JP2000228892A - 同期電動機の制御装置 - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/02—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
- B60L15/025—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit using field orientation; Vector control; Direct Torque Control [DTC]
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
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- B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 弱め界磁制御開始回転数補正によりバッテリ
電圧の変動に応じた弱め界磁制御を可能とする。また、
複数の電流テーブルより電流指令を算出することによ
り、バッテリ電圧が変動しても、必要なトルクを確保し
且つ高効率の電流制御を可能とする。 【解決手段】 弱め界磁制御のみを行う場合、弱め界磁
制御開始回転数を通常運転時に使用されるバッテリ電圧
値と検出したバッテリ電圧値との比率より算出する手段
を備え、且つ弱め界時電流をバッテリ電圧に応じた複数
の電流テーブルより少なくとも2個選択し、そのテーブ
ル間を線形補間する手段を備えることにある。本発明の
別の特徴は、前述した弱め界磁制御開始回転数の補正に
加え、通常運転時の定格バッテリ電圧値と検出したバッ
テリ電圧値との比率より弱め界時電流を補正する手段を
備える。
電圧の変動に応じた弱め界磁制御を可能とする。また、
複数の電流テーブルより電流指令を算出することによ
り、バッテリ電圧が変動しても、必要なトルクを確保し
且つ高効率の電流制御を可能とする。 【解決手段】 弱め界磁制御のみを行う場合、弱め界磁
制御開始回転数を通常運転時に使用されるバッテリ電圧
値と検出したバッテリ電圧値との比率より算出する手段
を備え、且つ弱め界時電流をバッテリ電圧に応じた複数
の電流テーブルより少なくとも2個選択し、そのテーブ
ル間を線形補間する手段を備えることにある。本発明の
別の特徴は、前述した弱め界磁制御開始回転数の補正に
加え、通常運転時の定格バッテリ電圧値と検出したバッ
テリ電圧値との比率より弱め界時電流を補正する手段を
備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バッテリの放電出
力を利用し電動機を駆動させるシステムにて使用され、
トルク指令に従い電動機を制御する同期電動機の制御装
置に関する。
力を利用し電動機を駆動させるシステムにて使用され、
トルク指令に従い電動機を制御する同期電動機の制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】バッテリの放電出力を利用し電動機を駆
動するシステムでは、高回転域で電動機電圧がバッテリ
電圧値を上回ってしまう可能性がある。そこで、電動機
の界磁束を強制的に弱める弱め界磁制御が、各種の電動
機駆動システムに採用されている。弱め界磁制御は具体
的には、電動機電流のうち界磁束の発生に寄与するd軸
電流指令の制御を通じ、巻き線もしくは磁石にて発生し
た界磁束を低減させる制御である。しかし、バッテリの
性能、負荷条件、残存容量等によっては、弱め界磁制御
を実行しているときでも、電動機電圧値がバッテリ電圧
を上回ってしまい制御機器を破損させる可能性がありう
る。
動するシステムでは、高回転域で電動機電圧がバッテリ
電圧値を上回ってしまう可能性がある。そこで、電動機
の界磁束を強制的に弱める弱め界磁制御が、各種の電動
機駆動システムに採用されている。弱め界磁制御は具体
的には、電動機電流のうち界磁束の発生に寄与するd軸
電流指令の制御を通じ、巻き線もしくは磁石にて発生し
た界磁束を低減させる制御である。しかし、バッテリの
性能、負荷条件、残存容量等によっては、弱め界磁制御
を実行しているときでも、電動機電圧値がバッテリ電圧
を上回ってしまい制御機器を破損させる可能性がありう
る。
【０００３】そこで、特開平０７-２４６０００号公報
に記載のように、電動機の負荷によるバッテリ電圧の変
動の安定を待って、弱め界磁制御を実行する方法が知ら
れている。
に記載のように、電動機の負荷によるバッテリ電圧の変
動の安定を待って、弱め界磁制御を実行する方法が知ら
れている。
【０００４】また、特開平０７-１０７７７２号公報に
記載のように、電動機回転数がベース回転数以上である
場合に、バッテリ電圧をもとに出しうる最大の電動機電
圧を算出し、前記電動機電圧値より弱め界磁電流指令Id
*を算出し、前期Id*により電動機の弱め界磁制御を行っ
ていた。また、特開平１０−１３６６９９号公報に記載
のように、単に電動機電圧の推定値がバッテリ電圧の検
出値に相当する値を下回るよう、電動機に対するトルク
指令を低減補正していた。
記載のように、電動機回転数がベース回転数以上である
場合に、バッテリ電圧をもとに出しうる最大の電動機電
圧を算出し、前記電動機電圧値より弱め界磁電流指令Id
*を算出し、前期Id*により電動機の弱め界磁制御を行っ
ていた。また、特開平１０−１３６６９９号公報に記載
のように、単に電動機電圧の推定値がバッテリ電圧の検
出値に相当する値を下回るよう、電動機に対するトルク
指令を低減補正していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術は、トルク
指令を補正することにより電動機電圧値がバッテリ電圧
を上回ることなく弱め界磁制御を行うのに有効である。
しかし、所望の回転数で所望のトルクを出力させたい場
合にバッテリ電圧によっては充分なトルクが得られない
場合がある。また、バッテリ電圧が変動することで、ベ
ース回転数も変動するため最適な弱め界磁制御が行なえ
ない場合がある。
指令を補正することにより電動機電圧値がバッテリ電圧
を上回ることなく弱め界磁制御を行うのに有効である。
しかし、所望の回転数で所望のトルクを出力させたい場
合にバッテリ電圧によっては充分なトルクが得られない
場合がある。また、バッテリ電圧が変動することで、ベ
ース回転数も変動するため最適な弱め界磁制御が行なえ
ない場合がある。
【０００６】本発明の目的は、バッテリ電圧の変動に応
じた弱め界磁制御を可能とし、バッテリ電圧が変動して
も電動機端子電圧がバッテリ電圧値を上回り機器を破損
させるようなおそれが無く、常に所望の回転数で所望の
トルクを出力させる弱め界磁制御を行える電動機制御装
置を提供することにある。
じた弱め界磁制御を可能とし、バッテリ電圧が変動して
も電動機端子電圧がバッテリ電圧値を上回り機器を破損
させるようなおそれが無く、常に所望の回転数で所望の
トルクを出力させる弱め界磁制御を行える電動機制御装
置を提供することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、構成を簡略化しかつ
効率低下を最小限にしつつ、過不足のない弱め界磁制御
を実現できる電動機制御装置を提供することにある。
効率低下を最小限にしつつ、過不足のない弱め界磁制御
を実現できる電動機制御装置を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、バッテリ電圧が変動
しても必要なトルクを確保し且つ高効率の弱め界磁制御
を実現できる、電動機制御装置を提供することにある。
しても必要なトルクを確保し且つ高効率の弱め界磁制御
を実現できる、電動機制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、バッテリからインバータ回路を通して電
力供給される永久磁石型同期電動機に対し、d軸電流指
令とトルク電流指令いわゆるq軸電流指令とを発生する
手段と、前記同期電動機の3相交流電流値と位相から前
記同期電動機のdq軸電流を検出する手段と、前記dq軸電
流指令と前記dq軸電流検出値をもとにdq軸電圧補償値を
演算する手段と、前記dq軸電圧補償値と前記同期電動機
の位相及び回転数から3相交流電圧指令を生成する手段
と、前記交流電圧指令値から前記インバータ回路のパワ
ー素子を駆動するＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御手段
を備えた同期電動機の制御装置において、弱め界磁制御
を行う際、前記バッテリ電圧値が大きいときは前記弱め
界磁制御の開始回転数が高く、前記バッテリ電圧値が小
さいときは前記弱め界磁制御の開始回転数が低くなるよ
う、前記バッテリ電圧の検出値に応じて前記弱め界磁制
御の開始回転数を補正することを特徴とする。
め、本発明は、バッテリからインバータ回路を通して電
力供給される永久磁石型同期電動機に対し、d軸電流指
令とトルク電流指令いわゆるq軸電流指令とを発生する
手段と、前記同期電動機の3相交流電流値と位相から前
記同期電動機のdq軸電流を検出する手段と、前記dq軸電
流指令と前記dq軸電流検出値をもとにdq軸電圧補償値を
演算する手段と、前記dq軸電圧補償値と前記同期電動機
の位相及び回転数から3相交流電圧指令を生成する手段
と、前記交流電圧指令値から前記インバータ回路のパワ
ー素子を駆動するＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御手段
を備えた同期電動機の制御装置において、弱め界磁制御
を行う際、前記バッテリ電圧値が大きいときは前記弱め
界磁制御の開始回転数が高く、前記バッテリ電圧値が小
さいときは前記弱め界磁制御の開始回転数が低くなるよ
う、前記バッテリ電圧の検出値に応じて前記弱め界磁制
御の開始回転数を補正することを特徴とする。
【００１０】また、通常運転時の定格バッテリ電圧値V
B0と検出バッテリ電圧値VBの比率（＝VB0／VBB ）に応
じてｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令の少なくとも一方を
補正することを特徴とする。
B0と検出バッテリ電圧値VBの比率（＝VB0／VBB ）に応
じてｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令の少なくとも一方を
補正することを特徴とする。
【００１１】さらに、使用可能なバッテリ電圧値間で少
なくとも２つ以上の値の違うバッテリ電圧に対応したd
軸電流指令テーブル及びｑ軸電流指令テーブルの少なく
とも一方を有し、前記バッテリ電圧の検出値を用いて補
間によりd軸電流指令、ｑ軸電流指令の少なくとも一方
を生成することを特徴とする。
なくとも２つ以上の値の違うバッテリ電圧に対応したd
軸電流指令テーブル及びｑ軸電流指令テーブルの少なく
とも一方を有し、前記バッテリ電圧の検出値を用いて補
間によりd軸電流指令、ｑ軸電流指令の少なくとも一方
を生成することを特徴とする。
【００１２】本発明によれば、トルクを発生することな
く弱め界磁制御のみを行う場合、弱め界磁制御開始回転
数を通常運転時に使用されるバッテリ電圧値と検出した
バッテリ電圧値との比率より算出する。このような弱め
界磁制御開始回転数補正により、バッテリ電圧の変動に
応じた弱め界磁制御を可能とし、電動機端子電圧がバッ
テリ電圧値を上回ることなく且つ過不足のない弱め界磁
制御を実現できる。
く弱め界磁制御のみを行う場合、弱め界磁制御開始回転
数を通常運転時に使用されるバッテリ電圧値と検出した
バッテリ電圧値との比率より算出する。このような弱め
界磁制御開始回転数補正により、バッテリ電圧の変動に
応じた弱め界磁制御を可能とし、電動機端子電圧がバッ
テリ電圧値を上回ることなく且つ過不足のない弱め界磁
制御を実現できる。
【００１３】本発明の別の特徴は、前述した弱め界磁制
御開始回転数の補正に加え、通常運転時の定格バッテリ
電圧値と検出したバッテリ電圧値との比率より弱め界時
電流を補正することにある。これにより、構成を簡略化
しかつ効率低下を最小限にしつつ、電動機端子電圧がバ
ッテリ電圧値を上回ることなく且つ過不足のない弱め界
磁制御を実現できる。
御開始回転数の補正に加え、通常運転時の定格バッテリ
電圧値と検出したバッテリ電圧値との比率より弱め界時
電流を補正することにある。これにより、構成を簡略化
しかつ効率低下を最小限にしつつ、電動機端子電圧がバ
ッテリ電圧値を上回ることなく且つ過不足のない弱め界
磁制御を実現できる。
【００１４】さらに、弱め界時電流をバッテリ電圧に応
じた複数の電流指令テーブルより選択し、そのテーブル
間を線形補間する。これにより、バッテリ電圧が変動し
ても、必要なトルクを確保し且つ高効率の電流制御を可
能とする。
じた複数の電流指令テーブルより選択し、そのテーブル
間を線形補間する。これにより、バッテリ電圧が変動し
ても、必要なトルクを確保し且つ高効率の電流制御を可
能とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図によっ
て説明する。図1は、本発明の一実施例を適用した電気
自動車用駆動制御システムの構成を示すものである。同
期電動機１は永久磁石型同期電動機でありバッテリ４を
電源とし、インバータ回路２を介して電力の供給を受け
る。永久磁石型同期電動機１には、回転センサの機能を
有するレゾルバ１４の出力を基に速度を検出する速度検
出部６と、磁極位置を検出する磁極位置センサの機能を
備えたレゾルバ１４の出力を基に位相を演算する位相演
算部7を備え、回転数と位相（位相角θ1）の情報を制御
装置に伝達する。インバータ回路２の直流入力側には、
バッテリ電圧を平滑するコンデンサ３と、インバータ回
路2へのバッテリ電圧を測定するバッテリ電圧検出部５
が接続され、バッテリ電圧検出部５はバッテリ電圧値Ｖ
bを電流指令決定部９に伝達する。電流指令決定部９
は、弱め界磁制御部９０を備えている。また、インバー
タ回路部２の交流電力出力側には、同期電動機1の交流
電流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相を検出する電流検出部１３を備
え、電流検出部１３より検出した3相交流電流（Ｉu、Ｉ
v、Ｉw）は、位相演算部7より演算された位相角θ1と3
相2相変換部１２によってｄｑ軸変換されて電流検出値
Ｉｄ＾、Ｉｑ＾となり、電流制御演算部１０に伝達され
る。
て説明する。図1は、本発明の一実施例を適用した電気
自動車用駆動制御システムの構成を示すものである。同
期電動機１は永久磁石型同期電動機でありバッテリ４を
電源とし、インバータ回路２を介して電力の供給を受け
る。永久磁石型同期電動機１には、回転センサの機能を
有するレゾルバ１４の出力を基に速度を検出する速度検
出部６と、磁極位置を検出する磁極位置センサの機能を
備えたレゾルバ１４の出力を基に位相を演算する位相演
算部7を備え、回転数と位相（位相角θ1）の情報を制御
装置に伝達する。インバータ回路２の直流入力側には、
バッテリ電圧を平滑するコンデンサ３と、インバータ回
路2へのバッテリ電圧を測定するバッテリ電圧検出部５
が接続され、バッテリ電圧検出部５はバッテリ電圧値Ｖ
bを電流指令決定部９に伝達する。電流指令決定部９
は、弱め界磁制御部９０を備えている。また、インバー
タ回路部２の交流電力出力側には、同期電動機1の交流
電流のＵ相、Ｖ相、Ｗ相を検出する電流検出部１３を備
え、電流検出部１３より検出した3相交流電流（Ｉu、Ｉ
v、Ｉw）は、位相演算部7より演算された位相角θ1と3
相2相変換部１２によってｄｑ軸変換されて電流検出値
Ｉｄ＾、Ｉｑ＾となり、電流制御演算部１０に伝達され
る。
【００１６】電流指令決定部９の弱め界磁制御部９０
は、速度指令検出部６により出力された回転数N、バッ
テリ電圧検出部５により検出したバッテリ電圧Ｖbとト
ルク指令処理部８により処理されたトルク指令τ*に基
づき、ｄｑ軸電流指令Ｉｄ*、Ｉｑ*を演算、出力する。
電流制御演算部10は、電流指令決定部９の出力Ｉｄ*、
Ｉｑ*と3相2相変換部１２からのｄｑ軸変換された電流
検出値Ｉｄ＾、Ｉｑ＾と速度検出部6より出力された回
転数Nに基づき、ＰＩ制御によりｄｑ軸電圧指令Ｖｄ、
Ｖｑを演算する。得られたｄｑ軸電圧指令Ｖｄ、Ｖｑ
と、位相演算部7により演算された位相角θ1とに基づ
き、2相3相変換部１１において3相交流電圧指令（Ｕu、
Ｕv、Ｕw）を演算する。この3相交流電圧指令は、2相3
相変換部内のＰＷＭ信号制御部でインバータ回路２内の
各相のスイッチング制御信号に変換され、インバータ回
路２に供給される。
は、速度指令検出部６により出力された回転数N、バッ
テリ電圧検出部５により検出したバッテリ電圧Ｖbとト
ルク指令処理部８により処理されたトルク指令τ*に基
づき、ｄｑ軸電流指令Ｉｄ*、Ｉｑ*を演算、出力する。
電流制御演算部10は、電流指令決定部９の出力Ｉｄ*、
Ｉｑ*と3相2相変換部１２からのｄｑ軸変換された電流
検出値Ｉｄ＾、Ｉｑ＾と速度検出部6より出力された回
転数Nに基づき、ＰＩ制御によりｄｑ軸電圧指令Ｖｄ、
Ｖｑを演算する。得られたｄｑ軸電圧指令Ｖｄ、Ｖｑ
と、位相演算部7により演算された位相角θ1とに基づ
き、2相3相変換部１１において3相交流電圧指令（Ｕu、
Ｕv、Ｕw）を演算する。この3相交流電圧指令は、2相3
相変換部内のＰＷＭ信号制御部でインバータ回路２内の
各相のスイッチング制御信号に変換され、インバータ回
路２に供給される。
【００１７】電流指令決定部９の弱め界磁制御部９０
は、図2のブロック図に示すように、dq軸電流指令テー
ブル検索手段２０１と、弱め界磁開始回転数補正手段２
０２を備えている。弱め界磁制御開始回転数補正手段２
０２は、下式(1)に基づいて弱め界磁制御開始回転数Ｎ
０を演算する。
は、図2のブロック図に示すように、dq軸電流指令テー
ブル検索手段２０１と、弱め界磁開始回転数補正手段２
０２を備えている。弱め界磁制御開始回転数補正手段２
０２は、下式(1)に基づいて弱め界磁制御開始回転数Ｎ
０を演算する。
【００１８】 ここで、ＮＢは通常使用するバッテリ電圧値での最適弱
め界磁制御開始回転数、ＶＢはバッテリ電圧検出部５よ
り検出したバッテリ電圧、ＶＢ０は通常使用するバッテ
リ電圧、Ｋは係数である。
め界磁制御開始回転数、ＶＢはバッテリ電圧検出部５よ
り検出したバッテリ電圧、ＶＢ０は通常使用するバッテ
リ電圧、Ｋは係数である。
【００１９】次に、図1の弱め界磁制御部９０のdq軸電
流指令テーブル検索手段２０１の実施例を図３にて説明
する。この実施例では、Ａを備えている。
流指令テーブル検索手段２０１の実施例を図３にて説明
する。この実施例では、Ａを備えている。
【００２０】電流指令決定手段９０Ａは、予めバッテリ
の使用範囲内で最小値および最大値を含むバッテリ電圧
ＶBkで決定した高効率データの入ったテーブルをｄ軸側
及びq軸側に夫々n個所有している。すなわち、Iｑテー
ブル３０１（Iq map1〜map3）、及びIdテーブル３０２
（Iｄ map1〜map3）を所有している。Iｑテーブル３０
１の出力側にはIｑ補完処理手段３０３、Idテーブル３
０２の出力側には、Id補完処理手段３０４が接続されて
いる。また、Iｑテーブル３０１、Idテーブル３０２の
入力側には、トルク指令処理部８より出力したトルク指
令τ*および速度検出部６より検出された回転数Ｎが入
力されると共に、バッテリ電圧判定手段３０５により切
替えられるスイッチ３０６、３０７を介して、バッテリ
電圧ＶBが入力される。
の使用範囲内で最小値および最大値を含むバッテリ電圧
ＶBkで決定した高効率データの入ったテーブルをｄ軸側
及びq軸側に夫々n個所有している。すなわち、Iｑテー
ブル３０１（Iq map1〜map3）、及びIdテーブル３０２
（Iｄ map1〜map3）を所有している。Iｑテーブル３０
１の出力側にはIｑ補完処理手段３０３、Idテーブル３
０２の出力側には、Id補完処理手段３０４が接続されて
いる。また、Iｑテーブル３０１、Idテーブル３０２の
入力側には、トルク指令処理部８より出力したトルク指
令τ*および速度検出部６より検出された回転数Ｎが入
力されると共に、バッテリ電圧判定手段３０５により切
替えられるスイッチ３０６、３０７を介して、バッテリ
電圧ＶBが入力される。
【００２１】バッテリ電圧判定手段３０５は、バッテリ
電圧ＶB に応じて、ＶBｍｉｎ＜ＶB＜ＶBｒａｔ のと
きは、map1、map2を補完し、ＶBｒａｔ＜ＶB＜Ｖ
Bｍａｘ のときは、map2、map3を補完するように、ス
イッチ３０６、３０７を切替える。
電圧ＶB に応じて、ＶBｍｉｎ＜ＶB＜ＶBｒａｔ のと
きは、map1、map2を補完し、ＶBｒａｔ＜ＶB＜Ｖ
Bｍａｘ のときは、map2、map3を補完するように、ス
イッチ３０６、３０７を切替える。
【００２２】例えばバッテリ電圧検出部５より検出した
バッテリ電圧ＶBが、ＶBｍｉｎ＜ＶB＜ＶBｒａｔ の関
係にあれば、スイッチ３０６、３０７が”１”側に切り
替えられ、トルク指令処理部８より出力したトルク指令
τ*および速度検出部６より検出された回転数Nに応じ
て、IdテーブルおよびIｑテーブルのmap1、map2からそ
れぞれId*およびIｑ*を出力し、さらに検出したバッテ
リ電圧ＶB に応じてId補間手段３０３、Iｑ補間手段３
０４において、 （VB−VB1）：（VB2−VB） の比率で、Id*とIｑ*を線形補間し、出力する。
バッテリ電圧ＶBが、ＶBｍｉｎ＜ＶB＜ＶBｒａｔ の関
係にあれば、スイッチ３０６、３０７が”１”側に切り
替えられ、トルク指令処理部８より出力したトルク指令
τ*および速度検出部６より検出された回転数Nに応じ
て、IdテーブルおよびIｑテーブルのmap1、map2からそ
れぞれId*およびIｑ*を出力し、さらに検出したバッテ
リ電圧ＶB に応じてId補間手段３０３、Iｑ補間手段３
０４において、 （VB−VB1）：（VB2−VB） の比率で、Id*とIｑ*を線形補間し、出力する。
【００２３】図４は、map1、map2の出力をId補間手段３
０３において、バッテリ電圧ＶB に応じて線形補間し、
Id*として出力する場合を示す図である。
０３において、バッテリ電圧ＶB に応じて線形補間し、
Id*として出力する場合を示す図である。
【００２４】次に、図１の電動機制御装置の全体の動作
を、ｄ軸電流指令Ｉｄ*の生成を中心にして、図５のフ
ローで説明する。まず、電動機回転数N、バッテリ電圧
ＶＢ、トルク指令τ*を入力する（４０１）。この電動
機回転数N、バッテリ電圧VBに基づき弱め界磁開始回転
数N0を補正する（４０２）。
を、ｄ軸電流指令Ｉｄ*の生成を中心にして、図５のフ
ローで説明する。まず、電動機回転数N、バッテリ電圧
ＶＢ、トルク指令τ*を入力する（４０１）。この電動
機回転数N、バッテリ電圧VBに基づき弱め界磁開始回転
数N0を補正する（４０２）。
【００２５】次にバッテリ電圧ＶＢより最大端子電圧Vt
maxを下式より算出する（４０４）。
maxを下式より算出する（４０４）。
【００２６】Vtmax＝（√３／２√２）＊1.15＊ＶＢ さらに、電動機回転数Nを弱め界磁開始回転数Ｎ０と比
較する（４０４）。電動機回転数Ｎを弱め界磁開始回転
数Ｎ０未満の場合は、トルク指令が０か否かを判断する
（４０５）。トルク指令が０で、かつトルク指令が０の
場合、Id*,Iq*はともに０を出力する（４１０）。トル
ク指令が０でない場合、バッテリ電圧VBよりバッテリ電
圧判定（４０６）を行う。次に、Id*指令を生成するた
めに、電動機回転数Nおよびトルク指令τ*に基づき複数
Idテーブルより複数のId*を検索（４０７）した後、線
形補間し出力する（４０８）。Iq*についても同様にIq
テーブルより検索し、線形補間し出力する（４０９）。
較する（４０４）。電動機回転数Ｎを弱め界磁開始回転
数Ｎ０未満の場合は、トルク指令が０か否かを判断する
（４０５）。トルク指令が０で、かつトルク指令が０の
場合、Id*,Iq*はともに０を出力する（４１０）。トル
ク指令が０でない場合、バッテリ電圧VBよりバッテリ電
圧判定（４０６）を行う。次に、Id*指令を生成するた
めに、電動機回転数Nおよびトルク指令τ*に基づき複数
Idテーブルより複数のId*を検索（４０７）した後、線
形補間し出力する（４０８）。Iq*についても同様にIq
テーブルより検索し、線形補間し出力する（４０９）。
【００２７】一方、ステップ４０４において、電動機回
転数Nが弱め界磁開始回転数Ｎ０以上で、かつトルク指
令が０の場合には、トルク指令が０か否かを判断する
（４１１）。トルク指令が０の場合、バッテリ電圧VBよ
りバッテリ電圧判定（４１２）を行い、電動機回転数N
よりId*は、複数Idテーブルより複数Id*を検索（４１
３）した後、線形補間し出力する（４１４）。Iq*につ
いても同様に出力する（４１５）。
転数Nが弱め界磁開始回転数Ｎ０以上で、かつトルク指
令が０の場合には、トルク指令が０か否かを判断する
（４１１）。トルク指令が０の場合、バッテリ電圧VBよ
りバッテリ電圧判定（４１２）を行い、電動機回転数N
よりId*は、複数Idテーブルより複数Id*を検索（４１
３）した後、線形補間し出力する（４１４）。Iq*につ
いても同様に出力する（４１５）。
【００２８】トルク指令が0でない場合の、Id*、Iq*の
処理（４１６〜４１９）は前述したステップ４０６〜４
０９のとおりである。
処理（４１６〜４１９）は前述したステップ４０６〜４
０９のとおりである。
【００２９】弱め界磁制御開始回転数補正手段２０２の
出力Ｎ０は、図６の（Ａ）に示す様に、バッテリ電圧検
出部５より検出したバッテリ電圧Ｖbにより変化する。
従って、dq軸電流指令テーブル検索手段２０１の出力Ｉ
ｄ*は、図６の（Ｂ）に示す様に、弱め界磁制御開始回
転数Ｎ０に応じて変化する。そのため、図６の（Ｃ）に
示す様に、ｄ軸電流指令Ｉｄ*と回転数Nの関係は、バッ
テリ電圧Ｖbに応じて変化するようになり、バッテリ電
圧Ｖbに見合った弱め界磁制御が可能となる。ｑ軸電流
指令Ｉｑ*と回転数Nの関係も同様である。
出力Ｎ０は、図６の（Ａ）に示す様に、バッテリ電圧検
出部５より検出したバッテリ電圧Ｖbにより変化する。
従って、dq軸電流指令テーブル検索手段２０１の出力Ｉ
ｄ*は、図６の（Ｂ）に示す様に、弱め界磁制御開始回
転数Ｎ０に応じて変化する。そのため、図６の（Ｃ）に
示す様に、ｄ軸電流指令Ｉｄ*と回転数Nの関係は、バッ
テリ電圧Ｖbに応じて変化するようになり、バッテリ電
圧Ｖbに見合った弱め界磁制御が可能となる。ｑ軸電流
指令Ｉｑ*と回転数Nの関係も同様である。
【００３０】このように、本実施例においては、バッテ
リ電圧に応じて弱め界磁制御開始回転数を制御し、且つ
IdテーブルおよびIｑテーブルのmap1、map2からそれぞ
れId*およびIｑ*を出力し、さらに検出したバッテリ電
圧ＶB に応じて補間するため、最適な弱め界磁電流を得
ることができる。
リ電圧に応じて弱め界磁制御開始回転数を制御し、且つ
IdテーブルおよびIｑテーブルのmap1、map2からそれぞ
れId*およびIｑ*を出力し、さらに検出したバッテリ電
圧ＶB に応じて補間するため、最適な弱め界磁電流を得
ることができる。
【００３１】次に、本発明の電流指令決定部９の電流指
令決定手段９０についてのさらに他の実施例を図７及び
図８にて説明する。この実施例で、Iｄ*、Iq*は、予め
通常運転時のバッテリ電圧で決定した高効率データの入
ったIqテーブル５０１、５０２からトルク指令処理部８
より出力したトルク指令τ*および速度検出部６より検
出された回転数Nに応じて検索する。そして、Iｄ*、Iq*
を検索した後、バッテリ電圧に応じた弱め界時電流を流
すようバッテリ電圧補正係数（バッテリ電圧値の比率：
KVB）を下式より算出する（５０３）。
令決定手段９０についてのさらに他の実施例を図７及び
図８にて説明する。この実施例で、Iｄ*、Iq*は、予め
通常運転時のバッテリ電圧で決定した高効率データの入
ったIqテーブル５０１、５０２からトルク指令処理部８
より出力したトルク指令τ*および速度検出部６より検
出された回転数Nに応じて検索する。そして、Iｄ*、Iq*
を検索した後、バッテリ電圧に応じた弱め界時電流を流
すようバッテリ電圧補正係数（バッテリ電圧値の比率：
KVB）を下式より算出する（５０３）。
【００３２】KVB＝VB0／VB ここで、VBはバッテリ電圧検出部５より検出したバッテ
リ電圧、VB0は通常運転時の定格バッテリ電圧である。
例えば、Idテーブル（５０２）より検出した電流値をId
1とするとId*は、 Id*＝KVB×Id1 により得られる。
リ電圧、VB0は通常運転時の定格バッテリ電圧である。
例えば、Idテーブル（５０２）より検出した電流値をId
1とするとId*は、 Id*＝KVB×Id1 により得られる。
【００３３】本実施例においては、図８に示すように、
KVBが大きくなるほど、また、検出したバッテリ電圧VB
が定格バッテリ電圧VB0より小さくなるほど、Id*が大き
くなるように制御される。このようにして、基準はバッ
テリ電圧に応じて弱め界磁制御開始回転数を制御し、且
つ効率の低減を少なく弱め界磁電流を得ることができ
る。
KVBが大きくなるほど、また、検出したバッテリ電圧VB
が定格バッテリ電圧VB0より小さくなるほど、Id*が大き
くなるように制御される。このようにして、基準はバッ
テリ電圧に応じて弱め界磁制御開始回転数を制御し、且
つ効率の低減を少なく弱め界磁電流を得ることができ
る。
【００３４】次に、本発明の電流指令決定部９の電流指
令決定手段９０についてのさらに他の実施例を図９にて
説明する。この実施例は、図７及び図８にて示した実施
例に、図４に示したような、Ｉｑ、Ｉｄ線形補間手段５
０４、５０５と、ＶＢ判定、切替手段５０６を付加した
ものである。この実施例では、ＶBmin＝最低保証電圧、
ＶBrat＝定格電圧、ＶBmax＝最大保証電圧としたとき、
ＶＢ判定条件として、ＶBmin＜ＶＢ＜ＶBratのときスイ
ッチ１が選択され、ＶBrat＜ＶＢ＜ＶBmaxのときスイッ
チ２が選択される。スイッチ１が選択されたときは、Ｉ
ｑ、Ｉｄの線形補間処理がなされ、スイッチ２が選択さ
れたときは、Ｉｑ、Ｉｄのテーブル値にバッテリ電圧比
ＶBrat／VBをかけた値が出力される。
令決定手段９０についてのさらに他の実施例を図９にて
説明する。この実施例は、図７及び図８にて示した実施
例に、図４に示したような、Ｉｑ、Ｉｄ線形補間手段５
０４、５０５と、ＶＢ判定、切替手段５０６を付加した
ものである。この実施例では、ＶBmin＝最低保証電圧、
ＶBrat＝定格電圧、ＶBmax＝最大保証電圧としたとき、
ＶＢ判定条件として、ＶBmin＜ＶＢ＜ＶBratのときスイ
ッチ１が選択され、ＶBrat＜ＶＢ＜ＶBmaxのときスイッ
チ２が選択される。スイッチ１が選択されたときは、Ｉ
ｑ、Ｉｄの線形補間処理がなされ、スイッチ２が選択さ
れたときは、Ｉｑ、Ｉｄのテーブル値にバッテリ電圧比
ＶBrat／VBをかけた値が出力される。
【００３５】このように本発明によれば、弱め界磁制御
を行う際、バッテリ電圧値が変動しても、電動機端子電
圧値が前記バッテリ電圧の検出値を上回らないよう、バ
ッテリ電圧の検出値に応じて弱め界磁制御の開始回転数
を補正するとともに、使用可能なバッテリ電圧値間で少
なくとも２つ以上の値の違うバッテリ電圧の検出値を用
いてdｑ軸電流指令を生成することができる。
を行う際、バッテリ電圧値が変動しても、電動機端子電
圧値が前記バッテリ電圧の検出値を上回らないよう、バ
ッテリ電圧の検出値に応じて弱め界磁制御の開始回転数
を補正するとともに、使用可能なバッテリ電圧値間で少
なくとも２つ以上の値の違うバッテリ電圧の検出値を用
いてdｑ軸電流指令を生成することができる。
【００３６】以上の各実施例はＩｑ、Ｉｄの両指令につ
いて補正する場合であるが、Ｉｑ、Ｉｄの一方のみを補
正するようにしても良い。
いて補正する場合であるが、Ｉｑ、Ｉｄの一方のみを補
正するようにしても良い。
【００３７】また、以上の各実施例は電気自動車による
ものであったが、本発明は他種のシステムにも適用でき
ることは言うまでもない。
ものであったが、本発明は他種のシステムにも適用でき
ることは言うまでもない。
【００３８】
【発明の効果】本発明よれば、トルクを発生することな
く弱め界磁制御のみを行う場合、バッテリ電圧に応じて
弱め界磁制御開始回転数を制御することで、電動機端子
電圧がバッテリ電圧値を上回ることなく且つ過不足のな
い弱め界磁制御を実現できる。
く弱め界磁制御のみを行う場合、バッテリ電圧に応じて
弱め界磁制御開始回転数を制御することで、電動機端子
電圧がバッテリ電圧値を上回ることなく且つ過不足のな
い弱め界磁制御を実現できる。
【００３９】また、前記の手段にd軸電流指令の発生機
能を、バッテリ電圧値に応じてテーブル選択することに
より、バッテリ電圧の変動に対しても高効率の電流指令
を得ることができるとともに、必要トルクも確保でき
る。
能を、バッテリ電圧値に応じてテーブル選択することに
より、バッテリ電圧の変動に対しても高効率の電流指令
を得ることができるとともに、必要トルクも確保でき
る。
【００４０】また、通常運転時の定格バッテリ電圧と変
動するバッテリ電圧との比率によりd軸電流指令を制御
することにより、構成を簡略化しかつ効率低下を最小限
にしつつ、電動機端子電圧がバッテリ電圧値を上回るこ
となく且つ過不足のない弱め界磁制御を実現できる。
動するバッテリ電圧との比率によりd軸電流指令を制御
することにより、構成を簡略化しかつ効率低下を最小限
にしつつ、電動機端子電圧がバッテリ電圧値を上回るこ
となく且つ過不足のない弱め界磁制御を実現できる。
【図１】本発明の一実施例になる電動機制御装置を備え
た電気自動車の駆動システム構成図。
た電気自動車の駆動システム構成図。
【図２】図1の電流指令決定部内の弱め界磁制御部の構
成図。
成図。
【図３】図２のdq軸電流指令テーブル検索手段の内部構
成図。
成図。
【図４】図３の補間手段における線形補間の説明図。
【図５】本発明の第１実施例の動作フローを示す図。
【図６】本発明の第１実施例の動作特性の説明図。
【図７】本発明の第２実施例になるdq軸電流指令テーブ
ル検索手段の内部構成図。
ル検索手段の内部構成図。
【図８】本発明の第２実施例の動作特性の説明図。
【図９】本発明の第３実施例になるdq軸電流指令テーブ
ル検索手段の内部構成図。
ル検索手段の内部構成図。
５・・・バッテリ電圧検出部、６・・・速度検出部、８・・・ト
ルク指令処理部、９・・・電流指令決定部、９０・・・弱め界
磁制御部、２０１・・・dq軸電流指令テーブル検索手段、
２０２・・・弱め界磁開始回転数補正手段、３０４・・・線形
補間手段、３０５・・・バッテリ電圧判定手段、５０３・・・
バッテリ電圧補正手段
ルク指令処理部、９・・・電流指令決定部、９０・・・弱め界
磁制御部、２０１・・・dq軸電流指令テーブル検索手段、
２０２・・・弱め界磁開始回転数補正手段、３０４・・・線形
補間手段、３０５・・・バッテリ電圧判定手段、５０３・・・
バッテリ電圧補正手段
フロントページの続き (72)発明者 澤田 建文 茨城県ひたちなか市大字高場2520番地 株 式会社日立製作所自動車機器事業部内 Ｆターム(参考） 5H560 AA08 BB04 BB12 DA10 DC12 EB01 JJ03 SS02 UA01 XA02 XA04 XA05 XA06 XA12 XA13 5H576 AA15 BB10 CC02 DD02 DD05 EE01 EE02 EE11 FF03 GG01 GG02 GG04 GG06 HA01 HB02 JJ04 LL22 LL41 LL58 MM03
Claims (4)
- 【請求項１】バッテリからインバータ回路を通して電力
供給される永久磁石型同期電動機に対し、d軸電流指令
とトルク電流指令いわゆるq軸電流指令とを発生する手
段と、前記同期電動機の3相交流電流値と位相から前記
同期電動機のdq軸電流を検出する手段と、前記dq軸電流
指令と前記dq軸電流検出値をもとにdq軸電圧補償値を演
算する手段と、前記dq軸電圧補償値と前記同期電動機の
位相及び回転数から3相交流電圧指令を生成する手段
と、前記交流電圧指令値から前記インバータ回路のパワ
ー素子を駆動するＰＷＭ信号を出力するＰＷＭ制御手段
を備えた同期電動機の制御装置において、 弱め界磁制御を行う際、前記バッテリ電圧値が大きいと
きは前記弱め界磁制御の開始回転数が高く、前記バッテ
リ電圧値が小さいときは前記弱め界磁制御の開始回転数
が低くなるよう、前記バッテリ電圧の検出値に応じて前
記弱め界磁制御の開始回転数を補正することを特徴とす
る電動機制御装置。 - 【請求項２】請求項1に記載の同期電動機の制御装置に
おいて、前記バッテリ電圧検出手段で検出したバッテリ
電圧を用いて、通常運転時の定格バッテリ電圧値VB0と
検出バッテリ電圧値VBの比率（＝VB0／VBB ）に応じて
ｄ軸電流指令及びｑ軸電流指令の少なくとも一方を補正
することを特徴とする電動機制御装置。 - 【請求項３】請求項1に記載の同期電動機の制御装置に
おいて、使用可能なバッテリ電圧値間で少なくとも２つ
以上の値の違うバッテリ電圧に対応したd軸電流指令テ
ーブル及びｑ軸電流指令テーブルの少なくとも一方を有
し、前記バッテリ電圧の検出値を用いて補間によりd軸
電流指令、ｑ軸電流指令の少なくとも一方を生成するこ
とを特徴とする電動機制御装置。 - 【請求項４】請求項1に記載の同期電動機の制御装置に
おいて、使用可能なバッテリ電圧値間で少なくとも２つ
以上の値の違うバッテリ電圧に対応したd軸電流指令テ
ーブル及びｑ軸電流指令テーブルの少なくとも一方を有
し、前記バッテリ電圧の検出値を用いて補間によりd軸
電流指令、ｑ軸電流指令の少なくとも一方を生成すると
ともに、前記バッテリ電圧検出手段で検出したバッテリ
電圧を用いて通常運転時の定格バッテリ電圧値と検出バ
ッテリ電圧値の比率によりd軸電流指令及びｑ軸電流指
令の少なくとも一方を補正することを特徴とする電動機
制御装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02988699A JP3396440B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 同期電動機の制御装置 |
| US09/499,625 US6329781B1 (en) | 1999-02-08 | 2000-02-08 | Control apparatus of synchronous motors |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02988699A JP3396440B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 同期電動機の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000228892A true JP2000228892A (ja) | 2000-08-15 |
| JP3396440B2 JP3396440B2 (ja) | 2003-04-14 |
Family
ID=12288469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02988699A Expired - Lifetime JP3396440B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | 同期電動機の制御装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6329781B1 (ja) |
| JP (1) | JP3396440B2 (ja) |
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| WO2021100843A1 (ja) * | 2019-11-22 | 2021-05-27 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 電動工具、制御方法、及びプログラム |
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