JP2018186627A - Rotary electric machine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書は、回転電機の制御装置に関する技術を開示する。 This specification discloses the technique regarding the control apparatus of a rotary electric machine.
特許文献1に記載の回転電機の制御装置は、フィルタ手段と、制御手段と、特性設定手段と、徐変手段と、を備えている。フィルタ手段は、回転電機の目標トルクに対して、駆動系の振動周波数成分を減衰させるフィルタ処理を施す。制御手段は、フィルタ処理が施された目標トルクに基づいて、回転電機の駆動制御を行う。特性設定手段は、フィルタ処理で用いられるフィルタの周波数伝達特性を可変設定する。徐変手段は、特性設定手段によって変更される減衰度合いを徐変させる徐変処理を行う。これらにより、特許文献1に記載の発明は、回転電機の目標トルクにフィルタ処理を施すことに起因する不都合を解消しようとしている。
The control device for a rotating electrical machine described in
しかしながら、特許文献1に記載の発明は、回転電機の出力トルクに起因する駆動系の振動を抑制しようとするものであり、車両の駆動輪に印加される外乱トルクに起因する駆動系の振動が考慮されていない。そのため、特許文献1に記載の発明は、車両の駆動輪に印加される外乱トルクを推定することができない。
However, the invention described in
このような事情に鑑みて、本明細書は、車両の駆動輪に印加される外乱トルクを推定可能な回転電機制御装置を開示する。 In view of such circumstances, the present specification discloses a rotating electrical machine control device capable of estimating disturbance torque applied to drive wheels of a vehicle.
本明細書が開示する回転電機制御装置は、複数のスイッチング素子の各々が開閉制御されて直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、前記電力変換器によって変換された前記交流電力から車両の駆動輪を駆動させる動力を生成する回転電機と、前記回転電機によって生成された前記動力を前記車両の前記駆動輪に伝達する動力伝達装置と、前記電力変換器の前記複数のスイッチング素子の各々を開閉制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記回転電機の回転速度および出力トルクが入力され、下記数1に基づいて前記車両の前記駆動輪に印加される外乱トルクを推定する外乱トルク推定部を備える。 A rotating electrical machine control device disclosed in the present specification includes a power converter that converts opening and closing of each of a plurality of switching elements to convert DC power into AC power, and from the AC power converted by the power converter, A rotating electrical machine that generates power for driving the driving wheels, a power transmission device that transmits the power generated by the rotating electrical machine to the driving wheels of the vehicle, and each of the plurality of switching elements of the power converter. A control device for controlling opening and closing. The control device includes a disturbance torque estimation unit that receives a rotation speed and an output torque of the rotating electrical machine and estimates a disturbance torque applied to the driving wheel of the vehicle based on the following equation (1).
但し、前記回転電機の前記回転速度を回転速度ωmとし、前記回転電機の前記回転速度の推定値を推定回転速度ωm_estとする。また、前記回転電機の前記出力トルクを出力トルクTmとし、前記外乱トルクの推定値を推定外乱トルクΔT_estとする。さらに、前記回転電機の慣性をイナーシャJmとし、前記回転電機の粘性摩擦係数を粘性摩擦係数Dmとする。また、第一の制御ゲインを第一制御ゲインG1とし、第二の制御ゲインを第二制御ゲインG2とする。 However, the rotational speed of the rotating electrical machine is the rotational speed ωm, and the estimated value of the rotational speed of the rotating electrical machine is the estimated rotational speed ωm_est. Further, the output torque of the rotating electrical machine is set as an output torque Tm, and the estimated value of the disturbance torque is set as an estimated disturbance torque ΔT_est. Further, the inertia of the rotating electrical machine is inertia Jm, and the viscous friction coefficient of the rotating electrical machine is a viscous friction coefficient Dm. The first control gain is the first control gain G1, and the second control gain is the second control gain G2.
上記回転電機制御装置によれば、制御装置は、外乱トルク推定部を備える。これにより、制御装置は、回転電機の回転速度ωmおよび出力トルクTmを入力とし、推定回転速度ωm_estおよび推定外乱トルクΔT_estを出力とするオブザーバを構成して、車両の駆動輪に印加される外乱トルクを推定することができる。 According to the rotating electrical machine control device, the control device includes the disturbance torque estimation unit. Thus, the control device forms an observer that receives the rotational speed ωm and the output torque Tm of the rotating electrical machine and outputs the estimated rotational speed ωm_est and the estimated disturbance torque ΔT_est, and the disturbance torque applied to the drive wheels of the vehicle. Can be estimated.
本明細書では、実施形態が図面に基づいて説明されている。なお、図面は、各実施形態について、共通する箇所には共通の符号が付されており、本明細書では、重複する説明が省略されている。また、一の実施形態で既述されていることは、適宜、他の実施形態についても適用することができる。さらに、図面は、概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。 In the present specification, embodiments are described based on the drawings. In the drawings, common portions are denoted by common reference numerals for each embodiment, and redundant description is omitted in this specification. In addition, what has already been described in one embodiment can be applied to other embodiments as appropriate. Further, the drawings are conceptual diagrams and do not define the dimensions of the detailed structure.
<第一実施形態>
(回転電機制御装置10の概略構成)
図1に示すように、本実施形態の回転電機制御装置10は、直流電源20と、平滑コンデンサ30と、電力変換器40と、回転電機50と、動力伝達装置60と、制御装置70と、を備えている。
<First embodiment>
(Schematic configuration of the rotating electrical machine control device 10)
As shown in FIG. 1, the rotating electrical
直流電源20は、直流電力を出力する。直流電源20は、直流電力を出力することができれば良く、限定されない。直流電源20は、例えば、鉛蓄電池(バッテリ)、リチウムイオン電池、発電装置(例えば、燃料電池)などを用いることができる。また、直流電源20は、公知の交流発電機などを用いて、直流電力を生成することもできる。この場合、直流電源20は、公知の整流回路および平滑回路などを用いて、交流発電機が出力する交流電力を整流し平滑して、直流電力を生成することができる。
The DC power supply 20 outputs DC power. The
また、直流電源20は、例えば、公知の昇圧コンバータなどを用いて、低電圧の直流電力を昇圧することもできる。この場合、直流電源20は、例えば、公知の昇圧型チョッパなどの非絶縁型の昇圧コンバータを用いることができる。また、直流電源20は、例えば、公知のフライバック型コンバータ、フォワード型コンバータなどの絶縁型の昇圧コンバータを用いることもできる。
The
平滑コンデンサ30は、直流電源20から出力された直流電力を平滑する。直流電源20の正極側20pは、平滑コンデンサ30の正極側30pと接続されている。直流電源20の負極側20nは、平滑コンデンサ30の負極側30nと接続されており、パワーグランド(直流電源20を含む高電圧側の回路の基準電位)と接続されている。平滑コンデンサ30は、例えば、電解コンデンサを用いることができる。直流電源20から供給された直流電力は、平滑コンデンサ30によって平滑されてリップルが低減されている。
The
電力変換器40は、複数のスイッチング素子(本実施形態では、三組の一対のスイッチング素子41)の各々が開閉制御されて、直流電力(本実施形態では、平滑コンデンサ30によって平滑された直流電力)を交流電力に変換する。図1に示すように、三組の一対のスイッチング素子41は、フルブリッジ接続されている。三組の一対のスイッチング素子41の各々は、平滑コンデンサ30の正極側30pに接続されている正極側スイッチング素子4xpと、平滑コンデンサ30の負極側30nに接続されている負極側スイッチング素子4xnとが直列接続されている。なお、本実施形態の電力変換器40は、三相の電力変換器であり、xは、u、v、wのうちのいずれかである。例えば、正極側スイッチング素子4upは、U相の正極側スイッチング素子を示しており、負極側スイッチング素子4unは、U相の負極側スイッチング素子を示している。
In the
正極側スイッチング素子4xpおよび負極側スイッチング素子4xnは、公知の電力用スイッチング素子を用いることができる。正極側スイッチング素子4xpおよび負極側スイッチング素子4xnは、例えば、公知の絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor)、電界効果トランジスタ(FET:Field Effect Transistor)などを用いることができる。 As the positive side switching element 4xp and the negative side switching element 4xn, known power switching elements can be used. As the positive electrode side switching element 4xp and the negative electrode side switching element 4xn, for example, a known insulated gate bipolar transistor (IGBT: Insulated Gate Bipolar Transistor), a field effect transistor (FET: Field Effect Transistor), or the like can be used.
図1に示すように、複数(三つ)の正極側スイッチング素子4xpの各々は、制御端子4gと、入力端子4cと、出力端子4eと、還流ダイオード4dと、を備えている。例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ(IGBT)では、制御端子4gは、ゲート端子に相当し、入力端子4cは、コレクタ端子に相当し、出力端子4eは、エミッタ端子に相当する。制御端子4gは、後述する駆動回路71bを介して、制御装置70と接続されている。複数(三つ)の正極側スイッチング素子4xpの各々は、制御装置70から出力される駆動信号に基づいて開閉制御される。
As shown in FIG. 1, each of the plurality (three) of positive electrode side switching elements 4xp includes a
制御端子4gと出力端子4eとの間の電圧を制御電圧Vgeとする。例えば、制御電圧Vgeがローレベル(所定電圧値以下の状態)のときには、入力端子4cと出力端子4eとの間が電気的に遮断された開状態に制御される。一方、制御電圧Vgeがハイレベル(所定電圧値を超えている状態)のときには、入力端子4cと出力端子4eとの間が電気的に導通された閉状態に制御される。
A voltage between the
還流ダイオード4dは、例えば、正極側スイッチング素子4xpのボディダイオード(寄生ダイオード)を用いることができる。また、ボディダイオードの代わりに、還流ダイオードを別途設けて、入力端子4cと出力端子4eとの間に並列接続することもできる。還流ダイオード4dは、正極側スイッチング素子4xpが開状態のときに、出力端子4e側から入力端子4c側に向かう電流経路を形成する。これにより、正極側スイッチング素子4xpの開閉に伴って生じる逆電流から当該正極側スイッチング素子4xpを保護することができる。複数(三つ)の正極側スイッチング素子4xpについて上述したことは、複数(三つ)の負極側スイッチング素子4xnについても同様に言える。
As the
制御装置70は、電力変換器40の複数のスイッチング素子(三組の一対のスイッチング素子41)の各々を開閉制御する。例えば、電力変換器40は、制御装置70の指令に基づいて、複数(三つ)の正極側スイッチング素子4xpのうちの一の正極側スイッチング素子4xpと、複数(三つ)の負極側スイッチング素子4xnのうちの一の負極側スイッチング素子4xnとが閉状態にされ、他のスイッチング素子が開状態にされる。閉状態にされる一の正極側スイッチング素子4xpおよび一の負極側スイッチング素子4xnの相(U相、V相、W相)は、異なる。制御装置70が閉状態にするスイッチング素子の組み合わせを順に変更することにより、電力変換器40は、平滑コンデンサ30によって平滑された直流電力を交流電力に変換することができる。
The
なお、図1に示すように、正極側スイッチング素子4xpと負極側スイッチング素子4xnとの間には、出力端子42xが設けられている。また、出力端子42xと、回転電機50の相端子43xとの間は、電力ケーブル44xによって接続されている。電力ケーブル44xは、電力変換器40によって変換された交流電力を回転電機50に給電する。xは、u、v、wのうちのいずれかである。
As shown in FIG. 1, an output terminal 42x is provided between the positive side switching element 4xp and the negative side switching element 4xn. Further, the output terminal 42x and the phase terminal 43x of the rotating
回転電機50は、電力変換器40によって変換された交流電力から、車両の駆動輪6Tを駆動させる動力を生成する。図1および図2に示すように、回転電機50は、固定子51と、回転子52と、を備えている。回転電機50は、例えば、固定子51および回転子52が同軸に配設されるラジアル空隙型の円筒状回転電機を用いることができる。なお、回転電機50は、アキシャル空隙型の円筒状回転電機であっても良い。また、回転電機50は、回転子52が固定子51の内方(回転電機50の軸心側)に設けられるインナー型の円筒状回転電機であっても良く、回転子52が固定子51の外方に設けられるアウター型の円筒状回転電機であっても良い。
The rotating
固定子51は、複数のスロットが形成されている固定子鉄心(いずれも図示略)と、電機子巻線(U相コイル51u、V相コイル51v、W相コイル51w)と、を備えている。固定子鉄心は、薄板状の電磁鋼板(例えば、ケイ素鋼板)が軸線方向に沿って複数積層されて形成されている。複数のスロットには、電機子巻線が巻装されている。電機子巻線は、銅などの導体(コイル)が巻き回されて形成されており、導体表面がエナメルなどの絶縁層で被覆されている。
The
電機子巻線の断面形状は、限定されるものではなく、任意の断面形状とすることができる。例えば、電機子巻線は、断面円形状の丸線、断面多角形状の角線などの種々の断面形状の導体(コイル)を用いることができる。また、電機子巻線は、複数のより細いコイル素線を組み合わせた並列細線を用いることもできる。並列細線を用いる場合、単線の場合と比べて電機子巻線に発生する渦電流損が低減され、回転電機50の効率が向上する。また、コイル成形に要する力を低減することができるので、コイルの成形性が向上してコイル製作が容易になる。
The cross-sectional shape of the armature winding is not limited and can be any cross-sectional shape. For example, the armature winding may use conductors (coils) having various cross-sectional shapes such as a round wire having a circular cross section and a square wire having a polygonal cross section. In addition, the armature winding may be a parallel thin wire that is a combination of a plurality of thinner coil wires. When the parallel thin wires are used, the eddy current loss generated in the armature winding is reduced as compared with the single wire, and the efficiency of the rotating
電機子巻線は、分布巻(例えば、同心巻、波巻、重ね巻など)または集中巻などの公知の方法で巻装することができる。また、図1に示すように、電機子巻線(U相コイル51u、V相コイル51v、W相コイル51w)は、Y結線で接続することができる。同図では、中性点を中性点51nで示している。なお、電機子巻線(U相コイル51u、V相コイル51v、W相コイル51w)は、Δ結線で接続することもできる。
The armature winding can be wound by a known method such as distributed winding (for example, concentric winding, wave winding, lap winding, etc.) or concentrated winding. Further, as shown in FIG. 1, the armature windings (U-phase coil 51u, V-phase coil 51v, W-
図2に示すように、回転子52は、回転子鉄心52aと、複数(本実施形態では、八つ)の永久磁石52bと、シャフト52cと、を備えている。同図は、回転子52の軸線方向(同図の紙面垂直方向)視の模式図であり、これらの配置が模式的に示されている。回転子鉄心52aは、薄板状の電磁鋼板(例えば、ケイ素鋼板)が軸線方向(同図の紙面垂直方向)に複数積層されて円柱状に形成されている。回転子鉄心52aには、シャフト52cが設けられており、シャフト52cは、回転子鉄心52aの軸心を軸線方向に沿って貫通している。シャフト52cの軸線方向両端部は、ベアリングなどの軸受部材(図示略)によって、回転可能に支持されている。
As shown in FIG. 2, the
回転子鉄心52aには、複数(八つ)の永久磁石52bが埋設されている。具体的には、回転子鉄心52aには、周方向に等間隔で、複数の磁石収容部(図示略)が設けられている。複数の磁石収容部には、所定磁極対分(本実施形態では四磁極対分であり、八つ)の永久磁石52bが埋設されている。複数(八つ)の永久磁石52bは、例えば、公知のフェライト系磁石や希土類系磁石を用いることができる。複数(八つ)の永久磁石52bの製法は、限定されない。複数(八つ)の永久磁石52bは、例えば、樹脂ボンド磁石や焼結磁石を用いることができる。樹脂ボンド磁石は、例えば、フェライト系の原料磁石粉末と樹脂などを混合して、射出成形などによって回転子鉄心52aに鋳込み形成することができる。焼結磁石は、例えば、希土類系の原料磁石粉末を磁界中で加圧成形して、高温で焼き固めて形成することができる。なお、固定子51のスロット数および回転子52の磁極数は、限定されない。また、回転電機50は、三相機に限定されない。
A plurality (eight) of
動力伝達装置60は、回転電機50によって生成された動力を車両の駆動輪6Tに伝達する。具体的には、図1に示すシャフト61の一端側は、回転電機50の出力軸である図2に示すシャフト52cと連結されており、シャフト61の他端側は、車両の駆動輪6Tと連結されている。これにより、回転電機50によって生成された動力は、シャフト61を介して車両の駆動輪6Tに伝達可能になっている。シャフト61は、回転電機50と車両の駆動輪6Tとの間の動力伝達路62を形成している。
The
なお、図1では、シャフト61に生じるねじれ共振を分かり易くするため、説明の便宜上、動力伝達路62が、一つのシャフト61によって模式的に図示されており、車両の駆動輪6Tが、一つ図示されている。実際の動力伝達装置60には、公知の変速装置(手動変速装置または自動変速装置)、プロペラシャフト(例えば、フロントエンジン・リアドライブの場合)、ディファレンシャルギアおよびドライブシャフトなどが含まれる。また、実際の車両は、複数の駆動輪6Tを備えている。
In FIG. 1, in order to make it easy to understand the torsional resonance generated in the shaft 61, for convenience of explanation, the power transmission path 62 is schematically illustrated by one shaft 61, and one drive wheel 6 </ b> T of the vehicle is provided. It is shown in the figure. The actual
制御装置70は、電力変換器40の複数のスイッチング素子(三組の一対のスイッチング素子41)の各々を開閉制御する。開閉制御の方法は、限定されない。例えば、制御装置70は、パルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)制御によって、複数のスイッチング素子(三組の一対のスイッチング素子41)の各々を開閉制御することができる。
The
図3に示すように、制御装置70は、公知の中央演算装置70a、記憶装置70bおよび入出力インターフェース70cを備えており、これらは、バス70dを介して接続されている。中央演算装置70aは、CPU:Central Processing Unitであり、種々の演算処理を行うことができる。記憶装置70bは、第一記憶装置70b1および第二記憶装置70b2を備えている。第一記憶装置70b1は、読み出しおよび書き込み可能な揮発性の記憶装置(RAM:Random Access Memory)であり、第二記憶装置70b2は、読み出し専用の不揮発性の記憶装置(ROM:Read Only Memory)である。
As shown in FIG. 3, the
また、図1に示すように、制御装置70は、直流電圧検出器71aと、駆動回路71bと、電流検出器71cと、回転速度検出器71dと、を備えている。直流電圧検出器71aは、平滑コンデンサ30によって平滑された直流電力の直流電圧を検出する。具体的には、直流電圧検出器71aは、例えば、抵抗値が既知の複数の抵抗器によって当該直流電圧を分圧して、分圧された直流電圧を制御装置70に出力する。制御装置70は、公知のA/D変換器(図示略)などによって分圧された直流電圧値を知得し、平滑コンデンサ30によって平滑された直流電力の直流電圧(電力変換器40に入力される直流電圧)を知得することができる。
As shown in FIG. 1, the
駆動回路71bは、制御装置70から出力される駆動信号を増幅する駆動回路であり、例えば、公知のドライバ回路を用いることができる。なお、図1では、電力変換器40の各スイッチング素子の制御端子4gと、駆動回路71bとの間の接続は、記載が省略されている。
The
電流検出器71cは、電力変換器40から出力される出力電流を検出する。本実施形態では、電流検出器71cは、電力ケーブル44uおよび電力ケーブル44vに設けられており、U相電流およびV相電流を検出する。電流検出器71cによって検出されたU相電流をU相電流検出値とし、電流検出器71cによって検出されたV相電流をV相電流検出値とする。なお、W相電流検出値は、0(ゼロ)からU相電流検出値およびV相電流検出値をそれぞれ減じて算出することができる。電流検出器71cは、公知の電流検出器(例えば、カレントトランスを使用した電流検出器、シャント抵抗器を使用した電流検出器など)を用いることができる。
The
回転速度検出器71dは、回転電機50の回転速度(固定子51に対する回転子52の回転速度)を検出する。回転速度検出器71dは、公知の速度検出器(例えば、レゾルバ、エンコーダ、ホールセンサなど)を用いることができる。また、制御装置70は、固定子51に対する回転子52の位置を推定して、回転子52の推定位置から回転電機50の回転速度を推定することもできる。本実施形態の制御装置70は、回転速度検出器71dを備えており、本明細書では、回転速度検出器71dによって検出される回転電機50の回転速度を回転速度ωmとする。なお、制御装置70は、上述した検出器以外にも種々の検出器を備えることができる。
The
図3に示す中央演算装置70aは、第二記憶装置70b2に記憶されている電力変換器40の制御プログラムを第一記憶装置70b1に読み出して、制御プログラムを実行する。また、上述した検出器によって検出された検出値などは、絶縁部(図示略)および入出力インターフェース70cを介して、制御装置70に入力される。中央演算装置70aは、入出力インターフェース70c、絶縁部および図1に示す駆動回路71bを介して、電力変換器40の各スイッチング素子に開閉信号を出力して、電力変換器40を開閉制御する。なお、絶縁部は、制御装置70を含む低電圧側の回路と、直流電源20を含む高電圧側の回路とを電気的に絶縁する。絶縁部は、例えば、公知のフォトカプラなどを用いることができる。
The
(制御装置70による制御)
例えば、車両が悪路を走行すると、車両の駆動輪6Tには、ロード負荷が印加される。ロード負荷として、例えば、路面から伝わるスパイクトルクが挙げられる。本明細書では、車両の駆動輪6Tを介して路面から伝わる種々のロード負荷(外乱)を外乱トルクΔTという。車両の駆動輪6Tに印加された外乱トルクΔTは、動力伝達装置60のシャフト61を伝搬し、シャフト61は、振動する。外乱トルクΔTによるシャフト61の振動周波数が、シャフト61のねじれ共振周波数と一致すると、ねじれ共振が発生してシャフト61の振動が増大し好ましくない。ねじれ共振を抑制する方法として、例えば、機械式のトルクリミッタ機構などを設けることが考えられる。しかしながら、トルクリミッタ機構などを設けると、システムの大型化およびコストアップを招く可能性がある。そこで、本実施形態の回転電機制御装置10は、トルクリミッタ機構などを設けることなく、外乱トルクΔTに起因する振動(特に、ねじれ共振)を抑制する。
(Control by control device 70)
For example, when the vehicle travels on a rough road, a road load is applied to the
図4に示すように、制御装置70は、制御ブロックとして捉えると、外乱トルク推定部81を備えている。また、制御装置70は、トルク調整部82をさらに備えると好適である。同図に示すように、本実施形態の制御装置70は、外乱トルク推定部81と、トルク調整部82と、を備えている。また、制御装置70は、図5に示すフローチャートに従って、制御プログラムを実行する。外乱トルク推定部81は、ステップS11およびステップS12の処理を行う。トルク調整部82は、ステップS13の処理を行う。なお、本実施形態の制御装置70は、ステップS14の処理を行い、トルク指令Tm_tgtを算出する。また、制御プログラムは、必要に応じて、所定時間間隔で、繰り返し実行される。
As shown in FIG. 4, the
(外乱トルク推定部81)
外乱トルク推定部81は、回転電機50の回転速度および出力トルクが入力され、下記数1に基づいて車両の駆動輪6Tに印加される外乱トルクΔTを推定する(図5に示すステップS11およびステップS12)。但し、回転電機50の回転速度を回転速度ωmとし、回転電機50の回転速度の推定値を推定回転速度ωm_estとする。また、回転電機50の出力トルクを出力トルクTmとし、外乱トルクΔTの推定値を推定外乱トルクΔT_estとする。さらに、回転電機50の慣性をイナーシャJmとし、回転電機50の粘性摩擦係数を粘性摩擦係数Dmとする。また、第一の制御ゲインを第一制御ゲインG1とし、第二の制御ゲインを第二制御ゲインG2とする。
(Disturbance torque estimation unit 81)
The disturbance
外乱トルクΔTを考慮しない場合、回転電機50の出力トルクTmは、慣性分と粘性摩擦分とを加算した加算値で表すことができる。慣性分は、回転電機50のイナーシャJmと回転速度ωmの微分値との積で表すことができる。粘性摩擦分は、回転電機50の粘性摩擦係数Dmと回転速度ωmの積で表すことができる。また、外乱トルクΔTが印加されると、回転電機50の出力トルクTmと外乱トルクΔTとを加算した加算トルクによって、回転電機50の回転速度ωmが決まる。これらを鑑みると、回転電機50の出力トルクTmおよび外乱トルクΔTの関係は、下記数2で示される。つまり、回転電機50の出力トルクTmは、慣性分と粘性摩擦分と外乱トルクΔT分とを加算した加算値で表すことができる。
When the disturbance torque ΔT is not taken into consideration, the output torque Tm of the rotating
既述したように、回転電機50の回転速度ωmは、図1に示す回転速度検出器71dによって検出することができる。また、回転電機50の回転速度ωmは、回転子52の推定位置から推定することもできる。さらに、回転電機50の出力トルクTmは、回転電機50の目標トルク(要求トルク)から推定することができる。また、回転電機50の出力トルクTmは、電機子巻線(U相コイル51u、V相コイル51v、W相コイル51w)を流れる電流(電機子電流)から推定(換算)することもできる。そこで、本実施形態の制御装置70は、回転電機50の回転速度ωmおよび出力トルクTmを入力とし、推定回転速度ωm_estおよび推定外乱トルクΔT_estを出力とするオブザーバを構成する。
As described above, the rotational speed ωm of the rotating
回転速度ωmと推定回転速度ωm_estとの差(回転速度差)が大きくなる程、実際の外乱トルクΔTと推定外乱トルクΔT_estとの差(トルク差)は、大きくなると考えられる。よって、下記数3に示すように、上記オブザーバでは、回転速度差に比例するトルク分を補正項として出力トルクTmに加算する。下記数3では、回転速度差に乗じる制御ゲインは、制御ゲインG10で示されている。 It is considered that the difference (torque difference) between the actual disturbance torque ΔT and the estimated disturbance torque ΔT_est increases as the difference (rotation speed difference) between the rotation speed ωm and the estimated rotation speed ωm_est increases. Therefore, as shown in the following equation 3, the observer adds a torque component proportional to the rotational speed difference to the output torque Tm as a correction term. In the following formula 3, the control gain multiplied by the rotational speed difference is indicated by the control gain G10.
また、外乱トルクΔTの単位時間あたりの変化量が大きくなる程、実際の回転速度ωmと推定回転速度ωm_estとの差(回転速度差)は、大きくなると考えられる。よって、外乱トルクΔTの単位時間あたりの変化量(推定外乱トルクΔT_estの微分値)および回転速度差は、下記数4で示すことができる。つまり、推定外乱トルクΔT_estの微分値は、回転速度差に比例する。下記数4では、回転速度差に乗じる制御ゲインは、第二制御ゲインG2で示されている。 Further, it is considered that the difference (rotational speed difference) between the actual rotational speed ωm and the estimated rotational speed ωm_est increases as the amount of change in the disturbance torque ΔT per unit time increases. Therefore, the amount of change per unit time of the disturbance torque ΔT (the differential value of the estimated disturbance torque ΔT_est) and the rotational speed difference can be expressed by the following formula 4. That is, the differential value of the estimated disturbance torque ΔT_est is proportional to the rotational speed difference. In the following equation 4, the control gain multiplied by the rotational speed difference is indicated by the second control gain G2.
上記数3の両辺をイナーシャJmで除算し、上記数4と組み併せると、既述した数1になる。なお、数1に示す第一制御ゲインG1は、数3に示す制御ゲインG10をイナーシャJmで除した除算値になる。また、推定回転速度ωm_estが実際の回転電機50の回転速度ωmに収束するまでの時間は、第一制御ゲインG1によって調整することができる。推定外乱トルクΔT_estが実際の外乱トルクΔTに収束するまでの時間は、第二制御ゲインG2によって調整することができる。そこで、例えば、シミュレーションなどによって、上述した収束時間と第一制御ゲインG1の関係を取得し、許容される収束時間に合わせて、第一制御ゲインG1を設定しておくと良い。このことは、第二制御ゲインG2についても同様に言える。また、制御周期(離散系のサンプリング時間)、または、ねじれ共振の周期に対して十分短い周期(例えば、1/10の周期)を基準にして、第一制御ゲインG1および第二制御ゲインG2を設定することもできる。
When both sides of the above equation 3 are divided by the inertia Jm and combined with the above equation 4, the
また、既述したオブザーバをソフトウエア処理するためには、数1に示す連続系の状態方程式から離散系の状態方程式へ離散変換する必要がある。離散変換の方法は、限定されない。例えば、オイラー一次変換または双一次変換による離散変換などが挙げられる。オイラー一次変換による離散変換は、サンプリング間の変化量を0(ゼロ)とするので、双一次変換による離散変換などと比べて、ソフトウエア処理の負荷を軽減することができる。逆に、双一次変換による離散変換は、サンプリング間の変化量を一次線形補間するので、オイラー一次変換による離散変換と比べて、離散変換によって生じる誤差を低減することができる。
In addition, in order to perform software processing on the observer described above, it is necessary to perform discrete conversion from the continuous state equation shown in
具体的には、数1に示す連続系の状態方程式をオイラー一次変換によって離散変換すると、下記数5に示す離散系の状態方程式が得られる。また、数1に示す連続系の状態方程式を双一次変換によって離散変換すると、下記数6に示す離散系の状態方程式が得られる。いずれの場合も、推定回転速度ωm_estの今回値を推定回転速度今回値ωm_est(k)とし、推定回転速度ωm_estの次回値を推定回転速度次回値ωm_est(k+1)とする。また、推定外乱トルクΔT_estの今回値を推定外乱トルク今回値ΔT_est(k)とし、推定外乱トルクΔT_estの次回値を推定外乱トルク次回値ΔT_est(k+1)とする。さらに、回転電機50の回転速度ωmの今回値を回転速度今回値ωm(k)とし、回転電機50の出力トルクTmの今回値を出力トルク今回値Tm(k)とする。また、サンプリング時間をサンプリング時間Tsとする。なお、離散変換では、粘性摩擦分は、慣性分と比べて十分小さい。そのため、下記数5および下記数6では、粘性摩擦分が無視されている。
Specifically, when the continuous state equation shown in
(トルク調整部82)
図4に示すように、外乱トルク推定部81は、回転電機50の目標トルクTm_refを出力トルクTmとして用いて外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)を算出すると好適である。このとき、トルク調整部82は、外乱トルク推定部81によって推定された外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)に応じて、回転電機50の目標トルクTm_refを増減させる。なお、回転電機50の目標トルクTm_refは、例えば、制御装置70より上位の制御装置(図示略)によって設定することができる。
(Torque adjustment part 82)
As shown in FIG. 4, the disturbance
また、トルク調整部82は、第一微分値若しくは第二微分値または微分加算値を目標トルクTm_refのトルク調整量Tm_adjとすると好適である(図5に示すステップS13)。第一微分値は、外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)を一階微分した微分値をいう。制御ゲインを制御ゲインKd1とすると、第一微分値を用いたトルク調整量Tm_adjは、下記数7で示され、出力トルクTmの粘性摩擦分を調整することができる。第二微分値は、外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)を二階微分した微分値をいう。制御ゲインを制御ゲインKd2とすると、第二微分値を用いたトルク調整量Tm_adjは、下記数8で示され、出力トルクTmの慣性分を調整することができる。微分加算値は、第一微分値と第二微分値とを加算した微分値をいう。微分加算値を用いたトルク調整量Tm_adjは、下記数9で示される。
Further, it is preferable that the
図4に示すように、制御装置70は、トルク調整部82によって調整されたトルク調整量Tm_adjを目標トルクTm_refに加算して、トルク指令Tm_tgtを算出する(図5に示すステップS14)。ここで、図2に示すように、永久磁石52bの主磁束方向をd軸方向とし、d軸方向と電気的に直交する方向をq軸方向とする。また、d軸方向の電流指令値をd軸電流指令値とし、q軸方向の電流指令値をq軸電流指令値とする。さらに、d軸方向の電圧指令値をd軸電圧指令値とし、q軸方向の電圧指令値をq軸電圧指令値とする。制御装置70は、例えば、トルク指令Tm_tgtに対して、電機子電流が最小になるように、d軸電流指令値およびq軸電流指令値を設定する。トルク指令Tm_tgtに対応するd軸電流指令値およびq軸電流指令値は、予め算出され、例えば、マップ、テーブル、関係式(多項式)などに変換しておくと良い。
As shown in FIG. 4, the
制御装置70は、三相電流検出値(U相電流検出値、V相電流検出値およびW相電流検出値)を三相/二相変換して、二相電流算出値(d軸電流算出値およびq軸電流算出値)を算出する。また、制御装置70は、d軸電流指令値に基づいてd軸電圧指令値を算出し、q軸電流指令値に基づいてq軸電圧指令値を算出する。例えば、d軸電圧指令値は、d軸電流算出値がd軸電流指令値と一致するように、比例制御、積分制御および微分制御のうちの少なくとも比例制御および積分制御によって算出される。また、q軸電圧指令値は、q軸電流算出値がq軸電流指令値と一致するように、比例制御、積分制御および微分制御のうちの少なくとも比例制御および積分制御によって算出される。
The
制御装置70は、二相電圧指令値(d軸電圧指令値およびq軸電圧指令値)を二相/三相変換して、三相電圧指令値(U相電圧指令値、V相電圧指令値およびW相電圧指令値)を算出する。制御装置70は、三相電圧指令値を直流電圧検出器71aによって検出された直流電圧検出値で除して変調率を算出する。制御装置70は、三相電圧指令値と、変調率と、搬送波(三角波)とに基づいて、パルス幅変調制御(PWM制御)によるパルス信号(電力変換器40の複数のスイッチング素子の開閉信号)を生成する。具体的には、三相電圧指令値が搬送波(三角波)と比べて大きいときに、スイッチング素子は、閉状態に設定され、三相電圧指令値が搬送波(三角波)と比べて小さいときに、スイッチング素子は、開状態に設定される。生成されたパルス信号(開閉信号)は、図1に示す駆動回路71bを介して、電力変換器40の各スイッチング素子の制御端子4gに付与される。
The
図6Aは、比較形態に係り、トルク調整量Tm_adjが0(ゼロ)のときの出力トルクTmの経時変化の一例を示している。同図の横軸は、時間Tiを示し、縦軸は、回転電機50の出力トルクTmを示している。曲線L11は、出力トルクTmの経時変化の一例を示している。時刻0から時刻T1までの時間、目標トルクTm_refは、トルクTrq11に設定されているものとする。そして、時刻T1において、目標トルクTm_refは、トルクTrq11からトルクTrq12に変更され、時刻T1以降、目標トルクTm_refは、トルクTrq12に設定されているものとする。このことは、後述する図6Bおよび図6Cの説明において同様である。
FIG. 6A shows an example of a change with time of the output torque Tm when the torque adjustment amount Tm_adj is 0 (zero) according to the comparative embodiment. In the drawing, the horizontal axis indicates time Ti, and the vertical axis indicates the output torque Tm of the rotating
トルク調整量Tm_adjが0(ゼロ)の場合、トルク指令Tm_tgtは、目標トルクTm_refと一致する。そのため、トルク指令Tm_tgtは、目標トルクTm_refの経時変化に合わせて変化する。図6Aに示す比較形態では、目標トルクTm_refが外乱トルクΔTに応じて調整されないので、ねじれ共振が発生している。このときのねじれ共振の振幅を振幅AT1とする。 When the torque adjustment amount Tm_adj is 0 (zero), the torque command Tm_tgt matches the target torque Tm_ref. Therefore, the torque command Tm_tgt changes in accordance with the change with time of the target torque Tm_ref. In the comparative form shown in FIG. 6A, the target torque Tm_ref is not adjusted according to the disturbance torque ΔT, and therefore, torsional resonance occurs. The amplitude of torsional resonance at this time is defined as amplitude AT1.
図6Bは、第一微分値を用いてトルク調整量Tm_adjが設定されたときの出力トルクTmの経時変化の一例を示している。同図の横軸は、時間Tiを示し、縦軸は、回転電機50の出力トルクTmを示している。曲線L21は、出力トルクTmの経時変化の一例を示している。第一微分値を用いてトルク調整量Tm_adjが設定される場合、推定外乱トルクΔT_estの変化量(一階微分値)に応じて、回転電機50の目標トルクTm_refが増減され、トルク指令Tm_tgtが設定される。その結果、図6Bに示すように、図6Aに示す比較形態と比べて、ねじれ共振が抑制されている。このときのねじれ共振の振幅を振幅AT2とする。
FIG. 6B shows an example of a change with time of the output torque Tm when the torque adjustment amount Tm_adj is set using the first differential value. In the drawing, the horizontal axis indicates time Ti, and the vertical axis indicates the output torque Tm of the rotating
図6Cは、第二微分値を用いてトルク調整量Tm_adjが設定されたときの出力トルクTmの経時変化の一例を示している。同図の横軸は、時間Tiを示し、縦軸は、回転電機50の出力トルクTmを示している。曲線L31は、出力トルクTmの経時変化の一例を示している。第二微分値を用いてトルク調整量Tm_adjが設定される場合、推定外乱トルクΔT_estの変化量(二階微分値)に応じて、回転電機50の目標トルクTm_refが増減され、トルク指令Tm_tgtが設定される。その結果、図6Cに示すように、図6Aに示す比較形態と比べて、ねじれ共振が抑制されている。このときのねじれ共振の振幅を振幅AT3とする。
FIG. 6C shows an example of a change with time of the output torque Tm when the torque adjustment amount Tm_adj is set using the second differential value. In the drawing, the horizontal axis indicates time Ti, and the vertical axis indicates the output torque Tm of the rotating
このように、第一微分値または第二微分値を用いてトルク調整量Tm_adjが設定され、目標トルクTm_refが増減されると、比較形態と比べて、ねじれ共振が抑制される。上述したことは、微分加算値を用いてトルク調整量Tm_adjが設定される場合についても同様に言える。これは、図4に示すフィードバック制御系が外乱トルク推定部81およびトルク調整部82を備えることにより、フィードバック制御系の伝達関数の極が移行し、ねじれ共振周波数が移行したことによるものと考えられる。また、図6Bと図6Cを比較すると、図6Bに示す第一微分値を用いる場合は、図6Cに示す第二微分値を用いる場合と比べて、時刻T1における目標トルクTm_refの変化に対する応答が緩やかである。そのため、第一微分値を用いる場合は、第二微分値を用いる場合と比べて、車両の駆動輪6Tへのトルク伝達が遅れる可能性がある。第一微分値および第二微分値のいずれを用いても、ねじれの変化は変わらないため、第二微分値を用いてトルク調整量Tm_adjが設定されると、車両の駆動輪6Tへのトルク伝達の遅れを抑制しつつ、ねじれ共振の振幅を低減することができる。
As described above, when the torque adjustment amount Tm_adj is set using the first differential value or the second differential value and the target torque Tm_ref is increased or decreased, the torsional resonance is suppressed as compared with the comparative embodiment. The same applies to the case where the torque adjustment amount Tm_adj is set using the differential addition value. This is thought to be due to the fact that the feedback control system shown in FIG. 4 includes the disturbance
(変形形態)
トルク調整部82は、外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)が、動力伝達装置60の保護のために設定される所定トルク値を超えているときに、目標トルクTm_refを増減させることもできる。所定トルク値は、外乱トルクΔTから動力伝達装置60を保護するために設定され、シミュレーション、実機による検証などによって、予め取得しておくと良い。本変形形態では、トルク調整部82は、推定外乱トルクΔT_estが所定トルク値を超えると、推定外乱トルクΔT_estに応じて目標トルクTm_refを増減させ、推定外乱トルクΔT_estが所定トルク値以下になると、目標トルクTm_refの増減を停止することができる。よって、トルク調整部82は、動力伝達装置60の保護の必要に応じて、目標トルクTm_refの増減を開始し停止することができる。そのため、外乱トルク推定部81は、トルク調整部82が目標トルクTm_refの増減を停止している期間において、外乱トルクΔTの推定(推定外乱トルクΔT_estの算出)を停止することができ、演算負荷を軽減することができる。
(Deformation)
The
<第二実施形態>
本実施形態の回転電機制御装置110は、トルク遮断装置83を備える点で、第一実施形態の回転電機制御装置10と異なる。また、本実施形態の制御装置170は、トルク調整部82を具備していない点で、第一実施形態の制御装置70と異なる。本実施形態では、第一実施形態と異なる点を中心に説明されている。
<Second embodiment>
The rotating electrical
図7に示すように、回転電機制御装置110は、トルク遮断装置83を備えている。トルク遮断装置83は、動力伝達装置60の動力伝達路62に設けられており、動力伝達装置60における動力の伝達を遮断する。トルク遮断装置83は、動力伝達装置60において、動力の伝達を遮断することができれば良く、その構成は、限定されない。
As shown in FIG. 7, the rotating electrical
図8に示すように、制御装置170は、外乱トルク推定部81を備えており、トルク調整部82を具備していない。本実施形態では、外乱トルク推定部81によって推定された外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)は、トルク遮断装置83に出力される。図9に示すように、外乱トルク推定部81は、回転電機50の回転速度ωmおよび出力トルクTm(目標トルクTm_ref)が入力され、第一実施形態で既述した数1に基づいて車両の駆動輪6Tに印加される外乱トルクΔTを推定する(ステップS21およびステップS22)。ステップS21は、第一実施形態で既述したステップS11と同じであり、ステップS22は、第一実施形態で既述したステップS12と同じである。
As illustrated in FIG. 8, the
トルク遮断装置83は、外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)が、動力伝達装置60の保護のために設定される所定トルク値を超えているときに、動力の伝達を遮断すると好適である(図9に示すステップS23およびステップS24)。所定トルク値は、外乱トルクΔTから動力伝達装置60を保護するために設定され、シミュレーション、実機による検証などによって、予め取得しておくと良い。所定トルク値は、第一実施形態の変形形態において既述した所定トルク値と同じであっても良い。また、所定トルク値は、第一実施形態の変形形態において既述した所定トルク値と異なっていても良い。
The
推定外乱トルクΔT_estが所定トルク値を超えている場合(ステップS23でYesの場合)、トルク遮断装置83は、動力伝達装置60における動力の伝達を遮断する(ステップS24)。一方、推定外乱トルクΔT_estが所定トルク値以下の場合(ステップS23でNoの場合)、制御は、一旦、終了する。このように、トルク遮断装置83は、動力伝達装置60の保護の必要に応じて、動力伝達装置60において動力を伝達させ、若しくは、動力の伝達を遮断させることができる。
When the estimated disturbance torque ΔT_est exceeds the predetermined torque value (Yes in step S23), the torque interrupt
<効果>
様相1に係る回転電機制御装置10,110によれば、制御装置70,170は、回転電機50の回転速度および出力トルクが入力され、下記数1に基づいて車両の駆動輪6Tに印加される外乱トルクΔTを推定する外乱トルク推定部81を備える。
<Effect>
According to the rotating electrical
但し、回転電機50の回転速度を回転速度ωmとし、回転電機50の回転速度の推定値を推定回転速度ωm_estとする。また、回転電機50の出力トルクを出力トルクTmとし、外乱トルクΔTの推定値を推定外乱トルクΔT_estとする。さらに、回転電機50の慣性をイナーシャJmとし、回転電機50の粘性摩擦係数を粘性摩擦係数Dmとする。また、第一の制御ゲインを第一制御ゲインG1とし、第二の制御ゲインを第二制御ゲインG2とする。
However, the rotational speed of the rotating
これにより、制御装置70,170は、回転電機50の回転速度ωmおよび出力トルクTmを入力とし、推定回転速度ωm_estおよび推定外乱トルクΔT_estを出力とするオブザーバを構成して、車両の駆動輪6Tに印加される外乱トルクΔTを推定することができる。
As a result, the
様相2に係る回転電機制御装置10によれば、様相1に係る回転電機制御装置10において、外乱トルク推定部81は、回転電機50の目標トルクTm_refを出力トルクTmとして用いて外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)を算出する。また、制御装置70は、外乱トルク推定部81によって推定された外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)に応じて、回転電機50の目標トルクTm_refを増減させるトルク調整部82を備える。これにより、制御装置70は、車両の駆動輪6Tに印加される外乱トルクΔTに起因する振動(ねじれ共振)を抑制することができる。
According to the rotary electric
様相3に係る回転電機制御装置10によれば、様相2に係る回転電機制御装置10において、トルク調整部82は、第一微分値若しくは第二微分値または微分加算値を目標トルクTm_refのトルク調整量Tm_adjとする。第一微分値は、外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)を一階微分した微分値をいう。第二微分値は、外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)を二階微分した微分値をいう。微分加算値は、第一微分値と第二微分値とを加算した微分値をいう。これにより、推定外乱トルクΔT_estの変化量に応じて、回転電機50の目標トルクTm_refが増減される。よって、制御装置70は、車両の駆動輪6Tに印加される外乱トルクΔTに起因する振動(ねじれ共振)を抑制することができる。
According to the rotating electrical
様相4に係る回転電機制御装置10によれば、様相2または様相3に係る回転電機制御装置10において、トルク調整部82は、外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)が、動力伝達装置60の保護のために設定される所定トルク値を超えているときに、目標トルクTm_refを増減させる。これにより、トルク調整部82は、動力伝達装置60の保護の必要に応じて、目標トルクTm_refの増減を開始し停止することができる。そのため、外乱トルク推定部81は、トルク調整部82が目標トルクTm_refの増減を停止している期間において、外乱トルクΔTの推定(推定外乱トルクΔT_estの算出)を停止することができ、演算負荷を軽減することができる。
According to the rotating electrical
様相5に係る回転電機制御装置110によれば、様相1に係る回転電機制御装置110において、動力伝達装置60における動力の伝達を遮断するトルク遮断装置83を備える。トルク遮断装置83は、外乱トルクΔTの推定値(推定外乱トルクΔT_est)が、動力伝達装置60の保護のために設定される所定トルク値を超えているときに、動力伝達装置60における動力の伝達を遮断する。これにより、トルク遮断装置83は、動力伝達装置60の保護の必要に応じて、動力伝達装置60において動力を伝達させ、若しくは、動力の伝達を遮断させることができる。
According to the rotating electrical
<その他>
実施形態は、上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、回転電機50の制御方法は、ベクトル制御に限定されるものではない。制御装置70,170は、公知の駆動制御(例えば、矩形波駆動など)を行うことができる。また、回転電機制御装置10,110は、例えば、ハイブリッド自動車などの車両の駆動用回転電機を含む電力変換システムに用いると好適である。
<Others>
The embodiment is not limited to the embodiment described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications within a range not departing from the gist. For example, the control method of the rotating
<付記項>
本実施形態は、回転電機制御装置10,110の制御方法として、捉えることもできる。外乱トルク推定工程は、外乱トルク推定部81が行う制御に対応し、トルク調整工程は、トルク調整部82が行う制御に対応し、トルク遮断工程は、トルク遮断装置83が行う制御に対応する。回転電機制御装置10,110の制御方法においても、回転電機制御装置10,110について既述した作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
<Additional notes>
This embodiment can also be understood as a control method for the rotating electrical
(付記項1)
複数のスイッチング素子の各々が開閉制御されて直流電力を交流電力に変換する電力変換器と、
前記電力変換器によって変換された前記交流電力から車両の駆動輪を駆動させる動力を生成する回転電機と、
前記回転電機によって生成された前記動力を前記車両の前記駆動輪に伝達する動力伝達装置と、
前記電力変換器の前記複数のスイッチング素子の各々を開閉制御する制御装置と、
を備える回転電機制御装置の制御方法であって、
前記回転電機の回転速度および出力トルクを入力し、下記数1に基づいて前記車両の前記駆動輪に印加される外乱トルクを推定する外乱トルク推定工程を備える回転電機制御装置の制御方法。
(Additional item 1)
A power converter in which each of the plurality of switching elements is controlled to be opened and closed to convert DC power into AC power;
A rotating electrical machine that generates power for driving driving wheels of the vehicle from the AC power converted by the power converter;
A power transmission device that transmits the power generated by the rotating electrical machine to the drive wheels of the vehicle;
A control device for controlling opening and closing of each of the plurality of switching elements of the power converter;
A control method for a rotating electrical machine control device comprising:
A control method for a rotating electrical machine control device comprising a disturbance torque estimating step of inputting a rotational speed and an output torque of the rotating electrical machine and estimating a disturbance torque applied to the drive wheel of the vehicle based on the following equation (1).
但し、前記回転電機の前記回転速度を回転速度ωmとし、前記回転電機の前記回転速度の推定値を推定回転速度ωm_estとする。また、前記回転電機の前記出力トルクを出力トルクTmとし、前記外乱トルクの推定値を推定外乱トルクΔT_estとする。さらに、前記回転電機の慣性をイナーシャJmとし、前記回転電機の粘性摩擦係数を粘性摩擦係数Dmとする。また、第一の制御ゲインを第一制御ゲインG1とし、第二の制御ゲインを第二制御ゲインG2とする。 However, the rotational speed of the rotating electrical machine is the rotational speed ωm, and the estimated value of the rotational speed of the rotating electrical machine is the estimated rotational speed ωm_est. Further, the output torque of the rotating electrical machine is set as an output torque Tm, and the estimated value of the disturbance torque is set as an estimated disturbance torque ΔT_est. Further, the inertia of the rotating electrical machine is inertia Jm, and the viscous friction coefficient of the rotating electrical machine is a viscous friction coefficient Dm. The first control gain is the first control gain G1, and the second control gain is the second control gain G2.
(付記項2)
前記外乱トルク推定工程は、前記回転電機の目標トルクを前記出力トルクとして用いて前記外乱トルクの前記推定値を算出し、
前記外乱トルク推定工程によって推定された前記外乱トルクの前記推定値に応じて前記回転電機の前記目標トルクを増減させるトルク調整工程を備える付記項1に記載の回転電機制御装置の制御方法。
(Appendix 2)
The disturbance torque estimating step calculates the estimated value of the disturbance torque using the target torque of the rotating electrical machine as the output torque,
The control method of the rotating electrical machine control device according to
(付記項3)
前記トルク調整工程は、前記外乱トルクの前記推定値を一階微分した第一微分値、若しくは、前記外乱トルクの前記推定値を二階微分した第二微分値、または、前記第一微分値と前記第二微分値とを加算した微分加算値を前記目標トルクのトルク調整量とする付記項2に記載の回転電機制御装置の制御方法。
(Additional Item 3)
In the torque adjustment step, a first differential value obtained by first-order differentiation of the estimated value of the disturbance torque, a second differential value obtained by second-order differentiation of the estimated value of the disturbance torque, or the first differential value and the The control method for a rotating electrical machine control device according to Additional Item 2, wherein a differential addition value obtained by adding the second differential value is a torque adjustment amount of the target torque.
(付記項4)
前記トルク調整工程は、前記外乱トルクの前記推定値が、前記動力伝達装置の保護のために設定される所定トルク値を超えているときに、前記目標トルクを増減させる付記項2または付記項3に記載の回転電機制御装置の制御方法。
(Appendix 4)
Item 2 or Item 3 wherein the torque adjustment step increases or decreases the target torque when the estimated value of the disturbance torque exceeds a predetermined torque value set for protection of the power transmission device. The control method of the rotary electric machine control apparatus described in 1.
(付記項5)
前記外乱トルクの前記推定値が、前記動力伝達装置の保護のために設定される所定トルク値を超えているときに、前記動力伝達装置における前記動力の伝達を遮断するトルク遮断工程を備える付記項1に記載の回転電機制御装置の制御方法。
(Appendix 5)
A supplementary note comprising a torque shut-off step for shutting off transmission of the power in the power transmission device when the estimated value of the disturbance torque exceeds a predetermined torque value set for protection of the power transmission device. The control method of the rotary electric machine control apparatus of 1.
10,110:回転電機制御装置、
40:電力変換器、
41:複数のスイッチング素子(三組の一対のスイッチング素子)、
50:回転電機、
60:動力伝達装置、6T:車両の駆動輪、
70,170:制御装置、
81:外乱トルク推定部、82:トルク調整部、83:トルク遮断装置、
ΔT:外乱トルク、ωm:回転速度、ωm_est:推定回転速度、Tm:出力トルク、
ΔT_est:推定外乱トルク、Jm:イナーシャ、Dm:粘性摩擦係数、
G1:第一制御ゲイン、G2:第二制御ゲイン、
Tm_ref:目標トルク、Tm_adj:トルク調整量、Tm_tgt:トルク指令。
10, 110: Rotating electrical machine control device,
40: power converter,
41: a plurality of switching elements (three pairs of switching elements),
50: Rotating electric machine,
60: Power transmission device, 6T: Vehicle drive wheel,
70, 170: control device,
81: Disturbance torque estimation unit, 82: Torque adjustment unit, 83: Torque cutoff device,
ΔT: disturbance torque, ωm: rotational speed, ωm_est: estimated rotational speed, Tm: output torque,
ΔT_est: estimated disturbance torque, Jm: inertia, Dm: viscous friction coefficient,
G1: first control gain, G2: second control gain,
Tm_ref: target torque, Tm_adj: torque adjustment amount, Tm_tgt: torque command.
Claims (5)
前記電力変換器によって変換された前記交流電力から車両の駆動輪を駆動させる動力を生成する回転電機と、
前記回転電機によって生成された前記動力を前記車両の前記駆動輪に伝達する動力伝達装置と、
前記電力変換器の前記複数のスイッチング素子の各々を開閉制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記回転電機の回転速度および出力トルクが入力され、下記数1に基づいて前記車両の前記駆動輪に印加される外乱トルクを推定する外乱トルク推定部を備える回転電機制御装置。
A rotating electrical machine that generates power for driving driving wheels of the vehicle from the AC power converted by the power converter;
A power transmission device that transmits the power generated by the rotating electrical machine to the drive wheels of the vehicle;
A control device for controlling opening and closing of each of the plurality of switching elements of the power converter;
With
The control device is a rotating electrical machine control device including a disturbance torque estimating unit that receives a rotational speed and an output torque of the rotating electrical machine and estimates a disturbance torque applied to the driving wheel of the vehicle based on the following equation (1).
前記制御装置は、前記外乱トルク推定部によって推定された前記外乱トルクの前記推定値に応じて前記回転電機の前記目標トルクを増減させるトルク調整部を備える請求項1に記載の回転電機制御装置。 The disturbance torque estimation unit calculates the estimated value of the disturbance torque using the target torque of the rotating electrical machine as the output torque,
The rotating electrical machine control device according to claim 1, wherein the control device includes a torque adjusting unit that increases or decreases the target torque of the rotating electrical machine according to the estimated value of the disturbance torque estimated by the disturbance torque estimating unit.
前記トルク遮断装置は、前記外乱トルクの前記推定値が、前記動力伝達装置の保護のために設定される所定トルク値を超えているときに、前記動力の伝達を遮断する請求項1に記載の回転電機制御装置。 A torque interrupting device for interrupting transmission of the power in the power transmission device;
2. The torque interrupt device according to claim 1, wherein when the estimated value of the disturbance torque exceeds a predetermined torque value set for protection of the power transmission device, the torque transmission device interrupts transmission of the power. Rotating electrical machine control device.
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