JP2007006666A - モーター制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 直流電源にバッテリーなどの回生電力を吸収できる機器を設置せずに、インバーターの直流電源側を過電圧にすることなくモーターの回生運転を行う。
【解決手段】 モーターのトルク指令値と回転速度に応じた逆転用ｄｑ軸電流指令値のマップであって、モーターとインバーターで発生する損失がモーターの回生電力よりも大きくなる逆転用ｄｑ軸電流指令値のマップを記憶しておき、逆転中のモーターを正転させる場合に、逆転中は逆転用ｄｑ軸電流指令値マップからトルク指令値とモーター回転速度とに対応するｄｑ軸電流指令値を読み出し、インバーターによりモーターのｄｑ軸電流がｄｑ軸電流指令値に一致するように電流制御を行う。
【選択図】 図６

Description

本発明は、インバーターにより駆動されるモーターの制御装置に関する。

交流電力をコンバーターにより直流電力に変換してインバーターへ供給し、インバーターにより交流電動機を駆動するモーター制御装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特開平０６−２８１２３６号公報

しかしながら、上述した従来のモーター制御装置では、バッテリーなどの回生電力を充分に吸収する機器を備えていないので、モーターが低速で逆回転している状態から正転駆動を開始すると、モーターの逆回転を制動するために一瞬、インバーターが回生モードに入り、電力の回生が行われる。ところが、バッテリーなどの回生電力を充分に吸収する機器を備えていないので、インバーターの直流電力入力側、すなわちＤＣリンクが過電圧になるという問題がある。

モーターのトルク指令値と回転速度に応じた逆転用ｄｑ軸電流指令値のマップであって、モーターとインバーターで発生する損失がモーターの回生電力よりも大きくなる逆転用ｄｑ軸電流指令値のマップを記憶しておき、逆転中のモーターを正転させる場合に、逆転中は逆転用ｄｑ軸電流指令値マップからトルク指令値とモーター回転速度とに対応するｄｑ軸電流指令値を読み出す。そして、インバーターによりモーターのｄｑ軸電流がｄｑ軸電流指令値に一致するように電流制御を行う。

本発明によれば、直流電源にバッテリーなどの回生電力を吸収できる機器がなくても、インバーターの直流電源側を過電圧にすることなくモーターの回生運転を行うことができる。

本願発明のモーター制御装置を、車両の走行駆動用モーターに適用した一実施の形態を説明する。なお、本願発明は車両の走行駆動用に限定されず、充分な回生電力吸収源を装備しないインバーターにより駆動されるモーターであればどのようなモーターにも適用することができる。

《発明の第１の実施の形態》
図１は一実施の形態の構成を示す図である。この一実施の形態では、エンジン１によりトランスミッション２を介して前輪３ａ、３ｂを駆動するとともに、モーター４によりトランスミッション５を介して後輪６ａ、６ｂを駆動する４輪駆動車を例に上げて説明する。

モーター４は３相同期電動機を用いた例を示すが、誘導機を用いてもよい。モーター４の駆動回路において、ジェネレーター７は３相交流発電機であり、エンジン１により駆動されて３相交流電力を発電し、一定の電圧になるように定電圧制御を行ってコンバーター８へ供給する。コンバーター８は３相交流電力を直流電力に変換してインバーター９へ供給する。なお、このコンバーター８にはインバーター８の直流電力を交流電力に逆変換する機能はない。

インバーター９は電圧平滑用コンデンサー９ａと電力変換回路９ｂを備えており、コンバーター８から供給される直流電力を３相交流電力に変換してモーター４へ供給する。インバーター９の電圧平滑用コンデンサー９ａは、コンバーター８から供給される直流電源電圧を平滑するものであり、インバーター９の回生電力を充分に吸収できるだけの容量はない。この一実施の形態のモーター駆動回路には、モーター４による回生エネルギーを充分に吸収可能なバッテリーのような機器を備えておらず、電力回生はできない。インバーター電力変換回路９ｂは、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子を備えている。

モーターコントローラー１１は、インバーター９の３相交流電力の出力電圧および出力電流を制御してモーター４のトルクと回転速度を調節する。車両コントローラー１２はトルク指令値を出力してエンジン１を制御するとともに、トルク指令値Ｔ^＊を出力してモーターコントローラー１１を制御する。

車両コントローラー１２にはアクセルセンサー１３、ブレーキセンサー１４、シフトセンサー１５、車速センサー１６などが接続される。アクセルセンサー１３はアクセルペダルの踏み込み量を検出し、ブレーキセンサー１４はブレーキペダルの踏み込み力を検出する。また、シフトセンサー１５は自動変速機（不図示）のシフト位置を検出し、車速センサー１６は車両の走行速度（車速）を検出する。車両コントローラー１２はマイクロコンピューターとその周辺部品（不図示）を備え、センサー１３〜１６からの検出信号に基づいてエンジントルク指令値とモータートルク指令値Ｔ^＊を算出する。

モーターコントローラー１１はマイクロコンピューターとメモリやＡ／Ｄコンバーターなどの周辺部品（不図示）を備え、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により構成される電流指令値決定部１１ａ、電流制御部１１ｂ、２／３相変換部１１ｃ、３／２相変換部１１ｄ、磁極位置検出部１１ｅ、回転速度検出部１１ｆ、電流指令値記憶部１１ｇなどを備えている。

電流指令値決定部１１ａは、ｄｑ軸電流指令値マップ（詳細後述）を用いてモータートルク指令値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに応じたモーター４の２相直流電流指令値、すなわちｄ軸とｑ軸の電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊を算出する。

電流制御部１１ｂは、モーター４の２相直流電流すなわちｄｑ軸実電流ｉd、ｉqをそれぞれｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊ に一致させるためのｄｑ軸電圧指令値ｖd^＊、ｖq^＊を次式により算出する。
ｖd^＊＝Ｋpd・（ｉd^＊−ｉd）＋Ｋid・∫（ｉd^＊−ｉd）dt、
ｖq^＊＝Ｋpq・（ｉq^＊−ｉq）＋Ｋiq・∫（ｉq^＊−ｉq）dt ・・・（１）
（１）式において、Ｋpd、Ｋpqは比例ゲイン、Ｋid、Ｋiqは積分ゲインである。

２／３相変換部１１ｃは、モーター４の磁極位置θに基づいてｄｑ軸電圧指令値ｖd^＊、ｖq^＊を３相交流電圧指令値ｖu^＊、ｖv^＊、ｖw^＊へ変換し、インバーター９へ出力する。一方、３／２相変換部１１ｄは、モーター４の磁極位置θに基づいて電流センサー１７ａ、１７ｂ、１７ｃにより検出したモーター４に流れる３相交流電流ｉu、ｉv、ｉwを２相直流実電流ｉd、ｉqへ変換し、電流制御部１１ｂへ出力する。

レゾルバー１８はモーター４に連結され、モーター４の回転を検出する。磁極位置検出部１１ｅはレゾルバー１８からのモーター回転信号に基づいてモーター４の磁極位置θを検出し、回転速度検出部１１ｆはレゾルバー１８からのモーター回転信号に基づいてモーター４の回転速度Ｎを検出する。電流指令値マップ記憶部１１ｇは後述するｄｑ軸電流指令値マップを記憶する不揮発性メモリである。

以上のような構成のモーター制御装置を備えた車両が、上り坂の途中で停止した状態からアクセルペダルを踏み込んで登坂を開始するときに、乗員がブレーキペダルからアクセルペダルへ踏み換えた瞬間に車両が坂道を下り始め、それによりモーター４がわずかに逆回転することがある。このとき、モーター４の逆回転を制動することになるため、一瞬、インバーター９が回生モードに入る。

ところが、上述したように、この一実施の形態のモーター駆動回路には回生電力を吸収するための機器が装備されていないので、上記のような走行状況では電力回生によってインバーター９のコンデンサー９ａの両端電圧、すなわちＤＣリンク１９ａと１９ｂの間の電圧が上昇し、過電圧になる場合がある。そこで、この第１の実施の形態ではモーター４に流れるｄｑ軸電流ｉd、ｉqを制御して上述した走行状況における電力回生を阻止する。

このようなｄｑ軸電流ｉd、ｉqの制御による電力回生の阻止は、モーターコントローラー１１の電流指令値決定部１１ａで行う。電流指令値決定部１１ａは、逆回転しているモーター４を正転側に駆動するための専用のｄｑ軸電流指令値マップを備えており、この逆転用ｄｑ軸電流指令値マップを用いて逆転中のモーター４を正転駆動するためのｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊を決定する。電流指令値決定部１１ａは、さらに、正転用のｄｑ軸電流指令値マップを備えており、この正転用ｄｑ軸電流指令値マップを用いて正転中のモーター４を駆動するためのｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊ を決定する。

次式から明らかなように、モーター回転速度Ｎにおいて、モータートルクＴを実現するｄ軸電流ｉdとｑ軸電流ｉqの組み合わせは複数組存在する。
Ｔ＝Ｐ／２（φ・ｉq＋（Ｌd−Ｌq）・ｉd・ｉq） ・・・（２）
（２）式において、Ｐはモーター４の極数、φは磁束、Ｌd、Ｌqはｄｑ軸インダクタンス、ｉd、ｉqはｄｑ軸実電流である。

（２）式を満たすｄｑ軸電流ｉd、ｉqの組み合わせの中から、モーター４とインバーター９の損失が最少となるｄｑ軸電流ｉd、ｉq、あるいはモーター電流Ｉ1＝√（（ｉd^２＋ｉq^２）／３）が最少となるｄｑ軸電流ｉd、ｉqをモーター回転速度Ｎとモータートルク指令値Ｔ^＊に対してマップ化し、モーターコントローラー１１の電流指令値マップ記憶部１１ｇに上述した正転用ｄｑ軸電流指令値マップとして記憶しておく。

図２はあるモーター回転速度Ｎにおける正転用ｄｑ軸電流指令値マップの一例を示す。図において、横軸はｄ軸電流ｉdを、縦軸はｑ軸電流ｉqを、それぞれ定格電流に対する百分率で表す。また、図中の“電流制限円”はインバーター電力変換回路９ｂのスイッチング素子の許容電流を表し、Ｔ０、Ｔ１、・・、Ｔ７はモータートルクの代表値を表す。この正転用ｄｑ軸電流指令値マップでは、（２）式を満たすｄｑ軸電流ｉd、ｉqの内のモーター電流Ｉ1を最少とするｄｑ軸電流ｉd、ｉqをｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊として用いる。

図３は、モーター回転速度ＮとモータートルクＴの二次元平面上に、正転用ｄｑ軸電流指令値マップを用いた場合のモーター４の運転可能な領域を表した図である。通常、モーター４は、回転速度Ｎが“＋”の正転、トルクＴが“＋”の正トルクの第１象限（図中の（１））で力行運転する。ところが、上述したように、上り坂の途中で停止した状態からアクセルペダルを踏み込んで登坂を開始するときに、乗員がブレーキペダルからアクセルペダルへ踏み換えた瞬間に車両が坂道を下り始め、それによりモーター４がわずかに逆回転することがある。このとき、モーター４は回転速度が“−”の逆転、トルクＴが“＋”の正トルクの第２象限（図中の（２））で回生運転する。

この一実施の形態のモーター駆動回路には回生電力を吸収するための機器が装備されていないので、基本的にはモーター４を第２象限で回生運転することはできない。しかし、回生電力がモーター４の銅損、機械損、鉄損などや、インバーター９のスイッチング素子の損失などと相殺される領域では、第２象限で回生運転を行っても、電力がインバーター９のＤＣリンク１９ａ、１９ｂ側に回生されないため、コンデンサー９ａの両端電圧すなわちＤＣリンク電圧が過電圧になることはない。

図３の第２象限のハッチングで示す領域は、図２に示す正転用ｄｑ軸電流指令値マップを用いてモーター４を回生運転可能な領域を示す。なお、第１象限のハッチング領域は正転用ｄｑ軸電流指令値マップを用いてモーター４を力行運転する領域である。第２象限において、モータートルクＴが大きくなるほどモーター４とインバーター９に流れる電流が増加し、それにともなってモーター４とインバーター９で発生する損失が増加するため、逆回転速度Ｎが大きい範囲まで回生運転可能な特性になっている。

しかしながら、上り坂の途中で停止した状態からアクセルペダルを踏み込んで登坂を開始する走行状況においては、最終的には逆回転速度Ｎが低く、かつトルク指令値Ｔ^＊が大きい回生運転であるが、過渡状態では図３の“白抜き”の領域を通過することになる。その結果、回生電力がモーター４の銅損などの損失で相殺し切れなくなり、ＤＣリンク１９ａ、１９ｂに電力が回生されてＤＣリンク電圧が過電圧になってしまう。

そこで、この第１の実施の形態では、モーター逆回転時に、（２）式のモータートルクＴを実現するｄｑ軸電流ｉd、ｉqの中から、モーター４とインバーター９の損失が大きくなる組み合わせを選び、図３の“白抜き”の領域における回生運転を可能にする。

具体的には、モーター４の銅損が回生電力よりも大きくなるｄｑ軸電流ｉd、ｉqを選ぶ。この第１の実施の形態では、説明を解りやすくするためにモーター４の銅損のみを考慮するが、機械損や鉄損、あるいはインバーター９の損失などを合わせて考慮してもよい。モーター４の電気角速度をω（＝Ｎ・π／３０）で表すと、モーター４の回生電力は（ω・Ｔ）で表される。また、モーター４の電機子抵抗をＲで表し、実効電流をＩ1（＝√（（ｉd^２＋ｉq^２）／３）で表すと、モーター４の銅損は（３・Ｒ・Ｉ1 ^２）で表される。したがって、（２）式を満たすｄｑ軸電流ｉd、ｉqの組み合わせの中から、さらに、
｜ω・Ｔ｜＜３・Ｒ・Ｉ1^２ ・・・（３）
が成立するｄｑ軸電流ｉd、ｉqを選択する。

モーター回転速度Ｎの全範囲において所定の回転速度の刻み幅ごとに、また、モータートルク指令値Ｔ^＊の全範囲において所定のトルク刻み幅ごとに、（２）式と（３）式がともに成立し、かつモーター電流Ｉ1が最小となるｄｑ軸電流ｉd、ｉqを求め、逆転用ｄｑ軸電流指令値マップを設定する。

図４はあるモーター回転速度Ｎの逆転用ｄｑ軸電流指令値マップの一例を示す。図４において、ハッチング領域はインバーター入力側のＤＣリンク１９ａ、１９ｂに電力回生が行われ、過電圧を引き起こすｄｑ軸電流の範囲を表す。（２）、（３）式がともに成立するｄｑ軸電流ｉd、ｉqにより実現するモータートルクＴ０、Ｔ１、・・、Ｔ７は、定常状態においては図中の回生領域の外側にあり、回生電力がすべてモーター４の銅損で相殺されるから、ＤＣリンク１９ａ、１９ｂが過電圧になることはない。

しかしながら、モータートルク指令値がＴ０からＴ４へ変化する過渡状態において、ｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊は、図４に示すようにそれぞれ０から−３０％へ、０から５５％へ変化する。電流制御部１１ｂによるｄｑ軸電流制御応答をｄ軸とｑ軸でほぼ同一に設計した場合、モータートルクＴは、Ｔ０→Ｔ１→Ｔ３→Ｔ４の回生領域の外側に沿って変化せず、図４上でＴ０からＴ４へ向かってほぼ直線の軌跡を描いて変化する。この軌跡は破線で示すモーター電流最小時の軌跡に近くなり、モータートルク指令値が変化する過渡状態において回生領域に入ってしまう。

この第１の実施の形態では、過渡状態においても電力回生によるＤＣリンク過電圧が発生しないようにするため、（２）、（３）式が成立し、かつモーター電流Ｉ1が最小となる条件で設定した各モーター回転速度Ｎのｄｑ軸電流指令値マップにおいて、ｄ軸電流｜ｉd｜の最大値ｉdmax(Ｎ(ｘ))を求め、（２）、（３）式に次式を加えた条件でｄｑ軸電流ｉd、ｉqを選択する。
ｉd＝−ｉdmax(Ｎ(ｘ)) ・・・（４）

モーター回転速度Ｎの全範囲において所定の回転速度の刻み幅ごとに、またモータートルク指令値Ｔ^＊の全範囲において所定のトルク刻み幅ごとに、（２）〜（４）式がすべて成立するｄｑ軸電流ｉd、ｉqを求めて逆転用ｄｑ軸電流指令値マップを設定し、モーターコントローラー１１の電流指令値マップ記憶部１１ｇに記憶する。

図５は、（２）〜（４）式の条件を満たす逆転用ｄｑ軸電流指令値マップの内のあるモーター回転速度Ｎのマップ例を示す。このモーター回転速度Ｎにおいて、ｄ軸電流｜ｉd｜が最大になるのは、モータートルクＴ７のｉd＝−５０％であるから、この回転速度Ｎではｄ軸電流ｉdを−５０％に固定する。このようにすれば、モーター回転速度Ｎにおいてモータートルク指令値Ｔ^＊がＴ０〜Ｔ７の範囲内で変化しても、ｄｑ軸電流ｉd、ｉqは図に示す軌跡で変化し、定常状態はもちろんのこと、過渡状態においてもハッチングで示す回生領域に入ることはなく、電力回生によるＤＣリンク過電圧は発生しない。

図６は、電流指令値決定部１１ａのｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊決定プログラムを示すフローチャートである。モーターコントローラー１１のマイクロコンピューターは、車両のイグニッションスイッチ（不図示）がオンしている間、この電流指令値決定プログラムを繰り返し実行する。

ステップ１において車両コントローラー１２からモータートルク指令値Ｔ^＊を入力するとともに、回転速度検出部１１ｆからモーター回転速度Ｎを入力する。続くステップ２でモーター回転速度Ｎが正か否か、つまりモーター４が正転しているか否かを判別する。モーター回転速度Ｎが正で、モーター４が正転していると判別されたときはステップ３へ進み、電流指令値マップ記憶部１１ｇに記憶されている正転用ｄｑ軸電流指令値マップ（図２参照）を用いてトルク指令値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに対応するｄｑ軸電流ｉd、ｉqを表引き演算し、それらをｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊に決定する。

一方、ステップ２でモーター回転速度Ｎが負で、モーター４が逆転していると判別されたときはステップ４へ進み、電流指令値マップ記憶部１１ｇに記憶されている逆転用ｄｑ軸電流指令値マップ（図５参照）を用いてトルク指令値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎに対応するｄｑ軸電流ｉd、ｉqを表引き演算し、それらをｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊に決定する。なお、モーター回転速度Ｎおよびモータートルク指令値Ｔ^＊の刻み幅の中間値に対しては補間により正確なｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊を求める。

図７は第１の実施の形態のモーター運転領域を示す図である。図中にハッチングで示す領域は運転可能な範囲を示す。この第１の実施の形態では、逆転中のモーター４を正転駆動する場合に、（２）〜（４）式を満たすｄｑ軸電流ｉd、ｉqを選択した逆転用ｄｑ軸電流指令値マップを用いてｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊を決定するので、正転用ｄｑ軸電流指令値マップを用いて逆転中のモーター４を正転駆動する場合の第２象限における運転可能領域（図３参照）に比べ、ＤＣリンクが過電圧にならずに運転可能な領域が拡大している。

このように、第１の実施の形態によれば、モーターのトルク指令値と回転速度に応じた逆転用ｄｑ軸電流指令値のマップであって、モーターとインバーターで発生する損失がモーターの回生電力よりも大きくなる逆転用ｄｑ軸電流指令値のマップを記憶しておき、逆転中のモーターを正転させる場合に、逆転中は逆転用ｄｑ軸電流指令値マップからトルク指令値とモーター回転速度とに対応するｄｑ軸電流指令値を読み出し、インバーターによりモーターのｄｑ軸電流がｄｑ軸電流指令値に一致するように電流制御を行うようにしたので、直流電源にバッテリーなどの回生電力を吸収できる機器がなくても、インバーターの直流電源側（ＤＣリンク）を過電圧にすることなくモーターの回生運転を行うことができる。

また、第１の実施の形態によれば、モーターの回転速度ごとに、トルク指令値の変化範囲内のｄ軸電流指令値の絶対値の最大値をｄ軸電流指令値に設定した逆転用ｄｑ軸電流指令値マップを用いるようにしたので、トルク指令値が変化する過渡状態においても、バッテリーなどの回生電力を吸収できる機器を設置せずに、インバーターの直流電源側（ＤＣリンク）を過電圧にすることなくモーターの回生運転を行うことができる。

さらに、第１の実施の形態によれば、モーターのトルク指令値と回転速度に応じた正転用ｄｑ軸電流指令値のマップであって、モーターとインバーターの損失が最小となる正転用ｄｑ軸電流指令値、またはモーターに流れる３相交流電流が最小となる正転用ｄｑ軸電流指令値のマップを記憶しておき、モーターの正転時は正転用ｄｑ軸電流指令値マップからトルク指令値と回転速度とに対応するｄｑ軸電流指令値を読み出し、インバーターによりモーターのｄｑ軸電流がｄｑ軸電流指令値に一致するように電流制御を行うようにしたので、逆転中のモーターを正転側に駆動する場合に、一定方向のトルクを発生させて逆転から正転へモーターの回転方向をスムーズに変えることができる。

さらにまた、第１の実施の形態によれば、モーター制御装置をエンジンとモーターを走行駆動源とするハイブリッド車両に搭載し、エンジンにより駆動される交流発電機（ジェネレーター７）と整流器（コンバーター８）から直流電源を供給するようにしたので、バッテリーなどの回生電力を吸収できる機器を設置せずに、インバーターの直流電源側（ＤＣリンク）を過電圧にすることなくモーターの回生運転を行うことができ、車両の坂道発進に際してスムーズに発進させることができる。

《発明の第２の実施の形態》
上述した第１の実施の形態よりも逆転時の損失を低減した第２の実施の形態を説明する。なお、この第２の実施の形態の構成は図１に示す構成と同様であり、説明を省略する。

この第２の実施の形態では、逆転中のモーターを正転駆動する場合に用いる逆転用ｄｑ軸電流指令値マップに、各モーター回転速度Ｎにおいてモータートルク指令値Ｔ^＊の増加にともなってｄｑ軸電流ｉd、ｉqの絶対値が増加するようなマップを設定する。

具体的には、上記（２）、（３）式の条件に、次式の条件を加える。あるモーター回転速度Ｎにおいてモータートルク指令値Ｔ^＊がＴ０、Ｔ１、Ｔ２、・・と増加する場合に、
ｉd(Ｔx+1)≦ｉd(Ｔx)、ｉd≦０、
ｉq(Ｔx+1)≧ｉq(Ｔx)、ｉq≧０ ・・・（５）
つまり、ｉdに対しては、トルク指令値Ｔ^＊の増加にともなってｄ軸電流ｉdが減少（ｄ軸電流ｉdの絶対値が増加）するマップを作成する。一方、ｉqに対しては、トルク指令値Ｔ^＊の増加にともなってｑ軸電流ｉqが増加（ｑ軸電流ｉqの絶対値が増加）するマップを作成する。

図８はあるモーター回転速度Ｎにおける逆転用ｄｑ軸電流指令値マップの一例を示す。モータートルク指令値Ｔ^＊がＴ０、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ７の刻み順に増加する場合に、ＤＣリンク電圧が過電圧となる回生領域（図中にハッチングで示す領域）に入るのを避けながら、ｄ軸電流ｉdを単調に減少させ、ｑ軸電流ｉqを単調に増加させて各トルク指令値Ｔ１〜Ｔ７を満たすｄｑ軸電流ｉd、ｉqを選択し、ｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊とする。

ところが、（２）、（３）、（５）式の条件を満たすｄｑ軸電流ｉd、ｉqを選択してｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊ を決定し、ｄｑ軸電流制御応答をｄ軸、ｑ軸ともほぼ同一に設計した場合に、過渡状態において回生領域に入り、ＤＣリンク電圧が過電圧になるおそれがある。そこで、この第２の実施の形態では、モータートルク指令値Ｔ^＊が増加する場合はｄ軸電流ｉdをｑ軸電流ｉqより先に立ち上げた後にｑ軸電流ｉqを立ち上げ、逆に、モータートルク指令値Ｔ^＊が減少する場合はｑ軸電流ｉqをｄ軸電流ｉdより先に立ち上げた後にｄ軸電流ｉdを立ち上げるという制御方法を採用する。

図９は第２の実施の形態の電流制御プログラムを示すフローチャートである。モーターコントローラー１１の電流指令値決定部１１ａと電流制御部１１ｂは、車両のイグニッションスイッチ（不図示）がオンしている間、この電流制御プログラムを繰り返し実行する。

ステップ１１において車両コントローラー１２からモータートルク指令値Ｔ^＊を入力するとともに、回転速度検出部１１ｆからモーター回転速度Ｎを入力する。なお、モータートルク指令値Ｔ^＊とモーター回転速度Ｎの今回の入力値をＴn^＊、Ｎnとし、前回の入力値をＴn-1^＊、Ｎn-1とする。

続くステップ１２でモーター回転速度Ｎnが正か否か、つまりモーター４が正転しているか否かを判別する。モーター回転速度Ｎnが正で、モーター４が正転していると判別されたときはステップ１３へ進み、電流指令値マップ記憶部１１ｇに記憶されている正転用ｄｑ軸電流指令値マップ（図２参照）を用いて今回のトルク指令値Ｔn^＊とモーター回転速度Ｎnに対応するｄｑ軸電流ｉd、ｉqを表引き演算し、それらをｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊に決定し、ｄｑ軸電流ｉd、ｉqがそれらの指令値ｉd^＊、ｉq^＊ に一致するように電流制御を行う。

一方、ステップ１２でモーター回転速度Ｎnが負で、モーター４が逆転していると判別されたときはステップ１４へ進み、電流指令値マップ記憶部１１ｇに記憶されている逆転用ｄｑ軸電流指令値マップ（図８参照）を用いて今回のトルク指令値Ｔn^＊とモーター回転速度Ｎnに対応するｄｑ軸電流ｉd、ｉqを表引き演算し、それらをｄｑ軸電流指令値ｉd^＊、ｉq^＊に決定する。

次に、ステップ１５で今回のトルク指令値Ｔn^＊と前回のトルク指令値Ｔn-1^＊とを比較し、トルク指令値Ｔ^＊が増加しているか否かを判別する。今回のトルク指令値Ｔn＊が前回値と同等または増加している場合はステップ１６へ進み、まずｄ軸電流ｉdがステップ１４で決定した指令値ｉd^＊に一致するように電流制御する。続くステップ１７でｄ軸電流ｉdが指令値ｉd^＊に到達したか否かを確認し、ｄ軸電流ｉdが指令値ｉd^＊とほぼ等しくなったらステップ１８へ進む。ステップ１８ではｑ軸電流ｉqがステップ１４で決定した指令値ｉq^＊に一致するように電流制御する。

一方、ステップ１５で今回のトルク指令値Ｔn^＊が前回値より小さく、減少している場合はステップ１９へ進み、まずｑ軸電流ｉqがステップ１４で決定した指令値ｉq^＊に一致するように電流制御する。続くステップ２０でｑ軸電流ｉqが指令値ｉq^＊に到達したか否かを確認し、ｑ軸電流ｉqが指令値ｉq^＊とほぼ等しくなったらステップ２１へ進む。ステップ２１ではｄ軸電流ｉdがステップ１４で決定した指令値ｉd^＊に一致するように電流制御する。

このように第２の実施の形態によれば、モーターとインバーターで発生する損失がモーターの回生電力よりも大きくなる逆転用ｄｑ軸電流指令値の内の、トルク指令値の増加にともなってｄｑ軸電流指令値の絶対値が増加するｄｑ軸電流指令値のマップを記憶しておき、このｄｑ軸電流指令値マップを参照して決定したｄｑ軸電流指令値にしたがって電流制御を行う際に、トルク指令値が増加した場合は、ｄ軸電流をｄ軸電流指令値に一致させた後にｑ軸電流をｑ軸電流指令値に一致させ、トルク指令値が減少した場合は、ｑ軸電流をｑ軸電流指令値に一致させた後にｄ軸電流をｄ軸電流指令値に一致させるようにしたので、トルク指令値が変化する過渡状態においても、バッテリーなどの回生電力を吸収できる機器を設置せずに、インバーターの直流電源側（ＤＣリンク）を過電圧にすることなくモーターの回生運転を行うことができる上に、上述した第１の実施の形態よりもトルク指令値を達成するモーター電流が少なくなり、回生運転時のモーターとインバーターの損失を低減することができる。

特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、ジェネレーター７およびコンバーター８が直流電源を、レゾルバー１８および回転速度検出部１１ｆが回転速度検出手段を、電流指令値決定部１１ａが電流指令値決定手段を、電流センサー１７ａ〜１７ｃが電流検出手段を、３／２相変換部１１ｄが電流変換手段を、電流制御部１１ｂが電流制御手段を、２／３相変換部１１ｃが電圧変換手段を、電流指令値マップ記憶部１１ｇが記憶手段をそれぞれ構成する。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する際、上記の実施の形態の記載事項と特許請求の範囲の記載事項との対応関係になんら限定も拘束もされない。

一実施の形態の構成を示す図である。 正転用ｄｑ軸電流指令値マップの一例を示す図である。 正転用ｄｑ軸電流指令値マップを用いた場合のモーターの運転可能な領域を示す図である。 逆転用ｄｑ軸電流指令値マップの一例を示す図である。 逆転用ｄｑ軸電流指令値マップの一例を示す図である。 第１の実施の形態のｄｑ軸電流指令値決定プログラムを示すフローチャートである。 第１の実施の形態によるモーターの運転領域を示す図である。 逆転用ｄｑ軸電流指令値マップの一例を示す図である。 第２の実施の形態の電流制御プログラムを示すフローチャートである。

符号の説明

４ モーター
７ ジェネレーター
８ コンバーター
９ インバーター
９ａ 電圧平滑用コンデンサー
９ｂ 電力変換回路
１１ モーターコントローラー
１１ａ 電流指令値決定部
１１ｂ 電流制御部
１１ｃ ２／３相変換部
１１ｄ ３／２相変換部
１１ｅ 磁極位置検出部
１１ｆ 回転速度検出部
１１ｇ 電流指令値マップ記憶部
１２ 車両コントローラー
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ 電流センサー
１８ レゾルバー
１９ａ、１９ｂ ＤＣリンク

Claims (5)

1. ３相交流電圧指令値にしたがって直流電源の直流電力を交流電力へ変換して３相交流モーターへ供給するインバーターと、
   前記モーターの回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記モーターのトルク指令値と前記回転速度とに基づいてｄｑ軸電流指令値を決定する電流指令値決定手段と、
   前記モーターに流れる３相交流電流を検出する電流検出手段と、
   前記３相交流電流からｄｑ軸電流に変換する電流変換手段と、
   前記ｄｑ軸電流を前記ｄｑ軸電流指令値に一致させるためのｄｑ軸電圧指令値を演算する電流制御手段と、
   前記ｄｑ軸電圧指令値を前記３相交流電圧指令値に変換する電圧変換手段とを備えたモーター制御装置において、
   前記モーターのトルク指令値と回転速度に応じた逆転用ｄｑ軸電流指令値のマップであって、前記モーターと前記インバーターで発生する損失が前記モーターの回生電力よりも大きくなる逆転用ｄｑ軸電流指令値のマップを記憶する記憶手段を備え、
   前記電流指令値決定手段は、逆転中の前記モーターを正転させる場合に、逆転中は前記逆転用ｄｑ軸電流指令値マップから前記トルク指令値と前記回転速度とに対応するｄｑ軸電流指令値を読み出すことを特徴とするモーター制御装置。
2. 請求項１に記載のモーター制御装置において、
   前記記憶手段には、前記モーターの回転速度ごとに、前記トルク指令値の変化範囲内のｄ軸電流指令値の絶対値の最大値をｄ軸電流指令値に設定した逆転用ｄｑ軸電流指令値マップが記憶されていることを特徴とするモーター制御装置。
3. 請求項１に記載のモーター制御装置において、
   前記記憶手段には、前記モーターと前記インバーターで発生する損失が前記モーターの回生電力よりも大きくなる逆転用ｄｑ軸電流指令値の内の、前記トルク指令値の増加にともなってｄｑ軸電流指令値の絶対値が増加するｄｑ軸電流指令値のマップが記憶され、
   前記電流制御手段は、前記電流指令値決定手段により前記ｄｑ軸電流指令値マップを参照して決定されたｄｑ軸電流指令値にしたがって電流制御を行う際に、前記トルク指令値が増加した場合は、前記ｄ軸電流を前記ｄ軸電流指令値に一致させた後に前記ｑ軸電流を前記ｑ軸電流指令値に一致させ、前記トルク指令値が減少した場合は、前記ｑ軸電流を前記ｑ軸電流指令値に一致させた後に前記ｄ軸電流を前記ｄ軸電流指令値に一致させることを特徴とするモーター制御装置。
4. 請求項１〜３のいずれかの項に記載のモーター制御装置において、
   前記記憶手段には、前記モーターのトルク指令値と回転速度に応じた正転用ｄｑ軸電流指令値のマップであって、前記モーターと前記インバーターの損失が最小となる正転用ｄｑ軸電流指令値、または前記モーターに流れる３相交流電流が最小となる正転用ｄｑ軸電流指令値のマップが記憶され、
   前記電流指令値決定手段は、前記モーターの正転時は前記正転用ｄｑ軸電流指令値マップから前記トルク指令値と前記回転速度とに対応するｄｑ軸電流指令値を読み出すことを特徴とするモーター制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかの項に記載のモーター制御装置をエンジンとモーターを走行駆動源とするハイブリッド車両に搭載し、前記エンジンにより駆動される交流発電機と整流器から前記直流電源を供給することを特徴とするモーター制御装置。

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