JP7323329B2 - モータ制御装置、電動パワーステアリングシステム、電動ブレーキシステム、電動車両システム - Google Patents
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Description
本発明による電動パワーステアリングシステムは、上記のモータ制御装置と、前記モータ制御装置から出力される前記ゲート信号に基づいて動作し、直流電力から交流電力への電力変換を行う電力変換器と、前記交流電力を用いて駆動する交流モータと、を備え、前記交流モータを用いて車両のステアリングを制御する。
本発明による電動ブレーキシステムは、上記のモータ制御装置と、前記モータ制御装置から出力される前記ゲート信号に基づいて動作し、直流電力から交流電力への電力変換を行う電力変換器と、前記交流電力を用いて駆動する交流モータと、を備え、前記交流モータを用いて車両のブレーキを制御する。
本発明による電動車両システムは、上記のモータ制御装置と、前記モータ制御装置から出力される前記ゲート信号に基づいて動作し、直流電力から交流電力への電力変換を行う電力変換器と、前記交流電力を用いて駆動する交流モータと、を備え、前記交流モータの駆動力を用いて走行する。
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モータ駆動システムの全体構成図である。図1において、モータ駆動システム100は、モータ制御装置1、永久磁石同期モータ(以下、単に「モータ」と称する)2、インバータ3、回転位置検出器41、高圧バッテリ5を備える。
図4は、モータ2の構造例を示す図である。図4に示すように、モータ2は、例えばステータ、ステータティース、ロータ、磁石を含んで構成される。本例では、ロータ内に磁石が埋め込まれている埋込磁石型モータ(IPM)の例を示しているが、ロータ表面に磁石が取り付けられている表面磁石型モータ(SPM)や、他の方式の同期モータであってもよい。こうしたモータ構造系に固有の電磁力に起因して発生する振動や騒音は、ステータのスロット数や磁石の極数に応じて定まる。
図5は、モータ2におけるステータの変形について説明する図である。図5に示すように、モータ2のステータは、ロータの回転に応じて周方向と径方向にそれぞれ生じる前述のモータ構造系に固有の電磁力によって変形する。このステータの変形は、円環0次、2次、4次等の固有モードを有しており、各固有モードに対応する固有周波数が存在する。この円環次数ごとの固有周波数は、モータ2の構造系によって定まる事前予測可能な周波数特性であり、例えばインパルスハンマ等でモータ2を叩いた時の固有値として得られる。なお、2次以上の円環次数では、次数が小さいほどステータが変形しやすい(振れやすい)ため、モータ2において発生する振動が大きくなるという特徴を有する。
θdqX = θe・X/4+θX ・・・(1)
(但し、X=24、48、72、96)
本実施形態では、第1の実施形態とは別の手法により、電流指令の補正を行う例について説明する。
次に、本発明の第3の実施の形態について説明する。本実施形態では、電動ブレーキシステムへの適用例を説明する。
次に、本発明の第4の実施の形態について説明する。本実施形態では、電動パワーステアリングシステムへの適用例を説明する。
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。本実施形態では、電動車両システムへの適用例を説明する。
Claims (10)
- 直流電力から交流電力への電力変換を行う電力変換器と接続され、前記交流電力を用いて駆動する交流モータの駆動を制御するモータ制御装置であって、
電流指令を生成する電流指令生成部と、
前記電流指令に基づいて電圧指令を生成する電流制御部と、
前記電圧指令に基づいて前記電力変換器の動作を制御するためのゲート信号を生成するゲート信号生成部と、
前記電流指令に脈動を重畳して前記電流指令を補正する電流指令補正部と、を備え、
前記電流指令補正部は、
前記交流モータの回転数に基づいて前記脈動の振幅および位相をそれぞれ変化させ、前記交流モータにおける円環0次モードの振動を少なくとも低減するように、前記脈動を調整し、
前記回転数に応じてそれぞれ変化する前記交流モータの周方向電磁力および径方向電磁力に基づいて、
前記回転数が所定値未満のときには、前記周方向電磁力を優先して抑制するように前記脈動を調整し、
前記回転数が前記所定値以上のときには、前記径方向電磁力を優先して抑制するように前記脈動を調整するモータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置において、
前記電流指令補正部は、
前記回転数に基づいて前記脈動の振幅を演算する重畳電流振幅演算部と、
前記回転数に基づいて前記脈動の位相を演算する重畳電流位相演算部と、
前記重畳電流振幅演算部により演算された前記脈動の振幅と、前記重畳電流位相演算部により演算された前記脈動の位相とに基づいて、前記脈動に対応する重畳電流指令を生成する重畳電流指令生成部と、
前記電流指令から前記重畳電流指令を減算することで前記電流指令に前記脈動を重畳する減算部と、を有するモータ制御装置。 - 請求項2に記載のモータ制御装置において、
前記重畳電流振幅演算部および前記重畳電流位相演算部は、前記交流モータの電気角周波数を基本波とする複数の次数に対して前記脈動の振幅および位相をそれぞれ演算し、
前記重畳電流指令生成部は、前記振幅および前記位相に基づく各脈動成分を足し合わせて前記重畳電流指令を生成するモータ制御装置。 - 請求項3に記載のモータ制御装置において、
前記次数は、6の倍数であるモータ制御装置。 - 請求項2に記載のモータ制御装置において、
前記重畳電流振幅演算部および前記重畳電流位相演算部は、前記交流モータに対するトルク指令の変化に応じて、前記脈動の振幅および位相をそれぞれ変化させるモータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置において、
前記電流指令生成部は、前記周方向電磁力を抑制するように前記脈動が重畳された第1の電流指令を生成する第1の電流指令生成部と、前記径方向電磁力を抑制するように前記脈動が重畳された第2の電流指令を生成する第2の電流指令生成部と、を有し、
前記電流指令補正部は、
前記回転数が前記所定値未満のときには、前記第1の電流指令を補正後の電流指令として前記電流制御部に出力し、
前記回転数が前記所定値以上のときには、前記第2の電流指令を補正後の電流指令として前記電流制御部に出力するモータ制御装置。 - 請求項1に記載のモータ制御装置において、
前記電流指令補正部は、前記回転数の時間当たりの変化率が所定値以上のときには、前記電流指令への前記脈動の重畳を停止するモータ制御装置。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置から出力される前記ゲート信号に基づいて動作し、直流電力から交流電力への電力変換を行う電力変換器と、
前記交流電力を用いて駆動する交流モータと、を備え、
前記交流モータを用いて車両のステアリングを制御する電動パワーステアリングシステム。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置から出力される前記ゲート信号に基づいて動作し、直流電力から交流電力への電力変換を行う電力変換器と、
前記交流電力を用いて駆動する交流モータと、を備え、
前記交流モータを用いて車両のブレーキを制御する電動ブレーキシステム。 - 請求項1から請求項7のいずれか一項に記載のモータ制御装置と、
前記モータ制御装置から出力される前記ゲート信号に基づいて動作し、直流電力から交流電力への電力変換を行う電力変換器と、
前記交流電力を用いて駆動する交流モータと、を備え、
前記交流モータの駆動力を用いて走行する電動車両システム。
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