JPH089699A - モータの制御方法 - Google Patents
モータの制御方法Info
- Publication number
- JPH089699A JPH089699A JP6132953A JP13295394A JPH089699A JP H089699 A JPH089699 A JP H089699A JP 6132953 A JP6132953 A JP 6132953A JP 13295394 A JP13295394 A JP 13295394A JP H089699 A JPH089699 A JP H089699A
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- Japan
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- motor
- speed
- torque
- current
- weakening
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- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 効率良く同期モータを制御する。
【構成】 制御対象となるモータの速度−トルク特性を
あらかじめ設定しておき、モータの現在の速度とアクセ
ルからのトルク指示値より弱め電流を流すか流さないか
を判断し、弱め電流を流す場合は速度−トルク特性より
弱め率を演算し、弱め率より弱め電流の大きさを計算し
出力する。また弱め電流をリミット処理する際に弱め率
をリミット処理し、弱め率がリミット値に到達した際は
速度−トルク特性と現在のモータ速度より出力するトル
ク値を演算し、アクセルからのトルク指示値を減じてい
く。さらには、モータ印加電圧が変動した時には、あら
かじめ設定した速度−トルク特性を電圧変動分だけ補正
する。
あらかじめ設定しておき、モータの現在の速度とアクセ
ルからのトルク指示値より弱め電流を流すか流さないか
を判断し、弱め電流を流す場合は速度−トルク特性より
弱め率を演算し、弱め率より弱め電流の大きさを計算し
出力する。また弱め電流をリミット処理する際に弱め率
をリミット処理し、弱め率がリミット値に到達した際は
速度−トルク特性と現在のモータ速度より出力するトル
ク値を演算し、アクセルからのトルク指示値を減じてい
く。さらには、モータ印加電圧が変動した時には、あら
かじめ設定した速度−トルク特性を電圧変動分だけ補正
する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば電気自動車の動
力源となる同期モータを制御するモータの制御方法に関
するものである。
力源となる同期モータを制御するモータの制御方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ベクトル制御理論の確立により通
常は効率よく制御するために、ｄ軸電流（以下Ｉｄ電流
と記す）を零にする制御が一般的に用いられている。
常は効率よく制御するために、ｄ軸電流（以下Ｉｄ電流
と記す）を零にする制御が一般的に用いられている。
【０００３】最近は、モータの高速回転制御を目的とし
てＩｄ電流を積極的に利用し、Ｉｄ電流を流すことで高
速域回転を可能とする弱め界磁制御が紹介され始めてい
る。
てＩｄ電流を積極的に利用し、Ｉｄ電流を流すことで高
速域回転を可能とする弱め界磁制御が紹介され始めてい
る。
【０００４】電気自動車の駆動モータとして同期モータ
を使用し、Ｉｄ電流を積極的に流すことでモータの高速
回転制御を行なうことを提案した。
を使用し、Ｉｄ電流を積極的に流すことでモータの高速
回転制御を行なうことを提案した。
【０００５】図５に電気自動車の概略構成図を示す。図
５において、５１は自動車の車体、５２は前輪、５３は
後輪、５４はモータ、５５はトランスミッション、５６
はバッテリ、５７はコントローラでアクセル信号とブレ
ーキ信号が入力される。この電気自動車はバッテリをエ
ネルギー源としてモータ５４が運転され、モータ５４の
駆動力がトランスミッション５５を介して後輪５３に伝
達される。モータ５４の制御はコントローラ５７により
行なわれる。
５において、５１は自動車の車体、５２は前輪、５３は
後輪、５４はモータ、５５はトランスミッション、５６
はバッテリ、５７はコントローラでアクセル信号とブレ
ーキ信号が入力される。この電気自動車はバッテリをエ
ネルギー源としてモータ５４が運転され、モータ５４の
駆動力がトランスミッション５５を介して後輪５３に伝
達される。モータ５４の制御はコントローラ５７により
行なわれる。
【０００６】電気自動車としてｄ軸電流を制御すること
で得られる効果として、以下のようなことがあげられ
る。
で得られる効果として、以下のようなことがあげられ
る。
【０００７】なお、本願では速度指示手段としてアクセ
ルを使用しているが、コンピュータからの信号など、他
の指示手段でも同様であることはいうまでもない。
ルを使用しているが、コンピュータからの信号など、他
の指示手段でも同様であることはいうまでもない。
【０００８】モータがある回転数までしか上がらないと
する（例えば、５０００ｒｐｍ）。車速が高速になる
と、モータの回転数も車輪に連動して高速にしなければ
ならないが、モータの回転数が５０００ｒｐｍに達する
と、それ以上回転数が上がらないので、さらに速度を高
めるためにはトランスミッションを利用して増速させる
ことで対応している。
する（例えば、５０００ｒｐｍ）。車速が高速になる
と、モータの回転数も車輪に連動して高速にしなければ
ならないが、モータの回転数が５０００ｒｐｍに達する
と、それ以上回転数が上がらないので、さらに速度を高
めるためにはトランスミッションを利用して増速させる
ことで対応している。
【０００９】しかし、今回提案したｄ軸電流制御（弱め
界磁制御）を行なうと、図６に示すように弱め界磁制御
しなければ５０００ｒｐｍまでしか回らない（実線Ａ
１）モータを、例えば弱め界磁制御することで１０００
０ｒｐｍまで回転可能となり（実線Ａ２）、電気自動車
としてトランスミッションなしの車を提供できることが
期待できる。
界磁制御）を行なうと、図６に示すように弱め界磁制御
しなければ５０００ｒｐｍまでしか回らない（実線Ａ
１）モータを、例えば弱め界磁制御することで１０００
０ｒｐｍまで回転可能となり（実線Ａ２）、電気自動車
としてトランスミッションなしの車を提供できることが
期待できる。
【００１０】また、トランスミッションがなくなった分
コストダウン、さらに重量軽減に効果が生じ効率が良く
なるという効果が期待できる。
コストダウン、さらに重量軽減に効果が生じ効率が良く
なるという効果が期待できる。
【００１１】そして、制御を適切に行なえば効率良く制
御でき、限られたエネルギー（バッテリ）で効率が良い
ということで、航続距離が延びるなどの効果が期待でき
る。
御でき、限られたエネルギー（バッテリ）で効率が良い
ということで、航続距離が延びるなどの効果が期待でき
る。
【００１２】なお、モータ特性として１００００ｒｐｍ
まで回転可能なモータを作ったとすれば、モータが大き
くなり重量も大きく増加することになり、このような構
成は電気自動車には採用できない。
まで回転可能なモータを作ったとすれば、モータが大き
くなり重量も大きく増加することになり、このような構
成は電気自動車には採用できない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弱め界
磁制御を具体的に実現する手段についてはほとんど公表
されていない。
磁制御を具体的に実現する手段についてはほとんど公表
されていない。
【００１４】したがって、この発明の目的は弱め界磁を
行なって効率良くモータを制御することができるモータ
の制御方法を提供することである。
行なって効率良くモータを制御することができるモータ
の制御方法を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】制御対象となるモータの
速度−トルク特性をあらかじめ設定しておき、モータの
現在の速度とアクセルからのトルク指示値より、弱め電
流を流すか流さないかを判断し、弱め電流を流す場合は
速度−トルク特性より弱め率を演算し弱め電流の大きさ
を計算する手段と、弱め電流をリミット処理し弱め電流
がリミット値に到達した際は、速度−トルク特性と現在
のモータ速度より出力するトルク値を演算しアクセルか
らのトルク指示値を減じていく手段と、さらにはモータ
印加電圧が変動した時には、あらかじめ設定した速度−
トルク特性を電圧変動分だけ補正する手段とを備えてい
る。
速度−トルク特性をあらかじめ設定しておき、モータの
現在の速度とアクセルからのトルク指示値より、弱め電
流を流すか流さないかを判断し、弱め電流を流す場合は
速度−トルク特性より弱め率を演算し弱め電流の大きさ
を計算する手段と、弱め電流をリミット処理し弱め電流
がリミット値に到達した際は、速度−トルク特性と現在
のモータ速度より出力するトルク値を演算しアクセルか
らのトルク指示値を減じていく手段と、さらにはモータ
印加電圧が変動した時には、あらかじめ設定した速度−
トルク特性を電圧変動分だけ補正する手段とを備えてい
る。
【００１６】
【作用】アクセルからのトルク指示値と現在のモータ速
度を、あらかじめ設定した速度−トルク特性と比較し弱
め率を演算することで、最適な弱め電流を出力すること
ができ、簡単かつ効率よくモータを制御することができ
る。また弱め電流がリミット値に到達した際に速度−ト
ルク特性と現在のモータ速度よりアクセルからのトルク
指示値を減ずることで、高速域での効率の低下をおさえ
ることができる。
度を、あらかじめ設定した速度−トルク特性と比較し弱
め率を演算することで、最適な弱め電流を出力すること
ができ、簡単かつ効率よくモータを制御することができ
る。また弱め電流がリミット値に到達した際に速度−ト
ルク特性と現在のモータ速度よりアクセルからのトルク
指示値を減ずることで、高速域での効率の低下をおさえ
ることができる。
【００１７】さらに、モータに印加する電圧が変動した
場合はあらかじめ設定した速度−トルク特性を変動した
電圧分だけ補正することで最適にモータを制御すること
ができる。
場合はあらかじめ設定した速度−トルク特性を変動した
電圧分だけ補正することで最適にモータを制御すること
ができる。
【００１８】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１９】図１は本発明の一実施例における同期モー
タの弱め電流を決定するアルゴリズムを説明するための
速度−トルク特性図である。図１において、１は弱め電
流を流さない時、つまりバッテリ電圧とモータ定数とで
決まる特性図で、そのときの無負荷回転数をω0、起動
トルクをＴ0としモータの速度−トルク特性を（数１）
で近似する。
タの弱め電流を決定するアルゴリズムを説明するための
速度−トルク特性図である。図１において、１は弱め電
流を流さない時、つまりバッテリ電圧とモータ定数とで
決まる特性図で、そのときの無負荷回転数をω0、起動
トルクをＴ0としモータの速度−トルク特性を（数１）
で近似する。
【００２０】
【数１】
【００２１】ここでＫmvはバッテリ電圧の変動分を補正
する係数で、バッテリ電圧が変動した場合モータの速度
−トルク特性は変動に応じて平行移動するものとする。
する係数で、バッテリ電圧が変動した場合モータの速度
−トルク特性は変動に応じて平行移動するものとする。
【００２２】また、図１中の２は弱め電流を流した時の
速度−トルク特性図で、弱め率ｎを用いて（数２）で近
似する。
速度−トルク特性図で、弱め率ｎを用いて（数２）で近
似する。
【００２３】
【数２】
【００２４】まずモータがアクセル入力から求まるトル
ク指示値Ｔ＊を、その時のモータ速度ωtmpの時に出力
できるかを（数１）を用いて判定する。
ク指示値Ｔ＊を、その時のモータ速度ωtmpの時に出力
できるかを（数１）を用いて判定する。
【００２５】
【数３】
【００２６】（Ｔ＊−Ｔtmp）≦０なら弱め電流を流さ
なくてもモータはトルク指示値Ｔ＊のトルクを発生する
ことができ、このときは弱め電流Ｉｄ＝０とする。
なくてもモータはトルク指示値Ｔ＊のトルクを発生する
ことができ、このときは弱め電流Ｉｄ＝０とする。
【００２７】（Ｔ＊−Ｔtmp）＞０の時は、弱め電流を
流さなければモータはトルク指示値Ｔ＊のトルクを発生
することができず、以下の手順で弱め電流Ｉｄ電流を求
める。
流さなければモータはトルク指示値Ｔ＊のトルクを発生
することができず、以下の手順で弱め電流Ｉｄ電流を求
める。
【００２８】（数２）で近似した速度−トルク特性か
ら、まず弱め率を演算し求める。つまり弱め率をｎとし
て、現在の速度ωtmpとトルク指示値Ｔ＊を（数２）に
代入して弱め率ｎを２次方程式の解として求める。
ら、まず弱め率を演算し求める。つまり弱め率をｎとし
て、現在の速度ωtmpとトルク指示値Ｔ＊を（数２）に
代入して弱め率ｎを２次方程式の解として求める。
【００２９】
【数４】
【００３０】弱め率ｎの解が２つ存在する場合は小さい
方を採用する。また虚数解（Ａ±ｊＢ）が求まった場合
は、弱め率ｎの解は実数解（Ａ）とする。
方を採用する。また虚数解（Ａ±ｊＢ）が求まった場合
は、弱め率ｎの解は実数解（Ａ）とする。
【００３１】（数４）より求めた弱め率ｎを用いて（数
５）を用いて弱め電流Ｉｄを計算して求める。
５）を用いて弱め電流Ｉｄを計算して求める。
【００３２】
【数５】
【００３３】弱め電流Ｉｄは零以下にはならないのでリ
ミット処理をほどこす。ここで係数Ｋは、ある大きさの
弱め電流Ｉdmを流した時のモータ回転数をωmとすると
（数６）より求める。
ミット処理をほどこす。ここで係数Ｋは、ある大きさの
弱め電流Ｉdmを流した時のモータ回転数をωmとすると
（数６）より求める。
【００３４】
【数６】
【００３５】次に、スイッチング素子によるモータ電流
のリミット処理、または要求される速度−トルク特性に
より弱め電流Ｉｄをリミット処理する。その際、（数
４）を用いて弱め率ｎを求める時に、弱め率のリミット
処理を行なうことで実現させる。弱め率すなわち弱め電
流がリミット値に到達した際は、弱め率のリミット値ｎ
1mtと、その時のモータ速度ω1mtとを（数２）に代入
し、その結果として求まるトルク値Ｔ1mtをアクセルか
らのトルク指示値Ｔ＊のかわりに出力する。これはアク
セルからのトルク指示値Ｔ＊が、弱め率ｎ1mtとモータ
速度ω1mtを（数２）に代入して求まるトルク値Ｔ1mtよ
り大きく、アクセルからのトルク指示値Ｔ＊をモータが
出力することができない状態にあり、そのままでは効率
が悪くなる。そこでアクセルからのトルク指示値Ｔ＊を
（数２）で求まるトルク値Ｔ1mtまで下げるように計算
し、その結果効率よくモータを制御することができる。
のリミット処理、または要求される速度−トルク特性に
より弱め電流Ｉｄをリミット処理する。その際、（数
４）を用いて弱め率ｎを求める時に、弱め率のリミット
処理を行なうことで実現させる。弱め率すなわち弱め電
流がリミット値に到達した際は、弱め率のリミット値ｎ
1mtと、その時のモータ速度ω1mtとを（数２）に代入
し、その結果として求まるトルク値Ｔ1mtをアクセルか
らのトルク指示値Ｔ＊のかわりに出力する。これはアク
セルからのトルク指示値Ｔ＊が、弱め率ｎ1mtとモータ
速度ω1mtを（数２）に代入して求まるトルク値Ｔ1mtよ
り大きく、アクセルからのトルク指示値Ｔ＊をモータが
出力することができない状態にあり、そのままでは効率
が悪くなる。そこでアクセルからのトルク指示値Ｔ＊を
（数２）で求まるトルク値Ｔ1mtまで下げるように計算
し、その結果効率よくモータを制御することができる。
【００３６】この様子を図２に示す。図２において１は
弱め電流Ｉｄを流さない時の速度−トルク特性、２は弱
め率ｎ1mtの時の速度−トルク特性である。またＴmaxは
スイッチング素子の保護のためモータ電流をリミット処
理し、その結果出力されるトルクリミット値である。
弱め電流Ｉｄを流さない時の速度−トルク特性、２は弱
め率ｎ1mtの時の速度−トルク特性である。またＴmaxは
スイッチング素子の保護のためモータ電流をリミット処
理し、その結果出力されるトルクリミット値である。
【００３７】さらにバッテリ電圧を監視し、バッテリ電
圧の変動に対してはモータの速度−トルク特性を（数
１），（数２）で近似したように、補正係数Ｋmvを乗ず
ることで対応している。これは電圧の変動分だけ速度−
トルク特性が平行移動すると近似している。この結果、
バッテリ電圧が変動しても前に説明したモータ制御の手
順は変わらず、適切にモータを制御することが可能とな
る。この様子を図３に示す。図３において実線は基準と
なる速度−トルク特性でＫmv＝１である。１は弱め電流
Ｉｄを流さない時、２は弱め率ｎの弱め電流を流した時
である。点線はバッテリ電圧が半分に下がった時で、こ
の時Ｋmv＝０.５である。３はＫmvが０.５で弱め電流Ｉ
ｄを流さない時、４はＫmvが０.５で弱め率ｎの弱め電
流Ｉｄを流した時の速度−トルク特性である。
圧の変動に対してはモータの速度−トルク特性を（数
１），（数２）で近似したように、補正係数Ｋmvを乗ず
ることで対応している。これは電圧の変動分だけ速度−
トルク特性が平行移動すると近似している。この結果、
バッテリ電圧が変動しても前に説明したモータ制御の手
順は変わらず、適切にモータを制御することが可能とな
る。この様子を図３に示す。図３において実線は基準と
なる速度−トルク特性でＫmv＝１である。１は弱め電流
Ｉｄを流さない時、２は弱め率ｎの弱め電流を流した時
である。点線はバッテリ電圧が半分に下がった時で、こ
の時Ｋmv＝０.５である。３はＫmvが０.５で弱め電流Ｉ
ｄを流さない時、４はＫmvが０.５で弱め率ｎの弱め電
流Ｉｄを流した時の速度−トルク特性である。
【００３８】また、図４にこれまでの説明のフローチャ
ートを示す。
ートを示す。
【００３９】
【発明の効果】以上のように本発明は、アクセルからの
トルク指示値と現在のモータ速度をあらかじめ設定した
速度−トルク特性とを比較し、弱め電流を流すか流さな
いかを判断する。弱め電流を流す場合は弱め率を演算す
ることで、最適なＩｄ電流を出力することができ、簡単
かつ効率よくモータを制御することができる。またＩｄ
電流がリミットに到達した際に速度−トルク特性と現在
のモータ速度よりアクセルからのトルク指示値を減ずる
ことで、高速域での効率の低下をおさえることができ
る。さらに、モータに印加する電圧が変動した場合はあ
らかじめ設定した速度−トルク特性を変動した電圧分だ
け補正することで最適にモータを制御することができ
る。
トルク指示値と現在のモータ速度をあらかじめ設定した
速度−トルク特性とを比較し、弱め電流を流すか流さな
いかを判断する。弱め電流を流す場合は弱め率を演算す
ることで、最適なＩｄ電流を出力することができ、簡単
かつ効率よくモータを制御することができる。またＩｄ
電流がリミットに到達した際に速度−トルク特性と現在
のモータ速度よりアクセルからのトルク指示値を減ずる
ことで、高速域での効率の低下をおさえることができ
る。さらに、モータに印加する電圧が変動した場合はあ
らかじめ設定した速度−トルク特性を変動した電圧分だ
け補正することで最適にモータを制御することができ
る。
【図１】本発明の第１の実施例におけるモータの制御方
法のアルゴリズムを示す速度−トルク特性図
法のアルゴリズムを示す速度−トルク特性図
【図２】本発明の第１の実施例におけるモータの制御方
法のアルゴリズムに関して弱め率がリミット値に到達し
た時のトルク指示値を演算する説明図
法のアルゴリズムに関して弱め率がリミット値に到達し
た時のトルク指示値を演算する説明図
【図３】本発明の第１の実施例におけるモータの制御方
法のアルゴリズムに関してバッテリ電圧の変動に対する
補正方法の説明図
法のアルゴリズムに関してバッテリ電圧の変動に対する
補正方法の説明図
【図４】本発明の第１の実施例におけるモータの制御方
法のアルゴリズムのフローチャート
法のアルゴリズムのフローチャート
【図５】従来の電気自動車の概略構成図
【図６】従来のモータの弱め界磁制御の様子を示す速度
−トルク特性図
−トルク特性図
５１ 自動車の車体 ５２ 前輪 ５３ 後輪 ５４ モータ ５５ トランスミッション ５６ バッテリ ５７ コントローラ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成７年２月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】なお、本願ではトルク指令値としてアクセ
ルを使用しているが、コンピュータからの信号など、他
の指示手段でも同様であることはいうまでもない。
ルを使用しているが、コンピュータからの信号など、他
の指示手段でも同様であることはいうまでもない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正内容】
【図３】
Claims (3)
- 【請求項１】 制御対象となるモータの速度−トルク特
性を基準として、現在のモータ速度と速度指示手段から
のトルク指示値より弱め電流を流さない状態と弱め電流
を流す状態とを演算し、弱め電流を流す場合はトルク指
示値とその時の速度を用いて、速度−トルク特性から弱
め率を演算し弱め電流を出力するモータの制御方法。 - 【請求項２】 弱め電流がリミット値に到達した時、現
在のモータ速度と速度−トルク特性をもとに出力するト
ルク値を演算し、速度指示手段からのトルク指示値を減
ずることを特徴とした請求項１記載のモータの制御方
法。 - 【請求項３】 モータの印加電圧を監視し、基準となる
速度−トルク特性を変動した電圧分で補正することを特
徴とした請求項１または請求項２記載のモータの制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6132953A JPH089699A (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | モータの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6132953A JPH089699A (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | モータの制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH089699A true JPH089699A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15093364
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6132953A Pending JPH089699A (ja) | 1994-06-15 | 1994-06-15 | モータの制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH089699A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011250582A (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Fuji Electric Co Ltd | モータ駆動装置及び電動車両 |
| JP5024040B2 (ja) * | 2005-03-17 | 2012-09-12 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置の制御方法及び装置 |
-
1994
- 1994-06-15 JP JP6132953A patent/JPH089699A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5024040B2 (ja) * | 2005-03-17 | 2012-09-12 | 日本精工株式会社 | 電動パワーステアリング装置の制御方法及び装置 |
| US8285451B2 (en) | 2005-03-17 | 2012-10-09 | Nsk Ltd. | Method and apparatus for controlling electric power steering system |
| JP2011250582A (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Fuji Electric Co Ltd | モータ駆動装置及び電動車両 |
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