JP2018125958A - Control apparatus of pole change electric motor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a control apparatus of a pole change electric motor capable of reducing a peak value of voltage to be generated in changing of the number of poles.SOLUTION: A control apparatus is applied to a system with: an electric motor capable of changing the number of poles; and an inverter electrically connected with the electric motor. The control apparatus gradually reduces command torque before change toward zero and gradually increases command torque after change toward a value larger than zero in a pole change period TC. The control apparatus performs at least one of processing of increasing excitation current corresponding to the number of poles after change and processing of reducing excitation current corresponding to the number of poles before change prior to start timing of the pole change period.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、極数を切替可能な電動機の制御装置に関する。   The present invention relates to a motor control device capable of switching the number of poles.

この種の制御装置としては、特許文献1に見られるように、極数切替時における電動機のトルクショックの抑制を図るものが知られている。詳しくは、この制御装置は、例えば8極から4極への切替時において、8極に対応する指令トルクと4極に対応する指令トルクとの合計指令トルクを一定にしたまま、8極に対応する指令トルクを徐々に減少させるとともに4極に対応する指令トルクを徐々に増加させる。   As this type of control device, as disclosed in Patent Document 1, there is known a device that suppresses torque shock of an electric motor at the time of switching the number of poles. Specifically, for example, when switching from 8 poles to 4 poles, this control device supports 8 poles while keeping the total command torque of the command torque corresponding to 8 poles and the command torque corresponding to 4 poles constant. The command torque to be gradually reduced and the command torque corresponding to the four poles is gradually increased.

特開平8−223999号公報JP-A-8-223999

特許文献1に記載された制御方法を用いたとしても、極数切替時において電動機で発生する電圧のピーク値が大きくなってしまう問題が生じ得る。このため、極数の切り替えが、例えば電動機の負荷が低負荷の場合にしか実施できなくなるといった制約が課される。この制約を無くすために、電圧のピーク値を低下させるべく極数切替時における合計指令トルクを低下させる方法も考えられる。しかし、この場合、電動機の実際の発生トルクが要求トルクに満たなくなる不都合が生じ得る。   Even if the control method described in Patent Document 1 is used, there may be a problem that the peak value of the voltage generated in the electric motor becomes large at the time of switching the number of poles. For this reason, there is a restriction that the number of poles can be switched only when the load of the motor is low, for example. In order to eliminate this restriction, a method of reducing the total command torque at the time of switching the number of poles in order to reduce the peak value of the voltage can be considered. However, in this case, there may be a disadvantage that the actual generated torque of the electric motor does not satisfy the required torque.

本発明は、上記不都合の発生を回避しつつ、極数切替時に発生する電圧のピーク値を低減できる極数切替電動機の制御装置を提供することを主たる目的とする。   The main object of the present invention is to provide a control device for a pole number switching motor that can reduce the peak value of the voltage generated at the time of pole number switching while avoiding the above-mentioned inconvenience.

本発明は、極数を切替可能な電動機(10)と、前記電動機に電気的に接続されたインバータ(20;26A,26B)と、を備えるシステムに適用され、3以上の整数をmとし、2以上の整数をnとする場合において、前記電動機は、m相のステータ巻線(12A〜12F)をn組有し、Aを2以上の偶数とする場合において、A極とn×A極とのうち、一方が切替前極数として定義され、他方が切替後極数として定義されている。   The present invention is applied to a system including an electric motor (10) whose number of poles can be switched, and an inverter (20; 26A, 26B) electrically connected to the electric motor, and an integer of 3 or more is m, In the case where n is an integer of 2 or more, the motor has n sets of m-phase stator windings (12A to 12F), and in the case where A is an even number of 2 or more, the A pole and the n × A pole Is defined as the number of poles before switching, and the other is defined as the number of poles after switching.

本発明は、前記切替前極数に対応する前記電動機のトルクである切替前トルクを切替前指令トルクに制御して、かつ、前記切替後極数に対応する前記電動機のトルクである切替後トルクを切替後指令トルクに制御すべく、前記インバータを操作するインバータ操作部(32〜35)と、極数切替期間において、前記切替前指令トルクを0に向かって徐々に減少させて、かつ、前記切替後指令トルクを0よりも大きい値に向かって徐々に増加させる切替部(31;36)と、を備え、前記切替前極数に対応した前記電動機の2次磁束が切替前2次磁束として定義され、前記切替前2次磁束を生じさせるために前記電動機に流れる電流が切替前励磁電流として定義され、前記切替後極数に対応した前記電動機の2次磁束が切替後2次磁束として定義され、前記切替後2次磁束を生じさせるために前記電動機に流れる電流が切替後励磁電流として定義されている。前記切替部は、前記極数切替期間の開始タイミングに先立ち、前記切替後励磁電流を増加させる処理、及び前記切替前励磁電流を減少させる処理のうち少なくとも一方の処理を行う。   The present invention controls the pre-switching torque, which is the torque of the motor corresponding to the pre-switching pole number, to the pre-switching command torque, and the post-switching torque, which is the torque of the motor corresponding to the post-switching pole number In order to control the command torque after switching, the inverter operating unit (32 to 35) that operates the inverter, and in the pole switching period, the command torque before switching is gradually decreased toward 0, and A switching unit (31; 36) for gradually increasing the command torque after switching toward a value larger than 0, and the secondary magnetic flux of the motor corresponding to the number of poles before switching is the secondary magnetic flux before switching. Defined, the current flowing through the motor to generate the secondary magnetic flux before switching is defined as the pre-switching excitation current, and the secondary magnetic flux of the motor corresponding to the post-switching pole number is defined as the secondary magnetic flux after switching. Is, the current flowing through the electric motor to produce a secondary magnetic flux after the switching is defined as the post-switching exciting current. The switching unit performs at least one of a process of increasing the post-switching excitation current and a process of decreasing the pre-switching excitation current prior to the start timing of the pole number switching period.

本発明は、切替前トルクを切替前指令トルクに制御して、かつ、切替後トルクを切替後指令トルクに制御すべく、インバータを操作するインバータ操作部を備えている。また本発明は、極数切替時のトルクショックを低減すべく、極数切替期間において、切替前指令トルクを0に向かって徐々に減少させて、かつ、切替後指令トルクを0よりも大きい値に向かって徐々に増加させる切替部を備えている。   The present invention includes an inverter operation unit that operates an inverter to control the pre-switching torque to the pre-switching command torque and to control the post-switching torque to the post-switching command torque. In the present invention, in order to reduce the torque shock at the time of switching the number of poles, the command torque before switching is gradually decreased toward 0 and the command torque after switching is larger than 0 in the period of switching the number of poles. The switching part which increases gradually toward is provided.

ここで、本発明と比較する構成として、極数切替期間の開始タイミングにおいて、切替後指令トルクとともに切替後励磁電流を増加させ始める構成を比較例1と称すこととする。   Here, as a configuration to be compared with the present invention, a configuration that starts increasing the post-switching excitation current together with the post-switching command torque at the start timing of the pole number switching period is referred to as Comparative Example 1.

電動機のトルクは、電動機に流れるトルク電流と、電動機の2次磁束とに基づいて定まる。切替後励磁電流の上昇変化に伴う切替後2次磁束の上昇変化の応答性は、トルク電流の応答性よりも低い。このため、比較例1では、極数切替期間の開始タイミングから切替後励磁電流を急峻に増加させるようにしている。ただし、比較例1のように、極数切替期間の開始タイミングから切替後励磁電流を急峻に増加させようとすると、電動機の印加電圧が急峻に立ち上げられることとなる。その結果、極数切替時において電動機で発生する電圧のピーク値が大きくなってしまう。   The torque of the electric motor is determined based on the torque current flowing through the electric motor and the secondary magnetic flux of the electric motor. The responsiveness of the rising change of the secondary magnetic flux after switching accompanying the rising change of the excitation current after switching is lower than the responsiveness of the torque current. For this reason, in Comparative Example 1, the post-switching excitation current is sharply increased from the start timing of the pole number switching period. However, as in the first comparative example, if the excitation current after switching is increased sharply from the start timing of the pole number switching period, the applied voltage of the motor is rapidly increased. As a result, the peak value of the voltage generated in the electric motor at the time of switching the number of poles becomes large.

そこで本発明の切替部は、極数切替期間の開始タイミングに先立ち、切替後励磁電流を増加させる処理を行う。このため、切替後指令トルクを増加させ始める前に、切替後励磁電流を増加させて切替後2次磁束を増加させることができる。これにより、比較例1のように切替後励磁電流を急峻に増加させる必要がなくなる。その結果、電動機で発生する電圧のピーク値を低減することができる。   Therefore, the switching unit of the present invention performs a process of increasing the post-switching excitation current prior to the start timing of the pole number switching period. For this reason, before starting to increase the command torque after switching, it is possible to increase the secondary magnetic flux after switching by increasing the excitation current after switching. This eliminates the need to sharply increase the excitation current after switching as in Comparative Example 1. As a result, the peak value of the voltage generated in the electric motor can be reduced.

また、本発明と比較する構成として、極数切替期間の開始タイミングにおいて、切替前指令トルクとともに、切替前励磁電流と、切替前指令トルクに対応したトルク電流である切替前トルク電流とを減少させ始める構成を比較例2と称すこととする。   Further, as a configuration to be compared with the present invention, at the start timing of the pole number switching period, the pre-switching excitation torque and the pre-switching torque current corresponding to the pre-switching command torque are reduced together with the pre-switching command torque. The starting configuration is referred to as Comparative Example 2.

比較例2のように、極数切替期間の開始タイミングから切替前励磁電流及び切替前トルク電流を切替前指令トルクとともに減少させようとすると、電動機の印加電圧が緩やかに立ち下げられることとなる。極数切替時においては、切替前の電流変動による緩やかな電圧立ち下がりが生じる状況下で切替後の電流変動による急峻な電圧立ち上がりが生じるため、電動機で発生する電圧のピーク値が大きくなってしまう。   As in Comparative Example 2, if the pre-switching excitation current and the pre-switching torque current are to be decreased together with the pre-switching command torque from the start timing of the pole number switching period, the applied voltage of the motor is gently lowered. At the time of switching the number of poles, the peak value of the voltage generated by the motor becomes large because the voltage rises sharply due to the current fluctuation after switching under the situation where the slow voltage falling due to the current fluctuation before switching occurs. .

そこで本発明の切替部は、極数切替期間の開始タイミングに先立ち、切替前励磁電流を減少させる。切替前励磁電流の減少により、極数切替期間の開始タイミングに先立ち、電動機で発生する電圧のピーク値を低減することができる。また、本発明が、切替前励磁電流の減少とともに切替前トルク電流を増加させる処理を行う構成を備えることにより、切替前励磁電流の減少に伴うトルク低下を抑えられる。切替前励磁電流の下降変化に伴う切替前2次磁束の下降変化の応答性は、トルク電流の応答性よりも低いため、切替前励磁電流の減少に対し切替前トルク電流の増加は小さくなる。これにより、電動機に流れる電流ピーク値の増加を抑えることができる。   Therefore, the switching unit of the present invention reduces the pre-switching excitation current prior to the start timing of the pole number switching period. By reducing the excitation current before switching, the peak value of the voltage generated in the motor can be reduced prior to the start timing of the pole number switching period. In addition, since the present invention includes a configuration for performing a process of increasing the pre-switching torque current along with the decrease of the pre-switching excitation current, it is possible to suppress a torque decrease due to the decrease of the pre-switching excitation current. Since the responsiveness of the lowering change of the secondary magnetic flux before switching accompanying the lowering change of the exciting current before switching is lower than the responsiveness of the torque current, the increase in the torque current before switching becomes smaller with respect to the decrease in the exciting current before switching. Thereby, the increase in the peak value of the current flowing through the electric motor can be suppressed.

第1実施形態に係る車載モータ制御システムの全体構成図。1 is an overall configuration diagram of an in-vehicle motor control system according to a first embodiment. ステータ巻線を示す図。The figure which shows a stator winding | coil. 制御装置が行うベクトル制御を示すブロック図。The block diagram which shows the vector control which a control apparatus performs. 極数切替時の処理を示すタイムチャート。The time chart which shows the process at the time of pole number switching. d軸電流の増加態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the increase aspect of d-axis current. d軸電流の減少態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the decreasing aspect of d-axis current. 比較技術における極数切替時の処理を示すタイムチャート。The time chart which shows the process at the time of the pole number switching in a comparison technique. 相電圧等のピーク値の減少効果を示すタイムチャート。The time chart which shows the reduction effect of peak values, such as a phase voltage. 第2実施形態に係る制御装置が行うベクトル制御を示すブロック図。The block diagram which shows the vector control which the control apparatus which concerns on 2nd Embodiment performs. 第3実施形態に係る車載モータ制御システムの全体構成図。The whole block diagram of the vehicle-mounted motor control system which concerns on 3rd Embodiment. その他の実施形態に係るd軸電流の増加態様を示すタイムチャート。The time chart which shows the increase aspect of d-axis current which concerns on other embodiment.

(第1実施形態)
以下、本発明に係る制御装置を、車載主機として電動機を備える電気自動車又はハイブリッド車等の車両に適用した第1実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a control device according to the present invention is applied to a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle including an electric motor as an in-vehicle main unit will be described with reference to the drawings.

図1に示すように、車載制御システムは、モータ10、インバータ20及び制御装置30を備えている。   As shown in FIG. 1, the in-vehicle control system includes a motor 10, an inverter 20, and a control device 30.

モータ10は、車載主機であり、駆動輪40と動力伝達可能とされている。本実施形態において、モータ10は、極数が切り替え可能なかご型誘導電動機であり、具体的には極数を4極及び8極のいずれかに切り替え可能に構成されている。なお、極数が切り替え可能な誘導電動機は、ポールチェンジモータとも呼ばれる。   The motor 10 is an in-vehicle main machine and can transmit power to the drive wheels 40. In the present embodiment, the motor 10 is a squirrel-cage induction motor whose number of poles can be switched. Specifically, the motor 10 is configured to be able to switch the number of poles to either 4 or 8 poles. An induction motor whose number of poles can be switched is also called a pole change motor.

本実施形態では、モータ10のステータ11は、6相の巻線12A〜12Fを備えている。これら巻線12A〜12Fは、電気角で60度ずつずれるようにしてステータ11に設けられている。   In the present embodiment, the stator 11 of the motor 10 includes six-phase windings 12A to 12F. The windings 12A to 12F are provided on the stator 11 so as to be shifted by 60 degrees in electrical angle.

本実施形態では、図2に示すように、ステータ11には、第1巻線群及び第2巻線群が設けられている。第1巻線群には、A相巻線12A、C相巻線12C及びE相巻線12Eが含まれている。第2巻線群には、B相巻線12B、D相巻線12D及びF相巻線12Fが含まれている。A相巻線12A、C相巻線12C及びE相巻線12Eのそれぞれの第1端は、第1中性点N1で接続されている。A相巻線12A、C相巻線12C及びE相巻線12Eは、互いに電気角で120度ずれた状態でステータ11に設けられている。B相巻線12B、D相巻線12D及びF相巻線12Fのそれぞれの第1端は、第2中性点N2で接続されている。B相巻線12B、D相巻線12D及びF相巻線12Fは、互いに電気角で120度ずれた状態でステータ11に設けられている。本実施形態において、第1巻線群と第2巻線群とは、電気角で60度ずれるようにステータ11に設けられている。このため、A、B、C、D、E、F相の順で60度ずつ電気角が変化するように各相巻線12A〜12Fがステータ11に設けられている。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the stator 11 is provided with a first winding group and a second winding group. The first winding group includes an A-phase winding 12A, a C-phase winding 12C, and an E-phase winding 12E. The second winding group includes a B-phase winding 12B, a D-phase winding 12D, and an F-phase winding 12F. The first ends of the A-phase winding 12A, the C-phase winding 12C, and the E-phase winding 12E are connected at a first neutral point N1. The A-phase winding 12A, the C-phase winding 12C, and the E-phase winding 12E are provided on the stator 11 in a state that they are shifted from each other by 120 degrees in electrical angle. The first ends of the B-phase winding 12B, the D-phase winding 12D, and the F-phase winding 12F are connected at a second neutral point N2. The B-phase winding 12B, the D-phase winding 12D, and the F-phase winding 12F are provided on the stator 11 in a state where they are shifted from each other by 120 degrees in electrical angle. In the present embodiment, the first winding group and the second winding group are provided on the stator 11 so as to be shifted by 60 degrees in electrical angle. For this reason, each phase winding 12A-12F is provided in the stator 11 so that an electrical angle may change 60 degree | times in order of A, B, C, D, E, and F phase.

先の図1の説明に戻り、モータ10は、6相のインバータ20を介して直流電源としてのバッテリ21に接続されている。インバータ20は、6相分の上アームスイッチ及び下アームスイッチの直列接続体を備えている。A相上,下アームスイッチSAp,SAnの接続点PAには、A相巻線12Aの第2端が接続されており、B相上,下アームスイッチSBp,SBnの接続点PBには、B相巻線12Bの第2端が接続されており、C相上,下アームスイッチSCp,SCnの接続点PCには、C相巻線12Cの第2端が接続されている。D相上,下アームスイッチSDp,SDnの接続点PDには、D相巻線12Dの第2端が接続されており、E相上,下アームスイッチSEp,SEnの接続点PEには、E相巻線12Eの第2端が接続されており、F相上,下アームスイッチSFp,SFnの接続点PFには、F相巻線12Fの第2端が接続されている。   Returning to the description of FIG. 1, the motor 10 is connected to a battery 21 as a DC power source via a six-phase inverter 20. The inverter 20 includes a series connection body of upper arm switches and lower arm switches for six phases. The second end of the A-phase winding 12A is connected to the connection point PA of the A-phase upper and lower arm switches SAp and SAn, and the connection point PB of the B-phase upper and lower arm switches SBp and SBn is connected to B The second end of the phase winding 12B is connected, and the second end of the C-phase winding 12C is connected to the connection point PC of the C-phase upper and lower arm switches SCp, SCn. The second end of the D-phase winding 12D is connected to the connection point PD of the D-phase upper and lower arm switches SDp and SDn, and the connection point PE of the E-phase upper and lower arm switches SEp and SEn is connected to E The second end of the phase winding 12E is connected, and the second end of the F-phase winding 12F is connected to the connection point PF of the F-phase upper and lower arm switches SFp, SFn.

なお、各スイッチSAp〜SFnは、例えば、IGBT又はNチャネルMOSFET等の電圧制御形の半導体スイッチング素子であればよい。また、各スイッチSAp〜SFnには、ダイオードが逆並列に接続されている。   Each switch SAp to SFn may be a voltage-controlled semiconductor switching element such as an IGBT or an N-channel MOSFET. In addition, a diode is connected in antiparallel to each of the switches SAp to SFn.

制御システムは、電流センサ22及び速度センサ23を備えている。電流センサ22は、モータ10に流れる各相電流を検出する。図1には、A,B,C,D,E,F相に流れる電流の検出値をIar,Ibr,Icr,Idr,Ier,Ifrにて示す。速度センサ23は、モータ10を構成するロータの機械角周波数ωrを検出する。電流センサ22及び速度センサ23の検出値は、制御装置30に入力される。   The control system includes a current sensor 22 and a speed sensor 23. The current sensor 22 detects each phase current flowing through the motor 10. In FIG. 1, detected values of currents flowing in the A, B, C, D, E, and F phases are indicated by Iar, Ibr, Icr, Idr, Ier, and Ifr. The speed sensor 23 detects the mechanical angular frequency ωr of the rotor that constitutes the motor 10. Detection values of the current sensor 22 and the speed sensor 23 are input to the control device 30.

制御装置30は、マイコンを主体として構成され、モータ10のトルクを合計指令トルクTr*にフィードバック制御すべく、インバータ20を操作する。合計指令トルクTr*は、例えば、車両の走行制御を統括する制御装置等、制御装置30よりも上位の制御装置から制御装置30に対して出力される。   The control device 30 is mainly composed of a microcomputer, and operates the inverter 20 to feedback control the torque of the motor 10 to the total command torque Tr *. The total command torque Tr * is output to the control device 30 from a control device higher than the control device 30, such as a control device that controls vehicle traveling control.

図2を用いて、制御装置30が行うモータ10のトルク制御について説明する。   The torque control of the motor 10 performed by the control device 30 will be described with reference to FIG.

制御装置30は、指令値算出部31と、4極制御部32と、8極制御部33と、座標変換部34とを備えている。   The control device 30 includes a command value calculation unit 31, a 4-pole control unit 32, an 8-pole control unit 33, and a coordinate conversion unit 34.

指令値算出部31は、外部から入力された合計指令トルクTr*を取得し、取得した合計指令トルクTr*と、速度センサ23により検出された機械角周波数ωrとに基づいて、第1指令トルクT4*、第2指令トルクT8*、第1指令2次磁束φ4*及び第2指令2次磁束φ8*を算出する。本実施形態において、第1指令トルクT4*は、4極に対応する指令トルクであり、第2指令トルクT8*は、8極に対応する指令トルクである。また、指令値算出部31は、第1指令トルクT4*と第2指令トルクT8*との加算値が合計指令トルクTr*となるように、各指令トルクT4*,T8*を算出する。   The command value calculation unit 31 acquires the total command torque Tr * input from the outside, and based on the acquired total command torque Tr * and the mechanical angular frequency ωr detected by the speed sensor 23, the first command torque T4 *, second command torque T8 *, first command secondary magnetic flux φ4 * and second command secondary magnetic flux φ8 * are calculated. In the present embodiment, the first command torque T4 * is a command torque corresponding to 4 poles, and the second command torque T8 * is a command torque corresponding to 8 poles. In addition, the command value calculation unit 31 calculates the command torques T4 * and T8 * so that the added value of the first command torque T4 * and the second command torque T8 * becomes the total command torque Tr *.

本実施形態において、指令値算出部31は、モータ10の極数として8極を選択した場合、第1指令トルクT4*及び第1指令2次磁束φ4*を0にし、モータ10の極数として4極を選択した場合、第2指令トルクT8*及び第2指令2次磁束φ8*を0にする。   In this embodiment, the command value calculation unit 31 sets the first command torque T4 * and the first command secondary magnetic flux φ4 * to 0 when the number of poles of the motor 10 is selected, and sets the number of poles of the motor 10 as 0. When the 4-pole is selected, the second command torque T8 * and the second command secondary magnetic flux φ8 * are set to zero.

4極制御部32は、モータ10の極数として4極が選択された場合のモータ10の電流制御系である。8極制御部33は、モータ10の極数として8極が選択された場合のモータ10の電流制御系である。   The 4-pole control unit 32 is a current control system of the motor 10 when 4 poles are selected as the number of poles of the motor 10. The 8-pole control unit 33 is a current control system of the motor 10 when 8 poles are selected as the number of poles of the motor 10.

まず、4極制御部32について説明する。第1周波数算出部32aは、機械角周波数ωrと、4極の場合の極数P4とに基づいて、4極に対応するモータ10の電気角周波数である第1の電気角周波数ω4rを算出する。   First, the 4-pole control unit 32 will be described. The first frequency calculation unit 32a calculates a first electrical angular frequency ω4r that is an electrical angular frequency of the motor 10 corresponding to four poles, based on the mechanical angular frequency ωr and the number of poles P4 in the case of four poles. .

第1磁束推定部32bは、電流センサ22により検出された各相電流Iar〜Ifrと、座標変換部34により算出された各相指令電圧Va*〜Vf*と、第1の電気角周波数ω4rとに基づいて、4極に対応するモータ10の2次磁束ベクトルを推定する。この2次磁束ベクトルは、4極に対応するdq座標系におけるd軸成分及びq軸成分からなる。本実施形態では、このd軸成分を第1の2次磁束φ4rと称すこととする。第1磁束推定部32bは、例えば、周知の磁束オブザーバにより構成されていればよい。   The first magnetic flux estimator 32b includes the phase currents Iar to Ifr detected by the current sensor 22, the phase command voltages Va * to Vf * calculated by the coordinate converter 34, and the first electrical angular frequency ω4r. Based on the above, the secondary magnetic flux vector of the motor 10 corresponding to the four poles is estimated. This secondary magnetic flux vector is composed of a d-axis component and a q-axis component in the dq coordinate system corresponding to the four poles. In the present embodiment, this d-axis component is referred to as a first secondary magnetic flux φ4r. The 1st magnetic flux estimation part 32b should just be comprised by the well-known magnetic flux observer, for example.

4極に対応するdq座標系は、インバータ20の出力電圧ベクトルの回転角周波数である1次角周波数で回転する直交2次元回転座標系である。本実施形態において、位相の基準となるd軸の正方向は、第1磁束推定部32bにより推定された4極に対応する2次磁束ベクトルの方向に設定されている。   The dq coordinate system corresponding to the four poles is an orthogonal two-dimensional rotational coordinate system that rotates at the primary angular frequency that is the rotational angular frequency of the output voltage vector of the inverter 20. In the present embodiment, the positive direction of the d-axis serving as the phase reference is set to the direction of the secondary magnetic flux vector corresponding to the four poles estimated by the first magnetic flux estimating unit 32b.

なお本実施形態では、制御装置30は、2次磁束ベクトルのq軸成分を0にするとの条件を課してトルク制御を行う。これは、指令トルクを与えただけでは、d,q軸指令電流を一義的に定めることができないことによるものである。   In the present embodiment, the control device 30 performs torque control under the condition that the q-axis component of the secondary magnetic flux vector is zero. This is because the d and q axis command currents cannot be uniquely determined only by giving the command torque.

第1磁束推定部32bは、推定した第1の2次磁束φ4rに基づいて、4極に対応するモータ10の電気角である第1の電気角θ4を算出する。   The first magnetic flux estimation unit 32b calculates a first electrical angle θ4 that is an electrical angle of the motor 10 corresponding to the four poles based on the estimated first secondary magnetic flux φ4r.

第1dq変換部32cは、第1の電気角θ4に基づいて、各相電流Iar〜Ifrを、4極に対応するdq軸上の第1d軸電流Id4r及び第1q軸電流Iq4rに変換する。ここで、d軸電流は2次磁束を生じさせるために励磁電流であり、q軸電流はトルク電流である。なお、第1dq変換部32cにおける変換は、例えば、下式(eq1)に基づいて実施されればよい。ここで、下式(eq1)の右辺の第1変換行列C1は、下式(eq2)で表される。   The first dq converter 32c converts the phase currents Iar to Ifr to the first d-axis current Id4r and the first q-axis current Iq4r on the dq axis corresponding to the four poles based on the first electrical angle θ4. Here, the d-axis current is an excitation current for generating a secondary magnetic flux, and the q-axis current is a torque current. Note that the conversion in the first dq conversion unit 32c may be performed based on the following equation (eq1), for example. Here, the first transformation matrix C1 on the right side of the following equation (eq1) is represented by the following equation (eq2).

Figure 2018125958
Figure 2018125958

Figure 2018125958
第1トルク推定部32dは、第1の2次磁束φ4rと、各相電流Iar〜Ifrとに基づいて、4極に対応するモータ10のトルクである第1実トルクT4rを推定する。
Figure 2018125958
The first torque estimating unit 32d estimates the first actual torque T4r that is the torque of the motor 10 corresponding to the four poles based on the first secondary magnetic flux φ4r and the phase currents Iar to Ifr.

第1トルク制御部32eは、第1トルク推定部32dにより推定された第1実トルクT4rを第1指令トルクT4*にフィードバック制御するための操作量として、q軸上の第1q軸指令電流Iq4*を算出する。なお、第1トルク制御部32eで用いられるフィードバック制御は、例えば、比例積分制御であればよい。   The first torque control unit 32e uses the first q-axis command current Iq4 on the q-axis as an operation amount for feedback-controlling the first actual torque T4r estimated by the first torque estimation unit 32d to the first command torque T4 *. * Is calculated. The feedback control used in the first torque control unit 32e may be, for example, proportional integral control.

第1磁束制御部32fは、第1磁束推定部32bにより推定された第1の2次磁束φ4rを第1指令2次磁束φ4*にフィードバック制御するための操作量として、d軸上の第1d軸指令電流Id4*を算出する。なお、第1磁束制御部32fで用いられるフィードバック制御は、例えば、比例積分制御であればよい。   The first magnetic flux control unit 32f uses the first d on the d axis as an operation amount for performing feedback control of the first secondary magnetic flux φ4r estimated by the first magnetic flux estimation unit 32b to the first command secondary magnetic flux φ4 *. An axis command current Id4 * is calculated. Note that the feedback control used in the first magnetic flux control unit 32f may be proportional integral control, for example.

第1電流制御部32gは、第1dq変換部32cにより変換された第1d軸電流Id4rを、第1トルク制御部32eにより算出された第1d軸指令電流Id4*にフィードバック制御するための操作量として、d軸上の第1d軸指令電圧Vd4*を算出する。また、第1電流制御部32gは、第1dq変換部32cにより変換された第1q軸電流Iq4rを、第1トルク制御部32eにより算出された第1q軸指令電流Iq4*にフィードバック制御するための操作量として、q軸上の第1q軸指令電圧Vq4*を算出する。なお、第1電流制御部32gで用いられるフィードバック制御は、例えば、比例積分制御であればよい。   The first current control unit 32g is an operation amount for performing feedback control of the first d-axis current Id4r converted by the first dq conversion unit 32c to the first d-axis command current Id4 * calculated by the first torque control unit 32e. The first d-axis command voltage Vd4 * on the d-axis is calculated. The first current control unit 32g performs an operation for feedback control of the first q-axis current Iq4r converted by the first dq conversion unit 32c to the first q-axis command current Iq4 * calculated by the first torque control unit 32e. As a quantity, the first q-axis command voltage Vq4 * on the q-axis is calculated. Note that the feedback control used in the first current control unit 32g may be proportional integral control, for example.

続いて、8極制御部33について説明する。第2周波数算出部33aは、機械角周波数ωrと、8極の場合の極数P8とに基づいて、8極に対応するモータ10の電気角周波数である第2の電気角周波数ω8rを算出する。   Next, the 8-pole control unit 33 will be described. The second frequency calculation unit 33a calculates a second electrical angular frequency ω8r that is an electrical angular frequency of the motor 10 corresponding to 8 poles based on the mechanical angular frequency ωr and the pole number P8 in the case of 8 poles. .

第2磁束推定部33bは、各相電流Iar〜Ifrと、座標変換部34により算出された各相指令電圧Va*〜Vf*と、第2の電気角周波数ω8rとに基づいて、8極に対応するモータ10の2次磁束ベクトルを推定する。この2次磁束ベクトルは、8極に対応するdq座標系におけるd軸成分及びq軸成分からなる。本実施形態では、このd軸成分を第2の2次磁束φ8rと称すこととする。第2磁束推定部33bは、例えば、周知の磁束オブザーバにより構成されていればよい。   The second magnetic flux estimator 33b has eight poles based on the phase currents Iar to Ifr, the phase command voltages Va * to Vf * calculated by the coordinate converter 34, and the second electrical angular frequency ω8r. The secondary magnetic flux vector of the corresponding motor 10 is estimated. This secondary magnetic flux vector is composed of a d-axis component and a q-axis component in the dq coordinate system corresponding to the octupole. In the present embodiment, this d-axis component is referred to as a second secondary magnetic flux φ8r. The second magnetic flux estimator 33b may be configured by a known magnetic flux observer, for example.

8極に対応するdq座標系は、8極に対応する1次角周波数で回転する直交2次元回転座標系である。本実施形態において、位相の基準となるd軸の正方向は、第2磁束推定部33bにより推定された8極に対応する2次磁束ベクトルの方向に設定されている。   The dq coordinate system corresponding to 8 poles is an orthogonal two-dimensional rotating coordinate system that rotates at the primary angular frequency corresponding to 8 poles. In the present embodiment, the positive direction of the d-axis serving as the phase reference is set to the direction of the secondary magnetic flux vector corresponding to the eight poles estimated by the second magnetic flux estimation unit 33b.

第2磁束推定部33bは、推定した第2の2次磁束φ8rに基づいて、8極に対応するモータ10の電気角である第2の電気角θ8を算出する。   The second magnetic flux estimator 33b calculates a second electrical angle θ8 that is the electrical angle of the motor 10 corresponding to the eight poles based on the estimated second secondary magnetic flux φ8r.

第2dq変換部33cは、第2の電気角θ8に基づいて、各相電流Iar〜Ifrを、8極に対応するdq軸上の第2d軸電流Id8r及び第2q軸電流Iq8rに変換する。なお、第2dq変換部33cにおける変換は、例えば、下式(eq3)に基づいて実施されればよい。ここで、下式(eq3)の右辺の第2変換行列C2は、下式(eq4)で表される。   The second dq converter 33c converts the phase currents Iar to Ifr to a second d-axis current Id8r and a second q-axis current Iq8r on the dq axis corresponding to the eight poles based on the second electrical angle θ8. Note that the conversion in the second dq conversion unit 33c may be performed based on the following equation (eq3), for example. Here, the second transformation matrix C2 on the right side of the following equation (eq3) is represented by the following equation (eq4).

Figure 2018125958
Figure 2018125958

Figure 2018125958
ちなみに、第1dq変換部32c及び第2dq変換部33cにおける処理を一括して実施することもできる。この場合、各相電流Iar〜Ifrは、下式(eq5)に基づいて変換されればよい。下式(eq5)の右辺の変換行列Dは、下式(eq6)で表される。
Figure 2018125958
Incidentally, the processes in the first dq conversion unit 32c and the second dq conversion unit 33c can also be performed collectively. In this case, each phase current Iar to Ifr may be converted based on the following equation (eq5). The transformation matrix D on the right side of the following equation (eq5) is represented by the following equation (eq6).

Figure 2018125958
Figure 2018125958

Figure 2018125958
第2トルク推定部33dは、第2の2次磁束φ8rと、各相電流Iar〜Ifrとに基づいて、8極に対応するモータ10のトルクである第2実トルクT8rを推定する。
Figure 2018125958
The second torque estimating unit 33d estimates the second actual torque T8r that is the torque of the motor 10 corresponding to the eight poles, based on the second secondary magnetic flux φ8r and the phase currents Iar to Ifr.

第2トルク制御部33eは、第2トルク推定部33dにより推定された第2実トルクT8rを第2指令トルクT8*にフィードバック制御するための操作量として、q軸上の第2q軸指令電流Iq8*を算出する。なお、第2トルク制御部33eで用いられるフィードバック制御は、例えば、比例積分制御であればよい。   The second torque control unit 33e uses the second q-axis command current Iq8 on the q-axis as an operation amount for feedback-controlling the second actual torque T8r estimated by the second torque estimation unit 33d to the second command torque T8 *. * Is calculated. Note that the feedback control used in the second torque control unit 33e may be proportional integral control, for example.

第2磁束制御部33fは、第2磁束推定部33bにより推定された第2の2次磁束φ8rを第2指令2次磁束φ8*にフィードバック制御するための操作量として、d軸上の第2d軸指令電流Id8*を算出する。なお、第2磁束制御部33fで用いられるフィードバック制御は、例えば、比例積分制御であればよい。   The second magnetic flux control unit 33f uses the second d on the d axis as an operation amount for performing feedback control of the second secondary magnetic flux φ8r estimated by the second magnetic flux estimation unit 33b to the second command secondary magnetic flux φ8 *. An axis command current Id8 * is calculated. Note that the feedback control used in the second magnetic flux control unit 33f may be proportional integral control, for example.

第2電流制御部33gは、第2dq変換部33cにより変換された第2d軸電流Id8rを、第2トルク制御部33eにより算出された第2d軸指令電流Id8*にフィードバック制御するための操作量として、d軸上の第2d軸指令電圧Vd8*を算出する。また、第2電流制御部33gは、第2dq変換部33cにより変換された第2q軸電流Iq8rを、第2トルク制御部33eにより算出された第2q軸指令電流Iq8*にフィードバック制御するための操作量として、q軸上の第2q軸指令電圧Vq8*を算出する。なお、第2電流制御部33gで用いられるフィードバック制御は、例えば、比例積分制御であればよい。   The second current control unit 33g is an operation amount for performing feedback control of the second d-axis current Id8r converted by the second dq conversion unit 33c to the second d-axis command current Id8 * calculated by the second torque control unit 33e. The second d-axis command voltage Vd8 * on the d-axis is calculated. The second current control unit 33g performs an operation for feedback control of the second q-axis current Iq8r converted by the second dq conversion unit 33c to the second q-axis command current Iq8 * calculated by the second torque control unit 33e. As a quantity, the second q-axis command voltage Vq8 * on the q-axis is calculated. Note that the feedback control used in the second current control unit 33g may be proportional integral control, for example.

座標変換部34は、第1電流制御部32gにより算出された第1d,q指令電圧Vd4*,Vq4*、第1の電気角θ4、第2電流制御部33gにより算出された第2d,q指令電圧Vd8*,Vq8*、及び第2の電気角θ8に基づいて、6相の固定座標系におけるA,B,C,D,E,F相指令電圧Va*,Vb*,Vc*,Vd*,Ve*,Vf*を算出する。なお、座標変換部34における変換は、例えば下式(eq7)に表される行列に基づいて実施されればよい。ここで、下式(eq7)の右辺には、上式(eq6)に示した変換行列Dの転置行列が含まれている。この転置行列は、下式(eq8)で表される。   The coordinate conversion unit 34 includes the first d and q command voltages Vd4 * and Vq4 * calculated by the first current control unit 32g, the first electrical angle θ4, and the second d and q commands calculated by the second current control unit 33g. Based on the voltages Vd8 *, Vq8 * and the second electrical angle θ8, the A, B, C, D, E, and F phase command voltages Va *, Vb *, Vc *, Vd * in the six-phase fixed coordinate system. , Ve *, Vf * are calculated. Note that the conversion in the coordinate conversion unit 34 may be performed based on, for example, a matrix represented by the following expression (eq7). Here, the transposed matrix of the transformation matrix D shown in the above equation (eq6) is included on the right side of the following equation (eq7). This transpose matrix is expressed by the following equation (eq8).

Figure 2018125958
Figure 2018125958

Figure 2018125958
モータ10の極数として4極が選択されている場合、座標変換部34により算出される各相指令電圧Va*〜Vf*は、下式(eq9)に示すように、A,B,C,D,E,F相の順で60度ずつずれた波形となる。なお下式(eq9)において、Vm4は指令電圧の振幅を示し、tは時間を示し、ω4cは1次角周波数を示し、σ4は指令電圧の位相を示す。
Figure 2018125958
When four poles are selected as the number of poles of the motor 10, the phase command voltages Va * to Vf * calculated by the coordinate conversion unit 34 are represented by A, B, C, The waveforms are shifted by 60 degrees in the order of D, E, and F phases. In the following equation (eq9), Vm4 represents the amplitude of the command voltage, t represents time, ω4c represents the primary angular frequency, and σ4 represents the phase of the command voltage.

Figure 2018125958
一方、モータ10の極数として8極が選択されている場合、座標変換部34により算出される各相指令電圧Va*〜Vf*は、下式(eq10)に示すように、A,B,C,D,E,F相の順で120度ずつずれた波形となる。なお下式(eq10)において、Vm8は指令電圧の振幅を示し、ω8cは1次角周波数を示し、σ8は指令電圧の位相を示す。
Figure 2018125958
On the other hand, when eight poles are selected as the number of poles of the motor 10, the phase command voltages Va * to Vf * calculated by the coordinate conversion unit 34 are represented by A, B, The waveforms are shifted by 120 degrees in the order of C, D, E, and F phases. In the following equation (eq10), Vm8 represents the amplitude of the command voltage, ω8c represents the primary angular frequency, and σ8 represents the phase of the command voltage.

Figure 2018125958
指令値算出部31は、モータ10の機械角周波数ωrが閾値速度以下であると判定した場合にモータ10の極数として8極を選択し、機械角周波数ωrが閾値速度を超えると判定した場合にモータ10の極数として4極を選択する。このため、座標変換部34により算出される各指令電圧において、4極に対応する1次角周波数ω4cは、8極に対応する1次角周波数ω8cよりも低い値とされる。具体的には例えば、4極に対応する1次角周波数ω4cは、8極に対応する1次角周波数ω8cの約1/2倍の値とされる。
Figure 2018125958
When the command value calculation unit 31 determines that the mechanical angular frequency ωr of the motor 10 is equal to or less than the threshold speed, the command value calculation unit 31 selects eight poles as the number of poles of the motor 10 and determines that the mechanical angular frequency ωr exceeds the threshold speed 4 is selected as the number of poles of the motor 10. For this reason, in each command voltage calculated by the coordinate conversion unit 34, the primary angular frequency ω4c corresponding to the four poles is set to a value lower than the primary angular frequency ω8c corresponding to the eight poles. Specifically, for example, the primary angular frequency ω4c corresponding to the 4-pole is set to a value that is about ½ times the primary angular frequency ω8c corresponding to the 8-pole.

操作信号生成部35は、インバータ20から各相巻線12A,12B,12C,12D,12E,12Fに印加する電圧を各相指令電圧Va*,Vb*,Vc*,Vd*,Ve*,Vf*とするための操作信号を生成し、生成した操作信号をインバータ20の各スイッチに出力する。操作信号生成部35は、例えば、各相指令電圧と三角波信号等のキャリア信号との大小比較に基づくPWM制御により操作信号を生成すればよい。ちなみに本実施形態において、4極制御部32、8極制御部33、座標変換部34及び操作信号生成部35が「インバータ操作部」に相当する。   The operation signal generator 35 applies voltages applied to the phase windings 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, and 12F from the inverter 20 to the phase command voltages Va *, Vb *, Vc *, Vd *, Ve *, and Vf. An operation signal for setting * is generated, and the generated operation signal is output to each switch of the inverter 20. For example, the operation signal generation unit 35 may generate an operation signal by PWM control based on a magnitude comparison between each phase command voltage and a carrier signal such as a triangular wave signal. Incidentally, in this embodiment, the 4-pole control unit 32, the 8-pole control unit 33, the coordinate conversion unit 34, and the operation signal generation unit 35 correspond to an “inverter operation unit”.

以上説明した制御により、モータ10の極数として4極が選択された場合、各相巻線12A,12B,12C,12D,12E,12Fに下式(eq11)に示す各相電流Ia4,Ib4,Ic4,Id4,Ie4,If4が流れる。下式(eq11)において、Im4は相電流の振幅を示し、α4は相電流の位相を示す。   When four poles are selected as the number of poles of the motor 10 by the control described above, the phase currents Ia4, Ib4 shown in the following equation (eq11) are applied to the phase windings 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F. Ic4, Id4, Ie4, If4 flows. In the following equation (eq11), Im4 represents the amplitude of the phase current, and α4 represents the phase of the phase current.

Figure 2018125958
一方、モータ10の極数として8極が選択された場合、各相巻線12A,12B,12C,12D,12E,12Fに下式(eq12)に示す各相電流Ia8,Ib8,Ic8,Id8,Ie8,If8が流れる。下式(eq12)において、Im8は相電流の振幅を示し、α8は相電流の位相を示す。
Figure 2018125958
On the other hand, when eight poles are selected as the number of poles of the motor 10, each phase current Ia8, Ib8, Ic8, Id8, shown in the following equation (eq12) is applied to each phase winding 12A, 12B, 12C, 12D, 12E, 12F. Ie8 and If8 flow. In the following equation (eq12), Im8 represents the amplitude of the phase current, and α8 represents the phase of the phase current.

Figure 2018125958
指令値算出部31は、極数切替期間において、4極及び8極のうち一方から他方にモータ10の極数を切り替えるための処理を行う。本実施形態において、指令値算出部31が「切替部」に相当する。以下、図4を用いて、8極から4極に切り替える場合を例にして説明する。このため本実施形態では、8極が「切替前極数」に相当し、4極が「切替後極数」に相当し、第2指令トルクT8*が「切替前指令トルク」に相当し、第1指令トルクT4*が「切替後指令トルク」に相当する。また、第2指令2次磁束φ8*が「切替前2次磁束」に相当し、第2d軸指令電流Id8*が「切替前励磁電流」に相当し、第1指令2次磁束φ4*が「切替後2次磁束」に相当し、第1d軸指令電流Id4*が「切替後励磁電流」に相当する。なお図4(a)には、合計指令トルクTr*が一定とされている例を示す。
Figure 2018125958
The command value calculation unit 31 performs processing for switching the number of poles of the motor 10 from one of the four poles and the eight poles to the other in the pole number switching period. In the present embodiment, the command value calculation unit 31 corresponds to a “switching unit”. Hereinafter, the case of switching from 8 poles to 4 poles will be described as an example with reference to FIG. For this reason, in this embodiment, 8 poles corresponds to the “number of poles before switching”, 4 poles corresponds to the “number of poles after switching”, the second command torque T8 * corresponds to “the command torque before switching”, The first command torque T4 * corresponds to “command torque after switching”. The second command secondary magnetic flux φ8 * corresponds to “secondary magnetic flux before switching”, the second d-axis command current Id8 * corresponds to “excitation current before switching”, and the first command secondary magnetic flux φ4 * is “ This corresponds to the “secondary magnetic flux after switching”, and the first d-axis command current Id4 * corresponds to “excitation current after switching”. FIG. 4A shows an example in which the total command torque Tr * is constant.

指令値算出部31は、図4(a)に示すように、時刻t2〜t3の極数切替期間TCにおいて、第1指令トルクT4*と第2指令トルクT8*との合計値が合計指令トルクTr*となるように各指令トルクT4*,T8*を算出する。これにより、極数切替期間TCにおいて、モータ10のトルクが合計指令トルクTr*から乖離することを抑制できる。   As shown in FIG. 4A, the command value calculation unit 31 determines that the total value of the first command torque T4 * and the second command torque T8 * is the total command torque during the pole number switching period TC from time t2 to t3. The command torques T4 * and T8 * are calculated so as to be Tr *. Thereby, it is possible to suppress the torque of the motor 10 from deviating from the total command torque Tr * in the pole number switching period TC.

指令値算出部31は、極数切替期間TCの開始タイミングt2において、第2指令トルクT8*を合計指令トルクTr*から0に向かって減少させ始めるとともに、第1指令トルクT4*を0から合計指令トルクTr*に向かって増加させ始める。指令値算出部31は、極数切替期間TCにおいて、第2指令トルクT8*を徐々に減少させるとともに、第1指令トルクT4*を徐々に増加させる。これにより、d軸電流の減少に起因した相電流及び相電圧の変動を抑制するとともに、2次磁束の変化速度を低下させることができる。その結果、q軸電流の変動を抑制し、モータ10のトルク変動を抑制できる。   The command value calculation unit 31 starts to decrease the second command torque T8 * from the total command torque Tr * toward 0 at the start timing t2 of the pole number switching period TC, and totals the first command torque T4 * from 0. It starts to increase toward the command torque Tr *. The command value calculation unit 31 gradually decreases the second command torque T8 * and gradually increases the first command torque T4 * in the pole number switching period TC. As a result, it is possible to suppress fluctuations in the phase current and phase voltage due to the decrease in the d-axis current, and to reduce the change rate of the secondary magnetic flux. As a result, the fluctuation of the q-axis current can be suppressed and the torque fluctuation of the motor 10 can be suppressed.

指令値算出部31は、極数切替期間TCの終了タイミングt3において、第2指令トルクT8*を合計指令トルクTr*にし、第1指令トルクT4*を合計指令トルクTr*にする。   The command value calculation unit 31 sets the second command torque T8 * to the total command torque Tr * and the first command torque T4 * to the total command torque Tr * at the end timing t3 of the pole number switching period TC.

なお、極数切替期間TCにおける各相指令電圧Va*〜Vf*は、下式(eq13)で表される。また、極数切替期間TCにおいてA,B,C,D,E,F相に流れる電流Ias,Ibs,Ics,Ids,Ies,Ifsは、下式(eq14)で表される。   The phase command voltages Va * to Vf * in the pole number switching period TC are expressed by the following equation (eq13). Further, the currents Ias, Ibs, Ics, Ids, Ies, Ifs flowing in the A, B, C, D, E, and F phases in the pole number switching period TC are expressed by the following equation (eq14).

Figure 2018125958
Figure 2018125958

Figure 2018125958
指令値算出部31は、極数切替期間TCにおいて相電圧及び相電流のピーク値の上昇を防止するために、図4(c)に示すように、極数切替期間TCの開始タイミングt2に先立つ時刻t1において、第1指令2次磁束φ4*を0から増加させ始める。指令値算出部31は、第1指令2次磁束φ4*を徐々に増加させる。これにより、第1d軸指令電流Id4*が徐々に増加し、図4(b)に示すように第1d軸電流Id4rも徐々に増加する。
Figure 2018125958
The command value calculation unit 31 precedes the start timing t2 of the pole number switching period TC as shown in FIG. 4C in order to prevent the peak values of the phase voltage and phase current from increasing in the pole number switching period TC. At time t1, the first command secondary magnetic flux φ4 * starts to increase from zero. The command value calculation unit 31 gradually increases the first command secondary magnetic flux φ4 *. As a result, the first d-axis command current Id4 * gradually increases, and the first d-axis current Id4r also gradually increases as shown in FIG. 4B.

本実施形態において、指令値算出部31は、切替後極数である4極に対応するモータ10における1次遅れ要素の時定数τ4の応答性で、第1指令2次磁束φ4*及び第1d軸指令電流Id4*を徐々に増加させる。これにより、第1指令トルクT4*を増加させ始める時刻t2までに、応答性の低い第1の2次磁束φ4rを適切に立ち上げることができる。また、第1d軸指令電流Id4*を徐々に増加させることにより、第1d軸電流Id4rを緩やかに増加させることができ、第1d軸電流Id4rの変化に起因した相電圧及び相電流の増加を抑制できる。なお、時定数τ4は、モータ10のロータの特性により定まる。ロータの特性には、例えば、ロータの巻線抵抗値及びロータの自己インダクタンスが含まれる。図5には、第1d軸指令電流Id4*のステップ応答に対する時定数τ4を時刻t1〜t2で示す。   In the present embodiment, the command value calculation unit 31 uses the first command secondary magnetic flux φ4 * and the first d in response to the time constant τ4 of the primary delay element in the motor 10 corresponding to the four poles that are the number of poles after switching. The axis command current Id4 * is gradually increased. As a result, the first secondary magnetic flux φ4r having low responsiveness can be appropriately raised by the time t2 when the first command torque T4 * starts to increase. Further, by gradually increasing the first d-axis command current Id4 *, the first d-axis current Id4r can be gradually increased, and the increase in the phase voltage and phase current due to the change in the first d-axis current Id4r is suppressed. it can. The time constant τ4 is determined by the characteristics of the rotor of the motor 10. The characteristics of the rotor include, for example, the winding resistance value of the rotor and the self-inductance of the rotor. FIG. 5 shows a time constant τ4 with respect to the step response of the first d-axis command current Id4 * at times t1 to t2.

指令値算出部31は、極数切替期間TCにおいて相電圧及び相電流のピーク値の上昇を防止するために、図4(f)に示すように、時刻t1において、第2指令2次磁束φ8*を0に向かって減少させ始める。指令値算出部31は、第2指令2次磁束φ8*を徐々に減少させる。これにより、第2d軸指令電流Id8*が0に向かって徐々に減少し、図4(e)に示すように第2d軸電流Id8rも0に向かって徐々に減少する。   In order to prevent the peak value of the phase voltage and phase current from increasing in the pole number switching period TC, the command value calculation unit 31 performs the second command secondary magnetic flux φ8 at time t1, as shown in FIG. * Decrease toward 0. The command value calculation unit 31 gradually decreases the second command secondary magnetic flux φ8 *. As a result, the second d-axis command current Id8 * gradually decreases toward 0, and the second d-axis current Id8r also decreases gradually toward 0 as shown in FIG. 4 (e).

本実施形態において、指令値算出部31は、切替前極数である8極に対応するモータ10における1次遅れ要素の時定数τ8と同等の応答性で、第2指令2次磁束φ8*及び第2d軸指令電流Id8*を徐々に減少させる。これにより、第2指令トルクT8*を減少させ始める時刻t2までに、第2の2次磁束φ8rを適切に立ち下げることができる。また、第2d軸指令電流Id8*を徐々に減少させることにより、第2の2次磁束φ8rを緩やかに減少させることができ、第2q軸電流Iq8rの変動を抑制できる。なお、時定数τ8は、モータ10のロータの特性により定まる。図6には、第2d軸指令電流Id8*のステップ応答に対する時定数τ8を時刻t1〜t2で示す。   In the present embodiment, the command value calculation unit 31 has the same responsiveness as the time constant τ8 of the primary delay element in the motor 10 corresponding to the 8-pole number before switching, and the second command secondary magnetic flux φ8 * and The second d-axis command current Id8 * is gradually decreased. Thus, the second secondary magnetic flux φ8r can be appropriately lowered by time t2 when the second command torque T8 * starts to decrease. Further, by gradually reducing the second d-axis command current Id8 *, the second secondary magnetic flux φ8r can be gradually reduced, and the fluctuation of the second q-axis current Iq8r can be suppressed. The time constant τ8 is determined by the characteristics of the rotor of the motor 10. FIG. 6 shows the time constant τ8 for the step response of the second d-axis command current Id8 * at times t1 to t2.

図4において、時刻t1〜t2の時間は、切替後極数である4極に対応する時定数τ4に設定されている。これにより、極数切替期間TCにおける相電圧及び相電流の低減効果を高めることができる。   In FIG. 4, the time from t1 to t2 is set to the time constant τ4 corresponding to the four poles that are the number of poles after switching. Thereby, the reduction effect of the phase voltage and phase current in pole number switching period TC can be heightened.

指令値算出部31は、時刻t1〜t2において、切替前極数に対応する第2q軸指令電流Iq8*を、第2トルク制御部33eにより算出された第2q軸指令電流Iq8*に対して増加させる。これにより、時刻t1からの第2の2次磁束φ8rの減少に伴うトルク低下分を補償することができる。なお、第2の2次磁束φ8rの減少変化は、第2d軸電流Id8rの減少変化に対して遅れて発生するため、第2d軸電流Id8rの減少分に対して第2q軸電流Iq8rの増加分は小さい。このため、第2q軸電流Iq8rを増加させたとしても、相電流及び相電圧のピーク値は大きく変動しない。   The command value calculation unit 31 increases the second q-axis command current Iq8 * corresponding to the number of poles before switching from the second q-axis command current Iq8 * calculated by the second torque control unit 33e at time t1 to t2. Let As a result, it is possible to compensate for the torque decrease associated with the decrease in the second secondary magnetic flux φ8r from time t1. In addition, since the decrease change of the second secondary magnetic flux φ8r is delayed with respect to the decrease change of the second d-axis current Id8r, the increase amount of the second q-axis current Iq8r with respect to the decrease amount of the second d-axis current Id8r. Is small. For this reason, even if the second q-axis current Iq8r is increased, the peak values of the phase current and the phase voltage do not vary greatly.

8極から4極に切り替えられる場合の指令値算出部31の上述した処理は、4極から8極に切り替えられる場合にも同様に適用できる。この場合、指令値算出部31は、時刻t1〜t2において、切替前極数に対応する第1q軸指令電流Iq4*を、第1トルク制御部32eにより算出された第1q軸指令電流Iq4*に対して増加させればよい。   The above-described processing of the command value calculation unit 31 when switching from 8 poles to 4 poles can be similarly applied when switching from 4 poles to 8 poles. In this case, the command value calculation unit 31 changes the first q-axis command current Iq4 * corresponding to the number of poles before switching to the first q-axis command current Iq4 * calculated by the first torque control unit 32e at time t1 to t2. In contrast, it may be increased.

続いて、本実施形態と比較するための比較技術について、図7を用いて説明する。図7には、8極から4極に切り替えられる場合を示す。図7に示す比較技術では、極数切替期間TCの開始タイミングt1で、図7(c)に示す第1の2次磁束φ4rを立ち上げるために、図7(b)に示すように第1d軸電流Id4rがステップ状に立ち上げられる。そして、4極に対応するモータ10のトルクが第1指令トルクT4*に追従するように第1q軸電流Iq4rが徐々に増加させられる。ここで比較技術では、第1d軸電流Id4rをステップ状に立ち上げるために第1d軸電圧が急峻に立ち上げられるため、図7(h)に示すように、モータ10で発生する相電圧のピーク値が、図4(h)に示す相電圧のピーク値よりも大きくなってしまう。   Subsequently, a comparison technique for comparison with the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows a case where switching from 8 poles to 4 poles is performed. In the comparative technique shown in FIG. 7, in order to start up the first secondary magnetic flux φ4r shown in FIG. 7C at the start timing t1 of the pole number switching period TC, the first d as shown in FIG. The shaft current Id4r is raised stepwise. Then, the first q-axis current Iq4r is gradually increased so that the torque of the motor 10 corresponding to the four poles follows the first command torque T4 *. Here, in the comparative technique, since the first d-axis voltage rises steeply in order to raise the first d-axis current Id4r stepwise, the peak of the phase voltage generated in the motor 10 as shown in FIG. The value becomes larger than the peak value of the phase voltage shown in FIG.

また、第1d軸電流Id4rがステップ状に立ち上げるため、図8に示すように、比較技術は本実施形態よりも相電流のピーク値が大きくなってしまう。なお図8は、8極から4極への切替時における比較技術及び本実施形態のそれぞれシミュレーション結果を示す。図8のトルク波形を示す欄のTrrは、モータ10の実際のトルクを示す。また、図8の比較技術のt1は、先の図7の時刻t1に対応しており、図8の本実施形態のt1,t2は、先の図4の時刻t1,t2に対応している。   Further, since the first d-axis current Id4r rises in a step shape, the peak value of the phase current is larger in the comparative technique than in the present embodiment as shown in FIG. FIG. 8 shows the simulation results of the comparative technique and this embodiment when switching from 8 poles to 4 poles. Trr in the column showing the torque waveform in FIG. 8 indicates the actual torque of the motor 10. 8 corresponds to the time t1 in FIG. 7, and t1 and t2 in the present embodiment in FIG. 8 correspond to the times t1 and t2 in FIG. .

図8に示すように、本実施形態によれば、比較技術と比較して、第1d軸電流Id4rの上昇変化を緩やかにすることができ、相電流及び相電圧のピーク値を低減できる。   As shown in FIG. 8, according to the present embodiment, the increase in the first d-axis current Id4r can be moderated and the peak values of the phase current and the phase voltage can be reduced as compared with the comparative technique.

ちなみに本実施形態では、先の図1に示すように、システムは表示部50を備えている。表示部50は、例えばナビゲーション装置のディスプレイである。制御装置30は、現時点が極数切替期間内であることを表示部50に表示させる処理を行う。これにより、車両のユーザは、モータ10の極数が切替途中であることを把握できる。また制御装置30は、モータ10の現在の極数が4極及び8極のいずれであるかを表示部に表示させる処理を行う。これにより、ユーザは、モータ10の現在の極数を把握することができる。   Incidentally, in the present embodiment, the system includes a display unit 50 as shown in FIG. The display unit 50 is a display of a navigation device, for example. The control device 30 performs a process of displaying on the display unit 50 that the current time is within the pole number switching period. Thereby, the user of the vehicle can grasp that the number of poles of the motor 10 is being switched. Moreover, the control apparatus 30 performs the process which displays on the display part whether the present pole number of the motor 10 is 4 poles or 8 poles. Thereby, the user can grasp | ascertain the present pole number of the motor 10. FIG.

以上説明した本実施形態では、極数切替期間TCの開始タイミングに先立ち、切替後励磁電流が増加させられる。これにより、切替後極数に対応するd軸電流を急上昇させる必要がなくなる。その結果、モータ10で発生する相電圧及び相電流のピーク値を低減することができる。また、極数切替期間TCの開始タイミングに先立ち、切替前励磁電流が減少させられる。これにより、極数切替期間TCの開始タイミングまでに相電圧及び相電流のピーク値を下げることができる。その結果、極数切替期間TCにおいてモータ10で発生する相電圧及び相電流のピーク値を低減することができる。   In the present embodiment described above, the post-switching excitation current is increased prior to the start timing of the pole number switching period TC. This eliminates the need to rapidly increase the d-axis current corresponding to the number of poles after switching. As a result, the peak value of the phase voltage and phase current generated in the motor 10 can be reduced. Prior to the start timing of the pole number switching period TC, the excitation current before switching is reduced. Thereby, the peak value of a phase voltage and a phase current can be lowered by the start timing of the pole number switching period TC. As a result, the peak values of the phase voltage and phase current generated in the motor 10 in the pole number switching period TC can be reduced.

また本実施形態によれば、モータ10の負荷状態にかかわらず、極数を切り替えることができる。このため、モータ10の負荷状態が高負荷状態である場合であっても、合計指令トルクTr*を低下させることなく極数を切り替えることができる。   According to the present embodiment, the number of poles can be switched regardless of the load state of the motor 10. For this reason, even when the load state of the motor 10 is a high load state, the number of poles can be switched without reducing the total command torque Tr *.

(第2実施形態)
以下、第2実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図9に示すように、制御装置30のトルク制御方法が、すべり角周波数を用いた方法に変更されている。なお図9において、先の図3に示した構成と同一の構成については、便宜上、同一の符号を付している。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 9, the torque control method of the control device 30 is changed to a method using a slip angular frequency. In FIG. 9, the same components as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals for the sake of convenience.

制御装置30は、指令値算出部36を備えている。指令値算出部36は、取得した合計指令トルクTr*と、機械角周波数ωrとに基づいて、第1d軸指令電流Id4*、第1q軸指令電流Iq4*、第2d軸指令電流Id8*、第2q軸指令電流Iq8*、4極に対応したすべり角周波数である第1のすべり角周波数ωs4、及び8極に対応したすべり角周波数である第2のすべり角周波数ωs8を算出する。指令値算出部36は、第1d軸指令電流Id4*及び第1q軸指令電流Iq4*から定まる4極に対応するモータ10のトルクと、第2d軸指令電流Id8*及び第2q軸指令電流Iq8*から定まる8極に対応するモータ10のトルクとの加算値が合計指令トルクTr*となるように、第1d軸指令電流Id4*、第1q軸指令電流Iq4*、第2d軸指令電流Id8*及び第2q軸指令電流Iq8*を算出する。   The control device 30 includes a command value calculation unit 36. The command value calculation unit 36, based on the acquired total command torque Tr * and the mechanical angular frequency ωr, the first d-axis command current Id4 *, the first q-axis command current Iq4 *, the second d-axis command current Id8 *, the first A first slip angular frequency ωs4 that is a slip angular frequency corresponding to 2q-axis command current Iq8 * and 4 poles, and a second slip angular frequency ωs8 that is a slip angular frequency corresponding to 8 poles are calculated. The command value calculation unit 36 includes the torque of the motor 10 corresponding to four poles determined from the first d-axis command current Id4 * and the first q-axis command current Iq4 *, the second d-axis command current Id8 *, and the second q-axis command current Iq8 *. The first d-axis command current Id4 *, the first q-axis command current Iq4 *, the second d-axis command current Id8 *, and the added value with the torque of the motor 10 corresponding to the eight poles determined from The second q-axis command current Iq8 * is calculated.

4極制御部32について説明する。第1加算部32hは、第1周波数算出部32aにより算出された第1の電気角周波数ω4rに、指令値算出部36により算出された第1のすべり角周波数ωs4を加算して出力する。   The 4-pole control unit 32 will be described. The first adder 32h adds the first slip angular frequency ωs4 calculated by the command value calculator 36 to the first electrical angular frequency ω4r calculated by the first frequency calculator 32a, and outputs the result.

第1角度算出部32iは、第1加算部32hの出力値を積分することにより、第1の電気角θ4を算出する。算出された第1の電気角θ4は、第1dq変換部32c及び座標変換部34に入力される。   The first angle calculator 32i calculates the first electrical angle θ4 by integrating the output value of the first adder 32h. The calculated first electrical angle θ4 is input to the first dq converter 32c and the coordinate converter 34.

8極制御部33について説明する。第2加算部33hは、第2周波数算出部33aにより算出された第2の電気角周波数ω8rに、指令値算出部36により算出された第2のすべり角周波数ωs8を加算して出力する。   The 8-pole control unit 33 will be described. The second adder 33h adds the second slip angular frequency ωs8 calculated by the command value calculator 36 to the second electrical angular frequency ω8r calculated by the second frequency calculator 33a, and outputs the result.

第2角度算出部33iは、第2加算部33hの出力値を積分することにより、第2の電気角θ8を算出する。算出された第2の電気角θ8は、第2dq変換部33c及び座標変換部34に入力される。   The second angle calculation unit 33i calculates the second electrical angle θ8 by integrating the output value of the second addition unit 33h. The calculated second electrical angle θ8 is input to the second dq converter 33c and the coordinate converter 34.

続いて、本実施形態に係る極数切替時の処理について、8極から4極への切替時を例にして説明する。   Next, the processing at the time of switching the number of poles according to the present embodiment will be described by taking the case of switching from 8 poles to 4 poles as an example.

本実施形態において、指令値算出部36は、極数切替期間TCの開始タイミングに先立ち、第1指令2次磁束φ4*に代えて、第1d軸指令電流Id4*を0から増加させ始める。指令値算出部36は、第1d軸指令電流Id4*を徐々に増加させる。   In the present embodiment, the command value calculation unit 36 starts increasing the first d-axis command current Id4 * from 0 instead of the first command secondary magnetic flux φ4 * prior to the start timing of the pole number switching period TC. The command value calculation unit 36 gradually increases the first d-axis command current Id4 *.

指令値算出部36は、極数切替期間TCの開始タイミングに先立ち、第2指令2次磁束φ8*に代えて、第2d軸指令電流Id8*を0に向かって減少させ始める。指令値算出部36は、第2d軸指令電流Id8*を徐々に減少させる。   Prior to the start timing of the pole number switching period TC, the command value calculation unit 36 starts to decrease the second d-axis command current Id8 * toward 0 instead of the second command secondary magnetic flux φ8 *. The command value calculation unit 36 gradually decreases the second d-axis command current Id8 *.

以上説明した本実施形態によれば、上記第1実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。   According to the present embodiment described above, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

(第3実施形態)
以下、第3実施形態について、上記第1実施形態との相違点を中心に図面を参照しつつ説明する。本実施形態では、図10に示すように、巻線群の数に対応した2つの3相インバータ26A,26Bがシステムに備えられている。なお図10において、先の図1に示した構成と同一及び対応する構成には、便宜上、同一の符号を付している。また図10では、表示部50の図示を省略している。
(Third embodiment)
Hereinafter, the third embodiment will be described with reference to the drawings with a focus on differences from the first embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the system includes two three-phase inverters 26A and 26B corresponding to the number of winding groups. In FIG. 10, the same or corresponding components as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals for the sake of convenience. In FIG. 10, the display unit 50 is not shown.

第1インバータ26Aは、A相上,下アームスイッチSAp,SAn、B相上,下アームスイッチSBp,SBn、及びC相上,下アームスイッチSCp,SCnを備えている。第2インバータ26Bは、D相上,下アームスイッチSDp,SDn、E相上,下アームスイッチSEp,SEn、及びF相上,下アームスイッチSFp,SFnを備えている。   The first inverter 26A includes an A phase upper and lower arm switches SAp and SAn, a B phase upper and lower arm switches SBp and SBn, and a C phase upper and lower arm switches SCp and SCn. The second inverter 26B includes D-phase upper and lower arm switches SDp and SDn, E-phase upper and lower arm switches SEp and SEn, and F-phase upper and lower arm switches SFp and SFn.

以上説明した本実施形態によれば、上記第1実施形態の効果と同様の効果を得ることができる。   According to the present embodiment described above, it is possible to obtain the same effect as that of the first embodiment.

(その他の実施形態)
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施してもよい。
(Other embodiments)
Each of the above embodiments may be modified as follows.

・極数切替期間の開始タイミングに先立ち、切替後励磁電流を増加させる処理と、切替前励磁電流を減少させる処理とのうち、いずれかのみが実施されてもよい。この場合であっても、上記各実施形態の効果に準じた効果を得ることはできる。   Prior to the start timing of the pole number switching period, only one of the process of increasing the excitation current after switching and the process of decreasing the excitation current before switching may be performed. Even in this case, it is possible to obtain the effects according to the effects of the above embodiments.

・励磁電流を徐々に増加及び減少させる手法としては、図11に実線に示す手法に限らない。例えば、図11に一点鎖線にて示すように変化させてもよいし、図11に破線にて示すようにランプ状に変化させてもよい。なお図11には、第1d軸指令電流Id4*を増加させる場合を例示した。   The method for gradually increasing and decreasing the excitation current is not limited to the method shown by the solid line in FIG. For example, it may be changed as shown by a one-dot chain line in FIG. 11, or may be changed into a ramp shape as shown by a broken line in FIG. FIG. 11 illustrates the case where the first d-axis command current Id4 * is increased.

また、励磁電流を徐々に変化させる手法としては、図11に示したように連続的に変化させる手法に限らず、段階的に変化させる手法であってもよい。   Further, the method of gradually changing the excitation current is not limited to the method of changing continuously as shown in FIG. 11, and may be a method of changing stepwise.

・極数切替期間の開始タイミングに先立ち、切替後励磁電流を変化させる手法としては、徐々に変化させる手法に限らず、ステップ状に変化させる手法であってもよい。   -Prior to the start timing of the pole number switching period, the method of changing the excitation current after switching is not limited to the method of gradually changing, and may be a method of changing in a stepped manner.

・モータとしては、4相以上のものが用いられてもよい。また、ステータ巻線は、3組以上ステータに設けられていてもよい。なお、この場合、インバータの相数は、「ステータ巻線の組数n」×「モータの相数m」とされればよい。インバータは、この相数分の上,下アームスイッチの組を備えることとなる。   -A motor having four or more phases may be used. Further, three or more sets of stator windings may be provided on the stator. In this case, the number of phases of the inverter may be “number of sets of stator windings n” × “number of phases of motor m”. The inverter includes a set of upper and lower arm switches corresponding to the number of phases.

・Aを2以上の偶数とする場合、モータの切り替え可能は極数の組は、A極及び「n×A」極の組であればよい。このため、極数の組としては、4極及び8極の組に限らず、例えばn=2の場合において、2極及び4極の組、又は8極及び16極の組であってもよい。   When A is an even number of 2 or more, the number of poles that can be switched between the motors may be a pair of A poles and “n × A” poles. For this reason, the number of poles is not limited to a group of 4 and 8 poles. For example, when n = 2, a group of 2 and 4 poles, or a group of 8 and 16 poles may be used. .

・モータの切り替え可能な極数としては、2つに限らず、3つ以上であってもよい。例えば、4極、8極及び16極のいずれかに切り替え可能なモータの場合、4極及び8極のうち一方から他方への切替時と、8極及び16極のうち一方から他方への切替時とにおいて、極数切替期間の開始タイミングに先立ち、切替後励磁電流を増加させる処理と、切替前励磁電流を減少させる処理とを適用できる。   -The number of poles to which the motor can be switched is not limited to two and may be three or more. For example, in the case of a motor that can be switched to any of 4 poles, 8 poles, and 16 poles, when switching from one of the 4 poles and 8 poles to the other, and from one to the other of the 8 poles and 16 poles In some cases, a process for increasing the post-switching excitation current and a process for decreasing the pre-switching excitation current can be applied prior to the start timing of the pole number switching period.

・モータとしては、車載主機として用いられるものに限らず、例えば車載補機として用いられるものであってもよい。また、モータ及びインバータが備えられるシステムとしては、車両に搭載されるものに限らない。   The motor is not limited to the one used as the in-vehicle main machine, but may be used as, for example, the in-vehicle auxiliary machine. Further, the system provided with the motor and the inverter is not limited to the one mounted on the vehicle.

10…モータ、20…インバータ、30…制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor, 20 ... Inverter, 30 ... Control apparatus.

Claims (10)

極数を切替可能な電動機(10)と、前記電動機に電気的に接続されたインバータ(20;26A,26B)と、を備えるシステムに適用され、
3以上の整数をmとし、2以上の整数をnとする場合において、前記電動機は、m相のステータ巻線(12A〜12F)をn組有し、
Aを2以上の偶数とする場合において、A極とn×A極とのうち、一方が切替前極数として定義され、他方が切替後極数として定義されており、
前記切替前極数に対応する前記電動機のトルクである切替前トルクを切替前指令トルクに制御して、かつ、前記切替後極数に対応する前記電動機のトルクである切替後トルクを切替後指令トルクに制御すべく、前記インバータを操作するインバータ操作部(32〜35)と、
極数切替期間において、前記切替前指令トルクを0に向かって徐々に減少させて、かつ、前記切替後指令トルクを0よりも大きい値に向かって徐々に増加させる切替部(31;36)と、を備え、
前記切替前極数に対応した前記電動機の2次磁束が切替前2次磁束として定義され、前記切替前2次磁束を生じさせるために前記電動機に流れる電流が切替前励磁電流として定義され、前記切替後極数に対応した前記電動機の2次磁束が切替後2次磁束として定義され、前記切替後2次磁束を生じさせるために前記電動機に流れる電流が切替後励磁電流として定義されており、
前記切替部は、前記極数切替期間の開始タイミングに先立ち、前記切替後励磁電流を増加させる処理、及び前記切替前励磁電流を減少させる処理のうち少なくとも一方の処理を行う極数切替電動機の制御装置。
Applied to a system comprising an electric motor (10) capable of switching the number of poles, and an inverter (20; 26A, 26B) electrically connected to the electric motor,
In the case where m is an integer of 3 or more and n is an integer of 2 or more, the electric motor has n sets of m-phase stator windings (12A to 12F),
In the case where A is an even number of 2 or more, one of the A pole and the n × A pole is defined as the number of poles before switching, and the other is defined as the number of poles after switching,
The pre-switching torque, which is the torque of the motor corresponding to the pre-switching pole number, is controlled to the pre-switching command torque, and the post-switching torque, which is the torque of the motor corresponding to the post-switching pole number, is An inverter operation unit (32 to 35) for operating the inverter to control the torque;
A switching unit (31; 36) for gradually decreasing the pre-switching command torque toward 0 and gradually increasing the post-switching command torque toward a value larger than 0 in the pole number switching period; With
A secondary magnetic flux of the motor corresponding to the number of poles before switching is defined as a secondary magnetic flux before switching, and a current flowing through the motor to generate the secondary magnetic flux before switching is defined as an excitation current before switching, The secondary magnetic flux of the electric motor corresponding to the number of poles after switching is defined as secondary magnetic flux after switching, and the current flowing through the motor to generate the secondary magnetic flux after switching is defined as post-switching excitation current,
Prior to the start timing of the pole number switching period, the switching unit controls the pole number switching motor that performs at least one of a process of increasing the post-switching excitation current and a process of decreasing the pre-switching excitation current. apparatus.
前記切替部は、前記極数切替期間の開始タイミングに先立ち、前記切替後2次磁束を増加させる処理を行う請求項1に記載の極数切替電動機の制御装置。   2. The control apparatus for a pole number switching motor according to claim 1, wherein the switching unit performs a process of increasing a secondary magnetic flux after the switching before the start timing of the pole number switching period. 前記切替部は、前記極数切替期間の開始タイミングに先立ち、前記切替後2次磁束を徐々に増加させる処理を行う請求項2に記載の極数切替電動機の制御装置。   3. The control device for a pole number switching motor according to claim 2, wherein the switching unit performs a process of gradually increasing the secondary magnetic flux after the switching before the start timing of the pole number switching period. 前記切替部は、前記切替後極数に対応する前記電動機における2次時定数と同等の応答性で前記切替後2次磁束を徐々に増加させる処理を行う請求項3に記載の極数切替電動機の制御装置。   The pole switching motor according to claim 3, wherein the switching unit performs a process of gradually increasing the secondary magnetic flux after switching with a response equivalent to a secondary time constant in the motor corresponding to the number of poles after switching. Control device. 前記切替部は、前記極数切替期間の開始タイミングに先立ち、前記切替前2次磁束を減少させる処理を行う請求項1〜4のいずれか1項に記載の極数切替電動機の制御装置。   The control device for a pole number switching motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the switching unit performs a process of reducing the secondary magnetic flux before switching before the start timing of the pole number switching period. 前記切替部は、前記極数切替期間の開始タイミングに先立ち、前記切替前2次磁束を徐々に減少させる処理を行う請求項5に記載の極数切替電動機の制御装置。   6. The control device for a pole number switching motor according to claim 5, wherein the switching unit performs a process of gradually reducing the secondary magnetic flux before switching before the start timing of the pole number switching period. 前記切替部は、前記切替前極数に対応する前記電動機における2次時定数と同等の応答性で前記切替前2次磁束を徐々に減少させる処理を行う請求項6に記載の極数切替電動機の制御装置。   The pole number switching motor according to claim 6, wherein the switching unit performs a process of gradually decreasing the secondary magnetic flux before switching with a response equivalent to a secondary time constant in the motor corresponding to the number of poles before switching. Control device. 前記切替部は、前記極数切替期間の開始タイミングに先立ち、前記切替前2次磁束を減少させるとともに、前記切替前指令トルクに対応する前記電動機に流すトルク電流を増加させる処理を行う請求項5〜7のいずれか1項に記載の極数切替電動機の制御装置。   The switching unit performs a process of decreasing a secondary magnetic flux before switching and increasing a torque current flowing through the motor corresponding to the pre-switching command torque prior to a start timing of the pole number switching period. The control apparatus of the pole number switching motor of any one of -7. 前記切替部は、前記電動機の合計指令トルクを取得し、前記極数切替期間において、前記切替前指令トルクと前記切替後指令トルクとの合計値が取得した前記合計指令トルクとなるように前記切替前指令トルク及び前記切替後指令トルクを設定し、
前記切替部は、前記極数切替期間において、前記切替前指令トルクを前記合計指令トルクから0に向かって徐々に減少させて、かつ、前記切替後指令トルクを0から前記合計指令トルクに向かって徐々に増加させる請求項1〜8のいずれか1項に記載の極数切替電動機の制御装置。
The switching unit acquires a total command torque of the electric motor, and the switching is performed so that a total value of the pre-switching command torque and the post-switching command torque becomes the acquired total command torque in the pole number switching period. Set the pre-command torque and the post-switch command torque,
The switching unit gradually decreases the pre-switching command torque from the total command torque toward 0 and the post-switching command torque from 0 toward the total command torque during the pole number switching period. The control device for a pole number switching motor according to any one of claims 1 to 8, which is gradually increased.
前記切替部は、前記極数切替期間の開始タイミングから、前記切替後極数に対応する前記電動機の2次時定数だけ前のタイミングにおいて、前記切替後励磁電流を増加させる処理、及び前記切替前励磁電流を減少させる処理のうち少なくとも一方の処理を開始する請求項1〜9のいずれか1項に記載の極数切替電動機の制御装置。   The switching unit is configured to increase the post-switching excitation current at a timing prior to the pole number switching period by a secondary time constant of the motor corresponding to the post-switching pole number, and before the switching The control device for a pole number switching motor according to any one of claims 1 to 9, wherein at least one of the processes for reducing the excitation current is started.
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