JP3726713B2 - 電動機の制御装置 - Google Patents
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- H02P6/28—Arrangements for controlling current
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源より出力される直流電圧を交流電圧に変換し、これを供給して電動機を回転させる電動機の制御装置に係り、特に、直流電源電圧を効率良く使用する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における電動機の制御装置として、例えば特開２０００−３２７９９号公報（以下、従来例という）に記載されたものが知られている。該従来例には、トルク指令値と、速度によって電流指令値を定めるマップを、異なる電圧毎に予め用意しておくことにより、バッテリ電圧が変動したときにおいても、電圧値を最大値とすることができ、効率を向上させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来例に記載された電動機の制御装置では、定常時には、バッテリ電圧に応じてマップを選択し、電流指令値を求めれば良いが、例えば大きくトルクを変化させる場合には（即ち、電流指令値変化が大きい場合には）、モータの出力変動により、バッテリ電圧が一時的に変動する。
【０００４】
その結果、電流マップが切り換えられる前に、電圧が降下してしまい、脱調する可能性がある。これを防止するために、電流マップに予めマージンを設定しておく必要があり、その結果効率が低下するという問題が生じる。
【０００５】
また、フィードバック周期（即ち、トルク指令値及び速度データを出力する時間間隔）を短くすれば、バッテリ電圧の変動に追従させることが可能であるが、このような方法では、バッテリ電圧の計測ノイズを除去するために、ノイズカットフィルタを搭載しなければならず、やはり追従性の低下を招いてしまう。また、コントローラの負荷が大きくなるという新たな問題が発生する。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、バッテリ電圧の瞬時的な変動に左右されず、高精度に電流指令値を得ることのできる電動機の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、バッテリより供給される直流電圧を交流電圧に変換して電動機に供給するインバータ回路を有し、該インバータ回路の出力を調整して電動機の回転駆動を制御する電動機の制御装置において、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出される電圧値に基づき、前記バッテリが無負荷時における出力電圧値を推定する無負荷時電圧推定手段と、トルク指令値及び前記電動機の回転数と、電流指令値との関係を示すマップデータが、前記無負荷時電圧毎に記憶され、前記無負荷時電圧推定手段により推定された無負荷時電圧値とトルク指令値及び電動機の回転速度が与えられた際に、これに対応する電流指令値を出力する電流指令値マップ記憶手段と、前記電流指令値マップ記憶手段より出力される電流指令値に基づいて、前記インバータ回路の出力を制御する電流制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、バッテリより供給される直流電圧を交流電圧に変換して電動機に供給するインバータ回路を有し、該インバータ回路の出力を調整して電動機の回転駆動を制御する電動機の制御装置において、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出される電圧値に基づき、前記バッテリが無負荷時における出力電圧値を推定する無負荷時電圧推定手段と、前記電動機の回転位置、及び回転速度を求める位置センサと、前記インバータ回路より出力される電流値を検出する電流センサと、上位コントローラより与えられるトルク指令値及び前記位置センサにて求められる電動機の回転速度と、電流指令値との関係を示すマップデータが、前記無負荷時電圧毎に記憶され、前記無負荷時電圧推定手段により推定された無負荷時電圧値とトルク指令値及び電動機の回転速度が与えられた際に、これに対応する電流指令値を出力する電流指令値マップ記憶手段と、前記電流指令値マップ記憶手段より出力される電流指令値、及び前記位置センサにて検出される前記電動機の回転速度と回転位置、及び前記電流センサにて検出される電流値に基づいて、前記インバータ回路の出力を制御する電流制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記無負荷時電圧推定手段は、前記電圧検出手段にて検出される電圧値ｖdcと、トルク指令値、電動機の回転数に基づいて、前記バッテリの出力電流値を決定し、該出力電流値と、前記電圧値ｖdcに基づいて、無負荷時電圧を推定することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記バッテリの出力電流を検出する電流検出手段を具備し、前記無負荷時電圧推定手段は、前記電圧検出手段にて検出される電圧値に加え、前記電流検出手段にて検出される電流値に基づいて、前記無負荷時電圧を推定することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記無負荷時電圧推定手段は、前記電流検出手段にて検出される電流値ｉdcを時間積分して、充電電流量ＡＨを求め、該充電電流量ＡＨと予め設定されているバッテリ満充電時の充電電流量ＡＨ0との比率に基づいて、放電深度を演算し、該放電深度に基づいて、前記バッテリの無負荷時電圧を推定することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記無負荷時電圧推定手段は、前記電流検出手段にて検出される電流値ｉdcと、前記電圧検出手段にて検出される電圧値ｖdcとを乗じ、且つ、この乗算結果（ｖdc×ｉdc）を時間積分することにより充電電力量ＷＨを求め、該充電電力量ＷＨと予め設定されているバッテリ満充電時の充電電力量ＷＨ0との比率に基づいて、放電深度を演算し、該放電深度に基づいて、前記バッテリの無負荷時電圧を推定することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記無負荷時電圧推定手段は、前記電流検出手段にて検出される電流値ｉdcがゼロとなったときの、前記電圧検出手段にて検出される電圧値をｖ0として求め、該電圧値ｖ0を無負荷時電圧とすることを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明では、バッテリの出力電圧を検出し、該出力電圧に基づいて、バッテリが無負荷時のときの電圧値を求め、該無負荷時電圧に基づいて電流指令値を設定するので、急激なトルク変化が発生した場合でも、確実に電動機を制御することができる。
【００１６】
また、電圧検出手段にて検出されるバッテリの出力電圧値に基づいて、バッテリが無負荷時の電圧値が求められ、この無負荷時電圧と電流指令値マップ記憶手段に記憶されている電流指令値マップとに基づいて、電流指令値を設定している。従って、バッテリ電圧の瞬時的な変化に左右されない効率の良い電流指令値を求めることができ、電動機の制御性を向上させることができる。
【００１７】
請求項２の発明では、電圧検出手段にて検出されるバッテリの出力電圧値に基づいて、バッテリが無負荷時の電圧値が求められる。そして、この無負荷時電圧、位置センサにて検出される電動機の回転数、及び上位コントローラより与えられるトルク指令値を電流指令値マップ記憶手段に記憶されている電流指令値マップに当てはめることにより、電流指令値を設定している。従って、バッテリ電圧の瞬時的な変化に左右されない効率の良い電流指令値を求めることができ、電動機の制御性を向上させることができる。
【００１８】
請求項３の発明では、バッテリの出力電圧値に基づいて、該バッテリの出力電流値を求め、これらの電圧値、及び電流値に基づいて、無負荷時電圧を演算するようにしているので、高精度な電流指令値を求めることができる。
【００１９】
請求項４の発明では、バッテリの出力電流を検出する電流検出手段を具備し、該電流検出手段にて検出される電流値と、電圧検出手段にて検出される電圧値との双方を用いて無負荷時電圧を演算するようにしているので、無負荷時電圧を高精度に求めることができ、効率の良い電流指令値を求めることができる。
【００２０】
請求項５の発明では、電流検出手段にて検出される電流値に基づいて放電深度を演算し、該放電深度より無負荷時電圧を求めるようにしているので、効率の良い電流指令値を求めることができる。
【００２１】
請求項６の発明では、電流検出手段にて検出される電流値、及び電圧検出手段にて検出される電圧値に基づいて放電深度を演算し、該放電深度より無負荷時電圧を求めるようにしているので、効率の良い電流指令値を求めることができる。
【００２２】
請求項７の発明では、電流検出手段にて検出される電流値がゼロとなったときの、電圧検出手段にて検出される電圧値を無負荷時電圧としているので、簡素な構成で、且つ効率の良い電流指令値を求めることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、該電動機の制御装置１は、同期モータ（電動機）Ｍ１の駆動を制御するものであり、バッテリＥ１より与えられる直流電圧を、３相交流電圧に変換し、該３相交流電圧を同期モータＭ１に供給するインバータ回路２と、バッテリＥ１の出力電圧ｖdcを検出する電圧計（電圧検出手段）３と、バッテリＥ１の出力電流ｉdcを検出する電流計（電流検出手段）４と、を具備している。
【００２４】
更に、電圧計３にて検出される電圧値Ｖdc、及び電流計４にて検出される電流値ｉdcに基づいて、バッテリＥ１が無負荷のときの出力電圧値ｖ0を推定する無負荷時電圧推定部５と、同期モータＭ１に流れる各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）に流れる電流を検出する電流センサ９と、同期モータＭ１のロータ位置及び回転速度を検出する位置センサ１０と、を具備している。
【００２５】
また、上位コントローラ６より与えられるトルク指令値Ｔと、無負荷時電圧推定部５より与えられる電圧値ｖ0、及び位置センサ１０にて検出される同期モータＭ１の回転速度のデータに基づいて、ｄ軸方向、及びｑ軸方向の電流指令値ｉ d* 、ｉ q*を求める電流指令値マップが記憶されたマップ記憶部７と、電流制御部８と、を具備している。
【００２６】
図２は、電流制御部８の詳細な構成を示すブロック図であり、同図に示すように、該電流制御部８は、位置センサ１０による検出データに基づいて、同期モータＭ１のロータ位相角θを演算する位相演算部１２と、この位相角θ及び電流センサ９で検出される電流値（ｕ相、ｖ相、ｗ相の各電流値）に基づき、３相２相変換して、２相の電流測定値ｉd、ｉqを求める３相２相変換部１３と、を有している。
【００２７】
また、電圧計３で測定される電圧値ｖdc、及び後述する２相３相変換部１５より与えられる３相の電圧指令値Ｖu＊、Ｖv＊、Ｖw＊に基づいて、所望のデューティー比となるＰＷＭ信号を生成し、該ＰＷＭ信号をインバータ回路２へ出力するＰＷＭ作成部１６と、マップ記憶部７より出力される電流指令値ｉd＊、ｉq＊、及び３相２相変換部１３にて求められた電流測定値ｉd、ｉqに基づいて、２相の電圧指令値Ｖd＊、Ｖq＊を求めるＰＩ制御部１４と、を有している。
【００２８】
更に、ＰＩ制御部１４より出力される２相の電圧指令値Ｖd＊、Ｖq＊と、位相演算部１２で求められる位相角θとに基づき、２相３相変換により３相の電圧指令値Ｖu＊、Ｖv＊、Ｖw＊を求め、該３相の電圧指令値をＰＷＭ作成部１６に出力する２相３相変換部１５と、を具備している。
【００２９】
図３は、マップ記憶部７に記憶されている電流指令値マップを模式的に示す説明図であり、同図に示すように、該電流指令値マップには、上位コントローラ６より出力されるトルク指令値Ｔ［Nm］（縦軸）、及び同期モータＭ１の回転数Ｎ［rpm］（横軸）で示される平面上の各点に対して、ｄ軸電流指令値ｉd＊、及びｑ軸電流指令値ｉq＊が設定されている。また、図３に示すマップは、バッテリＥ１の無負荷時電圧（開放電圧）毎に設定されている。従って、バッテリＥ１の無負荷時電圧ｖ0、トルク指令値Ｔ、及び同期モータＭ１の回転数Ｎが与えられると、これらの情報に基づいて、電流指令値ｉd＊、ｉq＊を求めることができる。
【００３０】
次に、前述のように構成された本実施形態に係る電動機の制御装置１の、動作について説明する。
【００３１】
同期モータＭ１の回転を開始させるべく、インバータ回路２を起動させると、バッテリＥ１に充電されている電圧がインバータ回路２に供給される。そして、インバータ回路２では、電流制御部８より与えられるＰＷＭ指令信号に基づいて３相交流電圧を生成し、この電圧が同期モータＭ１に供給されるので、該同期モータＭ１を回転させることができる。
【００３２】
また、バッテリＥ１より出力される電圧値ｖdc及び電流値ｉdcは、電圧計３及び電流計４にて検出され、検出された電圧値ｖdc、及び電流値ｉdcは、無負荷時電圧推定部５に供給される。そして、無負荷時電圧推定部５では、与えられたデータに基づいて、バッテリＥ１が無負荷のとき（出力端が開放されているとき）の出力電圧ｖ0を求める処理を行う。この演算処理には、種々の方法を用いることができ、以下詳しく説明する。
【００３３】
＜第１の演算方法＞
電流値ｉdcを用いて、以下の（１）式により、充電電流量ＡＨ（アンペアアワー）を求める。
【００３４】
ＡＨ＝（１／３６００）∫ｉdc ｄｔ ・・・（１）
そして、以下の（２）式により、放電深度ＤＯＤ［％］を求める。
【００３５】
ＤＯＤ＝（１−ＡＨ／ＡＨ0）×１００ ・・・（２）
但し、ＡＨ0は、バッテリＥ１満充電時における充電電流量である。
【００３６】
そして、バッテリＥ１の、無負荷時電圧（開放電圧）ｖ0は、放電深度ＤＯＤの関数「ｆ0」、即ち、ｖ0＝ｆ0（ＤＯＤ）で示すことができるので、この関数に基づいて、無負荷時電圧ｖ0を求めることができる。
【００３７】
＜第２の演算方法＞
電流値ｉdc、及び電圧値ｖdcを用いて、以下の（３）式により、充電電力量ＷＨ（ワットアワー）を求める。
【００３８】
ＷＨ＝（１／３６００）∫ｖdc×ｉdc ｄｔ ・・・（３）
そして、以下の（４）式により、放電深度ＤＯＤ［％］を求める。
【００３９】
ＤＯＤ＝（１−ＷＨ／ＷＨ0）×１００ ・・・（４）
但し、ＷＨ0は、バッテリＥ１満充電時における充電電力量である。
【００４０】
そして、バッテリＥ１の、無負荷時電圧（開放電圧）ｖ0は、放電深度ＤＯＤの関数「ｆ1」、即ち、ｖ0＝ｆ1（ＤＯＤ）で示すことができるので、この関数に基づいて、無負荷時電圧ｖ0を求めることができる。
【００４１】
＜第３の演算方法＞
無負荷時電圧ｖ0、直流電流値ｉdc、直流電圧値ｖdc、及びバッテリＥ１の内部抵抗Ｒiとの間には、以下の（５）式に示す関係がある。
【００４２】
ｖ0−Ｒi×ｉdc＝ｖdc ・・・（５）
そして、ｉdc＝０である場合、ｖ0＝ｖdcであるので、ｉdc＝０のタイミングで直流電圧ｖdcを測定すれば、これが無負荷時電圧ｖ0になる。
【００４３】
また、バッテリＥ１の内部抵抗Ｒiが固定値であれば（リチウムイオン電池を用いた場合等）、直流電圧値ｖdc、及び直流電流値ｉdcが与えられれば、（５）式より無負荷時電圧ｖ0を求めることができる。
【００４４】
＜第４の演算方法＞
バッテリＥ１の内部抵抗Ｒiは、放電深度ＤＯＤの関数「ｆ2」で示すことができ、Ｒi＝ｆ2（ＤＯＤ）で示されるので、上記した第１，第２の演算方法で求められる放電深度ＤＯＤに基づいて内部抵抗Ｒiを演算し、これを（５）式に代入して無負荷時電圧ｖ0を求める。
【００４５】
＜第５の演算方法＞
上記したように、無負荷時電圧ｖ0は放電深度ＤＯＤを用いて、ｖ0＝ｆ0（ＤＯＤ）で表すことができ、内部抵抗Ｒiは放電深度ＤＯＤを用いて、Ｒi＝ｆ2（ＤＯＤ）で表すことができるので、（５）式は、以下の（６）式で示すことができる。
【００４６】
ｆ0（ＤＯＤ）−ｆ2（ＤＯＤ）×ｉdc＝ｖdc ・・・（６）
従って、ｉdc、ｖdcが与えられれば、解を求めることができ、無負荷時電圧ｖ0を求めることができる。
【００４７】
そして、上述した各演算方法を用いて、バッテリＥ１の無負荷時電圧ｖ0が求められると、該電圧ｖ0は、マップ記憶部７に供給される。マップ記憶部７には、前述したように、図３に示す如くの電流指令値マップが記憶されているので、該マップに、上位コントローラ６より出力されるトルク指令値Ｔ、位置センサ１０より出力される同期モータＭ１の回転数Ｎ、及び無負荷時電圧推定部５より出力される電圧ｖ0を入力することにより、電流指令値ｉd＊、ｉq＊を求め、該電流指令値ｉd＊、ｉq＊を電流制御部８のＰＩ制御部１４（図２参照）に出力する。
【００４８】
他方、電流制御部８の位相演算部１２では、同期モータＭ１の角速度ωに基づいて、ロータの位相角θが求められ、３相２相変換部１３では、この位相角θ及び電流センサ９で検出される電流値より、２相の電流測定値ｉd、ｉqが演算される。そして、この電流測定値ｉd、ｉqは、ＰＩ制御部１４に与えられるので、該ＰＩ制御部１４では、電流測定値ｉd、ｉqと、電流指令値マップ７より与えられる電流指令値ｉd＊、ｉq＊に基づいて、所定の演算により、２相の電圧指令値Ｖd＊、Ｖq＊を求める。
【００４９】
次いで、２相３相変換部１４では、２相の電圧指令値Ｖd＊、Ｖq＊に基づき、３相の電圧指令値Ｖu＊、Ｖv＊、Ｖw＊が求められ、ＰＷＭ作成部１６では、これらのデータに基づいて、デューティー比を設定し、デューティー比指令信号をインバータ回路２に出力する。インバータ回路２は、このデューティー比に基づいた３相交流電圧を同期モータＭ１に出力する。
【００５０】
従って、バッテリＥ１の充電電圧に応じたデューティー比で同期モータＭ１を回転駆動させることができ、バッテリＥ１の充電電圧を有効に利用することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、無負荷時電圧推定部５により、無負荷時におけるバッテリＥ１の電圧ｖ0を推定し、該電圧ｖ0とトルク指令値Ｔ及び同期モータＭ１の回転数Ｎとに基づいて、マップ記憶部７にて電流指令値ｉd*、ｉq*を求めている。従って、給電時にバッテリＥ１の電圧値が急激に変化した場合においても、これに影響されて正確な電流指令値が得られないという問題を回避することができ、同期モータＭ１を常時安定に回転駆動させることができるようになる。
【００５２】
なお、放電深度ＤＯＤと無負荷時電圧ｖ0とは、１対１の関係にあるため、無負荷時電圧毎に用意するマップに代えて、予め放電深度ＤＯＤ毎のマップを用意しておき、放電深度ＤＯＤに基づいて電流指令値ｉd＊、ｉq＊を求めるようにしても良い。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態に係る電動機の制御装置２１の構成を示すブロック図である。同図に示すように、該電動機の制御装置２１は、無負荷時電圧推定部２２ａと、電流指令値マップが記憶されるマップ記憶部２２ｂとを有する電流指令値設定部２２を搭載している点、及び電流計４を具備していない点で、図１に示した電動機の制御装置１と相違している。その他の構成要素同一であるので、同一符号を付してその構成説明を省略する。
【００５４】
図５は、マップ記憶部２２ｂに記憶されている電流指令値マップを模式的に示す説明図である。同図に示すように、この電流指令値マップには、上位コントローラ６より出力されるトルク指令値Ｔ［Ｎｍ］（縦軸）、及び同期モータの回転数Ｎ［ｒｐｍ］（横軸）で示される平面上の各点に対して、ｄ軸電流指令値ｉ d*、ｑ軸電流指令値ｉ q*、及びバッテリＥ１の出力となる直流電圧値ｖdc'が設定されている。つまり、図３に示したマップと比較し、直流電圧値ｖdc'が設定されている点で相違する。また、図５に示すマップは、バッテリＥ１の無負荷時電圧（開放電圧）毎に設定されている。
【００５５】
従って、電圧計３で検出される直流電圧値ｖdcが与えられると、該直流電圧値ｖdcに基づいて、直流電流値を求め、該直流電流値、及び直流電圧値ｖdcとに基づいて、上述した第１の実施形態と同様の方式を用いることにより、バッテリＥ１の無負荷時電圧ｖ0を推定する。そして、この無負荷時電圧ｖ0、及びトルク指令値Ｔ、同期モータＭ１の回転数Ｎの情報に基づいて、電流指令値ｉd＊、ｉq＊を求めることができる。
【００５６】
以下、上記の演算手順に基づく、具体的な電流指令値の演算方法について説明する。
【００５７】
＜第１の演算方法＞
マップ記憶部２２ｂに記憶されている電流指令値マップは、前述したように、回転数Ｎ、トルクＴ、の２次元テーブルに対して、電流指令値ｉd＊、ｉq＊を格納しており、更に、直流電圧値ｖdc'が格納されている。
【００５８】
無負荷時電圧ｖ0と、電圧計３で測定される電圧値ｖdcとは、次の（７）式に示す関数「ｆ3」で示すことができる。
【００５９】
ｖ0｛（ｋ＋１）Ｔ｝＝ｆ3｛ｖdc（ｋＴ）｝ ・・・（７）
但し、「ｋ」は、回転数Ｎ及びトルク指令値Ｔが与えられる離散的な時間（制御ループ時間）を示す。
【００６０】
そして、（７）式では、ｖ0とｖdcが一意的に対応しているので、この式に基づいて無負荷時電圧ｖ0を求めることができる。
【００６１】
例えば、同期モータＭ１の動作点が、回転数Ｎ＝１０００［rpm］、トルク指令値Ｔ＝５０［Nm］である場合には、図５に示す各無負荷時電圧（開放電圧）毎のマップから、Ｎ＝１０００［rpm］、Ｔ＝５０［Nm］となる直流電圧値を引き出し、図６に示すように、直流電圧ｖdc'に対する無負荷時電圧の変化を示す特性曲線を作成し、該特性曲線に測定された電圧ｖdcを当てはめることにより、無負荷時電圧ｖ0を求める。
【００６２】
＜第２の演算方法＞
無負荷時電圧ｖ0と、電圧計３で測定される電圧値ｖdc、及びマップに格納されている直流電圧値ｖdc'は、次の（８）式にて示すことができる。
【００６３】
但し、「Ｋ」はフィードバック定数である。以下、（８）式を説明する。
【００６４】
いま、有る無負荷電圧ｖ0（ｋＴ）（例えば、１００Ｖ）のマップを使用しているとし、回転数Ｎにおいて、トルク指令値Ｔが与えられているとする。このとき、マップ内の電圧ｖdc'（ｋＴ）（例えば、９５Ｖ）と計測される電圧値ｖdc（ｋＴ）とが一致していれば、ｖ0｛（ｋ＋１）Ｔ｝＝ｖ0（ｋＴ）であり、今回（ｋに対応する時刻）の無負荷時電圧を、次回（ｋ＋１に対応する時刻）も使用する。
【００６５】
また、計測値ｖdc（ｋＴ）が下がっていれば（例えば、９４Ｖ）無負荷時電圧ｖ0は多少下がっており、ｖ0｛（ｋ＋１）Ｔ｝を下げる（例えば、９９Ｖ）。反対に、計測値ｖdc（ｋＴ）が上がっていれば（例えば、９６Ｖ）、無負荷時電圧ｖ0は多少上がっており、ｖ0｛（ｋ＋１）Ｔ｝を上げる（例えば、１０１Ｖ）。こうして、高精度に無負荷時電圧ｖ0を推定することができるのである。
【００６６】
また、第１の演算方法、及び第２の演算方法のいずれの場合においても、制御ループは遅い周期で実現する。これは、無負荷時電圧が、すぐには変化しないことに起因するものである。
【００６７】
そして、上記した手順で求められた無負荷時電圧ｖ0に基づいて、電流指令値ｉd＊、ｉq＊を求める。以下の処理手順は、前述した第１の実施形態と同様であるので、動作説明を省略する。
【００６８】
このようにして、本発明の第２の実施形態においては、バッテリＥ１の出力電圧を検出する電圧計３にて検出される電圧値ｖdcに基づいて、電流指令値を求めているので、第１の実施形態と比較して電流計４が不要となり、構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】電流制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る電流指令値マップを示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係る電流指令値マップを示す説明図である。
【図６】電圧値ｖdc'と無負荷時電圧ｖ0との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１，２１ 電動機の制御装置
２ インバータ回路
３ 電圧計（電圧検出手段）
４ 電流計（電流検出手段）
５ 無負荷時電圧推定部（無負荷時電圧推定手段）
６ 上位コントローラ
７ マップ記憶部（電流指令値マップ記憶手段）
８ 電流制御部（電流制御手段）
９ 電流センサ
１０ 位置センサ
１２ 位相演算部
１３ ３相２相変換部
１４ ＰＩ制御部
１５ ２相３相変換部
１６ ＰＷＭ作成部
２２ 電流指令値設定部
２２ａ 無負荷時電圧推定部
２２ｂ マップ記憶部
Ｍ１ 同期モータ（電動機）
Ｅ１ バッテリ
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電源より出力される直流電圧を交流電圧に変換し、これを供給して電動機を回転させる電動機の制御装置に係り、特に、直流電源電圧を効率良く使用する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来における電動機の制御装置として、例えば特開２０００−３２７９９号公報（以下、従来例という）に記載されたものが知られている。該従来例には、トルク指令値と、速度によって電流指令値を定めるマップを、異なる電圧毎に予め用意しておくことにより、バッテリ電圧が変動したときにおいても、電圧値を最大値とすることができ、効率を向上させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来例に記載された電動機の制御装置では、定常時には、バッテリ電圧に応じてマップを選択し、電流指令値を求めれば良いが、例えば大きくトルクを変化させる場合には（即ち、電流指令値変化が大きい場合には）、モータの出力変動により、バッテリ電圧が一時的に変動する。
【０００４】
その結果、電流マップが切り換えられる前に、電圧が降下してしまい、脱調する可能性がある。これを防止するために、電流マップに予めマージンを設定しておく必要があり、その結果効率が低下するという問題が生じる。
【０００５】
また、フィードバック周期（即ち、トルク指令値及び速度データを出力する時間間隔）を短くすれば、バッテリ電圧の変動に追従させることが可能であるが、このような方法では、バッテリ電圧の計測ノイズを除去するために、ノイズカットフィルタを搭載しなければならず、やはり追従性の低下を招いてしまう。また、コントローラの負荷が大きくなるという新たな問題が発生する。
【０００６】
本発明はこのような従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、バッテリ電圧の瞬時的な変動に左右されず、高精度に電流指令値を得ることのできる電動機の制御装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願請求項１に記載の発明は、バッテリより供給される直流電圧を交流電圧に変換して電動機に供給するインバータ回路を有し、該インバータ回路の出力を調整して電動機の回転駆動を制御する電動機の制御装置において、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出される電圧値に基づき、前記バッテリが無負荷時における出力電圧値を推定する無負荷時電圧推定手段と、トルク指令値及び前記電動機の回転数と、電流指令値との関係を示すマップデータが、前記無負荷時電圧毎に記憶され、前記無負荷時電圧推定手段により推定された無負荷時電圧値とトルク指令値及び電動機の回転速度が与えられた際に、これに対応する電流指令値を出力する電流指令値マップ記憶手段と、前記電流指令値マップ記憶手段より出力される電流指令値に基づいて、前記インバータ回路の出力を制御する電流制御手段と、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、バッテリより供給される直流電圧を交流電圧に変換して電動機に供給するインバータ回路を有し、該インバータ回路の出力を調整して電動機の回転駆動を制御する電動機の制御装置において、前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、前記電圧検出手段にて検出される電圧値に基づき、前記バッテリが無負荷時における出力電圧値を推定する無負荷時電圧推定手段と、前記電動機の回転位置、及び回転速度を求める位置センサと、前記インバータ回路より出力される電流値を検出する電流センサと、上位コントローラより与えられるトルク指令値及び前記位置センサにて求められる電動機の回転速度と、電流指令値との関係を示すマップデータが、前記無負荷時電圧毎に記憶され、前記無負荷時電圧推定手段により推定された無負荷時電圧値とトルク指令値及び電動機の回転速度が与えられた際に、これに対応する電流指令値を出力する電流指令値マップ記憶手段と、前記電流指令値マップ記憶手段より出力される電流指令値、及び前記位置センサにて検出される前記電動機の回転速度と回転位置、及び前記電流センサにて検出される電流値に基づいて、前記インバータ回路の出力を制御する電流制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記無負荷時電圧推定手段は、前記電圧検出手段にて検出される電圧値ｖdcと、トルク指令値、電動機の回転数に基づいて、前記バッテリの出力電流値を決定し、該出力電流値と、前記電圧値ｖdcに基づいて、無負荷時電圧を推定することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記バッテリの出力電流を検出する電流検出手段を具備し、前記無負荷時電圧推定手段は、前記電圧検出手段にて検出される電圧値に加え、前記電流検出手段にて検出される電流値に基づいて、前記無負荷時電圧を推定することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記無負荷時電圧推定手段は、前記電流検出手段にて検出される電流値ｉdcを時間積分して、充電電流量ＡＨを求め、該充電電流量ＡＨと予め設定されているバッテリ満充電時の充電電流量ＡＨ0との比率に基づいて、放電深度を演算し、該放電深度に基づいて、前記バッテリの無負荷時電圧を推定することを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、前記無負荷時電圧推定手段は、前記電流検出手段にて検出される電流値ｉdcと、前記電圧検出手段にて検出される電圧値ｖdcとを乗じ、且つ、この乗算結果（ｖdc×ｉdc）を時間積分することにより充電電力量ＷＨを求め、該充電電力量ＷＨと予め設定されているバッテリ満充電時の充電電力量ＷＨ0との比率に基づいて、放電深度を演算し、該放電深度に基づいて、前記バッテリの無負荷時電圧を推定することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記無負荷時電圧推定手段は、前記電流検出手段にて検出される電流値ｉdcがゼロとなったときの、前記電圧検出手段にて検出される電圧値をｖ0として求め、該電圧値ｖ0を無負荷時電圧とすることを特徴とする。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明では、バッテリの出力電圧を検出し、該出力電圧に基づいて、バッテリが無負荷時のときの電圧値を求め、該無負荷時電圧に基づいて電流指令値を設定するので、急激なトルク変化が発生した場合でも、確実に電動機を制御することができる。
【００１６】
また、電圧検出手段にて検出されるバッテリの出力電圧値に基づいて、バッテリが無負荷時の電圧値が求められ、この無負荷時電圧と電流指令値マップ記憶手段に記憶されている電流指令値マップとに基づいて、電流指令値を設定している。従って、バッテリ電圧の瞬時的な変化に左右されない効率の良い電流指令値を求めることができ、電動機の制御性を向上させることができる。
【００１７】
請求項２の発明では、電圧検出手段にて検出されるバッテリの出力電圧値に基づいて、バッテリが無負荷時の電圧値が求められる。そして、この無負荷時電圧、位置センサにて検出される電動機の回転数、及び上位コントローラより与えられるトルク指令値を電流指令値マップ記憶手段に記憶されている電流指令値マップに当てはめることにより、電流指令値を設定している。従って、バッテリ電圧の瞬時的な変化に左右されない効率の良い電流指令値を求めることができ、電動機の制御性を向上させることができる。
【００１８】
請求項３の発明では、バッテリの出力電圧値に基づいて、該バッテリの出力電流値を求め、これらの電圧値、及び電流値に基づいて、無負荷時電圧を演算するようにしているので、高精度な電流指令値を求めることができる。
【００１９】
請求項４の発明では、バッテリの出力電流を検出する電流検出手段を具備し、該電流検出手段にて検出される電流値と、電圧検出手段にて検出される電圧値との双方を用いて無負荷時電圧を演算するようにしているので、無負荷時電圧を高精度に求めることができ、効率の良い電流指令値を求めることができる。
【００２０】
請求項５の発明では、電流検出手段にて検出される電流値に基づいて放電深度を演算し、該放電深度より無負荷時電圧を求めるようにしているので、効率の良い電流指令値を求めることができる。
【００２１】
請求項６の発明では、電流検出手段にて検出される電流値、及び電圧検出手段にて検出される電圧値に基づいて放電深度を演算し、該放電深度より無負荷時電圧を求めるようにしているので、効率の良い電流指令値を求めることができる。
【００２２】
請求項７の発明では、電流検出手段にて検出される電流値がゼロとなったときの、電圧検出手段にて検出される電圧値を無負荷時電圧としているので、簡素な構成で、且つ効率の良い電流指令値を求めることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。同図に示すように、該電動機の制御装置１は、同期モータ（電動機）Ｍ１の駆動を制御するものであり、バッテリＥ１より与えられる直流電圧を、３相交流電圧に変換し、該３相交流電圧を同期モータＭ１に供給するインバータ回路２と、バッテリＥ１の出力電圧ｖdcを検出する電圧計（電圧検出手段）３と、バッテリＥ１の出力電流ｉdcを検出する電流計（電流検出手段）４と、を具備している。
【００２４】
更に、電圧計３にて検出される電圧値Ｖdc、及び電流計４にて検出される電流値ｉdcに基づいて、バッテリＥ１が無負荷のときの出力電圧値ｖ0を推定する無負荷時電圧推定部５と、同期モータＭ１に流れる各相（ｕ相、ｖ相、ｗ相）に流れる電流を検出する電流センサ９と、同期モータＭ１のロータ位置及び回転速度を検出する位置センサ１０と、を具備している。
【００２５】
また、上位コントローラ６より与えられるトルク指令値Ｔと、無負荷時電圧推定部５より与えられる電圧値ｖ0、及び位置センサ１０にて検出される同期モータＭ１の回転速度のデータに基づいて、ｄ軸方向、及びｑ軸方向の電流指令値ｉ d* 、ｉ q*を求める電流指令値マップが記憶されたマップ記憶部７と、電流制御部８と、を具備している。
【００２６】
図２は、電流制御部８の詳細な構成を示すブロック図であり、同図に示すように、該電流制御部８は、位置センサ１０による検出データに基づいて、同期モータＭ１のロータ位相角θを演算する位相演算部１２と、この位相角θ及び電流センサ９で検出される電流値（ｕ相、ｖ相、ｗ相の各電流値）に基づき、３相２相変換して、２相の電流測定値ｉd、ｉqを求める３相２相変換部１３と、を有している。
【００２７】
また、電圧計３で測定される電圧値ｖdc、及び後述する２相３相変換部１５より与えられる３相の電圧指令値Ｖu＊、Ｖv＊、Ｖw＊に基づいて、所望のデューティー比となるＰＷＭ信号を生成し、該ＰＷＭ信号をインバータ回路２へ出力するＰＷＭ作成部１６と、マップ記憶部７より出力される電流指令値ｉd＊、ｉq＊、及び３相２相変換部１３にて求められた電流測定値ｉd、ｉqに基づいて、２相の電圧指令値Ｖd＊、Ｖq＊を求めるＰＩ制御部１４と、を有している。
【００２８】
更に、ＰＩ制御部１４より出力される２相の電圧指令値Ｖd＊、Ｖq＊と、位相演算部１２で求められる位相角θとに基づき、２相３相変換により３相の電圧指令値Ｖu＊、Ｖv＊、Ｖw＊を求め、該３相の電圧指令値をＰＷＭ作成部１６に出力する２相３相変換部１５と、を具備している。
【００２９】
図３は、マップ記憶部７に記憶されている電流指令値マップを模式的に示す説明図であり、同図に示すように、該電流指令値マップには、上位コントローラ６より出力されるトルク指令値Ｔ［Nm］（縦軸）、及び同期モータＭ１の回転数Ｎ［rpm］（横軸）で示される平面上の各点に対して、ｄ軸電流指令値ｉd＊、及びｑ軸電流指令値ｉq＊が設定されている。また、図３に示すマップは、バッテリＥ１の無負荷時電圧（開放電圧）毎に設定されている。従って、バッテリＥ１の無負荷時電圧ｖ0、トルク指令値Ｔ、及び同期モータＭ１の回転数Ｎが与えられると、これらの情報に基づいて、電流指令値ｉd＊、ｉq＊を求めることができる。
【００３０】
次に、前述のように構成された本実施形態に係る電動機の制御装置１の、動作について説明する。
【００３１】
同期モータＭ１の回転を開始させるべく、インバータ回路２を起動させると、バッテリＥ１に充電されている電圧がインバータ回路２に供給される。そして、インバータ回路２では、電流制御部８より与えられるＰＷＭ指令信号に基づいて３相交流電圧を生成し、この電圧が同期モータＭ１に供給されるので、該同期モータＭ１を回転させることができる。
【００３２】
また、バッテリＥ１より出力される電圧値ｖdc及び電流値ｉdcは、電圧計３及び電流計４にて検出され、検出された電圧値ｖdc、及び電流値ｉdcは、無負荷時電圧推定部５に供給される。そして、無負荷時電圧推定部５では、与えられたデータに基づいて、バッテリＥ１が無負荷のとき（出力端が開放されているとき）の出力電圧ｖ0を求める処理を行う。この演算処理には、種々の方法を用いることができ、以下詳しく説明する。
【００３３】
＜第１の演算方法＞
電流値ｉdcを用いて、以下の（１）式により、充電電流量ＡＨ（アンペアアワー）を求める。
【００３４】
ＡＨ＝（１／３６００）∫ｉdc ｄｔ ・・・（１）
そして、以下の（２）式により、放電深度ＤＯＤ［％］を求める。
【００３５】
ＤＯＤ＝（１−ＡＨ／ＡＨ0）×１００ ・・・（２）
但し、ＡＨ0は、バッテリＥ１満充電時における充電電流量である。
【００３６】
そして、バッテリＥ１の、無負荷時電圧（開放電圧）ｖ0は、放電深度ＤＯＤの関数「ｆ0」、即ち、ｖ0＝ｆ0（ＤＯＤ）で示すことができるので、この関数に基づいて、無負荷時電圧ｖ0を求めることができる。
【００３７】
＜第２の演算方法＞
電流値ｉdc、及び電圧値ｖdcを用いて、以下の（３）式により、充電電力量ＷＨ（ワットアワー）を求める。
【００３８】
ＷＨ＝（１／３６００）∫ｖdc×ｉdc ｄｔ ・・・（３）
そして、以下の（４）式により、放電深度ＤＯＤ［％］を求める。
【００３９】
ＤＯＤ＝（１−ＷＨ／ＷＨ0）×１００ ・・・（４）
但し、ＷＨ0は、バッテリＥ１満充電時における充電電力量である。
【００４０】
そして、バッテリＥ１の、無負荷時電圧（開放電圧）ｖ0は、放電深度ＤＯＤの関数「ｆ1」、即ち、ｖ0＝ｆ1（ＤＯＤ）で示すことができるので、この関数に基づいて、無負荷時電圧ｖ0を求めることができる。
【００４１】
＜第３の演算方法＞
無負荷時電圧ｖ0、直流電流値ｉdc、直流電圧値ｖdc、及びバッテリＥ１の内部抵抗Ｒiとの間には、以下の（５）式に示す関係がある。
【００４２】
ｖ0−Ｒi×ｉdc＝ｖdc ・・・（５）
そして、ｉdc＝０である場合、ｖ0＝ｖdcであるので、ｉdc＝０のタイミングで直流電圧ｖdcを測定すれば、これが無負荷時電圧ｖ0になる。
【００４３】
また、バッテリＥ１の内部抵抗Ｒiが固定値であれば（リチウムイオン電池を用いた場合等）、直流電圧値ｖdc、及び直流電流値ｉdcが与えられれば、（５）式より無負荷時電圧ｖ0を求めることができる。
【００４４】
＜第４の演算方法＞
バッテリＥ１の内部抵抗Ｒiは、放電深度ＤＯＤの関数「ｆ2」で示すことができ、Ｒi＝ｆ2（ＤＯＤ）で示されるので、上記した第１，第２の演算方法で求められる放電深度ＤＯＤに基づいて内部抵抗Ｒiを演算し、これを（５）式に代入して無負荷時電圧ｖ0を求める。
【００４５】
＜第５の演算方法＞
上記したように、無負荷時電圧ｖ0は放電深度ＤＯＤを用いて、ｖ0＝ｆ0（ＤＯＤ）で表すことができ、内部抵抗Ｒiは放電深度ＤＯＤを用いて、Ｒi＝ｆ2（ＤＯＤ）で表すことができるので、（５）式は、以下の（６）式で示すことができる。
【００４６】
ｆ0（ＤＯＤ）−ｆ2（ＤＯＤ）×ｉdc＝ｖdc ・・・（６）
従って、ｉdc、ｖdcが与えられれば、解を求めることができ、無負荷時電圧ｖ0を求めることができる。
【００４７】
そして、上述した各演算方法を用いて、バッテリＥ１の無負荷時電圧ｖ0が求められると、該電圧ｖ0は、マップ記憶部７に供給される。マップ記憶部７には、前述したように、図３に示す如くの電流指令値マップが記憶されているので、該マップに、上位コントローラ６より出力されるトルク指令値Ｔ、位置センサ１０より出力される同期モータＭ１の回転数Ｎ、及び無負荷時電圧推定部５より出力される電圧ｖ0を入力することにより、電流指令値ｉd＊、ｉq＊を求め、該電流指令値ｉd＊、ｉq＊を電流制御部８のＰＩ制御部１４（図２参照）に出力する。
【００４８】
他方、電流制御部８の位相演算部１２では、同期モータＭ１の角速度ωに基づいて、ロータの位相角θが求められ、３相２相変換部１３では、この位相角θ及び電流センサ９で検出される電流値より、２相の電流測定値ｉd、ｉqが演算される。そして、この電流測定値ｉd、ｉqは、ＰＩ制御部１４に与えられるので、該ＰＩ制御部１４では、電流測定値ｉd、ｉqと、電流指令値マップ７より与えられる電流指令値ｉd＊、ｉq＊に基づいて、所定の演算により、２相の電圧指令値Ｖd＊、Ｖq＊を求める。
【００４９】
次いで、２相３相変換部１４では、２相の電圧指令値Ｖd＊、Ｖq＊に基づき、３相の電圧指令値Ｖu＊、Ｖv＊、Ｖw＊が求められ、ＰＷＭ作成部１６では、これらのデータに基づいて、デューティー比を設定し、デューティー比指令信号をインバータ回路２に出力する。インバータ回路２は、このデューティー比に基づいた３相交流電圧を同期モータＭ１に出力する。
【００５０】
従って、バッテリＥ１の充電電圧に応じたデューティー比で同期モータＭ１を回転駆動させることができ、バッテリＥ１の充電電圧を有効に利用することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、無負荷時電圧推定部５により、無負荷時におけるバッテリＥ１の電圧ｖ0を推定し、該電圧ｖ0とトルク指令値Ｔ及び同期モータＭ１の回転数Ｎとに基づいて、マップ記憶部７にて電流指令値ｉd*、ｉq*を求めている。従って、給電時にバッテリＥ１の電圧値が急激に変化した場合においても、これに影響されて正確な電流指令値が得られないという問題を回避することができ、同期モータＭ１を常時安定に回転駆動させることができるようになる。
【００５２】
なお、放電深度ＤＯＤと無負荷時電圧ｖ0とは、１対１の関係にあるため、無負荷時電圧毎に用意するマップに代えて、予め放電深度ＤＯＤ毎のマップを用意しておき、放電深度ＤＯＤに基づいて電流指令値ｉd＊、ｉq＊を求めるようにしても良い。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態に係る電動機の制御装置２１の構成を示すブロック図である。同図に示すように、該電動機の制御装置２１は、無負荷時電圧推定部２２ａと、電流指令値マップが記憶されるマップ記憶部２２ｂとを有する電流指令値設定部２２を搭載している点、及び電流計４を具備していない点で、図１に示した電動機の制御装置１と相違している。その他の構成要素同一であるので、同一符号を付してその構成説明を省略する。
【００５４】
図５は、マップ記憶部２２ｂに記憶されている電流指令値マップを模式的に示す説明図である。同図に示すように、この電流指令値マップには、上位コントローラ６より出力されるトルク指令値Ｔ［Ｎｍ］（縦軸）、及び同期モータの回転数Ｎ［ｒｐｍ］（横軸）で示される平面上の各点に対して、ｄ軸電流指令値ｉ d*、ｑ軸電流指令値ｉ q*、及びバッテリＥ１の出力となる直流電圧値ｖdc'が設定されている。つまり、図３に示したマップと比較し、直流電圧値ｖdc'が設定されている点で相違する。また、図５に示すマップは、バッテリＥ１の無負荷時電圧（開放電圧）毎に設定されている。
【００５５】
従って、電圧計３で検出される直流電圧値ｖdcが与えられると、該直流電圧値ｖdcに基づいて、直流電流値を求め、該直流電流値、及び直流電圧値ｖdcとに基づいて、上述した第１の実施形態と同様の方式を用いることにより、バッテリＥ１の無負荷時電圧ｖ0を推定する。そして、この無負荷時電圧ｖ0、及びトルク指令値Ｔ、同期モータＭ１の回転数Ｎの情報に基づいて、電流指令値ｉd＊、ｉq＊を求めることができる。
【００５６】
以下、上記の演算手順に基づく、具体的な電流指令値の演算方法について説明する。
【００５７】
＜第１の演算方法＞
マップ記憶部２２ｂに記憶されている電流指令値マップは、前述したように、回転数Ｎ、トルクＴ、の２次元テーブルに対して、電流指令値ｉd＊、ｉq＊を格納しており、更に、直流電圧値ｖdc'が格納されている。
【００５８】
無負荷時電圧ｖ0と、電圧計３で測定される電圧値ｖdcとは、次の（７）式に示す関数「ｆ3」で示すことができる。
【００５９】
ｖ0｛（ｋ＋１）Ｔ｝＝ｆ3｛ｖdc（ｋＴ）｝ ・・・（７）
但し、「ｋ」は、回転数Ｎ及びトルク指令値Ｔが与えられる離散的な時間（制御ループ時間）を示す。
【００６０】
そして、（７）式では、ｖ0とｖdcが一意的に対応しているので、この式に基づいて無負荷時電圧ｖ0を求めることができる。
【００６１】
例えば、同期モータＭ１の動作点が、回転数Ｎ＝１０００［rpm］、トルク指令値Ｔ＝５０［Nm］である場合には、図５に示す各無負荷時電圧（開放電圧）毎のマップから、Ｎ＝１０００［rpm］、Ｔ＝５０［Nm］となる直流電圧値を引き出し、図６に示すように、直流電圧ｖdc'に対する無負荷時電圧の変化を示す特性曲線を作成し、該特性曲線に測定された電圧ｖdcを当てはめることにより、無負荷時電圧ｖ0を求める。
【００６２】
＜第２の演算方法＞
無負荷時電圧ｖ0と、電圧計３で測定される電圧値ｖdc、及びマップに格納されている直流電圧値ｖdc'は、次の（８）式にて示すことができる。
【００６３】
【００６４】
いま、有る無負荷電圧ｖ0（ｋＴ）（例えば、１００Ｖ）のマップを使用しているとし、回転数Ｎにおいて、トルク指令値Ｔが与えられているとする。このとき、マップ内の電圧ｖdc'（ｋＴ）（例えば、９５Ｖ）と計測される電圧値ｖdc（ｋＴ）とが一致していれば、ｖ0｛（ｋ＋１）Ｔ｝＝ｖ0（ｋＴ）であり、今回（ｋに対応する時刻）の無負荷時電圧を、次回（ｋ＋１に対応する時刻）も使用する。
【００６５】
また、計測値ｖdc（ｋＴ）が下がっていれば（例えば、９４Ｖ）無負荷時電圧ｖ0は多少下がっており、ｖ0｛（ｋ＋１）Ｔ｝を下げる（例えば、９９Ｖ）。反対に、計測値ｖdc（ｋＴ）が上がっていれば（例えば、９６Ｖ）、無負荷時電圧ｖ0は多少上がっており、ｖ0｛（ｋ＋１）Ｔ｝を上げる（例えば、１０１Ｖ）。こうして、高精度に無負荷時電圧ｖ0を推定することができるのである。
【００６６】
また、第１の演算方法、及び第２の演算方法のいずれの場合においても、制御ループは遅い周期で実現する。これは、無負荷時電圧が、すぐには変化しないことに起因するものである。
【００６７】
そして、上記した手順で求められた無負荷時電圧ｖ0に基づいて、電流指令値ｉd＊、ｉq＊を求める。以下の処理手順は、前述した第１の実施形態と同様であるので、動作説明を省略する。
【００６８】
このようにして、本発明の第２の実施形態においては、バッテリＥ１の出力電圧を検出する電圧計３にて検出される電圧値ｖdcに基づいて、電流指令値を求めているので、第１の実施形態と比較して電流計４が不要となり、構成を簡素化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】電流制御部の詳細な構成を示すブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る電流指令値マップを示す説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電動機の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係る電流指令値マップを示す説明図である。
【図６】電圧値ｖdc'と無負荷時電圧ｖ0との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１，２１ 電動機の制御装置
２ インバータ回路
３ 電圧計（電圧検出手段）
４ 電流計（電流検出手段）
５ 無負荷時電圧推定部（無負荷時電圧推定手段）
６ 上位コントローラ
７ マップ記憶部（電流指令値マップ記憶手段）
８ 電流制御部（電流制御手段）
９ 電流センサ
１０ 位置センサ
１２ 位相演算部
１３ ３相２相変換部
１４ ＰＩ制御部
１５ ２相３相変換部
１６ ＰＷＭ作成部
２２ 電流指令値設定部
２２ａ 無負荷時電圧推定部
２２ｂ マップ記憶部
Ｍ１ 同期モータ（電動機）
Ｅ１ バッテリ
Claims (7)
- バッテリより供給される直流電圧を交流電圧に変換して電動機に供給するインバータ回路を有し、該インバータ回路の出力を調整して電動機の回転駆動を制御する電動機の制御装置において、
前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段にて検出される電圧値に基づき、前記バッテリが無負荷時における出力電圧値を推定する無負荷時電圧推定手段と、
トルク指令値及び前記電動機の回転数と、電流指令値との関係を示すマップデータが、前記無負荷時電圧毎に記憶され、前記無負荷時電圧推定手段により推定された無負荷時電圧値とトルク指令値及び電動機の回転速度が与えられた際に、これに対応する電流指令値を出力する電流指令値マップ記憶手段と、
前記電流指令値マップ記憶手段より出力される電流指令値に基づいて、前記インバータ回路の出力を制御する電流制御手段と、
を有することを特徴とする電動機の制御装置。 - バッテリより供給される直流電圧を交流電圧に変換して電動機に供給するインバータ回路を有し、該インバータ回路の出力を調整して電動機の回転駆動を制御する電動機の制御装置において、
前記バッテリの出力電圧を検出する電圧検出手段と、
前記電圧検出手段にて検出される電圧値に基づき、前記バッテリが無負荷時における出力電圧値を推定する無負荷時電圧推定手段と、
前記電動機の回転位置、及び回転速度を求める位置センサと、
前記インバータ回路より出力される電流値を検出する電流センサと、
上位コントローラより与えられるトルク指令値及び前記位置センサにて求められる電動機の回転速度と、電流指令値との関係を示すマップデータが、前記無負荷時電圧毎に記憶され、前記無負荷時電圧推定手段により推定された無負荷時電圧値とトルク指令値及び電動機の回転速度が与えられた際に、これに対応する電流指令値を出力する電流指令値マップ記憶手段と、
前記電流指令値マップ記憶手段より出力される電流指令値、及び前記位置センサにて検出される前記電動機の回転速度と回転位置、及び前記電流センサにて検出される電流値に基づいて、前記インバータ回路の出力を制御する電流制御手段と、
を具備したことを特徴とする電動機の制御装置。 - 前記無負荷時電圧推定手段は、前記電圧検出手段にて検出される電圧値ｖ dc と、トルク指令値、電動機の回転数に基づいて、前記バッテリの出力電流値を決定し、該出力電流値と、前記電圧値ｖ dc に基づいて、無負荷時電圧を推定することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電動機の制御装置。
- 前記バッテリの出力電流を検出する電流検出手段を具備し、前記無負荷時電圧推定手段は、前記電圧検出手段にて検出される電圧値に加え、前記電流検出手段にて検出される電流値に基づいて、前記無負荷時電圧を推定することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の電動機の制御装置。
- 前記無負荷時電圧推定手段は、前記電流検出手段にて検出される電流値ｉ dc を時間積分して、充電電流量ＡＨを求め、該充電電流量ＡＨと予め設定されているバッテリ満充電時の充電電流量ＡＨ 0 との比率に基づいて、放電深度を演算し、該放電深度に基づいて、前記バッテリの無負荷時電圧を推定することを特徴とする請求項４に記載の電動機の制御装置。
- 前記無負荷時電圧推定手段は、前記電流検出手段にて検出される電流値ｉdcと、前記電圧検出手段にて検出される電圧値ｖ dc とを乗じ、且つ、この乗算結果（ｖ dc ×ｉ dc ）を時間積分することにより充電電力量ＷＨを求め、該充電電力量ＷＨと予め設定されているバッテリ満充電時の充電電力量ＷＨ 0 との比率に基づいて、放電深度を演算し、該放電深度に基づいて、前記バッテリの無負荷時電圧を推定することを特徴とする請求項４に記載の電動機の制御装置。
- 前記無負荷時電圧推定手段は、前記電流検出手段にて検出される電流値ｉdcがゼロとなったときの、前記電圧検出手段にて検出される電圧値をｖ 0 として求め、該電圧値ｖ 0 を無負荷時電圧とすることを特徴とする請求項４に記載の電動機の制御装置。
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