JP3813119B2 - ハイブリッド車両における磁束検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに連動連係され且つ永久磁石を用いて構成される電動モータを備えたハイブリッド車両における磁束検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記構成のハイブリッド車両は、前記電動モータによりエンジンの動力に対する走行駆動力のトルクアシストを行うようにしたり、又、前記電動モータを発電機として機能させてエンジンの動力により発電してバッテリーを充電するように構成されているが、このような構成のハイブリッド車両において、従来では、前記電動モータはエンジンに近い箇所に設置される構成となっている（特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、このような構成のハイブリッド車両においては、前記電動モータがエンジンに近い箇所に設置されていることから、電動モータの周囲温度が高温になることが多く、又、例えば、高負荷時や、エンジンが高い回転速度で駆動して高速で走行しているような場合には電動モータに大きな電流が流れて、その電流によって発生する大きな磁束が部分的にあるいは全体的に永久磁石の磁束の方向とは逆方向に印加されて永久磁石が減磁作用を受けることがある。そして、周囲温度が高温になっている状態で上記したような減磁作用を受けるような状態が繰り返し発生すると、永久磁石が劣化して起磁力が減少してしまうおそれがある。
【０００４】
このように永久磁石が劣化して起磁力が減少してしまうと、電動モータとしての駆動効率が著しく低下してエネルギーの損失が増大して、電動モータによりエンジンの動力に対する走行駆動力のトルクアシストを行うような場合において充分なトルクアシストが行えないものとなるおそれがある。又、電動モータを発電機として機能させてエンジンの動力により発電してバッテリーを充電するような場合には、運転エネルギーを電気エネルギーに変換する回生動作を充分に行えずバッテリーへの充電が不足してしまうといった不都合が発生するおそれがある。さらには、電動モータの逆起電圧が減少することから、例えば、電動モータの電流制御ゲインが不適切となり過電流が発生する等、二次的な故障を引き起こす場合もある。
【０００５】
そこで、上記したような不都合を回避するために、永久磁石の磁束を検出するための構成を上記したようなハイブリッド車両に適用することが考えられる（特許文献２参照）。
説明を加えると、永久磁石にて構成されるロータ（回転子）と、界磁用のコイルを備えたステータ（固定子）とを備えた電動モータにおいて、ロータの回転に伴って界磁用のコイルに誘起される電圧を検出して、その検出された電圧値に基づいて永久磁石の磁束を演算にて求める構成となっており、その求めた磁束の演算結果により永久磁石の劣化を判別するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−６９６０９号公報（第４頁―第５頁、図１、図４）
【特許文献２】
特開平９−２９４３５４号公報（第２―第４、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したような永久磁石の磁束を検出するための構成をハイブリッド車両に適用した場合には、次のような不利があり、未だ改善の余地がある。
すなわち、上記構成のハイブリッド車両においては、前記電動モータはエンジンに連動連係される状態で設けられるものであり、エンジンが、燃料供給状態であって燃料を燃焼して駆動トルクを発生している状態であれば、そのエンジンの駆動により発生するトルクは、エンジンの運転サイクルのうち爆発行程で最も正側に大きくなり、圧縮行程ではそれとは逆に負側のトルクとなるから、正側に大きいトルクと負側のトルクとが交互に現出して脈動する状態となる。
又、ハイブリッド車両においては、車両の走行状態やバッテリーの充電状態等の種々の条件によって、エンジンが駆動状態になったり、停止状態になったりするので、上記公報に記載される永久磁石の磁束を検出するための構成をハイブリッド車両に適用しても、永久磁石の磁束を検出するタイミングにおいて、エンジンがどのような運転状態になっているかは特定されないので、エンジンが駆動しているときに電圧検出処理を行うものとすると、電動モータのロータの回転速度がエンジンの発生するトルクに起因して変動することになり、界磁用のコイルに誘起される電圧検出値の変動が大きくなるおそれがある。
従って、上記公報に記載される永久磁石の磁束を検出するための構成をハイブリッド車両に適用した場合においては、永久磁石の磁束を精度よく検出することができないおそれがある。
【０００８】
本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、電動モータの永久磁石の磁束を精度よく検出することが可能となるハイブリッド車両における磁束検出装置を提供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のハイブリッド車両における磁束検出装置は、エンジン、及び永久磁石を用いて構成される電動モータを備えたものであって、前記エンジンへの燃料供給が停止している状態、前記車両が減速状態あるいはアクセル操作量が所定の操作量よりも少ない状態、又は、前記エンジンのスロットル開度が所定の開度よりも小さい状態のうちの少なくとも１つ以上を含む状態のとき、前記永久磁石の磁束を求めるための演算用情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算する磁束演算手段が備えられているを特徴とする。
【００１０】
すなわち、磁束演算手段は、エンジンへの燃料供給が停止している状態、前記車両が減速状態あるいはアクセル操作量が所定の操作量よりも少ない状態、又は、前記エンジンのスロットル開度が所定の開度よりも小さい状態のうちの少なくとも１つ以上を含む状態において、永久磁石の磁束を求めるための演算用情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて永久磁石の磁束を演算するので、その演算処理を行うときは、常に、エンジンは燃料供給が停止されるか又は燃料供給量が少なく爆発燃焼による大きな駆動トルクが発生していないので脈動トルクが発生しないか又は小さい状態となり、永久磁石の磁束を求めるための演算用情報を、エンジンの脈動トルクによる影響が少ない状態で適正に取得することができ、そのようにして取得した演算用情報に基づいて精度よく永久磁石の磁束を演算にて求めることが可能となるのである。
【００１１】
従って、電動モータの永久磁石の磁束を精度よく検出することが可能となるハイブリッド車両における磁束検出装置を提供できるものとなり、その結果、例えば、その求めた磁束の演算結果により永久磁石の劣化を正確に判別することにより、永久磁石が劣化して電動モータがトルクアシストを行えないものとなったり、電動モータを発電機として機能させるとき、回生動作を充分に行えずバッテリーへの充電が不足してしまうといった不都合を未然に回避させることが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載のハイブリッド車両における磁束検出装置は、請求項１において、前記磁束演算手段が、前記演算用情報として、前記電動モータにおける回転速度情報、端子電圧、電流の情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、電動モータにおける回転角度などの回転速度情報、端子電圧、電流の情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算するのである。具体的な方法について例示すると、例えば、電動モータの端子電圧を回転角度によりｄｑ軸などへの座標変換を行うことによって交流の電圧を直流の値に変換を行った後、検出した電流やインダクタンス等のモータ定数を用いること等により電動モータの永久磁石の磁束を求める構成や、それ以外にも、例えば交流の波形を扱う場合によく行われる電流や電圧の波形のピーク値のみに着目して検出する構成や電流や電圧の波形の平均値を求める方法等がある。そのうち、上述したような座標変換を行うことによって交流の電圧を直流の値に変換する構成であれば、本来交流である電動モータの端子電圧を直流として扱うことができるため、例えば交流の波形を扱う場合によく行われる波形のピーク値のみに着目した方法や波形の平均値を求める方法に比べて、サンプルのタイミング等に厳密さが要求されず、より精度よく電動モータの永久磁石の磁束を検出できる利点がある。
【００１４】
請求項３に記載のハイブリッド車両における磁束検出装置は、請求項１において、前記電動モータを制御する制御手段が備えられ、前記磁束演算手段が、前記演算用情報として、前記電動モータにおける回転速度情報、電流検出値又は前記制御手段による電流指令値、及び、前記制御手段による電圧指令値のうちのいずれか又は全ての情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
すなわち、前記演算用情報として、前記電動モータにおける回転速度情報、電流検出値又は前記制御手段による電流指令値、及び、前記制御手段による電圧指令値のうちのいずれか又は全ての情報に基づいて永久磁石の磁束を演算するのである。通常、ハイブリッド車両に用いられる例えば永久磁石型同期モータ等の電動モータを制御する制御手段は、一般的に電動モータの電流指令値に対して、電動モータの電圧指令値を操作して電流が指令値に一致にするように制御する構成となっているが、電動モータの電圧指令値は制御手段の内部に発生している。そこで、例えば、このような電動モータの電圧指令値と電動モータの回転速度情報等に基づいて永久磁石の磁束を求める構成がある。この構成によれば、電動モータの制御手段内部に発生する電圧指令値を用いるため、電動モータの端子電圧等を検出するセンサを用いて検出した電圧値を用いる構成に比べて簡単な構成で永久磁石の磁束を検出できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド車両について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両は、走行駆動用のエンジン１、及び、このエンジン１の出力軸１ａに直結された走行駆動用の電動モータ２を備えて、これらの動力により走行装置としての左右の車輪３を駆動して走行するように駆動ユニットＫＵが構成されている。前記電動モータ２は、エンジン１の出力軸１ａにロータ２Ａが同一軸芯で一体回動するように連結され、そのロータ２Ａの外周部を囲うステータ２Ｂが位置固定状態で図示しない車体支持部に支持される構成となっている。
【００１７】
そして、この電動モータ２は、エンジン１の作動が停止している状態においてその出力軸１ａに対して駆動力を与えてエンジン１を始動させるように構成され、且つ、エンジン１が始動した後は、出力軸１ａに対してエンジン回転方向と同方向の駆動力を与えてトルクアシストを行うアシスト状態と、前記出力軸１ａから駆動力が与えられて発電する回生状態とに切り換え可能に構成されている。つまり、駆動ユニットＫＵに対して要求される駆動力に対して、エンジン１が高効率状態で運転するときの動力では不足するときに、電動モータ２が、エンジン１にて回転駆動される出力軸１ａに対してその回転方向と同一方向に回転トルクを出力させる、いわゆる力行状態に切り換えることで、所望の走行駆動力を出力しながらエンジン１が高効率状態で運転して低燃費状態となるように、エンジン１の出力に対する動力の補助つまりトルクアシストを行うことができる構成となっている。又、エンジン１の出力に余裕があるときは、電動モータ２が回生状態となって、出力軸1ａから駆動力が与えられ発電して得られた回生電力をバッテリー４に充電することができる構成となっている。
又、前記駆動ユニットＫＵの動力は、走行クラッチ５を介してトランスミッション６に伝えられ、このトランスミッション６内部の図示しないギア式変速機構により変速された後に差動機構７を介して左右の車輪３に伝えられる構成となっている。
【００１８】
次に、このハイブリッド車両における走行駆動用の制御構成について説明する。
図２にも示すように、車両全体の動作を統括して管理する車両制御部８、この車両制御部８からの制御情報に基づいて前記電動モータ２の動作を制御するモータ制御部９、車両制御部８からの制御情報に基づいて前記エンジン１の出力、具体的には、電子スロットル弁１０のスロットル開度及びインジェクタ１１による燃料噴射量を自動調節するエンジン制御部１２夫々が備えられ、アクセル操作具１３の操作量を検出するポテンショメータ式のアクセル操作量検出センサＳ１、ブレーキ操作具１４が踏み込み操作されているか否かを検出するスイッチ式のブレーキ操作検出センサＳ２、電動モータ２の駆動軸の回転角度を検出してその検出値に基づいて回転速度を検出するための回転角度センサＳ３、及び、車輪３の車軸の回転速度に基づいて車速を検出する車速センサＳ４等による各種の車両走行用の検出情報が車両制御部８に入力される構成となっている。前記電動モータ２並びに前記各制御部９，１２に対する電力はバッテリー４から供給され、このバッテリー４は後述するように電動モータ２からの発電電力によって充電される構成となっている。
【００１９】
前記ブレーキ操作具１４により機械式制動手段ＫＳを作動させて機械的な制動力を発生させるための構成について説明を加えると、運転者の足踏み操作にてブレーキ操作具１４が操作されると、その足踏み操作力に対応させて制動用の油圧操作力を発生させる周知構成のマスターシリンダ１５が備えられ、このマスターシリンダ１５から作動油供給路１５ａを通して出力される油圧操作力にて前記車輪３の近傍に設けられた摩擦式の制動装置１６を作動させて車体を制動させる構成となっている。このような機械式制動手段ＫＳは、ブレーキ操作具１４に対する運転者の操作力が大きくなるほど、その油圧操作力、すなわち、機械的な制動力が大となるように変更調節自在に構成されている。
【００２０】
前記車両制御部８は、アクセル操作量検出センサＳ１の検出情報および車速センサＳ４の検出情報等の走行用の駆動力調整情報に基づいて、駆動ユニットＫＵに対して要求される要求駆動力を演算して求め、駆動ユニットＫＵがその要求駆動力を出力するように、エンジン１及び電動モータ２の作動を制御すべく、モータ制御部９およびエンジン制御部１２に制御情報を指令するようになっている。
つまり、アクセル操作具１３が踏み込み操作された状態で車両が走行している場合には、大きい要求駆動力が必要であるから、そのときの車速に応じて必要とされる要求駆動力が演算にて求められ、エンジン１の出力を調整するとともに、エンジン１の出力では駆動力が不足するときは、電動モータ２によりエンジン１にて回転駆動される出力軸１ａに対してその回転方向と同一方向に回転トルクを出力させることでトルクアシストを行うように作動を制御するよう構成されている。
又、アクセル操作具１３の操作が解除されて要求駆動力が小さい場合、あるいは、ブレーキ操作具１４が操作され、車速を減速させるような場合には、回生制動力を出力するように電動モータ２の作動を制御するよう構成されている。このとき、電動モータ２は発電機として機能し、発電した電力はバッテリー４に充電される構成となっている。
【００２１】
走行クラッチ５を切り操作して車両の走行を停止させているような場合においては、車両走行用の駆動力は不要であるから、基本的には、エンジン１は燃料供給が停止されて作動を停止することになる。但し、車両の走行を停止してエンジン１が作動を停止しているときに、バッテリー４の充電量が設定量以下にまで低下してバッテリー４を充電する必要があるような場合には、走行クラッチ５を切り操作した状態でエンジン１を作動させてエンジン１の動力を電動モータ２の回生制動による発電に利用して、発電した電力をバッテリー４に充電するようになっている。バッテリー４を充電する必要があると判断した場合に、そのとき既にエンジン１が作動停止していれば、車両制御部８がエンジン始動要求があると判断して、車両制御部８は、電動モータ２による駆動力にてエンジン１を始動させるべくモータ制御部９およびエンジン制御部１２にエンジン始動用の指令情報を指令する構成となっている。又、車両を停止している状態から発進させるために、アクセル操作具１３が踏み込み操作され要求駆動力が大きくなったような場合においても同様に、車両制御部８がエンジン始動要求があると判断して、車両制御部８は、電動モータ２による駆動力にてエンジン１を始動させるべくモータ制御部９およびエンジン制御部１２にエンジン始動用の指令情報を指令する構成となっている。
前記車両制御部８は、電動モータ２の目標回転速度および駆動トルクの目標値をモータ制御部１２に制御情報として指令する構成となっている。
【００２２】
前記電動モータ２は、埋め込み磁石型の電動モータにて構成されている。詳述すると、この電動モータ２は、図３に示すように、中心部に回転軸２４が一体的に固定された円柱状の鉄製のロータ２Ａと、そのロータ２Ａの外周部を被うようにステータ２Ｂが設けられて構成され、前記ロータ２Ａには外周面よりも径方向内方側に入り込んだ位置に、周方向に等間隔をあけて４個の永久磁石２５が分散配置される状態で埋め込み装着されている。各永久磁石２５は、径方向外方側の磁極（Ｎ極又はＳ極）が周方向に交互に異なるように配置されている。又、ステータ２Ｂには、周方向に分散配置された複数の磁極片２６に夫々界磁用コイル２７が巻回され、各界磁用コイル２７に後述するように三相交流電流が供給されて径方向内部にて回転磁界を形成してロータ２Ａを回転させる構成となっている。
【００２３】
図３に示すように、前記モータ制御部１２は、バッテリー４から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動モータ２に供給するインバータ回路２８と、車両制御部８からの制御情報に基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）されたパルス駆動信号をインバータ回路２８の各ベース端子に供給するＰＷＭ制御回路２９等を備えて構成され、電動モータ２に通流する電流の大きさや交流電流の周波数及び位相を変更させることにより、駆動トルクおよび回転速度を調整することができる構成となっている。又、電流の位相を変更することにより電動モータ２がエンジン１にて駆動されると、発電機として作動してバッテリー４に発電電力が充電される構成となっている。
【００２４】
そして、このハイブリッド車両では、エンジン１への燃料供給が停止している状態において、永久磁石２５の磁束を求めるための演算用情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて永久磁石２５の磁束を演算する磁束演算手段Ｈが備えられている。説明を加えると、エンジン１への燃料供給が停止している状態であって、且つ、電動モータ２の回転速度が設定速度以上である高速条件の全ての条件が満たされたときに、演算用情報として、電動モータ２における回転角度、端子電圧、電流、並びに、インダクタンスの夫々の情報を取得して、その取得した夫々の情報に基づいて永久磁石２５の磁束を演算する演算処理を実行するように構成されている。
【００２５】
詳述すると、図４に示すように、電動モータ２に供給される三相交流の各相における夫々の電流値を検出する電流検出センサＳ５と、各相の端子電圧を検出する電圧検出センサＳ６とが設けられ、これらの検出値と共に前記回転角度センサＳ３の検出値が入力されて、これらの検出情報に基づいて、永久磁石２５の磁束を演算式に基づいて算出する演算処理部３１が備えられている。又、前記車両制御部８が、自己の車両制御状態に基づいて、上記したような前記各全ての条件、つまり、エンジン１への燃料供給が停止している状態であって、且つ、電動モータ２の回転速度が設定速度以上である高速条件の全ての条件が満たされたか否かを判別するように構成されており、全ての条件が成立すると、車両制御部８が演算処理部３１に対して演算処理を実行するように動作指令を指令するよう構成されている。
従って、演算処理部３１および車両制御部８を利用して磁束演算手段Ｈが構成されている。
【００２６】
次に、図５を参照しながら演算処理部３１における演算処理について説明を加えると、前記回転角度センサＳ３の検出値に基づいて電動モータ２の電気角速度ωを求めるとともに、電流検出センサＳ５にて検出される三相の各電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗについて三相二相変換処理を行い、且つ、二相変換された信号ｉα、ｉβを電気角速度ωを積分したロータ２Ａの回転角度ωｔの情報を利用してｄｑ変換処理を行い、電動モータ２の励磁分電流Ｉｄとトルク分電流Ｉｑとを算出する。
一方、電圧検出センサＳ６にて検出される三相間での夫々の端子間電圧ｖu-v，ｖv-w，ｖw-uの検出値についても同様に、三相二相変換処理を行い、且つ、二相変換された信号ｖα、ｖβを電気角速度ωを積分したロータ２Ａの回転角度ωｔの情報を利用してｄｑ変換処理を行い、モータのｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとを算出する。
【００２７】
そして、このようにして得られた励磁分電流Ｉｄとトルク分電流Ｉｑ、ｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑ、電気角速度ωの情報、並びに、予め測定して求められている電動モータ２のｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑの夫々の情報を用いて、永久磁石の磁束を演算にて算出する。この算出方法について説明すると、電動モータ２のｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑと、モータの励磁分電流Ｉｄとトルク分電流Ｉｑとは、下記の〔数１〕に示すような電圧電流方程式で表すことができる。数式中のＲａは損失抵抗であり予め測定した値である。Ψｍは永久磁石の磁束である。
【００２８】
【数１】
【００２９】
そして、〔数１〕のＶｑに関する方程式を永久磁石の磁束について整理すると、〔数２〕が得られる。
【００３０】
【数２】
Ψｍ＝（Ｖｑ−ωＬｄ・Ｉｄ―Ｒａ・Ｉｑ）／ω
【００３１】
従って、この〔数２〕から永久磁石の磁束Ψｍを算出することができる。このようにして算出した永久磁石の磁束Ψｍと予め設定してある磁束の設定値Ｘとを比較して、永久磁石の磁束Ψｍがこの設定値Ｘよりも下回ることがあると、永久磁石が劣化して起磁力が低下している異常状態であると判定して、その演算結果を車両制御部８に伝える構成となっている。
【００３２】
そして、車両制御部８の制御動作について説明すると、図６に示すように、エンジン１が停止中であるエンジン停止条件、電動モータ２の駆動トルク、具体的には、モータ制御部１２に対するトルク指令値が設定値以下である低トルク条件、および、電動モータ２の回転速度、具体的には、回転角度センサＳ３にて検出される回転速度情報から求められる電動モータ２の回転速度が設定速度以上である高速条件の全ての条件が満たされたか否かを判別し（ステップ１、２、３）、全ての条件が成立すると、車両制御部８が演算処理部３１に対して演算処理を実行すべく動作指令を指令する（ステップ４）。そして、演算処理部３１が演算処理を実行した結果、永久磁石２５が劣化して起磁力が低下している異常状態であると判定された演算結果を受け取ると、操縦パネルに備えた異常報知ランプ３２を点灯させて、永久磁石の劣化によるモータ故障状態であることを運転者に報知する（ステップ５、６）。
このように、永久磁石２５の劣化を精度よく検出してモータ故障の場合には運転者に警告を発することにより修理を促すことが可能となる。
【００３３】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【００３４】
（１）上記実施形態では、永久磁石の磁束を演算にて求める場合、電動モータの電圧の情報として、電動モータの三相の各端子間の電圧ｖu-v，ｖv-w，ｖw-uについて三相二相変換処理およびｄｑ変換処理を行い、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑを求めて、その情報に基づいて永久磁石の磁束を演算するようにしたが、このような構成に代えて、次の（イ）〜（ハ）に記載するような構成としてもよい。
【００３５】
（イ）図７に示すように、電圧検出センサＳ６にて検出された三相の各端子間の電圧ｖu-v，ｖv-w，ｖw-uについて三相二相変換処理を行うのではなく、各電圧の実効値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を演算にて求め、その実効値の情報から永久磁石の磁束を求める構成である。
その場合、例えば、電圧の実効値としてＶ１を用いる場合であれば、永久磁石の磁束Ψｍは、下記〔数３〕にて算出することになる。尚、Ｖ１の代わりにＶ２、Ｖ３を用いてもよい
【００３６】
【数３】
【００３７】
尚、この構成で磁束Ψｍを算出する場合においては、電圧の実効値を用いる簡易的な演算であるから、永久磁石の劣化を判定する際に、磁束が常に設定値Ｘを下回っている場合にのみ劣化を検出できることになる。
【００３８】
（ロ）電動モータの三相の各端子間の電圧を電圧検出センサを用いて計測するのではなく、前記モータ制御部にて実行されるパルス幅変調（ＰＷＭ）されたパルス駆動信号のデューティ比等の情報並びにバッテリーの出力電圧の情報に基づいて、電圧モータ各端子間の電圧を推定してその推定した値に基づいて永久磁石の磁束を演算する構成としてもよい。
【００３９】
（ハ）又、上述したような電圧検出センサによる計測や上記（ロ）にて推定されるモータ制御部の出力側の電圧情報を用いるのではなく、車両制御部が、モータ制御部に対する制御情報として、モータの電流を指令するように構成され、モータ制御部が電動モータの電流が目標電流になるように電動モータの目標電圧を操作して制御する構成であり、この制御情報としての目標電圧の情報を利用して、永久磁石の磁束を演算する構成としてもよい。
【００４０】
この構成について具体的に説明すると、図８に示すように、演算用情報として、電動モータ２における回転速度Ｎ、車両制御部による電圧指令値Ｖｑ、電流検出センサにて検出される電流検出値夫々の情報を取得して、その取得した夫々の情報に基づいて永久磁石２５の磁束を演算する演算処理を実行するように構成されている。
つまり、電動モータ２に対する駆動トルクの目標値が指令されると、その指令情報と電流指令マップとから目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍとトルク分電流Ｉｑｃｏｍとを求めて、電流検出センサＳ５にて検出されてｄｑ変換された電流検出値ｉｄ，ｉｑとの偏差を小さくするための電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを求め、それを三相二相変換した後に前記ＰＷＭ制御回路２８に指令される構成となっている。又、回転速度センサＳ３にて検出された回転角度情報から電動モータ２の回転速度Ｎを求める構成となっている。そして、電圧指令値Ｖｑ、電流検出値ｉｄ、及び、電動モータの回転速度Ｎから永久磁石２５の磁束を演算する演算処理を実行する構成である。
【００４１】
（２）上記実施形態では、前記電動モータが、埋め込み磁石型の電動モータにて構成される場合を例示したが、電動モータとしては埋め込み磁石型に限らず、図９に示すような表面磁石型の電動モータを用いてもよい。又、上記実施形態では、４個の永久磁石を分散配置させる構成としたが、４個に限らず、径方向外方側の磁極（Ｎ極又はＳ極）が周方向に沿って異なる状態で２個以上の永久磁石を備えるものであればよく、永久磁石の個数は限定されない。
【００４２】
（３）上記実施形態では、前記エンジンへの燃料供給が停止している状態であって、且つ、前記電動モータの回転速度が設定速度以上である高速条件の両方の条件が満たされたときに、永久磁石の磁束を演算するように構成したが、この構成に代えて、あるいは、その条件に加えて、次の（ニ）〜（ト）に記載するような構成としてもよい。
【００４３】
（ニ）前記ハイブリッド車両が減速状態、且つ、前記電動モータの回転速度が所定回転速度以上のときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４４】
（ホ）前記ハイブリッド車両のアクセル踏み込み量が所定の踏み込み量よりも小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定回転速度以上のときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４５】
（ヘ）前記エンジンのスロットル開度が所定の開度より小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定回転速度以上のときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４６】
（ト）前記ハイブリッド車両が減速状態、且つ、前記電動モータの回転速度が所定の回転速度範囲内にあるときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４７】
（チ）前記ハイブリッド車両のアクセル踏み込み量が所定の踏み込み量よりも小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定の回転速度範囲内にあるときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４８】
（リ）前記エンジンのスロットル開度が所定の開度より小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定の回転速度範囲内にあるときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４９】
（４）上記実施形態では、走行駆動用のエンジンの出力軸と走行駆動用の電動モータとを直結する構成のハイブリッド車両を例示したが、このような構成に代えて、次のような構成としてもよい。
【００５０】
例えば、図１０に示すように、エンジンに連動連係されてバッテリー充電用の発電機を兼用するエンジン始動用の電動モータ２とは別に車両走行用の電動モータ２０が設けられ、エンジン１、エンジン始動用の電動モータ２、及び、車両走行用の電動モータ２０が夫々、遊星歯車機構２１を介して連結されて、エンジン１及び車両走行用の電動モータ２０の夫々により走行用駆動力を出力するとともに、エンジン始動用の電動モータ２の駆動力にてエンジン１を始動させるような構成のパラレル方式のハイブリッド車両であってもよい。この場合、エンジン始動用の電動モータ２、及び、車両走行用の電動モータ２０が共に永久磁石型の電動モータであれば夫々の電動モータが磁束測定対象となる。
【００５１】
又、図１１に示すような構成としてもよい。この構成は、エンジンに連動連係されてバッテリー充電用の発電機を兼用するエンジン始動用の電動モータ２とは別に、車両走行用の電動モータ２０が設けられる点は、図１０の構成と同じであるが、エンジン１は、エンジン始動用の電動モータ２を駆動して発電機として機能させ、その発電電力にてバッテリー４を充電する構成であり、車両走行用の電動モータ２０による駆動力のみにより走行する構成である。この場合も同様に、エンジン始動用の電動モータ２、及び、車両走行用の電動モータ２０が共に永久磁石型の電動モータであれば夫々の電動モータが磁束測定対象となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド車両の概略構成を示す図
【図２】制御ブロック図
【図３】電動モータの構成を示す図
【図４】磁束演算を行うための構成を示すブロック図
【図５】演算処理部の演算の処理手順を示す説明図
【図６】制御動作のフローチャート
【図７】別実施形態の演算処理部の演算の処理手順を示す説明図
【図８】別実施形態の演算処理部の演算の処理手順を示す説明図
【図９】別実施形態の電動モータの構成を示す図
【図１０】別実施形態のハイブリッド車両の概略構成を示す図
【図１１】別実施形態のハイブリッド車両の概略構成を示す図
【符号の説明】
１ エンジン
２、２０ 電動モータ
２５ 永久磁石
Ｈ 磁束演算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジンに連動連係され且つ永久磁石を用いて構成される電動モータを備えたハイブリッド車両における磁束検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記構成のハイブリッド車両は、前記電動モータによりエンジンの動力に対する走行駆動力のトルクアシストを行うようにしたり、又、前記電動モータを発電機として機能させてエンジンの動力により発電してバッテリーを充電するように構成されているが、このような構成のハイブリッド車両において、従来では、前記電動モータはエンジンに近い箇所に設置される構成となっている（特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、このような構成のハイブリッド車両においては、前記電動モータがエンジンに近い箇所に設置されていることから、電動モータの周囲温度が高温になることが多く、又、例えば、高負荷時や、エンジンが高い回転速度で駆動して高速で走行しているような場合には電動モータに大きな電流が流れて、その電流によって発生する大きな磁束が部分的にあるいは全体的に永久磁石の磁束の方向とは逆方向に印加されて永久磁石が減磁作用を受けることがある。そして、周囲温度が高温になっている状態で上記したような減磁作用を受けるような状態が繰り返し発生すると、永久磁石が劣化して起磁力が減少してしまうおそれがある。
【０００４】
このように永久磁石が劣化して起磁力が減少してしまうと、電動モータとしての駆動効率が著しく低下してエネルギーの損失が増大して、電動モータによりエンジンの動力に対する走行駆動力のトルクアシストを行うような場合において充分なトルクアシストが行えないものとなるおそれがある。又、電動モータを発電機として機能させてエンジンの動力により発電してバッテリーを充電するような場合には、運転エネルギーを電気エネルギーに変換する回生動作を充分に行えずバッテリーへの充電が不足してしまうといった不都合が発生するおそれがある。さらには、電動モータの逆起電圧が減少することから、例えば、電動モータの電流制御ゲインが不適切となり過電流が発生する等、二次的な故障を引き起こす場合もある。
【０００５】
そこで、上記したような不都合を回避するために、永久磁石の磁束を検出するための構成を上記したようなハイブリッド車両に適用することが考えられる（特許文献２参照）。
説明を加えると、永久磁石にて構成されるロータ（回転子）と、界磁用のコイルを備えたステータ（固定子）とを備えた電動モータにおいて、ロータの回転に伴って界磁用のコイルに誘起される電圧を検出して、その検出された電圧値に基づいて永久磁石の磁束を演算にて求める構成となっており、その求めた磁束の演算結果により永久磁石の劣化を判別するようにしている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−６９６０９号公報（第４頁―第５頁、図１、図４）
【特許文献２】
特開平９−２９４３５４号公報（第２―第４、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したような永久磁石の磁束を検出するための構成をハイブリッド車両に適用した場合には、次のような不利があり、未だ改善の余地がある。
すなわち、上記構成のハイブリッド車両においては、前記電動モータはエンジンに連動連係される状態で設けられるものであり、エンジンが、燃料供給状態であって燃料を燃焼して駆動トルクを発生している状態であれば、そのエンジンの駆動により発生するトルクは、エンジンの運転サイクルのうち爆発行程で最も正側に大きくなり、圧縮行程ではそれとは逆に負側のトルクとなるから、正側に大きいトルクと負側のトルクとが交互に現出して脈動する状態となる。
又、ハイブリッド車両においては、車両の走行状態やバッテリーの充電状態等の種々の条件によって、エンジンが駆動状態になったり、停止状態になったりするので、上記公報に記載される永久磁石の磁束を検出するための構成をハイブリッド車両に適用しても、永久磁石の磁束を検出するタイミングにおいて、エンジンがどのような運転状態になっているかは特定されないので、エンジンが駆動しているときに電圧検出処理を行うものとすると、電動モータのロータの回転速度がエンジンの発生するトルクに起因して変動することになり、界磁用のコイルに誘起される電圧検出値の変動が大きくなるおそれがある。
従って、上記公報に記載される永久磁石の磁束を検出するための構成をハイブリッド車両に適用した場合においては、永久磁石の磁束を精度よく検出することができないおそれがある。
【０００８】
本発明はかかる点に着目してなされたものであり、その目的は、電動モータの永久磁石の磁束を精度よく検出することが可能となるハイブリッド車両における磁束検出装置を提供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のハイブリッド車両における磁束検出装置は、エンジン、及び永久磁石を用いて構成される電動モータを備えたものであって、前記エンジンへの燃料供給が停止している状態、前記車両が減速状態あるいはアクセル操作量が所定の操作量よりも少ない状態、又は、前記エンジンのスロットル開度が所定の開度よりも小さい状態のうちの少なくとも１つ以上を含む状態のとき、前記永久磁石の磁束を求めるための演算用情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算する磁束演算手段が備えられているを特徴とする。
【００１０】
すなわち、磁束演算手段は、エンジンへの燃料供給が停止している状態、前記車両が減速状態あるいはアクセル操作量が所定の操作量よりも少ない状態、又は、前記エンジンのスロットル開度が所定の開度よりも小さい状態のうちの少なくとも１つ以上を含む状態において、永久磁石の磁束を求めるための演算用情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて永久磁石の磁束を演算するので、その演算処理を行うときは、常に、エンジンは燃料供給が停止されるか又は燃料供給量が少なく爆発燃焼による大きな駆動トルクが発生していないので脈動トルクが発生しないか又は小さい状態となり、永久磁石の磁束を求めるための演算用情報を、エンジンの脈動トルクによる影響が少ない状態で適正に取得することができ、そのようにして取得した演算用情報に基づいて精度よく永久磁石の磁束を演算にて求めることが可能となるのである。
【００１１】
従って、電動モータの永久磁石の磁束を精度よく検出することが可能となるハイブリッド車両における磁束検出装置を提供できるものとなり、その結果、例えば、その求めた磁束の演算結果により永久磁石の劣化を正確に判別することにより、永久磁石が劣化して電動モータがトルクアシストを行えないものとなったり、電動モータを発電機として機能させるとき、回生動作を充分に行えずバッテリーへの充電が不足してしまうといった不都合を未然に回避させることが可能となる。
【００１２】
請求項２に記載のハイブリッド車両における磁束検出装置は、請求項１において、前記磁束演算手段が、前記演算用情報として、前記電動モータにおける回転速度情報、端子電圧、電流の情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
すなわち、電動モータにおける回転角度などの回転速度情報、端子電圧、電流の情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算するのである。具体的な方法について例示すると、例えば、電動モータの端子電圧を回転角度によりｄｑ軸などへの座標変換を行うことによって交流の電圧を直流の値に変換を行った後、検出した電流やインダクタンス等のモータ定数を用いること等により電動モータの永久磁石の磁束を求める構成や、それ以外にも、例えば交流の波形を扱う場合によく行われる電流や電圧の波形のピーク値のみに着目して検出する構成や電流や電圧の波形の平均値を求める方法等がある。そのうち、上述したような座標変換を行うことによって交流の電圧を直流の値に変換する構成であれば、本来交流である電動モータの端子電圧を直流として扱うことができるため、例えば交流の波形を扱う場合によく行われる波形のピーク値のみに着目した方法や波形の平均値を求める方法に比べて、サンプルのタイミング等に厳密さが要求されず、より精度よく電動モータの永久磁石の磁束を検出できる利点がある。
【００１４】
請求項３に記載のハイブリッド車両における磁束検出装置は、請求項１において、前記電動モータを制御する制御手段が備えられ、前記磁束演算手段が、前記演算用情報として、前記電動モータにおける回転速度情報、電流検出値又は前記制御手段による電流指令値、及び、前記制御手段による電圧指令値のうちのいずれか又は全ての情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算するように構成されていることを特徴とする。
【００１５】
すなわち、前記演算用情報として、前記電動モータにおける回転速度情報、電流検出値又は前記制御手段による電流指令値、及び、前記制御手段による電圧指令値のうちのいずれか又は全ての情報に基づいて永久磁石の磁束を演算するのである。通常、ハイブリッド車両に用いられる例えば永久磁石型同期モータ等の電動モータを制御する制御手段は、一般的に電動モータの電流指令値に対して、電動モータの電圧指令値を操作して電流が指令値に一致にするように制御する構成となっているが、電動モータの電圧指令値は制御手段の内部に発生している。そこで、例えば、このような電動モータの電圧指令値と電動モータの回転速度情報等に基づいて永久磁石の磁束を求める構成がある。この構成によれば、電動モータの制御手段内部に発生する電圧指令値を用いるため、電動モータの端子電圧等を検出するセンサを用いて検出した電圧値を用いる構成に比べて簡単な構成で永久磁石の磁束を検出できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るハイブリッド車両について図面に基づいて説明する。
図１に示すように、ハイブリッド車両は、走行駆動用のエンジン１、及び、このエンジン１の出力軸１ａに直結された走行駆動用の電動モータ２を備えて、これらの動力により走行装置としての左右の車輪３を駆動して走行するように駆動ユニットＫＵが構成されている。前記電動モータ２は、エンジン１の出力軸１ａにロータ２Ａが同一軸芯で一体回動するように連結され、そのロータ２Ａの外周部を囲うステータ２Ｂが位置固定状態で図示しない車体支持部に支持される構成となっている。
【００１７】
そして、この電動モータ２は、エンジン１の作動が停止している状態においてその出力軸１ａに対して駆動力を与えてエンジン１を始動させるように構成され、且つ、エンジン１が始動した後は、出力軸１ａに対してエンジン回転方向と同方向の駆動力を与えてトルクアシストを行うアシスト状態と、前記出力軸１ａから駆動力が与えられて発電する回生状態とに切り換え可能に構成されている。つまり、駆動ユニットＫＵに対して要求される駆動力に対して、エンジン１が高効率状態で運転するときの動力では不足するときに、電動モータ２が、エンジン１にて回転駆動される出力軸１ａに対してその回転方向と同一方向に回転トルクを出力させる、いわゆる力行状態に切り換えることで、所望の走行駆動力を出力しながらエンジン１が高効率状態で運転して低燃費状態となるように、エンジン１の出力に対する動力の補助つまりトルクアシストを行うことができる構成となっている。又、エンジン１の出力に余裕があるときは、電動モータ２が回生状態となって、出力軸1ａから駆動力が与えられ発電して得られた回生電力をバッテリー４に充電することができる構成となっている。
又、前記駆動ユニットＫＵの動力は、走行クラッチ５を介してトランスミッション６に伝えられ、このトランスミッション６内部の図示しないギア式変速機構により変速された後に差動機構７を介して左右の車輪３に伝えられる構成となっている。
【００１８】
次に、このハイブリッド車両における走行駆動用の制御構成について説明する。
図２にも示すように、車両全体の動作を統括して管理する車両制御部８、この車両制御部８からの制御情報に基づいて前記電動モータ２の動作を制御するモータ制御部９、車両制御部８からの制御情報に基づいて前記エンジン１の出力、具体的には、電子スロットル弁１０のスロットル開度及びインジェクタ１１による燃料噴射量を自動調節するエンジン制御部１２夫々が備えられ、アクセル操作具１３の操作量を検出するポテンショメータ式のアクセル操作量検出センサＳ１、ブレーキ操作具１４が踏み込み操作されているか否かを検出するスイッチ式のブレーキ操作検出センサＳ２、電動モータ２の駆動軸の回転角度を検出してその検出値に基づいて回転速度を検出するための回転角度センサＳ３、及び、車輪３の車軸の回転速度に基づいて車速を検出する車速センサＳ４等による各種の車両走行用の検出情報が車両制御部８に入力される構成となっている。前記電動モータ２並びに前記各制御部９，１２に対する電力はバッテリー４から供給され、このバッテリー４は後述するように電動モータ２からの発電電力によって充電される構成となっている。
【００１９】
前記ブレーキ操作具１４により機械式制動手段ＫＳを作動させて機械的な制動力を発生させるための構成について説明を加えると、運転者の足踏み操作にてブレーキ操作具１４が操作されると、その足踏み操作力に対応させて制動用の油圧操作力を発生させる周知構成のマスターシリンダ１５が備えられ、このマスターシリンダ１５から作動油供給路１５ａを通して出力される油圧操作力にて前記車輪３の近傍に設けられた摩擦式の制動装置１６を作動させて車体を制動させる構成となっている。このような機械式制動手段ＫＳは、ブレーキ操作具１４に対する運転者の操作力が大きくなるほど、その油圧操作力、すなわち、機械的な制動力が大となるように変更調節自在に構成されている。
【００２０】
前記車両制御部８は、アクセル操作量検出センサＳ１の検出情報および車速センサＳ４の検出情報等の走行用の駆動力調整情報に基づいて、駆動ユニットＫＵに対して要求される要求駆動力を演算して求め、駆動ユニットＫＵがその要求駆動力を出力するように、エンジン１及び電動モータ２の作動を制御すべく、モータ制御部９およびエンジン制御部１２に制御情報を指令するようになっている。
つまり、アクセル操作具１３が踏み込み操作された状態で車両が走行している場合には、大きい要求駆動力が必要であるから、そのときの車速に応じて必要とされる要求駆動力が演算にて求められ、エンジン１の出力を調整するとともに、エンジン１の出力では駆動力が不足するときは、電動モータ２によりエンジン１にて回転駆動される出力軸１ａに対してその回転方向と同一方向に回転トルクを出力させることでトルクアシストを行うように作動を制御するよう構成されている。
又、アクセル操作具１３の操作が解除されて要求駆動力が小さい場合、あるいは、ブレーキ操作具１４が操作され、車速を減速させるような場合には、回生制動力を出力するように電動モータ２の作動を制御するよう構成されている。このとき、電動モータ２は発電機として機能し、発電した電力はバッテリー４に充電される構成となっている。
【００２１】
走行クラッチ５を切り操作して車両の走行を停止させているような場合においては、車両走行用の駆動力は不要であるから、基本的には、エンジン１は燃料供給が停止されて作動を停止することになる。但し、車両の走行を停止してエンジン１が作動を停止しているときに、バッテリー４の充電量が設定量以下にまで低下してバッテリー４を充電する必要があるような場合には、走行クラッチ５を切り操作した状態でエンジン１を作動させてエンジン１の動力を電動モータ２の回生制動による発電に利用して、発電した電力をバッテリー４に充電するようになっている。バッテリー４を充電する必要があると判断した場合に、そのとき既にエンジン１が作動停止していれば、車両制御部８がエンジン始動要求があると判断して、車両制御部８は、電動モータ２による駆動力にてエンジン１を始動させるべくモータ制御部９およびエンジン制御部１２にエンジン始動用の指令情報を指令する構成となっている。又、車両を停止している状態から発進させるために、アクセル操作具１３が踏み込み操作され要求駆動力が大きくなったような場合においても同様に、車両制御部８がエンジン始動要求があると判断して、車両制御部８は、電動モータ２による駆動力にてエンジン１を始動させるべくモータ制御部９およびエンジン制御部１２にエンジン始動用の指令情報を指令する構成となっている。
前記車両制御部８は、電動モータ２の目標回転速度および駆動トルクの目標値をモータ制御部１２に制御情報として指令する構成となっている。
【００２２】
前記電動モータ２は、埋め込み磁石型の電動モータにて構成されている。詳述すると、この電動モータ２は、図３に示すように、中心部に回転軸２４が一体的に固定された円柱状の鉄製のロータ２Ａと、そのロータ２Ａの外周部を被うようにステータ２Ｂが設けられて構成され、前記ロータ２Ａには外周面よりも径方向内方側に入り込んだ位置に、周方向に等間隔をあけて４個の永久磁石２５が分散配置される状態で埋め込み装着されている。各永久磁石２５は、径方向外方側の磁極（Ｎ極又はＳ極）が周方向に交互に異なるように配置されている。又、ステータ２Ｂには、周方向に分散配置された複数の磁極片２６に夫々界磁用コイル２７が巻回され、各界磁用コイル２７に後述するように三相交流電流が供給されて径方向内部にて回転磁界を形成してロータ２Ａを回転させる構成となっている。
【００２３】
図３に示すように、前記モータ制御部１２は、バッテリー４から供給される直流電力を三相交流電力に変換して電動モータ２に供給するインバータ回路２８と、車両制御部８からの制御情報に基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）されたパルス駆動信号をインバータ回路２８の各ベース端子に供給するＰＷＭ制御回路２９等を備えて構成され、電動モータ２に通流する電流の大きさや交流電流の周波数及び位相を変更させることにより、駆動トルクおよび回転速度を調整することができる構成となっている。又、電流の位相を変更することにより電動モータ２がエンジン１にて駆動されると、発電機として作動してバッテリー４に発電電力が充電される構成となっている。
【００２４】
そして、このハイブリッド車両では、エンジン１への燃料供給が停止している状態において、永久磁石２５の磁束を求めるための演算用情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて永久磁石２５の磁束を演算する磁束演算手段Ｈが備えられている。説明を加えると、エンジン１への燃料供給が停止している状態であって、且つ、電動モータ２の回転速度が設定速度以上である高速条件の全ての条件が満たされたときに、演算用情報として、電動モータ２における回転角度、端子電圧、電流、並びに、インダクタンスの夫々の情報を取得して、その取得した夫々の情報に基づいて永久磁石２５の磁束を演算する演算処理を実行するように構成されている。
【００２５】
詳述すると、図４に示すように、電動モータ２に供給される三相交流の各相における夫々の電流値を検出する電流検出センサＳ５と、各相の端子電圧を検出する電圧検出センサＳ６とが設けられ、これらの検出値と共に前記回転角度センサＳ３の検出値が入力されて、これらの検出情報に基づいて、永久磁石２５の磁束を演算式に基づいて算出する演算処理部３１が備えられている。又、前記車両制御部８が、自己の車両制御状態に基づいて、上記したような前記各全ての条件、つまり、エンジン１への燃料供給が停止している状態であって、且つ、電動モータ２の回転速度が設定速度以上である高速条件の全ての条件が満たされたか否かを判別するように構成されており、全ての条件が成立すると、車両制御部８が演算処理部３１に対して演算処理を実行するように動作指令を指令するよう構成されている。
従って、演算処理部３１および車両制御部８を利用して磁束演算手段Ｈが構成されている。
【００２６】
次に、図５を参照しながら演算処理部３１における演算処理について説明を加えると、前記回転角度センサＳ３の検出値に基づいて電動モータ２の電気角速度ωを求めるとともに、電流検出センサＳ５にて検出される三相の各電流値ｉｕ，ｉｖ，ｉｗについて三相二相変換処理を行い、且つ、二相変換された信号ｉα、ｉβを電気角速度ωを積分したロータ２Ａの回転角度ωｔの情報を利用してｄｑ変換処理を行い、電動モータ２の励磁分電流Ｉｄとトルク分電流Ｉｑとを算出する。
一方、電圧検出センサＳ６にて検出される三相間での夫々の端子間電圧ｖu-v，ｖv-w，ｖw-uの検出値についても同様に、三相二相変換処理を行い、且つ、二相変換された信号ｖα、ｖβを電気角速度ωを積分したロータ２Ａの回転角度ωｔの情報を利用してｄｑ変換処理を行い、モータのｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑとを算出する。
【００２７】
そして、このようにして得られた励磁分電流Ｉｄとトルク分電流Ｉｑ、ｄ軸電圧Ｖｄとｑ軸電圧Ｖｑ、電気角速度ωの情報、並びに、予め測定して求められている電動モータ２のｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑの夫々の情報を用いて、永久磁石の磁束を演算にて算出する。この算出方法について説明すると、電動モータ２のｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑと、モータの励磁分電流Ｉｄとトルク分電流Ｉｑとは、下記の〔数１〕に示すような電圧電流方程式で表すことができる。数式中のＲａは損失抵抗であり予め測定した値である。Ψｍは永久磁石の磁束である。
【００２８】
【数１】
そして、〔数１〕のＶｑに関する方程式を永久磁石の磁束について整理すると、〔数２〕が得られる。
【００３０】
【数２】
Ψｍ＝（Ｖｑ−ωＬｄ・Ｉｄ―Ｒａ・Ｉｑ）／ω
【００３１】
従って、この〔数２〕から永久磁石の磁束Ψｍを算出することができる。このようにして算出した永久磁石の磁束Ψｍと予め設定してある磁束の設定値Ｘとを比較して、永久磁石の磁束Ψｍがこの設定値Ｘよりも下回ることがあると、永久磁石が劣化して起磁力が低下している異常状態であると判定して、その演算結果を車両制御部８に伝える構成となっている。
【００３２】
そして、車両制御部８の制御動作について説明すると、図６に示すように、エンジン１が停止中であるエンジン停止条件、電動モータ２の駆動トルク、具体的には、モータ制御部１２に対するトルク指令値が設定値以下である低トルク条件、および、電動モータ２の回転速度、具体的には、回転角度センサＳ３にて検出される回転速度情報から求められる電動モータ２の回転速度が設定速度以上である高速条件の全ての条件が満たされたか否かを判別し（ステップ１、２、３）、全ての条件が成立すると、車両制御部８が演算処理部３１に対して演算処理を実行すべく動作指令を指令する（ステップ４）。そして、演算処理部３１が演算処理を実行した結果、永久磁石２５が劣化して起磁力が低下している異常状態であると判定された演算結果を受け取ると、操縦パネルに備えた異常報知ランプ３２を点灯させて、永久磁石の劣化によるモータ故障状態であることを運転者に報知する（ステップ５、６）。
このように、永久磁石２５の劣化を精度よく検出してモータ故障の場合には運転者に警告を発することにより修理を促すことが可能となる。
【００３３】
〔別実施形態〕
以下、別実施形態を列記する。
【００３４】
（１）上記実施形態では、永久磁石の磁束を演算にて求める場合、電動モータの電圧の情報として、電動モータの三相の各端子間の電圧ｖu-v，ｖv-w，ｖw-uについて三相二相変換処理およびｄｑ変換処理を行い、ｄ軸電圧Ｖｄ、ｑ軸電圧Ｖｑを求めて、その情報に基づいて永久磁石の磁束を演算するようにしたが、このような構成に代えて、次の（イ）〜（ハ）に記載するような構成としてもよい。
【００３５】
（イ）図７に示すように、電圧検出センサＳ６にて検出された三相の各端子間の電圧ｖu-v，ｖv-w，ｖw-uについて三相二相変換処理を行うのではなく、各電圧の実効値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を演算にて求め、その実効値の情報から永久磁石の磁束を求める構成である。
その場合、例えば、電圧の実効値としてＶ１を用いる場合であれば、永久磁石の磁束Ψｍは、下記〔数３〕にて算出することになる。尚、Ｖ１の代わりにＶ２、Ｖ３を用いてもよい
【００３６】
【数３】
尚、この構成で磁束Ψｍを算出する場合においては、電圧の実効値を用いる簡易的な演算であるから、永久磁石の劣化を判定する際に、磁束が常に設定値Ｘを下回っている場合にのみ劣化を検出できることになる。
【００３８】
（ロ）電動モータの三相の各端子間の電圧を電圧検出センサを用いて計測するのではなく、前記モータ制御部にて実行されるパルス幅変調（ＰＷＭ）されたパルス駆動信号のデューティ比等の情報並びにバッテリーの出力電圧の情報に基づいて、電圧モータ各端子間の電圧を推定してその推定した値に基づいて永久磁石の磁束を演算する構成としてもよい。
【００３９】
（ハ）又、上述したような電圧検出センサによる計測や上記（ロ）にて推定されるモータ制御部の出力側の電圧情報を用いるのではなく、車両制御部が、モータ制御部に対する制御情報として、モータの電流を指令するように構成され、モータ制御部が電動モータの電流が目標電流になるように電動モータの目標電圧を操作して制御する構成であり、この制御情報としての目標電圧の情報を利用して、永久磁石の磁束を演算する構成としてもよい。
【００４０】
この構成について具体的に説明すると、図８に示すように、演算用情報として、電動モータ２における回転速度Ｎ、車両制御部による電圧指令値Ｖｑ、電流検出センサにて検出される電流検出値夫々の情報を取得して、その取得した夫々の情報に基づいて永久磁石２５の磁束を演算する演算処理を実行するように構成されている。
つまり、電動モータ２に対する駆動トルクの目標値が指令されると、その指令情報と電流指令マップとから目標励磁分電流Ｉｄｃｏｍとトルク分電流Ｉｑｃｏｍとを求めて、電流検出センサＳ５にて検出されてｄｑ変換された電流検出値ｉｄ，ｉｑとの偏差を小さくするための電圧指令値Ｖｄ，Ｖｑを求め、それを三相二相変換した後に前記ＰＷＭ制御回路２８に指令される構成となっている。又、回転速度センサＳ３にて検出された回転角度情報から電動モータ２の回転速度Ｎを求める構成となっている。そして、電圧指令値Ｖｑ、電流検出値ｉｄ、及び、電動モータの回転速度Ｎから永久磁石２５の磁束を演算する演算処理を実行する構成である。
【００４１】
（２）上記実施形態では、前記電動モータが、埋め込み磁石型の電動モータにて構成される場合を例示したが、電動モータとしては埋め込み磁石型に限らず、図９に示すような表面磁石型の電動モータを用いてもよい。又、上記実施形態では、４個の永久磁石を分散配置させる構成としたが、４個に限らず、径方向外方側の磁極（Ｎ極又はＳ極）が周方向に沿って異なる状態で２個以上の永久磁石を備えるものであればよく、永久磁石の個数は限定されない。
【００４２】
（３）上記実施形態では、前記エンジンへの燃料供給が停止している状態であって、且つ、前記電動モータの回転速度が設定速度以上である高速条件の両方の条件が満たされたときに、永久磁石の磁束を演算するように構成したが、この構成に代えて、あるいは、その条件に加えて、次の（ニ）〜（ト）に記載するような構成としてもよい。
【００４３】
（ニ）前記ハイブリッド車両が減速状態、且つ、前記電動モータの回転速度が所定回転速度以上のときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４４】
（ホ）前記ハイブリッド車両のアクセル踏み込み量が所定の踏み込み量よりも小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定回転速度以上のときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４５】
（ヘ）前記エンジンのスロットル開度が所定の開度より小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定回転速度以上のときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４６】
（ト）前記ハイブリッド車両が減速状態、且つ、前記電動モータの回転速度が所定の回転速度範囲内にあるときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４７】
（チ）前記ハイブリッド車両のアクセル踏み込み量が所定の踏み込み量よりも小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定の回転速度範囲内にあるときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４８】
（リ）前記エンジンのスロットル開度が所定の開度より小さく、且つ、前記電動モータの回転速度が所定の回転速度範囲内にあるときに永久磁石の磁束を演算する構成。
【００４９】
（４）上記実施形態では、走行駆動用のエンジンの出力軸と走行駆動用の電動モータとを直結する構成のハイブリッド車両を例示したが、このような構成に代えて、次のような構成としてもよい。
【００５０】
例えば、図１０に示すように、エンジンに連動連係されてバッテリー充電用の発電機を兼用するエンジン始動用の電動モータ２とは別に車両走行用の電動モータ２０が設けられ、エンジン１、エンジン始動用の電動モータ２、及び、車両走行用の電動モータ２０が夫々、遊星歯車機構２１を介して連結されて、エンジン１及び車両走行用の電動モータ２０の夫々により走行用駆動力を出力するとともに、エンジン始動用の電動モータ２の駆動力にてエンジン１を始動させるような構成のパラレル方式のハイブリッド車両であってもよい。この場合、エンジン始動用の電動モータ２、及び、車両走行用の電動モータ２０が共に永久磁石型の電動モータであれば夫々の電動モータが磁束測定対象となる。
【００５１】
又、図１１に示すような構成としてもよい。この構成は、エンジンに連動連係されてバッテリー充電用の発電機を兼用するエンジン始動用の電動モータ２とは別に、車両走行用の電動モータ２０が設けられる点は、図１０の構成と同じであるが、エンジン１は、エンジン始動用の電動モータ２を駆動して発電機として機能させ、その発電電力にてバッテリー４を充電する構成であり、車両走行用の電動モータ２０による駆動力のみにより走行する構成である。この場合も同様に、エンジン始動用の電動モータ２、及び、車両走行用の電動モータ２０が共に永久磁石型の電動モータであれば夫々の電動モータが磁束測定対象となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハイブリッド車両の概略構成を示す図
【図２】制御ブロック図
【図３】電動モータの構成を示す図
【図４】磁束演算を行うための構成を示すブロック図
【図５】演算処理部の演算の処理手順を示す説明図
【図６】制御動作のフローチャート
【図７】別実施形態の演算処理部の演算の処理手順を示す説明図
【図８】別実施形態の演算処理部の演算の処理手順を示す説明図
【図９】別実施形態の電動モータの構成を示す図
【図１０】別実施形態のハイブリッド車両の概略構成を示す図
【図１１】別実施形態のハイブリッド車両の概略構成を示す図
【符号の説明】
１ エンジン
２、２０ 電動モータ
２５ 永久磁石
Ｈ 磁束演算手段
Claims (3)
- エンジン、及び永久磁石を用いて構成される電動モータを備えたハイブリッド車両における磁束検出装置であって、
前記エンジンへの燃料供給が停止している状態、前記車両が減速状態あるいはアクセル操作量が所定の操作量よりも少ない状態、又は、前記エンジンのスロットル開度が所定の開度よりも小さい状態のうちの少なくとも１つ以上を含む状態のとき、前記永久磁石の磁束を求めるための演算用情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算する磁束演算手段が備えられているハイブリッド車両における磁束検出装置。 - 前記磁束演算手段が、
前記演算用情報として、前記電動モータにおける回転速度情報、端子電圧、電流の情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算するように構成されている請求項１記載のハイブリッド車両における磁束検出装置。 - 前記電動モータを制御する制御手段が備えられ、
前記磁束演算手段が、
前記演算用情報として、前記電動モータにおける回転速度情報、電流検出値又は前記制御手段による電流指令値、前記制御手段による電圧指令値のうちのいずれか又は全ての情報を取得して、その取得した演算用情報に基づいて前記永久磁石の磁束を演算するように構成されている請求項１記載のハイブリッド車両における磁束検出装置。
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