JP2018143055A - Motor drive device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress variation in output torque of a motor due to disturbance, while preventing rapid change in the output torque of the motor when switching between a rectangular-wave control mode and another control mode.SOLUTION: When an inverter is controlled in a rectangular-wave control mode, an average value of torque outputted from a motor is calculated based on a current in each phase of the motor as well as a rotational angle of the motor detected by a rotational angle detection sensor. Then, a torque variation amount of the motor is calculated with the use of a rotational speed of the motor calculated based on input/output power inputted into/outputted from a power storage device as well as the rotational angle detected by the rotational angle detection sensor. Output torque of the motor is estimated by using the average value and the torque variation amount. With the use of the output torque thus estimated, the inverter is controlled such that it may be driven at target torque.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本発明は、モータ駆動装置に関し、詳しくは、インバータと、回転角検出センサと、制御装置とを備えるモータ駆動装置に関する。   The present invention relates to a motor drive device, and more particularly, to a motor drive device including an inverter, a rotation angle detection sensor, and a control device.

従来、この種のモータ駆動装置としては、モータ駆動すると共にバッテリと電力をやりとりするインバータと、モータの回転角を検出する回転角検出センサと、を備えるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。この装置では、モータが目標トルクで駆動されるように矩形波制御モードを含む複数の制御モードでインバータを制御している。そして、矩形波制御モードでインバータを制御するときには、モータの各相電流と回転角検出センサにより検出されたモータの回転角とを用いてd軸電流とq軸電流とを演算し、演算したd軸電流とq軸電流とトルク演算マップとを用いてモータの出力トルクを推定する。そして、モータの出力トルクの推定値とモータのトルク指令との差が値0となるように矩形波電圧の電圧位相を調整することにより、インバータを制御している。   2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of motor drive device, a device including an inverter that drives a motor and exchanges electric power with a battery, and a rotation angle detection sensor that detects a rotation angle of the motor has been proposed (for example, Patent Documents). 1). In this apparatus, the inverter is controlled in a plurality of control modes including a rectangular wave control mode so that the motor is driven with the target torque. When the inverter is controlled in the rectangular wave control mode, the d-axis current and the q-axis current are calculated using each phase current of the motor and the rotation angle of the motor detected by the rotation angle detection sensor, and the calculated d The output torque of the motor is estimated using the shaft current, the q-axis current, and the torque calculation map. Then, the inverter is controlled by adjusting the voltage phase of the rectangular wave voltage so that the difference between the estimated value of the output torque of the motor and the torque command of the motor becomes 0.

特開2007−159368号公報JP 2007-159368 A

上述のモータ駆動装置では、矩形波制御モードでインバータを制御する際に、外乱によりモータの回転数が変化すると、回転角検出センサの検出遅れによって、モータの出力トルクの推定値の位相と実際にモータから出力されている実トルクの位相とが大きくずれることがある。出力トルクの推定値の位相と実トルクの位相とが大きくずれた状態で、出力トルクの推定値とトルク指令との差が値0となるように矩形波電圧の電圧位相を調整すると、制御応答が振動的になって、モータの回転数や出力トルクに上述した変化より短い周期の変動が生じる。こうした変動を抑制する手法として、回転角検出センサからの検出力を用いずにバッテリに入出力されるバッテリパワーの変動からモータの出力トルクを推定する手法が考えられる。しかしながら、一般に、矩形波制御モードとは異なる他の制御モードでは、状態量としてモータの各相電流とモータの回転角とを用いて演算したd軸電流とq軸電流とを用いてインバータを制御していることから、矩形波制御モードにおいて他の制御モードとは異なる状態量であるバッテリパワーを用いてモータの出力トルクを推定すると、モータの出力トルクの推定値が矩形波制御モードと他の制御モードとで異なる値となる。そのため、矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際に、モータからの出力トルクが急変してしまう。   In the motor drive device described above, when controlling the inverter in the rectangular wave control mode, if the rotation speed of the motor changes due to disturbance, the phase of the estimated value of the output torque of the motor is actually detected due to the detection delay of the rotation angle detection sensor. The phase of the actual torque output from the motor may deviate greatly. If the voltage phase of the rectangular wave voltage is adjusted so that the difference between the estimated value of the output torque and the torque command is 0 while the phase of the estimated value of the output torque and the phase of the actual torque are greatly shifted, the control response Becomes vibration, and fluctuations in the cycle shorter than the above-described changes occur in the rotation speed and output torque of the motor. As a technique for suppressing such fluctuations, a technique for estimating the motor output torque from fluctuations in battery power input / output to / from the battery without using the detection force from the rotation angle detection sensor is conceivable. However, in general, in another control mode different from the rectangular wave control mode, the inverter is controlled using a d-axis current and a q-axis current calculated using each phase current of the motor and the rotation angle of the motor as state quantities. Therefore, when the output torque of the motor is estimated using the battery power that is a state quantity different from that in the other control modes in the rectangular wave control mode, the estimated value of the motor output torque is different from that in the rectangular wave control mode. The value differs depending on the control mode. Therefore, when the control mode is switched between the rectangular wave control mode and another control mode, the output torque from the motor changes suddenly.

本発明のモータ駆動装置は、矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際にモータの出力トルクが急変することを抑制すると共に、外乱に起因するモータの出力トルクの変動を抑制することを主目的とする。   The motor drive device according to the present invention suppresses a sudden change in the output torque of the motor when the control mode is switched between the rectangular wave control mode and another control mode, and changes in the output torque of the motor due to a disturbance. The main purpose is to suppress this.

本発明のモータ駆動装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。   The motor driving apparatus of the present invention employs the following means in order to achieve the main object described above.

本発明のモータ駆動装置は、
モータを駆動すると共に蓄電装置と電力をやり取りするインバータと、
前記モータの回転角を検出する回転角検出センサと、
前記モータが目標トルクで駆動されるように矩形波制御モードを含む複数の制御モードで前記インバータを制御する制御装置と、
を備えるモータ駆動装置であって、
前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御するときには、前記モータの各相の電流と前記回転角検出センサにより検出された前記モータの回転角とを用いて前記モータから出力されているトルクの平均値を演算し、前記蓄電装置に入出力される入出力パワーと前記回転角検出センサにより検出された回転角を用いて演算される前記モータの回転数とを用いて前記モータのトルク変動量を演算し、前記平均値と前記トルク変動量とを用いて前記モータの出力トルクを推定し、前記推定した出力トルクを用いて前記モータが前記目標トルクで駆動するように前記インバータを制御する、
ことを要旨とする。
The motor drive device of the present invention is
An inverter that drives the motor and exchanges power with the power storage device;
A rotation angle detection sensor for detecting a rotation angle of the motor;
A control device for controlling the inverter in a plurality of control modes including a rectangular wave control mode so that the motor is driven with a target torque;
A motor drive device comprising:
When the control device controls the inverter in the rectangular wave control mode, it is output from the motor using the current of each phase of the motor and the rotation angle of the motor detected by the rotation angle detection sensor. The average value of the torque is calculated, and the input / output power input / output to / from the power storage device and the rotation speed of the motor calculated using the rotation angle detected by the rotation angle detection sensor are used. A torque fluctuation amount is calculated, an output torque of the motor is estimated using the average value and the torque fluctuation amount, and the inverter is driven so that the motor is driven with the target torque using the estimated output torque. Control,
This is the gist.

この本発明のモータ駆動装置では、矩形波制御モードでインバータを制御するときには、モータの各相の電流と回転角検出センサにより検出されたモータの回転角とを用いてモータから出力されているトルクの平均値を演算し、蓄電装置に入出力される入出力パワーと回転角検出センサにより検出された回転角を用いて演算されるモータの回転数とを用いてモータのトルク変動量を演算し、平均値とトルク変動量とを用いてモータの出力トルクを推定し、推定した出力トルクを用いてモータが目標トルクで駆動するようにインバータを制御する。矩形波制御モードでインバータを制御する際に、外乱によりモータの回転数に変動が生じると、回転角検出センサの検出遅れによって、回転角検出センサにより検出されたモータの回転角に誤差が生じる。モータの回転数は、回転角検出センサにより検出された回転角を用いて演算されるが、検出した回転角の誤差が演算したモータの回転数に与える影響は小さい。そのため、回転角検出センサにより検出された回転角の誤差が生じても、入出力パワーと回転角検出センサにより検出された回転角を用いて演算されるモータの回転数とを用いて演算されるモータのトルク変動量は、実際のモータのトルク変動量に近い値となる。したがって、演算したトルクの平均値とトルク変動量とを用いてモータの出力トルクを推定し、推定した出力トルクを用いてモータが目標トルクで駆動するようにインバータを制御することにより、推定した出力トルクの位相と実際にモータから出力されるトルクとの位相のずれを抑制することができ、インバータを制御する際の制御応答が振動的になることを抑制することができる。これにより、外乱に起因するモータの出力トルクの変動を抑制することができる。一般に、矩形波制御モードと異なる制御モードでは、状態量としてモータの各相の電流と回転角検出センサにより検出されたモータの回転角とを用いてモータから出力されているトルクの推定値を演算して、演算した推定値を用いてインバータを制御する。矩形波制御モードでインバータを制御するときには、モータから出力されているトルクの平均値を、他の制御モードと同一の状態量であるモータの各相の電流と回転角検出センサにより検出されたモータの回転角とを用いて演算するから、矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際のモータからの出力トルクの急変を抑制することができる。よって、矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際にモータの出力トルクが急変することを抑制すると共に、外乱に起因するモータの出力トルクの変動を抑制することができる。   In the motor driving device of the present invention, when the inverter is controlled in the rectangular wave control mode, the torque output from the motor using the current of each phase of the motor and the rotation angle of the motor detected by the rotation angle detection sensor. The motor torque fluctuation amount is calculated using the input / output power input / output to / from the power storage device and the motor rotation speed calculated using the rotation angle detected by the rotation angle detection sensor. Then, the output torque of the motor is estimated using the average value and the torque fluctuation amount, and the inverter is controlled using the estimated output torque so that the motor is driven with the target torque. When controlling the inverter in the rectangular wave control mode, if the motor rotation speed varies due to disturbance, an error occurs in the rotation angle of the motor detected by the rotation angle detection sensor due to the detection delay of the rotation angle detection sensor. The rotational speed of the motor is calculated using the rotational angle detected by the rotational angle detection sensor, but the error of the detected rotational angle has little influence on the calculated rotational speed of the motor. Therefore, even if an error occurs in the rotation angle detected by the rotation angle detection sensor, the calculation is performed using the input / output power and the rotation speed of the motor calculated using the rotation angle detected by the rotation angle detection sensor. The torque fluctuation amount of the motor is close to the actual torque fluctuation amount of the motor. Therefore, the estimated output is obtained by estimating the output torque of the motor using the calculated average value of torque and the amount of torque fluctuation, and controlling the inverter so that the motor is driven at the target torque using the estimated output torque. The shift in phase between the torque phase and the torque actually output from the motor can be suppressed, and the control response when controlling the inverter can be suppressed from becoming vibrational. Thereby, the fluctuation | variation of the output torque of the motor resulting from a disturbance can be suppressed. In general, in a control mode different from the rectangular wave control mode, the estimated value of torque output from the motor is calculated using the current of each phase of the motor as the state quantity and the rotation angle of the motor detected by the rotation angle detection sensor. Then, the inverter is controlled using the calculated estimated value. When controlling the inverter in the rectangular wave control mode, the average value of the torque output from the motor is obtained by detecting the current of each phase of the motor, which is the same state quantity as in the other control modes, and the rotation angle detection sensor. Therefore, a sudden change in output torque from the motor when the control mode is switched between the rectangular wave control mode and another control mode can be suppressed. Therefore, when the control mode is switched between the rectangular wave control mode and another control mode, it is possible to suppress a sudden change in the output torque of the motor and to suppress a fluctuation in the output torque of the motor due to a disturbance. .

こうした本発明のモータ駆動装置において、前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御する場合において、前記演算されたモータの回転数の変動量が所定変動量以上であるときに、前記平均値を演算し、前記トルク変動量を演算し、前記平均値に前記トルク変動量を加えたトルクを前記モータの出力トルクと推定し、前記推定した出力トルクを用いて前記モータが前記目標トルクで駆動するように前記インバータを制御してもよい。ここで、「所定変動量」は、モータの回転数が外乱により変動したか否かを判定するための閾値である。こうすれば、モータの回転数が外乱により変動したときに、モータの出力トルクの変動を抑制することができる。   In such a motor drive device of the present invention, when the control device controls the inverter in the rectangular wave control mode, when the calculated fluctuation amount of the rotation speed of the motor is a predetermined fluctuation amount or more, An average value is calculated, the torque fluctuation amount is calculated, a torque obtained by adding the torque fluctuation amount to the average value is estimated as an output torque of the motor, and the motor uses the estimated output torque to cause the motor to output the target torque. The inverter may be controlled so as to be driven by Here, the “predetermined fluctuation amount” is a threshold value for determining whether the rotation speed of the motor has fluctuated due to disturbance. In this way, fluctuations in the output torque of the motor can be suppressed when the rotational speed of the motor fluctuates due to disturbance.

また、本発明のモータ駆動装置において、前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御する場合において、前記モータの回転数の変動量が所定変動量以上であり、且つ、前記モータの各相の電流と前記回転角検出センサにより検出された前記モータの回転角とを用いて演算される推定出力トルクの変動量が所定トルク変動量以上であるときに、前記トルク平均値を演算し、前記トルク変動量を演算し、前記トルク平均値に前記トルク変動量を加えたトルクを前記モータの出力トルクと推定し、前記推定した出力トルクを用いて前記モータが前記目標トルクで駆動するように前記インバータを制御してもよい。ここで、「所定トルク変動量」は、実際に推定出力トルクが変動しているか否かを判定するための閾値である。こうすれば、モータの回転数が外乱により変動しており且つ推定出力トルクが変動しているとき、すなわち、モータの回転数が外乱により変動していることに起因して推定出力トルクの変動しているときに、モータの出力トルクの変動を抑制することができる。   In the motor drive device of the present invention, when the control device controls the inverter in the rectangular wave control mode, the fluctuation amount of the rotation speed of the motor is equal to or greater than a predetermined fluctuation amount, and the motor When the fluctuation amount of the estimated output torque calculated using the current of each phase and the rotation angle of the motor detected by the rotation angle detection sensor is equal to or larger than a predetermined torque fluctuation amount, the torque average value is calculated. The torque fluctuation amount is calculated, the torque obtained by adding the torque fluctuation amount to the torque average value is estimated as the output torque of the motor, and the motor is driven by the target torque using the estimated output torque. The inverter may be controlled. Here, the “predetermined torque fluctuation amount” is a threshold value for determining whether or not the estimated output torque is actually fluctuating. In this way, when the rotational speed of the motor fluctuates due to disturbance and the estimated output torque fluctuates, that is, the estimated output torque fluctuates due to the fluctuation of the motor rotational speed due to the disturbance. When the motor is running, fluctuations in the output torque of the motor can be suppressed.

さらに、本発明のモータ駆動装置において、前記複数の制御モードは、前記矩形波制御モードと、PWM制御モードと、を含んでいてもよい。この場合において、前記PWM制御モードは、前記モータの各相の電流と前記回転角とを用いて演算したd軸の電流とq軸の電流とを用いて前記インバータを制御してもよい。   Furthermore, in the motor drive device of the present invention, the plurality of control modes may include the rectangular wave control mode and a PWM control mode. In this case, in the PWM control mode, the inverter may be controlled using a d-axis current and a q-axis current calculated using the current of each phase of the motor and the rotation angle.

そして、本発明のモータ駆動装置において、前記インバータは、昇圧コンバータを介して前記蓄電装置と電力をやり取りしていてもよい。   In the motor drive device of the present invention, the inverter may exchange power with the power storage device via a boost converter.

また、本発明のモータ駆動装置において、前記モータと前記バッテリと共に車両に搭載され、前記モータは、回転軸が前記車軸に連結された駆動軸に接続されており、前記制御装置は、前記演算された入出力パワーに前記駆動軸に接続された装置の共振周波数帯内の周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ処理を施した値を前記モータの回転数で除して第2推定出力トルクを演算し、前記第2推定出力トルクから前記第2推定出力トルクの平均値を減じたものを前記トルク変動量として演算してもよい。   Further, in the motor drive device according to the present invention, the motor and the battery are mounted on a vehicle, the motor is connected to a drive shaft having a rotation shaft connected to the axle, and the control device performs the calculation. A second estimated output torque is calculated by dividing a value obtained by performing a band-pass filter process for extracting a frequency component within a resonance frequency band of the device connected to the drive shaft to the input / output power by the number of rotations of the motor. A value obtained by subtracting an average value of the second estimated output torque from the second estimated output torque may be calculated as the torque fluctuation amount.

本発明の一実施例としてのモータ駆動装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。It is a block diagram which shows the outline of a structure of the electric vehicle 20 carrying the motor drive device as one Example of this invention. モータ32の回転数Nm,トルク指令Tm*とインバータ34の制御モードMdとの関係の一例を説明するための説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an example of a relationship between a rotational speed Nm of a motor 32, a torque command Tm *, and a control mode Md of an inverter 34. 電気自動車20において、矩形波制御モードでのインバータ34の制御を説明するためのブロック図である。FIG. 4 is a block diagram for explaining control of inverter 34 in a rectangular wave control mode in electric vehicle 20. 電子制御ユニット50により実行される補正後トルク設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing an example of a corrected torque setting process routine executed by the electronic control unit 50. d軸,q軸の電流Id,Iqとモータ32から出力されるトルクとの関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the electric currents Id and Iq of d axis | shaft and q axis | shaft, and the torque output from the motor 32. FIG. モータ32の回転数Nmが外乱により変動したときの推定出力トルクTrq1とモータ32から実際に出力されている実トルクTmrとの時間変化の一例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows an example of a time change of the estimation output torque Trq1 when the rotation speed Nm of the motor 32 is fluctuated by disturbance, and the actual torque Tmr actually output from the motor 32. 推定出力トルクTrq1を補正後トルクTrqとして矩形制御フィードバック演算したときの電圧位相指令θp*と、実際に出力されている実トルクTrを補正後トルクTrqとして矩形制御フィードバック演算したときの電圧位相指令θprと、の時間変化の一例を示す説明図である。Voltage phase command θp * when rectangular control feedback calculation is performed using estimated output torque Trq1 as corrected torque Trq, and voltage phase command θpr when rectangular control feedback calculation is performed using actual torque Tr actually output as corrected torque Trq It is explanatory drawing which shows an example of a time change.

次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。   Next, the form for implementing this invention is demonstrated using an Example.

図1は、本発明の一実施例としてのモータ駆動装置を搭載する電気自動車20の構成の概略を示す構成図である。実施例の電気自動車20は、図示するように、モータ32と、インバータ34と、バッテリ36と、昇圧コンバータ40と、電子制御ユニット50と、を備える。   FIG. 1 is a configuration diagram showing an outline of the configuration of an electric vehicle 20 equipped with a motor drive device as an embodiment of the present invention. The electric vehicle 20 according to the embodiment includes a motor 32, an inverter 34, a battery 36, a boost converter 40, and an electronic control unit 50, as illustrated.

モータ32は、同期発電電動機として構成されており、永久磁石が埋め込まれた回転子と、三相コイルが巻回された固定子と、を備える。このモータ32の回転子は、駆動輪22a,22bにデファレンシャルギヤ24を介して連結された駆動軸26に接続されている。   The motor 32 is configured as a synchronous generator motor, and includes a rotor in which a permanent magnet is embedded and a stator around which a three-phase coil is wound. The rotor of the motor 32 is connected to a drive shaft 26 that is coupled to the drive wheels 22a and 22b via a differential gear 24.

インバータ34は、モータ32に接続されると共に高電圧系電力ライン42を介して昇圧コンバータ40に接続されている。このインバータ34は、6つのトランジスタT11〜T16と、6つのダイオードD11〜D16と、を有する。トランジスタT11〜T16は、それぞれ高電圧系電力ライン42の正極母線と負極母線とに対してソース側とシンク側になるように2個ずつペアで配置されている。6つのダイオードD11〜D16は、それぞれトランジスタT11〜T16に逆方向に並列接続されている。トランジスタT11〜T16の対となるトランジスタ同士の接続点の各々には、モータ32の三相コイル(U相,V相,W相)の各々が接続されている。したがって、インバータ34に電圧が作用しているときに、電子制御ユニット50によって、対となるトランジスタT11〜T16のオン時間の割合が調節されることにより、三相コイルに回転磁界が形成され、モータ32が回転駆動される。高電圧系電力ライン42の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ46が取り付けられている。   Inverter 34 is connected to motor 32 and connected to boost converter 40 via high-voltage power line 42. The inverter 34 includes six transistors T11 to T16 and six diodes D11 to D16. Two transistors T11 to T16 are arranged in pairs so as to be on the source side and the sink side with respect to the positive electrode bus and the negative electrode bus of the high voltage power line 42, respectively. The six diodes D11 to D16 are respectively connected in parallel to the transistors T11 to T16 in the reverse direction. Each of the three-phase coils (U-phase, V-phase, W-phase) of the motor 32 is connected to each connection point between the transistors T11 to T16 as a pair. Therefore, when a voltage is applied to the inverter 34, the electronic control unit 50 adjusts the ratio of the on-time of the paired transistors T11 to T16, so that a rotating magnetic field is formed in the three-phase coil, and the motor 32 is rotationally driven. A smoothing capacitor 46 is attached to the positive and negative buses of the high voltage system power line 42.

バッテリ36は、例えばリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池として構成されており、低電圧系電力ライン44を介して昇圧コンバータ40に接続されている。低電圧系電力ライン44の正極母線と負極母線とには、平滑用のコンデンサ48が取り付けられている。   The battery 36 is configured as, for example, a lithium ion secondary battery or a nickel hydride secondary battery, and is connected to the boost converter 40 via the low voltage system power line 44. A smoothing capacitor 48 is attached to the positive and negative buses of the low voltage system power line 44.

昇圧コンバータ40は、インバータ34が接続された高電圧系電力ライン42とバッテリ36が接続された低電圧系電力ライン44とに接続されている。この昇圧コンバータ40は、2つのトランジスタT31,T32と、2つのダイオードD31,D32と、リアクトルLと、を有する。トランジスタT31は、高電圧系電力ライン42の正極母線に接続されている。トランジスタT32は、トランジスタT31と、高電圧系電力ライン42および低電圧系電力ライン44の負極母線と、に接続されている。2つのダイオードD31,D32は、それぞれ、トランジスタT31,T32に逆方向に並列接続されている。リアクトルLは、トランジスタT31,T32同士の接続点と、低電圧系電力ライン44の正極母線と、に接続されている。昇圧コンバータ40は、電子制御ユニット50によって、トランジスタT31,T32のオン時間の割合が調節されることにより、低電圧系電力ライン44の電力を昇圧して高電圧系電力ライン42に供給したり、高電圧系電力ライン42の電力を降圧して低電圧系電力ライン44に供給したりする。   Boost converter 40 is connected to high voltage power line 42 to which inverter 34 is connected and low voltage power line 44 to which battery 36 is connected. Boost converter 40 includes two transistors T31 and T32, two diodes D31 and D32, and a reactor L. The transistor T31 is connected to the positive bus of the high voltage system power line 42. The transistor T32 is connected to the transistor T31 and the negative buses of the high voltage system power line 42 and the low voltage system power line 44. The two diodes D31 and D32 are respectively connected in parallel to the transistors T31 and T32 in the reverse direction. The reactor L is connected to a connection point between the transistors T31 and T32 and a positive bus of the low voltage system power line 44. The step-up converter 40 adjusts the on-time ratio of the transistors T31 and T32 by the electronic control unit 50 to boost the power of the low voltage system power line 44 and supply it to the high voltage system power line 42. The power of the high voltage system power line 42 is stepped down and supplied to the low voltage system power line 44.

電子制御ユニット50は、CPU52を中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、CPU52の他に、処理プログラムを記憶するROM54やデータを一時的に記憶するRAM56,入出力ポートを備える。   The electronic control unit 50 is configured as a microprocessor centered on the CPU 52, and includes a ROM 54 for storing a processing program, a RAM 56 for temporarily storing data, and an input / output port in addition to the CPU 52.

電子制御ユニット50には、各種センサからの信号が入力ポートを介して入力されている。電子制御ユニット50に入力される信号としては、例えば、モータ32の回転子の回転角(回転位置)を検出する回転角検出センサ(例えば、レゾルバと、レゾルバからの信号をデジタル値に変換するR/Dコンバータとを備える周知の回転角検出センサ)32aからのモータ32の回転子の回転角θmや、モータ32の各相に流れる電流を検出する電流センサ32u,32vからのモータ32に流れる相電流Iu,Ivを挙げることができる。また、バッテリ36の端子間に取り付けられた電圧センサ36aからの電圧Vbや、バッテリ36の出力端子に取り付けられた電流センサ36bからの電流Ibも挙げることができる。さらに、コンデンサ46の端子間に取り付けられた電圧センサ46aからのコンデンサ46(高電圧系電力ライン42)の電圧VHや、コンデンサ48の端子間に取り付けられた電圧センサ48aからのコンデンサ48(低電圧系電力ライン44)の電圧VLも挙げることができる。加えて、イグニッションスイッチ60からのイグニッション信号や、シフトレバー61の操作位置を検出するシフトポジションセンサ62からのシフトポジションSPも挙げることができる。また、アクセルペダル63の踏み込み量を検出するアクセルペダルポジションセンサ64からのアクセル開度Accや、ブレーキペダル65の踏み込み量を検出するブレーキペダルポジションセンサ66からのブレーキペダルポジションBP,車速センサ68からの車速Vも挙げることができる。   Signals from various sensors are input to the electronic control unit 50 via input ports. As a signal input to the electronic control unit 50, for example, a rotation angle detection sensor that detects the rotation angle (rotation position) of the rotor of the motor 32 (for example, a resolver and an R that converts a signal from the resolver into a digital value). (A known rotation angle detection sensor provided with a / D converter) a rotation angle θm of the rotor of the motor 32 from the motor 32a, and a phase flowing to the motor 32 from the current sensors 32u and 32v for detecting a current flowing in each phase of the motor 32. Currents Iu and Iv can be given. Moreover, the voltage Vb from the voltage sensor 36a attached between the terminals of the battery 36 and the current Ib from the current sensor 36b attached to the output terminal of the battery 36 can also be mentioned. Furthermore, the voltage VH of the capacitor 46 (high voltage system power line 42) from the voltage sensor 46a attached between the terminals of the capacitor 46, and the capacitor 48 (low voltage from the voltage sensor 48a attached between the terminals of the capacitor 48). The voltage VL of the system power line 44) can also be mentioned. In addition, the ignition signal from the ignition switch 60 and the shift position SP from the shift position sensor 62 that detects the operation position of the shift lever 61 can also be cited. Further, the accelerator opening Acc from the accelerator pedal position sensor 64 that detects the depression amount of the accelerator pedal 63, the brake pedal position BP from the brake pedal position sensor 66 that detects the depression amount of the brake pedal 65, and the vehicle speed sensor 68 The vehicle speed V can also be mentioned.

電子制御ユニット50からは、各種制御信号が出力ポートを介して出力されている。電子制御ユニット50から出力される信号としては、例えば、インバータ34のトランジスタT11〜T16へのスイッチング制御信号や、昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32へのスイッチング制御信号を挙げることができる。電子制御ユニット50は、回転角検出センサ32aからのモータ32の回転子の回転位置θmに基づいてモータ32の電気角θeや回転数Nmを演算している。また、電子制御ユニット50は、電流センサ36bからのバッテリ36の電流Ibの積算値に基づいてバッテリ36の蓄電割合SOCを演算している。ここで、蓄電割合SOCは、バッテリ36の全容量に対するバッテリ36から放電可能な電力の容量の割合である。   Various control signals are output from the electronic control unit 50 through an output port. Examples of the signal output from the electronic control unit 50 include a switching control signal to the transistors T11 to T16 of the inverter 34 and a switching control signal to the transistors T31 and T32 of the boost converter 40. The electronic control unit 50 calculates the electrical angle θe and the rotational speed Nm of the motor 32 based on the rotational position θm of the rotor of the motor 32 from the rotational angle detection sensor 32a. Further, the electronic control unit 50 calculates the storage ratio SOC of the battery 36 based on the integrated value of the current Ib of the battery 36 from the current sensor 36b. Here, the storage ratio SOC is the ratio of the capacity of power that can be discharged from the battery 36 to the total capacity of the battery 36.

こうして構成された実施例の電気自動車20では、電子制御ユニット50は、以下の走行制御を行なう。走行制御では、アクセル開度Accと車速Vとに基づいて駆動軸26に要求される要求トルクTd*を設定し、設定した要求トルクTd*をモータ32のトルク指令Tm*に設定し、モータ32がトルク指令Tm*で駆動されるようにインバータ34のトランジスタT11〜T16のスイッチング制御を行なう。また、モータ32をトルク指令Tm*で駆動できるように高電圧系電力ライン42の目標電圧VH*を設定し、高電圧系電力ライン42の電圧VHが目標電圧VH*となるように昇圧コンバータ40のトランジスタT31,T32のスイッチング制御を行なう。   In the electric vehicle 20 of the embodiment thus configured, the electronic control unit 50 performs the following traveling control. In the travel control, the required torque Td * required for the drive shaft 26 is set based on the accelerator opening Acc and the vehicle speed V, the set required torque Td * is set as the torque command Tm * of the motor 32, and the motor 32 Is controlled by the torque command Tm * to perform switching control of the transistors T11 to T16 of the inverter 34. Further, the target voltage VH * of the high voltage system power line 42 is set so that the motor 32 can be driven with the torque command Tm *, and the boost converter 40 is set so that the voltage VH of the high voltage system power line 42 becomes the target voltage VH *. The transistors T31 and T32 are controlled to be switched.

ここで、インバータ34の制御について説明する。実施例では、インバータ34については、モータ32の目標動作点(トルク指令Tm*および回転数Nm)に基づいて、正弦波PWM(パルス幅変調)制御モード,過変調PWM制御モード,矩形波制御モードのうちの何れかを制御モードMdとして制御するものとした。ここで、正弦波PWM制御モードは、擬似的な三相交流電圧がモータ32に印加(供給)されるようにインバータ34を制御する制御モードであり、過変調PWM制御モードは、過変調電圧がモータ32に印加されるようにインバータ34を制御する制御モードであり、矩形波制御モードは、矩形波電圧がモータ32に印加されるようにインバータ34を制御する制御モードである。図2は、モータ32の回転数Nm,トルク指令Tm*とインバータ34の制御モードMdとの関係の一例を説明するための説明図である。インバータ34の制御モードMdは、図示するように、モータ32の回転数Nmやトルク指令Tm*が小さい側から大きい側に向けて正弦波PWM制御モード,過変調PWM制御モード,矩形波制御モードとなるように定められる。   Here, the control of the inverter 34 will be described. In the embodiment, for the inverter 34, a sine wave PWM (pulse width modulation) control mode, an overmodulation PWM control mode, a rectangular wave control mode, based on the target operating point (torque command Tm * and rotation speed Nm) of the motor 32. Any one of these is controlled as the control mode Md. Here, the sine wave PWM control mode is a control mode in which the inverter 34 is controlled so that a pseudo three-phase AC voltage is applied (supplied) to the motor 32. The overmodulation PWM control mode has an overmodulation voltage. The rectangular wave control mode is a control mode in which the inverter 34 is controlled so that a rectangular wave voltage is applied to the motor 32. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an example of the relationship between the rotational speed Nm of the motor 32, the torque command Tm *, and the control mode Md of the inverter 34. As shown in the figure, the control mode Md of the inverter 34 includes a sine wave PWM control mode, an overmodulation PWM control mode, and a rectangular wave control mode from the side where the rotational speed Nm of the motor 32 and the torque command Tm * are small to the large side. It is determined to be.

正弦波PWM制御モードや過変調PWM制御モードでは、電子制御ユニット50は、まず、モータ32の各相(U相,V相,W相)に流れる電流の総和が値0であるとして、電流センサ22u,22vによって検出されたモータ32の相電流Iu,Ivと、回転角検出センサ32aによって検出されたモータ32の回転子の回転角θmに基づいて演算された電気角θeと,を用いて、U相,V相の相電流Iu,Ivをd軸,q軸の電流Id,Iqに座標変換(3相−2相変換)する。続いて、トルク指令Tm*と予め定めたマップとからd−q座標系におけるd軸,q軸の電流指令Id*,Iq*を設定する。次に、d軸,q軸の電流指令Id*,Iq*とd軸,q軸の電流Id,Iqとの差分ΔId,ΔIqとに基づくフィードバック項としてd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を演算する。そして、モータ32の電気角θeを用いてd軸,q軸の電圧指令Vd*,Vq*を各相の電圧指令Vu*,Vv*,Vw*に座標変換(2相−3相変換)し、この電圧指令Vu*,Vv*,Vwと搬送波電圧との比較によってトランジスタT11〜T16のPWM信号を生成して、このPWM信号を用いてトランジスタT11〜T16のスイッチング制御を行なう。   In the sine wave PWM control mode and the overmodulation PWM control mode, the electronic control unit 50 first determines that the sum of currents flowing in the respective phases (U phase, V phase, W phase) of the motor 32 is 0, and is a current sensor. Using the phase currents Iu, Iv of the motor 32 detected by 22u, 22v and the electrical angle θe calculated based on the rotation angle θm of the rotor of the motor 32 detected by the rotation angle detection sensor 32a, U-phase and V-phase phase currents Iu and Iv are coordinate-converted into d-axis and q-axis currents Id and Iq (three-phase to two-phase conversion). Subsequently, current commands Id * and Iq * for the d and q axes in the dq coordinate system are set from the torque command Tm * and a predetermined map. Next, the d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Dq are used as feedback terms based on the differences ΔId and ΔIq between the d-axis and q-axis current commands Id * and Iq * and the d-axis and q-axis currents Id and Iq, respectively. Vq * is calculated. Then, using the electrical angle θe of the motor 32, the d-axis and q-axis voltage commands Vd * and Vq * are coordinate-converted into the voltage commands Vu *, Vv * and Vw * for each phase (2-phase to 3-phase conversion). The PWM signals of the transistors T11 to T16 are generated by comparing the voltage commands Vu *, Vv *, Vw and the carrier voltage, and the switching control of the transistors T11 to T16 is performed using this PWM signal.

次に、こうして構成された実施例の電気自動車20の動作、特に、矩形波制御モードでインバータ34を制御する際の動作について説明する。図3は、電気自動車20において、矩形波制御モードでのインバータ34の制御を説明するためのブロック図である。   Next, the operation of the electric vehicle 20 of the embodiment configured as described above, particularly the operation when controlling the inverter 34 in the rectangular wave control mode will be described. FIG. 3 is a block diagram for explaining the control of the inverter 34 in the rectangular wave control mode in the electric vehicle 20.

矩形波制御モードでは、電子制御ユニット50は、図示するように、まず、正弦波PWM制御モードや過変調PWM制御モードと同一の処理で、U相,V相の相電流Iu,Ivをd軸,q軸の電流Id,Iqに座標変換(3相−2相変換)する。続いて、d軸,q軸の電流Id,Iqに基づいて、モータ32から出力されていると推定される推定出力トルクTrq1を設定する(推定出力トルク設定)。そして、モータ32の各相(U相,V相,W相)に流れる電流の総和が値0であるとして、推定出力トルクTrq1と電流センサ32u,32bにより検出されたU相,V相の相電流Iu,Ivと電圧センサ36aからの電圧Vbと電流センサ36bからの電流Ibとモータ32の回転数Nmとを用いて補正後トルクTrqを設定する。補正後トルクTrqの設定については後述する。そして、補正後トルクTrqをモータ32の出力トルクとして推定して、補正後トルクTrqとトルク指令Tm*との差分が打ち消されるように、電圧位相指令θp*を計算する(矩形制御フィードバック演算)。こうして電圧位相指令θp*を計算すると、電圧位相指令θp*に基づく矩形波電圧がモータ32に印加されるように矩形波信号Vu,Vv,Vwを生成して、生成した矩形波信号Vu,Vv,Vwをインバータ34に出力する(スイッチングパターン出力)。そして、形波信号Vu,Vv,Vwを用いてインバータ34のトランジスタT11〜T16のスイッチング制御を行なう。電子制御ユニット50は、こうした一連の処理を所定時間Tc毎(例えば、数msec毎など)に実行する。   In the rectangular wave control mode, as shown in the figure, the electronic control unit 50 first converts the U-phase and V-phase currents Iu and Iv into the d-axis by the same processing as in the sine wave PWM control mode and overmodulation PWM control mode. , And q-axis currents Id and Iq are converted into coordinates (three-phase to two-phase conversion). Subsequently, the estimated output torque Trq1 estimated to be output from the motor 32 is set based on the d-axis and q-axis currents Id and Iq (estimated output torque setting). Then, assuming that the sum of the currents flowing in the respective phases (U phase, V phase, W phase) of the motor 32 is 0, the estimated output torque Trq1 and the phases of the U phase and V phase detected by the current sensors 32u, 32b The corrected torque Trq is set using the currents Iu and Iv, the voltage Vb from the voltage sensor 36a, the current Ib from the current sensor 36b, and the rotational speed Nm of the motor 32. The setting of the corrected torque Trq will be described later. Then, the corrected torque Trq is estimated as the output torque of the motor 32, and the voltage phase command θp * is calculated so that the difference between the corrected torque Trq and the torque command Tm * is canceled (rectangular control feedback calculation). When the voltage phase command θp * is thus calculated, the rectangular wave signals Vu, Vv, Vw are generated so that the rectangular wave voltage based on the voltage phase command θp * is applied to the motor 32, and the generated rectangular wave signals Vu, Vv are generated. , Vw are output to the inverter 34 (switching pattern output). Then, switching control of the transistors T11 to T16 of the inverter 34 is performed using the waveform signals Vu, Vv, and Vw. The electronic control unit 50 executes such a series of processes every predetermined time Tc (for example, every several msec).

次に、補正後トルクTrqの設定について説明する。図4は、電子制御ユニット50により実行される補正後トルク設定処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。本ルーチンが実行されると、電子制御ユニット50は、U相,V相の相電流Iu,Ivとバッテリ36の電圧Vb,電流Ibとモータ32の回転数Nmと回転角θmとを入力する処理を実行する(ステップS100)。相電流Iu,Ivは、電流センサ22u,22vで検出されたものを入力している。電圧Vbは、バッテリ36の端子間に取り付けられた電圧センサ36aにより検出されたものを入力している。電流Ibは、バッテリ36の出力端子に取り付けられた電流センサ36bにより検出されたものを入力している。回転数Nmは、モータ32の回転子の回転角θmに基づいて演算したものを入力している。回転角θmは、回転角検出センサ32aにより検出されたものを入力している。   Next, the setting of the corrected torque Trq will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an example of a corrected torque setting process routine executed by the electronic control unit 50. When this routine is executed, the electronic control unit 50 inputs the U-phase and V-phase phase currents Iu and Iv, the voltage Vb and current Ib of the battery 36, the rotational speed Nm of the motor 32, and the rotational angle θm. Is executed (step S100). As the phase currents Iu and Iv, those detected by the current sensors 22u and 22v are input. The voltage Vb is input as detected by a voltage sensor 36a attached between the terminals of the battery 36. The current Ib is input as detected by a current sensor 36b attached to the output terminal of the battery 36. As the rotation speed Nm, a value calculated based on the rotation angle θm of the rotor of the motor 32 is input. The rotation angle θm is input as detected by the rotation angle detection sensor 32a.

次に、d軸,q軸の電流Id,Iqに基づいて、モータ32から出力されていると推定される推定出力トルクTrq1を設定する(ステップS110)。この処理は、上述の推定出力トルク設定に対応する処理である。推定出力トルクTrq1の設定は、d軸,q軸の電流Id,Iqとモータ32から出力されるトルクとの関係を実験や解析などで定めてマップとして記憶しておき、d軸,q軸の電流Id,Iqが与えられたときに対応するトルクを推定出力トルクTrq1に設定する。図5は、d軸,q軸の電流Id,Iqとモータ32から出力されるトルクとの関係を示す説明図である。   Next, the estimated output torque Trq1 estimated to be output from the motor 32 is set based on the d-axis and q-axis currents Id and Iq (step S110). This process is a process corresponding to the above-described estimated output torque setting. The estimated output torque Trq1 is set by determining the relationship between the d-axis and q-axis currents Id and Iq and the torque output from the motor 32 by experiment or analysis and storing it as a map. The torque corresponding to when the currents Id and Iq are given is set to the estimated output torque Trq1. FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the d-axis and q-axis currents Id and Iq and the torque output from the motor 32.

続いて、ステップS120〜S150の処理を実行して、モータ32から実際に出力されているトルクの平均値(トルク平均値)Trq1_avと、トルク平均値Trq1_avからの変動量(トルク変動量)ΔTrq2を演算する。トルク変動量ΔTrq2の演算は、バッテリパワーPbとモータ32の回転数Nmとを用いて行なわれる。最初に、バッテリ36に入出力されるバッテリパワーPbを演算する(ステップS120)。バッテリパワーPbは、電圧Vbに電流Ibを乗じて演算する。   Subsequently, the processes of steps S120 to S150 are executed, and the average value (torque average value) Trq1_av of the torque actually output from the motor 32 and the fluctuation amount (torque fluctuation amount) ΔTrq2 from the torque average value Trq1_av are obtained. Calculate. The calculation of the torque fluctuation amount ΔTrq2 is performed using the battery power Pb and the rotational speed Nm of the motor 32. First, the battery power Pb input / output to / from the battery 36 is calculated (step S120). Battery power Pb is calculated by multiplying voltage Vb by current Ib.

続いて、バッテリパワーPbとモータ32の回転数Nmとを用いて、モータ32から出力されているトルクの推定値である推定出力トルクTrq2を演算する(ステップS130)。推定出力トルクTrq2の演算は、バッテリパワーPbに含まれる周波数成分のうち駆動軸26に接続される駆動系(モータ32や駆動輪22a,22b,デファレンシャルギヤ24など)の共振周波数の成分のみを抽出するようにバッテリパワーPbにバンドパス処理を施した値Pb_fitをモータ32の回転数Nmで除して演算される。バッテリパワーPbには、インバータ34や昇圧コンバータ40のスイッチングの周波数成分など様々な周波数成分が含まれる。値Pb_fitを用いて推定出力トルクTrq2を設定することにより、バッテリパワーPbに含まれる周波数成分のうち、駆動軸26に接続される駆動系の共振周波数の成分のみを抽出することができる。ここで、バッテリパワーPbは、回転角検出センサ32aにより検出された回転角θを用いずに演算されるから、回転角検出センサ32aの検出遅れの影響を受けない。回転数Nmは、回転角検出センサ32aにより検出された回転角θmを用いて演算されるが、外乱によりモータ32の回転数が変化したことによって回転角検出センサ32aの検出遅れが生じても、回転数Nmと実際のモータ32の回転数とは大きく乖離しないことが知られている。このように、回転角検出センサ32aの検出遅れの影響を受けないバッテリパワーPbと、回転角検出センサ32aの検出遅れから受ける影響が小さい回転数Nmとを用いて推定出力トルクTrq2を演算するから、推定出力トルクTrq2は、回転角検出センサ32aの検出遅れから受ける影響が小さい値となる。   Subsequently, an estimated output torque Trq2, which is an estimated value of the torque output from the motor 32, is calculated using the battery power Pb and the rotation speed Nm of the motor 32 (step S130). The calculation of the estimated output torque Trq2 extracts only the resonance frequency component of the drive system (motor 32, drive wheels 22a, 22b, differential gear 24, etc.) connected to the drive shaft 26 from the frequency components included in the battery power Pb. Thus, the value Pb_fit obtained by subjecting the battery power Pb to bandpass processing is divided by the number of revolutions Nm of the motor 32 to calculate. The battery power Pb includes various frequency components such as switching frequency components of the inverter 34 and the boost converter 40. By setting the estimated output torque Trq2 using the value Pb_fit, only the component of the resonance frequency of the drive system connected to the drive shaft 26 can be extracted from the frequency components included in the battery power Pb. Here, since the battery power Pb is calculated without using the rotation angle θ detected by the rotation angle detection sensor 32a, the battery power Pb is not affected by the detection delay of the rotation angle detection sensor 32a. The rotation speed Nm is calculated using the rotation angle θm detected by the rotation angle detection sensor 32a. Even if a detection delay of the rotation angle detection sensor 32a occurs due to a change in the rotation speed of the motor 32 due to disturbance, It is known that the rotational speed Nm and the actual rotational speed of the motor 32 do not greatly deviate. Thus, the estimated output torque Trq2 is calculated using the battery power Pb that is not affected by the detection delay of the rotation angle detection sensor 32a and the rotation speed Nm that is less affected by the detection delay of the rotation angle detection sensor 32a. The estimated output torque Trq2 is a value that is less affected by the detection delay of the rotation angle detection sensor 32a.

こうして推定出力トルクTrq2を演算したら、次式(1),(2)を用いて推定出力トルクTrq1,Trq2の平均値であるトルク平均値Trq1_av,Trq2_avを演算する(ステップS140)。式(1),(2)中、「Trq1_N」,「Trq2_N」は、本ルーチンをN(Nは値1以上の実数)回目に実行したときにステップS110,S130の処理で設定または演算された推定出力トルクTrq1,Trq2である。また、値Nthは、次式(3)を用いて演算される。式(3)中、「ωe」は、モータ32を含む駆動系のねじれ振動の共振周波数である。駆動系としては、モータ32の回転軸が車両の駆動軸に接続されるときには、駆動軸に接続される駆動系(モータや駆動輪,デファレンシャルギヤなど)を挙げることができる。なお、「N」は、本ルーチンの繰り返し回数が値Nthになったときに値0にリセットされる。   When the estimated output torque Trq2 is thus calculated, torque average values Trq1_av and Trq2_av, which are average values of the estimated output torques Trq1 and Trq2, are calculated using the following equations (1) and (2) (step S140). In formulas (1) and (2), “Trq1_N” and “Trq2_N” are set or calculated in the processing of steps S110 and S130 when this routine is executed N times (N is a real number greater than or equal to 1). Estimated output torque Trq1, Trq2. The value Nth is calculated using the following equation (3). In Expression (3), “ωe” is the resonance frequency of the torsional vibration of the drive system including the motor 32. Examples of the drive system include a drive system (motor, drive wheel, differential gear, etc.) connected to the drive shaft when the rotating shaft of the motor 32 is connected to the drive shaft of the vehicle. “N” is reset to 0 when the number of repetitions of this routine reaches the value Nth.

Figure 2018143055
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Figure 2018143055
Figure 2018143055

Nth=(1/ωe)/Tc・・・(3)   Nth = (1 / ωe) / Tc (3)

次に、推定出力トルクTrq2からトルク平均値Trq_2を減じてトルク変動量ΔTrq2を演算する(ステップS150)。推定出力トルクTrq2が、回転角検出センサ32aの検出遅れから受ける影響が小さい値であるから、トルク変動量ΔTrq2も回転角検出センサ32aの検出遅れから受ける影響が小さい値となっている。   Next, torque fluctuation amount ΔTrq2 is calculated by subtracting torque average value Trq_2 from estimated output torque Trq2 (step S150). Since the estimated output torque Trq2 is a value that is less affected by the detection delay of the rotation angle detection sensor 32a, the torque fluctuation amount ΔTrq2 is also a value that is less affected by the detection delay of the rotation angle detection sensor 32a.

こうしてトルク平均値Trq1_avとトルク変動量ΔTrq2を演算すると、回転数Nm2の変動量ΔNmが所定変動量dNmrefを超えているか否かを判定する(ステップS160)。変動量ΔNmは、ステップS100の処理で入力されたモータ32の回転数Nmから前回本ルーチンを実行したときにステップS100の処理で入力された回転数Nmを減じることにより演算される。所定変動量dNmrefは、外乱によりモータ32の回転数Nmに変動が生じている否かを判定するための閾値であり、例えば、50rpm,100rpm,150rpmなどに設定される。   When the torque average value Trq1_av and the torque fluctuation amount ΔTrq2 are thus calculated, it is determined whether or not the fluctuation amount ΔNm of the rotational speed Nm2 exceeds the predetermined fluctuation amount dNmref (step S160). The fluctuation amount ΔNm is calculated by subtracting the rotation speed Nm input in the process of step S100 when this routine was executed last time from the rotation speed Nm of the motor 32 input in the process of step S100. The predetermined fluctuation amount dNmref is a threshold value for determining whether or not the rotational speed Nm of the motor 32 is fluctuated due to disturbance, and is set to 50 rpm, 100 rpm, 150 rpm, or the like, for example.

ステップS160の処理により変動量ΔNmが所定変動量dNmref以下であると判定されたときには、モータ32の回転数Nmが変動していないと判断して、推定出力トルクTrq1を補正後トルクTrqに設定して(ステップS180)、本ルーチンを終了する。こうした補正後トルクTrqを設定すると、補正後トルクTrqをモータ32の出力トルクとして推定して、補正後トルクTrqとトルク指令Tm*との差分が打ち消されるように、電圧位相指令θp*を計算し、電圧位相指令θp*に基づく矩形波電圧がモータ32に印加されるように矩形波信号Vu,Vv,Vwを生成する。そして、生成した矩形波信号Vu,Vv,Vwをインバータ34に出力することにより、インバータ34のトランジスタT11〜T16のスイッチング制御を行なう。このように、正弦波PWM制御モードや過変調PWM制御モードと同一の状態量(相電流Iu,Ivと回転角θm)を用いて演算されたd軸,q軸の電流Id,Iqに基づく推定出力トルクTrq1を補正後トルクTrqに設定し、補正後トルクTrqをモータ32から出力されるトルクとして推定して、インバータ34を制御することにより、正弦波PWM制御モードや過変調PWM制御モードと矩形波制御との間で制御モードを切り替える際のモータ32からの出力トルクの急変を抑制している。   If it is determined in step S160 that the variation ΔNm is equal to or less than the predetermined variation dNmref, it is determined that the rotational speed Nm of the motor 32 is not varying, and the estimated output torque Trq1 is set to the corrected torque Trq. (Step S180), and this routine ends. When such a corrected torque Trq is set, the corrected torque Trq is estimated as the output torque of the motor 32, and the voltage phase command θp * is calculated so that the difference between the corrected torque Trq and the torque command Tm * is canceled out. The rectangular wave signals Vu, Vv, and Vw are generated so that the rectangular wave voltage based on the voltage phase command θp * is applied to the motor 32. Then, by switching the generated rectangular wave signals Vu, Vv, Vw to the inverter 34, switching control of the transistors T11 to T16 of the inverter 34 is performed. Thus, estimation based on the d-axis and q-axis currents Id and Iq calculated using the same state quantities (phase currents Iu and Iv and the rotation angle θm) as in the sine wave PWM control mode and the overmodulation PWM control mode. By setting the output torque Trq1 to the corrected torque Trq, estimating the corrected torque Trq as the torque output from the motor 32, and controlling the inverter 34, the sine wave PWM control mode and the overmodulation PWM control mode are rectangular. The sudden change of the output torque from the motor 32 at the time of switching a control mode between wave control is suppressed.

ステップS160の処理で変動量ΔNmが所定変動量dNmrefを超えていると判定されたときには、モータ32の回転数Nmが変動していると判断して、続いて、トルク変動量ΔTrq1が所定トルク変動量dTrqrefを超えているか否かを判定する(ステップS170)。トルク変動量ΔTrq1は、ステップS110の処理で設定した推定出力トルクTrq1から前回本ルーチンを実行したときにステップS110の処理で設定した推定出力トルクTrq1を減じることにより演算される。所定トルク変動量dTrqrefは、実際にモータ32から出力されているトルクが変動しているか否かを判定するための閾値である。   If it is determined in step S160 that the fluctuation amount ΔNm exceeds the predetermined fluctuation amount dNmref, it is determined that the rotational speed Nm of the motor 32 is fluctuating, and then the torque fluctuation amount ΔTrq1 is changed to the predetermined torque fluctuation. It is determined whether or not the amount dTrqref is exceeded (step S170). The torque fluctuation amount ΔTrq1 is calculated by subtracting the estimated output torque Trq1 set in step S110 when the routine was executed last time from the estimated output torque Trq1 set in step S110. The predetermined torque fluctuation amount dTrqref is a threshold value for determining whether or not the torque actually output from the motor 32 is fluctuating.

ここで、ステップS130の処理で、トルク変動量ΔTrq1が所定トルク変動量dTrqrefを超えているか否かを判定する理由について説明する。図6は、外乱によりモータ32の回転数Nmが変化しているときの推定出力トルクTrq1とモータ32から実際に出力されている実トルクTmrとの時間変化の一例を示す説明図である。図中、実線は、実トルクTmrの時間変化の一例である。破線は、推定出力トルクTrq1の時間変化の一例である。回転角検出センサ32aは、応答性の良いことが望ましいが、応答性が良すぎるとノイズ耐性が低下するため、応答性が若干低下するよう構成されている。そのため、外乱によりモータ32の回転数Nmが変化すると、回転角検出センサ32aによるモータ32の回転角θmの検出遅れが生じる。こうした検出遅れが生じると、図示するように、実トルクTmrの位相に対して推定出力トルクTrq1の位相が遅くなる。そのため、推定出力トルクTrq1は、実トルクTmrが増加しモータ32の回転数Nmが増加しているときには、実トルクTmrに比して小さく演算され、実トルクTmrが減少しモータ32の回転数Nmが減少しているときには、実トルクTmrに比して大きく演算される。このように実トルクTmrと推定出力トルクTrq1との間に位相差が生じた状態で、推定出力トルクTrq1をそのまま補正後トルクTrqに設定し、補正後トルクTrqとトルク指令Tm*との差分が打ち消されるように電圧位相指令θp*を計算し、電圧位相指令θp*に基づく矩形波電圧がモータ32に印加されるように生成した矩形波信号Vu,Vv,Vwでインバータ34を制御すると、モータ32から実際に出力されるトルクがトルク指令Tm1*付近のトルクで増減し(振動し)、モータ32の回転数Nmやモータ32から出力するトルクに変動が生じる。モータ32の回転数Nmの変動は、上述したモータ32の回転数Nmの変化とは異なる要因でも生じる。実施例では、トルク変動量ΔTrq1が所定変動量dNmrefを超えているか否かを判定することにより、実際にモータ32から出力するトルクに変動が生じているか否かを判定している。こうした理由により、トルク変動量ΔTrq1が所定トルク変動量dTrqrefを超えているか否かを判定する。   Here, the reason for determining whether or not the torque fluctuation amount ΔTrq1 exceeds the predetermined torque fluctuation amount dTrqref in the process of step S130 will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of a time change between the estimated output torque Trq1 and the actual torque Tmr actually output from the motor 32 when the rotation speed Nm of the motor 32 is changed due to disturbance. In the figure, the solid line is an example of the time change of the actual torque Tmr. A broken line is an example of a time change of the estimated output torque Trq1. The rotation angle detection sensor 32a desirably has good responsiveness. However, if the responsiveness is too good, noise resistance is lowered, so that the responsiveness is slightly lowered. Therefore, when the rotation speed Nm of the motor 32 changes due to disturbance, a detection delay of the rotation angle θm of the motor 32 by the rotation angle detection sensor 32a occurs. When such a detection delay occurs, as shown in the figure, the phase of the estimated output torque Trq1 is delayed with respect to the phase of the actual torque Tmr. Therefore, the estimated output torque Trq1 is calculated smaller than the actual torque Tmr when the actual torque Tmr is increased and the rotation speed Nm of the motor 32 is increasing, and the actual torque Tmr is decreased and the rotation speed Nm of the motor 32 is decreased. When is reduced, it is calculated to be larger than the actual torque Tmr. In this way, with the phase difference between the actual torque Tmr and the estimated output torque Trq1, the estimated output torque Trq1 is set to the corrected torque Trq as it is, and the difference between the corrected torque Trq and the torque command Tm * is When the voltage phase command θp * is calculated so as to be canceled and the inverter 34 is controlled by the rectangular wave signals Vu, Vv, Vw generated so that the rectangular wave voltage based on the voltage phase command θp * is applied to the motor 32, the motor The torque actually output from the motor 32 increases or decreases (vibrates) with the torque in the vicinity of the torque command Tm1 *, and the rotational speed Nm of the motor 32 and the torque output from the motor 32 vary. The fluctuation in the rotational speed Nm of the motor 32 is caused by a factor different from the change in the rotational speed Nm of the motor 32 described above. In the embodiment, it is determined whether or not the torque actually output from the motor 32 is fluctuating by determining whether or not the torque fluctuation amount ΔTrq1 exceeds the predetermined fluctuation amount dNmref. For these reasons, it is determined whether or not the torque fluctuation amount ΔTrq1 exceeds the predetermined torque fluctuation amount dTrqref.

ステップS170の処理でトルク変動量ΔTrq1が所定トルク変動量dTrqref以下であると判定されたときには、実際にモータ32から出力しているトルクの変動が小さいため、推定出力トルクTrq1を補正後トルクTrqに設定しても差し支えないと判断して、推定出力トルクTrq1を補正後トルクTrqに設定して(ステップS180)、本ルーチンを終了する。こうして補正後トルクTrqを設定すると、補正後トルクTrqをモータ32の出力トルクとして推定して、補正後トルクTrqとトルク指令Tm*との差分が打ち消されるように、電圧位相指令θp*を計算し、電圧位相指令θp*に基づく矩形波電圧がモータ32に印加されるように矩形波信号Vu,Vv,Vwを生成する。そして、生成した矩形波信号Vu,Vv,Vwをインバータ34に出力することにより、インバータ34のトランジスタT11〜T16のスイッチング制御を行なう。こうした処理により、正弦波PWM制御モードや過変調PWM制御モードと矩形波制御との間で制御モードを切り替える際のモータ32からの出力トルクの急変を抑制している。   When it is determined in step S170 that the torque fluctuation amount ΔTrq1 is equal to or smaller than the predetermined torque fluctuation amount dTrqref, the torque output actually output from the motor 32 is small, so the estimated output torque Trq1 is changed to the corrected torque Trq. The estimated output torque Trq1 is set to the corrected torque Trq (step S180), and this routine is terminated. When the corrected torque Trq is thus set, the corrected torque Trq is estimated as the output torque of the motor 32, and the voltage phase command θp * is calculated so that the difference between the corrected torque Trq and the torque command Tm * is canceled out. The rectangular wave signals Vu, Vv, and Vw are generated so that the rectangular wave voltage based on the voltage phase command θp * is applied to the motor 32. Then, by switching the generated rectangular wave signals Vu, Vv, Vw to the inverter 34, switching control of the transistors T11 to T16 of the inverter 34 is performed. By such processing, a sudden change in the output torque from the motor 32 when the control mode is switched between the sine wave PWM control mode or the overmodulation PWM control mode and the rectangular wave control is suppressed.

ステップS170の処理でトルク変動量ΔTrq1が所定トルク変動量dTrqrefを超えていると判定されたときには、モータ32から出力しているトルクの変動が大きくなっていると判断して、トルク平均値Trq_avにトルク変動量ΔTrq2を加えたものを補正後トルクTrqに設定して(ステップS190)、本ルーチンを終了する。こうして補正後トルクTrqを設定すると、補正後トルクTrqをモータ32の出力トルクとして推定して、補正後トルクTrqとトルク指令Tm*との差分が打ち消されるように、電圧位相指令θp*を計算し、電圧位相指令θp*に基づく矩形波電圧がモータ32に印加されるように矩形波信号Vu,Vv,Vwを生成する。そして、生成した矩形波信号Vu,Vv,Vwをインバータ34に出力することにより、インバータ34のトランジスタT11〜T16のスイッチング制御を行なう。こうした処理により、正弦波PWM制御モードや過変調PWM制御モードと同一の状態量(相電流Iu,Ivと回転角θm)を用いて演算される推定出力トルクTrq1を用いて演算されるトルク平均値Trq_1にトルク変動量ΔTrq22を加えたものを補正後トルクTrqに設定するから、正弦波PWM制御モードや過変調PWM制御モードと異なる状態量から演算されるモータ32から出力されるトルクの推定値(例えば、バッテリパワーPbから推定される推定出力トルクTrq2)をそのまま補正後トルクTrqとするものに比して、正弦波PWM制御モードや過変調PWM制御モードと矩形波制御との間で制御モードを切り替える際のモータ32からの出力トルクの急変を抑制することができる。また、トルク平均値Trq_avに回転角検出センサ32aの検出遅れから受ける影響が小さいトルク変動量ΔTrq2を加えたものを補正後トルクTrqに設定するから、補正後トルクTrqをよりモータ32から実際に出力されている実トルクTmrへ近づけることができる。   If it is determined in step S170 that the torque fluctuation amount ΔTrq1 exceeds the predetermined torque fluctuation amount dTrqref, it is determined that the fluctuation of the torque output from the motor 32 is large, and the torque average value Trq_av is obtained. A value obtained by adding the torque fluctuation amount ΔTrq2 is set as the corrected torque Trq (step S190), and this routine is finished. When the corrected torque Trq is thus set, the corrected torque Trq is estimated as the output torque of the motor 32, and the voltage phase command θp * is calculated so that the difference between the corrected torque Trq and the torque command Tm * is canceled out. The rectangular wave signals Vu, Vv, and Vw are generated so that the rectangular wave voltage based on the voltage phase command θp * is applied to the motor 32. Then, by switching the generated rectangular wave signals Vu, Vv, Vw to the inverter 34, switching control of the transistors T11 to T16 of the inverter 34 is performed. By such processing, the torque average value calculated using the estimated output torque Trq1 calculated using the same state quantities (phase currents Iu, Iv and rotation angle θm) as in the sine wave PWM control mode and overmodulation PWM control mode. Since a value obtained by adding the torque fluctuation amount ΔTrq22 to Trq_1 is set as the corrected torque Trq, an estimated value of torque output from the motor 32 calculated from a state quantity different from the sine wave PWM control mode and the overmodulation PWM control mode ( For example, compared with the estimated output torque Trq2) estimated from the battery power Pb as the corrected torque Trq as it is, the control mode is changed between the sine wave PWM control mode and the overmodulation PWM control mode and the rectangular wave control. A sudden change in output torque from the motor 32 at the time of switching can be suppressed. Further, since the torque average value Trq_av plus the torque fluctuation amount ΔTrq2 that is less affected by the detection delay of the rotation angle detection sensor 32a is set as the corrected torque Trq, the corrected torque Trq is actually output from the motor 32 more. The actual torque Tmr can be brought close to.

図7は、推定出力トルクTrq1を補正後トルクTrqとして矩形制御フィードバック演算したときの電圧位相指令θp*と、実際に出力されている実トルクTrを補正後トルクTrqとして矩形制御フィードバック演算したときの電圧位相指令θprと、の時間変化の一例を示す説明図である。図中、実線は、電圧位相指令θprの時間変化の一例である。破線は、電圧位相指令θp*の時間変化の一例である。図7に示すように、電圧位相指令θp*と電圧位相指令θprとは乖離している。実施例では、補正後トルクTrqを実トルクTmrに近づけることができるから、電圧位相指令θp*を電圧位相指令θprに近づけることができる。これにより、外乱によるモータ32の出力トルクの変動を抑制することができる。よって、車両の振動を抑制することができる。   FIG. 7 shows the voltage phase command θp * when the estimated output torque Trq1 is subjected to the rectangular control feedback calculation using the corrected torque Trq, and the rectangular control feedback calculation using the actually output actual torque Tr as the corrected torque Trq. It is explanatory drawing which shows an example of the time change of voltage phase instruction | command θpr. In the figure, the solid line is an example of the time change of the voltage phase command θpr. A broken line is an example of a time change of the voltage phase command θp *. As shown in FIG. 7, the voltage phase command θp * and the voltage phase command θpr are different. In the embodiment, the corrected torque Trq can be approximated to the actual torque Tmr, and therefore the voltage phase command θp * can be approximated to the voltage phase command θpr. Thereby, the fluctuation | variation of the output torque of the motor 32 by disturbance can be suppressed. Therefore, the vibration of the vehicle can be suppressed.

以上説明した実施例の電気自動車20によれば、矩形波制御モードでインバータ34を制御するときには、モータ32の各相の電流Iu,Iv,Iwとモータ32の回転角θmとを用いてトルク平均値Trq_avを演算し、バッテリパワーPbとモータ32の回転数Nmとを用いてモータ32のトルク変動量ΔTrq2を演算し、トルク平均値Trq_avにトルク変動量ΔTrq2を加えたトルクをモータ32の出力トルクと推定し、推定した出力トルクを用いてモータ32が目標トルクTm*で駆動するようにインバータ34を制御することにより、矩形波制御モードと他の制御モードとの間で制御モードを切り替える際の出力トルクの急変を抑制すると共に、外乱によるモータ32の出力トルクの変動を抑制することができる。   According to the electric vehicle 20 of the embodiment described above, when the inverter 34 is controlled in the rectangular wave control mode, the torque average is calculated using the currents Iu, Iv, Iw of each phase of the motor 32 and the rotation angle θm of the motor 32. The value Trq_av is calculated, the torque fluctuation amount ΔTrq2 of the motor 32 is calculated using the battery power Pb and the rotational speed Nm of the motor 32, and the torque obtained by adding the torque fluctuation amount ΔTrq2 to the torque average value Trq_av is calculated as the output torque of the motor 32. And the inverter 34 is controlled so that the motor 32 is driven at the target torque Tm * using the estimated output torque, thereby switching the control mode between the rectangular wave control mode and another control mode. While suppressing the sudden change of output torque, the fluctuation | variation of the output torque of the motor 32 by disturbance can be suppressed.

実施例の電気自動車20では、ステップS160,S170の処理で、回転数Nm2の変動量ΔNmが所定変動量dNmrefを超えているか否かやトルク変動量ΔTrq1が所定トルク変動量dTrqrefを超えているか否かを判定しているが、ステップS160,S170の処理およびステップS180の処理を実行せずに、ステップS150の処理を実行した後に、ステップS190の処理を実行してもよい。   In the electric vehicle 20 of the embodiment, whether or not the fluctuation amount ΔNm of the rotational speed Nm2 exceeds the predetermined fluctuation amount dNmref or whether the torque fluctuation amount ΔTrq1 exceeds the predetermined torque fluctuation amount dTrqref in the processes of steps S160 and S170. However, the processing of step S190 may be executed after the processing of step S150 is executed without executing the processing of steps S160 and S170 and the processing of step S180.

実施例の電気自動車20では、バッテリ36とインバータ34との間に昇圧コンバータ40を備えているものとしているが、昇圧コンバータ40を備えていないものとしても構わない。   In the electric vehicle 20 of the embodiment, the boost converter 40 is provided between the battery 36 and the inverter 34, but the boost converter 40 may not be provided.

実施例の電気自動車20では、蓄電装置として、バッテリ36を用いるものとしたが、キャパシタなどの蓄電可能な装置であれば如何なる装置を用いるものとしてもよい。   In the electric vehicle 20 of the embodiment, the battery 36 is used as the power storage device. However, any device may be used as long as it can store power, such as a capacitor.

実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、インバータ34が「インバータ」に相当し、回転角検出センサ32aが「回転角検出センサ」に相当し、電子制御ユニット50が「制御装置」に相当する。   The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problems will be described. In the embodiment, the inverter 34 corresponds to an “inverter”, the rotation angle detection sensor 32 a corresponds to a “rotation angle detection sensor”, and the electronic control unit 50 corresponds to a “control device”.

なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。   The correspondence between the main elements of the embodiment and the main elements of the invention described in the column of means for solving the problem is the same as that of the embodiment described in the column of means for solving the problem. Therefore, the elements of the invention described in the column of means for solving the problems are not limited. That is, the interpretation of the invention described in the column of means for solving the problems should be made based on the description of the column, and the examples are those of the invention described in the column of means for solving the problems. It is only a specific example.

以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。   As mentioned above, although the form for implementing this invention was demonstrated using the Example, this invention is not limited at all to such an Example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, it is with various forms. Of course, it can be implemented.

本発明は、モータ駆動装置の製造産業などに利用可能である。   The present invention can be used in the motor drive manufacturing industry.

20 電気自動車、22a,22b 駆動輪、24 デファレンシャルギヤ、26 駆動軸、32 モータ、32a 回転角検出センサ、32u,32v,36b 電流センサ、34 インバータ、36 バッテリ、36a,46a,48a 電圧センサ、40 昇圧コンバータ、42 高電圧系電力ライン、44 低電圧系電力ライン、46,48 コンデンサ、50 電子制御ユニット、52 CPU、54 ROM、56 RAM、60 イグニッションスイッチ、61 シフトレバー、62 シフトポジションセンサ、63 アクセルペダル、64 アクセルペダルポジションセンサ、65 ブレーキペダル、66 ブレーキペダルポジションセンサ、68 車速センサ、D11〜D16,D31,D32 ダイオード、L リアクトル、T11〜T16,T31,T32 トランジスタ。   20 electric vehicle, 22a, 22b drive wheel, 24 differential gear, 26 drive shaft, 32 motor, 32a rotation angle detection sensor, 32u, 32v, 36b current sensor, 34 inverter, 36 battery, 36a, 46a, 48a voltage sensor, 40 Boost converter, 42 High voltage system power line, 44 Low voltage system power line, 46, 48 Capacitor, 50 Electronic control unit, 52 CPU, 54 ROM, 56 RAM, 60 Ignition switch, 61 Shift lever, 62 Shift position sensor, 63 Accelerator pedal, 64 Accelerator pedal position sensor, 65 Brake pedal, 66 Brake pedal position sensor, 68 Vehicle speed sensor, D11 to D16, D31, D32 Diode, L reactor, T11 to T1 , T31, T32 transistor.

Claims (1)

モータを駆動すると共に蓄電装置と電力をやり取りするインバータと、
前記モータの回転角を検出する回転角検出センサと、
前記モータが目標トルクで駆動されるように矩形波制御モードを含む複数の制御モードで前記インバータを制御する制御装置と、
を備えるモータ駆動装置であって、
前記制御装置は、前記矩形波制御モードで前記インバータを制御するときには、前記モータの各相の電流と前記回転角検出センサにより検出された前記モータの回転角とを用いて前記モータから出力されているトルクの平均値を演算し、前記蓄電装置に入出力される入出力パワーと前記回転角検出センサにより検出された回転角を用いて演算される前記モータの回転数とを用いて前記モータのトルク変動量を演算し、前記平均値と前記トルク変動量とを用いて前記モータの出力トルクを推定し、前記推定した出力トルクを用いて前記モータが前記目標トルクで駆動するように前記インバータを制御する、
モータ駆動装置。
An inverter that drives the motor and exchanges power with the power storage device;
A rotation angle detection sensor for detecting a rotation angle of the motor;
A control device for controlling the inverter in a plurality of control modes including a rectangular wave control mode so that the motor is driven with a target torque;
A motor drive device comprising:
When the control device controls the inverter in the rectangular wave control mode, it is output from the motor using the current of each phase of the motor and the rotation angle of the motor detected by the rotation angle detection sensor. The average value of the torque is calculated, and the input / output power input / output to / from the power storage device and the rotation speed of the motor calculated using the rotation angle detected by the rotation angle detection sensor are used. A torque fluctuation amount is calculated, an output torque of the motor is estimated using the average value and the torque fluctuation amount, and the inverter is driven so that the motor is driven with the target torque using the estimated output torque. Control,
Motor drive device.
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