JP2011125154A - Demagnetization determining system of rotating electric machine - Google Patents

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Hiroki Sugiyama
裕樹 杉山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique which accurately determines demagnetization of a permanent magnet, regardless of the operation state of a rotating electric machine. <P>SOLUTION: The demagnetization determining system 10 includes an actual q-axis voltage acquisition section 1 for acquiring a q-axis target voltage that performs feedback control as an actual q-axis voltage vq, wherein a current flowing into a polyphase coil of a permanent magnet-type rotating electric machine is subjected to coordinate transformation, into a vector component of the d-axis which is the direction of a magnetic field generated by a permanent magnet and the q-axis orthogonal to the d-axis; a reference q-axis voltage acquiring section 2 for acquiring the q-axis target voltage, when the permanent magnet is not demagnetized as a reference q-axis voltage vqr, and a demagnetization determining section 7 for determining the demagnetization state of the permanent magnet, based on an operation state division indicating at least a power operation state or a regenerative operation state, the actual q-axis voltage vq and the reference q-axis voltage vqr. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、永久磁石型の回転電機の永久磁石の減磁を判定する回転電機の減磁判定システムに関する。   The present invention relates to a demagnetization determination system for a rotating electrical machine that determines demagnetization of a permanent magnet of a permanent magnet type rotating electrical machine.

近年、化石燃料の消費による環境負荷を軽減する試みが広く実施され、産業界においても、内燃機関により駆動される自動車と比べて環境負荷が小さい自動車が提案されている。回転電機により駆動される電気自動車や、内燃機関及び回転電機により駆動されるハイブリッド自動車は、その一例である。電気自動車やハイブリッド自動車には、永久磁石埋込型の同期機(IPMSM: interior permanent magnet synchronous motor/generator)などの永久磁石を備えた回転電機が搭載される。しかし、永久磁石には、温度上昇等によって磁束が減少する減磁という現象が生じる。モータとして機能する回転電機は、磁界と電流とによって力(トルク)を発生させるので、減磁により要求されるトルクが得られなくなる場合がある。   In recent years, attempts to reduce the environmental load due to the consumption of fossil fuels have been widely carried out, and in the industry, vehicles having a smaller environmental load than vehicles driven by an internal combustion engine have been proposed. An electric vehicle driven by a rotating electrical machine and a hybrid vehicle driven by an internal combustion engine and a rotating electrical machine are examples. Electric vehicles and hybrid vehicles are equipped with rotating electric machines equipped with permanent magnets such as interior permanent magnet synchronous motors / generators (IPMSM). However, a phenomenon of demagnetization in which the magnetic flux decreases due to a temperature rise or the like occurs in the permanent magnet. Since the rotating electrical machine that functions as a motor generates a force (torque) by a magnetic field and an electric current, the torque required by demagnetization may not be obtained.

永久磁石の磁束は、ロータの回転数に比例して発生する逆起電力によって知ることができる。回転電機を制御する方法として公知のベクトル制御では、回転電機の3相各相に流れる電流を永久磁石が発生する磁界の方向であるd軸と、d軸に直交するq軸とのベクトル成分に座標変換してフィードバック制御を行う。このベクトル制御において、q軸電圧指令を導出する計算式には、逆起電力の項が含まれる。従って、q軸電圧指令を監視することによって、減磁が生じているか否かなどの判定を行うことができる。特開2005−51892号公報(特許文献1)には、減磁が生じていない正常時のq軸電圧指令を記憶しておき、回転電機が駆動中の実際のq軸電圧指令と、正常時のq軸電圧指令とを比較することで減磁を判定する技術が開示されている。特許文献1においては、減磁が生じていない正常時のq軸電圧指令値を、インバータ入力電圧の上昇又は低下、デッドタイム、インバータのスイッチング周波数、電流ベクトルの角度に基づいて補正している。   The magnetic flux of the permanent magnet can be known from the counter electromotive force generated in proportion to the rotational speed of the rotor. In vector control known as a method of controlling a rotating electrical machine, the current flowing in each of the three phases of the rotating electrical machine is converted into vector components of the d axis that is the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet and the q axis that is orthogonal to the d axis. Perform coordinate control and feedback control. In this vector control, the formula for deriving the q-axis voltage command includes a term of back electromotive force. Therefore, it is possible to determine whether or not demagnetization has occurred by monitoring the q-axis voltage command. Japanese Patent Laid-Open No. 2005-51892 (Patent Document 1) stores a normal q-axis voltage command in which no demagnetization occurs, an actual q-axis voltage command while the rotating electrical machine is driving, and a normal time A technique for determining demagnetization by comparing with a q-axis voltage command is disclosed. In Patent Document 1, the normal q-axis voltage command value at which no demagnetization occurs is corrected based on the increase or decrease in inverter input voltage, dead time, inverter switching frequency, and current vector angle.

特開2005−51892号公報(第10〜17段落等)JP 2005-51892 A (paragraphs 10 to 17)

しかし、発明者による実験により、回転電機の運転状態が力行であるか回生であるかによってq軸電圧指令には変化が生じることが発見された。従って、特許文献1の手法では、減磁の大きさの推定精度が低くなり、正確に減磁を判定することができない可能性がある。このため、回転電機の運転状態に拘わらず精度良く、永久磁石の減磁を判定する技術が求められる。   However, an experiment by the inventors found that the q-axis voltage command changes depending on whether the operating state of the rotating electrical machine is power running or regenerative. Therefore, in the method of Patent Document 1, the estimation accuracy of the magnitude of demagnetization becomes low, and there is a possibility that demagnetization cannot be accurately determined. For this reason, a technique for accurately determining the demagnetization of the permanent magnet is required regardless of the operating state of the rotating electrical machine.

上記課題に鑑みた本発明に係る回転電機の減磁判定システムの特徴構成は、
永久磁石型の回転電機の多相コイルに流れる電流を当該永久磁石が発生する磁界の方向であるd軸と当該d軸に直交するq軸とのベクトル成分に座標変換してフィードバック制御する際のq軸目標電圧を実q軸電圧として取得する実q軸電圧取得部と、
前記回転電機の回転数及び目標トルクに応じて予め設定された、前記永久磁石に減磁が生じていない状態でのq軸目標電圧を基準q軸電圧として取得する基準q軸電圧取得部と、
前記回転電機の運転状態が少なくとも力行運転状態か回生運転状態かの区分を表す運転状態区分、及び前記実q軸電圧、前記基準q軸電圧に基づいて、前記永久磁石の減磁の状態を判定する減磁判定部と、を備える点にある。
The characteristic configuration of the demagnetization determination system for a rotating electrical machine according to the present invention in view of the above problems is as follows.
When the feedback control is performed by converting the current flowing in the multiphase coil of the permanent magnet type rotating electrical machine into a vector component of the d-axis that is the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet and the q-axis orthogonal to the d-axis. an actual q-axis voltage acquisition unit that acquires a q-axis target voltage as an actual q-axis voltage;
A reference q-axis voltage acquisition unit configured to acquire, as a reference q-axis voltage, a q-axis target voltage that is set in advance according to the rotation speed and target torque of the rotating electrical machine and in which the demagnetization is not generated in the permanent magnet;
Determining the demagnetization state of the permanent magnet on the basis of an operation state classification indicating whether the operation state of the rotating electrical machine is at least a power running operation state or a regenerative operation state, and the actual q-axis voltage and the reference q-axis voltage And a demagnetization determination unit.

この特徴構成によれば、実q軸電圧と基準q軸電圧とを用いて永久磁石の減磁を判定する際に、回転電機の運転状態が力行運転状態であるか回生運転状態であるかの区分を表す運転状態区分に応じて判定されるため、より正確に減磁を判定することが可能となる。従って、本特徴構成によれば、回転電機の運転状態に拘わらず精度良く、永久磁石の減磁を判定することが可能な回転電機の減磁判定システムを提供することができる。   According to this characteristic configuration, when the demagnetization of the permanent magnet is determined using the actual q-axis voltage and the reference q-axis voltage, whether the operation state of the rotating electrical machine is a power running operation state or a regenerative operation state. Since it determines according to the driving | running state division showing a division, it becomes possible to determine a demagnetization more correctly. Therefore, according to this characteristic configuration, it is possible to provide a demagnetization determination system for a rotating electrical machine that can accurately determine the demagnetization of a permanent magnet regardless of the operating state of the rotating electrical machine.

ここで、本発明に係る回転電機の減磁判定システムの前記減磁判定部は、前記実q軸電圧と前記基準q軸電圧の何れか一方を、前記運転状態区分に応じて補正し、前記実q軸電圧と前記基準q軸電圧の何れか他方と比較して前記永久磁石の減磁の状態を判定すると好適である。これによれば、実q軸電圧又は基準q軸電圧を補正することによって、減磁を判定することができるため、基準q軸電圧を力行、回生それぞれ別々に設定する必要がない。従って、回転電機の運転状態に拘わらず精度良く、永久磁石の減磁を判定することができながら、制御装置のメモリ使用量を低減することができる。   Here, the demagnetization determination unit of the demagnetization determination system for a rotating electrical machine according to the present invention corrects one of the actual q-axis voltage and the reference q-axis voltage according to the operating state classification, It is preferable to determine the demagnetization state of the permanent magnet in comparison with either the actual q-axis voltage or the reference q-axis voltage. According to this, since demagnetization can be determined by correcting the actual q-axis voltage or the reference q-axis voltage, it is not necessary to set the reference q-axis voltage separately for power running and regeneration. Therefore, it is possible to accurately determine the demagnetization of the permanent magnet regardless of the operating state of the rotating electrical machine, and to reduce the memory usage of the control device.

ここで、本発明に係る回転電機の減磁判定システムの前記減磁判定部は、前記実q軸電圧及び前記基準q軸電圧の何れか一方に、前記運転状態区分に応じて異なる値である補正パラメータを乗算して得られる補正q軸電圧と、前記実q軸電圧及び前記基準q軸電圧の何れか他方との差に基づいて減磁量を演算して減磁の状態を判定すると好適である。これによれば、実q軸電圧又は基準q軸電圧に補正パラメータを乗じるという簡単な演算によって、運転状態区分に応じた補正を行い、永久磁石の減磁量の演算を実施することができる。また、補正が実施されることにより、減磁の大きさの推定精度が高くなり、より正確な減磁判定が可能となる。尚、減磁量は、磁束の減少量に限らず、磁束が減少する割合、即ち減磁率も含むものである。   Here, the demagnetization determination unit of the demagnetization determination system for a rotating electrical machine according to the present invention has a value that differs depending on the operating state classification for either the actual q-axis voltage or the reference q-axis voltage. It is preferable to determine the demagnetization state by calculating the amount of demagnetization based on the difference between the correction q-axis voltage obtained by multiplying the correction parameter and either the actual q-axis voltage or the reference q-axis voltage. It is. According to this, by the simple calculation of multiplying the actual q-axis voltage or the reference q-axis voltage by the correction parameter, the correction according to the operation state classification can be performed and the demagnetization amount of the permanent magnet can be calculated. Further, by performing the correction, the estimation accuracy of the magnitude of demagnetization is increased, and a more accurate demagnetization determination is possible. Note that the amount of demagnetization is not limited to the amount of decrease in magnetic flux, but also includes the rate at which the magnetic flux decreases, that is, the demagnetization factor.

また、本発明に係る回転電機の減磁判定システムは、前記運転状態区分が、力行運転状態及び回生運転状態に加え、前記回転電機の出力トルクがゼロとなるように制御されるゼロトルク運転状態を含み、前記補正パラメータが、各運転状態区分に応じて異なる値であると好適である。発明者による実験により、力行運転状態、回生運転状態、ゼロトルク運転状態のそれぞれにおいてq軸電圧が異なることが確認されている。従って、実態に応じた運転状態区分を設け、各運転状態区分に応じて異なる値を有する補正パラメータを用いることで、さらに精度良く永久磁石の減磁量を推定することが可能となる。   In the demagnetization determination system for a rotating electrical machine according to the present invention, the operating state classification includes a zero torque operating state in which the output torque of the rotating electrical machine is controlled to be zero in addition to the power running operation state and the regenerative operation state. In addition, it is preferable that the correction parameter has a different value depending on each operation state classification. Experiments by the inventors have confirmed that the q-axis voltage is different in each of the power running state, the regenerative operation state, and the zero torque operation state. Therefore, it is possible to estimate the demagnetization amount of the permanent magnet with higher accuracy by providing the operation state classification according to the actual situation and using the correction parameters having different values depending on each operation state classification.

また、本発明に係る回転電機の減磁判定システムは、前記補正パラメータが、前記実q軸電圧及び前記基準q軸電圧の何れか一方と前記運転状態区分ごとの直流電源電圧との関係を表し、前記減磁判定部が、前記運転状態区分と前記直流電源電圧とに基づいて補正パラメータを決定すると好適である。ベクトル制御におけるd軸及びq軸は演算上の概念であり、現実の回転電機は、例えば3相の多層巻線の各巻線に対して多相交流を印加されることによって駆動される。自動車などでは、この多相交流は、2次電池などの直流電源をインバータを介して交流変換することによって生成される。そして、このインバータは多くの場合、IGBT(insulated gate bipolar transistor)などのパワー半導体素子を用いたブリッジ回路により構成される。このブリッジ回路において各相に相当するアームは相補接続されたハイサイド側の素子とローサイド側の素子とにより構成される。同じアームのハイサイド側の素子とローサイド側の素子とが同時に導通状態となると、回転電機の巻線を通ることなく回路が短絡してしまうため、両素子が同時に非導通状態となるデッドタイムが設けられる。ここで、インバータを構成する半導体素子は、多くの場合、PWM(pulse width modulation )制御によりスイッチングされ、デッドタイムはPWM制御のパルス幅を削ることによって設定される。インバータに印加される直流電圧が変化すると、デッドタイムが同じ時間であっても、カットされる電力は異なるものとなる。従って、減磁量を演算するために用いるq軸電圧は、直流電源電圧に応じて補正された値であると好ましい。本発明に係る回転電機の減磁判定システムは、さらに、実q軸電圧及び基準q軸電圧の何れか一方と運転状態区分ごとの直流電源電圧との関係を表す補正パラメータを有するので、直流電源電圧に応じた補正が有効に実施される。   Further, in the demagnetization determination system for a rotating electrical machine according to the present invention, the correction parameter represents a relationship between one of the actual q-axis voltage and the reference q-axis voltage and a DC power supply voltage for each of the operating state categories. It is preferable that the demagnetization determination unit determines a correction parameter based on the operating state classification and the DC power supply voltage. The d-axis and q-axis in vector control are computational concepts, and an actual rotating electrical machine is driven by applying a multiphase alternating current to each winding of, for example, a three-phase multilayer winding. In an automobile or the like, this multiphase AC is generated by AC conversion of a DC power source such as a secondary battery via an inverter. In many cases, this inverter is constituted by a bridge circuit using a power semiconductor element such as an IGBT (insulated gate bipolar transistor). In this bridge circuit, an arm corresponding to each phase is composed of a high-side element and a low-side element that are complementarily connected. When the high-side element and low-side element of the same arm are turned on at the same time, the circuit is short-circuited without passing through the windings of the rotating electrical machine, so there is a dead time when both elements are turned off simultaneously. Provided. Here, the semiconductor elements constituting the inverter are often switched by PWM (pulse width modulation) control, and the dead time is set by reducing the pulse width of PWM control. When the DC voltage applied to the inverter changes, even if the dead time is the same time, the cut power is different. Therefore, the q-axis voltage used for calculating the amount of demagnetization is preferably a value corrected according to the DC power supply voltage. The demagnetization determination system for a rotating electrical machine according to the present invention further includes a correction parameter that represents the relationship between one of the actual q-axis voltage and the reference q-axis voltage and the DC power supply voltage for each operating state section. Correction according to the voltage is effectively performed.

減磁判定システムを含む車両のシステム構成例を模式的に示すブロック図A block diagram schematically showing a system configuration example of a vehicle including a demagnetization determination system 回転電機制御システムの構成例を模式的に示すブロック図Block diagram schematically showing a configuration example of a rotating electrical machine control system コンバータ及びインバータの構成例を模式的に示すブロック図Block diagram schematically showing a configuration example of a converter and an inverter q軸電圧マップの概念を示す説明図Explanatory diagram showing the concept of q-axis voltage map 力行時の補正パラメータの概念を示す説明図Explanatory drawing which shows the concept of the correction parameter at the time of power running 回生時の補正パラメータの概念を示す説明図Explanatory drawing which shows the concept of the correction parameter at the time of regeneration ゼロトルク運転時の補正パラメータの概念を示す説明図Explanatory drawing showing the concept of correction parameters during zero torque operation 減磁判定手順の一例を示すフローチャートFlow chart showing an example of a demagnetization determination procedure 減磁判定システムの他の構成例を持木的に示すブロック図Block diagram showing another configuration example of demagnetization determination system

以下、本発明に係る減磁判定システムの実施形態を、ハイブリッド自動車や電気自動車などの車両の駆動源となる回転電機を駆動制御する制御システムを例として、図面に基づいて説明する。この回転電機は、永久磁石埋込型の同期機であり、状況に応じて電動機又は発電機として機能する。以下、回転電機を適宜、モータと称して説明するが、これは、電動機及び発電機として機能する回転電機を指す。図1〜図3には、そのようなモータMの制御システム(回転電機制御システム20)を含む車両のシステム構成例、減磁判定システム10を含む回転電機制御システム20の構成例、回転電機制御システム20のコンバータ50及びインバータ60の構成例を模式的に示している。   Hereinafter, an embodiment of a demagnetization determination system according to the present invention will be described with reference to the drawings, taking as an example a control system that drives and controls a rotating electrical machine serving as a drive source for a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle. This rotating electric machine is a permanent magnet embedded synchronous machine, and functions as an electric motor or a generator depending on the situation. Hereinafter, the rotary electric machine will be described as appropriately referred to as a motor, and this refers to a rotary electric machine that functions as an electric motor and a generator. 1 to 3 show an example of a system configuration of a vehicle including such a motor M control system (rotary electrical machine control system 20), an example of a configuration of a rotary electrical machine control system 20 including a demagnetization determination system 10, and a rotary electrical machine control. The structural example of the converter 50 and the inverter 60 of the system 20 is shown typically.

モータMは、インバータ60を介してバッテリBの出力電圧を昇圧するコンバータ50に電気的に接続され、電動機として機能する際には、コンバータ50及びインバータ60を介して電力の供給を受けて駆動力を発生する(力行運転)。一方、モータMが発電機として機能する際には、発電された交流電力がインバータ60によって直流に変換され、必要に応じてコンバータ50において降圧されてバッテリBへ回生される(回生運転)。コンバータ50及びインバータ60は、複数のスイッチング素子を有して構成される。スイッチング素子には、IGBT(insulated gate bipolar transistor)やMOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor)を適用すると好適である。図3に示すように、本実施形態では、スイッチング素子としてIGBTを用いている。   The motor M is electrically connected to the converter 50 that boosts the output voltage of the battery B via the inverter 60. When functioning as an electric motor, the motor M is supplied with electric power via the converter 50 and the inverter 60 and is driven. (Powering operation). On the other hand, when the motor M functions as a generator, the generated AC power is converted into DC by the inverter 60, and is stepped down in the converter 50 as needed and regenerated to the battery B (regenerative operation). The converter 50 and the inverter 60 are configured to have a plurality of switching elements. It is preferable to apply an insulated gate bipolar transistor (IGBT) or a metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) to the switching element. As shown in FIG. 3, in this embodiment, an IGBT is used as a switching element.

コンバータ50は、よく知られているように、リアクトル、フィルタコンデンサ、直列接続された上下一対のIGBT、放電用抵抗、平滑コンデンサなどを有して構成される。コンバータ50の上段のIGBTのエミッタは下段のIGBTのコレクタに接続されると共に、リアクトルを介してバッテリBのプラス側に接続される。上段のIGBTのコレクタは、インバータ60の入力プラス側に接続される。下段のIGBTのエミッタはバッテリBのマイナス側(グラウンド)に接続されると共に、インバータ60の入力マイナス側に接続される。フィルタコンデンサは、バッテリBの出力のプラス−マイナス間に接続され、放電用抵抗、平滑コンデンサは、コンバータ50の出力のプラス−マイナス間、つまり、上段のIGBTのコレクタと下段のIGBTのエミッタとの間に並列接続される。   As is well known, the converter 50 includes a reactor, a filter capacitor, a pair of upper and lower IGBTs connected in series, a discharge resistor, a smoothing capacitor, and the like. The emitter of the upper IGBT of converter 50 is connected to the collector of the lower IGBT, and is connected to the positive side of battery B through the reactor. The collector of the upper IGBT is connected to the input plus side of the inverter 60. The emitter of the lower IGBT is connected to the negative side (ground) of battery B and to the input negative side of inverter 60. The filter capacitor is connected between the plus and minus of the output of the battery B, and the discharging resistor and the smoothing capacitor are between the plus and minus of the output of the converter 50, that is, between the collector of the upper IGBT and the emitter of the lower IGBT. Connected in parallel.

上段のIGBTがオフ状態で、下段のIGBTが例えばPWM(pulse width modulation )制御によりスイッチングされることで、バッテリBの出力電圧が昇圧され、インバータ60に供給される。下段のIGBTがオフ状態で、上段のIGBTがオン状態となると、モータMによって発電された電力がバッテリBへ回生される。モータMによって発電された電力を降圧してバッテリBに回生させる場合には上段のIGBTがPWM制御されてもよい。   When the upper IGBT is turned off and the lower IGBT is switched by, for example, PWM (pulse width modulation) control, the output voltage of the battery B is boosted and supplied to the inverter 60. When the lower IGBT is turned off and the upper IGBT is turned on, the electric power generated by the motor M is regenerated to the battery B. When the electric power generated by the motor M is stepped down and regenerated in the battery B, the upper IGBT may be PWM-controlled.

直流を3相交流に変換するインバータ60は、よく知られているように3アームのブリッジ回路により構成される。インバータ60の入力プラス側と入力マイナス側との間に2つのIGBTが直列に接続され、この直列回路が3回線(3アーム)並列接続される。つまり、モータMのu相、v相、w相に対応するステータコイルMu、Mv、Mwのそれぞれに一組の直列回路(アーム)が対応したブリッジ回路が構成される。各相の上段側のIGBTのコレクタはインバータ60の入力プラス側に接続され、エミッタは各相の下段側のIGBTのコレクタに接続される。また、各相の下段側のIGBTのエミッタは、インバータ60の入力マイナス側(例えば、グラウンド)に接続される。対となる各相のIGBTによる直列回路の中間点、つまり、IGBTの接続点は、モータMのステータコイルMu、Mv、Mwにそれぞれ接続される。   The inverter 60 that converts direct current into three-phase alternating current is constituted by a three-arm bridge circuit as is well known. Two IGBTs are connected in series between the input plus side and the input minus side of the inverter 60, and this series circuit is connected in parallel in three lines (three arms). That is, a bridge circuit in which a set of series circuits (arms) corresponds to each of the stator coils Mu, Mv, and Mw corresponding to the u phase, v phase, and w phase of the motor M is configured. The collector of the upper stage IGBT of each phase is connected to the input plus side of the inverter 60, and the emitter is connected to the collector of the lower stage IGBT of each phase. Further, the emitter of the IGBT on the lower side of each phase is connected to the input minus side (for example, ground) of the inverter 60. The intermediate point of the series circuit of IGBTs of each phase that is a pair, that is, the connection point of the IGBT, is connected to the stator coils Mu, Mv, and Mw of the motor M, respectively.

尚、IGBTには、それぞれフライホイールダイオード(回生ダイオード)が並列に接続される。フライホイールダイオードは、カソード端子がIGBTのコレクタ端子に接続され、アノード端子がIGBTのエミッタ端子に接続される形で、IGBTに対して並列に接続される。各IGBTのゲートは、ドライバ回路33を介してECU(electronic control unit)30に接続されており、それぞれ個別にスイッチング制御される。本実施形態では、他のECUと区別するために、ECU30をTCU(trans-axle control unit)30と称する。   Note that a flywheel diode (regenerative diode) is connected in parallel to each IGBT. The flywheel diode is connected in parallel to the IGBT such that the cathode terminal is connected to the collector terminal of the IGBT and the anode terminal is connected to the emitter terminal of the IGBT. The gate of each IGBT is connected to an ECU (electronic control unit) 30 via a driver circuit 33 and is individually controlled to be switched. In the present embodiment, the ECU 30 is referred to as a TCU (trans-axle control unit) 30 in order to distinguish it from other ECUs.

TCU30は、マイクロコンピュータなどの論理回路を中核として構成される。本実施形態では、TCU30は、マイクロコンピュータであるCPU(central processing unit)40と、インターフェース回路31と、その他の周辺回路等とを有して構成される。インターフェース回路31は、EMI(electro-magnetic interference)対策部品やバッファ回路などにより構成される。CPU40は、ハードウェアとソフトウェアとの協働により、本発明の減磁判定システム10や回転電機制御システム20を実現する。高電圧をスイッチングするIGBTやMOSFETのゲートに入力されるパルス状の駆動信号のハイレベルとローレベルとの電位差は、マイクロコンピュータなどの一般的な電子回路の駆動電圧よりも高い電圧である。従って、駆動信号は、ドライバ回路33を介して昇圧された後、コンバータ50やインバータ60に入力される。   The TCU 30 is configured with a logic circuit such as a microcomputer as a core. In the present embodiment, the TCU 30 includes a CPU (central processing unit) 40 that is a microcomputer, an interface circuit 31, and other peripheral circuits. The interface circuit 31 includes EMI (electro-magnetic interference) countermeasure parts, a buffer circuit, and the like. The CPU 40 implements the demagnetization determination system 10 and the rotating electrical machine control system 20 of the present invention by cooperation of hardware and software. The potential difference between the high level and the low level of the pulsed drive signal input to the gate of the IGBT or MOSFET that switches high voltage is higher than the drive voltage of a general electronic circuit such as a microcomputer. Therefore, the drive signal is boosted through the driver circuit 33 and then input to the converter 50 and the inverter 60.

CPU40は、少なくとも、CPUコア41と、プログラムメモリ42と、パラメータメモリ43と、ワークメモリ44とを有して構成される。その他、通信制御部や、A/Dコンバータ、タイマ、ポートなども有しているが、一般的な事項であり、説明を容易にするため図示は省略する。CPUコア41は、CPU40の中核であり、命令レジスタや命令デコーダ、種々の演算の実行主体となるALU(arithmetic logic unit)、フラグレジスタ、汎用レジスタ、割り込みコントローラなどを有して構成される。プログラムメモリ42は、回転電機制御プログラムや減磁判定プログラムなどが格納された不揮発性のメモリである。パラメータメモリ43は、プログラムの実行の際に参照される種々のパラメータが格納された不揮発性のメモリである。後述するq軸電圧マップや補正パラメータは、パラメータメモリ43に格納される。尚、パラメータメモリ43は、プログラムメモリ42と区別することなく、プログラムメモリ42に含められていてもよい。プログラムメモリ42やパラメータメモリ43は、例えばフラッシュメモリなどによって構成されると好適である。ワークメモリ44は、プログラム実行中の一時データを一時記憶するメモリである。ワークメモリ44は、揮発性で問題なく、高速にデータの読み書きが可能なDRAM(dynamic RAM)やSRAM(static RAM)により構成される。   The CPU 40 includes at least a CPU core 41, a program memory 42, a parameter memory 43, and a work memory 44. In addition, although it has a communication control part, an A / D converter, a timer, a port, etc., it is a general matter and illustration is omitted for easy explanation. The CPU core 41 is the core of the CPU 40, and includes an instruction register, an instruction decoder, an ALU (arithmetic logic unit), a flag register, a general-purpose register, an interrupt controller, and the like that perform various operations. The program memory 42 is a nonvolatile memory that stores a rotating electrical machine control program, a demagnetization determination program, and the like. The parameter memory 43 is a non-volatile memory that stores various parameters that are referred to when the program is executed. A q-axis voltage map and correction parameters to be described later are stored in the parameter memory 43. The parameter memory 43 may be included in the program memory 42 without being distinguished from the program memory 42. The program memory 42 and the parameter memory 43 are preferably constituted by a flash memory, for example. The work memory 44 is a memory that temporarily stores temporary data during program execution. The work memory 44 is composed of DRAM (dynamic RAM) or SRAM (static RAM) that is volatile and can read and write data at high speed.

通信制御部は、車両内の他のシステムとの通信を制御する。本実施形態では、車両内のネットワークであるCAN(controller area network)80を介して、走行制御システム70やその他のシステム、センサ等との通信を制御する。走行制御システム70は、TCU30と同様に、CPUなどの電子回路を中核として構成され、周辺回路と共にECUとして構成される。A/Dコンバータは、アナログの電気信号をデジタルデータに変換する。例えば、モータMの各ステータコイルMu,Mv,Mwに流れるモータ電流Iu,Iv,Iwの検出結果が電流センサ35からアナログ信号として出力される際には、当該アナログ信号をデジタル値に変換する。尚、u相、v相、w相の3相は平衡しており、その瞬時値はゼロであるので、2相分のみの電流を検出し、残る1相はCPU40において演算により求めてもよい。本実施形態では、3相の全てが検出される場合を例示している。   The communication control unit controls communication with other systems in the vehicle. In the present embodiment, communication with the travel control system 70, other systems, sensors, and the like is controlled via a CAN (controller area network) 80 that is a network in the vehicle. Similar to the TCU 30, the traveling control system 70 is configured with an electronic circuit such as a CPU as a core, and is configured as an ECU together with peripheral circuits. The A / D converter converts an analog electric signal into digital data. For example, when the detection results of the motor currents Iu, Iv, and Iw flowing through the stator coils Mu, Mv, and Mw of the motor M are output as analog signals from the current sensor 35, the analog signals are converted into digital values. Note that the three phases u phase, v phase, and w phase are balanced and the instantaneous value is zero, so that only the current for two phases may be detected, and the remaining one phase may be obtained by calculation in the CPU 40. . In this embodiment, the case where all three phases are detected is illustrated.

タイマは、CPU40のクロック周期を最小分解能として時間を計測する。例えば、タイマは、プログラムの実行周期を監視し、CPUコア41の割り込みコントローラに通知する。また、タイマは、IGBTを駆動するゲート駆動信号(pu,nu,pv,nv,pw,nw)の有効時間を計測して、当該ゲート駆動信号を生成する。ポートは、IGBTのゲート駆動信号などをCPU40の端子を介して出力したり、CPU40に入力される回転検出センサ37からの回転検出信号Rを受け取ったりする端子制御部である。回転検出センサ37は、モータMの近傍に設置されてモータMのロータの回転位置や回転速度を検出するセンサであり、例えば、レゾルバなどを用いて構成される。   The timer measures time with the clock period of the CPU 40 as the minimum resolution. For example, the timer monitors the program execution cycle and notifies the interrupt controller of the CPU core 41. The timer measures the valid time of the gate drive signals (pu, nu, pv, nv, pw, nw) for driving the IGBT, and generates the gate drive signal. The port is a terminal control unit that outputs an IGBT gate drive signal or the like via a terminal of the CPU 40 and receives a rotation detection signal R from the rotation detection sensor 37 input to the CPU 40. The rotation detection sensor 37 is a sensor that is installed in the vicinity of the motor M and detects the rotation position and rotation speed of the rotor of the motor M, and is configured using, for example, a resolver.

本実施形態において、減磁判定システム10及び回転電機制御システム20は、CPU40を中核として構成される。つまり、減磁判定システム10及び回転電機制御システム20は、CPUコア41を主として、ワークメモリ44なども含むハードウェアと、プログラムメモリ42やパラメータメモリ43に格納されたプログラムやパラメータなどのソフトウェアとの協働により実現される。但し、減磁判定システム10及び回転電機制御システム20の実施態様は、このようなハードウェアとソフトウェアとの協働に限定されるものではなく、ASIC(application specific integrated circuit)などを利用してハードウェアのみで構成されてもよい。   In the present embodiment, the demagnetization determination system 10 and the rotating electrical machine control system 20 are configured with the CPU 40 as a core. That is, the demagnetization determination system 10 and the rotating electrical machine control system 20 include hardware including mainly the CPU core 41 and the work memory 44, and software such as programs and parameters stored in the program memory 42 and the parameter memory 43. Realized by collaboration. However, the embodiment of the demagnetization determination system 10 and the rotating electrical machine control system 20 is not limited to such cooperation between hardware and software, and hardware using ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or the like. It may be composed only of wear.

ところで、交流モータを制御する方法として、ベクトル制御と呼ばれる制御方法が知られている。ベクトル制御では、交流モータの3相(多相)各相のステータコイルに流れるコイル電流を、回転子に配置された永久磁石が発生する磁界の方向であるd軸と、d軸に直交するq軸とのベクトル成分に座標変換してフィードバック制御を行う。本実施形態の回転電機制御システム20も、このベクトル制御を採用している。図2に示すように、回転電機制御システム20は、トルク制御部11と、電流制御部12と、インバータ制御部13と、回転状態演算部14と、コンバータ制御部15とを有して構成される。また、本実施形態の減磁判定システム10は、ベクトル制御における指令値を利用して減磁判定を行うため、本実施形態においては、回転電機制御システム20の1つの機能部として例示している。   By the way, as a method for controlling an AC motor, a control method called vector control is known. In the vector control, the coil current flowing through the three-phase (multi-phase) stator coil of the AC motor is converted into a d-axis that is a direction of a magnetic field generated by a permanent magnet disposed on the rotor, and q orthogonal to the d-axis. The feedback control is performed by converting the coordinates to the vector component with the axis. The rotating electrical machine control system 20 of this embodiment also employs this vector control. As shown in FIG. 2, the rotating electrical machine control system 20 includes a torque control unit 11, a current control unit 12, an inverter control unit 13, a rotation state calculation unit 14, and a converter control unit 15. The Moreover, since the demagnetization determination system 10 of this embodiment performs demagnetization determination using the command value in vector control, in this embodiment, it has illustrated as one function part of the rotary electric machine control system 20. .

ベクトル制御における座標変換に際しては、モータMの回転状態をリアルタイムで知る必要がある。従って、図1や図3に示すように、モータMの近傍にレゾルバなどの回転検出センサ37が備えられる。その検出結果は、上述したように、インターフェース回路31を介して、CPUコア41内のレジスタやワークメモリ44に伝達される。回転状態演算部14は、回転検出センサ37の検出結果Rに基づいて、ロータ位置(電気角θ)や、回転速度(角速度ω)を求める。求められた電気角θや角速度ωは、減磁判定システム10を含む回転電機制御システム20の各部において用いられる。レゾルバなどの回転検出センサ37が、減磁判定システム10や回転電機制御システム20が演算に利用可能な形態でロータ位置や回転速度の情報を提供する場合には、回転状態演算部14が設けられなくてもよい。   For coordinate conversion in vector control, it is necessary to know the rotation state of the motor M in real time. Therefore, as shown in FIGS. 1 and 3, a rotation detection sensor 37 such as a resolver is provided in the vicinity of the motor M. The detection result is transmitted to the register in the CPU core 41 and the work memory 44 via the interface circuit 31 as described above. The rotation state calculation unit 14 obtains the rotor position (electrical angle θ) and the rotation speed (angular velocity ω) based on the detection result R of the rotation detection sensor 37. The obtained electrical angle θ and angular velocity ω are used in each part of the rotating electrical machine control system 20 including the demagnetization determination system 10. When the rotation detection sensor 37 such as a resolver provides information on the rotor position and the rotation speed in a form that the demagnetization determination system 10 and the rotating electrical machine control system 20 can use for calculation, the rotation state calculation unit 14 is provided. It does not have to be.

トルク制御部11は、目標トルク演算部11aと2相変換部11bとを有して構成される。目標トルク演算部11aは、走行制御システム70から伝達される要求トルクTrに応じて目標トルク(トルク指令)Tiを演算する機能部である。要求トルクTrと目標トルクTiとは同じである場合もあるが、要求トルクTrが大きすぎるような場合には、目標トルク演算部11aにおいて許容値内に抑制される。また、トルクリップルを抑制するために要求トルクTrが補正される場合もある。2相変換部11bは、目標トルクTiに応じて電流フィードバック制御のための目標電流(電流指令)id,iqを設定する機能部である。目標電流id,iqは、上述したd軸及びq軸に対応して演算される。このため、トルク制御部11は2相変換部11bにおいて、回転状態演算部14により求められた電気角θに基づいて目標トルクTiをd軸の目標電流id及びq軸の目標電流iqに座標変換する。   The torque controller 11 includes a target torque calculator 11a and a two-phase converter 11b. The target torque calculation unit 11a is a functional unit that calculates a target torque (torque command) Ti in accordance with the required torque Tr transmitted from the travel control system 70. The required torque Tr and the target torque Ti may be the same, but when the required torque Tr is too large, the target torque calculation unit 11a suppresses it within an allowable value. Further, the required torque Tr may be corrected in order to suppress torque ripple. The two-phase conversion unit 11b is a functional unit that sets target currents (current commands) id and iq for current feedback control according to the target torque Ti. The target currents id and iq are calculated corresponding to the d-axis and q-axis described above. Therefore, the torque control unit 11 converts the target torque Ti into the d-axis target current id and the q-axis target current iq based on the electrical angle θ obtained by the rotation state calculation unit 14 in the two-phase conversion unit 11b. To do.

電流制御部12は、目標電流id,iqと、フィードバックされたモータ電流との偏差に基づいて、例えば比例積分制御(PI制御)や、比例微積分制御(PID制御)を行い、目標電圧(電圧指令)vd,vqを設定する機能部である。ここでは、比例微積分制御(PID制御)が行われる場合を例示しており、電流制御部12は、PID制御部12bと2相変換部12aとを有して構成される。電流センサ37により検出された電流値は、3相電流Iu,Iv,Iwであるから、2相変換部12aは、回転状態演算部14により求められた電気角θに基づいて、2相電流Id,Iqに座標変換する。PID制御部12bは、目標電流id,iqと、2相モータ電流Id,Iqとの偏差、及び、回転状態演算部14により求められた角速度ωに基づいて、PID制御を行い、目標電圧vd,vqを演算する。ここで、目標電圧vdは、d軸目標電圧であり、目標電圧vqは、q軸目標電圧である。また、q軸目標電圧vqは、本発明の実q軸電圧に相当する。   The current control unit 12 performs, for example, proportional-integral control (PI control) or proportional-calculus control (PID control) based on the deviation between the target currents id, iq and the fed back motor current, and the target voltage (voltage command). ) A functional unit for setting vd and vq. Here, a case where proportional calculus control (PID control) is performed is illustrated, and the current control unit 12 includes a PID control unit 12b and a two-phase conversion unit 12a. Since the current values detected by the current sensor 37 are the three-phase currents Iu, Iv, and Iw, the two-phase conversion unit 12a uses the two-phase current Id based on the electrical angle θ obtained by the rotation state calculation unit 14. , Iq. The PID control unit 12b performs PID control based on the deviation between the target currents id, iq and the two-phase motor currents Id, Iq and the angular velocity ω obtained by the rotational state calculation unit 14, and performs the target voltage vd, vq is calculated. Here, the target voltage vd is a d-axis target voltage, and the target voltage vq is a q-axis target voltage. The q-axis target voltage vq corresponds to the actual q-axis voltage of the present invention.

インバータ制御部13は、目標電圧vd,vqに基づいて、インバータ60の3相のIGBTを駆動するゲート駆動信号pu,nu,pv,nv,pw,nwを生成する。インバータ制御部13は、3相変換部13aとPWM制御部13bとを有して構成される。インバータ60は、モータMの3相のステータコイルMu,Mv,Mwに対応して、3相分設けられているから、2相の目標電圧vd,vqが、回転状態演算部14により求められた電気角θに基づいて、3相の目標電圧(vu,vv,vw)に座標変換される。PWM制御部13bは、各相が上段側、下段側の2段のIGBTにより構成され、3相で合計6段構成された各段のIGBTのゲートを個別に制御する6つのゲート駆動信号pu,nu,pv,nv,pw,nwを生成する。ゲート駆動信号pu,nu,pv,nv,pw,nwは、順に、u相上段、u相下段、v相上段、v相下段、w相上段、w相下段のIGBTのゲート駆動信号に相当する。CPU40のタイマにより各ゲート駆動信号の有効時間が計測され、ポートを介してパルス状のゲート駆動信号pu,nu,pv,nv,pw,nwが出力される。   The inverter control unit 13 generates gate drive signals pu, nu, pv, nv, pw, nw for driving the three-phase IGBT of the inverter 60 based on the target voltages vd, vq. The inverter control unit 13 includes a three-phase conversion unit 13a and a PWM control unit 13b. Since the inverter 60 is provided for three phases corresponding to the three-phase stator coils Mu, Mv, and Mw of the motor M, the two-phase target voltages vd and vq are obtained by the rotation state calculation unit 14. Based on the electrical angle θ, the coordinates are converted into three-phase target voltages (vu, vv, vw). The PWM control unit 13b includes six gate drive signals pu that individually control the gates of the IGBTs in each stage, each phase being constituted by two stages of IGBTs on the upper stage side and the lower stage side, and a total of six stages in three phases. nu, pv, nv, pw, nw are generated. The gate drive signals pu, nu, pv, nv, pw, and nw correspond to the gate drive signals of the IGBTs in the u-phase upper stage, u-phase lower stage, v-phase upper stage, v-phase lower stage, w-phase upper stage, and w-phase lower stage in order. . The valid time of each gate drive signal is measured by the timer of the CPU 40, and pulsed gate drive signals pu, nu, pv, nv, pw, nw are output through the ports.

コンバータ制御部15は、要求トルクTr(場合によっては目標トルクTi)に応じて設定される昇圧指令に基づいて、コンバータ50のIGBTのゲート駆動信号pc,ncを生成する。バッテリBの電圧VB及びコンバータ50の出力(インバータ60の入力)電圧VCが、コンバータ制御部15へ伝達されており、これらの電圧値に基づいて昇圧指令が演算される。ゲート駆動信号pcは上段のIGBTの駆動信号であり、ゲート駆動信号ncは下段のIGBTの駆動信号である。   Converter control unit 15 generates IGBT gate drive signals pc, nc of converter 50 based on a boost command set in accordance with required torque Tr (or target torque Ti in some cases). The voltage VB of the battery B and the output voltage VC of the converter 50 (input of the inverter 60) are transmitted to the converter control unit 15, and a boost command is calculated based on these voltage values. The gate drive signal pc is a drive signal for the upper-stage IGBT, and the gate drive signal nc is a drive signal for the lower-stage IGBT.

減磁判定システム10は、モータMに搭載される永久磁石の減磁量を演算して、減磁の程度を判定する機能部である。永久磁石の磁束は、モータMのロータの回転数(角速度ω)に比例して発生する逆起電力によって知ることができる。ベクトル制御における電圧方程式は、φ:電機子の鎖交磁束、ω:角速度、id:d軸電流、iq:q軸電流、Ld:d軸インダクタンス、Lq:q軸インダクタンス、Ra:電機子抵抗、p:微分演算子として、下記式(1)のように表される。   The demagnetization determination system 10 is a functional unit that calculates the demagnetization amount of the permanent magnet mounted on the motor M and determines the degree of demagnetization. The magnetic flux of the permanent magnet can be known from the back electromotive force generated in proportion to the rotational speed (angular velocity ω) of the rotor of the motor M. The voltage equation in vector control is: φ: armature linkage flux, ω: angular velocity, id: d-axis current, iq: q-axis current, Ld: d-axis inductance, Lq: q-axis inductance, Ra: armature resistance, p: As a differential operator, it is expressed as the following formula (1).

Figure 2011125154
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式(1)より、q軸目標電圧vqは、下記式(2)となり、角速度ωと電機子の鎖交磁束φとの積(ωφ)からなる項を含む。   From equation (1), the q-axis target voltage vq is represented by the following equation (2) and includes a term consisting of the product (ωφ) of the angular velocity ω and the linkage flux φ of the armature.

Figure 2011125154
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式(1)及び(2)に示す状態は、電機子の永久磁石の磁束が理想通りであるとし、ここで、永久磁石の磁束が減少している場合を考える。Kを磁束の残存率を表す1以下の係数とすれば、実際の電機子の鎖交磁束φは、「K・φ」となる。従って、式(2)で演算されるq軸目標電圧vqは、実際には下記式(3)に示すものとなる。   In the states shown in equations (1) and (2), it is assumed that the magnetic flux of the permanent magnet of the armature is ideal, and here, the case where the magnetic flux of the permanent magnet is reduced is considered. If K is a coefficient of 1 or less representing the residual rate of magnetic flux, the actual flux linkage φ of the armature is “K · φ”. Therefore, the q-axis target voltage vq calculated by the equation (2) is actually as shown in the following equation (3).

Figure 2011125154
Figure 2011125154

ここで、式(2)で求められる理想的なq軸目標電圧を基準q軸電圧vqr、回転電機制御システム20において実際に演算されるq軸目標電圧を実q軸電圧vqとすれば、下記式(4)及び(5)に基づいて、実q軸電圧vqと基準q軸電圧vqrとの差から永久磁石の減磁率Jを求めることができる。また、減磁前の当初の磁束、例えば着磁時の磁束φは既知であるから、磁束φに減磁率を乗じることによって、減磁量も求めることができる。   Here, assuming that the ideal q-axis target voltage obtained by Equation (2) is the reference q-axis voltage vqr, and the q-axis target voltage actually calculated in the rotating electrical machine control system 20 is the actual q-axis voltage vq, Based on the equations (4) and (5), the demagnetizing factor J of the permanent magnet can be obtained from the difference between the actual q-axis voltage vq and the reference q-axis voltage vqr. Further, since the initial magnetic flux before demagnetization, for example, the magnetic flux φ at the time of magnetization, is known, the amount of demagnetization can also be obtained by multiplying the magnetic flux φ by the demagnetization factor.

Figure 2011125154
Figure 2011125154

このように、ベクトル制御においてq軸目標電圧を導出する計算式には逆起電力の項が含まれるので、実q軸電圧vqを監視することによって、減磁が生じているか否かなどの判定を行うことができる。減磁が生じていない正常時のq軸目標電圧(基準q軸電圧vqr)は、プログラムメモリ42やパラメータメモリ43にq軸電圧マップ3として記憶される。図4は、このq軸電圧マップ3の概念を示す説明図である。図2に示す電流制御部12の構成や式(1)から明らかなように、q軸目標電圧は目標電流id,iqの関数である。従って、基準q軸電圧vqrは、図4に示すように目標電流id,iqを引数として読み出し可能なq軸電圧マップ3上の点となる。   As described above, the calculation formula for deriving the q-axis target voltage in the vector control includes the term of the back electromotive force. Therefore, by monitoring the actual q-axis voltage vq, it is determined whether or not demagnetization has occurred. It can be performed. The normal q-axis target voltage (reference q-axis voltage vqr) at which no demagnetization occurs is stored as the q-axis voltage map 3 in the program memory 42 or the parameter memory 43. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the concept of the q-axis voltage map 3. As is clear from the configuration of the current control unit 12 shown in FIG. 2 and Expression (1), the q-axis target voltage is a function of the target currents id and iq. Accordingly, the reference q-axis voltage vqr is a point on the q-axis voltage map 3 that can be read with the target currents id and iq as arguments as shown in FIG.

また、同様に図2及び式(1)から明らかなように、基準q軸電圧vqrは、角速度ωにも依存する。そこで、複数の代表的な回転数、例えば、低回転、中回転、高回転時におけるq軸電圧マップ3がプログラムメモリ42やパラメータメモリ43に記憶される。当然ながら、q軸電圧マップ3は、4つ以上の回転数に対応して記憶されていてもよい。また、q軸目標電圧は、後述するようにインバータ60の直流電圧(VC)にも依存するので、q軸電圧マップ3は代表的な直流電圧の値に対応して設定される。尚、図4における曲線aは、最大トルク制御時のq軸目標電圧vdの軌跡を示す。また、図4における曲線bを境界とする原点側は、q軸目標電圧vdの可変域を示す。   Similarly, as is clear from FIG. 2 and equation (1), the reference q-axis voltage vqr also depends on the angular velocity ω. Therefore, a plurality of typical rotation numbers, for example, the q-axis voltage map 3 at the time of low rotation, medium rotation, and high rotation are stored in the program memory 42 and the parameter memory 43. Of course, the q-axis voltage map 3 may be stored corresponding to four or more rotation speeds. Since the q-axis target voltage also depends on the DC voltage (VC) of the inverter 60 as will be described later, the q-axis voltage map 3 is set corresponding to the value of a typical DC voltage. Note that a curve a in FIG. 4 shows a locus of the q-axis target voltage vd during the maximum torque control. Further, the origin side with the curve b in FIG. 4 as a boundary indicates a variable range of the q-axis target voltage vd.

減磁判定システム10は、上述したような原理で永久磁石の減磁を判定する機能部である。本実施形態では、減磁判定システム10は、図2に示すように、実q軸電圧取得部1と、基準q軸電圧取得部2と、減磁判定部7とを有して構成される。   The demagnetization determination system 10 is a functional unit that determines demagnetization of a permanent magnet based on the principle described above. In the present embodiment, the demagnetization determination system 10 includes an actual q-axis voltage acquisition unit 1, a reference q-axis voltage acquisition unit 2, and a demagnetization determination unit 7, as shown in FIG. .

実q軸電圧取得部1は、電流制御部12により演算されたq軸目標電圧vqを実q軸電圧として取得する機能部である。本実施形態では、減磁判定システム10を含む回転電機制御システム20は、マイクロコンピュータを中核として構成されている。従って、実q軸電圧取得部1は、例えば、q軸目標電圧vqをCPUコア41の汎用レジスタなどのハードウェアと、当該ハードウェアにq軸目標電圧vqをラッチさせるソフトウェアとの協働により実現される。また、一般的にq軸目標電圧vqが演算される演算周期は、減磁判定の演算が実行される演算周期よりも短い。例えば、q軸目標電圧vqが演算される演算周期をT[ms]とすれば、減磁判定の演算が実行される演算周期は10T[ms]である。また、トルクリップルを抑制するために、q軸目標電圧vqは細かく変動している可能性もある。そこで、実q軸電圧取得部1は、10T[ms]の演算期間の中で、10回取得可能なq軸目標電圧vqを間引いたり平滑化したりして1つのq軸目標電圧vqを取得するためのフィルタ1aを備えて構成される。このフィルタ1aもソフトウェアで構成可能である。   The actual q-axis voltage acquisition unit 1 is a functional unit that acquires the q-axis target voltage vq calculated by the current control unit 12 as an actual q-axis voltage. In the present embodiment, the rotating electrical machine control system 20 including the demagnetization determination system 10 is configured with a microcomputer as a core. Therefore, the real q-axis voltage acquisition unit 1 realizes, for example, the q-axis target voltage vq by cooperation of hardware such as a general-purpose register of the CPU core 41 and software that causes the hardware to latch the q-axis target voltage vq. Is done. In general, the calculation cycle in which the q-axis target voltage vq is calculated is shorter than the calculation cycle in which the demagnetization determination calculation is performed. For example, if the calculation cycle in which the q-axis target voltage vq is calculated is T [ms], the calculation cycle in which the demagnetization determination calculation is executed is 10 T [ms]. Further, in order to suppress torque ripple, the q-axis target voltage vq may vary finely. Therefore, the real q-axis voltage acquisition unit 1 acquires one q-axis target voltage vq by thinning out or smoothing the q-axis target voltage vq that can be acquired 10 times within a calculation period of 10T [ms]. The filter 1a for this is comprised. This filter 1a can also be configured by software.

基準q軸電圧取得部2は、永久磁石に減磁が生じていない状態でのq軸目標電圧を基準q軸電圧vqrとして取得する機能部である。基準q軸電圧vqrは、モータMの回転数及び目標トルクに応じて予め設定された値である。上述したように、基準q軸電圧vqrは、目標電流id,iq、及び角速度ωを引数とするq軸電圧マップ3として格納される。図2に示すように、目標電流id,iqは、トルク制御部11において目標トルク(Ti)から演算されるものであり、上述したようにq軸電圧マップ3は、回転数(角速度ω)に応じて複数枚設定される。従って、基準q軸電圧vqrは、モータMの回転数及び目標トルクに応じて予め設定された値であると言える。   The reference q-axis voltage acquisition unit 2 is a functional unit that acquires a q-axis target voltage in a state where no demagnetization occurs in the permanent magnet as a reference q-axis voltage vqr. The reference q-axis voltage vqr is a value set in advance according to the rotation speed of the motor M and the target torque. As described above, the reference q-axis voltage vqr is stored as the q-axis voltage map 3 with the target currents id and iq and the angular velocity ω as arguments. As shown in FIG. 2, the target currents id and iq are calculated from the target torque (Ti) in the torque control unit 11, and as described above, the q-axis voltage map 3 has the rotational speed (angular velocity ω). Multiple sheets are set accordingly. Therefore, it can be said that the reference q-axis voltage vqr is a value set in advance according to the rotation speed of the motor M and the target torque.

基準q軸電圧取得部2は、本実施形態では、実q軸電圧取得部1と同様に、例えば、CPUコア41の汎用レジスタやパラメータメモリ43などのハードウェアと、当該ハードウェアに基準q軸電圧vqrをラッチさせるソフトウェアとの協働により実現される。尚、本実施形態では、基準q軸電圧取得部2がq軸電圧マップ3を含んで構成されるものとして図2に例示しているが、q軸電圧マップ3は基準q軸電圧取得部2と別であってもよい。基準q軸電圧取得部2も、q軸電圧マップ3も、ハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能部であり、それらの構成が図面に開示された範囲に限定されないことは明らかである。   In the present embodiment, the reference q-axis voltage acquisition unit 2 is similar to the real q-axis voltage acquisition unit 1, for example, hardware such as a general-purpose register of the CPU core 41 and the parameter memory 43, and the reference q-axis to the hardware. This is realized in cooperation with software for latching the voltage vqr. In the present embodiment, the reference q-axis voltage acquisition unit 2 is exemplified in FIG. 2 as including the q-axis voltage map 3, but the q-axis voltage map 3 is the reference q-axis voltage acquisition unit 2. And may be different. It is clear that both the reference q-axis voltage acquisition unit 2 and the q-axis voltage map 3 are functional units realized by the cooperation of hardware and software, and their configurations are not limited to the scope disclosed in the drawings. is there.

目標電圧vd,vqが演算される周期と同様に、目標電流id,iqが演算される演算周期も、減磁判定の演算が実行される演算周期より短い。例えば、目標電流id,iqが演算される演算周期をT[ms]とすれば、減磁判定の演算が実行される演算周期は10T[ms]である。また、トルクリップルを抑制するために、目標電流id,iqも細かく変動している可能性がある。そこで、基準q軸電圧取得部2も、実q軸電圧取得部1と同様に、10T[ms]の演算期間の中で、10回取得可能な目標電流id,iqを間引いたり平滑化したりして1組の目標電流id,iqを取得するためのフィルタ2aを備えて構成される。このフィルタ2aも当然ながらソフトウェアで構成可能である。   Similar to the cycle in which the target voltages vd and vq are calculated, the calculation cycle in which the target currents id and iq are calculated is also shorter than the calculation cycle in which the demagnetization determination calculation is executed. For example, if the calculation cycle in which the target currents id and iq are calculated is T [ms], the calculation cycle in which the demagnetization determination calculation is performed is 10 T [ms]. Moreover, in order to suppress torque ripple, the target currents id and iq may also fluctuate finely. Therefore, the reference q-axis voltage acquisition unit 2 also thins out or smoothes the target currents id and iq that can be acquired 10 times during the calculation period of 10T [ms], similarly to the real q-axis voltage acquisition unit 1. And a filter 2a for obtaining a set of target currents id and iq. Naturally, the filter 2a can also be configured by software.

減磁判定部7は、実q軸電圧vqと基準q軸電圧vqrとを用いて、永久磁石の減磁量を演算して減磁の状態を判定する機能部である。尚、式(4)及び式(5)を用いて上述したことから明らかなように、減磁量(磁束の量[wb])は、当初の磁束φ[wb]に減磁率Jを乗じることによって演算可能である。従って、減磁率Jを求めることと、減磁量を求めることとは実質的に同一であり、減磁判定部7は、永久磁石の減磁率を演算して減磁の状態を判定してもよい。   The demagnetization determination unit 7 is a functional unit that determines the demagnetization state by calculating the demagnetization amount of the permanent magnet using the actual q-axis voltage vq and the reference q-axis voltage vqr. As is clear from the above description using the equations (4) and (5), the amount of demagnetization (the amount of magnetic flux [wb]) is obtained by multiplying the initial magnetic flux φ [wb] by the demagnetizing factor J. It is possible to calculate by. Therefore, obtaining the demagnetization factor J is substantially the same as obtaining the demagnetization amount, and the demagnetization determination unit 7 calculates the demagnetization factor of the permanent magnet and determines the demagnetization state. Good.

減磁判定部7は、図2に示すように、永久磁石の減磁量を演算する減磁量演算部5と、演算された減磁量に基づいて減磁の度合いを判定する判定部6とを備える。尚、当然ながら、減磁量演算部5は、減磁量ではなく減磁率を演算してもよく、判定部6も、減磁量ではなく減磁率に基づいて減磁の度合いを判定してもよい。本実施形態の減磁判定部7は、さらに、少なくともモータM(回転電機)の運転状態が力行運転状態か回生運転状態かの区分を表す運転状態区分に応じてq軸電圧の補正を行うq軸電圧補正部4を有して構成される。図2に示す実施形態では、実q軸電圧vqが、運転状態区分に応じて補正される。運転状態区分は、運転状態区分信号DSとして、走行制御システム70などから減磁判定部7へ伝達される。   As shown in FIG. 2, the demagnetization determination unit 7 includes a demagnetization amount calculation unit 5 that calculates the demagnetization amount of the permanent magnet, and a determination unit 6 that determines the degree of demagnetization based on the calculated demagnetization amount. With. Of course, the demagnetization amount calculation unit 5 may calculate the demagnetization rate instead of the demagnetization amount, and the determination unit 6 also determines the degree of demagnetization based on the demagnetization rate instead of the demagnetization amount. Also good. The demagnetization determination unit 7 of the present embodiment further corrects the q-axis voltage according to an operation state classification that represents at least a classification of whether the operation state of the motor M (rotary electric machine) is a power running operation state or a regenerative operation state. A shaft voltage correction unit 4 is provided. In the embodiment shown in FIG. 2, the actual q-axis voltage vq is corrected according to the operating state classification. The driving state classification is transmitted as the driving state classification signal DS from the traveling control system 70 or the like to the demagnetization determination unit 7.

また、減磁判定部7へは、インバータ60の直流電源電圧の電圧値VCも伝達される。上述したように、ベクトル制御におけるd軸及びq軸は演算上の概念であり、現実の回転電機は、力行運転の際、多相巻線の各巻線に対して多相交流を印加されることによって駆動され、回生運転の際には各巻線に対応した多相交流が発電される。本実施形態では、力行運転の際には電圧VCの直流をインバータ60を介して交流変換することによって多相交流(3相交流)が生成され、回生運転の際には発電された多相交流がインバータ60を介して電圧VCの直流へ変換される。   Further, the voltage value VC of the DC power supply voltage of the inverter 60 is also transmitted to the demagnetization determination unit 7. As described above, the d-axis and q-axis in vector control are computational concepts, and an actual rotating electrical machine is applied with multi-phase AC to each winding of the multi-phase winding during powering operation. In the regenerative operation, multiphase alternating current corresponding to each winding is generated. In the present embodiment, a multiphase alternating current (three-phase alternating current) is generated by converting the direct current of the voltage VC through the inverter 60 during power running operation, and the generated multiphase alternating current is generated during regenerative operation. Is converted to a direct current of the voltage VC through the inverter 60.

インバータ60は、図3に示すようにIGBTなどのパワー半導体素子を用いたブリッジ回路により構成される。このブリッジ回路において同じアームのハイサイド側のIGBTとローサイド側のIGBTとが同時に導通状態となると、モータMの巻線を通ることなく回路が短絡してしまうため、両素子が同時に非導通状態となるデッドタイムが設けられる。インバータ60は、PWM制御によりスイッチングされ、デッドタイムはパルス状のスイッチング信号のパルス幅を削ることによって設定される。電圧VCは、バッテリBの電圧変動や、コンバータ50による昇圧などによって変動する。例えば、力行運転の際には、インバータ60に印加される直流の電圧VCが変化すると、デッドタイムが同じ時間であっても、削減される電力に差が生じる。従って、減磁判定部7へは、インバータ60への直流電源電圧の値VCも伝達され、電圧VCに応じてq軸電圧が補正される。また、モータMが力行運転状態の時と回生運転状態の時とでは、直流電源電圧の値VCが同じであっても、デッドタイムにより影響を受ける電力の大きさが異なる。発明者による実験により、力行運転状態、回生運転状態のそれぞれにおいてq軸電圧の値が異なり、さらに直流電源電圧の値VCに応じた変化の傾向が異なることが確認されている。   The inverter 60 is configured by a bridge circuit using a power semiconductor element such as IGBT as shown in FIG. In this bridge circuit, if the high-side IGBT and the low-side IGBT of the same arm are turned on at the same time, the circuit is short-circuited without passing through the winding of the motor M. A dead time is provided. The inverter 60 is switched by PWM control, and the dead time is set by cutting the pulse width of the pulsed switching signal. The voltage VC varies due to voltage variation of the battery B, boosting by the converter 50, and the like. For example, during powering operation, if the DC voltage VC applied to the inverter 60 changes, even if the dead time is the same time, a difference occurs in the reduced power. Therefore, the value VC of the DC power supply voltage to the inverter 60 is also transmitted to the demagnetization determination unit 7, and the q-axis voltage is corrected according to the voltage VC. In addition, when the motor M is in the power running operation state and in the regenerative operation state, even if the DC power supply voltage value VC is the same, the amount of power affected by the dead time is different. Experiments by the inventor have confirmed that the q-axis voltage value is different in each of the power running operation state and the regenerative operation state, and that the tendency of the change according to the DC power supply voltage value VC is different.

図5は、モータMが力行運転状態の際の直流電源電圧の値VCとq軸電圧vqとの関係を示すグラフである。図5には、複数の線が記載されているが、1本の線は目標電流id,iqで定義されるq軸電圧vq(図4のマップの1点に対応するq軸電圧vq)の直流電源電圧の値VCに対する変化を示している。グラフ上で下方にある線の方が目標電流id,iqの絶対値が大きい。q軸電圧vqが異なる値であっても、直流電源電圧の値VCの変化に応じたq軸電圧vqの変化の傾向、つまりグラフの傾きはほぼ同一である。   FIG. 5 is a graph showing the relationship between the DC power supply voltage value VC and the q-axis voltage vq when the motor M is in the power running state. Although a plurality of lines are shown in FIG. 5, one line represents the q-axis voltage vq defined by the target currents id and iq (q-axis voltage vq corresponding to one point on the map of FIG. 4). The change with respect to value VC of DC power supply voltage is shown. The absolute value of the target currents id and iq is larger on the lower line on the graph. Even if the q-axis voltage vq is a different value, the change tendency of the q-axis voltage vq according to the change of the value VC of the DC power supply voltage, that is, the slope of the graph is almost the same.

図6は、モータMが回生運転状態の際の直流電源電圧VCとq軸電圧vqとの関係を示すグラフである。複数の線が記載されているが、その意味は図5と同様であり、グラフ上で下方にある線の方が目標電流id,iqの絶対値が大きい。回生運転状態の際も、力行運転状態の際と同様に、q軸電圧vqが異なる値であっても、直流電源電圧の値VCの変化に応じたq軸電圧vqの変化の傾向、つまりグラフの傾きはほぼ同一である。但し、グラフの傾き(傾きの絶対値)は、力行運転状態と回生運転状態とで異なる値となる。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the DC power supply voltage VC and the q-axis voltage vq when the motor M is in the regenerative operation state. Although a plurality of lines are shown, the meaning is the same as in FIG. 5, and the absolute value of the target currents id and iq is larger in the lower line on the graph. Even in the regenerative operation state, as in the power running operation state, even if the q-axis voltage vq is a different value, the tendency of the change in the q-axis voltage vq according to the change in the DC power supply voltage value VC, that is, the graph The slopes of are almost the same. However, the slope of the graph (absolute value of the slope) is different between the powering operation state and the regenerative operation state.

そこで、モータMが少なくとも力行運転状態であるか回生運転状態であるかを示す運転状態区分信号DSと、直流電源電圧の値VCとに基づいて、q軸電圧補正部4においてq軸電圧が補正される。本実施形態においては、q軸電圧補正部4において実q軸電圧vqが補正され、補正q軸電圧vqmとなる。q軸電圧補正部4は、例えば、運転状態区分に応じて異なる値である補正パラメータを乗算して補正q軸電圧vqmを演算する。この補正パラメータは、運転状態区分ごとの直流電源電圧とq軸電圧との関係を表すものである。具体的には、補正パラメータは、図5、図6に示す運転状態区分ごとのグラフの傾きに相当する値となる。   Therefore, the q-axis voltage correction unit 4 corrects the q-axis voltage based on the operation state classification signal DS indicating whether the motor M is in the power running operation state or the regenerative operation state and the value VC of the DC power supply voltage. Is done. In the present embodiment, the q-axis voltage correction unit 4 corrects the actual q-axis voltage vq to become a corrected q-axis voltage vqm. For example, the q-axis voltage correction unit 4 calculates a correction q-axis voltage vqm by multiplying a correction parameter that is a different value depending on the operating state classification. This correction parameter represents the relationship between the DC power supply voltage and the q-axis voltage for each operating state category. Specifically, the correction parameter is a value corresponding to the slope of the graph for each operating state category shown in FIGS.

尚、運転状態区分には、力行運転状態及び回生運転状態に加えて、回転電機の出力トルクがゼロとなるように制御されるゼロトルク運転状態を含むことができる。補正パラメータは、ゼロトルク運転状態も含めて、各運転状態区分に応じて異なる値として設定される。図7は、回転電機がゼロトルク運転状態の際の直流電源電圧の値VCとq軸電圧vqとの関係を示すグラフである。ゼロトルク運転状態であるので、q軸電圧vqは単一であるが、直流電源電圧の変化に応じてq軸電圧vqが変化しており、その変化の傾向は力行運転状態及び回生運転状態とは異なるものである。   Note that the operation state classification can include a zero torque operation state in which the output torque of the rotating electrical machine is controlled to be zero in addition to the power running operation state and the regenerative operation state. The correction parameter is set as a different value depending on each operation state classification including the zero torque operation state. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the DC power supply voltage value VC and the q-axis voltage vq when the rotating electrical machine is in the zero torque operation state. Since the q-axis voltage vq is single because of the zero torque operation state, the q-axis voltage vq changes according to the change of the DC power supply voltage, and the tendency of the change is the power running operation state and the regenerative operation state. Is different.

以下、図8に示すフローチャートも利用して、減磁判定システム10による減磁判定処理の手順について説明する。始めに、減磁判定の前提条件を満足しているか否かが判定される(#1)。ここで、前提条件とは、回転電機Mの温度が判定対象温度の範囲内であるか否かや、回転電機Mが駆動されているか否かなどである。また、これまで実施した減磁判定の演算結果を継続して利用するか、最初から演算をやりなおすかなども含まれる。前提条件を満たしていない場合には、時間カウンタ及び検出カウンタが初期状態(=0)にクリアされる(#16,#17)。時間カウンタ及び検出カウンタの機能については後述する。   Hereinafter, the procedure of the demagnetization determination process by the demagnetization determination system 10 will be described using the flowchart shown in FIG. First, it is determined whether or not a precondition for determining demagnetization is satisfied (# 1). Here, the preconditions include whether or not the temperature of the rotating electrical machine M is within the determination target temperature range, whether or not the rotating electrical machine M is being driven, and the like. Also included is whether to continue using the calculation result of the demagnetization determination performed so far, or whether to start the calculation again from the beginning. If the precondition is not satisfied, the time counter and the detection counter are cleared to the initial state (= 0) (# 16, # 17). The functions of the time counter and the detection counter will be described later.

ステップ#1において前提条件を満たしていると判定された場合には、減磁判定システム10で用いる制御変数が取得される(#2)。この制御変数は、目標電流id,iq、角速度ω、実q軸電圧vq、直流電源電圧の値VC、運転状態区分、補正パラメータなどである。制御変数は、上述したように必要に応じてフィルタリングされ、レジスタ等にラッチされる。そして、実q軸電圧vqがq軸電圧補正部4において補正され、補正q軸電圧vqmが算出される(#3)。次に、目標電流id,iq、角速度ωを引数として、マップインデックス演算が実行され、q軸電圧マップ3からマップ値として基準q軸電圧vqrが取得される(#4,#5)。尚、ステップ#4〜#5は、ステップ#3よりも先に実行されてもよい。   When it is determined in step # 1 that the precondition is satisfied, a control variable used in the demagnetization determination system 10 is acquired (# 2). The control variables include target current id, iq, angular velocity ω, actual q-axis voltage vq, DC power supply voltage value VC, operation state classification, correction parameter, and the like. As described above, the control variable is filtered as necessary and latched in a register or the like. Then, the actual q-axis voltage vq is corrected in the q-axis voltage correction unit 4, and the corrected q-axis voltage vqm is calculated (# 3). Next, the map index calculation is executed using the target currents id, iq and the angular velocity ω as arguments, and the reference q-axis voltage vqr is acquired as a map value from the q-axis voltage map 3 (# 4, # 5). Steps # 4 to # 5 may be executed prior to step # 3.

次に、減磁量演算部5において減磁量(又は減磁率)が演算される(#6)。続いて、判定しきい値と減磁量(又は減磁率)が比較される(#7)。尚、減磁量(又は減磁率)の大きさから、弱減磁状態であるか強減磁状態であるかなどの減磁の程度も判定することができる。例えば、減磁率30%以上で弱減磁状態、減磁率50%以上で強減磁状態であると判定することができる。説明を容易にするため、ここでは1種類の判定しきい値と減磁量(又は減磁率)が比較され、単純に減磁状態であるか否かが判定されるものとする。   Next, a demagnetization amount (or demagnetization factor) is calculated in the demagnetization amount calculation unit 5 (# 6). Subsequently, the determination threshold value and the demagnetization amount (or demagnetization factor) are compared (# 7). Note that the degree of demagnetization such as weak demagnetization state or strong demagnetization state can also be determined from the magnitude of the demagnetization amount (or demagnetization factor). For example, it can be determined that a weak demagnetization state is obtained when the demagnetization factor is 30% or more, and a strong demagnetization state when the demagnetization factor is 50% or more. For ease of explanation, it is assumed here that one type of determination threshold is compared with the amount of demagnetization (or demagnetization rate), and it is simply determined whether or not the state is demagnetized.

減磁量(又は減磁率)が判定しきい値を超え、ステップ#7の減磁判定においてNGと判定されると、検出カウンタがインクリメントされる(#8)。ステップ#7の減磁判定においてNGと判定されない時には、ステップ#8をスキップしてステップ#9に移行する。ステップ#9では、検出カウンタの値がゼロより大きいか否かが判定される。上述したように検出カウンタの初期値はゼロであるから、ステップ#9では過去に少なくとも1回のNG判定があったか否かが判定されることになる。ステップ#9において、検出カウンタの値が1以上であることが判定されると、時間カウンタがインクリメントされる(#10)。ステップ#9において検出カウンタの値が初期値であると判定されると、ステップ#10をスキップしてステップ#11に移行する。ステップ#8〜#10における検出カウンタ及び時間カウンタの詳細な機能については後述する。   When the demagnetization amount (or demagnetization factor) exceeds the determination threshold value and is determined to be NG in the demagnetization determination in step # 7, the detection counter is incremented (# 8). If it is not determined as NG in the demagnetization determination in step # 7, step # 8 is skipped and the process proceeds to step # 9. In step # 9, it is determined whether or not the value of the detection counter is greater than zero. As described above, since the initial value of the detection counter is zero, it is determined in step # 9 whether or not at least one NG determination has been made in the past. If it is determined in step # 9 that the value of the detection counter is 1 or more, the time counter is incremented (# 10). If it is determined in step # 9 that the value of the detection counter is the initial value, step # 10 is skipped and the process proceeds to step # 11. Detailed functions of the detection counter and the time counter in steps # 8 to # 10 will be described later.

ステップ#11では、時間カウンタの値が200以下であるか否かが判定される。200以下の場合には、次に検出カウンタの値が160以上であるか否かが判定される(#12)。検出カウンタの値が160以上であると判定されると、減磁状態であることが確定的であると判定され、確定フラグF(図2参照)が出力される(#13)。確定フラグFは、回転電機制御システム20や、走行制御システム70、その他の車載システムに伝達される。確定フラグFを受けた各システムは、車両内の警告灯を発光させたり、警報メッセージを発したり、回転電機を停止させたりする。つまり、検出カウンタは、減磁量(減磁率)に対する判定結果を複数回分集積することによって、減磁判定の精度を向上させるための機能を担っている。誤検出により、ユーザに不安を抱かせたり、車両の円滑な走行を妨げたりすることは好ましくないが、検出カウンタを設けることにより、誤検出を良好に抑制することが可能である。   In step # 11, it is determined whether or not the value of the time counter is 200 or less. If it is 200 or less, it is next determined whether or not the value of the detection counter is 160 or more (# 12). If it is determined that the value of the detection counter is 160 or more, it is determined that the demagnetization state is deterministic, and a definite flag F (see FIG. 2) is output (# 13). The confirmation flag F is transmitted to the rotating electrical machine control system 20, the travel control system 70, and other in-vehicle systems. Each system that has received the confirmation flag F emits a warning lamp in the vehicle, issues an alarm message, or stops the rotating electrical machine. That is, the detection counter has a function for improving the accuracy of the demagnetization determination by accumulating the determination results for the demagnetization amount (demagnetization factor) a plurality of times. Although it is not preferable to make the user uneasy or prevent smooth running of the vehicle by erroneous detection, it is possible to suppress erroneous detection satisfactorily by providing a detection counter.

一方、ステップ#12において検出カウンタの値が160未満の場合には、ステップ#13はスキップされ、再びステップ#1から順に処理が実行される。ステップ#1〜ステップ#13までの一連の処理は、減磁判定の1回の演算処理であり、例えば上述したように演算周期10T[ms]ごとに実行される。この演算周期を複数回繰り返すことによって、つまりは少なくとも160回以上繰り返し、検出カウンタの値が160に達すること(所定回数に達すること)によって、減磁状態であるという判定結果が確定的であると判定され、確定フラグFが出力される。   On the other hand, if the value of the detection counter is less than 160 in step # 12, step # 13 is skipped, and the process is executed again sequentially from step # 1. A series of processes from step # 1 to step # 13 is one calculation process for demagnetization determination, and is executed, for example, every calculation cycle 10T [ms] as described above. When this calculation cycle is repeated a plurality of times, that is, at least 160 times or more, and the value of the detection counter reaches 160 (a predetermined number of times), the determination result that the demagnetization state is deterministic A determination flag F is output.

時間カウンタは、起動後の200演算周期内(所定の繰り返し回数の間)に検出カウンタが160に達するか否かを監視するカウンタである。時間カウンタは、繰り返し処理の中で最初に減磁状態であると判定されて検出カウンタが1以上となってから起動される。従って、時間カウンタは、最初に減磁状態であると判定されてからのタイムアウトを監視する機能を有する。時間カウンタの起動後、200演算周期内に検出カウンタが160に達しない場合には、安定して減磁状態との判定結果が出ておらず、個々の演算周期における減磁判定の結果がノイズなどの要因で乱れている可能性が高くなる。従って、ステップ#11において、タイムアウトか否かを判定する。タイムアウトと判定されると、時間カウンタ及び検出カウンタが初期状態にクリアされ(#14,#15)、最初から減磁判定が実行される。時間カウンタを設けることなく、単純に検出カウンタのみを設けてステップ#7の判定結果を積算していくと、誤検出による判定結果も蓄積されてしまう。時間カウンタを設けることによって、このような誤検出が蓄積されることが抑制される。   The time counter is a counter that monitors whether or not the detection counter reaches 160 within a 200 calculation cycle after activation (during a predetermined number of repetitions). The time counter is started after it is determined that the demagnetization state is first in the repeated processing and the detection counter becomes 1 or more. Therefore, the time counter has a function of monitoring a timeout after it is first determined that the demagnetization state is present. If the detection counter does not reach 160 within 200 calculation cycles after the time counter is activated, the determination result of the demagnetization state is not stable and the result of the demagnetization determination in each calculation cycle is noise. There is a high possibility that it is disturbed by factors such as. Therefore, in step # 11, it is determined whether or not a timeout has occurred. If it is determined that a time-out has occurred, the time counter and the detection counter are cleared to the initial state (# 14, # 15), and the demagnetization determination is executed from the beginning. If only the detection counter is provided and the determination results of step # 7 are integrated without providing a time counter, the determination results due to erroneous detection are also accumulated. By providing the time counter, accumulation of such erroneous detections is suppressed.

図8に例示した実施形態では、ステップ#7において1種類の判定しきい値と減磁量(又は減磁率)が比較され、減磁状態であるか否かが判定されるものとして説明した。しかし、2種類以上の判定しきい値と2種類以上の検出カウンタとを備えて複数の減磁状態を判定してもよい。一例として、減磁率30%で弱減磁状態、減磁率50%で強減磁状態であると判定することができる。尚、確定フラグFについても、2種類のフラグが出力されても良いし、信号線に複数の減磁状態を示す情報を載せてもよい。確定フラグFを受け取った各システムは、弱減磁状態であるか強減磁状態であるかなどの減磁状態の程度に応じて異なる処理を実行する。例えば、弱減磁状態であると判定された場合には、対応するシステムが、車両内の警告灯を発光させたり、警報メッセージを発したりする。また、強減磁状態であると判定された場合には、走行制御システム70や回転電機制御システム20が、回転電機Mを停止させる。   In the embodiment illustrated in FIG. 8, it has been described that in step # 7, one type of determination threshold value and the demagnetization amount (or demagnetization factor) are compared to determine whether or not a demagnetization state. However, two or more determination threshold values and two or more detection counters may be provided to determine a plurality of demagnetization states. As an example, it can be determined that the demagnetization rate is 30% and the weak demagnetization state, and the demagnetization rate is 50% and the strong demagnetization state. As for the confirmation flag F, two types of flags may be output, or information indicating a plurality of demagnetization states may be placed on the signal line. Each system that has received the confirmation flag F executes different processing depending on the degree of the demagnetization state such as the weak demagnetization state or the strong demagnetization state. For example, when it is determined that the state is weakly demagnetized, the corresponding system emits a warning lamp in the vehicle or issues an alarm message. Further, when it is determined that the state is a strong demagnetization state, the traveling control system 70 and the rotating electrical machine control system 20 stop the rotating electrical machine M.

尚、上記説明においては、実q軸電圧vqを補正して補正q軸電圧vqmを求め、基準q軸電圧vqrと補正q軸電圧vqmとの差に基づいて減磁量を演算するものとして説明した。しかし、図9に示す減磁判定システム10Aのように、基準q軸電圧vqrを補正して補正q軸電圧vqmを求め、実q軸電圧vqと補正q軸電圧vqmとの差に基づいて減磁量を演算してもよい。つまり、減磁判定部7は、実q軸電圧vq及び基準q軸電圧vqrの何れか一方に、運転状態区分に応じて異なる値である補正パラメータを乗算して得られる補正q軸電圧vqmと、実q軸電圧vq及び基準q軸電圧vqrの何れか他方との差に基づいて減磁量を演算して減磁の状態を判定することが可能である。同様に、運転状態区分ごとの直流電源電圧VCとq軸電圧との関係を表す補正パラメータは、直流電源電圧VCと実q軸電圧vqとの関係を表すものであってもよいし、直流電源電圧VCと基準q軸電圧vqrとの関係を表すものであってもよい。   In the above description, the actual q-axis voltage vq is corrected to obtain the corrected q-axis voltage vqm, and the demagnetization amount is calculated based on the difference between the reference q-axis voltage vqr and the corrected q-axis voltage vqm. did. However, as in the demagnetization determination system 10A shown in FIG. 9, the reference q-axis voltage vqr is corrected to obtain the corrected q-axis voltage vqm, and is reduced based on the difference between the actual q-axis voltage vq and the corrected q-axis voltage vqm. The magnetic quantity may be calculated. That is, the demagnetization determination unit 7 calculates a corrected q-axis voltage vqm obtained by multiplying one of the actual q-axis voltage vq and the reference q-axis voltage vqr by a correction parameter that is a different value depending on the operating state classification. The demagnetization state can be determined by calculating the amount of demagnetization based on the difference between the actual q-axis voltage vq and the reference q-axis voltage vqr. Similarly, the correction parameter indicating the relationship between the DC power supply voltage VC and the q-axis voltage for each operation state category may represent the relationship between the DC power supply voltage VC and the actual q-axis voltage vq, or the DC power supply It may represent the relationship between the voltage VC and the reference q-axis voltage vqr.

また、実q軸電圧vqを補正した補正q軸電圧vqmと基準q軸電圧vqrとの差に基づいて、あるいは、基準q軸電圧vqrを補正した補正q軸電圧vqmと実q軸電圧vqとの差に基づいて減磁量を演算すると説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、補正q軸電圧vqmに相当するものとして、予め運転状態区分に応じた基準q軸電圧vqrをq軸電圧マップ3に記憶しておいてもよい。また、減磁の判定に際しては、必ずしも減磁量や減磁率を求めることなく、上記q軸電圧を比較して減磁の状態を判定してもよい。例えば、当初の磁束φは既知であるから、回転数ωに応じてq軸電圧の差分に応じたしきい値を設定しておけば、減磁判定部7はq軸電圧の差に基づいて減磁の状態を判定することが可能である。   Further, based on the difference between the corrected q-axis voltage vqm obtained by correcting the actual q-axis voltage vq and the reference q-axis voltage vqr, or the corrected q-axis voltage vqm and the actual q-axis voltage vq obtained by correcting the reference q-axis voltage vqr Although it has been described that the amount of demagnetization is calculated based on the difference, the present invention is not limited to these. For example, the reference q-axis voltage vqr corresponding to the operating state classification may be stored in the q-axis voltage map 3 in advance as the one corresponding to the corrected q-axis voltage vqm. In determining the demagnetization, the demagnetization state may be determined by comparing the q-axis voltages without necessarily obtaining the demagnetization amount and the demagnetization factor. For example, since the initial magnetic flux φ is already known, if a threshold value corresponding to the difference in q-axis voltage is set according to the rotational speed ω, the demagnetization determining unit 7 is based on the difference in q-axis voltage. It is possible to determine the state of demagnetization.

本発明によれば、永久磁石埋込型の回転電機の運転状態に拘わらず、精度良く、永久磁石の減磁量を推定することができる。本発明は、永久磁石埋込型の回転電機により駆動される電気自動車や、内燃機関及び回転電機により駆動されるハイブリッド自動車に適用することができる。   According to the present invention, the demagnetization amount of the permanent magnet can be estimated with high accuracy regardless of the operating state of the permanent magnet embedded type rotating electrical machine. The present invention can be applied to an electric vehicle driven by a permanent magnet embedded rotary electric machine and a hybrid vehicle driven by an internal combustion engine and a rotary electric machine.

1:実q軸電圧取得部
2:基準q軸電圧取得部
7:減磁判定部
10,10A:減磁判定システム
M:モータ(回転電機)
Mu,Mv,Mw:多相コイル
vq:q軸目標電圧、実q軸電圧
vqm:補正q軸電圧
vqr:基準q軸電圧
1: real q-axis voltage acquisition unit 2: reference q-axis voltage acquisition unit 7: demagnetization determination unit 10, 10A: demagnetization determination system M: motor (rotary electric machine)
Mu, Mv, Mw: multi-phase coil vq: q-axis target voltage, real q-axis voltage vqm: corrected q-axis voltage vqr: reference q-axis voltage

Claims (5)

永久磁石型の回転電機の多相コイルに流れる電流を当該永久磁石が発生する磁界の方向であるd軸と当該d軸に直交するq軸とのベクトル成分に座標変換してフィードバック制御する際のq軸目標電圧を実q軸電圧として取得する実q軸電圧取得部と、
前記回転電機の回転数及び目標トルクに応じて予め設定された、前記永久磁石に減磁が生じていない状態でのq軸目標電圧を基準q軸電圧として取得する基準q軸電圧取得部と、
前記回転電機の運転状態が少なくとも力行運転状態か回生運転状態かの区分を表す運転状態区分、及び前記実q軸電圧、前記基準q軸電圧に基づいて、前記永久磁石の減磁の状態を判定する減磁判定部と、を備える回転電機の減磁判定システム。
When the feedback control is performed by converting the current flowing in the multiphase coil of the permanent magnet type rotating electrical machine into a vector component of the d-axis that is the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet and the q-axis orthogonal to the d-axis. an actual q-axis voltage acquisition unit that acquires a q-axis target voltage as an actual q-axis voltage;
A reference q-axis voltage acquisition unit configured to acquire, as a reference q-axis voltage, a q-axis target voltage that is set in advance according to the rotation speed and target torque of the rotating electrical machine and in which the demagnetization is not generated in the permanent magnet;
Determining the demagnetization state of the permanent magnet on the basis of an operation state classification indicating whether the operation state of the rotating electrical machine is at least a power running operation state or a regenerative operation state, and the actual q-axis voltage and the reference q-axis voltage A demagnetization determination unit for a rotating electrical machine, comprising:
前記減磁判定部は、前記実q軸電圧と前記基準q軸電圧の何れか一方を、前記運転状態区分に応じて補正し、前記実q軸電圧と前記基準q軸電圧の何れか他方と比較して前記永久磁石の減磁の状態を判定する請求項1に記載の回転電機の減磁判定システム。   The demagnetization determination unit corrects either the actual q-axis voltage or the reference q-axis voltage according to the operating state classification, and determines whether the actual q-axis voltage or the reference q-axis voltage is the other. The demagnetization determination system for a rotating electrical machine according to claim 1, wherein the demagnetization state of the permanent magnet is determined by comparison. 前記減磁判定部は、前記実q軸電圧及び前記基準q軸電圧の何れか一方に、前記運転状態区分に応じて異なる値である補正パラメータを乗算して得られる補正q軸電圧と、前記実q軸電圧及び前記基準q軸電圧の何れか他方との差に基づいて減磁量を演算して減磁の状態を判定する請求項2に記載の回転電機の減磁判定システム。   The demagnetization determination unit includes a correction q-axis voltage obtained by multiplying one of the actual q-axis voltage and the reference q-axis voltage by a correction parameter that is a different value depending on the operating state classification, The demagnetization determination system for a rotating electrical machine according to claim 2, wherein a demagnetization state is determined by calculating a demagnetization amount based on a difference between an actual q-axis voltage and the reference q-axis voltage. 前記運転状態区分は、力行運転状態及び回生運転状態に加え、前記回転電機の出力トルクがゼロとなるように制御されるゼロトルク運転状態を含み、前記補正パラメータは、各運転状態区分に応じて異なる値である請求項3に記載の回転電機の減磁判定システム。   The operation state classification includes a zero torque operation state in which the output torque of the rotating electrical machine is controlled to be zero in addition to the power running operation state and the regenerative operation state, and the correction parameter varies depending on each operation state classification. The demagnetization determination system for a rotating electrical machine according to claim 3, which is a value. 前記補正パラメータは、前記実q軸電圧及び前記基準q軸電圧の何れか一方と前記運転状態区分ごとの直流電源電圧との関係を表し、前記減磁判定部は、前記運転状態区分と前記直流電源電圧とに基づいて補正パラメータを決定する請求項3又は4に記載の回転電機の減磁判定システム。   The correction parameter represents a relationship between any one of the actual q-axis voltage and the reference q-axis voltage and a DC power supply voltage for each of the operation state categories, and the demagnetization determination unit includes the operation state category and the DC The demagnetization determination system for a rotating electrical machine according to claim 3 or 4, wherein the correction parameter is determined based on the power supply voltage.
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