JP2011055693A - 駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ｄ軸およびｑ軸の電流指令をより適正に設定して同期電動機をより適正に駆動制御する。
【解決手段】最適ラインと損失増加ラインとの間での制御用ラインの変更に伴ってｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を変化させる際には、開始時実効値Ｉｒｍｓ０から目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに向けて変化レートΔＩｒｍｓずつ変化させて制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を設定し（Ｓ１３０，Ｓ１８０）、設定した制御用実効値Ｉｒｍｓ＊とトルク指令Ｔｍ＊と制御用電流角度θｉ＊とに基づいて制御用電流角度θｉ＊を設定し（Ｓ１４０）、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とに対応するｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定してモータを駆動制御する（Ｓ１５０，Ｓ１６０）。
【選択図】図３

Description

本発明は、駆動装置に関する。

従来、この種の駆動装置としては、３相交流モーターと、直流電源の直流電力を交流電力に変換してモーターに供給するインバーターと、を備え、モーターのトルク指令値と回転速度とに基づいてｄｑ軸電流指令値を決定すると共に決定したｄｑ軸電流指令値を用いてモーターを制御するものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置では、逆転中のモーターを正転させる場合に、モーターが逆転している間は、モーターとインバーターと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ようトルク指令値と回転速度とｄｑ軸電流指令値との関係として定められた逆転用ｄｑ軸電流指令値のマップを用いてｄｑ軸電流指令値を設定してモーターを制御することにより、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なうことができる、としている。なお、この装置では、モーターが正転しているときには、正転用ｄｑ軸電流指令値のマップを用いてｄｑ軸電流指令値を設定してモーターを制御している。

特開２００７−６６６６号公報

こうした駆動装置では、モーターをより適正に駆動制御することが重要な課題の一つとされている。このため、３相−２相変換を用いてモーター駆動制御する場合、ｄｑ軸電流指令値をより適正に設定することが望まれる。

本発明の駆動装置は、ｄ軸およびｑ軸の電流指令をより適正に設定して同期電動機をより適正に駆動制御することを主目的とする。

本発明の駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明の第１の駆動装置は、
駆動軸に動力を入出力可能な同期電動機と、該同期電動機と電力をやり取りするバッテリと、前記バッテリの充電が制限される充電制限要求がなされていないときには前記同期電動機から出力すべきトルクとしてのトルク指令とｄ軸およびｑ軸を座標軸とするｄ−ｑ座標系における前記ｄ軸および前記ｑ軸の電流指令を成分とする電流ベクトルとの関係である複数のトルク電流関係のうち第１トルク電流関係を制御用トルク電流関係として設定し前記充電制限要求がなされているときには前記複数のトルク電流関係のうち前記第１トルク電流関係よりも前記同期電動機の損失が増加する第２トルク電流関係を前記制御用トルク電流関係として設定する制御用トルク電流関係設定手段と、前記設定した制御用トルク電流関係に対して前記トルク指令を適用して前記ｄ軸および前記ｑ軸の電流指令を設定すると共に該設定したｄ軸およびｑ軸の電流指令を用いて前記同期電動機を駆動制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記制御手段は、前記制御用トルク電流関係設定手段により設定される制御用トルク電流関係が変更されたとき、前記トルク指令と変更前の前記制御用トルク電流関係とに応じた前記電流ベクトルの大きさである開始時実効値から前記トルク指令と変更後の前記制御用トルク電流関係とに応じた前記電流ベクトルの大きさである目標実効値に向けて前記開始時実効値と前記目標実効値との差よりも小さい所定値ずつ変化させて制御用実効値を設定し、前記トルク指令と前記制御用実効値と制御用の前記電流ベクトルの前記ｑ軸に対する角度である制御用電流角度との関係に対して前記トルク指令と前記設定した制御用実効値とを適用して前記制御用電流角度を設定し、前記設定した制御用実効値と制御用電流角度とに対応する前記ｄ軸および前記ｑ軸の電流指令を設定し、該設定したｄ軸およびｑ軸の電流指令を用いて前記同期電動機を駆動制御する、変化時制御を前記制御用実効値が前記目標実効値に至るまで実行する手段である、
ことを特徴とする。

この本発明の第１の駆動装置では、バッテリの充電が制限される充電制限要求がなされていないときには同期電動機から出力すべきトルクとしてのトルク指令とｄ軸およびｑ軸を座標軸とするｄ−ｑ座標系におけるｄ軸およびｑ軸の電流指令を成分とする電流ベクトルとの関係である複数のトルク電流関係のうち第１トルク電流関係を制御用トルク電流関係として設定し充電制限要求がなされているときには複数のトルク電流関係のうち第１トルク電流関係よりも同期電動機の損失が増加する第２トルク電流関係を制御用トルク電流関係として設定する制御用トルク電流関係設定手段により設定される制御用トルク電流関係が変更されたときには、トルク指令と変更前の制御用トルク電流関係とに応じた電流ベクトルの大きさである開始時実効値からトルク指令と変更後の制御用トルク電流関係とに応じた電流ベクトルの大きさである目標実効値に向けて開始時実効値と目標実効値との差よりも小さい所定値ずつ変化させて制御用実効値を設定し、トルク指令と制御用実効値と制御用の電流ベクトルのｑ軸に対する角度である制御用電流角度との関係に対してトルク指令と設定した制御用実効値とを適用して制御用電流角度を設定し、設定した制御用実効値と制御用電流角度とに対応するｄ軸およびｑ軸の電流指令を設定し、設定したｄ軸およびｑ軸の電流指令を用いて同期電動機を駆動制御する、変化時制御を制御用実効値が目標実効値に至るまで実行する。したがって、制御用トルク電流関係が変更されたときには、開始時実効値から目標実効値に向けて所定値ずつ変化させて制御用実効値を設定し、制御用実効値とトルク指令と制御用電流角度との関係に対してトルク指令と設定した制御用実効値とを適用して制御用電流角度を設定し、設定した制御用実効値と制御用電流角度とに対応するｄ軸およびｑ軸の電流指令を設定して同期電動機を駆動制御するから、同期電動機から出力されるトルクが変動しないようにｄ軸およびｑ軸の電流指令を変化させることができる。この結果、制御用トルク電流関係の変更に伴ってｄ軸およびｑ軸の電流指令を変化させる際の同期電動機から出力されるトルクの変動を抑制することができる。即ち、ｄ軸およびｑ軸の電流指令をより適正に設定して同期電動機をより適正に駆動制御することができる。

この本発明の第１の駆動装置において、前記所定値は、絶対値が前記同期電動機の駆動に用いられるインバータのキャリア周波数が低いほど小さくなる傾向の制限値以下となる値である、ものとすることもできる。こうすれば、キャリア周波数が低く制御性が低い場合でも、実際の実効値が目標実効値を超えてオーバーシュートしたりアンダーシュートしたりするのを抑制することができる。

本発明の第２の駆動装置は、
駆動軸に動力を入出力可能な同期電動機と、前記同期電動機から出力すべきトルクとしてのトルク指令とｄ軸およびｑ軸を座標軸とする制御用の電流ベクトルの大きさである制御用実効値と制御用の前記電流ベクトルの前記ｑ軸に対する角度である制御用電流角度との関係が離散化されて定められたトルク実効値角度関係と前記トルク指令と制御用の制約とを用いて前記制御用実効値と前記制御用電流角度とを設定し、前記設定した制御用実効値と制御用電流角度とに対応する前記ｄ軸および前記ｑ軸の電流指令を設定し、該設定したｄ軸およびｑ軸の電流指令を用いて前記同期電動機を駆動制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
前記トルク実効値角度関係は、一定の前記制御用実効値に対して、前記制御用電流角度の単位変化量に対する前記トルク指令の変化量である角度トルク変化率が大きいほど隣り合う２つの前記制御用電流角度の間隔が狭くなる傾向に離散化されて定められる関係である、
ことを特徴とする。

この本発明の第２の駆動装置では、同期電動機から出力すべきトルクとしてのトルク指令とｄ軸およびｑ軸を座標軸とする制御用の電流ベクトルの大きさである制御用実効値と制御用の電流ベクトルのｑ軸に対する角度である制御用電流角度との関係が離散化されて定められたトルク実効値角度関係とトルク指令と制御用の制約とを用いて制御用実効値と制御用電流角度とを設定すると共に設定した制御用実効値と制御用電流角度とに対応するｄ軸およびｑ軸の電流指令を設定して同期電動機を駆動制御するものにおいて、一定の制御用実効値に対して、制御用電流角度の単位変化量に対するトルク指令の変化量である角度トルク変化率が大きいほど隣り合う２つの制御用電流角度の間隔が狭くなる傾向に離散化してトルク実効値角度関係を定める。即ち、一定の制御用実効値に対して角度トルク変化率が大きいほど隣り合う２つの制御用電流角度の間隔が狭くなる傾向に離散化して定めたトルク実効値角度関係とトルク指令と制御用の制約とを用いて制御用実効値と制御用電流角度とを設定するのである。したがって、トルク指令と制御用の制約とに対応するポイント（以下、対応ポイントという）がトルク実効値角度関係が定められたポイント（以下、関係設定ポイントという）以外であって、対応ポイントに近い２つのポイントを用いた線形補間によって制御用実効値と制御用電流角度とを設定したり対応ポイントに最も近い関係設定ポイントにおける制御用実効値と制御用電流角度とを設定したりする場合に、トルク指令により対応する制御用実効値と制御用電流角度とを設定することができる。この結果、ｄ軸およびｑ軸の電流指令をより適正に設定して同期電動機をより適正に駆動制御することができる。

本発明の第１実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。 電流指令設定用マップの一例を示す説明図である。 電子制御ユニット５０によって実行されるライン変更時モータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。 制御用電流角度設定用テーブルの一例を示す説明図である。 最適ラインから損失増加ラインへの制御用ラインの変更に伴ってｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を変化させる様子をの一例を示す説明図である。 最適ラインから損失増加ラインへの制御用ラインの変更に伴ってｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を変化させる様子をの一例を示す説明図である。 制限後変化レートΔＩｒｍｓ２ずつ制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を変化させる場合の制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と実際の実効値Ｉｒｍｓとの時間変化の様子の一例を示す説明図である。 トルク実効値角度関係マップの一例を示す説明図である。

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。

図１は、本発明の第１実施例としての駆動装置２０の構成の概略を示す構成図である。第１実施例の駆動装置２０は、永久磁石が貼り付けられた回転子と三相コイルが巻回された固定子とからなる同期発電電動機として構成されたモータ３０と、複数のスイッチング素子のオンオフによりモータ３０を駆動するインバータ３２と、バッテリ３４と、バッテリ３４が接続された低圧側とインバータ３２が接続された高圧側との間で電圧を変換して電力のやり取りが可能な昇圧コンバータ３６と、バッテリ３４と昇圧コンバータ３６との接続を切り離し可能なシステムメインリレー３８と、モータ３０の回転子の回転位置を検出するレゾルバ４０からの回転位置θやモータ３０の３相コイルのＶ相，Ｗ相を流れる電流をそれぞれ検出する電流センサ４２Ｖ，４２Ｗからの相電流Ｉｖ，Ｉｗ，バッテリ３４を流れる電流を検出する電流センサ４４からのバッテリ電流Ｉｂ，バッテリ３４の端子間の電圧を検出する電圧センサ４６からの端子間電圧Ｖｂを入力すると共にインバータ３２や昇圧コンバータ３６，システムメインリレー３８を制御するための制御信号を出力する電子制御ユニット５０と、を備える。

第１実施例の駆動装置２０では、基本的には、正弦波制御によりモータ３０を駆動制御している。モータ３０の正弦波制御は、例えば、レゾルバ４０からの回転位置θから得られるモータ３０の電気角θｅと電流センサ４２Ｖ，４２Ｗからの相電流Ｉｖ，Ｉｗとに基づいて相電流Ｉｖ，Ｉｗをｄ軸，ｑ軸の電流Ｉｄ，Ｉｑに座標変換（３相−２相変換）し、トルク指令Ｔｍ＊に基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定し、ｄ軸の電流Ｉｄと電流指令Ｉｄ＊との偏差（Ｉｄ＊−Ｉｄ）に基づくフィードバック制御によりｄ軸の電流Ｉｄが電流指令Ｉｄ＊に近づくようにｄ軸の電圧指令Ｖｄ＊を設定すると共にｑ軸の電流Ｉｑと電流指令Ｉｑ＊との偏差（Ｉｑ＊−Ｉｑ）に基づくフィードバック制御によりｑ軸の電流Ｉｑが電流指令Ｉｑ＊に近づくようにｑ軸の電圧指令Ｖｑ＊を設定し、設定したｄ軸，ｑ軸の電圧指令Ｖｄ＊，Ｖｑ＊を電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に座標変換（２相−３相変換）し、座標変換した電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に応じた電圧がモータ３０の３相コイルの各々に印加されるようにインバータ３２のスイッチング素子をスイッチング制御することにより行なわれる。ここで、ｄ軸はモータ３０のロータの永久磁石により形成される磁束の方向であり、ｑ軸はｄ軸に対してモータ３０を正回転させる方向に電気角θｅをπ／２だけ進角させた方向である。また、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の設定は、第１実施例では、モータ３０に対して損失増加要求がなされているか否かを判定し、損失増加要求がなされていないときにはトルク指令Ｔｍ＊に応じたトルクをモータ３０から出力させるための電流指令の実効値Ｉｒｍｓ（ｄ軸の電流指令Ｉｄ＊の二乗値とｑ軸の電流指令Ｉｑ＊の二乗値との和の平方根、以下、単に実効値という）が最小となるよう定められたラインである最適ラインを制御用ラインとして設定し、損失増加要求がなされているときには最適ラインよりもモータ３０やインバータ３２で消費すべき損失量が大きくなるよう定められたラインである損失増加ラインを制御用ラインとして設定し、設定した制御用ラインとトルク指令Ｔｍ＊とに基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定するものとした。電流指令設定用マップの一例を図２に示す。図２の例では、トルク指令Ｔｍ＊がトルクＴ３のときにこのトルク指令Ｔｍ＊に対応するｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する際の様子を示している。なお、図２には、トルク指令Ｔｍ＊や電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊の他に、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に対応する電流ベクトル（三相コイルに通電される電流によって形成される磁界の方向、図２中、矢印参照）の大きさに相当する実効値Ｉｒｍｓである制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と、電流ベクトルのｑ軸に対する角度である制御用電流角度θｉ＊と、についても図示した。なお、損失増加要求は、例えば、バッテリ３４の残容量（ＳＯＣ）が満充電に近い高ＳＯＣ状態（例えば、７０％や８０％など）でモータ３０から制動トルクを出力する必要があるときなどになされる要求である。

次に、第１実施例の駆動装置２０の動作、特に、最適ラインと損失増加ラインとの間での制御用ラインの変更に伴ってｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を変化させる際の動作について説明する。図３は、電子制御ユニット５０によって実行されるライン変更時モータ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、制御用ラインが変更されたときに実行される。

ライン変更時モータ制御ルーチンが実行されると、電子制御ユニット５０は、まず、モータ３０から出力すべきトルクとしてのトルク指令Ｔｍ＊を入力すると共に（ステップＳ１００）、入力したトルク指令Ｔｍ＊に基づいて、ｄ−ｑ座標系における、変化前の制御用ラインについての実効値Ｉｒｍｓである開始時実効値Ｉｒｍｓ０と変化後の制御用ラインについての実効値Ｉｒｍｓである目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇとを設定する（ステップＳ１１０）。ここで、開始時実効値Ｉｒｍｓ０および目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇは、第１実施例では、モータ３０のトルク指令Ｔｍ＊と最適ラインおよび損失増加ラインと実効値Ｉｒｍｓとの関係として予め実験などにより定められた実効値設定用マップに対してトルク指令とラインとを適用して設定するものとした。この実効値設定用マップとしては、例えば、前述の図２のマップなどを用いることができる。

続いて、目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇから開始時実効値Ｉｒｍｓ０を減じたものを所定値ｎ（２以上の整数、例えば、１０や２０など）で除することにより、実効値Ｉｒｍｓを開始時実効値Ｉｒｍｓ０から目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに向けて変化させる際の変化レートΔＩｒｍｓを計算し（ステップＳ１２０）、計算した変化レートΔＩｒｍｓを開始時実効値Ｉｒｍｓに加えることにより制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を計算し（ステップＳ１３０）、トルク指令Ｔｍ＊と制御用実効値Ｉｒｍｓ＊とに基づいて制御用電流角度θｉ＊を設定し（ステップＳ１４０）、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊との関係（図２参照）により、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とに対応するｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する（ステップＳ１５０）。ここで、制御用電流角度θｉ＊は、第１実施例では、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊とトルク指令Ｔｍ＊と制御用電流角度θｉ＊との関係をとして予め実験などにより定められた制御用電流角度設定用テーブルに対してトルク指令Ｔｍ＊と制御用実効値Ｉｒｍｓ＊とを適用して設定するものとした。制御用電流角度設定用テーブルの一例を図４に示す。図４中、「×」印は、トルク指令Ｔｍ＊と制御用実効値Ｉｒｍｓ＊とに対応する制御用電流角度θｉ＊がない、即ち、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊に応じたモータ３０から出力可能なトルクの最大値よりもトルク指令Ｔｍ＊が大きいことを示す。このように、トルク指令Ｔｍ＊と制御用実効値Ｉｒｍｓ＊とに応じた制御用電流角度θｉ＊と、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と、を用いてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定することにより、制御用ラインの変更に伴ってｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を変化させる際に、トルク指令Ｔｍ＊に応じたｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する即ちモータ３０から出力されるトルクが変動しないようｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定することができる。

そして、設定したｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊に基づいてフィードバック制御により電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊を求めてこの電圧指令Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に応じた電圧がモータ３０の３相コイルの各々に印加されるようにインバータ３２のスイッチング素子をスイッチング制御し（ステップＳ１６０）、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊が目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに等しいか否かを判定し（ステップＳ１７０）、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊が目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに等しくないときには、本ルーチンを終了しないと判断し、現在の制御用実効値Ｉｒｍｓ＊に変化レートΔＩｒｍｓを加えて制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を更新して（ステップＳ１８０）、ステップＳ１４０に戻る。こうしてステップＳ１４０〜Ｓ１８０の処理を繰り返し実行して制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を徐々に目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに近づけていき、ステップＳ１７０で制御用実効値Ｉｒｍｓ＊が目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに等しくなったときに本ルーチンを終了する。最適ラインから損失増加ラインへの制御用ラインの変更に伴ってｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を変化させる様子の一例を図５および図６に示す。図５および図６中、「●」の点Ａ，点Ｂはそれぞれ変化前のライン（ここでは最適ライン），変化後のライン（ここでは損失増加ライン）における指令値（制御用実効値Ｉｒｍｓ＊，制御用電流角度θｉ＊，ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊）であり、「□」の点は指令値の変化の様子を示す。

以上説明した第１実施例の駆動装置２０によれば、最適ラインと損失増加ラインとの間での制御用ラインの変更に伴ってｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を変化させる際には、開始時実効値Ｉｒｍｓ０から目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに向けて変化レートΔＩｒｍｓずつ変化させて制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を設定し、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊とトルク指令Ｔｍ＊と制御用電流角度θｉ＊との関係に対して制御用実効値Ｉｒｍｓ＊とトルク指令Ｔｍ＊とを適用して制御用電流角度θｉ＊を設定し、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とに対応するｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定してモータ３０を駆動制御するから、モータ３０から出力されるトルクの変動を抑制することができる。即ち、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊をより適正に設定してモータ３０をより適正に駆動制御することができる。

第１実施例の駆動装置２０では、開始時実効値Ｉｒｍｓ０から目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに向けて制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を変化させる際には、目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇから開始時実効値Ｉｒｍｓ０を減じたものを所定値ｎで除して得られる変化レートΔＩｒｍｓずつ制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を変化させるものとしたが、これに代えて、変化レートΔＩｒｍｓを、絶対値がインバータ３２のキャリア周波数Ｆｃが低いほど小さくなる傾向の制限値以下となるように（変化レートΔＩｒｍｓと同一符号で大きさが制限値以下となるように）制限した制限後変化レートΔＩｒｍｓ２ずつ制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を変化させるものとしてもよい。インバータ３２の制御では、インバータ３２のスイッチング損失や熱損失を低減するために、比較的低いキャリア周波数Ｆｃでインバータ３２のスイッチング素子がオンオフされることがあるが、この場合、スイッチングの間隔が長くなるため、制御性は低下する。このことを考慮して、この変形例では、前述の制限後変化レートΔＩｒｍｓ２ずつ制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を変化させるものとした。これにより、キャリア周波数Ｆｃが低い場合でも、実際の実効値Ｉｒｍｓａｃｔが目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇを超えてオーバーシュートしたりアンダーシュートしたりするのを抑制することができる。なお、キャリア周波数Ｆｃが高い場合には、開始時実効値Ｉｒｍｓ０から目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに向けて実際の実効値Ｉｒｍｓａｃｔを迅速に変化させることができる。参考のために、この変形例の場合の制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と実際の実効値Ｉｒｍｓａｃｔとの時間変化の様子の一例を図７に示す。図７（ａ）はキャリア周波数Ｆｃが高い場合の様子を示し、図７（ｂ）はキャリア周波数Ｆｃが低い場合の様子を示す。また、実線は制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を示し、一点鎖線は実際の実効値Ｉｒｍｓａｃｔを示す。

第１実施例の駆動装置２０では、開始時実効値Ｉｒｍｓ０から目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに向けて変化レートΔＩｒｍｓずつ制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を変化させるものとしたが、この制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を変化させる間隔（制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を保持する時間）を、一律ではなく、インバータ３２のキャリア周波数Ｆｃが低いほど長くなる傾向に設定するものとしてもよい。前述したように、キャリア周波数Ｆｃが低い場合には制御性が低下するため、インバータ３２のキャリア周波数Ｆｃが低いほど長くなる傾向の間隔で制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を変化させることにより、キャリア周波数Ｆｃが低い場合でも、実際の実効値Ｉｒｍｓａｃｔが目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇを超えてオーバーシュートしたりアンダーシュートしたりするのを抑制することができる。なお、キャリア周波数Ｆｃが高い場合には、開始時実効値Ｉｒｍｓ０から目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに向けて実際の実効値Ｉｒｍｓａｃｔを迅速に変化させることができる。

次に、本発明の第２実施例としての駆動装置２０Ｂについて説明する。第２実施例の駆動装置２０Ｂは、第１実施例の駆動装置２０Ｂと同一のハード構成をしている。したがって、重複した記載を避けるために、第２実施例の駆動装置２０のハード構成については、第１実施例の駆動装置２０と同一の符号を付し，その詳細な説明は省略する。

第２実施例の駆動装置２０Ｂでは、基本的には、第１実施例の駆動装置２０と同様にモータ３０を駆動制御している。第２実施例では、モータ３０の駆動制御において、モータ３０のトルク指令Ｔｍ＊と制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊との関係であるトルク実効値角度関係が予め実験などに基づいて離散化されて定められたトルク実効値角度関係マップまたはこれに対応するテーブルとトルク指令Ｔｍ＊と前述の制御用ライン（最適ラインや損失増加ライン）とを用いて制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とを設定し、設定した制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とに対応するｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定する。ここで、トルク実効値角度関係マップを用いて制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とを設定する際には、実施例では、トルク指令Ｔｍ＊と制御用ラインとに対応するポイント（以下、対応ポイントという）がトルク実効値角度関係が予め定められているポイント（以下、関係設定ポイントという）のときにはその関係設定ポイントにおける制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とを設定し、対応ポイントが関係設定ポイント以外のときにはその対応ポイントに近い２つの関係設定ポイントを用いた線形補間によってその対応ポイントにおける制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とを設定したりその対応ポイントに最も近い関係設定ポイントにおける制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とを設定したりする（以下、これを調整設定処理という）ものとした。

図８は、トルク実効値角度関係マップの一例を示す説明図である。図８中、「●」は、一定の制御用実効値Ｉｒｍｓ＊（破線参照）に対して前述の関係設定ポイント、即ち、トルク実効値角度関係が定められていることを示す。第２実施例では、図８に示すように、一定の制御用実効値Ｉｒｍｓ＊に対して、制御用電流角度θｉ＊の単位変化量に対するトルク指令Ｔｍ＊の変化量（以下、角度トルク変化率という）が大きいほど隣り合う２つの制御用電流角度θｉ＊の間隔Δθｉが狭くなる傾向に離散化して関係設定ポイントを定めるものとした。これにより、対応ポイントが関係設定ポイント以外であって調整設定処理により制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とを設定する場合に、トルク指令Ｔｍ＊により対応する制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊を設定することができる。

以上説明した第２実施例の駆動装置２０Ｂによれば、一定の制御用実効値Ｉｒｍｓ＊に対して、角度トルク変化率が大きいほど隣り合う２つの制御用電流角度θｉ＊の間隔Δθｉが狭くなる傾向に離散化して関係設定ポイントを定めるから、トルク指令Ｔｍ＊と制御用ラインとに対応するポイントである対応ポイントが関係設定ポイント以外であって対応ポイントに近い２つの関係設定ポイントを用いた線形補間によってその対応ポイントにおける制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とを設定したりその対応ポイントに最も近い関係設定ポイントにおける制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とを設定したりする場合に、トルク指令Ｔｍ＊により対応する制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊を設定することができる。この結果、ｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊をより適正に設定してモータ３０をより適正に駆動制御することができる。

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。第１実施例では、モータ３０が「同期電動機」に相当し、バッテリ３４が「バッテリ」に相当し、モータ３０に対して損失増加要求がなされていないときにはトルク指令Ｔｍ＊に応じたトルクをモータ３０から出力させるための電流指令の実効値Ｉｒｍｓが最小となるよう定められたラインである最適ラインを制御用ラインとして設定し、損失増加要求がなされているときには最適ラインよりもモータ３０やインバータ３２で消費すべき損失量が大きくなるよう定められたラインである損失増加ラインを制御用ラインとして設定する電子制御ユニット５０が「制御用トルク電流関係設定手段」に相当し、設定した制御用ラインとトルク指令Ｔｍ＊とに基づいてｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定してインバータ３２のスイッチング素子をスイッチング制御し、制御用ラインが変更されたときには、開始時実効値Ｉｒｍｓ０から目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに向けて変化レートΔＩｒｍｓずつ変化させて制御用実効値Ｉｒｍｓ＊を設定し、設定した制御用実効値Ｉｒｍｓ＊とトルク指令Ｔｍ＊と制御用電流角度θｉ＊との関係に対して制御用実効値Ｉｒｍｓ＊とトルク指令Ｔｍ＊とを適用して制御用電流角度θｉ＊を設定し、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とに対応するｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定してモータ３０を駆動制御する図３のライン変更時モータ制御ルーチンを、制御用実効値Ｉｒｍｓ＊が目標実効値Ｉｒｍｓｔａｇに至るまで実行する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。

第２実施例では、モータ３０が「同期電動機」に相当し、モータ３０のトルク指令Ｔｍ＊と制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊との関係であるトルク実効値角度関係が予め実験などに基づいて一定の制御用実効値Ｉｒｍｓ＊に対して角度トルク変化率が大きいほど隣り合う２つの制御用電流角度θｉ＊の間隔Δθｉが狭くなる傾向に離散化されて定められたトルク実効値角度関係マップまたはこれに対応するテーブルに対してトルク指令Ｔｍ＊と制御用ライン（最適ラインや損失増加ライン）とを適用して制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とを設定し、設定した制御用実効値Ｉｒｍｓ＊と制御用電流角度θｉ＊とに対応するｄ軸，ｑ軸の電流指令Ｉｄ＊，Ｉｑ＊を設定してモータ３０を駆動制御する電子制御ユニット５０が「制御手段」に相当する。

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明は、駆動装置の製造産業に利用可能である。

２０，２０Ｂ 駆動装置、３０ モータ、３２ インバータ、３４ バッテリ、３６ 昇圧コンバータ、３８ システムメインリレー、４０ レゾルバ、４２Ｖ，４２Ｗ，４４ 電流センサ、４６ 電圧センサ、５０ 電子制御ユニット。

Claims (3)

1. 駆動軸に動力を入出力可能な同期電動機と、該同期電動機と電力をやり取りするバッテリと、前記バッテリの充電が制限される充電制限要求がなされていないときには前記同期電動機から出力すべきトルクとしてのトルク指令とｄ軸およびｑ軸を座標軸とするｄ−ｑ座標系における前記ｄ軸および前記ｑ軸の電流指令を成分とする電流ベクトルとの関係である複数のトルク電流関係のうち第１トルク電流関係を制御用トルク電流関係として設定し前記充電制限要求がなされているときには前記複数のトルク電流関係のうち前記第１トルク電流関係よりも前記同期電動機の損失が増加する第２トルク電流関係を前記制御用トルク電流関係として設定する制御用トルク電流関係設定手段と、前記設定した制御用トルク電流関係に対して前記トルク指令を適用して前記ｄ軸および前記ｑ軸の電流指令を設定すると共に該設定したｄ軸およびｑ軸の電流指令を用いて前記同期電動機を駆動制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
   前記制御手段は、前記制御用トルク電流関係設定手段により設定される制御用トルク電流関係が変更されたとき、前記トルク指令と変更前の前記制御用トルク電流関係とに応じた前記電流ベクトルの大きさである開始時実効値から前記トルク指令と変更後の前記制御用トルク電流関係とに応じた前記電流ベクトルの大きさである目標実効値に向けて前記開始時実効値と前記目標実効値との差よりも小さい所定値ずつ変化させて制御用実効値を設定し、前記トルク指令と前記制御用実効値と制御用の前記電流ベクトルの前記ｑ軸に対する角度である制御用電流角度との関係に対して前記トルク指令と前記設定した制御用実効値とを適用して前記制御用電流角度を設定し、前記設定した制御用実効値と制御用電流角度とに対応する前記ｄ軸および前記ｑ軸の電流指令を設定し、該設定したｄ軸およびｑ軸の電流指令を用いて前記同期電動機を駆動制御する、変化時制御を前記制御用実効値が前記目標実効値に至るまで実行する手段である、
   ことを特徴とする駆動装置。
2. 請求項１記載の駆動装置であって、
   前記所定値は、絶対値が前記同期電動機の駆動に用いられるインバータのキャリア周波数が低いほど小さくなる傾向の制限値以下となる値である、
   駆動装置。
3. 駆動軸に動力を入出力可能な同期電動機と、前記同期電動機から出力すべきトルクとしてのトルク指令とｄ軸およびｑ軸を座標軸とする制御用の電流ベクトルの大きさである制御用実効値と制御用の前記電流ベクトルの前記ｑ軸に対する角度である制御用電流角度との関係が離散化されて定められたトルク実効値角度関係と前記トルク指令と制御用の制約とを用いて前記制御用実効値と前記制御用電流角度とを設定し、前記設定した制御用実効値と制御用電流角度とに対応する前記ｄ軸および前記ｑ軸の電流指令を設定し、該設定したｄ軸およびｑ軸の電流指令を用いて前記同期電動機を駆動制御する制御手段と、を備える駆動装置において、
   前記トルク実効値角度関係は、一定の前記制御用実効値に対して、前記制御用電流角度の単位変化量に対する前記トルク指令の変化量である角度トルク変化率が大きいほど隣り合う２つの前記制御用電流角度の間隔が狭くなる傾向に離散化されて定められる関係である、
   ことを特徴とする駆動装置。

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