JP2024062719A - Motor control device - Google Patents

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Abstract

Figure 2024062719000001

【課題】 モータのトルク制御に於いて、個々のモータの材料の違いによるトルク出力特性のばらつきの影響を抑制するトルクの補償のための個々のモータの運転状態毎の損失トルクを決定する処理をできるだけ容易にする。
【解決手段】モータMの制御装置は、モータから出力されるべき要求トルクを取得し、或る一つのモータについて運転状態毎に決定された損失トルクを取得し、モータのモータ定数と前記の一つのモータの運転状態毎に発生するトルクとにより決定される運転状態毎のトルク補正値を取得し、要求トルクを損失トルクとトルク補正値に基づいて補正してモータにて発生されるべきトルクの指令値を決定し、指令値のトルクを発生するようモータの作動を制御する。
【選択図】 図1

Figure 2024062719000001

In torque control of a motor, the process of determining torque loss for each operating state of each motor for torque compensation that suppresses the effects of variations in torque output characteristics due to differences in materials used in each motor is made as easy as possible.
[Solution] A control device for a motor M obtains a required torque to be output from the motor, obtains a loss torque determined for each operating state for a particular motor, obtains a torque correction value for each operating state determined by the motor constant of the motor and the torque generated for each operating state of the particular motor, corrects the required torque based on the loss torque and the torque correction value to determine a command value for the torque to be generated by the motor, and controls the operation of the motor to generate the torque of the command value.
[Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、モータの制御装置に係り、より詳細には、モータの発生するトルクを制御する装置に係る。 The present invention relates to a motor control device, and more specifically, to a device that controls the torque generated by a motor.

モータのトルク制御精度や応答性は、モータのインダクタンスや電機子抵抗といったモータ定数が制御に於いて用いられる場合、その精度に影響されるので、そのようなモータ定数を同定する構成が種々提案されている。例えば、特許文献1では、ベクトル制御によって同期モータの作動を制御する制御装置に於いて、モータ定数を同定するために、モータの停止時に回転子を所定位置に引き込み、d軸とq軸とに、適宜、電流を与え、電圧・電流情報と回転子の位置情報とを用いて、同期モータと制御装置を含む系の電圧方程式に従ったモデルに含まれるパラメータを逐次推定し、推定されたパラメータからd軸とq軸に関するモータ定数を求める機能を持たせることが提案されている。 When motor constants such as the motor inductance and armature resistance are used in the control, the torque control accuracy and responsiveness of the motor are affected by the accuracy of the motor constants, so various configurations have been proposed to identify such motor constants. For example, Patent Document 1 proposes that in a control device that controls the operation of a synchronous motor by vector control, in order to identify the motor constants, the rotor is pulled into a specified position when the motor is stopped, current is applied appropriately to the d-axis and q-axis, and the parameters included in a model that follows the voltage equation of the system including the synchronous motor and the control device are sequentially estimated using voltage/current information and rotor position information, and the motor constants for the d-axis and q-axis are obtained from the estimated parameters.

特開2008-182881Patent Publication 2008-182881

一般に、モータから出力されるトルクは、鉄損などによる損失(損失トルク)のために、モータで生成されるトルクよりも低くなるので、トルク制御では、車両の駆動系などからモータに要求されるトルク(要求トルク)を実現するために、要求トルクに損失トルクを補償値として加算したトルク値が指令値としてモータの制御装置に与えられる。この点に関し、損失トルクは、モータの運転状態、即ち、発生トルク又は巻線電流、回転数、インバータへの投入電圧などに依存して変化するので、それらを変数パラメータとして、運転状態毎に実験的に決定されるところ、同じ仕様のモータであっても、個々のモータに使用された電磁鋼板、磁石に代表される材料の違いにより、損失トルクにばらつきが出るので、モータのトルク出力特性を揃えるためには、モータ毎に決定された運転状態毎の損失トルクを用いて出力トルクを補償する必要がある。 In general, the torque output from a motor is lower than the torque generated by the motor due to losses (loss torque) caused by iron loss, etc., so in torque control, in order to realize the torque (required torque) required of the motor from the drive system of the vehicle, etc., a torque value obtained by adding the loss torque as a compensation value to the required torque is given to the motor control device as a command value. In this regard, the loss torque varies depending on the operating state of the motor, i.e., the generated torque or winding current, rotation speed, input voltage to the inverter, etc., so it is experimentally determined for each operating state using these as variable parameters. However, even for motors with the same specifications, there is variation in the loss torque due to differences in materials, such as electromagnetic steel sheets and magnets, used in each motor. Therefore, in order to align the torque output characteristics of the motors, it is necessary to compensate the output torque using the loss torque for each operating state determined for each motor.

ところで、モータの損失トルクは、個々のモータのモータ定数(インダクタンス、電機子鎖交磁束、巻線抵抗など)に依存するので、或る一つのモータについて運転状態毎の損失トルクが分かっていれば、その他のモータの運転状態毎の損失トルクは、各々のモータ定数を用いて或る一つのモータの運転状態毎の損失トルクから換算することが可能である。その場合、複数のモータの全てについて運転状態毎の損失トルクを実験的に調べる工程が不要となり、有利である。本発明に於いては、この知見が利用される。 Since the torque loss of a motor depends on the motor constants (inductance, armature flux linkage, winding resistance, etc.) of each individual motor, if the torque loss for each operating state of a certain motor is known, it is possible to convert the torque loss for each operating state of other motors from the torque loss for each operating state of the certain motor using the motor constants of each motor. In this case, there is no need to experimentally investigate the torque loss for each operating state of all of the multiple motors, which is advantageous. This knowledge is utilized in the present invention.

かくして、本発明の主な課題は、モータのトルク制御に於ける出力トルクの補償のための、個々のモータの運転状態毎の損失トルクを決定する処理をできるだけ容易に又は簡便にすることである。 Thus, the main objective of the present invention is to make the process of determining the loss torque for each operating state of an individual motor as easy or simple as possible for the purpose of compensating for the output torque in torque control of the motor.

本発明によれば、上記の課題は、モータの制御装置であって、前記モータから出力されるべき要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、一つのモータについて運転状態毎に決定された損失トルクを取得する損失トルク取得手段と、前記モータのモータ定数と前記一つのモータの運転状態毎に発生するトルクとにより決定される運転状態毎のトルク補正値を取得するトルク補正値取得手段と、前記要求トルクを前記損失トルクと前記トルク補正値に基づいて補正して前記モータにて発生されるべきトルクの指令値を決定するトルク指令値決定手段と、前記指令値のトルクを発生するようモータの作動を制御する作動制御手段とを含む装置によって達成される。 According to the present invention, the above object is achieved by a motor control device including a required torque acquisition means for acquiring a required torque to be output from the motor, a loss torque acquisition means for acquiring a loss torque determined for each operating state of a motor, a torque correction value acquisition means for acquiring a torque correction value for each operating state determined by the motor constant of the motor and the torque generated for each operating state of the motor, a torque command value determination means for correcting the required torque based on the loss torque and the torque correction value to determine a command value for the torque to be generated by the motor, and an operation control means for controlling the operation of the motor to generate a torque of the command value.

上記の構成に於いて、「モータ」は、車両の駆動装置等から要求されるトルク(要求トルク)を出力するよう制御される形式のものであれば、任意のものであってよく、典型的には、dq変換を用いたベクトル制御により作動制御される永久磁石型同期モータであるが、これに限定されない。「損失トルク」とは、上記の如く、モータに於いて生成される全トルクのうちで出力として取り出されずに損失するトルク成分である。「運転状態」とは、ここに於いて、既に述べた如く、モータの発生トルク又は巻線電流、回転数、インバータへの投入電圧など、発生トルクを決定するパラメータとなる状態値(運転状態値)である。「一つのモータ」とは、本制御装置により作動が制御されるモータ(以下、「本モータ」と称する。)と同一の仕様の別のモータ(以下、「基準モータ」と称する。)であり、運転状態毎に損失トルクが任意の手法には決定された任意のモータであってよく、典型的には、或る仕様のモータについての適合に用いられる代表的なモータであってよい。「モータ定数」とは、モータ毎の入力電流又は電圧に対するトルク特性を決定する定数パラメータであり、具体的には、インダクタンス、電機子鎖交磁束、巻線抵抗などである。「トルク補正値」とは、基準モータの運転状態毎の損失トルクを本制御装置により制御されるモータ(本モータ)の運転状態毎の損失トルクに換算するための数値であり、後に詳述の如く、本モータのモータ定数と基準モータの運転状態毎の発生トルクとを用いて、典型的には運転状態毎に、予め算定される。「トルクの指令値」(トルク指令値)は、要求トルクと本モータの損失トルクとを合わせた、モータに於いて生成されるべき総トルクを表わす指令値である。 In the above configuration, the "motor" may be any type of motor that is controlled to output the torque (required torque) required by the drive unit of the vehicle, and is typically, but not limited to, a permanent magnet synchronous motor that is operated and controlled by vector control using dq transformation. As described above, the "loss torque" is the torque component that is lost and not taken out as output from the total torque generated in the motor. As already described, the "operating state" here is the state value (operating state value) that is a parameter that determines the generated torque, such as the generated torque of the motor or the winding current, the rotation speed, and the input voltage to the inverter. The "one motor" is another motor (hereinafter referred to as the "reference motor") with the same specifications as the motor (hereinafter referred to as the "motor") whose operation is controlled by this control device, and may be any motor whose loss torque is determined by any method for each operating state, and may typically be a representative motor used for adapting a motor with a certain specification. The "motor constant" is a constant parameter that determines the torque characteristics for each motor with respect to the input current or voltage, specifically, inductance, armature flux linkage, winding resistance, etc. The "torque correction value" is a numerical value for converting the loss torque for each operating state of the reference motor into the loss torque for each operating state of the motor (this motor) controlled by this control device, and is typically calculated in advance for each operating state using the motor constant of this motor and the generated torque for each operating state of the reference motor, as described in detail later. The "torque command value" (torque command value) is a command value that represents the total torque to be generated in the motor, which is the sum of the required torque and the loss torque of this motor.

上記の本発明の装置に於いては、モータ毎に使用された材料の違いによりばらつく運転状態毎の損失トルクが、各モータに於いて実験的に調べられるのではなく、或る一つのモータに於いて得られた運転状態毎の損失トルクから、各モータのモータ定数を用いて換算することにより得られることとなる。かかる構成によれば、或る一つのモータ以外の各モータについては、モータ定数を取得するだけでよく、各モータの適合に要する労力、時間及び費用が大幅に削減されることが期待される。 In the device of the present invention described above, the torque loss for each operating state, which varies due to differences in the materials used for each motor, is not experimentally investigated for each motor, but is obtained by converting the torque loss for each operating state obtained for a certain motor using the motor constants of each motor. With this configuration, it is only necessary to obtain the motor constants for each motor other than the certain motor, and it is expected that the effort, time, and cost required for adapting each motor will be significantly reduced.

上記の構成に於いて、損失トルクは、いくつかの運転状態値を変数としたマップとして準備されており、時々刻々の運転状態に応じてマップから値が拾い上げられてよい。トルク補正値は、同様に運転状態値を変数としたマップとして予め準備され、時々刻々の運転状態に応じてマップから値が拾い上げられてもよく、或いは、運転状態値を変数とした数式を用いて時々刻々の運転状態に応じて算出されてもよい。なお、トルク補正値は、運転状態値によって変化しない定数である場合も有り得る。運転状態毎のトルク補正値は、具体的には、運転状態毎に、基準モータにて発生するトルクと、本モータのモータ定数を用いた演算から得られる本モータにて発生するトルクの推定値との比率又は差分から決定されてよい。基準モータにて発生するトルクは、運転状態毎に実際に計測されたトルクでもよいし、基準モータのモータ定数を用いた演算により得られた発生するトルクの推定値でもよい。 In the above configuration, the loss torque may be prepared as a map with several operating state values as variables, and a value may be picked up from the map depending on the operating state at each moment. The torque correction value may also be prepared in advance as a map with the operating state values as variables, and a value may be picked up from the map depending on the operating state at each moment, or may be calculated depending on the operating state at each moment using a formula with the operating state values as variables. The torque correction value may be a constant that does not change depending on the operating state value. Specifically, the torque correction value for each operating state may be determined from the ratio or difference between the torque generated by the reference motor and the estimated value of the torque generated by the present motor obtained by calculation using the motor constant of the present motor for each operating state. The torque generated by the reference motor may be the torque actually measured for each operating state, or may be the estimated value of the generated torque obtained by calculation using the motor constant of the reference motor.

上記の構成に於いて、各モータのモータ定数は、任意の手法にて、例えば、後述の手法を用いて、実験的に又は理論的に決定されてよい。 In the above configuration, the motor constants of each motor may be determined experimentally or theoretically by any method, for example, by using the method described below.

従前に於いては、個々のモータのトルク出力特性に於けるモータに使用された電磁鋼板、磁石に代表される材料の違いによるばらつきを補償するためには、個々のモータの運転状態毎の損失トルクを予め実験的に調べるなど、適合のために膨大な労力、時間、費用を要していた。しかしながら、上記の本発明の装置によれば、個々のモータのトルク出力特性に於ける材料の違いによるばらつきは、特殊な装置の追加無く、個々のモータのモータ定数を用いた比較的簡便な手法にて補償され、適合のための労力、時間、費用を節約しながら、モータに於いて要求されたトルクがより確実に出力できるようになることが期待される。 Previously, compensating for the variation in the torque output characteristics of each motor due to differences in materials, such as the magnetic steel sheets and magnets, required a huge amount of effort, time, and cost for adaptation, such as experimentally investigating the torque loss for each operating state of each motor. However, with the device of the present invention described above, the variation in the torque output characteristics of each motor due to differences in materials is compensated for by a relatively simple method using the motor constants of each motor, without the need for additional special equipment, and it is expected that the required torque can be output more reliably from the motor while saving the effort, time, and cost for adaptation.

本発明のその他の目的及び利点は、以下の本発明の好ましい実施形態の説明により明らかになるであろう。 Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of the present invention.

図1は、本実施形態によるモータの制御装置の構成をブロック図の形式で表した図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a motor control device according to this embodiment. 図2(A)は、本実施形態のモータの制御装置に於いて用いられる運転状態値を変数(ai,bj,ck)とした損失トルクのマップの模式図である。図2(B)は、本実施形態のモータの制御装置に於いて、トルク補正値をマップを用いて与える態様に於ける運転状態値を変数(ai,bj,ck)としたトルク補正値のマップの模式図である。Fig. 2(A) is a schematic diagram of a map of torque loss with the operation state values being variables (ai, bj, ck) used in the motor control device of this embodiment. Fig. 2(B) is a schematic diagram of a map of torque correction values with the operation state values being variables (ai, bj, ck) in a mode in which the torque correction values are given using a map in the motor control device of this embodiment. 図3(A)、(B)は、本実施形態のモータの制御装置に於いてトルク補正値が定数である場合のトルク指令値を算出部分の構成の他の例をブロック図の形式で表した図である。3A and 3B are block diagrams showing another example of the configuration of the part that calculates the torque command value when the torque correction value is a constant in the motor control device of this embodiment. 図4は、モータのモータ定数を同定する処理の一つの実施形態をフローチャートの形式で表わした図である。FIG. 4 is a flow chart illustrating one embodiment of a process for identifying the motor constants of a motor.

M…モータ、INV…インバータ、PS…電源、Si…電流センサ、Sv…電圧センサ、Sw…角度センサ(回転数センサ) M...motor, INV...inverter, PS...power supply, Si...current sensor, Sv...voltage sensor, Sw...angle sensor (rotation speed sensor)

制御装置の構成
図1を参照して、例示のモータ制御装置の構成は、指令値のトルクを発生するように巻線電流をdq変換を用いてフィードバック制御するベクトル制御による永久磁石型同期モータの作動制御をする場合のものであるが、本実施形態のモータの制御装置は、車両の駆動装置等に用いられるモータであって、要求トルクを出力するよう制御されるものであれば、任意の形式のモータに適用されてよい(電源には、昇圧回路が付いていてもいなくてもよい。)。図示の如く、本実施形態の装置では、基本的には、車両の駆動装置等から要求された要求トルクに、予め運転状態毎に決定しておいた損失トルクを加算して得られるトルク指令値がモータで発生させるトルクとして算出され、そのトルク指令値に対応して指令変換部にて決定されるd軸、q軸電流Id、Iqの目標値が、FB制御部の入力値として用いられ、実際のd軸、q軸電流Id、Iqが目標値に一致するように、電圧指令部、インバータを通じてフィードバック制御される。ここで、損失トルクについては、典型的には、図2(A)に例示の如く、モータの適宜選択された運転状態値、例えば、トルク指令値又はトルク実際値若しくは巻線電流、回転数、インバータへの投入電圧などを変数パラメータ(ai,bj,ck)として、運転状態毎に損失トルクの値が与えられたマップが予め準備され、モータの制御に於いては、時々刻々の運転状態値が変数として使用されたマップから、センサSi、Sv、Swなどにて検出された現在の運転状態値の組に対応する損失トルク値が拾い上げられて指令値に用いられてよい(回転数は角度センサの検出値から演算により求められてもよく、センサレスモータの場合には、演算により推定されてよい。)。これにより、モータで発生されるトルクは、トルク指令値に一致する値となるところ、そのうちの損失トルク分は、モータから出力される際に損失されるので、モータの出力軸からは要求トルクに一致するトルクが得られることが期待される(回生時は、トルクは負となる。)。
1, the configuration of the exemplary motor control device is for controlling the operation of a permanent magnet type synchronous motor by vector control in which the winding current is feedback-controlled using dq transformation so as to generate a torque of a command value, but the motor control device of this embodiment may be applied to any type of motor used in a vehicle drive device or the like and controlled to output a required torque (the power supply may or may not have a boost circuit). As shown in the figure, in the device of this embodiment, a torque command value obtained by adding a loss torque determined in advance for each operating state to the required torque required by the vehicle drive device or the like is basically calculated as the torque to be generated by the motor, and target values of d-axis and q-axis currents Id and Iq determined by a command conversion unit corresponding to the torque command value are used as input values for the FB control unit, and feedback control is performed via a voltage command unit and an inverter so that the actual d-axis and q-axis currents Id and Iq coincide with the target values. Here, as for the lost torque, typically, as shown in Fig. 2(A), a map is prepared in advance in which the operation state values of the motor, such as the torque command value or the actual torque value, or the winding current, the rotation speed, the voltage input to the inverter, etc., are used as variable parameters (ai, bj, ck), and in controlling the motor, the lost torque value corresponding to the set of the current operation state values detected by the sensors Si, Sv, Sw, etc. may be picked up from the map in which the operation state values at every moment are used as variables, and used as the command value (the rotation speed may be calculated from the detection value of the angle sensor, or may be estimated in the case of a sensorless motor). As a result, the torque generated by the motor is a value that corresponds to the torque command value, and the lost torque is lost when it is output from the motor, so that it is expected that a torque that corresponds to the required torque is obtained from the output shaft of the motor (the torque is negative during regeneration).

しかしながら、実機のモータに於いては、同一の仕様であっても、使用された材料特性の違いにより、トルク出力特性にばらつきが生じ、或る一つのモータに於いて決定しておいた損失トルクを別のモータの制御に使用すると、要求通りのトルクを出力できないことが起き得るので、精度良くトルクを補償するためには、個々のモータに適合した損失トルクを用いる必要がある。この点に関し、本実施形態に於いては、図示の如く、トルク指令値の算出に於いて、或る一つのモータに於いて決定しておいた損失トルクを、個々のモータに適合した損失トルクに換算できるよう算出されたトルク補正値を用いて補正して得られた損失トルクが要求トルクに加算される。 However, in actual motors, even if the specifications are the same, differences in the material properties used can cause variations in torque output characteristics, and if a loss torque determined for one motor is used to control another motor, it may not be possible to output the required torque. Therefore, in order to compensate for the torque with precision, it is necessary to use a loss torque that is suitable for each motor. In this regard, in the present embodiment, as shown in the figure, in the calculation of the torque command value, the loss torque determined for a certain motor is corrected using a torque correction value calculated so that it can be converted into a loss torque suitable for each motor, and the loss torque obtained is added to the required torque.

本実施形態の装置に於いて、具体的には、トルク指令値は、以下のいずれかの式により算出されてよい。
[トルク指令値]=[要求トルク]+[損失トルク]×[トルク補正値] …(1)
[トルク指令値]=[要求トルク]+[損失トルク]+[トルク補正値] …(2)
ここに於いて、[損失トルク]は、或る一つのモータ(基準モータ)に於いて、典型的には、実験により、運転状態毎に決定された損失トルクであり、[トルク補正値]は、[損失トルク]を個々のモータ(本モータ)に適合した損失トルクに変換できるように、個々のモータのモータ定数を用いて、典型的には、運転状態毎に算出された数値である。この構成によれば、トルク指令値を算定するための損失トルクのマップは、基準モータについてのみ準備されていればよく、個々のモータに適合した損失トルクは、モータ定数を用いて得られたトルク補正値を用いた演算により求められ、損失トルクを得るための実験的な適合処理が簡単化されることとなる。
Specifically, in the device of this embodiment, the torque command value may be calculated by any one of the following equations.
[Torque command value] = [requested torque] + [loss torque] × [torque correction value] … (1)
[Torque command value] = [requested torque] + [loss torque] + [torque correction value] … (2)
Here, the "loss torque" is a loss torque determined, typically by experiment, for each operating state of a certain motor (reference motor), and the "torque correction value" is a numerical value calculated, typically for each operating state, using the motor constants of each motor so that the "loss torque" can be converted into a loss torque suited to each motor (this motor). With this configuration, a loss torque map for calculating the torque command value needs to be prepared only for the reference motor, and the loss torque suited to each motor is found by calculation using the torque correction value obtained using the motor constants, simplifying the experimental adaptation process for obtaining the loss torque.

上記の制御装置に於いて、個々のモータのトルク補正値は、より具体的には、下記のいくつかの態様にて用意されてよい。一つ目の態様としては、図2(B)に例示されている如く、運転状態毎のトルク補正値が、基準モータの損失トルクと同様に、マップの形式で記憶され、モータの制御に於いては、マップから時々刻々の運転状態値の組に対応するトルク補正値が拾い上げられて、上記の式(1)又は(2)の演算に用いられてよい。なお、トルク補正値のマップは、種々のモータのものが装置に記憶され、そのうちの本モータに対応するマップが選択的に利用されるようになっていてよい。また、マップ上に記録されていない運転状態値のトルク補正値は、マップ値から内挿補間又は外挿補間により求められてもよい。更に、特定のトルクの発生の時だけ、例えば、最大トルクのときだけ補正をしたい場合は、マップに於いて、特定のトルクを発生する状態のマップ値には有意な値が与えられ、補正しない状態に対応するマップ値は全て1又は0が与えられてよい。 In the above control device, the torque correction value for each motor may be prepared in the following several ways. In the first way, as shown in FIG. 2B, the torque correction value for each operating state is stored in the form of a map, similar to the loss torque of the reference motor, and in the control of the motor, the torque correction value corresponding to the set of operating state values at each moment may be picked up from the map and used in the calculation of the above formula (1) or (2). Note that maps of torque correction values for various motors may be stored in the device, and the map corresponding to the present motor may be selectively used. In addition, the torque correction value for an operating state value not recorded in the map may be obtained by interpolation or extrapolation from the map value. Furthermore, if it is desired to perform correction only when a specific torque is generated, for example, only when the maximum torque is generated, a significant value may be given to the map value in the state where a specific torque is generated, and all map values corresponding to the state where no correction is performed may be given a value of 1 or 0.

二つ目の態様として、運転状態毎のトルク補正値が一つ以上の運転状態値を変数とした数式で表わされる場合には、かかる数式に於ける変数の係数、次数、定数を記憶しておき、モータの制御に於いては、時々刻々の運転状態値から数式を用いて時々刻々の運転状態に対応するトルク補正値が算出され、上記の式(1)又は(2)の演算に用いられてよい。数式は、多項式等であってもよく、機械学習によって得られた式でもよい。また、種々のモータの数式が装置に記憶され、そのうちの本モータに対応する数式が選択的に利用されるようになっていてよい。更に、トルク補正値は、内挿補間又は外挿補間により求められてもよい。 In the second aspect, when the torque correction value for each operating state is expressed by a formula with one or more operating state values as variables, the coefficients, orders, and constants of the variables in the formula are stored, and in the control of the motor, the torque correction value corresponding to the operating state at each moment is calculated from the operating state value at each moment using the formula, and may be used in the calculation of the above formula (1) or (2). The formula may be a polynomial, etc., or may be an equation obtained by machine learning. In addition, formulas for various motors may be stored in the device, and the formula corresponding to the present motor may be selectively used. Furthermore, the torque correction value may be obtained by interpolation or extrapolation.

三つ目の態様として、トルク補正値が運転状態によらない定値である場合には、その定値が記憶され、上記の式(1)又は(2)の演算に用いられてよい。なお、トルク補正値が定値であるときには、図3(A)、(B)の如く、トルク補正値は、要求トルク又は要求トルクと損失トルクの加算値に対して加算又は乗算されてもよい。 As a third aspect, when the torque correction value is a fixed value that does not depend on the operating state, the fixed value may be stored and used in the calculation of the above formula (1) or (2). When the torque correction value is a fixed value, the torque correction value may be added to or multiplied by the required torque or the sum of the required torque and the lost torque, as shown in Figures 3(A) and (B).

トルク補正値の決定
個々のモータのトルク補正値は、既に触れた如く、基準モータの損失トルクを個々のモータに適合した損失トルクに換算するように算出された数値であり、任意の手法にて算出されてよい。典型的には、個々のモータのトルク補正値は、運転状態毎に、基準モータにて生成されるトルクと、個々のモータのモータ定数と運転状態値とを用いた演算により推定される個々のモータの生成トルクとの比又は差に基づいて算定されてよい。具体的には、例えば、モータをdq変換を用いたベクトル制御により作動制御する場合には、モータの生成トルクTは、
T=Pφ+P(L-L)I …(3)
にて与えられる。ここで、P、φ、L、L、I、Iは、それぞれ、極対数、電機子鎖交磁束、d軸インダクタンス、q軸インダクタンス、d軸電流、q軸電流であり、P、φ、L、Lがモータ定数、I、Iが運転状態値である。従って、一つの態様では、運転状態値毎に、基準モータについては損失トルクを調べた際の発生トルクTraを用い、個々のモータについては、各モータのモータ定数を用いて式(3)により算出した発生トルクの推定値Teeとを用いて、トルク補正値は、
Tee-Tra 又は Tee/Tra …(4)
により与えられてよい。なお、別の態様として、運転状態値毎の基準モータについての発生トルクTraは、基準モータのモータ定数を用いて式(3)により算出した推定値が用いられてもよい。
Determination of Torque Correction Value The torque correction value of each motor is, as already mentioned, a numerical value calculated to convert the loss torque of the reference motor into a loss torque suited to each motor, and may be calculated by any method. Typically, the torque correction value of each motor may be calculated for each operating state based on the ratio or difference between the torque generated by the reference motor and the generated torque of each motor estimated by calculation using the motor constants and operating state values of each motor. Specifically, for example, when the motor is operated and controlled by vector control using dq transformation, the generated torque T of the motor is expressed as follows:
T = P n φ a I q + P n (L d -L q ) I d I q ... (3)
Here, Pn , φa , Ld , Lq , Id , and Iq are the number of pole pairs, armature flux linkage, d-axis inductance, q-axis inductance, d-axis current, and q-axis current, respectively, Pn , φa , Ld , and Lq are motor constants, and Id and Iq are operation state values. Therefore, in one aspect, for each operation state value, the generated torque Tra when the loss torque is examined is used for the reference motor, and for each motor, the generated torque estimate value Tee calculated by equation (3) using the motor constant of each motor is used to calculate the torque correction value:
Tee-Tra or Tee/Tra... (4)
In another embodiment, the generated torque Tra of the reference motor for each operating state value may be an estimated value calculated by equation (3) using the motor constant of the reference motor.

モータ定数の決定
トルク補正値の算出に用いられる各モータのモータ定数は、任意の手法で決定されてよい。本実施形態に於いては、例えば、自動車等の車両の駆動軸に直結され、dq変換を用いたベクトル制御により作動制御されるモータについては、以下の手法を用いてモータ定数(電機子鎖交磁束φ、d軸インダクタンスL、q軸インダクタンスL)が検出されてよい。図4を参照して、まず、製造工程に於いて、車両をドラム上にて走行させて、モータのトルクを任意に調節しつつ、回転数が一定に保持される(ステップ1、2)。トルクの調節は、他の動力(エンジンや他のモータ)を調整することで可能であり、例えば、モータがエンジンと直結している場合、エンジン負荷とモータ駆動量を調整することで任意のトルク負荷を得ることができる。また、他の動力も無い場合や最大トルクが実現できない場合には、ドラム上の走行抵抗を変えることで、トルクが調節される。なお、ここで検出される上記のモータ定数は、発生トルクによって値が変化するので、トルク毎に検出されてよい。そして、まず、回転数ωとトルクTをそれぞれ一定に制御しつつ、モータのd軸、q軸換算電流をId=0、Iq=任意値に設定し、進角0degの状態が実現される(ステップ3)。そうすると、モータの電圧方程式から、先ず、電機子鎖交磁束φが以下の式により算出される(ステップ4)。
φ=(V-R・I)/ω …(5)
ここで、Rは、巻線抵抗(任意の手法で別に測定されてよい。)であり、Vは、q軸に投入される電圧であり、電流のフィードバック制御に於いて電圧指令部にて決定される。次に、トルクTに釣り合うようにd軸、q軸換算電流を変更し(ステップ5)、そのときの電流と電圧とを用いて、d軸インダクタンスL、q軸インダクタンスLが、モータの電圧方程式から、それぞれ、以下の式により算出される(ステップ6)。
=(R・I-V)/ωI …(6)
=(V-R・I-ωφ)/ωI …(7)
ここで、Vは、d軸に投入される電圧であり、電流のフィードバック制御に於いて電圧指令部にて決定される。次いで、異なるトルクに於けるモータ定数を検出する場合には、トルクを変更して(ステップ8)、上記の処理が繰返され、必要な範囲の検出が完了すると、処理が終了される(ステップ7)。なお、モータ定数の検出が実行された状態点の間のモータ定数は、I、Iを変数とするL、Lの近似関数を構成し、かかる近似関数から算出されてよい。近似関数は機械学習で近似モデルを求めてもいいし、事前にモデルを作っておいて係数のみを同定してもいい。
Determination of Motor Constants The motor constants of each motor used in the calculation of the torque correction value may be determined by any method. In this embodiment, for example, for a motor directly connected to the drive shaft of a vehicle such as an automobile and operated and controlled by vector control using dq transformation, the motor constants (armature interlinkage magnetic flux φ a , d-axis inductance L d , q-axis inductance L q ) may be detected by the following method. Referring to FIG. 4, first, in the manufacturing process, the vehicle is run on a drum, and the torque of the motor is adjusted arbitrarily while the rotation speed is kept constant (steps 1 and 2). The torque can be adjusted by adjusting other power (engine or other motor). For example, when the motor is directly connected to the engine, an arbitrary torque load can be obtained by adjusting the engine load and the motor drive amount. In addition, when there is no other power or when the maximum torque cannot be realized, the torque is adjusted by changing the running resistance on the drum. The motor constants detected here change in value depending on the generated torque, so they may be detected for each torque. Then, while controlling the rotation speed ω and torque T to be constant, the d-axis and q-axis converted currents of the motor are set to Id = 0 and Iq = an arbitrary value to realize a state of an advance angle of 0 deg (step 3). Then, from the motor voltage equation, the armature interlinkage magnetic flux φ a is first calculated by the following formula (step 4).
φ a = (V q -R a ·I q ) / ω ... (5)
Here, R a is the winding resistance (which may be measured separately by any method), and V q is the voltage applied to the q axis, which is determined by the voltage command unit in current feedback control. Next, the d-axis and q-axis converted currents are changed so as to balance with the torque T (step 5), and the d-axis inductance L d and the q-axis inductance L q are calculated from the motor voltage equation by the following equations (step 6).
Lq = (R a · I d - V d ) / ωI q ... (6)
L d = (V q -R a ·I q -ωφ a ) / ωI d ... (7)
Here, Vd is the voltage input to the d-axis, and is determined by the voltage command unit in the feedback control of the current. Next, when detecting the motor constant at a different torque, the torque is changed (step 8), and the above process is repeated. When the detection of the required range is completed, the process is terminated (step 7). The motor constant between the state points where the detection of the motor constant is executed may be calculated from an approximation function of Ld and Lq with Id and Iq as variables. The approximation function may be obtained by machine learning to obtain an approximation model, or a model may be created in advance and only the coefficients may be identified.

以上の説明は、本発明の実施の形態に関連してなされているが、当業者にとつて多くの修正及び変更が容易に可能であり、本発明は、上記に例示された実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の概念から逸脱することなく種々の装置に適用されることは明らかであろう。 The above description is given in relation to an embodiment of the present invention, but many modifications and changes are easily possible for those skilled in the art, and it is clear that the present invention is not limited to the embodiment exemplified above, but can be applied to various devices without departing from the concept of the present invention.

Claims (1)

モータの制御装置であって、
前記モータから出力されるべき要求トルクを取得する要求トルク取得手段と、
一つのモータについて運転状態毎に決定された損失トルクを取得する損失トルク取得手段と、
前記モータのモータ定数と前記一つのモータの運転状態毎に発生するトルクとにより決定される運転状態毎のトルク補正値を取得するトルク補正値取得手段と、
前記要求トルクを前記損失トルクと前記トルク補正値に基づいて補正して前記モータにて発生されるべきトルクの指令値を決定するトルク指令値決定手段と、
前記指令値のトルクを発生するようモータの作動を制御する作動制御手段と
を含む装置。
A motor control device, comprising:
a required torque acquisition means for acquiring a required torque to be output from the motor;
a torque loss acquisition means for acquiring a torque loss determined for each operating state of one motor;
a torque correction value acquisition means for acquiring a torque correction value for each operating state determined by a motor constant of the motor and a torque generated for each operating state of the one motor;
a torque command value determining means for determining a command value of a torque to be generated by the motor by correcting the required torque based on the lost torque and the torque correction value;
and an operation control means for controlling the operation of the motor so as to generate the torque of the command value.
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