設定するとよい。Ｖｄ軸を位相の基準とした場合、ゼロトルク状態での電圧位相正常値は約９０°、すなわちＶｑ軸にほぼ一致する角度となるため、オフセットズレの判断において、電圧位相算出値が９０°に近い範囲内であるか否かを判断すればよい。これにより、参照するマップの範囲が絞られるため、演算負荷を大幅に低減することができる。 In addition, the synchronous motor control device of the present invention includes a zero torque determination unit that determines that the state is “zero torque state” when the q-axis current or torque of the synchronous motor is equal to or less than a predetermined threshold, and the offset deviation detection unit includes a zero torque determination unit. When it is determined by the means that the torque is zero, a process for determining an offset shift of the position sensor may be executed.
The predetermined threshold may be set to a value that is considered to be substantially close to 0 [A] or 0 [Nm] in consideration of the resolution of the apparatus and calculation error. When the Vd axis is used as the phase reference, the normal voltage phase value in the zero torque state is approximately 90 °, that is, an angle that substantially matches the Vq axis, and therefore, the voltage phase calculation value is close to 90 ° in the determination of the offset deviation. What is necessary is just to judge whether it is in the range. As a result, the range of the map to be referred to is narrowed, so that the calculation load can be greatly reduced.

さらに本発明の同期モータの制御装置は、オフセットズレ検出手段によって位置センサのオフセットズレが検出されたとき、位相偏差に基づき、位置センサが検出した位置検出値を補正するオフセットズレ補正手段を備えてもよい。
また、本発明の同期モータの制御装置を備えるハイブリッド自動車の車両制御システムでは、位相偏差の絶対値が所定値以上のときを「位置センサ異常モード」として、同期モータの駆動を停止し、エンジンによる走行に切り替えるようにしてもよい。 The synchronous motor control device according to the present invention further includes an offset deviation correcting means for correcting the position detection value detected by the position sensor based on the phase deviation when the offset deviation of the position sensor is detected by the offset deviation detecting means. Also good.
Further, in the vehicle control system for a hybrid vehicle including the synchronous motor control device of the present invention, when the absolute value of the phase deviation is equal to or greater than a predetermined value, the driving of the synchronous motor is stopped and the engine is stopped. You may make it switch to driving | running | working.

本発明の各実施形態による同期モータの制御装置が適用されるハイブリッド自動車の車両制御システムの概略構成図。The schematic block diagram of the vehicle control system of the hybrid vehicle to which the control apparatus of the synchronous motor by each embodiment of this invention is applied. 本発明の第１実施形態による同期モータの制御装置のブロック図。The block diagram of the control apparatus of the synchronous motor by 1st Embodiment of this invention. ｄｑ軸座標における電圧ベクトル図を説明する図。The figure explaining the voltage vector figure in a dq axis coordinate. 位置センサのオフセットズレを説明する模式図。The schematic diagram explaining the offset shift of a position sensor. 本発明の第２実施形態による同期モータの制御装置のブロック図。The block diagram of the control apparatus of the synchronous motor by 2nd Embodiment of this invention. 電圧方程式とｄｑ軸電圧ベクトル図との関係を説明する図。The figure explaining the relationship between a voltage equation and a dq axis voltage vector diagram. 本発明の第３実施形態による同期モータの制御装置のブロック図。The block diagram of the control apparatus of the synchronous motor by 3rd Embodiment of this invention. 位置センサ異常判定のメインフローチャート。The main flowchart of position sensor abnormality determination. 位置センサ異常モード処理のサブフローチャート。The sub flowchart of a position sensor abnormality mode process. 本発明の第４実施形態による同期モータの制御装置のブロック図。The block diagram of the control apparatus of the synchronous motor by 4th Embodiment of this invention. 位置センサ異常モード処理のサブフローチャート。The sub flowchart of a position sensor abnormality mode process.

以下、本発明の同期モータの制御装置の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
各実施形態の同期モータの制御装置は、ハイブリッド自動車の駆動を制御する車両制御システムにおいて、駆動力源であるモータジェネレータ（以下「ＭＧ」と記す。）の駆動を制御する装置である。最初に車両制御システムの概略構成について、図１を参照して説明する。図１に示すものは、いわゆるシリーズパラレルハイブリッド自動車である。図１にて一点鎖線で囲んだ符号１００の部分が「車両制御システム」を示す。また、車両制御システム１００を構成するＭＧ−ＥＣＵ２０が「同期モータの制御装置」に該当する。 Hereinafter, a plurality of embodiments of a control device for a synchronous motor of the present invention will be described with reference to the drawings.
The synchronous motor control device of each embodiment is a device that controls driving of a motor generator (hereinafter referred to as “MG”) that is a driving force source in a vehicle control system that controls driving of a hybrid vehicle. First, a schematic configuration of the vehicle control system will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows a so-called series parallel hybrid vehicle. In FIG. 1, a portion denoted by reference numeral 100 surrounded by an alternate long and short dash line indicates a “vehicle control system”. The MG-ECU 20 constituting the vehicle control system 100 corresponds to the “synchronous motor control device”.

［車両制御システムの構成］
図１に示すように、シリーズパラレルハイブリッド自動車は、車両の動力源として、エンジン８１及び２つのＭＧ５１、５２を備える。エンジン８１、第１ＭＧ５１、及び第２ＭＧ５２は、動力分割機構８４により接続されている。エンジン８１は例えば４気筒のガソリンエンジンである。エンジン８１の動力は、動力分割機構８４で二系統に分割され、その一方の動力でデファレンシャルギア機構８６、車軸８７を介して車輪８８を駆動し、もう一方の動力で第１ＭＧ５１に発電させる。 [Configuration of vehicle control system]
As shown in FIG. 1, the series-parallel hybrid vehicle includes an engine 81 and two MGs 51 and 52 as a power source of the vehicle. Engine 81, first MG 51, and second MG 52 are connected by power split device 84. The engine 81 is, for example, a 4-cylinder gasoline engine. The power of the engine 81 is divided into two systems by the power split mechanism 84, and the wheels 88 are driven via the differential gear mechanism 86 and the axle 87 with one power, and the first MG 51 is caused to generate power with the other power.

ＭＧ５１、５２は、トルクを受けて回生電力を発生する発電機としての機能、及び、力行動作により電力を消費してトルクを発生する電動機としての機能を兼ね備える。本実施形態では、第１ＭＧ５１は主に発電機として機能し、第２ＭＧ５２は主に電動機として機能する。第１ＭＧ５１及び第２ＭＧ５２は、永久磁石式同期型の三相交流電動機であり、特許請求の範囲に記載の「同期モータ」に相当する。なお、ＩＰＭＳＭ（埋込永久磁石式同期モータ）、ＳＰＭＳＭ（表面永久磁石式同期モータ）のいずれでもよい。   The MGs 51 and 52 have a function as a generator that receives torque and generates regenerative power, and a function as a motor that generates torque by consuming electric power by a power running operation. In the present embodiment, the first MG 51 mainly functions as a generator, and the second MG 52 mainly functions as an electric motor. The first MG 51 and the second MG 52 are permanent magnet type synchronous three-phase AC motors and correspond to “synchronous motors” recited in the claims. Either IPMSM (embedded permanent magnet synchronous motor) or SPMSM (surface permanent magnet synchronous motor) may be used.

第１ＭＧ５１及び第２ＭＧ５２は、それぞれ、第１インバータ４３及び第２インバータ４４に接続されている。また、第１インバータ４３及び第２インバータ４４は、昇圧コンバータ４２を介してバッテリ４１に接続されている。バッテリ４１は、ニッケル水素、リチウムイオン電池等の充放電可能な蓄電装置である。なお、バッテリに代えて電気二重層キャパシタ等を直流電源に用いてもよい。
昇圧コンバータ４２は、バッテリ４１から入力される直流電圧Ｖｉｎを昇圧し、昇圧電圧ＶＨをコンバータ第１インバータ４３及び第２インバータ４４に出力する。第１インバータ４３及び第２インバータ４４は、複数のスイッチング素子のオンオフが操作されることで、直流電力と三相交流電力とを相互に変換する。 The first MG 51 and the second MG 52 are connected to the first inverter 43 and the second inverter 44, respectively. Further, the first inverter 43 and the second inverter 44 are connected to the battery 41 via the boost converter 42. The battery 41 is a chargeable / dischargeable power storage device such as a nickel metal hydride or lithium ion battery. An electric double layer capacitor or the like may be used for the DC power supply instead of the battery.
Boost converter 42 boosts DC voltage Vin input from battery 41, and outputs boosted voltage VH to converter first inverter 43 and second inverter 44. The first inverter 43 and the second inverter 44 convert DC power and three-phase AC power to each other by turning on and off the plurality of switching elements.

第１ＭＧ５１が発電した三相交流電力は、第１インバータ４３で直流電力に変換され、昇圧コンバータ４２を経由してバッテリ４１に回生される。
第２ＭＧ５２は、第２インバータ４４が変換した三相交流電力を用いて力行動作によりトルクを出力する。第２ＭＧ５２による駆動力は、プロペラ軸８５、デファレンシャルギア機構８６、車軸８７を介して車輪８８に伝達される。 The three-phase AC power generated by the first MG 51 is converted into DC power by the first inverter 43 and regenerated to the battery 41 via the boost converter 42.
Second MG 52 outputs torque by a power running operation using the three-phase AC power converted by second inverter 44. The driving force by the second MG 52 is transmitted to the wheels 88 via the propeller shaft 85, the differential gear mechanism 86, and the axle 87.

第１ＭＧ５１及び第２ＭＧ５２のロータ近傍には、それぞれ第１ＭＧ５１のロータ位置（電気角）θｇ、及び第２ＭＧ５２のロータ位置（電気角）θを検出する位置センサ５３、５４が設けられる。後の説明の都合により、第１ＭＧ５１の位置θｇには添え字「ｇ」を付し、第２ＭＧ５２の位置θには添え字を付さないで記す。
本実施形態の位置センサ５３、５４はレゾルバであり、ロータの永久磁石の磁気位置を検出する。位置センサ５３、５４により検出された位置θｇ、θの信号は、「同期モータの制御装置」としてのＭＧ−ＥＣＵ２０に出力される。 Position sensors 53 and 54 for detecting the rotor position (electrical angle) θg of the first MG51 and the rotor position (electrical angle) θ of the second MG52 are provided in the vicinity of the rotors of the first MG51 and the second MG52, respectively. For convenience of later explanation, a position “g” is attached to the position θg of the first MG 51, and a position θ of the second MG 52 is not attached.
The position sensors 53 and 54 of this embodiment are resolvers and detect the magnetic position of the permanent magnet of the rotor. The signals of the positions θg and θ detected by the position sensors 53 and 54 are output to the MG-ECU 20 as the “synchronous motor control device”.

車両制御システム１００は、動力源のＭＧ５１、５２に対応するＭＧ−ＥＣＵ２０、動力源のエンジン８１に対応するエンジンＥＣＵ８０、及び、全体を統括するハイブリッドＥＣＵ（以下、「ＨＶ−ＥＣＵ」と記す。）９０を含む。
ＭＧ−ＥＣＵ２０は、ＨＶ−ＥＣＵ９０からのトルク指令値ｔｒｑ*、位置センサ５３、５４からの位置信号等に基づいて、昇圧コンバータ４２及びインバータ４３、４４のスイッチング動作を操作することで、第１ＭＧ５１及び第２ＭＧ５２の駆動を制御する。
エンジンＥＣＵ８０は、図示しないクランク角センサから入力されるクランク角信号等に基づいてクランク軸８３のクランク角やエンジン回転速度等の情報を取得し、エンジン８１の運転を制御する。エンジン８１及びエンジンＥＣＵ８０は、後述の第３実施形態において、特許請求の範囲に記載の「他の動力源」及び「他動力源制御装置」に相当する。 The vehicle control system 100 includes an MG-ECU 20 corresponding to the MGs 51 and 52 as the power source, an engine ECU 80 corresponding to the engine 81 as the power source, and a hybrid ECU (hereinafter, referred to as “HV-ECU”). 90 is included.
The MG-ECU 20 operates the switching operation of the boost converter 42 and the inverters 43, 44 based on the torque command value trq * from the HV-ECU 90, the position signals from the position sensors 53, 54, etc. The drive of the second MG 52 is controlled.
The engine ECU 80 acquires information such as the crank angle of the crankshaft 83 and the engine speed based on a crank angle signal or the like input from a crank angle sensor (not shown), and controls the operation of the engine 81. The engine 81 and the engine ECU 80 correspond to “another power source” and “another power source control device” described in claims in the third embodiment to be described later.

ＨＶ−ＥＣＵ９０は、アクセル信号、ブレーキ信号、シフト信号、車速信号等が入力され、取得した情報に基づいて車両の運転状態を総合的に判断する。ＨＶ−ＥＣＵ９０は、ＭＧ−ＥＣＵ２０及びエンジンＥＣＵ８０との間で情報を通信し、ＭＧ５１、５２、及びエンジン８１が生成する駆動力を調停する。その結果、ハイブリッド自動車は、主に第２ＭＧ５２の力行動作によるＥＶ走行、エンジン８１による走行、第２ＭＧ５２とエンジン８１との両方による走行を切り替え可能である。   The HV-ECU 90 receives an accelerator signal, a brake signal, a shift signal, a vehicle speed signal, and the like, and comprehensively determines the driving state of the vehicle based on the acquired information. The HV-ECU 90 communicates information between the MG-ECU 20 and the engine ECU 80, and mediates driving forces generated by the MGs 51 and 52 and the engine 81. As a result, the hybrid vehicle can switch between EV traveling mainly by the power running operation of the second MG 52, traveling by the engine 81, and traveling by both the second MG 52 and the engine 81.

［ＭＧ−ＥＣＵの構成］
上述のようにＭＧ−ＥＣＵ２０は、昇圧コンバータ４２、第１インバータ４３及び第２インバータ４４のスイッチング動作を操作する。しかし、以下では特に、「位置センサ５４から取得した位置θに基づく制御演算により、第２インバータ４４を操作して第２ＭＧ５２の駆動を制御する機能」にのみ着目して説明し、昇圧コンバータ４２の昇圧制御、及び、第１ＭＧ５１の駆動制御に関する説明を省略する。それに伴い、第２インバータ４４を単に「インバータ４４」といい、第２ＭＧ５２を単に「ＭＧ５２」という。 [Configuration of MG-ECU]
As described above, the MG-ECU 20 operates the switching operation of the boost converter 42, the first inverter 43, and the second inverter 44. However, the following description will focus on only the “function for controlling the driving of the second MG 52 by operating the second inverter 44 by the control calculation based on the position θ acquired from the position sensor 54”. A description of the boost control and the drive control of the first MG 51 is omitted. Accordingly, the second inverter 44 is simply referred to as “inverter 44”, and the second MG 52 is simply referred to as “MG 52”.

ここで、位置センサ５４が検出するロータの磁極位置と実際の磁極位置との間にオフセットズレが生じたと仮定する。なお、オフセットズレの詳細については後述する。
例えば特許文献１に記載されたエレベータの制御に関する従来技術によると、ｄ軸電流指令値をゼロとする前提でベクトル制御の操作量であるｄ軸電圧の絶対値を監視し、ｄ軸電圧の絶対値が所定の閾値を超えたとき、磁極位置がずれていると判断する。
しかし、エレベータ用のモータは動作領域が低回転領域に限られ、また、大容量で一定電圧の電源が使用されることを前提としているのに対し、ハイブリッド自動車において主に力行動作に用いられるＭＧ５２は、低回転から高回転までの広い回転数領域で動作し、また、電源電圧の変動が大きい。そして高回転領域では、逆起電力を抑制するため、負のｄ軸電流を流すように指令する弱め界磁制御が用いられる。 Here, it is assumed that an offset shift has occurred between the magnetic pole position of the rotor detected by the position sensor 54 and the actual magnetic pole position. Details of the offset shift will be described later.
For example, according to the prior art related to elevator control described in Patent Document 1, the absolute value of the d-axis voltage, which is the amount of vector control, is monitored on the assumption that the d-axis current command value is zero, and the absolute value of the d-axis voltage is When the value exceeds a predetermined threshold, it is determined that the magnetic pole position is shifted.
However, the motor for an elevator is limited to a low-speed operation region and is premised on the use of a large-capacity and constant-voltage power supply. On the other hand, an MG52 mainly used for powering operation in a hybrid vehicle. Operates in a wide rotation speed range from low rotation to high rotation, and the fluctuation of the power supply voltage is large. In the high rotation region, field weakening control that commands negative d-axis current to flow is used to suppress back electromotive force.

弱め界磁制御を行うと、磁極位置が正常であっても負のｄ軸電流によってｄ軸電圧の絶対値が増加するため、磁極位置ずれによるｄ軸電圧の絶対値の増加と判別することができない。したがって、ＭＧ５２のように弱め界磁制御領域を含む広い回転数領域で動作する同期モータには、特許文献１によるオフセットズレ検出技術を適用することができない。   When field-weakening control is performed, even if the magnetic pole position is normal, the absolute value of the d-axis voltage increases due to the negative d-axis current, so that it cannot be determined that the absolute value of the d-axis voltage increases due to the magnetic pole position deviation. Therefore, the offset deviation detection technique disclosed in Patent Document 1 cannot be applied to a synchronous motor that operates in a wide rotational speed region including the field weakening control region, such as MG52.

そこで、本発明の「同期モータの制御装置」である各実施形態のＭＧ−ＥＣＵ２０は、弱め界磁制御を行う高回転領域を含めた広い回転数領域で、位置センサ５４のオフセットズレを好適に検出するための構成を特徴としている。
以下、オフセットズレの検出、及び、検出後の処置に関して、実施形態毎に説明する。ここで、ＭＧ−ＥＣＵ２０の符号について、第１〜第４実施形態に対応して「２０１」〜「２０４」を付す。また、複数の実施形態において実質的に同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。 Therefore, the MG-ECU 20 of each embodiment that is a “synchronous motor control device” of the present invention suitably detects an offset shift of the position sensor 54 in a wide rotational speed region including a high rotational speed region where field weakening control is performed. It features a configuration for
Hereinafter, detection of offset deviation and treatment after detection will be described for each embodiment. Here, “201” to “204” are attached to the reference numerals of the MG-ECU 20 corresponding to the first to fourth embodiments. Moreover, about the substantially same structure in several embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態について、図２〜図４を参照して説明する。
図２に示すように、第１実施形態のＭＧ−ＥＣＵ２０１は、周知の電流フィードバック制御の構成として、電流指令演算部２１、減算器２２、制御器２３、逆ｄｑ変換部２４、ｄｑ変換部２５を有している。また、ｄｑ軸電流からトルクを推定する場合に周知であるトルク推定部２６をさらに有してもよい。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the MG-ECU 201 according to the first embodiment includes a current command calculation unit 21, a subtractor 22, a controller 23, an inverse dq conversion unit 24, and a dq conversion unit 25 as a known current feedback control configuration. have. Moreover, you may further have the torque estimation part 26 known when estimating a torque from dq-axis current.

電流指令演算部２１は、ＨＶ−ＥＣＵ９０から取得したトルク指令値ｔｒｑ*に基づき、マップや数式等を用いてｄｑ軸電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*を演算する。
減算器２２は、ｄｑ変換部２５からフィードバックされるｄｑ軸電流検出値Ｉｄ、Ｉｑをｄｑ軸電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*から減算してｄｑ軸電流偏差を算出する。
制御器２３は、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ、Ｉｑを、それぞれ指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*に追従させるように、ＰＩ制御演算等によってｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*を算出する。
逆ｄｑ変換部２４は、位置センサ５４から取得した位置θを用いて、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*を、三相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*に変換する。 Based on the torque command value trq * acquired from the HV-ECU 90, the current command calculation unit 21 calculates dq-axis current command values Id * and Iq * using a map, a mathematical expression, or the like.
The subtractor 22 subtracts the dq axis current detection values Id and Iq fed back from the dq converter 25 from the dq axis current command values Id * and Iq * to calculate a dq axis current deviation.
The controller 23 calculates the dq axis voltage command values Vd * and Vq * by PI control calculation or the like so that the dq axis current detection values Id and Iq follow the command values Id * and Iq * , respectively.
The inverse dq conversion unit 24 converts the dq axis voltage command values Vd * and Vq * into the three-phase voltage command values Vu * , Vv * and Vw * using the position θ acquired from the position sensor 54.

三相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*に基づくインバータ４４のスイッチング状態の操作については、例えば周知のＰＷＭ制御による。インバータ４４がＰＷＭ制御等により、所望の三相交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、ＶｗをＭＧ５２に印加することによって、トルク指令値ｔｒｑ*に応じたトルクが出力されるようにＭＧ５２の駆動が制御される。
詳しくは、ＭＧ５２の要求トルクに対応する変調率に応じて正弦波ＰＷＭ制御と過変調ＰＷＭ制御モードとが切り替えられる。過変調ＰＷＭ制御モードでは、制御器２３と逆ｄｑ変換部２４との間の電圧振幅補正部にて、三相電圧指令値の振幅を正弦波から歪ませるように補正する。 The operation of the switching state of the inverter 44 based on the three-phase voltage command values Vu * , Vv * , Vw * is performed by, for example, well-known PWM control. When the inverter 44 applies desired three-phase AC voltages Vu, Vv, and Vw to the MG 52 by PWM control or the like, the driving of the MG 52 is controlled so that torque according to the torque command value trq * is output.
Specifically, the sine wave PWM control and the overmodulation PWM control mode are switched according to the modulation factor corresponding to the required torque of MG52. In the overmodulation PWM control mode, the voltage amplitude correction unit between the controller 23 and the inverse dq conversion unit 24 corrects the amplitude of the three-phase voltage command value so as to be distorted from the sine wave.

ｄｑ変換部２５は、インバータ４４からＭＧ５２へ接続される電力線に設けられた電流センサ６１、６２から相電流検出値が入力される。本実施形態では、Ｖ相、Ｗ相に設けられた電流センサ６１、６２からＶ相電流Ｉｖ及びＷ相電流Ｉｗの検出値が入力され、残るＵ相の電流Ｉｕをキルヒホッフの法則に基づいて推定している。他の実施形態では、どの二相の電流を検出してもよく、三相の電流を検出してもよい。或いは、一相の電流検出値に基づいて他の二相の電流を推定する技術を採用してもよい。
ｄｑ変換部２５は、位置センサ５４から取得した位置θを用いて、三相電流検出値Ｉｕ、Ｉｖ、Ｉｗをｄｑ軸電流検出値Ｉｄ、Ｉｑにｄｑ変換し、減算器２２にフィードバックする。 The dq converter 25 receives the phase current detection value from the current sensors 61 and 62 provided on the power line connected from the inverter 44 to the MG 52. In this embodiment, detected values of the V-phase current Iv and the W-phase current Iw are input from the current sensors 61 and 62 provided in the V-phase and the W-phase, and the remaining U-phase current Iu is estimated based on Kirchhoff's law. doing. In other embodiments, any two-phase current may be detected, and a three-phase current may be detected. Or you may employ | adopt the technique which estimates the other two-phase electric current based on the electric current detection value of one phase.
The dq conversion unit 25 uses the position θ acquired from the position sensor 54 to dq convert the three-phase current detection values Iu, Iv, and Iw into dq-axis current detection values Id and Iq, and feeds back to the subtractor 22.

トルク推定部２６は、ｄｑ軸電流検出値Ｉｄ、Ｉｑ及び回路定数に基づき、式（１）を用いてトルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔを算出する。例えば、本明細書の最後に「その他の実施形態」として記載したトルクフィードバック制御では、トルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔをトルク指令値ｔｒｑ*に対してフィードバックする。 The torque estimation unit 26 calculates a torque estimation value trq_est using the equation (1) based on the dq axis current detection values Id and Iq and the circuit constants. For example, in the torque feedback control described as “another embodiment” at the end of this specification, the estimated torque value trq_est is fed back to the torque command value trq * .

ｔｒｑ＿ｅｓｔ＝ｐｍ×｛Ｉｑ×φα＋（Ｌｄ−Ｌｑ）×Ｉｄ×Ｉｑ｝・・・（１）
ただし、
ｐｍ：電動機の極対数
φα：永久磁石の電機子鎖交磁束
Ｌｄ、Ｌｑ：ｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンス trq_est = pm × {Iq × φα + (Ld−Lq) × Id × Iq} (1)
However,
pm: number of pole pairs of motor φα: armature interlinkage magnetic flux of permanent magnet Ld, Lq: d-axis inductance, q-axis inductance

このように、三相軸とｄｑ軸との座標変換を伴うベクトル制御では、位置センサ５４が検出した位置θの情報は少なくとも、ｄｑ変換部２５及び逆ｄｑ変換部２４の変換演算に用いられる。
ここで、位置センサ５４が検出する位置θと、実際のロータの磁極位置とにオフセットズレが生じることを仮定する。オフセットズレとは、ＭＧ５２のロータに取り付けられた永久磁石の実際の磁極位置と、位置センサ５４が検出する磁極位置とが正常な角度範囲を超えて回転方向にずれることをいう。位置センサ５４のオフセットズレが生ずると三相軸の固定座標系において基準軸の位置がずれるため、回転座標系であるｄｑ軸においても基準軸がオフセットする。 As described above, in vector control involving coordinate conversion between the three-phase axis and the dq axis, the information on the position θ detected by the position sensor 54 is used at least for the conversion calculation of the dq conversion unit 25 and the inverse dq conversion unit 24.
Here, it is assumed that an offset shift occurs between the position θ detected by the position sensor 54 and the actual magnetic pole position of the rotor. The offset deviation means that the actual magnetic pole position of the permanent magnet attached to the rotor of the MG 52 and the magnetic pole position detected by the position sensor 54 deviate in the rotational direction beyond the normal angular range. When the offset shift of the position sensor 54 occurs, the position of the reference axis is shifted in the fixed coordinate system of the three-phase axis, so that the reference axis is also offset in the dq axis that is the rotational coordinate system.

仮にオフセットズレが生じると、まずｄｑ変換部２５が演算する電流検出値Ｉｄ、Ｉｑが誤った値となる。そして、誤った電流検出値Ｉｄ、Ｉｑがフィードバックされることにより、制御器２３が演算するｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*にも誤差の影響が及ぶ。さらに、逆ｄｑ変換部２４での演算にて再び誤差が重畳されるため、インバータ４４に指令される三相電圧指令値Ｖｕ*、Ｖｖ*、Ｖｗ*は、正規の値から相当乖離したものになる。よって、ＭＧ５２の制御を正常に行うことができなくなる。 If an offset shift occurs, first, the current detection values Id and Iq calculated by the dq conversion unit 25 become incorrect values. Then, by feeding back erroneous current detection values Id and Iq, the dq-axis voltage command values Vd * and Vq * calculated by the controller 23 are also affected by errors. Further, since the error is superimposed again by the calculation in the inverse dq conversion unit 24, the three-phase voltage command values Vu * , Vv * , Vw * commanded to the inverter 44 are considerably different from the normal values. Become. Therefore, the MG 52 cannot be normally controlled.

そこで、本実施形態のＭＧ−ＥＣＵ２０１は、位置センサ５４のオフセットズレを検出するための特有の構成として、位相算出手段３１、正常値記憶手段３２、及び、オフセットズレ検出手段３５等を有している。
位相算出手段３１は、ｄｑ軸座標における電圧ベクトルの位相を算出する。特に本実施形態では、制御器２３が演算したｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*の位相を算出する。
図３に示すように、本明細書では、ｄｑ軸座標のｄ軸を基準とする電圧ベクトルの位相を「電圧位相α」と定義する。したがって、Ｖｑ軸の正方向は位相９０°に相当し、Ｖｄ軸の負方向は位相１８０°に相当する。指令電圧ベクトルの大きさＶ*ａｍｐは、ｄｑ軸電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*の二乗和平方根（√（Ｖｄ*2＋Ｖｑ*2））で表される。 Therefore, the MG-ECU 201 of the present embodiment includes a phase calculation unit 31, a normal value storage unit 32, an offset shift detection unit 35, and the like as a specific configuration for detecting the offset shift of the position sensor 54. Yes.
The phase calculation means 31 calculates the phase of the voltage vector in the dq axis coordinates. In particular, in the present embodiment, the phases of the dq axis voltage command values Vd * and Vq * calculated by the controller 23 are calculated.
As shown in FIG. 3, in this specification, the phase of the voltage vector with the d axis of the dq axis coordinate as a reference is defined as “voltage phase α”. Therefore, the positive direction of the Vq axis corresponds to a phase of 90 °, and the negative direction of the Vd axis corresponds to a phase of 180 °. The magnitude V * amp of the command voltage vector is represented by the square root of the dq axis voltage command values Vd * and Vq * (√ (Vd * 2 + Vq * 2 )).

正常値記憶手段３２は、ＭＧ５２の運転条件に応じた電圧位相正常値αｎを予め記憶している。具体的には、ＭＧ５２のトルクｔｒｑ及び回転数ωに応じた電圧位相正常値αｎを実験やシミュレーションによって求め、マップとして記憶する。なお、トルクｔｒｑ、回転数ω以外に、インバータ４４へ入力される昇圧電圧ＶＨ等を引数に加えてもよい。
図２に示す例では、正常値記憶手段３２は、トルク指令値ｔｒｑ*、及び、微分器５５からの回転数ωを取得する。なお、破線で示すように、トルク指令値ｔｒｑ*に代えて、トルク推定部２６が推定したトルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔを取得してもよい。 The normal value storage means 32 stores in advance a voltage phase normal value αn corresponding to the operating condition of the MG 52. Specifically, the voltage phase normal value αn corresponding to the torque trq and the rotational speed ω of the MG 52 is obtained through experiments and simulations and stored as a map. In addition to the torque trq and the rotational speed ω, a boosted voltage VH input to the inverter 44 may be added as an argument.
In the example shown in FIG. 2, the normal value storage means 32 acquires the torque command value trq * and the rotational speed ω from the differentiator 55. As indicated by a broken line, the estimated torque value trq_est estimated by the torque estimating unit 26 may be acquired instead of the torque command value trq * .

ここで、回転数ωは、位置センサ５４が検出した位置θを微分器５５で微分して得られる値である。本実施形態では位置センサ５４のゲインずれは考慮しないため、仮にオフセットズレが生じていたとしても回転数ωは正常であることを前提とする。
また、本来「ω」は電気角速度［ｄｅｇ／ｓ］を表す記号であるが、電気角速度に比例定数を乗じることで回転数［ｒｐｍ］に換算されることから、本明細書では「回転数ω」と記す。 Here, the rotational speed ω is a value obtained by differentiating the position θ detected by the position sensor 54 with the differentiator 55. In the present embodiment, since the gain deviation of the position sensor 54 is not taken into consideration, it is assumed that the rotational speed ω is normal even if an offset deviation occurs.
In addition, “ω” is originally a symbol representing the electrical angular velocity [deg / s], but is converted into the rotational speed [rpm] by multiplying the electrical angular speed by a proportional constant. ".

位相比較部３４では、位相算出手段３１が算出した電圧位相算出値αと電圧位相正常値αｎとを比較し、電圧位相算出値αと電圧位相正常値αｎとの差分である位相偏差Δαを算出する。オフセットズレ検出手段３５は、位相偏差Δαに基づいて、位置センサ５４のオフセットズレを検出する。   The phase comparator 34 compares the voltage phase calculation value α calculated by the phase calculation means 31 with the voltage phase normal value αn, and calculates a phase deviation Δα that is a difference between the voltage phase calculation value α and the voltage phase normal value αn. To do. The offset deviation detecting means 35 detects the offset deviation of the position sensor 54 based on the phase deviation Δα.

ここで、「オフセットズレ」の例について図４を参照する。図４では、ＭＧ５２がトルクを出力する状態と、実質的にトルクを出力しない「ゼロトルク状態」とを間欠的に繰り返すときの挙動を模式的に示す。図４（ａ）は、位置センサ５４の正常時におけるＭＧ５２のトルクと電圧位相αとの関係を示し、図４（ｂ）は、位置センサ５４にオフセットズレが発生した異常時におけるＭＧ５２のトルクと電圧位相αとの関係を示す。いずれの場合も電圧位相αは、ＭＧトルクの変化と連動して変化している。   Here, FIG. 4 is referred to for an example of “offset shift”. FIG. 4 schematically shows the behavior when the state in which the MG 52 outputs torque and the “zero torque state” in which torque is not substantially output are repeated intermittently. 4A shows the relationship between the torque of the MG 52 and the voltage phase α when the position sensor 54 is normal, and FIG. 4B shows the torque of the MG 52 when the position sensor 54 is in an abnormal state where an offset shift has occurred. The relationship with the voltage phase α is shown. In any case, the voltage phase α changes in conjunction with the change in the MG torque.

図４（ａ）に示す正常時には、ＭＧトルクがゼロのときの電圧位相αは、９０°を中心とする正常範囲に入っている。一方、図４（ｂ）に示す異常時には、電圧位相が全体的にオフセットし、ＭＧトルクがゼロのときの電圧位相αは正常範囲から外れている。仮に電圧位相正常値を９０°とすると、ＭＧトルクがゼロのときの電圧位相αと正常値９０°との差が「オフセットズレ」に相当する。なお、図４（ｂ）の例示とは逆に、正常値の負側にオフセットズレが生じる場合もある。   In the normal state shown in FIG. 4A, the voltage phase α when the MG torque is zero is in a normal range centered on 90 °. On the other hand, at the time of abnormality shown in FIG. 4B, the voltage phase is totally offset, and the voltage phase α when the MG torque is zero is out of the normal range. If the voltage phase normal value is 90 °, the difference between the voltage phase α when the MG torque is zero and the normal value 90 ° corresponds to “offset deviation”. In contrast to the illustration of FIG. 4B, there may be an offset shift on the negative side of the normal value.

このように本実施形態のＭＧ−ＥＣＵ２０１は、誤ったフィードバック電流Ｉｄ、Ｉｑを基に制御器２３が演算したｄｑ軸電圧ベクトルの位相αに基づいて位置センサ５４のオフセットズレを検出する。したがって、ｄ軸電流指令値をゼロとする前提でｄ軸電圧Ｖｄに基づいて磁極ずれを検出する特許文献１の従来技術に対し、弱め界磁制御を行う高回転領域を含めて、位置センサのオフセットズレを広い回転数領域で好適に検出することができる。   As described above, the MG-ECU 201 of the present embodiment detects the offset shift of the position sensor 54 based on the phase α of the dq axis voltage vector calculated by the controller 23 based on the erroneous feedback currents Id and Iq. Therefore, as compared with the conventional technique of Patent Document 1 in which the magnetic pole deviation is detected based on the d-axis voltage Vd on the premise that the d-axis current command value is zero, the position sensor offset shift including the high rotation region in which field-weakening control is performed. Can be suitably detected in a wide rotational speed range.

また、本実施形態のＭＧ−ＥＣＵ２０１は、ＭＧ５２のトルクｔｒｑや回転数ωの運転条件に応じた電圧位相正常値αｎを予め記憶している正常値記憶手段３２を有しており、電圧位相算出値αと電圧位相正常値αｎとを比較することで、位置センサ５４のオフセットズレを簡便かつ迅速に検出することができる。   Further, the MG-ECU 201 of the present embodiment includes normal value storage means 32 that stores in advance a voltage phase normal value αn corresponding to the operating conditions of the torque trq and the rotational speed ω of the MG 52, and calculates the voltage phase. By comparing the value α with the voltage phase normal value αn, the offset shift of the position sensor 54 can be detected easily and quickly.

（第２実施形態）
第２実施形態の同期モータの制御装置について、図５、図６を参照して説明する。
図５に示すように、第２実施形態のＭＧ−ＥＣＵ２０２において、位相算出手段３１は、電流検出値Ｉｄ、Ｉｑ及びＭＧ５２の回転数ωに基づき電圧方程式を用いて算出したｄｑ軸電圧Ｖｄ、Ｖｑから電圧位相αを算出する。ここで、本実施形態で用いる電圧方程式は、特許請求の範囲に記載の「モータモデルによる計算式」の一例に相当する。
また、ＭＧ−ＥＣＵ２０２は、現在のＭＧ５２が実質的にトルクを出力しない「ゼロトルク状態」であるか否かを判定するゼロトルク判定手段３３を備える。そして、ゼロトルク判定手段３３によって「ゼロトルク状態である」と判定されたとき、位置センサ５４のオフセットズレを判断する処理を実行することを特徴とする。 (Second Embodiment)
The synchronous motor control device of the second embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 5, in the MG-ECU 202 of the second embodiment, the phase calculation unit 31 uses the voltage equations to calculate the dq-axis voltages Vd, Vq calculated based on the current detection values Id, Iq and the rotation speed ω of the MG52. Is used to calculate the voltage phase α. Here, the voltage equation used in the present embodiment corresponds to an example of a “calculation formula using a motor model” described in the claims.
In addition, the MG-ECU 202 includes zero torque determination means 33 that determines whether or not the current MG 52 is in a “zero torque state” that does not substantially output torque. Then, when it is determined by the zero torque determination means 33 that the state is “zero torque state”, processing for determining the offset deviation of the position sensor 54 is executed.

まず電圧方程式は、過渡状態を示す電流微分項を無視すれば、式（２．１）、（２．２）で表される。
Ｖｄ＝Ｒ×Ｉｄ−ω×Ｌｑ×Ｉｑ ・・・（２．１）
Ｖｑ＝Ｒ×Ｉｑ＋ω×Ｌｄ×Ｉｄ＋ω×φα・・・（２．２）
ただし、
Ｒ：電機子抵抗
Ｌｄ、Ｌｑ：ｄ軸インダクタンス、ｑ軸インダクタンス
ω：電気角速度
φα：永久磁石の電機子鎖交磁束（逆起電圧定数）
ここで、回路定数である抵抗Ｒ及びインダクタンスＬｄ、Ｌｑは温度変化や経時劣化を無視すれば定数として扱うことができる。 First, the voltage equation is expressed by equations (2.1) and (2.2) if the current differential term indicating a transient state is ignored.
Vd = R × Id−ω × Lq × Iq (2.1)
Vq = R × Iq + ω × Ld × Id + ω × φα (2.2)
However,
R: armature resistance Ld, Lq: d-axis inductance, q-axis inductance ω: electrical angular velocity φα: armature flux linkage of permanent magnet (back electromotive force constant)
Here, the resistance R and the inductances Ld and Lq, which are circuit constants, can be handled as constants if temperature changes and deterioration with time are ignored.

周知のように、ＩＰＭＳＭの力行動作にて最大トルク特性を得るためのｄｑ軸電流は、Ｉｄ＜０、Ｉｑ＞０となる。したがって、電圧方程式に基づくｄｑ軸電圧の算出値Ｖｄ＿ｃａｌ、Ｖｑ＿ｃａｌは、図６（ａ）のように図示される。また、ｄｑ軸電圧算出値Ｖｄ＿ｃａｌ、Ｖｑ＿ｃａｌより、電圧ベクトルの大きさＶａｍｐ及び位相αが求められる。位相αは、９０°より大きく１８０°より小さい範囲の値となる。
高回転領域では、Ｒ＜＜ωＬとなることから、「−ωＬｑＩｑ」及び「ωＬｄＩｄ」項の寄与度が相対的に大きくなる。さらに弱め界磁制御により負のｄ軸電流Ｉｄを大きくすると、電圧位相αは、より１８０°に近づく傾向となる。 As is well known, the dq axis current for obtaining the maximum torque characteristic in the powering operation of the IPMSM is Id <0, Iq> 0. Therefore, the calculated values Vd_cal and Vq_cal of the dq axis voltage based on the voltage equation are illustrated as shown in FIG. Further, the magnitude Vamp and the phase α of the voltage vector are obtained from the dq axis voltage calculated values Vd_cal and Vq_cal. The phase α is a value in a range larger than 90 ° and smaller than 180 °.
Since R << ωL in the high rotation region, the contributions of the terms “−ωLqIq” and “ωLdId” are relatively large. When the negative d-axis current Id is further increased by field weakening control, the voltage phase α tends to approach 180 °.

一方、ｑ軸電流Ｉｑ≒０のとき、上記の式（１）からも明らかなようにＭＧ５２のトルクはゼロとなる。ここで、本明細書において片仮名の「ゼロ」は、厳密な０［Ｎｍ］に限らず、装置の分解能やＭＧ５２及び動力伝達系の初動摩擦等を考慮し、実質的にトルクを発生しない範囲を意味する。
ゼロトルク状態で、Ｉｄ＜０、Ｉｑ≒０のとき、電圧方程式に基づくｄｑ軸電圧の算出値Ｖｄ＿ｃａｌ、Ｖｑ＿ｃａｌは、図６（ｂ）のように図示される。すなわち、図６（ａ）においてｄ軸電圧算出値Ｖｄ＿ｃａｌに寄与する「−ωＬｑＩｑ」項、及び、ｑ軸電圧算出値Ｖｑ＿ｃａｌに寄与する「ＲＩｑ」項を無視することができる。
この場合、高回転領域では「ωφα」項が支配的となるため、弱め界磁制御により負のｄ軸電流Ｉｄを流したとしても、電圧位相αは９０°に近い角度となる。 On the other hand, when the q-axis current Iq≈0, the torque of the MG 52 becomes zero as is apparent from the above equation (1). In this specification, the katakana “zero” is not limited to strict 0 [Nm], but takes into consideration the resolution of the device, the initial friction of the MG 52 and the power transmission system, etc. means.
In the zero torque state, when Id <0 and Iq≈0, calculated values Vd_cal and Vq_cal of the dq axis voltage based on the voltage equation are shown in FIG. 6B. That is, in FIG. 6A, the “−ωLqIq” term contributing to the d-axis voltage calculated value Vd_cal and the “RIq” term contributing to the q-axis voltage calculated value Vq_cal can be ignored.
In this case, since the term “ωφα” is dominant in the high rotation region, even if a negative d-axis current Id is flowed by field weakening control, the voltage phase α becomes an angle close to 90 °.

要するに、ゼロトルク状態での電圧位相正常値αｎは理論的に約９０°、すなわちＶｑ軸にほぼ一致する角度となる。したがって、ゼロトルク状態で位置センサ５４のオフセットズレを判断するようにした場合、位相算出値が９０°付近にあるか否かを判定することで、オフセットズレを容易に検出することができる。
本実施形態はこの点に着目し、ゼロトルク判定手段３３にて「ゼロトルク状態である」と判定されたとき、位置センサ５４のオフセットズレを判断する処理を実行する。 In short, the voltage phase normal value αn in the zero torque state is theoretically about 90 °, that is, an angle substantially coincident with the Vq axis. Therefore, when the offset shift of the position sensor 54 is determined in the zero torque state, it is possible to easily detect the offset shift by determining whether or not the phase calculation value is near 90 °.
In this embodiment, paying attention to this point, when the zero torque determination unit 33 determines that the state is “zero torque state”, the process of determining the offset deviation of the position sensor 54 is executed.

ゼロトルク判定手段３３は、ｑ軸電流Ｉｑ又はトルク指令値ｔｒｑ*が所定の閾値以下のとき「ゼロトルク状態である」と判定する。所定の閾値は、装置の分解能、初動摩擦や演算誤差を考慮し、実質的に０［Ａ］又は０［Ｎｍ］に近いと考えられる値を設定するとよい。なお、破線で示すように、トルク指令値ｔｒｑ*に代えて、トルク推定部２６が推定したトルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔに基づいて判定してもよい。
ゼロトルク判定手段３３は、現在のＭＧ５２の動作状態が「ゼロトルク状態」であると判定すると、位相比較手段３４に対し、電圧位相算出値αと電圧位相正常値αｎとを比較するように指令する。それ以外は、第１実施形態と同様である。 The zero torque determination means 33 determines that the state is “zero torque state” when the q-axis current Iq or the torque command value trq * is equal to or less than a predetermined threshold value. The predetermined threshold may be set to a value that is considered to be substantially close to 0 [A] or 0 [Nm] in consideration of the resolution of the device, initial friction, and calculation error. Note that, as indicated by a broken line, the determination may be made based on the estimated torque value trq_est estimated by the torque estimating unit 26 instead of the torque command value trq * .
When determining that the current operation state of the MG 52 is the “zero torque state”, the zero torque determination unit 33 instructs the phase comparison unit 34 to compare the voltage phase calculation value α with the voltage phase normal value αn. The rest is the same as in the first embodiment.

第１実施形態では、制御器２３が生成した電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*から電圧位相αを算出するのに対し、第２実施形態では、ｄｑ変換部２５による位置θを用いる座標変換演算において位置θの誤差の影響をより直接的に受けるｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑに基づいて、電圧方程式を用いて算出したｄｑ軸電圧Ｖｄ、Ｖｑから電圧位相αを算出する。したがって、第１実施形態に対し、位置センサ５４のオフセットズレをより敏感に検出することができる。 In the first embodiment, the voltage phase α is calculated from the voltage command values Vd * and Vq * generated by the controller 23. In the second embodiment, in the coordinate conversion calculation using the position θ by the dq conversion unit 25. Based on the dq-axis currents Id and Iq that are more directly affected by the error of the position θ, the voltage phase α is calculated from the dq-axis voltages Vd and Vq calculated using the voltage equation. Therefore, the offset deviation of the position sensor 54 can be detected more sensitively than in the first embodiment.

また、第２実施形態では、ゼロトルク判定手段３３によって現在のＭＧ５２の動作状態が「ゼロトルク状態である」と判定されたとき、位相比較手段３４にて、電圧位相算出値αと電圧位相正常値αｎとが比較される。言い換えれば、ＭＧ５２がトルクを出力しなくなるタイミングを待って、位置センサ５４のオフセットズレを判断する処理を実行する。
そのため、オフセットズレの判断において、電圧位相算出値αが９０°に近い範囲内であるか否かを判断すればよい。これにより、参照するマップの範囲が絞られるため、演算負荷を大幅に低減することができる。 In the second embodiment, when the zero torque determination unit 33 determines that the current operation state of the MG 52 is “zero torque state”, the phase comparison unit 34 determines the voltage phase calculation value α and the voltage phase normal value αn. Are compared. In other words, the process of determining the offset deviation of the position sensor 54 is executed after the timing when the MG 52 stops outputting torque.
Therefore, in determining the offset deviation, it is only necessary to determine whether or not the voltage phase calculation value α is within a range close to 90 °. As a result, the range of the map to be referred to is narrowed, so that the calculation load can be greatly reduced.

（第３実施形態）
第３実施形態の同期モータの制御装置について、図７〜図９を参照して説明する。
図７に示すように、第３実施形態のＭＧ−ＥＣＵ２０３は、第２実施形態に対し、さらにオフセットズレ補正手段３６を備えている。オフセットズレ補正手段３６は、オフセットズレ検出手段３５によって位置センサ５４のオフセットズレが検出されたとき、位相偏差Δαに応じた角度を加算器３７にて加算することで、位置センサ５４が検出した位置検出値θを補正し、位置補正値θｃを出力する。 (Third embodiment)
A synchronous motor control apparatus according to a third embodiment will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 7, the MG-ECU 203 of the third embodiment is further provided with an offset deviation correcting means 36 compared to the second embodiment. When the offset deviation of the position sensor 54 is detected by the offset deviation detecting means 35, the offset deviation correcting means 36 adds an angle corresponding to the phase deviation Δα by the adder 37, thereby detecting the position detected by the position sensor 54. The detection value θ is corrected, and the position correction value θc is output.

これにより、補正後の位置θｃがｄｑ変換部２５及び逆ｄｑ変換部２４に入力されることとなり、正しい座標変換演算による適正なモータ制御が実行可能となる。
ただし、磁極のずれがある限界を超えると、位置θを補正して正常な制御をすることが不能となる。そこで、位相偏差Δαの絶対値が所定値以上の場合、「補正が不能である」と判断するようにしてもよい。 As a result, the corrected position θc is input to the dq conversion unit 25 and the inverse dq conversion unit 24, and appropriate motor control by correct coordinate conversion calculation can be executed.
However, when the deviation of the magnetic pole exceeds a certain limit, it becomes impossible to correct the position θ and perform normal control. Therefore, if the absolute value of the phase deviation Δα is greater than or equal to a predetermined value, it may be determined that “correction is impossible”.

次に、ＭＧ−ＥＣＵ２０３による位置センサ異常判定のフローについて、図８のメインフローチャート及び図９のサブフローチャートを参照して説明する。以下のフローチャートの説明で記号「Ｓ」はステップを意味する。
Ｓ１では、ＭＧ５２が駆動中であるか判定し、駆動中の場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、以下のステップに進む。 Next, the flow of position sensor abnormality determination by the MG-ECU 203 will be described with reference to the main flowchart of FIG. 8 and the sub-flowchart of FIG. In the description of the flowchart below, the symbol “S” means a step.
In S1, it is determined whether the MG 52 is being driven. If the MG 52 is being driven (S1: YES), the process proceeds to the following steps.

Ｓ２では、ゼロトルク判定手段３３により、ｑ軸電流Ｉｑ又はトルクｔｒｑが所定の閾値以下の「ゼロトルク状態」であるか否か判定する。ゼロトルク状態であれば（Ｓ２１：ＹＥＳ）、以下のステップにて位置センサ５４の異常判定を実施する。ゼロトルク状態でなければ（Ｓ２１：ＮＯ）、ゼロトルク状態になるまで位置センサ５４の異常判定を実施しない。
なお、上記第１実施形態のようにゼロトルク判定手段３３を有しない形態では、Ｓ２を省略し、ＭＧ５２がトルクを出力している状態で異常判定を実施してもよい。 In S2, the zero torque determination unit 33 determines whether the q-axis current Iq or the torque trq is in a “zero torque state” that is equal to or less than a predetermined threshold. If it is in the zero torque state (S21: YES), the abnormality determination of the position sensor 54 is performed in the following steps. If it is not the zero torque state (S21: NO), the abnormality determination of the position sensor 54 is not performed until the zero torque state is reached.
In addition, in the form which does not have the zero torque determination means 33 like the said 1st Embodiment, S2 may be abbreviate | omitted and abnormality determination may be implemented in the state in which MG52 is outputting the torque.

次に、異常判定ステップであるＳ３では、位相算出手段３１が算出した電圧位相算出値αを正常値記憶手段３２が記憶している正常値αｎと比較し、正常範囲内であるか否か判断する。電圧位相算出値αが正常範囲内である場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、Ｓ４にて、位置センサ５４は正常であると判定する。   Next, in S3, which is an abnormality determination step, the voltage phase calculation value α calculated by the phase calculation means 31 is compared with the normal value αn stored in the normal value storage means 32 to determine whether or not it is within the normal range. To do. When the voltage phase calculation value α is within the normal range (S3: YES), it is determined in S4 that the position sensor 54 is normal.

また、電圧位相算出値αが正常範囲外である場合（Ｓ３：ＮＯ）、Ｓ５にて、オフセットズレの補正が可能であるか否か判断する。位相偏差Δαの絶対値が所定値未満であって補正が可能な場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、Ｓ６にて、オフセットズレ補正手段３６により位置センサ５４が検出した位置θを補正する。そして、補正した位置θｃを用いて座標変換演算を行い、ＭＧ５２の駆動制御を継続する。   When the voltage phase calculation value α is outside the normal range (S3: NO), it is determined in S5 whether or not the offset deviation can be corrected. If the absolute value of the phase deviation Δα is less than the predetermined value and correction is possible (S5: YES), the position θ detected by the position sensor 54 is corrected by the offset shift correction means 36 in S6. Then, coordinate conversion calculation is performed using the corrected position θc, and drive control of the MG 52 is continued.

一方、位相偏差Δαの絶対値が所定値以上であって補正が不能な場合（Ｓ５：ＮＯ）、Ｓ７０の「位置センサ異常モード処理」に移行し、基本的に位置センサ５４を使用しない制御を実施する。この「位置センサ異常モード処理」の一例を図９のサブフローチャートに示す。なお、他の実施形態では、補正可否を判断するＳ５を省略し、Ｓ３にてＮＯの場合、直接Ｓ７０に移行してもよい。
図９に示す例では、ＭＧ−ＥＣＵ２０３は、Ｓ７１にてＭＧ５２の駆動を停止する。
ここで「駆動を停止する」とは、異常な位置センサ５４からの誤った位置情報に基づくインバータ４４のスイッチング動作、すなわち積極的な力行動作を停止することをいう。これにより、位置センサ５４が異常状態のまま駆動することによるＭＧ５２の「暴走」を防止することができる。また、例えば、ＭＧ回転が高く逆起電圧がバッテリ電圧より高い場合等、必要に応じて、慣性での回転を強制制動する処理を併用してもよい。 On the other hand, when the absolute value of the phase deviation Δα is equal to or larger than the predetermined value and cannot be corrected (S5: NO), the process proceeds to “position sensor abnormality mode processing” in S70, and basically the control not using the position sensor 54 is performed. carry out. An example of the “position sensor abnormality mode process” is shown in the sub-flowchart of FIG. In other embodiments, S5 for determining whether correction is possible may be omitted, and if NO in S3, the process may directly proceed to S70.
In the example shown in FIG. 9, MG-ECU 203 stops driving MG 52 in S71.
Here, “stop driving” means stopping the switching operation of the inverter 44 based on incorrect position information from the abnormal position sensor 54, that is, aggressive power running operation. Thereby, the “runaway” of the MG 52 due to the position sensor 54 being driven in an abnormal state can be prevented. In addition, for example, when the MG rotation is high and the back electromotive voltage is higher than the battery voltage, a process for forcibly braking the rotation by inertia may be used as necessary.

また、ＭＧ−ＥＣＵ２０３を含む車両制御システム１００（図１参照）は、ＭＧ５２の駆動を停止する旨の情報をＭＧ−ＥＣＵ２０３から取得すると、「他動力源駆動装置」としてのエンジンＥＣＵ８０に対しエンジン走行に切り替えるように指令する（Ｓ７２）。これにより、ハイブリッド自動車の走行を継続することができる。
このとき、運転者に対して位置センサ５４の異常を知らせる警告ランプ等を表示するようにしてもよい。これにより、運転者は、異常を認識しつつ、エンジン走行によりディーラー等までの退避走行を行うことができる。 Further, when the vehicle control system 100 (see FIG. 1) including the MG-ECU 203 obtains information from the MG-ECU 203 that the driving of the MG 52 is to be stopped, the vehicle control system 100 (see FIG. 1) (S72). Thereby, driving | running | working of a hybrid vehicle can be continued.
At this time, a warning lamp or the like for notifying the driver of the abnormality of the position sensor 54 may be displayed. As a result, the driver can retreat to the dealer or the like by running the engine while recognizing the abnormality.

（第４実施形態）
第４実施形態の同期モータの制御装置について、図１０、図１１を参照して説明する。
図１０に示すように、第４実施形態のＭＧ−ＥＣＵ２０４は、第３実施形態に対し、さらに位置推定手段２７を備えている。位置推定手段２７は、周知の位置センサレス技術を用いて、電圧指令値Ｖｄ*、Ｖｑ*、及び、電流検出値Ｉｄ、ＩｑからＭＧ５２のロータ位置θｅｓｔを推定し、逆ｄｑ変換部２４及びｄｑ変換部２５に出力する。
なお、「同期モータの位置センサレス制御技術」は、例えば、特許第３４１１８７８号公報等に開示されている。 (Fourth embodiment)
A synchronous motor control apparatus according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS. 10 and 11.
As shown in FIG. 10, the MG-ECU 204 of the fourth embodiment is further provided with position estimation means 27 compared to the third embodiment. The position estimation means 27 estimates the rotor position θest of the MG 52 from the voltage command values Vd * and Vq * and the current detection values Id and Iq using a known position sensorless technique, and the inverse dq conversion unit 24 and the dq conversion. To the unit 25.
“Synchronous motor position sensorless control technology” is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 3411878.

第３実施形態の位置センサ異常判定のフローに対し、第４実施形態では、図８のメインフローチャートは同様であり、オフセットズレ補正が不能の場合（Ｓ５：ＮＯ）の「位置センサ異常モード処理」のみが異なる。
図１１のＳ７３に示すように、第４実施形態では、位置センサ異常モード処理として、位置推定手段２７による位置センサレス制御によりＭＧ５２の駆動を継続することができる。したがって、エンジン８１等の他動力源を持たない電気自動車や、他動力源への切替に制限がある場合にも有効である。
もちろんこの場合も、運転者に対して位置センサ５４の異常を知らせる警告ランプ等を表示し、早期の点検修理を促すようにすることが好ましい。 In the fourth embodiment, the main flowchart of FIG. 8 is the same as the position sensor abnormality determination flow of the third embodiment, and “position sensor abnormality mode processing” when offset deviation correction is impossible (S5: NO). Only the difference.
As shown in S73 of FIG. 11, in the fourth embodiment, the driving of the MG 52 can be continued by the position sensorless control by the position estimating means 27 as the position sensor abnormality mode process. Therefore, it is also effective when there is a restriction on switching to another power source, such as an electric vehicle that does not have another power source such as the engine 81.
Of course, also in this case, it is preferable to display a warning lamp or the like notifying the driver of the abnormality of the position sensor 54 so as to prompt early inspection and repair.

（その他の実施形態）
（ア）上記実施形態のＭＧ−ＥＣＵ２０１〜２０４の図２、５、７、１０では、電流指令値Ｉｄ*、Ｉｑ*に対して電流検出値Ｉｄ、Ｉｑをフィードバックする電流フィードバック制御の例を示している。この他、ＭＧ−ＥＣＵは、トルク指令値ｔｒｑ*に対して、電流検出値Ｉｄ、Ｉｑ及び回転数ωから推定したトルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔ、又はトルクセンサで直接検出したトルク検出値をフィードバックするトルクフィードバック制御によりＭＧの駆動を制御してもよい。 (Other embodiments)
(A) FIGS. 2, 5, 7, and 10 of the MG-ECUs 201 to 204 of the above embodiment show examples of current feedback control for feeding back the current detection values Id and Iq to the current command values Id * and Iq * . ing. In addition, the MG-ECU provides a torque feedback that feeds back the torque detection value trq_est estimated from the current detection values Id and Iq and the rotational speed ω or the torque detection value directly detected by the torque sensor to the torque command value trq * . The driving of the MG may be controlled by the control.

（イ）正常値記憶手段３２又はゼロトルク判定手段３３が取得するトルク値は、トルク指令値ｔｒｑ*、又は、電流検出値Ｉｄ、Ｉｑから推定したトルク推定値ｔｒｑ＿ｅｓｔに代えて、トルクセンサで直接検出したトルク検出値としてもよい。 (A) The torque value acquired by the normal value storage means 32 or the zero torque determination means 33 is directly detected by a torque sensor instead of the torque command value trq * or the estimated torque value trq_est estimated from the current detection values Id and Iq. The detected torque value may be used.

（ウ）上記第２〜第４実施形態では、位相算出手段３１は、電流検出値Ｉｄ、Ｉｑ及び回転数ωに基づき電圧方程式を用いて算出したｄｑ軸電圧の位相αを算出する。その他、電圧方程式以外の「モータモデルによる計算式」を用いて電圧位相αを算出するようにしてもよい。例えば、三相モータモデルによる計算式は、式（３）で表される。

Figure 2015231276
(C) In the second to fourth embodiments, the phase calculation means 31 calculates the phase α of the dq axis voltage calculated using the voltage equation based on the current detection values Id and Iq and the rotational speed ω. In addition, the voltage phase α may be calculated using a “calculation formula based on a motor model” other than the voltage equation. For example, a calculation formula using a three-phase motor model is expressed by Formula (3).
Figure 2015231276

ただし、
Ｒ：電機子抵抗
Ｐ：微分演算子
Ｌ：自己インダクタンス
Ｍ：相互インダクタンス
ω：電気角速度
φα：永久磁石の電機子鎖交磁束（逆起電圧定数）
電圧方程式ではｄｑ軸電流Ｉｄ、Ｉｑに位置θの情報があるのに対し、この三相モータモデルによる計算式では、誘起電圧の項に位置θの情報がある。式（３）を用いて三相電圧を計算し、ｄｑ変換することにより、ｄｑ軸電圧の電圧位相を算出することができる。
なお、電圧方程式や三相モデルによる計算式は、マップを参照することにより計算してもよい。 However,
R: Armature resistance P: Differential operator L: Self-inductance M: Mutual inductance ω: Electrical angular velocity φα: Armature flux linkage of permanent magnet (counterelectromotive force constant)
In the voltage equation, the dq-axis currents Id and Iq have information on the position θ, whereas in the calculation formula using this three-phase motor model, there is information on the position θ in the term of the induced voltage. The voltage phase of the dq-axis voltage can be calculated by calculating the three-phase voltage using Equation (3) and performing dq conversion.
In addition, you may calculate the calculation formula by a voltage equation or a three-phase model with reference to a map.

（エ）上記実施形態で「同期モータ」として例示したＭＧは、電動機としての機能及び発電機としての機能を併せ持つ所謂モータジェネレータであったが、他の実施形態では、発電機としての機能を持たなくてもよい。また、「同期モータ」は、三相交流電動機に限らず、三相以上の多相交流電動機であってもよい。   (D) The MG exemplified as the “synchronous motor” in the above embodiment is a so-called motor generator having both a function as an electric motor and a function as a generator. In other embodiments, the MG has a function as a generator. It does not have to be. Further, the “synchronous motor” is not limited to a three-phase AC motor, and may be a three-phase or more multi-phase AC motor.

（オ）本発明の同期モータの制御装置が電動車両に適用される場合、その電動車両は、上記実施形態で例示したように動力源としてエンジンと２つのＭＧを備えるハイブリッド自動車に限らず、エンジンと１つのＭＧを備えるハイブリッド自動車、或いは、ＭＧのみを備える電気自動車であってもよい。
また、エンジンは、ガソリンエンジンに限らず、ディーゼルエンジン、気化燃料エンジン等であってもよい。或いは、ＭＧの電力源として燃料電池を用いてもよい。
さらに、異常判定される同期モータ以外の「他の動力源」は、エンジンに限らず、例えば冗長モータ等としてもよい。 (E) When the control device for a synchronous motor of the present invention is applied to an electric vehicle, the electric vehicle is not limited to a hybrid vehicle including an engine and two MGs as a power source as exemplified in the above embodiment. And a hybrid vehicle including one MG, or an electric vehicle including only the MG.
The engine is not limited to a gasoline engine, and may be a diesel engine, a vaporized fuel engine, or the like. Alternatively, a fuel cell may be used as the MG power source.
Furthermore, the “other power source” other than the synchronous motor determined to be abnormal is not limited to the engine, and may be a redundant motor, for example.

（カ）本発明の同期モータの制御装置は、車両の主機モータ以外に、車両の補機用モータや、車両以外の昇降機、一般機械等に用いられる同期モータの制御装置として適用されてもよい。
以上、本発明は、上記実施形態になんら限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施可能である。 (F) The synchronous motor control device of the present invention may be applied as a control device for a synchronous motor used in a motor for auxiliary equipment of a vehicle, an elevator other than the vehicle, a general machine, etc., in addition to the main motor of the vehicle. .
As mentioned above, this invention is not limited to the said embodiment at all, In the range which does not deviate from the meaning of invention, it can implement with a various form.

２０、２０１〜２０４：ＭＧ−ＥＣＵ（同期モータの制御装置）、
２３：制御器、
３１：位相算出手段、
３２：正常値記憶手段、
３３：ゼロトルク判定手段、
３４：位相比較部、
３５：オフセットズレ検出手段、
３６：オフセットズレ補正手段、
４４：第２インバータ（インバータ）、
５２：第２ＭＧ（同期モータ）、
５４：位置センサ、
１００：車両制御システム。 20, 201-204: MG-ECU (synchronous motor control device),
23: Controller
31: Phase calculation means,
32: Normal value storage means,
33: Zero torque determination means,
34: Phase comparison unit,
35: Offset deviation detecting means,
36: Offset deviation correction means,
44: second inverter (inverter),
52: Second MG (synchronous motor),
54: Position sensor,
100: Vehicle control system.

Claims (10)

同期モータ（５２）に設けられた位置センサ（５４）から取得したロータ位置（θ）の情報を用いて制御演算を行い、インバータ（４４）のスイッチング状態を操作して前記同期モータの駆動を制御する同期モータの制御装置（２０１〜２０４）であって、
電流又はトルクの指令値と検出値もしくは推定値との偏差が入力され、前記検出値もしくは推定値が前記指令値に追従するように、前記インバータへ出力する電圧指令値を演算する制御器（２３）と、
前記制御器が出力した電圧指令値、又は、電流検出値に基づいて算出された電圧算出値について、ｄｑ軸座標における電圧ベクトルの位相を算出する位相算出手段（３１）と、
前記位相算出手段が算出した電圧位相算出値（α）に基づいて前記位置センサのオフセットズレを検出するオフセットズレ検出手段（３５）と、
を備えることを特徴とする同期モータの制御装置。 Control calculation is performed using information on the rotor position (θ) acquired from the position sensor (54) provided in the synchronous motor (52), and the driving of the synchronous motor is controlled by operating the switching state of the inverter (44). A synchronous motor control device (201-204),
A controller for calculating a voltage command value to be output to the inverter so that a deviation between a command value of current or torque and a detected value or an estimated value is input and the detected value or estimated value follows the command value (23 )When,
Phase calculation means (31) for calculating the phase of the voltage vector in the dq axis coordinates for the voltage command value output from the controller or the voltage calculation value calculated based on the current detection value;
An offset deviation detection means (35) for detecting an offset deviation of the position sensor based on the voltage phase calculation value (α) calculated by the phase calculation means;
A control device for a synchronous motor, comprising: 前記同期モータのトルクを含む運転条件に応じた電圧位相正常値（αｎ）を予め記憶している正常値記憶手段（３２）を備え、
前記オフセットズレ検出手段は、
前記位相算出部が算出した前記電圧位相算出値と前記電圧位相正常値とを比較して得られた前記電圧位相算出値と前記電圧位相正常値との差分である位相偏差（Δα）に基づいて、前記位置センサのオフセットズレを検出することを特徴とする請求項１に記載の同期モータの制御装置。 A normal value storage means (32) for storing in advance a voltage phase normal value (αn) corresponding to an operating condition including the torque of the synchronous motor;
The offset deviation detecting means is
Based on a phase deviation (Δα) that is a difference between the voltage phase calculation value calculated by the phase calculation unit and the voltage phase normal value and the voltage phase normal value. 2. The synchronous motor control device according to claim 1, wherein an offset shift of the position sensor is detected. 前記同期モータのｑ軸電流又はトルクが所定の閾値以下のときゼロトルク状態であると判定するゼロトルク判定手段（３３）を備え、
前記オフセットズレ検出手段は、
前記ゼロトルク判定手段によってゼロトルク状態であると判定されたとき、前記位置センサのオフセットズレを判断する処理を実行することを特徴とする請求項２に記載の同期モータの制御装置。 Comprising zero torque determining means (33) for determining that the synchronous motor is in a zero torque state when the q-axis current or torque of the synchronous motor is equal to or less than a predetermined threshold;
The offset deviation detecting means is
The synchronous motor control device according to claim 2, wherein when the zero torque determination unit determines that the zero torque state is present, a process for determining an offset shift of the position sensor is executed. 前記位相算出手段は、
電流検出値及び前記同期モータの回転数に基づき、モータモデルによる計算式を用いて算出したｄｑ軸電圧の電圧位相を算出することを特徴とする請求項２または３に記載の同期モータの制御装置。 The phase calculation means includes
4. The synchronous motor control device according to claim 2, wherein a voltage phase of a dq-axis voltage calculated using a calculation formula based on a motor model is calculated based on a current detection value and the number of rotations of the synchronous motor. . 前記オフセットズレ検出手段によって前記位置センサのオフセットズレが検出されたとき、前記位相偏差に基づき、前記位置センサが検出した位置検出値を補正するオフセットズレ補正手段（３６）を備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の同期モータの制御装置。   When an offset shift of the position sensor is detected by the offset shift detection means, an offset shift correction means (36) for correcting a position detection value detected by the position sensor based on the phase deviation is provided. The control apparatus of the synchronous motor as described in any one of Claims 2-4. 前記位相偏差の絶対値が所定値以上のとき、前記オフセットズレ補正手段による補正が不能であると判断することを特徴とする請求項５に記載の同期モータの制御装置。   6. The synchronous motor control device according to claim 5, wherein when the absolute value of the phase deviation is equal to or greater than a predetermined value, it is determined that the correction by the offset deviation correcting unit is impossible. 前記制御器が出力した電圧指令値、及び、電流検出値からロータ位置を推定する位置推定手段（２７）を備え、
前記位相偏差の絶対値が所定値以上のとき、前記位置推定手段が推定した位置推定値を用いてフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の同期モータの制御装置。 Position estimation means (27) for estimating the rotor position from the voltage command value output from the controller and the current detection value,
The synchronous motor according to any one of claims 2 to 6, wherein when the absolute value of the phase deviation is equal to or greater than a predetermined value, feedback control is performed using the position estimated value estimated by the position estimating means. Control device. 前記位相偏差の絶対値が所定値以上のとき、前記同期モータの駆動を停止することを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の同期モータの制御装置。   The synchronous motor control device according to any one of claims 2 to 6, wherein the driving of the synchronous motor is stopped when the absolute value of the phase deviation is equal to or greater than a predetermined value. 前記同期モータを含む複数の動力源を搭載した車両の駆動を制御する車両制御システム（１００）であって、
請求項８に記載の同期モータの制御装置と、
前記複数の動力源のうち前記同期モータ以外の他の動力源を制御する他動力源制御装置（８０）と、を備え、
前記位相偏差の絶対値が所定値以上のとき、前記同期モータの駆動を停止し、前記他の動力源により車両を走行させることを特徴とする車両制御システム。 A vehicle control system (100) for controlling driving of a vehicle equipped with a plurality of power sources including the synchronous motor,
A control device for a synchronous motor according to claim 8,
Another power source control device (80) for controlling a power source other than the synchronous motor among the plurality of power sources,
When the absolute value of the phase deviation is equal to or greater than a predetermined value, the driving of the synchronous motor is stopped and the vehicle is driven by the other power source. 前記他の動力源としてエンジン（８１）を備えるハイブリッド自動車に適用され、
前記位相偏差の絶対値が所定値以上のとき、前記同期モータの駆動を停止し、前記エンジンにより車両を走行させることを特徴とする請求項９に記載の車両制御システム。 Applied to a hybrid vehicle having an engine (81) as the other power source,
The vehicle control system according to claim 9, wherein when the absolute value of the phase deviation is equal to or greater than a predetermined value, the driving of the synchronous motor is stopped and the vehicle is driven by the engine.
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