KR20170139085A - 모터 제어 장치와 모터 제어 방법 - Google Patents

모터 제어 장치와 모터 제어 방법 Download PDF

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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

모터(5)의 기동 및 정지를 제어하는 기동 정지 요구 신호와 모터(5)의 회전수 정보를 입력으로서, 구동 전압의 상태를, 제어 정지, 제어 기동 및 제어 개시의 3개 상태로 전환하는 상태 신호를 출력하는 제어 기동 정지 판정부(11)와, 상태 신호가, 제어 정지로부터 제어 기동의 상태로 천이한 후에 제어 개시의 상태로 천이할 때까지의 사이에, PWM 신호를 사용하여 모터(5)에 공급하는 상전류를 서서히 증가시키는 구동 전압 제어부(12)를 구비한다.

Description

모터 제어 장치와 모터 제어 방법
본 발명은, 모터에 공급하는 구동 전압에 의해 모터의 상전류를 제어하는 모터 제어 장치와 모터 제어 방법에 관한 것이다.
종래, 모터에 공급하는 상전류를 PWM(Pulse Width Modulation) 방식으로 제어(이후, PWM 제어)하는 모터 제어 장치는, 적어도 하나의 상에 흐르는 상전류가 소정의 값을 상회하는 경우에, 모터 제어가 불안정하다고 판정하여 PWM 제어를 중단하는 것이 알려져 있다(특허문헌 1). 이 특허문헌 1에 개시된 방법은, 상전류가 소정의 값을 하회하였을 때에 PWM 제어를 복귀시킨다.
일본 특허 공개 평11-252990호 공보
그러나, 특허문헌 1에서는, 상전류가 소정의 값을 하회하였을 때에 PWM 제어를 순식간에 복귀시키기 때문에, 그 직후에 있어서 상전류에 오버슈트가 발생하고, 모터 토크에 진동이 발생하는 경우가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, PWM 제어를 복귀시겼을 때에 있어서의 상전류의 오버슈트를 저감시키고, 모터 토크에 발생하는 진동을 억제하는 모터 제어 장치와 모터 제어 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 형태에 관한 모터 제어 장치는, 제어 기동 정지 판정부와, 구동 전압 제어부를 구비한다. 제어 기동 정지 판정부는, 모터에 공급하는 구동 전압의 제어를 정지하고 있는 정지 상태로부터 제어를 실시하고 있는 개시 상태로 천이할 경우, 정지 상태와 개시 상태의 사이에서 기동 상태로 전환한다. 구동 전압 제어부는, 기동 상태에 있어서, 상전류가 경과 시간에 따라서 증가 또는 감소하도록 구동 전압을 제어한다.
도 1은, 전기 자동차의 구동 전원 장치(1)의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 2는, 제1 실시 형태의 모터 제어 장치(10)의 기능 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은, 모터 제어 장치(10)의 상태 천이의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는, 제어 기동 상태에 있어서의 게이트 제어 신호 상한값의 변화의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 구동 전압 제어부(12)의 기능 구성예를 나타내는 도면이다.
도 6은, 제어 정지, 제어 기동 및 제어 개시의 각 상태에 있어서의 PWM 신호의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은, 모터 제어 장치(10)에서 모터(5)를 제어한 경우의 상전류의 변화예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 모터 제어 장치(10)에서 모터(5)를 제어한 경우의 상전류의 변화의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는, 기동 상태에 있어서 PWM 신호의 진폭을 증가시키는 예를 나타내는 도면이다.
도 10은, 제어 기동 상태에 있어서의 게이트 제어 신호 상한값의 변화의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 11은, 제어 기동 정지 판정부(11)가 「제어 정지」의 상태를 판정하는 동작 플로우의 일부를 나타내는 도면이다.
도 12는, 제어 기동 정지 판정부(11)가 「제어 개시」의 상태를 판정하는 동작 플로우의 일부를 나타내는 도면이다.
도 13은, 제2 실시 형태의 모터 제어 장치(20)의 기능 구성예를 나타내는 도면이다.
도 14는, 구동 전압 제어부(22)의 기능 구성예를 나타내는 도면이다.
도 15는, 전압 명령값 제어부(21)가 계산하는 Vd1*와 Vq1*의 예를 나타내는 도면이다.
도 16은, 전압 명령값 제어부(21)가 계산하는 Vd1*와 Vq1*의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 17은, 전압 명령값 제어부(21)가 계산하는 Vd1*와 Vq1*의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 18은, 비교예에 관한 모터 제어 장치에서 모터(5)를 제어한 경우의 상전류의 변화예를 나타내는 도면이다.
도면을 참조하여, 실시 형태를 설명한다. 도면의 기재에 있어서 동일 부분에는 동일 부호를 붙이고 설명을 생략한다. 제1 실시 형태의 모터 제어 장치(10)를 설명하기 전에, 제1 실시 형태의 모터 제어 장치(10)를 포함하는 전기 자동차의 구동 전원 장치(1)에 대하여 설명한다.
[전기 자동차의 구동 전원 장치]
도 1에, 제1 실시 형태의 모터 제어 장치(10)를 포함하는 전기 자동차의 구동 전원 장치(1)의 구성예를 나타낸다. 구동 전원 장치(1)는, 예를 들어 하이브리드카나 전기 자동차 등의 전동 차량을 구동하는 삼상 영구 자석형 동기전동기(이후, 모터)에, 구동 전원을 공급한다.
구동 전원 장치(1)는 배터리(2), 릴레이부(3, 14), 인버터(4), 모터(5), 콘덴서(6), 전류 센서(7), 각도 센서(8), 전압 센서(9), 모터 제어 장치(10) 및 차량 제어 장치(13)를 구비한다.
배터리(2)는 이차 전지 등으로 구성되는 직류 전원이다. 배터리(2)의 직류 전압은, 릴레이부(3)를 개재하여 인버터(4)와 콘덴서(6)에 공급된다. 릴레이부(2)가 도통하면, 배터리(2)에 병렬로 접속되는 릴레이부(14)는 개방된다. 릴레이부(3과 14)의 도통은, 후술하는 차량 제어 장치(13)를 통해 드라이버가 조작하는 키 스위치의 ON/OFF 조작(릴레이 제어 신호)에 의해 제어된다.
인버터(4)는 배터리(2)와 모터(5) 사이에서 전력 변환을 행한다. 인버터(4)는, 배터리(2)로부터 공급되는 직류 전력을 3개의 상전압(U상, V상, W상)으로 변환시킴과 함께, 모터(5)에 발생하는 삼상 교류 전력을 직류 전력으로 변환시킨다.
인버터(4)는, 복수의 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr6)와 복수의 정류 소자(D1 내지 D6)와 게이트 구동 회로(41)로 구성된다. 배터리(2)의 정극에 콜렉터 전극을 접속시키는 스위칭 소자(Tr1)의 에미터(emitter) 전극과, 배터리(2)의 부극에 에미터 전극을 접속시키는 스위칭 소자(Tr2)의 콜렉터 전극이 접속되어 아암 회로를 구성한다. 아암 회로를 구성하는 스위칭 소자(Tr1)(이후, 상부 아암)와 Tr2(이후, 하부 아암)의 접속점이 모터(5)의 도시를 생략한 U상 코일에 접속된다. 상부 아암(Tr1)과 하부 아암(Tr2)에는, 정류 소자(D1과 D2)가 각각 역병렬의 방향으로 접속된다.
배터리(2)의 정극에 콜렉터 전극을 접속시키는 상부 아암(Tr3, Tr5)과, 부극에 콜렉터 전극을 접속시키는 하부 아암(Tr4, Tr6)은, 상부 아암(Tr1)과 하부 아암(Tr2)과 동일하게 아암 회로를 구성한다. 각각의 아암 회로의 접속점이, 모터(5)의 도시를 생략한 V상 코일과 W상 코일에 각각 접속된다. 정류 소자(D3 내지 D6)가, 상부 아암(Tr3, Tr5)과, 하부 아암(Tr4, Tr6)에 각각 역병렬의 방향으로 접속된다.
인버터(4)를 구성하는 각 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr6) 각각의 게이트 전극에는, 모터 제어 장치(10)가 출력하는 PWM 신호에 기초하여 생성된 게이트 제어 신호가 접속된다. 상부 아암(Tr1)의 게이트 전극에는 게이트 제어 신호 GUP가 접속된다. 하부 아암(Tr2)의 게이트 전극에는 게이트 제어 신호 GUN이 접속된다. 동일하게 상부 아암(Tr3)의 게이트 전극에는 게이트 제어 신호 GVP가, 하부 아암(Tr4)의 게이트 전극에는 게이트 제어 신호 GVN이, 상부 아암(Tr5)에는 게이트 제어 신호 GWP가, 하부 아암(Tr6)에는 게이트 제어 신호 GWN이 각각 접속된다.
게이트 구동 회로(41)는, 모터 제어 장치(10)로부터 입력되는 PWM 신호에 기초하여, 상부 아암(Tr1, Tr3, Tr5)과 하부 아암(Tr2, Tr4, Tr6)을 소정의 타이밍에 ON/OFF 제어한다. ON/OFF 제어하는 신호는, 상기 게이트 제어 신호 GUP, GUN, GVP, GVN, GWP, GWN이다. 소정의 타이밍이란, 상하 아암(Tr1 내지 Tr6)을 ON/OFF 제어하는 주기(이후, 캐리어 주기)이다.
또한, 게이트 구동 회로(41)는, 각 상하부 아암의 과열 이상이나 과전류 이상 상태를 검출하여 IGBT 이상 신호를 모터 제어 장치(10)에 출력한다. 또한, 게이트 구동 회로(41)는, 인버터(4)의 정극과 부극 사이의 전압을 평활화하는 콘덴서(6)의 전압을 검출하는 전압 센서(9)로부터의 신호를, 모터 제어 장치(10)에서 인식할 수 있는 진폭 레벨로 변환하여 모터 제어 장치(10)에 출력한다.
전류 센서(7)는, U상, V상, W상의 각 상코일에 흐르는 상전류를 측정한 전류 센서 신호를 모터 제어 장치(10)에 출력한다. 또한, 각 상코일에 흐르는 상전류의 총합은 0이 되는 관계로부터 전류 센서(7)를 삼상 모두에 설치할 필요는 없다.
모터 제어 장치(10)는, 모터(5)에 공급하는 구동 전압을 PWM 신호로 제어한다. 모터 제어 장치(10)는, 모터(5)의 도시를 생략한 로터(회전자)의 각도 정보와, 전류 센서 신호(Iu, Iv, Iw)와, 콘덴서 전압 신호와, 제어 개시 정지 신호와, 토크 명령값 T*에 기초하여 PWM 신호를 생성한다. PWM 신호는, 상기 게이트 제어 신호 GUP, GUN, GVP, GVN, GWP, GWN과 같은 펄스폭과 진폭의 신호이다. 또한, 특별히 필요가 없을 경우의 U, V, W의 표기는 생략하고, 이후 게이트 제어 신호 GP, GN이라 표기한다.
제어 개시 정지 신호와 토크 명령값 T*는, 차량 제어 장치(13)로부터 입력된다. 차량 제어 장치(13)는 CPU와 ROM과 RAM을 구비하고, 키 스위치의 ON 조작으로 제어 개시 정지 신호를 출력하여 전동 차량의 구동 제어를 개시한다. 또한, 차량 제어 장치(13)는, 액셀러레이터 신호, 브레이크 신호 및 시프트 포지션 신호에 기초하여 토크 명령값 T*를 산출한다.
이후에 있어서, 제1 실시 형태의 모터 제어 장치(10)의 특징을 상세하게 설명한다.
(제1 실시 형태)
도 2를 참조하여, 제1 실시 형태에 따른 모터 제어 장치(10)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 모터 제어 장치(10)는 제어 기동 정지 판정부(11)와 구동 전압 제어부(12)를 구비한다.
제어 기동 정지 판정부(11)는, 모터(5)에 공급하는 구동 전압의 상태를, 제어를 정지하고 있는 정지 상태, 또한 제어를 실시하고 있는 개시 상태, 또는 기동 상태로 전환한다. 구동 전압 제어부(12)는, 「기동 상태」에 있어서, 상전류가 경과 시간에 따라서 증가 또는 감소하도록 구동 전압을 제어한다.
또한, 제어 기동 정지 판정부(11)는, 제1 실시 형태에 따른 모터 제어 방법의 제어 기동 정지 판정 과정을 행한다. 또한, 구동 전압 제어부(12)는 동 모터 제어 방법의 구동 전압 제어 과정을 행한다.
[제어 기동 정지 판정부]
도 3에, 제어 기동 정지 판정부(11)가 갖는, 「제어 정지 α(정지 상태)」와 「제어 개시 β(개시 상태)」와 「제어 기동 γ(기동 상태)」라는 3개의 상태를 나타낸다. 도 3의 상태 천이도를 참조하여 각 상태에 대하여 설명한다.
「제어 정지 α」란, 인버터(4)의 제어를 정지하고 있는 상태이다. 「제어 정지 α」는, 예를 들어 전동 차량이 정차하고 있는 경우나, 모터(5)의 회전수의 급변이나 상전류에 이상이 발생한 경우에, PWM 신호의 출력이 정지되어 있는 상태이다.
「제어 개시 β」란, 전동 차량이 주행하고 있는 경우 등의 토크 명령값 T*에 따라서 인버터(4)를 제어하고 있는 상태이다. 「제어 개시 β」는, 인버터(4)가 PWM 신호에 의해 제어되고 있는 상태이다.
「제어 기동 γ」란, 「제어 정지 α」와 「제어 개시 β」 사이를 연결하는 상태이다. 「제어 기동 γ」는, 「제어 개시 β」에 있어서의 PWM 신호와 다른 PWM 신호로 인버터(4)를 제어하는 상태이다.
「제어 정지 α」로부터 「제어 개시 β」로의 상태 천이는, 모터(5)의 회전수가 소정값 미만으로 복귀되는 경우에 발생한다. 이는, 복귀 후의 모터(5)의 회전수가 소정값보다 낮은 경우에는, 「제어 기동 γ」를 통하지 않더라도 오버슈트량이 작아지기 때문에, 「제어 정지 α」로부터 「제어 개시 β」로 직접 천이시킨다. 제어 기동 정지 판정부(11)는 「제어 개시 β」라고 판정한 경우, 「제어 개시 β」를 나타내는 상태 신호를, 구동 전압 제어부(12)에 출력한다.
「제어 개시 β」로부터 「제어 정지 α」로의 상태 천이는, 예를 들어 상전류에 이상이 발생한 경우에 발생한다. 제어 기동 정지 판정부(11)는 「제어 정지 α」라고 판정한 경우, 「제어 정지 α」를 나타내는 상태 신호를 구동 전압 제어부(12)에 출력한다.
「제어 정지 α」로부터 「제어 기동 γ」로의 상태 천이는, 모터(5)의 회전수가 소정값보다 높게 복귀되는 경우에 발생한다. 복귀 후의 모터(5)의 회전수가 소정값보다 높은 경우에는, 오버슈트량이 커지기 때문에, 「제어 정지 α」로부터 「제어 개시 β」로의 복귀 시에, 「제어 기동 γ」를 통해 천이시킨다. 제어 기동 정지 판정부(11)는 「제어 기동 γ」라고 판정한 경우에 「제어 기동 γ」의 상태를 나타내는 상태 신호를, 구동 전압 제어부(12)에 출력한다.
또한, 「제어 정지 α」로부터 「제어 기동 γ」로의 상태 천이의 판정은, 복수의 정보에 기초하여 행하는 것이 가능하다. 예를 들어, 제어를 재개했을 때의 상전류의 변화가 큰 경우나, 모터(5)의 회전수가 소정의 회전수 이상인 경우나, 인버터(4)의 스위칭 소자의 온도가 역치 이상일 경우 등, 상전류, 회전수 및 온도 등의 정보에 기초하여 행한다. 이들 정보는, 전류 센서 신호, 회전자 각도 정보 및 IGBT 이상 신호로부터 얻을 수 있다. 판정은, 각각의 정보를 개별로 사용하여 판정해도 되고, 복수의 정보를 조합하여 판정해도 된다. 또한, 각 정보에 기초하여, 「제어 기동 γ」로부터 「제어 개시 β」로 천이시켜도 된다.
「제어 기동 γ」로부터 「제어 개시 β」로의 상태 천이는, 예를 들어 「제어 기동 γ」로 천이하고 나서의 시간이 소정의 시간을 경과한 경우에 행해진다. 또한, 각 상하부 아암(Tr1 내지 Tr6)을 ON시키는 게이트 제어 신호 GP, GN의 상한값(이후, 게이트 제어 신호 상한값)이, 소정의 값에 도달한 경우에 행해진다. 게이트 제어 신호 상한값에 의해, PWM 신호의 형태(펄스폭, 진폭)가 결정된다.
게이트 제어 신호 상한값은, 제어 기동 정지 판정부(11)로부터 구동 전압 제어부(12)에 출력된다. 도 4에, 게이트 제어 신호 상한값의 변화예를 나타낸다. 도 4의 횡축은 「제어 기동 γ」로 천이하고 나서의 경과 시간, 종축은 게이트 제어 신호 상한값의 예를 들어 펄스폭이다. 여기서 상한값이란, 경과 시간에 일대일로 대응하고, 그 이상의 크기가 없는 것을 의미하고 있다.
도 4에 도시한 바와 같이, 게이트 제어 신호 상한값의 펄스폭은, 「제어 기동 γ」로 천이하고 나서의 경과 시간에 따라서 증가한다. 게이트 제어 신호 상한값의 펄스폭은, 예를 들어 PWM 신호의 캐리어 주기의 듀티비 50％에 상당하는 펄스폭(소정값)까지 직선적으로 증가한다.
[구동 전압 제어부]
구동 전압 제어부(12)는, 게이트 제어 신호 상한값에 대응시킨 PWM 신호를 생성한다. PWM 신호는, 상기한 바와 같이 게이트 제어 신호 GP, GN의 펄스폭이나 진폭과 동일한 신호이다. 따라서, 모터 제어 장치(10)는 PWM 신호에 의해 모터(5)의 상전류 크기를 제어할 수 있다.
또한, 게이트 제어 신호 상한값은, 구동 전압 제어부(12)에 갖게 해도 된다. 그것으로도 동일한 작용을 행할 수 있다.
도 5에, 구동 전압 제어부(12)의 기능 구성예를 나타내어 더욱 상세하게 그 동작을 설명한다. 구동 전압 제어부(12)는, 전압 명령값 산출부(120), 전류 제어부(121), d-q/3상 변환부(122), 전압/Duty 변환부(123), PWM 신호 생성부(124), 위상 연산부(125), 회전수 연산부(126) 및 3상/d-q 변환부(127)를 구비한다.
전압 명령값 산출부(120)는, 차량 제어 장치(13)에서 산출되는 토크 명령값 T*와, 회전수 연산부(126)에서 연산된 모터(5)의 회전수 ω를 사용하여, d축 전류 명령값 Id*와 q축 전류 명령값 Iq*를 산출한다. d축 전류 명령값 Id*와 q축 전류 명령값 Iq*는, 전류 벡터 제어법에서 사용되는 d축과 q축의 전류값이다. 회전수 연산부(126)는 위상 연산부(125)에서 계산한 회전 위상 θ로부터, 모터(5)의 회전수 ω를 계산한다.
전류 제어부(121)는, 제어 기동 정지 판정부(11)로부터 입력되는 상태 신호와, d축 전류 명령값 Id*와, q축 전류 명령값 Iq*와, 3상/d-q 변환부(127)로부터 입력되는 d축 전류 Id와 q축 전류 Iq를 사용하여, d축 전압 명령값 Vd*와 q축 전압 명령값 Vq*를 계산한다. 「제어 개시」의 상태에서는, Id와 Iq가 Id*와 Iq*에 추종하도록 Vd*와 Vq*가 계산된다. 즉, 목표하는 전류에 전류 센서에서 측정된 전류가 추종하도록 구동 전압이 결정된다.
또한, 「제어 기동」의 상태에서는, Vd*와 Vq*를 모두 「0」으로 한다. 즉, 본 실시 형태의 모터 제어 장치(10)는, 「제어 기동」의 상태로 천이했을 때의 상전류에 끼치는 영향을 최소로 한다.
d-q/3상 변환부(122)는, 전류 제어부(121)에서 계산한 d축 전압 명령값 Vd* 및 q축 전압 명령값 Vq*를, 위상 연산부(125)에서 산출한 회전 위상 θ에 기초하여 3상 교류 전압 명령값 Vu*, Vv*, Vw*로 변환한다. 변환된 3상 교류 전압 명령값 Vu*, Vv*, Vw*는, PWM 신호 생성부(124)에 출력된다. 위상 연산부(125)는, 각도 센서(8)로부터의 회전자 각도 정보에 기초하여, 회전 위상 θ를 계산한다.
전압/Duty 변환부(123)는, 3상 교류 전압 명령값 Vu*, Vv*, Vw*와, 콘덴서(6)의 전압인 콘덴서 전압 신호에 기초하여, 3상의 스위칭 소자를 구동하는 듀티 신호 Du*, Dv*, Dw*를 생성한다.
PWM 신호 생성부(124)는, 상태 신호와, 게이트 제어 신호 상한값과, 듀티 신호 Du*, Dv*, Dw*에 기초하여, 인버터(4)를 제어하는 PWM 신호를 생성한다. 그 경우에는, 게이트 제어 신호 상한값으로 PWM 신호의 펄스폭이 결정된다. 즉, 본 실시 형태에서는, PWM 신호의 형태와 게이트 제어 신호 GP, GN의 형태는 동일하다. 여기부터의 설명에 있어서는, 상하 아암(Tr1 내지 Tr6)의 게이트 전극에 입력하는 신호를 PWM 신호라고 칭한다.
[기동 상태의 PWM 신호]
구동 전압 제어부(12)가 행하는 PWM 신호를 변화시키는 동작을 설명한다. 설명은, 「제어 정지」, 「제어 기동」 및 「제어 개시」의 3개 상태에 있어서의 1상의 PWM 신호를 참조하여 행한다.
도 6은, U상의 상부 아암(Tr1)과 하부 아암(Tr2)의 PWM 신호를 나타내는 도면이다. 위로부터 「제어 정지」, 「제어 기동」, 「제어 개시」의 각 상태에 있어서의 상부 아암(Tr1)과 하부 아암(Tr2)의 PWM 신호를 나타낸다. 가로 방향은 시간이다.
「제어 정지」에서는, 상부 아암(Tr1)과 하부 아암(Tr2)은 모두 OFF이다. 타상(他相)의 상하부 아암도 모두 OFF이다. 이 「제어 정지」의 상태에 있어서도, 전동 차량이 예를 들어 주행 중일 경우, 모터(5)는 회전하고 있으므로 각 상코일과 쇄교하는 자속의 시간적인 변화에 의해 모터(5)에 역기전력이 발생한다. 그 역기전력에 기초하는 상전류는, 상하 아암에 각각 역병렬로 접속된 정류 소자(D1 내지 D6)를 통해 배터리(2)로 흐른다. 이 「제어 정지」의 상태에서는, 문자 그대로 모터 제어 장치(10)는 모터(5)를 제어하지 않는다.
한편, 「제어 개시」에서는, 상부 아암(Tr1) 또는 하부 아암(Tr2)는 어느 쪽이 반드시 ON 상태가 된다. 「제어 개시」에서는, 상하 아암의 어느 쪽이 반드시 ON됨으로써, 모터(5)에 원하는 상전류를 공급하는 제어가 행해진다.
「제어 기동」은, 「제어 정지」와 「제어 개시」의 사이를 연결하는 상태이다. 「제어 기동」에 있어서는, 상부 아암(Tr1)과 하부 아암(Tr2)의 PWM 신호가, 상전류의 상한값이 경과 시간에 따라서 증가하도록 변화된다. 예를 들어, 경과 시간에 따라서 PWM 신호의 펄스폭을 서서히 증가시킨다. 그 결과, 상전류의 진폭의 최댓값(상한값)을 서서히 증가시킬 수 있다. 타상에 있어서도 동일하다.
시각 t3의 하부 아암(Tr2)의 ON 시간은, 시각 t2의 상부 아암(Tr1)의 ON 시간보다도 길다. 또한, 시각 t4의 상부 아암(Tr1)의 ON 시간은, 시각 t3의 하부 아암(Tr2)의 ON 시간보다도 길다. 즉, 도 4의 게이트 제어 신호 상한값의 변화에 대응하여 PWM 신호의 펄스폭이 증가한다. 그리고, PWM 신호의 펄스폭이 소정값까지 넓어지면, 상태가 「제어 개시」로 천이된다.
이러한 「제어 기동」의 상태를 설정함으로써, 모터(5)의 상전류의 오버슈트를 저감시킨다. 도 7에, 본 실시 형태의 모터 제어 장치(10)에서 모터(5)를 제어한 경우의 상전류의 시뮬레이션 결과를 나타낸다. 도 7은, 「제어 정지」→ 「제어 기동」→ 「제어 개시」와, 상태가 천이된 경우의 상전류와 토크의 시간 변화를 나타낸다.
도 7에 도시한 바와 같이, 「제어 기동」의 상태의 상전류의 진폭이, 경과 시간에 따라서 서서히 증가한다. 이렇게 구동 전압 제어부(12)는, 상전류의 진폭의 최댓값(상한값)이 서서히 커지도록 모터(5)에 공급하는 구동 전압을 제어한다.
또한, 「제어 정지」 상태의 상전류가 큰 경우, 구동 전압 제어부(12)는 상전류의 진폭의 최댓값(상한값)을, 경과 시간에 따라서 서서히 감소하도록 구동 전압을 제어한다. 도 8에, 상전류를 감소시키는 경우의 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
이렇게 구동 전압 제어부(12)는 상전류의 오버슈트와 언더슈트를 저감시킨다. 상전류의 진폭의 최댓값(상한값)의 변화 형태는, 제어 기동 정지 판정부(11)가 출력하는 게이트 제어 신호 상한값에 의해 결정된다.
이상 설명한 바와 같이, 제1 실시 형태의 모터 제어 장치(10)에 의하면, 이하의 작용 효과가 얻어진다.
「제어 기동」의 상태에서는, PWM 신호의 펄스폭이 서서히 증가하므로, 상전류의 위상에 급격한 변화를 발생시키지 않는다. 그 결과, 2차 진동계라 칭해지는 상전류의 뛰어오름(내림)을 억제할 수 있다.
「제어 기동」의 상태에 있어서, 상전류의 상한이 경과 시간에 따라서 증가하도록 제어되고 있다(도 7과 도 8). 이렇게 본 실시 형태의 모터 제어 장치(10)는, 과도한 전류에 의한 장치 고장을 일으키지 않는다. 또한, 토크 변동도 발생시키지 않는다.
또한, 상기 예에서는 PWM 신호의 펄스폭을 경과 시간에 따라서 증가시키는 예로 설명을 행했지만, PWM 신호의 진폭을 경과 시간에 따라서 증가시켜도 된다. 도 9에, 「제어 기동」의 상태에 있어서 PWM 신호의 진폭을 경과 시간에 따라서 증가시킨 예를 나타낸다. 구동 전압의 상태가 「제어 기동」의 상태로 천이되면, 상부 아암(Tr1)과 하부 아암(Tr2)의 PWM 신호의 진폭이, 경과 시간마다 정해진 진폭 상한값에 일치하도록 증가된다. 다른 V상과 W상에 대해서도 동일하다.
이렇게 PWM 신호의 진폭을 변화시키도록 해도 상기 펄스폭을 제어한 경우와 동일한 효과를 발휘하는 모터 제어 장치를 실현하는 것이 가능하다. 또한, 펄스폭과 진폭의 양쪽을 동시에 변화시켜도 동일한 효과를 발휘한다.
또한, 상기 예에서는PWM 신호를 변화시키는 게이트 제어 신호 상한값을, 변화율이 일정하며 직선적으로 변화시키는 예로 설명하였지만, 도 10에 도시한 바와 같이 변화율을 서서히 증가시키도록 해도 된다. 도 10의 종횡축은 도 4와 동일하다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 시간 경과에 따라 게이트 제어 신호 상한값의 변화율을 증가시킴으로써, 「제어 기동」의 상태에 있어서의 상전류의 변화를, 보다 순조롭게 할 수 있다. 그 결과, 상전류의 뛰어오름(내림)을 확실하게 저감시킬 수 있다.
또한, 「제어 정지」의 상태로의 상태 천이는, 상정 외의 외란에 의해 과도한 상전류가 흘러, 상전류의 목표값과 측정값(전류 센서 신호)의 괴리가 커진 경우에 발생하는 예로 설명을 행하였다. 그러나, 보다 단순하게 「제어 정지」로 천이시켜도 된다. 예를 들어, 제어 기동 정지 판정부(11)를, 상전류가 역치를 초과한 경우에 「제어 정지」로 전환하도록 구성해도 된다.
도 11에, 상전류가 역치를 초과한 경우 및 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr6)의 온도가 역치를 초과한 경우에, 제어 기동 정지 판정부(11)가 구동 전압의 상태를 「제어 정지」의 상태로 천이시키는 동작 플로우를 나타낸다. 상전류의 측정값이 역치 이상이 되면(스텝 S10의 "예"), 구동 전압의 상태가 「제어 정지」의 상태로 천이된다. 또한, 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr6)의 온도가 역치 이상이 되면(스텝 S11의 "예"), 구동 전압의 상태가 「제어 정지」의 상태로 천이된다.
스텝 S10의 판정은, 전류 센서로부터 얻은 상전류로 판정할 수도 있고, 상기 목표값을 명령하는 전류 명령값 등으로 판정해도 된다. 상전류에서 「제어 정지」의 상태로 천이시킴으로써, PWM 제어의 이상 상태를 보다 빠르게 검출하여, PWM 제어를 정확하게 정지시킬 수 있는 모터 제어 장치를 실현할 수 있다.
또한, 스위칭 소자(Tr1 내지 Tr6)의 온도가 역치를 초과한 경우에는, 예를 들어 상기 IGBT 이상 신호에서 얻을 수 있다. 스위칭 소자의 온도가 역치를 초과하였는지 여부에 의해 PWM 제어의 이상 상태를 검출함으로써, 스위칭 소자의 고장을 미연에 방지할 수 있는 모터 제어 장치를 실현할 수 있다.
이렇게 상전류나 온도에서 이상을 검출했을 때에, 적극적으로 PWM 제어를 중지함으로써 에너지 소비량을 억제하는 것도 가능하다. 즉, 쓸데없는 에너지 소비를 방지할 수도 있다.
또한, 제어 기동 정지 판정부(11)를, 역치를 초과한 상전류가 클수록 「제어 기동」 상태의 시간을 길게 하도록 구성해도 된다. 도 12에, 역치를 초과한 상전류의 크기에 따라서 「제어 기동」 상태의 시간의 길이를 변화시키는 동작 플로우를 나타낸다.
역치를 초과한 상전류의 전류값이 작은 경우(스텝 S13의 "예")에는, 구동 전압의 상태가 「제어 기동」의 상태에 있는 시간은 짧다(스텝 S16). 역치를 초과한 상전류의 전류값이 중위인 경우(스텝 S14의 "예")는, 구동 전압의 상태가 「제어 기동」의 상태에 있는 시간은 중위의 길이이다(스텝 S16). 역치를 초과한 상전류의 전류값이 큰 경우(스텝 S15의 "예")에는, 구동 전압의 상태가 「제어 기동」의 상태에 있는 시간은 길다(스텝 S18).
일반적으로, 모터에 흐르는 상전류가 클수록, PWM 제어의 이상의 정도가 나쁘므로 신중하게 「제어 개시」의 상태로 천이시킬 필요가 있다. 역치를 초과한 상전류가 클수록 「제어 기동」 상태의 시간을 길게 하도록 구성함으로써, 상전류가 클수록, 오랜 시간을 걸쳐 PWM 제어를 재개시키므로, PWM 제어의 재개를 안정화시킬 수 있는 모터 제어 장치를 실현할 수 있다.
또한, 온도의 경우에 대해서도 동일하다. 온도의 경우의 동작 플로우도 도 12와 동일하다. 일반적으로, 스위칭 소자의 온도가 높을수록, PWM 제어의 이상의 정도가 나쁘다. 따라서, 스위칭 소자의 온도가 높을수록, 오랜 시간을 걸쳐 「제어 개시」의 상태로 천이시킴으로써, PWM 제어의 재개를 안정화시킬 수 있는 모터 제어 장치를 실현할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 13을 참조하여, 제2 실시 형태에 따른 모터 제어 장치(20)에 대하여 설명한다. 본 실시 형태의 모터 제어 장치(20)는, 「제어 정지」 상태의 전압 명령값을 제어하는 전압 명령값 제어부(21)를 구비하는 점에서, 모터 제어 장치(10)(도 2)와 상이하다. 또한, 구동 전압 제어부(22)가, 그 전압 명령값(전압 명령값 제어부(21)의 출력)을 사용하여 PWM 신호를 생성하는 점에서 구동 전압 제어부(12)와 상이하다.
전압 명령값 제어부(21)는, 「제어 정지」의 상태에 있어서 상전류의 증감을 명령하는 전압 명령값을 소정의 값으로 고정시킨다. 즉, PWM 제어를 정지하고 있는 사이의 전압 명령값을 소정의 값으로 고정시키기 때문에, 「제어 정지」로부터 「제어 기동」의 상태로 천이했을 때의 모터 토크의 변동을 억제할 수 있다.
도 14에, 구동 전압 제어부(22)의 기능 구성예를 나타낸다. 구동 전압 제어부(22)는, 구동 전압 제어부(12)(도 5)에 대하여 전류 제어부(221)를 구비하는 점에서만 상이하다.
전류 제어부(121)에서는, PWM 제어를 정지하고 있는 사이의 전압 명령값이 「0」으로 설정되었다. 전류 제어부(221)는, 상태 신호가 「제어 정지」인 전압 명령값을 소정의 값으로 고정시킨다.
소정의 값은, 예를 들어 「제어 정지」의 상태일 때의 토크 명령값 T*와 회전수 ω와 콘덴서 전압에 기초하여 새롭게 계산한 d축 전압 명령값 Vd1*와 q축 전압 명령값 Vq1*로 해도 된다. 새롭게 계산함으로써, 「제어 정지」 상태의 시간이 길어도, 보다 단시간에 모터 토크를 목표값에 추종시키는 것이 가능해진다.
도 15에, 「제어 정지」의 상태에서 새로운 전압 지정값 Vd1*, Vq1*를 계산한 경우의 각 상태와 전압 명령값의 관계를 모식적으로 도시한다. 횡축은 시간, 종축은 전압 명령값이다.
전류 제어부(121)는, 「제어 정지」의 상태일 때에 새로운 d축 전압 명령값 Vd1*와 q축 전압 명령값 Vq1*를 계산하고, 그 값을 전류 제어부(221)에 입력한다. 그 결과, 「제어 정지」의 상태가 파선으로 나타내는 바와 같이 끝없이 긴 경우에도, 「제어 기동」의 상태로 천이했을 때의 모터 토크의 변동을 억제할 수 있다.
(변형예 1)
또한, 소정의 값을, 「제어 정지」의 상태로 천이하기 직전에 전압 명령값 제어부(21)가 유지하고 있던 전압 명령값으로 해도 된다. 그 경우의 각 상태와 전압 명령값의 관계를, 도 16에 나타낸다.
도 16의 횡축과 종축은 도 15와 같다. 「제어 정지」의 상태로 천이하기 직전의 Vd*와 Vq*를, 전압 명령값 제어부(21)가 Vd0*와 Vq0*로서 유지해둔다. 그 유지된 전압 명령값을 「제어 기동」의 상태로 천이하였을 때에, 전류 제어부(221)에 입력함으로써 모터 토크의 변동을 억제할 수 있다. 이 방법은, 「제어 정지」 상태의 시간이 비교적 짧은 경우에 유효하다.
(변형예 2)
또한, 「제어 정지」 상태의 시간의 길이에 따라, 소정의 값을, 「제어 정지」 상태로 천이하기 직전에 유지한 전압 명령값 Vd0*, Vq0*와, 토크 제어에 필요한 토크 명령값 T*를 사용하여 새롭게 계산하여 구한 전압 명령값 Vd1*, Vq1* 사이의 값으로, 설정해도 된다.
도 17에, 소정의 값을, 유지된 전압 명령값 Vd0*, Vq0*와 새롭게 계산하여 구한 전압 명령값 Vd1*, Vq1* 사이의 값으로 할 경우의 각 상태와 전압 명령값의 관계를 모식적으로 도시한다. 도 17의 횡축과 종축은 도 15와 같다.
「제어 기동」의 상태로 천이했을 때의 전압 명령값 Vd*와 Vq*는, 「제어 기동」 상태의 시간의 길이에 따라서 Vd0*, Vq0*와 Vd1*, Vq1* 사이의 값으로 설정된다. 시간의 길이에 따라서란, 도 17에 나타내는 바와 같이 새롭게 계산한 Vd1*, Vq1*를 사용하는 경우의 「제어 정지」의 상태의 시간을 미리 정해두고, 예를 들어 그 시간과, 실제 「제어 정지」 상태의 시간의 비례 관계에서 결정하는 것이다.
이렇게 소정의 값을, 「제어 정지」 상태의 시간의 길이에 따라, 「제어 정지」의 상태로 천이하기 직전에 전압 명령값 제어부(21)가 유지한 Vd0*, Vq0*와, 토크 제어에 필요한 새롭게 계산하여 구한 Vd1*, Vq1* 사이의 값으로 한다. 그 결과, 전압 명령값을 적절하게 설정할 수 있고, 「제어 기동」의 상태로 천이했을 때의 모터 토크의 변동을 억제할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 제2 실시 형태의 모터 제어 장치(20)에 의하면, 「제어 정지」로부터 「제어 기동」의 상태로 천이했을 때의 모터 토크의 변동을 억제할 수 있다. 모터 토크의 변동을 억제함으로써, 토크 변동에 기초하는 진동도 발생시키지 않는다.
도 18에, 비교예의 모터 제어 장치에서 모터(5)를 구동한 경우의 「제어 정지」→「제어 개시」의 상태로 천이시킨 경우의 상전류와 토크의 시간 변화를 나타낸다. 도 17의 횡축과 종축은 도 7과 동일하다.
도 18의 비교예의 시간 변화에는, 상기 「제어 기동」의 상태가 존재하지 않는다. 즉, 「제어 정지」의 상태로부터 「제어 개시」의 상태로 천이된다. PWM 제어를 재개했을 때의 PWM 신호의 펄스폭이, 통상의 PWM 제어 상태와 동일하며 넓기 때문에, 모터의 회전수에 따라서는 상전류에 오버슈트가 발생하는 경우가 있다. 그 결과, 모터 토크에 진동이 발생한다.
비교예(도 18)에서는, 「제어 정지」로부터 「제어 개시」의 상태로 천이하자마자, 토크의 진동이 발생하였다. 그 진동은, 30ms 이상의 시간 계속되고 있다. 제1 실시 형태의 모터 제어 장치(10)에서 모터(5)를 구동한 경우, 동일한 상태라도 진동이 발생하지 않는다(도 7).
본 실시 형태의 모터 제어 장치(10와 20)는, 구동 전압의 상태가 기동 상태에 있어서, 상전류가 경과 시간에 따라서 증가 또는 감소하도록 구동 전압을 제어한다. 따라서, PWM 제어를 복귀시켰을 때에 있어서의, 상전류의 오버슈트를 저감시키고, 모터 토크에 발생하는 진동을 억제할 수 있다.
또한, 상기 도 6에 있어서, 「제어 개시」 상태의 상부 아암(Tr1)과 하부 아암(Tr2)의 PWM 신호를, 반전된 신호의 예로 설명을 행하였다. 그러나, 실제로는 아암 회로에 흐르는 관통 전류를 방지할 목적으로, 캐리어 주기마다 상부 아암(Tr1)과 하부 아암(Tr2)이 동시에 OFF되는 데드 타임이 설정되는 것이 일반적이다. 실시 형태의 설명에서는 간단하게 할 목적으로 데드 타임의 표기를 생략하였다.
또한, 본 실시 형태에서는, PWM 신호의 펄스폭을 증가시키는 예로 설명을 행했지만, 상기 데드 타임을 축소시키는 방법으로도 동일한 효과를 발휘하는 모터 제어 장치를 실현하는 것이 가능하다. 또한, 캐리어 주기를 가변시킴으로써도 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 모터(5)를, 전동 차량의 구동용 삼상 영구 자석형 동기 전동기인 예로 설명하였지만, 이 예에 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에서 설명한 기술 사상은, 구동용(주행용) 모터에 한정되지 않고 액추에이터 등의 모터에 널리 적용하는 것이 가능하다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시 형태를 기재했지만, 이 개시의 일부를 이루는 논술 및 도면은 본 발명을 한정하는 것으로 이해해서는 안된다. 이 개시로부터 당업자에게는 각종 대체 실시의 형태, 실시예 및 운용 기술이 명확해질 것이다.
1: 구동 전원 장치
2: 배터리
3, 14: 릴레이부
4: 인버터
5: 모터
6: 콘덴서
7: 전류 센서
8: 각도 센서
9: 전압 센서
10: 모터 제어 장치
11: 제어 기동 정지 판정부
12: 구동 전압 제어부
13: 차량 제어 장치
20: 모터 제어 장치
21: 전압 명령값 제어부
22: 구동 전압 제어부

Claims (13)

  1. 모터에 공급하는 구동 전압에 의해 상기 모터의 상전류를 제어하는 모터 제어 장치에 있어서,
    상기 구동 전압의 상태를, 상기 제어를 정지하고 있는 정지 상태, 상기 제어를 실시하고 있는 개시 상태, 또는 기동 상태로 전환하는 제어 기동 정지 판정부와,
    상기 제어 기동 정지 판정부가 전환되는 상태에 기초하여 상기 구동 전압을 제어하는 구동 전압 제어부를 구비하고,
    상기 제어 기동 정지 판정부는, 상기 정지 상태로부터 상기 개시 상태로 천이할 경우, 상기 정지 상태와 상기 개시 상태의 사이에서 상기 기동 상태로 전환하고,
    상기 구동 전압 제어부는, 상기 기동 상태에 있어서, 상기 상전류가 경과 시간에 따라서 증가 또는 감소하도록 상기 구동 전압을 제어하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구동 전압 제어부는,
    PWM 신호를 사용하여 모터에 공급하는 구동 전압을 제어하는 PWM 제어를 실행하는 것이며,
    상기 기동 상태에 있어서, 상기 상전류가 경과 시간에 따라서 증가 또는 감소하도록 상기 PWM 신호의 펄스폭을 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 구동 전압 제어부는,
    PWM 신호를 사용하여 모터에 공급하는 구동 전압을 제어하는 PWM 제어를 실행하는 것이며,
    상기 기동 상태에 있어서, 상기 상전류의 상한값이 경과 시간에 따라서 증가 또는 감소하도록 상기 PWM 신호의 진폭을 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구동 전압 제어부는,
    PWM 신호를 사용하여 모터에 공급하는 구동 전압을 제어하는 PWM 제어를 실행하는 것이며,
    상기 기동 상태에 있어서, 상기 상전류의 상한값이 경과 시간에 따라서 증가 또는 감소하도록 상기 PWM 신호의 변화율을 제어하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 기동 정지 판정부는,
    상기 상전류가 역치를 초과한 경우에, 상기 구동 전압의 상태를 상기 정지 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제어 기동 정지 판정부는, 상기 역치를 초과한 상기 상전류의 값이 클수록, 상기 기동 상태의 시간을 길게 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 기동 정지 판정부는,
    상기 구동 전압을 생성하는 스위칭 소자의 온도가 역치를 초과한 경우에, 상기 구동 전압의 상태를 상기 정지의 상태로 전환하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제어 기동 정지 판정부는,
    상기 역치를 초과한 상기 온도가 클수록, 상기 기동 상태의 시간을 길게 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정지 상태에 있어서, 상기 구동 전압의 증감을 명령하는 전압 명령값을 소정의 값으로 고정시키는 전압 명령값 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 소정의 값을, 토크 제어에 필요한 토크 명령값을 사용하여 새롭게 계산하여 구한 값으로 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 소정의 값을, 상기 정지 상태로 천이하기 직전에 상기 전압 명령값 제어부가 유지하고 있던 전압 명령값으로 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  12. 제9항에 있어서, 상기 소정의 값을, 상기 정지 상태의 시간의 길이에 따라, 상기 정지 상태로 천이하기 직전에 상기 전압 명령값 제어부가 유지한 전압 명령값과, 토크 제어에 필요한 토크 명령값을 사용하여 새롭게 계산하여 구한 전압 명령값 사이의 값으로 하는 것을 특징으로 하는 모터 제어 장치.
  13. 모터에 공급하는 구동 전압에 의해 모터의 상전류를 제어하는 모터 제어 장치가 행하는 모터 제어 방법이며,
    상기 구동 전압의 상태를, 상기 제어를 정지하고 있는 정지 상태, 상기 제어를 실시하고 있는 개시 상태, 또는 기동 상태로 전환하는 제어 기동 정지 판정 과정과,
    상기 제어 기동 정지 판정 과정에서 전환하는 상태에 기초하여 상기 구동 전압을 제어하는 구동 전압 제어 과정을 행하고,
    상기 제어 기동 정지 판정 과정은, 상기 정지 상태로부터 상기 개시 상태로 천이할 때, 상기 정지 상태와 상기 개시 상태의 사이에서 상기 기동 상태로 전환하고,
    상기 구동 전압 제어 과정은, 상기 기동 상태에 있어서, 상기 상전류가 경과 시간에 따라서 증가 또는 감소하도록 상기 구동 전압을 제어하는
    것을 특징으로 하는 모터 제어 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115833684B (zh) * 2021-12-15 2023-10-20 宁德时代新能源科技股份有限公司 永磁同步电机的转子温度的估算方法、装置和计算机设备

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3226253B2 (ja) * 1995-09-11 2001-11-05 株式会社東芝 永久磁石同期電動機の制御装置
US6075328A (en) * 1996-10-18 2000-06-13 Hitachi, Ltd. PWM/PAM control mode switching type motor control apparatus, and motor drive and air-conditioner using the same
JPH11252990A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Fanuc Ltd Ｐｗｍ方式によるモータ制御装置
RU2141719C1 (ru) * 1998-03-25 1999-11-20 Мищенко Владислав Алексеевич Способ векторного управления синхронным электродвигателем с постоянными магнитами на роторе и электропривод для осуществления этого способа
JP3633531B2 (ja) * 2001-08-28 2005-03-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の停止・始動制御装置
RU2210172C2 (ru) * 2001-09-28 2003-08-10 ООО "НИИ автоматики и силовой электроники" Способ управления синхронным двигателем в электромеханическом усилителе руля автомобиля
JP4732106B2 (ja) * 2005-09-30 2011-07-27 ルネサスエレクトロニクス株式会社 モータ制御装置及びモータ制御方法
JP4789647B2 (ja) * 2006-02-20 2011-10-12 パナソニック株式会社 モータ駆動装置
JP4082444B1 (ja) * 2006-10-19 2008-04-30 三菱電機株式会社 永久磁石同期電動機のベクトル制御装置
JP2008271694A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Rohm Co Ltd モータ駆動回路、駆動方法およびそれを用いた冷却装置、電子計算機
CN101803177B (zh) * 2007-09-25 2013-07-10 三菱电机株式会社 电动机的控制装置
JP4770883B2 (ja) * 2008-06-25 2011-09-14 株式会社デンソー 回転機の制御装置、及び回転機の制御システム
JP5252229B2 (ja) * 2009-10-02 2013-07-31 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電動機駆動装置の制御装置
JP5446921B2 (ja) * 2010-01-22 2014-03-19 マツダ株式会社 電気自動車の車両構造
KR101628385B1 (ko) * 2010-03-31 2016-06-08 현대자동차주식회사 영구자석 동기모터의 제어방법
JP5857394B2 (ja) * 2010-09-15 2016-02-10 日産自動車株式会社 インバータ装置及びインバータ制御方法
JP5522262B2 (ja) * 2010-09-24 2014-06-18 日産自動車株式会社 インバータ制御装置及びインバータ制御方法
JP5549505B2 (ja) * 2010-09-28 2014-07-16 日産自動車株式会社 温度保護装置、モータ制御装置及び温度保護方法
JP5906679B2 (ja) * 2011-11-10 2016-04-20 富士電機株式会社 電力変換装置、および過電流保護回路
JP5628233B2 (ja) 2012-03-15 2014-11-19 日立アプライアンス株式会社 モータ駆動装置、流体圧縮システム、及び空気調和機
CN103956861B (zh) * 2014-04-19 2016-04-13 广东超力电机股份有限公司 微电机转子两端的风车片及换向器全自动装配机
CN103956944A (zh) * 2014-04-23 2014-07-30 上海理工大学 永磁同步电机带速启停控制系统及控制方法
JP2017181805A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置、制御方法及び半導体装置
JP2018046593A (ja) * 2016-09-12 2018-03-22 コニカミノルタ株式会社 永久磁石同期電動機の制御装置、制御方法、および画像形成装置

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