JP2002058277A - Control method of dc brushless motor and drive system of electric vehicle - Google Patents
Control method of dc brushless motor and drive system of electric vehicleInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電気自動車（電気
スクータ等のニ輪車両を含む）に用いるＤＣブラシレス
モータの制御方法および電気自動車の駆動システムに関
し、基底回転数を超えた領域においても回生制御を行う
ことができる前記制御方法および前記駆動システムに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control method of a DC brushless motor used for an electric vehicle (including a two-wheeled vehicle such as an electric scooter) and a drive system of the electric vehicle. The present invention relates to the control method and the drive system capable of performing control.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＤＣブラシレスモータは、永久磁石によ
り界磁を形成するもので、効率がよく、電気自動車用の
駆動機として広く利用されている。2. Description of the Related Art A DC brushless motor, which forms a magnetic field with permanent magnets, is efficient and is widely used as a driving device for electric vehicles.
【０００３】この種のＤＣブラシレスモータは、界磁に
永久磁石が形成されたロータの回転位置に同期して、ス
テータ巻線に流れる電流（ステータ電流）をモータドラ
イバにより制御し、力行モードでは所定の出力トルクを
発生させ、回生モードでは所定の電力を電源に返してい
る。In this type of DC brushless motor, a current (stator current) flowing through a stator winding is controlled by a motor driver in synchronization with a rotation position of a rotor having a permanent magnet formed in a field. In the regeneration mode, predetermined power is returned to the power supply.
【０００４】ＤＣブラシレスモータは、入力電圧を変化
させることで、トルクに応じた回転数を得ており、入力
電圧を高くすることで、回転数をより高くすることがで
きる。ところが、入力電圧は、電気自動車に搭載された
電源電圧に依ることから、回転数をある値より高くはで
きない。[0004] The DC brushless motor obtains a rotation speed according to the torque by changing the input voltage, and the rotation speed can be further increased by increasing the input voltage. However, since the input voltage depends on the power supply voltage mounted on the electric vehicle, the number of revolutions cannot be higher than a certain value.
【０００５】この不都合を解消するために、力行モード
において、弱め界磁制御により回転数を基底回転数（通
常の制御における最大回転数）以上に上昇させる技術が
知られている。この制御技術によれば、ステータ巻線
に、ロータに形成された永久磁石の界磁を減殺するよう
な電流を流すことで、当該界磁を弱め、入力電圧を高く
することなく、回転数を基底回転数以上に上昇させるこ
とができる。[0005] In order to solve this inconvenience, there is known a technique in which the rotation speed is increased to a base rotation speed (the maximum rotation speed in normal control) by field-weakening control in the powering mode. According to this control technique, a current is applied to the stator winding to reduce the field of the permanent magnet formed on the rotor, thereby weakening the field and increasing the rotation speed without increasing the input voltage. It can be raised above the base rotation speed.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】電気自動車が、力行モ
ードで高速走行しているときに、上述した弱め界磁制御
を行う場合、最大回転数は基底回転数以上となってい
る。この状態で、回生モードに移行すると、回転数は基
底回転数を超えたままであるため、ＤＣブラシレスモー
タの制御が、通常の方法では不能となる。When the electric vehicle is running at a high speed in the power running mode and the above-described field weakening control is performed, the maximum rotation speed is equal to or higher than the base rotation speed. In this state, when the mode shifts to the regenerative mode, the number of rotations remains higher than the base number of rotations, so that control of the DC brushless motor becomes impossible by a normal method.
【０００７】回生モード時に、基底回転数以上でＤＣブ
ラシレスモータが動作すると電源電圧よりも高い電圧を
発生するが、これが継続すると、電池等の電源に過大な
負荷がかかり、システム故障が生じるおそれがある。[0007] In the regenerative mode, when the DC brushless motor operates at or above the base rotation speed, a voltage higher than the power supply voltage is generated. However, if this voltage continues, an excessive load is applied to the power supply such as a battery, which may cause a system failure. is there.
【０００８】本発明の目的は、回生モード時に、基底回
転数以上でＤＣブラシレスモータが駆動される場合にお
いても、電源に余計な負荷がかかることがない電気自動
車用ＤＣブラシレスモータの制御方法および電気自動車
の駆動システムを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a control method of a DC brushless motor for an electric vehicle and an electric vehicle in which no extra load is applied to a power supply even when the DC brushless motor is driven at a base rotation speed or more in a regenerative mode. It is an object of the present invention to provide an automobile drive system.
【０００９】本発明の他の目的は、従来技術では制御で
き得なかった動作領域での回生制御が可能となる上記制
御方法および上記駆動システムを提供することである。It is another object of the present invention to provide the above-described control method and the above-mentioned drive system which enables regenerative control in an operation area which cannot be controlled by the prior art.
【００１０】本発明のさらに他の目的は、ハードウェア
の追加を必要とせずに、制御プログラムの変更のみで実
施が可能な、または構成が可能な上記制御方法および上
記駆動システムを構成することである。Still another object of the present invention is to configure the above-described control method and the above-described drive system which can be implemented or configured only by changing a control program without requiring additional hardware. is there.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の制御方法は、電
気自動車搭載用ＤＣブラシレスモータに適用されるもの
であって、回生モードにおいて、弱め界磁制御を行うこ
とを特徴とする。本発明が適用されるＤＣブラシレスモ
ータは、インナロータタイプ、アウタロータタイプの双
方を含み、ステータは、集中巻き、分布巻きの何れであ
ってもよい。なお、本発明において、電気自動車には４
輪のものが含まれることはもちろん、電気スクータ等の
電気車両も含まれる。A control method according to the present invention is applied to a DC brushless motor mounted on an electric vehicle, and is characterized in that field weakening control is performed in a regenerative mode. The DC brushless motor to which the present invention is applied includes both an inner rotor type and an outer rotor type, and the stator may be either a concentrated winding or a distributed winding. In the present invention, the electric vehicle has 4
It includes not only wheels, but also electric vehicles such as electric scooters.
【００１２】回生モードにおける弱め界磁制御は、通常
界磁制御（弱め界磁を行わない制御）における最大回転
数（基底回転数）以上の回転域において行うこともでき
る。The field weakening control in the regenerative mode can be performed in a rotation range equal to or higher than the maximum rotation speed (base rotation speed) in the normal field control (control not performing the field weakening).
【００１３】本発明の制御方法では、基底回転数以上で
ＤＣブラシレスモータが駆動されても、入力電圧が異常
に高くなることはないので、電源に余計な負荷がかかる
ことはない。According to the control method of the present invention, even if the DC brushless motor is driven at a speed equal to or higher than the base rotation speed, the input voltage does not become abnormally high, so that no extra load is applied to the power supply.
【００１４】本発明のＤＣブラシレスモータの制御方法
は、力行モードにおいて、回転数が通常界磁制御におけ
る最大値より大きいときに弱め界磁制御を行っている場
合において、力行モードから回生モードに遷移する際
に、弱め界磁制御を連続して行うことができる。弱め界
磁制御を両モードで連続して行うことにより、力行モー
ドから回生モードへの遷移がスムーズに行われる。According to the DC brushless motor control method of the present invention, in the power running mode, when the field weakening control is performed when the rotation speed is larger than the maximum value in the normal field control, the transition from the power running mode to the regeneration mode is performed. Field weakening control can be performed continuously. By continuously performing the field weakening control in both modes, the transition from the powering mode to the regeneration mode is smoothly performed.
【００１５】本発明の電気自動車の駆動システムは、Ｄ
Ｃブラシレスモータ、ＤＣブラシレスモータのロータ回
転位置を検出するロータ位置センサ、ＤＣブラシレスモ
ータに通電波形を出力するモータドライバ、モータドラ
イバに電力を供給する直流電源、および、ロータ位置セ
ンサからの信号と直流電源の端子電圧信号とモータ駆動
設定信号とを入力しモータドライバに制御信号を出力す
るコントローラを有してなり、コントローラは、回生モ
ードにおいては、ＤＣブラシレスモータが弱め界磁動作
するように、制御信号をモータドライバに出力すること
を特徴とする。The drive system for an electric vehicle according to the present invention
C brushless motor, a rotor position sensor for detecting the rotor rotation position of the DC brushless motor, a motor driver for outputting a conduction waveform to the DC brushless motor, a DC power supply for supplying power to the motor driver, and a signal and DC from the rotor position sensor A controller that inputs a terminal voltage signal of a power supply and a motor drive setting signal and outputs a control signal to a motor driver; and in the regenerative mode, the controller controls the DC brushless motor to perform a field weakening operation. A signal is output to a motor driver.
【００１６】本発明の電気自動車の駆動システムにおい
て、ＤＣブラシレスモータは、上述した制御方法におけ
ると同様にインナロータタイプ、アウタロータタイプの
双方を含む。また、ロータ位置センサとして、ＤＣブラ
シレスモータのステータ側に設けたホール素子、あるい
はホール素子が一体化構成されたホールＩＣが使用され
る。モータドライバは、サイリスタ、ＦＥＴ等の半導体
スイッチング素子からなるインバータにより構成され
る。直流電源は、基本的には電池である。もちろん、電
池とコンデンサとの並列回路、あるいはＤＣ／ＤＣコン
バータも、本発明の電源とすることができる。コントロ
ーラはインバータを、ＰＷＭ（パルス幅変調）等により
制御する。In the drive system for an electric vehicle according to the present invention, the DC brushless motor includes both an inner rotor type and an outer rotor type, as in the control method described above. Further, as the rotor position sensor, a Hall element provided on the stator side of the DC brushless motor or a Hall IC in which the Hall element is integrally formed is used. The motor driver is configured by an inverter including a semiconductor switching element such as a thyristor and an FET. The DC power supply is basically a battery. Of course, a parallel circuit of a battery and a capacitor or a DC / DC converter can also be used as the power supply of the present invention. The controller controls the inverter by PWM (pulse width modulation) or the like.
【００１７】コントローラは、回転数が通常界磁制御に
おける最大値より大きいときに、ＤＣブラシレスモータ
が弱め界磁動作する制御信号をモータドライバに出力す
ることができる。コントローラは、力行モードにおい
て、回転数が通常界磁制御における最大値より大きいと
きは、ＤＣブラシレスモータが弱め界磁動作する制御信
号をモータドライバに出力し、力行モードから回生モー
ドに遷移する際に、ＤＣブラシレスモータが連続して弱
め界磁動作する制御信号を前記モータドライバに出力す
ることができる。本発明の電気自動車の駆動システムで
は、制御プログラムの変更のみでの実施が可能なので、
ハードウェアの追加は必要としない。The controller can output a control signal for causing the DC brushless motor to perform the field weakening operation to the motor driver when the rotation speed is larger than the maximum value in the normal field control. In the powering mode, when the rotation speed is larger than the maximum value in the normal field control, the controller outputs a control signal for causing the DC brushless motor to perform the field weakening operation to the motor driver. A control signal for causing the brushless motor to continuously perform the field weakening operation can be output to the motor driver. In the drive system of the electric vehicle of the present invention, since it is possible to implement only by changing the control program,
No additional hardware is required.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を説明す
る。図１は、電気自動車の駆動システム１００の概略を
示す図である。駆動システム１００は、ＤＣブラシレス
モータ１、ＤＣブラシレスモータ１に通電波形を出力す
るインバータ（モータドライバ）２、インバータ２に電
力を供給する直流電源３、ホールＩＣ（ロータ位置セン
サ）１４１からの信号と直流電源３の端子電圧信号とモ
ータ駆動設定信号とを入力しインバータ２に制御信号を
出力するコントローラ４を有している。Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a drive system 100 for an electric vehicle. The drive system 100 includes a DC brushless motor 1, an inverter (motor driver) 2 that outputs a conduction waveform to the DC brushless motor 1, a DC power supply 3 that supplies power to the inverter 2, and signals from a Hall IC (rotor position sensor) 141. It has a controller 4 that inputs a terminal voltage signal of the DC power supply 3 and a motor drive setting signal and outputs a control signal to the inverter 2.
【００１９】図１において、ＤＣブラシレスモータ１の
ヨーク１１に取り付けられたステータ１２のステータ巻
線１２１は、分布巻きとなるように構成されている。ま
た、ＤＣブラシレスモータ１のロータ１３には、永久磁
石１３１が４つ形成されている。本実施形態のロータ１
３は、ＩＰＭ形（埋込み磁石形）構造としてあるが、こ
れに代えてＳＰＭ形（表面磁石形）構造とすることもで
きる。また、ＤＣブラシレスモータ１のブラケット１４
（破線で示す）には、ＤＣブラシレスモータ１のロータ
回転位置を検出するホールＩＣ１４１が取り付けられて
いる。In FIG. 1, the stator winding 121 of the stator 12 attached to the yoke 11 of the DC brushless motor 1 is configured to be distributed winding. Further, four permanent magnets 131 are formed on the rotor 13 of the DC brushless motor 1. Rotor 1 of the present embodiment
3 has an IPM type (embedded magnet type) structure, but may have an SPM type (surface magnet type) structure instead. Also, the bracket 14 of the DC brushless motor 1
(Shown by a broken line) is provided with a Hall IC 141 for detecting the rotor rotation position of the DC brushless motor 1.
【００２０】本実施形態では、インバータ２は、コント
ローラ４からの制御信号に基づき、ステータ巻線１２１
を１２０°通電動作または１８０°通電動作を行う。力
行モードでは、インバータ２は、直流電源３からの直流
電力を三相交流電力に変換してＤＣブラシレスモータ１
に出力することができ、また回生モードではＤＣブラシ
レスモータ１からの三層交流電力を直流電力に変換して
直流電源３に返すことができる。In this embodiment, the inverter 2 controls the stator winding 121 based on a control signal from the controller 4.
Are subjected to a 120 ° conduction operation or a 180 ° conduction operation. In the powering mode, the inverter 2 converts the DC power from the DC power supply 3 into three-phase AC power and
In the regenerative mode, the three-layer AC power from the DC brushless motor 1 can be converted into DC power and returned to the DC power supply 3.
【００２１】図２に示すように、ステータ巻線１２１に
流れる電流（電機子電流Ｉ）は、界磁磁束Φと同相の成
分（以下、「ｑ成分」）Ｉqと、Ｉqよりも９０゜進んだ
成分（以下、「ｄ成分」）Ｉdのベクトル和と考えるこ
とができる。ｄ成分Ｉdは界磁によりステータ巻線に励
起される逆起電力と同じ向きであり（後述する図４参
照）、Ｉdが大きくなると電機子電流Ｉの位相が、ｑ成
分Ｉqに対してβ進む。ｑ成分Ｉqによる起電力Ｖｑ（Ｉ
qよりも９０°遅れている）ｄ成分Ｉdによる起電力Ｖd
（Ｉdよりも９０°遅れている）が、出力トルクＴを決
定する。As shown in FIG. 2, the current flowing through the stator winding 121 (the armature current I) is the field flux Φ in phase component (hereinafter, "q component") and I q, 90 than I q゜ Advance component (hereinafter, “d component”) can be considered as a vector sum of I d . The d component I d has the same direction as the back electromotive force excited in the stator winding by the field (see FIG. 4 described later). As I d increases, the phase of the armature current I becomes larger than the q component I q. Advance β. electromotive force Vq by q component I q (I
than q by 90 ° lagging) d component I d electromotive force V d
(Delayed 90 ° than I d) determines the output torque T.
【００２２】入力電圧をＶt、界磁による誘起電圧をＶ
ψ（∝Ｎ）、Ｉqによる抵抗降下電圧をＶqR（∝Ｒ）、
Ｉdによる抵抗降下電圧をＶdR、インダクタンスによる
誘導電圧をＶL（∝Ｎ）とすると、Ｖは下記の（１）式
で表される。ここでＮは、ＤＣブラシレスモータの回転
数、Ｒはステータ巻線抵抗である。なお、本明細書にお
いて、ベクトルは括弧記号、< >で表すものとする。The input voltage is V t , and the induced voltage due to the field is V
ψ (∝N), the resistance drop voltage due to I q is V qR (∝R),
Assuming that the resistance drop voltage due to I d is V dR and the induced voltage due to inductance is V L (∝N), V is represented by the following equation (1). Here, N is the rotation speed of the DC brushless motor, and R is the stator winding resistance. In this specification, a vector is represented by parentheses and <>.
【００２３】 <Ｖt>＝＜Ｖψ＞＋＜ＶqR＞＋＜ＶdR＞＋＜ＶL＞ （１） ＜ＶL＞は、ＩqによるインダクタンスＬqに起因するる
起電力と、ＩdによるインダクタンスＬdに起因する起電
力との和である。したがって、Ｉd＝０のときには、 ＜ＶL＞＝＜ＶLq＞ （２） （ＶLd＝Ｎ×Ｌd×Ｉd） となる。また、Ｉd≠０のときには ＜ＶL＞＝＜ＶLq＞＋＜ＶLd＞ （３） （ＶLq＝Ｎ×Ｌq×Ｉd） となる。なお、前述したように、ＩdはＩqよりも位相が
９０°進んでいるので、ＶLdはＶLqよりも位相が９０°
進む。[0023] <V t> = <V ψ > + <V qR> + <V dR> + <V L> (1) <V L> is, and the electromotive force Ruru be due to inductance L q by I q, it is the sum of the electromotive force caused by the inductance L d by I d. Therefore, when I d = 0, <V L > = <V Lq > (2) (V Ld = N × L d × I d ). Also, the <V L> = <V Lq > + <V Ld> (3) (V Lq = N × L q × I d) when the I d ≠ 0. Note that, as described above, I d is the phase is advanced 90 ° than I q, V Ld phase is 90 ° than V Lq
move on.
【００２４】図３（Ａ），（Ｂ）は、通常界磁制御にお
いて、入力電圧Ｖtを最大のＶtMAXにして力行制御を行
う場合のベクトル図であり、（Ａ）は（Ｂ）に比較して
トルクが大きく、回転数が低い場合を示している。FIG. 3 (A), (B), in the normal field control, a vector diagram for performing power running control input voltage V t and the maximum V tMAX, compared to (A) is (B) In this case, the torque is large and the rotation speed is low.
【００２５】また、図３（Ｃ），（Ｄ）は、通常界磁制
御において、入力電圧Ｖtを最大のＶtMAXにして回生制
御を行う場合のベクトル図であり、（Ｃ）は（Ｄ）に比
較して、ロータ１３がステータ１２に与える回生トルク
が小さく、回転数が高い場合を示している。Further, FIG. 3 (C), (D), in normal field control, a vector diagram in the case of performing the regenerative control input voltage V t and the maximum V tMAX, the (C) is (D) In comparison, the case where the regenerative torque given to the stator 12 by the rotor 13 is small and the number of rotations is high is shown.
【００２６】通常界磁制御では、力行モード、回生モー
ドともに、入力電圧Ｖtが最大になるように（すなわち
入力電圧値Ｖtが電圧制限円上にあるように）ＤＣブラ
シレスモータ１を制御したとしても、回転数Ｎは、基底
回転数以上にはならない。図３では、回転数Ｎは、入力
電圧Ｖtが電圧制限円上にある場合（入力電圧ＶtMが最
大の場合）を示している。[0026] In normal field control, power running mode, both the regenerative mode, as the input voltage V t was controlled so (i.e. such that the input voltage value V t is on the voltage limit circle) DC brushless motor 1 becomes maximum , The rotation speed N does not exceed the base rotation speed. In Figure 3, the rotational speed N, when the input voltage V t is on the voltage limit circle (input voltage V tM cases up to hereinafter).
【００２７】図４（Ａ）は、弱め界磁制御において、入
力電圧Ｖtを最大のＶtMAXにして力行制御を行う場合の
ベクトル図である。また、図４（Ｂ）は、弱め界磁制御
において、入力電圧Ｖtを最大のＶtMAXにして回生制御
を行う場合のベクトル図である。[0027] FIG. 4 (A), in the field-weakening control is a vector diagram for performing power running control input voltage V t and the maximum V tMAX. Further, FIG. 4 (B), in the field-weakening control is a vector diagram in the case of performing the regenerative control input voltage V t and the maximum V tMAX.
【００２８】弱め界磁制御では、力行モード、回生モー
ドともに、入力電圧Ｖtが最大とならなくてもＤＣブラ
シレスモータ１の回転数Ｎを基底回転数以上として制御
することができる。図４（Ａ），（Ｂ）では入力電圧値
Ｖtが電圧制限円上にあり、最大となっている場合を示
している。The weakened field control, power running mode, both the regenerative mode, the input voltage V t can control the rotational speed N of the DC brushless motor 1 without becoming the largest as above base speed. FIG. 4 (A), the there is on the voltage limit circle input voltage value V t In (B), shows a case in which the maximum.
【００２９】図５は、入力電圧Ｖtが最大Ｖtmaxの場合
の、回転数ＮとトルクＴとの関係、および制御領域を示
す図である。トルク−回転数曲線ＴＮおよびトルクゼロ
の軸により、分割される各領域が、通常界磁力行制御領
域Ｉ，通常界磁回生制御領域ＩＩ，弱め界磁力行制御領
域ＩＩＩ，弱め界磁回生制御領域ＩＶである。なお、参
考のため、図５に、入力電圧Ｖtを最大Ｖtmax以下にし
て制御した場合のトルク−回転数曲線ＴＮを破線により
示しておく。[0029] Figure 5, when the input voltage V t is the maximum V tmax, illustrates relationships, and the control region of the rotational speed N and the torque T. The areas divided by the torque-rotation speed curve TN and the axis of the torque zero are divided into the normal field power running control area I, the normal field regenerative control area II, the weak field power running control area III, and the weak field regenerative control area IV. It is. For reference, in FIG. 5, the torque in the case of controlled below a maximum V tmax input voltage V t - previously indicated by the rotational speed curve TN dashed.
【００３０】図６は、ＤＣブラシレスモータ１を弱め界
磁する場合のトルク−回転数曲線ＴＮを示す図である。
ＤＣブラシレスモータを力行モードで弱め界磁駆動し
（図４（Ａ）参照）、さらに回転数を高くして、無負荷
駆動（トルクゼロ）を経て回生モードでの弱め界磁駆動
する（図４（Ｂ）参照）様子が示されている。このとき
のモード遷移の様子を、矢印Ｆで示す。FIG. 6 is a diagram showing a torque-rotation speed curve TN in the case where the DC brushless motor 1 is subjected to a field weakening.
The DC brushless motor is field-weakening driven in the powering mode (see FIG. 4A), and the rotation speed is further increased to perform field-weakening driving in the regenerative mode through no-load driving (zero torque) (FIG. B) is shown. The state of the mode transition at this time is indicated by an arrow F.
【００３１】なお、進み角β（図２参照）が大きくなる
に従って、回転数Nが高くなる様子を図７にトルク−回
転数曲線として示すとともに、ことのきの電流−回転数
曲線を図８に示す。FIG. 7 shows a torque-rotational speed curve as the lead angle β (see FIG. 2) increases as the lead angle β (see FIG. 2) increases, and FIG. Shown in
【００３２】以下、図１のコントローラ４における処理
を図９のフローチャートにしたがって説明する。The processing in the controller 4 of FIG. 1 will be described below with reference to the flowchart of FIG.
【００３３】コントローラ４は、図１に示したように、
ＤＣブラシレスモータ１に設けられたホールＩＣ１４１
からロータ１３の位置データを、駆動システム１００外
部からトルク指示値Ｔ*を、直流電源３から電源電圧Ｖ
についてのデータを取得する（Ｓ１１０）。なお、ホー
ルＩＣ１４１から取得した位置データから回転数が算出
される。As shown in FIG. 1, the controller 4
Hall IC 141 provided in DC brushless motor 1
, The position data of the rotor 13, the torque command value T * from outside the drive system 100, and the power supply voltage V
Is acquired (S110). The rotation speed is calculated from the position data acquired from the Hall IC 141.
【００３４】そして、制御領域が、図５に示した通常界
磁力行制御領域Ｉまたは通常界磁回生制御領域ＩＩであ
るか、あるいは弱め界磁力行制御領域ＩＩＩまたは弱め
界磁回生制御領域領域ＩＶであるかの判断を行う（Ｓ１
２０）。ステップＳ１２０において、弱め界磁力行制御
領域ＩＩＩまたは弱め界磁回生制御領域領域ＩＶで制御
すると判断された場合（回生モードで制御する場合）に
は、ステップＳ１１０において取得してある、モータ回
転数Ｎ、トルク指示値Ｔ*、電源電圧Ｖから進角制御量
を算出し（Ｓ１３０）、これに基づく弱め界磁力行制御
または弱め界磁回生制御を行う（Ｓ１４０）。Ｓ１２０
において、通常界磁力行制御領域Ｉまたは通常界磁回生
制御領域ＩＩで制御すると判断された場合には、通常界
磁力行制御または通常界磁回生制御を行う（Ｓ１５
０）。The control region is the normal field power running control region I or the normal field regeneration control region II shown in FIG. 5, or the weak field power running control region III or the weak field regeneration control region IV Is determined (S1).
20). If it is determined in step S120 that control is to be performed in the field weakening power control region III or the field weakening regenerative control region IV (control in the regenerative mode), the motor rotational speed N obtained in step S110 is used. , The advance control amount is calculated from the torque command value T * and the power supply voltage V (S130), and the weak field power running control or the weak field regenerative control based on the calculated advance angle control quantity is performed (S140). S120
In step S15, when it is determined that the control is performed in the normal field power running control region I or the normal field regeneration control region II, the normal field power running control or the normal field regeneration control is performed (S15).
0).
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明によれば、以下の効果を奏するこ
とができる。According to the present invention, the following effects can be obtained.
【００３６】（１）回生モード時において、基底回転数
以上でＤＣブラシレスモータが駆動される場合において
も、電源に余計な負荷がかかることはない。(1) In the regenerative mode, even when the DC brushless motor is driven at a speed higher than the base rotational speed, no extra load is applied to the power supply.
【００３７】（２）従来技術では制御でき得なかった動
作領域での回生制御が可能となる。(2) Regenerative control in an operation region that could not be controlled by the prior art becomes possible.
【００３８】（３）ハードウェアの追加を必要とせずに
制御プログラムの変更のみで、本発明の制御方法を実施
でき、また本発明の駆動システムを構成することができ
るのでコストが高騰することはない。(3) The control method of the present invention can be implemented only by changing the control program without the need for additional hardware, and the drive system of the present invention can be configured, so that the cost does not rise. Absent.
【図1】本発明の一実施形態における電気自動車の駆動
システムの概略を示す図である。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a drive system of an electric vehicle according to an embodiment of the present invention.
【図2】電機子電流Ｉと、Ｉのｑ成分と、Ｉのｄ成分と
の関係を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship among an armature current I, a q component of I, and a d component of I.
【図3】（Ａ），（Ｂ）は、通常界磁制御において、最
大電圧で力行制御を行う場合のベクトル図であり、
（Ｃ），（Ｄ）は、通常界磁制御において、最大電圧で
回生制御を行う場合のベクトル図である。FIGS. 3A and 3B are vector diagrams in a case where power running control is performed at a maximum voltage in normal field control;
(C), (D) is a vector diagram in the case where regenerative control is performed at the maximum voltage in normal field control.
【図4】（Ａ）は、弱め界磁制御において最大電圧で力
行制御を行う場合のベクトル図であり、（Ｂ）は、弱め
界磁制御において最大電圧で回生制御を行う場合のベク
トル図である。FIG. 4A is a vector diagram in the case where power running control is performed at the maximum voltage in field weakening control, and FIG. 4B is a vector diagram in the case where regenerative control is performed at the maximum voltage in field weakening control.
【図５】ＤＣブラシレスモータの入力電圧が最大の場合
の、回転数ＮとトルクＴとの関係を示すトルク−回転数
曲線ＴＮ、および通常界磁力行制御領域、通常回生制御
領域、弱め界磁力行制御領域、弱め界磁回生制御領域を
示す図である。FIG. 5 is a torque-rotation speed curve TN showing a relationship between the rotation speed N and the torque T when the input voltage of the DC brushless motor is at a maximum, and a normal field power running control area, a normal regenerative control area, and a weak field magnetic force. It is a figure which shows a row control area | region and a field weakening field regeneration control area.
【図６】ＤＣブラシレスモータを弱め界磁する場合のト
ルク−回転数曲線ＴＮを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a torque-rotational speed curve TN when a DC brushless motor is weakly magnetized.
【図７】進み角βが大きくなるに従って、回転数Nが高
くなる様子示すトルク−回転数曲線である。FIG. 7 is a torque-rotation speed curve showing how the rotation speed N increases as the lead angle β increases.
【図８】進み角βが大きくなるに従って、回転数Nが高
くなる様子示す電流−回転数曲線である。FIG. 8 is a current-rotation speed curve showing that the rotation speed N increases as the lead angle β increases.
【図９】図１のコントローラにおける処理を示すフロー
チャートである。FIG. 9 is a flowchart showing processing in the controller of FIG. 1;
１ ＤＣブラシレスモータ ２ インバータ ３ 直流電源 ４ コントローラ １１ ヨーク １２ ステータ １３ ロータ １４ ブラケット １００ 駆動システム １２１ ステータ巻線 １３１ 永久磁石 １４１ ホールＩＣ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC brushless motor 2 Inverter 3 DC power supply 4 Controller 11 Yoke 12 Stator 13 Rotor 14 Bracket 100 Drive system 121 Stator winding 131 Permanent magnet 141 Hall IC
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H115 PA11 PC06 PG04 PI16 PI29 PO17 PU11 PV09 PV24 PV25 QI04 QN05 QN06 RB22 RB26 SE03 SE06 TB00 TD15 5H560 AA08 BB04 BB12 BB17 DA03 DA19 DB00 EB01 HB02 RR05 SS02 UA05 UA07 XA04 XA12 XA13 XA17 5H576 AA15 BB02 CC04 DD02 DD07 EE01 EE02 EE09 EE11 GG01 GG02 GG07 HA03 HA05 HB01 LL01 LL41 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H115 PA11 PC06 PG04 PI16 PI29 PO17 PU11 PV09 PV24 PV25 QI04 QN05 QN06 RB22 RB26 SE03 SE06 TB00 TD15 5H560 AA08 BB04 BB12 BB17 DA03 DA19 DB00 EB01 HB02 RR05 SS02 XA XA XA XA UA05 X 5H576 AA15 BB02 CC04 DD02 DD07 EE01 EE02 EE09 EE11 GG01 GG02 GG07 HA03 HA05 HB01 LL01 LL41
Claims (6)
の制御方法であって、 回生モードにおいて、弱め界磁制御を行うことを特徴と
するＤＣブラシレスモータの制御方法。1. A method for controlling a DC brushless motor mounted on an electric vehicle, wherein the field weakening control is performed in a regenerative mode.
制御における最大値より大きいときに行うことを特徴と
する請求項１に記載のＤＣブラシレスモータの制御方
法。2. The DC brushless motor control method according to claim 1, wherein the field weakening control is performed when the rotation speed is greater than a maximum value in the normal field control.
制御における最大値より大きいときに弱め界磁制御を行
う電気自動車搭載用ＤＣブラシレスモータの制御方法で
あって、 弱め界磁制御を行っている力行モードから回生モードに
遷移する際に、弱め界磁制御を連続して行うことを特徴
とする請求項１または２に記載のＤＣブラシレスモータ
の制御方法。3. A control method for a DC brushless motor for an electric vehicle, which performs field-weakening control when a rotation speed is greater than a maximum value in a normal field control in a power-running mode. 3. The control method for a DC brushless motor according to claim 1, wherein the field-weakening control is continuously performed at the time of transition to.
ロータ位置センサ、 前記ＤＣブラシレスモータに通電波形を出力するモータ
ドライバ、 前記モータドライバに電力を供給する直流電源、およ
び、 前記ロータ位置センサからの信号と前記直流電源の端子
電圧信号とモータ駆動設定信号とを入力し前記モータド
ライバに制御信号を出力するコントローラ、を有してな
る電気自動車の駆動システムであって、 前記コントローラは、回生モードにおいては、前記ＤＣ
ブラシレスモータが弱め界磁動作する前記制御信号を前
記モータドライバに出力する、ことを特徴とする電気自
動車の駆動システム。4. A DC brushless motor, a rotor position sensor for detecting a rotor rotation position of the DC brushless motor, a motor driver for outputting an energization waveform to the DC brushless motor, a DC power supply for supplying power to the motor driver, and A controller for inputting a signal from the rotor position sensor, a terminal voltage signal of the DC power supply, and a motor drive setting signal and outputting a control signal to the motor driver; In the regenerative mode, the controller
A drive system for an electric vehicle, wherein the control signal that causes a brushless motor to perform a field weakening operation is output to the motor driver.
制御における最大値より大きいときに、前記ＤＣブラシ
レスモータが弱め界磁動作する前記制御信号を前記モー
タドライバに出力することを特徴とする請求項４に記載
の電気自動車の駆動システム。5. The controller according to claim 4, wherein the controller outputs the control signal for causing the DC brushless motor to perform a field weakening operation to the motor driver when a rotation speed is larger than a maximum value in the normal field control. The drive system for an electric vehicle according to claim 1.
て、回転数が通常界磁制御における最大値より大きいと
きは、前記ＤＣブラシレスモータが弱め界磁動作する前
記制御信号を前記モータドライバに出力し、力行モード
から回生モードに遷移する際に、前記ＤＣブラシレスモ
ータが連続して弱め界磁動作する前記制御信号を前記モ
ータドライバに出力することを特徴とする請求項４また
は５に記載の電気自動車の駆動システム。6. The controller outputs the control signal for causing the DC brushless motor to perform a field weakening operation to the motor driver in the powering mode when the rotation speed is greater than a maximum value in the normal field control, and outputs the control signal from the powering mode. 6. The drive system for an electric vehicle according to claim 4, wherein the control signal for causing the DC brushless motor to continuously perform the field weakening operation is output to the motor driver when transitioning to the regeneration mode.
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