JP4770639B2 - 電気モータ駆動制御方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、目標トルク指令に対応する電流を電気モータに通電する電気モータ駆動制御方法および装置に関し、特に、これに限定する意図ではないが、車両上において車輪を回転駆動するための車両上電気モータの発生トルクを目標トルクに制御する方法および装置に関する。本発明は例えば、電気自動車あるいは、内燃機関と電気モータで車輪を駆動するハイブリッド車両に搭載された車輪駆動用電気モータの駆動制御に用いることができる。

例えば車輪駆動用電気モータは、車両駆動（力行：traction）を行いまた車両制動（回生：regeneration）を行う。ベクトル制御技術の発展により多様な電気モータ制御を精密にかつ円滑に行えるようになった。そこで最近は、３相誘導電動機，永久磁石形同期電動機等の３相交流電動機を車輪駆動に用いて、ベクトル制御を用いてモータ制御を行っている。特許文献１は、ハイブリッド車に搭載する一形態の永久磁石形同期電動機を開示し、特許文献２は、この種の電動機のベクトル制御の1態様を開示している。
特開２００５−１９２３４１号公報 特開２００６− １４５３９号公報

永久磁石形同期電動機は、永久磁石を装着したロータおよびＵ相，Ｖ相及びＷ相のステータコイルを装着したステータを備える。該電動機に、駆動モータのトルクである駆動モータトルク、又は発電機のトルクである発電機トルクを発生させるために、特許文献２においては、駆動制御装置が接続されている。該制御装置は、Ｕ相，Ｖ相及びＷ相のパルス幅変調信号（ＰＷＭパルス）をインバータに送る。該インバータが相電流、すなわち、Ｕ相，Ｖ相及びＷ相の電流を、各ステータコイルに供給することによって、前記駆動モータトルクを発生させたり、発電機トルクを発生させたりする。

該駆動制御装置は、ロータにおける磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採ったｄ−ｑ軸モデル上でベクトル制御演算によるフィードバック制御を行なう。より具体的には、各ステータコイルに供給される電流，ロータの磁極位置，インバータの入口の直流電圧（電源電圧）等を検出し、検出した３相の電流を、磁極位置に基づいてｄ軸電流及びｑ軸電流に、３相／２相変換し、一方、トルク／電流変換テーブルを参照して目標トルクに対応するｄ軸目標電流及びｑ軸目標電流を読出して、ｄ軸目標電流に対するｄ軸変換電流の偏差、および、ｑ軸目標電流に対するｑ軸変換電流の偏差、を算出して、各偏差を零とするためのｄ軸目標電圧およびｑ軸目標電圧を算出し、それらを２相／３相変換してＵ相，Ｖ相及びＷ相の電圧指令とする。各電圧指令に基づいてＰＷＭパルスを発生する。

車両の電動走行においては、特定の運行状態例えば、車両の「登坂」動作の間に、同一トルク指令において力行から回生へのもしくはその逆の象限遷移がある。同一トルク指令のときの力行／回生間の象限遷移の間に、ｄ軸およびｑ軸電流指令のステップジャンプ(step jump)があり、これがトルクショック(torque shock)を生じる。

本発明は、力行／回生間の象限遷移において電流指令の推移を円滑にすることを第１の目的とし、該象限遷移がある場合の電気モータのトルクショックを防止または抑制することを第２の目的とし、これを比較的に簡易に実現することを第３の目的とする。低電力消費である高効率電気モータ駆動をすることを第４の目的とし、高速度での出力トルク低下を抑制することを第５の目的とする。

（１）目標トルク(T*)から目標電流(id*,iq*)を導出して電気モータ(10)に該目標電流(id*,iq*)相当の電流(iU,iV,iW)を通電する電気モータ駆動制御方法において、
前記目標トルク(T*)に割り付けられたモータ駆動の目標電流(id*,iq*)が不連続に切換わる回転速度０(ω=0)を含む所定速度領域(ω₁≦ω≦ω₂)に前記モータの回転速度(ω)があるときは、前記電気モータ(10)の各目標トルクを最低電力消費で発生する各目標電流を表わす高効率トルク曲線（Ａ，Ｂ）上の、前記目標トルクに対応する力行側目標電流（ｉｄＵ，ｉｑＵ）と回生側目標電流（ｉｄＬ，ｉｑＬ）との差（ｉｄＵ−ｉｄＬ，ｉｑＵ−ｉｑＬ）と、前記所定速度領域の正側速度上限と負側速度下限の差（ω ₂ −ω ₁ ）に対する前記モータの回転速度(ω)と前記負側速度下限（ω ₁ ）の差（ω−ω ₁ ）の比〔（ω−ω ₁ ）／（ω ₂ −ω ₁ ）〕、との積を、前記回生側目標電流（ｉｄＬ，ｉｑＬ）に加算した値（図４の３４，３７）相当の電流を前記電気モータに通電し、
前記電気モータ(10)の回転速度(ω)が前記所定速度領域の外であるときには、前記高効率トルク曲線(A,B)上の、与えられる目標トルク(T*)相当値に割り付けられた目標電流(id*,iq*)相当の電流(iU,iV,iW)を前記電気モータ(10)に通電する、ことを特徴とする電気モータ駆動制御方法。

（２）目標トルク(T*)から目標電流(id*,iq*)を導出して電気モータ(10)に該目標電流(id*,iq*)相当の電流(iU,iV,iW)を通電する電気モータ駆動制御方法において、
前記目標トルク(T*)に割り付けられたモータ駆動の目標電流(id*,iq*)が不連続に切換わる回転速度０(ω=0)を含む所定速度領域(ω₁≦ω≦ω₂)に前記モータの回転速度(ω)があるときは、前記電気モータ(10)の各目標トルクを最低電力消費で発生する各目標電流を表わす高効率トルク曲線（Ａ，Ｂ）上の、前記目標トルクに対応する力行側目標電流（ｉｄＵ，ｉｑＵ）と回生側目標電流（ｉｄＬ，ｉｑＬ）との差（ｉｄＵ−ｉｄＬ，ｉｑＵ−ｉｑＬ）と、前記所定速度領域の正側速度上限と負側速度下限の差（ω ₂ −ω ₁ ）に対する前記モータの回転速度(ω)と前記正側速度上限（ω ₂ ）の差（ω ₂ −ω）の比〔（ω ₂ −ω）／（ω ₂ −ω ₁ ）〕、との積を、前記力行側目標電流（ｉｄＵ，ｉｑＵ）から減算した値相当の電流を前記電気モータに通電し、
前記電気モータ(10)の回転速度(ω)が前記所定速度領域の外であるときには、前記高効率トルク曲線(A,B)上の、与えられる目標トルク(T*)相当値に割り付けられた目標電流(id*,iq*)相当の電流(iU,iV,iW)を前記電気モータ(10)に通電する、ことを特徴とする電気モータ駆動制御方法。

なお、理解を容易にするために括弧内には、図面に示し後述する実施例の対応要素の符号もしくは対応事項の符号を、例示として参考までに付記した。以下も同様である。

図１２に示すように、モータ回転速度ω又はトルクＴが零を横切ると、モータの４象限動作が、力行から回生にまたその逆に切り換わる。すなわち象限遷移が起こる。ところが、目標電流を導出するための「高効率トルク曲線」は、図５に示すようにｄ軸（ｉｄ軸）に関して非対称であって、モータ速度０（力行／回生間）で非連続である。これにより、象限遷移の直前と直後に「高効率トルク曲線」に基づいて導出する目標電流(id*,iq*)の間が不連続となる。例えば、図１３〜図１６に示す段跳び(step jump)を生じる。
上記（１）は、回生側目標電流ｉｄＬ，ｉｑＬを基準にして、
ｉｄ*＝ｉｄＬ＋（ｉｄＵ−ｉｄＬ）・（ω−ω₁）／（ω₂−ω₁）・・・（１ａ）
ｉｑ*＝ｉｑＬ＋（ｉｑＵ−ｉｑＬ）・（ω−ω₁）／（ω₂−ω₁）・・・（１ｂ）
と、目標電流を算出する。
上記（２）は、力行側目標電流ｉｄＵ，ｉｑＵを基準にして、
ｉｄ*＝ｉｄＵ−（ｉｄＵ−ｉｄＬ）・（ω₂−ω）／（ω₂−ω₁）・・・（２ａ）
ｉｑ*＝ｉｑＵ−（ｉｑＵ−ｉｑＬ）・（ω₂−ω）／（ω₂−ω₁）・・・（２ｂ）
と、目標電流を算出する。

いずれにしても、たとえば図６に示すように、
ω₁≦モータ速度ω≦ω₂、ω₁＝−５１２rpm，ω₂＝＋５１２rpm、
なる零速度領域を前記所定速度領域として、該領域内にモータ速度があるときには、図７〜図１０に示す実線斜線のように、線形補間による算出値を目標電流(id*,iq*)とする。これにより、力行／回生間の象限遷移があっても目標電流(id*,iq*)に段跳び（図１３〜図１６）を生じない。
すなわち、前記電気モータの回転速度(ω)が前記所定速度領域(ω₁≦ω≦ω₂)にある間は、回転速度(ω)の変化に対して目標電流(id*,iq*)がリニア（連続的）に推移するので、該所定速度領域内の、目標トルク(T*)に割り付けられたモータ駆動の目標電流(id*,iq*)が不連続に切換わる回転速度０(ω=0)をモータ回転速度が横切っても、実際には目標電流(id*,iq*)が連続的に推移するので、トルクショックを生じない。電気モータが車両上の車両走行駆動用のものである場合、車両振動のない「登坂」動作を期待できる。

同一トルクを発生するモータ電流(id,iq)は多様である（例えば図５上の１本の点線曲線：等トルク曲線）。そこでその中の最低電力消費となる電流値（最低電流値）を選択して電気モータに通電すると、モータ駆動効率が高い。すなわち、電力使用効率が高い。各目標トルクの等トルク曲線上の最低電流値の点（最高効率点）を連ねた曲線が、「高効率トルク曲線」である。該高効率トルク曲線上の、与えられた目標トルク(T*)の位置（点）の電流値(id,iq)を目標電流値としてモータを付勢すると、モータ駆動の電力使用効率が高い。
電気モータ(10)の回転速度(ω)が所定速度領域の外であるときには、該「高効率トルク曲線」に基づいて目標電流(id*,iq*)を定めるので、モータ駆動の電力使用効率が高い。なお、後述の実施例では、「高効率トルク曲線」をｄ軸目標電流を表わす高効率トルク曲線Ａと、ｑ軸目標電流を表わす高効率トルク曲線Ｂの２系統に分けている。しかも、高効率トルク曲線Ａ，Ｂともに、力行用と回生用に分けている。

（３）前記電気モータ(10)に給電する電源電圧(Vdc)と目標電流(id*,iq*)対応の目標電圧(Vd*,Vq*)に基づいて弱め界磁電流(Δid)を導出してその分を、前記高効率トルク曲線（Ａ）上の与えられる目標トルク(T*)相当値に割り付けられた目標電流(id*)から減算した値相当の電流(iU,iV,iW)を前記電気モータ(10)に通電する、上記（１）又は（２）に記載の電気モータ駆動制御方法。
これによれば、ロータの永久磁石の磁界が弱め界磁電流(Δid,Δiq)によって弱められるので、ロータの回転による逆誘起電圧が低下し、高速度での出力トルク低下が抑制され電気モータの高速駆動が可能となる。

（４）前記高効率トルク曲線は、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｄ軸目標電流を表わす第１高効率トルク曲線(A)、および、前記電気モータの各弱め界磁電流(Δid)での各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｑ軸目標電流を表わす第２高効率トルク曲線(Ｂ)を含み、前記ｄ軸目標電流(id*)は第１高効率トルク曲線(A)に基づいて、前記ｑ軸目標電流(iq*)は第２高効率トルク曲線(Ｂ)に基づいて、それぞれ導出する、上記（３）に記載の電気モータ駆動制御方法。

（５）目標トルク(T*)からｄ，ｑ軸の目標電流(id*,iq*)を導出して電気モータ(10)に該目標電流(id*,iq*)相当の電流(iU,iV,iW)を通電する電気モータ駆動制御方法において、
前記目標トルク(T*)に割り付けられたモータ駆動の目標電流(id*,iq*)が不連続に切換わる回転速度０(ω=0)を含む所定速度領域(ω₁≦ω≦ω₂)に前記モータの回転速度(ω)があるとき、該回転速度および、各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｄ軸目標電流を表わす第１高効率トルク曲線(A)上の、与えられた目標トルク(T*)に割り付けられた力行側d軸目標電流(idU)と回生側ｄ軸目標電流(idL)、を用いる線形補間により、該回転速度(ω)対応のｄ軸目標電流(id*)を求め、該回転速度および、各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｑ軸目標電流を表わす第２高効率トルク曲線(Ｂ)上の、与えられた目標トルク(T*)に割り付けられた力行側ｑ軸目標電流(IｑU)と回生側ｑ軸目標電流(IｑL)、を用いる線形補間により、該回転速度(ω)対応のｑ軸目標電流(iq*)を求めて、該ｄ，ｑ軸目標電流(id*,iq*)相当の電流(iU,iV,iW)を前記電気モータ(10)に通電する、ことを特徴とする電気モータ駆動制御方法。

（６）前記電気モータ(10)は、車両に装備されて該車両の車輪を回転駆動する車上電気モータである、上記（１）乃至（７）のいずれか１つに記載の電気モータ駆動制御方法。

（７）目標トルク(T*)から目標電流(id*,iq*)を導出する目標電流設定手段(33〜36,40〜42)，電気モータ(10)に該目標電流(id*,iq*)相当の電流(iU,iV,iW)を通電するための通電指令(VU*,VV*,VW*)を生成する通電指令手段(37,38)、および、該通電指令が指示する付勢電流を前記電気モータに通電するモータ付勢手段(50,17〜20)、を備える電気モータ駆動制御装置において、
前記目標電流設定手段(33〜36,40〜42)は、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各目標電流を表わす高効率トルク曲線テーブル(A，Ｂ)；および、前記目標トルク(T*)に割り付けられたモータ駆動の目標電流(id*,iq*)が不連続に切換わる回転速度０(ω=0)を含む所定速度領域(ω ₁ ≦ω≦ω ₂ )に前記モータの回転速度(ω)があるときは、前記高効率トルク曲線（Ａ，Ｂ）上の、目標トルクに対応する力行側目標電流（ｉｄＵ，ｉｑＵ）と回生側目標電流（ｉｄＬ，ｉｑＬ）との差（ｉｄＵ−ｉｄＬ，ｉｑＵ−ｉｑＬ）と、前記正側速度上限と負側速度下限の差（ω ₂ −ω ₁ ）に対する前記モータの回転速度(ω)と前記負側速度下限（ω ₁ ）の差（ω−ω ₁ ）の比〔（ω−ω ₁ ）／（ω ₂ −ω ₁ ）〕、との積を、前記回生側目標電流（ｉｄＬ，ｉｑＬ）に加算した値（図４の３４，３７）を目標電流として導出し、前記電気モータ(10)の回転速度(ω)が前記所定速度領域の外であるときには、前記高効率トルク曲線テーブル(A，Ｂ)の、目標トルク(T*)宛ての電流を目標電流(id*,iq*)とする目標値補正手段(35,36)；を含む、ことを特徴とする電気モータ駆動制御装置。

（８）目標トルク(T*)から目標電流(id*,iq*)を導出する目標電流設定手段(33〜36,40〜42)，電気モータ(10)に該目標電流(id*,iq*)相当の電流(iU,iV,iW)を通電するための通電指令(VU*,VV*,VW*)を生成する通電指令手段(37,38)、および、該通電指令が指示する付勢電流を前記電気モータに通電するモータ付勢手段(50,17〜20)、を備える電気モータ駆動制御装置において、
前記目標電流設定手段(33〜36,40〜42)は、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各目標電流を表わす高効率トルク曲線テーブル(A，Ｂ)；および、前記目標トルク(T*)に割り付けられたモータ駆動の目標電流(id*,iq*)が不連続に切換わる回転速度０(ω=0)を含む所定速度領域(ω ₁ ≦ω≦ω ₂ )に前記モータの回転速度(ω)があるときは、前記高効率トルク曲線（Ａ，Ｂ）上の、目標トルクに対応する力行側目標電流（ｉｄＵ，ｉｑＵ）と回生側目標電流（ｉｄＬ，ｉｑＬ）との差（ｉｄＵ−ｉｄＬ，ｉｑＵ−ｉｑＬ）と、前記正側速度上限と負側速度下限の差（ω ₂ −ω ₁ ）に対する前記モータの回転速度(ω)と前記正側速度上限（ω ₂ ）の差（ω ₂ −ω）の比〔（ω ₂ −ω）／（ω ₂ −ω ₁ ）〕、との積を、前記力行側目標電流（ｉｄＵ，ｉｑＵ）から減算した値を目標電流として導出し、前記電気モータ(10)の回転速度(ω)が前記所定速度領域の外であるときには、前記高効率トルク曲線テーブル(A，Ｂ)の、目標トルク(T*)宛ての電流を目標電流(id*,iq*)とする目標値補正手段(35,36)；を含む、ことを特徴とする電気モータ駆動制御装置。

（９）前記目標電流設定手段(33〜36,40〜42)は、前記電気モータ(10)に給電する電源電圧(Vdc)と目標電流(id*,iq*)対応の目標電圧(Vd*,Vq*)に基づいて弱め界磁電流(Δid)を導出する手段を含み；前記目標値補正手段(35,36)は、該弱め界磁電流相当を、前記高効率トルク曲線テーブル(A)から読出した目標電流から減算した値に、目標電流を補正する；上記（７）又は（８）に記載の電気モータ駆動制御装置。

（１０）前記高効率トルク曲線テーブルは、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｄ軸目標電流を表わす第１高効率トルク曲線テーブル、(A)および、前記電気モータの各弱め界磁電流での各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｑ軸目標電流を表わす第２高効率トルク曲線テーブル(B)を含み；前記目標値補正手段(35,36)は、前記ｄ軸目標電流(id*)は第１高効率トルク曲線(A)に基づいて、前記ｑ軸目標電流(iq*)は第２高効率トルク曲線(B)に基づいて、それぞれ導出する；上記（７）乃至（９）のいずれか１つに記載の電気モータ駆動制御装置。

（１１）目標トルク(T*)からｄ，ｑ軸の各目標電流(id*,iq*)を導出する目標電流設定手段(33〜36,40〜42)，電気モータ(10)に該目標電流(id*,iq*)相当の電流(iU,iV,iW)を通電するための通電指令(VU*,VV*,VW*)を生成する通電指令手段(37,38)、および、該通電指令が指示する付勢電流を前記電気モータに通電するモータ付勢手段(50,17〜20)、を備える電気モータ駆動制御装置において、
前記目標電流設定手段(33〜36,40〜42)は、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｄ軸目標電流を保持する第１高効率トルク曲線テーブル（Ａ），前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｑ軸目標電流を保持する第２高効率トルク曲線テーブル（Ｂ）、および、前記目標トルクに割り付けられたモータ駆動の目標電流が不連続に切換わる回転速度０を含む所定速度領域に前記モータの回転速度があるとき、該回転速度および、第１高効率トルク曲線テーブル(A)の、与えられた目標トルクに割り付けられた力行側ｄ軸目標電流と回生側ｄ軸目標電流、を用いる線形補間により、該回転速度対応のｄ軸目標電流を導出し（図４の３４）、該回転速度および、第２高効率トルク曲線テーブル（Ｂ）の、与えられた目標トルクに割り付けられた力行側ｑ軸目標電流と回生側ｑ軸目標電流、を用いる線形補間により、該回転速度対応のｑ軸目標電流を導出する（図４の３７）、目標値補正手段(35,36)、を含む、ことを特徴とする電気モータ駆動制御装置。

（１２）前記電気モータ(10)は、車両に装備されて該車両の車輪を回転駆動する車上電気モータである、上記（７）乃至（１１）のいずれか１つに記載の電気モータ駆動制御装置。

本発明の他の目的および特徴は、図面を参照した以下の実施例の説明より明らかになろう。

図１に、本発明の１実施例の概要を示す。制御対象である電気モータ１０は、この実施例では、車両に搭載されており車両を走行駆動するための永久磁石形同期電動機であって、ロータに永久磁石を内蔵したものであり、ステータにはＵ相，Ｖ相及びＷ相の３相コイル１１〜１３がある。電気モータ１０には、電圧型インバータ１９が、車両上のバッテリ１８の電力を供給する。電気モータ１０のロータに、ロータの磁極位置を検出するためのレゾルバ１７のロータが連結されている。レゾルバ１７は、そのロータの回転角を表すアナログ電圧（回転角信号）ＳＧθを発生し、モータ制御装置３０に与える。

電圧型インバータ１９は、６個のスイッチングトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備え、ドライブ回路２０が並行して発生する６連の駆動信号の各連によってトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６をオン（導通）駆動して、バッテリ１８の直流電圧を３連の、位相差が２π／３の交流電圧、すなわち３相交流電圧に変換して、電気モータ１０の３相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）のステータコイル１１〜１３のそれぞれに印加する。これにより電気モータ１０のステータコイル１１〜１３のそれぞれに各相電流ｉＵ，ｉＶ，ｉＷが流れ、電気モータ１０のロータが回転する。ＰＷＭパルスによるトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のオン／オフ駆動（スイッチング）に対する電力供給能力を高くしかつ電圧サージを抑制するために、電圧型インバータ１９には、電源であるバッテリ１８に並列接続される大容量のコンデンサ１７がある。

電気モータ１０のステータコイル１１〜１３に接続した給電線には、ホールＩＣを用いた電流センサ１４〜１６が装着されており、それぞれ、各相電流ｉＵ，ｉＶ，ｉＷを検出し電流検出信号（アナログ電圧）を発生し、モータ制御装置３０に与える。電圧センサ２１が、モータ駆動電源である車両上バッテリ１８の電圧を表わす電圧検出信号Ｖｄｃをモータ制御装置３０に与える。この実施例では、電圧センサ２１に、分圧抵抗を用いた。

モータ制御装置３０は、本実施例では、マイクロコンピュータ（以下マイコンと言う）ＭＰＵを主体とする電子制御装置であり、マイコンＭＰＵと、ドライブ回路２０，電流センサ１４〜１６，レゾルバ１７および電圧センサ２１との間の、図示しないインターフェイス（信号処理回路）を含み、さらに、マイコンＭＰＵと、前記車両上の図示しない車両走行制御システムのメインコントローラとの間の、図示しないインターフェイス（通信回路）も含む。

図２に、モータ制御装置３０の機能構成の概要を示す。図１に示すレゾルバ１７が与える回転角信号ＳＧθに基づいて、マイコンＭＰＵの角度，速度演算３２が、電気モータ１０のロータの回転角度（磁極位置）θおよび回転速度（角速度）ωを算出する。

なお、正確にいうと、電気モータ１０のロータの回転角度と磁極位置とは同一ではないが、両者は比例関係にあり比例係数が電気モータ１０の磁極数ｐによって定まる。また、回転速度と角速度とは同一ではないが、両者も比例関係にあり比例係数が電気モータ１０の磁極数ｐによって定まる。本書においては、回転角度θは磁極位置を意味する。回転速度ωは角速度を意味するが、ｒｐｍを表記した回転速度ωは、ロータの回転速度（rpm）を意味する。

本実施例のマイコンＭＰＵは、電気モータ１０のロータにおける磁極対の方向にｄ軸を、該ｄ軸と直角の方向にｑ軸をそれぞれ採った、公知のｄ−ｑ軸モデル上のベクトル制御演算、によるフィードバック制御を行う。そこでマイコンＭＰＵは、電流センサ１４〜１６の電流検出信号ｉＵ，ｉＶ，ｉＷをデジタル変換して読込み、電流帰還３１にて、公知の固定／回転座標変換である３相／２相変換を用いて、固定座標上の３相電流値ｉＵ，ｉＶ，ｉＷを、回転座標上のｄ軸およびｑ軸の２相電流値ｉｄ，ｉｑに変換する。

図示しない車両走行制御システムのメインコントローラが、モータ目標トルクＴＭ^*をモータ制御装置３０のマイコンＭＰＵに与える。なお、該メインコントローラは、前記車両の車速及びアクセル開度に基づいて車両要求トルクＴＯ^*を算出し、該車両要求トルクＴＯ^*に対応してモータ目標トルクＴＭ^*を発生して、マイコンＭＰＵに与える。マイコンＭＰＵは、電気モータ１０の回転速度ωrpmをメインコントローラに出力する。

マイコンＭＰＵのトルク指令制限３３は、前記直流電圧Ｖｄｃおよび回転速度ωに対応する制限トルクＴＭ^*maxを制限トルクテーブル（ルックアップテーブル）から読み出して、メインコントローラが与えたモータ目標トルクＴＭ^*がＴＭ^*maxを超えていると、ＴＭ^*maxを目標トルクＴ^*に定める。ＴＭ^*max以下のときには、メインコントローラが与えたモータ目標トルクＴＭ^*を目標トルクＴ^*に定める。このような制限を加えて生成したモータ目標トルクＴ^*が第１高効率トルク曲線テーブルＡ ３４に与えられる。

なお、制限トルクテーブルは、前記直流電圧Ｖｄｃの変動範囲および回転速度ω範囲内の電圧Ｖｄｃと速度ωの各値をアドレスとし、該各値で電気モータ１０に生起させることができる最大トルクを制限トルクＴＭ^*maxとして書込んだメモリ領域であり、本実施例ではマイコンＭＰＵ内の図示しないＲＡＭの１メモリ領域を意味する。制限トルクＴＭ^*maxは、直流電圧Ｖｄｃが高いほど大きく、直流電圧Ｖｄｃが低いほど小さい。また、回転速度ωが低いほど大きく、高いほど小さい。

マイコンＭＰＵ内には、該制限トルクテーブルのデータＴＭ^*maxを書込んだ不揮発性メモリがあり、マイコンＭＰＵに動作電圧が印加されてマイコンＭＰＵが、自身および図１に示すモータ駆動システムを初期化する過程で、不揮発性メモリから読み出してＲＡＭに書き込む。マイコンＭＰＵにはその他の同様なルックアップテーブルが複数あり後に言及するが、これらも、制限トルクテーブルと同様に、不揮発性メモリにあった参照データが書き込まれた、ＲＡＭ上のメモリ領域を意味する。

１つのルックアップテーブルである第１高効率トルク曲線テーブルＡ ３４には、モータ速度ωおよびモータ目標トルクＴ^*に対応付けられた、各モータ速度で各目標トルクＴ^*を発生するための各ｄ軸電流値ｉｄが書き込まれている。

ここで、高効率トルク曲線を示す図５を参照する。ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑの各値に対応して電気モータの出力トルクが定まるが、図５上に点線曲線で示すように、１つの回転速度値に対して、すなわち同一のモータ回転速度において、同一トルクを出力するためのｉｄ，ｉｑの組合せが無数にある。点線曲線は定トルクカーブである。定トルクカーブ上に、最も電力使用効率が高い（最低電力消費の）ｉｄ，ｉｑの組合せがあり、そこが高効率トルク点である。複数のトルクカーブ上の高効率トルク点を連ねる曲線（図５上の太い実線曲線）が、高効率トルク曲線であって各回転速度に対して存在する。モータの回転速度宛ての高効率トルク曲線上の、与えられたモータ目標トルクＴ^*の位置のｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを目標電流値として電気モータ１０の付勢を行うことにより、目標トルクＴ^*を電気モータ１０が出力し、しかもモータ付勢の電力使用効率が高い。

本実施例では、高効率トルク曲線を、ｄ軸の値を現す第１高効率トルク曲線Ａと、ｑ軸の値を表わす第２高効率トルク曲線Ｂの、２系統に分け、しかも、第１高効率トルク曲線Ａは、力行領域に適用するものと回生領域に適用するものを対にしたものとし、いずれもモータ回転速度と目標トルクに対するｄ軸目標電流を現すものである。

第１高効率トルク曲線テーブルＡ ３４は、目標トルクＴ^*に宛てられた、最低電力消費で目標トルクを発生するためのｄ軸目標電流を書込んだメモリ領域であり、力行用の力行テーブルＡ１と、回生用の回生テーブルＡ２をあわせた１対で構成されている。力行用と回生用のいずれのテーブルを用いるかは、電気モータの回転速度ωと与えられる目標トルクＴ^*に基づいて、力行か回生か（図１２）を判定し、判定結果にしたがって決定する。

ただし、電気モータ１０の回転速度ωが上昇するのに伴ってステータコイル１１〜１３に発生する逆起電力が上昇し、コイル１１〜１３の端子電圧が上昇する。これにともなってインバータ１９からコイル１１〜１３への目標電流の供給が難しくなり、目標とするトルク出力が得られなくなる。この場合、与えられたモータ目標トルクＴ^*の定トルク曲線（例えば図５上の＋Ｔ１の点線カーブ）上で、曲線に沿ってΔｉｄ，Δｉｑ分、ｄ軸電流ｉｄおよびｑ軸電流ｉｑを下げることにより、電力使用効率は低下するが、目標トルクＴ^*を出力することができる。これが弱め界磁制御といわれている。ｄ軸弱め界磁電流Δｉｄは、界磁調整代算出４２が生成してｄ軸電流指令算出３５およびｑ軸電流指令算出３６に与える。ｄ軸弱め界磁電流Δｉの算出は、後に説明する。

そこで、図２上のｄ軸電流指令算出３５は、トルク指令制限３３が出力する目標トルクＴ^*に対応して第１高効率トルク曲線テーブルＡ ３４から読出したｄ軸電流値ｉｄから、ｄ軸弱め界磁電流Δｉｄを減算して、ｄ軸目標電流ｉｄ^*を算出して、出力演算３７に与える：
ｉｄ^*＝−ｉｄ−Δｉｄ ・・・（３）。

図２上のｑ軸電流指令算出３６には、第２高効率トルク曲線テーブルＢが備わっている。これは、高効率トルク曲線（例えば図５）の、ｑ軸の値を表わす第２高効率トルク曲線Ｂを更に、ｄ軸弱め界磁電流Δｉｄと対のｑ軸弱め界磁電流Δｉｑを減算したｑ軸目標電流を表わす曲線に補正し、補正後の第２高効率トルク曲線Ｂのデータ、を格納したものである。

第２高効率トルク曲線テーブルＢは、目標トルクＴ^*およびｄ軸弱め界磁電流Δｉｄに宛てられた、最低電力消費で目標トルクを発生するためのｄ軸目標電流、すなわち、補正後の第２高効率トルク曲線Ｂの目標電流値、を書込んだメモリ領域であり、これも、力行用の力行テーブルＢ１と、回生用の回生テーブルＢ２をあわせた１対で構成されている。力行用と回生用のいずれを用いるかは、電気モータの回転速度ωと目標トルクＴに基づいて、力行か回生か（図１２）を判定し、判定結果にしたがって決定する。

ｑ軸電流指令算出３６は、目標トルクＴ^*およびｄ軸弱め界磁電流Δｉｄに宛てられたｑ軸目標電流ｉｑ^*を、第２高効率トルク曲線テーブルＢから読み出して出力演算３７に与える。

ところで、電気モータ１０の回転速度ωと出力トルクＴの組合せは、図１２に示すように４象限で表すことができるが、回転速度ωが速度０を横切るときには、力行から回生またはその逆の象限遷移が起こる。ところが力行領域と回生領域の境界（速度０）では、図５に示すように、高効率トルク曲線が不連続であるので、回転速度ωが速度０を横切ったときに、ｄ，ｑ軸目標電流値が、例えば図１３〜図１６に示すように、段跳び(step jump)して電気モータ３０の回転が不安定になる。本実施例ではこれを改善するために、図６に示すように、速度ω＝０を中心とする所定幅の零速度領域（所定速度領域）を平滑化区間又は連続化区間として
ω₁〜ω₂、ω₁＝−５１２rpm，ω₂＝＋５１２rpm、
を設定して、回転速度ωが該領域にあるときには、力行テーブルＡ１、Ｂ１上のｄ軸，ｑ軸目標電流ｉｄＵ，ｉｑＵおよび回生テーブルＡ２，Ｂ２上のｄ軸，ｑ軸目標電流ｉｄＬ，ｉｑＬを零速度領域の領域端の値に割り付けて、これらと回転速度ωに基づいて、回転速度ω対応のｄ軸，ｑ軸目標電流ｉｄ^*，ｉｑ^*を、線形補間により算出する。つまり、平滑化又は連続化する。

すなわち、ｄ軸電流指令算出３５は、回転速度ωが零速度領域と定めたω₁以上ω₂以下の零速度領域を外れているときには、前記（３）式の算出値ｉｄ^*をｄ軸目標電流値ｉｄ^*に定める。しかし、零速度領域内のときには、第１高効率トルク曲線テーブルＡ ３４の、力行テーブルＡ１および回生テーブルＡ２にある、目標トルクＴ^*対応のｄ軸目標電流ｉｄ１およびｉｄ２を読み出し、ｉｄＵ＝−ｉｄ１，ｉｄＬ＝−ｉｄ２として、回生側目標電流ｉｄＬ基準で、ｄ軸目標電流ｉｄ^*を、
ｉｄ*＝ｉｄＬ＋（ｉｄＵ−ｉｄＬ）・（ω−ω₁）／（ω₂−ω₁）・・・（１ａ）
と算出する。なお、力行側目標電流ｉｄＵ基準で、
ｉｄ*＝ｉｄＵ−（ｉｄＵ−ｉｄＬ）・（ω₂−ω）／（ω₂−ω₁）・・・（２ａ）
と算出することもできる。

この算出値を、第１高効率トルク曲線テーブルＡ ３４から読出したｄ軸電流値ｉｄに基づいて算出したｄ軸目標電流値ｉｄ^*に代えて、ｄ軸目標電流値ｉｄ^*に定める。これにより、回転速度ωが、力行領域と回生領域の境界に定めた零速度領域にあるときには、ｄ軸目標電流ｉｄ^*は、図７あるいは図８に斜線で示すように、回転速度ωに対応してリニアに推移する。すなわち円滑に推移し段跳びを生じない。

ｑ軸電流指令算出３６は、回転速度ωが零速度領域と定めたω₁以上ω₂以下の零速度領域を外れているときには、前記読み出し値ｉｑ^*をｑ軸目標電流値ｉｑ^*に定める。しかし、該零速度領域内のときには、第２高効率トルク曲線テーブルＢの力行テーブルＢ１および回生テーブルＢ２から、目標トルクＴ^*およびｄ軸弱め界磁電流Δｉｄ対応の、ｑ軸目標電流ｉｑＵ＝ｉｑ１およびｑ軸目標電流ｉｑＬ＝ｉｑ２を読み出して、回生側目標電流ｉｑＬ基準で、ｑ軸目標電流ｉｑ^*を、
ｉｑ*＝ｉｑＬ＋（ｉｑＵ−ｉｑＬ）・（ω−ω₁）／（ω₂−ω₁）・・・（１ｂ）
と算出する。なお、力行側目標電流ｉｑＵ基準で、
ｉｑ*＝ｉｑＵ−（ｉｑＵ−ｉｑＬ）・（ω₂−ω）／（ω₂−ω₁）・・・（２ｂ）
と算出することもできる。

この算出値を、第２高効率トルク曲線テーブルＢから読出したｑ軸電流値ｉｑに代えて、ｑ軸目標電流値ｉｑ^*に定める。これにより、回転速度ωが、力行領域と回生領域の境界に定めた零速度領域にあるときには、ｑ軸目標電流ｉｑ^*は、図９あるいは図１０に斜線で示すように、回転速度ωに対応してリニアに推移する。すなわち円滑に推移し段跳びを生じない。

図２に示す出力演算３７に、上述のｄ軸およびｑ軸目標電流ｉｄ^*，ｉｑ^*が与えられる。出力演算３７は、ｄ軸目標電流ｉｄ^*とｄ軸電流ｉｄとの電流偏差δｉｄ、及びｑ軸目標電流ｉｑ^*とｑ軸電流ｉｑとの電流偏差δｉｑを算出し、各電流偏差δｉｄ，δｉｑに基づいて、比例制御及び積分制御（フィードバック制御のＰＩ演算）を行う。すなわち、電流偏差δｉｄに基づいて比例成分の電圧指令値を表す電圧降下Ｖｚｄｐ、及び積分成分の電圧指令値を表す電圧降下Ｖｚｄｉを算出し、電圧降下Ｖｚｄｐ，Ｖｚｄｉを加算して、電圧降下Ｖｚｄ
Ｖｚｄ＝Ｖｚｄｐ＋Ｖｚｄｉ ・・・（４）
を算出する。また、出力演算３７は、回転速度ω及びｑ軸電流ｉｑを読み込み、回転速度ω、ｑ軸電流ｉｑ及びｑ軸インダクタンスＬｑに基づいて、ｑ軸電流ｉｑによって誘起される誘起電圧ｅｄ
ｅｄ＝ω・Ｌｑ・ｉｑ ・・・（５）
を算出するとともに、前記電圧降下Ｖｚｄから誘起電圧ｅｄを減算し、出力電圧としてのｄ軸電圧指令値ｖｄ^*
ｖｄ^*＝Ｖｚｄ−ｅｄ
＝Ｖｚｄ−ω・Ｌｑ・ｉｑ ・・・（６）
を算出する。さらに出力演算３７は、電流偏差δｉｑに基づいて比例成分の電圧指令値を表す電圧降下Ｖｚｑｐ、及び積分項分の電圧指令値を表す電圧降下Ｖｚｑｉを算出し、電圧降下Ｖｚｑｐ，Ｖｚｑｉを加算して、電圧降下Ｖｚｑ
Ｖｚｑ＝Ｖｚｑｐ＋Ｖｚｑｉ
を算出する。さらに出力演算３７は、回転速度ω，逆起電圧定数ＭＩｆ，ｄ軸電流ｉｄおよびｄ軸上のインダクタンスＬｄに基づいて、ｄ軸電流ｉｄによって誘起される誘起電圧ｅｑ
ｅｑ＝ω（ＭＩｆ＋Ｌｄ・ｉｄ） ・・・（７）
を算出とともに、電圧降下Ｖｚｑに誘起電圧ｅｑを加算し、出力電圧としてのｑ軸電圧指令値ｖｑ^*
ｖｑ^*＝Ｖｚｑ＋ｅｑ
＝Ｖｚｑ＋ω（ＭＩｆ＋Ｌｄ・ｉｄ） ・・・（８）
を算出する。

出力変換３８の、回転／固定座標変換である２相／３相変換３９は、出力演算３７が出力する回転座標上の目標電圧ｖｄ^*及びｖｑ^*を、２相／３相変換に従って固定座標上の目標電圧ＶＵ^*，ＶＶ^*，ＶＷ^*に変換してＰＷＭパルス発生器５０に送る。ＰＷＭパルス発生器５０は、３相目標電圧ＶＵ^*，ＶＶ^*，ＶＷ^*を、それら各値の電圧を出力するためのＰＷＭパルスＭＵ，ＭＶ，ＭＷに変換して、図１に示されるドライブ回路２０に出力する。ドライブ回路２０は、ＰＷＭパルスＭＵ，ＭＶ，ＭＷに基づいて６連の駆動信号を並行して発生し、各連の駆動信号で、電圧型インバータ１９のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のそれぞれをオン／オフする。これにより、電気モータ１０のステータコイル１１〜１３のそれぞれに、ＶＵ^*，ＶＶ^*およびＶＷ^*が印加され、相電流ｉＵ，ｉＶおよびＩＷが流れる。

再度図２を参照すると、出力変換３８は、その内部の機能ブロック４０によって、弱め界磁制御のためのパラメータである電圧飽和指標ｍを算出する。すなわち、ｄ軸電圧指令値ｖｄ^*及びｑ軸電圧指令値ｖｑ^*に基づいて、電圧飽和の程度を表す値として、電圧飽和判定指標ｍ
ｍ＝√（ｖｄ^*2＋ｖｑ^*2）／Ｖｄｃ ・・・（９）
を算出し、減算器５８に送る。減算器５８は、電圧飽和判定指標ｍから、インバータ１９の最大出力電圧を表す閾値を比較値Ｖmax
Ｖmax＝ｋ・Ｖｄｃ ・・・（１０）
としたときの定数ｋｖ（本実施の形態においては、０．７８）を減算して電圧飽和算定値ΔＶ
ΔＶ＝ｍ−ｋｖ ・・・（１１）
を算出し、界磁調整代算出４２に送る。

界磁調整代算出４２は、ΔＶを積算し、積算値ΣΔＶが正の値を採る場合、積算値ΣΔＶに比例定数を乗算して弱め界磁制御を行うためのｄ軸弱め界磁電流Δｉｄを算出し、正の値に設定し、電圧飽和算定値ΔＶ又は積算値ΣΔＶが零以下の値を採る場合、前記調整値Δｉｄおよび積算値ΣΔＶを零にする。調整値Δｉｄは、ｄ軸電流指令算出３５およびｑ軸電流指令算出３６に与えられる。

図２に示すマイコンＭＰＵには、ＣＰＵのほかに、データを記録したり、各種のプログラムを記録したりするためのＲＡＭ，ＲＯＭおよびフラッシュメモリが備わっており、ＲＯＭ又はフラッシュメモリに格納されたプログラム，参照データおよびルックアップテーブルをＲＡＭに書き込んで、該プログラムに基づいて、図２に２点鎖線ブロックで囲んで示す入力処理，演算および出力処理を行う。

図３に、該プログラムに基づいてマイコンＭＰＵ（のＣＰＵ）が実行するモータ駆動制御ＭＤＣの概要を示す。動作電圧が印加されるとマイコンＭＰＵは、自身および図１に示すモータ駆動システムの初期化をおこなって、静止待機状態に設定する。そして図示しない車両走行制御システムのメインコントローラからのモータ駆動スタート指示を待つ。モータ駆動スタート指示が与えられると、マイコンＭＰＵは、「開始処理」（ステップ１）によって、モータ駆動システムをモータ駆動制御ＭＤＣを実行できる状態に設定して、「入力読込み」（ステップ２）で、入力信号またはデータを読み込む。すなわち、メインコントローラが与えるモータ目標トルクＴＭ^*を読込み、電流検出信号ｉＵ，ＩＶ，ｉＷをデジタル変換により読込み、また、回転角信号ＳＧθおよび電源電圧信号Ｖｄｃをデジタル変換により読込む。

なお、以下においては、括弧内には、ステップという語を省略して、ステップ番号のみを記す。

次にマイコンＭＰＵは、読込んだ回転角信号ＳＧθ（回転角データＳＧθ）に基づいて回転角度θおよび回転速度ωを算出する（３）。この機能を図２上には、角度，速度演算３２として示した。次にマイコンＭＰＵは、読込んだ３相の電流検出信号ｉＵ，ＩＶ，ｉＷを、３相／２相変換により、２相のｄ軸電流値ｉｄおよびｑ軸電流値に変換する（４）。この機能を図２上には、電流帰還３１として示した。次にマイコンＭＰＵは、積算値ΣΔＶを参照して、積算値ΣΔＶに比例定数を乗算してｄ軸弱め界磁制御を行うためのｄ軸弱め界磁電流Δｉｄを算出する（５）。この機能を図２上には、界磁調整代算出４２として示した。次にマイコンＭＰＵは、読み込んだモータ目標トルクＴＭ^*，読込んだ直流電圧Ｖdcおよび算出した回転速度ωに対応する制限トルクＴＭ^*maxを制限トルクテーブルから読み出して、読み込んだモータ目標トルクＴＭ^*がＴＭ^*maxを超えていると、ＴＭ^*maxを目標トルクＴ^*に定める。ＴＭ^*max以下のときには、読み込んだモータ目標トルクＴＭ^*を目標トルクＴ^*に定める（６）。この機能を図２上には、トルク指令制限３３として示した。

図４に、図３上の「電流目標値算出」（７）の内容を、示す。図４を参照すると、「電流目標値算出」においてマイコンＭＰＵは、第１高効率トルク曲線テーブルＡから、上記目標トルクＴ^*に対応付けられている、力行側と回生側のｄ軸電流値ｉｄ１．ｉｄ２を読み出して（２２，２３）、モータ回転速度ωと目標トルクＴ^*との組み合わせが、力行領域か回生領域か（図１２）を判定して（２４）、力行領域であると力行側のｄ軸電流値ｉｄ１を、回生領域であると回生側のｄ軸電流値ｉｄ２を、ｄ軸電流ｉｄとして、「界磁弱め演算」（５）で算出したΔｉｄを用いて、ｄ軸目標電流ｉｄ^*を、
ｉｄ^*＝−ｉｄ−Δｉｄ ・・・（３）
と算出する（２４〜２６）。

つぎに、第２高効率トルク曲線テーブルＢから、上記目標トルクＴ^*およびｄ軸弱め界磁電流Δｉｄに対応付けられている、力行側と回生側のｑ軸電流値ｉｑ１，ｉｑ２を読み出して（２８，２９）、モータ回転速度ωと目標トルクＴ^*との組み合わせが、力行領域か回生領域か（図１２）を判定して（３０）、力行領域であると力行側のｑ軸電流値ｉｑ１を、回生領域であると回生側のｑ軸電流値ｉｑ２を、ｑ軸目標電流ｉｑ^*とする（３０〜３２）。

次にマイコンＭＰＵは、回転速度ωrpmが、零速度領域と定めたω₁（−５１２rpm）以上ω₂（＋５１２rpm）以下の零速度領域の中にあるか検索して（３３）、該領域を外れているときには「電流目標値算出」（７）を終えて次の、図３に示す「出力演算」（８）に進む。

しかし、零速度領域内であると、上記ステップ２２，２３で読み出した力行側と回生側のｄ軸電流値ｉｄ１，ｉｄ２を用いて、ｉｄＵ＝−ｉｄ１，ｉｄＬ＝−ｉｄ２として、回生側ｄ軸電流値ｉｄＬ＝−ｉｄ２を基準にして、ｄ軸目標電流ｉｄ^*を、
ｉｄ*＝ｉｄＬ＋（ｉｄＵ−ｉｄＬ）・（ω−ω₁）／（ω₂−ω₁）・・・（１ａ）
と算出する（３５）。ωはモータの回転速度（rpm）である。そして算出値を、上記（３）式で算出したｄ軸目標電流値ｉｄ^*に代えて、ｄ軸目標電流値ｉｄ^*に定める（３６）。次に、上記ステップ２８，２９で読み出した力行側と回生側のｑ軸電流値ｉｑ１，ｉｑ２を下記ｉｑＵ，ｉｑＬとして、回生側ｑ軸電流値ｉｑＬ＝ｉｑ２を基準にして、ｑ軸目標電流ｉｑ^*を、
ｉｑ*＝ｉｑＬ＋（ｉｑＵ−ｉｑＬ）・（ω−ω₁）／（ω₂−ω₁）・・・（１ｂ）
と算出する（３８）。そして算出値を、ｑ軸目標電流値ｉｑ^*に定める（３９）。そして次の、図３に示す「出力演算」（８）に進む。

上述の「電流目標値算出」（７）の処理機能を、図２上には、ｄ軸電流指令算出３５およびｑ軸電流指令算出３６として示した。これにより、回転速度ωが、力行領域と回生領域の境界に定めた零速度領域にあるときには、ｄ軸目標電流ｉｄ^*は、図７あるいは図８に斜線で示すように、回転速度ωに対応してリニアに推移する。ｑ軸目標電流ｉｑ^*も、図９あるいは図１０に斜線で示すように、回転速度ωに対応してリニアに推移する。すなわち、ｄ軸，ｑ軸目標電流ｉｄ^*，ｉｑ^*共に円滑に推移し段跳びを生じない。

図３を再度参照する。「電流目標値算出」（７）の次にマイコンＭＰＵは、ｄ軸，ｑ軸目標電流ｉｄ^*，ｉｑ^*に対するステップ４で算出した帰還電流ｉｄ，ｉｑの偏差δｉｄ，δｉｑを、ｄ軸，ｑ軸目標電圧Ｖｄ^*，Ｖｑ^*に変換する（８）。次にｄ軸，ｑ軸目標電圧Ｖｄ^*，Ｖｑ^*を３相電圧ＶＵ^*，ＶＶ^*，ＶＷ^*に変換してＰＷＭパルス発生器５０に更新出力する。更新出力すると、今回得たｄ軸，ｑ軸目標電流ｉｄ^*，ｉｑ^*と電源電圧Ｖdcに基づいて、弱め界磁制御に用いる電圧飽和指標ｍを算出し、電圧飽和算定値ΔＶを算出し、ΔＶを積算値ΣΔＶに積算し、得た積算値ΣΔＶに基づいて、次回に弱め界磁制御を行うためのｄ軸弱め界磁電流Δｉｄを算出する。算出したｄ軸弱め界磁電流Δｉｄは次回の「電流目標値算出」（７）に用いられる。これら「出力演算」（８）および「出力変換＆出力更新」（９）の処理機能を、図２上には、出力演算３７，出力変換３８，減算器４１および界磁調整代算出４２として示した。

図３をさらに参照すると、マイコンＭＰＵは、今回算出した３相電圧ＶＵ^*，ＶＶ^*，ＶＷ^*をＰＷＭパルス発生器５０に更新出力すると、次の繰返し処理タイミングになるのを待ってから（１０）、再度「入力読込み」（２）に進む。そして上述の「入力読込み」（２）以下の処理を実行する。次の繰返し処理タイミングになるのを待っている間に、システムコントローラから停止指示があると、マイコンＭＰＵはそこでモータ回転付勢のための出力を停止する（１２）。

以上のように、電気モータ１０の回転速度が、力行制御領域と回生制御領域の境界（回転速度０）を横切る可能性がある低速度領域すなわち所定速度領域（上記零速度領域）において、目標トルクＴ^*を生起するための力行側目標電流ｉｄＵ，ｉｑＵと回生側目標電流ｉｄＬ，ｉｑＬと、さらに回転速度ωを用いて、線形補間により、回転速度対応の目標電流ｉｄ^*，ｉｑ^*を決定するので、電気モータの動作が力行制御領域から回生制御領域に、或いはその逆に象限遷移する場合でも、目標電流ｉｄ^*，ｉｑ^*に段跳び(step jump)を生じない。これにより、該象限遷移がある場合でも電気モータのロータ回転は滑らかである。低速の登坂路走行で該象限遷移を生じても、本発明によれば、ロータ回転が滑らかで安定であることを期待できる。

図１１には、目標トルクＴ^*が正値で、モータ回転速度ωが負から正に切換わった、回生から力行への象限遷移を生じた登坂動作時の、モータ回転速度ωとｄ，ｑ軸電流（図２の３２，３１の出力）の変化を示す。象限遷移があった速度領域ＺｒＡでのｄ，ｑ軸電流の変化領域ＺｒｄＡ，ＺｒｑＡにおいてｄ，ｑ軸電流共に円滑に推移し、そこでトルクショックは生じなかった。また、零速度領域から正速度に立上がる速度領域ＺｒＢでのｄ，ｑ軸電流の変化領域ＺｒｄＢ，ＺｒｑＢにおいてもｄ，ｑ軸電流共に円滑に推移し、そこでトルクショックは生じなかった。

なお、高効率トルク曲線テーブルは１組例えばＡのみとし、その中の力行テーブルおよび回生テーブルをそれぞれ、目標トルクに対応付けてｄ軸およびｑ軸目標電流ｉｄ，ｉｑを保持するものとして、該テーブルから同時にｉｄ，ｉｑを読み出して、ｉｄはｄ軸電流指令算出３５に、ｉｑはｑ軸電流指令算出３６に与え、ｄ軸電流指令算出３５は図２に示すものと同一の機能とする。しかし、ｑ軸電流指令算出３６は、前記テーブルＢの代わりに、ｄ軸弱め界磁電流Δｉｄをそれと対となるｑ軸弱め界磁電流Δｉｑに変換する演算機能又はルックアップテーブルを持つものとして、ｑ軸電流指令算出３６においては、テーブルＡから読み出されたｉｑから、ｄ軸弱め界磁電流Δｉｄに基づいて算出したｑ軸弱め界磁電流Δｉｑを減算するものとすることもできる。

また、ステータコイル１１〜１３はスター結線されているので、各相のうちの二つの相の電流の値が決まると、残りの一つの相の電流の値も決まる。したがって、各相の電流ｉＵ，ｉＶ，ｉＷを制御するために、例えば、Ｕ相及びＶ相のステータコイル１１，１２のリード線に、電流センサ１４，１５を装備して、電流センサ１６は省略して、電流センサ１４，１５の検出値ｉｕ，ｉｖに基づいてＷ相の電流ｉｗを算出して、これをＷ相電流検出値としてもよい。

本発明の１実施例の構成の概略を示すブロック図である。 図１に示すモータ制御装置３０の機能構成の概要を示すブロック図である。 図３に示すマイコンＭＰＵの、モータ駆動制御の概要を示すフローチャートである。 図３に示す「電流目標値算出」（７）の内容を示すフローチャートである。 図１に示す電気モータ１０の高効率トルク曲線の概要を示すグラフであり、横軸はｄ軸電流値、縦軸はｑ軸電流値である。 図１に示す電気モータ１０の、発生トルクＴとロータの回転速度ωの象限区分と、所定速度領域である零速度領域を示すグラフである。 （ａ）は正値目標トルクが与えられている場合の象限遷移の方向を示すグラフ、（ｂ）は該象限遷移がある場合の、電気モータ１０の回転速度ωが−５１２rpm以上，＋５１２rpm以下の範囲のときに設定するｄ軸目標電流を斜線で示すグラフである。 （ａ）は負値目標トルクが与えられている場合の象限遷移の方向を示すグラフ、（ｂ）は該象限遷移がある場合の、電気モータ１０の回転速度ωが−５１２rpm以上，＋５１２rpm以下の範囲のときに設定するｄ軸目標電流を斜線で示すグラフである。 （ａ）は正値目標トルクが与えられている場合の象限遷移の方向を示すグラフ、（ｂ）は該象限遷移がある場合の、電気モータ１０の回転速度ωが−５１２rpm以上，＋５１２rpm以下の範囲のときに設定するｑ軸目標電流を斜線で示すグラフである。 （ａ）は負値目標トルクが与えられている場合の象限遷移の方向を示すグラフ、（ｂ）は該象限遷移がある場合の、電気モータ１０の回転速度ωが−５１２rpm以上，＋５１２rpm以下の範囲のときに設定するｑ軸目標電流を斜線で示すグラフである。 目標トルクＴ^*が正値で、モータ回転速度ωが負から正に切換わった、回生から力行への象限遷移を生じた登坂動作時の、モータ回転速度ωとｄ，ｑ軸電流（図２の３２，３１の出力）の変化を示すタイムチャートである。 図１に示す電気モータ１０の回転速度ωと発生トルクＴの象限区分と各区分におけるｄ軸，ｑ軸電流の極性を示すグラフである。 （ａ）は正目標トルクが与えられている場合の象限遷移の方向を示すグラフ、（ｂ）は従来の、該象限遷移のときの、ｄ軸目標電流の段跳びを表わすグラフである。 （ａ）は負目標トルクが与えられている場合の象限遷移の方向を示すグラフ、（ｂ）は従来の、該象限遷移のときの、ｄ軸目標電流の段跳びを表わすグラフである。 （ａ）は正目標トルクが与えられている場合の象限遷移の方向を示すグラフ、（ｂ）は従来の、該象限遷移のときの、ｑ軸目標電流の段跳びを表わすグラフである。 （ａ）は負目標トルクが与えられている場合の象限遷移の方向を示すグラフ、（ｂ）は従来の、該象限遷移のときの、ｑ軸目標電流の段跳びを表わすグラフである。

１０：電気モータ
１１〜１３：３相のステータコイル
１４〜１６：電流センサ
１７：レゾルバ
１８：車両上のバッテリ
２１：電圧センサ
４２：界磁調整代算出
ｉｄ：ｄ軸電流値
１ｑ：ｑ軸電流値
Ｔ：トルク
ω：回転速度
θ：回転角度
Ｖｄｃ：バッテリ電圧

Claims (12)

1. 目標トルクから目標電流を導出して電気モータに該目標電流相当の電流を通電する電気モータ駆動制御方法において、
   前記目標トルクに割り付けられたモータ駆動の目標電流が不連続に切換わる回転速度０を含む所定速度領域に前記モータの回転速度があるときは、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各目標電流を表わす高効率トルク曲線上の、前記目標トルクに対応する力行側目標電流と回生側目標電流の差と、前記所定速度領域の正側速度上限と負側速度下限の差に対する前記モータの回転速度と前記負側速度下限の差の比、との積を、前記回生側目標電流に加算した値相当の電流を前記電気モータに通電し、
   前記電気モータの回転速度が前記所定速度領域の外であるときには、前記高効率トルク曲線上の、与えられる目標トルク相当値に割り付けられた目標電流相当の電流を前記電気モータに通電する、ことを特徴とする電気モータ駆動制御方法。
2. 目標トルクから目標電流を導出して電気モータに該目標電流相当の電流を通電する電気モータ駆動制御方法において、
   前記目標トルクに割り付けられたモータ駆動の目標電流が不連続に切換わる回転速度０を含む所定速度領域に前記モータの回転速度があるときは、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各目標電流を表わす高効率トルク曲線上の、前記目標トルクに対応する力行側目標電流と回生側目標電流の差と、前記所定速度領域の正側速度上限と負側速度下限の差に対する前記モータの回転速度と前記正側速度上限の差の比、との積を、前記力行側目標電流から減算した値相当の電流を前記電気モータに通電し、
   前記電気モータの回転速度が前記所定速度領域の外であるときには、前記高効率トルク曲線上の、与えられる目標トルク相当値に割り付けられた目標電流相当の電流を前記電気モータに通電する、
   ことを特徴とする電気モータ駆動制御方法。
3. 前記電気モータに給電する電源電圧と目標電流対応の目標電圧とに基づいて弱め界磁電流を導出してその分を、前記高効率トルク曲線上の与えられる目標トルク相当値に割り付けられた目標電流から減算した値相当の電流を前記電気モータに通電する、請求項１又は２に記載の電気モータ駆動制御方法。
4. 前記高効率トルク曲線は、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｄ軸目標電流を表わす第１高効率トルク曲線、および、前記電気モータの各弱め界磁電流での各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｑ軸目標電流を表わす第２高効率トルク曲線を含み、前記ｄ軸目標電流は第１高効率トルク曲線に基づいて、前記ｑ軸目標電流は第２高効率トルク曲線に基づいて、それぞれ導出する、請求項３に記載の電気モータ駆動制御方法。
5. 目標トルクからｄ，ｑ軸の各目標電流を導出して電気モータに該目標電流相当の電流を通電する電気モータ駆動制御方法において、
   前記目標トルクに割り付けられたモータ駆動の目標電流が不連続に切換わる回転速度０を含む所定速度領域に前記モータの回転速度があるとき、該回転速度および、各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｄ軸目標電流を表わす第１高効率トルク曲線上の、与えられた目標トルクに割り付けられた力行側ｄ軸目標電流と回生側ｄ軸目標電流、を用いる線形補間により、該回転速度対応のｄ軸目標電流を求め、該回転速度および、各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｑ軸目標電流を表わす第２高効率トルク曲線上の、与えられた目標トルクに割り付けられた力行側ｑ軸目標電流と回生側ｑ軸目標電流、を用いる線形補間により、該回転速度対応のｑ軸目標電流を求めて、該ｄ，ｑ軸目標電流相当の電流を前記電気モータに通電する、ことを特徴とする電気モータ駆動制御方法。
6. 前記電気モータは、車両に装備されて該車両の車輪を回転駆動する車上電気モータである、請求項１乃至５のいずれか１つに記載の電気モータ駆動制御方法。
7. 目標トルクから目標電流を導出する目標電流設定手段，電気モータに該目標電流相当の電流を通電するための通電指令を生成する通電指令手段、および、該通電指令が指示する付勢電流を前記電気モータに通電するモータ付勢手段、を備える電気モータ駆動制御装置において、
   前記目標電流設定手段は、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各目標電流を保持する高効率トルク曲線テーブル；および、前記目標トルクに割り付けられたモータ駆動の目標電流が不連続に切換わる回転速度０を含む所定速度領域に前記モータの回転速度があるときは、前記高効率トルク曲線上の、目標トルクに対応する力行側目標電流と回生側目標電流との差と、前記所定速度領域の正側速度上限と負側速度下限の差に対する前記モータの回転速度と前記負側速度下限の差の比、との積を、前記回生側目標電流に加算した値を目標電流として導出し、前記電気モータの回転速度が、前記所定速度領域の外であるときには、前記高効率トルク曲線テーブルの、目標トルク宛ての電流を目標電流とする目標値補正手段；を含む、ことを特徴とする電気モータ駆動制御装置。
8. 目標トルクから目標電流を導出する目標電流設定手段，電気モータに該目標電流相当の電流を通電するための通電指令を生成する通電指令手段、および、該通電指令が指示する付勢電流を前記電気モータに通電するモータ付勢手段、を備える電気モータ駆動制御装置において、
   前記目標電流設定手段は、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各目標電流を保持する高効率トルク曲線テーブル；および、前記目標トルクに割り付けられたモータ駆動の目標電流が不連続に切換わる回転速度０を含む所定速度領域に前記モータの回転速度があるときは、前記高効率トルク曲線上の、目標トルクに対応する力行側目標電流と回生側目標電流との差と、前記正側速度上限と負側速度下限の差に対する前記モータの回転速度と前記正側速度上限の差の比、との積を、前記力行側目標電流から減算した値を目標電流として導出し、前記電気モータの回転速度が、前記所定速度領域の外であるときには、前記高効率トルク曲線テーブルの、目標トルク宛ての電流を目標電流とする目標値補正手段；を含む、ことを特徴とする電気モータ駆動制御装置。
9. 前記目標電流設定手段は、前記電気モータに給電する電源電圧と目標電流対応の目標電圧に基づいて弱め界磁電流を導出する手段を含み；前記目標値補正手段は、該弱め界磁電流相当を、前記高効率トルク曲線テーブルから読出した目標電流から減算した値に、目標電流を補正する；請求項７又は８に記載の電気モータ駆動制御装置。
10. 前記高効率トルク曲線テーブルは、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｄ軸目標電流を表わす第１高効率トルク曲線テーブル、および、前記電気モータの各弱め界磁電流での各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｑ軸目標電流を表わす第２高効率トルク曲線テーブルを含み；前記目標値補正手段は、前記ｄ軸目標電流は第１高効率トルク曲線に基づいて、前記ｑ軸目標電流は第２高効率トルク曲線に基づいて、それぞれ導出する；請求項７乃至９のいずれか１つに記載の電気モータ駆動制御装置。
11. 目標トルクからｄ，ｑ軸の各目標電流を導出する目標電流設定手段，電気モータに該目標電流相当の電流を通電するための通電指令を生成する通電指令手段、および、該通電指令が指示する付勢電流を前記電気モータに通電するモータ付勢手段、を備える電気モータ駆動制御装置において、
    前記目標電流設定手段は、前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｄ軸目標電流を保持する第１高効率トルク曲線テーブル，前記電気モータの各目標トルクを最低電力消費で発生する各ｑ軸目標電流を表わす第２高効率トルク曲線テーブル、および、前記目標トルクに割り付けられたモータ駆動の目標電流が不連続に切換わる回転速度０を含む所定速度領域に前記モータの回転速度があるとき、該回転速度および、第１高効率トルク曲線テーブルの、与えられた目標トルクに割り付けられた力行側ｄ軸目標電流と回生側ｄ軸目標電流、を用いる線形補間により、該回転速度対応のｄ軸目標電流を導出し、該回転速度および、第２高効率トルク曲線テーブルの、与えられた目標トルクに割り付けられた力行側ｑ軸目標電流と回生側ｑ軸目標電流、を用いる線形補間により、該回転速度対応のｑ軸目標電流を導出する、目標値補正手段、を含む、ことを特徴とする電気モータ駆動制御装置。
12. 前記電気モータは、車両に装備されて該車両の車輪を回転駆動する車上電気モータである、請求項７乃至１１のいずれか１つに記載の電気モータ駆動制御装置。

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