JPH07212915A - 電気自動車駆動用電動機の制御方法 - Google Patents
電気自動車駆動用電動機の制御方法Info
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- JPH07212915A JPH07212915A JP6019985A JP1998594A JPH07212915A JP H07212915 A JPH07212915 A JP H07212915A JP 6019985 A JP6019985 A JP 6019985A JP 1998594 A JP1998594 A JP 1998594A JP H07212915 A JPH07212915 A JP H07212915A
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- Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 温度変化に関わらず電動機の発生トルクをほ
ぼ一定とし、車両性能の変動や運転感覚の違和感をなく
す。全速度範囲にわたり安定したトルク補正を可能にす
る。 【構成】 電動機の回転子を構成する永久磁石の現在温
度における磁束量を推定し、この推定値と基準温度にお
ける磁束量との変化率を誘起電圧補正部４５または温度
補正部４６により求めてトルク補正量ΔＫを演算する。
トルク補正量ΔＫを補正量加算部４８、トルク−電流変
換部４３を介してトルク電流成分の指令値Ｉq *に反映さ
せることによりＩq *を補正し、インバータ制御部４４に
与える。永久磁石の磁束量の変化率は、中高速回転時に
誘起電圧補正部４５により誘起電圧を直接演算して求め
るか、停止時または低速回転時に温度補正部４６により
演算して求める。
ぼ一定とし、車両性能の変動や運転感覚の違和感をなく
す。全速度範囲にわたり安定したトルク補正を可能にす
る。 【構成】 電動機の回転子を構成する永久磁石の現在温
度における磁束量を推定し、この推定値と基準温度にお
ける磁束量との変化率を誘起電圧補正部４５または温度
補正部４６により求めてトルク補正量ΔＫを演算する。
トルク補正量ΔＫを補正量加算部４８、トルク−電流変
換部４３を介してトルク電流成分の指令値Ｉq *に反映さ
せることによりＩq *を補正し、インバータ制御部４４に
与える。永久磁石の磁束量の変化率は、中高速回転時に
誘起電圧補正部４５により誘起電圧を直接演算して求め
るか、停止時または低速回転時に温度補正部４６により
演算して求める。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電池を電源とし、イン
バータを介して電気自動車駆動用電動機としての永久磁
石形同期電動機を駆動する電気自動車の電気システムに
おける、前記電動機の制御方法に関する。
バータを介して電気自動車駆動用電動機としての永久磁
石形同期電動機を駆動する電気自動車の電気システムに
おける、前記電動機の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図４は、電池を電源とし、インバータを
介して交流電動機により車輪を駆動する電気自動車の公
知のパワートレインである。図において、１は電池であ
り、単位電池１０を必要個数直列接続して構成されてい
る。４はインバータであり、車輪駆動用交流電動機５を
駆動する。３は保護ヒューズであり、必要に応じて用い
られる。２は主スイッチであり、電池１とインバータ４
とを電気的に接続し、または切離すためのものである。
電動機５の軸は減速機６を介して差動装置７に連結さ
れ、車輪８１，８２を駆動する。交流電動機５としては
価格、性能、保守性で優れている誘導電動機が多く用い
られている。
介して交流電動機により車輪を駆動する電気自動車の公
知のパワートレインである。図において、１は電池であ
り、単位電池１０を必要個数直列接続して構成されてい
る。４はインバータであり、車輪駆動用交流電動機５を
駆動する。３は保護ヒューズであり、必要に応じて用い
られる。２は主スイッチであり、電池１とインバータ４
とを電気的に接続し、または切離すためのものである。
電動機５の軸は減速機６を介して差動装置７に連結さ
れ、車輪８１，８２を駆動する。交流電動機５としては
価格、性能、保守性で優れている誘導電動機が多く用い
られている。
【０００３】さて、電気自動車はエンジン自動車のそれ
とほぼ同じ性能が要求される。車輪駆動用交流電動機の
トルク−回転数特性の一例を図５に示す。図５は、回転
数０〜Ｎ1まではトルク一定であり、Ｎ1より高速では定
出力となる特性である。この図において、はアクセル
ペダル踏込量が最大、は最小、はその中間の場合の
特性である。電気自動車の重要な評価項目の一つにシス
テム効率がある。これはエンジン自動車の燃費に相当す
るものである。このシステム効率の大小は電気自動車の
一充電走行距離に大きく影響する。電気自動車の場合で
もエンジン自動車と同様に、ほぼ定速走行では電動機出
力は小さく加速時の最大出力の数分の１となる。しかも
このような運転時間が多い。
とほぼ同じ性能が要求される。車輪駆動用交流電動機の
トルク−回転数特性の一例を図５に示す。図５は、回転
数０〜Ｎ1まではトルク一定であり、Ｎ1より高速では定
出力となる特性である。この図において、はアクセル
ペダル踏込量が最大、は最小、はその中間の場合の
特性である。電気自動車の重要な評価項目の一つにシス
テム効率がある。これはエンジン自動車の燃費に相当す
るものである。このシステム効率の大小は電気自動車の
一充電走行距離に大きく影響する。電気自動車の場合で
もエンジン自動車と同様に、ほぼ定速走行では電動機出
力は小さく加速時の最大出力の数分の１となる。しかも
このような運転時間が多い。
【０００４】従って、電気自動車のシステム効率を高め
ることは、低出力範囲での効率をいかに高めるかに帰結
する。ここで、システム効率を左右する主回路機器とし
ては、電動機とインバータとがある。車輪駆動用交流電
動機に誘導電動機を使用するかぎり、電動機の励磁電流
は電動機電流から供給される。誘導電動機の場合、この
励磁電流が比較的大きく（例えば力率が０．７の場合、
電動機電流の１／√２にも達する）、電動機電流そのも
のの値が大きくなってしまう。また、インバータの発生
損失はインバータ出力電流値（電動機の電流値と同じ）
に概略比例する。従って、誘導電動機方式ではシステム
効率の向上には限界がある。このような点に鑑み、電気
自動車の車輪駆動用交流電動機として、永久磁石により
界磁極を構成した同期電動機を適用したシステムが提案
されている。
ることは、低出力範囲での効率をいかに高めるかに帰結
する。ここで、システム効率を左右する主回路機器とし
ては、電動機とインバータとがある。車輪駆動用交流電
動機に誘導電動機を使用するかぎり、電動機の励磁電流
は電動機電流から供給される。誘導電動機の場合、この
励磁電流が比較的大きく（例えば力率が０．７の場合、
電動機電流の１／√２にも達する）、電動機電流そのも
のの値が大きくなってしまう。また、インバータの発生
損失はインバータ出力電流値（電動機の電流値と同じ）
に概略比例する。従って、誘導電動機方式ではシステム
効率の向上には限界がある。このような点に鑑み、電気
自動車の車輪駆動用交流電動機として、永久磁石により
界磁極を構成した同期電動機を適用したシステムが提案
されている。
【０００５】図６は永久磁石形同期電動機の界磁極（回
転界磁形）の公知例である。図において、１００は界磁
極、１０１は図示するようにＮ極とＳ極に着磁された永
久磁石である。また、１０２は磁極、１０３は非磁性磁
極支持体である。隣接する界磁極１００の磁極１０２の
極性は同じになるようにしてあり、例えば、Ｓ極にはＳ
極、Ｎ極にはＮ極が隣合うようにする。１０４はバイン
ドであり、界磁極１００が遠心力で動かないように固定
するためのものである。この同期電動機によるシステム
では、電動機の励磁は永久磁石により行なうので励磁電
流が不要となり、励磁電流に伴う損失は発生しないので
この分、効率は向上する。
転界磁形）の公知例である。図において、１００は界磁
極、１０１は図示するようにＮ極とＳ極に着磁された永
久磁石である。また、１０２は磁極、１０３は非磁性磁
極支持体である。隣接する界磁極１００の磁極１０２の
極性は同じになるようにしてあり、例えば、Ｓ極にはＳ
極、Ｎ極にはＮ極が隣合うようにする。１０４はバイン
ドであり、界磁極１００が遠心力で動かないように固定
するためのものである。この同期電動機によるシステム
では、電動機の励磁は永久磁石により行なうので励磁電
流が不要となり、励磁電流に伴う損失は発生しないので
この分、効率は向上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このシステム
を電動機の動作温度が大きく変動する電気自動車に適用
する場合には、大きな問題がある。図７は永久磁石の減
磁曲線の温度特性（実線）を示しており、一点鎖線は磁
気回路の負荷特性である。なお、横軸Ｈcは保磁力、縦
軸Ｂは残留磁束密度を示している。
を電動機の動作温度が大きく変動する電気自動車に適用
する場合には、大きな問題がある。図７は永久磁石の減
磁曲線の温度特性（実線）を示しており、一点鎖線は磁
気回路の負荷特性である。なお、横軸Ｈcは保磁力、縦
軸Ｂは残留磁束密度を示している。
【０００７】図７の例によれば、永久磁石の磁束密度は
−２５〔℃〕から１５０〔℃〕の温度範囲で０．８
〔Ｔ〕から０．６８〔Ｔ〕に変化しており、８５〔％〕
にまで減少することがわかる。すなわち、電動機の動作
温度（永久磁石の温度）が−２５〔℃〕から１５０
〔℃〕に変化すると、磁束密度に比例する電動機誘起電
圧及び発生トルクも８５〔％〕値に減少する。このよう
に、永久磁石は温度による特性変化が大きく、特に電気
自動車の場合、同じアクセルの踏込量でトルクが１０
〔％〕以上も変動することは車両性能が変わってしまう
ことの他に、運転感覚の点からも大きな問題となる。
−２５〔℃〕から１５０〔℃〕の温度範囲で０．８
〔Ｔ〕から０．６８〔Ｔ〕に変化しており、８５〔％〕
にまで減少することがわかる。すなわち、電動機の動作
温度（永久磁石の温度）が−２５〔℃〕から１５０
〔℃〕に変化すると、磁束密度に比例する電動機誘起電
圧及び発生トルクも８５〔％〕値に減少する。このよう
に、永久磁石は温度による特性変化が大きく、特に電気
自動車の場合、同じアクセルの踏込量でトルクが１０
〔％〕以上も変動することは車両性能が変わってしまう
ことの他に、運転感覚の点からも大きな問題となる。
【０００８】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたもので、その目的とするところは、電気自動車駆動
用電動機として永久磁石形同期電動機を使用した場合
に、永久磁石の温度変化による車両性能の変動や運転感
覚の違和感を生じさせないようにした電気自動車駆動用
電動機の制御方法を提供することにある。
れたもので、その目的とするところは、電気自動車駆動
用電動機として永久磁石形同期電動機を使用した場合
に、永久磁石の温度変化による車両性能の変動や運転感
覚の違和感を生じさせないようにした電気自動車駆動用
電動機の制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】温度により永久磁石の磁
束量（以下では磁束密度をも含む用語として用いる）が
変化し、これによって電動機誘起電圧や発生トルクが変
化するので、発生トルクを正確に補正するには永久磁石
の温度または磁束量を正しく検出することが必要である
が、回転界磁形の同期電動機では永久磁石が回転してお
り、その温度を実用的な方法で検出することは困難であ
る。従って、本発明では以下の第１または第２の方法に
より永久磁石の磁束量を推定するようにした。
束量（以下では磁束密度をも含む用語として用いる）が
変化し、これによって電動機誘起電圧や発生トルクが変
化するので、発生トルクを正確に補正するには永久磁石
の温度または磁束量を正しく検出することが必要である
が、回転界磁形の同期電動機では永久磁石が回転してお
り、その温度を実用的な方法で検出することは困難であ
る。従って、本発明では以下の第１または第２の方法に
より永久磁石の磁束量を推定するようにした。
【００１０】すなわち、第１の方法は、電動機誘起電圧
が永久磁石の磁束量に比例することに着目し、電動機端
子電圧、電動機電流及び電動機定数から演算した実際の
電動機誘起電圧と、永久磁石の基準温度における電動機
誘起電圧（電動機の誘起電圧−回転数特性から求められ
る）とに基づいて現在温度における永久磁石の磁束量を
推定し、温度差による磁束量の変化率を求める。
が永久磁石の磁束量に比例することに着目し、電動機端
子電圧、電動機電流及び電動機定数から演算した実際の
電動機誘起電圧と、永久磁石の基準温度における電動機
誘起電圧（電動機の誘起電圧−回転数特性から求められ
る）とに基づいて現在温度における永久磁石の磁束量を
推定し、温度差による磁束量の変化率を求める。
【００１１】第２の方法としては、サーミスタ等の温度
センサによる固定子温度検出値から回転子永久磁石の現
在温度を推定し、この現在温度の推定値に基づく電動機
誘起電圧と、永久磁石の基準温度における電動機誘起電
圧とに基づいて現在温度における永久磁石の磁束量を推
定し、温度差による磁束量の変化率を求める。
センサによる固定子温度検出値から回転子永久磁石の現
在温度を推定し、この現在温度の推定値に基づく電動機
誘起電圧と、永久磁石の基準温度における電動機誘起電
圧とに基づいて現在温度における永久磁石の磁束量を推
定し、温度差による磁束量の変化率を求める。
【００１２】そして、上記第１または第２の方法により
求めた磁束量の変化率に応じ電動機のトルク電流成分の
指令値を補正してインバータを制御することにより、温
度変化に伴うトルクの変動を補償する。なお、電動機の
停止時または低速回転時には誘起電圧の検出が不可能ま
たは困難であるため上記第２の方法により、それ以外の
中高速回転時には上記第１の方法により永久磁石の磁束
量を推定する。
求めた磁束量の変化率に応じ電動機のトルク電流成分の
指令値を補正してインバータを制御することにより、温
度変化に伴うトルクの変動を補償する。なお、電動機の
停止時または低速回転時には誘起電圧の検出が不可能ま
たは困難であるため上記第２の方法により、それ以外の
中高速回転時には上記第１の方法により永久磁石の磁束
量を推定する。
【００１３】
【作用】本発明においては、電動機の停止時または低速
回転時には固定子温度から回転子温度すなわち永久磁石
温度を推定し、この現在温度に基づく電動機誘起電圧と
基準温度における電動機誘起電圧とに基づいて、現在温
度における永久磁石の磁束量を推定する。また、中高速
回転時には電動機端子電圧、電動機電流等から直接、誘
起電圧を演算し、この現在温度における電動機誘起電圧
と基準温度における電動機誘起電圧とに基づいて、現在
温度における永久磁石の磁束量を推定する。
回転時には固定子温度から回転子温度すなわち永久磁石
温度を推定し、この現在温度に基づく電動機誘起電圧と
基準温度における電動機誘起電圧とに基づいて、現在温
度における永久磁石の磁束量を推定する。また、中高速
回転時には電動機端子電圧、電動機電流等から直接、誘
起電圧を演算し、この現在温度における電動機誘起電圧
と基準温度における電動機誘起電圧とに基づいて、現在
温度における永久磁石の磁束量を推定する。
【００１４】そして、何れの場合にも、基準温度と現在
温度との温度差による磁束量の変化率を求め、この変化
率を補償して電動機の発生トルクを同一にするようにト
ルク電流成分（永久磁石が発生する磁束に対し直交する
軸方向の電流成分（ｑ軸電流成分））の指令値を補正し
てインバータを制御する。これにより、永久磁石の温度
が変化しても電動機の発生トルクが変動しないよう作用
する。また、電動機の運転状態により磁束量の推定方法
を切り替えているため、停止から高速回転時まで連続し
たトルク補正作用を得ることができる。
温度との温度差による磁束量の変化率を求め、この変化
率を補償して電動機の発生トルクを同一にするようにト
ルク電流成分（永久磁石が発生する磁束に対し直交する
軸方向の電流成分（ｑ軸電流成分））の指令値を補正し
てインバータを制御する。これにより、永久磁石の温度
が変化しても電動機の発生トルクが変動しないよう作用
する。また、電動機の運転状態により磁束量の推定方法
を切り替えているため、停止から高速回転時まで連続し
たトルク補正作用を得ることができる。
【００１５】
【実施例】以下、図に沿って本発明の実施例を説明す
る。図１は本発明の実施例に用いられる制御ブロック図
である。これ以外の制御ブロックは従来と同様であるた
め、図示及び説明を省略する。同図において、４１はト
ルク指令部であり、例えば電気自動車のアクセルによっ
て構成される。４２はトルク指令演算部であり、トルク
指令部４１から出力された信号を永久磁石形同期電動機
が発生すべきトルク指令τ*に変換する。４３はトルク
−電流変換部としての割算器であり、トルク指令τ*を
トルク−電流変換係数Ｋで除算することにより、トルク
電流に相当するｑ軸電流成分の指令値Ｉq *（＝τ*／
Ｋ）を出力する。ここで、ｑ軸とは永久磁石が発生する
磁束と直交する軸を示す。４４はｑ軸電流成分指令値Ｉ
q *が与えられるインバータ制御部であり、電流制御機能
やＰＷＭ制御機能が含まれる。
る。図１は本発明の実施例に用いられる制御ブロック図
である。これ以外の制御ブロックは従来と同様であるた
め、図示及び説明を省略する。同図において、４１はト
ルク指令部であり、例えば電気自動車のアクセルによっ
て構成される。４２はトルク指令演算部であり、トルク
指令部４１から出力された信号を永久磁石形同期電動機
が発生すべきトルク指令τ*に変換する。４３はトルク
−電流変換部としての割算器であり、トルク指令τ*を
トルク−電流変換係数Ｋで除算することにより、トルク
電流に相当するｑ軸電流成分の指令値Ｉq *（＝τ*／
Ｋ）を出力する。ここで、ｑ軸とは永久磁石が発生する
磁束と直交する軸を示す。４４はｑ軸電流成分指令値Ｉ
q *が与えられるインバータ制御部であり、電流制御機能
やＰＷＭ制御機能が含まれる。
【００１６】４５は誘起電圧補正部であり、電動機の端
子電圧検出値、電流検出値、電動機定数から誘起電圧を
演算すると共に、この誘起電圧と基準温度における誘起
電圧とに基づいて永久磁石の現在温度における磁束量を
推定し、温度差による磁束量の変化率に基づき後述する
ごとくトルク補正量ΔＫを演算して出力する。
子電圧検出値、電流検出値、電動機定数から誘起電圧を
演算すると共に、この誘起電圧と基準温度における誘起
電圧とに基づいて永久磁石の現在温度における磁束量を
推定し、温度差による磁束量の変化率に基づき後述する
ごとくトルク補正量ΔＫを演算して出力する。
【００１７】４６は温度補正部であり、温度センサ（例
えば固定子に埋め込まれたサーミスタ）により電動機の
固定子巻線部の温度を検出してこの温度検出値から回転
子すなわち永久磁石の温度を推定し、この永久磁石温度
に基づく電動機誘起電圧と、基準温度における電動機誘
起電圧とに基づいて永久磁石の現在温度における磁束量
を推定し、誘起電圧補正部４５と同様に温度差による磁
束量の変化率に基づきトルク補正量ΔＫを演算して出力
する。
えば固定子に埋め込まれたサーミスタ）により電動機の
固定子巻線部の温度を検出してこの温度検出値から回転
子すなわち永久磁石の温度を推定し、この永久磁石温度
に基づく電動機誘起電圧と、基準温度における電動機誘
起電圧とに基づいて永久磁石の現在温度における磁束量
を推定し、誘起電圧補正部４５と同様に温度差による磁
束量の変化率に基づきトルク補正量ΔＫを演算して出力
する。
【００１８】４７は補正量切替部であり、誘起電圧補正
部４５の出力と温度補正部４６の出力とを切り替える。
ここでは、電動機の停止時と低速回転時には温度補正部
４６の出力を、それ以外の中高速回転時には誘起電圧補
正部４５の出力をトルク補正量ΔＫとして選択するよう
に切り替え制御される。これにより、中高速回転時に
は、中高速回転時に発生する電動機の端子電圧検出値及
び電流検出値によって、低速時に比べて精度の高い誘起
電圧が演算され、この誘起電圧に基づきトルク補正が行
われるため、確実に温度補償を行うことができる。ま
た、停止時及び低速時には、電動機の端子電圧検出値及
び電流検出値によって演算される誘起電圧を用いるよ
り、電動機の固定子巻線部の温度から電動機の誘起電圧
を推定し、この誘起電圧に基づきトルク補正を行うこと
によって、確実に温度補償を行うことができる。４８は
補正量加算部であり、トルク−電流変換係数の基準値Ｋ
0に前記トルク補正量ΔＫを加算し、トルク−電流変換
係数Ｋとしてトルク−電流変換部４３に出力する。
部４５の出力と温度補正部４６の出力とを切り替える。
ここでは、電動機の停止時と低速回転時には温度補正部
４６の出力を、それ以外の中高速回転時には誘起電圧補
正部４５の出力をトルク補正量ΔＫとして選択するよう
に切り替え制御される。これにより、中高速回転時に
は、中高速回転時に発生する電動機の端子電圧検出値及
び電流検出値によって、低速時に比べて精度の高い誘起
電圧が演算され、この誘起電圧に基づきトルク補正が行
われるため、確実に温度補償を行うことができる。ま
た、停止時及び低速時には、電動機の端子電圧検出値及
び電流検出値によって演算される誘起電圧を用いるよ
り、電動機の固定子巻線部の温度から電動機の誘起電圧
を推定し、この誘起電圧に基づきトルク補正を行うこと
によって、確実に温度補償を行うことができる。４８は
補正量加算部であり、トルク−電流変換係数の基準値Ｋ
0に前記トルク補正量ΔＫを加算し、トルク−電流変換
係数Ｋとしてトルク−電流変換部４３に出力する。
【００１９】次に、誘起電圧補正部４５の動作につい
て、図２及び図３を参照しながら詳述する。図２は、電
動機がある温度及び回転数Ｎ0のもとで運転している時
のフェーザ図である。同図において、Ｅは電動機端子電
圧、Ｉは電動機電流、Ｅ01は誘起電圧である。端子電圧
検出値、電流検出値及びリアクタンス等の電動機定数か
ら、Ｅ01は次のようにして求まる。
て、図２及び図３を参照しながら詳述する。図２は、電
動機がある温度及び回転数Ｎ0のもとで運転している時
のフェーザ図である。同図において、Ｅは電動機端子電
圧、Ｉは電動機電流、Ｅ01は誘起電圧である。端子電圧
検出値、電流検出値及びリアクタンス等の電動機定数か
ら、Ｅ01は次のようにして求まる。
【００２０】まず、Ｅにｄ軸電流成分Ｉdとｄ軸リアク
タンス成分Ｘdとの積をベクトル加算する。ここで、ｄ
軸とは永久磁石が発生する磁束方向と同一方向の軸を示
す。なお、前述のごとくｑ軸は直交する方向の軸であ
る。このベクトル加算により、ベクトル点はＡからＢに
なる。同様にしてｑ軸電流成分Ｉqとｑ軸リアクタンス
成分Ｘqとの積をベクトル加算する。これにより、ベク
トル点はＢからＣになる。基点から点Ｃに至るベクトル
がＥ01であり、図２の運転状態における誘起電圧を示し
ている。
タンス成分Ｘdとの積をベクトル加算する。ここで、ｄ
軸とは永久磁石が発生する磁束方向と同一方向の軸を示
す。なお、前述のごとくｑ軸は直交する方向の軸であ
る。このベクトル加算により、ベクトル点はＡからＢに
なる。同様にしてｑ軸電流成分Ｉqとｑ軸リアクタンス
成分Ｘqとの積をベクトル加算する。これにより、ベク
トル点はＢからＣになる。基点から点Ｃに至るベクトル
がＥ01であり、図２の運転状態における誘起電圧を示し
ている。
【００２１】図３は永久磁石温度をパラメータとした電
動機の誘起電圧−回転数の特性図である。同図から、図
２の運転状態（回転数Ｎ0）において、基準温度Ｔ0にお
ける誘起電圧はＥ0であり、誘起電圧Ｅ01に相当する永
久磁石の温度はＴ1である。言い換えれば、誘起電圧が
Ｅ01であるということは、現在温度が基準温度Ｔ0以下
のＴ1であることを示している。
動機の誘起電圧−回転数の特性図である。同図から、図
２の運転状態（回転数Ｎ0）において、基準温度Ｔ0にお
ける誘起電圧はＥ0であり、誘起電圧Ｅ01に相当する永
久磁石の温度はＴ1である。言い換えれば、誘起電圧が
Ｅ01であるということは、現在温度が基準温度Ｔ0以下
のＴ1であることを示している。
【００２２】つまり、図２の運転状態は現在温度Ｔ1に
おける場合のものであり、基準温度Ｔ0に対して誘起電
圧がＥ01／Ｅ0倍に減少しているので、誘起電圧と比例
関係にある永久磁石の磁束量もＥ01／Ｅ0倍に減少して
いる。ここで、Ｅ01／Ｅ0は温度による磁束量の変化率
を表している。従って、現在温度Ｔ1において基準温度
Ｔ0のときと同一トルクを発生させるには、（発生トル
クは磁束量とＩqとの積に比例するため）Ｉq *をＥ0／Ｅ
01倍に増加させれば良い。誘起電圧補正部４５は、図１
におけるトルク−電流変換部４３から出力されるＩq *が
基準値に対しＥ0／Ｅ01倍になるようにトルク補正量Δ
Ｋを演算して出力する。
おける場合のものであり、基準温度Ｔ0に対して誘起電
圧がＥ01／Ｅ0倍に減少しているので、誘起電圧と比例
関係にある永久磁石の磁束量もＥ01／Ｅ0倍に減少して
いる。ここで、Ｅ01／Ｅ0は温度による磁束量の変化率
を表している。従って、現在温度Ｔ1において基準温度
Ｔ0のときと同一トルクを発生させるには、（発生トル
クは磁束量とＩqとの積に比例するため）Ｉq *をＥ0／Ｅ
01倍に増加させれば良い。誘起電圧補正部４５は、図１
におけるトルク−電流変換部４３から出力されるＩq *が
基準値に対しＥ0／Ｅ01倍になるようにトルク補正量Δ
Ｋを演算して出力する。
【００２３】次に、温度補正部４６の動作について説明
する。電動機の回転子温度は、電動機の停止期間が長け
れば固定子温度に等しく、電動が運転中であれば空冷作
用によって固定子温度より低くなる。このようなことか
ら、温度検出部４６では電動機の運転状態と固定子温度
の検出値とに基づき、回転子温度すなわち永久磁石温度
を推定する。永久磁石温度が推定できれば、誘起電圧補
正部４５の場合と同様に図３の特性図から磁束量の変化
率（誘起電圧の変化率）が明らかになり、基準温度Ｔ0
のときと同一トルクを発生させるためのｑ軸電流成分指
令値Ｉq *が判明する。よって温度検出部４６は、この指
令値Ｉq *に対応するトルク補正量ΔＫを演算して出力す
ればよい。
する。電動機の回転子温度は、電動機の停止期間が長け
れば固定子温度に等しく、電動が運転中であれば空冷作
用によって固定子温度より低くなる。このようなことか
ら、温度検出部４６では電動機の運転状態と固定子温度
の検出値とに基づき、回転子温度すなわち永久磁石温度
を推定する。永久磁石温度が推定できれば、誘起電圧補
正部４５の場合と同様に図３の特性図から磁束量の変化
率（誘起電圧の変化率）が明らかになり、基準温度Ｔ0
のときと同一トルクを発生させるためのｑ軸電流成分指
令値Ｉq *が判明する。よって温度検出部４６は、この指
令値Ｉq *に対応するトルク補正量ΔＫを演算して出力す
ればよい。
【００２４】なお、本発明の原理は、電気自動車の駆動
用電動機以外の各種用途の永久磁石形同期電動機にも適
用可能である。
用電動機以外の各種用途の永久磁石形同期電動機にも適
用可能である。
【００２５】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、永久
磁石の現在温度における磁束量を推定し、この推定値と
基準温度における磁束量との変化率に応じ電動機のトル
ク電流成分の指令値を補正してインバータを制御するよ
うにしたので、運転によって永久磁石温度が変動しても
発生トルクの変化が少なく、車両性能の変動や運転感覚
の違和感を生じさせることがない。また、この制御方法
は簡単な演算手段と電圧、電流、温度等のセンサを付加
するだけで実現可能であるため、低コスト化が可能であ
る。
磁石の現在温度における磁束量を推定し、この推定値と
基準温度における磁束量との変化率に応じ電動機のトル
ク電流成分の指令値を補正してインバータを制御するよ
うにしたので、運転によって永久磁石温度が変動しても
発生トルクの変化が少なく、車両性能の変動や運転感覚
の違和感を生じさせることがない。また、この制御方法
は簡単な演算手段と電圧、電流、温度等のセンサを付加
するだけで実現可能であるため、低コスト化が可能であ
る。
【００２６】更に、必要に応じて請求項２，３に記載し
たような磁束量の推定方法を採ることにより、電動機の
停止状態から最高回転数まで安定したトルク補正を行う
ことができる。
たような磁束量の推定方法を採ることにより、電動機の
停止状態から最高回転数まで安定したトルク補正を行う
ことができる。
【図１】本発明の実施例に用いられる制御ブロック図で
ある。
ある。
【図２】本発明の実施例におけるフェーザ図である。
【図３】本発明の実施例における電動機の誘起電圧−回
転数特性を示す図である。
転数特性を示す図である。
【図４】電気自動車のパワートレインを示す図である。
【図５】従来の車輪駆動用交流電動機のトルク−回転数
特性を示す図である。
特性を示す図である。
【図６】永久磁石形同期電動機の界磁極の説明図であ
る。
る。
【図７】永久磁石の減磁曲線の温度特性を示す図であ
る。
る。
１ 電池 ２ 主スイッチ ３ 保護ヒューズ ４ インバータ ５ 車輪駆動用交流電動機 ６ 減速機 ７ 差動装置 １０ 単位電池 ８１，８２ 車輪 ４１ トルク指令部 ４２ トルク指令演算部 ４３ トルク−電流変換部（割算器） ４４ インバータ制御部 ４５ 誘起電圧補正部 ４６ 温度補正部 ４７ 補正量切替部 ４８ 補正量加算部 １００ 界磁極 １０１ 永久磁石 １０２ 磁極 １０３ 磁極支持体
フロントページの続き (72)発明者 藤田 光悦 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 楠本 敏 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 北田 眞一郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 石川 泰毅 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 田原 雅彦 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 電池を電源とし、インバータを介して電
気自動車駆動用電動機としての永久磁石形同期電動機を
制御する制御方法において、 電動機の回転子を構成する永久磁石の現在温度における
磁束量を推定し、この推定値と基準温度における磁束量
との変化率に応じ電動機のトルク電流成分の指令値を補
正してインバータを制御することを特徴とする電気自動
車駆動用電動機の制御方法。 - 【請求項２】 電動機端子電圧、電動機電流及び電動機
定数から演算した電動機誘起電圧と、永久磁石の基準温
度における電動機誘起電圧とに基づいて永久磁石の磁束
量を推定する請求項１記載の電気自動車駆動用電動機の
制御方法。 - 【請求項３】 温度センサにより固定子温度を検出して
その検出値から永久磁石温度を推定し、この永久磁石温
度の推定値に基づく電動機誘起電圧と、永久磁石の基準
温度における電動機誘起電圧とに基づいて永久磁石の磁
束量を推定する請求項１記載の電気自動車駆動用電動機
の制御方法。 - 【請求項４】 電動機の停止時または低速回転時には請
求項３に記載した方法により、それ以外の回転時には請
求項２に記載した方法により、永久磁石の磁束量を推定
する請求項１記載の電気自動車駆動用電動機の制御方
法。 - 【請求項５】 温度センサが固定子に埋め込まれたサー
ミスタである請求項３または４記載の電気自動車駆動用
電動機の制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6019985A JPH07212915A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 電気自動車駆動用電動機の制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6019985A JPH07212915A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 電気自動車駆動用電動機の制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07212915A true JPH07212915A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=12014482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6019985A Pending JPH07212915A (ja) | 1994-01-20 | 1994-01-20 | 電気自動車駆動用電動機の制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07212915A (ja) |
Cited By (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1994
- 1994-01-20 JP JP6019985A patent/JPH07212915A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20011121 |