WO2020032078A1 - モータ制御方法、モータ制御装置、モータおよび電動オイルポンプ - Google Patents

モータ制御方法、モータ制御装置、モータおよび電動オイルポンプ Download PDF

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WO2020032078A1
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motor
command value
disturbance
value
speed
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遠藤　修司
漢宇 孫
Original Assignee
日本電産株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/40—Regulating or controlling the amount of current drawn or delivered by the motor for controlling the mechanical load

Definitions

  • the present invention relates to a motor control method, a motor control device, a motor, and an electric oil pump.
  • an electric pump is used for each component such as a drive system (engine or the like), a brake, and a clutch.
  • the electric pump is used, for example, to circulate a refrigerant used for cooling an engine, a driving motor, and the like (for example, see Patent Document 1). It is necessary to change the flow rate of the refrigerant (for example, oil) sent from the electric pump according to the rotation speed of the engine or the like.
  • the engine and the electric pump are connected via, for example, a planetary gear.
  • the ring gear constituting the planetary gear is preferably connected to the electric pump.
  • the load input to the electric pump is changed by an external system such as an engine. In other words, it can be said that the gear ratio of the gear connected to the electric pump is variable.
  • control method of the electric pump requires a control block system in which compensation for variable parameters is taken into consideration.
  • a control system parameter is treated as a fixed value and control in consideration of a variable parameter is not studied. Can not be directly applied to the control of. According to the knowledge of the inventor of the present invention, it is assumed that even if the electric pump is driven by the conventional control method, it cannot cope with the above-described case.
  • the controller is designed with the parameters of the control system being fixed values, although the viscosity coefficient and the inertia may change as described above.
  • the reason that the viscosity coefficient and the inertia are given as the variable parameters is that the parameters to be compensated converge on the viscosity coefficient and the inertia as a result of analyzing the electric pump.
  • an object of the present invention is to provide a motor control method, a motor control device, a motor, and an electric oil pump that can compensate for a variable parameter.
  • a motor control method is a motor control method performed by a motor control device that controls a motor, wherein a current controller converts an input current command value into a voltage command value, A step of calculating a rotation angle of the motor based on the voltage command value converted by the current controller and a disturbance input from the outside, and a speed detector based on the rotation angle calculated in the motor plant.
  • the step of estimating the rotation speed, and a disturbance observer which is an inverse model of the motor plant, based on the current command value input to the current controller and the rotation speed estimated by the speed detector. Estimating the value of the disturbance, wherein the disturbance is a load applied to the motor, and a variation in the load applied to the motor. And at least one of the parameter fluctuations of the motor plant, wherein the disturbance observer feeds back an estimated value of the estimated disturbance value, and the current controller feeds back the estimated value of the disturbance from the disturbance observer.
  • the current command value based on the estimated value is input.
  • the variation in the viscosity coefficient and the inertia are regarded as the variation in the load applied to the motor, and based on the disturbance observer, the variation in the load is estimated as a disturbance, and the feedback is performed. Can be negated. That is, it is possible to perform robust control that follows (displaces) disturbances and parameter fluctuations.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a control system for an electric oil pump according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a table showing parameters of a numerical simulation according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing numerical results of the simulation in the present embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a modified part of a modified example of the control system for the electric oil pump of the present embodiment.
  • FIG. 1 is an example of a block diagram showing a configuration example of a control system for an electric oil pump.
  • a control system for an electric oil pump that executes a method for controlling an electric oil pump according to an embodiment of the present invention includes a speed controller 10, a differentiator 13, a command converter 20,
  • the apparatus includes a device 30, a motor plant 40, a speed detector 50, a disturbance observer 60, and an abnormality detector 70.
  • the speed controller 10, the difference unit 13, the command converter 20, the current controller 30, the speed detector 50, the disturbance observer 60, and the abnormality detector 70 are a microcomputer (hereinafter, referred to as a "microcomputer") as a motor control device. ).
  • the microcomputer outputs a signal for controlling the inverter, and drives the motor based on the signal.
  • the electric pump is connected to a drive system such as an engine or a motor via a transmission system such as a planetary gear (not shown).
  • the control of the electric pump is speed control. Therefore, the speed command value ⁇ * is given to the motor control device of the present embodiment as the command value.
  • the speed command value ⁇ * is input to the speed controller 10.
  • the speed controller 10 obtains a difference value between the speed command value ⁇ * and the rotation speed ⁇ m input in the subtraction unit 11, and based on the difference value between the speed command value ⁇ * and the rotation speed ⁇ m in the PI controller 12.
  • the PI control is performed to determine the torque.
  • the output value (torque) of the speed controller 10 is input to the differentiator 13.
  • the differentiator 13 calculates a difference between an output value of the speed controller 10 and an output value (torque) of a disturbance observer 60 described later to obtain a torque command value ⁇ *.
  • the torque command value ⁇ * is input to the command converter 20.
  • the command converter (Command Converter) 20 converts the torque command value ⁇ * into a current command value i *.
  • the current command value i * is input to the current controller 30 and the disturbance observer 60.
  • the current controller 30 obtains a voltage command value by performing, for example, PI control based on the current command value i *. This voltage command value is input to the motor plant 40.
  • the motor plant 40 mainly forms a control system of a motor part forming the electric pump.
  • the motor plant 40 is represented by, for example, a torque constant Kt, a moment of inertia Jm, a viscous friction coefficient Bm, a Laplace operator s, and the like.
  • the motor plant 40 includes a load Tload, which is a load input to the electric pump via a planetary gear, and the like, and a converted fluctuation torque Td obtained by converting a load fluctuation due to a fluctuation of the load or the inertia of the motor into a torque. Is input.
  • the load Tload and the converted fluctuation torque Td are input to the motor plant 40 as a so-called disturbance as a sum total obtained by the summing unit 31.
  • the motor plant 40 includes a torque calculator 41, a subtractor 42, a rotation speed calculator 43, and a rotation angle calculator 44.
  • the torque calculation unit 41 multiplies the input voltage command value by the motor constant Kt to calculate a torque based on the voltage command value.
  • the torque based on the voltage command value is input to the subtraction unit 42.
  • the subtracting unit 42 calculates a difference value between the sum of the load Tload and the converted fluctuation torque Td input as a disturbance and the torque based on the input voltage command value. This difference value is input to the rotation speed calculation unit 43.
  • the rotation speed calculating unit 43 multiplies the input difference value by a transfer function (1 / (Jm ⁇ s + Bm)) to calculate a rotation speed generated according to the generated torque. This rotation speed is input to the rotation angle calculation unit 44.
  • the rotation angle calculator 44 calculates the rotation angle ⁇ m by multiplying the input rotation speed by the transfer function (1 / s).
  • the rotation angle ⁇ m is input to the speed detector 50 and the abnormality detector 70, and is output to the outside. That is, the motor plant 40 calculates and outputs the rotation angle ⁇ m of the rotor of the motor part constituting the electric pump.
  • the speed detector (speed detector) 50 converts the input rotation angle ⁇ m into a rotation speed ⁇ m.
  • the rotation speed ⁇ m is input to a disturbance observer (Disturbance @ Observer) 60 and an abnormality detector 70, and is fed back to a subtraction unit 11 on the input side of the speed controller 10.
  • the speed detector 50 is configured by hardware such as a Hall element, a resolver, or an encoder, or software such as estimation based on current.
  • control system of the present embodiment can perform feedback control on the speed parameter.
  • speed controller 10 may perform control other than PI control.
  • the disturbance observer 60 uses an inverse model of a plant element.
  • the plant element is the above-described motor plant 40. That is, the disturbance observer 60 can estimate and output the disturbance Td including the fluctuation even when the above-described disturbance or the value of each parameter configuring the motor plant 40 or the like changes.
  • the disturbance observer 60 is an inverse model of the motor plant 40, it is expressed by a torque constant K n , a time constant T 1 , a Laplace operator s, an inertia moment Jm, a viscous friction coefficient Bm, and the like.
  • the disturbance observer 60 multiplies the input current command value i * by the torque constant K tn to calculate a multiplied value and outputs the multiplied value.
  • the multiplied value calculated by the multiplying unit 61 is (1 / ( T 1 ⁇ s + 1)), and a low-pass filter process is performed to remove the noise and output.
  • the input rotation speed ⁇ m is multiplied by a transfer function (J mn ⁇ s + B mn).
  • An arithmetic unit 63 that removes noise and outputs the result by multiplying the multiplied value by (1 / (T 1 ⁇ s + 1)) and performing low-pass filtering, and an output of the low-pass filter 62.
  • a subtraction unit 64 that calculates and outputs an estimated disturbance Td1, which is a difference value between the value and the output value of the calculation unit 63.
  • the estimated disturbance Td1 estimated and output by the disturbance observer 60 is fed back to the subtraction unit 11 and the difference unit 13 of the speed controller 10, and is input to the abnormality detector 70.
  • the torque command value ⁇ * is calculated from the difference between the estimated disturbance Td1 and the output value from the speed controller 10, and the current command value i * considering the disturbance Td is obtained.
  • the disturbance observer 60 can be used to perform robust control for following disturbances, parameter fluctuations, and the like.
  • the abnormality detector 70 outputs an abnormality signal indicating abnormality when any of the input output value of the motor plant 40, the output value of the speed detector 50, and the output value of the disturbance observer 60 exceeds a threshold.
  • the external device (not shown) that has received the abnormal signal performs control such as stopping the driving of the motor or rotating the motor in the reverse direction.
  • the disturbance observer 60 controls the fluctuation of each parameter such as the viscous friction coefficient Bm and the load.
  • the feedback control based on the estimation, it is possible to calculate a command value in consideration of those effects.
  • fluctuations of each parameter and load can be canceled out, so that the electric pump can be efficiently controlled.
  • the delay time with respect to the command value can be shortened, so that it is possible to respond to the command value in a short time, and to solve the problem of so-called robust tracking. Can be.
  • FIG. 2 shows parameters of a numerical simulation according to the present embodiment.
  • the speed command value ⁇ * is 1200 rpm
  • the external load Tload is 1.5 N ⁇ m
  • the inertia moment Jm is 0.0024 and 0.0044
  • the nominal values are (Simout_1)
  • no compensation is performed by the disturbance observer.
  • Simout_2 the value of the moment of inertia
  • Jm 0.0024 for the nominal value (Simout_1)
  • Jm 0.0044 for the other values.
  • FIG. 3 is a diagram showing the results of this simulation, in which the start-up times in each case (Simout_1 to Simout_3) are compared.
  • the horizontal axis represents time Time [s]
  • the vertical axis represents rotation speed Speed [rpm].
  • the start-up time in the case where the compensation by the disturbance observer 60 is not performed (Simout_2) is later than the start-up time of the nominal value (Simout_1).
  • the rise time when the disturbance observer 60 compensates (Simout_3) is equivalent to the rise time of the nominal value (Simout_1).
  • control by model following that compensates by following the model itself may be used.
  • the above embodiment relates to the control of the electric pump.
  • the present invention is not limited to the electric pump, and can be applied to any control system of a motor that converts parameters or receives disturbance.
  • an alarm function is provided for notifying an abnormality or a failure. Is also good.
  • FIG. 4 is an example of a block diagram illustrating a configuration example of a modification of the control system of the electric oil pump.
  • FIG. 4 portions having the same configuration as in FIG. 1 are omitted from the drawings or given the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the control system of the electric oil pump that executes the control method of the electric oil pump according to the modified example of the embodiment of the present invention includes a speed controller 10, a difference device 13, a command converter 20, a current controller 30,
  • the motor plant 40 includes a speed detector 50, an abnormality detector 70, a disturbance observer 160, and a low-pass filter 170.
  • FIG. 4 shows a disturbance observer 160 and a low-pass filter 170 which are different from the configuration of FIG.
  • the speed controller 10, the difference unit 13, the command converter 20, the current controller 30, the speed detector 50, the abnormality detector 70, the disturbance observer 160, and the low-pass filter 170 are mounted on a microcomputer as a motor control device.
  • the microcomputer controls the driving of a motor that drives an electric oil pump (not shown).
  • the disturbance observer 160 and the low-pass filter 170 are inverse models of the motor plant 40, they are expressed by a torque constant K n , a time constant T 1 , a Laplace operator s, a moment of inertia Jm, a viscous friction coefficient Bm, and the like. .
  • the disturbance observer 160 multiplies an input current command value i * by a torque constant K t n to calculate a multiplication value and outputs the multiplication value, and a transfer function ( J m n ⁇ s + B m n), and calculates and outputs a multiplied value.
  • the calculating unit 162 calculates and outputs a difference value between the output value T ⁇ of the multiplying unit 161 and the output value Tm of the calculating unit 162. And a subtraction unit 163.
  • the difference value between the output value T ⁇ of the multiplication unit 161 and the output value Tm of the calculation unit 162 is input to the low-pass filter 170.
  • the low-pass filter 170 multiplies the difference value between the output value of the multiplication unit 161 and the output value of the calculation unit 162 by (1 / (T 1 ⁇ s + 1)) and performs low-pass filter processing to reduce noise.
  • the signal is removed and output as the estimated disturbance Td1.
  • the estimated disturbance Td1 estimated and output by the low-pass filter 170 is fed back to the subtraction unit 11 and the difference unit 13 of the speed controller 10 and is input to the abnormality detector 70.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Abstract

モータを制御するモータ制御装置が行うモータ制御方法であって、電流制御器が、入力される電流指令値を電圧指令値に変換するステップと、モータプラントが、前記電流制御器において変換された前記電圧指令値および外部から入力される外乱に基づいて、モータの回転角度を算出するステップと、速度検出器が、前記モータプラントにおいて算出された前記回転角度に基づいて、回転速度を推定するステップと、前記モータプラントの逆モデルである外乱オブザーバが、前記電流制御器に入力される前記電流指令値と前記速度検出器において推定された前記回転速度とに基づいて、前記外乱の値を推定するステップと、を備え、前記外乱は、前記モータに加わる負荷、前記モータに加わる負荷の変動および前記モータプラントを構成するパラメータの変動の少なくともいずれか１つを含み、前記外乱オブザーバが、推定した前記外乱の値の推定値をフィードバックし、前記電流制御器には、前記外乱オブザーバからフィードバックされた前記推定値に基づいた前記電流指令値が入力される。

Description

モータ制御方法、モータ制御装置、モータおよび電動オイルポンプ
　本発明は、モータ制御方法、モータ制御装置、モータおよび電動オイルポンプに関する。
　近年、自動運転が可能な車両や、電動自動車が広まりつつある。このような車両等においては、駆動系（エンジン等）、ブレーキ、クラッチ等の各構成要素において、電動ポンプが用いられる。
日本国登録特許第４０４２０５０号公報
　電動ポンプは、例えば、エンジンや駆動用モータなどの冷却に使われる冷媒を循環させるのに用いられる（例えば、特許文献１参照）。エンジン等の回転数に伴って、電動ポンプから送り出される冷媒（例えば、油）の流量は、変化させる必要がある。エンジンと電動ポンプとは、例えば、遊星ギヤを介して接続される。この場合、遊星ギヤを構成するリングギヤが、好ましくは、電動ポンプに接続される。電動ポンプに入力される負荷は、エンジン等の外部システムによって変化する状態となっている。言い換えると、あたかも、電動ポンプに接続されたギヤのギヤ比が可変となる状態となっているともいえる。
　また、エンジンが回転していない、いわゆるアイドリングストップの状態においても、エンジン等の冷却やギヤ等の潤滑のために、電動ポンプを駆動させて、駆動系の冷却を行わなければならない場合がある。さらに、エンジンの始動時においては、電動ポンプを素早く駆動させ、かつ、冷媒を短時間で送り出し、各種ギヤ等の潤滑を行った上で、エンジンの駆動が行われる状態を作り出す必要もある。
　このように、電動ポンプが取り付けられるエンジン等の駆動系では、回転数や車両の駆動状態等の条件が変化し、電動ポンプに対する負荷が変化する。また、冷媒についても、温度によって粘性係数の値が変化してしまい、電動ポンプの制御系を構成するパラメータであるイナーシャ等が固定値ではなく、可変するパラメータとなる。
　したがって、電動ポンプの制御方法では、可変するパラメータに対しての補償を考慮した制御ブロック系が必要とされる。
　しかしながら、従来のモータの制御方法（例えば、外乱オブザーバを用いたフィードバック制御など）では、制御系のパラメータを固定値として扱い、可変するパラメータを考慮した制御が検討されていないものが多く、電動ポンプの制御にそのまま適用することができない。本発明の発明者の知見によれば、仮に、従来の制御方法にて電動ポンプを駆動させたとしても、上述のようなケースに対応できないことが想定される。このように、従来のモータの制御方法では、上述のように粘性係数やイナーシャが変化することがあるにも関わらず、制御系のパラメータを固定値として、コントローラを設計している。ここで、可変するパラメータとして粘性係数とイナーシャを挙げている理由は、電動ポンプを解析した結果、補償すべきパラメータが粘性係数とイナーシャに収束するためである。
　そこで、本発明では、可変するパラメータに対して補償を行うことができるモータ制御方法、モータ制御装置、モータおよび電動オイルポンプを提供することを目的とする。
　本発明にかかるモータ制御方法は、モータを制御するモータ制御装置が行うモータ制御方法であって、電流制御器が、入力される電流指令値を電圧指令値に変換するステップと、モータプラントが、前記電流制御器において変換された前記電圧指令値および外部から入力される外乱に基づいて、モータの回転角度を算出するステップと、速度検出器が、前記モータプラントにおいて算出された前記回転角度に基づいて、回転速度を推定するステップと、前記モータプラントの逆モデルである外乱オブザーバが、前記電流制御器に入力される前記電流指令値と前記速度検出器において推定された前記回転速度とに基づいて、前記外乱の値を推定するステップと、を備え、前記外乱は、前記モータに加わる負荷、前記モータに加わる負荷の変動および前記モータプラントを構成するパラメータの変動の少なくともいずれか１つを含み、前記外乱オブザーバが、推定した前記外乱の値の推定値をフィードバックし、前記電流制御器には、前記外乱オブザーバからフィードバックされた前記推定値に基づいた前記電流指令値が入力される。
　本発明によれば、前記の粘性係数とイナーシャの変動をモータに加える負荷の変動と見なし、外乱オブザーバに基づき、前記の負荷の変動を外乱として推定し、フィードバックすることで、前記の負荷の変動を打ち消すことができる。即ち、外乱やパラメータの変動等に対して追従（トラッキング）するロバスト制御を行うことができる。
図１は、本実施形態の電動オイルポンプの制御システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本実施形態における数値シミュレーションのパラメータを示す表である。 図３は、本実施形態におけるシミュレーションの数値結果を示す図である。 図４は、本実施形態の電動オイルポンプの制御システムの変形例の変形部分の構成を示すブロック図である。
　以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るモータ制御について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
　図１は、電動オイルポンプの制御システムの構成例を示すブロック図の一例である。図１に示すように、本発明の一実施形態における電動オイルポンプの制御方法を実行する電動オイルポンプの制御システムは、速度制御器１０と、差分器１３と、指令変換器２０と、電流制御器３０と、モータプラント４０と、速度検出器５０と、外乱オブザーバ６０と、異常検出器７０と、備える。速度制御器１０、差分器１３、指令変換器２０、電流制御器３０、速度検出器５０、外乱オブザーバ６０及び異常検出器７０は、モータ制御装置としてのマイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と記載する）に搭載される。また、このマイコンは、インバータを制御する信号を出力し、その信号に基づきモータを駆動する。
　本発明の一実施形態において、電動ポンプは、何れも図示しない遊星ギヤ等の伝達系を介してエンジンやモータ等の駆動系と接続される。本実施形態では、電動ポンプの制御は、速度制御である。そのため、本実施形態のモータ制御装置には、指令値として、速度指令値ω＊が与えられる。速度指令値ω＊は、速度制御器１０に入力される。
　速度制御器１０は、減算部１１において入力される速度指令値ω＊と回転速度ωｍとの差分値を求め、ＰＩ制御器１２において速度指令値ω＊と当該回転速度ωｍとの差分値に基づいたＰＩ制御を行ってトルクを求める。速度制御器１０の出力値（トルク）は、差分器１３に入力される。
　差分器１３は、速度制御器１０の出力値と、後述する外乱オブザーバ６０の出力値（トルク）との差分を計算し、トルク指令値τ＊を求める。トルク指令値τ＊は、指令変換器２０に入力される。
　指令変換器（Ｃｏｍｍａｎｄ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２０は、トルク指令値τ＊を電流指令値ｉ＊へ変換する。電流指令値ｉ＊は、電流制御器３０および外乱オブザーバ６０に入力される。
　電流制御器３０は、電流指令値ｉ＊に基づいて、例えばＰＩ制御を行って電圧指令値を求める。この電圧指令値は、モータプラント４０に入力される。
　モータプラント４０は、主に、電動ポンプを構成するモータ部分の制御系を構成する。モータプラント４０は、例えば、トルク定数Ｋｔ、慣性モーメントＪｍ、粘性摩擦係数Ｂｍ、及びラプラス演算子ｓなどによって、表現される。
　さらに、モータプラント４０には、電動ポンプに遊星ギヤ等を介して入力される負荷である負荷Ｔｌｏａｄ、及び負荷やモータのイナーシャ等の変動による負荷の変動分をトルクに換算した換算変動トルクＴｄ等が、入力される。負荷Ｔｌｏａｄ及び換算変動トルクＴｄは、合算部３１によって合算された合算値として、モータプラント４０に対して、いわゆる外乱として入力される。
　モータプラント４０は、トルク算出部４１と、減算部４２と、回転速度算出部４３と、回転角度算出部４４と、を備えている。
　トルク算出部４１は、入力される電圧指令値に対してモータ定数Ｋｔを乗じて、電圧指令値に基づくトルクを計算する。電圧指令値に基づくトルクは、減算部４２に入力される。減算部４２は、外乱として入力される負荷Ｔｌｏａｄおよび換算変動トルクＴｄの合算値と、入力される電圧指令値に基づくトルクと、の差分値を計算する。この差分値は、回転速度算出部４３に入力される。回転速度算出部４３は、入力される差分値に対して伝達関数（１／（Ｊｍ・ｓ＋Ｂｍ））を乗算して、発生トルクに応じて生じる回転速度を計算する。この回転速度は、回転角度算出部４４に入力される。回転角度算出部４４は、入力される回転速度に対して伝達関数（１／ｓ）を乗算して回転角度θｍを計算する。回転角度θｍは、速度検出器５０および異常検出器７０に入力されると共に、外部に出力される。すなわち、モータプラント４０は、電動ポンプを構成するモータ部分のロータの回転角度θｍを算出し、出力する。
　速度検出器（ｓｐｅｅｄ　ｄｅｔｅｃｔｏｒ）５０は、入力される回転角度θｍを回転速度ωｍへと変換する。回転速度ωｍは、外乱オブザーバ（Ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ　Ｏｂｓｅｒｖｅｒ）６０および異常検出器７０へ入力されるとともに、速度制御器１０の入力側の減算部１１へとフィードバックされる。速度検出器５０は、ホール素子、レゾルバ若しくはエンコーダ等のハード、又は電流による推定等のソフトによって構成される。
　これにより、本実施形態の制御系では、速度パラメータに対するフィードバック制御を行うことができる。なお、速度制御器１０では、ＰＩ制御以外の制御が行われてもよい。
　外乱オブザーバ６０は、プラント要素の逆モデルを利用したものである。ここでいうプラント要素とは、上述のモータプラント４０のことである。すなわち、外乱オブザーバ６０では、上述の外乱やモータプラント４０などを構成する各パラメータの値の変動があった場合でも、その変動を含めた外乱Ｔｄを推定して出力することができる。
　外乱オブザーバ６０は、モータプラント４０の逆モデルであることから、トルク定数Ｋｎ、時定数Ｔ１、ラプラス演算子ｓ、慣性モーメントＪｍ、及び粘性摩擦係数Ｂｍなどによって、表現される。
　外乱オブザーバ６０は、入力される電流指令値i＊に対してトルク定数Ｋ t nを乗算して乗算値を計算して出力する乗算部６１と、乗算部６１で計算した乗算値に（１／（Ｔ１・ｓ＋１））を乗算してローパスフィルタ処理することにより、ノイズを除去して出力するローパスフィルタ６２と、入力される回転速度ωｍに対して伝達関数（Ｊ m n・ｓ＋Ｂ m n）を乗算して乗算値を計算すると共に、この乗算値に（１／（Ｔ１・ｓ＋１））を乗算してローパスフィルタ処理することにより、ノイズを除去して出力する演算部６３と、ローパスフィルタ６２の出力値と演算部６３の出力値との差分値である推定外乱Ｔｄ１を計算して出力する減算部６４と、を備えている。
　外乱オブザーバ６０によって推定されて出力された推定外乱Ｔｄ１は、速度制御器１０の減算部１１、および差分器１３へとフィードバックされると共に、異常検出器７０に入力される。上述のように、推定外乱Ｔｄ１と速度制御器１０からの出力値との差分から、トルク指令値τ＊が計算され、外乱Ｔｄを考慮した電流指令値i＊が求められる。言い換えると、本実施形態の制御系では、外乱オブザーバ６０を用いて、外乱やパラメータの変動等に対して追従（トラッキング）するロバスト制御を行うことができる。
　異常検出器７０は、入力されるモータプラント４０の出力値、速度検出器５０の出力値、および外乱オブザーバ６０の出力値のいずれかが閾値を超えた場合に、異常を知らせる異常シグナルを出力する。この異常シグナルを受信した図示しない外部機器は、モータの駆動を停止又はモータを逆回転させる等の制御を行う。
　これにより、本実施形態では、例えば、可変ギヤによる外乱や冷媒の粘性値の変化等の影響があった場合であっても、外乱オブザーバ６０によって粘性摩擦係数Ｂｍ等の各パラメータや負荷の変動を推定してフィードバック制御を行うことにより、それらの影響を考慮した指令値を算出することができる。その結果、各パラメータや負荷の変動を打ち消すことができるため、電動ポンプを効率よく制御することができる。また、本実施形態の電動ポンプの制御方法では、指令値に対する遅れ時間を短くすることができる結果、短時間で指令値に対して応答することができ、いわゆるロバスト・トラッキングの問題を解消させることができる。
　以下に、本実施形態の制御系における数値シミュレーションの一例を示す。図２は、本実施形態における数値シミュレーションのパラメータである。本シミュレーションでは、速度指令値ω＊＝１２００ｒｐｍ、外部負荷Ｔｌｏａｄ＝１．５Ｎ・ｍ、慣性モーメントＪｍ＝０．００２４、０．００４４として、ノミナル値の場合（Ｓｉｍｏｕｔ＿１）、外乱オブザーバによる補償を行わなかった場合（Ｓｉｍｏｕｔ＿２）、および外乱オブザーバによる補償を行った場合（Ｓｉｍｏｕｔ＿３）の比較を行った。また、本シミュレーションでは、慣性モーメントの値を、ノミナル値（Ｓｉｍｏｕｔ＿１）ではＪｍ＝０．００２４、それ以外ではＪｍ＝０．００４４としている。
　図３は、本シミュレーションの結果を示す図であり、各場合（Ｓｉｍｏｕｔ＿１～Ｓｉｍｏｕｔ＿３）における立ち上げ時間の比較を行っている。なお、図３では、横軸に時間Ｔｉｍｅ［ｓ］、縦軸を回転速度Ｓｐｅｅｄ［ｒｐｍ］としている。
　図３に示すように、外乱オブザーバ６０による補償を行わなかった場合（Ｓｉｍｏｕｔ＿２）の立ち上げ時間は、ノミナル値（Ｓｉｍｏｕｔ＿１）の立ち上げ時間よりも、遅くなっている。これにたいして、外乱オブザーバ６０による補償を行った場合（Ｓｉｍｏｕｔ＿３）の立ち上げ時間は、ノミナル値（Ｓｉｍｏｕｔ＿１）の立ち上げ時間と、同等である。
　すなわち、図３に示す立ち上げ時間の結果の比較から明らかなように、慣性モーメントの値が変わったとしても、外乱オブザーバ６０を用いた補償制御を行うことにより、ノミナル値と、同じレベルの応答性を得ることができる。
　なお、本発明は外乱オブザーバ６０を用いているが、他の方法が用いられても良い。例えば、本実施形態において、モデル自体に追従して補償するモデルフォローイングによる制御が用いられてもよい。
　上述の実施形態では、電動ポンプの制御に関するものである。しかしながら、電動ポンプに限らず、パラメータが変換する、あるいは、外乱が加わるモータの制御系であれば、適用可能である。
　さらに、モータプラント４０の出力値、速度検出器５０の出力値、および、外乱オブザーバ６０の出力値のいずれかが閾値を超えた場合に、異常又は故障を知らせるための、警報機能を備えていてもよい。
　（その他の実施形態）
　図４は、電動オイルポンプの制御システムの変形例の構成例を示すブロック図の一例である。
　なお、図４において、図１と同一構成である部分については図示を省略するか又は同一符号付して、その説明を省略する。
　本発明の一実施形態の変形例における電動オイルポンプの制御方法を実行する電動オイルポンプの制御システムは、速度制御器１０と、差分器１３と、指令変換器２０と、電流制御器３０と、モータプラント４０と、速度検出器５０と、異常検出器７０と、外乱オブザーバ１６０と、ローパスフィルタ１７０と、備える。図４には、図１の構成と異なる部分である外乱オブザーバ１６０とローパスフィルタ１７０が示されている。速度制御器１０、差分器１３、指令変換器２０、電流制御器３０、速度検出器５０、異常検出器７０、外乱オブザーバ１６０及びローパスフィルタ１７０は、モータ制御装置としてのマイコンに搭載される。また、このマイコンは、図示しない電動オイルポンプを駆動するモータの駆動を制御する。
　外乱オブザーバ１６０及びローパスフィルタ１７０は、モータプラント４０の逆モデルであることから、トルク定数Ｋｎ、時定数Ｔ１、ラプラス演算子ｓ、慣性モーメントＪｍ、及び粘性摩擦係数Ｂｍなどによって、表現される。
　外乱オブザーバ１６０は、入力される電流指令値i＊に対してトルク定数Ｋ t nを乗算して乗算値を計算して出力する乗算部１６１と、入力される回転速度ωｍに対して伝達関数（Ｊ m n・ｓ＋Ｂ m n）を乗算して乗算値を計算して出力する演算部１６２と、乗算部１６１の出力値Ｔτと演算部１６２の出力値Ｔｍとの差分値を計算して出力する減算部１６３と、を備えている。乗算部１６１の出力値Ｔτと演算部１６２の出力値Ｔｍとの差分値は、ローパスフィルタ１７０に入力される。
　ローパスフィルタ１７０は、入力される乗算部１６１の出力値と演算部１６２の出力値との差分値に、（１／（Ｔ１・ｓ＋１））を乗算してローパスフィルタ処理することにより、ノイズを除去して推定外乱Ｔｄ１として出力する。
　ローパスフィルタ１７０によって推定されて出力された推定外乱Ｔｄ１は、速度制御器１０の減算部１１、および差分器１３へとフィードバックされると共に、異常検出器７０に入力される。
　なお、本明細書において説明した各構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
　１０　速度制御器
　２０　指令変換器
　３０　電流制御器
　４０　モータプラント
　５０　速度検出器
　６０　外乱オブザーバ
　７０　異常検出器
　１６０　外乱オブザーバ
　１７０　ローパスフィルタ

Claims (7)

  1. 　モータを制御するモータ制御装置が行うモータ制御方法であって、
    　電流制御器が、入力される電流指令値を電圧指令値に変換するステップと、
    　モータプラントが、前記電流制御器において変換された前記電圧指令値および外部から入力される外乱に基づいて、モータの回転角度を算出するステップと、
    　速度検出器が、前記モータプラントにおいて算出された前記回転角度に基づいて、回転速度を推定するステップと、
    　前記モータプラントの逆モデルである外乱オブザーバが、前記電流制御器に入力される前記電流指令値と前記速度検出器において推定された前記回転速度とに基づいて、前記外乱の値を推定するステップと、
    　を備え、
    　前記外乱は、
    　前記モータに加わる負荷、前記モータに加わる負荷の変動および前記モータプラントを構成するパラメータの変動の少なくともいずれか１つを含み、
    　前記外乱オブザーバが、推定した前記外乱の値の推定値をフィードバックし、
    　前記電流制御器には、前記外乱オブザーバからフィードバックされた前記推定値に基づいた前記電流指令値が入力される、
    　モータ制御方法。
  2. 　前記パラメータの変動は、
    　少なくとも、トルク定数、慣性モーメント、および粘性摩擦係数の少なくともいずれか１つである、
    　請求項１に記載のモータ制御方法。
  3. 　速度制御器が、入力される速度指令値に基づいてトルクを算出するステップと、
    　差分器が、前記速度制御器において算出された前記トルクと、前記外乱オブザーバからフィードバックされた前記推定値と、の差分値に基づいてトルク指令値を算出するステップと、
    　指令変換器が、前記差分器において算出された前記トルク指令値を前記電流指令値へと変換するステップと、
    　を備え、
    　前記電流制御器には、前記指令変換器において変換された前記電流指令値が入力される、
    　請求項１または２に記載のモータ制御方法。
  4. 　前記速度制御器において、前記速度検出器において推定された前記回転速度と、入力された前記速度指令値と、に基づいて、前記トルクを算出する、
    　請求項３に記載のモータ制御方法。
  5. 　請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のモータ制御方法を実施するモータ制御装置。
  6. 　請求項５に記載のモータ制御装置の制御によって駆動するモータ。
  7. 　請求項６に記載のモータを搭載する電動オイルポンプ。
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