JP2014027807A - Induction machine control device - Google Patents

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Hirokazu Kobayashi
弘和 小林
Yoshiaki Nishimura
圭亮 西村
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an induction machine control device which has high responsiveness and high efficiency even when target torque abruptly increases.SOLUTION: An induction machine control device includes a torque control part 12 which computes a magnetic flux command value φd, an excitation current arithmetic part 13 which computes an excitation current command value Idon the basis of the magnetic flux command value φd, a torque current arithmetic part 14 which computes a torque current command value Iqon the basis of target torque Tand the magnetic flux command value φd, and a torque abrupt increase prediction part 11 which determines whether an induction machine is in a torque abrupt increase prediction state in which the target torque may abruptly increase. A torque control part 12 computes an actual magnetic flux command value φdras the magnetic flux command value φdon the basis of a rotating speed ωand the target torque Twhen the induction machine is not in the torque abrupt increase prediction state, and uses a predicted magnetic flux command value φdpas the magnetic flux command value φdwhen the induction machine is in the torque abrupt increase prediction state.

Description

本発明は、２軸の直交座標系において誘導機をベクトル制御する誘導機制御装置に関する。   The present invention relates to an induction machine control device that performs vector control of an induction machine in a biaxial orthogonal coordinate system.

回転電機の１つとして、ステータコイルに印加される電流によってロータコイルを励磁させて仮想的な磁石を作り出すと共に、ステータコイルに印加される電流を変化させて回転磁界を作り、ステータに対してロータを相対回転させる誘導機が知られている。この誘導機は、ロータに永久磁石を備えた同期機と同様に、ベクトル制御の手法を用いて制御することができる。同期機においては、永久磁石の磁束の方向に沿った軸をｄ軸とするが、誘導機では、上述したような仮想的な磁石の磁束の方向に沿った軸をｄ軸、このｄ軸に対して電気角で９０度進んだ方向に沿った軸をｑ軸とする直交座標系においてステータコイルに印加する電流（誘導機電流）が制御される。具体的には、誘導機電流のｄ軸成分がロータコイルを励磁させて仮想的な磁石を作る励磁電流成分であり、ｑ軸成分がロータを回転させるトルクを作り出すトルク電流成分である。   As one of the rotating electrical machines, the rotor coil is excited by the current applied to the stator coil to create a virtual magnet, and the current applied to the stator coil is changed to create a rotating magnetic field, thereby rotating the rotor relative to the stator. There is known an induction machine that relatively rotates the motor. This induction machine can be controlled using a vector control method in the same manner as a synchronous machine having a permanent magnet in the rotor. In the synchronous machine, the axis along the direction of the magnetic flux of the permanent magnet is the d-axis. However, in the induction machine, the axis along the direction of the magnetic flux of the virtual magnet as described above is the d-axis. On the other hand, the current (induction machine current) applied to the stator coil is controlled in an orthogonal coordinate system in which the axis along the direction advanced 90 degrees in electrical angle is the q axis. Specifically, the d-axis component of the induction machine current is an excitation current component that excites the rotor coil to create a virtual magnet, and the q-axis component is a torque current component that generates torque that rotates the rotor.

励磁電流成分は、励磁する磁束の指令値に基づいて設定される。また、この磁束の指令値は、誘導機の目標トルクに基づいて設定される。一般的には、指定された目標トルクを最も高い効率で出力できるように、誘導機を駆動する際の磁束が指令値として設定される。トルク電流成分は、目標トルクと磁束の指令値とに基づいて設定される。ある目標トルクを出力するに際して、励磁電流成分とトルク電流成分との組み合わせは無数に存在するが、最も効率が高くなるように励磁電流成分とトルク電流成分とが設定されると好ましい。例えば、下記に出典を示す足利氏らによる論文（非特許文献１）には、励磁電流成分とトルク電流成分との成分比に着目して任意の負荷に対して効率を最大とする簡素な条件式を導き、簡便な最大効率制御を実現する手法が提案されている（まえがき等）。   The exciting current component is set based on the command value of the magnetic flux to be excited. The command value of the magnetic flux is set based on the target torque of the induction machine. In general, a magnetic flux for driving the induction machine is set as a command value so that a specified target torque can be output with the highest efficiency. The torque current component is set based on the target torque and the command value of the magnetic flux. When outputting a certain target torque, there are innumerable combinations of excitation current components and torque current components, but it is preferable that the excitation current component and the torque current component are set so as to maximize the efficiency. For example, the paper (Non-Patent Document 1) by Ashikaga et al., Which shows the following source, describes a simple condition that maximizes the efficiency for an arbitrary load by paying attention to the component ratio between the excitation current component and the torque current component. A method for deriving an equation and realizing simple maximum efficiency control has been proposed (foreword, etc.).

ところで、トルクが、ステータコイルに印加される電流の内のトルク電流成分の変化に対して直ちに変化する一方で、磁束は、ステータコイルに印加される電流の内の励磁電流成分の変化に対して遅れて変化する。従って、励磁電流成分を増加させて磁束を増加させてトルクを増加させる場合は、トルク電流成分を増加させてトルクを増加させる場合に比べて応答に時間を要する。つまり、励磁電流成分を増加させてトルクを増加させる際には追従性に課題を有する。特開２００８−１８７７９４号公報（特許文献１）には、制御応答を速くするという要請に対して励磁電流成分の変化を極力回避することが一般的であることが記載されている。例えば高いトルクが要求される可能性が高い低回転速度域においては、励磁電流成分を一定値に保ち、トルク電流成分を変化させることで制御応答を速くしている（第６段落）。但し、励磁電流成分を一定値に保ちトルク電流成分を変化させている際は、最も高い効率で回転電機を駆動する最大効率制御が行えない為、誘導機の効率が悪化する可能性がある。   By the way, while the torque changes immediately with respect to the change of the torque current component of the current applied to the stator coil, the magnetic flux changes with respect to the change of the excitation current component of the current applied to the stator coil. Changes late. Therefore, when the torque is increased by increasing the excitation current component and increasing the magnetic flux, the response takes time compared to the case where the torque is increased by increasing the torque current component. That is, there is a problem in followability when increasing the torque by increasing the excitation current component. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-187794 (Patent Document 1) describes that it is common to avoid changes in the excitation current component as much as possible in response to a request to speed up the control response. For example, in a low rotational speed region where there is a high possibility that a high torque is required, the excitation current component is maintained at a constant value, and the control current is made faster by changing the torque current component (paragraph 6). However, when the excitation current component is maintained at a constant value and the torque current component is changed, the maximum efficiency control for driving the rotating electrical machine with the highest efficiency cannot be performed, and thus the efficiency of the induction machine may deteriorate.

足利正（Ashikaga, Tadashi）他、「電気自動車駆動用誘導電動機の最大効率制御（An Efficiency Maximizing Control Method for Induction Motor Used Electric Vehicle Drive）」電学論Ｄ、１１６巻３号、平成８年、ｐ．３１０−３１８（I.IEE Japan, Vol.116-D, No.3, 1996, p.310-318）Ashikaga, Tadashi et al., “An Efficiency Maximizing Control Method for Induction Motor Used Electric Vehicle Drive”, D. 116, 3, 1996, p. . 310-318 (I.IEE Japan, Vol.116-D, No.3, 1996, p.310-318)

特開２００８−１８７７９４号公報JP 2008-187794 A

上記背景に鑑みて、目標トルクが急増する場合にも高い応答性を有すると共に高い効率を有して誘導機を回転させることができる誘導機制御装置の提供が望まれる。   In view of the above background, it is desired to provide an induction machine control device that can rotate an induction machine with high efficiency and high efficiency even when the target torque increases rapidly.

上記課題に鑑みた本発明に係る誘導機制御装置の特徴構成は、
誘導機のステータに印加する誘導機電流により励磁されるロータの磁束の方向に沿った励磁電流成分と当該励磁電流成分に対して電気角で９０度進んだ方向に沿ったトルク電流成分とに前記誘導機電流を分割して、各成分ごとに前記誘導機電流を制御して前記誘導機を駆動制御する誘導機制御装置であって、
前記誘導機の目標トルクの絶対値が予め規定された急増しきい値以上増加すると予測される事象であるトルク急増事象が発生する可能性がある場合に、トルク急増予測状態であると判定するトルク急増予測部と、
励磁される前記ロータの磁束の指令値である磁束指令値に基づいて、前記励磁電流成分の指令値である励磁電流指令値を演算する励磁電流演算部と、
前記目標トルク及び前記磁束指令値に基づいて、前記トルク電流成分の指令値であるトルク電流指令値を演算するトルク電流演算部と、
前記トルク急増予測状態でないと判定された場合には、前記誘導機の回転速度及び前記目標トルクに基づいて演算された実磁束指令値を前記磁束指令値とし、前記トルク急増予測状態であると判定された場合には、前記実磁束指令値よりも大きい予測磁束指令値を前記磁束指令値とするトルク制御部と、
を備える点にある。 In view of the above problems, the characteristic configuration of the induction machine control device according to the present invention is as follows.
The excitation current component along the direction of the magnetic flux of the rotor excited by the induction machine current applied to the stator of the induction machine and the torque current component along the direction advanced by 90 degrees in electrical angle with respect to the excitation current component An induction machine control device for driving and controlling the induction machine by dividing the induction machine current and controlling the induction machine current for each component,
Torque that is determined to be in a torque sudden increase prediction state when there is a possibility that a torque sudden increase event that is an event that is predicted to increase the absolute value of the target torque of the induction machine by a predetermined rapid increase threshold value or more. The rapid increase forecasting unit,
Based on a magnetic flux command value that is a command value of the magnetic flux of the rotor to be excited, an excitation current calculation unit that calculates an excitation current command value that is a command value of the excitation current component;
A torque current calculation unit that calculates a torque current command value that is a command value of the torque current component based on the target torque and the magnetic flux command value;
When it is determined that the torque sudden increase prediction state is not established, the actual magnetic flux command value calculated based on the rotation speed of the induction machine and the target torque is set as the magnetic flux command value, and the torque sudden increase prediction state is determined. A torque control unit having a predicted magnetic flux command value larger than the actual magnetic flux command value as the magnetic flux command value;
It is in the point provided with.

この特徴構成によれば、誘導機制御装置は、目標トルクが急増する可能性を予測した場合のみ、磁束指令値を増加させて一定値とする（予測磁束指令値）。目標トルクが急増する可能性を予測していない場合は、一定値ではなく、回転速度及び目標トルクに応じた磁束指令値（実磁束指令値）を設定できるため、誘導機の効率を向上させることができる。そして、実際に目標トルクが急増するトルク急増事象が生じた際には、予め増加させておいた磁束指令値は維持した状態で、トルク電流指令値だけを増加させることで、容易に急増した目標トルクに追従させることができる。即ち、本特徴構成によれば、目標トルクが急増する場合にも高い応答性を有すると共に高い効率を有して誘導機を回転させることが可能な誘導機制御装置を提供することができる。   According to this characteristic configuration, the induction machine control device increases the magnetic flux command value to a constant value (predicted magnetic flux command value) only when the possibility that the target torque will increase rapidly is predicted. When the possibility that the target torque will suddenly increase is not predicted, it is possible to set the magnetic flux command value (actual magnetic flux command value) according to the rotational speed and target torque instead of a fixed value, so that the efficiency of the induction machine is improved. Can do. Then, when a torque sudden increase event in which the target torque actually increases suddenly occurs, by increasing only the torque current command value while maintaining the magnetic flux command value that has been increased in advance, it is possible to easily increase the target It is possible to follow the torque. That is, according to this characteristic configuration, it is possible to provide an induction machine control device that can rotate the induction machine with high response and high efficiency even when the target torque increases rapidly.

ここで、本発明に係る誘導機制御装置の前記トルク電流演算部は、前記磁束指令値として前記実磁束指令値と前記予測磁束指令値との何れが演算されている場合であっても、前記誘導機の出力トルクが前記目標トルクとなるように前記トルク電流指令値を演算すると好適である。トルク急増予測状態でないと判定された場合には、磁束指令値として目標トルクに応じた実磁束指令値が設定されており、トルク電流演算部は、誘導機の出力トルクが目標トルクとなるようにトルク電流指令値を演算する。一方、トルク急増予測状態であると判定された場合には、磁束指令値として、目標トルクに対応せず実磁束指令値よりも大きい予測磁束指令値が設定されている。但し、誘導機に出力させるべきトルクは目標トルクであるから、誘導機の出力トルクが目標トルクとなるようにトルク電流指令値が演算されると好適である。例えば、実際よりも大きい磁束指令値に対して、相対的にトルク電流指令値を小さくすることによって目標トルクを出力するように調整されると好適である。   Here, the torque current calculation unit of the induction machine control device according to the present invention is the case where any of the actual magnetic flux command value and the predicted magnetic flux command value is calculated as the magnetic flux command value. It is preferable to calculate the torque current command value so that the output torque of the induction machine becomes the target torque. When it is determined that the torque sudden increase prediction state is not established, an actual magnetic flux command value corresponding to the target torque is set as the magnetic flux command value, and the torque current calculation unit is configured so that the output torque of the induction machine becomes the target torque. Calculate the torque current command value. On the other hand, when it is determined that the torque sudden increase prediction state is set, a predicted magnetic flux command value that does not correspond to the target torque and is larger than the actual magnetic flux command value is set as the magnetic flux command value. However, since the torque to be output to the induction machine is the target torque, it is preferable that the torque current command value is calculated so that the output torque of the induction machine becomes the target torque. For example, it is preferable that adjustment is made so that the target torque is output by relatively reducing the torque current command value with respect to the magnetic flux command value larger than the actual value.

上述したように、本発明に係る誘導機制御装置は、目標トルクが急増する可能性を予測して、予め磁束指令値を増加させておく。急増するトルクの大きさが精度良く推定できない場合には、余裕を持って磁束指令値を増加させておくことが好ましい。１つの態様として、本発明に係る誘導機制御装置の前記トルク制御部は、現在の前記回転速度における前記誘導機の最大トルクを出力可能な磁束を励磁できるように前記予測磁束指令値を演算すると好適である。   As described above, the induction machine control device according to the present invention predicts the possibility of the target torque increasing rapidly, and increases the magnetic flux command value in advance. When the magnitude of the rapidly increasing torque cannot be estimated with high accuracy, it is preferable to increase the magnetic flux command value with a margin. As one aspect, the torque control unit of the induction machine control device according to the present invention calculates the predicted magnetic flux command value so as to excite a magnetic flux that can output the maximum torque of the induction machine at the current rotational speed. Is preferred.

一方、急増するトルクの大きさがある程度の精度で推定できる場合には、推定される増加量に応じて磁束指令値を増加させると好ましい。最も効率のよい動作点からの乖離を最小限に留めることができ、効率の低下を抑制することができる。１つの態様として、本発明に係る誘導機制御装置の前記トルク急増予測部は、前記トルク急増事象が発生する可能性がある場合に、当該トルク急増事象が発生した場合の前記目標トルクの予測値である予測目標トルクを演算し、前記トルク制御部は、前記トルク急増予測状態であると判定された場合には、前記回転速度及び前記予測目標トルクに基づいて、前記予測目標トルクを出力可能な磁束を励磁できるように前記予測磁束指令値を演算すると好適である。   On the other hand, when the magnitude of the rapidly increasing torque can be estimated with a certain degree of accuracy, it is preferable to increase the magnetic flux command value according to the estimated increase amount. Deviation from the most efficient operating point can be kept to a minimum, and a decrease in efficiency can be suppressed. As one aspect, when the torque sudden increase event is likely to occur, the torque sudden increase prediction unit of the induction machine control device according to the present invention predicts the target torque when the torque sudden increase event occurs. When the predicted torque is calculated, the torque control unit can output the predicted target torque based on the rotational speed and the predicted target torque when it is determined that the torque sudden increase prediction state is established. It is preferable to calculate the predicted magnetic flux command value so that magnetic flux can be excited.

上述したように、トルク急増事象が発生した際には、予め増加させておいた磁束指令値は維持した状態で、トルク電流指令値だけを増加させることで、容易に急増した目標トルクに追従させることができる。但し、この際の動作点は、誘導機が最も効率よく制御される動作点ではない。従って、誘導機の出力トルクの変動を抑制できる範囲内で、できるだけ早期に動作点を最も効率の良い動作点へと遷移させることが好ましい。１つの態様として、前記トルク急増事象が発生し、前記トルク電流演算部が、前記トルク急増事象の発生後の前記目標トルクと前記予測磁束指令値とに基づいて前記トルク電流指令値を演算した後には、前記トルク制御部は、前記予測磁束指令値が現在の前記目標トルクに基づく前記実磁束指令値に達するまで、予め規定された変化率制限値の範囲内で値を変化させるように前記磁束指令値としての過渡磁束指令値を演算し、前記励磁電流演算部は、前記過渡磁束指令値に基づいて前記励磁電流指令値を演算し、前記トルク電流演算部は、前記過渡磁束指令値と現在の前記目標トルクとに基づいて前記トルク電流指令値を演算するように、本発明に係る誘導機制御装置が構成されていると好適である。   As described above, when a torque sudden increase event occurs, the torque command value that has been increased in advance is maintained, and only the torque current command value is increased to easily follow the rapidly increased target torque. be able to. However, the operating point at this time is not the operating point at which the induction machine is controlled most efficiently. Therefore, it is preferable to shift the operating point to the most efficient operating point as early as possible within a range in which fluctuations in the output torque of the induction machine can be suppressed. As one aspect, after the torque sudden increase event occurs, the torque current calculation unit calculates the torque current command value based on the target torque and the predicted magnetic flux command value after the occurrence of the torque sudden increase event. The torque control unit changes the value of the magnetic flux so that the predicted magnetic flux command value changes within a predetermined rate of change limit value until the predicted magnetic flux command value reaches the actual magnetic flux command value based on the current target torque. A transient magnetic flux command value as a command value is calculated, the excitation current calculation unit calculates the excitation current command value based on the transient magnetic flux command value, and the torque current calculation unit calculates the transient magnetic flux command value and the current value. It is preferable that the induction machine control device according to the present invention is configured to calculate the torque current command value based on the target torque.

また、トルク急増事象の発生が予測され、磁束指令値が予め増加された際の誘導機の動作点も、最も効率よく制御される動作点ではない。従って、トルク急増事象の発生が予測されたものの、実際にはトルク急増事象が発生していない場合にも、誘導機は効率の良くない動作点で制御されていることになる。このため、予測されたトルク急増事象が発生しなかったと判定された場合には、誘導機の出力トルクの変動を抑制できる範囲内で、できるだけ早期に動作点を最も効率の良い動作点へと遷移させること（復帰させること）が好ましい。１つの態様として、前記トルク急増事象が発生しなかった場合には、前記トルク制御部は、前記予測磁束指令値が現在の前記目標トルクに基づく前記実磁束指令値に達するまで、予め規定された変化率制限値の範囲内で値を変化させるように前記磁束指令値としての過渡磁束指令値を演算し、前記励磁電流演算部は、前記過渡磁束指令値に基づいて前記励磁電流指令値を演算し、前記トルク電流演算部は、前記過渡磁束指令値と現在の前記目標トルクとに基づいて前記トルク電流指令値を演算するように、本発明に係る誘導機制御装置が構成されていると好適である。   Also, the operating point of the induction machine when the occurrence of a sudden torque increase event is predicted and the magnetic flux command value is increased in advance is not the operating point that is most efficiently controlled. Therefore, even if the occurrence of a sudden torque increase event is predicted, but the torque sudden increase event does not actually occur, the induction machine is controlled at an inefficient operating point. For this reason, when it is determined that the predicted torque sudden increase event has not occurred, the operating point transitions to the most efficient operating point as early as possible within a range in which fluctuations in the output torque of the induction machine can be suppressed. It is preferable to perform (return). As one aspect, when the torque sudden increase event does not occur, the torque control unit is prescribed in advance until the predicted magnetic flux command value reaches the actual magnetic flux command value based on the current target torque. A transient magnetic flux command value is calculated as the magnetic flux command value so that the value is changed within the range of the change rate limit value, and the excitation current calculation unit calculates the excitation current command value based on the transient magnetic flux command value. Preferably, the induction motor control device according to the present invention is configured so that the torque current calculation unit calculates the torque current command value based on the transient magnetic flux command value and the current target torque. It is.

また、本発明に係る誘導機制御装置は、前記誘導機が、車両に備えられる車輪に駆動力を伝達するように構成され、前記トルク急増予測部が、前記車両の走行状態を表す情報である走行状態情報、前記車両の周辺の道路の交通状態を表す情報である車両周辺情報、前記車両の周辺の道路の形状を表す情報である道路形状情報の少なくとも１つを含む車両状態情報に基づいて、前記トルク急増事象が発生する可能性があるか否かを判定すると好適である。誘導機に求められるトルクの変化は、車両の走行状態や、道路の交通状態や、道路の形状などによって予測することが可能である。トルク急増予測部は、上述したような車両状態情報を参照することによって、実際にトルク急増事象が発生する可能性を良好に予測することができる。   Further, the induction machine control device according to the present invention is configured such that the induction machine transmits a driving force to wheels provided in the vehicle, and the torque sudden increase prediction unit is information representing a running state of the vehicle. Based on vehicle state information including at least one of travel state information, vehicle periphery information that is information indicating the traffic state of a road around the vehicle, and road shape information that is information indicating the shape of the road around the vehicle. It is preferable to determine whether or not the torque sudden increase event may occur. The change in torque required for the induction machine can be predicted based on the traveling state of the vehicle, the traffic state of the road, the shape of the road, and the like. By referring to the vehicle state information as described above, the torque sudden increase prediction unit can predict well the possibility that a torque sudden increase event will actually occur.

また、本発明に係る誘導機制御装置は、前記誘導機が、車両に備えられる車輪に駆動力を伝達するように構成され、前記トルク急増予測部が、前記車両状態情報に基づき、前記車両の前記車輪に伝達することが要求される車輪要求トルクの変化量である車輪要求トルク変化量を予測し、当該車輪要求トルク変化量に基づいて前記目標トルクの絶対値が前記急増しきい値以上増加するか否かを予測し、それに基づいて前記トルク急増予測状態を判定すると好適である。車両の駆動力源としての誘導機が発生するトルクは、最終的には当該車両の車輪に伝達されて車両を駆動させる。換言すれば、車両の車輪に要求される車輪要求トルクに応じて誘導機の目標トルクが設定される。従って、車輪要求トルクの変化量である車輪要求トルク変化量に基づいて、目標トルクが急増するか否かを予測し、トルク急増予測状態を判定すると好適である。   Further, the induction machine control device according to the present invention is configured such that the induction machine transmits a driving force to wheels provided in the vehicle, and the torque rapid increase prediction unit is based on the vehicle state information. Predicting a wheel request torque change amount that is a change amount of a wheel request torque required to be transmitted to the wheel, and an absolute value of the target torque increases by more than the sudden increase threshold based on the wheel request torque change amount It is preferable to predict whether or not to perform and determine the torque sudden increase prediction state based on the prediction. The torque generated by the induction machine as the vehicle driving force source is finally transmitted to the wheels of the vehicle to drive the vehicle. In other words, the target torque of the induction machine is set according to the wheel request torque required for the vehicle wheel. Therefore, it is preferable to predict whether or not the target torque will rapidly increase based on the wheel request torque change amount, which is the change amount of the wheel request torque, and to determine the torque sudden increase prediction state.

誘導機駆動装置の模式的ブロック図Schematic block diagram of induction machine drive device 誘導機制御装置の模式的ブロック図Schematic block diagram of induction machine control device 誘導機の２次元直交座標系を示す図Diagram showing the 2D Cartesian coordinate system 回転速度と励磁磁束との関係を示すトルクマップTorque map showing the relationship between rotational speed and exciting magnetic flux トルク電流と励磁電流との関係を示す等トルクマップEqual torque map showing the relationship between torque current and excitation current 車両のシステム構成を模式的に示すブロック図Block diagram schematically showing the system configuration of the vehicle 誘導機制御のフローチャートFlow chart of induction machine control

以下、ハイブリッド車両や電動車両等の車輪の駆動力源となる誘導機を駆動制御する誘導機制御装置に本発明を適用する場合を例として、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の車両は、例えばハイブリッド車両や、インホイールモータ方式の電動車両（又はハイブリッド車両）である。誘導機は、車両が備える車輪に駆動力を伝達するように構成されており、例えば、２モータスプリット方式のハイブリッド車両は、駆動力源として不図示の内燃機関と一対の回転電機（誘導機）とを備える。このハイブリッド車両の駆動装置は、内燃機関の出力を、一方の回転電機の側と、車輪及び他方の回転電機の側とに分配する動力分配用の差動歯車装置を備えて構成されている。また、例えばインホイールモータ方式の電動車両（ハイブリッド車両）は、左右一対の駆動輪の中に駆動力源となる回転電機を備えて、或いは駆動輪に直結された動力伝達機構に駆動力源となる回転電機を備えて構成されている。尚、これらの回転電機は、必要に応じて電動機としても発電機としても機能する。つまり、これらの回転電機は、力行作動及び回生作動の双方が可能である。以下の説明では、特に区別する必要がない場合は、単に回転電機又は誘導機と称して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, taking as an example a case in which the present invention is applied to an induction machine control device that drives and controls an induction machine that is a driving force source for wheels of a hybrid vehicle or an electric vehicle. The vehicle of this embodiment is, for example, a hybrid vehicle or an in-wheel motor type electric vehicle (or a hybrid vehicle). The induction machine is configured to transmit driving force to wheels provided in the vehicle. For example, a two-motor split type hybrid vehicle has an internal combustion engine (not shown) and a pair of rotating electric machines (induction machine) as a driving force source. With. This hybrid vehicle drive device includes a differential gear device for power distribution that distributes the output of the internal combustion engine to the side of one rotating electrical machine and the side of the wheel and the other rotating electrical machine. Further, for example, an in-wheel motor type electric vehicle (hybrid vehicle) includes a rotating electric machine serving as a driving force source in a pair of left and right driving wheels, or a driving force source connected to a power transmission mechanism directly connected to the driving wheels. It is comprised with the rotary electric machine which becomes. These rotating electric machines function as both an electric motor and a generator as needed. That is, these rotating electrical machines can perform both a power running operation and a regenerative operation. In the following description, when there is no need to distinguish between them, they are simply referred to as a rotating electric machine or an induction machine.

図１は、回転電機としての誘導機９を駆動する誘導機駆動装置５０のシステム構成を示している。図１に示すように、誘導機駆動装置５０は、誘導機制御装置１と、駆動回路３と、直流電源５とを供えて構成されている。直流電源５は、駆動回路３を介して誘導機９に電力を供給可能であると共に、誘導機９が発電して得られた電力を蓄電可能である。このような直流電源５としては、例えば、ニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池等の各種二次電池、キャパシタ、或いはこれらの組合せ等によるバッテリが用いられる。尚、直流電源５には、直流の正極と負極との間に接続され、直流の正負両極間電圧（システム電圧Ｖｄｃ）を平滑化する平滑コンデンサも含まれる。また、直流電源５は、システム電圧Ｖｄｃとバッテリなどの電圧との間で直流電力（直流電圧）を変換するコンバータを含んで構成されていてもよい。この場合、システム電圧Ｖｄｃは、コンバータの出力電圧（昇圧側出力電圧）となる。昇圧率が“１”の場合には、コンバータの出力電圧は、バッテリなどの端子間電圧にほぼ一致する。システム電圧Ｖｄｃは、電圧センサ５ｖにより計測され、計測結果は誘導機制御装置１に提供される。   FIG. 1 shows a system configuration of an induction machine driving device 50 that drives an induction machine 9 as a rotating electrical machine. As shown in FIG. 1, the induction machine drive device 50 includes an induction machine control device 1, a drive circuit 3, and a DC power supply 5. The DC power source 5 can supply electric power to the induction machine 9 via the drive circuit 3 and can store electric power obtained by the induction machine 9 generating electric power. As such a DC power source 5, for example, various secondary batteries such as nickel hydride secondary batteries and lithium ion secondary batteries, capacitors, or a combination of these batteries are used. The DC power supply 5 also includes a smoothing capacitor connected between the DC positive electrode and the negative electrode and smoothing the DC positive / negative voltage (system voltage Vdc). Further, the DC power supply 5 may include a converter that converts DC power (DC voltage) between the system voltage Vdc and a voltage such as a battery. In this case, the system voltage Vdc becomes the output voltage (boost side output voltage) of the converter. When the step-up rate is “1”, the output voltage of the converter substantially matches the voltage between terminals of the battery or the like. The system voltage Vdc is measured by the voltage sensor 5v, and the measurement result is provided to the induction machine control device 1.

駆動回路３は、システム電圧Ｖｄｃを有する直流電力を複数相（ｎを自然数としてｎ相、ここでは３相）の交流電力に変換して誘導機９に供給すると共に、誘導機９が発電した交流電力を直流電力に変換して直流電源に供給するインバータを中核として構成されている。インバータは、複数のスイッチング素子を有して構成される。スイッチング素子には、ＩＧＢＴ（insulated gate bipolar transistor）やパワーＭＯＳＦＥＴ（metal oxide semiconductor field effect transistor）を適用すると好適である。   The drive circuit 3 converts DC power having the system voltage Vdc into AC power of a plurality of phases (n is a natural number, n-phase, in this case, three phases) and supplies the AC power to the induction machine 9, and the AC generated by the induction machine 9 An inverter that converts electric power into DC power and supplies it to a DC power supply is configured as a core. The inverter has a plurality of switching elements. An IGBT (insulated gate bipolar transistor) or a power MOSFET (metal oxide semiconductor field effect transistor) is preferably applied to the switching element.

図示は省略するが、直流と３相交流との間で電力変換するインバータは、よく知られているように３相それぞれに対応する３アームのブリッジ回路により構成される。つまり、インバータの直流正極側と直流負極側との間に２つのスイッチング素子が直列に接続されて１つのアームが構成される。そして、この直列回路（１つのアーム）が３回線（３相分）並列接続される。つまり、誘導機のＵ相、Ｖ相、Ｗ相に対応するステータコイルのそれぞれに一組の直列回路（アーム）が対応したブリッジ回路が構成される。対となる各相のスイッチング素子による直列回路（アーム）の中間点、つまり、スイッチング素子の接続点は、誘導機９のステータコイルにそれぞれ接続される。尚、スイッチング素子には、それぞれフリーホイールダイオード（回生ダイオード）が並列に接続される。フリーホイールダイオードは、カソード端子がスイッチング素子のコレクタ（ドレイン）端子に接続され、アノード端子がスイッチング素子のエミッタ（ソース）端子に接続される形態で各スイッチング素子に対して並列に接続される。   Although not shown, an inverter that converts power between direct current and three-phase alternating current is configured by a three-arm bridge circuit corresponding to each of the three phases, as is well known. That is, two switching elements are connected in series between the DC positive electrode side and the DC negative electrode side of the inverter to form one arm. This series circuit (one arm) is connected in parallel for three lines (for three phases). That is, a bridge circuit in which a set of series circuits (arms) corresponds to each of the stator coils corresponding to the U phase, the V phase, and the W phase of the induction machine is configured. The intermediate point of the series circuit (arm) by the switching elements of each phase that is a pair, that is, the connection point of the switching elements is connected to the stator coil of the induction machine 9. Each switching element is connected in parallel with a free wheel diode (regenerative diode). The freewheel diode is connected in parallel to each switching element in such a manner that the cathode terminal is connected to the collector (drain) terminal of the switching element and the anode terminal is connected to the emitter (source) terminal of the switching element.

駆動回路３においてインバータを構成する各スイッチング素子の制御端子（ゲートやベース）は、誘導機制御装置１が生成するスイッチング制御信号Ｓによってそれぞれ個別にスイッチング制御される。一般的に、誘導機９を駆動するためのパワー系の電気回路と、マイクロコンピュータなどを中核とする電子回路とは、動作電圧（回路の電源電圧）が大きく異なる。後述するように、駆動回路３を制御する誘導機制御装置１は、マイクロコンピュータなどの論理演算プロセッサを中核として構成された電子回路である。このため、相対的に低電圧の誘導機制御装置１により生成されたスイッチング制御信号Ｓは、ドライバ回路を介して高電圧の駆動信号としてインバータに供給される。本実施形態では、駆動回路３にこのドライバ回路も含まれる。   In the drive circuit 3, the control terminals (gates and bases) of the switching elements constituting the inverter are individually controlled by switching control signals S generated by the induction machine control device 1. Generally, an operating voltage (power supply voltage of a circuit) is greatly different between a power electric circuit for driving the induction machine 9 and an electronic circuit having a microcomputer as a core. As will be described later, the induction machine control device 1 for controlling the drive circuit 3 is an electronic circuit configured with a logical operation processor such as a microcomputer as a core. Therefore, the switching control signal S generated by the relatively low voltage induction machine control device 1 is supplied to the inverter as a high voltage drive signal via the driver circuit. In the present embodiment, the driver circuit is also included in the drive circuit 3.

誘導機制御装置１は、上述したように、マイクロコンピュータなどの論理演算プロセッサを中核として構築されている。本実施形態では、誘導機制御装置１は、ベクトル制御法を用いた電流フィードバック制御を行って、駆動回路３を介して誘導機９を駆動制御する。誘導機制御装置１は、電流フィードバック制御のために種々の機能部を有して構成されている。各機能部は、マイクロコンピュータ等のハードウエアとソフトウエア（プログラム）との協働により実現される。   As described above, the induction machine control device 1 is built around a logical operation processor such as a microcomputer. In the present embodiment, the induction machine control device 1 performs current feedback control using a vector control method, and drives and controls the induction machine 9 via the drive circuit 3. The induction machine control device 1 includes various functional units for current feedback control. Each functional unit is realized by cooperation of hardware such as a microcomputer and software (program).

本実施形態において、誘導機制御装置１は、図２に示すように、トルク急増予測部１１と、トルク制御部１２と、励磁電流演算部１３と、トルク電流演算部１４と、電流制御部１５と、すべり及び電源角周波数演算部１６と、積分器１７と、２相３相変換部１８と、パルス生成部１９と、３相２相変換部２１と、磁束演算部２２とを備えて構成されている。本発明に係る誘導機制御装置１は、トルク急増予測部１１を有し、このトルク急増予測部１１の判定結果を利用して誘導機９をベクトル制御する点に特徴を有する。まず、誘導機制御装置１の一般的な構成について簡単に説明し、トルク急増予測部１１及びその判定結果を利用した制御形態については後述する。   In the present embodiment, the induction machine control device 1 includes a torque sudden increase prediction unit 11, a torque control unit 12, an excitation current calculation unit 13, a torque current calculation unit 14, and a current control unit 15 as shown in FIG. And a slip and power angular frequency calculation unit 16, an integrator 17, a two-phase three-phase conversion unit 18, a pulse generation unit 19, a three-phase two-phase conversion unit 21, and a magnetic flux calculation unit 22. Has been. The induction machine control device 1 according to the present invention has a feature in that it has a torque rapid increase prediction unit 11 and performs vector control of the induction machine 9 using the determination result of the torque rapid increase prediction unit 11. First, a general configuration of the induction machine control device 1 will be briefly described, and a control mode using the torque rapid increase prediction unit 11 and its determination result will be described later.

誘導機９は、図３に示すように、ステータ９ｓのコイルに印加される電流によってロータ９ｒのコイルに励磁される磁束を仮想的な磁石９ｍとし、ステータ９ｓのコイルに印加される電流を変化させて回転磁界を作り、ステータ９ｓに対してロータ９ｒを相対回転させる回転電機である。図３に示すように、仮想的な磁石９ｍの磁束の方向に沿った軸をｄ軸、このｄ軸に対して電気角で９０度進んだ方向に沿った軸をｑ軸とする直交座標系（直交ベクトル空間）が設定される。この直交座標系においてステータ９ｓに印加する電流（誘導機電流）がベクトル制御される。この誘導機電流のｄ軸成分が仮想的な磁石９ｍの磁束を作る励磁電流成分であり、ｑ軸成分がロータ９ｒを回転させるトルクを作り出すトルク電流成分である。   As shown in FIG. 3, the induction machine 9 uses a virtual magnet 9m as a magnetic flux excited in the coil of the rotor 9r by the current applied to the coil of the stator 9s, and changes the current applied to the coil of the stator 9s. This is a rotating electrical machine that creates a rotating magnetic field and rotates the rotor 9r relative to the stator 9s. As shown in FIG. 3, an orthogonal coordinate system in which the axis along the direction of the magnetic flux of the virtual magnet 9m is d-axis and the axis along the direction advanced by 90 degrees in electrical angle with respect to the d-axis is q-axis. (Orthogonal vector space) is set. In this orthogonal coordinate system, the current (induction machine current) applied to the stator 9s is vector-controlled. The d-axis component of the induction machine current is an exciting current component that creates a magnetic flux of the virtual magnet 9m, and the q-axis component is a torque current component that creates torque that rotates the rotor 9r.

トルク制御部１２は、誘導機９のロータ９ｒに励磁される磁束の指令値である磁束指令値φｄ＊を演算する機能部である。後述するように、トルク制御部１２は、実磁束指令値φｄｒ＊及び予測磁束指令値φｄｐ＊を演算することができ、何れか一方を磁束指令値φｄ＊として出力する。実磁束指令値φｄｒ＊は、誘導機９の目標トルクＴ＊及びロータ９ｒの回転速度ωｒｅに基づいて演算される。トルク制御部１２は、例えば図４に示すようなマップを参照して、目標トルクＴ＊に対応するトルク（ＴＭ１，ＴＭ２，ＴＭ３など）と、回転速度ωｒｅに基づき、実磁束指令値φｄｒ＊を決定する。図４において各トルクに対応する特性曲線が、回転速度ωｒｅが高くなる方向で切れているのは、ロータ９ｒの回転によってステータ９ｓに誘起される逆起電力によって、ロータ９ｒが回転できなくなるためである。予測磁束指令値φｄｐ＊は、具体的な導出手順については後述するが、この実磁束指令値φｄｒ＊よりも大きい値として演算される。 The torque control unit 12 is a functional unit that calculates a magnetic flux command value φd * that is a command value of magnetic flux excited in the rotor 9 r of the induction machine 9. As will be described later, the torque control unit 12 can calculate the actual magnetic flux command value φdr * and the predicted magnetic flux command value φdp *, and outputs either one as the magnetic flux command value φd * . * The actual flux command value .phi.DR, is calculated on the basis of the rotation speed omega re target torque T * and the rotor 9r of induction machine 9. Torque control unit 12, for example by referring to the map shown in FIG. 4, a torque corresponding to the target torque T * (TM1, TM2, TM3, etc.), based on the rotation speed omega re, the actual flux command value .phi.DR * To decide. Figure corresponding characteristic curve to each torque at 4, what off in the direction the rotational speed omega re becomes high, the counter electromotive force induced in the stator 9s by the rotation of the rotor 9r, since the rotor 9r can not be rotated It is. Predicted flux command value Faidp * is described below for specific derivation procedure, it is calculated as a value larger than the actual flux command value .phi.DR *.

励磁電流演算部１３は、磁束指令値φｄ＊（実磁束指令値φｄｒ＊又は予測磁束指令値φｄｐ＊）に基づいてｄ軸成分（励磁電流成分）の電流指令値である励磁電流指令値Ｉｄ＊を演算する機能部である。より詳細には、励磁電流演算部１３は、磁束指令値φｄ＊と磁束フィードバック値φｄとの偏差に基づいて励磁電流指令値Ｉｄ＊を演算する。磁束フィードバック値φｄは、後述するように磁束演算部２２により算出される。トルク電流演算部１４は、目標トルクＴ＊及び磁束指令値φｄ＊（実磁束指令値φｄｒ＊又は予測磁束指令値φｄｐ＊）に基づいて、ｑ軸成分（トルク電流成分）の指令値であるトルク電流指令値Ｉｑ＊を演算する機能部である。トルク電流指令値Ｉｑ＊は、誘導機９が最大の効率で駆動されるような値に設定される。具体的には、図５に示すトルクマップにおいて、最大効率ラインＬＥとなるようなトルク電流指令値Ｉｑ＊が設定される。例えば、目標トルクＴ＊が“ＴＭ３”であって、回転速度ωｒｅが“ωｒｅ１”であった場合、図４に示すように磁束指令値φｄ＊として“φｄ１”が設定される。そして、図５に示すように、最大効率ラインＬＥ上の動作点Ｐ１におけるトルク電流指令値Ｉｑ＊として“Ｉｑ１”が設定される。 The excitation current calculation unit 13 generates an excitation current command value Id * which is a current command value of the d-axis component (excitation current component) based on the magnetic flux command value φd * (actual magnetic flux command value φdr * or predicted magnetic flux command value φdp * ) . Is a functional unit for calculating More specifically, the excitation current calculation unit 13 calculates the excitation current command value Id * based on the deviation between the magnetic flux command value φd * and the magnetic flux feedback value φd. The magnetic flux feedback value φd is calculated by the magnetic flux calculator 22 as will be described later. Based on the target torque T * and the magnetic flux command value φd * (actual magnetic flux command value φdr * or predicted magnetic flux command value φdp * ), the torque current calculation unit 14 is a torque that is a command value of the q-axis component (torque current component). It is a functional unit that calculates a current command value Iq * . The torque current command value Iq * is set to such a value that the induction machine 9 is driven with maximum efficiency. Specifically, in the torque map shown in FIG. 5, a torque current command value Iq * is set so as to be the maximum efficiency line LE. For example, when the target torque T * is “TM3” and the rotational speed ω re is “ω re 1”, “φd1” is set as the magnetic flux command value φd * as shown in FIG. Then, as shown in FIG. 5, “Iq1” is set as the torque current command value Iq * at the operating point P1 on the maximum efficiency line LE.

電流制御部１５は、励磁電流指令値Ｉｄ＊と励磁電流フィードバック値Ｉｄとの偏差、及び、トルク電流指令値Ｉｑ＊とトルク電流フィードバック値Ｉｑとの偏差に基づいて、ステータ９ｓに印加する電圧の指令値である励磁電圧指令値Ｖｄ＊及びトルク電圧指令値Ｖｑ＊を演算する機能部である。電流制御部１５は、比例積分制御演算（ＰＩ制御演算）や比例積分微分制御演算（ＰＩＤ制御演算）を行って電圧指令値を演算する。この電圧指令値は、２軸の直交座標系における２相の電圧指令値であるから、後述するように２相３相変換部１８において、３相の電圧指令値（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）に変換される。 The current control unit 15 determines the voltage applied to the stator 9s based on the deviation between the excitation current command value Id * and the excitation current feedback value Id and the deviation between the torque current command value Iq * and the torque current feedback value Iq. It is a functional unit that calculates an excitation voltage command value Vd * and a torque voltage command value Vq * that are command values. The current control unit 15 calculates a voltage command value by performing a proportional integral control calculation (PI control calculation) or a proportional integral differential control calculation (PID control calculation). Since this voltage command value is a two-phase voltage command value in a two-axis orthogonal coordinate system, the two-phase / three-phase conversion unit 18 will be described later with a three-phase voltage command value (Vu * , Vv * , Vw). * Converted to).

この２相３相変換部１８、及びこの逆変換であり、後述する３相２相変換部２１における座標変換に用いられる位相角θは、すべり及び電源角周波数演算部１６により演算された電源角周波数ωを積分器１７により積分することによって求められる。上述したように、誘導機９は、ステータ９ｓに流れる３相交流に応じて角周波数（電源角周波数）“ω”で回転する回転磁界によってロータ９ｒに誘導電流が流れて回転する。ロータ９ｒの角周波数は回転速度ωｒｅであり、電源角周波数ωとロータ９ｒの回転速度ωｒｅとの間には差が存在する。この差をすべり角周波数ωｓｅと称する。すべり及び電源角周波数演算部１６は、励磁電流指令値Ｉｄ＊、トルク電流指令値Ｉｑ＊、ロータ９ｒの回転速度ωｒｅに基づいて電源角周波数ωを演算する機能部である。 The phase angle θ used for coordinate conversion in the two-phase / three-phase conversion unit 18 and the inverse conversion, which is a three-phase / two-phase conversion unit 21 to be described later, It is obtained by integrating the frequency ω by the integrator 17. As described above, the induction machine 9 rotates due to the induced current flowing in the rotor 9r by the rotating magnetic field rotating at the angular frequency (power supply angular frequency) “ω” in accordance with the three-phase alternating current flowing in the stator 9s. Angular frequency of rotor 9r is the rotation speed omega re, there is a difference between the rotational speed omega re the power supply angular frequency omega and the rotor 9r. This difference is referred to as slip angular frequency ωse . The slip and power supply angular frequency calculation unit 16 is a functional unit that calculates the power supply angular frequency ω based on the excitation current command value Id * , the torque current command value Iq * , and the rotational speed ω re of the rotor 9r.

２相３相変換部１８は、すべり及び電源角周波数演算部１６及び積分器１７によって求められた位相角θに基づいて２軸の直交座標系の電圧指令値（Ｖｄ＊，Ｖｑ＊）を３軸の座標系（３相座標系）の電圧指令値（Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊）に変換する。Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊は、上述した駆動回路３のインバータのＵ相アームのスイッチング素子を制御する指令値である。同様に、Ｖｖ＊はＶ相アーム、Ｖｗ＊はＷ相アームのスイッチング素子を制御する指令値である。パルス生成部１９は、実際にインバータのスイッチング素子をスイッチング制御するスイッチング制御信号Ｓを生成する機能部である。本実施形態では、上述したように、各アームは、相補的にスイッチングする２つのスイッチング素子が直列されている。従って、各アームのそれぞれのスイッチング素子に対して、それぞれスイッチング制御信号Ｓが生成される。例えば、Ｕ相電圧指令値Ｖｕ＊に基づいて、上段側のスイッチング素子のスイッチング制御信号Ｓと、下段側のスイッチング素子のスイッチング制御信号Ｓとが生成される。生成されたスイッチング制御信号Ｓは、上述したように、ドライバ回路を介して各スイッチング素子の制御端子に入力される。 The two-phase / three-phase converter 18 converts the voltage command values (Vd * , Vq * ) of the biaxial orthogonal coordinate system to 3 based on the phase angle θ obtained by the slip and power angular frequency calculator 16 and the integrator 17. Converted to voltage command values (Vu * , Vv * , Vw * ) in the axis coordinate system (three-phase coordinate system). The U-phase voltage command value Vu * is a command value for controlling the switching element of the U-phase arm of the inverter of the drive circuit 3 described above. Similarly, Vv * is a command value for controlling a switching element of the V-phase arm, and Vw * is a W-phase arm. The pulse generation unit 19 is a functional unit that generates a switching control signal S that actually controls switching of the switching elements of the inverter. In the present embodiment, as described above, each arm has two switching elements that are complementarily switched in series. Accordingly, a switching control signal S is generated for each switching element of each arm. For example, based on the U-phase voltage command value Vu * , the switching control signal S for the upper switching element and the switching control signal S for the lower switching element are generated. As described above, the generated switching control signal S is input to the control terminal of each switching element via the driver circuit.

誘導機９のステータ９ｓの各相のコイルに流れる電流は、電流センサ７により計測される。３相２相変換部２１は、位相角θに基づいて３相各相の電流を直交座標系の２相のフィードバック電流値（Ｉｄ，Ｉｑ）に変換する。トルク電流フィードバック値Ｉｑ及び励磁電流フィードバック値Ｉｄは、上述したように各指令値（Ｉｑ＊，Ｉｄ＊）と偏差の算出に用いられる。励磁電流フィードバック値Ｉｄは、磁束演算部２２においても利用される。磁束演算部２２は、励磁電流フィードバック値Ｉｄに基づいて磁束フィードバック値φｄを演算する。求められた磁束フィードバック値φｄは、上述したように、磁束指令値φｄ＊との偏差の算出に用いられる。 The current flowing through the coils of the respective phases of the stator 9s of the induction machine 9 is measured by the current sensor 7. The three-phase / two-phase conversion unit 21 converts the current of each phase of the three phases into a two-phase feedback current value (Id, Iq) of the orthogonal coordinate system based on the phase angle θ. The torque current feedback value Iq and the excitation current feedback value Id are used for calculating each command value (Iq * , Id * ) and deviation as described above. The exciting current feedback value Id is also used in the magnetic flux calculator 22. The magnetic flux calculator 22 calculates the magnetic flux feedback value φd based on the exciting current feedback value Id. The obtained magnetic flux feedback value φd is used to calculate a deviation from the magnetic flux command value φd * as described above.

このように、誘導機制御装置１は、基本的に最も効率が良くなる最大トルク制御を行って、誘導機９を駆動制御する。ここで、最大トルク制御を行っている状態で、目標トルクＴ＊が急増する場合を考える。例えば、目標トルクＴ＊が“ＴＭ３”から“ＴＭ２”へと急増する場合を考える。最大効率ラインＬＥ上では、図５に示すように、動作点Ｐ１から動作点Ｐ２へと変化することになる（矢印Ａ）。ところで、トルクは、ステータ９ｓに印加される電流によって直ちに生じる一方、磁束は、ステータ９ｓに印加される電流によって励磁される。つまり、最大効率ラインＬＥ上において動作点を“Ｐ１”から“Ｐ２”に移動させた場合、実際に励磁される磁束は、トルク電流成分の誘導機電流よりも遅れて追従する。このため、急増した目標トルクＴ＊に対応するトルクを迅速に出力できない可能性がある。 As described above, the induction machine control device 1 basically controls the induction machine 9 by performing the maximum torque control with the highest efficiency. Here, consider a case where the target torque T * increases rapidly in a state where the maximum torque control is being performed. For example, consider a case where the target torque T * increases rapidly from “TM3” to “TM2”. On the maximum efficiency line LE, as shown in FIG. 5, the operating point P1 changes to the operating point P2 (arrow A). By the way, the torque is immediately generated by the current applied to the stator 9s, while the magnetic flux is excited by the current applied to the stator 9s. That is, when the operating point is moved from “P1” to “P2” on the maximum efficiency line LE, the magnetic flux actually excited follows with a delay from the induction machine current of the torque current component. For this reason, there is a possibility that the torque corresponding to the rapidly increased target torque T * cannot be output quickly.

１つの方法として、効率が悪くなることを許容して、磁束指令値φｄ＊を維持した状態で、応答性の良いトルク電流指令値Ｉｑ＊だけを増加させることが可能である。これは、図５において、動作点を“Ｐ１”から“Ｐ３”へ遷移させることに相当する（矢印Ｂ）。但し、誘導機９にあるトルクを出力させる場合に採り得る励磁電流成分とトルク電流成分との組み合わせには、電流や電圧による制限がある。つまり、現実には、図５における電流制限楕円ＬＩ、電圧制限楕円ＬＶよりも原点側の動作点しか採ることができない。動作点Ｐ３は、電流制限楕円ＬＩ及び電圧制限楕円ＬＶの双方の外側であるから、この動作点Ｐ３に対応するトルク電流指令値Ｉｑ＊を設定することはできない。 As one method, it is possible to increase only the torque current command value Iq * having good responsiveness while maintaining the magnetic flux command value φd * while allowing the efficiency to deteriorate. This corresponds to transition of the operating point from “P1” to “P3” in FIG. 5 (arrow B). However, the combination of the excitation current component and the torque current component that can be taken when the torque in the induction machine 9 is output is limited by current or voltage. That is, in reality, only the operating point closer to the origin than the current limit ellipse LI and voltage limit ellipse LV in FIG. 5 can be taken. Since the operating point P3 is outside both the current limiting ellipse LI and the voltage limiting ellipse LV, the torque current command value Iq * corresponding to this operating point P3 cannot be set.

本発明に係る誘導機制御装置１では、目標トルクＴ＊が例えば“ＴＭ３”から“ＴＭ２”へと急増する可能性を予測して、予め磁束指令値φｄ＊を増加させておく。つまり、図５において、矢印（１）に示すように、動作点を“Ｐ１”から“Ｐ４”へと遷移させ、磁束指令値φｄ＊を“φｄ１”から“φｄ３”へと増加させておく。相対的に、トルク電流指令値Ｉｑ＊は、“Ｉｑ１”から“Ｉｑ４”へと低下することになる。動作点Ｐ４において目標トルクＴ＊が“ＴＭ３”から“ＴＭ２”へと急増した場合には、矢印（２）に示すように、磁束指令値φｄ＊を“φｄ３”に維持した状態で、トルク電流指令値Ｉｑ＊だけを“Ｉｑ４”から“Ｉｑ５”へと遷移させる。これによって、電流制限楕円ＬＩ及び電圧制限楕円ＬＶよりも原点側において、トルク“ＴＭ２”の等トルク線上の動作点Ｐ５へと高い応答性で遷移させることができる。 In the induction machine control device 1 according to the present invention, it is predicted that the target torque T * may rapidly increase from “TM3” to “TM2”, for example, and the magnetic flux command value φd * is increased in advance. That is, in FIG. 5, as indicated by the arrow (1), the operating point is changed from “P1” to “P4”, and the magnetic flux command value φd * is increased from “φd1” to “φd3”. The torque current command value Iq * is relatively reduced from “Iq1” to “Iq4”. When the target torque T * suddenly increases from “TM3” to “TM2” at the operating point P4, the torque current is maintained with the magnetic flux command value φd * maintained at “φd3” as shown by the arrow (2). Only the command value Iq * is changed from “Iq4” to “Iq5”. As a result, a transition can be made with high responsiveness to the operating point P5 on the equal torque line of the torque “TM2” on the origin side with respect to the current limiting ellipse LI and the voltage limiting ellipse LV.

トルク急増予測部１１は、このように、予め磁束指令値φｄ＊を増加させておくために目標トルクＴ＊が急増する可能性を予測する機能部である。具体的には、トルク急増予測部１１は、現在よりも後に、誘導機９の目標トルクＴ＊の絶対値が予め規定された急増しきい値以上増加すると予測される事象であるトルク急増事象が発生する可能性がある場合に、トルク急増予測状態であると判定する機能部である。図２に示すように、トルク制御部１２は、トルク急増予測部１１の判定結果“ＲＩ”に基づいて、磁束指令値φｄ＊を演算する。この判定結果“ＲＩ”は、後述するトルク急増予測フラグを適用すると好適である。トルク急増予測部１１がトルク急増予測状態でないと判定した場合（例えば“ＲＩ＝０”の場合）には、トルク制御部１２は、磁束指令値φｄ＊として誘導機９の回転速度ωｒｅ及び目標トルクＴ＊に基づく実磁束指令値φｄｒ＊を演算する。トルク急増予測部１１がトルク急増予測状態であると判定した場合（例えば“ＲＩ＝１”の場合）には、トルク制御部１２は、磁束指令値φｄ＊として実磁束指令値φｄｒ＊よりも大きい予測磁束指令値φｄｐ＊を演算する。 The torque sudden increase prediction unit 11 is a functional unit that predicts the possibility of the target torque T * increasing rapidly in order to increase the magnetic flux command value φd * in advance. Specifically, the torque rapid increase prediction unit 11 performs a torque rapid increase event, which is an event that is predicted to increase the absolute value of the target torque T * of the induction machine 9 by a predetermined rapid increase threshold after the present. When there is a possibility of occurrence, this is a functional unit that determines that the state is a predicted torque sudden increase state. As shown in FIG. 2, the torque control unit 12 calculates a magnetic flux command value φd * based on the determination result “RI” of the torque rapid increase prediction unit 11. For this determination result “RI”, it is preferable to apply a torque sudden increase prediction flag described later. If the torque sudden increase prediction unit 11 determines that the torque sudden increase prediction state is not in the state (for example, “RI = 0”), the torque control unit 12 uses the rotation speed ω re of the induction machine 9 and the target as the magnetic flux command value φd *. The actual magnetic flux command value φdr * based on the torque T * is calculated. When it is determined that the torque sudden increase prediction unit 11 is in the torque sudden increase prediction state (for example, when “RI = 1”), the torque control unit 12 is greater than the actual magnetic flux command value φdr * as the magnetic flux command value φd *. The predicted magnetic flux command value φdp * is calculated.

尚、トルク急増予測部１１及びトルク制御部１２の機能分担は、上記の形態に限定されるものではない。例えば、トルク急増予測部１１は、回転速度ωｒｅに基づいて予測磁束指令値φｄｐ＊を演算するように構成されていてもよい。この場合、トルク制御部１２は、実磁束指令値φｄｒ＊を演算し、トルク急増予測状態であるか否かの判定結果“ＲＩ”に基づいて、実磁束指令値φｄｒ＊と予測磁束指令値φｄｐ＊との何れか一方を選択して、磁束指令値φｄ＊を決定してもよい。 The function sharing between the torque rapid increase prediction unit 11 and the torque control unit 12 is not limited to the above-described form. For example, a torque surge prediction unit 11 may be configured to calculate the predicted flux command value Faidp * based on the rotation speed omega re. In this case, the torque control section 12 calculates the actual flux command value .phi.DR *, based on whether the torque surge predicted state whether the determination result "RI", the actual flux command value .phi.DR * and predicted flux command value φdp The magnetic flux command value φd * may be determined by selecting any one of * .

上述したように、予測磁束指令値φｄｐ＊は、実磁束指令値φｄｒ＊よりも大きい値である。トルク急増予測部１１がトルク急増事象の発生を予測した場合であっても、トルク急増予測部１１やトルク制御部１２が、当該トルク急増事象の発生によるトルクの上昇量を正確に予測できない場合がある。このような場合には、トルク制御部１２は、予め規定された条件に基づいて、概算によって予測磁束指令値φｄｐ＊を演算すると好適である。例えば、トルク制御部１２は、現在の回転速度ωｒｅにおける誘導機９の最大トルクを出力可能な磁束を励磁できるように予測磁束指令値φｄｐ＊を演算する。具体的には、回転速度ωｒｅと、当該回転速度ωｒｅで出力可能な最大トルクと、当該最大トルクに対応する磁束との関係が予めマップとして備えられ、誘導機９の現在の回転速度ωｒｅに基づいて当該マップから磁束を演算することが考えられる。例えば、図４において、現在の回転速度ωｒｅが“ωｒｅ１”であり、目標トルクＴ＊が“ＴＭ３”であれば、実磁束指令値φｄｒ＊は“φｄ１”となる。この際、予測磁束指令値φｄｐ＊は、回転速度ωｒｅが“ωｒｅ１”の時に出力可能な最大トルクである“ＴＭ１”に対応する磁束を励磁できるように“φｄ３”と設定される。 As described above, the predicted magnetic flux command value φdp * is larger than the actual magnetic flux command value φdr * . Even when the torque rapid increase prediction unit 11 predicts the occurrence of a torque rapid increase event, the torque rapid increase prediction unit 11 or the torque control unit 12 may not be able to accurately predict the amount of torque increase due to the occurrence of the torque rapid increase event. is there. In such a case, it is preferable that the torque control unit 12 calculates the predicted magnetic flux command value φdp * by rough estimation based on a predetermined condition. For example, the torque control section 12 calculates the predicted flux command value Faidp * to allow energizing the output enable flux the maximum torque of the induction machine 9 at the current rotational speed omega re. Specifically, the rotation speed omega re, and the maximum possible torque output at a rotation speed omega re, the relationship between the magnetic flux corresponding to the maximum torque is provided as a map in advance, the current rotational speed of the induction machine 9 omega It is conceivable to calculate the magnetic flux from the map based on re . For example, in FIG. 4, if the current rotation speed ω re is “ω re 1” and the target torque T * is “TM3”, the actual magnetic flux command value φdr * is “φd1”. In this case, the predicted flux command value Faidp *, the rotation speed omega re is set to "ω re 1" is the maximum torque that can be output when to allow energizing the corresponding magnetic flux "TM1""φd3".

一方、トルク急増予測部１１やトルク制御部１２が、当該トルク急増事象の発生によるトルクの上昇量を正確に演算できる場合には、以下のようにして予測磁束指令値φｄｐ＊が演算されると好適である。トルク急増予測部１１は、トルク急増事象が発生する可能性がある場合に、当該トルク急増事象が発生した場合の目標トルクＴ＊の予測値である予測目標トルクＴｐ＊を演算する。そして、トルク制御部１２は、トルク急増予測状態であると判定された場合には、回転速度ωｒｅ及び予測目標トルクＴｐ＊に基づいて、予測目標トルクＴｐ＊を出力可能な磁束を励磁できるように予測磁束指令値φｄｐ＊を演算する。例えば、図４において、現在の回転速度ωｒｅが“ωｒｅ１”であり、目標トルクＴ＊が“ＴＭ３”であれば、実磁束指令値φｄｒ＊は“φｄ１”となる。予測目標トルクＴｐ＊が、“ＴＭ２”であれば、予測磁束指令値φｄｐ＊は、回転速度ωｒｅが“ωｒｅ１”の時にトルク“ＴＭ２”を出力可能な磁束を励磁できるように“φｄ２”と設定される。 On the other hand, when the torque rapid increase prediction unit 11 or the torque control unit 12 can accurately calculate the amount of torque increase due to the occurrence of the torque rapid increase event, the predicted magnetic flux command value φdp * is calculated as follows . Is preferred. The torque sudden increase prediction unit 11 calculates a predicted target torque Tp * that is a predicted value of the target torque T * when the torque sudden increase event occurs when there is a possibility of a torque sudden increase event. And when it determines with it being in a torque sudden increase prediction state, the torque control part 12 can excite the magnetic flux which can output prediction target torque Tp * based on rotational speed (omega) re and prediction target torque Tp *. To calculate a predicted magnetic flux command value φdp * . For example, in FIG. 4, if the current rotation speed ω re is “ω re 1” and the target torque T * is “TM3”, the actual magnetic flux command value φdr * is “φd1”. Predicted target torque Tp * is, if "TM2", the predicted flux command value Faidp *, as can excite the printable flux torque "TM2" when the rotation speed omega re is "ω re 1""φd2"Is set.

尚、この場合においても、トルク急増予測部１１が、回転速度ωｒｅに基づいて予測磁束指令値φｄｐ＊を演算するように構成されていてもよい。また、この場合には、トルク制御部１２は、実磁束指令値φｄｒ＊を演算し、トルク急増予測状態であるか否かの判定結果“ＲＩ”に基づいて、実磁束指令値φｄｒ＊と予測磁束指令値φｄｐ＊との何れか一方を選択して、磁束指令値φｄ＊を決定してもよい。 Incidentally, in this case, the torque surge prediction unit 11 may be configured to calculate the predicted flux command value Faidp * based on the rotation speed omega re. Further, in this case, the torque control section 12 calculates the actual flux command value .phi.DR *, based on whether the torque surge predicted state whether the determination result "RI", the actual flux command value .phi.DR * and predicted Any one of the magnetic flux command value φdp * may be selected to determine the magnetic flux command value φd * .

励磁電流演算部１３は、このようにして決定された磁束指令値φｄ＊に基づいて励磁電流指令値Ｉｄ＊を演算する。即ち、実磁束指令値φｄｒ＊と予測磁束指令値φｄｐ＊との何れか一方に基づいて励磁電流指令値Ｉｄ＊を演算する。トルク電流演算部１４は、このようにして決定された磁束指令値φｄ＊と、目標トルクＴ＊とに基づいてトルク電流指令値Ｉｑ＊を演算する。即ち、トルク電流演算部１４は、磁束指令値φｄ＊として実磁束指令値φｄｒ＊と予測磁束指令値φｄｐ＊との何れが演算されている場合であっても、誘導機９の出力トルクが目標トルクＴ＊となるようにトルク電流指令値Ｉｑ＊を演算する。例えば、トルク急増事象の発生が予測され、予測目標トルクＴｐ＊が演算されていたとしても、トルク電流指令値Ｉｑ＊を演算する際には、実際の目標トルクＴ＊のみが用いられる。 The exciting current calculation unit 13 calculates the exciting current command value Id * based on the magnetic flux command value φd * determined in this way. That is, the excitation current command value Id * is calculated based on one of the actual magnetic flux command value φdr * and the predicted magnetic flux command value φdp * . The torque current calculation unit 14 calculates a torque current command value Iq * based on the magnetic flux command value φd * determined in this way and the target torque T * . That is, the torque current calculation unit 14 determines whether the output torque of the induction machine 9 is the target regardless of whether the actual magnetic flux command value φdr * or the predicted magnetic flux command value φdp * is calculated as the magnetic flux command value φd *. Torque current command value Iq * is calculated so that torque T * is obtained. For example, even if the occurrence of a sudden torque increase is predicted and the predicted target torque Tp * is calculated, only the actual target torque T * is used when calculating the torque current command value Iq * .

ところで、トルク急増予測部１１は、図２に示すように、種々の車両状態情報ＳＴに基づいて、現在よりも後に、誘導機９の目標トルクＴ＊の絶対値が予め規定された急増しきい値以上増加すると予測される事象であるトルク急増事象が発生する可能性があるか否かを判定する。ここで、車両状態情報ＳＴとは、車両の走行状態情報、車両周辺情報、道路形状情報の少なくとも１つが含まれる情報である。車両の走行状態情報とは、車両の走行状態を表す情報であり、走行速度や変速機の変速段、アクセル開度などが含まれる。車両周辺情報とは、車両の周辺の道路の交通状態を表す情報であり、車両が通行している道路や当該道路に対して交差・合流・分岐する他の道路の混み具合や渋滞発生の有無、信号機の表示が変わる頻度・タイミングなどが含まれる。車両周辺情報には、例えば通行車両に占める大型車の通行量や全体の通行車両に占める割合などの通行車両の情報を含めることもできる。また、車両周辺情報には、通行気象の状況、例えば、凍結の有無、風速や風向、雨の強さなどを含めることもできる。道路形状情報は、車両の周辺の道路の形状を表す情報であり、車両が通行している道路や当該道路に対して交差・合流・分岐する他の道路の幅やカーブの有無、カーブの曲率、勾配、車線数、信号機の有無などの情報が含まれる。 By the way, as shown in FIG. 2, the torque rapid increase prediction unit 11 has a rapid increase threshold in which the absolute value of the target torque T * of the induction machine 9 is previously defined based on various vehicle state information ST. It is determined whether or not there is a possibility that a torque sudden increase event, which is an event predicted to increase more than the value, occurs. Here, the vehicle state information ST is information including at least one of vehicle traveling state information, vehicle peripheral information, and road shape information. The vehicle traveling state information is information representing the traveling state of the vehicle, and includes a traveling speed, a transmission gear stage, an accelerator opening degree, and the like. Vehicle periphery information is information that indicates the traffic conditions of the roads around the vehicle, and whether there is congestion or traffic congestion on the road that the vehicle is passing and other roads that intersect, merge, or branch to the road. , Including the frequency and timing at which the signal display changes. The vehicle periphery information can also include information on the passing vehicle such as the amount of traffic of a large vehicle in the passing vehicle and the ratio of the entire passing vehicle. In addition, the vehicle periphery information can include traffic weather conditions, for example, the presence or absence of freezing, wind speed and direction, and the intensity of rain. The road shape information is information that represents the shape of the road around the vehicle, and the width of the road that the vehicle is passing, the width of other roads that intersect, merge, and branch to the road, the presence or absence of curves, and the curvature of the curves , Information such as slope, number of lanes, presence or absence of traffic lights.

図６に示すように、車両には、誘導機制御装置１の他、ナビゲーションシステム３０や、走行制御システム４０、周辺監視システム６０などが備えられている。また、これらのシステムと協働する方位センサ５１、距離センサ５２、カメラ５３、ＧＰＳ受信機３１、交通情報受信機３２などの情報取得装置も車両に備えられている。これらのシステムや情報取得装置は、相互に情報の授受が可能なように接続されている。図６では、これらのシステムや情報取得装置が共通の車内ネットワーク７０に接続される形態により、模式的に示しているが、当然ながらこのような接続形態に限定されるものではない。   As shown in FIG. 6, the vehicle is provided with a navigation system 30, a travel control system 40, a periphery monitoring system 60, and the like in addition to the induction machine control device 1. The vehicle is also provided with information acquisition devices such as an orientation sensor 51, a distance sensor 52, a camera 53, a GPS receiver 31, and a traffic information receiver 32 that cooperate with these systems. These systems and information acquisition devices are connected so that they can exchange information with each other. In FIG. 6, these systems and information acquisition devices are schematically shown by a form in which they are connected to a common in-vehicle network 70, but of course they are not limited to such a connection form.

ナビゲーションシステム３０は、車両の乗員に経路の案内や、車両周辺の案内を行うシステムであり、自車位置の特定と地図への表示、出発地から目的地までの経路探索、経路案内、及び目的地検索等の基本機能を実現可能に構成されている。ＧＰＳ受信機３１は、ＧＰＳ（Global Positioning System）衛星からのＧＰＳ信号を受信する。また、方位センサ５１は、自車両の進行方位又はその変化を検出する。距離センサ５２は、自車両の車速や移動距離を検出する。良く知られているように、ナビゲーションシステム３０は、ＧＰＳ受信機３１、方位センサ５１、及び距離センサ５２から得られる情報に基づき、更には公知のマップマッチングにも基づいて、自車位置を特定する。また、ナビゲーションシステム３０は、ビーコンやＦＭ波等によって提供される渋滞や通行止め等の交通情報を受信する交通情報受信機３２も備えている。ナビゲーションシステム３０は、取得した交通情報も利用して、経路探索や、経路案内等を実施する。   The navigation system 30 is a system for guiding a vehicle occupant to route information and surrounding the vehicle, specifying the position of the vehicle and displaying it on a map, route search from a departure point to a destination, route guidance, and purpose. Basic functions such as ground search can be realized. The GPS receiver 31 receives GPS signals from GPS (Global Positioning System) satellites. Moreover, the direction sensor 51 detects the traveling direction of the host vehicle or a change thereof. The distance sensor 52 detects the vehicle speed and movement distance of the host vehicle. As is well known, the navigation system 30 specifies the vehicle position based on information obtained from the GPS receiver 31, the direction sensor 51, and the distance sensor 52, and also based on known map matching. . The navigation system 30 also includes a traffic information receiver 32 that receives traffic information such as traffic jams and closed roads provided by beacons and FM waves. The navigation system 30 also performs route search, route guidance, etc. using the acquired traffic information.

ナビゲーションシステム３０は、地図データが記憶された地図データベース３３を有して構成されている。地図データベース３３は、所定の区画毎に分けられた地図データを記憶している。地図データは、交差点に対応する複数のノードと各ノード間を接続する道路に対応する複数のリンクとの接続関係により構成される道路ネットワークデータを含んでいる。各ノードは、緯度及び経度で表現された地図上の位置の情報を有している。各リンクは、その属性情報として、道路種別、リンク長、道路幅等の情報を有している。地図データベース３３は、地図表示、経路探索、及びマップマッチング等の処理の実行時に参照される。地図データベース３３は、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に格納して備えられている。   The navigation system 30 has a map database 33 in which map data is stored. The map database 33 stores map data divided for each predetermined section. The map data includes road network data configured by a connection relationship between a plurality of nodes corresponding to intersections and a plurality of links corresponding to roads connecting the nodes. Each node has position information on the map expressed by latitude and longitude. Each link has information such as road type, link length, and road width as attribute information. The map database 33 is referred to when executing processing such as map display, route search, and map matching. The map database 33 is provided by being stored in a storage medium such as a hard disk drive, a flash memory, or a DVD-ROM.

トルク急増予測部１１は、上述した道路形状情報を、ナビゲーションシステム３０（地図データベース３３等）を介して取得することができる。また、トルク急増予測部１１は、ナビゲーションシステム３０が自車位置を特定するために利用する方位センサ５１や距離センサ５２の検出結果を走行状態情報として取得することができる。さらに、トルク急増予測部１１は、交通情報受信機３２を介してナビゲーションシステム３０が取得する交通情報を車両周辺情報として取得することができる。   The torque rapid increase prediction unit 11 can acquire the road shape information described above via the navigation system 30 (the map database 33 or the like). Further, the torque rapid increase prediction unit 11 can acquire the detection results of the azimuth sensor 51 and the distance sensor 52 that are used by the navigation system 30 to specify the position of the vehicle as travel state information. Furthermore, the torque rapid increase prediction unit 11 can acquire the traffic information acquired by the navigation system 30 via the traffic information receiver 32 as vehicle peripheral information.

走行制御システム４０は、車両の走行条件、例えばアクセル開度に応じた変速段を決定したり、車両がハイブリッド車両の場合には内燃機関と回転電機との駆動力の比率を決定したりするシステムである。トルク急増予測部１１は、走行制御システム４０を介して走行速度や変速機の変速段、アクセル開度などが含まれる走行状態情報を取得することができる。ところで、車両の駆動力源としての誘導機９が発生するトルクは、最終的には当該車両の車輪に伝達されて車両を駆動させる。換言すれば、車両の車輪に要求される車輪要求トルクに応じて誘導機の目標トルクＴ＊が設定される。例えば、走行制御システム４０は、車輪要求トルクや、車輪要求トルクの変化量を演算することもできる。この際、トルク急増予測部１１は、車輪要求トルクの変化量である車輪要求トルク変化量に基づいて、目標トルクが急増するか否かを予測し、トルク急増予測状態を判定すると好適である。 The travel control system 40 is a system that determines a shift stage according to a vehicle travel condition, for example, an accelerator opening, or a ratio of driving force between an internal combustion engine and a rotating electrical machine when the vehicle is a hybrid vehicle. It is. The torque rapid increase prediction unit 11 can acquire travel state information including a travel speed, a gear position of the transmission, an accelerator opening, and the like via the travel control system 40. By the way, the torque generated by the induction machine 9 as a vehicle driving force source is finally transmitted to the wheels of the vehicle to drive the vehicle. In other words, the target torque T * of the induction machine is set according to the wheel request torque required for the vehicle wheel. For example, the traveling control system 40 can also calculate a wheel request torque and a change amount of the wheel request torque. At this time, it is preferable that the torque rapid increase prediction unit 11 predicts whether or not the target torque increases rapidly based on the wheel required torque change amount that is the change amount of the wheel required torque, and determines the torque rapid increase prediction state.

周辺監視システム６０は、例えばカメラ５３によって撮影された画像に基づいて車両周辺に存在する認識対象物を画像認識したり、撮影された画像を表示装置に表示させたり、不図示のレーダ等の各種センサにより自車両周辺の障害物や他車両の位置を検出したりするシステムである。周辺監視システム６０は、例えば、自車両の前方や後方を走行する他車両の大きさや車種などを認識する機能を有している。また、周辺監視システム６０は、自車両と自車両の周囲を走行する他車両との関係から、他車両の走行速度を推定し、自車両が走行している道路の流れの良否を判定する機能を備えることもできる。周辺監視システム６０は、例えば通行車両に占める大型車の通行量や全体の通行車両に占める割合などの通行車両の情報を含む車両周辺情報を取得することができる。   The periphery monitoring system 60 recognizes an object to be recognized around the vehicle based on, for example, an image captured by the camera 53, displays the captured image on a display device, and various types of radar such as a radar (not shown). This is a system for detecting obstacles around the host vehicle and the position of other vehicles using sensors. The surroundings monitoring system 60 has a function of recognizing the size, vehicle type, and the like of other vehicles that travel in front of and behind the host vehicle, for example. Further, the periphery monitoring system 60 has a function of estimating the traveling speed of the other vehicle from the relationship between the own vehicle and the other vehicle traveling around the own vehicle and determining whether the flow of the road on which the own vehicle is traveling is good or bad. Can also be provided. The periphery monitoring system 60 can acquire vehicle periphery information including information on a passing vehicle such as a traffic amount of a large vehicle in a passing vehicle and a proportion of the entire passing vehicle.

以上、図１〜図６を参照して、誘導機制御装置１の機能について説明したが、以下、具体的な制御の流れについて図７のフローチャートも参照して説明する。ここでは、励磁電流指令値Ｉｄ＊、トルク電流指令値Ｉｑ＊を算出するまでの繰り返し処理の流れについて説明する。 The function of the induction machine control device 1 has been described above with reference to FIGS. 1 to 6. Hereinafter, a specific control flow will be described with reference to the flowchart of FIG. 7. Here, the flow of repetitive processing until the excitation current command value Id * and the torque current command value Iq * are calculated will be described.

はじめに、車両状態情報ＳＴ、目標トルクＴ＊、回転速度ωｒｅが取得される（＃１）。例えば、誘導機制御装置１の機能部であるトルク急増予測部１１がこれらの情報を取得する。誘導機制御装置１がマイクロコンピュータなどを中核として構成されている場合、これらの情報は、マイクロコンピュータの汎用レジスタ等に記憶される。次に、ステップ＃２において、トルク急増予測部１１は、既にトルク急増予測状態と判定されて当該状態が継続中であるか否かを判定する。トルク急増予測状態の設定状態は、マイクロコンピュータのフラグレジスタによって示すことができる。例えば、トルク急増予測状態と判定されると、トルク急増予測状態に割り当てられたフラグレジスタ（トルク急増予測フラグ）の値が“１”と設定される。トルク急増予測状態ではないと判定されると、トルク急増予測フラグの値が“０”と設定される。ステップ＃２における判定時にトルク急増予測フラグの値が“１”である場合には、トルク急増予測状態が継続している状態である。ステップ＃２においては、トルク急増予測部１１は、トルク急増予測フラグの値を参照して、トルク急増予測状態の設定状態を判定することができる。上述したトルク急増予測部１１の判定結果“ＲＩ”は、例えば、このトルク急増予測フラグの値とすることができる。 First, vehicle state information ST, target torque T * , and rotational speed ωre are acquired (# 1). For example, the torque rapid increase prediction unit 11 that is a functional unit of the induction machine control device 1 acquires these pieces of information. When the induction machine control device 1 is configured with a microcomputer or the like as a core, these pieces of information are stored in a general-purpose register or the like of the microcomputer. Next, in step # 2, the torque sudden increase prediction unit 11 determines whether or not the torque sudden increase prediction state has already been determined and the state is continuing. The setting state of the torque sudden increase prediction state can be indicated by a flag register of the microcomputer. For example, when it is determined that the torque sudden increase prediction state is set, the value of the flag register (torque rapid increase prediction flag) assigned to the torque rapid increase prediction state is set to “1”. If it is determined that the torque sudden increase prediction state is not established, the value of the torque rapid increase prediction flag is set to “0”. When the value of the torque sudden increase prediction flag is “1” at the time of determination in step # 2, the torque sudden increase prediction state is in a continuing state. In step # 2, the torque rapid increase prediction unit 11 can determine the setting state of the torque rapid increase prediction state with reference to the value of the torque rapid increase prediction flag. The determination result “RI” of the torque sudden increase prediction unit 11 described above can be, for example, the value of this torque rapid increase prediction flag.

トルク急増予測状態が継続中でなかった場合には、トルク急増予測部１１は、ステップ＃１において取得した車両状態情報ＳＴに基づいて、現在の車両状態（誘導機９の状態）が、トルク急増予測状態となる条件（トルク急増予測条件）を満足するか否かを判定する（＃３）。この判定基準は、上述した通りであるから、詳細な説明は省略する。ステップ＃３においてトルク急増予測条件を満足すると判定されると、トルク急増予測部１１は、タイマー（又はカウンタ）を起動し（＃４）、トルク急増予測フラグをトルク急増予測状態である値に設定する（＃６ａ）。具体的には、マイクロコンピュータに内蔵されたタイマーが起動され、上述したフラグレジスタの値が“１”に設定される。   When the torque sudden increase prediction state is not continuing, the torque rapid increase prediction unit 11 determines that the current vehicle state (the state of the induction machine 9) is a torque sudden increase based on the vehicle state information ST acquired in Step # 1. It is determined whether or not a condition for a predicted state (torque rapid increase prediction condition) is satisfied (# 3). Since this criterion is as described above, a detailed description is omitted. If it is determined in step # 3 that the torque rapid increase prediction condition is satisfied, the torque rapid increase prediction unit 11 starts a timer (or counter) (# 4) and sets the torque rapid increase prediction flag to a value that is in the torque rapid increase prediction state. (# 6a). Specifically, a timer built in the microcomputer is started, and the value of the flag register described above is set to “1”.

トルク急増予測状態が継続中であった場合には、トルク急増予測部１１は、トルク急増予測状態の解消条件を満たすか否かを判定する（＃５）。例えば、車両状態情報ＳＴに基づいて、トルクが急増するような要因が完全に解消されていると判定できれば、トルク急増予測状態が解消していると判定する。また、目標トルクＴ＊が、ゼロなど非常に低い値となっていたり、回転速度ωｒｅが非常に低い値となっていたりして、誘導機９が停止しようとしている場合なども、トルク急増予測状態が解消していると判定することができる。また、トルク急増予測状態であると最初に設定した際に起動したタイマー（ステップ＃３参照）の値が予め規定した予測時間（又は制限時間）に達した場合に、予測したトルク急変事象が発生しなかったとして、トルク急増予測状態が解消したと判定してもよい。ステップ＃５においてトルク急増予測状態が解消していないと判定されると、ステップ＃６ａに示すように、トルク急増予測フラグの値が“１”に再設定される（“１”のままで維持される）。一方、トルク急増状態が解消したと判定されると、トルク急増予測状態が解除される。具体的には、トルク急増予測フラグの値が“０”に設定される（＃６ｂ）。 When the torque sudden increase prediction state is continuing, the torque rapid increase prediction unit 11 determines whether or not the condition for eliminating the torque rapid increase prediction state is satisfied (# 5). For example, if it can be determined based on the vehicle state information ST that a factor that causes a sudden increase in torque has been completely eliminated, it is determined that the predicted torque sudden increase state has been eliminated. In addition, when the target torque T * is a very low value such as zero or the rotational speed ωre is a very low value and the induction machine 9 is about to stop, the torque sudden increase prediction It can be determined that the state has been resolved. Also, a predicted torque sudden change event occurs when the value of the timer (see Step # 3) that was started when it was initially set to be in a torque sudden increase prediction state has reached a predetermined prediction time (or time limit). It may be determined that the torque sudden increase prediction state has been resolved. If it is determined in step # 5 that the torque sudden increase prediction state has not been resolved, as shown in step # 6a, the value of the torque rapid increase prediction flag is reset to "1" (maintains "1"). ) On the other hand, if it is determined that the torque sudden increase state has been resolved, the torque sudden increase prediction state is canceled. Specifically, the value of the torque sudden increase prediction flag is set to “0” (# 6b).

トルク急増予測フラグの値が“０”に設定されている場合には、トルク制御部１２は、磁束指令値φｄ＊として誘導機９の回転速度ωｒｅ及び目標トルクＴ＊に基づく実磁束指令値φｄｒ＊を演算する（＃７ｂ）。トルク急増予測フラグの値が“１”に設定されている場合には、トルク制御部１２は、磁束指令値φｄ＊として実磁束指令値φｄｒ＊よりも大きい予測磁束指令値φｄｐ＊を演算する（＃７ａ）。 When the value of the torque sudden increase prediction flag is set to “0”, the torque control unit 12 uses the actual magnetic flux command value based on the rotational speed ω re of the induction machine 9 and the target torque T * as the magnetic flux command value φd *. φdr * is calculated (# 7b). When the value of the torque rapid increase prediction flag is set to “1”, the torque control unit 12 calculates a predicted magnetic flux command value φdp * larger than the actual magnetic flux command value φdr * as the magnetic flux command value φd * ( # 7a).

ところで、誘導機制御装置１は、１回の制御周期において図７に示すフローチャートの一連の処理を実行し、制御周期ごとにこれら一連の処理を繰り返している。尚、図７のフローチャートでは、ステップ＃１０において励磁電流指令値Ｉｄ＊、トルク電流指令値Ｉｑ＊を算出する処理までを図示しているが、当該制御周期においては、図２に示すブロック図におけるスイッチング制御信号Ｓの生成までの処理が実行される。磁束指令値φｄ＊として予測磁束指令値φｄｐ＊が演算されている状態、つまり、ステップ＃７ａが実行されている状態では、ステップ＃１で取得した、目標トルクＴ＊が前回の制御周期において取得された目標トルクＴ＊から急増したか否かが判定される（＃８）。 By the way, the induction machine control device 1 executes a series of processes in the flowchart shown in FIG. 7 in one control cycle, and repeats the series of processes every control cycle. In the flowchart of FIG. 7, the processing up to the calculation of the excitation current command value Id * and the torque current command value Iq * in step # 10 is shown, but in the control cycle, in the block diagram shown in FIG. Processing up to the generation of the switching control signal S is executed. In a state where the predicted magnetic flux command value φdp * is calculated as the magnetic flux command value φd * , that is, in a state where step # 7a is executed, the target torque T * acquired in step # 1 is acquired in the previous control cycle. It is determined whether or not the target torque T * has been increased rapidly (# 8).

目標トルクＴ＊が急増していなかった場合には、トルク電流演算部１４は、誘導機９の出力トルクがステップ＃１で取得した目標トルクＴ＊となるように、トルク電流指令値Ｉｑ＊を算出する（＃１０）。励磁電流演算部１３は、磁束指令値φｄ＊に基づいて励磁電流指令値Ｉｄ＊を算出する（＃１０）。つまり、図５における動作点Ｐ４におけるトルク電流指令値Ｉｑ＊及び励磁電流指令値Ｉｄ＊（磁束指令値φｄ＊）が算出される。 If the target torque T * has not increased rapidly, the torque current calculation unit 14 sets the torque current command value Iq * so that the output torque of the induction machine 9 becomes the target torque T * acquired in step # 1. Calculate (# 10). The exciting current calculator 13 calculates the exciting current command value Id * based on the magnetic flux command value φd * (# 10). That is, the torque current command value Iq * and the excitation current command value Id * (magnetic flux command value φd * ) at the operating point P4 in FIG. 5 are calculated.

一方、目標トルクＴ＊が急増していた場合には、次の制御周期に備えてトルク急増予測状態が解除される。つまり、トルク急増予測フラグの値が“０”に設定される（＃９）。そして、トルク電流演算部１４は、誘導機９の出力トルクがステップ＃１で取得した目標トルクＴ＊となるように、トルク電流指令値Ｉｑ＊を算出し、励磁電流演算部１３は、磁束指令値φｄ＊に基づいて励磁電流指令値Ｉｄ＊を算出する（＃１０）。つまり、図５における動作点Ｐ５におけるトルク電流指令値Ｉｑ＊及び励磁電流指令値Ｉｄ＊（磁束指令値φｄ＊）が算出される。 On the other hand, if the target torque T * has increased rapidly, the torque rapid increase prediction state is canceled in preparation for the next control cycle. That is, the value of the torque sudden increase prediction flag is set to “0” (# 9). Then, the torque current calculation unit 14 calculates the torque current command value Iq * so that the output torque of the induction machine 9 becomes the target torque T * acquired in step # 1, and the excitation current calculation unit 13 An excitation current command value Id * is calculated based on the value φd * (# 10). That is, the torque current command value Iq * and the excitation current command value Id * (magnetic flux command value φd * ) at the operating point P5 in FIG. 5 are calculated.

目標トルクＴ＊が急増していた場合、ステップ＃９でトルク急増予測フラグの値が“０”に設定された状態で、ステップ＃１に戻る。ステップ＃１では、トルクが急増した後の出力トルクに対応する目標トルクＴ＊が取得される。トルク急増予測フラグは“０”であるから、続くステップ＃２の判定は“Ｎｏ”となり、ステップ＃３においてトルク急増予測条件を満たすか否かが判定される。既に、目標トルクＴ＊が急増しているのでトルク急増予測条件は満たさず、ステップ＃６ｂを経て、ステップ＃７ｂへと進む。トルク制御部１２は、磁束指令値φｄ＊として誘導機９の回転速度ωｒｅ及び目標トルクＴ＊に基づく実磁束指令値φｄｒ＊を演算する。そして、トルク電流演算部１４は、誘導機９の出力トルクがステップ＃１で取得した目標トルクＴ＊となるように、トルク電流指令値Ｉｑ＊を算出し、励磁電流演算部１３は、磁束指令値φｄ＊に基づいて励磁電流指令値Ｉｄ＊を算出する（＃１０）。 If the target torque T * has increased rapidly, the process returns to step # 1 with the value of the torque rapid increase prediction flag set to “0” in step # 9. In Step # 1, the target torque T * corresponding to the output torque after the torque has been rapidly increased is acquired. Since the torque rapid increase prediction flag is “0”, the determination in subsequent step # 2 is “No”, and it is determined in step # 3 whether or not the torque rapid increase prediction condition is satisfied. Since the target torque T * has already increased rapidly, the torque rapid increase prediction condition is not satisfied, and the process proceeds to step # 7b via step # 6b. Torque control unit 12 calculates the actual flux command value φdr based on the rotation speed omega re and the target torque T of the induction machine 9 * * as the magnetic flux command value .phi.d *. Then, the torque current calculation unit 14 calculates the torque current command value Iq * so that the output torque of the induction machine 9 becomes the target torque T * acquired in step # 1, and the excitation current calculation unit 13 An excitation current command value Id * is calculated based on the value φd * (# 10).

この際、トルク制御部１２は、予測磁束指令値φｄｐ＊が現在の目標トルクＴ＊に基づく実磁束指令値φｄｒ＊に達するまで、予め規定された変化率制限値の範囲内で値を変化させるように磁束指令値φｄ＊としての過渡磁束指令値（φｄｔ＊）を演算する。つまり、磁束が磁束指令値φｄ＊に追従しない場合には出力トルクが変動してしまうため、変化率制限値の範囲内で磁束指令値φｄ＊を変化させる。励磁電流演算部１３は、過渡磁束指令値（φｄｔ＊）に基づいて励磁電流指令値Ｉｄ＊を演算する。また、トルク電流演算部１４は、過渡磁束指令値（φｄｔ＊）と現在の目標トルクＴ＊とに基づいてトルク電流指令値Ｉｑ＊を演算する。即ち、トルク急増事象が発生し、トルク電流演算部１４が、トルク急増事象の発生後の目標トルクＴ＊と予測磁束指令値φｄ＊とに基づいてトルク電流指令値Ｉｑ＊を演算した後には、図５における動作点Ｐ５から、最大効率ラインＬＥ上の動作点Ｐ２へと遷移する。即ち、矢印（３）に示すように、複数回の制御周期を利用して、トルク“ＴＭ２”の等トルク線を移動するように、トルク電流指令値Ｉｑ＊及び励磁電流指令値Ｉｄ＊（磁束指令値φｄ＊）が算出される。 At this time, the torque control section 12, until the predicted flux command value Faidp * reaches the actual flux command value based on the current target torque T * .phi.DR *, changing the value in the range of predefined change rate limit value Thus, the transient magnetic flux command value (φdt * ) is calculated as the magnetic flux command value φd * . That is, when the magnetic flux does not follow the magnetic flux command value .phi.d * is the output torque fluctuates, to vary the magnetic flux command value .phi.d * within the change rate limit value. The exciting current calculation unit 13 calculates the exciting current command value Id * based on the transient magnetic flux command value (φdt * ). Further, the torque current calculation unit 14 calculates a torque current command value Iq * based on the transient magnetic flux command value (φdt * ) and the current target torque T * . That is, after a torque sudden increase event occurs and the torque current calculation unit 14 calculates the torque current command value Iq * based on the target torque T * and the predicted magnetic flux command value φd * after the torque sudden increase event occurs, The operating point P5 in FIG. 5 makes a transition to the operating point P2 on the maximum efficiency line LE. That is, as indicated by the arrow (3), the torque current command value Iq * and the excitation current command value Id * (magnetic flux) are used so as to move the equal torque line of the torque “TM2” using a plurality of control cycles. The command value φd * ) is calculated.

一方、トルク急増予測フラグの値が“１”となってから、複数回の制御周期においてステップ＃８における判定が“Ｎｏ”であると、ステップ＃４において起動されたタイマーの値が進行する。トルク急増予測フラグの値が“１”の場合には、ステップ＃２に続いてステップ＃５が実行され、トルク急増予測状態の解消条件を満たすか否かが判定される。この判定条件には、トルク急増予測状態と判定されてからの経過時間（予測時間・制限時間）を含み、この経過時間は、ステップ＃４において起動されたタイマーの値に相当する。トルク急増予測状態と判定されてから、予め規定された経過時間を過ぎている場合には、上述したように、ステップ＃５において解消条件を満たすと判定され、ステップ＃６ｂにおいてトルク急増予測フラグの値が“０”に設定される。そして、トルク制御部１２は、磁束指令値φｄ＊として誘導機９の回転速度ωｒｅ及び目標トルクＴ＊に基づく実磁束指令値φｄｒ＊を演算する（＃７ｂ）。 On the other hand, if the determination in step # 8 is “No” in a plurality of control cycles after the value of the torque rapid increase prediction flag becomes “1,” the value of the timer activated in step # 4 advances. When the value of the torque rapid increase prediction flag is “1”, step # 5 is executed subsequent to step # 2, and it is determined whether or not the condition for eliminating the torque rapid increase prediction state is satisfied. This determination condition includes an elapsed time (predicted time / time limit) since the torque sudden increase prediction state is determined, and this elapsed time corresponds to the value of the timer activated in step # 4. If the predetermined elapsed time has passed since the torque sudden increase prediction state is determined, it is determined that the cancellation condition is satisfied in step # 5 as described above, and the torque rapid increase prediction flag is set in step # 6b. The value is set to “0”. The torque control unit 12 calculates the actual flux command value φdr based on the rotation speed omega re and the target torque T of the induction machine 9 * * as the magnetic flux command value φd * (# 7b).

但し、直前（前回の制御周期）の動作点は図５における“Ｐ４”であり、最大効率ラインＬＥ上の動作点Ｐ１へと急激に動作点を移動させようとすると、励磁される磁束が磁束指令値φｄ＊に追従しない可能性がある。この場合には、出力トルクが変動してしまうため、変化率制限値の範囲内で磁束指令値φｄ＊を変化させる。従って、トルク急増事象が発生しなかった場合には、トルク制御部１２は、予測磁束指令値φｄｐ＊が現在の目標トルクＴ＊に基づく実磁束指令値φｄｒ＊に達するまで、予め規定された変化率制限値の範囲内で値を変化させるように磁束指令値φｄ＊としての過渡磁束指令値（φｄｔ＊）を演算する。そして、励磁電流演算部１３は、過渡磁束指令値（φｄｔ＊）に基づいて励磁電流指令値Ｉｄ＊を演算する。また、トルク電流演算部１４は、過渡磁束指令値（φｄｔ＊）と現在の目標トルクＴ＊とに基づいてトルク電流指令値Ｉｑ＊を演算する。即ち、トルク急増事象が発生しなかった場合には、図５における動作点Ｐ４から、最大効率ラインＬＥ上の動作点Ｐ１へと遷移する。即ち、矢印Ｚに示すように、複数回の制御周期を利用してトルク“ＴＭ３”の等トルク線を移動するように、トルク電流指令値Ｉｑ＊及び励磁電流指令値Ｉｄ＊（磁束指令値φｄ＊）が算出される。 However, the operating point immediately before (previous control cycle) is “P4” in FIG. 5. If the operating point is suddenly moved to the operating point P1 on the maximum efficiency line LE, the magnetic flux excited becomes the magnetic flux. The command value φd * may not be followed. In this case, since the output torque varies, the magnetic flux command value φd * is changed within the range of the change rate limit value. Therefore, change when torque surge event has not occurred, the torque control unit 12, the predicted flux command value Faidp * until reaching the actual magnetic flux command value based on the current target torque T * .phi.DR *, defined in advance A transient magnetic flux command value (φdt * ) is calculated as the magnetic flux command value φd * so as to change the value within the range of the rate limiting value. Then, the excitation current calculator 13 calculates the excitation current command value Id * based on the transient magnetic flux command value (φdt * ). Further, the torque current calculation unit 14 calculates a torque current command value Iq * based on the transient magnetic flux command value (φdt * ) and the current target torque T * . That is, when the torque sudden increase event does not occur, the operating point P4 in FIG. 5 is shifted to the operating point P1 on the maximum efficiency line LE. That is, as indicated by the arrow Z, the torque current command value Iq * and the excitation current command value Id * (magnetic flux command value φd are used so as to move the equal torque line of the torque “TM3” using a plurality of control cycles. * ) Is calculated.

〔その他の実施形態〕
以下、本発明のその他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用されるものに限られず、矛盾が生じない限り、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。 [Other Embodiments]
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be described. Note that the configuration of each embodiment described below is not limited to being applied independently, and can be applied in combination with the configuration of other embodiments as long as no contradiction arises.

（１）上記説明においては、誘導機９が力行作動する場合、つまり正のトルクが正方向に急増する場合を例として説明した。しかし、当然ながら本発明は誘導機９が回生作動する場合にも適用することができる。つまり、負のトルクが負方向に急増する場合も本発明の好適な実施形態である。従って、トルク急増予測部１１は、トルクの絶対値の増加量に基づいてトルク急増予測状態であるか否かを判定する。 (1) In the above description, the case where the induction machine 9 performs a power running operation, that is, the case where the positive torque rapidly increases in the positive direction has been described as an example. However, of course, the present invention can also be applied when the induction machine 9 is regeneratively operated. That is, the case where the negative torque rapidly increases in the negative direction is also a preferred embodiment of the present invention. Therefore, the torque rapid increase prediction unit 11 determines whether or not the state is the torque rapid increase prediction state based on the increase amount of the absolute value of the torque.

（２）上記説明においては、動作点Ｐ５から動作点Ｐ２への遷移、及び動作点Ｐ４から動作点Ｐ１への遷移に際して、変化率制限値の範囲内で値を変化させるように磁束指令値φｄ＊としての過渡磁束指令値（φｄｔ＊）が演算される例を示した。しかし、例えば変化率制限値が非常に大きい場合などでは、過渡磁束指令値（φｄｔ＊）が演算されることなく、例えば、磁束指令値φｄ＊については、動作点Ｐ５から動作点Ｐ２、又は動作点Ｐ４から動作点Ｐ１へ向かって、予測磁束指令値φｄｐ＊を実磁束指令値φｄｒ＊へ一気に変更することも可能である。 (2) In the above description, the magnetic flux command value φd so that the value is changed within the range of the change rate limit value at the time of the transition from the operating point P5 to the operating point P2 and the transition from the operating point P4 to the operating point P1. transient magnetic flux command value as * (Dt *) is an example to be computed. However, for example, when the change rate limit value is very large, the transient magnetic flux command value (φdt * ) is not calculated. For example, with respect to the magnetic flux command value φd * , the operating point P5 to the operating point P2 or the operating point It is also possible to change the predicted magnetic flux command value φdp * to the actual magnetic flux command value φdr * at a stretch from the point P4 toward the operating point P1.

（３）上記説明においては、誘導機９を車両の車輪を駆動する用途に用いる例を示した。しかし、当然ながら、鉄道車両や工作機械など、他の用途に利用される誘導機にも本発明を適用することができる。 (3) In the above description, an example has been shown in which the induction machine 9 is used for driving a vehicle wheel. However, as a matter of course, the present invention can also be applied to induction machines used for other purposes such as railway vehicles and machine tools.

本発明は、２軸の直交座標系において誘導機をベクトル制御する誘導機制御装置に適用することができる。   The present invention can be applied to an induction machine control device that performs vector control of an induction machine in a biaxial orthogonal coordinate system.

φｄ ：磁束フィードバック値
φｄ＊ ：磁束指令値
φｄｒ＊ ：実磁束指令値
φｄｐ＊ ：予測磁束指令値
ωｒｅ ：回転速度
１ ：誘導機制御装置
９ ：誘導機
９ｒ ：ロータ
９ｓ ：ステータ
１１ ：トルク急増予測部
１２ ：トルク制御部
１３ ：励磁電流演算部
１４ ：トルク電流演算部
Ｉｄ＊ ：励磁電流指令値
Ｉｑ＊ ：トルク電流指令値
ＳＴ ：車両状態情報
Ｔ＊ ：目標トルク .phi.d: flux feedback value .phi.d *: magnetic flux command value .phi.DR *: actual flux command value Faidp *: predicted flux command value omega re: speed 1: induction generator controller 9: induction machine 9r: rotor 9s: stator 11: Torque surge Prediction unit 12: Torque control unit 13: Excitation current calculation unit 14: Torque current calculation unit Id * : Excitation current command value Iq * : Torque current command value ST: Vehicle state information T * : Target torque

Claims (8)

誘導機のステータに印加する誘導機電流により励磁されるロータの磁束の方向に沿った励磁電流成分と当該励磁電流成分に対して電気角で９０度進んだ方向に沿ったトルク電流成分とに前記誘導機電流を分割して、各成分ごとに前記誘導機電流を制御して前記誘導機を駆動制御する誘導機制御装置であって、
前記誘導機の目標トルクの絶対値が予め規定された急増しきい値以上増加すると予測される事象であるトルク急増事象が発生する可能性がある場合に、トルク急増予測状態であると判定するトルク急増予測部と、
励磁される前記ロータの磁束の指令値である磁束指令値に基づいて、前記励磁電流成分の指令値である励磁電流指令値を演算する励磁電流演算部と、
前記目標トルク及び前記磁束指令値に基づいて、前記トルク電流成分の指令値であるトルク電流指令値を演算するトルク電流演算部と、
前記トルク急増予測状態でないと判定された場合には、前記誘導機の回転速度及び前記目標トルクに基づいて演算された実磁束指令値を前記磁束指令値とし、前記トルク急増予測状態であると判定された場合には、前記実磁束指令値よりも大きい予測磁束指令値を前記磁束指令値とするトルク制御部と、
を備える誘導機制御装置。 The excitation current component along the direction of the magnetic flux of the rotor excited by the induction machine current applied to the stator of the induction machine and the torque current component along the direction advanced by 90 degrees in electrical angle with respect to the excitation current component An induction machine control device for driving and controlling the induction machine by dividing the induction machine current and controlling the induction machine current for each component,
Torque that is determined to be in a torque sudden increase prediction state when there is a possibility that a torque sudden increase event that is an event that is predicted to increase the absolute value of the target torque of the induction machine by a predetermined rapid increase threshold value or more. The rapid increase forecasting unit,
Based on a magnetic flux command value that is a command value of the magnetic flux of the rotor to be excited, an excitation current calculation unit that calculates an excitation current command value that is a command value of the excitation current component;
A torque current calculation unit that calculates a torque current command value that is a command value of the torque current component based on the target torque and the magnetic flux command value;
When it is determined that the torque sudden increase prediction state is not established, the actual magnetic flux command value calculated based on the rotation speed of the induction machine and the target torque is set as the magnetic flux command value, and the torque sudden increase prediction state is determined. A torque control unit having a predicted magnetic flux command value larger than the actual magnetic flux command value as the magnetic flux command value;
An induction machine control device comprising: 前記トルク電流演算部は、前記磁束指令値として前記実磁束指令値と前記予測磁束指令値との何れが演算されている場合であっても、前記誘導機の出力トルクが前記目標トルクとなるように前記トルク電流指令値を演算する請求項１に記載の誘導機制御装置。   The torque current calculation unit is configured such that the output torque of the induction machine becomes the target torque regardless of whether the actual magnetic flux command value or the predicted magnetic flux command value is calculated as the magnetic flux command value. The induction machine control device according to claim 1, wherein the torque current command value is calculated. 前記トルク制御部は、現在の前記回転速度における前記誘導機の最大トルクを出力可能な磁束を励磁できるように前記予測磁束指令値を演算する請求項１又は２に記載の誘導機制御装置。   The induction machine control device according to claim 1, wherein the torque control unit calculates the predicted magnetic flux command value so as to excite a magnetic flux capable of outputting the maximum torque of the induction machine at the current rotation speed. 前記トルク急増予測部は、前記トルク急増事象が発生する可能性がある場合に、当該トルク急増事象が発生した場合の前記目標トルクの予測値である予測目標トルクを演算し、
前記トルク制御部は、前記トルク急増予測状態であると判定された場合には、前記回転速度及び前記予測目標トルクに基づいて、前記予測目標トルクを出力可能な磁束を励磁できるように前記予測磁束指令値を演算する請求項１又は２に記載の誘導機制御装置。 The torque rapid increase prediction unit calculates a predicted target torque that is a predicted value of the target torque when the torque rapid increase event occurs when the torque rapid increase event may occur,
When it is determined that the torque suddenly increases prediction state, the torque control unit is configured to excite a magnetic flux capable of outputting the predicted target torque based on the rotation speed and the predicted target torque. The induction machine control device according to claim 1 or 2, wherein a command value is calculated. 前記トルク急増事象が発生し、前記トルク電流演算部が、前記トルク急増事象の発生後の前記目標トルクと前記予測磁束指令値とに基づいて前記トルク電流指令値を演算した後には、
前記トルク制御部は、前記予測磁束指令値が現在の前記目標トルクに基づく前記実磁束指令値に達するまで、予め規定された変化率制限値の範囲内で値を変化させるように前記磁束指令値としての過渡磁束指令値を演算し、
前記励磁電流演算部は、前記過渡磁束指令値に基づいて前記励磁電流指令値を演算し、
前記トルク電流演算部は、前記過渡磁束指令値と現在の前記目標トルクとに基づいて前記トルク電流指令値を演算する請求項１から４の何れか一項に記載の誘導機制御装置。 After the torque sudden increase event occurs and the torque current calculation unit calculates the torque current command value based on the target torque and the predicted magnetic flux command value after the occurrence of the torque sudden increase event,
The torque control unit is configured to change the value of the magnetic flux command value within a range of a predetermined rate of change limit value until the predicted magnetic flux command value reaches the actual magnetic flux command value based on the current target torque. Calculate the transient magnetic flux command value as
The excitation current calculation unit calculates the excitation current command value based on the transient magnetic flux command value,
The induction machine control device according to any one of claims 1 to 4, wherein the torque current calculation unit calculates the torque current command value based on the transient magnetic flux command value and the current target torque. 前記トルク急増事象が発生しなかった場合には、
前記トルク制御部は、前記予測磁束指令値が現在の前記目標トルクに基づく前記実磁束指令値に達するまで、予め規定された変化率制限値の範囲内で値を変化させるように前記磁束指令値としての過渡磁束指令値を演算し、
前記励磁電流演算部は、前記過渡磁束指令値に基づいて前記励磁電流指令値を演算し、
前記トルク電流演算部は、前記過渡磁束指令値と現在の前記目標トルクとに基づいて前記トルク電流指令値を演算する請求項１から５の何れか一項に記載の誘導機制御装置。 If the torque surge event has not occurred,
The torque control unit is configured to change the value of the magnetic flux command value within a range of a predetermined rate of change limit value until the predicted magnetic flux command value reaches the actual magnetic flux command value based on the current target torque. Calculate the transient magnetic flux command value as
The excitation current calculation unit calculates the excitation current command value based on the transient magnetic flux command value,
The induction machine control device according to any one of claims 1 to 5, wherein the torque current calculation unit calculates the torque current command value based on the transient magnetic flux command value and the current target torque. 前記誘導機は、車両が備える車輪に駆動力を伝達するように構成され、
前記トルク急増予測部は、前記車両の走行状態を表す情報である走行状態情報、前記車両の周辺の道路の交通状態を表す情報である車両周辺情報、前記車両の周辺の道路の形状を表す情報である道路形状情報の少なくとも１つを含む車両状態情報に基づいて、前記トルク急増事象が発生する可能性があるか否かを判定する請求項１から６の何れか一項に記載の誘導機制御装置。 The induction machine is configured to transmit driving force to wheels provided in the vehicle,
The torque rapid increase prediction unit is travel state information that is information representing a travel state of the vehicle, vehicle peripheral information that is information representing a traffic state of a road around the vehicle, and information that represents a shape of a road around the vehicle. The induction machine according to any one of claims 1 to 6, wherein it is determined whether or not the torque sudden increase event may occur based on vehicle state information including at least one of road shape information. Control device. 前記トルク急増予測部は、前記車両状態情報に基づき、前記車両の前記車輪に伝達することが要求される車輪要求トルクの変化量である車輪要求トルク変化量を予測し、当該車輪要求トルク変化量に基づいて前記目標トルクの絶対値が前記急増しきい値以上増加するか否かを予測し、それに基づいて前記トルク急増予測状態を判定する請求項７に記載の誘導機制御装置。   The torque rapid increase prediction unit predicts a wheel request torque change amount that is a change amount of a wheel request torque required to be transmitted to the wheels of the vehicle based on the vehicle state information, and the wheel request torque change amount. The induction machine control device according to claim 7, wherein whether or not the absolute value of the target torque increases more than the rapid increase threshold value is predicted based on the torque, and the predicted torque rapid increase state is determined based on the predicted value.
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