JP5605311B2 - 回転機の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転機に接続された交流電圧印加回路の出力電圧を操作することで前記回転機のトルクを制御する回転機の制御装置に関する。

この種の制御装置としては、たとえば下記特許文献１に見られるように、式「φ・ｉｄ＋Ｐ（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｄ・ｉｑ」に基づき推定されるトルクとトルク指令値との差に基づき、トルク制御の異常の有無を診断するものも提案されている。なお、トルクの推定手法としては、他にもたとえば電機子鎖交磁束数φとして特定の値を想定したマップに基づくものもある。

特開２００７−１６６８２１号公報

ただし、上記式やマップを用いる場合、電動機の永久磁石の磁力が減少する異常が生じる場合等にあっては、電機子鎖交磁束定数φが変化するため、トルクの推定精度が大きく低下する。このため、トルク制御の異常の有無を診断する精度も低下するおそれがある。

本発明は、上記課題を解決する過程でなされたものであり、その目的は、回転機に接続された交流電圧印加回路の出力電圧を操作することで前記回転機のトルクを制御する新たな回転機の制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、およびその作用効果について記載する。

第１の発明は、回転機に接続された交流電圧印加回路の出力電圧を操作することで前記回転機のトルクを制御する回転機の制御装置において、前記回転機のトルクの指令値に応じて前記交流電圧印加回路の出力電圧を操作する電圧操作手段と、前記回転機を流れる電流の検出値に応じた電流のベクトルノルム、前記操作される出力電圧、前記電流のベクトルと前記操作される出力電圧のベクトルとの位相差、および前記回転機の回転速度を入力とし、前記電流のベクトルノルムおよび前記操作される出力電圧の積と前記位相差とから把握される前記交流電圧印加回路の実効電力を前記回転機の電気角速度で除算した値に基づく前記回転機のトルクを推定するトルク推定手段と、前記トルク推定手段によって推定されるトルクと、前記トルク推定手段によらない前記回転機のトルク情報との比較に基づき、前記回転機の異常の有無を診断する診断手段と、を備えることを特徴とする。

上記発明では、トルク推定手段によって推定されるトルクは、回転機の実際のトルクを示すと考えられる。このため、トルク情報との間に乖離があるなら、回転機に異常が生じていると判断することができる。上記発明では、この点に鑑み、診断手段を構成した。

第２の発明は、第１の発明において、前記電流のベクトルノルムは、ｄｑ座標成分から算出されることを特徴とする。

上記発明では、直流成分を用いることで、電流ベクトルノルムを容易に算出することができる。

第３の発明は、第１または２の発明において、前記診断手段は、前記トルク推定手段によらない前記回転機のトルク情報として、前記指令値を用いることを特徴とする。

上記発明では、トルク推定手段によって推定されるトルクと指令値とを比較することで、回転機の実際のトルクが指令値どおりに制御されているか否かを診断することができる。

第４の発明は、第３の発明において、前記交流電圧印加回路を操作する演算処理を行う制御用演算処理装置と、該制御用演算処理装置を監視する監視用演算処理装置とを備え、前記指令値は、前記監視用演算処理装置が算出するものであり、前記制御用演算処理装置は、前記トルク推定手段を備え、前記監視用演算処理装置は、前記制御用演算処理装置において推定されるトルクと、前記指令値との比較に基づき前記回転機の異常の有無を診断する機能を有することを特徴とする。

上記発明では、監視用演算処理手段において、異常の有無を診断することできる。しかも、トルク推定手段については交流電圧印加回路を操作する制御用演算処理装置に備えられるため、操作される出力電圧を監視用演算処理装置が取得する必要が生じない。

第５の発明は、第３または４の発明において、前記交流電圧印加回路を操作する演算処理を行う制御用演算処理装置と、該制御用演算処理装置を監視する監視用演算処理装置とを備え、前記指令値は、前記監視用演算処理装置が算出するものであり、前記制御用演算処理装置は、前記電圧操作手段として、前記トルクの指令値に応じた指令電流に前記回転機を流れる電流をフィードバック制御すべく、前記交流電圧印加回路の出力電圧を操作する手段を備え、前記監視用演算処理装置は、前記トルク推定手段として、前記制御用演算処理装置によって算出された前記フィードバック制御のための操作量としての出力電圧と、前記回転機を流れる電流の検出値と、前記電気角速度とを入力として、前記トルクを推定する手段を備えるとともに、前記診断手段として、該推定したトルクと前記指令値との比較に基づき前記回転機の異常の有無を診断する手段を備えることを特徴とする。

上記発明では、監視用演算処理装置によってトルク推定手段を構成するに際し、制御用演算処理装置によって算出される出力電圧を取得する。そして電流の検出値等を取得しつつトルクを推定することで、トルク推定手段を、監視用演算処理装置と制御用演算処理装置との協働で構成することができる。

第６の発明は、第３〜５のいずれか１つの発明において、前記トルクの指令値は、前記回転機における電気的な損失を補償すべく基本指令値が補正されたものであり、前記診断手段は、前記電気的な損失を補償するための補正のなされた基本指令値と前記推定されるトルクとの比較に基づき前記診断を行うことを特徴とする。

第７の発明は、第３〜６のいずれか１つの発明において、前記トルクの指令値は、前記回転機の機械損失を補償すべく基本指令値が補正されたものであり、前記診断手段は、前記機械損失を補償するための補正のなされた前記基本指令値と前記推定されるトルクとの比較に基づき、前記診断を行うことを特徴とする。

第８の発明は、第３〜７のいずれか１つの発明において、前記回転機の回転軸には、該回転軸の回転に応じて変動する負荷トルクが付与され、前記トルクの指令値は、前記負荷トルクを補償すべく基本指令値が補正されたものであり、前記診断手段は、前記負荷トルクを補償するための補正のなされた前記基本指令値と前記推定されるトルクとの比較に基づき、前記診断を行うことを特徴とする。

第９の発明は、第１〜８のいずれか１つの発明において、前記回転機は、永久磁石を備えることを特徴とする。

永久磁石を備える回転機の場合、電機子鎖交磁束定数がある値であることを前提にトルクを推定する手段が用いられると、永久磁石の磁束が減少する異常時等において、トルクを精度良く推定することができなくなる。この点、上記のように実効電力を用いる場合、永久磁石の磁束が減少してもトルクを高精度に推定することができる。

第１の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかるＭＧＥＣＵの処理を示すブロック図。 同実施形態にかかる診断用推定トルクの算出処理の手順を示す流れ図。 同実施形態にかかる異常診断処理の手順を示す流れ図。 第２の実施形態にかかるシステム構成図。 第３の実施形態にかかるシステム構成図。 同実施形態にかかる監視用マイコンの実行する処理の手順を示す流れ図。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明にかかる回転機の制御装置を車載主機としての回転機の制御装置に適用した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に、本実施形態にかかるシステム構成図を示す。

図示されるように、モータジェネレータ１０は、車載主機としての３相の電動機兼発電機であり、駆動輪１４に機械的に連結されている。詳しくは、モータジェネレータ１０の回転軸１０ａは、電子制御式のクラッチＣ１およびトランスミッション１２を介して駆動輪１４に機械的に連結されている。なお、本実施形態では、モータジェネレータ１０として、埋め込み磁石同期機（ＩＰＭＳＭ）を想定している。

モータジェネレータ１０の回転軸１０ａは、さらに電子制御式のクラッチＣ２を介して内燃機関（エンジン１６）に機械的に連結されている。

モータジェネレータ１０は、インバータＩＮＶを介して端子電圧が所定の高電圧（たとえば１００Ｖ以上）となる高電圧バッテリ１８に接続されている。一方、インバータＩＮＶは、スイッチング素子Ｓ＊ｐ，Ｓ＊ｎ（＊＝ｕ，ｖ，ｗ）の直列接続体を３組備えており、これら各直列接続体の接続点がモータジェネレータ１０のＵ，Ｖ，Ｗ相にそれぞれ接続されている。これらスイッチング素子Ｓ＊ｐ，Ｓ＊ｎとして、本実施形態では、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）が用いられている。そして、これらにはそれぞれ、ダイオードＤ＊ｐ，Ｄ＊ｎが逆並列に接続されている。

本実施形態では、モータジェネレータ１０やインバータＩＮＶの状態を検出する検出手段として、以下のものを備えている。まず、インバータＩＮＶの入力電圧（電源電圧ＶＤＣ）を検出する電圧センサ２０を備えている。また、モータジェネレータ１０のＶ相およびＷ相を流れる電流ｉｖ，ｉｗを検出する電流センサ２２，２４を備えている。さらに、モータジェネレータ１０の回転角度θ（電気角）を検出するレゾルバ等の回転角度センサ２６を備えている。

上記各種センサの検出値は、図示しないインターフェースを介して低圧システムを構成するモータジェネレータ用電子制御装置（ＭＧＥＣＵ３０）に取り込まれる。ＭＧＥＣＵ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ３２ａ）、ＲＯＭ３２ｂおよびＲＡＭ３２ｃを備える演算処理装置（マイコン３２）を備えている。そして、ＭＧＥＣＵ３０内のマイコン３２は、上位の制御装置であるハイブリッド用電子制御装置（ＨＶＥＣＵ３８）との間でＣＡＮ通信等によってデータの授受を行う。特に、マイコン３２は、ＨＶＥＣＵ３８から通知されるトルクの基本指令値Ｔｒ０に基づき、モータジェネレータ１０のトルクを制御する。これは、上記各種センサの検出値に基づき、インバータＩＮＶを操作する操作信号を生成して出力することで実行される。ここで、インバータＩＮＶのスイッチング素子Ｓ＊ｐ，Ｓ＊ｎを操作する信号が、操作信号ｇ＊ｐ，ｇ＊ｎである。

図２に、上記インバータＩＮＶの操作信号の生成に関する処理のブロック図を示す。

図示されるように、本実施形態では、電流フィードバック制御部５０およびトルクフィードバック制御部６０を備えている。以下では、「電流フィードバック制御部５０の処理」、「トルクフィードバック制御部６０の処理」の順に説明した後、最後に「異常診断処理」について詳述する。
「電流フィードバック制御部５０の処理」
モータジェネレータ１０を流れる電流ｉｖ，ｉｗは、２相変換部４０において、回転２次元座標系の実電流であるｄ軸上の実電流ｉｄとｑ軸上の実電流ｉｑとに変換される。詳しくは、２相変換部４０の出力のｑ軸成分は、ローパスフィルタ５２にて高周波成分がカットされ、また、２相変換部４０の出力するｄ軸成分は、ローパスフィルタ５３にて高周波成分がカットされる。一方、指令電流設定部５１は、トルク指令値Ｔｒに基づき、回転２次元座標系の電流の指令値であるｄ軸上の指令電流ｉｄｒおよびｑ軸上の指令電流ｉｑｒを設定する。

フィードバック制御部５４は、ｄ軸上の実電流ｉｄを指令電流ｉｄｒにフィードバック制御するための操作量としてのｄ軸上の指令電圧ｖｄｒを算出する。一方、フィードバック制御部５５は、ｑ軸上の実電流ｉｑを指令電流ｉｑｒにフィードバック制御するための操作量としてのｑ軸上の指令電圧ｖｑｒを算出する。詳しくは、フィードバック制御部５４，５５では、比例要素の出力と積分要素の出力とを加算することで上記算出を行う。

３相変換部５６では、回転２次元座標系の指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒを、３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒに変換する。ＰＷＭ信号生成部５７では、３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒと、電源電圧ＶＤＣとに基づき、ＰＷＭ処理によって、操作信号ｇ＊ｐ，ｇ＊ｎを生成する。本実施形態では、特に、３相の指令電圧ｖｕｒ，ｖｖｒ，ｖｗｒを２相変調して且つ電源電圧ＶＤＣにて規格化した信号と三角波形状のキャリアとの大小比較に基づき操作信号を生成する。
「トルクフィードバック制御部６０の処理」
制御用トルク推定部６１では、モータジェネレータ１０を流れるｑ軸電流およびｄ軸電流（ローパスフィルタ５２，５３の出力）に基づき、推定トルクＴｅを算出する。詳しくは、実電流ｉｄ，ｉｑのベクトルノルム（振幅）と、ベクトルの位相とを算出し、これらに基づき、トルクの推定値（制御用推定トルクＴｅ）をマップ演算する。このマップは、たとえば、下記の式（ｃ１）を前提とするものであって且つ、ｄ軸インダクタンスＬｄやｑ軸インダクタンスＬｑが電流に応じて変化することを考慮した値を算出するものとすればよい。

Ｔｅ＝φ・ｉｄ＋Ｐ（Ｌｄ−Ｌｑ）・ｉｄ・ｉｑ …（ｃ１）
もっとも、これに代えて、実験等によって電流とトルクとの関係を求めることで作成されたマップであってもよい。

そして、位相設定部６２では、推定トルクＴｅをトルク指令値Ｔｒにフィードバック制御するための操作量として位相δを算出する。この位相δは、制御用推定トルクＴｅとトルク指令値Ｔｒとの差を入力とする比例要素と積分要素との各出力の和として算出されるものである。

ノルム設定部６３では、トルク指令値Ｔｒおよび電気角速度ωとインバータＩＮＶの出力電圧ベクトルのノルムＶｎとの関係を記憶したマップを用い、トルク指令値Ｔｒおよび電気角速度ωを入力としてノルムＶｎを設定する。

そして、操作信号生成部６４では、上記位相設定部６２の設定する位相δと、上記ノルム設定部６３の出力するノルムＶｎと、電源電圧ＶＤＣと、回転角度θとに基づき、操作信号ｇ＊ｐ，ｇ＊ｎを生成する。詳しくは、操作信号生成部６４は、変調率毎に、電気角の１回転周期分の操作信号波形をマップデータとして記憶している。もっとも、操作信号波形の対称性に鑑み、「１／４」周期分のマップデータを記憶して且つ、対称性に基づきこれから１回転周期分の操作信号波形を算出するようにしてもよい。

操作信号生成部６４では、電源電圧ＶＤＣとノルムＶｎとに基づき、変調率を算出し、これに応じて、該当する操作信号波形を選択する。ここで、上記変調率の上限は、矩形波制御時の変調率である「１．２７」とされている。このため、変調率が最大値「１．２７」となる場合には、操作信号波形として、矩形波制御時の波形である電気角の１回転周期に高電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｐがオン状態とされる期間と低電位側のスイッチング素子Ｓ＊ｎがオン状態とされる期間との一対の期間について、それぞれ１回ずつとする波形（１パルス波形）が選択される。

こうして操作信号波形が選択されると、操作信号生成部６４では、この波形の出力タイミングを上記位相設定部６２の設定する位相δに基づき設定することで、操作信号を生成する。

「異常診断処理」
上記電流フィードバック制御部５０およびトルクフィードバック制御部６０の処理によれば、モータジェネレータ１０のトルクをトルク指令値Ｔｒに制御することができる。ただし、モータジェネレータ１０の実際のトルクがトルク指令値Ｔｒから大きく乖離する異常の有無を判断することがＭＧＥＣＵ３０等の信頼性の観点から望ましい。そこで本実施形態では、トルクの推定値とトルク指令値Ｔｒとの乖離度合いに基づき、異常の有無を診断する。

ここで、トルクの推定は、上記制御用トルク推定部６１によって推定される制御用推定トルクＴｅとは相違するものを用いる。これは、制御用推定トルクＴｅは、モータジェネレータ１０の永久磁石の磁束が減少する異常時等において、実際のトルクを高精度に表現したものとならないためである。

図３に、本実施形態にかかる診断に用いる推定トルク（診断用推定トルクＴｄｅ）の算出処理の手順を示す。この処理は、マイコン３２において、たとえば所定周期でくり返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ１０において、実電流ｉｄ，ｉｑと、回転角度θとを取得する。続くステップＳ１２においては、インバータＩＮＶの出力電圧のベクトルノルムを取得する。この処理は、電流フィードバック制御部５０による制御がなされている場合には、フィードバック制御部５４，５５の出力する指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒのベクトルノルムを取得する処理となる。一方、トルクフィードバック制御部６０による制御がなされている場合には、ノルム設定部６３によって設定されるノルムＶｎを取得する処理となる。続くステップＳ１４においては、電気角速度ωを算出する。続くステップＳ１６においては、実電流ｉｄ，ｉｑのベクトルと指令電圧との位相差Δを算出する。ここで、実電流ｉｄ，ｉｑの位相は、たとえば「ａｒｃｔａｎ｛ｉｑ／（−ｉｄ）｝」によって算出すればよい。また、指令電圧の位相は、位相設定部６２の出力する位相δとすればよい。続くステップＳ１８においては、実効電力ＥＰを算出する。これは、「ＥＰ＝Ｖｎ・Ｉａ・ｃｏｓΔ」である。なお、ここでは、電流ベクトルのノルムＩａを用いている。続くステップＳ２０においては、診断用推定トルクＴｄｅを、実効電力ＥＰを電気角速度ωで除算することで算出する。ここで、実効電力ＥＰを用いるのは、モータジェネレータ１０に出力される電力のうち、トルクに寄与するのは実効電力部分であることに鑑み、モータジェネレータ１０に出力される電力のうちの無効電力分を除外するためである。

なお、上記ステップＳ２０の処理が完了する場合、この一連の処理を一旦終了する。

図４に、本実施形態にかかる診断処理の手順を示す。この処理は、マイコン３０によってたとえば所定周期で繰り返し実行される。

この一連の処理では、まずステップＳ３０において、ＨＶＥＣＵ３２からトルクの基本指令値Ｔｒ０を受信する。続くステップＳ３２においては、基本指令値Ｔｒ０を補正することで、トルク指令値Ｔｒを算出する。これは、基本指令値Ｔｒ０に、モータジェネレータ１０の電気損失を補償するための補正量Ｔｌｅと、モータジェネレータ１０の機械損失を補償するための補正量Ｔｌｍと、エンジン１６側からモータジェネレータ１０の回転軸１０ａに加えられる周期的な負荷トルクを補償するための補正量Ｔｂとを加算することで行うことができる。

ここで、モータジェネレータ１０の電気損失は、回転子や固定子の銅損や、鉄損等である。一方、モータジェネレータ１０の機械損失は、回転軸１０ａとその軸受け部分との摩擦等、機械的な要因により生じる損失等である。また、負荷トルクとは、クランク軸の回転に伴ってエンジン１６内のピストンが上昇、下降を周期的に繰り返す際に生じる回転を妨げる力のことである。なお、負荷トルクは、クラッチＣ２の締結状態時に限って生じるものである。

上記電気損失を補償するための補正量Ｔｌｅは、たとえばモータジェネレータ１０のトルク、電気角速度ωおよび電源電圧ＶＤＣに応じてマップ演算すればよい。また、機械損失を補償するための補正量Ｔｌｍや負荷トルクを補償するための補正量Ｔｂは、電気角速度等に応じてマップ演算すればよい。

続くステップＳ３４では、トルクフィードバック制御部６０による制御時にはノルムＶｎを算出し、電流フィードバック制御部５０による制御時には指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒを算出する。この処理は、先の図２に示すノルム設定部６３の処理や、指令電流設定部５１の処理である。本実施形態では、この図に示す一連の処理の周期を、位相δや、指令電圧ｖｄｒ、ｖｑｒの更新周期よりも長く設定している。換言すれば、ノルムＶｎや指令電流ｉｄｒ，ｉｑｒの更新処理を、位相δや指令電圧ｖｄｒ，ｖｑｒの更新周期よりも長く設定している。続くステップＳ３６においては、診断用推定トルクＴｄｅを取得する。

そしてステップＳ３８においては、診断用推定トルクＴｄｅとトルク指令値Ｔｒとの差の絶対値が規定値ΔＴ未満であるか否かを判断する。この処理は、モータジェネレータ１０の実際のトルクがトルク指令値Ｔｒに制御されているか否かを判断するためのものである。ここで規定値ΔＴは、フィードバック制御が正常になされている場合に生じうる実際のトルクとトルク指令値Ｔｒとの差の上限値と、診断用推定トルクＴｄｅの推定誤差との和よりも大きい値に設定される。そして、ステップＳ３８において肯定判断される場合、ステップＳ４０において正常判断される一方、否定判断される場合、ステップＳ４２において、モータジェネレータ１０の実際のトルクがトルク指令値Ｔｒから大きく乖離する異常が生じていると判断する。ちなみに、異常判断される場合、たとえばインバータＩＮＶのスイッチング素子ｇ＊＃を全てオフ操作する処理（インバータＩＮＶのシャットダウン処理）や、ＨＶＥＣＵ３８に通知する処理等を行う。

なお、上記ステップＳ４０，Ｓ４２の処理が完了する場合には、この一連の処理を一旦終了する。

このように、本実施形態では、診断用推定トルクＴｄｅを用いることで、トルクの異常の有無を高精度に診断することができる。特に、診断用推定トルクＴｄｅは、直流成分を用いて算出されるものであるため、トルクフィードバック制御部６０による処理がなされている場合等にあって、６次の脈動成分を抑制しやすい。このため、ローパスフィルタ５２，５３等を用いることで、直流成分の脈動成分を平滑化する処理が容易であるためである。

ちなみに、フィードバック制御量として診断用推定トルクＴｄｅを採用しない理由は、演算負荷が大きくなるためである。すなわち、診断用推定トルクＴｄｅの算出には、１電気角周期よりも短い時間間隔で変動する電気角速度ωを算出することが望ましいが、短い時間間隔で変動する電気角速度ωの算出処理を行う場合、演算負荷が大きくなる。これは、回転角度センサ２６の検出値に電気角に依存した誤差があるためであり、短い時間間隔で変動する電気角速度ωを精度良く算出するには、この誤差を補正したうえで回転角度の変化速度を算出する必要があるためである。
＜第２の実施形態＞
以下、第２の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図５に、本実施形態のシステム構成を示す。なお、図５において、先の図１に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。

本実施形態にかかるＭＧＥＣＵ３０は、制御用マイコン３４と監視用マイコン３６とを備えている。ここで、制御用マイコン３４は、中央処理装置（ＣＰＵ３４ａ）や、ＲＯＭ３２ｂ、ＲＡＭ３２ｃ等を備えており、ＲＯＭ３２ｂに記憶されたプログラムをＣＰＵ３２ａによってソフトウェア処理するソフトウェア処理手段である。詳しくは、各種センサの検出値を入力とし、これに基づき上記操作信号ｇ＊＃を生成して出力する処理を行う。すなわち、先の図２に示した電流フィードバック制御部５０やトルクフィードバック制御部６０は、いずれも制御用マイコン３４によって構成される。

一方、監視用マイコン３６は、中央処理装置（ＣＰＵ３６ａ）や、ＲＯＭ３６ｂ、ＲＡＭ３６ｃ等を備えており、ＲＯＭ３６ｂに記憶されたプログラムをＣＰＵ３６ａによってソフトウェア処理するソフトウェア処理手段である。詳しくは、ＨＶＥＣＵ３８と通信したり、制御用マイコン３４を監視したりする。

そして、図示されるように、本実施形態では、制御用マイコン３４は、ＲＯＭ３４ｂに格納された診断用推定トルク算出プログラムを実行することで、診断用推定トルクＴｄｅを算出する。一方、監視用マイコン３６は、ＲＯＭ３６ｂに格納されたトルク指令値Ｔｒ算出プログラムを実行し、トルク指令値Ｔｒを算出するとともに、診断用プログラムを実行することで、診断用推定トルクＴｄｅを制御用マイコン３４から受信し、これをトルク指令値Ｔｒと比較することで異常の有無を診断する。

ここで、診断用推定トルクＴｄｅの算出には、電流の検出値が必要であるが、これは制御用マイコン３４にのみ入力されるものである。また、インバータＩＮＶの出力電圧は、モータジェネレータ１０のトルク制御のための操作量であり、制御用マイコン３４によって算出されるものである。このため、これら電流や出力電圧が必要とされる診断用推定トルクＴｄｅの算出処理を、監視用マイコン３６で行う場合には、制御用マイコン３４と監視用マイコン３６との通信データ量が増加する。この点、本実施形態では、制御用マイコン３４によって診断用推定トルクＴｄｅを算出することで、通信データ量の増加を抑制することができる。
＜第３の実施形態＞
以下、第３の実施形態について、先の第１の実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。

図６に、本実施形態のシステム構成を示す。なお、図６において、先の図５に示した部材に対応するものについては、便宜上同一の符号を付している。

本実施形態では、制御用マイコン３４のみならず、監視用マイコン３６についても、各種センサ値が入力される構成とした。そして、監視用マイコン３６に、診断用推定トルクＴｄｅを算出する機能を備えた。

図７に、監視用マイコン３６によってなされる診断用推定トルクの算出処理のうち、特に制御用マイコン３４によって電流フィードバック制御部５０の処理がなされているときの処理の手順を示す。この処理は、監視用マイコン３６によって、たとえば所定周期でくり返し実行される。なお、図７において、先の図３に示した処理に対応するものについては、便宜上同一のステップ番号を付している。

この一連の処理では、ステップＳ１０の処理の後、ステップＳ１２ａにおいて、指令電圧ｖｄｒ，ｖｑｒを制御用マイコン３４から受信する。このように、監視用マイコン３６に電流の検出値等が入力される構成であっても、指令電圧ｖｄｒ，ｖｑｒは制御用マイコン３４によって算出される。このため、これを監視用マイコン３６において別途算出する場合、演算負荷をいたずらに大きくするなどの不都合が生じうる。この点、本実施形態では、監視用マイコン３６の演算負荷の増加を極力抑制することができる。
＜その他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。

「トルク推定手段について」
ｄｑ軸上の電流（実電流ｉｄ，ｉｑ）に基づきベクトルノルムを算出するものに限らず、たとえばαβ軸上で電流ベクトルのノルムを算出するものであってもよい。この際、電流ベクトルの位相については、電流ベクトルの方向と回転角度θから把握されるｄ軸方向よりも９０度進角した方向との位相差として算出すればよい。

さらに、実効電力を算出する手段と、算出された実効電力を電気角速度ωで除算することで診断用推定トルクＴｄｅを算出する手段とを備えるものに限らない。たとえば、実電流のベクトルノルムＩａ、ノルムＶｎ、位相差Δおよび電気角速度ωと、診断用推定トルクＴｄｅとの関係を定めたマップを備え、ベクトルノルムＩａ、ノルムＶｎ、位相差Δおよび電気角速度ωを入力として診断用推定トルクＴｄｅをマップ演算するものであってもよい。

「診断手段について」
診断用推定トルクＴｄｅとトルク指令値Ｔｒとの比較を行うものに限らない。たとえば、制御用推定トルクＴｅと診断用推定トルクＴｄｅとの比較を行うものであってもよい。この場合、モータジェネレータ１０の永久磁石の磁束が減少する異常によって制御用推定トルクＴｅが正常なトルクを推定できない等、フィードバック制御の演算系の異常を検出することなどが可能となる。

「トルク指令値Ｔｒについて」
機械損失を補償するための補正量Ｔｌｍ、モータ損失を補償するための補正量Ｔｌｅ、および負荷トルクを補償するための補正量Ｔｂによって補正された基本指令値Ｔｒ０に限らない。たとえばこれら３つの補正量のいずれか１つのみによって補正されたものであってもよい。またたとえば、ＨＶＥＣＵ３８からの指令が回転速度の指令値である場合、これに応じてＭＧＥＣＵ３０においてトルク指令値Ｔｒを算出するようにしてもよい。

「交流電圧印加回路について」
交流電圧印加回路としては、直流電圧源の正極および負極のそれぞれに回転機の端子を選択的に接続するスイッチング素子を備える直流交流変換回路（インバータＩＮＶ）に限らない。たとえば特願２００８−３０８２５号に記載されているように、回転機の各端子に接続されるコンバータであってもよい。

「回転機について」
パラレルハイブリッド車の主機に限らず、たとえばパラレルシリーズハイブリッド車の主機であってもよい。また、ハイブリッド車にも限らず、車載主機のエネルギ供給源として電気エネルギを蓄積する手段のみを備える電気自動車や燃料電池車に搭載される主機であってもよい。もっとも、主機にも限らない。

永久磁石を備える同期機としては、ＩＰＭＳＭに限らず、たとえば表面磁石同期機（ＳＰＭＳＭ）等であってもよい。

回転機としては３相回転機に限らず、たとえば５相等、４相以上の回転機であってもよい。

上記実施形態では、回転機として、固定子巻線がスター結線されたものを想定したが、これに限らず、デルタ結線されたものであってもよい。

「そのほか」
たとえば、上記第２の実施形態と上記第３の実施形態との双方の異常診断処理を行ってもよい。

１０…モータジェネレータ、１６…エンジン、５６…診断用トルク推定部。

Claims (7)

1. 永久磁石を備える回転機に接続された交流電圧印加回路の出力電圧を操作することで前記回転機のトルクを制御する回転機の制御装置において、
   前記回転機を流れる電流の検出値に基づき、前記回転機の電機子鎖交磁束が特定の値であることを前提に前記回転機の制御用トルクを推定する制御用トルク推定手段と、
   前記回転機のトルクの指令値に応じて前記交流電圧印加回路の出力電圧を操作する電圧操作手段と、を備え、
   前記電圧操作手段は、前記制御用トルク推定手段によって推定される制御用トルクを前記トルクの指令値にフィードバック制御すべく、前記交流電圧印加回路の出力電圧を操作するトルクフィードバック手段を含み、
   前記回転機を流れる電流の検出値に応じた電流のベクトルノルム、前記操作される出力電圧、前記電流のベクトルと前記操作される出力電圧のベクトルとの位相差、および前記回転機の回転速度を入力とし、前記電流のベクトルノルムおよび前記操作される出力電圧の積と前記位相差とから把握される前記交流電圧印加回路の実効電力を前記回転機の電気角速度で除算した値に基づく前記回転機の診断用トルクを推定する診断用トルク推定手段と、
   前記診断用トルク推定手段によって推定される診断用トルクと、前記トルクの指令値との比較に基づき、前記永久磁石の磁力が減少することによる前記回転機の異常の有無を診断する診断手段と、
   を備えることを特徴とする回転機の制御装置。
2. 前記電流のベクトルノルムは、ｄｑ座標成分から算出されることを特徴とする請求項１記載の回転機の制御装置。
3. 前記交流電圧印加回路を操作する演算処理を行う制御用演算処理装置と、
   該制御用演算処理装置を監視する監視用演算処理装置とを備え、
   前記指令値は、前記監視用演算処理装置が算出するものであり、
   前記制御用演算処理装置は、前記診断用トルク推定手段を備え、
   前記監視用演算処理装置は、前記制御用演算処理装置において推定される前記診断用トルクと、前記指令値との比較に基づき前記回転機の異常の有無を診断する機能を有することを特徴とする請求項１又は２記載の回転機の制御装置。
4. 前記交流電圧印加回路を操作する演算処理を行う制御用演算処理装置と、
   該制御用演算処理装置を監視する監視用演算処理装置とを備え、
   前記指令値は、前記監視用演算処理装置が算出するものであり、
   前記制御用演算処理装置は、前記電圧操作手段として、前記トルクの指令値に応じた指令電流に前記回転機を流れる電流をフィードバック制御すべく、前記交流電圧印加回路の出力電圧を操作する手段を備え、
   前記監視用演算処理装置は、前記診断用トルク推定手段として、前記制御用演算処理装置によって算出された前記フィードバック制御のための操作量としての出力電圧と、前記回転機を流れる電流の検出値と、前記電気角速度とを入力として、前記診断用トルクを推定する手段を備えるとともに、前記診断手段として、該推定した診断用トルクと前記指令値との比較に基づき前記回転機の異常の有無を診断する手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
5. 前記トルクの指令値は、前記回転機における電気的な損失を補償すべく基本指令値が補正されたものであり、
   前記診断手段は、前記電気的な損失を補償するための補正のなされた基本指令値と前記推定される診断用トルクとの比較に基づき前記診断を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
6. 前記トルクの指令値は、前記回転機の機械損失を補償すべく基本指令値が補正されたものであり、
   前記診断手段は、前記機械損失を補償するための補正のなされた前記基本指令値と前記推定される診断用トルクとの比較に基づき、前記診断を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。
7. 前記回転機の回転軸には、該回転軸の回転に応じて変動する負荷トルクが付与され、
   前記トルクの指令値は、前記負荷トルクを補償すべく基本指令値が補正されたものであり、
   前記診断手段は、前記負荷トルクを補償するための補正のなされた前記基本指令値と前記推定される診断用トルクとの比較に基づき、前記診断を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の回転機の制御装置。

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