JP3397694B2 - モータ制御装置 - Google Patents

モータ制御装置

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、モータの制御装
置、特にモータの出力トルク制御に関する。
【0002】
【従来の技術】電気自動車の走行モータには永久磁石モ
ータや誘導モータが使用されており、これらのモータの
トルク制御には、一般にベクトル制御が用いられてい
る。ベクトル制御は、モータ一次電流を励磁電流成分I
d及びトルク電流成分Iqに分けて制御する。ここで、
Idは、モータに二次磁束を発生させる成分であり、I
qは、モータに出力トルクを発生させる成分である。I
dは、出力トルクの向き、すなわちモータの回転方向に
関与しない成分であるが、Iqは出力トルクの向きに関
与する成分であり、Iqの符号によりモータの回転方向
が決定される。従って、自動車を前進させようとするプ
ラスのトルク指令に対応するIqはプラス符号となり、
反対に自動車を後進させようとするマイナスのトルク指
令に対応するIqはマイナス符号となる。
【0003】トルク制御を外乱に影響されずに定量的に
行うため、フィードバック制御が一般に行われている。
トルク指令を演算して得たId、Iq指令値とインバー
タからモータに送られた出力電流をフィードバックさせ
たId、Iq検知値とを比較し、その差分を比例、積
分、微分等の演算処理をした信号により、インバータの
出力を調整することで、モータの出力トルクを制御して
いる。
【0004】このモータのトルク制御は、モータ制御C
PUによって行われる。モータ制御CPUは、出力トル
ク指令をId、Iqに演算する演算部、フィードバック
されたId、Iq検知値と比較してその差分を比例積分
処理してインバータへ制御信号を送る比較調整部、イン
バータからモータに送られた出力電流をフィードバック
させるフィードバック変換部で構成されている。
【0005】出力トルク指令は、運転手のアクセル操作
等を検知した車両制御CPUから発せられ、出力トルク
指令値としてモータ制御CPUに送られる。車両制御C
PUは、モータ以外の車両に関するアクセル、ブレー
キ、シフトポジション等を制御するCPUである。例え
ばアクセルを踏み込んだ場合、車両制御CPUから、出
力トルク指令値がモータ制御CPUに送られ、演算処理
され、インバータを制御する信号に変換される。この制
御信号を受けたインバータにより三相交流に変換された
供給電流によってモータにアクセルの踏み込みに応じた
出力トルクが発生する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、モータ制御C
PUのId、Iqの演算処理によりトルク指令値からI
d、Iqを求める際に、Iqに誤ってトルク指令値と反
対の符号が与えられるような演算異常が発生する場合が
考えられる。このような場合、前進の指令に反して、自
動車が後進する可能性がある。このような異常には、各
種の方法で対処が可能であるが、なるべく簡単な方法で
確実に対処したいという要求がある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、モータのトル
ク指令値を演算し、モータ制御CPUにトルク指令値を
送るトルク指令値演算部を有する車両制御CPUと、前
記トルク指令値に基づいて励磁電流指令値とトルク電流
指令値とを演算する電流値演算部と、前記励磁電流指令
値とトルク電流指令値に基づいてインバータを制御する
比較調整部と、前記インバータからモータへ出力された
電流を検知し、フィードバックして励磁電流検知値とト
ルク電流検知値に変換するフィードバック変換部とを含
み、前記比較調整部が、前記電流値演算部からの励磁電
流指令値及びトルク電流指令値をフィードバック変換部
から送られた励磁電流検知値及びトルク電流検知値と比
較してインバータの出力電流を調整するモータ制御CP
Uとを有するモータ制御装置であって、前記フィードバ
ック変換部から送られたトルク電流検知値と前記トルク
指令値演算部にて演算された前記トルク指令値とを比較
してモータの出力トルクの方向を監視するトルク方向監
視部を前記車両制御CPUに設けたことを特徴とする。
【0008】本発明において、フィードバックされたト
ルク電流検知値が車両制御CPUのトルク方向監視部に
送られ、車両制御CPUの有する同期のトルク指令値と
比較され、トルク指令値とトルク電流検知値が同符号か
否かの判断がされる。また、トルク指令値に対して、ト
ルク電流検知値が適正な範囲にあるか否かの判断がされ
る。
【0009】本発明において、モータ制御CPUと異な
る別のCPUにトルク方向監視部が設けられているた
め、確実な検出ができ、また、その構成を簡単にするこ
とができる。
【0010】ここで望ましくは、車両制御CPUは、ト
ルク指令値に対するトルク電流値の上下限値を設定した
マップを有する。かかるマップは上限値、下限値を定め
るだけなので、簡易なものですみ、容易にトルク方向の
異常を検知することができる。また、車両制御CPU
は、元々あるものであり、特別の回路を設ける必要がな
い。
【0011】電流値演算部におけるトルク電流の演算に
異常があり、誤ってトルク指令値と反対符号の電流値が
演算で与えられた場合には、前記マップの上限値又は下
限値を超えるため、トルク方向監視部において、異常が
検知される。異常が検知された場合には、モータの駆動
を停止させる。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
関し、図面に基づき説明する。
【0013】図1に、本発明の適用対象の一つである電
気自動車のシステム構成を示す。車両制御CPU10
は、主として、モータ以外の車両に関するアクセル、ブ
レーキ、シフトポジション等を制御する。また、運転手
のアクセル操作等により発生した出力トルク指令をトル
ク指令値に演算し、モータ制御CPU12に送る働きも
有する。トルク指令値が送られるモータ制御CPU12
は、トルク指令値に基づきインバータ14へ制御信号を
送ることで、車両走行用のモータ16を制御している。
インバータ14は、バッテリの放電出力を直流から三相
交流に変換してモータ16に供給している。車両走行用
モータとしてここでは、三相永久磁石モータを用いる。
【0014】車両制御CPU10には、アクセル等から
の出力トルク指令をトルク指令値に演算するトルク指令
値演算部18を有する。この他に本発明の特徴部分であ
るトルク方向監視部42を有するがこれについては後で
述べる。
【0015】モータ制御CPU12は、トルク指令値2
0をId、Iqに演算する電流値演算部22と、演算で
得たId指令値24及びIq指令値26をそれぞれフィ
ードバックされたId’検知値36,Iq’検知値38
と比較して、差分を比例積分して制御し、二相の電流指
令値を三相に変換する比較調整部28と、インバータ1
4からモータ16に送られる出力電流をフィードバック
して三相電流から二相に変換するフィードバック変換部
34とからなる。
【0016】トルク指令値演算部18からシリアル通信
によりモータ制御CPU12に送られたトルク指令値2
0は、電流値演算部22でId指令値24,Iq指令値
26に変換され、比較調整部28に送られる。比較調整
部28にはこのほかに、インバータ14からの出力電流
をフィードバックし、フィードバック変換部34におい
て変換した電流値であるId’検知値36とIq’検知
値38が送られてきている。比較調整部28において、
Id指令値24とId’検知値36の差分,Iq指令値
26とIq’検知値38の差分がそれぞれ求められ、比
例演算(P演算)、積分演算(I演算)がなされる。こ
のPI演算された二相の指令値は、さらに三相のU相、
V相、W相からなる電流指令値30に変換され、インバ
ータ14へ切り替え信号として送られる。かかるU相、
V相、W相からなる電流指令値30によりインバータ1
4が切り替えられ、モータ16に交流の出力電流が供給
される。
【0017】インバータ14からモータ16への出力電
流は途中で検知され、モータ制御CPU12へフィード
バックされる。フィードバックされた検知電流32は、
フィードバック変換部34において、Id’検知値3
6、Iq’検知値38に変換され、比較調整部28に送
られる。
【0018】ここで、Iq指令値26、Iq’検知値3
8には、プラスかマイナスの符号がついており、電流値
演算部22において正常な演算が行われている場合は、
トルク指令値20と同符号となる。一方、演算異常によ
り、Iq指令値26の符号がトルク指令値20の符号と
反対となった場合は、Iq’検知値38もトルク指令値
20と反対符号となる。トルク指令値20とIq指令値
26の符号の不一致は、モータ16をトルク指令値20
による回転方向指令と反対方向に回転させることとな
り、出力トルク方向の誤りが生じることとなる。
【0019】この出力トルク方向の誤りを監視するた
め、出力電流からフィードバックされてきたIq’検知
値40は、さらに車両制御CPU10内のトルク方向監
視部42にも送られる。トルク方向監視部42は、トル
ク指令値演算部18から送られたトルク指令値44と同
期のIq’検知値40の符号を比較して演算異常がない
かどうか、すなわち、モータの出力トルク方向が正常か
どうかを判断する。
【0020】このトルク方向監視部42には、永久磁石
モータのトルク指令値対Iq’検知値の上限値、下限値
を与えるT−Iq’上下限値マップをあらかじめ内蔵し
ている。このマップを参照することで、トルク方向の正
誤を判断している。
【0021】図2にT−Iq’上下限値マップを示す。
このマップは、電流値演算部22で用いられるトルク指
令値対Iq指令値マップをもとに上限値、下限値を設定
したものである。上限値、下限値のみを定めるものなの
で、電流値演算部22で用いるトルク指令値対Iq指令
値マップより簡易なものですむ。例えば、正常状態で、
トルク指令値が50、Iq’検知値が75であれば、マ
ップの第1象限に位置し、モータは正常に前進方向に回
転する。一方トルク指令値が50でIq’検知値が−7
5となった場合、符号が不一致であるため、モータは前
進指令に反して後進方向に回転する。このとき、マップ
の第4象限に位置し、Iqは下限値である−13を下回
るため異常演算であることが検知される。また、トルク
指令値が−50で、Iq’検知値が−75であるとき
は、マップの第3象限に位置し、トルク指令値もIq’
検知値もマイナスの同符号となるため、後進方向への正
常なモータ回転となる。一方、トルク指令値が−50
で、Iq’検知値が75であるときは、マップの第2象
限に位置し、Iq’検知値が上限値である13を超える
ことで異常演算が検知される。この場合、後進の指令に
反対して前進方向にモータは回転する。このように車両
制御CPUにマップを有することで出力トルク方向の異
常を容易に検知できることとなる。
【0022】さらに、このマップは、トルク指令値とI
q’検知値が同符号方向であっても、トルク指令に対し
て上限値、下限値を超えるような大きなIq検知値が送
られた場合には、超過出力による出力トルクの異常と判
断される。例えば、トルク指令値が30でIq’検知値
が200の場合等である。このマップにより、出力トル
ク方向のみならず、出力トルクの超過指令についても、
監視することができる。いずれかの異常を検知した場合
には、安全のためモータの運転を停止させる。望ましく
は、500msec継続して検知されたときにモータの
運転を停止させる。
【0023】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、トルク電流検知値をモータ制御CPU以
外のCPUである車両制御CPUが監視するため、モー
タ制御CPU内の演算異常によるモータの反対方向への
出力やモータの異常出力を簡易に判定できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のモータ制御装置の実施形態を示す概
略図である。
【図2】 モータの回転方向の誤りの判定に用いるT−
Iq’上下限値マップである。
【符号の説明】
10 車両制御CPU、12 モータ制御CPU、14
インバータ、16モータ、18 トルク指令値演算
部、20 トルク指令値、22 電流値演算部、24
Id指令値、26 Iq指令値、28 比較調整部、3
0 電流指令値、32 検知電流、34 フィードバッ
ク変換部、36 Id’検知値、38,40 Iq’検
知値、42 トルク方向監視部、44 トルク指令値。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02P 5/408 - 5/412 H02P 7/628 - 7/632 H02P 21/00 B60L 1/00 - 3/12 B60L 7/00 - 13/00 B60L 15/00 - 15/42

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モータのトルク指令値を演算し、モータ
    制御CPUにトルク指令値を送るトルク指令値演算部を
    有する車両制御CPUと、 前記トルク指令値に基づいて励磁電流指令値とトルク電
    流指令値とを演算する電流値演算部と、前記励磁電流指
    令値とトルク電流指令値に基づいてインバータを制御す
    る比較調整部と、前記インバータからモータへ出力され
    た電流を検知し、フィードバックして励磁電流検知値と
    トルク電流検知値に変換するフィードバック変換部とを
    含み、前記比較調整部が、前記電流値演算部からの励磁
    電流指令値及びトルク電流指令値をフィードバック変換
    部から送られた励磁電流検知値及びトルク電流検知値と
    比較してインバータの出力電流を調整するモータ制御C
    PUとを有するモータ制御装置であって、 前記フィードバック変換部から送られたトルク電流検知
    値と前記トルク指令値演算部にて演算された前記トルク
    指令値とを比較してモータの出力トルクの方向を監視す
    るトルク方向監視部を前記車両制御CPUに設けたこと
    を特徴とするモータ制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のモータ制御装置であっ
    て、 車両制御CPUは、トルク指令値に対するトルク電流検
    知値の上下限値を設定したマップを有し、前記マップに
    基づいて前記トルク方向監視部がモータの出力トルクを
    監視することを特徴とするモータ制御装置。
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