JPH07107772A - Drive control circuit of permanent magnet-type synchronous motor - Google Patents
Drive control circuit of permanent magnet-type synchronous motorInfo
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- JPH07107772A JPH07107772A JP5254152A JP25415293A JPH07107772A JP H07107772 A JPH07107772 A JP H07107772A JP 5254152 A JP5254152 A JP 5254152A JP 25415293 A JP25415293 A JP 25415293A JP H07107772 A JPH07107772 A JP H07107772A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、電気自動車に搭載さ
れる永久磁石型同期モータの駆動を制御する制御装置に
関するものであり、特に、弱め界磁制御を行って永久磁
石型同期モータの駆動制御を行う制御装置に関するもの
である。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for controlling the drive of a permanent magnet type synchronous motor mounted on an electric vehicle, and more particularly to a drive control of a permanent magnet type synchronous motor by performing field weakening control. The present invention relates to a control device to perform.
【0002】[0002]
【従来の技術】永久磁石型同期モータ(以下、「PMモ
ータ」又は単に「モータ」と呼ぶ)は、その運転により
逆起電圧ωE0 (E0 :界磁として使用される永久磁石
の起磁力(主磁束)、ω:モータの軸角速度)を発生さ
せる。従って、PMモータの1相当たり等価回路は、図
9(a)に示されるように表すことができる。この図に
おいて、RはPMモータの一相当たり一次抵抗、LはP
Mモータの一相当たりインダクタンス、IはPMモータ
の一次電流(相電流)、Vはモータに印加される端子電
圧である。PMモータをバッテリ及びインバータを用い
て駆動する場合には、バッテリ電圧にインバータの電圧
変換比を乗じた値が電圧Vとなる。2. Description of the Related Art A permanent magnet type synchronous motor (hereinafter referred to as "PM motor" or simply "motor") has a back electromotive force ωE 0 (E 0 : magnetomotive force of a permanent magnet used as a field magnet) due to its operation. (Main magnetic flux), ω: motor shaft angular velocity). Therefore, the equivalent circuit per phase of the PM motor can be expressed as shown in FIG. In this figure, R is the primary resistance per phase of the PM motor, L is P
The inductance per phase of the M motor, I is the primary current (phase current) of the PM motor, and V is the terminal voltage applied to the motor. When the PM motor is driven by using the battery and the inverter, the voltage V is a value obtained by multiplying the battery voltage by the voltage conversion ratio of the inverter.
【0003】さらに、このモータの端子電圧Vをベクト
ル分解し、d軸電圧Vd 及びq軸電圧Vq を用いて表現
すると、次の式(1)及び(2)に示されるようにな
り、また、一次抵抗Rが十分小さいと考えて式(1)に
基づきベクトル図を描くと、図9(b)に示されるよう
になる。ただし、Ld はd軸インダクタンス、Lq はq
軸インダクタンス、Id はd軸電流(界磁電流)、Iq
はq軸電流(トルク電流)である。Further, when the terminal voltage V of this motor is vector-decomposed and expressed using the d-axis voltage V d and the q-axis voltage V q , the following equations (1) and (2) are obtained: Further, when the vector diagram is drawn based on the equation (1), assuming that the primary resistance R is sufficiently small, it becomes as shown in FIG. 9 (b). Where L d is the d-axis inductance and L q is q
Axial inductance, I d is d-axis current (field current), I q
Is the q-axis current (torque current).
【0004】[0004]
【数1】 V=(Vd 2 +Vq 2 )1/2 … (2) これらの式は、モータのベクトル制御が可能であること
を示している。すなわち、界磁電流Id の指令値を一定
値(例えば0)に制御する一方で、モータから出力させ
るべきトルク(以下、「要求トルク」又は「トルク指
令」と呼ぶ)に基づきトルク電流Iq の指令値を変化さ
せる。これらの指令値に基づき、例えばモータに前置さ
れたインバータを制御すれば、次の式(3)により示さ
れる出力トルクTを得ることができる。[Equation 1] V = (V d 2 + V q 2 ) 1/2 (2) These equations show that vector control of the motor is possible. That is, the command value of the field current Id is controlled to a constant value (for example, 0), while the command of the torque current Iq is generated based on the torque to be output from the motor (hereinafter, referred to as “request torque” or “torque command”). Change the value. Based on these command values, for example, by controlling the inverter in front of the motor, it is possible to obtain the output torque T represented by the following equation (3).
【0005】 T=E0 Iq +(Ld −Lq )Id Iq … (3) この式の第1項は、界磁たる永久磁石によって生じるト
ルク成分、すなわちマグネットトルクを示しており、第
2項は、PMモータの突極性によって生じるリラクタン
ストルクを示している。従って、PMモータが非突極機
である場合にはLd =Lq となり第1項のみとなり、突
極機である場合にはLd ≠Lq となり第2項が生じる。T = E 0 I q + (L d −L q ) I d I q (3) The first term of this equation represents a torque component generated by a permanent magnet that is a field, that is, a magnet torque. , The second term represents the reluctance torque generated by the saliency of the PM motor. Therefore, when the PM motor is a non-salient pole machine, L d = L q and only the first term is satisfied . When the PM motor is a salient pole machine, L d ≠ L q and the second term is generated.
【0006】また、モータの端子電圧Vは、 V=ωE0 +jωLq Iq +jωLd Id … (4) となる。この式から、PMモータの回転数N、ひいては
モータの軸角速度ωが高くなると逆起電圧ωE0 がこれ
に比例して増加することになる。従って、逆起電圧ωE
0 の増加をそのまま許容すると、逆起電圧ωE0 の増加
によりモータの端子電圧Vが上昇し、モータの端子電圧
Vが許容電源電圧(バッテリ電圧)VB を越えてしまう
ことになる。モータの端子電圧Vが許容電源電圧VB を
越えると、その差に相当する電圧がモータと電源の間に
設けられたインバータや電源に印加され、これらに損傷
を与えてしまう。以下、電圧Vが許容電源電圧VB に至
る回転数をベース回転数と呼び、ベース回転数以上の回
転数領域を高回転域と呼ぶ。このような不具合に対処す
る方法としては、いわゆる弱め界磁制御がある。すなわ
ち、界磁電流Id を供給し、永久磁石の界磁起磁力を減
殺する界磁起磁力を発生させる制御を行うことにより、
高回転域における端子電圧Vを許容電源電圧VB 以下に
抑制することができる。このような性質を有する界磁電
流Id を、弱め界磁電流と呼ぶ。弱め界磁電流Id は、
弱め界磁制御のId マップ(図10)からも分かるよう
に、モータの回転数NとトルクTとから、予め決められ
ており、実際に制御を行う際には、トルク指令及び回転
数Nによりこのマップを参照して、弱め界磁電流Id を
制御する。Further, the terminal voltage V of the motor is V = ωE 0 + jωL q I q + jωL d I d (4) From this equation, when the rotational speed N of the PM motor and, consequently, the axial angular velocity ω of the motor increases, the counter electromotive voltage ωE 0 increases in proportion to this. Therefore, the back electromotive force ωE
If the increase of 0 is allowed as it is, the terminal voltage V of the motor rises due to the increase of the counter electromotive voltage ωE 0 , and the terminal voltage V of the motor exceeds the allowable power supply voltage (battery voltage) V B. When the terminal voltage V of the motor exceeds the allowable power supply voltage V B , a voltage corresponding to the difference is applied to the inverter and the power supply provided between the motor and the power supply, and they are damaged. Hereinafter, the rotation speed at which the voltage V reaches the allowable power supply voltage V B is called the base rotation speed, and the rotation speed region equal to or higher than the base rotation speed is called the high rotation speed region. There is so-called field weakening control as a method of coping with such a defect. That is, by supplying the field current I d and performing control to generate a field magnetomotive force that reduces the field magnetomotive force of the permanent magnet,
The terminal voltage V in the high rotation range can be suppressed to the allowable power supply voltage V B or less. The field current I d having such a property is called a weak field current. The field weakening current I d is
As can be seen from the I d map (FIG. 10) of the field weakening control, it is determined in advance from the rotation speed N and the torque T of the motor, and in actual control, the torque command and the rotation speed N The field weakening current I d is controlled with reference to the map.
【0007】なお、弱め界磁制御については、平成3年
電気学会産業応用部門全国大会「No.74,PMモー
タの弱め磁束制御を用いた速度制御システム」に開示さ
れている。The field-weakening control is disclosed in the 1991 National Conference of Industrial Applications of the Institute of Electrical Engineers of Japan, "No. 74, Speed Control System Using Weak-Flux Control of PM Motor".
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上述の許容電源電圧V
B は、もっぱらバッテリの電圧により定まる電圧であ
る。従って、バッテリの充電状態(SOC:State of C
harge )や負荷状態によって大きく変化する。従って、
PMモータの弱め界磁制御を行う場合、弱め界磁電流I
d が過多又は過少となり、効率が低下しあるいは要求ト
ルク(トルク指令)が正確に実現されないという問題が
生じる。The allowable power supply voltage V described above is used.
B is a voltage determined solely by the battery voltage. Therefore, the state of charge of the battery (SOC: State of C
harge) and load conditions. Therefore,
When the field weakening control of the PM motor is performed, the field weakening current I
There is a problem that d is too large or too small, the efficiency is lowered, or the required torque (torque command) is not accurately realized.
【0009】例えば、許容電源電圧VB が要求トルクか
ら見て高い場合には、必要以上に弱め界磁電流Id を流
すことになる。図9(b)に示されるベクトル図及び式
(4)から明らかなように、弱め界磁電流Id を流すこ
とにより端子電圧Vは低くなるが、トルク発生に寄与し
ない電流(Id )が生じることになるため、効率の低下
が発生する。For example, when the allowable power supply voltage V B is high in view of the required torque, the field weakening current I d is flowed more than necessary. As is clear from the vector diagram shown in FIG. 9B and the equation (4), the terminal voltage V is lowered by flowing the field weakening current I d , but a current (I d ) that does not contribute to torque generation is generated. As a result, a decrease in efficiency occurs.
【0010】逆に、許容電源電圧VB が要求トルクから
見て低い場合には、端子電圧Vを許容電源電圧VB 以下
に抑えるのに十分な弱め界磁電流Id を流すことができ
ず、また、必要なトルクを得るためのトルク電流Iq を
流せなくなる。On the contrary, when the allowable power supply voltage V B is low in view of the required torque, the field weakening current I d sufficient to keep the terminal voltage V below the allowable power supply voltage V B cannot be passed. Also, the torque current I q for obtaining the required torque cannot be passed.
【0011】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、弱め界磁制御に当
たって付加的な情報を使用することにより、許容電源電
圧VB の変化に応じて弱め界磁電流Id を制御すること
ができるPMモータの駆動制御装置を提供することを目
的とするものである。また、発進加速性能を確保しつ
つ、SOCの劣化に伴う許容電源電圧VB の低下に起因
した効率の低下を防止することを目的とする。The present invention has been made to solve the above problems, and by using additional information in the field weakening control, the field weakening depending on the change of the allowable power supply voltage V B. An object of the present invention is to provide a PM motor drive control device capable of controlling the magnetic current I d . Another object of the present invention is to prevent the efficiency from decreasing due to the decrease in the allowable power supply voltage V B due to the deterioration of the SOC while ensuring the starting acceleration performance.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】この発明に係る永久磁石
型同期モータの駆動制御装置は、バッテリの電圧を逐次
検出する手段と、検出されたバッテリの電圧に基づきモ
ータに印加できる最大電圧値を算出する手段と、少なく
とも算出された最大電圧値及びモータに要求される要求
トルクに基づき、弱め界磁電流の値を算出する手段と、
算出された弱め界磁電流の値に基づきモータを駆動制御
する手段と、を有することを特徴とする。A drive control device for a permanent magnet type synchronous motor according to the present invention has a means for sequentially detecting a voltage of a battery and a maximum voltage value that can be applied to the motor based on the detected voltage of the battery. A means for calculating, and a means for calculating the value of the field weakening current based on at least the calculated maximum voltage value and the required torque required for the motor,
Means for driving and controlling the motor based on the calculated value of the field weakening current.
【0013】また、インバータ装置を用いたPWM制御
によってモータの端子電圧を制御する際、最大電圧値の
算出を、検出されたバッテリの電圧及びインバータ装置
のPWM制御の変調率に基づき実行することを特徴とす
る。Further, when the terminal voltage of the motor is controlled by PWM control using the inverter device, the maximum voltage value is calculated based on the detected battery voltage and the modulation factor of the PWM control of the inverter device. Characterize.
【0014】さらに、バッテリの残存容量(SOCに相
当)を検出する手段と、検出される残存容量が所定値以
下となった場合に弱め界磁電流を制限する手段と、を有
することを特徴とする。Further, it is characterized by further comprising means for detecting the remaining capacity of the battery (corresponding to SOC) and means for limiting the field weakening current when the detected remaining capacity becomes less than a predetermined value. To do.
【0015】そして、上記弱め界磁電流の制限を指令に
応じて実行/停止することを特徴とする。The limiting of the field weakening current is executed / stopped according to a command.
【0016】[0016]
【作用】本発明においては、バッテリの電圧が逐次検出
され、検出されたバッテリの電圧に基づき、モータに印
加できる最大電圧値が算出される。算出された最大電圧
値は、要求トルク(トルク指令)と共に、弱め界磁電流
の値算出に用いられる。モータは、算出された弱め界磁
電流の値に基づき駆動制御される。従って、バッテリの
SOCやモータ負荷によりバッテリ電圧、従って許容電
源電圧が変動した場合にも、この変動に対応して、最適
な弱め界磁電流を算出し、最適な弱め界磁制御を行うこ
とが可能になる。これは、効率の確保及び要求トルクの
好適な実現につながる。In the present invention, the voltage of the battery is sequentially detected, and the maximum voltage value that can be applied to the motor is calculated based on the detected voltage of the battery. The calculated maximum voltage value is used for calculating the value of the field weakening current together with the required torque (torque command). The motor is drive-controlled based on the calculated value of the field weakening current. Therefore, even when the battery voltage, and therefore the allowable power supply voltage, fluctuates due to the SOC of the battery or the motor load, it is possible to calculate the optimum field weakening current in response to this fluctuation and perform the optimum field weakening control. Become. This leads to ensuring efficiency and suitable realization of required torque.
【0017】また、検出されたバッテリの電圧及びイン
バータ装置のPWM制御の変調率に基づき最大電圧値の
算出を実行することにより、インバータ装置を用いたP
WM制御(パルス幅変調信号によるインバータ構成素子
のスイッチング制御)によってモータの端子電圧を制御
する際、上記作用を好適に実現できる。Further, by executing the calculation of the maximum voltage value based on the detected voltage of the battery and the modulation rate of the PWM control of the inverter device, P using the inverter device is calculated.
When the terminal voltage of the motor is controlled by the WM control (switching control of the inverter constituent element by the pulse width modulation signal), the above-mentioned action can be preferably realized.
【0018】さらに、上述のように弱め界磁電流をバッ
テリの電圧に応じて算出設定した場合、例えばSOC低
下に起因したバッテリ電圧の低下に伴い弱め界磁電流値
が増大する。すると、弱め界磁電流増大により効率が低
下する。本発明においては、このような事態に対処すべ
く、バッテリの残存容量に応じた弱め界磁電流制限を行
っている。すなわち、バッテリの残存容量を検出し、検
出される残存容量が所定値以下となった場合に弱め界磁
電流を制限するよう構成した場合、残存容量の低下(相
対的残存容量たるSOCの低下)によってバッテリ電圧
の低下が生じていても、弱め界磁電流の増大が生じない
ため効率劣化が防止される。また、この場合にも、低回
転・高トルク域ではトルクが確保されるため、発進加速
性能が確保され、当該モータを電気自動車の駆動機構と
して用いた場合にはドライブフィーリングが好適に確保
される。Further, when the field weakening current is calculated and set according to the voltage of the battery as described above, the field weakening current value increases as the battery voltage decreases due to, for example, a decrease in SOC. Then, the efficiency decreases due to the increase in the field weakening current. In the present invention, in order to cope with such a situation, the field weakening current limitation is performed according to the remaining capacity of the battery. That is, when the remaining capacity of the battery is detected and the field weakening current is limited when the detected remaining capacity becomes equal to or less than a predetermined value, the remaining capacity decreases (the relative remaining capacity SOC decreases). Therefore, even if the battery voltage drops, the field weakening current does not increase, so that the efficiency deterioration is prevented. Also in this case, the torque is secured in the low rotation / high torque range, so that the starting acceleration performance is secured, and the drive feeling is suitably secured when the motor is used as the drive mechanism of the electric vehicle. It
【0019】このような弱め界磁電流の制限は、反面
で、高回転域での出力トルクの不足を招く。従って、上
記弱め界磁電流の制限を、例えば使用者からの指令に応
じて実行/停止するようにすれば、使用者が必要に応じ
て効率重視の運転を行うのか、それとも出力重視の運転
を行うのかを、選択可能になり、使用者の要請により広
く対処可能になる。On the other hand, such limitation of the field weakening current causes a shortage of output torque in a high rotation range. Therefore, if the above-mentioned field weakening current limitation is executed / stopped in accordance with, for example, a command from the user, whether the user should perform efficiency-oriented operation as necessary, or output-oriented operation should be performed. It becomes possible to select whether or not to carry out, and it becomes possible to widely deal with the request of the user.
【0020】[0020]
【実施例】以下、この発明の好適な実施例を図面を用い
て説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT A preferred embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0021】図1には、本発明の第1実施例に係る駆動
制御装置を、電気自動車の駆動系の制御装置として用い
た構成が示されている。すなわち、この図に示される電
気自動車の駆動系は、PMモータ10をバッテリ16の
出力により駆動する構成を有している。バッテリ16の
端子電圧VB は、バッテリ16とモータ10との間に設
けられたインバータ14によって三相交流流電力に変換
され、モータ10に供給される。モータ10には、イン
バータ14から出力される電圧Vが印加される。FIG. 1 shows a configuration in which the drive control device according to the first embodiment of the present invention is used as a control device for a drive system of an electric vehicle. That is, the drive system of the electric vehicle shown in this figure has a configuration in which the PM motor 10 is driven by the output of the battery 16. The terminal voltage V B of the battery 16 is converted into three-phase alternating current power by the inverter 14 provided between the battery 16 and the motor 10 and supplied to the motor 10. The voltage V output from the inverter 14 is applied to the motor 10.
【0022】また、本実施例に係る駆動制御装置は、バ
ッテリ16に並列接続されたバッテリ電圧検出部18、
バッテリ電圧検出部18に接続された第1演算部20、
第1演算部20に接続された第2演算部22及び第2演
算部22とインバータ14との間に設けられたインバー
タコントローラ24を有している。Further, the drive control device according to the present embodiment has a battery voltage detecting section 18 connected in parallel to the battery 16.
A first calculation unit 20 connected to the battery voltage detection unit 18,
It has the 2nd calculating part 22 connected to the 1st calculating part 20, and the inverter controller 24 provided between the 2nd calculating part 22 and the inverter 14.
【0023】図3には、本実施例における第2演算部2
2の動作の流れが示されている。FIG. 3 shows the second operation unit 2 in this embodiment.
2 shows the flow of operation.
【0024】第2演算部22は、PMモータ10に付設
されその回転子の回転位相θ及び回転数Nを検出する位
置検出器12から回転数Nを、図示しない装置からトル
ク指令Tref をそれぞれ入力する(100)。回転数N
がPMモータ10のベース回転数NB より低い場合には
(102)、第2演算部22は、前述の式(3)を制御
式として用い、界磁電流Id を0に設定するとともに、
図示しない回路において車両操縦者のアクセルやブレー
キ操作に応じて算出されたトルク指令Tref に基づき、
トルク電流Iq を算出する(104)。第2演算部22
は、界磁電流指令値Id * としては0を、トルク電流指
令値Iq * としては得られたトルク電流Iq を、それぞ
れ出力する(106)。インバータコントローラ24
は、得られた界磁電流指令値Id * (=0)及びトルク
電流指令値Iq * を用いて、インバータ14を制御する
ためのPWM信号を生成する。その際、位置検出器12
によって検出される回転位相θを用いて、座標変換等の
処理が行われる。The second calculation unit 22 is provided with the PM motor 10 and outputs a rotational speed N from a position detector 12 for detecting a rotational phase θ and a rotational speed N of the rotor of the PM motor 10, and a torque command T ref from a device (not shown). Input (100). Number of revolutions N
Is lower than the base rotation speed N B of the PM motor 10 (102), the second calculation unit 22 uses the above-mentioned formula (3) as a control formula and sets the field current I d to 0, and
Based on the torque command T ref calculated according to the accelerator operation and the brake operation of the vehicle operator in the circuit (not shown),
The torque current I q is calculated (104). Second calculation unit 22
Outputs 0 as the field current command value I d * and the obtained torque current I q as the torque current command value I q * (106). Inverter controller 24
Generates a PWM signal for controlling the inverter 14 using the obtained field current command value I d * (= 0) and the torque current command value I q * . At that time, the position detector 12
Processing such as coordinate conversion is performed using the rotation phase θ detected by.
【0025】回転数NがPMモータ10のベース回転数
NB 以上である場合(102)、第2演算部22は、ト
ルク指令Tref の他、最大モータ印加電圧VMAX を入力
して(108)、弱め界磁電流指令値Id * を算出する
(110)。そのため、バッテリ電圧検出部18は、バ
ッテリ16の端子電圧VB を検出し、第1演算部20に
出力する。第1演算部20は、インバータコントローラ
24におけるPWM変調度を100%とした場合の電圧
Vの最大値、すなわちバッテリ16によりインバータ1
4が出し得る最大モータ印加電圧VMAX X を算出する。
なお、インバータコントローラ24において、搬送波と
して三角波を用い、インバータ14を構成する各スイッ
チング素子に対する指令を示す正弦波信号とこの搬送波
を比較することによりPWM信号を生成する場合、第1
演算部20における演算内容は、 VMAX =(√3/2√2)VB となる。When the rotational speed N is equal to or higher than the base rotational speed N B of the PM motor 10 (102), the second arithmetic unit 22 inputs the maximum motor applied voltage V MAX in addition to the torque command T ref (108). ), And the field weakening current command value I d * is calculated (110). Therefore, the battery voltage detector 18 detects the terminal voltage V B of the battery 16 and outputs it to the first calculator 20. The first calculator 20 uses the maximum value of the voltage V when the PWM modulation degree in the inverter controller 24 is 100%, that is, the battery 16 causes the inverter 1 to operate.
4 calculates the maximum motor applied voltage V MAX X that can be output.
In the inverter controller 24, when a triangular wave is used as a carrier and a PWM signal is generated by comparing this carrier with a sine wave signal indicating a command to each switching element forming the inverter 14, the first
The calculation content in the calculation unit 20 is V MAX = (√3 / 2√2) V B.
【0026】第2演算部22における弱め界磁電流指令
値Id * の算出(110)は、前述の式(1)〜(3)
中のトルクTにトルク指令Tref を、端子電圧Vに最大
モータ印加電圧VMAX を、それぞれ代入し、界磁電流I
d 及びトルク電流Iq を求めるという手順で行われる。
無論、マップをあらかじめ作成しておいて、これを参照
するといった手順でも構わない。得られた界磁電流Id
及びトルク電流Iq は、界磁電流指令値Id * 及びトル
ク電流指令値Iq * としてインバータコントローラ24
に出力する(112)。インバータコントローラ24
は、これらの指令値に応じ、また位相θを用いてPWM
信号を生成する。なお、式(1)におけるωは、回転数
Nから得られる(ω=2πN)。また、モータ10が非
突極機である場合、式(3)の第2項の演算の必要があ
るから、Ld −Lq とTの関係を、マップ化して第2演
算部22に記憶させておくのが好ましい。The calculation (110) of the field weakening current command value I d * in the second calculation unit 22 is performed by the above equations (1) to (3).
The torque command T ref is substituted for the torque T therein, and the maximum motor applied voltage V MAX is substituted for the terminal voltage V.
The procedure is to obtain d and the torque current I q .
Of course, it is also possible to create a map in advance and refer to it. Obtained field current I d
And the torque current I q as the field current command value I d * and the torque current command value I q *.
(112). Inverter controller 24
Is PWM according to these command values and using the phase θ.
Generate a signal. Note that ω in the equation (1) is obtained from the rotation speed N (ω = 2πN). Further, when the motor 10 is a non-salient pole machine, the calculation of the second term of the formula (3) is necessary, and therefore the relationship between L d −L q and T is mapped and stored in the second calculation unit 22. It is preferable to leave it.
【0027】本実施例の特徴は、回転数Nがベース回転
数NB 以上となる高回転域での界磁電流制御、すなわち
弱め界磁制御を、最大モータ印加電圧VMAX を用いて行
っていることにある。すなわち、バッテリ16のSOC
やモータ10の負荷によりバッテリ電圧VB が変動した
場合に、この変動に対応して最適な弱め界磁電流Idを
供給し、最適な弱め界磁制御を行うようにした点にあ
る。The feature of this embodiment is that field current control in a high rotation range where the rotation speed N is equal to or higher than the base rotation speed N B , that is, field weakening control is performed using the maximum motor applied voltage V MAX . It is in. That is, the SOC of the battery 16
When the battery voltage V B fluctuates due to the load of the motor 10 or the motor 10, the optimum field weakening current I d is supplied in response to the fluctuation, and the optimum field weakening control is performed.
【0028】図2に示されるように、弱め界磁電流Id
を大きくしていくと、端子電圧Vが低下するとともに、
効率ηも低下する。すなわち、前述したように、弱め界
磁電流Id の増加によってモータ10の一次電流I=
(Id 2 +Iq 2 )1/2 が増加し、この電流Iの増加に
より銅損が増加して効率ηが低下する。また、図2によ
ると、端子電圧Vが最大モータ印加電圧VMAX 以下で効
率ηが最も良好になるのは、V=VMAX とした場合の弱
め界磁電流Id を指令値Id * とした場合である。従っ
て、バッテリ電圧VB に基づき最大モータ印加電圧V
MAX を算出し、これを用いて界磁電流指令Id * を定め
るようにした場合、必要以上に弱め界磁電流Id を流す
ことによる効率ηの低下や、弱め界磁電流Id の不足に
よる出力不足が生じない。As shown in FIG. 2, the field weakening current I d
As the voltage is increased, the terminal voltage V decreases and
The efficiency η also decreases. That is, as described above, the primary current I = of the motor 10 is increased by the increase in the field weakening current I d.
(I d 2 + I q 2 ) 1/2 increases, and the increase of this current I increases the copper loss and decreases the efficiency η. Further, according to FIG. 2, the efficiency η is best when the terminal voltage V is equal to or lower than the maximum motor applied voltage V MAX because the field weakening current I d when V = V MAX is the command value I d * . That is the case. Therefore, based on the battery voltage V B , the maximum motor applied voltage V
When MAX is calculated and the field current command I d * is determined by using MAX , the efficiency η is decreased by flowing the field weakening current I d more than necessary, and the field weakening current I d is insufficient. Output shortage due to does not occur.
【0029】図4には、本発明の第2実施例に係る装置
の構成が示されている。この実施例では、さらに、バッ
テリ16のSOCを検出するSOCセンサ26が設けら
れている。SOCセンサ26により検出されるバッテリ
16のSOCは、第2演算部22に入力される。第2演
算部22には、さらに、車両操縦者によって操作される
スイッチ(図示せず)等から、モード指令が入力され
る。FIG. 4 shows the configuration of the apparatus according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, an SOC sensor 26 that detects the SOC of the battery 16 is further provided. The SOC of the battery 16 detected by the SOC sensor 26 is input to the second calculation unit 22. A mode command is further input to the second calculation unit 22 from a switch (not shown) operated by the vehicle operator.
【0030】図5には、この実施例における第2演算部
22の動作の流れが示されている。この実施例は、ステ
ップ110実行後にステップ114〜118を実行する
ことを特徴としている。FIG. 5 shows the operation flow of the second arithmetic unit 22 in this embodiment. This embodiment is characterized in that steps 114 to 118 are executed after step 110 is executed.
【0031】すなわち、回転数Nがベース回転数NB 以
上である場合には、Id 及びIq の算出後、モード指令
が出力モードを指令する内容かそれとも効率モードを指
令する内容かが判定される(114)。この判定の結
果、出力モードとされた場合にはステップ112にただ
ちに移行し、効率モードとされた場合にはステップ11
6に移行する。ステップ116においては、SOCセン
サ26により検出されるSOCが所定値SOC0 以下で
あるか否か、すなわちSOCの低下が生じているか否か
が判定される。SOCの低下が生じていないと判定され
た場合にはただちにステップ112に移行し、生じてい
ると判定された場合にはId が所定値Id0に制限され
(118)、その後ステップ112に移る。That is, when the rotation speed N is equal to or higher than the base rotation speed N B, it is determined whether the mode command commands the output mode or the efficiency mode after the calculation of I d and I q. (114). As a result of this determination, if the output mode is set, the process immediately proceeds to step 112, and if the efficiency mode is set, step 11 is set.
Go to 6. In step 116, it is determined whether the SOC detected by the SOC sensor 26 is less than or equal to a predetermined value SOC 0, that is, whether or not the SOC has decreased. If it is determined that the SOC has not decreased, the process immediately proceeds to step 112. If it is determined that the SOC has decreased, I d is limited to the predetermined value I d0 (118), and then the process proceeds to step 112. .
【0032】このようにした場合、車両操縦者の好みに
応じ、ある場合には出力を、他の場合には効率を、それ
ぞれ重視した運転が可能になる。すなわち、車両操縦者
は、効率モードを示すモード指令を第2演算部22に与
えることにより、SOCの低下に応じてId 、ひいては
その指令値Id * を所定値Id0に制限できる。すなわ
ち、図2に示されるようにSOCの低下に応じてバッテ
リ電圧VB が低下すると、ステップ108において算出
される最大モータ印加電圧VMAX が増加し、これに応じ
て算出されるId の値も増大する。増大した値のId を
そのまま指令値Id * として出力すると、トルク発生に
寄与しない電流成分(Id )の増加によって効率が低下
する。本実施例においては、SOCの低下に応じて指令
値Id * を所定値Id0に制限できるため、SOCの低下
に伴うバッテリ電圧VB の低下に起因した効率低下を防
止できる。In this case, it is possible to drive with emphasis on output in some cases and efficiency in other cases according to the preference of the vehicle operator. That is, the vehicle operator can limit the I d , and thus the command value I d *, to the predetermined value I d0 according to the decrease in the SOC by giving the second operation unit 22 a mode command indicating the efficiency mode. That is, as shown in FIG. 2, when the battery voltage V B decreases as the SOC decreases, the maximum motor applied voltage V MAX calculated in step 108 increases, and the value of I d calculated accordingly. Also increases. If the increased value of I d is output as the command value I d * as it is, the efficiency decreases due to the increase of the current component (I d ) that does not contribute to the torque generation. In the present embodiment, the command value I d * can be limited to the predetermined value I d0 according to the decrease in SOC, so that it is possible to prevent the efficiency decrease due to the decrease in battery voltage V B due to the decrease in SOC.
【0033】また、車両操縦者は、出力モードを示すモ
ード指令を第2演算部22に与えることにより、SOC
の低下如何にかかわらず、Id0による制限のないモータ
出力を高回転域で得ることができる。すなわち、上述の
界磁電流制限を行うと、図7に示されるように、トルク
Tの出力範囲が低トルク側に狭まり、結果として出力制
限が生じる。そこで、この実施例では、ステップ116
及び118を省略する出力モードを設け、出力トルクT
を確保可能にしている。Further, the vehicle operator gives a mode command indicating the output mode to the second computing section 22, so that the SOC is
Irrespective of the decrease in the output, a motor output without limitation by I d0 can be obtained in the high rotation range. That is, when the above-described field current limitation is performed, the output range of the torque T is narrowed to the low torque side as shown in FIG. 7, resulting in output limitation. Therefore, in this embodiment, step 116
And an output mode in which 118 is omitted are provided, and the output torque T
Is available.
【0034】さらに、界磁電流制限により生じる出力制
限は、例えば特開平5−38003号に記載されるよう
な不具合を発生させない。この公報等においては、図8
に示されるように、SOCの低下に応じてモータの出力
トルクTが制限されている。この図においては、T−N
マップにおける最大出力トルクが等パワーライン(出力
トルクTと回転数Nの積たるモータ出力パワーが一定の
ライン)により定まる高回転域で、SOCの低下に応
じ、当該等パワーラインがより低パワーのラインに切り
替えられる。Further, the output limitation caused by the field current limitation does not cause the trouble described in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 5-38003. In this publication, etc., FIG.
As shown in, the output torque T of the motor is limited according to the decrease in SOC. In this figure, T-N
In the high rotation range where the maximum output torque in the map is determined by the equal power line (the line where the motor output power that is the product of the output torque T and the rotational speed N is constant), the equal power line becomes lower in power as the SOC decreases. Switch to the line.
【0035】このような出力制限では、高回転域であっ
てもトルク指令Tref が低ければ、出力トルクTは制限
を受けないが、その場合も、弱め界磁制御が行われるた
め損失が発生する。また、ベース回転数NB 近傍の中回
転域は、よい効率が得られる領域であるにもかかわら
ず、出力が制限されるため、車両走行上好ましくない。
本実施例においては、SOC低下に伴い実行される界磁
電流制限により生じる出力制限が、図7に示されるよう
に、高回転・低トルク域でも機能するため、SOCの低
下に伴い生じるId の増大に起因した効率低下が抑制さ
れることになる。加えて、発進加速性能が確保され、ド
ライブフィーリングが好適に確保される。また、ベース
回転数NB 近傍の中回転域では出力制限が施されないた
め、この面からも、良好な効率が得られる。With such output limitation, if the torque command T ref is low even in the high rotation range, the output torque T is not limited, but in that case as well, the field-weakening control is performed, which causes a loss. Further, the middle rotation speed region near the base rotation speed N B is not preferable in terms of vehicle running because the output is limited although it is a region where good efficiency is obtained.
In the present embodiment, the output restriction caused by field current limiting is performed with the SOC decreases, as shown in FIG. 7, to function at high rotation and low torque region, occurring with a decrease of SOC I d The decrease in efficiency due to the increase of In addition, the starting acceleration performance is secured, and the drive feeling is suitably secured. In addition, since the output is not limited in the middle rotation range near the base rotation speed N B , good efficiency can be obtained from this aspect as well.
【0036】なお、上記各実施例においては、バッテリ
電圧検出部18がバッテリ16の端子電圧VB を検出し
ているが、SOCや車両負荷等の車両状態によりバッテ
リ電圧VB を推定するようにしてもよい。In each of the above embodiments, the battery voltage detector 18 detects the terminal voltage V B of the battery 16, but the battery voltage V B is estimated according to the vehicle state such as SOC and vehicle load. May be.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
許容電源電圧の変化に応じて弱め界磁電流を制御するよ
うにしたため、SOCの変動やモータ負荷の変動によら
ず、最適な弱め界磁電流を得ることができる。例えば許
容電源電圧が高い場合には必要以上に弱め界磁電流を流
すことなく所定の効率を保つことができ、逆に許容電源
電圧が低下した場合には必要なトルクを得るための電流
を流すことができる。As described above, according to the present invention,
Since the field weakening current is controlled according to the change in the allowable power supply voltage, the optimum field weakening current can be obtained regardless of the fluctuation of the SOC and the fluctuation of the motor load. For example, when the permissible power supply voltage is high, the specified efficiency can be maintained without passing the weakening field current more than necessary, and conversely, when the permissible power supply voltage drops, the current for obtaining the required torque is passed. be able to.
【0038】また、検出されたバッテリの電圧及びイン
バータ装置のPWM制御の変調率に基づき最大電圧値の
算出を実行するようにしたため、インバータ装置を用い
たPWM制御によってモータの端子電圧を制御する際、
上記効果を好適に得ることができる。Moreover, since the maximum voltage value is calculated based on the detected battery voltage and the PWM control modulation factor of the inverter device, when the terminal voltage of the motor is controlled by the PWM control using the inverter device. ,
The above effect can be preferably obtained.
【0039】さらに、弱め界磁電流をバッテリの電圧に
応じて算出設定する際、バッテリの残存容量に応じた弱
め界磁電流制限を行うようにしたため、残存容量の低下
に伴うバッテリ電圧の低下が弱め界磁電流の増大制御に
つながらないため、効率劣化を防止できる。また、この
場合にも、低回転高トルク域ではトルクが確保されるた
め、発進加速性能を確保でき、当該モータを電気自動車
の駆動機構として用いた場合にはドライブフィーリング
を好適に確保できる。Further, when the field weakening current is calculated and set in accordance with the voltage of the battery, the field weakening current is limited in accordance with the remaining capacity of the battery, so that the battery voltage decreases due to the decrease in the remaining capacity. Since it does not lead to the increase control of the field weakening current, efficiency deterioration can be prevented. Also in this case, since the torque is secured in the low rotation and high torque range, the starting acceleration performance can be secured, and the drive feeling can be suitably secured when the motor is used as the drive mechanism of the electric vehicle.
【0040】そして、上記弱め界磁電流の制限を、例え
ば使用者からの指令に応じて実行/停止するようにした
ため、使用者が必要に応じて効率重視の運転を行うの
か、それとも出力重視の運転を行うのかを選択可能にな
り、使用者の要請により広く対処可能になる。Since the field weakening current is limited / executed in accordance with, for example, a command from the user, whether the user performs the operation focusing on efficiency or the output focusing is emphasized. It becomes possible to select whether or not to drive, and it is possible to widely deal with the request of the user.
【図1】本発明の第1実施例に係る永久磁石型同期モー
タの駆動制御装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a drive control device for a permanent magnet type synchronous motor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】弱め界磁電流と端子電圧及び効率の関係を示す
図である。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a field weakening current, a terminal voltage, and efficiency.
【図3】この実施例における第2演算部の動作の流れを
示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a flow of operations of a second arithmetic unit in this embodiment.
【図4】本発明の第2実施例に係る永久磁石型同期モー
タの駆動制御装置の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a drive control device for a permanent magnet type synchronous motor according to a second embodiment of the present invention.
【図5】この実施例における第2演算部の動作の流れを
示すフローチャートである。FIG. 5 is a flowchart showing a flow of operations of a second arithmetic unit in this embodiment.
【図6】この実施例における界磁電流制限を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing field current limitation in this embodiment.
【図7】この実施例における出力制限を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing output limitation in this embodiment.
【図8】従来公知の出力制限を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a conventionally known output limitation.
【図9】(a)は永久磁石型同期モータの1相当り等価
回路を示す回路図であり、(b)は永久磁石型同期モー
タのベクトル図である。FIG. 9A is a circuit diagram showing an equivalent circuit of a permanent magnet type synchronous motor, and FIG. 9B is a vector diagram of the permanent magnet type synchronous motor.
【図10】弱め界磁制御を行った場合のモータ回転数と
トルクの関係を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a relationship between motor rotation speed and torque when field weakening control is performed.
10 モータ 12 位置検出器 14 インバータ 16 バッテリ 18 バッテリ電圧検出部 20 第1演算部 22 第2演算部 24 インバータコントローラ 10 Motor 12 Position Detector 14 Inverter 16 Battery 18 Battery Voltage Detection Unit 20 First Calculation Unit 22 Second Calculation Unit 24 Inverter Controller
Claims (4)
型同期モータに対し、所定条件が成立した場合に弱め界
磁電流を与えることにより、弱め界磁制御を行う永久磁
石型同期モータの駆動制御装置において、 バッテリの電圧を逐次検出する手段と、 検出されたバッテリの電圧に基づきモータに印加できる
最大電圧値を算出する手段と、 少なくとも算出された最大電圧値及びモータに要求され
る要求トルクに基づき、弱め界磁電流の値を算出する手
段と、 算出された弱め界磁電流の値に基づきモータを駆動制御
する手段と、 を有することを特徴とする永久磁石型同期モータの駆動
制御装置。1. A drive control device for a permanent magnet type synchronous motor for performing field weakening control by applying a field weakening current to a permanent magnet type synchronous motor supplied with power from a battery when a predetermined condition is satisfied, Means for sequentially detecting the battery voltage, means for calculating the maximum voltage value that can be applied to the motor based on the detected battery voltage, and weakening based on at least the calculated maximum voltage value and the required torque required for the motor. A drive control device for a permanent magnet type synchronous motor, comprising: a means for calculating a value of a field current; and a means for driving and controlling a motor based on the calculated value of the field weakening current.
ってモータの端子電圧を制御する際、上記最大電圧値の
算出を、検出されたバッテリの電圧及びインバータ装置
のPWM制御の変調率に基づき実行することを特徴とす
る請求項1に記載の永久磁石型同期モータの駆動制御装
置。2. When controlling the terminal voltage of the motor by PWM control using an inverter device, the calculation of the maximum voltage value is executed based on the detected battery voltage and the modulation factor of the PWM control of the inverter device. The drive control device for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 1.
磁電流を制限する手段と、 を有することを特徴とする請求項1に記載の永久磁石型
同期モータの駆動制御装置。3. The battery according to claim 1, further comprising means for detecting the remaining capacity of the battery, and means for limiting the field weakening current when the detected remaining capacity is equal to or less than a predetermined value. A drive control device for the permanent magnet type synchronous motor described.
実行/停止することを特徴とする請求項3に記載の永久
磁石型同期モータの駆動制御装置。4. The drive control device for a permanent magnet type synchronous motor according to claim 3, wherein the restriction of the field weakening current is executed / stopped according to a command.
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