JP4037536B2

JP4037536B2 - モータ制御装置

Info

Publication number: JP4037536B2
Application number: JP23432598A
Authority: JP
Inventors: 裕玉川; 三昭平川
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1998-08-20
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2018-08-20
Also published as: JP2000069783A

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、モータの電機子に供給する電流をフィードバック制御することで、モータの出力トルクを制御するモータ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータの出力トルクの制御方法としては、モータの電機子に流れる電流（以下、電機子電流という）を検出し、検出した電流値が指示トルクに応じた目標電流値と一致するように、モータの電機子に供給する電流をフィードバック制御する方法が一般的に採用されている。
【０００３】
具体的には、例えばモータの電機子に印加する電圧のパルス幅を、モータの電機子電流の検出値と目標電流値との偏差に応じて変更することで、電機子電流を調節するＰＷＭ制御が用いられる。
【０００４】
ここで、ＰＷＭ制御は、基本的にはモータの電機子に印加される電圧の振幅（≒モータの電源電圧）が一定に保たれていることを前提として、モータの電機子電流を制御するものである。そのため、定電圧電源やバッテリー等を使用したときのように、電源電圧の変動が比較的小さい場合には、良好な制御性能を得ることができる。
【０００５】
ところが、モータの電源として、例えば電気二重層コンデンサのように出力電圧の変動が大きい電源を使用したときには、電源電圧の変動により制御性能が悪化するという不都合がある。この不都合を解消するため、電源電圧の検出値、電機子電流の検出値、モータ回転数の検出値等を制御パラメータとして入力し、これらの制御パラメータに応じてモータの電機子に印加する電圧のパルス幅をソフトウェア演算により決定してＰＷＭ制御を行う、いわゆるソフトウェアサーボ制御を行うことが考えられる。
【０００６】
しかし、このようなソフトウェアサーボ制御を行うためには、各制御パラメータの値から電機子に印加する電圧のパルス幅を決定するために多量のデータを予め保持する必要がある。そして、保持したデータに基づいて電機子に印加する電圧のパルス幅を決定するためには複雑な演算処理が必要となる。さらに、電機子に印加する電圧のパルス幅の決定は、モータの制御遅れを生じないように高速に行う必要がある。そのため、ソフトウェアサーボ制御を行うためには、複雑な演算処理を高速に行うことができる高性能のＣＰＵやＤＳＰを用いなければならず、モータ制御装置の構成が複雑になると共に、コスト的にも高いものとなるという不都合があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、出力電圧の変動が大きい電源と比較的演算処理能力の低いＣＰＵを使用して、正確なトルク制御を行うことのできるモータ制御装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、モータと、該モータの電機子に流れる電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出される電流値が所定のトルク指令に応じた目標電流値と一致するように、該モータの電機子に供給する電流をフィードバック制御する電機子電流制御手段とを備えたモータ制御装置の改良に関する。
【０００９】
そして、前記モータの電源電圧を検出する電圧検出手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、該電圧検出手段により検出された電圧値と該回転数検出手段により検出された回転数と前記トルク指令とから前記モータの電機子に供給する目標供給電力を算出する目標供給電力算出手段と、前記電流検出手段により検出された電流値と前記電圧検出手段により検出された電圧値とから前記モータに実際に供給される実供給電力を算出する実供給電力算出手段と、前記目標供給電力と前記実供給電力との偏差を解消するための操作量算出する操作量算出手段と、該操作量に応じて前記電機子電流制御手段におけるフィードバックゲインを調節するゲイン調節手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
モータの効率（モータの出力／モータの電機子への供給電力）は、モータの電源電圧の変動に応じて変化する。また、モータの回転数の変化もモータの効率に影響を与える。そのため、前記目標供給電力算出手段は、前記トルク指令に応じたモータの出力を得るために必要となるモータへの目標供給電力を、前記トルク指令とモータの電源電圧とモータの回転数とにより算出する。
【００１１】
そして、前記ゲイン調節手段は、前記操作量算出手段により算出された、前記実供給電力と前記目標供給電力との偏差を解消するための操作量に応じて、前記電機子電流制御手段によるフィードバックゲインを調節する。そのため、モータの電源電圧が変動してモータへの実供給電力が変化しても、前記トルク指令に応じた実供給電力が供給されるように、モータの電機子に供給される電流が制御される。これにより、モータの電源電圧の変動が大きいときであっても、正確なモータのトルク制御を行うことができる。そして、前記操作量は簡易な演算処理（例えばＰＩ制御の演算処理）で算出でき、前記フィードバックゲインの調節は簡易なハードウェア構成等により実現できるので、高性能なＣＰＵやＤＳＰを用いる必要はない。そのため、比較的演算能力の低いＣＰＵを用いてモータの制御装置を構成することができ、装置構成が複雑化することや、装置コストが上昇することを抑制することができる。
【００１２】
上述したように、前記ゲイン調節手段により、前記電機子電流制御手段におけるフィードバックゲインを調節することで、基本的には電源電圧の変動が生じても安定したトルク制御を行うことができる。しかし、フィードバックゲインの調節範囲には限界があり、モータの電機子への供給電流を無制限に調節することはできない。そのため、前記トルク指令に応じた目標電流値をモータの電機子に供給することができない場合がある。
【００１３】
そこで、本発明においては、前記操作量算出手段により算出された前記操作量が、所定の限界操作量（例えばフィードバックゲインの調節範囲の上限付近に対応させて設定される）を超えたときに、前記モータの界磁極に供給する界磁電流を調節して、界磁極に発生する磁束を弱める界磁弱め制御を行う界磁制御手段を備え、前記操作量算出手段により算出された操作量が該限界操作量をを超えたときには、前記界磁制御手段により界磁弱め制御を行う。これにより、モータの電機子に供給可能な電流値を増加させることができ、トルク制御の制御範囲を拡大することができる。そして、本発明によれば、フィードバックゲインの制御領域（操作量≦限界操作量）から、界磁弱め制御領域（操作量＞限界操作量）への切替を、前記操作量というひとつの変数に基づいて行うため、制御領域の切替がスムーズに行われて良好な制御特性を得ることができる。
また、前記操作量算出手段により算出された前記操作量が、所定の限界操作量を超えたときに、前記モータの電機子に供給する界磁電流を調節して、永久磁石による界磁の磁束方向に発生する磁束を弱める界磁弱め制御を行う界磁制御手段を備えたことを特徴とする。
また、前記限界操作量を、前記電圧検出手段により検出された前記モータの電源電圧と前記回転数検出手段により検出された前記モータの回転数と前記トルク指令とに基づいて算出する限界操作量算出手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、前記界磁制御手段は、前記操作量の大きさに応じて、前記界磁弱め制御における界磁電流の調節量を決定することを特徴とする。
【００１５】
かかる本発明によれば、前記操作量の大きさに応じて前記界磁弱め制御における界磁電流の調節量が決定することで、電源電圧の変動に応じた適切な界磁弱め制御を行うことができると共に、フィードバックゲインの制御領域から界磁弱め制御領域への移行時におけるモータの発生トルクを滑らかに変化させることができる。
【００１６】
また、前記電機子電流制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流値と前記目標電流値との差と、基準三角波とを比較することで前記電機子に印加する電圧のパルス幅を決定するＰＷＭ制御により、前記モータの電機子に供給する電流を制御し、前記ゲイン調節手段は、前記基準三角波の振幅を変更することで前記フィードバックゲインを調節することを特徴とする。
【００１７】
モータの電機子に供給する電流を制御する方法として、モータの電機子に印加する電圧のパルス幅を調節するＰＷＭ制御が広く採用されている。そして、本発明により、前記電流検出手段により検出された電流値と前記目標電流値との差と、前記基準三角波とを比較することで前記パルス幅を決定する構成とした場合は、前記基準三角波の振幅を変更することで、前記電流検出手段により検出された電流値と前記目標電流値との差に応じて決定される前記パルス幅が変更され、前記フィードバックゲインを容易に調節することができる。
【００１８】
また、前記モータの電源として電気二重層コンデンサを用いたことを特徴とする。電気二重層コンデンサは、残充電量の減少に伴う出力電圧の減少幅が大きいため、特に本発明の適用効果が大きい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の一例について、図１〜図５を参照して説明する。図１は本発明のモータ制御装置の全体構成図、図２は図１に示したモータドライバの作動説明図、図３は図１に示したモータコントローラの制御ブロック図、図４は図３に示した制御選択手段の作動説明図、図５はフィードバックゲインの補正処理の説明図である。
【００２０】
図１を参照して、本実施の形態のモータ制御装置はエンジンとモータの組合わせにより駆動力を得るいわゆるハイブリット車両に搭載されるものであり、ＤＣブラシレスモータであるモータ１と、電気二重層コンデンサであってモータ１の作動用電源である電源２と、モータ１が所望のトルクを発生するようにモータ１の電機子３と界磁極４への供給電流を制御するモータドライバー５と、モータドライバー５に対して各種の制御指示を与えるモータコントローラ６とを備える。
【００２１】
モータコントローラ６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等によって構成され、車両の速度や電源２の出力電圧等を入力して車両の作動を制御する統括的コントローラ（図示しない）から与えられるトルク指令に応じて、モータ１の電機子３に供給する電流の目標値（以下、目標電流値という）を決定し、該目標電流値をモータドライバー５に指示する。
【００２２】
モータドライバー５に備えられた電機子電流制御手段７は、モータ１の電機子３に３相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の駆動電圧を印加することで回転磁界を生じさせる。そして、電流センサ８，９（本発明の電流検出手段に相当する）により、実際に電機子３に流れる電流（以下、電機子電流という）を検出し、検出した電機子電流が前記目標電流値と一致するように、電機子３に供給する電流をフィードバック制御する。尚、界磁極４に供給する電流は、通常は界磁電流制御手段１０により一定に保たれる。
【００２３】
ここで、電機子電流制御手段７は、ＰＷＭ制御によりモータ１の電機子３に供給する電流を制御する。図２（ａ）を参照して、電機子電流制御手段７は、前記目標電流値と電機子電流の検出値との差分（目標電流値−電機子電流の検出値）に応じた差分電圧Ｖ_asを出力する差分出力回路２０と、電源２の出力電圧が所定レベル（例えば電源２が満充電されたときの出力電圧レベル）であるときに、前記目標電流値での電流供給が得られるように規定された基準電圧Ｖ_bを出力する基準電圧出力回路２１と、差分出力回路２０から出力される差分電圧Ｖ_asと基準電圧出力回路２１から出力される基準電圧Ｖ_bを加算する加算器２２と、基準三角波を生成する三角波生成回路２３と、加算器２２の出力と三角波生成回路２３から出力される基準三角波を比較するコンパレータ２４とを有する。
【００２４】
図２（ｂ）を参照して、コンパレータ２４の動作を説明すると、▲１▼に示したようにコンパレータ２４の負入力端子に振幅Ａ₁，周期Ｔ₁の基準三角波ａを入力したときに、例えば差分出力回路２０から出力される差分電圧Ｖ_asが０であったときには、コンパレータ２４の正入力端子に加算器２２からの基準電圧Ｖ_bが入力される。そのため、コンパレータ２４の出力端子からは▲２▼に示したように、パルス幅Ｗ₁のパルス信号ｃが出力される。
【００２５】
そして、パルス信号ｃの出力がハイレベルであるときに、電機子３に電圧を印加することで、▲３▼に示すように周期Ｔ₁における電機子３への電圧印加時間が調節されて電機子３への供給電流が制御される。
【００２６】
ここで、電機子電流の検出値が目標電流値よりも小さいときは、差分出力回路２０から出力される差分電圧Ｖ_asが正となり、加算器２２からコンパレータ２４の正入力端子に入力される電圧レベルが基準電圧Ｖ_bよりも上昇するので、コンパレータ２４から出力されるパルス信号のパルス幅がＷ₁よりも広くなる。そのため周期Ｔ₁における電機子３への電圧印加時間が増加して、電機子電流が増加する。
【００２７】
逆に、電機子電流の検出値が目標電流値よりも大きいときには、差分出力回路２０から出力される差分電圧Ｖ_asが負となり、加算器２２からコンパレータ２４の正入力端子に入力される電圧レベルが基準電圧Ｖ_bよりも低下するので、コンパレータ２２から出力されるパルス信号のパルス幅がＷ₁よりも狭くなる。そのため周期Ｔ₁における電機子３への電圧印加時間が減少して、電機子電流が減少する。
【００２８】
このように、電機子電流の検出値と目標電流値との差分に応じて、該差分が解消するように、即ち、電機子電流の検出値が目標電流値と一致するように電機子３への供給電流がフィードバック制御される。
【００２９】
ところで、本実施の形態においては、モータ１の電源２に電気二重層コンデンサ２を使用しているため、残充電量の減少に応じた電源２の出力電圧の低下度合いが大きい。例えば、図２（ｂ）の▲３▼に示したように電源２の出力電圧の低下に伴って、モータ１の電機子３に印加する電圧の振幅がＢ₁からＢ₂に減少した場合、加算器２２から基準電圧Ｖ_bをコンパレータの正入力端子に入力したときにモータ１の電機子３に印加される電圧波形がｄからｅへと変化する。
【００３０】
その結果、モータ１の電機子３に供給される電流が減少し、電機子電流の検出値と目標電流値との差が拡大して、差分出力回路２０から出力される差分電圧Ｖ_asが増大する。そして、増大した差分電圧Ｖ_asを解消すべく、上述したフィードバック制御により、電機子３への駆動電圧の印加時間が増加するが、このように、電源２の出力電圧の低下により差分電圧Ｖ_asが大きくなると、電機子電流の追従特性が悪化するため正確なトルク制御を行うことができない。
【００３１】
また、モータ１の効率（モータの出力／モータの電機子への供給電力）は、電源２の出力電圧の変動や、モータ１の回転数によって変化する。そこで、このような電源２の出力電圧の変動とモータ１の回転数の変化を考慮して、正確なトルク制御を行うため、図１を参照して、モータコントローラ６は、電圧センサ１１により検出された電源２の出力電圧と、モータ１の回転速度に応じた周期のパルス信号を出力する回転センサ１２（本発明の回転数検出手段に相当する）により検出されたモータ１の回転数と、電流センサ８，９により検出された電機子電流とを入力し、これらに応じて電機子電流制御手段７におけるフィードバックゲインの補正と、界磁電流制御手段１０により界磁極４に供給される界磁電流の補正をモータドライバー５に指示する。
【００３２】
以下、図３〜図５を参照して、モータコントローラ６によるフィードバックゲインの補正処理と界磁電流の補正処理について説明する。図３を参照して、モータコントローラ６は、目標電流値算出手段３０、目標供給電力算出手段３１、実供給電力算出手段３２、操作量算出手段３３、限界操作量算出手段３４、制御選択手段３５、ゲイン調節手段３６、及び界磁制御手段３７を備える。
【００３３】
目標電流値算出手段３０は、前記統括的コントローラ（図示しない）から与えられたトルク指令に応じて、モータ１の電機子３に供給する目標電流値を算出し、モータドライバー５に出力する。目標電流値算出手段３０は、予め実験により決定したトルク指令−目標電流値の対応マップを備え、該マップに従って、トルク指令から目標電流値を算出する。
【００３４】
目標供給電力算出手段３１は、トルク指令と、電圧センサ１１（図１参照）により検出された電源２の出力電圧と、回転センサ１２（図１参照）により検出されたモータ１の回転数とから、トルク指令に応じたトルクを得るために電機子３に供給すべき電力である目標供給電力を算出する。
【００３５】
ここで、上述したように、モータの効率（モータの出力／モータの電機子への供給電力）は、モータの電源電圧の変動とモータの回転数の変化により変化する。そこで、目標供給電力算出手段３１は、電源２の出力電圧とモータ１の回転数の影響を考慮して目標供給電力を算出するため、予め実験により決定した、電源２の所定の出力電圧範囲毎のトルク指令とモータ１の回転数に応じた目標供給電力の対応マップを有し、該マップに従って目標供給電力を算出する。
【００３６】
実供給電力算出手段３２は、電圧センサ１１（図１参照）により検出された電源２の出力電圧と、電流センサ８，９（図１参照）により検出された電機子電流とから、実際にモータ１の電機子３に供給される実供給電力を算出する。
【００３７】
操作量算出手段３３は、目標供給電力算出手段３１により算出された目標供給電力と、実供給電力算出手段３２により算出された実供給電力との偏差ΔＰｏｗｅｒを解消するための操作量αをＰＩ制御に基づく以下の式（１）によって算出する。
【００３８】
α＝ＫＰ＊ΔＰｏｗｅｒ＋ＫＩ＊∫ΔＰｏｗｅｒ・・・・・（１）
尚、ＫＰ、ＫＩは、それぞれモータ１の特性や実験結果等に基づいて決定される係数である。
【００３９】
限界操作量算出手段３４は、トルク指令と、電圧センサ１１（図１参照）により検出された電源２の出力電圧と、回転センサ１２（図１参照）により検出されたモータ１の回転数とから、モータ１の電機子３に供給することができる電流の上限値に対応した限界操作量α_Lを算出する。
【００４０】
制御選択手段３５は、操作量算出手段３３により算出された操作量αと、限界操作量算出手段３４により算出された限界操作量α_Lとを比較して、ゲイン調節手段３６と界磁制御手段３７のいずれかを選択的に作動させる。図４を参照して、制御選択手段３５は、操作量算出手段３３によりα_min≦α≦α_maxの範囲で算出された操作量αが、限界操作量算出手段３４により算出された限界操作量α_L以下であるときは、ゲイン調節手段３６を作動させる。
【００４１】
ゲイン調節手段３６は、スケーリング関数ｆ₁（α）により、操作量αに基づいて電機子電流制御手段７（図１参照）におけるフィードバックゲインの補正値ΔＧａｉｎを、Ｇ_min≦ΔＧａｉｎ≦Ｇ_maxの範囲で算出して、モータドライバー５に出力する。
【００４２】
一方、操作量αが限界操作量α_Lを越えたときには、制御選択手段３５は界磁制御手段３７を作動させる。界磁制御手段３７は、スケーリング関数ｆ₂（α）により、操作量αに基づいて界磁電流制御手段８（図１参照）からモータ１の界磁極４に供給する電流の補正値であるΔｉ_qを、Ｑ_min≦Δｉ_q≦Ｑ_maxの範囲で算出して、モータドライバー５に出力する。
【００４３】
このように、制御選択手段３５は、操作量αという単一のパラメータにより、ゲイン調節手段３６によるフィードバックゲインの補正制御と、界磁制御手段３７による界磁電流の補正制御との切替を行うため、制御の切替をスムーズに行うことができる。
【００４４】
次に、図１を参照して、モータドライバー５に備えられた電機子電流制御手段７は、モータコントローラ６に備えられたゲイン調節手段３６（図３参照）から出力されたフィードバックゲインの補正値ΔＧａｉｎに基づいて、モータ１の電機子３に供給する電流をフィードバック制御するためのフィードバックゲインを基準値から変更する。具体的には、図２（ａ）を参照して、電機子電流制御手段７に備えられた三角波生成回路２３が、ΔＧａｉｎの指示値に応じて基準三角波の振幅を変更することで、フィードバックゲインが変更される。
【００４５】
図５は、このようにして基準三角波の振幅を変更したときに、電機子３に印加される駆動電圧波形の形状が変化する様子を示したものである。図５の▲４▼に示したように、基準三角波ａの振幅をＡ₃からＡ₄に変更すると、▲５▼に示したように、図２（ａ）に示したコンパレータ２４の正入力端子に基準電圧Ｖ_bが入力されたときに、コンパレータ２４から出力されるパルス信号ｃのパルス幅がＷ₃からＷ₄に拡大される。そのため、▲６▼に示したように、電源２の出力電圧が低下し、電機子３への印加電圧の振幅がＢ₃からＢ₄に減少して電機子３に供給される電流が減少したときに、基準三角波の振幅を減少させてフィードバックゲインを増加させることで、電機子３に供給される電流が減少することを抑制することができる。これにより、電源２の出力電圧が低下したときに、図２（ａ）を参照して、差分出力回路２０から出力される差分電圧Ｖ_asが増加することを抑制し、電機子電流の追従特性が悪化することを防止して正確なトルク制御を行うことができる。
【００４６】
次に、上述したように、基準三角波の振幅を変更して電機子電流制御手段７におけるフィードバックゲインを補正することで、電源２の出力電圧低下によるトルク制御の追従性の悪化を抑制することができるが、電機子電流制御におけるフィードバックゲインを無制限に増加させることはできない。即ち、図５の▲５▼に示したように、パルス幅はＷ₅までしか拡大することができない。尚、上述した限界操作量α_Lは、このように、パルス幅を最大（Ｄｕｔｙ１００％）としたときに、電機子３に供給し得る電流値に応じて算出される。
【００４７】
そこで、制御選択手段３５は、操作量算出手段３３で算出された操作量αが限界操作量α_Lを越え、フィードバックゲインの補正ではトルク指令に応じた目標電流値での電流供給を行うことができなくなったときには、ゲイン調節手段３６によるフィードバックゲインの補正制御から、界磁制御手段３７による界磁弱め制御に切り替える。界磁制御手段３７は、図４に示したように、操作量αの値に応じて界磁電流補正値を算出することで、電源１の出力電圧の変動に応じた適切な界磁弱め制御を行う。尚、界磁弱め制御を行うときには、フィードバックゲインの補正値ΔＧａｉｎは、ΔＧａｉｎ＝ｆ₂（α_L）に保たれ、電機子電流制御手段７におけるフィードバックゲインが一定に保たれる。
【００４８】
図１を参照して、モータドライバー５に備えられた界磁電流制御手段１０は、モータコントローラ６に備えられた界磁制御手段３７から出力された界磁電流補正値に応じて界磁極４に供給する電流を変更する。これにより、界磁極４で発生する磁束が弱められる。このように界磁弱め制御を行うことで、電機子３に供給する電流を増加させることができ、一定の電源電圧の変動範囲におけるモータ１のトルク制御の制御範囲を拡大することができる。そのため、図３を参照して、目標供給電力算出手段３１と限界操作量算出手段３４で、予め電源２の出力電圧に応じて保持しておく必要のあるデータテーブルの数を減らすことができる。
【００４９】
そして、図３を参照して、コントローラ６における処理は、上述したように操作量αの算出、限界操作量α_Lの算出、操作量αに応じたフィードバックゲイン及び界磁電流の補正値のスケーリング等の簡易な演算処理のみである。そのため、比較的演算処理能力が低いＣＰＵを用いてコントローラ６を構成することができる。
【００５０】
尚、本実施の形態においては、電機子電流制御手段７におけるＰＷＭ制御部をハードウェア回路で構成したが、マイクロプロセッサによるソウトウェア制御で構成してもよい。また、電機子電流制御手段７におけるフィードバックゲインの変更を、基準三角波の振幅を変えることで行ったが、電機子電流制御手段７におけるＰＩ制御の係数値を変えることで行ってもよく、さらに、目標電流値に対応する基準電圧Ｖ_b（図２（ａ）参照）の値を変えることで行ってもよい。
【００５１】
また、電機子に供給する電流の制御方法として、ＰＷＭ制御ではなく他の制御方法、例えば電機子に印加する電圧の振幅を調節する方法を用いてもよい。
【００５２】
また、本実施の形態においては、界磁極に電流を供給することで界磁極に磁束を生じさせるＤＣブラシレスモータを示したが、界磁に永久磁石を設けることで界磁極に磁束を生じさせる永久磁石界磁型のＤＣブラシレスモータに対しても、本発明の適用が可能である。永久磁石界磁型のＤＣブラシレスモータのトルク制御を行う場合は、制御を容易に行うために、該モータを永久磁石による界磁の磁束方向であるｑ軸上にある第１電機子と、ｑ軸と直交するｄ軸上にある第２電機子とを有する等価回路に変換し、該等価回路を制御対象とする制御方法が一般的に採用されている。
【００５３】
そして、このように、永久磁石界磁型のＤＣブラシレスモータをｄｑ軸での等価回路に変換してトルク制御を行う場合には、前記第２電機子に流れるｉｄ電流が本発明の電機子に流れる電機子電流に相当し、前記第１電機子に流れるｉｑ電流が本発明の界磁極に流れる界磁電流に相当する。即ち、ｉｄ電流を制御することで、モータのトルクが調節され、ｉｑ電流を制御することで、モータの界磁極の磁束を減少させる界磁弱め制御と同等の効果が生じる。そのため、永久磁石型のＤＣブラシレスモータに対してｄｑ軸での等価回路によるトルク制御を行った場合にも、本発明の効果を得ることができる。さらに、ＤＣブラシレスモータ以外の他の種類のモータであっても本発明の適用が可能である。
【００５４】
また、電機子電流のフィードバック制御におけるフィードバックゲインの補正制御と、界磁弱め制御の双方を実施することで本発明の最良の効果が得られるが、電機子電流のフィードバック制御におけるフィードバックゲインの補正制御のみを実施しても本発明の効果を得ることができる。
【００５５】
また、本実施の形態においては、操作量αに応じて界磁弱め制御における界磁電流の補正量を算出したが、場合によっては界磁弱め制御における界磁電流の補正値を固定としてもよい。
【００５６】
また、本実施の形態においては、モータの電源として電気二重層コンデンサを用いた例を示したが、他の種類の電源であっても電源の出力電圧の変動が大きいものに対しては、本発明の適用が有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のモータ制御装置の全体構成図。
【図２】図１に示したモータドライバの作動説明図。
【図３】図１に示したモータコントローラの制御ブロック図。
【図４】図３に示した制御選択手段の作動説明図。
【図５】フィードバックゲインの補正処理の説明図。
【符号の説明】
１…モータ、２…電源、３…電機子、４…界磁極、５…モータドライバー、６…モータコントローラ、７…電機子電流制御手段、８，９…電流センサ、１０…界磁電流制御手段、１１…電圧センサ、１２…回転数センサ、１３…電流センサ、２０…差分出力回路、２１…基準電圧出力回路、２２…加算器、２３…三角波生成回路、２４…コンパレータ、３０…目標電流値算出手段、３１…目標供給電力算出手段、３２…実供給電力算出手段、３３…操作量算出手段、３４…限界操作量算出手段、３５…制御選択手段、３６…ゲイン調節手段、３７…界磁制御手段

Claims

モータと、該モータの電機子に流れる電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段により検出される電流値が所定のトルク指令に応じた目標電流値と一致するように、該モータの電機子に供給する電流をフィードバック制御する電機子電流制御手段とを備えたモータ制御装置において、
前記モータの電源電圧を検出する電圧検出手段と、前記モータの回転数を検出する回転数検出手段と、該電圧検出手段により検出された電圧値と該回転数検出手段により検出された回転数と前記トルク指令とから前記モータの電機子に供給する目標供給電力を算出する目標供給電力算出手段と、前記電流検出手段により検出された電流値と前記電圧検出手段により検出された電圧値とから前記モータに実際に供給される実供給電力を算出する実供給電力算出手段と、前記目標供給電力と前記実供給電力との偏差を解消するための操作量を算出する操作量算出手段と、該操作量に応じて前記電機子電流制御手段におけるフィードバックゲインを調節するゲイン調節手段とを備えたことを特徴とするモータ制御装置。
前記操作量算出手段により算出された前記操作量が、所定の限界操作量を超えたときに、前記モータの界磁極に供給する界磁電流を調節して、界磁極に発生する磁束を弱める界磁弱め制御を行う界磁制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
前記操作量算出手段により算出された前記操作量が、所定の限界操作量を超えたときに、前記モータの電機子に供給する界磁電流を調節して、永久磁石による界磁の磁束方向に発生する磁束を弱める界磁弱め制御を行う界磁制御手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
前記限界操作量を、前記電圧検出手段により検出された前記モータの電源電圧と前記回転数検出手段により検出された前記モータの回転数と前記トルク指令とに基づいて算出する限界操作量算出手段を備えたことを特徴とする請求項２または３記載のモータ制御装置。
前記界磁制御手段は、前記操作量の大きさに応じて、前記界磁弱め制御における界磁電流の調節量を決定することを特徴とする請求項２から４のうちいずれか１項記載のモータ制御装置。
前記電機子電流制御手段は、前記電流検出手段により検出された電流値と前記目標電流値との差と、基準三角波とを比較することで前記電機子に印加する電圧のパルス幅を決定するＰＷＭ制御により、前記モータの電機子に供給する電流を制御し、
前記ゲイン調節手段は、前記三角波の振幅を変更することで前記フィードバックゲインを調節することを特徴とする請求項１から５のうちいずれか１項記載のモータ制御装置。
前記モータの電源として電気二重層コンデンサを用いたことを特徴とする請求項１から６のうちいずれか１項記載のモータ制御装置。