モータ駆動自動車
【課題】モータの回転子の絶対回転角を示す絶対角信号に異常が生じた場合であってもモータを始動することが可能であり、さらに、始動後において高精度な制御を行い十分な動力性能を得ることが可能なモータ駆動自動車を提供することを目的とする。
【解決手段】モータと、レゾルバと、Ｒ／Ｄコンバータと、Ｒ／Ｄコンバータの出力に基づいてモータを制御するモータ制御装置と、を備えるモータ駆動自動車であって、Ｒ／Ｄコンバータは、相対角信号と、基準信号と、絶対角信号と、を出力し、モータ制御装置は、絶対角信号の異常を検知する異常検知手段と、基準信号および前記相対角信号が正常か否かを判断する判断手段と、を有し、異常検知手段により絶対角信号の異常が検知され、かつ、判断手段により基準信号および相対角信号が正常と判断された場合にモータの制御を開始することを特徴とする。
【解決手段】モータと、レゾルバと、Ｒ／Ｄコンバータと、Ｒ／Ｄコンバータの出力に基づいてモータを制御するモータ制御装置と、を備えるモータ駆動自動車であって、Ｒ／Ｄコンバータは、相対角信号と、基準信号と、絶対角信号と、を出力し、モータ制御装置は、絶対角信号の異常を検知する異常検知手段と、基準信号および前記相対角信号が正常か否かを判断する判断手段と、を有し、異常検知手段により絶対角信号の異常が検知され、かつ、判断手段により基準信号および相対角信号が正常と判断された場合にモータの制御を開始することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転情報を出力するレゾルバと、レゾルバにより出力された回転情報をディジタル変換するＲ／Ｄコンバータと、Ｒ／Ｄコンバータの出力に基づいてモータを制御するモータ制御装置とを備えるモータ駆動自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータによって駆動される電気自動車が広く用いられている。一般に、電気自動車には、モータを制御するモータ制御装置、およびモータの回転情報を出力するレゾルバ、およびモータを制御するための信号を回転情報に基づいて生成し出力するＲ／Ｄコンバータ（レゾルバデジタルコンバータ）が備えられる。モータ制御装置は、Ｒ／Ｄコンバータから出力される信号に基づいてモータの制御を行う。
【０００３】
Ｒ／Ｄコンバータからは、回転子の絶対回転角を示す絶対角信号、回転子の回転角度位置が基準回転角度位置となるごとにパルス信号として出力される基準信号、および回転子の回転方向および回転速度を示す相対角信号が出力される。
【０００４】
回転子が停止している状態から回転を開始させる場合、モータ制御装置は、絶対角信号に基づいて回転子の絶対回転角を取得する。そして、回転を開始するために十分なトルクを回転子が発生するための磁界を絶対回転角に基づいて発生させる。この処理は、回転子の周りに複数設けられた界磁巻線のそれぞれに流す電流を、絶対回転角に基づいて制御することによって行われる。
【０００５】
回転子が回転を開始するとＲ／Ｄコンバータからは相対角信号が出力される。そして、回転子の回転角度位置が基準回転角度位置に達すると、Ｒ／Ｄコンバータからは基準信号が出力される。モータ制御装置は、基準信号および相対角信号に基づいて、基準信号が立ち上がった時から回転子が回転した角度を示す相対回転角を求める。モータ制御装置は、基準回転角と相対回転角とに基づいて回転子の絶対回転角を求め、その絶対回転角に基づいて複数の界磁巻線から回転磁界を発生させる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１１２２８２号公報
【特許文献２】特開２０００−１９２８２９号公報
【特許文献３】特開２００２−３２５４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
Ｒ／Ｄコンバータは、内部の電気回路の異常により、出力される絶対角信号の値が異常となることがある。このような場合、従来の技術ではモータの回転を開始することが困難である。
【０００８】
特許文献１には、回転子の磁極位置を示すセンサ信号に異常が生じた場合に、モータの界磁巻線に現れる電圧またはモータの界磁巻線に流れる電流に基づいて回転子の磁極位置を検出し、その磁極位置に基づいて回転子の制御を行うセンサレス駆動について記載されている。しかし、センサレス駆動では、検出される磁極位置の精度が低下するおそれがあり、十分な動力性能が得られない可能性がある。
【０００９】
特許文献２には、エンジンのクランク軸とモータのロータが同軸上に連結されたハイブリッド車両において、モータのロータ角を検出するレゾルバの異常等でモータの回転角位置が不明な場合、予め学習しておいたクランク角とロータ角の位相変位、およびエンジンのクランク角センサの検出結果に基づいてモータ制御を行うものについて記載されている。しかし、モータの回転状態に基づいた検出結果ではなく、エンジンの回転状態によって間接的に取得された検出結果に基づいてモータ制御を行っているため、検出結果に含まれる誤差が大きくなるおそれある。
【００１０】
本発明は、このような課題に対してなされたものである。すなわち、モータの回転子の絶対回転角を示す絶対角信号に異常が生じた場合であってもモータを始動することが可能であり、さらに、始動後において高精度な制御を行い十分な動力性能を得ることが可能なモータ駆動自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、モータと、前記モータの回転情報を出力するレゾルバと、前記レゾルバにより出力された前記回転情報をディジタル変換するＲ／Ｄコンバータと、前記Ｒ／Ｄコンバータの出力に基づいて前記モータを制御するモータ制御装置と、を備えるモータ駆動自動車であって、前記Ｒ／Ｄコンバータは、相対角信号と、基準信号と、絶対角信号と、を出力し、前記モータ制御装置は、前記絶対角信号の異常を検知する異常検知手段と、前記基準信号および前記相対角信号が正常か否かを判断する判断手段と、を有し、前記異常検知手段により前記絶対角信号の異常が検知され、かつ、前記判断手段により前記基準信号および前記相対角信号が正常と判断された場合に、前記基準信号および前記相対角信号に基づいて前記モータの制御を開始することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るモータ駆動自動車においては、前記モータ駆動自動車は、前記モータとの間でトルクの授受を行うエンジンを備え、前記モータと前記エンジンの少なくとも一方の動力により車輪を駆動して走行するハイブリッド車両であり、前記モータ制御装置は、前記異常検知手段により前記絶対角信号の異常が検知された場合に、前記判断手段は、前記モータ以外の動力により前記モータの回転子を回転させている際に出力される前記基準信号および前記相対角信号が正常か否かを判断することが好適である。
【００１３】
また、本発明に係るモータ駆動自動車においては、発電機と、プラネタリギアユニットと、を備え、前記エンジンは前記プラネタリギアユニットのキャリアに、前記発電機は前記プラネタリギアユニットのサンギアに、前記モータは前記プラネタリギアユニットのリングギアに、それぞれ取り付けられ、前記モータ制御装置は、前記異常検知手段により絶対角信号の異常が検知された場合に、前記エンジンの動力により前記モータを回転させることが好適である。
【００１４】
また、本発明に係るモータ駆動自動車においては、前記モータとは別の第２モータと、プラネタリギアユニットと、を備え、前記モータは発電を行うモータジェネレータであり、前記エンジンは前記プラネタリギアユニットのキャリアに、前記モータは前記プラネタリギアユニットのサンギアに、前記第２モータは前記プラネタリギアユニットのリングギアに、それぞれ取り付けられ、前記モータ制御装置は、前記異常検知手段により絶対角信号の異常が検知された場合に、前記第２モータの動力により前記モータを回転させることが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、モータの回転子の絶対回転角を示す絶対角信号に異常が生じた場合でも、基準信号および相対角信号が正常であれば、モータ制御を開始することができる。そして、モータ制御を開始した後においては、基準信号および相対角信号に基づくモータ制御を行うことができる。これによって、特許文献１、特許文献２等に記載されている技術に比して、精度の高いモータ制御を行うことができると共に、十分な動力性能を得ることが可能なモータ駆動自動車を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に本発明の実施形態に係る電気自動車駆動システム１００の構成を示す。電気自動車駆動システム１００は、フロントモータ１０、前輪トルク伝達部１８、前輪２０、回転検出部２２、リアモータ３２、電力回路３４、後輪トルク伝達部３６、後輪３８、回転検出部４０、制御部４２および操作部４４を備えて構成される。電気自動車駆動システム１００は、フロントモータ１０によって前輪２０を駆動し、リアモータ３２によって後輪３８を駆動するものである。
【００１７】
図２にフロントモータ１０の断面図を示す。この断面図は、モータシャフト１６の延伸方向に垂直な断面でフロントモータ１０を切断したものである。フロントモータ１０は、筐体１２、回転子１４、モータシャフト１６、界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷを備える。筐体１２は、モータシャフト１６を中心軸とした略円筒形状を有する。回転子１４は、回転子本体ＲＢ、永久磁石Ｍｇを備える。回転子本体ＲＢは非磁性材料によって略円柱状に形成される。回転子本体ＲＢには、中心軸方向に凸のＶ字を描く永久磁石Ｍｇの対が、回転子本体ＲＢ断面の外周円の同心円上に所定の間隔を以て配置される。隣接する永久磁石Ｍｇの対は、互いに極性が異なる磁極を形成する。図２では、８対の永久磁石Ｍｇが配置された例を示し、図中の符号ＮおよびＳは磁極位置およびその極性を示す。ただし、基準となるＮ極の磁極についてはＮ０を以て示す。また、回転子１４の中心軸にはモータシャフト１６が取り付けられる。
【００１８】
なお、ここでは８対の永久磁石Ｍｇを設け、各対がＶ字形状を形成する回転子１４について採り上げたが、回転子の構成はこのようなものに限られず、フロントモータ１０に要求される性能に応じた構成を適用することができる。例えば、永久磁石を回転子の表面に配置したものを適用してもよい。また、永久磁石を用いない、かご型回転子を適用してもよい。
【００１９】
回転子１４の絶対回転角φは、回転子１４の中心軸および基準の磁極Ｎ０を含み、回転子１４の中心軸を一辺とする面Ｓφが、筐体１２の中心軸を含み筐体１２に固定して定義された基準面Ｓ０となす角φとして定義される。
【００２０】
界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷは、１２０°の角度を隔てて筐体１２の内側の壁面に取り付けられる。ここでは、界磁巻線Ｕを基準面Ｓ０上に取り付ける。このような構成によれば、界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷに電力回路３４から３相交流電流を流すことによって筐体１２内部に回転磁界を発生させることができる。
【００２１】
なお、界磁巻線の数はフロントモータ１０に要求される性能に応じて任意に決定することができる。この場合、各界磁巻線に流す電流の位相を界磁巻線の数および配置に応じて決定することで回転磁界を発生させる。
【００２２】
回転子１４は、筐体１２内部に発生した回転磁界に応じてトルクを発生して回転し、そのトルクをモータシャフト１６を介して前輪トルク伝達部１８に与える。前輪トルク伝達部１８はモータシャフト１６から与えられたトルクを前輪２０に伝え前輪２０を駆動する。
【００２３】
回転検出部２２はフロントモータ１０に取り付けられる。回転検出部２２は、レゾルバ２４、基準信号検知器２８、およびＲ／Ｄコンバータ３０を備えて構成される。
【００２４】
レゾルバ２４は、回転子１４の絶対回転角φを求めるための励磁信号Ｈ、リファレンス信号ＣおよびＳをＲ／Ｄコンバータ３０に出力する。レゾルバ２４としては、回転子１４が停止している状態においても励磁信号Ｈ、リファレンス信号ＣおよびＳを出力するものを適用する。
【００２５】
図３にレゾルバ２４の構成例を示す。レゾルバ２４は、励磁信号発生部２４−１、モータシャフト１６に取り付けられたレゾルバロータ２６、レゾルバロータ２６の周りに所定の位置関係を以て配置された励磁用信号巻線２４−２、ならびに２つの検知用信号巻線２４−３および２４−４を備えて構成される。レゾルバロータ２６は、磁性体で形成され、モータシャフト１６に関して回転非対称な形状を有する。励磁信号発生部２４−１は、励磁用信号巻線２４−２に正弦波電圧を印加し磁界を発生させる。また、励磁用信号巻線２４−２に印加する電圧と同位相の正弦波信号である励磁信号ＨをＲ／Ｄコンバータ３０に出力する。
【００２６】
レゾルバロータ２６は、モータシャフト１６が回転すると共に回転する。励磁用信号巻線２４−２が発生した磁界の強度はレゾルバロータ２６が回転すると共に変化を受ける。検知用信号巻線２４−３および２４−４は変化を受けた磁界に基づいた信号を発生し、それぞれリファレンス信号ＣおよびＳとしてＲ／Ｄコンバータ３０に出力する。
【００２７】
レゾルバロータ２６の断面形状を楕円形状とし、励磁用信号巻線２４−２、検知用信号巻線２４−３および２４−４をレゾルバロータ２６の周りに９０°の間隔を以て配置した場合について説明する。この場合、励磁用信号巻線２４−２に正弦波電圧Ｖ０を印加すると、検知用信号巻線２４−３および２４−４には、それぞれ、レゾルバロータ２６の回転角度位置θの三角関数で変調された電圧Ｖ１および電圧Ｖ２が現れる。したがって、励磁用信号巻線２４−２に印加する電圧、検知用信号巻線２４−３に現れる電圧Ｖ１、および検知用信号巻線２４−４に現れる電圧Ｖ２による演算に基づいて、レゾルバロータ２６の回転角度位置θ、すなわち、回転子１４の絶対回転角φを求めることができる。
【００２８】
基準信号検知器２８は、回転子１４が回転している状態において、回転子１４の回転角度位置が基準回転角度位置に達するごとに単発パルス波形の基準信号ＺをＲ／Ｄコンバータ３０に出力する。
【００２９】
Ｒ／Ｄコンバータ３０は、基準信号Ｚの波形を調整し制御部４２に出力する。また、リファレンス信号ＣおよびＳをパルス信号に変換し、それぞれ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号としてＲ／Ｄコンバータ３０に出力する。Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号は回転子１４が１回転するごとに所定の数のパルス波形を示す。また、Ａ相パルス信号とＢ相パルス信号との間には所定の位相差が設けられる。Ｒ／Ｄコンバータ３０は、さらに、絶対回転角φを示す絶対角信号ＣＳを、励磁信号Ｈ、リファレンス信号ＣおよびＳに基づく演算により生成し、制御部４２に出力する。
【００３０】
リアモータ３２は、電力回路３４から出力される電力に基づいてトルクを発生して回転し、そのトルクを後輪トルク伝達部３６に与える。後輪トルク伝達部３６はリアモータ３２から与えられたトルクを後輪３８に伝え後輪３８を駆動する。回転検出部４０は、リアモータ３２に取り付けられ、リアモータ３２の回転状態を示す信号を制御部４２に出力する。
【００３１】
リアモータ３２および回転検出部４０としては、それぞれ、フロントモータ１０および回転検出部２２と同一の構成および機能を有するものを適用することができる。
【００３２】
制御部４２は、回転検出部２２および４０から出力される信号に基づいて電力回路３４を制御する。電力回路３４は、制御部４２の制御に基づいて、フロントモータ１０およびリアモータ３２に電力を供給する。電力回路３４は、電池、電圧を調整する昇降圧コンバータ回路、交流電力を直流電力に変換し直流電力を交流電力に変換するインバータ回路等によって構成することができる。
【００３３】
操作部４４は、イグニッションキー、アクセルペダル、ブレーキペダル等を含む。操作部４４は、車両の走行状態を制御するための操作情報を運転者の操作に従って生成し、制御部４２に出力する。
【００３４】
電気自動車駆動システム１００が車両を駆動する動作について図４のフローチャートを参照しつつ説明する。制御部４２は、操作部４４から車両の走行を開始する旨の操作情報を取得すると、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かを判定する（Ｓ１０１）。ここで、絶対角信号ＣＳの値が異常であるとは、絶対角信号ＣＳの値が制御部４２が検知できない値であること、または、検知できる値であってもそれが示す絶対回転角φの値が設計で定められた範囲外であることをいう。この判定は、例えば、絶対角信号ＣＳの大きさが十分であるか否か、絶対角信号ＣＳが示す絶対回転角φが所定の範囲内にあるか否か等に基づいて行うことができる。
【００３５】
制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常でないと判定したときは、回転子１４を回転させるための磁界が界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷから発せられるよう、絶対角信号ＣＳが示す絶対回転角φに基づいて電力回路３４を制御する（Ｓ１０２）。例えば、回転子１４が図２に示される状態にあるときは、界磁巻線Ｕの回転子１４に近い側の端にＳ極が現れるよう界磁巻線Ｕから磁界を発生させることにより、磁極Ｎ０が界磁巻線Ｕに引きつけられる方向、すなわち時計回りに回転子１４を回転させることができる。
【００３６】
ステップＳ１０２によって回転子１４は回転を開始し、前輪トルク伝達部１８にトルクを与える。前輪トルク伝達部１８は、回転子１４から与えられたトルクを前輪２０に伝達し、車両は走行を開始する。また、基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。制御部４２はステップＳ１０４の処理に移行する。
【００３７】
一方、制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常であると判定したときは、車両を走行させるための電力がリアモータ３２に出力されるよう電力回路３４を制御する（Ｓ１０３）。電力回路３４の制御は、リアモータ３２に取り付けられた回転検出部４０から出力される信号に基づいて行う。リアモータ３２は、これによって回転を開始し後輪トルク伝達部３６にトルクを与える。後輪トルク伝達部３６は、リアモータ３２から与えられたトルクを後輪３８に伝達する。車両は走行を開始し後輪３８と共に前輪２０が回転する。前輪２０は前輪トルク伝達部１８にトルクを与え、フロントモータ１０の回転子１４は、前輪トルク伝達部１８からトルクを取得して回転する。基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。制御部４２はステップＳ１０４の処理に移行する。
【００３８】
制御部４２は、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。ここで、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常であるとは、これらの信号の値が制御部４２が検知できる値であることをいう。この判定は、例えば、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号の値が、それぞれ所定の範囲内にあるか否かに基づいて行うことができる。制御部４２は、これらの信号の値が正常である場合には、後述の通常制御に移行する（Ｓ１０５）。一方、これらの信号のうちいずれかの値が異常である場合には処理を終了する。
【００３９】
ステップＳ１０１〜Ｓ１０５に従う処理においては、絶対角信号ＣＳの値が異常でないときは、絶対角信号ＣＳに基づいてフロントモータ１０の回転を開始することにより車両を走行させる。そして、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号の値が正常である場合には制御部４２は通常制御を実行する。一方、絶対角信号ＣＳの値が異常であるときは、リアモータ３２の回転を開始することにより車両を走行させる。そして、車両の走行に伴って前輪２０を回転させることにより回転子１４を回転させる。このとき、回転子１４の回転によって出力された基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号の値が正常である場合には制御部４２は通常制御を実行する。
【００４０】
このような処理によれば、絶対角信号ＣＳに異常が生じた場合であっても、制御部４２に通常制御を実行させることができる。通常制御は、後述のように、絶対角信号ＣＳを必要としない制御である。したがって、通常制御に移行した後は、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かに関わらず車両の走行制御を行うことができ、十分な動力性能を得ることができる。
【００４１】
通常制御において制御部４２は、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号に基づいて回転子１４の回転速度を求め、回転速度が所定の閾値ＶＴｈ未満であるか否かを判定する。
【００４２】
制御部４２は回転速度が閾値ＶＴｈ未満であるときはＰＷＭ制御（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を行う。ここで、ＰＷＭ制御とは、界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷに矩形波電流を流し、各界磁巻線に流れる矩形波電流のデューティ比を変化させることによりフロントモータ１０に与える電力を調整する制御をいう。矩形波電流の周期は回転子１４の回転周期より短いものとする。
【００４３】
制御部４２は、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を計数することにより、基準絶対回転角φ０を基準とした回転子１４の相対回転角Δを求める。そして、基準信号Ｚが立ち上がるごとに相対回転角Δを零とし、絶対回転角φをφ＝φ０＋Δとして求める。また、制御部４２は、操作部４４が出力する操作情報に基づいて、回転子１４に発生させるトルク等を示す目標回転状態を決定する。そして、回転子１４を目標回転状態とする回転磁界を発生させるための電流が界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷに流れるよう、求められた絶対回転角φに基づいて電力回路３４を制御する。これによって、回転子１４の絶対回転角φに応じた適切な回転磁界を発生させ、回転子１４の回転状態を制御することができる。
【００４４】
一方、制御部４２は、回転速度が閾値ＶＴｈ以上であるときは矩形制御を行う。ここで、矩形制御とは、界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷに基本波成分の位相が互いに１２０°異なる３相の矩形波電流を流し、各界磁巻線に流れる矩形波電流の波高値を変化させることによりモータに与える電力を調整する制御をいう。図２のように界磁巻線を３つ用いたモータの場合には、矩形波電流の周期を回転子１４の回転周期と同期させる。より一般的には、モータに設ける界磁巻線の数に応じて各界磁巻線に流すべき矩形波電流の周期を決定する。
【００４５】
制御部４２は、操作部４４が出力する操作情報に基づいて回転子１４の目標回転状態を決定する。そして、回転子１４の回転に同期し、回転子１４を目標回転状態とする回転磁界を発生させるための電流が界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷに流れるよう、電力回路３４を制御する。具体的には、基準信号Ｚのタイミングに同期した３相の矩形波電流が界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷに流れるよう電力回路３４を制御し、回転子１４の回転に同期した回転磁界を発生させる。これによって、回転子１４の回転に応じた適切な回転磁界を発生させ、回転子１４の回転状態を制御することができる。
【００４６】
また、制御部４２は、通常制御においては、フロントモータ１０に対する制御の他、操作情報および車両の走行状態に応じて、電力回路３４の制御を介してリアモータ３２の制御を行う。これによって、急な上り坂の走行、急加速等を可能とする。
【００４７】
なお、ここでは、回転検出部２２に異常がある場合に車両の駆動を続行することが可能な構成について説明した。このような構成の他、リアモータ３２に取り付けた回転検出部４０に異常がある場合に車両の駆動を続行することが可能な構成とすることもできる。この場合、リアモータ３２に取り付けられる回転検出部４０を、フロントモータ１０に取り付けられる回転検出部２２と同一のものとする。そして、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５においてフロントモータ１０に対して行われている処理と同様の処理をリアモータ３２に対して行い、リアモータ３２に対して行われている処理と同様の処理をフロントモータ１０に対して行う。すなわち、リアモータ３２に取り付けられた回転検出部４０から出力される絶対角信号ＣＳの値が異常であるときは、フロントモータ１０の回転を開始することにより車両を走行させ、車両の走行によってリアモータ３２を回転させ、通常制御に移行させる処理を実行する。
【００４８】
また、ここでは、フロントモータ１０およびリアモータ３２を備える電気自動車駆動システム１００について説明した。このような電気自動車駆動システム１００の他、フロントモータ１０またはリアモータ３２に加えて、車輪に取り付けられたインホイールモータを備える電気自動車駆動システムを構成することもできる。この場合、フロントモータ１０またはリアモータ３２に取り付けられた回転検出部から出力される絶対角信号ＣＳの値が異常であるときは、インホイールモータの回転を開始することにより車両を走行させ、車両の走行によってフロントモータ１０またはリアモータ３２を回転させ、通常制御に移行させる処理を実行すればよい。
【００４９】
次に、本発明の実施形態に係るパラレルハイブリッド車両駆動システム１０２について説明する。図５にパラレルハイブリッド車両駆動システム１０２の構成を示す。パラレルハイブリッド車両駆動システム１０２は、モータジェネレータ４６、回転検出部２２、電力回路３４、エンジン４８、スタータモータ５０、トルク伝達部５２、車輪５４、制御部４２および操作部４４を備えて構成される。図１の電気自動車駆動システム１００と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。パラレルハイブリッド車両駆動システム１０２は、車両の走行に対するモータジェネレータ４６の駆動力の寄与およびエンジン４８の駆動力の寄与を、エネルギー効率に基づいて決定するものである。
【００５０】
モータジェネレータ４６には、図１のフロントモータ１０と同一のものを適用する。すなわち、モータジェネレータ４６は図２に示される構成を有し、筐体１２、回転子１４、モータシャフト１６、界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷを備える。モータジェネレータ４６は、動力源として動作するときはトルク伝達部５２にトルクを与える。また、発電機として動作するときはトルク伝達部５２からトルクを取得し、それによって発生した電力を電力回路３４に出力する。モータジェネレータ４６には回転検出部２２が取り付けられる。
【００５１】
電力回路３４は、制御部４２の制御に従い、モータジェネレータ４６に電力を供給し、モータジェネレータ４６から取得した電力を回収し充電する。
【００５２】
エンジン４８は、制御部４２の制御に従い、トルク伝達部５２またはスタータモータ５０から取得したトルクによって始動し、稼働している状態においてトルク伝達部５２にトルクを与える。
【００５３】
トルク伝達部５２は、モータジェネレータ４６、エンジン４８、および車輪５４の相互間で授受されるトルクを伝達する。
【００５４】
パラレルハイブリッド車両駆動システム１０２が車両を駆動する動作について図６のフローチャートを参照しつつ説明する。制御部４２は、操作部４４から車両の走行を開始する旨の操作情報を取得すると、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かを判定する（Ｓ２０１）。
【００５５】
制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常でないと判定したときは、回転子１４を回転させる磁界が界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷから発せられるよう、絶対角信号ＣＳが示す絶対回転角φに基づいて電力回路３４を制御する（Ｓ２０２）。
【００５６】
ステップＳ２０２によって回転子１４は回転を開始し、トルク伝達部５２にトルクを与える。トルク伝達部５２は、回転子１４から与えられたトルクを車輪５４に伝達し、車両は走行を開始する。また、基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。制御部４２はステップＳ２０４の処理に移行する。
【００５７】
一方、制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常であると判定したときは、スタータモータ５０を回転させることによってエンジン４８を始動する（Ｓ２０３）。エンジン４８はトルク伝達部５２にトルクを与える。トルク伝達部５２は、エンジン４８から与えられたトルクを車輪５４およびモータジェネレータ４６の回転子１４に伝達する。これによって車両が走行すると共に、回転子１４はトルク伝達部５２からトルクを取得して回転する。基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。制御部４２はステップＳ２０４の処理に移行する。
【００５８】
制御部４２は、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。そして、これらの信号の値が正常である場合には、通常制御に移行する（Ｓ２０５）。一方、これらの信号のうちいずれかの値が異常である場合には処理を終了する。
【００５９】
ステップＳ２０１〜Ｓ２０５に従う処理においては、絶対角信号ＣＳの値が正常であるときは、絶対角信号ＣＳに基づいてモータジェネレータ４６の回転を開始することにより車両を走行させる。そして、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常である場合には制御部４２は通常制御を実行する。一方、絶対角信号ＣＳの値が異常であるときは、エンジン４８を始動することにより車両を走行させると共に、トルク伝達部５２を介してモータジェネレータ４６の回転子１４を回転させる。このとき、回転子１４の回転によって出力された基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常である場合には制御部４２に通常制御を実行させる。
【００６０】
このような処理によれば、絶対角信号ＣＳに異常が生じた場合であっても、制御部４２に通常制御を実行させることができる。通常制御に移行した後は、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かに関わらず車両の走行制御を行うことができ、十分な動力性能を得ることができる。
【００６１】
通常制御において制御部４２は、操作部４４が出力する操作情報および回転子１４の回転速度に基づいて、モータジェネレータ４６に対するＰＷＭ制御または矩形制御を行う。また、操作部４４が出力する操作情報に基づいて、エンジン４８の始動、停止、回転速度の制御等の回転状態の制御を行う。
【００６２】
車両の走行に対するモータジェネレータ４６の駆動力の寄与およびエンジン４８の駆動力の寄与は、エネルギー効率が最も高くなるよう決定される。例えば、車両を急加速させるときは、モータジェネレータ４６およびエンジン４８の両者によって車両が加速されるよう、モータジェネレータ４６およびエンジン４８を制御する。また、車両を減速するときは、モータジェネレータ４６が発電した電力が電力回路３４に回収されるよう、モータジェネレータ４６を制御し回生制動を行う。
【００６３】
次に、本発明の実施形態に係るシリーズパラレルハイブリッド車両駆動システム１０４（以下、Ｓ／Ｐハイブリッド車両駆動システム１０４とする。）について説明する。図７にＳ／Ｐハイブリッド車両駆動システム１０４の構成を示す。Ｓ／Ｐハイブリッド車両駆動システム１０４は、第１モータジェネレータ５６、第２モータジェネレータ５８、回転検出部２２，４０、電力回路３４、エンジン４８、プラネタリギアユニット６０、トランスミッションギア６２（ＴＭＧと表記）、車輪５４、制御部４２および操作部４４を備えて構成される。Ｓ／Ｐハイブリッド車両駆動システム１０４は、第２モータジェネレータ５８またはエンジン４８によって車両を駆動し、第１モータジェネレータ５６によってエンジン４８の回転制御およびエネルギーの回収を行うものである。図５のパラレルハイブリッド車両駆動システム１０２と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
第２モータジェネレータ５８には、図１のフロントモータ１０と同一のものを適用する。第１モータジェネレータ５６についても、図１のフロントモータ１０と同一のものを適用することができる。また、第１モータジェネレータ５６には回転検出部４０が取り付けられ、第２モータジェネレータ５８には回転検出部２２が取り付けられる。
【００６５】
プラネタリギアユニット６０のサンギアには第１モータジェネレータ５６が取り付けられ、リングギアには第２モータジェネレータ５８が取り付けられる。また、プラネタリギアユニット６０のキャリアにはエンジン４８が取り付けられる。さらに、第２モータジェネレータ５８のモータシャフト１６にはトランスミッションギア６２が取り付けられる。トランスミッションギア６２には車輪５４が取り付けられる。
【００６６】
第１モータジェネレータ５６は、動力源として動作するときはプラネタリギアユニット６０にトルクを与える。また、発電機として動作するときはプラネタリギアユニット６０からトルクを取得し、それによって発生した電力を電力回路３４に出力する。
【００６７】
第２モータジェネレータ５８は、動力源として動作するときはプラネタリギアユニット６０およびトランスミッションギア６２にトルクを与える。また、発電機として動作するときはプラネタリギアユニット６０またはトランスミッションギア６２からトルクを取得し、それによって発生した電力を電力回路３４に出力する。
【００６８】
電力回路３４は、制御部４２の制御に従い、第１モータジェネレータ５６または第２モータジェネレータ５８に電力を供給し、第１モータジェネレータ５６または第２モータジェネレータ５８から取得した電力を回収し充電する。
【００６９】
エンジン４８は、制御部４２の制御に従い、プラネタリギアユニット６０から取得したトルクによって始動し、稼働している状態においてプラネタリギアユニット６０にトルクを与える。
【００７０】
プラネタリギアユニット６０は、第１モータジェネレータ５６、第２モータジェネレータ５８およびエンジン４８の相互間で授受されるトルクを伝達する。
【００７１】
トランスミッションギア６２は、第２モータジェネレータ５８のモータシャフト１６のトルクを車輪５４に伝え、車輪５４のトルクを第２モータジェネレータ５８のモータシャフト１６に伝える。
【００７２】
Ｓ／Ｐハイブリッド車両駆動システム１０４が車両を駆動する動作について説明する。制御部４２が実行する処理は、パラレルハイブリッド車両駆動システム１０２における処理と同様であるため、ここでは図６のフローチャートを援用する。
【００７３】
制御部４２は、操作部４４から車両の走行を開始する旨の操作情報を取得すると、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かを判定する（Ｓ２０１）。
【００７４】
制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常でないと判定したときは、第２モータジェネレータ５８の回転子１４を回転させる磁界が界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷから発せられるよう、絶対角信号ＣＳが示す絶対回転角φに基づいて電力回路３４を制御する（Ｓ２０２）。
【００７５】
ステップＳ２０２によって第２モータジェネレータ５８の回転子１４は回転を開始し、トランスミッションギア６２は、モータシャフト１６から与えられたトルクを車輪５４に伝達し、車両は走行を開始する。これと共にエンジン４８および第１モータジェネレータ５６は、プラネタリギアユニット６０からトルクを取得して回転する。また、基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、第２モータジェネレータ５８の回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。
【００７６】
一方、制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常であると判定したときは、第１モータジェネレータ５６を回転させることによってエンジン４８を始動する（Ｓ２０３）。始動したエンジン４８はプラネタリギアユニット６０にトルクを与える。プラネタリギアユニット６０は、エンジン４８から与えられたトルクを第１モータジェネレータ５６および第２モータジェネレータ５８に伝達し、これによって第２モータジェネレータ５８の回転子１４が回転する。また、トランスミッションギア６２は、モータシャフト１６から与えられたトルクを車輪５４に伝達し、車両は走行を開始する。基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、第２モータジェネレータ５８の回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。
【００７７】
制御部４２は、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。そして、これらの信号の値が正常である場合には、通常制御に移行する（Ｓ２０５）。一方、これらの信号のうちいずれかの値が異常である場合には処理を終了する。
【００７８】
このような処理によれば、絶対角信号ＣＳに異常が生じた場合であっても、制御部４２に通常制御を実行させることができる。通常制御に移行した後は、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かに関わらず第２モータジェネレータ５８に対する制御を行うことができ、十分な動力性能を得ることができる。
【００７９】
通常制御において制御部４２は、操作部４４が出力する操作情報および第２モータジェネレータ５８の回転子１４の回転速度に基づいて、第２モータジェネレータ５８に対するＰＷＭ制御または矩形制御を行う。また、操作部４４が出力する操作情報に基づいて、第１モータジェネレータ５６の制御、エンジン４８の始動、停止、回転速度の調整等の制御を行う。
【００８０】
車両の走行に対する第２モータジェネレータ５８の駆動力の寄与、車両の走行に対するエンジン４８の駆動力の寄与、第１モータジェネレータ５６に発電させる電力、および第２モータジェネレータ５８に発電させる電力は、エネルギー効率が最も高くなるよう決定される。例えば、車両を急加速させるときは、第２モータジェネレータ５８およびエンジン４８の両者によって車両が加速されるよう、第１モータジェネレータ５６、第２モータジェネレータ５８およびエンジン４８を制御する。また、車両を減速するときは、第１モータジェネレータ５６または第２モータジェネレータ５８が発電した電力が電力回路３４に回収されるよう、第１モータジェネレータ５６または第２モータジェネレータ５８を制御し回生制動を行う。
【００８１】
なお、ここでは、回転検出部２２に異常がある場合に車両の駆動を続行することが可能な構成について説明した。このような構成の他、第１モータジェネレータ５６に取り付けられた回転検出部４０に異常がある場合に車両の駆動を続行することが可能な構成とすることもできる。この場合、第１モータジェネレータ５６には、図１のフロントモータ１０と同一のものを適用する。また、第１モータジェネレータ５６に取り付ける回転検出部４０は、図１の回転検出部２２と同一のものとする。さらに、エンジン４８には始動用のスタータモータを取り付ける。そして、第１モータジェネレータ５６に取り付けられた回転検出部４０から出力される絶対角信号ＣＳが異常であるときは、スタータモータまたは第２モータジェネレータ５８を回転させることにより第１モータジェネレータ５６を回転させ、第１モータジェネレータの制御を続行すればよい。
【００８２】
上記では、絶対角信号ＣＳが異常である場合において車両の駆動を続行することが可能なシステムについて説明した。本発明の実施形態に係るシステムでは、絶対角信号ＣＳ、基準信号Ｚ、若しくはＡ相パルス信号およびＢ相パルス信号が異常である旨が判定された場合に、その旨をユーザ、保守点検を行う者等に画像表示、ランプの点灯等によって報知する装置を設け、これらの信号のうちいずれかが異常である旨が判定された場合にその旨を報知する構成としてもよい。また、保守点検の際の便宜のため、異常状態を記憶させるダイアグ記憶装置を設け、異常状態を示す情報を記憶させる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】電気自動車駆動システムの構成を示す図である。
【図２】フロントモータの断面図である。
【図３】レゾルバの構成例を示す図である。
【図４】電気自動車駆動システムが車両を駆動する動作を示すフローチャートである。
【図５】パラレルハイブリッド車両駆動システムの構成を示す図である。
【図６】パラレルハイブリッド車両駆動システムが車両を駆動する動作を示すフローチャートである。
【図７】シリーズパラレルハイブリッド車両駆動システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０ フロントモータ、１２ 筐体、１４ 回転子、１６ モータシャフト、１８ 前輪トルク伝達部、２０ 前輪、２２，４０ 回転検出部、２４ レゾルバ、２４−１ 励磁信号発生部、２４−２ 励磁用信号巻線、２４−３，２４−４ 検知用信号巻線、２６ レゾルバロータ、２８ 基準信号検知器、３０ Ｒ／Ｄコンバータ、３２ リアモータ、３４ 電力回路、３６ 後輪トルク伝達部、３８ 後輪、４２ 制御部、４４ 操作部、４６ モータジェネレータ、４８ エンジン、５０ スタータモータ、５２ トルク伝達部、５４ 車輪、５６ 第１モータジェネレータ、５８ 第２モータジェネレータ、６０ プラネタリギアユニット、６２ トランスミッションギア、１００ 電気自動車駆動システム、１０２ パラレルハイブリッド車両駆動システム、１０４ シリーズパラレルハイブリッド車両駆動システム、Ｎ０ 基準となるＮ極の磁極、ＲＢ 回転子本体、Ｍｇ 永久磁石、Ｕ，Ｖ，Ｗ 界磁巻線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転情報を出力するレゾルバと、レゾルバにより出力された回転情報をディジタル変換するＲ／Ｄコンバータと、Ｒ／Ｄコンバータの出力に基づいてモータを制御するモータ制御装置とを備えるモータ駆動自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
モータによって駆動される電気自動車が広く用いられている。一般に、電気自動車には、モータを制御するモータ制御装置、およびモータの回転情報を出力するレゾルバ、およびモータを制御するための信号を回転情報に基づいて生成し出力するＲ／Ｄコンバータ（レゾルバデジタルコンバータ）が備えられる。モータ制御装置は、Ｒ／Ｄコンバータから出力される信号に基づいてモータの制御を行う。
【０００３】
Ｒ／Ｄコンバータからは、回転子の絶対回転角を示す絶対角信号、回転子の回転角度位置が基準回転角度位置となるごとにパルス信号として出力される基準信号、および回転子の回転方向および回転速度を示す相対角信号が出力される。
【０００４】
回転子が停止している状態から回転を開始させる場合、モータ制御装置は、絶対角信号に基づいて回転子の絶対回転角を取得する。そして、回転を開始するために十分なトルクを回転子が発生するための磁界を絶対回転角に基づいて発生させる。この処理は、回転子の周りに複数設けられた界磁巻線のそれぞれに流す電流を、絶対回転角に基づいて制御することによって行われる。
【０００５】
回転子が回転を開始するとＲ／Ｄコンバータからは相対角信号が出力される。そして、回転子の回転角度位置が基準回転角度位置に達すると、Ｒ／Ｄコンバータからは基準信号が出力される。モータ制御装置は、基準信号および相対角信号に基づいて、基準信号が立ち上がった時から回転子が回転した角度を示す相対回転角を求める。モータ制御装置は、基準回転角と相対回転角とに基づいて回転子の絶対回転角を求め、その絶対回転角に基づいて複数の界磁巻線から回転磁界を発生させる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１１２２８２号公報
【特許文献２】特開２０００−１９２８２９号公報
【特許文献３】特開２００２−３２５４９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
Ｒ／Ｄコンバータは、内部の電気回路の異常により、出力される絶対角信号の値が異常となることがある。このような場合、従来の技術ではモータの回転を開始することが困難である。
【０００８】
特許文献１には、回転子の磁極位置を示すセンサ信号に異常が生じた場合に、モータの界磁巻線に現れる電圧またはモータの界磁巻線に流れる電流に基づいて回転子の磁極位置を検出し、その磁極位置に基づいて回転子の制御を行うセンサレス駆動について記載されている。しかし、センサレス駆動では、検出される磁極位置の精度が低下するおそれがあり、十分な動力性能が得られない可能性がある。
【０００９】
特許文献２には、エンジンのクランク軸とモータのロータが同軸上に連結されたハイブリッド車両において、モータのロータ角を検出するレゾルバの異常等でモータの回転角位置が不明な場合、予め学習しておいたクランク角とロータ角の位相変位、およびエンジンのクランク角センサの検出結果に基づいてモータ制御を行うものについて記載されている。しかし、モータの回転状態に基づいた検出結果ではなく、エンジンの回転状態によって間接的に取得された検出結果に基づいてモータ制御を行っているため、検出結果に含まれる誤差が大きくなるおそれある。
【００１０】
本発明は、このような課題に対してなされたものである。すなわち、モータの回転子の絶対回転角を示す絶対角信号に異常が生じた場合であってもモータを始動することが可能であり、さらに、始動後において高精度な制御を行い十分な動力性能を得ることが可能なモータ駆動自動車を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、モータと、前記モータの回転情報を出力するレゾルバと、前記レゾルバにより出力された前記回転情報をディジタル変換するＲ／Ｄコンバータと、前記Ｒ／Ｄコンバータの出力に基づいて前記モータを制御するモータ制御装置と、を備えるモータ駆動自動車であって、前記Ｒ／Ｄコンバータは、相対角信号と、基準信号と、絶対角信号と、を出力し、前記モータ制御装置は、前記絶対角信号の異常を検知する異常検知手段と、前記基準信号および前記相対角信号が正常か否かを判断する判断手段と、を有し、前記異常検知手段により前記絶対角信号の異常が検知され、かつ、前記判断手段により前記基準信号および前記相対角信号が正常と判断された場合に、前記基準信号および前記相対角信号に基づいて前記モータの制御を開始することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るモータ駆動自動車においては、前記モータ駆動自動車は、前記モータとの間でトルクの授受を行うエンジンを備え、前記モータと前記エンジンの少なくとも一方の動力により車輪を駆動して走行するハイブリッド車両であり、前記モータ制御装置は、前記異常検知手段により前記絶対角信号の異常が検知された場合に、前記判断手段は、前記モータ以外の動力により前記モータの回転子を回転させている際に出力される前記基準信号および前記相対角信号が正常か否かを判断することが好適である。
【００１３】
また、本発明に係るモータ駆動自動車においては、発電機と、プラネタリギアユニットと、を備え、前記エンジンは前記プラネタリギアユニットのキャリアに、前記発電機は前記プラネタリギアユニットのサンギアに、前記モータは前記プラネタリギアユニットのリングギアに、それぞれ取り付けられ、前記モータ制御装置は、前記異常検知手段により絶対角信号の異常が検知された場合に、前記エンジンの動力により前記モータを回転させることが好適である。
【００１４】
また、本発明に係るモータ駆動自動車においては、前記モータとは別の第２モータと、プラネタリギアユニットと、を備え、前記モータは発電を行うモータジェネレータであり、前記エンジンは前記プラネタリギアユニットのキャリアに、前記モータは前記プラネタリギアユニットのサンギアに、前記第２モータは前記プラネタリギアユニットのリングギアに、それぞれ取り付けられ、前記モータ制御装置は、前記異常検知手段により絶対角信号の異常が検知された場合に、前記第２モータの動力により前記モータを回転させることが好適である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、モータの回転子の絶対回転角を示す絶対角信号に異常が生じた場合でも、基準信号および相対角信号が正常であれば、モータ制御を開始することができる。そして、モータ制御を開始した後においては、基準信号および相対角信号に基づくモータ制御を行うことができる。これによって、特許文献１、特許文献２等に記載されている技術に比して、精度の高いモータ制御を行うことができると共に、十分な動力性能を得ることが可能なモータ駆動自動車を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１に本発明の実施形態に係る電気自動車駆動システム１００の構成を示す。電気自動車駆動システム１００は、フロントモータ１０、前輪トルク伝達部１８、前輪２０、回転検出部２２、リアモータ３２、電力回路３４、後輪トルク伝達部３６、後輪３８、回転検出部４０、制御部４２および操作部４４を備えて構成される。電気自動車駆動システム１００は、フロントモータ１０によって前輪２０を駆動し、リアモータ３２によって後輪３８を駆動するものである。
【００１７】
図２にフロントモータ１０の断面図を示す。この断面図は、モータシャフト１６の延伸方向に垂直な断面でフロントモータ１０を切断したものである。フロントモータ１０は、筐体１２、回転子１４、モータシャフト１６、界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷを備える。筐体１２は、モータシャフト１６を中心軸とした略円筒形状を有する。回転子１４は、回転子本体ＲＢ、永久磁石Ｍｇを備える。回転子本体ＲＢは非磁性材料によって略円柱状に形成される。回転子本体ＲＢには、中心軸方向に凸のＶ字を描く永久磁石Ｍｇの対が、回転子本体ＲＢ断面の外周円の同心円上に所定の間隔を以て配置される。隣接する永久磁石Ｍｇの対は、互いに極性が異なる磁極を形成する。図２では、８対の永久磁石Ｍｇが配置された例を示し、図中の符号ＮおよびＳは磁極位置およびその極性を示す。ただし、基準となるＮ極の磁極についてはＮ０を以て示す。また、回転子１４の中心軸にはモータシャフト１６が取り付けられる。
【００１８】
なお、ここでは８対の永久磁石Ｍｇを設け、各対がＶ字形状を形成する回転子１４について採り上げたが、回転子の構成はこのようなものに限られず、フロントモータ１０に要求される性能に応じた構成を適用することができる。例えば、永久磁石を回転子の表面に配置したものを適用してもよい。また、永久磁石を用いない、かご型回転子を適用してもよい。
【００１９】
回転子１４の絶対回転角φは、回転子１４の中心軸および基準の磁極Ｎ０を含み、回転子１４の中心軸を一辺とする面Ｓφが、筐体１２の中心軸を含み筐体１２に固定して定義された基準面Ｓ０となす角φとして定義される。
【００２０】
界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷは、１２０°の角度を隔てて筐体１２の内側の壁面に取り付けられる。ここでは、界磁巻線Ｕを基準面Ｓ０上に取り付ける。このような構成によれば、界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷに電力回路３４から３相交流電流を流すことによって筐体１２内部に回転磁界を発生させることができる。
【００２１】
なお、界磁巻線の数はフロントモータ１０に要求される性能に応じて任意に決定することができる。この場合、各界磁巻線に流す電流の位相を界磁巻線の数および配置に応じて決定することで回転磁界を発生させる。
【００２２】
回転子１４は、筐体１２内部に発生した回転磁界に応じてトルクを発生して回転し、そのトルクをモータシャフト１６を介して前輪トルク伝達部１８に与える。前輪トルク伝達部１８はモータシャフト１６から与えられたトルクを前輪２０に伝え前輪２０を駆動する。
【００２３】
回転検出部２２はフロントモータ１０に取り付けられる。回転検出部２２は、レゾルバ２４、基準信号検知器２８、およびＲ／Ｄコンバータ３０を備えて構成される。
【００２４】
レゾルバ２４は、回転子１４の絶対回転角φを求めるための励磁信号Ｈ、リファレンス信号ＣおよびＳをＲ／Ｄコンバータ３０に出力する。レゾルバ２４としては、回転子１４が停止している状態においても励磁信号Ｈ、リファレンス信号ＣおよびＳを出力するものを適用する。
【００２５】
図３にレゾルバ２４の構成例を示す。レゾルバ２４は、励磁信号発生部２４−１、モータシャフト１６に取り付けられたレゾルバロータ２６、レゾルバロータ２６の周りに所定の位置関係を以て配置された励磁用信号巻線２４−２、ならびに２つの検知用信号巻線２４−３および２４−４を備えて構成される。レゾルバロータ２６は、磁性体で形成され、モータシャフト１６に関して回転非対称な形状を有する。励磁信号発生部２４−１は、励磁用信号巻線２４−２に正弦波電圧を印加し磁界を発生させる。また、励磁用信号巻線２４−２に印加する電圧と同位相の正弦波信号である励磁信号ＨをＲ／Ｄコンバータ３０に出力する。
【００２６】
レゾルバロータ２６は、モータシャフト１６が回転すると共に回転する。励磁用信号巻線２４−２が発生した磁界の強度はレゾルバロータ２６が回転すると共に変化を受ける。検知用信号巻線２４−３および２４−４は変化を受けた磁界に基づいた信号を発生し、それぞれリファレンス信号ＣおよびＳとしてＲ／Ｄコンバータ３０に出力する。
【００２７】
レゾルバロータ２６の断面形状を楕円形状とし、励磁用信号巻線２４−２、検知用信号巻線２４−３および２４−４をレゾルバロータ２６の周りに９０°の間隔を以て配置した場合について説明する。この場合、励磁用信号巻線２４−２に正弦波電圧Ｖ０を印加すると、検知用信号巻線２４−３および２４−４には、それぞれ、レゾルバロータ２６の回転角度位置θの三角関数で変調された電圧Ｖ１および電圧Ｖ２が現れる。したがって、励磁用信号巻線２４−２に印加する電圧、検知用信号巻線２４−３に現れる電圧Ｖ１、および検知用信号巻線２４−４に現れる電圧Ｖ２による演算に基づいて、レゾルバロータ２６の回転角度位置θ、すなわち、回転子１４の絶対回転角φを求めることができる。
【００２８】
基準信号検知器２８は、回転子１４が回転している状態において、回転子１４の回転角度位置が基準回転角度位置に達するごとに単発パルス波形の基準信号ＺをＲ／Ｄコンバータ３０に出力する。
【００２９】
Ｒ／Ｄコンバータ３０は、基準信号Ｚの波形を調整し制御部４２に出力する。また、リファレンス信号ＣおよびＳをパルス信号に変換し、それぞれ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号としてＲ／Ｄコンバータ３０に出力する。Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号は回転子１４が１回転するごとに所定の数のパルス波形を示す。また、Ａ相パルス信号とＢ相パルス信号との間には所定の位相差が設けられる。Ｒ／Ｄコンバータ３０は、さらに、絶対回転角φを示す絶対角信号ＣＳを、励磁信号Ｈ、リファレンス信号ＣおよびＳに基づく演算により生成し、制御部４２に出力する。
【００３０】
リアモータ３２は、電力回路３４から出力される電力に基づいてトルクを発生して回転し、そのトルクを後輪トルク伝達部３６に与える。後輪トルク伝達部３６はリアモータ３２から与えられたトルクを後輪３８に伝え後輪３８を駆動する。回転検出部４０は、リアモータ３２に取り付けられ、リアモータ３２の回転状態を示す信号を制御部４２に出力する。
【００３１】
リアモータ３２および回転検出部４０としては、それぞれ、フロントモータ１０および回転検出部２２と同一の構成および機能を有するものを適用することができる。
【００３２】
制御部４２は、回転検出部２２および４０から出力される信号に基づいて電力回路３４を制御する。電力回路３４は、制御部４２の制御に基づいて、フロントモータ１０およびリアモータ３２に電力を供給する。電力回路３４は、電池、電圧を調整する昇降圧コンバータ回路、交流電力を直流電力に変換し直流電力を交流電力に変換するインバータ回路等によって構成することができる。
【００３３】
操作部４４は、イグニッションキー、アクセルペダル、ブレーキペダル等を含む。操作部４４は、車両の走行状態を制御するための操作情報を運転者の操作に従って生成し、制御部４２に出力する。
【００３４】
電気自動車駆動システム１００が車両を駆動する動作について図４のフローチャートを参照しつつ説明する。制御部４２は、操作部４４から車両の走行を開始する旨の操作情報を取得すると、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かを判定する（Ｓ１０１）。ここで、絶対角信号ＣＳの値が異常であるとは、絶対角信号ＣＳの値が制御部４２が検知できない値であること、または、検知できる値であってもそれが示す絶対回転角φの値が設計で定められた範囲外であることをいう。この判定は、例えば、絶対角信号ＣＳの大きさが十分であるか否か、絶対角信号ＣＳが示す絶対回転角φが所定の範囲内にあるか否か等に基づいて行うことができる。
【００３５】
制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常でないと判定したときは、回転子１４を回転させるための磁界が界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷから発せられるよう、絶対角信号ＣＳが示す絶対回転角φに基づいて電力回路３４を制御する（Ｓ１０２）。例えば、回転子１４が図２に示される状態にあるときは、界磁巻線Ｕの回転子１４に近い側の端にＳ極が現れるよう界磁巻線Ｕから磁界を発生させることにより、磁極Ｎ０が界磁巻線Ｕに引きつけられる方向、すなわち時計回りに回転子１４を回転させることができる。
【００３６】
ステップＳ１０２によって回転子１４は回転を開始し、前輪トルク伝達部１８にトルクを与える。前輪トルク伝達部１８は、回転子１４から与えられたトルクを前輪２０に伝達し、車両は走行を開始する。また、基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。制御部４２はステップＳ１０４の処理に移行する。
【００３７】
一方、制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常であると判定したときは、車両を走行させるための電力がリアモータ３２に出力されるよう電力回路３４を制御する（Ｓ１０３）。電力回路３４の制御は、リアモータ３２に取り付けられた回転検出部４０から出力される信号に基づいて行う。リアモータ３２は、これによって回転を開始し後輪トルク伝達部３６にトルクを与える。後輪トルク伝達部３６は、リアモータ３２から与えられたトルクを後輪３８に伝達する。車両は走行を開始し後輪３８と共に前輪２０が回転する。前輪２０は前輪トルク伝達部１８にトルクを与え、フロントモータ１０の回転子１４は、前輪トルク伝達部１８からトルクを取得して回転する。基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。制御部４２はステップＳ１０４の処理に移行する。
【００３８】
制御部４２は、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常であるか否かを判定する（Ｓ１０４）。ここで、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常であるとは、これらの信号の値が制御部４２が検知できる値であることをいう。この判定は、例えば、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号の値が、それぞれ所定の範囲内にあるか否かに基づいて行うことができる。制御部４２は、これらの信号の値が正常である場合には、後述の通常制御に移行する（Ｓ１０５）。一方、これらの信号のうちいずれかの値が異常である場合には処理を終了する。
【００３９】
ステップＳ１０１〜Ｓ１０５に従う処理においては、絶対角信号ＣＳの値が異常でないときは、絶対角信号ＣＳに基づいてフロントモータ１０の回転を開始することにより車両を走行させる。そして、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号の値が正常である場合には制御部４２は通常制御を実行する。一方、絶対角信号ＣＳの値が異常であるときは、リアモータ３２の回転を開始することにより車両を走行させる。そして、車両の走行に伴って前輪２０を回転させることにより回転子１４を回転させる。このとき、回転子１４の回転によって出力された基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号の値が正常である場合には制御部４２は通常制御を実行する。
【００４０】
このような処理によれば、絶対角信号ＣＳに異常が生じた場合であっても、制御部４２に通常制御を実行させることができる。通常制御は、後述のように、絶対角信号ＣＳを必要としない制御である。したがって、通常制御に移行した後は、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かに関わらず車両の走行制御を行うことができ、十分な動力性能を得ることができる。
【００４１】
通常制御において制御部４２は、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号に基づいて回転子１４の回転速度を求め、回転速度が所定の閾値ＶＴｈ未満であるか否かを判定する。
【００４２】
制御部４２は回転速度が閾値ＶＴｈ未満であるときはＰＷＭ制御（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｅ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を行う。ここで、ＰＷＭ制御とは、界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷに矩形波電流を流し、各界磁巻線に流れる矩形波電流のデューティ比を変化させることによりフロントモータ１０に与える電力を調整する制御をいう。矩形波電流の周期は回転子１４の回転周期より短いものとする。
【００４３】
制御部４２は、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を計数することにより、基準絶対回転角φ０を基準とした回転子１４の相対回転角Δを求める。そして、基準信号Ｚが立ち上がるごとに相対回転角Δを零とし、絶対回転角φをφ＝φ０＋Δとして求める。また、制御部４２は、操作部４４が出力する操作情報に基づいて、回転子１４に発生させるトルク等を示す目標回転状態を決定する。そして、回転子１４を目標回転状態とする回転磁界を発生させるための電流が界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷに流れるよう、求められた絶対回転角φに基づいて電力回路３４を制御する。これによって、回転子１４の絶対回転角φに応じた適切な回転磁界を発生させ、回転子１４の回転状態を制御することができる。
【００４４】
一方、制御部４２は、回転速度が閾値ＶＴｈ以上であるときは矩形制御を行う。ここで、矩形制御とは、界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷに基本波成分の位相が互いに１２０°異なる３相の矩形波電流を流し、各界磁巻線に流れる矩形波電流の波高値を変化させることによりモータに与える電力を調整する制御をいう。図２のように界磁巻線を３つ用いたモータの場合には、矩形波電流の周期を回転子１４の回転周期と同期させる。より一般的には、モータに設ける界磁巻線の数に応じて各界磁巻線に流すべき矩形波電流の周期を決定する。
【００４５】
制御部４２は、操作部４４が出力する操作情報に基づいて回転子１４の目標回転状態を決定する。そして、回転子１４の回転に同期し、回転子１４を目標回転状態とする回転磁界を発生させるための電流が界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷに流れるよう、電力回路３４を制御する。具体的には、基準信号Ｚのタイミングに同期した３相の矩形波電流が界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷに流れるよう電力回路３４を制御し、回転子１４の回転に同期した回転磁界を発生させる。これによって、回転子１４の回転に応じた適切な回転磁界を発生させ、回転子１４の回転状態を制御することができる。
【００４６】
また、制御部４２は、通常制御においては、フロントモータ１０に対する制御の他、操作情報および車両の走行状態に応じて、電力回路３４の制御を介してリアモータ３２の制御を行う。これによって、急な上り坂の走行、急加速等を可能とする。
【００４７】
なお、ここでは、回転検出部２２に異常がある場合に車両の駆動を続行することが可能な構成について説明した。このような構成の他、リアモータ３２に取り付けた回転検出部４０に異常がある場合に車両の駆動を続行することが可能な構成とすることもできる。この場合、リアモータ３２に取り付けられる回転検出部４０を、フロントモータ１０に取り付けられる回転検出部２２と同一のものとする。そして、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５においてフロントモータ１０に対して行われている処理と同様の処理をリアモータ３２に対して行い、リアモータ３２に対して行われている処理と同様の処理をフロントモータ１０に対して行う。すなわち、リアモータ３２に取り付けられた回転検出部４０から出力される絶対角信号ＣＳの値が異常であるときは、フロントモータ１０の回転を開始することにより車両を走行させ、車両の走行によってリアモータ３２を回転させ、通常制御に移行させる処理を実行する。
【００４８】
また、ここでは、フロントモータ１０およびリアモータ３２を備える電気自動車駆動システム１００について説明した。このような電気自動車駆動システム１００の他、フロントモータ１０またはリアモータ３２に加えて、車輪に取り付けられたインホイールモータを備える電気自動車駆動システムを構成することもできる。この場合、フロントモータ１０またはリアモータ３２に取り付けられた回転検出部から出力される絶対角信号ＣＳの値が異常であるときは、インホイールモータの回転を開始することにより車両を走行させ、車両の走行によってフロントモータ１０またはリアモータ３２を回転させ、通常制御に移行させる処理を実行すればよい。
【００４９】
次に、本発明の実施形態に係るパラレルハイブリッド車両駆動システム１０２について説明する。図５にパラレルハイブリッド車両駆動システム１０２の構成を示す。パラレルハイブリッド車両駆動システム１０２は、モータジェネレータ４６、回転検出部２２、電力回路３４、エンジン４８、スタータモータ５０、トルク伝達部５２、車輪５４、制御部４２および操作部４４を備えて構成される。図１の電気自動車駆動システム１００と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。パラレルハイブリッド車両駆動システム１０２は、車両の走行に対するモータジェネレータ４６の駆動力の寄与およびエンジン４８の駆動力の寄与を、エネルギー効率に基づいて決定するものである。
【００５０】
モータジェネレータ４６には、図１のフロントモータ１０と同一のものを適用する。すなわち、モータジェネレータ４６は図２に示される構成を有し、筐体１２、回転子１４、モータシャフト１６、界磁巻線Ｕ，Ｖ，およびＷを備える。モータジェネレータ４６は、動力源として動作するときはトルク伝達部５２にトルクを与える。また、発電機として動作するときはトルク伝達部５２からトルクを取得し、それによって発生した電力を電力回路３４に出力する。モータジェネレータ４６には回転検出部２２が取り付けられる。
【００５１】
電力回路３４は、制御部４２の制御に従い、モータジェネレータ４６に電力を供給し、モータジェネレータ４６から取得した電力を回収し充電する。
【００５２】
エンジン４８は、制御部４２の制御に従い、トルク伝達部５２またはスタータモータ５０から取得したトルクによって始動し、稼働している状態においてトルク伝達部５２にトルクを与える。
【００５３】
トルク伝達部５２は、モータジェネレータ４６、エンジン４８、および車輪５４の相互間で授受されるトルクを伝達する。
【００５４】
パラレルハイブリッド車両駆動システム１０２が車両を駆動する動作について図６のフローチャートを参照しつつ説明する。制御部４２は、操作部４４から車両の走行を開始する旨の操作情報を取得すると、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かを判定する（Ｓ２０１）。
【００５５】
制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常でないと判定したときは、回転子１４を回転させる磁界が界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷから発せられるよう、絶対角信号ＣＳが示す絶対回転角φに基づいて電力回路３４を制御する（Ｓ２０２）。
【００５６】
ステップＳ２０２によって回転子１４は回転を開始し、トルク伝達部５２にトルクを与える。トルク伝達部５２は、回転子１４から与えられたトルクを車輪５４に伝達し、車両は走行を開始する。また、基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。制御部４２はステップＳ２０４の処理に移行する。
【００５７】
一方、制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常であると判定したときは、スタータモータ５０を回転させることによってエンジン４８を始動する（Ｓ２０３）。エンジン４８はトルク伝達部５２にトルクを与える。トルク伝達部５２は、エンジン４８から与えられたトルクを車輪５４およびモータジェネレータ４６の回転子１４に伝達する。これによって車両が走行すると共に、回転子１４はトルク伝達部５２からトルクを取得して回転する。基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。制御部４２はステップＳ２０４の処理に移行する。
【００５８】
制御部４２は、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。そして、これらの信号の値が正常である場合には、通常制御に移行する（Ｓ２０５）。一方、これらの信号のうちいずれかの値が異常である場合には処理を終了する。
【００５９】
ステップＳ２０１〜Ｓ２０５に従う処理においては、絶対角信号ＣＳの値が正常であるときは、絶対角信号ＣＳに基づいてモータジェネレータ４６の回転を開始することにより車両を走行させる。そして、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常である場合には制御部４２は通常制御を実行する。一方、絶対角信号ＣＳの値が異常であるときは、エンジン４８を始動することにより車両を走行させると共に、トルク伝達部５２を介してモータジェネレータ４６の回転子１４を回転させる。このとき、回転子１４の回転によって出力された基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常である場合には制御部４２に通常制御を実行させる。
【００６０】
このような処理によれば、絶対角信号ＣＳに異常が生じた場合であっても、制御部４２に通常制御を実行させることができる。通常制御に移行した後は、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かに関わらず車両の走行制御を行うことができ、十分な動力性能を得ることができる。
【００６１】
通常制御において制御部４２は、操作部４４が出力する操作情報および回転子１４の回転速度に基づいて、モータジェネレータ４６に対するＰＷＭ制御または矩形制御を行う。また、操作部４４が出力する操作情報に基づいて、エンジン４８の始動、停止、回転速度の制御等の回転状態の制御を行う。
【００６２】
車両の走行に対するモータジェネレータ４６の駆動力の寄与およびエンジン４８の駆動力の寄与は、エネルギー効率が最も高くなるよう決定される。例えば、車両を急加速させるときは、モータジェネレータ４６およびエンジン４８の両者によって車両が加速されるよう、モータジェネレータ４６およびエンジン４８を制御する。また、車両を減速するときは、モータジェネレータ４６が発電した電力が電力回路３４に回収されるよう、モータジェネレータ４６を制御し回生制動を行う。
【００６３】
次に、本発明の実施形態に係るシリーズパラレルハイブリッド車両駆動システム１０４（以下、Ｓ／Ｐハイブリッド車両駆動システム１０４とする。）について説明する。図７にＳ／Ｐハイブリッド車両駆動システム１０４の構成を示す。Ｓ／Ｐハイブリッド車両駆動システム１０４は、第１モータジェネレータ５６、第２モータジェネレータ５８、回転検出部２２，４０、電力回路３４、エンジン４８、プラネタリギアユニット６０、トランスミッションギア６２（ＴＭＧと表記）、車輪５４、制御部４２および操作部４４を備えて構成される。Ｓ／Ｐハイブリッド車両駆動システム１０４は、第２モータジェネレータ５８またはエンジン４８によって車両を駆動し、第１モータジェネレータ５６によってエンジン４８の回転制御およびエネルギーの回収を行うものである。図５のパラレルハイブリッド車両駆動システム１０２と同一の構成部については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
第２モータジェネレータ５８には、図１のフロントモータ１０と同一のものを適用する。第１モータジェネレータ５６についても、図１のフロントモータ１０と同一のものを適用することができる。また、第１モータジェネレータ５６には回転検出部４０が取り付けられ、第２モータジェネレータ５８には回転検出部２２が取り付けられる。
【００６５】
プラネタリギアユニット６０のサンギアには第１モータジェネレータ５６が取り付けられ、リングギアには第２モータジェネレータ５８が取り付けられる。また、プラネタリギアユニット６０のキャリアにはエンジン４８が取り付けられる。さらに、第２モータジェネレータ５８のモータシャフト１６にはトランスミッションギア６２が取り付けられる。トランスミッションギア６２には車輪５４が取り付けられる。
【００６６】
第１モータジェネレータ５６は、動力源として動作するときはプラネタリギアユニット６０にトルクを与える。また、発電機として動作するときはプラネタリギアユニット６０からトルクを取得し、それによって発生した電力を電力回路３４に出力する。
【００６７】
第２モータジェネレータ５８は、動力源として動作するときはプラネタリギアユニット６０およびトランスミッションギア６２にトルクを与える。また、発電機として動作するときはプラネタリギアユニット６０またはトランスミッションギア６２からトルクを取得し、それによって発生した電力を電力回路３４に出力する。
【００６８】
電力回路３４は、制御部４２の制御に従い、第１モータジェネレータ５６または第２モータジェネレータ５８に電力を供給し、第１モータジェネレータ５６または第２モータジェネレータ５８から取得した電力を回収し充電する。
【００６９】
エンジン４８は、制御部４２の制御に従い、プラネタリギアユニット６０から取得したトルクによって始動し、稼働している状態においてプラネタリギアユニット６０にトルクを与える。
【００７０】
プラネタリギアユニット６０は、第１モータジェネレータ５６、第２モータジェネレータ５８およびエンジン４８の相互間で授受されるトルクを伝達する。
【００７１】
トランスミッションギア６２は、第２モータジェネレータ５８のモータシャフト１６のトルクを車輪５４に伝え、車輪５４のトルクを第２モータジェネレータ５８のモータシャフト１６に伝える。
【００７２】
Ｓ／Ｐハイブリッド車両駆動システム１０４が車両を駆動する動作について説明する。制御部４２が実行する処理は、パラレルハイブリッド車両駆動システム１０２における処理と同様であるため、ここでは図６のフローチャートを援用する。
【００７３】
制御部４２は、操作部４４から車両の走行を開始する旨の操作情報を取得すると、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かを判定する（Ｓ２０１）。
【００７４】
制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常でないと判定したときは、第２モータジェネレータ５８の回転子１４を回転させる磁界が界磁巻線Ｕ，Ｖ、およびＷから発せられるよう、絶対角信号ＣＳが示す絶対回転角φに基づいて電力回路３４を制御する（Ｓ２０２）。
【００７５】
ステップＳ２０２によって第２モータジェネレータ５８の回転子１４は回転を開始し、トランスミッションギア６２は、モータシャフト１６から与えられたトルクを車輪５４に伝達し、車両は走行を開始する。これと共にエンジン４８および第１モータジェネレータ５６は、プラネタリギアユニット６０からトルクを取得して回転する。また、基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、第２モータジェネレータ５８の回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。
【００７６】
一方、制御部４２は、絶対角信号ＣＳの値が異常であると判定したときは、第１モータジェネレータ５６を回転させることによってエンジン４８を始動する（Ｓ２０３）。始動したエンジン４８はプラネタリギアユニット６０にトルクを与える。プラネタリギアユニット６０は、エンジン４８から与えられたトルクを第１モータジェネレータ５６および第２モータジェネレータ５８に伝達し、これによって第２モータジェネレータ５８の回転子１４が回転する。また、トランスミッションギア６２は、モータシャフト１６から与えられたトルクを車輪５４に伝達し、車両は走行を開始する。基準信号検知器２８が正常であり、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号を求める構成部が正常である場合には、第２モータジェネレータ５８の回転子１４の回転によって基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号が回転検出部２２から出力される。
【００７７】
制御部４２は、基準信号Ｚ、Ａ相パルス信号およびＢ相パルス信号のそれぞれの値が正常であるか否かを判定する（Ｓ２０４）。そして、これらの信号の値が正常である場合には、通常制御に移行する（Ｓ２０５）。一方、これらの信号のうちいずれかの値が異常である場合には処理を終了する。
【００７８】
このような処理によれば、絶対角信号ＣＳに異常が生じた場合であっても、制御部４２に通常制御を実行させることができる。通常制御に移行した後は、絶対角信号ＣＳの値が異常であるか否かに関わらず第２モータジェネレータ５８に対する制御を行うことができ、十分な動力性能を得ることができる。
【００７９】
通常制御において制御部４２は、操作部４４が出力する操作情報および第２モータジェネレータ５８の回転子１４の回転速度に基づいて、第２モータジェネレータ５８に対するＰＷＭ制御または矩形制御を行う。また、操作部４４が出力する操作情報に基づいて、第１モータジェネレータ５６の制御、エンジン４８の始動、停止、回転速度の調整等の制御を行う。
【００８０】
車両の走行に対する第２モータジェネレータ５８の駆動力の寄与、車両の走行に対するエンジン４８の駆動力の寄与、第１モータジェネレータ５６に発電させる電力、および第２モータジェネレータ５８に発電させる電力は、エネルギー効率が最も高くなるよう決定される。例えば、車両を急加速させるときは、第２モータジェネレータ５８およびエンジン４８の両者によって車両が加速されるよう、第１モータジェネレータ５６、第２モータジェネレータ５８およびエンジン４８を制御する。また、車両を減速するときは、第１モータジェネレータ５６または第２モータジェネレータ５８が発電した電力が電力回路３４に回収されるよう、第１モータジェネレータ５６または第２モータジェネレータ５８を制御し回生制動を行う。
【００８１】
なお、ここでは、回転検出部２２に異常がある場合に車両の駆動を続行することが可能な構成について説明した。このような構成の他、第１モータジェネレータ５６に取り付けられた回転検出部４０に異常がある場合に車両の駆動を続行することが可能な構成とすることもできる。この場合、第１モータジェネレータ５６には、図１のフロントモータ１０と同一のものを適用する。また、第１モータジェネレータ５６に取り付ける回転検出部４０は、図１の回転検出部２２と同一のものとする。さらに、エンジン４８には始動用のスタータモータを取り付ける。そして、第１モータジェネレータ５６に取り付けられた回転検出部４０から出力される絶対角信号ＣＳが異常であるときは、スタータモータまたは第２モータジェネレータ５８を回転させることにより第１モータジェネレータ５６を回転させ、第１モータジェネレータの制御を続行すればよい。
【００８２】
上記では、絶対角信号ＣＳが異常である場合において車両の駆動を続行することが可能なシステムについて説明した。本発明の実施形態に係るシステムでは、絶対角信号ＣＳ、基準信号Ｚ、若しくはＡ相パルス信号およびＢ相パルス信号が異常である旨が判定された場合に、その旨をユーザ、保守点検を行う者等に画像表示、ランプの点灯等によって報知する装置を設け、これらの信号のうちいずれかが異常である旨が判定された場合にその旨を報知する構成としてもよい。また、保守点検の際の便宜のため、異常状態を記憶させるダイアグ記憶装置を設け、異常状態を示す情報を記憶させる構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】電気自動車駆動システムの構成を示す図である。
【図２】フロントモータの断面図である。
【図３】レゾルバの構成例を示す図である。
【図４】電気自動車駆動システムが車両を駆動する動作を示すフローチャートである。
【図５】パラレルハイブリッド車両駆動システムの構成を示す図である。
【図６】パラレルハイブリッド車両駆動システムが車両を駆動する動作を示すフローチャートである。
【図７】シリーズパラレルハイブリッド車両駆動システムの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００８４】
１０ フロントモータ、１２ 筐体、１４ 回転子、１６ モータシャフト、１８ 前輪トルク伝達部、２０ 前輪、２２，４０ 回転検出部、２４ レゾルバ、２４−１ 励磁信号発生部、２４−２ 励磁用信号巻線、２４−３，２４−４ 検知用信号巻線、２６ レゾルバロータ、２８ 基準信号検知器、３０ Ｒ／Ｄコンバータ、３２ リアモータ、３４ 電力回路、３６ 後輪トルク伝達部、３８ 後輪、４２ 制御部、４４ 操作部、４６ モータジェネレータ、４８ エンジン、５０ スタータモータ、５２ トルク伝達部、５４ 車輪、５６ 第１モータジェネレータ、５８ 第２モータジェネレータ、６０ プラネタリギアユニット、６２ トランスミッションギア、１００ 電気自動車駆動システム、１０２ パラレルハイブリッド車両駆動システム、１０４ シリーズパラレルハイブリッド車両駆動システム、Ｎ０ 基準となるＮ極の磁極、ＲＢ 回転子本体、Ｍｇ 永久磁石、Ｕ，Ｖ，Ｗ 界磁巻線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータの回転情報を出力するレゾルバと、
前記レゾルバにより出力された前記回転情報をディジタル変換するＲ／Ｄコンバータと、
前記Ｒ／Ｄコンバータの出力に基づいて前記モータを制御するモータ制御装置と、
を備えるモータ駆動自動車であって、
前記Ｒ／Ｄコンバータは、相対角信号と、基準信号と、絶対角信号と、を出力し、
前記モータ制御装置は、
前記絶対角信号の異常を検知する異常検知手段と、
前記基準信号および前記相対角信号が正常か否かを判断する判断手段と、
を有し、
前記異常検知手段により前記絶対角信号の異常が検知され、かつ、前記判断手段により前記基準信号および前記相対角信号が正常と判断された場合に、前記基準信号および前記相対角信号に基づいて前記モータの制御を開始することを特徴とするモータ駆動自動車。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動自動車であって、
前記モータ駆動自動車は、
前記モータとの間でトルクの授受を行うエンジンを備え、
前記モータと前記エンジンの少なくとも一方の動力により車輪を駆動して走行するハイブリッド車両であり、
前記モータ制御装置は、
前記異常検知手段により前記絶対角信号の異常が検知された場合に、
前記判断手段は、
前記モータ以外の動力により前記モータの回転子を回転させている際に出力される前記基準信号および前記相対角信号が正常か否かを判断することを特徴とするモータ駆動自動車。
【請求項３】
請求項２に記載のモータ駆動自動車において、
発電機と、プラネタリギアユニットと、を備え、
前記エンジンは前記プラネタリギアユニットのキャリアに、前記発電機は前記プラネタリギアユニットのサンギアに、前記モータは前記プラネタリギアユニットのリングギアに、それぞれ取り付けられ、
前記モータ制御装置は、
前記異常検知手段により絶対角信号の異常が検知された場合に、前記エンジンの動力により前記モータを回転させることを特徴とするモータ駆動自動車。
【請求項４】
請求項２に記載のモータ駆動自動車において、
前記モータとは別の第２モータと、
プラネタリギアユニットと、
を備え、
前記モータは発電を行うモータジェネレータであり、
前記エンジンは前記プラネタリギアユニットのキャリアに、前記モータは前記プラネタリギアユニットのサンギアに、前記第２モータは前記プラネタリギアユニットのリングギアに、それぞれ取り付けられ、
前記モータ制御装置は、
前記異常検知手段により絶対角信号の異常が検知された場合に、前記第２モータの動力により前記モータを回転させることを特徴とするモータ駆動自動車。
【請求項１】
モータと、
前記モータの回転情報を出力するレゾルバと、
前記レゾルバにより出力された前記回転情報をディジタル変換するＲ／Ｄコンバータと、
前記Ｒ／Ｄコンバータの出力に基づいて前記モータを制御するモータ制御装置と、
を備えるモータ駆動自動車であって、
前記Ｒ／Ｄコンバータは、相対角信号と、基準信号と、絶対角信号と、を出力し、
前記モータ制御装置は、
前記絶対角信号の異常を検知する異常検知手段と、
前記基準信号および前記相対角信号が正常か否かを判断する判断手段と、
を有し、
前記異常検知手段により前記絶対角信号の異常が検知され、かつ、前記判断手段により前記基準信号および前記相対角信号が正常と判断された場合に、前記基準信号および前記相対角信号に基づいて前記モータの制御を開始することを特徴とするモータ駆動自動車。
【請求項２】
請求項１に記載のモータ駆動自動車であって、
前記モータ駆動自動車は、
前記モータとの間でトルクの授受を行うエンジンを備え、
前記モータと前記エンジンの少なくとも一方の動力により車輪を駆動して走行するハイブリッド車両であり、
前記モータ制御装置は、
前記異常検知手段により前記絶対角信号の異常が検知された場合に、
前記判断手段は、
前記モータ以外の動力により前記モータの回転子を回転させている際に出力される前記基準信号および前記相対角信号が正常か否かを判断することを特徴とするモータ駆動自動車。
【請求項３】
請求項２に記載のモータ駆動自動車において、
発電機と、プラネタリギアユニットと、を備え、
前記エンジンは前記プラネタリギアユニットのキャリアに、前記発電機は前記プラネタリギアユニットのサンギアに、前記モータは前記プラネタリギアユニットのリングギアに、それぞれ取り付けられ、
前記モータ制御装置は、
前記異常検知手段により絶対角信号の異常が検知された場合に、前記エンジンの動力により前記モータを回転させることを特徴とするモータ駆動自動車。
【請求項４】
請求項２に記載のモータ駆動自動車において、
前記モータとは別の第２モータと、
プラネタリギアユニットと、
を備え、
前記モータは発電を行うモータジェネレータであり、
前記エンジンは前記プラネタリギアユニットのキャリアに、前記モータは前記プラネタリギアユニットのサンギアに、前記第２モータは前記プラネタリギアユニットのリングギアに、それぞれ取り付けられ、
前記モータ制御装置は、
前記異常検知手段により絶対角信号の異常が検知された場合に、前記第２モータの動力により前記モータを回転させることを特徴とするモータ駆動自動車。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２９５１８６（Ｐ２００８−２９５１８６Ａ）
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３７５７６（Ｐ２００７−１３７５７６）
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月４日（２００８．１２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月２４日（２００７．５．２４）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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