JP3807022B2 - モータ制御装置およびモータ制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車等の駆動モータに好適なモータ制御の技術分野に属し、より詳しくは、三相交流モータをはじめとする多相交流モータを駆動するインバータを制御する制御技術の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の技術は多用途であり、電気自動車の駆動モータの制御用に限定されるものではないが、説明の便宜上で電気自動車を例にとって背景を説明する。
電気自動車の駆動用モータの場合、同モータの負荷は走行条件によって大幅に変化する。それゆえ、駆動用モータが過負荷状態になり、インバータのスイッチング素子の熱的限界等によって定められている設定電流値（電流の安全上限）を越えてインバータの出力電流が流れ、インバータが過電流状態になる場合もあり得る。このように過電流状態になった場合には、従来技術ではインバータに過電流防止装置が組み込まれており、過電流防止装置によって直ちにスイッチングをオフにされる。その結果、インバータのスイッチング素子の出力電流はゼロになり、もってスイッチング素子の過電流ないし過熱による破壊が防止されている。
【０００３】
具体的な従来技術としては、例えば特公平０７−０５５０５５号公報に公告されているモータ駆動用インバータの過電流保護技術がある。
この従来技術では、三相交流モータを駆動しているインバータの出力電流が過電流状態になった場合、同インバータの制御系はフィードバックをして、直ちにスイッチングをオフにしインバータの出力電流をゼロにする。すると、インバータが過電流状態から脱出し、再びスイッチングを開始して出力電流が立ち上がる。その結果、また過電流に陥って出力電流がゼロになって、出力電流が断続的に出力される状態が繰り返されるという現象がおこる。この現象のことを、制御工学では非線形システムがリミットサイクルに陥っていると表現するが、出力電流が断続的に出力されモータの出力も安定しないので、好ましいことではない。
【０００４】
上記従来技術ではその対策として、電流制限値を設定している。すなわち、インバータの出力電流がこの電流制限値を越えると、その越えている偏差分がその極性と共に検出され、この偏差分およびその極性とに応じて、インバータへの出力電圧指令値が補正されている。この補正によりフィードバックループが形成されて出力電流が制限され、その結果、出力電流を断続させることなく連続した出力電流の制御が行われている。
【０００５】
すなわち、トルク指令値に応じた電流指令値と実電流値との電流偏差に基づいてインバータの出力電圧が制御されており、電流指令値と実電流とが一致するようにインバータの出力電流がフィードバック制御されている。その結果、従来技術によっても、比較的高精度なモータ制御が実現されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述の従来技術では、インバータの過電流防止制御による出力電流の制限が作動した場合に、フィードバック制御とは別にインバータの出力電圧が制御される。それゆえ、インバータの出力電流すなわちモータの実電流値と電流指令値との間に、偏差が増大する傾向にある。その結果、さらにフィードバック制御が強く作用するので、フィードバック制御による出力電流制限と本来のインバータの電流制限とが互いに干渉を起こしてしまい、リミットサイクルに陥って制御不能になることがあるという問題点を内包していた。
【０００７】
そこで本発明は、インバータに組み込まれた過電流防止装置等の保護機能が作動する場合にも、あるいはフィードバック制御とは別にインバータの出力電圧が制限される場合にも、本来のフィードバック制御との間で干渉が起きないようにすることを課題とする。すなわち本発明は、フィードバック制御ループと他の制御ループとの干渉によるリミットサイクルに陥ることが防止されており、より安定にインバータの出力電流を制御することができるモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することを、解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
（第１手段）
本発明の第１手段は、請求項１記載のモータ制御装置である。
本手段では、インバータで出力電流（モータ駆動電流）に過電流が検出されると、電流検出手段からの電流信号を電流制御マイクロコンピュータにフィードバックするフィードバック信号ラインのフィードバックゲインが、低減されるかゼロに設定される。すなわち、過電流が検出された場合には、過電流制限手段の作用とフィードバック信号ラインの作用とが互いに干渉しないように、フィードバック信号ラインの作用が低減ないし停止される。その結果、インバータの過電流制限手段とフィードバック信号ラインのフィードバック制御とが干渉して、リミットサイクルに陥ることが防止される。
【０００９】
したがって本手段によれば、過電流制限手段とフィードバック制御との干渉が防止されるので制御不能に陥ることがなくなり、過電流が検出された場合にも適正なインバータの出力制御を続けることができるという効果がある。
（第２手段）
本発明の第２手段は、請求項２記載のモータ制御方法である。
【００１０】
本手段では、インバータの出力電流に過電流信号が発生した場合に、駆動電流フィードバックステップと過電流制限ステップとの間での干渉を防止するデカップリング制御ステップが作用する。すなわち、駆動電流フィードバックステップでのフィードバックゲインが、駆動電流フィードバックステップと過電流制限ステップとの間での干渉が起こらないように、調整される。
【００１１】
したがって本手段によれば、駆動電流フィードバックステップと過電流制限ステップとの間での干渉が防止されるので、干渉によってインバータ／モータ系が制御不能に陥ることが防止される。その結果、過電流時にも適正なモータ制御を続けることが可能になるという効果がある。
（第３手段）
本発明の第３手段は、請求項３記載のモータ制御方法である。
【００１２】
本手段では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合にフィードバックゲインはゼロに調整され、フィードバックステップで作用するフィードバック信号ラインの接続が断たれる。それゆえ、駆動電流フィードバックステップと過電流制限ステップとの間での干渉は完全に防止される。
したがって本手段によれば、前述の第２手段の効果に加えて、干渉により制御不能に陥ることは完全に防止されており、モータの制御安定性やモータ制御の信頼性が高いという効果がある。
【００１３】
（第４手段）
本発明の第４手段は、請求項４記載のモータ制御方法である。
本手段では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が所定時間発生し続けた場合にフィードバックゲインはゼロに調整される。すなわち、本手段では、フィードバックゲインがゼロに設定されるには、所定時間の過電流の検出が必要であり、所定時間に満たない瞬時の過電流信号は無視される。これは、実際のインバータを含むモータ制御装置においては、各所においてなにがしかのノイズが発生しており、このノイズによって誤って過電流信号が発生してしまうことによるデカップリング制御ステップの作動を防止する目的である。すなわち、本手段では、ノイズ等による短時間の過電流信号によって生じるデカップリング制御ステップの誤作動が防止されている。
【００１４】
したがって本手段によれば、前述の第２手段の効果に加えて、ノイズ等によるデカップリング制御ステップの誤作動が防止されているので、同誤動作によるモータの制御精度の低下が防止されるという効果がある。
（第５手段）
本発明の第５手段は、請求項５記載のモータ制御方法である。
【００１５】
本手段では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合にフィードバックゲインは漸減されるので、短時間の過電流信号によってはあまりモータの制御精度は低下しない。それゆえ、ノイズ等によるデカップリング制御ステップの誤作動が起きても、短時間であればあまりフィードバックゲインは低減せず、誤動作の影響はほとんど無くなる。また、過電流信号が無くなった段階でフィードバックゲインの漸減が停止するので、必要以上にフィードバックゲインが低減されることは防止されており、モータの制御精度の低下も必要以上には起こらないでモータ制御は安定する。
【００１６】
したがって本手段によれば、前述の第２手段の効果に加えて、ノイズ等によるデカップリング制御ステップの誤作動の影響を抑制できるとともに、過電流時にも比較的高出力でモータを安定に制御し続けることができるという効果がある。
（第６手段）
本発明の第６手段は、請求項６記載のモータ制御方法である。
【００１７】
本手段では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流が発生した場合に電流指令（目標電流）は漸減される。すなわち本手段では、上記第２手段の効果によって過電流時にもモータ制御を続けることが可能であるばかりではなく、ここでさらに電流指令（目標電流）を漸減することにより、モータは過電流から脱出することが可能になる。また、過電流信号がなくなった段階で電流指令値を通常のレベルにまで徐々に回復させるので、必要以上に電流指令値が低下することは防止されており、その結果、モータの出力低下が必要以上に起こることもなく過電流状態を解消することができる。
【００１８】
したがって本手段によれば、前述の第２手段の効果に加えて、モータを比較的高出力の状態に保ったままで過電流状態を解消できると共に、過電流状態ないしその付近の状態領域でも、モータを安定に制御し続けることができるという効果がある。
（第７手段）
本発明の第７手段は、請求項７記載のモータ制御方法である。
【００１９】
本手段では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生してからフィードバックゲインがゼロに調整されるまでの間は、駆動電流フィードバックステップでの電流偏差が、強制的に抑制された所定値に設定される。すなわち、フィードバックゲインがゼロに設定されるまでの時間には、電流偏差が強制的に所定値に設定されて抑制されているので、フィードバック信号ラインの影響がなくなり、実質的にフィードバック信号ラインの接続が断たれている。それゆえ、駆動電流フィードバックステップと過電流ステップとの間での干渉は完全に防止される。また、通常のフィードバック制御からオープンループ制御へ移行するまでの切替えの間に、一段階中間的な制御段階が挿入されるので、よりスムーズに制御の切替えが実行される。
【００２０】
したがって本手段によれば、前述の第３手段と同様に干渉によって制御不能に陥ることが完全に防止されているばかりではなく、フィードバック制御からオープンループ制御への切替えがよりスムーズに行われるという効果がある。
【００２１】
【発明の実施の形態および実施例】
本発明のモータ制御装置およびモータ制御方法の実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得らえるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。［実施例１］
（実施例１の構成）
本発明の実施例１としてのモータ制御装置は、電気自動車駆動用の三相交流誘導モータ１のモータ制御装置であり、図１に示すように、大きく分けて電気自動車用制御装置９およびインバータ３とから構成されている。電気自動車用制御装置９の周辺には、電流検出手段（磁気平衡式電流検知器または磁束測定式電流検知器）４，５，６、モータ回転情報検出手段（レゾルバおよびＲ／Ｄコンバータ）７、およびアクセル開度検出手段（ポテンショメータ）８が配設されており、各信号ライン１０３，１０４，１００，１０１，１０２で電気自動車用制御装置９に接続されている。インバータ３には、主電池２が接続されていると共に、電流検出手段４，５，６からの電流検出信号が信号ライン１０５等を通じて供給される。
【００２２】
ここで、電流検出手段４，５，６のうち、電流検出手段４はモータ１のＵ相電流を検知して信号ライン１０３に電圧で出力する。同様に、電流検出手段５はＷ相電流を検知して信号ライン１０４に出力し、電流検出手段６はＶ相電流を検知して信号ライン１０５に出力する。また、モータ回転情報検出手段７は、モータ１の回転数およびロータ回転位置を検出し、モータ１の単位回転角の回転毎に発生するパルス状の回転数信号を信号ライン１００に、またシリアル形式のロータ位置信号を信号ライン１０１に、それぞれ出力する。アクセル開度検出手段８は、運転席のアクセルペダル（図略）の踏み込み量に対応したアクセル開度信号を、信号ライン１０２に出力する。
【００２３】
電気自動車用制御装置９には、モータ回転情報検出手段７の出力であるモータ回転数信号およびロータ位置信号と、アクセル開度検出手段８の出力であるアクセル開度信号と、電流検出手段４，５により検出されたＵ相およびＷ相の電流信号とが入力される。電気自動車用制御装置９は、同入力に基づき、駆動信号ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* を、それぞれの駆動信号ライン１０６，１０７，１０８を介してインバータ３に出力する。電気自動車用制御装置９の内部構成は、機能を大きく分けて走行制御マイクロコンピュータ９１と電流制御マイクロコンピュータ９２とからなり、それぞれシングルチップマイクロコンピュータ上に構成されている。
【００２４】
走行制御マイクロコンピュータ９１は、機能別に大別して、トルク信号演算手段１０と電流指令演算手段１１とからなり、モータ回転数信号およびアクセル開度信号に基づいて演算し、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を出力する。すなわち、トルク信号演算手段１０は、モータ回転数信号およびアクセル開度信号に基づいて、トルク指令値を演算し出力する機能を有する。電流指令演算手段１１は、同トルク指令値に基づいて、公知のベクトル演算によりモータ１に通電すべき電流指令ベクトルを算出し、そのうちｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を出力する。出力されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値は、二本の信号ライン１１０を介して電流制御マイクロコンピュータ９２に入力される。
【００２５】
電流制御マイクロコンピュータ９２は、ｄｑ座標変換手段１３、電圧指令演算手段１４、二相三相変換手段１５およびＰＷＭ変調手段１６から構成されている。電流制御マイクロコンピュータ９２は、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値とロータ位置信号とＵ相およびＷ相の電流信号に基づき、モータ１に印加するＵ・Ｖ・Ｗの各相の電圧を指定する三つの駆動信号をＰＷＭ変調して出力する。出力された各相の駆動信号は、駆動信号ライン１０６，１０７，１０８を介してインバータ３に入力される。
【００２６】
すなわち、ｄｑ座標変換手段１３は、信号ライン１０３，１０４から入力されるＵ相電流信号およびＷ相電流信号基づいて公知のｄｑ座標変換を行い、ｄ軸電流の実測値およびｑ軸電流の実測値として出力する。出力されたｄ軸電流の実測値およびｑ軸電流の実測値は、それぞれ信号ライン１１１，１１２を介して、電圧指令演算手段１４に入力される。電圧指令演算手段１４は、電流指令演算手段１１の出力であるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値と、ｄｑ座標変換手段１３の出力であるｄ軸電流の実測値およびｑ軸電流の実測値とを比較して、各軸の電流偏差量に応じた演算を行う。電圧指令演算手段１４の演算の結果、モータ１に印加すべき電圧指令値であるｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値が算出され、二相三相変換手段１５に入力される。二相三相変換手段１５は、入力されたｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値に基づき、公知の二相三相変換を行ってモータ１に印加するＵ・Ｖ・Ｗの各相の電圧指令値をＰＷＭ変調手段１６に出力する。ＰＷＭ変調手段１６は、入力された各相の電圧指令値をＰＷＭ変調し、インバータ３への駆動信号ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* として、駆動信号ライン１０６，１０７，１０８にそれぞれ出力する。
【００２７】
インバータ３は、スイッチング素子六個を内蔵している主回路１７と、駆動回路１８と、過電流検出手段１９とから構成されている。主回路１７は、六個のスイッチング素子を有し、同スイッチング素子のオン・オフによって主電池２からの直流電流を三相交流電流に変換する。駆動回路１８は、電気自動車用制御装置９を主回路１７の高電位から絶縁すると共に、駆動信号ライン１０６，１０７，１０８を介して電気自動車用制御装置９から入力されるＵ・Ｖ・Ｗの各相の駆動信号ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* に基づいて、主回路１７の各スイッチング素子のオン・オフを行う。
【００２８】
また、インバータ３は主回路１７の自己保護機能を独自に備えており、過電流検出手段１９から過電流信号ライン１０９ａを介して過電流信号が駆動回路１８に入力されると、瞬時に主回路１７のスイッチングを停止して主回路１７に流れる電流を遮断する。すなわち、電流検出手段４，５，６と、過電流検出手段１９および駆動回路１８とで、インバータ３の過電流制限手段が構成されている。過電流信号は、電流信号ライン１０３，１０４，１０５から過電流検出手段１９に入力されるモータ１の各相の電流の実測値（すなわち主回路１７に流れる電流）が、主回路１７の所定の許容値を越える場合に出力される。過電流信号は、過電流検出手段１９によって発生して過電流信号ライン１０９へ出力され、信号ライン１０９ａを介して駆動回路１８に、信号ライン１０９ｂを介して電流指令演算手段１１および電圧指令演算手段１４に入力される。なお、電流検出手段４，５，６は図面作成の便宜上、インバータ３の外に描かれているが、実際にはインバータ３の出力端に近い部分に内蔵されて、インバータ３とワンセットになっていても良い。
【００２９】
したがって本実施例のモータ制御装置は、電流検出手段４，５，６と過電流検出手段１９と駆動回路１８とを含む過電流制限手段による小さなフィードバックループと、電流信号ライン１０３，１０４を含む大きなフィードバックループとを有している。
（実施例１の作用効果）
本実施例のモータ制御装置の作用、すなわち、本実施例のモータ制御方法について、図２および図３を参照して説明する。
【００３０】
図２に示すように、インバータ３は、三相誘導モータ１を駆動すると共に、同モータ１への電力線に装着されている電流検出手段４，５，６により、同モータ１への過電流を検出して出力電流を制限する過電流制限手段を有している。この過電流制限手段は、前述のように、電流検出手段４，５，６と過電流検出手段１９と駆動回路１８とから構成されており、小さなフィードバックループを形成している。電流制御マイクロコンピュータ９２（１３，１４，１５が相当、図１参照）は、インバータ３に駆動信号を供給してこのインバータ３の出力電圧および出力電流を制御している。
【００３１】
すなわち、本実施例のモータ制御装置は、前述の小さなフィードバックループ１０３，１０４，１０５と、ｄｑ座標変換手段１３を含む前述の大きなフィードバックループ１１１，１１２を有している。ここで、大きなフィードバックループとは、電流検出手段４，５，６からの駆動電流信号を電流制御マイクロコンピュータ９２の電圧指令演算手段１４にフィードバックするフィードバック信号ライン１１１，１１２のことである。過電流検出手段１９で過電流が検出された場合には、図３に示すように、フィードバック信号ライン１１１，１１２の接続は切り離され、フィードバックゲインはゼロになる。
【００３２】
すなわち本実施例のモータ制御方法は、モータ駆動ステップ、過電流制限ステップ、駆動電流フィードバックステップ、およびデカップリング制御ステップから構成されている。
モータ駆動ステップは、駆動回路１８により生成された駆動信号により、スイッチング素子六個を持つ主回路１７が制御されてモータ駆動電圧を発生させ、三相交流モータ１にモータ駆動電流を供給するステップである。過電流検出ステップは、電流検出手段４，５，６によりモータ１のモータ駆動電流を計測して駆動電流信号を発生させ、このモータ駆動電流信号が所定の過電流閾値を越えた場合に、過電流検出手段１９で過電流信号を発生させるステップである。過電流制限ステップは、過電流信号を駆動回路１８に入力して主回路１７の出力を制限するステップであり、小さなフィードバックループに相当する。駆動電流フィードバックステップは、モータ駆動電流信号を電圧指令演算手段１４にフィードバックして駆動回路１８への入力を調整するステップであり、大きなフィードバックループに相当する。デカップリング制御ステップは、モータ駆動電流に過電流信号が発生した場合に、駆動電流フィードバックステップでのフィードバックゲインを調整して、駆動電流フィードバックステップと過電流制限ステップとの間での干渉を防止するステップである。
【００３３】
本実施例のモータ制御方法の特徴は、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合に大きなフィードバックループのフィードバックゲインはゼロに調整されることである。すなわち、過電流信号が発生した場合には、ｄｑ座標変換手段１３（図２参照）を含む大きなフィードバックループの接続が断たれてしまう（図３参照）。その結果、電流検出手段４，５，６および過電流検出手段１９を含むインバータ３内部での小さなフィードバックループのみで、インバータ３の出力が制御される。
【００３４】
したがって本実施例によれば、大きなフィードバックループが無くなるので、これと小さなフィードバックループとの間での制御の干渉は起こらない。それゆえ、インバータ３の出力は小さなフィードバックループによってのみ制御され、その出力は安定に制御されるという効果がある。
（実施例１の制御ロジック）
前述の本実施例の具体的な作用を示す制御ロジックを、以下、図４および図５のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００３５】
先ず、電気自動車のイグニッション・キーが投入されると、電気自動車用制御装置９（図１参照）が始動して、走行制御マイクロコンピュータ９１および電流制御マイクロコンピュータ９２で演算が始まる。すなわち、電流制御マイクロコンピュータ９２の作用を示す図４のフローチャートがスタートし、ステップ１００で、入出力ポートの初期化およびメモリに割り付けられている変数の初期化が行われる。
【００３６】
次に、ステップ２００では、走行制御マイクロコンピュータ９１が出力したｄ軸電流指令値Ｉdtrqおよびｑ軸電流指令値Ｉqtrqが、信号ライン１１０を介して電流制御マイクロコンピュータ９２のメモリにそれぞれ格納される。次のステップ２５０では、電流検出手段４，５が信号ライン１０３，１０４に出力しているＵ相電流の実測値ＩＵおよびＷ相電流の実測値ＩＷを、電流制御マイクロコンピュータ９２が取り込み、メモリの別の領域にそれぞれ格納する。次のステップ３００では、インバータ３の過電流検出手段１９から過電流信号ライン１０９に出力している過電流信号の有無が電流制御マイクロコンピュータ９２に取り込まれ、メモリに論理値で格納される。
【００３７】
次のステップ４００では、前述のステップ２５０でメモリに格納されているＵ相電流の実測値ＩＵおよびＷ相電流の実測値ＩＷに基づき、ｄｑ座標変換手段１３で公知のｄｑ座標変換が行われて、ｄ軸電流の実測値Ｉｄおよびｑ軸電流の実測値Ｉｑが算出される。次のステップ５００では、ステップ２００でメモリに格納されている値が、それぞれｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*として読み出される。
【００３８】
次のステップ６００では、上記ステップ５００で読み出されているｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*等に基づいて、電圧指令演算手段１４によりｄ軸電圧指令値Ｖd*およびｑ軸電圧指令値Ｖq*が算出される。電圧指令演算手段１４での演算は、次の数１にしたがって実行される。
【００３９】
【数１】
【００４０】
すなわち、上記ステップ６００では、図５に詳細に示すアルゴリズムで前述の演算が行われる。先ずステップ６１０では、ｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑが、次の数式により計算される。
ΔＩｄ ＝ Ｉd* − Ｉｄ
ΔＩｑ ＝ Ｉq* − Ｉｑ
次のステップ６２０では、前述のステップ３００でメモリに論理値で格納されている過電流信号の有無から、インバータ３の主回路１７の電流保護状態が判断される。すなわち、過電流信号が認められた場合にはステップ６７０に進み、過電流信号が認められなかった場合にはステップ６５０に進む。
【００４１】
ステップ６５０（過電流が無い場合）では、前述のｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑと、予め電流制御マイクロコンピュータ９２のメモリに記憶されていたｄ軸比例係数ＫPdおよびｑ軸比例係数ＫPqとｄ軸積分係数ＫIdおよびｑ軸積分係数ＫIqとに基づいて演算が行われる。同演算では、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑが次の数２に従ってそれぞれ求められ、これに基づいて電流のフィードバック制御が行われる。
【００４２】
【数２】
【００４３】
一方、ステップ６７０（過電流がある場合）では、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑは、それぞれゼロリセットされるので、電流のフィードバック制御は行われない。
ステップ６５０またはステップ６７０の終了後、図５のフローチャートはさらにステップ６８０に進む。ステップ６８０では、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*と、予め電流制御マイクロコンピュータ９２のメモリに記憶されていたｄ軸非干渉係数ＫＲおよびｑ軸非干渉係数ＫωＬＲとに基づき、演算が行われる。同演算では、次の数式に従ってｄ軸非干渉項ＦＦｄおよびｑ軸非干渉項ＦＦｑが算出される。
【００４４】
ＦＦｄ ＝ ＫＲ×Ｉd*
ＦＦｑ ＝ ＫωＬＲ×Ｉq*
次のステップ６９０では、ｄ軸非干渉項ＦＦｄおよびｑ軸非干渉項ＦＦｑと、前述のｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑとに基づき、ｄ軸電圧指令値Ｖd*およびｑ軸電圧指令値Ｖq*が次の数式に従って算出される。
【００４５】
Ｖd* ＝ ＦＦｄ ＋ ＦＢｄ
Ｖq* ＝ ＦＦｑ ＋ ＦＢｑ
したがって、前述のステップ６７０に進んだ場合（過電流がある場合）には、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑがそれぞれゼロにリセットされ、電流のフィードバック制御は停止される。つまり、上記数式において、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑはゼロであって大きなフィードバックループ（図２参照）は無くなる。そして、再び図３に示すように、フィードフォウォード成分であるｄ軸非干渉項ＦＦｄおよびｑ軸非干渉項ＦＦｑの成分のみにより、オープンループ制御が行われることになる。
【００４６】
以上でステップ６００の演算は終了し、再び図４のフローチャートに示すように、ステップ７００の演算に進む。
次のステップ７００では、前述のステップ６００で求められているｄ軸電圧指令値Ｖd*およびｑ軸電圧指令値Ｖq*に基づき、公知の二相三相変換の演算を行い、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の各相の電圧指令値ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* が求められる。次にステップ８００では、この各相の電圧指令値ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* は、ＰＷＭ変調手段１６によりＰＷＭ変調され、インバータ３の駆動信号ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* が生成される。次のステップ９００では、生成された駆動信号ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* が、電流制御マイクロコンピュータ９２から駆動信号ライン１０６，１０７，１０８に出力され、インバータ３へ入力される。
【００４７】
次のステップ１０００では、電流制御マイクロコンピュータ９２の制御周期を管理するために、予めメモリに記憶されている所定の設定時間（制御周期）ｔmainとマイコン９２の内部タイマの経過時間との比較が行われる。内部タイマの経過時間が上記設定時間ｔmainに達したと判断されないうちは、ステップ１０００が繰り返されて待機状態が保たれる。そして、内部タイマの経過時間が上記設定時間ｔmainに達したと判断された場合、制御ロジックは次のステップ１１００に進む。
【００４８】
ステップ１１００では、走行制御マイクロコンピュータ９１からの図示しない起動信号が取り込まれ、（イグニッションキーが抜かれて）同起動信号がオフになっていればプログラムを終了し、電流制御を停止してモータ１の駆動を止める。逆に、上記起動信号がオフになっていない限り、制御ロジックは前述のステップ２００に戻って以上の制御動作を繰り返す。
【００４９】
なお、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑはステップ６７０でゼロに設定された後、過電流が検出されなくなると、次回の制御サイクルのステップ６５０で元の所定の値にリセットされる。
以上の制御動作により、再び図２に示すように、信号ライン１０９から過電流信号が入力された場合には、インバータ３の主回路１７のスイッチングは即座に停止される。すると、主回路１７に流れる通常のフィードバック電流は遮断されるが、その場合でも、再び図３に示すように、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*のみによるオープンループ電流制御に切り替わる。その結果、電流偏差の急増によって、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑの成分が飽和して制御不能に陥ることが、防止されている。
【００５０】
［実施例２］
（制御方法の概要）
実施例２としてのモータ制御方法は、実施例１とほぼ同様のモータ制御装置を用いて行われ、モータ制御方法も一部を除いて実施例１のそれと同様である。モータ制御方法のうち、実施例１と同様の部分の説明は省略し、実施例１と異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００５１】
本実施例のモータ制御方法の特徴は、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が所定時間発生し続けた場合にのみ、大きいフィードバックループのフィードバックゲインがゼロに調整されることである。
すなわち本実施例では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が所定時間発生し続けた場合にフィードバックゲインはゼロに調整される。つまり、フィードバックゲインがゼロに設定されるには、所定時間の連続した過電流の検出が必要であり、所定時間に満たない瞬時の過電流信号は無視される。これは、実際のインバータを含むモータ制御装置においては、各所においてなにがしかのノイズが発生しており、このノイズによって誤って過電流信号が発生してしまうことによるデカップリング制御ステップの作動を防止する目的で行われる。
【００５２】
したがって本実施例のモータ制御方法によれば、モータ制御装置の各所で発生するノイズによるデカップリング制御ステップの誤動作が防止されているので、ノイズによる誤動作が少なく、モータ１の不要な出力低下が防止されるという効果がある。
（実施例２の制御ロジック）
本実施例の具体的な作用を示す制御ロジックを、以下、図６のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００５３】
本実施例の制御ロジックが実施例１の制御ロジックと異なるのは、ステップ６００のみである。すなわち図６に示すように、制御ロジックのフローチャートには、ステップ６３１，６３２，６６０が追加されている。
ステップ６１０は前述の実施例１のそれと同一であり、次のステップ６２０では、過電流の有無が判定される。そして制御ロジックは、過電流が検出された場合にはステップ６３１に進み、過電流が検出されなかった場合にはステップ６３２へと進む。ステップ６３２では、電流制御マイクロコンピュータ９２（図１参照）のメモリに割り付けられている過電流検出カウンタＣovc はゼロリセットされ、制御ロジックは次のステップ６５０に進む。逆に過電流が検出されて、制御ロジックがステップ６３１へ進んだ場合には、ステップ６３１で過電流検出カウンタＣovc は１だけインクリメントされる。過電流検出カウンタＣovc は、過電流の継続回数すなわち継続時間をカウントしてメモリに記憶しておくためのものである。ステップ６３１またはステップ６３２を実行後、制御ロジックは次のステップ６５０に進むが、同ステップは前述の実施例１のステップ６５０と同一である。
【００５４】
次のステップ６６０では、電流制御マイクロコンピュータ９２のメモリに予め設定されて記憶されていた所定時間ｔovc0と前述の過電流検出カウンタＣovc とが比較され、過電流の検出時間が所定時間を越えたか否かが判定される。過電流の検出時間が所定時間を越えている場合には、次のステップ６７０が実行されてｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑがゼロに設定される。逆に過電流の検出時間が所定時間を越えていない場合には、次のステップ６７０は実行されず、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑはその値を保ったままで、その次のステップ６８０に制御ロジックは進む。ステップ６８０と次のステップ６９０は、実施例１のそれと同一である。
【００５５】
なお、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑは、ステップ６７０でゼロに設定された後、過電流が検出されなくなると、実施例１と同様にステップ６５０で再び適正な値が演算されて設定される。
以上の本実施例の制御ロジックによれば、所定時間ｔovc0を越えないごく短時間に過電流が検出されただけでは大きなフィードバックループは遮断されない。それゆえ、ノイズ（普通ごく短時間にのみ影響する）による制御ロジックの誤動作は防止され、実施例１よりさらに安定にモータ１の出力制御をすることが可能になるという効果がある。
【００５６】
［実施例３］
（制御方法の概要）
実施例３としてのモータ制御方法は、実施例１とほぼ同様のモータ制御装置を用いて行われ、モータ制御方法も一部を除いて実施例１のそれと同様である。そこで実施例２と同様に、モータ制御方法のうち、実施例１と同様の部分の説明は省略し、実施例１と異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００５７】
本実施例のモータ制御方法の特徴は、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合には電流指令が漸減し、しかる後、過電流信号がなくなった場合には電流指令が正常値に回復するまで漸増することである。
すなわち本実施例では、過電流信号が発生した場合に、デカップリング制御ステップの実施例２の効果によって過電流時にもモータ制御を続けることが可能である。そればかりではなく、ここでさらに電流指令が漸減されるので、モータは過電流状態から脱却することができる。また、過電流信号が無くなった段階で電流指令値を通常のレベルにまで徐々に回復させるので、必要以上に電流指令値が低減されることは防止されており、モータの出力を必要以上に低下させることもなく、過電流状態を解消することができる。
【００５８】
したがって本実施例のモータ制御方法によれば、モータを比較的高出力で運転したまま過電流状態を解消できるばかりではなく、過電流状態付近の領域でもモータを安定に制御し続けることができるという効果がある。
（実施例３の制御ロジック）
本実施例の具体的な作用を示す制御ロジックを、以下、図７のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００５９】
本実施例の制御ロジックが実施例１の制御ロジックと異なるのは、ステップ５００のみである。すなわち図７に示すように、制御ロジックのフローチャートには、図４のフローチャートのステップ５００に代えて、ステップ５１０〜５９０が追加されている。すなわち、図４のフローチャートでステップ５００に達すると、図７のフローチャートに従って、ステップ５００でのｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*の演算が行われる。
【００６０】
先ずステップ５１０では、過電流信号の有無が判定され、過電流信号があると判定された場合にはステップ５２０に制御ロジックは進み、過電流信号がないと判定された場合にはステップ５３０に進む。
ステップ５２０では、初期設定されているあるいは前回の制御ロジックで演算されているｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*の減算が行われる。すなわち、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*から、予めメモリに記憶されている所定のｄ軸電流低下量Ｉｄdownおよびｑ軸電流低下量Ｉｑdownがそれぞれ減算されて、新たなｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*が設定されてメモリが更新される。そして次のステップ５４０では、前述のように減算されて制限されているｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*を復帰させるための制御タイマの時間ｔdelay がゼロリセットされる。しかる後、制御ロジックは図４のステップ６００に進む。なお、制御タイマの時間ｔdelay の初期値はゼロである。
【００６１】
一方、ステップ５１０で過電流信号が検出されず、制御ロジックがステップ５３０に進んだ場合には、ステップ５３０で、前述の制御タイマの時間ｔdelay と予め設定されてメモリに記憶されている所定の設定時間ｔupokとの比較がなされる。制御タイマの時間ｔdelay が設定時間ｔupokを越えている場合には、次のステップ５５０およびステップ５６０が実行される。すなわち、ステップ５５０では、制御タイマの時間ｔdelay のインクリメントが行われ、制御タイマの時間ｔdelay が毎回所定量だけ増加する。次のステップ５６０では、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*がそのまま保存される（つまり何も行われない）。したがって、設定時間ｔupokの間だけ、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*は、制限されているといないとに係わらず、そのままの値を維持している。しかる後、制御ロジックは図４のステップ６００に進む。
【００６２】
逆に、前述のステップ５３０で制御タイマの時間ｔdelay が設定時間ｔupokを越えていない場合には、次の判定ステップ５７０に進む。
ステップ５７０では、前回の（初回は初期設定の）ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*と、前述のステップ２００でメモリに格納されているｄ軸電流指令値Ｉｄtrq およびｑ軸電流指令値Ｉｑtrq との比較が行われる。すなわち、前回のｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*のうちいずれかが小さい場合には、その電流指令値について次のステップ５８０が実行される。ステップ５８０では、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*が、メモリに格納されていた所定の増加量であるｄ軸電流復帰量Ｉｄupおよびｑ軸電流復帰量Ｉｑupだけそれぞれ増加する。しかる後、制御ロジックは、図４のステップ６００に進む。
【００６３】
逆に、前述のステップ５７０で、前回のｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*のうちいずれかが大きい場合には、その電流指令値の電流制限の復帰が完了したものと判定され、その電流指令値について次のステップ５９０が実行される。ステップ５９０では、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*は、それぞれｄ軸電流指令値Ｉｄtrq およびｑ軸電流指令値Ｉｑtrq の値に設定される。しかる後、制御ロジックは、図４のステップ６００に進む。
【００６４】
以上の制御ロジックにより、インバータ３の駆動回路１８（図１〜３参照）が信号ライン１０９から入力される過電流信号によって過電流を検知し、前述の電流指令値を漸減させるので、電流偏差の急増は抑制される。その結果、本実施例によれば、実施例１よりもさらに安定して、インバータ３のモータ１への出力制御を実施することができるという効果がある。
【００６５】
［実施例４］
（制御方法の概要）
実施例４としてのモータ制御方法は、実施例１とほぼ同様のモータ制御装置を用いて行われ、モータ制御方法も一部を除いて実施例１のそれと同様である。そこで実施例２と同様に、モータ制御方法のうち、実施例１と同様の部分の説明は省略し、実施例１と異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００６６】
本実施例のモータ制御方法の特徴は、実施例２のデカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生してから所定時間中は、電流偏差を強制的に所定値に設定しておくことである。
すなわち本実施例では、実施例２のデカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合、フィードバックゲインがゼロに設定されるまでの所定時間中は電流偏差が強制的に（抑制された）所定値に設定される。それゆえ、フィードバック信号ラインの影響を受けることがなくなり、実質的にフィードバック信号ラインの接続が断たれることになる。その結果、駆動電流フィードバックステップと過電流ステップとの間での干渉が完全に防止される。そればかりではなく、フィードバック制御からオープンループへの切替えの間に一段階の中間的な制御が挿入されるので、制御の切替えがスムーズに行われるようになる。また逆に、インバータの過電流制限が解除されて通常の状態のスイッチングに復帰する際に、電流の激変がなくなって電流の変化率が低減されるので、モータのトルク変動も軽減される。
【００６７】
したがって本実施例のモータ制御方法によれば、フィードバック制御からオープンループ制御への切替えを、スムーズに行うことができるという効果がある。また、インバータの過電流制限が解除され、通常のスイッチングに復帰する際のインバータの電流変化およびモータのトルク変動を低減することができるという効果もある。
【００６８】
（実施例４の制御ロジック）
本発明の実施例４としてのモータ制御方法の具体的な作用を示す制御ロジックを、以下、図８のフローチャートを参照して詳細に説明する。
本実施例の制御ロジックが実施例２（図６参照）と異なるのは、ステップ６００の詳細フローチャートにおいて、ステップ６３１の直後にステップ６４０が加わっている点と、ステップ６６０がステップ６６１に変わっている点との二点である。その他の点は実施例２と異ならないので、本実施例のステップ６００の作用を上記の二点に的を絞って、図８のフローチャートで説明する。
【００６９】
実施例２と同様にステップ６２０で過電流信号の有無が判定され、過電流が検出されている場合には、制御ロジックは次のステップ６３１に進み、ステップ６３１で過電流検出カウンタＣovc が一つだけインクリメントされる。なお、過電流検出カウンタＣovc は、実施例２と同様に過電流の継続時間を示している。
次のステップ６４０では、ステップ６１０ですでに求められているｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑが、電流制御マイクロコンピュータ９２のメモリに予め記憶されていた所定値ΔＩｄset およびΔＩｑset に、それぞれ強制的に設定される。次のステップ６５０では、実施例２と同様に、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑが算出される。
【００７０】
次にステップ６６１では、前述の過電流検出カウンタＣovc と予め設定されメモリに記憶されていた所定の設定時間ｔovc1とが比較される。過電流検出カウンタＣovc が設定時間ｔovc1を越えていない場合は、制御ロジックは何も処置せずにステップ６８０へジャンプする。逆に、過電流検出カウンタＣovc が設定時間ｔupokを越えている場合には、ノイズ等によるごく短時間の過電流ではないと判定され、次のステップ６７０でｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑはそれぞれゼロリセットされる。この後は、実施例２のステップ６００と同様である。
【００７１】
（実施例４の効果）
本実施例では、実施例２と同様にモータの出力が安定に制御されている。本実施例ではさらに、信号ライン１０９から入力される過電流信号により、インバータ３の駆動回路１８（図１〜３参照）が、即座に主回路１７のスイッチングを停止しすぐまた復帰するという電流の瞬断が発生した場合の対策がなされている。すなわち、電流の瞬断が発生した場合にも、瞬断中のｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑを所定値に強制的に設定してしまうことにより、スイッチングの瞬断および復帰の際の電流変化が軽減されている。したがって本実施例によれば、実施例２よりもさらに、モータ１のトルク変動が軽減されているという効果がある。
【００７２】
［実施例５］
（制御方法の概要）
実施例５としてのモータ制御方法は、実施例１とほぼ同様のモータ制御装置を用いて行われ、モータ制御方法も一部を除いて実施例１のそれと同様である。そこで実施例４と同様に、モータ制御方法のうち、実施例１と同様の部分の説明は省略し、実施例１と異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００７３】
本実施例のモータ制御方法の特徴は、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合にはフィードバックゲインが漸減し、過電流信号が無い場合にはフィードバックゲインが漸増することである。
すなわち本実施例では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合にフィードバックゲインは漸減されるので、短時間の過電流信号によってはあまりモータの制御精度は低下しない。それゆえ、ノイズ等によるデカップリング制御ステップの誤作動が起きても、短時間であればあまりフィードバックゲインは低減せず、誤動作の影響はほとんど無くなる。また、過電流信号が無くなった段階でフィードバックゲインの漸減が停止し逆に漸増するので、必要以上にフィードバックゲインが低減されることは防止されており、モータ１の制御精度の低下も必要以上には起こらないでモータ制御は安定する。
【００７４】
したがって本実施例のモータ制御方法によれば、ノイズ等によるデカップリング制御ステップの誤作動の影響を抑制できるとともに、過電流時にも比較的高精度でモータ１を安定に制御し続けることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１としてのモータ制御装置の全体構成を示すブロック線図
【図２】 実施例１のモータ制御装置の通常時の作用を示すブロック線図
【図３】 実施例１のモータ制御装置の過電流時の作用を示すブロック線図
【図４】 実施例１としてのモータ制御方法の作用を示すフローチャート
【図５】 実施例１のステップ６００の作用を示すフローチャート
【図６】 実施例２のステップ６００の作用を示すフローチャート
【図７】 実施例３のステップ５００の作用を示すフローチャート
【図８】 実施例４のステップ６００の作用を示すフローチャート
【符号の説明】
１：三相交流モータ（誘導電動機） ２：主電池（二次電池）
３：インバータ
１７：主回路 １８：駆動回路 １９：過電流検出手段
（４，５，６，１８，１９で過電流制限手段を構成）
４，５，６：電流検出手段（磁気平衡式または磁束測定式の電流検出器）
７：モータ回転検出手段（レゾルバおよびＲ／Ｄコンバータ回路）
８：アクセル開度検出手段（ポテンショメータ）
９：電気自動車用制御装置
９１：走行制御マイクロコンピュータ（ＳＭＰＵ）
１０：トルク指令演算手段 １１：電流指令演算手段
９２：電流制御マイクロコンピュータ（ＳＭＰＵ）
１３：ｄｑ座標変換手段 １４：電圧指令演算手段
１５：二相三相変換手段 １６：ＰＷＭ変調手段
１００：回転数信号ライン １０１：ロータ位置信号ライン
１０２：アクセル開度信号ライン
１０３，１０４，１０５：Ｕ相・Ｗ相・Ｖ相電流信号ライン
（１０３，１０４：フィードバック信号ライン）
１０６，１０７，１０８：駆動信号ライン
１０９，１０９ａ，１０９ｂ：過電流信号ライン
１１０：ｄ軸・ｑ軸電流指令値信号ライン
１１１，１１２：ｄ軸・ｑ軸電流実測値の信号ライン
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気自動車等の駆動モータに好適なモータ制御の技術分野に属し、より詳しくは、三相交流モータをはじめとする多相交流モータを駆動するインバータを制御する制御技術の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の技術は多用途であり、電気自動車の駆動モータの制御用に限定されるものではないが、説明の便宜上で電気自動車を例にとって背景を説明する。
電気自動車の駆動用モータの場合、同モータの負荷は走行条件によって大幅に変化する。それゆえ、駆動用モータが過負荷状態になり、インバータのスイッチング素子の熱的限界等によって定められている設定電流値（電流の安全上限）を越えてインバータの出力電流が流れ、インバータが過電流状態になる場合もあり得る。このように過電流状態になった場合には、従来技術ではインバータに過電流防止装置が組み込まれており、過電流防止装置によって直ちにスイッチングをオフにされる。その結果、インバータのスイッチング素子の出力電流はゼロになり、もってスイッチング素子の過電流ないし過熱による破壊が防止されている。
【０００３】
具体的な従来技術としては、例えば特公平０７−０５５０５５号公報に公告されているモータ駆動用インバータの過電流保護技術がある。
この従来技術では、三相交流モータを駆動しているインバータの出力電流が過電流状態になった場合、同インバータの制御系はフィードバックをして、直ちにスイッチングをオフにしインバータの出力電流をゼロにする。すると、インバータが過電流状態から脱出し、再びスイッチングを開始して出力電流が立ち上がる。その結果、また過電流に陥って出力電流がゼロになって、出力電流が断続的に出力される状態が繰り返されるという現象がおこる。この現象のことを、制御工学では非線形システムがリミットサイクルに陥っていると表現するが、出力電流が断続的に出力されモータの出力も安定しないので、好ましいことではない。
【０００４】
上記従来技術ではその対策として、電流制限値を設定している。すなわち、インバータの出力電流がこの電流制限値を越えると、その越えている偏差分がその極性と共に検出され、この偏差分およびその極性とに応じて、インバータへの出力電圧指令値が補正されている。この補正によりフィードバックループが形成されて出力電流が制限され、その結果、出力電流を断続させることなく連続した出力電流の制御が行われている。
【０００５】
すなわち、トルク指令値に応じた電流指令値と実電流値との電流偏差に基づいてインバータの出力電圧が制御されており、電流指令値と実電流とが一致するようにインバータの出力電流がフィードバック制御されている。その結果、従来技術によっても、比較的高精度なモータ制御が実現されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前述の従来技術では、インバータの過電流防止制御による出力電流の制限が作動した場合に、フィードバック制御とは別にインバータの出力電圧が制御される。それゆえ、インバータの出力電流すなわちモータの実電流値と電流指令値との間に、偏差が増大する傾向にある。その結果、さらにフィードバック制御が強く作用するので、フィードバック制御による出力電流制限と本来のインバータの電流制限とが互いに干渉を起こしてしまい、リミットサイクルに陥って制御不能になることがあるという問題点を内包していた。
【０００７】
そこで本発明は、インバータに組み込まれた過電流防止装置等の保護機能が作動する場合にも、あるいはフィードバック制御とは別にインバータの出力電圧が制限される場合にも、本来のフィードバック制御との間で干渉が起きないようにすることを課題とする。すなわち本発明は、フィードバック制御ループと他の制御ループとの干渉によるリミットサイクルに陥ることが防止されており、より安定にインバータの出力電流を制御することができるモータ制御装置およびモータ制御方法を提供することを、解決すべき課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】
上記課題を解決するために、発明者は以下の手段を発明した。
（第１手段）
本発明の第１手段は、請求項１記載のモータ制御装置である。
本手段では、インバータで出力電流（モータ駆動電流）に過電流が検出されると、電流検出手段からの電流信号を電流制御マイクロコンピュータにフィードバックするフィードバック信号ラインのフィードバックゲインが、低減されるかゼロに設定される。すなわち、過電流が検出された場合には、過電流制限手段の作用とフィードバック信号ラインの作用とが互いに干渉しないように、フィードバック信号ラインの作用が低減ないし停止される。その結果、インバータの過電流制限手段とフィードバック信号ラインのフィードバック制御とが干渉して、リミットサイクルに陥ることが防止される。
【０００９】
したがって本手段によれば、過電流制限手段とフィードバック制御との干渉が防止されるので制御不能に陥ることがなくなり、過電流が検出された場合にも適正なインバータの出力制御を続けることができるという効果がある。
（第２手段）
本発明の第２手段は、請求項２記載のモータ制御方法である。
【００１０】
本手段では、インバータの出力電流に過電流信号が発生した場合に、駆動電流フィードバックステップと過電流制限ステップとの間での干渉を防止するデカップリング制御ステップが作用する。すなわち、駆動電流フィードバックステップでのフィードバックゲインが、駆動電流フィードバックステップと過電流制限ステップとの間での干渉が起こらないように、調整される。
【００１１】
したがって本手段によれば、駆動電流フィードバックステップと過電流制限ステップとの間での干渉が防止されるので、干渉によってインバータ／モータ系が制御不能に陥ることが防止される。その結果、過電流時にも適正なモータ制御を続けることが可能になるという効果がある。
（第３手段）
本発明の第３手段は、請求項３記載のモータ制御方法である。
【００１２】
本手段では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合にフィードバックゲインはゼロに調整され、フィードバックステップで作用するフィードバック信号ラインの接続が断たれる。それゆえ、駆動電流フィードバックステップと過電流制限ステップとの間での干渉は完全に防止される。
したがって本手段によれば、前述の第２手段の効果に加えて、干渉により制御不能に陥ることは完全に防止されており、モータの制御安定性やモータ制御の信頼性が高いという効果がある。
【００１３】
（第４手段）
本発明の第４手段は、請求項４記載のモータ制御方法である。
本手段では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が所定時間発生し続けた場合にフィードバックゲインはゼロに調整される。すなわち、本手段では、フィードバックゲインがゼロに設定されるには、所定時間の過電流の検出が必要であり、所定時間に満たない瞬時の過電流信号は無視される。これは、実際のインバータを含むモータ制御装置においては、各所においてなにがしかのノイズが発生しており、このノイズによって誤って過電流信号が発生してしまうことによるデカップリング制御ステップの作動を防止する目的である。すなわち、本手段では、ノイズ等による短時間の過電流信号によって生じるデカップリング制御ステップの誤作動が防止されている。
【００１４】
したがって本手段によれば、前述の第２手段の効果に加えて、ノイズ等によるデカップリング制御ステップの誤作動が防止されているので、同誤動作によるモータの制御精度の低下が防止されるという効果がある。
（第５手段）
本発明の第５手段は、請求項５記載のモータ制御方法である。
【００１５】
本手段では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合にフィードバックゲインは漸減されるので、短時間の過電流信号によってはあまりモータの制御精度は低下しない。それゆえ、ノイズ等によるデカップリング制御ステップの誤作動が起きても、短時間であればあまりフィードバックゲインは低減せず、誤動作の影響はほとんど無くなる。また、過電流信号が無くなった段階でフィードバックゲインの漸減が停止するので、必要以上にフィードバックゲインが低減されることは防止されており、モータの制御精度の低下も必要以上には起こらないでモータ制御は安定する。
【００１６】
したがって本手段によれば、前述の第２手段の効果に加えて、ノイズ等によるデカップリング制御ステップの誤作動の影響を抑制できるとともに、過電流時にも比較的高出力でモータを安定に制御し続けることができるという効果がある。
（第６手段）
本発明の第６手段は、請求項６記載のモータ制御方法である。
【００１７】
本手段では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流が発生した場合に電流指令（目標電流）は漸減される。すなわち本手段では、上記第２手段の効果によって過電流時にもモータ制御を続けることが可能であるばかりではなく、ここでさらに電流指令（目標電流）を漸減することにより、モータは過電流から脱出することが可能になる。また、過電流信号がなくなった段階で電流指令値を通常のレベルにまで徐々に回復させるので、必要以上に電流指令値が低下することは防止されており、その結果、モータの出力低下が必要以上に起こることもなく過電流状態を解消することができる。
【００１８】
したがって本手段によれば、前述の第２手段の効果に加えて、モータを比較的高出力の状態に保ったままで過電流状態を解消できると共に、過電流状態ないしその付近の状態領域でも、モータを安定に制御し続けることができるという効果がある。
（第７手段）
本発明の第７手段は、請求項７記載のモータ制御方法である。
【００１９】
本手段では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生してからフィードバックゲインがゼロに調整されるまでの間は、駆動電流フィードバックステップでの電流偏差が、強制的に抑制された所定値に設定される。すなわち、フィードバックゲインがゼロに設定されるまでの時間には、電流偏差が強制的に所定値に設定されて抑制されているので、フィードバック信号ラインの影響がなくなり、実質的にフィードバック信号ラインの接続が断たれている。それゆえ、駆動電流フィードバックステップと過電流ステップとの間での干渉は完全に防止される。また、通常のフィードバック制御からオープンループ制御へ移行するまでの切替えの間に、一段階中間的な制御段階が挿入されるので、よりスムーズに制御の切替えが実行される。
【００２０】
したがって本手段によれば、前述の第３手段と同様に干渉によって制御不能に陥ることが完全に防止されているばかりではなく、フィードバック制御からオープンループ制御への切替えがよりスムーズに行われるという効果がある。
【００２１】
【発明の実施の形態および実施例】
本発明のモータ制御装置およびモータ制御方法の実施の形態については、当業者に実施可能な理解が得らえるよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。［実施例１］
（実施例１の構成）
本発明の実施例１としてのモータ制御装置は、電気自動車駆動用の三相交流誘導モータ１のモータ制御装置であり、図１に示すように、大きく分けて電気自動車用制御装置９およびインバータ３とから構成されている。電気自動車用制御装置９の周辺には、電流検出手段（磁気平衡式電流検知器または磁束測定式電流検知器）４，５，６、モータ回転情報検出手段（レゾルバおよびＲ／Ｄコンバータ）７、およびアクセル開度検出手段（ポテンショメータ）８が配設されており、各信号ライン１０３，１０４，１００，１０１，１０２で電気自動車用制御装置９に接続されている。インバータ３には、主電池２が接続されていると共に、電流検出手段４，５，６からの電流検出信号が信号ライン１０５等を通じて供給される。
【００２２】
ここで、電流検出手段４，５，６のうち、電流検出手段４はモータ１のＵ相電流を検知して信号ライン１０３に電圧で出力する。同様に、電流検出手段５はＷ相電流を検知して信号ライン１０４に出力し、電流検出手段６はＶ相電流を検知して信号ライン１０５に出力する。また、モータ回転情報検出手段７は、モータ１の回転数およびロータ回転位置を検出し、モータ１の単位回転角の回転毎に発生するパルス状の回転数信号を信号ライン１００に、またシリアル形式のロータ位置信号を信号ライン１０１に、それぞれ出力する。アクセル開度検出手段８は、運転席のアクセルペダル（図略）の踏み込み量に対応したアクセル開度信号を、信号ライン１０２に出力する。
【００２３】
電気自動車用制御装置９には、モータ回転情報検出手段７の出力であるモータ回転数信号およびロータ位置信号と、アクセル開度検出手段８の出力であるアクセル開度信号と、電流検出手段４，５により検出されたＵ相およびＷ相の電流信号とが入力される。電気自動車用制御装置９は、同入力に基づき、駆動信号ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* を、それぞれの駆動信号ライン１０６，１０７，１０８を介してインバータ３に出力する。電気自動車用制御装置９の内部構成は、機能を大きく分けて走行制御マイクロコンピュータ９１と電流制御マイクロコンピュータ９２とからなり、それぞれシングルチップマイクロコンピュータ上に構成されている。
【００２４】
走行制御マイクロコンピュータ９１は、機能別に大別して、トルク信号演算手段１０と電流指令演算手段１１とからなり、モータ回転数信号およびアクセル開度信号に基づいて演算し、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を出力する。すなわち、トルク信号演算手段１０は、モータ回転数信号およびアクセル開度信号に基づいて、トルク指令値を演算し出力する機能を有する。電流指令演算手段１１は、同トルク指令値に基づいて、公知のベクトル演算によりモータ１に通電すべき電流指令ベクトルを算出し、そのうちｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値を出力する。出力されたｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値は、二本の信号ライン１１０を介して電流制御マイクロコンピュータ９２に入力される。
【００２５】
電流制御マイクロコンピュータ９２は、ｄｑ座標変換手段１３、電圧指令演算手段１４、二相三相変換手段１５およびＰＷＭ変調手段１６から構成されている。電流制御マイクロコンピュータ９２は、ｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値とロータ位置信号とＵ相およびＷ相の電流信号に基づき、モータ１に印加するＵ・Ｖ・Ｗの各相の電圧を指定する三つの駆動信号をＰＷＭ変調して出力する。出力された各相の駆動信号は、駆動信号ライン１０６，１０７，１０８を介してインバータ３に入力される。
【００２６】
すなわち、ｄｑ座標変換手段１３は、信号ライン１０３，１０４から入力されるＵ相電流信号およびＷ相電流信号基づいて公知のｄｑ座標変換を行い、ｄ軸電流の実測値およびｑ軸電流の実測値として出力する。出力されたｄ軸電流の実測値およびｑ軸電流の実測値は、それぞれ信号ライン１１１，１１２を介して、電圧指令演算手段１４に入力される。電圧指令演算手段１４は、電流指令演算手段１１の出力であるｄ軸電流指令値およびｑ軸電流指令値と、ｄｑ座標変換手段１３の出力であるｄ軸電流の実測値およびｑ軸電流の実測値とを比較して、各軸の電流偏差量に応じた演算を行う。電圧指令演算手段１４の演算の結果、モータ１に印加すべき電圧指令値であるｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値が算出され、二相三相変換手段１５に入力される。二相三相変換手段１５は、入力されたｄ軸電圧指令値およびｑ軸電圧指令値に基づき、公知の二相三相変換を行ってモータ１に印加するＵ・Ｖ・Ｗの各相の電圧指令値をＰＷＭ変調手段１６に出力する。ＰＷＭ変調手段１６は、入力された各相の電圧指令値をＰＷＭ変調し、インバータ３への駆動信号ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* として、駆動信号ライン１０６，１０７，１０８にそれぞれ出力する。
【００２７】
インバータ３は、スイッチング素子六個を内蔵している主回路１７と、駆動回路１８と、過電流検出手段１９とから構成されている。主回路１７は、六個のスイッチング素子を有し、同スイッチング素子のオン・オフによって主電池２からの直流電流を三相交流電流に変換する。駆動回路１８は、電気自動車用制御装置９を主回路１７の高電位から絶縁すると共に、駆動信号ライン１０６，１０７，１０８を介して電気自動車用制御装置９から入力されるＵ・Ｖ・Ｗの各相の駆動信号ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* に基づいて、主回路１７の各スイッチング素子のオン・オフを行う。
【００２８】
また、インバータ３は主回路１７の自己保護機能を独自に備えており、過電流検出手段１９から過電流信号ライン１０９ａを介して過電流信号が駆動回路１８に入力されると、瞬時に主回路１７のスイッチングを停止して主回路１７に流れる電流を遮断する。すなわち、電流検出手段４，５，６と、過電流検出手段１９および駆動回路１８とで、インバータ３の過電流制限手段が構成されている。過電流信号は、電流信号ライン１０３，１０４，１０５から過電流検出手段１９に入力されるモータ１の各相の電流の実測値（すなわち主回路１７に流れる電流）が、主回路１７の所定の許容値を越える場合に出力される。過電流信号は、過電流検出手段１９によって発生して過電流信号ライン１０９へ出力され、信号ライン１０９ａを介して駆動回路１８に、信号ライン１０９ｂを介して電流指令演算手段１１および電圧指令演算手段１４に入力される。なお、電流検出手段４，５，６は図面作成の便宜上、インバータ３の外に描かれているが、実際にはインバータ３の出力端に近い部分に内蔵されて、インバータ３とワンセットになっていても良い。
【００２９】
したがって本実施例のモータ制御装置は、電流検出手段４，５，６と過電流検出手段１９と駆動回路１８とを含む過電流制限手段による小さなフィードバックループと、電流信号ライン１０３，１０４を含む大きなフィードバックループとを有している。
（実施例１の作用効果）
本実施例のモータ制御装置の作用、すなわち、本実施例のモータ制御方法について、図２および図３を参照して説明する。
【００３０】
図２に示すように、インバータ３は、三相誘導モータ１を駆動すると共に、同モータ１への電力線に装着されている電流検出手段４，５，６により、同モータ１への過電流を検出して出力電流を制限する過電流制限手段を有している。この過電流制限手段は、前述のように、電流検出手段４，５，６と過電流検出手段１９と駆動回路１８とから構成されており、小さなフィードバックループを形成している。電流制御マイクロコンピュータ９２（１３，１４，１５が相当、図１参照）は、インバータ３に駆動信号を供給してこのインバータ３の出力電圧および出力電流を制御している。
【００３１】
すなわち、本実施例のモータ制御装置は、前述の小さなフィードバックループ１０３，１０４，１０５と、ｄｑ座標変換手段１３を含む前述の大きなフィードバックループ１１１，１１２を有している。ここで、大きなフィードバックループとは、電流検出手段４，５，６からの駆動電流信号を電流制御マイクロコンピュータ９２の電圧指令演算手段１４にフィードバックするフィードバック信号ライン１１１，１１２のことである。過電流検出手段１９で過電流が検出された場合には、図３に示すように、フィードバック信号ライン１１１，１１２の接続は切り離され、フィードバックゲインはゼロになる。
【００３２】
すなわち本実施例のモータ制御方法は、モータ駆動ステップ、過電流制限ステップ、駆動電流フィードバックステップ、およびデカップリング制御ステップから構成されている。
モータ駆動ステップは、駆動回路１８により生成された駆動信号により、スイッチング素子六個を持つ主回路１７が制御されてモータ駆動電圧を発生させ、三相交流モータ１にモータ駆動電流を供給するステップである。過電流検出ステップは、電流検出手段４，５，６によりモータ１のモータ駆動電流を計測して駆動電流信号を発生させ、このモータ駆動電流信号が所定の過電流閾値を越えた場合に、過電流検出手段１９で過電流信号を発生させるステップである。過電流制限ステップは、過電流信号を駆動回路１８に入力して主回路１７の出力を制限するステップであり、小さなフィードバックループに相当する。駆動電流フィードバックステップは、モータ駆動電流信号を電圧指令演算手段１４にフィードバックして駆動回路１８への入力を調整するステップであり、大きなフィードバックループに相当する。デカップリング制御ステップは、モータ駆動電流に過電流信号が発生した場合に、駆動電流フィードバックステップでのフィードバックゲインを調整して、駆動電流フィードバックステップと過電流制限ステップとの間での干渉を防止するステップである。
【００３３】
本実施例のモータ制御方法の特徴は、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合に大きなフィードバックループのフィードバックゲインはゼロに調整されることである。すなわち、過電流信号が発生した場合には、ｄｑ座標変換手段１３（図２参照）を含む大きなフィードバックループの接続が断たれてしまう（図３参照）。その結果、電流検出手段４，５，６および過電流検出手段１９を含むインバータ３内部での小さなフィードバックループのみで、インバータ３の出力が制御される。
【００３４】
したがって本実施例によれば、大きなフィードバックループが無くなるので、これと小さなフィードバックループとの間での制御の干渉は起こらない。それゆえ、インバータ３の出力は小さなフィードバックループによってのみ制御され、その出力は安定に制御されるという効果がある。
（実施例１の制御ロジック）
前述の本実施例の具体的な作用を示す制御ロジックを、以下、図４および図５のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００３５】
先ず、電気自動車のイグニッション・キーが投入されると、電気自動車用制御装置９（図１参照）が始動して、走行制御マイクロコンピュータ９１および電流制御マイクロコンピュータ９２で演算が始まる。すなわち、電流制御マイクロコンピュータ９２の作用を示す図４のフローチャートがスタートし、ステップ１００で、入出力ポートの初期化およびメモリに割り付けられている変数の初期化が行われる。
【００３６】
次に、ステップ２００では、走行制御マイクロコンピュータ９１が出力したｄ軸電流指令値Ｉdtrqおよびｑ軸電流指令値Ｉqtrqが、信号ライン１１０を介して電流制御マイクロコンピュータ９２のメモリにそれぞれ格納される。次のステップ２５０では、電流検出手段４，５が信号ライン１０３，１０４に出力しているＵ相電流の実測値ＩＵおよびＷ相電流の実測値ＩＷを、電流制御マイクロコンピュータ９２が取り込み、メモリの別の領域にそれぞれ格納する。次のステップ３００では、インバータ３の過電流検出手段１９から過電流信号ライン１０９に出力している過電流信号の有無が電流制御マイクロコンピュータ９２に取り込まれ、メモリに論理値で格納される。
【００３７】
次のステップ４００では、前述のステップ２５０でメモリに格納されているＵ相電流の実測値ＩＵおよびＷ相電流の実測値ＩＷに基づき、ｄｑ座標変換手段１３で公知のｄｑ座標変換が行われて、ｄ軸電流の実測値Ｉｄおよびｑ軸電流の実測値Ｉｑが算出される。次のステップ５００では、ステップ２００でメモリに格納されている値が、それぞれｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*として読み出される。
【００３８】
次のステップ６００では、上記ステップ５００で読み出されているｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*等に基づいて、電圧指令演算手段１４によりｄ軸電圧指令値Ｖd*およびｑ軸電圧指令値Ｖq*が算出される。電圧指令演算手段１４での演算は、次の数１にしたがって実行される。
【００３９】
【数１】
すなわち、上記ステップ６００では、図５に詳細に示すアルゴリズムで前述の演算が行われる。先ずステップ６１０では、ｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑが、次の数式により計算される。
ΔＩｄ ＝ Ｉd* − Ｉｄ
ΔＩｑ ＝ Ｉq* − Ｉｑ
次のステップ６２０では、前述のステップ３００でメモリに論理値で格納されている過電流信号の有無から、インバータ３の主回路１７の電流保護状態が判断される。すなわち、過電流信号が認められた場合にはステップ６７０に進み、過電流信号が認められなかった場合にはステップ６５０に進む。
【００４１】
ステップ６５０（過電流が無い場合）では、前述のｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑと、予め電流制御マイクロコンピュータ９２のメモリに記憶されていたｄ軸比例係数ＫPdおよびｑ軸比例係数ＫPqとｄ軸積分係数ＫIdおよびｑ軸積分係数ＫIqとに基づいて演算が行われる。同演算では、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑが次の数２に従ってそれぞれ求められ、これに基づいて電流のフィードバック制御が行われる。
【００４２】
【数２】
一方、ステップ６７０（過電流がある場合）では、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑは、それぞれゼロリセットされるので、電流のフィードバック制御は行われない。
ステップ６５０またはステップ６７０の終了後、図５のフローチャートはさらにステップ６８０に進む。ステップ６８０では、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*と、予め電流制御マイクロコンピュータ９２のメモリに記憶されていたｄ軸非干渉係数ＫＲおよびｑ軸非干渉係数ＫωＬＲとに基づき、演算が行われる。同演算では、次の数式に従ってｄ軸非干渉項ＦＦｄおよびｑ軸非干渉項ＦＦｑが算出される。
【００４４】
ＦＦｄ ＝ ＫＲ×Ｉd*
ＦＦｑ ＝ ＫωＬＲ×Ｉq*
次のステップ６９０では、ｄ軸非干渉項ＦＦｄおよびｑ軸非干渉項ＦＦｑと、前述のｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑとに基づき、ｄ軸電圧指令値Ｖd*およびｑ軸電圧指令値Ｖq*が次の数式に従って算出される。
【００４５】
Ｖd* ＝ ＦＦｄ ＋ ＦＢｄ
Ｖq* ＝ ＦＦｑ ＋ ＦＢｑ
したがって、前述のステップ６７０に進んだ場合（過電流がある場合）には、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑがそれぞれゼロにリセットされ、電流のフィードバック制御は停止される。つまり、上記数式において、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑはゼロであって大きなフィードバックループ（図２参照）は無くなる。そして、再び図３に示すように、フィードフォウォード成分であるｄ軸非干渉項ＦＦｄおよびｑ軸非干渉項ＦＦｑの成分のみにより、オープンループ制御が行われることになる。
【００４６】
以上でステップ６００の演算は終了し、再び図４のフローチャートに示すように、ステップ７００の演算に進む。
次のステップ７００では、前述のステップ６００で求められているｄ軸電圧指令値Ｖd*およびｑ軸電圧指令値Ｖq*に基づき、公知の二相三相変換の演算を行い、Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の各相の電圧指令値ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* が求められる。次にステップ８００では、この各相の電圧指令値ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* は、ＰＷＭ変調手段１６によりＰＷＭ変調され、インバータ３の駆動信号ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* が生成される。次のステップ９００では、生成された駆動信号ＶＵ* ，ＶＶ* ，ＶＷ* が、電流制御マイクロコンピュータ９２から駆動信号ライン１０６，１０７，１０８に出力され、インバータ３へ入力される。
【００４７】
次のステップ１０００では、電流制御マイクロコンピュータ９２の制御周期を管理するために、予めメモリに記憶されている所定の設定時間（制御周期）ｔmainとマイコン９２の内部タイマの経過時間との比較が行われる。内部タイマの経過時間が上記設定時間ｔmainに達したと判断されないうちは、ステップ１０００が繰り返されて待機状態が保たれる。そして、内部タイマの経過時間が上記設定時間ｔmainに達したと判断された場合、制御ロジックは次のステップ１１００に進む。
【００４８】
ステップ１１００では、走行制御マイクロコンピュータ９１からの図示しない起動信号が取り込まれ、（イグニッションキーが抜かれて）同起動信号がオフになっていればプログラムを終了し、電流制御を停止してモータ１の駆動を止める。逆に、上記起動信号がオフになっていない限り、制御ロジックは前述のステップ２００に戻って以上の制御動作を繰り返す。
【００４９】
なお、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑはステップ６７０でゼロに設定された後、過電流が検出されなくなると、次回の制御サイクルのステップ６５０で元の所定の値にリセットされる。
以上の制御動作により、再び図２に示すように、信号ライン１０９から過電流信号が入力された場合には、インバータ３の主回路１７のスイッチングは即座に停止される。すると、主回路１７に流れる通常のフィードバック電流は遮断されるが、その場合でも、再び図３に示すように、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*のみによるオープンループ電流制御に切り替わる。その結果、電流偏差の急増によって、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑの成分が飽和して制御不能に陥ることが、防止されている。
【００５０】
［実施例２］
（制御方法の概要）
実施例２としてのモータ制御方法は、実施例１とほぼ同様のモータ制御装置を用いて行われ、モータ制御方法も一部を除いて実施例１のそれと同様である。モータ制御方法のうち、実施例１と同様の部分の説明は省略し、実施例１と異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００５１】
本実施例のモータ制御方法の特徴は、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が所定時間発生し続けた場合にのみ、大きいフィードバックループのフィードバックゲインがゼロに調整されることである。
すなわち本実施例では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が所定時間発生し続けた場合にフィードバックゲインはゼロに調整される。つまり、フィードバックゲインがゼロに設定されるには、所定時間の連続した過電流の検出が必要であり、所定時間に満たない瞬時の過電流信号は無視される。これは、実際のインバータを含むモータ制御装置においては、各所においてなにがしかのノイズが発生しており、このノイズによって誤って過電流信号が発生してしまうことによるデカップリング制御ステップの作動を防止する目的で行われる。
【００５２】
したがって本実施例のモータ制御方法によれば、モータ制御装置の各所で発生するノイズによるデカップリング制御ステップの誤動作が防止されているので、ノイズによる誤動作が少なく、モータ１の不要な出力低下が防止されるという効果がある。
（実施例２の制御ロジック）
本実施例の具体的な作用を示す制御ロジックを、以下、図６のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００５３】
本実施例の制御ロジックが実施例１の制御ロジックと異なるのは、ステップ６００のみである。すなわち図６に示すように、制御ロジックのフローチャートには、ステップ６３１，６３２，６６０が追加されている。
ステップ６１０は前述の実施例１のそれと同一であり、次のステップ６２０では、過電流の有無が判定される。そして制御ロジックは、過電流が検出された場合にはステップ６３１に進み、過電流が検出されなかった場合にはステップ６３２へと進む。ステップ６３２では、電流制御マイクロコンピュータ９２（図１参照）のメモリに割り付けられている過電流検出カウンタＣovc はゼロリセットされ、制御ロジックは次のステップ６５０に進む。逆に過電流が検出されて、制御ロジックがステップ６３１へ進んだ場合には、ステップ６３１で過電流検出カウンタＣovc は１だけインクリメントされる。過電流検出カウンタＣovc は、過電流の継続回数すなわち継続時間をカウントしてメモリに記憶しておくためのものである。ステップ６３１またはステップ６３２を実行後、制御ロジックは次のステップ６５０に進むが、同ステップは前述の実施例１のステップ６５０と同一である。
【００５４】
次のステップ６６０では、電流制御マイクロコンピュータ９２のメモリに予め設定されて記憶されていた所定時間ｔovc0と前述の過電流検出カウンタＣovc とが比較され、過電流の検出時間が所定時間を越えたか否かが判定される。過電流の検出時間が所定時間を越えている場合には、次のステップ６７０が実行されてｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑがゼロに設定される。逆に過電流の検出時間が所定時間を越えていない場合には、次のステップ６７０は実行されず、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑはその値を保ったままで、その次のステップ６８０に制御ロジックは進む。ステップ６８０と次のステップ６９０は、実施例１のそれと同一である。
【００５５】
なお、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑは、ステップ６７０でゼロに設定された後、過電流が検出されなくなると、実施例１と同様にステップ６５０で再び適正な値が演算されて設定される。
以上の本実施例の制御ロジックによれば、所定時間ｔovc0を越えないごく短時間に過電流が検出されただけでは大きなフィードバックループは遮断されない。それゆえ、ノイズ（普通ごく短時間にのみ影響する）による制御ロジックの誤動作は防止され、実施例１よりさらに安定にモータ１の出力制御をすることが可能になるという効果がある。
【００５６】
［実施例３］
（制御方法の概要）
実施例３としてのモータ制御方法は、実施例１とほぼ同様のモータ制御装置を用いて行われ、モータ制御方法も一部を除いて実施例１のそれと同様である。そこで実施例２と同様に、モータ制御方法のうち、実施例１と同様の部分の説明は省略し、実施例１と異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００５７】
本実施例のモータ制御方法の特徴は、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合には電流指令が漸減し、しかる後、過電流信号がなくなった場合には電流指令が正常値に回復するまで漸増することである。
すなわち本実施例では、過電流信号が発生した場合に、デカップリング制御ステップの実施例２の効果によって過電流時にもモータ制御を続けることが可能である。そればかりではなく、ここでさらに電流指令が漸減されるので、モータは過電流状態から脱却することができる。また、過電流信号が無くなった段階で電流指令値を通常のレベルにまで徐々に回復させるので、必要以上に電流指令値が低減されることは防止されており、モータの出力を必要以上に低下させることもなく、過電流状態を解消することができる。
【００５８】
したがって本実施例のモータ制御方法によれば、モータを比較的高出力で運転したまま過電流状態を解消できるばかりではなく、過電流状態付近の領域でもモータを安定に制御し続けることができるという効果がある。
（実施例３の制御ロジック）
本実施例の具体的な作用を示す制御ロジックを、以下、図７のフローチャートを参照して詳細に説明する。
【００５９】
本実施例の制御ロジックが実施例１の制御ロジックと異なるのは、ステップ５００のみである。すなわち図７に示すように、制御ロジックのフローチャートには、図４のフローチャートのステップ５００に代えて、ステップ５１０〜５９０が追加されている。すなわち、図４のフローチャートでステップ５００に達すると、図７のフローチャートに従って、ステップ５００でのｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*の演算が行われる。
【００６０】
先ずステップ５１０では、過電流信号の有無が判定され、過電流信号があると判定された場合にはステップ５２０に制御ロジックは進み、過電流信号がないと判定された場合にはステップ５３０に進む。
ステップ５２０では、初期設定されているあるいは前回の制御ロジックで演算されているｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*の減算が行われる。すなわち、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*から、予めメモリに記憶されている所定のｄ軸電流低下量Ｉｄdownおよびｑ軸電流低下量Ｉｑdownがそれぞれ減算されて、新たなｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*が設定されてメモリが更新される。そして次のステップ５４０では、前述のように減算されて制限されているｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*を復帰させるための制御タイマの時間ｔdelay がゼロリセットされる。しかる後、制御ロジックは図４のステップ６００に進む。なお、制御タイマの時間ｔdelay の初期値はゼロである。
【００６１】
一方、ステップ５１０で過電流信号が検出されず、制御ロジックがステップ５３０に進んだ場合には、ステップ５３０で、前述の制御タイマの時間ｔdelay と予め設定されてメモリに記憶されている所定の設定時間ｔupokとの比較がなされる。制御タイマの時間ｔdelay が設定時間ｔupokを越えている場合には、次のステップ５５０およびステップ５６０が実行される。すなわち、ステップ５５０では、制御タイマの時間ｔdelay のインクリメントが行われ、制御タイマの時間ｔdelay が毎回所定量だけ増加する。次のステップ５６０では、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*がそのまま保存される（つまり何も行われない）。したがって、設定時間ｔupokの間だけ、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*は、制限されているといないとに係わらず、そのままの値を維持している。しかる後、制御ロジックは図４のステップ６００に進む。
【００６２】
逆に、前述のステップ５３０で制御タイマの時間ｔdelay が設定時間ｔupokを越えていない場合には、次の判定ステップ５７０に進む。
ステップ５７０では、前回の（初回は初期設定の）ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*と、前述のステップ２００でメモリに格納されているｄ軸電流指令値Ｉｄtrq およびｑ軸電流指令値Ｉｑtrq との比較が行われる。すなわち、前回のｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*のうちいずれかが小さい場合には、その電流指令値について次のステップ５８０が実行される。ステップ５８０では、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*が、メモリに格納されていた所定の増加量であるｄ軸電流復帰量Ｉｄupおよびｑ軸電流復帰量Ｉｑupだけそれぞれ増加する。しかる後、制御ロジックは、図４のステップ６００に進む。
【００６３】
逆に、前述のステップ５７０で、前回のｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*のうちいずれかが大きい場合には、その電流指令値の電流制限の復帰が完了したものと判定され、その電流指令値について次のステップ５９０が実行される。ステップ５９０では、ｄ軸電流指令値Ｉd*およびｑ軸電流指令値Ｉq*は、それぞれｄ軸電流指令値Ｉｄtrq およびｑ軸電流指令値Ｉｑtrq の値に設定される。しかる後、制御ロジックは、図４のステップ６００に進む。
【００６４】
以上の制御ロジックにより、インバータ３の駆動回路１８（図１〜３参照）が信号ライン１０９から入力される過電流信号によって過電流を検知し、前述の電流指令値を漸減させるので、電流偏差の急増は抑制される。その結果、本実施例によれば、実施例１よりもさらに安定して、インバータ３のモータ１への出力制御を実施することができるという効果がある。
【００６５】
［実施例４］
（制御方法の概要）
実施例４としてのモータ制御方法は、実施例１とほぼ同様のモータ制御装置を用いて行われ、モータ制御方法も一部を除いて実施例１のそれと同様である。そこで実施例２と同様に、モータ制御方法のうち、実施例１と同様の部分の説明は省略し、実施例１と異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００６６】
本実施例のモータ制御方法の特徴は、実施例２のデカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生してから所定時間中は、電流偏差を強制的に所定値に設定しておくことである。
すなわち本実施例では、実施例２のデカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合、フィードバックゲインがゼロに設定されるまでの所定時間中は電流偏差が強制的に（抑制された）所定値に設定される。それゆえ、フィードバック信号ラインの影響を受けることがなくなり、実質的にフィードバック信号ラインの接続が断たれることになる。その結果、駆動電流フィードバックステップと過電流ステップとの間での干渉が完全に防止される。そればかりではなく、フィードバック制御からオープンループへの切替えの間に一段階の中間的な制御が挿入されるので、制御の切替えがスムーズに行われるようになる。また逆に、インバータの過電流制限が解除されて通常の状態のスイッチングに復帰する際に、電流の激変がなくなって電流の変化率が低減されるので、モータのトルク変動も軽減される。
【００６７】
したがって本実施例のモータ制御方法によれば、フィードバック制御からオープンループ制御への切替えを、スムーズに行うことができるという効果がある。また、インバータの過電流制限が解除され、通常のスイッチングに復帰する際のインバータの電流変化およびモータのトルク変動を低減することができるという効果もある。
【００６８】
（実施例４の制御ロジック）
本発明の実施例４としてのモータ制御方法の具体的な作用を示す制御ロジックを、以下、図８のフローチャートを参照して詳細に説明する。
本実施例の制御ロジックが実施例２（図６参照）と異なるのは、ステップ６００の詳細フローチャートにおいて、ステップ６３１の直後にステップ６４０が加わっている点と、ステップ６６０がステップ６６１に変わっている点との二点である。その他の点は実施例２と異ならないので、本実施例のステップ６００の作用を上記の二点に的を絞って、図８のフローチャートで説明する。
【００６９】
実施例２と同様にステップ６２０で過電流信号の有無が判定され、過電流が検出されている場合には、制御ロジックは次のステップ６３１に進み、ステップ６３１で過電流検出カウンタＣovc が一つだけインクリメントされる。なお、過電流検出カウンタＣovc は、実施例２と同様に過電流の継続時間を示している。
次のステップ６４０では、ステップ６１０ですでに求められているｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑが、電流制御マイクロコンピュータ９２のメモリに予め記憶されていた所定値ΔＩｄset およびΔＩｑset に、それぞれ強制的に設定される。次のステップ６５０では、実施例２と同様に、ｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑが算出される。
【００７０】
次にステップ６６１では、前述の過電流検出カウンタＣovc と予め設定されメモリに記憶されていた所定の設定時間ｔovc1とが比較される。過電流検出カウンタＣovc が設定時間ｔovc1を越えていない場合は、制御ロジックは何も処置せずにステップ６８０へジャンプする。逆に、過電流検出カウンタＣovc が設定時間ｔupokを越えている場合には、ノイズ等によるごく短時間の過電流ではないと判定され、次のステップ６７０でｄ軸比例積分項ＦＢｄおよびｑ軸比例積分項ＦＢｑはそれぞれゼロリセットされる。この後は、実施例２のステップ６００と同様である。
【００７１】
（実施例４の効果）
本実施例では、実施例２と同様にモータの出力が安定に制御されている。本実施例ではさらに、信号ライン１０９から入力される過電流信号により、インバータ３の駆動回路１８（図１〜３参照）が、即座に主回路１７のスイッチングを停止しすぐまた復帰するという電流の瞬断が発生した場合の対策がなされている。すなわち、電流の瞬断が発生した場合にも、瞬断中のｄ軸電流偏差ΔＩｄおよびｑ軸電流偏差ΔＩｑを所定値に強制的に設定してしまうことにより、スイッチングの瞬断および復帰の際の電流変化が軽減されている。したがって本実施例によれば、実施例２よりもさらに、モータ１のトルク変動が軽減されているという効果がある。
【００７２】
［実施例５］
（制御方法の概要）
実施例５としてのモータ制御方法は、実施例１とほぼ同様のモータ制御装置を用いて行われ、モータ制御方法も一部を除いて実施例１のそれと同様である。そこで実施例４と同様に、モータ制御方法のうち、実施例１と同様の部分の説明は省略し、実施例１と異なる部分についてのみ以下に説明する。
【００７３】
本実施例のモータ制御方法の特徴は、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合にはフィードバックゲインが漸減し、過電流信号が無い場合にはフィードバックゲインが漸増することである。
すなわち本実施例では、デカップリング制御ステップにおいて、過電流信号が発生した場合にフィードバックゲインは漸減されるので、短時間の過電流信号によってはあまりモータの制御精度は低下しない。それゆえ、ノイズ等によるデカップリング制御ステップの誤作動が起きても、短時間であればあまりフィードバックゲインは低減せず、誤動作の影響はほとんど無くなる。また、過電流信号が無くなった段階でフィードバックゲインの漸減が停止し逆に漸増するので、必要以上にフィードバックゲインが低減されることは防止されており、モータ１の制御精度の低下も必要以上には起こらないでモータ制御は安定する。
【００７４】
したがって本実施例のモータ制御方法によれば、ノイズ等によるデカップリング制御ステップの誤作動の影響を抑制できるとともに、過電流時にも比較的高精度でモータ１を安定に制御し続けることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例１としてのモータ制御装置の全体構成を示すブロック線図
【図２】 実施例１のモータ制御装置の通常時の作用を示すブロック線図
【図３】 実施例１のモータ制御装置の過電流時の作用を示すブロック線図
【図４】 実施例１としてのモータ制御方法の作用を示すフローチャート
【図５】 実施例１のステップ６００の作用を示すフローチャート
【図６】 実施例２のステップ６００の作用を示すフローチャート
【図７】 実施例３のステップ５００の作用を示すフローチャート
【図８】 実施例４のステップ６００の作用を示すフローチャート
【符号の説明】
１：三相交流モータ（誘導電動機） ２：主電池（二次電池）
３：インバータ
１７：主回路 １８：駆動回路 １９：過電流検出手段
（４，５，６，１８，１９で過電流制限手段を構成）
４，５，６：電流検出手段（磁気平衡式または磁束測定式の電流検出器）
７：モータ回転検出手段（レゾルバおよびＲ／Ｄコンバータ回路）
８：アクセル開度検出手段（ポテンショメータ）
９：電気自動車用制御装置
９１：走行制御マイクロコンピュータ（ＳＭＰＵ）
１０：トルク指令演算手段 １１：電流指令演算手段
９２：電流制御マイクロコンピュータ（ＳＭＰＵ）
１３：ｄｑ座標変換手段 １４：電圧指令演算手段
１５：二相三相変換手段 １６：ＰＷＭ変調手段
１００：回転数信号ライン １０１：ロータ位置信号ライン
１０２：アクセル開度信号ライン
１０３，１０４，１０５：Ｕ相・Ｗ相・Ｖ相電流信号ライン
（１０３，１０４：フィードバック信号ライン）
１０６，１０７，１０８：駆動信号ライン
１０９，１０９ａ，１０９ｂ：過電流信号ライン
１１０：ｄ軸・ｑ軸電流指令値信号ライン
１１１，１１２：ｄ軸・ｑ軸電流実測値の信号ライン
Claims (2)
- 多相交流モータへの電力線に装着されている電流検出手段により、この多相交流モータへの過電流を検出して出力電流を制限する過電流制限手段を有し、この多相交流モータを駆動するインバータと、
前記インバータに駆動信号を供給してこのインバータの出力電圧およびまたは出力電流を制御する電流制御マイクロコンピュータと、
前記電流検出手段からのモータ駆動電流信号を前記電流制御マイクロコンピュータにフィードバックするフィードバック信号ラインと、
を有するモータ制御装置において、
前記過電流が検出された場合には、前記インバータの前記過電流制限手段の作用と前記フィードバック信号ラインの作用とが互いに干渉しないように、このフィードバック信号ラインのフィードバックゲインを低減ないしゼロに設定する制御と、このフィードバック信号ラインの接続を切断する制御とのうち、いずれかの制御が行なわれることを特徴とする、
モータ制御装置。 - 駆動回路により生成されたキャリヤ信号により、スイッチング素子六個を持つ主回路が制御されて駆動電圧を発生させ、三相交流モータにモータ駆動電流を供給するモータ駆動ステップと、
前記モータ駆動電流を計測して電流信号を発生させ、この電流信号が所定の過電流閾値を越えた場合に、過電流信号を発生させる過電流検出ステップと、
前記過電流信号を前記駆動回路に入力して前記主回路の出力を制限する過電流制限ステップと、
前記電流信号をフィードバックして前記駆動回路への入力を調整する駆動電流フィードバックステップと、
を有するモータ制御方法において、
前記過電流信号が発生した場合に、前記駆動電流フィードバックステップと前記過電流制限ステップとの間での干渉を防止するために、この過電流信号が所定時間発生し続けた場合にはこの駆動電流フィードバックステップのフィードバックゲインをゼロに調整し、この過電流信号が発生してからこのフィードバックゲインがゼロに調整されるまでの間はこの駆動電流フィードバックステップでの電流偏差を強制的に所定値に設定しておくデカップリング制御ステップを有することを特徴とする、
モータ制御方法。
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