JP2016136803A - 回転電機の制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換回路の再起動時においても、トルクショックを抑制することが可能な回転電機の制御システムを提供する。【解決手段】ＭＧ６０に電気的に接続されたインバータ１０と、ＭＧ６０を流れる電流を検出する電流センサ１３と、インバータ１０を制御する制御装置２０と、を備えるＭＧ６０の制御システムであって、ＭＧ６０の回転子位置と相関がある角度情報を所定の分解能で取得するクランク角センサ５０、を備える。制御装置２０は、クランク角センサ５０により取得された角度情報に基づいて、回転子位置である第１位置θ１を算出する位置算出手段と、インバータ１０を制御するための各相の指令電圧を算出する電圧算出手段と、算出された指令電圧、及び検出された電流に基づいて、回転子位置である第２位置θ２を所定の分解能よりも高い分解能で推定する推定手段と、を備え、第１位置θ１及び第２位置θ２を併用して、インバータ１０を制御する。【選択図】 図１

Description

本発明は、回転電機の制御システムに関する。

近年、モータの制御装置において、回転子位置の検出用センサを用いずに、回転子位置を推定してトルク制御を実施する位置センサレス制御が提案されている。位置センサレス制御では、インバータの停止中にモータが回転していると、インバータの再起動前にモータの回転子位置を知ることができないため、インバータを円滑に再起動できないおそれがある。

そこで、特許文献１に記載のモータ制御装置は、インバータを円滑に再起動させるために、インバータの再起動時にモータが高速回転中か低速回転中かを判定し、高速回転中の場合には、インバータの起動タイミングや、電圧指令を算出する電流制御器のゲインを制御している。また、上記モータ制御装置では、インバータの再起動時に、タイミングやゲインの制御の代わりに、モータの相電流に基づいて初期回転速度を推定したり、モータの電流位相から回転子の初期位置を推定したりしている。

特開２０１１−１５２０４６号公報

特許文献１に記載のモータ制御装置は、インバータの再起動時に、回転子の初期回転速度や回転子の初期位置の推定がずれていると、ずれが収束するまでの間、モータを流れる電流が大きく変動して、トルクショックを抑制できないという問題がある。また、モータの低回転時にインバータを再起動する際は、高回転時のような制御を行わないので、トルクショックを抑制できないおそれがある。

本発明は、上記実情に鑑み、電力変換回路の再起動時においても、トルクショックを抑制することが可能な回転電機の制御システムを提供することを主たる目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記課題を解決するため、回転電機に電気的に接続された電力変換回路と、前記回転電機を流れる電流を検出する電流センサと、前記電力変換回路を制御する制御装置と、を備える回転電機の制御システムであって、前記回転電機の回転子位置と相関がある角度情報を所定の分解能で取得する角度センサ、を備え、前記制御装置は、前記角度センサにより取得された前記角度情報に基づいて、前記回転子位置である第１位置を算出する位置算出手段と、前記電力変換回路を制御するための各相の指令電圧を算出する電圧算出手段と、前記電圧算出手段により算出された前記指令電圧、及び前記電流センサにより検出された前記電流に基づいて、前記回転子位置である第２位置を前記所定の分解能よりも高い分解能で推定する推定手段と、を備え、前記位置算出手段により算出された前記第１位置、及び前記推定手段により推定された前記第２位置を併用して、前記電力変換回路を制御する。

請求項１に記載の発明によれば、角度センサにより回転電機の回転子位置と相関がある角度情報が所定の分解能で取得され、取得された角度情報に基づいて、回転子位置である第１位置が算出される。また、電力変換回路に対する指令電圧と、回転電機を流れる電流とに基づいて、回転子位置である第２位置が上記所定の分解能よりも高い分解能で推定される。そして、第１位置及び第２位置が併用されて、電力変換回路が制御される。このため、第２位置が異常である場合等には、第２位置よりも低い分解能であっても、第１位置を用いることができる。したがって、回転子位置を直接検出する位置センサを用いない制御である位置センサレス制御を、第２位置のみを用いる場合よりも高精度に行うことができる。さらに、第２位置の推定精度が低下する場合でも、第１位置を用いて回転電機を制御することができるため、電力変換回路の再起動時においても、トルクショックを抑制することができる。

また、請求項２に記載の発明は、回転電機に電気的に接続された電力変換回路と、前記回転電機を流れる電流を検出する電流センサと、前記回転電機の回転子位置を検出する位置センサと、前記電力変換回路を制御する制御装置と、を備える回転電機の制御システムであって、前記回転電機の回転子位置と相関がある角度情報を、前記位置センサよりも低い分解能で取得する角度センサ、を備え、前記制御装置は、前記角度センサにより取得された前記角度情報に基づいて、前記回転子位置である第１位置を算出する位置算出手段と、前記電力変換回路を制御するための各相の指令電圧を算出する電圧算出手段と、前記電圧算出手段により算出された前記指令電圧、及び前記電流センサにより検出された前記電流に基づいて、前記回転子位置である第２位置を推定する推定手段と、前記位置センサが故障したことを判定する故障判定手段と、を備え、前記故障判定手段により前記位置センサが故障したと判定された場合に、前記位置算出手段により算出された前記第１位置、及び前記推定手段により推定された前記第２位置を併用して、前記電力変換回路を制御する。

請求項２に記載の発明によれば、位置センサにより回転電機の回転子位置が検出される。また、角度センサにより回転電機の回転子位置と相関がある角度情報が、位置センサよりも低い分解能で取得され、取得された角度情報に基づいて、回転子位置である第１位置が算出される。また、電力変換回路に対する指令電圧と、回転電機を流れる電流とに基づいて、回転子位置である第２位置が推定される。そして、位置センサが故障している場合には、第１位置及び第２位置が併用されて、電力変換回路が制御される。このため、位置センサが故障している場合には、位置センサにより検出された回転子位置よりも低い分解能であっても、第１位置を用いることができる。したがって、位置センサが故障している場合でも、第２位置のみを用いる場合よりも高精度に位置センサレス制御を行うことができる。さらに、位置センサが故障しており、且つ第２位置の推定精度が低下する場合でも、第１位置を用いることができるため、電力変換回路の再起動時においても、トルクショックを抑制することができる。

第１実施形態に係る制御システムの構成を示すブロック図。 （ａ）クランク角センサの検出値から算出した第１位置、及び推定された第２位置を示す図。（ｂ）インバータ再起動後のモータ電流を示す図。 インバータ再起動後のモータ電流を示す図。 第１位置に対応する電流ベクトル、及び第２位置に対応する電流ベクトルを示す図。 第１実施形態に係るモータ制御の処理手順を示すフローチャート。 第２実施形態に係る制御システムの構成を示すブロック図。 （ａ）レゾルバに対するクランク角センサのオフセットを示す図。（ｂ）クランク角センサのオフセットを修正する態様を示す図。 第２実施形態に係るモータ制御の処理手順を示すフローチャート。

以下、本発明に係る回転電機の制御システムを、ハイブリッド車両に搭載されたモータジェネレータ（ＭＧ）の制御システムに適用した各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
まず、図１を参照して、本実施形態に係るＭＧ６０の制御システムの全体構成について説明する。ＭＧ６０（回転電機）は、ハイブリッド車両の主機モータジェネレータ（主機回転電機）であり、その回転軸とエンジンのクランク軸とが直結される。また、ＭＧ６０は、３相の永久磁石同期モータである。

本実施形態に係るＭＧ６０の制御システムは、インバータ１０、電源１２、コンデンサ１１、制御装置２０、及びクランク角センサ５０を備えている。本制御システムは、ＭＧ６０の回転子の位置を直接検出する位置検出センサ（レゾルバ等）を用いずに、ＭＧ６０を制御するセンサレス制御を実施する。

インバータ１０（電力変換回路）は、ＩＧＢＴ等の６個のスイッチング素子により構成された、周知の三相ブリッジ回路であり、ＭＧ６０に電気的に接続されている。各相は上下一対のスイッチング素子が直列に接続された直列体により構成されている。電源１２は、リチウムイオン電池等の高圧の直流電圧源であるが、これに限らず、交流電源と整流回路とから構成されていてもよい。コンデンサ１１は、電源１２とインバータ１０との間における直流電圧の変動を抑制するために、電源１２に並列に設定されている。

電流センサ１３は、ＭＧ６０の各相のコイルを流れる三相の実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを検出するセンサである。

クランク角センサ５０は、クランク軸の回転角を上死点基準で検出するセンサであり、クランク軸と同期して回転するタイミングローターの欠歯の位置を基準として、クランク軸の回転角度を検出するセンサである。

制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＩ／Ｏ等を備えた周知のマイクロコンピュータであり、ＭＧ６０の実トルクＴｒを指令トルクＴｒ＊に制御すべく、インバータ１０を操作する操作信号を生成して出力する。インバータ１０の６個のスイッチング素子を操作する信号が、操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐ，ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎである。

次に、制御装置２０の各機能について説明する。指令電流設定部２１は、指令トルクＴｒ＊に基づいて、ＭＧ６０の回転子の永久磁石に同期して回転する直交座標系、すなわち、ｄｑ座標系上の指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊を設定する。具体的には、指令電流設定部２１は、指令トルクＴｒ＊に対する指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊のマップを用いて、指令トルクＴｒ＊に対応した指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊を設定する。このマップは、予め実験等により作成されている。なお、指令トルクＴｒは、例えばハイブリッドＥＣＵのような上位の制御装置で決定される。

座標変換部２２は、位置推定部３０により推定された回転子の位置である第２位置θ２を用いて、電流センサ１３により検出された実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、ｄｑ軸座標系上の実電流ｉｄ，ｉｑに変換する。すなわち、座標変換部２２は、ＭＧ６０の固定子に固定された三相座標系上の実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、回転子に固定されたｄｑ座標系上の実電流ｉｄ，ｉｑに変換する。

指令電圧算出部２３は、ｄｑ軸座標系上の指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を算出する。具体的には、指令電圧算出部２３は、指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊と実電流ｉｄ，ｉｑとの偏差を積分したものに所定のゲインを乗じて、指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を算出する。座標変換部２４は、ｄｑ座標系上の指令電圧ｖｄ＊，ｖｑ＊を、三相座標系上の指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊に変換する。これにより、インバータ１０を制御するための各相の指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊が算出される。なお、指令電圧算出部２３及び座標変換部２４により電圧算出手段が構成される。

ＰＷＭ信号生成部２５は、インバータ１０の起動許可中に、スイッチング素子のオンオフ信号である、操作信号ｇｕｐ，ｇｖｐ，ｇｗｐ，ｇｕｎ，ｇｖｎ，ｇｗｎを生成して、インバータ１０へ出力する。インバータ１０の起動許可中とは、命令受信部４２が、上位の制御装置によりインバータ１０の起動命令を受けてから停止命令を受けるまでの期間で、且つ停止部４３から停止信号が出力されていない期間である。ＰＷＭ信号生成部２５は、三相の指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊と、電源１２の直流電圧と振幅が比例するキャリア信号との大小関係を比較し、比較結果に応じてスイッチング素子のオンオフを決定する。

また、ＰＷＭ信号生成部２５は、インバータ１０の起動不許可中には、全てのスイッチング素子に対する操作信号をオフ信号にして、インバータ１０を停止させる。これにより、インバータ１０からＭＧ６０への給電が停止される。インバータ１０の起動不許可中とは、命令受信部４２が、上位の制御装置からインバータ１０の停止命令を受けてから起動命令を受けるまでの期間、又は停止部４３から停止信号が出力されている期間である。

座標変換部２６は、ＭＧ６０を流れる実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗを、ＭＧ６０の固定子に固定された直交座標系、すなわちαβ座標系上の実電流ｉα，ｉβに変換する。また、座標変換部２７は、三相座標系上の指令電圧ｖｕ＊，ｖｖ＊，ｖｗ＊を、αβ座標系上の指令電圧ｖα＊，ｖβ＊に変換する。

位置推定部３０（推定手段）は、αβ座標系上の指令電圧ｖα＊，ｖβ＊、及び実電流ｉα，ｉβを入力として、回転子の位置である第２位置θ２を推定する。具体的には、位置推定部３０は、以下の式（１）で示すモータモデル（回転電機モデル）を用いて、第２位置θ２を推定する。

式（１），（２）において、Ｒは抵抗、Ｌｄ，Ｌｑはｄ軸ｑ軸インダクタンス、ＫＥは誘起電圧定数、ωｒｅは回転子の回転角速度、θｒｅは回転子位置、ｐは微分演算子を表す。そして、モータモデル式（１）のうち、式（２）で表すベクトル（ｅα，ｅβ）は、回転子の永久磁石により発生する誘起電圧を拡張した形で表すベクトルであり、拡張誘起電圧と呼ばれるものである。次の式（３）で示すように、ベクトル（ｅα，ｅβ）の位相から回転子位置θｒｅを推定することができる。

位置推定オブザーバ３１は、実電流ｉα，ｉβ、及び指令電圧ｖα，ｖβを入力として、式（１）から、ベクトル（ｅα，ｅβ）を推定する。そして、位置推定オブザーバ３１は、式（３）から、回転子位置θｒｅを推定する。推定した回転子位置θｒｅを第２位置θ２とする。式（１）で用いるモデルパラメータＲ，Ｌｄ，Ｌｑは、予め測定されてパラメータマップ３２に格納されている。また、回転角速度ωｒｅは、前回以前の処理タイミングで推定した第２位置θ２から算出する。具体的には、微分部３４が、以前に推定した第２位置θ２を微分してＬＰＦ３５へ出力し、ＬＰＦ３５が、そこから高調波成分を除去して回転角速度ωｒｅを算出する。なお、ｓはラプラス演算子である。

このように、位置推定部３０により推定された第２位置θ２を用いることで、ＭＧ６０の位置センサレス制御を実施できる。ただし、例えばエンジン走行中におけるＭＧ６０の連れまわり時等、インバータ１０の停止中にＭＧ６０が回転していると、インバータ１０の再起動時に回転子の初期位置がわからない。そのため、図３に示すように、インバータ１０の再起動時に、第２位置θ２の初期値が実際の回転子位置とずれてしまい、第２位置θ２の推定のずれが収束するまでの間、実電流ｉｄ，ｉｑが指令電流ｉｄ＊，ｉｑ＊に追従せず、実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗが大きく変動することが起こる。これに伴い、トルクショックが発生する。

そこで、本実施形態では、回転子位置と相関がある角度情報を取得する角度センサを用いる。具体的には、角度センサとして、ＭＧ６０の回転軸と直結されるクランク軸の回転速度を検出するクランク角センサ５０を用いる。クランク角センサ５０は、基準位置が回転子の基準位置と一致するように、クランク軸に取り付けられている。あるいは、クランク角センサ５０は、クランク角センサ５０の基準位置と回転子の基準位置との差が所定角度になるように、クランク軸に取り付けられていてもよい。

位置算出部４１（位置算出手段）は、クランク角センサ５０により取得された角度情報に基づいて、回転子位置である第１位置θ１を算出する。すなわち、位置算出部４１は、クランク角センサ５０により検出されたクランク角を、ＭＧ６０の極数に応じた電気角に変換して、第１位置θ１を算出する。位置算出部４１は、クランク角センサ５０の基準位置と回転子の基準位置との差が所定角度になっている場合には、所定角度分のオフセットを考慮して第１位置θ１を算出する。ただし、クランク角センサ５０は、本来、ＭＧ６０の回転子位置を検出する用途とは別の用途で用いられる代替センサである。そのため、クランク角センサ５０により検出されるクランク角の分解能は、位置推定部３０により推定される第２位置θ２の分解能よりも低い。

本実施形態において、制御装置２０は、位置算出部４１により算出された第１位置θ１、及び位置推定部３０により推定された第２位置θ２を併用して、インバータ１０を制御する。

具体的には、図２（ａ）に示すように、位置推定オブザーバ３１は、命令受信部４２によりインバータ１０の停止命令が受信された後、命令受信部４２により起動命令が受信された際に、第１位置θ１を第２位置θ２の初期値とする。これにより、図２（ｂ）に示すように、インバータ１０の再起動時に、第２位置θ２の初期値と実際の回転子位置とのずれが抑制され、実電流ｉｕ，ｉｖ，ｉｗの変動が抑制される。ひいては、トルクショックが抑制される。

命令受信部４２（受信手段）は、例えばハイブリッドＥＣＵのような上位の制御装置から、インバータ１０の停止命令及び起動命令を受信する。

また、本実施形態において、制御装置２０は、インバータ１０の起動中にも、第１位置θ１を用いる。具体的には、修正部３３（パラメータ修正手段）は、第１位置θ１と第２位置θ２との比較に基づいて、パラメータマップ３２に格納されているモデルパラメータＲ，Ｌｄ，Ｌｑを修正する。詳しくは、修正部３３は、第１位置と第２位置とが所定値よりも大きくずれたことを条件として、モデルパラメータＲ，Ｌｄ，Ｌｑを修正する。例えば、第１位置θ１を基準として、第２位置θ２を第１位置θ１に近づけるように、モデルパラメータＲ，Ｌｄ，Ｌｑを修正する。

また、停止部４３（停止手段）は、第１位置θ１と第２位置θ２との差分が電気角９０度を超える場合には、インバータ１０を停止させる。すなわち、停止部４３は、第１位置θ１と第２位置θ２との差分が電気角９０度を超える場合には、ＰＷＭ信号生成部２５へ停止信号を送信する。図４に示すように、第１位置θ１と第２位置θ２との差分が電気角９０度を超える場合は、第１位置θ１に対応する電流ベクトルと、第２位置θ２に対応する電流ベクトルとが、９０度以上ずれていることになる。よって、この場合、指令トルクＴｒ＊に対して実トルクＴｒ大きくずれているため、停止部４３は、フェールセーフ制御を実施する。

次に、ＭＧ６０を制御する処理手順について、図５のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、制御装置２０が所定間隔で繰り返し実行する。

まず、インバータ１０の停止命令を受信しているか否か判定する（Ｓ１０）。停止命令を受信していない場合は（Ｓ１０：ＮＯ）、インバータ１０の起動を続け、第２位置θ２を用いて、位置センサレス制御を行う（Ｓ１４）。

一方、インバータ１０の停止命令を受信している場合は（Ｓ１０：ＹＥＳ）、次に、インバータ１０の全てのスイッチング素子にオフ信号を送信して、インバータ１０を停止させる（Ｓ１１）。

続いて、クランク角センサ５０により検出されたクランク角に基づいて算出された第１位置θ１を、第２位置θ２を推定する際の初期値に設定する（Ｓ１２）。

続いて、インバータ１０の起動命令を受信しているか否か判定する（Ｓ１３）。起動命令を受信していない場合は（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１０の処理に戻り、Ｓ１０〜Ｓ１３の処理を繰り返し実行する。一方、起動命令を受信している場合は（Ｓ１３：ＹＥＳ）、インバータ１０を起動し、第１位置θ１を初期値として推定した第２位置θ２を用いて、位置センサレス制御を行う（Ｓ１４）。以上で本処理を終了する。

以上説明した第１実施形態によれば、以下の効果を奏する。

・第２位置θ２が異常である場合等には、第２位置θ２よりも低い分解能であっても、第１位置θ１を用いることができる。したがって、回転子位置を直接検出する位置センサを用いない制御である位置センサレス制御を、第２位置θ２のみを用いる場合よりも高精度に実施することができる。さらに、第２位置θ２の推定精度が低下する場合でも、第１位置θ１を併用してＭＧ６０を制御することができるため、インバータ１０の再起動時においても、トルクショックを抑制することができる。

・インバータ１０の再起動時には、クランク角センサ５０により検出されたクランク角から算出された第１位置θ１を初期値として、回転子位置である第２位置θ２が推定される。したがって、インバータ１０の再起動時に、推定される第２位置θ２と実際の回転子位置とのずれを低減できる。ひいては、インバータ１０の再起動時に、ＭＧ６０を流れる電流の変動を抑制して、トルクショックを抑制することができる。

・式（１）に示すモータモデルを用いて、第２位置θ２が推定される。そして、クランク角センサ５０の検出値に基づいて算出された第１位置θ１と、推定された第２位置θ２とが所定値よりも大きくずれたことを条件として、モータモデルのモデルパラメータが修正される。これにより、第２位置θ２の推定精度を向上させることができる。また、モータパラメータの動的な変化にも対応できる。

・クランク角センサ５０の検出値に基づいて算出された第１位置θ１と、推定された第２位置θ２との差分が、電気角９０度を超える場合には、インバータ１０が停止される。よって、推定された第２位置θ２が明らかに異常な値の場合には、フェールセーフ制御を実施して安全を確保できる。

・角度センサとしてクランク角センサ５０により、ＭＧ２０の回転子位置と相関があるクランク角を検出できる。特に、エンジンのクランク軸とＭＧ２０の回転軸とが直結したハイブリッド車両の場合、クランク軸とＭＧ２０の回転子は同期して回転するため、クランク角センサ５０の検出値から、回転子位置である第１位置θ１を容易に算出することができる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について、第１実施形態と異なる点を図６を参照しつつ説明する。第２実施形態では、ＭＧ６０の回転子位置を検出する位置センサとしてレゾルバ６１を用いる。レゾルバ６１は高精度且つ高分解能なセンサであり、レゾルバ６１の検出精度及び分解能は、クランク角センサ５０の検出精度及び分解能よりも高い。

第２実施形態に係る制御装置２０ａは、通常時において、レゾルバ６１により検出された回転子位置θを用いてインバータ１０を制御し、位置センサレス制御を実施しない。そして、制御装置２０ａは、レゾルバ６１が故障した場合に、第１実施形態に係る制御装置２０と同様に、回転子位置である第２位置θ２を推定して位置センサレス制御を行う。

本実施形態に係る制御装置２０ａは、第１実施形態に係る制御装置２０の各機能に加えて、故障判定部４５及びオフセット修正部４４の機能を備える。

故障判定部４５（故障判定手段）は、レゾルバ６１が故障したことを判定する。例えば、故障判定部４５は、レゾルバ６１から回転子位置θに応じた信号が入力されない場合には、レゾルバ６１が故障したと判定し、レゾルバ６１から回転子位置θに応じた信号が正常に入力される場合には、レゾルバ６１が正常であると判定する。

故障判定部４５は、レゾルバ６１が正常に動作している場合、レゾルバ６１により検出された回転子位置θを、オフセット修正部４４、座標変換部２２及び２４へ出力する。また、故障判定部４５は、レゾルバ６１が故障している場合、位置推定の開始信号を位置推定オブザーバ３１へ送信する。位置推定オブザーバ３１は、位置推定の開始信号を受けて、第１実施形態と同様に、回転子位置である第２位置θ２の推定を開始する。

座標変換部２２及び２４は、レゾルバ６１が正常に動作している場合には、レゾルバ６１により検出された回転子位置θを用いて座標変換を行う。また、座標変換部２２及び２４は、レゾルバ６１が故障している場合には、位置推定部３０により推定された第２位置θ２を用いて座標変換を行う。

オフセット修正部４４（位置修正手段）は、レゾルバ６１が正常に動作している場合に、レゾルバ６１により検出された回転子位置θに基づいて、位置算出部４１により算出される第１位置θ１ａを修正して、回転子位置θとずれのない第１位置θ１ｂを算出する。

レゾルバ６１及びクランク角センサ５０を取り付ける際に、レゾルバ６１の基準位置とクランク角センサ５０の基準位置とがずれていると、図７（ａ）に示すように、回転子位置θと第１位置θ１ａとにはずれが生じる。また、エンジンのクランク軸とＭＧ２０の回転軸とがクラッチで切断及び締結される構成の場合、レゾルバ６１とクランク角センサ５０の基準位置とを合わせて取り付けていても、クラッチによる切断及び締結する度に、ずれが生じる。

そこで、図７（ｂ）に示すように、オフセット修正部４４は、定期的に、回転子位置θを基準として、第１位置θ１ａを修正する。具体的には、オフセット修正部４４は、レゾルバ６１がＺ信号を受信して回転子位置θをクリアするタイミング、すなわちレゾルバ６１の電気角１周期ごとのタイミングで、第１位置θ１ａを修正して第１位置θ１ｂを算出する。

制御装置２０ａは、レゾルバ６１が故障している場合に、第１実施形態と同様に、オフセット修正部４４により算出された第１位置θ１ｂ、及び位置推定部３０により推定された第２位置θ２を併用して、インバータ１０を制御する。

次に、ＭＧ６０を制御する処理手順について、図８のフローチャートを参照して説明する。本処理手順は、制御装置２０ａが所定間隔で繰り返し実行する。

まず、レゾルバ６１が故障しているか否か判定する（Ｓ２０）。レゾルバ６１が正常に動作している場合は（Ｓ２０：ＮＯ）、レゾルバ６１により検出された回転子位置θを用い（Ｓ２１）、レゾルバ６１に対するクランク角センサ５０のずれであるオフセットを修正し、第１位置θ１ｂを算出する（Ｓ２２）。そして、回転子位置θを用いて、インバータ１０を制御する（Ｓ２３）。

一方、レゾルバ６１が故障している場合は（Ｓ２０：ＹＥＳ）、Ｓ２４〜Ｓ２８において、図５のフローチャートのＳ１０〜Ｓ１４と同様の処理を行う。Ｓ２６では、Ｓ２２において修正した第１位置θ１ｂを用いる。以上で本処理を終了する。

以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するとともに、以下の効果を奏する。

・レゾルバ６１が故障している場合には、レゾルバ６１により検出された回転子位置θよりも低い分解能であっても、第１位置θ１ｂを用いることができる。したがって、レゾルバ６１が故障している場合でも、第２位置θ２のみを用いる場合よりも高精度に位置センサレス制御を行うことができる。さらに、レゾルバ６１が故障しており、且つ第２位置θ２の推定精度が低下する場合でも、第１位置θ１ｂを用いることができるため、インバータ１０の再起動時においても、トルクショックを抑制することができる。

・レゾルバ６１が正常に動作しているときにレゾルバ６１により検出される回転子位置θに基づいて、クランク角センサ５０の検出値に基づいて算出された第１位置θ１ａが修正される。これにより、レゾルバ６１とクランク角センサ５０との取り付け位置関係を事前に把握していない場合でも、レゾルバ６１により検出される回転子位置θと、第１位置θ１ｂとの位相を一致させることができる。また、エンジンのクランク軸とＭＧ２０の回転軸との間にクラッチが設けられている車両にも適用することができる。

・レゾルバ６１の位置情報は電気角１周期ごとのタイミングでクリアされるため、このタイミングで第１位置θ１ａを修正することにより、第１位置θ１ｂを容易に算出できる。

（他の実施形態）
・エンジンのクランク軸とＭＧ６０の回転軸とが直結していなくてもよい。この場合でも、エンジンのクランク軸とＭＧ６０の回転軸との間の歯車比を用いて、クランク角センサ５０により検出されたクランク角から、回転子位置である第１位置θ１，θ１ａを算出できる。

・回転子位置と相関がある角度情報を取得する角度センサとしては、クランク角センサ５０に限らず、車輪速センサでもよい。この場合でも、車軸とＭＧ６０の回転軸との間の歯車比を用いて、車輪速センサにより検出された車輪速から、回転子位置である第１位置θ１，θ１ａを算出できる。

・回転子位置を検出する位置センサはレゾルバ６１に限らず、ホール素子、光エンコーダなどでもよい。

・停止部４３の機能を備えていなくてもよい。すなわち、第１位置θ１と第２位置θ２との差分が電気角９０度を超える場合でも、インバータ１０を停止しなくてもよい。

・修正部３３は、第１位置θ１，θ１ｂと第２位置θ２との比較に基づいて、モデルパラメータＲ，Ｌｄ，Ｌｑを定期的に修正するようにしてもよい。

・修正部３３の機能を備えていなくてもよい。すなわち、モデルパラメータの修正を行わなくてもよい。

・位置推定オブザーバ３１は、命令受信部４２による停止命令の受信の有無に関わらず、命令受信部４２により起動命令が受信された際に、第１位置θ１，θ１ｂを第２位置θ２の初期値としてもよい。

・第２実施形態でレゾルバ６１が故障した場合及び第１実施形態において、位置推定オブザーバ３１は、指令電圧が算出されたことを条件としてインバータの起動を判定し、次の制御周期で第１位置θ１，θ１ｂを第２位置θ２の初期値としてもよい。

・ＭＧ６０は、電気自動車の主機モータジェネレータでもよい。この場合、角度センサとして、車輪速センサを採用できる。

１０…インバータ、１３…電流センサ、２０，２０ａ…制御装置、５０…クランク角センサ、６０…ＭＧ，６１…レゾルバ。

Claims (9)

1. 回転電機（６０）に電気的に接続された電力変換回路（１０）と、前記回転電機を流れる電流を検出する電流センサ（１３）と、前記電力変換回路を制御する制御装置（２０、２０ａ）と、を備える回転電機の制御システムであって、
   前記回転電機の回転子位置と相関がある角度情報を所定の分解能で取得する角度センサ（５０）、を備え、
   前記制御装置は、
   前記角度センサにより取得された前記角度情報に基づいて、前記回転子位置である第１位置を算出する位置算出手段と、
   前記電力変換回路を制御するための各相の指令電圧を算出する電圧算出手段と、
   前記電圧算出手段により算出された前記指令電圧、及び前記電流センサにより検出された前記電流に基づいて、前記回転子位置である第２位置を前記所定の分解能よりも高い分解能で推定する推定手段と、を備え、
   前記位置算出手段により算出された前記第１位置、及び前記推定手段により推定された前記第２位置を併用して、前記電力変換回路を制御する回転電機の制御システム。
2. 回転電機（６０）に電気的に接続された電力変換回路（１０）と、前記回転電機を流れる電流を検出する電流センサ（１３）と、前記回転電機の回転子位置を検出する位置センサ（６１）と、前記電力変換回路を制御する制御装置（２０ａ）と、を備える回転電機の制御システムであって、
   前記回転電機の回転子位置と相関がある角度情報を、前記位置センサよりも低い分解能で取得する角度センサ、を備え、
   前記制御装置は、
   前記角度センサにより取得された前記角度情報に基づいて、前記回転子位置である第１位置を算出する位置算出手段と、
   前記電力変換回路を制御するための各相の指令電圧を算出する電圧算出手段と、
   前記電圧算出手段により算出された前記指令電圧、及び前記電流センサにより検出された前記電流に基づいて、前記回転子位置である第２位置を推定する推定手段と、
   前記位置センサが故障したことを判定する故障判定手段と、を備え、
   前記故障判定手段により前記位置センサが故障したと判定された場合に、前記位置算出手段により算出された前記第１位置、及び前記推定手段により推定された前記第２位置を併用して、前記電力変換回路を制御する回転電機の制御システム。
3. 前記制御装置は、前記電力変換回路の停止命令及び起動命令を受信する受信手段を備え、
   前記推定手段は、前記受信手段により前記停止命令が受信された後、前記受信手段により前記起動命令が受信された際に、前記第１位置を前記第２位置の初期値とする請求項１又は２に記載の回転電機の制御システム。
4. 前記推定手段は、回転電機モデルを用いて前記第２位置を推定し、
   前記制御装置は、
   前記位置算出手段により算出された前記第１位置と、前記推定手段により推定された前記第２位置との比較に基づいて、前記回転電機モデルのパラメータを修正するパラメータ修正手段を備える請求項１〜３のいずれかに記載の回転電機の制御システム。
5. 前記制御装置は、
   前記位置算出手段により算出された前記第１位置と、前記推定手段により推定された前記第２位置との差分が電気角９０度を超える場合に、前記電力変換回路を停止する停止手段を備える請求項１〜４のいずれかに記載の回転電機の制御システム。
6. 前記制御システムは、前記回転電機の回転子位置を検出する位置センサを備え、
   前記制御装置は、前記位置センサが故障したことを判定する故障判定手段を備え、前記故障判定手段により前記位置センサが故障したと判定された場合に、前記位置算出手段により算出された前記第１位置、及び前記推定手段により推定された前記第２位置を併用するものであり、
   前記制御装置は、
   前記位置センサが正常に動作しているときに前記位置センサにより検出される前記回転子位置に基づいて、前記位置算出手段により算出される前記第１位置を修正する位置修正手段を備える請求項１〜５のいずれかに記載の回転電機の制御システム。
7. 前記位置修正手段は、前記位置センサの電気角１周期ごとのタイミングで、前記角度情報を修正する請求項６に記載の回転電機の制御システム。
8. 前記角度センサは、ハイブリッド車両に搭載されたエンジンのクランク軸の回転角度を検出するクランク角センサであり、
   前記回転電機は、前記クランク軸に直結された前記ハイブリッド車両の主機回転電機である請求項１〜７のいずれかに記載の回転電機の制御システム。
9. 前記制御システムは、前記回転電機の回転子位置を検出する位置センサを備え、
   前記制御装置は、前記位置センサが故障したことを判定する故障判定手段を備え、前記故障判定手段により前記位置センサが故障したと判定された場合に、前記位置算出手段により算出された前記第１位置、及び前記推定手段により推定された前記第２位置を併用するものであり、
   前記位置センサは、レゾルバである請求項１〜８のいずれかに記載の回転電機の制御システム。