JP2003033075A - 同期モータ制御装置および電気自動車 - Google Patents
同期モータ制御装置および電気自動車Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】電流制御演算処理と磁極位置推定演算処理を安
価なマイコンで実現できるようなモータ制御装置を提供
する。 【解決手段】同期モータ１に交流電圧を印加するインバ
ータ３のＰＷＭ信号により印加電圧を制御するコントロ
ーラ４を備えたモータ制御装置において、電流制御演算
と磁極位置推定演算の演算処理を分割してＰＷＭ搬送波
に同期させて交互に行うように構成する。
価なマイコンで実現できるようなモータ制御装置を提供
する。 【解決手段】同期モータ１に交流電圧を印加するインバ
ータ３のＰＷＭ信号により印加電圧を制御するコントロ
ーラ４を備えたモータ制御装置において、電流制御演算
と磁極位置推定演算の演算処理を分割してＰＷＭ搬送波
に同期させて交互に行うように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、同期モータ制御装
置および電気自動車に関する。
置および電気自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】電力変換器によって生成した交流電圧を
同期モータに印加して該同期モータを運転する同期モー
タ制御では、同期モータに印加する交流電圧の位相を回
転子の磁極位置により決定しなければならないので、回
転子の正確な磁極位置を知ることが必要である。そし
て、磁極位置に基づいて電流制御あるいは電圧制御を行
うことで、同期モータのトルクや速度を制御することが
できる。
同期モータに印加して該同期モータを運転する同期モー
タ制御では、同期モータに印加する交流電圧の位相を回
転子の磁極位置により決定しなければならないので、回
転子の正確な磁極位置を知ることが必要である。そし
て、磁極位置に基づいて電流制御あるいは電圧制御を行
うことで、同期モータのトルクや速度を制御することが
できる。
【０００３】同期モータへの応答を高速で行う必要があ
る制御では、電流制御演算を高周波の信号に同期させて
行っている。例えば、特開平１０−３４１６００号公報
に記載されているように、ＰＷＭ搬送波の最大値または
最小値のときに同期して発生する割込み信号によって電
流制御の演算タイミングをとるＰＷＭ搬送波同期方式が
ある。
る制御では、電流制御演算を高周波の信号に同期させて
行っている。例えば、特開平１０−３４１６００号公報
に記載されているように、ＰＷＭ搬送波の最大値または
最小値のときに同期して発生する割込み信号によって電
流制御の演算タイミングをとるＰＷＭ搬送波同期方式が
ある。
【０００４】また、特開２０００−１７５４８５号公報
には、電流センサから得られる電流に基づく演算処理に
よって同期モータの磁極位置を求める（推定する）制御
装置が提案されている。
には、電流センサから得られる電流に基づく演算処理に
よって同期モータの磁極位置を求める（推定する）制御
装置が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような同期モータ
の制御処理は、マイコンなどの演算処理手段を用いて行
うが、ＰＷＭ搬送波の短い周期間に、電流制御演算処理
または電圧制御演算処理に加えて、磁極位置推定演算を
行うためには、高速演算処理機能が必要である。特に、
電気自動車およびハイブリッド電気自動車における駆動
用として用いられる同期モータの制御では、同期モータ
の速い応答性が要求され、演算周期も高速で行う必要が
あるために、高速演算処理機能をもった高価なマイコン
を用いなければならないという問題がある。
の制御処理は、マイコンなどの演算処理手段を用いて行
うが、ＰＷＭ搬送波の短い周期間に、電流制御演算処理
または電圧制御演算処理に加えて、磁極位置推定演算を
行うためには、高速演算処理機能が必要である。特に、
電気自動車およびハイブリッド電気自動車における駆動
用として用いられる同期モータの制御では、同期モータ
の速い応答性が要求され、演算周期も高速で行う必要が
あるために、高速演算処理機能をもった高価なマイコン
を用いなければならないという問題がある。
【０００６】本発明の１つの目的は、比較的低速の演算
処理機能の演算処理手段を使用して同期モータを比較的
速い応答性で制御することができる同期モータ制御装置
を提案することにある。
処理機能の演算処理手段を使用して同期モータを比較的
速い応答性で制御することができる同期モータ制御装置
を提案することにある。
【０００７】本発明の他の目的は、比較的低速の演算処
理機能の演算処理手段を使用して同期モータを比較的速
い応答性で制御することができる電気自動車を提案する
ことにある。
理機能の演算処理手段を使用して同期モータを比較的速
い応答性で制御することができる電気自動車を提案する
ことにある。
【０００８】本発明の更に他の目的は、比較的低速の演
算処理機能のマイコンを使用して同期モータを比較的速
い応答性で制御するこができる同期モータ制御装置を提
供することにある。
算処理機能のマイコンを使用して同期モータを比較的速
い応答性で制御するこができる同期モータ制御装置を提
供することにある。
【０００９】具体的には、電流制御演算処理または電圧
制御演算処理に加えて、磁極位置推定演算処理を行う場
合でも、簡易な構成で演算処理手段（マイコン）の演算
処理を合理化することで演算処理能力を有効に利用する
ことができ、安価なマイコンで実現することができるよ
うな同期モータ制御装置を提供することにある。
制御演算処理に加えて、磁極位置推定演算処理を行う場
合でも、簡易な構成で演算処理手段（マイコン）の演算
処理を合理化することで演算処理能力を有効に利用する
ことができ、安価なマイコンで実現することができるよ
うな同期モータ制御装置を提供することにある。
【００１０】また、マイコンの負荷率を低くすることに
より、信頼性の高い同期モータ制御装置を実現すること
にある。
より、信頼性の高い同期モータ制御装置を実現すること
にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、同期モータ
と、この同期モータに電圧を印加する電力変換器と、Ｐ
ＷＭ信号により前記同期モータに印加する電圧を制御す
ると共に前記同期モータの電流を検出することにより該
同期モータの磁極位置を推定する磁極位置推定処理を行
う制御処理装置を備えた同期モータ制御装置において、
前記制御処理装置は、前記ＰＷＭ信号の搬送波の半周期
毎に電流制御演算と磁極位置推定演算の演算処理を分割
して行うように構成する。
と、この同期モータに電圧を印加する電力変換器と、Ｐ
ＷＭ信号により前記同期モータに印加する電圧を制御す
ると共に前記同期モータの電流を検出することにより該
同期モータの磁極位置を推定する磁極位置推定処理を行
う制御処理装置を備えた同期モータ制御装置において、
前記制御処理装置は、前記ＰＷＭ信号の搬送波の半周期
毎に電流制御演算と磁極位置推定演算の演算処理を分割
して行うように構成する。
【００１２】また、本発明は、同期モータと、この同期
モータに電圧を印加する電力変換器と、ＰＷＭ信号によ
り前記同期モータに印加する電圧を制御すると共に前記
同期モータの電流を検出することにより該同期モータの
磁極位置を推定する磁極位置推定処理を行う制御処理装
置を備えた同期モータ制御装置において、前記制御処理
装置は、前記ＰＷＭ信号の搬送波の周期毎に同期して電
流制御演算を行い、極位置推定演算を複数周期に分割し
て行うように構成する。
モータに電圧を印加する電力変換器と、ＰＷＭ信号によ
り前記同期モータに印加する電圧を制御すると共に前記
同期モータの電流を検出することにより該同期モータの
磁極位置を推定する磁極位置推定処理を行う制御処理装
置を備えた同期モータ制御装置において、前記制御処理
装置は、前記ＰＷＭ信号の搬送波の周期毎に同期して電
流制御演算を行い、極位置推定演算を複数周期に分割し
て行うように構成する。
【００１３】そして、このような同期モータ制御装置に
よって電気自動車のモータ制御を実行する。
よって電気自動車のモータ制御を実行する。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００１５】図１は、磁極位置推定を行う同期モータ制
御装置の機能ブロック図である。なお、以下に説明する
実施の形態では、インダクタンス特性を利用した搬送波
同期型磁極位置推定を用いて説明するが、磁極位置の推
定方法は、他の方式で実施することもできる。また、こ
の機能ブロックは、以下に述べる各実施の形態に共通に
適用することができる。
御装置の機能ブロック図である。なお、以下に説明する
実施の形態では、インダクタンス特性を利用した搬送波
同期型磁極位置推定を用いて説明するが、磁極位置の推
定方法は、他の方式で実施することもできる。また、こ
の機能ブロックは、以下に述べる各実施の形態に共通に
適用することができる。
【００１６】図１において、バッテリ２の直流電圧は、
インバータ３によって３相交流電圧に変換して同期モー
タ１に印加する。印加する交流電圧は、マイコンを利用
して構成するコントローラ４において次のような演算処
理を行って決定する。
インバータ３によって３相交流電圧に変換して同期モー
タ１に印加する。印加する交流電圧は、マイコンを利用
して構成するコントローラ４において次のような演算処
理を行って決定する。
【００１７】まず、電流指令発生部６において、同期モ
ータ１が発生すべきトルク指令値τrに対して、ｄ軸電
流指令値ｉdrとｑ軸電流指令値ｉqrを決定する。ここ
で、ｄ軸は磁極位置（磁束）の方向、ｑ軸は電気的にｄ
軸に直交する方向を示しており、回転座標系（ｄ-ｑ
軸）を構成している。
ータ１が発生すべきトルク指令値τrに対して、ｄ軸電
流指令値ｉdrとｑ軸電流指令値ｉqrを決定する。ここ
で、ｄ軸は磁極位置（磁束）の方向、ｑ軸は電気的にｄ
軸に直交する方向を示しており、回転座標系（ｄ-ｑ
軸）を構成している。
【００１８】この実施の形態におけるコントローラ４
は、ｄ-ｑ軸上での電流制御系を構成しているので、電
流制御部７にフィードバックする値は、電流センサ５
u，５vによって検出したＵ相電流ｉu，Ｖ相電流ｉvをｄ
-ｑ変換部８において座標変換し求めたｄ軸電流検出値
ｉd^とq軸電流検出値ｉq^である。ここで、永久磁石を
有する回転子が角速度ωで回転すると、ｄ-ｑ軸も角速
度ωで回転するので、ｄ-ｑ軸上での電流制御を行うた
めには、静止座標系（α-β軸）から回転座標系（ｄ-ｑ
軸）までの位相、すなわち回転子の磁極位置θを検出す
ることが必要である。この実施の形態において、モータ
電流は、Ｕ相とＶ相の２相の電流を用いているが、Ｗ相
電流も含めた何れか２相の組合せ、また３相すべての電
流を検出して３相の電流を用いた制御としても差し支え
ない。
は、ｄ-ｑ軸上での電流制御系を構成しているので、電
流制御部７にフィードバックする値は、電流センサ５
u，５vによって検出したＵ相電流ｉu，Ｖ相電流ｉvをｄ
-ｑ変換部８において座標変換し求めたｄ軸電流検出値
ｉd^とq軸電流検出値ｉq^である。ここで、永久磁石を
有する回転子が角速度ωで回転すると、ｄ-ｑ軸も角速
度ωで回転するので、ｄ-ｑ軸上での電流制御を行うた
めには、静止座標系（α-β軸）から回転座標系（ｄ-ｑ
軸）までの位相、すなわち回転子の磁極位置θを検出す
ることが必要である。この実施の形態において、モータ
電流は、Ｕ相とＶ相の２相の電流を用いているが、Ｗ相
電流も含めた何れか２相の組合せ、また３相すべての電
流を検出して３相の電流を用いた制御としても差し支え
ない。
【００１９】図２は、搬送波同期型磁極位置推定部９の
機能ブロック図である。この搬送波同期型磁極位置推定
部９の磁極位置演算部１５は、原理的には、同期モータ
１の突極性（Ｌｄ≠Ｌｑ）に基づくものであり、制御系
d軸（θc）方向（推定磁極位置θ＾方向）に磁極位置推
定用の電圧パルスｖdhを印加する。この電圧パルスｖdh
を印加することによって発生するパルスの＋電位区間の
電流差分値と−電位区間の電流差分値の差（以下、＋電
位区間と−電位区間の電流差分値の差を電流差分差と記
す。）をベクトルとして表すと、その電流差分差ベクト
ルの位相θｄと制御系d軸の位相θｃの関係は、図３に
示すようになる。そして、図３に示すように、電圧パル
スを印加することによって発生する電流差分差ベクトル
の位相θｄと制御系ｄ軸の位相θｃを一致させると、同
期モータ１の磁極位置θと制御系ｄ軸の位相θｃの差、
すなわち磁極位置誤差Δθは０となる。すなわち、磁極
位置の推定が可能となる。磁極位置演算部１５は、この
原理を用いて磁極位置推定を行う。詳しくは、電圧印加
部１６により制御系ｄ軸θｃ方向に磁極位置推定用の電
圧パルスｖdhを印加し、電流変化量検出部１７により、
電圧パルスｖdhによって発生する＋電位区間と−電位区
間のそれぞれのモータ電流差分ベクトルＰi1，Ｐi2を検
出する。そして、位相検出部１８により、モータ電流差
分ベクトルＰi1，Ｐi2の差のベクトル位相θｄを演算
し、制御系ｄ軸の位相θｃと一致させる。
機能ブロック図である。この搬送波同期型磁極位置推定
部９の磁極位置演算部１５は、原理的には、同期モータ
１の突極性（Ｌｄ≠Ｌｑ）に基づくものであり、制御系
d軸（θc）方向（推定磁極位置θ＾方向）に磁極位置推
定用の電圧パルスｖdhを印加する。この電圧パルスｖdh
を印加することによって発生するパルスの＋電位区間の
電流差分値と−電位区間の電流差分値の差（以下、＋電
位区間と−電位区間の電流差分値の差を電流差分差と記
す。）をベクトルとして表すと、その電流差分差ベクト
ルの位相θｄと制御系d軸の位相θｃの関係は、図３に
示すようになる。そして、図３に示すように、電圧パル
スを印加することによって発生する電流差分差ベクトル
の位相θｄと制御系ｄ軸の位相θｃを一致させると、同
期モータ１の磁極位置θと制御系ｄ軸の位相θｃの差、
すなわち磁極位置誤差Δθは０となる。すなわち、磁極
位置の推定が可能となる。磁極位置演算部１５は、この
原理を用いて磁極位置推定を行う。詳しくは、電圧印加
部１６により制御系ｄ軸θｃ方向に磁極位置推定用の電
圧パルスｖdhを印加し、電流変化量検出部１７により、
電圧パルスｖdhによって発生する＋電位区間と−電位区
間のそれぞれのモータ電流差分ベクトルＰi1，Ｐi2を検
出する。そして、位相検出部１８により、モータ電流差
分ベクトルＰi1，Ｐi2の差のベクトル位相θｄを演算
し、制御系ｄ軸の位相θｃと一致させる。
【００２０】以上のようにして磁極位置を推定する。こ
こで、搬送波同期型位置推定部９において印加する磁極
位置推定用電圧パルスｖdhは、振動や騒音の面からでき
るだけ高い周波数とする。この実施の形態では、印加す
る磁極位置推定用電圧パルスｖdhの周波数は、インバー
タのＰＷＭ搬送波と同一の周波数とする。従って、コン
トローラ４では、ＰＷＭ搬送波に同期してモータ電流を
取り込み、電圧パルスの＋電位区間の電流差分値と−電
位区間の電流差分値を演算する。なお、極性判別部１９
は、モータ電流差分ベクトルＰi2と推定磁極位置θ＾を
入力して位置を推定した磁極の極性（Ｎ，Ｓ）を判定す
る。
こで、搬送波同期型位置推定部９において印加する磁極
位置推定用電圧パルスｖdhは、振動や騒音の面からでき
るだけ高い周波数とする。この実施の形態では、印加す
る磁極位置推定用電圧パルスｖdhの周波数は、インバー
タのＰＷＭ搬送波と同一の周波数とする。従って、コン
トローラ４では、ＰＷＭ搬送波に同期してモータ電流を
取り込み、電圧パルスの＋電位区間の電流差分値と−電
位区間の電流差分値を演算する。なお、極性判別部１９
は、モータ電流差分ベクトルＰi2と推定磁極位置θ＾を
入力して位置を推定した磁極の極性（Ｎ，Ｓ）を判定す
る。
【００２１】以上のように、搬送波同期型磁極位置推定
部９は、ＰＷＭ搬送波と同一周波数の電圧パルスｖdhを
印加し、ＰＷＭ搬送波に同期してモータ電流を取り込
み、電圧パルスを印加したことによって発生する電流差
分値を求めることで、高応答で低騒音，低トルク脈動な
磁極位置推定が可能となる。更に、搬送波同期型磁極位
置推定部９は、同期モータ１のインダクタンス特性に基
づくために、中高速時のみならず、誘起電圧の検出が困
難なモータの停止時および低速時においても高精度に磁
極位置の推定を行うことができる。
部９は、ＰＷＭ搬送波と同一周波数の電圧パルスｖdhを
印加し、ＰＷＭ搬送波に同期してモータ電流を取り込
み、電圧パルスを印加したことによって発生する電流差
分値を求めることで、高応答で低騒音，低トルク脈動な
磁極位置推定が可能となる。更に、搬送波同期型磁極位
置推定部９は、同期モータ１のインダクタンス特性に基
づくために、中高速時のみならず、誘起電圧の検出が困
難なモータの停止時および低速時においても高精度に磁
極位置の推定を行うことができる。
【００２２】本発明は、このような磁極位置推定のため
の演算処理を演算速度が比較的低速のマイコンによって
実現することができるようにすることを特徴とするもの
であり、その第１の実施の形態を図４を参照して説明す
る。
の演算処理を演算速度が比較的低速のマイコンによって
実現することができるようにすることを特徴とするもの
であり、その第１の実施の形態を図４を参照して説明す
る。
【００２３】図４は、第１の実施の形態におけるコント
ローラ４が実行する電流制御演算処理と磁極位置推定演
算処理の関係を示すタイムチャートである。磁極位置推
定用電圧パルスｖdhは、ＰＷＭ搬送波の山と谷に同期し
て、電圧指令に対して正負に印加する。この電圧パルス
Ｖdhを印加することによって発生するパルスの＋電位区
間の電流差分値をＰＷＭ搬送波谷側の電流制御演算処理
区間内で計算する。この場合のＡ／Ｄ変換処理は、モー
タ電流値だけでも良い。次に、ＰＷＭ搬送波の山側の処
理区間では、−電位区間の電流差分値と電流差分差を演
算し、磁極位置推定演算処理を行う。ここで計算された
磁極位置は、次の電流制御演算処理で用いる。
ローラ４が実行する電流制御演算処理と磁極位置推定演
算処理の関係を示すタイムチャートである。磁極位置推
定用電圧パルスｖdhは、ＰＷＭ搬送波の山と谷に同期し
て、電圧指令に対して正負に印加する。この電圧パルス
Ｖdhを印加することによって発生するパルスの＋電位区
間の電流差分値をＰＷＭ搬送波谷側の電流制御演算処理
区間内で計算する。この場合のＡ／Ｄ変換処理は、モー
タ電流値だけでも良い。次に、ＰＷＭ搬送波の山側の処
理区間では、−電位区間の電流差分値と電流差分差を演
算し、磁極位置推定演算処理を行う。ここで計算された
磁極位置は、次の電流制御演算処理で用いる。
【００２４】以上のように、電流制御演算処理と磁極位
置推定演算処理をＰＷＭ搬送波の半周期毎に分割して交
互に行うことにより、ＰＷＭ搬送波一周期の間に同期し
て両演算処理を実現することができる。
置推定演算処理をＰＷＭ搬送波の半周期毎に分割して交
互に行うことにより、ＰＷＭ搬送波一周期の間に同期し
て両演算処理を実現することができる。
【００２５】図５は、本発明の第２の実施の形態におけ
るコントローラ４が実行する電流制御演算処理と磁極位
置推定演算処理の関係を示すタイムチャートである。こ
の第２の実施の形態は、電流制御演算処理と磁極位置推
定演算処理の演算処理がＰＷＭ搬送波半周期の区間に収
まらないような場合の実施の形態として有効である。
るコントローラ４が実行する電流制御演算処理と磁極位
置推定演算処理の関係を示すタイムチャートである。こ
の第２の実施の形態は、電流制御演算処理と磁極位置推
定演算処理の演算処理がＰＷＭ搬送波半周期の区間に収
まらないような場合の実施の形態として有効である。
【００２６】この第２の実施の形態では、磁極位置推定
用の電圧パルスｖdhをＰＷＭ搬送波の山側に同期して、
電圧指令に対して正負に印加する。そして、第１の実施
の形態と同じ電流制御演算処理と磁極位置推定演算をＰ
ＷＭ搬送波の山毎に行う。このように行うことにより、
電流制御演算処理と磁極位置推定演算処理の演算時間が
長い場合でも、それぞれの演算処理がＰＷＭ搬送波の一
周期までに終われば良いことになる。
用の電圧パルスｖdhをＰＷＭ搬送波の山側に同期して、
電圧指令に対して正負に印加する。そして、第１の実施
の形態と同じ電流制御演算処理と磁極位置推定演算をＰ
ＷＭ搬送波の山毎に行う。このように行うことにより、
電流制御演算処理と磁極位置推定演算処理の演算時間が
長い場合でも、それぞれの演算処理がＰＷＭ搬送波の一
周期までに終われば良いことになる。
【００２７】図６は、本発明の第３の実施の形態におけ
るコントローラ４が実行する電流制御演算処理と磁極位
置推定演算処理の関係を示すタイムチャートである。こ
の第３の実施の形態は、同期モータ１が低速度回転状態
にあって磁極位置推定を高速（頻繁）に行う必要がない
状態において有効な実施の形態である。しかし、他の実
施の形態と組み合わせて低速度回転状態において機能す
るように実施することにより、広い回転速度範囲におい
て好ましい制御特性を得ることができる。
るコントローラ４が実行する電流制御演算処理と磁極位
置推定演算処理の関係を示すタイムチャートである。こ
の第３の実施の形態は、同期モータ１が低速度回転状態
にあって磁極位置推定を高速（頻繁）に行う必要がない
状態において有効な実施の形態である。しかし、他の実
施の形態と組み合わせて低速度回転状態において機能す
るように実施することにより、広い回転速度範囲におい
て好ましい制御特性を得ることができる。
【００２８】この第３の実施の形態では、同期モータ１
を低速で駆動している場合には、磁極位置推定演算処理
を高速で行う必要がないことから、磁極位置推定演算処
理を電流制御演算処理の複数周期に一回の割合で行うよ
うに間引きして実行する構成である。
を低速で駆動している場合には、磁極位置推定演算処理
を高速で行う必要がないことから、磁極位置推定演算処
理を電流制御演算処理の複数周期に一回の割合で行うよ
うに間引きして実行する構成である。
【００２９】図７は、本発明の第４の実施の形態におけ
るコントローラ４が実行する電流制御演算処理と磁極位
置推定演算処理の関係を示すタイムチャートである。こ
の第４の実施の形態は、前述した第３の実施の形態と同
様に、同期モータ１が低速度回転状態にあって磁極位置
推定を高速（頻繁）に行う必要がない状態において有効
な実施の形態である。そして、他の実施の形態と組み合
わせて低速度回転状態において機能するように実施する
ことにより、広い回転速度範囲において好ましい制御特
性を得ることができる。
るコントローラ４が実行する電流制御演算処理と磁極位
置推定演算処理の関係を示すタイムチャートである。こ
の第４の実施の形態は、前述した第３の実施の形態と同
様に、同期モータ１が低速度回転状態にあって磁極位置
推定を高速（頻繁）に行う必要がない状態において有効
な実施の形態である。そして、他の実施の形態と組み合
わせて低速度回転状態において機能するように実施する
ことにより、広い回転速度範囲において好ましい制御特
性を得ることができる。
【００３０】この第４の実施の形態は、電流制御演算処
理はＰＷＭ搬送波に同期して行い、磁極位置推定演算処
理は、電流制御演算処理と同期しながら該電流制御演算
処理の複数周期に渡って付加して演算するように分割し
て実行する構成である。この第４の実施の形態における
磁極位置推定演算処理は、磁極位置推定演算処理（１）
と、磁極位置推定演算処理（２）に２分割し、電流制御
演算処理の２周期に付加して実行する構成である。この
磁極位置推定演算処理の分割数は、余裕がある場合に
は、３分割やそれ以上の数に分割しても問題はない。ま
た、この第４の実施の形態では、磁極位置推定演算処理
後に電流制御演算処理を行っているが、電流制御演算処
理を先に実行するように構成しても良い。
理はＰＷＭ搬送波に同期して行い、磁極位置推定演算処
理は、電流制御演算処理と同期しながら該電流制御演算
処理の複数周期に渡って付加して演算するように分割し
て実行する構成である。この第４の実施の形態における
磁極位置推定演算処理は、磁極位置推定演算処理（１）
と、磁極位置推定演算処理（２）に２分割し、電流制御
演算処理の２周期に付加して実行する構成である。この
磁極位置推定演算処理の分割数は、余裕がある場合に
は、３分割やそれ以上の数に分割しても問題はない。ま
た、この第４の実施の形態では、磁極位置推定演算処理
後に電流制御演算処理を行っているが、電流制御演算処
理を先に実行するように構成しても良い。
【００３１】図８は、本発明の第５の実施の形態を示す
同期モータ制御装置の機能ブロック図である。この第５
の実施の形態は、複数の同期モータを制御する場合に効
果的な構成である。
同期モータ制御装置の機能ブロック図である。この第５
の実施の形態は、複数の同期モータを制御する場合に効
果的な構成である。
【００３２】この第５の実施の形態は、２つの同期モー
タ１，１’を２つのインバータ３，３’と２つのコント
ローラ４，４’によって制御する構成である。２つのコ
ントローラ４，４’は、同期モータ１，１’の両方の電
流値を取り込み、両同期モータの４，４’の推定磁極位
置を演算する。電流制御演算処理は、それぞれのコント
ローラで行い、それぞれの同期モータ１，１’を制御す
る。
タ１，１’を２つのインバータ３，３’と２つのコント
ローラ４，４’によって制御する構成である。２つのコ
ントローラ４，４’は、同期モータ１，１’の両方の電
流値を取り込み、両同期モータの４，４’の推定磁極位
置を演算する。電流制御演算処理は、それぞれのコント
ローラで行い、それぞれの同期モータ１，１’を制御す
る。
【００３３】２つのコントローラ４，４’において演算
した推定磁極位置情報は、お互いのコントローラ４，
４’間で受け渡して比較する。２つのコントローラ４，
４’で同じタイミングで電流検出ができていれば、演算
した推定磁極位置は同じ値となることから、互いに、他
方のコントローラ４，４’で演算した推定磁極位置の値
を比較することで、お互いのマイコンの演算機能の確認
を行うことができ、マイコンの監視機能を兼ね備える構
成とすることができる。
した推定磁極位置情報は、お互いのコントローラ４，
４’間で受け渡して比較する。２つのコントローラ４，
４’で同じタイミングで電流検出ができていれば、演算
した推定磁極位置は同じ値となることから、互いに、他
方のコントローラ４，４’で演算した推定磁極位置の値
を比較することで、お互いのマイコンの演算機能の確認
を行うことができ、マイコンの監視機能を兼ね備える構
成とすることができる。
【００３４】本発明は、永久磁石同期モータを対象とし
たモータ制御装置であればアプリケーションを問わず適
用可能である。そのなかでも、本発明は電気自動車やハ
イブリッド車における同期モータ制御に好適である。何
故ならば、位置センサレスシステムは低コスト化に有効
であるほか、センサの取り付け調整およびメンテナンス
を不要とすることができることから、複雑な構造を有す
る装置には特に有効であるからである。また、電気自動
車やハイブリッド車の場合にはモータ制御を高速で行う
ことが要求されており、演算処理時間が厳しくなるが、
本発明を適用すれば、演算処理時間を有効に使用するこ
とができ、高速な制御要求にも応えられる。
たモータ制御装置であればアプリケーションを問わず適
用可能である。そのなかでも、本発明は電気自動車やハ
イブリッド車における同期モータ制御に好適である。何
故ならば、位置センサレスシステムは低コスト化に有効
であるほか、センサの取り付け調整およびメンテナンス
を不要とすることができることから、複雑な構造を有す
る装置には特に有効であるからである。また、電気自動
車やハイブリッド車の場合にはモータ制御を高速で行う
ことが要求されており、演算処理時間が厳しくなるが、
本発明を適用すれば、演算処理時間を有効に使用するこ
とができ、高速な制御要求にも応えられる。
【００３５】前述した各実施の形態では、コントローラ
４にトルク指令を入力するトルク制御系を例示している
が、トルク制御系の上位に速度制御系や位置制御系を構
成しても全く差し支えない。速度制御系を構成した場合
の速度フィードバック値には、回転速度演算部２０にお
いて推定磁極位置の時間変化量から求められるモータ速
度推定値ωｍ＾を用いることができる。
４にトルク指令を入力するトルク制御系を例示している
が、トルク制御系の上位に速度制御系や位置制御系を構
成しても全く差し支えない。速度制御系を構成した場合
の速度フィードバック値には、回転速度演算部２０にお
いて推定磁極位置の時間変化量から求められるモータ速
度推定値ωｍ＾を用いることができる。
【００３６】また、電流制御は、電圧制御に変えて実行
し、または電圧制御と共に実行することもできる。
し、または電圧制御と共に実行することもできる。
【００３７】前述した各実施の形態におけるＰＷＭ搬送
波に同期した演算処理は、ＰＷＭ信号発生部からＰＷＭ
信号の搬送波の山と谷に同期した同期信号を入力して実
行するか、ＰＷＭ信号発生部のＰＷＭ信号の搬送波発生
手段と同一周期で動作するタイマ（同一クロックを使用
するカウンタ）を内蔵させて演算処理タイミングを自ら
生成して実行するようにしても良い。
波に同期した演算処理は、ＰＷＭ信号発生部からＰＷＭ
信号の搬送波の山と谷に同期した同期信号を入力して実
行するか、ＰＷＭ信号発生部のＰＷＭ信号の搬送波発生
手段と同一周期で動作するタイマ（同一クロックを使用
するカウンタ）を内蔵させて演算処理タイミングを自ら
生成して実行するようにしても良い。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、比較的低速の演算処理
機能の演算処理手段を使用して同期モータを比較的速い
応答性で制御することができる。
機能の演算処理手段を使用して同期モータを比較的速い
応答性で制御することができる。
【００３９】具体的には、電流制御演算処理または電圧
制御演算処理に加えて、磁極位置推定演算処理を行う場
合でも、簡易な構成で演算処理手段（マイコン）の演算
処理を合理化することで演算処理能力を有効に利用する
ことができ、安価なマイコンで実現することができる。
制御演算処理に加えて、磁極位置推定演算処理を行う場
合でも、簡易な構成で演算処理手段（マイコン）の演算
処理を合理化することで演算処理能力を有効に利用する
ことができ、安価なマイコンで実現することができる。
【００４０】また、マイコンの負荷率を低くすることが
できるために、信頼性の高い同期モータ制御装置を提供
することができる。
できるために、信頼性の高い同期モータ制御装置を提供
することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態における同期モータ
制御装置の機能ブロック図である。
制御装置の機能ブロック図である。
【図２】図１に示した同期モータ制御装置における搬送
波同期型磁極位置推定部の構成を示す機能ブロック図で
ある。
波同期型磁極位置推定部の構成を示す機能ブロック図で
ある。
【図３】電流差分差ベクトルの位相θｄと制御系ｄ軸の
位相θｃの関係を示す特性図である。
位相θｃの関係を示す特性図である。
【図４】図１に示す同期モータ制御装置のコントローラ
が実行する搬送波同期型磁極位置推定処理と電流制御演
処理の関係を示す第１の実施の形態におけるタイムチャ
ートである。
が実行する搬送波同期型磁極位置推定処理と電流制御演
処理の関係を示す第１の実施の形態におけるタイムチャ
ートである。
【図５】図１に示す同期モータ制御装置のコントローラ
が実行する搬送波同期型磁極位置推定処理と電流制御演
処理の関係を示す第２の実施の形態におけるタイムチャ
ートである。
が実行する搬送波同期型磁極位置推定処理と電流制御演
処理の関係を示す第２の実施の形態におけるタイムチャ
ートである。
【図６】図１に示す同期モータ制御装置のコントローラ
が実行する搬送波同期型磁極位置推定処理と電流制御演
処理の関係を示す第３の実施の形態におけるタイムチャ
ートである。
が実行する搬送波同期型磁極位置推定処理と電流制御演
処理の関係を示す第３の実施の形態におけるタイムチャ
ートである。
【図７】図１に示す同期モータ制御装置のコントローラ
が実行する搬送波同期型磁極位置推定処理と電流制御演
処理の関係を示す第４の実施の形態におけるタイムチャ
ートである。
が実行する搬送波同期型磁極位置推定処理と電流制御演
処理の関係を示す第４の実施の形態におけるタイムチャ
ートである。
【図８】本発明の第５の実施の形態を示す同期モータ制
御装置の機能ブロック図である。
御装置の機能ブロック図である。
１，１’…同期モータ、２，２’…バッテリ、３，３’
…インバータ、４，４’…コントローラ、５ｕ，５ｖ…
電流センサ、６…電流指令値発生部、７…電流制御部、
８…ｄ−ｑ変換部、９…搬送波同期型磁極位置推部、１
５…磁極位置推定演算部、１６…電圧印加部、１７…電
流変化量検出部、１８…位相検出部、１９…極性判別
部、２０…回転速度演算部。
…インバータ、４，４’…コントローラ、５ｕ，５ｖ…
電流センサ、６…電流指令値発生部、７…電流制御部、
８…ｄ−ｑ変換部、９…搬送波同期型磁極位置推部、１
５…磁極位置推定演算部、１６…電圧印加部、１７…電
流変化量検出部、１８…位相検出部、１９…極性判別
部、２０…回転速度演算部。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 5H115 PG04 PI16 PU10 PU11 PU21
PV09 QN01 QN02 QN09 RB22
RB26 SE03 TO12 TO16
5H560 AA08 BB04 BB12 DA12 DC12
EB01 RR06 SS02 TT15 XA02
XA12 XA13
5H576 AA15 BB03 BB09 CC02 DD07
EE01 EE11 GG04 HB01 JJ03
JJ04 LL14 LL22 LL35
Claims (6)
- 【請求項１】同期モータと、この同期モータに電圧を印
加する電力変換器と、ＰＷＭ信号により前記同期モータ
に印加する電圧を制御すると共に前記同期モータの電流
を検出することにより該同期モータの磁極位置を推定す
る磁極位置推定処理を行う制御処理装置を備えた同期モ
ータ制御装置において、 前記制御処理装置は、前記ＰＷＭ信号の搬送波の半周期
毎に電流制御演算と磁極位置推定演算の演算処理を分割
して行うように構成したことを特徴とする同期モータ制
御装置。 - 【請求項２】請求項１において、前記制御処理装置は、
前記ＰＷＭ信号の搬送波の複数周期毎に電流制御演算と
磁極位置推定演算の演算処理を分割して行うように構成
したことを特徴とする同期モータ制御装置。 - 【請求項３】請求項１において、前記制御処理装置は、
前記磁極位置推定演算を前期電流制御演算の複数周期に
１回の割合に間引いて行うように構成したことを特徴と
する同期モータ制御装置。 - 【請求項４】同期モータと、この同期モータに電圧を印
加する電力変換器と、ＰＷＭ信号により前記同期モータ
に印加する電圧を制御すると共に前記同期モータの電流
を検出することにより該同期モータの磁極位置を推定す
る磁極位置推定処理を行う制御処理装置を備えた同期モ
ータ制御装置において、 前記制御処理装置は、前記ＰＷＭ信号の搬送波の周期毎
に同期して電流制御演算を行い、磁極位置推定演算を複
数周期に分割して行うように構成したことを特徴とする
同期モータ制御装置。 - 【請求項５】請求項１〜４の１項において、前記制御処
理装置は、複数のモータのそれぞれに対する制御処理を
行う複数のマイコンを備え、各モータの磁極位置推定演
算機能を相互監視するように構成したことを特徴とする
同期モータ制御装置。 - 【請求項６】請求項１〜５の１項に記載した同期モータ
制御装置を備えたことを特徴とする電気自動車。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001208934A JP2003033075A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 同期モータ制御装置および電気自動車 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001208934A JP2003033075A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 同期モータ制御装置および電気自動車 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003033075A true JP2003033075A (ja) | 2003-01-31 |
Family
ID=19044667
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001208934A Pending JP2003033075A (ja) | 2001-07-10 | 2001-07-10 | 同期モータ制御装置および電気自動車 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003033075A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006034022A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Nissan Motor Co Ltd | 交流電動機の制御装置 |
| WO2007104239A1 (fr) * | 2006-03-15 | 2007-09-20 | Positec Power Tools (Suzhou) Co., Ltd. | Procédé et dispositif de commande de position, et dispositif électrique comprenant le dispositif de commande de position |
| JP2010213523A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Toshiba Corp | モータ制御装置 |
| JP2010259124A (ja) * | 2009-04-21 | 2010-11-11 | Hitachi High-Technologies Corp | アクチュエータ駆動装置 |
| JP2011193795A (ja) * | 2010-03-19 | 2011-10-06 | Yanmar Co Ltd | コンバイン |
| JP2014176101A (ja) * | 2013-03-05 | 2014-09-22 | Ricoh Co Ltd | モータ制御装置およびモータ制御方法 |
| JP2019088094A (ja) * | 2017-11-07 | 2019-06-06 | 株式会社デンソー | 回転電動機 |
| CN110890858A (zh) * | 2018-09-11 | 2020-03-17 | 株式会社捷太格特 | 马达的控制装置 |
-
2001
- 2001-07-10 JP JP2001208934A patent/JP2003033075A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8305022B2 (en) | 2009-03-12 | 2012-11-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Motor control device and motor system |
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| JP2020043692A (ja) * | 2018-09-11 | 2020-03-19 | 株式会社ジェイテクト | モータの制御装置 |
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