JPH11332298A - Apparatus and method for control of motor - Google Patents

Apparatus and method for control of motor

Info

Publication number
JPH11332298A
JPH11332298A JP10153572A JP15357298A JPH11332298A JP H11332298 A JPH11332298 A JP H11332298A JP 10153572 A JP10153572 A JP 10153572A JP 15357298 A JP15357298 A JP 15357298A JP H11332298 A JPH11332298 A JP H11332298A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
motor
torque
winding
rotor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP10153572A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3675171B2 (en
Inventor
Satoshi Koide
訓 小出
Yasumi Kawabata
康己 川端
Eiji Yamada
英治 山田
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.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP15357298A priority Critical patent/JP3675171B2/en
Publication of JPH11332298A publication Critical patent/JPH11332298A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3675171B2 publication Critical patent/JP3675171B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce pulsation in a torque in an AC motor. SOLUTION: A current setting part 212 which sets the target current of a d-axis and of a q-axis according to the speed of rotation and the required torque of a motor is installed. On the basis of the target current which is set, a voltage command is set by a PI control operation. By a PWM control operation according to the voltage command, a current is made to flow to every phase of the motor. By repeating this processing, the operation of the motor is controlled. As a current map 214 which is used by the current setting part 212 in order to set the target current, the map 214 in which the target current is changed according to an electrical angle is prepared. In addition, a sensor which detects the electrical angle of the motor is installed. The current setting part 21 sets the target current by taking into consideration the electrical angle which is detected. Thereby, the pulsation of a torque during the rotation of the motor can be reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電動機の運転を制
御する制御装置および制御方法に関し、詳しくは出力ト
ルクの変動を抑制して電動機の運転を行うための制御装
置および制御方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device and a control method for controlling the operation of a motor, and more particularly to a control device and a control method for controlling the operation of a motor while suppressing fluctuations in output torque.

【0002】[0002]

【従来の技術】多相交流を巻線に流し、該巻線による磁
界と永久磁石による磁界との相互作用により回転子を回
転させる電動機で、所望の回転トルクを得るためには、
要求トルクに応じて巻線に流す多相交流を制御する必要
がある。巻線に流す多相交流は、電流値と位相角によっ
て設定される。
2. Description of the Related Art In order to obtain a desired rotation torque in a motor in which a polyphase alternating current is passed through a winding and a rotor is rotated by an interaction between a magnetic field generated by the winding and a magnetic field generated by a permanent magnet,
It is necessary to control the polyphase alternating current flowing through the winding according to the required torque. The polyphase alternating current flowing through the winding is set by the current value and the phase angle.

【0003】位相角とは、固定子に対する回転子の電気
的な回転位置を示す電気角と巻線に流す電流によって生
じる磁界の方向との偏差を表す角度である。例えば回転
子に永久磁石を備える同期モータでは、永久磁石により
生じる磁界が回転子の中心を貫く方向をd軸方向とし、
d軸方向に電気的に直交する方向をq軸方向と定義する
と、q軸に近い方向に磁界が生じる位相角で巻線に電流
を流した場合に最大トルクが生じる。
[0003] The phase angle is an angle indicating a deviation between an electric angle indicating an electric rotation position of the rotor with respect to the stator and a direction of a magnetic field generated by a current flowing through the winding. For example, in a synchronous motor having a permanent magnet on the rotor, the direction in which the magnetic field generated by the permanent magnet passes through the center of the rotor is defined as the d-axis direction,
If a direction electrically orthogonal to the d-axis direction is defined as a q-axis direction, a maximum torque is generated when a current flows through the winding at a phase angle at which a magnetic field is generated in a direction close to the q-axis.

【0004】従来は、電動機から出力すべきトルクと、
巻線に流す電流の電流値および位相角との関係を記憶す
るマップを用意し、要求トルクに基づいてこのマップを
参照することにより、巻線に流す電流を設定していた。
Conventionally, a torque to be output from an electric motor,
A map that stores the relationship between the current value and the phase angle of the current flowing through the winding is prepared, and the current flowing through the winding is set by referring to this map based on the required torque.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる方法に
より電流を設定した場合、電動機の出力トルクに脈動が
生じることが見いだされた。出力トルクの脈動の様子を
図10に示す。図10は、一定の要求トルクTreqを
出力するための制御を実施した場合の出力トルクTol
dを、横軸に電気角をとって示したグラフである。図1
0に示される通り、電気角の変化、即ち電動機の回転に
応じて出力トルクToldは要求トルクTreqよりも
増えたり、減ったりする脈動を生じていた。図10で示
した例では、電気角が概ね60度の周期で脈動を生じて
いた。脈動の周期は電動機の回転子に備えられた永久磁
石や固定子のティースの数等に応じて変化した。
However, it has been found that when the current is set by such a method, pulsation occurs in the output torque of the motor. FIG. 10 shows the pulsation of the output torque. FIG. 10 shows the output torque Tol when the control for outputting the constant required torque Treq is performed.
6 is a graph showing d with an electric angle on the horizontal axis. FIG.
As shown by 0, the output torque Told generated a pulsation that increased or decreased from the required torque Treq in accordance with the change in the electrical angle, that is, the rotation of the electric motor. In the example shown in FIG. 10, pulsation occurs at a cycle of an electrical angle of approximately 60 degrees. The cycle of the pulsation changed according to the number of permanent magnets provided on the rotor of the electric motor and the number of teeth of the stator, and the like.

【0006】このようなトルクの脈動は電動機を種々の
装置の動力源として使用する上で好ましくない現象であ
る。例えば、いわゆるハイブリッド車両の動力源として
電動機を利用した場合には、図10に示したトルクの脈
動により、車両の乗り心地を損ねる可能性があった。ま
た、トルクの脈動が生じているとき、電動機は余剰のト
ルクを出力したりトルクが不足したりしているため、要
求トルクTreqに相当する一定のトルクを出力し続け
る場合に比較して運転効率が低下していた。一般に余剰
のトルクとして出力されたエネルギは熱等の形で消費さ
れてしまうからである。
[0006] Such pulsation of torque is an unfavorable phenomenon in using an electric motor as a power source of various devices. For example, when an electric motor is used as a power source of a so-called hybrid vehicle, there is a possibility that the ride comfort of the vehicle may be impaired due to torque pulsation shown in FIG. In addition, when torque pulsation occurs, the motor outputs excessive torque or lacks torque, so that the operating efficiency is higher than when a constant torque corresponding to the required torque Treq is continuously output. Had declined. This is because the energy output as surplus torque is generally consumed in the form of heat or the like.

【0007】図10では、一例として同期モータについ
てトルクの脈動が生じている場合を示した。かかるトル
クの脈動は、同期モータのみならず誘導モータなど種々
の交流モータにおいて同様に生じていた。
FIG. 10 shows an example in which torque pulsation occurs in a synchronous motor. Such torque pulsation has similarly occurred in various AC motors such as induction motors as well as synchronous motors.

【0008】本発明は上記課題を解決するためになさ
れ、巻線に多相交流を流すことにより回転子を回転させ
る電動機において、出力トルクの脈動を低減するための
制御装置および制御方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides a control device and a control method for reducing a pulsation of output torque in a motor for rotating a rotor by flowing a polyphase alternating current through a winding. The purpose is to:

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を解決するために、本発明では以下の構成を採っ
た。本発明の電動機制御装置は、巻線に流す多相交流を
制御することによって、該多相交流を流した際に該巻線
に生じる回転磁界を利用して回転子を回転させる電動機
の運転を制御する電動機制御装置であって、該電動機か
ら出力すべき要求トルクを設定する設定手段と、前記回
転子の電気的な回転位置を定義する電気角を検出する電
気角検出手段と、前記要求トルクを出力するために巻線
に流す電流を、該要求トルクのみならず前記検出された
電気角も考慮して設定する電流設定手段と、該設定され
た電流を前記巻線に流す通電手段とを備えることを要旨
とする。
Means for Solving the Problems and Their Functions / Effects In order to solve the above problems, the present invention has the following arrangement. The motor control device of the present invention controls the operation of the motor that rotates the rotor by using the rotating magnetic field generated in the winding when the polyphase alternating current flows by controlling the polyphase alternating current flowing in the winding. A motor control device for controlling the motor, comprising: setting means for setting a required torque to be output from the motor; electric angle detecting means for detecting an electric angle defining an electric rotational position of the rotor; Current setting means for setting a current flowing through the winding to output the current in consideration of not only the required torque but also the detected electrical angle, and an energizing means for flowing the set current through the winding. The point is to prepare.

【0010】かかる電動機制御装置によれば、電動機か
ら出力するトルクの脈動を低減することができる。この
結果、種々の装置の動力源として適用した場合に、電動
機ひいては該電動機が適用された装置を安定して運転す
ることができる。また、電動機を効率よく運転すること
もできる。以下、かかる作用について説明する。
According to such a motor control device, the pulsation of the torque output from the motor can be reduced. As a result, when the electric motor is applied as a power source for various devices, the electric motor and the device to which the electric motor is applied can be operated stably. Further, the electric motor can be operated efficiently. Hereinafter, such an operation will be described.

【0011】本発明の電動機制御装置を完成するため
に、従来の制御方法により出力トルクの脈動(図10参
照)が生じていた原因を探求する必要があった。図10
に示すトルクの脈動には種々の原因が考えられる。例え
ば、回転子の重心位置の変動や軸受けの摩擦の不均一性
などの機械的な要素および巻線に電流を流すための回路
における抵抗やスイッチング素子の応答性の不均一性な
どの電気的な要素等である。本発明の発明者は、トルク
の脈動の原因を探求するため、図10のトルクが出力さ
れる際に電動機の巻線に流れる電流を測定した。電流の
測定結果を図11に示す。図10で用いた同期モータに
は多相交流が流れている。図11は、これらのうち一つ
の相に着目した相電流の変化を示したグラフである。図
11に示す通り、一定のトルクを出力するために巻線に
流すべき電流値ioptに対し、現実の電流値iold
が多かったり少なかったりしている。これにより、図1
0に示すトルクの脈動の主要因が巻線に流す電流にある
ことが見いだされた。
In order to complete the motor control device of the present invention, it was necessary to find out the cause of the pulsation of the output torque (see FIG. 10) by the conventional control method. FIG.
Various causes can be considered for the torque pulsation shown in FIG. For example, mechanical elements such as fluctuations in the position of the center of gravity of the rotor and non-uniformity of the friction of the bearing, and electrical elements such as non-uniformity of the response of the resistance and switching elements in the circuit for flowing the current through the windings. Elements. The inventor of the present invention measured the current flowing through the windings of the electric motor when the torque of FIG. 10 was output in order to search for the cause of the torque pulsation. FIG. 11 shows the measurement results of the current. A polyphase alternating current flows through the synchronous motor used in FIG. FIG. 11 is a graph showing a change in phase current focusing on one of these phases. As shown in FIG. 11, the current value iopt to be passed through the winding to output a constant torque is compared with the actual current value iold.
There are many or few. As a result, FIG.
It has been found that the main cause of the torque pulsation shown as 0 is the current flowing through the winding.

【0012】発明者は、次に図10のトルクの脈動は約
60度の電気角の周期で生じている点に着目した。一般
に巻線にはインダクタンスと呼ばれる一種の抵抗が生じ
ている。この抵抗は外部からの磁界の影響を受けて変化
する。回転子が回転している場合には、回転子に備えら
れた永久磁石による磁界が巻線に与える影響が変化する
から、巻線のインダクタンスが変化することになる。こ
の変化は、モータの磁極の数に応じた電気角の周期で現
れる。インダクタンスが変化すれば、要求トルクに応じ
て設定された電流指令値に基づいて電圧を印加しても実
際に流れる電流値は電流指令値とは異なってしまう。発
明者はかかる考察から、図10に示したトルクの脈動の
主要因がインダクタンスの変化にあることを見いだし
た。
Next, the inventor paid attention to the fact that the torque pulsation shown in FIG. 10 occurs at a period of an electrical angle of about 60 degrees. Generally, a kind of resistance called inductance is generated in the winding. This resistance changes under the influence of an external magnetic field. When the rotor is rotating, the effect of the magnetic field of the permanent magnet provided on the rotor on the winding changes, so that the inductance of the winding changes. This change appears at a period of the electrical angle corresponding to the number of magnetic poles of the motor. If the inductance changes, the current value actually flowing differs from the current command value even when a voltage is applied based on the current command value set according to the required torque. From such considerations, the inventor has found that the main cause of the torque pulsation shown in FIG. 10 is the change in inductance.

【0013】本発明は、上述の観点により完成されたも
のである。本発明の電動機制御装置における電流設定手
段は、巻線に流す電流を要求トルクのみならず電気角も
考慮して設定する。電気角を考慮する点で従来の電流の
設定方法と大きく相違する。このように電気角に応じて
巻線に流す電流を変化させることにより、要求トルクを
出力するために必要となる電流を適切に巻線に流すこと
ができ、トルクの脈動を低減することができる。
The present invention has been completed in view of the above. The current setting means in the motor control device of the present invention sets the current flowing through the winding in consideration of not only the required torque but also the electrical angle. It differs greatly from the conventional current setting method in that the electrical angle is taken into account. By changing the current flowing through the winding according to the electrical angle in this manner, the current required to output the required torque can be appropriately passed through the winding, and torque pulsation can be reduced. .

【0014】「電気角を考慮する」とは、設定される電
流が電気角に応じて変え得るように設定されることを意
味する。図10に示したように、ほぼ全般の電気角にお
いてトルクの脈動が生じている場合には、各電気角で設
定される電流が周期的に変化することになる。また、あ
る特定の電気角においてパルス的にトルクの変動が生じ
るような場合には、該電気角においてのみ電流が変化す
ることになる。本発明における「考慮」には、両者の態
様を含んでいる。
"Considering the electrical angle" means that the set current is set so as to be variable according to the electrical angle. As shown in FIG. 10, when torque pulsation occurs at almost the entire electrical angle, the current set at each electrical angle changes periodically. Further, when the torque fluctuates in a pulse at a specific electrical angle, the current changes only at the electrical angle. The “consideration” in the present invention includes both aspects.

【0015】また、「電流の設定」としては、電動機の
トルク制御に関する本質的な要素の設定という意味であ
る。一般には、先に説明したd軸方向およびq軸方向の
電流がトルク制御においては、本質的な要素とされてい
る。これらの要素を設定するものとして、具体的にd軸
方向の電流値およびq軸方向の電流値をそれぞれ与える
ものとしてもよいし、巻線に流す電流値と位相角を与え
るものとしてもよい。もちろん、電動機に実際に流れる
各相の電流値の大きさとして設定することも可能であ
る。
The "setting of current" means setting of essential elements related to torque control of the electric motor. Generally, the above-described currents in the d-axis direction and the q-axis direction are essential elements in torque control. As a setting of these elements, a current value in the d-axis direction and a current value in the q-axis direction may be specifically given, or a current value flowing through the winding and a phase angle may be given. Of course, it is also possible to set the magnitude of the current value of each phase actually flowing to the motor.

【0016】本発明では、「電流の設定」を上述の意味
で用いるから、d軸電流およびq軸電流に置換した場合
に電気角に依らずに一定値となるような「電流の設定」
は、本発明における電気角を考慮した電流の設定には該
当しない。例えば、電動機に実際に流れる各相の電流値
の大きさは電気角によって変化することになるが、d軸
電流、q軸電流としての大きさが変化しない場合には本
発明における「電流の設定」には含まれない。
In the present invention, since "setting of current" is used in the above-mentioned meaning, "setting of current" is such that when replaced with d-axis current and q-axis current, it becomes a constant value regardless of the electrical angle.
Does not correspond to the setting of the current in consideration of the electrical angle in the present invention. For example, the magnitude of the current value of each phase that actually flows through the motor changes according to the electrical angle. However, if the magnitudes of the d-axis current and the q-axis current do not change, the “current setting” in the present invention is used. Not included.

【0017】なお、本発明の電動機制御装置における
「要求トルク設定手段」は、電動機制御装置内部で要求
トルクを設定する手段であってもよいし、外部から要求
トルクを入力することにより電動機から出力すべきトル
クを設定する手段であってもよい。
The "required torque setting means" in the motor control device of the present invention may be a means for setting a required torque inside the motor control device, or an output from the motor by inputting the required torque from outside. Means for setting the torque to be used may be used.

【0018】また、「電気角検出手段」としては、いわ
ゆるホール素子その他のセンサを用いて電気角を検出す
る装置であっても良いし、巻線の電圧値および電流値な
どに基づいて演算により電気角を検出する手段であって
もよい。
The "electric angle detecting means" may be a device for detecting an electric angle using a so-called Hall element or other sensor, or may be operated based on a voltage value and a current value of a winding. Means for detecting an electrical angle may be used.

【0019】本発明の電動機制御装置において、前記電
流設定手段は、電気角およびトルクと、該トルクを出力
するために前記巻線に流すべき電流との関係を記憶する
記憶手段と、前記要求トルクおよび電気角に基づいて、
前記関係を参照して該要求トルクを出力するために前記
巻線に流すべき電流を求める参照手段とを有するものと
することが望ましい。
In the motor control device according to the present invention, the current setting means includes a storage means for storing a relationship between an electric angle and a torque and a current to be passed through the winding to output the torque; And based on the electrical angle
It is preferable to have reference means for obtaining a current to be passed through the winding to output the required torque with reference to the relationship.

【0020】かかる構成によれば、巻線に流す電流を、
要求トルクおよび電気角に応じて設定することができ
る。上記記憶手段としては、電気角およびトルクの離散
的な値に対して巻線に流すべき電流を記憶するマップ
や、電気角およびトルクと電流値との関係を与える関数
を記憶する手段などが挙げられる。もちろん、従来の制
御方法によって一旦トルクに応じた電流を設定した後、
電気角に応じて設定された電流を補正するものとしても
構わない。かかる場合には記憶手段にはトルクに基づい
て電流を設定するための関係と、電気角に基づいて設定
された電流を電気角に応じて補正するための関係とを記
憶することになる。
According to this configuration, the current flowing through the winding is
It can be set according to the required torque and the electrical angle. Examples of the storage unit include a map that stores a current to be passed through a winding with respect to discrete values of an electric angle and a torque, and a unit that stores a function that gives a relationship between an electric angle, a torque, and a current value. Can be Of course, after once setting the current according to the torque by the conventional control method,
The current set according to the electrical angle may be corrected. In such a case, the storage means stores the relationship for setting the current based on the torque and the relationship for correcting the current set based on the electrical angle according to the electrical angle.

【0021】また、「参照」とは、記憶手段にマップが
記憶されている場合には、該マップから適切な値を読み
とることおよび必要に応じて該マップの補完演算を行う
ことが該当する。記憶手段に関数が記憶されている場合
には、必要な諸量を代入して該関数を演算することが該
当する。その他、巻線に流すべき電流を、記憶手段に記
憶されている内容に応じて求める方法が本発明における
「参照」に相当する。
In the case where a map is stored in the storage means, "referencing" refers to reading an appropriate value from the map and performing a complement operation of the map as necessary. In the case where a function is stored in the storage means, it corresponds to calculating the function by substituting necessary quantities. In addition, a method of obtaining the current to be passed through the winding according to the content stored in the storage means corresponds to “reference” in the present invention.

【0022】本発明の電動機制御装置においては、さら
に、該電動機の回転子の回転数を検出する回転数検出手
段を有し、前記電流設定手段は、該検出された回転数を
も考慮して電流を設定する手段であるものとすることが
望ましい。
The motor control device of the present invention further includes a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of a rotor of the motor, and the current setting means considers the detected rotation speed. It is desirable to use a means for setting the current.

【0023】こうすれば、回転数に応じた適切な電流を
流すことができる。回転子の回転により電動機の巻線に
は誘導起電力が生じる。かかる誘導起電力は電動機の回
転数に応じて変化する。従って、トルクを効率的に出力
するためには、電動機に流す電流の位相角を回転数に応
じて変化させることが好ましい。上記構成によれば、回
転数も考慮して電流を設定するため、回転数に応じて適
切なトルクを効率よく出力することができる。
In this way, it is possible to flow an appropriate current according to the number of rotations. Due to the rotation of the rotor, an induced electromotive force is generated in the winding of the motor. Such an induced electromotive force changes according to the rotation speed of the electric motor. Therefore, in order to output the torque efficiently, it is preferable to change the phase angle of the current flowing through the electric motor according to the rotation speed. According to the above configuration, since the current is set in consideration of the rotation speed, an appropriate torque can be efficiently output according to the rotation speed.

【0024】さらに、本発明の電動機制御装置におい
て、該電動機の回転子の回転数を検出する回転数検出手
段を有し、前記電流設定手段は、前記電動機の回転数が
所定の値以下の場合のみに前記検出された電気角を考慮
する手段であるものとすることも好ましい。
Further, in the motor control device of the present invention, the motor control device further comprises a rotation speed detecting means for detecting a rotation speed of a rotor of the motor, wherein the current setting means is provided when the rotation speed of the motor is not more than a predetermined value. It is also preferable that the means consider only the detected electrical angle.

【0025】かかる構成によれば、電動機の回転数が所
定の値以下の場合のみに電気角を考慮して電流を設定す
る。電動機がある装置の動力源として適用された場合、
トルクの脈動による装置の運転への影響は、電動機が低
速回転しているときに顕著である。従って、上記構成に
よれば、このようにトルクの脈動による影響が顕著な領
域において、電気角を考慮した電流の設定を行うことに
より、トルクの脈動を低減することができるため、有用
性が高い。上記発明における所定の値は、このようにト
ルクの脈動による影響に基づいて予め設定される値であ
る。
According to this configuration, the current is set in consideration of the electrical angle only when the rotation speed of the electric motor is equal to or less than the predetermined value. When an electric motor is applied as a power source for a device,
The influence of the torque pulsation on the operation of the device is remarkable when the electric motor is rotating at low speed. Therefore, according to the above configuration, the torque pulsation can be reduced by setting the current in consideration of the electrical angle in a region where the influence of the torque pulsation is remarkable, and thus the utility is high. . The predetermined value in the above invention is a value set in advance based on the influence of torque pulsation as described above.

【0026】また、本発明は以下に示す電動機の制御方
法としても成立する。本発明の電動機の制御方法は、多
相交流を巻線に流した際に該巻線に生じる回転磁界を利
用して回転子を回転させる電動機について、該巻線に流
す電流を制御して該電動機の運転を制御する電動機の制
御方法であって、(a) 該電動機から出力すべきトル
クの要求値を設定する工程と、(b) 前記回転子の電
気的な回転位置を定義する電気角を検出する工程と、
(c) 電気角およびトルクと、該トルクを出力するた
めに前記巻線に流すべき電流とについて予め記憶された
関係を、前記要求トルクおよび電気角に基づいて参照す
ることにより、該要求トルクを出力するために前記巻線
に流すべき電流を求める工程と、(d) 該設定された
電流を前記巻線に流す工程とを備えることを要旨とす
る。
The present invention is also realized as a motor control method described below. A motor control method according to the present invention is directed to a motor for rotating a rotor using a rotating magnetic field generated in a winding when a polyphase alternating current is applied to the winding to control a current flowing in the winding. A method for controlling operation of an electric motor, the method comprising: (a) setting a required value of a torque to be output from the electric motor; and (b) an electric angle defining an electric rotational position of the rotor. Detecting
(C) By referring to the relationship previously stored between the electric angle and the torque and the current to be passed through the winding to output the torque based on the required torque and the electrical angle, the required torque can be calculated. The gist of the present invention is to include a step of obtaining a current to be passed through the winding in order to output the current, and (d) a step of passing the set current through the winding.

【0027】かかる制御方法によれば、先に電動機の制
御装置として説明した種々の作用により、トルクの脈動
を低減しつつ、効率よく電動機の運転を制御することが
できる。
According to this control method, the operation of the motor can be efficiently controlled by reducing the pulsation of the torque by the various operations described above as the control device for the motor.

【0028】なお、上述した電動機の制御装置および制
御方法は、中心部にロータを備え、外周部にステータを
備えるいわゆるインナロータ型の電動機のみならず、い
わゆるアウタロータと呼ばれるタイプの電動機にも適用
可能である。アウタロータ型の電動機は、中心部のステ
ータと、その外周を円状に取り囲むようにロータとを備
え、三相コイルに制御電流を流すことにより回転磁界が
形成され、円環状のアウタロータを回転させる電動機で
ある。また、インナロータとアウタロータとを備える対
ロータ電動機にも適用可能である。また、電動機の構成
としては、永久磁石を備えた電動機および永久磁石に代
えて電磁石を用いた電動機など種々の構成に適用可能で
ある。
The above-described motor control device and control method can be applied not only to a so-called inner rotor type motor having a rotor at the center and a stator at the outer periphery, but also to a type of motor called a so-called outer rotor. is there. An outer rotor type electric motor includes a central stator and a rotor surrounding the outer periphery thereof in a circular shape, and a rotating magnetic field is formed by applying a control current to a three-phase coil to rotate the annular outer rotor. It is. Further, the present invention is also applicable to a paired rotor motor including an inner rotor and an outer rotor. In addition, the configuration of the electric motor can be applied to various configurations such as an electric motor having a permanent magnet and an electric motor using an electromagnet instead of the permanent magnet.

【0029】また、本発明の電動機制御装置を組み込む
ことにより、電動機を動力源とする種々の装置の発明を
構成することも可能である。かかる装置としては、種々
の工作機械や家電製品が挙げられる。また、近年では、
電動機を動力源として走行可能な車両も提案されてお
り、以下に示す通り、かかる車両の発明として構成する
こともできる。例えば、巻線に流す多相交流を制御する
ことによって、該多相交流を流した際に該巻線に生じる
回転磁界を利用して回転子を回転させる電動機と、該電
動機の運転を制御する電動機制御装置とを備え、該電動
機を動力源として走行可能な車両であって、該車両の走
行状態に応じて、前記電動機から出力すべき要求トルク
を設定する設定手段を備え、前記電動機制御装置は、前
記回転子の電気的な回転位置を定義する電気角を検出す
る電気角検出手段と、前記要求トルクを出力するために
巻線に流す電流を、該要求トルクのみならず前記検出さ
れた電気角も考慮して設定する電流設定手段と、該設定
された電流を前記巻線に流す通電手段とを備える装置で
あることを要旨とすることができる。もちろん、先に説
明した種々の構成からなる電動機制御装置をそれぞれ適
用することが可能である。
Further, by incorporating the motor control device of the present invention, it is possible to configure various inventions using a motor as a power source. Such devices include various machine tools and home appliances. In recent years,
A vehicle that can run using an electric motor as a power source has also been proposed, and can be configured as an invention of such a vehicle as described below. For example, by controlling a polyphase alternating current flowing through a winding, an electric motor that rotates a rotor using a rotating magnetic field generated in the winding when the polyphase alternating current flows, and controls operation of the electric motor. An electric motor control device, wherein the vehicle is capable of traveling using the electric motor as a power source, and further comprising a setting means for setting a required torque to be output from the electric motor in accordance with a traveling state of the vehicle; An electrical angle detecting means for detecting an electrical angle that defines an electrical rotation position of the rotor, and a current flowing through a winding to output the required torque, the detected torque as well as the required torque. The present invention can be summarized as an apparatus including a current setting unit that sets in consideration of an electrical angle and an energizing unit that causes the set current to flow through the winding. Of course, it is possible to apply each of the motor control devices having the various configurations described above.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】(1)実施例の構成:以下、本発
明の実施の形態について、実施例を用いて説明する。図
1は、本実施例の電動機制御装置10の機能ブロックを
示す説明図である。電動機制御装置10が制御する対象
はモータ40である。モータ40は、後述する通り、
U,V,Wの三相交流を流すことにより回転する同期モ
ータである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (1) Configuration of Example: Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described using an example. FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating functional blocks of a motor control device 10 according to the present embodiment. The object controlled by the motor control device 10 is the motor 40. The motor 40 is, as described later,
It is a synchronous motor that rotates by flowing U, V, and W three-phase alternating current.

【0031】電動機制御装置10には、このモータ40
の電気角θを検出するための電気角センサ114と回転
数Nを検出するための回転数センサ115が設けられて
いる。これらのセンサ114,115により検出された
電気角θおよび回転数Nは電流設定部212に受け渡さ
れる。電流設定部212には要求トルク設定部216に
より設定された要求トルクT*も受け渡される。これら
の値に基づいて、電流設定部212は電流マップ214
を参照し、電流指令値id*,iq*を設定する。
The motor control device 10 includes the motor 40
An electrical angle sensor 114 for detecting the electrical angle θ and a rotational speed sensor 115 for detecting the rotational speed N are provided. The electrical angle θ and the rotation speed N detected by these sensors 114 and 115 are passed to the current setting unit 212. The required torque T * set by the required torque setting unit 216 is also passed to the current setting unit 212. Based on these values, the current setting unit 212
And set the current command values id * and iq *.

【0032】一方、3相/2相変換部210は、モータ
40のU,V,Wの各相に流れている電流を3相/2相
変換し、d軸に流れている電流idとq軸に流れている
電流iqとを算出する。図1では、U,V,Wの各相に
流れている電流のうちU相の電流iuとV相の電流iv
のみを用いるものとして示した。これは、3相交流の場
合、U,V,W相に流れる電流の合計値は常に値0とな
るため、W相の電流値iwは検出する必要がないからで
ある。
On the other hand, the three-phase / two-phase converter 210 performs three-phase / two-phase conversion of the current flowing in each of the U, V, and W phases of the motor 40, and outputs the currents id and q flowing on the d-axis. The current iq flowing through the axis is calculated. In FIG. 1, the U-phase current iu and the V-phase current iv of the currents flowing in the U, V, and W phases are shown.
Only those used are shown. This is because, in the case of three-phase alternating current, the total value of the currents flowing through the U, V, and W phases is always 0, so that it is not necessary to detect the current value iw of the W phase.

【0033】先に設定された電流指令値id*,iq*
と、実際に流れている電流id,iqとの差分に基づい
てPI制御部202d,202qは、いわゆる比例積分
制御によってそれぞれd軸およびq軸に印加すべき電圧
指令値Vd*,Vq*を設定する。こうして設定された
電圧指令値Vd*,Vq*は2相/3相変換部204に
よりU,V,Wの各相の電圧指令値Vu*,Vv*,V
w*に変換される。これらの指令値に基づいて、PWM
制御部206は各相への印加電圧を制御するためのスイ
ッチング信号Su,Sv,Swを設定する。このスイッ
チング信号に基づいたスイッチングを行うことにより通
電部208は各相に電流を通電する。
The previously set current command values id *, iq *
Control units 202d and 202q set voltage command values Vd * and Vq * to be applied to the d-axis and the q-axis, respectively, by so-called proportional-integral control based on the difference between the currents id and iq actually flowing. I do. The voltage command values Vd *, Vq * set in this manner are converted into voltage command values Vu *, Vv *, V of the respective phases U, V, W by the two-phase / 3-phase converter 204.
converted to w *. Based on these command values, PWM
The control unit 206 sets switching signals Su, Sv, Sw for controlling the applied voltage to each phase. By performing switching based on this switching signal, the current supply unit 208 supplies current to each phase.

【0034】なお、本実施例では、後述する通り、通電
部208として内部にスイッチング素子を備える構成を
採用しているため、PWM制御部206では通電部20
8を駆動するためのスイッチング信号を生成している。
これに対し、スイッチング素子を持たない通電部208
を採用する場合には、PWM制御部206を省略しても
構わない。また、電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を
実現可能な制御方法であれば、PWM制御に依らずその
他の制御方法によるスイッチング信号の生成を行うもの
としても良い。l
In the present embodiment, as will be described later, a configuration in which a switching element is provided as the energizing section 208 is employed.
8 for generating a switching signal.
On the other hand, the energizing section 208 having no switching element
Is adopted, the PWM control unit 206 may be omitted. In addition, as long as the control method can realize the voltage command values Vu *, Vv *, Vw *, the switching signal may be generated by another control method without depending on the PWM control. l

【0035】次に、本実施例の電動機制御装置10およ
びモータ40のハードウェア構成を説明する。図2は、
本実施例の電動機制御装置10のハードウェア構成を示
す説明図である。モータ制御装置10は、モータ40の
電気角θを検出する電気角センサ114,回転数Nを検
出する回転数センサ115,外部からのトルク指令を受
けて三相同期モータ40の三相(U,V,W相)のモー
タ電流を制御する制御用ECU100、三相同期モータ
40のU相電流iu、V相電流ivを検出する電流セン
サ102、103、検出された電流の高周波ノイズを除
去するフィルタ106、107、検出した電流値をディ
ジタルデータに変換する2個のアナログディジタル変換
器(ADC)112、113から構成されている。電気
角センサとしては、ホール素子を用いたものが知られて
いる。なお、電気角センサ114と回転数センサ115
は兼用することも可能である。また、電気角はセンサに
よらず演算によって求めるものとしてもよい。
Next, the hardware configuration of the motor control device 10 and the motor 40 of this embodiment will be described. FIG.
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a hardware configuration of a motor control device 10 according to the present embodiment. The motor control device 10 receives an electric angle sensor 114 for detecting the electric angle θ of the motor 40, a rotation speed sensor 115 for detecting the rotation speed N, and receives a torque command from the outside. Control ECU 100 for controlling (V, W phase) motor current, current sensors 102 and 103 for detecting U-phase current iu and V-phase current iv of three-phase synchronous motor 40, and a filter for removing high-frequency noise of the detected current It comprises two analog-to-digital converters (ADCs) 112 and 113 for converting the detected current value into digital data. As an electric angle sensor, a sensor using a Hall element is known. The electric angle sensor 114 and the rotation speed sensor 115
Can also be used. Further, the electrical angle may be obtained by calculation without using a sensor.

【0036】制御用ECU100の内部には、図示する
ように、算術論理演算を行うマイクロプロセッサ(CP
U)120、このCPU120が行う処理や必要なデー
タを予め記憶したROM122、処理に必要なデータ等
を一時的に読み書きするRAM124、計時を行うクロ
ック126等が設けられており、バスにより相互に接続
されている。このバスには、入力ポート116や出力ポ
ート118も接続されており、CPU120は、これら
のポート116,118を介して、三相同期モータ40
のU,V,Wの各相に流れる電流iu,iv、電気角
θ、回転数Nを読み込むことができる。
As shown, a microprocessor (CP) for performing arithmetic and logical operations is provided in the control ECU 100.
U) 120, a ROM 122 preliminarily storing the processing performed by the CPU 120 and necessary data, a RAM 124 for temporarily reading and writing data necessary for the processing, a clock 126 for clocking, and the like, which are interconnected by a bus. Have been. An input port 116 and an output port 118 are also connected to this bus, and the CPU 120 communicates with the three-phase synchronous motor 40 through these ports 116 and 118.
Current iu, iv flowing in each phase of U, V, and W, electrical angle θ, and rotation speed N can be read.

【0037】また、制御用ECU100には、別途入力
されるトルク指令に基づいて決定されたモータ40の各
相電流iu,iv,iwが得られるようモータ40の各
コイル間に電圧を印加するインバータ130およびバッ
テリ132が、その出力部に設けられている。CPU1
20からの制御出力Su,Sv,Sw,SDが、このイ
ンバータ130に出力されており、三相同期モータ40
の各コイルに印加される電圧を外部から制御することが
可能となっている。
Further, the control ECU 100 applies an inverter for applying a voltage between the coils of the motor 40 so as to obtain the respective phase currents iu, iv, iw of the motor 40 determined based on the torque command input separately. 130 and a battery 132 are provided at its output. CPU1
The control outputs Su, Sv, Sw, and SD from the inverter 20 are output to the inverter 130, and the three-phase synchronous motor 40
It is possible to externally control the voltage applied to each coil.

【0038】インバータ130は本実施例ではいわゆる
トランジスタインバータを採用している。インバータ1
30はスイッチング素子としてのトランジスタが各相に
対し2つ一組で設けられている。各相の2つのトランジ
スタは一方がバッテリ132のソース側、他方がシンク
側に接続されている。制御用ECU100からの制御出
力Su,Sv,Sw、SDはこれらのトランジスタのゲ
ート信号に入力され、各トランジスタのオンオフを制御
する。但し、各相のシンク側に設けられたトランジスタ
にはインバータ素子により制御出力がハイロー反転され
て入力されるようになっている。従って、上記インバー
タの各相のトランジスタは通常は、ソース側とシンク側
とが排他的にオンオフするようになっている。なお、制
御信号SDは、全てのトランジスタをオフ状態にするシ
ャットダウン信号である。
In this embodiment, the inverter 130 employs a so-called transistor inverter. Inverter 1
Reference numeral 30 denotes a pair of transistors serving as switching elements for each phase. One of the two transistors of each phase is connected to the source side of the battery 132, and the other is connected to the sink side. Control outputs Su, Sv, Sw, and SD from the control ECU 100 are input to gate signals of these transistors, and control the on / off of each transistor. However, a control output is inverted and input to a transistor provided on the sink side of each phase by an inverter element. Therefore, the transistors of each phase of the inverter are normally configured such that the source side and the sink side are exclusively turned on and off. The control signal SD is a shutdown signal that turns off all the transistors.

【0039】図2における制御用ECU100が、図1
に示したPI制御部202d、202q、2相/3相変
換部204、PWM制御部206、3相/2相変換部2
10、電流設定部212、電流マップ214、要求トル
ク設定部216の各機能を果たす部分である。本実施例
では、要求トルク設定部216は、外部から入力された
トルク指令値を要求トルクT*として設定する機能を奏
するものとして構成した。また、インバータ130およ
びバッテリ132が通電部208に相当する機能を果た
す部分である。
The control ECU 100 shown in FIG.
, PI control units 202d, 202q, 2-phase / 3-phase conversion unit 204, PWM control unit 206, 3-phase / 2-phase conversion unit 2
10, a current setting unit 212, a current map 214, and a required torque setting unit 216 that perform the respective functions. In the present embodiment, the required torque setting unit 216 is configured to have a function of setting a torque command value input from the outside as the required torque T *. In addition, the inverter 130 and the battery 132 perform a function corresponding to the power supply unit 208.

【0040】次に、本実施例の電動機制御装置による制
御対象であるモータ40の構成について説明する。図3
は、モータ40の回転軸を含む断面における断面図であ
る。図4は、回転軸に直交する断面における断面図であ
る。図3に示す通り、この三相同期モータ40は、固定
子30と回転子50とこれらを収納するケース60とか
らなる。回転子50は、外周に永久磁石51ないし54
が貼付されており、その軸中心に設けられた回転軸55
を、ケース60に設けられた軸受61,62により回転
自在に軸支している。
Next, the configuration of the motor 40 to be controlled by the motor control device of this embodiment will be described. FIG.
5 is a cross-sectional view of a cross section including the rotation shaft of the motor 40. FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view in a cross section orthogonal to the rotation axis. As shown in FIG. 3, the three-phase synchronous motor 40 includes a stator 30, a rotor 50, and a case 60 that houses them. The rotor 50 has permanent magnets 51 to 54 on its outer circumference.
Is attached, and a rotation shaft 55 provided at the center of the shaft is provided.
Are rotatably supported by bearings 61 and 62 provided in the case 60.

【0041】回転子50は、無方向性電磁鋼板を打ち抜
いて成形した板状回転子57を複数枚積層したものであ
る。この板状回転子57は、図4に示すように、直交す
る位置に4箇所の突極71ないし74を備える。板状回
転子57を積層した後、回転軸55を圧入し、積層した
板状回転子57を仮止めする。この電磁鋼板を素材とす
る板状回転子57は、その表面に絶縁層と接着層が形成
されており、積層後所定温度に加熱され、接着層が溶融
することにより、固定される。
The rotor 50 is formed by laminating a plurality of plate-like rotors 57 formed by punching a non-oriented electrical steel sheet. As shown in FIG. 4, the plate-shaped rotor 57 has four salient poles 71 to 74 at orthogonal positions. After laminating the plate-like rotors 57, the rotating shaft 55 is press-fitted, and the laminated plate-like rotors 57 are temporarily fixed. The plate-shaped rotor 57 made of the electromagnetic steel sheet has an insulating layer and an adhesive layer formed on its surface, and is heated to a predetermined temperature after lamination, and is fixed by melting the adhesive layer.

【0042】こうして回転子50を形成した後、回転子
50の外周面であって、突極71ないし74の中間位置
に、永久磁石51ないし54を軸方向に亘って貼付す
る。永久磁石51ないし54は、回転子50の半径方向
に磁化されており、その極性は隣り合う磁石同士が互い
に異なる磁極となっている。例えば、永久磁石51は外
周面がN極であり、その隣の永久磁石52は外周面がS
極となっている。この永久磁石51,52は、回転子5
0を固定子30に組み付けた状態では、板状回転子57
および板状固定子20を貫く磁路Mdを形成する(図4
破線参照)。
After the rotor 50 is formed in this manner, the permanent magnets 51 to 54 are attached to the outer peripheral surface of the rotor 50 at intermediate positions between the salient poles 71 to 74 in the axial direction. The permanent magnets 51 to 54 are magnetized in the radial direction of the rotor 50, and the polarity of adjacent magnets is different from each other. For example, the outer peripheral surface of the permanent magnet 51 is an N pole, and the outer peripheral surface of the adjacent permanent magnet 52 is an S pole.
It is a pole. The permanent magnets 51 and 52 are
0 is assembled to the stator 30, the plate-like rotor 57
And a magnetic path Md penetrating the plate-shaped stator 20 (FIG. 4).
See broken line).

【0043】固定子30を構成する板状固定子20は、
板状回転子57と同じく無方向性電磁鋼板の薄板を打ち
抜くことで形成されており、図3に示すように、計12
個のティース22を備える。ティース22間に形成され
たスロット24には、固定子30に回転磁界を発生させ
るコイル32が巻回されている。尚、板状固定子20の
外縁部には、固定用のボルト34を通すボルト孔が設け
られているが、図4では図示を省略してある。
The plate-like stator 20 constituting the stator 30 is
Like the plate-like rotor 57, it is formed by punching a thin sheet of non-oriented electrical steel sheet, and as shown in FIG.
The teeth 22 are provided. A coil 32 for generating a rotating magnetic field in the stator 30 is wound around a slot 24 formed between the teeth 22. In addition, a bolt hole for passing the fixing bolt 34 is provided at the outer edge of the plate-shaped stator 20, but is not shown in FIG. 4.

【0044】固定子30は、板状の板状固定子20を積
層し互いに押圧した状態として、接着層を加熱・溶融す
ることで一応固定される。この状態で、コイル32をテ
ィース22に巻回して固定子30を完成した後、これを
ケース60に組み付け、ボルト孔に固定用のボルト34
を通し、これを締め付けて全体を固定する。更に回転子
50をケース60の軸受61,62により回転自在に組
み付けることにより、この三相同期モータ40は完成す
る。
The stator 30 is temporarily fixed by heating and melting the adhesive layer in a state in which the plate-like plate-like stators 20 are laminated and pressed against each other. In this state, the coil 32 is wound around the teeth 22 to complete the stator 30, which is assembled to the case 60, and the fixing bolts 34 are inserted into the bolt holes.
And tighten it to secure the whole. Further, the three-phase synchronous motor 40 is completed by assembling the rotor 50 rotatably by the bearings 61 and 62 of the case 60.

【0045】固定子30のコイル32に回転磁界を発生
するよう励磁電流を流すと、図4に示すように、隣接す
る突極および板状回転子57,板状固定子20を貫く磁
路Mqが形成される。尚、上述した永久磁石51により
形成される磁束が回転子50を、その回転軸中心を通っ
て径方向に貫く軸をd軸と呼び、回転子50の回転面内
において前記d軸に電気的に直交する軸をq軸と呼ぶ。
つまり、d軸およびq軸は回転子50の回転に伴い回転
する軸である。本実施例では、回転子50に貼付された
永久磁石51および53は外周面がN極となっており、
永久磁石52および54は外周面がS極となっているこ
とから、図4に示す通り、幾何学的にはd軸と45度方
向にある軸がq軸となる。
When an exciting current is applied to the coil 32 of the stator 30 so as to generate a rotating magnetic field, as shown in FIG. 4, a magnetic path Mq penetrating the adjacent salient poles, the plate-like rotor 57 and the plate-like stator 20 is formed. Is formed. Note that an axis through which the magnetic flux formed by the above-described permanent magnet 51 passes through the rotor 50 in the radial direction through the center of the rotation axis is referred to as a d-axis, and is electrically connected to the d-axis in the rotation plane of the rotor 50. The axis orthogonal to is called the q-axis.
That is, the d-axis and the q-axis are axes that rotate as the rotor 50 rotates. In the present embodiment, the permanent magnets 51 and 53 attached to the rotor 50 have N poles on the outer peripheral surface,
Since the outer peripheral surfaces of the permanent magnets 52 and 54 have S poles, the q-axis is geometrically located at 45 degrees with respect to the d-axis as shown in FIG.

【0046】図5に本実施例の三相同期モータ40の等
価回路を示す。図5に示す通り、三相同期モータ40は
U,V,Wの三相コイルと、回転軸中心回りに回転する
永久磁石を有する等価回路により表される。d軸はこの
等価回路において永久磁石のN極側を正方向として貫く
軸として表され、q軸はd軸に対し幾何学的にも直交し
た軸として表される。また、電気角はU相コイルを貫く
軸とd軸との回転角θとなる。
FIG. 5 shows an equivalent circuit of the three-phase synchronous motor 40 of this embodiment. As shown in FIG. 5, the three-phase synchronous motor 40 is represented by an equivalent circuit having U, V, and W three-phase coils and a permanent magnet that rotates around the center of the rotation axis. In this equivalent circuit, the d-axis is represented as an axis passing through the N pole side of the permanent magnet in the positive direction, and the q-axis is represented as an axis geometrically orthogonal to the d-axis. The electrical angle is the rotation angle θ between the axis passing through the U-phase coil and the d axis.

【0047】(2)トルク制御:次に本実施例における
モータ制御装置10におけるトルク制御について図6の
フローチャートを用いて説明する。トルク制御ルーチン
は、図2に示したCPU120により周期的に実行され
る処理である。
(2) Torque control: Next, the torque control in the motor control device 10 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. The torque control routine is a process periodically executed by the CPU 120 shown in FIG.

【0048】このルーチンが開始されると、CPU12
0は目標トルクT*を読み込む(ステップS100)。
次に、電気角θおよび回転数Nの検出を行う(ステップ
S105)。電気角θは電気角センサ114により検出
され、回転数Nは回転数センサ115により検出され
る。また、電流iu,ivを検出する(ステップS11
0)。これらの値は電流センサ102,103により検
出される。
When this routine is started, the CPU 12
0 reads the target torque T * (step S100).
Next, the electrical angle θ and the number of revolutions N are detected (step S105). The electric angle θ is detected by an electric angle sensor 114, and the rotation speed N is detected by a rotation speed sensor 115. Further, the currents iu and iv are detected (step S11).
0). These values are detected by the current sensors 102 and 103.

【0049】こうして検出された諸量に基づいて、CP
U120は3相/2相変換を行いd軸電流id、q軸電
流iqを算出する(ステップS115)。3相/2相変
換は以下に示す式を演算することにより実行される。i
d=√2×(−iu・sin(θ−120)+iv・s
inθ); iq=√2×(−iu・cos(θ−120)+iv・
cosθ); こうして演算されたd軸電流idおよびq軸電流iq
は、後述する電圧指令値の設定に用いられる。なお、電
動機のトルク制御においては、d軸電流およびq軸電流
が本質的なパラメータとなるため、本実施例ではこれら
の電流に変換して制御を実施している。かかる変換を行
わずにU,V,Wの3相のまま制御することも可能であ
る。
Based on the quantities thus detected, the CP
U120 performs three-phase / two-phase conversion to calculate d-axis current id and q-axis current iq (step S115). The three-phase / two-phase conversion is executed by calculating the following equation. i
d = √2 × (−iu · sin (θ−120) + iv · s
in θ); iq = −2 × (−iu · cos (θ−120) + iv ·
cos θ); d-axis current id and q-axis current iq calculated in this way
Is used for setting a voltage command value described later. In the torque control of the electric motor, the d-axis current and the q-axis current are essential parameters. Therefore, in this embodiment, the control is performed by converting these currents into these currents. It is also possible to control the three phases U, V and W without performing such conversion.

【0050】次に、CPU120は目標トルクT*、回
転数Nおよび電気角θに基づいてd軸、q軸の目標電流
id*,iq*を設定する(ステップS120)。この
処理は、ROM122内に記憶された電流マップ214
から、目標トルクT*、回転数Nおよび電気角θに相当
する値を読み出すことにより行う。電流マップ214の
内容については、その作成方法も含めて後述する。
Next, the CPU 120 sets d-axis and q-axis target currents id * and iq * based on the target torque T *, the number of revolutions N, and the electrical angle θ (step S120). This processing is performed in accordance with the current map 214 stored in the ROM 122.
From the values corresponding to the target torque T *, the rotation speed N, and the electrical angle θ. The contents of the current map 214 will be described later, including the method of creating the current map 214.

【0051】なお、電流マップ214は、目標トルクT
*、回転数Nおよび電気角θの離散的な値に対し、目標
電流id*,iq*を与えるマップである。従って、目
標トルkT*等の値によっては該当する値がマップに存
在しない場合もある。本実施例では、かかる場合には、
電流マップ214を線形補完することにより該当する値
を求めるものとしている。マップを構成するトルク、回
転数、電気角の離散的な値が十分細かく設定されている
場合には、補完演算を省略してもよい。例えば、マップ
上に存在するポイントから目標トルクT*、回転数Nお
よび電気角θに最も近いポイントを選択し、そのポイン
トに対応する目標電流id*,iq*を用いるものとし
てもよい。
The current map 214 indicates that the target torque T
This is a map that gives target currents id * and iq * to discrete values of *, the rotation speed N, and the electrical angle θ. Therefore, there is a case where the corresponding value does not exist in the map depending on the value of the target torque kT * or the like. In this embodiment, in such a case,
A corresponding value is obtained by linearly complementing the current map 214. When the discrete values of the torque, the number of revolutions, and the electrical angle that compose the map are set sufficiently fine, the supplementary calculation may be omitted. For example, a point closest to the target torque T *, the rotation speed N, and the electrical angle θ may be selected from points existing on the map, and the target currents id *, iq * corresponding to the selected points may be used.

【0052】こうして目標電流id*,iq*が設定さ
れると、CPU120はd軸方向、q軸方向に印加すべ
き電圧指令値Vd*,Vq*を設定する(ステップS1
25)。この電圧指令値は、いわゆる比例積分制御(P
I制御)により設定される。つまり、ステップS115
において算出されたd軸電流id、q軸電流iqと、ス
テップS120において設定された目標電流id*,i
q*との差分△id、△iqを求め、その差分△id、
△iqの比例項と積分項との和により電圧指令値Vd
*,Vq*を設定する。比例積分制御は周知の制御方法
であるため、これ以上の詳細な説明は省略する。
When the target currents id * and iq * are set in this way, the CPU 120 sets voltage command values Vd * and Vq * to be applied in the d-axis direction and the q-axis direction (step S1).
25). This voltage command value is determined by a so-called proportional-integral control (P
I control). That is, step S115
And the target currents id * and i set in step S120.
q * and the difference △ id, △ iq, and the difference △ id,
The voltage command value Vd is determined by the sum of the proportional term and the integral term of Δiq.
*, Vq * are set. Since the proportional-integral control is a well-known control method, further detailed description is omitted.

【0053】以上の処理により、d軸、q軸に印加する
電圧指令値Vd*,Vq*が設定された。次にCPU1
20はこれらの電圧指令値を2相/3相変換によりU,
V,Wの各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*に変
換する(ステップS130)。2相/3相変換は次式を
演算することにより行われる。
By the above processing, the voltage command values Vd * and Vq * to be applied to the d-axis and the q-axis are set. Next, CPU1
20 converts these voltage command values to U and U by two-phase / 3-phase conversion.
It is converted into voltage command values Vu *, Vv *, Vw * of each phase of V and W (step S130). The two-phase / three-phase conversion is performed by calculating the following equation.

【0054】 Vu*=√(2/3)×(Vd*・cosθ−Vq*・sinθ); Vv*=√(2/3)×(Vd*・cos(θ−120) −Vq*・sin(θ−120)); Vw*=−Vu−Vv;Vu * = √ (2/3) × (Vd * · cos θ−Vq * · sin θ); Vv * = √ (2/3) × (Vd * · cos (θ−120) −Vq * · sin (Θ-120)); Vw * = − Vu−Vv;

【0055】CPU120は、2相/3相変換した結果
に基づいて、PWM制御してインバータに出力する。つ
まり、各相の電圧指令値Vu*,Vv*,Vw*を、イ
ンバータの各トランジスタのオンオフ信号のディーティ
比に変換して出力する。この信号によってインバータの
各トランジスタがオンオフされると、ステップS120
で設定した目標電流id*,iq*が流れる。この結
果、モータ40は目標トルクT*に相当するトルクを出
力する。以上の制御処理を周期的に繰り返すことにより
本実施例の電動機制御装置は、モータ40の運転を制御
する。
CPU 120 performs PWM control based on the result of the two-phase / three-phase conversion and outputs the result to the inverter. That is, the voltage command values Vu *, Vv *, Vw * of each phase are converted into a duty ratio of the on / off signal of each transistor of the inverter and output. When each transistor of the inverter is turned on / off by this signal, step S120 is performed.
The target currents id * and iq * set in the above flow. As a result, the motor 40 outputs a torque corresponding to the target torque T *. The motor control device of the present embodiment controls the operation of the motor 40 by periodically repeating the above control processing.

【0056】(3)電流マップ:次に、上記トルク制御
のステップS120において用いられる電流マップ21
4の内容を説明する。図7は、本実施例の電流マップ2
14を作成するために用いられる基礎データをプロット
したグラフである。図7のグラフは、電流位相角と、ト
ルクおよび電流値との関係を示している。図7中に示し
た3本の曲線は、それぞれ電流値i1,i2,i3に対
応した曲線である。電流値は、i1<i2<i3となっ
ている。また、図7に示す通り、このグラフは電気角θ
および回転数Nに応じて描かれる。
(3) Current map: Next, the current map 21 used in step S120 of the torque control described above.
4 will be described. FIG. 7 shows a current map 2 of the present embodiment.
14 is a graph in which basic data used to create the data No. 14 is plotted. The graph of FIG. 7 shows the relationship between the current phase angle, the torque and the current value. The three curves shown in FIG. 7 are curves corresponding to the current values i1, i2, and i3, respectively. The current value satisfies i1 <i2 <i3. In addition, as shown in FIG.
And the number of rotations N.

【0057】本実施例では、有限要素法等を用いた磁場
解析により図7のグラフを作成した。この解析では、モ
ータ40の回転中のある状態を入力すると、ロータおよ
びステータ間の磁場を解析することによりロータに作用
するトルクを出力することができる。かかる解析自体は
周知であるため詳細な説明は省略する。
In the present embodiment, the graph of FIG. 7 was created by a magnetic field analysis using the finite element method or the like. In this analysis, when a certain state during the rotation of the motor 40 is input, the torque acting on the rotor can be output by analyzing the magnetic field between the rotor and the stator. Since such an analysis itself is well known, a detailed description is omitted.

【0058】例えば、かかる解析により、電気角θ=0
度、回転数N=0rpm、電流値=i2、電流位相角=
20度なる条件を与えると、出力トルク=T2なる結果
が得られる。これをプロットしたのが、図7の点P2で
ある。このように上記パラメータを種々の値に変化させ
て解析を実行すれば、図7に示す曲線を引くことができ
る。もちろん、図7のグラフを実験的に作成するものと
しても構わない。
For example, according to this analysis, the electrical angle θ = 0
Degree, rotation speed N = 0 rpm, current value = i2, current phase angle =
When a condition of 20 degrees is given, a result of output torque = T2 is obtained. This is plotted at point P2 in FIG. If the above parameters are changed to various values and the analysis is executed, the curve shown in FIG. 7 can be drawn. Of course, the graph of FIG. 7 may be created experimentally.

【0059】ここで、位相角φの定義についてモータの
等価回路(図5)により説明する。位相角φとは、図5
に示す通り、巻線に流す電流ベクトルの方向とq軸方向
の偏差をいう。電流ベクトルの大きさをiとすると、図
5より明らかな通り、d軸電流id、q軸電流iqとの
間には、次式(1)が成立する。 id=−i×sinφ; iq= i×cosφ …(1)
Here, the definition of the phase angle φ will be described with reference to an equivalent circuit of a motor (FIG. 5). FIG. 5 shows the phase angle φ.
As shown in FIG. 5, the deviation in the q-axis direction from the direction of the current vector flowing through the winding. Assuming that the magnitude of the current vector is i, the following equation (1) is established between the d-axis current id and the q-axis current iq, as is clear from FIG. id = −i × sinφ; iq = i × cosφ (1)

【0060】一般に同期モータにおいては、巻線に流す
電流ベクトルがq軸方向に近い場合に大きなトルクを出
力することができる。電流ベクトルがd軸と一致した場
合、即ち位相角=90度の場合には、ロータを回転させ
る成分が生じなくなるため、トルクは出力されない。図
7に示す通り、本実施例のモータ40についても位相角
90度では電流値に関わらず、出力トルクが値0となっ
ている。
In general, a synchronous motor can output a large torque when the current vector flowing through the winding is close to the q-axis direction. When the current vector coincides with the d-axis, that is, when the phase angle is 90 degrees, no component for rotating the rotor is generated, and no torque is output. As shown in FIG. 7, the output torque of the motor 40 according to the present embodiment is 0 at the phase angle of 90 degrees regardless of the current value.

【0061】図7に示したグラフは電気角θおよび回転
数Nに応じて描かれる。本実施例では、電気角θを5度
刻み、回転数Nを100rpm刻みの値で設定し、各電
気角及び回転数の組み合わせに応じて図7に示すグラフ
を作成した。なお、電気角と回転数の刻みはモータの特
性およびトルク制御に要求される精度等に応じて任意に
設定可能である。また、必ずしも等間隔で設定する必要
はない。例えば、電気角で30度付近のみを細かく設定
し、0度付近は粗く設定するものとしても構わない。
The graph shown in FIG. 7 is drawn according to the electrical angle θ and the rotation speed N. In the present embodiment, the electric angle θ is set in increments of 5 degrees, the number of revolutions N is set in increments of 100 rpm, and a graph shown in FIG. 7 is created according to the combination of each electric angle and the number of revolutions. The steps of the electric angle and the number of revolutions can be arbitrarily set according to the characteristics of the motor, the accuracy required for torque control, and the like. Also, it is not always necessary to set them at equal intervals. For example, only an electrical angle of around 30 degrees may be finely set and around 0 degrees may be roughly set.

【0062】また、電気角および回転数の全ての範囲に
対して図7のグラフを描く必要もない。本実施例のモー
タ40の場合は、3相の同期電動機であり、ロータとス
テータの位置関係は、電気角60度周期で同じ関係が繰
り返される。従って、本実施例では、電気角について
は、0度から60度の範囲でマップを用意し、60度か
ら120度およびそれ以降の電気角については、このマ
ップを繰り返し用いるものとしている。
Further, it is not necessary to draw the graph of FIG. 7 for the entire range of the electrical angle and the rotation speed. In the case of the motor 40 of the present embodiment, the motor is a three-phase synchronous motor, and the same positional relationship between the rotor and the stator is repeated at a cycle of 60 electrical degrees. Therefore, in the present embodiment, a map is prepared in the range of 0 to 60 degrees for electrical angles, and this map is repeatedly used for electrical angles of 60 to 120 degrees and beyond.

【0063】図7のグラフに基づいて、トルク制御に用
いられる電流マップ214を設定する。電流マップ21
4の例を図8および図9に示した。電流マップ214
は、これらの図に示す通り、2つのマップから成り立っ
ている。図8は、トルクと電流位相角との関係を与える
マップである。図9は、電流位相角とモータ電流の関係
を与えるマップである。これらのマップは、図7のグラ
フにおける曲線i1,i2,i3のピーク部分(図7中
の点P1,P2,P3)を用いて作成される。ピーク部
分を用いてマップを作成するのは、かかる部分が電流値
に対して最も出力トルクが大きくなる点を示しており、
電動機を最も効率よく運転できる状態を示しているから
である。
Based on the graph of FIG. 7, a current map 214 used for torque control is set. Current map 21
Examples of No. 4 are shown in FIGS. Current map 214
Consists of two maps as shown in these figures. FIG. 8 is a map giving the relationship between the torque and the current phase angle. FIG. 9 is a map giving the relationship between the current phase angle and the motor current. These maps are created using the peak portions of the curves i1, i2, and i3 in the graph of FIG. 7 (points P1, P2, and P3 in FIG. 7). Creating a map using the peak portion indicates that such a portion has the largest output torque with respect to the current value,
This is because the state where the motor can be operated most efficiently is shown.

【0064】図7の点P1,P2,P3を横軸にトル
ク、縦軸に電流位相角を採ってプロットすると、それぞ
れ図8の点P1,p2,P3となる。図7では、図示の
都合上、3本の曲線しか描いていないが、更に多くの電
流値に対して図7のグラフを作成することにより、図8
に示した曲線を得ることができる。
When the points P1, P2 and P3 in FIG. 7 are plotted with the horizontal axis representing the torque and the vertical axis representing the current phase angle, the points P1, P2 and P3 in FIG. 8 are obtained. Although only three curves are drawn in FIG. 7 for the sake of illustration, the graph of FIG.
Can be obtained.

【0065】一方、図7の点P1,P2,P3を横軸に
電流値、縦軸に電流位相角を採ってプロットすると、そ
れぞれ図9の点P1,P2,P3となる。図7では、図
示の都合上、3本の曲線しか描いていないが、更に多く
の電流値に対して図7のグラフを作成することにより、
図9に示した曲線を得ることができる。
On the other hand, when plotting the points P1, P2 and P3 in FIG. 7 with the current value on the horizontal axis and the current phase angle on the vertical axis, the points P1, P2 and P3 in FIG. 9 are respectively obtained. In FIG. 7, only three curves are drawn for convenience of illustration, but by creating the graph of FIG. 7 for more current values,
The curve shown in FIG. 9 can be obtained.

【0066】本実施例では、図8および図9のマップを
それぞれディジタル化したデータテーブルとしてROM
122に記憶している。図8および図9に示す通り、こ
れらのマップが電気角θに応じて用意されているところ
が、従来技術と大きく相違する。先に説明したトルク制
御ルーチンでは、検出された電気角θおよび回転数Nに
応じて、最初に図8に示したマップから目標トルクT*
に対応する電流位相角φを求める。次に、図9に示した
マップから電流位相角φに対応するモータ電流を求め
る。こうしてモータ電流と電流位相角が求まれば、上式
(1)に基づいてd軸およびq軸の目標電流id*,i
q*を求めることができる。
In the present embodiment, the maps shown in FIGS.
122. As shown in FIG. 8 and FIG. 9, the point that these maps are prepared according to the electrical angle θ is significantly different from the related art. In the torque control routine described above, the target torque T * is first obtained from the map shown in FIG. 8 according to the detected electrical angle θ and the rotation speed N.
Is obtained. Next, the motor current corresponding to the current phase angle φ is obtained from the map shown in FIG. When the motor current and the current phase angle are obtained in this manner, the target currents id * and i for the d-axis and the q-axis are calculated based on the above equation (1).
q * can be obtained.

【0067】本実施例ではモータ電流と位相角とを与え
るマップを用いて、d軸およびq軸の目標電流id*,
iq*を設定している。これに対し、モータ電流および
位相角を与えるマップに代えて、d軸電流、q軸電流を
与えるマップを用いるものとしてもよい。こうすれば、
上式(1)を演算する必要がなくなる分、処理の高速化
を図ることができる。
In this embodiment, a target current id *, d-axis and target current id *,
iq * is set. On the other hand, instead of the map for providing the motor current and the phase angle, a map for providing the d-axis current and the q-axis current may be used. This way,
Since it is not necessary to calculate the above equation (1), the processing can be speeded up.

【0068】以上で説明した本実施例の電動機制御装置
10によれば、モータ40のトルクの脈動を低減するこ
とができる。図10にトルク要求値Treqと出力トル
クとの関係を示す。図10中のToldで示した曲線が
要求値Treqに対して、従来の制御方法により出力さ
れるトルクを示している。図示される通り、大きな脈動
を示している。これに対し、本実施例の電動機制御装置
によれば、出力トルクを要求トルクTreqにほぼ一致
させることができる。また、図11には電動機の運転中
に流れる相電流を示した。図11中のioldで示され
る曲線が従来の制御方法により電動機を運転した場合の
電流を示している。図11中のioptで示される曲線
が要求トルクTreqを出力するために流すべき電流を
示している。図示される通り、従来の制御方法では、電
流値は本来流すべき電流ioptに対して脈動してい
る。これに対し、本実施例の電動機制御装置によれば、
曲線ipotに相当する電流を流すことができる。
According to the motor control device 10 of the present embodiment described above, the pulsation of the torque of the motor 40 can be reduced. FIG. 10 shows the relationship between the torque request value Treq and the output torque. The curve indicated by Told in FIG. 10 shows the torque output by the conventional control method with respect to the required value Treq. As shown, a large pulsation is shown. On the other hand, according to the motor control device of the present embodiment, the output torque can be made substantially equal to the required torque Treq. FIG. 11 shows a phase current flowing during operation of the motor. A curve indicated by iold in FIG. 11 indicates a current when the motor is operated by the conventional control method. A curve indicated by iopt in FIG. 11 indicates a current to be supplied to output the required torque Treq. As shown in the drawing, in the conventional control method, the current value pulsates with respect to the current iopt which should be passed. In contrast, according to the motor control device of the present embodiment,
A current corresponding to the curve ipot can flow.

【0069】上述した通り、本実施例の電動機制御装置
によれば、トルクの脈動を低減して電動機を運転するこ
とができる。この結果、本実施例の電動機制御装置によ
れば、電動機の運転効率を向上することができる。
As described above, according to the motor control device of this embodiment, the motor can be operated with reduced torque pulsation. As a result, according to the motor control device of the present embodiment, the operation efficiency of the motor can be improved.

【0070】なお、上記実施例のトルク制御には、いく
つかの変形した態様が可能である。例えば、上記実施例
ではステップS120において、目標電流値を設定する
ために図8および図9に示したマップを用いた。これに
対し、図8および図9の曲線を近似した関数を用いて目
標電流を設定するものとしても構わない。
It should be noted that the torque control of the above embodiment can take several modified forms. For example, in the above embodiment, in step S120, the maps shown in FIGS. 8 and 9 are used to set the target current value. On the other hand, the target current may be set using a function that approximates the curves in FIGS. 8 and 9.

【0071】また、上記実施例では、モータ40が低速
回転であるか高速回転であるかに関わらず、図8および
図9のマップを用いることにより、電気角θに応じて目
標電流を設定していた。モータ40の回転数が非常に高
速になった場合には、電気角θに応じて目標電流を設定
する処理がモータ40の回転に間に合わない可能性もあ
る。従って、モータ40が比較的低速で回転している場
合にのみ図8および図9に示したような電気角θを考慮
したマップを使用するものとし、その他の場合には電気
角θを考慮しない従来と同様のマップを用いるものとし
てもよい。
In the above embodiment, the target current is set in accordance with the electrical angle θ by using the maps of FIGS. 8 and 9 regardless of whether the motor 40 is rotating at a low speed or at a high speed. I was When the number of rotations of the motor 40 becomes very high, the process of setting the target current according to the electrical angle θ may not be in time for the rotation of the motor 40. Accordingly, only when the motor 40 is rotating at a relatively low speed, the map considering the electric angle θ as shown in FIGS. 8 and 9 is used, and in other cases, the electric angle θ is not considered. A map similar to the conventional one may be used.

【0072】(4)モータ制御装置の適用例:本実施例
における電動機制御装置を備えたモータの有用性を示す
ため、これらの適用例について図12を用いて説明す
る。図12は、これらを適用したハイブリッドカーの概
略構成を示す説明図である。ハイブリッドカーとは、エ
ンジンとモータの双方を搭載した車両をいう。図12に
示すハイブリッドカーは以下で説明する通り、エンジン
の動力を直接駆動輪に伝達可能な構成となっている。か
かるハイブリッドカーを特にパラレル・ハイブリッドカ
ーと呼ぶ。
(4) Examples of application of motor control device: In order to show the usefulness of a motor having a motor control device in this embodiment, examples of application of these motors will be described with reference to FIG. FIG. 12 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a hybrid car to which these are applied. A hybrid car is a vehicle equipped with both an engine and a motor. As described below, the hybrid car shown in FIG. 12 has a configuration in which the power of the engine can be directly transmitted to the drive wheels. Such a hybrid car is particularly called a parallel hybrid car.

【0073】まず、図12に示したハイブリッドカーの
概略構成を説明する。エンジンEGは通常の車両に用い
られているガソリンエンジンまたはディーゼルエンジン
である。エンジンEGのクランクシャフトはプラネタリ
ギヤPGに機械的に接続されている。プラネタリギヤP
Gは中心で回転するサンギヤSGと、サンギヤSGのま
わりを自転しながら公転するプラネタリキャリアPC
と、プラネタリキャリアPCの周囲で回転可能なリング
ギヤRGとから構成されている。プラネタリギヤPGは
周知の通り、サンギヤSG、プラネタリキャリアPC、
リングギヤRGのうちいずれか2つに入出力される動力
が決定されると残余の一つに入出力される動力が決まる
という機械的特性を有している。
First, the schematic structure of the hybrid car shown in FIG. 12 will be described. The engine EG is a gasoline engine or a diesel engine used in a normal vehicle. The crankshaft of the engine EG is mechanically connected to the planetary gear PG. Planetary gear P
G is a sun gear SG that rotates at the center, and a planetary carrier PC that revolves while rotating around the sun gear SG.
And a ring gear RG rotatable around the planetary carrier PC. As is well known, the planetary gear PG includes a sun gear SG, a planetary carrier PC,
When the power input / output to any two of the ring gears RG is determined, the power input / output is determined to one of the remaining ring gears RG.

【0074】本実施例のハイブリッドカーは図12に示
す通り、エンジンEGのクランクシャフトがプラネタリ
キャリアPCに結合されている。また、サンギヤSGに
は発電機MG1が結合され、リングギヤRGにはモータ
GM2が結合されている。リングギヤRGは、またベル
ト等の動力伝達機構を経て駆動輪WHに結合されてい
る。発電機MG1およびモータMG2はそれぞれ同期モ
ータである。発電機MG1およびモータMG2はバッテ
リBAに電気的に接続されており、バッテリBAと電力
のやりとりを行っている。
As shown in FIG. 12, in the hybrid car of this embodiment, the crankshaft of the engine EG is connected to the planetary carrier PC. The generator MG1 is connected to the sun gear SG, and the motor GM2 is connected to the ring gear RG. The ring gear RG is coupled to the drive wheels WH via a power transmission mechanism such as a belt. The generator MG1 and the motor MG2 are each a synchronous motor. The generator MG1 and the motor MG2 are electrically connected to the battery BA, and exchange power with the battery BA.

【0075】エンジンEGの運転は、EFIECUによ
り制御されている。また、発電機MG1およびモータM
G2は、駆動回路DU1,Du2を介して制御ユニット
CUに電気的に接続されており、制御ユニットCUによ
り運転が制御されている。制御ユニットCUは、かかる
制御に必要な情報を種々のセンサにより取得している。
これらのセンサには、例えば、モータMG2の電気角お
よび回転数を検出するセンサSN1,SN2がある。そ
の他のセンサについては、図示を省略した。
The operation of the engine EG is controlled by the EFIECU. The generator MG1 and the motor M
G2 is electrically connected to the control unit CU via the drive circuits DU1 and Du2, and the operation is controlled by the control unit CU. The control unit CU acquires information necessary for such control by various sensors.
These sensors include, for example, sensors SN1 and SN2 that detect the electrical angle and the rotation speed of the motor MG2. Illustration of other sensors is omitted.

【0076】制御ユニットCUは、エンジンを制御する
ために必要となる情報をEFIECUに出力することに
より、間接的にエンジンEGの運転をも制御している。
本実施例における電動機制御装置10(図2)との対応
を示すと、制御ユニットCUが制御用ECU100に相
当し、駆動回路DU2はそれぞれインバータ130に相
当し、モータMG2がモータ40に相当する。電流セン
サ102,103、フィルタ106,107およびAD
C112,113については図12では図示を省略し
た。
The control unit CU also indirectly controls the operation of the engine EG by outputting information necessary for controlling the engine to the EFIECU.
In correspondence with the motor control device 10 (FIG. 2) in the present embodiment, the control unit CU corresponds to the control ECU 100, the drive circuit DU2 corresponds to the inverter 130, and the motor MG2 corresponds to the motor 40. Current sensors 102 and 103, filters 106 and 107, and AD
C112 and 113 are not shown in FIG.

【0077】上記構成によるハイブリッドカーでは、エ
ンジンEGから出力される動力はプラネタリギヤPGに
より2つに分配されて伝達される。即ち、一部はサンギ
ヤSGに分配され発電機MG1によって電力として回生
される。この電力はバッテリBAに蓄えられる。プラネ
タリギヤPGにより分配された残余の動力はリングギヤ
RGを経て駆動輪WHに伝達され、車両の走行に用いら
れる。リングギヤRGにはモータMG2から出力される
動力も付加される。制御ユニットCUはエンジンEGか
ら駆動輪WHに伝達される動力とモータMG2から出力
される動力の総和が要求された動力に一致するようにエ
ンジンEG、発電機MG1、およびモータMG2の運転
をそれぞれ制御しているのである。このようなハイブリ
ッドカーではその他、エンジンEGの運転を停止してモ
ータMG2から出力される動力のみを用いて走行するな
ど、種々の運転モードによる走行が可能となっている。
In the hybrid car having the above configuration, the power output from the engine EG is divided and transmitted by the planetary gear PG. That is, a part is distributed to the sun gear SG and is regenerated as electric power by the generator MG1. This power is stored in battery BA. The remaining power distributed by the planetary gear PG is transmitted to the drive wheels WH via the ring gear RG and used for running the vehicle. The power output from the motor MG2 is also added to the ring gear RG. Control unit CU controls the operation of engine EG, generator MG1, and motor MG2 such that the sum of the power transmitted from engine EG to drive wheels WH and the power output from motor MG2 matches the required power. It is doing. In addition, in such a hybrid car, traveling in various operation modes such as stopping the operation of the engine EG and traveling using only the power output from the motor MG2 is possible.

【0078】上述した通り、モータMG2から出力され
る動力は駆動輪WHに伝達可能であるから、例えば、モ
ータMG2からの出力トルクが脈動すればその分車両の
乗り心地を損ねることになる。上記ハイブリッド車両に
おいて、本実施例のモータ制御装置を備えていれば、モ
ータMG2から出力されるトルクの変動を抑制すること
ができ、車両の走行状態に応じて設定された要求トルク
を定常的に出力することができるため乗り心地を改善す
ることができる。また、トルク変動なくモータMG2を
運転可能とすることによりハイブリッドカーの運転効率
を向上することもできる。なお、上記ハイブリッドカー
においては、発電機MG1も同期モータとして構成され
ており、運転モードによっては電力の供給を受けてトル
クを出力するモータとしても機能し得るため、本発明は
発電機MG1の制御装置として適用することも可能であ
る。
As described above, since the power output from the motor MG2 can be transmitted to the drive wheels WH, for example, if the output torque from the motor MG2 pulsates, the ride comfort of the vehicle is impaired. In the above-described hybrid vehicle, if the motor control device of the present embodiment is provided, the fluctuation of the torque output from the motor MG2 can be suppressed, and the required torque set according to the traveling state of the vehicle is constantly increased. Since the output can be made, the riding comfort can be improved. Further, by making the motor MG2 operable without torque fluctuation, the operating efficiency of the hybrid car can be improved. In the above-described hybrid car, the generator MG1 is also configured as a synchronous motor, and can function as a motor that receives power supply and outputs torque depending on the operation mode. It is also possible to apply as a device.

【0079】上記説明ではパラレルハイブリッドカーを
例にとって説明したが、本発明のモータ制御装置は、エ
ンジンEGから出力される動力が直接は駆動輪WHに伝
達できないタイプのハイブリッドカー、いわゆるシリー
ズハイブリッドカーにも適用可能である。当然、エンジ
ンEGを搭載しない、いわゆる電気自動車にも適用可能
である。
In the above description, a parallel hybrid car has been described as an example. However, the motor control device of the present invention is applied to a type of hybrid car in which power output from the engine EG cannot be directly transmitted to the drive wheels WH, that is, a so-called series hybrid car. Is also applicable. Naturally, the present invention can be applied to a so-called electric vehicle without the engine EG.

【0080】以上で説明した通り、本発明のモータ制御
装置は、トルク変動なくスムーズにモータを運転するこ
とができる点で非常に有用なものである。上記説明で
は、一例としてハイブリッドカーや電気自動車を挙げた
が、本発明のモータ制御装置の適用例はこれに限定され
るものではない。例えば、工作機械や家電製品などの種
々の装置に適用可能である。
As described above, the motor control device of the present invention is very useful in that the motor can be smoothly operated without torque fluctuation. In the above description, a hybrid car or an electric car is given as an example, but the application example of the motor control device of the present invention is not limited to this. For example, it is applicable to various devices such as machine tools and home electric appliances.

【0081】以上、本発明の種々の実施例について説明
してきたが、本発明はこれらに限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の形態による実
施が可能である。例えば、本実施例ではトルク制御を図
6に示したフローチャートによりソフトウェアで実現し
ているが、同様の処理をハードウェアにより実現するも
のとしてもよい。逆に本実施例においてハードウェアに
よって実現している処理、例えば電気角の検出などをソ
フトウェアにより実現するものとしてもよい。また、本
発明の電動機制御装置は同期機のみならず、誘導機など
種々の交流モータに適用可能である。
Although various embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments, and various embodiments can be implemented without departing from the gist of the present invention. For example, in the present embodiment, the torque control is realized by software according to the flowchart shown in FIG. 6, but the same processing may be realized by hardware. Conversely, processing realized by hardware in the present embodiment, for example, detection of an electrical angle, may be realized by software. Further, the electric motor control device of the present invention is applicable not only to a synchronous machine but also to various AC motors such as an induction machine.

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

【図1】本発明の電動機制御装置の機能ブロックを示す
説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing functional blocks of a motor control device of the present invention.

【図2】電動機制御装置10のハードウェア構成を示す
説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a hardware configuration of the electric motor control device 10.

【図3】モータ40の回転軸を含む断面における断面図
である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a cross section including a rotation shaft of the motor 40.

【図4】回転軸に直交する断面における断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view in a cross section orthogonal to a rotation axis.

【図5】三相同期モータ40の等価回路図である。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the three-phase synchronous motor 40.

【図6】トルク制御ルーチンの処理内容を示すフローチ
ャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing the processing content of a torque control routine.

【図7】電流位相角とトルクとの関係を示す説明図であ
る。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a relationship between a current phase angle and a torque.

【図8】電流設定のための第1のマップを示す説明図で
ある。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a first map for current setting.

【図9】電流設定のための第2のマップを示す説明図で
ある。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a second map for setting a current.

【図10】トルク指令値に対するトルクの脈動を示すグ
ラフである。
FIG. 10 is a graph showing torque pulsation with respect to a torque command value.

【図11】巻線に流れる電流の変動を示すグラフであ
る。
FIG. 11 is a graph showing a change in a current flowing through a winding.

【図12】本発明の電動機制御装置を適用したハイブリ
ッド車両の構成を示す説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing a configuration of a hybrid vehicle to which the electric motor control device of the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…電動機制御装置 20…板状固定子 22…ティース 24…スロット 30…固定子 32…コイル 34…ボルト 40…三相同期モータ 50…回転子 51,52,53,54…永久磁石 55…回転軸 57…板状回転子 60…ケース 61,62…軸受 71,72,73,74…突極 100…制御用ECU 102,103…電流センサ 106,107…フィルタ 112,113…ADC 114…電気角センサ 115…回転数センサ 116…入力ポート 118…出力ポート 120…CPU 122…ROM 124…RAM 126…クロック 130…インバータ 132…バッテリ 202d、202q…PI制御部 204…2相/3相変換部 206…PWM制御部 208…通電部 210…3相/2相変換部 212…電流設定部 214…電流マップ 216…要求トルク設定部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Motor control apparatus 20 ... Plate stator 22 ... Teeth 24 ... Slot 30 ... Stator 32 ... Coil 34 ... Bolt 40 ... Three-phase synchronous motor 50 ... Rotor 51, 52, 53, 54 ... Permanent magnet 55 ... Rotation Shaft 57: plate-like rotor 60: case 61, 62 ... bearing 71, 72, 73, 74 ... salient pole 100 ... control ECU 102, 103 ... current sensor 106, 107 ... filter 112, 113 ... ADC 114 ... electrical angle Sensor 115 Rotation speed sensor 116 Input port 118 Output port 120 CPU 122 ROM 124 RAM 126 Clock 130 Inverter 132 Battery 202d, 202q PI control unit 204 2-phase / 3-phase conversion unit 206 PWM control unit 208: energizing unit 210: three-phase / two-phase conversion unit 212: current setting unit 21 ... current map 216 ... request torque setting section

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 巻線に流す多相交流を制御することによ
って、該多相交流を流した際に該巻線に生じる回転磁界
を利用して回転子を回転させる電動機の運転を制御する
電動機制御装置であって、 該電動機から出力すべき要求トルクを設定する設定手段
と、 前記回転子の電気的な回転位置を定義する電気角を検出
する電気角検出手段と、 前記要求トルクを出力するために巻線に流す電流を、該
要求トルクのみならず前記検出された電気角も考慮して
設定する電流設定手段と、 該設定された電流を前記巻線に流す通電手段とを備える
電動機制御装置。
An electric motor for controlling an operation of a motor for rotating a rotor by controlling a polyphase alternating current flowing through a winding and utilizing a rotating magnetic field generated in the winding when the polyphase alternating current flows. A control device, comprising: setting means for setting a required torque to be output from the electric motor; electric angle detecting means for detecting an electric angle defining an electric rotation position of the rotor; and outputting the required torque. A current setting means for setting a current flowing through the winding in consideration of not only the required torque but also the detected electrical angle, and an energizing means for flowing the set current through the winding. apparatus.
【請求項2】 請求項1記載の電動機制御装置であっ
て、 前記電流設定手段は、 電気角およびトルクと、該トルクを出力するために前記
巻線に流すべき電流との関係を記憶する記憶手段と、 前記要求トルクおよび電気角に基づいて、前記関係を参
照して該要求トルクを出力するために前記巻線に流すべ
き電流を求める参照手段とを有する電動機制御装置。
2. The motor control device according to claim 1, wherein the current setting means stores a relationship between an electric angle and a torque and a current to be passed through the winding to output the torque. An electric motor control device comprising: a reference unit that obtains, based on the required torque and the electrical angle, a current to be passed through the winding to output the required torque with reference to the relationship.
【請求項3】 請求項1記載の電動機制御装置であっ
て、さらに、 該電動機の回転子の回転数を検出する回転数検出手段を
有し、 前記電流設定手段は、該検出された回転数をも考慮して
電流を設定する手段である電動機制御装置。
3. The motor control device according to claim 1, further comprising: rotation speed detection means for detecting a rotation speed of a rotor of the motor, wherein the current setting means includes the detected rotation speed. The motor control device is a means for setting the current in consideration of the following.
【請求項4】 請求項1記載の電動機制御装置であっ
て、 該電動機の回転子の回転数を検出する回転数検出手段を
有し、 前記電流設定手段は、前記電動機の回転数が所定の値以
下の場合のみに前記検出された電気角を考慮する手段で
ある電動機制御装置。
4. The motor control device according to claim 1, further comprising: a rotation speed detection unit configured to detect a rotation speed of a rotor of the motor, wherein the current setting unit determines that the rotation speed of the motor is a predetermined value. An electric motor control device, which is means for considering the detected electric angle only when the value is equal to or less than the value.
【請求項5】 多相交流を巻線に流した際に該巻線に生
じる回転磁界を利用して回転子を回転させる電動機につ
いて、該巻線に流す電流を制御して該電動機の運転を制
御する電動機の制御方法であって、(a) 該電動機か
ら出力すべきトルクの要求値を設定する工程と、(b)
前記回転子の電気的な回転位置を定義する電気角を検
出する工程と、(c) 電気角およびトルクと、該トル
クを出力するために前記巻線に流すべき電流とについて
予め記憶された関係を、前記要求トルクおよび電気角に
基づいて参照することにより、該要求トルクを出力する
ために前記巻線に流すべき電流を求める工程と、(d)
該設定された電流を前記巻線に流す工程とを備える電
動機の制御方法。
5. An electric motor for rotating a rotor by utilizing a rotating magnetic field generated in a winding when a polyphase alternating current is applied to the winding to control an operation of the electric motor by controlling a current flowing in the winding. A method for controlling a motor to be controlled, comprising: (a) setting a required value of a torque to be output from the motor;
Detecting an electrical angle that defines an electrical rotational position of the rotor; and (c) a relationship stored in advance between the electrical angle and the torque and a current to be passed through the winding to output the torque. Determining a current to be passed through the winding to output the required torque, by referring to
Flowing the set current to the winding.
JP15357298A 1998-05-18 1998-05-18 Electric motor control device and control method Expired - Fee Related JP3675171B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15357298A JP3675171B2 (en) 1998-05-18 1998-05-18 Electric motor control device and control method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP15357298A JP3675171B2 (en) 1998-05-18 1998-05-18 Electric motor control device and control method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH11332298A true JPH11332298A (en) 1999-11-30
JP3675171B2 JP3675171B2 (en) 2005-07-27

Family

ID=15565434

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP15357298A Expired - Fee Related JP3675171B2 (en) 1998-05-18 1998-05-18 Electric motor control device and control method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3675171B2 (en)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002101699A (en) * 2000-09-20 2002-04-05 Fuji Electric Co Ltd Vector controller of alternating current motor
JP2003037988A (en) * 2001-07-26 2003-02-07 Sanyo Electric Co Ltd Method and device for driving brushless dc motor
JP2005237054A (en) * 2004-02-17 2005-09-02 Toyota Motor Corp Motor drive unit
US7047116B2 (en) 2002-12-26 2006-05-16 Aisin Aw Co., Ltd. Electric drive control apparatus, electric drive control method and program therefor
JP2006262589A (en) * 2005-03-16 2006-09-28 Honda Motor Co Ltd Motor controller
KR100680778B1 (en) 2004-11-09 2007-02-08 현대자동차주식회사 Current map drawing out method of interior permanent magnet synchronous motor
JP2007195325A (en) * 2006-01-19 2007-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Power generator
JP2007244196A (en) * 2007-04-16 2007-09-20 Daikin Ind Ltd Compressor driving method and its system
KR100820032B1 (en) 2006-10-30 2008-04-08 현대엘리베이터주식회사 Method for controlling an elevator driving converter system at an abnormal power state
JP2008109759A (en) * 2006-10-24 2008-05-08 Mitsubishi Electric Corp Control device of rotary electric machine
JP2010088238A (en) * 2008-10-01 2010-04-15 Yaskawa Electric Corp Synchronous motor controller and its controlling method
JP2010233383A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Aisin Seiki Co Ltd Device for control of three-phase ac motor
KR101014047B1 (en) * 2009-05-06 2011-02-14 현대자동차주식회사 method for searching current map of an IPMSM
JP2011050244A (en) * 2010-12-07 2011-03-10 Daikin Industries Ltd Method and device for driving compressor
CN103597718A (en) * 2011-05-15 2014-02-19 A·卡佩尔 Rotary drive
WO2019064512A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 株式会社日立産機システム Data obtaining method, inverter, and rotating electric machine

Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002101699A (en) * 2000-09-20 2002-04-05 Fuji Electric Co Ltd Vector controller of alternating current motor
JP2003037988A (en) * 2001-07-26 2003-02-07 Sanyo Electric Co Ltd Method and device for driving brushless dc motor
US7047116B2 (en) 2002-12-26 2006-05-16 Aisin Aw Co., Ltd. Electric drive control apparatus, electric drive control method and program therefor
JP4501448B2 (en) * 2004-02-17 2010-07-14 トヨタ自動車株式会社 Motor drive device
JP2005237054A (en) * 2004-02-17 2005-09-02 Toyota Motor Corp Motor drive unit
KR100680778B1 (en) 2004-11-09 2007-02-08 현대자동차주식회사 Current map drawing out method of interior permanent magnet synchronous motor
JP2006262589A (en) * 2005-03-16 2006-09-28 Honda Motor Co Ltd Motor controller
JP2007195325A (en) * 2006-01-19 2007-08-02 Matsushita Electric Ind Co Ltd Power generator
JP4493639B2 (en) * 2006-10-24 2010-06-30 三菱電機株式会社 Control device for rotating electrical machine
JP2008109759A (en) * 2006-10-24 2008-05-08 Mitsubishi Electric Corp Control device of rotary electric machine
KR100820032B1 (en) 2006-10-30 2008-04-08 현대엘리베이터주식회사 Method for controlling an elevator driving converter system at an abnormal power state
JP4706661B2 (en) * 2007-04-16 2011-06-22 ダイキン工業株式会社 Compressor driving method and apparatus
JP2007244196A (en) * 2007-04-16 2007-09-20 Daikin Ind Ltd Compressor driving method and its system
JP2010088238A (en) * 2008-10-01 2010-04-15 Yaskawa Electric Corp Synchronous motor controller and its controlling method
JP2010233383A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Aisin Seiki Co Ltd Device for control of three-phase ac motor
KR101014047B1 (en) * 2009-05-06 2011-02-14 현대자동차주식회사 method for searching current map of an IPMSM
JP2011050244A (en) * 2010-12-07 2011-03-10 Daikin Industries Ltd Method and device for driving compressor
CN103597718A (en) * 2011-05-15 2014-02-19 A·卡佩尔 Rotary drive
JP2014514913A (en) * 2011-05-15 2014-06-19 カッペル アンドレアス Rotary drive
WO2019064512A1 (en) * 2017-09-29 2019-04-04 株式会社日立産機システム Data obtaining method, inverter, and rotating electric machine
KR20200005613A (en) * 2017-09-29 2020-01-15 가부시키가이샤 히다치 산키시스템 Data acquisition method, inverters and rotary electric machines
CN110710099A (en) * 2017-09-29 2020-01-17 株式会社日立产机系统 Data acquisition method, inverter, and rotating electrical machine
US11005407B2 (en) 2017-09-29 2021-05-11 Hitachi Industrial Equipment Systems Co., Ltd. Data obtaining method, inverter, and rotating electric machine
CN110710099B (en) * 2017-09-29 2024-02-02 株式会社日立产机系统 Data acquisition method, inverter and rotating electrical machine

Also Published As

Publication number Publication date
JP3675171B2 (en) 2005-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4909797B2 (en) Motor control device
US8040093B2 (en) Motor controller
JP3675171B2 (en) Electric motor control device and control method
CN101657962B (en) Controller for motor
JP3168986B2 (en) Motor control device and control method
US7538510B2 (en) Controller for motor
JP3711955B2 (en) Control device for rotating electrical machine
JP2008259302A (en) Controller of electric motor
JP4032516B2 (en) Electric drive for automobile
US6025691A (en) Synchronous motor control system and method of controlling synchronous motor
JP2008259303A (en) Controller of electric motor
JP3818042B2 (en) Control device for rotating electrical machine
JP3958274B2 (en) Discharge control device, discharge control method and program thereof
JP3301360B2 (en) Motor control device and method
JPH08331885A (en) Controller and control method of synchronous motor
JP2904210B1 (en) Motor control device and method, and hybrid vehicle
JPH11122984A (en) Device and method for motor control
JP3985550B2 (en) Electric vehicle drive control device, electric vehicle drive control method, and program thereof
JP3137560B2 (en) Synchronous motor controller
JP4178933B2 (en) Power conversion device using an electric motor
JP3289870B2 (en) Three-phase synchronous motor controller
KR20190059218A (en) Controller for switched reluctance motor
JP2019149911A (en) Controller of switched reluctance motor
JP7267487B1 (en) Control device for rotating electrical machine and method for controlling rotating electrical machine
JP5120532B2 (en) Variable transmission ratio steering device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040531

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040706

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040824

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050412

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050425

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080513

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090513

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100513

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110513

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110513

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120513

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120513

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130513

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140513

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees