JP7073799B2 - Motor control method and motor control device - Google Patents

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Description

本発明は、モータ制御方法、及び、モータ制御装置に関する。 The present invention relates to a motor control method and a motor control device.

モータの制御方法として、モータへ印加する電流（モータ電流）のベクトルを制御する電流ベクトル制御と、モータへ印加する電圧の位相を制御する電圧位相制御とが知られている。電流ベクトル制御と、電圧位相制御とは、モータの運転状態に応じて切り替えられる。 As a motor control method, a current vector control that controls a vector of a current (motor current) applied to the motor and a voltage phase control that controls the phase of the voltage applied to the motor are known. The current vector control and the voltage phase control are switched according to the operating state of the motor.

特許文献１では、モータ電流を基本波電流と比較して、モータ電流の振幅が大きく、且つ位相が遅れ側となるようなタイミングで検出された電流（ｑ軸電流）に基づいて、電圧位相制御から電流ベクトル制御へと切り替えるモータの制御方法が開示されている。 In Patent Document 1, the motor current is compared with the fundamental wave current, and the voltage phase control is based on the current (q-axis current) detected at the timing when the amplitude of the motor current is large and the phase is on the lagging side. A motor control method for switching from current vector control to current vector control is disclosed.

特開２０１０－１２４５６６号公報JP-A-2010-124566

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、モータの制御方法をｑ軸電流に基づいて切り替えているので、モータの出力トルクが小さくなる場面等、ｑ軸電流が小さい領域で切り替え判定が実施された場合には、検出したｑ軸電流とノイズとの差異が小さくなり、切り替え判定を適切に実施できない場合がある。 However, in the technique disclosed in Patent Document 1, since the motor control method is switched based on the q-axis current, the switching determination is performed in a region where the q-axis current is small, such as when the output torque of the motor is small. In this case, the difference between the detected q-axis current and the noise becomes small, and the switching determination may not be performed properly.

本発明は、モータの出力トルクが小さくなる場面であっても、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替え判定を適切に実施することができる技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique capable of appropriately performing a determination of switching from voltage phase control to current vector control even when the output torque of a motor is small.

本発明によるモータ制御方法によれば、モータに対するトルク指令値に応じて電流を制御することによりモータを制御する電流制御を実行する電流制御ステップと、モータに対するトルク指令値に応じて電圧位相を制御することによりモータを制御する電圧位相制御を実行する電圧位相制御ステップと、モータの制御モードを電圧位相制御から電流制御に切り替えるか否かを判定するモード切替判定ステップと、モード切替判定ステップでの判定結果に応じて制御モードを切り替えるモード切替ステップと、を含む。モード切替判定ステップは、モータの減速度が所定値以上か否かを判定するステップと、減速度が所定値以上であると判定した場合に、ｑ軸電流を用いて制御モードの切り替え判定を実施するステップと、減速度が所定値未満であると判定された場合に、ｄ軸電流を用いて制御モードの切り替え判定を実施するステップと、を有する。 According to the motor control method according to the present invention, a current control step for executing current control for controlling the motor by controlling the current according to the torque command value for the motor, and a voltage phase control according to the torque command value for the motor. A voltage phase control step for executing voltage phase control to control the motor, a mode switching determination step for determining whether to switch the motor control mode from voltage phase control to current control, and a mode switching determination step. It includes a mode switching step of switching the control mode according to the determination result in. The mode switching determination step is a step of determining whether or not the deceleration of the motor is equal to or higher than a predetermined value, and when it is determined that the deceleration is equal to or higher than a predetermined value, a control mode switching determination is performed using the q-axis current. It has a step of performing a control mode switching determination using a d-axis current when it is determined that the deceleration is less than a predetermined value.

本発明によれば、モータの制御モードを電圧位相制御から電流制御に切替えるか否かの判定が、モータの減速度が所定値以上の場合、すなわち、ｑ軸電流の増加率が相対的に高い場面でのみｑ軸電流に基づいて実施され、モータの減速度が所定値未満の場合はｄ軸電流に基づいて実施されるので、モータの出力トルクが小さくなる場面であっても、電圧位相制御から電流制御への切り替え判定を適切に実施することができる。 According to the present invention, whether or not to switch the control mode of the motor from voltage phase control to current control is determined when the deceleration of the motor is equal to or higher than a predetermined value, that is, the rate of increase of the q-axis current is relatively high. It is carried out based on the q-axis current only in the scene, and when the deceleration of the motor is less than the predetermined value, it is carried out based on the d-axis current. Therefore, even in the scene where the output torque of the motor becomes small, the voltage phase control is performed. It is possible to appropriately carry out the determination of switching from to current control.

図１は、本発明に係るモータ制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a main configuration of an electric vehicle provided with a motor control device according to the present invention. 図２は、電流ベクトル制御部の詳細を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing details of the current vector control unit. 図３は、電圧位相制御部の詳細を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing details of the voltage phase control unit. 図４は、制御モード切替部の詳細を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing details of the control mode switching unit. 図５は、制御モード判定処理のフローを示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the control mode determination process. 図６は、通常時の電流ベクトル及び電圧ベクトルを示すｄｑ軸座標ベクトル平面図である。FIG. 6 is a dq-axis coordinate vector plan view showing a current vector and a voltage vector at normal times. 図７は、急減速時の電流ベクトル及び電圧ベクトルを示すｄｑ軸座標ベクトル平面図である。FIG. 7 is a dq-axis coordinate vector plan view showing a current vector and a voltage vector at the time of sudden deceleration. 図８は、電流制御と電圧位相制御の電流領域を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a current region of current control and voltage phase control.

［一実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係るモータ制御装置を備えた電気自動車の主要構成を示すブロック図である。以下では、図１を参照して各ブロックの構成について説明する。なお、本発明に係るモータ制御装置は、車両の駆動源の一部または全部として機能するモータを備える電動車両に適用可能である。電動車両には、電気自動車だけでなく、ハイブリッド自動車や燃料電池自動車も含まれる。 [One Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a main configuration of an electric vehicle provided with a motor control device according to an embodiment of the present invention. Hereinafter, the configuration of each block will be described with reference to FIG. The motor control device according to the present invention is applicable to an electric vehicle including a motor that functions as a part or all of a drive source of the vehicle. Electric vehicles include not only electric vehicles but also hybrid vehicles and fuel cell vehicles.

電流ベクトル制御部１は、モータ９へ印加する電流を制御することによって、モータ９の駆動を制御する電流制御（電流ベクトル制御）を実行する。具体的には、電流ベクトル制御部１は、目標トルクＴ＊と、モータ９の回転数Ｎと、バッテリ１９の電圧検出値ｖｄｃと、ｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑとに基づいて、モータ９に所望のトルクを発生（出力）させるためのｄｑ軸電流指令値ｉｄ ＊、ｉｑ ＊およびｄｑ軸電圧指令値ｖｄｉ ＊、ｖｑｉ ＊を算出して、制御モード切替部３に出力する。目標トルクＴ＊は、アクセルの踏み込み量（アクセル開度）などに応じて定まるトルク指令値である。なお、電流ベクトル制御部１は、電流制御ステップを行う電流制御部の一例である。電流ベクトル制御部１の詳細については、図２を参照して後述する。 The current vector control unit 1 executes current control (current vector control) for controlling the drive of the motor 9 by controlling the current applied to the motor 9. Specifically, the current vector control unit 1 is based on the target torque T * , the rotation speed N of the motor 9, the voltage detection value vdc of the battery 19, and the dq -axis current detection values id and iq . , The dq-axis current command values id * , i q * and dq -axis voltage command values v di * , v qi * for generating (outputting) the desired torque in the motor 9 are calculated, and the control mode switching unit 3 Output to. The target torque T * is a torque command value determined according to the amount of depression of the accelerator (accelerator opening) and the like. The current vector control unit 1 is an example of a current control unit that performs a current control step. The details of the current vector control unit 1 will be described later with reference to FIG.

電圧位相制御部２は、モータ９へ印加する電圧の位相を制御することによって、モータ９の駆動を制御する電圧位相制御を実行する。具体的には、電圧位相制御部２は、目標トルクＴ＊と、モータ９の回転数Ｎと、バッテリ１９の電圧検出値ｖｄｃと、ｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑとに基づいて、モータ９に所望のトルクを発生させるための電圧振幅指令値ｖａ ＊およびｄｑ軸電圧指令値ｖｄｉ ＊、ｖｑｉ ＊を算出して、制御モード切替部３に出力する。なお、電圧位相制御部２は、電圧位相制御ステップを実行する電圧位相制御部の一例である。電圧位相制御部２の詳細については、図３を参照して説明する。 The voltage phase control unit 2 executes voltage phase control for controlling the drive of the motor 9 by controlling the phase of the voltage applied to the motor 9. Specifically, the voltage phase control unit 2 is based on the target torque T * , the rotation speed N of the motor 9, the voltage detection value vdc of the battery 19, and the dq axis current detection values id and iq . , The voltage amplitude command values v a * and the dq axis voltage command values v di * and v qi * for generating the desired torque in the motor 9 are calculated and output to the control mode switching unit 3. The voltage phase control unit 2 is an example of a voltage phase control unit that executes a voltage phase control step. The details of the voltage phase control unit 2 will be described with reference to FIG.

制御モード切替部３は、モータ９を制御する方法（制御モード）を切替える。具体的には、制御モード切替部３は、回転数変化率ｄＮ／ｄｔと、ｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑとに基づいて、電流ベクトル制御による電圧指令値（ｄｑ軸電圧指令値ｖｄｉ ＊、ｖｑｉ ＊）と電圧位相制御による電圧指令値（ｄｑ軸電圧指令値ｖｄｉ ＊、ｖｑｉ ＊）とを切り替えるか否かを判定して、判定結果に基づいて選択された方の電圧指令値を座標変換器４に出力する。なお、制御モード切替部３は、モード切替判定ステップおよびモード切替ステップを実行するモード切替判定部とモード切替部の一例である。制御モード切替部３の詳細については、図４を参照して後述する。 The control mode switching unit 3 switches the method (control mode) for controlling the motor 9. Specifically, the control mode switching unit 3 has a voltage command value (dq-axis voltage command value v) by current vector control based on the rotation speed change rate dN / dt and the dq -axis current detection values id and iq . It is determined whether to switch between di * , v qi * ) and the voltage command value by voltage phase control (dq axis voltage command value v di * , v qi * ), and the one selected based on the determination result. The voltage command value is output to the coordinate converter 4. The control mode switching unit 3 is an example of a mode switching determination unit and a mode switching unit that execute a mode switching determination step and a mode switching step. The details of the control mode switching unit 3 will be described later with reference to FIG.

次に、モータ制御部４０について説明する。モータ制御部４０は、座標変換器４、電圧センサ７、ＰＷＭ変換器５、インバータ６、電流センサ８、バッテリ１９、座標変換器１２、及び、回転数変化率演算器１３を有する。 Next, the motor control unit 40 will be described. The motor control unit 40 includes a coordinate converter 4, a voltage sensor 7, a PWM converter 5, an inverter 6, a current sensor 8, a battery 19, a coordinate converter 12, and a rotation speed change rate calculator 13.

座標変換器４は、ｄｑ軸からＵＶＷ相への座標変換を行う変換器である。座標変換器４は、次の式を用いて、ｄ軸電圧指令値ｖｄ ＊、及び、ｑ軸電圧指令値ｖｑ ＊を座標変換し、変換結果を三相電圧指令値ｖｕ ＊、ｖｖ ＊、ｖｗ ＊としてＰＷＭ変換器５出力する。 The coordinate converter 4 is a converter that performs coordinate conversion from the dq axis to the UVW phase. The coordinate converter 4 converts the d-axis voltage command value v d * and the q-axis voltage command value v q * into coordinates using the following equation, and the conversion result is the three-phase voltage command value v u * , v. The PWM converter 5 is output as v * and v w * .

Figure 0007073799000001
Figure 0007073799000001

ＰＷＭ変換器５には、座標変換器４から三相電圧指令値ｖｕ ＊、ｖｖ ＊、ｖｗ ＊が入力されるとともに、電圧センサ７から電圧検出値ｖｄｃが入力される。なお、電圧センサ７は、バッテリ１９からインバータ６へ供給される駆動電圧を検出するセンサである。そして、ＰＷＭ変換器５は、公知のデッドタイム補償技術や、電圧利用率向上技術などを用いて三相電圧指令値ｖｕ ＊、ｖｖ ＊、ｖｗ ＊を補正する。そして、ＰＷＭ変換器５は、インバータ６の備えるパワー素子の駆動に用いる駆動信号Ｄｕｕ ＊、Ｄｕｌ ＊、Ｄｖｕ ＊、Ｄｖｌ ＊、Ｄｗｕ ＊、Ｄｗｌ ＊を生成し、インバータ６に出力する。 The three-phase voltage command values v u * , v v * , and v w * are input to the PWM converter 5 from the coordinate converter 4, and the voltage detection value v dc is input from the voltage sensor 7. The voltage sensor 7 is a sensor that detects the drive voltage supplied from the battery 19 to the inverter 6. Then, the PWM converter 5 corrects the three-phase voltage command values v u * , v v * , and v w * by using a known dead time compensation technique, a voltage utilization rate improving technique, and the like. Then, the PWM converter 5 generates drive signals D uu * , D ul * , D v u * , D vr * , D woo * , and D wl * used for driving the power element included in the inverter 6, and causes the inverter 6 to generate. Output.

インバータ６は、３相６アームで構成され、相ごとに２つずつ計６つのパワー素子を備えている。インバータ６は、ＰＷＭ変換器５から出力される駆動信号に基づいてパワー素子のそれぞれを駆動させることで、擬似交流電圧であるＰＷＭ電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗを生成する。インバータ６は、ＰＷＭ電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗをモータ９に供給する。 The inverter 6 is composed of three phases and six arms, and has a total of six power elements, two for each phase. The inverter 6 drives each of the power elements based on the drive signal output from the PWM converter 5, thereby generating PWM voltages v u , v v , and v w , which are pseudo AC voltages. The inverter 6 supplies PWM voltages v u , v v , and v w to the motor 9.

モータ９は三相で駆動しているため、インバータ６とモータ９とは三相と対応する３つの配線で接続されている。モータ９には、ｕ相配線を介してＰＷＭ電圧ｖｕが入力され、ｖ相配線を介してＰＷＭ電圧ｖｖが入力され、ｗ相配線を介してＰＷＭ電圧ｖｗが入力される。ｕ相配線には電流センサ８ｕが設けられ、ｖ相配線には電流センサ８ｖが設けられている。電流センサ８ｕにより検出されたｕ相電流値ｉｕ、及び、電流センサ８ｖにより検出されたｖ相電流値ｉｖは、座標変換器１２に出力される。 Since the motor 9 is driven by three phases, the inverter 6 and the motor 9 are connected by three wires corresponding to the three phases. The PWM voltage v u is input to the motor 9 via the u-phase wiring, the PWM voltage v v is input via the v-phase wiring, and the PWM voltage v w is input via the w-phase wiring. The u-phase wiring is provided with a current sensor 8u, and the v-phase wiring is provided with a current sensor 8v. The u -phase current value iu detected by the current sensor 8u and the v -phase current value iv detected by the current sensor 8v are output to the coordinate converter 12.

ここで、三相電流であるｉｕ、ｉｖ、及び、ｉｗの和はゼロになるため、ｗ相電流値ｉｗは、次の式のように示すことができる。 Here, since the sum of the three-phase currents i u , iv , and i w becomes zero, the w phase current value i w can be expressed by the following equation.

Figure 0007073799000002
Figure 0007073799000002

座標変換器１２は、以下（３）式を用いて、ＵＶＷ相からｄｑ軸への座標変換を行う変換器である。 The coordinate converter 12 is a converter that performs coordinate conversion from the UVW phase to the dq axis using the following equation (3).

Figure 0007073799000003
Figure 0007073799000003

（３）式に示したように、座標変換器１２は、ｕ相電流値ｉｕ、及び、Ｖ相電流値ｉｖに対して、回転センサ１０から出力される電気角θに基づく座標変換を行う。そして、座標変換器１２は、変換結果であるｄ軸電流値ｉｄ、及び、ｑ軸電流値ｉｑを、電流ベクトル制御部１、電圧位相制御部２、及び、制御モード切替部３に出力する。 As shown in the equation (3), the coordinate converter 12 performs coordinate conversion based on the electric angle θ output from the rotation sensor 10 for the u-phase current value i u and the V-phase current value iv . conduct. Then, the coordinate converter 12 outputs the conversion result d -axis current value id and q-axis current value i q to the current vector control unit 1, the voltage phase control unit 2, and the control mode switching unit 3. do.

回転センサ１０は、モータ９に隣接して設けられており、モータ９の回転子の電気角θを検出する。回転センサ１０は、検出した電気角θを、座標変換器４、１２と、回転数演算器１１とに出力する。 The rotation sensor 10 is provided adjacent to the motor 9 and detects the electric angle θ of the rotor of the motor 9. The rotation sensor 10 outputs the detected electric angle θ to the coordinate converters 4 and 12 and the rotation speed calculator 11.

回転数演算器１１は、電気角θの時間当たりの変化量からモータ９の回転数Ｎを算出し、回転数変化率演算器１３へと出力する。 The rotation speed calculator 11 calculates the rotation speed N of the motor 9 from the amount of change in the electric angle θ per time, and outputs it to the rotation speed change rate calculator 13.

回転数変化率演算器１３は、モータ９の回転数Ｎの時間当たりの変化量からモータ９の回転数変化率ｄＮ／ｄｔを算出して、制御モード切替部３に出力する。 The rotation speed change rate calculator 13 calculates the rotation speed change rate dN / dt of the motor 9 from the amount of change of the rotation speed N of the motor 9 per hour, and outputs the calculation to the control mode switching unit 3.

次に、上述した電流ベクトル制御部１、電圧位相制御部２、および、制御モード切替部３に係る各ブロックの詳細について説明する。なお、本実施形態にかかる電流ベクトル制御部１、電圧位相制御部２、および、制御モード切替部３は、少なくとも一つ以上のコントローラが備える機能部として構成される。当該コントローラは、例えば、中央演算装置（ＣＰＵ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および、入出力インタフェース（Ｉ／Ｏインタフェース）から構成される。 Next, the details of each block related to the above-mentioned current vector control unit 1, voltage phase control unit 2, and control mode switching unit 3 will be described. The current vector control unit 1, the voltage phase control unit 2, and the control mode switching unit 3 according to the present embodiment are configured as functional units included in at least one controller. The controller is composed of, for example, a central processing unit (CPU), a read-only memory (ROM), a random access memory (RAM), and an input / output interface (I / O interface).

図２は、本実施形態の電流ベクトル制御部１を実現するブロック構成の一例を示す図である。電流ベクトル制御部１は、電流指令値演算器１４、非干渉電圧演算器１５、ＰＩ補償器１６、減算器１７、および加算器１８を有する。なお、図２では、ｄ軸電圧指令値ｖｄｉ ＊の算出に関する信号のみを示し、各ブロックにこれと同様に入出力されるｑ軸電圧指令値ｖｑｉ ＊の算出に関する信号は割愛している。 FIG. 2 is a diagram showing an example of a block configuration that realizes the current vector control unit 1 of the present embodiment. The current vector control unit 1 includes a current command value calculator 14, a non-interfering voltage calculator 15, a PI compensator 16, a subtractor 17, and an adder 18. Note that FIG. 2 shows only the signal related to the calculation of the d-axis voltage command value v di * , and omits the signal related to the calculation of the q-axis voltage command value v qi * that is similarly input / output to each block. ..

電流指令値演算器１４は、目標トルクＴ＊と、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊、及び、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊と、を対応させたテーブルを記憶している。このテーブルは、あらかじめ実験または解析により求められる。また、このテーブルには、モータ９の温度特性が考慮されるのが好ましい。電流指令値演算器１４は、このテーブルを参照して、入力される目標トルクＴ＊と、モータ９の回転数Ｎと、バッテリ１９の電圧検出値ｖｄｃとに応じたｄ軸電流指令値ｉｄ ＊、及び、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊を求め、これらの指令値を減算器１７に出力する。また、電流指令値演算器１４は、これらの指令値を、制御モード切替部３へも出力する。 The current command value calculator 14 stores a table in which the target torque T * , the d -axis current command value id * , and the q-axis current command value i q * are associated with each other. This table can be obtained by experiment or analysis in advance. Further, it is preferable that the temperature characteristics of the motor 9 are taken into consideration in this table. The current command value calculator 14 refers to this table and refers to the d-axis current command value i corresponding to the input target torque T * , the rotation speed N of the motor 9, and the voltage detection value vdc of the battery 19. d * and the q-axis current command value i q * are obtained, and these command values are output to the subtractor 17. Further, the current command value calculator 14 also outputs these command values to the control mode switching unit 3.

減算器１７は、ｄ軸電流指令値ｉｄ ＊、及び、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊と、ｄ軸電流検出値ｉｄ、及び、ｑ軸電流検出値ｉｑとの偏差を演算して、ＰＩ補償器１６に出力する。 The subtractor 17 calculates the deviation between the d-axis current command value id * and the q-axis current command value i q * and the d -axis current detection value id and the q-axis current detection value i q . , Output to PI compensator 16.

ＰＩ補償器１６は、いわゆるＰＩ制御を実行する演算器である。ＰＩ補償器１６は、ｄｑ軸電流指令値ｉｄ ＊、ｉｑ ＊と、ｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑとの偏差に対して、比例ゲインを乗算した値と、当該偏差の積分値に積分ゲインを乗算した値とを合算して、合算した値ｖｄ_ｆｂ ＊、ｖｑ_ｆｂ ＊を加算器１８に出力する。 The PI compensator 16 is an arithmetic unit that executes so-called PI control. The PI compensator 16 has a value obtained by multiplying the deviation between the dq-axis current command values id * and i q * and the dq -axis current detection values id and i q by a proportional gain, and an integral value of the deviation. Is multiplied by the integral gain, and the summed values v d_fb * and v q_fb * are output to the adder 18.

非干渉電圧演算器１５は、あらかじめ記憶しているテーブルを参照して、入力される目標トルクＴ＊と、モータ９の回転数Ｎと、バッテリ１９の電圧検出値ｖｄｃとに応じて、ｄ軸非干渉化電圧指令値ｖｄ＿ｄｃｐｌ ＊、及び、ｑ軸非干渉化電圧指令値ｖｑ＿ｄｃｐｌ ＊を求め、これらの指令値を加算器１８に出力する。 The non-interference voltage calculator 15 refers to a table stored in advance, and is d according to the input target torque T * , the rotation speed N of the motor 9, and the voltage detection value vdc of the battery 19. The axis non-interfering voltage command value v d_dcpl * and the q-axis non-interfering voltage command value v q_dcpl * are obtained, and these command values are output to the adder 18.

そして、加算器１８において、ｄｑ軸非干渉化電圧指令値ｖｄ＿ｄｃｐｌ ＊、ｖｑ＿ｄｃｐｌ ＊と、ＰＩ補償器１６の出力値ｖｄ_ｆｂ ＊、ｖｑ_ｆｂ ＊とが加算されることにより、ｄｑ軸において電流が流れる際に発生する干渉電圧が抑制されたｄｑ軸電圧指令値ｖｄｉ ＊、ｖｑｉ ＊が算出される。算出されたｄｑ軸電圧指令値ｖｄｉ ＊、ｖｑｉ ＊は、制御モード切替部３に出力される。 Then, in the adder 18, the dq-axis non-interfering voltage command values v d_dcpl * and v q_dcpl * and the output values v d_fb * and v q_fb * of the PI compensator 16 are added to obtain a current in the dq axis. The dq-axis voltage command values v di * and v qi * in which the interference voltage generated when the current flows are suppressed are calculated. The calculated dq-axis voltage command values v di * and v qi * are output to the control mode switching unit 3.

次に、図３を参照して、電圧位相制御部２の詳細について説明する。 Next, the details of the voltage phase control unit 2 will be described with reference to FIG.

図３は、本実施形態の電圧位相制御部２を実現するブロック構成の一例を示す図である。電圧位相制御部２は、電圧振幅演算器２０、電圧位相演算器２１、トルク推定器２２、ＰＩ補償器２３、ｄｑ軸電圧生成器２４、加算器２５、および、減算器２６を有する。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a block configuration that realizes the voltage phase control unit 2 of the present embodiment. The voltage phase control unit 2 includes a voltage amplitude calculator 20, a voltage phase calculator 21, a torque estimator 22, a PI compensator 23, a dq-axis voltage generator 24, an adder 25, and a subtractor 26.

電圧振幅演算器２０は、バッテリ１９の電圧検出値ｖｄｃと、予め記憶された値である指令値変調率Ｍ＊とに基づいて、以下式（４）を用いて電圧振幅指令値ｖａ ＊を算出する。算出した電圧振幅指令値ｖａ ＊は、ｄｑ軸電圧生成器２４と、制御モード切替部３とに出力される。 The voltage amplitude calculator 20 uses the following equation (4) based on the voltage detection value vdc of the battery 19 and the command value modulation factor M * which is a stored value in advance, and the voltage amplitude command value v a *. Is calculated. The calculated voltage amplitude command value va * is output to the dq-axis voltage generator 24 and the control mode switching unit 3.

Figure 0007073799000004
Figure 0007073799000004

電圧位相演算器２１は、あらかじめ実験または解析により求めたテーブルを備えており、入力される目標トルクＴ＊、モータ９の回転数Ｎ、および、電圧検出値ｖｄｃに応じて、電圧位相制御に用いる電圧位相指令値αｆｆ ＊を求める。そして、電圧位相演算部２１は、電圧位相指令値αｆｆ ＊を、加算器２５に出力する。 The voltage phase calculator 21 includes a table obtained by experiment or analysis in advance, and performs voltage phase control according to the input target torque T * , the rotation speed N of the motor 9, and the voltage detection value vdc . Obtain the voltage phase command value α ff * to be used. Then, the voltage phase calculation unit 21 outputs the voltage phase command value α ff * to the adder 25.

トルク推定器２２は、モータ９へと流れるｄ軸及びｑ軸の電流値と、モータ９に発生するトルクとの関係を示すテーブルを記憶している。なお、このテーブルは、実験または解析により求められる。トルク推定器２２は、このテーブルを参照して、ｄｑ軸電流検出値ｉｄ、ｉｑから、モータ９に発生しているトルクの推定値としての推定トルクＴｃａｌを算出し、算出した値を減算器２６に出力する。 The torque estimator 22 stores a table showing the relationship between the current values of the d-axis and the q-axis flowing to the motor 9 and the torque generated in the motor 9. This table can be obtained by experiment or analysis. The torque estimator 22 calculates the estimated torque T cal as the estimated value of the torque generated in the motor 9 from the dq axis current detection values id and iq with reference to this table, and calculates the calculated value. Output to the subtractor 26.

減算器２６は、目標トルクＴ＊と、推定トルクＴｃａｌとの偏差を演算して、得た値をＰＩ補償器２３に出力する。 The subtractor 26 calculates the deviation between the target torque T * and the estimated torque T cal , and outputs the obtained value to the PI compensator 23.

ＰＩ補償器２３は、いわゆるＰＩ制御を実行する演算器である。ＰＩ補償器２３は、目標トルクＴ＊と、推定トルクＴｃａｌとの偏差に対して比例ゲインを乗算した値と、当該偏差の積分値に積分ゲインを乗算した値とを合算して、合算した値αｆｂ ＊を加算器２５に出力する。 The PI compensator 23 is an arithmetic unit that executes so-called PI control. The PI compensator 23 added up the value obtained by multiplying the deviation between the target torque T * and the estimated torque T cal by the proportional gain and the value obtained by multiplying the integrated value of the deviation by the integrated gain. The value α fb * is output to the adder 25.

加算器２５は、電圧位相指令値αｆｆ ＊とαｆｂ ＊とを加算することにより最終電圧位相指令値α＊を算出して、最終電圧位相指令値α＊をｄｑ軸電圧生成器２４に出力する。 The adder 25 calculates the final voltage phase command value α * by adding the voltage phase command values α ff * and α fb * , and outputs the final voltage phase command value α * to the dq-axis voltage generator 24. do.

ｄｑ軸電圧生成器２４は、入力される電圧振幅指令値ｖａ ＊と最終電圧位相指令値α＊とに基づいて、以下式（５）を用いてｄ軸電圧指令値ｖｄｖ ＊、ｑ軸電圧指令値ｖｑｖ ＊を算出する。算出されたｄｑ軸電圧指令値ｖｄｖ ＊、ｖｑｖ ＊は、制御モード切替部３に出力される。 The dq-axis voltage generator 24 uses the following equation (5) based on the input voltage amplitude command value v a * and the final voltage phase command value α * to obtain the d-axis voltage command value v dv * and the q-axis. Calculate the voltage command value v qv * . The calculated dq-axis voltage command values v dv * and v qv * are output to the control mode switching unit 3.

Figure 0007073799000005
Figure 0007073799000005

次に、図４を参照して、制御モード切替部３の詳細について説明する。 Next, the details of the control mode switching unit 3 will be described with reference to FIG.

図４は、本実施形態の制御モード切替部３を実現するブロック構成の一例を示す図である。制御モード切替部３は、フィルタ処理器３０、制御モード判定器３１、切換器３２、切換器３３、および前回値処理器３４を有する。 FIG. 4 is a diagram showing an example of a block configuration that realizes the control mode switching unit 3 of the present embodiment. The control mode switching unit 3 includes a filter processor 30, a control mode determining device 31, a switching device 32, a switching device 33, and a previous value processor 34.

フィルタ処理器３０は、入力されるｄ軸電流指令値ｉｄ ＊とｄ軸電流検出値ｉｄとに対して、以下（６）式を用いたフィルタ処理を施すことにより、ｄ軸電流指令値フィルタ値ｉｄ_ｆｌｔ ＊とｄ軸電流検出値フィルタ値ｉｄ_ｆｌｔとを算出する。ただし、以下式（６）中のτswは、ローパスフィルタを構成する時定数である。 The filter processor 30 performs a filter process using the following equation (6) on the input d -axis current command value id * and d -axis current detection value id, thereby performing the d-axis current command value. The filter value id_flt * and the d-axis current detection value filter value id_flt are calculated. However, τ sw in the following equation (6) is a time constant constituting the low-pass filter.

Figure 0007073799000006
Figure 0007073799000006

前回値処理器３４は、後述する制御モード判定器３１の出力である制御モードフラグＣＮＴ_ＦＬＧの値を記憶する。そして、前回値処理器３４は、制御モードフラグＣＮＴ_ＦＬＧの一制御周期前の値（前回値）として、制御モードフラグ前回値ＣＮＴ_ＦＬＧ_ｚ（以下、単に「前回値ＣＮＴ_ＦＬＧ_ｚ」と称する）を制御モード判定器３１に出力する。 The previous value processor 34 stores the value of the control mode flag CNT_FLG, which is the output of the control mode determination device 31 described later. Then, the previous value processor 34 uses the control mode flag previous value CNT_FLG_z (hereinafter, simply referred to as “previous value CNT_FLG_z”) as the value (previous value) one control cycle before the control mode flag CNT_FLG as the control mode determiner 31. Output to.

制御モード判定器３１は、前回値ＣＮＴ_ＦＬＧ_ｚ、ｄ軸電流指令値フィルタ値ｉｄ_ｆｌｔ ＊、ｄ軸電流検出値フィルタ値ｉｄ_ｆｌｔ、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊、ｑ軸電流検出値ｉｑ、電圧振幅指令値ｖａ ＊、回転数変化率ｄＮ／ｄｔ、および、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄｉ ＊、ｖｑｉ ＊に基づいて制御モードを判定し、電流制御モードと電圧位相制御モードとのいずれか一方の制御モードを指示する制御モードフラグＣＮＴ_ＦＬＧを出力する。制御モード判定器３１において実行される制御モード判定処理の詳細は、図５を参照して後述する。 The control mode determiner 31 has a previous value CNT_FLG_z, a d-axis current command value filter value id_flt * , a d-axis current detection value filter value id_flt , a q-axis current command value i q * , a q-axis current detection value i q , and a voltage. The control mode is determined based on the amplitude command value v a * , the rotation speed change rate dN / dt, and the dq axis voltage command values v di * and v qi * , and either the current control mode or the voltage phase control mode is determined. The control mode flag CNT_FLG indicating one of the control modes is output. Details of the control mode determination process executed by the control mode determination device 31 will be described later with reference to FIG.

切替器３２、３３は、制御モードフラグＣＮＴ_ＦＬＧに応じて、電流制御モードと電圧位相制御モードとを切替える。具体的には、切替器３２、３３は、制御モードフラグＣＮＴ_ＦＬＧに従って、電流ベクトル制御部１で算出された電圧指令値（ｄｑ軸電圧指令値ｖｄｉ ＊、ｖｑｉ ＊）と電圧位相制御部２で算出された電圧指令値（ｄｑ軸電圧指令値ｖｄｖ ＊、ｖｑｖ ＊）のいずれかを選択する。そして、選択された電圧指令値を、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄ ＊、ｖｑ ＊として座標変換器４に出力する。これにより、モータ９を動作させる制御モードとして、電流制御モードと電圧位相制御モードとを切り替えることができる。 The switches 32 and 33 switch between the current control mode and the voltage phase control mode according to the control mode flag CNT_FLG. Specifically, the switches 32 and 33 have a voltage command value (dq-axis voltage command value v di * , v qi * ) calculated by the current vector control unit 1 and a voltage phase control unit 2 according to the control mode flag CNT_FLG. Select one of the voltage command values calculated in (dq-axis voltage command value v dv * , v qv * ). Then, the selected voltage command value is output to the coordinate converter 4 as the dq-axis voltage command value v d * and v q * . As a result, the current control mode and the voltage phase control mode can be switched as the control mode for operating the motor 9.

以下では、制御モード判定器３１にて実行される制御モード判定処理の詳細を説明する。 Hereinafter, the details of the control mode determination process executed by the control mode determination device 31 will be described.

図５は、本実施形態の制御モード判定器３１が実行する制御モード判定処理を示すフローチャートである。以下で説明する制御モード判定処理は、図５で示すスタートからエンドまでにかかる一制御周期を、車両システムが起動している間、一定の間隔で常時実行するように上記コントローラにプログラムされている。 FIG. 5 is a flowchart showing a control mode determination process executed by the control mode determination device 31 of the present embodiment. The control mode determination process described below is programmed in the controller so as to constantly execute one control cycle from the start to the end shown in FIG. 5 at regular intervals while the vehicle system is running. ..

ステップＳ５０１では、コントローラは、一制御周期前の制御モードが電圧位相制御であるか否かを判定する。一制御周期前の制御モードが電圧位相制御であれば、電流ベクトル制御へ切り替えるか否かを判定するためにステップＳ５０４以降の処理が実行される。一制御周期前の制御モードが電流ベクトル制御であれば、電圧位相制御へ切り替えるか否かを判定するためにステップＳ５０２、Ｓ５０３の処理が実行される。ステップＳ５０３、５０３の処理については後述する。 In step S501, the controller determines whether or not the control mode one control cycle before is voltage phase control. If the control mode before one control cycle is voltage phase control, the processes after step S504 are executed in order to determine whether or not to switch to current vector control. If the control mode before one control cycle is current vector control, the processes of steps S502 and S503 are executed to determine whether or not to switch to voltage phase control. The processing of steps S503 and 503 will be described later.

ステップＳ５０４では、コントローラは、モータ９の回転数変化率ｄＮ／ｄｔが所定値以上であるか否かを判定する。回転数変化率ｄＮ／ｄｔが大きい場合、すなわち、減速度が大きい場合は、ｄ軸電流の変化率よりも、主にトルクの増減に寄与するｑ軸電流の変化率（増加率）の方が大きい。従って、車両の減速度が大きい場合には、制御モード判定処理をｑ軸電流を用いて行う方が、ｄ軸電流を用いて行うよりも、制御モードの切替判定をより速く、より適切に判定することができる。本ステップにおいて比較対象となる所定値（ｄＮ／ｄｔ）は、このような観点に基づいて、実験やシミュレーション解析等により導かれた適切な値が適宜設定される。一例としては、ｄ軸電流の変化率よりもｑ軸電流の増加率が大きくなるような回転数変化率ｄＮ／ｄｔが設定される。モータ９の回転数変化率ｄＮ／ｄｔが所定値以上の場合は、続くステップＳ５０５の処理が実行される。回転数変化率ｄＮ／ｄｔが所定値未満の場合は、ステップＳ５０７の処理が実行される。なお、以下で用いる急減速の用語は、少なくとも回転数変化率ｄＮ／ｄｔが所定値以上の場合を含むものとする。 In step S504, the controller determines whether or not the rotation speed change rate dN / dt of the motor 9 is equal to or greater than a predetermined value. When the rotation speed change rate dN / dt is large, that is, when the deceleration is large, the change rate (increase rate) of the q-axis current, which mainly contributes to the increase / decrease in torque, is higher than the change rate of the d-axis current. big. Therefore, when the deceleration of the vehicle is large, it is faster and more appropriate to determine the control mode switching by using the q-axis current than by using the d-axis current. can do. As the predetermined value (dN / dt) to be compared in this step, an appropriate value derived by an experiment, a simulation analysis, or the like is appropriately set based on such a viewpoint. As an example, the rotation speed change rate dN / dt is set so that the rate of increase of the q-axis current is larger than the rate of change of the d-axis current. When the rotation speed change rate dN / dt of the motor 9 is equal to or higher than a predetermined value, the subsequent process of step S505 is executed. If the rotation speed change rate dN / dt is less than a predetermined value, the process of step S507 is executed. The term of sudden deceleration used below includes the case where the rotation speed change rate dN / dt is at least a predetermined value or more.

ステップＳ５０５では、コントローラは、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊の絶対値が所定値以上か否かを判定する。本ステップでは、コントローラは、モータ９が高トルク領域にあるか否かを判定する。本実施形態では、モータ９が高トルク領域にあるか否かを判定する指標としてｑ軸電流指令値ｉｑ ＊の絶対値が用いられる。なお、ステップＳ５０５は、モータ９が出力するトルクが高トルク領域内にあるか否かを判定する高トルク領域判定ステップの一例である。 In step S505, the controller determines whether or not the absolute value of the q-axis current command value i q * is equal to or greater than a predetermined value. In this step, the controller determines whether the motor 9 is in the high torque region. In the present embodiment, the absolute value of the q-axis current command value i q * is used as an index for determining whether or not the motor 9 is in the high torque region. Note that step S505 is an example of a high torque region determination step for determining whether or not the torque output by the motor 9 is within the high torque region.

ここで、電圧位相制御では、モータ９が高トルク領域にある場合に急減速すると、減速前の回転数Ｎに応じた電圧が過剰に印加されることにより過電流が発生し得る。発生した過電流は、モータ９やインバータ６を損傷する虞がある。従って、ステップＳ５０５において比較対象となるｑ軸電流指令値ｉｑ ＊の絶対値は、急減速しても、過電流が発生しない程度のトルク相当のｑ軸電流指令値ｉｑ ＊が設定される。換言すると、本ステップでは、急減速すると過電流が発生するトルク相当以上のトルク領域を高トルク領域とする。 Here, in the voltage phase control, when the motor 9 is in a high torque region and suddenly decelerates, an overcurrent may occur due to an excessive application of a voltage corresponding to the rotation speed N before deceleration. The generated overcurrent may damage the motor 9 and the inverter 6. Therefore, as the absolute value of the q-axis current command value i q * to be compared in step S505, the q-axis current command value i q * corresponding to the torque corresponding to the extent that overcurrent does not occur even if the speed is suddenly decelerated is set. .. In other words, in this step, the torque region equal to or greater than the torque at which an overcurrent is generated when suddenly decelerating is defined as the high torque region.

なお、本実施形態では、モータ９が高トルク領域にあるか否かを判定する指標としてｑ軸電流指令値ｉｑ ＊の絶対値を用いているが、必ずしもこれに限られない。モータ９が高トルク領域にあるか否かを判定する指標としては、モータ９のトルクの大小と相関関係がある指標であればよく、特に限定されない。例えば、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊ではなく、ｑ軸電流検出値ｉｑ、又は、ｑ軸電流の推定値を用いてもよい。或いは、モータ９に対するトルク指令値（目標トルクＴ＊）、モータ９のトルク検出値、又は、モータ９のトルク推定値（推定トルクＴｃａｌ）を用いてもよい。或いは、モータ９に対する電圧位相指令値α＊、電圧位相検出値、および、電圧位相推定値のいずれかで実施してもよい。なお、ここで用いられる検出値（モータ９のトルク検出値、電圧位相検出値）の検出方法、及び、推定値（ｑ軸電流の推定値、電圧位相推定値）の推定方法は公知の方法を用いればよく、特に限定されない。 In the present embodiment, the absolute value of the q-axis current command value i q * is used as an index for determining whether or not the motor 9 is in the high torque region, but the present invention is not necessarily limited to this. The index for determining whether or not the motor 9 is in the high torque region may be an index that correlates with the magnitude of the torque of the motor 9, and is not particularly limited. For example, instead of the q-axis current command value i q * , the q-axis current detection value i q or the estimated value of the q-axis current may be used. Alternatively, the torque command value (target torque T * ) for the motor 9, the torque detection value of the motor 9, or the torque estimation value of the motor 9 (estimated torque T cal ) may be used. Alternatively, the voltage phase command value α * for the motor 9, the voltage phase detection value, and the voltage phase estimation value may be used. As the detection method of the detection value (torque detection value of the motor 9 and voltage phase detection value) used here and the estimation method of the estimation value (estimated value of q-axis current and voltage phase estimation value), a known method is used. It may be used and is not particularly limited.

本実施形態では、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊の絶対値が所定値以上であれば、続くステップＳ５０６の処理が実行される。ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊の絶対値が所定値未満であれば、ステップＳ５０７の処理が実行される。 In the present embodiment, if the absolute value of the q-axis current command value i q * is equal to or greater than a predetermined value, the subsequent process of step S506 is executed. If the absolute value of the q-axis current command value i q * is less than a predetermined value, the process of step S507 is executed.

ステップＳ５０６では、コントローラは、ｑ軸電流検出値ｉｑの絶対値が、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊の絶対値以上か否かを判定する。電圧位相制御において、ｑ軸電流検出値ｉｑの絶対値がｑ軸電流指令値ｉｑ ＊の絶対値以上であれば、過電流が発生し得る。従って、ｑ軸電流検出値ｉｑの絶対値が、ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊の絶対値以上と判定された場合は、コントローラは、電流ベクトル制御へと切り替えるためにステップＳ５０８の処理を実行する。ｑ軸電流検出値ｉｑの絶対値がｑ軸電流指令値ｉｑ ＊の絶対値未満であれば、本制御周期においては過電流が発生していないので、コントローラは、電圧位相制御を維持するためにステップＳ５０９の処理を実行する。 In step S506, the controller determines whether or not the absolute value of the q-axis current detection value i q is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current command value i q * . In voltage phase control, if the absolute value of the q-axis current detection value i q is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current command value i q * , an overcurrent may occur. Therefore, when it is determined that the absolute value of the q-axis current detection value i q is equal to or greater than the absolute value of the q-axis current command value i q * , the controller executes the process of step S508 in order to switch to the current vector control. do. If the absolute value of the q-axis current detection value iq is less than the absolute value of the q-axis current command value i q * , no overcurrent has occurred in this control cycle, so the controller maintains voltage phase control. The process of step S509 is executed.

一方、ステップＳ５０７では、コントローラは、ｄ軸電流検出値フィルタ値ｉｄ_ｆｌｔがｄ軸電流指令値フィルタ値ｉｄ_ｆｌｔ ＊以上か否かを判定する。本ステップは、ステップＳ５０４において車両の減速度が緩減速中である（急減速中ではない）と判定された場合、または、ステップＳ５０５において、モータ９のトルク領域が低トルク領域である（高トルク領域ではない）と判定された場合に実行される処理である。 On the other hand, in step S507, the controller determines whether or not the d-axis current detection value filter value id_flt is equal to or greater than the d-axis current command value filter value id_flt * . In this step, when it is determined in step S504 that the deceleration of the vehicle is in slow deceleration (not in sudden deceleration), or in step S505, the torque region of the motor 9 is a low torque region (high torque). It is a process to be executed when it is determined that it is not an area).

ここで、ｑ軸電流検出値ｉｑ ＊は、ノイズの影響によりリプル成分を伴うため、緩減速中にｑ軸電流に基づいて制御モードの切替を行うと、リプル成分の影響によりトルク段差が発生し得る。従って、急減速時以外（ステップ５０４におけるＮＯ判定以降）では、ｄ軸電流のフィルタ値（ｉｄ_ｆｌｔ、ｉｄ_ｆｌｔ ＊）に基づいて制御モードの切替判定を行うことにより、トルク段差の発生を抑制して制御モードの切替を実行することができる。また、そもそもｄ軸電流は、低トルク領域でもノイズの影響を受けにくいので、低トルク領域（ステップＳ５０５におけるＮＯ判定）での制御モード判定の指標として用いられることにより、低トルク領域におけるモード切替判定を適正に行うことができる。 Here, since the q-axis current detection value i q * is accompanied by a ripple component due to the influence of noise, if the control mode is switched based on the q-axis current during slow deceleration, a torque step is generated due to the influence of the ripple component. Can be done. Therefore, except during sudden deceleration (after the NO determination in step 504), the generation of torque step is suppressed by performing the control mode switching determination based on the d-axis current filter values ( id_flt , id_flt * ). The control mode can be switched. Further, since the d-axis current is not easily affected by noise even in the low torque region, it is used as an index for the control mode determination in the low torque region (NO determination in step S505) to determine the mode switching in the low torque region. Can be done properly.

従って、ステップＳ５０７では、コントローラは、ｄ軸電流検出値フィルタ値ｉｄ_ｆｌｔがｄ軸電流指令値フィルタ値ｉｄ_ｆｌｔ ＊以上か否かを判定することにより制御モード切替判定を実施する。ｄ軸電流検出値フィルタ値ｉｄ_ｆｌｔがｄ軸電流指令値フィルタ値ｉｄ_ｆｌｔ ＊未満の場合は、いわゆる弱め界磁制御が行われるような高回転領域であると判断されるので、電圧位相制御を維持するためにステップＳ５０９の処理が実行される。一方、ｄ軸電流検出値フィルタ値ｉｄ_ｆｌｔがｄ軸電流指令値ｉｄ_ｆｌｔ ＊以上である場合には、弱め界磁制御が行われるような高回転領域ではないと判断されるので、電圧位相制御から電流ベクトル制御へ切り替えるためにステップＳ５０８の処理が実行される。 Therefore, in step S507, the controller performs the control mode switching determination by determining whether or not the d-axis current detection value filter value id_flt is equal to or greater than the d-axis current command value filter value id_flt * . When the d-axis current detection value filter value id_flt is less than the d-axis current command value filter value id_flt * , it is determined that the rotation region is such that so-called field weakening control is performed, so the voltage phase control is maintained. Therefore, the process of step S509 is executed. On the other hand, when the d-axis current detection value filter value id_flt is equal to or greater than the d-axis current command value id_flt * , it is determined that the rotation region is not such that the field weakening control is performed. The process of step S508 is executed to switch to the vector control.

次に、ステップＳ５０２の処理について説明する。ステップＳ５０２は、一制御周期前の制御モードが電流ベクトル制御であった場合（ステップＳ５０１におけるＮＯ判定）に実行される処理である。 Next, the process of step S502 will be described. Step S502 is a process executed when the control mode one control cycle before is current vector control (NO determination in step S501).

ステップＳ５０２では、コントローラは、ｄｑ軸電圧指令値ｖｄｉ ＊、ｖｑｉ ＊に基づいて、電圧振幅ｖａを以下式（７）を用いて算出する。電圧振幅ｖａが算出されると、続くステップＳ５０３の処理が実行される。 In step S502, the controller calculates the voltage amplitude v a using the following equation (7) based on the dq axis voltage command values v di * and v qi * . When the voltage amplitude v a is calculated, the processing of the following step S503 is executed.

Figure 0007073799000007
Figure 0007073799000007

ステップＳ５０３では、コントローラは、電圧振幅ｖａが電圧振幅指令値ｖａ ＊以上か否かを判定する。電圧振幅ｖａが電圧振幅指令値ｖａ ＊以上であれば、電圧飽和領域にあると推察されるので、制御モードを電圧位相制御に切替えるためにステップＳ５０９の処理が実行される。電圧振幅ｖａが電圧振幅指令値ｖａ ＊未満であれば、電流ベクトル制御を維持するために、ステップＳ５０８の処理が実行される。 In step S503, the controller determines whether or not the voltage amplitude v a is equal to or greater than the voltage amplitude command value v a * . If the voltage amplitude v a is equal to or greater than the voltage amplitude command value v a * , it is presumed that the voltage amplitude region is in the voltage saturation region. Therefore, the process of step S509 is executed in order to switch the control mode to the voltage phase control. If the voltage amplitude v a is less than the voltage amplitude command value v a * , the process of step S508 is executed in order to maintain the current vector control.

以上説明したようにして、ステップＳ５０８、又はステップＳ５０９において制御モードが決定されると、一制御周期にかかる制御モード判定処理は終了する。これにより、モータ９を制御する制御モードが適正に選択され、切り替えられる。続いて、図６～８を参照して、上述の制御モード判定処理が実行されることによる効果について説明する。 As described above, when the control mode is determined in step S508 or step S509, the control mode determination process for one control cycle ends. As a result, the control mode for controlling the motor 9 is appropriately selected and switched. Subsequently, with reference to FIGS. 6 to 8, the effect of executing the above-mentioned control mode determination process will be described.

図６は、少なくとも急減速時以外の通常時の電流・電圧ベクトル図を示す。図中のφａは磁石磁束ベクトル、φ０は電機子鎖交磁束ベクトル、Ｌｄはｄ軸インダクタンス、Ｌｑはｑ軸インダクタンス、ωはモータ電気角速度、Ｉａは電流ベクトル、Ｒａは巻線抵抗値、ｖ０は誘起電圧ベクトル、ｖａはモータ９のモータ端子電圧ベクトルを示す。 FIG. 6 shows a current / voltage vector diagram at least during normal times other than sudden deceleration. In the figure, φ a is the magnet magnetic flux vector, φ 0 is the armature interlinkage magnetic flux vector, L d is the d-axis inductance, L q is the q-axis inductance, ω is the motor electric angular velocity, I a is the current vector, and R a is the winding. The linear resistance value, v 0 indicates the induced voltage vector, and v a indicates the motor terminal voltage vector of the motor 9.

これに対して、図７は、急減速時の電流・電圧ベクトル図を示す。図中の各記号は、図７で示す各記号と同様である。 On the other hand, FIG. 7 shows a current / voltage vector diagram at the time of sudden deceleration. Each symbol in the figure is the same as each symbol shown in FIG.

図７で示す電機子鎖交磁束ベクトルφ０は、図６で示すφ０に比べて大きい。これは、モータ端子電圧ベクトルｖａの大きさが、モータ９の電気角速度ωと電機子鎖交磁束ベクトルφ０の大きさに比例するからである。すなわち、電圧位相制御中は、モータ端子電圧の大きさを維持するように制御するため、急減速時にモータ９の電気角速度ωが小さくなると、電機子鎖交磁束ベクトルφ０が増大する。この時、図７で示すとおり、ｑ軸電流ｉｑは増加する。 The armature interlinkage magnetic flux vector φ0 shown in FIG. 7 is larger than φ0 shown in FIG. This is because the magnitude of the motor terminal voltage vector va is proportional to the magnitude of the electric angular velocity ω of the motor 9 and the armature interlinkage magnetic flux vector φ0 . That is, since the control is performed so as to maintain the magnitude of the motor terminal voltage during the voltage phase control, the armature interlinkage magnetic flux vector φ0 increases when the electric angular velocity ω of the motor 9 decreases during sudden deceleration. At this time, as shown in FIG. 7, the q-axis current i q increases.

ここで、モータ９を制御する各制御モード（電流ベクトル制御、電圧位相制御）は、図８で示すような電流領域に切り分けられる。各制御モードを切り替える際は、理想的には、モータ９の動作点が、電圧位相制御領域と電流制御領域との境界に位置しているのが好ましい。そして、図８で示すように、急減速時などにモータ９の動作点（電流ベクトル）が変化する際において、当該動作点が境界を超えたか否か検知するためには、ｄ軸電流、およびｑ軸電流のうち、より変化率の大きい電流を指標とする方がより速く検知できることが分かる。従って、上述したように、車両の急減速時にはｑ軸電流ｉｑの増幅率が大きくなるので、ｑ軸電流の大きさに基づいて制御モードの切替判定を行うことにより、ｄ軸電流に基づいて行うよりもより早期に電流ベクトル制御への切り替え判定を実行することができる。 Here, each control mode (current vector control, voltage phase control) for controlling the motor 9 is divided into a current region as shown in FIG. When switching between the control modes, it is ideal that the operating point of the motor 9 is located at the boundary between the voltage phase control region and the current control region. Then, as shown in FIG. 8, when the operating point (current vector) of the motor 9 changes during sudden deceleration or the like, the d-axis current and the d-axis current are used to detect whether or not the operating point exceeds the boundary. It can be seen that the detection can be performed faster by using the current having a larger rate of change as an index among the q-axis currents. Therefore, as described above, the amplification factor of the q-axis current iq becomes large when the vehicle is suddenly decelerated. Therefore, the control mode switching determination is performed based on the magnitude of the q-axis current, based on the d-axis current. It is possible to execute the switching determination to the current vector control earlier than that.

このように、電圧位相制御中における急減速時においては、ｑ軸電流を用いて制御モードの切替判定を行うことで、より早期に電流ベクトル制御に切替えることができる。その結果、制御モードが切り換えられた後の電流ベクトル制御では、急減速中のモータ回転速度の減少に応じてモータ端子電圧の大きさを抑制するように制御されるので、過剰な電圧がモータ９に印加されることによる過電流の発生を抑制することができる。 In this way, during sudden deceleration during voltage phase control, it is possible to switch to current vector control earlier by performing a control mode switching determination using the q-axis current. As a result, in the current vector control after the control mode is switched, it is controlled so as to suppress the magnitude of the motor terminal voltage according to the decrease in the motor rotation speed during sudden deceleration, so that the excessive voltage is the motor 9 It is possible to suppress the generation of overcurrent due to the application to.

ただし、ｑ軸電流ｉｑは低トルク領域ではゼロに近い値になるため、ノイズの影響により適正な制御モード切替判定を実施することが困難になる。そのため、本実施形態では、ｑ軸電流に基づく制御モード切替処理は、高トルク領域において実施するのが好ましい（図５のステップＳ５０５等を参照）。なお、低トルク領域では、電圧位相制御中に急減速が発生したとしても、電流増加量は小さいため、モータ９やインバータ６を損傷させるほどの過電流が発生する可能性は低い。 However, since the q-axis current iq has a value close to zero in the low torque region, it becomes difficult to perform an appropriate control mode switching determination due to the influence of noise. Therefore, in the present embodiment, it is preferable to carry out the control mode switching process based on the q-axis current in the high torque region (see step S505 and the like in FIG. 5). In the low torque region, even if sudden deceleration occurs during voltage phase control, the amount of current increase is small, so it is unlikely that an overcurrent that damages the motor 9 and the inverter 6 will occur.

以上、一実施形態のモータ制御方法によれば、モータ９に対するトルク指令値（目標トルクＴ＊）に応じて電流を制御することによりモータを制御する電流制御（電流ベクトル制御）を実行する電流制御ステップと、モータに対するトルク指令値に応じて電圧位相を制御することによりモータ９を制御する電圧位相制御を実行する電圧位相制御ステップと、モータ９の制御モードを電圧位相制御から電流制御に切替えるか否かを判定するモード切替判定ステップと、モード切替判定ステップでの判定結果に応じて制御モードを切り替えるモード切替ステップと、を含み、モード切替判定ステップは、モータ９の減速度が所定値以上の場合はｑ軸電流に基づいて実施され、モータの減速度が所定値未満の場合はｄ軸電流に基づいて実施される。 As described above, according to the motor control method of one embodiment, current control for executing current control (current vector control) for controlling the motor by controlling the current according to the torque command value (target torque T * ) for the motor 9. A step, a voltage phase control step that executes voltage phase control that controls the motor 9 by controlling the voltage phase according to a torque command value for the motor, and whether to switch the control mode of the motor 9 from voltage phase control to current control. The mode switching determination step includes a mode switching determination step for determining whether or not the mode switching determination step and a mode switching step for switching the control mode according to the determination result in the mode switching determination step. In the case, it is carried out based on the q-axis current, and when the deceleration of the motor is less than a predetermined value, it is carried out based on the d-axis current.

これにより、モータ９の制御モードを電圧位相制御から電流制御に切替えるか否かの判定が、モータ９の減速度が所定値以上の場合、すなわち、ｑ軸電流の増加率がｄ軸電流に対して相対的に高い場面でのみｑ軸電流に基づいて実施され、モータの減速度が所定値未満の場合はｄ軸電流に基づいて実施される。その結果、モータ９の出力トルクが小さくなる場面であっても、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替え判定をより適正に実施することができる。また、ｑ軸電流の増加率がｄ軸電流に対して相対的に高い場面において、ｑ軸電流に基づいて切り替え判定が実施されるので、従来に比べて、より早期に切替判定を行うことができるので、過電流の発生をより的確に抑制することができる。 As a result, whether or not to switch the control mode of the motor 9 from voltage phase control to current control is determined when the deceleration of the motor 9 is equal to or higher than a predetermined value, that is, the rate of increase of the q-axis current is relative to the d-axis current. It is carried out based on the q-axis current only in a relatively high situation, and is carried out based on the d-axis current when the deceleration of the motor is less than a predetermined value. As a result, even in a situation where the output torque of the motor 9 becomes small, it is possible to more appropriately perform the switching determination from the voltage phase control to the current vector control. Further, in a situation where the rate of increase of the q-axis current is relatively high with respect to the d-axis current, the switching determination is performed based on the q-axis current, so that the switching determination can be performed earlier than in the past. Therefore, the occurrence of overcurrent can be suppressed more accurately.

また、一実施形態のモータ制御方法によれば、モータ９が出力するトルクが高トルク領域内にあるか否かを判定する高トルク領域判定ステップをさらに含み、モード切替ステップは、モータ９の減速度が所定値以上であって、且つ、モータ９が出力するトルクが高トルク領域内にある場合は、ｑ軸電流に基づいて実施され、モータ９の減速度が所定値未満であって、且つ、モータ９が出力するトルクが高トルク領域内もない場合は、ｄ軸電流に基づいて実施される。これにより、ｑ軸電流に基づく制御モード切替判定が高トルク領域でのみ実施され、ノイズ等の影響が大きい低トルク領域では実施されないので、電圧位相制御から電流ベクトル制御への切り替え判定をより適正に実施することができる。結果として、高トルク領域、且つ、減速度が所定値以上の場合に発生する過電流を防止することができる。 Further, according to the motor control method of one embodiment, a high torque region determination step for determining whether or not the torque output by the motor 9 is within the high torque region is further included, and the mode switching step is a reduction of the motor 9. When the speed is equal to or higher than the predetermined value and the torque output by the motor 9 is within the high torque region, it is carried out based on the q-axis current, and the deceleration of the motor 9 is less than the predetermined value and. If the torque output by the motor 9 is not within the high torque region, the torque is based on the d-axis current. As a result, the control mode switching judgment based on the q-axis current is performed only in the high torque region and not in the low torque region where the influence of noise or the like is large, so that the switching judgment from the voltage phase control to the current vector control is more appropriate. Can be carried out. As a result, it is possible to prevent an overcurrent that occurs in a high torque region and when the deceleration is a predetermined value or more.

またさらに、一実施形態のモータ制御方法によれば、高トルク領域判定ステップでは、
ｑ軸電流指令値ｉｑ ＊、ｑ軸電流検出値ｉｑ、およびｑ軸電流推定値のいずれかに基づいて、モータ９が出力するトルクが高トルク領域内にあるか否かを判定してもよい。 Furthermore, according to the motor control method of one embodiment, in the high torque region determination step,
Based on any of the q-axis current command value i q * , the q-axis current detection value i q , and the q-axis current estimated value, it is determined whether or not the torque output by the motor 9 is within the high torque region. May be good.

また、一実施形態のモータ制御方法によれば、高トルク領域判定ステップでは、トルク指令値（目標トルクＴ＊）、トルク検出値、およびトルク推定値（推定トルクＴｃａｌ）のいずれかに基づいて、モータ９が出力するトルクが高トルク領域内にあるか否かを判定してもよい。 Further, according to the motor control method of one embodiment, in the high torque region determination step, the torque command value (target torque T * ), the torque detection value, and the torque estimation value (estimated torque T cal ) are used. , It may be determined whether or not the torque output by the motor 9 is within the high torque region.

またさらに、一実施形態のモータ制御方法によれば、高トルク領域判定ステップでは、電圧位相制御で用いられる電圧位相指令値α＊、電圧位相検出値、および電圧位相推定値のいずれかに基づいて、モータ９が出力するトルクが高トルク領域内にあるか否かを判定してもよい。 Furthermore, according to the motor control method of one embodiment, in the high torque region determination step, the voltage phase command value α * , the voltage phase detection value, and the voltage phase estimation value used in the voltage phase control are used. , It may be determined whether or not the torque output by the motor 9 is within the high torque region.

これにより、モータ９が出力するトルクに対応する動作点が高トルク領域にあるか否かを様々な方法で判定することができる。 Thereby, it is possible to determine by various methods whether or not the operating point corresponding to the torque output by the motor 9 is in the high torque region.

また、一実施形態のモータ制御方法によれば、ｄ軸電流に対して、高周波成分を除去するローパスフィルタ（フィルタ処理器３０）を用いたフィルタ処理を実行する。これにより、急減速時以外（緩減速時）では、ｄ軸電流のフィルタ値（ｉｄ_ｆｌｔ、ｉｄ_ｆｌｔ ＊）に基づいて制御モードの切替判定を行うことにより、急減速時以外においてもｄ軸電流に基づいて、トルク段差の発生を抑制して制御モードを切り替えることができる。 Further, according to the motor control method of one embodiment, the d-axis current is filtered by using a low-pass filter (filter processor 30) that removes high-frequency components. As a result, except during sudden deceleration (during slow deceleration), the control mode switching determination is performed based on the filter values ( id_flt , id_flt * ) of the d-axis current, so that the d-axis current is also obtained even during non-sudden deceleration. Based on the above, it is possible to switch the control mode by suppressing the occurrence of a torque step.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。例えば、電流ベクトル制御部１、電圧位相制御部２、および制御モード切替部３はコントローラが有する一機能部として構成される旨説明したが、コントローラが有する機能部は、必ずしもこれらだけに限られない。図１で示す、座標変換器４、１２、或いは回転数変化率演算器１３、回転数演算器１１等も、上記コントローラの一機能部として構成されてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments show only a part of the application examples of the present invention, and the technical scope of the present invention is limited to the specific configuration of the above-described embodiments. do not have. For example, it has been explained that the current vector control unit 1, the voltage phase control unit 2, and the control mode switching unit 3 are configured as one functional unit possessed by the controller, but the functional unit possessed by the controller is not necessarily limited to these. .. The coordinate converters 4 and 12, the rotation speed change rate calculator 13, the rotation speed calculator 11, and the like shown in FIG. 1 may also be configured as one functional unit of the controller.

１…電流ベクトル制御部
２…電圧位相制御部
３…制御モード切替部（モード切替判定部、モード切替部）
９…モータ 1 ... Current vector control unit 2 ... Voltage phase control unit 3 ... Control mode switching unit (mode switching determination unit, mode switching unit)
9 ... Motor

Claims (7)

モータに対するトルク指令値に応じて電流を制御することにより当該モータを制御する電流制御を実行する電流制御ステップと、
前記モータに対するトルク指令値に応じて電圧位相を制御することにより当該モータを制御する電圧位相制御を実行する電圧位相制御ステップと、
前記モータの制御モードを前記電圧位相制御から前記電流制御に切り替えるか否かを判定するモード切替判定ステップと、
前記モード切替判定ステップでの判定結果に応じて前記制御モードを切り替えるモード切替ステップと、を含み、
前記モード切替判定ステップは、
前記モータの減速度が所定値以上か否かを判定するステップと、
前記減速度が前記所定値以上であると判定した場合に、ｑ軸電流を用いて前記制御モードの切り替え判定を実施するステップと、
前記減速度が前記所定値未満であると判定した場合に、ｄ軸電流を用いて前記制御モードの切り替え判定を実施するステップと、
を有する、
モータの制御方法。 A current control step that executes current control to control the motor by controlling the current according to the torque command value for the motor, and
A voltage phase control step for executing voltage phase control for controlling the motor by controlling the voltage phase according to the torque command value for the motor, and
A mode switching determination step for determining whether or not to switch the control mode of the motor from the voltage phase control to the current control, and
The mode switching step of switching the control mode according to the determination result in the mode switching determination step is included.
The mode switching determination step is
A step of determining whether or not the deceleration of the motor is equal to or higher than a predetermined value,
A step of performing the control mode switching determination using the q-axis current when it is determined that the deceleration is equal to or greater than the predetermined value .
When it is determined that the deceleration is less than the predetermined value , the step of performing the control mode switching determination using the d-axis current and the step.
Have,
Motor control method. 請求項１に記載のモータの制御方法において、
前記モード切替判定ステップは、前記モータが出力するトルクが高トルク領域内にあるか否かを判定する高トルク領域判定ステップをさらに含み、
前記減速度が前記所定値以上であって、且つ、前記モータが出力するトルクが前記高トルク領域内にある場合は、前記ｑ軸電流を用いて前記制御モードの切り替え判定を実施し、
前記減速度が前記所定値未満の場合、または、前記モータが出力するトルクが前記高トルク領域内にない場合は、前記ｄ軸電流を用いて前記制御モードの切り替え判定を実施する、
モータの制御方法。 In the motor control method according to claim 1,
The mode switching determination step further includes a high torque region determination step for determining whether or not the torque output by the motor is within the high torque region.
When the deceleration is equal to or greater than the predetermined value and the torque output by the motor is within the high torque region, the q-axis current is used to perform the control mode switching determination .
When the deceleration is less than the predetermined value , or when the torque output by the motor is not within the high torque region, the control mode switching determination is performed using the d-axis current.
Motor control method. 請求項２に記載のモータの制御方法において、
前記高トルク領域判定ステップでは、
前記トルク指令値、トルク検出値、およびトルク推定値のいずれかに基づいて、前記モータが出力するトルクが前記高トルク領域内にあるか否かを判定する、
モータの制御方法。 In the motor control method according to claim 2,
In the high torque region determination step,
It is determined whether or not the torque output by the motor is within the high torque region based on any of the torque command value, the torque detection value, and the torque estimation value.
Motor control method. 請求項２に記載のモータの制御方法において、
前記高トルク領域判定ステップでは、
前記電圧位相制御で用いられる電圧位相指令値、電圧位相検出値、および電圧位相推定値のいずれかに基づいて、前記モータが出力するトルクが前記高トルク領域内にあるか否かを判定する、
モータの制御方法。 In the motor control method according to claim 2,
In the high torque region determination step,
Based on any of the voltage phase command value, the voltage phase detection value, and the voltage phase estimation value used in the voltage phase control, it is determined whether or not the torque output by the motor is within the high torque region.
Motor control method. 請求項２に記載のモータの制御方法において、
前記高トルク領域判定ステップでは、
ｑ軸電流指令値、ｑ軸電流検出値、およびｑ軸電流推定値のいずれかに基づいて、前記モータが出力するトルクが前記高トルク領域内にあるか否かを判定する、
モータの制御方法。 In the motor control method according to claim 2,
In the high torque region determination step,
It is determined whether or not the torque output by the motor is within the high torque region based on any of the q-axis current command value, the q-axis current detection value, and the q-axis current estimated value.
Motor control method. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のモータ制御方法において、
前記ｄ軸電流に対して、高周波成分を除去するローパスフィルタを用いたフィルタ処理を実行する、
モータの制御方法。 The motor control method according to any one of claims 1 to 5.
A filter process using a low-pass filter that removes high-frequency components is executed for the d-axis current.
Motor control method. モータに対するトルク指令値に応じて電流を制御することにより当該モータを制御する電流制御を実行する電流制御部と、
前記モータに対するトルク指令値に応じて電圧位相を制御することにより前記モータを制御する電圧位相制御を実行する電圧位相制御部と、
前記モータの制御モードを前記電圧位相制御から前記電流制御に切り替えるか否かを判定するモード切替判定部と、
前記モード切替判定部の判定結果に応じて前記制御モードを切り替えるモード切替部と、を有し、
前記モード切替判定部は、
前記モータの減速度が所定値以上か否かを判定し、
前記減速度が前記所定値以上であると判定した場合は、ｑ軸電流を用いて前記制御モードの切り替え判定を実施し、
前記減速度が前記所定値未満であると判定した場合は、ｄ軸電流を用いて前記制御モードの切り替え判定を実施する、
モータの制御装置。 A current control unit that executes current control to control the motor by controlling the current according to the torque command value for the motor.
A voltage phase control unit that executes voltage phase control that controls the motor by controlling the voltage phase according to the torque command value for the motor.
A mode switching determination unit that determines whether or not to switch the control mode of the motor from the voltage phase control to the current control,
It has a mode switching unit that switches the control mode according to the determination result of the mode switching determination unit.
The mode switching determination unit is
It is determined whether or not the deceleration of the motor is equal to or higher than a predetermined value, and the deceleration is determined.
When it is determined that the deceleration is equal to or greater than the predetermined value , the q-axis current is used to perform the control mode switching determination .
When it is determined that the deceleration is less than the predetermined value, the control mode switching determination is performed using the d-axis current.
Motor control device.
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