JPH0746708A - Controller for induction motor for electric car - Google Patents

Controller for induction motor for electric car

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JPH0746708A
JPH0746708A JP5192344A JP19234493A JPH0746708A JP H0746708 A JPH0746708 A JP H0746708A JP 5192344 A JP5192344 A JP 5192344A JP 19234493 A JP19234493 A JP 19234493A JP H0746708 A JPH0746708 A JP H0746708A
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JP
Japan
Prior art keywords
target
torque
magnetic flux
induction motor
command value
Prior art date
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Pending
Application number
JP5192344A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuma Okura
一真 大蔵
Yasutake Ishikawa
泰毅 石川
Yoshinori Yamamura
吉典 山村
Yasuhiko Kitajima
康彦 北島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
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Priority to US08/267,930 priority patent/US5444351A/en
Publication of JPH0746708A publication Critical patent/JPH0746708A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the transient loss by providing a steady loss minimum flux calculating part, a target flux calculating part, and a target torque calculating part, and changing the transfer functions of the target flux calculating part and the target torque calculating part according to the residual capacity of a battery. CONSTITUTION:A torque command value Te' is inputted to calculating parts 11 and 15, and a voltage Vb and a current ib are inputted to an operation mode detecting part 14, and a steady loss minimum flux phir', a target flux response time constant tauphi, a target torque response time constant tauT, and a target torque Tm are found. A target flux phir and a single differentiated value dphir/dt are found and an exciting current command value iphi' is calculated 13, by calculation 12 of the minimum flux phir' and the time constant tauphi by the use of a transfer function determined by the residual capacity of a battery. A torque current command value itau' is calculated 16 by the magnetic flux phir and the target torque Tm, and outputted. A slip frequency (wse) is calculated 17 from the magnetic flux phir and a torque current command value itau', and a power frequency (w) is formed by adding the number of rotations (wre) of a motor to it, and is integrated, and the phase angle theta of the current is outputted. Consequently, it becomes possible to enhance responsibility and lower the transient loss.

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、電気自動車に用いら
れる誘導モータの制御装置に関し、特に、その高効率駆
動制御技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device for an induction motor used in an electric vehicle, and more particularly to a high efficiency drive control technique for the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の誘導モータの制御方法としては、
例えば、特開平2−23085号公報に記載されている
ものがある。この制御方法は、従来のd−q軸座標によ
る誘導モータモデルのd軸成分にのみRMという鉄損抵
抗を新たに設けて、誘導モータの損失(銅損、鉄損)を
記述し、これらの損失が定常時に最小となるように誘導
モータを駆動するものである。具体的には、誘導モータ
のトルク制御方法として一般的に用いられているベクト
ル制御を用い、定常損失最小の条件から導出されたすべ
り周波数で制御するものである。鉄損抵抗RMはモータ
回転速度に応じて変化するので、モータ回転速度から鉄
損抵抗RMのテーブルマップを読み取り、損失最小条件
式を解けば、損失最小すべり周波数が得られる。
2. Description of the Related Art As a conventional induction motor control method,
For example, there is one described in JP-A-2-23085. This control method, only newly provided a core-loss resistance of R M to d-axis component of the induction motor model according to the conventional d-q axis coordinate, describes the loss of the induction motor (copper loss, iron loss), these The induction motor is driven so that the loss of is minimized in the steady state. Specifically, vector control generally used as a torque control method for an induction motor is used, and control is performed at a slip frequency derived from the condition of minimum steady loss. Since the iron loss resistance R M changes according to the motor rotation speed, the minimum loss slip frequency can be obtained by reading the table map of the iron loss resistance R M from the motor rotation speed and solving the minimum loss conditional expression.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の誘導モータ制御方法においては、損失最小条
件をモータの定常特性から導出し、過渡特性を考慮して
いないため、モータトルクの過渡応答時の損失は最小と
はならない。そして、従来方法のように、すべり周波数
をモータ回転速度のみの関数にしてしまうと、トルク指
令値がステップ的に変化した場合には、回転子磁束をス
テップ的に変化させる必要があり、そのためには過渡的
に大電流を流す必要がある。したがって、従来技術のよ
うに過渡特性を考慮しないで損失最小条件を設定した場
合には、モータの過渡損失の増加やモータ駆動装置の電
流容量増加を招くという問題がある。逆に、電流容量を
増加させないように設定すれば、トルクレスポンスを遅
くしなければならない、という問題が生じる。上記の問
題を解決するため、本発明者らは、定常損失最小磁束演
算部と目標磁束演算部と目標トルク演算部とを一般的な
ベクトル制御演算部に付加し、トルク応答性と磁束応答
性とを独立に可変できる制御系構成とすることにより、
定常的にはすべり周波数を損失最小すべり周波数ω
se-optとし、過渡的には磁束応答をトルク応答に応じた
最適な値とするように制御することによって、過渡損失
を軽減するように構成した誘導モータ制御装置を開発
(未公開)した。しかし、上記本発明者らの先行発明に
おいては、目標トルク演算部で演算する目標トルク応答
がバッテリの残存容量(充電されている電力の残量)に
影響されない値であるため、満充電時でも低残存容量時
でもトルク応答性および過渡損失は同じ値となる。その
ため、運転者の行なうアクセル操作(これによってトル
ク指令値が設定される)に対するトルク応答性は、満充
電時でも低残存容量時でも変わらないので、運転者が残
存容量の低下を体感することが出来ず、残存容量に対す
る配慮なしに運転が行なわれる畏れがあり、かつ、低残
存容量時でも通常時と同じトルク応答性を保つように電
流が流れるので、急速に残存容量が低下してバッテリ上
がりを生じる畏れがある、という問題があった。
However, in such a conventional induction motor control method, the minimum loss condition is derived from the steady-state characteristics of the motor and the transient characteristics are not taken into consideration. Loss is not minimal. Then, if the slip frequency is made a function of only the motor rotation speed as in the conventional method, it is necessary to change the rotor magnetic flux stepwise when the torque command value changes stepwise. Needs to flow a large current transiently. Therefore, when the minimum loss condition is set without considering the transient characteristics as in the prior art, there is a problem that the transient loss of the motor and the current capacity of the motor drive device increase. On the contrary, if the current capacity is set not to be increased, the torque response must be delayed. In order to solve the above problem, the present inventors have added a steady loss minimum magnetic flux calculation unit, a target magnetic flux calculation unit, and a target torque calculation unit to a general vector control calculation unit to obtain torque response and magnetic flux response. By having a control system configuration that can independently change and
Loss of slip frequency in steady state Minimum slip frequency ω
We have developed (unpublished) an induction motor controller configured to reduce transient loss by using se-opt and transiently controlling the magnetic flux response to the optimum value according to the torque response. However, in the above-mentioned prior inventions of the present inventors, the target torque response calculated by the target torque calculation unit is a value that is not affected by the remaining capacity of the battery (the remaining amount of the charged electric power), and therefore even when fully charged. The torque response and transient loss are the same even when the remaining capacity is low. Therefore, the torque responsiveness to the accelerator operation performed by the driver (the torque command value is set by this) does not change at the time of full charge or at the time of low remaining capacity, so that the driver may experience a decrease in the remaining capacity. There is a fear that it will not be possible to operate without consideration for the remaining capacity, and the current will flow so as to maintain the same torque response as in the normal state even when the remaining capacity is low, so the remaining capacity will drop rapidly and the battery will rise. There is a problem that there is a fear that causes.

【0004】本発明は、過渡損失を低減することが出来
ないという従来技術の問題を解決し、さらに上記のごと
き本発明者らの先行発明の問題点も解決するためになさ
れたものであり、定常損失ばかりでなく過渡損失も低減
することができると共に、低残存容量時には過渡損失を
通常時よりも低減し、かつ運転者に残存容量低下を体感
させることのできる電気自動車用誘導モータ制御装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the problem of the prior art that the transient loss cannot be reduced, and further to solve the problems of the prior inventions of the present inventors as described above. An induction motor control device for an electric vehicle capable of reducing not only steady loss but also transient loss, reducing transient loss at a low remaining capacity more than usual, and allowing a driver to experience a reduction in remaining capacity. The purpose is to provide.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、特許請求の範囲に記載するよう
に構成している。すなわち、請求項1に記載の発明にお
いては、従来と同様のベクトル制御演算部とモータ駆動
部の他に、誘導モータの駆動電力を供給するバッテリの
残存容量を検出する残存容量検出部と、与えられたトル
ク指令値において誘導モータの定常損失を最小とする回
転子磁束を演算する定常損失最小磁束演算部と、上記定
常損失最小磁束を入力し、上記残存容量に応じて定まる
ローパス特性を有する伝達関数に基づいて目標磁束およ
び目標磁束の一階微分値を演算する目標磁束演算部と、
上記トルク指令値から上記残存容量に応じて定まる伝達
関数に基づいて誘導モータの目標トルクを演算する目標
トルク演算部とを備えている。上記目標磁束演算部は、
例えば請求項2に記載のように、伝達関数の時定数がバ
ッテリの残存容量の関数となるものである。また、上記
目標トルク演算部は、例えば請求項3に記載のように、
伝達関数の時定数がバッテリの残存容量の関数となるも
のである。なお、上記の定常損失最小磁束演算部、目標
磁束演算部および目標トルク演算部は、例えば、後記図
1の実施例における定常損失最小磁束演算部11、目標
磁束演算部12および目標トルク演算部15にそれぞれ
相当する。また、上記の残存容量検出部は、例えば図1
の運転モード検出部14の一部または図3の残存容量検
出部101に相当する。また、電流指令値は、例えば後
記図1または図2の実施例における励磁電流指令値
φ'、トルク電流指令値iT'および電流の位相角θに
相当する。
In order to achieve the above object, the present invention is constructed as described in the claims. That is, in the invention described in claim 1, in addition to the same vector control operation unit and motor drive unit as in the conventional case, a remaining capacity detection unit that detects the remaining capacity of the battery that supplies the drive power of the induction motor, and The minimum loss steady-state magnetic flux calculation unit that calculates the rotor magnetic flux that minimizes the steady-state loss of the induction motor at the specified torque command value, and the above-mentioned minimum steady-state loss magnetic flux are input, and transmission that has a low-pass characteristic that is determined according to the remaining capacity. A target magnetic flux calculation unit that calculates a target magnetic flux and a first-order differential value of the target magnetic flux based on a function,
And a target torque calculation unit that calculates a target torque of the induction motor based on a transfer function determined from the torque command value according to the remaining capacity. The target magnetic flux calculation unit is
For example, as described in claim 2, the time constant of the transfer function is a function of the remaining capacity of the battery. In addition, the target torque calculation unit, for example, as described in claim 3,
The time constant of the transfer function is a function of the remaining capacity of the battery. The steady loss minimum magnetic flux calculation unit, the target magnetic flux calculation unit, and the target torque calculation unit are, for example, the steady loss minimum magnetic flux calculation unit 11, the target magnetic flux calculation unit 12, and the target torque calculation unit 15 in the embodiment of FIG. 1 described later. Respectively correspond to. In addition, the above-mentioned remaining capacity detection unit is, for example, as shown in FIG.
It corresponds to a part of the operation mode detection unit 14 or the remaining capacity detection unit 101 of FIG. The current command value corresponds to, for example, the exciting current command value i φ ′, the torque current command value i T ′, and the phase angle θ of the current in the embodiment shown in FIG. 1 or FIG. 2 described later.

【0006】また、上記バッテリの残存容量は、例え
ば、満充電時の値から放出電力の積算値を減算すること
によって求めることが出来る。
Further, the remaining capacity of the battery can be obtained, for example, by subtracting the integrated value of the emitted power from the value at the time of full charge.

【0007】[0007]

【作用】上記のごとく、本発明においては、定常損失最
小磁束演算部と目標磁束演算部と目標トルク演算部とを
一般的なベクトル制御演算部に付加し、トルク応答性と
磁束応答性とを独立に可変できる制御系構成とすること
により、定常的にはすべり周波数を損失最小すべり周波
数ωse-optとし、過渡的には磁束応答をトルク応答に応
じた最適な値とするように制御することによって、過渡
損失を軽減するように構成し、さらにバッテリの残存容
量を検出する残存容量検出部を設け、その検出した残存
容量に応じて、上記目標磁束演算部と目標トルク演算部
における伝達関数を変えることにより、残存容量が低下
した場合にトルク応答性を低下させるように構成したも
のである。上記のように構成したことにより、応答性を
損なうことなしに、過渡損失を減少させることが出来、
かつ定常時には従来と同様の最小損失で駆動することが
出来る。また、低残存容量時には過渡損失を通常時より
も低減し、かつ運転者に残存容量低下を体感させること
が出来る。
As described above, in the present invention, the steady loss minimum magnetic flux calculating section, the target magnetic flux calculating section and the target torque calculating section are added to a general vector control calculating section to obtain the torque response and the magnetic flux response. By making the control system configuration that can be independently varied, the slip frequency is constantly set to the minimum loss slip frequency ω se-opt, and transiently the magnetic flux response is controlled to the optimum value according to the torque response. Therefore, a transient capacity is configured to be reduced, and a remaining capacity detecting section for detecting the remaining capacity of the battery is further provided. According to the detected remaining capacity, the transfer function in the target magnetic flux calculating section and the target torque calculating section is determined. Is changed to reduce the torque response when the remaining capacity is reduced. By configuring as described above, transient loss can be reduced without impairing responsiveness,
In addition, in steady state, it can be driven with the same minimum loss as the conventional one. Further, when the remaining capacity is low, the transient loss can be reduced as compared with the normal state, and the driver can feel the remaining capacity decrease.

【0008】[0008]

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図1および図2は、本発明の一実施例図であり、図1は
図2における高効率駆動制御演算部1の詳細を示すブロ
ック図、図2はシステム全体の構成を示すブロック図で
ある。まず、図2において、1は高効率駆動制御演算部
(詳細後述)であり、例えば、アクセルペダル等の操作
量に対応したトルク指令値Te'と回転速度センサ5で検
出したモータ回転速度N(rpm)とを入力し、励磁電流
指令値iφ'、トルク電流指令値iT'および電流の位相
角θを演算して出力する。また、2は座標変換部であ
り、モータの電源周波数で回転する座標系で演算された
上記の励磁電流指令値iφ'、トルク電流指令値iT'お
よび電流の位相角θを三相交流電流指令値iu'、iv'、
w'に変換する。3は電流制御PWM(パルス幅変調)
インバータであり、誘導モータ4に流れる三相交流電流
u、iv、iwをそれぞれの指令値に追従させる。5は
誘導モータ4の回転速度を検出する回転速度センサ、6
は電流制御PWMインバータ3に電力を供給する直流電
源(誘導モータ駆動用電源)、すなわちバッテリであ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings.
1 and 2 are diagrams showing an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a block diagram showing the details of the high-efficiency drive control calculation unit 1 in FIG. 2, and FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the entire system. . First, in FIG. 2, 1 is a high-efficiency drive control arithmetic unit (described later in detail), for example, the motor rotation speed N detected by the rotational speed sensor 5 and the torque command value T e 'corresponding to the operation amount of an accelerator pedal (Rpm) is input to calculate and output the exciting current command value i φ ′, the torque current command value i T ′, and the phase angle θ of the current. Reference numeral 2 is a coordinate conversion unit that calculates the excitation current command value i φ ′, the torque current command value i T ′, and the phase angle θ of the current calculated in the coordinate system that rotates at the motor power supply frequency into a three-phase alternating current. Current command value iu ', iv ',
Convert to i w '. 3 is current control PWM (pulse width modulation)
It is an inverter and causes the three-phase alternating currents i u , iv , and i w flowing in the induction motor 4 to follow the respective command values. Reference numeral 5 denotes a rotation speed sensor that detects the rotation speed of the induction motor 4, and 6
Is a DC power source (power source for driving an induction motor) that supplies power to the current control PWM inverter 3, that is, a battery.

【0009】次に、図1において、11は定常損失最小
磁束演算部、12は目標磁束演算部、13は励磁電流演
算部、14は運転モード検出部(詳細は図3)、15は
目標トルク演算部、16はトルク電流演算部、17はす
べり周波数演算部、18はモータ回転数演算部、19は
積分演算部である。なお、励磁電流演算部13、トルク
電流演算部16、すべり周波数演算部17、モータ回転
数演算部18および積分演算部19は、一般的なベクト
ル制御演算を行なう部分である。
In FIG. 1, 11 is a steady loss minimum magnetic flux calculating section, 12 is a target magnetic flux calculating section, 13 is an exciting current calculating section, 14 is an operation mode detecting section (details are shown in FIG. 3), and 15 is a target torque. An arithmetic unit, 16 is a torque current arithmetic unit, 17 is a slip frequency arithmetic unit, 18 is a motor rotational speed arithmetic unit, and 19 is an integral arithmetic unit. The exciting current calculation unit 13, the torque current calculation unit 16, the slip frequency calculation unit 17, the motor rotation speed calculation unit 18, and the integration calculation unit 19 are units that perform general vector control calculations.

【0010】次に作用を説明するが、最初に各演算部の
概略の動作を説明し、続いて本実施例の特徴とする部分
について詳細に説明する。図1において、定常損失最小
磁束演算部11は、トルク指令値Te'を入力し、そのト
ルク指令値Te'において定常状態での損失(銅損)を最
小とする磁束φr'を演算して出力する。また、運転モー
ド検出部14は、バッテリ6の残存容量(充電されてい
る電力の残量)を検出し、それに応じた目標磁束応答時
定数τφと目標トルク応答時定数τTとを算出する。ま
た、目標磁束演算部12は、上記の定常損失最小磁束φ
r'を入力し、定常時においては上記の定常損失最小磁束
φr'に対応し、過渡時においては磁束応答をトルク応答
に応じた最適な値とする目標磁束φrと、その一階微分
値d/dt φrとを演算して出力する。そして上記の目標磁
束φrの演算においては、バッテリの残存容量に応じて
定まるローパス特性を有する伝達関数に基づいて演算を
行なう。すなわち、上記伝達関数の時定数として上記目
標磁束応答時定数τφを用いて演算する。また、目標ト
ルク演算部15は、トルク指令値Te'を入力し、所定の
伝達関数(要求される応答性や許容される電流容量等に
応じて設定する)に基づいて目標トルクTmを演算す
る。そして上記所定の伝達関数は、バッテリの残存容量
に応じて変化する特性とする。すなわち、伝達関数の時
定数として目標トルク応答時定数τTを用いて演算す
る。また、励磁電流演算部13、トルク電流演算部1
6、すべり周波数演算部17の部分は、一般的なベクト
ル制御演算を行なう部分である。まず、励磁電流演算部
13は、上記目標磁束演算部12から与えれる目標磁束
φrと一階微分値d/dt φrとに基づいて、励磁電流指令
値iφ'を演算して出力する。また、トルク電流演算部
16は、目標トルク演算部15の目標トルクTmと目標
磁束演算部12の目標磁束φrとを入力し、トルク電流
指令値iT'を演算して出力する。また、すべり周波数演
算部17は、目標磁束演算部12の目標磁束φrとトル
ク電流演算部16のトルク電流指令値iT'とを入力し、
すべり周波数ωseを演算して出力する。また、モータ回
転数演算部18は、図2の回転速度センサ5から与えら
れるモータ回転速度Nに当該誘導モータ固有の極対数P
を乗算してモータ回転数(電気角)ωreを演算する。す
なわちωre=(π/30)N×Pである。このモータ回
転数ωreと上記のすべり周波数ωseとを加算したものが
電源周波数ωとなる。すなわち、ω=ωse+ωreであ
る。そして、積分演算部19は、上記の電源周波数ωを
積分した値を電流の位相角θとして出力する。上記の励
磁電流指令値iφ'、トルク電流指令値iT'および電流
の位相角θが電流指令値として図2の座標変換部2に送
られる。
Next, the operation will be described. First, an outline of the operation of each arithmetic unit will be described, and subsequently, a characteristic portion of this embodiment will be described in detail. In Figure 1, the steady loss minimum magnetic flux calculating unit 11 'enter the, the torque command value T e' torque command value T e calculating a magnetic flux phi r 'to loss in the steady state (copper loss) at the minimum And output. In addition, the operation mode detection unit 14 detects the remaining capacity of the battery 6 (remaining amount of electric power being charged), and calculates a target magnetic flux response time constant τ φ and a target torque response time constant τ T corresponding thereto. . Further, the target magnetic flux calculation unit 12 determines that the above steady-state loss minimum magnetic flux φ
r'is input and corresponds to the above minimum steady loss magnetic flux φ r 'in the steady state, and the target magnetic flux φ r that makes the magnetic flux response an optimum value according to the torque response in the transient state and its first derivative The value d / dt φ r is calculated and output. In the calculation of the target magnetic flux φ r, the calculation is performed based on the transfer function having the low-pass characteristic which is determined according to the remaining capacity of the battery. That is, calculation is performed using the target magnetic flux response time constant τ φ as the time constant of the transfer function. Further, the target torque calculation unit 15 inputs the torque command value T e ′ and sets the target torque T m based on a predetermined transfer function (set according to the required responsiveness, the allowable current capacity, etc.). Calculate The predetermined transfer function has a characteristic that changes according to the remaining capacity of the battery. That is, calculation is performed using the target torque response time constant τ T as the time constant of the transfer function. Further, the excitation current calculation unit 13 and the torque current calculation unit 1
6. The slip frequency calculator 17 is a part for performing general vector control calculation. First, the exciting current calculation unit 13 calculates and outputs the exciting current command value i φ ′ based on the target magnetic flux φ r and the first-order differential value d / dt φ r given from the target magnetic flux calculation unit 12. . Further, the torque current calculation unit 16 inputs the target torque T m of the target torque calculation unit 15 and the target magnetic flux φ r of the target magnetic flux calculation unit 12 and calculates and outputs the torque current command value i T ′. Further, the slip frequency calculation unit 17 inputs the target magnetic flux φ r of the target magnetic flux calculation unit 12 and the torque current command value i T ′ of the torque current calculation unit 16,
Calculates and outputs the slip frequency ω se . Further, the motor rotation speed calculation unit 18 adds the number P of pole pairs peculiar to the induction motor to the motor rotation speed N given from the rotation speed sensor 5 of FIG.
Is multiplied by to calculate the motor rotation speed (electrical angle) ω re . That is, ω re = (π / 30) N × P. The sum of the motor speed ω re and the slip frequency ω se is the power supply frequency ω. That is, ω = ω se + ω re . Then, the integration calculator 19 outputs a value obtained by integrating the power supply frequency ω as the phase angle θ of the current. The exciting current command value i φ ′, the torque current command value i T ′, and the current phase angle θ are sent to the coordinate conversion unit 2 in FIG. 2 as current command values.

【0011】次に、各演算部の詳細について説明する。
まず、励磁電流演算部13、トルク電流演算部16、す
べり周波数演算部17の部分は、一般的なベクトル制御
演算を行なう部分なので、詳細な説明は省略するが、例
えば、ベクトル制御は、すべり周波数ωseを下記(数
1)式で与えることによって、誘導モータの出力トルク
eを下記(数2)式の形に導くものである。
Next, the details of each arithmetic unit will be described.
First, since the excitation current calculation unit 13, the torque current calculation unit 16, and the slip frequency calculation unit 17 are portions for performing general vector control calculation, detailed description thereof will be omitted. By giving ω se by the following formula (1), the output torque T e of the induction motor is introduced into the form of the following formula (2).

【0012】[0012]

【数1】 [Equation 1]

【0013】ただし、ω:電源周波数、ωre:モータ回
転数(電気角)、M:相互インダクタンス、Lr:回転
子自己インダクタンス、Rr:回転子抵抗、iT:トルク
電流、φr:回転子磁束
Where ω: power frequency, ω re : motor speed (electrical angle), M: mutual inductance, L r : rotor self-inductance, R r : rotor resistance, i T : torque current, φ r : Rotor flux

【0014】[0014]

【数2】 [Equation 2]

【0015】ただし、P:極対数 また、このとき回転子磁束φrと励磁電流iφとの関係
は下記(数3)式に示すようになる。
However, P: number of pole pairs Further, at this time, the relationship between the rotor magnetic flux φ r and the exciting current i φ is expressed by the following equation (3).

【0016】[0016]

【数3】 [Equation 3]

【0017】ただし、S:ラプラス演算子 したがって、励磁電流演算部13で行なわれる励磁電流
指令値iφ'の演算式は、上記(数3)式から下記(数
4)式に示すようになる。
However, S: Laplace operator Therefore, the calculation formula of the excitation current command value i φ 'performed by the excitation current calculation unit 13 is as shown in the following (Formula 4) from the above (Formula 3). .

【0018】[0018]

【数4】 [Equation 4]

【0019】また、トルク電流演算部16で行なわれる
トルク電流指令値iT'の演算式は上記(数2)式から下
記(数5)式に示すようになる。
Further, the calculation formula of the torque current command value i T 'performed by the torque current calculation unit 16 is as shown in the following (Formula 5) from the above (Formula 2).

【0020】[0020]

【数5】 [Equation 5]

【0021】ただし、Te':トルク指令値 なお、すべり周波数演算部17におけるすべり周波数ω
seの演算式は、前記(数1)式で示したとおりである。
また、モータ回転数演算部18および積分演算部19に
おける演算は、前記のとおりである。
However, T e ′: Torque command value Note that the slip frequency ω in the slip frequency calculator 17 is
The arithmetic expression of se is as shown in the above equation (1).
The calculations performed by the motor rotation speed calculation unit 18 and the integration calculation unit 19 are as described above.

【0022】次に、本実施例の特徴とする運転モード検
出部14、定常損失最小磁束演算部11、目標磁束演算
部12、目標トルク演算部15の部分について説明す
る。まず、運転モード検出部14は、例えば図3に示す
ごとき構成を有する。図3において、101は残存容量
検出部、102は時定数演算部である。残存容量演算部
101は、誘導モータ駆動用のバッテリ6の端子電圧V
bと誘導モータへ流れる電流ibとを検出し、例えば次式
によって残存容量Cb’を算出する。 Cb’=Cb0−∫(Vb・ib)dt ただし、Cb0は満充電時の残存容量である。すなわち、
この例では、残存容量Cb’は、バッテリから放出した
電力の総和を満充電時の値Cb0から減算した値として求
めるものである。なお、自動車の制動時に、駆動用の誘
導モータを車輪から逆に駆動して発電機として動作さ
せ、発電した電力をバッテリに充電する、いわゆる回生
制動時には、電流の方向が逆になるので、上記の式にお
いてibがマイナスとなり、したがって残存容量Cb’が
増加するように変化する。また、バッテリとして鉛蓄電
池を用いる場合には、その残存容量は、バッテリの端
子電圧、バッテリの内部抵抗、電解液の比重などか
ら検出することも出来る。すなわち、鉛蓄電池の電解液
抵抗は、放電と共に液中のH2SO4が減少することに伴
って増加する。また電極の内部抵抗も、放電に伴って抵
抗の大きな放電物質PbSO4が増加するので上昇す
る。したがって鉛蓄電池の端子電圧は放電に伴って低下
し、内部抵抗は上昇する。また、電解液の比重は、放電
に伴ってほぼ直線的に低下する。したがって鉛蓄電池の
端子電圧、内部抵抗もしくは電解液の比重を測定するこ
とによって残存容量を検出することが出来る。また、時
定数演算部102は、上記の残存容量Cb’に応じた目
標磁束応答時定数τφと目標トルク応答時定数τTとを
算出する。図4は、バッテリの残存容量Cb’に対する
目標磁束応答時定数τφおよび目標トルク応答時定数τ
Tの特性図である。図示のごとく、目標磁束応答時定数
τφおよび目標トルク応答時定数τTは、残存容量が所
定量よりも小さい範囲では、残存容量が低下するに従っ
て増加する特性であり、また、残存容量が所定量より大
きな範囲では残存容量に関わらず一定となる。したがっ
て所定値以下では残存容量が小さくなるに従って目標磁
束応答および目標トルク応答が遅くなることを意味す
る。
Next, the operation mode detector 14, the minimum steady loss magnetic flux calculator 11, the target magnetic flux calculator 12, and the target torque calculator 15, which characterize this embodiment, will be described. First, the operation mode detection unit 14 has a configuration as shown in FIG. 3, for example. In FIG. 3, 101 is a remaining capacity detection unit, and 102 is a time constant calculation unit. The remaining capacity calculation unit 101 determines the terminal voltage V of the battery 6 for driving the induction motor.
b and the current i b flowing to the induction motor are detected, and the remaining capacity C b ′ is calculated by the following equation, for example. C b ′ = C b0 −∫ (V b · i b ) dt where C b0 is the remaining capacity when fully charged. That is,
In this example, the remaining capacity C b 'is obtained as a value obtained by subtracting the total amount of electric power discharged from the battery from the fully charged value C b0 . When the vehicle is being braked, the driving induction motor is driven in reverse from the wheels to operate as a generator, and the generated electric power is charged in the battery. During so-called regenerative braking, the direction of the current is reversed. In the equation (1), i b becomes negative, and therefore the remaining capacity C b 'changes so as to increase. Further, when a lead storage battery is used as the battery, the remaining capacity can be detected from the terminal voltage of the battery, the internal resistance of the battery, the specific gravity of the electrolytic solution, and the like. That is, the electrolytic solution resistance of the lead storage battery increases as H 2 SO 4 in the solution decreases with discharge. The internal resistance of the electrode also rises because the discharge substance PbSO 4 having a large resistance increases with the discharge. Therefore, the terminal voltage of the lead acid battery decreases with discharge, and the internal resistance increases. Further, the specific gravity of the electrolytic solution decreases almost linearly with the discharge. Therefore, the remaining capacity can be detected by measuring the terminal voltage of the lead storage battery, the internal resistance, or the specific gravity of the electrolytic solution. Further, the time constant calculation unit 102 calculates the target magnetic flux response time constant τ φ and the target torque response time constant τ T according to the remaining capacity C b ′. FIG. 4 shows a target magnetic flux response time constant τ φ and a target torque response time constant τ with respect to the remaining capacity C b ′ of the battery.
It is a characteristic view of T. As shown in the figure, the target magnetic flux response time constant τ φ and the target torque response time constant τ T are characteristics in which the remaining capacity increases as the remaining capacity decreases in the range where the remaining capacity is smaller than a predetermined amount. In the range larger than the quantitative value, it becomes constant regardless of the remaining capacity. Therefore, below the predetermined value, the target magnetic flux response and the target torque response become slower as the remaining capacity becomes smaller.

【0023】次に、定常損失最小磁束演算部11、目標
磁束演算部12、目標トルク演算部15の部分について
説明する。通常のベクトル制御は、回転子磁束φrを一
定(励磁電流iφを一定)とし、トルク電流iTのみを
変化させることによって、出力トルクのトルク電流iT
に対する線形性と速応性を得るものである。しかし、こ
のような回転子磁束φr一定ベクトル制御は、負荷によ
らず一定の励磁電流iφを供給するため、一般的に軽負
荷において効率が悪化する。そのため、誘導モータの損
失として銅損を考え、これを最小とする条件を求める。
まず、図5に示すごときγ−δ座標モデル、すなわち誘
導モータのモデルとして良く知られた電源周波数で回転
するγ−δ座標モデルを用いることにする。図5におい
て、ベクトル制御が成立している場合、各軸の電流成分
と、回転子磁束φrとの間には、下記(数6)式が成立
することが知られている。ただし、各電流成分iγs
δs、iγr、iδrにおいて、添字γ、δは各軸成
分、rは回転子、sは固定子を表わす。
Next, the portions of the steady loss minimum magnetic flux calculation unit 11, the target magnetic flux calculation unit 12, and the target torque calculation unit 15 will be described. In normal vector control, the rotor magnetic flux φ r is kept constant (excitation current i φ is kept constant), and only the torque current i T is changed, whereby the torque current i T of the output torque is changed.
To obtain linearity and quick response to. However, such a constant vector control of the rotor magnetic flux φ r supplies a constant exciting current i φ regardless of the load, and therefore the efficiency generally deteriorates at a light load. Therefore, the copper loss is considered as the loss of the induction motor, and the condition for minimizing this is obtained.
First, a γ-δ coordinate model as shown in FIG. 5, that is, a γ-δ coordinate model rotating at a power supply frequency well known as a model of an induction motor will be used. In FIG. 5, when the vector control is established, it is known that the following equation (6) is established between the current component of each axis and the rotor magnetic flux φ r . However, each current component i γs ,
In i δs , i γr , and i δr , subscripts γ and δ represent respective axial components, r represents a rotor, and s represents a stator.

【0024】[0024]

【数6】 [Equation 6]

【0025】一方、誘導モータの銅損Lcは、図5と上
記(数6)式から下記(数7)式に示すようになる。
On the other hand, the copper loss L c of the induction motor is as shown in the following formula (7) from FIG. 5 and the above formula (6).

【0026】[0026]

【数7】 [Equation 7]

【0027】ただし、Rs:固定子抵抗、K1、K2:モ
ータによって決まる定数 上記(数7)式において、定常状態を考えればφrの微
分項d/dt φrは0となるから、銅損Lcを最小とするす
べり周波数ωse-optは、dLc/dωse=0の条件か
ら、下記(数8)式で求めることができる。
[0027] However, R s: stator resistance, K 1, K 2: In constant above (7) determined by the motor type, because the differential term d / dt φ r of phi r given the steady state becomes 0 The slip frequency ω se-opt that minimizes the copper loss L c can be calculated by the following equation (8) from the condition of dL c / dω se = 0.

【0028】[0028]

【数8】 [Equation 8]

【0029】したがって、すべり周波数ωseを(数8)
式の値に保てば、銅損を最小とする駆動が可能となる。
具体的には前記(数1)式より、すべり周波数を損失最
小すべり周波数ωse-optに保つためには、トルク電流i
Tと磁束φrとの関係を下記(数9)式に示すようにすれ
ばよいことが判る。
Therefore, the slip frequency ω se is given by ( Equation 8)
If the value of the formula is maintained, it is possible to drive the copper loss to the minimum.
Specifically, in order to keep the slip frequency at the minimum loss slip frequency ω se-opt from the equation (1), the torque current i
It will be understood that the relationship between T and the magnetic flux φ r may be set as shown in the following equation (9).

【0030】[0030]

【数9】 [Equation 9]

【0031】次に、上記(数9)式を前記(数2)式に
代入してiTを消去すると、トルク指令値Te'と磁束φr
の関係は下記(数10)式で示すようになる。
Next, by substituting the equation (9) into the equation (2) and erasing i T , the torque command value T e 'and the magnetic flux φ r.
The relationship is expressed by the following equation (10).

【0032】[0032]

【数10】 [Equation 10]

【0033】したがって、トルク指令値Te'が入力され
た場合に、定常損失最小磁束φr'を(数10)式で導
き、トルク電流指令値iT'は(数9)式、励磁電流指令
値iφ'は(数4)式、すべり周波数ωseは(数1)式
でそれぞれ演算することにより、定常的に銅損を最小と
する駆動が可能となる。このとき、すべり周波数ωse
損失最小すべり周波数ωse-optに一致し、かつ出力トル
クTeはトルク指令値Te'に追従することになる。とこ
ろが、トルク指令値Te'がステップ状に変化した場合に
は、(数10)式から、定常損失最小磁束φr'も同様に
ステップ状となる。そして(数4)式に示すように、励
磁電流指令値iφ'の演算にはdφr/dtが含まれてい
るため、ステップ状のトルク指令値変化が生じると、励
磁電流指令値iφ'は過渡的に大きな値となり、そのた
め過渡損失が増加する。以上の現象は、(数7)式で、
cがdφr/dtの関数となっていることからも判る。
また、本実施例では損失として銅損のみを考えている
が、前記の従来例(特開平2−23085号公報)に記
載のように、銅損と鉄損を考慮した場合においても同様
の問題が生じる。したがって、過渡損失についても考慮
した場合には、すべり周波数を損失最小すべり周波数ω
se-optに留めるのは効率の面からも得策とは言えない。
また、図2の電流制御PWMインバータ3に用いる半導
体スイッチング素子の電流容量から電流の上限値が決め
られている場合には、電流が大になる過渡時にはトルク
のレスポンスを遅くしなければならない。そのため、本
実施例においては、トルクのレスポンスを決定する目標
トルク演算部15と定常損失最小磁束演算部11と目標
磁束演算部12とを一般的なベクトル制御演算部13、
15、16に付加し、トルク応答性と磁束応答性を独立
に可変できる制御系構成とすることにより、定常的には
すべり周波数を損失最小すべり周波数ωse-optとし、過
渡的には磁束応答をトルク応答に応じた最適な値とする
ように制御することによって、過渡損失を軽減する構成
としたものである。まず、定常損失最小磁束演算部11
の演算内容は(数10)式であり、定常的に損失を最小
とする回転子磁束、すなわち定常損失最小磁束φr'を演
算する。
Therefore, when the torque command value T e 'is input, the steady loss minimum magnetic flux φ r ' is derived by the formula (10), and the torque current command value i T 'is calculated by the formula (9), the exciting current. The command value i φ 'is calculated by the equation (4) and the slip frequency ω se is calculated by the equation (1), so that the copper loss can be constantly minimized. At this time, the slip frequency ω se coincides with the minimum loss slip frequency ω se-opt , and the output torque T e follows the torque command value T e ′. However, when the torque command value T e 'changes stepwise, the steady loss minimum magnetic flux φ r ' also becomes stepwise from the equation (10). Then, as shown in equation (4), since the calculation of the excitation current command value i phi 'contains d.phi r / dt, when the step-like torque command value changes occur, the exciting current command value i phi 'Is a transiently large value, which increases the transient loss. The above phenomenon is expressed by the equation (7),
It can also be understood from the fact that L c is a function of dφ r / dt.
Further, in the present embodiment, only copper loss is considered as the loss, but the same problem occurs when copper loss and iron loss are taken into consideration as described in the above-mentioned conventional example (JP-A-2-23085). Occurs. Therefore, when the transient loss is also taken into consideration, the slip frequency is calculated as the minimum slip frequency ω
Keeping se-opt is not a good idea in terms of efficiency.
Further, when the upper limit value of the current is determined from the current capacity of the semiconductor switching element used for the current control PWM inverter 3 of FIG. 2, the torque response must be delayed during the transient when the current becomes large. Therefore, in the present embodiment, the target torque calculation unit 15, which determines the torque response, the minimum steady loss magnetic flux calculation unit 11, and the target magnetic flux calculation unit 12 are provided as a general vector control calculation unit 13,
By adding to 15 and 16, the control system configuration that can independently change the torque response and the magnetic flux response makes the slip frequency steady and the minimum loss slip frequency ω se-opt, and transiently the magnetic flux response. Is controlled to be an optimum value according to the torque response to reduce the transient loss. First, the steady loss minimum magnetic flux calculation unit 11
The calculation content of is the equation (10), and the rotor magnetic flux that minimizes the loss steadily, that is, the minimum steady loss magnetic flux φ r ′ is calculated.

【0034】また、目標磁束φrを演算する目標磁束演
算部12は、定常ゲインが1となるフィルタであり、本
実施例では下記(数11)式に示すごとき1次のローパ
スフィルタとする。
The target magnetic flux calculating unit 12 for calculating the target magnetic flux φ r is a filter having a steady gain of 1. In this embodiment, the target magnetic flux calculating unit 12 is a first-order low-pass filter as shown in the following (Equation 11).

【0035】[0035]

【数11】 [Equation 11]

【0036】ただし、τφ:目標磁束の時定数、S:ラ
プラス演算子 なお、上記の目標磁束の時定数τφは、前記図4に示す
ごとく、残存容量に応じて可変の値である(詳細後
述)。また、目標トルクTmを演算する目標トルク演算
部15は、本実施例においては下記(数12)式に示す
ような伝達関数とする。この伝達関数は、必要とされる
応答性や電流容量に応じて設定する。
However, τ φ : time constant of target magnetic flux, S: Laplace operator Note that the time constant τ φ of the above target magnetic flux is a variable value according to the remaining capacity as shown in FIG. Details later). Further, the target torque calculation unit 15 that calculates the target torque T m has a transfer function as shown in the following (Equation 12) in this embodiment. This transfer function is set according to the required responsiveness and current capacity.

【0037】[0037]

【数12】 [Equation 12]

【0038】ただし、τT:目標トルクの時定数 なお、上記の目標トルクの時定数τTは、前記図4に示
すごとく、残存容量に応じて可変の値である(詳細後
述)。
Τ T : Time constant of target torque Note that the time constant τ T of the target torque is a variable value according to the remaining capacity as shown in FIG. 4 (details will be described later).

【0039】図6は、図1に示す制御系において、トル
ク指令値Te'としてステップ状に変化する入力を加えた
場合における目標磁束の時定数τφに対する誘導モータ
の損失のピーク値および或る時間内での損失エネルギの
計算値を示す特性図である。図6から、各損失は最小値
を有する特性であり、時定数τφが或る値の場合に各損
失が最小値になることが判る。したがって、図1に示す
制御系において、トルク応答性を(数12)式で与えた
とき、図6から得られる過渡損失を最小とする目標磁束
の時定数τφを用いて磁束応答性を決めてやれば、過渡
時と定常時に共に損失の少ないモータ駆動が可能とな
る。すなわち、図6で損失が最小となるτφの値を(数
11)式で用いればよい。
FIG. 6 shows the peak value of the loss of the induction motor with respect to the time constant τ φ of the target magnetic flux when a stepwise input is applied as the torque command value T e 'in the control system shown in FIG. It is a characteristic view which shows the calculated value of the energy loss within a certain time. It can be seen from FIG. 6 that each loss has the characteristic of having the minimum value, and each loss has the minimum value when the time constant τ φ is a certain value. Therefore, in the control system shown in FIG. 1, when the torque responsiveness is given by the equation (12), the magnetic flux responsiveness is determined using the time constant τ φ of the target magnetic flux that minimizes the transient loss obtained from FIG. By doing so, it is possible to drive the motor with less loss both in the transient state and in the steady state. That is, the value of τ φ that minimizes the loss in FIG. 6 may be used in the equation (11).

【0040】図7および図8は、速度制御シミュレーシ
ョン結果を示す特性図であり、図7は過渡時と定常時に
共にすべり周波数を損失最小すべり周波数ωse-optに保
つ方法を用いた場合、図8は本実施例による方法を用い
た場合の特性を示す。なお、トルクの応答性は両者同一
とした。図7と図8において、トルクTおよび回転速度
Nの特性(応答性)は両者同一になっているが、銅損L
cの特性は、過渡時においては本実施例の方が明らかに
減少しており、かつ定常時には従来と同様に銅損を最小
とするすべり周波数駆動となっている。したがって、本
実施例においては、同一の応答特性を保ちながら過渡時
における損失を減少させることが出来る。
FIG. 7 and FIG. 8 are characteristic diagrams showing the results of speed control simulation. FIG. 7 shows the results when the method of keeping the slip frequency at the loss minimum slip frequency ω se-opt in both transient and steady state is used. 8 shows the characteristics when the method according to the present embodiment is used. The torque responsiveness was the same for both. 7 and 8, the characteristics (response) of the torque T and the rotation speed N are the same, but the copper loss L
The characteristic of c is clearly reduced in the present embodiment in the transient state, and in the steady state, it is the slip frequency drive that minimizes the copper loss as in the conventional case. Therefore, in this embodiment, it is possible to reduce the loss during the transition while maintaining the same response characteristic.

【0041】また、本実施例においては、前記のごと
く、目標トルク演算部15における演算において、目標
トルクの時定数τTの値が、図4に示すように残存容量
に応じて変化する。また、前記図6の特性は、所定の時
定数τTに対応した特性であり、時定数τTが変化すれ
ば、損失最小となる目標磁束の時定数τφの値も変化す
る。そのため、目標磁束演算部12の演算における目標
磁束の時定数τφも前記図4に示すように変化させてい
る。この場合の目標磁束の時定数τφは、そのときの目
標トルクの時定数τTに対応した図6の特性において損
失最小となる値である。上記のように、目標トルクの時
定数τTをバッテリの残存容量に応じて変化させること
により、残存容量が低下した場合に目標トルク応答を遅
くする、すなわち運転者のアクセル操作に対するトルク
の応答性を低下させることによって、運転者に残存容量
低下を体感させることが出来る。また、低残存容量時に
目標トルクの時定数τTを大きくすることによって過渡
損失を減少させることが出来るが、それと共に目標磁束
の時定数τφをも変えることにより、低残存容量時には
過渡損失を有効に低減して消費電力を減少させ、走行可
能距離を延長することが出来る。図9は、目標トルクの
時定数τTおよび目標磁束の時定数τφを変化させた場
合におけるトルク目標値、磁束目標値および損失の変化
を示す特性図である。図9において、曲線、および
は、それぞれ下記のごとき値における特性を示す。 τT=0.087s τφ=0.14s ピーク
損失=100% τT=0.100s τφ=0.15s ピーク
損失= 86% τT=0.118s τφ=0.16s ピーク
損失= 74% なお、図9の特性は、時点t0において、トルク指令値
が図示のごとく立ち上がった場合における特性を示す。
図9から判るように、目標トルクの時定数τTおよび目
標磁束の時定数τφが大きくなるにつれてピーク損失は
低下する。上記のように、バッテリの残存容量が低下し
た場合には、時定数τT、τφを大きくし、トルク応答
を緩やかにして過渡時のピーク電流を低下させることに
より、バッテリの残存容量の減少を少なくすることが出
来、さらに過渡時のピーク電流を抑えることによって過
渡時にバッテリ電圧が瞬間的に低下するのを防止し、イ
ンバータに悪影響を生じないようにすることが出来る。
したがって、バッテリの残存容量に応じて時定数τT
τφを変化させるように構成したことにより、 残存容量が低下した場合に目標トルク応答を遅くす
る、すなわち運転者のアクセル操作に対するトルクレ応
答性を低下させることによって、運転者に残存容量低下
を体感させることが出来る。 低残存容量時には過渡損失を有効に低減して消費電力
を減少させ、走行可能距離を延長することが出来る。 過渡時のピーク電流を低下させることにより、バッテ
リの残存容量の減少を少なくする。 過渡時のピーク電流を抑えることによって過渡時にバ
ッテリ電圧が瞬間的に低下するのを防止し、インバータ
の動作に悪影響を生じないようにすることが出来る、等
の効果が得られる。
Further, in the present embodiment, as described above, the value of the target torque time constant τ T changes in accordance with the remaining capacity in the calculation in the target torque calculating section 15, as shown in FIG. Further, the characteristic of FIG. 6 is a characteristic corresponding to a predetermined time constant τ T , and if the time constant τ T changes, the value of the time constant τ φ of the target magnetic flux that minimizes the loss also changes. Therefore, the time constant τ φ of the target magnetic flux in the calculation of the target magnetic flux calculation unit 12 is also changed as shown in FIG. The time constant τ φ of the target magnetic flux in this case is a value that minimizes the loss in the characteristic of FIG. 6 corresponding to the time constant τ T of the target torque at that time. As described above, by changing the time constant τ T of the target torque according to the remaining capacity of the battery, the target torque response is delayed when the remaining capacity decreases, that is, the torque responsiveness to the driver's accelerator operation. It is possible to make the driver experience a reduction in the remaining capacity. Also, transient loss can be reduced by increasing the time constant τ T of the target torque when the remaining capacity is low, but by changing the time constant τ φ of the target magnetic flux with it, the transient loss can be reduced. It can be effectively reduced to reduce power consumption and extend the mileage. FIG. 9 is a characteristic diagram showing changes in the torque target value, the magnetic flux target value, and the loss when the time constant τ T of the target torque and the time constant τ φ of the target magnetic flux are changed. In FIG. 9, curves and indicate the characteristics at the following values, respectively. τ T = 0.087s τ φ = 0.14s Peak Loss = 100% τ T = 0.100s τ φ = 0.15s Peak Loss = 86% τ T = 0.118s τ φ = 0.16s Peak Loss = 74 % the characteristic of FIG. 9, at time t 0, showing a characteristic when the torque command value rises as shown.
As can be seen from FIG. 9, the peak loss decreases as the time constant τ T of the target torque and the time constant τ φ of the target magnetic flux increase. As described above, when the remaining capacity of the battery decreases, the time constants τ T and τ φ are increased, the torque response is moderated, and the peak current during the transition is decreased to reduce the remaining capacity of the battery. By reducing the peak current during the transient, it is possible to prevent the battery voltage from instantaneously dropping during the transient and prevent the inverter from being adversely affected.
Therefore, depending on the remaining capacity of the battery, the time constant τ T ,
With the arrangements to vary the tau phi, slows the target torque response when the remaining capacity is decreased, i.e. experience by reducing the Torukure responsiveness to the accelerator operation of the driver, the remaining capacity decreases to the driver It can be done. When the remaining capacity is low, transient loss can be effectively reduced, power consumption can be reduced, and the mileage can be extended. By reducing the peak current during the transient, the decrease in the remaining capacity of the battery is reduced. By suppressing the peak current during the transition, it is possible to prevent the battery voltage from instantaneously decreasing during the transition and prevent the operation of the inverter from being adversely affected.

【0042】なお、本実施例では、磁束応答性を(数1
1)式、トルク応答性を(数12)式で与えたが、必ず
しもこの伝達関数に限定することはない。たとえばトル
ク応答性をよく知られた2次振動系〔G(S)=ωn 2
2+2ζωnS+ωn 2〕で与えてもよく、同様に磁束応
答性を2次振動系で与えてもよい。ただし、微分演算す
ることなしに目標磁束の一階微分値を求めるためには、
分子、分母間の相対次数が1以上となることが必要であ
る。また、磁束応答性を2次振動系で与えた場合は、減
衰率ζと固有振動数ωnに関して図6の関係を求め、過
渡損失が最小となるζ、ωnを用いて磁束を演算すれば
よい。
In this embodiment, the magnetic flux response is expressed by (Equation 1)
Although the equation (1) and the torque response are given by the equation (12), they are not necessarily limited to this transfer function. For example, a secondary vibration system [G (S) = ω n 2 /
S 2 + 2ζω n S + ω n 2 ], and similarly, the magnetic flux response may be given by a secondary vibration system. However, in order to obtain the first-order derivative value of the target magnetic flux without performing the differential operation,
It is necessary that the relative order between the numerator and the denominator be 1 or more. When the magnetic flux response is given by the secondary vibration system, the relationship between the damping ratio ζ and the natural frequency ω n shown in Fig. 6 is calculated, and the magnetic flux is calculated using ζ and ω n that minimize the transient loss. Good.

【0043】[0043]

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、トルク指令値から定常損失を最小とする定常損失
最小磁束を演算する手段と、トルク指令値から誘導モー
タの目標トルクを演算する手段と、上記定常損失最小磁
束から誘導モータのトルクを目標トルクに追従させ、か
つ過渡損失が最小となる磁束応答性を演算する手段と備
える構成としたことにより、従来のようにすべり周波数
を常に損失最小すべり周波数ωse-optに保つ方法と同じ
トルク応答性にする場合は過渡損失を軽減することが出
来る。逆に、電流容量が同じであればトルク応答性を速
くすることが出来る。また、定常時には従来方法と同様
に損失を最小とするモータ駆動制御が可能になる。さら
に、バッテリの残存容量を検出する残存容量検出部を設
け、その検出した残存容量に応じて、上記目標磁束演算
部と目標トルク演算部における伝達関数を変えることに
より、低残存容量時には過渡損失を通常時よりも低減
し、かつ運転者に残存容量低下を体感させることが出来
る。そのため、走行可能距離を延長することが出来ると
共に、運転者に残存容量低下を自動的に知らせて最寄り
の充電可能場所まで走行させるように促すことが出来、
さらに過渡時のピーク電流を抑えることによって過渡時
にバッテリ電圧が瞬間的に低下するのを防止し、インバ
ータの動作に悪影響を生じないようにすることが出来
る、等の効果が得られる。
As described above, according to the present invention, the means for calculating the steady loss minimum magnetic flux that minimizes the steady loss from the torque command value and the target torque of the induction motor from the torque command value are calculated. By providing a means and a means for causing the torque of the induction motor to follow the target torque from the above steady-state loss minimum magnetic flux and calculating the magnetic flux response that minimizes the transient loss, the slip frequency is always maintained as in the conventional case. Transient loss can be reduced if the same torque response as the method of maintaining the minimum loss slip frequency ω se-opt is used. On the contrary, if the current capacity is the same, the torque responsiveness can be increased. Further, in the steady state, the motor drive control that minimizes the loss becomes possible as in the conventional method. Furthermore, by providing a remaining capacity detection unit that detects the remaining capacity of the battery and changing the transfer functions in the target magnetic flux calculation unit and the target torque calculation unit according to the detected remaining capacity, transient loss is reduced at low remaining capacity. It can be reduced compared to the normal state, and the driver can experience a decrease in the remaining capacity. Therefore, the travelable distance can be extended, and the driver can be automatically informed of the decrease in the remaining capacity and urged to travel to the nearest rechargeable place.
Further, by suppressing the peak current during the transition, it is possible to prevent the battery voltage from instantaneously dropping during the transition and prevent the operation of the inverter from being adversely affected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例における高効率駆動制御演算部
1の詳細を示すブロック図。
FIG. 1 is a block diagram showing details of a high-efficiency drive control calculation unit 1 in an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例のシステム全体の構成を示す
ブロック図。
FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of a system according to an embodiment of the present invention.

【図3】運転モード検出部14の一実施例のブロック
図。
FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of a driving mode detector 14.

【図4】残存容量Cb’に対する目標磁束応答時定数τ
φと目標トルク応答時定数τTの特性図。
FIG. 4 is a target magnetic flux response time constant τ with respect to the remaining capacity C b '
A characteristic diagram of φ and a target torque response time constant τ T.

【図5】誘導モータのγ−δ座標モデルを示す図。FIG. 5 is a diagram showing a γ-δ coordinate model of an induction motor.

【図6】トルク指令値Te'としてステップ状に変化する
入力を加えた場合における目標磁束の時定数τφに対す
る誘導モータの損失のピーク値および或る時間内での損
失エネルギの計算値を示す特性図。
FIG. 6 shows the peak value of the loss of the induction motor with respect to the time constant τ φ of the target magnetic flux when a stepwise input is added as the torque command value T e ′, and the calculated value of the energy loss within a certain time. FIG.

【図7】従来例における速度制御シミュレーション結果
を示す特性図。
FIG. 7 is a characteristic diagram showing a speed control simulation result in a conventional example.

【図8】図1の実施例における速度制御シミュレーショ
ン結果を示す特性図。
8 is a characteristic diagram showing a speed control simulation result in the embodiment of FIG.

【図9】目標トルクの時定数τTおよび目標磁束の時定
数τφを変化させた場合におけるトルク目標値、磁束目
標値および損失の変化を示す特性図。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing changes in the target torque value, the desired flux value and the loss when the time constant τ T of the target torque and the time constant τ φ of the target magnetic flux are changed.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:高効率駆動制御演算部 4:誘導モータ 2:座標変換部 5:回転速度セン
サ 3:電流制御PWMインバータ 6:直流電源(バ
ッテリ) 11:定常損失最小磁束演算部 16:トルク電流
演算部 12:目標磁束演算部 17:すべり周波
数演算部 13:励磁電流演算部 18:モータ回転
数演算部 14:運転モード検出部 19:積分演算部 15:目標トルク演算部 101:残存容量検出部 102:時定数演
算部 Vb :直流電源電圧 ib :直流電源電
流 Te':トルク指令値 Tm :目標トルク τφ :目標磁束応答の時定数 τT :目標トル
ク応答の時定数 φr':定常損失最小磁束 φr :目標磁束 N :モータ回転速度(rpm) ω :電源周波数 ωse:すべり周波数 ωre:モータ回転
数(電気角) iφ':励磁電流指令値 iT':トルク電
流指令値 θ :電流の位相角 iu'、iv'、iw':三相交流電流指令値 iu、iv、iw :三相交流電流
1: High-efficiency drive control calculation unit 4: Induction motor 2: Coordinate conversion unit 5: Rotation speed sensor 3: Current control PWM inverter 6: DC power supply (battery) 11: Steady loss minimum magnetic flux calculation unit 16: Torque current calculation unit 12 : Target magnetic flux calculation unit 17: Slip frequency calculation unit 13: Excitation current calculation unit 18: Motor rotation speed calculation unit 14: Operation mode detection unit 19: Integral calculation unit 15: Target torque calculation unit 101: Remaining capacity detection unit 102: Hour Constant calculation part V b : DC power supply voltage i b : DC power supply current T e ': Torque command value T m : Target torque τ φ : Target magnetic flux response time constant τ T : Target torque response time constant φ r ': Steady state Minimum loss magnetic flux φ r : Target magnetic flux N: Motor rotation speed (rpm) ω: Power supply frequency ω se : Slip frequency ω re : Motor rotation speed (electrical angle) i φ ': Excitation current command value i T ': Torque current command Value θ: Phase angle of current iu ', iv ', iw ': Three-phase AC current command value iu , iv , iw : Three-phase AC current

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北島 康彦 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 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yasuhiko Kitajima 2 Takaracho, Kanagawa-ku, Yokohama, Kanagawa Nissan Motor Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】トルク指令値と誘導モータの回転速度とに
応じて電流指令値を算出し、その電流指令値に対応した
多相交流電流で誘導モータを駆動する誘導モータ制御装
置において、 誘導モータの駆動電力を供給するバッテリの残存容量を
検出する残存容量検出部と、 与えられたトルク指令値において誘導モータの定常損失
を最小とする回転子磁束を演算する定常損失最小磁束演
算部と、 上記定常損失最小磁束を入力し、上記残存容量に応じて
定まるローパス特性を有する伝達関数に基づいて目標磁
束および目標磁束の一階微分値を演算する目標磁束演算
部と、 上記トルク指令値から上記残存容量に応じて定まる伝達
関数に基づいて誘導モータの目標トルクを演算する目標
トルク演算部と、 上記誘導モータの回路定数に基づき、上記目標磁束と上
記目標磁束の一階微分値と上記目標トルクと上記誘導モ
ータの回転速度とに応じて上記電流指令値を演算するベ
クトル制御演算部と、 上記誘導モータに流れる電流を上記電流指令値に追従さ
せるモータ駆動部と、 を備え、上記誘導モータの出力トルクを上記目標トルク
に対応した値とするように制御する電気自動車用誘導モ
ータ制御装置。
1. An induction motor controller for calculating a current command value according to a torque command value and a rotation speed of an induction motor, and driving the induction motor with a polyphase alternating current corresponding to the current command value. A remaining capacity detection unit that detects the remaining capacity of the battery that supplies the driving power, a steady loss minimum magnetic flux calculation unit that calculates the rotor magnetic flux that minimizes the steady loss of the induction motor at a given torque command value, and A steady-state minimum magnetic flux is input, and a target magnetic flux computing unit that computes a target magnetic flux and a first-order derivative value of the target magnetic flux based on a transfer function having a low-pass characteristic that is determined according to the remaining capacity, and the above-mentioned residual from the torque command value. A target torque calculation unit that calculates the target torque of the induction motor based on the transfer function that is determined according to the capacity, and the target magnet based on the circuit constant of the induction motor. And a vector control calculation unit that calculates the current command value according to the first-order differential value of the target magnetic flux, the target torque, and the rotation speed of the induction motor, and the current flowing through the induction motor follows the current command value. An electric motor induction motor control device for controlling an output torque of the induction motor to a value corresponding to the target torque.
【請求項2】上記目標磁束演算部は、上記伝達関数の時
定数が上記残存容量の関数となるものである、ことを特
徴とする請求項1に記載の電気自動車用誘導モータ制御
装置。
2. The induction motor control device for an electric vehicle according to claim 1, wherein the target magnetic flux calculation unit is such that the time constant of the transfer function is a function of the remaining capacity.
【請求項3】上記目標トルク演算部は、上記伝達関数の
時定数が上記残存容量の関数となるものである、ことを
特徴とする請求項1に記載の電気自動車用誘導モータ制
御装置。
3. The induction motor control device for an electric vehicle according to claim 1, wherein the target torque calculation unit is such that the time constant of the transfer function is a function of the remaining capacity.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100456850B1 (en) * 2002-06-29 2004-11-10 현대자동차주식회사 Flux control apparatus of inducement motor in electric vehicle and method thereof
JP2010104094A (en) * 2008-10-21 2010-05-06 Toyota Motor Corp Electric vehicle and control method thereof
JP2010130862A (en) * 2008-11-29 2010-06-10 Nissan Motor Co Ltd Driving force control device of vehicle
JP2018011430A (en) * 2016-07-13 2018-01-18 トヨタ自動車株式会社 Vehicle

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