WO2020137567A1 - モータ制御装置 - Google Patents

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振雄 黄
恒平 明円
永呉 岸本
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Definitions

  • the present invention relates to a motor control device.
  • An electric vehicle such as a hybrid system, has a secondary battery, an inverter, and a motor.
  • the motor is used for engine cranking, vehicle acceleration, and regeneration assist.
  • the secondary battery supplies DC current to the motor and collects electric power.
  • the motor control unit calculates the torque limit that the motor can output based on the current limit of the secondary battery.
  • the torque limit controls the DC current so as not to exceed the limit current.
  • the estimated torque is calculated based on the UVW phase current output from the inverter and the motor angle, and the torque output from the motor is calculated based on the voltage and the current input from the secondary battery. It is described to estimate.
  • a motor control device is provided with an inverter that supplies a UVW phase current to a motor, a limiting torque calculation unit that calculates a limiting torque from a limiting current of a secondary battery that supplies a DC current to the inverter, and the inverter.
  • a first torque calculation unit that calculates a first torque based on the DC current
  • a second torque calculation unit that calculates a second torque based on the UVW phase current
  • a limit torque correction unit that corrects the limit torque using the second torque.
  • the DC current does not exceed the limit current, and the output of the motor can be fully utilized by approaching the limit current.
  • FIG. 9 is a graph showing the characteristics of the motor control device in (A) to (C) comparative examples. It is a block diagram of the motor control device by this embodiment. It is a figure which shows the example 1 of (A) (B) limit torque calculation part. It is a figure which shows the example 2 of (A) and (B) limit torque calculation part. It is a figure which shows the example 3 of (A) and (B) limit torque calculation part.
  • A) ⁇ (C) is a diagram showing the configuration of Examples 1 to 3 of the first torque calculation unit.
  • (A) (B) It is a figure which shows a 2nd torque calculation part.
  • (A) ⁇ (C) is a graph showing the characteristics of the motor control device according to the present embodiment.
  • (A) ⁇ (E) is a graph showing detailed characteristics of the motor control device according to the present embodiment. It is a figure explaining the additional function of (A)-(F) limiting torque correction
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a motor control device to which the present embodiment is not applied.
  • This motor control device is mounted and used in a vehicle that is a hybrid electric vehicle.
  • the secondary battery 101 a nickel hydrogen secondary battery, a lithium ion secondary battery, or the like is used.
  • the secondary battery 101 calculates the usable limiting current DC_LMT1 based on the temperature and the remaining capacity.
  • the DC current sensor 113 detects a DC current IDC1 of the below-described inverter 104.
  • the secondary battery 101 has a built-in DC voltage sensor and detects the DC voltage HVDC output from the secondary battery 101.
  • the limit current DC_LMT1, the detected DC current DC1, and the DC voltage HVDC are input to the limit torque calculation unit 116 described later.
  • the contactor 102 is arranged between the secondary battery 101 and the inverter 104.
  • the contactor 102 is OFF, the secondary battery 101 and the inverter 104 are electrically disconnected, and when the contactor 102 is ON, the secondary battery 101 and the inverter 104 are electrically connected, and the power of the secondary battery 101 is inverter. Is supplied to 104.
  • the smoothing capacitor 103 smoothes the input voltage of the inverter 104.
  • the DC side of the inverter 104 is connected to the smoothing capacitor 103, and the 3-phase AC side is connected to the stator of the motor 106.
  • the inverter 104 mutually converts a DC voltage and an AC voltage using a switching element.
  • the phase current detector 105 is connected to the UVW phase between the AC side of the inverter 104 and the motor 106, and detects the UVW phase current.
  • the motor 106 generates torque according to the UVW phase current output from the inverter 104 in response to a vehicle acceleration/deceleration or cranking torque command.
  • the torque generated by the motor 106 is used for cranking the engine 109 and for assisting vehicle acceleration/regeneration.
  • the angle sensor 107 detects the rotor angle of the motor 106 and calculates the motor speed SPD.
  • the angle sensor 107 is, for example, a resolver.
  • the clutch 108 is arranged between the motor 106 and the engine 109.
  • the motor 106 and the engine 109 are mechanically disconnected when the clutch 108 is OFF, and the motor 106 and the engine 109 are mechanically connected when the clutch 108 is ON.
  • the clutch 108 is turned on after the ignition key is turned on or during the accelerator operation, the motor 106 cranks the engine 109.
  • the engine 109 generates a driving force that drives the vehicle.
  • the limiting torque calculation unit 116 further determines the UVW phase current output from the inverter 104 and the rotation speed of the motor 106 based on the limiting current DC_LMT1 from the secondary battery 101 and the DC current DC1 detected by the DC current sensor 113.
  • the limit torque TQ_LMT1 is calculated based on
  • the vehicle controller 110 is a host controller that transmits a torque command value TQ1 for acceleration/deceleration or cranking.
  • the vehicle controller 110 calculates the torque command value TQ1 with the limit torque TQ_LMT1 received from the limit torque calculator 116 as an upper limit.
  • the current command calculator 111 calculates a current command and a current phase command based on the torque command value TQ1.
  • the current control unit 112 generates a PWM signal based on the current command, the current phase command, the UVW phase current detection value, and the motor rotor angle information.
  • FIG. 2 is a graph showing the characteristics of the motor control device when the present embodiment is not applied.
  • 2A is the motor torque
  • FIG. 2B is the DC current DC1
  • FIG. 2C is the motor rotation speed
  • the horizontal axis is the elapsed time.
  • the secondary battery 101 calculates the usable limiting current DC_LMT1 based on the temperature and the remaining capacity.
  • the limit torque calculation unit 116 calculates the limit torque TQ_LMT1 based on the limit current DC_LMT1.
  • the DC current DC1 exceeds the limit current DC_LMT1 and overshoots.
  • the DC current DC1 becomes less than or equal to the limit current DC_LMT1 (DC current overlimit) due to the passage of time as shown in FIG. Cannot be fully utilized.
  • the DC current DC1 does not exceed the limit current DC_LMT1, and the DC current DC1 continues to approach the limit current DC_LMT1.
  • the output of 106 can be fully utilized.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of the motor control device according to the present embodiment.
  • the same parts as those of the comparative example shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • This motor control device is also mounted and used in a vehicle which is a hybrid electric vehicle as in the comparative example.
  • a first torque calculation unit 114, a second torque calculation unit 115, and a limit torque correction unit 117 are newly provided.
  • the limiting current DC_LMT1 from the secondary battery 101, the DC current IDC1 from the DC current sensor 113, the UVW phase current from the phase current detector 105, and the motor speed SPD from the angle sensor 107 are input to the first torque calculation unit 114. To be done.
  • the first torque calculation unit 114 calculates the first torque TQ_DC currently generated by the motor 106 based on the DC current DC1 and using a calculation method similar to that of the limit torque calculation unit 116 described later. It is output to the limiting torque correction unit 117.
  • the limited current DC_LMT1 from the secondary battery 101, the UVW phase current from the phase current detector 105, and the motor speed SPD from the angle sensor 107 are input to the second torque calculation unit 115.
  • the second torque calculation unit 115 calculates the second torque TQ_UVW currently generated by the motor 106 based on the UVW-phase current, and outputs it to the limit torque correction unit 117.
  • the limit torque calculation unit 116 calculates the limit torque TQ_LMT1 as described later using a limit torque characteristic map of “limit current and limit torque” measured in advance based on the limit current DC_LMT1.
  • the limit torque correction unit 117 In the limit torque correction unit 117, the limit current DC_LMT1 from the secondary battery 101, the DC current DC1 from the DC current sensor 113, the first torque TQ_DC from the first torque calculation unit 114, and the second torque calculation unit 115 are included.
  • the second torque TQ_UVW is input from.
  • the limit torque correction unit 117 compares the first torque TQ_DC from the first torque calculation unit 114 with the second torque TQ_UVW from the second torque calculation unit 115, and determines the variation of the first torque calculation unit 114.
  • the degree KP1 is calculated. Then, the limit torque correction unit 117 corrects the limit torque TQ_LMT1 using the variation degree KP1, and calculates the limit torque TQ_LMT2.
  • FIG. 4 shows Example 1 of the limiting torque calculation unit 116
  • FIG. 5 shows Example 2 of the limiting torque calculation unit 116
  • FIG. 6 shows Example 3 of the limiting torque calculation unit 116.
  • the limiting torque calculation unit 116 may have any configuration of Examples 1 to 3.
  • Example 1 of the limiting torque calculation unit 116 will be described with reference to FIGS. 4(A) and 4(B).
  • FIG. 4A is a diagram showing the configuration of Example 1 of the limit torque calculation unit 116.
  • FIG. 4B is a diagram showing a limiting torque characteristic map 401 in the example 1 of the limiting torque calculation unit 116.
  • the limit current DC_LMT1 is a usable DC limit value calculated from the temperature and the remaining capacity of the secondary battery 101.
  • the voltage HVDC is a voltage from the DC voltage sensor of the secondary battery 101.
  • the motor rotation speed SPD is the rotation speed of the motor calculated from the angle sensor 107.
  • the limiting torque characteristic map 401 shown in FIG. 4(B) is a map showing the relationship between the “limiting current and limiting torque” measured in the experiment. As shown in FIG. 4B, the x-axis represents the limiting current DC_LMT1, the y-axis represents the limiting torque TQ_LMT1, and the z-axis represents the voltage HVDC.
  • the limiting torque calculation unit 116 determines the value of the z-axis according to the voltage HVDC and inputs the limiting current DC_LMT1 to the x-axis to obtain the specific limiting torque TQ_LMT1 from the y-axis for the specific motor rotation speed SPD.
  • FIG. 5A is a diagram showing the configuration of Example 2 of the limiting torque calculation unit 116.
  • FIG. 5B is a diagram showing a system loss characteristic map 505 of “limit torque and system loss”.
  • the limiting torque calculation unit 116 multiplies the limiting current DC_LMT1 and the voltage HVDC by the multiplier 501, subtracts the system loss from the multiplication result by the subtractor 502, and the subtraction result by the motor rotation speed SPD by the divider 503. The division is performed to obtain the limit torque TQ_LMT1.
  • the system loss is obtained using the system loss characteristic map 505 of “limit torque and system loss” shown in FIG. 5(B).
  • the x-axis represents the limiting torque TQ_LMT1
  • the y-axis represents the system loss
  • the z-axis represents the voltage HVDC.
  • the illustration of the z-axis is omitted, the relationship between the x-axis limiting torque TQ_LMT1 and the y-axis system loss shown in FIG. It is set according to the speeds a, b,).
  • FIG. 6A is a diagram showing the configuration of Example 3 of the limiting torque calculation unit 116.
  • FIG. 6B is a diagram showing a system efficiency characteristic map 605 of “limit torque and system efficiency”.
  • the limiting torque calculation unit 116 multiplies the limiting current DC_LMT1, the voltage HVDC, and the system efficiency by the multiplier 601, and divides the multiplication result by the motor rotation speed SPD by the divider 602 to obtain the limiting torque TQ_LMT1.
  • the system efficiency is obtained using the system efficiency characteristic map 605 of “limit torque and system efficiency” shown in FIG. 6(B).
  • the x-axis represents the limiting torque TQ_LMT1
  • the y-axis represents the system efficiency
  • the z-axis represents the voltage HVDC.
  • illustration of the z-axis is omitted, the relationship between the x-axis limiting torque TQ_LMT1 and the y-axis system efficiency shown in FIG. 6B is shown for each value of the voltage HVDC as the motor rotation speed SPD( It is set according to the rotational speeds a, b,... ).
  • FIG. 7A shows an example 1 of the first torque calculation unit 114
  • FIG. 7B shows an example 2 of the first torque calculation unit 114
  • FIG. 7C shows a first torque calculation unit.
  • An example 3 of the part 114 is shown.
  • the first torque calculation unit 114 may have any configuration of Examples 1 to 3.
  • Example 1 of the first torque calculation unit 114 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 7A is a diagram showing the configuration of Example 1 of the first torque calculation unit 114.
  • the DC current DC1 is a current value detected by the DC current sensor 113 and is a current value input to the inverter 104.
  • the voltage HVDC is a voltage from the DC voltage sensor of the secondary battery 101.
  • the motor rotation speed SPD is the rotation speed of the motor calculated from the angle sensor 107.
  • illustration of the first torque characteristic map 701 is omitted, it is similar to the limiting torque characteristic map 401 shown in FIG. That is, in the first torque characteristic map 701 of this example, the limiting current of the limiting torque characteristic map 401 shown in FIG.
  • the limiting torque of the limiting torque characteristic map 401 shown in FIG. 4B is replaced with the first torque TQ_DC.
  • it is set in advance as a first torque characteristic map 701 that shows the relationship between the “DC current DC1 and the first torque” measured by an experiment.
  • the first torque calculation unit 114 determines the value of the z-axis according to the voltage HVDC, and when the DC current DC1 is input to the x-axis, the first torque calculation unit 114 determines a specific value from the y-axis for a specific motor rotation speed SPD.
  • One torque TQ_DC can be obtained.
  • Example 2 of the first torque calculation unit 114 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 7B is a diagram showing a configuration of Example 2 of the first torque calculation unit 114.
  • the configuration of Example 2 of the first torque calculation unit 114 is similar to the limiting torque calculation unit 116 shown in FIGS. 5(A) and 5(B).
  • the limiting current DC_LMT1 is used, but this example is different in that the limiting current DC_LMT1 is replaced with the DC current DC1.
  • the first torque calculation unit 114 multiplies the DC current DC1 and the voltage HVDC by the multiplier 702, subtracts the system loss from the multiplication result by the subtractor 703, and divides the subtraction result by the motor rotation speed SPD.
  • the first torque TQ_DC is obtained by division by 704.
  • the system loss characteristic map of "first torque and system loss" in which the x-axis limiting torque shown in FIG. 5B is replaced with the first torque TQ_DC is used.
  • Example 3 of the first torque calculation unit 114 will be described with reference to FIG.
  • FIG. 7C is a diagram showing the configuration of Example 3 of the first torque calculation unit 114.
  • the configuration of Example 3 of the first torque calculation unit 114 is similar to the limiting torque calculation unit 116 shown in FIGS. 6(A) and 6(B).
  • the limiting current DC_LMT1 is used, but this example is different in that the limiting current DC_LMT1 is replaced with the DC current DC1.
  • the first torque calculation unit 114 multiplies the DC current DC1, the voltage HVDC, and the system efficiency by the multiplier 705, and divides the multiplication result by the motor rotation speed SPD by the divider 704 to obtain the first torque TQ_DC.
  • the system efficiency characteristic map of “first torque and system efficiency” in which the x-axis limiting torque shown in FIG. 6B is replaced with the first torque TQ_DC is used.
  • FIG. 8A is a diagram showing a configuration of the second torque calculation unit 115
  • FIG. 8B is a diagram showing a second torque characteristic map 801.
  • the UVW phase current is a current detected by the phase current detector 105 connected to the UVW phase between the AC side of the inverter 104 and the motor 106.
  • the voltage HVDC is a voltage from the DC voltage sensor of the secondary battery 101.
  • the motor rotation speed SPD is the rotation speed of the motor calculated from the angle sensor 107.
  • the second torque characteristic map 801 shown in FIG. 8B is a map showing the relationship between the “UVW phase current and the second torque” measured in the experiment.
  • the x-axis represents the UVW phase current
  • the y-axis represents the second torque TQ_UVW
  • the z-axis represents the voltage HVDC.
  • the relationship between the x-axis UVW-phase current and the y-axis second torque TQ_UVW shown in FIG. 8B is the motor rotation speed for each value of the voltage HVDC. It is determined according to SPD (rotational speeds a, b,... ).
  • the second torque calculation unit 115 determines the value of the z-axis according to the voltage HVDC and inputs the UVW-phase current to the x-axis, and then the second torque specific to the specific motor rotation speed SPD from the y-axis. TQ_UVW can be obtained.
  • the second torque TQ_UVW may be obtained by the torque equation shown in the following equation (1).
  • ⁇ is the flux linkage
  • Pn is the number of pole pairs
  • Ld and Lq are the inductances of the motor 106
  • Ia is the UVW phase current
  • ⁇ is the current phase angle.
  • the current phase angle is the phase angle of the motor 106 calculated from the angle sensor 107.
  • the interlinkage magnetic flux, the number of pole pairs, and the inductance are default parameters of the motor 106.
  • the limit torque calculation unit 116 inputs the limit torque TQ_LMT1, the first torque calculation unit 114 inputs the first torque TQ_DC, and the second torque calculation unit 115 inputs the second torque TQ_UVW to the limit torque correction unit 117. It
  • the limit torque correction unit 117 compares the first torque TQ_DC and the second torque TQ_UVW to estimate the degree of product variation.
  • the degree of variation is calculated by the following equation (2).
  • the limit torque TQ_LMT1 is corrected using this variation degree, and the corrected limit torque TQ_LMT2 is calculated by the following equation (3).
  • Variation degree second torque TQ_UVW/first torque TQ_DC (2)
  • Limit torque TQ_LMT2 Limit torque TQ_LMT1 ⁇ variation degree (3)
  • the calculation cycles of the first torque calculation unit 114, the second torque calculation unit 115, and the limit torque correction unit 117 may be set sufficiently fast. is necessary. There is a detection delay in the DC current DC1 required to obtain the first torque TQ_DC or the UVW phase current required to obtain the second torque TQ_UVW. Further, there is a calculation delay of the first torque calculation unit 114 and the second torque calculation unit 115. Therefore, it is necessary to apply appropriate synchronism according to the equations (2) and (3) in accordance with the degree of variation.
  • the vehicle controller 110 is a host controller that transmits the required torque TQ_COM for acceleration/deceleration or cranking.
  • the vehicle controller 110 calculates the required torque TQ_COM by using the limit torque TQ_LMT2 received from the limit torque correction unit 117 as a limit, and outputs it to the current command calculation unit 111.
  • FIG. 9 is a graph showing the characteristics of the motor control device according to this embodiment.
  • 9A is the motor torque
  • FIG. 9B is the DC current DC1
  • FIG. 9C is the motor rotation speed
  • the horizontal axis is the elapsed time.
  • the secondary battery 101 calculates the usable limiting current DC_LMT1 based on the temperature and the remaining capacity.
  • the limit torque calculation unit 116 calculates the limit torque TQ_LMT1 based on the limit current DC_LMT1 and the like.
  • the required torque TQ_COM determined based on the accelerator opening information by the driver reaches the limit torque TQ_LMT2.
  • the DC current DC1 can approach the limit current DC_LMT1 without exceeding the limit current DC_LMT1 and overshooting, and without limiting the limit torque TQ_LMT2 suddenly. As a result, the motor output can be fully utilized.
  • FIG. 10 is a graph showing detailed characteristics of the motor control device according to the present embodiment.
  • 10A is the motor torque
  • FIG. 10B is the DC current DC1
  • FIG. 10C is the torque
  • FIG. 10D is the degree of variation
  • FIG. It is the rotation speed
  • the horizontal axis is the elapsed time.
  • the limit torque TQ_LMT1 shown in FIG. 10(A) is a limit torque calculated based on the limit current DC_LMT1 using the limit torque characteristic map 401 of “limit current and limit torque”.
  • the limit torque TQ_LMT2 is a limit torque corrected by using the variation degree KP1 with respect to the limit torque TQ_LMT1.
  • the required torque TQ_COM is a required torque that is determined based on the accelerator opening information by the driver, and is limited to the limit torque TQ_LMT2.
  • the limit current DC_LMT1 shown in FIG. 10B is a usable DC limit value calculated from the temperature and the remaining capacity of the secondary battery 101.
  • the DC current DC1 is a detected current value or an estimated value input to the inverter 104. As shown in FIG. 10B, the DC current DC1 does not exceed the limit current DC_LMT1 and overshoot.
  • the first torque TQ_DC shown in FIG. 10C is the drive torque of the motor estimated based on the DC current DC1 using the first torque characteristic map 701 of “DC current DC1 and first torque” and the like. ..
  • the second torque TQ_UVW is the drive torque of the motor estimated based on the UVW phase current flowing through the motor using the second torque characteristic map 801 “UVW phase current and second torque” and the like. Since the second torque TQ_UVW has passed through the inverter 104, the loss thereof causes the torque to be lower than that of the first torque TQ_DC.
  • the variation degree KP1 shown in FIG. 10(D) indicates the estimated variation degree of the product by comparing the second torque TQ_UVW and the first torque TQ_DC.
  • the motor rotation speed SPD shown in FIG. 10(E) is the rotation speed of the motor calculated from the angle sensor 107.
  • the DC current DC1 or the UVW phase current has a detection delay, and the first torque calculation unit 114 and the second torque calculation unit 115 have a calculation delay. May worsen. Alternatively, if the vehicle accelerates rapidly and the correction of the limiting torque is not in time, the DC current DC1 may exceed the limiting current DC_LMT1 within a short time.
  • the limit torque correction unit 117 reduces the corrected limit torque TQ_LMT2 by current feedback control to calculate the final limit torque TQ_LMT2'.
  • FIG. 11 is a graph showing detailed characteristics of the motor control device when an additional function is added to the limit torque correction unit 117.
  • 11A is a motor torque
  • FIG. 11B is a DC current DC1
  • FIG. 11C is a torque
  • FIG. 11D is a variation degree
  • FIG. 11E is a feedback torque.
  • TQ_FB1 and FIG. 11(F) show the rotation speed of the motor, and the horizontal axis shows elapsed time.
  • the limiting torque TQ_LMT1 is a limiting torque calculated based on the limiting current DC_LMT1 using the limiting torque characteristic map 401 of “limiting current and limiting torque”.
  • the limit torque TQ_LMT2 is a limit torque corrected by using the variation degree KP1 with respect to the limit torque TQ_LMT1.
  • the limit torque TQ_LMT2' is the final limit torque obtained by subtracting the feedback torque TQ_FB1 from the corrected limit torque.
  • the required torque TQ_COM is a required torque determined based on the accelerator opening information by the driver, and is limited to the limit torque TQ_LMT2'.
  • the limit current DC_LMT1 shown in FIG. 11B is a usable DC limit value calculated from the temperature and the remaining capacity of the secondary battery 101.
  • the DC current DC1 is a detected current value or an estimated value input to the inverter 104.
  • the first torque TQ_DC shown in FIG. 11C is the drive of the motor estimated based on the DC current DC1 using the first torque characteristic map 701 and the like showing the relationship between “DC current DC1 and first torque”. It is torque.
  • the second torque TQ_UVW is the drive torque of the motor estimated based on the UVW phase current flowing through the motor using the second torque characteristic map 801 or the like showing the relationship between “UVW phase current and second torque”.
  • the variation degree KP1 shown in FIG. 11(D) is the estimated variation degree of the product by comparing the second torque TQ_UVW and the first torque TQ_DC.
  • the response speed is insufficient due to the detection delay of the DC current DC1 or the UVW phase current, the calculation delay of the first torque calculation unit 114 and the second torque calculation unit 115, or the vehicle is accelerated rapidly. There is.
  • the feedback torque TQ_FB1 shown in FIG. 11(E) is a reduction torque generated by the current feedback control so as not to exceed the limit current DC_LMT1 when the DC current DC1 exceeds the limit current DC_LMT1.
  • the current feedback control is provided as an additional function in the limiting torque correction unit 117.
  • the motor rotation speed SPD shown in FIG. 11(F) is the rotation speed of the motor calculated from the angle sensor 107.
  • the motor control device includes an inverter 104 that supplies a UVW phase current to the motor 106, a limit torque calculation unit 116 that calculates a limit torque from a limit current of the secondary battery 101 that supplies a DC current to the inverter 104, and an inverter.
  • a first torque calculation unit 114 that calculates a first torque based on the DC current supplied to 104; a second torque calculation unit 115 that calculates a second torque based on the UVW-phase current;
  • a limit torque correction unit 117 that corrects the limit torque using the torque and the second torque.
  • the motor control device mounted and used in the hybrid electric vehicle has been described as an example, but the present invention is not limited to this.
  • the present invention may be applied to a motor control device mounted on a pure electric vehicle that does not use an engine and used, or a motor control device used for an industrial motor. Any motor control device that controls a motor using a secondary battery is included in the scope of the present invention.

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Abstract

第一のトルク演算部１１４は、ＤＣ電流ＤＣ１に基づいて、モータ１０６が現在発生しているトルクＴＱ_ＤＣを演算する。第二のトルク演算部１１５は、ＵＶＷ相電流に基づいて、モータ１０６が現在発生しているトルクＴＱ_ＵＶＷを演算する。制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に基づいて、予め測定された制限トルク特性マップを用いて、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を算出する 。制限トルク補正部１１７は、第一のトルクＴＱ_ＤＣと第二のトルクＴＱ_ＵＶＷとを比較し、トルクのバラツキ度合いＫＰ１を算出する。そして、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に対してバラツキ度合いＫＰ１を用いて補正し、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２を演算する。これにより、要求トルクが制限トルクに到達しても、ＤＣ電流が制限電流を超えることなく、制限電流に近づくことによってモータの出力をフルに活用できる。

Description

モータ制御装置
　本発明は、モータ制御装置に関する。
　電動車両、例えばハイブリッドシステムでは、二次電池、インバータ、モータを備える。モータはエンジンのクランキング、車両の加速、回生アシストとして使用される。二次電池は、モータにＤＣ電流を供給したり、電力を回収している。そして、モータ制御部は、二次電池を保護するために、二次電池の制限電流に基づいて、モータが出力可能なトルク制限を算出している。一方、運転者によるアクセル開度情報に基づいて決まる要求トルクがモータの出力可能なトルク制限に到達すると、トルク制限によりＤＣ電流が制限電流を越えないように制御している。
　特許文献１には、インバータから出力されるＵＶＷ相電流や、モータ角度に基づいて、推定トルクを算出することや、二次電池から入力された電圧や電流に基づいて、モータが出力するトルクを推定することが記載されている。
特開２００９－１３１０４３号公報
　従来では、要求トルクが制限トルクに到達しても、ＤＣ電流が制限電流を超えることがあった。
　本発明によるモータ制御装置は、モータにＵＶＷ相電流を供給するインバータと、前記インバータにＤＣ電流を供給する二次電池の制限電流から制限トルクを算出する制限トルク算出部と、前記インバータに供給されるＤＣ電流に基づいて第一のトルクを演算する第一のトルク演算部と、前記ＵＶＷ相電流に基づいて第二のトルクを演算する第二のトルク演算部と、前記第一のトルクと前記第二のトルクとを用いて前記制限トルクを補正する制限トルク補正部とを備える。
　本発明によれば、要求トルクが制限トルクに到達しても、ＤＣ電流が制限電流を超えることなく、制限電流に近づくことによってモータの出力をフルに活用できる。
比較例におけるモータ制御装置の構成図である。 （Ａ）～（Ｃ）比較例におけるモータ制御装置の特性を示すグラフである。 本実施形態によるモータ制御装置の構成図である。 （Ａ）（Ｂ）制限トルク算出部の例１を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）制限トルク算出部の例２を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）制限トルク算出部の例３を示す図である。 （Ａ）～（Ｃ）第一のトルク演算部の例１～例３の構成を示す図である。 （Ａ）（Ｂ）第二のトルク演算部を示す図である。 （Ａ）～（Ｃ）本実施形態によるモータ制御装置の特性を示すグラフである。 （Ａ）～（Ｅ）本実施形態によるモータ制御装置の詳細な特性を示すグラフである。 （Ａ）～（Ｆ）制限トルク補正部の追加機能を説明する図である。
［比較例]
　本実施形態を説明する前に、本実施形態と対比するための比較例を図１及び図２を参照して説明する。
　図１は、本実施形態を適用しない場合のモータ制御装置の構成図である。このモータ制御装置は、ハイブリッド電気自動車である車両に搭載されて使用されるものである。二次電池１０１は、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池などが用いられる。二次電池１０１は、温度と残容量により使用可能な制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を算出する。ＤＣ電流センサ１１３は、後述のインバータ１０４のＤＣ電流ＩＤＣ１を検出する。また、二次電池１０１は、ＤＣ電圧センサを内蔵し、二次電池１０１から出力しているＤＣ電圧ＨＶＤＣを検出する。制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１、検出されたＤＣ電流ＤＣ１、およびＤＣ電圧ＨＶＤＣは後述の制限トルク算出部１１６へ入力される。
　コンタクタ１０２は、二次電池１０１とインバータ１０４の間に配置される。コンタクタ１０２がＯＦＦの時に、二次電池１０１とインバータ１０４は電気的に遮断され、コンタクタ１０２がＯＮの時に、二次電池１０１とインバータ１０４は電気的に接続され、二次電池１０１の電力がインバータ１０４に供給される。
　平滑キャパシタ１０３は、インバータ１０４の入力電圧を平滑化する。インバータ１０４は、直流側が平滑キャパシタ１０３に接続され、３相交流側はモータ１０６の固定子に接続される。インバータ１０４は、スイッチング素子を用いて直流電圧と交流電圧を相互に変換する。
　相電流検出器１０５は、インバータ１０４の交流側とモータ１０６の間のＵＶＷ相に接続され、ＵＶＷ相電流を検出する。モータ１０６は、車両の加減速、或いはクランキング用トルク指令に応答してインバータ１０４から出力されるＵＶＷ相電流に応じて、トルクを発生する。モータ１０６が発生したトルクは、エンジン１０９のクランキングや、車両の加速・回生アシストとして使用される。
　角度センサ１０７は、モータ１０６の回転子角度を検出し、モータ速度ＳＰＤを算出する。角度センサ１０７は、例えばレゾルバなどである。クラッチ１０８は、モータ１０６とエンジン１０９の間に配置される。クラッチ１０８がＯＦＦの時にモータ１０６とエンジン１０９は機械的に遮断され、クラッチ１０８がＯＮの時にモータ１０６とエンジン１０９は機械的に接続される。イグニッションキーのオン後またはアクセル動作時に、クラッチ１０８をＯＮにすると、モータ１０６はエンジン１０９をクランキングする。エンジン１０９は、車両を走行させる駆動力を発生させる。
　制限トルク算出部１１６は、二次電池１０１からの制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１やＤＣ電流センサ１１３で検出されたＤＣ電流ＤＣ１に基づいて、さらに、インバータ１０４から出力されるＵＶＷ相電流や、モータ１０６の回転速度に基づいて、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を算出する。
　車両コントローラ１１０は、加減速或いはクランキング用などのトルク指令値ＴＱ１を送信する上位コントローラである。車両コントローラ１１０は、制限トルク算出部１１６より受信した制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を上限として、トルク指令値ＴＱ１を演算する。
　電流指令演算部１１１は、トルク指令値ＴＱ１に基づいて、電流指令と電流位相指令を演算する。電流制御部１１２は、電流指令、電流位相指令、ＵＶＷ相電流検出値、モータ回転子角度情報に基づいて、ＰＷＭ信号を生成する。
　図２は、本実施形態を適用しない場合のモータ制御装置の特性を示すグラフである。図２（Ａ）は、モータのトルク、図２（Ｂ）は、ＤＣ電流ＤＣ１、図２（Ｃ）は、モータの回転速度であり、横軸はいずれも経過時間である。
　図１を参照して上述したように、二次電池１０１は、温度と残容量により使用可能な制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を算出する。制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に基いて、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を算出する。ここで、図２（Ａ）に示すように、運転者によるアクセル開度情報に基づいて決まる要求トルクＴＱ_ＣＯＭが制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に到達した場合は、以下の問題が生じる可能性がある。第１に、図２（Ｂ）に示すように、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を超えてオーバーシュートする。第２に、要求トルクＴＱ_ＣＯＭが制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に到達しても、図２（Ｂ）に示すように、時間経過によりＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１以下となり（ＤＣ電流過制限）、モータ１０６の出力をフルに活用できない。
　以下に説明する本実施形態によれば、要求トルクＴＱ_ＣＯＭが制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に到達しても、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を超えることなく、その後もＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に近づくことによってモータ１０６の出力をフルに活用できる。
［実施形態]
　図３は、本実施形態によるモータ制御装置の構成図である。図１に示した比較例と同一の個所には同一の符号を付してその説明を省略する。このモータ制御装置も比較例と同様に、ハイブリッド電気自動車である車両に搭載されて使用されるものである。本実施形態では、第一のトルク演算部１１４、第二のトルク演算部１１５、制限トルク補正部１１７を新たに設ける。
　第一のトルク演算部１１４には、二次電池１０１から制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１が、ＤＣ電流センサ１１３からＤＣ電流ＩＤＣ１が、相電流検出器１０５からＵＶＷ相電流が、角度センサ１０７からモータ速度ＳＰＤが入力される。第一のトルク演算部１１４は、ＤＣ電流ＤＣ１に基づいて、後述する制限トルク算出部１１６と同様な演算手法を用いて、モータ１０６が現在発生している第一のトルクＴＱ_ＤＣを演算して、制限トルク補正部１１７へ出力する。
　第二のトルク演算部１１５には、二次電池１０１から制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１が、相電流検出器１０５からＵＶＷ相電流が、角度センサ１０７からモータ速度ＳＰＤが入力される。第二のトルク演算部１１５は、ＵＶＷ相電流に基づいて、モータ１０６が現在発生している第二のトルクＴＱ_ＵＶＷを演算して、制限トルク補正部１１７へ出力する。
　制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に基づいて、予め測定された「制限電流と制限トルク」の制限トルク特性マップ等を用いて、後述するように制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を算出する。
　制限トルク補正部１１７には、二次電池１０１から制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１が、ＤＣ電流センサ１１３からＤＣ電流ＤＣ１が、第一のトルク演算部１１４から第一のトルクＴＱ_ＤＣが、第二のトルク演算部１１５から第二のトルクＴＱ_ＵＶＷが入力される。制限トルク補正部１１７は、第一のトルク演算部１１４からの第一のトルクＴＱ_ＤＣと第二のトルク演算部１１５からの第二のトルクＴＱ_ＵＶＷとを比較し、第一のトルク演算部１１４のバラツキ度合いＫＰ１を算出する。そして、制限トルク補正部１１７は、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に対してバラツキ度合いＫＰ１を用いて補正し、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２を演算する。
　次に、制限トルク算出部１１６の詳細について説明する。図４は、制限トルク算出部１１６の例１を、図５は、制限トルク算出部１１６の例２を、図６は、制限トルク算出部１１６の例３を示す。制限トルク算出部１１６は、例１～例３のいずれかの構成であればよい。
　制限トルク算出部１１６の例１について、図４（Ａ）、図４（Ｂ）を参照して説明する。図４（Ａ）は、制限トルク算出部１１６の例１の構成を示す図である。図４（Ｂ）は、制限トルク算出部１１６の例１における制限トルク特性マップ４０１を示す図である。
　図４（Ａ）において、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１は、二次電池１０１が温度と残容量から算出した使用可能なＤＣ制限値である。電圧ＨＶＤＣは、二次電池１０１のＤＣ電圧センサからの電圧である。モータ回転速度ＳＰＤは、角度センサ１０７から算出されたモータの回転速度である。図４（Ｂ）に示す制限トルク特性マップ４０１は、実験にて測定していた「制限電流と制限トルク」の関係を示すマップである。図４（Ｂ）に示すように、x軸は制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を、y軸は制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１をそれぞれ表し、z軸は電圧ＨＶＤＣである。なお、z軸の図は省略しているが、電圧ＨＶＤＣの値毎に、図４（Ｂ）に示すx軸の制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１とy軸の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１との関係が、モータ回転速度ＳＰＤ（回転速度ａ、ｂ、・・・）に応じて、定められている。制限トルク算出部１１６は、電圧ＨＶＤＣに応じてz軸の値を決定し、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１をx軸に入力すると、特定のモータ回転速度ＳＰＤに対してy軸から特定な制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を得ることができる。
　制限トルク算出部１１６の例２について、図５（Ａ）、図５（Ｂ）を参照して説明する。図５（Ａ）は、制限トルク算出部１１６の例２の構成を示す図である。図５（Ｂ）は、「制限トルクとシステム損失」のシステム損失特性マップ５０５を示す図である。
　制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１と電圧ＨＶＤＣとを乗算器５０１で乗算し、その乗算結果に対してシステム損失を減算器５０２で減算し、減算結果をモータ回転速度ＳＰＤで除算器５０３により除算して、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を求める。
　システム損失は、図５（Ｂ）に示す「制限トルクとシステム損失」のシステム損失特性マップ５０５を用いて求める。図５（Ｂ）において、x軸は制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を、y軸はシステム損失をそれぞれ表し、z軸は電圧ＨＶＤＣである。なお、z軸の図は省略しているが、電圧ＨＶＤＣの値毎に、図５（Ｂ）に示すx軸の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１と、y軸のシステム損失の関係が、モータ回転速度ＳＰＤ（回転速度ａ、ｂ、・・・）に応じて、定められている。電圧ＨＶＤＣに応じてz軸の値を決定し、前回算出した制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１をx軸に入力すると、特定のモータ回転速度ＳＰＤに対してy軸から特定なシステム損失を求めることができる。
　制限トルク算出部１１６の例３について、図６（Ａ）、図６（Ｂ）を参照して説明する。図６（Ａ）は、制限トルク算出部１１６の例３の構成を示す図である。図６（Ｂ）は、「制限トルクとシステム効率」のシステム効率特性マップ６０５を示す図である。
　制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１と電圧ＨＶＤＣとシステム効率とを乗算器６０１で乗算し、その乗算結果をモータ回転速度ＳＰＤで除算器６０２により除算して、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を求める。
　システム効率は、図６（Ｂ）に示す「制限トルクとシステム効率」のシステム効率特性マップ６０５を用いて求める。図６（Ｂ）において、x軸は制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を、y軸はシステム効率をそれぞれ表し、z軸は電圧ＨＶＤＣである。なお、z軸の図は省略しているが、電圧ＨＶＤＣの値毎に、図６（Ｂ）に示すx軸の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１と、y軸のシステム効率との関係が、モータ回転速度ＳＰＤ（回転速度ａ、ｂ、・・・）に応じて、定められている。電圧ＨＶＤＣに応じてz軸の値を決定し、前回算出した制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１をx軸に入力すると、特定のモータ回転速度ＳＰＤに対してy軸から特定なシステム効率を求めることができる。
　次に、第一のトルク演算部１１４について説明する。図７（Ａ）は、第一のトルク演算部１１４の例１を、図７（Ｂ）は、第一のトルク演算部１１４の例２を、図７（Ｃ）は、第一のトルク演算部１１４の例３を示す。第一のトルク演算部１１４は、例１～例３のいずれかの構成であればよい。
　第一のトルク演算部１１４の例１について、図７（Ａ）を参照して説明する。図７（Ａ）は、第一のトルク演算部１１４の例１の構成を示す図である。図７（Ａ）において、ＤＣ電流ＤＣ１は、ＤＣ電流センサ１１３により検出された電流値であり、インバータ１０４に入力している電流値である。電圧ＨＶＤＣは、二次電池１０１のＤＣ電圧センサからの電圧である。モータ回転速度ＳＰＤは、角度センサ１０７から算出されたモータの回転速度である。第一トルク特性マップ７０１の図示は省略するが、図４（Ｂ）に示した制限トルク特性マップ４０１と類似している。すなわち、本例の第一トルク特性マップ７０１では、図４（Ｂ）に示した制限トルク特性マップ４０１の制限電流をＤＣ電流ＤＣ１に置き換える。さらに、図４（Ｂ）に示した制限トルク特性マップ４０１の制限トルクを第一のトルクＴＱ_ＤＣに置き換える。そして、実験にて測定して「ＤＣ電流ＤＣ１と第一のトルク」の関係を示す第一トルク特性マップ７０１として予め設定しておく。これにより、第一のトルク演算部１１４は、電圧ＨＶＤＣに応じてz軸の値を決定し、ＤＣ電流ＤＣ１をx軸に入力すると、特定のモータ回転速度ＳＰＤに対してy軸から特定な第一のトルクＴＱ_ＤＣを得ることができる。
　第一のトルク演算部１１４の例２について、図７（Ｂ）を参照して説明する。図７（Ｂ）は、第一のトルク演算部１１４の例２の構成を示す図である。第一のトルク演算部１１４の例２の構成は、図５（Ａ）、図５（Ｂ）に示した制限トルク算出部１１６と類似している。制限トルク算出部１１６の例２では、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を用いたが、本例では、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１の替りにＤＣ電流ＤＣ１を用いる点が異なる。第一のトルク演算部１１４は、ＤＣ電流ＤＣ１と電圧ＨＶＤＣとを乗算器７０２で乗算し、その乗算結果に対してシステム損失を減算器７０３で減算し、減算結果をモータ回転速度ＳＰＤで除算器７０４により除算して、第一のトルクＴＱ_ＤＣを求める。システム損失の求め方は、図５（Ｂ）に示したｘ軸の制限トルクを第一のトルクＴＱ_ＤＣに置き換えた「第一のトルクとシステム損失」のシステム損失特性マップを用いる。
　第一のトルク演算部１１４の例３について、図７（Ｃ）を参照して説明する。図７（Ｃ）は、第一のトルク演算部１１４の例３の構成を示す図である。第一のトルク演算部１１４の例３の構成は、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に示した制限トルク算出部１１６と類似している。制限トルク算出部１１６の例３では、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を用いたが、本例では、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１の替りにＤＣ電流ＤＣ１を用いる点が異なる。第一のトルク演算部１１４は、ＤＣ電流ＤＣ１と電圧ＨＶＤＣとシステム効率とを乗算器７０５で乗算し、その乗算結果をモータ回転速度ＳＰＤで除算器７０４により除算して、第一のトルクＴＱ_ＤＣを求める。システム効率の求め方は、図６（Ｂ）に示したｘ軸の制限トルクを第一のトルクＴＱ_ＤＣに置き換えた「第一のトルクとシステム効率」のシステム効率特性マップを用いる。
　次に、第二のトルク演算部１１５について説明する。図８（Ａ）は、第二のトルク演算部１１５の構成を示す図であり、図８（Ｂ）は第二トルク特性マップ８０１を示す図である。
　図８（Ａ）において、ＵＶＷ相電流は、インバータ１０４の交流側とモータ１０６の間のＵＶＷ相に接続される相電流検出器１０５から検出した電流である。電圧ＨＶＤＣは、二次電池１０１のＤＣ電圧センサからの電圧である。モータ回転速度ＳＰＤは、角度センサ１０７から算出されたモータの回転速度である。
　図８（Ｂ）に示す第二トルク特性マップ８０１は、実験にて測定していた「ＵＶＷ相電流と第二のトルク」の関係を示すマップである。図８（Ｂ）に示すように、x軸はＵＶＷ相電流を、y軸は第二のトルクＴＱ_ＵＶＷをそれぞれ表し、z軸は電圧ＨＶＤＣである。
なお、z軸の図は省略しているが、電圧ＨＶＤＣの値毎に、図８（Ｂ）に示すx軸のＵＶＷ相電流とy軸の第二のトルクＴＱ_ＵＶＷとの関係が、モータ回転速度ＳＰＤ（回転速度ａ、ｂ、・・・）に応じて、定められている。第二のトルク演算部１１５は、電圧ＨＶＤＣに応じてz軸の値を決定し、ＵＶＷ相電流をx軸に入力すると、特定のモータ回転速度ＳＰＤに対してy軸から特定な第二のトルクＴＱ_ＵＶＷを得ることができる。
　なお、第二のトルクＴＱ_ＵＶＷを以下の式（１）に示すトルクの方程式により求めてもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 　ここで、Φは鎖交磁束、Pnは極対数、LdおよびLqはモータ１０６のインダクタンスであり、IaはＵＶＷ相電流、βは電流位相角である。電流位相角は、角度センサ１０７から算出されたモータ１０６の位相角である。鎖交磁束、極対数、インダクタンスはモータ１０６の既定パラメータである。
　制限トルク補正部１１７には、制限トルク算出部１１６より制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１が、第一のトルク演算部１１４より第一のトルクＴＱ_ＤＣが、第二のトルク演算部１１５より第二のトルクＴＱ_ＵＶＷが入力される。
　制限トルク補正部１１７は、第一のトルクＴＱ_ＤＣと第二のトルクＴＱ_ＵＶＷを比較して、製品のバラツキ度合いを推定する。バラツキ度合いは以下の式（２）より求める。このバラツキ度合いを用いて、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を補正し、補正後の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２を以下の式（３）により算出する。
   バラツキ度合い＝第二のトルクＴＱ_ＵＶＷ／第一のトルクＴＱ_ＤＣ　　　（２）   制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２＝制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１×バラツキ度合い　　（３）
　なお、トルク補正の動作の応答性を確保するために、第一のトルク演算部１１４と、第二のトルク演算部１１５と、制限トルク補正部１１７との演算周期をそれぞれ十分速く設定することが必要である。第一のトルクＴＱ_ＤＣを求めるために必要なＤＣ電流ＤＣ１、或いは第二のトルクＴＱ_ＵＶＷを求めるために必要なＵＶＷ相電流には検出ディレイがある。さらに、第一のトルク演算部１１４と第二のトルク演算部１１５の演算ディレイもある。このため、バラツキ度合いに対応して、式（２）式（３）により適切な同期性を施す必要がある。
　車両コントローラ１１０は、加減速或いはクランキング用などの要求トルクＴＱ_ＣＯＭを送信する上位コントローラである。車両コントローラ１１０は、制限トルク補正部１１７より受信した制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２をリミットとして、要求トルクＴＱ_ＣＯＭを演算して電流指令演算部１１１へ出力する。
　図９は、本実施形態によるモータ制御装置の特性を示すグラフである。図９（Ａ）は、モータのトルク、図９（Ｂ）は、ＤＣ電流ＤＣ１、図９（Ｃ）は、モータの回転速度であり、横軸はいずれも経過時間である。
　図３に示すように、二次電池１０１は、温度と残容量により使用可能な制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を算出する。制限トルク算出部１１６は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１等に基いて、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１を算出する。ここで、図９（Ａ）に示すように、運転者によるアクセル開度情報に基づいて決まる要求トルクＴＱ_ＣＯＭが制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２に到達する。この際に、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を超えてオーバーシュートすることなく、また、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２も急変することなく、ＤＣ電流が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に近づくことが可能になる。これによりモータの出力をフルに活用できる。
　図１０は、本実施形態によるモータ制御装置の詳細な特性を示すグラフである。図１０（Ａ）は、モータのトルク、図１０（Ｂ）は、ＤＣ電流ＤＣ１、図１０（Ｃ）は、トルク、図１０（Ｄ）は、バラツキ度合い、図１０（Ｅ）は、モータの回転速度であり、横軸はいずれも経過時間である。
　図１０（Ａ）に示す制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に基づいて、「制限電流と制限トルク」の制限トルク特性マップ４０１等を用いて、演算した制限トルクである。制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２は、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に対してバラツキ度合いＫＰ１を用いて補正した制限トルクである。要求トルクＴＱ_ＣＯＭは、運転者によるアクセル開度情報に基づいて決まる要求トルクであり、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２に制限される。
　図１０（Ｂ）に示す制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１は、二次電池１０１が温度と残容量から算出した使用可能なＤＣ制限値である。ＤＣ電流ＤＣ１は、インバータ１０４に入力している電流検出値或いは推定値である。図１０（Ｂ）に示すように、ＤＣ電流ＤＣ１は制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を超えてオーバーシュートすることはない。
　図１０（Ｃ）に示す第一のトルクＴＱ_ＤＣは、「ＤＣ電流ＤＣ１と第一のトルク」の第一トルク特性マップ７０１等を用いて、ＤＣ電流ＤＣ１に基いて推定したモータの駆動トルクである。第二のトルクＴＱ_ＵＶＷは、「ＵＶＷ相電流と第二のトルク」の第二トルク特性マップ８０１等を用いて、モータに流れるＵＶＷ相電流に基いて推定したモータの駆動トルクである。第二のトルクＴＱ_ＵＶＷはインバータ１０４を経由した後であるのでその損失により、第一のトルクＴＱ_ＤＣよりもトルクが下回って推移している。
　図１０（Ｄ）に示すバラツキ度合いＫＰ１は、第二のトルクＴＱ_ＵＶＷと第一のトルクＴＱ_ＤＣを比較して、推定した製品のバラツキ度合いを示している。
　図１０（Ｅ）に示すモータ回転速度ＳＰＤは、角度センサ１０７から算出されたモータの回転速度である。
　次に、制限トルク補正部１１７の追加機能について図１１を参照して説明する。
　ＤＣ電流ＤＣ１、或いはＵＶＷ相電流は、検出ディレイがあり、第一のトルク演算部１１４と第二のトルク演算部１１５は演算ディレイがあるため、制限トルク補正部１１７による制限トルクの補正の応答性が悪化する虞がある。若しくは、車両が急激に加速して、制限トルクの補正が間に合わない場合、短時間内にＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を越える可能性がある。
　そこで、制限トルク補正部１１７は、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を越える場合に、電流フィードバック制御により補正後の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２を低下させて、最終の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２’を算出する。
　図１１は、制限トルク補正部１１７に追加機能を付加した場合のモータ制御装置の詳細な特性を示すグラフである。図１１（Ａ）は、モータのトルク、図１１（Ｂ）は、ＤＣ電流ＤＣ１、図１１（Ｃ）は、トルク、図１１（Ｄ）は、バラツキ度合い、図１１（Ｅ）は、フィードバックトルクＴＱ_ＦＢ１、図１１（Ｆ）は、モータの回転速度であり、横軸はいずれも経過時間である。
　図１１（Ａ）に示すように制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１は、制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１に基づいて、「制限電流と制限トルク」の制限トルク特性マップ４０１等を用いて、演算した制限トルクである。制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２は、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ１に対してバラツキ度合いＫＰ１を用いて補正した制限トルクである。制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２’は、補正した制限トルクにフィードバックトルクＴＱ_ＦＢ１を減算した最終の制限トルクである。要求トルクＴＱ_ＣＯＭは、運転者によるアクセル開度情報に基づいて決まる要求トルクであり、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２’に制限される。
　図１１（Ｂ）に示す制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１は、二次電池１０１が温度と残容量から算出した使用可能なＤＣ制限値である。ＤＣ電流ＤＣ１は、インバータ１０４に入力している電流検出値或いは推定値である。
　図１１（Ｃ）に示す第一のトルクＴＱ_ＤＣは、「ＤＣ電流ＤＣ１と第一のトルク」の関係を示す第一トルク特性マップ７０１等を用いて、ＤＣ電流ＤＣ１に基いて推定したモータの駆動トルクである。第二のトルクＴＱ_ＵＶＷは、「ＵＶＷ相電流と第二のトルク」の関係を示す第二トルク特性マップ８０１等を用いて、モータに流れるＵＶＷ相電流に基いて推定したモータの駆動トルクである。
　図１１（Ｄ）に示すバラツキ度合いＫＰ１は、第二のトルクＴＱ_ＵＶＷと第一のトルクＴＱ_ＤＣを比較して、推定した製品のバラツキ度合いである。バラツキ度合いは、ＤＣ電流ＤＣ１、或いはＵＶＷ相電流の検出ディレイ、第一のトルク演算部１１４と第二のトルク演算部１１５の演算ディレイ、若しくは、車両が急激に加速により、応答速度が足りない場合がある。
　図１１（Ｅ）に示すフィードバックトルクＴＱ_ＦＢ１は、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を越える場合に、越えないように電流フィードバック制御により発生させた低減トルクである。電流フィードバック制御は制限トルク補正部１１７内に追加機能として備える。
　図１１（Ｆ）に示すモータ回転速度ＳＰＤは、角度センサ１０７から算出されたモータの回転速度である。
　このように、要求トルクＴＱ_ＣＯＭが制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２に到達した後、ＤＣ電流ＤＣ１が制限電流ＤＣ_ＬＭＴ１を越える場合に、制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２からフィードバックトルクＴＱ_ＦＢ１を減算して、最終の制限トルクＴＱ_ＬＭＴ２’を求め、ＤＣ電流のオーバーシュート時間を短縮する。
　以上説明した実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）モータ制御装置は、モータ１０６にＵＶＷ相電流を供給するインバータ１０４と、インバータ１０４にＤＣ電流を供給する二次電池１０１の制限電流から制限トルクを算出する制限トルク算出部１１６と、インバータ１０４に供給されるＤＣ電流に基づいて第一のトルクを演算する第一のトルク演算部１１４と、ＵＶＷ相電流に基づいて第二のトルクを演算する第二のトルク演算部１１５と、第一のトルクと第二のトルクとを用いて制限トルクを補正する制限トルク補正部１１７とを備える。これにより、要求トルクが制限トルクに到達しても、ＤＣ電流が制限電流を超えることなく、制限電流に近づくことによってモータの出力をフルに活用できる。
　なお、上記の実施形態では、ハイブリッド電気自動車に搭載されて使用されるモータ制御装置を例として説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、エンジンを使用しない純粋な電気自動車に搭載されて使用されるモータ制御装置や、産業用モータに対して使用されるモータ制御装置などに適用してもよい。二次電池を用いてモータを制御するモータ制御装置であれば、本発明の範囲内に含まれる。
　本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の特徴を損なわない限り、本発明の技術思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。
１０１　二次電池
１０２　コンタクタ
１０３　平滑キャパシタ
１０４　インバータ
１０５　相電流検出器
１０６　モータ
１０７　角度センサ
１０８　クラッチ
１０９　エンジン
１１０　車両コントローラ
１１１　電流指令演算部
１１２　電流制御部
１１３　ＤＣ電流センサ
１１４　第一のトルク演算部
１１５　第二のトルク演算部
１１６　制限トルク算出部
１１７　制限トルク補正部

Claims (11)

  1. 　モータにＵＶＷ相電流を供給するインバータと、
    　前記インバータにＤＣ電流を供給する二次電池の制限電流から制限トルクを算出する制限トルク算出部と、
    　前記インバータに供給されるＤＣ電流に基づいて第一のトルクを演算する第一のトルク演算部と、
    　前記ＵＶＷ相電流に基づいて第二のトルクを演算する第二のトルク演算部と、
    　前記第一のトルクと前記第二のトルクとを用いて前記制限トルクを補正する制限トルク補正部とを備えるモータ制御装置。
  2. 　請求項１に記載のモータ制御装置において、
    　前記制限トルク算出部は、前記制限電流と前記制限トルクの関係が予め定められた制限トルク特性マップを備え、前記制限電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度を基に前記制限トルク特性マップを参照して前記制限トルクを求めるモータ制御装置。
  3. 　請求項１に記載のモータ制御装置において、
    　前記制限トルク算出部は、前記制限トルクとシステム損失の関係が予め定められたシステム損失特性マップを備え、前記制限トルクを基に前記システム損失特性マップを参照して前記システム損失を求め、求めた前記システム損失、前記制限電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度に基づいて前記制限トルクを求めるモータ制御装置。
  4. 　請求項１に記載のモータ制御装置において、
    　前記制限トルク算出部は、前記制限トルクとシステム効率の関係が予め定められたシステム効率特性マップを備え、前記制限トルクを基に前記システム効率特性マップを参照して前記システム効率を求め、求めた前記システム効率、前記制限電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度に基づいて前記制限トルクを求めるモータ制御装置。
  5. 　請求項１に記載のモータ制御装置において、
    　前記第一のトルク演算部は、前記インバータに入力されるＤＣ電流と前記第一のトルクの関係が予め定められた第一トルク特性マップを備え、前記ＤＣ電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度を基に前記第一トルク特性マップを参照して前記第一のトルクを求めるモータ制御装置。
  6. 　請求項１に記載のモータ制御装置において、
    　前記第一のトルク演算部は、前記第一のトルクとシステム損失の関係が予め定められたシステム損失特性マップを備え、前記第一のトルクを基に前記システム損失特性マップを参照して前記システム損失を求め、求めた前記システム損失、前記インバータに入力されるＤＣ電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度に基づいて前記第一のトルクを求めるモータ制御装置。
  7. 　請求項１に記載のモータ制御装置において、
    　前記第一のトルク演算部は、前記第一のトルクとシステム効率の関係が予め定められたシステム効率特性マップを備え、前記第一のトルクを基に前記システム効率特性マップを参照して前記システム効率を求め、求めた前記システム効率、前記インバータに入力されるＤＣ電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度に基づいて前記第一のトルクを求めるモータ制御装置。
  8. 　請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
    　前記第二のトルク演算部は、前記ＵＶＷ相電流と前記第二のトルクの関係が予め定められた第二トルク特性マップを備え、前記ＵＶＷ相電流、前記二次電池の電圧、及び前記モータの回転速度を基に前記第二トルク特性マップを参照して前記第二のトルクを求めるモータ制御装置。
  9. 　請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
    　前記第二のトルク演算部は、以下のトルクの方程式より前記第二のトルクを求めるモータ制御装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
     　Φは鎖交磁束、Pnは極対数、LdおよびLqは前記モータのインダクタンスであり、Iaは前記ＵＶＷ相電流、βは電流位相角である。
  10. 　請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
    　前記制限トルク補正部は、前記第二のトルクを前記第一のトルクで除算し、その除算結果を前記制限トルクに乗算することにより前記制限トルクを補正するモータ制御装置。
  11. 　請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載のモータ制御装置において、
    　前記制限トルク補正部は、前記インバータに入力される前記ＤＣ電流が前記制限電流を越える場合に、電流フィードバック制御により前記補正後の前記制限トルクを下げるモータ制御装置。
     
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