JPH08172800A - 電気自動車用誘導モータ制御装置 - Google Patents
電気自動車用誘導モータ制御装置Info
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- JPH08172800A JPH08172800A JP6316700A JP31670094A JPH08172800A JP H08172800 A JPH08172800 A JP H08172800A JP 6316700 A JP6316700 A JP 6316700A JP 31670094 A JP31670094 A JP 31670094A JP H08172800 A JPH08172800 A JP H08172800A
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- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
- B60L15/02—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles characterised by the form of the current used in the control circuit
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
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- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】ピーク電流を抑制しながらトルク応答性を向上
させることの出来る電気自動車用誘導モータ制御装置を
提供する。 【構成】外力推定部１８で誘導モータの回転速度と目標
トルクとに基づいて車両の前後方向に加わる外力を推定
し、この外力推定値Ｔd*とトルク指令値Ｔe*との大小関
係に応じて両者の何れか一方を磁束演算部１１に与え
る。そのため外力推定値がトルク指令値よりも大きな場
合、すなわちトルク指令値が立ち上がる前に、この外力
推定値に応じた高効率な磁束を予め誘導モータ内に形成
しておくことが出来、さらにこの磁束に応じて目標トル
ク演算部１４における遮断周波数を可変とする、すなわ
ち目標磁束に応じて遮断周波数を高く設定することによ
り、トルク指令値により素早く応答し、かつピーク電流
を抑制するように構成した。
させることの出来る電気自動車用誘導モータ制御装置を
提供する。 【構成】外力推定部１８で誘導モータの回転速度と目標
トルクとに基づいて車両の前後方向に加わる外力を推定
し、この外力推定値Ｔd*とトルク指令値Ｔe*との大小関
係に応じて両者の何れか一方を磁束演算部１１に与え
る。そのため外力推定値がトルク指令値よりも大きな場
合、すなわちトルク指令値が立ち上がる前に、この外力
推定値に応じた高効率な磁束を予め誘導モータ内に形成
しておくことが出来、さらにこの磁束に応じて目標トル
ク演算部１４における遮断周波数を可変とする、すなわ
ち目標磁束に応じて遮断周波数を高く設定することによ
り、トルク指令値により素早く応答し、かつピーク電流
を抑制するように構成した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電気自動車に用いら
れる誘導モータの制御装置に関し、特に、ピーク電流を
抑制しながらトルク応答性を向上させる技術に関するも
のである。
れる誘導モータの制御装置に関し、特に、ピーク電流を
抑制しながらトルク応答性を向上させる技術に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来技術の問題点を明らかにするため、
まず、公知である誘導機のベクトル制御について説明す
る。誘導モータに印加される電源角速度で回転する直交
座標系（γ−δ座標）を考え誘導モータの回路方程式を
記述すると下記（数１）式に示すようになる。
まず、公知である誘導機のベクトル制御について説明す
る。誘導モータに印加される電源角速度で回転する直交
座標系（γ−δ座標）を考え誘導モータの回路方程式を
記述すると下記（数１）式に示すようになる。
【０００３】
【数１】
【０００４】なお、上記（数１）式を含めて本明細書で
は、下記の符号はそれぞれ下記の内容を表すものとす
る。 ｉγs：γ軸固定子電流（励磁電流） ｉδs：δ軸固定子電流（トルク電流） φγr：γ軸回転子磁束 φδr：δ軸回転子磁束 νγs：γ軸固定子電圧 νδs：δ軸固定子電圧 Ｒs：固定子抵抗 Ｒr：回転子抵抗 Ｌs：固定子自己インダクタンス Ｌr：回転子自己インダクタンス Ｍ ：固定子と回転子間の相互インダクタンス ω ：電源周波数 ωre：回転子角速度（電気角） Ｐ ：極対数 σ＝１−Ｍ2／ＬsＬr また、出力トルクＴeは下記（数２）式に示すようにな
る。
は、下記の符号はそれぞれ下記の内容を表すものとす
る。 ｉγs：γ軸固定子電流（励磁電流） ｉδs：δ軸固定子電流（トルク電流） φγr：γ軸回転子磁束 φδr：δ軸回転子磁束 νγs：γ軸固定子電圧 νδs：δ軸固定子電圧 Ｒs：固定子抵抗 Ｒr：回転子抵抗 Ｌs：固定子自己インダクタンス Ｌr：回転子自己インダクタンス Ｍ ：固定子と回転子間の相互インダクタンス ω ：電源周波数 ωre：回転子角速度（電気角） Ｐ ：極対数 σ＝１−Ｍ2／ＬsＬr また、出力トルクＴeは下記（数２）式に示すようにな
る。
【０００５】
【数２】
【０００６】ここで固定子電流ｉγs、ｉδsは電流制御
されるものとすると（数１）式は下記（数３）式のよう
に書き換えることができる。
されるものとすると（数１）式は下記（数３）式のよう
に書き換えることができる。
【０００７】
【数３】
【０００８】また、（数３）式の２行目の式を書き直す
と、下記（数４）式に示すようになる。
と、下記（数４）式に示すようになる。
【０００９】
【数４】
【００１０】ただし、ωseはすべり周波数（＝ω−
ωre）である。（数４）式をさらに書き換えると下記
（数５）式に示すようになる。
ωre）である。（数４）式をさらに書き換えると下記
（数５）式に示すようになる。
【００１１】
【数５】
【００１２】ただし、Ｓはラプラス演算子である。（数
５）式より、δ軸回転子磁束φδrをゼロとするには下
記（数６）式が成立する必要がある。
５）式より、δ軸回転子磁束φδrをゼロとするには下
記（数６）式が成立する必要がある。
【００１３】
【数６】
【００１４】また、φδr＝０の関係を（数３）式に代
入すればφγrは下記（数７）式に示すようになる。
入すればφγrは下記（数７）式に示すようになる。
【００１５】
【数７】
【００１６】同様に、φδr＝０の関係を（数２）式に
代入すれば出力トルクＴeは下記（数８）式に示すよう
になる。
代入すれば出力トルクＴeは下記（数８）式に示すよう
になる。
【００１７】
【数８】
【００１８】以上の結果より、すべり周波数ωseを（数
６）式で与えればγ軸回転子磁束φγrはγ軸固定子電
流ｉγsの一次遅れとなり、モータの出力トルクＴeはγ
軸回転子磁束φγrとδ軸固定子電流ｉδsとの積に比例
する。以上がベクトル制御の概要である。また、ベクト
ル制御されたモータでは、γ軸固定子電流ｉγsを励磁
電流、δ軸固定子電流ｉδsをトルク電流と呼ぶ。通常
ベクトル制御では回転子磁束φγrを一定としてトルク
制御を行なう。φγrを一定とすることで（数８）式の
（ＰＭ／Ｌr)・φγrが定数となるため、出力トルクは
トルク電流のみに比例するようになり、高速のトルク応
答特性が得られる。ところが、このような磁束一定制御
はモータの負荷によらず一定の励磁電流を供給するため
一般的に軽負荷での効率が悪化する。上記の問題を解決
するため、本出願人は、回転子磁束を変化させることに
よって定常状態におけるモータ損失と過渡トルク応答時
の固定子ピーク電流を最小化する装置を発明し、既に出
願している（特願平５−１６６９９８号：未公開）。以
下、上記の先行出願における高効率制御手法について説
明する。モータの損失として銅損を考えたとき、定常状
態でのモータ損失Ｌcは下記（数９）式で表わすことが
できる。
６）式で与えればγ軸回転子磁束φγrはγ軸固定子電
流ｉγsの一次遅れとなり、モータの出力トルクＴeはγ
軸回転子磁束φγrとδ軸固定子電流ｉδsとの積に比例
する。以上がベクトル制御の概要である。また、ベクト
ル制御されたモータでは、γ軸固定子電流ｉγsを励磁
電流、δ軸固定子電流ｉδsをトルク電流と呼ぶ。通常
ベクトル制御では回転子磁束φγrを一定としてトルク
制御を行なう。φγrを一定とすることで（数８）式の
（ＰＭ／Ｌr)・φγrが定数となるため、出力トルクは
トルク電流のみに比例するようになり、高速のトルク応
答特性が得られる。ところが、このような磁束一定制御
はモータの負荷によらず一定の励磁電流を供給するため
一般的に軽負荷での効率が悪化する。上記の問題を解決
するため、本出願人は、回転子磁束を変化させることに
よって定常状態におけるモータ損失と過渡トルク応答時
の固定子ピーク電流を最小化する装置を発明し、既に出
願している（特願平５−１６６９９８号：未公開）。以
下、上記の先行出願における高効率制御手法について説
明する。モータの損失として銅損を考えたとき、定常状
態でのモータ損失Ｌcは下記（数９）式で表わすことが
できる。
【００１９】
【数９】
【００２０】（数９）式を最小とするには、ｄＬc／ｄ
ωse＝０を満たすすべり周波数を求めればよい。上記の
条件を満足する損失最小すべり周波数ωse-optは下記
（数１０）式で示される。
ωse＝０を満たすすべり周波数を求めればよい。上記の
条件を満足する損失最小すべり周波数ωse-optは下記
（数１０）式で示される。
【００２１】
【数１０】
【００２２】すべり周波数を（数１０）式の損失最小す
べり周波数ωse-optとするためには、（数６）式より、
トルク電流ｉδsと回転子磁束φγrとの関係は下記（数
１１）式となることがわかる。
べり周波数ωse-optとするためには、（数６）式より、
トルク電流ｉδsと回転子磁束φγrとの関係は下記（数
１１）式となることがわかる。
【００２３】
【数１１】
【００２４】（数１１）式を（数８）式に代入してｉ
δsを消去すると、トルクＴeと回転子磁束φγrの関係
として下記（数１２）式が導かれる。
δsを消去すると、トルクＴeと回転子磁束φγrの関係
として下記（数１２）式が導かれる。
【００２５】
【数１２】
【００２６】したがって、定常時のモータ損失を最小と
する磁束指令値φ*を求めるには、（数１２）式で出力
トルクＴeをトルク指令値Ｔe*と書き換えて下記（数１
３）式により磁束指令値φγr*を計算する。
する磁束指令値φ*を求めるには、（数１２）式で出力
トルクＴeをトルク指令値Ｔe*と書き換えて下記（数１
３）式により磁束指令値φγr*を計算する。
【００２７】
【数１３】
【００２８】次に（数８）式を変形した（数１４）式を
用いて、定常時のモータ損失を最小とする磁束指令値φ
*とトルク指令値Ｔe*とから、トルク電流指令値ｉT*を
演算する。
用いて、定常時のモータ損失を最小とする磁束指令値φ
*とトルク指令値Ｔe*とから、トルク電流指令値ｉT*を
演算する。
【００２９】
【数１４】
【００３０】また、励磁電流指令値ｉφ*は、（数７）
式を変形した下記（数１５）式を用いて演算する。
式を変形した下記（数１５）式を用いて演算する。
【００３１】
【数１５】
【００３２】また、すべり周波数ωseは、（数６）式の
φγrにφ*を、ｉδsにｉT*を置き換えることによって
演算することが出来る。ところが、（数１３）式から判
るように、ステップ状に変化するトルク指令値に対して
は磁束指令値もまたステップ状に変化するステップ信号
となる。したがって、トルク指令値がステップ信号の場
合には、（数１５）式から励磁電流指令値ｉφ*は過渡
的に急増し、励磁電流が大電流となって過大な過渡損失
が生じてしまう。そこで前記の先行出願では、下記（数
１６）式に示す一次遅れのローパスフィルタで構成され
る目標磁束演算部を設け、磁束の変化量を小さくするこ
とによって励磁電流ピーク値を抑えるように構成してい
る。これらの計算は、下記（数１６）式、（数１７）式
に示すようになる。
φγrにφ*を、ｉδsにｉT*を置き換えることによって
演算することが出来る。ところが、（数１３）式から判
るように、ステップ状に変化するトルク指令値に対して
は磁束指令値もまたステップ状に変化するステップ信号
となる。したがって、トルク指令値がステップ信号の場
合には、（数１５）式から励磁電流指令値ｉφ*は過渡
的に急増し、励磁電流が大電流となって過大な過渡損失
が生じてしまう。そこで前記の先行出願では、下記（数
１６）式に示す一次遅れのローパスフィルタで構成され
る目標磁束演算部を設け、磁束の変化量を小さくするこ
とによって励磁電流ピーク値を抑えるように構成してい
る。これらの計算は、下記（数１６）式、（数１７）式
に示すようになる。
【００３３】
【数１６】
【００３４】
【数１７】
【００３５】ただし、φrは目標磁束演算部で演算した
目標磁束、ωφは目標磁束演算部における遮断周波数で
ある。ところが、目標磁束φrを（数１６）式とするこ
とで（数１４）式は下記（数１８）式となるため、ステ
ップ状のトルク指令値に対して目標磁束φrが緩やかに
立ち上がり、今度はトルク電流指令値ｉT*が過渡的に急
増してトルク電流が大電流となり、過大な過渡損失が生
じてしまう。
目標磁束、ωφは目標磁束演算部における遮断周波数で
ある。ところが、目標磁束φrを（数１６）式とするこ
とで（数１４）式は下記（数１８）式となるため、ステ
ップ状のトルク指令値に対して目標磁束φrが緩やかに
立ち上がり、今度はトルク電流指令値ｉT*が過渡的に急
増してトルク電流が大電流となり、過大な過渡損失が生
じてしまう。
【００３６】
【数１８】
【００３７】そのため、前記の先行出願においては、目
標トルクの応答性を下記（数１９）式のように設定して
いる。
標トルクの応答性を下記（数１９）式のように設定して
いる。
【００３８】
【数１９】
【００３９】ただし、Ｔmは目標トルク、ωTは目標トル
ク演算の遮断周波数である。したがって、トルク電流指
令値ｉT*（＝ｉδs）は下記（数２０）式を演算するこ
とで求められる。
ク演算の遮断周波数である。したがって、トルク電流指
令値ｉT*（＝ｉδs）は下記（数２０）式を演算するこ
とで求められる。
【００４０】
【数２０】
【００４１】図８は、上記のようにして構成した前記先
行出願の制御系を示すブロック図である。図８におい
て、１１は定常損失最小磁束演算部であり、（数１３）
式の演算を行ない、定常損失を最小とする磁束指令値φ
*を出力する。１２は目標磁束演算部であり、（数１
６）式の演算を行なって目標磁束φrを求め、かつ目標
磁束φrの一階微分値d/dt φrを計算する。１３は励磁
電流演算部であり、（数１７）式の演算を行なう。１４
は目標トルク演算部であり、（数１９）式の演算を行な
う。１５はトルク電流演算部であり、（数２０）式の演
算を行なう。１６はすべり周波数演算部であり、トルク
電流指令値ｉT*と目標磁束φrから下記（数２１）式の
演算を行なってすべり周波数ωseを演算する。
行出願の制御系を示すブロック図である。図８におい
て、１１は定常損失最小磁束演算部であり、（数１３）
式の演算を行ない、定常損失を最小とする磁束指令値φ
*を出力する。１２は目標磁束演算部であり、（数１
６）式の演算を行なって目標磁束φrを求め、かつ目標
磁束φrの一階微分値d/dt φrを計算する。１３は励磁
電流演算部であり、（数１７）式の演算を行なう。１４
は目標トルク演算部であり、（数１９）式の演算を行な
う。１５はトルク電流演算部であり、（数２０）式の演
算を行なう。１６はすべり周波数演算部であり、トルク
電流指令値ｉT*と目標磁束φrから下記（数２１）式の
演算を行なってすべり周波数ωseを演算する。
【００４２】
【数２１】
【００４３】また、１７はモータ回転数演算部であり、
モータの回転角速度ωr（機械角）にモータの極対数Ｐ
を乗じることによってモータ回転子の角速度ωre（電気
角）を演算するブロックであり、この角速度ωreと上記
のすべり周波数ωseとを加算することによって電源周波
数ωを算出する。さらに、上記の先行出願では、図９に
示すように、与えられた目標トルク演算における遮断周
波数ωTに対して、ステップ状のトルク指令値入力時に
ピーク損失を最小とする目標磁束演算の遮断周波数ωφ
が存在することに着目し、このωφを用いて制御系を構
成することにより、過渡状態および定常状態で、共に高
効率なモータ駆動が可能となることを開示している。
モータの回転角速度ωr（機械角）にモータの極対数Ｐ
を乗じることによってモータ回転子の角速度ωre（電気
角）を演算するブロックであり、この角速度ωreと上記
のすべり周波数ωseとを加算することによって電源周波
数ωを算出する。さらに、上記の先行出願では、図９に
示すように、与えられた目標トルク演算における遮断周
波数ωTに対して、ステップ状のトルク指令値入力時に
ピーク損失を最小とする目標磁束演算の遮断周波数ωφ
が存在することに着目し、このωφを用いて制御系を構
成することにより、過渡状態および定常状態で、共に高
効率なモータ駆動が可能となることを開示している。
【００４４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ごとき本出願人の先行出願においては、設定された目標
トルクを実現するためのピーク電流を最小化することは
可能であるが、目標トルク演算の遮断周波数を高くす
る、すなわち与えられたトルク指令値（例えばアクセル
ペダルの操作量）に対して速いトルク応答性を得るため
には、ピーク電流が大きくなるのは避けようがない。電
気自動車においては、上り坂での一旦停止やガレージに
入る際に上り坂をバックしなければならない場合等にお
いては、アクセルペダルの踏み加減で停止、発進を微調
整する場合が多く、このような状況ではアクセルペダル
に対するトルク応答性はより速いほうが好ましい。とこ
ろが、前記の先行出願のように、アクセルペダルが操作
されてから、それに応じて励磁電流、すなわち磁束を立
ち上げる制御では、平地での通常発進時では十分な応答
性が得られるが、上記のような状況ではトルク応答性が
不足する。そのため、上記のような状況を検出してトル
ク応答性を速くするために目標トルク演算の遮断周波数
を高くするように制御すると、速いアクセル操作に対し
てはピーク電流が大きくなり、その最速応答はインバー
タの電流容量で決まってしまうので、トルク応答性を十
分に大きくすることが出来ない、という問題があった。
ごとき本出願人の先行出願においては、設定された目標
トルクを実現するためのピーク電流を最小化することは
可能であるが、目標トルク演算の遮断周波数を高くす
る、すなわち与えられたトルク指令値（例えばアクセル
ペダルの操作量）に対して速いトルク応答性を得るため
には、ピーク電流が大きくなるのは避けようがない。電
気自動車においては、上り坂での一旦停止やガレージに
入る際に上り坂をバックしなければならない場合等にお
いては、アクセルペダルの踏み加減で停止、発進を微調
整する場合が多く、このような状況ではアクセルペダル
に対するトルク応答性はより速いほうが好ましい。とこ
ろが、前記の先行出願のように、アクセルペダルが操作
されてから、それに応じて励磁電流、すなわち磁束を立
ち上げる制御では、平地での通常発進時では十分な応答
性が得られるが、上記のような状況ではトルク応答性が
不足する。そのため、上記のような状況を検出してトル
ク応答性を速くするために目標トルク演算の遮断周波数
を高くするように制御すると、速いアクセル操作に対し
てはピーク電流が大きくなり、その最速応答はインバー
タの電流容量で決まってしまうので、トルク応答性を十
分に大きくすることが出来ない、という問題があった。
【００４５】本発明は、上記のごとき先行出願の問題点
を解決するためになされたものであり、ピーク電流を抑
制しながらトルク応答性を向上させることの出来る電気
自動車用誘導モータ制御装置を提供することを目的とす
る。
を解決するためになされたものであり、ピーク電流を抑
制しながらトルク応答性を向上させることの出来る電気
自動車用誘導モータ制御装置を提供することを目的とす
る。
【００４６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するように
構成している。すなわち、請求項１に記載の発明におい
ては、下記トルク信号切り換え手段から与えられた信号
に応じて誘導モータの回転子磁束を演算する磁束演算手
段と、上記回転子磁束を入力し、目標磁束および目標磁
束の一階微分値を演算する目標磁束演算手段と、上記目
標磁束に応じて下記目標トルク演算手段における遮断周
波数を演算する遮断周波数演算手段と、外部から与えら
れるトルク指令値と上記遮断周波数とを入力し、その与
えられた遮断周波数をローパス特性の遮断周波数とする
伝達関数に基づいて上記トルク指令値から誘導モータの
目標トルクを演算する目標トルク演算手段と、上記目標
トルクと電気自動車の車輪回転に相関する信号から車両
の前後方向に加わる外力を推定する外力推定手段と、上
記トルク指令値と上記外力推定値とを入力し、両者の大
小関係に応じて上記トルク指令値と上記外力推定値との
何れか一方を選択する選択信号を出力するトルク信号切
り換え判断手段と、上記トルク指令値と上記外力推定値
とを入力し、上記選択信号に応じて上記トルク指令値と
上記外力推定値との何れか一方を選択して出力するトル
ク信号切り換え手段と、上記誘導モータの回路定数に基
づき、上記目標磁束と上記目標磁束の一階微分値と上記
目標トルクと上記誘導モータの回転角速度とに応じて電
流指令値を演算するベクトル制御演算部と、上記誘導モ
ータに流れる電流を上記電流指令値に追従させるモータ
駆動部と、を備えている。 上記の構成は、例えば後記
図１および図２の実施例に相当する。また、上記外力推
定手段における電気自動車の車輪回転に相関する信号と
は、例えば、車輪の回転速度、誘導モータの回転速度、
回転角速度、電気自動車の車速等の信号を意味する。
め、本発明においては特許請求の範囲に記載するように
構成している。すなわち、請求項１に記載の発明におい
ては、下記トルク信号切り換え手段から与えられた信号
に応じて誘導モータの回転子磁束を演算する磁束演算手
段と、上記回転子磁束を入力し、目標磁束および目標磁
束の一階微分値を演算する目標磁束演算手段と、上記目
標磁束に応じて下記目標トルク演算手段における遮断周
波数を演算する遮断周波数演算手段と、外部から与えら
れるトルク指令値と上記遮断周波数とを入力し、その与
えられた遮断周波数をローパス特性の遮断周波数とする
伝達関数に基づいて上記トルク指令値から誘導モータの
目標トルクを演算する目標トルク演算手段と、上記目標
トルクと電気自動車の車輪回転に相関する信号から車両
の前後方向に加わる外力を推定する外力推定手段と、上
記トルク指令値と上記外力推定値とを入力し、両者の大
小関係に応じて上記トルク指令値と上記外力推定値との
何れか一方を選択する選択信号を出力するトルク信号切
り換え判断手段と、上記トルク指令値と上記外力推定値
とを入力し、上記選択信号に応じて上記トルク指令値と
上記外力推定値との何れか一方を選択して出力するトル
ク信号切り換え手段と、上記誘導モータの回路定数に基
づき、上記目標磁束と上記目標磁束の一階微分値と上記
目標トルクと上記誘導モータの回転角速度とに応じて電
流指令値を演算するベクトル制御演算部と、上記誘導モ
ータに流れる電流を上記電流指令値に追従させるモータ
駆動部と、を備えている。 上記の構成は、例えば後記
図１および図２の実施例に相当する。また、上記外力推
定手段における電気自動車の車輪回転に相関する信号と
は、例えば、車輪の回転速度、誘導モータの回転速度、
回転角速度、電気自動車の車速等の信号を意味する。
【００４７】また、請求項２に記載の発明は、上記磁束
演算手段の構成として、与えられたトルク指令値におい
て誘導モータの定常損失を最小とする回転子磁束を演算
するように構成したものである。また、請求項３に記載
の発明は、上記目標磁束演算手段の構成として、上記誘
導モータの過渡損失を最小とする過渡応答特性を有する
フィルタを用いて目標磁束演算を行なうように構成した
ものである。また、請求項４に記載の発明は、上記トル
ク信号切り換え判断手段の構成として、上記トルク指令
値と上記外力推定値の他に電気自動車の前進後退を選択
するシフトポジション信号とブレーキ信号と上記車輪回
転に相関する信号をも入力し、上記トルク指令値と上記
外力推定値の大小関係およびシフト位置とブレーキの作
動状態と車速とに応じて上記トルク指令値と上記外力推
定値との何れか一方を選択する選択信号を出力するよう
に構成したものである。上記の構成は、例えば後記図５
の実施例に相当し、上記トルク信号切り換え判断手段に
おける処理手順は、例えば後記図６および図７のフロー
チャートに示すごときものである。
演算手段の構成として、与えられたトルク指令値におい
て誘導モータの定常損失を最小とする回転子磁束を演算
するように構成したものである。また、請求項３に記載
の発明は、上記目標磁束演算手段の構成として、上記誘
導モータの過渡損失を最小とする過渡応答特性を有する
フィルタを用いて目標磁束演算を行なうように構成した
ものである。また、請求項４に記載の発明は、上記トル
ク信号切り換え判断手段の構成として、上記トルク指令
値と上記外力推定値の他に電気自動車の前進後退を選択
するシフトポジション信号とブレーキ信号と上記車輪回
転に相関する信号をも入力し、上記トルク指令値と上記
外力推定値の大小関係およびシフト位置とブレーキの作
動状態と車速とに応じて上記トルク指令値と上記外力推
定値との何れか一方を選択する選択信号を出力するよう
に構成したものである。上記の構成は、例えば後記図５
の実施例に相当し、上記トルク信号切り換え判断手段に
おける処理手順は、例えば後記図６および図７のフロー
チャートに示すごときものである。
【００４８】
【作用】上記のように、請求項１の発明においては、誘
導モータの回転速度や車速等のような電気自動車の車輪
回転に相関する信号と目標トルクとに基づいて、車両の
前後方向に加わる外力を推定する。この外力とは、上り
坂等でアクセルペダル（この操作量がトルク指令値）に
よって車両を停止させるための推進力あるいはそれと等
価なモータトルクに相当する。そしてこの外力推定値と
トルク指令値との大小関係に応じて両者の何れか一方を
磁束演算手段に与えるように構成している。したがって
外力推定値がトルク指令値よりも大きな場合、すなわち
トルク指令値が立ち上がる前に、この外力推定値に応じ
た高効率な磁束を誘導モータ内に形成しておくことが出
来、さらにこの磁束に応じて目標トルク演算における遮
断周波数を可変とする、すなわち、目標磁束に応じて目
標トルク演算の遮断周波数を高く設定すれば、トルク指
令値により素早く応答するトルク制御系が可能となる。
そしてこの場合には、磁束を先に立ち上げておくため、
ピーク電流を大きくすることもない。そのため、励磁電
流やトルク電流のピーク値を増加させることなしに、出
力トルクの応答性を向上させることが出来るので、上り
坂で一旦停止する場合、上り坂でバックでガレージに車
を入庫する場合など、アクセルペダルの操作による停
止、発進を繰り返す状況において操作が容易になる。
導モータの回転速度や車速等のような電気自動車の車輪
回転に相関する信号と目標トルクとに基づいて、車両の
前後方向に加わる外力を推定する。この外力とは、上り
坂等でアクセルペダル（この操作量がトルク指令値）に
よって車両を停止させるための推進力あるいはそれと等
価なモータトルクに相当する。そしてこの外力推定値と
トルク指令値との大小関係に応じて両者の何れか一方を
磁束演算手段に与えるように構成している。したがって
外力推定値がトルク指令値よりも大きな場合、すなわち
トルク指令値が立ち上がる前に、この外力推定値に応じ
た高効率な磁束を誘導モータ内に形成しておくことが出
来、さらにこの磁束に応じて目標トルク演算における遮
断周波数を可変とする、すなわち、目標磁束に応じて目
標トルク演算の遮断周波数を高く設定すれば、トルク指
令値により素早く応答するトルク制御系が可能となる。
そしてこの場合には、磁束を先に立ち上げておくため、
ピーク電流を大きくすることもない。そのため、励磁電
流やトルク電流のピーク値を増加させることなしに、出
力トルクの応答性を向上させることが出来るので、上り
坂で一旦停止する場合、上り坂でバックでガレージに車
を入庫する場合など、アクセルペダルの操作による停
止、発進を繰り返す状況において操作が容易になる。
【００４９】また、請求項２の発明においては、定常損
失を最小とするように制御することが出来、請求項３の
発明においては、過渡損失を最小とするように制御する
ことが出来る。また、請求項４の発明においては、トル
ク指令値と外力推定値の大小関係およびシフト位置とブ
レーキの作動状態と車速とに応じてトルク指令値と外力
推定値との何れか一方を選択するように構成したことに
より、後記図５の実施例で詳述するように、トルク応答
性を向上させる必要のない場合には予め磁束を形成する
ことがなくなるので、効率をより向上させることが出来
る。
失を最小とするように制御することが出来、請求項３の
発明においては、過渡損失を最小とするように制御する
ことが出来る。また、請求項４の発明においては、トル
ク指令値と外力推定値の大小関係およびシフト位置とブ
レーキの作動状態と車速とに応じてトルク指令値と外力
推定値との何れか一方を選択するように構成したことに
より、後記図５の実施例で詳述するように、トルク応答
性を向上させる必要のない場合には予め磁束を形成する
ことがなくなるので、効率をより向上させることが出来
る。
【００５０】
【実施例】図１および図２は、本発明の第１の実施例の
ブロック図であり、図２は誘導モータのベクトル制御シ
ステム全体の構成図、図１は図２の高効率駆動制御演算
部１の部分を示す。まず、図２において、１は本発明の
特徴である高効率駆動制御演算部であり、詳細を図１に
示す（詳細後述）。２は座標変換部であって、モータの
電源周波数ωで回転するγ−δ軸座標系で演算された励
磁電流指令値ｉφ*、トルク電流指令値ｉT*を３相電流
指令値ｉu*、ｉv*、ｉw*に変換する。３は電流制御ＰＷ
Ｍインバータであり、誘導モータ４に流れる３相電流を
それぞれの指令値に追従させる。５は回転子の角速度
（機械角）を検出する回転角速度センサであり、車速セ
ンサも兼ねている。６は直流電源であり、具体的には車
載のバッテリである。なお、高効率駆動制御演算部１の
他は通常のベクトル制御システムと同様である。
ブロック図であり、図２は誘導モータのベクトル制御シ
ステム全体の構成図、図１は図２の高効率駆動制御演算
部１の部分を示す。まず、図２において、１は本発明の
特徴である高効率駆動制御演算部であり、詳細を図１に
示す（詳細後述）。２は座標変換部であって、モータの
電源周波数ωで回転するγ−δ軸座標系で演算された励
磁電流指令値ｉφ*、トルク電流指令値ｉT*を３相電流
指令値ｉu*、ｉv*、ｉw*に変換する。３は電流制御ＰＷ
Ｍインバータであり、誘導モータ４に流れる３相電流を
それぞれの指令値に追従させる。５は回転子の角速度
（機械角）を検出する回転角速度センサであり、車速セ
ンサも兼ねている。６は直流電源であり、具体的には車
載のバッテリである。なお、高効率駆動制御演算部１の
他は通常のベクトル制御システムと同様である。
【００５１】次に、図１は、図２の高効率駆動制御演算
部１の詳細図である。図１において、１１は定常損失最
小磁束演算部、１２は目標磁束演算部、１３は励磁電流
演算部、１４は目標トルク演算部であり、後述する２１
の遮断周波数演算部から与えられた遮断周波数の伝達関
数によって目標トルクを演算する。１５はトルク電流演
算部、１６はすべり周波数演算部、１７はモータ回転数
演算部である。また、１８は外力推定部、１９はトルク
信号切り換え判断部、２０はトルク信号切り換え部、２
１は遮断周波数演算部である。上記の各構成のうち、定
常損失最小磁束演算部１１、目標磁束演算部１２、励磁
電流演算部１３、トルク電流演算部１５、すべり周波数
演算部１６およびモータ回転数演算部１７の部分は、前
記図８の構成と同様である。なお、本実施例において
は、定常損失最小磁束演算部１１を設け、定常損失を最
小とする磁束を演算する例を示したが、定常損失最小磁
束演算部１１の代わりに、単に、トルク信号切り換え部
２０から与えられる外力推定値またはトルク指令値に応
じた磁束を演算する手段を設けてもよい。
部１の詳細図である。図１において、１１は定常損失最
小磁束演算部、１２は目標磁束演算部、１３は励磁電流
演算部、１４は目標トルク演算部であり、後述する２１
の遮断周波数演算部から与えられた遮断周波数の伝達関
数によって目標トルクを演算する。１５はトルク電流演
算部、１６はすべり周波数演算部、１７はモータ回転数
演算部である。また、１８は外力推定部、１９はトルク
信号切り換え判断部、２０はトルク信号切り換え部、２
１は遮断周波数演算部である。上記の各構成のうち、定
常損失最小磁束演算部１１、目標磁束演算部１２、励磁
電流演算部１３、トルク電流演算部１５、すべり周波数
演算部１６およびモータ回転数演算部１７の部分は、前
記図８の構成と同様である。なお、本実施例において
は、定常損失最小磁束演算部１１を設け、定常損失を最
小とする磁束を演算する例を示したが、定常損失最小磁
束演算部１１の代わりに、単に、トルク信号切り換え部
２０から与えられる外力推定値またはトルク指令値に応
じた磁束を演算する手段を設けてもよい。
【００５２】次に作用を説明する。図１の構成は、前記
図８の構成に、外力推定部１８、トルク信号切り換え判
断部１９、トルク信号切り換え部２０、遮断周波数演算
部２１を追加し、さらに目標トルク演算部１５の演算に
おける遮断周波数を磁束に応じて変化させる点が図８と
異なっている。これら以外の内容は前述した図８の先行
出願と同様なので。以下、１８〜２１の動作を中心に説
明する。
図８の構成に、外力推定部１８、トルク信号切り換え判
断部１９、トルク信号切り換え部２０、遮断周波数演算
部２１を追加し、さらに目標トルク演算部１５の演算に
おける遮断周波数を磁束に応じて変化させる点が図８と
異なっている。これら以外の内容は前述した図８の先行
出願と同様なので。以下、１８〜２１の動作を中心に説
明する。
【００５３】まず、外力推定部１８について説明する。
外力推定部１８は、車両の前後に加わる外力を推定す
る。目標トルクＴmに対する車速、あるいはそれと等価
なモータの回転角速度ωrの微分方程式が下記（数２
２）式で表わされるものとする。
外力推定部１８は、車両の前後に加わる外力を推定す
る。目標トルクＴmに対する車速、あるいはそれと等価
なモータの回転角速度ωrの微分方程式が下記（数２
２）式で表わされるものとする。
【００５４】
【数２２】
【００５５】したがって、目標トルクＴmから回転角速
度ωrまでの伝達関数ＧP(ｓ）は下記（数２３）式に示
すようになる。
度ωrまでの伝達関数ＧP(ｓ）は下記（数２３）式に示
すようになる。
【００５６】
【数２３】
【００５７】図３は、伝達関数ＧP(ｓ）を制御対象と
し、これに加わる外力をＴdとしたとき、Ｔdを推定する
ための制御系を示すブロック図である。図３において、
Ｈ(ｓ）は定常ゲインが１となるローパスフィルタであ
り、Ｈ(ｓ）／ＧP(ｓ）の演算に微分が含まれないよう
な相対次数を持つフィルタを選ぶ。本実施例ではＧ
P(ｓ）の相対次数は１であるから、Ｈ(ｓ）としては下
記（数２４）式に示す一次遅れのローパスフィルを用い
る。
し、これに加わる外力をＴdとしたとき、Ｔdを推定する
ための制御系を示すブロック図である。図３において、
Ｈ(ｓ）は定常ゲインが１となるローパスフィルタであ
り、Ｈ(ｓ）／ＧP(ｓ）の演算に微分が含まれないよう
な相対次数を持つフィルタを選ぶ。本実施例ではＧ
P(ｓ）の相対次数は１であるから、Ｈ(ｓ）としては下
記（数２４）式に示す一次遅れのローパスフィルを用い
る。
【００５８】
【数２４】
【００５９】したがって、Ｈ(ｓ）／ＧP(ｓ）は下記
（数２５）式に示すようになる。
（数２５）式に示すようになる。
【００６０】
【数２５】
【００６１】次に、図３の制御系の動作原理を説明す
る。図３において、回転子の回転角速度ωrは下記（数
２６）式で表わすことができる。
る。図３において、回転子の回転角速度ωrは下記（数
２６）式で表わすことができる。
【００６２】
【数２６】
【００６３】上記の回転角速度ωrをＨ(ｓ）／ＧP(ｓ）
なる補償器に入力すると、その出力ｙ1は下記（数２
７）式に示すようになる。
なる補償器に入力すると、その出力ｙ1は下記（数２
７）式に示すようになる。
【００６４】
【数２７】
【００６５】一方、ローパスフィルタＨ(ｓ）の出力ｙ2
は下記（数２８）式となるから、ｙ1とｙ2の差は下記
（数２９）式となり、ローパスフィルタＨ(ｓ）の伝達
特性が１となる周波数範囲で外力Ｔdとその推定値Ｔd*
は一致することがわかる。
は下記（数２８）式となるから、ｙ1とｙ2の差は下記
（数２９）式となり、ローパスフィルタＨ(ｓ）の伝達
特性が１となる周波数範囲で外力Ｔdとその推定値Ｔd*
は一致することがわかる。
【００６６】
【数２８】
【００６７】
【数２９】
【００６８】なお、外力推定部１８は、必ずしも走行抵
抗等の物理的外乱だけを推定するのではない。例えば、
坂道で停車中にブレーキを放した場合には、車両は次第
に加速するが、外力推定部１８は平地でその時の加速を
発生させるのと等価な外力を推定する。したがって、外
力推定値はそのときの加速を止める力であることがわか
る。
抗等の物理的外乱だけを推定するのではない。例えば、
坂道で停車中にブレーキを放した場合には、車両は次第
に加速するが、外力推定部１８は平地でその時の加速を
発生させるのと等価な外力を推定する。したがって、外
力推定値はそのときの加速を止める力であることがわか
る。
【００６９】次に、図１に戻って他の構成要素を説明す
る。トルク指令値Ｔe*は図示しないアクセルペダルの操
作量に対応した信号である。トルク信号切り換え判断部
１９は、トルク指令値Ｔe*と外力推定値Ｔd*を入力し、
外力推定値Ｔd*の絶対値がトルク指令値Ｔe*の絶対値よ
り大きい場合に外力推定値Ｔd*を定常損失最小磁束演算
部１１に入力させ、それ以外の場合はトルク指令値Ｔe*
を定常損失最小磁束演算部１１に入力させるように、ト
ルク信号切り換え部２０を切り換えさせる選択信号を出
力する。上記の外力推定値Ｔd*の絶対値がトルク指令値
Ｔe*の絶対値より大きい場合というのは、トルク指令値
Ｔe*が立ち上がる前を意味するから、上記の構成では、
トルク指令値Ｔe*が立ち上がる前に外力推定値Ｔd*に応
じた磁束を予め形成したおくことになる。なお、上記の
ように絶対値を用いて判断するのは、車両の前方向と後
方向の両方向の外力が考えられるためである。
る。トルク指令値Ｔe*は図示しないアクセルペダルの操
作量に対応した信号である。トルク信号切り換え判断部
１９は、トルク指令値Ｔe*と外力推定値Ｔd*を入力し、
外力推定値Ｔd*の絶対値がトルク指令値Ｔe*の絶対値よ
り大きい場合に外力推定値Ｔd*を定常損失最小磁束演算
部１１に入力させ、それ以外の場合はトルク指令値Ｔe*
を定常損失最小磁束演算部１１に入力させるように、ト
ルク信号切り換え部２０を切り換えさせる選択信号を出
力する。上記の外力推定値Ｔd*の絶対値がトルク指令値
Ｔe*の絶対値より大きい場合というのは、トルク指令値
Ｔe*が立ち上がる前を意味するから、上記の構成では、
トルク指令値Ｔe*が立ち上がる前に外力推定値Ｔd*に応
じた磁束を予め形成したおくことになる。なお、上記の
ように絶対値を用いて判断するのは、車両の前方向と後
方向の両方向の外力が考えられるためである。
【００７０】次に、遮断周波数演算部２１の動作を説明
する。まず、トルク信号切り換え部２０が図３に示す外
力推定値Ｔd*を選択していると仮定する。このとき、目
標磁束φrは目標磁束演算部１２で設定されている時定
数（＝１／ωφ）で立ち上がる。目標磁束φrが或る程
度大きくなれば、（数２０）式からわかるように、急激
に増加する目標トルクＴmがトルク電流演算部１５に入
力されてもトルク電流指令値ｉT*は過大なピーク電流を
持つことはない。そのため、誘導モータの磁束を予め立
ち上げた後に、アクセルペダルが踏み込まれてトルク指
令値ｉe*が急激に立上り、それに応じて急激に増加する
目標トルクＴmがトルク電流演算部１５に入力されても
トルク電流指令値ｉT*は過大なピーク電流を持つことは
ない。したがって目標磁束φrに応じて目標トルク演算
の遮断周波数を高く設定すればトルク指令値Ｔe*により
素早く応答するトルク制御系が可能となり、かつピーク
電流が過大になることもなくなる。例えば、遮断周波数
演算部２１は下記（数３０）式のような演算を行なう。
する。まず、トルク信号切り換え部２０が図３に示す外
力推定値Ｔd*を選択していると仮定する。このとき、目
標磁束φrは目標磁束演算部１２で設定されている時定
数（＝１／ωφ）で立ち上がる。目標磁束φrが或る程
度大きくなれば、（数２０）式からわかるように、急激
に増加する目標トルクＴmがトルク電流演算部１５に入
力されてもトルク電流指令値ｉT*は過大なピーク電流を
持つことはない。そのため、誘導モータの磁束を予め立
ち上げた後に、アクセルペダルが踏み込まれてトルク指
令値ｉe*が急激に立上り、それに応じて急激に増加する
目標トルクＴmがトルク電流演算部１５に入力されても
トルク電流指令値ｉT*は過大なピーク電流を持つことは
ない。したがって目標磁束φrに応じて目標トルク演算
の遮断周波数を高く設定すればトルク指令値Ｔe*により
素早く応答するトルク制御系が可能となり、かつピーク
電流が過大になることもなくなる。例えば、遮断周波数
演算部２１は下記（数３０）式のような演算を行なう。
【００７１】
【数３０】
【００７２】（数３０）式において、ωT0は目標トルク
演算の遮断周波数の初期値であり、平地で発進するのに
必要かつ十分な値に設定しておくものである。この値は
前記の先行出願における目標トルク演算の遮断周波数と
同じ値である。また、Ｋは定数であり、その選び方は例
えば最大のトルク指令値が入力された時の目標磁束φr
に対して、Ｔm≒Ｔe*、すなわちトルク指令値に対する
目標トルクの遅れがほとんど無視できるような遮断周波
数ωTを設定するＫを選べばよい。また、この演算は必
ずしも（数３０）式に限定されるものではなく、目標磁
束φrに関するテーブルマップを用いて遮断周波数ωTを
求めてもよい。
演算の遮断周波数の初期値であり、平地で発進するのに
必要かつ十分な値に設定しておくものである。この値は
前記の先行出願における目標トルク演算の遮断周波数と
同じ値である。また、Ｋは定数であり、その選び方は例
えば最大のトルク指令値が入力された時の目標磁束φr
に対して、Ｔm≒Ｔe*、すなわちトルク指令値に対する
目標トルクの遅れがほとんど無視できるような遮断周波
数ωTを設定するＫを選べばよい。また、この演算は必
ずしも（数３０）式に限定されるものではなく、目標磁
束φrに関するテーブルマップを用いて遮断周波数ωTを
求めてもよい。
【００７３】図４は、本実施例の効果を確認するシミュ
レーション結果を示す特性図であり、（ａ）は前記の先
行出願における特性、（ｂ）は本実施例の特性である。
このシミュレーションは、上り坂における車両速度制御
の容易さをトルク指令値の操作量から判断しようとする
ものである。すなわち、（ａ）の先行出願と（ｂ）の本
実施例とで目標トルクＴmの応答性がほぼ同じになるよ
うにトルク指令値Ｔe*の変化の程度を変え、その時の操
作量の大きさから制御しやすいか否かを判断するもので
ある。図４の結果によれば、（ｂ）に示す本実施例で
は、坂道における操作量が（ａ）の先行出願に比べて小
さくなり、車両の速度微調整がしやすくなることが予想
される。また、（ｂ）では励磁電流指令値Ｉφ*および
トルク電流指令値ＩT*のピーク値が減少しており、過渡
状態におけるピーク値が低下することが判る。
レーション結果を示す特性図であり、（ａ）は前記の先
行出願における特性、（ｂ）は本実施例の特性である。
このシミュレーションは、上り坂における車両速度制御
の容易さをトルク指令値の操作量から判断しようとする
ものである。すなわち、（ａ）の先行出願と（ｂ）の本
実施例とで目標トルクＴmの応答性がほぼ同じになるよ
うにトルク指令値Ｔe*の変化の程度を変え、その時の操
作量の大きさから制御しやすいか否かを判断するもので
ある。図４の結果によれば、（ｂ）に示す本実施例で
は、坂道における操作量が（ａ）の先行出願に比べて小
さくなり、車両の速度微調整がしやすくなることが予想
される。また、（ｂ）では励磁電流指令値Ｉφ*および
トルク電流指令値ＩT*のピーク値が減少しており、過渡
状態におけるピーク値が低下することが判る。
【００７４】次に、図５は本発明の第２の実施例のブロ
ック図であり、前記図２の高効率駆動制御演算部１の部
分を示す。本実施例は、トルク信号切り換え判断部１９
の動作を、トルク指令値Ｔe*と外力推定値Ｔd*だけでな
く、車速（モータ回転角速度と等価なので、回転角速度
ωrを用いる）、シフトポジション信号ＳＰおよびブレ
ーキ信号ＢＳＷも含めて判断するものである。なお、シ
フトポジション信号ＳＰは、シフトレバーが前進位置か
後退位置かを示す信号であり、ブレーキ信号ＢＳＷはブ
レーキが作動しているか否かを示す信号であり、例えば
ブレーキスイッチの信号を用いる。
ック図であり、前記図２の高効率駆動制御演算部１の部
分を示す。本実施例は、トルク信号切り換え判断部１９
の動作を、トルク指令値Ｔe*と外力推定値Ｔd*だけでな
く、車速（モータ回転角速度と等価なので、回転角速度
ωrを用いる）、シフトポジション信号ＳＰおよびブレ
ーキ信号ＢＳＷも含めて判断するものである。なお、シ
フトポジション信号ＳＰは、シフトレバーが前進位置か
後退位置かを示す信号であり、ブレーキ信号ＢＳＷはブ
レーキが作動しているか否かを示す信号であり、例えば
ブレーキスイッチの信号を用いる。
【００７５】次に作用を説明する。本実施例では、前記
第１の実施例を応用する場合に、トルク応答性を向上さ
せる必要のない場合には無駄な磁束を形成することがな
いように構成し、効率をより向上させたものである。す
なわち、第１の実施例は、前記のように、上り坂におけ
る一旦停止やバックでガレージに入庫するような比較的
低速に限った用途に特に有効なものであるから、下り坂
や車速が大きい場合等では不必要な場合がある。例え
ば、下り坂でシフトポジションが前進位置（Ｄレンジ）
に入っている場合は、平地で必要とされる以上の応答性
は不要である。また、前記第１の実施例ではブレーキで
減速する場合、その減速力を等価な外力と判断し、磁束
を立ち上げてしまうがこれも不要である。また、上り坂
でも速度が速過ぎる場合には、アクセルを戻すことで速
度を調整することがあるが、このような場合には磁束を
立ち上げておいて応答性をさらに良くする必要はない。
したがって、本実施例におけるトルク信号切り換え判断
部１９は、次のように動作する。
第１の実施例を応用する場合に、トルク応答性を向上さ
せる必要のない場合には無駄な磁束を形成することがな
いように構成し、効率をより向上させたものである。す
なわち、第１の実施例は、前記のように、上り坂におけ
る一旦停止やバックでガレージに入庫するような比較的
低速に限った用途に特に有効なものであるから、下り坂
や車速が大きい場合等では不必要な場合がある。例え
ば、下り坂でシフトポジションが前進位置（Ｄレンジ）
に入っている場合は、平地で必要とされる以上の応答性
は不要である。また、前記第１の実施例ではブレーキで
減速する場合、その減速力を等価な外力と判断し、磁束
を立ち上げてしまうがこれも不要である。また、上り坂
でも速度が速過ぎる場合には、アクセルを戻すことで速
度を調整することがあるが、このような場合には磁束を
立ち上げておいて応答性をさらに良くする必要はない。
したがって、本実施例におけるトルク信号切り換え判断
部１９は、次のように動作する。
【００７６】（１）車速が或る所定値Ｖ0（例えば５ｋ
ｍ／ｈ）より大きい場合 外力推定値Ｔd*の絶対値がトルク指令値Ｔe*の絶対値よ
り大きい場合であっても、トルク指令値Ｔe*を定常損失
最小磁束演算部１１に入力させるような切り換え信号を
出力する。 （２）ブレーキ信号ＢＳＷがオン（ブレーキ作動時）の
場合 外力推定値Ｔd*の絶対値がトルク指令値Ｔe*の絶対値よ
り大きい場合であっても、トルク指令値Ｔe*を定常損失
最小磁束演算部１１に入力させるような切り換え信号を
出力する。 （３）シフトポジション信号ＳＰが前進位置（Ｄレン
ジ）の場合 外力推定値Ｔd*の極性が負（車両を後退させる方向に外
力が加わっている）であり、かつ外力推定値Ｔd*の絶対
値がトルク指令値Ｔe*の絶対値より大きい場合に、外力
推定値Ｔd*を定常損失最小磁束演算部１１に入力させる
ような切り換え信号を出力する。したがって、外力推定
値Ｔd*の極性が正の場合は、外力推定値Ｔd*の絶対値が
トルク指令値Ｔe*の絶対値より大きい場合であっても、
トルク指令値Ｔe*を定常損失最小磁束演算部１１に入力
させることになる。 （４）シフトポジション信号ＳＰが後退位置（Ｒレン
ジ）の場合 外力推定値Ｔd*の極性が正（車両を前進させる方向に外
力が加わっている）であり、かつ外力推定値Ｔd*の絶対
値がトルク指令値Ｔe*の絶対値より大きい場合に、外力
推定値Ｔd*を定常損失最小磁束演算部１１に入力させる
ような切り換え信号を出力する。したがって、外力推定
値Ｔd*の極性が負の場合は、外力推定値Ｔd*の絶対値が
トルク指令値Ｔe*の絶対値より大きい場合であっても、
トルク指令値Ｔe*を定常損失最小磁束演算部１１に入力
させることになる。上記のように構成することにより、
トルク応答性を向上させる必要のない場合には予め無駄
な磁束を形成することがなくなるので、効率をより向上
させることが出来る。
ｍ／ｈ）より大きい場合 外力推定値Ｔd*の絶対値がトルク指令値Ｔe*の絶対値よ
り大きい場合であっても、トルク指令値Ｔe*を定常損失
最小磁束演算部１１に入力させるような切り換え信号を
出力する。 （２）ブレーキ信号ＢＳＷがオン（ブレーキ作動時）の
場合 外力推定値Ｔd*の絶対値がトルク指令値Ｔe*の絶対値よ
り大きい場合であっても、トルク指令値Ｔe*を定常損失
最小磁束演算部１１に入力させるような切り換え信号を
出力する。 （３）シフトポジション信号ＳＰが前進位置（Ｄレン
ジ）の場合 外力推定値Ｔd*の極性が負（車両を後退させる方向に外
力が加わっている）であり、かつ外力推定値Ｔd*の絶対
値がトルク指令値Ｔe*の絶対値より大きい場合に、外力
推定値Ｔd*を定常損失最小磁束演算部１１に入力させる
ような切り換え信号を出力する。したがって、外力推定
値Ｔd*の極性が正の場合は、外力推定値Ｔd*の絶対値が
トルク指令値Ｔe*の絶対値より大きい場合であっても、
トルク指令値Ｔe*を定常損失最小磁束演算部１１に入力
させることになる。 （４）シフトポジション信号ＳＰが後退位置（Ｒレン
ジ）の場合 外力推定値Ｔd*の極性が正（車両を前進させる方向に外
力が加わっている）であり、かつ外力推定値Ｔd*の絶対
値がトルク指令値Ｔe*の絶対値より大きい場合に、外力
推定値Ｔd*を定常損失最小磁束演算部１１に入力させる
ような切り換え信号を出力する。したがって、外力推定
値Ｔd*の極性が負の場合は、外力推定値Ｔd*の絶対値が
トルク指令値Ｔe*の絶対値より大きい場合であっても、
トルク指令値Ｔe*を定常損失最小磁束演算部１１に入力
させることになる。上記のように構成することにより、
トルク応答性を向上させる必要のない場合には予め無駄
な磁束を形成することがなくなるので、効率をより向上
させることが出来る。
【００７７】図６および図７は、上記（１）〜（４）の
制御を実現するための処理手順を示すフローチャートで
ある。まず、図６において、ステップＳ１では、車速の
絶対値が所定値Ｖ0より大か否かを判断する。ステップ
Ｓ１で“ｎｏ”の場合には、ステップＳ２で、ブレーキ
スイッチ信号ＯＮ（ブレーキ作動時）か否かを判断す
る。ステップＳ２で“ｎｏ”の場合には、ステップＳ３
でシフトポジションが前進位置か否かを判断し、前進位
置の場合には図７のロジックＤへ行く。“ｎｏ”の場合
には、ステップＳ４でシフトポジションが後退位置か否
かを判断し、後退位置の場合には図７のロジックＲへ行
き、“ｎｏ”の場合にはステップＳ５へ行く。また、ス
テップＳ１、Ｓ２で“ｙｅｓ”の場合、すなわち車速が
所定値より大きい場合やブレーキがオンの場合は、全て
ステップＳ５へ行く。ステップＳ５では、トルク指令値
Ｔe*を定常損失最小磁束演算部１１に入力させる切り換
え信号を選択する。
制御を実現するための処理手順を示すフローチャートで
ある。まず、図６において、ステップＳ１では、車速の
絶対値が所定値Ｖ0より大か否かを判断する。ステップ
Ｓ１で“ｎｏ”の場合には、ステップＳ２で、ブレーキ
スイッチ信号ＯＮ（ブレーキ作動時）か否かを判断す
る。ステップＳ２で“ｎｏ”の場合には、ステップＳ３
でシフトポジションが前進位置か否かを判断し、前進位
置の場合には図７のロジックＤへ行く。“ｎｏ”の場合
には、ステップＳ４でシフトポジションが後退位置か否
かを判断し、後退位置の場合には図７のロジックＲへ行
き、“ｎｏ”の場合にはステップＳ５へ行く。また、ス
テップＳ１、Ｓ２で“ｙｅｓ”の場合、すなわち車速が
所定値より大きい場合やブレーキがオンの場合は、全て
ステップＳ５へ行く。ステップＳ５では、トルク指令値
Ｔe*を定常損失最小磁束演算部１１に入力させる切り換
え信号を選択する。
【００７８】また、図７のロジックＤにおいては、ま
ず、ステップＳ６で、外力推定値Ｔd*の極性が正か否か
を判断する。ステップＳ６で“ｎｏ”の場合には、ステ
ップＳ７で、トルク指令値Ｔe*の絶対値が外力推定値Ｔ
d*の絶対値より大きいか否かを判定し、“ｎｏ”の場合
にはステップＳ８で外力推定値Ｔd*を定常損失最小磁束
演算部１１に入力させる切り換え信号を選択する。ま
た、ステップＳ６、Ｓ７で“ｙｅｓ”の場合、すなわち
外力推定値Ｔd*の極性が正の場合やトルク指令値Ｔe*の
絶対値が外力推定値Ｔd*の絶対値より大きい場合には、
ステップＳ９でトルク指令値Ｔe*を定常損失最小磁束演
算部１１に入力させる切り換え信号を選択する。
ず、ステップＳ６で、外力推定値Ｔd*の極性が正か否か
を判断する。ステップＳ６で“ｎｏ”の場合には、ステ
ップＳ７で、トルク指令値Ｔe*の絶対値が外力推定値Ｔ
d*の絶対値より大きいか否かを判定し、“ｎｏ”の場合
にはステップＳ８で外力推定値Ｔd*を定常損失最小磁束
演算部１１に入力させる切り換え信号を選択する。ま
た、ステップＳ６、Ｓ７で“ｙｅｓ”の場合、すなわち
外力推定値Ｔd*の極性が正の場合やトルク指令値Ｔe*の
絶対値が外力推定値Ｔd*の絶対値より大きい場合には、
ステップＳ９でトルク指令値Ｔe*を定常損失最小磁束演
算部１１に入力させる切り換え信号を選択する。
【００７９】一方、図７のロジックＲにおいては、ま
ず、ステップＳ１０で、外力推定値Ｔd*の極性が負か否
かを判断する。ステップＳ１０で“ｎｏ”の場合には、
ステップＳ１１で、トルク指令値Ｔe*の絶対値が外力推
定値Ｔd*の絶対値より大きいか否かを判定し、“ｎｏ”
の場合にはステップＳ１２で外力推定値Ｔd*を定常損失
最小磁束演算部１１に入力させる切り換え信号を選択す
る。また、ステップＳ１０、Ｓ１１で“ｙｅｓ”の場
合、すなわち外力推定値Ｔｄ＊の極性が負の場合やトル
ク指令値Ｔｅ＊の絶対値が外力推定値Ｔd*の絶対値より
大きい場合には、ステップＳ１３でトルク指令値Ｔe*を
定常損失最小磁束演算部１１に入力させる切り換え信号
を選択する。
ず、ステップＳ１０で、外力推定値Ｔd*の極性が負か否
かを判断する。ステップＳ１０で“ｎｏ”の場合には、
ステップＳ１１で、トルク指令値Ｔe*の絶対値が外力推
定値Ｔd*の絶対値より大きいか否かを判定し、“ｎｏ”
の場合にはステップＳ１２で外力推定値Ｔd*を定常損失
最小磁束演算部１１に入力させる切り換え信号を選択す
る。また、ステップＳ１０、Ｓ１１で“ｙｅｓ”の場
合、すなわち外力推定値Ｔｄ＊の極性が負の場合やトル
ク指令値Ｔｅ＊の絶対値が外力推定値Ｔd*の絶対値より
大きい場合には、ステップＳ１３でトルク指令値Ｔe*を
定常損失最小磁束演算部１１に入力させる切り換え信号
を選択する。
【００８０】次に、トルク応答性を向上させるための従
来技術と本発明との相違を以下に説明しておく。例え
ば、特開昭５９−１５６１７２号公報には、起動時のト
ルク応答性を向上させるために、起動指令が入力される
と励磁電流を大きくし、それによって形成される磁束を
速く立ち上げるようにした構成が記載されている。しか
し、この構成では、大きな励磁電流を流す必要があるた
め、本発明のように励磁電流を増加させることなしにト
ルク応答性を向上させることは出来ない。本発明におい
ては、トルク指令値が外力推定値よりも小さい場合、す
なわちトルク指令値が立ち上がる前に外力推定値に対応
した磁束を予め立ち上げておくように構成したことによ
り、励磁電流を増加させることなしにトルク応答性を向
上させたものである。また、特開平３−７４１１０号公
報には、車両がこれから進行しようとする方向と逆方向
に動いている場合に、トルク応答性を向上させる構成が
記載されている。しかし、ベクトル制御の場合には、単
にトルク応答性を向上させると過渡時の効率が低下する
ので、この従来例でも本発明の効果は得られない。ま
た、磁束の大きさを無視してトルク応答性を向上させる
と過渡時にピーク電流が増加するが、本発明において
は、磁束の大きさに応じて目標トルク演算の遮断周波数
を変化させており、これによってピーク電流を増加させ
ることなしにトルク応答性を向上させることが可能とな
ったものである。
来技術と本発明との相違を以下に説明しておく。例え
ば、特開昭５９−１５６１７２号公報には、起動時のト
ルク応答性を向上させるために、起動指令が入力される
と励磁電流を大きくし、それによって形成される磁束を
速く立ち上げるようにした構成が記載されている。しか
し、この構成では、大きな励磁電流を流す必要があるた
め、本発明のように励磁電流を増加させることなしにト
ルク応答性を向上させることは出来ない。本発明におい
ては、トルク指令値が外力推定値よりも小さい場合、す
なわちトルク指令値が立ち上がる前に外力推定値に対応
した磁束を予め立ち上げておくように構成したことによ
り、励磁電流を増加させることなしにトルク応答性を向
上させたものである。また、特開平３−７４１１０号公
報には、車両がこれから進行しようとする方向と逆方向
に動いている場合に、トルク応答性を向上させる構成が
記載されている。しかし、ベクトル制御の場合には、単
にトルク応答性を向上させると過渡時の効率が低下する
ので、この従来例でも本発明の効果は得られない。ま
た、磁束の大きさを無視してトルク応答性を向上させる
と過渡時にピーク電流が増加するが、本発明において
は、磁束の大きさに応じて目標トルク演算の遮断周波数
を変化させており、これによってピーク電流を増加させ
ることなしにトルク応答性を向上させることが可能とな
ったものである。
【００８１】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明におい
ては、車両の前後方向に加わる外力を推定し、その外力
推定値とトルク指令値との大小関係に応じて回転子磁束
の演算を上記どちらの値に基づいて行なうかの選択を行
ない、かつ回転子磁束に応じて目標トルク演算における
応答性を変えるように構成したことにより、励磁電流や
トルク電流のピーク値を増加させることなしに、出力ト
ルクの応答性を向上させることが出来る。そのため、上
り坂で一旦停止する場合、上り坂でバックでガレージに
車を入庫する場合など、アクセルペダルの操作による停
止、発進を繰り返す状況において操作が容易になるとい
う効果が得られる。また、外力推定値とトルク指令値と
の大小関係以外に、シフトポジション位置とブレーキの
作動の有無と車速とを用いてトルク指令値と外力推定値
のどちらを用いるかの判断を行なうようにした構成にお
いては、トルク応答性を向上させる必要のない場合に、
無駄な磁束を形成することがなくなるので、効率をより
向上させることが出来る、という効果が得られる。
ては、車両の前後方向に加わる外力を推定し、その外力
推定値とトルク指令値との大小関係に応じて回転子磁束
の演算を上記どちらの値に基づいて行なうかの選択を行
ない、かつ回転子磁束に応じて目標トルク演算における
応答性を変えるように構成したことにより、励磁電流や
トルク電流のピーク値を増加させることなしに、出力ト
ルクの応答性を向上させることが出来る。そのため、上
り坂で一旦停止する場合、上り坂でバックでガレージに
車を入庫する場合など、アクセルペダルの操作による停
止、発進を繰り返す状況において操作が容易になるとい
う効果が得られる。また、外力推定値とトルク指令値と
の大小関係以外に、シフトポジション位置とブレーキの
作動の有無と車速とを用いてトルク指令値と外力推定値
のどちらを用いるかの判断を行なうようにした構成にお
いては、トルク応答性を向上させる必要のない場合に、
無駄な磁束を形成することがなくなるので、効率をより
向上させることが出来る、という効果が得られる。
【図１】本発明の第１の実施例のブロック図であり、図
２における高効率駆動制御演算部１の部分を示す図。
２における高効率駆動制御演算部１の部分を示す図。
【図２】誘導モータのベクトル制御システム全体の構成
を示すブロック図。
を示すブロック図。
【図３】伝達関数ＧP(ｓ）を制御対象とし、これに加わ
る外力をＴdとしたとき、Ｔdを推定するための制御系を
示すブロック図。
る外力をＴdとしたとき、Ｔdを推定するための制御系を
示すブロック図。
【図４】本実施例の効果を確認するシミュレーション結
果を示す特性図であり、（ａ）は前記の先行出願におけ
る特性、（ｂ）は本実施例の特性。
果を示す特性図であり、（ａ）は前記の先行出願におけ
る特性、（ｂ）は本実施例の特性。
【図５】本発明の第２の実施例のブロック図であり、前
記図２における高効率駆動制御演算部１の部分を示す
図。
記図２における高効率駆動制御演算部１の部分を示す
図。
【図６】第２の実施例における制御を実現するための処
理手順を示すフローチャートの一部。
理手順を示すフローチャートの一部。
【図７】第２の実施例における制御を実現するための処
理手順を示すフローチャートの他の一部。
理手順を示すフローチャートの他の一部。
【図８】本出願人の先行出願の構成を示すブロック図。
【図９】ピーク損失と目標磁束カットオフ周波数との関
係を示す特性図。
係を示す特性図。
１：高効率駆動制御演算部 ４：誘導モータ ２：座標変換部 ５：回転角速度セン
サ ３：電流制御ＰＷＭインバータ ６：直流電源 １１：定常損失最小磁束演算部 １２：目標磁束演算部 １７：モータ回転数
演算部 １３：励磁電流演算部 １８：外力推定部 １４：目標トルク演算部 １９：トルク信号切
り換え判断部 １５：トルク電流演算部 ２０：トルク信号切
り換え部 １６：すべり周波数演算部 ２１：遮断周波数演
算部
サ ３：電流制御ＰＷＭインバータ ６：直流電源 １１：定常損失最小磁束演算部 １２：目標磁束演算部 １７：モータ回転数
演算部 １３：励磁電流演算部 １８：外力推定部 １４：目標トルク演算部 １９：トルク信号切
り換え判断部 １５：トルク電流演算部 ２０：トルク信号切
り換え部 １６：すべり周波数演算部 ２１：遮断周波数演
算部
Claims (4)
- 【請求項１】下記トルク信号切り換え手段から与えられ
た信号に応じて誘導モータの回転子磁束を演算する磁束
演算手段と、 上記回転子磁束を入力し、目標磁束および目標磁束の一
階微分値を演算する目標磁束演算手段と、 上記目標磁束に応じて下記目標トルク演算手段における
遮断周波数を演算する遮断周波数演算手段と、 外部から与えられるトルク指令値と上記遮断周波数とを
入力し、その与えられた遮断周波数をローパス特性の遮
断周波数とする伝達関数に基づいて上記トルク指令値か
ら誘導モータの目標トルクを演算する目標トルク演算手
段と、 上記目標トルクと電気自動車の車輪回転に相関する信号
から車両の前後方向に加わる外力を推定する外力推定手
段と、 上記トルク指令値と上記外力推定値とを入力し、両者の
大小関係に応じて上記トルク指令値と上記外力推定値と
の何れか一方を選択する選択信号を出力するトルク信号
切り換え判断手段と、 上記トルク指令値と上記外力推定値とを入力し、上記選
択信号に応じて上記トルク指令値と上記外力推定値との
何れか一方を選択して出力するトルク信号切り換え手段
と、 上記誘導モータの回路定数に基づき、上記目標磁束と上
記目標磁束の一階微分値と上記目標トルクと上記誘導モ
ータの回転角速度とに応じて電流指令値を演算するベク
トル制御演算部と、 上記誘導モータに流れる電流を上記電流指令値に追従さ
せるモータ駆動部と、 を備え、上記誘導モータの出力トルクを上記目標トルク
に対応した値とするように制御する電気自動車用誘導モ
ータ制御装置。 - 【請求項２】上記磁束演算手段は、与えられたトルク指
令値において誘導モータの定常損失を最小とする回転子
磁束を演算するものである、ことを特徴とする請求項１
に記載の電気自動車用誘導モータ制御装置。 - 【請求項３】上記目標磁束演算手段は、上記誘導モータ
の過渡損失を最小とする過渡応答特性を有するフィルタ
を用いて目標磁束演算を行なうものである、ことを特徴
とする請求項１または請求項２に記載の電気自動車用誘
導モータ制御装置。 - 【請求項４】上記トルク信号切り換え判断手段は、上記
トルク指令値と上記外力推定値の他に電気自動車の前進
後退を選択するシフトポジション信号とブレーキ信号と
上記車輪回転に相関する信号をも入力し、上記トルク指
令値と上記外力推定値の大小関係およびシフト位置とブ
レーキの作動状態と車速とに応じて上記トルク指令値と
上記外力推定値との何れか一方を選択する選択信号を出
力するものである、ことを特徴とする請求項１乃至請求
項３の何れかに記載の電気自動車用誘導モータ制御装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6316700A JPH08172800A (ja) | 1994-12-20 | 1994-12-20 | 電気自動車用誘導モータ制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6316700A JPH08172800A (ja) | 1994-12-20 | 1994-12-20 | 電気自動車用誘導モータ制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08172800A true JPH08172800A (ja) | 1996-07-02 |
Family
ID=18079929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6316700A Pending JPH08172800A (ja) | 1994-12-20 | 1994-12-20 | 電気自動車用誘導モータ制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08172800A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1084688A (ja) * | 1996-08-20 | 1998-03-31 | Samsung Electron Co Ltd | モータの異常状態感知装置及び異常状態感知方法 |
| KR100456850B1 (ko) * | 2002-06-29 | 2004-11-10 | 현대자동차주식회사 | 전기자동차에서 유도 모터의 자속 제어장치 및 방법 |
| JP2009165281A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 速度センサレスベクトル制御装置 |
| JP2014027807A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Aisin Aw Co Ltd | 誘導機制御装置 |
| JP2023167670A (ja) * | 2022-05-12 | 2023-11-24 | 日産自動車株式会社 | 電動車両制御方法及び電動車両制御装置 |
-
1994
- 1994-12-20 JP JP6316700A patent/JPH08172800A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1084688A (ja) * | 1996-08-20 | 1998-03-31 | Samsung Electron Co Ltd | モータの異常状態感知装置及び異常状態感知方法 |
| KR100456850B1 (ko) * | 2002-06-29 | 2004-11-10 | 현대자동차주식회사 | 전기자동차에서 유도 모터의 자속 제어장치 및 방법 |
| JP2009165281A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 速度センサレスベクトル制御装置 |
| JP2014027807A (ja) * | 2012-07-27 | 2014-02-06 | Aisin Aw Co Ltd | 誘導機制御装置 |
| JP2023167670A (ja) * | 2022-05-12 | 2023-11-24 | 日産自動車株式会社 | 電動車両制御方法及び電動車両制御装置 |
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